JP2884915B2 - 内燃機関のエアアシスト制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料の微粒化を促進す
るために燃料噴射装置の噴口近傍へアシストエアを供給
する内燃機関のエアアシスト制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のエアアシスト制御装置は、吸気通
路内の負圧と大気圧との圧力差を利用して燃料噴射装置
の噴口近傍へアシストエアを供給するために、機関負荷
の上昇に伴いスロットルバルブの開度が大きくなると、
前述の圧力差が小さくなり、十分なアシストエアが供給
できなくなる問題を有していた。

【０００３】特開平２−６４２５８号公報には、機関負
荷にかかわらず十分なアシストエアが燃料噴射装置の噴
口近傍へ供給されるように、アシストエアを貯蔵するア
キュムレータとアキュムレータ内を常時一定圧力とする
ためにアシストエアを加圧するエアポンプとを具備する
エアアシスト制御装置が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般的に燃料噴射装置
は、燃料を吸気弁の傘部に向けて噴射し、この燃料が傘
部に衝突する際に、そこに付着するカーボン等のデポジ
ットを洗い流すことを意図している。従って、アシスト
エア圧を高め、燃料の微粒化を良好にしすぎると、この
洗い流し効果が減少し、吸気弁傘部にデポジットが付着
しやすくなる。多量のデポジットが吸気弁に付着する
と、吸気弁重量が増加するために、特に機関高回転時に
おいて、吸気弁の所望の動作が得られなくなる。また付
着したデポジットが脱落し、シート部へかみ込み、ある
いは燃焼室に入り、機関にダメージを与え、出力低下等
の影響を及ぼす。

【０００５】それにより、前述の従来技術は、アシスト
エア圧を比較的低くして前述の洗い流し効果を維持し、
燃料の微粒化により良好な燃焼を得ると共に、多量のデ
ポジットが早期に吸気弁へ付着することを防止してい
る。しかし、内燃機関の使用が長期間となると、どうし
ても、ある程度の量のデポジットが吸気弁傘部に付着す
るようになる。デポジットは、前述の問題を生じるだけ
でなく、機関加速時において、多量に噴射される燃料の
一部を吸収するために燃料不足をもたらし、また機関減
速時において、この吸収された燃料が放出されるために
燃料過剰をもたらし、いずれもドライバビリティを悪化
させることになる。

【０００６】従って、本発明の目的は、従来同様、燃料
の微粒化により良好な燃焼が得られると共に、多量のデ
ポジットが早期に吸気弁に付着することを防止し、さら
にデポジットの付着後において、加速及び減速時のドラ
イバビリティ悪化を防止することのできる内燃機関のエ
アアシスト制御装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による内燃機関の
エアアシスト制御装置は、燃料の微粒化を促進するため
のエアアシスト制御装置において、吸気系に付着するデ
ポジット量を検出するための検出手段と、前記デポジッ
ト量が多いほどアシストエア圧を高くする制御手段、と
を具備することを特徴とする。

【０００８】

【作用】前述のエアアシスト制御装置は、検出手段が吸
気弁に付着するデポジット量を検出し、このデポジット
量が多いほど制御手段がアシストエア圧を高くする。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明によるエアアシスト制御装置
の実施例を示す概略図である。同図において、燃焼室１
には、吸気弁２を介して吸気通路３が、また排気弁４を
介して排気通路５が、それぞれ連通している。吸気通路
３には、スロットルバルブ６が設けられ、その下流側
に、吸気弁２へ向けて燃料を噴射する燃料噴射装置７が
設置されている。

【００１０】燃料噴射装置７は、スロットルバルブ６よ
り下流側において吸気通路３内の圧力を検出する圧力セ
ンサ８と、エンジン回転数を検出する回転センサ（図示
せず）と、冷却水温センサ（図示せず）と、吸気温セン
サ（図示せず）等が電気的に接続された制御装置９によ
り良好な燃焼が得られるように燃料噴射時間ＴＡＵが制
御される。

