JPH0313421B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、内燃機関の電子制御式燃料噴射装置
に係り、特に、自動車用内燃機関に用いるに好適
な、吸入空気通路に設けられたメジヤリングプレ
ートの開き量で吸入空気量を測定するベーン式エ
アフローメータにより検出されたエンジンの吸入
空気量とエンジン回転数から求められるエンジン
負荷に応じて基本の燃料噴射量を算出するように
した内燃機関の電子制御式燃料噴射装置の改良に
関する。

【従来の技術】

内燃機関（エンジンと称する）の燃焼室に所定
空燃比の混合気を供給する方法の１つに、いわゆ
る電子制御式燃料噴射装置を用いるものがある。
これは、エンジン内に燃料を噴射するためのイン
ジエクタを、例えば、エンジンの吸気マニホルド
あるいはスロツトルボデイにエンジン気筒数個あ
るいは１個配設し、該インジエクタの開弁時間を
エンジンの運転状態に応じて制御することによ
り、所定の空燃比の混合気がエンジン燃焼室に供
給されるようにするものである。このような電子
制御式燃料噴射装置としては、種々あるが、特に
近年は、電子制御回路がデジタル化されたデジタ
ル電子制御式燃料噴射装置が開発されている。 このような電子制御式燃料噴射装置において、
通常時は、エアフローメータ等を用いて検出され
たエンジン吸入空気量と、デイストリビユータか
ら入力されるエンジン回転信号から検出されたエ
ンジン回転数よりエンジン１回転当りの吸入空気
量として求められるエンジン負荷に応じて算出さ
れる基本の燃料噴射量に、エンジン各部に配設さ
れたセンサから入力されるエンジン状態等に応じ
た信号による補正を加え、エンジン回転と同期し
て常に同じクランク位置で噴射する同期噴射が行
われている。又、始動性の向上あるいは加速直後
の応答性を向上するため、通常の同期噴射とは別
に、走行状態に合せてセンサからの信号が入つた
直後だけ所定量の噴射を行う非同期噴射が行われ
ている。 前記同期噴射に対応してインジエクタを開いて
いる同期噴射時間は、例えば、エアフローメータ
からの吸入空気量とデイストリビユータからの回
転信号より求められるエンジン負荷（＝吸入空気
量／エンジン回転数）に応じて算出される基本噴
射時間に、各センサからの信号により、冷間時、
加速時等その時のエンジン状態に応じて噴射時間
を補正するための補正係数を乗算し、更に、電圧
変動によるインジエクタの作動遅れを補正するた
めの無効噴射時間を加えることによつて決定され
ている。 前記基本噴射時間は、例えば、エンジン始動性
の向上を図るため、エンジン始動時には吸入空気
量、エンジン回転数に拘らず所定時間とされるこ
とによつて、始動時補正され、又、始動直後のエ
ンジン回転を安定させるため、エンジン始動後の
一定時間は増量されることによつて、始動後増量
補正され、更に、吸入空気温が低い時に空気密度
が大きくなつて空気量が増大することによる空燃
比のずれを防止するため、吸入空気温が低い時に
増量されることによつて、吸入空気温補正され、
又、冷間時の運転性確保のため、冷却水温の低い
時は増量されることによつて、暖機増量補正さ
れ、更に、加速直後のもたつきの防止及び加速性
能の向上を図るため、加速直後の一定時間は増量
を行うことによつて暖機時加速増量補正され、
又、高負荷時にエンジン出力を増大させるため、
絞り弁開度が例えば60゜以上の高負荷時に増量を
行うことによつて、出力増量補正され、更に、混
合気の空燃比を所定空燃比、例えば理論空燃比近
傍とするため、排気ガス中の酸素濃度に応じて増
量比を変化させることによつて、空燃比フイード
バツク補正されている。 又、触媒コンバータの過熱防止及び燃費節減の
ため、あるいは、車速を強制的に抑えるため、エ
ンジンブレーキ時、あるいは、車速が規定最高速
度を越えた時には、燃料噴射を停止して燃料カツ
