JPS58172435A - 多気筒内燃機関の燃料供給制御装置 - 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】 この発明は、多気筒内燃機関の燃料供給制御装置、特に
寒冷時の始動性を向上させた燃料供給制御装置に関する
。

従来の多気筒内燃機関の燃料供給制御装置としては１例
えば第１図の燃料系統、第２図の空気系統、および電子
制御系統を組み合わせたものが知られている。

第１図の燃料系統においては、燃料はフェニルタンク１
よりツユエルポンプ２で吸入され、加圧されて圧送され
る。次にツーエルダンパ３によりツユエルポンプ２で生
ずる燃料の脈動が減衰さへ次いでツユエルフィルタ４で
ゴミや水分が取り除かれ、プレッシャレギュレータ５で
一定の燃料圧力に調整された燃料が９機関６の各気筒７
の吸気弁８近傍においてインテークマニホールド９に取
り付けられたインジェクタ（燃料噴射弁）１０から、所
定の時期に、後述するようにコントロールユニット２２
で演算された所定の噴射量Ｔ（噴射時間）だけ、噴射さ
れる。余剰燃料はプレッシャレギュレータ５からツーエ
ルタンク１に戻される。

図中、１１はシリンダブロック、１２はシリンダブロッ
ク１１の冷却水温度を検出する水温センサ。

１３は冷却水温度が低温の時に機関を始動する際に開い
て燃料供給量を増量するためのコールドスタートパルプ
である。

空気系統は第２図に示すように、空気はエアクリーナ１
４から吸い込まれて除塵され、エアフローメータ１５に
より吸入空気量Ｑが計量され、スロットルチャンバ１６
においてスロットルバルブ１７により眼内空気量Ｑが加
減され、インテークマニホールド９において、上述した
インジェクタ１０から噴射される燃料と混合され、混合
気が各気筒７に供給される。スロットルスイッチ１６に
は、スロットルバルブ１７が開の時にオフ（ロー）信号
、閉の時にオン（ハイ）信号を出すスロットルスイッチ
１８が取り付けられ、１９はスロットルバルブ１７が閉
（すなわち、アイドリンク）の時の吸入空気のバイパス
通路、２０ばそのバイパス通路１９の空気流量を調整す
るアイドルアジャストスクリュー、２１はエンジン始動
時およびその後の暖機運転中に補助的に空気量を調整す
るエアレギュレータである。

次に電子制御系統はコントロールユニット２２（第２図
）において、エアフローメータ１５からの吸入空気量Ｑ
信号と機関６のクランク軸に取り付けられたクランク角
センサ（図示しない）からの機関回転数Ｎ信号とを受け
て基本噴射量ＴｐＴｐ＝Ｋ　（Ｑ、／Ｎ）　　（但し、
には定数〕　・・・（１）を演算する。さらに機関や車
両各部位の状態を検出した各種情報を入力して、噴射量
の補正を演算して、実際の燃料噴射量Ｔを求め、とのＴ
によりインジェクタ１０ｆ：各気筒同時に機関１回転に
つき１回駆動する。”１゛ 各種補正を詳述すると、インジェクタ１０の駆動電圧の
変動による補正としてのバッテリ電圧補正Ｔｓは、第３
図に示すように、バッテリ電圧■Ｂに応じて。

Ｔｓ　”＝　ａ　＋　ｂ　（１４−ＶＢ　）　　　　　
　　”’（２）（但し、α、ｂは定数）で与えられる。

機関が充分暖機されていない時の水温増量補正Ｆｔば、
水温に応じて第４図に示す特性図から求める。

円滑な始動性を得るため、および始動からアイドリンク
へのつなぎを円滑に行なうための始動後増量補正ＫＡｓ
は、スタータモータがオンになった時の初期値ＫＡｓｏ
が、その時の水温に応じて、第５図に示す特性図から求
められ、以後９時間の経過と共にＯに減少していく。

