JP3173663B2 - 内燃エンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents

内燃エンジンの燃料噴射制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃エンジンの燃料噴射
制御装置に関し、より詳しくは各気筒のシリンダヘッド
に設けられた燃料噴射弁を介して前記各気筒内にガソリ
ン等の燃料を直接噴射する所謂筒内直噴式の（火花点火
式）内燃エンジンの燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】筒内直噴式の内燃エンジンは、従来、主
としてディーゼルエンジン用に開発されてきたが、近年
においてはガソリン燃料用にも盛んに研究・開発されて
きている（例えば、特開昭６２−２２８６４２号公報、
特開平２−２９１４４７号公報等参照）。
【０００３】このガソリン燃料用の筒内直噴式内燃エン
ジンは、各気筒のシリンダヘッドに燃料噴射弁と点火プ
ラグとが設けられ、燃料噴射弁から気筒内に直接噴射さ
れた燃料を点火プラグによる火花放電によって点火させ
る形式の内燃エンジンであって、該筒内直噴式内燃エン
ジンでは、燃料が吸気管内に付着することがないので、
吸気管に燃料を噴射する従前の吸気管内噴射方式の内燃
エンジンと異なり、必要燃料量を気筒内に確実に供給す
ることができ、燃費の向上等を図ることができる。
【０００４】ところで、燃料を確実に気筒内に供給する
ためには供給燃料圧を筒内圧よりも高く設定する必要が
あるため、負圧下で燃料を気筒内に供給する吸気管内噴
射方式内燃エンジンと異なり、筒内直噴式内燃エンジン
の場合においては供給燃料圧についても制御する必要が
ある。すなわち、従前の吸気管内噴射方式の場合は、吸
気弁が開状態とされた負圧下で燃料を気筒内に供給して
いるため、供給燃料圧と吸気管内絶対圧との差圧が略一
定状態となり燃料噴射時間のみで燃料噴射量の制御を行
うことが可能であるのに対し、筒内直噴式の場合は、筒
内圧が少なくとも大気圧以上でありしかも気筒内のピス
トンの位置により筒内圧が大きく変動する圧縮行程中に
燃料供給を行うため、燃料噴射時間のみで燃料噴射量を
制御するのは事実上不可能に近く、供給燃料圧について
も制御する必要がある。
【０００５】しかし、筒内圧は上述の如く気筒内のピス
トンの位置により大きく変動し、該ピストンのどの位置
で燃料を噴射するかによって所要供給燃料圧も変わって
くる。特にピストンの下死点（ＢＤＣ）位置と上死点
（ＴＤＣ）位置とでは圧力差は大きく、したがって圧縮
行程全域に亘って所要供給燃料圧に燃料圧制御を行うの
は困難である。
【０００６】そこで、従来においては、圧縮行程開始直
後におけるピストンのＢＤＣ近傍の比較的筒内圧が低い
ときに（約２〜５kg／cm2）、該筒内圧よりも高い所定
供給燃料圧でもって燃料噴射弁から燃料を噴射して気筒
内に燃料を供給し、ピストンのＴＤＣ近傍で点火プラグ
を火花放電させ、燃料が気筒内で均一に拡散した状態で
点火を行っていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記内燃エン
ジンにおいては、上述の如くピストンのＢＤＣ近傍で気
筒内に燃料を噴射することにより気筒内の燃料を均一に
拡散させた状態で点火を行っているため、点火プラグか
ら離間した位置に混在する燃料が未だ未燃状態にあるに
もかかわらず排気弁が開弁し、未燃燃料がそのまま外部
に有害成分として排出されるという問題点があった。す
なわち、上記内燃エンジンにおいては、低負荷運転時に
はＨＣが排出され、高負荷運転時にはスモークや高濃度
のＮＯｘが排出されるため、排気ガスエミッション特性
（以下、単に「排気特性」という）が悪いという問題点
があった。
【０００８】また、燃料を点火させるためには、点火プ
ラグの周囲にのみ所定濃度（所定空燃比）の燃料があれ
ば充分であるにもかかわらず、上記従来の内燃エンジン
では圧縮行程開始直後のＢＤＣ近傍で燃料を噴射し、燃
料が気筒内に均一に拡散した後点火を行っているため、
気筒内には点火に対し過剰燃料が供給されることとな
り、燃費が嵩むという問題点があった。
【０００９】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであって、排気特性を改善して運転性能の向上を図
り、かつより一層の燃費の向上を図ることができる筒内
直噴式の（火花点火式）内燃エンジンの燃料噴射制御装
置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、エンジンのクランク角を所定微小角度毎に
検出するクランク角検出手段と、エンジンの回転数を検
出する回転数検出手段と、少なくとも負荷状態を含むエ
ンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記
回転数検出手段により検出されるエンジン回転数と前記
運転状態検出手段により検出される負荷状態とに基づい
て目標燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、前
記回転数検出手段により検出されたエンジン回転数に基
づいて目標燃料圧を決定する燃料圧決定手段と、供給燃
料圧を前記燃料圧決定手段により決定された目標燃料圧
に制御する燃料圧制御手段とを備え、各気筒毎に設けら
れた燃料噴射弁を介して前記各気筒内の燃焼室に燃料を
直接噴射する内燃エンジンの燃料噴射制御装置におい
て、前記クランク角検出手段により検出されたクランク
角が圧縮行程の上死点近傍域の所定範囲内にあるときに
前記燃料圧決定手段により決定された目標燃料圧でもっ
て前記気筒内に燃料を供給する燃料供給手段を有し、前
記所定範囲が、上死点前２０°乃至上死点後５°に設定
されていることを特徴としている。
【００１１】さらに、本発明は、筒内圧を検出する筒内
圧検出手段を各気筒毎に設け、エンジンのクランク角が
前記所定範囲内にあるとき前記燃料供給圧と前記筒内圧
検出手段により検出される筒内圧との差に応じて実燃料
噴射量を逐次算出し、前記目標燃料噴射量から前記実燃
料噴射量を逐次引去って燃料噴射の終了時期を制御する
逐次引去り手段を有していることも特徴としている。
【００１２】
【００１３】また、本発明は、前記クランク角の所定微
小角度毎に発生するクランク信号パルス又は所定微小期
間毎に発生する擬似信号パルスと同期して実行されるこ
とを特徴としている。
【００１４】前記クランク信号パルス又は前記擬似信号
パルスを発生する第１演算処理回路と、各気筒毎に前記
逐次引去り手段を実行する少なくとも１個以上の第２演
算処理回路とを備え、該第２演算処理回路と前記第１演
算処理回路とが電気的に接続されていることを特徴とし
ている。
【００１５】
【作用】筒内直噴式の内燃エンジンにおいて、燃費の向
上を図るためには点火が行われる圧縮行程のピストン上
死点近傍で気筒内に燃料供給を行うのが望ましい。すな
わち、圧縮行程のピストン上死点近傍で燃料を気筒内に
供給することにより点火プラグの近傍のみが所要空燃比
に充たされた層状状態で点火を行うことができ、必要最
