JPH04128527A - 内燃機関の燃料供給装置 - 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】 〈産業−Ｆの利用分野〉 本発明は、空燃比を気筒毎に最適に制御する内燃機関の
燃料供給装置に関する。

〈従来の技術〉 この種の内燃機関として、特開昭５８−１４８９３２号
公報及び特開昭５８−２３２４５号公報等に示すような
ものかある。

すなわち、吸気弁の近傍に、機関回転に同期して開閉す
る弁を設け、この弁の開閉により燃焼室に導入される吸
入空気流量を制御してボンピングロスを低減するように
している。

また、各気筒の機構部のシール性や製造誤差により各気
筒の吸入空気流量にばらつきか発生すると各気筒の空燃
比にはらつきか発生するため、これを解消するために各
気筒の吸気ボートの吸気圧力を検出しこの検出圧力に基
づいて燃料供給量を気筒毎に補正するものか提案されて
いる（特開昭６２−１０１８６８号公報参照）。

〈発明か解決しようとする課題〉 しかし、このものては、気筒間の空燃比のばらつきは抑
制できるか各気筒に吸気圧力センサを設ける必要かあり
コスト高になるという不具合がある。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたものて、気
筒間の空燃比のばらつきを抑制しつつコストの低減化を
図れる内燃機関の燃料供給装置を提供することを目的と
する。

〈課題を解決するための手段〉 このため、本発明は第１図に示すように、気筒毎に絞弁
と燃料供給手段Ａとを備えるものにおいて、機関運転状
態に基づいて燃料供給量を設定する燃料供給量設定手段
Ｂと、前記燃料供給手段Ａの燃料供給作動時における絞
弁下流の吸気圧力を機関運転状態に基づいて推定する吸
気圧力推定手段Ｃと、推定された吸気圧力に基づいて前
記設定された燃料供給量を補正する燃料供給量補正手段
りと、補正された燃料供給量に基づいて推定された気筒
の前記燃料供給手段Ａを駆動制御する駆動制御手段Ｅと
、を備えるようにした。

〈作用〉 このようにして、燃料供給手段の燃料供給作動時の吸気
圧力を推定し、この推定値に基づいて燃料供給量を補正
することにより、気筒毎に空燃比を最適に制御して気筒
内の空燃比のばらつきを抑制できるようにした。

〈実施例〉 以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図〜第８図は本発明の第１実施例を示す。

第２図において、気筒毎に独立した吸気通路１にはアク
セルペダルの踏込動作に連動するバタフライ式の絞弁２
か吸気弁３と直列に配設されて夫々介装され、各絞弁２
をバイパスするバイパス通路４か夫々形成されている。

前記バイパス通路４には開閉弁５か夫々介装され、開閉
弁５は電磁式アクチュエータ５Ａにより開閉駆動される
。前記アクチュエータ５Ａには制御装置６から制御信号
が入力されている。ここて、前記絞弁２から吸気弁３に
至る吸気通路１の容積は、燃焼室の最大容積（ピストン
が下死点にあるときの燃焼室容積）の約％に設定されて
いる。

前記制御装置６には、クランク角センサ７からのレファ
レンス信号（クランク角度で１８００毎）及びポジショ
ン信号（クランク角度で例えは１０毎）と、各気筒の点
火栓８の底金部に埋込まれた筒内圧センサ（図示せず）
からの筒内圧検出信号と、絞弁２の開度を検出するスロ
ットルセンサ９からの絞弁開度検出信号と、排気中の酸
素濃度がら空燃比を検出する酸素センサ１０からの酸素
濃度検出信号と、か入力されている。

前記制御装置６は、第３図及び第４図のフローチャート
に従って作動し、制御信号をアクチュエータ５Ａに出力
して第２開閉弁５を開閉制御すると共に燃料供給手段と
しての燃料噴射弁１１を駆動制御するようになっている
。

