JPH04143431A - エンジンの燃料噴射時期制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明はエンジンの燃料噴射時期制御装置、特に運転
状態に応じてバルブリフト特性を変えうる装置を備える
ものに間する。

（従来の技術） いわゆるＭＰＩ方式の電子制御燃料噴射システムがある
（たとえば（株）大河出版発行「カーエレクトロニクス
」林田洋〜Ｍ第４７頁ないし第５６頁参照）。

各種センサがらの入力信号によりマイクロコンピュータ
はそのメモリに記憶されたプログラムにしたがって最適
な燃料噴射量を求め、この噴射量に対応してインジェク
タのツレ／イドコイルへの通電時開を決定することによ
り、最適噴射量を吸気ボートに向けて噴射する。この場
合、通常の噴射タイミングは、エンジンの１回転に１回
であり、クランク角センサからの基準位置信号（６気筒
エンジンでは１２０°信号）に基づいて行なわれる。

つまり、６気筒エンジンでは１２０°信号の３回ごとの
入力に対し１回の等間隔でインジェクタに駆動パルスを
出力する。

燃料噴射量の構成は“基本噴射量＋各種増量補正量１で
ある。この場合に、インジェクタに作用する燃料圧力を
一定に保持させると、噴射量がインジェクタの開弁パル
ス幅に対応するので、通常時の噴射パルス幅Ｔｉは次式
による。

Ｔｉ＝Ｔｐ・（１＋ｃｏ）・ａ十Ｔｓ 同式において、基本噴射パルス幅Ｔｐはエア７０−メー
タにより検出される吸入空気量Ｑａとエンノン回（数Ｎ
ｅとがら決定される値（基本噴射量相当）、Ｃｏはエア
７０−メータ以外のセンサがら入力される各種の運転条
件に応じて基本噴射パルス幅Ｔｐを増量補正するための
補正係数、ａは空燃比のフィードバック補正係数、Ｔｓ
はバッテリ電圧に基づく無効パルス幅である。

（発明が解決しようとする！ＩＩＩ） ところで、このような装置では、燃料の噴射開始時期あ
るいは噴射終了時期がエンジン回転に同期して、一定の
クランク角位置に定められている。

これは、１つのバルブリフト特性だけを有するエンノン
にあっては、吸気バルブの開く時期が常に同じクランク
角位置にくるからであり、噴射燃料のすべてがシリング
へと吸入されるように、その吸気バルブの開時期よりも
少し前に噴射を終了させればよいからである。

しかしながら、異なるバルブリフト特性を有する、いわ
ゆる可変動弁装置を備えるエンジンにあっても、バルブ
リフト特性に関係なく噴射時期が一定であると、吸気バ
ルブの開時期が、たとえば噴射終了時期よりも早くなっ
たり、噴射終了時期よりずっと遅れることがあり、これ
らの場合に噴射燃料をすべてシリンダに吸入させること
ができずに空燃比をリーンにしてしまったり、あるいは
加速時に応じられなくて空燃比のリーン化によりトルク
の落ち込みやエミッシ履ンの増加を招くのである。

そこでこの発明は、燃料の噴射終了時期と吸気バルブの
開時期との相対位置関係が一定に保たれるように、吸気
バルブの開時期の切換に合わせて噴射時期を変更するこ
とにより、可変動弁装置を備えたエンジンにあっても、
燃料の噴射時期を最適なものとするＫＭ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） この発明は、第１図で示すように、バルブリフト特性を
異ならせる少なくとも２つのカムと、これらのカムを切
換えうる機構とからなる可変動弁装置６２と、エンジン
の負荷相当量（たとえばアクセルベグル操作量）を検出
するセンサ６３と、二のセンサ検出値に基づいで定まる
運転条件に応じたカムを選択する手段６４と、この選択
により前回選択したカムと相違する場合には今回選択し
たカムに切換えられるように前記可変動弁装置６２に切
換信号を出力する手段６５と、使用中のカムにより定ま
る吸気バルブの開時期よりも一定期開だけ早い位置を燃
料の噴射終了時期ＩＴＥＮＤとして各カムごとにあらか
じめ設定する手Ｐｉ６６と、現に使用しているのはどの
カムであるのかを判定する手段６７と、この判定された
カム用の燃料の噴射終了時期ＩＴＥＮＤを前記設定手段
６６に設定されている中から選択する手段６８と、エン
ジンの回転数Ｎｅを検出するセンサ６９と、このエンジ
ンの回転数Ｎｅと前記エンジンの負荷相当量（たとえば
吸入空気量）に基づいて基本噴射量Ｔｐを計算する手段
７１と、前記燃料の噴射終了時期ＩＴＥＮＤよりもこの
基本噴射量Ｔｐに相当する噴射期間だけ早い時期を燃料
の噴射開始時期ＩＴＳＴＡＲＴとして設定する手段７２
と、この燃料の噴射開始時期ＩＴＳＴＡＲＴと前記噴射
終了時期ＩＴＥＮＤの信号を出力する手段７３と、これ
らの噴射時期信号を受けて燃料を吸気系に噴射する装置
７４とを設けた。