小限の燃料量でもって点火を行うことができる。
【００１６】一方、ガソリン燃料を使用する上記内燃エ
ンジンでは点火プラグの火花放電により燃料着火を行っ
ているため、空気の圧縮熱のみで燃料着火を行うディー
ゼルエンジンほどの高い燃料圧（例えば１０００kg／cm
2）は要求されないが、燃料を１０μ程度に微粒化して
良好な着火を行い、かつ燃料圧を筒内圧よりも高く設定
するためにはエンジンの運転状態に応じて７０〜１２０
kg／cm2程度の供給燃料圧が要求されることが知られて
いる。
【００１７】そこで、本発明では、エンジンのクランク
角を所定角度毎に検出するクランク角検出手段と、エン
ジン回転数に基づいて目標燃料圧を決定する燃料圧決定
手段と、供給燃料圧を前記燃料圧決定手段により決定さ
れた目標燃料圧に制御する燃料圧制御手段と、前記クラ
ンク角検出手段により検出されたクランク角が圧縮行程
の上死点近傍域の所定範囲内にあるときに前記燃料圧決
定手段により決定された目標燃料圧でもって前記気筒内
に燃料を供給する燃料供給手段を備えたことにより、供
給燃料圧がエンジンの運転状態に応じて決定される目標
燃料圧に制御され、クランク角が上死点近傍の所定範囲
内にあるとき前記目標燃料圧でもって筒内に燃料を供給
することが可能となり、必要最小限の燃料量で良好な燃
料点火を行うことができる。
【００１８】また、〔従来の技術〕の項で述べたよう
に、ピストンの位置によって筒内圧が大きく変動するた
め、筒内圧は一定圧力に維持されず、しかも供給燃料圧
が高く実噴射燃料圧（＝供給燃料圧−筒内圧）の脈動が
大きいため、１サイクル中において目標燃料噴射量の燃
料を噴き終わることができない等、燃料噴射量の噴射精
度の悪化を招く虞がある。しかし、１回のサイクル中に
供給燃料圧を可変制御して実噴射燃料圧を一定に保持す
るのは困難である。
【００１９】そこで、本発明では、エンジンのクランク
角が前記所定範囲内にあるとき燃料圧検出手段により検
出される燃料供給圧と筒内圧検出手段により検出される
筒内圧との差に応じて実燃料噴射量を逐次算出し、前記
目標燃料噴射量から前記実燃料噴射量を逐次引去って燃
料噴射の終了時期を制御する逐次引去り手段を有するこ
ととしたので、筒内圧の変動に応じて燃料噴射の終了時
期が逐次補正され、常に目標燃料噴射量で今回サイクル
の燃料噴射を終了することが可能となる。
【００２０】また、クランク角の前記所定範囲は、具体
的には上死点前（ＢＴＤＣ）２０°乃至上死点後（ＡＴ
ＤＣ）５°とすることにより、排気特性が良好な状態で
燃料の所謂層状燃焼が実現される。
【００２１】図２０（ａ）（ｂ）は燃料噴射の終了時期
が一定（ＡＴＤＣ５°）の場合において、燃料噴射の開
始時期を変化させたときの排気特性及び燃費特性を示し
ている。横軸が燃料噴射開始時期のクランク角度（ＢＴ
ＤＣ）であり、縦軸は排気ガスエミッション量ＩＳＭＥ
（g/psi・hr）、燃費ＩＳＦＣ（g/psi・hr）を夫々示して
いる（注：１psi（１lb/in2）≒７．０３×１０-2kg/cm
2）。また、図２０（ａ）において、実線がＮＯｘ、一
点鎖線がＨＣの排気特性を夫々示している。この図２０
（ａ）（ｂ）から明らかなように、クランク角度がＢＴ
ＤＣ２０°以内において排気特性及び燃費特性が共に良
好となる。
【００２２】図２１（ａ）（ｂ）は、燃料噴射の開始時
期が一定（ＢＴＤＣ１０°）の場合において、燃料噴射
の終了時期を変化させたときの排気特性及び燃費特性を
示している。横軸が燃料噴射終了時期のクランク角度
（ＡＴＤＣ）であり、縦軸はそ排気ガスエミッション量
ＩＳＭＥ（g/psi・hr）、燃費ＩＳＦＣ（g/psi・hr）を夫
々示している。また、図２１（ａ）において、実線がＮ
Ｏｘ、一点鎖線がＨＣの排気特性を夫々示している。こ
の図２１（ａ）（ｂ）から明らかなように、排気ガスエ
ミッション量ＩＳＭＥはクランク角度範囲がＡＴＤＣ１
０°〜ＡＴＤＣ２０°において良好であるが、かかるク
ランク角度範囲においては過剰燃料が燃焼室に供給され
るため燃費ＩＳＦＣが悪化する。つまり、排気特性を考
慮しつつ燃費ＩＳＦＣをできるだけ低く抑えるためには
燃料噴射の終了時期をＡＴＤＣ５°以内に設定するのが
最適である。
【００２３】したがって、上述したように燃料噴射を行
うクランク角度をＢＴＤＣ２０°〜ＡＴＤＣ５°に設定
することにより、燃焼に必要な最適燃料量が気筒内の燃
焼室に供給されることとなり、排気特性が良好な状態で
燃料の層状燃焼が行なわれる。
【００２４】さらに、前記逐次引去り手段は、クランク
角の所定微小角度毎に発生するクランク信号パルス又は
所定微小期間毎に発生する擬似信号パルスと同期して実
行されることにより、クランク信号パルスの発生毎ある
いは擬似信号パルスの発生毎に逐次引去り手段による逐
次引去りが実行されて燃料噴射の終了時期が補正され
る。すなわち、クランク信号パルスの発生間隔を可能な
限り短くし、あるいは擬似信号パルスの発生間隔を可能
な限り短いものとすることにより略連続的に燃料噴射の
終了時期が逐次補正される。
【００２５】また、前記クランク信号パルス又は前記擬
似信号パルスを発生する第１演算処理回路と、各気筒毎
に前記逐次引去り手段を実行する少なくとも１個以上の
第２演算処理回路とを備え、該第２演算処理回路と前記
第１演算処理回路とが電気的に接続されたことにより、
第１の演算処理回路から発生するクランク信号パルス又
は擬似信号パルスに同期して第２演算処理回路で各気筒
毎の逐次引去り処理を実行することができる。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳説す
る。
【００２７】図１は本発明に係る内燃エンジンの燃料噴
射制御装置の一実施例を示す全体構成図である。
【００２８】図中、１は４気筒を有する筒内直噴式の
（火花点火式）内燃エンジン（以下、単に「エンジン」
という）であって、該エンジン１の各気筒のシリンダヘ
ッドには、燃料噴射弁（ＩＮＪ）２と、筒内圧（ＰＣＹ
Ｌ）センサ３と、点火プラグ（ＩＧ）４と、吸気弁（図
示せず）と、排気弁（図示せず）とが夫々所定位置に配
されている。
【００２９】燃料噴射弁２は、燃料供給系５に接続され
ると共に、電子コントロールユニット（以下、「ＥＣ
Ｕ」という）６に電気的に接続され、該ＥＣＵ６からの
信号により燃料噴射弁２の開弁時期が制御される。
【００３０】ＰＣＹＬセンサ３は、ＥＣＵ６に電気的に
接続され、ＰＣＹＬセンサ３によって検出された筒内圧
ＰＣＹＬは電気信号に変換されてＥＣＵ６に供給され
る。
【００３１】点火プラグ４は、ＥＣＵ６に電気的に接続
され、該ＥＣＵ６により点火時期が制御される。
【００３２】エンジン１のシリンダブロックの冷却水が
充満した気筒周壁にはサーミスタ等からなるエンジン水
温（ＴＷ）センサ７が挿着され、該ＴＷセンサ７により
検出されたエンジン冷却水温ＴＷは電気信号に変換され
てＥＣＵ６に供給される。
【００３３】エンジン１の図示しないカム軸周囲又はク
ランク軸周囲の所定位置には気筒判別（ＣＹＬ）センサ
８及びクランク角（ＣＲＫ）センサ１０が夫々取付けら
れている。
【００３４】ＣＹＬセンサ８は、エンジン１のクランク
