JP2976739B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の燃料噴射制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭６１−２５０３５４号公報には、
吸気通路へ燃料を噴射する第１噴射弁と燃焼室内へ直接
燃料を噴射する第２噴射弁を有し、機関始動時には第１
噴射弁を使用しての均一混合気燃焼を実行させ、また機
関暖機後における低負荷時は第２噴射弁を使用しての成
層混合気燃焼を実行させ、また暖機後における高負荷時
は両噴射弁を使用して多量に燃料を供給して均一混合気
燃焼を実行させる内燃機関が記載されている。

【０００３】この内燃機関において、機関始動時の均一
混合気燃焼は、燃料を完全に燃焼させて未燃燃料の排出
量を低減することを意図するものであり、また機関暖機
後における低負荷時の成層燃焼は、点火栓近傍にだけリ
ッチな混合気を形成するように燃料噴射を実行し、全体
としての燃料噴射量を減少させることにより燃費低減を
意図するものであり、また機関暖機後における高負荷時
の均一混合気燃焼は、多量の燃料による完全燃焼を実現
させることにより高トルクを得ることを意図するもので
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般的に、機関始動時
は、機関暖機後の運転時に比較して着火性が悪く、失火
が起こりやすい。前述の従来技術において、機関始動時
に失火が発生すると、その気筒へ混合気として供給され
た燃料は、大部分がそのまま排出されるが、一部燃焼室
内に残留し、次回、同様な燃料供給が行われると、燃焼
室内に形成される混合気は所望の空燃比よりリッチなも
のとなり、着火性は向上するが完全には燃焼せずに未燃
燃料の排出量が増大する。この問題を解決するために、
単純に失火気筒への燃料噴射量を燃焼室内残留分だけ減
少させることが考えられるが、連続して前回同様に失火
する可能性がある。

【０００５】従って、本発明の目的は、機関始動時の均
一混合気燃焼において、失火気筒が連続して失火するこ
とを防止すると共に、この時の未燃燃料の排出量の増大
を防止することのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を
提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による内燃機関の
燃料噴射制御装置は、燃焼室に均一混合気が形成される
ように燃料を供給する第１燃料供給手段と、燃焼室の点
火栓近傍に形成される混合気が燃焼室内の他の部分に形
成される混合気に比較してリッチな空燃比となるように
燃料を供給する第２燃料供給手段と、機関始動時に前記
第１燃料供給手段により燃料供給を実行させる第１制御
手段と、機関始動時において失火を検出する失火検出手
段と、前記失火検出手段により失火が検出された気筒に
は次回前記第２燃料供給手段により供給量を減少させて
燃料供給を実行させる第２制御手段、とを具備すること
を特徴とする。

【０００７】

【作用】前述の内燃機関の燃料噴射制御装置は、機関始
動時において、第１制御手段が第１燃料供給手段による
燃料供給を実行させ、燃焼室内に均一混合気を形成させ
る。しかし、機関始動時において失火検出手段が失火を
検出すると、第２制御手段がその気筒には次回第２燃料
供給手段による燃料供給を実行させ、この時燃料供給量
を減少するために、燃焼室内には失火により残留する燃
料と合わせて所望量の燃料が供給されると共に、燃焼室
の点火栓近傍に形成される混合気は他の部分に形成され
る混合気に比較してリッチな空燃比となる。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明による燃料噴射制御装置が取
り付けられた内燃機関の概略断面図である。同図におい
て、１は燃焼室、２は吸気通路、３は排気通路である。
燃焼室１の上部には、点火栓４と、この点火栓４近傍に
燃料を噴射する噴射弁５とが設置されている。

【０００９】噴射弁５の燃料噴射制御を実行するための
制御装置６には、機関回転数を検出する回転センサ（図
示せず）、機関温度として冷却水温を検出する冷却水温
センサ７、吸気通路３の上流に設けられたエアフローメ
ータ（図示せず）、及び燃焼室１内の燃焼圧力を検出す
る圧力センサ８等が接続されている。前述の燃料噴射制
御は、図２に示す第１フローチャート及び図３に示す第
２フローチャートに従って行われる。第１フローチャー
トは、スタータのオン信号から特定気筒の吸気行程開始
時毎に実行されるものである。また第２フローチャート
は、スタータのオン信号から各気筒の吸気行程開始時毎
に実行されるものであり、特に四気筒エンジンの場合が
示されている。

