(57)【要約】【課題】  燃料噴射量が少量であっても安定した燃料供給を可能とする。【解決手段】  一気筒毎に複数のインジェクタ１５ａ及び１５ｂが設けられたエンジン１０と、エンジン１０の一気筒当たりの燃料噴射量が所定値未満の場合、複数のインジェクタ１５ａ又は１５ｂのいずれか一方を作動させる制御を行う制御手段としてのインジェクタ制御部２０、ＥＣＵ３０、エンジンセンサ群４０及びＯ２センサ５０を備えた、エンジンの制御機構１。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一気筒毎に複数のインジェクタが設けられたエンジンと、
前記エンジンの前記一気筒当たりの燃料噴射量が所定値未満の場合、前記複数のインジェクタのいずれか一部を作動させる制御を行う制御手段とを備えた、
エンジンの制御機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等のエンジンの制御機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の内燃機関（エンジン）は、複数の気筒が設けられ、各気筒毎に吸気バルブ及び排気バルブが一組又は二組備えられるとともに、吸気バルブが配置される吸気ポート内には燃焼室内へ燃料を噴射するためのインジェクタが備えられている。
【０００３】
一般にエンジンにおけるインジェクタは一気筒当たり一個備えられているが、燃料噴射量の調整の容易化や燃料粒径の小型化等を目的として、一気筒当たり２つのインジェクタを備えた、いわゆるデュアルインジェクタ型の構成も広く用いられている。
【０００４】
そのような技術の例として、特許文献１には、２つのインジェクタについて、一方の燃料噴射量を燃料噴射後における空燃比が部分負荷運転域においてリーンになるように設定し、他方の燃料噴射量を、燃料噴射後における空燃比が、部分負荷運転域においてリッチになるよう設定するとともに、全負荷運転域における燃料噴射量を、燃料噴射後における空燃比が部分負荷運転域における両空燃比の略中間の値になるように設定した技術が開示されている。当該技術によれば、吸気混合気における縦方向のループ状渦流を助長するとともに、層状吸気を達成して、吸気混合気を確実に燃焼することができる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−４４５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の技術においては、以下のような課題があった。すなわち、エンジンにおいて気筒当たりに必要な燃料の燃焼量に対して、デュアルインジェクタ型の場合、インジェクタ一個当たりの燃料供給量はインジェクタの個数に反比例して小さくなる。
【０００７】
しかしながら、インジェクタは燃料噴射量が小さくなると、噴射時間に対する燃料供給量の安定が損なわれ、所望の噴射量を得られなくなり、ひいてはエンジンの燃焼、動作を不安定にしてしまう恐れがあった。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、一気筒当たり複数のインジェクタを備えたエンジンにおいて、燃料噴射量が少量であっても安定した燃料供給が可能なエンジンの制御機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の側面は、一気筒毎に複数のインジェクタが設けられたエンジンと、前記エンジンの前記一気筒当たりの燃料噴射量が所定値未満の場合、前記複数のインジェクタのいずれか一部を作動させる制御を行う制御手段とを備えた、エンジンの制御機構である。
【００１０】
なお、本発明は、他の側面として、前記エンジンは、前記複数のインジェクタに対応した複数の吸気ポートを選択的に開閉するバルブを有し、前記制御手段は、前記吸気ポートの一部であって作動の対象である前記前記複数のインジェクタのいずれか一部以外のインジェクタが配置された吸気ポートの吸気が停止するよう前記バルブを制御するものであってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
