JPH04101044A - 多気筒内燃機関の燃料供給制御装置 - 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〉 本発明は多気筒内燃機関の燃料供給制御装置に関し、詳
しくは、多気筒内燃機関の各気筒毎の空燃比を均一化で
きる制御装置に関する。

〈従来の技術〉 内燃機関の燃料供給制御装置としては、従来以下のよう
なものかある。

即ち、各気筒別に燃料噴射弁を設ける一方、機関の吸入
空気流量Ｑ又は機関の吸気負圧ｐｂと、機関回転速度Ｎ
とに基づいて基本燃料噴射量Ｔｐを求め、この基本燃料
噴射量Ｔｐに基づいて各気筒別に設けた前記燃料噴射弁
を開駆動制御するようにしている。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、上記のように各気筒別に燃料噴射弁を備える
所謂マルチ・ポイント・インジェクション方式の燃料供
給制御装置にあっては、各燃料噴射弁の噴射特性にばら
つきかあると、各気筒それぞれで噴射供給される燃料量
がばらついて、各気筒の空燃比をそれぞれに目標に制御
できなくなり、気筒間での出力ばらつきによるサージト
ルクの発生や排気性状の悪化か発生してしまうという問
題があった。

かかる問題点を解消する装置として、実開昭６２−１３
２２５２号公報に、各気筒別の図示平均有効圧を筒内圧
に基づいて演算し、該図示平均有効圧が目標に近づくよ
うに各気筒別に燃料噴射量を補正設定するものか開示さ
れている。

しかしなから、上記のように、図示平均有効圧を演算す
る場合には、筒内圧のサンプリング処理か複雑となり、
燃料制御を行うためのマイクロコンピュータの演算負担
か大きいという問題かあった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、各気筒
別の燃料供給量（空燃比）ばらつきを、簡便な筒内圧の
サンプリング処理によって検出てき、該検出結果に基づ
いて各気筒毎の空燃比を均一化できる燃料供給制御装置
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〉 そのため本発明にかかる多気筒内燃機関の燃料供給制御
装置は第１図に示すように構成される。

第１図において、基本燃料供給量設定手段は、機関運転
条件に応じて各気筒毎に備えられた燃料供給手段による
基本燃料供給量を設定する。

また、筒内圧検出手段は、内燃機関の各気筒毎に設けら
れてそれぞれの気筒の筒内圧を検出し、気筒別補正値設
定手段は、この筒内圧検出手段で検出される点火後の筒
内圧の上昇率か各気筒均一になるように各気筒別に前記
基本燃料供給量の補正値を設定する。

そして、燃料供給量設定手段は、基本燃料供給量設定手
段で設定された基本燃料供給量を、気筒別補正値設定手
段で設定された気筒別の補正値に基づいて補正して最終
的な燃料供給量を気筒別に設定し、ここで、燃料供給制
御手段は、かかる気筒別の最終的な燃料供給量に基づい
て対応する気筒の燃料供給手段を駆動制御する。

ここて、定常運転検出手段で機関の定常運転状態が検出
されているときにのみ気筒別補正値設定手段による気筒
別の補正値設定を許可する補正値設定許可手段を設けて
構成することが好ましい。

〈作用〉 かかる構成によると、前記点火後の筒内圧上昇率か各気
筒の発生出力又は発生トルクに略比例するから、かかる
点火後の筒内圧の上昇率が各気筒て均一になるように基
本燃料供給量か各気筒別に補正されれば、各気筒の発生
出力又は発生トルクを各気筒間で均一化でき、結果、気
筒毎の空燃比を均一化できたことになり、各気筒毎に備
えられる燃料供給手段の供給特性ばらつきを吸収するこ
とかてきる。

然も、上記のように、点火後の筒内圧上昇率を検出すれ
ば良いから、筒内圧を点火後の異なる２点でサンプリン
グすれば良く、筒内圧のサンプリング処理が簡便てあり
、気筒間ての空燃比ばらつきを検出するための演算処理
負担か軽減される。

また、定常運転時にのみ気筒別補正値の設定を許可する
ことて、過渡運転時における気筒間の吸入空気量の差に
よる出力の差に基づいて誤った補正値か設定されること
を防止できる。

