JPS60125748A - 火花点火式筒内噴射内燃機関の燃料噴射制御装置 - 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】 技術分野 本発明は火花点火式筒内噴射内燃機関の作動方法および
装置に関する。本発明による方法および装置はスパーク
点火を行う筒内噴射機関（直接噴射式（ＤＩ）および副
室式（ＩＤＩ）　ｆｃ含む）に用いることができる。

従来技術 内燃機関において、噴霧をス・や−クで点火しようとす
ると＠は、極めて短いスパークの持続時間内に、点火可
能な混合気状態をス・ぐ−クギャッグに生成してやらね
ばならず、全ての運転条件でこれを行うのは極めて困難
であるという問題点がある。換言すれば、運転条件によ
シ、安定した混合気状態を点火時期のスパークギャップ
に常には形成することかでｇ（ず、点火が常には確実で
はないという問題点がある。

発明の目的 本発明の主な目的は、電気的制御によって開閉する噴射
弁ヲ１（」い、これによって主噴射および副噴射を行い
、副噴射によって、運転条件によらない常に安定した混
合気状態を点火時期のスパークギャップに形成し、常に
確実な点火′ｆ：得ることにある。

また、本発明の他の目的は、スパークの開始時期、すな
わち点火時期を副噴射の開または閉の信号に同期して、
またはこれに一定の遅延を与えて決定することがでさる
ようにし、確実な点火時期を得ることにある。

発明の構成 本発明においては、筒内に燃料を噴射供給する噴射弁を
用い、圧縮の上死点近傍にて副噴射（ＩＮＪ−Ｂ）を行
い、副噴射（ＩＮＪ−Ｂ）が停止してから後続する主噴
射（ＩＮＪ−Ｃ）’ｉ行うとともに、噴射弁の近傍に設
けられたスパークプラグによって副噴射（ＩＮＪ−Ｂ）
の噴霧に点火を行うことｆ：特徴とする火花点火式筒内
噴射内燃機関の作動方法が提供さノＬる。

また本発明においては、筒内に燃料會鳴躬供給する噴射
弁、イグナイタから点火コイルを経て付勢され、筒内の
点火を行うスパークプラグであって筒内のスワールの順
方向において噴射弁の近傍に位置づけられるもの、およ
び、該噴射弁および核イグナイタに制御された伺勢偏号
を供給する電気ｆｌｊｌＪ御回路であって機関の運転状
態をあられす＋Ｓ号にもとづき所定の副噴射および該副
噴射に後続する後続噴射全行わせる最適噴射弁付勢信号
および最適イグナイタ伺勢信号を発生させるもの、を具
備する火花点火式筒内噴射内燃機関の作動装置が提供さ
れる。

また本発明においては、１回の燃焼に供する燃料を、圧
縮の下死点近傍もしくはそれ以前の先行主噴射（ＩＮＪ
−Ａ）、圧縮の上死点近傍の先行する副噴射（ＩＮＪ−
Ｂ）、該副噴射の後の後続主噴射（ＩＮＪ−Ｃ）の３回
に分割して供給することが可能な噴射弁、該噴射弁の電
気制御回路、該副噴射（ＩＮＪ−Ｂ）Ｋ同期してスパー
クを発生するスパークプラグ、該スパークプラグの電源
、および、イグナイタケ倫えていることを特徴とする火
花点火式筒内噴射内燃機関の作動装置が提供される。

実か′μ例 本発明の一実施例としての火花点火式筒内噴射内燃（襞
間の作動方法の適用される装置′が巣１図Ｖｃ示される
。第１図において、Ｅは機関の燃炉、室の模式図である
。第１図の機関は直噴式ディーゼルエンジンとして市販
されているものと見かけ上特に大きな違いはないから、
詳細な構造の図示は舊略されている。ただし次の３点に
おいて特色をもっている。

第１の特色は、２般の直噴式デＩ−ゼルエン・シンの圧
縮比が１６〜１８であるのに対し、第１図の機関の圧縮
比は８〜１４と低いことである。これは本来のディーゼ
ルエンジンのような圧縮による燃料の自発火ｅｉｓｉ図
の機関が望んでいないからであって、この代りに第２の
特色として、ス・ぐ−クプラグ３’ｔ［ｆｉえている。

このスパークプラグ３はガソリン機関（オツトー機関）
に一般に用いらｔするものであって、公知な如く点火コ
イル４２、イグナイタ４１を備えている。このスパーク
プラグ３は噴射弁１に対してスワールＳＷＲの順方向近
傍に位１２すべく取シ付けられている。スワール５ＷＩ
Ｉは吸気ポートの形状をタンソエンシャルやヘリカルと
呼ばれる公知のものにすることによって得られる気流で
あって、直噴デ（−ゼルにとってはごく当然のものであ
る。

第１図の機関の第：うの特色は、噴射弁１が電気的に駆
動されて開閉するものであって、この噴射弁１には常に
一定圧の高圧の燃料が持続して供給されている、という
ことである。噴射弁１を電気的に駆動するためにはピエ
ゾ効果を用いるのが有効である。この噴射弁１を制御し
駆動するために、またイグナイタ４１を駆動するために
は電気制御回路５が用いら）１ている。電気料ｔａｊ回
路５はアクセル開度し、機関の同転数Ｎ１燃利の発熱量
Ｇ（ｋｃｍ、／Ｒｙ）　、クランク佃号θ等の入力を受
けて最適の焼判址すなわち最適の開弁時間と最適の噴射
時期Ｖを決定し、噴射弁１金駆動し、またそれらの駆動
信号を基にしてイグナイタ４１を駆動する◎この噴射弁
１に常に一定圧の例えばｚｏｏＫ９／ｃｔｎ２の燃料圧
を持続して供給するにはし１示せぬ高圧ボングとプレッ
シャレギュレータが用いられ、その燃料圧は一度アキュ
ムレータ２に蓄圧されてから噴射弁ｌに供給されるシス
テムとなっている。

