JP2004360599A - 内燃機関の燃料噴射制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＳＰＩ方式を用いた内燃機関において、燃料噴射の精度が高く、かつ燃料噴射弁の耐久性が向上する燃料噴射制御方法の提供にある。
【解決手段】内燃機関の吸気マニホールドの集合部上流側の吸気通路に複数の燃料噴射弁を設置し、これらの燃料噴射弁からの燃料噴射で前記内燃機関の複数の気筒に燃料を供給する内燃機関の燃料噴射制御方法において、吸入空気量が所定値以下の少流量のとき、複数の燃料噴射弁を交互に駆動させて燃料を供給する交互噴射制御と、吸入空気量が所定値を超える大流量のとき、複数の燃料噴射弁を同時に駆動させて燃料を供給する同時噴射制御とを備えた。
【選択図】 図１
【解決手段】内燃機関の吸気マニホールドの集合部上流側の吸気通路に複数の燃料噴射弁を設置し、これらの燃料噴射弁からの燃料噴射で前記内燃機関の複数の気筒に燃料を供給する内燃機関の燃料噴射制御方法において、吸入空気量が所定値以下の少流量のとき、複数の燃料噴射弁を交互に駆動させて燃料を供給する交互噴射制御と、吸入空気量が所定値を超える大流量のとき、複数の燃料噴射弁を同時に駆動させて燃料を供給する同時噴射制御とを備えた。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気マニホールドの集合部上流側に設置した複数の燃料噴射弁（フューエルインジェクター）の１回の燃料噴射で複数の気筒に燃料を供給するシングルポイントインジェクションを採用した内燃機関の燃料噴射制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、内燃機関の吸気マニホールドの集合部上流側に燃料噴射弁を設置して各気筒に燃料を供給するシングルポイントインジェクション（ＳＰＩ）と、各気筒毎に燃料噴射弁を１本ずつ設けて、それぞれの気筒毎に燃料を供給するマルチポイントインジェクション（ＭＰＩ）がある。
ＳＰＩはＭＰＩに比べ構造が簡単であるという理由から現在でも一部でも用いられており、例えばフォークリフトのエンジン等で多用されている。
【０００３】
ＳＰＩを用いた内燃機関の燃料噴射装置として、通常は１個の燃料噴射弁を設置し、その噴射時間を制御して運転状況に対応するようにしている。
ところで、燃料噴射弁の噴射開始時期を基準として、運転状況にに応じて噴射時間を増減するようにした場合、エンジンのばらつき制御装置のばらつきなどにより燃料噴射時間が増減すると、同じ運転状況であれば燃料噴射開始時期が変わらない、各気筒に供給する燃料の分配比が崩れてしまう。すなわち、リーンになる気筒とリッチになる気筒があらわれ、何かと不都合が生じる。
【０００４】
そこで、燃料噴射開始と終了の中心時期を算出して、この噴射中心時期を基準にして燃料噴射開始時期をを決定して噴射動作を制御する方法が開示されている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、完全なるＳＰＩ方式とは言えないかも知れないが、各気筒にそれぞれ燃料噴射弁を設けるとともに、吸気マニホールドの集合部近傍にも燃料噴射弁を設けて、低負荷のときは吸気マニホールドの集合部近傍にも燃料噴射弁のみから燃料を噴射供給し、高負荷のときは各気筒に設けられた燃料噴射弁から燃料を噴射供給するようにした制御方法が開示されている（特許文献２参照）。
【０００６】
また、ＳＰＩ方式において、燃料噴射弁を２個用いて負荷の変動に対応させた制御方法が存在する。
図４にはその方法の一例が示されている。
これは、６気筒エンジンをモデルとしたもので、燃料噴射制御装置に内蔵されているエアフローメータの吸入空気量測定情報から噴射量を制御するもので、少流量の時は２個ある燃料噴射弁のうちの一方のみが燃料を噴射して各気筒に順次供給し、大流量の時は２個の燃料噴射弁を同時に駆動して各気筒に順次燃料を供給していくようにした方法である。なお、図中の記載で、例えば＃１ＣＹＬは６気筒の内の第１の気筒（シリンダ）を示し、＃ＩＮＪは２個の燃料噴射弁（インジェクタ）の内の第１の燃料噴射弁を示したものである。
また、これ以外にも、吸入空気流量の多少にかかわらず、常に２個の燃料噴射弁を同時に駆動する方法もある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−１９６４４１号公報（請求項１、図１参照）
【特許文献２】
特開平５−８７０２１号公報（請求項１、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した、ＳＰＩ方式において燃料噴射弁を２個用いて負荷の変動に対応させた制御方法の場合において、少流量には一方の燃料噴射弁のみを駆動するようにすると、その燃料噴射弁のみ使用頻度が高くなるため、耐久性が良くない。また、２個の燃料噴射弁を常に同時駆動をさせると、少流量時における分解能が低くなり精度が落ちることとなり、各ＣＹＬの燃料配分も良くない。
