(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有し、吸気ポートに対して燃料を独立して噴射する気筒毎の燃料噴射弁を備える内燃機関において、燃料としてのエタノール系燃料の噴射量をガソリンの噴射量の所定倍にするよう、駆動する燃料噴射弁を選択する内燃機関の燃料噴射弁制御装置であって、
ガソリンを使用する場合は１の燃料噴射信号を本来の噴射時期に対応する気筒の燃料噴射弁とそれ以外の気筒の燃料噴射弁との少なくとも２個に印加する信号印加回路と、
エタノール系燃料を使用する場合は信号印加回路が前記燃料噴射信号を少なくとも２個の気筒の燃料噴射弁に印加する間に、さらに他の気筒の燃料噴射弁に対して前記燃料噴射信号を印加するスイッチング回路とを備え、
前記スイッチング回路の作動を選択することにより気筒に対するガソリンの噴射量とエタノール系燃料の噴射量とを変更することができる内燃機関の燃料噴射弁制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一のエンジンにおいてガソリンとエタノール系燃料とを燃料として使用し得るようにする内燃機関の燃料噴射弁制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題の観点から、車両のエンジンにおいては、ガソリンに代わる燃料としてエタノール系燃料が注目されている。例えば、特許文献１には、ガソリンとエタノールなどのアルコールの混合燃料を使用するものにおいて、エンジンの負荷と混合燃料のアルコール濃度を検出し、検出した負荷とアルコール濃度とに基づいて、混合燃料の噴射回数を制御する混合燃料噴射制御装置が開示されている。この特許文献１のものでは、検出したアルコール濃度が基準値を下回った場合に１サイクル当たり燃料噴射回数を１回とし、基準値を上回った場合で、かつ負荷が所定値を上回る場合に燃料噴射回数を複数回にするものである。
【特許文献１】特開昭６４‐６９７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述の例でもわかるように、アルコール濃度が高い場合、言い換えればガソリン濃度が低い場合は、混合燃料の噴射回数が１サイクル当たり１回では適切な燃料噴射量とはならない。したがって、複数回に分けて燃料を噴射するものであるが、この場合に、アルコール濃度と負荷とに基づいて、燃料噴射回数を設定しているため、例えば低温始動時においては、このようにアルコール濃度と負荷とで燃料噴射回数を制御すると、燃料を増量する補正をしてもガソリン濃度によっては、オーバーリッチやオーバーリーンになる場合が生じた。
【０００４】
このように、アルコールとガソリンとを混合した混合燃料を使用するエンジンにあっては、エンジンの制御が複雑になるので、アルコール混合燃料を用いるにあたって、制御構成を簡素化し得るものが求められている。そこで、ガソリンとエタノール混合燃料とを切り替えて使用する試みもなされている。いわゆるＦＦＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｆｕｅｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）と呼ばれる車両に搭載されるエンジンでは、ガソリンとエタノール混合燃料とを切り替えて使用できるようにしている。このようなエンジンでは、１００％エタノールを含んで種々の濃度でエタノールが混合されているエタノール系燃料を燃料として、ガソリンとエタノール系燃料その両者を選択して併用する場合、両者の噴射量は、理論空燃比に基づいたそれぞれの噴射量の差の中間値に基づいて設定される。このように燃料の噴射量を設定すると、二種類の燃料を選択して使用して同一のエンジンを運転することができる。
【０００５】
