JPS58195031A - 燃料供給量制御装置 - 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】 （技術分野） この発明は、内燃機関の空燃比（すなわち空気と燃料の
混合比）制御装置に関し、よシ詳細には、機関の燃焼の
安定を確保する範囲内で空燃比を可能な限り希薄にして
燃費の向上を図った内燃機関の燃料供給量制御装置に関
する。

（背景技術） 従来の内燃機関の燃料供給量制御装置としては、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力；知られている。

第１図の燃料系統においては、燃料はフーエルタンク１
よシフユエルポンゾ２で吸入さオｔ１　カロ圧されて圧
送される。次にフユエルダンノや３によりフユエルポン
ゾ２で生ずる燃料の脈動力；減衰され、次いでツユエル
フィルり４でコ゛ミや水分力；取シ除かれ、グレッシャ
レギーレータ５で一定の燃料圧力に調整された燃料が、
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に取シ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からツユエルタンク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
よシ吸入空気、量Ｑが計量され、スロットルチャンバ１
６におい文スロットルバルブ１７により吸入空気量Ｑが
力岨ニーされ、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。スロットルチャンバ
１６にハ、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が取シ付けられ、１９はスロットルバルブ１
７が閉（すなわち、アイドリング）の時の吸入空気のバ
イパス通路、２ｏはそのバイパス通路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、エアフローメーター５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
ク角センサなどの機関回転数検出器（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ＴＰ 、：：、′ ＴＰ＝Ｋ（Ｑ／Ｎ）　（但し、Ｋは定数）（１）′１１
川１．１、 を演算する。さ６″′：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
１０を各気筒同時に機関１回転にっき１回駆動する。

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Ｔ８は、第３
図に示すように、バッテリ電圧ＶＢに応じて、 Ｔ８＝ａ＋ｂ（１４−ＶＢ）　　　　　　　　　　（２
）（但し、ａ、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一水温増量補正Ｆｔは
、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グ
へのつなぎを円滑に行なうための始動後増′量補正ＫＡ
８は、スタータモータがオンになった時の初期値ＫＡｓ
ｏ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、時間の経過と共に０に減少していく。

暖機が充分行表われていない時の発進を円滑にするだめ
のアイドル後増量補正ＫＡｉは、スロットルスイッチ１
８がオフとなった時の初期値ＫＡｉ。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、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等を行なう場合もある
。

また、機関の始動時には次のような制御を行なう。

Ｔ、＝Ｔ、Ｘ（１＋ＫＡ８）Ｘｌ、３＋Ｔ８　　　　　
　　（３）Ｔ　２：　’ｒｓ’ｒ　Ｘ　ＫＮＳＴ　Ｘ　
ＫＴＳＴ　　　　　　　　　　　（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　、　）ＣＮＳＴ　、　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
れぞれ第７図、第８図、第９図の特性図から求められる
。

以上説明したように、このような従来の燃料供給制御装
置にあっては、全気筒に同一量の燃料を供給するため、
理論空燃比付近で機関を運転する時には比較的良好な性
能を示す。一方近年、エネルギ節約エンジンとしてリー
ン（稀ガス）燃焼エンノンの研究が行なわれている。こ
のリーン燃焼エンジンは、エンジンの安定度限界ぎシぎ
りの空燃比で運転する事によシ、良好な燃費を達成しよ
うとするものである。しかしながらとのリーン燃焼エン
ノンに対して従来の燃料供給制御装置を用いたのでは、
圧縮比、温度、燃焼の様子等に基づく気筒間のバラツキ
のために、機関全体として安定度を確保するためには、
気筒によっては必要量以上の燃料を与えてしまうという
問題点がちった。

（発明の目的） 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、気筒毎の気筒内最大圧力を与えるクランク角
θｐ　　のバラツキ度合を圧力からａＸ 検出し、気筒毎に必要とされている必要最小限の燃料を
与えることにより、上記問題点を解決することを目的と
している。

