JPH04231646A - エンジンの燃料制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエンジンの燃料制御装置
に関し、特に少なくとも始動ゾーンにおいて燃料を分割
噴射するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、エンジンの燃料制御装置として、
冷間時における始動性を向上するため、スタータモータ
を駆動している間であってエンジン回転数が５００ｒｐ
ｍ以下の始動ゾーンにおいて、各気筒の各行程毎の１行
程分の要求噴射量を複数に分割して噴射し、燃料の微粒
化を促進するようにしたものが採用されつつある（実開
昭６０−１５９８４７号公報参照）。

【０００３】通常、上記エンジンの燃料制御装置では、
インジェクタへの駆動パルスのパルスＯＮ時間Ｔｏｎと
パルスＯＦＦ時間Ｔｏｆｆとを所定の値（例えば、Ｔｏ
ｎ＝４ｍｓｅｃ、Ｔｏｆｆ＝８ｍｓｅｃ）に夫々固定的
に設定し、分割噴射量の合計が要求噴射量に略等しくな
るまでインジェクタへ駆動パルスを出力するように構成
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記燃料制御装置では
、パルスＯＮ時間とパルスＯＦＦ時間とが固定的に設定
されているので、要求噴射量が大きくなる冷間始動時に
おいて、エンジン回転数が大きくなって１行程時間が短
くなると、１行程時間内に要求噴射量に応じた分割回数
だけ燃料を分割噴射出来ないことがあり、分割噴射出来
ない分だけ混合気がリーンになって始動性が低下する。 しかも、エンジン回転数が小さいときには１行程時間が
長くなるのに、１行程時間の１部の時間内で分割噴射が
完了するので、分割回数を増やして燃料の微粒化を促進
する余地がまだかなり残っている。一方、完爆直前の１
行程時間内に要求噴射量の最大値に相当する燃料を分割
噴射出来るように、パルスＯＮ時間とパルスＯＦＦ時間
とを設定し、始動ゾーン全域に亙って確実に要求噴射量
に相当する燃料を分割噴射出来るようにすることも可能
であるが、この場合パルスＯＮ時間が長くなって分割回
数が少なくなり、燃料の微粒化が大幅に低下する。

【０００５】本発明の目的は、１行程当たりの分割回数
が極力大きくなるように分割噴射量を設定し、燃料の微
粒化を促進してエンジンの始動性を向上し得るエンジン
の燃料制御装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係るエンジン
の燃料制御装置は、図８の機能ブロック図に示すように
、各気筒の各行程毎の１行程分の要求噴射量を決定する
燃料噴射量制御手段と、上記要求噴射量を複数回に分割
して噴射するときの１噴射分の分割噴射量を求める分割
噴射量演算手段とを備え、少なくともエンジンが始動す
るまでの始動ゾーン内において要求噴射量を複数回に分
けて上記分割噴射量ずつ分割噴射するエンジンの燃料制
御装置において、エンジン回転数を検出する回転数検出
手段を設け、上記分割噴射量演算手段は、回転数検出手
段と燃料噴射量制御手段からの出力を受けて、１行程当
たりの分割回数が極力大きくなるような分割噴射量を設
定するように構成されているものである。

【０００７】請求項２に係るエンジンの燃料制御装置は
、請求項１に係るエンジンの燃料制御装置において、上
記分割噴射量演算手段は、上記要求噴射量に相当する合
計噴射時間を求め、上記エンジン回転数で決まる１行程
時間から合計噴射時間を差し引いた合計噴射休止時間を
分割噴射の噴射パルスのパルスＯＦＦ時間の所定下限値
で除算して最大分割回数を決定し、合計噴射時間を最大
分割回数で等分割して分割噴射量を決定するように構成
されているものである。

【０００８】請求項３に係るエンジンの燃料制御装置は
、請求項２に係るエンジンの燃料制御装置において、上
記分割噴射量演算手段は、エンジン回転数が所定回転以
上に移行したときには、上記最大分割回数よりも小さな
分割噴射回数となり且つエンジン回転数の増加に応じて
分割噴射回数が小さくなるような所定の特性で分割噴射
回数を設定するように構成されているものである。

【０００９】

【作用】請求項１に係るエンジンの燃料制御装置におい
ては、少なくともエンジンが始動するまでの始動ゾーン
内において、分割噴射量を求める分割噴射量演算手段が
、１行程分の要求噴射量を決定する燃料噴射量制御手段
とエンジン回転数を検出する回転数検出手段からの出力
を受けて、１行程当たりの分割回数が極力大きくなるよ
うな分割噴射量を設定するので、エンジン回転数が大き
くなって１行程時間が短くなっても、要求噴射量に相当
する燃料を確実に分割噴射することが出来、しかも始動
ゾーンの全域に亙って１行程当たりの分割回数を極力大
きく出来、燃料の微粒化を促進して始動性を格段に向上
出来る。

