JP2566803B2 - 内燃機関の電子制御燃料噴射装置 - Google Patents

内燃機関の電子制御燃料噴射装置

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JP2566803B2 JP63003693A JP369388A JP2566803B2 JP 2566803 B2 JP2566803 B2 JP 2566803B2 JP 63003693 A JP63003693 A JP 63003693A JP 369388 A JP369388 A JP 369388A JP 2566803 B2 JP2566803 B2 JP 2566803B2
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、内燃機関の電子制御燃料噴射装置に関す
る。
〈従来の技術〉 従来の内燃機関の電子制御燃料噴射装置としては、吸
気マニホールドの各気筒への分岐部より下流(マニホー
ルド・ブランチ部又は吸気ポート)に各気筒毎に燃料噴
射弁を設けるいわゆるマルチポイントインジェクション
(MPI)システムと、吸気マニホールドのコレクタ部よ
り上流(通常はスロットル弁上流)に全気筒共通に単一
の燃料噴射弁を設けるいわゆるシングルポイントインジ
ェクション(SPI)システムとがあり、加速性能につい
てみれば、燃料噴射弁からシリンダまでの距離が短く噴
射燃料到達遅れ時間の少ないMPIシステムの方がよい。
また、燃料噴射弁は、機関運転条件に応じて定められ
た燃料噴射パルス巾の時間開弁して、そのパルス巾に対
応する量の燃料を噴射するので、燃料噴射弁に供給する
燃料の圧力をMPIシステムの場合は燃料噴射弁が存する
吸気マニホールド内の吸入負圧に対し一定の差圧をもっ
た圧力に制御する燃料圧力制御器(実開昭60−192264号
公報等参照)を設けている。
〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、MPIシステムにおいて、急加速パター
ンを考えると、加速直後、加速を検知して燃料噴射量を
増量するものの、加速検知遅れ時間,補正演算遅れ時
間,燃料噴射弁応答遅れ時間,噴射燃料到達遅れ時間を
含む総遅れ時間の間に、マニホールド・コレクタ部の充
填空気量がシリンダに流入し、第5図に示すように、必
ず初期リーン化に至る。このため、加速時の運転性不良
(レスポンス悪化)や、エミッション悪化を生じてい
た。
本発明は、このような実情に鑑み、加速をしてから増
量補正された燃料がシリンダに到達するまでの遅れ時間
の間に、マニホールド・コレクタ部の充填空気量による
初期リーン化を可及的に防止できるようにすることを目
的とする。
〈課題を解決するための手段〉 このため、本発明は、第1図に示すように、吸気マニ
ホールド6の各気筒への分岐部より下流に各気筒毎に第
1の燃料噴射弁7を設けると共に、吸気マニホールド6
のコレクタ部より上流に第2の燃料噴射弁8を設ける。
そして、これら第1及び第2の燃料噴射弁7,8に供給す
る燃料の圧力を第1の燃料噴射弁7が存する吸気マニホ
ールド6内の吸入負圧に対し一定の差圧をもった圧力に
制御する燃料圧力制御器10を設ける。
一方、機関運転条件と所定の分担率とに基づいて第1
の燃料噴射弁7による第1の燃料噴射量を演算する第1
の燃料噴射量演算手段aと、機関運転条件と所定の分担
率とに基づいて第2の燃料噴射弁8による第2の燃料噴
射量を演算する第2の燃料噴射量演算手段bと、この第
2の燃料噴射量演算手段による第2の燃料噴射量を吸入
負圧を示すパラメータで補正する補正手段cとを設け
る。
〈作用〉 上記の構成においては、吸気マニホールドの各気筒へ
の分岐部より下流に各気筒毎に設けた第1の燃料噴射弁
より機関運転条件に応じて定まる燃料噴射量に対し所定
の分担率(例えば80%)の第1の燃料噴射量分の燃料を
