JPH07139411A - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃圧脈動幅を低減してインジェクタからの供
給燃料量を安定させること。 【構成】 多気筒内燃機関１には、気筒毎に独立したイ
ンジェクタ９が配設されている。ＥＣＵ２６のＣＰＵ２
６ａは、ディストリビュータ２０に配設された回転数セ
ンサ２２からのエンジン回転数Ｎe 及び熱式空気流量計
１３からの吸入空気量Ｇavに基づいてインジェクタ９の
噴射期間を算出し、１作動サイクル当たりのクランク角
を気筒数で割ったときの気筒間隔周期内でインジェクタ
の噴射本数が最多となるときのオーバラップ本数をとる
オーバラップ期間を算出する。これにより、オーバラッ
プ期間が燃圧脈動の発生し易い所定範囲内にあるときに
は、噴射期間が複数回に分割され燃圧脈動を回避される
ため、そのときの運転状態において必要とされる燃料量
が極めて正確に供給されることとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の複数の気筒
に対してそれぞれ独立したインジェクタ（電磁式燃料噴
射弁）から燃料を供給する燃料噴射装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関の燃料噴射装置に関連す
る先行技術文献としては、特開昭６３−２４８９４４号
公報及び特開平４−２３１６４６号公報にて開示された
ものが知られている。これらのものでは、駆動パルスを
インジェクタに出力することにより燃料噴射する燃料噴
射装置において、内燃機関の各気筒の吸入−圧縮−爆発
−排気の４行程からなる１作動サイクル当たりの要求噴
射量を複数回に分割して各インジェクタに対する噴射を
実施し、供給する燃料の微粒化を促進して機関の冷間時
等の始動性を向上するというものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、発明者ら
は、インジェクタの燃料噴射により燃圧脈動（燃料圧力
の変動）が発生すると、インジェクタから供給される１
作動サイクル当たりの噴射量にバラツキが生じることに
より、内燃機関を安定した回転状態に保持することがで
きないことを見出し、以下のように新規な内燃機関の燃
料噴射装置を提供するに至ったのである。

【０００４】この燃圧脈動の発生について、発明者らが
鋭意実験研究を重ねた結果を、図１２、図１３及び図１
４を参照して述べる。なお、図中のＩＮＪはインジェク
タの略である。

【０００５】図１２はインジェクタの噴射本数が瞬時的
に１本／２本と変化する状態を示し、図１３はインジェ
クタの噴射本数が瞬時的に３本／４本と変化する状態を
示している。

【０００６】図１２において、インジェクタの噴射本数
が１本のときには、トータル噴射量が減少するため燃圧
が上昇する。逆に、インジェクタ噴射本数が２本のとき
には、トータル噴射量が増加するため燃圧が降下するこ
ととなる。同様に、図１３において、インジェクタの噴
射本数が３本のときには、トータル噴射量が減少するた
め燃圧が上昇する。逆に、インジェクタ噴射本数が４本
のときには、トータル噴射量が増加するため燃圧が降下
することとなる。このような燃圧の変動により図１２
（ａ）に対応して図１２（ｂ）、また、図１３（ａ）に
対応して図１３（ｂ）に示すような燃圧脈動が発生す
る。なお、本明細書内で用いているＤｕｔｙ（デューテ
ィ）（％）とは、各気筒間隔内のトータル噴射量の変化
において、気筒間隔周期〔この例では、１２０°ＣＡ
（クランクアングル）〕に対するインジェクタ１本分の
変化量だけ噴射量が多い期間の割合をいう。

【０００７】Ｄｕｔｙ（％）に対する燃圧変化量（kgf/
cm² ；kPa ）の大きさは、図１４に示すような特性図と
なった。即ち、図１４の特性図において、Ｄｕｔｙが５
０％（図１３参照）付近では矢印で幅を示すように燃圧
脈動幅が大きく、Ｄｕｔｙが０〜２０％（図１２参照）
または８０〜１００％の領域では矢印で幅を示すように
燃圧脈動幅が小さいことが判る。

【０００８】発明者らは、この要因として、Ｄｕｔｙが
０〜２０％または８０〜１００％の領域では、１作動サ
イクル当たりのトータル噴射量を変化させるインジェク
タのＯＮ／ＯＦＦの応答が燃圧に影響することないため
であると結論づけた。

