JPH02176135A - 内燃機関の燃料噴射制御方法およびその装置 - 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〕 本発明は機関回転数を調整するためのガバナを備えた内
燃機関の燃料噴射制御方法およびそのための装置に関す
る。

〔従来の技術〕

機関回転数を調整するためのガバナを備えた内燃機関に
おいては、始動時にスロットルバルブが全開状態になっ
ているので特に低温下では始動困難になることがある。

始動性の改善策としては、始動時の吸入空気量を減少さ
せて濃混合気を得るチョークバルブを設けることが広く
行われている。

また、燃料噴射弁を用いる型式の内燃機関においては、
始動性改善策として、上記チョークパルプを設ける方法
の他に、次のような方法が採用されていた。

（ｉ）低温始動専用の燃料噴射弁を追加する。

（ｉｉ）吸気通路内にバイパス通路を形成しておき、該
バイパス通路の開閉制御で混合比を調整する。

（ｉｉｉ　）スロットルバルブを始動時に閉じておき始
動後に開くように、スロットル自体の動きを制御して回
転数を制御する。

（１ｖ）始動時の割り込み補正および加速補正等のソフ
ト面でスロットル開度は一定のまま回転数制御を行って
燃料噴射量を制御する。

先行技術として、特開昭６３−２３５６３２号や特開昭
６３−２９０３８号などがある。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕しかし、上記（
ｉ）の方法では余分の燃料噴射弁を必要とし、上記（ｉ
ｉ）の方法ではバイパス通路を開閉する制御機構を余分
に設けねばならず、上記（ｉｉｉ　）の方法では余分に
スロットルバルブの制御システムを設ける必要があり、
これらの方法ではいずれも装置の構造が複雑で高価にな
ってしまう。

また、上記（ｉｖ　＞のソフト上で割り込み補正等を行
う方法では、ソフト面で構成が複雑になり、メモリー容
量や応答性を解決する必要が生じる。

本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決で
き、チジークバルブを装着せずともガバナ制御による全
開始動が可能であり、しかも、特別な部品を用いずに簡
単かつ安価な構成で低温始動性を改善しうる内燃機関の
燃料噴射制御方法およびそのための装置を提供すること
である。

〔課題を解決するための手段〕

請求項１の発明は、機関回転数を調整するガバナを備え
た内燃機関の燃料噴射制御方法において、始動時の燃料
噴射パルスを通常運転時の燃料噴射パルスより長く設定
することにより濃混合比でクランキングを行い、初爆が
あって機関回転数が設定回転数を超えた時燃料噴射量を
急激に減少させることにより、上記目的を達成するもの
である。

請求項２の発明は、機関回転数を調整するガバナを備え
た内燃機関の燃料噴射制御装置において、通常運転時の
燃料噴射量を調整する通常パルス並びに始動時の燃料噴
射量を調整する始動パルスを発生するパルス発生手段と
、通常パルスと始動パルスとを比較して長い方を有効出
力として選択するパルス選択手段と、機関回転数を検出
する回転数検出手段と、機関温度を検出する温度検出手
段とを備え、始動パルスは、温度補正テーブルにより始
動時に通常パルスより長くなりかつ回転数補正テーブル
により設定回転数を超えた時急激に減少するように設定
されている構成により、上記目的を達成するものである
。

〔作用〕

以上の構成によれば、濃い混合気を必要とする始動時に
通常パルスの場合により長い基本パルスを有する始動パ
ルスで燃料噴射を行い、初爆があった後では短いパルス
へできるだけ早期に切り換えて濃混合気による初爆後の
加速不良を防止し、機関の加速度を促進させるもので、
安定した全開始動を可能ならしめると同時に、極低温に
おいても安定した良好な始動性を確保しうるガバナ付き
内燃機関が得られる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図は本発明による燃料噴射制御方法を実施するのに
好適な内燃機関の模式的構成図である。

第１図において、内燃機関１０の本体１１のシリンダボ
アに嵌合されたピストン１２はコネクティングロッド１
３を開始でクランクシャフト（不図示）に連結され、前
記ピストン１２の頂面とシリンダヘッド１４との間に燃
焼室１５が形成されている。

