JPH063169Y2 - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、自動車等内燃機関の燃料噴射装置に関し、特
に、加速時の燃料噴射量を加速要求の大きさに応じてき
め細かく制御し、加速初期に発生する車両の前後方向の
振動を抑制した内燃機関の燃料噴射装置に関する。

〔従来の技術〕

近時、エンジンには、より高い燃料経済性、運転性が要
求される傾向にあり、かかる観点からマイクロコンピュ
ータ等を応用して燃料噴射量をより精密に制御すること
が行われる。

従来のこの種のエンジンの燃料噴射制御を行うものとし
ては、例えば「トヨタカリーナＦＦ新型車解説書3-97〜
3-108頁昭和60年８月発行」に記載された装置がある。

この装置では、吸入空気量Ｑａやエンジン回転数Ｎに基
づいて基本噴射量Ｔｐ（Ｔｐ＝Ｋ×（Ｑａ／Ｎ）、但
し、Ｋ：定数）を演算し、次いで、この基本噴射量Ｔｐ
に冷却水温Ｔｗや絞弁開度ＴＶＯから求められた各種増
量補正値を加えたり、排気中の酸素濃度によるフィード
バック補正値を加えたりしながら、通常の燃料噴射量Ｔ
ｉを決定し、所定のクランク角度毎にインジェクタから
同期噴射してエンジンが要求する空燃比となるように燃
料噴射量の制御を行っている。

また、加速時にあっては、加速開始直後の所定クランク
角で上述した燃料噴射量Ｔｉを非同期噴射し、加速に伴
う空燃比のリーン化を防止して、エンジンのもたつき、
息つき、失火等を回避し、エンジン出力の応答性を高め
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装
置にあっては、加速初期に移行すると、通常の同期噴射
と同様の燃料噴射量Ｔｉを非同期に追加噴射して加速レ
スポンスの向上を図り、その後は追加噴射のタイミング
で加速要求の大きさを考慮していない加速増量を加えた
燃料噴射量Ｔｉを噴射する構成となっていたため、特
に、加速初期に急激な燃焼圧力上昇に伴う車両の前後振
動が起こり、運転フィーリングを悪化させる問題点があ
った。

すなわち、第８図に示すように、クランク角Ａ_１で通常
の同期噴射をした後、ｔ_１で加速要求があると、直後の
クランク角Ｂ_１で燃料噴射量Ｔｉの追加噴射が行われ、
その後、このクランク角Ｂ_１に対応したクランク角
Ｂ_２，Ｂ_３……なるタイミングで通常噴射量に加速増量
が上乗せされた（幅広のパルスとなって）燃料が噴射さ
れ、このような加速増量は加速が終了するまで継続され
る。なお、加速開始直後のクランク角Ａ_２から次回のク
ランク角Ａ_３までがいわゆるエンジンの１回転に相当
し、この間の噴射量が気筒に供給される燃料量となる。
上記の場合、イ〜ニの各パルスは追加噴射のような単独
パルスと異なり、通常噴射に加速増量が加えられて幅の
広いものとなっているが、この加速増量には加速要求の
大きさが何ら考慮されておらず、通常噴射の演算と同一
の演算形式で加速増量が演算される。ところで、このよ
うな演算形式は、加速初期の燃焼室内における失火を防
ぐために、それに対応した分の増量を意図し、燃焼圧力
の低下が発生しないようにして加速レスポンスの向上を
狙ったものであるが、通常噴射の演算形式と同様にして
求められた加速増量では加速レスポンスの向上は望める
ものの、実際の加速要求にマッチしていないので、加速
初期に燃焼圧力が予定している以上に急激に上昇し、こ
れが車両の慣性力との関係で車両加速度を大きく変化さ
せることとなって、車両の前後方向に振動を発生させ
る。振動はその後、次第に収束するが、最悪の場合に
は、収束まで数秒間を要することもあり、運転フィーリ
ングの悪化を招来する。

