JPH05133304A - 内燃機関のアシストエア供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】アシストエア供給・遮断の切り換え制御を最適
時期に行わせる。 【構成】機関の始動時（Ｓ１，Ｓ２）における冷却水温
度Ｔｗｓｔに基づいて、アシストエアの供給・遮断を切
り換える切り換え温度Ｔｗｓを可変設定する（Ｓ４）。
そして、冷却水温度Ｔｗが前記切り換え温度Ｔｗｓを越
えるまでは、アシストエアの供給を行わせ、切り換え温
度Ｔｗｓを越えるようになったときにアシストエアの供
給を遮断させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料噴射弁の噴孔近傍
に燃料の微粒化を促進させるためのアシストエアを噴出
させる内燃機関のアシストエア供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】アシストエア供給装置として、従来、ス
ロットル弁よりも上流側の吸気通路から吸入空気の一部
をアシストエアとして燃料噴射弁の噴孔近傍に導き、燃
料噴射弁から噴射供給された燃料に前記アシストエアを
衝突させることで燃料を微粒化し、これにより、燃焼を
改善して燃費や排気性状の向上を図るものが知られてい
る（特公昭６４−９４６５号公報，実公昭６３−１８７
６７号公報等参照）。

【０００３】ところで、上記のアシストエアの供給は、
機関が低温で機関温度によって良好に燃料を霧化させる
ことができない場合に効果を発揮するが、暖機されて噴
射燃料が付着する部分の温度が充分に高くなると、アシ
ストエアの供給は不必要となる。ここで、暖機後におい
ても不必要なアシストエアを供給することは、アシスト
エアの供給が噴射特性に悪影響を及ぼし、また、アシス
トエアの供給によって最低吸入空気量が増大し、アイド
ル要求空気量の少ない暖機時にはアイドル回転速度を必
要以上に高くさせることにもなってしまうから、燃料微
粒化を目的とするアシストエアの供給が不必要になった
場合には、積極的にアシストエアの供給を遮断させるこ
とが好ましい。

【０００４】そこで、アシストエア通路に開閉弁を設
け、冷却水温度で代表される機関温度に基づいて前記開
閉弁をオン・オフ的に開閉制御し、冷機状態でアシスト
エアが必要な状態のときにのみ、アシストエアを供給さ
せるよう構成されたものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、アシストエ
アの供給が必要であるか否かは、前述のように、燃料噴
射弁からの噴射燃料が付着する部分の温度で決定される
ものであるが、一般には吸気バルブに向けて燃料を噴射
するようにしており、この場合前記付着部は吸気バルブ
の傘部となるため、付着部の温度を直接に検出すること
は困難であり、従来においては、冷却水温度で機関温度
を代表させてアシストエアの供給・遮断を制御してい
る。

【０００６】しかしながら、冷却水温度は前記付着部温
度を精度良く表すものではなく、図７に示すように、例
えば始動時の冷却水温度が異なると、同じ冷却水温度で
あっても付着部温度（吸気バルブ温度）は異なる値を示
すことがある。また、図８に示すように、本来であれ
ば、機関温度（冷却水温度）が高くなれば、それだけア
シストエアの必要性（効果）は低下するが、吸入空気の
温度が低いと、たとえ高水温状態であっても前記付着部
の温度が充分に上昇せずにアシストエアの供給を必要と
する場合が生じることがあった。

【０００７】従って、従来の冷却水温度に基づくアシス
トエアの切り換え制御では、本来の噴射燃料の付着部温
度に基づくアシストエア切り換え制御を高精度に行わせ
ることが困難であり、アシストエアの供給が必要な状態
であるのに早期にアシストエア供給が遮断されてしまっ
たり、逆に、アシストエアの供給が必要のない状態であ
るのに継続してアシストエアが供給されてしまって、燃
料噴霧の指向性やアイドル回転制御性を悪化させること
があった。