噴射弁１は単噴口のポールノズルであって、その噴口は
スワールＳＷＲの１［方向に向いており、すなわちスパ
ークプラグ３のスパークギャップの方向に向いている。

この機関Ｅの構造上の特色は以上述べた３点である。

この機関の１回の爆発行程のためには、高負荷の場合に
ｒＩ−ｉ３回、低負荷でも２回の燃料噴射が１個の噴射
弁１によって行われる。この動作を第２図によって説明
する。第２図は機関Ｅの（１）全負荷、（２）高負荷、
（３）中負荷、（４）軽負荷の４通りの負荷における噴
射弁１の開弁信号であり、この４８号は噴射弁１の駆動
型ＬＥに変換さノ１．て、この噴射弁１を開弁させるも
のであシ、すべて電気制御回路５によって処理されるも
のである。なお横軸は機関Ｅのクランク位相であシ、時
間は右向きに経過する。

まず全負荷時には先行主噴射ＩＮＪ−Ａ　、副１與射Ｉ
ＮＪ−Ｂ　、後続主噴射ＩＮＪ−Ｃ３回ノＩ’ＲＨカ行
ｈｉ１−Ｌ−ＩＮＪ−Ａの噴射開始時期は機関１の圧縮
の下死点（ＢＤＣ）よりやや後の吸気弁が完全に閉じた
時期であシ、この時期は機関Ｅの運転条件によらず不動
である。ＩＮＪ−Ａの噴射量と１対１に対応するって可
変に制御される。

ＩＮＪ−Ｂの噴射開始時期は圧縮の上死点（ＴＤＣ）の
前５０度クランクアングル（℃Ａ）〜前１０度クランク
アングル（℃Ａ）の範囲で、機関の回転数やアクセル開
度等に応じて可変に制御される。

このＩＮＪ−Ｈの噴射に同期してスパークグラ夛３はス
パークを行い、ＩＮＪ−Ｂの噴霧に点火するが、その同
期の方法の詳細は後述する。　ＩＮＪ−Ｈの噴射量は全
負荷時におりるＩＮＪ−Ａ　、　ＩＮＪ−Ｂ　、ＩＮＪ
−Ｃの噴射量の総和の約１０係前後が適当であシ、少な
過ぎればスパークによる点火を失敗し、多過ぎると着火
遅れが大きくなって機関Ｅからの未燃炭化水素（）ＩＣ
）の排出が」盲犬する。この傾向を第、３図に示す。

第３図において横軸はＩＮＪ−Ｂゾーンの噴射量（＠を
、縦軸は未燃炭化水素（ＨＣ）排出量（ＰＰＭＣ）をあ
られす。しかし、ＩＮＪ−Ｂの噴射量の適正値の幅は第
３図のようにかなり大きいので全運転条件にわたシ一定
量でかまわず、ＩＮＪ−Ｂの噴射期間は時間を固定され
る。その噴射期間は約１００μｓｅｅ位である。

ＩＮＪ−Ｃの噴射開始時期はＩＮＪ−Ｂの噴射終了より
遅れること約１ｍ５ｅｃであシ、この遅れ時間は機関の
全運転榮件において不変である。■ＮＪ−Ｃの噴射量は
全負荷条件においては不変であり、その量はＩＮＪ−Ａ
の噴射量が適正となるように決定されている。ＩＮＪ−
Ａで噴射された燃料は爆発行程において予混合燃焼をす
るため、ＩＮＪ−ＢやＩＮＪ−Ｃのような拡散燃焼と比
べて出力的にけ多い方が有利であるが、燃料のセタン価
が高い時またオクタン価が低い時にはある量を越えた時
に過早着火を起し出力低下の他、機関の損傷のおそれも
生じるので燃料の種類に応じた最大許容値がある。

セタン価４０の軽油の場合、第４図に示す如く、ＩＮＪ
−Ａの噴射量の最大許容値はＩＮＪ−Ａ、Ｉｆ勺Ｊ−Ｂ
　。

ＩＮＪ−Ｃの噴ｆ１′Ｊ量の総省」の約５０係位である
。第４図において横軸はＩＮＪ−Ａゾーン噴射量金、縦
軸は出力（ｋ５！・ｍ）をあられす。

なお前述した如＜　ＩＮＪ−Ａ、ＩＮＪ−Ｂ、ＩＮＪ−
Ｃの噴射量の総和は全負荷時においてはスモークリミッ
トに定められており、スモークリミットは機関の回転数
や大気圧によって異なるため、ＩＮＪ−Ａの噴射Ｉりｉ
すなわちＩＮＪ−Ａの噴射期間によって調整さノ１゜る
のであるが、このＩＮＪ−Ａの噴射量が前述の最大許容
値を決して越えることがないようにＩＮＪ−Ｃの噴射量
が予め定められているのである。安全のためＩＮＪ−Ｃ
の噴射危を大きく設定し過ぎるとＩＮＪ−Ａの噴射１１
（が減り過ぎ、出力低下？招くことは第４図のとおυで
おる。

次に第２図の高負Ｍについて説明する。全負荷よりやや
アクセル開度が減少した時、燃料液の低減はＩＮＪ−Ａ
の噴射期間の低減のみによって行われる。ＩＮＪ−Ｂと
ＩＮＪ−Ｃの噴射量すなわちＩＮＪ−Ｂとｙｘ＋　ｔ　
／Ｖ　□　ｕ貞白Ｊ　Ｉｌ＋　１：１１１−ｌ　ノシイ
７＋　）ｉ；ＷＲＬ　Δ　／　Ｅｌ　ｎ）−ｋ　−ｋ　
−１８ある。アクセル開度が更に減少してＩＮＪ−Ａの
噴射期間が噴射弁１の調量精度の限界値、例えば５０μ
Ｂｅｅに達した時、ＩＮＪ−Ａの噴射を消滅させてしま
うようにしている。ＩＮＪ−Ａの噴射が消滅した後更に
アクセル開度が減少した時、第２図の中負荷、軽負荷に
示すように、燃料■の低減はＩＮＪ−Ｃの噴射期間の低
減によって行われる。

