JPH0559976A

JPH0559976A - 電子制御燃料噴射装置

Info

Publication number: JPH0559976A
Application number: JP23687791A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Nemoto; 守根本
Original assignee: Hitachi Automotive Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1991-08-26
Filing date: 1991-08-26
Publication date: 1993-03-09

Abstract

(57)【要約】【目的】空燃比の変動を伴うこと無く、充分にインジ
ェクタの燃料制御範囲を拡大させ、低燃料供給量から高
燃料供給量まで精度良く制御が可能な電子制御燃料噴射
装置を提供すること。【構成】複数の調圧弁７と調圧弁８を用い、インジェ
クタ６への供給燃圧を電磁弁１０により切換えるように
した装置において、電磁弁１０による燃圧の切換タイミ
ングをインジェクタ６の噴射終了時点に合わせるように
したもの。【効果】燃圧切換えによる空燃比の変動が充分に抑え
られるので、アルコール含有燃料を用いて運転されるエ
ンジンやターボ付きエンジンなどでも、常に精度よく空
燃比を制御できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料噴射圧力を複数段
に切換制御して燃料供給量を制御する方式の内燃機関に
係り、特に吸気管内燃料噴射方式の自動車用ガソリンエ
ンジンに好適な電子制御燃料噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガソリンエンジンなどにおける吸気管内
燃料噴射方式の電子制御燃料噴射装置では、周知のよう
に、インジェクタ(燃料噴射弁)の開弁時間と、このイン
ジェクタに供給されている燃料の圧力と吸気管内圧力
(負圧)との差圧により、燃料供給量が制御されるが、従
来は、主としてインジェクタの開弁時間の制御だけで燃
料供給量制御に対応してきた。なお、以下、上記したイ
ンジェクタに供給されている燃料の圧力と吸気管内圧力
(負圧)との差圧を燃圧という。

【０００３】しかして、近年、エンジンの高出力化並び
にアルコール含有燃料など多種燃料化への要求が高まる
につれ、１サイクル当りの燃料供給量が増し、これを受
けてインジェクタのダイナミックレンジの拡大が必須の
状況となっているが、現時点では、インジェクタの個数
を増加させ、エンジン運転中、これらを切換えて使用す
る以外、無負荷状態での最小燃料供給量と高速高負荷時
での最大燃料供給量の両立が困難となっている。

【０００４】この問題点について、図１３を用いてさら
に詳しく説明する。この図１３は、一定燃圧のもとで、
インジェクタへの駆動パルスの幅を変化させた時の燃料
噴射量の変化を示したもので、高流量のインジェクタＡ
と低流量のインジェクタＢの特性を併記してあり、この
特性から明らかなように、一般に用いられているインジ
ェクタは、比例ソレノイド方式のため、駆動パルス幅の
小さい領域で燃料噴射量が安定しなくなる。そして、こ
の燃料噴射量の不安定領域にかかる最小駆動パルスの幅
は、インジェクタの最大流量には殆ど無関係であること
から、高流量のインジェクタＡでは、使用可能な最小燃
料噴射量は、Ｑｆ_A が限度となる。

【０００５】従って、エンジンの要求最小燃料量(例え
ば減速時)がＱｆ_A 以下の場合には、低流量のインジェ
クタＢを用いて対応するのが従来の手法であった。しか
して、この結果、エンジンの要求燃料量が、高速高負荷
状態では図１３のインジェクタＡでなければ対応でき
ず、他方、減速時や低速時、或いは無負荷状態ではイン
ジェクタＢによらなければ対応できない状態になった場
合には、対応手段がないのが実状である。

【０００６】他方、この場合には、インジェクタの開弁
時間、つまり駆動パルスの幅を広げて燃料供給量を増大
する方法も考えられるが、しかし、吸気管内燃料噴射方
式のエンジンにおいては、一般に、吸気ストローク期間
中に燃料を噴射し、吸気バルブが開く直前には燃料を噴
き終わる方法をとっており、従って、このインジェクタ
の駆動パルスの幅を広げて燃料供給量を増大する方法で
は、吸気バルブが閉じるまでに充分な時間を確保できな
い場合があるため、燃料がシリンダ内に吸入しきれずに
吸気管内に残ってしまい、精度の良い燃料供給量制御が
困難であり、且つ、高速回転速度領域では、１ストロー
ク期間が極めて短い時間になり、駆動パルス幅の最大値
に限度が生じてしまうため、やはり対応が困難であっ
た。

