JPS6114446A - 内燃機関の燃料噴射量制御方法 - 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） ７４−発明はガソリン機関、ディーセル機関等の燃３；
−１噴ＪＩＪ式多気筒内燃機関（以下エンジンと称する
）の気％」相互間における燃料噴射量のバラツキを、エ
ンジン回転数に基づいて気筒別に補正する燃′ｆ−１噴
射量制御方法に関するものである。

（従来技術） 従来多気筒エンジンの燃料噴射量制御は、ガソリン、デ
ィーセルを問わず、燃料噴射量を金気？８Ｊ共通に一律
に制御していた。即ぢ、ガソリンエンジンの公知の電子
制御燃料噴射方法に於ては、容気？１れこ配設した電磁
的燃料噴射弁の開弁時間を全気筒共通に同一制御量で制
御していたし、また最近実用化された電子制御ディーゼ
ルエンジンに於ても、噴射量ｉ制御は前記気筒に共通に
噴射量部材であるコンｌ−ロールラックやスピルリング
を、位置制御することによって行なっていた。このため
各気ＳｉＪ間の噴射量のハラフキの低減は、専ら噴射系
部品（即ら噴射弁や噴射管など）の特性を各気筒蔽密に
揃えることにより行なわれており、結果とし７て、噴射
系部品に高い製造精度が要求され、そのコストを圧迫し
ているのか現状であった。

また更に、たとえ、前記気筒間の部品精度を限界まで高
めても、以前経時変化や、エンジン側の例えば吸排気弁
開閉タイミングのバラツキ等の外乱には全く無力であり
、その結果全気筒同一の安定した燃焼が得られず、特に
アイドル回転に於ける不快な周期的回転変動等を誘発す
る可能性が高かった。

近年、燃費向上の要求から一般にエンジンのアイドル回
転数は低めに抑えられ、また特に乗用車に対しては快適
性の面から、より滑らかなアイドル回転が要求されてお
り、前述したアイドル回転時の不快な周期的回転変動を
いかに低減させ低くて安定したアイドルを実現するかが
、当面の大きな課題となって来ている。例えば、特開昭
５８−２１４６２７、特開昭５８−２１４６３１、特開
昭５８−２１７７４−２など。

（発明の目的） 本発明は前記従来の問題点に鑑み、各気筒毎に適正な燃
料噴射量を決定して、各気筒の燃焼状態を均一にし、以
て前記した特にアイドル時の不快な回転変動を大幅に低
減してドライバビリティの向上を図ることを目的とする
ものである。

（発明の構成） そのため本発明では、エンジンの回転数信号の詳細な変
動に注目し、燃料噴射前後の回転数信号を一気筒ごとに
所定のエンジンクランク角位相で検出し、この噴射前後
の回転数変動が気筒毎の生成トルクと密接な相関関係に
あることを利用して、この変動の幅を各気筒で均一とず
べく、各気筒ごとに燃料噴射量を修正制御することによ
り、金気筒の生成トルクを備え、すなわち不快な回転数
のバラツキのない安定した回転（特にアイドル回転）を
得るようにしている。

（実施例） 以下図面に従って、本発明の実施例を具体的に説明する
。第１図に本発明を適用した４気筒デイーゼルエンジン
の構成を模式的に示す。公知の４気筒ゲ・−−ｔ′ｖｘ
７′７１には・噴射量電子制御　　　　　、。

装置（いわゆる電子ガバナ）を備えた例えばボンシュＶ
Ｂ式分配噴射ポンプ２が搭載され、図示せぬギヤ、ベル
１〜等によりエンジン回転数の１／２の速度でエンジン
１により駆動回転させられている。エンジン１の各シリ
ンダＧこは、噴射ノズル３１〜３４が取付けられ、この
ノズル３１〜３４と前記分配型噴射ポンプ２とは、噴射
鋼管４１−４４で接続されており、ポンプ２により所定
のタイミングで圧送された燃料が、前記各ノズル３１〜
３４より、所定量だけエンジン１の各気筒の燃焼室（又
は副室）内へ噴射される。エンジン１のクランク軸には
、外周上に多数の突起を持つ円盤６が取りつけられ、該
突起が公知の電磁ピックアップ８の近傍をよぎる毎に１
個のパルス信号を発生ずるよう構成されており、円Ｍ６
、電磁ピックアップ８がエンジン１の回転数に比例した
周波数信号を得るエンジン回転数検出を成す。本実施例
では円盤６には３６０個の突起が形成されているものと
し、即ち　パルス信号はエンジン１°クランク角ごとに
発生するものとして、以下説明する。