以上の制御を行う電気制御回路５０機能および作動につ
いて説明する。この↑（）、気制御回路５は噴射制御に
関して、実用化され市販されている電子制御ガソリン噴
射機関用の部Ｕに類似している。

電気制御回路５の構成と機能は下記の−ようである。電
気制御回路５には図示せぬセンサによって、エンジン回
転数Ｎ（ｒｐｍ）、アクセル開度Ｌ（ｄｅｇ、）、１℃
Ａ（クランクアングル）毎のクランクイ８号θ、が入力
される。いずれのセンサもすてＶＣ実用化されているも
のを使用することができる。電気制御回路５は１μｌ１
ｅｅ毎のクロック信号発生ＩＬ！１路を含むＯ 電気制御回路５　Ｖｃおいては、ＮとＬが与えられれば
、それに一義的に対応する噴射ｆｉｔ　ｑ　（ｍｍ　／
ａ　ｔ　）を引き出すことのできるマツプがＲＯＭに記
憶されている。またＮ　’＋４１；気制御回路５におい
ては、ＮとＬが与えらノ１−れば、それに一義的に対応
するＩＮＪ−Ｈの噴射開始時期θＢ（’ＣＡ）　’に引
き出すことのできるマツプがＲＯＭに記憶されている。

また、電気制御回路５においては、噴射量が与えられた
とき、そｉ＋、に実現するための噴射弁１の開弁時間が
ＲＯＭに記憶されている。

ＩＮＪ−Ｃの噴Ｍ［ｔの最大許容値ｑｃ（ＭＡＸ）（聴
′／１Ｉｔ）は′「λ気制御回路５のケーシングの外側
に取９刊けたダイアルＶＣよって設定することができる
。電気ｆｆｉ！Ｉ御回路５はイグナイタ４１を駆動して
スパークプラグ３にスパークを発生させるが、これにつ
いては後述する。

以下余白 次に作動を順番に列記する。

（１）与えられたＮとＬによってθ８を引き出し、クラ
ンク信号とクロック信号とを使って、ＩＮＪ−Ａの噴射
開始時期θＡ（圧縮の下死点後１０　’ＣＡに固定）と
、ＩＮＪ−Ｈの噴射開始時期θ８と、ＩＮＪ−Ｃ（７）
噴射開始時期θｃ（＝θ、　＋　１　ｍ５ｅｃ　）にト
リが信号を発する。

（１１）与えらｎたＮとＬ七によってｑを引き出す。

このｑの値を予め設定されているＩＮＪ、Ｈの噴射量ｑ
、、例えば３１ｒｍ３／１１ｔ、とｑ。（ＭＡＸ）　、
例えば１５　ｍｍ３／ｓ　ｔ、との和と比較する。

（＊：ｏ　ｑ　＜　ｑＢ　＋１１ｃ（ＭＡＸ）ならば下
記のようにする。すなわち、 θ□で噴射を行わず、 θＢでｑＢに相当する期間τＢ（μ８ｅｅ　）噴射弁１
に開弁信号を送り、 θ。でｑ−ｑＢの噴射量（ｌｃに相当する期間τ。

（μ８ｅｅ）噴射弁１に開弁信号を送る。

０ψ　ｑ≧ｑｎ　＋　（１ｃ（ＭＡＸ）ならば下記のよ
うにする。すなわち、 θ。における噴射量ＣＩＡ　＝　（１−ｑｎａ　（ｌｃ
　（ＭＡＸ）をＨ１算し、ｑＡに相当する期間τえが５
０μｊ３ｅＱ以上ならば、θ□においてτ。の期間、噴
射弁ｌに開弁信号を送シ、 θ８でτ３の期間、噴射弁１に開弁信号を送り、θ０で
ｑ、　（ＭＡＸ）に相当する期間、噴射弁１に開弁信号
を送る。

前述のτ□がτ。〈５０μＳｅＣならばθいで噴射を行
わず、 θ８でτ８の期間、噴射弁１に開弁信号を送９、θＣ−
Ｃｑ−ｑＢに相当する期間、噴射弁３に開弁信号を送る
。

なお、この時ｑｃがｑｃ（ＭＡＸ）を超過するのは例外
措置として許される。

（Ｖ）　θ８で開始したＩＮＪ−Ｂの噴射の停止時にま
たはそれよりｔ／ｊ６ｅｃ遅延してイグナイタ４１に信
号を送る。イグナイタ４１はその信号によって点火コイ
ル４２を駆動しスパークプラグ３にスパークを発生さぜ
る。

この１ｌｉｌＪ　ｍｌについて更に詳述する。まずイグ
ナイタ４１へ駆動１６号を発信する時期、すなわち（θ
８＋τ８＋ｔ）の時期の決定方法について、第５図によ
り説明する。第５図においては、（」）内燃機関の位相
、（２）噴射弁駆動信号、（３）実噴射量、（’）ギャ
ップ噴霧ｊＩｎ；、　（５）スパーク電流が示される。

