JPS63147953A - 内燃エンジンの燃料供給制御方法 - 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供給制御方法に関し、特に
、吸気管の途中のスロットル弁の上流側及び下流側に各
１個設けられた燃料噴射弁から複数の気筒に燃料を供給
する場合における制御方法に関する。

（発明の技術的背景とその問題点） 内燃エンジンの複数の気筒に共通の１個の燃料噴射弁か
ら燃料を分配供給する形式の従来の燃料供給制御装置？
ｔとしては、エンジンの中・高負荷時に、吸気管集合部
上流のスロットル弁の上流側に設けられた通常の即ち大
流喰用の燃料噴射弁により燃料供給を行う一方、エンジ
ンの低負荷時にはスロットル弁下流側に設けられた補助
燃料噴射弁により燃料供給を行うタイプがある（特開昭
４７−３５４２２号）。上記補助燃料噴射弁として霧化
特性の優れたものを使用してエンジン低負荷時の少量燃
料の各気筒への分配性を確保するようにしている。

ところで、このような方法において、内燃エンジンが低
負荷運転状態から中・高負荷運転状態へ移行する場合、
又はその逆の場合に、補助燃料噴射弁（以下、「下流弁
」という）と通常の燃料噴射弁（以下、「上流弁」とい
う）との切換が行われることになるが、下流弁から上流
弁へ切換えるときは、下流弁と上流弁とが配置されてい
る位置の相異から該切換の直後に実際に燃焼に寄与する
適正量の燃料がエンジンに供給されにくいという現象が
生じる。即ち、下流弁から供給される燃料は吸気管の下
流側部分のみを介して直ちに内燃エンジンの各気筒に供
給される一方、上流弁から供給される燃料は一部がスロ
ットルボディの内壁面及びスロットル弁の表面に一旦４
＝Ｔ着してから吸気管の下流側部分を介して内燃エンジ
ンの各気筒に供給される。これにより、下流弁が燃料供
給を中断し、下流弁が供給していた燃料量と同じ量の燃
料を上流弁が供給する場合は、上流弁の供給開始時の燃
料がスロットルボディの内壁面及びスロットル弁に一旦
付着するため、燃焼に寄与する燃料量が一時的に不足し
、エンジンの運転性能等が悪くなるという問題がある。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、内燃エンジ
ンの負荷状態に応じて燃料の供給を行なう燃料噴射弁を
スロットル弁に対する上流弁又は下流弁に切換える場合
において、下流弁から上流弁への切換時の燃料供給精度
を確保し、エンジンの運転性能等の向上を図った内燃エ
ンジンの燃料供給制御方法を提供することを目的とする
。

（発明の箭成） 上記目的を達成するために、本発明においては、複数の
気筒を備えた内燃エンジンの吸気分岐管の集合部より上
流のスロットル弁の上流側及び下流側に燃料噴射弁をそ
れぞれ少なくとも１個ずつ設け、前記内燃エンジンの運
転状態に応じて決定される量の燃料を前記燃料噴射弁に
より調量制御して該内燃エンジンに供給する内燃エンジ
ンの燃料供給制御方法において、前記内燃エンジンがア
イドル領域内にあるか否かを判別し、アイドル領域内に
あるときは、前記スロットル弁下流の燃料噴射弁により
燃料を供給する一方、前記スロットル弁上流の燃料噴射
弁は休止状態とし、アイドル領域外にあるときは、スロ
ットル弁下流の燃料噴射弁によりアイドル領域内にある
ときより少量且つ一定量の燃料を供給すると同時にスロ
ットル弁上流の燃料噴射弁により前記内燃エンジンの運
転状態に応じて決定される量の燃料を供給することを特
徴とする内燃エンジンの燃料供給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図面を参照して説明する。

