JPS6198947A - 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量を制ＤＯＬでより最適
の運転状態を得る燃料噴射制御装置に関し、特に内燃機
関のクランク角とは非同期に燃料噴射を実行する非同期
燃料噴射モードを有する内燃機関の燃料噴射制御装置に
関するものである。

Ｅ従来の技術］ 従来より、インテークマニホールド内に突出するように
各気筒毎に燃料噴射弁を設け、マイクロコンピュータで
各種センサから入力される信号を処理して機関運転状態
を判定し、運転状態に応じた量の燃料を噴射する燃料噴
射υ制御装置が知られている。この燃料噴射制御ｌ装置
においては、所定クランク角で全気筒同時または特定気
筒毎に燃料を噴（ト）する同期噴射と加速時に同期噴射
と無関係に燃料を噴射する非同期噴射とが行われる。同
期噴射は、機関負荷（吸気管圧力または機関１回転当り
め吸入空気量）と機関回転数とに応じて基本燃料噴射パ
ルス幅を演算すると共に、この基本噴射パルス幅をパー
シャルリーン補正係数、フィードバック補正係数および
冷却木調等に応じて定まる他の補正係数を用いて補正す
ることによって燃料噴射パルス幅を求め、所定クランク
角で燃料噴射パルス幅に相当する時間燃料噴射弁を開成
して燃料を噴射するものである。また、加速時の非同期
噴射は、加速時のエンジン応答性等を向上させるために
行われるもので、スｔコツｌ−ル開度に対して線形関数
となる電圧を出力する線形スロットルセンサを取付け、
この出力電圧の変化、即ち殿関負荷の変化に応じて同期
噴射と無関係に燃料を噴射づるものである。この非同明
噴帽によれば、加速初期の過渡時にあける空燃比が補正
されるため、ドライバビリティおよび排ガス浄化率が向
上する。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記の燃料噴射量００装置も以下のよう
な問題点を有しており未だに充分なものではなかった。

即ち、非同期燃料噴射の要求が生じたとき、定量の燃料
を非同期燃料噴射によって内燃機関に供給するのである
が、より加速特性を向上させるためにはこの燃料量を増
加させたほうがよい。しかし、反面スロットル開度がそ
れほど人きくない状態、いわゆる軽負荷状態でこのよう
な５吊の非同期燃料噴射を実行すると却ってドライバビ
リティが低下し、空燃比は一時的にオーバリッチとなり
排ガスの状態も悪化する等の弊害が生じるのである。

本発明はこのような間°照点に鑑みなされたもので、内
燃機関のどのような運転状態にあっても常に適確な非同
期噴射を実行し、真にドライバビリティおよび排ガス浄
化率の向上を達成することができる優れた内燃機関の燃
料噴射ｉｌｌ　Ｈ装置を提供することをその目的として
いる。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明の構成した手段は第１
図の基本的構成図に示すごとく、内燃機関Ｍ１の負荷を
含む運転状態に応じて、該内燃機関のクランク角に同期
した燃料噴射を行う同期燃料噴射手段Ｍ２と、 前記内燃機関Ｍ１の負荷の変化に応じて、該内燃機関の
クランク角に非同期の燃料噴射を行う非同期燃料噴射手
段Ｍ３とを備える内燃機関の燃料噴射制御装置において
、 前記非同期燃料噴射手段Ｍ３が、負荷の２階微分値を検
出する２階微分１直検出部Ｍ△と、前記内燃機関Ｍ１の
スロットル開度を検出するスロットル間度検出部ＭＢと
、 前記２階微分値検出部ＭＡの検出結末が所定値以上であ
るとき非同期燃料噴射を実行づるノド同期燃料噴射実行
部ＭＣと、 該非同期燃料噴射実行部ＭＣの実行する燃料噴射量を、
前記スロットル間度検出部ＭＢの検出結果が所定値以上
であるとき増力ｏ制御づる燃１３＋　１１］１則伝増加
部ＭＯとを備えることを特徴とする内燃機関Ｍ１の燃料
噴射制御装置をその要旨としている。

［作用］ 本発明における２階微分値検出部Ｍ△とは、内燃機関Ｍ
１の負荷の変化率の変化率、即ら加速度を検出するもの
である。従って、従来のＤ−Ｊ式の電子制御燃料噴射制
御装置であれば吸気管負圧ＰＭの変化率の変化率、即ち
２階微分を検出することにより簡単にその目的を達成で
きるし、またＱ／Ｎから直接演算する方法や、吸入空気
ｆｉ′！Ｑを検出するものであっても極めて知い時間内
では回転数の変動は無視できるので吸入空気量Ｑの２階
微分値を検出してもよい。更に内燃１１！ＩＭ１の負荷
に対応しているスロットル開度や同期燃料噴射によるス
ロットル開度や同期燃料噴射による燃料噴射の量等から
演算する構成としてもよい。