【００１１】エアアシスト装置１０は、吸気通路３のエ
アクリーナ（図示せず）の下流側及び燃料噴射装置７の
噴口７ａ近傍を連通する連通路１０ａと、連通路１０ａ
に設けられ、エンジン運転中は常に駆動されるエアポン
プ１０ｂと、エアポンプ１０ｂをバイパスするバイパス
通路１０ｃと、連通路１０ａのバイパス通路１０ｃより
下流側に設けられた空気制御弁１０ｄと、バイパス通路
１０ｃに設けられたアシスト圧制御弁１０ｅとからな
る。

【００１２】空気制御弁１０ｄは、燃料噴射時間ＴＡＵ
に同期して開弁されるものであり、開弁時は、エアポン
プ１０ｂにより加圧されたアシストエアが、燃料噴射装
置７の噴口７ａ近傍に供給され、燃料の微粒化を促進す
る。この空気制御弁１０ｄの開閉制御は、制御装置９に
より図２に示す第一フローチャートに従って行なわれ
る。

【００１３】まず、ステップ１０１において、回転セン
サからの出力を基にエンジンが始動後であるかどうかが
判断される。始動後でない時は、ステップ１０５におい
て空気制御弁１０ｄは閉弁されるが、始動後である時
は、ステップ１０２において現在が噴射開始時期からＡ
ｌｍｓ以前に達しているかどうかが判断される。肯定さ
れればステップ１０６において空気制御弁１０ｄは開弁
され、否定されればステップ１０３において現在が燃料
噴射中であるかどうかが判断される。

【００１４】燃料噴射中である時は、ステップ１０６に
おいて空気制御弁１０ｄは開弁され、噴射中でない時
は、ステップ１０４において現在が燃料噴射終了後Ａ２
ｍｓに達しているかどうかが判断される。肯定されれば
ステップ１０５において空気制御弁１０ｄは閉弁され、
否定されればステップ１０６において開弁される。それ
により、空気制御弁１０ｄは、図３に示すように燃料噴
射開始時期のＡｌｍｓ前から終了時期のＡ２ｍｓ後の
間、開弁されるように制御される。

【００１５】空気制御弁１０ｄの開弁時に燃料噴射装置
７の噴口７ａ近傍へ供給されるアシストエア圧は、制御
装置９がアシスト圧制御弁１０ｅをデューティ制御する
ことによって変えられる。つまり、アシスト圧制御弁１
０ｅが閉弁されればアシストエア圧は上昇し、アシスト
圧制御弁１０ｅが開弁されればエアポンプ１０ｂにより
加圧されたアシストエアがバイパス通路１０ｃを通り、
エアポンプ１０ｂの上流側へ逃げるために、アシストエ
ア圧は下降する。この制御装置９によるアシスト圧制御
弁１０ｅのデューティ制御は、図４に示す第２フローチ
ャートに従って行なわれる。

【００１６】まずステップ２０１において、圧力センサ
８により検出される吸気通路３内の負圧の大きさからス
ロットルバルブ６の開度を求め、それを基に現在のエン
ジン負荷を算出し、この値により図５に示す負荷に対す
るデューティ比のマップからデューティ比ＤＵＴＹを決
定する。このマップは、負荷の増大に伴いデューティ比
が小さくなるものであり、それによりアシストエア圧は
上昇する。

【００１７】次にステップ２０２において、回転センサ
からの出力を基にエンジンがアイドル運転状態であるか
どうかが判断される。アイドル運転状態の時は、燃料噴
射量が少なく吸気系にデポジットがかなり付着していて
もそれに吸収される燃料はほとんど存在せず、ステップ
２０６に進み、ステップ２０１において決定されたデュ
ーティ比ＤＵＴＹによりアシスト圧制御弁１０ｅはデュ
ーティ制御される。

