JPH0432939B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、気筒毎に燃料噴射弁等の燃料供給手
段を備えた内燃機関の燃料供給制御装置に関し、
詳しくは気筒間の燃焼状態のバラツキによる機関
回転速度の変動を制御するように気筒毎に燃料供
給量を補正するようにしたものに関する。

＜従来の技術＞ 従来の電子制御燃料噴射式の内燃機関では、燃
料の噴射量Tiを例えば次のような式によつて定
めるようにしている。

Ti＝Tp×COEF×α＋Ts ここで、Tpは基本噴射量であり、次のような
式で与えられる。

Tp＝Ｋ×Ｑ／Ｎ Ｋは定数、Ｑは吸入空気流量、Ｎは機関回転速
度である。又、COEFは各種増量補正係数であ
り、 COEF＝１＋Ktw＋Kas＋Kacc＋Kmr のような式で与えられる。Ktwは水温増量補正
係数、Kasは始動及び始動後増量補正係数、
Kaccは加速増量補正係数、Kmrは混合比補正係
数である。αは後述する空燃比のフイードバツク
制御（λコントロール）を行うための空燃比フイ
ードバツク補正係数である。Tsは電圧補正分で、
電源電圧の変動にともなう噴射量のばらつきを補
正するためのものである。

空燃比のフイードバツク制御は、機関の排気系
にO₂センサを取付けて実際の空燃比を検出し、
実際の空燃比が理論空燃比より濃いか薄いかをス
ライスレベルにより判定して実際の空燃比を理論
空燃比に近付けるように燃料の噴射量を制御する
ものであり、このために、前記空燃比フイードバ
ツク補正係数αを変化させることによつて制御さ
れる。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら、このような従来の電子制御燃料
噴射式多気筒内燃機関、とりわけ、燃料噴射弁を
各気筒毎に備えるいわゆるマルチポイントインジ
エクシヨン方式の内燃機関では、構造上或いは経
時変化等により各燃料噴射弁の燃料噴射量に相違
が発生すると、気筒間での燃料の分配が均一にな
らないことがある。これにより、特定の気筒が失
火を生じたり、逆に強燃焼（燃焼圧力が大き過ぎ
る）を生じたりすると機関回転が大きく変動し、
機関の安定性、殊に、アイドル安定性が悪化して
サージングを発生したりするとともに機関の出力
及び燃費の悪化を招き、又は、全開時において特
定気筒からの排気特性が極度に悪化して排気処理
手段として機能する三元触媒等の焼損を招く等の
問題点を生じてしまう。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたも
のであり、燃料分配特性の悪化を適確に補正し、
これにより、機関の安定性を向上させて出力及び
燃費を向上させると共に、三元触媒の焼損などを
防止することを目的とする。

＜問題点を解決するための手段＞ このため、本発明では第１図に示すように気筒
毎に燃料供給手段を備えた内燃機関の燃料供給制
御装置において、機関回転速度を検出する回転速
度検出手段と、機関回転速度を含む機関運転状態
に応じて基本となる燃料供給量を設定する基本燃
料供給量設定手段と、所定行程にある気筒を判別
する気筒判別手段と、各気筒の所定の行程時期毎
の機関回転速度の変化量を演算する回転速度変化
量演算手段と、機関回転速度の変化量が所定以上
のときに該変化に影響を与えた気筒に対して当該
変化を無くす方向に前記基本燃料供給量を増減補
正する第１燃料供給量補正手段と、前記第１燃料
供給量補正手段によつて補正された気筒の補正分
を他の気筒の数で分配して設定された補正分ず
つ、当該他の気筒の燃料供給量を第１燃料供給量
補正手段による増減方向とは逆方向に増減補正す
る第２燃料供給量補正手段と、基本燃料供給量又
は補正された燃料供給量に対応する燃料供給信号
を気筒判別手段によつて判別された燃料供給時期
にある気筒の燃料供給手段に出力する燃料供給信
号出力手段とを備えた構成とする。

