JPS627946A - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

〔従来の技術〕

燃料噴射内燃機関において燃料噴射量を負荷の代表値で
ある吸入空気量と回転数との比によって演算するものが
ある。この場合、吸入空気量はエアフローメータによっ
て検知するが加速時にオーバシュートによって実際にエ
ンジンが要求するより多めの吸入空気量を検知すること
がある。即ち、加速時にはエアフローメータはエンジン
に導入すべき吸入空気量に加えてその下流から燃焼室ま
でのボリューム分を充填するのに必要な空気量まで検知
することになる。そのため、エアフローメータが検知す
る吸入空気量は実際にエンジンが要求する燃料量より多
くなる。エアフローメータが測定する吸入空気量がエン
ジンが要求する吸入空気量より多くなる現象は吸気脈動
によっても生ずる。

エアフローメータが８１測する吸入空気量がエンジンが
要求する吸入空気量より多くなると、必要以上の量の燃
料が噴射されることになり混合気が過濃になり、燃料消
費率を悪化させたり、運転性が不良になる問題がある。

　そこで、吸入空気量又は吸入空気量一回転数比の最大
値を設定し、この最大値を実測値が超えた場合はこの最
大値によって燃料噴射量を演算することにより燃料噴射
量が過大にならないようにガードをかけることが提案さ
れている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来における吸入空気量のガードは機関が全負荷運転に
おける吸入空気量に対してかけられていた。即ち、最大
吸入空気量をエンジンの各回転数に応して設定し、実測
値がこの最大値を超えると、この最大値によって燃料噴
射量が演算されていた。

これは、吸入空気量の測定値のオーハシ、−１や脈動は
全負荷運転時に主として起こる問題と考えたからである
。ところが、吸入空気量の計測値のオーバシュートや脈
動は部分負荷時においても発生することがある。部分負
荷時の吸入空気量の測定値のオーバシュートや脈動は吸
気管のボリュームが大きい機械式過給機及びこれに伴う
インタクーラを備えたものでは特に発生しやすい。部分
負荷でのオーバシュートが発生ずる場合、従来のように
全負荷状態でのエンジン回転数に応じてかけられたガー
ドでは有効なガード機能が得られず、燃料噴射量が依然
として過大となる問題点があった。

この発明はこのような従来技術の問題点を解決するため
になされたものであり、部分負荷運転時にも有効なガー
ド効果が得られるようにすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図において、この発明の内燃機関の燃料量対制御装
置は内燃機関１に導入される吸入空気量を検知量る吸入
空気量検知手段２と、吸入空気量の制御のためのスロッ
トル弁１ａの開度を検知するスロットル弁開度検知手段
３と、内燃機関の部分負荷状態を検知する部分負荷状態
検知手段４と、部分負荷状態における吸入空気量又は吸
入空気量に基づく燃料噴射量計算因子の最大値をスロッ
トル弁１ａの開度に応じて演算する最大値演算手段５と
、吸入空気量検知手段２により検知される吸入空気量又
は燃料噴射量計算因子を上記最大値と比較する比較手段
６と、比較手段６からの信号によって吸入空気量検知手
段又は最大値演算手段に切替え的に接続される燃料噴射
量演算手段７と、この演算された量の燃料噴射を実行す
るインジェクタ手段８とより成る。

〔作　用〕

部分負荷運転時は検知手段４により検知され、この部分
負荷時スロットル弁開度検知手段３により検知されるス
ロットル弁１ａの開度に応じて吸大空気量の最大値が演
算される。比較手段６は吸入空気量検知手段２により検
知される吸入空気量の実測値をこの最大値演算手段で設
定される最大値と比較し、最大値を超えでいるときはこ
の最大値により燃料噴射量演算手段７は燃料噴射量を演
算する。また、吸入空気量が最大値を超えていないとき
は、燃料噴射量演算手段７は吸入空気量検知手段２から
の吸入空気量信号によって燃料噴射量を演算する。尚、
吸入空気量の最大値の代わりに、吸入空気量一回転数比
や基本噴射量等の燃料噴射量計算因子の最大値を設定し
、これを実測吸入空気量に基づく因子と比較するように
しても同様の作用が得られる。