〈実施例〉 ′以下に本発明の詳細な説明する。

一実施例を示す第２図において、４サイクル４気筒内燃
機関１には、エアクリーナ２．スロットルチャンバ３．
吸気マニホールド４を介して空気が吸入される。そして
、燃焼排気は、排気マニホールド５．排気ダクト６、三
元触媒７．マフラー８を介して大気中に排出される。

前記スロットルチャンバ３には、図示しないアクセルペ
ダルに連動して開閉するスロットル弁９か設けられてお
り、このスロットル弁９によって機関１の吸入空気量が
制御されるようになっている。

また、吸気マニホールド４の各ブランチ部には、各気筒
別に燃料を噴射供給するための燃料供給手段としての電
磁式燃料噴射弁１０ａ−１０ｄがそれぞれ装着されてお
り、マイクロコンピュータを内蔵したコントロールユニ
ット１１からの噴射パルス信号に応じてそれぞれ独立し
て開制御されるようになっている。前記電磁式燃料噴射
弁１０ａ−１０ｄには、図示しない燃料ポンプから圧送
され、プレッシャレギュレータで所定圧力に調整された
燃料か供給されるようになっており、その開弁時間とし
て燃料噴射量が制御できるようにしである。

更に、各気筒（＃１〜＃４）毎に筒内圧を検出する筒内
圧検出手段としての筒内圧センサ１２ａ〜１２ｄをそれ
ぞれ設けである。

尚、上記筒内圧センサ１２ａ−１２ｄは、実開昭６３−
１７４３２号公報等に開示されるように点火栓の座金と
して装着されるタイプのものであっても良いが、センサ
部を直接燃焼室内に臨ませて筒内圧を絶対圧として検出
するタイプのセンサの使用かより望ましい。

また、機関Ｉの図示しないカム軸には、カム軸の回転を
介してクランク角を検出するクランク角センサ１３か設
けられており、４気筒における気筒間の行程位相差に相
当するクランク角１８０°毎の基準角度信号ＲＥＦと、
単位クランク角毎の単位角度信号ＰＯ８とをそれぞれ出
力する。

また、前記スロットル弁９には、該スロットル弁９の開
度ＴＶＯを検出するポテンショメータ式のスロットルセ
ンサ１４が付設されており、スロットル弁９の上流側に
は、熱線式などのエアフローメータ１５か設けられてい
て、機関１の吸入空気流量Ｑを検出する。

更に、排気ダクト６には、排気中の酸素濃度を検出する
酸素センサ１６か設けられており、これにより空燃比に
よって変動する排気中の酸素濃度を検出して、機関吸入
混合気の空燃比（各気筒の平均空燃比）を間接的に検出
できるようになっている。

ここで、コントロールユニット１１による燃料噴射制御
の内容を、第３図〜第５図のフローチャートにそれぞれ
示すプログラムに基づいて説明する。

尚、本実施例において、基本燃料供給量設定手段、気筒
別補正値設定手段、燃料供給量設定手段。

燃料供給制御手段、補正値設定許可手段としての機能は
、前記コントロールユニット１１かソフトウェア的に備
えている。また、本実施例において、定常運転検出手段
は、後述するように、スロットルセンサ１４とクランク
角センサ１３か相当する。

第３図のフローチャートに示すプログラムは、所定微小
時間（例えばｌｏｍ　ｓ　）毎に実行されるものであり
、まず、ステップ１　（図中ではＳｌとしである。以下
同様）では、スロットルセンサ１４によって検出される
スロットル弁９の開度ＴＶＯを入力する。

そして、次のステップ２ては、本プログラムの前回実行
時に前記ステップ１て入力した開度ＴＶＯと、今回の入
力した開度ＴＶＯとの差として、スロットル弁９の開度
変化率ΔＴＶＯを演算する。

ステップ３ては、ステップ２で演算された開度変化率Δ
ＴＶＯが略セロであるか否かを判別する。

開度変化率ΔＴＶＯか略セロであるときには、ステップ
４へ進み、クランク角センサ１３からの検出信号に基づ
いて算出される機関回転速度Ｎの変化率ΔＮか略ゼロで
あるか否かを判別し、ここで、ΔＮか略セロであると判
別されたとき、即ち、ΔＴＶＯとΔＮとか共に略セロで
あるときには、機関１の定常運転を判別してステップヱ
ヘジャンブして進む。

