JPS5996444A - 内燃機関の燃料噴射制御方法 - 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】 ［技術分野］ 本発明は内燃機関の燃料噴射制御方法、詳しくは加速時
にクランク軸の回転とは非同期な燃料噴射を行い、加速
応答性も向上した内燃機関の燃料噴射制御方法に関する
ものである。

［従来技術］ 従来、内燃機関（以下エンジンとも呼ぶ）の運転状態に
応じて燃料噴射弁より噴射される燃料を調量する電子ル
リ御式燃料鳴銅装置においては、燃−２− 料噴射吊の演算や噴射の副部は一般にクランク軸の回転
に同期して出力されるクランク角信号に基いて行われて
いた。これを第１図の如ぎ、横軸を時間、継軸をスロッ
トル開度（ＴＡ）及びエンジン−回転当りの吸入空気量
Ｑとし、エンジン回転数を１０００回転で一定とし、ス
ロットル開度（ＴＡ＞変化と、吸入空気量Ｑ変化の相関
図に関連させて描いた燃料噴射のタイミングチャートに
基いて説明する。

即ち、同図において示すようにクランク軸の回転に同期
して３６０°クランクアングル（３６００ＣＡと呼ぶ）
毎のタイミングＴ１〜Ｔ３で表わす周期で、吸入空気量
やエンジン回転数等に応じてエンジンに要求される出力
を′ａす燃料噴射量を演算し、この図のように演算直後
あるいは次の１〜８０’　ＯＡ毎のクランク信号に同期
した所定の周期で燃料の噴射が行われていた。

［従来技術の問題］ このため、同図、タイミングＴ２で示すように噴射量の
演篩直後に加速が開始され、吸入空気量＝　　　　３　
　　　− Ｑが急激に変化する場合には、τ２で示づ噴射ｍは現実
の吸入空気量Ｑに対して不足することになり、その結東
、空燃比が希薄（リーン）となる気筒が生じ、失火等を
起すことから、°いわゆるエンジンが息をつく状態とな
り、加速応答性が良くないと言う問題があった。

この様な問題を改善する為に、アイドルスイッチ等を用
いて、アクセルペダルの踏み込み（加速指示）を検知し
、クランク軸の回転とは非同期に一定量の燃料をＶＳ？
る方法も考えられた。しかし、加速開始時の、回転数、
アクセンペダルの踏み込み速度（単位時間当りのスロッ
トル開度変化間）あるいは負荷等の加速条件等、要求さ
れる出力によって噴射燃料の必要量が大きく変化するの
に対して、単に上記した一定量の非同期噴射を行うので
は、要求出力に対する過不足が生じ、未だ適切な燃料噴
射を行なうことはできないと言う問題が残された。

［発明の目的］ 本発明の目的は、上記問題点を解決し、様々な−４＝ 加速条件に対応して過不足のない燃料噴射を行なう内燃
機関の燃料１１！剣制御方法を提供することにある。

［発明の要旨コ かかる目的は内燃機関のクランク軸の回転に同期した所
定周期で燃料噴射弁より噴射される燃料を該内燃機関の
運転状態に応じて調量し、該内燃機関に要求される出力
を満す燃料噴射を行なうようにした内燃機関の燃料噴射
方法において、前記所定周期よりも短い等時間間隔毎に
、単位時間当りのス［Ｊットル間度変化量を検出し、当
該検出時点前に前記所定周期で噴射された最新の鱒料噴
射量と、当該検出時点での許容最大噴射量とを比較し、
前記スロットル開度変化量が所定値以上で、しかも前記
最新の燃料噴Ｉ、）ｌ量が前記許容最大噴射量よりも少
量であれば、前記所定周期毎の燃料噴射とは別個に、前
記クランク軸の回転とは非同期な燃料噴射を行なうこと
を特徴とする内燃機関の燃料噴射制御方法によって達成
される。

