JPS5825533A - 電子制御エンジンの燃料噴射方法および装置 - 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】 本発明は、電子制御エンジンの燃料噴射方法および装置
に係り、特罠、自動軍用エンジンに用いるに好適な、エ
ンジンの吸入空気量とエンジン回転数に応じて算出され
る基本の燃料噴射量に、エンジン状態等に応じた補正を
加えて、エンジン回転と同期して燃料を同期噴射すると
共に、エンジン運転状態に合せて、信号検出時に所定量
の燃料を非同期噴射するようにした電子制御エンジンの
燃料噴射方法および装置の改良に関する。

内燃機関（エンジンと称する）の燃焼室に所定９燃此の
混合気を供給する方法の１つに、いわゆる電子制御式燃
料噴射装置を用いるものがある。

これは、エンジン内に燃料を噴射するためのインジェク
タを、例えば、エンジンの吸気マニホルド或いはスロッ
トルボディにエンジン気筒数個或いは１個配設し、該イ
ンジェクタの開弁時間をエンジンの運転状態に応じて制
御することにより、所定の空燃比の混合気がエンンン燃
焼室に供給されるようにすΣものである。このような電
子制御式燃料噴射装置としては、種々あるが、特に近年
は、電子制御回路がデジタル化されたデジタル電子制御
式燃料噴射装置が開発されている。このような電子制御
式燃料噴射装置において、通常は、エアフローメータ等
を用いて検出されたエンジンの吸入空気量とディストリ
ビュータから入力されるエンジン回転信号から検出され
たエンジン回転数に応じて算出される基本の燃料噴射量
に、エンジン各部に配設され九セッサから入力されるエ
ンジン状態等に応じた信号による補正を加え、エンジン
回転と同期して常に同じクランク位置で噴射する同期噴
射と、始動性或いは加速［？！にの応答性を同上するた
め、通常の同期噴射とは別に、走行状態に合わせてセン
サかもの信号が入った直後だけ所定量の噴射を行なう非
同期噴射が行なわれている。

前記同期噴射に対応してインジェクタを開いている同期
噴射時間は、例えば、エアフローメータからの吸入空気
量とディス）　＋７ビユータからの回転信号を用いて算
出される基本噴射時間に、各センナからの信号により、
冷間時、加速時等その時のエンジン状態に応じて噴射時
間を補正するための補正係数を乗算し、更に、電圧変動
によるインジェクタの作動遅れ′ｌｔ補正するための無
効噴射時間を加えることによって決定これている。前記
基本噴射時間は、例えば、エンジン始動性の向上を図る
ため、エンジン始動時には吸入空気量、エンジン回転数
に拘らず所定時間とされることによって、始動時補正さ
れ、又、始動直後のエンジン回転を安定させるため、エ
ンジン始動後の一定時間は増量されることによって、始
動後増量補正され、更に、吸入空気量が低い時に、空気
密度が太き（なって空気量が増大することによる空燃比
のずれを防止するため、吸入空気量が低い時に増量され
ることによって、吸入空気温補正され、又、冷間時の運
転性確保のため、冷却水温の低い時は増量されることに
よって、暖機増１ｍ正され、更に、（５） 加速直後のもたつきの防７及び加速性能の同上を図るた
め加速ｗｖｋｏ一定時間は増量を行なうことによって、
暖機時加速増量補正され、父、高負荷時にエンジン出力
を増大させるため、絞り弁開度が例えば６０°以上の高
負荷時に増量を行なうことによって、出力増量補正てれ
、更に、混合気の空燃比を所定空燃比、例えば理論空燃
比近傍とする九め、排気ガス中の酸素濃度に応じて増策
比を変化させることによって、空燃比フィードバック補
正されている。又、触媒コンバータの過熱防止及び燃費
節減のため、或いは、車速を強制的に押えるため、エン
ジンブレーキ時、或いは、軍速か規定最高速を越えた時
には、燃料噴射を停止して燃料カットを°行なうように
されている・一方、前記非同期噴射は、前記同期噴射と
は関係なく制御されており、例えば、エンジン始動時に
、同期噴射が行なわれる迄クランキングが長（なるのを
防止して、始動性を同上するべ（、点火スイッチの信号
が検出されると同時に２回噴射を行なったり、加速時に
、加速直後の応答性を向上（６） するべく、絞り弁全閉信号がオンからオフに切り替わっ
た時に１回、次に加速信号が入力した時に１回、更に加
速信号の入力間隔が所定時間、例えば２００　ｆ　ＩＪ
秒未満の急・中脚速時に、加速信号が入力される毎に１
回づつ噴射したり、或いは、燃料カット復帰時に、燃料
カット復帰時の応答性を向上するべく、燃料カット時に
絞り弁が開かれて絞り弁全閉信号がオフとなって燃料カ
ットが解除された時に１回噴射するようにされている。

