JPS59108868A - 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関する。

機関の気筒へ吸気行程に同期して互いに独立に燃料を噴
射する方法（独立噴射）は、各気筒の吸気行程にとって
最適なタイミングで燃料を噴射できるので、噴射される
燃料の全量を燃焼室へ入れることができるという利点を
もっている。しかし独立噴射においても、例えば４気筒
機関では噴射量の計算は１８０’のクランク角ごとに間
欠的に行なわれるので、噴射量の計算の終った直後に、
急加速のため吸入空気量が急激に変化すると、この計算
された噴射皿は要求空燃比に対しては少なすぎることに
なる。その結果燃焼室内の燃料−空気混合気が薄くなり
、発生トルクが低下し、加速応答が悪くなる。これに対
処するため、不足する燃料量を付加的な非同期噴射によ
り補足することが考えられる。従来はこの付加的な非同
期噴射方法として、アイドリンクからの加速時に、特定
の量の燃料をすべての気筒へ同時に噴射することが行な
われてきた。しかしこの方法では、噴射の量およびタイ
ミングが加速条件に適合して制御されず、したがって各
気筒に必要な量の燃料を供給することができなかった。

すなわちエミッションの規制値を満足し同時に加速応答
性を充分に改善することは不可能であった。

本発明の目的は、どのような加速条件（加速開始時の機
関回転数、負荷あるいはスロットル弁の開き速度）にお
いても、必要な量の燃料を付加的に供給して、有害なエ
ミッションを低減し、加速応答性を向上することである
。

この目的を達するため本発明によれば、機関回転数およ
びスロットル弁の開度によって定まる燃料の要求非同期
噴射量のマツプをあらかじめ記憶しておき、実際の機関
回転数とスロットル弁の開度を一定時間ごとに複数のサ
イクルで取込んで要求非同期噴射量を計算し、この計算
された値と１サイクル前に計算された要求非同期噴射量
との差を計算して、この差が特定の限界を越えていると
き、燃料の同期噴射が行なわれた後の気筒へ前記の差に
相当する燃料量の非同期噴射を行ない、吸気行程の下死
点を通過したときこの気筒への非同期噴射を中止する。

この場合要求非同期噴射量のマツプは、機関回転数およ
びスロットル弁開度と要求同期噴射量あるいは吸入空気
量との関係を示すマツプを、加速時に要求される空燃比
が得られるように補正して作成することができる。

本発明の実施例を図面について以下に説明を行なう。

第１図において、内燃機関の複数の気筒（そのうち１つ
のみを示す）■は、吸気マニホルド２を介して吸気管３
へ接続されている。吸気マニホルド２と吸気管３との間
にはサージタンク４がある。吸気管３内にはスロットル
弁５が設けられ、このスロットル弁に連結されたスロッ
トルセンサ６はポテンショメータを含み、スロットル弁
５の開度に比例した電気信号を生ずる。

吸気管圧力センサ７は、吸気管３内の圧力したがって吸
気管３を通して吸入される空気の量に比例した大きさの
電気信号を生ずる。さらに吸気温センサ１６は吸入空気
の温度に比例した電気信号を、水゛温センサ１７は機関
の冷却水温に比例した電気信号を、酸素センサ１８は排
気ガス中の酸素濃度に比例した電気信号を生ずる。

各気筒の点火プラグ８に電気的に接続される点火配電器
９には、機関回転速度を検出しかつ気筒判別を行なうク
ランク角センサ１０が設けられ、例えばクランク角３０
’ごとに１つのパルスを発生する。センサ６．７および
１０の出力信号は電子制御装置１１へ与えられる。各気
筒に付属する電磁インジェクタ１２は電子制御装置１１
により制御されて、特定の量の燃料を噴射する。

電子制御装置１１のブロックダイヤグラムを示す第２図
において、スロットルセンサ６、吸気管圧力センサ７、
吸気温センサ１６、水温センサ１７および酸素センサ１
８の出力信号は、マルチプレクサを含むアナログ−デジ
タル（Ａ／Ｄ）変換器２Ｉへ供給される。Ａ／Ｄ変換器
２１は、供給されるセンサ６．７．１６．１７および１
８のアナログ出力信号を、クロック発生回路２２のクロ
ック信号によりデジタル信号に変換して中央処理袋ａ　
（ＣＰＵ　）　　２３へ供給する。センサ６および７の
データは乱アクセス記憶装！（ＲＡＭ）２４へ読込まれ
る。クランク角センサｌＯのデジタル出力信号を受ける
回転速度信号形成回路２５は、機関の回転速度に反比例
した２通信号を形成し、この信号もＲＡＭ　２４に読込
まれる。読出し専用記憶装置（ＲＯＭ　）　２６には、
燃料噴射時間や点火時期の演算や処理に必要な種々の固
定データや後述するマツプがあらかじめ読込まれる。Ｃ
ＰＵ　２３はＲＡＭ　２４およびＲＯＭ２６のデータに
基いて演算処理を行ない、その結果をいったんＲＡｋｌ
　２４の所定の位置に読込み、それからこの結果を出力
ボート２７の所定位置へ供給し、それにより駆動回路２
８は、吸入空気量および機関回転数に関係する所定の時
間だけ各気筒の吸気行程に同期してインジェクタ１２を
付勢し、さらに後述するように付加的な非同期噴射のた
めに付加的な時間だけ、イン ジェツタ１２を付勢する。