【０００９】
本発明の課題は、ＳＰＩ方式を用いた内燃機関において、燃料噴射の精度及び燃料配分が良く、かつ燃料噴射弁の耐久性が向上する燃料噴射制御方法の提供にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述課題を解決するために、本発明は、次のような手段を採用した。
すなわち、請求項１の発明は、内燃機関の吸気マニホールドの集合部上流側の吸気通路に複数の燃料噴射弁を設置し、これらの燃料噴射弁からの燃料噴射で前記内燃機関の複数の気筒に燃料を供給する内燃機関の燃料噴射制御方法において、吸入空気量が所定値以下の少流量のとき、複数の燃料噴射弁を交互に駆動させて燃料を供給する交互噴射制御と、吸入空気量が所定値を超える大流量のとき、複数の燃料噴射弁を同時に駆動させて燃料を供給する同時噴射制御とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１において燃料噴射弁の数は２個であることを特徴としている。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、内燃機関の燃料噴射制御方法はフォークリフトに適用することを特徴としている。
【００１３】
上記の制御方法を６気筒の内燃機関に適用すると、吸入空気量が少流量のときは内燃機関の各２／３回転毎に、複数の燃料噴射弁から交互に１気筒分の燃料を噴射し、極少流量のときには交互に２気筒分の燃料を噴射する交互噴射制御を行い、吸入空気量が所定値を超える大流量のときは、内燃機関の各２／３回転毎に、複数の燃料噴射弁から同時に２気筒分ずつ燃料を供給する同時噴射制御をおこなう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、従来の技術の項で説明した部材と同じものには同じ記号を付け説明は省略する。
図１は、２個の燃料噴射弁から６気筒の内燃機関に燃料を噴射する様子を示したタイムチャート、図２はトルクとエンジンの回転数との関係を示す図において、吸入空気量によって燃料噴射弁（インジェクタ）の駆動制御が変わる境界を示した図、図３はこの実施形態における、内燃機関の燃料噴射制御方法の実施をする装置全体の概略図である。
なお、この発明を適用する内燃機関は、内燃機関の吸気マニホールドの集合部上流側の吸気通路に複数の燃料噴射弁を設置し、これらの燃料噴射弁からの燃料噴射で前記内燃機関の複数の気筒に燃料を供給する形式のものである。
【００１５】
なお、一般に、ＳＰＩ方式ではインジェクタ１本で制御するのが普通であるが、大排気量エンジン等に使用する場合、インジェクタも大容量化が必要となる。しかしながら、大容量化すると噴射量の分解能が低下する問題がある。
【００１６】
先ず、この燃料噴射制御方法を実施する装置の概略は、図３に示すように、内燃機関（エンジン）にクランク角センサーが取り付けられており、エンジンの回転数情報は電子集中制御装置（ＥＣＭ）に入力される。また、同時に空気取入口近傍に設置されたエアフローメータからも吸入空気量情報がＥＣＭに入力される。これらの情報によって、ＥＣＭは燃料噴射装置に対し、エンジンへの燃料噴射を指令する。
【００１７】
エンジンへの燃料噴射は、例えば＃１ＩＮＪが駆動されたときには＃１ＣＹＬに対して燃料供給が行われ、次に＃２ＩＮＪが駆動されたときには＃５ＣＹＬに対して燃料が供給される。続いて、再度＃１ＩＮＪが駆動されたときには＃３ＣＹＬに対して燃料供給が行われ、以下同様に交互に繰り返し制御されている。
すなわち、エンジンの２／３回転毎に、複数の燃料噴射弁から交互に１気筒分の燃料を噴射する交互噴射制御を行う。また、吸入空気量が極少流量のときにはエンジンの４／３回転毎に交互に２気筒分の燃料を噴射する交互噴射制御を行う。これらの制御方法を交互噴射制御という。
１個の燃料噴射弁が燃料を噴射できる噴射可能最大時間は、他の燃料噴射弁が駆動開始時間直前までである。
【００１８】
このように、各燃料噴射弁が、吸入空気量に応じて、噴射可能時間の最大限を交互に噴射した場合でも、エンジンの負荷要求に応じられない場合には、エアフローメータからの吸入空気量情報がＥＣＭに対し大流量であるとの信号を入力して、今度は２個ある燃料噴射弁が同時に駆動され燃料が噴射される。同時噴射制御という。この分岐点は図２の長破線で示し、所定吸気量としている。なお、所定吸気量は、エンジンの排気量や燃料噴射弁の噴射量の関係によって種々考えられるが、計算上では、吸入空気量情報、エンジン回転情報から１気筒分の必要噴射パルス幅（Ｔｉｎｊ）を算出する。算出数式は数１に示す。
【００１９】
【数１】
上記Ｔｉｎｊが図１に示す少流量時の噴射可能最大時間内であれば、交互噴射のままとし、それ以上であれば同時噴射制御に切り換えられる。
【００２０】
