JP2625681B2 - 内燃機関の燃料噴射時期制御装置 - Google Patents

内燃機関の燃料噴射時期制御装置

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JP2625681B2
JP2625681B2 JP61135646A JP13564686A JP2625681B2 JP 2625681 B2 JP2625681 B2 JP 2625681B2 JP 61135646 A JP61135646 A JP 61135646A JP 13564686 A JP13564686 A JP 13564686A JP 2625681 B2 JP2625681 B2 JP 2625681B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は内燃機関の燃料噴射時期制御装置に関す
る。
(従来の技術) 燃料噴射装置は計量精度の高さから採用されるもので
あるが、さらに機関の各運転状態に即応させるべく噴射
時期を制御するようにした装置が提案されている。
このような装置を適用したものとして、ディーゼル機
関と同様に直接燃焼室に燃料を噴射供給するようにした
直接噴射式機関があり、予混合気燃焼を行わせにくいの
で、噴射時期を精密に制御することが要求されるもので
ある(特開昭58−178835号公報参照)。たとえば、低負
荷時においては着火を確実にするため噴射終了時期は点
火時期の直前がよく、また高負荷時においてはできるだ
け予混合気化を促進させるため噴射終了時期は早めがよ
い。
そこで、このような最適な噴射終了時期Θfを予め記
憶させておく一方で、運転状態に応じて設定されている
噴射パルス幅Pwをクランク角単位に変換して角度相当量
Pwθを求め、この角度相当量Pwθだけ前記噴射終了時期
Θfよりも早い時期を噴射開始時期として燃料噴射を行
わせるのである。
(発明が解決しようとする問題点) ところで、このような装置では、通常、燃料の噴射周
期に同期した基準信号(たとえば上死点信号等)の入力
時にだけ噴射パルス幅Pwを演算、つまり1つの気筒の1
回の噴射について一度しか噴射パルス幅Pwを演算してお
らず、かつこの時点で噴射開始時期のセットが行われる
ので、Pwの演算時期と噴射開始時期までの間、すなわち
噴射開始時期のセット終了後に運転状態が変化した場合
にはもはや噴射開始時期を変更することはできず、した
がって実際の運転状態の変化に即応させることができな
くなる場合が生じる。特に急加速があると要求される燃
料量が多くなるので、それだけ早く噴射開始を行う必要
があるが、セット直後にあってはそれができないので、
燃料量の一部が吸入されずに残り、これにより空燃比を
加速要求に応じたものとすることができず、加速応答性
が不良となる。
なお、各インジェクタを吸気行程に合わせて各気筒毎
に開弁する、いわゆる独立噴射方式において、エンジン
運転条件に応じて噴射開始時期を変えるようしたものが
あるが(特開昭59−297335号公報参照)、このものにお
いても、1つの気筒の1つの噴射について一度しか噴射
パルス幅Pwを演算しないので、同じ問題が生じる。
一方、このような運転状態の変化に対応させて空燃比
を適切に保とうとすると、一旦セットした噴射開始時期
を変更するためのロジックがあらたに必要となり(多気
筒ではどの気筒に対して変更を行うのかという判定がさ
らに必要となる。)、制御を複雑化してしまう。
この発明はこのような従来の問題点に着目してなされ
たもので、クランク角の現在位置Θxと噴射終了時期と
してのクランク角の限界位置(以下単に限界位置と称
す。)Θとの角度差Δ(=Θ−Θx)と運転状態に
応じた噴射パルス幅の角度相当量Pwθとを燃料噴射周期
よりも微細な制御周期で演算し、ΔとPwθとの両者の比
較を同じく燃料噴射周期よりも微細な制御周期で行い、
Δ≦Pwθとなった時点で噴射を開始するようにした燃料
噴射時期制御装置を提供することを目的とする。
(問題点を解決するための手段) この発明では、第1図に示すようにクランク角センサ