スロットル開度検出部ＭＢとは、内燃機関Ｍ１の吸入空
気量を制御するスロットルバルブの開度を検出し、内燃
機関Ｍ１の現在の負荷状態を知るためのものである。こ
のスロワ（〜ル開度検出部ＭＢはスロットルバルブの開
度に線形に対応するアナログ的な検出を行うものでも、
あるいは従来よりスロットルバルブに備えられているパ
ワーＳＷのごとくスロットル開度が所定値以上であるか
所定値未満であるかの２値の検出をするようなディジタ
ル的な検出を行うものでもよい。

非同期燃料噴射実行部ＭＣとは、前記の２階微分値検出
部ＭＡの検出結果が所定値以上である時、いわゆる内燃
機関のＭｌの負荷が急変したときに、該内燃機関Ｍ１に
非同期に燃料の供給を実行するものである。このときの
非同期燃料噴射量は後述する燃料噴射量増加部ＭＤによ
って決められる。

燃料噴射量増加部ＭＤは、前記スロットル開度検出部Ｍ
Ｂの検出結果より現在の内燃機関Ｍ１の負荷状態を判定
し、該検出結果が所定値以上であれば内燃機関Ｍ１には
極めて大きな負荷の変ｆＪ＋が生じていると推定して前
記非同期燃料噴射実行部ＭＣの実行する燃料噴射の量を
増加する。また、スロットル開度検出部ＭＳの検出結果
が所定値未満であれば内燃機関Ｍ１への非同期燃料噴射
による燃料供給量を増加すれば一時的なオーバリッチ招
来すると推定して前記増加を実行することなく非同期燃
料噴射を行わせるのである。従来より内燃ａ関の燃料噴
射制御装置としては、電子制ＯＩ］装置により燃料噴射
弁の開弁時間を制御して内燃機関に与える燃料量を制御
している。従って、このような燃料噴射制御装置におい
ては燃料噴射量増加部ＭＤによって燃料噴射弁の開弁時
間や量弁回数を制御したりその噴射圧力を制御したりす
ることでその目的を簡単に達づることができる。

以下、本発明をより具体的に説明するため実施例を挙げ
て詳述する。

し実施例］ 第２図は実施例の内燃機関の燃料噴射制御装置が搭載さ
れるエンジンおよび、その周辺の概略図である。

以下、本図面に基づいて説明する。エアクリーナ（図示
せず）の下流側には吸入空気の温度を検出して吸気温信
号を出力する吸気温センサ２が取付けられている。吸気
温センサ２の下流側にはスロットル弁４が配置され、こ
のスロットル弁４にに連動しかつスロットル弁４が所定
値以上開弁状態である時にオン、スロットル弁４それ以
下の開弁状態や全開状態である時にオフとなる公知のパ
ワースイッチ６が取付けられている。スロットル弁４の
下流側には、サージタンク８が設けられ、このサージタ
ンクらにスロットル弁４下流側の吸気管圧力を検出して
吸気管圧力信号を出力する圧力センサ１０が取付けられ
ている。サージタンク８は、インテークマニホールド１
２を介してエンジンの燃焼室１４に連通されている。こ
のインテークマニホールド１２には、燃料噴射弁１６が
各気筒毎に取付けられている。エンジンの燃焼室１４は
エキゾーストマニホールド１８を介して図示しない三元
触媒を充填した触媒コンバータに連通されている。また
、エンジンブロックには、エンジンの冷却水温を検出し
て水温信号を出力する水温センサ２０が取付けられてい
る。エンジンの燃焼室１４には、点火プラグ２２の先端
が突出され、点火プラグ２２にはディストリビュータ２
４が接続されている。ディストリビュータ２４には、デ
ィストリビュータハウジングに固定されたピックアップ
とディストリビュータシャフトに固定されたシグナルロ
ータとで各々構成された気筒判別センサ２６およびエン
ジン回転数センサ２８が設けられている。気筒判別セン
サ２６は７２０’ＣＡ毎に気筒判別信号を後述するマイ
クロコンピュータで構成された制御回路３０へ出力し、
エンジン回転数センサ２８は３０°ＣΔ毎にクランク角
信号を制御回路３０へ出力する。そして、ディストリビ
ュータ２４はイグナイタ３２に接続されている。なお、
３４は排ガス中の残留酸度を検出して空燃比信号を出力
する酸素センサである。

