JPS6235042A

JPS6235042A - 内燃機関の燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JPS6235042A
Application number: JP60174690A
Authority: JP
Inventors: Hidehiro Oba; 秀洋大庭
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1985-08-08
Filing date: 1985-08-08
Publication date: 1987-02-16
Anticipated expiration: 2010-03-01
Also published as: JPH0718357B2; DE3626026C2; DE3626026A1; US4685436A

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】倉にＬΔ選」し１野本発明は、内燃機関の加速時に燃料噴射量を制御する燃
料噴射制御装置に関し、詳しくは加速時にクランク軸の
回転と非同期に燃料増量する燃料噴射制御装置に関する
。

従ＩＱυえ歪内燃１１ｍ関の運転状態に応じて燃料噴射弁から噴射さ
れる燃料を調量する電子制御燃料噴射装置においては、
燃料噴射ｍの演算や噴射の制御は一般にクランク軸の回
転に同期して出力されるクランク角信号に基づいて行な
われている。即ち、クランク軸の回転に同期してクラン
ク角３６０度（３６０°ＣＡ）毎の周期で、吸入空気量
や機関回転数等に応じてｖｓＩ！Ｉに要求される出力を
満たす燃料噴射量を演算し、演算直後３６０°ＣＡのク
ランク角信号に同期した所定のタイミングで燃料の噴射
（同期噴射）を行なっている。、従来、加速時など特に燃料増を特徴とする特許には、ク
ランク角位置に同期した同期噴射とは別のタイミングで
燃料噴射を行なういわゆる非同期噴射を行なっていた。

そして、加速時非同期噴射の制御については、スロット
ル開度の速度変化（微分値）を演算し、この演算結果が
一定値以上であるときその直後に非同期噴射を行なうよ
うにしているものが知られている（特開昭５９−９０７
６８号など）。

発明が　決しようとする問題点しかしながら、従来の燃料噴射制御装置は、短時間の定
時刻毎のスロットル開度の変化量に基づいて非同期燃料
噴射を行なうため、スロットル開度信号にノイズが入り
、誤った非同期噴射信号により燃料噴射弁が誤作動する
ことがあった。

また、スロットル大開度走行から加速する場合、低負荷
運転域からの加速時に比ベスロットル開度変化に対する
吸入空気量の変化量が実際には相対的に少ないのに誤っ
た非同期噴射により多めの燃料増量が実行されることが
あるため、この場合にオーバーリッチを招いたりするこ
とがある。

また、機関回転数が高速回転域にある場合、この状態か
ら加速しても同期噴射が高密度で実行されているから一
般に非同期噴射が不必要なはずなのに実際に非同期噴射
が入ることがあるため、無用な燃料増を実行することに
なっていた。

本発明の目的は、このような問題点を解決し、中高負荷
域あるいは高速回転域からの加速時に機。

関の運転状態に対応して過不足のない非同期燃料噴射を
行なう燃料噴射制御装置を提供することにある。

問題点を解決するための手段前記目的を達成するために、本発明の内燃機関の燃料噴
射制御装置は、内ｍｔｌＰＡの所定クランク角毎に発生
する信号に同期して燃料噴射量を制御する同期噴射制御
手段と、加速時を検出する手段の出力信号に基づいて燃
料噴射量を制御する非同期噴射制御手段と、これら同期
噴射制御手段及び非同期噴ｅＪＪ制御手段の出力信号に
基づいて燃料噴射弁を駆動する噴射弁駆動手段とを備え
ると共に、加速開始時を検出する加速開始時検出手段と
、加速開始時から機関回転数をカウントする機関回転数
計測手段と、加速開始後にスロットル開度が所定ｎ度以
上であることを検出するスロットル開度検出手段とを有
しており、前記機関回転数計測手段の計測値が所定回転
数以下でありかつ前記スロットル開度検出手段が所定開
度以上の信号を発生したとき前記非同期噴射制御手段を
作動するように構成されている。

