JPH09250387A

JPH09250387A - 内燃機関の燃料噴射制御方法

Info

Publication number: JPH09250387A
Application number: JP8062899A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Nada; 光博灘
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-03-19
Filing date: 1996-03-19
Publication date: 1997-09-22
Also published as: US5746182A

Abstract

(57)【要約】【課題】同期噴射及び非同期噴射を行うようにした内燃
機関において、ドライバビリティの向上とエミッション
悪化の防止とを両立させる。【解決手段】第１〜第４気筒での吸気行程に先立ち、同
気筒への吸入空気量に応じた量の燃料を、クランクシャ
フト１７の回転に同期させてインジェクタ２９から噴射
させる。スロットルバルブ２５により吸気通路２８の流
路面積が急激に増大したときには、前記同期噴射に加え
吸入空気量の増加分に応じた量の燃料を、クランクシャ
フト１７の回転とは非同期にインジェクタ２９から噴射
させる。流路面積の急増時点で吸気行程中の気筒を特定
するとともに、その時点で吸入空気量の変化が終了して
いるか否かを判断し、変化が終了しているときには、特
定した気筒での非同期噴射を禁止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複数の気筒を有する
内燃機関において、気筒毎に設けられた燃料噴射弁を駆
動制御する方法に係り、より詳しくは、クランクシャフ
トの回転に同期して燃料噴射弁から燃料を噴射させる同
期噴射と、クランクシャフトの回転とは関係なく燃料を
噴射させる非同期噴射とを行うようにした内燃機関の燃
料噴射制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の気筒を有し、かつ気筒毎に
燃料噴射弁を配した内燃機関において、その燃料噴射弁
の駆動をマイクロコンピュータによって制御する技術が
広く用いられている。この技術には、内燃機関のクラン
クシャフトの回転に同期して各燃料噴射弁から燃料を噴
射させる同期噴射と、加速時等の過渡運転時において前
記同期噴射に加えクランクシャフトの回転に関係なく燃
料を噴射させる非同期噴射とがある。

【０００３】同期噴射では、各気筒の吸気行程が始まる
前に、その時点の吸入空気量から燃料噴射量を算出し、
その量の燃料を噴射し終える必要がある。これは、吸気
行程中に燃料を噴射していたのでは、空燃比を理論空燃
比にするのに間に合わないからである。前記同期噴射で
は、実際の吸気行程よりも前に、その時点での吸入空気
量と同量の空気が吸気行程で吸入されるものと予測し、
その吸入空気量に基づき燃料噴射量を決定している。従
って、燃料噴射量を演算した後に例えば加速のためにス
ロットルバルブが急激に開かれて、予測値よりも多くの
空気が流入した場合、その空気に対し燃料が不足して空
燃比がリーンになる。スロットル開度に応じた出力トル
クが発生せず、ドライバビリティが悪化する問題があ
る。そこで、この場合には、前記同期噴射に加え、非同
期で全気筒に対し一斉に燃料を噴射して燃料の不足分を
補うようにしている（例えば、特開平７−１０３０２５
号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述した従
来の燃料噴射制御方法では、常に全部の気筒が非同期噴
射の対象となることから、非同期噴射の不要な気筒に対
しても燃料が噴射される。吸入空気量の増加に同期噴射
のみで対応できる気筒に対しても、噴射増量がなされて
しまう。その結果、ドライバビリティの向上は図れるも
のの、エミッションを悪化させてしまう問題があった。

【０００５】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は同期噴射及び非同期噴射を行うよ
うにした内燃機関において、ドライバビリティの向上と
エミッション悪化の防止とを両立させることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の第１の発明は、クランクシャフトの
回転に同期して往復動するピストンを有する複数の気筒
と、各気筒に吸入空気を導く吸気通路に設けられて、そ
の吸気通路の流路面積を調整するスロットルバルブと、
前記各気筒に燃料を噴射する燃料噴射弁とを備え、前記
ピストンの往復動にともなう吸気行程が、前記クランク
シャフトの回転に対し、気筒毎に所定の角度をずらして
順に到来するように構成された内燃機関に用いられるも
のであって、前記各気筒での吸気行程に先立ち、同気筒
への吸入空気量に応じた燃料量を算出した後、その量の
燃料を前記クランクシャフトの回転に同期させて燃料噴
射弁から噴射させるとともに、前記スロットルバルブに
より吸気通路の流路面積が急激に増大させられたときに
は、前記同期噴射に加え前記吸入空気量の増加分に応じ
た量の燃料を、前記クランクシャフトの回転とは非同期
に燃料噴射弁から噴射させるようにした内燃機関の燃料
噴射制御方法において、前記流路面積の急増時点で吸気
行程中の気筒を特定するとともに、その時点で吸入空気
量の変化が終了しているか否かを判断し、前記吸入空気
量の変化が終了しているときには、特定した気筒での非
同期噴射を禁止するようにしている。

【０００７】上記第１の発明によると、各気筒での吸気
行程に先立ち、同気筒への吸入空気量に応じた燃料量が
算出され、その量の燃料が、クランクシャフトの回転に
同期して燃料噴射弁から噴射される。この燃料噴射（同
期噴射）により、吸気通路の流路面積が安定している内
燃機関の定常運転時には、空気及び燃料の混合気の重量
比（空燃比）を理論空燃比に近付けることが可能であ
る。スロットルバルブの急激な作動により流路面積が急
激に増大すると、同期噴射に加え吸入空気量の増加分に
応じた量の燃料が、クランクシャフトの回転とは関係な
く非同期に燃料噴射弁から噴射される。同期噴射のみで
は吸入空気量の増加に応じた量の燃料を供給できない場
合であっても、非同期噴射により燃料の不足分が補わ
れ、結果として混合気の空燃比を理論空燃比に近付ける
ことが可能となる。

