JPS5951137A - 4サイクル多気筒内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

4サイクル多気筒内燃機関の燃料噴射制御装置

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JPS5951137A
JPS5951137A JP57159446A JP15944682A JPS5951137A JP S5951137 A JPS5951137 A JP S5951137A JP 57159446 A JP57159446 A JP 57159446A JP 15944682 A JP15944682 A JP 15944682A JP S5951137 A JPS5951137 A JP S5951137A
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fuel
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渡辺 治男
Kazuo Nakano
一男 中野
Akito Oonishi
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/10—Introducing corrections for particular operating conditions for acceleration
    • F02D41/105—Introducing corrections for particular operating conditions for acceleration using asynchronous injection

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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】 本発明は電子制御による燃料噴射制御よ行う内燃機関に
関する。
電子制御による燃料噴射制御を行う内燃機関では、吸入
空気量センナ等のエンジン運転状態センサからの信号で
燃料噴射量の演舞を行い、その演算値に応じた期間イン
ジェクタをクランク角度に同期して駆動する。吸入空気
餡・センサとしてはエフ7o−メータが良く使用される
が、スロットル弁がある8度以上の速さでlWi’l放
されると応答遅れがある。この応答遅れは、加速時にお
ける燃料の不足の原因となる。そこで、加速時を検知す
ることによりクランク角度とは非同期でインジェクタを
駆動し、エアフローメータの応答遅れがあっても加速の
当初から十分な量の燃料の噴射を行うように意図してい
る。この場合加速が、同期噴射の直前、直属で行われる
場合は非同期噴射針を大きく設Tしないと応答遅れを十
分にカバーすることができない。しかし、非同期噴射針
を大きく設定すると、加速が同期噴射の直前でも直後で
もないクランク角度領域で行われる場合に燃料過多とな
る気筒が出てくる。これは次の理由による。即ち多気筒
エンジンの各気筒にインジェクタが設けられ、これらは
−斉又はグループで3600毎といった所定クランク角
度に同期して行われる。エンジンの一サイクルはクラン
ク角度でいえば720°であるから、一つの気筒につい
ていえば、前回の吸入行程の終了から今回の吸入行程の
終了までに生ずる2回の噴射がその気筒への燃料量に影
響し、もし加速運転により非同期噴射が行われていると
すれば、これを加えたものがその気筒への燃料量を決定
する。従って、非同期噴射はその吸入行程のみならず、
それに引続いて吸入行程の行われる数気筒の燃料用にも
影響する。もし、加速が同期噴射の直前でも直後でもな
いとも行われたとすれば、非同期噴射がされた後の同期
噴射は応答を始めたエアフローメータからの空気情ヲも
って行われる。然るに、これに非同期噴#J量が加わる
ことになるから、その気筒は燃刺鍋多となり、結果とし
て出力低〜トを招く。
かかる従来技術の欠点に鑑み本発明の目的は非同期噴射
の行われる時期に係わらず各気筒の窒燃比をより適正に
