JP2799021B2 - エンジンの燃料噴射時期制御装置 - Google Patents

エンジンの燃料噴射時期制御装置

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JP2799021B2 JP1333733A JP33373389A JP2799021B2 JP 2799021 B2 JP2799021 B2 JP 2799021B2 JP 1333733 A JP1333733 A JP 1333733A JP 33373389 A JP33373389 A JP 33373389A JP 2799021 B2 JP2799021 B2 JP 2799021B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気制御式燃料噴射装置を備えたエンジン
において、その燃料噴射時期を制御するための装置に関
するものである。
〔従来の技術〕
電子制御式燃料噴射装置を備えたエンジンでは、クラ
ンク角センサ等の検出信号に基づき、所定のタイミング
でインジェクタ等の燃料噴射手段に信号が出力され、こ
れによって燃料噴射が行われる。ここで燃料噴射時期
は、燃料が十分に気化された状態でエンジン内に供給さ
れるように、吸気行程よりも前の一定時期に設定される
のが一般的である。
ところが、エンジン温度が低い時には、上記タイミン
グで燃料を噴射しても、同燃料が十分に気化しないため
に吸気弁および吸気管内壁等に付着し、これによって上
記燃料を燃焼室内に十分送り込めない場合がある。この
現象は、揮発性の低いいわゆる重質燃料を用いた場合、
例えばオクタン価を高めるためにアンチノック剤を添加
することにより揮発性が低下した燃料等を用いた場合に
多く発生する現象であり、良好な燃料噴射制御を行うに
あたっての大きな障害となっている。
その対策として、例えば特開昭60−222541号公報に示
されるように、上記のような燃料の付着が生じにくい暖
機状態では、吸気行程手前の膨脹行程で燃料を噴射する
ことにより、燃料を吸気弁付近の熱で完全に気化した後
に燃料室内に供給して完全燃焼させるようにし、逆に上
記燃料の付着が生じ易い冷機運転状態では、吸気行程の
初期に燃料を噴射し、燃料を吸気流にのせることによ
り、上記付着を防ぎながら燃料を燃焼室まで運ぶといっ
た制御を行うことが知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記エンジンにおいて、揮性発の良好ないわゆる軽質
の燃料が用いられている場合には、エンジン温度が比較
的低くても、上記燃料が自然気化するために吸気弁等へ
の付着は生じにくい。ところが上記装置では、このよう
な良質の燃料を用いている場合にも噴射タイミングが遅
めに設定されるので、十分な気化時間が確保されず、完
全燃焼による燃料消費率や排気浄化率の向上といった効
果が必要以上に犠牲にされ、エンジン性能が低下してい
るのが現状である。
本発明は、このような事情に鑑み、エンジン性能を必
要以上に損うことなく、常に良好な燃料供給を行うこと
ができるエンジンの燃料噴射時期制御装置を提供するこ
とを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、予め設定されたタイミングに基づいて燃料
噴射手段に制御信号を出力し、これによりエンジン内に
燃料噴射が行われる時期を制御するエンジンの燃料噴射
時期制御装置において、使用されている燃料の揮発性の
良否を判定する燃料判定手段と、エンジン水温を検出す
る水温検出手段と、上記燃料判定手段により揮発性が不
良であると判定された場合にのみ、上記水温検出手段に
より検出された水温が低いほど燃料噴射タイミングを遅
めに変更してエンジンが冷機状態である時には燃料噴射
タイミングを吸気行程に対応するタイミングに変更する
一方、上記燃料判定手段により揮発性が良好であると判
定された場合には、上記水温検出手段により検出される
水温に関わらず上記燃料噴射タイミングを吸気行程より
も早めの一定のタイミングにするタイミング変更手段と
を備えたものである。
〔作用〕
上記構成によれば、使用される燃料の揮発性が良好な
場合や、エンジンが暖機状態にある場合には、燃料噴射
タイミングが例えば吸気行程よりも前の早めの時期に設
定されることにより、十分な気化時間が確保される。し
かも、この状態では燃料が気化し易いため、早めに噴射
