JPS60187726A - エンジンの燃料噴射装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、燃料ポンプから燃料噴射弁に圧送される燃
料の圧力を、噴射雰囲気との差圧が一定となるようにプ
レッシャレギュレータによって調整するエンジンの燃料
噴射装置に関するものである。

〔従来技術〕

燃料噴射式エンジンでは、燃料噴射弁の開弁時間を制御
することによって、エンジンに供給される燃料量を制御
する。開弁時間と燃料噴射量とを一対一で対応させるた
めには、燃料噴射弁における噴射圧力を一定値に保持す
る必要がある。そのため、燃料ポンプによって燃料噴射
弁に圧送される燃料の圧力を、プレッシャレギュレータ
によって調整している。つまり、プレソシャレギュレー
夕では、燃料噴射弁に供給されている燃料圧力と燃料噴
射が行われる雰囲気の圧力との差圧が常時はぼ一定圧力
に保たれるように制御している。

ところで、燃料噴射が行われる雰囲気、つまり、吸気管
圧力は、エンジンの負荷状態によって変化し、比較的高
負荷域においては、高くなり、比較的低負荷域において
は、低くなる。また、燃料ポンプによって燃料噴射弁に
供給される燃料の量は、吸気管圧力が高い程少なくなり
、圧力が低い程多くなる。

一方、燃料噴射量は、比較的高負荷域においては多くな
り、比較的低負荷域においては少なくなる。従って、プ
レッシャレギュレータの制御作用によって、余分な燃料
として、燃料タンクに戻される燃料の量は、エンジンの
負荷が低い程、燃料ポンプによる燃料供給量の増大と、
燃料噴射量の低下のため、多くなることになる。

そこで、エンジンの負荷状態を検出して、所定の低負荷
域においては、燃料ポンプによって燃料噴射弁に供給さ
れる燃料の量が少なくなるように燃料ポンプを制御して
、余分な燃料としてプレッシャレギュレータから燃料タ
ンクに戻される燃料の量を少なくすることが考えられて
いる。また、エンジンの負荷状態を検出する代わりに、
直接あるいは間接にエンジンの燃料消費量を検出して、
その燃料消費量に応じて燃料ポンプを制御することも考
えられている。

このように、燃料ポンプを制御することは、燃料ポンプ
の無駄な作動を排除することができ、アイドリング運転
時のような低負荷域における燃料ポンプの作動音を低減
できるとともに、燃料ポンプの寿命を向上することがで
きるなどのメリットがある。

しかし、かかる燃料ポンプの制御を実施した場合、エン
ジン負荷が短時間のうちｃｉ大きく変動するとき、例え
ば、手動変速機付き車両における変速操作時には、燃料
ポンプの駆動速度が切り換えられることになるため、変
速操作の度に燃料ポンプの速度切換が頻繁に行われるこ
とになる。また、速度切換の行われる境界域で運転され
た場合にも、燃料ポンプの速度切換が頻繁に行われる。

燃料ポンプは、モータによって駆動されており、燃料ポ
ンプの作動切換は、モータの駆動速度を切り換えること
によって行われるため、モータが低速から高速に切り換
えられるときには、突入電流がモータに流れることにな
り、これが繰り返し行われると、燃料ポンプのモータの
寿命を縮めてしまう問題がある。

この問題に対しては、駆動速度の切り換えに遅延時間を
設定することが考えられる。遅延時間の設定によって、
燃料ポンプの頻繁な速度切換を防止することができる。

ところで、プレッシャレギュレータは、完全に常時差圧
を一定に保つことはできず、その構造上、余分な燃料と
して燃料タンクに戻される燃料の量が多くなると、調整
圧力が高くなる特性を有する。

このため、燃料消費量が少なくなって、燃料ポンプの駆
動速度を低くするのが望ましいとき、この低速側への切
換が遅延され、高速のまま維持されると、その間、燃料
噴射弁に供給される燃料圧力が高くなってしまう。従っ
て、同じ開弁時間でも燃料噴射弁によってエンジンに噴
射される燃料量は、多くなる。この結果、空燃比がオー
バリッチとなり、特に排気ガス浄化性能が低下する問題
がある。

〔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、燃料ポンプの駆動速度の低速側への切換が遅延さ
れている間は、燃料噴射弁の開弁時間を短くすることに
よって、遅延時間中の燃料噴射量が過大となり、空燃比
がオーバリッチとなるのを防止することにある。