暖機が充分行なわれていない時の発進を円滑にするため
のアイドル後増量補正臥（は、スロットルスイッチ１８
がオフとなった時の初期値ハイ０が、その時の水温に応
じて第６図に示す特性図から求められ、以後９時間の経
過と共に０に減少していく。

その他に、排気センサによる補正α等を行なプ場合もあ
る。

また１機関の始動時には次のような制御を行なうＯ Ｔ！＝ＴｐＸ　（１＋ＫＡｓ　）Ｘｌ、３＋Ｔｓ　　　
　　−（３）Ｔｚ　”　ＴＳＴ　Ｘ　ＫＮＳＴ　Ｘ　Ｋ
ＴＳＴ　　　　　　　　−（４）の２つの値を演算し、
大きい方を始動時の燃料噴射量とする。但し、（４）式
中のＴＳＴ、　ＫＮＳＴ、　ＫＴＳＴはそれぞれ、水温
２機関回転数、始動後経過時間に応じて、そわぞれ第７
図、第８図、第９図の特性図から求められる６ また、始動後の燃料噴射量Ｔｔは次の式を演算して制御
が行なわれる。

Ｔシ＝ＴＰ（１＋ＦＴ＋ＫＡ、ｔ＋ＫＡＳ）α＋Ｔｓし
かしながら、このような従来の多気筒内燃機関の燃料供
給制御装置にあっては、始動時には冷却水温度の値に応
じて、各気筒に同量の燃料を供給する構成となっていた
ため、特に寒冷時の始動に際して、多気筒のうち、先ず
いずれか１つの気筒から燃焼が始まって始動完爆に至る
が、全気筒共に充分な燃焼が行なわれずに、スノく−ク
プラグが燃料でぬれてしまい、始動不能になる場合があ
るという問題点があった。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、寒冷時の始動時に各気筒へ供給する燃料量を
各気筒で同社とせずに、１気筒ずつ増磁して供給するこ
とにより、上記問題点を解決することを目的としている
。

以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第１０’”図は、この発明の一実施例を示すが、４気筒
内燃機関を例として説明する。図において。

１２は水温センサで、温度により電気抵抗値が変化する
ものであり、従って９機関の冷却水温度Ｔｗが電圧に変
換されて、検出される。２３はＡ／Ｄ変換器で、水温セ
ンサ１２の出力電圧をＡ／Ｄ（アナログ−ディジタル）
変換する。２４はスタータスイッチで、スタータモータ
（図示しない）がオンの時にハイ、オフの時に９−とな
る。２５はクランク角センサで９機関の回転に同期した
パルス（例えば、クランク軸の回転角１０毎に１パルス
）を発生する。カウンタ２６は、一定時間内に発生する
クランク角センサ２５のパルスをカウントして２機関回
転数Ｎを騨出する。

２７は演算回路で、Ａ／Ｄ変換器２３．スタータスイッ
チ２４およびカウンタ２６の各信号を入力して、各気筒
に供給すべき燃料量を演算する（演算内容は後述する）
。２８はメモリである。

２９は基準信号発生器で２機関が３６００回転（１回転
）する毎に信号を発する。３ｏはリングカウンタで、基
準信号発生器２９からの基準信号により、０→１→２→
３となる。３１−１．３１−２゜３１−３．３１−４は
各気筒毎に設けられる燃料噴射装置で、各装置（例えば
３ｌ−１）は、演算回路２７によりメモリ２８に記憶さ
れた燃料供給量を示すデータが転送されて一時格納され
るレジスタ３２−１．レジスタ３２−１にデータが転送
された時に０にリセットされ、かつクロック発生器（図
示しない）の信号をカウントし始めるカウンタ３３−１
．レジスタ３２−１の値とカウンタＢ５３−１の値の比
較結果に応じてトランジスタ３５−１をオンパオフさせ
る比較器３４−１．およびトランジスタ３５−１により
開閉されるインジェクタ（燃料噴射弁）３６−１から構
成される装置３１−１〜４は各気筒毎に独立して制御さ
れる。

