JPS63186940A - 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〕 本発明は内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、特に、加
速時にクランク軸の回転とは非同期に燃料噴射を行い、
加速応答性を向上させた内燃機関の燃料噴射制御装置に
関する。

装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、内燃機関の運転状態に応じて燃料噴射弁より噴射
される燃料を調節する電子制御式燃料噴射装置において
は、燃料噴射の演算や噴射の制御は一般にクランク軸の
回転に同期して出力されるクランク角信号に基づいて行
われている。これを同期噴射という。ところが、この同
期噴射だけで燃料噴射を調節すると、車両の加速運転時
等に空燃比がリーンになり、加速応答性が悪くなること
から、従来は車両の加速時に不足分の燃料を前記同期噴
射とは別に実行する非同期噴射が行われている。

前記非同期噴射は、例えば、前記クランク角の検出周期
よりも短い等時間間隔毎に、単位時間当たりのスロット
ル開度変化量ΔＴへを検出し、このスロットル開度変化
量ΔＴＡにより非同期噴射量補正係数Ｋが求められ、こ
の検出時点前に噴射された同期噴射ｉＴＰと、検出時点
での機関回転数Ｎｅに応じた許容最大噴射ＩＴＰＭＡＸ
とを比較し、前記スロットル開度変化量ΔＴＡが所定値
以上で、かつ前記同期噴射量ＴＰが前記許容最大噴射Ｉ
ＴＰＭＡＸよりも少なければ、その差に相当する燃料量
に前記補正係数Ｋを乗算したものが非同期で噴射される
というものである。　（特開昭５９−９６４４’４号公
報）〔発明が解決しようする問題点〕 しかしながら、前述の方法により非同期噴射を実行する
と、機関回転数が比較的高い領域でのシフトチェンジ等
の時のようなスロットル開度急開時に、非同期噴射量が
要求値より過多になり易（、空燃比のオーパリフチによ
るＨＣ，Ｇｏ、エミッションの増大が発生し易い。その
ため良好な加速応答性を確保しつつ、ＨＣ，ＧＯのより
一層の低減を得ることが困難になってきた。

すなわち、同一スロットル開度変化量ΔＴＡでも機関１
回転当たりの吸入空気量Ｑ／Ｎｅの変化は、機関回転数
Ｎｅ、スロットル開度ＴＡによっても異なるため、スロ
ットル開度変化量ΔＴＡだけで非同期噴射量を決める従
来の方法では、非同期噴射量を機関低回転時の要求値に
設定すると、機関回転数が比較的高いところでは、非同
期噴射量が過多になるという問題点が生じるのである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的は前記従来の非同期噴射制御の有する問題
点を解消し、機関回転数が比較的高い領域でのシフトチ
ェンジ等の時のようなスロットル開度急開時においても
非同期噴射量が要求値より過多になることがなく、空燃
比のオーパリフチによるＨＣ，Ｃｏ、エミッションの増
大を防止することができ、加速応答性を確保しつつ、）
Ｉｃ、ＧＯのより一層の低減を得ることができる優れた
内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。

前記目的を達成する本発明の内燃機関の燃料噴射制御装
置は、第１図に示すように、運転状態パラメータに応じ
て同期噴射量を演算する同期噴射量演算手段と、機関回
転数に応じて許容最大噴射量を演算する許容最大噴射量
演算手段と、単位時間当たりのスロットル開度変化量の
演算手段と、前記スロットル開度変化量に応じて第１の
非同期噴射量補正係数を演算する第１補正係数演算手段
と、スロットル開度と機関回転数に応じて第２の非同期
噴射量補正係数を演算する第２補正係数演算手段と、前
記許容最大噴射量と前記同期噴射量との差を演算する差
演算手段と、前記同期噴射量が前記許容最大噴射量より
少ない時に、その差に相当する燃料量に前記第１および
第２の補正係数を乗算して非同期噴射量を演算する非同
期噴射量演算手段と、前記同期噴射量および非同期噴射
量を噴射する燃料噴射手段とを備えていることを特徴と
している。