〔考案の目的〕

そこで本考案は、加速の初期、中期及び終期の各領域ご
とに適切な加速増量を採用することにより、加速の各領
域に適合した過不足のない燃料噴射量を設定し、以て加
速時における運転フィーリングの改善を図ることを目的
としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案による内燃機関の燃料噴射装置は、上記目的達成
のため、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手
段ａと、絞弁の開度を検出する開度検出手段ｂと、開度
検出手段ｂの出力に基づいて、絞り弁の開度変化速度が
大きいと加速初期、該速度が中程度に大きいと加速中
期、及び、該速度が小さいと加速終期の各加速状態とを
検出する加速状態検出手段ｃと、加速初期と加速終期よ
りも加速中期の方が変化率が大きく、且つ、加速終期よ
りも加速初期の方の値が大きい減少修正値を演算する修
正値演算手段ｄと、エンジンの運転状態に基づいて燃料
の噴射量を演算し、車両が加速状態に移行すると、その
移行直後に燃料の追加噴射量を出力すると共に、エンジ
ンの運転状態に基づいて燃料の基本加速増量を演算し、
該基本加速増量を前記減少修正値の大きさに従って減少
方向に修正しつつ、該減少修正後の加速増量と前記噴射
量との加算値を出力する噴射量演算手段ｅと、噴射量演
算手段の出力に基づいて燃料を噴射する噴射手段ｆと、
を設けたことを特徴とする。

〔作用〕

本考案では、加速の初期領域では大きな減少修正値が、
また、加速の中期領域では中程度に大きな減少修正値
が、さらに、加速の終期領域では小さな減少修正値が演
算される。

そして、その減少修正値の大きさに基づいて各領域ごと
の基本加速増量が減少方向に修正され、修正後の加速増
量を用いて燃料の基本噴射量が補正される。

従って、加速の開始から完了までの各領域に対応した過
不足のない適切な加速増量補正を行うことができ、良好
な加速レスポンスを得ることができるとともに、特に、
加速初期における燃料噴射量を適正化して燃焼圧力の急
激な上昇を回避でき、車両の前後方向の振動を抑制でき
る。

〔実施例〕

以下、本考案を図面に基づいて説明する。

第２〜７図は本考案に係る内燃機関の燃料噴射装置の一
実施例を示す図であり、グループ噴射方式の６気筒内燃
機関に適用した例である。

まず、構成を説明する。第２図において、１はセンサ群
であり、センサ群１はスロットルセンサ２、クランク角
センサ３およびエアフローメータ４から構成されてい
る。スロットルセンサ２は開度検出手段としての機能を
有し、図示しないエンジンのスロットルチャンバ内に設
けられた絞弁の絞弁開度ＴＶＯを検出する。クランク角
センサ３はエンジンの回転に応じて変化するクランク角
Ｎｅを検出し、エアフローメータ４は絞弁によって制御
されるエンジンへの吸入空気量Ｑａを検出する。なお、
上記クランク角センサ３およびエアフローメータ４はエ
ンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段としての
機能を有している。

コントロールユニット10は加速状態検出手段、修正値演
算手段および噴射量演算手段としての機能を有し、ＣＰ
Ｕ11、ＲＯＭ12、ＲＡＭ13およびＩ／Ｏポート14により
構成される。ＣＰＵ11はＲＯＭ12に書き込まれているプ
ログラムに従ってＩ／Ｏポート14より必要とする外部デ
ータを取り込んだり、またＲＡＭ13との間でデータの授
受を行ったりしながらエンジンの燃焼制御（燃料噴射制
御等）に必要な処理値を演算し、必要に応じて処理した
データをＩ／Ｏポート14へ出力する。Ｉ／Ｏポート14に
は上記各センサ２、３、４からの信号が入力されるとと
もに、Ｉ／Ｏポート14からは演算の結果としての噴射信
号ＴｉＡ、ＴｉＢ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
結果や演算途中のデータを一時的に記憶する。なお、Ｒ
ＡＭ13の一部は不揮発性メモリからなり、後述のテーブ
ルマップを記憶してエンジン停止後もその記憶内容を保
持する。

ドライバ20、21はコントロールユニット10からの噴射信
号ＴｉＡ、ＴｉＢをそれぞれ電力増幅し、噴射パルスＳ
ｉＡ，ＳｉＢとしてインジェクタ31〜36に出力する。イ
ンジェクタ31〜36は気筒毎に装着されており（本実施例
の場合６気筒なので６個）、各気筒を２グループ（グル
ープＡ、Ｂ）に分けてグループ毎にインジェクタ31〜36
から燃料が噴射される。すなわち、グループＡにあって
は噴射パルスＳｉＡに基づいてインジェクタ31、33、35
がそれぞれ気筒＃１、＃３、＃５に対して燃料を噴射
し、グループＢにあっては噴射パルスＳｉＡに基づいて
インジェクタ32、34、36がそれぞれ気筒＃２、＃４、＃
６に対して燃料を噴射する。なお、上記インジェクタ31
〜36は噴射手段としての機能を有している。

