JPS6282244A - 電子制御式燃料噴射装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば自動車用エンジンの燃料噴射を制御す
る電子制御式燃料噴射装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より自動車用エンジン等に使用されている電子制御
式燃料噴射装置は、燃料タンク内の燃料を燃料ポンプに
より汲み上げ、燃料噴射弁に対して燃料圧力を圧力調整
弁によって所定の圧力状態に調圧して圧送すると共に、
エンジンの作動状態に応じてマイクロコンピュータ等に
より燃料噴射時間幅を算出して、この燃料噴射時間幅に
応じたパルス信号により燃料噴射弁を開弁作動すること
により所定量の燃料をエンジンへと供給するよう構成さ
れている。つまり、燃料噴射弁に供給される燃料の燃料
圧力と燃料噴射弁の開弁時間とでエンジンへの燃料供給
量は決定される。

ヤ そして従来より燃料圧力を、例えばダイヤフラム式の圧
力調整弁で所定の状態に保持し、開弁時間を可変設定す
ることで、燃料調整を行なっていた。

ところで近年においては、燃料ポンプの回転速度を、騒
音低減、エンジン高温時のベーパー発生防止、燃料ポン
プの耐久性向上、省電力等の目的から速度制御するとい
ったものが、特開昭５７−２０６７６７号にて提案され
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、このように燃料ポンプの回転速度を制御した
場合、燃料ポンプからの燃料の吐出量が変化するため、
燃料圧力を調圧するために用いられるダイヤフラム式の
圧力調整弁に送り込まれる燃料量も変化するようになる
。上記圧力調整弁は送り込まれる燃料の圧力を所定の圧
力状態となるように作動するのであるが、送り込まれる
燃料量が変化すると、その変化に応じて調圧された燃料
の圧力は上記の所定の圧力状態からずれを生じるように
なり、送り込まれる燃料量の変化が大きくなれば、上記
ずれの幅も大きくなる。従って、上記公報の如く、燃料
ポンプの回転速度を制御した場合、圧力調整弁に送り込
まれる燃料量が大きく変化するため、燃料圧力の変化が
大きくなり、エンジンへの燃料供給量が所望とする量か
ら大きくずれるようになるという問題点がある。

また上記の問題点は燃料ポンプの回転速度を制御するも
のに限られたものでなく、例えばバッテリー電圧の低下
により燃料ポンプの回転速度が低下したような場合にも
生じることがある。

従って、本発明の目的は、上記問題点を解決してエンジ
ンが要求する燃料量を正確に供給することが可能であっ
て、きめの細かいエンジン制御を可能とした電子制御式
燃料噴射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〕

上記の問題点を解決するために、本発明においては、第
１１図に示すように、 エンジンに燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、前記燃料
噴射弁に燃料タンク内の燃料を圧送する燃料ポンプと、 前記燃料ポンプから前記燃料噴射弁に圧送される燃料の
圧力を所望の圧力状態に調圧すると共に余剰燃料を前記
燃料タンクに返送する圧力調整弁と、 エンジンの作動状態を検出する作動状態検出手段と、 前記作動状Ｂ検出手段にて検出された作動状態に応じて
有効噴射時間幅を算出する有効噴射時間幅算出手段と、 前記有効噴射時間幅より前記燃料噴射弁からエンジンに
噴射される噴射燃料量を算出する噴射燃料量算出手段と
、 前記燃料ポンプから吐出される吐出燃料量を算出する吐
出燃料量算出手段と、 前記吐出燃料量と前記噴射燃料量とから前記圧力調整弁
にて余剰燃料として返送される返送燃料量を算出する返
送燃料量算出手段と、 前記返送燃料量に応じて前記圧力調整弁にて調圧された
燃料の圧力と前記所望圧力とのずれを補償するように前
記有効噴射時間幅を補正する補正手段と、 前記補正手段にて補正された有効噴射時間幅に応じて前
記燃料噴射弁に対する燃料噴射時間幅を算出する燃料噴
射時間幅算出手段と、 前記燃料噴射時間幅に応じて前記燃料噴射弁の駆動を制
御する駆動制御手段と を備えたことを特徴とする電子制御式燃料噴射装置 としている。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は電子制御式燃料噴射装置を有するエンジンの全
体を概略的に示しており、エアクリーナ１から吸入され
た空気は、スロットルボデー２に設けられて、運転室の
図示しないアクセルペダルに連動する絞り弁４により流
量を制御され、その後サージタンク５、吸気管６、およ
び吸気弁７を介してエンジン本体８の燃焼室９へ供給さ
れる。

