JPS60132043A

JPS60132043A - 燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JPS60132043A
Application number: JP58239561A
Authority: JP
Inventors: Toshimi Kashiwakura; 利美柏倉
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1983-12-19
Filing date: 1983-12-19
Publication date: 1985-07-13

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、燃料噴射式エンジンにおりる燃料噴射制御
装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来の燃料噴射式エンジンにおいては、エンジンの運転
状態を検出して、最適な燃料供給量をめ請求められた燃
料量を、所定クランク角に合わせて同期噴射して燃焼室
に燃料供給するとともに、エンジンの所定運転状態を検
出して、所定運転状態が検出されたときには、クランク
角とは無関係に、検出時点で非同期噴射して燃焼室に燃
料供給していた。

非同期噴射が行われる、エンジンの所定運転状態は、加
速時、始動時、フューエルカット復帰時などであり、同
期噴射のみでなく、かかる非同期噴射を行・うことによ
って、運転状態の変化に素早く応答させることができる
。

しかしながら、従来、同期噴射と非同期噴射とは、互い
に独立に制御され、エンジンの運転状態に合わせて非同
期噴射が行われても、同期噴射には、影響を与えないた
め、例えば、エンジン加速時に非同期噴射が行われても
、その後の同期噴射は、通常どおり行われるため、加速
性能が充分でなかった。特にエンジン温度が低い場合に
は、燃料の゛気化が悪り、吸気管壁に付着してしまう量
が多（なるため、非同期噴射が行われても充分にエンジ
ン性能を高めるまでには至らなかった。

〔発明の目的〕このような従来の問題に鑑み、本発明の目的とするとこ
ろは、非同期噴射が行ね相４二ときには、その後の同期
噴射の噴射しも多くなるように制御することによって、
加速性、始動性などのエンジン性能を一段と向上するこ
とにある。

〔発明の構成〕

この目的を達成するための本発明の構成を、第１図によ
って説明する。

燃料噴射弁によって燃料噴射を行い、エンジン回転数セ
ンサおよびエンジン負荷センサによって、エンジン回転
数およびエンジン負荷を検出する。

また、クランク角センサによってクランクシャフトの回
転角を検出する。

同期噴射量演算手段では、クランク角センサによって検
出されるクランク角の所定クランク角に合わせて、エン
ジン回転数センサおよびエンジン負荷センサによって検
出されるエンジン回転数およびエンジン負荷から燃料噴
射量をめる。

一方、非同期噴射要求検出手段では、エンジンの予め決
められた所定運転状態を検出し、非同期噴射量演算手段
では、非同期噴射要求検出手段によって所定運転状態が
検出されたとき、クランク角とは無関係に運転状態に合
わせた燃料噴射量をめる。

そして、駆動手段では、同期噴射量演算手段および非同
期噴射演算手段によってめられた量の燃料を燃料噴射弁
によって噴射させる。

さらに、補正手段では、非同期噴射が行われると、その
後所定期間、同期噴射量演算手段によってめられる燃料
噴射量に、非同期噴射量演算手段によってめられた燃料
噴射量または一定量の燃料を加算する。

〔発明の効果〕

かかる本発明によれば、非同期噴射が行われた後の所定
期間の同期噴射では、非同期噴射で噴射されたのと同量
、または一定量の燃料が加算されて噴射されるので、非
同期噴射後のエンジン出力を増大させて、エンジン性能
を一段と向上することができる。特に、エンジン温度が
低い運転状態において、燃焼室に供給される燃料が、非
同期噴射後も引続き増量されるので、燃焼室に充分な燃
料が供給され、低温状態での加速性能、始動性能などの
エンジン性能の悪化を防止することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面によって説明する。

第２図は、一実施例の概要図であり、所謂、独立噴射式
エンジン、特に、一つの燃料噴射弁によって多気筒エン
ジンの各燃焼室に独立して燃料噴射を行う、所謂、シン
グルポイントインジェクション（ＳＰＩ）方式の車載エ
ンジンに本発明方法を適用した場合である。図において
、１１は、４気筒エンジンを示しており、このエンジン
１１は、シリンダブロック２３とシリンダヘッド２５と
を有しており、シリンダブロック２３は、その内部に形
成されたシリンダボアにピストン１２を受け入れており
、そのピストン１２の上方のシリンダヘッド２５と共同
して燃焼室３３を形成している。