噴射させ、吸気マニホールドのコレクタ部より上流に設
けた第2の燃料噴射弁より機関運転条件に応じて定まる
燃料噴射量に対し所定の分担率(例えば20%)の第2の
燃料噴射量分の燃料を噴射させる。
従って、第2の燃料噴射弁からの噴射燃料で吸気マニ
ホールドのコレクタ部は常に予混合の状態にあり、加速
をしてから増量補正された燃料がシリンダに到達するま
での遅れ時間の間に、マニホールド・コレクタ部の充填
分がシリンダに流入するに際し、この充填分は予混合の
状態にあるので、初期リーン化を可及的に防止できる。
また、第1及び第2の燃料噴射弁に対し、これらに供
給する燃料の圧力を制御する燃料圧力制御器を1つとし
てコスト低減を図る一方、この燃料圧力制御器は、第1
の燃料噴射弁にあわせて、吸気マニホールド内の吸入負
圧に対し一定の差圧をもった圧力に制御するものとして
いる。
このため、第2の燃料噴射弁の配置される雰囲気を考
慮して第2の燃料噴射量の補正をする要があり、第2の
燃料噴射量を吸入負圧を示すパラメータで補正すること
として、適正化を図る。
〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を説明する。
第2図において、機関1の各気筒には、エアクリーナ
2から吸気ダクト3,スロットルチャンバ4中のスロット
ル弁5,吸気マニホールド6のコレクタ部6a及び各ブラン
チ部6bを経て空気が吸入される。
ここで、吸気マニホールド6の各ブランチ部6bにそれ
ぞれ第1の燃料噴射弁7が設けられている。
また、スロットルチャンバ4のスロットル弁5上流に
第2の燃料噴射弁8が設けられている。この例ではスロ
ットル弁5上流としたが、吸気マニホールド6のコレク
タ部6a上流であればよい。
これら第1及び第2の燃料噴射弁7,8は、共に、ソレ
ノイドに通電されて開弁し、通電停止されて閉弁する電
磁式燃料噴射弁であって、後述するコントロールユニッ
ト20からの駆動パルス信号により通電されて開弁し、図
示しない燃料ポンプから圧送されて燃料圧力制御器(プ
レッシャレギュレータ)10により所定の圧力に調整され
た燃料を噴射供給する。
燃料圧力制御器10は、吸気マニホールド6内の吸入負
圧が導かれる基準圧力室11と、この基準圧力室11に対し
ダイアフラム12を介して隔てられ燃料ポンプ(図示せ
ず)と燃料噴射弁7,8との間の配管中に介在する制御室1
3と、この制御室13に設けられた燃料タンク(図示せ
ず)への戻し口14と、ダイアフラム12に取付けられスプ
リング15により戻し口14閉止方向に付勢される弁体16と
を備え、制御室13内の圧力と基準圧力室11内の圧力との
差圧が所定値以上になったときにダイアフラム12の変位
により弁体16が戻し口14を開いて余剰燃料を燃料タンク
に戻すことにより、燃料噴射弁7,8に供給する燃料の圧
力を吸気マニホールド6内の吸入負圧に対し一定の差圧
(例えば2.55kg/cm2)をもった値に制御する。
コントロールユニット20は、CPU,ROM,RAM,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、各種のセンサからの入力信号を受け、後述の
如く演算処理して、第1及び第2の燃料噴射弁7,8の作
動を制御する。
前記各種のセンサとしては、吸気ダクト3中に熱線式
のエアフローメータ21が設けられていて、吸入空気流量
Qに応じた信号を出力する。
また、クランク角センサ22が設けられていて、4気筒
の場合、クランク角180゜毎の基準信号とクランク角1
〜2゜毎の単位信号とを出力する。ここで、基準信号の
周期、あるいは所定時間内の単位信号の発生数を計測す
ることにより、機関回転数Nを算出可能である。
この他、機関1の冷却水温Twを検出する水温センサ2
3,スロットル弁5の開度TVOを検出するポテンショメー
タ式のスロットルセンサ24等が設けられている。