＜作用＞ かかる構成において、基本燃料供給量設定手段
により、機関運転状態に応じて全気筒で略共通な
基本燃料供給量が設定される。

一方、回転速度検出手段によつて各気筒の所定
の行程時期毎に機関回転速度が検出され、回転速
度変化量演算手段により、各回毎の機関回転速度
の変化量が演算される。

そして、第１燃料供給量補正手段により回転速
度変化に影響を与えた気筒の基本燃料供給量が回
転速度の変化量に基づいて補正され、また、他の
気筒は、第２燃料供給量補正手段により全気筒の
総燃料供給量が一定になるように逆方向に増減補
正される。

このようにして気筒毎に補正して設定された燃
料供給量に対応する燃料供給信号が、燃料供給信
号出力手段から気筒判別手段によつて判別された
気筒の燃料供給手段へ出力され、該燃料供給手段
から対応する気筒へ供給される。

従つて、燃料、排気エミツシヨンの悪化を抑制
しつつ、失火・強燃焼による機関回転速度の変動
を防止できる。

＜実施例＞ 以下に本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。

一実施例の構成を示す第２図において、内燃機
関１の吸気通路２には上流側から吸入空気流量検
出用のエアフロメータ３、絞り弁４、該絞り弁４
の開度検出用のアイドルスイツチを含むスロツト
ル開度センサ５及び各気筒毎に燃料供給手段とし
ての燃料噴射弁６が設けられる。また、機関回転
速度検出手段としてのクランク角センサ７、冷却
水温度検出用の水温センサ８及び排気通路９に排
気中酸素濃度を検出するO₂センサ１０が設けら
れる。

前記エアフロメータ３からの吸入空気流量信号
Ｑ、クランク角センサ７からの角気筒の所定行程
時期毎に出力される基準信号（その中、特定気
筒、例えば〓１気筒に対応する信号は他と区別さ
れる気筒判別信号を兼ねる）及び微小な単位クラ
ンク角毎に出力される単位角信号、スロツトル開
度センサ５からの絞り弁開度信号、水温センサ８
からの冷却水温度信号、O₂センサ１０からの酸
素濃度信号は、マイクロコンピユータを内蔵した
コントロールユニツト１１に入力され、コントロ
ールユニツト１１はこれら各信号に基づいて検出
された機関運転状態に応じて燃料噴射量（燃料供
給量）を設定し、該噴射量に相応するパルス巾を
もつ噴射パルス（燃料供給信号）を燃料噴射弁６
に出力することによつて燃料噴射制御を行う。

ここで、燃料噴射量の設定は、機関運転状態に
応じて基本となる燃料噴射量を設定した後、各気
筒の燃焼行程時期毎に検出された機関回転速度の
変化に応じて気筒毎の燃料噴射量を増減補正する
ようにしている。

以下、前記燃料噴射量制御ルーチンを第３図〜
第５図に示したフローチヤートに従つて説明す
る。

第３図は、クランク角センサ７からの基準信号
入力毎に行われる、燃料増減補正を行う気筒を判
別するルーチンを示す。

ステツプ（図ではＳと記す）１では前回クラン
ク角センサ７から基準信号を入力してから今回基
準信号を入力するまでの時間（周期）の逆数とし
て機関回転速度Ｎを検出すると共に一時記憶す
る。

ステツプ２では基準信号が特定気筒（１気筒）
の気筒判別信号であるか否かを判定し、YESの
場合は、ステツプ３へ進んで該特定気筒を示すデ
ータcylDを０にセツトする。

その後、基準信号を入力した時はステツプ４へ
進んでデータcylDを１カウントアツプし、例え
ば２，３，４気筒は夫々cylDが３，１，２にセ
ツトされ、再度〓１気筒の気筒判別信号が入力さ
れるとcylDは０にリセツトされ、これによつて
各気筒を判別できる。即ち、クランク角センサ７
とステツプ２〜４の機能が気筒判別手段を構成す
る。

