JPS6050245A - 内燃機関の燃料噴射装置 - 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】 （技術分野） 本発明は内燃機関、％ｆＬターボチャージャ金装着した
機関の燃料噴射装置に関する。

（従来技術） 最近は排出ガス低減の目的から幅広い運転条件下で精度
の高い燃料制御が要求されるようＶＣなったため燃料噴
射装置が採用され、燃料噴射によると体積効率が増加す
るので機関の山力杓能が増大する。

また、燃費改善あるいは一層の出方向−ヒをめざしてタ
ーボチャージャが採用されている。

そこで、電子制御による燃料噴射装置と、ターボチャー
ジャとが適用された機関を第１図に示す（例えば特開昭
５７−１２２１４２号参照〕。

図中燃料噴射弁６は吸気通路２に介装される絞弁５の下
流の吸気ポート３に取付けられ、燃料供給系のツユエル
ポンプによって圧送された燃料を、燃焼室４に流入する
吸気に向けて供給する。

８は絞弁５の上流の吸気通路２に介装されるエアフロー
メータで、エアクリーナを介して流入する吸入空気ｆＱ
ｔ−検出し、コントロールヱニット２０に出力する。

１０げクランクプーリ（クランク軸７に固定される）に
取付けらｉするシグナルディスクプレート９に対向して
設けられるクランク角センサで、クランク＄ｌ＋　７の
回転角度の２°ごとに０Ｎ−ＯＦＦ、ｆルス（単位角パ
ルス）と、クランク基準角ノｊルスとを発生し、コント
ロールユニット２０にデジタル値と１〜て出力する。

そして、単位角ノＲルスはノ９ルスカウンタにて一定時
間の間に発生するこのノ＋ルス数が計数され、この１１
数（＋には機関回転数Ｎ’に示す信号として演算手段２
１に出力され、一方、クランク角基準勇）母ルスは駆動
１手段２４に出力される。

コントロールユニット２０　ｆｌｌｃマイクロソロセツ
ザ（中火演算装置）と、メモリ（配憶装置）と、インタ
ーフェイス（入出力信号処理回路）とから構成きねる。

したがって、エア７０−メータ８で検出される伯号はア
ナログ値なので、Ａ／Ｄ変換器を介してデジタル信号と
してインターフェイスに入力される。

基本噴射量演算手段２１は入力信号ＱとＮから基本噴射
量Ｔ、＝に・−（Ｋは所定の空燃比を得るための定数）
を演算する。

比較手段２２は信号Ｔ、と予め設定きれている最大噴射
量Ｔｐｍａｘ　１とを比較し、その小さいほう全出力す
る。具体的には、Ｔｐ≦Ｔｐｍａｘ　１　である場合は
’ｒｐ　を出力し、Ｔｐ　＞　Ｔｐｍａｘ　ｌ　である
場合はＴ’ｐｍａｘ　１　ｖｉｌ−出力する。

すなわち’ｒｐｍａｘ　１は燃焼可能な噴射量の上限を
示すもので、ＱとＮから演算されるＴ、がＴ’ｐｍａｘ
ｌを越えても、このＴｐｍ、Ｘ：ｔ　ｆ最大の噴射量と
１〜て制限される。

噴射量補正手段２３に、基本噴射ｉＴ、’ｋ、その時の
機関状態に応じた種々の増１袖正分やツユニルカット時
の補正分、空燃比フィートノ（ツクによる補正分などで
修正し、通常の噴射１として出力する。

具体的に示すと、例えは、機関水幅による水湖増量補正
係数Ｃｗ１吸気湛による吸気温補正係数Ｃｌ、酸素セン
サの出力１ｃよる祉燃比フィードバック補正係数Ｃ８２
を用いて通常の噴射ｉｉ′ＴｉはＴｌ−Ｔ、（ＣｗｘＣ
ｔＸＣｏ２）により演算される。

ところで、”ｐ（Ｔｉ　）　は噴射量として説明したが
、実際にはＯＮ状態にあるパルス幅を示【−１このパル
ス幅Ｔ、の値に対応する時間だけ駆動手段２４を介して
燃料噴射弁６が開かれ、この開弁時間に比例１−７た燃
隼］が噴射供給される。

