JPS61106945A - 燃料噴射時期制御装置 - 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） 本発明はエンジンの燃料噴射時期制御装置に関する。

（従来技術） 従来、エンジンの各シリンダへ供給する燃料噴射量を精
密に制御するため吸気マニホールドの下流側において各
シリンダの吸気路にインジェクタを設けて、適宜のタイ
ミングで燃料を噴射するようにしたものが実用化されて
おり、例えば特開昭５７−１０８４２８号公報には各シ
リンダの吸気行程の終了時に当該吸気通路へ燃料を噴射
して燃料の気化を促進するようにしたエンジンの燃料噴
射供給装置が記載されている。

しかしながら、吸気通路へ燃料を噴射する限り、吸気行
程の終了時という早期の時点で燃料を噴射した場合、噴
射燃料の相当の部分が吸気通路の壁面へ付着し、それが
時間遅れを伴ってシリンダへ吸入されるという現象が生
じる。

もっとも、定常運転状態の時には壁面へ付着した燃料も
定量ずつ一定の遅れをもって吸入されるから特に問題は
生じないが、加速時などの過渡運転状態の時には壁面に
付着する燃料分だけ燃料供給の応答遅れが生じ、さらに
噴射量決定から吸入までの要求量の変化に対応できない
。その結果加速性能が低下するという問題がある。つま
り要求される燃料の不足を生じてしまうのである。

また、フューエルカットからの復帰時などの過渡運転状
態の時にも上記同様の燃料供給の応答遅れの問題が生じ
ることになる。

そこで、上記の問題を解決するために、定常運転状態の
時には例えば排気行程の途中で燃料を噴射し、加速時や
フューエルカットから復帰時などの過渡運転状態の時に
は吸気行程開始時に燃料を噴射するなど、運転状態に応
じて燃料噴射時期を変更することが考えられる。

しかしながら、上記のように燃料噴射時期を切換える場
合、例えば排気行程で噴射直後に切換えられるとその燃
料が吸入されないうちに吸気行程の開始時にも再び燃料
が噴射され、１行程サイクルの間に２回噴射されるとい
う問題がある。

吸気行程噴射から排気行程噴射へ切換える時に〕　　　
　　　　は、例えば吸気行程の直前に切換えられるとそ
の“・１ 吸気行程では噴射されずに次回の排気行程で噴射される
ことになるため、燃料噴射が１回省略され゛　てしまう
ことになるという問題がある。

（発明の目的） 本発明は、上記の諸問題を解消するためになされたもの
で、燃料噴射時期を切換えても燃料の重複噴射や噴射ミ
スが生じないような燃料噴射時期制御装置を提供するこ
とを目的とする。

（発明の構成） 本発明に係る燃料噴射時期制御装置は、第１図に示すよ
うに燃料噴射弁と、運転状態を検出する運転状態検出手
段と、運転状態検出手段の出力に応じて燃料噴射量を決
定する噴射量設定手段と、燃料噴射時期を制御する燃料
噴射時期制御手段とを有する燃料噴射時期制御装置にお
いて、燃焼用空気の充＠量の変化率に関連する信号を出
力する変化率検出手段と、上記変化率検出手段の出力に
定 より通常運転状態と過渡運転状態とを判別する変化率検
出手段と、上記変化率検出手段の出力に基いて燃料噴射
時期の変更を判定しその変更判定後吸気行程を１回終了
した気筒から順に燃料噴射時期を変更する燃料噴射時期
変更手段とを備えたものである。

（発明の効果） 本発明においては、以上のように燃焼用空気の充＠量の
変化から定常運転状態か過渡運転状態かが判別し、その
判別結果に基いて燃料噴射時期を変更する際に、吸気行
程を１回終了した気筒から順に噴射時期を変更するよう
にしたので燃料の重複噴射や噴射ミスを確実に防止して
燃料の節減・出力低下防止を実現することが出来る。