一方、△ＴＶＯとΔＮとの少なくとも一方か略ゼロでな
い場合には、機関ｌの過渡運転状態を判別して、ステッ
プ５へ進み、機関ｌの定常・過渡を判別するためのフラ
グｆｔｒに１をセットし、該フラグｆｔｒの判別によっ
て機関１の過渡運転状態が判定されるようにする。

フラグｆｔｒに１をセットすると、次のステップ６ては
、過渡から定常運転に移行してからの経過時間をカウン
トするためのカウンタＴｔｒに所定値（例えば１００）
をセットする。

ステップ７ては、前記カウンタＴｔｒかゼロであるか否
かを判別し、セロでないときには、ステップ８へ進んて
該カウンタＴｔｒを１ダウンさせる。一方、ステップ７
て前記カウンタＴｔｒかゼロであると判別されたときに
は、ステップ９へ進み、前記フラグｆｔｒにφをセット
して、フラグｆｔｒの判別によって機関１の定常運転か
判定されるようにする。

前記カウンタＴｔｒには、機関１の過渡運転中に所定値
がセットされるから、過渡から定常に移行しても直ちに
フラグｆｔｒか１からφに切り換えられるのではなく、
スロットル弁開度ＴＶＯと機関回転速度Ｎとから定常運
転への移行か検出されて所定時間か経過し、定常運転か
安定してからフラグｆｔｒにφかセットされるようにし
である。

前記フラグｆｔｒは、後述する第５図のフローチャート
に示すプログラムにおける機関ｌの定常・過渡判別に用
いられる。

次のステップ１０では、以下の式に従って燃料噴射量（
最終的な燃料供給量）Ｔｉを演算する。

Ｔｉ−ＴｐｘＣｈｏｓ（ｎ）ＸαＸＣ０ＥＦ＋Ｔｓここ
て、Ｔｐは基本燃料噴射量（基本燃料供給量）であり、
エアフローメータ１５て検出される吸入空気流量Ｑと機
関回転速度Ｎと燃料噴射弁１０ａ〜１０ｄ特性係数にと
によって演算される（Ｔｐ−Ｑ／ＮＸＫ）　。また、Ｃ
ｈｏｓ（ｎ）は、後述する第５図のフローチャートにお
いて点火後の筒内圧の上昇率か各気筒で均一になるよう
に各気筒別に設定される気筒別の補正係数てあり、かか
る補正係数Ｃｈｏｓ（ｎ）　　（ｎ　；気筒ナンバーφ
〜３）により各気筒別に４種類の燃料噴射量Ｔｉか演算
されるようになっている。更に、Ｃ０ＥＦは、機関ｌの
冷却水温度を主として設定される各種補正係数、αは前
記酸素センサ１６て検出される機関吸入混合気の空燃比
を目標空燃比にフィードバック制御するための空燃比フ
ィードバック補正係数、Ｔｓはバッテリ電圧による燃料
噴射弁１０ａ〜１０ｄの有効開弁時間の変化を補正する
ための補正分である。

コントロールユニット１１は、ここて微小時間毎に各気
筒別に設定される燃料噴射量Ｔｉを、所定の噴射タイミ
ングにおいて各気筒別に読み出し、対応する燃料噴射弁
１０ａ〜１０ｄに対してこの燃料噴射量Ｔｉに対応する
パルス幅の駆動信号を送って所定時間燃料噴射弁１０ａ
〜１０ｄを開駆動させて、燃料を気筒別に噴射供給させ
る。

一方、第４図のフローチャートに示すプログラムは、各
気筒の圧縮ＴＤＣの２０°前毎に実行されるものであり
、ここでは、通常の点火時期をＢＴＤＣ３０°〜５０°
程度として、常時点火の直後に第４図のフローチャート
か実行されるものとする。

そして、ステップ２１ては、今回圧縮行程中である気筒
に設けられている筒内圧センサ１２ａ　−１２ｄによる
筒内圧の検出値Ｐを入力する。

次のステップ２２では、上記ステップ２１て入力した筒
内圧Ｐを初期値としてＰｌにセットして記憶させる。

かかる筒内圧Ｐの初期値Ｐ１は、第５図のフローチャー
トに示すプログラムにおける演算処理で用いられる。第
５図のフローチャートに示すプログラムは、各気筒の圧
縮ＴＤＣで実行されるようになっており、まず、ステッ
プ３１ては、今回圧縮ＴＤＣである気筒に設けられてい
る筒内圧センサ１２ａ〜１２ｄによる筒内圧の検出値Ｐ
を入力する。