【０００９】そこで、この発明は、かかる不具合を解決
するためになされたもので、燃圧脈動幅を低減してイン
ジェクタからの供給燃料量を安定させる内燃機関の燃料
噴射装置の提供を課題としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる内燃機関
の燃料噴射装置は、内燃機関の複数の気筒に対してそれ
ぞれ独立して燃料を供給するインジェクタと、前記各気
筒に対する吸入−圧縮−爆発−排気の４行程からなる１
作動サイクル当たりの供給燃料量を決定する前記インジ
ェクタの噴射パルス幅である噴射期間をそのときのエン
ジン回転数と吸入空気量とに基づき算出する噴射期間演
算手段と、前記１作動サイクル当たりのクランク角を気
筒数で割ったときの気筒間隔周期内で、前記噴射期間演
算手段で算出された噴射期間に基づく前記インジェクタ
の噴射本数が最多となるときのインジェクタ本数である
オーバラップ本数を算出するオーバラップ本数演算手段
と、前記オーバラップ本数演算手段で算出されたオーバ
ラップ本数をとる前記気筒間隔周期内の噴射期間をオー
バラップ期間として算出するオーバラップ期間演算手段
と、前記オーバラップ期間演算手段で算出されたオーバ
ラップ期間が所定範囲内となるときには、前記オーバラ
ップ期間を複数回に分割して所定期間以内とすると共
に、その分割回数を任意の２つの前記インジェクタの噴
射期間が完全に一致することのないように設定し、前記
インジェクタに対する分割噴射を実施する分割噴射手段
とを具備するものである。

【００１１】

【作用】本発明においては、エンジン回転数と吸入空気
量とに基づき各気筒に対する吸入−圧縮−爆発−排気の
４行程からなる１作動サイクル当たりの供給燃料量を決
定するインジェクタの噴射期間が算出される。１作動サ
イクル当たりのクランク角を気筒数で割ったときの気筒
間隔周期内でインジェクタの噴射本数が最多となるとき
のオーバラップ本数が算出される。このオーバラップ本
数をとる気筒間隔周期内のオーバラップ期間が算出され
る。このオーバラップ期間が所定範囲内として、例え
ば、気筒間隔周期の２０〜８０％となるときには、各イ
ンジェクタからのトータル噴射量の変化が燃圧に影響を
与えて燃圧脈動が大きくなる。このような所定範囲内と
なるオーバラップ期間は複数回に分割される。また、そ
の分割回数は任意の２つのインジェクタの噴射期間が完
全に一致することのないように設定される。即ち、上記
オーバラップ期間が複数回に分割され所定期間内とされ
ることにより各インジェクタからのトータル噴射量の変
化が燃圧に影響を与えないため燃圧脈動が小さく抑えら
れる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。

【００１３】〈第一実施例〉図１は本発明の第一実施例
にかかる内燃機関の燃料噴射装置を示す概略構成図であ
る。

【００１４】図１において、多気筒内燃機関（エンジ
ン）１はシリンダ２内にピストン３を備え、このピスト
ン３の上方にはシリンダヘッド１ａ、シリンダブロック
１ｂにより区画された燃焼室４が形成されている。この
燃焼室４には点火プラグ１６が配設されている。また、
燃焼室４は吸気バルブ５及び排気バルブ６を介して吸気
通路７及び排気通路８と連通されている。

【００１５】各気筒毎のインジェクタ９は吸気通路７に
配設され、インジェクタ９の上流側の吸気通路７には吸
入時の空気の脈動を抑えるためのサージタンク１０が配
設されている。このサージタクンク１０の上流側には、
図示しないアクセルペダルの操作に連動して開閉される
スロットルバルブ１１が配設されており、このスロット
ルバルブ１１の開閉により吸気通路７への吸気量が調節
される。スロットルバルブ１１の近傍にはスロットルバ
ルブ１１の開度を検出するスロットルポジションセンサ
１２が配設されている。スロットルバルブ１１の上流側
には、熱式空気流量計１３が配設されており、この熱式
空気流量計１３により吸気通路７に導入される吸入空気
量Ｇavが検出される。

【００１６】熱式空気流量計１３とスロットルバルブ１
１との間には吸気温度を検出するための吸気温センサ１
４が配設されている。また、熱式空気流量計１３の上流
側にはエアクリーナ１５が配設されている。

【００１７】したがって、エアクリーナ１５から吸入さ
れた空気は、熱式空気流量計１３、スロットルバルブ１
１、サージタンク１０を介して吸気通路７の下流側に向
かって送られ、吸気通路７の下流側において、インジェ
クタ９から噴射される燃料と混合されて混合気となる。
この混合気は吸気バルブ５を介して燃焼室４内へ導入さ
れる。そして、内燃機関１は点火プラグ１６により混合
気を燃焼室４内で爆発させて駆動力を得たのち、その排
気ガスを排気バルブ６を介して排気通路８側へ排出す
る。

【００１８】吸気通路７にはスロットルバルブ１１を迂
回し、且つ、スロットルバルブ１１の上流側とサージタ
ンク１０とを連通する補助空気通路としてのバイパス通
路１７が配設されている。このバイパス通路１７の途中
には補助空気量調整用アクチュエータとしてのアイドル
スピードコントロールバルブ（Idle Speed Control Val
ve：アイドル回転数制御弁；以下、単に『ＩＳＣバル
ブ』という）１８が配設されている。ＩＳＣバルブ１８
は図示しないスプリングにより常に弁体１８ａがシート
部１８ｂを閉じる方向に付勢されているが、コイル１８
ｃが励磁されることにより弁体１８ａがシート部１８ｂ
を開くようになっている。したがって、ＩＳＣバルブ１
８のコイル１８ｃの励磁によりバイパス通路１７が開
き、コイル１８ｃの消磁によりバイパス通路１７が閉じ
るようになっている。このＩＳＣバルブ１８はパルス幅
変調に基づくデューティ比制御により開度調節される。