燃焼室１５にはシリンダヘッド１４に形成され吸排気弁
で開閉される吸排気ボートを介して吸気通路１６および
排気通路１７がそれぞれ連通されている。

吸気通路１６には、上流から、エアクリーナ１８、燃料
噴射弁（フュエルインジエクタ）２０１スロツトルバル
ブ２１およびスロットル開度センサ３９が配置されてい
る。

複数気筒を有する多気筒内燃機の場合は、吸気通路１６
は途中で各気筒に通じる複数の通路（インテークマ二ホ
ールド）に分岐され、スロットルバルブ２１および燃料
噴射弁２０は分岐前の共通の吸気通路１６内に１　（［
ｌｉｌだけ取付けられている。

図示の例は、スロットルバルブ２１の上流側に燃料噴射
弁２０を配設するシングルポイントインジェクションシ
ステムの場合を示すが、スロットルバルブの下流側に燃
料噴射弁を配設し、各気筒当たり１個の燃料噴射弁ある
いは各気筒当たり１個のスロットパルプと燃料噴射弁を
有するマルチポイントインジェクションシステムに対し
ても本発明は同様に通用可能なものである。

燃料噴射弁２０に対する燃料の供給は、燃料タンク２５
→フィルタ２６−燃料ポンプ２７→燃料噴射弁２０へ至
る供給バイブ２８を通して行われる。

この供給バイブ２８の燃料ポンプ２７と燃料噴射弁２０
との間には燃料タンク２５へ至るリターンバイブ２９が
接続され、このリターンバイブ２９には燃料噴射弁２０
へ供給する燃料圧力を一定に保ためのプレッシャレギュ
レータ３０が設けられている。

前記燃料ポンプ２７をバッテリ電源３１で駆動すること
により燃料タンク２５内の燃料が燃料噴射弁２０へ供給
され、供給バイブ２８内の余剰燃料はプレッシャレギュ
レータ３０およびリターンバイブ２９を介して燃料タン
ク２５へ戻される。

前記プレッシャレギュレータ３０は、導管３２を介して
吸気通路１６内に連通され、吸気負圧に応じて、供給バ
イブ２８内の燃料圧力と吸気負圧との差圧が一定（例え
ば２．　５ｋｇ／ａＪ）になるように設定されている。

燃料噴射弁２０は一種の電磁弁であり、その通電時間を
制御することにより開弁時間すなわち燃料噴射時間を制
御し、１サイクル当たりの燃料噴射量を制御することが
できる。

この燃料噴射弁２０はコントロールユニット３５によっ
て制御される。

このコントロールユニット３５に対しては、内燃機関の
運転状態を検出する種々のセンサおよび操作部からの信
号が入力され、これらのデータを所定のプログラムで演
算処理した結果に基づいて前記燃料噴射弁２０が制御さ
れる。

前記センサおよび操作部としては、機関回転数を検出す
るパルサーコイル等の回転数センサ３６、機関温度を冷
却水の部分で検出する冷却水温センサ３７および吸気温
センサ３８、スロットルバルブ２１の開度（位置）を検
出するスロットル開度センサ３９、スタータのオンオフ
信号を入力するスタータスイッチ４０、イグニッション
スイッチ４１などがある。

前記内燃機関１０は機関回転数を調整するためのガバナ
機構を備えたものである。

第２図はこのガバナ機構の１例を示す部分斜視図であり
、第３図および第４図は第２図中のガバナ本体の縦断面
図であり、第３図は低回転時を、第４図は高回転時をそ
れぞれ示す。

第２図〜第４図において、内燃機関１０（第１図）のク
ランクシャフト（不図示）に連結されて回転軸線４５ま
わりに回転駆動される回転体４６上には、ビン４７．４
７を介して、複数の遠心錘４８．４日が揺動自在に枢支
されている。