【０００８】上述した非同期噴射に際しては、対象とな
る気筒が次のようにして制限される。流路面積が急増し
た場合には、その時点で吸気行程中である気筒が特定さ
れ、その吸気行程において吸入空気量の変化が終了して
いるか否かが判断される。そして、吸入空気量の変化が
終了している場合には、特定された気筒での非同期噴射
が禁止される。従って、仮に吸気行程の後半等において
吸入空気量が確定している気筒に対し非同期噴射を行っ
た場合には、空気に対して燃料が過剰に供給されて混合
気の空燃比がリッチになるが、第１の発明ではこのよう
な不要な気筒に対しては非同期噴射がなされず、その分
空燃比のリッチ化が抑制される。

【０００９】請求項２に記載の第２の発明では、流路面
積の急増時点において、吸気行程中の気筒を除く他の気
筒のうち、燃料噴射量を算出する前の状態の気筒を特定
し、その特定した気筒での非同期噴射を禁止するように
している。

【００１０】上記第２の発明によると、基本的には第１
の発明と同様に同期噴射及び非同期噴射が行われる。非
同期噴射の実行に際しては、対象となる気筒が次のよう
にして制限される。吸気行程中の気筒を除く他の気筒の
うち、燃料噴射量を算出する前の状態の気筒が特定され
る。そして、その特定された気筒での非同期噴射が禁止
される。

【００１１】ここで、流路面積が急増した時点におい
て、未だ吸気行程となっていない気筒に関し、同期噴射
のための燃料噴射量が算出されていないのであれば、そ
の燃料噴射量を算出する際に、前記流路面積の急増にと
もなう吸入空気量の増大を考慮した燃料噴射量が算出さ
れることになる。従って、仮に、同期噴射のための燃料
噴射量の算出時において、吸入空気量の増量に対応でき
る気筒に対しても非同期噴射を行うと、燃料が過剰に供
給されて混合気の空燃比がリッチになる。しかし、第２
の発明ではこのような不要な気筒に対しては非同期噴射
がなされず、空燃比のリッチ化が抑制される。

【００１２】請求項３に記載の第３の発明では、前記流
路面積の急増時点において、吸気行程中の気筒での吸入
空気量の変化が終了しているときにはその気筒での非同
期噴射を禁止し、同急増時点において、吸気行程中の気
筒を除く他の気筒のうち、燃料噴射量を算出する前の状
態の気筒では非同期噴射を禁止するようにしている。

【００１３】上記第３の発明によると、流路面積が急増
した場合の非同期噴射の実行に際し、対象となる気筒が
次のようにして制限される。吸気行程中の気筒で吸入空
気量の変化が終了している場合には、その気筒での非同
期噴射が禁止される。これに加え、吸気行程中の気筒を
除く他の気筒（これから吸気行程となる気筒）のうち、
燃料噴射量を算出する前の状態の気筒での非同期噴射が
禁止される。このように非同期噴射の不要な気筒、すな
わち吸気行程中であっても既に吸入空気量が確定してい
る気筒と、流路面積の急増にともなう吸入空気量の増加
を考慮して同期噴射のための燃料噴射量が算出される気
筒に対しては非同期噴射が行われず、過剰な燃料供給に
よる空燃比のリッチ化が抑制される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、第１〜第３の発明を具体化
した一実施の形態について、図面に従って説明する。

【００１５】図１に示すように、車両１０には複数（例
えば４つ）の気筒を有する内燃機関としてのガソリンエ
ンジン（以下、単にエンジンという）１１が搭載されて
いる。エンジン１１はシリンダブロック１２及びシリン
ダヘッド１３を備えている。シリンダブロック１２には
気筒数と同数のシリンダボア１４が並設され、各ボア１
４内にピストン１５が往復動可能に収容されている。各
ピストン１５はコネクティングロッド１６によってクラ
ンクシャフト１７に連結されている。各ピストン１５の
往復運動はコネクティングロッド１６によって回転運動
に変換された後、クランクシャフト１７に伝達される。

【００１６】シリンダブロック１２及びシリンダヘッド
１３間において、各ピストン１５の上側には燃焼室１８
が形成されている。シリンダヘッド１３には、各燃焼室
１８に面して開口する吸気ポート１９及び排気ポート２
１がそれぞれ設けられている。これらの吸・排気ポート
１９，２１を開放及び閉鎖するために、シリンダヘッド
１３には吸気バルブ２２及び排気バルブ２３がそれぞれ
往復動可能に支持されている。

【００１７】吸気ポート１９にはエアクリーナ２４、ス
ロットルバルブ２５、サージタンク２６、吸気マニホー
ルド２７等を備えた吸気通路２８が接続されている。エ
ンジン１１の外部の空気は吸気通路２８の各部材２４，
２５，２６，２７を順に通過して燃焼室１８に取り込ま
れる。