まず内燃機関Ｅのクランク位相が０８の時噴射弁全開弁
するための信号がτ８の期間（約１００μ１ｌｅｅ）発
信される。この信号に対して噴射弁１は即刻開弁する訳
ではなく、実際の噴射はθＢ、ｌ：りもｔｌ（約５０μ
Ｓｅｅ　）だけ遅れて開始さ才りる。この噴射が副噴射
であって、この副噴射の噴霧がスパークプラグ３のギャ
ップに到達するには更にｔ２の遅れがある。このｔ２は
噴射圧、スワールＳＷＲの強さ、噴射弁１とスパークプ
ラグ３の距離等によって変るが、約５０〜１５０μ８Ｑ
ｅである。このギャップの１９１霧に対してスノｆ−り
を行い、これを点火するわけであるが、スパークの持続
時ＩＬｆｉｔ３は容量放電形点火方式（ＣＤＩ）点火の
場合１５０μＳｅｅ位である０このような状況のもとで
は、スパークの開始時期の噴射弁１の開弁停止４８号に
対する遅れ時間ｔは次の式で表わされる。

１．　＋　１２−τｎ　”ｓ　＜　ｔ＜　ｔｌ　＋、　
ｔ２この式からはずれると、ギャップでづ噴霧とス・マ
ークとの遭遇が起こらず、点火が不能となる。

第５図において、副噴射時間τゎは１００μ８ｅｅ。

後続主噴射時間τＣは３００〜２０００μｓｅｃ　、噴
射弁応答遅れｔｌは５０μ８ｅｅ、噴霧飛翔時間ｔ２は
５０〜１５０１１ｓｅｃ、スノ９−り時間（Ｃ’ＤＩ使
用）ｔは１５０μ１ｌｅｅ　、間隔ｔ４は１０００〜１
５００μｆｌｅｅである。

電気制御回路５が以下に説明される。第６図に′１１Ｌ
気制御回路５の構成が示される。５ｏ１−１入カインタ
フエイスで、例えば磁気接抗素子（Ｍ旺）を用いた角度
センサ６１１、基準位置センサ６１２、行程判別−ヒン
ザ６１６の信号を処理し、クランクシャフトの回転位相
およびエンジン回転数を検出するためのものである。角
度センサ６．１１１ｄ図示しないエンジンのクランクシ
ャフト６１３ＫｆＬり付けられた円板６１４の外周部に
刻設された３６０枚の歯を検出し、該クランクシャフト
１回転当シ３６０／ｆルス、−ｊｆｘゎチ１　ノｆルス
１℃Ａ　（Ｄ　信号ヲ発生する。

基準位置センサ６１２は、前記回転円板６１４の外周近
傍に設けられた１個の突起部６１５を検υル、例えばエ
ンジンＢＴＤＣ２００’ｃＡに信号ヲ発生する。行程判
別センサ６１６はクランクシャフトの係の回転数で回る
カムシャフト６１７の突起を検出し、例えば圧縮行程の
ＢＴＤＣ２１０’ＣＡに信号を発生する。したがって、
前記行程判別信号が発生した直後の基壁位置信号は圧縮
行程のＢＴＤＣ２０００ＣＡということになシ、この基
準信号をもとにクランクシャフトの回転位相を正確に検
出することができる。

入力インクフェイス５０１がらは、エンジン回転数の情
報がパスライン５０６に接続されるとともに、前記基準
信号が後述のＣＰＵ　５０３へ割込み信号としてＪ〆続
されている。さらに、基準信号と角度信号が後述の出力
インタフェイス５１Ｑへ接続されている。

５０２ｉ、ｊ：ＡＤインターフェイスで、アクセルペダ
ル６２１０開度を検出するだめのポテンショメータ６２
２の発生電圧をＡＤ変換し、パスライン５０６へ接続す
る。５３０はデジタルインタフェイスで、ＩＮＪ−Ｃ噴
射の最大許容値ｑｃ（ＭＡＸ）を設定するダイアルを有
するデジタルスイッチ６３で設定された値をパスライン
５０６へ接続するだめのものである。

５０３はＣＰＵで、その割込み入力には前記入力インク
フェイス５０１から、圧縮行程のＢＴＤＣ２００’ＧＡ
に発生する基準信号が接続されている。ＣＰＵ５０３は
該割込み信号により起動され、前述の入力情報をもとに
エンジン条件をめ、後述の噴射量、噴射時期、点火時期
の制御を行う。５０４はＲＯＭで前記ＣＰ０５０３の制
御プログラムおよび各種データを記憶する。５０５はＲ
ＡＭでＣＰＵ　５０３のデータ記憶等の作条を行うため
のものである。

５０６はパスラインで、電気制御回路５内の各構ノ戎要
素間のデータのや）とシを行うためのものである。５１
０は噴射弁１への通電信号の発生と、イグナイタへの点
火時期信号を作成するための出力インタフェイスで、入
力インクフェイス５０１からの基準信号、角度信号、お
、よびクロック発生回路５２０からの１μｓｅｃ周期の
クロック信号が接続されている。

出力インタフェイス５１０は内部に７個のタイミング発
生回路を有する。５１１はθえ発生回路で、ＣＰＵ５０
３が計算し出力したＩＮＪ−Ａｌ１射の時期θ、を、基
準信号、角度信号およびクロック信号を用いて発生する
。この構成は基準信号にょジスタートし角度信号によシ
ダランカウントされるメインカウンタと、角度（Ｍ号の
縞数（本実施例では１°ＣＡ未満）を時間変換した値を
、クロック信号によシダランカウントされるサブカウン
タがら成る。５１２はθ８発生回路、５１３はθ。発生
回路で、構成はθ６発生回路と同じである。

５１４はＴＡ発生回路で、ＣＰＵ　５０３がＮＨｌし出
力したＩＮＪ−Ａ　ｌ１ｉｔ射の期間τえを発生する。

この構成は前記へ発生回路からの信号にょ夛スタートし
、クロック信号にょシダランカウントされるカウンタか
ら成る。５１５はτ８発生回路、５１６はτ　発生回路
で、構成はτ６発生回路５１４と同じＣ である。

