JPH055451A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 燃焼室内に燃料を噴射する第１の燃料噴射弁
と吸気通路中に燃料を噴射する第２の燃料噴射弁とを備
えるエンジンにおいて、各々の燃料噴射弁の要求空気量
の違いに関係なく吸入空気量を適切に制御できるように
する。 【構成】 第１、第２の吸気通路３Ａ、３Ｂと、燃焼室
内に直接燃料を噴射する第１の燃料噴射弁１０Ａと、第
１の吸気通路３Ａ内に燃料を噴射する第２の燃料噴射弁
１０Ｂと、第１の吸気通路３Ａに配設されアクセルペダ
ル７と機械的に連動作動する第１のスロットル弁６Ａ
と、第２の吸気通路３Ｂに配設されアクセルペダル７と
独立に作動制御される第２のスロットル弁６Ｂとを備
え、エンジン低負荷時には第１の燃料噴射弁１０Ａより
燃料を供給し、高負荷時には第２の燃料噴射弁１０Ｂよ
り燃料を供給するようにし、２つのスロットル弁６Ａ、
６Ｂを活用することにより各々の燃料噴射弁の要求空気
量の相違に拘わらず吸入空気量を適切に制御可能とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、エンジンの燃焼室内
にダイレクトに燃料を噴射するダイレクトインジェクシ
ョンシステムとエンジンの吸気通路中に間接的に燃料を
噴射するマニホールドインジェクションシステムとの２
種のフューエル・インジェクションシステムを備えたエ
ンジンの制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの中には、問えば特開平２−１
１５５６９号公報に示されているように、当該エンジン
の燃焼室内にダイレクトに燃料を噴射するダイレクトイ
ンジェクションシステムと同エンジンの吸気通路中に間
接的に燃料を噴射するマニホールドインジェクションシ
ステムとの２組のフューエル・インジェクションシステ
ムを共に備えたものがある。

【０００３】ダイレクト・インジェクションシステム
は、直接エンジンの燃焼室内に燃料が供給されることか
ら、マニホールド・インジェクションシステムのような
燃料の輸送遅れや吸気管付着を生じることなく効率良く
燃料を供給することができる。従って、噴射された各回
の燃料の全てを有効に燃焼に寄与させることができ、そ
れだけ燃費性能を向上させることができる利点がある。
また、エンジン低負荷時の少燃料を層状化させるのに適
している。

【０００４】一方、マニホールド・インジェクションシ
ステムの方は、吸気マニホールドの途中にフューエルイ
ンジェクタを設けて燃料を噴射し、シリンダの負圧によ
って吸入させる間接噴射であるために、燃料の輸送遅れ
や吸気管付着の問題は生じるが、低圧で燃料を噴射する
ことができ、燃料噴射弁が高温、高圧に晒されることが
ないので耐久性に優れるメリットがある。また、燃料の
気化、霧化は良好となり、燃料と空気のミックス度も高
くなる。

【０００５】そして、上記従来例のように両者を組合せ
て設けると、例えばエンジンの運転領域(低負荷／高負
荷)に応じて両者のメリットを使い分けることができ、
低燃費かつ高出力の効率的なエンジンを提供することが
できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
にダイレクト・インジェクション・システムとマニホー
ルド・インジェクション・システムとを組合せた燃料噴
射システムを採用した場合、必然的に燃料の噴射形態の
相違によってエンジン側の要求空気量も異なってくるこ
とから、従来のシステムでは次のような問題が生じてい
る。

【０００７】すなわち、従来のシステムでは一般にエン
ジンへの吸入空気量をコントロールするスロットル弁が
アクセルペダルに連動したメカニカル式のものとなって
いる。従って、図２の(a)および(c)に示すように、例え
ばアクセル開度に応じて燃料噴射量が決定されるダイレ
クト・インジェクション時(低負荷時)、エンジン側要求
トルクの変化に合せてスロットル開度をリニアに変化さ
せるということはできない。

