(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下方に設けた複数のインジェクタに燃料を供給するフューエルデリバリパイプを設けた内燃機関の燃料供給制御方法において、
前記フューエルデリバリパイプ内に、燃料供給管から前記インジェクタに供給される燃料の流入を制限すると共に上部開口部を有する突起部を設け、該突起部はベーパや燃料が前記フューエルデリバリパイプの上方壁面との空間から前記インジェクタの前記上部開口部を通して該インジェクタによって排出、あるいは燃料を供給できるように構成されると共に前記フューエルデリバリパイプの下方壁面との間に孔部を有しており、
該燃料流入制限手段により前記複数のインジェクタのうち少なくとも１個のインジェクタに対して始動時に燃料の流入を制限すると共に、前記燃料流入制限手段を設けた前記インジェクタに対する始動時の燃料噴射パルスを、他のインジェクタの燃料噴射パルスに比較して噴射時間の長い噴射パルスを印加して制御することを特徴とする内燃機関の燃料供給制御方法。
【請求項２】
下方に設けた複数のインジェクタに燃料を供給するフューエルデリバリパイプを設けた内燃機関の燃料供給制御方法において、
前記フューエルデリバリパイプ内に、前記複数のインジェクタのうち少なくとも１個のインジェクタに対して始動時に燃料の流入を制限する板部材の突起部を設け、該突起部はベーパや燃料が上方壁面との空間からこの突起部を越えて前記インジェクタによって排出、あるいは燃料を供給できるように構成され、該板部材と前記フューエルデリバリパイプの内壁面との間に、始動時に燃料が流入できる通路として底部に孔部、若しくは側部に隙間を設け、
該燃料流入制限手段により前記複数のインジェクタのうち少なくとも１個のインジェクタに対して始動時に燃料の流入を制限すると共に、前記燃料流入制限手段を設けた前記インジェクタに対する始動時の燃料噴射パルスを、他のインジェクタの燃料噴射パルスに比較して噴射時間の長い噴射パルスを印加して制御することを特徴とする内燃機関の燃料供給制御方法。
【請求項３】
下方に設けた複数のインジェクタに燃料を供給するフューエルデリバリパイプを設けた内燃機関の燃料供給装置において、
前記フューエルデリバリパイプ内に、前記複数のインジェクタのうち少なくとも１個のインジェクタに対して始動時に燃料の流入を制限すると共に上部開口部を有する突起部を設け、該突起部はベーパや燃料が前記フューエルデリバリパイプの上方壁面との空間から前記インジェクタの前記上部開口部を通して該インジェクタによって排出、あるいは燃料を供給できるように構成されると共に前記フューエルデリバリパイプの下方壁面との間に孔部を有していることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【請求項４】
下方に設けた複数のインジェクタに燃料を供給するフューエルデリバリパイプを設けた内燃機関の燃料供給装置において、
前記フューエルデリバリパイプ内に、前記複数のインジェクタのうち少なくとも１個のインジェクタに対して始動時に燃料の流入を制限する板部材の突起部を設け、該突起部はベーパや燃料が上方壁面との空間からこの突起部を越えて前記インジェクタによって排出、あるいは燃料を供給できるように構成され、該板部材と前記フューエルデリバリパイプの内壁面との間に、底部に孔部、若しくは側部に隙間を設け、始動時に燃料が流入できる通路として確保したことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関の燃料供給装置に係り、特に何らかの要因によって発生したデリバリパイプ内のべーパをリターンパイプを経由しないで排出することができる燃料供給装置およびその燃料制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来はデリバリパイプ内に発生したベーパ（燃料蒸気）あるいは余剰燃料は燃料戻し通路（以下リターンパイプという）を介して燃料タンクに戻されていた。燃料リターンパイプについては例えば特開平3−107569 号公報に記載されているような技術が公知である。すなわち、エンジンの気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁の後端をデリバリパイプに接続し、燃料ポンプによって燃料タンク内の燃料を燃料通路を介してデリバリパイプに供給している。そして、デリバリパイプにプレッシャーレギュレータを接続して、余剰燃料を燃料リターンパイプを介して燃料タンクに戻している。これによって燃料噴射弁に供給される燃料圧力を調整するようにしている。