制御回路３０は第３図に示すように、中央処理装置（Ｃ
ＰＵ）３６、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）３８、ラン
ダムアクセスメモリ（ＲＡＭ＞４０、バックアップラム
（ＢｔＪ−ＲＡＭ＞４２、入出力ボート（Ｉｌｏ）４４
、アナログディジタル変換器＜ＡＤＣン４６およびこれ
らを接続するデータバスやコント・ロールバス等のバス
から構成されている。ｌ１０４４には、気筒判別センサ
２６からの気筒判別信号、エンジン回転数センサ２８か
らの回転数信号、酸素センサ３４からの空燃比信号、パ
ワースイッチ６から出力されるスロットル信号が入力さ
れると共に、図示しない駆動回路を介して燃料噴射弁１
６の開閉時間を制御する燃料ｌｌｉ例信号およびイグナ
イタ３２のオンオフ時間を制御する点火信号が出力され
る。また、ＡＤ０４６には、圧力センサ１０からの吸気
管圧力信号、吸気温センサ２からの吸気温信号および水
温センサ２０からの水温信号が入力されてディジタル信
号に変換される。

上記の回転数信号は波形整形回路を介してｌ１０４４に
入力され、この回転数信号からエンジン回転数を表わす
ディジタル信号が形成される。気筒判別信号は上記と同
様に１１０４４に入力されてディジタル信号に変換され
る。この気筒判別信号は、回転数信号と共に基本燃料噴
射パルス幅演算のためのにｊ込み要求信号、燃料噴射開
始１を号、気筒判別信号等の形成に利用される。パワー
スイッチ６からのオンオフ信号は、Ｉ１０’４４の所定
ビット位置に送り込まれて一時的に記憶される。

また、［１０４４内には、プリセッタブルカウンタおよ
びレジスタ等を含む周知の燃料噴射制御回路が設けられ
ており、ＣＰＵ３６から送り込まれる噴射パルス幅に関
する２進のデータからそのパルス幅を有する噴射パルス
信号を形成し、この噴射パルス信号を燃料噴射弁１６に
順次または同時に入力して噴射弁を付勢する。この結果
、噴射パルス信号のパルス幅に応じた吊の燃料が同期ま
たは非同期で噴射される。ＲＯＭ３８内には、メイン処
理ルーチンプログラム、燃料噴射パルス幅演輝用の割込
み処理ルーチンプログラム、パーシャルリーン補正係数
等の係数演算用の割込み処理ルーチンプログラム、その
他のプログラムおよび上記の各演算処理に必要な種々の
データが予め記憶されている。

次に本実施例の非同期燃料噴射のルーチンを第４図を用
いて説明する。なお、同期燃料噴射のルーチン等につい
ては従来と同様であるので説明を省略する。

第４図は非同期燃料噴射ルーチンのフローチャートでＲ
ＯＭ３８に予め記憶されており、所定時間毎、あるいは
所定回転数毎にＣ，ＰＵ３６によって実行されるもので
ある。本ルーチンの処理にＣＰＵ３６が移るとまずステ
ップ１００にて吸気管圧力信号ＰＭが取り込まれ、前回
の本ルーチン処理の際のデータＰＭを用□い、または所
定期間内のこの吸気管圧力信号ＰＭの観測を継続してこ
の吸気管圧力の２階微分値、即ちエンジンの負荷の２階
微分値ΔΔＰＭを演算する（ステップ１１０）。

そして、ステップ１２０でこの算出値△ΔＰ〜１が予め
ＲＯＭ３８内に格納されている基準値Ｐ　Ｍ　Ｂに比べ
て大きいか否かを判断する。この基準値ＰＭＢとは、９
荷の２階微分値Δ△ＰＭＴがどれはど大であればエンジ
ンに大きな負荷の変動が生じており、同期燃料噴射を待
つことなく非同１１′ｌ燃料噴射を実行することが望ま
しいかを判断ηるための基準となるものである。本ステ
ップでΔ△ＰＭ＜ＰＭＢであると判断されれば非同期燃
料噴射を゛実行する必要はないとして本ルーチンの処理
を終了し、ΔΔＰＭ≧ＰＭＢと判断されたとぎのみステ
ップ１３０ＪＸ後の処理が行われる。ステップ１３０は
、非同期燃料噴射を実行するに際して燃わ１噴射弁１６
の開弁時間ＡＳＹをどれほどとし、エンジンにどれだけ
の燃料最を供給するのが適当であるかを処理するステッ
プで、実験的に又は理論的に求められたΔΔＰＭ値とそ
のときの最適燃わｌ噴射弁１６の開弁時間△ＳＹとの関
係を用いて演痒することにより、又はＲＯＭ３８内に両
名の関係を予めマツプとして記憶しておき、このマップ
を検索することにより行われる。第５図にΔΔＰＭとＡ
ＳＹとの関係のマツプの例を示す。このようにして開弁
時間ＡＳＹが決定されると今回実行する非同期燃料噴射
が最初のものか、それとも全開の本ルーチンの処理によ
り最初の非同期燃料噴射は既に実行されたかが判断され
、（ステップ１４０）、もし今回が１回目の非同期燃料
噴射ならばステップ１５０にて即座に開弁時間ＡＳＹの
非同期燃料噴射が行われる。一方、ステップ１４０にて
２回目以後の非同期燃料噴射であると判断されたときに
はステップ１６０にてスロットル弁４の開弁状態がパワ
ースイッチ６にて判断され、パワースイッチ６がＯＮ状
態、即ち現在高負荷であるならば前述のステップ１５０
を処理し、ＯＦＦ状態であれば本ルーチンを終了するの
である。