【００１０】請求項２に係るエンジンの燃料制御装置に
おいては、基本的に請求項１と同様の作用が得られる。 加えて、分割噴射量演算手段により、要求噴射量に相当
する合計噴射時間を求め、エンジン回転数で決まる１行
程時間から合計噴射時間を差し引いた合計噴射休止時間
を分割噴射の噴射パルスのパルスＯＦＦ時間の所定下限
値で除算して最大分割回数を決定し、合計噴射時間を最
大分割回数で等分割して分割噴射量を決定することによ
り、１行程当たりの分割回数が極力大きくなるような分
割噴射量を求めることが出来る。

【００１１】請求項３に係るエンジンの燃料制御装置に
おいては、基本的に請求項２と同様の作用が得られる。 加えて、エンジン回転数が所定回転以上に移行してエン
ジンの機械効率が高くなり実際の要求噴射量が演算して
求めた要求噴射量よりも少なくなった場合では、分割噴
射回数が分割噴射量演算手段により、最大分割回数より
も小さな分割噴射回数で且つエンジン回転数の増加に応
じて分割噴射回数が小さくなるような所定の特性に設定
されるので、実際の要求噴射量に即した燃料を供給出来
、混合気のリッチ化を防止出来る。

【００１２】

【発明の効果】請求項１に係るエンジンの燃料制御装置
によれば、上記作用の項で詳述したように、要求噴射量
に相当する燃料を確実に分割噴射することが出来、しか
も始動ゾーンの全域に亙って１行程当たりの分割回数を
極力大きく出来、燃料の微粒化を促進して始動性を格段
に向上出来る。

【００１３】請求項２に係るエンジンの燃料制御装置に
よれば、請求項１と同様の効果が得られる。加えて、分
割噴射量演算手段により、噴射パルスのパルスＯＦＦ時
間の所定下限値を確保しながら１行程当たりの分割回数
が極力大きくなるような分割噴射量を容易に求めること
が出来る。

【００１４】請求項３に係るエンジンの燃料制御装置に
おいては、請求項２と同様の効果が得られる。加えて、
エンジン回転数が所定回転以上に移行してエンジンの機
械効率が高くなったときには、実際の要求噴射量に即し
た燃料を供給出来、混合気のリッチ化を防止して燃焼性
の向上を図ることが出来る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図７に基づい
て説明する。本実施例は、自動車用の直列４気筒エンジ
ンの燃料制御装置に本発明を適用した場合のものである
。

【００１６】図１において、エンジンＥのシリンダブロ
ック１、シリンダヘッド２、クランク軸３、コンロッド
４、ピストン５、吸気ポート６、吸気弁７、吸気通路８
、排気ポート９、排気弁１０、排気通路１１及び動弁機
構１２などは既存周知の構成のものと同様のものなので
それらの構造について詳しい説明は省略する。上記吸気
通路８には、上流側からエアクリーナ１５、エアフロー
メータ１６、ターボ過給機１７のコンプレッサ１８、イ
ンタークーラ２０、スロットル弁２１、サージタンク２
２が設けられ、スロットル弁２１をバイパスするバイパ
ス通路２７にはデューティーソレノイド式のＩＳＣ弁（
アイドルスピードコントール弁）２８が介設され、吸気
通路８の下流部を構成する吸気マニホールドの４つの分
岐吸気管の下流端部には吸気ポート６へ向けて燃料を噴
射するインジェクタ２３が夫々装着されている。

【００１７】排気通路１１の途中部にはターボ過給機１
７のタービン１９が設けられるとともに、タービン１９
をバイパスするウェストゲート通路２４が設けられ、ウ
ェストゲート通路２４はダイヤフラム式のアクチュエー
タ２５ａで駆動されるウェストゲート弁２５により開閉
され、このアクチュエータ２５ａの吸気圧作動室にはコ
ンプレッサ１８の下流側の吸気圧が導入され、吸気圧が
所定圧以上になるとウェストゲート弁２５が開作動され
るようになっている。

