JPS60209644A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - 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］ 本発明は内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、特にリー
ンバーン実施時において燃料噴射の開始時期を制御する
燃料噴射制御装置に関する。

［従来技術］ 近年、内燃機関制御の電子化が進み、内燃機関への吸入
空気量とその回転数とから燃料噴射社をめ、気筒毎に燃
料噴射弁の量弁時間を電気的に制御する燃料噴射制御装
置が広く用いられるようになってきた。こうした燃料噴
射制御装置では内燃機関の空燃比を吸入空気量や内燃機
関の回転数といった運転状態に応じて緻密に制御できる
ことから、定常走行時には燃費を向上させる為に空燃比
をリーン（空気過剰率λ〉１）とする所謂り一ンバーン
を行なわせるといった燃料噴射制御も提案・実現されて
いる。

一般にリーンバーン制御を行なう場合、内燃機関排気中
の窒素酸化物（ＮＯＸ　）に対する三元触媒による浄化
効率は低下するので、車両から最終的に排出されるＮＯ
ｘは増加する。ここで、内燃機関排気中のＮＯｘは燃料
の噴射時期によって増減し、噴射時期を早めればＮＯｘ
の排出は低減できることが知られているが、燃料噴射時
期を早めるとエンジントルクの変動が増加し、ドライバ
ビリティが悪化するという相反した特性を有する。

第１図はリーンバーン制御を行なった時（空燃比を所定
の値に定めた時）の、燃料噴射時期とＮ。

×の発生、燃料噴射時期とトルク変動の関係を示したも
のである。従来の燃料噴射制御装置は制御の応答性を確
保する為に、燃料噴射の終了が噴射を行なっている気筒
の吸気行程の終了前となるＪ：うな制御を行なっている
にすぎず、リーンバーンを実施した際、燃料噴射ｍが増
加した口、−には噴射開始時期が早まってトルク変動が
増加する為にドライバビリティの悪化を招き、燃料噴射
量が減少した場合には噴射開始時期が遅くなってＮＯＸ
の発生が増加し排ガス浄化が不十分となるという問題が
存在した。

［発明の目的］ 本発明の目的は、リーンバーン制御を行なった際に、Ｎ
ｏｘの発生を低減し、かつドライバビリティを良好とす
るにうな内燃機関の燃料噴射時期制御装置を提供するこ
とにある。

［発明の横或コ かかる目的を達成する為になされた本発明の構成は、第
２図に図示する如く、 内燃機関Ｍ１の回転数を検出する回転数検出手段Ｍ２と
、 内燃ｍ関Ｍ１の吸入空気量検出手段Ｍ３と、気筒毎に燃
料を噴射できる燃料噴射手段Ｍ４と、回転数検出手段Ｍ
２によって検出された機関回転数と吸入空気量検出手段
Ｍ３によって検出された吸入空気量とから算出される気
筒毎の基本燃料噴射量を、実測された空燃比と目標空燃
比との差に応じて補正して実燃料噴射量をめ、該実撚料
噴！）ｌ量に基づいて、燃料噴射手段Ｍ４を制御し燃料
を噴射させる噴射量制御手段Ｍ５と、を備える内燃機関
の燃料噴射制御装置において、前記制０１１手段Ｍ５が
、目標空燃比がリーンバーン領域である制御を行なうと
共に、内燃機関Ｍ１の回転数と吸入空気量とに応じて燃
料噴射開始時期を設定し、該燃料噴射開始時期に従って
燃料噴射を開始Ｊ”るよう構成されたことを特徴とづる
内燃機関の燃料噴射制御装置を要旨としている。

以下に本発明の実施例を図面と共に説明゛する。

［実施例１ まず第３図は実施例における内燃機関及びその周辺装置
を表わす概略構成図である。

１は内燃機関本体、２はピストン、３は点火プラグ、４
は排気マニホールド、５は排気マニホールド４に備えら
れ排ガス中の残存酸素濃度をアナログ的に検出する酸素
センサ（リーンセンサ）、６は内燃機関本体１の吸入空
気中に燃１′３１を口′ＰＪ射する燃料噴射手段として
の燃料噴射弁、７は吸気マニホールド、８は内燃機関本
体１に送られる吸入空気の温度を検出する吸気温センサ
、９は内燃機関冷却水の水温を検出づる水温センサ、１
０はスロットルバルブ、１４は吸入空気の脈動を吸収す
るサージタンク１５内の吸気圧を測定する吸入空気量検
出手段としての吸気圧センサをそれぞれ表わしている。