【００１９】ディストリビュータ２０はイグナイタ２１
から出力される高電圧を内燃機関１のクランク角に同期
して各点火プラグ１６に分配するためのものであり、各
点火プラグ１６の点火タイミングはイグナイタ２１から
の高電圧出力タイミングにより決定される。ディストリ
ビュータ２０にはそのロータの回転からクランク角を検
出してパルス信号を出力する回転数センサ２２が配設さ
れ、この回転数センサ２２によりエンジン回転数Ｎe が
検出される。

【００２０】ＥＣＵ（電子制御装置）２６は、主とし
て、中央処理装置であるＣＰＵ２６ａ、制御プログラム
や各種マップを記憶するＲＯＭ２６ｂ、各種データを記
憶するＲＡＭ２６ｃ及び入出力ポート２６ｄからなる。
このＥＣＵ２６には、スロットルポジションセンサ１
２、熱式空気流量計１３、吸気温センサ１４及び回転数
センサ２２が接続され、各センサからの信号が入力され
ると共に、各インジェクタ９、ＩＳＣバルブ１８及びイ
グナイタ２１が接続され、各駆動部へ駆動信号を出力す
る。

【００２１】ＥＣＵ２６はアイドル時においてはＩＳＣ
制御を行っている。即ち、スロットルポジションセンサ
１２が全閉であるアイドル状態となると、回転数センサ
２２によるエンジン回転数Ｎe と予め設定された目標ア
イドル回転数とが一致するように、ＩＳＣバルブ１８の
開度が制御される。

【００２２】次に、本発明の第一実施例にかかる内燃機
関の燃料噴射装置の電子制御装置２６のＣＰＵ２６ａの
処理手順を示す図２、図３及び図４のフローチャートに
基づいて説明する。図２は本発明の第一実施例にかかる
内燃機関の燃料噴射装置で使用されているＣＰＵの燃料
噴射制御のメインルーチン、図３は同じく内燃機関の燃
料噴射装置で使用されているＣＰＵのオーバラップ期間
算出のサブルーチン、図４は同じく内燃機関の燃料噴射
装置で使用されているＣＰＵの分割回数算出のルーチン
である。

【００２３】《燃料噴射制御のメインルーチン：図２参
照》ステップＳ１０１で、回転数センサ２２からエンジ
ン回転数Ｎe 、ステップＳ１０２で、熱式空気流量計１
３から吸入空気量Ｇavがそれぞれ読込まれる。次にステ
ップＳ１０３に移行して、読込まれたエンジン回転数Ｎ
e と吸入空気量Ｇavとからインジェクタ９の噴射期間
（噴射パルス幅）Ｔi が算出される。次にステップＳ１
０４に移行して、後述のオーバラップ期間Ｔo が算出さ
れる。そして、ステップＳ１０５に移行し、オーバラッ
プ期間Ｔo に基づき分割噴射が必要かが判定される。ス
テップＳ１０５で、オーバラップ期間Ｔo が後述するよ
うに気筒間隔周期１８０°ＣＡ（クランクアングル）の
所定範囲内となり、燃圧脈動幅が大きくてインジェクタ
９からの噴射燃料量のバラツキが大きいと判定される
と、ステップＳ１０６に移行し、インジェクタ９への噴
射パルスを１作動サイクル（７２０°ＣＡ）に対して複
数回に分割して出力する分割噴射が実行され、本プログ
ラムを終了する。一方、ステップＳ１０５で、オーバラ
ップ期間Ｔo が後述するようにクランク角の所定範囲内
となり、燃圧脈動幅が小さくてインジェクタ９からの噴
射燃料量が一定であると判定されると、ステップＳ１０
６がスキップされて、分割噴射をすることなくインジェ
クタ９への噴射パルスを１作動サイクル（７２０°Ｃ
Ａ）に１回、各気筒毎の吸入行程に同期した通常の独立
噴射（同期噴射）が実行される。

【００２４】〈オーバラップ期間算出のサブルーチン：
図３参照〉なお、本実施例では、内燃機関１として４サ
イクル４気筒エンジンを想定する。すると、内燃機関１
の各気筒の吸入−圧縮−爆発−排気の４行程からなる１
作動サイクル当たりの作動角である７２０°ＣＡを気筒
数４で除算した１８０°ＣＡ毎が各インジェクタ９の噴
射開始タイミングとなる。この一例を示した図５を参照
し、その対応するオーバラップ期間Ｔo を算出する。な
お、以下の記述で例えば、Ｔ１８０°ＣＡは内燃機関１
のクランク軸が１８０°ＣＡだけ回転する時間（ｍｓ）
を表し、Ｔ１８０°ＣＡは次式で算出される。また、次
式において、２は４サイクル、４は気筒数がそれぞれ代
入されている。

