JPS6155607B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の燃料制御装置に関し、特に
複数回に分割して噴射された燃料を一回の吸入行
程毎に一括して吸入する方式の内燃機関において
加減速度等の過渡状態時における応答性を向上さ
せた燃料制御装置に関するものである。

従来の燃料噴射装置としては、例えば公開特許
公報昭和53年第123186号や公開特許公報昭和54年
第31191号に記載のものがある。

従来の同時噴射方式の燃料噴射装置において
は、各気筒毎に別々のタイミングで燃料噴射を行
なうのではなく、特定のタイミング（例えば一回
転に一回）で全気筒同時に燃料噴射を行ない、各
気筒の吸入行程のときに、それまでに噴射されて
いた燃料を空気と共に吸入するようになつてい
る。

したがつて加減速時のように回転数や吸入空気
量が急変する運転状態においては、燃料が噴射さ
れた時点と吸入される時点とのずれのために、吸
入空気量と燃料との比、すなわち空燃比が不適当
になることがあり、そのため加速感（いわゆるエ
ンジンの吹き上がり）が悪くなつたり、エンジン
ストール（いわゆるエンスト）を生じやすくなる
という問題があつた。

上記の問題を第１図を用いて詳細に説明する。

まず第１図イは、６気筒機関において、１回転
に一回ずつ噴射する場合を示す。なお〜は気
筒番号、斜線部分Ａ〜Ｄは噴射時期、打点部分ａ
〜ｋは吸入行程を示す。

第１図イから判るように、第気筒が吸入行程
ｅで吸入する燃料は、噴射時期ＡとＢとで噴射さ
れたものである。

他の気筒も同様に、２回に分割して噴射された
燃料を一回の吸入行程で一括して吸入することに
なる。したがつて一回の噴射時期毎に噴射される
燃料量は、必要とされる量（以下、適正量と記
す）の１／２ずつ噴射されることになる。

上記のごとき燃料噴射装置において、回転数と
吸入空気量とに基づいて算出される適正量が急激
に変化した場合には、応答遅れが生じて適正量を
供給することが出来なくなつてしまう。

例えば第１図ロに示すごとく、適正量が直線Ｌ
で示すように時間と共に増加する場合には、噴射
時期Ａの時点における適正量は２であるから、Ａ
で噴射される量は２×１／２＝１であり、また噴射時 点Ｂにおける適正量は４であるから、Ｂで噴射さ
れる量は４×１／２＝２である。したがつて第気筒 が吸入行程ｅで吸入する燃料量は１＋２＝３とな
るが、この時点における適正量は４であるので、
吸入空気量に比して燃料量が少ない状態、すなわ
ちリーンになつてしまう。

上記の説明は、適正量が時間と共に増加する場
合、すなわち加速状態時であり、減速時には上記
と逆に、燃料過剰な状態、すなわちリツチになつ
てしまう。

第２図は、第１図イに示す６気筒機関が加速し
た場合における適正量と実際の燃料供給量との関
係を示す図である。

第２図において、実線はエンジンの吸入すべき
要求適正量、破線は実際にエンジンに吸入される
燃料供給量を示し、また、、はそれぞれ噴
射時点Ａ、Ｂ、Ｃにおける噴射量（実際は図示の
値の１／２を噴射）、〜はそれぞれ吸入行程ｂ〜ｋ において実際に吸入する燃料量（前回の噴射量と
今回の噴射量との和が今回吸入する燃料量とな
る。なお上記のごとく、その時点における噴射量
の１／２ずつ噴射するから、例えば吸入行程ｅで吸入 する燃料量は、＝〓／２＋〓／２となる）を示す。

第２図から判るように、各噴射時点Ａ、Ｂ、Ｃ
における噴射量が、適正量に正確に一致していて
も、前記のごとき理由によつて、加速時には実際
に吸入される燃料量が破線で示すように適正量よ
り少なくなり、そのため空燃比がリーンになる。
また逆に減速時には実際に吸入される燃料量が適
正値より多くなり、そのため空燃比がリツチにな
る。

空燃比がリーンになると加速力が低下したり、
エンストしやすくなり、また空燃比がリツチにな
ると排気浄化性能が低下するおそれがある。

本発明は上記の問題を解決するためになされた
ものであり、加減速時における応答遅れを補償
し、常に適正な燃料を供給することの出来る燃料
制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため本発明においては、
前回の演算の際に算出された噴射量と今回の演算
の際に算出された噴射量とを比較し、前者の方が
大きい場合（減速時）には、今回の算出値を所定
の値だけ減少させた値を今回の実際の噴射量と
し、また後者の方が大きい場合（加速時）には、
今回の算出値を所定の値だけ増加させた値を今回
の実際の噴射量とするように構成している。

