JPS62210229A - 混合燃料噴射方法 - 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、複数気筒を有する燃料噴射式内燃機関の燃料
噴射方法に関し、詳しくは、ガソリンとアルコールとの
混合燃料を用いることのできる内燃機関についで様々な
アルコール濃度の混合燃料に対応することのできる燃料
噴射方法に関するものである。

［従来の技術］ 複数気筒を有するガソリン内燃機関の燃料噴射方法には
、従来、同時噴射方式と独立噴射方式とがあった。同時
噴射方式は、１サイクルすなわちクランク軸２回転ごと
に１回又は２回、全気筒同時に、燃料噴射を行うもので
、機構及び制御が簡単であるという特長を有する。独立
噴射方式は、各気筒の行程のタイミングに合わせて、１
サイクルに１回ずつ燃料噴射を行うｂので、各気筒にお
ける燃焼を精密に制御２１１することができるため、エ
ンジンレスポンスの向上等の特長を持つ。また、運転状
況に応じてこの両方式を使い分ける制御方法もある（参
考文献＝「内燃機関」誌Ｖｏ１．２３、Ｎｏ、　　２９
９）　　。

これら両方式とも燃料噴射量は、吸気圧から求めた１サ
イクル当たりの吸入空気量又は流量計により求めた空気
量をその時のエンジン回転速度で除した１サイクル当り
の空気量のいずれか及び目標とする空燃比を基に決定し
ている。こ目標空燃比は、ガソリンと空気とが完全燃焼
をするための重最比、すなわち理論空燃比の近傍とされ
るか、又は軽負荷定常運転時には燃費向上の観点から理
論空燃比よりも少しガソリンの少ない、いわゆるリーン
バーン領域とされる。いずれにせよ、その目標空燃比は
狭い範囲内でしか変化せず、また１サイクル当りの吸入
空気量もエンジン回転速度により大ぎな変化がないため
、燃料噴射弁の１回当りの噴射量はスロットルバルブの
開度の変化に応じた比較的狭い範囲内に収まっており、
燃料噴射弁もその範囲内で精密な制御を行うように設計
されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 近年、ガソリンにアルコールを混合した燃料を用いる内
燃機関に関する研究・開発が進められているが、その使
用でる混合基Ｆｌのアルコール濃度は、市場において様
々な程度のものが供給される可能性がある。内燃機関用
燃料として用いられるアルコールとしては、メタノール
がその代表的なものであるが、メタノールと空気との理
論空燃比は約６．５と、ガソリンと空気との理論空燃比
約１４．７とは大ぎくかけ離れている。従って、給油し
た燃料のアルコール濃度により、同一吸入空気量に対し
て燃料噴射量は大きな範囲で変化させなければならない
。しかし、従来の燃料噴（ト）弁では前述の通り一回の
噴射量が比較的狭い範囲内でしか精密な噴射量制御がな
されないということと、−回に条間、すなわち長時間連
続的に噴射をした場合には、燃１１の霧化が不十分にな
るという問題点がある。

［問題点を解決づるための手段］ 上記問題点を解決するために、本発明の採用した手段は
、第１図にその概要を例示するごとく、アルコールとガ
ソリンとの混合燃料を用いることのできる複数気筒を有
覆る燃料噴射式内燃機関に適用される混合燃料噴射方法
において、混合燃料のアルコールとガソリンとの混合比
を検出しく８１）、そのアルコール濃度の高低に従い内
燃機関１サイクル当りの燃料噴射回数を増減させる（Ｓ
２）ことを特徴とする混合基お１噴射方法をその要旨と
するものである。

［作用」 燃料タンクから燃料を汲み出したときに、まずその混合
比を検出する。これについては、混合燃料内に置かれた
２枚の電極板間のインピーダンスの変化を利用したアル
コール１１度測定方法く特開昭５７−１０１７５３号）
及び混合燃料の光屈折率の変化を利用した検出方法（特
開昭５７−５１９２０号）等の方法が知られている。

検出されたアルコール濃度が高いときには理論空燃比は
小さい値であるから、１サイクル当りの燃料供給量はス
ロットルバルブの開度による変化はあるが、総体として
増加する必要がある。しかるに燃料噴射弁においては前
記問題点を有するため、１回の噴射量に限界がある。従
って、１サイクル当りの燃お１噴射回数を増加するので
ある。逆に検出されたアルコール濃度が低い、すなわち
ガソリンの比率が高いときには、燃料噴射回数を減少す
る。

