JPH11324779A - 多気筒エンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】全気筒同時噴射において、噴射燃料の一部がシ
リンダ内に吸引されてリーン失火が生じることを防止
し、初爆が確実に行われるようにする。 【解決手段】始動後の最初の基準角度信号ＲＥＦから最
も近い吸気弁の閉時期までを計測し（Ｓ２〜Ｓ４）、前
記閉時期を噴射開始タイミングとして全気筒同時噴射を
行わせる（Ｓ５）。これにより、吸気弁の閉時期直前で
の全気筒同時噴射を回避して、リーン失火による未燃焼
成分の排出を防止でき、かつ、吸気行程中の気筒につい
ては、燃料と空気との混合時間を確保でき、高い燃焼安
定性が得られる。２回目以降の基準角度信号ＲＥＦ発生
時には、その間に発生したカム信号ＣＡＭに基づき気筒
判別が終了しているので、シーケンシャル噴射に移行さ
せる（Ｓ１→Ｓ５）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は多気筒エンジンの燃
料噴射制御装置に関し、詳しくは、各気筒毎に燃料噴射
弁を備えたエンジンにおいて、全気筒同時噴射によって
各気筒に燃料を噴射供給する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、通常は各気筒の吸気行程にタ
イミングを合わせて燃料噴射を行わせる一方（シーケン
シャル噴射）、始動時（例えばクランキング中）におい
ては、全気筒同時噴射を行わせることで、初爆を早めて
始動性を向上させるよう構成された多気筒エンジンの燃
料噴射制御装置が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の全気
筒同時噴射の噴射タイミングは、シーケンシャル噴射に
おいて特定気筒に燃料噴射を行わせるタイミングで全気
筒同時噴射を行わせる構成であったり、クランク軸又は
カム軸からの取り出される基準角度信号の出力時に全気
筒同時噴射を行わせる構成であった。

【０００４】すなわち、全気筒同時噴射においては、吸
気弁が噴射時に開いていた気筒については直ちにシリン
ダ内に吸引されて混合気が形成される一方、吸気弁が閉
じていた気筒については次に吸気弁が開いたときに燃料
がシリンダ内に吸引されて混合気が形成されることにな
るので、細かな噴射タイミングの制御は不要であり、通
常時（シーケンシャル噴射時）の噴射タイミングの計測
制御を流用したり、基準角度信号に同期させて噴射させ
ることで必要十分であると考えられてきた。

【０００５】しかし、ピストンが下死点を通過して上死
点に向かう初期段階の吸気弁が閉じられる直前におい
て、最初の全気筒同時噴射により燃料が噴射供給される
と、吸気弁が開いている間に燃料噴射が行われたにも関
わらず、負圧が小さいために噴射された燃料のうちの一
部しかシリンダ内に吸引されずに、燃焼混合気の空燃比
がオーバーリーンとなり、これによって失火が発生して
未燃焼成分が排出されてしまう可能性があった。

【０００６】始動時には、壁面に付着する燃料量を考慮
して多めに燃料を噴射することになるが、上記のように
吸気弁の閉時期直前に噴射されると、シリンダ内に吸引
されることが期待された量よりも少ない燃料しか実際に
は吸引されず、燃焼混合気の空燃比が着火燃焼可能な空
燃比よりもリーン化して失火が生じる可能性があったも
のである。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、全気筒同時噴射によって各気筒に燃料を噴射供給
するときに、着火燃焼に不十分な燃料がシリンダ内に吸
引されることを回避できるようにすることを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そのため請求項１記載の
発明は、各気筒毎に吸気弁の上流側に燃料噴射弁を備え
た多気筒エンジンの燃料噴射制御装置であって、吸気弁
の閉時期を噴射開始タイミングとして全気筒同時噴射を
行わせる構成とした。かかる構成によると、全気筒同時
噴射の開始タイミングにおいて吸気弁の閉時期になって
いる気筒においては、噴射された燃料の全量が次回に吸
気弁が開かれるまで吸気弁の上流側に滞留することにな
り、同様に、吸気弁の前回の開期間と次回の開期間との
途中である気筒においても、噴射された燃料が次回の吸
気行程まで吸気弁上流側に滞留することになる。また、
吸気弁の閉時期は、一般にＢＤＣの後であるので、ある
気筒の吸気弁の閉時期に開始タイミングを合わせて全気
筒同時噴射を行わせると、吸気弁が開いている気筒はピ
ストンの下降途中であり、噴射された燃料を大きな負圧
によってシリンダ内に吸引させて、着火燃焼可能な混合
気を形成させることが可能であり、然も、吸気行程中の
比較的早い時期に全気筒同時噴射が行われて、空気との
混合を良好に行わせることが可能である。