しかしながら、このような、燃料を選択して使用することは、始動後における運転に限られるものである。つまり始動時にあっては、エンジンが安定して回転していない状態であるので、それぞれの燃料の特性に応じて増量などの補正が必要である。また、燃料の差分による燃料の噴射量の変化に対する制御は、噴射量が様々に変化することにより、広い範囲に対応しなければならず、時間を要することがある。
【０００６】
そこで本発明は、このような不具合を解消することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明の内燃機関の燃料噴射弁制御装置は、複数の気筒を有し、吸気ポートに対して燃料を独立して噴射する気筒毎の燃料噴射弁を備える内燃機関において、燃料としてのエタノール系燃料の噴射量をガソリンの噴射量の所定倍にするよう、駆動する燃料噴射弁を選択する内燃機関の燃料噴射弁制御装置であって、ガソリンを使用する場合は１の燃料噴射信号を本来の噴射時期に対応する気筒の燃料噴射弁とそれ以外の気筒の燃料噴射弁との少なくとも２個に印加する信号印加回路と、エタノール系燃料を使用する場合は信号印加回路が前記燃料噴射信号を少なくとも２個の気筒の燃料噴射弁に印加する間に、さらに他の気筒の燃料噴射弁に対して前記燃料噴射信号を印加するスイッチング回路とを備え、前記スイッチング回路の作動を選択することにより気筒に対するガソリンの噴射量とエタノール系燃料の噴射量とを変更することができることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、燃料としてガソリンを使用する場合は、信号印加回路が、少なくとも２個の燃料噴射弁それぞれに対して、１の燃料噴射信号を印加するので、少なくとも２つの気筒に対して燃料が噴射されることになる。これにより、本来の噴射時期ではない気筒においては、本来の噴射時期において燃料噴射弁が駆動されることにより、その時点でガソリンの噴射量は一回の燃焼に必要な量となる。
【０００９】
一方、燃料としてエタノール系燃料を使用する場合は、信号印加回路により駆動される少なくとも２個の燃料噴射弁以外の燃料噴射弁をスイッチング回路が駆動することになる。この結果、本来の噴射時期ではない気筒においては、本来の噴射時期になるまでに複数回燃料噴射弁が駆動されることになり、その時点でエタノール系燃料の噴射量はガソリンの噴射量の所定倍の一回の燃焼に必要な量となる。
【００１０】
したがって、スイッチング回路の作動を選択することにより、ガソリンの噴射量とエタノール系燃料の噴射量とをそれぞれ、適量にすることが可能になる。しかも、１の燃料噴射信号により少なくとも２個の燃料噴射弁、又は２個の燃料噴射弁及び他の燃料噴射弁を同時に駆動するので、本来の燃料噴射信号を修正する必要がなく、在来の内燃機関の燃料噴射弁制御装置に対しても適用することが可能になる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、以上説明したような構成であり、スイッチング回路を作動させることにより、ガソリンの噴射量の所定倍の量のエタノール系燃料の噴射量を噴射することができる。しかも、１の燃料噴射信号により少なくとも２個の燃料噴射弁、又は２個の燃料噴射弁及び他の燃料噴射弁を駆動するので、複数本の燃料噴射弁を駆動するのに複数の燃料噴射信号を準備する必要がなく、よって、在来の内燃機関の燃料噴射弁制御装置に対しても適用することができる。このことは、燃料の噴射制御についても、改造を施すことなく、両方の燃料に対して共通化することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１３】