さらに、アルコール濃度が所定値以下のときには燃料噴
射回数を１回にするとともに、各気筒の行程に同期した
独立噴射方式とすることができる。

［実施例］ 本発明に係る方法を、第２図にその構成を示す自動ｒｔ
ｔエンジンの電子制御式燃料噴射装置において実施した
例を以下に説明する。本実施例のエンジン１０は４気筒
であり、ガソリン及びアルコールの混合燃料を用いるこ
とができるように、配管系及び点火系等が調整されてい
る。エンジン１０の吸気管１２内にはスロットルバルブ
１４があり、アイドル用バイパス路１６がそのスロット
ルバルブ１４を迂回している。スロットルバルブ１４の
開度はスロワ１ヘルポジシヨンセンサ１８により検出さ
れる。吸気管１２のスロットルバルブ１４よりも下流に
は吸気管１２内の圧力を検出する吸気圧センサ２０及び
各気筒毎に燃料噴射弁２２が配設されている。各燃料噴
射弁２２へは、燃料タンク２４の中の燃料がポンプ２６
により燃料パイプ２８を通して送られるが、その間にア
ルコール濃度計３０を経由する。ここでアルコール濃度
計３０は、燃料バイ１２８内に並設された２枚の電極板
間のインピーダンスを測定することによりアルコール濃
度を検出するものである１、 スロットルポジションセンサ１８．吸気圧センサ２０及
びアルコール濃度計３０からの信号は、電子制御装置（
ＥＣＵ）３２に入力される。ＥＣＵ３２への入力信号は
この他に、ディストリビュータ３４内に設けられたクラ
ンク角センサ３６からのものがある。またＥＣＵ３２か
らは各燃料噴射弁２２へ燃料噴射信号が出力される。

ＥＣＵ３２の構成を第３図に示す。

４０は各センサより出力されるデータを制御プログラム
に従って入力及び演算すると共に、燃料噴射弁２２等の
各種装置を作動制御等するための処理を行うセント・ラ
ルプロセシングユニット（以下１ｉにＣＰ　Ｕと言う）
、４１は前記制御プログラム及び初期データが格納され
るリードオンリーメモリ（以下ｉｉにＲＯＭと言う）、
４２はＥＣＵ３２に入力されるデータや演算制御に必要
なデータが読み書きされるランダムアクセスメモリ（以
下中にＲＡＭと言う〉、４３はキースイッチがオフされ
てもエンジン作動に必要なデータを保持するよう、バッ
テリによってバックアップされたバックアップランダム
アクヒスメモリ〈以下単にバックアップＲＡＭと呼ぶ。

）、４４は図示していない入力ボート、必要に応じて設
（プられる波形整形回路、各センサの出力信号をＣＰ　
Ｕ　４０に選択的に出力するマルチプレクサ、アナログ
信号をデジタル信号に変換する△／Ｄ変換器等が備えら
れた入力部をそれぞれ表わしている。４５は図示してい
ない出力ボート及び燃料噴射弁２２等をＣＰＵ４０の制
御信号に従って駆動する駆動回路等が備えられた出力部
、４６は、ＣＰ　ＩＪ　４０、ＲＯＭ４１等の各素子及
び入力部４４、出力部４５を結び各データが送られるパ
スラインをそれぞれ表わしている。

ＥＣＵ３２にて実行される制御プログラムのうち、本発
明に係るサブルーチンによる処理を、第４図に示すフロ
ーチャートを基に以下に説明する。

本サブルーチンはエンジン１０のクランク角度（第１気
筒の吸入サイクル前の上死点からの角度で表わす。’Ｃ
Ａと表記する。）が０℃Ａとなる毎にメインの制御プロ
グラムから割込みによって処理される。なお、本サブル
ーチンに入る前に、スロットルポジションセンサ１８、
吸気圧センサ２０及びクランク角センサ３６からの信号
は既にメインルーチン又は他のサブルーチンの中でＥＣ
Ｕ３２に入力され、ＲＡＭ４２中に記憶されているもの
とする。

