JPS62186038A - 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】 及団ＬＨ力 ［産業上の利用分野］ 本発明は、多気筒内燃機関にお【プる各気筒間の燃料ｖ
Ｊ射ｍの差の補正に有効な内燃機関の燃１１噴射制御装
置に関する。

［従来の技術］ 従来より、例えば自動車等に搭載される多気筒内燃機関
において、各気筒毎に設けられた燃おｌ噴射弁の開弁時
間を制御することにより、燃焼に必要な量の燃料を各気
筒に供給する内燃機関の燃料噴射制御装置が知られてい
る。

ところで上記のような装置では、製造時の誤差あるいは
経時変化等に起因する各燃料噴射弁の個体差により、開
弁時間を同一としても、その燃料噴射量には差が生じる
。

このような各気筒間の燃わ１噴射但の差に起因して、各
気筒毎の燃焼状態に相違が生じる。その結果、内燃機関
の回転速度あるいは駆動力等が脈動し、特にアイドル状
態もしくは低速回転時には安定した燃焼が得られず、排
気特性も悪化する場合もあった。

上記のような不具合点の対策として、例えば、「エンジ
ンシリンダ別燃料調■バラツキ補正方法」（特開昭５８
−１７６４２４４公報）等が提案されている。すなわら
、エンジンの回転速度と平均回転速度との差から燃料噴
射量の多少を判定し、燃料噴射量の多い燃料噴射弁の噴
射時間を短く補正し、一方、少ない燃料噴射弁の噴射時
間を長く補正することにより、金気筒についての燃′Ｆ
３１噴射量を均一にするものである。

［発明が解決しようとする問題点］ かかる従来技術には以下のような問題があった。

すなわち、 （１）各燃料噴射弁間の燃料噴射量を均一に補正するた
めに、その開弁時間の変更による補正が行なわれていた
。しかし、このような補正では、各燃料噴射弁間の単位
時間当りの燃料噴射量には依然として差が生じていた。

このため、最終的には金気筒に同−ｍの燃料が供給され
るものの、例えば、燃料が多量に噴射される特性を有す
る燃料噴射弁に対応する気筒においては、燃料が比較的
短時間のうちに供給され、一方、上記と逆の特性を有す
る燃料噴射弁に対応する気筒においては、同量の燃料が
比較的長時間に亘って供給されていた。したがって、各
気筒間に同−但の燃料が供給されても、開弁時間、すな
わち噴射時間の差により各気筒間の燃焼状態に相違が生
じ、燃料噴射■を均一にするよう補正しても出力が変動
するという問題点があった。このような出力変動は、特
に最大出力を要求された場合等に顕著となる。

また、一般に、短時間のうらに多量の燃料を供給すると
、その気筒では急激な燃焼による温度上昇が起こり、Ｎ
Ｏｘ等が発生して排気特性を悪化ざぜると共に騒音も大
きくなる傾向がある。このため、各気筒間の燃料量ｒＪ
ＪＩを均一にするために、各気筒毎の開弁時間、すなわ
ち噴射時間を調整しても、特に多聞の燃お：を噴射する
特性を有する燃料噴射弁に対応した気筒においては、上
記のような弊害が生じるという問題もあった。

本発明は、燃焼状態を悪化させることなく、各気筒間の
燃料供給量を好適に補正する内燃機関の燃料噴射制御装
置の提供を目的とする。

ｌ団五璽感 ［問題点を解決するだの手段］ 上記問題を解決するためになされた本発明は、第１図に
例示するように 多気筒内燃機関Ｍ１の運転状態を検出する運転状態検出
手段Ｍ２と、 上記多気筒内燃機関Ｍ１の各気筒に対応して配設され、
圧送される燃料を弁の開閉により上記多気筒内燃機関Ｍ
１に供給する燃料噴射弁Ｍ３と、上記検出された運転状
態に応じて定まる燃料量に相当する開弁時間を上記燃料
噴射弁Ｍ３に指令する制御手段Ｍ４と、 を具備した内燃機関の燃料噴射制御装置において、 ざらに、上記多気筒内燃機関Ｍ１の各気筒間の実燃料供
給量を等しくする開弁量を上記燃料噴射弁Ｍ３に指令す
る補正手段Ｍ５を備えたことを特徴とする内燃機関の燃
料噴射制御装置を要旨とするものである。

運転状態検出手段Ｍ２とは、多気筒内燃機関Ｍ１の運転
状態を検出するものである。例えば、多気筒内燃ｌａ開
のＭｌの負荷もしくはアクセル操作値、回転速度、冷却
水温度、過給圧等を検出するセンサから構成できる。ま
た例えば、クランク軸の位置から次に燃料噴射を行なう
気筒を判別するセンサもしくは出力される駆動力を検出
するトルクセンサ、光量から燃料状態を検出する光セン
サ等、または、これらのセンサと上記センサとを組み合
わせたものであってもよい。

燃料噴射弁Ｍ３とは、弁の開閉により多気筒内燃機関Ｍ
１の各気筒に供給される燃料を噴射するものである。例
えば、圧電素子を備え、該圧電素子の充電および放電に
伴なう伸縮により弁を開閉するよう構成してもよい。こ
こで圧電素子とは、圧電効果の顕著なものでおり、例え
ば、チタン酸バリウム磁器、ジルコン・チタン酸鉛（Ｐ
ＺＴ）もしくは、水晶等であってもよい。