【００１０】第１フローチャートから説明する。まずス
テップ１０１において、回転センサより検出される機関
回転数Ｎ、エアフローメータにより検出される吸気量
Ｑ、及び冷却水温センサ７により検出される冷却水温Ｔ
等から定まる機関運転状態に応じて、所望の空燃比が得
られるように燃料噴射量τを決定する。次にステップ１
０２において、機関回転数Ｎが完爆状態を示す所定回転
数Ｎ１以上であるかどうかが判断され、この判断が肯定
される時ステップ１０３に進み、フラグＦには０が代入
される。

【００１１】一方、ステップ１０２における判断が否定
される時、すなわち機関の完爆以前の時はステップ１０
４に進み、カウント値Ｍは１だけ増加される。カウント
値Ｍは機関停止と同時に０にリセットされるものであ
る。次にステップ１０５において、カウント値Ｍが１で
あるかどうかが判断される。この判断は一回目の処理に
限り肯定され、ステップ１０６においてフラグＦには２
が代入されるが、次回（２回目以降の噴射）から否定さ
れ、ステップ１０７においてフラグＦには１が代入され
る。

【００１２】次に第２フローチャートを説明する。まず
ステップ２０１において、気筒判別値ｎは１だけ増加さ
れる。この気筒判別値ｎは機関停止と同時に０にリセッ
トされるものである。次にステップ２０２において、気
筒判別値ｎが５より大きいかどうかが判断される。この
判断が否定される時はそのまま、また肯定される時はス
テップ２０３において気筒判別値ｎは１にされて、ステ
ップ２０４に進む。

【００１３】ステップ２０４において、フラグＦが１で
あるかどうかが判断される。第１フローチャートの一回
目の処理に限りフラグＦは２にされており、当初ステッ
プ２０４における判断は否定され、ステップ２０５に進
み、気筒判別値がｎの気筒に対して吸気行程初期におい
て燃料噴射量τでの燃料噴射が実行される。次にステッ
プ２０６において、フラグＦが０であるかどうかが判断
される。現在フラグＦは２であるために、この判断は否
定されステップ２１０に進む。

【００１４】ステップ２１０において、気筒判別値がｎ
の気筒の圧力センサ８により燃焼圧力Ｐが検出され、こ
の圧力Ｐが所定値Ｐ１以上であるかどうかが判断され
る。失火が起きずに燃焼すれば、この判断は肯定されス
テップ２１１に進み、気筒別失火判定フラグＪｎには０
が代入される。一方、失火が起きればこの判断は否定さ
れ、気筒別失火判定フラグＪｎには１が代入される。

【００１５】この一連の処理は全ての気筒に対して一回
だけ行われ、その後、第１フローチャートにおいて、フ
ラグＦは１とされるために、ステップ２０４における判
断が肯定され、ステップ２０７に進む。ステップ２０７
において、気筒別失火判定フラグＪｎが１であるかどう
か、すなわち、現在吸気行程を迎えている気筒が前回の
爆発行程において失火したかどうかが判断される。

【００１６】この判断が否定される時はステップ２０５
に進み、前述のステップ２０５以降の処理が実行される
が、この判断が肯定される時はステップ２０８に進む。
ステップ２０８において、第１フローチャートにおいて
現在決定されている燃料噴射量τから失火により燃焼室
１内に残留する燃料量αが引かれて新たな燃料噴射量τ
が決定される。次にステップ２０９において、気筒判別
値がｎの気筒に対して、圧縮行程末期に新たな燃料噴射
量τでの燃料噴射が実行される。次にステップ２１０以
降の気筒別失火判定が行われる。

【００１７】第１フローチャートにおいて、機関完爆状
態となればフラグＦは０にされるために、ステップ２０
５において吸気行程初期に燃料噴射した後、ステップ２
０６における判断が肯定され、ステップ２１０以降の気
筒別失火判定の処理を省略して終了する。

【００１８】このような燃料噴射制御によれば、機関完
爆後は、機関運転状態により決定される燃料噴射量τで
の燃料噴射が各気筒の吸気行程初期に行われ、噴射され
た燃料は圧縮行程末期の点火までに吸気と充分に混合し
て均一混合気を形成し、完全に燃焼して高いトルクを得
ることができる。