軸２回転毎に特定の気筒の所定のクランク角度位置でパ
ルス信号（以下、「ＣＹＬ判別信号」という）を出力
し、該ＣＹＬ判別信号をＥＣＵ６に供給する。
【００３５】ＣＲＫセンサ１０は、エンジン１のクラン
ク軸の極めて小さい所定クランク回転毎（例えば１°
毎）にパルス信号（以下、「ＣＲＫパルス信号」とい
う）を出力し、該ＣＲＫパルス信号をＥＣＵ６に供給す
る。
【００３６】エンジン１の吸気管１１の途中にはスロッ
トルボディ１２が設けられ、その内部にはスロットル弁
１２′が配されている。また、スロットル弁１２′には
スロットル弁開度（θＴＨ）センサ１３が連結されてお
り、スロットル弁１２′の開度に応じた電気信号を出力
してＥＣＵ６に供給する。
【００３７】また、吸気管１１のスロットル弁１２′の
下流側には分岐管１４が設けられ、該分岐管１４の先端
には絶対圧（ＰＢＡ）センサ１５が取付けられている。
該ＰＢＡセンサ１５はＥＣＵ６に電気的に接続されてお
り、吸気管１１内の絶対圧ＰＢＡは前記ＰＢＡセンサ１
５により電気信号に変換されてＥＣＵ６に供給される。
【００３８】また、分岐管１４の下流側の吸気管１１の
管壁には吸気温（ＴＡ）センサ１６が装着され、該ＴＡ
センサ１６により検出された吸気温ＴＡは電気信号に変
換され、ＥＣＵ６に供給される。
【００３９】また、大気圧（ＰＡ）センサ１９は、エン
ジン１の適所に配設されて大気圧を検出し、その電気信
号をＥＣＵ６に供給する。
【００４０】また、エンジン１の排気管１７の途中には
広域酸素濃度センサ（以下、「ＬＡＦセンサ」と称す
る）１８が設けられており、該ＬＡＦセンサ１８により
検出された排気ガス中の酸素濃度は電気信号に変換され
てＥＣＵ６に供給される。
【００４１】アクセル開度（θＡＣＣ）センサ２０は、
アクセルペダル（図示せず）の近傍に配設されてアクセ
ルペダルの踏込量を検出し、その電気信号をＥＣＵ６に
供給する。
【００４２】ＶＢセンサ２１は、バッテリの出力電圧
（ＶＢ）を検出してその電気信号をＥＣＵ６に供給す
る。
【００４３】しかして、前記燃料供給系５は、燃料噴射
弁２と燃料タンク２２とを接続する燃料供給管２３の途
中に所定の高圧容量を有する燃料ポンプ（ＰＯ）２４が
介装され、さらに該燃料ポンプ２４の下流側の燃料供給
管２３の途中からは燃料タンク２２に連通するバイパス
管２５が分岐して設けられ、かつ該バイパス管２５の途
中には燃料圧制御弁（以下、「ＥＰＲ弁」という）２６
が介装されている。
【００４４】また、燃料供給管２３の途中の燃料噴射弁
２の少し上流側には燃料圧（ＰＦ）センサ２７が装着さ
れている。該ＰＦセンサ２７はＥＣＵ６に電気的に接続
されており、該ＰＦセンサ２７により検出された供給燃
料圧ＰＦは電気信号に変換されてＥＣＵ６に供給され
る。
【００４５】さらに、ＰＦセンサ２７の上流側の前記Ｐ
Ｆセンサ２７の近接位置にはサーミスタ等からなる燃料
温度（ＴＦ）センサ２８が挿着され、該ＴＦセンサ２８
により検出された燃料温度ＴＦは電気信号に変換されて
ＥＣＵ６に供給される。
【００４６】しかして、前記ＥＰＲ弁２６は、具体的に
は図２に示すように、ケーシング４４内が仕切板２９を
介して第１弁室３０と第２弁室３１とに画成され、さら
に第１弁室３０の側壁には電磁弁３２が付設されてい
る。
【００４７】また、第１弁室３０と第２弁室３１とはＴ
字路を有する管路３３を介して接続され、該第１弁室３
０と第２弁室３１とは互いに連通されると共に、管路３
３はバイパス管２５に連通されている。
【００４８】前記第１弁室３０は、略中央部に絞り孔３
４が貫設された断面略コ字状のメイン弁３５と、該メイ
ン弁３５と仕切板２９との間に介装されてメイン弁３５
を矢印Ａ方向に弾発付勢するスプリング３６とを有して
いる。
【００４９】第２弁室３１は、その上壁から垂設された
鍔部を有する略円柱体形状のばね座３７と、先端が円錐
形状に形成されて仕切板２９の孔２９ａに線接可能とさ
れたリリーフ弁３８と、該リリーフ弁３８と前記ばね座
３７との間に介装されてリリーフ弁３８を矢印Ｂ方向に
弾発付勢するスプリング３９とを有している。
【００５０】電磁弁３２は、バイパス管２５に連通する
弁ケーシング４０内に配されてケーシング４４の孔４４
ａを開閉可能とする断面略コ字状の弁体４１を有し、該
弁体４１はロッド４２を介してソレノイド部４３に接続
されている。
【００５１】このように構成されたＥＰＲ弁２６におい
ては、燃料ポンプ２４からの燃料がメイン弁３５の絞り
孔３４から第１弁室３０に矢印Ｃに示すように供給さ
れ、供給燃料圧は該メイン弁３５に背圧として作用す
る。ここで、電磁弁３２が励磁されて電磁弁３２が閉弁
された状態になると、前記背圧が上昇して該背圧とスプ
リング３６の弾発付勢力によりメイン弁３５と第１弁室
３０のケーシング４４との間隙が封止され、燃料ポンプ
２４からの燃料はバイパス管２５側にリークされず燃料
噴射弁２への供給燃料圧ＰＦは高圧力となる。
【００５２】また、第１の弁室３０の圧力がＥＰＲ弁２
６の耐圧限界圧力（例えば、１５０〜２００kg／cm2以
上）になるとスプリング３９の弾発付勢力に抗してリリ
ーフ弁３８が矢印Ｄ方向に移動し、燃料は矢印Ｅ方向か
らバイパス管２５を経て燃料タンク２２に還流される。
【００５３】一方、電磁弁３２が消磁されて電磁弁３２
が開弁された状態では、第１弁室３０内の燃料は孔４４
ａを介して弁ケーシング４０から矢印Ｆに示すようにバ
イパス管２５に流出するため、メイン弁３５に負荷され
る背圧が低下してメイン弁３５はスプリング３６の弾発
付勢力に抗して矢印Ｇ方向に移動する。このため、メイ
ン弁３５とケーシング４４との間隙を介して前記背圧が
リークし、燃料は矢印Ｈに示すようにバイパス管２５に
流出する結果、燃料噴射弁２への供給燃料圧ＰＦが低下
する。そして、電磁弁３２は、ＥＣＵ６からのエンジン
の負荷状態に応じた指令信号に基づいたデューティ比で
開閉弁することにより、所望の供給燃料圧ＰＦでもって
燃料タンク２２からの燃料が燃料噴射弁２に供給され
る。
【００５４】図３は、ＣＹＬセンサ８から出力されるＣ
ＹＬ判別信号、ＣＲＫセンサ１０か出力されるＣＲＫ信
号パルスの発生タイミング、及び噴射時期を夫々示すタ
イムチャートである。
【００５５】ＣＲＫ信号パルスは、クランク軸が２回転
する間に等間隔で多数の信号パルス、例えば１°のクラ
ンク角間隔で７２０個の信号パルスを発生する。
【００５６】そして、ＥＣＵ６はＣＲＫ信号パルスの所
定クロックパルス数を計数して１８０パルス毎（クラン
ク軸の１８０°回転毎）にＴＤＣ判別信号を発生し、各
気筒の基準クランク角度位置を検出する。さらに、ＥＣ
Ｕ６は、ＣＲＫ信号パルスの発生時間間隔ＣＲＭＥを計
測し、これらのＣＲＭＥ値をＴＤＣ判別信号の発生時間
間隔に亘って加算してＭＥ値を算出し、該ＭＥ値の逆数
であるエンジン回転数ＮＥを検出する。
【００５７】ＣＹＬ判別信号は、特定の気筒（例えば、
＃１ＣＹＬ）の圧縮行程終了を示すＴＤＣ判別信号発生
位置よりも前の所定クランク角度位置（例えば0.7°Ｂ
ＴＤＣ）で発生し、ＣＹＬ判別信号発生直後のＴＤＣ判
別信号発生に特定の気筒番号（例えば、＃１ＣＹＬ）を
セットする。
【００５８】さらに、ＥＣＵ６は、ＴＤＣ判別信号、Ｃ