制御手段Ｍ４とは、運転状態に対応する開弁時間を燃料
噴射弁Ｍ３に指令するものである。例えば、多気筒内燃
機関Ｍ１の負荷または回転速度に基づいて定まる燃料の
基本間を、冷却水温度あるいは過給圧力等に応じて補正
し、該補正量を供給するのに必要な開弁時間を指令する
よう構成できる。

補正手段Ｍ５とは、各気筒間の実燃料供給量を等しくす
る開弁量を燃料噴射弁Ｍ３に指令するものである。例え
ば、燃料噴射弁Ｍ３が圧電素子を利用している場合には
、該圧電素子の充電時間および放電時間を調整すること
により開弁量を変更するよう構成できる。上記開弁量は
、例えば、燃料噴射弁Ｍ３の構造等に起因する作動特性
を測定し、該測定結果に応じて予め定めてもよい。また
例えば、上記運転状態検出手段Ｍ２から得られる回転速
度もしくは駆動力の脈動に基づいて各気筒間の実燃料供
給ｍを判定し、該判定結果を用いたフィードバック制御
により開弁量を定めるよう構成してもよい。

上記制御手段Ｍ４と補正手段Ｍ５とは、例えば各々独立
したディスクリートな論理回路として実現できる。また
例えば、周知のＣＰＵを初めとし、ＲＯＭ、ＲＡＭおよ
びその他の周辺回路素子と共に論理演算回路として構成
され、予め定められた処理手順に従って上記両手段を実
現するものでおってもよい。

［作用］ 本発明の内燃機関の燃お１噴射制御装置は、第１図に例
示するように、運転状態検出手段Ｍ２の検出した多気筒
内燃機関Ｍ１の運転状態に応じて定まる燃料量に相当す
る開弁時間を制御手段Ｍ４が各気筒に対応して配設され
た燃料噴射弁Ｍ３に指令するに際し、補正手段Ｍ５は上
記各気筒間の実燃料供給量を等しくする開弁量を各燃料
噴射弁Ｍ３に指令するよう働く。

すなわち、各気筒間の実燃料供給量の相違を、制御手段
Ｍ４の指令する開弁時間を変えることなく、各燃料噴射
弁Ｍ３の開弁量の調整により、均一となるよう補正する
のである。

従って本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置は、各気筒
間の燃焼状態に相違を生じることなく、各気筒間の実燃
料供給量を等しくする補正をおこなうよう働く。以上の
ように本発明の各構成要素が作用することにより、本発
明の技術的課題が解決される。

［実施例］ 次に、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。本発明第１実施例のシステム構成を第２図に示
す。

４気筒デイーゼルエンジン１は、第１〜第４気筒２．３
，４．５を有し、各気筒２，３．４．５には、過給機６
から吸気マニホールド７を介して吸入空気が供給される また、上記各気筒２．３，４．５には、各気筒毎に燃料
噴射弁８．９．１０．１１が各々配設されている。各燃
料噴射弁８，９，１０．１１には、各々に対して設けら
れた燃料供給管１２，１３゜１４．１５を介して燃料蓄
圧管１６から高圧燃料が供給される。該燃料蓄圧管１６
内部に設けられた蓄圧室１７には、燃料リザーバタンク
１８から、燃料ポンプ１９と燃料供給ポンプ２０とによ
り燃料が圧送される。該燃料供給ポンプ２０の吐出圧は
、ポンプ駆動装置２１により調節される。また、各燃料
噴射弁８，９．１０．１１は、燃料返戻導管２２を介し
て、燃料リザーバタンク１Ｂに連通している。

４気筒デイーゼルエンジン１は検出器として、アクセル
ペダル２３の踏込尽を検出するアクセルセンサ２４、冷
却水温度を検出する水温センサ２５、吸気マニホールド
７内の過給圧を検出する過給圧センサ２６．蓄圧室１７
内の燃料圧を検出する燃料圧センサ２７．クランクシャ
フトに配設されて、燃料噴射を行なう気筒を検出する気
筒判別センサ２８およびクランクシャフトの回転速度を
検出する回転角セン４ノ２９を有する。

上記各センサの検出信号は電子制御装置（以下単にＥＣ
Ｕとよぶ）３０に入力され、該ＥＣＵ３Ｏは各駆動回路
３１，３２，３３．３４を介して燃１’３＋噴射弁８．
９，１０．１１を、また駆動回路３５を介してポンプ駆
動装置２１をｉ＋制御する。上記ＥＣＵ３Ｏと各駆動回
路３１，３２，３３，３４．３５は電源３６から電力の
供給を受けて作動する。

燃料噴射弁８，９，１０．１１の構造はいずれも同一の
ため、第１気筒２の燃料噴射弁８を例として説明する。

燃料噴射弁８は、第３図（Ａ）に示すように、燃料噴射
弁本体４０、ノズル４１および燃料噴射弁アクチュエー
タ４２から構成されている。

燃料噴射弁本体４０には、上部に燃料流入口４３が設け
られ、下部にスペーサ４４およびノズル４１がノズルホ
ルダ４５により固定され、該ノズル４１の先端部にはノ
ズル孔４６が形成されている。燃料噴射弁本体４０、ス
ペーサ４４およびノズル４１内部には、互いに直列に配
設された制御ロッド４７、加圧ピン４８およびニードル
４９がｌ習動自在に挿入されている。制御ロッド４７の
上部には燃料室５０が形成され、該燃料室５０は燃料流
入口４３を介して既述した燃料供給管１２（第２図参照
）から既述した蓄圧室１７（第２図参照）に連通してい
る。上記燃料室５０は、燃料通路５１を介してニードル
４９の円錐状をなす受圧面５２の周囲に形成されたニー
ドル加圧￥５３に連通ずると共にニードル４９の周囲に
形成された環状燃料通路５４を介してノズル孔４６に連
通する。燃料噴射弁本体４０内部には、上記加圧ピン４
８を下方に付勢する圧縮ばね５５が配設され、該圧縮ば
ね５５によりニードル４９は下方に押圧されている。制
御ロッド４７の中間部に設けられた円錐状の受圧面５６
の周囲には、制御ロッド加圧室５７が形成され、該制御
ロッド加圧室５７は、燃料噴射弁本体４０内部に形成さ
れたシリンダ５８に連通ずる。該シリンダ５８にはＯリ
ング５９を備えた油圧ピストン６０が摺動自在に嵌合し
ている。

