JPH01290946A - 多気筒内燃機関の制御装置 - 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】 （産業上の利用分野〕 本発明は２以上の気筒に対して同時に燃料噴射を行なう
よう構成された多気筒内燃機関の制御装置に関する。

〔従来の技術〕

特開昭５７−２８８３４号公報は、３６０’クランク角
の行程差を有する２気筒、すなわち、吸気行程が交互に
行なわれる２気筒の各吸気行程に同期して２気筒同時に
燃料を噴射する燃料噴射方法を開示している。この場合
、各気筒では、１燃焼ザイクルにつき、一方の気筒の吸
気行程ともう一方の気筒の吸気行程（前記一方の気筒で
は吸気弁の閉じている爆発行程）とに２度の燃料噴射が
行われる。

このような燃料噴射方法により、吸気弁の閉じている爆
発行程に噴射された燃料の霧化が促進され、且つ吸気行
程に噴射された燃料が燃焼室の上層部に成層して、良好
な燃焼を達成することができる。

特開昭６０−１５０４４６号公報は、エンジンの各燃焼
室に圧力センサを取りつけて、所定のクランク角度毎に
燃焼室内圧力をサンプリングし、燃焼室内圧力のサンプ
リング値の１４Ｊイクル分の累積値をサンプル数で割っ
て平均有効圧力（トルクに相当する）を求め、こうして
求めたサイクル毎の平均有効圧力を複数サイクル分だけ
サンプリングし、数学的な分散（Ｓ！　）を計算するこ
とによってトルク変動量を計算することを開示している
。また特開昭５８−２７８３７号公報および特開昭５８
−３８３５４号公報は、燃焼変動が失火眼前に近づくよ
うに燃料噴射量を制御する構成を開示し２ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

最初に述べた特開昭５７−２８８３４号公報に記載され
ているように、吸気行程が交互に行なわれる２気筒の各
吸気行程に同期して２気筒同時に燃料を噴射する燃料噴
射装置では、一方の気筒の吸気工程ともう一方の気筒の
吸気行程とに２度の燃料噴射が行われるが、各噴射時に
おける燃料噴射量は同じである。そこで、例えば燃料噴
射弁の特性にバラツキがあると、気筒間で燃料噴射量の
バラツキが生じ、トルク変動の大きな気筒が生じる。し
かし、各気筒に設けられた燃料噴射弁の駆動回路が共通
であるので、燃料噴射量はトルク変動の大きな気筒によ
り制約され、実際の空燃比は希薄燃焼限界よりも若干濃
くならざるを得ない。

本発明は、同時噴射あるいはグループ噴射を行なう多気
筒内燃機関において、トルク変動を気筒間で均一化し、
空燃比をさらにリーン側に定めることのできる制御装置
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〕

本発明は第】図の発明の構成図に示すように、２以上の
気筒に対して同時に燃料噴射を行なう燃料噴射弁２８と
、各気筒毎に設けられた点火栓２２と、各気筒における
出力トルク変動ｉｔ検出する手段Ａと、出力トルク変動
量の大きい気筒に設けられた点火栓２２の点火時期を進
角させて気筒の出力トルク変動量を均一・化させる点火
時期制御手段Ｂと、均一化された出力トルクの変動量が
設定値になるように燃料量を増減制御する手段Ｃとを備
えることを特徴としている。

［実施例〕 以下図示実施例に基いて本発明を説明する。

第２図を参照すると、内燃機関本体１０は４気筒の燃焼
室１２を有する。各気筒にはそれぞれ吸気ボート１４及
び排気ボート１６が形成される。

吸気ボート１４及び排気ボート１６にはそれぞれ機関の
クランクシャフトと同期して駆動される吸気弁１８及び
排気弁２０が配置される。また、燃焼室１２にば点火栓
２２が取りつけられる。さらに、燃焼室１２には圧力セ
ンサ２４が取りつけられる。なお、吸気ボート１４は吸
入空気が燃焼室１２内でスワールを発生するようにヘリ
カル形に形成されている。

吸気ボート１４は吸気マニホールド２６の各枝管に連結
され、各枝管にはそれぞれ燃料噴射弁２８が配置される
。吸気マニホールド２６の上流側の吸気管には、スロッ
トル弁３０及びエアフローメータ３２が配置される。排
気ボート１６は排気マニホールド３４に接続される。デ
ィストリビュータ３６には、エンジン回転数を検出する
回転数センサ３８が取付けられ、またイグナイタ３９が
接続される。