〔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。

開弁手段では、エンジン回転数およびエンジン負荷を検
出して−望ましい開弁時間をめ、燃料噴射弁を開弁制御
する。

また、燃料ポンプ駆動速度制御手段では、燃料ポンプの
駆動速度をエンジンの燃料滴Ｒ量に応じて制御し、燃料
消費量が多いときは高く、それ以外では低くし、しかも
、駆動速度を低くする際は、速度切換を所定時間遅延さ
せる。

一方、遅延検出手段では、燃料ポンプ駆動速度制御手段
において遅延制御が行われているか否かを検出し、開弁
時間短縮手段では、検出手段によって遅延制御が検出さ
れると、開弁手段におりる開弁時間を所定量短くする。

〔発明の効果〕

本発明によれば、燃料ポンプの駆動速度の低速側への切
換が遅延されている時間中であることは、遅延検出手段
によって検出され、その間は、開弁時間短縮手段によっ
て燃料噴射弁の開弁時間が短くされるので、その間の燃
料噴射弁への燃料圧力が高くなることに起因して燃料噴
射量が過大となるのを防止し、空燃比がオーバリツチと
なることを防止することができる６従って、このときの
排気ガス浄化性能が低下しないすＪ果を奏する。

〔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、一実施例が通用された車載エンジンの概要図
であり、このエンジンは、エアクリーナ（図示せず）の
下流側に吸入空気量センサとしてのエアフローメータ２
を備え、エアフローメーク２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２
Ａと、コンペンセーションプレート２Ａの開度を検出す
るポテンショメータ２Ｂ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ク２Ｂ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２の近
傍には、吸入空気の温度を検出する吸気塩センサ４が設
けられている。

エアフローメータ２の下流側には、スロットル弁６が配
置され、スロットル弁６の下流側には、サージタンク８
が設りられている。このサージタンク８には、インテー
クマニホルド１０が連結されており、このインテークマ
ニホルド１０内に燃料噴射を行うように燃料噴射弁１２
が配置されている。インテークマニホルド１０は、エン
ジン本体１４の燃焼室１４八に接続され、エンジンの燃
焼室１４Ａはエキヅーストマニポルド１６を介して三元
触媒を充填した触媒コンハーク（図示せず）に接続され
ている。なお、２０は点火プラグ、２４はエンジン冷却
水温を検出する冷却水温センサである。

エンジン本体１４の点火プラグ２０ば、ディストリビュ
ータ２６に接続され、ディストリビュータ２６はイグナ
イタ２８に接続されている。このディストリビュータ２
６には、ビックアンプとディストリビュータシャツ１〜
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３０およびエンジン回転数センサ３２が設けられ
ている。

この気筒判別センサ３０は、例えば、４気筒エンジンで
あればクランク角１８０度毎９．６気筒エンジンであれ
ばクランク角１２０度毎に気筒判別信号を制御回路３４
へ出力し、エンジン回転数センサ３２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３４へ出力
する。

制御回路３４ば、燃料噴射弁１２およびイグナイタ２８
、さらには燃料ポンプコントローラ１８を制御するよう
になっており、この制御のためにエンジン各部に配置さ
れたセンサ類から検出信号を入力している。

ところで、エンジンが６気筒エンジンとすると、燃料噴
射弁１２は、第４図の如く、各気筒に１個づつ、合計６
個あり、各燃料噴射弁１２Ａ〜１２Ｆは、デリバリパイ
プ６８に接続されている。デリバリパイプ６８には、燃
料ポンプ６２によって燃料タンク５８の燃料が途中、燃
料フィルタ６６を介して供給されており、デリバリパイ
プ６８の燃料圧力は、燃料噴射が行われる雰囲気である
インテークマニホルド１０の吸気圧との差圧がほぼ一定
圧力となるように制御されている。この制御は、プレッ
シャレギュレータ７４によって行われ、燃料圧力制御の
結果、余った燃料は、燃料タンク５８に戻される。

