JP2653802B2 - 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、燃料噴射弁を備えたエンジンの燃料制御装
置の改良に関し、特に、エンジンの加速時での燃料噴射
量を適宜調整して加速性能の向上を図るものに関する。

（従来の技術） 従来より、燃料噴射弁を備えたエンジンの燃料制御装
置として、燃料噴射弁からの燃料をエンジンへの気筒の
吸気行程に同期して連続的に噴射供給するものが知られ
ている。例えば特開昭57−108428号公報に開示されるも
のでは、４気筒エンジンに対し、各気筒に対応して４個
の燃料噴射弁を設け、各気筒が吸気行程になる毎に、対
応する気筒の燃料噴射弁から適宜量の燃料をエンジンに
噴射供給するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、エンジンの加速時には、吸入空気量の増大
に応じて各気筒に供給すべき燃料量が増量し、この必要
燃料量がその吸気行程中の気筒内に全て供給されないと
きには、燃料量が不足して、混合気の燃焼不良が生じ、
失火を招くこともあるから（第７図（イ）参照）、燃料
量の演算タイミング及び噴射タイミングを定常運転時よ
りも早めて、必要燃料量の全てを吸気行程中の気筒に供
給するようにし、混合気の燃焼性を良好に確保すること
が望まれる。

しかるに、上記の如くエンジンの加速時の燃料量の演
算タイミング及び噴射タイミングを早めた場合、スロッ
トル弁開度が大きく変化する加速初期時では、第７図
（ロ）に示す如く、その後に初めて吸気行程となり気筒
での混合気の燃焼性が低下し、失火を招くこともあり、
加速ショックが生じて加速性能が低下することが判っ
た。

そこで、本発明者は、加速時の状況を仔細に把握すべ
く実験したところ、加速初期時には、同時（ハ）に示す
如く、吸入空気量を検出するエアフローセンサの出力が
大きく変化すると共に、エンジンの吸気圧力も大きく変
化する（吸気圧力の変化率が大きい）状況であって、燃
料量の演算タイミングを早めた時点で演算された燃料量
では、実際に吸入行程中の気筒に供給された時点での吸
入空気量に対応する必要燃料量に対して不足し、このた
め、混合気の燃焼性が低下して、失火を招く懸念がある
ことを知悉した。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、特に
上記実験で把握した加速時での状況、つまり第８図に示
す如く、加速初期では同図（イ）から判るように、エン
ジンの吸気圧力（吸気負圧）P₁はスロットル弁の開動作
に伴い漸次大きくなる（大気圧に近づく）一方で、吸気
行程にある気筒の筒内圧P₂は、ピストンの下降動作に伴
い唐突に低くなって上記吸気圧力P₁未満に低下し、この
圧力差でもって燃料噴射弁から噴射された燃料が素早く
気筒に吸入される状況にあること、及び加速中期から後
期では、同図（ロ）から判るように、吸気圧力P₁と筒内
圧P₂とがほぼ同圧力であって、上記加速初期のように燃
料が圧力差で素早く吸入される状況にないことに着目し
たものである。

すなわち、上記の如くエンジンの加速時に増量する必
要燃料量の全てを吸気行程中の気筒に供給すべき燃料量
の演算タイミング及び噴射タイミングを定常時よりも早
めた場合にも、加速初期ではこれを加速中期，後期より
も遅くしても、噴射された燃料はその全てが上記吸気圧
力P₁と筒内圧P₂との圧力差でもって吸気行程中の気筒に
確実に吸入供給されることから、本発明の目的は、エン
ジンの加速時には、その初期での燃料量の演算及び噴射
タイミングを加速中期，後期よりも遅らせることによ
り、加速中期，後期は勿論のこと、吸入空気量の増量変
化が大きい加速初期にも、燃料噴射量をその気筒内への
供給時での吸入空気量に良好に対応させて、混合気の燃
焼状態を良好に確保し、よって加速初期での燃焼不良に
伴う加速ショックを有効に抑制して、加速性能の向上を
図ることにある。

