JPH01232148A - 燃料供給時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 λ哩辺貝迎 ［産業上の利用分野コ 本発明は内燃機関の燃料供給時期制御装置に関し、特に
内燃機関にエアコン等の外部負荷がかかった場合に作用
する燃料供給時期制御装置に関する。

［従来の技術］ 近年、特に自動車等に用いられる内燃機関の電子化が進
み、内燃機関への吸入空気量（または吸入空気の圧力）
と機関回転速度とから燃料供給量を求め、更に排気の酸
素濃度に基づいてフィードバック制御する燃料供給シス
テムが実施されている（特開昭６１−１２３７２８号、
特開昭６０−６９２４６号）。

この様なシステムが採用された内燃機関は、燃焼室内に
供給する混合気の空燃比を精密に調整して、燃費を抑制
・低減し、排気の浄化性を高め、かつ所望の出力を発生
させることができる。更に単に理論空燃比で燃焼させる
はかりでなく、理論空燃比より燃料が薄い、いわゆるリ
ーンバーン制御も可能となって、極めて低燃費の制御も
できる（特開昭６０−２０９６４４号）。

この様な内燃機関に対して、機関出力を動力源とするエ
アコンがオンされた場合のように、外部負荷がかかった
場合に、単に通常の制御をしてぃたのでは回転速度の低
下に対応できない。これはエアコンがオンされてから、
吸入空気量を増加し更にこの増加量を検出してこれに応
じて燃料供給量も増加しているのでは応答が遅れてしま
うからである。特にアイドル時における外部負荷の急激
な上昇は、アイドル時の機関回転速度が低く設定されて
いることからエンジンストールを招く恐れがあった。ま
た通常の走行時においても外部負荷の急激な上昇による
ショックが生じ運転性の低下につながった。

この間圧を解決するものとして、外部負荷が発生した時
点で直ちに通常の制御とは別に燃料を供給（いわゆる非
同門噴射）することにより出力トルクを上昇させて回転
速度の低下を補償する装置（特開昭６１−１２３７２８
号）、更にアイドル時では吸入空気量も増量する装置（
特開昭６０−６９２４６号）が知られている。また点火
時間が出力トルクに関係することから、負荷がかかった
際に点火時間を進角させて出力トルクを一時的に増大さ
せる装置も知られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、外部負荷発生時に燃料を増量する装置では外部
負荷がかかるたびに通常よりも余計に燃料を供給するた
めに燃費の悪化を避けることができないという問題点が
あった。また、点火時間を進角する装置では進角により
ノッキングが発生し易い方向に運転状態が移行するので
、ノッキングによる機関の故障の恐れがあり、ノッキン
グを避けようとすると、常に外部負荷によるエンジンス
トールやショックが低減・防止できるとは限らなかった
。

発月江１成 そこで、本発明は、上記問題点を解決することを目的と
し、次のような構成を採用した。

［課題を解決するための手段］ 即ち、本発明の要旨とするところは、第１図の基本的構
成図に例示するごとく、 所定の燃料供給時期に内燃機関Ｍ１の吸入空気中に燃料
を供給することによりこの吸入空気を吸入する上記内燃
機関Ｍ１の燃焼室内に燃料を供給する燃料供給手段Ｍ２
を有する燃料供給時間制御部装置であって、 内燃機関Ｍ１の外部負荷検出手段Ｍ３と、この外部負荷
検出手段Ｍ３にて外部負荷の発生が検出された場合、上
記燃料供給時期を出力トルクが上昇する方向に変更する
燃料供給時期変更手段Ｍ４と、 を備えたことを特撮とする燃料供給時間制御装置にある
。