（実施例） 以下、本発明を立型４気筒燃料噴射式エンジンに適用し
た場合の実施例について図面に基いて説明する。

この実施例における燃料噴射時期制御システムは、第２
図に示すようにエンジンＥの各気筒ＩＩ〜１４の吸気通
路２に各々燃料を噴射する４個のインジェクタ３Ｉ〜３
４と、これらインジェクタ３、〜３４へ駆動信号を出力
するコントロールユニット４と、コントロールユニット
４へ各種検出信号を出力する下記の各種センサ類とで基
本的に構成される。

スロットル開度センサ５はスロットルバルブ６に連結さ
れスロットルバルブ６０開度を検出してスロットル開度
信号ＴＨを出力する。

マニホールド負圧センサ７はスロットルバルブ６の下流
側の吸気マニホールド８の上流部に設けられ吸気マニホ
ールド８の負圧を検出してマニホールド負圧信号Ｖを出
力する。

クランク角センサ９はクランク軸１０に連係させて設け
られ、第４図（ａ）に示すようなりランク角信号Ｃを出
力する。

気筒識別センサ１１はディストリビュータ１２に連係さ
せて設けられ、第４図（ｂ’　）に示すように１番気筒
１．の吸気ＴＤＣ（吸気上死点）とそのＡＴＤＣ９０°
　（上死点後９０°）間をハイレベルで覆うような気筒
識別信号Ｋを出力する。

上記コントロールユニット４は、第３図に示すように、
入出力ポート１３と中央演算装置（ＣＰＵ）１４とリー
ド・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）１５とランダム・アクセ
ス・メモリ　（ＲＡＭ）１６とフリーランニングカウン
タ１７とからなるコンピュータと、マニホールド負圧セ
ンサ７とスロットル開度センサ５とからの出力信号Ｖ−
ＴＨを受ける第１入力回路１８と、第１入力回路１８か
らマニホールド負圧信号Ｖ及びスロットル開度信号ＴＨ
を受けて各々をＡ／Ｄ変換して入出力ポート１３へ出力
するＡ／Ｄ変換器１９と、クランク角センサ９と気筒識
別センサ１１からの出力信号Ｃ・Ｋを受けて各々を波形
整形し、入出力ポート１３へ出力する第２入力回路２０
と、第２入力回路２０で波形整形されたクランク角信号
Ｃを受けてクランク角信号Ｃの立ち上り・立ち下りを検
出し各々に対応した割込み信号■をＣＰＵ１４へ出力す
る立ち上り・立ち下り検出回路２２と、コンピュータか
ら各インジェクタ３．〜３４への燃料噴射信号を受けて
その信号に対応するタイミングと時間幅の燃料噴射パル
スｆを出力するタイマ２１１〜２１４と、各タイマ２１
＋〜２１．から燃料噴射パルスｆを受けて増幅し各イン
ジェクタ３１〜３．へ出力する各駆動回路２３．〜２３
４とから構成される。

ここで、この燃料噴射時期制御システムにおける基本思
想について説明しておくものとする。

先ず、定常運転状態の時には排気行程の途中（排気ＡＢ
ＤＣ９０°　：排気下死点後９０°）で燃料噴射するこ
とにより噴射から吸入までの時間を多少長くして吸気通
路２内における燃料の気化・霧化を促進する一方、加速
時やフューエルカットから復帰時などの過渡運転状態の
時には原則として吸気行程初期（吸気ＴＤＣ）に燃料噴
射することにより燃料供給の応答性を高めようとするも
のである。

そして、排気ＡＢＤＣ９０°噴射から吸気ＴＤＣ噴射へ
の切換え時には燃料の重複噴射を防止するとともに、吸
気ＴＤＣ噴射から排気ＡＢＤＣ９０６噴射への切換え時
には燃料噴射ミス（省略）を防止するため、噴射、時期
変更判定後に吸気行程が１回終了した気筒から順に燃料
噴射時期を切換えていくものである。

但し、フューエルカットから定常運転状態への切換え時
には重複噴射することは有り得ないので噴射時期変更判
定後即座に切換後の新噴射タイミングに切換える。

上記燃料噴射タイミングは、エンジンＥの運転状態を示
す各種検出データに基いて、第６図のフローチャートに
示されたメインルーチンによって判断され、各インジェ
クタ３１〜３４からの燃料噴射は上記メインルーチンで
求められた噴射タイミングに基いてメインルーチン実行
中に第７図のフローチャートに示された割込み処理ルー
チンにて実行される。

