JPS6293441A - 内燃エンジンの燃料噴射制御方法 - 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】 （技術分野） 本発明は内燃エンジンの燃料噴射制御方法に関し、特に
アイドル運転等の低負荷運転状態において、エンジン回
転数が低くなった場合にも、エンジン回転が安定するよ
うにした燃料噴射制御方法に関する。

（発明の技術的背景とその問題点） 従来、内燃エンジンに噴射供給される燃料量を。

エンジン回転数と吸気管内絶対圧とに応じた基本燃料量
に、エンジン運転パラメータ、例えばエンジン回転数、
吸気管内絶対圧、エンジン水温、スロットル弁開度、排
気酸素濃度等に応じた定数及び／または係数を加算及び
／または乗算することにより決定し、もってエンジンに
供給される混合気の空燃比を適宜値に制御するようにし
た燃料噴射制御方法が、例えば特開昭５７−１３７６３
３号により知られている。

しかるに、上述のエンジン回転数及び吸気管内絶対圧に
よる基本燃料量の算出方式（一般にスピードデンシティ
　（ＳＤ）方式と称される）に依れば、エンジンのアイ
ドル時等の低負荷運転時には、エンジン回転数の変化度
合に対する吸気管内絶対圧の変化度合が小さいために基
本燃料量の正確な算出が困難であり、エンジン回転数の
ハンチング等を生じさせ、運転性能に影響をＩｉ、える
。このため、かかる低負荷運転時には１−記Ｓ　Ｉｉ３
方式に代えて、吸気管内の絞り弁の１１旧−１面積と、
該絞り弁をバイパスする補助空気通路により供給される
補助空気量を制御する制御弁の開Ｆ旧１ｆ積との和に応
じた第１の係数とエンジン回転数に応じた第２の係数と
に基づいて基本燃料にを決定する方式（以下ＫＭｅ方式
と云う）を採用することが提案されている（例えば、特
願昭５８　１６３７８９号）。

このＫＭｅ方式は、（ｊ）アイドル運転等の低負荷運転
時にはスロワ１−ルブｒの１−流側圧力■）′６とｆ流
側圧力ＰＢＡとの圧力比（１）ｎ　Ａ／　Ｐ　’　Ａ）
が音速流を生じさせる臨界圧力比（０，５２８）以下と
なり、この臨界圧力比以下では吸気量がスロットル弁下
流側圧力Ｐ　ｏ　）、や排気圧力には全く依存せず、ス
ロッ（−ル弁の開口面積に依存すること及び（１１）甲
４位時間当すスロッｌ−ル弁を通過する吸入低量はスロ
ットル弁の開口面積が一定の場合・定となるが、エンジ
ンに吸入される−・吸気行程当りの空気量はエンジン回
転数により変化することなる事実に基づくものである。

このＫＭｅ方式に依ると、エンジンに燃料を噴射供給す
る燃料噴射弁の基本燃料噴射時間′１゛ｊは次式によっ
て求められる。

Ｔ　ｊ＝　（ＫＯ＋ＫＡ＋ｃ）ＸＭｅ　−（１）ここに
ＫＯ，ＫＡｌｃはスロワ１−ル弁、補助空気量を制御す
る制御弁の各開口面積に応じて設定される開口面積係数
であり、Ｍｅはエンジンの所定クランク回転角度位置、
例えば−Ｌ死点（１”１）Ｃ）毎に発生する信号パルス
（以下ｒ　Ｔ　Ｉ）　Ｃ信号」という）のパルス発生時
間間隔であり、エンジン回転数のλψ数に比例する値で
ある。

しかしながら、上記Ｋ　Ｍ　Ｃ，方式に４よって制御さ
一３＝ れるエンジンのアイドル運転状態においで、スロットル
弁を全閉に位置した状態でクラッチを係合させて車両を
発進させる、所謂クラッチ発進を行なったり、あるいは
アイドル運転状態で走行する、所謂カーブアイドルを行
なったりして、エンジン回転数が低くなっている場合、
エンジンは不整回転を生じやすい。加えて、この不整回
転によりＬ記式（１）のエンジン回転数の逆数であるＭ
ｅ値が変動し、従って式（１）の基本燃料噴射時間Ｔｉ
の変動が大きくなって低回転時の不整回転が四に助長さ
れてしまうという悪循環を引き起し、エンジン回転の不
安定による運転性能が悪化する問題があった。