トを行うようにされている。 このような電子制御式燃料噴射装置、特にデジ
タル化されたデジタル電子制御式燃料噴射装置に
よれば、燃料噴射量を極めて精密に制御すること
が可能となるという特徴を有する。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、従来の電子制御式燃料噴射装
置、特に、吸入空気量の検出を、第１図及び第２
図に示すような、回動自在なシヤフト１２ａに固
着された、吸入空気（吸気）通路中に挿入される
メジヤリングプレート１２ｂと、該メジヤリング
プレート１２ｂを吸気通路を閉じる方向に付勢す
るリターンスプリング１２ｃと、前記シヤフト１
２ａの一端に配設されたポテンシヨメータ１２ｄ
とを有し、吸気通路中を流れる空気による開き方
向の力とリターンスプリング１２ｃによる閉じ方
向の力との釣合によつて決まるメジヤリングプレ
ート１２ｂの開き量（開度）を、ポテンシヨメー
タ１２ｄによつて検出して吸入空気量として出力
するベーン式エアフローメータ１２により行うよ
うにしたものにおいては、吸入空気量が非常に大
きくなる高速時や高負荷時に、吸入空気の脈動に
よりメジヤリングプレート１２ｂが開きすぎて、
エンジンの吸入空気量が過大評価され、燃料噴射
量も過大となつて、いわゆるオーバーリツチを発
生することがあつた。図において、１２ｅはコン
ペンセーシヨンプレートである。前記のような欠
点を防止するべく、エアフローメータ内にフルロ
ードストツパを設けてメジヤリングプレートの開
きすぎを防止したり、あるいは、燃料噴射量の最
大値τmaxを設定することが行われているが、必
ずしも十分な効果をあげることはできなかつた、
特に、後者の方法において、最大値τmaxを、第
３図の二点鎖線Ａに示す如く、エンジン回転数に
よらず一定とした場合には、エンジン高回転時
に、燃料噴射量の制限がほとんど効かなくなり、
やはりオーバーリツチとなつてエンジン出力が低
下してしまう。一方、最大値τmaxを、第３図の
一点鎖線Ｂあるいは破線Ｃに示す如く、エンジン
回転数に応じて２段階に変化させることも考えら
るが、一点鎖線Ｂで示す如く、エンジン高回転時
に十分な出力が得られるように、エンジン高回転
時の最大値τmaxを比較的小さな値に設定する
と、エンジン中回転域において、τmaxによる制
限が効きすぎて、空燃比が比較的リーンとなり、
第４図の一点鎖線Ｂに示す如く、エンジン中回転
磯で排気ガス温度が上昇してしまうことがある。
又、第３図の破線Ｃに示す如く、エンジン中回転
域での排気ガス温度の上昇を防止すべく、エンジ
ン高回転時の最大値τmaxを比較的大きな値に設
定すると、エンジン高回転時にオーバーリツチと
なつてエンジン出力が低下してしまうという問題
点を有した。 実際にエンジンのインジエクタから噴射される
燃料噴射量は、種々の増量補正係数で補正されて
いるものである。又、これら種々の増量補正係数
は互いに独立して算出されるものであるので、吸
入空気量の検出値において前述のようなオーバー
リツチの誤差が比較的少ないときであつても、こ
れら他の種々の増量補正係数による補正が、燃料
噴射量を増量するように重なつた場合には、エン
ジンのインジエクタから実際に噴射される燃料噴
射量がオーバーリツチとなつてしまうという問題
もある。 本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなさ
れたもので、吸濃空気の脈動によるベーン式エア
フローメータの吸入空気量検出誤差に拘らず、的
確な燃料噴射を行つて、排気ガス温度とエンジン
出力との両立点を容易に得ることができると共
に、種々の増量係数により燃料噴射量が重なつて
増量補正されてしまう場合でも、確実に、エンジ
ンのインジエクタから実際に噴射される燃料噴射
量の過剰増量を防止し、排気温度の過度の上昇等