次に作用を、演算回路の演算内容と共に、第１１図（α
）〜（ｃ）および第１２図のフローチャートに基づいて
説明する。

演算回路２７はマイクロコンピュータで、第１１図に示
す処理は、一定時間（例えば１０ｍ５ｓｃ）毎に行なわ
れる。

先ず、カウンタ２ｄから機関回転数Ｎを読み込み（第１
１図（（ＩＬ）ステップ４１）９次にスタータスイッチ
２４がオンかオフかを判別する（ステップ４２）。

スタータスイッチ２４がオフの時は始動操作中ではない
ので、従来と同じ燃料供給制御を行なう（ステップ４３
）。スタータスイッチ２４がオンの場合には９機関の初
爆があったか否かを判別するフラグＦｏをチェックする
（ステップ４４）。この機関の初爆の有無の判別は１機
関回転数Ｎまたは機関回転数の変化率ｄＮ／ｄｔがそれ
ぞれの所定値を越えたか否かで行なう。機関回転数Ｎが
所定値Ｎｏ　（例えば６００γｐｍ　）　　を越えた時
、または変化率ｄＮ／ｄｔが所定値Ｋｏ（例えば４０　
ｒｐｍ／　１０ｍ８ｅｃ＝　４００Ｏｒｐｍ／ｓｅｃ　
）　ｆｆ：越えた時、すなわち機関の初爆があった時に
、フラグＦ、はＩｔ　ＩＩ＋となり、初爆に至る以前で
は°゛０′″である。ステップ４４でＦ。

がｌ１１ｊ＋（すなわち既に初爆があった）の時は、以
後側もせずにこの処理を終える。Ｆ、が’ｏ”（すなわ
ち、未だ初爆がない）の時には９機関回転数Ｎが所定値
Ｎｏ以上か否かを判別しくステップ４５）。

Ｎ≧Ｎ、の場合は後述する。Ｎ＜Ｎ、の場合は。

水温センサ１２のＡ／Ｄ変換値から得た冷却水温度Ｔｗ
が所定値Ｔｗｏ（例えば０℃）以下であるか否かを判定
しくステップ４６　）　、　Ｔｗ＞　Ｔｗｏの場合は従
来の始動時と同様な燃料供給制御を行なう（ステップ４
７）。Ｔｗ≦Ｔｗｏの場合は以下に述べるような燃料供
給制御を行なうが、これは前述したような従来技術の問
題点が、寒冷時（すなわち所定温度ＴＶ（ｌ以下）の始
動時に発生するためである。

（なお、　　Ｔｗｏ以上の温度では、従来の制御方法に
よる方がむしろ奸ましい。） ステップ４６でＴｗ≦Ｔｗｏの場合には、先ず機関回転
数の変化率ｄＮ／ｄｔを演算する（ステップ４８）。

この演算方法としては２本処理ルーチンが一定時間毎の
処理であるので、前回のＮと今回のＮの差を演算するこ
とによりｄＮｌｄｔを求めることができ）。次いで、こ
のｄＮｌｄｔが所定値ＫｏＪａ上が否かを判別しくステ
ップ４９　）、　　ｄＮ／ｄｔ≧Ｋ。

の場合は後述する。ｄ　Ｎ　／　ｄ　ｔ　（ＫＯの場合
は、その時の冷却水温度Ｔｗに応じて定まる１機関が爆
発・燃焼するために最少限必要な燃料供給量（最少値）
Ｆｍと、爆発・燃焼するために充分な燃料供給量（最大
値）ＦＭとを求める（ステップ５Ｃ１）。