【００１８】また、アイドル運転状態でない時は、ステ
ップ２０３に進み、後述される第３フローチャートによ
り学習される現在のデポジット学習値ＫＤＰＣが読込ま
れ、ステップ２０４において図６に示すデポジット学習
値に対する補正係数のマップから現在のデポジット学習
値ＫＤＰＣに対する補正係数ＫＤＡＩＲを決定する。こ
のマップは、デポジット学習値の増加に伴い補正係数が
１から０へ近づくものである。

【００１９】次にステップ２０５に進み、ステップ２０
１において決定されたデューティ比ＤＵＴＹにこの補正
係数ＫＤＡＩＲを掛け、新たなデューティ比ＤＵＴＹを
算出し、ステップ２０６において、このデューティ比Ｄ
ＵＴＹによりアシスト圧制御弁１０ｅはデューティ制御
される。

【００２０】図７は、デポジット学習値ＫＤＰＣの学習
方法を示す第３フローチャートである。これを以下に説
明する。まずステップ３０１において、単位時間当たり
の負荷の変化量により、エンジンが加速状態にあるかど
うかが判断される。加速状態の時はステップ３０２にお
いて、加速判定カウンタＣＤＰＣ１が１ずつ増加され
る。次にステップ３０３において、加速判定カウンタＣ
ＤＰＣ１が第１所定値αに達したかどうかが判断され
る。当初は否定され、そのまま終了するが、この流れを
繰り返えすうちに肯定され、ステップ３０４において加
速判定カウンタＣＤＰＣ１が第２所定値βに達したかど
うかが判断される。

【００２１】当初は否定されてステップ３０５に進み、
排気通路５に設けられた酸素センサ１１により排気ガス
中の酸素濃度を検出し、リッチ側であればステップ３０
６に進み、当初０に設定されている酸素センサモニタカ
ウンタＣＤＰＣ２から１がマイナスされ、リーン側であ
ればステップ３０７に進み、酸素センサモニタカウンタ
ＣＤＰＣ２に１がプラスされる。

【００２２】ステップ３０１において、加速状態でない
と判断されれば、ステップ３０８に進み、加速判定カウ
ンタＣＤＰＣ１は０にリセットされ終了する。

【００２３】ステップ３０４において、加速判定カウン
タＣＤＰＣ１がβに達すると、ステップ３０９に進み、
酸素センサモニタカウンタＣＤＰＣ２の値がプラスかマ
イナスかゼロかが判断される。

【００２４】この意味を説明するために、デポジット量
が増加した場合における加速判定カウンタＣＤＰＣ１と
酸素センサモニタカウンタＣＤＰＣ２の値の変化を図８
に示す。当初０であった加速判定カウンタＣＤＰＣ１
は、機関加速状態において、１ずつ増加してαに達し、
その後βに達する。酸素センサモニタカウンタＣＤＰＣ
２は、ＣＤＰＣ１がαに達した時点でカウントが開始さ
れ、当初機関加速状態であるために、燃料噴射量の増加
に伴い排気ガスの酸素濃度がリッチ側となるために１ず
つ減少されるが、その後デポジットによる燃料吸収によ
りリーン側となり１ずつ増加される。

【００２５】加速判定カウンタＣＤＰＣ１がβに達した
時点で、機関加速状態の所定時間（αからβ）における
燃焼は、デポジット量増加による燃料吸収のためにリー
ン側となることが多く、酸素センサモニタカウンタＣＤ
ＰＣ２の値はプラスとなる。

【００２６】それにより、ステップ３０９において酸素
センサモニタカウンタＣＤＰＣ２の値がプラスであれ
ば、デポジットが増加したことになり、ステップ３１０
においてデポジット学習値ＫＤＰＣは０．１増加され
る。また、逆にＣＤＰＣ２の値がマイナスであれば、ス
テップ３１１においてデポジット学習値ＫＤＰＣは０．
１減少され、ＣＤＰＣ２が０であればＫＤＰＣはそのま
ま維持される。いずれの時もステップ３１２において加
速判定カウンタＣＤＰＣ１は０にリセットされ終了す
る。

