JPH0472987B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は内燃機関の燃料噴射制御方法、詳しく
は加速時にクランク軸の回転とは非同期な燃料噴
射を行い、加速応答性を向上した内燃機関の燃料
噴射制御方法に関するものである。

［従来技術］ 従来、内燃機関（以下エンジンとも呼ぶ）の運
転状態に応じて燃料噴射弁より噴射される燃料を
調量する電子制御式燃料噴射装置においては、燃
料噴射量の演算や噴射の制御は一般にクランク軸
の回転に同期して出力されるクランク角信号に基
づいて行われていた。これを第１図の如き、横軸
を時間、縦軸をスロツトル開度TA及びエンジン
一回転当りの吸入空気量Ｑとし、エンジン回転数
を1000回転で一定とし、スロツトル開度TA変化
と、吸入空気量Ｑ変化の相関図に関連させて描い
た燃料噴射のタイミングチヤートに基いて説明す
る。

即ち、同図において示すようにクランク軸の回
転に同期して360°クランクアングル（360°CAと
呼ぶ）毎のタイミングT₁〜T₃で表わす周期で、
吸入空気量やエンジン回転数等に応じてエンジン
に要求される出力を満す燃料噴射量を演算し、こ
の図のように演算直後あるいは次の180°CA毎の
クランク信号に同期した所定の周期で燃料の噴射
が行われていた。

［従来技術の問題］ このため、同図、タイミングT₂で示すように
噴射量の演算直後に加速が開始され、吸入空気量
Ｑが急激に変化する場合には、τ₂で示す噴射量は
現実の吸入空気量Ｑに対して不足することにな
り、その結果、空燃比が希薄（リーン）となる気
筒が生じ、失火等を起すことから、いわゆるエン
ジンが息をつく状態となり、加速応答性が良くな
いと言う問題があつた。

この様な問題を改善する為に、アイドルスイツ
チ等を用いて、アクセルペダルの踏み込み（加速
指示）を検知し、クランク軸の回転とは非同期に
一定量の燃料を噴射する方法も考えられた。しか
し、加速開始時の、回転数、アクセンペダルの踏
み込み速度（単位時間当りのスロツトル開度変化
量）あるいは負荷等の加速条件等、要求される出
力によつて噴射燃料の必要量が大きく変化するの
に対して、単に上記した一定量の非同期噴射を行
うのでは、要求出力に対する過不足が生じ、未だ
適切な燃料噴射を行なうことはできないと言う問
題が残された。

そこで、一定量の非同期噴射ではなく、アクセ
ルペダルの踏み込み速度に応じて非同期噴射量を
決定する技術が提案された（例えば特開昭57−
5524号）。しかし、加速時に不足する燃料量は、
吸入空気量の増大の仕方に関係があるのであつ
て、第１図に示す様に、アクセル踏み込み速度が
一定であつても吸入空気量は一次関数的に変化す
るわけではないから、同期噴射タイミングがどの
時点で行われたかによつては、非同期噴射が多す
ぎてオーバーリツチ状態を招き、HC，COエミツ
シヨンを悪化させる場合があつた。

また、特開昭56−124637号公報記載の方法の様
に、加速と判定したら、最大基本噴射時間と現在
の同期噴射時間との差を加速噴射時間とし、１回
だけ噴射するという手法によつて、総和を最大噴
射量以下に抑制しつつ加速増量を行う方法も知ら
れている。しかし、加速増量が必要であつても、
加速の程度が小さければ最大噴射量まで燃料が増
量されたのでは、結局その運転状態に対してはオ
ーバーリツチになつてしまう。従つて、この公報
記載の技術も、加速増量に際して排気エミツシヨ
ンを悪化させるおそれがあり、上記問題の解決に
ならなかつた。

