JPH01104933A - 内燃機関の燃料噴射量制御方法 - 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噴射量制御方法に係り、特に吸
入行程に関連した所定クランク角度で燃料を噴射する同
期噴射及び加速時に同期噴射と無関係に燃料を噴射する
非同期噴射とを行う内燃機関の燃料噴射量制御方法に関
する。

〔従来の技術〕

従来より、インテークマニホールド内に突出するよう各
気筒毎に燃料噴射弁を設け、マイクロコンピュータで各
種センサから入力される信号を処理して機関運転状態を
判別し、運転状態に応じた量の燃料を噴射する燃料噴射
方法が知られている。

この燃料噴射方法においては、吸入行程に関連した所定
クランク角度毎に全気筒同時または特定気筒毎に燃料を
噴射する同期噴射と加速時に同期噴射と無関係に燃料を
噴射する非同期噴射とが行われている。吸気管圧力と機
関回転速度とで基本燃料噴射時間を定める内燃機関にお
いては、吸気管内に圧力センサを取付けると共に、機関
脈動成分を除去できる時定数のフィルタで圧力センサ出
力を処理し、所定時間毎にフィルタ出力をデジタル変換
し、今回求めた吸気管圧力のデジタル値ＰＭから前回求
めた吸気管圧力のデジタル値ＰＭＯを減算した差ΔＰＭ
が所定の加速判定レベルを越えたときに加速状態と判断
し、この時点で燃料を噴射（非同期噴射）するようにし
ている（特開昭５９−９０７２８号公報の第３図）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来技術では、所定時間毎に吸気管
圧力のデジタル値を取込んでいるため、第１０図（２）
に示すように、特定の機関回転速度では機関脈動に影響
されることなくデジタル値を取込むことができるが、機
関回転速度が高くなると機関脈動の周期が短くなるため
脈動の山と谷の部分でデジタル値を取込むことになり、
第１０図（２）の２点鎖線で示すように、機関回転速度
によっては脈動成分に大きく影響され、吸気管圧力のデ
ジタル値の差ΔＰＭが脈動成分によって変動して加速状
態を誤判定し、定常運転状態においても非同期燃料噴射
が実行されたり、加速中の不要なタイミングで非同期噴
射が実行される、という問題が発生する。この問題を解
決するために、所定クランク角（４気筒の場合１８０°
ＣＡ）毎に吸気管圧力のデジタル値を取込むことが考え
られる。このようにする、ことにより、機関脈動とデジ
タル値の取込みとの位相が一致することになるため、第
１０図（２）の１点鎖線で示すように、機関回転速度が
変化しても脈動成分に影響されることなく加速状態を判
定することができる。

しかしながら、燃料の飛行時間は機関回転速度に拘わら
ず略一定であるのに対し、機関回転速度が高くなると所
定クランク角回転するのに必要な時間が短くなるため、
第１０図（１）に示すように、機関高回転になるに従っ
て非同期噴射のタイミングが遅れて噴射した燃料が気筒
内に吸入されなくなり、加速初期にリーンスパイクが発
生ずる、という問題がある。

