JPS58133430A - 内燃機関の電子制御燃料噴射方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関の電子制御燃料噴射方法に係り、特
に、吸気管圧力式の電子制御燃料噴射装置を備えた自動
車用内燃機関に用いるのに好適な、エンジンの吸気管圧
力とエンジンの回転数に応じて基本噴射量を求めると共
に、過渡時は、エンジン運転状態に応じて前記基本噴射
量を補正することによって燃料噴射量を決定するように
した内燃機関の電子制御燃料噴射方法の改良に関する。

自動車用エンジン等の内燃機関の燃焼室に所定空燃比の
混合気を供給する方法の一つに、電子制御燃料噴射装置
を用いるものがある。これは、エンジン内に燃料を噴射
するためのインジェクタを、例えば、エンジンの吸気マ
ニホルド或いはスロットルボデーに、エンジン気筒数個
或いは１個配設し、該インジェクタの開弁時間をエンジ
ンの運転状態に応じて制御することにより、所定の空燃
比の混合気がエンジン燃焼室に供給されるようにするも
のである。この電子制御燃料噴射装置には、大別して、
エンジンの吸入空気量とエンジン回転数に応じて基本噴
射量を求めるようにした、いわゆる吸入空気量式の電子
制御燃料噴射装置と、エンジンの吸気管圧力とエンジン
回転数に応じて基本噴射量を求めるようにした、いわゆ
る吸気管圧力式の電子制御燃料噴射装置がある。

このうち前者は、空燃比を精密に制御することが可能で
あり、排気ガス浄化対策が施された自動軍用エンジンに
広く用いられるようになっている。

しかしながら、この吸入空気量式の電子制御燃料噴射装
置においては、吸入空気量が、アイドル時と高負荷時で
５０倍程度変化し、ダイナミックレンジが広いので、吸
入空気量を電気信号に変換する際の精度が低くなるだけ
でなく、後段のデジタル制御回路における計算精度を高
めようとすると、電気信号のビット長が長くなり、デジ
タル制御回路として高価なコンピュータを用いる必要が
ある。

父、吸入空気量を測定するために、エアフローメータ等
の非常に精密な構造を有する測定器を用いる必要があり
、設備費が高価となる等の問題点を有しでいた。

一万、後者の吸気管圧力式の電子制御燃料噴射装置にお
いては、吸気管圧力の変化量が２〜３倍程度と少なく、
ダイナミックレンジが狭いので、後段のデジタル制御回
路における演算処理が容易であるだけでなく、吸気管圧
力を検知するための圧力センサも安価であるという特徴
を有する。しかしながら、吸入空気量式の電子制御燃料
噴射装置に比べると、空燃比の制御精度が低く、特に、
加速時においては、吸気管圧力が増大しなければ燃料噴
射量が増えないため、空燃比が一時的にリーンとなって
、加速性能が低いものであった。このような欠点を解消
するべく、従来は、絞り弁に配設された櫛刃状のセンサ
から出力されるパルス列に応じて加速増量を行うように
しでいたが、ドライバビリティを高めるためには、増量
の量を非常に大としなければならず、その場合には、空
燃比がオーバーリッチとなって、排気ガス中の一酸化炭
素量が異常に増大し、空燃比を三元触媒コンバータに適
した所定範囲内に維持することができなかった。これは
、排気下流側に配設した酸素濃度センサの出力信号に応
じて燃料噴射ｊ！′をフィードバック制御するようにし
た場合においでも、酸素濃度センサの応答が遅いため、
同様である。従って、従来は、吸気管圧力式の電子制御
燃料噴射装置を、空燃比を精密に制御することが必要な
、排気ガス浄化対策が施された自動車用エンジンに用い
ることは困難であると考えられていた。

父、吸気管圧力式の電子制御燃料噴射装置においでは、
減速時には、吸気管圧力が減少しなければ、燃料噴射量
が減らないため、空燃比が一時的にリッチとなって、排
気ガス浄化性能も低いものであった。

本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなされたもの
で、加速時および減速時に、絞り弁開度の変化に応じた
適切な増減量補正を行って、空燃比を理論空燃比近傍に
維持することができ、従って、良好なａｎ減速性能と排
気ガス浄化性能を両立させることができる内燃機関の電
子制御燃料噴射方法を提供することを目的とする。