以上の制御によるスロットル弁４の開度、パワースイッ
チ６の０Ｎ１０ＦＦ状態、吸気管圧力ＰＭの変化及び燃
れ噴射パルスの状態のタイミングチャートを第６図（Ａ
）、（Ｂ）に示している。

（Ａ）図はスロットル弁４が全開状態にまで踏み込まれ
パワースイッチ６がＯＮ状態となった急加速のときを、
（Ｂ）図は普通の加速状態でパワースイッチ６がＯＦＦ
状態のままぐあるときを表わしている。図より明らかな
ごとく急加速時には燃料噴射弁１６が時間ＡＳＹだけ少
数回に渡って開弁され、エンジンに充分な燃料の供給を
行ないドライバビリティの向上が達成できるとともに、
スロットル弁４の開度が小さく、普通の加速時にあって
は時間△ＳＹの非同期燃料噴射を１回に限り実行するた
め、空燃比がオーバリッチとならず、かつ加速特性を向
上させることができるのである。

次に前述した第２図、第３図の構成を利用した本発明の
第２の実施例について説明する。前述のごとく燃料噴射
弁１６はその開弁時間に応じた燃料量をエンジンに噴射
供給するのであるから、前記実施例のように同−開弁時
間ＡＳＹでその開弁の回数を制御するだけでなく、加速
の状態に応じて開弁時間ＡＳＹそのものを変更する構成
としても同様の効果が得られるのである。

第７図はこの第２実施例の非同期燃料噴射ルーチンのフ
ローチャートを表わしている。図において、ステップ２
１０〜ステツプ２３０及びステップ２５０は前述した第
４図のステップ１１０〜ステツプ１３０及びステップ１
５０と同一の処理を実行Ｊるものである。即ち、本実施
例も前回同様に吸入空気圧ＰＭの２階微分値△ΔＰＭを
演算し、そのΔΔＰＭ値に応じた非同期燃料噴射時間Ａ
ｓＹが算出され、この時間ＡＳＹに従った燃料噴射が実
行されるのであるが、本実施例では一度非同期燃料噴射
時間△ＳＹを決定した後（ステップ２３０）、非同期燃
料噴射を実行くステップ２５０）するまでの間にこの時
間ＡＳＹの変更が行われる（ステップ２４０Ａ及びステ
ップ２４０Ｂ）のである。

ステップ２３０までの処理により非同期燃料噴射条件の
成立及びそのときの燃料噴射時ＡＳＹが算出されると次
いでステップ２４０Ａが実行されパワースイッチ６がＯ
Ｎ状態であるか否かが判断される。そして、パワースイ
ッチ６がＯＦＦであり普通の加速状態であればステップ
２５０で前述のステップ２３０で算出した通りの燃わｌ
噴射時間ＡＳＹによる非同期燃料噴射が実行される。一
方、パワースイッチ６がＯＮ状態であるときには一旦ス
テップ２４０Ｂが実行され燃料噴射時間ＡＳＹに「１」
以上の数（１＋α）が乗算され、その結果を新たな燃料
噴射時間ＡＳ’Ｙとして同様にステップ２５０に進むの
である。

これにより、パワースイッチ６がＯＮするほど急加速が
行われている状態であれば非同期燃料噴射は長い時間実
行され燃料の供給量が増し、パワースイッチ６がＯＦＦ
のままの加速状態であれば短い時間の非同期燃料噴射が
実行され燃料の供給量は少なく制限されるのである。本
実施例による燃料噴射パルスの状態等を前述の第６図（
Ａ）、（Ｂ）同様にタイミングチャートとして表わした
ものを第８図（Ａ）、（Ｂ）に示している。