【００１８】スロットルバルブ２５は、吸気通路２８内
に軸２５ａにより回動可能に支持されている。軸２５ａ
はワイヤ等によって運転席のアクセルペダル（図示略）
に連結されており、運転者によるアクセルペダルの踏み
込み操作に連動してスロットルバルブ２５とともに回動
する。吸気通路２８を流れる空気の量、すなわち吸入空
気量は同通路２８の流路面積によって決定される。流路
面積はスロットルバルブ２５の回動によって調整可能で
ある。

【００１９】吸気マニホールド２７には燃料噴射弁とし
てのインジェクタ２９が、気筒数と同数取り付けられて
いる。各インジェクタ２９は電磁弁であり、通電される
と開弁して、各吸気ポート１９へ向けて燃料を噴射す
る。そして、各インジェクタ２９からの噴射燃料と吸入
空気との混合気は、各燃焼室１８内へ導入される。この
混合気に点火するために、シリンダヘッド１３には点火
プラグ３１が取り付けられている。

【００２０】ディストリビュータ３２はクランクシャフ
ト１７が２回転する間に１回転するロータを内蔵してい
る。ディストリビュータ３２はロータの回転に基づき、
イグナイタ３０から出力される高電圧を、クランクシャ
フト１７の回転角、すなわちクランク角（°ＣＡ、な
お、ＣＡはcrank angle の略称である）に同期して、点
火プラグ３１に分配して印加する。燃焼室１８内へ導入
された混合気は点火プラグ３１の点火によって爆発・燃
焼される。このときに生じた高温高圧の燃焼ガスにより
ピストン１５が往復動させられ、クランクシャフト１７
が回転してエンジン１１の駆動力が得られる。

【００２１】排気ポート２１には排気マニホールド３
３、触媒コンバータ３４等を備えた排気通路３５が接続
されている。燃焼室１８で生じた燃焼ガスは、排気通路
３５の各部材３３，３４を順に通ってエンジン１１の外
部へ排出される。

【００２２】前記エンジン１１においては、混合気が燃
焼室１８内に吸入されて燃焼ガスが排出されるまでの期
間、すなわち１サイクルの間に、ピストン１５が２往復
してクランクシャフト１７が２回転する。このサイクル
は周知のように吸気行程、圧縮行程、爆発行程及び排気
行程の４つの行程からなる。吸気行程では、ピストン１
５の下降により燃焼室１８内に負圧が発生し、この負圧
により燃焼室１８内に混合気が吸入される。圧縮行程で
は、ピストン１５が上昇して混合気が圧縮される。爆発
行程では、圧縮された混合気の爆発・燃焼によって発生
する圧力によりピストン１５が押し下げられる。排気行
程では押し下げられたピストン１５が再び上昇して燃焼
ガスが燃焼室１８の外部へ排出される。なお、前記エン
ジン１１における４つの気筒を、その配列順に、第１、
第２、第３及び第４気筒とすると、その配列順とは異な
る順序、ここでは、第１、第３、第４及び第２気筒の順
で、１８０°ＣＡずつ角度をずらして前記各サイクルが
行われるようになっている。

【００２３】前記エンジン１１には、その運転状態を検
出するためにスロットルセンサ３６、吸気圧センサ３
７、水温センサ３８、回転速度センサ３９及び気筒判別
センサ４０が設けられている。スロットルセンサ３６は
吸気通路２８のスロットルバルブ２５の近傍に取り付け
られ、そのバルブ２５の軸２５ａの回動角度、すなわち
スロットル開度ＴＡを検出する。吸気圧センサ３７はサ
ージタンク２６に取り付けられ、真空を基準とした場合
の同タンク２６内の圧力、すなわち吸気圧ＰＭを検出す
る。水温センサ３８はシリンダブロック１２に取り付け
られ、エンジン１１のウォータジャケットを流れる冷却
水の温度、すなわち冷却水温ＴＨＷを検出する。回転速
度センサ３９はディストリビュータ３２内に配設されて
おり、クランクシャフト１７が所定角度（例えば３０°
ＣＡ）回転する毎に図８に示すクランク角信号ＳＧ１を
出力する。気筒判別センサ４０もディストリビュータ３
２内に配設されており、クランクシャフト１７が３６０
°ＣＡ回転する毎に気筒判別信号ＳＧ２を出力する。

【００２４】図１に示すように車両１０には、各インジ
ェクタ２９、イグナイタ３０等の作動を制御するための
電子制御装置（以下、ＥＣＵという）４１が配設されて
いる。ＥＣＵ４１は図２に示すように、中央処理装置
（ＣＰＵ）４２、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）４３、ラ
ンダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４４、バックアップＲ
ＡＭ４５、外部入力回路４６及び外部出力回路４７を備
えている。これらの各回路４２〜４７はバス４８によっ
て互いに接続されている。ＲＯＭ４３は所定の制御プロ
グラムや初期データを予め記憶している。例えば、ＲＯ
Ｍ４３は、同期噴射を行うためのプログラム（図３〜図
７）や、非同期噴射を行うためのプログラム（図９）を
それぞれ記憶している。

【００２５】ＣＰＵ４２は、ＲＯＭ４３に記憶された制
御プログラム及び初期データに従って各種の演算処理を
実行する。ＲＡＭ４４はＣＰＵ４２による演算結果を一
時的に記憶する。バックアップＲＡＭ４５は、ＥＣＵ４
１に対する電力供給が停止された後にもＲＡＭ４４内の
各種データを保持する。