なお、上記実施の形態では、６気筒で燃料噴射弁が２本の場合について説明したが、特にこの形式に限定するものではない。ＳＰＩ形式で燃料噴射弁が複数本のものに適用することができる。また、燃料もガソリンでもＬＰＧでも使用でき、内燃機関としても自動車、耕耘機、フォークリフト等で使用されるものに適用することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、吸入空気量が所定値以下の少流量のとき、内燃機関の各１回転毎に、複数の燃料噴射弁を交互に駆動させて燃料を供給する交互噴射制御と、吸入空気量が所定値を超える大流量のとき、内燃機関の各１回転毎に、複数の燃料噴射弁を同時に駆動させて燃料を供給する同時噴射制御とを備えたので、燃料噴射の精度を高く、かつ燃料噴射弁の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御方法の実施形態を示すタイムチャートである。
【図２】燃料噴射制御の切換点を示す図である。
【図３】燃機関の燃料噴射制御方法の実施をする装置の概略図である。
【図４】ＳＰＩ方式で従来の内燃機関の燃料噴射制御方法のタイムチャートである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気マニホールドの集合部上流側に設置した複数の燃料噴射弁（フューエルインジェクター）の１回の燃料噴射で複数の気筒に燃料を供給するシングルポイントインジェクションを採用した内燃機関の燃料噴射制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、内燃機関の吸気マニホールドの集合部上流側に燃料噴射弁を設置して各気筒に燃料を供給するシングルポイントインジェクション（ＳＰＩ）と、各気筒毎に燃料噴射弁を１本ずつ設けて、それぞれの気筒毎に燃料を供給するマルチポイントインジェクション（ＭＰＩ）がある。
ＳＰＩはＭＰＩに比べ構造が簡単であるという理由から現在でも一部でも用いられており、例えばフォークリフトのエンジン等で多用されている。
【０００３】
ＳＰＩを用いた内燃機関の燃料噴射装置として、通常は１個の燃料噴射弁を設置し、その噴射時間を制御して運転状況に対応するようにしている。
ところで、燃料噴射弁の噴射開始時期を基準として、運転状況にに応じて噴射時間を増減するようにした場合、エンジンのばらつき制御装置のばらつきなどにより燃料噴射時間が増減すると、同じ運転状況であれば燃料噴射開始時期が変わらない、各気筒に供給する燃料の分配比が崩れてしまう。すなわち、リーンになる気筒とリッチになる気筒があらわれ、何かと不都合が生じる。
【０００４】
そこで、燃料噴射開始と終了の中心時期を算出して、この噴射中心時期を基準にして燃料噴射開始時期をを決定して噴射動作を制御する方法が開示されている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、完全なるＳＰＩ方式とは言えないかも知れないが、各気筒にそれぞれ燃料噴射弁を設けるとともに、吸気マニホールドの集合部近傍にも燃料噴射弁を設けて、低負荷のときは吸気マニホールドの集合部近傍にも燃料噴射弁のみから燃料を噴射供給し、高負荷のときは各気筒に設けられた燃料噴射弁から燃料を噴射供給するようにした制御方法が開示されている（特許文献２参照）。
【０００６】
また、ＳＰＩ方式において、燃料噴射弁を２個用いて負荷の変動に対応させた制御方法が存在する。
図４にはその方法の一例が示されている。
これは、６気筒エンジンをモデルとしたもので、燃料噴射制御装置に内蔵されているエアフローメータの吸入空気量測定情報から噴射量を制御するもので、少流量の時は２個ある燃料噴射弁のうちの一方のみが燃料を噴射して各気筒に順次供給し、大流量の時は２個の燃料噴射弁を同時に駆動して各気筒に順次燃料を供給していくようにした方法である。なお、図中の記載で、例えば＃１ＣＹＬは６気筒の内の第１の気筒（シリンダ）を示し、＃ＩＮＪは２個の燃料噴射弁（インジェクタ）の内の第１の燃料噴射弁を示したものである。
また、これ以外にも、吸入空気流量の多少にかかわらず、常に２個の燃料噴射弁を同時に駆動する方法もある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−１９６４４１号公報（請求項１、図１参照）
【特許文献２】
特開平５−８７０２１号公報（請求項１、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した、ＳＰＩ方式において燃料噴射弁を２個用いて負荷の変動に対応させた制御方法の場合において、少流量には一方の燃料噴射弁のみを駆動するようにすると、その燃料噴射弁のみ使用頻度が高くなるため、耐久性が良くない。また、２個の燃料噴射弁を常に同時駆動をさせると、少流量時における分解能が低くなり精度が落ちることとなり、各ＣＹＬの燃料配分も良くない。
【０００９】
本発明の課題は、ＳＰＩ方式を用いた内燃機関において、燃料噴射の精度及び燃料配分が良く、かつ燃料噴射弁の耐久性が向上する燃料噴射制御方法の提供にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述課題を解決するために、本発明は、次のような手段を採用した。
