(57)【要約】【課題】スロットル弁の上流側と下流側のそれぞれに燃料噴射弁が配置される内燃機関の燃料噴射装置において、配管の追加等を伴うことなくスロットル弁の凍結を防止する。【解決手段】スロットル弁より上流側に設けられた上流側燃料噴射弁と、スロットル弁より下流側に設けられた下流側燃料噴射弁とを備えた内燃機関の燃料噴射装置において、各燃料噴射弁の総噴射量を決定する手段１０１と、各燃料噴射弁による燃料噴射量の比率を決定する手段１０２と、スロットル弁の温度を代表する温度情報を取得する手段２，３と、前記温度情報に基づいて前記比率を補正する手段１０３とを具備し、補正手段１０３は、スロットル弁の温度が低いときに上流側燃料噴射弁の噴射比率を低下させる。【選択図】　　　　図２
2004092605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットル弁が設けられた吸気管と、このスロットル弁より上流側に設けられた上流側燃料噴射弁と、スロットル弁より下流側に設けられた下流側燃料噴射弁とを備えた内燃機関の燃料噴射装置において、
上流側および下流側燃料噴射弁による総噴射量を決定する手段と、
上流側および下流側燃料噴射弁による燃料噴射量の比率を決定する手段と、
前記スロットル弁の温度を代表する温度情報を取得する手段と、
前記温度情報に基づいて前記比率を補正する手段とを具備し、
前記補正手段は、前記スロットル弁の温度が所定温度よりも低いときに、前記上流側燃料噴射弁の噴射比率を低下させることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項２】
前記補正手段は、前記スロットル弁の温度が所定温度よりも低いときに、前記上流側燃料噴射弁を休止させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記温度情報を取得する手段は、大気温度およびエンジンの冷却水温度の少なくとも一方を検知することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料噴射装置に係り、特に、スロットル弁を挟んで上流側と下流側のそれぞれに燃料噴射弁を設けた燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料噴射弁をスロットル弁よりも上流側に設けると、噴射燃料が気化する際に吸入空気から熱を奪うので体積効率が向上する。したがって、燃料噴射弁をスロットル弁よりも下流側に設けた場合に較べてエンジン出力を向上させることができる。その一方、燃料噴射弁を上流側に設けると、その燃料噴射口と燃焼室との距離が必然的に長くなるので、燃料噴射弁をスロットル弁よりも下流側に設けた場合に較べて燃料輸送に応答遅れが生じ、これがドライバビリティを低下させる原因となる。
【０００３】
このような技術課題を解決し、エンジン出力の向上とドライバビリティの確保とを両立させるために、スロットル弁を挟んで吸気管の上流側および下流側のそれぞれに燃料噴射弁を設けた燃料噴射装置が、例えば特開平４−１８３９４９号公報、特開平１０−１９６４４０号公報に開示されている。
【０００４】
図７は、２つの燃料噴射弁が配置された従来の内燃機関の主要部の断面図であり、吸気管５１のスロットル弁５２を挟んで下流側（エンジン側）の側部に下流側燃料噴射弁５０ａが配置され、上流側（エアクリーナ側）に上流側燃料噴射弁５０ｂが配置されている。吸気管５１の下端部は吸気通路５２に接続され、この吸気通路５２の燃焼室に臨む吸気ポート５３は吸気弁５４で開閉される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術では、スロットル弁よりも上流側の燃料噴射弁から噴射された燃料がスロットル弁に飛散して気化する際にスロットル弁の熱を奪う。したがって、スロットル弁の温度が低い状態では、吸入空気中の水蒸気が結露してスロットル弁を凍結（アイシング現象）させてしまう可能性があった。
【０００６】