【０００３】
また実開昭62−137379号公報には次のような記載がある。これは、フューエルデリバリパイプと連通した燃料パイプをフューエルデリバリパイプ上部に配置し、該燃料パイプをプレッシャーレギュレータに接続することで、フューエルデリバリパイプにベーパを滞留させることなくリターン側に排出しようというものである。
【０００４】
またべーパの戻しに注目し、ベーパをインジェクタを利用して排出し、リターンパイプを廃止するアイデアが知られている。例えば特開平6−129325 号公報には次のような記載がある。図２はその例である。フューエルデリバリパイプ４１と各気筒のインジェクタ４２とを接続するすべてのコネクタ４１ａをフューエルデリバリパイプ１内の上部に延長し、デリバリパイプ４１内の上部に各インジェクタ４２に燃料を送るコネクタ４１ａの吸い込み口が開口している。そしてフューエルデリバリパイプの上流部に分岐点４５配管４６を設けるとともに、燃料パイプ３を設けている。これはフューエルデリバリパイプ１に平行に配置し、燃料パイプ４３の後端部とフューエルデリバリパイプ４１の下流側とを絞り部４４で連通させている。燃料パイプ４３のエアあるいはベーは連通部絞り４４を介してインジェクタ４２より排出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のような構成ではデリバリパイプ、燃料圧力調整器機，燃料通路の一部そして前記リターンパイプの一部がエンジンの近くに配置されているために、これらの内部の燃料が加熱されベーパが発生する。従来は、高温度となった燃料を燃料タンクに戻している。このために燃料タンク内の燃料の温度があがり、多量のベーパが発生するという問題がある。このベーパは高温再始動，ガス欠後の始動性、あるいは製造ラインでの最初の始動性への影響が大きい。すなわち始動性が悪くなる。
【０００６】
また、コストの面から部品点数を減らしたいという課題がある。部品点数が減少することによって、取り付け工数も減少する。特に軽自動車の場合にはこれらの課題解決は重要度も大きい。
【０００７】
またリターンパイプを廃止するための前記方法では、フューエルデリバリパイプと平行に別個に燃料パイプを設け、お互いを連通させる必要がある。従来のリターンパイプは廃止できるものの、別個に燃料パイプを設ける必要があるために、安価に燃料供給装置を構成したいという課題の解決にはならない。
【０００８】
本発明は以上の点に鑑み、リターンパイプを廃止し、しかもエアあるいはベーパをインジェクタを介して効率的に排出させうる構成で、安価な燃料供給装置を構成したことに特徴がある。また、エアあるいはベーパ排出に伴う燃料噴射量低下を防ぐための燃料噴射パルスの制御方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明はフューエルデリバリパイプの構造に特徴がある。すなわちフューエルデリバリパイプの下流側（燃料供給口から見て遠い部分）のインジェクタの吸入口からデリバリパイプ内に、燃料供給管から前記インジェクタに供給される燃料の流入を制限すると共に上部開口部を有する突起部を設け、該突起部はベーパや燃料が前記フューエルデリバリパイプの上方壁面との空間から前記インジェクタの前記上部開口部を通して該インジェクタによって排出、あるいは燃料を供給できるように構成されることにある。さらにこの突起部には始動に必要な燃料流量が確保できるような燃料流入孔を前記突起部と、フューエルデリバリパイプの下方壁面との間のインジェクタの燃料供給口に近い部分に設けたことにある。すなわち始動当初は前記燃料流入孔から燃料がインジェクタに供給され、開口部からエアあるいはベーパが供給されるような構成にしたことに特徴がある。