【０００８】そのため、実質的に燃料の噴射形態に応じ
て適切に吸入空気量を可変するということはできず、要
求トルクに応じた吸気量制御は実際上不能である。

【０００９】そこで例えば上記機械式のスロットル弁自
体を電動タイプのものとすることも考えられるが、その
ように単一の吸気通路の単一のスロットル弁をアクセル
連動に加えて燃料の噴射形態毎に更に細かく制御するよ
うにすると、スロットル開度のセッティング自体も非常
に複雑となり、容易には実現しにくい。例え仮に実現で
きたとしてもシステム価格が極めて高コストなものとな
る。又、信頼性の点でも問題が生じる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１および２
各項記載の発明のエンジンの制御装置は、上述のような
従来の問題を解決することを目的としてなされたもの
で、それぞれ次のように構成されている。

【００１１】(１) 請求項１記載の発明のエンジンの制
御装置の構成 該発明のエンジンの制御装置は、エンジン燃焼室と、該
エンジン燃焼室内に連通せしめられた第１、第２の複数
の吸気通路と、上記エンジン燃焼室内に直接燃料を噴射
する第１の燃料噴射弁と、上記複数の吸気通路の一方側
第１の吸気通路に配設され当該第１の吸気通路内に燃料
を噴射する第２の燃料噴射弁と、上記第１の吸気通路に
配設されアクセルペダルと機械的に連動作動する第１の
スロットル弁と、上記複数の吸気通路の他方側第２の吸
気通路に配設され上記アクセルペダルと独立に作動制御
される第２のスロットル弁とを備え、エンジン低負荷時
には上記第１の燃料噴射弁より燃料を供給する一方、エ
ンジン高負荷時には上記第２の燃料噴射弁より燃料を供
給するように構成されている。

【００１２】(２) 請求項２記載の発明のエンジンの制
御装置の構成 該発明のエンジンの制御装置は、上記請求項１記載の発
明のエンジンの制御装置を多気筒エンジンに適用した場
合において、上記第１のスロットル弁を当該多気筒エン
ジンの各気筒の吸気通路の集合部に設け、また上記第２
のスロットル弁を当該多気筒エンジンの各気筒毎に独立
して設けられた吸気通路に設けたことを特徴とするもの
である。

【００１３】

【作用】本願の請求項１および２記載の発明のエンジン
の制御装置は、各々以上のように構成されている結果、
当該各構成に対応して次のような作用を奏する。

【００１４】(１) 請求項１記載の発明のエンジンの制
御装置の作用 該請求項１記載の発明のエンジンの制御装置では、上述
のようにエンジン燃焼室と、該エンジン燃焼室内に連通
せしめられた第１、第２の複数の吸気通路と、上記エン
ジン燃焼室内に直接燃料を噴射する第１の燃料噴射弁
と、上記複数の吸気通路の一方側第１の吸気通路に配設
され当該第１の吸気通路内に燃料を噴射する第２の燃料
噴射弁と、上記第１の吸気通路に配設されアクセルペダ
ルと機械的に連動して作動する第１のスロットル弁と、
上記複数の吸気通路の他方側第２の吸気通路に配設され
上記アクセルペダルと独立に作動制御される第２のスロ
ットル弁とを各々備えて構成されていて、エンジンが低
負荷運転状態にある時には上記第１の燃料噴射弁により
燃焼室内に直接燃料を噴射して少燃料量時の効率の良い
燃料の供給と同供給燃料の層状化による良好な燃焼を可
能とする一方、エンジンが高負荷運転状態に移行した時
には上記第２の燃料噴射弁によりアクセルペダルと機械
的に連動するスロットル弁が設けられている第１の吸気
通路内に間接的に燃料を噴射するようにして吸気と燃料
の混合を良好にするとともに多量の燃料を十分な吸気に
乗せて供給し、良好な燃焼状態を実現して出力アップす
る。