〔作　用〕

本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、前記ク
ランク角の検出周期よりも短い等時間間隔毎に単位時間
当たりのスロットル開度変化量ΔＴＡが検出され、この
スロットル開度変化量ΔＴＡにより第１の非同期噴射量
補正係数に１が求められ、この時のスロットル開度ＴＡ
と機関回転数Ｎｅにより第２の非同期噴射量補正係数に
２が求められ、スロットル開度変化量ΔＴＡの検出時点
前に噴射された同期噴射量ＴＰと、検出時点での機関回
転数Ｎｅに応じた許容最大噴射ｉ［ＴＰＭＡＸとを比較
し、前記スロットル開度変化量ΔＴＡが所定値以上で、
かつ前記同期噴射量ＴＰが前記許容最大噴射ｉＴＰＭＡ
Ｘよりも少なければ、その差に相当する燃料量に前記補
正係数Ｋｌ、に２を乗算したものが非同期で噴射される
。

以下図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。

〔実施例〕

第２図には本発明の内燃機関の空燃比制御装置の一実施
例を備えた電子制御燃料噴射式内燃機関が概略的に示さ
れている。この図において、機関（エンジン）１の吸気
通路２にはエアフローメータ３が設けられている。この
エアフローメータ３は吸入空気量を直接計測するもので
あって、ポテンショメータを内蔵して吸入空気量に比例
したアナログ電圧の電気信号を発生する。また機関本体
１の吸気通路２に設けられたスロー／　トル弁１８の軸
には、スロントル弁１８の開度を検出するスロットル開
度センサ１９が設けられている； ディストリビュータ４には、その軸が例えばクランク角
（ＣＡ）に換算して７２０″Ｃ＾毎に基準位置検出用パ
ルス信号を発生するクランク角センサ５及び３０°ＣＡ
毎に基準位置検出用パルス信号を発生するクランク角セ
ンサ６が設けられている。これらクランク角センサ５，
６のパルス信号は、燃料噴射時期の割込要求信号、点火
時期の基準タイミング信号、燃料噴射量演算制御の割込
要求信号などとして作用する。これらの信号は制御回路
１０の人出力インタフェース１０２に供給され、このう
ちクランク角センサ６の出力はＣＰＵ１０３の割込端子
に供給される。

さらに、吸気通！２には各気筒毎に燃料供給系から加圧
燃料を吸気ボートへ供給するための燃料噴射弁７が設け
られている。

また、エンジン１のシリンダブロックの冷却水通路８に
は、冷却水の温度を検出するための水温センサ９が設け
られている。水温センサ９は冷却水の温度Ｔｌ＋−に応
じたアナログ電圧の電気信号を発生する。この出力もＡ
／Ｄ変換器１０１に供給されている。

排気マニホルド１１より下流の排気系には、排気ガス中
の３つの有害成分ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘを同時に浄化する
三元触媒コンバータ１２が設けられている。また、前記
排気マニホルド１１の下流側であって、触媒コンバータ
１２の上流側の排気パイプ１４には、空燃比センサの一
種である０２センサ１３が設けられている。０２センサ
１３は排気ガス中の酸素成分濃度に応じて電気信号を発
生する。すなわち、０２センサ１３は空燃比が理論空燃
比に対してリッチ側かリーン側かに応じて、異なる出力
電圧を制御回路１０の信号処理回路１１１を介してＡ／
Ｄ変換器１０１に供給する。

また、前記入出力インタフェース１０２にはキースイッ
チ１５からのスタータのオン／オフ信号が供給されるよ
うになっている。１６はトランスミッション１７からの
スピードメータケーブルに設けられた車速センサであっ
て、車速に比例した数のパルス信号を発生し、この車速
センサ１６のパルス信号制御回路１０の車速形成回路１
１２に供給される。車速形成回路１１２はカウンタによ
り形成され、一定のゲート時間毎に２進数の車速データ
として入出力インタフェース１０２に供給される。

制御回路１０は、例えばマイクロコンピュータとして構
成され、前述のＡ／Ｄ変換器１０Ｌ入出力インタ７　エ
ース１０２．　ＣＰＵ１０３の他ニＲＯ１’１１０４．
　ＲＡＭ１０５゜イグニッションスイッチオフ後も情報
の保持を行うバックアツプＲＡＭ１０６等が設けられて
おり、これらはバス１１３で接続されている。