駆動パルス出力手段２４に、クランク角基準／４’ルス
の確認手段とノゼワトランジスタから構成され、クラン
ク角基準パルスが入力１〜だときのみ補正手段２３から
のパルス信号によりトランジスタが導通して燃料噴射弁
６に駆動′醒流會供給する。

この制御を実行するフローチャートを第２図に示す。な
お図中のＰ　ｌ−Ｐ　ｖは各ステップを示す。

制御演舞は定時ｆｉｌｌに一度（この例ではｌ０ｍ５に
１度）実行される。

ＰＩで機関同転ＩＶＮｋ入力し、Ｐ２で吸入空気量Ｑが
演舞さノする。

Ｐ４でこのＴｐと、予めメモリピッのＲＯＭ（読み出し
専用メモリ）に記憶された最大噴射’Ｊｉｉ’　Ｔｐｍ
ａｘｌとを比較し、Ｔ、≦’ｒｐｍａｘ　ｌ　である場
合はＴ。

を出力し、Ｔｐ　＞　Ｔｐｍａｘである場合はＰ５でＴ
、全Ｔ’ｐｍａｘ　１にして出力する。

炉料噴射は機関１回転毎に燃焼に必要な燃料の捗　が全
気筒同時噴射するので、例えＦ！、４サイクル機関では
クランク軸の１回転毎に１回噴射が行なわれることにな
る。したがって、所定時間（１０ｍ５）毎に噴射する必
要はなく、前述のクランク角センサ１０にて検出される
クランク角基準ノ４ルス（クランク軸の基準位置信号）
が入力したときのみ噴射すれはよい。そこでＰ６にてク
ランク角基準パルスが入力する場合にｔｒｆ：、　Ｐｔ
で噴射弁駆動／４’ルスを出力し、クランク角基準パル
スが入力しない場合は駆動パルスを出力しない。

この駆動ノ母ルスによジノ（ワトランジスタがＯＮ。

ＯＦＦして燃料噴射弁６を作動１−１すなわち、）＋ワ
トランジスタがＯＮのとき噴射弁６が開き、ＯＦＦにな
ったときに噴射弁６’（ｒ閉じる。

このようにして燃料噴射ノ中ルス幅Ｔｐの値に対応する
時間だけ燃料噴射弁６が開が右１、この開弁時Ｖ１川に
比例した燃料が噴射供給されて所定の空燃比の混合気を
生成するのである。

一方、ターボチャージャ１２は、排気通路１１に介装式
れて排気圧力で回転する排気タービン１３と、回転軸１
４ケ介して排気タービン１３と直結１〜た吸気コンプレ
ッサ１５とを備え、排気タービン１３の回転力にょシ吸
気コンプレッサ１５を駆動１７、エアクリーナからの吸
気を加圧して機関１に過給する。

この過給作用にょシ実際に吸入される空気量が大きくな
るので、これに合わせて燃料を増大すれば機関の出力は
向上し１、あわせて燃費の向上が図られる。

ところで、吸気コンプレッサ１５が高速回転し、過給が
行なわれている状態から機関の急減速を行なうと、絞弁
５の全閉にょ９燃焼室４へ吸入される空気′１ｉｌｉ′
は急激に減少するが、吸気コンプレッサ１５は慣性によ
）高回転を暫くは続け、絞弁５との間の吸気通路２内の
辿給圧【上昇塾せる。

このとき、吸気コンプレッサ１５の上流に位置するエア
フローメータ８は吸気コンプレッサ１５の慣性により導
入された吸入空気量Ｑを検出するため、仁の吸入空気量
Ｑは燃焼室４に吸入される実吸入空気量に一致しない（
この実吸入空気ｉ−はＱの４以下の値となる）。

すなわち、コントロールユニット２０（ｔｌ？−のｘア
フロ−メータ８の出力に相自する燃料噴射全行なうこと
になシ、機関に実際に要求される燃料よシ多い燃料が噴
射され、一時的に空燃比が過濃となって機関の燃焼状態
を悪化させ、機関が停止してしまうという間融があった
。