（この１°クランク角ごとのパルス信号を以下Ｎ信号と
呼称する）。

一力、ポンプ２の駆動軸やエンシンカムンヤフト等の、
エンジン回転数１／２の速度で回転する軸上には、１個
の円盤５が取付けられ、該円盤５には１個の突起が設け
られている。該突起と対向する円盤５の回転面内には、
先に説明した電磁ピックアップ８と同様の電磁ピックア
ップ７が取４＝Ｊりられ−こおり、突起の通過のたびに
パルス信号を発生ずる。該パルス信号は例えば特定の１
つの気筒のｌＩ：縮」二元点に合致して、丁度パルスを
発生ずるよう調整されており、以下線パルス信号（エン
シフ２回転にて１パルス、特定気筒の圧縮上死点で発η
−する）をＧ信号と呼称して説明をすすめる。

前記Ｎ、Ｇ信号は回転数および特定カム角信号として制
御コンビ立−夕９へ出力され、コンピュータ９はさらに
運転者によりアクセル踏込量に応した電圧信号を得る例
えばポテンショメークである負荷センサ１０よりの信号
を受り、時々刻々変化するエンジン運転状態に最適の燃
料噴射量を演算して決定する。そして該出力噴射量を実
現すべく、噴射ポンプ２に取付Ｕられたりニアソレノイ
）−勺；の噴射量ｉｂ制御アクチュユータ］１−１、駆
動化Ｊ−」−を出力する。

次に、勺配型噴工（Ｊポンプ２のａＹ細な構成につき、
第２図に基づいて説明する。該噴射ポンプのへ一スは公
知のボ、シュＶＥ型噴射ポンプであり、燃料の吸ジい圧
送、分配および噴射タイミング制御９１！　ＩＡ及びそ
の作動については全て公知のＶＥ型噴射ポンプと何ら変
わるとごろばないため説明を省咄する。本ポンプの特徴
は、燃料溢流調量部材であるスピルリング２１のプラン
ジャ２２の軸方向変位を、リニアソレノイドを用いたア
クチュエータ１１によって制御し、以て噴射量をコンピ
ュータ９により電子制御する点にある。コンピュータ９
より出力される制御電流かアクチュエータ１１のコイル
２３に通電されると、ステータ２４とムービングコア２
５の間に、前記制御電流に応した強さの磁力か発生し、
ムービングコア２５はハネ３０の反力に打ちかって図中
左側に引かれる。該左方−１のコア２５の移動に伴ない
、コア２５と−＋”ＴＫＡを接しているレバー２６とハ
ネ３１の張力　により、支点２７を中心に図中反時計廻
りに回転する。前記レバー２６は他端に於てスピルリン
ク２１と接続されＣおり、以上の作動に伴なってスピル
リング２１ば図中右側へ動かされる。Ｖ　ｆＥ型噴射ポ
ンプに於てはスピルリング２１が図中右側へ移動するほ
ど、燃料の溢流時期即ち噴射の終了時間おくれ、結果と
して噴射量は増加する。以上説明した如く、アクチュエ
ータ１１への通電電流を増せば噴射量は増加し、電流を
減しれば噴射量は減少するため、該通電電流はコンピュ
ータ９により制１３１１ずれは、噴射量の制御が可能で
ある。