（発明の目的） 本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、アイドル運
転等の低負荷運転状態において、エンジン回転数が低く
なった場合に不整回転を抑制してエンジンの運転性能を
確保するようにし７た内燃エンジンの燃料噴射制御方法
を提供することを目的とする。

（発明の構成） 斯かる目的を達成するために、本発明に依れば、吸気通
路と、該吸気通路途中に配置された絞り弁と、該絞り弁
のド流側の前記吸気通路に関し−１１［−＋人気と連通
ずる補助空気通路と、該補助空気通路により供給される
補助空気基を制御する制御４９とに備える内燃エンジン
が所定の低負荷運転状態にあるとき、前記絞り弁の開口
面積及び前記制御弁の開口面積の和に応じた第１の係数
とエンジン回転数に応じて決まる第２の係数どに基づい
て稿本燃料噴射敏を決定する内燃エンジンの燃料噴射制
御方法にＪ′９いて、内燃エンジンが前記所定の低負荷
運転状態にあり、前記エンジン回転数が所定回転数値を
下回るとき、前記第２．の係数のイ直を−・定とするこ
とを特徴とする内燃エンジンの燃料噴射制御方法が提供
される。

（発明の実施例） 以下本発明の実施例を添イー１図面を参照ｌ・てシ（ａ
明する。

第１図は本発明の方法が適用ン゛５オ１．る、補助シρ
気量を制御する補助空気量制御弁を備える内燃エンジン
の燃料噴射制御装置の全体を略示する構成図であり、符
号１は、例えば４気筒の内燃エンジンを示し、エンジン
】−には開口端にエアクリーナ２を取り付けた吸気管３
と排気管４が接続されている。吸気管３の途中にはスロ
ットル弁５が配置され、このスロットル弁５の下流の吸
気管３に開口し大気に連通ずる空気通路８が配設されて
いる。

空気通路８の大気側開口端にはエアクリーナ７が取り付
けられ又、空気通路８の途中には補助空気量制御弁（以
下単に「制御弁」という）６が配置されている。この制
御弁６は比例制御型の電磁弁であり、ソレノイド６ａと
ソレノイド６ａに印加される電流値に応じてリニアに開
度が変化する弁６ｂとで構成され、ソレノイド６ａは電
子コントロールユニット（以下ｒＥＣＵＪという）９に
電気的に接続されている。

吸気管３のエンジン１と前記空気通路の開口８ａの近傍
には燃料噴射弁１２及び管１５を介して吸気管３に連通
ずる吸気管内絶対圧センサ１６が夫々取り付けられてい
る。前記燃料噴射弁Ｉ２は図示しない燃料ポンプに接続
されていると共にＥＣＵ９に電気的に接続されており、
前記絶対圧センサ１６もＥ　ＣＵ　９に電気的に接続さ
れている。更に、前記スロットル弁５にはスロットル弁
開度センサ１７が、エンジン１本体にはエンジン水温セ
ンサ１３が設けられ、このセンサ１３はサーミスタ等か
ら成り、冷却水が充満したエンジン気筒周壁内に挿着さ
れて、その検出水温信号をＥＣＵ９に供給する。

エンジン回転数センサ（以下ｒＮｅセンサ」という）１
４がエンジンの図示しないカム軸周囲又はクランク軸周
囲に取り付けられており、Ｎｅセンサ１４はＴＤＣ信号
即ちエンジンのクランク軸の１８０°回転毎に所定のク
ランク角度位置で１パルスを出力するものであり、この
パルスはＥＣＵ９に送られる。

