JPS61106947A - 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ｆ８
１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Ｗ８事：１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１ｆｆｌ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、その結
果加速性能が低下するという問題がある。

また、減速時や下り坂走行時にフューエルカットしてい
てこのフューエルカットからの復帰時には燃料供給の応
答遅れにより復帰応答性が著しく低下するだけでなく、
フューエルカット時の最低回転数（復帰回転数）もそれ
だけ高く設定しておかなければならないという問題があ
る。

（発明の目的） 本発明番才、上記の問題を解消するためになされたもの
で、燃料噴射停止から復帰時の復帰応答性を高めること
が出来るような燃料噴射時期制御装置を提イバすること
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Ｂ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、運転状１へ１　　　　　　　　態検出手段の出
力に基いて燃料噴射停止Ｆ及びその解除を判別する判別
手段と、運転状態検出手段及び判別手段の出力により各
気筒の燃料噴射時期を定常運転状態の時には吸気行程以
外の時期にするとともに燃料噴射停止解除の直後には吸
気行程と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、以上のように定常運転状態の時には
吸気行程以外の時期に燃料噴射することにより噴射から
吸入までの間に燃料の帰化・霧化を促進する一方、燃料
噴射停止解除の直後には吸気行程にて噴射することによ
り吸気の流れにのせて応答遅れなしに燃料を吸入させる
ようにしたので、燃料噴射停止からの復帰応答性が向上
するのと同時に、燃料噴射停止状態における最低回転数
を低く設定して燃料噴射停止の条件を緩和し燃料噴射停
止の領域を広くして燃料の節減を図ることが出来る。

（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ｈ〜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３．〜３４
と、これらインジェクタ３、〜３．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Ｈｉ　比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
れスロットルハルプロの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
側で吸気マニホールド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に連係さセて設け
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ば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９００）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−Ｔ
Ｈ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■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ｉ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３Ｉ〜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
ｒを出力するタイマ２１１〜２１４と、各タイマ２１１
〜２１４から燃料噴射パルスｆを受けて増幅し各インジ
ェクタ３゜〜３４へ出力する各駆動回路２３１〜２３４
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
初期やフューエルカットからの復帰直後などの過渡運転
状態の時には原則として吸気行程開始初期（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
切換時或いは吸気ＴＤＣ噴射から排気ＡＢＤＣ９０°噴
射へ切換時には燃料の重複噴射（気筒１行程サイクル２
回噴射）を防止するために前回噴射以後吸気行程の終了
した気筒１．〜１、から順に切換後の新噴射タイミング
を適用する。

ソシて、フューエルカットからフューエルカット解除へ
復帰する時には燃料の重複噴射ということは有り得ない
ので、即座に切換後の新噴射タイミング（吸気ＴＤＣ噴
射）を適用するものである。

これにより、フューエルカットからの復帰応答性を高め
、且つフューエルカット時から復帰するときの最低回転
数（復帰回転数）を例えば１１００Ｑｒｐという低い値
に設定することが出来る。

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
求められた燃料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には一上記メインルーチ
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Ｓｌ〜５１６）につ
いて説明する。

先ず、開始信号により入出力ボート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Ｔ
Ｈ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〜Ｓ６を
経由してＳ８へ移行し、加速状態でないときにはＳ５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＝０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とセントされ、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がセントされる。Ｓ４において加速フラ
グＦＡＣＣ−ｉ−＜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。

Ｓ８〜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３１３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
全閉か否かが判定され、全閉の時にはＳ］２へまた全閉
でない時にばＳ１３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ＦＦＣ＝１と
セットされる。

３１３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０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３
１４においてフューエルカットフラグＦＦＣがリセット
され、３１５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３１〜
３４に対応する噴射タイミングフラグＦＴＮ＋−ＦＩＮ
４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。

！・７　　　　　　　　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Ｃ■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３゜〜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からの割込み信
号ｒ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「Ｈ」か「Ｉ、」かが判定され
、クランク角信号ＣのレベルがｒＨＪＯ時つまり吸気Ｔ
ＤＣの時にはＳ２５へまた「■、」の時つまりＡＴＤＣ
９０’の時にはＳ５１へ移行する。

Ｓ２５は吸気ＴＤＣの場合であり、３２５では気筒識別
信号Ｋが読込まれ、Ｓ２６において気筒識別信号Ｋがｒ
Ｔ（ＪかｒＬＪかが判定され、それがｒＨＪの時には１
番気筒ＩＩの吸気ＴＤＣに該当するものと判定されてＳ
２７へ移行し、ｒＬＪの時には３２Ｂ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３１〜３４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１１〜１４の吸気ＴＤＣに該当す
ることが判る（第５図参照）。

Ｓ２９では吸気トップ噴射カウンタＣＩＮＪが０か否か
が判定され、ＣＩＮＪ＝０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、３３０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〜Ｓ３４の何れかへ移行し、
８３１〜Ｓ３４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〜Ｓ３４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ＦＩＮ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番気筒り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。

３２９において吸気トップ噴射カウンタＣｒＮＪ＝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、Ｓ３５において吸気トップ噴射カウンタ
ＣＴＮＪがカウントダウンされ、３３６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、３３７〜３４０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カ
月にセットされ、吸気トップＴＤＣで噴射するようかに
設定される。