を確実に防止することができる内燃機関の電子制
御式燃料噴射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、吸入空気通路に設けられたメジヤリ
ングプレートの開き量でエンジンの吸入空気量を
測定するベーン式エアフローメータと、エンジン
回転数を検出する回転数センサと、エンジン内燃
料を噴射するインジエクタと、エンジンの吸入空
気量とエンジン回転数から求められるエンジン負
荷に応じて基本の燃料噴射時間を算出すると共
に、該基本の燃料噴射時間を種々の増量補正係数
で補正して有効同期噴射時間とし、少なくともエ
ンジン回転数が高回転になるほど小さくなるよう
に設定された排気ガス温度の低下のための燃料増
量も考慮して最大値を該有効同期噴射時間が越え
ないように制限して燃料噴射信号とし、該燃料噴
射信号を前記インジエクタに出力する電子制御回
路とを備えることにより、前記目的を達成したも
のである。

【作用】

第８図Ａは、実吸入空気量とベーン式エアフロ
ーメータにより検出された吸入空気量の関係を示
す線図である。 この第８図Ａにおいて、ｂ点は前述のエンジン
高回転時に発生する吸入空気の脈動によるオーバ
ーリツチが発生する最低実吸入空気量、即ち、最
低エンジン回転数である。厳密には、ある種の誤
差はあるが、吸入空気量とエンジン回転数は比例
するものとしている。 この図において破線は実吸入空気量とエアフロ
ーメータにより検出された吸入空気量が比例した
場合の仮想の関係を示すもので、実線は実吸入空
気量とエアフローメータにより検出された吸入空
気量の実際の関係を示すものである。この図に示
されるように、ｂ点より大きい実吸入空気量にお
いて、実吸入空気量とエアフローメータにより検
出された吸入空気量は比例しなくなつている。即
ち、前述の吸気脈動によるエアフロメータのメジ
ヤリングプレートの開きすぎの発生による偏差で
ある。 第８図Ｂは、実吸入空気量、即ち、エンジン回
転数とベーン式エアフローメータにより検出され
た吸入空気量の偏差量の関係、即ち前述の吸気脈
動によるエアフロメータのメジヤリングプレート
の開きすぎの発生にする偏差を示す線図である。 この第８図Ｂにおけるｂ点は、前述の第８図Ａ
におけるｂ点と同様に、吸気脈動によるエアフロ
メータのメジヤリングプレートの開きすぎが発生
する最低実吸入空気量、即ち、最低エンジン回転
数である。 この第８図Ｂに示されるような吸気脈動による
エアフロメータのメジヤリングプレートの開きす
ぎの発生による偏差が発生すると、実吸入空気量
はエアフロメータにより検出された値より小さく
なつてしまう。従つて、この検出値により、燃料
噴射量の制御を行うと、目標とする空燃比より実
際の空燃比がオーバーリツチとなり、機関出力が
低下してしまう。このため、本発明では、第３図
のａ点より高エンジン回転数での実線Ｄに示され
るように、最大値τmaxを減少させている。な
お、この第３図におけるａ点は第８図Ａ及びＢに
おける吸気脈動によるエアフロメータのメジヤリ
ングプレートの開きすぎによる空燃比のオーバー
リツチが発生する最低実吸入空気量、即ち、最低
エンジン回転数であるｂ点に対応するものであ
る。 第３図に示されるように、燃料噴射量の最大値
τmaxは、通常ある程度の余裕を持つたやや大き
めの一定値τuである。しかし、本発明では、オ
ーバーリツチが発生する。ａ点より高エンジン回
転数の領域において最大値τmaxを大きく減少さ
せ、この最大値τmaxにより適正な空燃比の制御
をし、排気ガスの温度上昇を防いでいる。 又、この第３図のａ点より高エンジン回転数領
域において実線Ｄで示される最大値τmaxは右下
がりの特性を持つている。これは第８図Ｂに示さ
れるように、ベーン式エアフローメータにより検
出された吸入空気量のオーバーリツチによる偏差
量が、ｂ点より高エンジン回転数側で増大してい