【００１０】
さらに本発明では前記下流側のインジェクタの始動時の燃料噴射パルスは他のインジェクタの燃料噴射パルスとは異なる幅の噴射パルス制御を行うことに特徴がある。
【００１１】
さらにこの燃料噴射パルスの制御については次のような特徴がある。
【００１２】
第１は、リターンパイプを廃止したことにより、燃料圧力と吸気管圧力との差が運転状態で異なってくるが、これを混合比補正マップで吸収し、過渡時のエンジンパラメータの処理遅れはデジタルフィルタを設けて解決するようにした。
【００１３】
第２は大気圧変化に対し燃料圧力が変化するが、始動時は大気圧を検出し始動時燃料噴射パルス幅、空燃比の補正をし、定常時は空燃比の学習制御で吸収するようにした。
【００１４】
【作用】
本発明は前記のような構成にすることによって、フューエルデリバリパイプによりエンジン始動時、特に高温度始動時などの場合、フューエルデリバリパイプに溜っているエア、あるいはベーパを突起部を有する特定のインジェクタを介して排出させることができる。
【００１５】
燃料が供給されたとき、エアあるいはベーパは突起部上方の開口部からインジェクタを介して排出される。また下方部の孔部は始動に必要な最小限の燃料が確保できればよい。燃料を供給した場合、ベーパなどはフューエルデリバリパイプ上方部に溜り、突起部の上方開口部、インジェクタを介して排出される。
【００１６】
またフューエルデリバリパイプに溜ったエアあるいはベーパをインジェクタを介して排出させると、どうしてもその気筒の燃料不足は避けられない。そこでエアあるいはベーパ排出中は、当該気筒の燃料噴射パルスを制御することにより、他の気筒と同じ程度の燃料濃度を保つようにしている。これによってエンジンストールを引き起こすことなくエアあるいはベーパを排出させることができる。
【００１７】
【実施例】
本発明の実施例を説明するに当り、基本構成について説明する。
【００１８】
図１は本発明を適用する、内燃機関の燃料噴射装置のシステム構成図である。１はエアクリーナ、２は吸入空気の量を制御する絞り弁を備えた絞り弁組立体すなわちスロットルボデイである。３はコレクタであり、入り口に絞り弁組立て体２が取り付けられ、出口にはエンジン５の各気筒に空気を分岐供給する複数の吸気分岐管４が形成されている。６はコレクタ３に取り付けられた電子制御式の燃料噴射弁である。エンジン５の吸気側には吸気弁７があり、吐出側には排気管８が設けられている。１０はコントローラであり、Ｏ2 センサ１１，水温センサ１２，カム角センサ１３，圧力センサ１４，スロットルセンサ１５などの各出力を入力として、噴射弁６，イグニッションコイル９，ＩＳＣバルブ２１，燃料ポンプ３１などに対して制御信号を出力する。２２はバッテリ、２３はコントローラ１０に対するメインリレー、２４は燃料ポンプリレーである。３０は燃料タンクであり、燃料は燃料ポンプ３１により吸いだされ、プレッシャーレギュレータ  ３２で調圧された後、燃料は配管３３を経て燃料噴射弁６に至る。噴射弁６の適正な噴射量は、各種センサからの入力を基にコントロールユニット１０により算出され、決定される。図１から判るようにプレッシャーレギュレータ３２は燃料タンク内に設け、燃料配管３３は燃料供給管のみであって、従来のようにリターン配管は設けていない。
【００１９】
図３に本発明によるフューエルデリバリパイプ３６の構造を示す。燃料供給配管３３から供給された燃料はフューエルデリバリパイプの燃料供給口３３ａから入り、図に示すように各インジェクタに燃料が供給される。この時燃料Ｆは始動時などの場合、過渡的には図に示すような流れを示す。そしてエアあるいは燃料のベーパはフューエルデリバリパイプの上方部に溜る。さらに燃料が供給されると燃料表面は一点鎖線Ｆ1 のような形に変化してくる。５０はインジェクタ６ａの上方部に設けられた突起部で、孔部５２を有している。