そして１６は点火に必要な高電圧を出力するイグナイタ
、１７は図示していないクランク軸に連動し上記イグナ
イタ１６で発生した高電圧を各気筒の点火プラグ３に分
配供給するディストリビュータ、１８はディストリごエ
ータ１フ内に取り付けられ、ディストリビュータ１７の
１回転、即ちクランク軸２回転に２４発のパルス信号を
出力する回転数検出手段としての回転数センサを兼ねた
回転角センサ、１９はディストリビュータ１７の１回転
に１発のパルス信号を出力する気筒判別センサ、２０は
制御手段としての電子制御回路、２１はキースイッチ、
２２はキースイッチ２１を介して電子制御回路２０に電
力を供給するバッテリ、を各々表わしている。

又、電子制御回路２０の内部構成について説明すると、
図中、３０は各センサより出力されるデータを制御プロ
グラムに従って入力及び演算すると共に、各種装置を作
動制御＠覆るための処理を行なうセントラルプロレシン
グユニット（ＣＰＵ）、３１は制御プログラム及び初期
データが格納されるリードオンリメモリ＜ＲＯＭ）、３
２は電子制御回路２０に入力されるデータや演算制御に
必要なデータが一時的に読み書きされるランダムアクセ
スメモリ（ＲＡ　Ｍ　＞　、’３３はキースイッチ２１
がオフされても以後の内燃機関作動に必要なデータを保
持するにうバッテリによってバックアップされた不揮発
性メモリとしてのバックアップランダムアクレスメモリ
（バックアップＲＡＭ＞、３６は各センサからの信号を
入力する入力ボート、３８はイグナイタ１６及び各気筒
に備えられた燃料噴射弁６を駆動する出力ポート、３９
は上記各素子を相互に接続するコモンバスである。入カ
ポ−，３６１よ、酸素ｔ）＋ｌ−５，、気渇け２ヶケ水
温セン＋ｊ９．吸気圧センサ１４からのアナログ化ｇを
Ａ／Ｄ変換して入力する図示しないアナログ入力部と、
回転角レンサ１８．気筒判別センサ１９からのパルス信
号を入力する図示しないパルス入力部とからなっている
。又、出力ポー１〜３８内には燃料噴射量（魅料噴射時
間）をレットするカウンタが備えられており、ＣＰＵ３
０によって燃料噴射開始の処理が行なわれると、既にカ
ウンタに設定された値に対応する時間だけ、燃料噴射を
行なう気筒に設置された燃料噴射弁６を開弁するような
駆動信号が出力され、燃ｎ＠朗量の制御が行なわれる。

次に、本実施例の電子制御回路２ｏが行なう制御につい
て、第４図（Ａ）、＜８）に示すフローチャートに従っ
て説明する。第４図（Ａ＞は内燃機関の燃料噴射量と燃
料噴射の開始時期を定めるメインルーチンを、第４図（
Ｂ−）はクランクの３００毎に起動される割込ルーチン
を表わしている。