［実施例］ ＝　　５　− 以下に本発明を、実施例を挙げて図面と共に説明する。

第２図及び第３図は本発明方法が適用された全気筒同時
に燃料噴射を行う実施例を示し、第２図はエンジンの概
略系統図、第３図は燃料噴射制御回路を示すブロック図
である。第２図において、１はエンジンを表わし、エン
ジン１にはエアクリーナ２、吸入空気量を検出するエア
フロメータ３、スロットルバルブ４、サージタンク５、
インテークマニホールド６更にはインテークバルブ７を
介して空気が供給される。インテークマニホールド６に
備えられた燃料噴射弁（インジェクタ）８より噴射され
る燃料は空気と共にシリンダ９内に送られ、図示せぬ点
火プラグによって着火され、そして排気は、エキゾース
トバルブ１０１エキゾーストマニホールド１１及び排気
浄化装置１２を介して大気に放出される。

また燃料噴射量はエア７０メータ３、ディストリビュー
タ１３に備えられたクランク角センサ１４、シリンダ９
外壁に備えられたエンジン冷却水−６− 記を検出Ｊる水温し〕／クー１■キゾース１〜マニホー
ルド１１に備えられた空燃比検出用の酸素（０２）レン
９１６　、スロットルバルブ４の聞１ａを検出す゛るス
ロットル間度センザ１７、吸入空気の温度を検出Ｊる吸
気温センサ１８等の各センサの検出信号に基き燃料噴射
制御回路〈以下単に制御回路と呼ぶ）１９にて演算され
、演算結果に基きインジェクタ８の開弁時間が制御され
て燃料の噴射が行われる。

尚、図において２０はバッテリー電源、２１はキースイ
ッヂを表わしている。

そして制御回路１９は中央演算処即興ｔ＆（Ｃｅｎｔｒ
ａｌ　　Ｐ　ｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　　ｊｌ　ｎｉｔ　、
以下ＣＰＵと呼ぶ）３０、出力インターフェース３１、
制御プログラムや制御用のデータが格納される読み出し
専用メモリ（Ｒｅａｄ　　０ｎｌｙ　　Ｍｅｍｏｒｙ　
、以下ＲＯＭと呼ぶ）３２、読み書き可能メモリ（Ｒａ
ｎｄｏｍ　　Ａｃｃｅｓｓ　　Ｍｅｍｏｒｙ　、以下Ｒ
ＡＭと呼ぶ）３３、マルチプレクサを内蔵し択一的に各
センサのアナログ信号をデジタル信号に変換しＣＰＵ３
０に送る−　　７　− △、／　［）変換器３／Ｉ、クランク角センサ１１の信
号を波形整形づる波形整形回路３５、〕ｌアフロメータ
３の信号ど波形整形回路３５を介して出力されるクラン
ク角センサ１４の信号に基づき基本噴射量（インジェク
タ８の基本的な開弁時間）ＴＰを演算するアナログ演算
回路３６、割り込み処理用のタイマ３７等にＪ：って構
成されている。尚、図示せぬメイン制御プロゲラによっ
て、基本噴１）：ｌ　ｉＴＰは水温センサ１５．０２セ
ンサ１６等の信号に基ぎ退官補正され実噴射量τとされ
た後、クランク軸の回転に同期して噴射される。

更に、ＲＯＭ３２内には第４図フローチャートに示す如
き非同期噴射演算ルーチンの制御プログラムが格納され
ている。

以下第４図フローチャートに沿って本実施例の動作を説
明する。

本ルーチンは、４〜３０　ｍ５ｅｃ毎（本実施例では１
５ｍ５ｅｃ）の等時間間隔でタイマ３７がら出ノＪされ
る割り込み信号によって処理が開始され、ステップ４０
にてスロットル開度センサ１７によって−　　８　− 検出されたスロ開度〜ル間度Ｔ△が読み込まれＲΔＭ３
３内の所定エリアに記憶されて次ステツプ４１に移行す
る。

ステップ／１１では、前回の本ルーチンにおける処理に
てステップ４０で読み込まれ記憶された、スロワ１〜ル
開度ＴＡ−ＯＬＤと今回前ステップ４０にて読み込まれ
たスロットル開度ＴＡとの差が演算され、その差が次式
の如くΔＴ△とされる。