以下図面に基づいて本発明を詳細に説明する。

第１１図は、本発明の機能を示すブロツク図で
ある。

第１１図において、検出手段２０は、機関の運
転状態を検出するものであり、例えば機関の回転
数、吸入吸気量、冷却水温等を検出する各種のセ
ンサである。

演算手段２１は、上記の検出手段２０の検出結
果に応じて、機関の運転状態に適応した燃料噴射
量を、所定のタイミング毎に算出するものであ
り、例えば回転数と吸入空気量から基本噴射量を
算出し、それに機関温度に応じた補正を施して実
際の燃料噴射量を算出する。

この演算手段２１は、例えばマイクロ・コンピ
ユータで構成される。

駆動回路２２は、上記のようにして算出された
燃料噴射量に対応した駆動パルスを出力し、それ
によつて燃料噴射弁２３を駆動することにより、
機関に燃料を供給する。

なお、機関の各気筒は、複数回に分割して噴射
された燃料を各吸入行程毎に一括して吸入するよ
うになつている。

上記の構成は、従来の燃料噴射制御装置と同様
である。

次に、演算手段２１において、補正手段２４
は、前回の演算で算出された適正噴射量ｔ_Bと、
今回の演算で算出された適正噴射量t₀とを比較
し、今回の実際の噴射量T₀を、ｔ_B＜t₀の場合は
t₀＜T₀に、ｔ_B＞t₀の場合はt₀＞T₀に補正する。

この補正手段24で補正された噴射量T₀に対応
した燃料噴射が行なわれる。

上記のように本発明においては、噴射量が増加
傾向にある場合は、より増加させるように補正
し、減少傾向にある場合は、より減少させるよう
に補正することにより、複数回に分割して噴射さ
れた燃料を各気筒の吸入行程毎に一括して吸入す
ることによる制御の遅れを解消し、常に適正な燃
料が供給されるように構成している。

以下、実施例に基づいて説明する。

第３図は本発明の一実施例のブロツク図であ
る。

第３図において、１は燃焼室、２は吸気管、３
はスロツトル弁、４はスロツトル弁がアイドル開
度（いわゆる全閉）のときオンになるスロツトル
スイツチ、５は吸入空気量を検出する吸気量セン
サであり、例えばエアフローメータである。６は
機関の回転数を検出する回転センサであり、例え
ばクランク角の単位角度ごとにパルスを出力する
クランク角センサを用いる。また７は機関温度を
検出する温度センサであり、例えば機関のウオー
タ・ジヤケツトに設置されたサーミスタを用い
る。

また８は基本噴射量を算出し、それに温度等に
よる補正を付加して適正噴射量を算出する主演算
部、９は主演算部で算出した適正噴射量に本発明
の加減速時の補正を付加して実噴射量を設定する
補正演算部である。なお主演算部８及び補正演算
部９は、中央演算装置（CPU）、読み出し専用メ
モリ（ROM）、読み出し書き込み可能メモリ
（RAM）及び入出力インタフエース等からなるマ
イクロコンピユータで構成することが出来る。

また１０は補正演算部９で設定された実噴射量
に対応した駆動パルスを出力する駆動回路、１１
は燃料噴射弁である。

第３図の装置において、スロツトルスイツチ
４、吸気量センサ５、回転センサ６及び温度セン
サ７の各信号は、主演算部８に与えられる。

主演算部８は、吸気量センサ５から与えられる
吸入空気量Ｑと回転センサ６から与えられる回転
数Ｎとから基本噴射量TP＝ＫＱ／Ｎを算出する。た だしＫは定数である。

上記の基本噴射量TPに、バツテリ電圧補正
（電圧低下時の噴射弁駆動電圧に対応した補正）、
水温増量補正（機関低温時の補正）、始動後増量
補正（始動時からアイドリングへの移行を円滑に
行なうための補正）、アイドル後増量補正（暖気
が充分に行なわれていない時の発進を円滑にする
ための補正）等の各種補正を施して適正噴射量を
算出する。

