JPS62251433A - エンジンの燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、燃料供給系にエンジンに噴射供給されるべき
燃料を計量して貯える燃料の計量チャンバを備え、空気
圧を用いてこの計量チャンバ内の燃料をエンジンに導入
するようになったエンジンの燃料噴射装置に関するもの
である。

（従来技術） 燃料供給系にエンジンに噴射供給すべき１回分の燃料を
計量して貯え、この燃料を空気圧を用いてエンジンに導
入するようにしたエンジンの燃料噴射装置は公知である
。たとえば、特開昭５８−１５５２７６号公報には、こ
のように燃料を計量して燃焼室に導入するようにした燃
料計量型の燃料噴射式エン、ジンが開示されている。こ
の開示されたエンジンの燃料噴射装置は、燃焼室に噴射
供給すべき１回分の燃料を貯える計量チャンバと、該計
量チャンバの容積を変化させる調節体と、燃料を循環し
て計量チャンバに燃料を充填する手段と、計量チャンバ
に加圧空気を導入して燃料を該チャンバ内から排出する
手段とを備えている。そして、上記燃料噴射装置の計量
チャンバには燃料の噴射時期にあわせて加圧空気が導入
されるようになっており、加圧空気が導入されたとき、
計量チャンバ内の燃蛸は、空気圧によって排出され燃焼
室に導入されるようになっている。この場合エンジンに
供給すべき燃料の所要量は、運転状態に応じて変化する
が、計量チャンバの容積は調節体の作動により、上記所
要量の燃料を貯え得るように、運転状態に応じて変化さ
せられるようになっでいる。

この燃料計量型の燃料噴射装置は燃焼用空気の一部を構
成する加圧空気の圧力を用いて、燃料を空気と一部に燃
焼室に導入するようにされているので燃料の良好な気化
、霧化を与えることができ、燃焼性を改善することがで
きるという利点がある。

（解決しようとする問題点） 上記特開昭５８−１５５２７６号公報に開示されるよう
な計量チャンバ内の燃料を加圧空気を用いて燃焼室に導
入する燃料計量型の燃料噴射装置においては、かように
、燃料の気化、量化が良好になり、燃焼性が改善される
という効果が得みれるが、それても加速時にふいて所望
の加速性能を得ることは困難であった。すなわち、良好
な加速性能を得るためには、スロットルペダルよりの加
速信号に応答して出来るだけ速やかに計量チャンバ内へ
燃料を充填することが必要であるが、前記の従来装置に
おいては、計量された燃料を空気により噴射して燃料の
気化、霧化を促進するという工夫がなされてるのみであ
り、加速時においては燃料ポンブー噴射系が不可避的に
有している固有の応答遅れのために、十分な加速性能を
得ることができなかった。

（発明の目的） 本発明は、唆れた加速特性を有する前記燃料計量型の燃
料噴射装置を提供することを目的とするものである。

（発明の構成） 本発明のかかる目的は、加速状態に応じて噴射すべき燃
料の燃圧を制御する手段を設けることによって達成され
る。

本発明において、噴射すべき燃料の燃圧をいかに制御す
るかは、エンジン特性との関係を考慮して、所望の加速
特性が得られるように実験的に定められるべきであるが
、好ましくはスロットルの踏み込みスピード、すなわち
スロットルバルブの開度θの変化率ｄθ／ｄｔに応じて
燃圧を制御するようにすることが望ましい。第１図は、
スロットルバルブの開度θの変化率ｄθ／ｄｔに対して
燃圧を線形に増大させて制御する例を示すものである。

本発明における燃圧を制御する方法としては、上記のよ
うにして予め定めた燃圧の制御アルゴリズムを、好まし
くはマイクロコンビエータを含んで構成される燃圧制御
手段に、たとえばテーブルの形で記憶させておき、加速
状態を示す人力信号に基いて算出した燃圧制御信号を燃
圧調整手段に対して出力させ、燃圧を所望のように制御
する方法が含まれる。