【００１５】したがって、低負荷領域から高負荷領域の
各々に亘って効率の良いエンジン運転状態を実現するこ
とができ、出力性能も良好となる。

【００１６】そして、以上の場合において、上記エンジ
ンには第１、第２の少なくとも２本の相互に独立した吸
気通路が設けられており、上記第１の燃料噴射弁には第
２の吸気通路が対応し、しかも当該第２の吸気通路には
アクセルペダルとは関係なく電気的に作動して独自にエ
ンジンへの吸入空気量を制御する第２のスロットル弁が
設けられている。従って、上記第１の燃料噴射弁が作動
する時は、該第２のスロットル弁によってエンジン側要
求トルクに対応した適切な要求空気量の制御が可能とな
る。

【００１７】他方、高負荷運転時には、要求空気量自体
も増加することから、上記第１の吸気通路の第１のスロ
ットル弁による吸入空気量の制御とともに上記第２の吸
気通路をも活用した吸気量の制御を行ない吸気効率を向
上させて十分な出力アツプを図るように作用する。

【００１８】(２) 請求項２記載の発明の作用 請求項２記載の発明のエンジンの制御装置では、多気筒
エンジンにおいて、上記第１のスロットル弁を当該多気
筒エンジンの各気筒の吸気通路の集合部に設け、また上
記第２のスロットル弁を当該多気筒エンジンの各気筒毎
に独立して設けられた吸気通路に設けて構成している。

【００１９】従って、該構成では間接噴射側第２の燃料
噴射弁の要求吸気量を制御する第１のスロットル弁が当
該多気筒エンジンの複数の気筒に共通に使用されるよう
になることから構造が簡単になる一方、直接噴射側第１
の燃料噴射弁の要求吸気量を制御する第２のスロットル
弁が各気筒毎に個別に設けられているので、エンジン要
求トルクが低負荷状態から高負荷状態に移行し、第１の
燃料噴射弁による燃料噴射状態から第１、第２の両燃料
噴射弁の燃料噴射状態に切り換えられる時に、その切換
えタイミングを各気筒毎に若干ズレたものとすることが
でき、両気筒同時に切換える場合に比べて当該切換時の
トルク変動を小さくすることができる。又、以上の結
果、動的過給システムの採用も容易となる。

【００２０】

【発明の効果】従って、本願発明のエンジンの制御装置
によると、直接噴射型、間接噴射型各燃料噴射弁の要求
空気量の相違に拘わらず、個々の要求に対応して適切な
空気量を供給することが可能となり、常に良好な出力特
性と排気浄化性能を実現することができる。又、その場
合において特に請求項２記載の発明の構成を採用する
と、２つの燃料噴射弁の作動状態の切換えを気筒毎に独
立に行なうことができ、当該切換え時のトルクショック
の低減を図ることができ、ドライバビリティーの向上に
もつながるメリットが生じる。

【００２１】

【実施例】

(１) 第１実施例 図１および図２は、本願発明の第１実施例に係るエンジ
ンの制御装置の構成を示している。

【００２２】図中、先ず符号１は例えば単気筒ロータリ
ピストンエンジンのエンジン本体であり、該エンジン本
体１のシリンダ２にはプライマリ用とセカンダリー用の
第１、第２の２本の吸気通路３Ａ,３Ｂと１本の排気通
路１１とが設けられている。