【００１８】ディストリビュータ３０はイグニッション
ユニット３１に電気的に接続されるとともに、ディスト
リビュータ３０の回転軸３０ａはクランク軸３が２回転
する毎に１回転するように図示外の機構を介してクラン
ク軸３に連結され、回転軸３０ａには１対のタイミング
ロータが固定され、ディストリビュータ３０には一方の
タイミングロータを介して回転軸３０ａの回転速度を検
出する電磁ピックアップ式のクランク角センサ３２と、
他方のタイミングロータを介して基準気筒（例えば、第
１気筒）の吸気ＴＤＣのタイミングを検出する電磁ピッ
クアップ式の基準クランク角センサ３３とが設けられて
いる。

【００１９】上記エンジンＥを制御する為のコントロー
ルユニット４０が設けられ、コントロールユニット４０
には、吸入空気量を検出するエアフローメータ１６と、
スロットル弁２１の開度を検出するスロットル開度セン
サ３４と、ウォータジャケット内の冷却水水温を検出す
る水温センサ３６と、クランク角センサ３２及び基準ク
ランク角センサ３３と、スタータスイッチ３５とその他
図示外の種々のセンサ類とスイッチ類からの信号が入力
され、コントロールユニット４０からはイグニションユ
ニット３１とインジェクタ２３とＩＳＣ弁２８などへ駆
動信号が出力される。

【００２０】上記コントロールユニット４０は、マイク
ロコンピュータを主体として構成されるとともに、エア
フローメータ１６からの吸入空気量信号とスロットル開
度センサ３４からのスロットル開度信号などの種々のア
ナログ信号をＡ／Ｄ変換するためのＡ／Ｄ変換器と、４
個のインジェクタ２３のための４つの駆動回路、イグニ
ションユニット３１のための駆動回路とＩＳＣ弁２８の
ための駆動回路などを備え、ＲＯＭには点火時期制御の
制御プログラム及びこれに付随するマップと、後述の燃
料制御の制御プログラム及びこれに付随するマップと、
その他種々の制御プログラムが予め入力格納されている
。尚、点火時期制御は既存周知のものなのでその詳しい
説明は省略する。

【００２１】ここで、本願の燃料制御装置は、エンジン
が始動するまでの始動ゾーン内において、１行程当たり
の分割回数が極力大きくなるような分割噴射量を設定し
、分割噴射による燃料の微粒化を最大限促進させて始動
性を向上するものである。

【００２２】次に、上記燃料制御のルーチンについて図
２〜図６を参照しながら説明する。尚、図中Ｓｉ（ｉ＝
１、２、３、・・・）は各ステップを示すものである。

【００２３】イグニションキーが投入されるとこの制御
が開始され、必要な初期設定が実行された後、クランク
角センサ３２からのクランク角信号が読込まれ、これを
用いてエンジン回転数Ｎｅが演算されるとともに、水温
センサ３６からの水温信号とスタータスイッチ３５から
のスイッチ信号が読込まれる（Ｓ１）。次に、スタータ
スイッチ３５がＯＮか否かが判定され（Ｓ２）、Ｎｏの
場合にはエンジン回転数ＮｅがＮｅ＝０か否かが判定さ
れ（Ｓ３）、スタータスイッチ３５がＯＦＦ状態でエン
ジンＥが停止している場合にはＳ１〜Ｓ３が繰返される
。

【００２４】スタータスイッチ３５がＯＮ操作されると
、エンジン回転数ＮｅがＮｅ≦５００ｒｐｍか否かが判
定され（Ｓ４）、エンジン回転数ＮｅがＮｅ≦５００ｒ
ｐｍの場合には始動ゾーンなので、４つの気筒のうちの
何れかの気筒が圧縮ＴＤＣになっているか否かが判定さ
れる（Ｓ５）。そして、Ｓ１・Ｓ２・Ｓ４・Ｓ５が繰返
されて何れかの気筒が圧縮ＴＤＣになると、最大分割回
数Ｎ及びインジェクタ２３の駆動パルスのパルスＯＮ時
間Ｔｏｎを演算するため後述の分割回数演算処理のサブ
ルーチンが実行され（Ｓ６）、次に実際に分割噴射を行
うため後述の分割噴射処理のサブルーチンが実行される
（Ｓ７）。

【００２５】こうして、Ｓ１・Ｓ２・Ｓ４〜Ｓ７が繰返
され、ある程度エンジン回転数Ｎｅが高くなってスター
タスイッチ３５がＯＦＦ操作されると、始動ゾーンから
通常ゾーンへ移行して通常の燃料制御が実行され（Ｓ８
）、吸入空気量に応じて燃料噴射量が演算され、所定の
タイミングで燃料が噴射される。尚、この通常の燃料制
御は既存周知のものなのでその詳細な説明は省略する。