燃焼室９で燃焼された混合気は排気ガスとして排気弁１
０、および排気管１１を介して放出される。

電磁式燃料噴射弁１４は各燃焼室９に対応して吸気管６
に設けられる。

マイクロコンピュータを含む電子制御部（ＥＣＵ）１５
は、エンジン本体８のウォータジャケット１７に取付け
られる水温センサ１８、エアクリーナ１と絞り弁４との
間に設けられて吸入空気流量を検出するエアフローメー
タ１９、吸気温度を検出する吸気温センサ２０、ピスト
ン２１に連接棒２２を介して結合しているクランク軸の
回転角を検出するためにクランク軸に１／２の減速で結
合するディストリビュータシャフトの回転角を検出する
回転角センサ２３、および排気管１１に設けられて排気
ガス中の酸素濃度を検出する空燃比センサ２４から入力
信号を受ける。ＥＣＵ１５はさらにバッテリー２６の電
圧状態に応じた入力信号を受ける。

直流電動機によって駆動されている燃料ポンプ３１は、
燃料タンク３２と燃料噴射弁１４とを接続する燃料通路
２９０に設けられ、燃料タンク３０の燃料を燃料噴射弁
１４へ圧送する。

なお、この圧送される燃料は圧力調整弁３３によりサー
ジタンク５内への吸気圧に対して約２．５ｋｇ　／　ｃ
ｒＡ程度高い圧力状態となるように調圧されており、こ
の圧力調整弁３３の構成は第２図に示すようなものであ
る。

第２図における圧力調整弁３３は、ハウジング３３１．
３３２の内部がダイヤフラム３３３により区別されてお
り、一方が燃料室３３４、他方が背圧室３３５を形成し
ている。ハウジング３３１には燃料通２９０に接続され
る導入管３３６と燃料タンク３２に通じる燃料通路２９
１に接続される導出管３３７とが形成されている。

ダイヤフラム３３３には、弁体３３８が保持体３３９を
介して燃料室３３４側に保持されており、この弁体３３
８は導出管３３７と連通ずる燃料室３３４内にて設定さ
れ、パイプ３４０の開口端と対向している。またハウジ
ング３３２には背圧室３３５内にサージタンク５内の吸
気圧を導く導圧管３４１が形成されており、背圧室３３
５内にはダイヤフラム３３３に備えられた弁体３３８を
パイプ３４０の開口端側に押圧するスプリング３４２が
設定されている。そしてこの圧力調整弁３３は導入管３
３６より圧送されてきた燃料を燃料室３３４内にて背圧
室３３５内の圧力ならびにスプリング３４２の押圧力に
応じた圧力になるようにダイヤフラム３３３の位置を変
位させる。この変位により、燃料室３３４内の燃料が弁
体３３８とパイプ３４０の開口端とのすき間に応じた量
だけ導出管３３７、燃料通路２９１を介して燃料タンク
３２へと余Ｊｌ＋燃料として返送される。

すなわち、燃料室３３４内の燃料を弁体３３８が背圧室
３３５側から受ける力と応じて燃料タンク３２へと部分
的に余剰燃料として返送することにより、燃料室３３４
内の燃料の圧力、つまり燃料噴射弁１４に圧送される燃
料の圧力がほぼ所定の状態に調圧される。

またＥＣＵ１５は、各センサからの入力信号に基づいて
燃料噴射時間幅を演算し、この演算結果に基づいて燃料
噴射弁１４を制御すると共に、燃料ポンプ３１の回転速
度を制御する。