１−一」本発明によれば、先ず加速開始時検出手段により加速開
始時を検出し、この加速開始時点を基準としてスロット
ル開度検出手段によりその後のスロットル開度を検出す
ると共に、前記加速開始時点からの機関回転数を機関回
転数計測手段により計測する。

スロットル開度検出手段によりスロットル開度が所定開
度以上であることが検知され、この時点で機関回転数計
測手段により計測された加速開始時からの機関回転数が
所定値以内であれば、非同期噴射制御手段により噴射弁
駆動手段を駆動する。

この場合非同期噴射制御手段は、同期噴射制御手段とは
別個にクランク角位置に同期しないで噴射弁駆動手段を
介して燃料噴射弁に燃料噴射信号を出力し、直ちに非同
期噴射を実行するかあるいは同期噴射後継続して非同期
噴射時間分同期噴射の噴射時間を延長する。

実　　施　　例以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の燃料噴射制御装置を適用する内燃機関
の概略構成の一例を表わしている。

図中、１は内燃機関本体、２はシリンダブロック、３は
シリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は点火
プラグ、７は吸気バルブ、８は排気バルブ、９は排気マ
ニホールド１０内の排気中の酸素濃度を検出する酸素セ
ンサ、１５は冷却水温を計測する水温センサ、１６はイ
グニッションスイッチ、２１はバッテリ電源をそれぞれ
表わす。

吸気系では、エアクリーナ２４から取入れた吸入空気の
吸気量をエアフロメータ２５により計測すると共に、吸
気温センサ２６により吸気温を計測し、アクセルペダル
２７の踏み代に応じて開閉するスロットルバルブ２８に
より吸入空気を所定量だけ吸気マニホールド３０へと送
るようになっている。スロットルボディ３１には、その
内部に介装したスロットルバルブ２８の開度及び全閉位
置を検出するスロットルセンサ３２が設けられている。

さらに吸気マニホールド３０の吸気バルブ７の近傍には
、燃料タンク３５から通路３６を介して燃料ポンプ３７
により圧送される燃料を所定量だけ噴射供給する燃料噴
射弁３８が取付けられている。

そして点火系では、イグナイター４０で発生した高電圧
をディストリビュータ４１に供給し、アイストリピユー
タ４１で所定の点火時期制御を行ないながら該高電圧を
所定のタイミングで各気筒の点火プラグ６に分配供給す
るようにしている。

ディストリビュータ４１に（よ、図示しないクランク軸
と同期して回転するディストリビュータシャフト４２の
回転位置から回転角及び回転数を検出する回転数センサ
４３が設けられており、具体的には、この回転数センナ
４３によりクランクシャフトの２回転毎に２４回のパル
ス信号を出力すると共にクランク軸の一回転毎に所定角
で一回のパルス信号を出力するようにしている。

制御装置５０は、バッテリ電源２１により作動するマイ
クロコンピュータであり、このマイクロコンピュータ内
には、第３図に示すように、中央処理ユニット（ＣＰＵ
）５１と、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）５２と、ラン
ダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５３と、イグニッション
スイッチ１６のオフ時にも記憶を保持するバックアップ
ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５４とを含んでいる
。

このうちのＲＯＭ５２には、メインルーチン、燃料噴射
量制御ルーチン、点火時期制御ルーチン等のプログラム
、これらの処理に必要な種々の固定データ、定数等が格
納されている。さらにマイクロコンピュータ内には、マ
ルチプレクサを有するＡ／Ｄ変換器５５と、バッフ７メ
モリを有するＩ１０装置５６とが組込まれ、これらの５
５と５６は前記５１〜５４とコモンバス５７により互い
に接続されている。

