JPH0416622B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は電子制御による燃料噴射制御を行う内
燃機関に関する。 電子制御による燃料噴射制御を行う内燃機関で
は、吸入空気量センサ等のエンジン運転状態セン
サからの信号で燃料噴射量の演算を行い、その演
算値に応じた期間インジエクタをクランク角度に
同期して駆動する。吸入空気量センサとしてはエ
アフローメータが良く使用されるが、スロツトル
弁がある程度以上の速さで開放されると応答遅れ
がある。この応答遅れは、加速時における燃料の
不足の原因となる。そこで、加速時を検知するこ
とによりクランク角度とは非同期でインジエクタ
を駆動し、エアフローメータの応答遅れがあつて
も加速の当初から十分な量の燃料の噴射を行うよ
うに意図している。この場合、非同期噴射におけ
る噴射量が一定の場合は非同期噴射（即ち加速）
が隣接する同期噴射間におけるどの位置で行われ
るかで、加速応答性が変化する問題がある。それ
は、一つにはエアフローメータの遅れの影響が非
同期噴射の位置で変化することによる。即ち、非
同期噴射が次の同期噴射に対してエアフローメー
タの遅れ時間内か否かでその同期噴射量は変化が
でる。即ち、エアフローメータの応答遅れ時間後
に同期噴射が行われる場合はその同期噴射量は多
く、非同期噴射による補正量は少なくても所期の
空燃比を得ることができ、応答遅れ時間が経過し
ないうちに同期噴射が行われる場合はその同期噴
射量は少なくなるので非同期噴射量は多くしない
と所期の空燃比を得ることができない。 また、インジエクタを各気筒で独立に制御せ
ず、各気筒で一斉に制御している場合（一斉噴射
システム）では、加速後の１サイクル間の各気筒
の各気筒間での空燃比の状態が同期噴射間におけ
る非同期噴射の位置で変化する。例えば、４サイ
クルの一斉噴射方式ではエンジンの一サイクル
（クランク角度で720°）に２回（即ちクランク角
度で360°毎）全気筒に一斉に噴射する。従つて、
基本的にはその気筒の吸気行程が完了する時点か
ら720°さかのぼつたクランク角度範囲における２
回の噴射に、その間に行われる非同期噴射による
燃料量を加えたものがその気筒へのトータルの燃
料量（＝空燃比）となる。この場合、加速後の１
サイクルの各気筒の空燃比の変化を見たとき、加
速前に噴射された燃料により影響される気筒の数
が加速の行われる時点によつて変化する。即ち、
加速が前の同期噴射から180°の範囲で行われた場
合、その後１サイクルにおいて２つの気筒が加速
前の少ない同期噴射量の影響を受け、先行する同
期噴射から加速が180°過ぎてから行われた場合で
は加速前の少ない同期噴射の影響を受けるものは
その直後に吸気を行う１つの気筒のみである。従
つて、非同期噴射量を一定に固定したのでは、双
方の場合に空燃比を最適に補正することはできな
い。 この発明は非同期噴射が行われる時点に係わら
ず各気筒の空燃比をより適正に補正することを目
的とする。 この発明の４サイクル多気筒内燃機関は、第８
図に示すように、機関の各気筒に設けたインジエ
クタ２０と、内燃機関に導入される吸入空気量を
計測するエアフローメータ１２と、エアフローメ
ータ１２の計測値に応じた燃料噴射量の演算を行
う手段Ａと、上記演算値に基づいた期間エンジン
クランク角に同期して点火間隔の２倍のクランク
角度間隔で全気筒にわたつて一斉に燃料インジェ
クタ２０を駆動する手段Ｂと、隣接した同期噴射
間における位置に応じた信号を発生する手段Ｃ
と、機関の加速状態の検知をする手段Ｄと、検出
された加速が隣接した同期噴射間において前側の
同期噴射から隣接同期噴射間の中央までのクラン
ク角度領域又は後側の同期噴射までにエアフロー
メータが応答しないクランク角度領域に位置して
