JPS5999044A

JPS5999044A - Fuel injection system for fuel injection type spark-ignition internal-combustion engine

Info

Publication number: JPS5999044A
Application number: JP20611182A
Authority: JP
Inventors: Taiyo Kawai; 河合　大洋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1982-11-26
Filing date: 1982-11-26
Publication date: 1984-06-07
Also published as: JPH0413533B2

Abstract

PURPOSE:To reduce the amount of combustibles contained in exhaust gas, by causing stratified combustion by injecting fuel independently to each cylinder at the latter half of the suction stroke when an engine is warmed up, and injecting fuel to each group of cylinders at the time other than the suction stroke when the engine is not warmed up. CONSTITUTION:In operation of an engine, comparison is made between the temperature T of cooling water detected by a water temperature sensor 15 and a reference value T0 by an electronic control means 16. In case of T>T0, that is, when the engine is warmed up, injection timing theta1 at the latter half of the suction stroke is calculated, and injection valves 19 are opened when the crank angle theta of each cylinder becomes equal to theta1. On the other hand, in case of T<T0, that is, when the engine is not warmed up, control is made to inject fuel from the injection valves 19 divided, for instance, into two groups once in two turns of the engine when the crank angle theta becomes equal to the injection timing theta2 preset to cause injection of fuel at the time other than the suction stroke.

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、燃料噴射式火花点火内燃機関の燃料噴射方式
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a fuel injection system for a fuel-injected spark ignition internal combustion engine.

吸入空気が渦流として燃焼室へ吸入され、燃料が電子制
御装置により噴射時期を制御されて噴射される燃料噴射
式火花点火内燃機関において、吸気行程の後半に燃料が
燃焼室へ吸入されるように燃′Ｂ＠射時期を選ぶことに
より、燃焼室内において燃料と空気との成層化が行なわ
れて、希薄燃焼および多量の排気ガス再循環が可能にな
ることが知られている。しかしながら始動後機関がまだ
十分暖機されていない状態で、吸気行程に燃料が噴射さ
れると、噴射された燃料はまだ冷えている吸気ボートま
たは燃焼室の壁面に何着し、燃焼室内における燃料の気
化が不十分となるので、排気ガス中の未焼成分が多くな
り、燃費も低下する。In a fuel injection spark ignition internal combustion engine where intake air is drawn into the combustion chamber as a vortex and fuel is injected with injection timing controlled by an electronic control device, the fuel is drawn into the combustion chamber in the latter half of the intake stroke. It is known that by selecting the combustion timing, stratification of fuel and air is achieved within the combustion chamber, allowing lean combustion and large amounts of exhaust gas recirculation. However, if fuel is injected during the intake stroke when the engine has not yet warmed up sufficiently after starting, the injected fuel will land on the still cold intake boat or the wall of the combustion chamber, and the fuel in the combustion chamber will be heated up. As a result, the amount of unburned components in the exhaust gas increases and fuel efficiency decreases.