Ａ／Ｄ変換器５５においては、エアフロメータ２５、吸
気温センサ２６等の各センサの出力信号をバッファを介
してマルチプレクサに入力し、これらのデータをＡ／Ｄ
変換してＣＰＵ５１の指令により所定の時期にＣＰＵ５
１及びＲＡＭ５３あるいは５４へ出力するようにしてい
る。これによりＲＡＭ５３に吸入空気量、吸気温、水温
等の最新検出データを取込み、その所定領域にこれらの
データを格納する。またＩ１０装置５６においては、ス
ロットルセンサ３２、回転数センサ４３等の各センサの
検出信号を入力し、これらのデータをＣＰＵ５１の指令
により所定の時期にＣＰＵ５１及びＲＡＭ５３あるいは
５４へ出力するようにしている。

ＣＰＵ５１はＲＯＭ５２に記憶されているプログラムに
従って前記各センサにより検出されたデータに基づいて
燃料噴射量を計算し、これに基づくパルス信号をＩ１０
装置５６を経て燃料噴射弁３８に出力する。すなわち、
基本的には、エアフロメータ２５が検出する吸入空気量
と回転数センサ４３が検出する機関回転数により基本燃
料量を算出し、これを検出吸気温と冷却水温に応じて補
正し、この補正燃料最に対応するパルス信号をＩ１０装
置５６内の図示しない駆動回路から燃料噴射弁３８に送
るようになっている。

次に第４図及び第５図に示すフローチャートを参照して
制御装置５０による本発明の燃料噴射制御の一例につい
て説明する。

第４図は、加速時における非同期燃料噴射制御の定時刻
毎ルーチンを示している。このルーチンは、メインルー
チン中でタイマが計測する一定時間毎に実行されるもの
であり、先ずステップ４０１と４０２にて機関の加速開
始時を検出する。加速開始時検出手段は、例えばスロッ
トルセンサ３２のアイドルスイッチがオンからオフに切
換ねったときに加速開始時を検出する。この場合、ステ
ップ４０１にてアイドルスイッチがオフであれば加速状
態と判定し、次のステップ４０２にて前回の判断でアイ
ドルスイッチがオンで定常状態（アイドル状態）と判定
されれば、このとき加速開始時を検出することになる。

また、加速開始時検出手段は、スロットル開度の速度変
化（微分値）を演算し、この演算結果が一定値以上（加
速状態）であり、前回での演算結果が一定値以下（定常
状態）の時、加速開始時と判断するものでも良い。

加速開始時を検出すると、ステップ４０３にてクランク
角カウンタＣＣＲをクリアし、次いでステップ４０４に
て非同期噴射実行完了フラグＦθ　、Ｆθ　及びＦθ３
をクリアする。ここで、θ、（ｉ　＝１．２．３）は、
第６図のように、ス■ ロットル開度を表しており、例えばスロットル全開状態
でθは８０度であり、θ　、θ　、θ２、θ３の値は夫
々およそ５度、１５度、２５度、３５度に設定されてい
る。

加速開始時にクランク角カウンタＣＣＲ及び非同期噴射
実行完了フラグＦθ　、Ｆθ２およびＦθ３がクリアさ
れると、ステップ４０４からステップ４０５に進み、こ
こでスロットル開度ＴＡが所定のスロットル開度θ１以
上であるか否かを判断し、ＴＡ≧０１であれば、ステッ
プ４０６に進む。ステップ４０６では、ステップ４０３
にてクリアしたクランク角カウンタＣＣＲが加速開始後
所定の回転角α１をカウントしているが否かを判別し、
つまり加速開始後の機関回転数が所定の回転角だけ回っ
たか否かを判別する。いま、アイドル状態からの加速時
の場合を考えると、この場合一般に加速直後であればＯ
ＣＲ＜α１を満たし、次ぎのステップ４０７に進んで非
同期噴射実行完了フラグＦθ１がクリアされているかど
うかを判断し、Ｆθ１＝０であれば次のステップ４１４
に進む。　ステップ４１４では、スロットル開度θ１で
の非同期噴射実行完了フラグＦθ１をレットし、次いで
ステップ４１７に進んで非同期噴射を１回実行する。こ
の場合の非同期噴射は、同期噴射中でない場合には直ち
に非同期噴射を実行し、同期噴射中の場合には噴射時間
を非同期噴射時間分延長するようになっている。

