JP3252390B2 - シーケンシャル噴射工程を実施する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、所定の噴射角度に達したときにシーケンシ
ャル噴射工程を実施する方法に関するものである。

従来の技術 シーケンシャル噴射方法（以下においてはSEFI方式、
SEquentail Fuel Iniection）は、リンダあるいはシリ
ンダ群に関連してそれぞれ噴射弁が設けられている内燃
機関において実施される。コンピュータによってそれぞ
れ内燃機関の運転状態に従ってそれぞれの噴射弁の駆動
の開始と終了が定められる。実際に使用される例におい
ては、噴射開始角度が求められ、噴射期間から噴射の終
了が計算されている。他の方法によれば、噴射終了角度
が求められ、それぞれの噴射終了角度とそれに対応する
噴射期間から噴射開始角度が計算される。

この２つの方法で問題になるのは、噴射開始と噴射終
了に関して計算された角度を正確に守ることができない
ことである。これは、公知のSEFI方法においては４シリ
ンダエンジンの場合180゜のクランク軸角度毎にしかセ
グメント信号が出力されないからである。開始角度であ
るか終了角度であるかに関係なく、噴射角度が例えば55
2゜のクランク角が求められた場合、実際の作動サイク
ルの開始後３つのセグメントマークがカウントされ、そ
れによってクランク角は540゜になる。残る12゜は時間
パルスのカウントによって行なわれる。12゜のクランク
軸角度の角度範囲で発生する時間パルスの数は、内燃機
関の回転数に関係する。カウントすべき時間パルスの数
を計算してから実際にパルスのカウントが行われるまで
の期間内に回転数が比較的激しく変動した場合には、本
来所望される噴射角度から著しいずれが発生する。上述
の期間内に回転数が激しく変動することは、特に始動期
間、および内燃機関が最初はわずかな回転数を有し、そ
れがその後著しく増大される場合に発生する。

本発明の課題は、従来よりもさらに正確に所定の噴射
角度を定めることができるSEFI方式を提供することであ
る。

発明の利点 請求項１に記載の発明は、内燃機関の噴射装置におい
てシーケンシャル噴射工程を実施する方法において、 クランク軸角度インクリメント信号が発生されて、こ
のインクリメント信号が基準信号を基準にして計数さ
れ、 噴射開始角度がインクリメント値として求められ、 第１段階において内燃機関の運転パラメータから噴射
期間が定められ、 第２段階において、第１段階においてシリンダに対し
て定められた現在の噴射期間に達する前に、その現在の
噴射が、現在の吸気弁の閉鎖角度より噴射弁から該シリ
ンダの現在の対応する吸気弁への燃料飛翔時間に対応す
る時間だけ前のクランク角において遮断され、 また、次の吸気行程に対する噴射工程に対しては、噴
射弁の最も早い噴射開始角度が、現在の吸気弁の閉鎖角
度より噴射弁から現在の吸気行程の該現在の吸気弁への
燃料飛翔時間に相当する角度距離だけ前に位置すること
を特徴とする。

このような構成では、噴射弁から吸気弁への燃料飛翔
時間を考慮して、現在の噴射が現在の吸気弁が閉じる前
に終了されることから、次の吸気行程で混合気が過濃に
なるのを防止できるとともに、該飛翔時間を考慮して次
の吸気行程に対する噴射が開始される前に、現在の吸気
行程が終了するので、次の吸気行程に対して噴射される
燃料の現在の吸気行程で吸入されることがなく、混合気
が過濃になるのを防止することができる。従って、全負
荷運転のように噴射時間が長くなるような場合でも、各
吸気行程で吸入される混合気が過濃になるのを防止する
ことができる、という優れた効果が得られる。

本発明方法においては、クランク軸角度インクリメン
ト信号が発生され、それが基準信号に関して計数され
る。インクリメント信号の計数値が求められた噴射角度
インクリメント値に達したときに、このインクリメント
値に関連する噴射工程が行なわれる。すなわち、弁によ
って燃料の噴射が開始されあるいは終了される。

所定の噴射角度に達したかどうかを検出するために、
なんら時間測定が使用されないことによって、この方法
は求められた角度を検出する場合回転数変動の影響を受
けることがない。