次に補正演算部９においては、上記の適正噴射
量に本発明の加減速時の補正（詳細後述）を施し
て実噴射量を算出する。

そして駆動回路１０は、上記の実噴射量に比例
したパルス幅を持つた駆動パルスを出力し、機関
の一回転毎に駆動パルスに対応した時間だけ燃料
噴射弁１１が開弁して燃料を噴射する。燃料の噴
射量は開弁時間に比例するから、上記の実噴射量
に比例した量の燃料が供給されることになる。

次に、補正演算部９における演算について説明
する。

第４図は燃料噴射量を算出する場合のメインフ
ローチヤートである。

このフローチヤートの演算は機関回転に同期し
て例えば一回転に一回行なわれる。

まず、P₁で主演算部８が適正噴射量を演算す
る。このP₁の演算は、前記のごとく、吸入空気量
と回転数とから基本噴射量を算出し、それに機関
温度等による補正を付加するものである。なおこ
の演算は、通常の電子制御方式の燃料噴射装置と
同様なので詳細は省略する。

次にP₂において、運転条件の変化の程度から過
渡状態時か否かを判定し、NOの場合は直ちにP₅
へ行き、P₁で算出した適正噴射量をそのまま実噴
射量として出力する。

P₂でYESの場合すなわち過渡状態時には、P₃
に行つて補正量を計算し、次にP₄でP₁の適正噴射
量にP₃の補正量を加算又は減算して実噴射量を算
出し、それをP₅で出力する。

以下P₂〜P₄の演算を詳細に説明する。

まず第５図は、第４図のP₂の内容を示すフロー
チヤートである。

第５図においては、まずP₆において今回の運転
変数X₀（基本噴射パルス幅、スロツトル弁開
度、吸入空気量又は吸入負圧のうちの少なくとも
いずれか一つ）を読み込む。

次にP₇で、今回の運転変数X₀と前回の演算時
の運転変数Ｘ_Bとの差Ｄ＝X₀−Ｘ_Bを計算する。

次にP₈で、Ｄ＞C₁（C₁は予め定めた正の値）
か否かを判定し、YESの場合すなわち今回の値
X₀か前回の値Ｘ_BよりC₁以上大きい場合にはP₁₁
へ行つて過渡状態時（加速時）と判定する。

P₈でNOの場合にはP₉へ行く。

P₉ではＤ＜C₂（C₂は予め定めた負の値）か否
かを判定し、YESの場合すなわち今回の値X₀が
前回の値Ｘ_Bより｜C₂｜以上小さい場合にはP₁₁へ
行つて過渡状態時（減速時）と判定する。

またP₉でNOの場合、すなわちC₁＞Ｄ＞C₂でX₀
とＸ_Bとの差が小さい場合にはP₁₀へ行つて過渡状
態時ではないと判定する。

すなわち今回と前回の運転変数の差が所定値以
上大きい場合に過渡状態と判定する。

なお第５図の演算を各噴射時期毎に行なうもの
とすれば、Ｄは今回の噴射時期における運転変数
と前回の噴射時期における運転変数との差にな
る。また演算を一定時間毎（例えば10ms毎）に
行なうものとすれば、Ｄは今回の運転変数と一定
時間前の運転変数との差になる。また演算を一定
のクランク角度毎（例えば120゜毎）に行なうも
のとすれば、Ｄは今回の運転変数と一定クランク
角前の運転変数との差になる。

一般に、マイクロコンピユータを用いて燃料噴
射量の計算を行なう装置においては、上記のごと
き演算の頻度は予めプログラムで設定されている
が、前回と今回との間隔が長いと運転条件の変化
を検出するのに遅れを生ずるから、なるべく頻繁
に読み込む方が良い。

なおこの演算に用いる運転変数は、運転条件を
直接的に表わすものを用いる。例えば、スロツト
ル弁開度、吸入負圧、吸入空気量及びそれらの値
と回転数とから計算された結果の値（基本噴射量
すなわち基本パルス幅等）等を用いる。

次に第６図は、第４図のP₃及びP₄の内容を示す
フローチヤートである。

第６図において、まずP₁₂で今回の適正噴射量
t₀（第４図のP₁で算出した値）が前回の適正噴射
量ｔ_Bより大きいか否かを判定し、YESの場合は
P₁₃に行つて補正量ｔ_D＝K₁（t₀−ｔ_B）を計算す
る。なおK₁は０＜K₁≦１の範囲で予め定めた係
数である。