本発明は、燃焼室内における成層燃焼の利点を維持しな
がら、機関がまだ暖機されないときに生ずる上述の欠点
を回避した燃料噴射方式を提供するものである。このた
め機関の冷却水温を検知して暖機状態を判別し、暖機状
態では吸気行程の後半に各気筒へ独立して燃料を噴射す
ることにより成層燃焼を行ない、一方暖機状態にないと
きは吸気行程以外の時期において、グループごとにまと
めた気筒へ、また各気筒へ独立して、さらに全気筒へ同
時に燃料を噴射することによって、燃料の燃焼室壁面へ
の付着を回避するっ次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。The present invention provides a fuel injection system that maintains the advantages of stratified combustion within the combustion chamber while avoiding the above-mentioned drawbacks that occur when the engine is not yet warmed up. For this reason, the warm-up state is determined by detecting the engine cooling water temperature, and in the warm-up state, stratified combustion is performed by injecting fuel independently to each cylinder in the latter half of the intake stroke, while when the engine is not warm-up, At times other than the intake stroke, fuel is injected into groups of cylinders, each cylinder independently, and all cylinders at the same time to avoid fuel adhesion to the combustion chamber walls. The present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第１図および第２図において、４気筒内燃機関の吸気通
路ｌには、上流から順次エアクリーナ２、吸入空気流量
を検出するエアフローメータ３、および加速ペダルに連
結して吸気通路】の流通断面積を制御する絞り弁４が設
けられている。機関本体５は、それぞれ点火プラク８を
有する４つの燃焼室６をもち、吸気側においてそれぞれ
吸気分岐管７へ接続され、排気側において排気多岐管１
１に接続されている。触媒コンバータ９は排気管１０に
設けられている。燃焼室６に渦流を生じさせるため、こ
れに開口する吸気ボート１３はらせん状（ヘリカル）ボ
ートとして形成されている。なお機関本体５の冷却水ジ
ャケットには水温センサ１５が設けられている。電子制
御装置１６は、エアフローメータ３、水温センサ１５お
よびクランク角センサスフから入力信号を受け、各吸気
ボート１３へ燃料を噴射する電磁燃料噴射弁１９の駆動
回路１８へ出力信号を供給する。クランク角センサ１７
は、所定のクランク角でパルス信号を発生する。In Figures 1 and 2, the intake passage l of a four-cylinder internal combustion engine includes an air cleaner 2, an air flow meter 3 that detects the intake air flow rate, and an intake passage connected to an accelerator pedal, in order from upstream. A throttle valve 4 is provided to control the. The engine body 5 has four combustion chambers 6 each having a spark plaque 8, each connected to an intake manifold 7 on the intake side, and an exhaust manifold 1 on the exhaust side.
Connected to 1. A catalytic converter 9 is provided in an exhaust pipe 10. In order to generate a vortex flow in the combustion chamber 6, the intake boat 13 opening into the combustion chamber 6 is formed as a helical boat. Note that a water temperature sensor 15 is provided in the cooling water jacket of the engine body 5. The electronic control unit 16 receives input signals from the air flow meter 3, the water temperature sensor 15, and the crank angle sensor, and supplies output signals to the drive circuit 18 of the electromagnetic fuel injection valve 19 that injects fuel into each intake boat 13. Crank angle sensor 17
generates a pulse signal at a predetermined crank angle.

第３図は電子制御装置１６のブロック線図である。中央
処理装置りＣＰｕ）２３、読出し専用記憶装置（ＲＯＭ
）　　２４　、乱アクセス記憶装置（ＲＡ　Ｍ）２５　
、２６　、アナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ）　　２
７、および入力−出力インタフェース（Ｉｌｏ）　２８
はバス２９により互いに接続されている。なお、ＲＡＭ
　２６はバックアップ用である。エアフローメータ３お
よび水温センサ１５のアナログ出力信号はＡ／Ｄ　２７
へ送られ、クランク角センサ１７のデジタル出力信号は
Ｉｌｏ　２８へ送られる。これらの信号はＣＰＵ　２３
で処理されて、Ｉｌｏ　２８を介して駆動回路１８へ与
えられて、噴射弁Ｉ９を駆動する。FIG. 3 is a block diagram of the electronic control unit 16. Central processing unit (CPU) 23, read-only memory (ROM)
) 24, random access storage (RAM) 25
, 26, Analog-to-digital converter (A/D) 2
7, and input-output interface (Ilo) 28
are connected to each other by a bus 29. In addition, RAM
26 is for backup. The analog output signals of the air flow meter 3 and water temperature sensor 15 are A/D 27
The digital output signal of the crank angle sensor 17 is sent to Ilo 28 . These signals are sent to the CPU 23
and is applied to the drive circuit 18 via Ilo 28 to drive the injection valve I9.

第４図は上述した装置のプログラムの流れ図で、所定の
クランク角で実行される割込みルーチンである。所定の
クランク角での割込みルーチンにより、水温センサ１５
で検出された冷却水温Ｔが読込まれる（ステップ１０２
　）。あらかじめ記憶されている基準値ＴＯとこの冷却
水温Ｔが比較され（ステップ＋０３）、Ｔ≧Ｔｏならば
、ステップ１０４で吸気行程の後半における噴射時期θ
ｌを計算し、各気筒におけるクラン角Ｏがθ二θｌにな
ったとき、噴射弁１９によりそれぞれの燃焼室６へ燃料
を＠射する（ステップ＋０５　）。すなわちこの場合吸
気行程の後半のクランク角０１において各気筒ごとに独
立して燃料噴射が行なわれる。一方この場合の噴射時期
θｌの決定については、本出願人が既に特願昭５７−１
２１１８２号で提案しである。FIG. 4 is a flowchart of a program for the above-described device, which is an interrupt routine executed at a predetermined crank angle. The water temperature sensor 15 is activated by an interrupt routine at a predetermined crank angle.
The cooling water temperature T detected in step 102 is read.
). This cooling water temperature T is compared with a pre-stored reference value TO (step +03), and if T≧To, the injection timing θ in the latter half of the intake stroke is determined in step 104.
1 is calculated, and when the crank angle O in each cylinder becomes θ2θl, fuel is injected into each combustion chamber 6 by the injection valve 19 (step +05). That is, in this case, fuel injection is performed independently for each cylinder at crank angle 01 in the latter half of the intake stroke. On the other hand, regarding the determination of the injection timing θl in this case, the present applicant has already proposed
This was proposed in No. 21182.