燃料ポンプ６２ば、モータ（図示せず）によって駆動さ
れるようにされており、このモータは、燃料ポンプコン
トローラ１８を介してバッテリ２２に接続されている。

第４図の如く、燃料ボンブコントローラ１８は、抵抗８
０、リレー８２、トランジスタ８８から構成されており
、抵抗８０は、バッテリ２２と燃料ポンプ６２のモータ
との間を接続する経路中に介挿されており、バッテリ２
２から燃料ポンプ６２のモータに供給される電圧を、所
定電圧だけ降下させるためのものである。そして、リレ
ー８２の常開のスイッチ８６は、抵抗８０の両端をバイ
パスするように接続され、リレー８２のコイル８４は、
トランジスタ８８のコレクタ、エミッタを介してバッテ
リ２２に接続されている。そしてまた、トランジスタ８
８のベースは、制御回路３４からの信号を受けるように
接続されており、トランジスタ８８、さらには、リレー
８２は、制御回路３４からの信号によって制御されるよ
うになっている。つまり、制御回路３４から信号を受け
て一トランジスタ８Ｂが導通ずると、リレー８２のコイ
ル８４が通電されて、スイ・ノ千８６をオンとし、燃料
ポンプ６２のモータは、抵抗８０を介さずに、スイッチ
８６を介してバッテリ２２の電圧がそのまま供給される
。一方、トランジスタ８８が非導通のときには、リレー
８２のコイル８４は、通電されないため、スイ・ノチ８
６はオフとなり、燃料ポンプ６２のモータには、抵抗８
０を介してバッテリ２２の電圧が降下されて供給される
。

制御回路３４は、第３図に示すように、ランダム・アク
セス・メモリ　（ＲＡＭ）３６と、リード・オンリ・メ
モリ（ＲＯＭ）３Ｂと、中央処理装置（ＣＰＵ）４０と
、第１の入出力ボート４２と、第２の入出力ボート４４
と、第１の出カポ−１４６と、第２の出力ボート４８と
を含むマイクロコンピュータを主として構成され、ＲＡ
Ｍ３６、ＲＯＭ３８、ＣＰＵ４０、第１の入出力ボート
４２、第２の入出力ボート４４、第１の出力ボート４６
および第２の出力ボート４８は、バス５０により接続さ
れている。

第１の人出力ボート４２には、へソファ５２Ａ、５２Ｂ
、、５２Ｃ，マルチプレクサ５４およびアナログ−ディ
ジタル（Ａ／Ｄ）変換器５６を介して、エアフローメー
タ２、冷却水温センサ２４および吸気温センサ４が接続
されている。このマルチプレクサ５４およびＡ／Ｄ変換
器５６は、第１の入出力ボート４２から出力される信号
により制御され、エアフローメータ２および各センサ２
４．４からの信号を、ＲＡＭ３６あるいはＣＰＵ４０に
順次入力するようになっている。

第２の入出力ボート４４には、駆動回路６０を介して燃
料ポンプコントローラ１８が接続され、波形整形回路６
４を介して気筒判別センサ３０およびエンジン回転数セ
ンサ３２が接続されている。

また、第１の出力ボート４Ｇは、駆動回路７０を介して
イグナイタ２８に接続され、第２の出力ボート４８は、
駆動回路７２を介して燃料噴射弁１２に接続されている
。

制御回路３４のＲＯＭ３８には、エンジン回転数と吸入
空気量とで表される基本点火進角のマ・７プおよび基本
燃料噴射時間が予め記憶されており、ＣＰＵ４０によっ
てエアフローメータ２からの信号およびエンジン回転数
センサ３２からの信号により基本点火進角および基本燃
料噴射時間が読み出されるとともに、冷却水温センサ２
４および吸気温センサ４からの信号を含む各種の信号に
より、上記基本点火進角および基本燃料噴射時間に補正
が加えられ、イグナイタ２８および燃料噴射弁１２が制
御される。

このような、点火進角および燃料噴射時間の制御は、Ｒ
ＯＭ３８に格納されたプログラムの実行によって達成さ
れ、燃料ポンプコントローラ１８の制御についても同様
である。

ここで、燃料ポンプコントローラ１８の制御を行うため
のプログラムについて、第５図のフローチャートに従っ
て説明する。

この燃料ポンプ制御ルーチンは、５０ミリ秒毎の　゛時
間割り込みルーチンであり、前回の処理から５０ミリ秒
が経過すると、他のルーチンの途中からでもジャンプし
てこのルーチンを実行し、終了後再び元のルーチンに復
帰するようになっている。

まず、ステップ１２１では、エンジン負荷を表ずＱ／Ｎ
が予め定められている基準値０．Ｌｊ！／ｒｅｖよりも
大きいか否かが判定される。吸入空気量Ｑば、エアフロ
ーメーク２によって検出され、エンジン回転数Ｎは、エ
ンジン回転数センザ３２によって検出されたクランク各
３０度毎の信号を基に演算される。そして、基準値０．
７β／　ｒ　ｅ　ｖは、ＲＯＭａ　ｓ内に格納されてい
る。