なお吸入空気量を検出するために、第１図における吸気
管圧力センサ７の代りに、第３図のように吸気管３に設
けられてポテンショメータを内蔵するエアフローメータ
１５を用いることができる。このエアフローメータ１５
のアナログ出力信号は、吸気管圧力センサ７の出力信号
の代りに、電子制御装置１１へ供給される。

本発明による非同期噴射サブルーチンのフローチャート
の１例が第４図に示されている。このルーチンは４ｍ５
ｅｃのルーチンである。この場合燃料の同期噴射（主噴
射）の開始時期は吸気上死点の近くに設定されている。

まずステップ１０１で、Ａ／Ｄ　２１によりデジタルに
変換されたスロットル開度データＴＡがＲＡＭ　２４に
読込まれる。この場合データＴＡのＡ／Ｄ変換サイクル
は４ｍ５ｅｃに選ばれ、したがって読込みは４ｍ５ｅｃ
ごとに行なわれる。このサイクルは４〜２０ｍ５ｅｃに
選ぶことができるが、短いサイクルの方が制御精度の点
で有利である。

次にステップ１０２において、機関回転数ＮＥとスロッ
トル弁開度ＴＡの関数で与えられる付加的な要求非同期
噴射量ＡＣＣＴＰのマツプから、機関の実際の回転数Ｎ
Ｅおよびスロットル弁開度ＴＡにおいて要求される非同
期噴射量を補間計算により求める。この付加的要求非同
期噴射量のマツプは次のようにして作成される。ます台
上試験で機関の種々の回転数およびスロットル開度にお
いて要求される主噴射量（あるいは吸入空気ｆｆｔ＞が
第５図に示すマツプの形で与えられる。この図では、要
求される主噴射量ＴＰ（インジェクタの開き時間で表わ
しである）が、回転数（ｒｐｍ　）をパラメータとして
、スロットル開度ＴＡ（度）の関数として示されている
。この主＠射量のマツプから、機関め加速時に要求され
る空燃比が得られるように補正を加えることによって、
要求非同期噴射ｆｌ　ＡＣＣＴＰのマツプが、第６図に
示すような二次元マツプの形で、あるいは特定回転数に
おける要求非同期噴射量ＡＣＣＴＰとスロットル弁開度
ＴＡとの関係を示す一次元マツブ（第７図）が得られる
。第６図および第７図に示すマツプはＲＯＭ　２６にあ
らかじめ記憶されている。

さてステップ１０３で、第６図あるいは第７図によるマ
ツプから捕間計算により求めた非同期噴射量ＡＣＣＴＰ
と記憶されている前のサイクルにおける非同期噴射量Ａ
ＣＣＴＰＯＬＤとの差ＡＣＣＴＰ　−ＡＣＣＴＰＯＬＤ
が、実際の非同期噴射量ＡＣＣＰＬＳとして計算される
。ステップ１０４でこの実際の非同期噴射１１１　ＡＣ
ＣＴＰ　ヲ次ノサイクルノタメニへ〇〇ＴＰＯＬＤとし
てＲＡＭ　２４に記憶する。

ステップ１０５で前のサイクルの後に主噴射量ＴＰが変
化したかどうかを判定し、変化があったときは、ステッ
プ１０６において主噴射量ＴＰをステップ１０４の非同
期噴射量ＡＣＣＴＰＯＬＤに代入する。（ＡＣＣＴＰマ
ツプの補正）またこの変化がないときにはステップ１０
７へ進む。ステップ＋０７において、ステップ１０３に
おける実際の非同期噴射量ＡＣＣＰＬＳが限界値（スレ
ッシュレベル）より大きいかどうかを判定し、大きいと
きはステップ１０８へ進み、大きくないときは非同期噴
射を実行しない。ステップ１０８では主噴射が実行中で
あるかどうかを判定し、実行中であれば、非同期噴射量
に相当する時間だけ主噴射を延長する（ステップ１０９
）。主噴射が実行中でないときには、ステップ１１１に
おいて、主噴射の行なわれた気筒へ非同期噴射量だけ付
加的に燃料を噴射する。ステップ＋１２で主プログラム
へ戻る。