各噴射工程に対して対応する噴射開始角度が求められ
る場合には、この角度は、回転数変動の大きさには関係
なく、インクリメント分割の精度、例えば６゜のクラン
ク軸角度の精度で維持される。しかしその場合、噴射終
了の角度位置は必ずしも正確に定めていない。というの
は第１に大切なことは所定の噴射期間を得ることである
からである。しかし、本発明方法によれば、噴射終了を
最大のクランク角、すなわちまさに噴射が行われるシリ
ンダの吸気弁が閉じる角度に制限することができる。従
来のセグメントSEFI方法では、これは不可能であった。
というのは、回転数が変動するとこの弁の閉鎖時点を正
確に定めることができなかったからである。

噴射終了が「吸気弁開放」角度より所定角度前に位置
するようにすると実際においては好ましいものになる。
この角度と噴射期間から、噴射開始角度が求められる。
本発明の好ましい実施例によれば、このように定められ
る噴射開始角度は、回転数と噴射期間の値を介してアド
レス可能なマップから読み出される。しかしいずれの場
合にも噴射開始角度はこのような値でマップに格納され
ているか、あるいは次の吸気行程の噴射工程がまだ開始
されないうちに、現在の吸気行程が終了されるように計
算される。それによって現在の吸気行程における過剰な
濃厚化が防止される。この種の過剰な濃厚化は従来のセ
グメントSEFI方法を使用する場合には排除することがで
きなかった。というのは「吸気弁閉鎖」のクランク角位
置は時間パルスのカウントに基づいて判断されており、
時間パルスは回転数が変動した場合にはある程度変化す
るからである。

従って本発明方法は、所定のクランク軸角度において
大きな精度で噴射を開始しかつ／あるいは終了させるこ
とができるという利点を有する。それによって過剰濃厚
化及び／あるいは過剰希薄化をほぼ確実に防止すること
ができる。さらに、好ましくない噴射状態は絶対に発生
しない。例えば好ましくない場合には開放した噴射弁に
噴射が行われることはない。

本発明方法の大きな利点は、実現可能性が容易なこと
である。この容易に実現できるということは、数年前か
らクランク軸角度インクリメント信号発生器を使用でき
る内燃機関が市場に出ていることによるものである。し
かし従来はインクリメント信号は点火を行わせるためだ
けに使用されており、噴射工程を行わせるためには使用
されていなかった。むしろ、インクリメント信号からセ
グメント信号を計算して、それを時間計算と併用して所
定の噴射角度にいつ達するかを判断するのに用いてい
た。本発明方法はこのインクリメント信号を直接利用し
ている。

図面 図は、処理の流れを示すａ）からｇ）の７つの例を有
する図である。

実施例の説明 実施例は４シリンダ４サイクルエンジンに関するもの
である。この種のエンジンにおいては、各４サイクルエ
ンジンと同様に、個々の作動サイクルは720゜のクラン
ク軸角度にわたって、従ってクランク軸の２回転にわた
って延びている。この時間にカム軸は１回転する。カム
軸センサは、カム軸が回転する度に、従ってクランク角
720゜毎にカム軸信号を発生する。さらにクランク軸セ
ンサは360゜毎にクランク軸基準信号を発生する。カム
軸信号とクランク軸基準信号が一緒に発生した場合には
常に作動サイクルが開始する。それに対してクランク軸
基準信号のみが発生して、同時にカム軸信号が発生しな
い場合には、作動サイクルの半分に達している。

クランク軸と同期して回転するセンサホイールを検出
する第３のセンサからは、インクリメント信号が出力さ
れる。図においては見やすくするために、それぞれ隣接
し合う２つのクランク軸基準信号の間で12、従ってクラ
ンク軸角度30゜毎に、インクリメント信号が出力される
ものとしている。しかし実際においては、インクリメン
ト信号はもっと頻繁に出力され、現在のインクリメント
装置では大体クランク軸角度６゜毎に出力される。図に
おいては、クランク軸基準信号が発生された場合には常
にインクリメント信号は「０」からカウントし直すもの
としている。従ってクランク角540゜は、最新のクラン
ク軸基準信号がカム軸信号のない時に発生されたもので
あって、かつその後６個のインクリメント信号が出力さ
れていることが検出されることによって認識される。そ
の代わりにカム軸信号毎にカウントを開始することもで
きる。その場合にはクランク軸角度540゜はインクリメ
ント信号「18」に相当する。発生される信号の組み合わ
せを変えることにより、それぞれその時のクランク軸角
度を検出することも可能である。

