JPS6256342B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃エンジンにその回転に同期して燃
料を間欠的に噴射供給する電子式の燃料噴射装置
における噴射量制御方法に関し、特に基本噴射量
をあらわす電気信号（時間幅）の大きさの上下限
を制限する方法に係る。

公知の電子制御式燃料噴射装置でも噴射量に対
応する電磁式噴射弁を開弁させる電気パルスの時
間幅の許容範囲を決定する上限値下限値を設定し
演算によつて求めた電気パルスの時間幅の大きさ
（つまり計算値）がこの上限または下限値を越え
た場合、上限または下限値に制限しているが前記
上下限値は運転条件によらず一定にしている。下
限値について見ると、回転速度1200rpm以下の低
回転時はエンジンへの外部負荷の変化に伴つて回
転速度Ｎが大きく変動することがあり、この回転
変動によつて、負荷としての吸入空気量Ｑを回転
速度Ｎで除算（Ｑ／Ｎ）して求められる電気パル
ス時間幅の変動が大きく燃焼がみだれて運転性を
そこなうため下限値を大きくして演算で求まる電
気パルス時間幅の変動を吸収したいが、1500rpm
以上では減速時には電気パルス時間幅は小さくて
良いにもかかわらずこれを下限値で制限すると、
空燃比が濃くなりCO、HCの有害エミツシヨンが
増大するのでできるだけ下限値を小さく押えた
い。下限値を運転パラメータによらず一定とした
場合上記２つの要求は同時に満足する解を求める
ことはできない。一方上限値について見ると、電
気パルスが上限値付近となるとエンジン全負荷時
は吸気の脈動によりエンジン負荷検出に用いられ
る吸入空気流量検出器はあたかもより多くの空気
が流れているかのごとく信号を出し、その結果演
算で求まる電気パルス時間幅は大きめとなり空燃
比を濃い側にずらせる。そしてこのずれ幅は吸気
脈動の周波数によつて変わり、この周波数は回転
速度に比例して変化するため、回転速度によつて
は全開時最も高いトルクを与える空燃比からはず
れてしまう不具合がある。

一方、燃料噴射弁の燃料噴射時間は、一般的
に、エンジンの回転速度および負荷によつて基本
燃料噴射時間を計算し、この計算値をエンジンの
始動、水温等の検出値に応じて補正して最終の燃
料噴射量を決定するようになつており、エンジン
の始動時、低温時等には、基本燃料噴射時間を大
幅に増大補正して、最終燃料噴射時間を基本燃料
噴射時間の数倍以上にも増大させる必要がある。
このような場合において、上限値または下限値を
最終燃料噴射時間に作用させようとすると、上限
値を十分に大きく下限値を十分に小さく設定する
必要があり、その結果基本噴射量は実質的に制限
されなくなつてしまう。

本発明は上記不具合に鑑みてなされもので、燃
料噴射時間の許容範囲を決定する制限値をエンジ
ンの回転速度と負荷によつて演算される基本燃料
噴射時間に作用させることによつて、基本燃料噴
射時間を大幅に増大補正する場合でも有効に燃料
噴射時間の制限を行うことができるようにするこ
とを目的とする。

また、本発明は、制限値としての上限値をエン
ジン回転速度に応じて設定することにより、全負
荷時の吸気脈動による燃料噴射量の変動の大きさ
に最も大きな影響を与える回転速度を反映させて
全負荷時の空燃比のずれを抑えることも目的とす
る。

更に、本発明は、制限値としての下限値をエン
ジン負荷に応じて設定することにより、エンジン
負荷を有効に反映させて、様々な負荷状態での空
燃比のずれを抑えることも目的とする。