ＲＫ信号パルスに基づき各気筒の基準クランク角度位置
からのクランク角度ステージ（以下、「ステージ」とい
う）を検出する。すなわち、ＴＤＣ判別信号パルスの発
生と同時に検出されるＣＲＫ信号パルスＣ１が圧縮行程
終了時のＴＤＣ位置で発生した場合、ＥＣＵ６は該ＣＲ
Ｋ信号パルスＣ１により＃１ＣＹＬの＃０ステージを検
出し、さらにその後に出力されるＣＲＫ信号パルスによ
り＃１ステージ、＃２ステージ、…、＃７１９ステージ
を順次検出する。
【００５９】また、燃料噴射時期は、あらゆる負荷領域
で排気特性が良好かつ所望の層状燃焼が可能となる所定
のクランク角範囲に設定され、具体的には［作用］の項
で述べた理由によりＣＲＫセンサ１０により検出される
クランク角が圧縮行程のＢＴＤＣ２０°乃至ＡＴＤＣ５
°に設定される。すなわち、クランク角が圧縮行程のＢ
ＴＤＣ２０°乃至ＡＴＤＣ５°の範囲にあるときに燃料
噴射弁２から燃料が噴射される。
【００６０】図４は上記燃料噴射制御装置の制御系を示
すブロック図であって、ＥＣＵ６は、上述の各種センサ
からのアナログ信号値をデジタル信号値に変換するＡ／
Ｄコンバータ４６ａ〜４６ｃと、目標燃料噴射量ＱＭの
算出やＥＰＲ弁２６の制御等を行う第１中央演算処理回
路（以下、「マスタＣＰＵ」という）４７と、燃料噴射
時期や点火時期の制御を各気筒毎に行う４個の第２中央
演算処理回路（以下、「スレーブＣＰＵ」という）４８
ａ〜４８ｄと、マスタＣＰＵ４７及び各スレーブ４８ａ
〜４８ｄで実行される各種演算プログラムや後述する各
種マップを記憶するＲＯＭ及び演算結果等を一時的に記
憶するＲＡＭからなるメモリ４９，５０ａ〜５０ｄとを
備え、かつマスタＣＰＵ４７と各スレーブＣＰＵ４８ａ
〜４８ｄとはデータバス５１を介して互いに接続されて
いる。
【００６１】しかして、上記燃料噴射制御装置において
は、ＣＹＬセンサ８、ＣＲＫセンサ１０からの各種信号
が波形整形回路（図示せず）で夫々波形整形された後マ
スタＣＰＵ４７に供給される。
【００６２】また、θＴＨセンサ１３、θＡＣＣセンサ
２０、ＬＡＦセンサ１８からのアナログ出力信号はレベ
ル修正回路（図示せず）で所定電圧レベルに夫々修正さ
れた後、マルチプレクサ（図示せず）を介してＡ／Ｄコ
ンバータ４６ａに供給され、これら各センサからのアナ
ログ信号はデジタル信号に変換されてマスタＣＰＵ４７
に供給される。
【００６３】また、ＴＷセンサ７、ＴＡセンサ１６、Ｔ
Ｆセンサ２８、ＶＢセンサ２１、ＰＢＡセンサ１５、Ｐ
Ａセンサ１９、ＰＦセンサ２７からのアナログ信号も上
述と同様、レベル修正回路及びマルチプレクサを介して
Ａ／Ｄコンバータ４６ｂに供給され、これら各センサか
らのアナログ信号はデジタル信号に変換されて、マスタ
ＣＰＵ４７及び＃１〜＃４スレーブＣＰＵ４８ａ〜４８
ｄに供給される。
【００６４】さらに、＃１〜＃４ＰＣＹＬセンサ３ａ〜
３ｄからのアナログ信号も、上述と同様レベル修正回路
及びマルチプレクサを介してＡ／Ｄコンバータ４６ｃに
供給され、これら各センサからのアナログ信号はデジタ
ル信号に変換されて前記＃１〜＃４ＰＣＹＬセンサ３ａ
〜３ｄに対応する夫々の＃１〜＃４スレーブＣＰＵ４８
ａ〜４８ｄに供給される。
【００６５】そして、マスタＣＰＵ４７において、エン
ジン回転数ＮＥと前記負荷状態検出手段としてのθＡＣ
Ｃセンサ２０により検出されるアクセル開度θＡＣＣと
に基づいて目標燃料噴射量ＱＭを算出し、かつ、前記エ
ンジン回転数ＮＥと前記アクセル開度θＡＣＣとに基づ
いて目標燃料圧ＰＦＭを決定し、さらに供給燃料圧ＰＦ
が目標燃料圧ＰＦＭと一致するようにＥＰＲ弁２６の制
御を行う。
【００６６】また、＃１〜＃４スレーブＣＰＵ４８ａ〜
４８ｄにおいては、ＢＴＤＣ２０°乃至ＡＴＤＣ５°で
燃料噴射が行われるように各気筒毎に噴射開始時期を算
出し、さらに、これら各気筒毎の噴射開始時期に対応し
て後述する逐次引去り手段による燃料噴射量の逐次引去
り処理を各気筒毎に実行して燃料噴射の終了時期を各気
筒毎に制御し、さらにこれら燃料噴射弁２ａ〜２ｄの噴
射時期およびエンジンの運転状態に対応して気筒毎に点
火プラグ４ａ〜４ｄによる点火時期の制御を行う。すな
わち、マスタＣＰＵ４７は、目標燃料噴射量ＱＭの算出
やＥＰＲ弁２６の制御等を行う一方、タイマを内蔵して
擬似信号パルスを発生し、各気筒毎に設けられたスレー
ブＣＰＵ４８ａ〜４８ｄが前記擬似信号パルスに同期し
て燃料噴射時期や点火時期の制御等所定の演算処理を行
っている。 このように本実施例では、マスタＣＰＵ４７
が擬似信号パルスを発生し、該擬似信号パルスに同期し
て燃料噴射時期や点火時期の制御等所定の演算処理を行
っているので、複雑な演算処理を高速かつ効率よく行う
ことができる。特に、本実施例では後述するように所定
微小期間毎に演算処理を行う必要があるが、上述の如く
マスタＣＰＵ４７とスレーブＣＰＵ４８ａ〜４８ｄとに
分けて夫々所定の演算処理を行うことにより、より高精
度で効率のよい燃料噴射制御を実現することができる。
【００６７】図５は上記燃料噴射制御装置で実行される
燃料噴射制御のメインルーチンを示すフローチャートで
ある。
【００６８】すなわち、まず前述した各種センサからの
運転パラメータをマスタＣＰＵ４７及び＃１〜＃４スレ
ーブＣＰＵ４８ａ〜４８ｄに入力し、これらのデータを
夫々のＣＰＵ４７，４８ａ〜４８ｄに対応するメモリ４
９，５０ａ〜５０ｄに記憶する（ステップＳ１）。尚、
マスタＣＰＵ４７に入力される運転パラメータはバック
グラウンド時に処理され、＃１〜＃４スレーブＣＰＵ４
８ａ〜４８ｄに入力される運転パラメータは所定時間毎
に擬似信号パルスを発するタイマと同期して処理され
る。次に、マスタＣＰＵ４７においてエンジンの運転パ
ラメータに応じた目標燃料噴射量ＱＭを算出する（ステ
ップＳ２）。次いで、エンジンの運転パラメータに応じ
て目標燃料圧ＰＦＭを決定し、ＥＰＲ弁２６を介して筒
内への供給燃料圧ＰＦが目標燃料圧ＰＦＭとなるように
燃料圧のフィードバック制御を行う（ステップＳ３）。
次いで、燃料噴射を開始する噴射ステージＩＳＴＧをエ
ンジンの運転パラメータに基づいて算出し、燃料噴射を
開始する（ステップＳ４）。そして、最後に、各気筒毎
（＃１〜＃４ＣＹＬ）に＃１〜＃４スレーブＣＰＵ４８
ａ〜４８ｄで燃料噴射量の逐次引去り処理（逐次引去り
手段）を実行し、筒内圧ＰＣＹＬの変動に対する燃料噴
射の終了時期を制御して目標燃料噴射量ＱＭで今回サイ
クルの燃料噴射を終了し（ステップＳ５）、本プログラ
ムを終了する。
【００６９】以下、上記Ｓ２〜Ｓ５の各ステップで実行
される制御手順について具体的に説明する。
【００７０】 目標燃料噴射量ＱＭの算出（ステップ
Ｓ２） 目標燃料噴射量ＱＭの算出は、図６に示すフローチャー
ト（ＱＭ算出ルーチン）に従って所定クランク角周期、
例えばＴＤＣ判別信号の発生と同期して行われる。
【００７１】まず、基本燃料噴射量Ｑ0を予めメモリ４
９（ＲＯＭ）に記憶されたＱ0マップを検索して算出
し、メモリ４９（ＲＡＭ）に記憶する（ステップＳ２０
１）。前記Ｑ0マップは、具体的には図７に示すよう
に、エンジン回転数ＮＥ（ＣＲＫセンサ１０により検出
される）とエンジンの負荷状態を示す運転パラメータ、