次いでステツプ５では、ステツプ３又はステツ
プ４において記憶された判別気筒のデータcylD
（０〜３）に対して、燃料の増減量補正を行う場
合の気筒を判別する。点火順序が１→３→４→２
の場合失火あるいは強燃焼による回転速度の変化
が検出されるのは変化後２回基準信号を入力した
時であり、これに基づいてcylD＝０のときはス
テツプ６で気筒No.データｎを４、cylD＝１のと
きはステツプ７でｎ＝２、cylD＝２のときはス
テツプ８でｎ＝１、cylD＝３のときはステツプ
９でｎ＝３にセツトする。

ステツプ10では、ステツプ１で演算した機関回
転速度Ｎに所定の回転N₁（例えば6rpm）を加算
した値と、前回演算した機関回転速度Ｎとを比較
し、前者が後者を上回る時つまり回転速度の低下
が大きいと判定した時は、ステツプ12に進んでそ
の原因となつたステツプ６〜９で判別した気筒ｎ
の燃料供給量を増量補正すべく当該気筒ｎの燃料
増量補正係数Knを所定量例えば本実施例では１
％加算する。

このステツプ12の機能は、第１燃料供給量補正
手段に相当する。

次いでステツプ13に進みステツプ12で加算した
Knが上限値例えば５％を上回るか判定し、上回
つていない時は、ステツプ14に進み他の各気筒の
燃料補正係数Kiを気筒ｎの補正分１％を他の気
筒の数で分配して設定された補正分即ち1/3％ず
つ気筒ｎの加算とは逆に減算する。

したがつて、全気筒の補正係数Kn，Kiの総和
は補正前と変わらず一定である。

即ちこのステツプ13の機能は第２燃料供給量補
正手段に相当する。

また、ステツプ13で気筒ｎの燃料増量補正手段
Knが上限値５％を上回ると判定した時は、ステ
ツプ15へ進み、Knから上限値を差し引いた値を
他の気筒の数で除算した補正分Ａを求める。

ステツプ16ではKnを上限値にセツトし直し、
他の気筒の補正係数Kiは、Knの増加分を気筒数
３で除算した値、つまり1/3−Ａずつ減算する。

この機能は、第１燃料供給量補正手段及び第２
燃料供給量補正手段に相当する。

この場合も、全気筒の補正係数Kn，Kiの総和
は補正前の値と変わらず一定である。

ステツプ14又はステツプ16の後はステツプ17へ
進み、失火以外の気筒の補正係数Kiの中、減算
の結果下限値−５％を下回つたものがあるかを判
定し、下回つた気筒があればステツプ18へ進んで
その気筒の補正係数Kiを下限値−５％に固定す
る。

この場合、他気筒の補正は行わないので全気筒
の補正係数の総和は若干増大するが微小量であ
る。

またステツプ10の判定で前回値の回転速度が今
回値Ｎ＋N₁以下の場合はステツプ11へ進み、今
度は、前回値と今回値からN₁を減算した値とを
比較する。

比較の結果、前者が後者以上と判定された場合
は回転速度の変動巾が所定回転N₁以内であるた
め正常であると判定し、ステツプ19で全気筒の補
正係数Kn、Kiを現状に維持する。

また、ステツプ11で前者が後者を下回ると判定
された場合、つまり、回転速度の上昇が大きいと
判定された場合は強燃焼（燃焼圧が大き過ぎる）
と判定しステツプ20でその原因である気筒ｎの補
正係数Knを所定量１％減算する。

この機能は、第１燃料供給量補正手段に相当す
る。次いでステツプ21では減算の結果Knが下限
値−５％を下回るかを判定し、下回らない場合
は、ステツプ22へ進んで他の気筒の補正係数Ki
を1/3ずつ加算する。