【００２６】外部入力回路４６には、前述したスロット
ルセンサ３６、吸気圧センサ３７、水温センサ３８、回
転速度センサ３９及び気筒判別センサ４０がそれぞれ接
続されている。一方、外部出力回路４７には、各インジ
ェクタ２９及びイグナイタ３０がそれぞれ接続されてい
る。

【００２７】そして、各センサ３６〜４０の検出信号が
外部入力回路４６を介してＣＰＵ４２に入力される。Ｃ
ＰＵ４２はそれらの入力に基づき各種演算を行い、イン
ジェクタ２９及びイグナイタ３０を作動させ、燃料噴射
制御及び点火時期制御を実行する。

【００２８】例えば、ＣＰＵ４２は、回転速度センサ３
９が出力するクランク角信号ＳＧ１の時間間隔を計測す
ることにより、単位時間当たりのクランクシャフト１７
の回転数であるエンジン回転速度ＮＥを演算する。

【００２９】また、点火時期の制御のために、ＲＯＭ４
３には、エンジン１１の運転状態に応じた最適な点火時
期に関するデータが予め記憶されている。ＣＰＵ４２は
各センサからの検出信号により、エンジン１１の運転状
態、例えばエンジン回転速度ＮＥ、吸気圧ＰＭ、暖機状
態等を検知する。そして、ＲＯＭ４３内のデータを参照
して最適な点火時期を割出し、イグナイタ３０に一次電
流の遮断信号を出力して点火時期を制御する。

【００３０】次に、同期噴射のために行われるＣＰＵ４
２の処理について説明する。図３のフローチャートは噴
射時間ＴＡＵを算出するためのルーチンを示し、図４，
５のフローチャートは噴射開始時刻をセットするととも
に、次の噴射予定の気筒の噴射処理を開始するタイミン
グを求めるためのルーチンを示している。図６，７のフ
ローチャートは燃料噴射を実行・停止するためのルーチ
ンを示している。以下に、各々のルーチンについて説明
する。

【００３１】図３のルーチンに従えば、吸気通路２８を
通って燃焼室１８へ導かれる吸入空気の量が求められ、
その吸入空気によって燃焼される燃料の質量、すなわち
燃料噴射量が求められる。ここで、燃料噴射量はインジ
ェクタ２９のニードルバルブ（図示略）が開いている間
に燃料が噴射される噴射時間、すなわちニードルバルブ
を作動させるためのソレノイドコイル（図示略）への通
電時間によって決定される。そのため、燃料噴射量に関
連するパラメータとして、噴射時間ＴＡＵが算出され
る。

【００３２】ＣＰＵ４２は、まずステップ１０１におい
てエンジン回転速度ＮＥを読み込むとともに、吸気圧セ
ンサ３７による吸気圧ＰＭを読み込み、予め用意された
マップを参照して、これらの値ＮＥ，ＰＭに応じた基本
噴射時間ＴＰを算出する。

【００３３】続いて、ステップ１０２において次式
（１）に従って噴射時間ＴＡＵを算出した後、このルー
チンを終了する。ＴＡＵ＝ＴＰ・Ｋ１……（１）ここで、Ｋ１は補正係数であり、例えば吸気温、暖機、
始動、エンジン出力、空燃比のフィードバック制御等に
関する係数からなる。

【００３４】図４のルーチンはクランクシャフト１７が
３０゜ＣＡ回転する毎に開始され、クランクカウンタＣ
ＣＲＮＫに基づき各処理が実行される。カウンタＣＣＲ
ＮＫは、図８に示すように回転速度センサ３９からのク
ランク角信号ＳＧ１の数をカウントし、「０」〜「２
３」の値を順に記憶する。そして、このカウンタＣＣＲ
ＮＫは気筒判別信号ＳＧ２がＥＣＵ４１に入力されるご
とにリセットされる。

【００３５】このルーチンが開始されると、まずステッ
プ２０１において、前回の制御周期で記憶した次気筒噴
射処理開始タイミング（以下、単に開始タイミングとい
う）ＣＣＲＩＮＪを読み出す。開始タイミングＣＣＲＩ
ＮＪは、次に燃料が噴射される予定の気筒の噴射開始処
理を行うに当たり、このルーチンが開始されるタイミン
グに相当するもので、「０」〜「２３」の値を採る。ス
テップ２０２において、そのときのクランクカウンタＣ
ＣＲＮＫの値が前記タイミングＣＣＲＩＮＪの値と一致
しているか否かを判定する。この判定条件が満たされて
いなければこのルーチンを終了し、満たされていればス
テップ２０３において、インジェクタ２９の開弁期間角
度ＴＨＩＮＪを次式（２）に従って算出する。

【００３６】ＴＨＩＮＪ＝ＴＡＵ・ＮＥ・Ｋ２……（２）ここで、Ｋ２は噴射時間ＴＡＵを角度に変換するための
係数である。ステップ２０４において、吸気圧ＰＭ、エ
ンジン回転速度ＮＥ等に基づき、インジェクタ２９の開
弁終了角度ＴＨＩＮＪＥＮＤを求める。ステップ２０５
において、開弁終了角度ＴＨＩＮＪＥＮＤから開弁期間
角度ＴＨＩＮＪを減算することにより、インジェクタ２
９の開弁開始角度を算出する。ステップ２０６におい
て、前記開弁開始角度から現在のクランク角を減算する
ことにより、このルーチンが開始された時点からインジ
ェクタ２９が開弁されて燃料の噴射が開始されるまでの
角度ＩＮＪＣＡを算出する。

