JPS61190146A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、特に内燃
機関の運転状態に応じて求められる燃料噴射時間のみな
らず、燃料噴射弁の無効噴射時間をも考慮して、燃料噴
射弁を駆動制御する内燃機関の燃料噴射制御装置に関す
るものである。

［従来の技術］ 従来より内燃機関の燃料噴射制御装置では、例えば吸入
空気量、ＩＷＡ回転数、冷却水温、吸入空気温等、内燃
機関の種々の運転状態を検出し、その検出された運転状
態に基づき燃料噴射弁の燃料噴射時間を算出し、燃料噴
射弁を駆動制御している。また燃料噴射弁は駆動信号を
受けてから実際に燃料を噴射するまでの遅れ時間（無効
噴射時間）があることから、このことを考慮して上記運
転状態に応じて求められた燃料噴射時間にこの無効噴射
時間を加算した時間で以って燃料噴射弁を駆動するとい
ったことも行なわれている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが上記無効噴射時間は、例えば特開昭５８−２８
５３７号に記載されているように、バッテリ電圧に対す
る補正は考えられているものの、燃料噴射弁自体の持つ
流量特性に対しては何ら考慮されておらず、燃料噴射時
間、即ち噴射量に対しては一定の値とされていた。つま
り始動時等バッテリ電圧が低下した時には無効噴射時間
を大きくとり、運転状態に応じて求められた燃料噴射時
間（量）で内燃機関に燃料を供給できるように制御して
いるのであるが、第２図に示す如く、燃料噴射弁を開弁
させる磁気装置の磁気特性により、燃料の極低流量側で
は燃料噴射弁の開弁時間に対する噴射量が大きく変化す
る、といった燃料噴射弁自体の持つ流量特性については
何ら考慮されていなかったのである。

従って燃料カット制御を実行しない減速域等の軽負荷運
転時には、機関に供給される燃料量が目標量に対して大
きくずれ、空燃比が目標値からずれて三元触媒が有効に
活用されず、排気成分（ＨＣ，Ｃｏ　、ＮＯＸ＞の悪化
を招いてしまうといった問題があつｌＣ０尚第２図はバ
ッテリ電圧一定時における燃料噴射弁の開弁時間と燃料
噴射量の設計値に対する誤差を表わしている。

本発明は、上記第２図に示した如き燃料噴射弁の流量特
性を考慮して無効噴射時間を設定することにより、空燃
比を目標値に保ち、排気の浄化率を向上させ、排気成分
の悪化を防止する内燃機関の燃料噴射制御装置を提供す
ることを目的としてなされたものであって、以下の如き
構成をとった。

［問題点を解決するための手段］ 即ち上記問題点を解決するための手段としての本発明の
構成は、第１図に示す如く、 内燃機関Ｍ１の運転状態を検出する運転状態検出手段Ｍ
２と、 該検出された内燃機関Ｍ１の運転状態に基づき、燃料噴
射時間を算出する燃料噴射時間演算手段Ｍ３と、 該算出された燃料噴射時間を１つのパラメータとして、
燃料噴射弁Ｍ４の無効噴射時間を算出する無効噴射時間
演算手段Ｍ５と、 該算出された無効噴射時間と上記燃料噴射時間とを加算
した時間、上記燃料噴射弁Ｍ４に駆動信号を出力する燃
料噴射弁駆動手段Ｍ６と、を備えたことを特徴とする内
燃機関の燃料噴射制御装置を要旨としている。

ここで運転状態検出手段Ｍ２とは、内燃機関の梗々の運
転状態を検出するためのものであって、吸入空気量を検
出するエアフロメータ、機関回転数を検出する回転数セ
ンサ、あるいは吸気管圧力を検出する吸気圧センサ等内
燃機関の負荷を検出するものや、冷却水温を検出する水
ｍｔｚンサ、吸入空気温を検出する吸気温センサ、内燃
機関の始動時を検出する始動センサ、排気中の酸素！麿
を検出する酸素センサ等、燃料噴射制御装置に従来より
用いられている種々のセンサ類を挙げることができる。

また燃料噴射時間演算手段Ｍ３は上記運転状態検出手段
Ｍ２にて検出された内燃機関の運転状態に基づき燃料噴
射時間を算出するもので、従来より知られているように
、吸入空気量と機関回転数あるいは吸気管圧力により基
本となる燃料噴射時間を求め、冷却水温や吸気温等によ
ってその噴射時間を補正し、燃料噴射時間を算出する。