（課題を解決するための手段） 以上の目的を達成するため、本発明の解決手段は、第
１図に示す如く、エンジン１の吸気通路５に燃料を噴射
する燃料噴射手段９と、気筒の吸気行程に同期してエン
ジン１への燃料量を吸入空気量に対応して演算し、その
演算された燃料量を噴射するように上記燃料噴射手段９
を制御する噴射制御手段25とを備えたエンジンの燃料制
御装置を対象とする。そして、エンジン１の加速時を検
出する加速検出手段26と、エンジン１の吸気圧力を検出
する吸気圧力検出手段17と、該両検出手段26、17の出力
を受け、エンジン１の加速時を検出した際、吸気圧力の
変化量が設定値を越えるとき、燃料量の演算タイミング
及び噴射タイミングを、吸気圧力の変化量が設定値以下
のときの演算タイミング及び噴射タイミングよりも遅く
するよう、上記噴射制御手段25の燃料量の演算タイミン
グ及び噴射タイミングを補正する補正手段27とを設ける
構成としたものである。

（作用） 以上の構成により、本発明では、基本的に噴射制御手
段25により、気筒の吸気行程に同期して吸入空気量に対
応した燃料量が演算されて、この燃料量が燃料噴射手段
９から噴射される。

そして、エンジン１の加速時、その中期及び後期で
は、各気筒に供給すべき燃料量が吸入空気量の増大に応
じて増量するが、その増大変化の程度は緩やかに落ち着
いて、その吸入空気量の増大変化量は設定値以下となる
状況であって、上記噴射制御手段25での燃料量の演算タ
イミング及び噴射タイミングが定常運転時よりも早くな
るので、混合気の良好な燃焼に必要な燃料量が演算され
つつ、この燃料量の全てが吸気行程中の気筒に供給され
て、混合気の良好な燃焼が確保され、失火を招くことは
ない。

また、加速初期では、吸入空気量が大きく変化して、
その増大変化量が設定値を越える状況であって、上記加
速中期，後期の燃料量の演算タイミング及び噴射タイミ
ングでは、演算される燃料量が、実際に吸気行程中の気
筒に供給された時点での吸入空気量に対応する必要燃料
量に対して不足し、このため混合気の燃焼性の低下を招
くが、この加速初期では、燃料量の演算タイミング及び
噴射タイミングが、補正手段27によって上記加速中期，
後期よりも遅く補正されるので、その演算された燃料量
がほぼ必要燃料量に一致すると共に、気筒が吸気行程に
なる時点では、その筒内圧とエンジン１の吸気圧力との
間に圧力差が生じて、この圧力差でもって上記燃料量が
素早く上記吸気行程中の気筒に吸入供給されて、混合気
の良好な燃焼性が確保され、この加速初期での加速ショ
ックが有効に抑制される。よって、加速性能が向上する
ことになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第２図以下の図面に基いて説
明する。

第２図は本発明に係るエンジンの燃料制御装置の全体
概略構成を示し、１は４気筒エンジン、２はエンジン１
のシリンダ３に嵌挿したピストン４により容積可変に形
成される燃焼室、５は一端がエアクリーナ６を介して大
気に連通し、他端が４分岐して各気筒の燃焼室２に開口
して吸気を供給するための吸気通路、７は一端が４分岐
して各気筒の燃焼室２に開口し、他端が大気に開放され
て排気を排出するための排気通路であって、上記吸気通
路５の途中には、吸入空気量を制御するスロットル弁８
と、その下流側で各気筒への分岐部上流側に燃料をエン
ジン１に噴射供給する燃料噴射手段としての燃料噴射弁
９とが配設されている。該吸気通路５の各燃焼室２への
開口室には各々吸気弁10が、排気通路７の各燃焼室２へ
の開口部には排気弁11が各々配置されていると共に、各
燃焼室２の頂部には、該燃焼室２内の混合気に点火する
点火プラグ12が配置されている。