しても吸気弁等への燃料の付着は生じにくい。
これに対し、使用される燃料の揮発性が低く、さらに
エンジンが冷機状態にある場合には、燃料噴射タイミン
グが例えば吸気行程初期といった遅めの時期まで変更さ
れることにより、上記燃料が十分に気化されなくても、
この燃料は吸気流にのって燃焼室内にスムーズに運ばれ
る。
〔実施例〕
第2図は、本発明の一実施例におけるエンジンの全体
構成を示したものである。図において、10はエンジン本
体であり、その各気筒にはピストン12が設けられ、この
ピストン12の上方には燃焼室14が形成されている。この
燃焼室14に臨む位置には、吸気弁16、排気弁18、点火プ
ラグ20等が配され、上記吸気弁16および排気弁18に通ず
る位置には各々吸気通路22および排気通路24が接続され
ている。
吸気通路22には、吸気流量を検出するエアフローメー
タ26、スロットル弁28、およびエンジンに直接燃料を供
給するインジェクタ30が順次配設され、インジェクタ30
は、この実施例では各気筒ごとに設けられている。上記
スロットル弁28の近傍には、このスロットル弁28が全閉
の状態でオンに切換えられるアイドルスイッチ29が設け
られ、上記スロットル弁28の上流側部分と下流側部分と
はバイパス通路31で連通されている。
また、上記排気通路24には排気ガス中の酸素濃度を検
出するO2センサ32が設けられ、エンジン本体10にはエン
ジン水温を検出する水温センサ34が設けられている。そ
して、これらO2センサ32や水温センサ34、および上記ア
イドルスイッチ29やエアフローメータ26等の検出信号
が、ECU40に入力されるようになっている。
このECU40は、第1図に示されるような機能構成を有
している。
図において、燃料判定手段42は、後に第3図のフロー
チャートで詳述するように、上記アイドルスイッチ29、
水温センサ34、およびエンジン回転数センサ36(第1図
参照)の検出信号に基づき、現在使用されている燃料が
軽質燃料、すなわち揮発性が良好な燃料であるか否かを
判定するものである。
タイミング変更手段44は、上記燃料判定手段により燃
料が軽質と判定された場合には、燃料噴射時期を変更せ
ず、予め設定された基本燃料噴射時期、具体的には第5
図のタイムチャートに実線51で示されるように吸気行程
よりも前の排気行程中期のままにしておき、これに対し
て上記燃料判定手段により燃料が重質、すなわち揮発性
が低いと判定された場合には、第6図のグラフに示され
るように、エンジン温度が低くなるほど燃料噴射時期を
遅めに変更するように構成されている。
燃料噴射制御手段46は、上記基本燃料噴射時期または
上記タイミング変更手段44により変更された燃料噴射時
期と、エンジンのクランク角を検出するクランク角セン
サ38(第1図参照)の検出信号とに基づいて、所定のタ
イミングで各インジェクタ30に制御信号を出力し、燃料
噴射を行わせるものである。
次に、この装置により実際に行われる制御の内容を第
3図および第4図のフローチャートを参照しながら説明
する。
第3図は、使用燃料が軽質か否かを判定するまでの過
程を示したものである。ここでは、本来、回転数の変動
がほとんどないはずのアイドル状態で実際のエンジン回
転数の変動を検出し、その結果から燃料の判定を行う手
段がとられている。すなわち、この実施例では、実際に
車体が発進する前に予め燃料の揮発性の良否が判定され
る。
まず、ECU40において各種入力信号の読込みが行われ
(ステップS1)、アイドルスイッチ29等の検出信号に基
づいて、現在エンジンがアイドル状態にあるか否かが判
断される(ステップS2)。ここでいうアイドル状態と
は、エアコンディショナ等の外部負荷が発生していない
無負荷アイドル状態のことであり、上記のような負荷が
発生している場合には、この負荷により回転数が変動す
るため、判定条件から除く(ステップS2でNO)。
さらに、エンジン水温が50℃以下であるか否か、つま
り燃料の付着が生じ易い条件にあるか否かを判定し(ス
テップS3)、条件を満たす場合には回転偏差ΔNeを演算
する(ステップS4)。この回転偏差ΔNeは、現在検出さ
れたエンジン回転数Neiと、一定時間前に検出されたエ
ンジン回転数Ne(i−1)との差を示すものであり、こ
の回転偏差ΔNeが大きい場合には、回転数の変動が大き
く、不安定な運転が行われていることになる。従って、
この回転偏差ΔNeが予め設定された値dを上回る場合に