例えばアクセル開度θＡＣＣ（θＡＣＣセンサ２０によ
り検出される）とに応じてマトリックス状にマップ値Ｑ
011〜Ｑ0nnが与えられており、基本燃料噴射量Ｑ0はこ
のＱ0マップを検索することにより、エンジン回転数Ｎ
Ｅとアクセル開度θＡＣＣに応じたマップ値が算出され
てメモリ４９（ＲＡＭ）に記憶される。尚、このＱ0マ
ップから明らかなように、基本噴射量Ｑ0は高エンジン
回転数および／または高負荷になる程大きい値に算出さ
れる。
【００７２】次に、噴射量補正係数ＫＱを算出する（ス
テップＳ２０２）。
【００７３】この噴射量補正係数ＫＱは吸気温ＴＡやエ
ンジン水温ＴＷ等について得られた補正係数を乗算して
算出され、具体的には数式（１）に基づいて算出され
る。
【００７４】 ＫＱ＝ＫＴＷ×ＫＴＡ×ＫＴＦ×ＫＰＡ …（１） ここで、ＫＴＷはＴＷセンサ７により検出されるエンジ
ン水温（ＴＷ）に応じて設定される水温補正係数であっ
て、具体的には予めメモリ４９（ＲＯＭ）に記憶された
図８に示す水温補正マップ（ＫＴＷマップ）を検索して
水温ＴＷ１〜ＴＷ４に応じた水温補正係数ＫＴＷ１〜Ｋ
ＴＷ４が算出される。
【００７５】また、ＫＴＡ，ＫＴＦ，ＫＰＡは夫々吸気
温（ＴＡ）補正係数、燃料温度（ＴＦ）補正係数、大気
圧（ＰＡ）補正係数であって、図示は省略するがＫＴＷ
マップと略同様の予めメモリ４９（ＲＯＭ）に記憶され
たＫＴＡマップ、ＫＴＦマップ、ＫＰＡマップを夫々検
索して算出される。尚、上記各補正係数ＫＴＷ，ＫＴ
Ａ，ＫＴＦ，ＫＰＡは夫々のマップの運転パラメータ値
がマップの所定値以外の値をとるときは補間法により算
出される。
【００７６】次に、ステップＳ２０３に進み数式（２）
に基づき目標燃料噴射量ＱＭを算出してメモリ４９（Ｒ
ＡＭ）に記憶し、メインルーチン（図５）に戻る。
【００７７】 ＱＭ＝ＫＱ×Ｑ0 …（２） 燃料圧制御（ステップＳ３） 燃料圧制御ルーチンは図９に示すフローチャートにした
がい、所定クランク角周期、例えばＴＤＣ判別信号の発
生と同期して実行される。
【００７８】まず、予めメモリ４９（ＲＯＭ）に記憶さ
れている燃料圧マップ（ＰＦＭマップ）を検索して図６
に示すＱＭ算出ルーチンで求めた目標燃料噴射量ＱＭ及
びエンジン回転数ＮＥに対応する目標燃料圧ＰＦＭを算
出し、メモリ４９（ＲＡＭ）に記憶する（ステップＳ３
０１）。すなわち、目標燃料圧ＰＦＭは、ＱＭ算出ルー
チンと同一のエンジン回転数ＮＥ及びアクセル開度θＡ
ＣＣに対応して筒内圧ＰＣＹＬよりも高い所定燃料圧に
設定される。つまり、ＰＦＭマップ検索により、目標燃
料圧ＰＦＭとして筒内圧ＰＣＹＬより高い所定燃料圧
（７０〜１２０kg／cm2）が読出され、メモリ４９（Ｒ
ＡＭ）に記憶される。具体的には前記ＰＦＭマップは、
図１０に示すように、エンジン回転数ＮＥとアクセル開
度θＡＣＣに応じて異なる複数の燃料圧領域に区画され
ている。すなわち、高エンジン回転数および／または高
負荷になる程高燃料圧に設定されるように複数の燃料圧
領域（７０〜１２０kg／cm2）が設けられており、例え
ば全負荷時においては目標燃料圧ＰＦＭを高燃料圧に設
定することにより、目標燃料噴射量ＱＭでの噴射が可能
とされている。尚、前述したようにアクセル開度θＡＣ
Ｃを因子として目標燃料噴射量ＱＭが算出されることか
ら、前記目標燃料圧ＰＦＭも目標燃料噴射量ＱＭに対応
したものとなる。
【００７９】次に、この目標燃料圧ＰＦＭを電気信号に
変換してＥＰＲ弁２６に入力する（ステップＳ３０
２）。そして、ＰＦセンサ２７により検出される供給燃
料圧ＰＦが前記目標燃料圧ＰＦＭとなるようにフィード
バック制御を行い（ステップＳ３０３）、メインルーチ
ン（図５）に戻る。
【００８０】 噴射ステージＩＳＴＧの算出（ステッ
プＳ４） 噴射ステージＩＳＴＧの算出は、図１１に示すフローチ
ャートにしたがって所定クランク角周期、例えばＴＤＣ
判別信号の発生と同期して各気筒毎に夫々の＃１〜＃４
スレーブＣＰＵ４８ａ〜４８ｄで実行される。
【００８１】以下、＃１ＣＹＬにおける噴射ステージＩ
ＳＴＧの算出について述べるが、＃２ＣＹＬ〜＃４ＣＹ
Ｌについても同様である。
【００８２】すなわち、まず＃１メモリ５０ａ（ＲＯ
Ｍ）に記憶されているＩＳＴＧＳマップを検索して燃料
噴射を開始する基本噴射ステージＩＳＴＧＳを算出する
（ステップＳ４０１）。このＩＳＴＧＳマップは、具体
的には図１２に示すように、エンジン回転数ＮＥとアク
セル開度θＡＣＣとに応じてマトリックス状にマップ値
ＩＳＴＧ11〜ＩＳＴＧnnが与えられている。そして、こ
のマップ値ＩＳＴＧ11〜ＩＳＴＧnnはエンジンの全負荷
域をカバーすることができる所定クランク角度、具体的
にはＢＴＤＣ２０°〜ＡＴＤＣ５°に対応するステー
ジ、つまり、＃７００〜＃５の各ステージに対応するよ
うにＩＳＴＧマップ上にプロットされている。すなわ
ち、［作用］の項で述べたように、排気特性及び燃費特
性の双方を充足するものとして、ＢＴＤＣ２０°〜ＡＴ
ＤＣ５°のクランク角度が燃料噴射時期に最適であり、
かかるクランク角度内において所定のマップ値ＩＳＩＧ
11〜ＩＳＩＧnnが与えられている。そして、このＩＳＴ
ＧＳマップの検索により、基本噴射ステージＩＳＴＧＳ
はエンジン回転数ＮＥとアクセル開度θＡＣＣに応じて
算出され、＃１メモリ５０ａ（ＲＡＭ）に記憶される。
【００８３】次に、ステップＳ４０２に進み、噴射遅れ
角度θＴを算出する。この噴射遅れ角度θＴは燃料温度
や雰囲気温度等による燃料の粘性やバッテリ電圧ＶＢの
低下による燃料噴射弁２ａの所謂無効時間に起因して生
じる噴射遅れをクランク角で示したものであって、具体
的には数式（３）に基づいて算出される。
【００８４】 θＴ＝（θＴＴＷ＋θＴＴＦ＋θＴＴＤＬＹ）／ＣＲＭＥ …（３） ここで、θＴＴＷは水温ＴＷに応じて算出される第１の
遅れ角度であって、具体的には予め＃１メモリ５０ａに
記憶されている図１３に示すθＴＴＷマップを検索して
所定水温値ＴＷ１〜ＴＷ４に応じた噴射遅れ角度θＴＴ
Ｗ１〜θＴＴＷ４に設定される。尚、水温が低い程燃料
の粘性が大きく噴射遅れが大きいため、第１の遅れ角度
θＴＴＷは水温が低い程大きな値に設定される。θＴＴ
Ｆは燃料温度ＴＦに応じて算出される第２の遅れ角度で
あって、上記θＴＴＷマップと略同様のθＴＴＦマップ
（図示省略）を検索して算出される。
【００８５】θＴＴＤＬＹはバッテリ電圧ＶＢの低下に
起因して生じる燃料噴射弁２ａの所謂無効時間による開
弁遅れによって生じる第３の遅れ角度であって、具体的
には予め＃１メモリ５０ａに記憶されている図１４に示
すθＴＴＤＬＹマップを検索して算出される。すなわ
ち、このθＴＴＤＬＹマップは、バッテリ電圧ＶＢと供
給燃料圧ＰＦとによってマトリックス状にマップ値θＴ
ＴＤＬＹ11〜θＴＴＤＬＹnnが与えられており、第３の
遅れ角度θＴＴＤＬＹはこのθＴＴＤＬＹマップの検索
により算出される。
【００８６】次に、ステップＳ４０３に進み、噴射遅れ
角度θＴが所定噴射遅れ角度θＴＲＥＦ（例えば0.5
°）より大きいか否かを判別する。
【００８７】そして、その答が否定（ＮＯ）の場合は基
本噴射ステージＩＳＴＧＳでの噴射開始が可能であると
判断して基本噴射ステージＩＳＴＧＳを噴射ステージＩ