この制御回路１０において、ダウンカウンタ１０６゜フ
リップフロップ１０７．及び駆動回路１０Ｂは燃料噴射
弁７を制御するためのものである。即ち、燃料噴射量Ｔ
ＡＵが演算されると、燃料噴射量ＴＡＵがダウンカウン
タ１０８にプリセットされると共にフリップフロップ１
０９もセントされる。この結果、駆動回路１１０が燃料
噴射弁７の付勢を開始する。他方、ダウンカウンタ１０
８がクロック信号（図示せず）を計数して最後にそのキ
ャリアウド端子が“ｖレベルになった時に、フリップフ
ロップ１０９がリセフトされて駆動回路１１０は燃料噴
射弁７の付勢を停止する。つまり、前述の燃料噴射ＩＴ
ＡＩだけ燃料噴射弁７は付勢され、したがって、燃料噴
射量ＴＡＵに応じた量の燃料がエンジン１の燃焼室に送
り込まれることになる。

なお、ＣＰｔ１１０３の割込発生は、Ａ／Ｄ変換器１０
１のＡ／Ｄ変換終了後、入出力インタフェース１０２が
クランク角センサ６のパルス信号を受信した時、クロッ
ク発生回路１０７からの割込信号を受信した時、等であ
る。

次に第３図及び第４図のフローチャートを用いて前述の
制御回路１０の動作を説明する。

第３図は燃料噴射量演算ルーチンであって、所定クラン
ク角、例えば３６０”Ｃ＾毎に実行される。

ステップ３０１では基本噴射量ＴＰを演算する。即ち、
吸入空気ＩＱ及び機関回転数ＮｅのデータをＲＡＭ１０
５から読み出して、 ＴＰ−ｋＱ／Ｎｅ（但しｋは定数） により演算する。そして、ステップ３０２では燃料噴射
量ＴＡＵを、 ＴＡＵ　４−ＴＰ・α＋β によって演算する。ここで、αは空燃比補正係数を含む
補正係数、あるいは補正量、βも補正量であって、これ
らは例えば、暖機増量補正、吸気温補正、過渡時補正等
に相当する。次いで、ステップ３０３にて噴射量ＴＡＵ
をダウンカウンタ１０８にセットすると共にフリップフ
ロップ１０９をセントして燃料噴射を開始させる。そし
て、ステップ３０４にてこのルーチンを終了する。なお
、前述のように噴射ｆｉＴＡＵに相当する時間が経過す
ると、ダウンカウンタ１０８のキャリアウドによってフ
リップフロップ１０９がリセットされて燃料噴射は終了
する。

続いて第４図の非同期噴射量演算ルーチンを説明する。

このルーチンは４〜３０ｍ５毎、例えば１６ｍ５毎の等
時間間隔で実行される。

ステップ４０１ではスロットル開度センサ１９によって
検出されたスロットル開度ＴＡおよび機関回転数Ｎｅが
読み込まれてＲＡＭ１０５内の所定領域に記憶されて次
のステップ４０２に移行する。ステップ４０２では前回
のこの非同期噴射量演算ルーチンにおける処理にてステ
ップ４０１にて読み込まれて記憶されたスロットル開度
ＴＡＯと、今回のステップ４０１で読み込まれたスロッ
トル開度ＴＡとの差が演算され、その差が次式のように
ΔＴＡとされる。

ΔＴＡ　　−ＴＡ　　−ＴＡＯ 即ち、例えば１６ｍ５の間に開かれたスロットル弁１８
のスロットル開度変化量がΔＴＡとされる。このように
してスロットル開度変化量ΔＴＡが演算されると、今回
のスロットル開度ＴＡをＴＡＯとしてステップ４０３に
進む。

続くステップ４０３．４０４は演算されたスロットル開
度変化量ΔＴＡに上限、下限のガードをかける処理を示
している。すなわち、ステップ４０３においてはスロッ
トル開度変化量ΔＴＡがある一定の値θ（ｄｅｇ／１６
ｍ５）より大きいか否かが判定され、ΔＴＡ＞θの場合
（ＹＥＳ）はステップ４０５にてスロットル開度変化量
ΔＴＡをθで置き換えてステップ４０６に進み、ΔＴＡ
≦θの場合（ＮＯ）はステップ４０４に進む。