△ＴＡ＝ＴＡ−Ｔ△・ＯＬＤ・・・・・・・・・（１）
即ち、例えば１６ｍ５ｅｃの間に間かれたスロットルバ
ルブ４のスロットル開瓜変化量が△ＴＡとされる。

続くステップ４２においては△ＴＡが負の場合は既に噴
射された燃料を回収することはできず、また、ある一定
値以上の値θ（ｄｅａ’／　１６ｍ５ｅｃ）よりも大き
い場合はΔＴ△の大きさに応じて制御する必要がないこ
とがらΔＴＡが負の場合は「ΔＴ△−０（ｄｅ（１／　
１６ｍ５ｅｃ）　ｊとされ、ΔＴ△がＯＪ：りも大きい
どきは［△ＴＡ＝θ（ｄｅｇ／１６ｍ５ｅｃ）　Ｊの値
にされる。即ち、△ＴＡの値に上、−９− 下限のガードが加えられることとなる。

ここで前記したある一定の値θについて説明づる。まず
、スロットル開度ＴＡと吸入空気ｍＱの相関を実験によ
って求めれば第５図の如ぎグラフとなる。このグラフか
ら明らかなように吸入空気量Ｑはエンジン回転数によっ
ても異なるが、スロットル開度ＴＡが１０ｄｅｑ〜２０
ｄｅ、ｑでスロットルバルブ全開時とほぼ同量の吸入空
気量ＱＦｕｌｌが得られる。（但し、エンジンの機種に
よって多少の相違がある。）よって、ステップ４２にお
いては上限θをスロットルバルブ４仝間時とほぼ同量の
吸入空気量ＱＦｕｌｌが得られる程度の値にすれば、そ
れ以」−にスロワ１ヘル開変化化吊△ＴＡがある場合は
一神にスロットルバルブ４全開とみなして制御を行えば
良い。

次にステップ４３ではスロットル開度変化量△ＴＡが微
小（例えば’＋　、　１５ｄｅＯ／　１６ｍ５ｅｃより
小）であるか否かが判定される。即ち、スロットル開度
変化量△ＴＡが微小な場合は吸入空気州変化の小さい緩
やかな加速であることから非同期に−１０− 燃料を追加して噴射しなくてもエンジン１は加速の要求
に充分追随するので、この様な判定がなされ、スロワ１
ヘ山開頂変化量ΔＴＡが極めて微小である場合はそのま
ま本ルーチンの処理を終える。

そして△ＴＡがある値（例えば１．１５ｄｅｇ／１６ｍ
５ｅｃ）以トであれば次ステツプ４４に移行する。

ステップ４４においては、ＲＯＭ３２内に格納され、第
５図のグラフを基に定められた第６図の如きに＝ｆ　　
（△ＴＡ）の関数で与えられる定数にのデータマツプか
らΔＴ△の大きさに応じた定数Ｋが検索される。尚、定
数にのデータマツプはメモリ使用量を節約するためにΔ
ＴＡの大きさに応じて例えばに１〜Ｋ　ｍａｘで表わさ
れる数点の定数Ｋが記憶され、中間値は２点間の補間計
算によって算出するようにされている。本ステップにお
いては以上の様にしてΔＴＡに応じた定数Ｋが定められ
る。

続くステップ４５においては、現時点におけるエンジン
回転数での基本噴射吊下Ｐの内、最も値の大きい許容最
大噴１ｉ）１量Ｔ　Ｐ　ｍａｘがＲＯＭ３２内−１１− に格納されたデータマツプＪ：り検索され、次ステツプ
４６に示す処理に移る。

ステップ４６においては、既にＩＩＩＩ射された燃料に
対応する基本噴射量ＴＰと前ステップ４５で検索された
許容最大噴射ｆｆｉＴＰｍａｘとの差が次式の如く△Ｔ
Ｐとされる。