寒冷地等においてスロットル弁の凍結を防止する従来技術として、特開平８−１３５５０６号公報には、スロットルボディに形成されている吸気通路の近傍にエンジン冷却水を循環させる温水通路を形成し、エンジンによって暖められた冷却水を、その温水通路に流通させることによってスロットルボディを加熱し、スロットルボディの凍結を防止する技術が開示されている。
【０００７】
しかしながら、上記した従来技術では、エンジン冷却水をスロットルボディに導出し、スロットルボディを経由してエンジン本体に環流させる配管が必要となる。このような配管はエンジン本体からスロットルボディに大きな熱量を伝導させるための複雑な構造が必要となる。したがって、スロットルボディの設置に必要なスペースが大きくなるとともに重量が増大し、組み付け工程が複雑になり、さらには製造コストが増大してしまう。
【０００８】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、スロットル弁の上流側と下流側のそれぞれに燃料噴射弁が配置される構造において、配管の追加等を伴うことなくスロットル弁の凍結を防止できる内燃機関の燃料噴射装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明は、スロットル弁より上流側に設けられた上流側燃料噴射弁と、スロットル弁より下流側に設けられた下流側燃料噴射弁とを備えた内燃機関の燃料噴射装置において、上流側および下流側燃料噴射弁による総噴射量を決定する手段と、上流側および下流側燃料噴射弁による燃料噴射量の比率を決定する手段と、前記スロットル弁の温度を代表する温度情報を取得する手段と、前記温度情報に基づいて前記比率を補正する手段とを設け、スロットル弁の温度が所定温度よりも低いときに、補正手段が上流側燃料噴射弁の噴射比率を低下させるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
上記した特徴によれば、スロットル弁の温度が低いときには、上流側燃料噴射弁の噴射比率が低く抑えられるので、スロットル弁に噴射される燃料量が減ぜられる。この結果、燃焼が気化する際に奪われる気化熱の総量が低く抑えられるので、スロットル弁の凍結が防止される。また、上流側および下流側燃料噴射弁による総噴射量が一定に保たれるので、上流側燃料噴射弁の噴射量を減ぜられることによる燃料不足を防止できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態である燃料噴射装置の全体構成図であり、エンジン２０の燃焼室２１には、吸気ポート２２および排気ポート２３が開口し、各ポート２２，２３には吸気弁２４および排気弁２５がそれぞれ設けられるとともに、点火プラグ２６が設けられる。
【００１２】
吸気ポート２２に通じる吸気通路２７には、その開度θＴＨに応じて吸入空気量を調節するスロットル弁２８、ならびに前記開度θＴＨを検出するスロットルセンサ５および吸入負圧ＰＢを検知する負圧センサ６が設けられている。吸気通路２７の終端にはエアクリーナ２９が設けられている。エアクリーナ２９内にはエアフィルタ３０が設けられ、このエアフィルタ３０を通じて吸気通路２７へ外気が取り込まれる。
【００１３】
吸気通路２７には、スロットル弁２８よりも下流側に下流側噴射弁８ｂが配置され、スロットル弁２８よりも上流側のエアクリーナ２９には、前記吸気通路２７を指向するように上流側噴射弁８ａが配置されると共に、吸気（大気）温度ＴＡを検知する吸気温センサ２が設けられている。
【００１４】
エンジン２０のピストン３１にコンロッド３２を介して連結されたクランク軸３３には、クランクの回転角度に基づいてエンジン回転数ＮＥを検知するエンジン回転数センサ４が対向配置される。さらに、クランク軸３３に連結されて回転するギヤ等の回転体３４には、車速Ｖを検知する車速センサ７が対向配置されている。エンジン２０の周りに形成されたウォータジャケットには、エンジン温度を代表する冷却水温度ＴＷを検出する水温センサ３が設けられている。
【００１５】