【００３７】ステップ２０７において、このルーチンが
開始された時点から噴射開始までの時間αを次式（３）
に従って算出する。 α＝ＩＮＪＣＡ・Ｋ３……（３）ここで、Ｋ３は角度を時間に換算するための係数であ
る。

【００３８】ステップ２０８において、現在の時刻に時
間αを加算することにより噴射開始時刻を求め、この時
刻をステップ２０９でコンペアレジスタにセットする。
ステップ２１０において、噴射時間ＴＡＵをレジスタに
セットする。

【００３９】ステップ２１１において、開始タイミング
ＣＣＲＩＮＪを次式（４）に従って求める。 CCRINJ={(THINJEND-THINJ)/30}の商−１ …（４）ステップ２１２において、前記開始タイミングＣＣＲＩ
ＮＪが「０」より小さいか否かを判定する。この判定条
件が満たされていれば（ＣＣＲＩＮＪ＜０）、ステップ
２１３において「２４」を加算した値を新たな開始タイ
ミングＣＣＲＩＮＪとしてＲＡＭ４４に記憶し、このル
ーチンを終了する。これに対し、前記ステップ２１２の
判定条件が満たされていなければ（ＣＣＲＩＮＪ≧
０）、ステップ２１１での値を開始タイミングＣＣＲＩ
ＮＪとしてＲＡＭ４４に記憶し、このルーチンを終了す
る。

【００４０】図６のルーチンは前述した図４のステップ
２０９においてコンペアレジスタにセットされた噴射開
始時刻になる毎に開始される。このルーチンではＣＰＵ
４２は、ステップ３０１においてインジェクタ２９に通
電する。ステップ３０２において、前記ステップ２１０
でセットされた噴射時間ＴＡＵを前記噴射開始時刻に加
算し、その加算結果を噴射終了時刻とする。ステップ３
０３において前記噴射終了時刻をコンペアレジスタにセ
ットし、このルーチンを終了する。

【００４１】図７のルーチンは前述した図６のステップ
３０３においてコンペアレジスタにセットされた噴射終
了時刻になる毎に開始される。ＣＰＵ４２はステップ４
０１においてインジェクタ２９への通電を停止し、この
ルーチンを終了する。

【００４２】上述した各ルーチンに従うと、同期噴射が
図８で示すように行われる。例えば、タイミングｔ１で
クランクカウンタＣＣＲＮＫの値（「６」）が前回の制
御周期で予約しておいた開始タイミングＣＣＲＩＮＪの
値と一致すると、インジェクタ２９の開弁期間角度ＴＨ
ＩＮＪ、開弁終了角度ＴＨＩＮＪＥＮＤ、開弁開始角
度、燃料が噴射され始めるまでの角度ＩＮＪＣＡ及び時
間α、噴射開始時刻が順に求められ、その噴射開始時刻
が予約される（ステップ２０１〜２０９）。次の噴射予
定の気筒の噴射処理を開始するタイミング（ＣＣＲＮＫ
＝「１２」）が求められる（ステップ２１１）。

【００４３】タイミングｔ２で噴射開始時刻になると、
インジェクタ２９への通電（ステップ３０１）により燃
料の噴射が開始され、噴射終了時刻がセットされる（ス
テップ３０３）。そして、タイミングｔ３で噴射終了時
刻になると、インジェクタ２９への通電が停止されて
（ステップ４０１）、燃料噴射が終了する。

【００４４】このように各気筒吸気行程に先立ち同気筒
への吸入空気量に応じた燃料量が算出される。その後、
算出された量の燃料がクランクシャフト１７の回転に同
期してインジェクタ２９から噴射される。

【００４５】次に、ＣＰＵ４２によって実行される処理
のうち、加速直後の応答性向上のためにクランク角とは
関係なく燃料をインジェクタ２９から噴射させる、いわ
ゆる非同期噴射を行うためのルーチンについて、図９の
フローチャートに基づいて説明する。

【００４６】このルーチンが開始されると、まずステッ
プ５０１において、非同期噴射の要求の有無を判定す
る。この要求がある場合とは、例えば、スロットルセン
サ３６によるスロットル開度ＴＡの変化量が所定値より
も大きい場合である。このときには、車両１０の加速の
ためにスロットルバルブ２５が急激に開かれて吸入吸気
量が増大しており、前述した同期噴射ではこの吸入空気
量の増加に応じた燃料供給が間に合わない。同期噴射の
みでは燃料が不足し空燃比がリーンになってしまう。こ
のため、同期噴射に加え非同期噴射を行う必要がある。

【００４７】前記判定条件が満たされていなければこの
ルーチンを終了し、満たされていればステップ５０２へ
移行する。ステップ５０２では、吸気行程中の気筒にお
いて吸入空気量が確定しているか否かを判定する。より
詳しくは、現在のクランク角が、吸入空気量が変化しな
くなるときのクランク角（確定角度β）よりも小さいか
否かを判定する。

