JPH04334738A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

内燃機関の燃料噴射制御装置

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JPH04334738A
JPH04334738A JP3105814A JP10581491A JPH04334738A JP H04334738 A JPH04334738 A JP H04334738A JP 3105814 A JP3105814 A JP 3105814A JP 10581491 A JP10581491 A JP 10581491A JP H04334738 A JPH04334738 A JP H04334738A
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JP
Japan
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fuel injection
time
needle
fuel
injector
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Application number
JP3105814A
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English (en)
Inventor
Kazuo Takahashi
和男 高橋
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

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】この発明は内燃機関、特に、アル
コールを燃料とする内燃機関に適した燃料噴射制御装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】電子制御燃料噴射内燃機関では燃料イン
ジェクタは電磁力で駆動されるニードルを備え、ニード
ルはスプリングによって通常は閉鎖するように付勢され
る(インジェクタの構造については実開昭62−101
063 号参照)。燃料噴射量は負荷、回転数等の機関
の運転条件によって算出され、算出された燃料噴射量が
得られるように燃料噴射インジェクタの作動時期が決定
される。開弁時期が来ると、ニードルは電磁力によって
スプリングに抗して吸引され、閉弁時期が来ると電磁力
が消失され、スプリングによってニードルはバルブシー
トに着座される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】燃料インジェクタの燃
料経路内には使用の継続によって燃料中に含まれる固形
成分がデポジット化することがある。特に、アルコール
を燃料とするものでは、デポジットが発生しやすい。即
ちアルコールを使用する場合、ガソリン15%でメタノ
ール85%といった混合比が採用されるが、メタノール
が主成分であると、溶剤として機能してゴム製の燃料ホ
ースの可塑剤や、金属イオン等色々な成分を溶解せしめ
る。 そして、メタノールの沸点は65°C程度であるため、
容易にベーパとなり溶解成分は析出し各部に堆積するこ
とになる。このデポジットがニードルのシートの部分、
もしくはストッパの部分に起こると、ニードルとバルブ
シートとの間、又はニードルとストッパとの間に粘着力
を発揮し、開弁信号または閉弁信号に対するニードルの
動きの抵抗となる。そのため、ニードルが開弁信号又は
閉弁信号に対して即座に応答しなくなり、計算通りの燃
料が噴射されず、特に過渡状態においてエンジンの所期
の特性が得られず、運転性が悪化するおそれがあった。
【0004】この発明はシート又はストッパの部分に対
するデポジットの発生にかかわらず所期の量の燃料噴射
を行うことができるようにすることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明の内燃機関の燃
料噴射制御装置は、図1に示すように、電磁力によって