るためである。このような第３図の実線Ｄの右下
がりの特性により、エンジン回転数に従つて最大
値τmaxを決定することにより、エンジン出力を
低下させることなく排気ガス温度の上昇を防止す
ることができる。 更に、本発明では、燃料噴射量の最大値を用い
てエンジンのインジエクタから実際に噴射される
燃料噴射量のオーバーリツチを防止するために、
種々の増量補正係数で補正され決定された燃料噴
射量、即ち、有効同期噴射時間に対してオーバー
リツチ防止の制限を行つている。 これら種々の増量補正係数は、それぞれ様々な
エンジンの運転条件に従つて独立して算出され、
燃料噴射量の増量補正（場合によつては減量補
正）に用いられている。従つて、これら種々の増
量補正係数により燃料噴射量の増量が重なつてし
まつた場合には、たとえ吸入空気量の検出値の誤
差の影響（吸入空気量検出のオーバーリツチ偏
差）が比較的少なかつたとしても、最終的にエン
ジンのインジエクタから噴射される燃料噴射量は
オーバーリツチとなつてしまう。このようなエン
ジンのインジエクタから噴射される燃料噴射量の
オーバーリツチが発生してしまうと、エンジンの
排気ガス温度が上昇してしまう。なお、このエン
ジンの排気ガス温度の上昇の度合はエンジンの回
転数等に応じて変化するものである。 しかしながら、本発明では、種々の増量補正係
数で補正された燃料噴射量、即ち、有効同期噴射
時間に対してオーバーリツチが発生しないように
制限している。従つて、確実に、エンジンのイン
ジエクタから実際に噴射される燃料噴射量の過剰
増量を防止し、排気温度の過度の上昇等を確実に
防止することができる。 又、このようなエンジンのインジエクタから実
際に噴射される燃料噴射量の過剰増量を防止する
方法としては、前述のような種々の増量補正係数
によるそれぞれの増量間に優先順位を付けたり、
様々な運転条件に対して種々の増量補正係数によ
る各増量値を相互に適合させ各増量値の妥当点を
求める等の方法が考えられる。しかしながら、こ
れらの方法はいずれも非常に複雑なものとなり、
確実に燃料噴射量の過剰増量を防止するという点
においても疑問がある。 しかしながら、本発明の、種々の増量補正係数
で補正して求められた燃料噴射量、即ち、有効同
期噴射時間が過大にならないように制限する方法
は、極めてシンプルであると共に、実際にエンジ
ンのインジエクタから噴射される燃料噴射量の過
剰増量を確実に防止することができる。又、この
ような本発明の方法によれば、エンジンの排気ガ
ス温度が低下したときになされた燃料噴射量の増
量を、不必要に制限してしまうという問題もな
い。

【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。 本発明に係る内燃機関の電子制御式燃料噴射装
置の実施例は、第５図及び第６図に示す如く、エ
ンジンの吸気通路１０に配設された、エンジンの
吸入空気量を検出する、前記のようなベーン式エ
アフローメータ１２と、エンジン回転に応じたパ
ルス信号を発生するデイストリビユータ１４と、
エンジン冷却水温を検出する冷却水温センサ１６
と、前記エアフローメータ１２内に配設された、
エンジン吸入空気温を検出する吸入空気温センサ
１８と、吸気通路１０に配設された絞り弁２０の
開度及び絞り弁開度変化を検出するスロツトルポ
ジシヨンセンサ２２と、エンジン始動中にスター
タ信号を発生するスタータスイツチ２４と、排気
通路２６に配設された、排気ガス中の酸素濃度を
検出する酸素濃度センサ２８と、変速機３０の軸
の回転数から車両の走行速度を検出するための車
速センサ３２と、エンジンの吸気マニホルド３４
内に燃料を噴射するためのインジエクタ３６と、
エンジンの吸入空気量とエンジン回転数から求め
られるエンジン負荷（＝吸入空気量／エンジン回
転数）に応じて基本の燃料噴射時間を算出すると
共に、エンジン状態等に応じて前記燃料噴射時間