ステップ４０７にて非同期噴射実行完了フラグＦθ１が
セットされていれば、ステップ４０８に進み、ここでス
ロットル開度ＴＡが所定のス［コツドル開度θ２ｇ、上
であるかどうかを判断し、ＴＡ≧θ２であればステップ
４０９に進む。ステップ４０９では、クランク角カウン
タＣＣＲがα２よりも小ざいかどうかを判断する。即ち
、アイドル状態からの加速後のスロットル開度が比較的
太きい値ＴＡ≧θ２でかつ加速開始後のクランク角が比
較的小さな値ＣＣＲ＜α２であればステップ４０９から
ステップ４１０に進んで非同期噴射実行完了フラグＦθ
２がクリアしているかを判断し、Ｆθ２＝０であればス
テップ４１５に進んで非同期噴射実行完了フラグＦθ２
をセットし、次いでステップ４１７に進み、ここでスロ
ットル開度θ２での非同期噴射を１回実行する。従って
、アイドル状態からの加速後に相対的に大きなスロット
ル開度ＴＡ≧θ２であり且つ相対的に低速回転の状態に
あれば、θ　及びθ２での非同期噴射を２回実行し、加
速速度が大きいほど相対的に非同期燃料噴射間を増量す
るようになっている。

さらに、ステップ４１０からステップ４１１に進んだ場
合、ス［１ットル開度ＴＡが所定のスロットル開度θ３
以上であるかを以上であるかどうかを判断し、ＴＡ≧θ
３であればステップ４１２に進みここでクランク角カウ
ンタＣＣＲがα３未満であるか否かを判断する。ステッ
プ４１２にてＣＣＲ＜α３であれば、ステップ４１３に
進み非同期噴射実行完了フラグＦθ３がクリアしている
かを判断し、Ｆθ３＝Ｏであれば、ステップ４１６に選
み非同期噴射実行完了フラグＦθ３をセットし、次にス
テップ４１７に進み、ここでθ３での非同期噴射を行な
うようになっている。尚、前記α１、α２、α３の値は
、およそ３６０．７２０．１０８０　（’　ＣＡ）に設
定されている。

第４図に示すルーチンは、図示しないにタイマにより定
時刻毎に実行され、加速開始後スロットル開度ＴＡ≧θ
、及びクランク角カウンタＣＣＲくα・を満たす限りス
テップ４０５〜４１７のル−チンが実行されるようにな
っている。つまり、加速開始直後スロットル開度ＴＡが
段階的にセツトされる所定の開度６１以上であるかどう
かが判断され、夫々のスロットル開度θｉにてクランク
角カウンタＣＣＲが所定のクランク角α１未満であるか
どうかを判断し、これらの条件を夫々の段階で満たして
いれば、スロットル開度θ　、θ２、θ３にて夫々非同
期噴射が１回づつ行なわれるようになっている。そして
、この第４図に示すルーチンは、図示しないタイマーの
計測する定時刻毎に繰返して実行されるようになってい
る。

第５図は、定りランク角毎ルーチンを示しており、第４
図に示すステップ４０３．４０６．４０９及び４１２に
て用いられる。このルーチンは、クランク角３０”　Ｃ
Ａ毎にカウントアツプするものである。

以上はアイドル状態からの加速時を例にとって説明した
が、次に非アイドル状態からの加速時における非同期噴
射について説明する。

非アイドル状態における加速開始時検出手段は、例えば
定時刻毎のスロットル開度ＴＡを測定することにより加
速開始時を検出することができる。

例えば、定時刻毎のＴＡ値をＴＡ・、ＴＡ、−１とする
と、スロットル開度の変化速度　ＴＡ、−ＴＡ、　を計
算し、ＴＡ、−ＴＡ・　〉Ｌｌ　（定数＋−１＋　　　
　＋−１聞度）の時を加速開始時と判定する。