第３図に示すのは、ＥＣＵ１５の概略構成を示すブロッ
ク図であり、第３図において、４０は各プログラムに従
って演算を実行する中央処理ユニット（ＣＰＵ）　、４
１はＣＰＵ４０にて実行されるプログラムや、このプロ
グラムにて使用される定数等を記憶する読み出し専用の
メモリ　（ＲＯＭ）４２はＣＰＵ４０にて使用されるデ
ータやＣＰＵ４０の演算結果を一時的に記憶する書き替
え可能なメモリ　（ＲＡＭ）　、４３は回転角センサ２
３からのデジタル信号を取り込むデジタル入力ボート、
４４は水温センサ１８、エアフローメータ１９、吸気温
センサ２０、空燃比センサ２４、バッテリー２６の電圧
状態等のアナログ信号をＡ／Ｄ変換して取り込むアナロ
グ入力ボート、４５はＣＰＵ４０にて演算された燃料噴
射時間幅に応じた駆動パルスを燃料噴射弁１４に所定の
タイミングで出力する出力回路、４６はＣＰＵ４０にて
所定の運転状態が検知された時に燃料ポンプ３１の回転
速度を上げるよう指令信号を出力する出力回路、そして
４７は各構成要素を接続するパスラインである。　次に
第４図に基づいて燃料ポンプ３１０回転速度の制御につ
いて述べる。

継電器３５０は、１対の接点３６０．３７０、接極子３
８０、第１および第２のコイル３９０゜４００を備え、
接点３６０はバッテリー２６へ接続され、第１のコイル
３ｐ９０はバッテリー２６とエアフローメータスイッチ
４２０へ接続され、第２のコイル４００はエンジンスイ
ッチの始動端子（ＳＴ）４３０へ接続されている。エア
フローメータスイッチ４２０は、機関の運転中、すなわ
ちエアフローメータ１９の個所を空気が流れている場合
、閉じられ、始動端子４３０は、エンジンキーが始動位
置にある場合に所定の正電圧を発生する。別の継電器４
５０は、１対の接点４６０．４７０と４８０．４９０１
接極子５００、コイル５１０を備え、接点４６０．４８
．０は継電器３５０の接点３７０へ接続され、接点４７
０は抵抗５２０を介して直流電動機５３０の電機子５４
０へ接続され、接点４９０は電機子５４０へ接続され、
コイル５１０はＥＣＵ１５の出力回路４６へ接続されて
いる。直流電動機５３０は燃料ポンプ３１を駆動し、Ｅ
ＣＵ１５は、各センサからの入力信号に基づいて継電器
４５０のコイル５１０の付勢を制御する。

運転室においてエンジンキーが始動位置になると、始動
端子４３０に所定の正電圧が発生し、継電器３５０の第
２のコイル４００に付勢電流が供給され、接極子３８０
は接点３６０．３７０に接触する。始動電動機による始
動が完了してエンジンキーが始動位置から点火位置へさ
れると、第２のコイル４００の付勢が中止されるが・、
始動後は吸気系のエアフローメータ１９の個所を吸入空
気が常に通過し、エアフローメータスイッチ４２０が閉
じられるので、バッテリー２６により第１のコイル３９
０が付勢され、接点３６０．３７０と接極子３８０との
接触は、機関の運転中保持される。

またＥＣＵ１５による継電器４５０の制御は、後述する
燃料噴射時間幅の演算の際に求められる燃料噴射弁１４
から噴射される燃料量に応じて第５図に示すごとく制御
され、したがって噴射燃料量が少ない時には、コイル５
１０への通電は実行せず、接極子５００を接点４６０．
４７０に接触させて抵抗５２０を介してバッテリー２６
からの給電電流を電機子５４０へと供給し、噴射燃料量
が多い時には、コイル５１０への通電を実行して接極子
５００を接点４８０．４９０に接触させて、抵抗５２０
を介すことなくバッテリー２６からの給電電流を電機子
５４０へと供給する。そして上記のごとく継電器４５０
の接続状態を変えることで、つまり抵抗５２０の有無に
より電機子５４０の両端電圧が変わるので、直流電動機
５３０、すなわち燃料ポンプ３１の回転速度も変化し、
この結果抵抗５２０の有無により燃料ポンプ３１から吐
出される燃料量は第６図に示すように変化する。

