JPH0772509B2 - 内燃機関の電子制御燃料噴射装置 - 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燃料噴射装置に関する。

〈従来の技術〉 従来の内燃機関の電子制御燃料噴射装置としては、吸気
マニホールドの各気筒への分岐部より下流（マニホール
ド・ブランチ部又は吸気ポート）に各気筒毎に燃料噴射
弁を設けるいわゆるマルチポイントインジェクション
（MPI）システムと、吸気マニホールドのコレクタ部よ
り上流（通常はスロットル弁上流）に全気筒共通に単一
の燃料噴射弁を設けるいわゆるシングルポイントインジ
ェクション（SPI）システムとがあり、加速性能につい
てみれば、燃料噴射弁からシリンダまでの距離が短く噴
射燃料到達遅れ時間の少ないMPIシステムの方がよい。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、MPIシステムにおいて、急加速パターン
を考えると、加速直後、加速を検知して燃料噴射量を増
量するものの、加速検知遅れ時間，補正演算遅れ時間，
燃料噴射弁応答遅れ時間，噴射燃料到達遅れ時間を含む
総遅れ時間の間に、マニホールド・コレクタ部の充填空
気量がシリンダに流入し、第６図に示すように、必ず初
期リーン化に至る。このため、加速時の運転性不良（レ
スポンス悪化）や、エミッション悪化を生じ、これらを
解決することが求められていた。

本発明は、このような実情に鑑み、加速をしてから増量
補正された燃料がシリンダに到達するまでの遅れ時間の
間に、マニホールド・コレクタ部の充填空気量による初
期リーン化を可及的に防止できるようにすることを目的
とする。

〈課題を解決するための手段〉 このため、本発明は、第１図に示すように、吸気マニホ
ールド６の各気筒への分岐部より下流に各気筒毎に第１
の燃料噴射弁７を設けると共に、吸気マニホールド６の
コレクタ部より上流に第２の燃料噴射弁８を設ける。

一方、機関吸入空気流量を検出する吸入空気流量検出手
段ａと、検出された吸入空気流量を平均化処理する平均
化手段ｂと、機関回転数を検出する機関回転数検出手段
ｃと、平均化手段により平均化処理された吸入空気流量
と機関回転数検出手段により検出された機関回転数とに
基づいて第１の燃料噴射弁による第１の燃料噴射量を演
算する第１の燃料噴射量演算手段ｄと、吸入空気流量検
出手段により検出された吸入空気流量と機関回転数検出
手段により検出された機関回転数とに基づいて第２の燃
料噴射弁による第２の燃料噴射量を演算する第２の燃料
噴射量演算手段ｅとを設ける。

〈作用〉 上記の構成においては、吸気マニホールドの各気筒への
分岐部より下流に各気筒毎に設けた第１の燃料噴射部弁
より第１の燃料噴射量分の燃料を噴射させ、吸気マニホ
ールドのコレクタ部より上流に設けた第２の燃料噴射弁
より第２の燃料噴射量分の燃料を噴射させる。尚、これ
らは所定の分担率で行う。

従って、第２の燃料噴射弁からの噴射燃料で吸気マニホ
ールドのコレクタ部は常に予混合の状態にあり、加速を
してから増量補正された燃料がシリンダに到達するまで
の遅れ時間の間に、マニホールド・コレクタ部の充填分
がシリンダに流入するに際し、この充填分は予混合の状
態にあるので、初期リーン化を可及的に防止できる。

ここにおいて、第１の燃料噴射弁による第１の燃料噴射
量の演算に際しては、その燃料噴射弁部を流れる空気量
に基づいた燃料噴射量、つまり、吸入負圧に基づいた燃
料噴射量を求める必要があるが、吸入空気流量検出手段
（エアフローメータ）はマニホールド・コレクタ部の充
填分（第５図ハッチング部分）を含めて計測するため、
これをキャンセルすべく、平均化処理された吸入空気流
量Q_AVE（第５図破線示）を求めて、これに基づいて燃料
噴射量を演算する。

また、第２の燃料噴射弁による第２の燃料噴射量の演算
に際しては、第２の燃料噴射弁からはマニホールド・コ
レクタ部の充填分に対しても燃料噴射する必要があるた
め、検出された吸入空気流量Ｑ（第５図実線示）をその
まま用いて、燃料噴射量を演算する。

〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を説明する。

第２図において、機関１の各気筒には、エアクリーナ２
から吸気ダクト3,スロットルチャンバ４中のスロットル
弁5,吸気マニホールド６のコレクタ部6a及び各ブランチ
部6bを経て空気が吸入される。

ここで、吸気マニホールド６の各ブランチ部6bにそれぞ
れ第１の燃料噴射弁７が設けられている。

また、スロットルチャンバ４のスロットル弁５上流に第
２の燃料噴射弁８が設けられている。この例ではスロッ
トル弁５上流としたが、吸気マニホールド６のコレクタ
部6a上流であればよい。