但し、上記割込み処理は、クランク角信号Ｃの立ち上り
時と立ち下り時に上記立ち上り・立ち下り検出回路２２
からＣＰＵ１４へ出力される割込み信号Ｉに基いて実行
される。

上記コンピュータのＲＯＭ１５には上記メインルーチン
のプログラム、割込み処理ルーチンのプログラム、その
他必要な諸定数などが予め入力され記憶されている。

次に、第６図のフローチャートにより、燃料噴射時期を
判断するメインルーチン（ステップ３１〜８１６）につ
いて説明する。

先ず、開始信号により入出力ポート１３及びＲＡＭ１６
にメモリされている必要なデータが初期化されると、Ｓ
ｌではスロットル開度信号ＴＨが読み込まれ、Ｓ２では
このスロットル開度信号ＴＨと前回のスロットル開度信
号ＴＨとが比較され、この比較結果に基いてＳ３では加
速状態か否かが判定され、加速状態のときには８４〜Ｓ
６を経由してＳ８へ移行し、加速状態でないときにはＳ
５を経由してＳ８へ移行する。

Ｓ４では加速フラグＦＡＣＣが１か０かが判定され、Ｆ
ＡＣＣ＝Ｏの時即ち加速開始時にはＳ６へ移行し、Ｓ６
において加速フラグＦＡＣＣ＝１とセットされ、Ｓ７に
おいて吸気トップ噴射カウンタＣＩＮＪに吸気トップ噴
射回数ＮＴＤＣがセットされる。Ｓ４において加速フラ
グＦＡＣＣ−１である時即ち前回から加速中である時に
はＳ８へ移行する。

Ｓ５は加速状態でない場合であり、Ｓ５では加速フラグ
ＦＡＣＣがリセットされる。

８８〜Ｓｌｌはフューエルカット条件を判定するため、
Ｓ８ではマニホールド負圧信号Ｖが読込まれ、Ｓ９では
マニホールド負圧がフューエルカット判定バキュームＦ
ＣＶＡＣより大きいか否かが判定され、大きい時にはＳ
ｌｌへまた大きくない時にはＳｉ２へ移行する。３１１
ではスロットル開度信号ＴＨよりスロットルバルブ５が
全閉が否かが判定され、全閉の時にはＳ１２へまた全閉
でない時には３１３へ移行する。

Ｓ１２はフューエルカットの全条件が満たされた場合で
あり、Ｓ１２ではフューエルカットフラグＦ　Ｆ　Ｃ＝
’　１とセントされる。

Ｓ１３はフューエルカットに該当しない場合であり、Ｓ
１３ではフューエルカットフラグＦＦＣが１かＯかが判
定され、ＦＦＣ＝１即ち前回はフューエルカットであっ
て今回フューエルカットでない状態へ復帰した時にはＳ
１４においてフ二−Ｌｙ＜　　　　　　　　ニルカット
フラグＦＦＣがリセットされ、Ｓ１５において吸気トッ
プ噴射カウンタＣＴＮＪに吸気トップ噴射回数ＮＴＤＣ
がセットされ、このフューエルカットからの復帰時には
即座に吸気トップ噴射へ移行させるために３１６におい
て各インジェクタ３．〜３４に対応する噴射タイミング
フラグＦＩＮ、〜ＦＴＮ、が全てＦＩＮ＝１とセットさ
れる。

Ｓ１３においてフューエルカットフラグＦＦＣ−〇の時
にはそのまま復帰する。

以上のメインルーチンにおいて燃料噴射タイミングが排
気ＡＢＤＣ９０°にまたは吸気トップ噴射カウンタＣＴ
ＮＪを介して吸気ＴＤＣに設定される。

次に、クランク角信号Ｃの立ち上り時又は立ち下り時に
割込み処理でなされる各インジェクタ３１〜３４の燃料
噴射の順序の判定と実際に噴射するかしないかの判定と
燃料噴射について第７図のフローチャートに基いて説明
する。