この機能は、第２燃料供給量補正手段に相当す
る。

これにより、失火の場合と同様、全補正係数の
総和は一定となる。

ステツプ21の判定でKnが−５％を下回ると判
定された場合はステツプ23へ進み、Knから下限
値を差し引いた値を他の気筒数３で除算した補正
分Ｂを求める。

ステツプ24では、Knを下限値にセツトし直し、
他の気筒の補正係数KiはKnの減少分を気筒数３
で除算した値つまり1/3−Ｂずつ加算する。

この機能は第１燃料供給量補正手段及び第２燃
料供給量補正手段に相当する。

ステツプ22又はステツプ24の後は、ステツプ25
へ進み、強燃焼以外の気筒の補正係数Kiの中、
加算の結果上限値５％を上回つたものがあるかを
判定し、上回つた気筒があればステツプ26へ進ん
でその気筒の補正係数Kiを上限値５％に固定す
る。

この場合も、他気筒の補正は行わないので全気
筒の補正係数の総和は若干減大するが微小量であ
る。

尚、ステツプ10，11の機能は回転速度変化量演
算手段に相当する。

第４図は単位時間（例えば10ms）ごとに行わ
れる燃料噴射量演算ルーチンを示す。

図において、ステツプ31はではエアフロメータ
３から吸入空気流量Ｑを読み込み、ステツプ32で
は第３図のステツプ１で演算された機関回転速度
Ｎを読み込む。但し、クランク角センサ７からの
単位角信号の単位時間当りの入力回数に基づいて
これに比例する機関回転速度Ｎを演算してもよ
い。

ステツプ33では燃料噴射弁６から噴射される燃
料の基本噴射量を吸入空気流量Ｑと機関回転速度
Ｎとに基づいて次式により演算する。

Tp＝Ｋ・Ｑ／Ｎ （Ｋは定数） ステツプ34では、アイドルスイツチがONであ
るか判定する。即ち、本実施例ではアイドル時の
み、本発明にかかる燃料供給量補正を行うためで
あるが、アイドル時以外で行つてもよい。

アイドル時以外のときはステツプ35へ進んで全
気筒の補正係数K_Nを０にセツトする。

アイドル時の場合はスイツチ36〜40において、
増減量補正を行うべき気筒を求める。

即ちスイツチ36では判別気筒のデータcylD（０
〜３）に対して、燃料の増減量補正を行う場合の
気筒を判別する。

これに基づいてcylD＝０のときはステツプ37
で第３図のルーチンでセツトされたK₄のデータ
をK_Nとしてセツトし、同様にステツプ38〜40で
cylD＝１のときはK₂、cylD＝２のときはK₁、
cylD＝３のときはK₃のデータをK_Nとしてセツト
する。

次いでステツプ41で最終的な燃料噴射量Tiを
次式によつて演算する。

Ti＝Tp・COEF・α・（１＋K_N）＋Ts ここで、COEFは絞り弁開度や冷却水温度等に
基づいて求められた各種補正係数、αは、排気中
酸素濃度に基づいて求められた空燃比のフイード
バツク補正係数であり、K_Nは〓_N（Ｎ＝１〜４）
気筒の前記補正係数、Tsはバツテリ電圧による
補正分である。

このようにして補正設定された燃料噴射量が機
関運転状態に基づいて設定された各気筒の所定の
クランク角時期に燃料噴射弁６から噴射供給され
る。

かかる噴射弁作動ルーチンを第５図に従つて説
明する。

このルーチンはカウンタによりカウントされた
値が噴射時期と一致した時に割り込まれる。

ステツプ51でcylDの値から気筒判別を行い、
ステツプ52〜55で判別された気筒の燃料噴射弁６
に燃料噴射量Tiに相当するパルス巾をもつ噴射
パルスを出力する。ここでステツプ52〜55の機能
が燃料供給信号出力手段を構成する。次いでステ
ツプ56〜59で、次回の演算に備えて今回使用され
た補正係数K₁〜K₄を前回値として記憶する。

次にかかる制御を行つたときの作用を第６図に
基づいて説明する。

今、〓１気筒が燃焼行程で失火を生じるとこの
気筒の燃焼圧力が低下することにより平均有効圧
力Piが減少し、これに伴つて回転速度が減少す
る。

この回転速度の減少は、〓４気筒の基準信号入
力時に検出されその際〓１気筒用の補正係数K₁
が増大補正されるので、次回の燃料噴射量が増大
補正され、これにより当該気筒の燃焼圧力が上昇
し平均有効圧力が回復する。