（作用） たとえば可変動弁装置６２に燃費重視カムと動力重視カ
ムとの２つのカムが備えられ、切換信号出力手段６５に
より燃費重視から動力重視のカムへと切換えられる場合
でみると、この切換に合わせて、選択手段６８では現在
使用されているカム（つまり動力重視のカム）に合った
燃料の噴射終了時期ＩＴＥＮＤが選択される。切換後の
動力重視カムによれば、吸気バルブの開く時期が燃費重
視のカムに対するよりも早められるので、この場合の噴
射終了時期ＩＴＥＮＤは、その吸気バルブの開時期より
も一定期間だけ前にくるように変更される。

逆に、動力重視から燃費重視のカムに切換えられると、
吸気バルブの開時期が遅くなるので、これに合わせて、
その開時期よりも一定期間だけ前に燃料の噴射終了時期
がくるように、燃費重視のカムに対するよりも噴射終了
時期が遅くされる。

つまり、カムが切換えられても、燃料の噴射終了時期と
吸気バルブの開時期との闇に一定の相対位１＆開係が保
たれる。

（実施例） 第２図と第３図で示した可変動弁装置はいわゆるエンド
ピボット式のもので、その構成自体はすでに提案されて
いる。

２１は燃費重視の第１カム、２２と２３は動力重視の第
２．第３カム、２４は吸気バルブ（または排気パルプ）
、２５はカム７才ロア部をローラ２６とし、このローラ
２６が第１カム２１と接する、いわゆるローラロッカー
アーム（後述するサブロッカーアームに対してはメイン
ロッカーアームとなる）、２７はロッカーシャ７Ｆであ
る。

メインロッカーアーム２５には、シャフト３０を介して
２つのサブロッカーアーム２８．２９が揺動自在に支持
され、一方のサブロッカー７−ム２８には第２カム２２
が、他方のサブロッカー７−ム２９には第３カム２３が
それぞれ摺接される。

ただし、サブロッカーアーム２９（２８についても）は
パルプ２４と接する部位を持たず、第３図のように、ロ
ストモーシ１ンスプリング３１の弾性力によりカムから
離れないようにされている。

一方のサブロッカーアーム２８の揺動部位には円柱状の
ビン３２が、またメインロッカーアーム２５にもビン３
２と軸心を同じくしかつ同径のビン３４がそれぞれロッ
カーシャフト方向に摺動自在に設けられ、リターンスプ
リング３６により常時は第２図において下方に付勢され
、図示状態にある。この状態では、一体に形成されたカ
ム２１〜２３が口重すると、第１カム２１にしたがって
メインロッカーアーム２５が揺動し、吸気バルブ２４が
開閉される。

この状態からビン３４の収まる油圧室３８に油通路４０
を介して作動油が導かれると、カムのベースサークル域
でリターンスプリング３６に抗し２つのビン３４．３２
がともに第２図において押し上げられ、サブロッカーア
ーム２８がメインロアカーアーム２５に対して（し刺し
状態となる。二のくし刺し状態では、メインとサブの両
口ツカ−アーム２８．２５が一体的に動作するので、バ
ルブリフト特性は第２カム２２にしたがう、つまり、バ
ルブリフト特性が動力重視に切換えられ、発生するトル
クが増やされる。第５図に各カム２１〜２３の全開性能
を示す。

他方のサブロッカーアーム２９についてもその構成は一
方のサブロッカーアーム２８と同様である。

なお、カム２１〜２３はそれぞれ部分負荷時、低速高負
荷時、高速高負荷時においてそれぞれ要求されるバルブ
リフト特性を満足するように異なるプロフィールを持ち
（第４図参照）、共通のカムシャ７Ｆに一体に形成され
ている。