【００４８】確定角度βは、例えばエンジン１１の１回
転当たりの吸入空気量（質量）、エンジン回転速度ＮＥ
等によって決定される。従って、吸入空気量とエンジン
回転速度ＮＥと確定角度βとの関係を予め求めてマップ
を作成しておけば、そのマップを参照して、そのときの
吸入空気量及びエンジン回転速度ＮＥに応じた確定角度
βが求められる。このマップにおける確定角度βの傾向
としては、エンジン回転速度ＮＥが低いときには大きな
値（例えば、吸気行程の開始時を０°ＣＡとした場合、
１８０°ＣＡ）となり、同回転速度ＮＥが高いときには
小さな値（例えば９０°ＣＡ）となる。別の表現をする
と、エンジン回転速度ＮＥが高くなるほど吸気行程の早
い時期に吸入空気量が変化しなくなる。

【００４９】ステップ５０２の判定条件が満たされてい
なければ、吸気行程中の気筒において、今後吸入空気量
が変化するため非同期噴射が必要であると判断し、ステ
ップ５０４へ移行する。これに対し同ステップ５０２の
判定条件が満たされていれば、ステップ５０３におい
て、次に吸気行程となる気筒において同期噴射の準備が
終了しているか否か、すなわち同期噴射のための燃料噴
射量を算出する前の状態か否か判定する。ここで、吸気
行程は第１、第３、第４及び第２気筒の順で行われるよ
うに予め決められているので、吸気行程中の気筒が特定
されれば次に吸気行程となる気筒もわかる。また、同期
噴射の準備が終了しているかどうかは、前述した図４の
ステップ２０９で噴射開始時刻がコンペアレジスタにセ
ットされているかどうかで決まる。

【００５０】前記ステップ５０３の判定条件が満たされ
ていなければ、そのままこのルーチンを終了し、満たさ
れていればステップ５０４へ移行する。ステップ５０４
では、前述したステップ５０２の判定で対象となった気
筒、又はステップ５０３の判定で対象となった気筒を、
噴射開始気筒として設定する。ここで、噴射開始気筒と
は、非同期噴射を行う気筒のうち、最も早く吸気行程が
到来する気筒のことである。

【００５１】ステップ５０５において、未だ吸気行程と
なっておらず、既に同期噴射の準備が終了している気筒
を噴射終了気筒として設定する。ここで、噴射終了気筒
とは、非同期噴射を行う気筒のうち、最も遅く吸気行程
が到来する気筒のことである。

【００５２】ステップ５０６において、そのときのエン
ジン負荷、冷却水温ＴＨＷ等に基づき非同期噴射のため
の噴射時間ＴＡＵを算出する。ステップ５０７におい
て、前記ステップ５０４での噴射開始気筒からステップ
５０５での噴射終了気筒までの気筒に対応する全てのイ
ンジェクタ２９に対し、前記噴射時間ＴＡＵだけ通電す
る。そして、このルーチンを終了する。

【００５３】上述した各処理に従うと、運転者により車
両１０（エンジン１１）の加速のためにアクセルペダル
が勢いよく踏み込まれ、それにともないスロットルバル
ブ２５が急激に開弁し、吸気通路２８の流路面積が急増
した場合、特定の気筒にのみ非同期噴射が行われる。吸
気行程中の気筒が特定され、その吸気行程において吸入
空気量の変化が終了しているか否か（吸入空気量が確定
しているか否か）が判断される。そして、吸入空気量の
変化が終了している場合には、その気筒での非同期噴射
が禁止される。このことは、図９のステップ５０２，５
０３，５０４において、吸入空気量が確定している気筒
に関しては、次に吸気行程となる気筒が噴射開始気筒と
して設定されていることと同義である。従って、仮に吸
気行程の後半等において吸入空気量が確定している気筒
に対し非同期噴射を行った場合には、燃料が過剰に供給
されて混合気の空燃比がリッチになるが、本実施の形態
ではこのような不要な気筒に対しては非同期噴射がなさ
れず、その分空燃比のリッチ化が抑制される。

【００５４】また、前記非同期噴射の実行に際しては、
吸気行程中の気筒を除く他の気筒のうち、燃料噴射量を
算出する前の状態の気筒が特定される。そして、その特
定された気筒での非同期噴射が禁止される。このこと
は、図９のステップ５０５において既に同期噴射の準備
が終了している気筒を噴射終了気筒として設定している
ことと同義である。ここで、流路面積が急増した時点に
おいて、未だ吸気行程となっていない気筒に関し、同期
噴射のための準備が終了していないのであれば、その準
備の際に、前記流路面積の急増にともなう吸入空気量の
増大を考慮した燃料噴射量が算出されることになる。従
って、仮に、非同期噴射のための燃料噴射量の算出時に
対応できる気筒に対しても非同期噴射を行うと、燃料が
過剰に供給されて混合気の空燃比がリッチになるが、本
実施の形態ではこのような不要な気筒に対しては非同期
噴射がなされず、空燃比のリッチ化が抑制される。

【００５５】上述した図９のフローチャートに従うと、
非同期噴射が行われる気筒は、非同期噴射の要求が出さ
れるタイミングに応じて次のように変化する。例えば、
図８のタイミングｔ５では第１気筒が吸気行程中であ
り、その気筒での吸入空気量が確定していないものとす
る。その次に吸気行程となる第３気筒での噴射開始時刻
のセットが既になされている。このタイミングｔ５で非
同期噴射の要求があった場合、ステップ５０１，５０
２，５０４〜５０７の各処理が順に行われる。第１気筒
が噴射開始気筒となり、第３気筒が噴射終了気筒とな
る。従って、これらの第１気筒及び第３気筒に対しての
み同時に非同期噴射が行われる。