駆動されるニードル24を備えた燃料インジェクタ22
と、内燃機関の運転条件に応じた燃料噴射量を算出する
手段1と、算出された量の燃料が噴射されるように燃料
インジェクタ22からの燃料噴射時期に応じた信号を発
生する手段2とを有したものにおいて、インジェクタ2
2のニードル24が実際に作動する時期を検出する手段
3と、ニードル作動時期検出手段によって検出される実
際の燃料噴射時期から燃料噴射時期算出手段2により算
出された燃料噴射時期を修正する手段4とを具備したこ
とを特徴とする。
【0006】
【作用】燃料噴射量算出手段1は、内燃機関の運転条件
に応じた燃料噴射量を算出し、燃料噴射時期算出手段2
は、算出された量の燃料噴射が行われるように燃料噴射
時期に応じた信号を発生する。ニードル作動時期検出手
段3はインジェクタ22のニードル24が実際に作動す
る時期を検出する。燃料噴射時期修正手段4は、ニード
ル作動時期検出手段3によって検出される実際の燃料噴
射時期から燃料噴射時期算出手段2により算出される燃
料噴射時期を修正する。
【0007】
【実施例】図2は4気筒の燃料噴射内燃機関の全体概略
を示しており、10はエンジン本体、12は吸気マニホ
ルド、14はスロットル弁、16はエアフローメータ、
18は排気マニホルド、20はディストリビュータであ
る。吸気マニホルド12の各気筒への枝管の部分に燃料
噴射インジェクタ22が設けられる。各気筒のインジェ
クタ22は例えば図3のように構成され、この構成は実
開昭62−101063 号に記載のものと同様である
。このインジェクタ22は所謂ボール弁型であり、ニー
ドル24は筒状に構成され、先端にボール弁26が溶接
固定される。ニードル24は本体28に摺動自在に設け
られ、ボール弁26と反対側のニードル24の端部にム
ービングコア30が固定される。このムービングコア3
0の周囲におけるハウジング32内にソレノイド34が
配置され、ソレノイド34を選択的に通電することによ
りニードル24をリフトさせることができる。即ち、ス
プリング36はニードル24と、筒状芯棒38との間に
配置され、通常は、ボール弁26をして弁シート40に
着座せしめている。ソレノイド34に通電されると、ム
ービングコア30はスプリング36に抗して右行され、
ボール弁26は弁シート40からリフトされ、噴口42
より燃料噴射が行われる。中心スリーブ44はムービン
グコア30と幾分の間隔をおいて対向しており、これら
の対向端面30−1,44−1 間の間隔分だけニード
ル24のリフトが許容される。
【0008】中心スリーブ44の端部に設けられるバー
フィルタ48を介して燃料は導入され、ニードル24の
中央通路及びボール弁26の手前の半径方向通路より燃
料溜まり室52に溜められており、ニードル24の開弁
時に噴口42より噴射される。使用の継続によって燃料
中の固形成分が弁シート40の部分や、ムービングコア
30とストッパとしての中心スリーブ44との対向端面
30−1,44−1 に堆積することがあり、燃料がア
ルコールを含んだものである場合は、デポジットの量が
多くなる。デポジットによりニードル24と弁シート間
並びに端面30−1,44−1 間に粘着力が発生し、
ソレノイド34のON、OFFに対してニードル24が
即座に動かないため、実際のニードル24の作動時期が
演算された時期と一致しなくなり、正確な燃料噴射量が
得られなくなるおそれがある。
【0009】この発明ではニードル24の実際の動きを
検出し、検出結果に応じてニードル24の作動タイミン
グを補正することで、ニードルに粘着力が作用するにも
係わらず所期の量の燃料の噴射を行うものである。60
はニードル24の実際の動きを検出するリフトセンサで
あり、ムービングコア30と中心スリーブ44の対向端
面間に配置され、図4の構造を持っている。即ち、リフ
トセンサ60は、スプリング62によってムービングコ
ア30の端面30−1に押しつけられる断面コの字状の
金属製のキャップ状部材64と、スリーブ44に形成さ
れる凹部66に格納され、絶縁材料で作られるホルダ6
8とから構成される。ホルダ68の中心軸部70はスリ