このような電子制御式燃料噴射装置、特にデジタル化さ
れたデジタル電子制御式燃料噴射装置によれば、燃料噴
射量を極めて精密に制御することが可能となるという特
徴を有する。

しかしながら、このような電子制御式燃料噴射装置にお
いて、従来の始動時の非同期噴射は、点火スイッチの信
号が検出でれると同時に、常に、一定量の燃料を噴射す
るようにしていた几め、外気温の変化に拘らず燃料噴射
量が一定となり、極低温時には噴射量が不足して始動性
の悪化を招き、一方、高温或いは常温時には、燃料噴射
量が多すぎて、排気ガス浄化性能が悪化したり、混合気
が過濃となって始動性の悪化を招くことがあった。

又、従来は、エンジンのクランク角度に拘らず、グによ
っては、着火性に対して有効な噴射とならず、非同期噴
射された燃料が吸気ｉニホルドの壁面に付着して、却っ
て、始動性が悪化してしまう場合があった。

本発ｆＩＡは、前記従来の欠点を解消するべくなされた
もので、エンジン状態に合せて適切な始動時同期噴射量
および非同期噴射量を与えることができ、しかも、非同
期噴射され次燃料が、着火性に対して有効に作用して、
始動性を向上できる電子制御エンジンの燃料噴射方法お
よび装置を提供することｔ−目的とする。

本発明は、エンジンの吸入空気量とエンジン回転数に応
じて算出される基本の燃料噴射量にｔエンジン状態等に
応じた補正を加えて、エンジン回転と同期して燃料を同
期噴射すると共に、エンジン運転状態に合せて、信号検
出時に所定量の燃料を非同期噴射するようにした電子制
御エンジンの燃料噴射方法において、エンジン始動時の
始動時同期噴射量及び非同期噴射量を、共に、エンジン
冷却水温の関数とすると共に、エンジン始動時の非同期
噴射を、クランク角度と同期して行なうようＫして、前
記目的を達成し虎ものである。

又、前記エンジン始動時の非同期噴射量を、前記始動時
同期噴射量から求めるようにしたものである。

或いは、前記エンジン始動時の非同期噴射を、エンジン
始動時に、エンジンが、最初に、所定気筒の上死点から
所定クランク角度だけ回転した時に行な５ようにし九も
のである。

更に、前記方法が実施され′る電子制御エンジンの燃料
噴射時間を、エンジンの吸入空気量を検出する吸入空気
量センサと、エンジンのクランク角度及びエンジン回転
数を検出するためのクランク角センサと、エンジン冷却
水温を検出する冷却水温センサと、エンジン始−動中で
おることを検出す（９） る始動センサと、エンジン内に燃料を噴射するインジェ
クタと、通常時は、エンジンの吸入空気量とエンジン回
転数に応じて算出される基本の燃料噴射時間に、エンジ
ン状態等に応じた補正を加えて同期噴射時間を求め、一
方、エンジン始動時は、始動時同期噴射時間をエンジン
冷却水温の関数として求めて、前記インジェクタに同期
噴射信号を出力すると共に、エンジン始動時は、非同期
噴射時間を前記始動時同期噴射時間から求めて、エンジ
ン始動時にエンジンが最初に所定気筒の上死点から所定
クランク角度だけ回転した時に非同期噴射が行なわれる
よう、前記インジェクタに非同期噴射信号を出力する電
子制御回路と、を用いて構成したものである。