符号２３は大気圧センサを示し、大気圧センサ２３の検
出した大気圧信号はＥＣＵ９に供給される。

次に上述のように構成される燃料噴射制御装置の作用に
ついて説明する。

先ず、ＥＣＵ９はエンジンの上死点（ＴＤＣ）信号毎に
スロットル弁開度センサ１７、絶対圧センサ１６．冷却
水温センサ１３、エンジン回転数センサ１４及び大気圧
センサ２３から供給される夫々のエンジン運転パラメー
タ信号の値とに基づいて制御弁６による補助空気を供給
すべき運転状態を判別すると共に、目標アイドル回転数
を設定し、補助空気を供給すべき運転状態を判別したと
き、目標アイドル回転数と実エンジン回転数の差に応じ
、この差を最小にするように補助空気量、従って制御弁
６の開度を制御するデユーティ比ＤＯＬＩＴを演算し、
該演算値に応じて制御弁６を作動させる駆動信号を制御
弁６に供給する。

制御弁６のソレノイド６ａは前記デユーティ比ＤｏｕＴ
に応じたオンオフデユーティ値に応じて弁６ｂの開度を
制御して空気通路８を開成し開度に応じた所定量の空気
が空気通路８及び吸気管３を介してエンジン１に供給さ
れる。

一方、ＥＣＵ９は上述の各種エンジン運転パラメータ信
号値に基づいてＴＤＣ信号に同期して燃料噴射弁１２の
燃料噴射時間Ｔ　ｏ　ｕ↑を以下に示す式により演算す
る。

ＴｏｕＴ＝ＴｉＸＫ１＋に２−　（２）ここにＴｉは基
本噴射時間を示し、該基本噴射時間Ｔｊは、詳細は後述
するように、エンジンが所定のアイドル運転条件が成立
する領域にあるが否かに応じてＳＤ法及びＫＭｅ法のい
ずれかによって設定される。

Ｋ１及びに２は夫々補正係数及び補正値であって、前述
の各種センサ、即ちスロットル弁開度センサ１７、吸気
温度センサ（図示せず）等のエンジン運転パラメータセ
ンサがらのエンジン運転パラメータ信号に応じて演算さ
れる。補正係数に、は例えば次式で与えられる。

Ｋ、：ＫＰＡＸＫＴＷ　−（３） ここにＫＰＡは大気圧補正係数である。又、ＫＴｗは冷
却水温センサＩ３により検出されるエンジン水温Ｔｗに
応じて設定される燃料増量係数である。

ＥＣＵ９は上述のようにして求めた燃料噴射時間Ｔｏｕ
Ｔに基づいて燃料噴射弁１２を開弁させる駆動信号を燃
料噴射弁］−２に供給する。

ＥＣＵ９は各種センサからの入力信号波形を整形し、電
圧レベルを所定レベルに修Ｗし、アナログ信号値をデジ
タル信号値に変換する等の機能を有する入力回路９ａ、
中央演算処理回路（以下ｒｃＰＵＪという）９ｂ、ＣＰ
Ｕ９ｂで実行される各種演算プログラム及び演算結果等
を記憶する記憶手段９ｃ、及び前記燃料噴射弁１２と制
御弁６とに駆動信号を供給する出力回路９ｄ等から構成
される。

第２図は第１図のＥＣＵ９のＣＰＵ９ｂで実行される、
燃料噴射弁］−２の開弁時間Ｔ　ｏ　ｕ　Ｔを演算する
方法を示すフローチャートである。第２図のステップ１
乃至３はエンジンが所定のアイドル運転条件が成立した
か否かを判別するものであり、先ず、ステップ１ではエ
ンジン回転数Ｎｅが所定回転数ＮＩＤＬ（例えば１０１
０００ｒｐ以下であるか否かを判別し、判別結果が否定
（Ｎｏ）であればアイドル運転条件は成立せずとして直
ちに後述するステップ４に進む。ステップ１の判別結果
が前室（Ｙｅｓ）であればステップ２に進み、吸気管内
絶対圧Ｐ　１１　Ａが基準圧力ＰＲＩＱよりエンジン低
負荷側、即ち基準圧力ＰＲＡＣ以下か否かを判別する。