［作用］ 第１０図に示すごとく供給時間に応じて内燃機関Ｍ１の
出力トルクは変化する。更に同図に示すように燃料の供
給時間に応じて排気中のＮｏｒ　（窒素酸化物）の濃度
にも変化があるため、通常の運転ではＮ　Ｏｘ　＞８度
のピークを避けて、燃料供給手段Ｍ２の燃料供給時期が
設定されている（例えはＡ点）。外部負荷検出手段Ｍ３
にてエアコン等がオンされたと検出された場合には、通
常の制御による出力トルク上昇が追いつくまで、しばら
くの間、燃料供給時期変更手段Ｍ４は、出力トルクの大
きい方（ここではＢ点）に燃料供給時期を設定する。こ
うして燃焼室内への燃料供給量あるいは空燃比を変化さ
せることなく、出力トルクを上昇させ、外部負荷の変化
に対応させることができる。

［実施例］ 次に、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。第２図は、本発明の一実施例の燃料供給時期制
御装置を装備したガソリン式内燃機関のシステム構成図
である。

同図において、４気筒の内燃機関１は、各気筒毎に、シ
リンダ３、ピストン５、シリンダブロック７、シリンダ
ヘッド９により形成される燃焼室１１を有している。上
記各燃焼室１１には点火プラグ１３が配設されている。

ピストン５からの出力は図示しない自動変速機等各種伝
達機構を介して、図示しない駆動軸に伝達される。

内燃機関１の吸気系統には、燃焼室１１に吸気バルブ１
５を介して連通ずる吸気管１７と、この吸気管１７内の
上記吸気バルブ１５近傍に設けられたスワール制ｉ卸バ
ルブ（ＳＣＶ）１９と、上記吸気管１７の上流に吸入空
気の脈動を吸収するサージタンク２１とが設けられてお
り、このサージタンク２１の上流にはスロットルバルブ
２３が配設されている。このスロットルバルブ２３を迂
回して吸入空気のバイパス路２５が設けられておりその
バイパス路２５にはアイドル時に吸入空気量を調整する
ことにより機関１のアイドル回転速度を調整するアイド
ル回転速度・制御バルブ（ＩＳＣｖ）２７が設けられて
いる。更にその上流には除塵した外気を導入するエアク
リーナ２９が設けられている。　　　　・ 一方、内燃機関１の排気系統には、燃焼室１１に図示し
ない排気バルブを介して連通ずる排気管３１とその下流
に排気浄化用の三元触媒３３が設けられている。

・燃料系統には、図示しない燃料タンク及び燃料ポンプ
よりなる燃料供給源、この燃料供給源から燃料を導出す
る燃料供給管、及び分岐している吸気管１７に各気筒毎
に配設された燃料噴射弁３５が設けられている。

又、点火系統には、点火に必要な高電圧を出力するイグ
ナイタ３７、及び図示していないクランク軸に連動して
上記イグナイタ３７で発生した高電圧を上記点火プラグ
１３に分配供給するディストリビュータ３９が設けられ
ている。

更に、内燃機関１は検出器として、吸気系統では、エア
クリーナ２９部分に取り付けられた吸入空気の温度を検
出する吸気温センサ４１、スロットルバルブ２３の開度
を検出するスロットルポジションセンサ４３、サージタ
ンク２１に設けられ吸入空気の圧力（以下吸気圧という
）を検出する吸気圧センサ４５が設けられている。また
上記スロットルポジションセンサ４３に付属してスロッ
トルバルブ２３の全閉状態を検出するアイドルスイッチ
４３ａが設けられている。

排気系統では、排気中の残存酸素）調度を検出する酸素
）調度センサ（０２センサ）４７及び排気の温度を検出
する排気温センサ４９が設けられている。

点火系統では、上記ディストリビュータ３９内部にディ
ストリビュータ３９のカムシャフトの１／２４回転毎に
、即ちクランク軸が３０°回転する毎に回転角信号を出
力する回転速度センサを兼ねた回、転角センサ５１、及
び上記ディストリビュータ３つのカムシャフトの１回転
毎に、即ちクランク軸の２回転毎に基準信号を１回出力
する気筒判別センサ５３が設けられている。

その他、内燃機関１の冷却水温を検出する水温センサ５
５、エアコンの外部負荷が発生したことを示すエアコン
スイッチ５７、及び車軸に設けられ車輪の回転に比例し
たパルス信号を出力する車速センサ５９が設けられてい
る。

