JP3116426B2 - 内燃機関の燃料噴射量制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子制御による燃料噴
射量制御装置に関するもので、詳しくは、内燃機関の加
速時における非同期噴射の機構を備えた燃料噴射量制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の内燃機関では、従来より、吸入
空気量や機関回転数等の各種の運転状態に基づいて燃料
噴射量を算出し、この算出結果に基づいて所定の周期で
燃料噴射弁から燃料噴射を行う同期噴射に加えて、加速
状態が検出されたときに一定量の燃料噴射を行う構成が
採用されていた。この加速に応じて実行される燃料噴射
は同期噴射とは関係なく、非同期噴射と称される。これ
は、急加速時の吸入空気量の増大に見合った燃料増量を
行い、加速性を確保するための構成である。

【０００３】ところが、同期噴射間での加速の開始時期
によっては一定量の燃料噴射では空燃比を十分に濃くで
きなかったり、場合によっては逆に過濃にしてしまうこ
ともあった。そこで、加速度合に応じて非同期噴射の量
を設定する技術（特開昭５３−１４６０３３号）や、前
回の同期噴射における燃料噴射量に応じて非同期噴射の
量を調整する技術（特公昭６１−５８６５５号）が提案
された。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、これらの技
術においては非同期噴射時期はその特質より同期噴射時
期とは無関係に定まるため、図６の（Ａ）に示す様に同
期噴射（Ｘ）と同期噴射（Ｘ）の間になったり、（Ｂ）
に示す様に同期噴射（Ｘ）に非同期噴射（Ｙ）が重なる
場合があった。（Ｂ）の場合、重複する燃料噴射によっ
て空燃比の過濃を引き起こし、失火等の発生による加速
のもたつきを生じるおそれがあった。

【０００５】そこで、同期噴射間を３つの領域に分割
し、どの時点で加速が開始されたかにより非同期噴射の
量を設定することで、同期噴射前後で非同期噴射が必要
な場合の燃料噴射量を小さく設定する技術（特開平２−
４９９４４号）が提案された。この提案により、同期噴
射と非同期噴射が重なった場合にも空燃比の過濃を引き
起こさず、加速のもたつきを良好に防止できるようにな
った。

【０００６】しかし、同期噴射間の分割領域と加速開始
時期との関係を判断する構成を必要とし、具体的に製品
化する際には個体毎の適合性を要求されるなど実用上の
煩雑さがあった。特に、条件をより細かくするために領
域分割数を増加しようとする場合には一層複雑になっ
た。そして、こうした適合性に誤差がある場合には同期
噴射と非同期噴射の重複による加速のもたつきを生じる
おそれがあった。

【０００７】そこで、同期噴射と非同期噴射の重複によ
る加速のもたつきの発生を確実に防止でき、しかもその
ために複雑な適合条件を要求されない内燃機関の燃料噴
射量制御装置を提供することを目的として本発明を完成
した。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】上記課題を達成
するためになされた本発明は、図１に例示する様に、内
燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、該検
出される運転状態に見合った量の燃料を所定の同期タイ
ミングにおいて噴射する同期噴射手段と、所定の加速状
態に達する毎に所定の燃料噴射を実行する非同期噴射手
段とを備える内燃機関の燃料噴射量制御装置において、
前記同期噴射手段による燃料噴射が実行されるタイミン
グにおいては前記非同期噴射手段による燃料噴射の実行
を制限する非同期噴射制限手段を備えることを特徴とす
る。

【０００９】非同期噴射制限手段により、同期噴射と重
複する非同期噴射の実行が制限されるから、両者の重複
による空燃比の過濃は生じない。従って、かかる原因に
よる加速のもたつきが発生しない。具体的には、図１に
例示する様に、前記非同期噴射制限手段として、前記非
同期噴射手段による燃料噴射が実行された後の運転状態
の変化量を累積する第１変化量累積手段と、前記非同期
噴射手段による燃料噴射が実行された後の運転状態の変
化量を累積する一方、その途中で前記同期噴射手段によ
る燃料噴射が実行されたときには累積値を初期化して再
度運転状態の変化量を累積する第２変化量累積手段と、
前記第１変化量累積手段により累積された変化量が所定
値に達した場合に前記非同期噴射手段に対して所定の加
速状態の到達を指示する非同期噴射時期指示手段と、前
記第２変化量累積手段により累積された変化量に基づい
て前記 非同期噴射手段による燃料噴射量を算出する非同
期噴射量算出手段とを備えることを特徴とする。