ΔＴＰ＝ＴＰｍａｘ　−ＴＰ　　　　　　−（２）続い
てステップ４７においては。前ステップ４６で求めたΔ
ＴＰは、正か否かが判定される。即ち、差がＯの場合は
許容最大噴射Ｉ　Ｔ　Ｐ　ｍａｘに対応する燃料が既に
噴射されていることから、それ以上に燃料を増量する必
要がなく、また、各センサ等の応答ズレ等の原因で基本
噴ＤＡｆｆｉＴ　Ｐが許容最大噴射１Ｔｐｍａｘより太
き（なっているとぎはΔＴＰは負となり、この様な場合
、正確なデータを検出しているとは言い難い。よって両
者の場合はそのままま本ルーチンの処理を終え、ΔＴＰ
が正の時のみ次ステツプ４８に示す処理に移行する。

ステップ４８においては、前記ステップ４４で求められ
た定数にと、同じくステップ４６で求め−１２＝ られたΔＴＰより、 ＡＣＣＰＬＳ＝Ｋｘ△ＴＰ　　　　　・・・（３）で表
さ゛れる非同期噴身寸１１ＡＣＣＰＬＳが算出される。

尚、本ルーチンの割り込み処理間隔や、スロットルバル
ブの特性によっては、前回の同期噴射から次回の同期噴
射間で複数回の非同期噴射が行われることもある。その
場合、前回の同期噴射後に既に噴１が行われた非同期噴
射量を考慮することが好ましい。（例えば定数にの値を
適宜設定することによって可能となる。） 続くステップ４９においては、前ステップ４８′　にて
算出されたＡＣＣＰＬＳで表わされる値に応じた燃料が
、既にクランク軸の回転に同期して噴射されている燃料
に加えてクランク軸の回゛転とは非同期にインジェクタ
８より噴射される。

以上の様に制御された結果、第７図に示す如ぎ非同期噴
射が行われる。同図に沿って更に本実施例の動作を詳述
する。尚、第７図は第１図と同様な条件に基づいて描か
れている。

まず第７図において、Ｔ１のタイミング、即ち−１３− クランク角０’　ＣＡで演算された基本噴射量ＴＰ１に
基づく実噴ＩＪＪ邑τ１は演算直後のタイミングで噴射
が行われる。しかしながら、Ｔｒｏ　−Ｔ　Ｔ３で示す
非同期噴射演算のタイミングではスロットルバルブ４の
開度は変化なく、従って吸入空気ｍ　Ｑｌも一定である
ことから、非同期に燃料が噴射されることはない。そし
てタイミング’Ｌ４においては、既にアクセルが踏み込
まれスロットルバルブ４が開きかけているがＴ２のタイ
ミングの時に比して極めて微量である（例えば、差は１
．１５ｄｅＯ以下）ことから、やはり非同期噴射は行わ
れない。

またＴ２のタイミングで基本噴射量ＴＰ２が演算される
がＴ２のタイミングにおける吸入空気口Ｑ２はＱｌと同
様である。従ってＴＰ２はＴＰｔと同様でありＴ２直後
のタイミングで各気筒に対してＴＰ２に基づく実噴削吊
τ２の燃料が噴射される。しかしながら次の燃料噴射量
の演算が行われるＴ３のタイミングでのアクセル開度Ｔ
ＡａはＴ２で示すタイミングでのアクセル開度ＴΔ２よ
−１４− りも人きく変化し、吸入空気量も増大１ノでおり実噴射
量τ２の燃料のままでは不足する。従ってまずタイミン
グＴ／４〜Ｔ１５の間のス【−１ットル開度変化量ΔＴ
　Ａ　ｒａ−ｒｓに基づいて定数１＜ｒａ−ｔｓが求め
られ、その時のエンジン回転故における許容最大噴射量
Ｔ　Ｐ　ｍａＸ　＋５と基本噴（ト）半丁Ｐ２どの差△
Ｔ　Ｐ）５が算出され次式の如く非同期噴射吊へ〇　〇
　ｐ　Ｌ　Ｓ　＋５（第７図においてａで表わす）が算
出されＴｒｓのタイミング直後に非同期哨（ト）が行わ
れる。タイミングＴ１６においても同様の演算が行われ
、王れぞれ図中ｂ１−表わすように非同朋噴重量Ａ　Ｃ
ＣＰ　ｌ−８＋６が算出される。尚、八〇ＣＰＩＳ１６
を算出する場合には既にＡ　Ｃ；　ＣＰ　ｌ−Ｓ　＋５
が非同期で＠制されていることから、前述プログラムの
ステップ４８で）ホベた如き処理を行う。