ステップ４０４においてはスロットル開度変化量ΔＴＡ
が微小な正の値し、例えば１．１５ｄｅｇ／１６ｍ５、
より大きいか否かが判定され、ΔＴＡＩＬの場合（ＹＥ
Ｓ）はステップ４０６に進むが、ΔＴＡ≦Ｌの場合（Ｎ
Ｏ）はステップ４１３にてこのルーチンを終了する。こ
れは、スロットル開度変化量ΔＴＡが負の場合は既に噴
射された燃料を回収することができず、また、スロット
ル開度変化量ΔＴＡがある一定値θよりも大きい場合は
スロットル開度変化量ΔＴＡの大きさに応じて制御する
必要がないことからスロットル開度変化量ΔＴＡの値が
θにて置き換えられるのである。

ここで、前記一定値θについて説明する。まず、スロッ
トル開度ＴＡと吸入空気ｉＱの相関を実験により調べる
と、第８図の線図のようになる。第８図に示されるよう
に、機関１回転当たりの吸入空気ＩＱ／Ｎｅは機関回転
数ＮｅＯ値によっても異なるが、スロットル開度Ｔ　Ａ
がｌＱｄｅｇ〜２０ｄｅｇでスロットル弁１８が全開時
とほぼ同量の吸入空気ｆｆ１Ｑ／Ｎｅが得られる。よっ
て、前記ステップ４０３．４０５の処理は、スロットル
開度ＴＡの上限θをスロットル弁全開時とほぼ同量の吸
入空気Ｉ　Ｑ　／　Ｎｅが得られる程度の値にする処理
であり、値θ以上にスロットル開度変化量ΔＴＡがなる
場合も一律にスロットル弁１８が全開と見做して処理す
るためのものである。

次に、ステップ４０４においてスロットル開２１化量Δ
ＴＡが微小値しより大きいか否かを判定する理由につい
て説明する。スロットル開度変化■ΔＴＡが値りより小
さい場合は、吸入空気量変化の小さい緩やかな加速であ
ることから、非同期に燃料を追加して噴射しなくても、
機関は加速の要求に十分追従する。このため、前記ステ
ップ４０４にてはΔＴＡＳＬの場合はそのまま非同期噴
射量演算ルーチンの処理を終了するのである。そして、
スロットル開度変化量ΔＴＡｉ＜前記所定値りを越えて
いる時のみ非同期噴射が必要であると見做してステップ
４０６に進むのである。

ステップ４０Ｇにおいては、ＲＯＭｌ０４内に格納され
ている第５図に示すような定数に１のデータマツプから
、スロットル開度変化量ΔＴＡの大きさに応じて第１の
非同期噴射量補正係数に１が補間演算される。このデー
タマツプは、前記第８図に示した線図を基に定められ、
Ｋ１＝ｆ（ΔＴＡ　）の関数で与えられるものである。

そして、前記ＲＡＭ１０４にはスロットル開度変化量Δ
ＴＡの大きさに応じて例えばＫ１１からＫ　ｍ　ａ　Ｘ
で表される数点の定数に１が記憶されており、その中間
値は２点間の補間計算により演算されるようになってい
る。

続（ステップ４０７においては、現時点における機関回
転数Ｎｅでの基本噴射量ＴＰの内、最も値の大きい許容
最大噴射？ｉｌＴＰＭＡＸがＲＯＭ１０４内に格納され
た第７図に示すようなデータマツプより検索され、次の
ステップ４０８に移行する。ステップ４０８では既に噴
射された燃料に対応する基本噴射ＩＴＰと、前ステップ
４０７にて検索された許容最大噴射量ＴＰＭＡＸとの差
ΔＴＰが式、 ΔＴＰ←ＴＰＭＡＸ−ＴＰ によって演算される。

そして、ステップ４０９においてステップ４０８にて演
算されたΔＴＰが正の値か否かが判定される。

すなわち、差ΔＴＰが０の場合は許容最大噴射量ＴＰＭ
ＡＸに対応する燃料が既に噴射されていることから、そ
れ以上に燃料を増量する必要がない。また、差ΔＴＰが
負の値となる場合は、各センサ等の応答ずれ等の原因で
基本噴射量ＴＰが許容最大噴射量ＴＰＭＡＸより大きく
なっている場合であり、データが正確に検出されていな
いことになる。よって、両者の場合（ステップ４０９で
ＮＯ）　はステップ４１３に進んでそのままこの非同期
噴射量演算ルーチンを終了し、ΔＴＰ＞Ｏの場合（ＹＥ
Ｓ）のみステップ４１０に進む。