これを第３図で説明すると、定常走行状態からＡ点で急
減速を行なうと、機関回転数Ｎの減少に対し、吸入空気
蓋Ｑはターボチャージャ１２の慣性応答遅れにより減少
が遅い。このため、Ｎと。

に増大するが、Ｔ’ｐｍａｘ　］に制限され、ＴｐｍＢ
）（］　ｆ上限値として横這う。

コ１７）　Ｔｐｍａｘは絞弁全閉時に後間Ｖこ要求され
る燃料噴射側より灯るかに多く、したがって燃焼状態の
悪化により機関回転数Ｎに下降し、機関がＢ点で停止す
る。

この傾向は、特に自動変速機装着車に著しい。

すなわち、自動変速機では機関のクランク軸と車輌の駆
動ＩＱｌ＋とが直結していないので、駆動軸の慣性力に
よるクランク軸の回転低下防止を期待できず、したがっ
て機関回転数の低下が手動変速機何事り上に急激で、し
ばしは機関停止を生じていたのである。

（発明の目的） そこで本発明は、絞弁の全閉状態での機関の燃別要求鋼
゛を予め設定しておき、機関急減速時のような絞弁の全
閉時には、吸入空気ｆｉＱと機関回転数Ｎから演舞され
るＴ、と、この設定燃料要求量（アイドル時最大噴射１
°）とを比較し、その小さいｔ１１９の噴射量を供給す
ることにより、ターボチャージャの慣性遅れがあっても
良好燃焼の維持される適正な空燃比に保つ燃料噴射装置
全提供することを目的とする。

（発明の構成及び作用） 本発明に、吸入空気ｉｉミラ出する手段と、機関回転数
全検出する手段と、これら検出手段からの信号に基づき
基本噴射量を演算する手段と、この演算結果に基づきオ
ンオフ的に開閉する燃料噴射弁の駆動パルス全出力する
手段と分有する燃料噴射装置と、排気圧力で駆動される
排気タービンと同軸上に配置される吸気コンプレッサに
より吸入空気を過給するターボチャージャとを備えた内
燃機関を前提とする。

この機関に絞弁の全閉状態全検出する手段と、この検出
手段からの信号に基づき絞弁の全閉時を判定する手段と
、この判定手段からの信号に基づき絞弁の全閉時に演算
した基本噴射量と予め設定されたアイドル時最大噴射ｌ
とを比較し、小さいｔなうを信号として前記駆動手段に
出力する比較手段とを設ける。

こうすると、機関急減速時などの絞弁全閉時には比較手
段により吸入空気蓋と機関回転数から演算される基本噴
射°搦と、予め収足δれるアイドル時最大噴射量とが比
較され、その小さいＩ”Ｌうの燃料量が機関に供給され
ることになり、一時的に空燃比が過曖となることが避け
られる。

（実施例） 第４図は本発明の第１実施例の概略構成図である。

図中２５は絞弁５の全閉状態を検出する手段としてのア
イドルスイッチで、絞弁５が全閉すると、この絞弁５に
連動する可動接点２６が固定接点２７に尚接してＯＮに
なシ、それ以外ではＯＦＦ’となる。このＯＮ、ＯＦＦ
伯号信号弁状態判定手段２８に出力される。

・　判定手段２８ｈアイドルスイツチ２５からの信号よ
り絞弁の閉弁状態を判定し、この信号を比較手段２９に
出力する。

比較手段２９は本実施例では第１図と同一の比較手段２
２を使用して構成される。

すなわち、通常はこの比較手段２９にて基本噴射用”１
゛　と予め設定された最大噴射ｆＴｐｍａｘ　”とが比
較されるのであるか、ｆ（Ｉｋ４４２８により絞弁の閉
弁時にはＴ、と、予め設定されたアイドル時最大噴射ｔ
　Ｔｐｍａｘ　２　ｋ比較し、Ｔ、と’ｒｐｍａｘ　２
のうち、小さいほうを噴射量として出力する。ｔ′なわ
ち、Ｔｐ＞Ｔ２ｍａＸ２　である場合はＴｐｍａｘ　２
　ｋ出力し、Ｔ、≦’Ｉ”ｐｍａｘ　２　である場合は
Ｔ、全出力する。