本発明の実施例を詳述する前に、本発明の概要
を述べる。まず、下限値について述べる。噴射弁
を作動させる電気パルスの基本時間幅（以下噴射
パルス幅tpと呼ぶ）とエンジン負荷の一例たる吸
入空気流量の関係は発明者の研究によれば空気過
剰率λが一定の条件では第１図のごときであり、
パルス幅ｔ_pはスロツトル全閉時の値より小さく
なることはない筈である。しかし、このスロツト
ル全閉時のパルス幅は、負荷を示す吸入空気量に
よつて変化する。従つてスロツトル全閉時の特性
に従つて、図中折線で記載のごとき特性を下限値
（tp）min.に与えれば1200rpm以下の低回転時に
は大きく1500rpm以上では小さくなつて要求に合
致できる。即ち、1500rpmでの下限値（ｔ_p）
minは、1200rpm以下での下限値（ｔ_p）minより
小さく設定されるため、エンジン減速（スロツト
ル全閉）が1500rpm程度またはそれ以上で生じた
時には、1200rpm以下での比較的大きな下限値
（ｔ_p）minで制限されることがなく、燃料が必要
以上に多くて空燃比が濃すぎるということがなく
なる。

他方、上限値（tp）max.について述べる。全
負荷（WOT）時に最大トルクを与える噴射パル
ス幅tpは発明者の研究によれば機関の吸気効率に
ほぼ比例しており、回転速度に対して第２図の曲
線のごとき関係となる。機関の排気量、気筒数等
の諸元が変われば上記特性は変わるのは勿論であ
つて一例に過ぎないが諸元が同じであれば前記噴
射パルス軸と回転速度には第２図のごとき一定の
関係がある。したがつて、図中階段線のごとく回
転速度に対して噴射パルス幅の上限値（tp）
max.を決めてやれば回転速度に応じた周波数で
生ずる吸気脈動によつてたとえ演算による噴射パ
ルス幅tpが大きくなつても（tp）max.以上にな
ることはないから使用全回転域において全負荷時
最大トルクを発生する最適な空燃比を与えること
ができる。

本発明はアナログ電子回路またはデジタル回路
をもちいて実現できるのは勿論であるが最近の飛
躍的な発展とコストダウンにより内燃機関制御に
使用され始めているマイクロコンピユータを使つ
た場合の実施例について説明する。第３図に示す
その実施例は６気筒エンジンの構成を示しており
１はエンジン本体、１５は空気清浄器、１６はス
ロツトル弁、１７はアクセルペダル、２はエンジ
ンの負荷として吸入空気流量を検出する公知の空
気量センサで空気流量に応じてその開度が変化す
る堰止板３を有しその開度変化をポテンシヨメー
タ４で電気量に変換してマイクロコンピユータ５
にその信号を送る。６は回転センサでエンジンの
クランク軸の1/2の速度で回転する磁性体６１，
６２，６３を内蔵している。磁性体６１，６２に
は１つの歯が磁性体６３には等間隔で12個の歯が
設けてありそれぞれに設けた電磁ピツクアツプ６
４，６５，６６から歯が通過した時に生じる誘導
起電力を検出してマイクロコンピユータ５に信号
を送る。

燃料タンク７の燃料は燃料ポンプ８によつて分
配器９に加圧供給される。分配器から燃料は各気
筒の吸気管位置に取り付けた噴射弁（インジエク
タ）１０に送られ、マイクロコンピユータからの
電気信号によりインジエクタ１０に内蔵したソレ
ノイド１１を励磁してニードル弁１２をリフトし
燃料を噴射供給する。ここで１３は加圧燃料の圧
力を一定に保つ圧力調整器、１４はインジエクタ
の作動安定のために役立つ電気抵抗である。

