JPS5928034A - 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′ｌば子＾１１針燃料噴射方法に
係り、特に、ハイブリッド型の簀子制御燃料噴射装置を
備えた自動車用エンジンに用いるのに好適な、エンジン
負荷とエンジン回転速度に応じて所定クランク角度毎に
発生される基本噴射縫イぎ号にエンジン状態に応じた補
正を加えて実行噴射１１１′を決足し、クランク角度と
同期して燃料ヶ回期噴射−ｒるよ５？こした内燃機関の
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Ｖｃ寛子割御燃料噴射装置
ケ用いるものがある。これは、エンジン内に燃料全噴射
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
ディに、エンジン気筒数個或いは１個配股し、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
に供給されるよりにするものである。

この電子制御燃料噴射装置には種々あるが、エンジンの
吸入空気魁或いは吸気管圧力から検知されるエンジン負
荷とエンジン回転速度に応じて。

アナログ演算回路により、所定クランク角度毎に発生さ
れる基本噴射量信号に、デジタル演算回路ｅＣより、エ
ンジン状ｇ　Ｋ応じた補正を加えて実行噴射口を決定し
、クランク装置と同期して燃料を同期噴射するよりＶＣ
した、いわゆるハイブリッド型の電子制御燃料噴射装置
が実用化されている。

このハイブリッド型の電子制御燃料噴射によれば、基本
噴射−信号がアナログ演算回路にエリ求められるため、
全ての演算をデジタル演算回路で行′５場合に比べて、
デジタル演算回路の負担が少なく、又、エンジン状態に
応じた補正を加えた実行噴射鎗の計算ケ、デジタル演算
回路で行うため。

全てのｔＩｔ算をアナログ演算回路で行う場合に比べて
、きめ細かな補正が可能であるという特徴を有する。

しかしながら、従来は１例えばデストリピユータに配設
されたクランク角センサから、所定クランク角度毎に発
生きれるクランク角信号に同期［２て、アナログ演算回
路により、３６００ＣＡ毎に、実際の基本噴射時間の７
に対応するパルス幅の基本鳴創時間敗分をイｊ−する基
本噴射時間パルス（以下ｔｐハパルと称する）が発生さ
れ、デジモル演Ｈ回路ｅ（おいて、前＠１ｉｔｐパルス
のパルス幅（時ルＩ）？ｒ：計６１１Ｉ後、各センサ情
報によりエンジン状態に応じた補正を加えて実行噴射時
間を決足し１次のクランク角信号ＶＣ同期して燃料を全
気筒同時に同期噴射するよ’）　ＶＣＬ、でいた。従っ
て、実行噴射時間の引算から実際の唄躬開始迄、４気筒
エンジンの場合で約１８０°ＣＡの遅れがあＶ、急加速
運転時に、噴射ｔｂ制御タイミングの遅れにより、各気
筒に吸入される燃料が空気量よりも理論的に少なくなっ
て、希裾孕燃比となり、加速応答性が悪化するといり欠
点ｋｍしていた。

本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなされ′−も
ので、急加速運転時の希薄空燃比を改善することができ
、従って、加速応答性全向上す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、エンジン負荷とエンジン回転速度に応じて所
定クランク装置毎に発生される基本噴射時間号に、エン
ジン状態に応じた補正を加えて実行噴射量を決定１−、
クランク角嵯と同期（−で燃料を同期噴射するよ’＞　
Ｋ　Ｌｋ内内機機関電子制御燃料噴射力ｆ１：Ｉｆ（お
いて、基本噴射険の変化速度が判に値以上である時は、
　ｐｈ定量の非同期噴射を実行するようにして前行［ｚ
目的を達成したものである。

又、前記判定値ｔ、エンジン回転速度の関数としたもの
である。

更に、１ｊｆｌ　＠ｅ非同期噴射量ケ、エンジン回転速
度σ）関数としたものである。

以下図面を参照しで１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入
空気量感知式ハイブリッド型電子制御燃料１賞射装置の
実施例を詳細に説明する。