また、同図において、15は吸気通路５のスロットル弁
８上流側で吸入空気量を検出するエアーフローセンサ、
16はスロットル弁８の開度を検出する開度センサ、17は
吸気通路５のスロットル弁８下流側で且つ分岐部上流側
にてエンジン１の吸気圧力（吸気負圧）を検出する吸気
圧力検出手段としての吸気圧力センサであって、該各セ
ンサ15〜18の検出信号は、各々、上記燃焼噴射弁９から
の燃料量及びその噴射タイミングを制御するコントロー
ラ20にI/Oポート21を経てCPU22に入力されている。ま
た、該コントローラ20には、RAMやROMを備えたメモリ23
が内蔵されている。該メモリ23には、予め、燃料噴射弁
９からの燃料の噴射タイミングが設定記憶されていて、
混合気の点火順序が第１→第３→第４→第２気筒の順序
である場合に、最初の２気筒（第１及び第３気筒）では
第１気筒の吸気行程時に燃焼を噴射し、後の２気筒（第
４及び第２気筒）では第４気筒の吸気行程時に燃料を噴
射するように、２気筒ずつグループ化して燃料を気筒の
吸気行程時に同期して噴射するように設定され、特に、
燃料の噴射タイミングは、第６図に示す如くタイミング
回転数に応じて設定記憶されていて、エンジン１の加速
中期及び後期には、図中破線で示す如く、エンジン１の
定常運転時よりも早いタイミングに設定されていると共
に、加速初期では、図中実線で示す如く、上記加速中期
及び後期の噴射タイミングよりも遅いタイミングに設定
されている。

次に、上記コントローラ20による燃料噴射弁９の燃料
噴射制御を第３図ないし第５図の制御フローに基いて説
明する。

先ず、第３図のメインフローからスタートして、ステ
ップS₁で開度センサ16からのスロットル弁８の開度の変
化率でもってエンジン１の加速時か否かを判別し、エン
ジン１の加速時に限り、ステップS₂で第４図に示す気筒
の吸気行程時における吸気圧力の上昇の判定ルーチンに
進んで、加速初期か加速中期，後期かを判定した後、ス
テップS₃で第５図に示す燃料噴射の実行ルーチンに進ん
で燃料噴射制御を行い、ステップS₄で他の制御の処理ル
ーチン（図示せず）を処理して、リターンする。

次に、第４図に示す気筒の吸気行程時における吸気圧
力の上昇判定ルーチンでは、ステップS_B1で、開度セン
サ16で検出した現在のスロットル弁開度とエンジン回転
数とに応じてその後に初めて吸気行程となる時期での吸
気圧力値P₁を予想し、この予想気圧力値P₁を、吸気圧力
センサ17で検出した前回の燃料の噴射タイミングでの吸
気圧力値P₁′と比較し、その差（P₁−P₁′）が微小値α
以下（P₁−P₁′≦α）のときには、加速中期，後期と判
断して、判定フラグKFLAG＝１に設定する一方、P₁−
P₁′＞αのときには、吸気圧力が上昇する加速初期と判
断して、判定フラグKFLAG＝０に設定して、リターンす
るものである。

続いて、第５図の燃料噴射実行ルーチンでは、ステッ
プS_F1で上記加速初期又は加速中期，後期の判定フラグK
FLAGの値を判別し、KFLAG＝１の加速中期，後期では、
ステップS_F2で第６図に破線で示す加速中期，後期での
燃料の噴射タイミングか否かを判別し、この噴射タイミ
ングの時に限り、ステップS_F4でエアフローセンサ15の
検出信号に基いてエンジン１への吸入空気量を演算する
と共に、ステップS_F5で上記演算した吸入空気量の下で
混合気の良好な燃焼か行われる必要燃料量（燃焼噴射パ
ルス幅）を演算し、その後、ステップS_F6でこの燃料量
を噴射するよう燃料噴射弁９を制御して燃料噴射を実行
し、リターンする。

一方、上記ステップS_F1で判定フラグKFLAG＝０の加速
初期の場合では、ステップS_F3で、今度は第６図に実線
で示す加速初期での燃料の噴射タイミングか否かを判別
し、この加速初期での燃料噴射タイミングの時に限り、
上記と同様にステップS_F4〜S_F6において、エンジン１へ
の吸入空気量を演算すると共に、この吸入空気量に対応
する必要燃料量（燃料噴射パルス幅）を演算して、この
燃料量を噴射するよう燃料噴射弁９を制御して、リター
ンする。

