JPS63138135A - 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） 本発明は、自動車等エンジンの燃料噴射制御装置、詳し
くは１燃焼サイクル毎に複数回燃料を噴射設定する装置
に関する。

（従来の技術） 近時、自動車エンジンに対しては高い燃料経済性や素早
い応答性、さらに高出力化あるいは有害排気ガス成分の
発生防止等が要求され、しかもあらゆる運転条件がその
対象となる傾向にある。

これらの課題に対応する内燃機関の燃料噴射制御装置と
して、例えば特開昭６０−１９５３４７号、特開昭６０
−２３３３５３号、特開昭５９−２１１７３１号、特開
昭５９−２９７３３号各公報定記載のものがある。

これらの装置では、エンジンの回転数や負荷等のいわゆ
る運転状態パラメータに基づいて燃料の噴射開始時期や
最終噴射量を決定するとともに、エンジンの暖機状態、
加速状態等に応じて増量される増量分が吸入行程内で吸
入されるように燃料の噴射開始時期を進角させている。

一方、上記従来例とは別に、１燃焼サイクルに複数の燃
料供給タイミングを設定するという制御が試みられてお
り、例えばそのようなものとしては、実開昭６１−７６
１４３号公報に記載のものがある。この装置では、１燃
焼行程毎に２つの供給タイミングを設定し、これらの供
給タイミングにおける燃料供給量の分担割合をエンジン
負荷および吸気温に応じて決定することにより燃料の気
化を促進して、上記要求を達成しようとしている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の内燃機関の燃料噴射制
御装置にあっては、１燃焼サイクルで必要な燃料を１回
の噴射で供給する。構成となっていたため、定常時と過
渡時とで相反している燃料噴射時期を両立させることが
困難であり、運転状態によっては十分なエンジンの安定
性や応答性が得られないことがある。すなわち、定常時
では燃料の気化を促進して良好な燃焼状態を実現するた
め、燃料噴射時期を吸入行程よりも十分に進ませる必要
がある。これに対して過渡時では負荷の変化に応じて燃
料量を適切に追従させるため、燃料噴射時期を吸入行程
に間に合う範囲内で出来るだけ遅らせることが望ましい
。ところが、従来の装置にあってはこのような相反する
噴射時期の条件を同時に満足させることはできなかった
。

また、１燃焼サイクルに−２つの燃料タイミングを行う
ものにあっても、燃料供給量の分担割合を負荷等に応じ
て設定するのみであり、その噴射時期や負荷の変動によ
る燃料供給量の変化までは考慮していないことから、そ
の効果は必ずしも十分なものであるとは言い難い０例え
ば、第８図に示すように１回転当りの吸入空気量に対す
る燃料量をＴｅ、第１回目の噴射の時点のＴｅに基づ（
演算値をＴ　ｅ　ｌ　、第２回目の噴射の時点のＴｅに
基づく演算値を７ｅ、とすると負荷（吸入空気量Ｑａ）
の増加があった場合、１行程２回転に必要な燃料量は２
ＸＴｅであるから吸入行程の終わりまでに２　Ｘ　Ｔ　
ｅ　ｔＯ量の燃料が供給されてなければならない。とこ
ろが、第１回目の噴射および第２回目の噴射共Ｔｅに基
づく演算値をそのまま噴射すると仮定すると、２回の噴
射で供給される燃料量は合計Ｔ　ｅ　＋　”　Ｔ　ｅ　
ｚ　＜　２　Ｘ　Ｔ　ｅ　ｚとなって、第１回目の噴射
量Ｔｅ、と第２回目の噴射量Ｔｅ２の差ΔＴｅ＝Ｔｅ、
−Ｔｅ＋だけ負荷に対する燃料の不足が生じる。

このように、現行の技術、すなわち、従来装置では定常
時、過渡時の何れの場合であっても、性能低下させるこ
となく応答性、運転性および燃費等の向上を図る点でさ
らに改善の余地がある。