【００２６】次に、上記分割回数演算処理のサブルーチ
ンについて、図２（ｂ）のフローチャートを参照しなが
ら説明する。先ず、要求噴射量Ｔｐが冷却水水温をパラ
メータとするマップから演算され（Ｓ１１）、要求噴射
量Ｔｐを噴射するのに必要な合計噴射時間Ｔが噴射量を
パラメータとするインジェクタ２３の特性図から演算さ
れ（Ｓ１２）、クランク軸３が２回転するのに必要な１
行程時間Ｔｃ（ｍｓｅｃ）が現在のエンジン回転数Ｎｅ
を用いたＴｃ＝２×６０×１０００／Ｎｅの式で演算さ
れ（Ｓ１３）、最大分割回数ＮがＮ＝（Ｋ×Ｔｃ−Ｔ）
／Ｔｏｆｆの式から演算される（Ｓ１４）。

【００２７】尚、Ｔｏｆｆはインジェクタ２３の駆動パ
ルスのパルスＯＦＦ時間の所定下限値であり、インジェ
クタ２３の特性を考慮しつつ次回の噴射のために必要な
最低限の準備時間として設定されたもので、例えば、Ｔ
ｏｆｆ＝８ｍｓｅｃに設定される。Ｋは１行程時間Ｔｃ
内に分割噴射がある程度余裕をもって行えるようにする
ための定数であり、例えば、Ｋ＝０．９に設定される。 最大分割回数Ｎは端数を切り捨てた自然数に設定される
。次に、駆動パルスのパルスＯＮ時間ＴｏｎがＴｏｎ＝
Ｔ／Ｎの式で演算される（Ｓ１５）。尚、パルスＯＮ時
間Ｔｏｎ＜２ｍｓｅｃ以下になると、インジェクタ２３
の特性が不安定になることに鑑みて、Ｔｏｎ＜２ｍｓｅ
ｃになった場合にはＴｏｎ＝２ｍｓｅｃに設定し、最大
分割回数ＮがＮ＝Ｔ／Ｔｏｎの式で再度演算される。 尚、最大分割回数Ｎを決定する際、噴射パルスの無効時
間を考慮してＮを決定することも有り得る。

【００２８】次に、分割噴射処理のサブルーチンについ
て図４のフローチャートを参照しながら説明する。先ず
、第１気筒が圧縮ＴＤＣか否かが判定され（Ｓ２１）、
Ｙｅｓの場合には第１気筒のインジェクタ２３を駆動す
るための噴射制御のサブルーチンに最大分割回数Ｎ及び
パルスＯＮ時間Ｔｏｎが出力される（Ｓ２２）。 第１気筒が圧縮ＴＤＣでない場合には、第２気筒が圧縮
ＴＤＣか否かが判定され（Ｓ２３）、Ｙｅｓの場合には
第２気筒のインジェクタ２３を駆動するための噴射制御
のサブルーチンに対して最大分割回数Ｎ及びパルスＯＮ
時間Ｔｏｎが出力される（Ｓ２４）。第２気筒が圧縮Ｔ
ＤＣでない場合には、第３気筒が圧縮ＴＤＣか否かが判
定され（Ｓ２５）、Ｙｅｓの場合には第３気筒のインジ
ェクタ２３を駆動するための噴射制御のサブルーチンに
対して最大分割回数Ｎ及びパルスＯＮ時間Ｔｏｎが出力
され（Ｓ２６）、Ｎｏの場合には第４気筒のインジェク
タ２３を駆動するための噴射制御のサブルーチンに対し
て最大分割回数Ｎ及びパルスＯＮ時間Ｔｏｎが出力され
る（Ｓ２７）。

【００２９】次に、上記噴射制御のサブルーチンについ
て図５のフローチャートを参照しながら説明する。尚、
各気筒のインジェクタ２３を駆動するための噴射制御は
同様の構成なので第１気筒のインジェクタ２３を駆動す
るための噴射制御について説明する。このサブルーチン
が開始されると、カウンタＩがリセットされ（Ｓ３１）
、駆動パルスのパルスＯＮ時間ＴｏｎとパルスＯＦＦ時
間Ｔｏｆｆとに基づいて第１気筒のインジェクタ２３の
１回分の分割噴射が実行され（Ｓ３２）、カウンタＩが
インクリメントされ（Ｓ３３）、カウンタＩがＩ＝Ｎか
否かつまり最大分割回数Ｎ回だけ分割噴射が実行された
か否かが判定され（Ｓ３４）、カウンタＩがＩ＝Ｎにな
るまで分割噴射が実行される。