ーブ44の孔72に嵌合される。ホルダ68と凹部66
の底面との間に密封用のOリング74が配置される。ホ
ルダ68の先端面に金属性の接点76がキャップ状部材
64の先端と対向するように設けられ、金属製のキャッ
プ状部材64は接地されるが、接点76はリード線78
及び図3のコネクタ80を介して電源に接続される。こ
のため、キャップ状部材64とホルダ68とはスイッチ
を構成し、ニードル24が弁シート40からリフトして
いるか否かを判別することができる。尚、ソレノイド3
4もリード線82を介してコネクタ80に接続され、後
述の制御回路からの燃料噴射信号をソレノイド34に印
加することができる。
【0010】図2において、制御回路83はマイクロコ
ンピュータとして構成され、各センサからの信号に応じ
て各気筒の燃料インジェクタ22への燃料噴射信号を形
成するものである。センサのうちエアフローメータ16
は吸入空気量Qに応じた信号を発生する。ディストリビ
ュータ20にクランク角度センサ84,86 が設けら
れ、クランク角度で30°毎及び720 °毎の信号が
発生される。また、各気筒の燃料インジェクタ22に図
4で示すようなリフトセンサ60が設けられ、燃料イン
ジェクタ22が実際にリフトしたこと、またはバルブシ
ートに向かって着座方向に移動したことを表す信号LS
1,LS2,LS3,LS4 を得ることができる。制
御回路83は各気筒の噴射信号制御ゲート88の一方の
入力を介して各気筒の燃料インジェクタ22に接続され
る。ゲート88の他方の入力は制御回路83内の図示し
ない比較レジスタからの信号を受け取るポートCRに接
続される。
【0011】図5から図10は制御回路83による燃料
噴射制御作動をフローチャートによって説明している。 図5は燃料噴射ルーチンであり、クランク角度センサ8
4からの30°CAのパルス信号の到来毎に実行される
。ステップ100,102,104,106 は各気筒
の燃料噴射演算のタイミングか否か判別される。このタ
イミングは4気筒エンジンの場合は180 °CA毎に
点火順序に応じて到来し、30°CA信号の到来毎にイ
ンクリメントされ、720 °CA信号の到来によって
クリヤされるカウンタの値によって判別することができ
る。第1気筒の燃料噴射演算タイミングとすれば、ステ
ップ106 よりステップ108 以下に流れる。ステ
ップ108 では燃料噴射時間Tiが算出される。燃料
噴射時間Tiは図11の(b) に示すように無効噴射
時間Tvと、有効噴射時間Teとの和であり、無効噴射
時間Tvは燃料噴射信号が出てから実際にニードル24
がリフトし、燃料噴射が開始されるまでの時間である。 一方、有効噴射時間Teは機関の負荷及び回転数に応じ
た最適の燃料噴射量を得るのに必要な開弁時間に相当し
、周知のように負荷因子としての吸入空気量−エンジン
回転数比Q/NEと回転数NEとからマップ演算される
。
【0012】ステップ110 は燃料噴射時間Tiの補
正演算を示し、燃料噴射開始信号が出てからニードル2
4が実際にリフトされるまで、又は燃料噴射停止信号が
出てからニードル24が弁シート40に着座するように
動くまでの動作時間に遅れがあった場合の修正演算を示
し、これについては後述する。ステップ112 は燃料
噴射信号の発生開始時刻t01 、燃料噴射開始予想時
刻ts1、燃料噴射信号停止時刻te1 の算出を示す
。ここにt01 は噴射信号が立ち上がる時刻、ts1
 はto1 から無効噴射時間Tvに応じた時間が経過
する時刻、te1 はts1から噴射時間Teに応じた
時間が経過した後の時刻である。そして、これらの時刻
to1,ts1,te1 はこの演算がされる時刻t0
におけるフリーランカウンタの値((c)参照) から
各時間経過後に想定されるフリーランカウンタの値とし
てメモリに格納されるものとする。
【0013】ステップ114 はポートF1がセットさ
れ、ステップ116 ではFLAGがセットされる。F
1のセットにより後述のように第1気筒のインジェクタ
22のみ燃料噴射が許可され、フラグFLAGは時刻一
致割り込みルーチンの切替え用である。ステップ118