（目的） そこで本発明は、１燃焼行程毎に吸入行程から十分進ん
だ第１回目の噴射時期と吸入行程に近い第２回目の噴射
時期とを設定し、これら２つの噴射時期における燃料供
給量を所定の分割比でそれぞれ分配するとともに、第１
回目の噴射と第２回目の噴射との間における負荷の変化
に基づく燃料供給量の過不足分を第２回目の供給量で補
償することにより、定常時あるいは過渡時の何れの場合
であっても性能を低下させることなく運転性、燃費を向
上させることを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 本発明による内燃機関の燃料噴射制御装置は上記目的達
成のため、エンジンの負荷を検出する負荷検出手段ａと
、エンジンのクランク角を検出するクランク角検出手段
すと、エンジンのクランク角に基づいてｌ燃焼行程毎に
２つの燃料供給タイミングを設定する供給時期設定手段
Ｃと、エンジン負荷に基づいて燃料供給量を演算しこれ
を２つの燃料供給タイミングに対応するように所定の分
割比で第１の供給量および第２の供給量に分配する供給
量演算手段ｄと、第１回目の噴射と第２回目の噴射との
間におけるエンジン負荷の変化に基づいて１燃焼行程の
燃料供給量の過不足分を演算する補償量演算手段ｅと、
第１回目の噴射では第１の供給量の燃料を噴射し、第２
回目の噴射では第２の供給量を補償量演算手段ｅにより
演算された燃料供給量の過不足分により補償して燃料を
噴射するように指令する供給指令手段ｆと、供給指令手
段ｆの出力に基づいて１燃焼行程毎に燃料を２回噴射す
る噴射手段ｇと、を備えている。

（作用） 本発明では、１燃焼行程毎に吸入行程から十分進んだ第
１回目の噴射時期と吸入行程に近い第２回目の噴射時期
とが設定され、これら２つの噴射時期における燃料供給
量が所定の分割比でそれぞれ分配される。そして、第１
回目の噴射と第２回目の噴射との間における負荷の変化
に基づく燃料供給量の過不足が第２回目の供給量で適切
に補償される。したがって、定常時あるいは過渡時の際
の運転性、燃費がより一層向上する。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２〜９図は本発明の一実施例を示す図である。

まず、構成を説明する。第２図において、１はエンジン
であり、吸入空気は吸気管２を通しインテークマニホー
ルド３を介して各気筒に供給され、燃料は噴射信号Ｓｉ
に基づいて各気筒に設けられたインジェクタ（噴射手段
）４ａ〜４ｆにより噴射される。そして、気筒内で燃焼
した排気は排気管５を通して図外の触媒コンバータに導
入され、触媒コンバータ内で排気中の有害成分を清浄化
して排出される。吸入空気の流ｌＱａはエアフローメー
タ（負荷検出手段）６により検出され、吸気管２の絞弁
７によって制御される。絞弁７の開度Ｃｖは絞弁開度セ
ンサ８により検出され、エンジン１０回転数Ｎはクラン
ク角センサ（クランク角検出手段）９により検出される
。また、この他にスタータスイッチ、アイドルスイッチ
、水温センサおよび酸素センサ等が設置されており、エ
ンジンの運転状態を検出している。

上記エアフローメータ６、絞弁開度センサ８および各種
スイッチ類からの出力はコントロールユニットｌＯに入
力されており、コントロールユニッ）１０はこれらのセ
ンサ情報に基づいて燃料噴射制御を行う。コントロール
ユニット１０は供給時期設定手段、供給量演算手段、補
償量演算手段および供給指令手段としての機能を有しｃ
ｐｕｔｉ、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、Ａ／Ｄ変換器１４
およびＩ１０ボート１５により構成され、これらはコモ
ンバス１６により互いに接続される。Ａ／Ｄ変換器１４
はアナログ信号として入力されるＱａ等をディジタル信
号に変換し、ＣＰ　Ｕｌｌの指示に従って所定の時期に
ＣＰ　ＵｌｌあるいはＲＡＭ１３に出力する。ＣＰＵＩ
ＩはＲＯＭ１２に書き込まれているプログラムに従って
必要とする外部データを取り込んだり、またＲＡＭ１３
との間でデータの授受を行ったりしながら燃料噴射制御
に必要な処理値を演算処理し、必要に応じて処理したデ
ータをＩ１０ボート１５へ出力する。Ｉ１０ポート１５
には各種センサからの信号が入力されるとともに、Ｉ１
０ボート１５からは噴射信号Ｓｉが出力される。ＲＯＭ
１２はＣＰ　Ｕｌｌにおける演算プログラムを格納して
おり、ＲＡＭ１３は演算に使用するデータをマツプ等の
形で記憶している。なお、ＲＡＭ１３の一部は、例えば
不揮発性メモリにより構成され、その記憶内容（学習値
等）を演算停止後も保持する。