【００３０】次に、上記燃料制御装置の作用について図
６の線図を参照しながら説明する。尚、この線図は合計
噴射時間Ｔが例えばＴ＝１３０ｍｓｅｃの場合のもので
ある。噴射に要する時間〔Ｎ×（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）〕
がエンジン回転数Ｎｅが大きくなるに従って小さく設定
され、１行程時間Ｔｃ内で分割噴射が行われるので、エ
ンジン回転数Ｎｅ＝０〜５００ｒｐｍの領域においてエ
ンジンＥに対して要求噴射量Ｔｐに相当する燃料を確実
に供給することが出来、１行程時間Ｔｃが短くなること
により要求噴射量の全部を噴射出来なくなって、混合気
がリーンになり始動性が低下するのを確実に防止出来る
。しかも、最大分割噴射回数Ｎが極力大きくなるように
パルスＯＮ時間Ｔｏｎが設定されるので、燃料の微粒化
が促進されて始動性が大幅に改善されていることが判る
。

【００３１】尚、エンジン回転数Ｎｅが高くなるとエン
ジンＥの機械効率も高くなることから、上記分割回数演
算処理のサブルーチンを部分的に変更し、エンジン回転
数Ｎｅが所定回転数（例えば、３００ｒｐｍ）以上のと
きには、図３に破線Ａで示すように、最大分割回数を前
記のように演算して求めた最大分割回数Ｎよりも少なく
して混合気がリッチになることを防止するようにしても
よい。即ち、図７に示すように、Ｓ１５にてパルスＯＮ
時間Ｔｏｎを演算した後、エンジン回転数ＮｅがＮｅ≧
３００ｒｐｍか否かを判定し（Ｓ４１）、Ｙｅｓの場合
には最大分割回数Ｎよりも小さな分割噴射回数Ｎ１を設
定し（Ｓ４２）、最大分割回数Ｎに分割噴射回数Ｎ１を
セットする（Ｓ４３）。尚、本実施例では、４気筒直列
エンジンに本発明を適用したが、６気筒直列エンジンや
Ｖ型６気筒エンジンに対しても本発明を同様に適用する
ことが出来る。尚、本実施例では、エンジン始動時に燃
料を分割噴射するようにした燃料噴射装置に本発明を適
用したが、他の運転領域において分割噴射するようにし
た燃料噴射装置に対しても本発明を同様に適用出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】エンジンの制御系の全体構成図である。

【図２】燃料制御のメインルーチンのフローチャートで
ある。

【図３】分割回数演算処理のサブルーチンのフローチャ
ートである。

【図４】分割噴射処理のサブルーチンのフローチャート
である。

【図５】噴射制御のサブルーチンのフローチャートであ
る。

【図６】分割噴射の特性図である。

【図７】分割回数演算処理の変形例に係るルーチンのフ
ローチャートである。

【図８】発明の構成を示す機能ブロック図である。

【符号の説明】

Ｅ　　　　エンジン ２３　　　　インジェクタ ３２　　　　クランク角センサ ３６　　　　水温センサ ４０　　　　コントロールユニット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　各気筒の各行程毎の１行程分の要求噴
   射量を決定する燃料噴射量制御手段と、上記要求噴射量
   を複数回に分割して噴射するときの１噴射分の分割噴射
   量を求める分割噴射量演算手段とを備え、少なくともエ
   ンジンが始動するまでの始動ゾーン内において要求噴射
   量を複数回に分けて上記分割噴射量ずつ分割噴射するエ
   ンジンの燃料制御装置において、エンジン回転数を検出
   する回転数検出手段を設け、上記分割噴射量演算手段は
   、回転数検出手段と燃料噴射量制御手段からの出力を受
   けて、１行程当たりの分割回数が極力大きくなるような
   分割噴射量を設定するように構成されていることを特徴
   とするエンジンの燃料制御装置。
2. 【請求項２】　　上記分割噴射量演算手段は、上記要求
   噴射量に相当する合計噴射時間を求め、上記エンジン回
   転数で決まる１行程時間から合計噴射時間を差し引いた
   合計噴射休止時間を分割噴射の噴射パルスのパルスＯＦ
   Ｆ時間の所定下限値で除算して最大分割回数を決定し、
   合計噴射時間を最大分割回数で等分割して分割噴射量を
   決定するように構成されていることを特徴とするエンジ
   ンの燃料制御装置。
3. 【請求項３】　　上記分割噴射量演算手段は、エンジン
   回転数が所定回転以上に移行したときには、上記最大分
   割回数よりも小さな分割噴射回数となり且つエンジン回
   転数の増加に応じて分割噴射回数が小さくなるような所
   定の特性で分割噴射回数を設定するように構成されてい
   ることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの燃料制
   御装置。