先ず、立ち上り・立ち下り検出回路２２がらの割込み信
号Ｉにより割込み処理が開始されると、Ｓ２１ではフリ
ーランニングカウンタ１７からその時刻が読込まれ、Ｓ
２２では前回の割込み時刻と今回の割込み時刻とから割
込み周期を求めエンジン回転数が演算され、Ｓ２３では
クランク角信号Ｃのレベルが読込まれ、Ｓ２４ではクラ
ンク角信号ＣのレベルがｒＨＪかｒＬＪかが判定され、
クランク角信号ＣのレベルがｒＨＪの時つまり吸気ＴＤ
ＣＯ時にはＳ２５へまたｒＬＪの時つまりＡＴＤＣ９０
°の時には３５１へ移行する。

Ｓ２５は吸気ＴＤＣの場合であり、Ｓ２５では気筒識別
信号Ｋが読込まれ、３．２６において気筒識別信号Ｋが
ｒＨＪかｒ　Ｌ　Ｊかが判定され、それがｒＨＪの時に
は１番気筒１．の吸気ＴＤＣに該当するものと判定され
てＳ２７へ移行し、ｒＬＪＯ時には３２８へ移行する。

Ｓ２７ではインジェクタカウンタＮ＝１と設定され、３
２８ではインジェクタカウンタＮに１だけ加算される。

このように、３２５〜３２８によって点火順序を示すイ
ンジェクタカウンタＮの値が１〜４のうちのどれに該当
するか判定されることになる。

尚、このインジェクタカウンタＮは第５図のインジェク
タ３．〜３４の添字に対応するものであり、このインジ
ェクタカウンタＮの値が決まるとそれに対応する気筒番
号も定まり、その気筒１゜〜１４の吸気ＴＤＣに該当す
ることが判る（第５図参照）。

３２９では吸気トップ噴射カウンタＣＴＮＪが０か否か
が判定され、ＣＩＮＪ＝Ｏの時つまり吸気トップ噴射に
該当しない時にはＳ３０へ移行し、Ｓ３０においてイン
ジェクタカウンタＮが１〜４のどれに該当するか判定さ
れ、Ｎの値に応じて８３１〜３３４の何れかへ移行し、
３３１〜３３４の各々では各噴射タイミングフラグＦＩ
Ｎがリセットされ、通常の排気ＡＢＤＣ９０°で噴射す
るように設定される。

上記３３０〜３３４において、例えばＮ＝２の時に８３
２において噴射タイミングフラグＦＩＮＩをリセットす
るのは、Ｎ＝２の時は３番気筒１３の吸気ＴＤＣに対応
し、この時点において１番気筒１．の吸気工程が終了し
ているという点に鑑みたものである。

Ｓ２９において吸気トップ噴射カウンタＣＩＮＪ＝Ｏで
ない時つまり吸気トップ噴射と設定されている時にはＳ
３５へ移行し、３３５において吸気トップ噴射カウンタ
ＣＩＮＪがカウントダウンされ、Ｓ３６ではインジェク
タカウンタＮが１〜４のどれに該当するか判定され、Ｎ
の値に応じて３３７〜３４．０の何れかへ移行し、３３
７〜Ｓ４０の各々では各噴射タイミングフラグＦＩＮが
１にセットされ、吸気トップＴＤＣで噴射するように設
定される。

この８３６からの移行時においても、インジェクタカウ
ンタＮと噴射タイミングカウンタＦ　Ｉ　Ｎ　＋〜ＦＩ
Ｎａ　との対応関係は前記と同様で、その時点で吸気工
程が終了した気筒ＩＩ〜１４から順に吸気トップ噴射へ
切換えられることになる。

上記Ｓ２４においてクランク角信号Ｃのレベルが「Ｌ」
の時にはＳ５１移行し、また上記３３１〜３３４の各々
及び上記３３７〜３４０の各々からはＳ　７．　ｌへ移
行する。

３５１〜Ｓ５９は通常の噴射タイミングつまり排気ＡＢ
ＤＣ９０”で実際に噴射するか否かを判断し実行するル
ーチンであり、また３７１〜Ｓ７９は吸気ＴＤＣで実際
に噴射するか否かを判断し実行するルーチンである。