本実施例は、第１図に示す如く、大気を取入れるｆｃめ
のエアクリーナ１２と一該エアクリーナ１２により取入
れられた吸入空気の流量を検出するためのエアフローメ
ータ１４と、該エアフローメータ】４に内蔵された、吸
入空気の温度を検出するための＠気温センサ１６と、吸
気管１８の途中に設けられたスロットルボディ２０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！ｉを制御す
るためのスロットル弁２２と、該スロットル弁２２の開
度を検出するためのスロットルセンサ２４と、ａ気干渉
を防止するためのサージタンク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）Ｋ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３４　ＶＣ配長
された。排気ガス中の残存酸素濃度から空燃比を検知す
るための酸素磁度センサ（０２センサと称する）３６と
、排気マニホルド３４下流側の排気管３８の途中ｔｉｃ
配股された触媒コンバータ４０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
（図示省略）を有するディストリビュータ４２と、該デ
ィストリビュータ４２に内蔵された、前８ピデイストリ
ビュータ軸の回転に応じて所定クランク角毎にクランク
角信号を出力するクランク角センサ４４と、エンジンブ
ロックに配設された。エンジン冷却水温を検知するため
の水温セン？４６と、バッテリ４８と、前記エアフロー
メーター４出力の吸入空気量と前記クランク角センサ４
４出力のクランク角信号から求められるエンジン回転速
度に応じて、所定クランク角度２例えば３６０°ＣＡ毎
に実際の基本噴射時間の丁に対応するパルス幅ｔｐの基
本噴射時間成分を含むｔｐパルス全発生するアナログ演
算回路、及び、該アナログ演算回路から出力されるｔｐ
広パルス、前記吸気温センサー６出力の吸気温、前記水
温センサ４６出力のエンジン冷却水温、前記バッテリ４
８出力のバッテリ電圧、前［ｉｒｆスロットルセンサ２
４出力のスロットル弁開度２前配０２センサ３６出力の
空燃比等に応じた補正を加えて実行噴射時間を決定し、
クランク角度と同期して、前記インジェクタ３０に実行
噴射時間信号を出力するデジタル演算回路を含むハイブ
リッド型のエンジン制御装置５０とを備λ次自動車用４
気筒エンジン１ｏの吸入孕気量感知式ハイブリッドニー
！！電子制御燃料噴射装置Ｍにおいて、前Ｎｅエンジン
１ｂ制御装醇５ｏ内で、前記ｔｐ広パルスパルス幅ｔｐ
の変化速度が利足値以上である時は、所定場の非同期噴
射？ｒ夾行するようにしたものである。

…１記エンジン制御装置５０は、第２図ＶＣ詳細に示す
如く、各種演算処理２行りための１例えばマイクロプロ
セッサからなる中央処理装置＆（ＣＰＵと称Ｔる）　６
ｏと、前記クランク角センサ４４から１８０°ＣＡ毎ｔ
こ入力されるクランク角４５号を波形整形するための波
形整形回路６２と、該波形整形回路６２から１８０°Ｃ
Ａ毎に入力されるクランク角信号及び前記エアフローメ
ータ１４がら人力される吸入空気量信号に応じて、実際
の基本噴射時間のＴに対応するパルス幅ｔｐの基本噴射
時間成分を有するｔｐ広パルス３６０°ＣＡ毎に発生す
るｔｐパルス成形用のアナログ演算回路６４と。

前ＢＩツ吸気温センサ１６出力の吸気温信号、１１ｆ配
水温センサ４６出力の工０ンジン冷却水温イｇ号−Ａｔ
１８ｒｊ前記バッテリ４８出力のバッテリ電圧信号を、
デジタル信号に変換１て取込むためのアナログ−デジタ
ル変換器（Ａ／ｒ）７＃換器と称する）６６と、前８ピ
スロツトルセンサ２４出力のスロットル弁開度信号、前
記０２センサ３６出力の空燃比信号を取込むための入力
インターフェース回路６８と、制御プログラムや各種定
数等を記憶するためのリードオンリーメモリ（ＲＯＭと
称する）７０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（ＲＡＭ
と称する）７２と、前記ＣＰＵ６０の演算結果に応じて
曲目ピインジエクタ３０に開弁時間信号を出力するため
の出力インターフェース回路７４とから構成されている
。