ここにおいて、コントロールユニット20は、第3図に
フローチャートとして示す燃料噴射量制御ルーチンに従
って、第1及び第2の燃料噴射弁7,8による燃料噴射量
を制御する。
ステップ1(図にはS1と記してある。以下同様)で
は、吸入空気量流量Qと機関回転数Nとに基づいて基本
燃料噴射量Tp=K・Q/N(Kは定数)を演算する。
ステップ2では、基本燃料噴射量Tpをベースにして、
第1の燃料噴射弁7による分担率(1−M),各種補正
係数COEFを掛け、電圧補正分Tsを加えて、第1の燃料噴
射弁7による最終的な燃料噴射量Ti1=Tp・(1−M)
・COEF+Tsを演算する。この部分が第1の燃料噴射量演
算手段に相当する。
尚、第1の燃料噴射弁7による分担率(1−M)は、
第2の燃料噴射弁8による分担率Mを基礎とするもの
で、M=0.2〜0.5程度とし、場合によっては機関運転条
件によって可変とする。
また、各種補正係数COEFは冷却水温Twやスロットル弁
開度変化量ΔTVO等により定められ、電圧補正分Tsはバ
ッテリ電圧により定められる。
ステップ3では、吸入負圧を示すパラメータであると
ころの基本燃料噴射量Tpからマップを参照して吸入負圧
補正係数Bを検索する。
ステップ4では、基本燃料噴射量Tpをベースにして、
第2の燃料噴射弁8による分担率M,各種補正係数COEFを
掛け、更に吸入負圧補正係数Bを掛け、電圧補正分Tsを
加えて、第2の燃料噴射弁8による最終的な燃料噴射量
Ti2=Tp・M・COEF・B+Tsを演算する。この部分が第
2の燃料噴射量演算手段と補正手段とに相当する。
このようにして、第1の燃料噴射量Ti1及び第2の燃
料噴射量Ti2が求まると、第1の燃料噴射弁7に対し
て、機関1/2回転に1回(各第1の燃料噴射弁7につい
てみれば機関2回転に1回)、所定のタイミングで、か
つ所定の順序で、第1の燃料噴射量Ti1に相応するパル
ス巾の駆動パルス信号が出力されて、燃料噴射がなさ
れ、また、第2の燃料噴射弁8に対して、機関1/2回転
に1回のタイミングで、第2の燃料噴射量Ti2に相応す
るパルス巾の駆動パルス信号が出力されて、燃料噴射が
なされる。
この結果、吸気マニホールド6の各ブランチ部6bに第
1の燃料噴射弁7より機関運転条件に応じて定まる燃料
噴射量に対し所定の分担率(例えば80%)の第1の燃料
噴射量分の燃料の噴射がなされると共に、スロットルチ
ャンバ4に第2の燃料噴射弁8より機関運転条件に応じ
て定まる燃料噴射量に対し所定の分担率(例えば20%)
の第2の燃料噴射量分の燃料の噴射がなされる。
従って、第2の燃料噴射弁8からの噴射燃料で吸気マ
ニホールド6のコレクタ部6aは常に予混合の状態にあ
り、急加速時に、加速をしてから増量補正された燃料が
シリンダに到達するまでの遅れ時間の間に、コレクタ部
6aの充填分がシリンダに流入するに際し、この充填分は
予混合の状態にあるので、初期リーン化を可及的に防止
できる。
また、第1及び第2の燃料噴射弁7,8に対し、これら
に供給する燃料の圧力を制御する燃料圧力制御器10を1
つとしてコスト低減を図る一方、この燃料圧力制御器10
は、第1の燃料噴射弁7にあわせて、吸気マニホールド
6内の吸入負圧に対し一定の差圧をもった圧力に制御す
るものとしているが、第2の燃料噴射弁8については、
その配置される雰囲気を考慮して第2の燃料噴射量Ti2
を吸入負圧を示すパラメータ(この例では基本燃料噴射
量Tp)に基づく吸入負圧補正係数Bで補正することとし
て、適正化を図ることができる。
すなわち、燃料圧力制御器10は、第4図に示すよう
に、第1の燃料噴射弁7への燃料圧力をそれが配置され
る吸気マニホールド6内の圧力(吸入負圧)に対して一
定の差圧(2.55kg/cm2)になるように制御している。従
って、この燃料圧力制御器10を共用して、第2の燃料噴
射弁8への燃料圧力を制御すると、第2の燃料噴射弁8