これら第１及び第２の燃料噴射弁7,8は、共に、ソレノ
イドに通電されて開弁し、通電停止されて閉弁する電磁
式燃料噴射弁であって、後述するコントロールユニット
20からの駆動パルス信号により通電されて開弁し、図示
しない燃料ポンプから圧送されてプレッシャレギュレー
タにより所定の圧力に調整された燃料を噴射供給する。

コントロールユニット20は、CPU,ROM,RAM,入出力インタ
ーフェイス等を含んで構成されるマイクロコンピュータ
を備え、各種のセンサからの入力信号を受け、後述の如
く演算処理して、第１及び第２の燃料噴射弁7,8の作動
を制御する。

前記各種のセンサとしては、吸気ダクト３中に熱線式の
エアフローメータ21が設けられていて、吸入空気流量Ｑ
に応じた電圧信号Usを出力する。従って、エアフローメ
ータ21が吸入空気流量検出手段である。

また、クランク角センサ22が設けられていて、４気筒の
場合、クランク角180°毎の基準信号とクランク角１〜
２°毎の単位信号とを出力する。ここで、基準信号の周
期、あるいは所定時間内の単位信号の発生数を計測する
ことにより、機関回転数Ｎを算出可能である。従って、
クランク角センサ22が機関回転数検出手段である。

この他、機関１の冷却水温Twを検出する水温センサ23,
スロットル弁５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24等が設けられている。

ここにおいて、コントロールユニット20は、第３図にフ
ローチャートとして示す第１の燃料噴射量制御ルーチン
に従って、第１の燃料噴射弁７による燃料噴射量を制御
し、また、第４図にフローチャートとして示す第２の燃
料噴射量制御ルーチンに従って、第２の燃料噴射弁８に
よる燃料噴射量を制御する。

先ず第１の燃料噴射量制御ルーチン（第３図）について
説明する。

ステップ11（図にはS11と記してある。以下同様）で
は、エアフローメータ21からの電圧信号Usを読込み、次
のステップ12ではマップを参照して電圧信号Usを吸入空
気流量Ｑに変換する。

ステップ13では、検出された吸入空気流量Ｑに基づい
て、次式の如く、吸入空気流量の移動平均Q_AVEを求め
る。尚、重み付け定数の値は任意である。このステップ
13の部分が平均化手段に相当する。

ステップ14では、吸入空気量流量の移動平均Q_AVEと、ク
ランク角センサ22からの信号に基づいて算出される機関
回転数Ｎとから、基本燃料噴射量Tp₁＝K₁・Q_AVE/N（但
し、K₁は定数）を演算する。

ステップ15では、基本燃料噴射量Tp₁をベースにして、
これに各種補正係数COEFを掛け、電圧補正分Tsを加え
て、第１の燃料噴射弁７による最終的な燃料噴射量Ti₁
＝Tp₁・COEF＋Tsを演算する。ここで、ステップ14,15の
部分が第１の燃料噴射量演算手段に相当する。

尚、各種補正係数COEFは冷却水温Twやスロットル弁開度
変化量ΔTVO等により定められ、電圧補正分Tsはバッテ
リ電圧により定められる。

次に第２の燃料噴射量制御ルーチン（第４図）について
説明する。

ステップ21では、エアフローメータ21からの電圧信号Us
を読込み、次のステップ22ではマップを参照して電圧信
号Usを吸入空気流量Ｑに変換する。

ステップ23では、検出された吸入空気流量Ｑと、クラン
ク角センサ22からの信号に基づいて算出される機関回転
数Ｎとから、基本燃料噴射量Tp₂＝K₂・Q/N（但し、K₂は
定数）を演算する。

ステップ24では、基本燃料噴射量Tp₂をベースにして、
これに各種補正係数COEFを掛け、電圧補正分Tsを加え
て、第２の燃料噴射弁８による最終的な燃料噴射量Ti₂
＝Tp₂・COEF＋Tsを演算する。ここで、ステップ23,24の
部分が第２の燃料噴射量演算手段に相当する。

このようにして、第１の燃料噴射量Ti₁及び第２の燃料
噴射量Ti₂が求まると、第１の燃料噴射弁７に対して、
機関1/2回転に１回（各第１の燃料噴射弁７についてみ
れば機関２回転に１回）、所定のタイミングで、かつ所
定の順序で、第１の燃料噴射量Ti₁に相応するパルス巾
の駆動パルス信号が出力されて、燃料噴射がなされ、ま
た、第２の燃料噴射弁８に対して、機関1/2回転に１回
のタイミングで、第２の燃料噴射量Ti₂に相応するパル
ス巾の駆動パルス信号が出力されて、燃料噴射がなされ
る。

尚、第１の燃料噴射弁７及び第２の燃料噴射弁８の分担
率は8:2〜5:5程度とし、前記K₁,K₂定数により設定する
が、場合によっては機関運転条件によって可変とする。