上記各センサからの信号は電子制御装置（以下単にＥＣ
Ｕとよぶ。）７０に人力されるとともに、このＥＣＵ７
０は上記内燃機関１の各部位を制御する。

次に、上記ＥＣＵ７０の構成を第３図に基づいて説明す
る。

ＥＣＵ７０は、ＣＰＵ７０ａ、ＲＯＭ７０ｂ、ＲＡＭ７
０ｃ、バックアップＲＡＭ７０ｄ及びクロック７１等を
中心に論理演算回路として構成され、コモンバス７０ｅ
を介して出入カポ−ドア０ｆ、人力ポードア０ｇおよび
出力ポードア０ｈに接続されて外部との人出力を行う。

ＥＣＵ７０の人出カポ−ドア０ｆについては、吸気圧セ
ンサ４５用バ・ンファ７０１からのアナログ信号、水温
センサ５５用バツフア７０ｊからのアナログ信号、酸素
温度センサ４７用バッファ７０ｋからのアナログ信号、
吸気温センサ４１用バ・ンファ７０ｍからのアナログ信
号、排気温センサ４９用バツフア７０ｎからのアナログ
信号、及びスロットルポジションセン゛す４３用バツフ
ア７０ｐからのアナログ信号が、マルチプレクサ７０ｑ
を介してＡ／Ｄ変換器７０ｒにてＡ／Ｄ変換された後に
人力される。

又、人カポ−）７０ｇについては、車速センサ５９用の
波形整形回路７０ｓからのデジタル信号、アイドルスイ
ッチ４３ａ用バツフア７０ｔからのオン・オフ信号、エ
アコンスイッチ５７用バッツァ７０ｕからのオン・オフ
信号、及び気筒判別センサ５３と回転角センサ５１との
波形整形回路７０ｖからのデジタル信号が人力される。

上記エアコンスイッチ５７からのオン・オフ信号人力は
外部負荷が発生したか否かを判断するためになされるが
、この他に、オン・オフにより内燃機関の運転性に影響
を与える装置、例えはヘッドランプ、リャデホッガ等の
オン・オフ信号を捉えてもよい。

更に、出力ポードア０ｈについては、駆動回路７０Ｗ、
７０Ｘ、７０ｙ、７０ｚを介して燃料哨利弁３５、イグ
ナイタ３７、Ｉ　５ＣＶ２７及び５ＣＶ１９に制御信号
を出力する。

次に上記ＥＣＵ７０により実行される本発明の・燃料供
給時間制御処理を第４図以降のフローチャー１・に基づ
いて説明する。第４図は燃料供給時間よｉＪ御メインル
ーチンを表す。

まず、処理が開始されると、各種フラグや変数のあるい
はＲＡＭ？Ｏｃ内の所定のアドレスの内容が、期間設定
される（ステップ１１０）。次に吸気圧センサ４５によ
り検出される吸気圧ＰＭと、回転角センサ５１により検
出される内燃機関１の回転速度ＮＥとを検出する（ステ
ップ１２０）。

この値に基づき第７図に示すようなマツプｆＮ　（ＰＭ
、ＮＥ）′から外部負荷のない状態での燃料噴射開始時
朋ＴｉＮが求められる（ステップ１３０）。この１直は
吸気行程の上死点（ＡＴＤＣ）からの角度を表す。この
マツプ値は、例えば第１０図のＡ点のごとく内燃機関１
の出力トルクが比較的大きくかつＮＯＸ　　（窒素酸化
物）やＨＣ（炭化水素）の発生が比較的低い領域になる
ように設定されている。