また、図示の如く〓２気筒で強燃焼を生じる
と、燃焼圧力が上昇することにより平均有効圧力
Piが上昇し、これに伴つて回転速度が上昇する。

この場合、回転速度の上昇が〓３気筒の基準信
号入力時に検出され、〓２気筒用の補正係数K2
が減少補正され、これにより当該気筒の燃焼圧力
が減少し、平均有効圧力の上昇を抑制する。

一方、失火や強燃焼によつて燃料噴射量を増大
又は減少、補正された気筒以外の気筒は、全気筒
の総燃料噴射量が一定に保たれるように燃料噴射
量を増大又は減少補正されるので全体として空燃
比を一定（目標空燃比）に保つことができ、ま
た、各気筒に対し、失火や強燃焼の発生回数に応
じて比例的に増減補正が行われるため常に運転状
態に対応した適正な制御が行われる。

尚、補正量の上限値及び下限値を設定している
ので気筒毎の空燃比のずれが大きくなり過ぎるこ
ともない。

この結果、排気エミツシヨンの機能や燃費を悪
化させることなく、気筒毎の平均有効圧力を均一
化できることによつてアイドル時や定常走行時の
回転変動を抑制でき、サージングの発生を防止で
きると共に、三元触媒の焼損等の発生も防止でき
る。

＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明によれば各気筒の
所定行程時期間における機関回転速度の変化に応
じて当該変化の原因となる気筒に対して燃料供給
量を増減補正し、かつ他気筒に対しては、全気筒
の総燃料供給量が一定となるように逆向きに増減
補正する構成としたため、排気エミツシヨン性能
や燃費を悪化させることなく、失火、強燃焼によ
る回転速度の変化を短時間の中に抑制してアイド
ル時や定常走行時における回転速度の安定化を図
れ、サージングの発生を防止でき三元触媒の焼損
等も防止できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロツク図、第２
図は本発明の一実施例の構成を示す図、第３図は
同上実施例の燃焼状態判定ルーチンを示すフロー
チヤート、第４図は同じく燃料噴射量演算ルーチ
ンを示すフローチヤート、第５図は同じく燃料噴
射パルス出力制御ルーチンを示すフローチヤー
ト、第６図は同じく各気筒の燃焼状態を示すタイ
ムチヤートである。 １……内燃機関、３……エアフロメータ、５…
…スロツトル開度センサ、６……燃料噴射弁、７
……クランク角センサ、８……水温センサ、１０
……O₂センサ、１１……コントロールユニツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 気筒毎に燃料供給手段を備えた内燃機関の燃
   料供給制御装置において、機関回転速度を検出す
   る回転速度検出手段と、機関回転速度を含む機関
   運転状態に応じて基本となる燃料供給量を設定す
   る基本燃料供給量設定手段と、所定行程にある気
   筒を判別する気筒判別手段と、各気筒の所定の行
   程時期毎の機関回転速度の変化量を演算する回転
   速度変化量演算手段と、機関回転速度の変化量が
   所定以上のときに該変化に影響を与えた気筒に対
   して当該変化を無くす方向に燃料供給量を増減補
   正する第１燃料供給量補正手段と、前記第１燃料
   供給量補正手段によつて補正された気筒の補正分
   を他の気筒の数で分配して設定された補正分ず
   つ、当該他の気筒の燃料供給量を第１燃料供給量
   補正手段による増減方向とは逆方向に増減補正す
   る第２燃料供給量補正手段と、基本燃料供給量又
   は補正された燃料供給量に対応する燃料供給信号
   を気筒判別手段によつて判別された燃料供給時期
   にある気筒の燃料供給手段に出力する燃料供給信
   号出力手段とを備えたことを特徴とする内燃機関
   の燃料供給制御装置。