この基準圧力Ｐ［＋ＡＣはスロワ１−ル弁５−Ｉ〕流側
の吸気管内絶対圧Ｐ′いに対するスＬ１ツ１−ル弁５Ｆ
流側の吸気管内絶対圧Ｉ’ＢＡの比（Ｐ　Ｂ　Ａ／Ｐ　
’のがスロットル弁５を通過する吸気流速が音速流とな
る臨界圧力比（０，５２８）以下となるか否かを判別す
るために設定されるものであって基準圧ＩＪＰｎｐ、ｃ
は次式によって与えら九る。

■）ＲＡｃ：ｌ”　ＡＸ　（臨界圧力比）＝Ｐ’ＡＸこ
こにには空気の比熱比（に＝１．４）であり、スロワ１
−ル弁５上流の吸気管内絶対圧１〕４′は近似的に第１
−図の大気圧センサ２３により検出される大気圧ＰＡに
等しいので上式の関係が得られ、十人（４）の基準圧力
ＰＲＡＣと大気圧ＰＡとの関係は第３図に示される。。

ステップ２での判別結果が否定（Ｎｏ）の場合、所定ア
イドル運転条件は成立せずとしてステップ４に進み、青
定（Ｙｅｓ）の場合ステップ３に進む。

ステップ３ではスロットル弁５の弁開度ＯＴＨが所定開
度０１ＤＬ　Ｈ以下であるか否かを判別する。

この判別を設ける理由はスロワ１〜ル弁５が略全閉位置
のアイドル運転状態からスロットル弁が急速に開弁され
る加速運転状態に移行した場合、−１−述のステップ１
及び２のエンジン回転数及び吸気管内絶対圧の変化のみ
によりこの加速運転状態を判別すると絶対圧センサの応
答遅り等により加速運転状態の検出が遅れるため、加速
運転状態をスロットル弁開度により検出し、加速運転状
態が検出された場合には、後述するＳＤ方式により適宜
星の加速燃料星を演算し、この燃料域をエンジンに供す
る必要があるためである□、ステップ３の判別結果が否
定（Ｎｏ）の場合、所定アイドル連ｌ１ｔｉ−条件は成
立せずと【６、てステップ４にイＩＳみ、　＃ｌｒ定（
Ｙ６　Ｈら）の場合ステップ６に進む。

アイドル運転条件が成立しない場合１．Ｊ−実行さ：ｌ
＋、るステップ４ではＳＤ方式により：’ｌ’、！Ａ＼
燃料哨吋時間］′ｊが決定される１、即ち、検出した；
曵気管内絶＆Ｉ圧ＰＢＡと、エンジン回転数Ｎｅとに応
じてＥＣ−１２＝ Ｕ９内の記憶手段９ｃのＲＯＭ　（リードオンリメモリ
）に記憶されている基本燃料噴射時間Ｔ　ｉが読み出さ
れる。斯く決定された基本噴射時間Ｔｉにより前記式（
２）に基づいて燃料噴射時間Ｔｏｕｒが算出される（ス
テップ５）。

アイドル運転条件が成Ｘ′ｉ、シた場合に実行されるス
テップ６では詳細は後述するようにＫＭｅ法により基本
噴射時間１゛ｊが決定され、この基本噴射時間Ｔ　ｉに
より燃料噴射１８間Ｅ、’　０１１７が算出される（ス
テップ５）。

尚、−［ユ述のステップ１乃至３の判別に才９いて名ス
テップ（１，１′おける判別値をエンジンが前記所定ｊ
′イドル運転条件が成＼γする運←ｌ領域１への突入時
ど難脱時とで夫々界なる値に設定！１．、トー述のＫ　
Ｍ　ｃ・方式及び乏］１）方式の選択に１−テスら゛°
１１９ノス特性を持フ；−、４トで、＝ｆ−ンジン作動
制御の安定化を図るよ−））Ｉ、、：し電−丁しつよい
、。

第・１図し；、第２図のステップ（１１，１，！９いＣ
実行Ｉ　Ｊ”ＬＺ）Ｋ　Ｍ　ｅ、方式、によ・：Ｃ基本
噴ｑ・１時間゛■゛１値の決定手順を示オ゛−ノ１−１
−チｖ１−である５、先”ｉ゛、第４図のフローチャー
トに示すＫＭｅ方式による基本噴射時間Ｔｉの算出式は
下記により誘導される。

