JPH04101062A - エアブラスト弁の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエアブラスト弁の制御装置に関する。

〔従来の技術〕

圧縮空気通路の一端に形成されたノズル口と、該ノズル
口を開閉制御する開閉弁とを具備し、圧縮空気通路内に
供給された燃料を開閉弁の開弁時にノズル口から圧縮空
気と共に噴出せしめるエアブラスト弁が公知である（実
開平２−２４０６７号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながらこのようなエアブラスト弁を各気筒毎に設
けた多気筒内燃機関において、機関低温時にいずれかの
エアブラスト弁において圧縮空気中に含まれる水分が圧
縮空気通路内にて氷結することにより開閉弁が閉弁した
状態で固着してしまう場合がある。また開閉弁のアクチ
ユエータの信号線が断線したり、開閉弁やその弁座や圧
縮空気通路壁面上にごみ等の異物が付着したり、或いは
開閉弁等の部品が損傷を受けたりすることによって開閉
弁が閉弁状態のまま作動しなくなってしまう場合がある
。これらの場合には圧縮空気通路内に供給された燃料が
ノズル口から噴出されなくなるので、対応する気筒では
燃焼が行われなくなってしまう。一方このように燃料が
ノズル口から噴出されないときにも圧縮空気通路内には
機関運転サイクルの所定時期毎に燃料が供給されるので
、その結果圧縮空気通路内に燃料が充満してしまい、更
には圧縮空気通路から溢れ出た燃料が圧縮空気通路に連
通する圧縮空気源に流入してしまうという問題を生ずる
。従って開閉弁が開弁しないエアブラスト弁に対しては
圧縮空気通路内への燃料の供給を停止せしめることが必
要である。

また、いずれかのエアブラスト弁において開閉弁が正常
に作動していても燃料供給系が故障して燃料が圧縮空気
通路内に供給されない場合には、対応する気筒に燃料が
供給されないのでその気筒では燃焼が行われない。また
点火栓を備えた内燃機関において開閉弁および燃料噴射
系が正常に作動し、各エアブラスト弁から対応する気筒
に燃料が正常に供給されていても、機関燃焼室内に配置
された点火栓が故障して燃焼室内の混合気を着火できな
い場合には、その気筒では燃焼が行われない。このよう
に燃焼が行われない気筒に対して燃料を供給し続けても
燃料が無駄に使われるだけなので、このような異常を起
こした気筒に対応するエアブラスト弁に対しては圧縮空
気通路内への燃料の供給を停止せしめることが必要であ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本発明によれば圧縮空気通
路の一端に形成されたノズル口と、ノズル口を開閉制御
する開閉弁とを具えたエアブラスト弁を各気筒毎に設け
、圧縮空気通路内に供給された燃料を開閉弁の開弁時に
ノズル口から圧縮空気と共に対応する気筒に供給するよ
うにした多気筒内燃機関において、各気筒の排気通路内
に夫々排気温センサを配置して排気温センサにより各排
気通路内の排気ガス温を夫々検出し、少くとも一つの気
筒が稼動し始めた後にいずれかの排気通路内の排気ガス
温が予め定められた設定温度よりも低いときには排気ガ
ス温が設定温度よりも低い気筒のエアブラスト弁の圧縮
空気通路内への燃料の供給を停止せしめるようにしてい
る。

〔作　用〕

少くとも一つの気筒が稼動し始めた後に、いずれかの気
筒においてエアブラスト弁の開閉弁が開弁しない場合や
、圧縮空気通路内に燃料が供給されない場合や、或いは
点火栓を備えた内燃機関において機関燃焼室内に配置さ
れた点火栓が故障して燃焼室内の混合気を着火できない
場合には、その気筒では燃焼がほとんど或いは全く行わ
れないので対応する排気通路内の排気ガス温が予め定ｔ
られた設定温度よりも低くなる。このときには排気ガス
温がこの設定温度よりも低い気筒のエアブラスト弁の圧
縮空気通路内への燃料の供給が停止せしめられる。