上記油圧ピストン６０は、燃料噴射アクチュエータ４２
により駆動される。該燃料噴射弁アクチュエータ４２は
、ケーシング６１により上記燃料噴射弁本体４０に固定
され、該ケーシング６１と上記油圧ピストン６０との間
にピエゾ圧電素子６２を介装して構成されている。該ピ
エゾ圧電素子６２は、薄板状の圧電素子を多数枚積層し
て構成され、電圧が印加されると電歪効果により長手方
向に伸びる。また電圧の印加を停止するとピエゾ圧電素
子６２は直ちに縮む。該ピエゾ圧電素子６２には、上記
油圧ピストン６０が、該油圧ピストン６０と燃料噴射弁
本体４０との間に、介装された皿ばね６３の付勢により
押圧されている。上記油圧ピストン６０内部には、第３
図（Ｂ）に示すように、逆止弁６４を備えた燃料通路６
５が形成されている。第３図（Ａ＞に示す、上記ケーシ
ング６１とピエゾ圧電素子６２との間には、該ピエゾ圧
電素子６２を冷却するために、図示しない装置により燃
料が循環させられるように構成されている。また、上記
制御ロッド加圧室５７内の制御油としての燃料が漏洩し
た場合には、上記ケーシング６１内の燃料が、上述した
油圧ピストン６０内の燃料通路６５および逆止弁６４を
介して上記制御ロッド加圧室５７内に補給されるよう構
成されている。

以上のように構成された燃料噴射弁は８は、次のように
作動する。すなわち、ピエゾ圧電素子６２に電圧が印加
されていない場合は、制御ロッド加圧室５７内の燃料は
加圧されない。

したがって、ニードル４９には、燃料室５０内に圧送さ
れる燃料により制御ロッド４７の上面に作用する下向き
の力と、圧縮ばね５５による下向きの力と、該ニードル
４９の受圧面５２に作用する上向きの力が加わる。ここ
で、上記下向きの力の総和が上向きの力よりもわずかに
大きくなるように、制御ロッド４７の直径、圧縮ばね５
５の付勢力およびニードル４９の受圧面５２の面積か設
定されている。このため、ピエゾ圧電素子６２に電圧が
印加されていない場合は、ニードル４９に下向きの力が
作用するので、該ニードル４９がノズル孔４６を閉鎖し
て燃料噴射は行なわれない。

一方、上記ピエゾ圧電素子６２に電圧が印加された場合
は、該ピエゾ圧電素子６２の伸長により油圧ピストン６
０が左方に移動して制御ロッド加圧室５７内の燃料１よ
加圧される。

したがって、制御ロッド４７の受圧面５６に上向きの力
が作用して制御ロッド４７が上昇し、これに伴ってニー
ドル４９が上昇してノズル孔４６を開口するので、燃料
噴射が行なわれる。なお、ピエゾ圧電索子６２への電圧
の印加が中断されると該ピエゾ圧電素子６２は収縮し、
制御ロッド加圧室５７内の燃料は減圧される。このため
、制御ロッド４７とニードル４９とは直ちに下降して燃
料噴射は直ちに中断される。

次に、記述したＥＣＵ３Ｏの構成を第４図に基づいて説
明する。ＥＣＵ３Ｏは、ＣＰＵ３０ａ。

ＲＯＭ３０ｂ、ＲＡＭ３０ｃ等を中心に論理演算回路と
して構成され、コモンバス３０ｄを介して入出力ポート
３０ｅ、出力ポート３０ｆに接続されて外部との入出力
を行なう。

ＥＣＬＩ３０は、既述した各センサの検出信号のバッフ
ァ３０ｇ、３０ｈ、３０ｉ、３０ｊ、マルチプレクサ３
０におよびＡ／Ｄ変換器３０ｆｆ＋’２有する。また、
気筒判別信号と回転角信号との波形を整形する波形整形
回路３０ｎも備えている。これらの各検出信号は入出力
ポート３０ｅを介してＣＰＵ３０ａに入力される。

また、ＣＰＵ３０ａは出力ポート３０ｆを介して、各燃
料噴射弁８，９，１０．１１の駆動回路。

３１．３２，３３．３４とポンプ駆動装置２１の駆動回
路３５とへ制御信号を出力する。

なお、出力ポート３０ｆには、設定された所定時刻にＣ
ＰＵ３０ａに割込みを発生させる複数のコンベアレジス
タが配設されている。

上記各燃料噴射弁８．９，１０．１１の駆動回路３１．
３２，３３．３４は全て同一構成のため、駆動回路３１
を例として説明する。駆動回路３１は、第５図に示すよ
うに、電源３６から電力の供給を受けて、５００　［Ｖ
］相当の直流電圧を発生させる電源回路３１ａと、既述
した燃料噴射弁８の燃料噴射弁アクチュエータ４２のピ
エゾ圧電素子６２に直列接続されて電荷充電時間を制御
可能な充電回路３１ｂと、上記ピエゾ圧電素子６２に並
列接続されて電荷を放電させる放電回路３１Ｇとから構
成されている。上記充電回路３１ｂは、電荷充電の開始
および終了のスイッチング動作を行なうパワートランジ
スタ３１ｄと該パワートランジスタ３１ｄに直列接続さ
れた抵抗器３１ｅとから構成されている。また、上記放
電回路３１Ｃは、電荷放電開始のスイッチング動作を行
なうサイリスタ３１ｆと該サイリスタ３１ｆに直列接続
されたコイル３１（］とから構成されている。