そして、ステップ３２ては、ＢＴＤＣ２０°のときに入
力して記憶しておいた初期値Ｐ１を、上記ステップ３１
で入力した最新の筒内圧Ｐから減算することによって点
火後のＢＴＤＣ２０°〜ＴＤＣ間における各気筒別の筒
内圧Ｐの上昇率ｄｐ／ｄθ（ｎ）＝　（Ｐ−Ｐ　１）ｘ
ＨＯ３（ｎ）（ｎ　；気筒ナンバーφ〜３）を演算する
。

前記点火後の筒内圧の上昇率は、各気筒別の出力トルク
に略比例する値てあり、各気筒別にかかる上昇率ｄｐ／
ｄθ（ｎ）を求めることで、気筒間における出力トルク
のばらつき、引いては、気筒間の空燃比ばらつきを検出
できるものである。

尚、上記のようにして各気筒の筒内圧Ｐの上昇率を演算
するときには、各気筒間で精度良く上昇率を比較できる
ように、筒内圧センサ１２ａ　−１２ｄの検出特性ばら
つきを補償する必要かあり、このための気筒別の補正係
数をＨＯＳ　（ｎ）として示しである。前記気筒別の補
正係数をＨＯＳ　（ｎ）は、例えば、定常運転時におけ
る点火前の所定ピストン位置において各筒内圧センサ１
２ａ〜１２ｄで検出される筒内圧が均一になるように設
定させることかできる。

また、本実施例では、点火後の所定クランク角度間での
筒内圧Ｐの変化量を求めるようにしたか、点火後の所定
時間内における筒内圧Ｐの変化量を求めるようにしても
良く、この場合、筒内圧Ｐの所定時間当たりの上昇率ｄ
ｐ／ｄｔは、機関出力に略相当する値となる。

次のステップ３３ては、前記第３図のフローチャートに
おいて設定制御されるフラグｆｔｒの判別を行う。ここ
で、フラグｆｔｒか１であると判別されたときには、機
関ｌの過渡運転状態であり、かかる過渡運転状態である
ときには、気筒間の吸入空気量のばらつきか発生するこ
とかあり、これによって気筒間の出力トルク（又は出力
）にばらつきが発生するので、気筒間の空燃比ばらつき
を前記上昇率ｄＰ／ｄθ（又はｄｐ／ｄｔ）に基づいて
精度良く検出することかできない。

このため、ステップ３３てフラグｆｔｒが１であると判
別されたときには、ステップ３４へ進み、今回ステップ
３２て演算された上昇率ｄｐ／ｄθのデータを、各気筒
共通のデータとして各気筒別の上昇率ｄ　ｐ／ｄθ（ｎ
）それぞれにセットする。

一方、ステップ３３でフラグｆｔｒかφであると判別さ
れたときには、機関１の定常運転状態であり、各気筒の
吸入空気量は略均−であると見做すことができ、前記上
昇率ｄ　ｐ　／　ｄθ（ｎ）の気筒間でのばらつきは、
そのまま気筒間での空燃比のばらつきを略示すことにな
るので、ステップ３５へ進んで前記上昇率ｄ　ｐ　／　
ｄθ（ｎ）の均一化するに当たっての目標となる平均値
ＡＶｄｐ／ｄθを以下のようにして演算する。

次のステップ３６では、各気筒別の上昇率ｄｐ／ｄθ（
ｎ）の前記平均値ＡＶｄｐ／ｄθに対する比率として、
各気筒別の補正係数（補正値）Ｃｈｏ　ｓ　（ｎ）　＝
　（ＡＶ　ｄ　ｐ／　ｄθ）／（ｄＰ／ｄθ（ｎ））を
設定する。