Ｓ５１ではインジェクタカウンタＮの値が判定され、そ
の時点におけるＮの値に応じて３５２〜３５５の何れか
へ移行し、３５２〜Ｓ５５の各々においては各噴射タイ
ミングフラグＦＩＮが１か０かが判定される。

上記Ｓ５１からの移行時は、例えばＮ＝２の時に３５３
において噴射タイミングフラグＦｒＮｚについて判定す
るのは、第５図からも判るように、Ｎ＝２の時には３番
気筒１３の吸気ＡＴＤＣ９０６に該当し、この時に４番
気筒１４　（インジェクタ３３に対応）が排気ＡＢＤＣ
９０°の燃料噴射タイミングに合致しているためである
。

３５２〜３５５の各々においては各噴射タイミングフラ
グＦＩＮが１か０かが判定されＦＩＮ＝０のときにのみ
各々３５６〜Ｓ５９へ移行して８５６〜Ｓ５９の各々に
おいて対応するインジェクタ３．〜３４　（ＩＮＪ＋〜
ＩＮＪａ）から燃料が噴射される。

即ち、３５１〜Ｓ５９は排気ＡＢＤＣ９’Ｑ’のタイミ
ングで噴射する場合なのでＦＩＮ＝Ｏを条件として噴射
されるのである。

従って、３５２〜３５５の各々においてＦＩＮ＝１と判
定された時には噴射せずにメインルーチンへ復帰するこ
とになる。

次に、３７１以降は吸気ＴＤＣのタイミングで噴射する
場合で、３７１ではインジェクタカウンタＮの値が判定
され、Ｎの値に応じて３７２〜Ｓ７５の何れかへ移行し
、３７２〜３７５の各々においては各噴射タイミングフ
ラグＦＩＮが１かＯかが判定される。

上記Ｓ７１から３７２〜Ｓ７５への移行時に、例えばＮ
＝２の時に３７３において噴射タイミングフラグＦＩＮ
２について判定するのは、現在の割込み時点が吸気ＴＤ
Ｃに該当しているためＮ＝２の時には第５図からも判る
ようにこのインジェクタ３□に対応する３番気筒１３が
吸気ＴＤＣに８亥当し、ＦＩＮ２＝１を条（牛としてイ
ンジェクタ３□から直ちに噴射してもよいからである。

５７２〜Ｓ’７５の各々において判定の結果ＦＩＮ＝１
の時にのみ３７６〜３７９の各々において対応するイン
ジェクタ３Ｉ〜３４（ＩＮＪＩ　〜ＩＮＪ４）から燃料
が噴射される。これに対して、３７２〜３７５の各々に
おいてＦＩＮ＝Ｏと判定された時には噴射せずにメイン
ルーチンへ復帰することになる。

第５図は定常運転状態において排気ＡＢＤＣ９０６のタ
イミングにて燃料噴射し、その状態から加速状態の過渡
運転状態へ移行し、再び定常運転状態へ移行した場合に
おける各気筒１１〜１４の吸入・圧縮・爆発・排気の行
程と燃料噴射タイミング（図中矢印にて図示）とを示し
た動作タイムチャートである。

上記第５図との関係で上記割込み処理ルーチンについて
捕捉説明する。

第５図の符号Ｃ１の時点で加速状態へ移行したとすると
、次の割込み時にはＮ＝１の吸気ＴＤＣとなるが、この
時吸気トップ噴射カウンタＣＴＮＪがＯでないので、Ｓ
２９からＳ３５、Ｓ３６、Ｓ３７を経てＳ７１へ移行し
、Ｓ７１から３７２へ移行するが、噴射タイミングフラ
グＦＩＮ、はそれ以前の定常運転状態の時に３３２にお
いてＦＩＮＩ−０と設定されているので、３７２から８
７６へ移行せずＳ７６においてインジェクタ３゜（ＩＮ
Ｊ、）から噴射されることなく復帰することになる。従
って、符号Ｃ１の時点における噴射時期変更判定後の最
初の吸気行程の吸気ＴＤＣでは噴射されず、２回目の吸
気ＴＤＣの時点では８３８において既にＦＩＮ＋＝１と
設定された後なので３７２から３７６へ移行して噴射さ
れることになる。