ＳＴＧに設定し（ステップＳ４０４）、メインルーチン
（図５）に戻る。すなわち、この場合は、噴射ステージ
について補正をすることなく、基本噴射ステージＩＳＴ
ＧＳで燃料噴射が開始されることとなる。
【００８８】一方、ステップＳ４０３の答が肯定（ＹＥ
Ｓ）の場合は、噴射遅れが大きく、基本噴射ステージＩ
ＳＴＧＳで噴射を開始するためには、噴射ステージにつ
いて補正する必要がある。すなわち噴射遅れを回避する
ため、噴射ステージＩＳＴＧを基本噴射ステージＩＳＴ
ＧＳより１ステージ前のステージに設定し（ステップＳ
４０５）、さらに噴射遅れ角度θＴを（θＴ−１）に設
定する（ステップＳ４０６）。そして、この新たに設定
された噴射遅れ角度θＴが前記所定噴射遅れ角度θＴＲ
ＥＦ(例えば0.5°）より小さいか否かを判別し（ステッ
プＳ４０７）、その答が肯定（ＹＥＳ）の場合は、メイ
ンルーチン（図５）に戻る。この場合は、噴射ステージ
ＩＳＴＧを（ＩＳＴＧ＝ＩＳＴＧＳ−１）に設定するこ
とにより、実燃料噴射は基本噴射ステージＩＳＴＧＳで
開始されることとなる。
【００８９】また、ステップＳ４０７の答が否定（Ｎ
Ｏ）の場合は、噴射遅れが大きくてステップＳ４０５で
設定した噴射ステージＩＳＴＧでも基本噴射ステージＩ
ＳＴＧＳでの実燃料噴射を行うことができない場合であ
り、ステップＳ４０７の答が肯定（ＹＥＳ）になるまで
ステップＳ４０５→Ｓ４０６のステップを繰り返し、ス
テップＳ４０７の答が肯定（ＹＥＳ）になると基本噴射
ステージＩＳＴＧで実燃料噴射が可能と判断してメイン
ルーチン（図５）に戻る。
【００９０】このように噴射遅れ角度θＴが所定噴射遅
れ角度θＴＲＥＦよりも大きい場合は、基本噴射ステー
ジＩＳＴＧＳで実燃料噴射を行うことができないため、
噴射遅れを補正して常に基本噴射ステージＩＳＴＧＳで
の実燃料噴射の開始が可能とされている。
【００９１】 逐次引去り処理（ステップＳ５） 逐次引去り処理は、上述した如く気筒内が高温でありか
つ筒内圧の変動が大きいことに起因する実燃料噴射量の
バラツキを抑制するためになされる処理であって、燃料
圧制御ルーチンによって制御される供給燃料圧ＰＦ（＝
目標燃料圧ＰＦＭ）とＰＣＹＬセンサ３により検出され
る筒内圧ＰＣＹＬとの差に応じて今回ループの実燃料噴
射量（以下、「サンプリング燃料量」という）ＱＳＡＭ
Ｐを逐次算出し、目標燃料噴射量ＱＭからサンプリング
流量ＱＳＡＭＰを逐次引去って燃料噴射の終了時期を制
御するものである。
【００９２】ところで、ＰＣＹＬセンサ３は、温度ドリ
フト等により、その出力値に誤差が生じる虞があり、そ
の誤差のバラツキが許容限界値を越えると所望の筒内圧
を検出することができず、噴射時期の精密な制御を行う
ことができない。
【００９３】そこで、本実施例では逐次引去り処理を実
行するに先立ち、ＰＣＹＬセンサ３の較正を行う。この
ＰＣＹＬセンサ３の較正は、吸入行程中におけるＰＢＡ
センサ１５により検出される吸気管内絶対圧ＰＢＡを基
準圧力として較正される。すなわち、吸入行程中の筒内
圧は大気圧と略同一気圧となるため、この時の圧力を基
準圧力としてＰＣＹＬセンサ１３の較正を行う。
【００９４】図１５は、ＰＣＹＬセンサ１３の較正用ル
ーチンを示したフローチャートであって、本プログラム
は所定クランク角周期、例えばＴＤＣ判別信号の発生と
同期して実行される。
【００９５】以下、＃１ＣＹＬについて説明するが、＃
２ＣＹＬ〜＃４ＣＹＬについても同様である。
【００９６】まず、ＣＲＫ信号パルスの発生毎にステー
ジ番号を順次更新してゆき（ステップＳ５０１）、ステ
ージ番号ＳＴＧが所定ステージ番号か否かを判別する
（ステップＳ５０２）。該所定ステージ番号ＳＴＧＸは
吸入行程中の例えばＡＴＤＣ９０°、すなわち＃４５０
ステージに設定される。そして、その答が肯定（ＹＥ
Ｓ）の場合は、筒内圧ＰＣＹＬと絶対圧ＰＢＡ（この絶
対圧は前述したように大気圧に略等しい）との差が許容
限界値ΔＰＬＭＴ（例えば、５０mmHg）より大きいか否
かを判別する（ステップＳ５０３）。そして、その答が
否定（ＮＯ）の場合はＰＣＹＬセンサ３の出力値を較正
する必要はないと判断し（ＰＣＹＬ＝ＰＣＹＬ）（ステ
ップＳ５０４）、本プログラムを終了する。
【００９７】一方、ステップＳ５０３の答が肯定（ＹＥ
Ｓ）の場合は、筒内圧ＰＣＹＬと絶対圧ＰＢＡとの差圧
ΔＰを求め（ステップＳ５０５）、筒内圧ＰＣＹＬに前
記差圧ΔＰを加算した値を筒内圧ＰＣＹＬとして較正し
（ステップＳ５０７）、本プログラムを終了する。これ
により、ＰＣＹＬセンサ３により得られた筒内圧ＰＣＹ
Ｌに差圧ΔＰを加算した値を真の筒内圧ＰＣＹＬとして
後述する逐次引去り処理が実行される。
【００９８】また、ステップＳ５０２の答が否定（Ｎ
Ｏ）の場合は、前回ループで算出された差圧ΔＰ(n-1)
を＃１ＰＣＹＬセンサ３から出力された筒内圧ＰＣＹＬ
に加算し、その値を筒内圧ＰＣＹＬとして較正し（ステ
ップＳ５０７）、本プログラムを終了する。これによ
り、上述と同様、＃１ＰＣＹＬセンサ３により得られた
筒内圧ＰＣＹＬに差圧ΔＰ(n-1)を加算した値を真の筒
内圧ＰＣＹＬとして、逐次引去り処理が実行される。
【００９９】しかして、図１６は逐次引去り処理を示す
タイミングチャートであって、マスタＣＰＵ４７に内蔵
されたタイマにより所定微小期間（例えば７０μｓ）毎
に擬似信号パルスを発生させ、擬似信号パルスの発生毎
にサンプリング燃料量ＱＳＡＭ（サンプリング周期間に
噴射する実燃料噴射量）を算出している。そして、本実
施例では目標燃料噴射量ＱＭから前記サンプリング燃料
量ＱＳＡＭを逐次減算して残燃料噴射量を算出し、残燃
料噴射量がサンプリング燃料量ＱＳＡＭより少なくなっ
たときは残噴射時間ＴＲＥＴだけ余分に燃料噴射弁２を
開弁させて残余の燃料量を噴射し、燃料噴射を終了して
いる。このように所定微小期間である擬似信号パルスの
発生毎に逐次引去り処理を実行することにより、略連続
的に燃料噴射の終了時期を制御することが可能となり、
筒内圧が変動しても確実に目標燃料噴射量ＱＭで燃料噴
射を終了させることができる。
【０１００】以下、図１７に示すフローチャートにした
がって、逐次引去り処理の制御手順を詳述する。
【０１０１】すなわち、まず＃１ＰＣＹＬセンサ３ａ及
びＰＦセンサ２９により検出された筒内圧ＰＣＹＬ及び
供給燃料圧ＰＦが＃１スレーブＣＰＵ４８ａに入力さ
れ、＃１メモリ５０ａに記憶される（ステップＳ５１
１）。尚、この時筒内圧ＰＣＹＬとしては、前述した筒
内圧センサ３の較正用ルーチン（図１５）に従って較正
された真の筒内圧ＰＣＹＬが＃１メモリ５０ａに記憶さ
れる。
【０１０２】次に、ステップＳ５１２に進み、燃料噴射
弁（＃ＩＮＪ）２ａが「ＯＮ」したか否かを判別する。
燃料噴射弁（＃１ＩＮＪ）２ａはステージ番号が図１１
に示す噴射ステージ算出ルーチンにより設定された噴射
ステージに該当したとき、すなわち所定クランク角に達
したときに「ＯＮ」する。そして、燃料噴射弁（＃１Ｉ
ＮＪ）２ａが「ＯＮ」したと判別されると、次いで供給
燃料圧ＰＦと筒内圧ＰＣＹＬとの差を演算して実噴射燃
料圧ＰＤを算出する（ステップＳ５１３）。そして、次