一方、前記回転軸線４５に沿って直線運動可能でかつ前
記遠心錘４８．４８の接触子部によって端面を押圧され
るスリーブ４９が設けられている。

前記スリーブ４９の他の端面ば、軸５０を中心に揺動可
能なレバー５１の一端に当接（または連結）されている
。

前記レバー５１の他端には、スロットルバルブ２１の操
作レバー（不図示）に連結されたリンクロッド５２の他
端が連結されており、また、該レバー５１はガバナスプ
リング５３によってスロットルバルブ全開方向にリンク
ロッド５２を引っ張る方向に付勢されている。

始動時にはガバナスプリング５３によってスロットルバ
ルブ２１（第１図）は全開状態であり、クランキングし
て完爆し機関回転数が上昇すると遠心錘４８．４８が第
４図の状態になってスリーブ４９をガバナスプリング５
３に抗して押し出すように作用し、リンクロッド５２は
スロットルバルブ２１の開度を減する方向に駆動される
。

スロットルバルブ開度が減少するとそれに応じて機関回
転数が減少する。

こうして、機関回転数は遠心錘４８．４８とガバナスプ
リング５３がバランスする値（ガバナ設定回転数）に保
持される。

なお、前記ガバナスプリング５３のばね力を変化させる
ことによりガバナ設定回転数自体を調整することも可能
である。

第１図の燃料噴射弁２０を制御するコントロールユニッ
ト３５は例えばバッテリ電源３１で作動するマイクロコ
ンピュータシステムである。

第５図はこのコントロールユニット３５のシステム構成
を示し、演算処理等を実行する制御回路５５と制御プロ
グラム等を格納したＲＯＭ５６とワーキングエリア等を
有するＲＡＭ５７などで構成されるＣＰＵ６０を備えて
いる。

前記ＣＰＵ６０に対しては、回転数センサ３６の出力を
波形整形回路６１を通して整形した信号、イグニッショ
ンスイッチ４１およびスタータスイッチ４０のオン・オ
フ信号が入力され、さらに、スロットル開度センサ３９
、冷却水温センサ３７、吸気温センサ３８の各センサ出
力並びにバッテリ電圧をＡ／Ｄ変換回路６３でデジタル
化した信号がＲＡＭ５７に入力される。

ＣＰＵ５５は以上の各データ（入力信号）を制御プログ
ラムに基づいて処理することにより燃料噴射弁２０の開
弁時間を算出し、その結果を表す信号に基づいて燃料噴
射弁駆動回路６４が作動され、開弁パルスが出力される
。

開弁パルスは燃料噴射弁２０の開弁時間を調整して燃料
噴射量を規制する駆動パルスである。

ところで、本発明による内燃機関の燃料噴射制御方法は
、以上説明したようなガバナ付き内燃機関において、燃
料噴射弁２０の噴射パルス（開弁パルス）として、始動
する時に作動する始動パルスとそれ以外の運転状態で作
動する通常パルスの２種類のパルスを使用し、機関運転
条件に応じてそれぞれのパルス長さをプログラムに沿っ
て補正するとともに両者を比較し、長い方のパルスを選
択して燃料噴射を実行する場合の動作手順（ソフト）に
係わるものである。

そこで、本発明によれば、機関回転数を調整するガバナ
を備えた内燃機関の燃料噴射制御方法において、始動時
の燃料噴射パルスを通常運転時の燃料噴射パルスより長
く設定することにより濃混合比でクランキングを行い、
初爆があって機関回転数が設定回転数を超えた時燃料噴
射量を急激に減少させるという制御方法が採用される。

請求項２の本発明は上記方法発明を実施する装置に係わ
るものである。

請求項２の本発明によれば、機関回転数を調整するガバ
ナを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、通常
運転時の燃料噴射量を調整する通常パルス並びに始動時
の燃料噴射量を調整する始動パルスを発生するパルス発
生手段と、通常パルスと始動パルスを比較して長い方を
有効出力として選択するパルス選択手段と、機関回転数
を検出する回転数検出手段と、機関温度を検出する温度
検出手段とを備え、始動パルスは、温度補正テーブルに
より始動時に通常パルスより長くなりかつ回転補正テー
ブルにより設定回転数を超えた時急激に減少するように
設定されている燃料噴射制御装置が提供される。