このことは他のインジェクタ３□〜３４についても同様
である。

次に、吸気ＴＤＣ噴射から排気ＡＢＤＣ９０”ｊ・・１
　　　　　　　噴射へ。切換え時４．つい、も同様、あ
り、噴射。寺期変更判定後の１回目の吸気行程が終了す
るまでは元の噴射タイミングにて噴射されるようになっ
ている。

上記定常運転状態のときの噴射タイミングとしでは、排
気ＡＢＤＣ９０”以外に、圧縮行程や爆発行程に噴射し
てもよいことは勿論である。

上記第６図及び第７図のフローチャートにおいては、燃
料噴射量の設定については説明していないが、燃料噴射
量はエンジン回転数とスロットル開度又は図示外の吸入
エアセンサで検出される吸入空気量に基いてＲＯＭ１５
に予め入力されている所定の演算式やマツプなどを用い
てＣＰＵＩ　４にて求められ、燃料噴射信号としてタイ
マ２１＋〜２１４へ出力される。

以上のようにして、噴射時期切換えに伴なう重複噴射や
噴射ミス（省略）を防ぐことが出来る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は本発明の
機能ブロック図、第２図は燃料噴射時期、１１．□、７
ケ、。０□１４３□２□）７）ｔ：ｌ−１・ルユニソト
の基本構成図、第４図（ａ）（ｂ）は各々クランク角信
号と気筒識別信号の波形図、第５図は各気筒の行程と燃
料噴射時期と要求噴射タイミングとの関係を示す動作タ
イムチャート、第６図は燃料噴射タイミングを判断する
メインルーチンのフローチャート、第７図は割込み処理
ルーチンのフローチャートである。 ３、〜３４　・・インジェクタ、　４・・コントロール
ユニット、　５・・スロットル開度センサ、７・・マニ
ホールド負圧センサ、　９・・クランク角センサ、　　
１１・・気筒識別センサ。 特　許　出　願　人　　マツダ株式会社第２図 Ｅ ｑ！′″　　　　１ 派 特開昭６１−１０　［１ｉ　９４５　（１０）〜の 手続補正書 昭和　６０年　３月１５日 昭和５９年特許願第２２９９５３号 ２、発明の名称 ｇミＩｌ’Ｊ［１５ｔｌ寺ｍｌｌ＃、＠ｔ３、補正をす
る者 事件との関係　　特許　出　願人 住　所　　広島県安芸郡府中町新地３番１号名　　称　
　　（３１３）　　マツダ株式会社代表者　　山　　本
　　健　　− ４、代理人 住　　所　〒５３０　　大阪市北区西天満４丁目５番５
号　東急マーキス梅田５、補正命令の日付　　　自　発 ６、補正の対象　　　　　明細書の発明の詳細な説明の
欄及び図面 ７、補正の内容 （１１明細書１１頁７行目「が判定され、」と「大きい
時にはＳｌｌへ」の間に次の文言を挿入します。 記 「大きいときには３１０へまた大きくないときにはＳｉ
２へ移行する。ＳＩＯではエンジン回転数がフューエル
カット判定回転数ＦＯＲＰＭより大きいか否かが判定さ
れ、」 （２）図面の第４図を添付別紙の第４図のように訂正し
ます。 （３）図面の第５図を添付別紙の第５図のように訂正し
ます。 手続補正書　（旗） 昭和６０年　５月２５日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃料噴射弁と、運転状態を検出する運転状態検出
   手段と、運転状態検出手段の出力に応じて燃料噴射量を
   決定する噴射量設定手段と、燃料噴射時期を制御する燃
   料噴射時期制御手段とを有する燃料噴射時期制御装置に
   おいて、 燃焼用空気の充填量の変化率に関連する信号を出力する
   変化率検出手段と、上記変化率検出手段の出力により定
   常運転状態と過渡運転状態とを判別する判別手段と、上
   記判別手段の出力に基いて燃料噴射時期の変更を判定し
   その変更判定後吸気行程を１回終了した気筒から順に燃
   料噴射時期を変更する燃料噴射時期変更手段とを備えた
   ことを特徴とする燃料噴射時期制御装置