【０００８】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、本来噴射燃料の付着部温度で決定されるアシスト
エアの供給・遮断の切り換え条件を、前記付着部温度を
直接検出することなく高精度に検出でき、以て、アシス
トエアの切り換えを最適に行わせることができるアシス
トエア供給装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そのため本発明にかかる
内燃機関のアシストエア供給装置は、図１又は図２に示
すように構成される。図１において、アシストエア通路
は、吸気通路に燃料を噴射供給する燃料噴射弁の噴孔近
傍に、機関吸入空気の一部をアシストエアとして噴出さ
せるものであり、このアシストエア通路を開閉する開閉
弁が設けられる。

【００１０】そして、切り換え条件検出手段が、機関温
度が所定レベル以上になっているか否かを検出して、ア
シストエア供給・遮断の切り換え条件を検出し、この検
出結果に基づいて開閉弁制御手段が前記開閉弁の開閉を
切り換え制御する。ここで、始動時温度による切り換え
条件可変手段が、始動時温度検出手段で検出された機関
始動時の機関温度に基づいて前記所定レベルを可変設定
する。

【００１１】また、図２においては、図１における前記
始動時温度による切り換え条件可変手段及び始動時温度
検出手段に代えて、吸気温による切り換え条件可変手段
及び吸気温度検出手段が設けられる。吸気温度検出手段
は、機関吸気通路に介装されて機関吸入空気の温度を直
接的に検出するものであり、吸気温による切り換え条件
可変手段は、前記検出された機関吸入空気の温度に基づ
いて前記所定レベルを可変設定する。

【００１２】

【作用】かかる構成によると、機関温度が所定レベル以
上になっているか否かによってアシストエア供給・遮断
の切り換え条件が検出され、アシストエア通路の開閉弁
が切り換え制御されるが、前記所定レベルが、始動時の
機関温度又は吸入空気の温度によって可変設定される。
これにより、始動時の機関温度や吸入空気の温度によっ
て最適切り換え条件が変化するときに、前記所定レベル
を始動時温度や吸入空気温度に応じて変化させることに
よって、所期の切り換え条件でアシストエアの供給・遮
断を切り換え制御させることが可能となる。

【００１３】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。一実施例
を示す図３において、内燃機関１にはエアクリーナ２か
ら吸気ダクト３，スロットル弁４及び吸気マニホールド
５を介して空気が吸入される。吸気マニホールド５の各
ブランチ部には、各気筒別に燃料噴射弁６が設けられて
いる。この燃料噴射弁６は、ソレノイドに通電されて開
弁し、通電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁であっ
て、後述するコントロールユニット12における設定燃料
量に対応するパルス巾の駆動パルス信号により開弁し、
図示しない燃料ポンプから圧送されてプレッシャレギュ
レータにより所定の圧力に調整された燃料を、機関１に
間欠的に噴射供給する。

【００１４】機関１の各燃焼室には点火栓７が設けられ
ていて、これにより火花点火して混合気を着火燃焼させ
る。コントロールユニット12は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡ
Ｍ，Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェイス等を含んで
構成されるマイクロコンピュータを備え、各種のセンサ
からの入力信号を受け、シリンダ吸入空気量に見合った
燃料噴射量を演算して燃料噴射弁６の作動を制御する一
方、点火栓７による点火を制御する。

【００１５】前記各種のセンサとしては、吸気ダクト３
中にエアフローメータ８が設けられていて、機関１の吸
入空気流量Ｑａに応じた信号を出力する。また、クラン
ク軸又はクランク軸に同期して回転する軸（カム軸）か
ら所定クランク角毎の回転信号を取り出すクランク角セ
ンサ９が設けられている。ここで、前記回転信号の周
期、或いは、所定時間内における回転信号の発生数を計
測することにより、機関回転速度Ｎを算出できる。

【００１６】また、機関１のウォータジャケットの冷却
水温度Ｔｗ（機関温度を代表するパラメータ）を検出す
る水温センサ10が設けられている。また、前記スロット
ル弁４の開度ＴＶＯをポテンショメータによって検出す
るスロットルセンサ11が設けられている。更に、スロッ
トル弁４下流の吸気通路部に、吸気温度Ｔａを直接的に
検出する吸気温度検出手段としての吸気温度センサ17が
設けられている。