【０００７】そこで、同一駆動パルス幅でも燃圧により
燃料噴射量が変化する点に着目し、燃圧を制御する圧力
調整バルブ(調圧弁)を２個設置し、これを電磁バルブに
より切換えることにより、インジェクタへの供給圧力を
切換えて制御する方法が、例えば特開昭６０−５３６４
０号公報により提案されている。図１４は、或るインジ
ェクタ、例えば図１３のインジェクタＡにおいて、燃圧
を、高圧(例えば３kg/cm)のＣと低圧(例えば１kg/cm)の
Ｄとした場合の燃料噴射量を示したものであり、従っ
て、この従来技術によれば、低負荷状態では低圧の圧力
調整バルブにより燃圧を制御することにより低燃料量で
の精度を確保し、高負荷状態では高圧の圧力調整バルブ
により燃圧を制御して高燃料噴射量を確保することがで
きる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、燃圧
の切換えタイミングについて配慮がされておらず、切換
え時の燃圧変化に伴うＡ／Ｆ(空燃比)変動の問題があっ
た。本発明の目的は、Ａ／Ｆの変動を伴うことなく、低
負荷状態での最小燃料供給量と高負荷時での最大燃料供
給量の双方に精度良く対応できるようにした電子制御燃
料噴射装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、燃圧切換のタイミングをインジェクタの開弁動作の
終了時点に一致させるタイミング制御手段を設けたもの
である。

【００１０】

【作用】タイミング制御手段は、インジェクタによる燃
料噴射が終了した時点でだけ、燃圧の切換えが行なわれ
るように働く。このため、インジェクタによる燃料噴射
が行なわれる時点では、充分に燃圧が安定した状態とな
るため、正確なＡ／Ｆ制御を容易に得ることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明による電子制御燃料噴射装置に
ついて、図示の実施例により詳細に説明する。図２は本
発明の一実施例で、１は燃料タンク、２は燃料ポンプ、
３は燃料ダンパ、４は燃料フィルタ、６はインジェクタ
(燃料噴射弁)、７は低圧側調圧弁、８は高圧側調圧弁、
９はインテークマニホールド圧力導入管、１０は電磁
弁、１１は燃料戻し管、１２はエンジン本体、１３はエ
アクリーナ、１４は入口部、１５は吸入空気流量計(Ａ
ＦＭ)、１６は吸気ダクト、１７はスロットルボディ、
１８はコレクタ、１９はインテークマニホールドの吸気
管、２０はコントロールユニット、２１はスロットルセ
ンサ、２２は水温センサ、そして２３はディストリビュ
ータである。

【００１２】エンジン本体１２への吸入空気は、エアク
リーナ１３の入口部１４から入り、吸入空気流量を検出
する空気流量計１５、吸気ダクト１６、空気流量を制御
するスロットルボディ１７を通り、コレクタ１８に入
る。ここで、空気はエンジン１２の各シリンダに直通す
る各吸気管１９に分配され、シリンダ内に吸入される。
一方、燃料は、燃料タンク１から燃料ポンプ２で吸引、
加圧され、燃料ダンパ３、燃料フィルタ４を通り、各吸
気管１９に設けたインジェクタ６から噴射される。

【００１３】図３は、図２の実施例におけるインジェク
タ６まわりの詳細な構成を示したもので、この実施例で
は６気筒エンジンへ本発明を適用した場合のものであ
り、従って、６ａ〜６ｆの６個のインジェクタが燃料分
岐管５に連通されている。低圧側燃料調圧弁７と、高圧
側燃料調圧弁８は、吸気管１９の負圧を、吸気管負圧導
入管９を通して導入し、インジェクタ６に対する燃料圧
力と吸気管１９内の圧力差、つまり燃圧を、夫々低圧と
高圧に常時一定に保持する働きをする。

【００１４】インジェクタ６への燃圧は、低圧側燃料調
圧弁７及び低圧側燃料調圧弁８のいずれかにより制御さ
れるが、このときの低圧側燃料調圧弁７と高圧側燃料調
圧弁８による燃圧の切換えは、低圧側燃料調圧弁７の燃
料戻り側に配置された常開型の電磁弁１０により切換え
られ、この電磁弁１０がＯＮのとき低圧側燃料調圧弁７
の燃料戻り側が閉じ、この低圧側燃料調圧弁７の機能が
停止され、燃圧は高圧側燃料調圧弁８による高い方の燃
圧になり、電磁弁１０がＯＦＦのときには低圧側燃料調
圧弁７による低い方の燃圧になる。