【００２５】Ｔ１８０°ＣＡ＝（６０／Ｎe ）×１００
０×２×（１／４） そして、次の不等式のオーバラップ本数Ｎo に１，２，
３，４（最大気筒数）と順次代入し、この不等式が成立
するＮo が求めるオーバラップ本数である。

【００２６】Ｔ〔１８０×（Ｎo −１）〕°ＣＡ＜Ｔi
＜Ｔ〔１８０×（Ｎo ）〕°ＣＡ まず、ステップＳ２０１で、このときのオーバラップ本
数Ｎo を算出するため上式にＮo ＝１が代入される。そ
して、ステップＳ２０２に移行し、図２のステップＳ１
０３で算出された噴射パルス幅である噴射期間Ｔi がＴ
０°ＣＡ＜Ｔi＜Ｔ１８０°ＣＡの不等式を成立させる
かが判定される。ステップＳ２０２の不等式が成立しな
いときには、ステップＳ２０３に移行し、オーバラップ
本数Ｎoを（Ｎo ＋１）とインクリメントしてステップ
Ｓ２０２の判定処理が繰返される。図５では、インジェ
クタ９の噴射期間Ｔi の終了端は、噴射本数が２本／３
本と変化するＴ３６０°ＣＡからＴ５４０°ＣＡの間に
あり、Ｔ〔１８０×（３−１）〕°ＣＡ＜Ｔi ＜Ｔ〔１
８０×３〕°ＣＡとなる。すると、ステップＳ２０４に
移行し、このときのオーバラップ本数Ｎo が３（本）と
算出される。次に、ステップＳ２０５に移行して、オー
バラップ期間Ｔo が次式にオーバラップ本数Ｎo ＝３を
代入して算出され、本プログラムを終了する。

【００２７】 Ｔo ＝Ｔi −Ｔ〔１８０×（Ｎo −１）〕°ＣＡ 次に、図２のステップＳ１０５における分割噴射の実行
判定について図６を参照して説明する。

【００２８】発明者らの実験検討では、上述のように算
出されたオーバラップ期間Ｔo が、図６（ａ），図６
（ｂ）においてＴo ≦ＴA またはＴ１８０°ＣＡ−ＴA
≦Ｔoを満足する範囲にあるときには、１作動サイクル
当たりのトータル噴射量を変化させるインジェクタ９の
ＯＮ／ＯＦＦの応答が燃圧に影響することがなく、燃圧
脈動幅が小さいことが判っている。なお、ＴA は約２ｍ
ｓの期間である。したがって、このときには、分割噴射
を行うことなく、通常の独立噴射が実行される。

【００２９】これに対して、オーバラップ期間Ｔo がＴ
A ＜Ｔo ＜Ｔ１８０°ＣＡ−ＴA を満足する所定範囲内
にあるときには、燃圧脈動幅が大きくなるため、その燃
圧脈動幅を低減するように分割噴射が実行される。

【００３０】〈分割回数算出のルーチン：図４参照〉次
に、各気筒の吸入−圧縮−爆発−排気の４行程からなる
１作動サイクル当たりの噴射期間（噴射パルス幅）Ｔi
を複数回に分割する分割回数Ｎの算出について図４のル
ーチンに基づいて説明する。

【００３１】なお、任意の２つのインジェクタの噴射期
間が完全に一致すると、却って、トータル噴射量の変化
が大きくなり、燃圧脈動幅が大きくなって供給燃料量が
不安定となり制御上好ましくない。つまり、内燃機関１
として４サイクル４気筒エンジンのときには、２の倍数
で分割すると、第１気筒と第４気筒、第３気筒と第２気
筒の噴射パルスが完全に一致して重なってしまう。ま
た、４の倍数で分割すると４気筒全部の噴射パルスが完
全に一致して重なることとなる。したがって、分割回数
Ｎは奇数とされる。

【００３２】まず、ステップＳ３０１で、分割回数Ｎ＝
３として、ステップＳ３０２に移行し、上述と同様に、
トータル噴射量を変化させるインジェクタ９のＯＮ／Ｏ
ＦＦの応答が燃圧に影響することのないように、オーバ
ラップ期間Ｔo を分割回数で除算した値がＴA （約２ｍ
ｓ）より小さくなるように設定される。即ち、（Ｔo／
Ｎ）＜ＴA であるかが判定される。ステップＳ３０２の
判定が成立しないときには、ステップＳ３０３に移行
し、分割回数Ｎを（Ｎ＋２）としてステップＳ３０２の
判定処理が繰返される。