第３図はコントロールユニット１０のインジェクタ制御
回路を示すブロック構成図である。第３図において、２
１はＡＮＣ（角度）レジスタであり、ＡＮＣレジスタ２
１には噴射開始角度ＡＤＤ１がセットされる。また、カ
ウンタ２２はクランク角センサ９の１２０°パルスでリ
セットされ、クランク角センサ９の１°パルスをカウン
トする。コンパレータ２３はカウンタ２２がリセットさ
れたときＡＮＣレジスタ２１にセットされたＡＤＤｌを
読み込むとともに、読込んだＡＤＤｌとカウンタ２２の
カウント値とが一致するとその出力がＯＮ状態になる。

このコンパレータ２３の出力はＣＰ　Ｕｌｌと後述する
ゲート２７　ａ　〜２７　ｆに出力され、ＣＰＵＩＩに
対して燃料噴射割込を発生する。上記、ＡＮＣレジスタ
２１、カウンタ２２およびコンパレータ２３は噴射開始
角度制御回路２４を構成する。一方、２５ａ〜２５ｆ（
図中では２５ａ、２５ｆのみ示しである。以下、他の部
材についても同様）はＥＧＩ（燃料噴射）レジスタであ
り、ＥＧＩレジスタ２５ａ〜２５ｆには噴射パルス幅Ａ
ＤＤ２がセットされる。また、カウンタ２６　ａ　〜２
６　ｆはゲート２７ａ〜２７ｆの入力ＧがＯＮでかつコ
ンパレータ２３の出力がＯＦＦ→ＯＮになるとリセット
されてクロックパルスをカウントする。コンパレータ２
８ａ〜２８ｆはカウンタ２６ａ〜２６ｆがリセットされ
たときＥＧＩレジスタ２５ａ〜２５ｆにセットされたＡ
ＤＤ２を読み込むと同時にパワートランジスタ２９ａ〜
２９ｆをＯＮ状態にし、読込んだＡＤＤ２とカウンタ２
６ａ〜２６ｆのカウント値が一致するとパワートランジ
スタ２９ａ〜２９ｆをＯＦＦ状態にする。上記ＥＧＩレ
ジスタ２５ａ〜２５ｆ１カウンタ２６ａ　〜２６　ｆ　
、ゲー）’２７ａ　〜２７　ｆ　。

コンパレータ２８ａ〜２８ｆおよびパワートランジスタ
２９ａ〜２９ｆは噴射パルス幅出力回路３０を構成する
。なお、苧射パワー３０は１気筒から６気筒までの各気
筒に対応しており、それぞれ６組（６気筒の場合）ある
。

次に、作用を説明する。

第４図はＲＯＭ１２に書き込まれている燃料供給量演算
のプログラムを示すフローチャートであり、本プログラ
ムは所定期間（例えば１０ｍ　ｓ　）毎に一度実行され
る。まず、Ｐ、で吸入空気量Ｑａ、エンジン回転数Ｎを
読み込む。回転数Ｎはクランク角センサ９からの基準信
号（３６０°毎の信号）の間隔時間を計測するか、ある
いは位置信号（１”毎の信号）の所定時間におけるパル
ス数を計測して算出する０次いで、ｐｇで次式■に従っ
て基本噴射量Ｔｐを演算し、Ｐ、てこのＴｐを冷却水温
等の運転状態に基づいて補正して有効パルス幅Ｔｅを演
算する。なお、有効噴射パルス幅Ｔｅは１回転当りの燃
料であり、したがって１行程２回転に必要な燃料量の半
分である。

但し、Ｋ：定数 Ｐ４では有効噴射パルス幅Ｔｅにバッテリ電圧補正（無
効パルス幅）Ｔｓを加え燃料噴射パルス幅Ｔｉを演算す
る。ここに、バッテリ電圧補正ＴＳはインジェクタの駆
動電圧（バッテリ電圧）の変動による有効開弁時間の変
化を補正するものであり、噴射パルス幅Ｔｉのうち実際
に供給されるのは有効噴射パルス幅Ｔｏの燃料量である
０次いで、Ｐ、で第１回目の噴射で出力した燃料噴射パ
ルス幅Ｔｔｔと現時点での燃料噴射パルス幅Ｔｉとの差
に基づいて次式■に従って第１回目噴射と現時点との燃
料供給量の過不足の補償量ΔＴｅを演算する。