孔部５２はインジェクタ６ａに対して始動に必要な最少燃料流量を確保するためのもので、他のインジェクタ６ｂ，６ｃ，６ｄに比較してインジェクタ６ａに対しては燃料流量が制限される形になっている。燃料供給が継続し、図に示したように燃料表面がＦ1 に達するまで、インジェクタ６ａへの燃料供給は孔部５２からのみである。突起部５０はこのように過渡的な状態におけるインジェクタ６ａへの燃料供給を制限すると共に、ベーパをフューエルデリバリパイプ３６の上方部に集め、図の矢印  ＶＰに示すように開口部５４を介してインジェクタ６ａからまとめて排出させるためのものである。このようにすることによって他のインジェクタ６ｂ，６ｃ，６ｄにはベーパが混在しない燃料を供給することができる。図４は前記突起部  ５０の拡大図である。すなわち突起部５０を図３の燃料供給口３３ａから一番遠いインジェクタに対応させて設けた場合である。フューエルデリバリパイプ３６内のベーパは燃料供給口３３ａに対して反対方向に溜められ、インジェクタ６ａからまとめて排出される。Ｓ3 は突起部５０の下方の孔部の断面積を表している。これは当該エンジンの始動時の最少燃料流量から決まる値である。突起部の高さＨは一つは燃料流量を制限すると同時にフューエルデリバリパイプ３６の上方部にベーパを溜める作用がある。始動時における時間ｔに対するエンジン回転数Ｎｅの変化を、図５に示す。図５はＨ1＜Ｈ2の場合を示している。また図５で点線の部分の特性は突起部の孔部５２の断面積Ｓ3 で決まる。
【００２０】
また図４のように、Ｓ1 はインジェクタ（この場合６ａ）の入り口の開口部面積と同じ値に選ばれるのが通常である。またＳ2 はデリバリパイプ３６の上方部の断面積である。一般にはＳ1＜Ｓ2の関係にある。さてここで図３の点線Ｆ1 で示したところまで燃料が満たされる迄は、インジェクタ６ａからは、ほとんどベーパがインジェクタ６ａを介してシリンダに供給されるからどうしてもリーンの状態になってしまう。本発明ではこれをできるだけ避けるために、インジェクタ６ａの燃料噴射パルスを制御して、できるだけ他のインジェクタと同じ燃料噴射状態、すなわち同じような空燃比の状態が保たれるようにすることに特徴がある。
【００２１】
図６はこの燃料噴射パルスの制御を模式的に表した。Ｎo.１〜４はインジェクタ６ｄ〜６ａに対応している。斜線部分の幅は、燃料噴射パルス幅に対応したものである。図６からわかるようにＮo.４のインジェクタ６ａの燃料噴射パルス幅は他のそれよりも大きい。これは他のシリンダとおなじような空燃比にするために、インジェクタ６ａに対する特別な燃料噴射パルスとなっている。この動作状態をベーパの排出状態（抜け状態）から見ると、図７のようになる。横軸は経過時間、縦軸はデリバリパイプ３６内ベーパ量に対応した値である。（ａ）の場合は、通常の燃料噴射パルス制御の場合、すなわちインジェクタ６ａについて特別の制御を行わない場合である。これに対して（ｂ）の場合は図６に示したようにインジェクタ６ａについて噴射パルス幅制御を行った場合で、デリバリパイプ  ３６内のべーパの排出が速くなることがわかる。ただこの噴射パルス幅制御は前記突起部Ｈとの関係があり、Ｈが小さいとき燃料噴射パルス幅を大きくし過ぎると、逆にリッチになってしまうことがあるので、前記突起部のＨ、あるいは機関の特性、またはベーパの発生状況とを考慮して決められるものである。
【００２２】
また図４では突起部の下方部に孔部５２（断面積Ｓ3 ）を設けた場合について示したが、孔部のない突起部であってもよい。この場合の実施例の略図を図８に示す。インジェクタ６ａから始動に必要な燃料供給はないので、図５に示した特性よりも少し遅れて立ち上がる特性になる。始動性をあまり問題にしないような場合には有効で、突起部の加工工数を減らすことができる特徴がある。
【００２３】
図９，図１０，図１１はデリバリパイプ３６内に設けた突起部の他の実施例である。突起部５０ａ、あるいは５０ｂは、インジェクタ６ａへの燃料の流入を制限する突起物である。図９，図１０は、前記図３に示したような突起部の孔部  ５２がない場合で、図８に対応した他の実施例にあたる。突起部はこのように燃料の流入を制限しうるものであれば、必ずしも円筒状である必要はない。ベーパも燃料もこの突起部を越えてインジェエクタ６ａによって排出、あるいは燃料が供給される。同様に図１１の場合は図３に示したように孔部５２を設けた場合で、図３あるいは図４と同じ効果が得られる。