ＥＣＵ（エンジン制御装置）１は、燃料噴射制御部１０および点火タイミング制御部１１を含む。燃料噴射制御部１０は、前記各センサにより検知された信号（プロセス値）に基づいて、前記上流側および下流側の各噴射弁８ａ、８ｂへ噴射信号Ｑｕｐｐｅｒ、Ｑｌｏｗｅｒを出力する。この噴射信号は噴射量に応じたパルス幅を有するパルス信号であり、各噴射弁８ａ、８ｂは、このパルス幅に相当する時間だけ開弁されて燃料を噴射する。点火タイミング制御部１１は、点火プラグ２６の点火タイミングを制御する。
【００１６】
図２は、前記燃料噴射制御部１０の機能ブロック図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。
【００１７】
総噴射量決定部１０１は、エンジン回転数ＮＥ、スロットル開度θｔｈおよび吸気圧ＰＢに基づいて、上流側および下流側の各燃料噴射弁８ａ，８ｂから噴射する燃料の総量Ｑｔｏｔａｌを決定する。噴射比率決定部１０２は、エンジン回転数ＮＥおよびスロットル開度θｔｈに基づいて噴射比率テーブルを参照し、上流側噴射弁８ａの噴射比率Ｒｕｐｐｅｒを求める。下流側噴射弁８ｂの噴射比率Ｒｌｏｗｅｒは、（１−Ｒｕｐｐｅｒ）として求められる。
【００１８】
図３は、噴射比率テーブルの一例を示した図であり、本実施形態では、エンジン回転数ＮＥとして１５点（Ｃｎｅ００〜Ｃｎｅ１４）、スロットル開度θｔｈとして１０点（Ｃｔｈ０〜Ｃｔｈ９）を基準にして噴射比率マップを構成し、各エンジン回転数ＮＥとスロットル開度θｔｈとの組み合わせごとに、上流側噴射弁８ａの噴射比率Ｒｕｐｐｅｒを予め登録している。噴射比率決定部１０２は、検知されたエンジン回転数ＮＥおよびスロットル開度θｔｈに対応した噴射比率Ｒｕｐｐｅｒを、前記噴射比率マップ上で４点補間により求める。
【００１９】
図２へ戻り、補正係数算出部１０３は、検知された吸気温度ＴＡに基づいて吸気温度補正係数テーブルを参照し、スロットル弁の温度が低い時に上流側噴射弁８ａの噴射量を常時よりも減じるための補正係数ＫＴＡｕｐｐｅｒを求める。補正係数算出部１０３は更に、検知された冷却水温度ＴＷに基づいて水温補正係数テーブルを参照し、スロットル弁の温度が低い時に上流側噴射弁８ａの噴射量を常時よりも減じるための補正係数ＫＴＷｕｐｐｅｒを求める。
【００２０】
図４，５は、それぞれ水温補正係数テーブルおよび吸気温補正係数テーブルの一例を示した図であり、冷却水温度ＴＷや吸気温度ＴＡが所定温度以下であると、いずれも「１．０」を下回る補正係数が選択される。この補正係数ＫＴＡｕｐｐｅｒ、ＫＴＷｕｐｐｅｒは、後にフローチャートを参照して説明するように、上流側噴射弁８ａの噴射比率Ｒｕｐｐｅｒに乗じられ、その積が新たな噴射比率Ｒｕｐｐｅｒとして採用される。したがって、本実施形態ではスロットル弁の温度が低いと、上流側噴射弁８ａの噴射量Ｑｕｐｐｅｒが常時よりも大幅に減ぜられることになる。
【００２１】
図２へ戻り、噴射量補正部１０４は、加速時やスロットル開度θｔｈの急閉時等に各噴射弁８ａ，８ｂの噴射量を補正する。噴射量決定部１０５において、上流側噴射量決定部１０５１は、前記噴射比率Ｒｕｐｐｅｒおよび総噴射量Ｑｔｏｔａｌに基づいて、上流側噴射弁８ａの噴射量Ｑｕｐｐｅｒを決定する。下流側噴射量決定部１０５２は、前記上流側噴射量Ｑｕｐｐｅｒおよび総噴射量Ｑｔｏｔａｌに基づいて、下流側噴射弁８ｂの噴射量Ｑｌｏｗｅｒを決定する。
【００２２】
次いで、上記した前記燃料噴射制御部１０の動作を、図６のフローチャートを参照して詳細に説明する。この処理は、所定ステージにおけるクランクパルスによる割り込みで実行される。
【００２３】
ステップＳ１０では、エンジン回転数ＮＥ、スロットル開度θｔｈ、吸気圧ＰＢ、吸気温度ＴＡおよび冷却水温度ＴＷが、上記各センサにより検知される。ステップＳ１１では、前記総噴射量決定部１０１において、上流側および下流側の各燃料噴射弁８ａ，８ｂから噴射する燃料の総量Ｑｔｏｔａｌが、エンジン回転数ＮＥ、スロットル開度θｔｈおよび吸気圧ＰＢに基づいて決定される。
【００２４】