以下図面を参照して、本発明の実施例を眸細に説明する
。

本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御方法が採用された
電子制御エンジンの実施例は、第１図及び第２図に示す
如く、エンジン１０の吸気通路１２のエアクリーナ１４
より下流側に配設された、（１０ン エンジンの吸入空気量を検出するためのエアフローメー
タ１６と、該エアフローメータ１６内に配設され友、吸
入空気温を検出するための吸気温センサ１８と、エンジ
ン回転に応じて回転する軸２０ａ’ｊ！−有するディス
トリビュータ２０に内蔵され、エンジン回転に応じて、
所定クランク角度、例えば３０°Ｃム毎にパルス信号（
３０°ＣＡ信号と称する）ｔ−発生するクランク角セン
サ２２と、エンジンブロック２４に配設され友、エンジ
ン冷却水温を検出するための冷却水温センサ２６と、吸
気通路１２に配設された、アクセルペダルと連動して開
閉される吸気絞り弁２８の開度及び開度変化速度を検出
するためのスロットルポジションセンサ３０と、エンジ
ン始動中にスタータ信号を発生する点火スイッチ３１と
、混合気の燃焼によって形成され念排気ガスが鬼人する
排気マニホルド３２の下流側に配設された、触媒、例え
ば三元触媒が充填された触媒コンバータ３４に流入する
触媒流入ガス中の残存酸素ｌｌ１ＩＪｉｊを感知する酸
素濃度センサ３６と、変速機３８の出力軸の回転速度か
ら車両の走行速度、即ち、車速を検出するための車速セ
ンサ４０と、エンジン１ｏの吸気マニホルド４２内に燃
料を噴射するためのインジェクタ４４と、吸気通路１２
の途中のサージタンク４６に配設された、アイドル時に
前記吸気絞り弁２８をバイパスする空気流量を制御する
ための、パルスモータ、電磁作動弁等からなるアイドル
回転速度制御弁４８と、通常時は、エンジンの吸入空気
量とエンジン回転数に応じて算出される基本の燃料噴射
時間に、エンジン状態等に応じた補正を加えて同期噴射
時間を求め、一方、エンジン始動時は、始動時同期噴射
時間をエンジン冷却水温の関数として求めて、前記イン
ジェクタ４４に同期噴射信号を出力すると共に、エンジ
ン始動時は、非同期噴射時間を前記始動時同期噴射時間
から求めて、エンジン始動時にエンジンがＩＩＩｋ初Ｋ
Ｗｒ定気鮪の上死点から所定クランク角度だけ回転した
時に非同期噴射が行なわれるよう、前記インジェクタ４
４に非同期噴射信号を出力する電子制御回路５０とから
構成されている。第１図において、５２は点火プラグで
あり、第２図において、５４はバッテリである。

前記デジタル電子制御回路５ｏは、第２図に詳細に示す
如く、エアフローメータ１６、吸気温セｙｔ１８、冷却
水温センサ２６、酸素１１２センサ３６、及び、バッテ
リ５４出方のアナログ信号をデジタル信号に変換するた
め、マルチプレクサ機能を有するアナログ−デジタル変
換器６ｏと、前記クランク角センサ２２、スロットルポ
ジションセンサ３０、及び、点火スイッチ３１出カのデ
ジタル信号を入力すると共に、演算結果をインジェクタ
４４及びアイドル回転速度制御弁４８に田刀するのに適
した信号に変換する、バッフ１機能を有する入出力イン
ターフェース回路６２と、水晶発振器６４ａを備えた中
央演算処理回路６４と、リートオンリーメモリ６６と、
ランダムアクセスメモリ６８と、電源バッファラグ用の
ランダムアクセスメモリ７０とから構成されている。

以下動作を説明する。まず、エンジン回転速度が、例え
ば５００ｒｐｍ以上であるエンジン始動後（１３） の通常状態においては、デジタル電子制御ｉｉ］回路５
０は、エア７ａ−メータ１６出カの吸入空気量Ｑとクラ
ンク角センサ２２出方から算出されるエンジン回転速度
Ｎにより、次式を用いて、燃料の基本噴射時間’ｒｐを
算出する。

ここでＫは係数である。

更に、各センサからの信号に応じて、次式を用いて前記
基本噴射時間Ｔｐを補正することにより、同期噴射時間
τ１を算出する。

’　ｔ−Ｔｐ　＠ｆ　（Ａ／Ｐ）　”ｆ　（ＷＬ）　・
、ｆ　（ＴＨＡ）ｘ（１＋／　（Ａ８Ｋ）＋ｆ（ＡＩＷ
）＋／　（ＯＴＰ）　）　Ｘ　（１ゴ（Ｒ８））・・・
・・・・・・・・・（２） ここで、／（Ａ／Ｆ）は空燃比帰還補正係数、ｆ（ＷＬ
）は暖機増量補正係数、／（ＴＨＡ）は吸気温補正係数
、ｆ（Ａ８ｇンは始動４；＆壇ｔｍ正係数、ｆ（ムＥＷ
）は暖機時加速増量補正係数、／（ＯＴＰ）はオーバー
ヒート（出力）増量係数、ｆ　（Ｒ８）は減欺係数であ
る。