すなわち、請求項１の発明は、内燃機関の吸気マニホールドの集合部上流側の吸気通路に複数の燃料噴射弁を設置し、これらの燃料噴射弁からの燃料噴射で前記内燃機関の複数の気筒に燃料を供給する内燃機関の燃料噴射制御方法において、吸入空気量が所定値以下の少流量のとき、複数の燃料噴射弁を交互に駆動させて燃料を供給する交互噴射制御と、吸入空気量が所定値を超える大流量のとき、複数の燃料噴射弁を同時に駆動させて燃料を供給する同時噴射制御とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１において燃料噴射弁の数は２個であることを特徴としている。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、内燃機関の燃料噴射制御方法はフォークリフトに適用することを特徴としている。
【００１３】
上記の制御方法を６気筒の内燃機関に適用すると、吸入空気量が少流量のときは内燃機関の各２／３回転毎に、複数の燃料噴射弁から交互に１気筒分の燃料を噴射し、極少流量のときには交互に２気筒分の燃料を噴射する交互噴射制御を行い、吸入空気量が所定値を超える大流量のときは、内燃機関の各２／３回転毎に、複数の燃料噴射弁から同時に２気筒分ずつ燃料を供給する同時噴射制御をおこなう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、従来の技術の項で説明した部材と同じものには同じ記号を付け説明は省略する。
図１は、２個の燃料噴射弁から６気筒の内燃機関に燃料を噴射する様子を示したタイムチャート、図２はトルクとエンジンの回転数との関係を示す図において、吸入空気量によって燃料噴射弁（インジェクタ）の駆動制御が変わる境界を示した図、図３はこの実施形態における、内燃機関の燃料噴射制御方法の実施をする装置全体の概略図である。
なお、この発明を適用する内燃機関は、内燃機関の吸気マニホールドの集合部上流側の吸気通路に複数の燃料噴射弁を設置し、これらの燃料噴射弁からの燃料噴射で前記内燃機関の複数の気筒に燃料を供給する形式のものである。
【００１５】
なお、一般に、ＳＰＩ方式ではインジェクタ１本で制御するのが普通であるが、大排気量エンジン等に使用する場合、インジェクタも大容量化が必要となる。しかしながら、大容量化すると噴射量の分解能が低下する問題がある。
【００１６】
先ず、この燃料噴射制御方法を実施する装置の概略は、図３に示すように、内燃機関（エンジン）にクランク角センサーが取り付けられており、エンジンの回転数情報は電子集中制御装置（ＥＣＭ）に入力される。また、同時に空気取入口近傍に設置されたエアフローメータからも吸入空気量情報がＥＣＭに入力される。これらの情報によって、ＥＣＭは燃料噴射装置に対し、エンジンへの燃料噴射を指令する。
【００１７】
エンジンへの燃料噴射は、例えば＃１ＩＮＪが駆動されたときには＃１ＣＹＬに対して燃料供給が行われ、次に＃２ＩＮＪが駆動されたときには＃５ＣＹＬに対して燃料が供給される。続いて、再度＃１ＩＮＪが駆動されたときには＃３ＣＹＬに対して燃料供給が行われ、以下同様に交互に繰り返し制御されている。
すなわち、エンジンの２／３回転毎に、複数の燃料噴射弁から交互に１気筒分の燃料を噴射する交互噴射制御を行う。また、吸入空気量が極少流量のときにはエンジンの４／３回転毎に交互に２気筒分の燃料を噴射する交互噴射制御を行う。これらの制御方法を交互噴射制御という。
１個の燃料噴射弁が燃料を噴射できる噴射可能最大時間は、他の燃料噴射弁が駆動開始時間直前までである。
【００１８】
このように、各燃料噴射弁が、吸入空気量に応じて、噴射可能時間の最大限を交互に噴射した場合でも、エンジンの負荷要求に応じられない場合には、エアフローメータからの吸入空気量情報がＥＣＭに対し大流量であるとの信号を入力して、今度は２個ある燃料噴射弁が同時に駆動され燃料が噴射される。同時噴射制御という。この分岐点は図２の長破線で示し、所定吸気量としている。なお、所定吸気量は、エンジンの排気量や燃料噴射弁の噴射量の関係によって種々考えられるが、計算上では、吸入空気量情報、エンジン回転情報から１気筒分の必要噴射パルス幅（Ｔｉｎｊ）を算出する。算出数式は数１に示す。
【００１９】
【数１】
【００２０】
なお、上記実施の形態では、６気筒で燃料噴射弁が２本の場合について説明したが、特にこの形式に限定するものではない。ＳＰＩ形式で燃料噴射弁が複数本のものに適用することができる。また、燃料もガソリンでもＬＰＧでも使用でき、内燃機関としても自動車、耕耘機、フォークリフト等で使用されるものに適用することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、吸入空気量が所定値以下の少流量のとき、内燃機関の各１回転毎に、複数の燃料噴射弁を交互に駆動させて燃料を供給する交互噴射制御と、吸入空気量が所定値を超える大流量のとき、内燃機関の各１回転毎に、複数の燃料噴射弁を同時に駆動させて燃料を供給する同時噴射制御とを備えたので、燃料噴射の精度を高く、かつ燃料噴射弁の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御方法の実施形態を示すタイムチャートである。
