JPH0531243Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本考案は、自動車等エンジンの燃料噴射制御装
置、詳しくは１燃焼サイクル毎に複数回燃料を噴
射設定する装置に関する。 （従来の技術） 近時、自動車エンジンに対しては高い燃料経済
性や素早い応答性、さらに高出力化あるいは有害
排気ガス成分の発生防止等が要求され、しかもあ
らゆる運転条件がその対象となる傾向にある。 これらの課題に対応する内燃機関の燃料噴射制
御装置として、例えば特開昭60−195347号、特開
昭60−233353号、特開昭59−211731号、特開昭59
−29733号各公報に記載のものがある。 これらの装置では、エンジンの回転数や負荷等
のいわゆる運転状態パラメータに基づいて燃料の
噴射開始時期や最終噴射量を決定するとともに、
エンジンの暖機状態、加速状態等に応じて増量さ
れる増量分が吸入行程内で吸入されるように燃料
の噴射開始時期を進角させている。 一方、上記従来例とは別に、１燃焼サイクルに
複数の燃料供給タイミングを設定するという制御
が試みられており、例えばそのようなものとして
は、実開昭61−76143号公報に記載のものがある。
この装置では、１燃焼行程毎に２つの供給タイミ
ングを設定し、これらの供給タイミングにおける
燃料供給量の分担割合をエンジン負荷および吸気
温に応じて決定することにより燃料の気化を促進
して、上記要求を達成しようとしている。 （考案が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の内燃機関の燃
料噴射制御装置にあつては、１燃焼サイクルで必
要な燃料を１回の噴射で供給する構成となつてい
たため、定常時と過渡時とで相反している燃料噴
射時期を両立させることが困難であり、運転状態
によつては十分なエンジンの安定性や応答性が得
られないことがある。すなわち、定常時では燃料
の気化を促進して良好な燃焼状態を実現するた
め、燃料噴射時期を吸入行程よりも十分に進ませ
る必要がある。これに対して過渡時では負荷の変
化に応じて燃料量を適切に追従させるため、燃料
噴射時期を吸入行程に間に合う範囲内で出来るだ
け遅らせることが望ましい。ところが、従来の装
置にあつてはこのような相反する噴射時期の条件
を同時に満足させることはできなかつた。 また、１燃焼サイクルに２つの燃料タイミング
を行うものにあつても、燃料供給量の分担割合を
負荷等に応じて設定するのみであり、その噴射時
期や負荷の変動による燃料供給量の変化までは考
慮していないことから、その効果は必ずしも十分
なものであるとは言い難い。例えば、第８図に示
すように１回転当りの吸入空気量に対する燃料量
をTe、第１回目の噴射時期のTeに基づく演算値
をTe₁、第２回目の噴射時期のTeに基づく演算
値をTe₂、燃料が実際に気筒内に吸入される時点
（吸入の開始から完了までの間の任意の時点又は
開始から完了までを含む時間すなわち時期；以下
「時期」で統一）でのTeに基づく演算値をTe₃と
すると負荷（吸入空気量Qa）の増加があつた場
合、１行程２回転に必要な燃料量は２×Teであ
るから吸入行程の終わりまでに２×Te₃の量の燃
料が供給されてなければならない。ところが、第
１回目の噴射および第２回目の噴射共Teに基づ
く演算値をそのまま噴射すると仮定すると、２回
の噴射で供給される燃料量は合計Te₁＋Te₂＜２
×Te₃となつて、第１回目の噴射量Te₁と吸入時
期での必要噴射量Te₃の差Te₃−Te₁だけ負荷に
対する燃料の不足が生じる。 このように、現行の技術（すなわち、従来装