いるか否かを判別する手段Ｅと、検出された加速
が隣接した同期噴射間における前記領域のいずれ
かのクランク角度にあると判別されたときは多く
なり、検出された加速が隣接した同期噴射間の前
記領域のいずれにも位置しない中間のクランク角
度領域にあると判別されたときは少なくなる零で
はない非同期噴射量の演算を実行する手段Ｆと、
加速と検出した時点において、演算された非同期
噴射量に応じた期間インジエクタ２０をクランク
角に同期する前記噴射とは独立に一斉に駆動する
手段Ｇとより成る。 燃料噴射量演算手段Ａはエアフローメータ１２
の計測値に応じた燃料噴射量の演算を行う。 同期駆動手段Ｂは、上記演算値に基づいた期間
エンジンクランク角に同期して点火間隔の２倍の
クランク角度間隔で全気筒にわたつて一斉にクラ
ンク角度で360度毎に燃料インジエクタ２０を駆
動する。 非同期噴射位置判別手段Ｅは、位置信号発生手
段Ｃからの位置信号を参照し、検出された加速が
隣接した同期噴射間において前側の同期噴射から
隣接同期噴射間の中央までのクランク角度領域又
は後側の同期噴射までにエアフローメータが応答
しないクランク角度領域に位置しているか否かを
判別する。 非同期噴射量算出手段Ｇは検出された加速が隣
接した同期噴射間における前記領域のいずれかの
クランク角度にあると判別されたときは多くな
り、検出された加速が隣接した同期噴射間の前記
領域のいずれにも位置しない中間のクランク角度
領域にあると判別されたときは少なくなる事では
ない非同期噴射量の演算を実行する。 非同期駆動手段Ｇは、加速と検出した時点にお
いて、演算された非同期噴射量に応じた期間イン
ジエクタ２０をクランク角に同期する前記噴射と
は独立に一斉に駆動する。 以下図面によつて本発明を説明すれば、第１図
において、エアクリーナ１０からの吸入空気はエ
アフローメータ１２で計量され、スロツトル弁１
４を経て、吸気マニホルド１６よりエンジン本体
１８内の各気筒の燃焼室（図示せず）に、各気筒
毎に設けられた燃料インジエクタ２０からの燃料
と共に供給される。各燃料室内に点火栓２２が設
けられ、点火コイル２４からの高圧電流がデイス
トリピユータ２６によつて各点火栓２２に分配さ
れ、各燃焼室に導入される混合気の着火、燃焼を
行う。排気ガスは排気マニホルド３０に集めら
れ、触媒コンバータ３２に至る。 ３４はエアフローメータ１２、その他のエンジ
ン運転状態センサからの信号を受けて、燃料イン
ジエクタ２０の制御を行う制御回路であり、後述
の如くプログラムされたコンピユータである。制
御回路３４は線l₁を介し各燃料インジエクタ２０
に結線される。エアフローメータ１２からは吸入
空気量を表わす信号が線l₂を介し制御回路３４に
導入される。デイストリピユータ２６内にはクラ
ンク角センサ３６が設けられ、エンジンのクラン
ク角度位置を示す信号が線l₃を介し制御回路３４
に入力される。スロツトル全閉検知スイツチ３
７′は線l₄を介し制御回路に結線される。その他、
スロツトルセンサ３７、吸入空気温センサ３８、
水温センサ４０、O₂センサ４２からの信号が制
御回路３４に入力しているが、これらは本発明と
直接関係しないから以後の説明は必要最少限に留
める。 第２図は制御回路３４をブロツクダイヤグラム
によつて示すもので、４６はデジタル入力ポート
であつて、クランク角センサ３６及びその他の図
示しないデジタルセンサからの信号を受ける。４
８はＡ／Ｄコンバータであつて、エアフローメー
タ１２、及びその他のアナログセンサからの信号
をデジタル信号に変換する。出力ポート５０は増
幅器５２を介してインジエクタ２０に結線され
る。入力ポート４６、Ａ／Ｄコンバータ４８及び
出力ポート５０はコンピユータの構成要素であ
る、CPU５４、RAM５６、ROM５８及びタイ