【００１７】一方、スロットル弁４をバイパスして設け
られたバイパス通路13に、電磁式のアイドル制御弁14が
設けられている。このアイドル制御弁14は、デューティ
制御されることによって開度が調整される開度調整弁で
あって、コントロールユニット12は所定のアイドル運転
時に目標回転速度に近づくように前記アイドル制御弁14
の開度をフィードバック制御し、バイパス通路13を介し
て得られる吸入空気量をアイドル要求空気量に制御す
る。

【００１８】更に、スロットル弁４の上流側の吸気ダク
ト３から分岐し、スロットル弁４をバイパスして各燃料
噴射弁６の噴孔付近に開口するアシストエア通路15が設
けられており、スロットル弁４の上下流の圧力差によっ
て導かれる空気（以下、アシストエアという。）を、各
燃料噴射弁６の噴孔付近に噴出させて噴射燃料と衝突さ
せ、噴射燃料の微粒化を促進させるよう構成されてお
り、前記アシストエアは機関吸入空気の一部としてシリ
ンダ内に吸引される。

【００１９】ここで、前記アシストエア通路15の途中に
は、該アシストエア通路15を開閉する常閉型の電磁開閉
弁16が介装されている。ここにおいて、コントロールユ
ニット12に内蔵されたマイクロコンピュータのＣＰＵ
は、図４及び図５のフローチャート又は図６のフローチ
ャートに示すように、前記電磁開閉弁16をオン・オフ制
御してアシストエアの供給状態と遮断状態とを切り換え
る。

【００２０】尚、本実施例における開閉弁制御手段，切
り換え条件検出手段，始動時温度による切り換え条件可
変手段，吸気温による切り換え条件可変手段としての機
能は、前記図５又は図６のフローチャートに示すように
コントロールユニット12がソフトウェア的に備えてお
り、始動時温度検出手段は図４のフローチャートに示さ
れるコントロールユニット12のソフトウェア機能と水温
センサ10とによって構成される。

【００２１】図４のフローチャートにおいて、まず、ス
テップ１（図中ではＳ１としてある。以下同様）では、
スタータモータをオン・オフ制御する図示しないスター
トスイッチがオンからオフへ切り換えられたか否かを判
別する。そして、スタートスイッチのオンからオフへの
切り換え時であるときには、ステップ２へ進んで、機関
１が回転しているか否かを判別して、機関が始動された
か否かを検出する。

【００２２】ここで、機関が始動されたことが検出され
ると、ステップ３へ進み、そのときに水温センサ10で検
出された冷却水温度Ｔｗを、始動時水温Ｔｗｓｔとして
読み込む。ステップ４では、ステップ３で読み込んだ始
動時水温Ｔｗｓｔに基づいて、アシストエアの供給・遮
断を切り換える条件である切り換え水温Ｔｗｓ又は切り
換え時間Ｔｓを、予め設定されたマップを参照して設定
する。

【００２３】尚、前記切り換え水温Ｔｗｓは、始動時水
温Ｔｗｓｔが低いときとほど高く設定され、また、前記
切り換え時間Ｔｓは、始動時水温Ｔｗｓｔが低いときと
ほど長く設定される。一方、図５のフローチャートにお
いては、まず、ステップ11で、水温センサ10で検出され
た冷却水温度Ｔｗと前記切り換え水温Ｔｗｓとを比較す
るか、又は、始動からの経過時間Ｔ（秒）と前記切り換
え時間Ｔｓとを比較する。

【００２４】そして、冷却水温度Ｔｗが前記切り換え水
温Ｔｗｓ未満である場合、又は、始動からの経過時間Ｔ
が前記切り換え時間Ｔｓに至っていない場合には、ステ
ップ12へ進み、電磁開閉弁16を開制御（ＯＮ）して、ア
シストエア通路15を介してアシストエアを供給させる。
一方、ステップ11で、冷却水温度Ｔｗが前記切り換え水
温Ｔｗｓ以上である場合、又は、始動からの経過時間Ｔ
が前記切り換え時間Ｔｓ以上になっている場合には、ス
テップ13へ進み、電磁開閉弁16を閉制御（ＯＦＦ）し
て、アシストエア通路15を介してのアシストエア供給を
遮断する。