このＦｒｎとＦＭとは、冷却水温度に応じて第１３図の
特性曲線から求めることができる。

次に、第１の気筒に供給する燃料が最大値ＦＭに達した
か否かを判別するフラグＦ１をチェックする（第１１図
（ｂ）ステップ５１）。このフラグＦ１は、燃料供給量
が最大値ＦＭに達していればＦｌ−１であり、達してい
なければＦ１＝０である。ステップｂ１でＦ１＝０なら
ば、第１の父筒への燃料供給量を記憶するメモリ１の内
容にαを加える（ステップ５２）。メモリ１は、ここに
は詳細を示さない別のルーチンで初めはＦｒｒＬにセッ
トされている。また、αは燃料増量率である。次にメモ
リ１＞ＦＦＪか否かを判定しくステップ５３）。

メモリ１＞ＦＭであれば、Ｆ１＝１．、／モ！Ｊ１＝０
．）モリ２−Ｆｌとする（ステップ５４）。ここで、フ
ラグＦｌ＝１は、前述したように第１の気筒の燃料供給
量が最大値ＦＭに達したことを示し、メモリ１−０は、
メモリ１の内容である第１の気筒への燃料供給量を０に
することを示し、メモリ２−ＦｒｒＬは、第２の気筒へ
の燃料供給量を示すメモリ２の内容を最少（（的Ｆｒｎ
に初期セントすることを示す。

また、ステップ５３でメモリ１≦ＦＭであればそのまま
処理を終える。

すなわち、メモリ１は第１４図のタイミングチャートに
示すように２本処理ルーチンの周期（前述したように２
例えばｌ　Ｑｍｇｅｃ　）毎に初期値（最少価）　Ｆｍ
から増は率αずつ２段階状に燃料供給ｌが増はされてい
き、最大値Ｆｙを越えた所でＯとなる。

ステップ５１で、Ｆ１＝１であった時、すなわち、第１
の気筒への燃料供給量が既に最大値Ｆｙに達している時
には１次に、第２の気筒への燃料供給Ｒが最大値ＦＭに
達しているか否かを判別するためのフラグＦ２をチェッ
クしくステップ５５）。

Ｆ２＝０であれば、上述した第１の気筒の場合と同様に
、メモリ２をαだけ増量しくステップ５６）。

メモリ２＞ＦＭか否かをチェックしくステップ５７）。

メモリ２≦ＦＭであればそのまま処理を終え、メモリ２
）Ｆｖであれば、Ｆ２＝１．メモリ２＝０．メモリ３二
Ｆｒｎ　とする（ステップ５８）。

すなわち、メモリ２も第１４図に示すように。

メモリ１が最大値ＦＭに達してＯになった時点から、最
少値Ｆ１から始まって段階的に増量され。

最大値ＦＭに達した所で０になる。

第１１図において、以下同様に、第３の気筒Ｆ３゜次い
で第４の気筒Ｆ４の燃料供給量が最大値ＦＭに達したか
否かが判別され、かつメモリ３．メモリ４が適宜増量さ
れる（ステップ５９〜６６、第１４図）。フラグＦ２．
Ｆ３の判断後の処理はＦｌの場合と同じであり、ステッ
プ６３でＦ４−１であれば、そのまま処理を終えるよう
にする。なお電源を入力すると、フラグＦ１〜Ｆ４ｋＯ
とし、メモリｌを０カラＦつにするよう構成されている
。

上述したステップ４５で機関回転数Ｎが所定値Ｎｏ以上
に達した場合、捷たば、ステップ４９で機関回転数の変
化率ｄＮ／ｄｔが所定値ＫＯ以上に達した場合、すなわ
ち機関の初爆があった場合には、フラグＦＯ−１としく
第１１ｉ￥１（ｃ）ステップ６７）。

その時点で燃料を供給している気筒を判別し、かつその
気筒に供給している燃料種と同量の燃料を他の全ての気
筒に供給するように、全てのメモリの値を同じ値にして
おく。すなわち、第３０気筒への燃料供給量が最大値Ｆ
、ｄて達したか否かを。