では比較レジスタに燃料噴射信号の発生開始時刻t01
 がセットされる。時刻t01 が到来するとポートC
Rがセットされ、F1=1であるから第1気筒用のゲー
ト88がONとなり、第1気筒の燃料インジェクタ22
に燃料噴射信号が送られ、ソレノイド34がONされ、
同時に図6の時刻一致割り込みルーチンが起動される。 ステップ150,152,154,156 は各気筒の
フラグF1,F2,F3,F4=1 か否かの判定を示
す。この場合はF1=1で、F2,F3,F4=0であ
るから(ステップ114)、ステップ156 よりステ
ップ158 に進み、FLAG=1か否か判別される。 FLAG=1であるから(ステップ116)、ステップ
160 に進み、比較レジスタに燃料噴射信号停止時刻
te1 がセットされる。ステップ162 ではFLA
G=0とされる。
【0014】時時ts1 が到来すると、ポートCRが
リセットされ、第1気筒の燃料噴射制御ゲート88がO
FF され、第1気筒のインジェクタ22のソレノイド
34はOFF され、燃料噴射は停止される。同時に図
6の時刻一致割り込みルーチンが起動されステップ15
8 よりステップ164 に進み、F1=0とされる。 第2気筒の燃料噴射演算タイミングであると判断される
と図5において、ステップ104 よりステップ120
 に進み、燃料噴射時間Tiが算出される。ステップ1
22では実際のニードル24の移動時刻を検出して燃料
噴射時間Tiが補正演算される。ステップ124 では
第2気筒の燃料噴射信号の発生開始時刻t02 、燃料
噴射開始予想時刻ts2 、燃料噴射信号停止時刻te
2 が算出される。ステップ126 ではポートF2が
セットされ、ステップ128 ではFLAGがセットさ
れる。ステップ130 では比較レジスタに第2気筒の
燃料噴射信号の発生開始時刻t02 がセットされる。
【0015】時刻t02 が到来するとポートCRがセ
ットされ、F2=1であるから第2気筒用のゲート88
がONとなり、第2気筒の燃料インジェクタ22に燃料
噴射信号が送られ、ソレノイド34がONされ、同時に
図6の時刻一致割り込みルーチンが起動される。今度は
ステップ154, 170よりステップ172 に進み
、比較レジスタに燃料噴射信号停止時刻te2 がセッ
トされる。ステップ174 ではFLAG=0とされる
。
【0016】時刻te2 が到来すると、ポートCRが
リセットされ、第2気筒の燃料噴射制御ゲート88がO
FF され、ソレノイド34はOFF され、第2気筒
の燃料噴射が停止される。同時に図6の時刻一致割り込
みルーチンが起動されステップ170 よりステップ1
76 に進み、F2=0とされる。図5のステップ10
2,100で第3気筒、第4気筒の燃料噴射演算タイミ
ングと判断されたときの処理は第1気筒、第2気筒の場
合と同様であるので省略する。
【0017】図11の(d) はリフトセンサ60によ
る検出信号を示す。即ち、ニードル24のリフトはソレ
ノイド34によってムービングコア30が移動されるこ
とにより惹起され、ムービングコア30とスリーブ44
とが対向端面30−1,44−1 で接触することでニ
ードル24の開弁動作が完了し、このとき接点76が金
属製のキャップ64に接触することで、リフトセンサ6
0の状態LS1 は変化(ON) し、ニードル24が
リフトしたとこを知ることができる。また、ソレノイド
34がOFF されると、スプリング36によってニー
ドル24は弁シート40に着座するように押し戻され、
このときは接点76はキャップ64から離間し、リフト
センサ60からの信号LS2 はOFF となる。無効
時間Tvは燃料噴射開始信号を出力して(時刻to1,
to2,...)からこの時間Tvの経過後(時刻ts
1,ts2,...)に実際のニードル24のリフトが
行われものとして設定される。また、時刻te1,te
2,... が来たときはソレノイド34は消磁される
ため、ニードル24は即座に弁シート40に着座するの
が通常である。ところが、燃料中の固形分が弁シート4
0又はムービングコア30とストッパとしてのスリーブ
44との対向面30−1,44−1 間に堆積した場合