以下に説明する実施形態は、内燃機関すなわち三気筒のエンジンに適用されるもので、各気筒の吸気ポートに対して燃料を噴射するように、第一、第二及び第三燃料噴射弁１，２，３が取り付けてある。エンジンは、当該分野でよく知られているガソリンエンジンを用いることができ、特殊な構成を備えるものでなくてよい。そして、ガソリンとエタノール系燃料とを燃料にするものである。エタノール系燃料とは、エタノール１００％の燃料、ガソリンとエタノールとを所定の混合割合で混合した燃料を含むものである。エタノール系燃料としては、代表的には、いわゆるＥ８５と呼ばれるエタノール８５％、ガソリン１５％の燃料が好ましい。
【００１４】
第一、第二及び第三燃料噴射弁１，２，３それぞれは、第一端子１ａ，２ａ，３ａが、図示しない電源の正極に接続され、第二端子１ｂ，２ｂ，３ｂは、燃料噴射弁制御装置ＶＣＤに接続される。燃料噴射弁制御装置ＶＣＤは、エンジンの運転状態を制御する電子制御装置４と第一、第二及び第三燃料噴射弁１，２，３との間に電気的に接続されるものである。電子制御装置４は、ガソリンのみを燃料とするエンジンを制御するものと同等のハードウェア及びソフトウェアの構成のものであってよく、燃料をガソリンとエタノール系燃料とに対応して、個別のソフトウェアを備えるものでなくてよい。
【００１５】
燃料噴射弁制御装置ＶＣＤは、信号印加回路５を構成する六個のダイオード６，７，８，９，１０，１１とスイッチング回路１２を構成する第一及び第二接点１３，１４とからなる。
【００１６】
信号印加回路５において、第一ダイオード６は、そのアノードが第一気筒の第一燃料噴射弁１の第二端子１ｂに接続され、そのカソードが電子制御装置４の第一噴射信号端子４ａに接続される。第二ダイオード７は、そのアノードが第一燃料噴射弁１の第二端子１ｂに接続され、そのカソードが電子制御装置４の第三噴射信号端子４ｃに接続される。第三ダイオード８は、そのアノードが第二気筒の第二燃料噴射弁２の第二端子２ｂに接続され、そのカソードが電子制御装置４の第二噴射信号端子４ｂに接続される。第四ダイオード９は、そのアノードが第三気筒の第三燃料噴射弁３の第二端子３ｂに接続され、そのカソードが電子制御装置４の第三噴射信号端子４ｃに接続される。さらに第一燃料噴射弁１の第二端子１ｂには、第五ダイオード１０のカソードが接続される。第五ダイオード１０のアノードは、第二燃料噴射弁２の第二端子２ｂに接続される。第六ダイオード１１のカソードは、第三ダイオード８のカソードに接続され、そのアノードは第三燃料噴射弁３の第二端子３ｂに接続される。
【００１７】
スイッチング回路１２を構成する第一接点１３は、閉じた場合に、電子制御装置４の第一噴射信号端子４ａと第二噴射信号端子４ｂとを接続する。また、第二接点１４は、閉じた場合に、電子制御装置４の第一噴射信号端子４ａと第三噴射信号端子４ｃとを接続する。なお、スイッチング回路１２は、リレーや機械式の有接点スイッチ、スイッチングトランジスタやサイリスタなどの半導体スイッチ（無接点スイッチ）のいずれであってもよく、電子制御装置４によりオンオフ制御し得るものが好ましい。
【００１８】
この実施形態にあっては、ガソリンを燃料とする場合の燃料噴射時間は、この実施形態の燃料噴射弁制御装置ＶＣＤを使用しない場合の０．５倍に設定してある。つまり、本来の燃料噴射時期に噴射される燃料と、それ以外のタイミングで噴射される燃料とのそれぞれの噴射量を合計することで所定量の燃料の噴射量となる。そして、前述の燃料噴射時間は、エンジンの運転状態が同じであれば、ガソリンの場合とエタノール系燃料を使用する場合においても、変更されることはない。
【００１９】
以上の構成において、ガソリンを燃料として使用する場合は、スイッチング回路１２はオフ、つまり第一及び第二接点１３，１４を開いた状態にする。第一気筒が、本来の噴射時期である気筒とすると、電子制御装置４は、第一噴射信号端子４ａに第一燃料噴射信号を出力する。第一燃料信号端子４ａに第一燃料噴射信号を出力すると、第一ダイオード６を介して第一燃料噴射信号が第一燃料噴射弁１に印加されて駆動されるとともに、第二燃料噴射弁２に第五ダイオード１０を介して第一燃料噴射信号が印加されて、第二燃料噴射弁２が駆動される。この時、第三燃料噴射弁３は、第二ダイオード７により第一燃料噴射信号の印加が阻止されるので、駆動されない。したがって、電子制御装置４が第一燃料噴射信号を出力した場合は、第一及び第二燃料噴射弁１，２を駆動するものである。