本サブルーチンに入ると、まずステップ１００にて、ア
ルコールｍ度計３０から混合燃料のアルコール濃度ＣＡ
Ｌを入力する。次にステップ１１０にて、検出されたア
ルコール濃度ＣＡＬ−が所定の値ＣＡＬＯ以」二である
かどうかを判断し、結果がＮｏであるとステップ１２０
に進み、以後独立噴射制御のための準備が行われる。ス
テップ１１０にてアルコール濃度ＣＡｌ−が所定値ＣＡ
１０以上であると判定されるとステップ１６０に進み、
以後同時噴射制御のための準備が行われる。

ＣＡＬ＜ＣＡＬＯのときはステップ１２０にてフラグＦ
ｌがセットされる。フラグＦＩは、セットされていると
きは独立噴射を行うことを、リセットされているときは
同時噴射を行うことを表わすためのものである。次にス
テップ１３０において、燃料噴射時間ＴＩＩが決定され
る。ここでは混合燃料のアルコール濃度ＣＡＬ、エンジ
ン回転速度及びスロットルバルブ開度（これはエンジン
負荷を表わすものである。）等のパラメータを基に１リ
イクル１気筒当りの必要な燃料噴射量がまず計算され、
その必要噴射量を燃料噴射弁２２の単位［１）間当り噴
１１ｆｆｉで除することによりＴ１１が決定される。混
合燃料のアルコールａ度ＣＡＬが所定値ＣＡ１０未満と
いうことはガソリンの含有量が高いことを意味し、必要
燃料噴射量はある比校内少量の範囲内に収まり、この範
囲内では燃わｌ噴射弁２２の噴射量は噴射時間に比例す
るため、Ｌ記決定方法が採用できる。

次にステップ１４０にて各気筒に対して燃料を噴射すべ
き時期△■１（ｉ）（ｉは気筒番号を表ね７ｉ、　１≦
１≦４゜）をクランク角度℃△を１１ｉ位として決定す
る。これは、前記燃料噴射時間Ｔｒ１と同様、ＣＡＬ、
エンジン回転速度等のパラメータを基にエンジン出力あ
るいは排ガスを考慮して決定される。

上記ステップ１３０で決定された噴射時間Ｔ１１及びス
テップ１４０で決定された噴射時期Ａｌｌ　（ｉ）（１
≦１≦４）はいずれもＲＡＭ４２中に記憶される。そし
てこのナブル−チンが終了した後、メインルーチンに−
ＣフラグＦＩの値が読まれ、Ｆ［＝１であると上記Ｔ　
Ｉ　”Ｉ　、　Ａ　Ｉ　１　（＋　）がＲＡＭ／Ｉ　２
から読み出され、それらのパラメータの値に基づいて燃
料噴射弁２２に対して燃お１噴射の駆動信号が出力され
る。この独立の噴射方式の燃料噴射、吸入及び点火のタ
イミングを第５図（Δ）に示す。

ＣΔ１−≧ＣＡ　Ｌ　Ｏのときはまずステップ１６０に
てフラグＦ［がりヒツトされる。次にステップ１７０に
３３いて、アルコール濃度ＣＡＬから１サイクル当りの
燃料噴射回数Ｎｌが決定される。これには予め定められ
、ＲＯＭ４１に書き込まれたテーブルに基づいて決定す
る方法、又は関数により決定する方法等がある。次にス
テップ１８０で、前述のステップ１３０におけると同様
の方法で１サイクル気筒当りの総燃料噴射時間ＴＴＩが
決定される。ここではアルコール濃度ＣＡＬが比較的高
いため必要総燃料噴射量が多量となって１回で噴射しよ
うとすると燃料噴射弁２２の噴ＩＪｊｕが噴射時間に比
例しなくなり、また精密な噴射量制御が困難となる。ざ
らに連続長時間噴射は燃料の霧化を困難にする。従って
ステップ１９０では、算出された必要総燃料噴射時間Ｔ
Ｔｆをステップ１７０にて決定された噴射回数ＮＩで除
して１回当り噴射時間ＴｒＯを決定する。この１回当り
噴射時間ＴｒＯが、前述の燃料噴射弁２２の噴射時間と
噴射量とが比例覆る範囲内に収まるように、ステップ１
７０のデープル又は関数は予め定められている。次にス
テップ２００で噴射回数Ｎｌに応じた数の噴射時期ＡＩ
Ｏ＜、ｊ）（１≦ｊ≦Ｎｌ）がクランク角度℃Ａを単位
として決定される。これは例えば１サイクル内で均等に
なろうように、ｌなわち（７２０／Ｎ１）Ｘｊ　（’Ｏ
Ａ＞（１≦ｊ≦Ｎｒ）のように決定される。また、燃料
噴射弁２２が１回噴射を行った模、次回の噴射が精度良
く行えるようになるまでに必要な回復時間を考慮して決
定することもできる。