【００２３】上記第１、第２の２本の吸気通路３Ａ,３
Ｂは、その上流側サージタンク４部で集合され、該サー
ジタンク４部より上流側では１本の吸気通路を形成して
いる。そして、同サージタンク４の更に上流部にはエア
フローメータ５が設けられている一方、同サージタンク
４下流側第１の吸気通路３Ａの途中にはアクセルペダル
７に機械的に連動して開閉する第１のスロットル弁６Ａ
が、また同サージタンク４下流側の第２の吸気通路３Ｂ
の途中にはステッピングモータ８によりアクセルペダル
７とは独立して電気的に開閉駆動される第２のスロット
ル弁６Ｂが設けられている。符号９は、上記アクセルペ
ダル７のアクセル開度θを検出するアクセル開度検出手
段である。該アクセル開度検出手段９の検出値θはエン
ジンコントロールユニット１５に入力される。エンジン
コントロールユニット１５にはエンジン運転領域判定手
段が設けられており、後述するように上記アクセルペダ
ル７の操作量などを制御パラメータとして当該エンジン
運転領域を判定し、後述するようにステッピングモータ
８を駆動制御する。

【００２４】さらに、符号１０Ａは上記エンジン本体１
の上記シリンダ内燃焼室に直接燃料を噴射する第１の燃
料噴射弁であり、該第１の燃料噴射弁１０Ａは上記エン
ジン本体１の例えば点火プラグ近傍のロータハウジング
に固定して取付けられている。また、符号１０Ｂは上記
第１の吸気通路３Ａ内に間接的に燃料を噴射する第２の
燃料噴射弁であり、上記第１の吸気通路３Ａ下流端のエ
ンジン側吸気ポートを臨む位置に取付けられている。こ
れら第１、第２の燃料噴射弁１０Ａ,１０Ｂは、各々マ
イクロコンピュータよりなる上記エンジンコントロール
ユニット１５より供給される燃料噴射量制御信号Ｔi₁,
Ｔi₂によって開弁タイミングおよび開弁期間が任意にコ
ントロールされるようになっている。

【００２５】エンジンコントロールユニット１５には、
例えば上記エアフローメータ５の吸入空気量検出信号、
ブースト圧センサによるエンジンブースト圧の検出信
号、エンジン回転数センサによるエンジン回転数検出信
号等を入力し、図２(a)および図２(b)の特性に示すよう
に、アクセル開度θが所定量以下の低負荷状態から高負
荷状態までの間は上記第１の燃料噴射弁１０Ａによって
エンジン燃焼室内に直接燃料を噴射して燃料の層状化を
図って燃焼性能を向上させ効率良く少燃料量時のトルク
アップを図る一方、完全に高負荷領域に移行すると、更
に上記第２の燃料噴射弁１０Ｂを使用して第１の吸気通
路３Ａ中に微粒化された燃料を噴射し、多量の燃料の燃
料と空気の混合状態を良好にして燃焼性能を向上させ大
きく出力を向上させる。

【００２６】そして、以上の場合において、上記第１の
燃料噴射弁１０Ａによる低中負荷時の燃料の供給に合せ
て上記第２の吸気通路３Ｂの第２のスロットル弁６Ｂを
電気的に制御し、エンジンの出力トルクＰeが図２の
(a),(c)に実線で示すリニアな特性となるように吸入空
気量を適切にコントロールする。また、第２の燃料噴射
弁が作動する高負荷時には、アクセル開度θに対応した
図２の(b),(c)のリニアな特性となるように吸入空気量
をコントロールする。この結果、直接噴射型の第１の燃
料噴射弁１０Ａと間接噴射型の第２の燃料噴射弁１０Ｂ
を併用し、それらの特徴を有効に活用しながら要求トル
クに応じたリニアなエンジン出力特性を実現することが
でき、ドライバビリティーの向上につながる。

【００２７】また、以上の構成において、上記第２のス
ロットル弁６Ｂをノーマルクローズ型のものに構成する
と、仮に該第２のスロットル弁６Ｂが何等かの事情で故
障し、駆動不能になったとしても、それが必ず全閉状態
に戻される結果、上記第１のスロットル弁６Ａによって
車両の運転を継続することができるようになる(この場
合、少なくとも図２(e)の破線のトルク特性を確保する
ことができる)。

