(57)【要約】【課題】冷態時であっても、燃料量の増加を低減し、霧化を促進させて燃費向上と排ガス性能向上を図る。【解決手段】ＥＣＵ１７の指令により、冷態時にスロットル全閉に応じた吸気量に相当する燃料を膨張行程で供給し、燃料を先行して噴射して霧化を確実にし、冷態時であっても、燃料量の増加を低減し、霧化を促進させて燃費向上と排ガス性能向上を図る。【選択図】        図１
2004232540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の運転状況を検出する運転状況検出手段と、
内燃機関の吸気状況を検出する吸気状況検出手段と、
内燃機関の温度状態を検出する温度状態検出手段と、
吸気通路に燃料を供給する燃料供給手段と、
運転状況検出手段及び吸気状況検出手段及び温度状態検出手段の検出情報に基づいて燃料供給手段の燃料供給状況を制御する制御手段と
を備えた内燃機関の燃料供給装置において、
制御手段は、冷態時に膨張行程で燃料を供給する指令を出力する機能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２】
請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置において、
前記制御手段は、
運転状況検出手段及び吸気状況検出手段により圧縮行程時の吸気状況である圧縮時実吸気状況を導出する圧縮行程吸気状況導出機能と、
圧縮行程吸気状況導出機能で導出された圧縮時実吸気状況に基づいて膨張行程で供給する燃料の状況を制御する膨張行程燃料供給機能と
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３】
請求項２に記載の内燃機関の燃料供給装置において、
前記制御手段は、
圧縮行程吸気状況導出機能で導出された圧縮時実吸気状況に基づいてスロットル全閉時の予測吸気状況を導出する予測吸気状況導出機能と、
予測吸気状況導出機能で導出された予測吸気状に応じた全閉時燃料の状況を導出する全閉時燃料導出機能とを有し、
膨張行程燃料供給機能は、全閉時燃料導出機能で導出された全閉時燃料の状況に応じた燃料量を供給するように制御すると共に、
前記制御手段は、
運転状況検出手段及び吸気状況検出手段により膨張行程時の吸気状況である膨張時実吸気状況を導出する膨張行程吸気状況導出機能と、
膨張行程吸気状況導出機能で導出された膨張時実吸気状況に基づいて排気行程で供給する燃料の状況を制御する排気行程燃料供給機能とを有し、
排気行程燃料供給機能は、
全閉時燃料導出機能で導出された全閉時燃料の量を減じた状態で、排気行程で供給する燃料の状況を制御する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】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料供給装置に関し、冷態時の燃費向上と排ガス性能向上を企図したものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の燃料供給制御では、一般に、温態時に機関の出力が最適となるように混合気の空燃比が設定されて燃料量が決定され、そのときの燃料量から燃料噴射開始時期を決定している。通常は、クランク２回転で各気筒１回ずつ燃料を噴射するようになっている。
【０００３】
低水温時には、温態時の燃料噴射開始時期で最適な空燃比となるように燃料量を調整している。このため、低水温時には噴射中心時期が遅れた状態になって燃料の霧化時間が減少してスモーク発生等の問題が発生する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
燃料噴射開始時期を固定して考えると低水温になる程霧化に必要な時間が長くなるのを考慮し最適な空燃比を維持するので、結果として必要以上の燃料量を供給していた。今までも、燃料の供給時期を制御して霧化の促進を図ることが種々提案されている（例えば、特許文献１）。しかし、必要最小限の燃料量で霧化を促進できるには至ってないのが現状であった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−３１０５７７号公報