吸気通路内に設けられたスロットル弁等の絞り部下流側
圧力が前記第２図のステップ２において示した臨界圧力
以下のとき絞り部を通過する吸入空気の流れは音速流（
ｓｏｎｊｃ　ｆｌｏ％Ｉ）又は閉塞流（ｃｒｉｔｉｃａ
ｌ　ｆｌｏｗ）となり、絞り部の開口面積Ａが変化しな
い限り、絞り部を通過する単位時間当りの空気流量ａａ
（Ａ）は一定となる。一方、アイドル運転時に所定空燃
比（Ａ／Ｆ）。を得る単位゛時間当りの燃料流量Ｇｆは で与えられる。

上述の燃料流量Ｇｆは次式でも与えられる。

Ｇｆ＝□・γｆ−埠・工Ｌ 　Ｎ　ｅ ６０　　　　ΔＴｌ　　１０００ Ｙｆ　　ＡＱ、・Ｔｉ　　　　・・・（６）Ｍｅ　　　
八Ｔ１ ここに２　Ｎ　ｅ　／　６０は４気筒エンジンの単位時
間（ｓｅｅ）当りの噴射回数、Ｙｆは燃料の比重量、（
ΔＱ／ΔＴｉ）は燃料噴射弁１２の単位開弁時間当りの
燃料体積流量、Ｔｉは基本噴射時間（ｍｓｅｃ）、Ｍｅ
はＴＤＣ信号のパルス発生時間間隔（ｍｓｅｃ）を夫々
示し、Ｍｅはエンジン回転数ＮｅによりＭｅ”　６０　
／　２　Ｎ　ｅで与えられる。上式（５）及び（６）に
より、 が得られ、 とおけば、Ｔｊは Ｔｊ＝Ｋ　（Ａ）　　・Ｍｅ　　　　　　　−（７）で
表わされる。開口面積係数Ｋ　（Ａ）は絞り部の開口面
積Ａに比例する値として与えられるので今、スロットル
弁５、制御弁６の夫々の開口面積係数をＫ１１ｌ、ＫＡ
ｌｃとすれば式（７）はＴｉ＝　Ｋ　（Ａ）・Ｍｅ＝　
（Ｋ　ｅ　＋　ＫＡｔｅ）Ｍｅ　−（７）’と書き換え
ることが出来る。

第４図のステップ１はスロットル弁５の開口面積係数値
ＫＯをもとめるもので、Ｍｅ値は第５図に示すスロット
ル弁開度ＯｒＨと開口面積係数にθとの関係のテーブル
から求められる。より具体的には、例えばＥＣＵＱ内の
記憶手段９ＣのＲＯＭにスロットル弁開度θＣ１乃至Ｏ
ｃ５に対応するＭｅ値として所定値ＫＯ，乃至ＫＯ６を
予め記憶し、実スロツトル弁開度値θＴ　Ｈに隣接する
２つのＫｆｌ値を記憶手段９ｃのＲＯＭから読み出し補
間計算により実スロツトル弁開度値ＯＴ　Ｈに対応する
開口面積係数値ＫＯが求められる。

次に、ステップ２では制御弁６の開口面積係数値ＫＡＩ
Ｃが求められる。制御弁６の開口面積従ってＫＡｔｅ値
はデユーティ比ＤＯＩＩＴの関数として求めることが出
来、第７図は制御弁６のデユーティ比ＤｏｕＴと開口面
積係数ＫＡＩ　ｃとの関係のテーブルを示すグラフであ
り、先のスロットル弁の開口面積係数ＫＯと同様の方法
により制御弁６のデユーティ比、即ち開口面積に対応す
る開口面積係数値ＫＡＩ　ｃが求められる。

次のステップ３ではＭｅ値がアイドル回転数ＮＩＤＬよ
り低い回転数を表わす所定値ＭＬＩＭより大きいか否か
、即ちエンジン回転数がアイドル回転数Ｎ、、しより低
い所定回転数を下回っているか否かを判別する。この判
別結果が否定（ＮＯ）であれば、後述するステップ５で
のＫＭｅ方式による基本噴射時間Ｔｉの算出で当該Ｍｅ
値をそのまま使用する（ステップ４）。