シリンダヘッド２５には、吸気ポート３７と排気ボート
３８とが形成されており、これらボートは、各々吸気バ
ルブ３４と排気バルブ３５により開閉されるようになっ
ている。また、シリンダヘッド２５には、点火プラグ１
３が取り付けられている。点火プラグ１３は、イグナイ
タ２６が発生する高圧電流をディストリビュータ２７を
経て供給され、燃焼室３３内にて放電により火花を発生
するようになっている。

吸気ポート３７には、吸気マニホールド１７、スロット
ルボデー２２、エアフローメータ３９、エアクリーナ（
図示せず）が順に接続されている。

Ｉ　また・排気ポート３８には・排気７′ホールド１′
４、排気管（図示せず）が順に接続されている。

スロットルボデー２２には、吸入空気量を制御するスロ
ットルバルブ２０が設けられており、このスロットルバ
ルブ２０は、アクセルペダル（図示せず）の踏込みに応
じて開閉駆動されるようになっている。そして、スロッ
トルバルブ２０の開度を検出して開度に応じた２逓信号
を出力する、スロットル開度センサ２１が設けられてお
り、このセンサ２１は、スロットルバルブ２０の全閉状
態を検出するアイドルスイッチをも兼備している。

マタ、スロットルボデー２２には、スロットルバルブ２
０より吸入空気の流れで見て上流側に一つの燃料噴射弁
１６が設けられており、燃料噴射弁１６には、燃料タン
ク（図示せず）に貯容されているガソリンの如き液体燃
料が燃料ポンプ（図示せず）により燃料供給管（図示せ
ず）を経て、供給されるようになっている。

エアフローメータ３９は、ダンピングチャンバ内に回動
自在に設けられたコンペンセーションプレート３９ａと
、コンペンセーションプレ−１・３９ａの開度を検出す
るポテンショメータ２４とから構成されている。従って
、吸入空気量は、ポテンショメータ２４から出力される
電圧として検出される。また、エアフローメータ３９の
近傍には、吸入空気の温度を検出する吸気温センサ１８
が設けられている。

ディストリビュータ２７には、ピックアップとディスト
リビュータシャフトに固定されたシグナルロータとで構
成された、気筒判別センサ（クランク角センサ）２９お
よび回転角センサ２８が設けられている。気筒判別セン
サ２９は、４気筒エンジンであるので、クランク角１８
０度毎に気筒判別信号を制御回路３０へ出力し、回転角
センサ２８は、例えば、クランク角３０度毎にクランク
角信号を制御回路３０へ出力する。

制御回路３Ｏは、マイクロコンピュータを主にして構成
された回路であってよく、その−例が第３図に示されて
いる。マイクロコンピュータは、中央処理ユニット（Ｃ
ＰＵ）４０と、リードオンリメモリ　（ＲＯＭ）４１と
、ランダムアクセスメモリ　（ＲＡＭ）４２と、通電停
止後も記憶を保持するもう一つのランダムアクセスメモ
リ　（ＲＡＭ）４３と、入出力ボート５０．５６と、出
力ボート５９．６０とを有し、これらは、コモンバス６
１により互いに接続されている。また、マイクロコンピ
ュータには、クロックパルス発生器６２があり、ＣＰＵ
４０にその動作タイミングとなるクロックパルスを供給
している。

入出力ボート５Ｏには、Ａ−Ｄ変換器４９、マルチプレ
クサ４８が接続され、さらに、マルチプレクサ４８には
、バッファ４４〜４６を介してエアフローメータ３９、
水温センサー−９、吸気温センサ１８が接続されている
。そして、エアフローメータ３９が発生する吸入空気緊
信号と、水？ＡＸセンサ１９が発生する水温信号と、吸
気温センサー８が発生する吸気温信号とをマルチプレク
サ４８に入力し、それら入力データをＡ−Ｄ変換してＣ
ＰＵ４０の指示に従い、所定の時期にＣＰ　Ｉ−Ｊ　４
０およびＲＡＭ４２あるいは４３へ取り込むようにして
いる。また、入出力ボート５Ｏには、バッファ４７を介
して車速センサ３６が接続されており、ＣＰＵ４０の指
示に従って、ＲＡＭ４２などに車速データを取り込むよ
うにしていたる。