なお、制御量１１度を上げるために、前記ムービングコ
ア２５の実位置を検出し、位置の帰還制御によりアク千
−Ｌエータ１１への通電電流を修正ずべく位；Ｆセンザ
］２がアクチュエータ１１と同時に１（ンリ（＝Ｊりら
れ、該位置センサ１２はムービングコア２５と一体同軸
であってフェライト等より成るプローブ２８および位置
検出コイル２９より成っている。通常の噴射量制御は、
以上の説明してきた第１図、第２図の構成により、回転
数検出器６゜８よりのＮ信１弓と、負荷センナ１０の信
号に基づいて、二１ンピ１−り９より最）所なスピルリ
ング（立；渓即ちアクチュエータ１１のムービングコア
２５の位置を指令し、該アクチュエータへの通電電流を
制御して目的の噴射量を得る。ただし、基本的な噴射量
たけでは、噴射量は４気筒に対して同−共ｉ、ｌ］１の
制御量で決定され、従ってノズル３１〜３４の開弁圧が
ばらついていたりすれば＃１〜＃４各気筒への噴射量は
当然ばらつく。

以上説明してきた基本的な噴射量制御に加え゛Ｃ２本発
明では冒頭に掲げた目的を達成するための、気筒間の噴
射量バラツキ？１１１正処理をコンピュータ９内の演算
処理にて１−１なう。ツ下まず第３図に従って、本発明
の制御の概念を説明する。第３図（＋）は前記Ｇ信号、
（ＩＩ　）は前記Ｎ信号、（ｒｌｌ）！；Ｊ：　公ＸＩ
の４気筒デイーセルエンンンのンーケンスチャートの一
例を示す。本例では第４気筒の圧縮」二死点でＧ信号が
発生ずるよう調整されている。

なお、（Ｉｌｌ）のシーケンス上の斜線口）；で示した
が、名気筒−・の燃料噴射タイミングであり、本発明を
主に適用するアイドル状態に於ては、通電、」二死点後
数クランク角にて燃料噴射かなされる。

第３図（１■）は、コンピュータ９内にてＮ信号を周波
数−電圧変換等により処理した出力であり、エンジンの
一燃焼ごとの回転変動を示している。

本実施例では前記ＧおよびＮ信号をもとに各気筒の■：
、縮」二死点にて、燃料噴射前の瞬時のエンジン回転数
Ｎｌ−１（ｉ＝１〜４）を、各気筒の圧縮」二死点後例
えば４５°カム角経過後に、燃η′、−１噴射後の瞬時
エンジン回転数ＮＨｉ　　い−１〜４）を検出し、そし
て各気筒ごとの前記Ｎ＋１ｉ、ｈＪ＋＋　ｉより△Ｎ１
−Ｎ目１−Ｎ１−１を演算する。ここに該△Ｎ、はエン
ジン１気筒ごとの燃焼による生成；・ルクと良い相関関
係にあることが知られており、ｉメＬって前記△Ｎｉを
＃１〜＃４の全気筒にわたって均一に揃えれば、？％ら
かなアイＩ・ル回転数か達成される。そのため、本実施
例では、ｉｉｊ記ΔＮ１〜ΔＮ４を計算し、最大の△Ｎ
ｉを求めて当該気筒の噴射量を減少させる。更に、当該
気筒の噴射量減少と他の３気筒への噴射量の増加分の総
和が０となるように全気筒の噴射量補正量を決定する。

実際にはこの噴射量の増減は、前記ガバナアクチュエー
タ１１への通電電流を、所定の微少な値ずつ増減して、
逐次これを修正してゆく方法をとるのか好ましい。また
、前記アクチュエータ１１への通電電流の修正は各気筒
ＮＨを転出してからの次の気筒のＮＬを検出するまでの
間に（即ち次の噴射が始まるまでに）予め行なっておく
必要がある。次に以上述べた制御思想を実行するコンピ
ュータ９内の構成とコンピュータ９内で実行される実際
の処理を第４図、第５図（ａｌに従い説明する。