このように燃料ポンプ３１の回転速度を制御することで
、騒音低減、燃料ポンプ３１の耐久性向上、省電力等が
得られる。

しかしながら、燃料ポンプ３１からの燃料吐出量が変化
すると、圧力調整弁３３に送り込まれる燃料量、つまり
圧力調整弁３３を通過して燃料タンク３２に返送される
燃料量が変化する。このように圧力調整弁３３から返送
される燃料量が変化すると、上述のダイヤフラム式の圧
力調整弁３３では、背圧室３３５側からの圧力と燃料室
３３４内の燃料圧力とによって決まるダイヤフラム３３
３の釣合い位置が変化するため、所望とする燃料圧力（
例えば２．５　ｋｇ／ｃ！ｉ）からずれるようになる。

例えば返送燃料量が４０１／Ｈｒにおいて燃料室３３４
内の燃料の圧力が２．５　ｋｇ　／　ｃｔＡとなるよう
に設定しても、第７図に示すように返送燃料量の増減に
応じて燃料室３３４内にて調圧される燃料の圧力は増減
する。そしてこのような返送燃料量に対する燃料圧力の
圧力勾配のために、上述のごとく燃料ポンプ３１の回転
速度を制御するものにおいては、燃料噴射量が所望量か
らずれるようになる恐れがあるので、この圧力変化分を
補償する必要がある。

以下に上記圧力変化分の補償を考慮した燃料噴射時間幅
の演算を第８図に基づいて述べる。

まずステップ１０１にて燃料噴射幅算出に必要なＲＡＭ
４２内に格納されている各センサからのデータを取り込
む。ステップ１０２ではステップ１０１にて取り込んだ
データのうち吸入空気１　ｑ　Ａエンジン回転数Ｎを用
いて基本噴射時間幅Ｔ。

（＝に＋　ｘ　（ＱＡ　／Ｎ））を求める。なおに、は
係数である。

次にステップ１０３ではステップ１０１にて取り込んだ
データからの各補正係数、例えばエンジン冷却水温に対
応したｋＴ、１１．ｌ、吸気温に対応したｋＴＨＡｓ空
燃比センサ２４の出力に対応したｋ　Ａ／Ｆ等を加算、
あるいは乗算して求められる今回の補正値に２を求める
。ステップ１０４ではステップ１０３で求められた補正
値に２を用いて基本噴射時間幅Ｔ、を補正して有効噴射
時間幅ＴＥを求める。この有効噴射時間幅Ｔｔはエンジ
ン状態に応じて今回噴射供給する燃料噴射量に対応する
値であり、ステップ１０５ではこの有効噴射時間幅ＴＥ
からエンジンへと供給される噴射燃料１ｔＱＦ＋　＜＝
１１０６では、継電器４５０の抵抗５２０の接続状態の
有無とバッテリー電圧Ｖ、の状態とから燃料ポンプ３１
の吐出燃料量ＱＦ２を求める。なお燃料ポンプ３１の吐
出燃料量ＱＦ２は抵抗５２０の有無とバッテリー電圧Ｖ
、とにより第６図に示す特性に応じてＲＯＭ４１内に予
め記憶設定されている。ステップ１０７ではステップ１
０５．１０６で求められた噴射燃料量ＱＦｌと吐出燃料
量ＱＦ２とから圧力調整弁３３を通過して燃料タンク３
２へと余剰燃料として返送される返送燃料量ＱＦ３（＝
Ｑ　ｖ　ｚ　　Ｑ　Ｆ　ｌ　）を求め、ステップ１０８
では、返送燃料量Ｑ０と圧力調整弁３３で調圧される燃
料の圧力との第７図に示されるような関係を用いて、予
めＲＯＭ４１内にこの関係をマツプとして記憶しておき
、このマツプから圧力調整弁３３により調圧される燃料
圧力Ｐ、をステップ１０７で求められた返送燃料Ｉ　Ｑ
　Ｆ　：Ｉから求める。ステップ１゜９では燃料圧力Ｐ
Ｆに対して予めＲＯＭ４１内に記憶設定されている第９
図に示すようなマツプから補正係数に４をステップ１０
８で求められた燃料圧力Ｐ、から求める。ステップ１１
０では補正係数に４で有効噴射時間幅Ｔ、を補正する。