〔実施例〕

第２図に実施例の全体構成を示す。１０はシリンダブロ
ック、１１はピストン、１２はコネクティングロッド、
１３はクランク軸、１４は燃焼室、１５はシリンダヘッ
ド、１６は吸気弁、１７は吸気ボート、１８は排気弁、
１９は排気ボートである。吸気ボート１７は吸気管２０
、インタークーラ２１、機械式過給機２２を介してスロ
ットルセンサ２３に接続される。スロットルボディ２３
内にスロットル弁２４が配置され、その上流にエアフロ
ーメータ２５、エアクリーナ２６が位置する。

インタークーラ２１は機械式過給機２２によって圧縮さ
れることによって昇温された空気の温度を下げ、充填効
率を上げるために配置される。インタークーラ２１はこ
の実施例では空冷式であり、入口室２７と出口室２８と
を有し、これらの室間を熱交換管２９によって接続し、
熱交換管２９の表面に熱交換フィン３０を配置して構成
される。

インタークーラ２１は水冷式であってもよい。

機械式過給機２２はスロットル弁２４の下疏でインター
クーラ２１のに流に位置する。機械式過給機２２はこの
実施例ではルーツポンプであり、一対のロータ３１，３
２を備え、同ロータ３１，３２がハウジング３３に対し
て微小間隙を維持しながら回転することにより圧縮作動
が行われる。一対のロータのうちの一方のロータ３２の
回転軸３２Ａ上にクラッチ機構３４を介してプーリ３４
１が設けられ、このプーリ３４１はヘルド３５を介して
クランク軸１６上のプーリ３６に連結される。第２図に
模式的に示すようにこのクラッチ機構は電磁式のクラッ
チであり、一対の摩擦板３７　、３８とソレノイド３９
とより成り、ソレノイド３９を通電制御することにより
摩擦板３７　、３８の保合を制御するものである。一方
の摩擦板３７は回転軸３２Ａに連結され、他方の摩擦板
３８はハウジングに対してフリーに回るようになってお
り、かつその外周が前記のプーリ３４’をなしている。

過給機２２をバイパスするようにバイパス通路４１が配
置され、同バイパス通路４１の一端はスロットル弁２４
の下流で過給機２２の上流の吸気管２３に接続され、バ
イパス通路４１の他端はインタークーラ２１の下流の吸
気管２０に接続される。バイパス通路４１にバイパス制
御弁４２が配置される。バイパス制御弁４２は電磁駆動
式であり、制御回路からの電気信号によって開閉制御さ
れ、バイパス通路４１を流れるバイパス空気量の制御を
行なう。

４４は燃料インジェクタであり、吸気ボート１７に近接
して吸気管２０に設置される。燃料インジェクタ４４は
制御回路からの駆動信号によって開閉され、所期の量の
燃料が噴射される。

５０はクラッチ３４、バイパス制御弁４２、燃料インジ
ェクタ４４の作動を制御する制御回路であり、マイクロ
コンピュータシステムとして構成される。制御回路５０
はマイクロプロセシングユニット（ＭＰＬＪ）５１と、
メモリ５２と、入力ポート５３と、出力ポート５４と、
これらを相互に連結するバス５５とより成る。入力ポー
ト５３には各センサからの信号が入力される。前記エア
フローメータ２５からは吸入空気量Ｑに関する信号力ｉ
ｌうれる。スロットルセンサ６０がスロットル弁２４に
連結され、スロットル弁２４の開度に関する信号ＴＡが
入力される。また、回転数センサ６１からはクランク軸
１３の回転数ＮＥに関する信号が得られる。出力ポート
５４からはメモリ５２に格納されている制御プログラム
に従ってりラッチ３４のソレノイド３９、バイパス制御
弁４２及び燃料インジェクタ４４に駆動信号が送られる
。以下その制御プログラムの内容を第３図及び第４図の
フローチャート及び第５図の過給機作動マツプによって
説明する。