【００１０】この構成では、非同期噴射時期指示手段
が、第１変化量累積手段により累積された変化量（非同
期噴射手段による燃料噴射が実行された後の運転状態の
変化量を累積したもの）が所定値に達した場合に、非同
期噴射手段に対して所定の加速状態の到達を指示する。
すると、この指示を受けた非同期噴射手段は、燃料噴射
を実行する。このときの燃料噴射量は、非同期噴射量算
出手段によって算出される。非同期噴射量算出手段は、
第２変化量累積手段により累積された変化量（非同期噴
射手段による燃料噴射が実行された後の運転状態の変化
量を累積したもの、但しその途中で前記同期噴射手段に
よる燃料噴射が実行されたときには累積値を初期化して
再度運転状態の変化量を累積したもの）に基づいて燃料
噴射量を算出する。

【００１１】この構成によれば、非同期噴射時期が同期
噴射時期と重なった場合には、非同期噴射による燃料噴
射量は初期化された第２累積変化量に基づいて算出され
ることになるから、結局は燃料噴射量「０」又は微小量
の燃料噴射を実行することになる。従って、同期噴射と
非同期噴射の重複による弊害を確実に防止でき、空燃比
の過濃を招かないのである。

【００１２】なお、この構成では、非同期噴射の実行自
体を直接制限するのではなく、噴射量の微小化により結
果的に制限する構成である。つまり、同期噴射開始直後
に極わずかに遅れた非同期噴射による多少なりの燃料増
量が実行される可能性を意識的に残している。ただし、
この場合も同期噴射時期に合わせて第２累積変化量が初
期化されているから、同期噴射タイミング以後の第２累
積変化量に基づいて非同期噴射の量が算出されることに
なり、過大な量の燃料が非同期噴射されることはない。
即ち、本発明の構成によれば、同期噴射と非同期噴射の
重複による弊害は確実に防止し、なおも燃料が不足する
自体が想定される場合はその不足を的確に補充し得ると
いうさらに一歩進んだ作用をも奏するのである。

【００１３】

【実施例】以下本発明の実施例を図面にしたがって説明
する。図２は第１実施例における内燃機関およびその周
辺装置を示す概略構成図である。

【００１４】図示するように、１は３気筒の内燃機関
（図示では１気筒だけを示す。）であり、大気より空気
を吸入するとともに燃料噴射弁３から噴射される燃料と
空気とを混合して吸気ポート５に導く吸気系７と、点火
プラグ９に形成される電気火花によって点火された混合
気の燃焼のエネルギをピストン１０を介して回転運動と
して取り出す燃焼室１１と、燃焼後のガスを排気ポート
１２を介して排出する排気系１３とを備えて構成されて
いる。

【００１５】吸気系７には、上流から順に、エアクリー
ナ（図示省略）、吸入空気量を制御するスロットル弁１
６、吸入空気の脈流を平滑化するサージタンク１８が設
けられ、さらに各気筒毎に分岐した吸入管路には、それ
ぞれ上述した燃料噴射弁３が設けられている。

【００１６】吸入空気量は、アクセルペダル（図示省
略）に連動して開閉されるスロットル弁１６が駆動され
ることにより調節される。スロットル弁１６を介して吸
入される空気と燃料噴射弁３より噴射された燃料との混
合気は、燃焼室１１に吸入され、ピストン１０により圧
縮された後、点火プラグ９に形成される電気火花によっ
て着火される。着火された混合気は、爆発的に燃焼して
ピストン１０を駆動した後、排ガスとなって排気系１３
に排出され、図示しない触媒装置により浄化された後、
大気に放出される。