本発明は上記問題点を解決すべく成されたもので、噴射
した燃料の飛行時間を考慮して最適なタイミングで非同
期燃料噴射を開始することができる内燃機関の燃料噴射
量制御方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は、吸気管圧力のデジ
タル値を所定クランク角毎に求めて今回求めたデジタル
値から前回求めたデジタル値を減算して差を求め、前記
差が今回求めたデジタル値の関数で定められた所定値を
越えた時点で燃料を噴射する内燃機関の燃料噴射量制御
方法において、前記燃料の噴射を開始する時期を、機関
回転速度に応じて変化させたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明によれば、吸気管圧力のデジタル値が所定クラン
ク角毎に求められ、今回の求めたデジタル値ＰＭから前
回求めたデジタル値ＰＭ’０を減算して差ΔＰＭが求め
られる。この差ΔＰＭは、今回求めたデジタル値ＰＭの
関数で定められた所定値ｆ　　（ＰＭ）と比較され、差
ΔＰＭが所定値ｆ（ＰＭ）を越えた時点で加速状態と判
定されて非同期燃料が噴射される。ここで、機関脈動成
分の影響で差ΔＰＭが変化した場合には、所定値ｆ（Ｐ
　Ｍ　）が吸気管圧力のデジタル値の関数で定められて
いるため、機関脈動成分が加速検出の誤判定に影響しな
いように所定値ｆ　　（ＰＭ）を変化させる。従って、
機関脈動成分の影響で差ΔＰＭが大きくなれば所定値ｆ
　　（ＰＭ）も大きくなり、機関脈動成分の影響で差Δ
ＰＭが小さくなれば所定値ｆ　　（ＰＭ）も小さくなっ
て、吸気管圧力に応じて所定値ｆ　　（ＰＭ）を変化さ
せているため、デジタル値の差ΔＰＭが所定値ｆ　　（
ＰＭ）を越えたか否かを判断することにより、機関脈動
成分に影響されることなく加速状態を判断するとができ
る。

また、上記非同期燃料の噴射開始時期は機関回転速度に
応じて変化される。ここで、機関回転速度が高くなるに
従って燃料噴射開始時期を速くすれば、最適なタイミン
グで非同期燃料噴射を実行することができ、これによっ
てリーンスパイクを防止して加速応答性を向上にするこ
とができる。

〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、非同期燃料噴射の
開始時期を機関回転速度に応じて変化させているため、
最適なタイミングで非同期燃料噴射を実行することがで
き、これによってリーンスパイクを防止して加速応答性
を向上することができる、という効果が得られる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

第２図は本発明が適用可能な燃料噴射量制御装置を備え
た４気筒４サモ 機関（エンジン）の概略を示すものである。

このエンジンは、１チツプの８ビツトマイクロコンピユ
ータ４４によって制御されるものであり、エアクリーナ
（図示せず）の下流側には、スロットル弁８が配置され
、スロットル弁８の下流側にサージタンク１２が設けら
れている。このサージタンク１２には、半導体式圧力セ
ンサ６が取付けられている。この圧力センサ６の出力端
は、吸気管圧力の脈動成分を取除くための時定数が小さ
く（例えば、１−１０ｍ５ｅｃ）かつ応答性の良イＣＲ
フィルタ等で構成されたフィルタ（第３図）に接続され
ている。この時定数は、実験によって、加速応答性を損
なわずにある程度の脈動成分を除去できる値に定められ
る。なお、このフィルタは圧力センサ内に内蔵させるよ
うにしても良い。また、スロットル弁８を迂回しかつス
ロットル弁上流側とスロットル弁下流側のサージタンク
１２とを連通ずるようにバイパス路１４が設けられてい
る。

このバイパス路１４には４極の固定子を備えたパルスモ
ータ１６Δによって開度が調節されるｌ５Ｃ（アイドル
スピードコントロール）バルブ１６Ｂが取付けられてい
る。サージタンク１２は、インテークマニホールド１８
及び吸気ポート２２を介してエンジン２０の燃焼室に連
通されている。

そしてこのインテークマニホールドｌＢ内に突出するよ
う各気筒毎に燃料噴射弁２４が取付けられている。

エンジン２０の燃焼室は、排気ポート２６及びエキゾー
ストマニホールド２８を介して三元触媒を充填した触媒
装置（図示せず）に連通されている。このエキゾースト
マニホールド２８には、理論空燃比を境に反転した信号
を出力する０２　センサ３０が取付けられている。エン
ジンブロック３２には、このエンジンブロック３２を貫
通してウォータジャケット内に突出するよう冷却水温セ
ンサ３４が取付けられている。この冷却水温センサ３４
は、エンジン冷却水温を検出して水温信号を出力し、水
温信号で機関温度を代表する。なお、機関オイル温を検
出して機関温度を代表させても良い。