また、ＴＩ７におけるタイミングでは、必要な燃料は既
に非同期にて噴射されたことから、非同期噴射は行われ
ない。

そして、Ｔ３において演算された基本１ｆｌ剣吊ＴＰ３
に基づく実噴射量で３は、既にスロットルパー　　　　
１５　　　　＝ ルブ全開時と同様の吸入空気ｔｉ５Ｑａに基づいて算出
されていること力日らＴＰｍａｘ３とされており非同期
噴射を行う必要がなく、従って王（ｓ　□　Ｔ　ｚｏ＠
のタイミングで行われる非同期囁射演算ルーヂンの処理
に基づぎ、非同期噴射が行われることはない。

［実施例の作用及び効果］ この様に本実施例においては吸入空気量Ｑ変化が小ざく
、△ＴＡが微小な緩加速時においては、基本噴射量ＴＰ
に基づく実噴ＤＡ閤τのみで加速に）Ｄ随可能なことか
ら非同期噴射を行うことはなく、従来の噴射方法で追随
できない急加速時に不足する燃わ）のみを非同期噴射で
補うことができる。また（　Ｔ　Ｐ　ｍａｘ−丁Ｐ〉の
項によって許容最大噴射量以上の燃わ１の噴ｑ４は行わ
れず時々朗々の加速状況に応じレスポンス良く非同期噴
射が行われる。

尚、本実施例は１６ｍ５ｅｃ毎に本ルーチンが処理され
る場合を例に挙げたがこの間隔を知くすることと、Ｋの
マツプを適宜設定することにより、より緻密な制御を行
−うことが可能である。

−１６− ［他の実施例］ 以」二の実施例は、全気筒同期噴射方式に加えて非同期
ｒ＠射を行う方法について述べたが、次に気筒をグルー
プに分けて噴射を行うグループ同期噴（ト）方式に加え
てグループ非同期噴射を行う方法について説明する。グ
ループ噴射を行う場合クランク角センサ１４を特定気筒
の上死点検出が可能なものとし気筒判別を行い、また３
６０°ＣＡ毎にグループ同期噴射を行う他はほぼ前述実
施例と同様であることから装置、制御回路、制御プログ
ラムの説明を省略し、その動作を第１図と同様な条件に
基づぎ描かれた第８図によって説明づ−る。

第８図に示すように、本実施例においては第１．３気筒
のＡグループと第２．４気筒の８グループの二組のグル
ープに分けて燃料が噴射されている。

そして１６ｍ５ｅｃ毎に非同期節＠銅ルーヂンの処理が
行われ△、Ｂグループ毎に非同期噴射が行われる場合を
表わしている。つまりＴ１で現わすタイミングでは、ス
ロットルバルブ４が間かれ−ＣいないことがらＴ１のタ
イミングで演算されたへグルー　　１７　　 一プの基本噴ＯＪ伍ＴＰ＋に基づく実噴射量τ１に加え
て非同期の噴射を行う必要がない。従って１１１〜Ｔ＋
３のタイミングのいずれにおいても非同期噴射が行われ
ない。

またＴ２のタイミングで演算されたＢグループに対する
基本噴Ｄｊ　ｍ　Ｔ　Ｐ　２に基づく実噴射量τ２の燃
料が、Ｔ２直後のタイミングで噴射される。

モしてＴＨのタイミングでスロワ１〜ルバルブ４の開度
の変化量ΔＴ△が判定されるが変化が微小であることか
ら非同期１１！　＠は行われず、Ｔ、５、丁、６のタイ
ミングでスロットルバルブ４の開度が変化（ したことが検出され、Ｂグループに対し図中ａ、ｂで示
される非同期噴射量ＡＣＣＰＩＳ、５−１ＡＣＣＰ　Ｌ
　Ｓ　＋６に対応する燃料が噴射される。以下同様の処
理が行われる事により、本実施例においても前述実流例
と同様の効果を秦づることとなる。