【００２０】
次に、第二気筒が、本来の噴射時期である気筒とすると、電子制御装置４は、第二噴射信号端子４ｂに第二燃料噴射信号を出力する。第二燃料信号端子４ｂに第二燃料噴射信号を出力すると、第二燃料噴射弁２が駆動されるとともに、第三燃料噴射弁３に第六ダイオード１１を介して第二燃料噴射信号が印加されて、第三燃料噴射弁３が駆動される。この時、第一燃料噴射弁１は、第四ダイオード９及び第六ダイオード１０により第二燃料噴射信号の印加が阻止されるので、駆動されない。したがって、電子制御装置４が第二燃料噴射信号を出力した場合は、第二及び第三燃料噴射弁２，３を駆動するものである。
【００２１】
さらに、第三気筒が、本来の噴射時期である気筒である場合、電子制御装置４は、第三噴射信号端子４ｃに第三燃料噴射信号を出力する。第三燃料信号端子４ｃに第一燃料噴射信号を出力すると、第三燃料噴射弁３が駆動されるとともに、第一燃料噴射弁１に第二ダイオード７を介して第三燃料噴射信号が印加されて、第一燃料噴射弁１が駆動される。この時、第二燃料噴射弁２は、第一ダイオード６により第三燃料噴射信号の印加が阻止されるので、駆動されない。したがって、電子制御装置４が第三燃料噴射信号を出力した場合は、第三及び第一燃料噴射弁３，１を駆動するものである。
【００２２】
このように、本来の燃料の噴射時期に対応する気筒の燃料噴射弁と、その燃料噴射弁以外の他の燃料噴射弁との二個の燃料噴射弁に対して同時に燃料噴射信号を印加するので、吸気行程から膨張行程までの１サイクルにおける吸気行程の開始時には、燃料噴射量二回分の燃料が吸気ポートに供給されることとなる。したがって、それぞれの気筒には、一回の膨張行程において必要となる所定量のガソリンを供給することができる。
【００２３】
一方、ガソリンに代えてエタノール系燃料を燃料として使用する場合、スイッチング回路１２はオン、つまり第一及び第二接点１３，１４を閉じた状態にする。スイッチング回路１２がオンすることにより、電子制御装置４の第一燃料信号端子４ａと第二燃料信号端子４ｂとが接続され、同時に第一燃料信号端子４ａと第三燃料信号端子４ｃとが接続されることになる。この結果、第一燃料信号、第二燃料信号及び第三燃料信号のいずれの一つを出力しても、その１の燃料信号は第一、第二及び第三燃料噴射弁１，２，３に同時に印加されるものとなる。この結果、吸気行程が開始される時点では、１の燃料噴射弁となる、この実施形態の場合には第一、第二及び第三燃料噴射弁１，２，３それぞれが三回駆動されているので、１サイクル当たりガソリンの場合の一回の燃料の噴射量の所定倍、つまり３倍の燃料が供給されることになる。
【００２４】
したがって、電子制御装置４の構成を変更することなく、エタノール系燃料によるエンジンの運転に必要な噴射量を供給することができる。しかも、１サイクル当たり複数の噴射回数により燃料を噴射することにより、ガソリンに比べて気化しにくいエタノール系燃料を燃料とした場合であっても、気化を促進して低温時のエンジンの始動性を改善することができ、始動を確実なものにすることができる。
【００２５】
次に、他の実施形態として、エンジンが４気筒の場合を説明する。４気筒のエンジンの場合、燃料の噴射量自体は３気筒のエンジンの場合と同じであるので、エタノール系燃料を燃料を使用する際には、第一、第二、第三及び第四燃料噴射弁４本のうちの三本に対して１の燃料噴射信号が印加されるものである。このため、スイッチング回路は、上述の３気筒の場合の燃料噴射弁制御装置ＶＣＤとは異なり、ダイオードと組み合わされた回路構成となっている。以下に、燃料噴射弁制御装置ＶＣＤの回路構成を具体的に説明する。なお、第一、第二、第三及び第四燃料噴射弁１０１，１０２，１０３，１０４それぞれは、第一端子１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ，１０４ａが、図示しない電源の正極に接続され、第二端子１０１ｂ，１０２ｂ，１０３ｂ，１０４ｂは、燃料噴射弁制御装置ＶＣＤに接続される。燃料噴射弁制御装置ＶＣＤは、信号印加回路１０５とスイッチング回路１０６とを備えている。
