JP2534471B2 - エンジンの燃料制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はエンジンの燃料制御装置に関する。

（従来技術） エンジンの燃料を噴射供給する電磁弁を有し、この電
磁噴射弁の噴射時期及び噴射時間をエンジンの運転状態
に応じて制御するようにした燃料噴射式エンジンにおい
ては、運転領域が変動する過渡においても燃料供給に遅
れが生じないようにエンジンの１サイクルに２回噴射す
るようになっているが、低負荷時のように吸入空気量が
少ない場合１回当りの噴射量が非常に少なくなる。

ところで、電磁噴射弁はその特性上噴射量の少ない領
域において噴射量が印加電圧時間に比例せずに非線型と
なることから、従来のように短かい時間間隔で少量ずつ
噴射する方法では燃料噴射量を精密に制御することが困
難になる。

そこで、特開昭58−57034号公報に記載されているよ
うに、基本パルスのパルス幅が所定値以下のときにはエ
ンジン１サイクル当たり１回ずつ噴射し、パルス幅が所
定値以上のときには１サイクルあたり２回ずつ噴射する
ようにした方法が知られている。

しかし、上記の噴射方法では、パルス幅が所定値以上
となった時は常時エンジン１サイクル当り２回噴射する
がそうすると以下の問題が生じる。すなわち、パルス幅
が所定値以上になるとエンジン１サイクルあたりの噴射
回数が２倍になり、そのため１サイクルあたりの無効噴
射時間も２倍になるので、１サイクルあたりの最大噴射
量が少なくなること、さらに噴射回数の増加により電磁
噴射弁や駆動回路の耐久性が損なわれることである。さ
らに、この噴射方法では、エンジンに刻々供給する燃料
噴射量が刻々吸入される吸入エア量に適合するのみで、
特に多気筒エンジンにおいて、低負荷状態から加速をす
ると、吸入空気量が増大してパルス幅が所定値以上にな
り、燃料噴射タイミングはエンジン１サイクル当り１回
から２回になる。その場合、前回の噴射燃料のうち吸気
路内に残留する燃料分まで加味して制御するものではな
いから、燃料噴射の微妙なタイミングについての問題が
残り、空燃比を精密に制御することは難しいという欠点
がある。

（発明の目的） 本発明は上記の欠点に鑑みてなされたもので、燃料噴
射量を精密に制御でき且つ加速応答性に優れるエンジン
の燃料制御装置を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明のエンジンの燃料制御装置は、第１図に示すよ
うに、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段
と、上記運転状態検出手段の出力を受け、定常運転状態
が検出されたときエンジン回転に同期した所定間隔毎に
燃料を噴射する第１噴射手段と、上記運転状態検出手段
の出力を受け、加速運転状態が検出されたとき上記所定
間隔の間のエンジン回転に同期した所定タイミング毎に
燃料を追加噴射する第２噴射手段と、上記運転状態検出
手段の出力を受け、エンジンの運転状態に応じた燃料噴
射量を上記所定間隔毎に演算する第１燃料噴射量演算手
段と、上記第２噴射手段の上記所定タイミングでエンジ
ンの運転状態に応じて演算された燃料噴射量と、上記第
２噴射手段の上記所定タイミングの直前に第１燃料噴射
量演算手段で演算された燃料噴射量との差分を演算する
第２燃料噴射量演算手段と、上記第１噴射手段で噴射す
る燃料噴射量には第１燃料噴射量演算手段により演算さ
れた燃料噴射量を用い、第２噴射手段で噴射する燃料噴
射量には第２燃料噴射量演算手段により演算された燃料
噴射量を用いる制御手段とを備えたものである。

（発明の効果） 本発明においては、以上のように、運転状態検出手段
と、第１及び第２噴射手段と、第１及び第２燃料噴射量
演算手段と、制御手段とを設けたことにより、定常運転
状態のときには燃料噴射のエンジン回転に同期した所定
間隔を比較的大きく（例えばエンジン２回転に１回噴
射）に設定して１回当りの噴射量を多くすることにより
燃料噴射弁の線型領域（印加電圧時間と噴射量が比例す
る領域）でもって燃料噴射量を精密に制御しながらも、
加速運転状態のときには、上記所定間隔の間のエンジン
回転に同期した所定タイミングで追加的に燃料を噴射す
ることにより加速応答性を向上させることができる。