以上のような本発明は、燃料噴射量が少量であっても安定した燃料供給が可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係るエンジンの制御機構におけるエンジンの構成を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態に係るエンジンの制御機構の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態に係るエンジンの制御機構の動作を示すフローチャート
【図４】インジェクタの燃料供給特性を示すグラフ
【図５】本発明の他の実施の形態に係るエンジンの制御機構の構成を示すブロック図
【図６】本発明の他の実施の形態に係るエンジンの制御機構の動作を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態に係るエンジンの一気筒当たりの構成を示す断面図であり、図２は、本発明の実施の形態に係るエンジンの制御機構の構成を模式的に示すブロック図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態におけるエンジン１０は、火花点火式の４ストロークエンジンを例に取り、シリンダヘッド１１、シリンダヘッド１１の下方に位置するシリンダブロック１２、シリンダブロック１２内を摺動するとともに図示しないコンロッドに連結されるピストン１３を主要な構成として備える。シリンダヘッド１１内にはシリンダ内の上部空間と連通して燃焼室を形成する空隙１２ｘ及び空隙１２ｘと連通する吸気ポート１４ａ及び排気ポート１６ａが形成される。
【００１６】
空隙１２ｘ内には吸気バルブ１７のバルブヘッド１７ａが、図示しないカム等の機構により動作するバルブステム１７ｂにより上下動自在に固定される。同様に、空隙１２ｘ内には、排気バルブ１８のバルブヘッド１８ａがバルブステム１８ｂにより上下動自在に固定される。更に、シリンダヘッド１１には点火プラグ１９ａが装着されており、先端が燃焼室の天井に露出している。
【００１７】
シリンダヘッド１１の吸気ポート１４ａはインテークマニホールド１４ｂに接続され、インテークマニホールド１４ｂと連通することにより空気が導入される。また、インテークマニホールド１４ｂの端部近傍には図示しないデリバリーパイプから燃料の供給をうけるインジェクタ１５が挿入されている。
【００１８】
インジェクタ１５の先端は吸気ポート１４ａ内に達し、インジェクタ１５から噴出された燃料とインテークマニホールド１４ｂから導入される空気は混合気として吸気ポート１４ａを介して燃焼室へ導入され、他端に装着された点火プラグキャップ１９ｂから高圧電流が供給された点火プラグ１９ａの放電により着火される。燃焼室内の混合気の爆発によりピストン１３、吸気バルブ１７及び排気バルブ１８が連動してエンジン１０が駆動する。
【００１９】
燃焼後の排ガスは、排気ポート１６ａからエキゾーストマニホールド１６ｂを介してエンジン１０外へ排出され、図示しない三元触媒を介して一酸化炭素、窒素酸化物等が除去された後、車外へ排出される。なお、排ガスの通路であって三元触媒が配置される空間内には、排ガス内の酸素量を検出するためのＯ２センサが設けられている。
【００２０】
次に、図２に示すように、エンジン１０は一気筒当たり一対の吸気ポート１４ａ１及び１４ａ２のそれぞれに接続された一対のインテークマニホールド１４ｂ１及び１４ｂ２を有し、それぞれにインジェクタ１５としてインジェクタ１５ａ及び１５ｂが設けられたデュアルインジェクタ型の構成を備える。なお、排気側にも一対の排気ポート１６ａ１及び１６ａ２並びにこれらのそれぞれに接続された一対のエキゾーストマニホールド（図示省略）を有する。なお、インテークマニホールド１４ｂ１及び１４ｂ２及び一対のエキゾーストマニホールドは一本の主配管から一気筒毎に分岐した分岐管の部分のみ示した。
【００２１】
インジェクタ１５ａ及び１５ｂはインジェクタ制御部２０を介してＥＣＵ３０により動作が独立して制御される。ＥＣＵ３０は、メモリ、ＣＰＵ等を備え、運転者の制御入力等に対応してエンジン１０の動作を制御する手段であり、特に、インテークマニホールド全体の圧力を検知する圧力センサ、エンジンの回転数を検出する回転センサその他、エンジン１０の各部のパラメータを検出するセンサ群であるエンジンセンサ群４０及びエンジン１０のエキゾーストマニホールド１６ｂの下流に設けられたＯ２センサ５０の検出量に基づき、インジェクタ制御部２０を介してインジェクタ１５ａ及び１５ｂの動作を制御する手段である。なお、インジェクタ制御部２０及びＥＣＵ３０は独立したブロックとして示したが、ハードウェア的に一体化した構成であってもよいし、独立した構成であってもよい。