一方、エンジン（ロ）転速度が、例えば５００ｒｐｍ禾
（１４） 湾のエンジン始動状態にある場合には、第３図に示す如
（、前記デジタル電子制御回路５０の１７　＋）”　オ
フ　１Ｊ−メモリ６６に予め記憶されている、第４図に
示すような、エンジン冷却水温と始動時同期噴射時間ｔ
ｓＴ入の関係を表わしｆｌ：、７″−プルから、エンジ
ン冷却水温に応じた始動時同期噴射時間τ８ＴＡｔ−読
み出して、同期噴射時間ｔ、とする。

又、本実施例におけるエンジン始動時の非同期噴射時間
ｔ’８Ｔｋは次のようにして求められる。

即ち、まず、第５図に示すようなメインルーチンで、前
記点火スイッチ３１の出力を判定し、スタータ信号が出
カブれている場合、即ち、エンジン始動時である場合に
は、前出第４図に示し念ようなエンジン冷却水温と始動
時同期噴射時間τ８ＴＡの関係から、その時のエンジン
冷却水温に応じた始動時同期噴射時間ｒｓＴＡを読み出
す。次いで、読み出された始動時同期噴射時間ｆａＴＡ
に、所定の係数Ａｔ−乗算することによって、エンジン
始動時の非同期噴射時間ｔ’ＢＴｋｆ求める。この始動
時非同期噴射時間τ’Ｓ　Ｔ　Ａをデジタル電子制御回
路５０のランダムアクセスメそり６８に記憶すると共に
、非同期噴射実行フラグをセットする。

次いで、その他のメインルーチンのグロダラムの実行が
行なわれ、それ以後、点火スイッチがオフとされるまで
このメインルーチンが実行されることはない。

次に、実際の噴射処理は次のようにして行なわれる。即
ち、第６図に示す３０　’ＣＡ割込みルーチンの如く、
まず、前記クランク角センサ２２出力の３０’ＣＡ信号
を検出してラッチし、次いで、３０°ＣＡカウンタを左
へ１つシフトすることにより、カウンタ１つが３０°Ｃ
Ａ信号となるようにする。次に、３０°Ｃ＾カウンタが
Ｏであるかどうかを判定し、０であればカラ／りの内容
を１とし、ここが上死点となる。５１！に、気筒判別信
号をラッチし、気筒判別信号を判定する。気筒判別信号
が出ている時、卸ち、予め足められ九所定気筒である時
には、スタータ信号が入っているか否か、即ちクランキ
ング中であるか否かを判定する。

スタータ信号が入っているクランキング中である場合に
は、非同期噴射実行フラグの状態を判定し、非同期噴射
実行フラグがセットされていれば、最初の気前判別信号
の次に来る３０°Ｃ＾信号と同期して、エンジンが最初
に、所定気筒の上死点から３０６ＣＡだけ回転した時に
、非同期噴射時間τ’Ｓ　Ｔ　Ａの噴射を実行すると共
に、非同期噴射実行フラグをリセットする。一方、非同
期噴射実行フラグがリセットこれている場合には、前記
３０゜ＣＡカウンタの内容により、同期噴射タイミング
であるか否かｔ判定する。同期噴射タイミングである場
合、例えば上死点より６０°ＣＡ前である場合には、同
期噴射時間τ、の噴射を実行し、一方、同期噴射タイミ
ング外であれば、同期噴射シヱ行なわない。

本実施例においては、エンジン始動時の非同期噴射量を
、始動時同期噴射時間 ているので、エンジン冷却水温とエンジン始動時の非同
期噴射量の関係ｔ−嵌わすテーブルを改めて記憶する必
要がなく、メモリの容量を少なくでき（１７） る。