維持することが可能な構成を提供することにある。
以下図面によって本発明を説明すれば、第1図において
、エアクリーナ1oがらの吸入空気はエアフローメータ
12で計量され、スロットル弁14を経て、吸気マニホ
ルド16よりエンジン本体18内の各気筒の燃焼室(図
示せず)に、各気筒毎に設けられた燃料インジェクタ2
oからの燃料と共に供給される。各燃焼室内に点火栓2
2がRQけられ、点火コイル24からの高圧電流がディ
ス)IJピユータ26によって各点火栓22に分配され
、各燃焼室に導入される混合気の着火、燃焼を行う。
排気ガスは排気マニホルド30に年めら杆、触媒コンバ
ータ32に至る。
34Hエアフローメータ22、その他のエンジン運転状
態センサからの信号を受けて、燃料インジェクタ20の
制御を行う制御回路であジ、後述の如くプログラムされ
たコンピータである。制御回路34は線tlを介し各燃
料インジェクタ20VC紅1線される。エアフローメー
タ12からは吸入空気用を表わす信号が線t2を介し制
御回路34に導入される。ディストリビュータ26内に
はクランク角十ンサ36が設けられ、エンジンのクラン
ク角度ω面を・示す信号が線t3を介し制御回路34に
入力される。スロットル全閉検知スイッチ37′は線t
4に介し制御回路に結線される。その他、スロットルセ
ンサ37、吸入を気温センサ38、水温センサ40,0
2センサ42からの信号が制御回路34に入力している
が、これらは本発明と直接関係しないから以後の説明は
必要最少限に留める。
第2し1は制御回路34をブロックダイヤグラムによっ
て示すもので、46はデジタル入力ポートであって、ク
ランク角センサ36及びその他の図示しないデジタルセ
ンサからの信号を受ける。48ばA/Dコンバータであ
って、エアフローメータ12、及びその他のアナログセ
ンサからの信号をデジタル信号に変換する。出力ポート
50は増幅器52′ff−介してインジェクタ20に結
線される。
入カポ−)461.A/Dコンバータ48及び出力ポー
ト50はコンピュータの構成要素である、CPU54、
RAM56、RGM58及びタイマ60にパス62を介
して結線される。スロットル全閉スイッチ37′はCP
U54の割込みボートに結線される。
コンピュータは本発明に従ったソフトウェア構成を持つ
が、これの説明に先立って、本発明における燃料噴射制
御の基本的な考え方を説明する。
第3図の(イ)は4気筒のエンジンにおける吸入行枚の
行われる順序を示しておシ、X印は点火の行われるクラ
ンク角度を略示し、周知の如く上死点の少し手前である
。+1.≠3.+−4.+20気筒順序で吸入行程かの
、■、◎、■、@、[F]、Gの如く夫々約180°の
クランク角度にわたって生ずる。第3図(ロ)は非同期
噴射が同期噴射の直前で行われた場合(1)と非同期噴
射があってからエアフローメータの応答時間以上経過し
てから同期噴射が行われた場合(It)について夫々噴
射パルス、スロットル開度、エアフロメータ信号をクラ
ンク角度に対して示す。先ず夏の場合を説明すると、ク
ランク角度の360°に同期して同期噴射パルスがTo
 +’l’l H’12 + ’I’sの友1く出され
る。クランク角度でθ1の時点で加速が開始され、スロ
ットル弁は全開から全開となる。スロットル弁の急開に
よって加速と認識されこのクランク角度で非同期噴射・
リレスXが出される。エアフロメーター2はスロットル
弁の急開にはついていけず時間遅れtを伴って定常に達
する。従って加速後の同期噴射のノeルス幅ばT1. 
T2 、 T3の如く徐々に定常まで増大する。
■のψ1合についても噴射ノ4ルス、スロットル開度、
エアフローメータ信号の出方ばIと同様である。ただし
この場合加速の開始はθ2のクランク角度で行われ、こ
のクランク角度の位置は同期パルスの面前でも直後でも
なく、後述の如く、隣接する同期噴射間の間隔をΔT1
前回の同期噴射からの非同期噴射までの間隔をΔTAC
CとしたときΔT−t≧ΔTACC≧医 の条件を充足するよう選定されている。この不等式の億
味は後の説明により明らかとなろう。
上記■とnの場合では加速後からの各気筒の空燃比を見
て行くと次のような理由で加速応答性に相違があり対策