しかも、上記追加的に噴射する際、上記所定タイミン
グにおけるエンジンの運転状態に応じた燃料噴射量と、
その所定タイミングの直前に所定間隔のタイミングで噴
射した燃料噴射量との差分の燃料噴射量を噴射すること
で、所定間隔の正規のタイミングと追加のタイミングと
の間で変化した運転状態における燃料分だけ供給できる
ため、加速時の空燃比の精度を向上させることができ
る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

この自動車のエンジン１は、第２図に示すように４サ
イクル４気筒エンジンで、各気筒は第１気筒・第３気筒
・第４気筒・第２気筒の順に配設され、このエンジン１
の吸気通路２には上流から順にエアクリーナ６、吸入エ
ア量を検出するエアフローメータ７、アクセルペダル
（図示略）に連動されるスロットル弁３、スロットル弁
３の下流側で各気筒へ分岐した吸気通路２に付設され制
御ユニット８によってインジェクタ駆動装置４を介して
燃料噴射量及び噴射時期が制御される電磁噴射弁５が設
けられ、上記４個の電磁噴射弁５からは各同量の燃料が
同時に噴射されるようになっている。各気筒について吸
気弁９が開かれる吸気工程では、吸気通路２を流下して
くる空気と各電磁噴射弁５から噴射された燃料とが燃焼
室10へ吸入され、また排気弁11が開かれる排気工程では
廃棄ガスが排気道路12へ排出され、触媒コンバータ13で
浄化してから外部へ排出される。

上記電磁噴射弁５を制御する制御ユニット８は、例え
ばパワートランジスタなどで構成され、エアフローメー
タ７によって検出される時々刻々の吸入エア量、ディス
トリビュータ14から出力されるイグニションパルスを基
本データとして以下に説明するような燃料噴射制御が実
行され、この制御ユニット８から出力された噴射パルス
はインジェクタ駆動装置で駆動パルスに変換後４個の電
磁噴射弁５へ印加され上記噴射パルスのパルス幅に応じ
た燃料が各電磁噴射弁５から同時に噴射される。

制御ユニット８においては、ディストリビュータ14か
らイグニションパルス（Igパルス）を受けて時々刻々の
エンジン回転数Ｎが演算されると共に、上記イグニショ
ンパルスのうち基準気筒である第１気筒が吸気工程に移
った時期つまり第４気筒に点火するイグニションパルス
の時期でもって正規の燃料噴射時期が設定される。即
ち、燃料噴射の時間間隔は原則として１サイクルに１回
つまりエンジン２回転毎に１回噴射されるが、後述のよ
うに加速時及び加速直後には１サイクル２回即ちエンジ
ン１回転毎に１回噴射される（第３図（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）参照）。

また、エアフローメータ７（以下AFMと略称する）の
出力から単位時間当りの現在の吸入エア量Qnが演算・記
憶され、現在の吸入エア量Qnと前回の吸入エア量Qbとの
差ΔＱ（＝Qn−Qb）を予め設定され記憶しているしきい
値Ａと比較することにより加速状態（ΔＱ≧Ａ）か否か
（ΔＱ＜Ａ）が判定される（第３図（ｄ）、（ｅ）、
（ｆ）参照）。

次に以上のことを前提として制御ユニットによる燃料
噴射量と噴射時期の制御について第３図により説明す
る。

燃料噴射は４気筒につき同時期になされることから、
正規の燃料噴射時期に吸入工程や排気工程にある気筒へ
は噴射燃料がタイミングよく吸入されるが、圧縮工程や
爆発工程にある気筒へは噴射燃料が直ちに吸入されずに
当該吸気路２内に残留することになる。このように、特
に多気筒エンジンにおいては各時点に噴射される燃料は
各気筒のその後の空燃比に大きな影響を及ぼすのであ
る。