上記構成の駆動回路３１は次のように作動する。

すなわち、ＥＣＵ３Ｏから上記パワートランジスタ３１
ｄのベース電極３１ｈに充電時間ｔに亘って制御信号が
出力されると該充電時間主に相当する電荷がピエゾ圧電
素子６２に充電される。ピエゾ圧電素子６２は、上記充
電された電荷量に応じて伸長するので、充電時間ｔを長
くする程、伸長量は増大する。既述したように、上記ピ
エゾ圧電素子６２の伸長量に応じて、燃料噴射弁８のニ
ードル４９の変位量が増大し、ノズル孔４６から噴射さ
れる燃料量も増加する。このように、ピエゾ圧電素子６
２の充電時間ｔを変化させることにより、燃料噴射弁８
の開弁量を調整できる。

したがって、燃料噴射開始時期において、所定ニードル
変位置（開弁ｍ）に相当する充電時間主に亘って、ＥＣ
Ｕ３Ｏからパワートランジスタ３１ｄに充電制御信号が
出力されると、燃料噴射弁８は所定開弁母だけ開き、燃
料噴射が開始される。

一方、ＥＣＵ３Ｏからサイリスタ３１ｆのゲート３１１
に放電制御信号が出力されると、ピエゾ圧電素子６２の
電荷が放電されて、該ピエゾ圧電素子６２は収縮するた
め、ニードル４９がノズル孔４６を閉鎖して、燃料噴射
弁８は燃料噴射を終了する。したがって、燃料噴射終了
時期において、ＥＣＵ３Ｏからサイリスタ３１ｆに放電
制御信号が出力されると、燃料噴射弁８は閉弁じ、燃料
噴射が終了する。

各燃料噴射弁８．９，１０．１１は、ピエゾ圧電素子の
電歪特性その他の機械的誤差等に起因して、燃料噴射量
特性が異なる。そこで、例えば第６図に実線と一点鎖線
で示すような燃料噴射間（ニードル変位量）特性を有す
る２種類の燃料噴射弁を使用して、同量の燃料噴射を行
なわせる場合には、以下のように制御する。すなわち、
ニードルが変位しやすい燃料噴射弁（実線で示す特性）
のピエゾ圧電素子の充電時間ｔａを短く設定し、一方、
ニードルが変位しにくい燃料噴射弁（一点鎖線で示す特
性）のピエゾ圧電素子の充電時間ｔｂを長く設定する。

このように設定した場合、燃料噴射開始時期における両
燃料噴射弁のニードル変位量は等しくなるので、燃料噴
射間を均一に調整することができる。このようにして、
燃料噴射特性の異なる燃料噴射弁を配設した複数の気筒
間の燃料噴射特性を補正することができる。

本発明に特徴的な、上述の気筒間燃料噴射量補正制御は
、第７図〜第１０図に示す各処理をＥＣＵ３Ｏが実行す
ることにより実現される。第７図は主制御処理を、第８
図は主制御処理中の燃斜噴射母算出処理の詳細を第９図
は主制御処理中の燃料噴射時期算出処理の詳細を、また
第１０図はピエゾ圧電素子の充電時間算出処理を各々示
すフローチャートであり、以下この順で説明する。

第７図に示す主制御処理は、一定のクランク角毎に繰り
返して実行される。ステップ１００では、回転角センサ
２９から回転速度Ｎｅを、アクセルセンサ２４からアク
セル操作量αを、過給圧センサ２６から過給圧Ｐを、水
温センサ２５から冷却水温度ＴＨＷを、燃料圧センサ２
７から燃料圧Ｂを各々検出する処理が行なわれる。続く
ステップ２００では、燃料噴射間を算出する処理が行わ
れ、次に、ステップ３００では燃料噴射時期を算出する
処理が行なわれる。続くステップ４００では燃料圧の制
御処理が行なわれる。すなわち、回転速度Ｎｅとアクセ
ル操作量αとに基づいて定まる基準燃料圧を冷却水温度
ＴＨＷと過給圧Ｐとに応じて補正して目標燃料圧ＢＯ＠
算出し、蓄圧至１７内の燃料圧Ｂが上記目標燃料圧ＢＯ
となるようにポンプ駆動装置２１を駆動し、燃料供給ポ
ンプ２０の吐出圧を調節する処理が行なわれる。その後
、−量水主制御処理を終了する。以後、本主制御処理は
所定クランク角毎に繰り返して実行される。