〔実施例〕

第１図に４気筒２サイクル内燃機関の全体図、第２図に
第１図に示す４気筒２サイクル内燃機関の概略平面図を
示す。第１図及び第２図を参照すると、１はシリンダブ
ロック、２はシリンダブロック１内において往復動する
ピストン、３はシリンダブロック１上に固定されたシリ
ンダヘッド、４はピストン２とシリンダヘッド３間に形
成された燃焼室、５は給気弁、６は給気ポート、７は排
気弁、８は排気ポートを夫々示す。各気筒９には燃焼室
４内に向けて燃料を圧縮空気と共に噴射するエアブラス
ト弁１０が夫々設けられる。また各気筒９のシリンダヘ
ッド３の内壁面中央部には点火栓１１が夫々配置される
。各気筒９の給気ポート６は給気枝管１３を介してサー
ジタンク１４に連結され、サージタンク１４は機関駆動
の機械式過給機１５、給気ダクト１６およびエアフロー
メータ１７を介してエアクリーナ１８に連結される。給
気ダクト１６内にはスロットル弁１９が配置される。ま
た各気筒９の排気ポート８は枝管状をなす排気通路２０
に連結される。

第３図にエアブラスト弁１０の拡大断面図を示す。

第３図を参照するとエアブラスト弁１０のハウジング３
０内にはまっすぐに延びる圧縮空気通路３１が形成され
、この圧縮空気通路３１の先端部には燃焼室４内に位置
するノズル口３２が形成される。圧縮空気通路３１内に
は開閉弁３３が配置され、この開閉弁３３の外端部には
ノズル口３２の開閉制御をする弁体３４が一体形成され
る。ハウジング３０内には開閉弁３３と共軸的に配置さ
れかつ圧縮ばね３５によって開閉弁３３に向けて付勢さ
れた可動コア３６と、可動コア３６を吸引するためのソ
レノイド３７が配置される。

開閉弁３３の内端部は圧縮ばね３８によって可動コア３
６の端面に轟接せしめられており、圧縮ばね３８のばね
力は圧縮ばね３５のばね力よりも強いので通常ノズル口
３２は開閉弁３３の弁体３４によって閉鎖されている。

ソレノイド３７が付勢されると可動コア３６が開閉弁３
３の方向に移動し、その結果開閉弁３３の弁体３４がノ
ズル口３２を開口せしめる。一方、圧縮空気通路３１か
らは圧縮空気通路３１から斜めに延びる圧縮空気通路３
９が分岐され、この圧縮空気通路３９は圧縮空気通路４
０に接続される。ハウジング３０内には燃料噴射弁４１
が取付けられ、この燃料噴射弁４１の噴口４２からは燃
料が圧縮空気通路３９内に向けて噴射される。

第１図に示されるようにエアフローメータ１７とスロッ
トル弁１９間の給気ダクト１６からはエアブラスト用空
気通路２３が分岐され、このエアブラスト用空気通路２
３は機関駆動のベーンポンプ２４および圧縮空気供給通
路２５を介して圧縮空気分配室２６に連結される。この
圧縮空気分配室２６は各気筒９に対して夫々設けられた
エアブラスト弁１０の圧縮空気通路４０に連結される。

圧縮空気供給通路２５内には圧縮空気分配室２６内の圧
縮空気圧を予め定釣られた一定圧に維持するための調圧
弁２７が配置され、余分な圧縮空気は圧縮空気返戻通路
２８を介して給気ダク［６内に返戻される。従って各エ
アブラスト弁１０の圧縮空気通路３１．３９はほぼ一定
圧の圧縮空気によって満たされている。