［発明の目的］ 本発明の目的は、上記問題点を解決し、様々な
加速条件に対応して過不足のない燃料噴射を行な
う内燃機関の燃料噴射制御方法を提供することに
ある。

［発明の構成］ かかる目的は、内燃機関のクランク軸の回転に
同期した所定周期で燃料噴射弁より噴射される燃
料を該内燃機関の運転状態に応じて調量し、該内
燃機関に要求される出力を満す燃料噴射を行なう
ようにした内燃機関の燃料噴射方法において、前
記所定周期よりも短い等時間間隔毎に、単位時間
当りのスロツトル開度変化量を検出し、該スロツ
トル開度変化量が所定値以上の場合には、当該検
出時点で許容される燃料噴射量の最大値と、当該
検出時点前の最新の同期噴射による燃料噴射量と
の差を求め、該差に応じた量の燃料を、前記スロ
ツトル開度変化量が小さい程、小さくする補正を
加え、このスロツトル開度変化量に応じた補正後
の量の燃料を、同期噴射とは別個に、クランク軸
の回転とは非同期なタイミングにて噴射すること
を特徴とする内燃機関の燃料噴射制御方法により
達成される。

［作用］ 本発明によれば、上記構成を採用した結果、非
同期噴射量は、「その時点での最大許容噴射量に
対し、最新の同期噴射量がどの程度不足している
か」と、「どの程度の加速状態であるのか」とに
応じて決定されることになる。

即ち本発明では、等時間間隔毎にスロツトル開
度変化量を求め、これが所定値以上の場合に非同
期噴射を実行する。そして、その非同期噴射され
る燃料量は、その非同期噴射時点で許容される燃
料噴射量の最大値とその非同期噴射時点前の最新
の燃料噴射量との差を求め、その差をさらにスロ
ツトル開度変化量が小さい程小さくするように補
正して得られた量とされる。

ところで、加速時のスロツトル開度TAの変化
と吸入空気量Ｑの変化の関係は第１図で説明した
通りであり、スロツトル開度TAの変化量ΔTA
が一定であつても、どの時点で最新の同期噴射が
なされたのかにより、非同期噴射すべき時点での
燃料不足量（吸入空気の増加分に対応する）の最
大値が異なつてくる。

本発明では、上記「差」を求める構成を採用し
た結果、この最大不足量を求めることができるよ
うになつた。そして、本発明の方法は、これに留
まることなく、さらに、この「差」を、前記スロ
ツトル開度変化量が小さい程小さくなるように補
正する。従つて、同期噴射と非同期噴射との燃料
量の総和が許容最大噴射量以内となり、しかも、
スロツトル開度変化量（即ち、加速の程度）を反
映して補正される。

この結果、最新の同期噴射のタイミングがどの
時点で実行されていたかにかかわりなく、非同期
噴射量が多すぎたりすることがなく、また、加速
程度からしても多すぎることがなく、加速時に空
燃比が希薄になつてしまうのを防止しつつ、逆に
それぞれの運転状態に対してオーバーリツチにな
るといつた事態をも防止することができる。

この結果、加速性能だけでなく、加速時の
HC，COエミツシヨンをも良好とすることができ
る。

もちろん、非同期噴射量の不足を招くこともな
い。

［実施例］ 以下に本発明を、実施例を挙げて図面と共に説明
する。

第２図及び第３図は本発明方法が適用された全
気筒同時に燃料噴射を行う実施例を示し、第２図
はエンジンの概略系統図、第３図は燃料噴射制御
回路を示すブロツク図である。第２図において、
１はエンジンを表わし、エンジン１にはエアクリ
ーナ２、吸入空気量を検出するエアフロメータ
３、スロツトルバルブ４、サージタンク５、イン
テークマニホールド６更にはインテークバルブ７
を介して空気が供給される。インテークマニホー
ルド６に備えられた燃料噴射弁（インジエクタ）
８より噴射される燃料は空気と共にシリンダ９内
に送られ、図示せぬ点火プラグによつて着火さ
れ、そして排気は、エキゾーストバルブ１０、エ
キゾーストマニホールド１１及び排気浄化装置１
２を介して大気に放出される。