上記通常パルスおよび始動パルスは次のようにして算出
される。

前記ＣＰＵ６０のＲＯＭ５６には、スロットルバルブ２
１　（第１図）の開度αと機関回転数Ｎとをパラメータ
とする基本パルスＴｐ　（第７図）のデータを記憶させ
たマツプが格納されており、スロットルバルブ開度αと
機関回転数Ｎとの検出値に基づいて前記データの中から
該当する基本パルスＴｐのデータＱを出力する。

次いで、冷却水温などの機関運転状態に応じた各補正係
数やバッテリ電圧（電源電圧）による補正分などをＲＯ
Ｍ５６内に設定された補正テーブルから求めた後、最終
的な通常パルス（噴射時間＝噴射１）Ｔｉを演算する。

一方、始動する時に上記通常パルスＴｉとともに出力さ
れる始動パルスＴｃｓは、ＲＯＭ５６に格納された冷却
水温による補正テーブルから求められる始動基本パルス
Ｔｃｓｔｗを回転補正および時間補正して算出される。

本発明による燃料噴射においては、上記通常パルスＴｉ
と始動パルスＴｃｓのうち、大きい方（時間的に長い方
）が有効パルスとして噴射弁２０（第１図）へ出力され
る。

これら通常パルスＴｉおよび始動パルスＴｃｓの演算式
は次のとおりである。

マス、通常パルスＴｉについては、 Ｔｉ＝Ｔｅ十Ｔｓ　　（ｍｓ） Ｔｅ−ＴｐＸＫｔｐＸＣｏｅｆＸＫａｉｒＸＫｆｔ ここで、 Ｔｐ：基本パルス Ｋｔｐ　：Ｔｐの補正（通常では１．０）Ｃｏｅｆ：水
温が低い時およびスタータＳＷのＯＮ、ＯＦＦ時の補正 Ｋａｉｒ：吸気温補正 Ｋａｌｔ：高度補正 ＴＳ：バッテリ（電源）電圧補正 によって演算される。

始動パルスＴｃｓについては、 Ｔｃ５＝Ｔｃｓ　ｔｗＸＫｌｍＸＫＩ　ｔ　（ｍｓ）７
’ｃｓｔｗ：冷却水温による補正 Ｋ１ｍ：機関回転数による補正 Ｋｉｔ：始動操作１＆（スタータスイッチ４０がオフに
なった後）の経過時間による補正 第６図は回転数補正テーブルを示すグラフであり、グラ
フ中の実線は本発明の燃料噴射制御における始動パルス
Ｔｃｓの回転数補正係数Ｋｉｎを示し、鎖線Ｘは従来の
燃料噴射パルスの回転数補正係数を示す。

内燃機関では、例えば、始動時のクランキング回転数は
２００〜２５０ｒｐｍの場合、初爆時にはやや上昇して
３００ｒｐｍ程度になる。

第６図のグラフはこのような内燃機関を想定したグラフ
であり、クランキング時にはＫｉｎを１゜０に維持し、
３００ｒｐｍに達するとＫｉｎは１０、から０．２まで
急激に減少している。

このような回転補正テーブルを使用することにより、始
動時の燃料噴射パルス（始動基本パルスＴｃｓｔｗ）を
通常運転時の噴射パルスより長く設定することにより濃
混合比でクランキングを行い、初爆があって機関回転数
が設定回転数を超えた時燃料噴射量を急激に減少させる
制御が可能になる。

こうして初爆後早期に燃料噴射量を急激に減少させるこ
とにより機関回転の加速を円滑に促進させ、ガバナ設定
回転数整定後の過濃状態によるサージング等を無くすこ
とが可能になった。