又、本実施例においては、エンジン始動時の非同期噴射
を、エンジン始動時に、エンジンが所定気筒の上死点か
ら３０＠ＣＡだけ回転した時に行なうようにしているの
で、非同期噴射が、例えば上死点前６０°ＣＡで実行さ
れる同期噴射を合せて効果的に実行され、非同期噴射が
同期噴射と京なって無視されてしまったり、或いは、非
同期噴射が吸気工程終了後に行なわれて、燃料が吸気マ
ニホルド内等に付着してしまうことがない。

以上説明した通り、本発明によれば、エンジン冷却水温
に応じた適切な非同期噴射量により、クランク角度に応
じた適切な噴射タイはングで非同期噴射が行なわれるの
で、エンジン伏帳に拘らず良好なエンジン始動性ｔ−得
ることができ、オーバリッチによる点火プラグの燻ぶり
等を生じることがないという優れ次効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１１は、本発明に係る燃料噴射方法が採用された電子
制御エンジンの笑施？ｌＪを示す、一部プロ（１８） ツク線図を含む断面図、＠２図は、前記実施例に用いら
れているデジタル電子側（財）回路の回路構成を示すブ
ロック線図、第３図は、前記実施例における、燃料の同
期噴射時間計算ルーチンを示す流れ図、第４ｒＡは、前
記同期噴射時間計算ルーチンで用いられている、エンジ
ン冷却水温と始動時同期噴射時間の関係を示す線図、８
５図は、前記実施例における非同期噴射時間計算ルーチ
ンを示す流れ図、第６図は、同じ（前記実施例における
燃料噴射実行の九めの３０°ＣＡ　１１１１１込みルー
チンを示す流れ図である。 １０・・・エンジン、１６・・・エア７０−メータ、２
０・・・テイストリビュータ、２２・・・クランク角セ
ンナ、２６・・・冷却水泥センサ、３１・・・点火スイ
ッチ、４２・・・吸気マニホルド、４４・・・インジェ
クタ、５０・・・デジタル電子側−回路。 代理人　　高　矢　　　論 （ほか１名） （１９） 茶３　図　　　　　ｖ７５図 ＃７４　図 エンジン冷釆ｐ水ｊＪ［ 第６図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの吸入空気量とエンジン回転数に応じて
   算出される基本の燃料噴射量に、エンジン状態等に応じ
   た補正を加えて、エンジン回転と同期して燃料を同期・
   噴射すると共に、エンジン運転状態に合せて、信号検出
   時に所定量の燃料を非同期噴射するようにした電子制御
   エンジンの燃料噴射方法において、エンジン始動時の始
   動時同期噴射量及び非同期噴射量を、共に、エンジン冷
   却水温の関数とすると共に、エンジン始動時の非同期噴
   射を、クランク角度と同期して行なうようにしたことを
   特徴−とする電子制御エンジンの燃料噴射方法。
2. （２）前記エンジン始動時の非同期噴射量が、前記始動
   時同期噴射量から＊４るようにされている特許請求の範
   囲３ｇ１項に記載の電子制御エンジンの燃料噴射方法。
3. （３）前記エンジン始動時の非同期噴射が、エンジン始
   動時に１、エンジンが、最初に、所定気筒の上死卑から
   所定クランク角度だけ回転し友時に行なうようにされて
   いる特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の電子制御
   エンジンの燃料噴射方法。
4. （４）　　エンジンの吸入空気量を検出する吸入９気量
   セン−サと、エンジンのクランク角度及びエンジン回転
   数を検出するためのクランク角センサと、エンジン冷却
   水温を検出する冷却水温センサと、エンジン始動中であ
   ることを検出する始動センナと、エンジン内に燃料を噴
   射するインジェクタと、通常時は、エンジンの吸入空気
   量とエンジン回転数に応じて算出される基本の燃料噴射
   時間に、エンジン状態等に応じた補正を加えて同期噴射
   時間を求め、一方、エンジン始動時は、始動時同期噴射
   時間をエンジン冷却水温の関数として求めて、前記イン
   ジェクタに同期噴射信号を出力すると共に、エンジン始
   動時は、非同期噴射時間を１１Ｊ記始動時同期噴射時間
   から求めて、エンジン始動時にエンジンが最初に所定気
   筒Ｏ上死点から所定クランク角度だけ回転した時に非同
   期噴射が行なわれるよう、前記インジェクタに非同期噴
   射信号を出力する電子制御回路と、を備えたことを特徴
   とする電子制御エンジンの燃料噴射装置。