一方冷却水温Ｔが基準値Ｔｏより低いと（Ｔ（Ｔｏ）、
吸気行程以外で燃料噴射が行なわれるようにあらかじめ
設定された噴射時期θ２にクランク角０が達したとき、
機関の２回転ごとに１回、ｔことえは２つずつグループ
にまとめられＩこ＠身寸弁１９により燃料噴射が行なわ
れる（ステ゛ンプ１０６）。On the other hand, if the cooling water temperature T is lower than the reference value To, (T(To),
When the crank angle 0 reaches injection timing θ2, which is preset so that fuel injection is performed outside the intake stroke,
Once every two rotations of the engine, the fuel is injected into two groups by the fuel valve 19 (step 106).

これにより次のような利点が得られる。１−なわち機関
が大分暖機されＩこ後、吸入空気の渦流が生じている状
態において、吸気行程の後半もこ！Ｉｔｌ燃料が燃焼室
内へ吸入されると、燃焼室内で空気と燃料との成層化が
行なわれ、希薄限界での燃焼が可能となり、燃費が向上
するのみならず、排気ガス中の未燃成分を低減すること
ができ、しかも多量の排気ガスを吸気系へ再循環して、
排出窒素酸化物を低減−することがてきる。This provides the following advantages: 1 - In other words, after the engine has been warmed up considerably, and in a state where a vortex flow of intake air is occurring, the second half of the intake stroke also occurs! When Itl fuel is drawn into the combustion chamber, the air and fuel are stratified within the combustion chamber, making combustion possible at the lean limit, which not only improves fuel efficiency but also removes unburned components from the exhaust gas. In addition, a large amount of exhaust gas can be recirculated to the intake system,
Emissions of nitrogen oxides can be reduced.

しかしながら機関が十分に暖機されていない状態で吸気
行程に燃料を噴射すると、燃焼室内へ吸入される燃料の
気化したがって燃焼が不十分となるのて、吸気行程以外
の時期において気筒をクループにまとめて、このグルー
プごとに燃料噴射を行なうことにより、排気ガス中にお
ける未燃成分を低減することができる。However, if fuel is injected during the intake stroke when the engine has not been sufficiently warmed up, the fuel sucked into the combustion chamber will vaporize and combustion will be insufficient. By performing fuel injection for each group, unburned components in the exhaust gas can be reduced.

第５図は第４図と次の点で相違している。す程以外のク
ランク角θ３で、各気筒ことに独立して燃料噴射を行な
う。　　　　　　　　　　　　４さらに第６図に示す実
施例ては、第１図のステップ１０６に相当するステップ
１０６“において、機関の１回転ごとに１回ずつ全気筒
へ同時噴射を行なう。この場合特定の気筒では、吸気行
程に燃料噴射が行なわれることになるが、このような＠
射は機関が暖機されるまでのわずかな時間性なわれるだ
けなので、同時噴射による制御装置の簡単化という利点
の方が太きい。FIG. 5 differs from FIG. 4 in the following points. Fuel is injected into each cylinder independently at a crank angle θ3 other than the angle θ3. 4 Furthermore, in the embodiment shown in FIG. 6, in step 106'', which corresponds to step 106 in FIG. Fuel injection will be performed during the intake stroke, but such @
Since the injection only occurs for a short period of time until the engine is warmed up, the advantage of simultaneous injection is that it simplifies the control system.