第１図は本発明の方法を適用した燃料供給制御装置の全
体構成図であり、符号１は例えば４気筒４サイクルの内
燃エンジンを示し、エンジン１には吸気管集合部（イン
テークマニホールド）を介して吸気管２が接続されてい
る。吸気管２の集合部上流にはスロットルボディ３が設
けられ、内部にスロットル弁３′が設けられている。ス
ロットル弁３′にはスロットル弁開度（θＴＨ）センサ
４が連設されてスロットル弁３′の弁開度を電気的信号
に変換し電子コントロールユニット（以下ｒＥｃｔＪＪ
　という）５に送るようにされている。

吸気管２のスロットルボディ３の少し上流には燃料噴射
弁６が設けられ、内燃エンジン１の高負荷運転時等に該
エンジン１の全気筒に燃料を供給するようにしている。

一方、吸気管２のスロットルボディ３の少し下流で且つ
吸気管集合部、ト流には補助燃料噴射弁６ａが設けられ
、内燃エンジン１が十分に暖められた状態における低負
荷運転時に該エンジン１の全気筒に燃料を供給するよう
にしている。燃料噴射弁６及び補助燃料噴射弁６ａは図
示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ３に
電気的に接続されており、ＥＣＵ３からの信号によって
該両燃料噴射弁６及び補助燃料噴射弁６ａの各々の開弁
時間が制御される。該補助燃料噴射弁としてはエンジン
低負荷時の少量燃料の各気筒への分配性を確保すべく霧
化特性の優れたものを使用している。

また、前記スロットルボディ３のスロットル弁３′の下
流にはｐＲ７を介して絶対圧（Ｐａｌ＾）センサ８が設
けられており、この絶対圧センサ８によって電気的信号
に変換された絶対圧信号は前記ＥＣＵ３に送られる。

エンジン１本体にはエンジン冷却水温センサ（以下ｒ　
Ｔ　ｗセンサ」という）９が設けられ、Ｔｗセセン９は
サーミスタ等からなり、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ＥＣＵ３に供
給する。エンジン回転数センサ（以下ｒＮｅセンサ」と
いう）１０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１０はエ
ンジンのクランク軸１８０６回転毎に所定のクランク角
度位置で、即ち、各気筒の吸気−行程開始時の上死点（
ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置
でクランク角度位置信号（以下これをｒＴＤＣ信号」と
いう）を出力するものであり、このＴＤＣ信号はＥＣＵ
３に送られる。

エンジン１の排気管１１には三元触媒１２が配置され排
気ガス中のＨＣ，Ｃｏ、Ｎ　Ｏｘ成分の浄化作用を行う
。この三元触媒１２の上流側には０２センサ１３が排気
管１１に挿着され、このセンサ１３は排気中の酸素濃度
を検出し、０２′ａ度信号をＥＣＵ３に供給する。

更に、ＥＣＵ３には例えば大気圧センサ等の他のパラメ
ータセンサ１４が接続されており、他のパラメータセン
サ１４はその検出値信号をＥＣＵ３に供給する。

ＥＣＵ３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正し、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５ａ、
中央演算処理回路（以下ｒＣＰＵＪという）５ｂ、ＣＰ
Ｕ５ｂ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５ｃ、及び前記燃料噴射弁６と補助
燃料噴射弁６ａとにそれぞれ駆動信号を供給する出力回
路５ｄ等から構成される。

ＣＰＵ５ｂは第２図に示す燃料供給制御プログラムを前
記ＴＤＣ信号が入力される毎に実行する。

該プログラムは入力回路５ａを介して供給された前述の
各種センサからのエンジンパラメータ信号に基づいて、
スロットル弁上流の燃料噴射弁（上流弁）６及びスロッ
トル弁下流の補助燃料噴射弁（下流弁）６ａのそれぞれ
の燃料噴射時間を算出し、これらの噴射時間に基づいた
開弁駆動信号を両噴射弁６及び６ａに出力する。

前記上流弁６及び下流弁６ａは、アイドル運転領域（低
負荷域）、アイドル運転領域外（中・高負荷域）、及び
高負荷高回転時の各運転状態に応じて下記の表に示す手
法により燃料噴射を行うように制御される。