燃料噴射弁２８およびイグナイタ３９は制御回路４０に
よって制御される。制御回路４０はマイクロコンピュー
タとして構成され、中央演算処理装置（ＣＰ　［７）　
４１と、メモリ４２と、入力ボート４３と、出力ポート
４４とを備え、１これらはバス４５により接続される。

駆動回路４６．４７は燃料噴射弁２８を制御するために
設けられ、駆動回路４８はイグナイタ３９を制御するた
めに設けられる。制御回路４０は、圧力センサ２４、エ
アフローメータ３２、回転数センサ３８等からの検出信
号を受け、駆動回路４６．４７を介ｊ〜で燃料噴射弁２
８に制御信号を送り、また駆動回路４日を介してイグナ
イタ３９に制御信号を送る。

第１の駆動回路４６は第１気筒の燃料噴射弁２８及び第
４気筒の燃料噴射弁２８に接続され、これらの２つの燃
料噴射弁２８を同時に同じ時間だけ開弁させることがで
きる。第２の駆動回路４７は同様に第２気筒の燃料噴射
弁２８及び第３気筒の燃料噴射弁２８に接続される。こ
こで、６点火順序は第１．３．４．２気筒の順であり、
第１気筒と第４気筒の吸気行程がクランク角度で３６０
度毎に行なわれる。同様に、第２気筒と第３気筒の吸気
行程がクランク角度で３６０度毎に交互に行なわれる。

第３図は４気筒の場合の吸気行程と燃料噴射時期とを示
している。吸気行程はハツチングＩで示され、燃料噴射
時期は点塗りＪで示されている。

第１気筒の吸気行程において、第１気筒と第４気筒が同
時に燃料噴射され、さらに第４気筒の吸気行程において
、第１気筒と第４気筒が同時に燃料噴射される。第１気
筒及び第４気筒の燃料噴射弁２８は第１の駆動回路４Ｇ
から共通的に制御されるので、燃料噴射時間、即ち燃料
噴射量は同じである。第２，３気筒についても同様であ
る。

本実施例は、このように第１及び第４気筒を１つのグル
ープとし、また第２および第３気筒を他のグループとし
ていわゆるグループ噴射を行なう装置において、各グル
ープ間の出力トルク変動の均一化を図るとともに、同一
グループの気筒間の出力トルク変動を設定値に制御する
ものである。

第４図は制御回路４０による出力トルクの制御ルーチン
を示す。このル・−チンは一定のクランク角毎に割込み
処理されて実行される。

ステップ１０１では各気筒のトルク変動量ΔＴ１が算出
される。このトルク変動を検出するため、気筒毎に取付
げられた圧力センサ２４の検出値が使用される。トルク
変動量ΔＴｒｉの計算は、例えば特開昭６０−１５０４
４６号公報に記載された手順に従って実施することがで
きる。即ち１、所定のクランク角度毎に燃焼室内圧力を
サンプリングし、燃焼室内圧力のサンプリング値の１サ
イクル分の累積値をサンプル数で割って平均有効圧力（
トルクに相当する）を求め、こうして求めたサイクル毎
の平均有効圧力を複数サイクル分だけサンプリングし、
数学的な分散（Ｓ２）を計算することによってトルク変
動量を計算する。或いは、燃焼時の最高圧力をサンプリ
ングし、この最高圧力の分散を計算することによってト
ルク変動量を計算するごともできる。或いは、実開昭６
２−３５８７７号に記載されているようＣご、機関の負
荷と、爆発行程の所定期間内における機関回転速度の変
動と、機関の負荷と機関回転速度の変動との比とを求め
、この比からトルク変動量を検出することができる。

このようにして気筒毎のトルク変動量ΔＴｒｌ〜ΔＴ、
、４が得られると、次にステップ１０２において、第１
および第４気筒すなわち第１噴射グループのトルク変動
の平均値Δ’ｒ１．Ａ　Ｖ　Ｉがにより求められ、また
ステップ１０３において、第２および第３気筒すなわち
第２噴射グループのトルク変動の平均値ΔＴ　ｒＡｖ□
が により求められる。ステップ１０４では、エンジン回転
数Ｎ、エンジン負荷Ｑ／Ｎ　（ただしＱは吸入空気量）
、エンジン水温Ｔｗ等をパラメータとするマツプから、
トルク変動量の制御目標値が算出される。