第４図は上記マイクロコンピユータ５を詳細に
説明するためのブロツク図で図において５００は
燃料噴射量を割り込み演算するマイクロブロセツ
サユニツトでクロツク信号発生回路も含むもので
ある。５０１は回転センサ６の電磁ピツクアツプ
６４，６５，６６から得る回転角信号に基いてマ
イクロプロセツサユニツト５００に燃料噴射量の
演算の割り込み処理を指令する割込指令ユニツト
でコモンバス５１０を通じてマイクロプロセツサ
ユニツト５００に情報伝達する。また割込指令ユ
ニツト５０１は後述のユニツト５０６の作動開始
時期を制御するタイミング信号をも出力する。５
０２は同様に回転センサ６の回転角信号が入力
し、マイクロプロセツサユニツト５００からの所
定周波数のクロツク信号によつて所定回転角の周
期をカウントしエンジン回転速度を算出する回転
速度用カウンタユニツトである。５０７はスター
タスイツチ２０からの信号さらに図示しないその
他の運転状態検出器からの各信号をマイクロプロ
セツサユニツト５００からの制御信号によりマイ
クロプロセツサユニツト５００にそれぞれ順次読
み込ませるデジタル信号処理ユニツトである。５
０３はアナログマルチプレクサを含むＡ−Ｄ変換
処理ユニツトで空気量センサ２、また図示しない
水温センサ１８、吸気温センサ１９からの各信号
をＡ−Ｄ変換して順次マイクロプロセツサユニツ
ト５００に読み込ませる機能を持つ。これら各ユ
ニツト５０１，５０２，５０３の出力情報はコモ
ンバス５１０を通してマイクロプロセツサユニツ
ト５００に伝達される。５０４はマイクロプロセ
ツサユニツト５００の制御プログラムを格納する
と共に各ユニツト５０１，５０２，５０３からの
出力情報を記憶する機能を有するメモリユニツト
でマイクロプロセツサユニツト５００との間の情
報伝達はコモンバス５１０を通して行なう。５０
５はレジスタを含む燃料噴射時間制御用カウンタ
ユニツトで同一機能の２個のダウンカウンタより
なりそれぞれマイクロプロセツサユニツト５００
で計算した燃料噴射弁１０の開弁時間すなわち燃
料噴射量を表わすデジタル信号を燃料噴射弁１０
の開弁時間を与えるパルス時間幅のパルス信号に
変換する。５０６はこのカウンタユニツト５０５
からのパルス信号を増幅し燃料噴射弁に供給する
電力増幅器でカウンタユニツト５０５に対応して
２個設けてある。回転センサ６の電磁ピツクアツ
プ６４の出力を整形した波形は第５図Ａに示すご
とくエンジンクランク軸の２回転につき１回だけ
クランク角にして０゜から角度θだけ手前の位置
で信号を出力する。電磁ピツクアツプ６５の出力
を整形した波形は第５図Ｂに示すごとく(A)に対し
てクランク角で360゜遅れてクランク軸の２回転
につき１回だけ同様の信号を出力する。電磁ピツ
クアツプ６６の出力を整形した波形は第５図Ｃに
示すごとくクランク軸１回転につき気筒数に等し
い個数の角度信号を等間隔につまり本実施例のよ
うに６気筒のときはクランク角０゜から60゜ごと
に６個の角度信号を出力する構成となつている。

割込み指令回路５０１は前記信号Ｃを６分周し
第５図Ｄに示すごとく信号Ａ，Ｂが出力してから
６番目のＣ信号に同期して360゜ごとに燃料噴射
量の演算の割込指令信号Ｄを出力する。

第６図はマイクロプロセツサユニツト５００の
概略フローチヤートを示すものでこのフローチヤ
ートに基きマイクロプロセツサユニツト５００の
機能を説明する。エンジンを始動すると第１ステ
ツプ1001のスタートでメインルーチンの演算が開
始する。第２ステツプ1002において、デジタル信
号処理ユニツト５０７からのスタータ信号および
Ａ−Ｄ変換処理ユニツト５０３からのエンジン水
温、吸気温に応じたデジタル値を読み込むと同時
にこのデジタル値に応じた燃料噴射量の補正比を
計算しメモリユニツト５０４に格納する。通常は
このメインルーチンの処理をくり返し実行する。

割込み指令ユニツト５０１より第５図Ｅに示す
割込み指令信号が入力すると、マイクロプロセツ
サユニツト５００はメインルーチンの処理中であ
つても直ちにその処理を中断しステツプ1100の割
込み処理ルーチンに移る。この場合ステツプ1101
からステツプ1102に進み回転速度カウンタユニツ
ト５０２からエンジン回転速度を表わす情報
（Ｎ）を取り込む。