次に、作用を説明する。

第３図は本実施例の燃料噴射量演算プログラムを示すフ
ローチャートであり、本プログラムはコントロールユニ
ット10のＲＯＭ12に格納され、所定の時間毎に実行され
る。プログラムの実行が開始されると、まず、Ｐ_１で加
速に移行したか否かを判別する。この判別は従来のよう
なアイドルスイッチのＯＮ／ＯＦＦによるものと異な
り、絞弁開度ＴＶＯの経時変化量に基づいて行われ、こ
のため、従来のものではアイドル状態からの加速しか判
別できなかったのに対して、本実施例のものではこれに
加えてアクセルペダルが所定量踏み込まれている一定走
行時から加速へ移行した場合も判別できる。

絞弁開度ＴＶＯの経時変化、すなわち単位時間Δｔあた
りの絞弁開度変化量ΔＴＶＯはΔＴＶＯ／Δｔとして求
められ、この値が大きいときは運転者のアクセルペダル
の踏込量が大きいときであり、換言すれば加速要求が大
きいことを示している。

このようにして、加速への移行を判別すると、燃料を追
加噴射し、Ｐ_２でΔＴＶＯ／Δｔの大きさに応じて変化
するような減少修正値α（α≦１）を演算する。この演
算の方法としては、例えば、第４図に示すようなテーブ
ルマップをルックアップすることにより行われ、このテ
ーブルマップは実車を用いた実験によって加速時の適正
な燃料噴射量を再現し、この燃料噴射量を得るために必
要な基本加速増量値（例えば、加速時のＱａ、Ｎをパラ
メータとして求めた基本的な加速増量噴射量Ｔｍ）に対
する減少係数を減少修正値αとしてマッピングしてい
る。したがって、マッピングデータは実際の加速状態と
対応しているので、加速要求にマッチした減少修正値α
を演算することができる。

次いで、Ｐ_３では、上記ルックアップされた減少修正値
αを用いて次式に従って燃料噴射量Ｔｉを演算し、 Ｔｉ＝（Ｔｍ×α）＋Ｔｐ＋Ｔｓ…… 但し、Ｔｐ：基本噴射量 Ｔｓ：無効パルス幅 Ｐ_５でこの燃料噴射量Ｔｉをグループ毎にエンジン回転
に同期して出力する。すなわち、グループＡにあっては
燃料噴射量Ｔｉを噴射信号ＴｉＡとして、またグループ
Ｂにあっては燃料噴射量Ｔｉを噴射信号ＴｉＢとしてド
ライバ20、21にそれぞれ出力する。ドライバ20、21で電
力増幅された噴射パルスＳｉＡ，ＳｉＢはインジェクタ
31〜36に加えられこれらが開弁してそれぞれ気筒に燃料
を噴射する。

なお、加速に移行していないアイドル状態あるいは一定
走行状態のときは、Ｐ_４で次式に従って通常の燃料噴
射量Ｔｉを演算し、この燃料噴射量Ｔｉに基づいてＰ_５
で噴射信号ＴｉＡ、ＴｉＢをエンジン回転に同期して出
力する。

Ｔｉ＝Ｔｐ＋Ｔｓ…… このように本実施例では、単位時間Δｔあたりの絞弁開
度変化量ΔＴＶＯの大きさに応じて演算された減少修正
値αにより基本加速増量値Ｔｍを減少側に修正し、この
減少修正した値（Ｔｍ×α）に基本噴射量Ｔｐや無効パ
ルス幅Ｔｓ等を加えて、加速時の燃料噴射量Ｔｉを演算
しているので、この加速時の燃料噴射量Ｔｉは、加速の
初期、中期、終期のそれぞれにおいて以下のような変化
を示す。すなわち、第５図（ａ）に示すように絞弁開度
ＴＶＯは加速初期にその開度変化が大きく、中期ではそ
の開度変化が鈍化し、さらに終期では開度が一定となっ
てほとんど変化しなくなる。このような変化傾向は加速
要求の大きさ（ΔＴＶＯ／Δｔ）となって減少修正値α
の演算パラメータに用いられる。減少修正値αは前述し
たように第４図に示すテーブルマップからルックアップ
して求められ、ΔＴＶＯ／Δｔが大きくなる程、すなわ
ち加速要求が大きくなる程1.0から０方向に近づくよう
な係数である。したがって、ΔＴＶＯ／Δｔが大きい加
速初期では０に近い値としてルックアップされた減少修
正値αにより基本加速増量値Ｔｍが大きく減少側に修正
される結果、第５図（ｂ）のハで示すように噴射パルス
幅ΔＴＶＯ／Δｔに応じて減少修正されたものとなる。
また、加速の中期でも燃料噴射量（燃料の噴射パルス
幅）Ｔｉは第５図（ｂ）のニ、ホで示すように減少修正
されるが、その修正量は初期に比して軽減されたものと
なる。すなわち、このときのΔＴＶＯ／Δｔの鈍化程度
に対応した少ない値は減少修正がなされる。さらに、加
速の終期では、ΔＴＶＯ／Δｔがほぼ零となるのでα＝
1.0となって減少修正が停止され、第５図（ｂ）のヘで
示すような通常時の燃料噴射量Ｔｉと同じ噴射パルス幅
が採用される。