（発明の構成及び作用） 以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第１０図は、４気筒内燃機　　例としたこの発明の一実
施例を示す図である□。同図において、２３〜２６は各
気筒にそれぞれ装置され、各気筒の気筒内圧力を検出す
る圧力検出器で、例えば点火プラグに取付けられた圧電
素子を用いたものである。２７はマルチプレクサで、ク
ランク位置θに応じて２３〜２６の圧力検出器の１つを
選択し、このアナログ信号をＡ／Ｄ変換器２８に出力す
る。

３１は基準信号発生器で、クランク軸が２回転する毎−
に１回の信号を発生するもので、例えば１番気筒の圧縮
上死点て発生する。３２は角度信号発生器で、クランク
角１′毎にパルス信号を発生するものである。このパル
スに基づきＡ／Ｄ変換器２８によシ１°毎に変換が行な
われる。３０は演算回路Ａで、各気筒に対し設定された
クランク角の範囲内において、Ａ／Ｄ変換器２８よシ転
送された気筒内圧力Ｐのデータのうち最大圧力となった
時のクランク位置θｐｍａＸｌを計測しメモリ２９へ転
送する。

メモリ２９は演算回路３０で計測されたθｐｍａｘの値
をｎサイクル＜１１１１例えば３２回分）、各気筒毎に
いいに、。、６′１□１１１林い、６、□。３３□２８
ルスカウンタで、二定期間角度信号発生器３２のパルス
数を計数し、回転信号Ｎを作シ出す。１５はエアフロメ
ータで、機関に吸入される空気量Ｑを検出する。３４は
Ａ／Ｄ変換器でエアフロメータ１５から出力されるアナ
ログ値をｒノタル値に変換する。３５は演算回路で、ク
ランク角θが１１０’。

２９０°、４７０°、６５０°毎にそれぞれ２番気筒、
１番気筒、３番気筒、４番気筒のｎサイクル（例えば３
２サイクル）分のθ　　のデータを読み出し、ｍａＸ このデータθｐｍａｘのバラツキ度合を示す値を演讐す
る。このバラツキ度合としては例えば統計的な分散値σ
・２（ｉ＝１〜４）を求める。この分散値σ、′Ｚ　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　Ｚと以下に示す所定
値とを比較して、前述の基本噴射量Ｔ、を調整するため
の係数α１（ｉ−１〜４）を演算する。

所定値との比較　　　　αｉの演算 σ・　≧２４　　　・・・・・・・・　　　α・　＝α
・　＋　３に’ｔ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　ＺＺ２４）σ・≧２０　　・・
・・・・・・・　αｉ−αｉ＋２に′２０〉σ・２〉１
６　　・・・・・・・・・　　α・＝α・＋　Ｋ’Ｚ　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｚ？。

σ・２−１６　・・・・・・・・・　　α・＝α・Ｚ　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
Ｚ　　　　　　Ｚ１６〉σ、、’）１２　　・・・・・
・・・・　　αｉ＝αｉＫ′１２≧σ・〉８　・・・・
・・・・・　　αｉ＝α１２Ｋｔ＄ ８≧σ・２　　　・・・・・・・・・　　α・＝α・−
３に’Ｚ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　ＺＺ次いで、αｉによシ調整されるべき燃料噴射量Ｔ
Ａｉ＝　Ｋ　（Ｑ／Ｎ）　Ｘαｉにより演算し、その他
各種の補正を演算して各気筒ごとの実際の燃料噴射量Ｔ
。