エンジン２０のシリンダヘッド３６を貫通して燃焼室内
に突出するように各気筒毎に点火プラグ３８が取付けら
れている。この点火プラグ３８は、ディストリビュータ
４０及びイグナイタ４２を介して、マイクロコンピュー
タ４４に接続されている。このディストリビュータ４０
内には、ディストリビュータシャフトに固定されたシグ
ナルローフとディス）ＩＪピユータハウジングに固定さ
れたピックアップとで各々構成された気筒判別センサ４
６及び回転角センサ４８が取付けられている。

気筒判別センサ４６は例えば７２０°ＣＡ毎に発生され
るパルス列から成る気筒判別信号を出力し、回転角セン
サ４８は例えば３０°ＣＡ毎に発生されるパルス列から
成るエンジン回転速度信号を出力する。

マイクロコンピュータ４４は第３図に示すようにマイク
ロプロセッシングユニット（ＭＰＵ）６０、リード・オ
ンリ・メモリ　（ＲＯＭ）６２、ランダム・アクセス・
メモリ　（ＲＡＭ）６４、バックアップラム（ＢＵ−Ｒ
ＡＭ）６６、人出カポ−トロ８、入力ポードア０、出力
ポードア２．７４．７６及びこれらを接続するデータバ
スやコントロールバス等のバス７５を含んで構成されて
いる。入出カポ−トロ８には、アナログ−デジタル（Ａ
／Ｄ）変換器７８とマルチプレクサ８０とが順に接続さ
れている。マルチプレクサ８０には、抵抗Ｒとコンデン
サＣとで構成されたフィルタ７及びバッファ８２を介し
て圧力センサ６が接続されると共にバッファ８４を介し
て冷却水温センサ３４が接続されている。ＭＰＵ６０は
、マルチプレクサ８０及びＡ／Ｄ変換器７８を制御して
、フィルタ７を介して入力される圧力センサ６出力及び
冷却水温センサ３４出力を順次デジタル信号に変換して
ＲＡＭ６４に記憶させる。従って、マルチプレクサ８０
、Ａ／Ｄ変換器７８及びＭ　Ｐ　Ｕ　６０等は、圧力セ
ンサ出力を所定時間毎にサンプリングするサンプリング
手段として作用する。入力ポードア０には、コンパレー
タ８８及びバッファ８６を介して０２センサ３０が接続
されると共に波形整形回路９０を介して気筒判別センサ
４６及び回転角センサ４８が接続されている。出力ポー
ドア２は駆動回路９２を介してイグナイタ４２に接続さ
れ、出力ポードア４はダウンカウンタを備えた駆動回路
９４を介して燃料噴射弁２４に接続され、そして出力ポ
ードア６は駆動回路９６を介してＩＳＣバルブのパルス
モータ１６Ａに接続されている。なお、９８はクロック
、９９はカウンタである。上記ＲＯＭ６２には、以下で
説明する制御ルーチンのプログラム等が予め記憶されて
いる。

第１図は本実施例の非同期燃料噴射開始時期を定めるル
ーチンを示すものである。このルーチンは所定クランク
角毎（例えば、３０°ＣＡ毎）に実行される。まず、ス
テップ１４０において、気筒判別信号を基準にエンジン
回転速度信号のパルスをカウントすることにより現在の
クランク角ＣＣＲＮＫを検出する。次のステップ１４２
では、エンジン回転速度信号のパルス間隔から機関回転
速度ＮＥを演算する。ステップ１４４では、第４図（１
）に示すマツプから、現在の機関回転速度ＮＥに対する
非同期噴射角度ＣＩＮＪを演算する。

コノ非同期噴射角度ＣＩＮＪは、１０００　ｒ　ｐｍ未
満で６０°ＣＡ　　ＡＴＤＣ（上死点後）に定められて
おり、機関回転速度が高くなるに従って進角され、３０
００ｒｐｍ以上で６０°ＣＡ　　ＢＴＤＣ（上死点前）
になるように定められている。