はスロットル弁5上流したがって大気圧中に配置してあ
るので、第2の燃料噴射弁8のその配置される雰囲気に
対する燃料圧力(差圧)は第4図にXで示すように吸入
負圧の増大に伴って小さくなり、結果として燃料噴射量
が減少する。そこで、吸入負圧に応じて第2の燃料噴射
弁8の燃料噴射量を補正する必要があり、このために吸
入負圧を示すパラメータに依存する吸入負圧補正係数B
を設けて、吸入負圧が増大するに伴って第2の燃料噴射
弁8の燃料噴射量を増量補正するのである。
尚、吸入負圧を示すパラメータとして、この例では負
荷に相当する基本燃料噴射量Tpを用いたが、この他、吸
気マニホールドに圧力センサを設けて吸入負圧を検出
し、これを用いてもよく、さらには、TVO/NあるいはA/N
(Aはスロットル弁部の開口面積)を用いてもよい。
〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、吸気マニホール
ドの各気筒への分岐部より下流に各気筒毎に設けた第1
の燃料噴射弁とは別に、吸気マニホールドのコレクタ部
より上流に設けた第2の燃料噴射弁より機関運転条件に
応じて定まる燃料噴射量に対し所定の分担率の燃料を噴
射させるため、第2の燃料噴射弁からの噴射燃料で吸気
マニホールドのコレクタ部は常に予混合の状態にあり、
加速をしてから増量補正された燃料がシリンダに到達す
るまでの遅れ時間の間に、マニホールド・コレクタ部の
充填分がシリンダに流入するに際し、この充填分は予混
合の状態にあるので、初期リーン化を可及的に防止でき
る。
また、第1及び第2の燃料噴射弁に対し、これらに供
給する燃料の圧力を制御する燃料圧力制御器を1つとし
てコスト低減を図る一方、この燃料圧力制御器は、第1
の燃料噴射弁にあわせて、吸気マニホールド内の吸入負
圧に対し一定の差圧をもった圧力に制御するものとする
が、第2の燃料噴射弁の配置される雰囲気を考慮して、
第2の燃料噴射弁の燃料噴射量を吸入負圧を示すパラメ
ータで補正することとしたため、燃料噴射量の適正化を
図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第2図は
本発明の一実施例を示すシステム図、第3図は燃料噴射
量制御ルーチンのフローチャート、第4図は燃料圧力制
御器の圧力制御特性を示す図、第5図は従来の問題点と
して加速時の空燃比特性を示す図である。 1……機関、4……スロットルチャンバ、5……スロッ
トル弁、6……吸気マニホールド、6a……コレクタ部、
6b……ブランチ部、7……第1の燃料噴射弁、8……第
2の燃料噴射弁、10……燃料圧力制御器、20……コント
ロールユニット、21……エアフローメータ、22……クラ
ンク角センサ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】吸気マニホールドの各気筒への分岐部より
    下流に各気筒毎に設けられた第1の燃料噴射弁と、吸気
    マニホールドのコレクタ部より上流に設けられた第2の
    燃料噴射弁と、これら第1及び第2の燃料噴射弁に供給
    する燃料の圧力を吸気マニホールド内の吸入負圧に対し
    一定の差圧をもった圧力に制御する燃料圧力制御器とを
    備え、更に、機関運転条件と所定の分担率とに基づいて
    第1の燃料噴射弁による第1の燃料噴射量を演算する第
    1の燃料噴射量演算手段と、機関運転条件と所定の分担
    率とに基づいて第2の燃料噴射弁による第2の燃料噴射
    量を演算する第2の燃料噴射量演算手段と、この第2の
    燃料噴射量演算手段による第2の燃料噴射量を吸入負圧
    を示すパラメータで補正する補正手段とを備えることを
    特徴とする内燃機関の電子制御燃料噴射装置。
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