入出力ボート５６には、酸素センサー５、気筒判別セン
サ２９、回転角センサ２８、キースイッチ３１およびス
ロットル開度センサ２１が、それぞれ接続されており、
入出力ボート５６は、各センサからの信号をＣＰＵ４０
の指示に従い、所定の時期にＣＰＵ４０、ＲＡＭ４２あ
るいは４３に取り込むようにされている。酸素センサー
５は、排気マニホールド１４に設けられ、排気ガス中の
残留酸素濃度を検出するものであり、その検出信号は、
バッファ５１を介してコンパレータ５２に人力され、コ
ンパレータ５２において、予め決められた基準値よりも
酸素濃度が濃いか薄いか、つまり、空燃化が理論空燃比
よりもリッチかリーンかの２値の信号にされている。ま
た、気筒判別センサ２９および回転角センサ２８の信号
は、波形整形回路５３によって波形整形されている。な
お、キースイッチ３１は、第２図の如く、スタータ３２
に始動信号を供給しており、その信号が入出力ボート５
６にも入力されている。

ＣＰＵ４０ば、各センサにより検出されたデータに基づ
いて燃料噴射量を計算し、それに基づく信号を出力ボー
ト５９および駆動回路５７を経て燃料噴射弁１６へ出力
するようになっている。この場合の燃料噴射量の制御は
、まずエアフローメータ３９が検出する吸入空気量と、
回転角センサ２９の信号を基にしてめられるエンジン回
転数とにより基本燃料噴射量τｐが演算され、次に、こ
の基本燃料噴射量τｐを、吸気温センサ１８により検出
された吸気温と、水温センサ１９によりヰ★出された冷
却水温と、酸素センサ１５により検出された空燃比に応
じて補正することにより行われる。

また、ＣＰ　ｔＪ　４０は、基本燃料噴射しτｐとクラ
ンク角と吸気温に基づき、最適点火時期信号をＲＯＭ４
１のマツプより読み出し、これを出力ポートロＯおよび
駆動回路５８を介してイグナイタ２６へ出力するように
なっている。

上述のＣＰＵ４０による燃料噴射彫制御は、気筒判別セ
ンサ２９からの信号に基づき、クランク角１８０度毎に
同期噴射として行われる。この同期噴射の他に、１２ミ
リ秒毎にエンジンが、加速時、始動時、フューエルカッ
ト復帰時にあるか否かを判定し、これが判定されたとき
には、クランク角とは無関係に、これらの運転状態が検
出された時点で非同期噴射として、燃料噴射弁１６で燃
料噴射が行われる。加速時には、スロットル開度センサ
２１からのスロットル開度信号によってス１０ソトルハルブ２０の開放速度をめ、その開放速度に応
じた量の燃料を非同期噴射する。また、始動時には、キ
ースイッチ３１からの信号によって、始動時であること
を検出し、検出時に予め決められた量の燃料を非同期噴
射する。さらに、フューエルカット復帰時には、車両が
所定車速以−Ｌで走行中であることが車速センサ３６に
よって検出され、スロットル開度センサ２１のアイドル
スイッチによって、スロットルバルブ２０の全閉状態が
検出されて、全ての燃料噴射を停止する、所謂、フュー
エルカットが行われ、その後、車速か低下するか、スロ
ットルバルブ２０が開放されたとき、予め決められた量
の燃料が非同期噴射される。

ＣＰ　１．Ｊ　４０の、これら一連の動作は、ＲＯＭ４
１に格納されたプログラムに従って行われるが、ＲＯＭ
４１に格納されたプログラムのうち、同期噴射を実行す
るサブルーチンと非同期噴射を実行するサブルーチンに
ついて第４図のフローチャートによって詳しく説明する
。