第４図に給気弁５および排気弁７の開弁期間、燃料噴射
弁４１からの燃料噴射期間および開閉弁３３の弁体３４
の開弁期間、即ちエアブラスト弁１０の開弁期間の一例
を示す。第４図に示されるように第１図に示す実施例で
は排気弁７が給気弁５よりも先に開弁し、先に閉弁する
。また第４図に示されるようにエアブラスト弁１０が開
弁する前に燃料噴射弁４１から圧縮空気通路３９内の圧
縮空気内に向けて燃料が噴射される。次いでエアブラス
ト弁１０が開弁するとノズル口３２から噴射燃料が圧縮
空気と共に燃焼室４内に噴射される。一方、第１図に示
されるように排気弁７側の給気弁５の開口を給気弁５の
全開弁期間に亘って覆うマスク壁２９がシリンダヘッド
３の内壁面上に形成される。従って給気弁５が開弁する
と新気が矢印Ｓで示すように排気弁７と反対側の給気弁
５の開口を通って燃焼室４内に流入する。

電子制御ユニット５０はディジタルコンピュータからな
り、双方向性バス５１によって相互に接続されたＲＯＭ
　（リードオンリメモリ）５２、ＲＡＭ（ランダムアク
セスメモリ）５３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）５４
、人力ボート５５および出力ボート５６を具備する。ま
た、ＣＰｔ１５４には常時電源に接続されたバックアッ
プＲＡＭ　５７がバス５８を介して接続される。各気筒
９の排気通路２０内には排気温センサ６０が夫々配置さ
れる。各排気温センサ６０は対応する排気通路２Ｇ内の
排気ガス温に比例した出力電圧を発生し、この出力電圧
はＡＤ変換器６１を介して入力ポート５５に入力される
。またシリンダブロック１には機関冷却水温を検出する
水温センサ６２が取付けられる。水温センサ６２は機関
冷却水温に比例した出力電圧を発生し、この出力電圧が
Ａ’Ｄ変換器６３を介して入力ポート５５に入力される
。

エアフローメータ１７は機関吸入空気量Ｑを表わす出力
信号を発生し、この出力信号がＡＤ変換器６４を介して
入力ポート５５に入力される。また入力ポート５５には
上死点検出センサ６５の出力信号およびクランク角セン
サ６６の出力信号が入力される。上死点検出センサ６５
は例えば＃１気筒が上死点にあることを示す出力パルス
を発生し、クランク角センサ６６はクランクシャフトが
例えば３０度回転する毎に出力パルスを発生する。従っ
てこれらの上死点検出センサ６５とクランク角センサ６
６の出力信号から＃１気筒の上死点を基準とした現在の
クランク角を計算することができる。なお電子制御ユニ
ット５０内では、クランク角センサ６６の出力信号に基
づいて機関回転数Ｎが算出される。一方、出力ポート５
６は夫々対応する駆動回路６８．６９を介して各気筒９
のエアブラスト弁１０のソレノイド３７および燃料噴出
弁４１（第３図）に接続される。−また出力ポート５６
は駆動回路７０を介して各気筒９の点火栓１１に接続さ
れる。更に出力ポート５６は駆動回路７２を介して複数
個の警告ランプ７３に接続される。

第１図には１個の警告ランプ７３シか図示していないが
、４気筒２サイクル内燃機関の場合には４個の警告ラン
プ７３が設けられる。即ち、１１１気筒に対しては１１
１ランプが、ｔ′２気筒に対しては＃２ランプが０３気
筒に対しては１３ランプが、Ｉ＋４気筒に対してはｔ１
４ランプが夫々設けられる。

燃料噴射弁４１から圧縮空気通路３９内に噴射される燃
料噴射時間τ、は機関回転数Ｎおよび機関負荷Ｑ　／　
Ｎに基づいて制御される。第５図は燃料噴射時間τ、の
目標燃料噴射時間τ、。の−例を示しており、第５図中
の曲線群は夫々目標燃料噴射時間τＦＯが一定の曲線を
表わしている。第５図かられかるように機関回転数Ｎが
高くなるほど、また機関負荷Ｑ／Ｎが高くなるほど、目
標燃料噴射時間τＦＯは大きくなる。なお第５図に示す
燃料噴射時間τ、は、予め実験により機関回転数Ｎと機
関負荷Ｑ／Ｎに対して夫々最適な値がマツプの形で求於
られており、これらの実験により求められた値が予めＲ
ＯＭ　５２内に記憶されている。