表中の各式は第２図のプログラムの実行で夫々使用され
るものであり、その詳細については後述する。

以下、第２図の燃料供給制御プログラムの処理手順を詳
細に説明する。本プログラムは前述の”Ｉ’　Ｄ　Ｃ信
号発生毎に処理が開始されるものである。

まず、ステップ１ではエンジン水温Ｔｗが所定温度”Ｉ
’ＷＭ＾（例えば２０℃）より高いか否かを判別し、こ
の答が否定（Ｎｏ）のとき、即ちエンジン温度が所定温
度より低いときは、下流弁６ａの開弁時間１゛０υＴＭ
ａを暫定的に０に設定する（ステップ１０）。そして、
後述するステップ１７以下に進み、上流弁用Ｐａ−Ｎｅ
マツプより基本開弁時間’Ｉ’　ｉ　Ｍを検索し、該’
Ｉ’ｉＭ値に基づいて上流弁６の開弁時間’１”ＯＩＪ
ＴＭを算出しくステップ１９）、ステップ８で」二流弁
６に該ＴＯＵＴＭ値に応じた開弁駆動信号を出力する。

この結果、エンジン冷間時は図示しないスロットルバイ
パス通路からファーストアイドル用の補助空気が供給さ
れているため、これに伴って、多くの燃料流量が必要と
なるので、上流弁から燃料が供給される。このように燃
料流量が比較的多いときは燃料噴射弁から吸気管集合部
までの距離を長くしたほうが複数の気筒に対する燃料の
分配性が確保される。

ステップ１の判別結果が肯定（Ｙｅｓ）のときは、次の
ステップ２．３及び４でエンジンの運転状態がアイドル
運転領域にあるか否かを判別する。

即ち、ステップ２でスロットル弁開度０Ｔ１１が所定の
アイドル開度ＺθＩＤＬ　（例えば０．３９°）より小
さいか否かを判別し、ステップ３で吸気管内絶対圧ＰＢ
が所定のアイドル圧Ｚｐｓ　ＩＤＬ　（例えば３５０　
ｍ＋ａＨｇ）より低いか否かを判別し、ステップ４でエ
ンジン回転数Ｎｅが所定のアイドル回転数ＺＮＩＤＬ　
（例えば１１００ｒｐｍ）より低いか否かを判別する。

これらの答えがすべて肯定（Ｙｅｓ）のときは、下流弁
用ＰＢ−Ｎｅマツプより基本開弁時間ＴｉＭａを検索し
、該ＴｉＭａ値に基づいて次式（１）により下流弁の開
弁時間ＴＯＵＴＭａを算出する（ステップ５）。

Ｔ　ＯＵＴ　　Ｍ　　ａ　　＝Ｔ　　ｉ　　Ｍ　　ａ　
　ＸＫ、＋Ｋｚ°＝　　（１）ここに、Ｋ□及びに２は
前述の各種センサからのエンジンパラメータ信号に応じ
て演算される補正係数または補正変数であってエンジン
運転状態に応じ、始動特性、排気ガス特性、燃費特性、
エンジン加速特性等の諸特性が最適なものとなるように
所定の演算式に基づいて演算される。

次に、後述するステップ１１で使用するｎＴＤｃＡＭ値
を初期値７２ＴＤＣ＾閘（例えば３）にプリセットしく
ステップ６）、上流弁の開弁時間ＴＯＵＴＭ値を０に設
定する（ステップ７）。このため、秋のステップ８の実
行の際には上流弁に対して開弁駆動信号は出力されない
。更に、次のステップ９では前記ステップ５で算出され
たＴｏｔ＋ｔＭａ値に応じた開弁駆動信号を出力し、本
プログラムを終了する。この結果、気筒に対し、燃料供
給がスロットル弁３′下流側の噴射弁から直接に行われ
、噴射弁と各気筒間の距離が短かくなるので、気筒に対
する燃料供給の応答性が向上するようになる。