【０００９】請求項２記載の発明では、エンジン始動時
に最初の吸気弁の閉時期を噴射開始タイミングとして全
気筒同時噴射を行わせる構成とした。かかる構成による
と、エンジンがクランキングによって回転し始めたとき
に、全気筒のうちの最初に吸気弁が閉時期となるタイミ
ングで、全気筒同時噴射を行わせる。

【００１０】請求項３記載の発明では、気筒間の行程位
相差毎に基準角度信号を発生させる構成であり、エンジ
ン始動時に最初の基準角度信号から最も近い吸気弁の閉
時期までを計測し、該計測された吸気弁の閉時期を噴射
開始タイミングとして全気筒同時噴射を行わせる構成と
した。かかる構成によると、基準角度信号が発生する
と、該基準角度信号から最も近い吸気弁の閉時期までの
角度が分かっているので、基準角度信号から吸気弁の閉
時期までを計測し、吸気弁の閉時期が検出された時点で
全気筒同時噴射を行わせる。

【００１１】請求項４記載の発明では、単位クランク角
度毎に単位角度信号を発生させる構成であり、前記最初
の基準角度信号から最も近い吸気弁の閉時期までを、前
記単位角度信号のカウントによる角度計測によって検出
する構成とした。かかる構成によると、基準角度信号か
ら吸気弁の閉時期までの角度を、単位角度信号の発生間
隔角度で除算した値だけ単位角度信号の発生数がカウン
トされた時点が、吸気弁の閉時期として検出される。

【００１２】請求項５記載の発明では、前記最初の基準
角度信号から最も近い吸気弁の閉時期までの角度を時間
に換算し、前記最初の基準角度信号からの時間計測によ
って、前記最初の基準角度信号から最も近い吸気弁の閉
時期を検出する構成とした。かかる構成によると、基準
角度信号から吸気弁の閉時期までの角度を、そのときの
エンジン回転速度から時間に換算し、基準角度信号から
前記時間が経過した時点が吸気弁の閉時期として検出さ
れる。

【００１３】請求項６記載の発明では、エンジン始動か
ら気筒判別されるまでの間、前記全気筒同時噴射を行わ
せ、気筒判別終了後は、各気筒の吸気行程にタイミング
を合わせた噴射タイミングで燃料噴射を順番に行わせる
構成とした。かかる構成によると、気筒判別されるまで
は、気筒毎の吸気行程を区別できないので全気筒同時噴
射を行わせるが、気筒判別された後は、各気筒の吸気行
程にタイミングを合わせた所謂シーケンシャル噴射を行
わせる。

【００１４】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、吸気弁の
閉時期直前に全気筒同時噴射が行われて、着火燃焼不能
な混合気がシリンダ内に形成されることを回避でき、以
て、未燃焼成分の排出を防止できる一方、全気筒同時噴
射時に吸気行程中（吸気弁の開期間中）の気筒において
は、燃料と空気との混合時間を十分に確保して、燃焼安
定性に優れた燃焼混合気の形成が可能であり、初爆を確
実に行わせることができるという効果がある。

【００１５】請求項２記載の発明によると、エンジン始
動時の早期に全気筒同時噴射を行わせつつ、未燃焼成分
の排出を回避し、かつ、初爆を確実に行わせることがで
きるという効果がある。請求項３記載の発明によると、
気筒間の行程位相差毎の基準角度信号から吸気弁の閉時
期を計測して、未燃焼成分の排出を回避でき、かつ、初
爆を確実に行わせることができる全気筒同時噴射を行わ
せることができるという効果がある。