次にステツプ1103にてＡ−Ｄ変換処理ユニツト
５０３から得た吸入空気量を表わす情報Ｑを取り
込み、ステツプ1104でKQ／Ｎなる演算により基
本時間幅tpを求める。ここでＫは任意の定数であ
る。（tp）max.は回転速度情報（Ｎ）を細かく分
割し各分割領域に対応して（tp）max.を例えば
第２図の様にマツプを作りあらかじめメモリユニ
ツトに格納しておきステツプ1105では取り込んだ
Ｎに対応する（tp）max.をマツプから読み取
る。次の1106〜1110までのステツプは（tp）min.
を決めるためのフローチヤートで第１図から明ら
かなように、吸入空気流量情報Ｑが27m³／hr以上
の時は（tp）min＝2.15ｍｓに、Ｑが17m³／hr以
下の時は（tp）min＝2.65ｍｓに、Ｑが17〜27
m³／hrの間にある時は（tp）min＝2.65−0.05＊
（Ｑ−17）なる演算により求める。

次にステツプ1111で時間幅tpが（tp）min.より
小さいか否かを判別し小さい時はステツプ1112に
行きtpを（tp）minに制限する。ステツプ1113で
はtpが（tp）max.より大きいか判別し大きい時
はtpを（tp）max.に制限する。

次にステツプ1115でメインルーチンで求めた基
本燃料噴射量の補正比をメモリユニツト５０４か
ら読み出しtpの補正計算をおこなう。即ち、公知
のように、基本噴射時間幅tpをスタータ作動中、
エンジン水温が低い時には大幅に増大補正する。
次にステツプ1116にて補正計算した最終的な燃料
噴射量の時間幅データを燃料噴射時間制御用のカ
ウンタユニツト５０５のレジスタにセツトする。
次にステツプ1117に進み、メインルーチンに復帰
する。メインルーチンに復帰する際は割込み処理
で中断したときの処理ステツプに戻る。

マイクロプロセツサユニツト５００の概略の機
能は以上の通りである。

カウンタユニツト５０５は第７図のごとくマイ
クロプロセツサユニツト５００からの燃料噴射量
を表わすデータが入力する１個のレジスタ５０５
１と、上述のごとく燃料噴射弁１０の２つのグル
ープ＃１，＃２に対応して設け、レジスター５０
５１に一時保持したデータつまり燃料噴射量を表
わすデジタル信号が入力する２個のダウンカウン
タ５０５２，５０５３とこれら両ダウンカウンタ
５０５２，５０５３に接続し燃料噴射開始時点か
ら、燃料噴射終了時点までの期間噴射パルス信号
を出力する２個のフリツプフロツプ５０５４，５
０５５とからなる。噴射弁１０の第１のグループ
＃１の噴射時間をカウントするダウンカウンタ５
０５２の作動開始点は前記割込み指令ユニツト５
０１で形成する第５図Ｅに示すごとく、噴射量の
演算の割込み指令をおこなう信号Ｄよりクランク
角で60゜だけ位相がずれかつクランク軸２回転に
１個だけ出力するＥ信号が入力した時点である。
またダウンカウンタ５０５２にはＥ信号が入力す
る直前にレジスタ５０５１から燃料噴射量を表わ
すデジタル信号が入力する。ダウンカウンタ５０
５２は角度信号Ｅが入力した時点よりこのデジタ
ル信号をダウンカウントし燃料噴射時間を求め
る。フリツプフロツプ５０５４はダウンカウンタ
５０５２がダウンカウントを開始してからつまり
Ｅ信号が入力してからダウンカウントを終了した
とき出力する信号が入力するまでの期間第３図の
Ｇに示すごとく噴射パルス信号Ｇを出力する。こ
のパルス信号Ｇは電力増幅器５０６の一方の増幅
器５０６１で増幅された後噴射弁１０の第１のグ
ループ＃１に供給されクランク軸２回転に１回噴
射供給をおこなう。

噴射弁の他のグループ＃２についても割込み指
令ユニツト５０１で形成する第３図Ｆで示す角度
信号が入力した時点すなわちＥ信号とはクランク
角度で360゜位相がずれてダウンカウンタ５０５
３を作動し、フリツプフロツプ５０５５、電力増
幅器５０６２は＃１の場合と同様に作動して＃１
とは360゜ずれてクランク軸２回転に１回＃２グ
ループの噴射弁より燃料を噴射供給する。

なお、上記実施例では各気筒にそれぞれ１個づ
つ噴射弁を取付けた加圧噴射装置に適用したもの
を示したが１個の噴射弁が２個以上の複数の気筒
に燃料を供給する形式のものでも良いことは勿論
である。