【図２】燃料噴射制御の切換点を示す図である。
【図３】燃機関の燃料噴射制御方法の実施をする装置の概略図である。
【図４】ＳＰＩ方式で従来の内燃機関の燃料噴射制御方法のタイムチャートである。
Claims (3)
- 内燃機関の吸気マニホールドの集合部上流側の吸気通路に複数の燃料噴射弁を設置し、これらの燃料噴射弁からの燃料噴射で前記内燃機関の複数の気筒に燃料を供給する内燃機関の燃料噴射制御方法において、
吸入空気量が所定値以下の少流量のとき、複数の燃料噴射弁を交互に駆動させて燃料を供給する交互噴射制御と、吸入空気量が所定値を超える大流量のとき、複数の燃料噴射弁を同時に駆動させて燃料を供給する同時噴射制御とを備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御方法。 - 前記燃料噴射弁の数は２個であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御方法。
- フォークリフトの内燃機関に適用させることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の燃料噴射制御方法。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2003160970A JP2004360599A (ja) | 2003-06-05 | 2003-06-05 | 内燃機関の燃料噴射制御方法 |
| US10/861,841 US6912999B2 (en) | 2003-06-05 | 2004-06-04 | Method of controlling fuel injection in internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003160970A JP2004360599A (ja) | 2003-06-05 | 2003-06-05 | 内燃機関の燃料噴射制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004360599A true JP2004360599A (ja) | 2004-12-24 |
Family
ID=33487499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003160970A Pending JP2004360599A (ja) | 2003-06-05 | 2003-06-05 | 内燃機関の燃料噴射制御方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6912999B2 (ja) |
| JP (1) | JP2004360599A (ja) |
Families Citing this family (2)
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| DE102015101513B4 (de) * | 2015-02-03 | 2023-01-26 | Dspace Gmbh | Computerimplementiertes Verfahren zur Berechnung und Ausgabe von Steuerimpulsen durch eine Steuereinheit |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS5819844B2 (ja) * | 1978-07-13 | 1983-04-20 | 三菱自動車工業株式会社 | 機関用燃料供給装置 |
| JPS586050B2 (ja) * | 1978-07-13 | 1983-02-02 | 三菱自動車工業株式会社 | 機関用燃料供給装置 |
| JPS6011220B2 (ja) * | 1978-12-06 | 1985-03-23 | 日産自動車株式会社 | 燃料噴射装置 |
| US4727490A (en) * | 1984-03-07 | 1988-02-23 | Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho | Running control device on cargo handling vehicles |
-
2003
- 2003-06-05 JP JP2003160970A patent/JP2004360599A/ja active Pending
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2004
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