【００２４】
図１２，図１３，図１４もデリバリパイプ３６内に設けた突起部の他の実施例である。図１２の場合は図９，図１０の他の実施例で図９における突起部５０ａの変形例で、板部材を用いた場合である。図９の５０ａに対して両側にギャップΔＬを設けた突起部５０ｃの例で、ギャップΔＬは、図３の孔部５２の機能と同じである。したがって始動時には、燃料はこのギャップΔＬを介して必要な燃料がインジェクタに流入する。ギャップΔＬの大きさによって、図３の孔部５２に相当する燃料流量が確保できればよい。また図１２では突起部５０ｃの両側にギャップΔＬを設けているが、片側であってもよい。始動時に必要な燃料流量が確保できる流量断面積となるように設定されるべきである。図１３は図１２の側面図である。
【００２５】
図１４は図８の変形例である。図８における始動時のベーパの排出過程をみると、図８におけるコーナ部Ｒの部分のベーパが排出されにくいことが観察されている。したがってこの実施例は、図１４のように突起部５０ｄに対して対向部  ５０ｅのようにデリバリパイプの高さまで延長した突起部５０ｅを相対して設けたことに特徴がある。これによってコーナ部Ｒのベーパの排出されにくさを解消することができる。そして更にｒ部を付加すればベーパの排出がスムーズになるとともに、燃料の流れに対しても気泡が発生しにくいという効果もある。
【００２６】
次に負圧補正のための配管の廃止に伴う課題の解決について述べる。図１のシステム構成図から明らかなように、本発明ではリターンパイプを廃止し、燃料タンク３０内に、プレッシャーレギュレータ３２を設け、さらに燃圧調整における、吸気管圧力の変化に伴う燃圧補正のための配管も省略したシステムを構成している。したがってプレッシャーレギュレータよって燃圧が一定に調整されていたとしても、機関の運転状態、例えばスロットル開度に応じて相対的な燃圧が変化することになる。この例を図１５に示す。横軸はスロットル開度、縦軸は燃料圧力および吸気管圧力を表している。ΔＰは吸気管圧力と燃圧との相対圧でスロットル開度が大きくなると、相対圧ΔＰが小さくなる。例えば加速運転状態などはこれに該当する。このように機関の運転状態によって相対圧が変化するので、同じ燃料噴射パルス幅では燃料が不足の状態になる。すなわち図１５のように加速状態ではリーンの状態になってしまう。次にその補正方法について述べる。
【００２７】
図１６は吸入空気流量とエンジン回転数から決まる基本燃料噴射パルスＴp に対する補正係数ｋの関係を表している。Ｔp＞Ｔp1 の領域は、いわゆるパワーゾーンで燃料を濃いめに噴射する領域である。そのパワーゾーンへの移行を連続性をもって変化させるように補正係数をｋを変化させている。ただし前記のように負圧補正を行わない場合は、運転状態によって相対圧ΔＰが変化するのでＴp ＜Ｔp1の状態であっても補正係数ｋを変化させてやらなければいけない。図１６はこれを表している。またパワーゾーンへ移行したあとすなわちＴp3＞Ｔp＞Ｔp2での領域でもなお補正係数ｋの補正をし、相対圧の変化に伴う実効燃料噴射量を保持し、空燃比を所定の値に制御するものである。これに対して負圧補正を行って相対圧ΔＰが一定に保たれている場合を参考までに図１７に示す。Ｔp＜Ｔp1の領域では補正係数ｋは一定でよい。またパワーゾーンに移行したあと、すなわちＴp3＞Ｔp＞Ｔp2 では補正係数ｋは同じ値でよい。なおここでは燃料噴射パルス幅Ｔp で示したが、吸気管圧力Ｐm であっても同じである。
【００２８】