上記油圧室３８．３９への油圧の切換は、第６図に示し
た２つのソレノイドパルプ４５．４６により行なわれる
。各ソレノイドバルブ４５．４６はいずれも常閉のタイ
プで、コントロールユニット５１からのＯＮ信号により
図示のように一方のツレ／イドバルブ４５が開かれると
、第２カム２２を働かせるための油圧室３８へとオイル
ポンプからの作動油が導かれ、また一方のパルプ４５を
閉じ他方のバルブ４６を開くことにより、今度は第３カ
ム２３を働かせるための油圧室３９に作動油が導かれる
。

第６図において、マイクロコンピュータからなるコント
ロールユニット５１には、エンジン回転数Ｎｅを検出す
るセンサ（たとえばクランク角センサ）５２、アクセル
ペダル操作量（エンジン負荷相当量）αを検出するセン
サ５３、スロー／　）ル闇度ＴｖＯを検出するセンサ５
４からの信号が入力され、コントロールユニット５１で
は、２つのツレメイドバルブ４５．４６にＯＮ、ＯＦＦ
信号を出力することによりカム２１〜２３の切換を行う
とともに、カムの切換に応じて目標スロットル開度を求
め、これをサーボ駆動回路５５に目標タイミングで出力
してスロットル制御を行う。

前記サーボ駆動回路５５は、スロットル開度センサ５４
により検出された実際のスロットル開度がＣＰＵから出
力される目標スロットル開度と一致するように両開度の
偏差に応じてスロットルバルブ５７に連結されたサーボ
モータ５６を正逆転駆動する。

また、スロットルバルブ５７よりも上流位置に設けたエ
ア７０−メータ５８からの空気量信号もコントロールユ
ニット５１に入力され、フントロールユニット５１では
、このエア７０−メータにて検出される吸入空気量Ｑａ
とエンジン回転数Ｎｅに基づいて燃料の噴射量と噴射時
期を求め、これに応じた駆動パルスを、各気筒の吸気ポ
ートに設けたインジェクタ５９に出力する。

さて、１番気筒を代表にとってその吸気バルブの開閉時
期と燃料の噴射時期との関係を考えると、燃料の噴射終
了時期は、吸気バルブの開く直前の位置にくることが、
最新の運転情報を用（・で計算した噴射量をシリンダへ
と吸入させることができるので、望ましい。この場合の
噴射終了時期から吸気バルブの開時期までの期間なΔｔ
とすると、このΔｔは第１２図で示したように、バルブ
リフト特性（上方に第２カムによる場合を、下方に第１
カムによる場合を示す）が相違しても同じでなければな
らない。

したがって、異なるバルブリフト特性を有するエンノン
においては、吸気バルブの開時期が変化しても、噴射終
了時期から吸気バルブ開時期までの期間Δｔが同一とな
るように、各バルブリフト特性より定まる吸気バルブ開
時期に対応させて、燃料の噴射終了時期を定める必要が
ある。

こうした噴射終了時期の設定を行わせるため、第７図な
いし第９図の７０−チャート（第７図はカムの切換制御
、第８図は燃料の噴射量制御、第９図は燃料の噴射時期
制御のためのルーチンで、第７図は所定の時間ごと、第
８図と第９図はクランク角に同期してそれぞれ実行され
る。）が作られている。

これらの７０−チャートを用いて、この例の作用を説明
すると、そのときの運転条件により、３つあるカムのう
ちいずれのカムを使うのかはマツプにしてあらかじめ定
めてあり、このマツプを第１０図に示す。

このマツプを参照するため、ステップ１でアクセルペダ
ル操作量（エンジン負荷相当量）ａとエンジン回転数Ｎ
ｅを読みこみ、これらから定まる運転条件に対する最適
なカムポジシａンを、第１０図のマツプより求める（ス
テップ２）。

ステップ３では、前回求めたカムボジシａンと同じであ
るかどうかをみて、同じでなければカムを切換える場合
であると判断し、今回求めたカムボノシ１ンとなるよう
に、カム切換信号を出力する（ステップ４）。

一方、第８図のルーチンでは、まずエア７０−メータに
て検出される吸入空気量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅとか
ら基本噴射量（基本噴射パルス幅）Ｔ　ｐ（＝　Ｋ−Ｑ
　ａ／　Ｎ　ｅ）を計算しくステップ１２）、この基本
噴射量Ｔｐを次式により他の運転条件に応じて補正して
、１噴射当たりの燃料噴射量（燃料噴射パルス幅）Ｔｉ
を求める（ステップ１３）。