P₁₃の場合には、t₀＞ｔ_B（加速時）であるか
ら、ｔ_D＞０である。

一方、P₁₂でNOの場合には、P₁₄へ行つて補正
量ｔ_D＝K₂（t₀−ｔ_B）を計算する。なおK₂は０
＜K₂≦１の範囲で定めた係数である。

P₁₄の場合は、t₀＜ｔ_B（減速時）であるから、
ｔ_D＜０である。

次にP₁₅で、上記P₁₃又はP₁₄で算出した補正値
ｔ_Dを今回の適正噴射量t₀に加算して実噴射量T₀
＝t₀＋ｔ_Dを計算する。

第７図は、上記第５図及び第６図の演算による
補正を行つた場合における適正量と実際の燃料供
給量との変化を示す図であり、前記第２図（補正
なしの場合）に対応する。

第７図において、実線は適正量（P₁の適正噴射
量に相当する）、破線は実際の燃料供給量を示
す。また第６図のP₁₃，P₁₄におけるK₁とK₂は、
K₁＝K₂＝１にした場合を示す。

第７図においては、時点m₁から加速を開始
し、時点m₂で終了する場合を示す。

まず第５図の演算により、時点m₁で過渡状態
であることを検知し、噴射時点Ｂにおける噴射量
に第６図の演算による補正を加える。この場合
K₁＝１であるからｔ_D＝ｔ_O−ｔ_B＝2.5−1.0＝1.5
となり、したがつて実噴射量＝2.5＋1.5＝４と
なる。吸入行程ｅで吸入する燃料量は〓／２と〓／２
と の和であるから、＝１／２＋４／２＝2.5となり、適
正量 に正確に一致する。また時点m₂で加速の終了を
検知し、補正を終了する。

なお第７図の場合は、噴射１回だけで加速が終
了するという極めて短い期間だけ過渡状態となる
場合を示しているので、吸入行程ｃ，ｄ，ｆ，ｇ
においては適正量より少なくなつているが、前記
第２図と比較すれば、実際の燃料量が適正量に非
常に近づいていることが判る。

また第５図に示す運転条件の変化を検知する演
算の間隔が長いと、時点m₂で直ちに加速の終了
を検知することが出来ず、噴射時点Ｃにおいても
補正増量した燃料を噴射する可能性があり、その
場合には燃料供給量が適正値より多くなつて混合
気がリツチになつてしまうおそれがある。

上記の危険を回避するには、第６図のP₁₃，P₁₄
におけるK₁とK₂の値を０＜K₁＜１、０＜K₂＜１
の範囲にすれば良い。K₁，K₂の値を１より小さ
くすれば、本来の補正効果は小さくなるが、上記
のごとくリツチになりすぎる危険は小さくなる。

次に第８図は、第７図と同様な制御を行なつた
場合の特性を時間軸を圧縮して示した図である。

第８図において、黒点と破線から成る特性曲線
は本発明の補正を行なつた場合の各吸入行程にお
ける実際の燃料供給量を示し、×印と破線から成
る曲線は補正を行なわなかつた場合における実際
の燃料供給量を示す。また実線は適正噴射量、
〜は各噴射時点Ａ〜Ｉにおける実噴射量を示
す。第８図から判るように、補正をしなかつた場
合に比較して本発明の補正を行なつた場合には、
実際の燃料供給量が適正値に非常に接近する。

ただし第８図からも判るように、上記の補正で
は、加速が長く続くと実際の燃料供給量が適正値
より多少大きくなる状態すなわち過剰補正にな
り、混合気がリツチになりすぎるおそれがある。

上記の問題を解決するには、第６図の補正演算
において、P₁₃とP₁₄の式を、P₁₃はｔ_D＝K₁（ｔ_O
−Ｔ_B）、P₁₄はｔ_D＝K₂（ｔ_O−Ｔ_B）にすれば良
い。なおＴ_Bは前回の実噴射量である。

第９図は上記の演算による補正を行なつた場合
の特性図であり、符号は第８図と同じものを示
す。

第９図から判るように、補正量算定の基準とし
て前回の実噴射量Ｔ_Bを用いれば、実際の燃料供
給量が適正値より多くなることはなく、かつ補正
なしの場合に比較すれば確実に適正値に近づける
ことが出来る。

ただし、この方式の場合には、補正量ｔ_Dの値
がα、β、α、β……と周期的に振動するので、
多少、トルクが揺動するおそれがある。したがつ
て安定性においては第８図の方式の方が優れてい
る。

次に、機関回転速度が上昇するにつれて、噴射
と次の噴射との時間間隔は短くなるので、高速運
転時は加減速の補正は不要になる。また高速運転
時には運転条件の変化を判定するのも困難にな
る。そのため高速運転時には加減速度の補正を停
止する方が良い。