にＱＳＡＭＰマップを検索し、サンプリング燃料量ＱＳ
ＡＭＰを算出する（ステップＳ５１４）。ＱＳＡＭＰマ
ップは、具体的には図１８に示すように、実噴射燃料圧
ＰＤとサンプリング燃料量ＱＳＡＭＰとの関係を示すマ
ップであって、このＱＳＡＭＰマップを検索することに
より今回ループの実噴射燃料圧ＰＤ１〜ＰＤ４に対応す
るサンプリング燃料量ＱＳＡＭＰ１〜ＱＳＡＭＰ４が算
出され、＃１メモリ５０ａに記憶される。
【０１０３】次に、ステップＳ５１５に進み、今回ＴＤ
Ｃ判別信号の発生時に算出された目標燃料噴射量ＱＭ
（図６参照）から今回ループのサンプリング燃料量ＱＳ
ＡＭＰを減算して新たな目標燃料噴射量ＱＭ（残燃料噴
射量）を算出し、＃１メモリ５０ａに記憶する。
【０１０４】次いで、ステップＳ５１６に進み、残燃料
噴射量が前記サンプリング燃料量ＱＳＡＭＰより大きい
か否かを判別する。そしてその答が肯定（ＹＥＳ）の場
合はステップＳ５１３に戻り、再び実噴射燃料圧ＰＤに
応じたサンプリング燃料量ＱＳＡＭＰを算出して上述と
同様新たな目標燃料噴射量ＱＭを算出し、ステップＳ５
１６に進む。
【０１０５】ステップＳ５１６の答が否定（ＮＯ）と判
別された場合は、残燃料噴射量がサンプリング燃料量よ
りも少なくなった場合であり、ステップＳ５１７に進
み、時間変換係数ＫＴＱＭを算出し、該時間変換係数Ｋ
ＴＱＭを＃１メモリ５０ａ（ＲＡＭ）に記憶する。具体
的には、時間変換係数ＫＴＱＭは、図１９に示す予め＃
１メモリ５０ａ（ＲＯＭ）に記憶されたＫＴＱＭマップ
を検索することにより、実噴射燃料圧ＰＤ１〜ＰＤ４に
応じた時間変換係数ＫＴＱＭ１〜ＫＴＱＭ４が算出され
る。次いで、ステップＳ５１８に進み、数式（４）に基
づき燃料噴射量を噴射時間に換算して残噴射時間ＴＲＥ
ＳＴを算出し、該残噴射時間ＴＲＥＳＴでもって残余の
燃料を噴射する。
【０１０６】 ＴＲＥＳＴ＝ＫＴＱＭ×ＱＭ …（４） そして最後に残噴射時間ＴＲＥＳＴが「０」になって今
回ループの目標燃料噴射量ＱＭの噴き終わりを確認して
（ステップＳ５１９）、本プログラムを終了する。
【０１０７】しかして、上述の如く噴射ステージ算出ル
ーチン（図１１）により算出された噴射ステージＩＳＴ
Ｇで燃料噴射弁（♯１ＩＮＪ）２ａを「ＯＮ」して燃料
噴射を開始し、逐次引去り処理を実行して実噴射燃料圧
ＰＤに応じて噴射期間が決定され、燃料噴射を終了する
一方、♯１スレーブＣＰＵ４８ａは運転状態に応じて点
火プラグ（♯ＩＧ）４ａに対し点火時期を制御する。こ
の点火プラグ（♯１ＩＧ）４ａの点火時期は、具体的に
はエンジン回転数ＮＥ及び目標噴射燃料量ＱＭに応じ燃
費や排気特性が最適となるように燃料噴射の終了後又は
燃料噴射中に設定される。
【０１０８】燃料噴射の終了後に点火を行う場合、すな
わち、圧縮行程中に燃料噴射を行い、ＴＤＣ直前に点火
を行う場合は、噴射された噴霧状の燃料が適度に混合さ
れた後、成層化された状態で層状燃焼する。
【０１０９】一方、燃料噴射中に点火を行う場合、すな
わち圧縮行程中に燃料噴射を開始し、略同時に点火を行
う場合は、噴霧状の燃料は噴流となって燃焼する一方、
ＴＤＣ直後（例えば、ＡＴＤＣ５°）までに燃料噴射を
終了し、該燃料噴射の終了と略同時に燃焼が終了する。
【０１１０】そして、燃料の噴射終了後点火又は燃料噴
射中点火のいずれの場合においてもＢＴＤＣ２０°乃至
ＡＴＤＣ５°の範囲で燃料を噴射するので、点火プラグ
４ａの周囲のみが可燃予混合気状態となって層状燃焼す
る。
【０１１１】このように上記燃料噴射制御装置において
は、エンジンの運転状態に応じて最適な運転性能、最小
限の燃料量が得られるように目標燃料噴射量ＱＭ及び噴
射開始時期（噴射ステージＩＳＴＧ）を設定することが
でき、さらに逐次引去り処理を実行することにより噴射
中の筒内圧が変動しても燃料噴射量の精度を悪化させる
のを回避することができる。
【０１１２】しかも、エンジンの運転状態に応じてエン
ジンの点火時期（燃料噴射後点火又は燃料噴射中点火）
の選択が可能となる。
【０１１３】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、要旨を逸脱しない範囲で変更可能なことはい
うまでもない。上記実施例では、逐次引去り処理を擬似
信号パルスを発するタイマに同期させて行っているが、
ＣＲＫ信号パルスに同期させ、エンジン回転数ＮＥに応
じて逐次引去り処理の実行間隔を可変とするのも好まし
い。この場合は、エンジン回転数ＮＥに追従して逐次引
去り処理を実行することができる。
【０１１４】また、上記実施例では、逐次引去り処理演
算用の演算処理回路（第２演算処理回路）として＃１〜
＃４スレーブＣＰＵ４８ａ〜４８ｄが設けられている
が、大容量の高速処理可能な１個のスレーブＣＰＵによ
り、各気筒毎の逐次引去り処理を行うように構成しても
よい。
【０１１５】
【発明の効果】以上詳述したように本発明は、エンジン
のクランク角を所定角度毎に検出するクランク角検出手
段と、エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、
少なくとも負荷状態を含むエンジンの運転状態を検出す
る運転状態検出手段と、前記回転数検出手段により検出
されるエンジン回転数と前記運転状態検出手段により検
出される負荷状態とに基づいて目標燃料噴射量を算出す
る燃料噴射量算出手段と、前記回転数検出手段により検
出されたエンジン回転数に基づいて目標燃料圧を決定す
る燃料圧決定手段と、供給燃料圧を前記燃料圧決定手段
により決定された目標燃料圧に制御する燃料圧制御手段
とを備え、各気筒毎に設けられた燃料噴射弁を介して前
記各気筒内の燃焼室に燃料を直接噴射する内燃エンジン
の燃料噴射制御装置において、前記クランク角検出手段
により検出されたクランク角が圧縮行程の上死点近傍域
の所定範囲内にあるときに前記燃料圧決定手段により決
定された目標燃料圧でもって前記気筒内に燃料を供給す
る燃料供給手段を有し、前記所定範囲が、上死点前２０
°乃至上死点後５°に設定されているので、エンジンの
あらゆる負荷領域において点火プラグの近傍のみが所要
空燃比に充たされた層状状態で点火を行うことができ
る。したがって、点火プラグから離間した位置において
は、燃料量が少なく空燃比がリーン状態にあり、爆発行
程後に排気弁が開弁しても未燃燃料の排出が抑制され、
ＨＣ、スモーク、ＮＯｘ等に関する排気特性が良好な状
態で燃料の層状燃焼を行うことができ、排気特性が改善
される。また、上述の如く層状状態で点火可能であるの
で、必要最小限の燃料量で点火を行うことができ、燃費
の向上を図ることができる。
【０１１６】また、本発明は、筒内圧を検出する筒内圧
検出手段を各気筒毎に設け、エンジンのクランク角が前
記所定範囲内にあるとき前記燃料供給圧と前記筒内圧検
出手段により検出される筒内圧との差に応じて実燃料噴
射量を逐次算出し、前記目標燃料噴射量から前記実燃料
噴射量を逐次引去って燃料噴射の終了時期を制御する逐
次引去り手段を有しているので、筒内圧の変動に対して
燃料噴射の終了時期が逐次補正され、燃料噴射量の精度
悪化を回避することができる。
【０１１７】
【０１１８】また、前記逐次引去り手段による燃料噴射