【００１７】また、吸気系７には、内燃機関１等の運転
状態を検出する各種のセンサ、すなわち、吸気温度を検
出する吸気温センサ２２、スロットル弁１６の開度を検
出するとともにスロットル弁１６の全閉状態を検出する
アイドルスイッチ２４ａを内蔵したスロットルポジショ
ンセンサ２４、サージタンク１８に設けられ吸気管負圧
を検出する吸気圧センサ２６が設けられている。一方、
排気系１３には、排気中の酸素濃度を検出する酸素セン
サ２７が設けられている。

【００１８】内燃機関１の各気筒に設けられた点火プラ
グ９は、図示しないクランク軸の回転に同期してイグナ
イタ２９に生成される高電圧を配電するディストリビュ
ータ３０に、高耐圧コード（図示せず）により接続され
ている。このディストリビュータ３０内には、内燃機関
１のクランク角の３０゜毎のパルス信号を出力するクラ
ンク角センサ３４および３６０゜毎のパルス信号を出力
するクランク角センサ３５が設けられている。なお、内
燃機関１のシリンダブロック３８は、循環する冷却水に
よって冷却されており、内燃機関１の運転状態の１つで
あるこの冷却水の温度は、シリンダブロック３８に設け
られた冷却水温センサ３９により検出される。

【００１９】内燃機関１の運転状態を検出する各センサ
および出力信号は、電子制御装置７０に入力され、点火
時期制御、同期噴射制御、さらに後に詳細に説明する非
同期噴射の制御に用いられる。電子制御装置７０は、図
３に示すように各種の機器を制御する中央演算装置（Ｃ
ＰＵ）７１、予め各種の数値やプログラムが書き込まれ
たＲＯＭ７２、演算過程の数値やフラグが所定の区間に
書き込まれるＲＡＭ７３、アナログマルチプレクサ機能
を有し、アナログ入力信号をディジタル信号に変換する
Ａ／Ｄ変換器７４、各種ディジタル信号が入力される入
出力インターフェース７５、各種ディジタル信号が出力
される入出力インターフェース７６、内燃機関の停止時
に補助電源から給電されて記憶を保持するバックアップ
メモリ７７、およびこれら各種素子をそれぞれ接続する
バスライン７９から構成されている。

【００２０】上記ＲＯＭ７２内には、メイン処理プログ
ラム、燃料噴射パルス幅演算用の割込ルーチンプログラ
ム、フィードバック補正係数等の係数演算用の割込処理
ルーチンプログラム、非同期ルーチンプログラム、およ
びその他各種プログラム、さらにそれらの演算処理に必
要な各種のデータが予め記録されている。

【００２１】また、Ａ／Ｄ変換器７４は、吸気圧センサ
２６、吸気温センサ２２、酸素センサ２７および冷却水
温センサ３９に接続され、各センサからの電圧信号をＣ
ＰＵ７１からの指令にしたがって、順次２進信号に変換
するものである。さらに、入出力インターフェース７５
は、クランク角センサ３４からのクランク角３０゜毎の
パルス信号、クランク角センサ３５からのクランク角３
６０゜毎のパルス信号、アイドルスイッチ２４ａからの
オン・オフ信号を取り込み、上記パルス信号に基づいて
機関回転数を表す２進信号を形成し、この信号により協
同して燃料噴射パルス幅演算のための割込要求信号、燃
料噴射開始信号および気筒判別信号等を出力する。入出
力インターフェース７６は、各種演算により求められた
燃料噴射パルスおよび点火信号をそれぞれ燃料噴射弁３
およびイグナイタ２９に出力する。

