JP2000008907A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】各気筒の燃焼室に直接燃料噴射する主燃料噴射
弁と、吸気通路の各気筒のブランチ部より上流側に補助
燃料噴射弁を備えたものにおいて、補助燃料噴射弁の気
筒間のバラツキを主燃料噴射弁で補正する。 【解決手段】補助燃料噴射弁が併用される領域で、補助
燃料噴射弁の燃料噴射量ＱＦ５を算出してパルス幅変
換，セットし（Ｓ１〜Ｓ５) 、気筒間バラツキを機関の
回転速度と負荷から算出し、該バラツキに応じた各気筒
ｉの主燃料噴射弁の補正量Ｘｉを算出し、該補正量Ｘｉ
を加算して主燃料噴射弁の燃料噴射量ＱＦ１〜４を算出
し、パルス幅変換，セットする（Ｓ６〜Ｓ１０) 。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼室内に直接燃
料を噴射する主燃料噴射弁を備える直噴火花点火式内燃
機関において、前記主燃料噴射弁とは別に、吸気通路内
に燃料を噴射可能な補助燃料噴射弁を設け、所定の運転
条件にて補助燃料噴射弁を作動させて、機関への燃料供
給を主燃料噴射弁と補助燃料噴射弁とに分担させる場合
の燃料噴射制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、直噴火花点火式内燃機関が注目さ
れており、このものでは、機関運転条件に応じて、燃焼
方式を切換制御、すなわち、吸気行程にて燃料を噴射す
ることにより、燃焼室内に燃料を拡散させ均質の混合気
を形成して行う均質燃焼と、圧縮行程にて燃料を噴射す
ることにより、点火栓回りに集中的に層状の混合気を形
成して行う成層燃焼とに切換制御するのが一般的である
（特開昭５９−３７２３６号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
直噴火花点火式内燃機関において、燃焼室内に直接燃料
を噴射する主燃料噴射弁とは別に、吸気通路内に燃料を
噴射可能な補助燃料噴射弁を設け、所定の運転条件（少
なくとも均質燃焼時）にて補助燃料噴射弁を作動させ
て、機関への燃料供給を主燃料噴射弁と補助燃料噴射弁
とに分担させることが考えられている。

【０００４】これは、次のような効果を狙ったものであ
る。 （１）高回転・高負荷に代表される燃料噴射量不足領域
の解消 （２）均質吸気による燃焼の改善（高回転・高負荷領域
では、筒内噴射から点火までの時間（気化時間）が短く
なるため、予め吸気通路内で均質化（均質混合気化）さ
れた燃料を供給し、筒内の均質化を図る） （３）吸気冷却による体積効率の向上（吸気通路内で気
化潜熱を奪い、吸入効率を向上させる）。

【０００５】しかしながら、補助燃料噴射弁は、燃料と
空気との混合性を良くするため、吸気通路の上流部に設
置され、また、吸気脈動等の影響などにもよって、各気
筒への燃料供給量のバラツキを発生し、一方、主燃料噴
射弁は各気筒の燃焼室に直接噴射供給するため気筒間の
燃料噴射弁のバラツキは生じない。したがって、主燃料
噴射弁と補助燃料噴射弁との併用時には、気筒間に燃料
供給量のバラツキを生じ、燃焼性能に影響を与え、引い
ては良好な運転性能を維持できなくなる。

【０００６】本発明は、このような従来の課題に着目し
てなされたもので、主燃料噴射弁の燃料噴射量を補正す
ることにより、気筒間の燃料供給量のバラツキを解消し
た内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は、図１に示すように、燃焼室内に直接燃料を噴
射する主燃料噴射弁を備える直噴火花点火式内燃機関で
あって、前記主燃料噴射弁とは別に、吸気通路内に燃料
を噴射可能な補助燃料噴射弁を設けると共に、所定の運
転条件にて補助燃料噴射弁を作動させて、機関への燃料
供給を主燃料噴射弁と補助燃料噴射弁とに分担させる切
換制御手段を設けたものにおいて、前記所定の運転条件
での補助燃料噴射弁から各気筒への燃料供給量のバラツ
キを算出する気筒間バラツキ算出手段と、前記気筒間バ
ラツキ算出手段によって算出された補助燃料噴射弁から
の気筒間の燃料供給量のバラツキに基づいて、該気筒間
の燃料供給量のバラツキを無くすように主燃料噴射弁の
燃料噴射量を気筒間で補正する燃料噴射量補正手段と、
を含んで構成したことを特徴とする。

【０００８】かかる構成によると、主燃料噴射弁と補助
燃料噴射弁とを併用するときには、補助燃料噴射弁から
各気筒への燃料供給量にバラツキを生じ、気筒間バラツ
キ算出手段が該気筒間のバラツキを算出する。燃料噴射
量補正手段は、前記気筒間のバラツキに応じて各気筒の
主燃料噴射弁からの燃料噴射量を前記バラツキを無くす
るように補正する。

【０００９】これにより、各気筒の燃料供給量が均一化
され、良好な燃焼性，引いては良好な運転性能が確保さ
れる。また、請求項２に係る発明は、前記気筒間バラツ
キ算出手段は、機関の運転状態に基づいて気筒間の燃料
供給量のバラツキを算出することを特徴とする。