したがって比較手段２９の機能はＴ、と比較される設定
値が異なるのみであるため、共用されるのである。

そこで、アイドル時最大噴射’Ｉｔ　Ｔｐｍａｘ　２　
ｆＣｒ、機関アイドル状態（絞弁の閉弁状態）に合わせ
て設定され、Ｔｐｍａｘ　２　＜　’ｌ’ｐｍａＸ　１
である。

閉弁後時間計測手段３０は判定手段２８からの信号に基
づき、絞弁が閉弁してからのＵ適時間を計測するもので
、具体的にはカウンタによ多構成される。

このカウンタは、判定手段２８がアイドルスイッチ２５
のＯＮとなったことを判定すると同時にカウント値を０
にセットされ、定時間毎に１づつカウント値を増加する
。

例えばＨし測十段３（）の経過時間’に２．５５秒に設
定するには、演舞が定時間（１０ｍＳ　）毎に行なわれ
るとして２５５まで計数すれば２．５５秒となるので、
カウンタによ）経過時間が設定されることになる。

この１１測手段３０からの信号に基づき比較手段２９で
に１５１［定８？ｊ間（例えは１．３秒曲）だけ前述し
たＴ、とＴｐｍａｘ　２の比較を行なう。

すなわち、比較手段２９によりＴ、とＴｐｍａｘ　２が
比較されるのけ、絞弁５が閉弁状態におり、かつ閉弁状
態となってからの所定時間（１，３秒間）だけとなる。

これは、絞弁５の全閉時に過渡的現象として一時的にＴ
、は増大するものの、所定時間経過して平衡状態になる
と、Ｔ、は落ち着いてＴｐ　＜　ＴｐｍＢｚ２となり、
この状態にまでＴｐより多いＴｐｍａｘ　２　ｋ供給す
ると、返って燃焼状態を損うからである。

したがって、この所定時間はターボチャージャ１２の慣
性の大きさ、機関特性により最適値が選択される。

その他の構成要素は第１図と同一なので、同一部分には
同一符号を付して説明は省略する。

以上の構成による作用を第５図のフローチャートに基づ
いて説明する。

制御演算は定時間毎（例えば１０ｍ５に１度）実行され
るものであり、Ｐ１〜Ｐ２１は各ステップ分水す。

Ｐ１〜Ｐｓ　＋　Ｐｇ　ｇ　Ｐｙは第２図と同一であり
、Ｐ５とＰ６の間に本発明による各ステップＰ８〜ｐＨ
が追加はれることになる。

ＰｇでＦＬＡＧが１であるか否かを確かめる。ＦＬＡＧ
は前回演算時にアイドルスイッチ２５がＯＮであったか
否かの状態を示すもので、ＦＬＡＧが１であるときはア
イドルスイッチ２５がＯＮの状態にあったこと金、ＦＬ
ＡＧが０であるときはアイドルスイッチ２５がＯＦＦの
状態にあったことをそれぞれ示す。

したがって、ＰｇでＦＬＡＧが１でなけれｉｊ′（前回
演算時はアイドルスイッチ２５は０ＦＦ）、Ｐ９でアイ
ドルスイッチ２１の佃％’ｔ−人力し、ＰＩＧでアイド
ルスイッチ２５がＯＮであるか否かを確かめる。アイド
ルスイッチ２５がＯＮである場合は、今回演舞”ｌｌ７
ｊ　Ｋアイドルスイッチ２５がＯＦＦからＯＮＫなった
ことを示すため、ｐＨでＦ’ＬＡＧをる。ＰＩＧでアイ
ドルスイッチ２５がＯＮでない場合はアイドルスイッチ
２５が今回演算時も続けてＯＦ　ｌｉ”であるため、Ｐ
１＋　、　ＰＩｇを飛び越す。

同様に、Ｐ８でＦ　Ｌ　Ａ　Ｇが１であれば（前回演算
時はアイドルスイッチ２５はＯＮ）、ｐＨ１でアイドル
スイッチ２５の信号を入力し、ＰＩ３でアイドルスイッ
チ２５がＯＮであるか否かを確かめる。

アイドルスイッチ２５がＯＮでない場合は今回演舞時に
アイドルスイッチ２５がＯＮからＯＦＦになったことを
示すため、ＰＩｇでＦ’ＬＡＧをＯ（アイドルスイッチ
２５がＯＦＦの状態）に置き直す。