【００２２】電子制御装置７０は、上記各センサからの
検出信号を入力して、燃料噴射用プログラムに基づいて
基本燃料噴射量ＴＰを算出し、この基本燃料噴射量ＴＰ
に対して種々の補正演算を施して最終的な燃料噴射量Ｔ
ＡＵを求める。そして、この燃料噴射量ＴＡＵにて所定
クランク角に対応した同期噴射が実行される。さらに、
本電子制御装置７０では、加速時における非同期噴射の
制御が図４のフローチャートにしたがって実行される。

【００２３】エンジン負荷を検出する吸気圧センサ２６
からの入力信号に基づいて吸気圧ＰＭを取り込む（Ｓ２
０１）。次に、エンジン所定クランク角毎に発生するク
ランク角センサ信号から同期噴射タイミングか否かを判
定し（Ｓ２０２）、同期噴射タイミングであればエンジ
ン回転数ＮＥと吸気圧ＰＭの関数である噴射時間ＴＡＵ
を算出し（Ｓ２０３ａ）、所定クランク角度にて同期噴
射を実施する（Ｓ２０３ｂ）。そして、後述するＴＰＭ
算出パラメータであるトータル吸気圧変化量ΣＤＰＭ２
を初期化する（Ｓ２０３ｃ）。

【００２４】一方、同期噴射タイミングでないときは前
回の吸気圧ＰＭ０と今回の吸気圧ＰＭとから吸気圧変化
量ＤＰＭを算出する（Ｓ２０４）。そして、現在までの
トータル吸気圧変化量ΣＤＰＭ１，ΣＤＰＭ２を求める
（Ｓ２０５）。ここで、一方のトータル吸気圧変化量Σ
ＤＰＭ１は、所定の加速状態になったか否かを判定する
ためのものであり、他方のトータル吸気圧変化量ΣＤＰ
Ｍ２は、非同期噴射時間ＴＰＭの算出に用いるためのも
のである。ここでは、加速状態の判定と非同期噴射時間
の算出とにそれぞれ専用のパラメータを設けたのであ
る。以下、前者を加速判定パラメータΣＤＰＭ１と後者
をＴＰＭ算出パラメータΣＤＰＭ２と称して両者を区別
する。

【００２５】こうして算出した加速判定パラメータΣＤ
ＰＭ１が加速状態を表す所定値以上である場合には（Ｓ
２０６）、ＴＰＭ算出パラメータΣＤＰＭ２を変数とす
る関数ｆ（ΣＤＰＭ２）に基づいて非同期噴射時間ＴＰ
Ｍを算出し（Ｓ２０７）、クランク角度とは無関係に非
同期噴射を実行する（Ｓ２０８）。そして、両パラメー
タΣＤＰＭ１，ΣＤＰＭ２を初期化する（Ｓ２０９）。
一方、Ｓ２０６の処理において「ＮＯ」、即ち所定の加
速状態には至っていないと判定された場合にはＳ２０７
以下の処理をパスして本ルーチンを一旦抜け出す。

【００２６】本処理ルーチンにおいては、非同期噴射は
同期噴射により制限を受ける様に構成したから、同期噴
射と非同期噴射の重複実行による空燃比の過濃状態の発
生を防止し、失火等に伴う加速のもたつきを防止するこ
とができる。そして、これに加えて加速判定とＴＰＭ算
出を別々のパラメータで行い、同期噴射タイミングにな
るとＴＰＭ算出パラメータΣＤＰＭ２の方だけを初期化
する構成としたことにより、同期噴射開始直後において
もそれまでの吸気圧ＰＭの変化状態からすると非同期噴
射が必要ならば速やかに非同期噴射を実行し得る。しか
も、このときには初期化後のＴＰＭ算出パラメータΣＤ
ＰＭ２の値により非同期噴射時間ＴＰＭが算出されるか
ら、結局は同期噴射と重複した非同期噴射では、同期噴
射と重複しない場合よりも少な目の噴射量になる。従っ
て、同期噴射開始直後にも必要ならば非同期噴射を実行
するが、それが原因で空燃比の過濃を引き起こすことも
ない。