本発明は、エンジンの吸気管圧力とエンジン回転数に晒
して基本噴射量を求めると共に、過渡時は、エンジン運
転状態に応じて前記基本噴射量を補正することによって
燃料噴射１１′を決定するようにした内燃機関の電子制
御燃料噴射方法にお０て、デジタル信号化された絞り弁
開度の所定時間毎の変化量が、デジタル値の３或いは４
以上であるときに、絞り弁開度の変化に応じた増減量補
正を行うようにして、前記目的を達成したものである。

以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する
。

本発明に係る内燃機関の電子制御燃料噴射方法が採用さ
れた吸気管圧力式の電子制御燃料噴射装置の実施例は、
第１図及び第２図に示す如く、外気を取入れるためのエ
アクリーナ１２と、該エアクリーナ１２より取入れられ
た吸入空気の温度を検出するための吸気温センサ１４と
、吸気通路１６中に配設され、運転席に配設されたアク
セルペダル（図示省略）と連動して開閉するようにされ
た、吸入空気の流量を制御するための絞り弁１８と、該
絞り弁１８がアイドル開度にあるか否かを検出するため
のアイドル接点及び絞り弁１８の開度に比例した電圧出
力を発生するポテンショメータを含むスロットルセンサ
２０と、サージタンク２２と、該サージタンク２２内の
圧力から吸気管圧力を検出するための吸気管圧力センサ
２３と、前記絞り弁１８をバイパスするバイパス通路２
４と、該バイパス通路２４の途中に配設され、該バイパ
ス通路２４の開口面積を制御することによってアイドル
回転速度を制御するためのアイドル回転制御弁２６と、
吸気マニホルド２８に配設された、エンジン１０の吸気
ボートに向けて燃料を噴射するためのインジェクタ３０
と、排気マニホルド３２に配設された、排気ガス中の残
存酸素濃度がら空燃比を検知するための酸素濃度センサ
３４と、前記排気マニホルド３２下流側の排気管３６の
途中に配設された三元触媒コンパ〜り３８と、エンジン
１０のクランク軸の回転と連動して回転するディストリ
ビュータ軸を有するディストリビュータ４０と、該ディ
ストリビュータ４０に内蔵された、前記ディストリビュ
ータ軸の回転に応じて上死点信号及びクランク角信号を
出力する上死点センサ４２及びクランク角センサ４４と
、エンジンブロックに配設さねた、エンジン冷却水温を
検知するための冷却水温センサ４６と、変速機４８の出
力軸の回転数から車両の走行速度を検出するための車速
センサ５０と、前記吸気管圧力センサ２３出力の吸気管
圧力と前記クランク角センサ４４の出力から求められる
エンジン回転数に応じてエンジン１工程あたりの基本噴
射量をマツプから求めると共に、これを前記スロットル
センサ２０の出力、前記酸素濃度センサ３４出力の空燃
比、前記冷却水温センサ４６出力のエンジン冷却水温等
に劇じて補正することによって、燃料噴射ｔを決定して
前記インジェクタ３０に開弁時間信号を出力し、父、エ
ンジン運転状態に応じて点火時期を決足してイグナイタ
付コイル５２に点火信号を出力し、更に、アイドル時に
前記アイドル回転制御弁２６を制御するデジタル制御回
路５４とを備えた自動車用エンジン１０の吸気管圧力式
電子制御燃料噴射装置において、前記デジタル制御回路
５４内で、前記スロットルセンサ２０のアイドルスイッ
チがオフとなった時に所定量の増量補正を行うアフタア
イドル増量と、前記スロットルセンサ２０のポテンショ
メータ出力から検知される。デジタル１８号化された絞
り弁開度の所定時間毎の変化量か、デジタル値の３以上
であるとぎに、絞り弁開度の変化に応じた増減量補正を
行う絞り弁開度増減量吸気管圧力増減量を組合わせて、
加速増量及び減速減ｔを行うようにしたものである。