第４図にて１００は燃料噴射量を制御ずための／ｉｉｉ
算を行なうマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）である。１０
１は前記Ｎ信号のカウンタで、電磁ビックアンプ８から
のＮ信号より、エンジン回転数をカウントする。また、
このＮ信号カウンタ１０１は、エンジン回転に同期して
割り込み制御部（１０２）に、各気筒の圧縮上列死点お
よび上死点後４５°カムアングルごとの割り込み制御信
号を送割り込み信号１０２はこの信号を受けると、コモ
ンパス１５０を通じてマイクロプロセノ−！ｌ−１００
に割り込め信号を出力する。１０３は前記Ｇ信号を入力
するＧ信号入力ポートで、前記電磁ピ・ツクアップ７か
らのＧ信号をマイクロプロセ・７す１００に伝達し、前
記Ｎ信号カウントの基準とする。

１０４はアナログマルチプレクサとＡ／Ｄ変換器から成
るアナログ入力ポートで、前記アクセル開度部ちエンジ
ン負荷センサ１０からの信号をＡ／Ｄ変換して順次マイ
クロプロセッサ１００に読み込まゼる機能を持つ。これ
ら各ユニ・ノ１１０１．１０２．１０３．１０４の出力
情報はコモンハス１５０を通してマイクロプロセッサ１
００に伝達される。１０５は電源回路で、バッテリ１７
にキースイッチ１８を通して接続され、コンピュータ９
に電源を供給する。

１０７はプログラム動作中一時使用され、逐次記憶内容
を書き込んだり読み出したりできる一時記憶メモリ　（
ＲＡＭ）であって、該ＲＡＭ内には　　　　　　き後述
するエンジン−燃焼ごとの回転増分ΔＮ１〜△Ｎ４およ
び燃焼ごとの燃料噴射制御装置アクチュエータ１１への
制御電流を修正する修正値に１〜に４の各データをメモ
リするアドレススペースが確保されている。１０８はプ
ログラムや各種の定数等を記憶しておく読み出し専用の
メモリ　（ＲＯＭ）である。

１０９はＭＰＵｌ０（＋にて演算、決定したアクチュエ
ータ１１への制御電流をセントする出力ポート、１１０
は前記出力信号を実際の作動電流に変換する駆動回路で
あり、前記リニアソレノイド式アクチュエータ１０に接
続されている。１１１はタイマーで、経過時間を測定し
、ＭＰＵに伝達する。前述のようにＮ信号カウンタ１０
１は、前記Ｇ信号を基準とし、前記Ｎ信号をカウントし
てエンジン各気筒の圧縮上死点ごと、および上死点後４
５′カムアングルごとに２種類の割込指令信号を、前記
割込制御部１０２に供給する。割込制御部１０２は、そ
の信号から割込み信号を発生し、マイクロプロセッサ１
００に以下第５図（ａｌに従って説明する割込処理ルー
チンを実行させる。

第５図ｔａｇ、　ｆｂ）はマイクロプロセッサ１００に
おける処理のうち、本発明にかかわる噴射量制御部の演
算処理を示すフローチャートである。ステップ２０１に
て前述したＧ信号を基準クランク角とし、さらにＮ信号
により現時点のクランク角を算出し気筒の判別を行なう
。例えば、Ｇ信号を検知したとき気筒ナンバーｉを１と
して１８０°　ＣＡ毎にｉ＝２．３．４と更新する。す
なわち、気筒ナンバーｉにより噴射量演算処理がどの気
筒に関して行なわれるか認識するための認識ナンバーと
なる。次に、ステップ２０２では主に回転数とアクセル
開度から決まる基本噴射量Ｑｏを演算する。

ステップ２０３では気筒毎の噴射量補正量を演算処理す
るタイミングか否かを判定する。すなわち、気筒毎の噴
射量補正量の演算は４気筒の場合は１８０’ＣＡごと１
回だけ実施すればよい。噴射量補正量の演算タイミング
ならばステップ２０５に進み第３１Ｊ　（ＩＶ）に示さ
れる各気筒毎の瞬時最大回転数ＮＨ，瞬時最小回転数Ｎ
しを演算する。次にスラーノブ２０６にて各気筒毎の回
転変動差ΔＮ１　輸−１〜４）＝ＮＨ１−ＮＬｉを演算
する。