次に、前記のように相対圧が変化した場合の補正演算遅れの補正について述べる。燃料噴射パルスは、最新のエンジン状態パラメータにより演算した結果をただちに制御に反映することが望ましい。しかしながら演算処理に時間がかかること、また噴射タイミングとの関係もあり、実際に噴射パルスを噴射する時点では過去のエンジン状態パラメータにより演算した値を使用することになってしまう。特に前記のように運転状態によって相対圧が変化する場合は特にその影響が大きい。図１８は加速状態の場合の燃料圧力，吸気管圧力，Ａ／Ｆ(空燃比)を示す。横軸は時間でｔa から加速が開始された状態を表している。ＫＡＦは例えば図１９に示すようにエンジン回転数と吸気管圧力との関係で決まる補正係数ＫＡＦのマップから演算された、吸気管圧力を表している。図から分かるように図１５のように相対圧が変化する場合は、その補正がどうしても遅れ、その影響が顕著である。したがってその間、リーンの状態になってしまうことは避けられない。その結果図１８に示したようにＡ／Ｆの変動をもたらしてしまう。そこで本発明ではマップ検索用のパラメータに進みフィルタ処理を行い、図１８に示した点線のＫＡＦを実質的に実線の特性に近付けようとするものである。例えばＰm ＝  (Ｋ(Ｐmnew−Ｐmold)＋Ｐmold）のようにして演算した値を用いればよい。Ｔpについてもまったく同様である。前記のように進みフィルタ処理を行えばよい。ここでＰmnewは今回のサンプル値、Ｐmoldは前回のサンプル値、Ｋは係数で演算遅れや、エンジンの特性から決まる値である。
【００２９】
図２０はおなじように減速の場合を示している。ｔｄは減速開始時点を表している。この場合は補正遅れによって、一時的にＡ／Ｆはリッチになり、Ａ／Ｆの変動として表われる。点線で示した特性（ＫＡＦ）を実線の特性に近付けるために、前記加速の場合と同じように進みフィルタ処理を施すことによって補正遅れをなくすことができる。具体的なフィルタ処理は前記と同様であり、説明を省略する。進みフィルタはここでは図１９のように圧力につい示したが、Ｔp についてであってもよいし、他のパラメータを用いても同じような効果が得られる。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は燃料のリターンパイプを省略し、さらに負圧補正のために必要な配管を省略し、極めて安価な燃料供給装置を構成することができる。またリターンパイプなどの省略に伴う特性変化については、演算処理において補正を行うことによって従来方式と同等の特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される燃料噴射システム図である。
【図２】従来技術の例を示す図である。
【図３】本発明の基本を示す実施例である。つ
【図４】他の実施例の拡大図である。
【図５】本発明における突起部の高さと特性の関係を示す。
【図６】本発明における燃料噴射パルスの例を示す。
【図７】図６によるベーパの排出状況を示す。
【図８】突起部の他の実施例を示す。
【図９】突起部の他の実施例（板状の場合）を示す。
【図１０】突起部の他の実施例（板状の場合）を示す。
【図１１】突起部の他の実施例（板状の場合）を示す。
【図１２】突起部の他の実施例（板状の場合）を示す。
【図１３】突起部の他の実施例（板状の場合）を示す。
【図１４】突起部の他の実施例の場合を示す。
【図１５】加、減速時における燃料圧力，吸気管圧力との相対圧の変化を示す。
【図１６】相対圧変化に伴う補正係数を示す。
【図１７】相対圧が一定の場合の補正係数を示す。
【図１８】加速時における特性例を示す。
【図１９】補正マップの例を示す。
【図２０】減速時における特性例を示す。
【符号の説明】
２…スロットルボデイ、４…吸気分岐管、６…燃料噴射弁（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）、３１…燃料ポンプ、３２…プレッシャーレギュレータ、３３…燃料配管、３３ａ…燃料供給口、３６…フューエルデリバリパイプ、５０…突起部    （５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ）、５２…孔部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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