【００１５】一方、空気流量計１５からは、吸入空気量
を検出した信号が出力され、コントロールユニット２０
に入力される。スロットルボディ１７には、絞り弁の開
度を検出するスロットルセンサ２１が取付られており、
出力信号がコントロールユニット２０に入力される。エ
ンジン１２には、その温度を検出するための水温センサ
２２が取付られており、出力信号がコントロールユニッ
ト２０に入力される。ディストリビュータ２３には、ク
ランク角センサが内蔵されており、燃料の噴射時期や点
火時期の基準信号及びエンジン回転数を検出するための
信号が出力され、コントロールユニット２０に入力され
る。

【００１６】図９はコントロールユニット２０の内部構
成を示したもので、図示のように、ＭＰＵ、ＲＯＭ、Ｒ
ＡＭ、Ｉ／ＯＬＳＩ名などであり、空気流量計１５の出
力信号やディストリビュータ２３からの信号等により、
燃料噴射パルス幅、点火時期等の所定の演算処理をＭＰ
Ｕで行う。そして、この演算結果をもとに、Ｉ／ＯＬＳ
Ｉから出力信号が発生し、インジェクタ６を作動させ、
必要な量の燃料が各吸気管１８に噴射される様になって
いる。

【００１７】次に、この実施例の動作について、図５〜
図７のフローチャートにより説明する。まず、図５は、
エンジンの負荷状態が、例えば加速などにより変化した
場合の電磁弁１０の切換動作に関する処理で、図示のよ
うに、一定時間毎に起動するものである。

【００１８】まず、ステップ１００で、圧力制御フラグ
の１、０を判定する。この圧力制御フラグは、現在の圧
力制御状態を認識するために設定されているもので、０
のときは、電磁弁１０がＯＦＦで、低圧側調圧弁７によ
る低い方の燃圧で制御している状態を示す。そして、こ
の圧力制御フラグが０の場合は、ステップ１０１に進
む。ステップ１０１は、負荷状態の変化を判定するもの
で、ここでは、スロットル開度の単位時間当たりの変化
量ΔＴＶＯを、負荷状態の変化を表わすものとして用い
ていおり、このΔＴＶＯが所定値αより大きければ、加
速と判定してステップ１０２へ進む。ステップ１０２で
は加速検知フラグを１とし、ステップ１０３で圧力制御
フラグを１にし、ステップ１０４へ進む。

【００１９】ここで、この加速検知フラグは、燃圧切換
えに伴うインジェクタ駆動パルスの切換えに、遅れをも
たせるために使われるもので、詳細は後述する。ステッ
プ１０４では即時に電磁弁出力をＯＮし、高圧側燃料調
圧弁８で燃料圧力が制御されるようにし、その後、ステ
ップ１０７へ進む。

【００２０】一方、ステップ１０１で、ΔＴＶＯが所定
値αより小さかったときには、エンジンは定常状態と判
断し、ステップ１０５へ進む。ステップ１０５では、エ
ンジンの負荷状態を判定する。ここで、ＬＯＡＤとは、
エンジンの負荷状態を表わすもので、空気流量計１５の
信号とディストリビュータ２３からのエンジン回転信号
をもとに、ＭＰＵ内で演算処理され、算出されたもので
ある。従って、このＬＯＡＤは、エンジンの負荷と比例
関係で与えられる。このＬＯＡＤが所定値β１より大き
ければ高負荷と判断してステップ１０６へ進む。ステッ
プ１０６では、圧力制御フラグを１とし、ステップ１０
７へ進むが、エンジンは定常状態であるので、ここで
は、電磁弁１０の出力切換えは行わない。電磁弁１０の
出力切換えは、後述するように、図７の処理で行う。

【００２１】この図５処理で、以上までのフローが、燃
圧を高圧に切換えるかどうかを判断するもので、ステッ
プ１０７以降は、逆の判断を行う。このため、まず、ス
テップ１０７で圧力制御フラグをチェックし、１であれ
ばステップ１０８へ進む。ステップ１０８では、ＬＯＡ
Ｄと所定値β２を比較し、ＬＯＡＤが小さければステッ
プ１０９へ進み、圧力制御フラグを０とし、処理を終了
する。このとき、所定値β２を、ステップ１０５での所
定値β１より小さな値を設定することにより、ヒステリ
シスをもたせている。

【００２２】次に、図６は、燃料圧力の切換えに伴うイ
ンジェクタ６へのパルス幅の制御方法を示したもので、
インジェクタ６の噴射開始に同期して起動する。まず、
ステップ２００では、圧力制御フラグをチェックし、１
であればステップ２０１へ進む。ステップ２０１では、
図５のフローで設定した加速検知フラグをチェックし、
１であればステップ２０２へ進む。ステップ２０２で
は、低燃圧で制御されるときのインジェクタ６への噴射
パルス幅Ｔｉを求める。この噴射パルス幅Ｔｉは、実際
にインジェクタ６へ出力される噴射制御信号のパルス幅
を表わす。