を補正し、更に、補正された燃料噴射時間がエン
ジン回転数及びエンジン冷却水温の関数として設
定された燃料噴射時間の最大値τmaxを越えない
ように制限して、燃料噴射信号を前記インジエク
タ３６に出力するデジタル電子制御回路３８とか
ら構成されている。第５図において、４０はエア
クリーナ、４２はサージタンク、４４は点火プラ
グ、４６は触媒コンバータであり、又、第６図に
おいて、４８はバツテリである。 第５図に示された前記デジタル電子制御回路３
８は、第６図に詳細に示す如く、前記エアフロー
メータ１２（吸入空気温センサ１８を含む）、冷
却水温センサ１６、及び、バツテリ４８出力のア
ナログ信号をデジタル信号に変換するためのアナ
ログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器５０と、前記デ
イストリビユータ１４、スロツトルボジシヨンセ
ンサ２２、スタータスイツチ２４、酸素濃度
（O₂）センサ２８、車速センサ３２出力のデジタ
ル信号を入力するための入力インターフエース回
路５２と、中央演算処理回路（CPU）５４と、
リードオンリーメモリ（ROM）５６と、ランダ
ムアクセスメモリ（RAM）５８と、中央演算処
理回路５４における演算結果をインジエクタ３６
に出力するのに適した燃料噴射信号に変換する出
力インターフエース回路６０とから構成されてい
る。 以下第７図を参照して動作を説明する。まずデ
ジタル電子制御回路３８は、エアフローメータ１
２出力の吸入空気量Ｑとデイストリビユータ１４
出力から算出されるエンジン回転数Ｎにより、次
式を用いて、エンジン負荷（＝Ｑ／Ｎ）に応じた
基本噴射時間T_Pを算出する。 T_P＝Ｋ・Ｑ／Ｎ …(1) ここでＫは係数である。 更に、各センサからの信号に応じて、次式を用
いて前記基本噴射時間T_Pを補正することにより、
有効同期噴射時間τ1を算出する。 τ1＝T_P・ｆ(A/F)・ｆ(WL)・ｆ(THA)・｛１＋ｆ(ASE)
＋ｆ(AEW)＋ｆ(OTP)｝｛１−ｆ(RS)｝…(2) ここで、ｆ（Ａ／Ｆ）は空燃比補正係数、ｆ
〔WL）は暖機増量補正係数、ｆ（THA）は吸入
空気温補正係数、ｆ（ASE）は始動後増量補正係
数）、ｆ（AEW）は暖機時加速増量補正係数、ｆ
（OTP）はオーバーヒート（出力）増量係数、ｆ
（RS）は減量係数である。 次いで、前記冷却水温センサ１６の出力に応じ
て、冷却水温が、例えば70℃を越えている高温時
には、まずエンジン回転数を読み込む。その後、
このエンジン回転数と、第３図の実線Ｄに示され
るようなエンジン回転数からの燃料噴射量の最大
値τmaxの換算方法により、この最大値τmaxを
求める。なお、この第３図の実線Ｄに示されるエ
ンジン回転数と、燃料噴射量の最大値τmaxとの
関係はマツプとしてリードオンメモリ５６に記憶
されている。このτmaxと前記τ₁とを比較し、τ₁
がτmaxを越えている場合には、テーブルから読
み込まれたτmaxをτ₁とする。 更に、このようにして求められたτ₁とτmaxの
上限値τuが比較され、τ₁がｕを越えている場合に
は、このτuがτ₁とされる。 又、冷却水温が70℃以下である低温時には、前
述のような、第３図の実線Ｄに示されるτmaxの
テーブル値からの読み出しを行わず、τmaxの上
限τuとτ₁を比較し、τ₁がτuを越えていれば、この
τuがτ₁とされる。 このようにして求められる有効同期噴射時間τ₁
に、次式に示す如く、バツテリ電圧が低下した際
のインジエクタ３６の応答遅れ時間に対応する無
効噴射時間τvを加えることにより、同期噴射時
間τsを算出する。 τs＝τ₁＋τv …(3) この同期噴射時間τsに対応する燃料噴射信号
が、インジエクタ３６に出力され、エンジン回転
と同期してインジエクタ３６が同期噴射時間τsだ
け開かれて、エンジンの吸気マニホルド３４内に