【００１０】補助燃料噴射弁からの燃料供給量の気筒間
のバラツキは、機関回転速度や負荷等の運転状態によっ
て吸気脈動が変化することなどにより変化する。そこ
で、運転状態毎に気筒間のバラツキを算出することによ
り、高精度に気筒間のバラツキを算出できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て説明する。図２は一実施形態を示す内燃機関のシステ
ム図である。先ず、これについて説明する。車両に搭載
される内燃機関１の各気筒の燃焼室には、スロットル弁
２の制御を受けて、吸気通路（吸気マニホールド）３よ
り、空気が吸入される。

【００１２】そして、各気筒毎に、燃焼室内に燃料（ガ
ソリン）を直接噴射するように、電磁式の主燃料噴射弁
４が設けられている。また、全気筒共通に、吸気マニホ
ールド３の集合部（コレクタ）に燃料を噴射して各気筒
に分配するように、電磁式の補助燃料噴射弁５が設けら
れている。尚、この補助燃料噴射弁５は、４気筒の場
合、第５弁とも呼ばれる。

【００１３】主燃料噴射弁４は、コントロールユニット
６から機関回転に同期して各気筒の吸気行程又は圧縮行
程にて出力される噴射パルス信号によりソレノイドに通
電されて開弁し、所定の高圧力に調圧された燃料を噴射
するようになっている。そして、噴射された燃料は、吸
気行程噴射の場合は燃焼室内に拡散して均質な混合気を
形成し、また圧縮行程噴射の場合は点火栓回りに集中的
に層状の混合気を形成し、点火栓により点火されて、燃
焼（均質燃焼又は成層燃焼）する。

【００１４】補助燃料噴射弁５は、均質燃焼時の特定領
域で、又は成層燃焼と均質燃焼との切換えに同期して均
質燃焼時に、コントロールユニット６から機関回転に同
期して例えば１回転毎に出力される噴射パルス信号によ
りソレノイドに通電されて開弁し、所定の低圧力に調圧
された燃料を噴射するようになっている。そして、噴射
された燃料は吸気マニホールド３内である程度均質化し
て、各気筒へ分配される。

【００１５】尚、主燃料噴射弁４及び補助燃料噴射弁５
への燃料供給系は、燃料タンク７内の燃料を吸入吐出す
る低圧燃料ポンプ８と、低圧燃料ポンプ８の吐出側圧力
を調圧する低圧レギュレータ９と、低圧燃料ポンプ８か
らの燃料を更に加圧する高圧燃料ポンプ１０と、高圧燃
料ポンプの吐出側圧力を調圧する高圧レギュレータ１１
とを含んで構成され、高圧レギュレータ１１により調圧
された高圧燃料を燃料ギャラリ１２を介して主燃料噴射
弁４に供給し、低圧レギュレータ９により調圧された低
圧燃料を補助燃料噴射弁５に供給するようになってい
る。

【００１６】コントロールユニット６は、ＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェイス
等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各
種センサからの入力信号を受け、これに基づいて演算処
理して、主燃料噴射弁４及び補助燃料噴射弁５などの作
動を制御する。前記各種センサについては図示を省略し
たが、機関１のクランク軸又はカム軸回転を検出し、こ
れにより機関回転数ＮＥを検出可能なクランク角セン
サ、スロットル弁２上流で吸入空気量ＱＡを検出するエ
アフローメータ、スロットル弁２の開度ＴＶＯを検出す
るスロットルセンサ、機関１の冷却水温ＴＷを検出する
水温センサ、吸気温ＴＡを検出する吸気温センサなどが
設けられている。

【００１７】次に、コントロールユニット６により行わ
れる燃料噴射制御について、図３〜図５のフローチャー
トにより説明する。図３は燃料噴射制御ルーチンであ
り、所定回転毎、又は所定時間毎に実行される。本ルー
チンが切換制御手段に相当する。ステップ１（図にはＳ
１と記す。以下同様）では、機関運転条件に基づいて、
機関が必要とする１気筒（１燃焼）当たりの燃料噴射量
ＱＦを演算する。具体的には、機関運転条件より均質燃
焼又は成層燃焼に設定し、吸入空気量ＱＡ及び機関回転
数ＮＥに基づいて、目標空燃比（均質燃焼の場合は一般
にストイキ、成層燃焼の場合はリーン）となるように要
求燃料噴射量ＱＦを演算する。

【００１８】ステップ２では、補助燃料噴射弁の作動域
（ＯＮ域）か否かを判定する。ここでは、補助燃料噴射
弁のＯＮ域を均質燃焼時の特定領域（高回転・高負荷
域）とする。補助燃料噴射弁のＯＮ域の場合は、ステッ
プ３へ進む。ステップ３では、主燃料噴射弁と補助燃料
噴射弁との分担率（補助燃料噴射弁側の分担率）Ｐを設
定する。この分担率Ｐは機関負荷によって可変とすると
よい。