ここでは、制御装置６か燃料供給量設定手段と吸気圧力
推定手段と燃料供給量補正手段と駆動制御手段とを構成
する。

次に作用を第３図及び第４図のフローチャートに従って
説明する。ここで、第３図のフローチャートに示すルー
チンは所定時間（例えば１０ｍ５ｅｃ　）毎に時間同期
によって実行される。ポジション信号の入力毎に実行さ
れる。また、第４図のフローチャートに示すルーチンは
レファレンス信号の入力毎に回転同期によって実行され
る。また、これらルーチンは気筒毎に実行される。

まず、第３図のフローチャートについて説明する。

Ｓｌでは検出された絞弁開度と機関回転速度とに基づい
て、燃料噴射弁１１に供給される燃料圧力と吸気圧力と
の差圧か略一定と仮定したときの基本噴射時間（基本噴
射量）を演算する。

Ｓ２では、演算された基本噴射時間に基づいて、噴射終
了時期か吸気弁の開く少し前の噴射終了クランク角度（
第７図参照）になるように噴射開始クランク角度（第７
図参照）を算出する。

Ｓ３では、検出された絞弁開度と機関回転速度と算出さ
れた噴射開始クランク角度とに基づいて、噴射開始時の
絞弁２下流の吸気圧力（第７図中入点てあって、以下、
噴射開始時吸気圧力と称す）をマツプ検索により推定す
る。具体的には、機関回転速度と噴射開始時クランク角
度とに基づいて絞弁２の全閉蒔における基本噴射開始時
吸気圧力をマツプ（第５図参照）から検索すると共に、
絞弁開度と噴射開始クラシフ角度とに基づいて補正値を
マツプ（第６図参照）から検索する。そして、検索され
た基本噴射開始時吸気圧力と補正値とを加算して、噴射
開始時吸気圧力を求める。

Ｓ４では、検出された絞弁開度と機関回転速度と前記噴
射終了クランク角度とに基づいて、噴射終了時の絞弁２
下流の吸気圧力（第７図中Ｂ点てあって、以下、噴射終
了時吸気圧力と称す。）をマツプ検索により推定する。

具体的には、前記噴射開始時吸気圧力の推定と同様に、
機関回転速度と噴射終了クランク角度とに基づいて絞弁
２の全閉時における基本噴射終了時吸気圧力をマツプか
ら検索すると共に、絞弁開度と噴射終了クランク角度と
に基づいて圧力補正値をマツプから検索する。そし、て
、基本噴射終了時吸気圧力と補正値とを加算し、て、噴
射終了時吸気圧力を求める。

Ｓ５では、Ｓ３及びＳ４にて推定された噴射開始時吸気
圧力と噴射終了時吸気圧力とを平均し、この平均圧力に
応じて、圧力補正値（第７図中Ｃ）を算出する。

次に、第４図のフローチャートについて説明する。

ＳＩＸては、酸素センサ１０により検出された空燃比に
基づいて、比例分を算出する。

Ｓ１２では、酸素センサ１０により検出された空燃比に
基づいて、積分分を算出する。

Ｓ１３ては、Ｓｌｌ及びＳ１２にて算出された比例分と
積分分とを加えて、空燃比を理論空燃比に近つけるへく
空燃比補正値を算出する。

Ｓ１４ては、Ｓ１３にて算出された空燃比補正値を適性
値とすべく定数を乗して空燃比補正値を補正する。

Ｓ１５では、前記Ｓ１にて得られた基本噴射時間と前記
Ｓ５にて得られた圧力補正値と３１４にて得られた空燃
比補正値とを乗じて、燃料噴射時間を算出する。

Ｓ１６ては、Ｓ１５にて算出された燃料噴射時間をドラ
イバーにセットする。これにより、ドライバーは、クラ
ンク角センサ７からの信号に基づいて、クラレフ角度か
前記噴射終了クランク角度になったどきに燃料噴射か終
了するように燃料噴射弁１１の噴射作動を開始させて前
記燃料噴射時間の間噴射作動を継続させ、燃料を絞弁２
下流の吸気通路１に噴射供給する。