ＰＩ３でアイドルスイッチ２５がＯＮである場合はアイ
ドルスイッチ２５が今回演算時も続けてＯＮであるため
％　ｐｔｓを飛ひ趣丁。

カウンタはＰｌｍでカウント値Ｔｌ１−０にセットされ
ると、ｐｔｓでＴＭが２５５であるか否か確かめ、ＴＭ
＜２５５である場合はＰＩ３で前回演算時のＴＭに１を
加えて今回演算時のＴＭとする。したがってＴＭＵＯよ
シ１づつ増加し、ｐｔａでＴＭ＝２５５になると、この
場合はＰ１ｙ’ｒ飛び越すためり後はＴＭが２５５に維
持される。もちろん次回演算以降にＰｌｍでＴＭが０に
リセットされると再び同じことが繰り返される。

この場合制御演算の周期は１　ｏｍｓなので、ＴＭが２
５５まで計数するということは、セット信号が入力して
から２．５５秒間の経過時間が開側されることになる。

次にｐｔｇでＦＬＡＧが１であるか否か確かめ、ＦＬＡ
Ｇが１であり（アイドルスイッチ２５ｕＯＮ状態）、か
つＰＩＧでＴＭ≦１３０である場合はＰ２（１＋　Ｐｕ
ｓに進み、それ以外はＰｉｏ　ＩＰ２１　ｋ飛び越す。

すなわち、アイドルスイッチ２５がＯＮ状態に＝１５− あり、かつ絞弁５が閉弁状態Ｌ　７Ｊ：つてから１．３
秒間の間にある場合にのみ、Ｐ２Ｏ１ＰＩＩＩが行なわ
れる。

ＰＩＩＧ′″ｒｈＴ、と、予めメモリ内のＲＯＭ（読み
出し専用メモリ）に記憶されたアイドル時最大噴射量Ｔ
ｐ　ｍＢＸ　２　ｋ比較し、Ｔｐ≦Ｔｐｍａｘ　２であ
る場合はＴ、　’（ｉ？出力し、Ｔｐ＞　Ｔ’ｐｍａｘ
　２である場合はｐａｔでＴ、をＴ、ｍ、Ｘ２にして出
力する。

したがって、Ｐ８〜ｐＨ，Ｐ＋１〜Ｐ１ｇは判定手段２
８に、Ｐｕｓ　＋　Ｐｕｓ　＋　ＰＩ３は計測手段３０
に、ｐ１ｓ〜ｐ２１は比較手段２９にそれぞれ対応する
。ただし、この例では比較手段２９け同時にＰ４＋Ｐ５
　も兼ねている。

そこで、具体的に定常走行状態から急減速を行なう場合
を第６図に示すと、Ａ点にてブレーキペダルを踏んだと
して、前述のようにＮの減少に対しＱＵターボチャージ
ャ１２の慣性応答遅れにより遅れて減少するので、Ｔ、
は急激に増大するのであるか、ＴｐはＴｐｍＢｘ２　ｋ
上限として所定時間（１，３秒間）抑えられる。

１６− このＴｐｍａＸ２けＴ　１よりはるかに小さく、ｍａｘ また、Ｔ’ｐｍａｘ　２は絞弁が閉弁状態にある機関に
対し燃焼可能な燃料音として設定されているので、空燃
比は燃焼可能なレベルに維持され、機関は回転を持続す
る。

そして、過渡時間に対応して設定された所定時間全経過
すると平衡状態となるので、エアフローメータにて検出
される吸入空気ｔＩ′Ｑと燃焼室４に導入される実吸入
空気量とが再び一致し、これによシ適正な空燃比制御が
コントロールユニット２０にて行なわれ、機関回転数Ｎ
はアイドル時の回転数に収束する。

第７図は本発明の第２実施例の概略構成図である。

この例は絞弁５を迂回する補助通路３２にエアレギュレ
ータ３３が介装されたもので、エアレギュレータ３３は
機関冷却水温に応じて通路３２の開度を変化させ、低温
時、暖機運転に必要な空気の増′Ｉ＃七行なう。