前台Ｃ，アナログ演算回路６４は、第３図に詳細ｒｃ示
す如く、クランク角信号を波形整形するための波形整形
回路８０と、ｔｐ広パルスパルス幅ｔｐが１８０°ＣＡ
を越えないようにガードするべくｔｐｒｎａｘ用パルス
を発生するｔｐｍａｘ　　用単安定回路８２と、該ｔｐ
ｍａｘ用単安定回路８２出方を！／２に分周（７て３６
００ＣＡ周期トスルタメノ１／２分周回路８４と、前ｄ
［！エア７０−メータ１４がら入力される吸入仝気に４
Ｑと−ＮｉＪ践ピ１／２分周回路８４から入力さハ、る
クランク角１５号に応じて、エンジン１回転当りの吸入
空気量Ｑ／Ｎを計算するためのＱ／Ｎ演栃回路８６と、
核Ｑ／Ｎ演算回路８６の出力と前８じｔｐｒｎａｘ用単
安定回路８２の出力の論理積をとることＶＣ工っ°ｃ、
ｔｐパルスのパルス幅ｔｐがｌ　８０°ＣＡ會越えＴＩ
いよりにガードするためのＡＮＤ回路８８と、前らピｌ
／２分周回路８４の出力ＶＣ応じ゛Ｃｔｐパル゛スのパ
ルス幅ｔｐの最小値を確保するべくｔｐｍｉｎ用パルス
ケ発生するｔｐｍｉｎＪ４４単安Ｗ回路９ｏと、該ｊ　
ｐ　Ｉｎ　ｌ　ｎ用単安定回路９０のａ１力と前記ＡＮ
Ｄ回路８８の出刃との論理和音とることｒＫ、よって、
ｔｐ広パルスパルス幅ｔｐがｔｐ　ｍｉｎを下回ること
がないよりｒｃカードするための０ＲＩｅＪ路９２とか
ら構成されている。

従って、このアナログ演算回路６４　においては。

第４図に示す如＜−１８０°ＣＡ毎に発生されるクラン
ク角信号に応じて、Ｑ／Ｎ　ｒｐ（シ回路８６内で。

１ず１８０°ＣＡ間だけ充電を行い０次いでクランク角
信号の立下りと同期して、放電を行い、この放電の傾き
をバッテリ電圧Ｖａ　（！：吸入空気ｉ１Ｑの比によっ
て変えることＶＣよって、基本噴射時間の１／２ＦＣ対
応するパルス幅ｔｐのｔｐパルスが、３６００ＣＡ毎に
発生されている。尚第４図は、４気筒エンジンの場合を
示したものであるが、６気筒エンジンの場合には第５図
に示す如（、前記充′亀が１２００ｃＡ毎に行われるも
のである。

以下作用を説明する。

本実施例における５、ｔｐパルス発生終ｊ′時に実行さ
れるｔｐパルス発牛終了割込みルーチンケ第６図ＶＣ示
す。このｔｐパルス発生終了割込みルーチンＶこおいて
は、−１−ｒ、ステップ１０１で、前記アナログ演算回
路６４から３６０°ＣＡ毎に出力されるｔｐハパルに応
じて二接ｔｐパルスのパルス幅ｔｐを取込んで、前ｂピ
ａ　ｐ、　Ｍ　７２に基本噴射時間ＴＰとしてＢじ憶す
る。次いでステップ１０２に進み、今回の基本噴射時間
ＴＰから前回の基本噴射時ｔｌＪＩＴｐを引（ことによ
って、基本噴射時間の３６０°ＣＡ毎の変化１履△ＴＰ
を算出する。次いで、ステップ１０３に進み、変化−△
ＴＰが１判犀値ａを越えているか否かを判定する。この
判定値ａは、適合値であり、例えば、エンジン回転速度
の関数とすることができる。ステップ１０３における判
定結果が正である場合、即ち、基本噴射時間の変化ｋｉ
ΔＴＰが判定値ａを越えて太きく　ｒｘつた急加速時に
は、ステップｌ　０４　ＶＣ進み、クランク角度に同ル
Ｊすることな（、直ちにＨ１定の非同期噴射時間による
非同期噴射倉実行する。この弁間Ｊｔｌｌ　ｌ’Ａ射時
…ｊは、適合値であり１例えば、エンジン四転速顯の関
数と−ｒることかできる。スγツソ−１０４終了後、或
いは％＝Ｕ出スデツプＩ　Ｕ　３にお＆Ｊる判゛定結果
が否である場合には、ステップ１０５ｒｃ進み、ｔｐパ
ルス１Ｌ６１１ｊ終了を意味１−るに１測終了フラグケ
セツトして、このｔｐハパル発生終了割込みルーチンを
終了する。

次に、第７図ｅこ示すような、クランク角（Ｍ号がオフ
となる毎に状モ行される。クランク角イ＝号オフ割込み
ルーチンにＪ：ｖ回ル１噴射が実行される。即ち、まず
ステップ２０１で、計測終了フラグがセットされている
か否かを判定する。判定結果が正である場合には、ステ
ップ２０２に進み、前記基本噴射時間ＴＰを２倍し、更
に、前記吸気温センサ１６出力の吸気温信号、水温セン
サ４６出力のエンジン冷却水温信号、バッテリ４８出力
のノくツテリ電圧信号、スロットルセンサ２４出力のス
ロットル弁開度信号、０□センサ３６出力の空燃比信号
等に応じた増減量補正を加えることによって。