【００３３】ここで、分割回数Ｎは奇数で、更に、分割
回数を多くしていくと噴射期間Ｔiに相当する燃料量の
合計噴射時間がエンジン回転数Ｎe で決定される１作動
サイクル時間Ｔ７２０°ＣＡ〔＝（６０／Ｎe ）×１０
００×２（ｍｓ）〕を越えてしまう。このため、合計噴
射時間がＴ７２０°ＣＡを越えない最大の奇数が最大分
割回数Ｎmax とされる。即ち、最大分割回数Ｎmax は、
インジェクタ９の特性から予め判っている噴射パルスに
対する最小パルスＯＦＦ時間をＴOFF とすると、Ｎmax
＜〔（Ｔ７２０°ＣＡ−Ｔi ）／ＴOFF 〕の不等式を満
足する最大の奇数である。

【００３４】ステップＳ３０２の判定が成立すると、上
記最大分割回数Ｎmax を求めるため、ステップＳ３０４
に移行し、仮の分割回数Ｎ1 ＝３として、ステップＳ３
０５で、Ｎ1 ＞〔（Ｔ７２０°ＣＡ−Ｔi ）／ＴOFF 〕
を満足するＮ1 が算出される。ステップＳ３０５の判定
が成立しないときには、ステップＳ３０６に移行し、仮
の分割回数Ｎ1 を（Ｎ1 ＋２）とインクリメントしてス
テップＳ３０５の判定処理が繰返される。

【００３５】ステップＳ３０５の判定が成立すると、ス
テップＳ３０７に移行し、仮の分割回数Ｎ1 から２を減
算して最大分割回数Ｎmax が算出され設定される。次に
ステップＳ３０８に移行して、ステップＳ３０２で求め
られた分割回数Ｎが最大分割回数Ｎmax を越えているか
が判定される。ステップＳ３０８の判定が成立しないと
きにはステップＳ３０９をスキップし、ステップＳ３０
２で求められた分割回数Ｎが採用される。そして、ステ
ップＳ３０８の判定が成立するときには、ステップＳ３
０９に移行し、分割回数としてＮ＝Ｎmax が採用され、
本プログラムを終了する。

【００３６】図７（ａ）は低回転（Ｎe ＝２０００rpm
）における通常噴射、図７（ｂ）は低回転（Ｎe ＝２
０００rpm ）における分割噴射を示すタイムチャートで
ある。このときの１作動サイクルに要する時間Ｔ７２０
°ＣＡ＝６０ｍｓであり、Ｔ１８０°ＣＡ＝１５ｍｓで
ある。ここで、Ｔi ＝７．５ｍｓとすると、インジェク
タの噴射本数は０本／１本であり、オーバラップ本数Ｎ
o ＝１（本）、オーバラップ期間Ｔo ＝７．５ｍｓとな
る。すると、分割回数Ｎは（Ｔo ／Ｎ）＜ＴA （約２ｍ
ｓ）よりＮ＝５となる。即ち、低回転（Ｎe ＝２０００
rpm ）のとき５回とされる。

【００３７】図８（ａ）は高回転（Ｎe ＝６０００rpm
）における通常噴射、図８（ｂ）は高回転（Ｎe ＝６
０００rpm ）における分割噴射を示すタイムチャートで
ある。このときの１作動サイクルに要する時間Ｔ７２０
°ＣＡ＝２０ｍｓであり、Ｔ１８０°ＣＡ＝５ｍｓであ
る。ここで、Ｔi ＝１７．５ｍｓとすると、インジェク
タの噴射本数は３本／４本であり、オーバラップ本数Ｎ
o ＝４（本）、オーバラップ期間Ｔo ＝２．５ｍｓとな
る。すると、分割回数Ｎは（Ｔo ／Ｎ）＜ＴA （約２ｍ
ｓ）よりＮ＝３となる。即ち、高回転（Ｎe ＝６０００
rpm ）のとき３回とされる。

【００３８】このように、本発明の第一実施例の内燃機
関の燃料噴射装置は、内燃機関１の４気筒に対してそれ
ぞれ独立して燃料を供給するインジェクタ９と、前記各
気筒に対する吸入−圧縮−爆発−排気の４行程からなる
１作動サイクル当たりの供給燃料量を決定するインジェ
クタ９の噴射パルス幅である噴射期間Ｔi をそのときの
エンジン回転数Ｎe と吸入空気量Ｇavとに基づき算出す
るＣＰＵ２６ａからなる噴射期間演算手段と、前記１作
動サイクル当たりのクランク角７２０°ＣＡを気筒数４
で割ったときの気筒間隔周期１８０°ＣＡ内で、前記噴
射期間演算手段で算出された噴射期間Ｔi に基づくイン
ジェクタ９の噴射本数が最多となるときのインジェクタ
本数であるオーバラップ本数Ｎo を算出するＣＰＵ２６
ａからなるオーバラップ本数演算手段と、前記オーバラ
ップ本数演算手段で算出されたオーバラップ本数Ｎo を
とる気筒間隔周期１８０°ＣＡ内の噴射期間をオーバラ
ップ期間Ｔo として算出するＣＰＵ２６ａからなるオー
バラップ期間演算手段と、前記オーバラップ期間演算手
段で算出されたオーバラップ期間Ｔo が所定範囲内とな
るときには、オーバラップ期間Ｔo を複数回に分割して
所定期間ＴA 以内とすると共に、その分割回数Ｎを任意
の２つのインジェクタ９の噴射期間が完全に一致するこ
とのないように設定しインジェクタ９に対する分割噴射
を実施するＣＰＵ２６ａからなる分割噴射手段とを具備
するものである。