マ６０にパス６２を介して結線される。スロツト
ル全閉スイツチ３７′はCPU５４の割込みポート
に結線される。 コンピユータは本発明に従つたソフトウエア構
成を持つが、これの説明に先立つて、本発明にお
ける燃料噴射制御の基本的な考え方を説明する。
第３図のイは４気筒のエンジンにおける吸入行程
の行われる順序を示しており、×印は点火の行わ
れるクランク角度を略示し、周知の如く上死点の
少し手前である。＃１，＃３，＃４，＃２の気筒
順序で吸入行程が，，，，，，の
如く夫々約180°のクランク角度にわたつて生ず
る。第３図ロは非同期噴射が同期噴射の直前で行
われた場合（）と非同期噴射があつてからエア
フローメータの応答時間以上経過してから同期噴
射が行われた場合（）について夫々噴射パル
ス、スロツトル開度、エアフロメータ信号をクラ
ンク角度に対して示す。先ずの場合を説明する
と、クランク角度の360°に同期して同期噴射パル
スがT₀，T₁，T₂，T₃の如く出される。クランク
角度でθ₁の時点で加速が開始され、スロツトル弁
は全閉から全開となる。スロツトル弁の急開によ
つて加速と認識されこのクランク角度で非同期噴
射パルスＸが出される。エアフローメータ１２は
スロツトル弁の急開にはついていけず時間遅れｔ
を伴つて定常に達する。従つて加速後の同期噴射
のパルス幅はT₁，T₂，T₃の如く徐々に定常まで
増大する。 の場合についても噴射パルス、スロツトル開
度、エアフローメータ信号の出方はと同様であ
る。ただしこの場合加速の開始はθ₂のクランク角
度で行われ、このクランク角度の位置は同期パル
スの直前でも直後でもなく、後述の如く、隣接す
る同期噴射間の間隔をΔT、前回の同期噴射から
の非同期噴射までの間隔をΔT_ACCとしたとき ΔT−ｔ≧ΔT_ACC≧Ｔ／２ の条件を充足するよう選定されている。この不等
式の意味は後の説明により明らかとなろう。 上記との場合では加速後からの各気筒の空
燃比を見て行くと次のような理由で加速応答性に
相違があり対策の必要がある。即ち、ある一つの
気筒を考えると、その気筒の吸入行程は720°に１
回生ずるが、その720°の間に燃料噴射は２回行わ
れている。加速後はその２回の同期噴射に、その
吸入完了までに行われる非同期噴射を加えたもの
がその気筒に対する燃料量への影響となる。従つ
て、，の夫々の場合について各吸入行程にお
ける燃料量は次の表の様に表わされる。

【表】 上表において先ずの場合を考えると、Ｘの噴
射は直後の同期噴射の直前の領域（第３図のの
領域（ΔT_ACC≧ΔT−ｔ）に相当する領域）にお
いて行われている。この場合、加速後の吸入行程
Ｃ，Ｄを行う２つの気筒＃４，＃２ではエアフロ
ーメータからの信号の遅れ（遅れ時間＝ｔ）によ
つて空気量増に同期噴射量が追いつかないため混
合気としてはリーンとなる。上表のような空燃
比状態は非同期噴射が直前の同期噴射から180°の
範囲（ΔT_ACC≦ΔT／２）で行われた場合（第
３図のX′）にも生ずる。即ち、この場合な540°の
地点では同期噴射は休みになるので、非同期噴射
が属するＣの吸気行程からの各気筒の空燃比のパ
ターンはの場合と相違するところはない。即
ち、X′の噴射時の問題は360°毎に全気筒一斉噴射
する内燃機関における特有の問題である。即ち、
この場合非同期噴射はそれに先立つ同期噴射によ
つて影響を受ける気筒＃４がまだ吸入行程を終
らない前になされておりと同じである。この
が生ずるΔT_ACCの条件は ΔT_ACC＜ΔT／２又はΔT_ACC＞ΔT−ｔ となる。ここに前半の不等式の意味はある吸入行
程からそれに続く吸入行程への切替りが隣接する
同期噴射の間の間隔ΔTの中間ΔT／２で生ずるから 前回の同期噴射から非同期噴射までの間隔ΔT_ACC
がΔT／２より小さいときはに該当する。また ΔT_ACC＞ΔT−ｔのときはエアフローメータが応