の必要がある。即ち、ある一つの気筒を考えると、その
気筒の吸入工程は72 (1’に1回生ずるが、その7
20°の間に燃料噴射は2回行われている。加速後はそ
の2回の同期噴射に、その吸入完了までに行われる非同
期噴射を加えたものがその気筒に対する燃y#+番への
影響となる。
従って、1.Ifの夫々の場合について、各吸入行程に
おける煙量用は次の衣の様に表わされる。
■の場合 ■の場合 上表において先ずIの場合を考えると、加速後の吸入行
程C,D?行う2つの気筒寺4.す2でd:エアフロー
メータからの信号の遅れによって空気M増に回jυj噴
射用が追いつかないだめ混合気としてはり−ンとなる。
このケースIは非同期噴射が同期噴射の直後に行われた
場合にも当ては才る。
即ち、この均1合非同期噴射はそれに先立つ同期噴射に
よって影響を受ける気筒+4がまだ吸入行程C)を終ら
ない前になされておりIと同じである。
この■が生ずるΔT A CCの条件はとなる。ここに
前半の不等式の意味はある吸入行程からそれに続く吸入
行程への切替りが隣接する前回の同期1負射から非同期
噴射までの間隔ΔTACCΔTACC>ΔT−t  の
ときはエアフローメータが応答しない時間を内に次の同
期噴射が行われる条件である。
一方Hについていえば、加速の直後の吸入行程りを行う
気筒のみは、エアフローメータが応答していないことが
らリーンとなる。しかし、その後の吸入行程E、F、G
ではエアフローメータ12がすでに応答し始めているか
ら各気筒の混合気は適正又はややリッチとなる。この■
が生ずるΔ1”ACCの条件は前述の通シ となる。このように、非同期パルスが同期パルスに近接
して出る場合(1)と、同Mパルスの中間で出る場合(
II)とでは、混合気空燃比が適正でない気筒は前者の
場合では2であるのに後者は1つである差がある。第4
図にはアイドルからの無負荷レーシングにおける回転数
の吹は上DtIとHの場合とで示すが、■の場合のデー
タはnの場合に比し劣る。これは、加速後に空燃比が適
正でない気筒が(1)が(11)より多いことに基づく
。このような問題を解決するため、非同期噴射パルスの
幅を単に大きくする手段のみでは、IにおけるC、Dの
吸入での混合気は適正となるが、■のGの吸入での混合
気が過大とな5)ルク低下に加え、CO及びIC成分排
出お増大という問題が生ずる。
このような問題を解決するため、本発明にあっては非同
期噴射ノぞルスの幅を、加速がどの時点で行われたかを
検知し、変えている。即ち、(1)の加速の場合は非同
期噴射・ぐルスの幅を大きくとり、C,Dの吸入にあっ
ても混合気のリーン状態は回避される。また、Hの場合
は、非同期パルスの幅を小さくしている。そのため、■
、■を通じて空燃比が不適となる気筒は■のDのみであ
り、結果として空燃比をよ、!lll最適制御すること
が実現する。
以上本発明における燃料噴射制御の原理を説明したので
、以下この原理を実現するソフトウェア士14成を第5
,6図のフローチャートによって説明する。もちろんこ
のソフトウェアはROM内にプ@5図は同期噴射ルーチ
ンを示すフローチャートであって、70はこのプログラ
ムの開始を示す。
72は同期噴射量のgf算ステッグを示す。CPU54
はエアフローメータ12及びその他のセンサからの信号
によって同期噴射ルの!t、n:を行う。その計算の詳
細は周知であり、本発明と直接関係しないことから省略
する。
次ノステノプ74ではCPU54はクラン角センザ36
からの信号によってそのときのクランク角が噴射開始の
クランク角であるか否か判定する。
NOであれば76でこのルーチンを終る。Yesであれ
ば、78.80,82の各ステップを通過後84のステ
ップでCPU54は出カポ−)50を介してインジェク
タ20に信号を送シ、同期ヂ射相に応じた期間だけイン
ジェクタ2oを駆動する。
84で同ルj噴射を実行するに先立ち、78では先(7
J) /L=−チンにおける同期噴射実行の際のフリー
ランタイマ60値T五をToに入れ、80で今回の(ロ
)期噴射実すの際のフリーランタイマ6oの値をT1に
入れる。82のステップではTI (!l: To と
の差がΔTに入れられ、これは隣接する同期噴射間の間