５１７は点火時期信号を発生するｔ発生回路で、前記τ
８発生回路５１５からのＩＮＪ−Ｂ噴射終了時期にスタ
ートし、ＣＰＵ５０３が計算し出力した遅れ時間（をク
ロック信号によシダランカウントされるカウンタから成
る。５１８は３人力のオア回路で、その入力は前記τ□
発生回路５１４、τ８発生回路５１５、τ０発生回路５
１６からの出力が接続され、該３人力の論理和を出力す
る。すなわち、オア回路５１８の出力は、前記３種類の
信号を合成したものとなる。

５２１は噴射弁１の駆動回路で、前記オア回路５１８か
らの１１ハ射弁通′亀（ｇ号が人力され、通′屯＜＝号
がルベルのときは一２００■を、０レベルのときには＋
５００ｖを噴射弁１に供給する。なお噴射弁１は一２０
０ｖで開弁じ、＋５００Ｖで閉弁するようになっている
。

４１はイグナイタ回路で、公知のＣＤＩ点火回路であり
、前述のｔ発生回路５１７の出力信号の立下シによ、り
、ＩＮＪ−Ｂ噴射終了後を秒遅れてトリガされる。この
トリガによ、１ＤｃＩ）Ｉは作動し、点火コイル４２０
１次コイルに大電流が流れ、２次コイルに高電圧が発生
し点火ノラグ３にて点火を行う。

５２．３は公知のＤＣ−ＤＣコンバータで、蓄電池９が
らの直流低電圧をトランスを用いて昇圧し、約２５０Ｖ
の直流電圧を発生するものである。この高電圧は前記駆
動回路５２１およびイグナイタ４１へ供給されている。

第６図の電気制御回路５の動作が第７図（Ａ）　、　（
Ｂ）　＃（Ｃ３および第８図を参照しつつ説明される。

第７図（Ａ）　、　（Ｂ）　ｌ　（Ｃ）はＣＰＵ５０３
の演算制御内容を説明するためのフローチャート（ステ
ップ５ＩＯＩからステップ５１２５まで）、第８図は各
部の４４　”３を示したタイムチャートである。

第８図においては、（１）基準信号、（２）角度信号、
（３）τ□傷信号（４）τ８信号、（５）τ。信号、（
６）通電信号、（７）を信号、（８）トリガ信号、（９
）ス・臂−り電流の各波形が示される。ＣＰＵ　５０３
は前述の圧縮行程のＢＴＤＣ２００’ＣＡの基準信号に
よる割υ込みにょシ起動される。ＣＰＵはまず入力イン
タフェイス５０１を通してエン・シン何転数Ｎを読み込
む（８１０２）。

次にＡＤインタフェイス５０２を通してアクセル開度り
を読み込む（Ｓ１０３）。さらにデジタルインクフェイ
ス５３０を通して（ＩＣ（ＭＡＸ）設定部におりるｑｃ
（ＭＡＸ）の設定値を読み込む（Ｓ１０４）。つづいて
噴射時期の計算を行う。

ＩＮＪ−Ａ　Ｉ’Ｊ（射時期θ、は圧縮の下死点後１０
℃ＡすなわちＢＴＤＣ１７０°ＣＡ一定であるためθい
＝ＢＴＩ）Ｃ１７０℃Ａとする（　８１０５）。ＩＮＪ
−Ｂ噴射時期はエンジン条件で変わるため、予め台上試
験等でめてＲＯＭ　５０４に記憶しであるマツプから所
定のエンジン条１！ｌ二Ｎ、ｔ、におりるＩＮＪ−Ｂ噴
射時期θ８を割算する（ｓｔｏ６）。ＩＮＪ−Ｃ噴射時
期はＩＮＪ−８噴射後１　ｍ　ｓｅｃであるから、１ｍ
５ｅｃ幇工ンノン回転数Ｎを用いて角度に変換しθ。＝
０８＋Σｘ３６０ｘｌｏ−’　を計算する（Ｓ１０７）
。

０ 次に唄！１′ｊ量を割算する。全噴射量ｑは予め台上試
験等でめＲＯＭ　５０４に６ｃ憶しであるマツプから所
定のエンジン条件Ｎ、Ｌにおける全噴射ｆｔｑを計算す
る（Ｓｌ、０８）。ＩＮＪ−８唄射祖ｑＢは一定値、例
えば３■３／８　Ｌ　ｓに定められているから、ｑＢ＝
３．Ｑとする（８１０９）。全噴射量ｑとｑＢ＋　ｑｃ
（ＭＡＸ）とを比較しく８１１０）、ｑ〈ｑＢ＋ｑｏ（
ＭＡＸ）ならＩＮＪ−Ａ噴射を行う必要はない。すなわ
ちＩＮＪ−Ａ噴射期間τえ＝０とする（ｓｉｉｉ）。Ｉ
ＮＪ−Ｂ噴射期間τ、ばｑＢに噴射弁３の流量係敬ｋを
掛けてτＢ　＝　ｋｑＢでめる（８１１２）。

ＩＮＪ−Ｃ噴射量（Ｉｃは全噴射量から（ＩＢをひいた
残りｑ−ｑＢであり（８１１３）、これからτ。−ｋｑ
ｏをめる（ｓｔ１４）。ｑとｑ　ｓ　＋　ｑＣ（”Ｘ）
の比較結果がｑ≧ｑＢ＋　ｑ　ｏ（ＭＡＸ）のときはＩ
ＮＪ−Ａ噴射を行うことになる。ＩＮＪ−Ａ噴射ｊｉｑ
Ａはｑ　−ｑ　Ｂ−ｑ　ｏ（ＭＡＸ）でめる（８１１５
）。これをＩＮＪ−Ａ噴射期間τ、　＝　ｋｑＡに変換
する（８１１６）。

