JPH03145537A - 電子制御燃料噴射システム - 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】 〔産業上の利用分野〕 複数個のシリンダの各々に対応して燃料噴射弁（インジ
ェクタ）を有する内燃機関の電子制御燃料噴射システム
の改良に関するものである。

〔従来の技術〕

内燃機関、とくにガソリンを主燃料とする内燃機関にお
いては良好な燃焼状態を保つため、空気量と供給燃料と
の比、いわゆる空燃比を１４．７前後の重量比に保持す
ることが必要である。このため吸入空気量を正しく計測
し、必要な燃料の量を正しく噴射することが要求される
が、これらの作動機器すなわち空気流量計やインジェク
タの特性は種々の要因によって多少変化する。すなわち
製造上の寸法誤差、構成素子の特性のばらつきあるいは
温度変化による特性の変化が生じるためである。

これらの誤差にもとづく空燃比の変動を補整するため、
従来がら空燃比センサによりフィードバックを行ってい
る。この方法では全シリンダの集合された排気ガスをも
とに空燃比フィードバック補整を行うが、個々のシリン
ダごとに対する制御はできなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

この問題点に対しては、個々のシリンダに対し夫々空燃
比センサを設け、フィードバック制御を行えば良い。し
かしながら、この方法では全シリンダ数に対応した空燃
比センサを必要とするので、取付スペースを多く必要と
すること及び各々の空燃比センサの出力をコントロール
ユニットに入力。

処理しなければならず複雑になるという欠点を有してい
る。

これらの問題を解決し、単一の空燃比センサでシリンダ
ごとの空燃比補整を行う手段として、例えば特許公告Ｎ
α６３−５８２５５　　ｒ空燃比制御方法Ｊが知られて
いる。この例によれば単一空燃比センサのリッチ状態の
出力とリーン状態の出力との時間的比率を理論空燃比か
ら所定値だけシフトした空燃比になるように全シリンダ
の噴射量を調整した後、各シリンダに供給する燃料量を
個々に順次変化させ、その間の空燃比センサのリッチ、
リーン出力の時間的比率が、初期に調整した出力比率に
対し最も変化したシリンダへの燃料噴射パルス幅を修正
するとしている。空燃比センサ出力値がある一定の基準
比較レベル（以下スライスレベル）を越えたときをリッ
チ出力状態、下まわったときをリーン出力状態としてい
るが、このスライスレベル設定値が変ると、同一の空燃
比出力波形であってもリッチ、リーン状態の時間的比率
が変わってしまう問題がある。部品の耐久性、使用中の
劣化などにより実使用時間に応じてその都度調整目標ス
ライスレベルを決定し空燃比を調整しなければならない
などの問題点があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では、このような問題点を解決するため空燃比セ
ンサの出力をスライスレベルで比較するのでなく、出力
レベルでの比較を行うこととし、特性レベルが変化した
場合でも、単一空燃比センサによりシリンダごとの空燃
比補整制御を可能とする方法を提供するものである。

上記の目的を達成するため空燃比センサの出力を、２系
統の信号回路で処理するようにした。その１つは空燃比
フィードバック制御に使用するためセンサ出力をそのま
まアナログ・デジタル変換回路に接続する。もう一方の
回路は第１図に示すようにバンドパスフィルタと、ある
時定数を有する実効値変換回路を経由してアナログ・デ
ジタル変換回路に接続するものである。前者は空燃比フ
ィードバック制御用として一般に広く使用されている。

本発明は後者の回路によりセンサ出力を処理して各シリ
ンダの空燃比を調整しようとするものである。多シリン
ダの排気管集合部に対して設けられた単一の空燃比セン
サの出力波形の例を第４図に示す。第４図（ａ）は全シ
リンダの空燃比が正常のときの波形を、また第６図（ｂ
）には特定のシリンダが空燃比リーン又はリッチなどの
場合を示す。このような波形の空燃比センサ出力を第１
図に示すバンドパスフィルタおよび実効値変換回路から
なる回路に通したときは第５図の如くになる。