Ｔｉ＝Ｔｐ（１＋Ｃｏ）十Ｔｓ ただし、開式においてＣｏは水温増量補正係数などの各
種増量補正係数、Ｔｓはバッテリ電圧に基づく無効分で
ある。

第９図のルーチンではこの噴射量の演算と並行して、現
在使用中のカム用の噴射終了時期マツプを選択する（ス
テップ２１）、メモリに格納される噴射終了時期マツプ
の特性を第１１図に示すと、燃費重視の第１カムよりも
動力重視の第２．第３カムのほうが吸気パルプの闇か始
めの時期が早いので、これに合わせて、第１カムよりも
第２．第３カムのほうがその噴射終了時期を進角側に設
定している。

そして、第１１図の特性の中から、現カムに対して選択
したマツプを参照して、そのときのエンジン回転数Ｎｅ
に応じた噴射終了時期ＩＴＥＮＤを求める（ステップ２
２）。

なお、現在どのカムを使用しているかは、ステップ２で
のカムポジションの選択結果とステップ４でのカム切換
の実行結果とから判断しても良いし、カムポジションセ
ンサからの信号を用いることもできる。

こうして求めた噴射終了時期ＩＴＥＮＤよりもステップ
１３で決定した噴射量（噴射期間）Ｔｉだけ早い時期を
燃料の噴射開始時期ＩＴ５．＾ＲＴとして決定する（ス
テップ２３）、なお、Ｔｉが時間単位（たとえば−Ｓｅ
ｅ″Ｃｈ設定されるのであれば、これをそのときのエン
ジン回転数Ｎｅを用いてクランク角単位に変換した値を
用いる。

この噴射開始時期ＩＴＳＴＡＲＴと噴射終了時期ＩＴＥ
ＮＤを出力インター７エースのレノスタにセットする（
ステップ２４）。

たとえば、燃費重視の第１カムにより、吸気パルプが、
第１２図の下方のように排気上死点（排気ＴＤＣ）より
も後ろで開かれるとすれば、カムが動力重視の第２カム
に切換えられた後は、充貫効率を高めるため排気上死点
よりも前で開かれる。

この場合に、第２カムに切換えられた後も、第１カムと
同じ時期に噴射を終了したのでは、吸気パルプが開くま
でに噴射を終わらせることがでかす、そのために噴射燃
料をすべてシリングに吸入させることができなくなって
空燃比がリーン化する。

その一方で、逆に第２カムから第１カムに切換えられた
後に、第２カムと同じ時期に噴射を終了するのであれば
、噴射燃料のすべてをシリンダに吸入させることができ
る。しかしながら、この場合は、吸気パルプの開く直前
まで噴射の終了な遅らせると、より新しい運転情報を用
いて噴射量を計算することができるのにそれをせず、古
い運転情報のままで噴射量を計算してしまうことになる
ので、加速時に即応することができず、空燃比がリーン
化してトルクの落ち込みやエミッシａンの増加を招く。

これに対してこの例では、まず第１カムより第２カムに
切換えられた後は、吸気パルプの開く時期が早くなるの
に合わせて、噴射終了時期もその吸気パルプの開時期よ
りも一定期間Δｔだけ前へと早められる。これにより、
カム切換後も噴射燃料のすべてをシリンダに吸入させる
ことができ、空燃比のり−ン化を防ぐことができる。

また、第２カムから第１カムへの切換により吸気パルプ
の開く時期が遅くなると、この場合も噴射終了時期が、
その遅れた吸気パルプの開時期よりも一定期閏Δｔだけ
前にくるように、噴射終了時期が遅らされる。このため
、最新の運転条件を噴射量演算の中に織り込むことがで
き、加速時の空燃比のリーン化を防止して、トルクの落
ち込みやエミッシａンの増加を防ぐことがでかる。

言い替えると、１つの噴射終了時期しか持たないと、そ
の噴射終了時期では合わなくなるバルブリフト特性に移
った場合に、空燃比のリーン化により失火したりエミッ
シ１ンが増大したりするのであるが、現在使用中のカム
による吸気パルプの開時期に適合する噴射時期へと変更
することで、燃料の噴射時期と吸気パルプの開時期との
相対位置関係を一定に保ち、最新め運転条件から決定さ
れる燃料のすべてをシリングに吸入させて、空燃比への
影響を小さくすることができるのである。