次に無効噴射時間演算手段Ｍ５は本発明の主要−５一 部であり、従来では無効噴射時間を単に一定値としたり
、あるいはバッテリ電圧に基づき設定していたのに対し
、本発明では無効噴射時間を設定するに際して上記燃料
噴射時間演算手段Ｍ３にて求められた燃料噴射時間を１
つのパラメータとして用い、無効噴射時間を求める。

そして燃料噴射弁駆動手段Ｍ６では上記のように求めら
れた無効噴射時間と燃料噴射時間とを加算した時間で以
って燃料噴射弁Ｍ４に駆動信号を出力し、燃料噴射弁Ｍ
４を駆動する。

尚上記燃料噴射時間演算手段Ｍ３、無効噴射時間演算手
段Ｍ５、及び燃料噴射弁駆動手段Ｍ６は、通常、内燃機
開制御用のマイクロコンピュータの１つの処理として実
行される。

［作用］ このような構成の本発明の燃料噴射制御装置においては
、内燃機関の運転状態に基づき求められた燃料噴射量を
１つのパラメータとして無効噴射時間が算出され、燃料
噴射弁が駆動制御される。

従って前記第２図に示したように、燃料噴射弁の燃料噴
射量が開弁時間に対応しない燃料の極低流量域において
も、その誤差を無効噴射時間で以って補正することがで
き、供給される燃料門を最適に制御することができるよ
うになる。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。

まず第３図は本制御装置が適用される実施例の四すイク
ル四気筒内燃機関（エンジン）及びその周辺装置を表わ
す概略系統図である。

１はエンジン、２はピストン、３は点火プラグ、４は排
気マニホールド、５は排気マニホールド４に備えられ、
排気中の残存酸素濃度を検出する酸素センサ、６は各気
筒に対してそれぞれ設けられ燃料を噴射する燃料噴射弁
、７は吸気マニホールド、８は吸気マニホールド７に備
えられ、エンジン本体１に送られる吸入空気の温度を検
出する吸気温センサ、９はエンジン１の冷却水温を検出
する水温センサ、１０はスロットルバルブ、１１はスロ
ットルバルブ１０に連動し、スロットルバルブ１０の開
度に応じた信号を出力するスロットルポジションセンサ
、１２はスロットルバルブ１０を迂回する空気通路であ
るバイパス路、１３はバイパス路１２の開口面積を制御
してアイドル回転数を制御するアイドルスピードコント
ロールバルブ（ＩＳＣＶ）、１４は吸入空気量を測定す
るエアフロメータ、１５は吸入空気を浄化するエアクリ
ーナをそれぞれ表わしている。

また、１６は点火コイルを備え点火に必要な高電圧を出
力するイグナイタ、１７は図示していないクランク軸に
連動し上記イグナイタ１６で発生した高電圧を各気筒の
点火プラグ３に分配供給するディストリビュータ、１８
はディストリビュータ１７内に取り付けられ、ディスト
リビュータ１７の１回転、即ちクランク軸２回転に２４
発のパルス信号（クランク角信号）を出力する回転数セ
ンサ、１９はディストリビュータ１７の１回転に１発の
パルス信号を出力する気筒判別センサ、２０は上記各セ
ンサからの信号を受け、燃料噴射弁６やイグナイタ１６
等に駆動信号を出力する電子制御回路を夫々表わしてい
る。

次に第４図は電子＆１１１１１回路２０のブロック図で
ある。

図において２１は各センサより出力されるデータを制御
プログラムに従って入力及び演算すると共に、燃料噴射
弁６、イグナイタ１６等の各種装置を作動制御等するた
めの処理を行うセントラルプロセシングユニット（ＣＰ
ＬＩ）、２２は前記制御プログラムや点火進角演算のた
めのマツプ等のデータが格納されるリードオンリメモリ
（ＲＯＭ）、２３は電子制御回路２０に入力されるデー
タや演算制御に必要なデータが一時的に読み書きされる
ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、２４は図示せぬキ
ースイッチがＡフされても以後のエンジン作動に必要な
データ等を保持するよう、バッテリによってバックアッ
プされたバックアップランダムアクセスメモリ（バック
アップＲＡＭ）、２５は図示していない入力ポートや必
要に応じて設けられる波形整形回路、各センサの出力信
号をＣＰＬＩ２１に選択的に出力するマルチプレクサ、
アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、
等が備えられた入力部をそれぞれ表わしている。２６は
図示していない入力ポート等の他に出力ポートが設けら
れその他必要に応じて燃料噴射弁６、イグナイタ１６等
をＣＰＵ２１の制御信号に従って駆動する駆動回路等が
備えられた入・出力部、２７は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２
２等の各素子及び入力部２５、入・出力部２６を結び各
種データが送られるパスラインをそれぞれ表わしている
。