次に、このτ□が５０μｌ１ｅｅ以上がチェックしくｓ
ｌｌ　７　）、５１）／ｊｓｅｃ未満であれは、噴射弁
１の応答限界以下であるため、特例としてＩＮＪ−Ａ噴
射は行わない。この場合は先のτ□＝０のルーチン（Ｓ
ｉｌｌ）へ分岐する。τいが５０μＨａ以上であれば、
ＩＮＪ−Ａ噴射は可能であるため、以下τ”　＝ｋｑＢ
　’　Ｑｃ　＝　（Ｉｃ（ＭＡＸ）、τ。＝ｋｑｃ（ｆ
”計算して（８１１８，５１１９，８１２０）各噴射の
噴射期間をめる。こうしてまったθ□、θ、、θ。、τ
え、τ９．τ。は出力インタフェイス５１０へ出力され
る（　５１２１，５１２２）。実際の駆動信号の作成は
、出力インタフェイスの７１−ドウエアで自動的に行わ
れる。

次に点火時期の計算について説明する。前述の説明で点
火時期はＩＮＪ−Ｂ噴射終了時期を基準に、ｔ１＋ｔ２
−τＢ−ｔ３＜ｔ＜ｔ１＋ｔ２なる関係を満足するよう
に決めればよいことを述べた。このうち、噴霧飛翔時間
ｔ２はエンジン回転数で鋭化するが、１１．１３は一定
である。

上記の関・係を第９図に示す。＠９図において横軸はエ
ンジン回転数Ｎ　（ｒｐｍ　）を、縦軸は時間ｔ（μ８
）をあられす。斜線で示した範囲がｔの存在用能な領域
である。この中には１＝０は含まれており、すなわち、
複雑な操作をせずに単にＩＮＪ−Ｂ噴射の終了時期に点
火を行ってもよいことがわかる。しかし、望ましくは、
噴霧先端より尾干内側に、点火電圧発生直後のエネルギ
ー最大の火花をもってくるのが望ましい。このタイミン
グは第９図中太線で示したものとなる。

これはエンジン回転数の関数となりｔ中７５０Ｃ％μＢ
ｅｃで近似できる。したがって、ＣＰＵはｔ＝７５００
０／Ｎμｓｅｃを剖算しく８１２３）、出力インタフェ
イスにｔを出力して（８１２４）リターンする（ｓ１２
５）。点火信号の発生は構成のところで述べたように、
を発生回路５１７よシ、ＩＮＪ−Ｂ噴射終了後を後にト
リが信号が発生し、イグナイタ４１が作動して点火電圧
を発生し、プラグ３にて点火が行わＪ’Ｌる。

以下余白 本発明の実ｈｌ（ｊＫあたっては前述の実施例のほかに
４１１１々の変形がｂ」能である。例えば前述の電気回
路５の構成および作動は一例であシ、これに限らず他に
も神々考えられるが詳細な説明は省略する。

また、１３ｉＪ述においては説゛明を簡単にするために
１気筒分しか記述しなかったが、これを多気筒に拡張す
ることは容易である。さらに、実際のエンジンでは水温
センサ、吸気圧センサ等の入力を設け、噴射板噴射時期
の補正を杓うことは常識的に行われているが、詳細な説
明は省略した。

本発明による火花点火式筒内噴射内燃機関の作動力法を
行う装置「ｔとして、１回の燃焼に供する燃料を、圧縮
の下死点近傍もしくはそれ以７Ｊの先行主ＩＩｔ′１材
Ｊ　（ＩＮＪ−Ａ　）、圧４ｉ？ｉの上死点近傍の先イ
〕する副唄’Ｊ、ｌ　（ＩＮＪ−Ｂ　）、該副噴射の後
の後糸シに主噴射（ＩＮＪ−Ｃ）の３回に分割して供給
することが可能な噴射弁、該＋Ｙｔ射弁の電気側（＋Ｈ
１回路、該副噴射（ＩＮＪ−Ｂ　）に同期してスノ臂−
りを発生するスパークプラグ、ｈクスノクークグラグの
′電源、および、イグナイタｆ　１ｌｉｉ＋えている火
花点火式面内噴射内燃機関の作動装置、を構成すること
ができる。

該噴射弁の電気料？１１１１回路は、全負荷時には先行
主噴射ＩＮＪ−Ａ、副噴射ＩＮＪ−Ｂ、および後続主噴
射ＩＮＪ−Ｃを行い、負荷の減少に従って、第１に先行
主噴射ＩＮＪ−Ａの噴射量の低減、第２に先行主噴射Ｉ
ＮＪ−Ａの噴射の停止、第３に後続主噴射ＩＮＪ−Ｃの
噴射量の低減を行うｆｌｔ制御信号金発生するｆｔｔｌ
ｌ（１１１回路であるようにすることができる。

また、該噴射弁の制御回路は、後続主噴射（ＩＮＪ−Ｃ
）の噴射量の最大値が燃料の自発火性の大小、例えばセ
タン価、によって調節可能である・という条件下におい
て制御信号全発生する制御回路であるようにすることが
できる。