ステップ４１０ではＲＯＭ１０４内に格納されている第
６図に示すような定数に２のデータマツプから、スロッ
トル開度ＴＡと機関回転数Ｎｅの大きさに応じて第２の
非同期噴射量補正係数に２が検索される。

このデータマツプは、前記第８図に示した線図を基に定
められ、Ｋ２＝ｆ（ＴＡ、Ｎｅ）の関数で与えられるも
のである。

続くステップ４１２では前記ステップ４０６，４１０に
て求められた第１．第２の非同期噴射量補正係数Ｋｌ、
に２により、式、 ＡＣＣＰＬＳ＝　Ｋ　１　＊　Ｋ　１　＊ΔＴＰで表さ
れる非同期噴射量ＡＣＣＰＬＳが演算される。そして、
ステップ４１２において前記ステップ４１１で演算され
た値に応じた燃料が、既にクランク軸の圃転二二同朋シ
て噴射されている燃料に加えて、クランク軸の回転とは
非同期に噴射弁７より噴射される。このルーチンはステ
ップ４１３により終了する。

第６図に示すように、前記第２の非同期噴射量補正係数
に２は、この実施例では機関回転数Ｎｅが比較的高い領
域において１回転当たりの吸気量の少ないスロットル開
度が小さい領域及び同期噴射より非同期噴射の時間間隔
が長くなる回転域においてはＯになっている。また１回
転当りの吸気量の少ないスロットル開度の比較的小さな
領域では２になっているので、車両のシフトエチェンジ
時等の機関回転数Ｎｅが比較的高い領域での急加速時の
過剰非同期噴射を防止することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、機関の吸入空気量
Ｑの変化が小さく、スロットル開度変化量ΔＴへが微小
な緩加速時においては、基本噴射量ＴＰに基づく実噴射
量ＴＡＵのみで加速に追随可能なことから非同期噴射を
実行せず、また、従来の非同期噴射では過剰になり易か
った機関の比較的高回転域における急加速時の非同期噴
射量を第２の非同期噴射量補正係数に２により防止しつ
つ、急加速時に不足する燃料のみを非同期噴射によって
補うことができる。このため、本発明の装置によれば、
従来シフトチェンジ時に過剰になり易かった非同期噴射
量を適正化することができ、ＨＣ，ＣＯ、エミッション
のより一層の低減が行えるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置の構成を
示す原理図、第２図は本発明の内燃機関の空燃比制御装
置を備えたエンジンの概略図、第３図及び第４図は第２
図の制御回路の動作を示すフローチャート、第５図はス
ロットル開度変化量に応じた第１の非同期噴射量補正係
数のマツプ図、第６図は機関回転数およびスロットル開
度に応じた第２の非同期噴射量補正係数のマツプ図、第
７図は機関回転数に応じた許容最大噴射量を示すマツプ
図、第８図はスロットル開度と機関−回転当たりの吸入
空気量の関係を所定機関回転数毎に記録した特性図であ
る。 ２・・・吸気通路、３・・・エアフローメータ、４・・
・ディストリビュータ、５．６・・・クランク角センサ
、７・・・燃料噴射弁、１０・・・制御回路、１１・・
・排気マニホルド、１３・・・０２センサ、１６・・・
車速センサ、１８・・・スロットル弁、１９・・・スロ
ットル開度センサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 運転状態パラメータに応じて同期噴射量を演算する同期
   噴射量演算手段と、 機関回転数に応じて許容最大噴射量を演算する許容最大
   噴射量演算手段と、 単位時間当たりのスロットル開度変化量の演算手段と、 前記スロットル開度変化量に応じて第１の非同期噴射量
   補正係数を演算する第１補正係数演算手段と、 スロットル開度と機関回転数に応じて第２の非同期噴射
   量補正係数を演算する第２補正係数演算手段と、 前記許容最大噴射量と前記同期噴射量との差を演算する
   差演算手段と、 前記同期噴射量が前記許容最大噴射量より少ない時に、
   その差に相当する燃料量に前記第１および第２の補正係
   数を乗算して非同期噴射量を演算する非同期噴射量演算
   手段と、 前記同期噴射量および非同期噴射量を噴射する燃料噴射
   手段と、 を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置。