を各気筒に対応す、る燃料供給装置３６〜３９に転送す
る。

第１１図は燃料供給回路３６〜３９の本発明に基づく一
実施例を示゛す。同図において、４０はレジスタで演算
回路３５から転送されてくる燃料噴射量幅Ｔ・の値を一
時格納する。４２はクロック力ウンタで、レジスタ、１
０にＴ・が格納されると同時α にリセットされ（０になシ）、クロックパルス発生器（
図示しない）からのクロックパルスを計数する。４１は
比較器、・１３はトランジスタ、４４は１番気筒に装着
されるインジェクタ（燃料噴射弁）である。比較器４１
は、レジスタ値Ｔｉとクロックカウンタの値とを比較し
、レジスタ値Ｔｉ〕〉カウンタの時に十うンジスタをオ
ンとしインジェクタを開き、両者の値が等しくなった所
でトランジスタ４３をオフにする。

次に動作を説明する。

演算回路３０は、例えば基準信号発生器３１に基づく１
番気筒の上死点を示す基準パルスと角度信号発生器３２
に基づくクランク角１°毎の・ぐルスが入力され、次の
ように動作する。第１２図のフローチャートにおいて、
例えば１番気筒の上死点を基準（０°）として、１サイ
クル（機関の２回転ニクランク角７２０°の回転）毎に
、１°毎のパルスに基づきクランク位置θを判別する（
ステップ４５）。演算回路３０は、クランク角θ＝０′
〜６０゛までは１番気筒の圧力検出器を選択しくステッ
プ４６）、θ＝１８０°〜２４０°までは３番気筒の圧
力検出器を選択しくステップ４７）、０＝３６０”〜４
２０°−！では４番気筒の圧力検出器を選択しくステッ
プ４Ｂ）、θ＝５４０°〜６００°までは２番気筒の圧
力検出器を選択する（ステラｆ４９）。尚、点火順はｌ
−３−４−２の止ンジンとする。次に演算回路３０は、
選択され、へ圧力検出器によ−）で検出されるアナログ
信号番１°毎にＡ／Ｄ変換器２８によってＡ／Ｄ変換を
行なう（ステップ５０）。次いでクランク角θが６０°
、２４０°、　４２０’及び６００′に達したか否かを
判断する（ステップ５１）。たとえばθ＝６０°と判断
すると、θ＝００〜６ｏ０の範囲内における１番気筒内
の圧力Ｐが最大となる時のクランク角θｐｍａＸをメモ
リ２９の１番気筒に割シ合てられた場所に転送する（ス
テップ５２）。θ＝２４０°、４２０°、６００°の時
も同様に演算される。このサイクルはｎ（例えば３２回
）について実行される。

次に演算回路３５の動作について説明する。第１３図の
フローチャートにおいて、演算回路３５はクランク角θ
が１１０°、２９０°、４７０°、６５００であるか否
かを判断する。例えばθ−２９０°と判断されると、演
算回路３５はメモリ２９から１番気筒のｎサイクル（例
えば３２サイクル）分のθｐｍ　ａｘのデータを読み出
し、このデータθｐｍａＸの分散値σ！２を演算す、５
（ステップ５７）。次にこの分散値を以下に示ヂ所定値
と比較し基本噴射量Ｔを調整するための係数αｌを上述
したように演算する（ステラｆ５８）。次いで調整され
る燃料噴射量ＴＡ　　をＴＡ　＝Ｋ（Ｑハ）×α１によ
り演算しさらに各＋　　　　　　　　　１ 種の補正演算を行ない、１番気筒の実際の燃料噴射量Ｔ
１が演算される（ステップ６３）。この演算結果を３番
気筒に対応する燃料供給装置３６に転送する（ステップ
６４）。以下同様にしてＴ２（θ＝１１０°）、Ｔｓ（
θ＝　４７００）及びＴ４（θ＝６５０°）をそれぞれ
演算し、それぞれ対応する燃料供給装置３６．３８及び
３９に転送する７、第１４図のタイミングチャートに示
すように、演算回路３５の演算結果に応じて、レジスタ
・１０に書き込まれる燃料噴射パルス幅Ｔ２が転送の都
度変化しく第１４図（ａ））、クロックカウンタ４２は
レジスタ４０へのＴ２の転送からクロックカウンタ４２
の値＝レジスタ４０の値となるまでクロックパルスをカ
ウントしくｂ）、イン・ゾエクタ４４はクロックカウン
タ４２のカウント期間中開弁しくＣ）、かくして１番気
筒のθ　　のバラツキ度合に応じｍａＸ て調整された燃料量Ｔ１が１番気筒に与えられ、空燃比
が制御されることになる。２，３及び４．？ｌ！ｒ気筒
についても同様に制御される。