（実施例） 以下、添付図面に基づき、本発明の実施例について詳細
に説明を加える。

（実施例の構成） 第２図を参照すれば、本実施例のエンジン１はシリンダ
ブロック２に形成されたシリンダボア３内を往復摺動す
るピストン４を備えており、シリンダボア３のピストン
４上方空間は燃焼室５を構成する。燃焼室５には、吸気
ボート６及び排気ポート７が開口しており、これらのボ
ート６．７には、吸気弁８及び排気弁９がそれぞれ組み
合わされる。また、吸気ボート６、排気ポート７には吸
気通路１０及び排気通路１１がそれぞれ連通している。

吸気通路１０の上流端には、エアクリーナ１２が設置さ
れているとともに、エアクリーナ１２の下流には、吸気
量を計量するエアフローメータ１３が配置されている。

さらに、吸気通路１０には、エアフローメータ１３の下
流にスロットル弁１４が配置され、該スロットル弁１４
の下流には、サージタンク１５が設けられている。この
サージタンク１５下流側で吸気通路１０は１次側吸気通
路１０ａと２次側吸気通路１０ｂに呪岐しており、１次
側吸気通路１０ａには、燃料噴射ノズル１６が、また、
２次側吸気通路１０ｂには該通路ｆｏｂの流路面積を調
節するための制御弁１７がそれぞれ設けられている。

排気通路１１には、排気ガスを浄化するための触媒コン
バータ１８が設置されているとともに、この触媒コンバ
ータ１８の上流側には、排気ガス中の酸素濃度を検出し
て空燃比を制御するための空燃比センサ１９が取り付け
られている。

本実施例のエンジン１の燃料供給系は燃料噴射ノズル１
６から噴射されるべき燃料を計量して該燃料噴射ノズル
１６に送る燃料計量装置２０を備えている。燃料は燃料
タンク２１から燃料フィルタ２２を介して燃料ポンプ２
３に導入される。そして、ポンプ２３で昇圧された燃料
は燃圧レギュレータ２４により、加速状態に応じて設定
された圧力に調圧され燃料通路２５を介して燃料計量装
置２０に導入される。燃料計量装＠２０に導入された燃
料は該装置２０で運転状態に応じて計量され燃料噴射ノ
ズル１６を介して吸気通路１０内を流通する吸気中に噴
射される。一方、余剰の燃料は燃料計量装置２０から燃
料リターン通路２６を介して燃料タンク２１に戻される
。すなわち、本実施例の燃料供給系では、燃料は常時燃
料計量装置２０を巡って循環しており、運転状態に応じ
た所要量の燃料が所定のタイミングで燃料噴射ノズル１
６から噴射されるようになっている。

燃料計量装置２０において、導入された燃料は空気圧に
よって、該燃料計量装置２０から排出され、燃料噴射ノ
ズル１６に送られるようになっている。

燃料計量装！２０に空気圧を作用させるために、本実施
例のエンジン１は、空圧系を備えており、この空圧系は
エンジン１のクランク軸２７に取り付けられた駆動プー
リ２８により、ベルト２９を介して駆動されるエアポン
プ３０と、該エアポンプ３０からの吐出圧を調整する空
圧レギュレータ３１及びエアポンプ３０の吐出空気の脈
動を緩和するための一定の容積を有するアキニームレー
タ３２から構成される。

燃料計量装置２０に導入される空気はエアフローメータ
１３下流の゛吸気通路１０がら空気通路３３を介してエ
アポンプ３０に吸入され、該エアポンプ３０により昇圧
される。エアポンプ３０から吐出した加圧空気は空圧レ
ギュレータ３１により、本実施例では、はぼ７　ｋｇ　
／　ｄ程度の圧力に調整されるとともに、その後アキニ
ームレータ３２を経由し、脈動が緩和された状態で空気
通路３４を介して燃料計量装！２０に導入される。

また、本実施例のエンジンｌは燃料計量装置２０及び燃
圧レギュレータ２４０作動を制御するために、好ましく
はマイクロコンビコータを含んで構成されるコントロー
ラ３５が設けられる。コントローラ３５には、エアフロ
ーメータ１３からの吸入空気量を表わす信号、エンジン
回転数を算出するためのクランク角センサ３６からのク
ランク角信号、及びスロットルバルブ１４の開度θを示
す信号が人力されるようになっており、コントローラ３
５はこれらの信号を演算して燃料計量装置２０及び燃圧
レギュレータ２４に対して所定の制御信号を出力する。