燃料が噴射される。 本実施例においては、燃料噴射時間の最大値
τmaxを、エンジン回転数だけでなくエンジン冷
却水温に応じても変化させるようにしているの
で、特に、エンジン冷却水温の低温時にはτmax
が必要以上に制限されることがなく、良好な燃料
増量補正が行われて、エンジン冷却水温に適した
燃料噴射制御が行われる。なお、エンジン冷却水
温によらずτmaxを一定としてもよい。 なお、前記実施例においては、エンジン冷却水
温が70℃以下である低温時には、τmaxをτuと一
致させ、エンジン回転数に拘らず一定とするよう
にしていたが、エンジン冷却水温の低温時には、
高温時とは異なる別のテーブルを使うようにして
も勿論構わない。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、吸入空気
の脈動によりベーン式エアフローメータの吸入空
気量検出誤差に拘らず、的確な燃料噴射を行うこ
とができ、従つて、排気ガス温度とエンジン出力
との両立を図ることができると共に、種々の増量
係数により燃料噴射量が重なつて増量補正されて
しまう場合でも、シンプルな制御方法で、確実
に、エンジンのインジエクタから実際に噴射され
る燃料噴射量の過剰増量を防止し、排気温度の過
度の上昇等を確実に防止することができるという
優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の電子制御式燃料噴射装置にお
いて使用されているエアフローメータの構成を示
す分解斜視図、第２図は、同じく断面図、第３図
は、従来例及び本発明の実施例におけるエンジン
回転数と燃料噴射量の最大値の関係を示す線図、
第４図は、同じくエンジン回転数と排気ガス温度
の関係を示す線図、第５図は、本発明に係る内燃
機関の電子制御式燃料噴射方法が採用された電子
制御式燃料噴射装置の実施例が配設された内燃機
関を示す、一部ブロツク線図を含む断面図、第６
図は、前記実施例の回路構成を示すブロツク線
図、第７図は、同じく前記実施例における燃料噴
射時間の計算ルーチンを示す流れ図、第８図Ａ
は、実吸入空気量とベーン式エアフローメータに
より検出された吸入空気量の関係を示す線図、第
８図Ｂは、実吸入空気量とベーン式エアフローメ
ータにより検出された吸入空気量の偏差量の関係
を示す線図である。 １２……エアフローメータ、１４……デイスト
リビユータ、１６……冷却水温センサ、１８……
吸入空気温センサ、２２……スロツトルポジシヨ
ンセンサ、２４……スタータスイツチ、２８……
酸素濃度センサ、３２……車速センサ、３６……
インジエクタ、３８……デジタル電子制御回路、
ａ……最大値τmaxを低下させる最低エンジン回
転数、ｂ……オーバーリツチが発生する最低実吸
入空気量（最低エンジン回転数）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸入空気通路に設けられたメジヤリングプレ
   ートの開き量でエンジンの吸入空気量を測定する
   ベーン式エアフローメータと、 エンジン回転数を検出する回転数センサと、 エンジン内に燃料を噴射するインジエクタと、 エンジンの吸入空気量とエンジン回転数から求
   められるエンジン負荷に応じて基本の燃料噴射時
   間を算出すると共に、該基本の燃料噴射時間を
   種々の増量補正係数で補正して有効同期噴射時間
   とし、少なくともエンジン回転数が高回転になる
   ほど小さくなるように排気ガス温度の低下のため
   の燃料増量も考慮して設定された最大値を該有効
   同期噴射時間が越えないように制限して燃料噴射
   信号とし、該燃料噴射信号を前記インジエクタに
   出力する電子制御回路と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の電子制御式
   燃料噴射装置。