なお、第５図（ｂ）のイは加速状態に移行する前の噴射
パルス、ロ〜ヘは加速状態に移行後の噴射パルスであ
り、移行直後の１回目のロだけがエンジン回転数に同期
しない追加噴射である。

このようなΔＴＶＯ／Δｔに基づく燃料噴射量（噴射パ
ルス幅）Ｔｉの減少修正の結果、気筒内の燃焼圧力の上
昇変化特性は、第６図に示すように加速直後の上昇途中
から傾斜が鈍化して、従来のような急激な圧力上昇が回
避された特性となり、その結果、加速直後の車両前後振
動（加速度）は第７図に示すように抑制される。すなわ
ち、同図に示すように、加速直後に発生する最初の車両
前方向の加振力が従来のものに比して低減されるので、
車両前後方向の最大加速度（Ｇ）が低下抑制されて振動
の振幅が小さくなり、さらに、振動の周期も長くなる方
向（周波数が低下）に変化する。したがって、加速直後
の車両前後方向の振動現象が緩和されて運転フィーリン
グの改善が図られる。

なお、上記実施例にはグループ噴射方式のものを示した
が、これに限らず、例えば気筒毎のインジェクタの開弁
時間を各個に制御する独立噴射方式のものにも適用が可
能なことは勿論である。

〔効果〕

本考案によれば、加速要求の大きさに応じて車両加速時
における燃料の加速増量を減少修正しているので、実際
の加速状態に対応して燃料噴射量をきめ細かく設定する
ことができ、特に、加速初期の燃料噴射量を適正化して
燃焼圧力の急激な上昇を回避し、車両前後方向の振動を
抑制して加速時の運転フィーリングを改善することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の基本概念図、第２〜７図は本考案に係
る内燃機関の燃料噴射装置の一実施例を示す図であり、
第２図はその全体ブロック図、第３図はその燃料噴射量
演算プログラムのフローチャート、第４図はその減少修
正値αのテーブルマップを示す図、第５図はその作用を
説明するための絞弁開度ＴＶＯの変化傾向と燃料噴射量
Ｔｉのパルス幅変化を示すタイミングチャート、第６図
はその作用を説明するための燃焼圧力の上昇変化特性を
示す特性図、第７図はその作用を説明するための車両前
後方向振動を示すグラフ、第８図は従来の問題点を説明
するための燃料噴射量Ｔｉのパルス幅変化を示すタイミ
ングチャートである。 ２……スロットルセンサ（開度検出手段）、 ３……クランク角センサ（運転状態検出手段）、 ４……エアフローメータ（運転状態検出手段）、 10……コントロールユニット、 （加速状態検出手段、修正値演算手段、噴
射量演算手段）、 31〜36……インジェクタ（噴射手段）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ａ）エンジンの運転状態を検出する運転状
   態検出手段と、 ｂ）絞弁の開度を検出する開度検出手段と、 ｃ）開度検出手段の出力に基づいて、絞り弁の開度変化
   速度が大きいと加速初期、該速度が中程度に大きいと加
   速中期、及び、該速度が小さいと加速終期の各加速状態
   とを検出する加速状態検出手段と、 ｄ）加速初期と加速終期よりも加速中期の方の変化率が
   大きく、且つ、加速終期よりも加速初期の方の値が大き
   い減少修正値を演算する修正値演算手段と、 ｅ）エンジンの運転状態に基づいて燃料の噴射量を演算
   し、車両が加速状態に移行すると、その移行直後に燃料
   の追加噴射量を出力すると共に、エンジンの運転状態に
   基づいて燃料の基本加速増量を演算し、該基本加速増量
   を前記減少修正値の大きさに従って減少方向に修正しつ
   つ、該減少修正後の加速増量と前記噴射量との加算値を
   出力する噴射量演算手段と、 ｆ）噴射量演算手段の出力に基づいて燃料を噴射する噴
   射手段と、 を設けたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。