前記デジタル制御回路５４は、第２図に詳細に示す如く
、各種演算処理を行うマイクロプロセッサからなる中央
処理装置ｉ１（以下ＣＰＵと称する）６０と、前記吸気
温センサ１４、スロットルセンサ２０のポテンショメー
タ、吸気管圧力センサ２３、酸素濃度センサ３４、冷却
水温センサ４６等から入力されるアナログ信号を、デジ
タル信号に変換して順次ＣＰＵ６０に取込むためのマル
チプレクサ付アナログ入力ポートロ２と、前記スロット
ルセンサ２０のアイドル接点、上死点センサ４２、クラ
ンク角センサ４４、車速センサ５０等から入力されるデ
ジタル信号を、所定のタイミングでＣＰＵ６０に取込む
ためのデジタル入力ポートロ４と、ブρグラム或いは各
種定数等を記憶するためのリードオンリーメモリ（以下
ＲＯＭと称する）６６と、ＣＰＵ６０における演算デー
タ等を一時的に記憶するためのランダムアクセスメモリ
（以下ＲＡＭと称する）６８と、機関停止時にも補助電
源から給電されて記憶を保持できるバックアップ用ラン
ダムアクセスメモリ（以下バックアップＲＡＭと称する
）７０と、ＣＰＵ６０における演算結果を所定のタイミ
ングで前記アイドル回転制御弁２６、インジェクタ３０
、イグナイタ付コイル５２等に出力するためのデジタル
出力ポードア２と上記各構成機器間を接続するコモンバ
ス７４とから構成さねでいる。

以下作用を説明する。

まずデジタル制御回路５４は、吸気管圧力センサ２３出
力の吸気管圧力ＰＭと、クランク角センサ４４の出力か
ら算出されるエンジン回転数ＮＥにより、ＲＯＭ６６に
予め記憶されているマツプから、基本噴射時間ＴＰ（Ｒ
Ｍ、ＮＥ）’）読出す。

更に、各センサからの信号に応じて、次式を用いて前記
基本噴射時間ＴＰ（ＰＭ、ＮＥ　）を補正することによ
り、燃料噴射時間ＴＡＵを算出する。

ＴＡＵ＝ＴＰ（ＰＭ、ＮＥ）崖（１千に米Ｆ）　　　　
・・・（１）ここで、Ｆは、補正係数で、Ｆが正である
場合には増量補正を表わし、Ｆが負である場合には減量
補正を表わしている。又、Ｋは、前記補正係数Ｆを更に
補正するための補正倍率であり、通常は１とされでいる
。

このようにしで決定された燃料噴射時間ＴＡＵに対応す
る燃料噴射信号が、インジェクタ３０に出力され、エン
ジン回転と同期してインジェクタ３０が燃料噴射時間Ｔ
ＡＵだけ開かれて、エンジン１０の吸気マニホルド２８
内に燃料が噴射される。

本実施例における加速増量及び減速減量は、次のように
して行われる。

即ち、第３図に示す如く、加速時に、アクセルペダルが
踏み込まれ、スロットルセンサ２０のアイドルスイッチ
が、第３回内に示す如く、時刻ｔ。

でオフとなると、絞り弁開度ＴＡ及び吸気管圧力ＰＭの
増大に先行して、第３図０に実線Ａで示すような、極め
て迅速な増量補正を行なうアフタアこのＬＬ増量は具体
的には、例えば、補正係数Ｆを、まず、正の所定値とし
、次いでエンジン回転毎或いは一定時間毎に所定の減衰
速度で０迄減衰させることによって行われる。

次いで、絞り弁１８が更に開かれ、前記スロットルセン
サ２０のポテンショメータ出力かう検知される絞り弁開
［ＴＡが、第３図（Ｂ）に示す如く、時刻ｔ、で立上が
り始めると、吸気管圧力ＰＭの増大行う絞り弁開度増量
（゛以下ＴＡ増量と称する）が行われる。このＴＡＡｌ
１、具体的には、例えば、絞り弁開度の所定時間毎の変
化量に応じた値を積算した値（正値）を補正係数Ｆとし
、次いで、エンジン回転毎或いは一定時間毎に所定の減
衰速度で０迄減衰させることによって行われる。