２第４図（イ）のサブルーチンＡは、同期噴射のためのサ
ブルーチンで、クランク角１８０度毎に実行され、第４
図（ロ）のサブルーチンＢは、非同期噴射のためのサブ
ルーチンで、１２ミリ秒毎に実行される。従って、これ
らのサブルーチンは、前回の処理からクランク角１８０
度あるいは、１２ミリ秒が経過すると、ＣＰＵ４０がメ
インルーチンのプログラムを実行中であっても、割り込
み処理によって実行され、サブルーチンＡあるいはＢの
処理が終了した時点で、再びそのメインルーチンの処理
に復帰する。

次に、これらサブルーチンＡ、Ｂの処理内容について第
６図（イ）のタイムチャートを参照しながら説明する。

第６図（イ）の＃　ＩＴＤｃの位置で１番気筒が上死点
′に達すると、丁度気筒判別センサ２９からクランク角
１８０度の信号が出力されて、サブルーチンＡが起動さ
れる。そして、ステップ１１０で、回転角センサ２９か
らの出力信号に基づいてめられたエンジン回転数、エア
フローメータ３９からの出力信号に基づく吸入空気量、
吸気温センサ１８からの出力信号に基づく吸気温、水温
センサ１９からの出力信号に基づく冷却水温、酸素セン
サ１５からの出力信号に基づく空燃比、スロットル開度
センサ２１からの出力信号に基づくスロットルバルブ２
０の開度、キースイッチ３１からの出力信号に基づくエ
ンジンの始動状態および車速センサ３６からの出力信号
に基づく車速、をそれぞれ検出する。ステップ１２０で
は、ステップ１１０で検出されたデータに基づき基本燃
料噴射量τｐをマツプから検索する。また、ステップ１
３０では、ステップ１１０で検出された吸気温、冷却水
温、空燃比に基づき基本燃料噴射量τｐを補正し、実燃
料噴射量ＴＡＵをめる。さらに、ステップ１４０では、
カウンタＣが０以下か否かを判定する。このとき、カウ
ンタＣば、Ｏであるので、ステップ１４０は、肯定判断
され、ステップ１７０に進み、ここで、ステップ１３０
においてめられた実燃料噴射量ＴＡＵに基づいて、同期
噴射が実行される。そして、その後、メインルーチンに
復帰する。

このように同期噴射が行われた直後に、例えば、車両が
加速されると、１２ミリ秒毎のサブルーチンＢが起動さ
れたときに、ステップ２１０が肯定判断される。・つま
り、ステップ２１０では、ザブルーチンＡのステップ１
１０にてめたスロットル開度、エンジンの始動状態、車
速のデータに基づき、一定以上の加速が要求されている
か否か、始動時であるか否か、あるいはツユ−エルカｙ
　ｌ・復帰直後であるか否かを検出し、非同期噴射をす
るか否かを判定する。ステップ２１０が肯定判断される
と、ステップ２２０では、第６図（イ）にハツチングを
付して示すように、非同期噴射を実行する。そして、ス
テップ２３０では、カウンタＣに７を設定する。

このように非同期噴射が行われると、第６図（イ）の＃
　３ＴＤＣの位置で、３番気筒が上死点に達し、サブル
ーチンＡが起動されたときには、このルーチン中のステ
ップ１４０が否定判断されることになる。なぜなら、こ
のとき、カウンタＣは、７に５なっており、０以下ではない。このため、ステップ１５
０に進み、ここで、実燃料噴射量ＴＡＵは一定値α分増
量される。そして、ステップ１６０でカウンタＣをデク
リメントする。従って、ステップ１７０において、上記
ＴＡＵの値に基づき同期噴射が実行されるが、そのとき
の噴射量は、第６図（イ）の＃　３ＴＤＣの如く、ステ
ップ１３０でめられた実燃料噴射量′ｒＡＵに一定量の
燃料が加算されて、３番気筒の燃焼室に供給される。