フラグＦ３によりチェックしくステップ６８）。

Ｆ３−１であれば初爆した時点で燃料を供給しているの
は第４気筒であると判定し、全てのメモリｉ　（ｊ＝１
．２．３．４　）　　の幀をメモリ４の値と同じにして
おく（ステップ６９）。Ｆ３＝０であわば。

次にＦ２＝１か否かをチェックしくステップ７ｏ）。

Ｆ２−１であわば初爆した時点で燃料を供給しているの
は第３気筒であると判定し、全てのメモリ１〜４の値を
メモリ３の値と同じにしておく（ステップ７１）。以下
同様である。

上述した第１１図（α）〜（ｃ）による処理ルーチンに
よれば、第１４図に示すように、先ず、第１気筒の燃料
供給量を記憶するメモリ１の値が、初期の最少値Ｆｒｒ
Ｌから、処理ルーチンの周期（例えば１０ｍ５ｅｃ程度
）毎に燃料増量率αずつ段階状に増量され、（その間他
の第２．第３．第４気筒のメモリ２〜４は０であり、）
最大値ＦＭに達すると。

メモリ１は０になり、かつ第２気筒のメモリ２が最少値
Ｆ、、にセットされる。次いで、メモリ２が段階状に増
量さハていき、最大値ＦＭに達すると１１：１ ０になり、かつ第３気筒の、、メモリ３が最少値にセッ
トされる。次いでメモリ３が増量されていき。

Ｄ点で機関が完爆（すなわち１機関がスタータモータオ
フにしても自刃で回転する状態）シ、その時点以降全メ
モリ１〜４の値は、完爆時のメモリ３の値と同じ値にさ
れる。

また、第１０図において、ノｒｉ；７ｖ′、イアー号発
生器２９は機関が３６００回転自回転）する毎に基準信
号（第１５図（α））を発し、リングカウンタ３ｏはこ
れを０→１→２→３→０と循環させていく。すなわち、
第１２図において、基準信号が発せられるｆ＋、＋に、
演算回路２７はメモリｃを１だけ増やしくステップ８０
）１次いでメモリｃが４が否がを判別する（ステップ８
１）。メモリＣが４であれば。

メモリＣ−０としくステップ８２）、かくしてメモリＣ
とリングカウンタ３ｏとを同期させる。次いでメモリＣ
を判別しくステップ８３）、メモリＣが０であれば、そ
の時のメモリ１の燃料供給量の値を第１気筒用の燃料噴
射装置３１−１のレジ、；ｔ、９１（３２−１）に転送
する（ステップ８４）。

同様に、メモリＣが１，２または３であれば、それぞれ
メモリ２．メモリ３またはメモリ４の値を。

対応するレジスタ２．レジスタ３またはレジスタ４へ転
送する（ステップ８５．８６または８７）。

第１０図および第１５図において、レジスタ３２に対応
するメモリ２８からデータが転送されると。

カウンタ３３がＯにリセットされ、クロック発生器（図
示しない）のクロック信号をカウントし始める。比較器
３４はトランジスタ３５をオンとしてインジェクタ３６
を開き、燃料噴射を開始する。

その後レジスタ３２の値＝カウンタ３３の値となったと
ころで、トランジスタ３５をオフにし、インジェクタ３
６を閉じ、燃料噴射を終える。

従って、第１４図に示すように増量しつつあるメモリの
値が、第１５図に示すように、そのメモリに対応する基
準信号の出力毎にリングカウンタ３０の値に、対応する
レジスタ３２に転送され。

レジスタ３２の値は、基準信号の出力毎に、増量された
値が一時格納され（第１５図（ｃ）　）　、　　これに
よりインジェクタ３６の開弁時間（すなわち燃料噴射駄
）が徐々に増加される。