Ｓ１７では、検出された機関回転速度に基づいて開閉弁
５の開閉クランク角度を算出する。

Ｓ１８ては、算出された開閉クランク角度をドライバー
にセットする。これにより、ドライバーは、クランク角
センサ７からの信号に基づいて、アクチュエー々５Ａを
駆動制御し、開閉弁５を開クランク角度で開弁させて閉
クランク角度にて閉弁させる。具体的には、圧縮行程か
ら爆発行程において、開閉弁５を開弁させ、吸気行程に
おいて開閉弁５を閉弁させる。このように開閉弁５を開
閉制御すると、絞弁２下流の吸気圧力は、第７図に示す
ように、−燃焼行程毎に吸気弁３か開き始める時点で略
大気圧力になり、その後吸気行程か進行すると共に低下
する。さらに、吸気圧力は、圧縮行程から爆発行程に至
る期間にて大気圧力になるように上昇する。

ここて、各気筒の開閉弁５は、各気筒の筒内圧センサの
検出信号に基づいて、各気筒の出力トルクか略同様にな
るように気筒毎に制御される。

以上説明したように、絞弁２下流の吸気圧力を推定し、
この推定吸気圧力に基づいて基本噴射時間を補正するよ
うにしたので、各気筒の絞弁２若しくは開閉弁５の機構
部等のシール性や製造誤差かあっても、気筒毎に推定吸
気圧力により基本噴射時間か補正されるため気筒間の空
燃比のはらつきを抑制てきると共に各気筒の空燃比を最
適に維持てきる。このとき、吸気圧力を推定できるよう
にしたので、吸気圧力センサを設ける必要かなく、コス
トの低減化を図れる。

次に、前記制御装＠６のハードウェア構成の一例を第８
図に基づいて説明する。

即ち、基本噴射時間計算部６Ａは、機関回転速度と絞弁
開度とに基づいて基本噴射時間を算出し、噴射開始クラ
ンク角度算出部６Ｂと乗算器６Ｃとに出力する。噴射開
始クランク角度算出部６Ｂは、噴射終了クランク角度設
定部６Ｄからの噴射終了クラレフ角度と前記基本噴射時
間とに基づいて噴射開始クラシフ角度を算出し、噴射開
始時吸気圧力推定部６Ｅに出力する。

噴射開始時吸気圧力推定部６Ｅは、機関回転速度と絞弁
開度に基づいて、噴射開始クランク角度における噴射開
始時吸気圧力を推定する。また、噴射終了時吸気圧力推
定部６Ｆは、機関回転速度と絞弁開度とに基づいて、噴
射終了クランク角度における噴射終了時吸気圧力を推定
する。圧力補正算出部６Ｇは、推定された噴射開始時吸
気圧力と噴射終了時吸気圧力とを平均しその平均値に基
づいて圧力補正値を算出する。

また、積分分設定部６Ｈは、酸素センサ１０により検出
された空燃比に基づいて、積分分を設定する。比例分設
定部６Ｉは、検出された空燃比に基づいて、比例分を設
定する。加算器６Ｊは、設定された積分分と比例分とを
加えて空燃比補正値を算出し、乗算器６Ｋに出力する。

乗算器６には、算出された空燃比補正値に定数を乗じて
空燃比補正を補正し、乗算器６Ｃに出力する。

乗算器６Ｃは、前記基本噴射時間と圧力補正値ど空燃比
補正値とを乗して、燃料噴射時間を算出し、ドライバー
６Ｌに出力する。ドライバー６Ｌは、燃料噴射時間に基
づいて燃料噴射弁１１を駆動制御する。

一方、開閉クランク角度算出部６　Ｍは、機関回転速度
に基づいて、開閉弁５の開閉クランク角度を算出し、ド
ライバー６Ｎに出力する。ドライバー６Ｎは、算出され
た開閉クランク角度に基づいて、アクチュエータ５Ａを
駆動制御し開閉弁５を開閉駆動する。