【０００６】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、冷態時であっても、燃料量の増加をできる限り抑え可能な限り霧化を促進させ燃費向上と排ガス性能向上を図ることができる内燃機関の燃料供給装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための、請求項１に係る内燃機関の燃料供給装置は、
内燃機関の運転状況を検出する運転状況検出手段と、
内燃機関の吸気状況を検出する吸気状況検出手段と、
内燃機関の温度状態を検出する温度状態検出手段と、
吸気通路に燃料を供給する燃料供給手段と、
運転状況検出手段及び吸気状況検出手段及び温度状態検出手段の検出情報に基づいて燃料供給手段の燃料供給状況を制御する制御手段と
を備えた内燃機関の燃料供給装置において、
制御手段は、冷態時に膨張行程で燃料を供給する指令を出力する機能を有していることを特徴とする。
【０００８】
このため、燃料を先行して噴射して霧化を確実にすることができる。
【０００９】
上記目的を達成するための、請求項２に係る内燃機関の燃料供給装置は、
請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置において、
前記制御手段は、
運転状況検出手段及び吸気状況検出手段により圧縮行程時の吸気状況である圧縮時実吸気状況を導出する圧縮行程吸気状況導出機能と、
圧縮行程吸気状況導出機能で導出された圧縮時実吸気状況に基づいて膨張行程で供給する燃料の状況を制御する膨張行程燃料供給機能と
を有していることを特徴とする。
【００１０】
このため、圧縮行程時の空気量に見合った燃料を先行して噴射し霧化を促進させることができる。
【００１１】
上記目的を達成するための、請求項３に係る内燃機関の燃料供給装置は、
請求項２に記載の内燃機関の燃料供給装置において、
前記制御手段は、
圧縮行程吸気状況導出機能で導出された圧縮時実吸気状況に基づいてスロットル全閉時の予測吸気状況を導出する予測吸気状況導出機能と、
予測吸気状況導出機能で導出された予測吸気状に応じた全閉時燃料の状況を導出する全閉時燃料導出機能とを有し、
膨張行程燃料供給機能は、全閉時燃料導出機能で導出された全閉時燃料の状況に応じた燃料量を供給するように制御すると共に、
前記制御手段は、
運転状況検出手段及び吸気状況検出手段により膨張行程時の吸気状況である膨張時実吸気状況を導出する膨張行程吸気状況導出機能と、
膨張行程吸気状況導出機能で導出された膨張時実吸気状況に基づいて排気行程で供給する燃料の状況を制御する排気行程燃料供給機能とを有し、
排気行程燃料供給機能は、
全閉時燃料導出機能で導出された全閉時燃料の量を減じた状態で、排気行程で供給する燃料の状況を制御することを特徴とする。
【００１２】
このため、圧縮行程時の空気量に見合った燃料を先行して噴射し霧化を促進させることができると共に、霧化のための燃料増量を低減させ最小限の燃料で必要な霧化状態が得られる燃料供給とすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１には本発明の一実施形態例に係る燃料供給装置を備えた内燃機関の概略構成、図２には各気筒の燃料供給状況のタイムチャート、図３には制御装置のブロック構成、図４には吸気量及び燃料噴射量のタイムチャート、図５には燃料供給の制御フローチャートを示してある。
【００１４】
図１に基づいて内燃機関の概略を説明する。
【００１５】
図１に示すように、内燃機関のシリンダ１には燃焼室２が形成され、燃焼室２には吸気管３及び排気管４が連通している。吸気管３が連通する吸気ポートは吸気バルブ５により開閉され、排気管４が連通する排気ポートは排気バルブ６により開閉される。吸気バルブ５はカムシャフト７の回転により作動するロッカアーム８を介して開閉駆動される。
【００１６】
図中の符号で９はシリンダ１内をクランクシャフト１０の回転により往復駆動されるピストンである。
【００１７】