また燃料噴射量はエアフロメータ３、デイスト
リビユータ１３に備えられたクランク角センサ１
４、シリンダ９外壁に備えられたエンジン冷却水
温を検出する水温センサ、エキゾーストマニホー
ルド１１に備えられた空燃比検出用の酸素（O₂）
センサ１６、スロツトルバルブ４の開度を検出す
るスロツトル開度センサ１７、吸入空気の温度を
検出する吸気温センサ１８等の各センサの検出信
号に基き燃料噴射制御回路（以下単に制御回路と
呼ぶ）１９にて演算され、演算結果に基きインジ
エクタ８の開弁時間が制御されて燃料の噴射が行
われる。

尚、図において２０はバツテリー電源、２１は
キースイツチを表わしている。

そして制御回路１９は中央演算処理装置
（Central Processing Unit、以下CPUと呼ぶ）
３０、出力インターフエース３１、制御プログラ
ムや制御用のデータが格納される読み出し専用メ
モリ（Read Only Memory、以下ROMと呼ぶ）
３２、読み書き可能メモリ（Random Access
Memory、以下RAMと呼ぶ）３３、マルチプレ
クサを内蔵し択一的に各センサのアナログ信号を
デイジタル信号に変換しCPU３０に送るＡ／Ｄ
変換器３４、クランク角センサ１４の信号を波形
整形する波形整形回路３５、エアフロメータ３の
信号と波形整形回路３５を介して出力されるクラ
ンク角センサ１４の信号に基づき基本噴射量（イ
ンジエクタ８の基本的な開弁時間）TPを演算す
るアナログ演算回路３６、割り込み処理用のタイ
マ３７等によつて構成されている。尚、図示せぬ
メイン制御プログラによつて、基本噴射量TPは
水温センサ１５、O₂センサ１６等の信号に基き
適宜補正され実噴射量τとされた後、クランク軸
の回転に同期して噴射される。

更に、ROM３２内には第４図フローチヤート
に示す如き非同期噴射演算ルーチンの制御プログ
ラムが格納されている。

以下第４図フローチヤートに沿つて本実施例の
動作を説明する。

本ルーチンは、４〜30msec毎（本実施例では
16msec）の等時間間隔でタイマ３７から出力さ
れる割り込み信号によつて処理が開始され、ステ
ツプ４０にてスロツトル開度センサ１７によつて
検出されたスロツトル開度TAが読み込まれ
RAM３３内の所定エリアに記憶されて次ステツ
プ４１に移行する。

ステツプ４１では、前回の本ルーチンにおける
処理にてステツプ４０で読み込まれ記憶された、
スロツトル開度TA・OLDと今回前ステツプ４０
にて読み込まれたスロツトル開度TAとの差が演
算され、その差が次式の如くΔTAとされる。

ΔTA＝TA−TA・OLD ……(1) 即ち、例えば16msecの間に開かれたスロツト
ルバルブ４のスロツトル開度変化量がΔTAとさ
れる。

続くステツプ４２においてはΔTAが負の場合
は既に噴射された燃料を回収することはできず、
また、ある一定値以上の値θ（deg／16msec）よ
りも大きい場合はΔTAの大きさに応じて制御す
る必要がないことからΔTAが負の場合は「ΔTA
＝Ｏ（deg／16msec）」とされ、ΔTAがθよりも
大きいときは「ΔTA＝θ（deg／16msec）」の値
にされる。即ち、ΔTAの値に上、下限のガード
が加えられることとなる。

ここで前記したある一定の値θについて説明す
る。まず、スロツトル開度TAと吸入空気量Ｑの
相関を実験によつて求めれば第５図の如きグラフ
となる。このグラフから明らかなように吸入空気
量Ｑはエンジン回転数によつても異なるが、スロ
ツトル開度TAが10deg〜20degでスロツトルバル
ブ全開時とほぼ同量の吸入空気量QFullが得られ
る。（但し、エンジンの機種によつて多少の相違
がある。）よつて、ステツプ４２においては上限
θをスロツトルバルブ４全開時とほぼ同量の吸入
空気量QFullが得られる程度の値にすれば、それ
以上にスロツトル開度変化量ΔTAがある場合は
一律にスロツトルバルブ４全開とみなして制御を
行えば良い。