加速状態へ移行した場合、その移行時期が正規の燃料
噴射時期（エンジン２回転に１回噴射という意味で、以
後1/2噴射時期と略称する）に合致するときには、その
加速状態に対応する多量の吸入エア量に比例する多量の
燃料が噴射されるため加速応答性の面で特に問題は起ら
ないが、1/2噴射時期に合致しないときにはその時点で
燃料供給量が確実に不足することから十分な加速応答性
が得られないことになる。

そこで、この場合には燃料噴射時期の時間間隔を縮
め、1/2噴射時期と1/2噴射時期との中間の時期（エンジ
ン１回転に１回噴射という意味で、以後1/1噴射時期と
略称する）にも臨時的に噴射することにより必要な燃料
を供給して十分な加速応答性が得られるようにする。も
っとも、加速状態への移行時だけでなく、加速状態の期
間中は正規の1/2噴射時期と1/1噴射時期に燃料が噴射さ
れる。

ところで、上記1/1噴射時期に臨時的に噴射される燃
料の一部は気筒によって前述のように吸気路２内に残留
することに鑑み、その直後の1/2噴射時期には減量補正
した燃料を供給することとする。例えば、第３図（ｇ）
の噴射パネルPvで1/1噴射時期に臨時的に噴射された燃
料は第４気筒及び第２気筒へはタイミングよく吸入され
るけれども、第１気筒及び第３気筒へは吸入されず残留
することになる。そして、噴射パルスPvの直後の1/2噴
射時期に噴射される燃料は第１気筒と第３気筒へタイミ
ングよく吸入されることから、仮に噴射パルスPwで減量
補正しない燃料を供給する場合には、第１気筒及び第３
気筒についてオーバーリッチとなることは避けられない
ことから、次の噴射パルスPwで噴射される燃料について
減量補正する。

しかし、上記減量補正により第１気筒と第３気筒につ
いては空燃比が適正に調整されるけれども、上記減量補
正を行う1/2噴射時期の直後には第４気筒と第２気筒に
ついては燃料不足を来すことは避けられないため、上記
1/2噴射時期の直後の1/1噴射時期にも噴射パルスPxで臨
時的に噴射して減量分を補うことにより第４気筒と第２
気筒について空燃比を適正化する。以上のように燃料噴
射量と噴射時期とを精密に制御することにより、加速応
答性を確保しながら各気筒について空燃比の過不足を極
力小さくして空燃比を適正に維持することが可能とな
る。

次に、燃料噴射量と噴射時期について具体的に説明す
る。

各電磁噴射弁５から供給される燃料噴射量は制御ユニ
ット８からインジェクタ駆動回路４へ出力される噴射パ
ルスの印加電圧時間に比例するが、一定パルス電圧では
燃料噴射量は噴射パルスのパルス幅τに比例する。もっ
とも、上記パルス幅τに無効時間を加味する必要がある
が、無効時間については省略して説明する。各電磁噴射
弁５からの燃料噴射量すなわち噴射パルスのパルス幅τ
が、前述した前回の吸入エア量Qbと現在の吸入エア量Qn
とを基礎データとして次のように演算され、これに基い
て燃料噴射制御が実行される。

（１） 非加速状態における噴射パルスPo: 下記の特殊な場合以外原則としてパルス幅τは、τｏ
＝Ｋ×Qn/Nn、で演算される。但し、Nnは現在のエンジ
ン回転数、Ｋは実験等により得られる比例定数で、上記
τｏはエンジン２回転分の燃料に対応する値である。こ
の噴射パルスPoは前述した正規の1/2噴射時期に印加さ
れる。

（２） 加速状態における1/2噴射時期の噴射パルスPu: 上記（１）の場合と同様にパルス幅τは、τｕ＝Ｋ・
Qn/Nnで演算され、この噴射パルスPuは当該1/2噴射時期
に印加される。