【００１６】請求項４記載の発明によると、基準角度信
号から吸気弁の閉時期を精度良く検出でき、吸気弁の閉
時期を噴射開始タイミングとする全気筒同時噴射を高精
度に行えるという効果がある。請求項５記載の発明によ
ると、基準角度信号から吸気弁の閉時期を簡便な構成で
検出でき、吸気弁の閉時期を噴射開始タイミングとする
全気筒同時噴射を簡便なシステム構成で行えるという効
果がある。

【００１７】請求項６記載の発明によると、気筒判別さ
れるまでの間において、未燃焼成分の排出を回避できる
全気筒同時噴射を行わせ、気筒判別後は、各気筒の吸気
行程にタイミングを合わせたシーケンシャル噴射によ
り、各気筒毎に燃焼性に優れた混合気を形成させること
ができるという効果がある。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図１は実施の形態におけるエンジンのシステム構
成を示す図であり、エンジン１には、エアクリーナ２，
吸気ダクト３，スロットルチャンバ４及び吸気マニホー
ルド５を介して空気が吸入される。

【００１９】吸気ダクト３には、エアフローメータ６が
設けられていて、エンジン１の吸入空気流量Ｑａを検出
する。スロットルチャンバ４には、図示しないアクセル
ペダルと連動して開閉するスロットル弁７が介装され、
該スロットル弁７によって前記吸入空気流量Ｑａが調整
される。吸気マニホールド５の各ブランチ部（図示省略
した吸気弁の上流側）には、電磁式の燃料噴射弁８が各
気筒毎に設けられていて、各気筒毎に混合気が形成され
る。

【００２０】また、エンジン１の気筒間の行程位相差に
相当するクランク角間隔（４気筒エンジンで180 °Ｃ
Ａ）毎に基準角度信号ＲＥＦを出力すると共に（図３参
照）、単位クランク角度毎に単位角度信号ＰＯＳを出力
するクランク角センサ９が設けられると共に、前記基準
角度信号ＲＥＦの間に気筒番号に対応するパルス数のカ
ム信号ＣＡＭ（図３参照）を出力するカムセンサ10が設
けられている。

【００２１】前記基準角度信号ＲＥＦは、例えばＢＴＤ
Ｃ110 °ＣＡ毎に出力されるものとする。マイクロコン
ピュータを内蔵するコントロールユニット12は、前記ク
ランク角センサ９及びカムセンサ10からの信号に基づい
て気筒判別を行う一方、該気筒判別の結果に基づいて前
記燃料噴射弁８による燃料噴射を制御する。

【００２２】前記気筒判別は、前記基準角度信号ＲＥＦ
の発生間隔において発生したカム信号ＣＡＭを計数する
ことで行われる。尚、基準角度信号ＲＥＦをセンサ出力
として発生させる構成ではなく、例えば単位角度信号Ｐ
ＯＳが、前記行程位相差毎に所定角度位置で出力されな
いようにして（歯抜け部分を設け）、前記単位角度信号
ＰＯＳが出力されない角度位置を検出して、基準角度信
号ＲＥＦを疑似的に発生させる構成であっても良い。ま
た、気筒判別の方法を上記に限定するものではない。

【００２３】図２のフローチャートは、前記コントロー
ルユニット12による燃料噴射制御の様子を示すものであ
り、前記基準角度信号ＲＥＦが発生する毎に実行される
ようになっている。まず、Ｓ１では、気筒判別が終了し
ているか否かを判別する。気筒判別は、基準角度信号Ｒ
ＥＦから次の基準角度信号ＲＥＦまでの間に発生したカ
ム信号ＣＡＭの数に基づいて行われるから、少なくとも
エンジン１が始動してから基準角度信号ＲＥＦが２回発
生していることが、気筒判別終了の条件となる。従っ
て、エンジン１始動時の最初の基準角度信号ＲＥＦであ
るときには、気筒判別が終了していないことになり、Ｓ
２へ進む。