上述の実施例においては、説明を簡単にするために２
センサインクリメント装置を用いており、同装置では、
インクリメント信号とKW（クランク軸）基準信号を発生
するためにそれぞれ１つのセンサを必要とする。しかし
同一の方法を最近多く使用されている１センサインクリ
メント装置を用いて使用することもでき、同装置では、
１つのセンサだけでクランク軸上のセンサ歯車を検出
し、センサ歯車の歯は１回転毎に１つの欠歯部を有し、
その欠歯部がKW基準信号として処理される。

図にはシリンダ１〜４の吸気弁が開放されるクランク
角範囲が矩形で図示されている。シリンダ番号は左端に
上から下へ記載されている。「xx…ｘ」で示すものは、
種々の角度範囲の噴射工程である。ａ）からｇ）まで、
全部で７つの場合が区別されている。

ａ）からｃ）で示す運転状態は、それぞれの噴射終了
角度が「吸気開放」より所定距離前にあることが望まれ
る例である。この３つのすべての場合について、噴射期
間、すなわち噴射工程が行われている期間は同一の長さ
であると仮定しておく。しかし回転数はａ）からｂ）を
介してｃ）へと増加して行く。ということは、噴射のた
めの角度の広がりがだんだんに大きくなることを意味し
ている。従ってｂ）の場合における噴射開始は、ａ）の
場合の噴射開始に比べて、その前の吸気行程の「吸気閉
鎖」のすぐ後で行われている。ｃ）の例では、上述の所
望の噴射終了が守られる場合には、今の吸気行程の吸気
期間の間にすでに噴射が開始されて始めて、所望の終了
時点で終了させることができるようになる。しかし好ま
しい実施例においては、噴射開始角が現在の吸気行程に
絶対に入り込まないようにされる。

それに対応してｄ）の場合の噴射開始は前の行程の
「吸気閉鎖」の直後に位置している。ｃ）とｄ）の場合
の噴射期間は同一である。その場合には噴射開始のずれ
によって、所望の噴射終了を維持できなくなる。図示の
ように噴射期間がかなり長い場合には、噴射終了は吸気
行程にずれ込むので、開放された吸気弁に噴射が行われ
る。しかしそれによって生じる運転障害は、ｃ）の場合
にそのときの吸気行程で過剰濃厚になり、次の吸気行程
で過剰希薄になる場合に発生する障害より少なくなる。

ａ）からｄ）の例に示す経過において使用される噴射
角度を求めるために、種々の方法が用いられる。すでに
説明したように、所定の噴射終了角度が望ましいので、
それに近い方法は、噴射終了角度を運転パラメータの
値、好ましくは回転数と負荷を介してアドレス可能にマ
ップに格納することである。その場合にはアドレス用の
運転パラメータの実際の値に従って、それぞれ対応する
噴射終了角度がマップから読み出される。他の方法で求
められた噴射期間と実際の回転数を用いて、対応する噴
射開始角度が計算される。しかしアドレス可能な量の値
に従って噴射開始角度を直接マップから読み出す場合に
は、演算の手間が減少する。

その場合に好ましくはアドレス用運転パラメータとし
て回転数とそれぞれ計算された噴射期間が用いられる。
好ましくは始動運転用のマップには、他のアドレス量、
すなわち回転数及び噴射期間などの値がそれぞれ等しい
場合、通常運転とは異なる噴射開始角度が格納される。
始動運転の終了は、特に所定の回転数に達したという条
件によって、任意に決定することができる。好ましくは
さらに、マップから読み出された噴射角度にさらに見越
し角度も考慮されるので、加速が発生した場合にも所定
の最も長い噴射終了角度を越えることがない。しかしす
べての場合において、噴射開始角度がそのときの吸気行
程の「吸気閉鎖」の前に位置しないことが保証されると
特に効果的である。

上述の説明で挙げた条件は、燃料が噴射弁から対応す
る吸気弁に達する飛翔時間を考慮する場合には、さらに
正確にすることができる。すなわち新しい噴射行程をそ
のときの行程の「吸気閉鎖」よりこの飛翔時間分だけ早
く開始することができる。

ｅ）の例においては、全燃料がシリンダ１の開放した
噴射弁内に噴射される。このことは例えば、混合気が希
薄な場合に、シリンダの上部、すなわち点火プラグのす
ぐそばに比較的濃厚な混合気が存在するように充填層を
形成すると効果的である。この場合にも噴射開始角度は
特に好ましくは、回転数と噴射期間の実際の値によって
メモリにアドレスすることによって直接読み出される。