その後、１２ミリ秒毎のサブルーチンＢのステップ２１
０で、非同期噴射が必要と判定されなければ、ステップ
２１０が否定判断されて、ステップ２２０．２３０は、
実行されないため、新たな非同期噴射は行われず、クラ
ンク角１８０度毎のサブルーチンＡでは、カウンタＣが
Ｏになるまで、１＞、　ｙ　７’　１５０．１６０．１
７　ｏｃ、＝ヨー＞−Ｃ，７９ツブ１３０でめられた実
燃料噴射量Ｔ　Ａ　Ｕに一定量の燃料が加算された同期
噴射が行われる。

このため、１度非同期噴射が行われると、非同期噴射に
より燃料を供給されなかった残り３気筒６の燃焼室に対する同期噴射が一定量づつ増量され、そし
てさらに、この増量が、各気筒の燃焼室の同期噴射に対
して重ねて、もう１回づつ行われる。

つまり、非同期噴射が行われたときには、各燃焼室の燃
料噴射量が２サイクルに渡って増量されることになる。

勿論、途中で、もう１度非同期噴射が行われたときには
、カウンタＣがリセットされるので、再び、その時点か
ら２サイクルに渡って燃料噴射量が増量されることにな
る。

第５図は、第４図のサブルーチンＡ、Ｂの変形例で、こ
のサブルーチンＡ′、Ｂ′がザブルーチンＡ、Ｂと相違
するとごろは、ステップ１８０．１９０およびステップ
２４０であり、その他は、同一であるので、同一部分に
は、同一符合を付し、再度の説明は省略する。

サブルーチＢ′において、非同期噴射が必要と判断され
て、ステップ２２０で非同期噴射が行われると、ステッ
プ２４０で、非同期噴射されたのクランク角１８０度毎
のサブルーチンＡ′のステップ１８０において、実燃料
噴射量Ｔ　Ａ　Ｕに増量値ＦＡが加えられて新たな実燃
料噴射量Ｔ　Ａ　ＩＪとされる。次のステップ１９０で
は、増量値ＦＡは、増量値ＦＢによって置き換えられ、
ＦＢはＦＣによって置き換えられる。以下同様に、ＦＣ
はＦＤ、ＦＤはＦＥ、ＦＥはＦＦ、ＦＦはＦＧによって
置き換えられる。また、ＦＧはゼロとされる。従って、
１度非同期噴射が行われて、各増量値ＦＡ〜ＦＧが増量
されて後、クランク角１８０度毎のサブルーチンＡ′が
７回繰り返し実行されると、各増量値ＦＡ−ＦＧは全て
ゼロとなる。

今、各増量値ＦＡ−ＦＧがゼロのとき、第６図（ロ）の
如（、Ｂ　ＩＴＤＣの位置で、同期噴射が行われて、そ
の直後、非同期噴射が行われると、サブルーチンＢ′の
ステップ２４０で、非同期噴射量と同量の燃料ｆが各増
量値ＦＡ−ＦＣに設定されるため、次の＃　３ＴＤＣの
位置の同期噴射においては、サブルーチンＡ′のステッ
プ１８０の処理で、燃料噴射量が増量される。同様に、
＃　４ＴＤＣの位置における同期噴射も＃　３ＴＤＣの
場合と同様に燃料噴射量が増量される。このとき、サブ
ルーチンＡ′は、非同期噴射が行われて後、同期噴射が
２回実行されたので、増量値ＦＧとＦＦがゼロにされて
いる。

＃　４ＴＤＣの位置で、同期噴射が行われた直後、再度
非同期噴射が行われると、サブルーチンＢ′のステップ
２４０で、再び、各増量値ＦＡ〜ＦＧに非同期噴射の噴
射量と同量の燃料量ｆが加算されることになる。このと
き、増量値ＦＦ、ＦＧはゼロであったため、ｆとなるが
、増量値ＦＡ〜ＦＥには、前回の非同期噴射の際に設定
された増量値が残っているため、増量値ＦＡ−ＦＥには
、２回分の非同期噴射量が設定されることになる。この
ため、次の＃２↑ＤＣの位置で行われる同期噴射は、実
燃料噴射量ＴＡＵに２回分の非同期噴射量が加算される
ことになる。その後、＃１ＴＤＣ，＃３ＴＤＣ１＃　４
ＴＤＣ１＃　２ＴＤＣと同様に行われる。その次の＃１
ＴＤＣの位置では、１回目の非同期噴射の結果行われる
増量がなくなり、２回目の非同期噴射の結果行われる増
量のみとなる。＃　３ＴＤＣも同様である。