こうして本発明によ−れば、機関が十分暖機されている
ときには、吸気行程の後半に各気筒ことに独立して燃料
を噴射するので、燃焼室内で希薄限界を拡大した成層燃
焼を行ない、それにより燃費を低減し、排気ガス中の未
燃成分を少なくし、多量の排気ガスを吸気系へ循環して
窒素酸化物の生成を少なくすることができる。しかも機
関が暖機されないときには、吸気行程を避けて燃料噴射
を行なうことにより、燃料の気化不足による排気ガス中
の未燃成分の増大という事態も回進される。According to the present invention, when the engine is sufficiently warmed up, fuel is injected into each cylinder independently in the latter half of the intake stroke, so that stratified combustion with an expanded lean limit is carried out in the combustion chamber. This reduces fuel consumption, reduces unburned components in the exhaust gas, and circulates a large amount of exhaust gas to the intake system to reduce the production of nitrogen oxides. Furthermore, when the engine is not warmed up, fuel injection is performed while avoiding the intake stroke, thereby preventing an increase in unburned components in the exhaust gas due to insufficient vaporization of the fuel.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は燃料噴射式火花点火内燃機関の構成図、第２図
はその要部の断面図、第３図はその電子制御装置のブロ
ック線図、第４図ないし第６図はその制御の流れ図であ
る。５・・・機関本体、６・・・燃焼室、８・・・点火プラ
グ、】３・・・らせん状吸懺ボート、１５・・・水温セ
ンサ、１６・・・電子制御装置、１７・・・クランク角
センサ、１８・・・駆動回路、１９・・・燃料噴射弁。特許出願人　　トヨタ自動車株式会社、、ｊ）、、Ｈ，、、＼代理人弁理士　　中　平　　　治　　、　　。 −−パ第３図　　　、１６第４図第５図第６図Figure 1 is a block diagram of a fuel injection spark ignition internal combustion engine, Figure 2 is a sectional view of its main parts, Figure 3 is a block diagram of its electronic control unit, and Figures 4 to 6 are its control diagram. This is a flowchart. 5... Engine body, 6... Combustion chamber, 8... Spark plug, ]3... Spiral suction boat, 15... Water temperature sensor, 16... Electronic control unit, 17... - Crank angle sensor, 18... Drive circuit, 19... Fuel injection valve. Patent applicant: Toyota Motor Corporation,,j),,H,,,\Representative patent attorney: Osamu Nakahira, . --P Figure 3, 16 Figure 4 Figure 5 Figure 6

Claims

【特許請求の範囲】１　吸入空気が渦流として燃焼室、吸入さし、燃料が電
子制御装置により噴射時期を制御されて噴射される燃料
＠射孔火花点火内燃機関において、所定値以上の機関温
度では、吸気行程の後半に各気筒へ独立して燃料を噴射
し、特定の値以下の機関温度では、吸気行程以外の時期
に複数のグループにまとめられる気筒のクループに属す
る気筒へ同時に燃料を噴射することを特徴とする、燃料
噴射式火花点火内燃機関の燃料噴射方式。２　吸入空気が渦流として燃焼室へ吸入され、燃料が電
子制御装置により噴射時期を制御されて噴射される燃料
噴射式火花点火内燃機関において、所定値以上の機関温
度では、吸気行程の後半に各気筒へ独立して燃料を噴射
し、特定の値以下の機関温度では、吸気行程以外の時期
に各気筒へ独立して燃料を噴射することを特徴とする、
燃料噴射式火花点火内燃機関の燃料噴射方式。３　吸入空気が渦流として燃焼室へ吸入され、燃料が電
子制御装置により噴射時期を制御されて噴射される燃料
噴射式火花点火内燃機関において、所定値以上の機関温
度では、吸気行程の後半に各気筒へ独立して燃料を噴射
し、特定の値以下の機関温度では、吸気行程以外の時期
に全気筒へ同時に燃料を噴射することを特徴とする、燃
＊８Ｉ−噴射弐六花点火内燃機関の燃料噴射方式。[Scope of Claims] 1 In a spark ignition internal combustion engine in which intake air is injected as a vortex into a combustion chamber, an intake hole, and fuel is injected with the injection timing controlled by an electronic control device, the engine temperature is above a predetermined value. In this system, fuel is injected into each cylinder independently in the latter half of the intake stroke, and when the engine temperature is below a certain value, fuel is simultaneously injected into cylinders belonging to a group of cylinders that are grouped together at times other than the intake stroke. A fuel injection method for a fuel-injected spark ignition internal combustion engine, which is characterized by: 2. In a fuel-injected spark-ignition internal combustion engine in which intake air is drawn into a combustion chamber as a vortex and fuel is injected with injection timing controlled by an electronic control device, if the engine temperature exceeds a predetermined value, each injection occurs in the latter half of the intake stroke. The fuel is injected independently into the cylinders, and when the engine temperature is below a certain value, the fuel is injected independently into each cylinder at a time other than the intake stroke.
Fuel injection method for fuel-injected spark ignition internal combustion engines. 3. In a fuel-injected spark-ignition internal combustion engine in which intake air is drawn into the combustion chamber as a vortex and fuel is injected with the injection timing controlled by an electronic control device, if the engine temperature exceeds a predetermined value, each injection occurs in the latter half of the intake stroke. A fuel*8 I-injection ignition internal combustion engine that injects fuel independently into the cylinders, and when the engine temperature is below a certain value, simultaneously injects fuel into all cylinders at a time other than the intake stroke. Fuel injection method.