（３） 加速状態における1/1噴射時期の噴射パルスPv: パルス幅τは、τｖ＝Ｋ（Qn/Nn−Qb/Nb）、で演算さ
れる。但し、Nbは前回のエンジン回転数である。上記の
ようにQb/Nbを演算するのは前回供給済みの燃料相当分
を除いて正味不足する燃料だけを追加供給するためであ
る。上記噴射パルスPvは当該1/1噴射時期に印加され
る。

（４） 非加速状態における噴射パルスであって、上記
（３）の噴射パルスPvの直後の1/2噴射時期の噴射パル
スPw: パルス幅τは、τｗ＝Ｋ・Qn/Nn−C1・τｖ、で演算
される。上記C1・τｖは上記（３）の噴射パルスPvで噴
射された燃料のうち第１気筒や第３気筒への吸気通路２
に残留している燃料に相当し、係数C1（０＜C1＜1.0）
は実験等に基いて設定される。要するに、噴射パルスPv
で供給された燃料のうち一部の気筒へ吸入されずに残留
している燃料分だけ減量補正することにより、上記一部
の気筒についてオーバーリッチになるのを防止するため
である。上記噴射パルスPwは当該1/2噴射時期に印加さ
れる。

（５） 非加速状態における噴射パルスであって、上記
（４）の噴射パルスPwの直後の1/1噴射時期の噴射パル
スPx: パルス幅τは、τｘ＝C1・C2・τｖ、で演算される。
上記C1・C2・τｖは上記（４）の減量補正により第４気
筒や第２気筒について不足する燃料に相当し、係数C2
（０＜C2＜1.0）は実験等に基いて設定される。要する
に、上記（４）における減量補正の結果一部の気筒につ
いて不足する燃料分だけ追加補正することにより上記一
部の気筒についてオーバーリーンになるのを防止するた
めである。上記噴射パルスPxは当該1/1噴射時期に印加
される。

次に制御ユニット８の作動を第４図のフローチャート
に基づいて説明する。

点火タイミング以外の時は、ステップ101〜104にて吸
気量Qn、回転数Nnを計測して基本噴射パルスτ０を設定
するが点火のタイミングが来るまでこのループを回り続
ける。

ステップ104で点火のタイミングと判定されると、ス
テップ105に進んでIGに１が加えられ、さらにステップ1
06に進みIG≠２の時（点火気筒が２または３）はステッ
プ101にもどる。IG＝２の時はステップ107に進んでＴに
１を加え、さらにステップ108で今回の基本パルス幅τ
０から前回の噴射パルス幅τｂを引いた値をτｖにセッ
トする。

ステップ109では今回計測した吸気量Qnと前回計測し
た吸気量Qbの偏差が加速判定値Ａ以上の場合は加速状態
であると判定してステップ110で加速フラッグFaccに１
をセットし、そうでない場合は加速でないと判定されス
テップ111でFaccに０をセットする。ステップ112ではＴ
＝２であれば1/2噴射を行うためにステップ113〜116に
進み、Ｔ≠２であれば1/1噴射時期であるため、119〜12
4に進むようにしたものである。

ステップ113では前回1/1噴射しているかどうかを噴射
フラックPaccによって判定しており、前回1/1噴射して
いない時はステップ103で求められた基本噴射パルスτ
０を噴射パルスτにセットする。また、前回1/1噴射し
ておればステップ115へ進み、1/1噴射で噴射された燃料
を補正するτｗ、τを設定する。こうして噴射パルスτ
がセットされた後ステップ116でＴに０をセットしてい
る。一方、ステップ112で1/1噴射時期であると判定され
るとステップ119〜124に進む。

ステップ119でFacc＝１（加速状態である）と判定さ
れるとステップ120で噴射フラッグPaccに１をセット
し、ステップ108で設定されたτｖを噴射パルスτにセ
ットする。また、ステップ119でFacc≠１（加速状態で
ない）と判定されるとステップ112へ進み、噴射フラッ
グPacc＝１（1/1噴射した）と判定されるとステップ123
へ進みステップ115で設定されたパルス幅で噴射された
燃料を補正するτｘ、τを設定し、ステップ124で噴射
フラッグPaccに０をセットし、ステップ122でPacc≠１
（1/1噴射してない）と判定されると燃料を噴射せずに
ステップ118へ進む。