ステップ２，３．又は４のいずれかの判別結果が否定（
ＮＯ）のとき、即ちエンジンの運転状態がアイドル域外
であるときは、前記７１Ｔｏｃ＾閘値が０か否かを判別
しくステップ１１）、この答が否定（ＮＯ）であれば、
前記ステップ５と同様に下流弁用Ｐｅ−Ｎｅマツプより
基本開弁時間ＴｉＭａを検索し、該Ｔｉｖａ値に基づい
て前記式（１）により下流弁の開弁時間ＴｏｕＴＭａを
算出する（ステップ１２）。次に、ｎＴＤＣＡＭ値から
１を減算しくステップ１３）、ステップ１７以下へ進む
。

ステップ１１の判別結果が肯定（Ｙｅｓ）のときは、次
のステップ１４．１５又はステップ１４゜１６でエンジ
ン回転数Ｎｅに応じた減少度で前記ステップ１２で算出
した７ｏｕＴＭａ値を減少させる。即ち、ステップ１４
でエンジン回転数Ｎｅが所定値ＺＮｅＡＭ（例えば９０
０　ｒｐｍ）より高いか否かを判別し、この答が否定（
ＮＯ）のときは前回Ｔｏｕ丁＠ａ値から第１の所定値Ａ
ＴｏｕＴＭａ。

（例えば０．４ｍ５ｅｃ）を減算し、この答が肯定（Ｙ
ｅｓ）のときは前回ＴｏｕＴＭａ値から第２の所定値Δ
ＴＯＬＪＴ　Ｍａ２（例えば０．２ｍ５ｅｃ）を減算し
。

その後ステップ１７以下へ進む。

ステップ１７では前記ステップ１２．１５又は１６で算
出したＴｏＵＴＭａ値がステップ５又は１２で算出され
るＴｏｕｒＭａの最小値より小さい下限値ＴｏｕＴｕａ
ＬＭＴ（例えば３　、　Ｑ　ｍ５ｅｃ）より小さいか否
かを判別し、この答が肯定（Ｙｅｓ）のときはステップ
１日で”Ｉ”ｉＭａ値を下限値ＴｉＭａＬｖＴとしてＴ
ｏｕＴＭａ値をゴ０ＩＪＴ　Ｍａ＝Ｔｉ　ＭａＸＫ、＋
Ｋ。

の式（前記式（１））により算出し、即ちｒｏｕＴｍａ
＝Ｔｉ　ＭａしＭＴＸＫ、＋に２としてからステップ１
９に進み、この答が否定（ＮＯ）のときはそのままステ
ップ１９に進む。これにより、エンジンの運転状態がア
イドル域からアイドル域外へ移行した後も、略一定量Ｔ
ＯＵＴ　ＭａＬｙＴ以上の燃料が下流弁６ａから供給さ
れる。ここで、ＴｉｖａＬＭＴの値は下流弁から供給さ
れる燃料が正確に計量できる最小流敏値となっている（
例えば、１　、８ｍ５ｅｃ）。

従って、該アイドル域外への移行による上流弁６の燃料
噴射開始直後に燃料が上流弁６から噴射されてスロソ１
−ルボディ３の内壁面やスロッ１〜ル弁３′に付着して
いる間にも、下流弁６ａから燃料が供給されるので、下
流弁６ａから上流弁６への切換時の所要の燃料供給量が
確保され、空燃比の変動が抑えられるので、運転性の悪
化が防止される。更に、本実施例では下流弁６ａから上
流弁６への切換時に前記ステップ１１，１２．１３及び
ステップ１４．１５又はステップ１４．１６を実行する
ことにより、下流弁６ａの燃料供給量が徐々に減少する
ようにしているので、燃料供給の切換時の空燃比変化が
横力抑えられる。ステップ１９では上流弁用Ｐ　ｅ−Ｎ
ｅマツプより基本開弁時間ＴｉＭを検索し、該ＴｉＭ値
に７５づいて次式（２）により上流弁の開弁時間ＴＯＩ
ＪＴＭを算出する。