いま、エンジンがアイドリング運転状態にあり、Ｑ／Ｎ
が基準値０．７β／　ｒ　ｅ　ｖより小さいと、ステッ
プ１２１が否定判断されて、ステップ１２７に進み、こ
ごで、カウンタＣ２をインクリメントする。そして、ス
テップ１２８では、カウンタＣ２が所定値１０に達した
が否が判定される。カウンタＣ２が所定値１０に達する
までは、ステップ１２８が否定判断されて、ステップ１
４０に進み、ここで、低速側への速度切換の遅延作動中
であることを表すディレィ中フラグをオンとし、ステッ
プ１２６に進むが、アイドリング運転状態になって、０
．５秒が経過すると、この５０ミリ秒毎の割り込み処理
が１０回行われるので、カウンタＣ２は１０となり、ス
テップ１２８は肯定判断されて、ステップ１５０以降の
処理に進む。

ステップ１５０では、遅延時間が満了したので、ディレ
ィ中フラグをオフとする。次に、ステップ１２９では、
カウンタＣ１がクリヤされ、ステップ１３０では、カウ
ンタｃ２が所定値１ｏにセットされる。そして、ステッ
プ１３１で、（第４図参照）抵抗８０をハソテリ２２と
燃料ポンプ６２のモータとの間の回路中に介挿するレジ
スタ付制御が行われる。つまり、（第３図参照）入出力
ボート４４から駆動回路６０を介して、燃料ポンプコン
トローラ１８のトランジスタ８８に、これを非導通とさ
せる信号を供給する。そのため、燃料ポンプ６２は、低
速で作動することになる。

その後、エンジン負荷が増大して、Ｑ／Ｎが基準値Ｑ、
　７１　／　ｒ　ｅ　ｖよりも大きくなると、ステップ
１２１が肯定判断されて、ステップ１２２に進み、ここ
で、カウンタＣ１をインクリメントし、ステップ１２３
では、カウンタｃ１が所定値１゜に達したか否か判定さ
れる。カウンタＣユが所定値１０に達するまでは、ステ
ップ１２３が否定判断されるので、ステップ１３１に進
み、レジスタ付制御が継続され、燃料ポンプ６２ば、引
続き低速で作動する。エンジン負荷の増大後、０．５秒
が経過すると、その間５０ミリ秒毎に起動される当燃料
ポンプ制御ルーチンが１０回繰り返し処理されることに
なるため、ステップ１２２におけるカウンタＣ１のイン
クリメントが１０回行われて、カウンタＣ１は１０とな
り、ステップ１２３が肯定判断されて、ステップ１２４
．１２５に進む。ステップ１２４では、カウンタＣ１が
所定値１０に七ノ１〜され、ステップ１２５では、カウ
ンタＣ２がクリヤされる。そして、ステップ１２６で、
（第４図参ｎ、＜４　）抵抗８０に並列接続されている
リレー８２のスイッチ８６をオンとして、抵抗８０のバ
イパス経路をつくるレジスタバイパス制御が行われる。

′つまり、（第３図参照）入出力ボート４４から駆動回
路６０を介して燃料ポンプコントローラ１８のトランジ
スタ８８に、これを導通させる信号を供給する。そのた
め、燃料ポンプ６２は、高速で作動することになる。

エンジンを比較的高負荷で運転中、極短時間、例えば、
０．３秒程度だけ、比較的低負荷域とした場合は、燃料
ポンプ制御ルーチンで設定された０゜５秒の遅延作動に
よって、燃料ポンプ６２ば、途中、低速作動に切り換え
られることなく。高速作動のままとなる。つまり、高負
荷運転中は、ステ・ノブ１２１が肯定判断されて、ステ
ップ１２６のレジスタバイパス制御が行われており、途
中低負荷域に入ると、ステップ１２１が否定判断されて
、ステップ１２７以降の処理に進むが、この低負荷域に
ある時間が０．３秒程度だと、カウンタｃ２は、６にし
かならないため、その間、ステップ１２８は否定判断さ
れ、ステップ１３１のレジスタ付制御に進むことなく、
ステップ１２６に進んで、レジスタバイパス制御を継続
することになる。