【００２４】Ｓ２では、基準角度信号ＲＥＦから最も近
い吸気弁の閉時期までの角度を、単位角度信号ＰＯＳの
発生間隔で除算することで、基準角度信号ＲＥＦから最
も近い吸気弁の閉時期までの単位角度信号ＰＯＳの発生
数を演算する。但し、前記発生数は、バルブタイミング
に変更がない限り一定であるから、固定値として記憶し
ておくようにしても良い。

【００２５】次のＳ３では、前記基準角度信号ＲＥＦの
発生時からの単位角度信号ＰＯＳの発生数をカウントし
た結果が、前記Ｓ２で演算した発生数に一致するように
なったか否かを判別し、一致するまでＳ３での判別を繰
り返す。そして、カウント数が前記Ｓ２で演算した発生
数に一致した時点、すなわち、最初の基準角度信号ＲＥ
Ｆから最も近い吸気弁の閉時期が検出されると、Ｓ４ヘ
進み、燃料噴射弁８の全てに同時に噴射パルス信号を出
力する。これにより、吸気弁の閉時期を噴射開始タイミ
ングとする全気筒同時噴射が行われることになる（図３
参照）。

【００２６】尚、前記噴射パルス信号のパルス幅に応じ
て燃料噴射量が制御されることになり、前記全気筒同時
噴射時の噴射パルス幅は、冷却水温度等に基づいて演算
される。上記のように、吸気弁の閉時期を噴射開始タイ
ミングとして全気筒同時噴射を行わせる構成であれば、
吸気弁の閉時期の直前で燃料噴射が行われる気筒が発生
することがなく、閉時期の直前に噴射されて噴射燃料の
一部がシリンダ内に吸引されることでリーン失火が発生
して、未燃焼成分が排出されることを回避できる。

【００２７】一方、吸気弁の開期間中に全気筒同時噴射
が行われる気筒については、噴射された燃料が直ちにシ
リンダ内に吸引されることになるが、比較的早い時期に
燃料噴射が行われることになるので、燃料と空気との混
合が十分に行え、高い燃焼安定性を得ることが可能で、
初爆を確実に得られる。すなわち、全気筒同時噴射によ
り噴射された燃料の一部（正確には、シリンダ内に吸引
されることが期待される燃料量のうちの一部）だけがシ
リンダ内に吸引されるのを回避するには、ＢＤＣ付近か
ら吸気弁の閉時期までの期間を避けて全気筒同時噴射を
行わせれば良いが、ＢＤＣに直前で全気筒同時噴射が行
われると、吸気弁が開いている気筒において噴射燃料の
全量をシリンダ内に吸引させることができても、空気と
の混合が不十分となって高い燃焼安定性を得ることが困
難であり、初爆を安定的に発生させることが困難であ
る。これに対し、上記のようにして吸気弁の閉時期を噴
射開始タイミングとすれば、中途半端に燃料が吸引され
る気筒が発生することが回避しつつ、全量が吸引される
ことになる気筒では、空気との混合を十分に行わせるこ
とができ、初爆を安定的に発生させることができる。

【００２８】尚、基準角度信号ＲＥＦから吸気弁の閉時
期までの角度を、エンジン回転速度に基づいて時間に換
算し、時間計測によって閉時期（全気筒同時噴射の開始
タイミング）を検出させても良い。一方、Ｓ１で気筒判
別が終了していると判断されたとき、すなわち、２回目
以降の基準角度信号ＲＥＦ発生時であるときには、Ｓ５
へ進み、各気筒の吸気行程にタイミングを合わせて各燃
料噴射弁８による燃料噴射を順次行わせるシーケンシャ
ル噴射を行わせる。

【００２９】前記シーケンシャル噴射は、例えば各気筒
の吸気弁の開時期で燃料噴射が終了するように噴射開始
時期を設定する一方、前記基準角度信号ＲＥＦから前記
噴射開始時期までを角度或いは時間によって計測し、噴
射開始時期が検出された時点で吸気弁の開時期を迎える
気筒の燃料噴射弁８に対してのみ噴射パルス信号を出力
して行われる。