次にステツプ４３ではスロツトル開度変化量
ΔTAが微小（例えば1.15deg／16msecより小）
であるか否かが判定される。即ち、スロツトル開
度変化量ΔTAが微小な場合は吸入空気量変化の
小さい緩やかな加速であることから非同期に燃料
を追加して噴射しなくてもエンジン１は加速の要
求に充分追随するので、この様な判定がなされ、
スロツトル開度変化量ΔTAが極めて微小である
場合はそのまま本ルーチンの処理を終える。そし
てΔTAがある値（例えば1.15deg／16msec）以
上であれば次ステツプ４４に移行する。

ステツプ４４においては、ROM３２内に格納
され、第５図のグラフを基に定められた第６図の
如きＫ＝ｆ（ΔTA）の関数で与えられる定数Ｋの
データマツプからΔTAの大きさに応じた定数Ｋ
が検索される。尚、定数Ｋのデータマツプはメモ
リ使用量を節約するためにΔTAの大きさに応じ
て例えばK₁〜Kmaxで表わされる数点の定数Ｋ
が記憶され、中間値は２点間の補間計算によつて
算出するようにされている。本ステツプにおいて
は以上の様にしてΔTAに応じた定数Ｋが定めら
れる。

続くステツプ４５においては、現時点における
エンジン回転数での基本噴射量TPの内、最も値
の大きい許容最大噴射量TPmaxがROM３２内
に格納されたデータマツプより検索され、次ステ
ツプ４６に示す処理に移る。

ステツプ４６においては、既に噴射された燃料
に対応する基本噴射量TPと前ステツプ４５で検
索された許容最大噴射量TPmaxとの差が次式の
如くΔTPとされる。

ΔTP＝TPmax−TP ……(2) 続いてステツプ４７においては、前ステツプ４
６で求めたΔTPは、正か否かが判定される。即
ち、差が０の場合は許容最大噴射量TPmaxに対
応する燃料が既に噴射されていることから、それ
以上に燃料を増量する必要がなく、また、各セン
サ等の応答ズレ等の原因で基本噴射量TPが許容
最大噴射量TPmaxより大きくなつているときは
ΔTPは負となり、この様な場合、正確なデータ
を検出しているとは言い難い。よつて両者の場合
はそのままま本ルーチンの処理を終え、ΔTPが
正の時のみ次ステツプ４８に示す処理に移行す
る。

ステツプ４８においては、前記ステツプ４４で
求められた定数Ｋと、同じくステツプ４６で求め
られたΔTPより、 ACCPLS＝Ｋ×ΔTP ……(3) で表される非同期噴射量ACCPLSが算出される。
尚、本ルーチンの割り込み処理間隔や、スロツト
ルバルブの特性によつては、前回の同期噴射から
次回の同期噴射間で複数回の非同期噴射が行われ
ることもある。その場合、前回の同期噴射後に既
に噴射が行われた非同期噴射量を考慮することが
好ましい。（例えば定数Ｋの値を適宜設定するこ
とによつて可能となる。） 続くステツプ４９においては、前ステツプ４８
にて算出されたACCPLSで表わされる値に応じ
た燃料が、既にクランク軸の回転に同期して噴射
されている燃料に加えてクランク軸の回転とは非
同期にインジエクタ８より噴射される。

以上の様に制御された結果、第７図に示す如き
非同期噴射が行われる。同図に沿つて更に本実施
例の動作を詳述する。尚、第７図は第１図と同様
な条件に基づいて描かれている。

まず第７図において、T₁のタイミング、即ち
クランク角0°CAで演算された基本噴射量TP₁に
基づく実噴射量τ₁は演算直後のタイミングで噴射
が行われる。しかしながら、T₁₀〜T₁₃で示す非
同期噴射演算のタイミングではスロツトルバルブ
４の開度は変化なく、従つて吸入空気量Q₁も一
定であることから、非同期に燃料が噴射されるこ
とはない。そしてタイミングT₁₄においては、既
にアクセルが踏み込まれスロツトルバルブ４が開
きかけているがT₂のタイミングの時に比して極
めて微量である（例えば、差は1.15deg以下）こ
とから、やはり非同期噴射は行われない。