ＴＯＵＴ　Ｍ　＝Ｔ　ｉ　Ｍ　Ｘ　Ｋ、十に２−　（２
）ここに、Ｋ１及びに２は前記式（１）におけるものと
同じものである。

次のステップ２０では前記ステップ１９で算出したＴＯ
ＬＩＴＭ値が所定値Ｍｅ　−Ｔｏｕ　Ｔ　Ｌ　Ｍ　Ｔよ
り大きいか否かを判別する。ここに、ＭｅはＴＤＣ信号
の発生間隔であり、これは４気筒４サイクルエンジンの
場合は吸気行程の時間に対応するものである。また、Ｔ
ｏｕＴｔ、ＭＴは上流弁６が開弁状態から完全に閉弁状
態となるまでに必要な時間である。ステップ２０の判別
結果が（＋７定（Ｙｅｓ）のときは、次式（３）によっ
て下流弁の開弁時間を算出する（ステップ２１）。

Ｔｏｕ　Ｔ　Ｍａ＝（Ｔｏｕ　Ｔ　Ｍ　−（Ｍｅ−Ｔ　
ｏｕＴＬＭ　Ｔ　））　Ｘ　ＫＡｕｘ＋Ｔｖａ・・・（
３） ここに、ＫＡｕｘは上流弁に対する下流弁の流欺比であ
り、Ｔｖａはバッテリ電圧の変動に応じた補正値である
。下流弁の開弁時間ＴｏｕＴＭａを前人（３）により算
出することにより、エンジンの高負荷高回転時に開弁時
間が長くなったときに上流弁がステップ１９で算出され
た開弁時間ＴｏｕＴｙ内で供給しきれない燃料が下流弁
６ａから供給される。この結果、高負荷高回転時におい
ても必要な燃料量が確保される。また、上流弁６はそれ
ほど大流量（大口径）のものを使用しなくて済み、低負
荷時にも小量の燃料の霧化を良好とすることができる。

次に１次式（４）によって上流弁の開弁時間を算出する
（ステップ２２）。

ＴＯＵＴ　Ｍ　＝Ｍ　ｅ　−Ｔ　ＯＩＪＴＬＭ　Ｔ　＝
　（４）ここに、Ｍｅ及びＴ　０ＵＴＬＩＩＩ　Ｔは前
人（３）のものと同様である。従って、上流弁６の開弁
時間の上限値はＭｅ−ＴｏＩＪＴＬＭＴとなり、上流弁
６は各気筒に対する燃料供給のたびに完全に閉弁し、連
続的に開弁することがない。この結果、燃料噴射弁の大
流量域から連続噴射となる間は第４図に示すように開弁
時間Ｔｏｕｔに対して燃料量Ｑｆが比例しない特性領域
があるので、その領域を使用することが防止される。

ステップ２２の実行後、ステップ８に進む。また、ステ
ップ２０の判別結果が否定（ＮＯ）のときは、上流弁６
のみにより必要な燃料をすべて供給することができるの
でステップ２１及び２２をスキップして直接ステップ８
に進む。

この後に、ステップ８でＴＯＬＩＴＭ値に応じた開弁駆
動信号を上流弁に出力し、ステップ９でＴ’ｏｕｔＭａ
値に応じた開弁駆動信号を下流弁に出力し、本プログラ
ムを終了する。

最後に、上記した第２図のプログラムを使用した場合の
燃料供給特性について、第３図を参照して説明する。第
３図はエンジン温度ＴｗがＴｗｙ＾より高い場合にエン
ジンをアイドル状態から加速していったときの上流弁及
び下流弁の燃料供給量の時間変化を示す。まず、エンジ
ン運転状態がアイドル域のときは、下流弁からマツプ値
に応じたＴｏｕＴＭａ値に相当する燃料を供給する。次
に。