第８図は第４図に示す非同期噴射サブルーチンによるタ
イムチャートを示している。ここでは機関の低い回転速
度（＋００Ｏｒｐｍ　）でスロットル弁が急に開かれる
（　５０ｍ５ｅｃで全開）ものと仮定している。計算サ
イクルは前述したように４ｍ５ｅｃである。図の上部に
はスロットル弁の開度ＴＡと要求非同期噴射量ＡＣＣＴ
Ｐの変化が示されている。図の中間には吸気上死点の近
傍で発生される主噴射パルスと非同期パルス（黒く塗っ
である）が示されている。図の下部には、４つの気筒に
おける燃料噴射時間が示されている。

第９図も同様に第１図に示す非同期噴射サブルーチンに
よるタイムチャートを示し、ここでは機関の低い回転速
度（＋００Ｏｒｐｍ　）で、スロットル弁がゆっくり開
かれる（　３００ｍ５ｅｃで全開）ものと仮定している
。この図において、Ｎｏ、１気筒では、吸気行程下死点
以後は、この気筒への非同期噴射が中止されることがわ
かる。

第１０図は、主噴射の開始時期が吸気上死点よりかなり
前に設定されている場合の非同期噴射サブルーチンのフ
ローチャートを示している。

ここでは、吸気下死点を通過したかどうかを判定するス
テップＩ　ＩＯａがステップ＋１０とＩｌｌとの間に設
けられている。すなわち吸気下死点を通過していないと
きには、ステップ１１１へ進んで、主噴射を実行した気
筒へ非同期噴射を行なう。

これに反し吸気下死点を通過しているときには、非同期
噴射を行なわない。

第１１図は第８図に示す非同期噴射サブルーチンによる
タイムチャートを示している。ここでは機関回転数が低
い機関回転速度（＋０００ｒｐｍ）でスロットル弁が５
０＋ｎ５ｅｃで全開されるものと仮定している。図から
れかるように主噴射パルスは吸気上死点よりかなり前に
発生される。

こうして本発明によれば、各気筒ごとに最適な同期噴射
のタイミングを選ぶことができ、加速時における主噴射
量の追従遅れを非同期パルスによって補信できるので、
どのような加速条件においても各気筒へ最適な空燃比を
もつ混合気が供給される。その結果吸気行程に同期して
独立噴射される機関の利点を維持しながら、加速応答性
を大幅に改善でき、燃費を低減でき、さらに有害なエミ
ッションを少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用される内燃機関の制御装置を示し
、第２図はその電子制御装置のブロックダイヤグラムを
示し、第３図は第２図の変形を示し、第４図は本発明に
よる非同期噴射サブルーチンのフローチャートを示し、
第５図はスロットル弁開度と要求される同期噴射■との
関係を示すマツプ、第６図および第７図はスロットル弁
開度と要求される非同１ｒＪＪ噴射債との関係を示すマ
ツプ、第８図および第９図はスロットル弁の異なる開き
速度におけるタイムチャートを示し、第１０図は第４図
の変形を示し、第１１図はスロットル弁を急激に開いた
ときのタイムチャートを示す。 ｌ・・・気筒、５・・・スロットル弁、６・・・スロッ
トルセンサ、７・・・吸気管圧力センサ、１０・・・ク
ランク角センサ、１・・・電子制御装置、１５・・・エ
アフローメータ 特許出願人　トヨタ自動車株式会社 ４Ｃ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　多気筒内燃機関の各気筒へ吸気行程に同期して燃料
   を噴射し、さらに各気筒へ非同期的に付加燃料を噴射す
   る方法において、機関回転数およびスロットル弁の開度
   によって定まる燃料の要求同期噴射量のマツプをあらか
   じめ記憶しておき、実際の機関回転数とスロットル弁の
   開度を一定時間ごとに複数のサイクルで取込んで要求非
   同期噴射量を計算し、この計算された値と１サイクル前
   に計算された要求非同期噴射量との差を計算して、この
   差が特定の限界値を越えているとき、燃料の同期噴射が
   行なわれた後の気筒へ前記の差に相当する燃料量の非同
   期噴射を行ない、吸気行程の下死点を通過したときこの
   気筒への非同期噴射を中止することを特徴とする、内燃
   機関の電子制御燃料噴射方法。 ２　要求非同期噴射量のマツプは、機関回転数およびス
   ロットル弁開度と要求同期噴射量あるいは吸入空気量と
   の関係を示すマツプを、加速時に要求される空燃比が得
   られるように補正して作成することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。