置）では定常時、過渡時の何れの場合であつて
も、性能低下させることなく応答性、運転性およ
び燃費等の向上を図る点でさらに改善の余地があ
る。 （目的） そこで本考案は、１燃焼サイクルに２つの燃料
供給タイミングを有するものであつても、その燃
料供給量の分担割合が負荷等に応じて単純に設定
されるだけのものは、定常時および過渡時の性能
低下を招くことなく、応答性、運転性および燃費
向上を図ることができないという従来技術の問題
点に鑑み、エンジン負荷に応じた所要燃料を１燃
焼行程毎に２度に分けて噴射するとともに、１回
目の噴射時期と２回目の噴射時期との間における
エンジン負荷の変化に基づく過不足分を２回目の
噴射燃料で補うことにより、かつ、２回目以降の
過不足分も予測して２回目の噴射燃料で補うこと
により、定常時および過渡時の双方における噴射
燃料量の適正化を図り、性能を低下することな
く、応答性、運転性および燃費向上を図ることを
目的としている。 （問題点を解決するため手段） 本考案による内燃機関の燃料噴射制御装置は上
記目的達成のため、エンジン負荷を検出する負荷
検出手段ａと、エンジンのクランク角を検出する
クランク角検出手段ｂと、エンジンのクランク角
に基づいて１燃焼行程毎に吸入行程から進んだ第
１回目の噴射時期と吸入行程に近い第２回目の噴
射時期との２つの燃料供給タイミングを設定する
供給時期設定手段ｃと、エンジン負荷に基づいて
燃料供給量を演算し、これを前記２つの燃料供給
タイミングに対応するように所定の分配比で第１
の供給量と第２の供給量に分配する供給量演算手
段ｄと、第１回目の噴射時期と第２回目の噴射時
期との間におけるエンジン負荷の変化に基づいて
１燃焼行程の燃料供給量の過不足を演算する過不
足分演算手段ｅと、第１回目の噴射時期と燃料が
実際に気筒内に吸入される時期との間における吸
入時燃料過不足分を前記過不足分に基づいて予測
する燃料予測手段ｆと、第１回目の噴射時期では
前記第１の供給量に基づく燃料の噴射時期を指令
する一方、第２回目の噴射時期では、前記吸入時
燃料過不足分で補償された前記第２の供給量に基
づく燃料の噴射を指令する供給指令手段ｇと、供
給指令手段の出力に基づいて１燃焼行程毎に燃料
を２回噴射する噴射手段ｈと、を備えたことを特
徴とする。 （作用） 本考案では、１回目の噴射と２回目の噴射との
間で生じる燃料の過不足分は勿論のこと、２回目
の噴射以降の過不足分も予測して２回目の噴射時
に補償される。従つて、エンジン負荷の変動に拘
らず、そのときの燃焼サイクルに必要な燃料が正
確に供給され、定常時又は過渡時の応答性、運転
性および燃費の向上が図られる。 （実施例） 以下、本考案を図面に基づいて説明する。 第２〜９図は本考案の第１実施例を示す図であ
る。まず、構成を説明する。第２図において、１
はエンジンであり、吸入空気は吸気管２を通しイ
ンテークマニホールド３を介して各気筒に供給さ
れ、燃料は噴射信号Siに基づいて各気筒に設けら
れたインジエクタ（噴射手段）４ａ〜４ｆにより
噴射される。そして、気筒内で燃焼した排気は排
気管５を通して図外の触媒コンバータに導入さ
れ、触媒コンバータ内で排気中の有害成分を清浄
化して排出される。吸入空気の流量Qaはエアフ
ローメータ（負荷検出手段）６により検出され、
吸気管２の絞弁７によつて制御される。絞弁７の
開度Cvは絞弁開度センサ８により検出され、エ
ンジン１の回転数Ｎはクランク角センサ（クラン
ク角検出手段）９により検出される。また、この
他にスタータスイツチ、アイドルスイツチ、水温
センサおよび酸素センサ等が設置されており、エ
ンジンの運転状態を検出している。 上記エアフローメータ６、絞弁開度センサ８お