第１０図は高速運転時に上記の補正を停止する
機能を含んだフローチヤートであり、第４図のフ
ローチヤートのP₁とP₂の間にP₁₆を挿入したもの
である。

すなわち、P₁₆においては、機関回転数が所定
値（例えば2000RPM）以下か否かを判定し、所
定値以下の場合にのみ加減速時の補正を行なうよ
うに構成している。

以上説明したごとく本発明によれば、噴射量が
増加傾向にある場合は、より増加させるように補
正し、減少傾向にある場合は、より減少させるよ
うに補正し、実際に吸入する燃料量すなわち複数
回に分けて噴射された噴射量の総和が今回の要求
量に適合するように今回の噴射量を補正している
ので、複数回に分割して噴射された燃料を各気筒
の吸入行程毎に一括して吸入することによる制御
の遅れを解消し、混合気の空燃比を加減速時にも
適正値に保つことが出来、機関の応答性や排気浄
化性能を向上させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は燃料噴射装置を備えた内燃機関におけ
る噴射時点と吸入行程との関係図、第２図は加速
時における計算上の適正値と実際に吸入される燃
料量との比較図、第３図は本発明の一実施例のブ
ロツク図、第４〜第６図はそれぞれ本発明の制御
内容を示すフローチヤート、第７〜第９図はそれ
ぞれ本発明の制御による適正値と燃料量との比較
図、第１０図は本発明の制御内容を示すフローチ
ヤート、第１１図は本発明の機能を示すブロツク
図である。 符号の説明、１……燃焼室、２……吸気管、３
……スロツトル弁、４……スロツトルスイツチ、
５……吸気量センサ、６……回転センサ、７……
温度センサ、８……主演算部、９……補正演算
部、１０……駆動回路、１１……燃料噴射弁、Ｘ
_O……今回の運転変数、Ｘ_B……前回の運転変数、
ｔ_O……今回の適正噴射量、ｔ_B……前回の適正噴
射量、ｔ_D……補正量、K₁、K₂……係数、Ｔ_O…
…今回の実噴射量、Ｔ_B……前回の実噴射量。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 機関の運転状態に対応した適正噴射量を所定
   のタイミング毎に算出してその値に対応した量の
   燃料を噴射し、複数回に分割して噴射された燃料
   を各吸入行程毎に一括して吸入する内燃機関にお
   いて、前回の演算で算出された適正噴射量ｔ_Bと
   今回の演算で算出された適正噴射量ｔ_Oとを比較
   し、今回の実際の噴射量Ｔ_Oを、ｔ_B＜ｔ_Oの場合
   はｔ_O＜Ｔ_Oに、ｔ_B＞ｔ_Oの場合はｔ_O＞Ｔ_Oに補正
   する手段を備えたことを特徴とする燃料制御装
   置。 ２ Ｋを所定の係数とした場合に、上記の補正を
   Ｔ_O＝ｔ_O＋Ｋ（ｔ_O−ｔ_B）の形で行なうことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料制御装
   置。 ３ 前回の実際の噴射量をＴ_Bとした場合に、上
   記の補正をＴ_O＝ｔ_O＋Ｋ（ｔ_O−Ｔ_B）の形で行な
   うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   燃料制御装置。 ４ 係数Ｋの値を、Ｋ＝１にしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項又は第３項に記載の燃料
   制御装置。 ５ 係数Ｋの値を、０＜Ｋ＜１の範囲の値にした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項又は第３
   項に記載の燃料制御装置。 ６ 運転条件の変化速度が所定値以上の過渡状態
   時にのみ上記の補正を行なうことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかに記載
   の燃料制御装置。 ７ 今回と前回の燃料噴射時における運転変数の
   差、今回と一定時間前の運転変数の差及び今回と
   一定クランク角度前の運転変数の差のうちのいず
   れか一つによつて過渡状態を判定することを特徴
   とする特許請求の範囲第６項記載の燃料制御装
   置。 ８ 上記の運転変数として、基本噴射パルス幅、
   スロツトル弁開度、吸入空気量及び吸入負圧のう
   ちのいずれか一つを用いることを特徴とする特許
   請求の範囲第７項記載の燃料制御装置。 ９ 上記の補正を、機関回転速度が所定値以下の
   場合にのみ行なうことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項乃至第８項のいずれかに記載の燃料制御
   装置。