よって、第５図の燃料噴射実行ルーチン（ステップS
_F1、S_F4〜S_F6）の処理により、エンジン１の４気筒を２
グルーブ化して、各グレープの所定気筒（第１気筒と第
４気筒）の各吸気行程に同期して、この各吸気行程毎に
エンジン１への燃料量を吸入空気量に対応して演算し、
この演算された燃料量を噴射するよう燃料噴射弁９を制
御するようにした噴射制御手段25を構成している。

また、第３図の制御フローのステップS₁により、開度
センサ16で検出したスロットル弁８の開度の変化率でも
ってエンジン１の加速時を検出するようにした加速検出
手段26を構成している。

さらに、上記第４図の気筒の吸気行程時における吸気
圧力の上昇判定ルーチン及び、第５図の燃料噴射実行ル
ーチンのステップS_F2,S_F3により、加速検出手段26及び
吸気圧力センサ17の出力を受け、エンジン１の加速時を
検出した際、その後に初めて吸気行程となる時期での予
想吸気圧力値P₁と、前回の燃料の噴射タイミングでの吸
気圧力値P₁′との差（P₁−P₁′）、即ち、吸気圧力の変
化量が微小値（設定値）αを越えるときには、吸気圧力
が急上昇する加速初期と判断して、燃料量の演算タイミ
ング及び噴射タイミングを第６図の実線の如く設定し
て、上記吸気圧力差（P₁−P₁′）（吸気圧力の変化量）
が微小値（設定値）α以下の加速中期，後期のときの第
６図に破線で示した燃料量の演算タイミング及び噴射タ
イミングよりも遅くするよう、上記噴射制御手段25の燃
料量の演算タイミング及び噴射タイミングを補正するよ
うにした補正手段27を構成している。

したがって、上記実施例では、１つの気筒グループ
（第１及び第３気筒）の第１気筒の吸気行程時には、こ
の両気筒に必要な燃料量が噴射制御手段25で演算され
て、この燃料量を噴射するよう燃料噴射弁９が制御され
ると共に、他の気筒グループ（第２及び第４気筒）の第
４気筒の吸気行程時に、この両気筒に必要な燃料量が噴
射制御手段25で演算されて、この燃料量を噴射するよう
燃料噴射弁９が制御される。

そして、エンジン１の加速時には、吸入空気量の増大
に伴い必要燃料量も増大するが、定常運転時と同一の燃
料量の演算タイミング及び噴射タイミングでは、増量し
た必要燃料量の全てが吸気行程中の気筒に吸入されずに
燃料量不足が生じるために、第７図（イ）に示す如く、
燃料噴射後に初めて吸気行程となる気筒（図では第１気
筒）では、混合気の燃料不良を生じ、失火を招くことも
あるが、本実施例では、同図（ロ）に示す如く、加速の
中期，後期で、燃料量の演算及び噴射タイミングが第６
図の破線のタイミング特性に設定されて定常運転時より
も早められるので、噴射された必要燃料量の全量が吸気
行程中の気筒に供給されて、燃料量不足は生じず、混合
気の燃焼状態は良好に確保され、失火は確実に防止され
る。

