JPS5828552A - 内燃機関の電子制御式燃料噴射装置 - Google Patents

内燃機関の電子制御式燃料噴射装置

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JPS5828552A
JPS5828552A JP11737281A JP11737281A JPS5828552A JP S5828552 A JPS5828552 A JP S5828552A JP 11737281 A JP11737281 A JP 11737281A JP 11737281 A JP11737281 A JP 11737281A JP S5828552 A JPS5828552 A JP S5828552A
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Nobuyuki Kobayashi
伸之 小林
Hiroshi Ito
博 伊藤
Takahide Hisama
隆秀 久間
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
Toyota Jidosha Kogyo KK
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/32Controlling fuel injection of the low pressure type

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion 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】 本発明は、内燃機関の電子制御式炉料噴射方決及び装置
に係り、特に、自動車用内燃機関に用いるに好適な、エ
ンジンの吸入空気量とエンジン回転数に応じて基本の燃
料噴射量を算出すると共に、エンジン状態に応じて前記
燃料噴射量を補正するようにした内燃機関の電子制御燃
料噴射方法及び装置の改良に関する。
内燃機関(エンジンと称する)の燃焼室に所定空燃比の
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ジン燃
焼室に供給されるようにするものである。このような電
子制御式燃料噴射装置としては、捕々あるが、特VC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
御式燃料噴射袋NVc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たセンサから入力され
るエンジン状態等に応じ良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、始動性或いは加速直後の応答性を向上するた
め、通常の同期噴射とは別に、走行状態に合わせてセン
ナから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
量とディストリビュ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MIC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を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されている。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、始動特権補正され、
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、吸入空気温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、吸入空気温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
、暖機増蓋補正され、更に、加速直後のもたつきの防止
及び加速性能の向上を図るため、加速直後の一定時間は
増量を行なうことによって暖機時加速増量補正され、又
、高飯荷時にエンジン出力を増大させるため、絞り弁開
寂が例えば600以上の高負荷時に増量を行なうことに
よって、出力増量補正され、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ため、排気ガス
中の酸素澁[K応じて増量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喪め、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、車
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。
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、従来の電子制御式燃料噴射装置、%に、
吸入空気量の検出を1.第1図及び第2図に示すような
、回動自在なシャ7)12aに固着された。a気道路中
に挿入されるメジャリングプレート12bと、該メジャ
リングプレー)12bを吸気通路を閉じる方向に付勢す
るリターンスプリング12eと、前記シャツ)12mの
一端に配−されたポテンショメータ12dとを有し、吸
気通路中を流れる空気による開き方向の力とリターンス
プリング12eKよる閉じ方向の力との釣合によって決
まるメジャリングプレート12bの開度を、ポテンシ目
メータ12dによって検出して出力するエアフローメー
タ12により行なうようにしたものへおいては、吸入空
気量が非常に太き(なる高速時や高負荷時に、吸入空気
の脈動によりメジャリングプレート12bが開きすぎて
、エンジンの吸入空気量が過大評価され、燃料噴射量も
過大となって、いわゆるオーバーリッチを発生すること
があった。図において、12eはコンベンセーションプ
レートである。前記のような欠点を防止するべく、エア
70−メータ内にフルロードストッパを設けてメジャリ
ングプレートの開きすぎを防止したり、或いは、燃料噴
射量の最大値fmaXを設定することが行なわれている
が、必らずしも十分な効果をあげることはできなかった
。特に、後者の方法において、最大値τmaxを、第3
図の二点鎖@IK示す如く、エンジン回転数によらず一
定とした場合には、エンジン高回転時に、燃料噴射量の
制−が殆んど効かなくなり、やはりオーバーリッチとな
ってエンジン出力が低下してしオう。一方、最大値’m
&Xを、第3図の一点鎖11!B或いは破線CK示す如
く、エンジン回転数に応じて2段階に変化させることも
考えられるが、一点鎖線Bで示す如く、エンジン高回転
時に十分な出力が得られるように、エンジン高回転時の
最大値rmawを比効的小さな値に設定すると、エンジ
ン中回転域において、τmax icよる制限が効きす
ぎて、空燃比が比較的リーンとなり、第4図の一点鎖線
BK示す如く、エンジン中回転域で排気ガス温度が上昇
してしまうことがある。又、嬉3図の破線CK示す如く
、エンジン中回転域での排気ガス温度の上昇を防止する
べく、エンジン高回転時の最大値τma工を比較的大き
な値に設定すると、エンジン高回転時にオーバーリッチ
となってエンジン出力が低下してしまうという問題点を
有した。更に、エンジン冷却水温に拘らず、最大値fm
LXを段階的に減少させてしまうと、エンジン冷却水温
が低い時に、十分な増量補正が行なわれなくなってしま
う可能性があった。
本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなされたもの
で、排気ガス温1とエンジン出力との両立点を容易に得
ることができ、しかも、エンジン冷却水温に適した燃料
噴射制御が打力われる内燃機関の電子制御式燃料噴射方
法及び装置を提供することを目的とする。
