JPH0450442A - 内燃機関の燃料供給装置 - 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、内燃機関の燃料供給装置に関し、特に、機関
低温時に燃料噴射弁の空気噴出部に加圧空気を供給し噴
射燃料に混合して霧化を促進するようにした内燃機関の
燃料供給装置に関する。

〈従来の技術〉 従来の内燃機関の燃料供給装置としては、下記に示すよ
うなものがある。

即ち、吸入空気流量Ｑ及び機関回転数Ｎ等から燃料噴射
量を設定し、これを機関回転に同期した所定のタイミン
グで、燃料噴射弁により機関に噴射供給して、空燃比を
適正に保つようにしている。

また、機関低温始動時には、低温始動用補助燃料噴射弁
からも噴射して、燃料を増量し、機関の始動性を向上さ
せるようにしている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、このような従来の燃料供給装置において
は、燃料は、低圧噴射（例えば、２．５〜３　ｋｇ／ｃ
ｍりされるため、噴射燃料の微粒化、霧化が悪く、特に
、機関低温時には、噴射燃料が気化し難くいので、燃焼
室内で、始動に必要な空燃比の混合気を形成できず、始
動から自立運転までの所要時間が長くなったり、始動で
きないという問題点があった。

また、気化しないで燃焼室内に溜まっていた燃料か、始
動後に、炭化水素或いは未燃混合気として排出されて、
排気か悪化するという問題点もあった。

そこで、加圧空気源により燃料噴射時に同時に燃料に加
圧空気を供給し、燃料を微粒化して気化を促進し、機関
低温時の始動性を向上させるようにしている。

しかしながら、加圧空気源として、予め加圧された空気
を充填させた空気ボンベを使用する場合は、空気ボンベ
内の加圧空気が流出して空になると、補充しなければな
らず、空気残量をチエツクしたり、補充したりするため
のメインテナンスか煩雑になるという問題点があった。

また、空気ボンベに蓄圧した空気の空気圧に対し、始動
時に燃料の霧化のために必要とされる空気圧の方が高い
場合には、所望の微粒化レベルが得られず、始動不能に
なる可能性があるという問題点もあった。

また、加圧空気源として、空気ポンプを使用する場合は
、始動時に空気ポンプを駆動するので、始動時にそのた
めの電力が必要となり、これにバッテリの電力を使用し
た際には、バッテリの電力消費が大きくなり、バッテリ
上がりを起こし易くなるだけでなく、空気ポンプに電力
を供給するので、その分、クランキング回転数が低下し
て、逆に、始動性を阻害してしまうという問題点もあっ
た。

更に、燃料中にアルコールが含まれている場合、アルコ
ール濃度が高い程、噴射燃料の微粒化レベルを高くする
必要がある。しかし、高アルコール濃度に適応させて、
空気ポンプを駆動するように設定すると、低アルコール
濃度時には、必要以上に電力を消費することになり、バ
ッテリへの負荷が大きくなって、バッテリの劣化やバッ
テリ上がりが起き易くなるという問題点があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑み、機関低温時
においても、始動性及び運転性の良い内燃機関の燃料供
給装置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〉 上記の目的を達成するため、本発明は、機関低温時に燃
料噴射弁の空気噴出部に加圧空気を供給し噴射燃料に混
合して霧化を促進するようにした内燃機関の燃料供給装
置において、加圧空気の供給装置として、前記空気噴出
部に供給する加圧空気を蓄圧する空気ボンベと、該空気
ボンベに加圧空気を供給する空気ポンプと、前記空気ボ
ンベと前記空気噴出部との間の空気通路に介装された開
閉弁と、機関始動時以外に前記空気ポンプを駆動して空
気ボンベに蓄圧させ、機関始動時を含む低温時に前記開
閉弁を開弁させる制御装置とを設ける構成とする。

また、上記の基本構成に加え、燃料中のアルコール濃度
を検出するアルコール濃度検出手段と、検出されたアル
コール濃度に応じて前記空気ボンベに蓄圧する空気圧を
設定する空気圧設定手段とを設ける構成してもよい。

また、前記制御装置の構成を下記の（ａ）又は（ｂ）の
ようにしてもよい。

（ａ）　　空気ボンベ内の空気圧を検出する空気圧検吊
手段と、検出された空気圧を設定値と比較して設定値よ
り低いときに機関始動後の自立運転中に空気ポンプを駆
動する空気ポンプ駆動手段とを含んで構成する。