このＳ３６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ＦＩＮ〜ＦＩＮ４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１１〜１４から順に吸気トップ噴射へ切換えられ
ることになる。

」二記Ｓ２４においてクランク角信号Ｃのレベルがｒ　
Ｌ　Ｉ０時にはＳ５１移行し、また上記３３１〜Ｓ３４
の各々及び上記３３７〜Ｓ４０の各々からはＳ７１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°で実際に噴射するが否がを判断し実行するル
ーチンであり、またＳ７１〜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〜Ｓ５５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が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８５３
において噴射タイミングフラグＦＩＮ。

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１．の吸気ＡＴｒ）Ｃ！１００に該
当し、この時に４番気筒１．（インジェクタ３．に対応
）が排気ＡＢＤＣ！１０°の燃料噴射タイミングに合致
しているためである。

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ＦＩＮ−〇のときにのみ
各々Ｓ５６〜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３１〜３４（ＩＮＪＩ〜Ｉ
Ｎ、Ｉ４）から燃料が噴射される。

即ち、３５１〜Ｓ５９は排気ＡＢＤＣ９０”のタイミン
グで噴射する場合なのでＦＴＮ＝０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、Ｓ７１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が０かが判定される。

上記３７１から３７２〜Ｓ７５への移行時に、例えばＮ
＝２の時に８７３において噴射タイミングフラグＦＩＮ
！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１．が
吸気ＴＤＣに該当し、Ｆ　Ｔ　Ｎｚ　＝　１を条件とし
てインジェクタ３２から直ちに噴射してもよいからであ
る。

３７２〜３７５の各々において判定の結果ＦＩＮ＝１の
時にのみ３７６〜Ｓ７９の各々において対応するインジ
ェクタ３．〜３４（ＩＮＪＩ　〜ＩＮ、Ｊ４）から燃料
が噴射される。これに対して、３７２〜Ｓ７５の各々に
おいてＦＩＮ＝０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。

上記実施例の燃料噴射時期制御装置によれば、定常運転
状態のときには、排気ＡＢＤＣ９０°のタイミングで噴
射することにより燃料の気化・霧化を促進でき、加速初
期やフューエルカッ１〜からの復帰直後などの過渡運転
状態のときには吸気ＴＤＣのタイミングで噴射して噴射
燃料を吸気の流れにのせて吸入させることにより吸気通
路の壁面への付着を僅少にして燃料供給の応答性を高め
、加速応答性やフューエルカットからの復帰応答性を高
めることが出来る。

しかも、定常運転状態から加速状態へ切換える際には、
要求噴射タイミングが吸気ＴＤＣ噴射へ設定されても前
回噴射の燃料が吸入されたことを条件として吸気ＴＤＣ
噴射へ切換えるので、重複噴射を防止することが出来る
うえ、フューエルカットからの復帰の際には重複噴射の
おそれがないことから要求噴射タイミングが吸気ＴＤＣ
噴射へ設定されるのと同時に吸気ＴＤＣ噴射へ切換える
ことにより復帰応答性を最大限に高めることが出来る。

尚、第５図はフューエルカットからフューエルカット解
除へ移行した場合における各気筒ＩＩ〜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。

【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図は燃料噴射時期制御システムの
全体構成図、第３図はコントロールユニットの基本構成
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’１
　　　　−Ｊ１ユ、ッ１．５１．ユ。ッｈＪＬ４ｊＭ□
ヤ、ヶ、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　　マツダ株式会社図面の浄＠（内
容に変更なし） 第２図 手続補正書 昭和６０年３月１５日 昭和５９年特許願第２２９９５５号 ２、発明の名称 炊惇申嘴身亜寺其片ｔｌｌｌｆａ犯装置３、補正をする
者 事件との麺　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 ７、補正の内容 （１）明細書４頁９行目「帰化」とあるのを「気化」と
訂正します。 （２）明細書１０頁１７行目「が判定され、」と「大き
い時には３１１へ」の間に次の文言を挿入します。 記 「大きいときにはＳＩＯへまた大きくないときにはＳ１
３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ＦＣＲＰＭより大きいか否かが判定さ
れ、」 （３）明細書１５頁４行目ｒＦＩＮＪとあるのをｒＦＩ
ＮＩＪと訂正します。 （４）図面の第３図を添付別紙の第３図のように訂正し
ます。 （５）図面の第４図を添付別紙の第４図のように訂正し
ます。 手続補正書　（斌） 昭和　６０年　５月２５日 昭和５９年特許願第２２９９５５号 ２、発明の名称 燃料噴射時ル抽１陥皺置 ３、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　　昭和６０
年４月３０日　発送Ｉ６・補正の対象　　　　図面 ７、補正の内容 図面の第１図、第５図、第６図及び第７図を別紙のよう
に訂正します。 ８、備考 図面の第３図及び第４図については、昭和６０年３月１
５日付けの手続補正書（自発）において、製果を用いて
作成した図面に訂正済みですので、既に暇疵は解消して
いるものと確信しております。

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、 運転状態検出手段の出力に基いて燃料噴射停止及びその
   解除を判別する判別手段と、運転状態検出手段及び判別
   手段の出力により各気筒の燃料噴射時期を定常運転状態
   の時には吸気行程以外の時期にするとともに燃料噴射停
   止解除の直後には吸気行程と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