竿３図は、燃圧レギュレータ２４の詳細を示すもので、
本実施例においては、燃料タンク２１へ燃料を還流する
ための燃料リターン通路２６との間隙を規定し、燃料通
路３７より燃圧レギュレータ２４に供給され、燃料通路
２５を介して燃料計量装置２０に導入される燃料の圧力
を所望の値に調圧するダイヤフラム３８、スロットルバ
ルブの開度θの検出信号に葺いてコントローラ３５より
出力される燃圧設定信号によりバネ部材３９のストッパ
ー位置を調整し、前記ダイヤフラム３８がが所望の燃圧
を与える位置に設定されるように動作するソレノイド４
０より構成されている。ここに、ソレノイド４０は、モ
ータにより置換えることができる。

第４図を参照すれば、本実施例の燃料計量装置２０は、
燃料噴射ノズル１６から噴射すべき燃料を貯える計量チ
ャンバ４１を備えており、計量チャンバ４１には、燃料
通路２５を介して燃料ポンプ２３に連通ずる燃料人口４
２及び燃料リターン通路２６を介して燃料タンク２１に
連通ずる燃料出口４３が形成されている。燃料人口４２
及び燃料出口４３はダイアフラム形式の制御弁４４及び
４５により、開閉されるようになっている。また、計量
チャンバ４１は該チャンバ４１内の燃料を排出するため
の燃料排出口４６を備えており、この燃料排出口４６は
燃料通路４７を介して、燃料噴射ノズル１６に連通して
いる。そして、燃料排出口４６にはボール部材４８及び
バネ部材４９によって構成される逆止弁５０が組合わさ
れており、該排出口４６は常態ではバネ部材４９の付勢
力により、閉じられている。

さらに、計量チャンバ４１内には、該チャンバ４１の容
積を変化させるための調節体５１が配置されている。こ
の調節体５１は、中空円筒状の円筒部材５２とこの円筒
部材５２に入れ千秋に配置される調節ロッド５３から構
成されている。調節体５１はハブ５４によって支持され
ており、このハブ５４はリンク部材５５を介してリニア
モータ５６に連結されている。リニアモータ５６はコン
トローラ３５からの制御信号により駆動されるようにな
っており、リンク部材５５及びハブ５４を介して調節体
５１を図において上下方向の任意の位置に移動させるこ
とができるようになっている。

すなわち、ＩＪ　ニアモータ５６の作動により、調節体
５１の下端の位置が変化し、これによって計量チャンバ
４１の容量を変化させることができる。

円筒部材５２の下端の開口５２ａには、調節ロッド５３
の下端に形成された弁体５３ａが組合わされるようにな
っている。この場合、常態では、調節ロッド５３は上端
に形成されたフランジ部５３ｂと円筒部材５２の上端と
の間に配設されるバネ部材５７により図において上方に
付勢されており、弁体５３ａは開口５２ａを閉じている
。円筒部材５２及び調節ロッド５３の上部は空気チャン
バ５８内に突出している。空気チャンバ５８には空圧レ
ギュレータ３２下流の空気通路３４に連通する空気通路
６０を介して加圧空気が導入されるようになっており、
該空気通路６０には空気チャンバ５８への加圧空気の導
入を制御する電磁弁６１が配置されている。この電磁弁
６１はコントローラ３５からの制御信号によって開閉作
動するようになっている。また、空気通路６０は電磁弁
６１の下流で分岐し燃料人口４２及び燃料出口４３を開
閉する制御弁４４及び４５に連通している。

（作　動） 以上の構造の装置の作動について説明すれば、コントロ
ーラ３５は、各種センサからの信号に基づいて所定の演
算を行い、燃料計量装Ｗ２０及び燃圧レギュレータ２４
に対して命令信号を出力する。この場合コントローラ３
５はエンジンｌの運転状態に応じて燃料噴射量を算出し
、リニアモータ５６に信号を出力して第５図に示すよう
に計量チャンバ４１の容量が該燃料噴射量に対応するよ
うに調節体５１の位置を調節する。