次に、上記主制御処理において実行される燃料噴射量算
出処理の詳細を第８図のフローチャートに基づいて説明
する。ステップ２１０ではアクセル操作量αに応じて基
本燃料噴射量τＯを算出する処理が行なわれる。ここで
、アクセル操作量αと基本燃料噴射量τＯとは、第１１
図に示すような関係を有する。ＥＣｔＪ３０は、予めＲ
ＯＭ３０ｂ内に第１１図に示すようなマツプを記憶して
おり、該マツプに基づいて基本燃料噴射量τＯを算出す
る。続くステップ２２０では、過給圧Ｐから過給補正係
数に１を算出する処理が行なわれる。第１２図に示すよ
うに、過給圧Ｐの上昇に伴い過給補正係数に１は増加す
る。ＥＣｔＪ３０は、予めＲＯＭ３０ｂ内に第１２図に
示すようなマツプを記憶しており、該マツプに基づいて
過給補正係数に１を算出する。次にステップ２３０に進
み、基本燃料噴射」τＯに上記過給補正係数に１を掛け
て実燃料噴射量τを算出する処理が行なわれる。続くス
テップ２４０では、冷却水温度ＴＨＷに応じて最大燃料
噴射量τｍａｘを算出する処理が行なわれる。白煙の発
生を防止可能な最大燃料噴射ｍτｍａｘは、第１３図に
示すように、冷却水温度ＴＨＷの上昇に伴い減少する。

ＥＣＵ３Ｏは予めＲＯＭ３０ｂ内に、第１３図に示すよ
うなマツプを記憶しており、該マツプに基づいて最大燃
料噴射量τｍａｘを算出する。次にステップ２５０に進
み、実燃料噴射用τが上記最大燃料噴射量τｍａ×を上
回るかが判定され、肯定判断された場合はステップ２６
０へ、一方、否定判断された場合は、本燃料噴射量算出
処理を終了して既述した主制御処理に移行する。実燃料
噴射■τが最大燃料噴射量τｍａｘを上回る場合に実行
されるステップ２６０では、最大燃料噴ＯＡ吊τｍａｘ
を実撚わｌ噴射量τに設定する処理を行なった後、本燃
料噴射量算出処理を終了して既述した主制御処理に移行
する。以後、本燃料噴射量算出処理は、既述した主制御
処理に伴い実行される。

次に、既述した主制御処理において実行される燃料噴射
時期算出処理の詳細を第９図のフローチャートに基づい
て説明する。ステップ３１０では、回転速度Ｎｅとアク
セル操作量αとに応じて、基本燃料噴射開始時期τａを
算出する処理が行なわれる。ＥＣｔＪ３０は第１４図に
示すような、回転速度Ｎｅとアクセル操作量αと基本燃
料噴射開始時期τａとの関係を規定したマツプをＲＯＭ
３０ｂ内に記憶しており、該マツプに基づいて基本燃料
噴射開始時期τａ８算出する。続くステップ３２０では
、冷却水温度ＴＨＷから水温補正係数に２を算出する処
理が行なわれる。水温補正係数に２は、第１５図に示す
ように冷却水温度ＴＨＷの上昇に伴い低下する。ＥＣＵ
３Ｏは、ＲＯＭ３０ｂ内に予め第１５図に示すようなマ
ツプを記憶しており、該マツプに基づいて水温補正係数
に２を算出する。次にステップ３３０に進み、過給圧Ｐ
から過給補正係数に３を算出する処理が行われる。

過給補正係数に３は、第１６図に示すように、過給圧Ｐ
の上昇に伴ない増加する。ＥＣＵ３ＯはＲＯＭ３０ｂ内
に第１６図に示すようなマツプを予め記憶しており、該
マツプに基づいて過給補正係数に３を算出する。続くス
テップ３４０では、基本燃料噴射開始時期τａに、上記
水温補正係数に２と過給補正係数に３とを加算して実燃
料噴射開始時期τｂ＠算出する処理が行なわれる。次に
ステップ３５０に進み、既述した燃料噴射子算出処理（
ステップ２００）で算出された実燃料噴射量τと、上記
実燃料噴射開始時期τｂとから実燃料噴射終了時期τＣ
を算出する処理が行われる。続くステップ３６０では、
実燃料噴射開始時期τｂと実燃料噴射終了時期τＣとを
出力ポート３０ｆの別々のコンベアレジスタにセットす
る処理が行なわれた後、既述した主制御処理に移行する
。以後、本燃料噴射時期算出処理は、主制御処理に伴っ
て実行される。

次に、各燃料噴射弁８．９，１０．１１のピエゾ圧電素
子の充電時間算出処理を第１０図のフローチャートに基
づいて説明する。本充電時間算出処理はクランク角１８
０　［”　ＯＡ］毎に、既述した主制御処理に割込んで
実行される。ステップ５００では、燃料噴射を行う気筒
に対応する燃料噴射弁のピエゾ圧電素子の充電時間ｔを
ＲＯＭ３０ｂから読み出す処理が行なわれる。この充電
時間ｔは、各燃料噴射弁間の燃料噴射量を等しくする値
として、各燃料噴射弁毎に予め測定により定められ、Ｒ
ＯＭ３０ｂ内に記憶されている。続くステップ５１０で
は、燃料噴射を行なう気筒に配設された燃料噴射弁の充
電時間ｔを出力ポート３０ｆのコンベアレジスタにセッ
トする処理が行なわれた後、本充電時間算出処理を終了
する。以後、本充電時間算出処理はクランク角１８０　
［”　ＣＡＩ毎に主制御処理に割込んで実行される。

上述したように算出された燃料噴射時期と充電時間とが
出力ポート３０ｆの各コンベアレジスタにセットされた
後、燃お１噴射を行なう気筒においては、実燃料噴射時
間開始時期τｂに至ると、充電時間主に亘ってピエゾ圧
電素子が充電されて燃料噴射弁のニードルが所定量だけ
変位し、開弁することにより、燃料噴射が開始される。