ｆ）の例においては、噴射期間はｅ）の場合と同一で
あるが、回転数は大きいことを前提にしている。その場
合には噴射工程はｅ）の場合より大きいクランク軸角度
範囲にわたって延びている。しかし、噴射終了が常にそ
のときの吸気行程の「吸気閉鎖」の前に位置するものと
されている。もしそうでない場合には、本来必要とされ
た燃料の全量がまだ噴射されていない場合でも、好まし
くは「吸気閉鎖」によって噴射工程が終了される。それ
によって、次の吸気行程の際に残量によって過濃厚にな
ることが防止される。実際の吸気行程に関しては残量は
ともかく問題になることはない。というのは吸気が行わ
れないからであって、従って、それ以上噴射が行われな
い場合には、実際の吸気行程に影響が及ばないからであ
る。このように噴射工程を強制終了する場合でも、上述
の燃料飛翔時間を考慮することができる。その場合に
は、噴射工程は、「吸気閉鎖」より前述の飛翔時間だけ
前に終了する。

ｇ）に示すのはｆ）の変形例に相当するものである
が、これはいままで説明してきたインクリメントSEFI方
法ではなく、従来のセグメントSEFI方法に関するもので
ある。その場合に、対象となる噴射開始前の最後のクラ
ンク軸基準信号は、セグメントSEFI方法で利用されるよ
うな、セグメント信号に相当するものと仮定する。実際
にはセグメントSEFI方法においては、図示のクランク軸
基準信号の場合のようにセグメント信号は360゜毎に出
力されるのではなく、180゜毎に出力される。しかしこ
のことは、ｆ）の例とｇ）の例の差を説明する上で重要
ではない。

セグメントSEFI方法においては、噴射開始を定めるた
めに、再度のセグメント信号から時間のカウントを始め
る。計数すべき時間数を計算した後に回転数が上昇した
場合には、セグメントSEFI方法においてはそれによって
ｅ）とｆ）の例で説明したように噴射期間の角度の延び
が増大するだけでなく、ｇ）の例で説明したように、さ
らに噴射開始もずれる。このように噴射開始がずれるこ
とによって、噴射終了は対象としている吸気行程の「吸
気閉鎖」を越えて延びる。このように「噴射閉鎖」を越
えることは検出することができない。というのはそれが
２つのセグメント信号の間、従って回転数が変化した場
合には時間数の計数によって角度位置をおおまかにしか
検出できない領域にあるからである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グリーザー・クレメンス ドイツ連邦共和国 デー 7257 ディッ ツィンゲン ５・ベルクシュトラーセ 26 (56)参考文献 特開 昭63−314350（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−230936（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−53037（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の噴射装置においてシーケンシャ
   ル噴射工程を実施する方法において、 クランク軸角度インクリメント信号が発生されて、この
   インクリメント信号が基準信号を基準にして計数され、 噴射開始角度がインクリメント値として求められ、 第１段階において内燃機関の運転パラメータから噴射期
   間が定められ、 第２段階において、第１段階においてシリンダに対して
   定められた現在の噴射期間に達する前に、その現在の噴
   射が、現在の吸気弁の閉鎖角度より噴射弁から該シリン
   ダの現在の対応する吸気弁への燃料飛翔時間に対応する
   時間だけ前のクランク角において遮断され、 また、次の吸気行程に対する噴射工程に対しては、噴射
   弁の最も早い噴射開始角度が、現在の吸気弁の閉鎖角度
   より噴射弁から現在の吸気行程の該現在の吸気弁への燃
   料飛翔時間に相当する角度距離だけ前に位置することを
   特徴とするシーケンシャル噴射工程を実施する方法。
2. 【請求項２】噴射開始角度がマップから読み出され、 このマップが回転数及び噴射期間の値を介してアドレス
   され、 始動運転用のマップには、始動後運転の場合とは異なる
   噴射開始角度が格納されることを特徴とする請求の範囲
   第１項に記載の方法。
3. 【請求項３】動的な運転状態の場合について、特別な噴
   射開始角度が設けられることを特徴とする請求の範囲第
   １項に記載の方法。
4. 【請求項４】噴射終了角度が、負荷と回転数の値を介し
   てアドレス可能なマップから読み出されることを特徴と
   する請求の範囲第１項から第３項のいずれか１項に記載
   の方法。