実施例では、第１カムと第２カムで説明したが、＠２カ
ムと第３カムの間でも同様である。また、多気筒エンジ
ンでは気筒別に燃料の噴射時期（ＩＴＥＮＤ？　ＩＴ５
１＾ＲＴ）を設定することがで終る。

なお、第１図との関係では、ステップ２がカム選択手ａ
６４、ステップ３，４が切換信号出力手段６５、ステッ
プ１２が基本噴射量計算手段７１、ステップ２１と２２
が噴射終了時期選択子Ｆｉ６Ｂ、ステップ２３が噴射開
始時期設定手段７２、ステップ２４が出力手段７３の機
能を果たしている。

（発明の効果） この発明では、バルブリフト特性が切換えられると、そ
の切換により変化する吸気パルプの開時期に合わせて噴
射時期を変更するようにしたため、最新の運転条件から
決定される燃料のすべてをシリングに吸入させることが
でき、可変動弁装置を備えたエンノンにあっても、空燃
比への影響を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のクレーム対応図、第２図は一実施例
の可変動弁装置の乎面図、第３図は第２図のＸ−Ｘ線断
面図、第４図と第５図はこの装置のバルブリフトと全開
トルクの各特性図、第６図は前記実施例の制御システム
図、第７図ないし第９図はこの実施例の制御動作を説明
するための流れ図、第１０図と第１１図はそれぞれカム
ポジションと噴射終了時期のマツプ特性図、第１２図は
同じく作用を説明するための波形図である。 ２１・・・第１カム、２２・・・第２カム、２３・・・
第３カム、２５・・・メインロッカーアーム、２８．２
９・・・サブロッカーアーム、３２〜３５・・・ビン、
３８゜３９・・・油圧室、４５．４６・・・ソレノイド
バルブ、５１・・・コントロールユニット、５２・・・
クランク角センサ（エンジン回転数センサ）、５３・・
・アクセルベグル操作量センサ（エンジン負荷センサ）
、５４・・・スロットル開度センサ、５５・・・サーボ
駆動回路、５６・・・サーボモータ、５７・・・スロッ
トルバルブ、５８・・・エア７０−メータ（エンノン負
荷センサ）、５９・・・インノエクタ（燃料噴射装Ｎ）
、６２・・・可変動弁装置、６３・・・エンノン負荷セ
ンサ、６４・・・カム選択手段、６５・・・切換信号出
力手段、６６・・・噴射終了時期設定手段、６７・・・
現カム判定手段、６８・・・噴射終了時期選択手段、６
９・・・エンジン回転数センサ、７１・・・基本噴射量
計算手段、７２・−・噴射開始時期設定手段、７３・・
・出力手段、７４・・・燃料噴射装置。 ｌ夙１ｒ＝ 第３図 第４ 図 第５ 図 エンヅン巨Ｉミ豐Ｌ　　ｒｐｍ 第 図 第８図 第９ 図 １１１０図 エンジン回転数 ｅ 第１１図 λ エンジン回転数 ｅ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. バルブリフト特性を異ならせる少なくとも２つのカムと
   、これらのカムを切換えうる機構とからなる可変動弁装
   置と、エンジンの負荷相当量を検出するセンサと、この
   センサ検出値に基づいて定まる運転条件に応じたカムを
   選択する手段と、この選択により前回選択したカムと相
   違する場合には今回選択したカムに切換えられるように
   前記可変動弁装置に切換信号を出力する手段と、使用中
   のカムにより定まる吸気バルブの開時期よりも一定期間
   だけ早い位置を燃料の噴射終了時期として各カムごとに
   あらかじめ設定する手段と、現に使用しているのはどの
   カムであるのかを判定する手段と、この判定されたカム
   用の燃料の噴射終了時期を前記設定手段に設定されてい
   る中から選択する手段と、エンジンの回転数を検出する
   センサと、このエンジンの回転数と前記エンジンの負荷
   相当量に基づいて基本噴射量を計算する手段と、前記燃
   料の噴射終了時期よりもこの基本噴射量に相当する噴射
   期間だけ早い時期を燃料の噴射開始時期として設定する
   手段と、この燃料の噴射開始時期と前記噴射終了時期の
   信号を出力する手段と、これらの噴射時期信号を受けて
   燃料を吸気系に噴射する装置とを設けたことを特徴とす
   るエンジンの燃料噴射時期制御装置。