さらに、本実施例においては、前記効果の他ζ二以下の
効果かある。

すなわち、絞弁２をバイパスするバイパス通路４に第２
開閉弁５を気筒毎に配設すると共に、各絞弁２下流の吸
気通路１の容積を燃焼室の最大容積のｉ′２に設定し、
かつ吸気弁３か開く時点の絞弁２下流の吸気圧力を大気
圧近傍になるようＩ：第２開閉弁５を全開させると共に
吸気行程においては第２開閉弁５を所定開度まて閉弁駆
動させるようにしたので、以下の効果かある。

すなわち、吸気弁３か開き始めたときには燃焼室圧力（
吸気通路１の吸気圧力と略同様）大気圧近傍に維持され
るので、ピストンの下降に伴って燃焼室圧力は大気圧か
らアイドル運転時におけるピストン下死点位置での燃焼
室圧力（例えば−５５０〜−５７０ｍ　Ｈｇ　）まて略
直線的に低下する。したかって従来の絞弁制御のみによ
る吸気圧力変化よりもボンピングロスを大幅に低減でき
るため、機関出力を最大限に発揮てきる。また、バイパ
ス通路４の第２開閉弁５を電磁式アクチュエータ５Ａに
より制御するようにしたので従来のものよ１ｌ−）構造
を簡易化できる。

ここで、絞弁２から吸気弁３に至る吸気通路１の容積を
、燃焼室の最大容積の１・２以下に設定する理由を説明
する。前記燃焼室の最大容積をＡと設定し、絞弁２から
吸気弁３に至る吸気通路１の容積をＢと仮定し圧縮比を
１　／　１０と仮定し、またアイドル運転時のピストン
下死点位置における燃焼室圧力（吸気圧力）を−４５６
ｍｍＨｇ（高回転型のエンノシてはバルブオーバーラツ
プ期間か大きいのてこの程度の値Ｉこなる）と仮定して
説明する。

すなわち、ビス１′ン上死点上死点における吸気通路１
と燃焼室との総、容積は（Ａ／１０＋Ｂ）となり、また
ピストン下死点上死点における吸気通路ｌと燃焼室との
総容積は（Ａ＋Ｂ）となる。かかる状態で大気圧（１気
圧）から−４５０ｍｍＨｇ　（０，４気圧）に燃焼室圧
力及び吸気圧力か変化するときには（Ａ／Ｎｏ千Ｂ）／
　（Ａ＋Ｂ）＝０．４となり、これを解くとＡ＝２Ｂと
なる。

したかって、前記吸気通路１の容積か燃焼室の最大容積
の約１・２以下のときに、アイドル運転時等の低貨荷運
転時ポジビレクロスを低減して最適なビス（・ン下死点
位置における燃焼室圧力を確保てきるのである。

次に、本発明の第２実施例を第９図のフローチャー）へ
に従って説明する。尚、本実施例は吸気圧力の推定を計
算により行うものであり、具体的な構成は第１実施例と
同様であるので、第２図と同一符号を付して説明する。

また、このルーチンはボシショニ２信号の入力毎に実行
される。

Ｓ２１ては、クランク角センサ７からのし・ファレ二、
ス信号とポジション信号とに基づいて、吸気弁：３及び
排気弁のリフト量を演算する。

３２２では、絞弁２の前後差圧に基づいて、絞弁２下流
の吸気通路１　（以下、単にボートと略す）の単位行面
積当たりの流入空気値を求める。具体的には、前記前後
差圧に基づいて流入空気値をマツプから検索し、この流
入空気値を補間計算して求める。