次に、第６図を参照して本発明によるエアブラスト弁１
０の制御ルーチンについて説明する。このルーチンは例
えば４気筒２サイクル内燃機関の場合には例えば９０°
クランク角間隔毎の割込みによって実行される。

第６図を参照するとまず始めにステップ８０において、
上死点検出センサ６５およびクランク角センサ６６の出
力信号から現在のクランク角を計算して、これにより次
に燃料噴射すべき気筒の気筒番号Ｍを判別する。

次いでステップ８１ては気筒番号Ｍの気筒の排気通路２
０内の排気ガス温（Ｔ、）、を対応する排気温センサ６
０により検出する。次し）でステップ８２ではエアフロ
ーメータ１７の出力信号から求まる吸入空気量０、およ
びクランク角センサ６６の出力信号から求まる機関回転
数Ｎに基づいて、機関負荷Ｑ／Ｎが算出される。

次いてステップ８３では、機関回転数Ｎと機関負荷Ｑ／
Ｎに基づいて第５図に示すマツプから燃料噴射時間τ、
が算出される。次いでステップ８４ではエアブラスト弁
１０の開弁時間τえが燃料噴射時間τ、と同様に例えば
機関回転数Ｎと機関負荷Ｑ／Ｎに基づいて求められる。

次いでステップ８５では気筒Ｍの排気ガス温（Ｔ、）。

が予め定められた設定温度ＴＥＩよりも高いか否かが判
別される。この設定温度ＴＥ＋は例えば１００℃に設定
され、この設定温度ＴＥｌは予めＲＯＭ　５２内に記憶
されている。ステップ８５において気筒Ｍの排気ガス温
（ＴＥ）Ｍが設定温度ＴＥｌよりも高い場合は気筒Ｍで
良好な燃焼が行われている場合であり、ステップ９２に
進む。一方、気筒Ｍの排気ガス温（Ｔ、）。が設定温度
ＴＥＩ以下である場合は気筒Ｍで燃焼がほとんど或いは
全く行われていない場合であり、ステップ８６に進む。

ステップ８６では微開始動時からの経過時間ｔｍが予約
定められた設定時間ｔｍ、以上であるか否かが判別され
る。この設定時間ｔｍ、には、少くとも一つの気筒が確
実に稼動し始と、かつ排気温センサ６０の出力が立上る
までの所要時間が設定され、この設定時間ｔｍ、は例え
ば６０秒に設定される。ステップ８６において微開始動
時からの経過時間ｔｍが設定時間ｔｍ、以上であるとき
にはステップ８７に進む。一方、経過時間ｔｍがｔｍ、
未満であるときは機関がまだ確実に始動し始めていない
ときであり、ステップ９２に進む。

ステップ８７では水温センサ６２により検出された機関
冷却水温Ｔ。が予め定められた設定温度、例えば０℃よ
り低いか否かが判別される。機関冷却水温Ｔｗが０℃よ
りも低い場合には、ステップ８８に進んで燃料噴射時間
τ、が０とされ、次いでステップ９２に進む。一方、ス
テップ８７において機関冷却水温Ｔ、が０℃以上である
場合にはステップ８９に進む。

ステップ８９では機関冷却水温Ｔ、が予め定められた設
定温度、例えば４０℃以下であるか否かが判別される。

機関冷却水温Ｔｖが４０℃以下である場合にはステップ
９２に進む。一方、機関冷却水温Ｔｗが４０℃よりも高
い場合には、ステップ９０に進んで燃料噴射時間τ、が
Ｏとされる。次いでステップ９１では符号７３で代表的
に示されるＭ番目の警告ランプを点灯すべきデータがバ
ックアップＲＡＭ　５７に記憶され、この記憶されたデ
ータを基づいてＭ番目の警告ランプが点灯され、次いで
ステップ９２に進む。