、これはニードル24とシート部40、またはムービン
グコアとストッパとしてのスリーブ44とを粘着せしめ
、ニードル24の開弁又は閉弁が計算より遅れることが
なる。即ち、図11の(d) では第1気筒のリフトセ
ンサ信号LS1はニードル24の実際の開弁開始が計算
上の開弁時刻ts1 よりΔts1遅れており、ニード
ル24の閉弁時刻が計算上の閉弁時刻te1 よりΔt
e1 遅れていることを示している。このような開弁開
始時刻の遅れによって実際に得られる燃料噴射量は計算
値より少なくなり、閉弁開始時刻の遅れによって実際に
得られる燃料噴射量は計算値より多くなる。このような
狂いは空燃比を検出するフィードバック型の空燃比制御
装置を備えている場合はやがては解消されるが、過渡的
には空燃比が設定値から大きく狂うため運転性悪化は避
けられない。
【0018】図7〜図10はリフトセンサからの信号に
よってニードル24の実際の開弁時刻、閉弁時刻を知り
、燃料噴射量制御に反映させる処理を示す。図7は第1
気筒のリフトセンサ60の信号LS1 がOFFからO
Nに切り替わったときに起動されるルーチンを示す。こ
のルーチンは割り込みによって実行される。ステップ2
00 ではフリーランカウンタの値がtxに入れられる
。即ち、txは第1気筒のインジェクタにおけるニード
ル24が現実にリフトを開始した時刻である。ステップ
202 ではtx>ts1か否か判別される。tx≦t
s1 のときはリフトセンサが検出するインジェクタの
ニードル24のリフト時刻が所期のリフト時刻ts1 
より遅れていないと判断され、ステップ204 の処理
を迂回する。ステップ202 でtx>ts1 のとき
は図11の(d) に示すように、弁シート40へのデ
ポジット等が原因で−所望のリフト時刻ts1 に対し
て実際のニードル24のリフト時刻が遅れている場合で
ある。このときはステップ204 に進み、Δts1 
=tx−ts1 とされる。即ち、Δts1 は所期の
開弁時刻に対する遅れである。
【0019】図8は第1気筒のリフトセンサ60の信号
LS1 がONからOFF に切り替わったときに起動
されるルーチンを示す。このルーチンは割り込みによっ
て実行される。ステップ210 ではフリーランカウン
タの値がtxに入れられる。即ち、txは第1気筒のイ
ンジェクタにおけるニードル24が現実にバルブシート
40に着座するように動き始めた時刻である。ステップ
212 ではtx>te1 か否か判別される。tx≦
te1 のときはリフトセンサ60が検出するインジェ
クタのニードル24のリフト時刻が所期のリフト時刻t
s1 より遅れていないと判断され、ステップ204 
の処理を迂回する。ステップ202 でtx>te1 
のときは図11の(d) に示すように、ムービングコ
ア30とスリーブ44の対向面間のデポジット等が原因
で−所望のリフト時刻ts1 に対して実際のニードル
24の閉弁開始が遅れている場合である。このときはス
テップ214 に進み、Δte1 =tx−te1 と
される。即ち、Δte1 は所期の閉弁時刻に対する遅
れである。
【0020】図9〜図10は第2気筒のインジェクタの
リフトセンサ60からの信号LS2 によってニードル
24の実際の開弁時刻、閉弁時刻を知り、燃料噴射量制
御に反映させる処理を示す。図9は第2気筒のリフトセ
ンサ60の信号LS2 がOFF からONに切り替わ
ったときに起動されるルーチンを示す。ステップ220
 ではフリーランカウンタの値がtxに入れられ、ステ
ップ222 ではtx>ts2か否か判別され、tx>
ts2 のときは、ステップ224 に進み、Δts2
 =tx−ts2 とされる。即ち、Δts2 は第2
気筒のインジェクタにおける所期の開弁時刻に対する遅
れである。 図10は第2気筒のリフトセンサ60の信号LS2 が
ONからOFF に切り替わったときに起動されるルー
チンを示す。ステップ230ではフリーランカウンタの
値がtxに入れられ、ステップ232 ではtx>te
2 か否か判別され、tx>te1 のときはステップ
234 に進み、Δte2 =tx−te2 とされる