（ｂ）　　空気ボンベ内の空気圧を検出する空気圧検出
手段と、検出された空気圧を設定値と比較して設定値よ
り低いときにエンジンキースイッチ投入時に機関始動に
先立って空気ポンプを駆動する空気ポンプ駆動手段とを
含んで構成する。

〈作用〉 上記の構成によると、制御装置により、機関始動時以外
に空気ポンプを駆動して、空気ボンベに蓄圧させておき
、機関低温時に開閉弁を開弁させて、空気ボンベ内の加
圧空気を燃料噴射弁の空気噴出部に供給して、噴射燃料
の霧化を促進する。

これによると、機関の始動時には空気ポンプを駆動しな
いので、始動時にバッテリに負担をかけなくてすむ。

また、アルコール混合燃料の使用時には、アルコール濃
度に見合った圧力の加圧空気を供給して噴射燃料の微粒
化を図れるように、アルコール濃度検出手段により、燃
料中のアルコール濃度を検出して、空気圧設定手段にに
より、アルコール濃度に応じた空気圧を空気ボンベに蓄
圧する。

尚、機関始動時以外に空気ポンプを駆動する態様として
は、制御装置の、空気圧検出手段により、空気ボンベ内
の空気圧を検出し、空気ポンプ駆動手段により、空気圧
が設定圧より低いときに機関始動後に空気ポンプを駆動
するか、或いは、制御装置の、空気圧検出手段により、
空気ボンベ内の空気圧を検出し、空気ポンプ駆動手段よ
り、空気圧が設定圧より低いときに機関始動に先立って
エンジンキースイッチ投入時に空気ポンプを駆動する。

〈実施例〉 以下に、本発明に係る実施例を第１図〜第４図に基づい
て説明する。

先ず、第１図を参照して、第１実施例のシステムを説明
する。

燃料噴射弁１は、機関のインテークマニホールド２に臨
んで配置されている。燃料噴射弁１は、燃料噴射部を囲
んで、空気噴出部（共に図示せず）を存しており、噴射
燃料に加圧空気を混合して、霧化を促進できるようにな
っている。

空気噴出部は、空気通路３により、空気ボンベ４に接続
されており、空気通路３には、空気ボンベ４側（上流側
）に開閉弁としての電磁弁５か介装されており、また、
空気噴出部側（下流側）に逆流を防止する逆止弁６が介
装されている。

空気ボンベ４は、別の空気通路７により、空気ポンプ８
に接続されており、空気通路７には、空気ポンプ８側（
上流側）に逆流を防止する逆止弁９が介装されており、
また、空気ボンベ４側（下流側）に所定圧力以上で開弁
する安全弁１０ａを有する大気開放口１０が分岐して形
成されている。

空気ポンプ８には、駆動用のモータ１１か接続されてい
る。

コントロールユニット１２は、機関温度を代表するもの
としての機関冷却水温を検出する水温センサ１３、空気
ボンベ４内の空気圧を検出する圧力センサ１４及びスタ
ートスイッチ（ＳＴ　−５Ｗ）１５からの信号等に基づ
いて、燃料噴射弁１、電磁弁５、モータ１１の作動を制
御する。

ここで、コントロールユニット１２と圧力検出手段とし
ての圧力センサ１４とて制御装置を構成する。

次に、第２図のフローチャートを参照して、空気ポンプ
駆動手段としての空気ポンプ駆動制御ルーチンを説明す
る。

ステップ１０　（図中、Ｓ１０と記す。以下同様）では
、機関始動後である（ＹＥＳ）か否（Ｎｏ）かを判定す
る。

つまり、スタートスイッチ１５がオンからオフに切り換
わった後である（ＹＥＳ）か否（ＮＯ）かを判定し、Ｎ
ｏのときは、このままルーチンを終了する。つまり、機
関始動中は、空気ポンプ８の駆動を行わないためである
。