は(ステップS5)、使用されている燃料が不安定な重質
燃料であるとして重質フラグが1に設定され(ステップ
S6)、回転偏差ΔNeが上記値d以下である場合には、燃
料が安定な軽質燃料であるとして重質フラグが0に設定
される(ステップS7)。
このような燃料の判定が行われた後、その判定結果に
基づき、実際の運転時に第4図のフローチャートに示さ
れるような燃料噴射時期制御が実行される。なお、ここ
では適宜上第1気筒〜第4気筒のうちの1つの気筒につ
いて説明するが、この実施例では全ての気筒について同
様の制御が行われる(第5図のタイムチャート参照)。
まず、ECU40により各種信号の読込みが行われた後
(ステップS11)、補正される前の基本燃料噴射量に対
応する基本パルスTPが演算される(ステップS12)。こ
の実施例では、エアフローメータ26により検出された吸
入空気量Qをエンジン回転数Nで除し、これに一定係数
Kを乗じた値が基本パルスTPとされる。
次いで、O2センサ32の検出値に基づくO2フィードバッ
ク補正量等の各種補正量が演算され(ステップS13)、
これら補正量と上記基本パルスTPとから最終パルス、す
なわち実際に出力される信号のパルス幅が演算される
(ステップS14)。以上が、燃料噴射量の演出過程であ
る。
次いで、インジェクタ30による噴射タイミングの設定
が行われる。まず、現在設定されている重質フラグを確
認し、この重質フラグが0である場合(ステップS15でN
O)、すなわち前記第3図のフローチャートに示される
過程で燃料が軽質燃料であると判定された場合には、実
際の噴射タイミングが、通常の固定された基本燃料噴射
タイミング、この実施例では第5図のタイムチャートに
実線51で示されるように排気行程中期に相当するタイミ
ングに設定される(ステップS17)。
これに対し、重質フラグが1の場合(ステップS15でY
ES)、すなわち使用燃料が重質燃料であると判定された
場合には、実際の噴射タイミングが、エンジン水温に応
じたタイミング、具体的には、第6図のグラフに示され
るように、エンジン水温が低いほど遅めのタイミングに
変更される(ステップS16)。これにより、例えばエン
ジンが暖機状態にある場合には、上記ステップS17で設
定されるタイミングと同様に、排気行程中期に対応する
基本燃料噴射タイミングが実際の噴射タイミングとして
設定され、エンジンが冷機状態にある場合には、第5図
のタイムチャートに二点鎖線52で示されるように、吸気
行程初期に対応するタイミングが噴射タイミングとして
設定される。
その後、クランク角センサ38により検出されるクラン
ク角が上記設定タイミングに対応するクランク角となっ
た時点で(ステップS18)、インジェクタ30が開弁され
(ステップS19)、燃料が所定のタイミングで吸気通路
内に噴射される。
以上のように、この装置では、使用燃料が軽質である
か重質であるかを予め判定し、燃料が重質である場合、
すなわち揮発性が低いものである場合には、エンジン水
温が低くなるほど噴射タイミングを遅らせるようにして
いるので、暖機状態、すなわち燃料がエンジン温度によ
り比較的気化し易い状態では、早めに燃料を噴射させて
完全気化させ、その後に燃焼室に送り込むことにより、
完全燃焼による燃料消費率や排気浄化性の向上を図る一
方、冷機状態、すなわち燃料が吸気弁16や吸気通路22内
壁に付着し易い状態では、遅めに燃料を噴射させて吸気
流にのせることにより、上記付着を生ずることなく燃焼
室内にスムーズに燃料を送り込むことができる。
これに対し、使用燃料が軽質である場合、すなわち揮
発性が高くて温度に拘らず自然気化が期待できるもので
ある場合には、一定して早めのタイミングで燃料を噴射
させることにより、上記暖機状態での噴射と同様に、完
全気化による効果を得ることができる。
なお、本発明において具体的に設定されるタイミング
は、エンジン等の構成に応じて適宜調節すればよい。例
えば、燃料が軽質燃料である場合やエンジンが暖機状態
にある場合では、排気行程以前の膨脹行程で燃料を噴射
するようにしてもよいし、燃料が重質燃料でかつエンジ
ンが冷機状態にある場合には、吸気行程の直前、すなわ
ち吸気弁が開く直前に燃料を噴射するようにしても、吸
気流にのせて燃料を運ぶことができる。
また、本発明において燃料の揮発性を判定する基準も
適宜決めればよく、その判定手段についても、上記のよ
うな間接的な手段でなく、直接センサ等で揮発性を検出