キースイッチ２１がオンとされ内燃機関が始動されると
、制御は第４図（Ａ）のＳよりはいり、まずステップ１
００では、内燃機関の吸気管圧力Ｐｍを吸気圧センサ１
４より、吸入空気の温度Ｔａを吸気温センサ８より、回
転数Ｎｅを回転角センサ１８より読み込む処理が行なわ
れる。内燃機関の回転数はクランク角の３０’旬に起動
される割込が発生する間隔をＲＡＭ３°２に記憶してお
ぎ、その逆数から締出される。次のステップ１１０では
、ステップ１００で読み込んだ吸気管圧力Ｐｍと吸気温
Ｔａとから吸入空気量を知り、これに応じて基本燃料噴
射ｍＴｐを演算する。ステップ１２０では、入力ボート
３６を介して酸素センサ（リーンセンサ）からの空燃比
のフィードバック信号ＬＳや内燃機関の冷却水の水温１
−　Ｗ等を読み込む処理が行なわれ、続くステップ１３
０では、ステップ１００．ステップ１２０で読み込／ｖ
だ各信号に基づき、リーンバーン実施時の空燃比のリー
ン補正係数ＫＬＥＡＮや１娑機増ｍ補正係故Ｆ　Ｖｔ／
Ｌなど燃料噴射量を補正する種々の補正係数を演算する
処理が行なわれる。ここでリーン補正係数ＫＬＥＡＮは
内燃機関の回転数Ｎｅと吸気管圧力ｐｍとから定められ
る。ステップ１１０でめた基本燃料噴射量Ｔｐに、ステ
ップ１３０でめた補正係数を乗じて燃料噴射量（燃料噴
射開始）τをめる演算がステップ１４０では行なわれ、
τ−丁ｐ　ｘ’　ｆ（１（ｔｌ　、ｔｚ、　・・−ｔｍ
）’ｘ　［１＋ＫＬＥＡＮ十ｈ　（ｕｌ　、ｕ２　、　
・ｕｎ）　］　＋Ｔｖ・・・　（１） としてτが算出される。ここでｆａ　（ｔ＋　、ｔｚ。

・・・ｔｍ）　、ｈ　（ｕｌ、ｕ２．・・・ｕｎ）は、
暖機時増量や特に説明しない吸入空気温補正など、燃料
噴射ｍを演算するに当って用いられる周知の補正係数を
代表して表現したものである。又、ＴＶは燃１３１噴射
弁の作動遅れを補正する為の無効＠刻時間である。

ステップ１４０で燃わ１噴射（６）（燃料噴射開始）τ
をめ、この値を出力ポート３８内のカウンタにセラｌ−
した後、処理はステップ１５０に進み、燃料噴射の開始
時間Ｔｉｎｊをめる処理が行なわれる。

既に第１図を説明する時に述ぺたように、り一ンバーン
実施時には、燃料噴射の開始時期を遅らせればＮＯｘの
発生が増加し、開始時期を早めれば、エンジントルクの
変動の増加を招く。このことから、ＮＯｘの発生量とエ
ンジントルクの変動との各々許容値を設定し、ＮＯＸの
発生量が許容値以下となるような燃料噴射の開始時期（
第１図のθ１）とエンジントルクの変動が許容値以下と
なるような燃料噴射の開始時期（第１図のθ２）とを実
験的にめ、燃料噴射の開始時期Ｔｉｎｊがθ１〜θ２の
間になるように、Ｔｉｎｊを定めればよいが、ＮＯｘの
発生量とエンジントルクの変動は内燃機関の運転状態、
即ち内燃機関の空燃比に加えて回転数と吸入空気量とに
よって変化する。

（当然θ１、θ２もそれに応じて変化する。）ここで、
式（１）において補正係数ｆＯ（ｔｌ、ｔ２、−ｔｍ）
　、　ｆ　１　（ｕ’１　、　ｕ　２．　・ｕｎ）が一
定であれば、燃料噴射量（燃料噴射時間）τは内燃機関
の回転数Ｎｅと吸気管圧力Ｐｍとによって定められたリ
ーン補正係数Ｋ　Ｌ　Ｅ　Ａ　Ｎによって決まるから、
即ち内燃機関の回転数Ｎｅと吸気管圧力Ｐｍとによって
空燃化が決まることがら、燃料噴射開始時期Ｔｉｎｊは
回転数Ｎｅと吸気管圧力ｐｍとによって定めればよいこ
とがわかる。従って、燃料噴射の開始時期Ｔｉｎｊをめ
るステップ１５０では、具体的には、ステップ１００で
読み込んだ内燃機関の回転数Ｎｅと吸気管圧力Ｐｍとか
ら燃。