図示のごとく、（Ａ＞図に示すような急加速が行われ、
パワースイッチ６がＯＮとなったとき以後に非同期燃料
噴射が要求されると、燃料噴射の時間はそれ以前の燃料
＋Ｉｒｌ射時間ＡＳＹよりも長い時間ＡＳＹＸ　（１＋
α）とされ、より多くの燃料量の供給が実行される。ま
た（Ｂ）図のように普通の加速状態でありパワースイッ
チ６がＯＦＦのままであれば、燃料噴射時間ＡＳＹを延
長する処理は実行されずに第７図のステップ２３０で算
出された燃料噴射時間ΔＳＹのままで非同期燃料噴射が
実行されるのである。

このような本実施例においても、前実施例同様にスロッ
トル開度が小さい加速状態での非同期燃料噴射により空
燃比がオーバーリッチとならない程度の燃料供給量の増
加を行い、かつスロットル開度が大きい加速状態にあっ
ては充分に加速特性が得られる程度の非同期燃料噴Ｄｊ
ｌ量の増量制御が達成できるのである。

［発明の効果コ 以上実施例を挙げて詳述したように本発明の内燃機関の
燃料噴射制御装置は、 内燃機関の負荷を含む運転状態に応じて、該内燃機関の
クランク角に同期した燃料噴射を行う同期燃料噴射手段
と、 前記内燃機関の負荷の変化に応じて、該内燃機関のクラ
ンク角に非同期の燃料噴射を行う非同期燃料噴射手段と
を備える内燃機関の燃１１噴射制御装置において、 前記非同期燃料噴射手段が、負荷の２階微分値を検出す
る２階微分値検出部と、 前記内燃機関のスロットル開度を検出するスロットル開
度検出部と、 前記２階微分値検出部の検出結果が所定値以上であると
き非同期燃料噴射を実行する非同期燃料噴射実行部と、 該非同期燃料噴射実行部の実行する燃料噴射量を、前記
スロットル開度検出部の検出結果が所定値以上であると
き増加制御する燃料噴射量増加部とを備えることを特徴
とするものである。

従って、スロットル開度が大きな状態での急加速時には
加速のもたつきを生じることなく良好な加速特性を発揮
させるとともに、スロツｌ−ル開度が小さな状態での加
速時においても空燃比が一時的にもオーバーリッチとな
ることなく良好な加速特性及び排気浄化率が得られる優
れた内燃機関の燃料噴射制御装置となるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図は実施例の構成
該略図、第３図はその制御部のブロック１の実施例のタ
イミングチャート、第７図は第２Ｍ１・・・内燃機関 Ｍ２・・・同期燃料噴射手段 ＭＢ・・・非同期燃料噴射手段 ＭＡ・・・２階微分値検出部 ＭＢ・・・スロットル開度検出部 ＭＣ・・・非同期燃料噴射実行部 ＭＤ・・・燃料噴射量増加部 ４・・・スロットル弁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　内燃機関の負荷を含む運転状態に応じて、該内燃機
   関のクランク角に同期した燃料噴射を行う同期燃料噴射
   手段と、 前記内燃機関の負荷の変化に応じて、該内燃機関のクラ
   ンク角に非同期の燃料噴射を行う非同期燃料噴射手段と
   を備える内燃機関の燃料噴射制御装置において、 前記非同期燃料噴射手段が、負荷の２階微分値を検出す
   る２階微分値検出部と、 前記内燃機関のスロットル開度を検出するスロットル開
   度検出部と、 前記２階微分値検出部の検出結果が所定値以上であると
   き非同期燃料噴射を実行する非同期燃料噴射実行部と、 該非同期燃料噴射実行部の実行する燃料噴射量を、前記
   スロットル開度検出部の検出結果が所定値以上であると
   き増加制御する燃料噴射量増加部とを備えることを特徴
   とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 ２　前記燃料噴射量増加部が、スロットル開度が所定値
   以上であるとき非同期燃料噴射実行部の実行する燃料噴
   射を複数回行わせ、所定値未満であるとき非同期燃料噴
   射実行部の実行する燃料噴射を１回限りとする特許請求
   の範囲第１項記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。 ３　前記燃料噴射量増加部が、スロットル開度が所定値
   未満であるとき非同期燃料噴射実行部の実行する燃料噴
   射時間を所定値行わせ、所定値以上である時非同期燃料
   噴射実行部の実行する燃料噴射時間を前記所定値より延
   長する特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の燃料噴射
   制御装置。