Ｓ２３では、前記流入空気値に基づいて、バイパス通路
４を流オ］る実流入空気値と絞弁開度に対応し２て絞弁
２を通過する推定流入空気値と、を算出する。

Ｓ２４では、Ｓ２３で算出された推定吸入空気流量と、
後述する燃焼室に吸入される流量とからボート容積に充
填される推定吸入空気流量を求める。

Ｓ２５では、算出された推定吸入空気流量とボート容積
とに基づいて、ボート内圧力（推定吸入空気流量／′ボ
ート容積）を演算して推定する。

Ｓ２６では、演算されたボート内圧力と、筒内圧力上レ
サにより検出された燃焼室圧力と、の差圧に基づいて、
単位行面積当たりの流入空気値をマツプ検索等により求
める。

Ｓ２７では、前記Ｓ２１にて求められた吸気弁３のＪフ
ト■（吸気弁の開口面積）と前記Ｓ２６にて求められた
流入空気値とに基づいて、燃焼室に吸入される推定吸入
空気流量を演算する。

３２８では、Ｓ２７にて演算された推定吸入空気流量と
燃焼室容積とに基づいて、燃焼室圧力（推定吸入空気流
量７／燃焼室容積）を演算する。

Ｓ２９では、Ｓ２８にて演算された燃焼室圧力と排気通
路の圧力との差圧に基づいて、単位行面積当たりの流出
値をマツプ検索等により算出する。

Ｓ３０ては、Ｓ２９にて算出された流出値と３２１にて
求められた排気弁のリフト量（排気弁の開口面積）とに
基づいて、排気通路に流出される推定排出空気流量を演
算する。

Ｓ３１では、クランク角センサ７からのしフ了しニス信
号とボジョノヨン信号とに基づいて現在のクランク角度
か噴射開始クランク角度か否かを判定し、ＹＥＳのとき
にはＳ３２に進みＮＯのときにはＳ３３に進む。

Ｓ３２では、Ｓ２５にて推定された噴射開始時のボート
圧力をＲＡＭに記憶する。

Ｓ３３ては、現在のクランク角度か噴射終了クランク角
度か否かを判定し、ＹＥＳのどきにはＳ３４に進みＮＯ
のときにはルーチンを終了させる。

Ｓ３４ては、Ｓ２５にて推定された噴射終了時のボー１
〜圧力をＲＡＭに記憶する。

このようにして、記憶されたボート圧力により基本噴射
時間を補正して燃料噴射時間を算出する。

〈発明の効果〉 本発明は、以上説明したように、燃料供給手段の作動時
における絞弁下流の吸気圧力を推定し、この推定値に基
づいて燃料供給量を補正するようにしたので、絞弁の急
激な変化に対して、また、絞弁等のノ′−ル性のはらつ
きゃ製造誤差か気筒間において発生しても気筒間の空燃
比のばらつきを抑制できると共にコストの低減化をも図
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のりし−ム対応図、第２図は本発明の第
１実施例を示す構成図、第３図及び第４図は同上のフロ
ーチャー１へ、第５図〜第７図は同上の作用を説明する
ための図、第８図は同上のハードウェア構成図、第９図
は本発明の第２実施例を示すフローチャートである。 １・・・吸気通路　　２・・・絞弁　　３・・・吸気弁
５・・−開閉弁　　６・・・制御装置　　７・・・クラ
ンク角センサ　　９・・・スロットルセンサ　　１１・
・・燃料噴射弁 特許出願人　日産自動車株式会社 代理人　　弁理士　笹　島　　富二雄 第３図 ァ団、。顎卵　　　　　　　　□ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 気筒毎に絞弁と燃料供給手段とを備える内燃機関におい
   て、機関運転状態に基づいて燃料供給量を設定する燃料
   供給量設定手段と、前記燃料供給手段の燃料供給作動時
   における絞弁下流の吸気圧力を機関運転状態に基づいて
   推定する吸気圧力推定手段と、推定された吸気圧力に基
   づいて前記設定された燃料供給量を補正する燃料供給量
   補正手段と、補正された燃料供給量に基づいて推定され
   た気筒の前記燃料供給手段を駆動制御する駆動制御手段
   と、を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置
   。