実行噴射時間ＴＡＵ’に算出する。次いで、ステップ２
０３に進み、該実行噴射時間ＴＡＵだけ前記インジェク
タ３０會開弁することによって同期噴射を実行する。次
いで、ステップ２０４に進み。

計測長ｒフラグ奢リセットする。ステップ２０４終了後
、或いは、前出ステップ２０１における判定結果が否で
ある場合には、このクランク角信号オフ割込みルーチン
を路下する。

本実施例における。急加速時の、クランク角信号、吸入
空気層−ｔｐパルス、ｔｐノクルス幅（時ｎｔｉ　）＋
噴射出力の関係の一例を第８図に示す。図から明らかな
如＜、１８００ＣＡ毎に発生するクランク角信号により
、３６０°Ｃ＾毎にｔｐパルスが発生され１前記ｔｐパ
ルスのパルス幅ｔｐ　を基に補正演算された実行噴射時
間ＴＡＵだけ１次のクランク角信号に同期して同期噴射
が実行されている。又＋　ｔｐパルスのパルス幅の変装
置Δｔｐが設定値ａ工９も大きい場合には、即座に非同
期噴射ＴＡＵＡＳＹが実行されている。

従来例及び本実施例における。急加速時のクランク角信
号、吸入空気量、ｔｐパルス、噴射出力。

及び、各気筒に吸入される空気量と燃料量の関係の例を
、第９図に比較して示す。図において、○印Ａの面積は
、吸入空気＠ＶＣ理論的に対応する燃料噴射ｉｉ倉表わ
し、父、・印Ｂの面積は、実際の同期噴射量を表わして
いる。更に、斜線部Ｃの面積は、本発明による非同期噴
射量を表わしている。

本実施例においては、全気筒同時噴射方式であるため、
エンジン回転に同期して、エンジン１回転毎に１回燃料
が噴射され、エンジンが２回転した時点で、要求燃料噴
射量が供給されるよ’ｌ　ＶＣなつており、・印Ｂの左
半分が、１回前に噴射された燃料量、右半分が、Ｍ前に
噴射された燃料ｆ＃を表わしている。

今、急加速時に各気筒に吸入される吸入空気量が、Ｑｏ
、　Ｑ＋　、　Ｑｓ−Ｑｓ、　Ｑ４　　と増加した場合
、第９１（Ａ）　Ｋ示す如く、従来例においては、第１
気筒Ｃｉ号は点火順序を示している）には、吸入空気量
Ｑ＋に対して、ＴＡＵ−＋＋ＴＡＵｏの燃料が吸入され
、第２気筒には一吸入空気量Ｑ２は対して、ＴＡＵｏ　
＋ＴＡＵＩの燃料が吸入され、第３気筒には。

吸入空気蓋Ｑ３に対してＳ　ＴＡＵｏ＋ＴＡＵ＋の燃料
が吸入され、第４気筒には、吸入空気量Ｑ４に対して、
ＴＡＵｌ＋ＴＡＵ２の燃料が吸入され−ＴＡＵ２の同期
噴射が行われる前の第２気筒及び第３気筒では、空燃比
が○印人中の白抜き部分で示すように、大幅な希薄空燃
比となる。又、同期噴射ＴＡＵ２が行われた後の第４気
筒及び第１気筒についても＋　ｔｐパルスｔｐｓに対応
する同期噴射ＴＡＵ、（図示省略）が行われる迄は、希
薄空燃比となっており、良好な加速性能が得られないこ
とｔｒ”ａ明らかである。これＶＣ対して、第９図（Ｂ
）に示す本実抱例の場合には１例えばｔｐパルスｔｐ２
の直後に非同期噴射Ｔ　Ａ　Ｕ　ＡＳＹが行われるだめ
、給入空気路Ｑ４に対して、ＴＡＵｌ＋ＴＡＵ２＋ＴＡ
Ｕ＾ＢＹの燃料が吸入され、更にその後の第１気筒ｅこ
は、吸入空気ＭＱｓに対して、ＴＡＵｌ＋ＴＡＵ！　十
Ｔ　Ａ　Ｕ　ＡＳＹの燃料が吸入され、非同期噴射後は
、各気筒とも希薄空燃比が大幅に改善されてｈることが
明らかである。

尚、前記実ＩＡｉ例においては１本発明が４気筒エンジ
ンに適用されていたが、本発明の適用範囲はこれに限定
されず、６気筒工ンジン等他の気尚数のエンジンにも同
様に適用できることは明らかである。