答しない時間ｔ内に次の同期噴射が行われる条件
である。 一方についていえば、加速の直後の吸入行程
Ｄを行う気筒のみは、エアフローメータが応答す
る前の噴射により影響されることからリーンとな
る。しかし、その後の吸入行程Ｅ，Ｆ，Ｇではエ
アフローメータ１２がすでに応答し始めているか
ら各気筒の混合気は適正又はややリツチとなる。
このが生ずるΔT_ACCの条件は前述の通り ΔT−ｔ≧ΔT_ACC≧ΔT／２ となる。が起こるのは第３図において斜線で示
すクランク角度範囲で非同期噴射が行われた場
合である。このように、非同期パルスが同期パル
スに近接して出る場合（）と、同期パルスの中
間で出る場合（）とでは、混合気空燃比が適正
でない気筒は前者の場合では２であるのに後者は
１つである差がある。第４図にはアイドルからの
無負荷レーシングにおける回転数の吹け上りを
との場合とで示すが、の場合のデータはの
場合に比し劣る。これは、加速後に空燃比が適正
でない気筒が（）が（）より多いことに基づ
く。このような問題を解決するため、非同期噴射
パルスの幅を単に大きくする手段のみでは、に
おけるＣ，Ｄの吸入での混合気は適正となるが、
のＧの吸入での混合気が過大となりトルク低下
に加え、CO及びHC成分排出量増大という問題が
生ずる。 このような問題を解決するため、本発明にあつ
ては非同期噴射パルスの幅を、加速がどの時点で
行われたかを検知し、変えている。即ち、（）
の加速の場合は非同期噴射パルスの幅を大きくと
り、Ｃ，Ｄの吸入にあつても混合気のリーン状態
は回避される。また、の場合は、非同期パルス
の幅を小さくしている。そのため、，を通じ
て空燃比が不適となる気筒はのＤのみであり、
結果として空燃比をより最適制御することを実現
する。 以上本発明における燃料噴射制御の原理を説明
したので、以下この原理を実現するソフトウエア
構成を第５，６図のフローチヤートによつて説明
する。もちろんこのソフトウエアはROM内にプ
ログラムの形で格納される。 第５図は同期噴射ルーチンを示すフローチヤー
トであつて、７０はこのプログラムの開始を示
す。７２は同期噴射量の計算ステツプを示す。
CPU５４はエアフローメータ１２及びその他の
センサからの信号によつて同期噴射量の計算を行
う。その計算の詳細は周知であり、本発明と直接
関係しないことから省略する。 次のステツプ７４ではCPU５４はクラン角セ
ンサ３６からの信号によつてそのときのクランク
角が噴射開始のクランク角であるか否か判定す
る。NOであれば７６でこのルーチンを終る。
Yesであれば、７８，８０，８２の各ステツプを
通過後８４のステツプでCPU５４は出力ポート
５０を介してインジエクタ２０に信号を送り、同
期噴射量に応じた機関だけインジエタ２０を駆動
する。 ８４で同期噴射を実行するに先立ち、７８では
先のルーチンにおける同期噴射実行の際のフリー
ランタイマ６０値T₁をT₀に入れ、８０で今回の
同期噴射実行の際のフリーランタイマ６０の値を
T₁に入れる。８２のステツプではT₁とT₀との差
がΔTに入れられ、これは隣接する同期噴射間の
間隔ということになる。即ち、フリーランタイマ
は第７図のイで示すように時間と共にカウント値
が増加される。同期噴射パルスは360°のクランク
毎にロ実線の如く出され、前回の同期噴射のとき
のタイマの値をT₀、今回の同期噴射のときのタ
イマの値をT₁とすれば、T₁−T₀は同期噴射間の
間隔となる。 第６図は比同期照射の実行ルーチンを示すもの
で、この実施例ではスロツトル弁１４が全閉から
開放された実行に入る割り込みルーチンである。
即ち、第７図ハの如くスロツトル弁全閉検出スイ
ツチ３７′のクランク角度の時点でONからOFF
に切替えられると、加速開始と判定され、CPU