ＹＥＳのときは、ステップ２ｏに進み、圧力センサ１４
より検出された空気ポンベ４内の空気圧Ｐｂを入力する
。

ステップ３０では、空気圧Ｐｂが空気ボンベ４内の空気
圧として予め設定されている設定値Ｐａ未満である（Ｙ
ＥＳ）か否（ＮＯ）かを判定し、ＮＯのとき、つまり、
空気ボンベ４内の空気圧ｐｂか設定値Ｐａに達している
ときは、空気ポンプ８を駆動する必要がないので、この
ままルーチンを終了するが、ＹＥＳのとき、つまり、空
気ボンベ４内の空気圧ｐｂか設定値Ｐａに達していない
ときは、ステップ４０に進んで、モータ１１を作動させ
て空気ポンプ８を駆動する。

そして、ステップ５０で、空気ボンベ４内の空気圧ｐｂ
が設定値Ｐａ以上になった（ＹＥＳ）か否（ＮＯ）かを
判定する。

ＮＯのとき、つまり、空気ボンベ４内の空気圧ｐｂが設
定値Ｐａに達していないときは、ステップ４０に戻って
、空気ボンベ４内の空気圧ｐｂか設定値Ｐａに達するま
で、モータ１１を作動させて空気ポンプ８を駆動し続け
る。

その後、空気ボンベ４内が昇圧して、空気圧Ｐｂが設定
値Ｐａに達する（ステップ５０の判定がＹＥＳになる）
と、ステップ６０て、モータ１１の作動を停止し空気ポ
ンプ８の駆動を停止して、ルーチンを終了する。

以上説明したようにして、機関始動後に、空気ポンプ８
を駆動して、空気ボンベ４に加圧空気を蓄圧させるよう
にする。

そして、空気ボンベ４内に蓄圧された加圧空気を、機関
始動時を含む機関低温時に、つまり、水温センサ１３に
よる検出値か所定値Ｔ以下のときに、電磁弁５を開弁さ
せることにより、燃料噴射弁１の空気噴出部に加圧空気
を供給し、噴射燃料に混合して、霧化を促進し、空気と
効率良く混合して、適正な空燃比の混合気が得られるよ
うにできる。

尚、本実施例では、加圧空気の供給を、通常時用の燃料
噴射弁に対して行うものについて説明したが、低温始動
用補助燃料噴射弁に対して加圧空気を供給するようにし
てもよい。

第２実施例を説明する。

第２実施例のシステムは、第１実施例のシステムに対し
、第１図中に破線で示すように、燃料中のメタノール等
のアルコール濃度を検出する、アルコール濃度検出手段
としての濃度センサ１６を設けたものである。

第３図のフローチャートを参照して、空気ポンプ駆動手
段としての空気ポンプ駆動制御ルーチンを説明するが、
第２図のフローチャートと同様の箇所には、同一ステッ
プ番号を付して、説明を省略する。

ステップ１０の判定の後、ステップ１１で、濃度センサ
１６により検出された燃料中のアルコール濃度Ｃａを入
力する。

ステップ１２で、アルコール濃度Ｃａに応じた、空気ボ
ンベ４内の空気圧の設定値Ｐａを設定する。

具体的には、アルコール濃度Ｃａが高いとき程、加圧空
気の空気圧の設定値Ｐａを高くする。

そして、ステップ２０で、空気ボンベ４内の空気圧Ｐｂ
を入力し、ステップ２１て、空気圧ｐｂが設定値Ｐａ未
満であるか否かを判定する。以下は同様である。

以上説明したようにしても、第１実施例と同様の作用効
果を得ることができ、更に、空気ボンベ４に蓄圧してお
く空気圧の設定値Ｐａをアルコール濃度Ｃａに応じて設
定するようにしたので、適正な霧化状態を得るためには
、アルコール濃度Ｃａか高い程、空気圧を高くすること
が必要であるという要請に合わせることができる。

加えて、アルコール濃度Ｃａに応じて、機関低温時の判
断基準、つまり、加圧空気供給実施の判断基準となる水
温の所定値Ｔを設定するようにすると、より一層機関の
状態に適した制御ができる。

第３実施例を説明する。

第３実施例のシステムは、第２実施例のシステムと同様
である。

空気ポンプ駆動手段としての空気ポンプの駆動制御方法
は、第３図のフローチャートに示した制御ルーチンに加
えて、第４図のフローチャートに示した制御ルーチンを
実行する。