【００５６】一方、タイミングｔ６では、第１気筒が吸
気行程中であり、その気筒での吸入空気量が確定してい
るものとする。また、第３気筒での噴射開始時刻のセッ
トは既になされている。このタイミングｔ６で非同期噴
射の要求があった場合、ステップ５０１〜５０７の処理
が順に行われる。第３気筒が噴射開始気筒及び噴射終了
気筒となり、この気筒に対してのみ非同期噴射が行われ
る。

【００５７】このように、本実施の形態によると、スロ
ットルバルブ２５による吸気通路２８の流路面積の急激
な増大にともない吸入空気量が急増したとき、常に全部
の気筒が非同期噴射の対象となる従来技術とは異なり、
その急増に応じた量の燃料を同期噴射のみによって供給
できる気筒とできない気筒とを区別している。そして、
供給できない気筒に対しては非同期噴射を行うことによ
りその不足分を補い、対応できる気筒に対しては非同期
噴射を禁止するようにしている。このため、非同期噴射
の実行により、加速時等においてスロットルバルブ２５
が急激に開かれたときの応答性を確保してドライバビリ
ティの向上を図ることが可能である。また、非同期噴射
の禁止により燃料の過剰供給を防止してエミッションの
悪化を防止することが可能となる。このように、ドライ
バビリティの向上とエミッション悪化の防止とを両立さ
せることができる。

【００５８】本実施の形態は前述した事項以外にも次に
示す特徴を有する。（ａ）非同期噴射を行う気筒の選択に際し、最も早く吸
気行程が到来する気筒である噴射開始気筒と、最も遅く
吸気行程が到来する気筒である噴射終了気筒とを決定す
る。そして、両気筒の吸気行程の間に吸気行程が到来す
る気筒に対しては一律に非同期噴射の必要な気筒として
いる。このため、全気筒に関し非同期噴射の実行の可否
を判断しなくてもよく、効率よく非同期噴射の必要な気
筒を決定することができる。

【００５９】なお、本発明は次に示す別の実施の形態に
具体化することができる。（１）図９のステップ５０２ではマップを用いて確定角
度βを求めたが、これを計算によって求めてもよい。

【００６０】（２）非同期噴射の対象となる気筒が常に
同数であれば、図９のステップ５０５の処理として、噴
射開始気筒から吸気行程が所定数だけ遅れて到来する気
筒を噴射終了気筒としてもよい。

【００６１】（３）選択された気筒に対する非同期噴射
の際の燃料噴射量を一定値にしてもよい。（４）前記実施の形態では、噴射開始気筒及び噴射終了
気筒をそれぞれ求め、噴射開始気筒よりも前に吸気行程
が到来する気筒と、噴射終了気筒よりも後に吸気行程が
到来する気筒との両方に関し非同期噴射を禁止したが、
いずれか一方のみに関して非同期噴射を禁止するように
してもよい。

【００６２】別の表現をすると、流路面積の急増時点で
吸気行程中である気筒を特定するとともに、その時点で
吸入空気量の変化が終了しているか否かを判断し、変化
が終了しているときには、特定した気筒での非同期噴射
を禁止する。これは、噴射開始気筒よりも前に吸気行程
となる気筒に対し非同期噴射を禁止することと同義であ
る。

【００６３】また、流路面積の急増時点において、吸気
行程中の気筒を除く他の気筒のうち、燃料噴射量を算出
する前の状態の気筒を特定し、その特定した気筒での非
同期噴射を禁止する。これは、噴射終了気筒よりも後に
吸気行程が到来する気筒に対し非同期噴射を禁止するこ
とと同義である。

【００６４】以上、本発明の各実施の形態について説明
したが、各形態から把握できる請求項以外の技術的思想
について、以下にそれらの効果とともに記載する。（イ）非同期噴射を行う気筒のうち最も早く吸気行程が
到来する噴射開始気筒として、吸気行程中であって吸入
空気量の変化が続いている気筒ではその気筒を選択し、
同吸気行程中であって吸入空気量の変化が終了した気筒
ではその次に吸気行程が到来する気筒を選択し、前記非
同期噴射を行う気筒のうち最も遅く吸気行程が到来する
噴射終了気筒として、吸気行程の到来前であって同期噴
射のための燃料噴射量の算出が終了している気筒を選択
し、選択された噴射開始気筒から噴射終了気筒までの間
に吸気行程の到来する気筒に対してのみ非同期噴射の実
行を許容するようにした内燃機関の燃料噴射制御方法。

【００６５】このようにすれば、第１〜第３の発明と同
様の効果を奏する外、全気筒に関し非同期噴射の実行の
可否を判断しなくてもよく、効率よく非同期噴射の必要
な気筒を決定することができる。

【００６６】

【発明の効果】第１〜第３の発明によれば、スロットル
バルブによる吸気通路の流路面積の急激な増大にともな
い吸入空気量が急増したとき、その急増に応じた量の燃
料を同期噴射のみによって供給できない気筒に対しては
非同期噴射を行い、供給できる気筒に対しては非同期噴
射を禁止するようにしている。このため、非同期噴射に
より、加速時等においてスロットルバルブが急激に開か
れたときの応答性を確保してドライバビリティの向上を
図ることが可能である。また、非同期噴射の禁止により
燃料の過剰供給を防止してエミッションの悪化を防止す
ることが可能である。このようにドライバビリティの向
上と、エミッション悪化の防止との両立を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃料噴射制御方法が適用されるエンジンの概略
構成図。