【００２２】
以上の構成において、エンジンの制御機構１は本発明のエンジンの制御機構に相当し、インジェクタ１５ａ及び１５ｂは本発明のインジェクタに相当し、ＥＣＵ３０、インジェクタ制御部２０、エンジンセンサ群４０及びＯ２センサ５０は本発明の制御手段に相当する。
【００２３】
以上の構成を有する本実施の形態のエンジンの制御機構１は、ＥＣＵ３０がＯ２センサ５０の検出量に基づきインジェクタ１５の燃料供給量を決定する際に、燃料供給量が所定値以下である場合に、複数のインジェクタ１５ａ及び１５ｂを選択的に動作させるようにしたことを特徴とする。
【００２４】
以下、図３のフローチャートを参照して、エンジンの制御機構１における、ＥＣＵ３０の制御による動作を説明する。
【００２５】
はじめに、ステップＳ１０として、エンジン１０の動作中において、ＥＣＵ３０は、エンジンセンサ群４０及びＯ２センサ５０をモニタし、各気筒の吸気ポート１４ａ１及び１４ａの圧力並びにエンジンの回転数等の各パラメータ及びを排ガスに含まれる酸素量を取得する。次に、ステップＳ１１において、エンジンセンサ群４０からの各パラメータに基づき、エンジン１０の一気筒当たりの燃料供給量を算出するとともに、Ｏ２センサ５０から取得した排ガスに含まれる酸素量に基づき上記算出値を補正することにより、一気筒当たりの燃料供給量を決定する。
【００２６】
次に、ステップＳ１２として、ＥＣＵ３０は決定した燃料供給量が、自らに記憶、設定された所定値未満かどうかを判断する。燃料供給量が所定値未満であれば、ステップＳ１３に移行し、ＥＣＵ３０はインジェクタ制御部２０を介して、インジェクタ１５ａ又は１５ｂのいずれか一方が作動し、他方が作動しないよう設定を行う。ここでは例として、インジェクタ１５ａを作動させ、インジェクタ１５ｂを作動させないものとする。なお、デュアルインジェクション型のエンジンにおいて、作動対象となるインジェクタ１５ａ及び１５ｂの選択は予めいずれか一方に固定されたものであってもよいし、対象を適宜変更する動的なものであってもよい。
【００２７】
次いでステップＳ１４に移行し、ＥＣＵ３０は作動可能なインジェクタ全てを動作させる制御を行い、作動可能なインジェクタ１５ａのみが燃料を噴射して、空気とともに混合気として吸気ポート１４ａ１に供給する。一方、インテークマニホールド１４ｂ２からは空気のみが吸気ポート１４ａ２に供給される。
【００２８】
一方、ステップＳ１２において、燃料供給量が所定値以上であれば、ステップＳ１４に移行して、ＥＣＵ３０は作動可能なインジェクタ全て、すなわちインジェクタ１５ａ及び１５ｂの両方を作動させて、空気とともに混合気として吸気ポート１４ａ１及び１４ａ２にそれぞれ供給する。
【００２９】
ここでステップＳ１２においてＥＣＵ３０が用いる所定値について説明する。所定値は一個のインジェクタ１５単体の定格、性能、試験に基づき、一気筒に備えられたインジェクタ１５ａ及び１５ｂの合計について決定され、開弁時間に対する燃料噴出量の関係が線形性を維持できる値域内の下限とすることが好ましい。
【００３０】
すなわち、図４のグラフに示すように、単体としてのインジェクタ１５は燃料に高い圧力（燃圧）をかけてノズルから噴出させる構成を有するところ、動作開始直後及び所定時間経過後においては燃圧が不安定となるため、開弁時間（ＴＬ）に対する燃料噴出量の増加率が線形性を維持することができる噴射量の範囲（ＱＬ）は限られている。特に車両のアイドリング、減速時、燃料カットからの復帰時、低速運転時等は燃料供給量を小さくする必要があるところ、インジェクタ１５の燃料噴射量がＱＬ未満であれば、これら運転時において実際に供給される燃料の量は不安定なものとなる。
【００３１】
更に、デュアルインジェクション型のように複数のインジェクタを用いる場合、供給量の不安定性はインジェクタの個数分（本実施の形態の場合は２つ）積算されることとなり、燃焼の不安定性を招くこととなっていた。
【００３２】