第７図は始動後の経過時間に対する通常パルスＴｉと始
動パルスＴｃｓの関係を冷却水温度をパラメータとして
模式的に示すグラフである。

第７図において、通常パルスＴｉは前述のごとくスロ７
）ルバルブ開度αおよび機関回転数Ｎから求められる基
本パルスＴｐに機関温度などの補正係数を掛けて算出さ
れるが、その値は例えば上限値Ｕと下限値ｌとの間で変
動する程度であり、始動パルス’ｌ’ｃｓに比べて変動
中が小さい。

一方、始動パルスＴｃｓは、前述のように始動基本パル
スＴｃｓＬｗに回転補正係数Ｋｉｎおよび時間補正係数
Ｋｉｔを乗じて算出されるが、回転補正係数Ｋｉｎは初
爆回転数近傍で急激に減少するように設定され、また、
時間補正係数Ｋｌｔも始動から２〜３秒経った時点で大
巾に減少するので、第７図に示すような右下がり特性を
有し通常パルスＴｉと数秒後に交叉するグラフで表され
る。

勿論、始！パルスＴｃｓの基本パルスＴｃ５ｔＷは冷却
水温度が低いほど大きな値に設定されている。

第８図は始動装置の動作例を示すフローチャートである
。

第８図において、ステップＳ１で始動パルスＴｃｓの計
算指令があると、ステップＳ２でスタータスイッチ４０
がオンであるかオフであるかを検知し、オン（機関がＲ
ＵＮＯ状！３）であれば設定時間直接ステップＳ４へ進
み、設定時間後はステップＳ３へ進んで時間補正分Ｋｉ
ｔを算出した後ステップＳ４へ進む。

一方、ステップＳ２でスタータスイッチ４０がオフにな
って機関がＲＵＮの状態であれば、ステップＳ３へ進ん
で時間補充分Ｋｉｔを算出した後、ステップＳ４へ進む
。

ステップＳ４で回転数センサ３６（第１図）の検出信号
に基づいて回転数補正係数ＫＩｎを求め、次のステップ
Ｓ５で冷却水温センサ３７の検出信号に基づいて始動基
本パルスＴＣｓｔｗを求める。

然る後、ステップＳ６で始動パルスＴｃｓ＝Ｔｃｓｔｗ
ＸＫ１ｔＸＫ１ｎを計算する。

こうして計算した始動パルス’［’ｃｓを燃料噴射弁２
０へ出力し、その時間分噴射弁４０を開弁することによ
り燃料噴射量が決められる。

ステップＳ６で始動パルスＴｃｓが計算されると再びス
テップＳ１へ戻り、次の燃料噴射量（開弁時間）の計算
が同様に繰り返される。

第９図は本発明による燃料噴射制御方法でガバナ付き内
燃機関を一２６℃の極低温で全開始動した時の機関回転
数Ｎおよびスロ７）ルバルブ開度αの実測値を示すグラ
フである。

第９図において、■はクランキングを、■は初爆を、■
は完爆後の加速を、■はガバナ設定回転数を、■はアイ
ドル操作にする減速を、■はアイドリング運転を、それ
ぞれ示す。

クランキング■の回転数は例えば２００〜２５Ｑｒｐｍ
であり、初爆■の回転数は例えば３００ｒｐｍであり、
ガバナ設定回転数■は例えば２８ＱＱｒｐｍであり、ア
イドリング回転数■は例えば９００ｒｐｍである。

始動パルスＴｃｓを算出するための回転数補正係数Ｋｌ
ｎは、第６図に示すように、回転数３０Ｑｒｐｍ前後で
１．０から０．２へ急激に減少しており、したがって、
第９図の運転においても、初爆■があって機関回転数が
設定回転数（３００ｒｐｍ）を超えた時燃料噴射量を急
激に減少させるように設定されている。

第９図中の時間Ｃは燃料噴射量が急激に減少する点を示
す。

第９図のグラフからも明らかなように、本発明の燃料噴
射制御方法を実施することにより、常温以上のみならず
極低温での全開始動においても、１回のクランキングで
非常に安定しかつガバナ設定回転数への加速性にもすぐ
れた良好な始動性を確保することができた。