尚、第３図のフローチャートと同様の個所には、同一ス
テップ番号を付して、説明を省略する。

ステップ１０に代わって、ステップ１０’を実行する。

ステップ１０′では、エンジンキースイッチ投入時（コ
ントロールユニットＩ２への電源投入時）である（ＹＥ
Ｓ）か否（ＮＯ）かを判定し、ＮＯのときは、このまま
ルーチンを終了するか、ＹＥＳのときは、ステップ１１
以降に進む。

そして、ステップ６０の後、つまり、空気ボンベ４内の
空気圧Ｐｂが設定値Ｐａに達した後、ステップ７０で、
クランキングを可能にして、ルーチンを終了する。つま
り、空気圧ｐｂか設定値Ｐａに達するまでは、クランキ
ング（機関始動）できないようにしておき、空気ポンプ
８の駆動中にクランキングが開始されて、バッテリに負
担がかかるのを防止するためである。

以上説明したようにしても、第２実施例と同様の作用効
果を得ることができ、更に、エンジンキースイッチ投入
時にも、空気ボンベ４内に加圧空気の供給が必要な際に
は、空気ポンプ８により、空気ボンベ４内に空気を供給
できるようにしたので、エンジンキースイッチ投入前（
即ち、機関停止中）に、空気ボンベ４内の空気圧か下が
るような事態が発生しても、機関始動時に噴射燃料霧化
のために、加圧空気の供給か必要になる前に、必要な空
気圧を空気ボンベ４内に用意することかできる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、従来は、空気ボンベから、或いは
機関低温時の始動時に、空気ポンプを駆動して、これら
から加圧空気を供給していたが、本発明では、機関始動
後、或いはエンジンキースイッチ投入時の、機関始動時
以外に、空気ポンプを駆動して、空気ボンベに蓄圧させ
ておくようにした。

もって、空気ボンベのメインテナンス性を向上させると
共に、始動時に空気ポンプ駆動のだめのバッテリ電力を
使用することがないので、バッテリへの負担をなくして
、バッテリ上がりを防止すると共に、クランキング回転
数が低下する恐れがなくなるという効果が得られる。

また、燃料中のアルコール濃度を検出して、それに応じ
た空気圧の加圧空気を空気噴出部に供給するようにした
ので、最適な霧化状態を得ることができるという効果も
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すシステムの概略図、
第２図は第１実施例の制御内容を示すフローチャート、
第３図は第２実施例の制御内容を示すフローチャート、
第４図は第３実施例の制御内容を示すフローチャートで
ある。 ■・・・燃料噴射弁　　３・・・空気通路　　４・・・
空気ボンベ　　５・・・電磁弁　　８・・・空気ポンプ
　　１１・・・モータ　　１２・・・コントロールユニ
ット　　１３・・・水温センサ　　１４・・・圧力セン
サ　　１５・・・スタートスイッチ　　１６・・・濃度
センサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関低温時に燃料噴射弁の空気噴出部に加圧空気
   を供給し噴射燃料に混合して霧化を促進するようにした
   内燃機関の燃料供給装置において、加圧空気の供給装置
   として、前記空気噴出部に供給する加圧空気を蓄圧する
   空気ボンベと、該空気ボンベに加圧空気を供給する空気
   ポンプと、前記空気ボンベと前記空気噴出部との間の空
   気通路に介装された開閉弁と、機関始動時以外に前記空
   気ポンプを駆動して空気ボンベに蓄圧させ、機関始動時
   を含む低温時に前記開閉弁を開弁させる制御装置とを設
   けたことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
2. （２）燃料中のアルコール濃度を検出するアルコール濃
   度検出手段と、検出されたアルコール濃度に応じて前記
   空気ボンベに蓄圧する空気圧を設定する空気圧設定手段
   とを設けたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の
   燃料供給装置。
3. （３）前記制御装置が、空気ボンベ内の空気圧を検出す
   る空気圧検出手段と、検出された空気圧を設定値と比較
   して設定値より低いときに機関始動後の自立運転中に空
   気ポンプを駆動する空気ポンプ駆動手段とを含んで構成
   されることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関
   の燃料供給装置。
4. （４）前記制御装置が、空気ボンベ内の空気圧を検出す
   る空気圧検出手段と、検出された空気圧を設定値と比較
   して設定値より低いときにエンジンキースイッチ投入時
   に機関始動に先立って空気ポンプを駆動する空気ポンプ
   駆動手段とを含んで構成されることを特徴とする請求項
   １又は２記載の内燃機関の燃料供給装置。