料量射の開始時期Ｔｉｎｊを定める処理が行なわれるこ
とになる。ここでＴｉｎｊは、例えば第５図にその一例
を示すようなマツプＪ：り算出づることができる。つま
り、回転数Ｎｅと吸気管圧力ｐｍとを変数とするような
マツプをＲ０Ｍ３１内に予め記憶させておき、例えば回
転数Ｎｅが”＋ｏｏｏｒｐｍ〜１５．ＯＯｒｐｍの間に
あり、吸気管圧力ｐｍが５００ｍｍＨｇ　〜６００ｍｍ
１−ｔｏ　（７）ｆｌニアレバ１ｉ５Ｔ定ｔべぎ燃料噴
射の開始時期ＴｉｎｊはＡ−ＴＤＣ２０゜であるという
様に、燃料噴射の開始時期Ｔｉｎｊをめる。ＡＴＤＣは
言うまでもなく燃料噴射を行なおうとする気筒の排気行
程完了時の上死点（換吉すれば吸気始めの上死点）以降
を意味し、吸入行程に移ってからクランク角で何度の時
点から燃料噴射を開始するかという形でＴｉｎｊは表現
される。ステップ１５０で燃料噴射の開始時期Ｔｉｎｊ
を算出し、ＲＡＭ３２の所定のエリアに格納した後、制
御はステップ１ｏｏへ戻って、上述の一連の処理、ステ
ップ１００ないしステップ１５０を繰り返す。

次に、第４図（Ｂ）に示した割込ルーチンについて説明
する。本ルーチンは、クランク角の３００毎に入力され
る回転角レンチ１８からの信号によって遅浦なく起動さ
れ、既に説明したメインルーチンより制御を移行して実
行される。割込の起動後、割込の発生間隔をＲＡＭ３２
の所定のエリ乞 アに格納したり、使用中の内部レジスタ＃退避する等の
所定の処置を行なった後、割込ルーチンの処理は、第４
図（Ｂ）のＩ　Ｎ　Ｔ　、Ｊ：りはいり、まり゛ステッ
プ２００で割込が発生したクランク角において吸気始め
の上死点を迎えた気筒があるか否がを判断する。これは
気筒判別センリ１９の出力と回転角センサ１８の出力と
から知ることかできるが、４気筒４サイクルの内燃機関
では１８０’Ｃ八毎に、６気筒４サイクルの場合には１
２００ＣＡ毎にいずれかの気筒が燃斜噴ｑ」が行なわれ
るべぎ吸気行程を迎えることになる。吸気始めの上死点
を迎えた気筒がないと判断される場合には、その後の処
理は何−す行なわれず、制御はＲＴＮへ抜けて、メイン
ルーチンに復帰する。一方スデツプ２００での判断がｒ
ＹＥｓＪ　、即ち燃料噴射を開始すべき気筒が存在する
場合には、制御はステップ２１０の処理に移行し、メイ
ンルーチンで設定しＲＡＭ３２の所定のエリアに格納さ
れた燃料噴射の開始時期７ｉｎｊを読み出し、上死点か
らのクランク角で表現されたＴｉｎｊに相当する時間Ｄ
ｔだけ待つようなタイマを起動する。この時、時間Ｄｔ
は内燃機関の回転数Ｎｅに応じてＴｉｎｊより定められ
る。クランク角のＴｉｎｊに相当Ｊる時間Ｄｔが経過し
た後、処理はステップ２２０に進み、出力ボート３８に
対して燃料噴射を開始づる処理が行なわれる。この結果
、既にメインルーチンで出力ポー１〜３８内のカウンタ
にセラ１〜された燃料噴ＤＡｕ＜燃料噴射時間）τに従
って、燃料噴射を行なう気筒の燃ｆｉｌ　１１．１！剣
弁６に対してこれを開弁する駆動信号が出力される。ス
テップ２２０の終了後、制御はＲＴＮへ抜けて、３０°
ＣΔ割込が発生した時点で処理が行なわれていたメイン
ルーチンのステップへ復帰する。

以上のように構成された本実施例にｄ３いては、内燃機
関の運転状態に応じて燃料噴射化を定めるばかりでなく
、リーンバーン実施時において、内燃機関の回転数ど吸
気管圧力とからマツプににって燃料噴射の最適開始時期
１ｉｎｊをめて燃料噴射を行なっている。従って、燃わ
１噴躬閤の増減によって、燃料噴射開始時期が遅くなっ
てＮＯｘの発生が増加して排ガスの浄化が十分に行なえ
なくなったり、燃料噴射の開始時期が早まってエンジン
トルクの変動が増大しドライバビリティが悪化したり、
といった問題を生じることはなく、り一ンバーン実施ｌ
１４においてＮＯｘの排出を押さえ良好なドライバビリ
ティを確保覆ることができる。