【００２７】従って、図４の第２フローチャートによる
アシスト圧制御は、機関負荷の増大に伴いアシスト圧制
御弁１０ｅのデューティ比が減少され、アシストエア圧
を上昇させると共に、エンジンの長期間の使用に際して
吸気系に付着するデポジット量が増大すれば、デューテ
ィ比が減少され、アシストエア圧を上昇させる。

【００２８】それにより、負荷の増大に伴いスロットル
バルブ６の開度が大きくなり、吸気通路３内の圧力と大
気圧との差が小さくなっても、常時一定圧のアシストエ
アが供給され、燃料を微粒化することができる。また、
このアシストエア圧は当初比較的低く設定され、微粒化
をある程度に抑えることで燃料が吸気弁２へ衝突してそ
こに付着するデポジットを洗い流す効果が生じ、多量の
デポジットが早期に吸気弁２へ付着することを防止する
ことができる。

【００２９】さらに、エンジンの使用が長期間となり、
デポジットが吸気系に付着するようになると、それに伴
いデポジット学習値が更新され、その値を基にアシスト
エア圧が上昇され、燃料の微粒化の程度が向上するため
に、燃料がデポジットに吸収されにくくなり、加速時に
おける燃料不足による加速性能の悪化及び減速時におけ
る燃料過剰による減速遅れなどのドライバビリティの悪
化を防止することができる。

【００３０】本実施例のエアアシスト装置に使用される
エアポンプは、機関運転中は常時駆動されるものである
が、機関減速運転状態におけるフュエルカット時にはア
シストエアの供給が不要となるために、その間アシスト
圧制御弁を全開してエアポンプの負荷をきわめて軽いも
のとすることができ、それによりこのエアポンプの耐久
性を向上することが可能となる。

【００３１】

【発明の効果】このように、本発明によれば、従来同
様、エアポンプを使用することで常時一定圧のアシスト
エアを燃料噴射装置の噴口近傍へ供給することができ、
燃料を機関負荷にかかわらず一定の微粒化状態とするこ
とが可能となり、またこのアシストエア圧は当初比較的
低く設定され、それにより燃料によるデポジットの洗い
流し効果が生じ、デポジットが早期に吸気弁へ付着する
ことを防止することができる。

【００３２】さらに、エンジンの長期間の使用により、
デポジットが吸気系に付着するようになると、その程度
に応じてアシストエア圧が上昇され、燃料の微粒化の程
度を向上させて、燃料がデポジットに吸収されにくく
し、燃料不足及び燃料過剰による生じるドライバビリテ
ィの悪化を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるエアアシスト制御装置の概略図で
ある。

【図２】空気制御弁の開閉制御を示す第１フローチャー
トである。

【図３】空気制御弁の開閉のタイミングチャートであ
る。

【図４】アシスト圧制御弁のデューティ制御を示す第２
フローチャートである。

【図５】第２フローチャートに使用される負荷に対する
デューティ比のマップである。

【図６】第２フローチャートに使用されるデポジット学
習値に対するデューティ比の補正係数のマップである。

【図７】デポジット学習値の学習方法を示す第３フロー
チャートである。

【図８】第３フローチャートに使用される加速判定カウ
ンタと酸素センサモニタカウンタのタイムチャートの一
例である。

【符号の説明】

３…吸気通路 ５…排気通路 ７…燃料噴射装置 ８…圧力センサ ９…制御装置 １０…エアアシスト装置 １０ｂ…エアポンプ １０ｄ…空気制御弁 １０ｅ…アシスト圧制御弁 １１…酸素センサ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料の微粒化を促進するためのエアアシ
   スト制御装置において、吸気系に付着するデポジット量
   を検出するための検出手段と、前記デポジット量が多い
   ほどアシストエア圧を高くする制御手段、とを具備する
   ことを特徴とする内燃機関のエアアシスト制御装置。