上記ステップ１７０にて決定された噴射回数Ｎ■、ステ
ップ１９０にて決定された１回当り噴射時間ＴＩＯ及び
ステップ２００にて決定された各回の噴射時期Ａｌ０（
ｊ）はいずれもＲＡＭ４２に記憶される。そしてこのサ
ブルーチンが終了した後、メインルーチンにてフラグＦ
１の値が読まれ、ＦＩ＝ＯＦあルトコレらＮｌ、Ｔ−（
０，Ａｔ０（ｊ＞がＲＡＭ／１２から読み出されて、そ
れらパラメータの値に基づいて、金気筒の燃料噴射弁２
２に対して一斉に燃料噴射の駆動信号が出力される。こ
の同時噴射方式で、１サイクル当り噴射回数Ｎ　ｒが２
回のときの燃料噴射、吸入及び点火のタイミングを第５
図（Ｂ）に示づ。

本実施例により、燃料タンク２４に供給された混合燃料
のアルコール濃度が様々なものであっても、それに適し
た燃料の噴射が行え、エンジン出力の向上、排気ガスの
浄化等の対策が容易に行えるようになる。また本実施例
では１サイクル毎にアルコール濃度による噴射回数及び
噴射方式の判断を行っているため、燃料タンク２４又は
燃料パイプ２８中で燃料中のアルコールとガソリンの混
合比が偏った場合にも的確に対応することができる。

本発明の方法は上記実施例以外にも、スタータによるエ
ンジン始動時に１回だけアルコール濃度を検出して、燃
料噴射回数及び噴射方式を決定してしまい、以後その回
数及び方式の下で１通常の燃料噴射時間及び時期の制御
のみを１サイクル毎に行うという方法でも実施すること
ができる。この方法ではＥＣＵの時間的負担が軽減され
るという利点を右する。

［効果１ 本発明に係る燃＊８１噴Ｑ１方法を採用することにより
、従来の燃料噴射弁では行えなかったガソリン・アルコ
ール混合燃お１の精密な噴射量制す■が可能となり、ま
た混合燃料の霧化も十分に達成されるようになる。従っ
て、市場にａ３いて様々なアルコール濃度を有するアル
コール・ガソリン混合燃料が流通した場合にも、給油ご
とに何ら調整等を行うことなく、−でのときの燃料に最
適な燃料噴射を行うことができる。イの結果、エンジン
の出ツノは混合燃料のアルコール濃度に応じた最高の出
力を引ぎ出すことができ、また排ガスの浄化が達成でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略の流れを例示するフローヂＶ−ト
、第２図は本発明の詳細な説明づるためのエンジン周辺
の構成図、第３図は電子制御装置（ＥＣＵ）のブロック
図、第４図は実施例におい−Ｃｒｃｕが行う処理のフロ
ーチャート、第５図（Ａ）及び（１３）は各々独立噴ｍ
方式及び同時噴ａＪ方式の燃料噴射、吸入及び点火のタ
イミングを示すタイミングチャートである。 １０・・・エンジン ２２・・・燃お１噴射弁 ２４・・・燃料タンク ３０・・・アルコール濃度計

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アルコールとガソリンとの混合燃料を用いることの
   できる複数気筒を有する燃料噴射式内燃機関に適用され
   る混合燃料噴射方法において、混合燃料のアルコールと
   ガソリンとの混合比を検出し、そのアルコール濃度の高
   低に従い内燃機関１サイクル当りの燃料噴射回数を増減
   させることを特徴とする混合燃料噴射方法。 ２、混合燃料のアルコール濃度が所定値未満のときには
   、燃料噴射回数を１回とするとともに、各気筒独立噴射
   方式にて燃料噴射を行ない、アルコール濃度が前記所定
   値以上のときには、燃料噴射回数を１回又は複数回とす
   るとともに、全気筒同時噴射方式にて燃料噴射を行なう
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の混合燃料
   噴射方法。