よび各種スイツチ類からの出力はコントロールユ
ニツト１０に入力されており、コントロールユニ
ツト１０はこれらのセンサ情報に基づいて燃料噴
射制御を行う。コントロールユニツト１０は供給
時期設定手段、供給量演算手段、補償量演算手段
および供給指令手段としての機能を有し、CPU
１１、ROM１２、RAM１３、Ａ／Ｄ変換器１
４およびＩ／Ｏポート１５により構成され、これ
らはコモンバス１６により互いに接続される。
Ａ／Ｄ変換器１４はアナログ信号として入力され
るQa等をデイジタル信号に変換し、CPU１１の
指示に従つて所定の時期にCPU１１あるいは
RAM１３に出力する。CPU１１はROM１２に
書き込まれているプログラムに従つて必要とする
外部データを取り込んだり、またRAM１３との
間でデータの授受を行つたりしながら燃料噴射制
御に必要な処理値を演算処理し、必要に応じて処
理したデータをＩ／Ｏポート１５へ出力する。
Ｉ／Ｏポート１５には各種センサからの信号が入
力されるとともに、Ｉ／Ｏポート１５からは噴射
信号Siが出力される。ROM１２はCPU１１にお
ける演算プログラムを格納しており、RAM１３
は演算に使用するデータをマツプ等の形で記憶し
ている。なお、RAM１３の一部は、例えば不揮
発性メモリにより構成され、その記憶内容（学習
値等）を演算停止後も保持する。 第３図はコントロールユニツト１０のインジエ
クタ制御回路を示すブロツク構成図である。第３
図において、２１はANG（角度）レジスタであ
り、ANGレジスタ２１には噴射開始角度ADD１
がセツトされる。また、カウンタ２２はクランク
角センサ９の1°パルスでリセツトされ、クランク
角センサ９の120°パルスをカウントする。コンパ
レータ２３はカウンタ２２がリセツトされたとき
ANGレジスタ２１にセツトされたADD１を読み
込むとともに、読み込んだADD１とカウンタ２
２のカウント値とが一致するとその出力がON状
態になる。このコンパレータ２３の出力はCPU
１１と後述するゲート２７ａ〜２７ｆに出力さ
れ、CPU１１に対して燃料噴射割込を発生する。
上記、ANGレジスタ２１、カウンタ２２および
コンパレータ２３は噴射開始角度制御回路２４を
構成する。一方、２５ａ〜２５ｆ（図中では２５
ａ、２５ｆのみ示してある。以下、他の部材つい
ても同様）はEGI（燃料噴射）レジスタであり、
EGIレジスタ２５ａ〜２５ｆには噴射パルス幅
ADD２がセツトされる。また、カウンタ２６ａ
〜２６ｆはゲート２７ａ〜２７ｆの入力ＧがON
で、かつコンパレータ２３の出力がOFF→ONに
なるとリセツトされてクロツクパルスをカウント
する。コンパレータ２８ａ〜２８ｆはカウンタ２
６ａ〜２６ｆにセツトされたときEGIレジスタ２
５ａ〜２５ｆにセツトされたADD２を読み込む
と同時にパワートランジスタ２９ａ〜２９ｆを
ON状態にし、読み込んだADD２とカウンタ２６
ａ〜２６ｆのカウント値が一致するとパワートラ
ンジスタ２９ａ〜２９ｆをOFF状態にする。上
記EGIレジスタ２５ａ〜２５ｆ、カウンタ２６ａ
〜２６ｆ、ゲート２７ａ〜２７ｆ、コンパレータ
２８ａ〜２８ｆおよびパワートランジスタ２９ａ
〜２９ｆは噴射パルス幅出力回路３０を構成す
る。なお、噴射パルス幅出力回路３０は１気筒か
ら６気筒までの各気筒に対応しており、それぞれ
６組（６気筒の場合）である。 次に、作用を説明する。 第４図はROM１２に書き込まれている燃料供
給量演算のプログラムを示すフローチヤートであ
り、本プログラムは所定時間（例えば10ms）毎
に一度実行される。まず、P₁で吸入空気量Qa、
エンジン回転数Ｎを読み込む。回転数Ｎはクラン
ク角センサ９からの基準信号（360°毎の信号）の