【００２５】即ち、機関温度を代表する冷却水温度Ｔｗ
が所定レベル（切り換え温度Ｔｗｓ）以上になったか否
かによって、アシストエアの供給・遮断を切り換え制御
するものであり、始動からの経過時間によっても機関温
度の上昇を推定できるので、水温センサ10による検出結
果に代えて始動からの経過時間が所定レベル（切り換え
時間Ｔｓ）以上になったか否かによっても、アシストエ
アの供給・遮断を切り換え制御できるようにしてある。

【００２６】ここで、上記のように機関温度レベルに基
づいてアシストエアの供給・遮断を切り換え制御するの
は、燃料噴射弁６によって噴射された燃料が付着する吸
気バルブ部の温度が低く、燃料の霧化性が不良であると
きにのみアシストエアの供給を行わせるためであるが、
前記冷却水温度Ｔｗ又は始動からの経過時間Ｔは、吸気
バルブの温度を精度良く表すものではなく、同じ冷却水
温度Ｔｗであっても、始動時の温度が異なると前記吸気
バルブの温度が異なり（図７参照）、また、同じ経過時
間であっても、始動時の温度が異なると冷却水温度Ｔｗ
（吸気バルブ部の温度）が異なる。然も、吸気バルブ部
の温度を直接に検出することは非常に困難である。

【００２７】そこで、始動時の温度Ｔｗｓｔに基づいて
前記所定レベル（切り換え温度Ｔｗｓ又は切り換え時間
Ｔｓ）を可変設定し、冷却水温度Ｔｗ又は始動からの経
過時間Ｔに基づいて噴射燃料の付着部である吸気バルブ
部の温度を精度良く予測し、該予測に基づいてアシスト
エアの供給・遮断の切り換えを最適に行わせるようにし
たものである。ここで、始動時の温度Ｔｗｓｔが高いほ
ど、同じ冷却水温度Ｔｗ又は経過時間Ｔに対して、付着
部温度が高くなるので、前述のように、始動時温度Ｔｗ
ｓｔが低いときほど、切り換え温度Ｔｗｓを高く又は経
過時間Ｔｓを長く設定させるようにしてある。

【００２８】また、図６のフローチャートに示す開閉弁
16の切り換え制御では、吸気温度Ｔａに基づいてアシス
トエアの切り換えタイミングを変化させるようにしてあ
る。まず、ステップ21では、開閉弁16が開制御されてア
シストエアが供給されている状態であるか否かを判別す
る。アシストエアの供給状態であるときには、ステップ
22へ進み、水温センサ10で検出される冷却水温度Ｔｗ及
び吸気温度センサ17で検出される吸気温度Ｔａを入力す
る。

【００２９】次のステップ23では、吸気温度Ｔａに基づ
いてアシストエアの供給を遮断する冷却水温度Ｔｗの所
定レベルである切り換え温度Ｔｗｓを設定する。そし
て、ステップ24では、前記切り換え温度Ｔｗｓと実際の
冷却水温度Ｔｗとを比較し、Ｔｗｓ≦Ｔｗであるときに
は、ステップ25へ進んで電磁開閉弁16を閉制御（ＯＦ
Ｆ）してアシストエアの供給を遮断する。

【００３０】一方、ステップ24で、Ｔｗｓ＞Ｔｗである
と判別されたときには、再びステップ22へ戻り、冷却水
温度Ｔｗが切り換え温度Ｔｗｓ以上となるまで、ステッ
プ22〜ステップ24の処理を繰り返す。また、ステップ21
で、アシストエアの供給状態ではないと判別された場合
には、前記供給状態から遮断状態への切り換え時とは逆
に、切り換え温度Ｔｗｓよりも実際の冷却水温度Ｔｗが
低いと判別されたときに、開閉弁16を開制御（ＯＮ）し
てアシストエアの供給を行わせる。ここでも、前記切り
換え温度Ｔｗｓは、そのときの吸気温度Ｔａに基づいて
可変設定される（ステップ26〜ステップ29）。