いま、スロットル開度ＴＡがθ１＜ＴＡ＜θ２の運転域
にある状態から、スロットル開度ＴＡを全開に移行する
と、第４図に示すルーチンにおいて、ステップ４０１及
び４０２にて加速開始時が検出され、ここで加速開始時
が検出されると次のステップ４０３に進みクランク角カ
ウンタＣＣＲをクリアし、ステップ４０４にて初期状態
のスロットル開度ＴＡ　（＜θ２）より大きい開度での
非同期噴射実行完了フラグＦθ２及びＦθ３をクリアす
る。Ｆθ１については、初期状態のスロットル開度ＴＡ
がＴＡ＞θ１であるから、クリアしないようになってい
る。

この場合、加速開始後Ｆθ１≠０であるから、ステップ
４０４からステップ４０５．４０６に進み、ＯＣＲ＜α
１であればステップ４０７に進み次いでステップ４０８
へと進む。すなわらθ１での非同期噴射は行なわない。

逆にステップ４０６にてＯＣＲ≧α１であれば、ステッ
プ４０８へと進む。

そしてステップ４０８から４０９に進み、ここでクラン
ク角カウンタＣＣＲがクランク角α２よりも小さいか否
か判断され、ＯＣＲ＜α２であれば、ステップ４１０に
進みここでＦθ２＝Ｏであればステップ４１５に進み非
同期噴射実行完了フラグＦθ２をセットし、次いでステ
ップ４１７にて非同期噴射を１回実行する。次いでステ
ップ４１１から４１２に進むと、ＯＣＲ＜α３であれば
、ステップ４１３に進み、ここでＦθ３＝Ｏであるか否
かを判断する。Ｆθ３＝Ｏであれば、ステツ７４１６に
進み非同期噴射実行完了フラグＦθ３をセットし、ステ
ップ４１７に進みθ３での非同期噴射を１回実行する。

高速回転時においては、ステップ４０３にてクランク角
カウンタをクリアにした後、相対的に短い時間でクラン
ク角カウンタＣＣＲが所定のクランク角α・に到達する
ので、ステップ４０６．４Ｏ９及び４１２からそれぞれ
ステップ４０７．４１０及び４１３に入り難く、そのた
めステップ４１７の非同期噴射に入り難い状況を作り出
すようになっている。

このようにして、スロットルの高開度走行からの加速時
には、スロットル低開度走行からの加速時のときよりも
非同期噴射をさほど行なわないように設定している。こ
れは、スロットル高開度運転域においては、スロットル
開度に対する吸入空気８の変化が相対的に少ないことに
対応させたちので、非同期噴射による無駄な燃料増を回
避するためのものである。

また、高速回転域においては、加速開始時を検知した後
ステップ４０３にてクランク角カウンタＯＣＲをクリア
するが、相対的に短時間でクランク角が回転するため、
ステップ４０６．４０９及び４１２のそれぞれにてＯＣ
Ｒ＜α、になり難く、そのため非同期噴射をさほど行な
うことなくリターンする場合が多いことになる。

本実施例においては、加速開始時検出手段は、アイドル
スイッチのオンからオフへの信号切換わり時及びスロッ
トル開度の変化速度が所定値以上の時を加速開始時とし
て用いているが、このほか本発明の加速開始時検出手段
により検出する加速開始時としては、ｉ）定クランク角毎にスロットル開度ＴΔを求めた場合
のＴＡ、−ＴＡ−＞１２　（定数）の時、Ｊ　　　　Ｊ
−１ｉｔ）第６図のθ　、θ　、θ　、θ　の決められた角
度を基にして、これを定時刻毎ルーチンでチェックした
場合の前回と今回とでスロットル位置が違う時、例えば
前回がθ　と０１の間にあり今回がθ１と６２の間にあ
った時、１ｉｉ）負荷Ｑ／Ｎ　（吸気空気量／機関回転数）でＱ
／Ｎ・−〇／Ｎ・　〉Ｌ３　（定数）の時、ｉｖ）　Ｐ
Ｍ　（吸気管圧力）で　ＰＭ、−ＰＭ、−１＞Ｌ４　（
定数）の時を採用することができる。