隔ということになる。即ち、フリーランタイマは@7図
の(イ)で示すように時間と共にカウント値が増加され
る。同期噴射パルスは36o0のクランク角毎に(ロ)
実線の如く出され、前回の同期噴射のときのタイマの値
をTo、今回の同期噴射をときのタイマの飴をTIとす
れば、Tl  1”Oは同期噴射間の間1!/^となる
。
d46しIは非同期噴射の実行ルーチンを示すもので、
この実力下li例ではスロットル弁14が全閉から開放
されたとき実行に入る割シ込みルーチンである。即ち、
第7図を9の如くスロットル弁全閉検出スイッヂ37′
のクランク角度の時点でONからOF Fに切外えられ
ると、加速開始と判定され、Cl) U 54に割込み
要求が入シ第6図の90からこのルーチンの実行に入り
、92ではそのときのフリーランタイマ6oのfib’
I”eRAMs 61C格納する。次いで94ではI’
  Ttとしての前回の同期噴射から非同期噴射までの
時間ΔTACCの計n全ΔT 行う。96では、ΔTACCが−よシ大きいが、98で
はΔ1’A CCがΔT−tより小さいかの判定を行う
。96と98で共にYesの判定は、非同期噴射の行わ
れる時期が、第31¥IのHの領域Kを)ること、即ち
、次の同期噴射はエアフローメータの完俗応答後のデー
タで実行できることを意味する。そこで次の101では
同期噴射の24ルス幅TAUをペースの幅TAUoと設
定し、次の102で出力ポート50を幅し非同期噴射指
令を出す。
96と98で共にYesでない場合は、ノド回期噴射の
行われるクランク角度が第3図の1の状塵即ち次の間M
噴射がエアフローメータが未だ完全に応答してない状輻
で行われることを意味する。そこで、104ではペース
の四期噴躬幅’l”AUoを2倍したものを同期噴射の
幅T A Uとする。このように本発明では、加速の時
点が@接した同期噴射間のどの部分にあるが検知するこ
とにょシ非同期噴射の幅を変える制御が実現する。
【図面の簡単な説明】
第1(¥Jは本発明のシステム図、 第2図は制御回路のブロック図、 第3図は本発明の詳細な説明するタイムチャート図、 第4シ1は従来技術における加速開始時期により応答性
の差を示すグラフ、 第5図、第6図は本発明のソフトウェア構成図第7図は
フリーランタイマにより、ΔT。 ΔTACCの演算を行う仕方を説明するグラフ。 ]2・・・エアフローメータ、14・・・スロノトルツ
II6・・・強気マニホルド、18・・・エンジン本体
、20・・・インノエクタ、34・・・制御回路、36
・・・クランク角センザ、37′・・・スロットル全閉
スイッチ。 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 特rF出願代理人 弁理士 背 木    朗 弁理士 西 舘 和 之 弁理士 中 山 恭 介 弁理士 山 口 昭 之 第1苗! 第40 スロントル閉→開后の経過時間 第5面 第60 スイノチ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 多気筒内燃機関において、 機関の各気筒に設けた燃料インジェクタ、機関の運転条
    件に応じた燃料噴射會の演′!!、1に行う手段、 上記演カニ佃に基づいた期間エンジンクランク角に同期
    して燃料インジェクタを駆動する手段、隣接した同期噴
    射間の間隔を演pする手段、機関の加速状轢の検知をす
    る手段、 加速と検知した場合しでその加速の検知時JIJIが隣
    捨した同期噴射間のどの部分に存るか認識する手段、 同期噴射間のどの部分に加速開始時期が位置しているか
    に応じて非同期噴射量を演舞する手段、その非回XJI
     Q?’l:射h1に応じた期間インジェクタをクラン
    ク角に同101せずに駆動する手段より成る燃料噴射制
    t′lI装置、。
JP57159446A 1982-09-16 1982-09-16 4サイクル多気筒内燃機関の燃料噴射制御装置 Granted JPS5951137A (ja)

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