さらにまた、筒内に燃料を噴射供給する該噴射弁が、’
ｆＧ、気的に開閉する噴射弁であシ、燃料の噴射量が開
弁時間によってのみ一義的に決定される１ハ射弁である
ようにすることができる８前述の装置においては、軽、
中負蛋丁時にはＩＮＪ−Ｂ、ＩＮＪ−Ｃとして２回の噴
射が行われる。ＩＮＪ−Ｈの噴射は圧縮上死点前５０〜
１０℃Ａであって、噴射１υ１間は約１００μ８ｅＣＯ
噴射弁１から噴射された燃料は約１００μｓｅｃの後に
はスパ−クプラグ３のス・２−クギャッノに空気との混
合気を形成するが、その時このギャップにスパークが生
じ、混合気に点火される。１　ｍ５ｅｃ　弱の着火遅れ
の後、ＩＮＪ−Ｂの１買射による噴霧全体が火炎を発す
るが、この火炎の中に噴射ＩＮＪ−Ｃによる噴霧が飛ひ
込んできて、ディーゼル州焼として知られる拡散燃焼が
進行する。

この場合においてｔよ下記の利点がある。すなわち、出
１に、スパークプラグで点火するために必うしも高セタ
ン価の燃料を必要としない、第２に、点火はＩＮＪ−Ｂ
の噴射による噴２ッ）に対してのみ行われ、このＩＮＪ
−Ｂの噴射量はエンジン条件によらず一定であるので、
スパークプラグ３のスパークギャップには常に点火時期
に一部の混合気が形成され、確実な点火がｒｉＪ能であ
る、第３に、点火時期（ス・輛り発生時期）はＩＮＪ−
Ｈの噴射に同期しておれはよいので、点火時期を決定す
るだめの別の！ｔｉ制御回路を必要としない、第４に、
ＩＮＪ−Ｃの噴射による燃焼は完全に拡１枚燃焼である
ために、吸入空気量の制御を必要とせず、轟然、吸気ス
ロットル弁全必要とせず、７Ｊ？ンフ０損失が通當のガ
ソリンエンジンより小さく、それだけ燃料消費が少ない
。

高・全負荷時にはＩＮＪ−Ａ　、　ＩＮＪ−Ｂ　、　Ｉ
ＮＪ−Ｃ３回の噴射が行われる。ＩＮＪ−Ａの噴身」は
１藉Ｉの下死点後１０℃Ａであり、この噴霧はスワール
ＳＷＲによって燃焼室内に拡散し吸入空気と充分に予混
合さｈる。このときのン昆合気は空気過剰率が理論混合
比の２倍以上であり、低オクタン燃料であっても自発火
を起こすことはない。もしその危険がある時にはＩＮＪ
−Ｃの噴射Ｍを増大させその分ＩＮＪ−Ａの噴射−ｉｔ
低減するので、その分空気過剰率が増大し、自発火の危
険をなくすことができる。この空気過剰率の大きい予混
合気は、ＩＮＪ−Ｂの噴ＪＪＪへの点火によって一部燃
焼するが、はとんどはＩＮＪ−Ｃの１￥′ｊ射が起こす
拡散燃焼によって、いわゆるトーチ燃焼を起こす。この
場合にはｌｉｉ述の第１〜！＠４の利点に加え、第５に
、拡散燃焼に伴って予混合燃焼を起こさせる、いわゆる
トーチ燃焼なので予混合気の空気過剰率を心太最小限ま
で大きくして、自発火防止と出力増大を極限まで追求で
きる、という利点がある。

また、本発明の実施にあたっては、下記の事項も本発明
実施の範囲に含まれる。例えば、副噴射ＩＮＪ−Ｂの噴
則上１膜；、後続主噴射ＩＮＪ−Ｃの噴射量を上回るこ
とが６りてもよい。時間的に早い力を副噴射と定義して
いるに過ぎない。また、副噴射ＩＮＪ−Ｈの噴射量はお
おむね一定であるが、後続主噴射ＩＮＪ−Ｃの噴射量は
アクセル開度りによって変化し、低負荷や減速時に例外
的に後１Ｙ元主噴躬ＩＮＪ−Ｃの噴’ａ４　、ｌｉｉが
消滅する。しかし、この１遍合も本発明実施の面も囲に
含′止れる。また、セタン価がそれ程低くない燃料葡用
いた場合に、始動時や暖機時のみ本発明の方法を用い、
完爆後や暖機後は副噴射やス・？−り点火を停止するよ
うにすることも本発明実施の範囲に含まれる。

また、１ｉ１述の実施例において　Ｉｆ：料は、ナツツ
−、ガソリン、灯油、１匪油、重油またはそれらのン昆
合物の石油系を念頭においており、そｊしらのり体渾ヰ
の発熱量−はそう大きく違わないのであるが、例えばメ
チルアルコール、エチルアルコール、植物油等発熱量の
大きく違う燃料を用いる場合には、工ＮＪ−Ａ　、　Ｉ
ＮＪ−Ｂ　、　ＩＮＪ−Ｃの噴射における各々の噴射量
を発熱量に比例して増減させるのがよく、このだめの調
整ダイヤルを電気ｆｉｔｌＪ御回路５のケーシングの外
側に取り利けてやれば、マルチツー−エルエンジンとし
て有効である。

また、前述の実施例においては、ＩＮＪ−Ｃの噴射上（
の最大値は電気制御回路５のケーシングの外側に取り付
けたダイアルによって運転者自身が行うようになってい
るが、市封反のノックコントロールシステムと同様なや
り方で、ノックを検出したときＩＮＪ−Ｃの噴芽１Ｍを
増大させて代シにＩＮＪ−Ａの噴射量を低減させること
は容易である。

さらにまた、前述の実施例においては、いかなる運転条
件においてもＩＮＪ−ＢとＩＮＪ−Ｃの２つの噴射は存
在するものとしているが、除端な軽負荷時、または減速
時等にＩＮＪ−ＢのｒｌＪ１躬のみになり、そのＩＮＪ
−Ｈの噴射量もわずかに増減するとい９ことが例外的に
行われるとしても、本発明の実施の範囲に廿まれる。