【００２８】(２) 第２実施例 次に図３は、本願発明の第２実施例に係るエンジンの制
御装置の構成を示している。

【００２９】本実施例のものは、上記第１実施例のもの
と同様の構成を２気筒のロータリピストンエンジンに適
用し、第１、第２の各気筒Ｎo１,Ｎo２のプライマリー
吸気通路３Ａ、セカンダリーメイン吸気通路３Ｂ、セカ
ンダリー補助吸気通路３Ｃ各３本の吸気通路をそれぞれ
上流側サージタンク４部で集合させ、当該集合部上流に
位置してアクセルペダル７と機械的に連動する第１のス
ロットル弁６Ａを両気筒に共通に設けるとともに、各気
筒Ｎo１,Ｎo２に各々独立して第４の吸気通路３Ｄ,３Ｄ
を設け、該第４の吸気通路３Ｄ,３Ｄに上記第２のスロ
ットル弁６Ｂ,６Ｂを設置したことを特徴とするもので
ある。その他の構成は、基本的に第１実施例のものと同
一である。

【００３０】該第２実施例の構成では、間接噴射側第２
の燃料噴射弁１０Ｂ,１０Ｂの要求吸気量を制御する第
１のスロットル弁６Ａが２つの気筒(Ｎo１,Ｎo２)に共
通に構成されているから構造が簡単になる一方、直接噴
射側第１の燃料噴射弁１０Ａ,１０Ａの要求吸気量を制
御する第２のスロットル弁６Ｂ,６Ｂは各気筒(Ｎo１,Ｎ
o２)毎に個別に設けられているので、エンジン要求トル
クが低負荷状態から高負荷状態に移行し、第１の燃料噴
射弁１０Ａのみによる燃料噴射状態から第１、第２の両
燃料噴射弁１０Ａ,１０Ｂの燃料噴射状態に切換えられ
る時に、その切換えタイミングを各気筒毎に若干ズレた
ものとすることができ、両気筒同時に切換える場合に比
べて当該切換時のトルク変動を小さくすることができ
る。又、以上の結果、動的過給システムの採用も容易と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本願発明の第１実施例に係るエンジン
の制御装置の構成を示すエンジンレイアウト図である。

【図２】図２は、同装置の制御動作を示す特性のタイム
チャートである。

【図３】図３は、本願発明の第２実施例に係るエンジン
の制御装置のシステム構成を示す概略図である。

【符号の説明】 １はエンジン本体、２はシリンダ、３Ａは第１の吸気通
路、３Ｂは第２の吸気通路、４はサージタンク、５はエ
アフローメータ、９はステッピングモータ制御ユニッ
ト、１０Ａは第１の燃料噴射弁、１０Ｂは第２の燃料噴
射弁、１５はエンジンコントロールユニットである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 エンジン燃焼室と、該エンジン燃焼室内
   に連通せしめられた第１、第２の複数の吸気通路と、上
   記エンジン燃焼室内に直接燃料を噴射する第１の燃料噴
   射弁と、上記複数の吸気通路の一方側第１の吸気通路に
   配設され当該第１の吸気通路内に燃料を噴射する第２の
   燃料噴射弁と、上記第１の吸気通路に配設されアクセル
   ペダルと機械的に連動して作動する第１のスロットル弁
   と、上記複数の吸気通路の他方側第２の吸気通路に配設
   され上記アクセルペダルと独立に作動制御される第２の
   スロットル弁とを備え、エンジン低負荷時には上記第１
   の燃料噴射弁より燃料を供給する一方、エンジン高負荷
   時には上記第２の燃料噴射弁より燃料を供給するように
   したことを特徴とするエンジンの制御装置。 【請求項２】 上記エンジンが多気筒エンジンであっ
   て、上記第１のスロットル弁が当該多気筒エンジンの各
   気筒の吸気通路の集合部に設けられ、また上記第２のス
   ロットル弁が当該多気筒エンジンの各気筒毎に独立して
   設けられた吸気通路に設けられていることを特徴とする
   請求項１記載のエンジンの制御装置。