次にエアコンスイッチ５７が本判定処理直前にオフから
オンに切り替えられているか否かが判定される（ステッ
プ１４０）。

■エアコンスイッチ５７が直前にオフからオンに切り替
えられていなければ実燃料噴射開始時間Ｔｉが下式（１
）のごとく設定される（ステップ１８０）。

Ｔ　１＝ＦＴ　ｉ＋Ｔ　ｉＮ　　　　・・・（１）ここ
でＦＴｉは外部負荷存在時の増減分を表す項であり、期
間設定においては「０」に設定されることから、この時
にはＴｉ＝ＴｉＮである。

■ステップ１４０にて、エアコンスイッチ５７がオフか
らオンに直前に切り替わっていて肯定判定されると、第
８図に示すようなマツプｆｎ　　（ＰＭ、ＮＥ）から外
部負荷の存在する状態での燃料噴射開始時朋ＴｉＭが求
められる（ステップ１５０）。次に下式（２）のごとく
上記ＴｉＭとＴｉＮとの差を求める（ステップ１６０）
。

ＦＴ　ｉ　＝Ｔ　ｉＭ−Ｔ　ｉ　Ｎ　　　　・・・（２
）このＦＴｉの値は、外部負荷がない場合のＴｉＮから
の噴射時開変更分を表している。

次に後述する３２ｍ５ｅｃ割込ルーチンで用いられる上
記ＦＴｉの減衰量ＫＦＴｉが０．５°ＣＡに設定される
（ステップ１７０）。このＫＦＴ′ｉは定数でなくとも
よく、例えは上記ＦＴｉの１％に設定してもよい。ある
いは運転条件に適合させるために設計されたＰＭとＮＥ
とのマツプからＫＦＴｉを求めるようにしてもよい。

次に前記式（１）のごとく実燃料噴射開始時期Ｔｉが設
定される（ステップ１８０）。このときのＴｉは上記ス
テップ１５０で求めたＴｉＭと同一の値である。

上記ステップ１８０の処理の後、再度ステップ１２０か
ら処理が繰り返される。上記、ステップ１４０の判定は
、エアコンスイッチ５７のオン信号により割り込み処理
を開始するように構成してもよい。その場合には、通常
、燃料供給時期制御メインルーチンは第４図のステップ
１１０，１２０．１３０，１８０の処理のみから構成さ
れることとなり、エアコンスイッチ５７オンに基づく割
り込み処理はステップ１５０，１６０．１７０の処理か
ら構成されることになる。

上述の処理にて求められたＴｉ（クランク軸の回転角度
で表されている。）の値に基づいて、第６図のフローチ
ャートに示す３０°割り込み噴射開始制御ルーチンにて
燃料噴射開始までの時間がＣＰＵ７０ａ内のタイマに設
定され、その設定時間後に燃料噴射が開始される制御が
行われる。本処理は上記回転角センサ５１から３０°Ｃ
ＡＮに出力される回転角信号により割り込み開始され、
まず、以降の３０°ＣＡ回転までに燃料を噴射する気筒
があるか否かが判定される（ステップ３１０）。なけれ
はこのまま終了するがあれば、遅角する角度（’　ＣＡ
）で求められているＴｉが、内燃機関１の回転速度に基
づいて、その角度分回転するに要する時間に変換される
（ステップ３２０）。次に噴射開始用のタイマに、上記
ステップ３２０で求められた時間と通常の燃料噴射開始
時間とを加えた時間がセットされる（ステップ３３０）
。

こうして処理が終了するが、以後、タイマは経時を開始
し、該当す条燃料噴射開始の時間が経過すれは、自動的
に出力ポードア　０　ｈから燃料噴射弁３５の駆動回路
７０ｗに開弁信号が出力され、燃料の噴射を開始させる
。燃料噴射の終了時間は一般的な燃料噴射量制御にて、
吸気圧、回転速度あるいは排気の酸素潤度等の運転条件
から求められる燃料噴８ｉＪ量に応じた時間が他のタイ
マに設定されることにより実行される。

この様な処理にて燃料噴射時間がエアコンがオフからオ
ンに切り替わった際に、その他の場合よりも遅角方向へ
制御される。即ち、通常よりも遅れて噴射されることに
なる。