なお、非同期噴射角度ＣＩ　Ｎ　Ｊは上記のように段階
的に変化させてもよく、第４図（２）に示すように連続
的に変化させてもよい。次のステップ１４６では、前回
の処理から所定クランク角（例えば、１８０°ＣＡ）経
過したか否かを判断し、経過していればステップ１４８
において非同期噴射処理を行う。

第５図はステップ１４８の非同期噴射処理の詳細を示す
もので、まず、ステップ１００において吸気管圧力のＡ
／Ｄ変換を開始させ、次のステップ１０２で他の信号の
Ａ／Ｄ変換開始等の他の処理を実行した後、ステップ１
０４においてＡ／Ｄ変換器７８から人力されるＡ／Ｄ変
換終了信号が人力されたか否かを判断することにより吸
気管圧力のＡ／Ｄ変換が終了したか否かを判断する。ス
テップ１４８は所定クランク角毎に実行されるためＡ／
Ｄ変換も所定クランク角（例えば１８０°ＣＡ）毎に実
行される。Ａ／Ｄ変換が終了したと判断されたときには
、ステップ１０５において現在のクランク角度ＣＣＲＮ
Ｋと非同期噴射角度ＣＩＮＪとが一致しているか否かを
判断し、−致していればステップ１０６において今回求
められた吸気管圧力のデジタル値ＰＭから前回求めた吸
気管圧力のデジタル値ＰＭＯを減算して吸気管圧力のデ
ジタル値の差ΔＰＭを求める。次のステップ１０８では
、デジタル値の差ΔＰＭが所定値αＰＭを越えているか
を判断することにより加速状態か否かを判断する。ただ
し、αは定数である。

ΔＰＭ＞αＰＭで加速状態と判断されたときには、ステ
ップ１１０において以下の式に従って非同期燃料噴射時
間ＴＡＵＡＳＹを演算する。

Ｔ　Ａ　Ｕ　Ａ　Ｓ　Ｙ　＝　　（Ａｏ　　＋　Ｂｏ　
　・　ΔＰＭ）　　・　Ｃ・　・　・〔１〕 ただし、Ａｏ　ＳＢｏ　は定数であり、Ｃは第６図のよ
うに定められた倍率である。この倍率Ｃは機関回転速度
が高（なるに従って大きくなるように定められている。

なお、倍率Ｃは一定でもよい。

そしてステップ１１２において非同期燃料噴射の開始処
理を実行する。

第７図は上記ステップ１１２の詳細を示すもので、ステ
ップ１２０において燃料噴射弁（インジェクタ）に接続
されているインジェクタボートをオンし燃料噴射弁を開
弁させた後、ステップ１２２において現在時刻に非同期
燃料噴射時間ＴＡＵＡＳＹを加算することにより燃料噴
射弁の閉弁時刻を算出する。そして、ステップ１２４に
おいてコンベアレジスタに燃料噴射弁閉弁時刻をセット
する。この結果コンベアレジスタにセットされた時刻に
なった時点で燃料噴射弁が閉弁されて非同期燃料噴射が
終了される。ここで、燃料の飛行時間は一定であるから
、上記のように機関回転速度が高くなるに従って燃料噴
射開始時期を早めることにより、適正なタイミングで燃
料が噴射されて加速応答性が良好になる。

次にステップ１４８の非同期処理の他の例を第８図を参
照して説明する。なお、第８図において第５図と対応す
る部分には同一符号を付して説明を省略する。ステップ
１０８において加速状態と判断されたときには、ステッ
プ１１４において今回演算した差ΔＰＭから前回演算し
た差ΔＰＭＯを減算して差の変化率Δ”　ＰＭを演算す
る。ステップ１１６においては、変化率Δ’　　ＰＭが
所定値βを越えているか否かを判断することにより加速
初期か否かを判断する。ここで、加速時の吸気管圧力の
デジタル値を満たす関数は略３次関数になり、この３次
関数の下に凸の部分で２階微分値（Δ”　ＰＭ）が正の
値になるためΔ２　ＰＭ＞βを判断することにより加速
初期かを判断することができる。ステップ１１６におい
て加速初期と判断されたときはステップ１１８において
以下の式に従って非同期燃料噴射時間ＴＡＵＡＳＹを演
算する。