ステップ２０７ではステップ２０６で求めた各気筒の回
転変動差△Ｎｉ　　（ｉ−１〜４）のうら最大の△Ｎ１
を決定する。次に、ステップ２０８ではステップ２０７
で決定された最大の△Ｎｉとなる１番目の気筒に供給さ
れる噴射量を減少すべくＲＡ）Ａに格納されている当該
気筒の噴射量補正量ｑｉの値を更新する。

すなわち、ＲＡＭ値の噴射量補正量ｑｉに対して予め設
定さた微少噴射補正量へｑたけ減する（９１・−９１・
−さんたく９）ことにより０１を更新する。さらに、ス
テップ２０９においてステップ２０８にて１番目の気筒
の噴補正量ｑ１を減少さセた分だり他の３気筒分の噴射
補正量を増加させることにより全気筒の平均噴射量を一
定値に保つよにする。ずなわち、全気筒の平均噴射量を
一定値に保ことにより機関のエンジン回転数を一定に保
つことが可能となる。次に、各気筒の本社補正量の更新
された値ｑｉ（ｉ−１〜４）をＲＡＭに格納する。ステ
ップ２０４ではステップ２０２で決定された基本噴射量
ＱＯとＲＡ　Ｍ内に格納されている噴射補正量ｑｉを加
算するごとにより最終噴射量Ｑを演算する。

以上述べた処理を毎回繰り返すことにより、−燃焼毎の
回転増分か大きい気筒については、噴射量を次第に減じ
てい（ことにより最終的には全気筒で等しい回転増分、
即ち全気筒で等しい回転トルクを生じる極めて平滑な安
定状態となる。

ま）ゆ、本発明の前記実施例にて記載したとこイ）のＩ
）１１記△Ｎ１〜ΔＮ４のうち最大の△Ｎｉを求める変
わりに最小の△Ｎｉを求めて当該気筒の噴射量を増加さ
−Ｕることにより、前記実施例と同様なリノ果が達成さ
れる。すなわち、第５図（ａｌのフローチャー１・にお
けるステップ２０７とステップ２０８の代わりに第５図
山）のステップ２０７′とステップ２０８′のようにな
る。ステップ２０７′では４気筒中のΔＮ１〜ΔＮ４の
内最小の△Ｎｉとなる気筒を決定する。次にステップ２
０８′において最小の△Ｎｉとなるｉ番目の気筒に供給
される噴射量を増加さ一已るー・・＜１でΔＭに格納さ
れる当該気筒の噴射量補正量ｑｉＯ値を更新する。すな
わち、１７ΔＮ４値の噴射補正量ｑ１にター１して予め
設定された微少噴射補正量△ｑたり加算する（ｑｉ−−
ｑｉ　）−△ｑ）ことにより９１更新する。

なお、本発明の制御は、その目的士エンシンア、イトル
時および低速定常時に実行されれば充分であり、運転者
の意志によってエンジン回転数を上下させる時には本制
御を実行する必要はない。そのため負イーｉセンサ１０
　（アクセルセンサ）にアイ１−ル接点を伺加してアイ
ドル状態を判別したり、負荷と回転数からアイドル又は
定常低速時を判別し、エンジンかアイドル状態や、定常
低速状態に入ってから所定のディレィ時間経過時後に、
はじめて本発明の制御を開始するようにしてよい。

また、コンピュータ内に、エンジン′キースイノヂを経
ないでバッテリに接続された別の電源回路を設け、ＲＡ
　Ｍだけはエンジン停止時にもその記憶内容か消失しな
い、いわゆる不揮発性ＲＡＭとすることにより、始動直
後から前回運転開始時のデータに基づいて本発明の噴射
量修正か行なえ、安定なア、イｌ−ル回転が得られる。

たたし、この場合は、二ｌンビ、−−タが現在どの気筒
について演算処理しているかを認識する気筒判別手段を
必要とするか、実施例で説明したＧ信号（特定気筒の」
二死点で出力される）を使えば容易に可能である。