【００２３】ここで、Ｔｉ_B は高燃圧で制御された場合
のインジェクタへの出力パルス幅を表わし、そしてＴｓ
₁ は低燃圧でインジェクタを駆動した場合の無効パルス
幅を示す。また、Ｐαは高燃圧用のパルス幅を低燃圧用
のパルス幅に変換するための係数である。従って、この
実施例では、低燃圧でインジェクタを駆動する場合のパ
ルス幅については、それを独自に算出するのではなく
て、所定の係数Ｐαの乗算により簡単に求めるようにし
ていることが判る。

【００２４】次にステップ２０３へ進み、ここで加速検
知フラグを０とする。以上のフローにより、圧力制御フ
ラグが１でも、加速検知フラグが１の場合は、低燃圧用
のパルス幅を用いて制御されるが、次回からは、圧力制
御フラグが１のときには、ステップ２０１で加速検知フ
ラグが０と判断されるので、ステップ２０４へ進み、高
燃圧用のパルス幅Ｔｉ_B が燃料噴射パルス幅Ｔｉとして
出力されることになる。また、ステップ２００で、圧
力制御フラグが０の場合は、低燃圧制御相当なので、ス
テップ２０１をとばしてステップ２０２へ進み、低燃圧
用のパルス幅を演算する。最後に、ステップ２０５へ進
み、パルス幅ＴｉをＩ／ＯＬＳＩにセットしてフローを
終了するのである。

【００２５】図７は、電磁弁１０のＯＮ／Ｏｆｆ切換
を、インジェクタ６の噴射終了時に行うための処理フロ
ーを示したもので、起動タイミングはインジェクタの噴
射終了時である。まず、ステップ３００で圧力制御フラ
グをチェックし、０であればステップ３０１へ進み、電
磁弁１０をＯＦＦにしてフローを終了する。他方、ステ
ップ３００で１であれば、ステップ３０２へ進み、ここ
では、電磁弁１０をＯＮしてフローを終了する。

【００２６】次に、以上の処理が行なわれるようにした
結果、この本発明の実施例により得られる制御動作につ
いて説明する。まず、この実施例では、図７の処理が実
行されるため、エンジンが定常運転状態にあるときでの
燃圧の切換えは、必ずインジェクタ６ａ〜６ｆの何れか
が燃料噴射を終了した時点で行なわれ、この結果、燃圧
が変動しているときに、インジェクタ６ａ〜６ｆの何れ
かによる燃料噴射が行なわれてしまうことがなくなり、
従って、この実施例によれば、インジェクタからの燃料
噴射が燃圧変動の影響を受けてしまう虞れがなく、切換
時の燃圧の変化に伴うＡ／Ｆの変動を充分に防止するこ
とができる。

【００２７】また、この実施例によれば、図５に示す処
理が実行されるため、エンジンが加速状態に制御された
ときには、図８に示すように、低燃圧用の駆動パルス幅
のままで高燃圧に切換わるように動作し、駆動パルス幅
を延長すること無く自動的に燃料噴射量の増加が得ら
れ、加速初期のＡ／ＦのＬｅａｎ化を、応答性良く確実
に防止できる。このことは、減速時でも同様で、高燃圧
用の駆動パルスのまま、燃圧が低圧に切換わるので、パ
ルス幅が短くなっている分、自動的に供給燃料量の減少
が得られ、減速初期のＡ／ＦのＲｉｃｈ化を防止でき
る。

【００２８】さらに、この実施例では、図５のステップ
１０５、１０６、それにステップ１０８、１０９によ
り、図９に示すように、燃圧の切換えにヒステリシスが
与えられ、この結果、低燃圧から高燃圧への切換えは、
図１０に示すように、負荷の小さい所で切換えられるよ
うになり、また、高燃圧から低燃料圧への切換えも、同
じく図１０に示すように、高燃圧での最小駆動パルス近
傍で切り替わるように制御されることになり、従って、
この実施例によれば、燃圧変動中に次の噴射が行われて
しまうのが確実に抑えられ、Ａ／Ｆの変動を充分に少な
くすることができる。