からの信号よりクランク角の現在位置Θxを検出する手
段1と、運転状態に応じた噴射パルス幅Pwを燃料噴射周
期よりも微細な制御周期で演算する手段2と、この噴射
パルス幅Pwを前記微細な制御周期毎にクランク角単位に
変換して角度相当量Pwθを求める手段3と、所定の噴射
終了時期をクランク角の限界位置Θとして設定する手
段4と、この限界位置Θと現在位置Θxとの角度差Δ
を前記微細な制御周期毎に演算する手段5と、この角度
差Δと前記噴射パルス幅角度相当量Pwθとを前記微細な
制御周期毎に比較する手段6と、この比較結果に基づき
Δ≦Pwθとなった時点で噴射開始時期と判断して噴射開
始信号を出力する手段7と、この信号に基づいて燃料噴
射弁を駆動する手段8とを設けた。
(作用) このように構成すると、本発明では、限界位置Θ
現在位置Θxとの角度差Δと噴射パルス幅の角度相当量
Pwθとを燃料噴射周期よりも微細な制御周期で連続的に
比較し、Δ≦Pwθとなった時点で噴射を開始するので、
1つの気筒の1回の噴射についてその噴射開始の直前ま
で運転状態が変化するとき、これに対応してPwθ(つま
り噴射開始時期)が変化していくことから、簡単なロジ
ックでありながら噴射開始の直前まで運転状態の変化に
対応した噴射開始時期の設定が可能となる。特に、急加
速要求が噴射開始の直前まで生じたときには、これに応
じて噴射開始時期が早められ、加速時に要求される燃料
量を残らず吸入させることができ、これによって良好な
加速応答性が得られる。
以下実施例を用いて説明する。
(実施例) 実施例の機械的構成にはこの発明の特徴部分がないの
で特に図示しないが、燃料噴射式機関に適用するもので
ある点で変わりはない。すなわち、機関の吸気ポートに
燃料噴射弁が設けられ、この噴射弁から噴射される燃料
噴射量(噴射パルス幅Pw)並びにその噴射時期はコント
ロールユニット(たとえばマイクロコンピュータから構
成される。)にて運転状態変数に基づき制御される。運
転状態を検出する手段にはクランク角センサ、吸入空気
量センサ、車速センサ、機関温度センサ、各種スイッチ
類があり、これらの信号がコントロールユニットに入力
されている。
ここに、噴射パルス幅Pwは基本的には機関回転数Nと
吸入空気量Qaとを用いてPw=K・Qa/N(ただし、Kは定
数。)にて求められ、これが他の運転変数(機関水温
等)にて補正されるものである。
ところで、このようにして演算される噴射パルス幅を
立ちあげる時期(噴射開始時期)はクランク角の現在位
置Θxと限界位置Θとの角度差Δ(=Θ−Θx)が
噴射パルス幅の角度相当量Pwθと一致したときである。
そして従来例ではPwθを求めたときに、ΘよりPwθだ
け前のクランク角位置を噴射開始時期としてセットする
ものであった。このため、セットした位置から噴射開始
される間に運転変化(Pwθの変化)があってもPwθを変
更することができなかった。
そこで、この発明では角度差ΔとPwθとを微細周期毎
に比較し、Δ≦Pwθである場合に噴射開始信号を出力、
すなわちPwθを微細周期毎に演算してΔとの比較を行わ
せるように構成する。ここに、噴射開始時期を決定する
因子の1つであるPwθが運転状態に応じて刻々変化する
ので、刻々変化する運転状態に対応させるためには、そ
のつどPwθを演算して噴射開始の決定に取り込むのがよ
く、このため短い制御周期毎にそのときのPwθを噴射開
始に反映させるのである。
この場合、PwθについてはPwをクランク角単位に変換
すれば求まるので問題ないが、Pwθと比較されるΔをい
かに設定するかが重要であり、この発明の特徴部分とな
る。すなわち、この発明では、Δを幾何学的な処理によ
り設定するようにしたものであり、これを第4図に基づ
いて説明する。
同図は特定気筒についてのΔの特性を示し、仮に限界
位置Θが図示の位置にあるとすると、当点火サイクル
のΔ(Δ)は横軸を現在位置Θxとして図示の直線で
表すことができる。なお、ΔはΔを720゜オフセッ
トした(遅らせた)直線である。また、1点火サイクル