本発明は、エンジンの吸入空気量とエンジン回転数に応
じて基本の燃料噴射量を算出すると共に、エンジン状態
等に応じて前記燃料噴射itを補正するようにした内燃
機関の電子制御式燃料噴射方法において、燃料噴射量の
最大値を、エンジン回転数及びエンジン冷却水温の関数
として設定するようにして、前記目的を達成したもので
ある。
又、前記燃料噴射量の最大値を、エンジン冷却水温の低
温時には、エンジン回転数に拘らず一定とし、エンジン
冷却水温の高温時Kq、エンジン回転数に応じて、エン
ジン高回転時はほぼ直線的に減少するようにしたもので
ある。
更に、前記方法が実施される内燃機関の電子制御式燃料
噴射装置を、エンジンの吸入空気量を検出する吸入空気
量センサと、エンジン回転数を検出する回転数センサと
、エンジン冷却水温を検出する冷却水温センサと、エン
ジン吸入空気温を検出する吸入空気°温センサと、絞り
弁開1及び絞り弁開度変化を検出する絞り弁Nil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サ
と、排気ガス中の酸素製置を検出する酸素鎖環センサと
、車両の走行速寂を検出する車速センサと、エンジン内
に燃料を噴射するインジェクタと、エンジンの吸入空気
量とニンジン回転数に応じて基本の燃料噴射時間を算出
すると共に、エンジン状態等に応じて前記燃料噴射時間
を補正し、更に、補正された燃料噴射時間がぜエンジン
回転数及びエンジン冷却水温の関数として設定された燃
料噴射時間の最大値を越えないように制限して、燃料噴
射信号を前記インジェクタに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、本発明の実施例を畔#に説明する
本発明に係る内燃機関の電子制御式燃料噴射方法が採用
された電子制御式燃料噴射装置の実施例は、第5図及び
第6図に示す如く、エンジンの吸気通路10に配設され
た、エンジンの吸入空気量を検出する、前記のようなエ
アフローメータ12と、エンジン回転に応じたパルス信
号を発生するディストリビュータ14と、エンジン冷却
水温を検出する冷却水温センサ16と、前記エアフロー
メータ12内に配設された、エンジン吸入空気温を検出
する吸入空気温センサ18と、“吸気通路10に配設さ
れた絞り弁20の開度及び絞り弁開度変化を検出するス
ロットルポジションセンサ22と、エンジン始動中にス
タータ信号を発生するスタータスイッチ24と、排気通
路26に配設された、排気ガス中の酸素濃度を検出する
酸素濃飲センサ28と、変速機30の軸の回転数から車
両の走行速度を検出するための車速センサ32と、エン
ジンの吸気マニホルド34内Kffi料を噴射するため
のインジェクタ36と、エンジンの吸入空気量とエンジ
ン回転数に応じて基本の燃料噴射時間を算出すると共に
、エンジン状態等に応じて前記燃料噴射時間を補正し、
更に、補正された燃料噴射時間がエンジン回転数及びエ
ンジン冷却水温の関数として設定された燃料噴射時間の
最大値τmaxを越えないように制限して、燃料噴射信
号を前記インジェクタ36に出力するデジタル電子制御
回路38とから構成されている。F、5図において、4
0はエアクリーナ、42はサージタンク、44は点火プ
ラグ、46#′i触媒コンバータであり、又、第6図に
おいて、48はバッテリである。
前記デジタル電子制御回路38は、第6図に詳細に示す
如く、エアフローメータ12(吸入空気温センサ18を
含む)、冷却水温センサ16.及び、バッテリ48出力
のアナログ信号をデジタル信号に変換するためのアナロ
グ−デジタル信号器50と、前記ディストリビュータ1
4、スロットルポジションセンサ22、スタータスイッ
チ24、酸素濃度センサ28、車速センサ32出力のデ
ジタル信号を入力するための入力インターフェース回路
52と、中央演算処理回路54と、リードオンリーメモ
リ56と、ランダムアクセスメモリ58と、中央演算処
理回路54 Kおける演算結果をインジェクタ36に出
力するのに適した燃料噴射信号に変換する出力インター
フェース回路60とから構成されている。
以下第7図を参照して動作を説明する。まずデジタル電
子制御回路38Fi、エアフローメータ12出力の吸入
空気量Qとディストリビュータ14出力から算出される
エンジン回転数NKより、次式を用いて、基本噴射時間
Tp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、有効同期噴射
時間f、を算出する。
’ + =Tp−f (A’? ) ・f (WL) 
・f (THA) ’ (1+f (ASE ) 、 
d(ffl)+f(OTP))(1−f(R8))−・
・−・(2)こむで、f(A/F)は空燃比補正係数−
f(WL)は暖機増量補正係数、f(THA)は吸入空
気温補正係数、f(ASE)は始動後増量補正係数。
f(AEW)は暖機時加速増量補正係数、f(OTP)
はオーバーヒート(出力)増量係数、f(R8)は減量
係数である。
次いで、前記冷却水温センサ16の出力に応じて、冷却
水温が、例えば70℃を越えている高温時には、リード
オンリーメ七り56に記憶されている、第3図の実線り
に示すようなテーブル値を読み出し、これt ’max
とする。この−aXと前記v1を比軟し、τ1がfmB
xt越えている場合には、テーブルから読みこまれた’
mJLXをτ、とする。更に、このようにして求められ
たτ、とτmaxの上限値τ6が比較され、τ1がru
lに越えている場合には、このガがV、とされる。又、
冷却水温が70℃以下である低温時には、τm□の上限
「。
と”r′ft比較し、τ9Iがfut−越えていれば、
とのτ5が「、とされる。
このようにして求められる有効同期噴射時間f1ニ、次
式に示す如く、バッテリ電圧が低下し良際のインジェク
タ36の応答遅れ時間に対応する無効噴射時間τ7を加
えることにより、同一噴射時間τ、を算出する。
’@=’*+”v  ・・・・・・・・・・・・(3)
この同期噴射時間r、 K対応する燃料噴射信号が、イ
ンジェクタ36に出力され、エンジン回転と同期してイ
ンジェクタ36が同期噴射時間τSだけ開かれて、エン
ジンの吸気マニホルド34内に燃料が噴射される。
尚、前記実施例においては、エンジン冷却水温が70℃
以下である低温時[ti、τmaxをτUと一致させ、
エンジン回転数に拘らず一定とするようにしていたが、
エンジン冷却水温の低温時には、高温時とは異なる別の
テーブルを使うようにしても勿論構わない。
以上説明した通り、本発明によれば、排気ガス温度、と
エンジン出力との両立を図ることができ、しかも、エン
ジン冷却水温の低温時には’maxを必要以上に制限【
7ないようにしたので、良好な燃料増量補正が行なわれ
るという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
gt図は、従来の電子制御式燃料噴射装置におい【使用
されているエア70−メータの構成を示す分解斜視図、
第2図は、同じく断面図、第3図は、従来例及び本発明
の実施例におけるエンジン回転数°と燃料噴射量の最大
値の関係を示す線図、第4図は、同じくエンジン回転数
と排気ガス温縦の関係を示す線図、第5図は、本発明に
係る内燃機関の電子制御式燃料噴射方法が採用された電
子制御式燃料噴射装置の実施例が配設された内燃機関を
示す、一部ブロック線図を含む断面図、第6図は、前記
実施例の回路構成を示すブロック線図、第7図は、同じ
く前記実施例における燃料噴射時間の計算ルーチンを示
す流れ図である。 12・・・エアフローメータ、14・・・ディストリビ
ュータ、16・・・冷却水温センサ、18・・・吸入空
気温センサ、22・・・スロットルポジションセンナ、
24・・・スタータスイッチ、28・・・酸素m度セン
ナ、32・・・車速センサ、36・・・インジェクタ、
38・・・デジタル電子制御回路。 代理人  高 矢   論 (ほか1名): 奈l 図 2 第2 図 亙 弗7 図 ↑ セ