エンジン運転状態がアイドル域からアイドル域外に移行
すると、下流弁からの燃料供給量は所定の減少度Δ１゛
０υＴＭａ工又はΔＴｏｕＴＭａ、で徐々に減少してＴ
ｏｕＴＭａｔ閘ｒ（＝Ｔｉ　ＭａＬＭＴＸＫ、＋に２）
値となる。この間の上流弁からの燃料噴射量はマツプ値
に応じたＴＯＬＩＴＭに相当する敬であるが、燃料がス
ロットルボディの内壁面やスロットル弁に付着するので
、実際に上流弁から気筒まで到達する燃料はＯから次第
にＴＯＵＴＭ値まで増加する。そして、エンジン運転状
態が高負荷高回転域に移行すると、上流弁からの燃料供
給量は吸気行程の間に供給できる最大量Ｍｅ−Ｔｏυ丁
ＬＭＴとなることがあり、そのとき、下流弁からの燃料
供給量は不足分を補充する量（ＴｏｕＴ−（Ｍｅ−ＴＯ
ＵＴＬＭＴ））ＸＫＡｕｘとなる。

（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供給
制御方法によれば、複数の気筒を備えた内燃エンジンの
吸気分岐管の集合部より上流のスロットル弁の上流側及
び下流側に燃料噴射弁をそれぞれ少なくとも１個ずつ設
け、前記内燃エンジンの運転状態に応じて決定される量
の燃料を前記燃料噴射弁により調量制御して該内燃エン
ジンに供給する内燃エンジンの燃料供給制御方法におい
て、前記内燃エンジンがアイドル領域内にあるか否かを
判別し、アイドル領域内にあるときは、前記スロットル
弁下流の燃料噴射弁により燃料を供給する一方、前記ス
ロットル弁上流の燃料噴射弁は休止状態とし、アイドル
領域外にあるときは、スロットル弁下流の燃料噴射弁に
よりアイドル領域内にあるときより少斌且つ一定量の燃
料を供給すると同時にスロットル弁上流の燃料噴射弁に
より前記内燃エンジンの運転状態に応じて決定される量
の燃料を供給するようにしたので、スロットル弁下流の
燃料噴射弁からスロットル弁上流の燃料噴射弁への切換
の際のエンジンへの実燃料供給、！ｉ（を適正値とする
ことができ、エンジンの運転性能等の向上を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する内燃エンジンの燃料供給
制御装置の全体構成図、第２図は第１図のＥＣＵで実行
される燃料供給制御プログラムのフローチャート、第３
図は本発明方法を使用したときの燃料供給量の時間変化
を示すグラフ、第４図は燃料噴射弁の燃料噴射特性図で
ある。 １・・・内燃エンジン、３′・・・スロットル弁、４・
・・スロツ］−ル弁開度センサ、５・・・電子コントロ
ールユニット（ＥＣＵ）、５ｂ−ＣＰＵ、５ｃｍ記憶手
段、６・・・燃料噴射弁、６ａ・・・補助燃料噴射弁、
８・・・吸気管内絶対圧センサ、１０・・・エンジン回
転数センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、複数の気筒を備えた内燃エンジンの吸気分岐管の集
   合部より上流のスロットル弁の上流側及び下流側に燃料
   噴射弁をそれぞれ少なくとも１個ずつ設け、前記内燃エ
   ンジンの運転状態に応じて決定される量の燃料を前記燃
   料噴射弁により調量制御して該内燃エンジンに供給する
   内燃エンジンの燃料供給制御方法において、前記内燃エ
   ンジンがアイドル領域内にあるか否かを判別し、アイド
   ル領域内にあるときは、前記スロットル弁下流の燃料噴
   射弁により燃料を供給する一方、前記スロットル弁上流
   の燃料噴射弁は休止状態とし、アイドル領域外にあると
   きは、スロットル弁下流の燃料噴射弁によりアイドル領
   域内にあるときより少量且つ一定量の燃料を供給すると
   同時にスロットル弁上流の燃料噴射弁により前記内燃エ
   ンジンの運転状態に応じて決定される量の燃料を供給す
   ることを特徴とする内燃エンジンの燃料供給制御方法。