【図２】ＥＣＵの電気的構成を示すブロック図。

【図３】噴射時間を算出するためのルーチンを示すフロ
ーチャート。

【図４】噴射開始時刻をセットするとともに、次の気筒
の噴射処理開始タイミングを求めるためのルーチンを示
すフローチャート。

【図５】噴射開始時刻をセットするとともに、次の気筒
の噴射処理開始タイミングを求めるためのルーチンを示
すフローチャート。

【図６】燃料噴射を実行するためのルーチンを示すフロ
ーチャート。

【図７】燃料噴射を停止するためのルーチンを示すフロ
ーチャート。

【図８】作用を説明するためのタイミングチャート。

【図９】非同期噴射の必要な気筒を選択し、その気筒に
対してのみ噴射を行うルーチンを示すフローチャート。

【符号の説明】

１１…内燃機関としてのガソリンエンジン、１５…ピス
トン、１７…クランクシャフト、２５…スロットルバル
ブ、２８…吸気通路、２９…燃料噴射弁としてのインジ
ェクタ、ＴＡＵ…燃料噴射量に関連するパラメータとし
ての噴射時間。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クランクシャフトの回転に同期して往復
動するピストンを有する複数の気筒と、各気筒に吸入空
気を導く吸気通路に設けられて、その吸気通路の流路面
積を調整するスロットルバルブと、前記各気筒に燃料を
噴射する燃料噴射弁とを備え、前記ピストンの往復動に
ともなう吸気行程が、前記クランクシャフトの回転に対
し、気筒毎に所定の角度をずらして順に到来するように
構成された内燃機関に用いられるものであって、前記各気筒での吸気行程に先立ち、同気筒への吸入空気
量に応じた燃料量を算出した後、その量の燃料を前記ク
ランクシャフトの回転に同期させて燃料噴射弁から噴射
させるとともに、前記スロットルバルブにより吸気通路
の流路面積が急激に増大させられたときには、前記同期
噴射に加え前記吸入空気量の増加分に応じた量の燃料
を、前記クランクシャフトの回転とは非同期に燃料噴射
弁から噴射させるようにした内燃機関の燃料噴射制御方
法において、前記流路面積の急増時点で吸気行程中の気筒を特定する
とともに、その時点で吸入空気量の変化が終了している
か否かを判断し、前記吸入空気量の変化が終了している
ときには、特定した気筒での非同期噴射を禁止するよう
にした内燃機関の燃料噴射制御方法。
【請求項２】クランクシャフトの回転に同期して往復
動するピストンを有する複数の気筒と、各気筒に吸入空
気を導く吸気通路に設けられて、その吸気通路の流路面
積を調整するスロットルバルブと、前記各気筒に燃料を
噴射する燃料噴射弁とを備え、前記ピストンの往復動に
ともなう吸気行程が、前記クランクシャフトの回転に対
し、気筒毎に所定の角度をずらして順に到来するように
構成された内燃機関に用いられるものであって、前記各気筒での吸気行程に先立ち、同気筒への吸入空気
量に応じた燃料量を算出した後、その量の燃料を前記ク
ランクシャフトの回転に同期させて燃料噴射弁から噴射
させるとともに、前記スロットルバルブにより吸気通路
の流路面積が急激に増大させられたときには、前記同期
噴射に加え前記吸入空気量の増加分に応じた量の燃料
を、前記クランクシャフトの回転とは非同期に燃料噴射
弁から噴射させるようにした内燃機関の燃料噴射制御方
法において、前記流路面積の急増時点において、吸気行程中の気筒を
除く他の気筒のうち、燃料噴射量を算出する前の状態の
気筒を特定し、その特定した気筒での非同期噴射を禁止
するようにした内燃機関の燃料噴射制御方法。
【請求項３】クランクシャフトの回転に同期して往復
動するピストンを有する複数の気筒と、各気筒に吸入空
気を導く吸気通路に設けられて、その吸気通路の流路面
積を調整するためのスロットルバルブと、前記各気筒に
燃料を噴射する燃料噴射弁とを備え、前記ピストンの往
復動にともなう吸気行程が、前記クランクシャフトの回
転に対し、気筒毎に所定の角度をずらして順に到来する
ように構成された内燃機関に用いられるものであって、前記各気筒での吸気行程に先立ち、同気筒への吸入空気
量に応じた燃料量を算出した後、その量の燃料を前記ク
ランクシャフトの回転に同期させて燃料噴射弁から噴射
させるとともに、前記スロットルバルブにより吸気通路
の流路面積が急激に増大させられたときには、前記同期
噴射に加え前記吸入空気量の増加分に応じた量の燃料
を、前記クランクシャフトの回転とは非同期に燃料噴射
弁から噴射させるようにした内燃機関の燃料噴射制御方
法において、前記流路面積の急増時点において、吸気行程中の気筒で
の吸入空気量の変化が終了しているときにはその気筒で
の非同期噴射を禁止し、同急増時点において、吸気行程
中の気筒を除く他の気筒のうち、燃料噴射量を算出する
前の状態の気筒では非同期噴射を禁止するようにした内
燃機関の燃料噴射制御方法。