実燃料噴射量τだけ燃料が供給されると、実燃料噴射終
了時期τＣに至り、ピエゾ圧電素子が放電により収縮し
、ニードルがノズル孔を閉鎖して燃料噴射は終了する。

以後、第１〜第４の各気筒２，３，４゜５に配設された
各燃料噴射弁８，９，１０．１１に対して同様の制御が
繰り返して行なわれる。

なお、第１実施例において、４気筒デイーゼルエンジン
１が多気筒内燃機関Ｍ１に該当し、アクセルセンサ２４
と水温センサ２５と過給圧センサ２６と気筒判別センサ
２８と回転角センサ２９とＥＣＵ３Ｏおよび該ＥＣＵ３
Ｏにより実行される処理（ステップ１００）が運転状態
検出手段Ｍ２として機能し、燃料噴射弁８，９，１０．
１１が燃料噴射弁Ｍ３に該当する。また、ＥＣＵ３Ｏと
該ＥＣＵ３Ｏにより実行される処理（ステップ２００．
３００＞が制御手段Ｍ４として、（ステップ５００．５
１０＞が補正手段Ｍ５として各々別能する。

以上説明したように第１実施例は、各燃料噴射弁８，９
，１０．１１の燃料噴射量を等しくするニードル変位量
に相当するピエゾ圧電素子の充電時間ｔを予めＥＣＵ３
Ｏが記憶しており、各燃料噴射弁８．９，１０．１１に
よる燃料噴射が行なわれる場合には、各々に対応した充
電時間に亘ってピエゾ圧電素子が充電されることにより
燃料噴射弁が開弁じて燃料噴射を行なうよう構成されて
いる。このため、各気筒２，３．４．５に対する燃料噴
射間を、燃料噴射時間を変更することなくニードル変位
量の調整により均一に補正できる。

また、上記効果に伴ない、各気筒の燃料噴射状態がほぼ
同様の安定状態に制御できるため、４気筒ケイーゼルエ
ンジン１のトルク変動および騒音が減少すると共に、排
気特性が向上する。このことは、特にアイドル状態ある
いは低速回転時に有効である。

さらに、燃料噴射弁８，９．１０．１１がピエゾ圧電素
子により制御油圧を上昇させて開弁する構造となってい
るので、小型で消費電力の少ないアクチュエータによる
燃料噴射制御が可能となる。

また、駆動回路３１．３２．３３．３４は、パワートラ
ンジスタを用いた簡単な構成として同一電源電圧の供給
によりピエゾ圧電素子の充電時間を変更することが可能
となる。

ざらに、応答速度および精度の良好なピエゾ圧電素子に
より各燃料噴射弁間の燃料噴射量を補正するので、制御
精度が向上する。このため、燃料噴射量が少ない運転条
件においても微妙な補正が可能となるという利点も生じ
る。

なお、本第１実施例では、ピエゾ圧電素子の充電回路に
のみパワートランジスタを用いて充電時間の変更制御を
行なうよう構成した。しかし、例えばピエゾ圧電素子の
放電回路にもパワートランジスタを用いて放電時間の変
更制御も合わせて行なうように構成することもできる。

このように構成した場合には、各燃料噴射弁の開弁時の
補正のみならず、閉弁時の補正も可能となるので、噴射
特性変更の自由度が向上し制御精度がよりいっそう向上
するという利点も生じる。

次に、本発明第２実施例について説明する。第１実施例
と第２実施例との相違点は、第１実施例ではピエゾ圧電
素子の充電時間として各燃料噴射弁８．９，１０．１１
の各特性に基づいて予め定めた値を使用したのに対して
、第２実施例では上記充電時間の予め定められた値を、
各気筒毎の回転速度に応じてざらに補正する点である。

なお、システム構成および主制御処理等既述した第１実
施例と同一の部分は同一符号にて表記し、説明を省略す
る。

第２実施例において特徴的な充電時間算出処理を第１７
図のフローチャートに基づいて説明する。

本充電時間算出処理はクランク角１８０　［’　ＯＡ］
毎に、既述した主制御処理に割込んで実行される。

ステップ６００では、既述した第１実施例のステップ５
００と同様に、燃料噴射を行なう気筒に対応する燃料噴
射弁の基準充電時間１０をＲＯＭ３ｏｂから読み出す。

続くステップ６１０では、燃料噴射量がエンジン出力と
して反映された時の各気筒毎の回転速度Ｎｅｉを算出す
る処理が行なわれる。次にステップ６２０に進み、上記
各気筒毎の回転速度Ｎｅｉの平均値である平均回転速度
Ｎｅｍを締出する処理が行なわれる。なお、上記ステッ
プ６１０，６２０の代わりに、回転速度Ｎｅｉを気筒数
の整数倍である所定回数だけ検出して積算し、該積算値
を所定回数で除して平均回転速度Ｎｅｍを算出してもよ
い。次にステップ６３０に進み、現在の回転速度Ｎｅｉ
と上記平均回転速度Ｎｅｍとの回転速度差［）Ｎｅｉを
算出する処理が行なわれる。