以上の如き構成からなる本実施例のエンジン制御装置に
おいては、上記各センサからの検出信号に基づき、運転
状態に応じて燃料噴射弁６の開弁・時開、イグナイタ１
６の点火時期等が制御されることとなるのであるが、次
に本発明にかかる主要な処理である燃料噴射弁６の開弁
時間を制御する燃料噴射制御について第５図に示すフロ
ーチャートに沿って説明する。

図に示すごとく、処理が開始されるとまずステップ１０
１を実行し、上記各センサからの検出信号を読み込み、
次ステツプ１０２に移行する。ステップ１０２において
は上記ステップ１０１にて読み込んだ各センサからの検
出信号に基づき燃料噴射時間τｅを算出する。

ここで上記ステップ１０２の処理は前記燃料噴射時間演
算手段Ｍ３に相当し、本実施例では運転状態検出手段Ｍ
２として酸素センサ５、吸気温センサ８、水温センサ９
、スロットルポジションセンサ１１、エア７０メータ１
４、回転数センサ１８等を有することから、エア７０メ
ータ１４及び回転数センサ１８からの検出信号に基づき
求められる吸入空気量Ｑ及びエンジン回転数ＮＥをパラ
メータとして基本燃料噴射時間を算出し、その後上記他
のセンサからの検出信号に基づき、吸気温補正、暖機眉
間補正、始動時地回補正、加速増量補正、空燃比のフィ
ードバック補正等を実行し、燃料噴射時間τｅを算出す
る。

次にステップ１０３においては当該車両のバッテリ電圧
Ｂを検出し、続くステップ１０４にてこのバッテリ電圧
Ｂをパラメータとする第６図に示す如きマツプあるいは
演算式により、バッテリ電圧によって補正された燃料噴
射弁６の無効噴射時間τｖｂを算出する。

続くステップ１０５では上記ステップ１０２にて求めら
れた燃料噴射時間τｅをパラメータとする第７図に示す
如きマツプあるいは演算式により、上記ステップ１０４
にて求められた無効噴射時間τｖｂの補正係数Ｋを算出
し、続くステップ１０６に移行する。

ここで上記ステップ１０４にて用いられる無効噴射時間
τｖｂを求めるためのマツプは従来より知られているマ
ツプであって、バッテリ電圧が低くなると燃料噴射弁６
が駆動信号を受けてから実際に燃料を噴射し始めるまで
の時間が長くなるのを考慮して無効噴射時間を設定する
ものである。

一方上記ステップ１０５にて用いられる補正係数Ｋを算
出するためのマツプは、前述したように燃料噴射弁６か
らの燃料噴射時間は燃料噴射メも開弁時間に対応せず、
低流量域では大きな誤差が生ずるといったことを考慮し
て予め設定されたものであって、前記第２図に示した誤
差を丁度打ち消すように補正係数Ｋが設定されている。

次にステップ１０６においては上記ステップ１０４にて
求められた無効噴射時間τｖｂとステップ１０５にて求
められた補正係数にとをパラメータとする次式 ％式％ を用いて、燃料噴射弁６の実′際の無効噴射時間に相当
する無効噴射時間τ■を算出し、続くステップ１０７に
移行する。

そしてステップ１０７においては上記水められた無効噴
射時間τＶと前記ステップ１０２にて求められた燃料噴
射時間τｅとを加算して、燃料噴射弁６の開弁時間τを
算出し、ステップ１０８に移行する。

ステップ１０８では現在燃料噴射タイミングであるか否
かを判断し、燃料噴射タイミングであればステップ１０
９に移行して、上記ステップ１゜７にて求められた開弁
時間τだけ燃料噴射弁６に駆動信号を出力し、一方燃料
噴射タイミングでなければそのまま本ルーチンの処理を
終了する。