しかも、加速初期では、同図（ハ）に示すように、吸
入空気量が唐突に増大して、エアフローセンサ15の出力
値が唐突に変化し、吸入空気量の増大変化量が設定値α
を越えるため、上記加速中期，後期と同様に早めた燃料
量の演算タイミング及び噴射タイミングでもって燃料量
を演算、噴射するときには、同図（ロ）に示す如く、吸
気行程中の気筒に実際に燃料が供給された時点の吸入空
気量に対して燃料量が不足して、この加速初期後に初め
て吸気行程となる気筒（図では第４気筒）では、混合気
の燃焼不良が生じる。しかし、この加速初期の状況、つ
まり、同図（ハ）に示す如く、スロットル弁開度の唐突
な変化に応じて吸気負圧（吸気負圧）P₁も上昇する一
方、この加速初期後に初めて吸気行程になる気筒（第４
気筒）では、第８図（イ）に示す如く、その吸気行程で
筒内圧P₂がピストン４の下降動作に応じて唐突に減少し
て、上記吸気圧P₁未満に低下するから、この圧力差（P₁
−P₂）により、燃料噴射弁９から噴射される燃料は素早
く吸気行程の気筒に吸入される状況であることから、本
発明では、加速初期後に初めて吸気行程になる気筒（第
４気筒）への燃料供給に際しては、燃料量の演算タイミ
ング及び噴射タイミングが補正手段27で第６図に実線で
示すタイミング特性に設定されて、上記加速中期，後期
のものよりも遅く補正される。このことにより、演算さ
れる燃料量は、実際に気筒に吸入される時点での吸入空
気量にほぼ対応した燃料量になると共に、この燃料量の
全てが上記圧力差（P₁−P₂）でもって吸気行程となる気
筒（第４気筒）に素早く吸入されるので、混合気の良好
な燃焼が確保されて、燃焼不良による加速初期での加速
ショックが有効に抑制される。よって、加速時には、そ
の初期や中期，後期に拘らず、混合気の燃焼状態を良好
に確保できるので、加速初期での加速ショックを有効に
抑制しで、加速性能の向上を図ることができる。

尚、上記実施例では、気筒グレープ別に、各々属する
所定気筒の吸気行程時に燃料を演算及び噴射する構成と
したが、その他、各気筒別に各々燃料噴射弁を設け、各
気筒の吸気行程時に、各々、対応する燃料噴射弁からの
燃料量を演算して噴射する構成とする場合等にも同様に
適用できるのは勿論である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のエンジンの燃料制御装
置によれば、気筒の吸気行程に同期して燃料を連続的に
噴射する場合、エンジンの加速時を検出した際、吸気圧
力の変化量が設定値を越える加速初期では、燃料量の演
算タイミング多び噴射タイミングを、吸気圧力の変化量
が設定値以下に低下した加速中期，後期での燃料量の演
算タイミング及び噴射タイミングよりも遅くして、加速
初期での燃料量をその吸気行程中の気筒内への供給時に
おける吸入空気量に良好に対させつつ、その燃料量の全
量を、吸気行程中の気筒での筒内圧と吸気圧力との圧力
差でもって素早くその気筒に吸入供給させたので、加速
中期，後期は勿論のこと、加速初期での混合気の燃料性
を良好に確保でき、加速初期での加速ショックを有効に
抑制して、加速性能の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。第２図
ないし第８図は本発明の実施例を示し、第２図は全体概
略構成図、第３図ないし第５図は燃料の噴射制御を示す
フローチャート図、第６図は加速初期と加速中期，後期
での燃料の噴射タイミング特性を示す図、第７図並びに
第８図（イ）及び（ロ）は作動説明図である。 １……エンジン、５……吸気通路、８……スロットル
弁、９……燃料噴射弁、15……エアフローセンサ、17…
…吸気圧力センサ、20……コントローラ、25……噴射制
御手段、26……加速検出手段、27……補正手段。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの吸気通路に燃料を噴射する燃料
   噴射手段と、 気筒の吸気行程に同期してエンジンへの燃料量を吸入空
   気量に対応して演算し、その演算された燃料量を噴射す
   るよう上記燃料噴射手段を制御する噴射制御手段とを備
   えたエンジンの燃料制御装置であって、 エンジンの加速時を検出する加速検出手段と、 エンジンの吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、 該両検出手段の出力を受け、エンジンの加速時を検出し
   た際、吸気圧力の変化量が設定値を越えるとき、燃料量
   の演算タイミング及び噴射タイミングを、吸気圧力の変
   化量が設定値以下のときの演算タイミング及び噴射タイ
   ミングよりも遅くするよう、上記噴射制御手段の燃料量
   の演算タイミング及び噴射タイミングを補正する補正手
   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。