間隔時間を計測するか、あるいは位置信号（1°毎
の信号）の所定時間におけるパルス数を計測して
算出する。次いで、P₂で次式に従つて基本噴
射量Tpを演算し、P₃でこのTpを冷却水温等の運
転状態に基づいて補正して有効パルス幅Teを演
算する。なお、有効噴射パルス幅Teは１回転当
りの燃料であり、したがつて１行程２回転に必要
な燃料量の半分である。 Tp＝K₁・Qa／Ｎ … 但し、K₁：定数 P₄では有効噴射パルス幅Teにバツテリ電圧補
正（無効パルス幅）Tsを加え燃料噴射パルス幅
Tiを演算する。ここに、バツテリ電圧補正Tsは
インジエクタの駆動電圧（バツテリ電圧）の変動
による有効開弁時間の変化を補正するものであ
り、噴射パルス幅Tiのうち実際に供給されるの
は有効噴射パルス幅Teの燃料量である。次いで、
P₅で第１回目の噴射で出力した燃料噴射パルス
幅Ti₁と現時点での燃料噴射パルス幅Tiとの差に
基づいて次式に従つて第１回目噴射と現時点と
の燃料供給量の過不足分ΔTeを演算する。 ΔTe＝Ti−Ti₁ … P₆では過不足分ΔTeに基づいて燃料が実際に
気筒内に吸入される時期での吸入時燃料過不足分
PΔTeをクランク角度に応じて外部から適量をつ
け加えて算出する。ここで、第１回目の燃料噴射
時期、第２回目の燃料噴射時期および吸入時期が
それぞれクランク角度によつて予め決められてい
る場合には、次式に従つてPΔTeを演算する。
また、噴き終り管理法のように第１回目の噴射時
期と第２回目の噴射時期との間をクランク角度に
よつて決め、第２回目の噴射時期から吸入時期ま
でを時間によつて決めている場合には、時間を角
度に変換する（すなわち、第式の定数K₂をエ
ンジン回転数Ｎに応じて変える）必要があり、
PΔTeは次式のようになる。 PΔTe＝K₂・ΔTe … 但し、K₂：定数 PΔTe＝ｆ（Ｎ）・ΔTe … 但し、Ｎ：エンジン回転数 そして、P₇で現時点でのTi演算値に補償量
PΔTeを加え第２回目の噴射パルス幅Ti₂を演算
し、P₈で噴射パルス幅Ti₁、Ti₂をＩ／Ｏポート
１５の出力レジスタにストアして、所定クランク
角度でこのTi₁、Ti₂に対応する燃料噴射パルス
幅を有する噴射信号Siをインジエクタ４ａ〜４ｆ
に出力し、今回の処理を終了する。なお、本ステ
ツプで行う処理については第６図で詳述する。と
ころで、気筒別に噴射を行つているため、第１回
目および第２回目の噴射時期は各気筒でそれぞれ
異なつている。したがつて、第１回目の噴射パル
ス幅Ti₁を記憶するメモリおよび第２回目の噴射
パルス幅Ti₂を記憶するメモリはそれぞれ各気筒
数に対応するように設けられており、各気筒別に
ステツプP₅〜P₈の演算が行われる。 第５図は燃料供給時期を設定するプログラムを
示すフローチヤートであり、本プログラムは各気
筒の基準信号（６気筒の場合は120°）毎に実行さ
れる。まず、P₁₁で基準信号をカウントし、クラ
ンク角センサ９の120°毎の位置を検出する。次い
で、P₁₂で第２回目の燃料噴射開始時期INJANG
を設定する。この燃料噴射開始時期は回転数Ｎと
燃料噴射パルス幅Tiとに応じて吸気バルブが閉
となるクランク角から一定時間前までに噴射を終
えるように設定され、噴射した燃料が吸気バルブ
が閉じるまでに気筒内に入ることができるように
設定されている。なお、上記一定時間は燃料が噴
射弁から吸気バルブに到達するまでの到達時間と
PΔTeの増加分を考慮して決定されており、ま
た、燃料噴射開始時期INJANGは２桁のデータ
で、上位の桁が120°の位で、下位の桁が1°の位と
なつている。 P₁₃ではP₁で検出したクランク角位置と