【００２９】次に、図１１は定常状態で燃圧で切換えた
場合のＡ／Ｆの挙動を示したものであるが、本発明の実
施例では、インジェクタ６から燃料が噴射されていない
ときに燃圧が切換えられるので、破線で示してある従来
技術の場合とは異なってＡ／Ｆの変動が少なくなり、エ
ンジンのトルク変動を充分に抑えることができる。ま
た、図１２は加速時でのＡ／Ｆの挙動を示したもので、
本発明の実施例によれば、加速時に燃圧を高圧のまま、
低圧用のパルス幅を使って制御するので、応答性良く燃
料を多量に供給出来、破線で示す従来技術の場合とは異
なって、加速初期のＡ／ＦのＬｅａｎ側への変動が少な
くなるので、トルク低下がなく、加速初期に発生しやす
いスタンブルやヘジテーションを確実に防止できる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、インジェクタへの供給
燃料圧力を複数切換えて制御することを基本にしている
ので、インジェクタのダイナミックレンジを実使用上で
容易に拡大でき、従って、従来不可能であった抵排気量
高速高回転型のエンジンやアルコール含有燃料対応のエ
ンジンへの対応を容易に得ることができる。さらに付帯
効果として、加減速時に燃圧を切換えるようにしたの
で、コントロールユニットによる駆動パルス幅の演算に
負荷をかけることなく、Ａ／Ｆの精密な制御を容易に得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電子制御燃料噴射装置の一実施例
による動作の一部を説明するタイミングチャートであ
る。

【図２】本発明による電子制御燃料噴射装置の一実施例
を示す構成図である。

【図３】本発明による電子制御燃料噴射装置の一実施例
の詳細構成図である。

【図４】本発明の一実施例におけるコントロールユニッ
トのブロック図である。

【図５】本発明の一実施例における定時間割込み処理を
示すフローチャートである。

【図６】本発明の一実施例におけるインジェクタ噴射割
込み処理を示すフローチャートである。

【図７】本発明の一実施例におけるインジェクタ噴射終
了割込み処理を示すフローチャートである。

【図８】本発明の一実施例におけるエンジン加速時での
動作を説明するタイミングチャートである。

【図９】本発明の一実施例における燃圧切換動作の特性
図である。

【図１０】本発明の一実施例における燃圧切換動作の特
性図である。

【図１１】本発明の一実施例による空燃比の挙動を示す
タイミングチャートである。

【図１２】本発明の一実施例による空燃比の挙動を示す
タイミングチャートである。

【図１３】インジェクタの噴射特性図である。

【図１４】インジェクタと燃圧との関係を示す特性図で
ある。

【符号の説明】

２燃料ポンプ５燃料分岐管６ａ〜６ｆインジェクタ７低圧側調圧弁８高圧側調圧弁１０電磁弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料噴射弁の燃圧を複数段に切換える燃
圧切換手段を備え、夫々の燃圧に対応した燃料噴射弁の
開弁時間の制御により、エンジンの燃料供給量を制御す
る方式の電子制御燃料噴射装置において、上記燃圧切換
のタイミングを上記燃料噴射弁の開弁動作の終了時点に
一致させるタイミング制御手段が設けられていることを
特徴とする電子制御燃料噴射装置。
【請求項２】請求項１の発明において、上記燃圧切換
手段が、上記燃料噴射弁の燃料供給通路に設置した複数
個の調圧弁と、これら複数個の調圧弁の内の任意の１個
だけを能動化する電磁制御手段とで構成されていること
を特徴とする電磁燃料噴射装置。
【請求項３】請求項１の発明において、上記複数個の
調圧弁の個数が２であり、上記電磁制御手段が、これら
２個の調圧弁の内の調圧圧力が低い方の調圧弁の燃料通
路を開閉する電磁弁で構成されていることを特徴とする
電磁制御燃料噴射装置。
【請求項４】請求項１の発明において、上記燃料噴射
弁の開弁時間は、上記複数段の燃圧の内の予め選定した
１の燃圧を基準燃圧として算出処理され、残りの各燃圧
に対応した燃料噴射弁の開弁時間は、上記基準燃圧から
の算出結果に夫々の燃圧に対応した所定の係数を乗算し
て算出処理されるように構成したことを特徴とする電子
制御燃料噴射装置。
【請求項５】請求項１の発明において、上記燃圧切換
手段による燃圧の切換処理が、エンジンの負荷変化量が
予め設定してある所定値を超えたことを条件として実行
されるように構成したことを特徴とする電子制御燃料噴
射装置。
【請求項６】請求項５の発明において、上記開弁時間
の算出処理が、上記燃圧切換手段による燃圧の切換処理
に対して所定の遅れ時間を持って実行されるように構成
したことを特徴とする電子制御燃料噴射装置。
【請求項７】請求項５の発明において、上記切換処理
が、エンジンの負荷変化量に対して所定幅のヒステリシ
スを持って実行されるように構成したことを特徴とする
電子制御燃料噴射装置。