このため、絞弁５が全閉状態といっても、機関耐曲時と
暖機時とでは燃決箆４に供給される吸入空気量につｂて
、エアレギュレータ３３全通して導入される空気量１分
だけ異なってくるので、第１実施例で説明したＴ　２は
この空気増量分にｐｍａｘ 応じて、すなわち、機関冷却水温に応じて制御する必要
がある。

そこで、機関冷却水温を検出する手段としての水温スイ
ッチ３４と、この検出手段からの信号に基づいてアイド
ル時最大噴射′ｊｉＴ　２全段定すｐｍａｘ る手段３５とが追加して設けられる。

すなわち、アイドル時最大噴射量設定手段３５は、機関
冷却水筒に応じて予め設定されるアイドル時最大噴射Ｕ
′Ｔ　ｐｍａｘ　２のマツプ（コントロールユニット２
０のＲＯＭＫ記１意される）からその時の鯉適なアイド
ル時最大噴射ｉ１Ｔ　２’ｉ読み出ｍａｘ す。

そして、比較手段２９によりこのアイドル時最大噴射量
′’Ｉ’ｐｍａｘ　２が基本噴射１１ｋＴ、と比較され
、その小さいｔｔうが出力されることになる。

したがって、この例でも、空燃比は燃焼可能なレベルに
維持され、機関停止か回避されるとともに、第１実施例
のＴ　２が固定値なのに対し、ｐｍａｘ この例のＴｐｍａｘ２が可変値となった分だけ制御精度
が向上する。

（発明の効果） 以上のように本発明によｔ″Ｌは絞弁の全閉状態を検出
する手段からの信号によシ絞弁の全閉時が判定手段によ
り判定されると、そのとき演算された基本噴射量と予め
設定されたアイドル時最大噴射量とが比較され、その小
さいはうが燃焼室に供給されるので、機関急減速時にタ
ーボチャージャの慣性応答遅れにより測定吸入空気せが
燃焼室に導入される実吸入空気蓋から大きく外れて測定
ざわ、ることになっても、アイドル時最大噴射量により
空燃比は燃焼可能なレベルに維持され、これにより従来
のように機関が停止することがなく、シたがって運転性
が向上するという効果が得られる。

また、空燃比の燃焼可能レベル維持によシ、排気組成、
燃費も向上するという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の概−構成図、第２図は第１図中のコ
ントロールユニットの演算処理を示すフローチャート、
第３図はこのフローチャートによる噴射１・特性図であ
る。 第４図は本発明の第１実施例の概略構成図、第５図は第
４図中のコントロールユニットの演算処理を示すフロー
チャート、第６図はこのフローチャートによる噴射１・
特性図である。 第７図は本発明の第２実施例の概略構成図である。 ２・・・吸気通路、５・・・絞弁、６・・・燃料噴射弁
、７・・・クランク軸、８・・・エアフローメータ、１
０・・・クランク角センサ、１２・・・ターボチャージ
ャ、１３・・・排気タービン、１４・・・回転軸、１５
・・・吸気コンプレッサ、２０・・・コントロールユニ
ット、２５・・・アイドルスイッチ、２８・・・閉弁状
態判定手段、２９・・・比較手段、３０・・・閉弁後時
間計測手段、３２・・・補助通路、３３・・・エアレギ
ュレータ、３４・・・水温スイッチ、３５・・・アイド
ル時最大噴射量設定手段。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸入空気相を検出する手段と、機関回転数全検出する手
   段と、これら検出手段からの信号に基づき基本噴射ｌを
   演算する手段と、この演算結果に基づきオンオフ的に開
   閉する燃料噴射弁の駆動パルス全出力する手段とを有す
   る燃料噴射装置と、吸入空気を過給するターボチャージ
   ャとを備えた内燃機関において、絞弁の全閉状態を検出
   する手段と、この検出手段からの信号に基づき絞弁の全
   閉時を判定する手段と、この判定手段からの信号に基づ
   き絞弁の全閉時に演算した基本噴射量と予め設定された
   アイドル時最大噴射量とを比較し、小さいほうを信号と
   して前記駆動手段に出力する比較手段を設りたことを特
   徴とする内燃機関の燃料噴射装＃。