ステップ１１１〜１１４では、第１噴射グループのトル
ク変動の大きさに基いてこの噴射グループの燃料噴射量
の制御が行なわれる。

ステップ１１１では第１噴射グループのトルク変動の平
均値ΔＴ　ｒ　Ａ　Ｖ　ｌが目標値に等しいが否が判別
され、等しければステップ１１２〜１１４が飛ばされて
ステップ１１５へ進むが、等しくなければステ・ノブ１
１２において平均値６丁、、Ａｖｌが目標値よりも大き
いか否か判別される。平均値ΔＴ０□が目標（直よりも
大きいということは、第１および第４気筒の平均出力ト
ルク変動量が多過ぎることを意味し７、この場合ステッ
プ１１３が実行されて第１噴射グループの燃料噴射量が
増量される。これに対し、平均値ΔＴ　ｒＡＶｌが目標
値よりも小さい場合、第１および第４気筒の平均出力ト
ルク変動量が少なく、まだ出力トルクを小さくする余地
があるため、ステップ１１４において第１噴射グルヘブ
の燃料噴射量が減量される。しかして第１噴躬グループ
の燃料噴射量は、平均値ΔＴＦＡｖＩが目標値に近づく
ように制御される。

第２噴射グループの燃料噴射量についても同様に制御さ
れる。すなわちステップ１１５において、この噴射グル
ープのトルク変ωＪの平均値ΔＴｒＡｖｔが目標値に等
しければステップ１１６〜１１８は飛ばされるが、平均
値ΔＴ　ｒ　Ａ　Ｖ　２が目標値に等しくな４Ｊればス
テップ１１６が実行される。平均値ΔＴ　ｒＡｖｘが目
標値よりも大きい場合、スヌ・ツブ１１７において第２
噴射グループの燃料噴射油が増量され、平均値ΔＴ、、
ＡＶ□が目標値よりも小さい場合、ステップ１１８にお
いて第２噴射グループの燃料噴射量が減量される。

ステップ１２１〜１２６では第１気筒の出カド・ルク変
動が、またステップ１３１〜１３６では第４気筒の出力
トルク変動が、それぞれＦｉＪｉ定の範囲内の値ろごな
るように点火進角が制御され、これにより各気筒のトル
イア変動の大きさが均一化される。

ステップ１２１では第１気筒の）・ルク変動量ΔＴｒ＋
が平均４１７１ΔＴ　ｒ　Ａ　Ｖ　ｌに等しいか否か判
別される。第１気筒のトルク変動量Δ１゛、がＴ均値Δ
Ｔ　ｒ　Ａ　Ｖ　Ｉに等しい場合、ステップ１２２〜１
２４は飛ばされるが、トルク変動量Δ１゛ｒ１が平均値
Δ’Ｉ’ｒＡ％Ｈに等しくない場合、ステップ１２２に
おいてトルク変動量Δ］゛、が平均値Δ’Ｉ’、ＡＶＩ
よりも大きいか否か判別される。トルク変動量Δｉ’　
Ｉ’　ｌが平均値ΔＴ　ｒ　Ａ　Ｖ　＋より大きい場合
、ステップ１２３において第１気筒の点火時期の進角補
正量ΔＳＡｉが設定（ｌｌ￥ａ　”ＣＡだ１１進角側へ
変更される。逆に、ｌ・ルク変動呈へＴ□が平均値ΔＴ
　ｒａｖ＋より小さい場合、ステップ１２４において第
１気筒の点火時期の進角量ｊＥ、　ＭΔＳＡＩが設定値
ａ　”ＣＡだけ遅角側へ変更される。なお設定値ａ″Ｃ
Ａの大きさは、進角側および遅角側において別の値をと
るようにしてもよい。

次いでステップ１２５．１２６では点火進角が最大値を
越えないようにガードがかけられる。ずなわぢ、ステッ
プ１２５では進角補正量ΔＳＡＩが最大補正量ｂ″ＣＡ
以下か否か判別され、進角補正量ΔＳＡＩば、最大補正
量ｂ　’ＣＡよりも大きければステップ１２６において
この最大補正量ｂ’ＣＡに固定されるが、進角補正量Δ
ＳＡＩが最大補正量ｂ″ＣＡＣＡ以下ばステップ１２６
は飛ばされる。