又、前ＧＣ実施例は１本発明會、吸入空気量感知式ハイ
ブリッド型電子制御燃料噴射装置を備えた自動車用エン
ジンに適用し°ていたが、本発明の適用範囲はこれに限
定されず、エンジン負荷とエンジン回転速セｒＣ応じて
所定クランク角度毎に発生される基本噴射′Ｉｔ信号も
デジタル的に求めるようにしｌこ一全デジタル型の吸入
空気量感知式電子制御燃料噴射量を備えた自動車用エン
ジン、或いは、吸気管圧力からエンジン負荷を感知する
ようにした。吸気管圧力感知式電子制御燃料噴射装Ｕを
備λた自動車用エンジン、更には、一般の内燃機関にも
同様ＶＣ適用できることは明らかである。

以上曲明し、た通り、本発明によれば、急加速時の希薄
空燃比が改善され２加速応答性を同士することができる
といり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ｆＩ＋ｌＩ御燃
料１１射方法が採用された、自動車用４気筒エンジンの
吸入空気ｈ１感知弐ノ・イブリッド型電子制御燃料噴射
装置の実施例の構成ケ示す、一部ブロック線図を含む四
面図、第２図は、前記実施例で用い１つれているエンジ
ン制御装いの構成を示すブロック線図、第３図は、前記
エンジンｆｉＩｌ制御装Ｗｉにおけるアナログ演算同１
路の構成を示すブロック線図。 第４図は、ｓ＋＋ｉＣアナログ演算回路の各部動作波形
を示す線図、第５図は、同じく６気筒エンジンの場合の
前ｄ１アナログ演算回路の各Ｓ動作波形會示す線図、第
６図は、前ｇｃエンジン制御装置の中央処理装ｆｉｔで
用いられている。基本噴射時間パルス発生終了割込みル
ーチン倉示す流ｉ″Ｌし１．第７図は２同じくクランク
角信号オフ割込みルーチンヶ示す６ｔｅ　′ｔ１．図、
第８図は−ＭｉＪ　ＢＥ：実施例における。急加速肋の
クランク角信号、Ｍ人空気耐、基本噴射時間パルス、基
本噴射時間及び１賓創出力の関係の一例を示″ｆ′線図
、第９図は、従来例及びｌ１ｉＪＢｒ：実施例における
。急加連請１のクランク角信号、吸入空気針。 基本噴ＩＪ時間パルス、　１ｌｊｌ’ｌ射出力及び各気
筒に駄入される空気量と燃料ｈ１の関係の例會比較して
示す線図である。 １　（＋・・・エンジン、１４・・・エアフローメータ
、２２・・・スロットル弁、３０・・・インジェクタ。 ４２・・デストリピユータ、４４・・・クランク角セン
ツ、５０・・・エンジンｆｌｉ制御装置、６ｏ・・中央
処理セ信′、６２．８０・・・波形整形回路、６４・・
・アナログ演算回路、６６・・・アナログ−デジタル変
換器。 ６Ｂ・・・入力インターフェース回路、７０・・・リー
ドオンリーメモリ、７２・・・ランダムアクセスメモリ
７４・・・出力インターフェース回路。 代理人　　冒　矢　　　論 （ほか１名） 第　６　図 第　７　図 手続補正書（方力 １．事件の表示 昭和５７年特許願第１３８１１２号 ２、発明の名称 内燃機関の電子制御燃料噴射方法 ３、補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 名　称　　（３２０）　トヨタ自動車株式会社４、代理
人　　〒１６０ 住　所　　東京都新宿区西新宿−丁目１８番６号西新宿
ユニオンビル４０２号 電話（０３）３４２−８６７１　（代表）昭和５７年１
１月１２日 （発送日　昭和５７年１１月３０日）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ０）　エンジン負荷とエンジン回転速度に応じて所定ク
   ランク角度毎に発生される基本噴射ｔ＃伯号に、エンジ
   ン状態に応じた補正を加えて実行噴射ｉｔ−決定し、ク
   ランク角度と同期して燃料を同期噴射するようにした内
   燃機関の電子制御燃料噴射方法において、基本噴射時の
   変化速度が判定値以上である時は、Ｐ９ｒ定門の非同期
   噴射を実行するようにしたこと倉特徴とする内燃機関の
   電子制御燃料噴射方法。 （２）　　前記判定値が、エンジン回転速度の関数とさ
   れている特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の電子
   制御燃料噴射方法。 （３）前記非同期噴射量が、エンジン回転速度の関数と
   されている特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の電
   子制御燃料噴射方法。