吸気管３にはスロットルバルブ１１の開閉によりエアクリーナ１２を介して所定量の吸気が行われ、吸気状況検出手段としてのエアフローセンサ１３により吸気流量が検出される。吸気管３にはサージタンク１４が設けられ、吸気状況検出手段としてのサージ圧センサ１５によりサージタンク１４内の圧力が検出される。
【００１８】
エアフローセンサ１３及びサージ圧センサ１５の検出情報は制御手段としてのＥＣＵ１７に入力され、吸気状況である吸気量が導出される。吸気量の導出は、エアフローセンサ１３及びサージ圧センサ１５のいずれか一方の情報でのみ導出することも可能である。
【００１９】
吸気管３の吸気ポート近傍には燃料供給手段としての燃料噴射装置（インジェクタ）１６が設けられ、インジェクタ１６はＥＣＵ１７の指令により駆動して所定タイミングで燃料を吸気管３に噴射するようになっている。インジェクタ１６は各気筒（シリンダ１）につながる吸気管３にそれぞれ設けられ、吸気管３に燃料が噴射されることで混合気が燃焼室２内に供給される。
【００２０】
尚、集合管である吸気マニホールドにひとつのインジェクタ１６を設け、吸気マニホールド内で混合気を形成する内燃機関でも適用可能である。
【００２１】
カムシャフト７には運転状況検出手段としての角度センサ２１が設けられ、角度センサ２１の検出情報はＥＣＵ１７に入力されて気筒が判別される。クランクシャフト１０には運転状況検出手段としてのクランク角センサ２２が設けられ、クランク角センサ２２の検出情報はＥＣＵ１７に入力されて内燃機関の回転速度が導出される。
【００２２】
また、内燃機関の冷却水温度を検出する温度状態検出手段としての水温センサ２３が設けられ、水温センサ２３の検出情報はＥＣＵ１７に入力されて冷態時であるか温態時であるかの判別が行われる。
【００２３】
上述した内燃機関では、通常運転時には、排気行程時に燃料を噴射して所望の状態の混合気を吸気行程で燃焼室２に供給する制御が実施される。内燃機関の冷態時には排気行程時に燃料を噴射しても燃料の霧化が不十分で所望の混合気が燃焼室２に送られない虞がある。
【００２４】
このため、水温センサ２３により検出された温度情報に基づいてＥＣＵ１７で冷態時であると判断された場合、図２に示すように、排気行程時に燃料を噴射する制御に加えて、膨張行程で燃料を一部噴射する制御が実施される。図２には１番気筒、３番気筒、４番気筒及び２番気筒の順で燃料が噴射される４気筒内燃機関の燃料噴射装置１６の作動状況の一例を示してある。
【００２５】
膨張行程で燃料を一部噴射することで、吸気行程までの間で燃料を霧化する時間が長くなり、冷態時であっても所望の状態の混合気を燃焼室２に供給することが可能になる。
【００２６】
図３、図４に基づいて膨張行程で燃料を一部噴射するためのＥＣＵ１７の機能を説明する。
【００２７】
ＥＣＵ１７には、運転状況検出手段である角度センサ２１及びクランク角センサ２２及び吸気状況検出手段であるエアフローセンサ１３及びサージ圧センサ１５の検出情報により、圧縮行程時の圧縮時実吸気状況（圧縮時実吸気量）を導出する圧縮行程吸気状況導出機能３１が備えられている。
【００２８】
ＥＣＵ１７には、運転状況検出手段である角度センサ２１及びクランク角センサ２２及び吸気状況検出手段であるエアフローセンサ１３及びサージ圧センサ１５の検出情報により、膨張行程時の膨張時実吸気状況（膨張時実吸気量）を導出する膨張行程吸気状況導出機能３２が備えられている。
【００２９】
ＥＣＵ１７には、圧縮行程吸気状況導出機能３１で導出された圧縮時実吸気量に基づいて、スロットルバルブ１１が全閉であった時の空気量（予測空気状況：図４中一点鎖線で示してある）を予測する予測吸気状況導出機能３３が備えられている。
【００３０】
また、ＥＣＵ１７には、予測吸気状況導出機能３３で予測された空気量に応じた燃料量（全閉時燃料：図４中Ａ）を導出する全閉時燃料導出機能３４が備えられている。
【００３１】
そして、ＥＣＵ１７には、全閉時燃料導出機能３４で導出された全閉時燃料Ａ（後述する燃料噴射量Ｐｗ２）を供給するように膨張行程で燃料を供給する指令を出力する膨張行程燃料供給機能３５が備えられている。
【００３２】