【００３９】したがって、噴射期間Ｔi に基づいて算出
されたオーバラップ期間Ｔo が予め実験等により判って
いる燃圧脈動の大きな所定範囲内となるか否かにより通
常噴射と分割噴射が切替えられることとなる。

【００４０】故に、オーバラップ期間Ｔo が燃圧脈動の
発生し易い所定範囲内にあるときには、噴射期間Ｔi が
複数回に分割され燃圧脈動を回避されるため、そのとき
の運転状態において必要とされる燃料量が極めて正確に
供給されることとなる。

【００４１】〈第二実施例〉本発明の第二実施例にかか
る内燃機関の燃料噴射装置では内燃機関１として４サイ
クル６気筒エンジンを想定する。ここで、本実施例装置
の概略構成図は図１と同様であり、燃料噴射制御のメイ
ンルーチンにおけるステップＳ１０１〜ステップＳ１０
３は図２と同様であるためそれらの説明を省略する。

【００４２】〈オーバラップ期間算出のサブルーチン：
図９参照〉図９は本発明の第二実施例にかかる内燃機関
の燃料噴射装置におけるオーバラップ期間算出のサブル
ーチンを示すフローチャートである。

【００４３】なお、本実施例の内燃機関１である４サイ
クル６気筒エンジンでは、内燃機関１の各気筒の吸気−
圧縮−爆発−排気行程からなる１作動サイクル当たりの
作動角である７２０°ＣＡ（クランクアングル）を気筒
数６で除算した気筒間隔周期１２０°ＣＡ毎が各インジ
ェクタ９の噴射開始タイミングとなる。なお、内燃機関
１のクランク軸が１２０°ＣＡだけ回転する時間（ｍ
ｓ）であるＴ１２０°ＣＡは次式で算出される。

【００４４】Ｔ１２０°ＣＡ＝（６０／Ｎe ）×１００
０×２×（１／６） そして、次の不等式のオーバラップ本数Ｎo に１，２，
３，４，５，６（最大気筒数）と順次代入し、この不等
式が成立するＮo が求めるオーバラップ本数である。

【００４５】Ｔ〔１２０×（Ｎo −１）〕°ＣＡ＜Ｔi
＜Ｔ〔１２０×（Ｎo ）〕°ＣＡ まず、ステップＳ４０１で、このときのオーバラップ本
数Ｎo を算出するため上式にＮo ＝１を代入する。次に
ステップＳ４０２に移行して、図２のステップＳ１０３
で算出された噴射パルス幅Ｔi がＴ０°ＣＡ＜Ｔi ＜Ｔ
１２０°ＣＡの不等式を成立させるかが判定される。ス
テップＳ４０２の不等式が成立しないときには、ステッ
プＳ４０３に移行し、オーバラップ本数Ｎo を（Ｎo ＋
１）とインクリメントしてステップＳ４０２の判定処理
が繰返される。ステップＳ４０２の不等式が成立する
と、ステップＳ４０４に移行し、このときのオーバラッ
プ本数Ｎo が算出される。次にステップＳ４０５に移行
して、オーバラップ期間Ｔoが次式にオーバラップ本数
Ｎo を代入して算出され、本プログラムを終了する。

【００４６】 Ｔo ＝Ｔi −Ｔ〔１２０×（Ｎo −１）〕°ＣＡ 次に、上述の図２のステップＳ１０５に対応する分割噴
射の実行判定は、オーバラップ期間Ｔo がＴo ≦ＴA ま
たはＴ１２０°ＣＡ−ＴA ≦Ｔo を満足し、所定範囲内
以外にあるときには、１作動サイクル当たりのトータル
噴射量を変化させるインジェクタ９のＯＮ／ＯＦＦの応
答が燃圧に影響することなく、燃圧脈動幅が小さいこと
が判っている。なお、ＴA は約２ｍｓの期間である。し
たがって、このときには、分割噴射を行うことなく、通
常の独立噴射が実行される。

【００４７】これに対して、オーバラップ期間Ｔo がＴ
A ＜Ｔo ＜Ｔ１２０°ＣＡ−ＴA を満足する所定範囲内
にあるときには、燃圧脈動幅が大きくなるため、その燃
圧脈動幅を低減するように分割噴射が実行される。