第５図の例は、前述第４図の測定結果がどのように変る
かを示したもので、実験にはバンドパスフィルタ周波数
を１〜４Ｈｚ、実効値変換回路のサンプリング時定数を
約１秒としたものである。

すでに述べている一般の空燃比フィードバック制御に使
用される空燃比センサの出力は第４図に示したものと同
一である。

〔作用〕

本発明は第１図に示す回路を使用し、その結果により得
られる第５図の出力波形を用いる。

第５図の（ａ）と（ｂ）とを比較すると、あるシリンダ
の空燃比がリーンまたはリッチであるとき出力電圧が低
下している例を示している。実験した結果では、全シリ
ンダの空燃比がそろっていないときは、そろっている場
合に比べ出力電圧の低下または出力波形の全振幅幅の変
化さらにはこの両者の組合せによる変化がある。

この現象を使用して各シリンダの空燃比を、現論空燃比
に調整する方法を第２図を用いて説明する。ステップ１
００１に示す如く、車両（自動車）をシャシーダイナモ
上にセットする。この状況を第１０図に示す。コントロ
ールユニット１５と操作モニタ２１を電気的に接続する
とともに、図に示すシャシーダイナモ２２は任意の負荷
条件（回転数、抵抗）がセット可能なものを使用する。

再び第２図に戻りステップ１００２によりシャシーダイ
ナモ２２を起動し、車両に対し走行抵抗などに相当する
負荷をかける。ステップ１００３により、操作者（調整
作業者）は、全シリンダの空燃比合せの調整をしたい領
域（エンジン回転数、噴射パルス幅）にエンジン運転状
態を設定するためシャシダイナモ２２の負荷、自動車の
アクセル操作を行う。運転領域の設定対象には当然、無
負荷のアイドル回転状態のときも含まれ、このときはシ
ャシーダイナモ２２の負荷をＯにするか、あるいはシャ
シーダイナモ２２そのものを使用しなくても良いのはい
うまでもない。ステップ１００４において空燃比ｙ４整
目標の該当領域に達したかどうかを第９図に示す操作モ
ニタ２１に示される回転数および噴射パルス幅によって
判断する。そして該当領域に達したとき、ステップ１０
０５により操作モニタ２工の切替ＳＷをＯＦＦから「調
整」にする。この操作によりコントロールユニットを調
整モードに切替える。

ステップ１００５を経て、ステップ１００６によりコン
トロールユニット内部で「調整」を開始してよいか判定
を行うものとする。判定条件としては次のようなものが
あげられる。

（１）エンジン水温（水温センサ２０の抵抗による水温
検出値）が規定値以上か。

（２）空燃比センサによるフィードバックが正常に行わ
れている状況か（第４図（ａ）または（ｂ）に示しΔＶ
ｌの値が規定値以上になっているか）。

（３）アクセル開度は一定になっているか（スロットル
センサ１８の出力が変動せず一定になっているか）。

などにより調整開始条件判定を行う。そして開始条件が
成立すればステップ１００７により、操作モニタ２１の
表示灯「調整中です。アクセルをそのままにして下さい
」を点灯させ、操作者に対し調整作成が開始されたこと
を表示する。この表示を受けて操作者はアクセスおよび
シャシーダイナモ２２の負荷を一定に保持しておく。こ
の表示灯点灯により調整ステップは１００８以降へ進む
ことになるが、この間、調整中の制御によりエンジン回
転数は変動するが車両のアクセルは一定に保持されてい
る必要があるので第７図に示すスロットルセンサ１８に
よりアクセルの動きをモニタしている。スロットルセン
サ１８の出力が変動するとアクセル操作条件が変動した
と判定され調整ステップが中断されるとともに、操作モ
ニタ２１の「調整中です。・・・」の表示が消灯するの
でステップ１００３に戻って再操作が必要となる。調整
開始条件が成立していればステップ１００８．１００９
により操作モニタ２１の表示灯で調整中のシリンダ番号
を表示する。ステップ１０１０において各シリンダの燃
料噴射パルス幅を個別に順次変化させる。