ここで、各気筒に供給される燃料噴射量の差は、第１８
図に示すように、各気筒に対応した回転速度の脈動現象
となって表われる。したがって、その平均回転速度Ｎｅ
ｍに対して、各気筒に応じた回転速度Ｎｅｉは、正負の
符号を有する回転速度差［）Ｎｅｔを生じる。この平均
回転速度Ｎｅｍからの回転速度差［）Ｎｅｉが、ステッ
プ６３０で締出される。続くステップ６４０では、上記
回転速度差［）Ｎｅｉから充電時間福生値Δｔ＠算出す
る処理が行なわれる。ここで回転速度差［）Ｎｅｉと充
電時間補正値Δｔとは、第１９図（Ａ）または（Ｂ）に
示すように設定できる。すなわち、第１９図（Ａ）に示
すように、充電時間補正値Δｔを回転速度差ＤＮｅ＋に
比例した値としてもよく、また、第１９図（Ｂ）に示す
ように、充電時間補正値Δｔを回転速度差ＤＮｅｉか大
きくなるに従って大きな値としてもよい。ＥＣＵ３Ｏは
、第１９図（Ａ）または（Ｂ）に示すマツプを予めＲＯ
Ｍ３０ｂ内に記憶しており、該マツプに基づいて充電時
間補正値Δｔを算出する。次にステップ６５０に進み、
上記充電時間補正値Δｔを基準充電時間１０に加算して
実充電時間ｔ１を棹出する処理が行なわれる。続くステ
ップ６６０では、上記実充電時間ｔ１を出力ポート３０
ｆのコンベアレジスタにセットする処理が行なわれた後
、−量水充電時間算出処理を終了する。以後、本充電時
間算出処理は、クランク角１８０　［’　ＣＡ］毎に、
既述した主制御処理に割り込んで実行される。

なお第２実施側において、ＥＣＵ３Ｏと該ＥＣＵ３Ｏに
より実行される処理（ステップ６００．６４０．６５０
，６６０）が補正手段Ｍ５として機能する。

以上説明したように第２実施側は１．燃料噴射弁のピエ
ゾ圧電素子の充電時間を、平均回転速度Ｎｅｍと各気筒
に対応する回転速度Ｎｅ１との回転速度差［）Ｎｅｉに
応じて増減補正するよう構成されている。このように、
各気筒への実燃料噴射量の大小を反映する回転速度Ｎｅ
ｉの脈動を検出しているため、実燃料噴射量に応じて各
燃料噴射弁８．９，１０．１１の充電時間、すなわら燃
わｌ噴射量をフィールドバック制御できるので、気筒間
に亘る燃料噴射量補正の制御制度が向上する。

また、既述した第１実施例と同様の効果も奏する。

次に本発明第３実施例について説明する。第３実施例の
特徴は、燃料噴射時間中に、燃料噴射弁のニードル変位
量を変化させて、いわゆる噴射率制御を行なうことであ
る。

システム構成等は既述した第１実施例と同様のため、同
一符号を使用して説明を省略する。

第３実施例における噴射率制御の様子の一例を、第２０
図のタイミングチャートに従って説明する。

ここでは、本噴射率制御が、第１気筒２の燃料噴射弁８
に対して行なわれる場合を一例として説明する。実燃料
噴射開始時期に該当する時刻Ｔ１１から、ＥＣＵ３Ｏよ
り駆動回路３１に対して充電制御信号が、第１充電時間
１’−ａに亘って出力される。このため、同時刻Ｔ１１
からピエゾ圧電素子端子間電圧が上昇し始めて、燃料噴
射弁８のニードル４９が変位を開始し、第１充電時間Ｔ
ａ経過語の時刻ＴＩ２において、該第１充電時間Ｔａに
相当するだけ変位する。このため、上記時刻Ｔ１１から
燃料噴射が開始され、時刻Ｔ１２に至るまで、単位時間
当りの燃料噴ｆＪＪｆｆｉが増加する。時刻Ｔ１２にお
いて、充電制御信号が中断されるので、ピエゾ圧電素子
端子間電圧は第１所定電圧となり、ニードル変位量も第
１所定母となり、単位時間当りの燃料噴射量も第１所定
値を保ったまま、燃料噴射が継続される。

次に、時刻Ｔ１３から、ＥＣＵ３Ｏより駆動回路３１に
対して、再び充電制御信号が、第２充電時間Ｔｂに亘っ
て出力される。このため、同時刻Ｔ１３からピエゾ圧電
素子端子間電圧が再び上昇を開始し、ニードル４９の変
位量も対応して増加する。このため、単位時間当りの燃
料噴射量は、再び増大する。上記時刻Ｔ１３から第２充
電時間Ｔｂ経過後の時刻Ｔ１４において、充電制御信号
が再び中断されるので、ピエゾ圧電素子端子間電圧は第
２所定電圧（５００［Ｖ］　）となり、ニードル変位量
も第２所定母となり、単位時間当りの燃料噴射量は上記
第１所定値より増加した第２所定値を保ったまま、燃料
噴射が続行される。

やがて、時刻Ｔ１５において、ＥＣＵ３Ｏより駆動回路
３１に対して、放電制御信号が出力される。

このため、同時刻Ｔ１５からピエゾ圧電素子端子間電圧
が下降し、二′−ドル４９の変位量も減少する。このた
め、単位時間当りの燃料噴射量も減少し、上記時刻Ｔ１
５から時間ｔｃ経過後であって実燃料噴射終了時期に該
当する時刻Ｔ１６において、ピエゾ圧電素子端子間電圧
は初期電圧（−２００　［Ｖ］　’）となり、ニードル
変位量もＯとなって、燃料噴射は終了する。なお、上記
のような噴射率制御は、例えば、既述した第１実施例の
第１０図に示す充電時間算出処理のステップ５００にお
いて、第１１．第２両充電時間を読み込み、ステップ５
１０にて両充電時間を順次出力することにより実現され
る。