ステップ９２では燃料噴射時間τ、が出力され、次いで
ステップ９３ではエアブラスト弁１０の開弁時間τえが
出力されて本制御ルーチンを終了する。

第６図の制御ルーチンにおいてステップ８６からステッ
プ８７に進む場合は、少くとも一つの気筒が稼動し始ｔ
た後において気筒Ｍで燃焼がほとんど或いは全く行われ
ていない場合である。この場合の原因としてはまず、機
関低温時に気筒Ｍのエアブラスト弁１０の圧縮空気通路
３１内にて圧縮空気中に含まれる水分が氷結することに
より開閉弁３３が閉弁した状態で固着し、その結果燃料
がノズル口３２から気筒Ｍの燃焼室４内に供給されない
場合が考えられる。また気筒Ｍのエアブラスト弁１０の
ソレノイド３７の信号線が断線したり、開閉弁３３やノ
ズル口３２や圧縮空気通路３１の壁面上にごみ等の異物
が付着したり、或いは開閉弁３３等が損傷を受けたりす
ることによって、開閉弁３３が閉弁状態のまま作動しな
くなり、その結果燃料がノズル口３２から気筒Ｍの燃焼
室４内に供給されない場合が考えられる。また気筒Ｍの
エアブラスト弁１０において開閉弁３３は正常に作動し
ているが、燃料噴射弁４１が故障して燃料噴射弁４１か
ら圧縮空気通路３９内に燃料が噴射されず、その結果燃
料がノズル口３２から気筒Ｍの燃焼室４内に供給されな
い場合が考えられる。更に、気筒Ｍに対応するエアブラ
スト弁１０の開閉弁３３および燃料噴射弁４１が正常に
作動してエアブラスト弁１０から所定の時期に燃料が燃
焼室４内に供給されていても、気筒Ｍの点火栓１１が故
障して燃焼室４内の混合気を着火できない場合が考えら
れる。

まず、機関低温時に気筒Ｍのエアブラスト弁１０の開閉
弁３３が水分の氷結により閉弁した状態で固着している
場合について第６図の制御の流れを説明する。

ステップ８７において機関冷却水温Ｔｗが０℃より低い
ときは、上述のようにステップ８８に進んで燃料噴射時
間τ、が０とされる。従って燃料噴射弁４１からの燃料
噴射が停止せしめられるので、ノズル口３２が閉鎖され
ていても圧縮空気通路３１．３９内に燃料が充満するこ
とを防止することができる。

さてこのような機関低温時においても多気筒内燃機関で
は、金気筒のエアブラスト弁１ｏが氷結により閉弁しっ
ばなしになることはほとんどない。

従って気筒Ｍ以外の気筒の中には燃焼が行われている稼
動気筒があり、その結果稼動気筒で発生する熱によって
機関冷却水温Ｔｗが上昇せし約られる。また、稼動気筒
で発生する熱がシリンダヘッド３を介して気筒Ｍのエア
ブラスト弁１０に伝達されて、気筒Ｍのエアブラスト弁
１０の温度が上昇せしめられる。斯くして気筒Ｍのエア
ブラスト弁１０の氷結が触消し、エアブラスト弁１０が
作動し始める。

そこでステップ８７及びステップ８９において機関冷却
水温Ｔｗが０℃以上かつ４０℃以下のときには、燃料噴
射弁４１から第５図のマツプに基づいた所定の燃料噴射
時間τ、だけ燃料を噴射するようにしている。このとき
気筒Ｍのエアブラスト弁１０が作動し始めていると、燃
焼室４内に燃料が供給されて正常に燃焼が行なわれる。

その結果、排気ガス＆　（ＴＥ）Ｍが上昇し、次回の処
理サイクル時においてはステップ８５からステップ９２
に進むようになる。

一方、開閉弁３３が氷結により閉弁状態で固着している
のではなく、上述のような他の原因によって気筒Ｍにお
ける燃焼が行われない場合について第６図の制御の流れ
を説明する。