またT₂のタイミングで基本噴射量TP₂が演算
されるがT₂のタイミングにおける吸入空気量Q₂
はQ₁と同様である。従つてTP₂はTP₁と同様であ
りT₂直後のタイミングで各気筒に対してTP₂い
基づく実噴射量τ₂の燃料が噴射される。しかしな
がら次の燃料噴射量の演算が行われるT₃のタイ
ミングでのアクセル開度TA₃はT₂で示すタイミ
ングでのアクセル開度TA₂よりも大きく変化し、
吸入空気量も増大しており実噴射量τ₂の燃料のま
までは不足する。従つてまずタイミングT₁₄〜
T₁₅の間のスロツトル開度変化量ΔTA_14〜15に基づ
いて定数K_14〜15が求められ、その時のエンジン回
転数における許容最大噴射量TPmaxと基本噴射
量TP₂との差ΔTP₁₅が算出され(3)式の如く非同期
噴射量ACCPLS₁₅（第７図においてａで表わす）
が算出されT₁₅のタイミング直後に非同期噴射が
行われる。タイミングT₁₆においても同様の演算
が行われ、それぞれ図中ｂで表わすように非同期
噴射量ACCPLS₁₆が算出される。尚、ACCPLS₁₆
を算出する場合には既にACCPLS₁₅が非同期で噴
射されていることから、前述プログラムのステツ
プ４８で述べた如き処理を行う。

また、T₁₇におけるタイミングでは、必要な燃
料は既に非同期にて噴射されたことから、非同期
噴射は行われない。

そして、T₃いおいて演算された基本噴射量
TP₃に基づく実噴射量τ₃は、既にスロツトルバル
ブ全開時と同様の吸入空気量Q₃に基づいて算出
されていることからTPmax₃とされており非同期
噴射を行う必要がなく、従つてT₁₈〜T₂₀等のタ
イミングで行われる非同期噴射演算ルーチンの処
理に基づき、非同期噴射が行われることはない。

［実施例の作用及び効果］ この様に本実施例においては吸入空気量Ｑ変化
が小さく、ΔTAが微小な緩加速時においては、
基本噴射量TPに基づく実噴射量τのみで加速に
追随可能なことから非同期噴射を行うことはな
く、従来の噴射方法で追随できない急加速時に不
足する燃料のみを非同期噴射で補うことができ
る。また（TPmax−TP）の項によつて許容最
大噴射量以上の燃料の噴射は行われず時々刻々の
加速状況に応じレスポンス良く非同期噴射が行わ
れる。尚、本実施例は16msec毎に本ルーチンが
処理される場合を例に挙げたがこの間隔を短くす
ることと、Ｋのマツプを適宜設定することによ
り、より緻密な制御を行うことが可能である。

［他の実施例］ 以上の実施例は、全気筒同期噴射方式に加えて
非同期噴射を行う方法について述べたが、次に気
筒をグループに分けて噴射を行うグループ同期噴
射方式に加えてグループ非同期噴射を行う方法に
ついて説明する。グループ噴射を行う場合クラン
ク角センサ１４を特定気筒の上死点検出が可能な
ものとし気筒判別を行い、また360°CA毎にグル
ープ同期噴射を行う他はほぼ前述実施例と同様で
あることから装置、制御回路、制御プログラムの
説明を省略し、その動作を第１図と同様な条件に
基づき描かれた第８図によつて説明する。

第８図に示すように、本実施例においては第
１，３気筒のＡグループと第２，４気筒のＢグル
ープの二組のグループに分けて燃料が噴射されて
いる。そして16msec毎に非同期節噴射ルーチン
の処理が行われＡ，Ｂグループ毎に非同期噴射が
行われる場合を表わしている。つまりT₁で現わ
すタイミングでは、スロツトルバルブ４が開かれ
ていないことからT₁のタイミングで演算された
Ａグループの基本噴射量TP₁に基づく実噴射量τ₁
に加えて非同期の噴射を行う必要がない。従つて
T₁₁〜T₁₃のタイミングのいずれにおいても非同
期噴射が行われない。