第３図はクラッチ３４及びバイパス制御弁４２の駆動ル
ーチンのフローチャートであり、一定時間毎に実行され
る時間割り込みルーチンとする。

１００のステップでは過給機２２が作動中か否か判定さ
れる。過給機が作動していなければ１００より１０２に
流れ、吸入空気量一回転数比Ｑ／Ｎが所定値ａ以上か否
か判定される。Ｑ／Ｎが所定値ａに達していない場合は
ＮＯと判定され、１０４に進み出力ポート５４よりクラ
ッチ３４のソレノイド３９を消磁する指令が出され、そ
のためクラッチの摩擦板３７及び３８は離れ、クランク
軸１３の回転は過給機２２のロータ３１．３２に伝達さ
れない。

そのため過給は行われない。

過給機が停止中であるが、１０２でＱ／Ｎが所定値ａを
超えていると判定されると、１００より１０２を経て１
０６に進み、進み出力ボート５４よりクランク軸３４の
ソレノイド３９を励磁する指令が出され、クラッチの摩
擦板３７と３８とは保合するに至り、クランク軸１３の
回転はプーリ３６、ヘルド３５、プーリ３４１を介して
過給機２２の回転軸に伝達され、ロータ３１及び３２は
回転される。

このようにして過給機が作動されると１００の判定結果
はＹｅｓとなり、１００より１０８に進み、吸入空気量
一回転数比Ｑ／Ｎが所定値ａ’　　（ａより少し小さい
）より小さいか否か判定する。Ｑ／Ｎがａｌまで降下し
ていないときは１０６に進みクラッチ３４係合が維持さ
れ、過給機は作動する。Ｑ／Ｎがａｌより降下すると１
０８より１０４に進み、クラッチ３４が解放され、過給
機２２の作動は停止ｌ−される。

過給機の作動状態において、１１０のステップではバイ
パス制御弁４２が閉鎖しているか否か判定される。バイ
パス制御弁４２が開放しているときは１１０より１１２
のステップに流れ、Ｑ／Ｎが所定値ｂ　（＞ａ）より大
きいか否か判定する。０／Ｎがｂに達していないときは
１１２より１１４に？にれ、出力ボート５４よりバイパ
ス制御弁４２に、同制御弁４２を開放する指令が出され
、そのためバイパス通路４１は開放され、吸入空気の一
部はバイパス通路４１を介してエンジンに導入される。

Ｑ／Ｎがｂより大きいときは１１２より１１６にンＭれ
、出力ボート５４よりバイパス制御弁４２に閉鎖指令が
出され、バイパス通路４１は閉鎖され、そのため過給機
からの空気はバイパスされることなくエンジンに導入さ
れる。

このようにしてバイパス通路４１が閉鎖されると１１０
より１１８に流れ、Ｑ／Ｎが所定値ｂ’　　（ｂより少
し小さい）より小さいか否か判定される。

Ｑ／Ｎがｂ’　より降下しない間は１１８より１１６に
流れ、バイパス通路４１ば閉鎖を維持する。Ｑ／Ｎがｂ
ｌ　より降下すると、　１１８より　１１４にン蚕れ、
バイパス通路ｌ路４１は開放される。

第５図は以上述べた過給機及びバイパスの制御のマツプ
を示しており、Ｑ／Ｎがａを超えるとりラッチ３４が係
合されて過給機２２は作動に入り、更に高いＱ／Ｎの値
すを超えるとバイパス制御弁４２が通電され、バイパス
通路４１が閉鎖され、全過給が実行される。