このことは、リーンバーンを実施できるにうな運転状態
の幅が広がったことを意味し、燃費の向上を計ることも
可能となる。又、本実施例においては、内燃機関の回転
数Ｎｅと吸気管圧力Ｐｍとからマツプににり燃料噴射制
御１ｉｎｊをめているで、定常運転時では空燃比が変化
しても、同一のマツプにより燃料噴射開始時期を定める
ことができる。暖機時増量等により燃料の増量補正等が
行なわれる場合には、その補正に応じて燃料噴射開始時
期１−ｉｎｊを補正Ｊればよい。

尚、本実施例においては、吸入空気量を検出するのに吸
気管圧力センサ１４を用いているが、吸入空気の流量を
検出するエアフロメータを用いて吸入空気量を検出して
も何ら差し支えない。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の内燃機関の燃料噴射制御
装置は内燃機関の運転状態に応じて、つまり機関回転数
と吸入空気量からめられる気筒毎の基本燃料噴射量を目
標空燃比によって補正して燃料噴射制御を行なうばかり
でなく、目標空燃比がリーンバーン領域にあるような燃
料噴射制御を実施する場合には、内燃機関の回転数と吸
入空気量とから燃料噴射の開始時期を設定し、この開始
時期に従って燃料噴射を開始・実行するよう構成されて
いる。

従って、本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば
、燃Ｆｉ１．　＠　ＩＪωが変化しＩＣとしても、燃料
噴射の開始時期が遅くなって窒素酸化物（Ｎ９Ｘ）の発
生量が増加して排ガスの浄化が十分に行なえなくなった
り、燃料噴射の開始時期が早くなってエンジントルクの
変動が増大しドライバビリティ（運転性能）が悪化した
り、といった問題は生じることはなく、リーンバーン実
施時におい゛てＮＯＸの排出押さえ良好なドライバビリ
ティを確保することができるという優れた効果がｌ（Ｊ
られる。又、幅広い運転条件においてリーンバーンを実
施できるようになる結果、燃費を向上させることができ
るという副次的な効果も奏する。

【図面の簡単な説明】 第１図はリーンバーン実施時にお（〕る燃料噴噴射始時
期とＮＯＸの発生量及びエンジントルクの変動との関係
を示す説明図、第２図は本発明の基本的構成図、第３図
は実施例の概略構成図、第４図は（Ａ＞は実施例におけ
る制御のメインルーチンを表わす７０−チレート、第４
図（Ｂ）は同じく割込ルーチンを表わすフローチャート
、第５図は内燃機関の回転数と吸気管圧力とから燃料噴
射の開始時期をめるマツプである。 １・・・内燃機関本体　５・・・酸素センサ６・・・燃
料噴射弁　１４・・・吸気圧センサ１８・・・回転角セ
ンサ　２０・・・電子制御回路３０・・・ＣＰＵ　３６
・・・入力ポート３８・・・出力ボート 代理人　弁理士　定立　勉 他１名 第１図 第２図 ７ ｉａ、Ｉｆ　３１．−イ： 、４　リ　６．７５７７０ ８ ４ ７７ ９７６ ８ カ メ まカポ０−ト　λ刀ボート ２７　・　、８　．６　・ ＃リーｉ　３３　３２　３７　３０ Ｌ綽 Ｃ １リ　浩　１ ０　Ｐ Ｕ 第４図 （Ａ）’　（Ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、内燃機
   関の吸入空気量検出手段と、 気筒毎に燃おＩを噴射できる燃料噴射手段と、回転数検
   出手段によって検出された機関回転数と吸入空気量検出
   手段によって検出された吸入空気量とから算出される気
   筒−毎の基本燃料噴射量を、実測された空燃比と目標空
   燃比との斧に応じて補正して実燃料噴射量をめ、該実燃
   料噴射量に基づいて、燃料噴射手段を制御し燃料を噴射
   させる噴！）Ｉ量制御手段と、 を備える内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記制
   御手段が、目標空燃比がリーンバーン領域である制御を
   行なうと共に、内燃機関の回転数と吸入空気量とに応じ
   て燃料噴射開始時期を設定し、該燃料噴射開始時期に従
   って燃料置割を開始するよう構成されたことを特徴とす
   る内燃機関の燃料噴射利口１１装置。