各シリンダへの燃料噴射パルス幅は Ｔｐ１＝ＫｚＸＴＰ　　　　　（＃１シリンダ）ＴＰＺ
：に２ＸＴＰ　　　　　（＃２シリンダ）Ｔｐｍ−ｔ＝
Ｋｍ−ｚＸＴＰ　　　（＃ｍ−１シリンダ）Ｔ　ｐ　ｍ
　＝　Ｋ　ｍ　Ｘ　Ｔ　Ｐ　　　　　（＃　ｍシリンダ
）ここで に１〜に、二個別の調整係数 ＴＰ　　：基本噴射パルス幅 上式においてＴＰは基本値であり、第７図に示す空気流
量計３の出力値とエンジン回転数とから算出され全シリ
ンダに対し共通の値とする。シリンダ個別の燃料噴射パ
ルス幅調整係数に１〜に、は本来１．０　　となるべき
ものであるが、燃料噴射弁１３の燃料噴射量特性のずれ
により、空燃比調整のため適当数を選定する。再び第２
図のステップ１０１０において、上記５１１整係数Ｋ　
１−　Ｋ−のうち調整中のシリンダ番号に対応した調整
係数Ｋを選定し、コントロールユニット１５の制御によ
り、中心値１．０　　をもとに上限、下限節ＦＩＢｔｉ
まで一定の刻み値で変化させる（例えばに＝０．８５〜
１．２０の範囲を０．０５の刻みの如く変化させる）。

つぎにステップ１０↓１において、調整係数Ｋを変化さ
せるごとに、エンジン回転数および第５図に示す如く空
燃比センサ１９の処理された出力波形の振幅値Δ■２お
よび振幅の平均値をコントロールユニット１５のＭＰＵ
演算処理回路に読込む。

ステップ１０１２において、調整係数Ｋを変化させたと
きの空燃比変化の状況から最適調整係数を選定する。第
５図で調整した如く個別のシリンダ空燃比を変化させる
と空燃比センサの出力値も変化する。個別のシリンダに
対して調整係数Ｋを変化させ、空燃比センサの出力によ
り （１）平均値が最も大となる （２）回転数が大きい （３）振幅Δ■２が小さい の優先順位で比較を行い、最も満足度の大きい調整係数
Ｋを、その調整領域（エンジン回転数Ｎ。

噴射パルス幅ＴＰ）における調整対象シリンダに対する
最適調整係数にとして選定し、第３図に示すマツプの該
当領域の格子点部にデータを書き込む。

１番目のシリンダに対し調整係数に工を決定したのち、
ステップ１０１０〜１０１２により２番目のシリンダに
対する調整係数Ｋｚ　、以下ｍ番目のシリンダに対する
調整係数に、を定める。全シリンダに対し調整係数Ｋを
定める処理が終了するとステップ１０１５により操作モ
ニタ２１に調整終了の旨の表示を行い、一連の空燃比合
せ調整作業を完了する。あとは必要に応じて、他の運転
領域（エンジン回転数Ｎ、噴射パルス幅ＴＰ）で調整作
業を第２図に示す処理手段を繰返し実行すれば良い。第
６図に一実施例の効果を示す。４シリンダエンジンを無
負荷１２０Ｑｒｐｏ＋の運転条件で１回目の調整、２回
目の調整の結果を、各シリンダの空燃比実測値で示した
ものである。調整前のものに比べ調整後の空燃比がシリ
ンダ間のばらつきが改善されていることを示している。