Claims (3)

    【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
    じて基本の燃料噴射量を算出すると共に、エンジン状態
    等に応じて前記燃料噴射量を補正するようにした内燃機
    関の電子制御式燃料噴射方法において、燃料噴射量の最
    大値を、エンジン回転数及びエンジン冷却水温の関数と
    して設定するようにし九ことを特徴とする内燃機関の電
    子制御式燃料噴射方法。
  2. (2)前記燃料噴射量の最大値が、エンジン冷却水温の
    低温時には、エンジン回転数に拘らず一定とされ、エン
    ジン冷却水温のiI6温時には、エンジン回転数に応じ
    て、エンジン高回転時はほぼ直線的に減少するようにさ
    れている特許請求の範囲第1x)4rs:記載の内燃機
    関の電子制御式燃料噴射方法。
  3. (3)エンジンの吸入空気量を検出する吸入空気量セン
    サと、エンジン回転数を検出する回1数センサと、エン
    ジン冷却水温を検出する冷却水温センサと、エンジン吸
    入空気温を検出する吸入空気温センサと、絞り弁開度及
    び絞り弁開度変化を検出する絞り弁141 [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サと、
    排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサと、車
    両の走行速質を検出する車速センサと、エンジン内に燃
    料を噴射するインジェクタと、エンジンの吸入空気量と
    エンジン回転数に応じて基本の燃料噴射時間を算出する
    と共に、エンジン状態等に応じて前記燃料噴射時間を補
    正し、更に、補正された燃料噴射時間が、エンジン回転
    数及びエンジン冷却水温の関数として設定された燃料噴
    射時間の最大値を越え゛ないように制限して、燃料噴射
    信号を前記インジェクタに出力する電子制御回路と、を
    備えたことを特徴とする内燃機関の電子制御式燃料噴射
    装置。
JP11737281A 1981-07-27 1981-07-27 内燃機関の電子制御式燃料噴射装置 Granted JPS5828552A (ja)

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