ステップＳ１２では、前記噴射比率決定部１０２において、前記エンジン回転数Ｎｅおよびスロットル開度θｔｈに基づいて噴射比率テーブルが参照され、上流側噴射弁８ａの噴射比率Ｒｕｐｐｅｒが決定される。ステップＳ１３では、次式（１）に基づいて噴射比率Ｒｕｐｐｅｒが補正される。
Ｒｕｐｐｅｒ＝Ｒｕｐｐｅｒ×ＫＴＷｕｐｐｅｒ×ＫＴＡｕｐｐｅｒ　…（１）
ステップＳ１４では、上流側噴射量決定部１０５１により、次式（２）に基づいて上流側噴射弁８ａの噴射量Ｑｕｐｐｅｒが算出される。
Ｑｕｐｐｅｒ＝Ｑｔｏｔａｌ　×Ｒｕｐｐｅｒ　…（２）
ステップＳ１５では、下流側噴射量決定部１０５２により、次式（３）に基づいて、下流側噴射弁８ｂの噴射量Ｑｌｏｗｅｒが算出される。
Ｑｌｏｗｅｒ＝Ｑｔｏｔａｌ　−Ｑｕｐｐｅｒ　…（３）
以上のようにして、上流側噴射弁８ａの噴射量Ｑｕｐｐｅｒおよび下流側噴射弁８ｂの噴射量Ｑｌｏｗｅｒが決定すると、クランク角度に同期した所定のタイミングで、各噴射弁８ａ，８ｂへ前記各噴射量Ｑｕｐｐｅｒ、Ｑｌｏｗｅｒに応じたパルス幅の噴射信号が出力され、各噴射弁８ａ，８ｂから燃料が噴射される。
【００２５】
なお、上記した実施形態では、スロットル弁の温度が低いときに、上流側噴射弁８ａの噴射量を減じるものとして説明したが、これを完全に休止させるようにしても良い。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果が達成される。
（１）　スロットル弁の温度が低いと、上流側噴射弁の噴射量Ｑｕｐｐｅｒが減ぜられ、スロットル弁に噴霧される燃料が減少して気化熱を奪われることによる温度低下が抑えられるので、スロットル弁の凍結が防止される。
（２）下流側噴射弁の噴射量Ｑｌｏｗｅｒを、総噴射量Ｑｔｏｔａｌから上流側噴射弁の噴射量Ｑｕｐｐｅｒを減じた値として求めるので、上流側噴射弁の噴射量Ｑｕｐｐｅｒ　が、スロットル弁の温度低下により減ぜられても、燃焼室には正規の量の燃料を供給することができる。
（３）スロットル弁の温度を、吸気温度や冷却水温度で代表するようにしたので、スロットル弁の温度を計測するためのセンサを別途に設ける必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である燃料噴射装置の全体構成図である。
【図２】燃料噴射制御部１０の機能ブロック図である。
【図３】噴射率テーブルの一例を示した図である。
【図４】水温補正係数テーブルの一例を示した図である。
【図５】吸気温度補正係数テーブルの一例を示した図である。
【図６】燃料噴射の制御手順を示したフローチャートである。
【図７】２つの燃料噴射弁が配置された従来の内燃機関の断面図である。
【符号の説明】１…ＥＣＵ，２…吸気温（ＴＡ）センサ，３…水温（ＴＷ）センサ，４…エンジン回転数（ＮＥ）センサ，５…スロットル開度（θｔｈ）センサ，６…吸気圧（ＰＢ）センサ，８ａ…上流側噴射弁，８ｂ…下流側噴射弁，１０…燃料噴射制御部，２０…エンジン，２１…燃焼室，２２…吸気ポート，２３…排気ポート，２４…吸気弁，２５…排気弁，２６…点火プラグ，２７…吸気通路，２８…スロットル弁，２９…エアクリーナ，３０…エアフィルタ，３１…ピストン，３２…コンロッド，３３…クランク軸，３４…回転体，１０１…総噴射量決定部，１０２…噴射比率決定部，１０３…補正係数算出部，１０４…噴射量補正部，１０５…噴射量決定部，１０５１…上流側噴射量決定部，１０５２…下流側噴射量決定部
【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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【手続補正書】
【提出日】平成15年5月13日(2003.5.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術として、特開平８−１３５５０６号公報には、スロットルボディに形成されている吸気通路の近傍にエンジン冷却水を循環させる温水通路を形成し、エンジンによって暖められた冷却水を、その温水通路に流通させることによってスロットルボディを加熱し、スロットルボディの凍結を防止する技術が開示されている。