【００２７】この様子は、図５のタイミングチャートに
明瞭に表される。即ち、同期噴射の前後において加速に
基づく非同期噴射が必要になった場合に、同期噴射
（Ｘ）直後の非同期噴射（Ｙｓ）は一旦ＴＰＭ算出パラ
メータが初期化された結果として少量の噴射しか実行さ
れない。従って、上記実施例では同期噴射中及び直後の
空燃比過濃状態を引き起こすことがなく、さらに、同期
噴射後の燃料増量をスムーズに行い得る。

【００２８】なお、本実施例では同期噴射タイミングか
否かを判定してから非同期噴射のための処理に移行する
構成としたが、次の様に構成することもできる。例え
ば、Ｓ２０２，Ｓ２０３ａ〜Ｓ２０３ｃの処理を独立の
同期噴射制御処理ルーチン中で実行することとし、非同
期噴射は同期噴射タイミングと重なって実行されても構
わない構成としてもよい。

【００２９】以上の実施例によれば、同期噴射の開始直
後にも必要ならば非同期噴射を実行して燃料の不足を的
確に補充でき、しかもそれが原因で空燃比の過濃を引き
起こすことがないという効果が得られる。なお、本発明
はこれら各実施例及びその変形例として上述したものに
のみ限定せられることはなく、その要旨を逸脱しない範
囲内において種々なる態様で実施し得ることはもちろん
である。

【００３０】例えば吸気圧ＰＭによらず、単位回転当り
の吸入空気量Ｑ／Ｎによって加速状態の判定や非同期噴
射時間ＴＰＭの算出を行うものももちろん本発明の要旨
を逸脱するものではない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
同期噴射と非同期噴射の重複による弊害は確実に防止
し、しかも、同期噴射開始直後の非同期噴射は実行され
る可能性 を意識的に残すことにより、なお燃料が不足す
る自体が想定される場合はその不足を的確に補充し得る
というさらに一歩進んだ効果を奏するものである。

【００３２】そして、これら本発明の装置においては、
複雑な適合条件の考慮を必要とせず、実用化に極めて便
利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の構成を例示する構成図である。

【図２】 実施例における内燃機関およびその周辺部を
示す構成図である。

【図３】 実施例の電子制御装置およびその周辺装置を
示すブロック図である。

【図４】 実施例の非同期噴射制御処理を示すフローチ
ャートである。

【図５】 実施例における同期噴射と非同期噴射の関係
を示すタイミングチャートである。

【図６】 従来例における同期噴射と非同期噴射の関係
を示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１・・・内燃機関、３・・・燃料噴射弁、１６・・・ス
ロットル弁、２６・・・吸気圧センサ、３４，３５・・
・クランク角センサ、７０・・・電子制御装置。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の運転状態を検出する運転状態
   検出手段と、 該検出される運転状態に見合った量の燃料を所定の同期
   タイミングにおいて噴射する同期噴射手段と、 所定の加速状態に達する毎に所定の燃料噴射を実行する
   非同期噴射手段とを備える内燃機関の燃料噴射量制御装
   置において、 前記同期噴射手段による燃料噴射が実行されるタイミン
   グにおいては前記非同期噴射手段による燃料噴射の実行
   を制限する非同期噴射制限手段を備え、 前記非同期噴射制限手段として、 前記非同期噴射手段による燃料噴射が実行された後の運
   転状態の変化量を累積する第１変化量累積手段と、 前記非同期噴射手段による燃料噴射が実行された後の運
   転状態の変化量を累積する一方、その途中で前記同期噴
   射手段による燃料噴射が実行されたときには累積値を初
   期化して再度運転状態の変化量を累積する第２変化量累
   積手段と、 前記第１変化量累積手段により累積された変化量が所定
   値に達した場合に前記非同期噴射手段に対して所定の加
   速状態の到達を指示する非同期噴射時期指示手段と、 前記第２変化量累積手段により累積された変化量に基づ
   いて前記非同期噴射手段による燃料噴射量を算出する非
   同期噴射量算出手段と を備えることを特徴とする内燃機
   関の燃料噴射量制御装置。