【００２６】
信号印加回路１０５は、第一〜第八ダイオード１０７〜１１４を備えている。第一ダイオード１０７は、第一燃料噴射弁１０１の第二端子１０１ｂにアノードが接続され、そのカソードが電子制御装置４の第一燃料信号端子４ａに接続される。第二ダイオード１０８は、第二燃料噴射弁１０２の第二端子１０２ｂにアノードが接続され、そのカソードが電子制御装置４の第二燃料信号端子４ｂに接続される。第三ダイオード１０９は、第三燃料噴射弁１０３の第二端子１０３ｂにアノードが接続され、そのカソードが電子制御装置４の第三燃料信号端子４ｃに接続される。第四ダイオード１１０は、第四燃料噴射弁１０４の第四端子１０４ｂにアノードが接続され、そのカソードが電子制御装置４の第四燃料信号端子４ｄに接続される。第五ダイオード１１１は、そのカソードが第一ダイオード１０７のカソードに、そのアノードが第二ダイオード１０８のアノードにそれぞれ接続してある。第六ダイオード１１２は、そのカソードが第二ダイオード１０７のカソードに、そのアノードが第三ダイオード１０９のアノードにそれぞれ接続してある。第七ダイオード１１３は、そのカソードが第三ダイオード１０９のカソードに、そのアノードが第四ダイオード１１０のアノードにそれぞれ接続してある。第八ダイオード１１４は、そのカソードが第四ダイオード１１０のカソードに、そのアノードが第一ダイオード１０７のアノードにそれぞれ接続してある。
【００２７】
スイッチング回路１０６は、第一〜第四接点１１５ａ〜１１５ｄを備えるスイッチ１１５と、それぞれの接点に対して個別に接続される第九ダイオード１１９〜第十二ダイオード１２２とを備えている。第一接点１１５ａと第九ダイオード１１９とは直列に接続されており、第一接点１１５ａが閉じられた場合に、第三燃料噴射弁１０３の第二端子１０３ｂから第一燃料信号端子４ａに直流電流が流れるように、第一接点１１５ａに第九ダイオード１１９が接続してある。同様に、第二接点１１５ｂと第十ダイオード１２０とは直列に接続されており、第二接点１１５ｂが閉じられた場合に、第四燃料噴射弁１０４の第二端子１０４ｂから第二燃料噴射弁１０２の第二端子１０２ｂに直流電流が流れるように、第二接点１１５ｂに第十ダイオード１２０が接続してある。次に、第三接点１１５ｃには第十一ダイオード１２１が直列に接続してあり、第三接点１１５ｃを閉じた場合に、第一燃料噴射弁１０１の第二端子１０１ｂから第三燃料信号端子４ｃに直流電流が流れるように、第三接点１１５ｃに第十一ダイオード１２１が接続してある。さらに、第四接点１１５ｄには第十二ダイオード１２２が直列に接続してあり、第四接点１１５ｄを閉じた場合に第二燃料噴射弁１０２の第二端子１０２ｂから第四燃料信号端子４ｄに直流電流が流れるように、第四接点１１５ｄに第十二ダイオード１２２が接続してある。
【００２８】
このような構成において、ガソリンを燃料として使用する場合は、スイッチ１１５はオフ、つまり第一〜第四接点１１５ａ〜１１５ｄを開いた状態にする。第一気筒が、本来の噴射時期である気筒とすると、電子制御装置４は、第一噴射信号端子４ａに第一燃料噴射信号を出力する。第一燃料信号端子４ａに第一燃料噴射信号を出力すると、第一ダイオード１０７を介して第一燃料噴射信号が第一燃料噴射弁１０１に印加されて駆動されるとともに、第二燃料噴射弁１０２に第五ダイオード１１１を介して第一燃料噴射信号が印加されて、第二燃料噴射弁１０２が駆動される。この時、第三燃料噴射弁１０３は第二ダイオード１０８により、第四燃料噴射弁１０４は第三ダイオード１０９によりそれぞれ、第一燃料噴射信号の印加が阻止されて、駆動されない。したがって、電子制御装置４が第一燃料噴射信号を出力した場合は、第一及び第二燃料噴射弁１，２を駆動するものである。以下、同様にして、第二及び第三燃料噴射弁１０２，１０３が、第三及び第四燃料噴射弁１０３，１０４が、さらには第四及び第一燃料噴射弁１０４，１０１がそれぞれ、同時に駆動されるものである。