この状態を第９図のタイミングチャートに示す。

即ち、時刻ｔ［］でエアコンスイッチ５７がオフからオ
ンに切り替わると、次に噴射タイミングとなる第４気筒
の噴射開始時間は通常ならば時刻ｔ１となるところ、時
刻ｔ２に遅角処理される。

ここで、エアコンオンの際に、遅角方向に所定角制御す
るのは、第１０図に示すごとく出力トルクのピークが各
ＰＭ、ＮＥの条件下で通常の燃料噴射時期よりも所定角
遅角側に存在するためである。もちろん、内燃機関１の
運転条件あるいは内燃機関１の設計によってピークが進
角方向に存在すれは進角させなけれはならない。

上記燃料供給時期制御メインルーチンの処理の際、第５
図に示すような処理が割り込み実行されて、エアコンオ
フからオンに切り替わった際に一旦遅角された燃料噴射
時間を、ショックを考慮してゆっくり元の通常の状態へ
戻す制御が行われている。第５図のフローチャートに示
す処理は、所定時間、ここでは３２　ｍｓｅｃＭに割り
込み実行される処理を表している。この時間は例えは、
１６〜３２　ｍ５ｅｃ間で選択される。

処理が開始されると上記ＴｉＭとＴｉＮとの差ＦＴｉが
「０」か否かが判定される。即ち、遅角変更分（ＦＴｉ
）が存在しているか否かが判定される（ステップ２１０
）。存在していなければ否定動電されて、ここでは何も
処理がなされない。

ＦＴｉが「０」でなく遅角変更分（ＦＴｉ）が存在して
いれは、下式（３）のごとく上記燃料供給時間制御メイ
ンルーチンのステップ１７０にて既に求められているＦ
Ｔｉの減衰量ＫＦＴｉ分、ＦＴｉが減ぜられ新たなＦＴ
ｉとして設定される（ステップ２２０）。

即ち、上記燃料供給時間側副メインルーチンでは、ステ
ップ１２０〜１８０が繰り返し処理され、エアコンオフ
からオンに切り替わった際には燃料噴ａ］時間の遅角制
御がなされているが、遅角された際には３２　＋ｎ５ｅ
ｃ毎に減算処理がなされ、ＦＴ″ｌは次第に小さくなり
最後には「０」となってＴｉは元の通常の状態に戻る。

これに従って、燃料噴射時間も次第に進角されて元の通
常の状態乙こ戻ってゆく。

上述のごとく燃得噴引時間を元へ戻すのは、エアコンの
オンか１１を続していても通常の空燃圧制ｉ卸によるト
ルクアップや、その池の制御によるトルクアップが追い
つくので、エミッションの観点から元の噴射時間に戻し
た方がよいからである。

この状態は第９図のタイミングチャートに示すごとくで
あり、エアコンスイッチ５７がオフからオンに明り替わ
った直後の第４気筒の噴射（時刻Ｌ）の後、燃料噴射開
始時！！ＪＩＩ（ｔ３〜し５）は次第に進角されて通常
の状態に戻ってゆく。また同時に、−船釣な燃料噴射置
割１卸処理により、エアコンの負荷の増大に対応するべ
く、燃料噴射量（Ｔ　Ａ　Ｕ　２〜ＴＡＵｓ）は次第に
増加してゆく。

本実施例は、上述したごとくエアコンスイッチ５７がオ
フからオンに切り替わった際に、エアコンの外部負萌が
発生したものと判定し、燃料ｌＩｍ射時間を出力トルク
が増大するよう遅角している。

従って、空燃比を変化させず、かつノッキングの恐れな
く、急激な外部負荷の発生に対処でき、アイドル時のエ
ンジンストールや走行詩のショックを防止することがで
きる。

さらに、遅角処理の後、次第に進角して元へ戻している
ことから、ショックを生ずることなく、エミッションの
良好な状態へ戻すことができる。

上記実施例において、燃料噴射弁３５が燃料供給手段Ｍ
２に該当し、エアコンスイ・ンチ５７が外部負荷検出手
段Ｍ３に該当し、ＥＣＵ７０が燃料供給時期変更手段Ｍ
４に該当する。