。即ち、Δte2 は所期の閉弁時刻に対する遅れであ
る。
【0021】第3気筒、第4気筒についても図7〜図1
0と同様にデポジットに基づく所期の開弁時刻、閉弁時
刻に対する遅れを計測することができる。図5において
、ステップ110 は第1気筒の燃料噴射演算において
、実際のニードル24のリフト完了、閉鎖開始から燃料
噴射時間Tiの修正を行うルーチンを示す。即ち、燃料
噴射時間Tiは、 Ti=Ti+Δts1 −Δte1 によって算出される。即ち、この式は第1気筒の一回前
の噴射において、ニードル24の現実の開弁時刻の、計
算上の開弁時刻に対する遅れΔts1 に応じて燃料噴
射時間が延長補正され、ニードル24の現実の閉弁時刻
の、計算上の閉弁時刻に対する遅れΔte1 に応じて
燃料噴射時間が短縮補正されることを意味する。このよ
うな補正によってデポジット等を原因とするニードル2
4の開き遅れ、閉じ遅れは次の噴射において補正される
ことになる。
【0022】ステップ122 では第2気筒について同
様な補正が行われ、これは第3、第4気筒についても同
様である。
【0023】
【発明の効果】この発明によれば、ニードルの実際の作
動時期をニードル作動時期検出手段によって検出し、燃
料噴射時期算出手段による燃料噴射時期の算出値をニー
ドルの実際の算出時期によって修正することで、デポジ
ットによるニードルの作動遅れを補償し、常に適性な量
の燃料噴射を行うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はこの発明の機能構成を示す図である。
【図2】図2は実施例の内燃機関の全体概略図である。
【図3】図3は図2における燃料インジェクタの断面図
である。
【図4】図4は図3のインジェクタに設けたリフトセン
サの拡大断面図である。
【図5】図5は燃料噴射ルーチンのフローチャートであ
る。
【図6】図6は時刻一致割り込みルーチンのフローチャ
ートである。
【図7】図7は第1気筒のリフトセンサがOFF から
ONとなったとき起動されるルーチンのフローチャート
である。
【図8】図8は第1気筒のリフトセンサがONからOF
F となったとき起動されるルーチンのフローチャート
である。
【図9】図9は第2気筒のリフトセンサがOFF から
ONとなったとき起動されるルーチンのフローチャート
である。
【図10】図10は第2気筒のリフトセンサがONから
OFF となったとき起動されるルーチンのフローチャ
ートである。
【図11】図11は制御回路の作動タイミングを示す線
図である。
【符号の説明】
10…エンジン本体 12…吸気管 14…スロットル弁 16…エアフローメータ 18…排気管 20…ディストリビュータ 22…インジェクタ 24…ニードル 26…ボール弁 30…ムービングコア 34…ソレノイド 36…スプリング 40…弁シート 44…中心スリーブ 60…リフトセンサ 64…キャップ 68…ホルダ 76…接点 83…制御回路 84,86 …クランク角度センサ 88…燃料噴射ゲート

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  電磁力によって駆動されるニードルを
    備えた燃料インジェクタと、内燃機関の運転条件に応じ
    た燃料噴射量を算出する燃料噴射時期算出手段と、算出
    された量の燃料が噴射されるように燃料インジェクタか
    らの燃料噴射時期に応じた信号を発生する手段とを有し
    た内燃機関の燃料噴射制御装置において、インジェクタ
    のニードルが実際に作動する時期を検出する手段と、ニ
    ードル作動時期検出手段によって検出される実際の燃料
    噴射時期から燃料噴射時期算出手段により算出される燃
    料噴射時期を修正する手段とを具備したことを特徴とす
    る内燃機関の燃料噴射制御装置。
JP3105814A 1991-05-10 1991-05-10 内燃機関の燃料噴射制御装置 Pending JPH04334738A (ja)

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