このように有効噴射時間幅ＴＥを補正係数に４で補正す
ることにより、圧力調整弁３３で調圧された燃料の圧力
と所望とする燃料圧力（２，５ｋｇ／　０１１）とのず
れの補償が行われる。ステップ１１１では、補正された
有効噴射時間幅ＴＥ　’にバッテリー電圧■、によって
決まる無効噴射時間幅ＴＶ（Ｖｌ）が加算されて、燃料
噴射時間幅Ｔ。が算出され、ステップ１１２にてこの燃
料噴射時間幅Ｔ０をＲＡＭ４２内にストアして本ルーチ
ンを終了する。

そして上述のルーチンに従って算出された燃料噴射時間
幅Ｔ。が、エンジン回転に同期したタイミングで出力回
路４５から燃料噴射時間幅Ｔ。に対応した時間幅を有す
る電気パルスに変換されて出力され、燃料噴射弁１４が
この電気パルスに応じて開弁作動してエンジンに所望量
の燃料を噴射供給する。

従って、上述の実施例によれば、燃料ポンプ３１の回転
速度が制御されて、圧力調整弁３３で調圧される燃料の
圧力が、所望の圧力からずれが生じても、このずれを補
償するように補正係数に４により有効噴射時間幅ＴＥを
補正するので、エンジンが要求する燃料量を正確に供給
できるようになり、きめの細かいエンジン制御が可能と
なる。

なお上記実施例では、返送燃料量ＱＦ３からその時点の
燃料圧力Ｐ、を求め、この燃料圧力Ｐ、から補正係数に
４を求めていたが、返送燃料量ＱＦｆｆから直接補正係
数に４を求めるように構成してもよい。

また上記実施例における燃料ポンプ３１の回転速度の制
御は抵抗５２０を介してバッテリー２６からの給電を行
うか、抵抗５２０を介すことなくバッテリー２６からの
給電を行うかのいずれかにより直流電動機５３０の電機
子５４０の両端電圧を変えることで行っていたが、直流
電動機５３０の電機子５４０に印加する電圧を第１０図
に示すような１ｆｆｌ！１周期の０Ｎ−ＯＦＦ比を変え
るデユーティ比制御によって燃料ポンプ３１の回転速度
をリニアに変化するよう制御したものであってもかまわ
ず、このような制御であっても上記実施例を適応させる
ことは充分に可能である。