第４図は燃料噴射制御ルーチンを示し、このルーチンは
クランク各センサ６１によって検知される所定のクラン
ク角毎に実行される。１５σのステップではクランク角
センサ６１からのクランク角信号によって周知のように
計算されるエンジン回転数データＮＥが入力され、１５
２のステップではエアフローメータ２５からの吸入空気
量信号Ｑのデジタル化されたデータが入力される。１５
４のステップではバイパス制御弁４２が閉鎖しているか
否か判定される。第３図のルーチンで説明したようにバ
イパス制御弁４２は機関の負荷代表値である吸入空気量
一回転数比Ｑ／Ｎが所定値すより大きい高負荷運転時に
閉鎖される。従って、バイパス制御弁４２の閉鎖か否か
によって機関が高負荷か否かを判定することが可能であ
る。その他の因子（例えばＱ／Ｎ自体、スロットル弁開
度等）によって高負荷か否かを判定することは勿論可能
である。バイパス制御弁が閉鎖中であれば（Ｙｅｓ）、
１５４より１５６に進み、回転数に応じた吸入空気量の
最大値ＱＭＡＸがマツプＭＡＰ２より４算される。即ち
、メモリ５２には高負荷域での各回転数ＮＢに対する最
大吸入空気量ＱＭＡＸのマツプＭＡＰ２が格納されてお
り、同ステップ１５６では回転数の実測値ＮＥに対する
ＱＭＡＸの値が補完によって演算される。次の１５８の
ステップでは実測される吸入空気ＩＱが吸入空気星最大
値ＱＭＡ　Ｘより大きいか否か判定され、ＱがＱＭＡＸ
より大きくなければ、ＮＯに分岐しＱはそのままとする
。

ＱがＱＭＡＸより大きいときは（Ｙｅｓ）１５８より１
６０に流れ、ＱＭＡＸをＱに入れる。

エンジンが高負荷でないときは１５４より１７０に進み
、スロットル弁開度センサ６０からのスロットル弁開度
データＴＡが入力される。次の１７２のステップではス
ロットル弁開度に応した吸入空気量の最大値がマツプＭ
ＡＰＩより旧算さ゛れる。即ち、メモリ５２には部分負
荷時におけるスロットル弁開度ＴＡと最大吸入空気量Ｑ
　Ｔ　Ａに対するマツプＭ’ＡＰＩが格納されており、
１７０で実測されるそのときのスロットル弁開度ＴＡに
対する吸入空気量最大値ＱＴＡの補完演算が１７２のス
テップで実行される。１７４では、実測の吸入空気量Ｑ
が最大値ＱＴＡより大きいか否か判定され、ＱがＱＴＡ
より大きくないとき（Ｎｏ）はＱはそのままとされる。

ＱがＱ　Ｔ’Ａより大きくなると１７４より１７６に進
み、ＱＴＡがＱに入れられる。

このようにして、全９荷域及び部分負荷域での最大吸入
空気量のガード処理がされた後、１８０のステップでは
Ｑ／Ｎより基本噴射量Ｔｐが演算される。この演算は、 Ｔｐ＝　（Ｑ／Ｎ）ＸＫＴＰ によって実行される。ここにＫＴＰは定数である。

１８２のステップでは次の式によって最終噴射−の演算
が実行される。

ＴＡＵ＝Ｔｐ　（１＋α）β＋γ ここにα、β、γは種々の補正係数、例えばフィードバ
ック補正、加速補正、学習補正、始動補正、その他の補
正を代表している。Ｔ　Ａ　ｔＪは出力ポート５４の図
示しない燃料噴射制御回路にセットされ、ＴＡＵに応じ
た噴射量が得られるように燃料インジェクタ４４が駆動
されるのは周知の通りである。

以上のように全負荷時には従来のように回転数に応じた
最大吸入空気量のガード処理が行われ、部分負荷時には
スロットル弁開度に応した最大吸入空気量のガードが行
われる。これは次のような原理に基づくものである。即
ち、第６図においてＩＩ　、Ｉ１２．１３、ｊ！４は回
転数を夫々の値に固定したときのスロットル弁開度ＴＡ
に対する吸入空気ＩＱの変化を示している。スロットル
弁開度の大きい高負荷領域（点線）ではスロットル弁開
度の変化に対し吸入空気量は各回転数において変化せず
、従って高負荷時の最大吸入空気量のガード値は各回転
数に応じて決定することができる。