〔実施例〕

以下１本発明の実施例について説明する。本発明を実施
した電子制御燃料噴射装置のシステムを示す第７図およ
び第８図において、空気はエアクリーナｌの入口部２か
ら入り、吸入空気量を検出する空気流量計３．ダクト４
．空気流量を制御する絞り弁を有するスロットルボディ
５を通り、コレクタ６に入る。ここで空気は内燃機関７
の各吸気管８に分配され、シリンダ内に吸入される。−
方、燃料は燃料タンク９から燃料ポンプ１０により燃料
圧力ダンパ１１．燃料フィルタ１２．インジェクタ１３
．燃料圧力レギュレータ１４が配管されている燃料系に
供給される。燃料は前記レギュレータ１４により一定に
調圧され、各シリンダに対応して設けられたインジェク
タ１３から前記吸気管８内に噴射される。また前記空気
流量計３からは、吸入空気量を検出する信号が出力され
、この出力はコントロールユニット１５に入力されるよ
うになっている。前記スロットボディ５の絞り弁はアク
セルペダルの操作により開閉するが、この絞り弁の開度
を検出するスロットルセンサ１８が取付けられており、
センサからの信号出力はコントロールユニット１５に入
力されるようになっている。内燃機関７の本体には、冷
却水温の温度センサ２０が取付けられている。ディスト
リビュータ１６は点火コイル１７により発生した高圧を
図示されない点火プラグに供給する機能を有するほかに
、クランク角センサを内蔵しており。

燃料噴射時期や点火時期の基準信号および回転数を検出
する信号が出力される。空燃比センサ１９は、内燃機関
７から排出される排気ガスの濃度に応じた信号を出力す
る。上記の各センサからの信号出力はいずれもコントロ
ールユニット■５に入力されるようになっている。コン
トロールユニット１５は、第８図に示すように、ＭＰＵ
、ＲＯＭ。

Ａ／Ｄ変換器、入力回路を含む演算装置で構成され、空
気流量計３の出力信誇やディストリビュータ１６の出力
信号などにより所定の演算処理を行い、この演算結果で
ある出カイ４号により前記インジェクタ１３を作動させ
、必要な量の燃料が各吸気管に噴射される。ここで前述
のインジェクタ１３は各シリンダに対応して設けられ、
コントロールユニット１５からの制御信弓・により個々
のインジェクタエ３の燃料噴射量を変えられるようにな
っている。また空燃比センサ１９は各シリンダ排気管の
集合部に１個が設置され、かつその出力は第１図に示す
如く２系統に分割される。操作モニタ２１は、常時はコ
ントロールユニット１５に接続されず、空燃比調整作業
を行うときなど必要に応じて接続される。第９図は操作
モニタ２１の表面パネルを示したものである。切替Ｓｗ
は常時はＯＦＦ位置とし、空燃比調整作業を行うとき「
調整」に切替える。またエンジンの運転状態を示すため
回転数Ｎおよび噴射パルス幅ＴＰの値を示す表示部を設
けている。また他の３個の表示部「調整中です。・・・
」、「○」シリンダ調整中です、「調整終了しました」
を設けており、これらの表示はすべてコントロールユニ
ット１５からの信号を受けて点灯する。