ステップ１３１〜１３６では、ステップ１２１〜１２６
と全く同様にして第４気筒の点火進角量が制御される。

なお、ステップ１３１〜１３６はそれぞれステップ１２
１〜１２６と同じ処理を行なうものであり、その説明を
省略する。

しかして各ステップ１２１〜１２６．１３１〜１３６に
より、第１および第４気筒の各トルク変動量ΔＴ□。

、へＴ、、４が相互に等しくなり、トルク変動が均一化
される。

ステップ１３６の後のステップにおいて、第１および第
４気筒の場合と全く同様にして、第２および第３気筒の
トルク変動量Δ”Ｉ’　ｒ　Ｚ　＋　ΔＴｒｉが相互に
等しくなるよう点火時期が制御される。

第５図は希薄空燃比域における点火時期とトルク変動量
との関係を示す。トルク変動量は、点火時期に対して、
Ｍ　Ｂ　Ｔ　（ｎ＋ｉｎｉｍｕｍ　ａｄｖａｎｃｅ　ｆ
ｏｒｂｅｓｔ　ｔｏｒｑｕｅ）よりも遅角側はど増大し
、進角側では減少するが、進角量がある程度大きくなる
と急激に大きくなる。そこで本実施例では、同一噴射グ
ループの気筒の平均トルク変動に対して、トルク変動の
大きい気筒における点火時期は進角側に変更され、また
この進角量は、１−ルク変動が象、激に悪化しないよう
、所定の制限が設けられている。

一方トルク変動の小さい気筒における点火時期は遅角側
に変更される。これにより同一噴射グループの各気筒に
おけるトルク変動が均一化される。

第６図は、空燃比がリッチおよびリーンになった場合に
おける点火時期に対するトルク変動量の変化とＮＯｘ排
出量を示す。トルク変動量は、空燃比がリッチになると
全体的に小さくなり、逆に空燃比がリーンになると全体
的に大きくなる。上述したように本実施例では、トルク
変動量の小さい気筒においては点火時期が標準値よりも
遅角側へ変更され、またトルク変動量の大きい気筒にお
いては点火時期が標準値よりも進角側へ変更されており
、この結果、トルク変動量は各気筒で均一化されている
。ＮＯｘ排出量は空燃比がリーンであるほど少なくなり
、また点火時期が遅角側へ変化するほど少なくなる。本
実施例では、トルク変動量の小さい気筒においては点火
時期が遅角側へ変更されてＮＯｘ排気量が減少せしめら
れ、またトルク変動量の大きい気筒においては点火時期
が進角側へ変更されてＮＯｘ排気量が増加せしめられる
。この結果、ＮＯｘ排出量は空燃比が標準の大きさを有
する場合とほぼ同じとなるが、全気筒のトルク変動量が
均一になるために全気筒の平均空燃比をよりリーン側に
設定することができ、これによりＮＯｘ排出量を減少さ
せ、また燃費を向上させることができる。

なおトルク変動量が相対的に小さい気筒において、必ず
しも点火時期を遅角させる必要はなく、その時の大きさ
を維持させるようにし′ζもよい。

また、同時に燃料噴射を行なう気筒は、上記実施例のよ
うに３６０°ＣＡ間隔の行程差を有するものに限定され
ず、例えば全気筒同時に燃料噴射を行なうシステムにも
本発明を適用することができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、２以上の気筒に対して同
時に燃料噴射が行なわれる多気筒内燃機関において、金
気筒におけるトルク変動が均一なものとなり、空燃比を
さらにリーンにすることができ、ＮＯｘの排出量を低減
させるとともに、燃費を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は発明の構成図、 第２図は本発明の一実施例に係る多気筒内燃機関を示す
図、 第３図は燃料噴射のタイミングを説明する図、第４図は
トルク変動の制御ルーチンのブ１１−チャ・−ト、 第５図は点火時期とトルク変動量の関係を示すグラフ、 第６図は点火時期とトルク変動量およびＮＯｘ排出量と
の関係を空燃比をパラメータとして示すグラフである。 ２２・・・点火栓、 ２８・・・燃料噴射弁。 第１図 第２図 ２２・　・祖火栓　　２８　８料・賞υ斤第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２以上の気筒に対して同時に燃料噴射を行なう燃料
   噴射弁と、各気筒毎に設けられた点火栓と、各気筒にお
   ける出力トルク変動量を検出する手段と、該出力トルク
   変動量の大きい気筒に設けられた点火栓の点火時期を進
   角させて該気筒の出力トルク変動量を均一化させる点火
   時期制御手段と均一化された出力トルク変動量 が設定値になるよう燃料を増減制御させる手段とを備え
   ることを特徴とする多気筒内燃機関の制御装置。