以上説明したように、この発明によれば、冷却水ｌｆ＋
Ａ度が所定値（例えばＯ’Ｃ）以下の時の始動時には、
各気筒別に燃料供給量を制御する手段によって、１気筒
ずつ冷却水２７１Ａ度に応じて徐々に燃料供給量を増量
していって機関を始動させるようにしたので、所定値以
下の寒冷時や極低ｌｈｖ時においても、各気筒への燃料
供給が適正に行なわれ、スパークプラグが燃料でぬれて
しまうこともなく。

良好な始動性が得られるという効果がイＬ１られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の多気筒内燃機関の燃料供給制御装置の燃
料系統の構成図、第２図は従来装置の空気系統の構成図
、第３図はバッテリ電圧とバッテリ電圧補正値の関係を
示す特性図、第４図は水温と水温増遣補正値の関係を示
す特性図、第５図は水温と始動後増蹴袖正の初１す１値
の関係を示す特性図、第６図は水温とアイドル後増量補
正の初期値の関係を示す特性図、第７図は水温と補正値
ＴＳＴの関係を示す特性図、第８図は機関回転数と補正
値ＫＮＳＴの関係を示す特性図、第９図は始動後経過時
間と補正値ＫＴＳＴの関係を示す特性図、第１０図はこ
の発明による多気筒内燃機関の燃料供給制御装置の一実
施例のブロック図、第１１図（ａ）（ｂ）（ｃ）および
第１２図は第１０図の装置の作用を説明するフローチャ
ート、第１３図は冷却水温度と機関の燃焼に必要な燃料
供給量の最大値と最少値との関係を示す特性図、第１４
図は第１θ図の装置の作用を説明するタイミングチャー
ト、第１５図は第１０図の燃料噴射装置の作用を説明す
るタイミングチャートである。 １２・・・水温センサ、　　２４・・・スタータスイッ
チ。 ２５・・・クランク角センサ、　　２７・・・演算回路
。 ２８・・・メモリ、　　２９・・・基準信号発生器、３
０・・・リングカウンタ、　　３１・・・燃料噴射装置
、３２・・・レジスタ、　　３３・・・カウンタＢ、　
　３４・・・比較器、　　３５・・・トランジスタ、　
　３６・・・インジェクタ＋　　　”＋７１・・・燃料
供給量の最少値、　　　ＦＭ・・・燃料供給量の最大値
、　　Ｎ・・・機関回転数、　　　ｄＮ／ｄｔ・・・機
関回転数の変化率、　　　Ｔｗ・・・冷却水温度。 α・・・燃料増箪率。　　　　　、、。 特許出願人　　　　日産自動車株式会社牛、−許出］鵬
代理人　　弁理士　山　本　恵−罠３図 Ｉｓ ベソラ′り領ＩｆＶａ　（Ｔ７） 水温（０Ｃ） 嶌と　図 策７図 氷温（０Ｃ） 汎８０ ネタ）ＬＩＪ’１　口端ζ麿文“　Ｎ（ｒｐｍ）毛Ｉｆ
図（Ｃ） 本ｔ２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　各気筒それぞれ圧燃料供給装置を備えた多気
   筒内燃機関において、各気筒に供給する燃料量を各気筒
   毎に独立して制御する手段と９機関が始動操作中か否か
   を検出する手段と９機関の冷却水温度を検出する手段と
   １機関が完爆したか否かを検出する手段と９機関か始動
   中でかつ冷却水温度が所定値以下でかつ機関が完爆する
   以前である時に、各気筒への燃料供給量を冷却水温度に
   応じて１気筒ずつ始動操作の経過時間に従って徐々に増
   量していく手段とから構成した多気筒内燃機関の燃料供
   給制御装置。
2. （２）機関が完爆したか否かを検出する手段が。 実際の機関回転数が所定値以上であるか否かにより判断
   する手段であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の装置。
3. （３）機関が完爆したか否かを検出する手段が。 否かにより判断する手段であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の装置。