エンジンを比較的低負荷で運転中、極短時間、高負荷域
とした場合も、同様にして、遅延作動によって、燃料ポ
ンプ６２は、高速作動に切り換えられることなく、低速
作動を継続することになる。

ただし、ステップ１２８が否定判断されてステップ１３
１におけるレジスタ付制御が行われず、ステップ１２６
におけるレジスタバイパス制御が行われている遅延作動
中は、ステップ１４０において、ディレィ中フラグがオ
ンされ、燃料ポンプ６２の低速側への速度切換が遅延さ
れていることを記憶する。

第６図は、燃料噴射弁１２の開弁時間をめるτ計算ルー
チンを示しており、このルーチンは、気筒判別センサ３
０から気筒判別信号がＣＰｔＪ４０に入力される毎に起
動される割り込みルーチンである。このルーチンが起動
されると、まず、ステップ１１１において、開弁時間τ
が演算される。

この演算は、周知のように、エンジン回転数Ｎとエンジ
ン負荷を代表する吸入空気量Ｑとからめられる。次に、
ステップ１６１では、ディレィ中フラグがオンされてい
るか否か判定される。上述のように燃料ポンプ６２の低
速側への速度切換が遅延されているときには、ディレィ
中フラグがオンされているため、ステップ１６１が肯定
判断され、ステップ１６２に進んで、ここで、開弁時間
τに補正係数０．８を乗算して、開弁時間τを２割゛だ
け短くする。ディレィ中フラグがオンされていないとき
は、ステップ１６１が否定判断されるので、ステップ１
６２がバイパスされて、ステップ１１２に直接進み、こ
こで、開弁時間τに各種の補正が加えられる。これは、
周知のように、吸気温や冷却水温などに基づいて補正を
行うものである。その後、ステップ１１３に進んで、燃
料噴射弁１２を開弁制御するための噴射実ルーチンを実
行する。

このようにディレィ中フラグがオンされているときは、
ステップ１６２において開弁時間τが短くされることに
よって、燃料ポンプ６２の駆動速度が低速側に切り換え
られずに高速側に維持され、その結果、燃料噴射弁１２
に供給される燃料圧力が高くなっても、燃料噴射量が過
大になることはなく、空燃比がオーバリッチとなること
もない。

なお、第５図および第６図のフローチャートにおいて、
ステップ１１１〜ｌ’１３の処理は、本発明の開弁手段
に相当し、ステップ１２１〜１３１の処理は、本発明の
燃料ポンプ駆動速度制御手段に相当し、ステ・７プ１４
０の処理はミ本発明の遅延検出手段に相当し、ステップ
１６１．１６２の処理は、本発明の開弁時間短縮手段に
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施態様が包含されるも
のであり、例えば、開弁時間短縮手段における開弁時間
の短縮は請求められた開弁時間から予め決められた所定
時間を減算して行っても良い。

【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
例が適用された車載エンジンの概要図、第３図は、第２
図の制御回路の一例を示すブロック図、第４図は、第２
図および第３図の燃料ポンプコントローラの電気回路な
らびに燃料噴射弁の燃料供給経路を示す図、第５図およ
び第６図は、第３図のコンピュータのプログラム内容を
示すフローチャートである。 １２．１２Ａ〜１２Ｆ−・−燃料噴射弁６２・−一−−
・燃料ポンプ ７４・・−一一一プレソシャレギュレータ１８・・−４
４料ポンプコントローラ ３４・−−−−一制御回路 ７６−・−スロソトルセンサ 第３図　７・〜 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃料ポンプから燃料噴射弁に圧送される燃料の圧力
   を、噴射雰囲気との差圧が一定となるようにプレッシャ
   レギュレータによって調整するエンジンの燃料噴射装置
   であって、 エンジン回転数およびエンジン負荷゛を検出して、望ま
   しい開弁時間をめ、燃料噴射弁を開弁制御する開弁手段
   と、 燃料ポンプの駆動速度をエンジンの燃料消費量に応して
   制御し、燃料消費量が多いときは高く、それ以外では低
   くし、しかも、駆動速度を低くする際は、速度切換を所
   定時間遅延させる燃料ポンプ駆動速度制御手段と、 燃料ポンプ駆動速度制御手段において前記遅延制御が行
   われているか否かを検出する遅延検出手段と、 遅延検出手段によって遅延制御が検出されると、開弁手
   段における開弁時間を所定量短くする開弁時間短縮手段
   と、 を備えることを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。