ＴＡＵＡＳＹ＝　（Ａ、　＋Ｂ＋　　・Δ’　ＰＭ）　
　・Ｃ・・・（２） ただし、Ａ、　、Ｂ、　　は定数であり、Ｃは上記と同
様の倍率である。

そして、ステップ１１２において上記と同様に非同期燃
料噴射の開始処理を行う。

上記のように制御したときの吸気管圧力のデジタル値Ｐ
Ｍ、ΔＰＭ及びΔ”　ＰＭの変化を第９図に示す。上記
のように、ΔＰＭ＞αＰＭでかつΔ”　　ＰＭ＞βのと
きに非同期燃料噴射を実行するようにしているため、加
速初期においてのみ非同期燃料噴射が実行され、フィル
タ処理によって実際の吸気管圧力よりフィルタ出力が後
れることによって生ずる加速後期のリッチスパイクを防
止することができる、という効果が得られる。

上記では、所定クランク角（例えば１８０”　ＣＡ）毎
にＡ／Ｄ変換して非同期燃料の噴射開始時間を機関回転
速度に応じて変化させる例について説明したが、第１１
図および第１２図に示すように、機関回転速度に応じて
変化されるクランク角ＣＩＮＪ毎にＡ／Ｄ変換して非同
期条件を判断することにより、非同期燃料噴射開始時期
を変化させるようにしてもよい。なお、第１２図は第１
１図のステップ１４８の詳細を示すものであり、第１１
図および第１２図において第１図および第４図と対応す
る部分には同一符号を付して説明を省略する。

なお、上記実施例では所定クランク角毎にＡ／Ｄ変換を
実行して吸気管圧力のデジタル値を求める例について説
明したが、所定周期（例えば１ｍ５ｅｃ　）でＡ／Ｄ変
換を行った後所定クランク角毎にデジタル値を取り込ん
で吸気管圧力のデジタル値を所定クランク角毎に求める
ようにしてもよい。

また、非同期燃料噴射時間は吸気管圧力のデジタル値Ｐ
Ｍをパラメータとして（Ａ２　＋　８２　　Ｐ　Ｍ）・
Ｃのように定めてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の非同期燃料噴射開始タイミン
グを変化させるルーチンを示す流れ図、第２図は本発明
が適用可能な燃料噴射量制御装置を備えた内燃機関の概
略図、第３図は第２図の制御回路の詳細を示すブロック
図、第４図（１）、（２）は非同期噴射角度の例を示す
線図、第５図はステップ１４．８の詳細を示す流れ図、
第６図は倍率Ｃを示す線図、第７図はステップ１１２の
詳細を示す流れ図、第８図は非同期燃料噴射時間演算ル
ーチンの他の例を示す流れ図、第９図は吸気管圧力、Δ
ＰＭ、Δ”　ＰＭの変化を示す線図、第１０図（１）は
噴射遅れを説明する線図、第１０図（２）は脈動の影響
を説明する線図、第１１図よび第１２図は非同期燃料噴
射開始タイミングを変化させる他のルーチンを示す流れ
図である。 ６・・・圧力センサ、 ２４・・・燃料噴射弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気管圧力のデジタル値を所定クランク角毎に求
   めて今回求めたデジタル値から前回求めたデジタル値を
   減算して差を求め、前記差が今回求めたデジタル値の関
   数で定められた所定値を越えた時点で燃料を噴射する内
   燃機関の燃料噴射量制御方法において、前記燃料の噴射
   を開始する時期を、機関回転速度に応じて変化させたこ
   とを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御方法。