するようにしてもよい。例えば、燃料中に揮発性を害す
るアンチノック剤が混合されている場合、このアンチノ
ック剤によって光の屈折率が変化するので、この屈折率
をセンサ等で検出することによっても揮発性の判定を行
うことができる。
また、上記実施例では各気筒毎にインジェクタ30が配
され、各インジェクタ30のタイミングを個別にずらす構
成のものが示されているが、本発明はこれに限らず、例
えば吸気装置の集合吸気装置に単一のインジェクタが設
けられたものについても適用が可能である。
〔発明の効果〕
以上のように本発明は、使用燃料の揮発性の良否を判
定し、燃料の揮発性が低い場合には、エンジン水温が低
くなるほど噴射タイミングを遅らせるようにしているの
で、燃料がエンジン温度により比較的気化し易い暖機状
態では、早めに燃料を噴射させて完全気化させ、その後
に燃料室に送り込むことにより、完全燃焼による燃料消
費率や排気洗浄化性の向上を図る一方、燃料が吸気弁や
吸気通路内壁等に付着し易い冷機状態では、例えば燃料
噴射タイミングを吸気行程に対応するタイミングに設定
する等、遅めに燃料を噴射させて吸気流にのせることに
より、上記付着を生ずることなく燃焼室内にスムーズに
燃料を送り込むことができる。しかし、燃料の揮発性が
高い場合、すなわち燃料の自然気化が期待できる場合に
は、エンジン温度に拘らず所定のタイミングで燃料を噴
射させるようにしているので、必要以上に噴射タイミン
グを遅らせることなく、自然気化時間を稼ぐことによ
り、上記暖機状態と同様に、完全燃焼による燃料消費率
や排気浄化性の向上といった効果を確保することができ
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例におけるエンジンに備えられ
たECUの機能構成図、第2図は同エンジンの全体構成
図、第3図および第4図は上記ECUにより行われる制御
動作を示すフローチャート、第5図は上記エンジンにお
ける燃料噴射タイミングを示すタイムチャート、第6図
は同エンジンにおいて燃料が重質である場合のエンジン
温度と燃料噴射タイミングとの関係を示すグラフであ
る。 10……エンジン本体、30……インジェクタ、34……水温
センサ、40……ECU、42……燃料判定手段、44……タイ
ミング変更手段、46……燃料噴射制御手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02D 41/00 - 41/40 F02D 45/00 F02D 19/00 - 19/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】予め設定されたタイミングに基づいて燃料
    噴射手段に制御信号を出力し、これによりエンジン内に
    燃料噴射が行われる時期を制御するエンジンの燃料噴射
    時期制御装置において、使用されている燃料の揮発性の
    良否を判定する燃料判定手段と、エンジン水温を検出す
    る水温検出手段と、上記燃料判定手段により揮発性が不
    良であると判定された場合には、上記水温検出手段によ
    り検出される水温が低いほど燃料噴射タイミングを遅め
    に変更してエンジンが冷機状態である時には燃料噴射タ
    イミングを吸気行程に対応するタイミングに変更する一
    方、上記燃料判定手段により揮発性が良好であると判定
    された場合には、上記水温検出手段により検出される水
    温に関わらず上記燃料噴射タイミングを吸気行程よりも
    早めの一定のタイミングにするタイミング変更手段とを
    備えたことを特徴とするエンジンの燃料噴射時期制御装
    置。
JP1333733A 1989-12-22 1989-12-22 エンジンの燃料噴射時期制御装置 Expired - Lifetime JP2799021B2 (ja)

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EP1887201A2 (en) * 2006-08-11 2008-02-13 Ford Global Technologies, LLC A direct injection alcohol engine with variable injection timing
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