【００４８】分割回数Ｎは、内燃機関１が上述したよう
に４気筒エンジンの場合では、分割した噴射パルスが他
の気筒の噴射パルスと完全に一致しないように奇数とさ
れたが、６気筒エンジンに対して２の倍数で分割すると
第１気筒と第４気筒、第２気筒と第５気筒、第３気筒と
第６気筒の噴射パルスがそれぞれ完全に一致してしま
う。また、３の倍数で分割すると第１気筒と第３気筒と
第５気筒、第２気筒と第４気筒と第６気筒の噴射パルス
がそれぞれ完全に一致してしまう。したがって、分割回
数Ｎは、２の倍数以外且つ、３の倍数以外（Ｎ＝５，
７，１１，１３，１７，…）とされる。また、最大分割
回数Ｎmax はＮmax ＜〔（Ｔ７２０°ＣＡ−Ｔi ）／Ｔ
OFF 〕の不等式を満足する最大の２の倍数以外且つ、３
の倍数以外の最大の整数（Ｎmax ＝５，７，１１，１
３，１７，…）である。

【００４９】図１０（ａ）は低回転（Ｎe ＝２０００rp
m ）における通常噴射、図１０（ｂ）は低回転（Ｎe ＝
２０００rpm ）における分割噴射を示すタイムチャート
である。このときの１作動サイクルに要する時間Ｔ７２
０°ＣＡ＝６０ｍｓであり、Ｔ１２０°ＣＡ＝１０ｍｓ
である。ここで、Ｔi ＝５ｍｓとすると、インジェクタ
の噴射本数は０本／１本であり、オーバラップ本数Ｎo
＝１（本）、オーバラップ期間Ｔo ＝５ｍｓとなる。す
ると、分割回数Ｎは（Ｔo ／Ｎ）＜ＴA （約２ｍｓ）よ
りＮ＝５となる。即ち、低回転（Ｎe ＝２０００rpm ）
のとき５回とされる。

【００５０】図１１は高回転（Ｎe ＝６０００rpm ）に
おける通常噴射を示すタイムチャートである。このとき
の１作動サイクルに要する時間Ｔ７２０°ＣＡ＝２０ｍ
ｓであり、Ｔ１２０°ＣＡが３．３ｍｓである。ここ
で、Ｔi ＝１５ｍｓとすると、インジェクタの噴射本数
は４本／５本であり、オーバラップ本数Ｎo ＝５
（本）、オーバラップ期間Ｔo が１．７ｍｓとなる。こ
の運転状態のときにおいては、Ｔo ＜ＴA が成立してい
るため、分割噴射を実施することなく通常噴射のままで
噴射制御される。

【００５１】このように、本発明の第二実施例の内燃機
関の燃料噴射装置は、内燃機関１の６気筒に対してそれ
ぞれ独立して燃料を供給するインジェクタ９と、前記各
気筒に対する吸入−圧縮−爆発−排気の４行程からなる
１作動サイクル当たりの供給燃料量を決定するインジェ
クタ９の噴射パルス幅である噴射期間Ｔi をそのときの
エンジン回転数Ｎe と吸入空気量Ｇavとに基づき算出す
るＣＰＵ２６ａからなる噴射期間演算手段と、前記１作
動サイクル当たりのクランク角７２０°ＣＡを気筒数６
で割ったときの気筒間隔周期１２０°ＣＡ内で、前記噴
射期間演算手段で算出された噴射期間Ｔi に基づくイン
ジェクタ９の噴射本数が最多となるときのインジェクタ
本数であるオーバラップ本数Ｎo を算出するＣＰＵ２６
ａからなるオーバラップ本数演算手段と、前記オーバラ
ップ本数演算手段で算出されたオーバラップ本数Ｎo を
とる気筒間隔周期１２０°ＣＡ内の噴射期間をオーバラ
ップ期間Ｔo として算出するＣＰＵ２６ａからなるオー
バラップ期間演算手段と、前記オーバラップ期間演算手
段で算出されたオーバラップ期間Ｔo が所定範囲内とな
るときには、オーバラップ期間Ｔo を複数回に分割して
所定期間ＴA 以内とすると共に、その分割回数Ｎを任意
の２つのインジェクタ９の噴射期間が完全に一致するこ
とのないように設定しインジェクタ９に対する分割噴射
を実施するＣＰＵ２６ａからなる分割噴射手段とを具備
するものである。

【００５２】したがって、噴射期間Ｔi に基づいて算出
されたオーバラップ期間Ｔo が予め実験等により判って
いる燃圧脈動の大きな所定範囲内となるか否かにより通
常噴射と分割噴射が切替えられることとなる。