さらに、１個の燃料噴射弁２０を用いて基本ソフト内の
データ変更のみで対処できるので、簡単かつ安価な構成
で始動時の上記燃料噴射制御を実施することができた。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなごとく、本発明によれば、機関
回転数を調整するガバナを備えた内燃機関の燃料噴射制
御方法において、始動時の燃料噴射パルスを通常運転時
の燃料噴射パルスより長（設定することにより濃混合比
でクランキングを行い、初爆があって機関回転数が設定
回転数を超えた時燃料噴射量を急激に減少させる制御方
法を採用したので、極低温においても安定かつ良好な始
動性を確保でき、全開始動を円滑に行うことができ、し
かも、基本ソフト内のデータ変更のみで簡単に実施しう
る内燃機関の燃料噴射制御方法が得られる。

また、別の本発明によれば、機関回転数を調整するガバ
ナを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、通常
運転時の燃料噴射量を調整する通常パルス並びに始動時
の燃料噴射量を調整する始動パルスを発生するパルス発
生手段と、通常パルスと始動パルスを比較して長い方を
有効出力として選択するパルス選択手段と、機関回転数
を検出する回転数検出手段と、機関温度を検出する温度
検出手段とを備え、始動パルスは、温度補正テーブルに
より始動時に通常パルスより長くなりかつ回転数補正テ
ーブルにより設定回転数を超えた時急激に減少して通常
パルスにより短くなるように設定するので、極低温にお
いても安定かつ良好な始動性を確保でき、しかも基本ソ
フト内データ変更のみで簡単かつ安価に実施しうる内燃
機関の燃料噴射制御装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施した燃料噴射制御装置の全体構成
を示す模式図、第２図は内燃機関のガバす装置を例示す
る斜視図、第３図は低回転時のガバナ本体の縦断面図、
第４図は高回転時のガバナ本体の縦断面図、第５図は本
発明を実施するための燃料噴射制御装置のブロック図、
第６図は始動パルスの回転数補正テーブルを示すグラフ
、第７図は始動パルスおよび通常パルスの変化を例示す
るグラフ、第８図は本発明の燃料噴射制御で用いる始動
パルスを計算する手順のフローチャート、第９図は本発
明による燃料噴射制御を実際の内燃機関で実施した時の
回転数およびスロットルバルブ開度の実測データのグラ
フである。 １０−・−・・・・・−・内燃機関、１６−・−−一−
−−−・・吸気通路、２０・−・・−・・・燃料噴射弁
、２１−−−−−−−−−−−スロットルバルブ、３５
・・・−・−・−・・コントロールユニット、３６−・
・・−・・−回転数センサ、３７−・−−−一−・・−
冷却水温センサ、３８・−・−・−・−・・・吸気温セ
ンサ、３９　　　スロットルバルブ開度センサ、４０−
・−−−一一−−−−スタータスイッチ、４１　　　イ
グニッションスイッチ、’ｌ’ｉ−・−一−−−・−通
常パルス、’ｌ’ｃｓ・・−・・・−・始動パルス、Ｋ
ｌｎ−・−一・・−・・回転数補正係数。 第 図 第 図 時 間 第 図 倚閏

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関回転数を調整するガバナを備えた内燃機関の
   燃料噴射制御方法において、始動時の燃料噴射パルスを
   通常運転時の燃料噴射パルスより長く設定することによ
   り濃混合比でクランキングを行い、初爆があって機関回
   転数が設定回転数を超えた時燃料噴射量を急激に減少さ
   せることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御方法。
2. （２）機関回転数を調整するガバナを備えた内燃機関の
   燃料噴射制御装置において、通常運転時の燃料噴射量を
   調整する通常パルス並びに始動時の燃料噴射量を調整す
   る始動パルスを発生するパルス発生手段と、通常パルス
   と始動パルスを比較して長い方を有効出力として選択す
   るパルス選択手段と、機関回転数を検出する回転数検出
   手段と、機関温度を検出する温度検出手段とを備え、始
   動パルスは、温度補正テーブルにより始動時に通常パル
   スより長くなりかつ回転数補正テーブルにより設定回転
   数を超えた時急激に減少するように設定されていること
   を特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。