これに対し、本実施の形態においては、１気筒当たりの燃料供給量が、インジェクタ１５ａ及び１５ｂの双方が線形性を維持できる特性にて動作できる値に満たない場合は、インジェクタ１５ａ又は１５ｂのいずれか一方を作動させることにより、作動するインジェクタの燃料噴出量を増加させて、特性が線形性から外れる恐れを低減するようにしている。これにより、燃料噴射量が少量であっても安定した燃料供給を可能としている。
【００３３】
なお、本発明は、他の実施の形態として、図５に示すエンジンの制御機構２のような構成としてもよい。エンジンの制御機構２においては、インテークマニホールドの主配管１４ｃからの分岐管としてのインテークマニホールド１４ｂ１及び１４ｂ２のいずれか一方、図示の例ではインテークマニホールド１４ｂ２内にＥＣＵ３０により制御される開閉弁６０を設けた。
【００３４】
かかるエンジンの制御機構２の動作は、図４のフローチャートに加えて、図６のフローチャートに示すステップＳ１６を実行するものである。すなわち、ステップＳ１３にてインジェクタ１５ｂを作動させないことを確定すると、開閉弁６０を閉止して、エンジン１０の燃焼室への空気の導入が、作動するインジェクタ１５ａに連通する吸気ポート１４ａ１のみからなされるようにする。なお、本構成の場合、ステップＳ１３における作動停止の対象はインジェクタ１５ｂに固定される。
【００３５】
これにより、混合気において空気と燃料とが均質に混合して、燃料室内での燃焼効率を高めることができ、エンジン１０を安定して駆動させることが可能となる。
【００３６】
以上のように、本発明の実施の形態のエンジンの制御機構１によれば、ＥＣＵ３０及びインジェクタ制御部２０が燃料供給量に基づき一対のインジェクタ１５ａ及び１５ｂを選択的に作動させる制御を含ませるようにしたことにより、燃料噴射量が少量であっても安定した燃料供給を実現することが可能となる。
【００３７】
しかしながら、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。
【００３８】
上記の説明においては、エンジン１０は、一気筒当たり２つのインジェクタ１５ａ及び１５ｂを備えたデュアルインジェクション型のものであるとしたが、本発明は、一気筒当たりに複数のインジェクタを備えたものであればよく、その個数に限定されるものではない。更に、本発明は、３つ以上のインジェクタを備えた場合において制御により作動させるインジェクタの個数によって限定されるものでもない。すなわち、例えば３つのインジェクタに対して制御により限定して作動させるインジェクタは１つでも２つでもよい。
【００３９】
更に、本発明は、例えば、ガソリンエンジン自動車の他、ハイブリッド自動車、二輪車、船舶他、エンジンにより動作する任意の輸送機器及び当該機器に用いられる任意の構成のエンジンにおいて実施してもよい。
【００４０】
以上のように、本発明は、エンジンの制御機構であって、一気筒毎に複数のインジェクタが設けられたエンジンと、前記エンジンの前記一気筒当たりの燃料噴射量が所定値未満の場合、前記複数のインジェクタのいずれか一部を作動させる制御を行う制御手段とを備えたものであればよく、その他の具体的な目的、用途、構成によって限定されるものではない。
【００４１】
したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のような本発明は、燃料噴射量が少量であっても安定した燃料供給を実現することが可能になるという効果を奏し、例えばガソリン自動車等の車両への適用において有用である。
【符号の説明】
【００４３】
１、２  エンジンの制御機構
１０  エンジン
１１  シリンダヘッド
１２  シリンダブロック
１２ｘ  空隙
１３  ピストン
１４ａ、１４ａ１、１４ａ２  吸気ポート
１４ｂ、１４ｂ１、１４ｂ２  インテークマニホールド
１４ｚ  主配管
１５、１５ａ、１５ｂ  インジェクタ
１６ａ、１６ａ１、１６ａ２  排気ポート
１６ｂ、１６ｂ１、１６ｂ２  エキゾーストマニホールド
１７ａ、１８ａ  バルブヘッド
１７ｂ、１８ｂ  バルブステム
１９ａ  点火プラグ
１９ｂ  点火プラグキャップ
２０  インジェクタ制御部
３０  ＥＣＵ
４０  エンジンセンサ群
５０  Ｏ２センサ
６０  開閉弁
【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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