量の逐次引去り処理は、前記クランク角の所定微小角度
毎に発生するクランク信号パルス又は所定微小期間毎に
発生する擬似信号パルスと同期して実行されるので、エ
ンジンの運転状態に応じて燃料噴射の終了時期を逐次補
正することができる。すなわち、クランク信号パルスの
発生間隔を可能な限り短くし、あるいは擬似信号パルス
の発生間隔を可能な限り短いものとすることにより略連
続的に燃料噴射の終了時期を制御することが可能とな
り、筒内圧が変動しても確実に目標燃料噴射量で燃料噴
射を終了させることができる。そしてこれにより、燃料
噴射の終了時期、つまり燃料噴射量を精度良く制御する
ことができ、運転性能の向上を図ることができる。
【０１１９】さらに、前記クランク信号パルス又は前記
擬似信号パルスを発生する第１演算処理回路と、各気筒
毎に前記逐次引去り手段を実行する少なくとも１個以上
の第２演算処理回路とを備え、該第２演算処理回路と前
記第１演算処理回路とが電気的に接続されているので、
第１の演算処理回路から発生するクランク信号パルス又
は擬似信号パルスに同期させて第２演算処理回路で各気
筒毎の逐次引去り手段が実行され、高速かつ効率のよい
演算処理を行うことができる。
【０１２０】また、エンジンの運転状態に応じてエンジ
ンの点火時期（燃料噴射後点火又は燃料噴射中点火）の
選択が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃エンジンの燃料噴射制御装置
の一実施例を示す全体構成図である。
【図２】燃料圧制御弁（ＥＰＲ弁）の内部構成図であ
る。
【図３】ＣＹＬ信号パルス、ＴＤＣ信号パルス、ＣＲＫ
信号パルスの発生タイミングと噴射時期との関係を示す
タイムチャートである。
【図４】上記燃料噴射制御装置の制御系を示すブロック
図である。
【図５】上記燃料噴射制御装置の制御手順のメインルー
チンを示すフローチャートである。
【図６】目標燃料噴射量の算出ルーチンを示すフローチ
ャートである。
【図７】Ｑ0マップ図である。
【図８】ＫＴＷマップ図である。
【図９】燃料圧制御ルーチンを示すフローチャートであ
る。
【図１０】ＰＦＭマップ図である。
【図１１】噴射ステージの算出ルーチンを示すフローチ
ャートである。
【図１２】ＩＳＴＧマップ図である。
【図１３】θＴＴＷマップ図である。
【図１４】θＴＴＤＬＹマップ図である。
【図１５】筒内圧センサ較正用のルーチンを示すフロー
チャートである。
【図１６】逐次引去り処理の様子を示すタイミングチャ
ートである。
【図１７】逐次引去り処理の制御手順を示すフローチャ
ートである。
【図１８】ＱＳＡＭＰマップ図である。
【図１９】ＫＴＱＭマップ図である。
【図２０】燃料の噴射終了時期を一定にした場合の排気
特性及び燃費特性を示す図である。
【図２１】燃料の噴射開始時期を一定にした場合の排気
特性及び燃費特性を示す図である。
【符号の説明】
１ 内燃エンジン ６ ＥＣＵ（演算処理手段） １０ ＣＲＫセンサ（クランク角検出手段） ２０ θＡＣＣセンサ（負荷状態検出手段） ２６ ＥＰＲ弁（燃料圧制御手段） ４７ マスタＣＰＵ（第１演算処理回路）（回転数算出
手段、燃料量算出手段、燃料圧決定手段） ４８ａ〜４８ｄ ＃１〜＃４スレーブＣＰＵ（第２演算
処理回路）（燃料供給手段、逐次引去り手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土岐 進 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (72)発明者 池辺 秀仁 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 平２−125911（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−3933（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−1837（ＪＰ，Ｕ)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンのクランク角を所定微小角度毎
    に検出するクランク角検出手段と、エンジンの回転数を
    検出する回転数検出手段と、少なくとも負荷状態を含む
    エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、前
    記回転数検出手段により検出されるエンジン回転数と前
    記運転状態検出手段により検出される負荷状態とに基づ
    いて目標燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、
    前記回転数検出手段により検出されたエンジン回転数に
    基づいて目標燃料圧を決定する燃料圧決定手段と、供給
    燃料圧を前記燃料圧決定手段により決定された目標燃料
    圧に制御する燃料圧制御手段とを備え、各気筒毎に設け
    られた燃料噴射弁を介して前記各気筒内の燃焼室に燃料
    を直接噴射する内燃エンジンの燃料噴射制御装置におい
    て、 前 記クランク角検出手段により検出されたクランク角が
    圧縮行程の上死点近傍域の所定範囲内にあるときに前記
    燃料圧決定手段により決定された目標燃料圧でもって前
    記気筒内に燃料を供給する燃料供給手段を有し、 前記所定範囲が、上死点前２０°乃至上死点後５°に設
    定され ていることを特徴とする内燃エンジンの燃料噴射
    制御装置。
  2. 【請求項２】 筒内圧を検出する筒内圧検出手段を各気
    筒毎に設け、エンジンのクランク角が前記所定範囲内に
    あるとき、前記燃料供給圧と前記筒内圧検出手段により
    検出される筒内圧との差に応じて実燃料噴射量を逐次算
    出し、前記目標燃料噴射量から前記実燃料噴射量を逐次
    引去って燃料噴射の終了時期を制御する逐次引去り手段
    を有していることを特徴とする請求項１記載の内燃エン
    ジンの燃料噴射制御装置。
  3. 【請求項３】 前記逐次引去り手段による燃料噴射量の
    逐次引去り処理は、所定微小期間毎に発生する擬似信号
    パルスと同期して実行されることを特徴とする請求項２
    記載の内燃エンジンの燃料噴射制御装置。
  4. 【請求項４】 前記逐次引去り手段による燃料噴射量の
    逐次引去り処理は、前記クランク角の所定微小角度毎に
    発生するクランク信号パルスと同期して実行されること
    を特徴とする請求項２記載の内燃エンジンの燃料噴射制
    御装置。
  5. 【請求項５】 前記クランク信号パルス又は前記擬似信
    号パルスを発生する第１演算処理回路と、各気筒毎に前
    記逐次引去り手段を実行する少なくとも１個以上の第２
    演算処理回路とを備え、該第２演算処理回路と前記第１
    演算処理回路とが電気的に接続されていることを特徴と
    する請求項３又は請求項４記載の内燃エンジンの燃料噴
    射制御装置。
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