５４に割込み要求が入り第６図の９０からこのル
ーチンの実行に入り、９２ではそのときのフリー
ランタイマ６０の値ＴをRAM５６に格納する。
次いで９４ではＴ−T₁としての前回の同期噴射
から非同期噴射までの時間ΔT_ACCの計算を行う。
９６では、ΔT_ACCがΔT／２より大きいか、９８では ΔT_ACCがΔT−ｔより小さいかの判定を行う。９
６と９８で共にYesの判定は、非同期噴射の行わ
れる時期が、第３図のの領域にあること、即
ち、次の同期噴射はエアフローメータの完全応答
後のデータで実行できることを意味する。そこで
次の１０１では非同期噴射のパルス幅TAUを本
来の非同期噴射の幅TAU₀に設定し、次の１０２
で出力ポート５０を介し非同期噴射指令を出す。 ９６と９８で共にYesでない場合は、非同期噴
射の行われるクランク角度が第３図のの状態即
ち次の同期噴射がエアフローメータが未だ完全に
応答してない状態で行われることを意味する。そ
こで、１０４ではベースの非同期噴射のパルス幅
TAUを本来の非同期噴射の幅TAU₀の２倍とす
る。このように本発明では、加速の時点が隣接し
た同期噴射間のどの部分にあるか検知することに
より非同期噴射の幅を変える制御が実現する。 この発明では隣接する同期噴射間における非同
期噴射の位置に応じて非同期噴射量を変化させ、
これにより非同期噴射が行われる位置に係わらず
所望の空燃比を確保することができ、加速性能を
向上することができると共に、排気ガス中の有害
物のエミツシヨンを減少することができる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシステム図、第２図は制御回
路のブロツク図、第３図は本発明の制御を説明す
るタイムチヤート図、第４図は従来技術における
加速開始時期により、応答性の差を示すグラフ、
第５図、第６図は本発明のソフトウエア構成図、
第７図はフリーランタイマにより、ΔT，ΔT_ACC
の演算を行う仕方を説明するグラフ、第８図は本
発明の機能構成を示す線図。 １２……エアフローメータ、１４……スロツト
ル弁、１６……吸気マニホルド、１８……エンジ
ン本体、２０……インジエクタ、３４……制御回
路、３６……クランク角センサ、３７′……スロ
ツトル全閉スイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ４サイクル多気筒内燃機関において、 機関の各気筒に設けたインジエクタ、 内燃機関に導入される吸入空気量を計測するエ
   アフローメータ、 エアフローメータの計測値に応じた燃料噴射量
   の演算を行う手段、 上記演算値に基づいた期間エンジンクランク角
   に同期して点火間隔の２倍のクランク角度間隔で
   全気筒にわたつて一斉に燃料インジエクタを駆動
   する手段、 隣接した同期噴射間における位置に応じた信号
   を発生する手段、 機関の加速状態の検知をする手段、 検出された加速が隣接した同期噴射間において
   前側の同期噴射から隣接同期噴射間の中央までの
   クランク角度領域又は後側の同期噴射までにエア
   フローメータが応答しないクランク角度の領域に
   位置しているか否かを判別する手段、 検出された加速が隣接した同期噴射間における
   前記領域のいずれかのクランク角度にあると判別
   されたときは多くなり、検出された加速が隣接し
   た同期噴射間の前記領域のいずれにも位置しない
   中間のクランク角度領域にあると判別されたとき
   は少なくをる零ではない非同期噴射量の演算を実
   行する手段、 加速と検出した時点において、演算された非同
   期噴射量に応じた期間インジエクタをクランク角
   に同期する前記噴射とは独立に一斉に駆動する手
   段、 より成る燃料噴射制御装置。