この場合には、少くとも一つの気筒が稼動し始めた後に
気筒Ｍにおける燃焼が行われていないことが検出された
最初の処理サイクル時、即ち最初にステップ８７に進ん
だ処理サイクル時において、機関冷却水温Ｔｗが０℃未
満の場合もあり、０℃以上かつ４０℃以下の場合もあり
、また４０℃より高い場合もある。なお機関冷却水温Ｔ
ｗが４０℃以下の場合には、上述のように他の稼動気筒
で発生する熱によって機関冷却水温Ｔｗは短時間の内に
４０℃より高温に上昇せしめられる。０℃の機関冷却水
の温度が例えば１分以内に４０℃まで上昇せし必られる
。第６図のステップ８７において機関冷却水温ＴＶが０
℃より低いときは、上述のようにステップ８８に進んで
燃料噴射時間τＦが０とされる。

一方、ステップ８７及びステップ８９において機関冷却
水温Ｔ、が０℃以上かつ４０℃以下のときには、燃料噴
射弁４１から第５図のマツプに基づいた所定の燃料噴射
時間τ、たけ燃料が噴射される。機関冷却水温Ｔ１が４
０℃より高いとき、或いはＴ、が４０℃より高温まで上
昇したときには、上述のようにステップ９０に進んで燃
料噴射時間τ、が０とされるので、気筒Ｍのエアブラス
ト弁１０の燃料噴射弁４１からの燃料噴射が停止せしめ
られる。次いでステップ９１に進んでＭ番目の警告ラン
プ７３が点灯されるので、運転者が異常な気筒に気づく
ことになる。このように機関冷却水温Ｔｗが０℃以上か
つ４０℃以下になっている短時間を除いて、気筒Ｍのエ
アブラスト弁１０の燃料噴射弁４１からの燃料噴射が停
止せしめられる。従って上述のように気筒Ｍのエアブラ
スト弁１０のソレノイド３７の信号線の断線等によって
開閉弁３３が閉弁しっばなしになっている場合に、圧縮
空気通路３１・３９内に燃料が充満することを防止でき
る。また気筒Ｍの点火栓１１が故障して燃焼室４内の混
合気を着火できない場合に、燃料の供給を停止すること
によって燃料が無駄に使われることを防止することがで
きる。

なお第１図に示す実施例ではエアブラスト弁１０を燃焼
室４内に配置しているが、この代りにエアブラスト弁１
０を給気ポート６内に配置することもできる。また第１
図及び第２図に示す実施例では排気温センサ６０を各気
筒の排気通路２０内に夫々配置しているが、この代りに
排気温センサを各気筒の排気ポート８内に夫々配置する
ようにしてもよい。

ブラスト弁制御のフローチャートである。

９・・・気筒、　　　　１０・・・エアブラスト弁、２
０・・・排気通路、　　３１．３９．４０・・・圧縮空
気通路、３２・・・ノズル口、　　３３・・・開閉弁、
６０・・・排気温センサ。

〔発明の効果〕

少くとも一つの気筒が稼動し始めた後に、いずれかの気
筒のエアブラスト弁の開閉弁が閉弁状態のまま作動しな
い時には、そのエアブラスト弁の圧縮空気通路内への燃
料の供給が停止せしめられるので、圧縮空気通路内に燃
料が充満することを防止できる。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮空気通路の一端に形成されたノズル口と、該ノズル
   口を開閉制御する開閉弁とを具えたエアブラスト弁を各
   気筒毎に設け、該圧縮空気通路内に供給された燃料を該
   開閉弁の開弁時に該ノズル口から圧縮空気と共に対応す
   る気筒に供給するようにした多気筒内燃機関において、
   各気筒の排気通路内に夫々排気温センサを配置して該排
   気温センサにより各排気通路内の排気ガス温を夫々検出
   し、少くとも一つの気筒が稼動し始めた後にいずれかの
   排気通路内の排気ガス温が予め定められた設定温度より
   も低いときには排気ガス温が該設定温度よりも低い気筒
   のエアブラスト弁の圧縮空気通路内への燃料の供給を停
   止せしめるようにしたエアブラスト弁の制御装置。