第６図に示すように、気筒が噴射期間になっていない場
合には、計量チャンバ４１の燃料人口４２及び燃料出口
４３は開いており、また、燃料排出口４６及び円筒部材
５２の開口５２ａは閉じているので燃料は計量チャンバ
４１を巡って燃料系を循環している。

そして、燃料噴射を行う場合には、コントローラ３５は
各気筒の噴射タイミングに合わせて電磁弁６１０制御ソ
レノイド６１ａに信号を出力し、所定期間だけ電磁弁６
１を開くように制御する。

電磁弁６１が開くと、加圧空気が空気通路６０を介して
空気チャンバ５８に流入し、その圧力により、第７図に
示すように調節ロッド５３をバネ部材５７の付勢力に抗
して押し下げ、円筒部材５２の下端の開口５２ａを開く
。この場合、加圧空気は、空気チャンバ５８に流入する
と同時に空気通路６０を介して制御弁４４及び４５のダ
イアフラム４４ａにも作用し、弁４４及び４５を閉じる
。

これによって、加圧空気は空気チャンバ５８から円筒部
材５２の内部を通って開口５２ａから計量チャンバ４１
に流入し、該チャンバ４１内の燃料を燃料排出口４６か
ら排出する。燃料排出口４６から排出された燃料は燃料
噴射ノズル１６から吸気通路１０内に噴射される。

本実施例においては、エンジンの加速状態に応じてコン
トローラ３５より出力される信号に基づき、燃圧レギュ
レータ２４により所望の燃圧に調整された燃料が燃料通
路２５を介して燃料計量装置２０に送られている。第８
図Ａ、Ｂに示されるフローチャートを参照して、コント
ローラ３５よりの出力信号に基づく燃圧レギュレータ２
４における燃圧の調整方法を以下に説明する。エンジン
回転数を算出するためのクランク角センサ３６からのク
ランク角信号、エアーフローメーター１３からの吸入空
気量を表わす信号及びスロットルバルブ１４の開度θを
示す信号がそれぞれコントローラ３５に人力され、コン
トローラ３５は、これらの信号に基づき所定の演算をお
こない、基本噴射量を算出する。ついで第８父日に示さ
れる燃圧制御サブルーチンに従い、噴出すべき燃料の燃
圧が制御される。スロットルバルブ１４の［θを周期的
に読み込み、前回に読み込んだ開度θ１　と今回読み込
んだ開度θ２　とを比較する。θ、≧０２のとき、すな
わち加速をしないときは、スロットルバルブ１４の開度
θの変化率ｄθ／ｄｔ　がゼロの場合に相当する基本燃
圧に燃圧を設定する。他方θ１　くθ２のとき、すなわ
ち、加速をするときは、たとえば、第１図に示す八つな
実験的に定められたスロットルバルブ１４の開度θの変
化率ｄθ／ｄｔ　に対して設定すべき燃圧の関係が予め
コントローラ３５に記憶されているので、算出されたス
ロットルバルブ１４の開度θの変化率ｄθ／ｄｔ　に対
応する所望の燃圧が算出され、燃圧はその算出値に設定
される。また、第８図ＡＳＢには示されていないが、コ
ントローラ３５には、予め実験的に定められた燃圧レギ
ュレータ２４により調整される燃圧とソレノイド４０の
励磁電圧との関係が記憶せしめらており、コントローラ
３５は設定すべき燃圧を与えるソレノイド４０の励磁電
圧を算出し、燃圧レギュレータに対して出力する。この
信号により、燃圧レギュレータ２４のソレノイド４０は
、バネ部材３９のストッパーの位置を調整し、ダイヤフ
ラム３８は所定の燃圧を与えるように位置法めされる。