尚上記ステップ１０４ないしステップ１０７は前記無効
噴射時間清算手段Ｍ５に相当し、またステップ１０８及
びステップ１０９は燃料噴射弁駆動手段Ｍ６に相当する
。

このように本実施例の燃料噴射制御装置では、燃料噴射
弁６の無効噴射時間τ■を単にバッテリ電圧のみならず
、燃料噴射時間τｅに応じて設定し、燃料噴射弁６の開
弁時間τを求めるようにしている。従って、極低流量域
であっても燃料噴射弁６より噴射される燃料量を運転状
態に応じた最適な値となるよう制御することができ、排
気の浄化を向上することができる。

尚上記実施例では無効噴射時間τ■を、バッテリ電圧Ｂ
に応じて求められた無効噴射時間τｖｂを燃料噴射時間
τｅに基づき求められる補正係数Ｋを用いて補正するこ
とによって求めるようにしているが、例えば第８図に示
す如く、燃料噴射時間τｅとバッテリ電圧Ｂ′と無効噴
射時間τ■とからなる３次元マツプを予めＲＯＭ２２内
に格納しておき、このマツプを用い、燃料噴射時間τｅ
とバッテリ電圧Ｂとをパラメータとして無効噴射時間τ
Ｖを求めるようにしてもよい。更にバッテリ電圧Ｂが低
下し、無効噴射時間が長くなるのはエンジン始動時であ
ることから、通常のエンジン運転時には、無効噴射時間
を運転状態に応じて求められる燃料噴射時間に基づき設
定するようにしてもよい。尚この場合のマツプとしては
第９図に示す如くなる。

［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明の内燃機関の燃料噴射制御装
置においては、燃料噴射弁の無効噴射時間を、内燃機関
の運転状態に応じて求められた燃料噴射時間を１つのパ
ラメータとして求め、この求められた無効噴射時間と燃
料噴射時間とを加算した時間で以って燃料噴射弁を駆動
制御するよう構成されている。従って燃料の噴射量が燃
料噴射弁の開弁時間に対応しない、燃料の低流量域にお
いても、その誤差を無効噴射時間によって吸収すること
ができ、内燃機関に必要な聞だけ燃料を供給することが
できる。また燃料供給量を最適に制−１５＝ 御できるので空燃比も目標空燃比となり、三元触媒を有
効に活用することができ、従って排気成分の悪化を防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は従来
の問題を説明するグラフ、第３図ないし第７図は本発明
の一実施例を示し、第３図は本実施例のエンジン及びそ
の周辺装置を表わす概略系統図、第４図は電子制御回路
を表わすブロック図、第５図は電子制御回路にて実行さ
れる燃料噴射制御の制御プログラムを表わすフローチャ
ート、第６図はステップ１０４にて無効噴射時間τｖｂ
を算出する際用いられるマツプを表わす線図、第７図は
ステップ１０５にて無効噴射時間τｖｂの補正係数Ｋを
求める際に用いられるマツプを表わす線図、第８図及び
第９図は無効噴射時間τ■を求める際に用いるマツプの
他の例を示し、第８図はバッテリ電圧Ｂと燃料噴射時間
τｅと無効噴射時間τ■とからなる３次元マツプを表わ
す線図、第９図は燃料噴射時間τｅと無効噴射時間τ■
とからなる２次元マツプを表わす線図である。 Ｍｌ・・・内燃機関 Ｍ２・・・運転状態検出手段 Ｍ３・・・燃料噴射時間演算手段 Ｍ４．６・・・燃料噴射弁 Ｍ５・・・無効噴射時間演算手段 Ｍ６・・・燃料ｌｉ射弁駆動手段 ２０・・・電子制御回路 ２１・・・ＣＰＵ ２２・・・ＲＯＭ ２３・・・ＲＡＭ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、 該検出された内燃機関の運転状態に基づき、燃料噴射時
   間を算出する燃料噴射時間演算手段と、該算出された燃
   料噴射時間を１つのパラメータとして、燃料噴射弁の無
   効噴射時間を算出する無効噴射時間演算手段と、 該算出された無効噴射時間と上記燃料噴射時間とを加算
   した時間、上記燃料噴射弁に駆動信号を出力する燃料噴
   射弁駆動手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置
   。