INJANGの120°の桁とを比較して120°以内に第２
回目の噴射タイミングとなる気筒番号INJ2を演
算し、P₁₄で第１回目の噴射タイミングとなる気
筒番号INJ1を演算する。なお、気筒番号INJ1を
演算するに当つて、本実施例ではP₁₃で演算した
INJ2に基づきINJ2より３気筒遅れた気筒番号を
INJ1とし、INJ1の気筒に対して360°進んだタイ
ミングで第１回目の噴射を行うようにしている
が、任意のタイミングに設定できるようにしても
よい。次いで、P₁₅でINJANGの1°の桁のデータ
をＩ／Ｏポート１５のANGレジスタ２１にセツ
トし、INJ1、INJ2の気筒に対応するゲートＧを
“Ｈ”にして噴射タイミングを設定する。そして、
第４図のP₈で前述したように噴射パルス幅を
Ｉ／Ｏポート１５にセツトして今回の処理を終了
する。 第６図は噴射パルス幅をセツトするプログラム
を示すサブルーチンであり、この処理は前記第４
図、第５図で述べたステツプP₈に相当する。本
プログラムは第４図の時間割込と第５図のクラン
ク角割込との両方により実行される。まず、P₂₁
で第１回目の噴射のタイミングとなつている
INJ1の気筒に対応するＩ／Ｏポート１５のEGI
レジスタに燃料噴射パルス幅Tiをセツトし、P₂₂
で第２回目の噴射タイミングとなる気筒INJ2に
対応するEGI1レジスタに第２回目の噴射バルブ
幅Ti₂をセツトして処理を終える。Ｉ／Ｏポート
１５のEGIレジスタにセツトされた噴射パルス幅
はクランク角がANGレジスタにセツトされた噴
射開始時期となつたときトリガされてインジエク
タ４ａ〜４ｆを駆動する。 第７図は燃料噴射パルス幅Ti₁を記憶するプロ
グラムを示すフローチヤートであり、本プログラ
ムはEGIレジスタがトリガされる毎に実行され
る。まず、P₃₁で第１回目の噴射となるINJ1の気
筒に対応する第１回目の噴射パルス幅メモリTi₁
量は１行程当りに必要な量に対して１／２：１／２の分 １／２：１／２の分割比で分配した例を示したが、勿論 ａ／ａ＋ｂ：ｂ／ａ＋ｂとしてもよい。この場合、２回

【表】 〓

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ａ） エンジン負荷を検出する負荷検出手段と、 ｂ） エンジンのクランク角を検出するクランク
   角検出手段と、 ｃ） エンジンのクランク角に基づいて１燃焼行
   程毎に吸入行程から進んだ第１回目の噴射時期
   と吸入行程に近い第２回目の噴射時期との２つ
   の燃料供給タイミングを設定する供給時期設定
   手段と、 ｄ） エンジン負荷に基づいて燃料供給量を演算
   し、これを前記２つの燃料供給タイミングに対
   応するように所定の分配比で第１の供給量と第
   ２の供給量に分配する供給量演算手段と、 ｅ） 第１回目の噴射時期と第２回目の噴射時期
   との間におけるエンジン負荷の変化に基づいて
   １燃焼行程の燃料供給量の過不足を演算する過
   不足分演算手段と、 ｆ） 第１回目の噴射時期と燃料が実際に気筒内
   に吸入される時期との間における吸入時燃料過
   不足分を前記過不足分に基づいて予測する燃料
   予測手段と、 ｇ） 第１回目の噴射時期では前記第１の供給量
   に基づく燃料の噴射を指令する一方、第２回目
   の噴射時期では、前記吸入時燃料過不足分で補
   償された前記第２の供給量に基づく燃料の噴射
   を指令する供給指令手段と、 ｈ 供給指令手段の出力に基づいて１燃焼行程毎
   に燃料を２回噴射する噴射手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制
   御装置。