尚、上記の実施例は、各気筒毎の前記θｐｍａＸのバラ
ツキ度合として該θｐ　　の分散の値を用いてｍａＸ 説明したが、バラツキ度合として前記θｐ　　の最ａＸ 大値−最小値を用いても同様に実施できる。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、その構成を各
気筒の燃焼の様子を示す圧力最大時のクラ′り角θ”ｍ
ａＸを求め、このθｐｍａｘの、ぐラツヤ度合（例えば
その分散値）を演算し、このバラツキ度合に応じて各気
筒毎に燃料供給量を調整し、空燃比を制御することとし
たため、気筒間のバラツキがなく燃費の良好な運転を行
なうことができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の内燃機関の空燃比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図は水温と水温増量補正値の関係を示す特性図
、第５図は水温と始動後増量補正の初期値の関係を示す
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Ｋ
ＴＳＴの関係を示す特性図、第１０図はこの発明による
燃料供給装置の一実施例のブロック図、第１１図は燃料
噴射装置の詳細を示すブロック図、第１２図及び第１３
図は第１０図の装置の動作を説明するフローチャート、
第１４図は第１１図の燃料噴射装置の主要部品のタイミ
ングチャートである。 １５・・・エアフロメータ、２３〜２６・・・圧力検出
器、２７・・・マルチゾレクサ、２９・・・メモリ、３
０・・・演算回路Ａ、３１・・・基準信号発生器、３２
・・・角度信号発生器、３３・・・パルスカウンタ、３
５・・・演算回路Ｂ１３６〜３９・・・燃料供給装置、
４０・・レノスタ、４１・・・比較器、４２・・・クロ
ックカウンタ、４３・・・トランジスタ、４ｊ・・・イ
ンジェクタ、θ・・クランク角位置、σ、′〜σ４′・
・・分散値、α１〜α４・・・補正係数、≠１〜４・・
・気筒番号。 Ｌ３図 バーｉテ’Ｊ＊’Ｊｉ　　Ｖａ（ｖ） 纂４（２７ ｙｋ　　Ｘ　　＜０ｃ） 東５（２Ｊ 氷　４Ｊ％　　　（０Ｃ） 瓦６図 秦７図 、永ＪＦＬ　（’り 地８　図 ｆｉａＦ［ｉｌｌ［数Ｎ　＋トＰｆｆｌ）菓ｑ図 竿、７０図 見ｌ１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）多気筒内燃機関の各気筒内圧力Ｐを検出する手段
   と、クランク角位置θを検出する手段と、前記気筒内圧
   力−が最大となったクランク角位置θρｍａｘを前記ク
   ランク角位置θと前記気筒内圧力Ｐとの関係から与える
   手段と、該最大クランク角位置θｐｍ　ａ　ｘを各気筒
   毎に２個以上電気的に記憶する手段と、該記憶手段に記
   憶される各気筒毎の前記ｏｐｍａＸのバラツキ度合を演
   算する手段と、該バラツキに応じ各気筒毎に供給する燃
   料供給量を調整する手段と、該調整された燃料量を気筒
   毎に供給する燃料噴射装置とから構成される燃料供給量
   制御装置。
2. （２）　　ｅＰｍａ　ｘのバラツキ度合として、該θｐ
   ｍａ　ｘの分散の値を用い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）　　θｐｒｒｌａＸのバラツキ度合として、該θ
   ＰｍａＸの最大値と最小値の差を用いることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の装置。