この結果、吸気マニホールド６の各ブランチ部6bに第１
の燃料噴射弁７より機関運転条件に応じて定まる燃料噴
射量に対し所定の分担率（例えば80％）の第１の燃料噴
射量分の燃料の噴射がなされると共に、スロットルチャ
ンバ４に第２の燃料噴射弁８より機関運転条件に応じて
定まる燃料噴射量に対し所定の分担率（例えば20％）の
第２の燃料噴射量分の燃料の噴射がなされる。

従って、第２の燃料噴射弁８からの噴射燃料で吸気マニ
ホールド６のコレクタ部6aは常に予混合の状態にあり、
急加速時に、加速をしてから増量補正された燃料がシリ
ンダに到達するまでの遅れ時間の間に、コレクタ部6aの
充填分がシリンダに流入するに際し、この充填分は予混
合の状態にあるので、初期リーン化を可及的に防止でき
る。

ここにおいて、第１の燃料噴射弁７による第１の燃料噴
射量Ti₁の演算に際しては、その燃料噴射弁７部を流れ
る空気量に基づいた燃料噴射量、つまり、吸入負圧に基
づいた燃料噴射量を求める必要があるが、エアフローメ
ータ21は吸気マニホールド６のコレクタ部6aの充填分
（第５図ハッチング部分）を含めて計測するため、これ
をキャンセルすべく、平均化処理された吸入空気流量Q
_AVE（第５図破線示）を求めて、これに基づいて燃料噴
射量を演算する。

また、第２の燃料噴射弁８による第２の燃料噴射量Ti₂
の演算に際しては、第２の燃料噴射弁８からは吸気マニ
ホールド６のコレクタ部6aの充填分に対しても燃料噴射
する必要があるため、検出された吸入空気流量Ｑ（第５
図実線示）をそのまま用いて、燃料噴射量を演算する。

これらにより、第１及び第２の燃料噴射弁7,8からの燃
料噴射量を適正化することができる。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、吸気マニホールド
の各気筒への分岐部より下流に各気筒毎に設けた第１の
燃料噴射弁とは別に、吸気マニホールドのコレクタ部よ
り上流に設けた第２の燃料噴射弁より所定の分担率で燃
料を噴射させるため、第２の燃料噴射弁からの噴射燃料
で吸気マニホールドのコレクタ部は常に予混合の状態に
あり、加速をしてから増量補正された燃料がシリンダに
到達するまでの遅れ時間の間に、マニホールド・コレク
タ部の充填分がシリンダに流入するに際し、この充填分
は予混合の状態にあるので、初期リーン化を可及的に防
止できる。

更に、第１の燃料噴射弁による第１の燃料噴射量の演算
に際しては、マニホールド・コレクタ部の充填分をキャ
ンセルすべく、平均化処理された吸入空気流量を求め
て、これに基づいて燃料噴射量を演算し、また、第２の
燃料噴射弁による第２の燃料噴射量の演算に際しては、
マニホールド・コレクタ部の充填分に対しても燃料噴射
する必要から、検出された吸入空気流量をそのまま用い
て、燃料噴射量を演算することにより、第１及び第２の
燃料噴射弁からの燃料噴射量を適正化することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第２図は
本発明の一実施例を示すシステム図、第３図は第１の燃
料噴射量制御ルーチンのフローチャート、第４図は第２
の燃料噴射量制御ルーチンのフローチャート、第５図は
平均化処理の様子を示す図、第６図は従来の問題点とし
て加速時の空燃比特性を示す図である。 １……機関、４……スロットルチャンバ、５……スロッ
トル弁、６……吸気マニホールド、6a……コレクタ部、
6b……ブランチ部、７……第１の燃料噴射弁、８……第
２の燃料噴射弁、20……コントロールユニット、21……
エアフローメータ、22……クランク角センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気マニホールドの各気筒への分岐部より
   下流に各気筒毎に設けられた第１の燃料噴射弁と、吸気
   マニホールドのコレクタ部より上流に設けられた第２の
   燃料噴射弁とを備えると共に、機関吸入空気流量を検出
   する吸入空気流量検出手段と、検出された吸入空気流量
   を平均化処理する平均化手段と、機関回転数を検出する
   機関回転数検出手段と、平均化手段により平均化処理さ
   れた吸入空気流量と機関回転数検出手段により検出され
   た機関回転数とに基づいて第１の燃料噴射弁による第１
   の燃料噴射量を演算する第１の燃料噴射量演算手段と、
   吸入空気流量検出手段により検出された吸入空気流量と
   機関回転数検出手段により検出された機関回転数とに基
   づいて第２の燃料噴射弁による第２の燃料噴射量を演算
   する第２の燃料噴射量演算手段とを備えることを特徴と
   する内燃機関の電子制御燃料噴射装置。