また、ステップ117はステップ114、115、121、123で
設定された噴射パルス幅τで燃料を噴射し、ステップ11
8では次回の計算のためにIG、τｂ、Qbをセットしてい
る。但し、ステップ124でPacc＝０とするのは、２回目
の1/1噴射による補正は噴射と考えないためである。
尚、上記フローチャートでは点火してから演算して噴射
しているが、実際には前回の点火後に演算をし、その後
点火と同時に噴射する方が望ましい。

以上説明したように、上記実施例の燃料制御装置によ
れば、１回当たりの燃料噴射量が多くなるように加速状
態でないときには原則として1/2噴射時期にを噴射する
ことにより、電磁噴射弁５の特性上避けられない非線型
領域（印加電圧時間と噴射量とが比例しない領域）を避
けて線型領域（印加電圧時間と噴射量とが比例する領
域）でもって燃料噴射量を精密に制御することができ
る。そして、加速状態のときには1/1噴射時期にも臨時
的に噴射することにより加速応答性を確保する一方、加
速状態終了後には正規の1/2噴射時期の噴射量を減量補
正すると共に上記減量補正の次の1/1噴射時期に上記減
量分の一部を補うことにより、加速時の臨時的噴射の影
響を逐次修正して空燃比を過不足なく適正な値に維持す
ることが出来る。要するに、燃料供給量を精密に制御す
ること、加速時における加速応答性を確保すること、加
速応答性を高めた結果現れる影響を精密に修正するこ
と、などが可能となる。

尚、上記加速状態の判定については、スロットルバル
ブ３の開度の検出信号を時間微分して得られる信号に基
いて判定してもよい。上記制御ユニット８はディジタル
コンピュータで構成してもよく、エンジン１は４気筒以
外の２気筒や３気筒のエンジンでもよくまた気筒群毎に
同時噴射する形式の多気筒エンジンであってもよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は本発明の
構成を示すブロック図、第２図は本発明の実施例の全体
構成図、第３図（ａ）〜（ｇ）は第２図に示す制御ユニ
ットが実行する制御の動作タイムチャート、第４図は制
御ユニットの作動手順を示すフローチャートである。 ４……インジェクタ駆動装置、５……電磁噴射弁、７…
…エアフローメータ、８……制御ユニット、14……ディ
ストリビュータ。

フロントページの続き (72)発明者 川口 博之 広島県安芸郡府中町新地３番１号 東洋 工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−108868（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−59322（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−137323（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの運転状態を検出する運転状態検
   出手段と、 上記運転状態検出手段の出力を受け、定常運転状態が検
   出されたときエンジン回転に同期した所定間隔毎に燃料
   を噴射する第１噴射手段と、 上記運転状態検出手段の出力を受け、加速運転状態が検
   出されたとき上記所定間隔の間のエンジン回転に同期し
   た所定タイミング毎に燃料を追加噴射する第２噴射手段
   と、 上記運転状態検出手段の出力を受け、エンジンの運転状
   態に応じた燃料噴射量を上記所定間隔毎に演算する第１
   燃料噴射量演算手段と、 上記第２噴射手段の上記所定タイミングでエンジンの運
   転状態に応じて演算された燃料噴射量と、上記第２噴射
   手段の上記所定タイミングの直前に第１燃料噴射量演算
   手段で演算された燃料噴射量との差分を演算する第２燃
   料噴射量演算手段と、 上記第１噴射手段で噴射する燃料噴射量には第１燃料噴
   射量演算手段により演算された燃料噴射量を用い、第２
   噴射手段で噴射する燃料噴射量には第２燃料噴射量演算
   手段により演算された燃料噴射量を用いる制御手段と、 を備えたことを特徴とするエンジンの燃料制御装置