【００２９】
これに対して、エタノール系燃料を燃料として使用する場合は、スイッチ１１５はオン、つまり第一〜第四接点１１５ａ〜１１５ｄを閉じた状態にする。この状態で、本来の燃料噴射時期が第一燃料噴射弁１０１に対応する場合に、第一燃料信号が第一燃料噴射弁１０１に印加されると、第一燃料信号は第五ダイオード１１１を介して第二燃料噴射弁１０２に第一燃料信号が印加されるとともに、スイッチ１１５がオンすることにより、第一接点１１５ａ及び第九ダイオード１１９を介して第三燃料噴射弁１０３に第一燃料信号が印加されることになる。この時、第四燃料噴射弁１０４には、第二、第三及び第八ダイオード１０８，１０９，１１４により、第一燃料信号が阻止されて、印加されない。したがって、第一燃料信号により、第一、第二及び第三燃料噴射弁１０１，１０２，１０３が駆動される。
【００３０】
同様にして第二燃料信号が、本来の燃料噴射時期に対応する第二燃料噴射弁１０２に印加されると、第三燃料噴射弁１０３及び第四燃料噴射弁１０４に印加されて、それぞれが駆動される。この場合、第一燃料噴射弁１０１には、第二燃料噴射信号は印加されず、よって駆動されない。また、第三燃料信号が本来の燃料噴射時期に対応する第三燃料噴射弁１０３に印加されると、第四燃料噴射弁１０４及び第一燃料噴射弁１０１に印加されて、それぞれが駆動される。この場合、第二燃料噴射弁１０２には、第三燃料噴射信号は印加されず、よって駆動されない。さらに、第四燃料信号が本来の燃料噴射時期に対応する第四燃料噴射弁１０４に印加されると、第一燃料噴射弁１０１及び第二燃料噴射弁１０２に印加されて、それぞれが駆動される。この場合、第三燃料噴射弁１０３には、第四燃料噴射信号は印加されず、よって駆動されない。
【００３１】
このように、上述の実施形態と同様に、１の燃料噴射信号を本来の燃料噴射時期に対応する燃料噴射弁に印加すると、上述した組み合わせの、三個の燃料噴射弁が駆動されるものである。したがって、吸気行程が開始される時点では、第一、第二、第三及び第四燃料噴射弁１０１，１０２，１０３，１０４それぞれが三回駆動されているので、それぞれの気筒において１サイクル当たりガソリンの場合の一回の燃料の噴射量の所定倍、つまり３倍の燃料が供給されることになる。
【００３２】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００３３】
上述のそれぞれの実施形態では、三気筒及び四気筒のエンジンに適用するものを説明したが、さらに多くの気筒を有するエンジンであっても適用が可能である。そして、そのような場合であっても、燃料としてガソリンを使用する場合は、１サイクル当たり二回の噴射として、エタノール系燃料を使用する場合は、ガソリンの場合の１．５倍の燃料量となるように、１サイクル当たり三回の噴射をするように、信号印加回路及びスイッチング回路を構成するものである。
【００３４】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態の回路構成を示す回路図。
【図２】本発明の他の実施形態の回路構成を示す回路図。
【符号の説明】
【００３６】
１…燃料噴射弁
２…燃料噴射弁
３…燃料噴射弁
４…電子制御装置
５…信号印加回路
１２…スイッチング回路
【図１】
0005042897.tif 000002
【図２】
0005042897.tif 000003