更に、吸気管圧力ＰＭが絞り弁開度ＴＡの増大に遅れて
増大し始めると、時刻ｔ、から、第３図（Ｄ）違Ａ）ノ に実線Ｃで示すような、吸気管圧力ＰＭの増矢モ応じた
精度の高い増量補正を行う吸気管圧力増量（以下ＰＭ増
量と称する）が行われる。このＰＭ増量は、具体的には
、例えば、吸気管圧力の所定時間毎の変化量に応じた値
を積算した値（正値）を補正係数Ｆとし、次いで、エン
ジン回転毎或いは一定時間毎に所定の減衰速度で０迄減
衰させることによって行われる。

尚、この際に、時刻１．−１．ではＬＬ増量とＴＡＡｌ
１重なり、父、時刻ｔ、〜ｔ４では全ての増量が重なり
、更に、時刻１４〜１．ではＴＡＡｌ１ＰＭ増量が重な
っているが、全ての増量を重畳して増量補正を行ってし
まうと、特に、応答は早いが精度の良くないＬＬ増量、
ＴＡＡｌ１影響で、過増量となる恐れがある。従って１
本実施例においては、第３図（Ｄ）に太い実線で示す如
く、前記ＬＬ増量、ＴＡＡｌ１ＰＭ増量の最大値をたど
って加速増量を行うようにしている。

次に、減速時には、時刻ｔ６で絞り弁１８が閉じられ始
めると、吸気管圧力のＰＭの減少に先行して、第３図Ｃ
Ｄ）に実線りで示すような、絞り弁開度開度減量（以下
ＴＡ減量と称する）が行われる。

このＴＡ減量は、具体的には、例えば、絞り弁開度ＴＡ
の所定時間毎の変化量に応じた値を積算した値（負債）
を補正係数Ｆとし１次いで、エンジン回転毎或いは一定
時間毎に、所定の回復速度で０迄回復させることによっ
て行われる。

次いで、吸気管圧力ＰＭが減少し始めると、時行う吸気
管圧力減量（以下ＰＭ減量と称する）が行われる。この
ＰＭ減量は、具体的には、例えは、吸気管圧力ＰＭの所
定時間毎の変化量に応じた値を積算した値（負値）を補
正係数Ｆとし、次いで、エンジン回転毎或いは一定時間
毎に所定の回復速度で０迄回復されることによって行わ
れる。

尚、この際に、ＴＡ減量とＰＭ減量が重複した場合に、
両者を合わせ行うと過減量になる恐れがある。従って、
本実施例においては、第３図中）に太い実線で示す如く
、前記ＴＡ減量とＰＭ減量の最小値をたどって、時刻ｔ
、〜ｔ、ではＴＡ［ｊｌのみを行い、時刻ｔ、〜ｔ、で
は、ＰＭ減量のみを行うようにしている。

なお前記ＴＡ増量或いはＴＡ減量を実行するに際して、
デジタル信号化された絞り弁開度ＴＡの所定時間毎の変
化量ΔＴＡが、例えばデジタル値の１以上である場合に
直ちに絞り弁開度の変化に応じた増減量補正を行うよう
にすると、デジタル値の１１１デジタル計算誤差の範囲
内であるので、実際には絞り弁開ＪｉＴＡが変化してい
ないのにも拘わらず、絞り弁開度増減量を行ってしまう
可能性がある。又、絞り弁開度増減量を行うための変化
量の判定値をデジタル値の２とシタ場合ニおいても、雑
音が加わった場合には誤判定する可能性がある。一方、
前記判定値を５以上としてしまうと、絞り弁開度ＴＡの
変化に対する絞り弁開度増減量の感度が悪化して、望ま
しくない。従って、本実施例においては、前記判定値を
デジタル値の３とすることによって、絞り弁開度ＴＡの
変化を正確且つ迅速に検出して、良好な結果を得ている
。