【００１９】ステップ４では、次式により、要求燃料噴
射量ＱＦに分担率Ｐを乗じて、補助燃料噴射弁の燃料噴
射量ＱＦ5 を演算する。 ＱＦ5 ＝２×ＱＦ×Ｐ ２倍しているのは、補助燃料噴射弁は１回転に１回噴
射、すなわち２気筒分ずつ噴射する設定としているから
である。

【００２０】ステップ５では、演算された補助燃料噴射
弁の燃料噴射量ＱＦ5 を燃料圧力（低圧レギュレータの
設定圧力）を考慮して噴射パルス幅（噴射時間）に変換
し、所定のレジスタにセットする。これにより、所定の
噴射タイミングになると、この噴射パルス幅の信号で補
助燃料噴射弁が駆動されて、吸気マニホールド内に燃料
噴射がなされる。

【００２１】ステップ６では、機関回転速度ＮＥ，負荷
代表値としての要求燃料噴射量ＱＦに基づいて、補助燃
料噴射弁からの各気筒への燃料供給量のバラツキを算出
する。ステップ７では、前記各気筒の燃料供給量のバラ
ツキに基づいて、各気筒ｉの主燃料噴射弁の補正量Ｘｉ
を算出する。具体的には、補助燃料噴射弁からのある気
筒の燃料供給量が、ＱＦ５に対して所定量多い（少な
い) ときには、該気筒の主燃料噴射弁の燃料噴射量の補
正量Ｘｉは前記所定量減少する負の値（増大する正の
値) に設定する。

【００２２】ステップ８では、次式により、要求燃料噴
射量ＱＦに主燃料噴射弁側の分担率（１−Ｐ）を乗じ
て、また補正量Ｘｉを加算して、主燃料噴射弁の燃料噴
射量ＱＦ1-4 を演算する。 ＱＦ1-4 ＝ＱＦ×（１−Ｐ）＋Ｘｉ そして、ステップ９へ進む。

【００２３】ステップ１０では、演算された主燃料噴射
弁の燃料噴射量ＱＦ1-4 を燃料圧力（高圧レギュレータ
の設定圧力）を考慮して噴射パルス幅（噴射時間）に変
換し、所定のレジスタにセットする。これにより、所定
の噴射タイミングになると、この噴射パルス幅の信号で
主燃料噴射弁が駆動されて、燃焼室内に直接燃料噴射が
なされる。

【００２４】補助燃料噴射弁のＯＦＦ域の場合は、ステ
ップ９へ進む。この場合は主燃料噴射弁のみで燃料噴射
量ＱＦ1-4 ＝ＱＦとして燃料噴射を行う。そして、ステ
ップ１０へ進む。ステップ１０では、前述のように、演
算された主燃料噴射弁の燃料噴射量ＱＦ1-4 を燃料圧力
を考慮して噴射パルス幅に変換し、所定のレジスタにセ
ットする。これにより、所定の噴射タイミングになる
と、この噴射パルス幅の信号で主燃料噴射弁が駆動され
て、燃焼室内に直接燃料噴射がなされる。

【００２５】このようにすれば、補助燃料噴射弁の気筒
間の燃料供給量のバラツキが主燃料噴射弁の燃料噴射量
を補正することによって解消でき、良好の燃焼性、引い
ては良好な運転性能を確保できる。また、気筒間の燃料
供給量のバラツキを運転状態毎に算出し、これに応じて
補正量を設定する構成としたため、より気筒間の燃料噴
射量を高精度に均一化できる。

【００２６】なお、機関回転速度，負荷に応じて算出し
た気筒間のバラツキを水温に応じて補正して算出するよ
うにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の構成を示す機能ブロック図

【図２】 本発明の一実施形態を示す内燃機関のシステ
ム図

【図３】 燃料噴射制御ルーチンのフローチャート

【符号の説明】

１ 内燃機関 ４ 主燃料噴射弁 ５ 補助燃料噴射弁 ６ コントロールユニット １０ 高圧燃料ポンプ １１ 高圧レギュレータ １２ 燃料ギャラリ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼室内に直接燃料を噴射する主燃料噴射
   弁を備える直噴火花点火式内燃機関であって、前記主燃
   料噴射弁とは別に、吸気通路内に燃料を噴射可能な補助
   燃料噴射弁を設けると共に、所定の運転条件にて補助燃
   料噴射弁を作動させて、機関への燃料供給を主燃料噴射
   弁と補助燃料噴射弁とに分担させる切換制御手段を設け
   たものにおいて、 前記所定の運転条件での補助燃料噴射弁から各気筒への
   燃料供給量のバラツキを算出する気筒間バラツキ算出手
   段と、 前記気筒間バラツキ算出手段によって算出された補助燃
   料噴射弁からの気筒間の燃料供給量のバラツキに基づい
   て、該気筒間の燃料供給量のバラツキを無くすように主
   燃料噴射弁の燃料噴射量を気筒間で補正する燃料噴射量
   補正手段と、 を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の燃料噴射
   制御装置。
2. 【請求項２】前記気筒間バラツキ算出手段は、機関の運
   転状態に基づいて気筒間の燃料供給量のバラツキを算出
   することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。