【００３０】尚、前記シーケンシャル噴射における噴射
パルス幅は、エアフローメータ６で検出される吸入空気
流量Ｑａとエンジン回転速度とからシリンダ吸入空気量
を演算し、該シリンダ吸入空気量と目標空燃比とに基づ
いて演算される。また、気筒判別が終了した段階でも、
全気筒同時噴射で噴射された燃料がシリンダ内に吸引さ
れずに、吸気弁の上流側に滞留している気筒があるの
で、シーケンシャル噴射の開始に当たっては、全気筒同
時噴射によって噴射された燃料が燃焼した気筒から順次
シーケンシャル噴射を開始させる。

【００３１】ところで、上記実施形態では、ＢＴＤＣ11
0 °ＣＡで出力される基準角度信号ＲＥＦを、全気筒同
時噴射のタイミングを計測する基準としたため、クラン
クの停止位置から最初に基準角度信号ＲＥＦが出力され
るまでの間に、吸気弁の閉時期が含まれる場合に、前記
最初の閉時期で全気筒同時噴射を行わせることができな
いが、基準角度信号ＲＥＦを吸気弁の閉時期毎に発生さ
せる構成とするか、吸気弁の閉時期を検知する専用の信
号を発生させる構成としてあれば、最初の閉時期におい
て全気筒同時噴射を行わせることができ、初爆を一層早
めることが可能である。

【００３２】また、上記実施形態では、全気筒同時噴射
を１回だけ行わせ、気筒判別終了後はシーケンシャル噴
射に移行させるようにしたが、クランキング中は全気筒
同時噴射を行わせ、クランキング終了後にシーケンシャ
ル噴射に移行させるようにしても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態におけるエンジンのシステム構成
図。

【図２】実施の形態における燃料噴射制御を示すフロー
チャート。

【図３】実施の形態における燃料噴射制御の特性を示す
タイムチャート。

【符号の説明】

１ エンジン ２ エアクリーナ ３ 吸気ダクト ４ スロットルチャンバ ５ 吸気マニホールド ６ エアフローメータ ７ スロットル弁 ８ 燃料噴射弁 ９ クランク角センサ 10 カムセンサ 12 コントロールユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 典之 神奈川県厚木市恩名1370番地 株式会社ユ ニシアジェックス内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各気筒毎に吸気弁の上流側に燃料噴射弁を
   備えた多気筒エンジンの燃料噴射制御装置であって、吸
   気弁の閉時期を噴射開始タイミングとして全気筒同時噴
   射を行わせることを特徴とする多気筒エンジンの燃料噴
   射制御装置。
2. 【請求項２】エンジン始動時に最初の吸気弁の閉時期を
   噴射開始タイミングとして全気筒同時噴射を行わせるこ
   とを特徴する請求項１記載の多気筒エンジンの燃料噴射
   制御装置。
3. 【請求項３】気筒間の行程位相差毎に基準角度信号を発
   生させる構成であり、エンジン始動時に最初の基準角度
   信号から最も近い吸気弁の閉時期までを計測し、該計測
   された吸気弁の閉時期を噴射開始タイミングとして全気
   筒同時噴射を行わせることを特徴とする請求項１記載の
   多気筒エンジンの燃料噴射制御装置。
4. 【請求項４】単位クランク角度毎に単位角度信号を発生
   させる構成であり、前記最初の基準角度信号から最も近
   い吸気弁の閉時期までを、前記単位角度信号のカウント
   による角度計測によって検出することを特徴とする請求
   項３記載の多気筒エンジンの燃料噴射制御装置。
5. 【請求項５】前記最初の基準角度信号から最も近い吸気
   弁の閉時期までの角度を時間に換算し、前記最初の基準
   角度信号からの時間計測によって、前記最初の基準角度
   信号から最も近い吸気弁の閉時期を検出することを特徴
   とする請求項３記載の多気筒エンジンの燃料噴射制御装
   置。
6. 【請求項６】エンジン始動から気筒判別されるまでの
   間、前記全気筒同時噴射を行わせ、気筒判別終了後は、
   各気筒の吸気行程にタイミングを合わせた噴射タイミン
   グで燃料噴射を順番に行わせることを特徴とする請求項
   １〜５のいずれか１つに記載の多気筒エンジンの燃料噴
   射制御装置。