上記実施例において、同時に実行される燃料噴射量制御
（空燃比制御）は所定条件下で希薄空燃比とするいわゆ
るリーンバーン制御でもよい。リーンバーン制御は特に
燃費の向上に効果があるために採用されるわけであるが
、この様な制御の際；こ外部負荷に対して非同期噴射を
実行するのは燃費の点から回避したいので、本実施例の
燃料噴射時間制御を適用することは極めて効果的である
。

また、上記リーンバーン制御を実行している際に、前記
Ｓ　ＣＶ　１’　９が駆動されて吸気管の半分が覆われ
内燃機関１の燃焼室１１に）開巻状に混合気が吸入され
る制御、いわゆるスワールコントロールが実行される場
合は、燃料の噴射時間によるトルクの変化が顕著に現れ
るのでより効果的である。もちろん通常の理論空燃比に
て制御するシステムにおいても本実施例の燃料噴射時間
制御は有用である。

上記実施例では単に燃料噴射時間を遅角さぜただけであ
るが、更に従来のような非同期噴射や点火時間の進角と
いったシステムも絹み合わせて、同時に作動させてもよ
い。この場合、それぞれ制御量が小さくて済むことから
、各制御の不都合なところ例えば非同期噴射の燃費の悪
化、点火時間１Ｒ１Ｊ　ｉ卸のノッキングの恐れ、ある
いは噴射時間制御のエミッションの悪化を、より小さく
抑えることができる。特に上記リーンバーン制御では出
力トルクが小さいので、組合せは特に有効である。

発明の効果 本発明は、燃料供給時期変更手段Ｍ４が、外部負荷検出
手段Ｍ３にて外部負荷の発生が検出された場合、燃料供
給時期を出力トルクが上昇する方向に変更しているため
、空燃比の低下による燃費の上昇や点火時間の進角によ
るノッキングの発生を招来することなく、外部負荷発生
に伴うエンジンストールや運転時のショックを防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成例示図、第２図は一実施例
のシステム構成図、第３図はＥＣＵのブロック図、第４
図はＥＣＵが行う燃料供給時間制御メインルーチンを示
すフローチャート、第５図は同じ＜　３２ｍ５ｅｃ割り
込みルーチンのフローチャート、第６図は３０°割り込
み噴射開始制御ルーチンのフローチャート、第７図は通
常の燃料噴ａ・Ｊ開始時間ＴｉＮを求めるためのマツプ
構成図、第８図は外部負荷発生時の燃料噴射開始時間Ｔ
ｉＭを求めるためのマツプ構成図、第９図は実施例の作
用を説明するためのタイミングチャート、第１０図は燃
料噴射時間と出力トルク及びＮ　ＯＸとの関係を示すグ
ラフを衷ず。 Ｍｌ−・・内燃機関　　　　　Ｍ２・・・燃焼供給手段
Ｍ３・・・外ｇＨ負蔚検出手段 Ｍｌ・・・燃料供給時ｉｉＪ］変更手段１・・・内燃機
関　　１７・・・吸気管　　３１・・・排気管３５・・
・燃料噴射弁　　　　　４５・・・吸気圧センサ４７・
・・酸素潤度センサ　　　５１・・・回転角センサ５７
・・・エアコンスイッチ ７０・・・電子制御押装置（ＥＣＵ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　１　所定の燃料供給時期に内燃機関の吸入空気中に燃
   料を供給することによりこの吸入空気を吸入する上記内
   燃機関の燃焼室内に燃料を供給する燃料供給手段を有す
   る燃料供給時期制御装置であって、 内燃機関の外部負荷検出手段と、 この外部負荷検出手段にて外部負荷の発生が検出された
   場合、上記燃料供給時期を出力トルクが上昇する方向に
   変更する燃料供給時期変更手段と、を備えたことを特徴
   とする燃料供給時期制御装置。