またT₂のタイミングで演算されたＢグループ
に対する基本噴射量TP₂に基づく実噴射量τ₂の燃
料が、T₂直後のタイミングで噴射される。そし
てT₁₄のタイミングでスロツトルバルブ４の開度
の変化量ΔTAが判定されるが変化が微小である
ことから非同期噴射は行われず、T₁₅，T₁₆のタ
イミングでスロツトルバルブ４の開度が変化した
ことが検出され、Ｂグループに対し図中ａ，ｂで
示される非同期噴射量ACCPLS₁₅、ACCPLS₁₆に
対応する燃料が噴射される。以下同様の処理が行
われる事により、本実施例においても前述実施例
と同様の効果を奏することとなる。

尚、第８図において非同期噴射は、説明上Ｂグ
ループのみに行われているが、実際には、必要な
場合いずれのグループでも非同期噴射が行われ
る。

また、本実施例においては、非同期噴射をグル
ープ毎に別けて行つているが、同期噴射がグルー
プ毎に行われても、非同期噴射を全気筒同時に行
うようにしても、ほぼ同様の効果を奏する。

［発明の作用及び効果］ 以上詳述したように本発明の内燃機関の燃料噴
射制御方法は、機関の運転状態に応じてクランク
軸の回転に同期した所定の周期で全気筒同時ある
いはグループ毎の気筒に対して噴射される燃料に
加えて、同所定周期間における運転状態の変化に
よつて生じた燃料の不足分をクランク軸の回転と
は非同期に噴射することを特徴としている。

このため本発明によれば、加速時において従来
生じていた空燃比の希薄な状態が生ずることがな
くレスポンスの良い加速を行うことが可能とな
る。また、単位時間当りのスロツトル開度変化量
が所定値以上の場合には、当該検出時点で許容さ
れる燃料噴射量の最大値と、当該検出時点前の最
新の同期噴射による燃料噴射量との差を求め、該
差に応じた量の燃料を、前記スロツトル開度変化
量が小さい程、小さくする補正を加え、このスロ
ツトル開度変化量に応じた補正後の量の燃料を、
同期噴射とは別個に、クランク軸の回転とは非同
期なタイミングにて噴射する構成としたため、ど
のような加速条件でもエミツシヨンを悪化させる
ことがない。

更に特別な装置を必要としないので、従来の噴
射装置をそのまま用いて行う事が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の燃料噴射制御方法の動作を示す
タイミングチヤート、第２図は本発明方法が適用
された実施例のエンジンの概略系統図、第３図は
同じく燃料噴射制御回路を示すブロツク図、第４
図は制御プログラムを示すフローチヤート、第５
図は吸入空気量とスロツトルバルブ開度の相関を
示すグラフ、第６図は定数Ｋのデータマツプを表
わす説明図、第７図は本実施例の動作を示すタイ
ミングチヤート、第８図は他の実施例の動作を示
すタイミングチヤートである。 ３……エアフロメータ、４……スロツトルバル
ブ、８……インジエクタ、１９……燃料噴射制御
回路、３０……CPU、３１……出力インターフ
エース、３２……ROM。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関のクランク軸の回転に同期した所定
   周期で燃料噴射弁より噴射される燃料を該内燃機
   関の運転状態に応じて調量し、該内燃機関に要求
   される出力を満す燃料噴射を行なうようにした内
   燃機関の燃料噴射方法において、前記所定周期よ
   りも短い等時間間隔毎に、単位時間当りのスロツ
   トル開度変化量を検出し、該スロツトル開度変化
   量が所定値以上の場合には、当該検出時点で許容
   される燃料噴射量の最大値と、当該検出時点前の
   最新の同期噴射による燃料噴射量との差を求め、
   該差に応じた量の燃料を、前記スロツトル開度変
   化量が小さい程、小さくする補正を加え、このス
   ロツトル開度変化量に応じた補正後の量の燃料
   を、同期噴射とは別個に、クランク軸の回転とは
   非同期なタイミングにて噴射することを特徴とす
   る内燃機関の燃料噴射制御方法。