【００５３】故に、オーバラップ期間Ｔo が燃圧脈動の
発生し易い所定範囲内にあるときには、噴射期間Ｔi が
複数回に分割され燃圧脈動を回避されるため、そのとき
の運転状態において必要とされる燃料量が極めて正確に
供給されることとなる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の内燃機関
の燃料噴射装置は、各気筒に対する吸入−圧縮−爆発−
排気の４行程からなる１作動サイクル当たりの供給燃料
量を決定するインジェクタの噴射期間をそのときのエン
ジン回転数と吸入空気量とに基づき算出する噴射期間演
算手段と、１作動サイクル当たりのクランク角を気筒数
で割ったときの気筒間隔周期内で、噴射期間演算手段で
算出された噴射期間に基づくインジェクタの噴射本数が
最多となるときのインジェクタ本数であるオーバラップ
本数を算出するオーバラップ本数演算手段と、このオー
バラップ本数をとる気筒間隔周期内の噴射期間をオーバ
ラップ期間として算出するオーバラップ期間演算手段
と、このオーバラップ期間が所定範囲内となるときに
は、オーバラップ期間を複数回に分割して所定期間以内
とすると共に、その分割回数を任意の２つのインジェク
タの噴射期間が完全に一致することのないように設定し
インジェクタに対する分割噴射を実施する分割噴射手段
とを具備しており、噴射期間に基づいて算出されたオー
バラップ期間が燃圧脈動の大きな所定範囲内となると噴
射期間が複数回に分割されてインジェクタからのトータ
ル噴射量が燃圧に影響しないようにされ、その燃圧脈動
が回避される。このため、内燃機関の各気筒には必要と
される燃料量が極めて正確に供給され、安定した運転状
態を得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第一実施例にかかる内燃機関の
燃料噴射装置を示す概略構成図である。

【図２】図２は本発明の第一実施例にかかる内燃機関の
燃料噴射装置で使用されているＣＰＵの燃料噴射制御の
メインルーチンである。

【図３】図３は本発明の第一実施例にかかる内燃機関の
燃料噴射装置で使用されているＣＰＵのオーバラップ期
間算出のサブルーチンである。

【図４】図４は本発明の第一実施例にかかる内燃機関の
燃料噴射装置で使用されているＣＰＵの分割回数算出の
ルーチンである。

【図５】図５は図３におけるオーバラップ期間を説明す
る図である。

【図６】図６は図２における分割噴射実行判定を説明す
る図である。

【図７】図７は本発明の第一実施例にかかる内燃機関の
燃料噴射装置の低回転における通常噴射と分割噴射とを
説明するタイムチャートである。

【図８】図８は本発明の第一実施例にかかる内燃機関の
燃料噴射装置の高回転における通常噴射と分割噴射とを
説明するタイムチャートである。

【図９】図９は本発明の第二実施例にかかる内燃機関の
燃料噴射装置で使用されているＣＰＵのオーバラップ期
間算出のサブルーチンである。

【図１０】図１０は本発明の第二実施例にかかる内燃機
関の燃料噴射装置の低回転における通常噴射と分割噴射
とを説明するタイムチャートである。

【図１１】図１１は本発明の第二実施例にかかる内燃機
関の燃料噴射装置の高回転における通常噴射を説明する
タイムチャートである。

【図１２】図１２は従来における燃圧脈動幅が小さい状
況を示す説明図である。

【図１３】図１３は従来における燃圧脈動幅が大きい状
況を示す説明図である。

【図１４】図１４は従来におけるＤｕｔｙと燃圧変化量
との関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ７ 吸気通路 ８ 排気通路 ９ インジェクタ（電磁式燃料噴射弁） １１ スロットルバルブ １２ スロットルポジションセンサ １３ 熱式空気流量計 １４ 吸気温センサ ２０ ディストリビュータ ２２ 回転数センサ ２６ ＥＣＵ（電子制御装置） ２６ａ ＣＰＵ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の複数の気筒に対してそれぞれ
   独立して燃料を供給するインジェクタと、 前記各気筒に対する吸入−圧縮−爆発−排気の４行程か
   らなる１作動サイクル当たりの供給燃料量を決定する前
   記インジェクタの噴射期間をそのときのエンジン回転数
   と吸入空気量とに基づき算出する噴射期間演算手段と、 前記１作動サイクル当たりのクランク角を気筒数で割っ
   たときの気筒間隔周期内で、前記噴射期間演算手段で算
   出された噴射期間に基づく前記インジェクタの噴射本数
   が最多となるときのインジェクタ本数であるオーバラッ
   プ本数を算出するオーバラップ本数演算手段と、 前記オーバラップ本数演算手段で算出されたオーバラッ
   プ本数をとる前記気筒間隔周期内の噴射期間をオーバラ
   ップ期間として算出するオーバラップ期間演算手段と、 前記オーバラップ期間演算手段で算出されたオーバラッ
   プ期間が所定範囲内となるときには、前記オーバラップ
   期間を複数回に分割して所定期間以内とすると共に、そ
   の分割回数を任意の２つの前記インジェクタの噴射期間
   が完全に一致することのないように設定し、前記インジ
   ェクタに対する分割噴射を実施する分割噴射手段とを具
   備することを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。