また、本発明は、実施例の電子制御ディーゼルエンジン
に限らず、例えばガソリンエンジンに於りる公知の電子
制御噴射装置に於ても同様に適用することができる。た
たし、この場合は各気筒の吸気管に設けた電磁的噴射弁
を、各気筒独立に順次噴射させ、該容気筒ことに噴射弁
通電パルス幅を、実施例と同様の方法で変化さ−ヒれば
よい。

さらに、本発明の他の実施例として、第１実施例で開示
した構成・制御法で用いたＧ信号、Ｎ信号の・）ｌ）、
Ｇ信号を除いても同等思想の制御を実行ずことが可能で
ある。以下、この実施例を第６図、第７図に基づいて説
明する。

第６図は、この実施例に使用する回転数（Ｎ）センサで
あって、例えば噴射ポンプカム軸等の工ンジン回転に同
期して回転する軸上に設けられる複数個の突起を有した
回転円５０と、公知の電源ピンクアップ７０より成る。

本第２実施例では円盤５ピツクアツプ７０より成る。こ
の実施例では円盤５０は噴射ポンプカム軸に一体的に取
付けられ、エンジン２回転につき１回転する。また円盤
５０には、互いに２２．５°ごとに合計１６ケの突起が
設けられており、従ってエンジンクランク角４５°ごと
に１ケの信号を発生する。本実施例では、前記Ｎ信号以
外には、エンジン回転に同期した他の信号を何ら使用し
ないで、前述の実施例と同等の制御が可能である。即ち
第７図に示すごとく、エンジン回転４５°で、前記Ｎセ
ンサの突起が電磁ビックアンプをよぎるごとに、１ケの
Ｎ信号を得て、本制御開始から、４ケの信号を取り込む
ごとにこの４ケの信号の最大、最小値を求めて、最大値
から最小値を減じた値を前述の実施例で述べた△Ｎｉ値
とする。他の制御は前述の実施例で開示した手法と全く
同様で良い。本実施例の如く、エンジン回転４５゛°ご
とに１信号即ちエンジン回転１８０゛ごとに１回△Ｎｉ
を求めれば、いかなる位相から制御を開始してもその期
間間に必ず爆発行程に於ける回転の急上昇が含まれるた
め、特にＧ信号によってエンジンクランク角の位相を検
出することなく、本発明の制御が実現可能である。

々 （発明の効果） 以上説明した如く、本発明ではエンジンの瞬時の回転数
を、丁度各気筒への燃料噴射の前と後にあたるエンジン
クランク角ごとに検出して、−Ｓ焼ごとに生成したトル
クを推定し、該トルクが全気筒同一になるように逐次、
気筒ごとの燃料噴射量を修正するようにしているため、
例えばノズル。

デリバリバルブ等の噴射系各部品の特性が気筒ごとでば
らついていたり、また経時変化等でエンジンの気筒ごと
の吸排気タイミングがばらついたりしても、これら外乱
要因を吸収して、不快な回転変動のない、滑らかなアイ
ドル回転等が得られると言う優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第２図 １１−一一積引量朱Ｐｅｔ”？り手、エータ第３図 第５図 （ｂ） 第６図 ２２．５ＣＡＭ 第７図 第４図 第５図 （ａ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　多気筒内燃機関へ燃料噴射装置により燃料を噴
   射供給する内燃機関用燃料噴射量制御方法であって、前
   記噴射供給された燃料の燃焼前後の所定クランク位置に
   おける機関の回転数を各気筒の前記燃焼毎に各々検出し
   、この検出された燃焼前後の回転数の差を気筒毎に求め
   、 前記燃焼前後の回転数の差が最大となる気筒の供給する
   燃料量を減少させることにより気筒相互間の噴射量を均
   一にし、回転変動を減少させることを特徴とする内燃機
   関の燃料噴射量制御方法。
2. （２）　特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の燃料噴
   射量制御方法において、燃焼前後の回転数の差が最小と
   なる気筒に供給する燃料量を増加させることを特徴とす
   る内燃機関の燃料噴射量制御方法。