【００３１】即ち、機関温度を代表する冷却水温度Ｔｗ
が所定レベル以上であるか否かによって、アシストエア
の供給・遮断を切り換えることで、アシストエアの必要
時にのみアシストエアを供給させるように構成されるも
のであるが、冷却水温度Ｔｗが比較的高い状態であって
も、吸気温度Ｔａが低いと、アシストエアの供給を必要
とすることがあるため（図８参照）、そのときの吸気温
度Ｔａに基づいて切り換え温度Ｔｗｓを可変設定するよ
うにした。これにより、冷却水温度Ｔｗが高くても吸気
温度Ｔａが低いために、アシストエアの供給を必要とす
るときに、冷却水温度Ｔｗのみに基づいてアシストエア
の供給が遮断されてしまうことを回避でき、所期の燃料
霧化性を確保できるようになる。

【００３２】尚、上記図６のフローチャートにおいて
も、アシストエアの供給・遮断の切り換えを、機関温度
を予測できる始動からの経過時間Ｔに基づいて制御させ
るよう構成し、前記切り換え時間Ｔｓをそのときの吸気
温度Ｔａによって可変設定させるようにしても良い。更
に、吸気温度Ｔａと始動時温度Ｔｗｓｔとの２つのパラ
メータから切り換え温度Ｔｗｓ又は切り換え時間Ｔｓを
可変設定させるようにしても良い。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、機
関温度が所定レベル以上になったか否かに基づいてアシ
ストエアの供給・遮断を切り換え制御するときに、始動
時の温度又は吸気温度に基づいて前記所定レベルを可変
設定させるようにしたので、アシストエアの供給・遮断
切り換え制御を最適時期に行わせることができるように
なるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示すブロック図。

【図２】本発明の基本構成を示すブロック図。

【図３】本発明の実施例のハードウェア構成を示すシス
テム概略図。

【図４】始動時水温の検出を示すフローチャート。

【図５】始動時水温に基づくアシストエア制御を示すフ
ローチャート。

【図６】吸気温度に基づくアシストエア制御を示すフロ
ーチャート。

【図７】始動時水温の違いによる付着部温度の違いを示
す線図。

【図８】吸気温度の違いによるアシストエア供給効果の
違いを示す線図。

【符号の説明】

１ 機関 ６ 燃料噴射弁 10 水温センサ 12 コントロールユニット 15 アシストエア通路 16 電磁開閉弁 17 吸気温度センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気通路に燃料を噴射供給する燃料噴射弁
   の噴孔近傍に、機関吸入空気の一部をアシストエアとし
   て噴出させるアシストエア通路と、 該アシストエア通路を開閉する開閉弁と、 機関温度が所定レベル以上になっているか否かを検出し
   て、アシストエア供給・遮断の切り換え条件を検出する
   切り換え条件検出手段と、 機関始動時の機関温度を検出する始動時温度検出手段
   と、 該始動時温度検出手段で検出された機関始動時の機関温
   度に基づいて前記所定レベルを可変設定する始動時温度
   による切り換え条件可変手段と、 前記切り換え条件検出手段による検出結果に基づいて前
   記開閉弁の開閉を切り換え制御する開閉弁制御手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関のアシス
   トエア供給装置。
2. 【請求項２】吸気通路に燃料を噴射供給する燃料噴射弁
   の噴孔近傍に、機関吸入空気の一部をアシストエアとし
   て噴出させるアシストエア通路と、 該アシストエア通路を開閉する開閉弁と、 機関温度が所定レベル以上になっているか否かを検出し
   て、アシストエア供給・遮断の切り換え条件を検出する
   切り換え条件検出手段と、 機関吸気通路に介装されて機関吸入空気の温度を直接的
   に検出する吸気温度検出手段と、 該吸気温度検出手段で検出された機関吸入空気の温度に
   基づいて前記所定レベルを可変設定する吸気温による切
   り換え条件可変手段と、 前記切り換え条件検出手段による検出結果に基づいて前
   記開閉弁の開閉を切り換え制御する開閉弁制御手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関のアシス
   トエア供給装置。