またバッテリー２６の電圧状態はライト点灯、補機作動
等により変化し、バッテリー２６の電圧状態が変わるこ
とで、上記のように燃料ポンプ３１の回転速度を制御し
なくても燃料ポンプ３１の回転速度、つまり吐出燃料量
は変化するが、このような場合の吐出燃料量の変化に対
しても上記実施例は適用可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、 エンジンに燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、前記燃料
噴射弁に燃料タンク内の燃料を圧送する燃料ポンプと、 前記燃料ポンプから前記燃料噴射弁に圧送される燃料の
圧力を所望の圧力状態に調圧すると共に余剰燃料を前記
燃料タンクに返送する圧力調整弁と、 エンジンの作動状態を検出する作動状態検出手段と、 前記作動状態検出手段にて検出された作動状態に応じて
有効噴射時間幅を算出する有効噴射時間幅算出手段と、 前記有効噴射時間幅より前記燃料噴射弁からエンジンに
噴射される噴射燃料量を算出する噴射燃料量算出手段と
、 前記燃料ポンプから吐出される吐出燃料量を算出する吐
出燃料量算出手段と、 前記吐出燃料量と前記噴射燃料量とから前記圧力調整弁
にて余剰燃料として返送される返送燃料量を算出する返
送燃料量算出手段と、 前記返送燃料量に応じて前記圧力調整弁にて調圧された
燃料の圧力と前記所望圧力とのずれを補償するように前
記有効噴射時間幅を補正する補正手段と、 前記補正手段にて補正された有効噴射時間幅に応じて前
記燃料噴射弁に対する燃料噴射時間幅を算出する燃料噴
射時間幅算出手段と、 前記燃料噴射時間幅に応じて前記燃料噴射弁の駆動を制
御する駆動制御手段と を備えたことを特徴とする電子制御式燃料噴射装置とし
たことから、 圧力調整弁に送り込まれる燃料量が変化して、圧力調整
弁で調圧される燃料の圧力が所望とする圧力からずれが
生じるようになっても、圧力調整弁から余剰燃料として
返送される燃料量と圧力調整弁にて調圧される燃料圧力
との関係から上記ずれを補償するように有効噴射時間幅
を補正するので、エンジンが要求する燃料量を正確にエ
ンジンへと供給できるようになり、従って充分にきめの
細かいエンジン制御が実行可能となるという優れた効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電子制御式燃料噴射装置の一実施例の
構成を備えたエンジンの全体を概略的に示した構成図、
第２図は第１図図示の圧力調整弁の構成を示す断面図、
第３図は第１図図示のＥＣＵの構成を示すブロック図、
第４図は燃料ポンプの回転速度を制御する装置の構成を
示す回路図、第５図は第４図の継電器の接続状態の制御
を示す図、第６図は燃料ポンプからの吐出燃料量の変化
を示す図、第７図は圧力調整弁を通過して返送される返
送燃料量に対する圧力調整弁にて調圧される燃料の燃料
圧力の変化を示す特性関係図、第８図は本発明の一実施
例における燃料噴射時間幅演算ルーチンのフローチャー
ト、第９図は第８図のプログラムで用いられる補正係数
に４を求めるためのマツプ、第１０図は本発明の他の実
施例として、燃料ポンプの回転速度を制御するために電
機子に印加される電圧の変化を示す波形図、第１１図は
本発明の概略構成を示すブロック図である。 ８・・・エンジン本体、１４・・・燃料噴射弁、１５・
・・ＥＣＵ、１８・・・水温センサ、１９・・・エアフ
ローメータ、２０・・・吸気温センサ、２３・・・回転
角センサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エンジンに燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、前記燃料
   噴射弁に燃料タンク内の燃料を圧送する燃料ポンプと、 前記燃料ポンプから前記燃料噴射弁に圧送される燃料の
   圧力を所望の圧力状態に調圧すると共に余剰燃料を前記
   燃料タンクに返送する圧力調整弁と、 エンジンの作動状態を検出する作動状態検出手段と、 前記作動状態検出手段にて検出された作動状態に応じて
   有効噴射時間幅を算出する有効噴射時間幅算出手段と、 前記有効噴射時間幅より前記燃料噴射弁からエンジンに
   噴射される噴射燃料量を算出する噴射燃料量算出手段と
   、 前記燃料ポンプから吐出される吐出燃料量を算出する吐
   出燃料量算出手段と、 前記吐出燃料量と前記噴射燃料量とから前記圧力調整弁
   にて余剰燃料として返送される返送燃料量を算出する返
   送燃料量算出手段と、 前記返送燃料量に応じて前記圧力調整弁にて調圧された
   燃料の圧力と前記所望圧力とのずれを補償するように前
   記有効噴射時間幅を補正する補正手段と、 前記補正手段にて補正された有効噴射時間幅に応じて前
   記燃料噴射弁に対する燃料噴射時間幅を算出する燃料噴
   射時間幅算出手段と、 前記燃料噴射時間幅に応じて前記燃料噴射弁の駆動を制
   御する駆動制御手段と を備えたことを特徴とする電子制御式燃料噴射装置。