第１０図は調整作業を行うときの状況を示し、コントロ
ールユニット１５と操作モニタ２（とが接続され、車両
がシャシーダイナモ２２の上に設置されている。

〔発明の効果〕

本発明によれば単一の空燃比センサ１９の出力を判定す
ることにより、各シリンダの空燃比を合せるよう調整す
ることが可能である。とくに空燃比を合せる運転領域、
負荷領域をエンジン回転数Ｎおよび噴射パルス幅ＴＰの
格子点組合せにょるマツプ領域設定とし、その各々の領
域において各シリンダの空燃比合せ調整を行うことが可
能である。各領域において各シリンダごとの最適調整係
数設定または必要に応して、特定の運転状態でのみ空燃
比を合せる調整を行うことにより、円滑な運転状態が得
られることになる。また本発明の応用例として、空燃比
センサ１９を単一でなく、複数気筒のシリンダに対し１
個の割合で設け、それぞれの空燃比センサ出力を使用し
て（それぞれの空燃比センサの属する）、シリンダ群の
空燃比調整作業を行うことも可能である。さらに実施例
で説明した第２図の処理手順においてステップ１００２
および１００３に示す如く操作者がシャシーダイナモ２
２を手動で操作するのに代え自動で操作する方法として
も本発明の効果は変らないことは言うまでもない。自動
化する手段としては例えば第１０図においてコントロー
ルユニット１５とシャシーダイナモ２２の制御部とを電
気的に接続することにより、第３図に示すマツプ格子点
のエンジン回転数Ｎおよび噴射パルス幅ＴＰの運転条件
となるよう車両のアクセル操作、シンシーダイナモ２２
の負荷設定を電気的に制御させれば良く容易に実施可能
である。さらには第２図のステップ１０１２において最
適係数Ｋを選定するとき、空燃比センサ出力の平均値、
振幅値ΔＶ２あるいは回転数の値のうちどれを優先させ
て判定を行うかの条件切替を運転状態を示すマツプ領域
ごとに使いわけることも容易に実施可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による空燃比センサ出力を２系統に分割
した回路の説明図、第２図は本発明による空燃比センサ
出力電圧比較で各シリンダの空燃比合せを行う制御の流
れ図、第３図はエンジン負荷状態の領域を示す図、第４
図は空燃比センサの出力の例を示す説明図、第５図はバ
ンドパスフィルタ、実効値変換回路を経由した空燃比セ
ンサの出力の例を示す説明図、第６図は本発明による調
整結果を示す説明図、第７図は本発明の一実施例を示す
電子制御燃料噴射システムの構成図、第８図は同じくブ
ロック図、第９図は同じく操作モニタのパネル正面図、
第１０図は同じく調整時のセット状態を示す説明図であ
る。 ↓３・インジェクタ、１５・・・コントロールユニット
、１８・・・スロットルセンサ、１９・・・空燃比セン
竿 図 番 国 第 工ンジ”ン回東Ａ汝Ｎ（トＦ％） 第４０ 第 り （２） （（Ｌ）　／ｉ’シリン７°゛止キロ午ル）＋ｌ今定シ
リンク　蓑隼蒔 第 当初 （訓瞥扇） １＠呂 鋼竪佼 ２＠呂 調整↑（

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、各シリンダに対応してインジェクタを設置し、吸入
   空気量を計測し、かつ各シリンダ排気管集合部に設けら
   れた空燃比センサの出力により空燃比フィードバック制
   御を行う電子制御燃料噴射システムを使用した内燃機関
   において、 （１）単一の空燃比センサまたは複数シリンダに対し１
   つの空燃比センサを設け、 （２）上記空燃比センサ出力を空燃比フィードバック制
   御に使用する入力取込み回路とは別の入力取込み回路を
   設け、 （３）この入力取込み回路はバンドパスフィルタ、実効
   値変換回路を構成し、これらの両方又は少なくとも一方
   を設け、 （４）この入力取込みによつて得られた前記空燃比セン
   サの出力を、出力平均値および出力振れ幅の値で取込む
   ようにシステムを構成し、（５）各シリンダに対する燃
   料噴射パルス幅を個別に変られるよう、複数のシリンダ
   に共通する基本燃料噴射パルス幅に対し調整係数を使用
   し、個別の燃料噴射パルス幅を演算処理するシステムを
   構成し、上記調整係数を一定の範囲において順次変化さ
   せるよう制御を行い、（６）このときの空燃比センサ出
   力の出力平均値および出力振れ幅の値を取込み、調整係
   数の変化範囲内で出力平均値が最大となる調整係数およ
   び出力振れ幅が少となる調整係数を各シリンダごとに順
   次、選定する制御を行い、（７）かつこの選定制御を、
   内燃機関の運転状態に応じて行うよう、回転数と噴射パ
   ルス幅とを各々格子点として構成されたマップ領域で行
   う、 ことを特徴とする電子制御燃料噴射システム。