ここで各気筒別に設定された補正係数Ｃｈｏｓ（ｎ）を
、第３図のフローチャートにおける燃料噴射量Ｔｉの演
算において、基本燃料噴射量Ｔｐに乗算させて各気筒別
の燃料噴射量Ｔｉを設定させれば、各気筒の吸入空気量
が同一である状態における各気筒別の筒内圧上昇率ｄ　
ｐ　／　ｄθ（ｎ）、即ち、各気筒の空燃比を均一に補
正することになり、燃料噴射弁１０ａ〜１０ｄの噴射特
性ばらつきによる気筒間の空燃比ばらつきを補正するこ
とかできるものである。

このようにして、気筒間での空燃比ばらつきを補正てき
、気筒毎の空燃比か均一化できれば、排気性状を改善で
きると共に、サージトルクの低減か図、れるものである
。また、燃料噴射弁１０ａ〜１０ｄの噴射特性のばらつ
きかあっても、上記のようにしである程度補正できるの
で、製造時における噴射特性の精度要求レベルを落とし
て、歩留まり改善できる。

然も、上記のように、気筒間での出力・トルクのばらつ
きを、筒内圧Ｐに基づいて検出するときに、図示平均有
効圧を算出するのではなく、点火後の筒内圧Ｐの上昇率
を求めれば良いので、筒内圧Ｐのサンプル数か少なく、
補正係数Ｃｈｏｓ　（ｎ）の設定のためのコントロール
ユニット１１の演算負担か少ないという利点もある。

尚、本実施例では、基本燃料噴射量（基本燃料供給量）
Ｔｐを、エアフローメータ１５て検出される吸入空気流
量Ｑに基づいて設定させるものについて述へたが、これ
に限定されるものではなく、吸入負圧又は吸気系の開口
面積と、機関回転速度との組み合わせによって基本燃料
噴射量Ｔｐを設定させたり、また、点火前の筒内圧デー
タから吸入空気量を求めて演算させても良い。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によると、各気筒別に設けら
れた燃料供給手段における燃料供給特性のばらつきによ
って各気筒間て空燃比のばらつきか発生した場合に、こ
れを各気筒の点火後の筒内圧上昇率のばらつきとして検
出し、前記筒内圧上昇率か気筒間で均一になるように基
本燃料供給量を気筒別に補正するようにしたので、気笥
毎の空燃比を均一化でき、排気性状を改善しサージトル
クを低減できると共に、気筒間の空燃比はらつきの検出
のための筒内圧のサンプリング処理か簡便に行え、演算
処理負担を軽減できるという効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例を示すシステム概略図、第３図〜第５図は
それぞれ同上実施例における燃料供給手段の内容を示す
フローチャートである。 ■・・・内燃機関　　４・・・吸気マニホールド９・・
・スロットル弁　　１０ａ〜１０ｄ・・・燃料噴射弁１
１・・・コントロールユニット　　１２ａ〜１２ｄ・・
・筒内圧センサ　　１３・・・クランク角センサ　　１
４・・・スロットルセンサ　　１５・・・エアフローメ
ータ特許出願人　日本電子機器株式会社 代理人　弁理士　笹　島　富二雄 ト

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関の各気筒毎に燃料供給手段を備える多気
   筒内燃機関の燃料供給制御装置であって、機関運転条件
   に応じて前記燃料供給手段による基本燃料供給量を設定
   する基本燃料供給量設定手段と、 内燃機関の各気筒毎に設けられてそれぞれの気筒の筒内
   圧を検出する筒内圧検出手段と、 該筒内圧検出手段で検出される点火後の筒内圧の上昇率
   が各気筒均一になるように各気筒別に前記基本燃料供給
   量の補正値を設定する気筒別補正値設定手段と、 前記基本燃料供給量設定手段で設定された基本燃料供給
   量を前記気筒別補正値設定手段で設定された気筒別の補
   正値に基づいて補正して最終的な燃料供給量を気筒別に
   設定する燃料供給量設定手段と、 該燃料供給量設定手段で設定された気筒別の燃料供給量
   に基づいて対応する気筒の燃料供給手段を駆動制御する
   燃料供給制御手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする多気筒内燃機関の
   燃料供給制御装置。
2. （２）内燃機関の定常運転状態を検出する定常運転検出
   手段と、 該定常運転検出手段で機関の定常運転状態が検出されて
   いるときにのみ前記気筒別補正値設定手段による気筒別
   の補正値設定を許可する補正値設定許可手段と、 を設けたことを特徴とする請求項１記載の多気筒内燃機
   関の燃料供給制御装置。