膨張行程にスロットルバルブ１１が全閉となっても吸入される空気量を推定してその空気量に見合った燃料量を供給するので、所望の空燃比を実現する燃料量を排気行程の噴射に先行して供給して霧化を促進することができる。
【００３３】
一方、ＥＣＵ１７には、膨張行程吸気状況導出機能３２で導出された膨張時実吸気量に応じた燃料量（図４中Ｂ）を制御する排気行程燃料供給機能３６が備えられ、排気行程燃料供給機能３６には、全閉時燃料導出機能３４で導出された全閉時燃料Ａの情報が送られる。
【００３４】
排気行程燃料供給機能３６では、燃料量（図４中Ｂ）から全閉時燃料Ａを減じた状態で排気行程で供給する燃料の状況（排気行程燃料：図４中Ｃ）を演算する。そして、排気行程燃料供給機能３６からは、排気行程に排気行程燃料Ｃ（後述する燃料噴射量Ｐｗ１）を供給するように指令が出力される。
【００３５】
排気行程で供給する燃料は燃料量Ｂから先行して供給された全閉時燃料Ａを減じた状態の排気行程燃料Ｃとなっているので、最小限の燃料で必要な霧化状態が得られる燃料供給とすることができる。
【００３６】
図５に基づいて冷態時における燃料供給装置の作用を説明する。
【００３７】
ステップＳ１で吸入空気量（エアフローセンサ１３、サージ圧センサ１５の検出値から導出）、内燃機関の回転速度（クランク角センサ２２の検出値から導出）、冷却水温度（水温センサ２３の検出値）が読み込まれる。
【００３８】
ステップＳ２で冷却水温が冷態時に相当する所定温度Ｔ以下か否かが判断され、所定温度Ｔ以下であると判断された場合、冷態時であるので制御対象の気筒が膨張行程であるかがステップＳ３で判断される。ステップＳ２で冷却水温が所定温度Ｔを超えると判断された場合、冷態時ではないのでエンドとなり通常の制御で燃料噴射が制御される。
【００３９】
ステップＳ２で冷却水温が所定温度Ｔ以下であると判断された場合、ステップＳ３で膨張行程か否かが判断される。ステップＳ３で膨張行程であると判断された場合、ステップＳ４で全閉時燃料Ａ（図４参照）に相当する燃料噴射量Ｐｗ２が演算される。
【００４０】
ステップＳ４で燃料噴射量Ｐｗ２が演算されることにより、膨張行程燃料供給機能３５（図３参照）から燃料噴射装置１６（図３参照）に燃料噴射量Ｐｗ２を供給する指令が出力され、膨張行程で燃料噴射量Ｐｗ２の燃料が噴射される。
【００４１】
ステップＳ３で膨張行程ではないと判断された場合、ステップＳ５で排気行程か否かが判断される。ステップＳ５で排気行程であると判断された場合、ステップＳ６で排気行程燃料Ｃ（図４参照）に相当する燃料噴射量Ｐｗ１が演算される。
【００４２】
ステップＳ６で、燃料噴射量Ｐｗ１が演算されることにより、排気行程燃料供給機能３６（図３参照）から燃料噴射装置１６（図３参照）に燃料噴射量Ｐｗ１を供給する指令が出力され、排気行程で燃料噴射量Ｐｗ２の燃料が噴射される。
【００４３】
上述した燃料供給装置では、冷態時にスロットルバルブ１１が全閉となっても吸入される吸気量に応じた燃料噴射量Ｐｗ２を膨張行程時に供給するようにしたので、所望の空燃比を実現した状態で噴射中心時期を進角することができる。このため、吸気行程までの間で燃料を霧化する時間が長くなり、冷態時であっても所望の状態の混合気を燃焼室２に供給することが可能になり、スモーク発生を防止して排ガス性能を向上させることができる。
【００４４】
また、排気行程で供給する燃料は、全閉時燃料Ａを減じた状態の排気行程燃料Ｃとなっているので、霧化状態が悪いため増量していた燃料分を抑え最小限の燃料で必要な空燃比が得られる燃料供給とすることができる。このため、燃費を向上させることができる。従って、冷態時であっても、燃料量の増加を低減し霧化を促進させて燃費向上と排ガス性能向上を図ることができる内燃機関の燃料供給装置となる。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１に係る内燃機関の燃料供給装置は、
内燃機関の運転状況を検出する運転状況検出手段と、
内燃機関の吸気状況を検出する吸気状況検出手段と、
内燃機関の温度状態を検出する温度状態検出手段と、
吸気通路に燃料を供給する燃料供給手段と、