以上述べた様に本発明は、間欠的に燃料を噴射
する燃料噴射装置の噴射量制御方法において、回
転速度と負荷によつて決定される基本噴射量のみ
制限値を作用するようにしている。したがつて、
始動時、低温時等に最終的な燃料噴射量を大幅に
増大する必要がある場合でも、これに相応して制
限値も変更するという必要性がなく、基本燃料噴
射量を有効に制限しつつ、始動時、低温時等には
必要に応じた燃料量の大幅な増大を達成できる。

また、基本燃料噴射量の制限値としての下限値
または上限値をそれぞれ負荷または回転速度によ
つて最適に変化させることを特徴としており、下
限値を用いた場合には、例えば減速時に有害な排
気成分の排出を防ぐと同時に低回転時のエンジン
の安定性を充分確保することができ、また、上限
値を用いた場合には全負荷時にはすべての回転領
域で最大トルクを与える空燃比で運転できるとい
うすぐれた効果を期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明するために用いる吸入空
気流量と噴射パルス幅（tp）の関係を表わす特性
図、第２図は本発明を説明するために用いる回転
速度と全負荷時の噴射パルス幅（tp）の関係を表
わす特性図、第３図は本発明の一実施例の構成
図、第４図は第３図に示すマイクロコンピユータ
のブロツク図、第５図は第４図各部の模式的出力
波形図、第６図は第４図に示すマイクロプロセツ
サユニツトの概略フローチヤート、第７図は第４
図に示すカウンタユニツトのブロツク図である。 ２……空気量センサ、５……マイクロコンピユ
ータ、６……回転センサ、１０……噴射弁（イン
ジエクタ）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンの回転速度および負荷を検出し、こ
   れら回転速度および負荷の検出値に応じてエンジ
   ンへの基本燃料噴射時間を計算し、更にエンジン
   の水温等の検出値に応じてこの基本燃料噴射時間
   の計算値を補正し、この補正された燃料噴射時間
   に応じてエンジンヘ燃料を噴射供給するようにし
   た燃料噴射量制御方法において、前記基本燃料噴
   射時間の計算値の許容範囲を制限する上限値を前
   記回転速度の検出値に応じて設定し、前記基本燃
   料噴射時間の計算値が前記上限値の範囲外になる
   と前記基本燃料噴射時間の計算値として前記上限
   値を用いることを特徴とする燃料噴射量制御方
   法。 ２ エンジンの回転速度および負荷を検出し、こ
   れら回転速度および負荷の検出値に応じてエンジ
   ンへの基本燃料噴射時間を計算し、更にエンジン
   の水温等の検出値に応じてこの基本燃料噴射時間
   の計算値を補正し、この補正された燃料噴射時間
   に応じてエンジンへ燃料を噴射供給するようにし
   た燃料噴射量制御方法において、前記基本燃料噴
   射時間の計算値の許容範囲を制限する下限値を前
   記負荷の検出値に応じて設定し、前記基本燃料噴
   射時間の計算値が前記下限値の範囲外になると前
   記基本燃料噴射時間の計算値として前記下限値を
   用いることを特徴とする燃料噴射量制御方法。 ３ エンジンの回転速度および負荷を検出し、こ
   れら回転速度および負荷の検出値に応じてエンジ
   ンへの基本燃料噴射時間を計算し、更にエンジン
   の水温等の検出値に応じてこの基本燃料噴射時間
   の計算値を補正し、この補正された燃料噴射時間
   に応じてエンジンへ燃料を噴射供給するようにし
   た燃料噴射量制御方法において、前記基本燃料噴
   射時間の計算値の許容範囲を制限する上限値を前
   記回転速度の検出値に応じて設定すると共にその
   下限値を前記負荷の検出値に応じて設定し、前記
   基本燃料噴射時間の計算値が前記上限値の範囲外
   になると前記基本燃料噴射時間の計算値として前
   記上限値を用い、前記基本燃料噴射時間の計算値
   が上記下限値の範囲外になると前記基本燃料噴射
   時間の計算値として前記下限値を用いることを特
   徴とする燃料噴射量制御方法。