９このように第５図のサブルーチンＡ′、Ｂ′によれば、
非同期噴射が行われると、その増量が２サイクルに渡っ
て各燃焼室への燃料噴射量が増量され、さらに、この増
量が行われているときに、また、非同期噴射が実行され
た場合には、それまでの増量に加えて、さらに増量が行
われることになる。

なお、第４図および第５図のフローチャートにおいて、
ステップ１１０−１３０の処理は、本発明の同期噴射量
演算手段に相当し、ステップ２１０の処理は、本発明の
非同期噴射要求検出手段に相当し、ステップ２２０の処
理は、本発明の非同期噴射量演算手段に相当し、ステッ
プ１７０．２２０の処理は、本発明の駆動手段に相当す
る。また、第４図のステップ１４０〜１６０．２３０の
処理および第５図のステップ１８０，１９０．２４０の
処理は、本発明の補正手段に相当する。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、本発
明は、この実施例に限定されるものではなく、特許請求
の範囲に記載の範囲内で種々の実Ｏ施態様が包含されるものであり、例えば、独立噴射式エ
ンジンのみでなく、多気筒エンジンの各気筒の燃焼室に
同時に燃料噴射する同時噴射式エンジンにも適用できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、クレーム対応図、第２図は、本発明の一実施
例の概要図、第３図は、第２図における制御回路の一例
を示すブロック図、第４図は、制御回路の主要部を成す
マイクロコンピュータのプログラム内容を示すフローチ
ャート、第５図は、第４図のフローチャートの変形例を
示すフローチャート、第６図は、第４図および第５図の
フローチャートで示したプログラムを実行した場合の燃
料噴射の状態を説明するタイムチャートである。１１−−一エンジン本体１６−−−−−−燃料噴射弁２８−−−−−一回転角センサ（エンジン回転数センサ）２９−−一−・−気筒判別センサ（クランク角センサ）３０−−−−−制御回路３９−−−−−エアフローメータ（エンジン負荷センサ）出願人　ｌ・ヨタ自動を体人会住３第５（イ）すブンＬ−÷ンＡ１０内で４蔑聞空ｆｔ量等検出２０７１本文≧５ｙｆ４Ｄ員鳥ゴ量τρ稜索３０Ｕ９０ＦＡ←ＦＢＦＢ＋ＦＣＦＣ＋ＦＤＦＤ＋ＦＥＦＥ＋ＦＦ図（ロ）

Claims

【特許請求の範囲】 ■、燃料噴射を行う燃料噴射弁と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサと、エンジン負荷を検出するエンジン負荷センサと、クラン
クシャフトの回転角を検出するクランク角センサと、クランク角センサによって検出されるクランク角の所定
クランク角に合わせて、エンジン回転数センサおよびエ
ンジン負荷センサによって検出されるエンジン回転数お
よびエンジン負荷から燃料噴射量をめる同期噴射量演算
手段と、エンジンの予め決められた所定運転状態を検出する非同
期噴射要求検出手段と、非同期噴射要求検出手段によって所定運転状態が検出さ
れたとき、クランク角とは無関係に運転状態に合わせた
燃料噴射量をめる非同期噴射量演算手段と、同期噴射量演算手段および非同期噴射演算「段によって
められた量の燃料を燃料噴射弁によって噴射させる駆動
手段と、非同期噴射が行われると、その１多所定期間、同期噴射
量演算手段によってめられる燃料噴射量に、非同期噴射
量演算手段によってめられた燃料噴射量または一定量の
燃料を加算する補正手段と、を備えることを特徴とする燃料噴射制御装置。