ΔＴ　ｅ　＝Ｔ　ｉ　−Ｔ　ｉ　１　　　＝■そして、
Ｐ、で現時点でのＴｔ演算値に補償量ΔＴｅを加え第２
回目の噴射パルス幅Ｔｌ！を演算し、Ｐフで噴射パルス
幅Ｔ’　ｌ　、Ｔ　１　ｚを■１０ボート１５の出力レ
ジスタにストアして、所定クランク角度でこのＴ　ｉ　
１　ｓ　Ｔ　ｉｔに対応する燃料噴射パルス幅を有する
噴射信号Ｓｔをインジェクタ４ａ〜４ｒに出力し、今回
の処理を終了する。

なお、本ステップで行う処理については後述する第６図
で詳述する。ところで、気筒別に噴射を行っているため
、第１回目および第２回目の噴射時点は各気筒でそれぞ
れ異なっている。したがって、第１回目の噴射パルス幅
Ｔｉ１を記憶するメモリおよび第２回目の噴射パルス幅
Ｔｉ、を記憶するメモリはそれぞれ各気筒数に対応する
ように設けられており、各気筒別にステップＰｓ　、Ｐ
ａの演算が行われる。

第５図は燃料供給時期を設定するプログラムを示すフロ
ーチャートであり、本プログラムは各気筒の基準信号（
６気筒の場合は１２０°）毎に実行される。まず、ｐＨ
で基準信号をカウントし、クランク角センサ９の１２０
°毎の位置を検出する。

次いで、Ｐｌ！で第２回目の燃料噴射開始時期ＩＮＪＡ
ＮＧを設定する。この燃料噴射開始時期は回転数Ｎと燃
料噴射パルス幅Ｔｉとに応じて吸気バルブが閉となるク
ランク角から一定時間前までに噴射を終えるように設定
され、噴射した燃料が吸気バルブが閉じるまでに気筒内
に入ることができるように設定されている。なお、上記
一定時間は燃料が噴射弁から吸気バルブに到達するまで
の到達時間とΔＴｅの増加分を考慮して決定されており
、また、燃料噴射開始時期ＩＮＪＡＮＧは２桁のデータ
で、上位の桁が１２０°の位で、下位の桁が１°の位と
なっている。

ｐｕｓではＰ、で検出したクランク角位置とＩＮＪＡＮ
Ｇの１２０°の桁とを比較して１２０°以内に第２回目
の噴射タイミングとなる気筒番号ＩＮＪ２を演算し、Ｐ
Ｉ４で第１回目の噴射タイミングとなる気筒番号ＩＮＪ
Ｉを演算する。なお、気筒番号ＩＮＪＩを演算するに当
って、本実施例ではＰ２．で演算したＩＮＪ２に基づき
ＩＮＪ２より３気筒遅れた気筒番号をＩＮＪＩとし、Ｉ
ＮＪＩの気筒に対して３６０°進んだタイミングで第１
回目の噴射を行うようにしているが、任意のタイミング
に設定できるようにしてもよ、い０次いで、ｐｕｓでＩ
ＮＪＡＮＧの１°の桁のデータをＩ１０ボート１５のＡ
ＮＣレジスタ２１にセットし、ＩＮＪＩ、ＩＮＪ２の気
筒に対応するゲートＧを“Ｈ″にして噴射タイミングを
設定する。そして、第４図のＰ、で前述したように噴射
パルス幅をＩ１０ポート１５にセットして今回の処理を
終了する。

第６図は噴射パルス幅をセットするプログラムを示すサ
ブルーチンであり、この処理は前記第４図、第５図で述
べたステップＰ、に相当する。本プログラムは第４図の
時間割込と第５図のクランク角割込との両方により実行
される。まず、ｐｉｔで第１回目の噴射のタイミングと
なっているＩＮＪｌの気筒に対応するＩ１０ボート１５
のＥＧＩレジスタに燃料噴射パルス幅Ｔｉをセットし、
Ｐ！ｔで第２回目の噴射タイミングとなる気筒ＩＮＪ２
に対応するＥＧＩＩレジスタに第２回目の噴射パルス幅
Ｔ　ｌ　ｔをセットして処理を終える。Ｉ１０ボート１
５のＥＧＩレジスタにセットされた噴射パルス幅はクラ
ンク角がＡＮＣレジスタにセットされた噴射開始時期と
なったときトリガされてインジェクタ４ａ〜４ｆを駆動
する。

第７図は燃料噴射パルス幅Ｔｉ、を記憶するプログラム
を示すフローチャートであり、本プログラムはＥＧＩレ
ジスタがトリガされる毎に実行される。まず、ＰＨ１で
第１回目の噴射となるＩＮＪｌの気筒に対応する第１回
目の噴射パルス幅メモリＴｉ、に燃料噴射パルス幅Ｔｔ
を記憶し、処理を終了する。