具体的には、第４図に示す如く、ＴＡ増量或いはＴＡ減
量に際して、ステップ１０１で、一定時間毎に絞り弁開
度ＴＡを読み出し、ステップ１０２テ、所定時間毎の変
化量△ＴＡを算出する。更ｉ、ｍ、ステップ１０３に進
み、変化量△ＴＡがデジタル値の３以上であるが否かを
判定する１判定結果が正である場合には、絞り弁開度Ｔ
Ａが増大したと判断して、ステップ１０４で、前記）よ
うすＴＡ増量を実行する。−万、ステップ１０３におけ
ろ判定結果が否である場合には、ステップ１０５に進み
、変化量△ＴＡが一３以下であるが否かを判定する。判
定結果が正である場合には、ステップ１０６に進み、前
記のようなＴＡ減量を実行する。

一方、ステップ１０３および１０５の判定結果が何れも
否である場合には、絞り弁開度ＴＡ／よ十分変化してい
ないと判断して、絞り弁開度増減量は行わない。

なお、前記判定値３は、例えば、絞り弁開度の変化量△
ＴＡの最大値が９０＠である場合に、これを８ビツトの
デジタル信号化する場合、１ビツトが０．４°　に対応
するので、３ビツトは１．２°に対応し、適切な値に対
応している。

前記のようにして、極めて応答の早いＬＬ増量、応答の
早いＴＡ増減量、精度の高いＰＭ増減量を組合わせで、
加速増量及び減速減量を行うことによって、アクセルペ
ダルを早く踏み込んだ場合には多量の増量が実施され、
−万アクセルペダルを徐々に踏み込んだ場合には少量の
増量が行われる等、アクセルペダルの踏み方に応じた適
切な増量或いは減量を実現することができ、空燃比を理
論空燃比近傍に維持しで、加減速性能と排気ガス浄化性
能を両立することができる。

なお、前記実施例においては、絞り弁開度の変化量の判
定値をデジタル値の３としていたが、判定値はこれに限
定されず、例えば４としても同様の良好な結果を得るこ
とが可能である。

又、前記実施例に自いては、加速時にＬＬ増量、ＴＡ増
量、ＰＭ増量を組合わせて加速増量を行ない、減速時に
ＴＡ減量及びＰＭ減量を組合わせて減速減量を行うよう
にしていたが、加速増量或いは減速減量の組合わせはこ
れに限定されず、例えばＬＬ増量を省略することも可能
である。

以上説明した通り、本発明によれば、絞り弁開度の変化
を正確且つ迅速に検出して、絞り弁開度の変化に応じた
適切な加速増量及び減速減量を行うことができ、空燃比
を理論空燃比近傍に維持して、良好な加減速性能と排気
ガス浄化性能を両立することができる。従って、吸気管
圧力式の電子制御燃料噴射装置を用いた場合でも、精密
な空燃比制御を行うことが可能となるという優れた効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る内燃機関の電子制御燃料噴射方
法が採用された自動車用エンジンの吸気管圧力式電子制
御燃料噴射装置の実施例を示すブーツク線図、第２図は
、前記実施例で用いられているデジタル制御回路の構成
を示すブロック線図、第３図は、前記゛実施例における
加蓮増量および減速減量の様子を示す線図、第４図は、
同じく、絞り弁開度増減量を行うための判定プログラム
を示す流れ図である。 １０・・・エンジン、 １４・・・吸気温センサ、 １８・・・絞り弁、 ２０・・・スロットルセンサ。 ２３・・・吸気管圧力センサ、 ３０・・・インジェクタ、 ３４・・・酸素濃度センサ、 ４０・・ディストリビュータ、 ４２・・・上死点センサ、 ４４・・クランク角センサ、 ４６・パ冷却水温センサ。 ５４・・・デジタル制御回路。 代理人　高　矢　　　論 （ばか１名） 弗３　図 １１ ４４　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　エンジンの吸気管圧力とエンジン回転数に応
   じて基本噴射量を求めると共に、過渡時は、エンジン運
   転状態に応じて前記基本噴射量を補正することによって
   燃料噴射量を決定するようにした内燃機関の電子制御燃
   料噴射方法において、デジタル信号化された絞り弁開度
   の所定時間毎の変化量が、デジタル値の３或いは４以上
   であるときに、絞り弁開度の変化に応じた増減量補正を
   行うようにしたことを特徴とする内燃機関の電子制御燃
   料噴射方法。