前記実施例によれば、第４図に示す定時刻毎ルーチンの
１サイクル毎に非同期噴射実行開度θ。、θ　、θ　、
θ３を設定し、夫々のスロットル開度を越したとき加速
後の開開回転数の総和が所定範囲内であれば定時刻毎に
各スロットル開度でそれぞれ１回の非同期噴αＩが実行
可能になるようになっている。また、非同期噴射時間に
ついては、１回の噴射量がＱ／Ｎ値に比例するように設
定されている。

発明の詳細な説明したように本発明によれば、加速を検知した時点
を基準として定められたスロットル開度での機関回転数
が一定値以内のとき非同期噴射を行なうようにしたので
、スロットル開度信号のノイズの影響を受けやすい微分
演算を行なう必要がなく、また微分演算を用いても単に
演算開始のトリガーにすぎず、運転状態に応じた非同期
噴射信号を的確につくり、とくに、高負荷運転域からの
加速時あるいは高速回転域からの加速時に無駄な非同期
噴射を実行しない分だけオーバーリッチを回避すると共
に、無意味な燃料増を回避して燃費の低減を図ることが
できる。

したがって、そのときの加速運転状態に応じて低速低負
荷域から高速高負荷域まで過不足のない燃料供給を行な
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を表す概略構成図、第２図
は本発明の燃料噴射装置が適用される内燃機関の一実施
例を表す概略構成図、第３図は燃料噴射装置の一実施例を表すブロック線図、第４図は加速時の非同期燃料噴射の定時刻毎ルーチンを
表すフローチャート、第５図は定りランク角毎ルーチンを表すフローチャート
、第６図は本発明の一実施例における加速時非同期噴射の
際のスロットル設定開度を示す概略図である。１・・・内燃機関本体、　　　２・・・シリンダブロッ
ク、３・・・シリンダヘッド、　　６・・・点火プラグ
、９・・・酸素センサ、　　　　　２１・・・バッテリ
電源、２５・・・エアフロメータ、２８・・・スロットルバルブ、３２・・・スロットルスイッチ、３８・・・燃料噴射弁、　　　５０・・・制御装置、５
１・・・中央処理ユニット（ＣＰＵ）、５２・・・リー
ドオンリメモリ（ＲＯＭ＞、５３．５４・・・ランダム
アクセスメモリ（ＲＡＭ）、５５・・・Ａ／Ｄ変換器、
　　５６・・・Ｔ１０装置。

Claims

【特許請求の範囲】

内燃機関の所定クランク角毎に発生する信号に同期して
燃料噴射量を制御する同期噴射制御手段と、加速時を検
出する手段の出力信号に基づいて燃料噴射量を制御する
非周期噴射制御手段と、これら同期噴射制御手段及び非
同期噴射制御手段の出力信号に基づいて燃料噴射弁を駆
動する噴射弁駆動手段とを備えた内燃機関の燃料噴射装
置において、加速開始時を検出する加速開始時検出手段
と、加速開始時から機関回転数をカウントする機関回転
数計測手段と、加速開始後にスロットル開度が所定開度
以上であることを検出するスロットル開度検出手段とを
有しており、前記機関回転数計測手段の計測値が所定回
転数以下でありかつ前記スロットル開度検出手段が所定
開度以上の信号を発生したとき前記非同期噴射制御手段
を作動することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装
置。