したがって、本実施例では第９図に示すように、吸気バ
ルブ開の期間（図中ハツチング部分）を挟んで第２回目
の噴射■と３気筒（３６０°）遅れた気筒の第１回目噴
射■とが１対の１燃焼サイクル当りの燃料供給量として
設定され、これら第１回目、第２回目の噴射量は１行程
光りに必要な量にして、第１回目の噴射と第２回目の噴
射との間における負荷の変化に基づく燃料供給量の過不
足分ΔＴｅが第２回目の噴射時に補償される。例えば、
第８図に示すように負荷の増加がある場合、負荷の増加
による燃料供給量の増加分ΔＴｅを第２回目の噴射でＴ
ｅ＋ΔＴｅとして補償すると、２回の噴射で供給される
燃料量は合計’ｌ’　ｅ　１　＋　（Ｔ　ｅ２＋ΔＴｅ
）＝Ｔｅ＝　Ｘ２となり、負荷の変化に追従した必要燃
料を適切に供給することができる。

その結果、定常時、過渡時何れの場合であっても良好な
運転性、燃費を実現することができる。

なお、本実施例では第１回目、第２回目の噴射量を１行
程光りに必要な量に対して 勿論これに限定されず任意の分割比 ２回の噴射の合計がＴｅｔ×２となるようにするには次
式■のように設定すればよい。

補償量　　　　　　　　　　・・・・・・■但し、ａ、
ｂ：定数 また、本実施例では第１回噴射と第２回噴射との間で負
荷が増大して第２回目の噴射で燃料の不足分を補償する
例を示したが、これに限らず減速時等で負荷が減少する
場合であっても燃料を補償できることは言うまでもない
。この場合は第２回目の噴射で負荷変動に伴う燃料の過
剰分のカットが行われる。

さらに、本実施例では本発明を６気筒エンジンに適用し
たものであるが、他の気筒数を有するエンジン、例えば
４気筒エンジンに適用できることは勿論である。

（効果） 本発明によれば、１燃焼行程毎に吸入行程から十分進ん
だ第１回目の噴射時期と吸入行程に近い第２回目の噴射
時期とを設定し、これら２つの噴射時期における燃料供
給量を所定の分割比でそれぞれ分配するとともに、第１
回目の噴射と第２回目の噴射との間における負荷の変化
に基づく燃料供給量の過不足分を第２回目の供給量で補
償しているので、定常時あるいは過渡時の何れの場合で
あっても性能を低下させることな（運転性、燃費を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概念図、第２〜９図は本発明の一
実施例を示す図であり、第２図はその全体構成図、第３
図はそのインジェクタ制御回路を示すブロック構成図、
第４図はその燃料供給量演算のプログラムを示すフロー
チャート、第５図はその燃料供給時期を設定するプログ
ラムを示すフローチャート、第６図はその噴射パルス幅
をセ・ツトするプログラムを示すフローチャート、第７
図は燃料噴射パルス幅を記憶するプログラムを示すフロ
ーチャート、第８図はその作用を説明するためのタイミ
ングチャート、第９図はその作用を説明するためのタイ
ミングチャートである。 １・・・・・・エンジン、 ６・・・・・・エアフローメータ（負荷検出手段）、９
・・・・・・クランク角センサ（クランク角検出手段）
、 １０・・・・・・コントロールユニット（供給時期設定
手段、供給量演算手段、補償量演算手 段、供給指令手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ａ）エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、ｂ）エ
   ンジンのクランク角を検出するクランク角検出手段と、 ｃ）エンジンのクランク角に基づいて１燃焼行程毎に２
   つの燃料供給タイミングを設定する供給時期設定手段と
   、 ｄ）エンジン負荷に基づいて燃料供給量を演算しこれを
   ２つの燃料供給タイミングに対応するように所定の分割
   比で第１の供給量および第２の供給量に分配する供給量
   演算手段と、 ｅ）第１回目の噴射と第２回目の噴射との間におけるエ
   ンジン負荷の変化に基づいて１燃焼行程の燃料供給量の
   過不足分を演算する補償量演算手段と、 ｆ）第１回目の噴射では第１の供給量の燃料を噴射し、
   第２回目の噴射では第２の供給量を補償量演算手段によ
   り演算された燃料供給量の過不足分により補償して燃料
   を噴射するように指令する供給指令手段と、 ｇ）供給指令手段の出力に基づいて１燃焼行程毎に燃料
   を２回噴射する噴射手段と、 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
   。