ステップ３の判別結果が肯定（Ｙｅｓ）であるときには
、エンジンが不整回転を生じやすい状態となっているの
で、後述するステップ５でのＫＭｅ方式による基本噴射
時間Ｔｉの算出でＭｅに代えて一定値ＭＬＩＭ（例えば
４５０ｒｐｍに相当）を使用する（ステップ６）。この
ようにして、エンジン回転数がアイドル回転数ＮＬＤシ
より低い所定回転数を下回っている状態では、エンジン
回転数の変動により基本噴射時間Ｔｉが変動しないよう
にされる。

この結果、エンジンの不整回転が助長されない。

次のステップ５では、前記ステップ］−及び２で求めら
れた各開口面積係数を前記式（７）′に示すように加算
し、この加算料に前記ステップ４で設定されたＭｅ値又
は前記ステップ６で設定されたＭＬＩＭ値を乗算して基
本噴射時間Ｔｊを算出する。

（発明の効果） 以上詳述したように本発明の内燃エンジンの燃料噴射制
御方法に依れば、吸気通路と、該吸気通路途中に配置さ
れた絞り弁と、該絞り弁のド流側の前記吸気通路に開１
」シ大気と連通ずる補助空気通路と、該補助空気通路に
より供給される補助空気量を制御する制御弁とを備える
内燃エンジンが所定の低負荷運転状態にあるとき、前記
絞り弁の開口面積及び前記制御弁の開口面積の和に応じ
た第１の係数とエンジン回転数に応じて決まる第２の係
数とに基づいて基本燃料噴射域を決定する内燃エンジン
の燃料噴射制御方法において、内燃エンジンが前記所定
の低負荷運転状態にあり、前記エンジン回転数が所定回
転数値を下回るとき、前記第２の係数の値を一定とする
ようにしたので、アイドル運転等の低負荷運転状態で、
エンジン回転数が低くなり、不整回転が生じた場合に、
不整回転が助長されることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法が適用される内燃エンジ１９一 度センサ、２３・・・大気圧センサ。 ンの燃料噴射制御装置の全体構成図、第２図は燃料噴射
弁の開弁時間Ｔ　ｏ　ｕ　Ｔ　＆演算する方法を示すフ
ローチャー１へ、第：３図は吸気道路内絶対圧が、絞り
弁を通過する吸入空気が音速流になる圧力であるか否か
を判別するために設定される基準圧力ＰＲＡＣと大気圧
ＰＡとの関係を示すグラフ、第４図は第２図のステップ
６で実行される本発明による基本燃料噴射時間１゛ｉを
求める手順を示すフローチャーｌ−１第５図はスロワ１
−ル弁の開１−１面積係数Ｋ（１Ｍとスロットル弁開度
ＯＴ　ｏとの関係のテーブルを示すグラフ、第６図は第
１−図の制御弁６の開口面積係数ＫＡＩ　ｃと同制御ｉ
ｔの開弁デユーティ比Ｉ）ｏ口Ｔとの関係のテーブルを
示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、吸気通路と、該吸気通路途中に配置された絞り弁と
   、該絞り弁の下流側の前記吸気通路に開口し大気と連通
   する補助空気通路と、該補助空気通路により供給される
   補助空気量を制御する制御弁とを備える内燃エンジンが
   所定の低負荷運転状態にあるとき、前記絞り弁の開口面
   積及び前記制御弁の開口面積の和に応じた第１の係数と
   エンジン回転数に応じて決まる第２の係数とに基づいて
   基本燃料噴射量を決定する内燃エンジンの燃料噴射制御
   方法において、内燃エンジンが前記所定の低負荷運転状
   態にあり、前記エンジン回転数が所定回転数値を下回る
   とき、前記第２の係数の値を一定とすることを特徴とす
   る内燃エンジンの燃料噴射制御方法。 ２、前記所定回転数値はアイドル回転数よりも低い回転
   数値であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の内燃エンジンの燃料噴射制御方法。