は720゜を周期として繰り返されるので、Δの設定につ
いても720゜を周期として実行される。
一方、噴射パルス幅の角度相当量PwθはΘxの変化に
応じて変化するのであるが、ここでは説明の便宜上一定
値として表している。
ここに、前提となる値(ΔとPwθ)が図上に設定さ
れたので、次には直線ΔとPwθとの関係をいかに評価
するかであるが、限界位置Θを越えた直後の位置Θ
(Θ<Θ<Θ)においては、もはや燃料を燃焼室
へと吸入させることはできないのであるから、この場合
には噴射開始信号が出力されないように処理する必要が
ある。
そこで、この位置ΘにおけるΔ上の値(ΔB1)は
負の値であるから720゜オフセットさせ(直線Δ上の
値ΔB2に移行させる。)、この値ΔB2とPwθとを比較さ
せると、ΔB2>Pwθとなり、噴射開始信号が出力される
ことはない。
したがって、Θ以降微細な所定周期毎に同様の操作
が繰り返されるが、ΘになるとΔC2とPwθとが一致す
るので、噴射開始信号が出力される。すなわち、この例
ではΘが噴射開始時期である。なお、以後同様にして
Θまで噴射開始信号が出力される。
次に、以上にて説明したΔの設定と設定したΔとPwθ
との比較を行う動作を実現するのが第2図の流れ図であ
り、同図は微細な所定周期毎に実行されるものである。
図中の番号は処理番号を表している。同図において、ス
テップ11〜13は第1図の手段5、ステップ16は同図の手
段6、ステップ17は同図の手段7の機能にそれぞれ相当
する。すなわち、現在位置Θxと限界位置Θとの差Δ
(=Θ−Θx)が負の値である場合には、720を加算
した値(第4図における直線Δ上の値Δx2に相当す
る。)を改めてΔとおき、このΔとPwθとを比較する
(ステップ11〜16)。そしてΔ≦Pwθである場合には噴
射開始信号を出力させる(ステップ17)。
なお、ステップ16で用いられるPwθは運転状態に応じ
て変化する値であるため、第3図に示す別のルーチンに
て微細な所定周期毎に求めるようにしてあり、これが第
2図において読み出されて使用されるのである。なお、
同図のステップ21,22が第1図の手段2、ステップ23が
同図の手段3の機能にそれぞれ相当する。
以上のように構成した場合の作用を説明すると、この
実施例では運転条件に応じて変化するPwθが微細な所定
周期毎に求められ、これが所定周期毎にΔと比較され
る。
たとえば、第4図において定常状態にあったものがΘ
より加速が行なわれたとすると、要求される燃料量が
大きくなるのだから、Pwθは1点鎖線のように変化す
る。したがって、この場合には定常状態が接続されたと
した場合に噴射の開始される位置Θより早い位置にて
噴射を開始しなければ、この過渡時の運転状態に応じた
要求燃料量をすべて燃焼室に吸入させることができなく
なる。
このような運転変化に対し、この実施例ではPwθとΔ
とが一致する位置、すなわちΘよりも早い位置Θ
より噴射が開始されるので、このときの過渡運転変化に
即応してすべての燃料量を燃焼室に吸入させることがで
きる。これは微細な所定周期毎にPwθを演算して比較を
行わせているからである。
ところが、従来例では基準信号の入力時を基準として
Pwθの演算を行い、この時点で噴射開始時期をセットし
てしまうので、この基準信号がたとえば、同図のΘ
りも前に立ち上がるとすると、この時点で噴射開始はΘ
からであるとセットされ、次の基準信号の入力までの
間はこの値を変えることはできない。このためΘから
の加速があっても、Θを別の値に変更することができ
ず、Θから噴射を開始したのでは要求燃料量の一部が
吸入されずに残り、これにより加速性を不良にするので
ある。
言い替えると、この実施例では所定の周期を微細にす
るほど運転変化に即応することになるので、演算速度と
の関係はあるものの可能な限り高速で噴射時期制御を行
うことにより過渡時の応答性を高め得るのである。
なお、第4図において現在位置がΘよりも小さい場
合(たとえばΘ)には、この位置ΘでのΔ
(ΔD1)が正の値となるので、上記Pwθとの比較によ
ればΔD1<Pwθとなるので噴射開始信号が出力される。