こうして、燃圧が所望のように設定された後、燃料噴射
時期に達すると、空気が噴射され、所定の燃圧の燃料が
速やかに吸気弁８へ供給される。

このように、本実施例においては、スロットルバルブ１
４の開度θの変化率ｄθ／ｄｔ　に応じて、噴射すべき
燃料の燃圧が制御され、加速の際には、より高圧の燃料
が噴射されるから、噴射弁体へ燃料を充填する速度が大
となり、燃料ポンプ−計量系が不可避的に有している固
有の応答遅れに起因する燃料の供給遅れを最小限とする
ことができ、加速レスポンスを向上させることが可能と
なる。

なお、前記実施例においては、加速時においても予め定
められた噴射時期に燃料を噴射するいわゆる加速同期噴
射型の例を示したが、加速時には、噴射時期を待たずに
、燃料を噴射するいわゆる加速非同期型に本発明を適用
する場合には、より加速レスポンスが向上し、望ましい
。

（発明の効果） 本発明によれば、加速状態に応じて噴射すべき燃料の燃
圧を制御することにより、エンジンの加速特性を向上さ
せることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明における加速状態に応じて燃圧を制御
するアルゴリズムの例を示した図面であり、第２図は、
本発明の一実施例に係るエンジンの全体概略図、第３図
は燃圧レギュレータの略断面図、第４図は燃料計量装置
の断面図、第５図、第６図及び第一７図は、燃料計量装
置の作動状態を示す断面図、第８図ＡＳＢは燃圧制御例
を示すフローチャートである。 １・・・・・・エンジン、２・・・・・・シリンダブロ
ック、３・・・・・・シリンダボア、４・・・・・・ピ
ストン、５・・・・・・燃焼室、６・・・・・・吸気ポ
ート、７・・・・・・排気ポート、８・・・・・・吸気
弁、９・・・・・・排気弁、１０・・・・・・吸気通路
、１１・・・・・・排気通路、１２・・・・・・エアク
リーナ、１３・・・・・・エアフローメータ、 １４・・・・・・スロットル弁、１５・・・・・・ザー
ジタンク、１６・・・・・・燃料噴射ノズル、２０・・
・・・・燃料計量装置、２１・・・・・・燃料タンク、
２２・・・・・・燃料フィルタ、２３・・・・・燃料ポ
ンプ、２４・・・・・・燃圧レギュレータ、２５．３７
・・・・・・燃料通路、 ２６・・・・・・燃料リターン通路、 ２７・・・・・・クランク軸、　　３０・・・・・・エ
アポンプ、３１・・・・・・空圧レギュレータ、 ３２・・・・・・アキュームレータ、 ３５・・・・・・コントローラ、３８・・・・・・ダイ
ヤフラム、３９・・・・・・バネｆａＨ１４０・・・・
・・ソレノイド、７１１・・・・・・計量チャンバ、４
２・・・・・・燃料人口、４３・・・・・・燃料出口、
４４．４５・・・・・・制御弁、４６・・・・・・燃料
排出口、４７・・・・・・燃料通路、５１・・・・・・
調節体、５２・・・・・・円筒部材、５３・・・・・・
調節ロッド、５６・・・・・・リニアモータ、５８・・
・・・・空気チャンバ、６１・・・・・・電磁弁、６１
ａ・・・・・・電磁弁用ソレノイド。 第１図 第３図 （Ａ） ８図 （Ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃料供給系に設けられ所要量の燃料を貯える燃料の計量
   チャンバと、該計量チャンバの容積を変化させる調節体
   と、所定のタイミングで前記計量チャンバ内に貯えられ
   た燃料をエンジンに供給するために空気圧を加えて該燃
   料を該計量チャンバから排出する加圧手段と、前記加圧
   手段に加圧空気を供給するエアポンプと、該エアポンプ
   と前記加圧手段との間の空圧系に設けられ一定の容積を
   有するアキュームレータと、前記計量チャンバと該計量
   チャンバに燃料を供給する燃料ポンプとの間の燃料供給
   系に設けられた燃料の燃圧を調整する燃圧レギュレータ
   とを有する燃料噴射装置において、エンジンの加速時に
   燃圧を所定値だけ高くなるように制御する信号を前記空
   圧レギュレータに対して出力する燃圧制御手段を備えた
   ことを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。