したがって第３実施例においては同一の燃料噴射弁８の
燃料噴射時間中にニードルリフト量の変更により、単位
時間当りの燃料噴射量を変更する、いわゆる噴射率制御
が可能となる。

また、第１充電時間７−ａに対応する初期噴射時の噴射
間を少なく設定し、第２充電時間Ｔｂに対応する後期噴
射時の噴射量を多く設定している。

このため、急激な燃焼を回避して安定した燃焼が可能と
なるので、トルク変動および騒音を低下させると共に、
排気特性を向上させることができる。

ざらに、上記第１充電時間’ｌａと第２充電時間Ｔｂと
の時間配分を変更制御して、最適燃焼状態を実現するこ
とも可能となる。このことは、アイドル状態あるいは低
速回転状態において、急激な燃焼を防止できるので、排
気特性の向上と騒音低減の効果が顕著となり、一方、高
速回転状態においては、高い出力を１ｑることが可能と
なる。

また、ピエゾ圧電素子を用いた簡単な構成の燃料噴射弁
を噴射率制御することにより、従来から行なわれている
。パイロット噴射と主噴射との組み合わせ燃焼制御と同
様の各効果が得られるという利点も生じる。

なお、本第３実施例では第１充電時間Ｔａと第２充実時
間Ｔｂとの組み合わせによる２段階の噴射率制御を行な
うよう構成したが、例えば、充電時間と放電時間とを組
み合わせた、ざらに多段階の噴射率制御を行なうよう構
成することもできるこのように構成した場合は、燃焼制
御の制御精度をより一層向上させることができる。

以上本発明のいつくかの実施例について説明したが、本
発明はこのような実施例に何等限定されるものではなく
、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態
様で実施し得ることは勿論である。

及団例四呈 以上詳記したように本発明の内燃機関の燃料噴射制御装
置は、運転状態検出手段の検出した多気筒内燃機関の運
転状態に応じた燃料量に相当する開弁時間を制御手段が
各燃料噴射弁に指令するに際し、各気筒の実燃料供給量
を等しくする開弁量を補正手段が各燃料噴射弁に指令す
るよう構成されている。このため、各気筒の燃焼状態を
好適な状態に維持しながら、各気筒間の実燃料供給量を
等しくする補正を行なうことができるという優れた効果
を秦する。

また、上記効果に伴ない、多気筒内燃機関の出力変動が
低下すると共に、排気特性が向上し、燃焼に伴なう騒音
も低下する。

ざらに、燃料噴射弁の開弁ωの調整による補正、すなわ
ら、燃料噴射弁の噴射特性の変更による補正が可能とな
る。このことは、総噴射量が少ない場合における各燃料
噴射弁の微小な噴射ｍ差の補正に対して、特に有効であ
る。

なお、開弁量を燃料噴射弁の特性に応じて予め定めるよ
う構成した場合は、簡単な構成による気筒間補正が可能
となる。

また、開弁量を運転状態検出手段の検出結果から得られ
る各気筒毎の実燃料供給量に応じて定めるよう構成した
場合は、気筒間補正の制御精度が向上するという利点も
生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の内容を概念的に例示した基本的構成図
、第２図は本発明第１実施例のシステム構成図、第３図
（Ａ＞、（Ｂ）は同じくその燃料噴射弁の断面図、第４
図は同じくその電子制御装置の構成を説明するためのブ
ロック図、第５図は同じくその燃料噴射弁駆動回路の構
成を示すブロック図、第６図は同じくその充電時間とニ
ードル変位量との関係を示すグラフ、第７図〜第１０図
は同じくその制御を示すフローチャート、第１１図〜第
１６図は同じくそのマツプを示すグラフ、第１７図は本
発明第２実施例の制御を示すフローヤード、第１８図は
同じくその回転速度差を示す説明図、第１９図（Ａ’）
、　　（Ｂ）は同じくそのマツプを示すグラフ、第２０
図は本発明第３実施例の制御の様子を示すタイミングヂ
ャートでおる。 Ｍｌ・・・多気筒内燃機関 Ｍ２・・・運転状態検出手段 Ｍ３・・・燃料噴射弁 Ｍ４・・・制御手段 Ｍ５・・・補正手段 １・・・４気筒デイーピルエンジン ８．９．１０．１１・・・燃料噴射弁 ２４・・・アクセルセンサ ２５・・・水温センサ ２６・・・過給圧センサ ２８・・・気筒判別センナ ２つ・・・回転角センサ ３０・・・電子制御装置（ＥＣＵ） ３０　ａ−ＣＰ　Ｌｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　多気筒内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出
   手段と、 上記多気筒内燃機関の各気筒に対応して配設され、圧送
   される燃料を弁の開閉により上記多気筒内燃機関に供給
   する燃料噴射弁と、 上記検出された運転状態に応じて定まる燃料量に相当す
   る開弁時間を上記燃料噴射弁に指令する制御手段と、 を具備した内燃機関の燃料噴射制御装置において、 さらに、上記多気筒内燃機関の各気筒間の実燃料供給量
   を等しくする開弁量を上記燃料噴射弁に指令する補正手
   段を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装
   置。 ２　上記補正手段の指令する開弁量が、上記燃料噴射弁
   の特性に応じて予め定められている特許請求範囲第１項
   に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。 ３　上記補正手段の指令する開弁量が、上記運転状態の
   検出結果から得られる各気筒毎の実燃料供給量に応じて
   定められる特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の燃
   料噴射制御装置。