発明の効果 本発明によれば、主噴射および副噴射が行われ、副噴射
によって、連転条件によらない常に安定した混合気状態
が点火時期のス・ぐ−クギャップに形成され、常に確実
な点火が得られる。

なお、本発明によれば、スー千−りの開始Ｌ７期、づな
わち点火時期を副噴射の開または閉の４ｇ号に同期して
、またはこれに一定の遅延金与えて決定することができ
、確実な点火時期が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての火花点火式筒内噴射
内燃４幾関の作動方法が適用される装置を示す図、 第２図は第１図装置の動作′ｆｒ：説明する波形図、第
３図、第４図はいずれも第１図装置の動作特性を示す特
性図、 第５図は第１図装置の動作を説明する波形図、第６図は
第１図装置における電気制御回路の構成を示す図、 第７図（４）、　（Ｂ）　、　（Ｃ）は第６図回路の動
作を示す流れ図、 第８図は第６図回路の動作を説明する波形図、第９図は
第６図回路の動作特性″ｆ：説明する特性図である。 （符号の説明） １・・・１１弁、２・・・アキュムレータ、３・・・ス
ノや一りプラグ、４１・・・イブライタ、４２・・・点
火コイル、５・・・電気ｊ１ｉｌＪ伺１１！Ｊ回路、６
１１・・・角度センサ、６１２・・・基準位置センサ、
６１３・・・クランクシャフト、６１４・・・円板、６
１５・・・突起部、６１６・・・行程判別センサ、６１
７・・・カムシャフト　６２１−・・アクセルペダル、
６２２・・・ポテンショメータ、６３・・・テシタルス
イッチ、９・・蓄電池、Ｅ・・・内燃機関の燃焼室。 第１図 第２　ｒｋ Ｇ ＢＤＣＴＤＣ ０　５　１０　１５　２０　２５ ＩＮＪ−Ｂゾーン噴射ｉｎ、’　（’１０　）第４図 Ｑ　５０　１００ ＩＮＪ−Ａゾーン噴射ｈｔ　（’／、　）第５図 第７　ｒ、；ｌ　（Ａ） 第７図（Ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　筒内に燃料を噴射供給する噴射弁を用い、圧縮の上
   死点近傍にて副噴射（ＩＮＪ−Ｂ）を行い、副噴射（Ｉ
   ＮＪ−Ｂ）が停止してから後続する主噴射（ＩＮＪ　−
   Ｃ）を行うとともに、噴射弁の近傍に設けられプζスパ
   ークプラグによって副噴射（ＩＮＪ−Ｂ）の噴霧に点火
   を行うことを特徴とする火花点火式筒内噴射内燃機関の
   作動方法。 ２、電気制御回路によシ噴射弁の開閉を行い、副噴射（
   ＩＮＪ　−Ｂ　）の停止信号と同時捷たけ所定時間ｔの
   後、イグナイタＰｋ駆動し、それによりスパークプラグ
   で点火を行う、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３　該所定時間ｔが下記の式： ％式％ ここに、１．　−噴射弁の応答遅れ時間、ｔ２−噴霧の
   スパークギャップ迄の飛翔時間、 τヨー副噴射（ＩＮＪ　−Ｂ　）のための開弁司令信号
   、 ｔ３−スパークの持続時間、 で決定される特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４、筒内に燃料を噴射供給する噴射弁、イグナイタから
   点火コイルを経て付勢され、筒内の点火を行うスパーク
   プラグであって筒内のスワールの順方向において噴射弁
   の近傍に位置づけられるもの、および、該噴射弁および
   該イグナイタに制御された付勢信号を供給する電気制御
   回路であって機関の運転状態をあられす信号にもとづき
   所定の副噴射および該副噴射に後続する後続主噴射を行
   わせる最適噴射弁付勢信号および最適イグナイタ付勢信
   号を発生させるもの、全具備する火花点火式筒内噴射内
   燃機関の作動装置。 ５．１回の燃焼に供する燃料を、圧縮の下死点近傍もし
   くはそれ以前の先行主噴射（ＩＮＪ　−Ａ　）、圧縮の
   上死点近傍の先行する副噴射（ＩＮＪ　−Ｂ　）、該副
   噴射の後の後続主噴射（ＩＮＪ　−Ｃ）の３回に分割し
   て供給することが可能な噴射弁、該噴射弁の電気制御回
   路、該副噴射（ＩＮＪ−Ｂ）に同期してスパークを発生
   ずるスパ−クプラグ、該スＡ’　−クシラグの電源、お
   よび、イグナイタを備えていることを特徴とする火花点
   火式筒内噴射内燃機関の作動装置。 ６、該噴射弁の電気制御回路は、全負荷時には先行主噴
   射（ＩＮＪ−Ａ）、副噴射（ＩＮＪ　−Ｂ　）、および
   後続主噴射（ＩＮＪ　−Ｃ）を行い、負荷の減少に従っ
   て、第１に先行主噴射（ＩＮＪ　−Ａ　）の噴＃、ｌ量
   の低減、第２に先行主噴射（ＩＮＪ　−Ａ　’）の噴射
   の停止、第３に後続主噴射（ＩＮＪ　−Ｃ）の噴射量の
   低減を行う制御信号を発生する制御回路である、４′モ
   許請求の範囲第５項記載の装置。 ７、該噴射弁の制御回路は、後続主噴射（ＩＮＪ−Ｃ）
   の噴射量の最大値が燃料の自発火性の大小、例えばセタ
   ン価、によって調節可能である・という条件下において
   制御信号を発生する制御回路である特許請求の範囲第５
   項記載の装置。 ８、筒内に燃料を噴射供給する該噴射弁が、電気的に開
   閉する噴射弁であシ、燃料の噴射量が開弁時間によって
   のみ一義的に決定される噴射弁である、特許請求の範囲
   第５項記載の装置。 以下余白