一方、スロットル弁開度が小さい領域ではスロットル弁
開度に比例して吸入空気量が変化する。

従来のように回転数に応して最大吸入空気量を設定した
のではガード値が過大であり、部分負荷時にエアフロー
メータの計測吸入空気量値がオーバシュートしたり脈動
した場合、第６図の実線域のガードを破線域の値をもと
にきめることになり、ガードとしての機能を果たさない
ことになる。この発明では、吸入空気量がスロットル弁
開度に対して実線のように連続変化する部分負荷域では
スロットル弁開度自体が吸入空気量に対応していること
に着目し、スロットル弁開度に応して最大吸入空気量を
設定している。そのため、部分負荷域においても適切な
ガード値を設定することができる。

第７図において、（ａ）は全負荷での、スロットル弁が
開放されたときのスロットル弁開度の変化（イ）と、吸
入空気量の変化（ロ）を示す。オーバシュートや脈動に
よって吸入空気ＩＱが最大値ＱＭＡＸを超えると、燃料
噴射量の算定する吸入空気量は破線のようにＱＭＡＸを
超えないようにガードされる。第７図（ｂ）は部分負荷
域でのスロットル弁開度の変化（イ）と、吸入空気量の
変化（ロ）であり、吸入空気量Ｑがオーバシュートや脈
動によってスロットル弁開度に応じて設定される最大値
ＱＴＡを超えると、燃料噴射量を算定する吸入空気針は
破線のようにＱＳＴを超えないようにガードが施される
。

以上の実施例の説明では吸入空気量そのものをガードし
ているが、吸入空気量一回転数比や、基本燃料噴射量の
最大値等の、吸入空気量による燃料演算因子をスロット
ル弁開度によってガードすることも可能である。

〔発明の効果〕

この発明によれば、部分負荷域において燃料噴射量を演
算する因子である吸入空気量や、吸入空気量一回転数比
、又は基本燃料噴射量をスロットル弁開度に応じて最大
値を設定することにより、部分負荷域でオーバシュート
や脈動が起こっても、燃料噴射量が過大になることが防
１トされる。そのため、空燃比を適正に維持することが
でき、燃料消費率を向上することができ、かつ運転性を
良好に確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成図。 第２図はこの発明の構成全体概略図。 第３図及び第４図はこの発明の制御作動を説明するフロ
ーチャート図。 第５図はこの発明の実施例の作動マツプを示す図。 第６図はこの発明による吸入空気量最大値ガードの原理
を説明するグラフ。 第７図はこの発明による吸入空気量ガードの作動を説明
するグラフ。 １３・・・クランク軸、 ２２・・・過給機、 ２４・・・スロットル弁、 ２５・・・エアフローメータ、 ３４・・・クラッチ、 ４１・・・バイパス通路、 ４２・・・バイパス制御弁、 ４４・・・燃料インジェクタ、 ５０・・・制御回路、 ６０・・・スロットルセンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 以下の要素より成る内燃機関の燃料噴射制御装置、 内燃機関に導入される吸入空気量を検知する吸入空気量
   検知手段、 吸入空気量の制御のためのスロットル弁の開度を検知す
   るスロットル弁開度検知手段、 内燃機関の部分負荷状態を検知する部分負荷状態検知手
   段、 部分負荷状態における吸入空気量の最大値又は吸入空気
   量に基づく燃料噴射量計算因子の最大値をスロットル弁
   の開度に応じて演算する手段、吸入空気量検知手段によ
   り検知される吸入空気量又はこれに基づく燃料噴射量計
   算因子と上記最大値とを比較する比較手段、 比較手段からの信号によって吸入空気量検知手段又は最
   大値設定手段に切替え接続され、燃料噴射量を演算する
   手段、 この演算された量の燃料噴射を実行するインジェクタ手
   段。