運転状況検出手段及び吸気状況検出手段及び温度状態検出手段の検出情報に基づいて燃料供給手段の燃料供給状況を制御する制御手段と
を備えた内燃機関の燃料供給装置において、
制御手段は、冷態時に膨張行程で燃料を供給する指令を出力する機能を有していることを特徴とする。
【００４６】
このため、燃料を先行して噴射して霧化を確実にすることができ、冷態時であっても、燃料量の増加を低減し霧化を促進させて燃費向上と排ガス性能向上を図ることができる内燃機関の燃料供給装置とすることが可能になる。
【００４７】
請求項２に係る内燃機関の燃料供給装置は、
請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置において、
前記制御手段は、
運転状況検出手段及び吸気状況検出手段により圧縮行程時の吸気状況である圧縮時実吸気状況を導出する圧縮行程吸気状況導出機能と、
圧縮行程吸気状況導出機能で導出された圧縮時実吸気状況に基づいて膨張行程で供給する燃料の状況を制御する膨張行程燃料供給機能と
を有していることを特徴とする。
【００４８】
このため、圧縮行程時の空気量に見合った燃料を先行して噴射して霧化を確実にすることができ、冷態時であっても、燃料量を増加させることなく霧化を促進して燃費向上と排ガス性能向上を図ることができる内燃機関の燃料供給装置とすることが可能になる。
【００４９】
請求項３に係る内燃機関の燃料供給装置は、
請求項２に記載の内燃機関の燃料供給装置において、
前記制御手段は、
圧縮行程吸気状況導出機能で導出された圧縮時実吸気状況に基づいてスロットル全閉時の予測吸気状況を導出する予測吸気状況導出機能と、
予測吸気状況導出機能で導出された予測吸気状に応じた全閉時燃料の状況を導出する全閉時燃料導出機能とを有し、
膨張行程燃料供給機能は、全閉時燃料導出機能で導出された全閉時燃料の状況に応じた燃料量を供給するように制御すると共に、
前記制御手段は、
運転状況検出手段及び吸気状況検出手段により膨張行程時の吸気状況である膨張時実吸気状況を導出する膨張行程吸気状況導出機能と、
膨張行程吸気状況導出機能で導出された膨張時実吸気状況に基づいて排気行程で供給する燃料の状況を制御する排気行程燃料供給機能とを有し、
排気行程燃料供給機能は、
全閉時燃料導出機能で導出された全閉時燃料の量を減じた状態で、排気行程で供給する燃料の状況を制御することを特徴とする。
【００５０】
このため、圧縮行程時の空気量に見合った燃料を先行して噴射して霧化を確実にすることができると共に、霧化状態が悪いため増量していた燃料分を抑え、最小限の燃料で必要な霧化状態が得られる燃料供給とすることができ、冷態時であっても、燃料量の増加を低減し、霧化を促進させて燃費向上と排ガス性能向上を図ることができる内燃機関の燃料供給装置とすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例に係る燃料供給装置を備えた内燃機関の概略構成図。
【図２】各気筒の燃料供給状況のタイムチャート。
【図３】制御装置のブロック構成。
【図４】吸気量及び燃料噴射量のタイムチャート。
【図５】燃料供給の制御フローチャート。
【符号の説明】
１  シリンダ
２  燃焼室
３  吸気管
４  排気管
５  吸気バルブ
６  排気バルブ
７  カムシャフト
８  ロッカアーム
９  ピストン
１０  クランクシャフト
１１  スロットルバルブ
１２  エアクリーナ
１３  エアフローセンサ
１４  サージタンク
１５  サージ圧センサ
１６  燃料噴射装置
１７  ＥＣＵ
２１  角度センサ
２２  クランク角センサ
２３  水温センサ
３１  圧縮行程吸気状況導出機能
３２  膨張行程吸気状況導出機能
３３  予測吸気状況導出機能
３４  全閉時燃料導出機能
３５  膨張行程燃料供給機能
３６  排気行程燃料供給機能
【図１】
2004232540.tif 000003
【図２】
2004232540.tif 000004
【図３】
2004232540.tif 000005
【図４】
2004232540.tif 000006
【図５】
2004232540.tif 000007