尚、第８図において非同期噴射は、説明上Ｂグループの
みに行われているが、実際には、必要な場合いずれのグ
ループでも非同期噴射が行われる。

また、本実施例においては、非同期噴射をグルー　　１
８　　＝ −プ毎に別けて行っているが、同期噴射がグループ毎に
行われても、非同期噴射を全気筒同時に行うようにして
も、はぼ同様の効果を奏する。

［発明の作用及び効果］ 以上詳述したように本発明の内燃機関の燃料噴射制御方
法は、機関の運転状態に応じてクランク軸の回転に同期
した所定の周期ひ全気筒同時あるいはグループ毎の気筒
に対して噴射される燃料に加えて、同所定周期間におけ
る運転状態の変化によって生じた燃料の不足分をクラン
ク軸の回転とは非同期に噴射することを特徴としている
。

このため本発明によれば、加速時において従来生じてい
た空燃比の希薄な状態が生ずることがなくレスポンスの
良い加速を行うことが可能となる。

またエンジン回転数やスロットルバルブ開度の変化に応
じて適量の燃料の非同期噴射を行うため、どのような加
速条件でもエミッションを悪化させることがない。

更に特別な装置を必要としないので、従来の噴射装置を
そのまま用いて行う事が可能となる。

−１９−

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の燃料噴射制御方法の動作を示すタイミン
グチャート、第２図は本発明方法が適用された実施例の
エンジンの概略系統図、第３図は同じく燃料噴射制御回
路を示づブロック図、第４図は制御プログラムを示すフ
ローチャート、第５図は吸入空気量とスロットルバルブ
開度の相関を示すグラフ、第６図は定数にのデータマツ
プを表わす説明図、第７図は本実施例の動作を示すタイ
ミングチャート、第８図は他の実施例の動作を示すタイ
ミングチャートである。 ３・・・エア７０メータ ４・・・スロットルバルブ ８・・・インジェクタ １９・・・燃料噴射制御回路 ３０・・・ＣＰＵ ３１・・・出力インターフェース ３２・・・ＲＯＭ 代理人　弁理士　足置　勉 他１名 −２０−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　内燃機関のクランク軸の回転に同期した所定周期で
   燃料噴射弁より噴射される燃料を該内燃機関の運転状態
   に応じて調吊し、該内燃機関に要求される出力を満づ゛
   燃料１１１ｍ　ｍを行なうようにした内燃（幾関の燃料
   噴射方法において、前記所定周期よりも短い等時間間隔
   毎に、単位時間当りのスロワ１〜ル開変化化準を検出し
   、当該検出時点前に前記所定周期で噴射された最新の燃
   料噴！）Ｊ　ｌｉと、当該検出時点での許容最人噴剣吊
   とを比較し、前記スロワ１〜ル間度変化石が所定値以上
   で、しかも前記最新の燃わ１噴剣邑が前記許容最大噴剣
   吊Ｊζりも少めであれば、前記所定周期毎の燃料噴射と
   は別個に、前記クランク軸の回転とは非同期な燃料噴射
   を行なうことを特徴とづる内燃機関の燃料噴射制御方法
   。 ２　等時間間隔が、４　ｍ５ｅｃから３　Ｑ　ｌｌ１ｓ
   ｅｃの範囲＝　　１　− で定められた特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の
   燃料噴射制御方法。 ３　クランク軸の回転とは非同期な燃料噴射が、途 畢併気筒に対し、同時に行われる特許請求の範囲第１項
   または第２項に記載の内燃機関の燃料噴射制御方法。 ４　クランク軸の回転とは非同期な燃料噴射が、グルー
   プ分された気筒毎に別個に行われる特許請求の範「Ｉ第
   １項または第２項に記載の内燃機関の燃料噴射制御方法
   。