【００１９】また、機関完爆以前においても、通常時は
同様な燃料噴射が実行され、噴射された燃料は完全に燃
焼して未燃燃料の排出量を低減する。しかし、機関完爆
以前は失火が起こりやすい運転状態であり、もし、ある
気筒に失火が発生すると、その燃焼室１内には吸気行程
開始時点において未燃焼の混合気が残留し、この時、通
常通り燃料噴射が吸気行程初期に実行されると、点火時
点において形成される均一混合気は、所望の空燃比より
リッチなものとなる。この混合気は良好に着火するが、
完全には燃焼しないために未燃燃料の排出量が増大す
る。

【００２０】この未燃燃料の排出量増加を防止するため
に、単純に燃料噴射量を減少させて所望の空燃比の均一
混合気が形成されるようにするとが考えられるが、再度
失火する可能性がある。本実施例は、機関完爆以前の任
意の気筒において、均一混合気での失火が発生すると、
この気筒への次回の燃料噴射量は機関運転状態により決
定されるものから所定量減量されるために、吸気行程開
始時点においてこの気筒の燃焼室１内に残留する燃料と
合わせて必要以上の燃料が燃焼室１内に存在することは
なくなり、未燃燃料の排出量が増大することは防止され
る。また、この時に噴射弁５から供給される燃料は、圧
縮行程末期に点火栓４近傍へ噴射されるために均一混合
気とならずに、点火栓４近傍だけにリッチな混合気を形
成する。それにより、失火気筒の次回の爆発行程におい
て確実な着火が実現され、この気筒が連続して失火する
ことは防止される。この成層混合気燃焼の失火判定が確
認の意味で実行され、もし、今回も失火するようであれ
ば次回も着火性の良好な成層混合気燃焼が引き続き実行
される。

【００２１】本実施例において、説明を簡単にするため
に失火により燃焼室１内に残留する燃料量αは定数とし
ている。しかし、厳密には機関温度が低い程、噴射され
た燃料の微粒化状態が悪くピストン頂面等に付着しやす
いために、失火時の排気行程において排出される燃料量
は少なくなって逆に燃料室内に残留する量が多くなる。
従って、この燃料量αは冷却水温度が低い程大きくなる
変数にすることで、より良好な燃料噴射制御が実現され
る。また、失火気筒の判定には、圧力センサによる燃焼
圧力が使用されているが、他に、各気筒の爆発行程前後
における機関回転数変化、爆発音の測定、爆発による振
動の測定、及び排気ガス温度の測定等が利用可能であ
る。

【００２２】また、本実施例は、単一の噴射弁５を使用
してその噴射時期を変えることで均一混合気及び成層混
合気を燃焼室１内に形成することを可能とするものであ
るが、本発明は、例えば、均一混合気を形成するために
吸気通路に燃料を噴射する第１噴射弁と、成層混合気を
形成するために燃焼室内に直接燃料を噴射する第２噴射
弁とを有する内燃機関にも適用できる。

【００２３】

【発明の効果】このように、本発明による内燃機関の燃
料噴射制御装置によれば、従来同様、機関始動時におい
て均一混合気燃焼を実行させて燃料を完全に燃焼させ、
未燃燃料の排出量を低減させる。しかし、この均一混合
気燃焼において失火が発生すると、次回その気筒は成層
混合気燃焼を実行させ、着火性が向上するために連続失
火が防止される。またこの時、燃料噴射量は失火により
燃焼室内に残留する燃料量が考慮されて減量されるため
に、燃焼室内には必要以上の燃料は存在せず、未燃燃料
の排出量が増大することは防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による燃料噴射制御装置が取り付けられ
た内燃機関の概略断面図である。

【図２】燃料噴射制御のための第１フローチャートであ
る。

【図３】燃料噴射制御のための第２フローチャートであ
る。

【符号の説明】 １…燃焼室 ２…吸気通路 ３…排気通路 ４…点火栓 ５…噴射弁 ６…制御装置 ８…圧力センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−237854（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−250354（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−1739（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−201343（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−45750（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−41947（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−109042（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−78144（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 41/06 330 F02D 41/02 330 F02D 41/22 335 F02D 41/34

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室に均一混合気が形成されるように
   燃料を供給する第１燃料供給手段と、燃焼室の点火栓近
   傍に形成される混合気が燃焼室内の他の部分に形成され
   る混合気に比較してリッチな空燃比となるように燃料を
   供給する第２燃料供給手段と、機関始動時に前記第１燃
   料供給手段により燃料供給を実行させる第１制御手段
   と、機関始動時において失火を検出する失火検出手段
   と、前記失火検出手段により失火が検出された気筒には
   次回前記第２燃料供給手段により供給量を減少させて燃
   料供給を実行させる第２制御手段、とを具備することを
   特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。