しかし、Θの直前の位置にあっては、たとえ噴射が行
なわれても吸入させることができない限界値(通常非常
に小さな値である。)があり、この値が図示したΔα
(=Pwθ/α、ただしαは定数である。)である。した
がって、ΔをこのΔαと比較させ、Δ≦Δαである
ことを判別した場合には、Δを720゜オフセットさせ
(720を加算する。)、Θの位置での場合と同様に噴
射を行わせないようにしている(ステップ14,15,18)。
次に、第5図はこの発明を多気筒機関(たとえば4気
筒機関)に適用した場合の幾何学的処理を示す特性線図
である。
同図において1ΘA,2ΘA,3ΘA,4Θがそれぞれの気
筒の限界位置Θを示し、1Δ1,2Δ1,3Δ1,4Δがそ
れぞれの気筒の角度差Δであり、一つの気筒に着目す
れば、第4図と相違するところはない。ただし、この例
では点火順序にしたがい、限界位置Θをそのときの気
筒に合わせて順次置き換えていくことが必要となる。
この例によれば運転状態の変化に即応して全気筒にも
れなく燃料量を吸入させることはもちろん、多気筒機関
における噴射時期制御、すなわちシーケンシャルな噴射
時期制御を実現することができる。
なお、実施例では、噴射弁を気筒毎に設けてあるもの
で説明したが、1個の噴射弁を設けたものに対しても同
様に適用することができることはいうまでもない。
(発明の効果) 以上説明したように、この発明ではクランク角の現在
位置Θxと限界位置Θとの角度差Δ(=Θ−Θx)
と、運転状態に応じた噴射パルス幅Pwをクランク角単位
に変換した角度相当量Pwθとの比較を、微細な所定の周
期毎に行い、Δ≦Pwθとなった時点で噴射を開始するよ
うにしたので、簡単なロジックでありながら噴射開始の
直前まで運転状態の変化に対応した噴射開始時期の設定
が可能となり、特に急加速要求が噴射開始の直前まで生
じたときには、これに応じて噴射開始時期が早められ、
加速時に要求される燃料量を残らず吸入させて良好な加
速応答性が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の概念構成図、第2図,第3図はこの
発明の第1実施例のコントロールユニット内で実行され
る動作内容を説明する流れ図、第4図は角度差Δの設定
の方法を説明する幾何学的線図、第5図はこの発明の第
2実施例の同じく、Δの設定方法を説明する幾何学的線
図である。 1……現在位置検出手段、2……噴射パルス幅演算手
段、3……角度変換手段、4……限界位置設定手段、5
……角度差演算手段、6……比較手段、7……噴射開始
信号出力手段、8……駆動手段、9……燃料噴射弁。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】クランク角センサからの信号よりクランク
    角の現在位置Θxを検出する手段と、 運転状態に応じた噴射パルス幅Pwを燃料噴射周期よりも
    微細な制御周期で演算する手段と、 この噴射パルス幅Pwを前記微細な制御周期毎にクランク
    角単位に変換して角度相当量Pwθを求める手段と、 所定の噴射終了時期をクランク角の限界位置Θとして
    設定する手段と、 この限界位置Θと現在位置Θxとの角度差Δを前記微
    細な制御周期毎に演算する手段と、 この角度差Δと前記噴射パルス幅角度相当量Pwθとを前
    記微細な制御周期毎に比較する手段と、 この比較結果に基づきΔ≦Pwθとなった時点で噴射開始
    時期と判断して噴射開始信号を出力する手段と、 この信号に基づいて燃料噴射弁を駆動する手段と を設けたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射時期制御
    装置。
JP61135646A 1986-06-11 1986-06-11 内燃機関の燃料噴射時期制御装置 Expired - Lifetime JP2625681B2 (ja)

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