JPS63230936A - 内燃機関の燃料供給制御装置 - 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、内燃機関の燃料供給制御装置に係り、特に燃
料カット機能を備えた装置に関する。

（従来の技術） 一般に、燃料カットを行う主目的は燃費の向上と不要排
気ガスの低減とにあり、これらを効率よく達成しつつエ
ンジンの運転性をも考慮することが必要である。また、
高速時および高回転時には過回転防止のためにエンジン
が所定の車速あるいは回転数になると燃料のカットを行
う。

従来のこの燃料カット機能を備えた内燃機関の燃料供給
制御装置としては、例えば特公昭５８−２０３７４号や
特開昭６１−５５３２３号公報に記載のものがある。前
者の装置では所定の減速状態で燃料カットを行うとき燃
料供給量を徐々に減らし、復帰するとき（リカバ時）燃
料供給量を最小燃料量から徐々に増加することにより、
失火による生ガスの発生を防止しようとする。また、後
者の装置では燃料カットを行う気筒を２つの気筒群に分
け、２段階の燃料カット回転速度を設定するとともに、
回転速度に応じて燃料カットの気筒数を１気筒群と全気
筒との２段階で制御することにより、燃料カットの実行
時・復帰時の出力段差を減少し、回転速度のハンチング
幅の減少を図っている。

（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供給制
御装置あっては、エンジンの行程（特に、吸気バルブの
開閉タイミング）を考慮せずに燃料カット開始や燃料カ
ットからの復帰（リカバ）を行う構成となっていたため
、燃料カット時あるいは燃料カットからの復帰時の第１
サイクルにはインジェクタにより計量されて供給された
１燃焼サイクルに必要な燃料が吸気バルブの閉じるタイ
ミングで分断され、燃焼に不十分な燃料となって失火し
、有害ガスが発生するという問題点がある。

このような不具合は燃料カットと復帰とを頻繁に繰り返
す過回転防止のための燃料カットにおいて著しいものと
なる。例えば、第８図に示すように１燃焼サイクルに必
要な燃料を供給する燃料噴射パルス幅Ｔｉの燃料は全て
が同一の吸入行程で吸入されるとは限らず、吸気バルブ
が閉じるタイミングで分断されて次の吸入行程に廻され
た燃料すと、次の行程で供給されて吸気バルブが閉じる
夕′イミングまでに到達できた燃料ａ′とにより必要燃
料Ｔｉ＝ｂ＋ａ’として吸入されている。この状態で、
吸気バルブのタイミングを考慮せずに燃料カット信号に
応じて燃料噴射パルス幅Ｔｉを全部カットする従来方式
の燃料カー／　）を行うと、第９図に示すように燃料カ
ント時の１サイクルには同図のｂ′に相当する燃料（同
図ハンチング部分）は正常に燃焼せず、失火を生じて有
害ガスを発生したり生ガスのまま排出されたりする。ま
た、燃料リカバ時の第１サイクルには第１０図のａ′に
相当する（同図ハンチング部分）が同様の状態となる。

このような不具合は、高回転・高負荷で噴射パルス幅Ｔ
ｉが大きくがっカットとりカバを頻繁に繰り返す運転状
態となる過回転防止のための燃料カット時に著しい。未
燃焼ガスが発生すると、そのガスの後燃えによるオーバ
ーヒートや触媒中での反応により触媒温度が異常に上昇
して触媒を焼損するおそれがあり、このほかバツクファ
イアの発生や生ガスの放出等の問題を生じる。

（発明の目的） そこで本発明は、吸気バルブが閉じようとするときに燃
焼室に燃料を供給できるタイミングを演算し、このタイ
ミングに一致して燃料カットの開始および復帰を行うこ
とにより、不十分な燃料供給による失火を防ぎ、有害ガ
スの発生や有害ガスの発生によって生じるオーバーヒー
ト、排気触媒の過熱、バツクファイア等を防止すること
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供給制御装置は上記目的達
成のため、その基本概念図を第１図に示すように、エン
ジンの運転状態を検出する運転状態検出手段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、
エンジンが燃料カット条件を満たす所定の運転状態にあ
るとき燃料カット信号を出力するカット信号発生手段Ｃ
と、エンジンのクランク角に基づいて吸気バルブが閉じ
ようとするときに燃焼室に燃料を供給できるタイミング
を求め、このタイミングに一致して燃料カットの開始お
よび復帰のタイミングをそれぞれカットタイミングおよ
びリカバタイミングとして気筒毎に設定するタイミング
設定手段ｄと、運転状態に基づいて燃料供給量を演算し
供給信号を出力するとともに、燃料カット信号が入力さ
れると前記カットタイミングに一致して該供給信号の出
力を停止し、燃料カット信号の出力が停止されると前記
リカバタイミングに一致して該供給信号の出力を再開す
る供給量演算手段ｅと、供給信号に基づいてエンジンに
燃料を供給す−る供給手段ｆと、を備えている。

（作用） 本発明では、エンジンのクランク角に基づいて吸気バル
ブが閉じようとするときに燃焼室に燃料を供給できるタ
イミングが演算され、このタイミングに一致するように
燃料カットの開始および復帰が行われる。したがって、
不十分な燃料供給による失火が防がれ、有害ガスの発生
が防止される。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２〜７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（供給手段
）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尋
人され、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。吸入空気の流量Ｑａはエアフローメー
タ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１の回転数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およびクランク角センサ９は運
転状態検出手段１０を構成しており、運転状態検出手段
１０および絞弁開度センサ８からの出力はコントロール
ユニット１１に入力されており、コントロールユニット
１１はこれらのセンサ情報に基づいて燃料供給制御を行
う。コントロールユニット１１はカット信号発生手段、
タイミング設定手段および供給量演算手段としての機能
を有しｃｐＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、Ａ／Ｄ変
換器２４およびＩ１０ポート２５により構成され、これ
らはコモンバス２６により互いに接続される。Ａ／Ｄ変
換器２４はアナログ信号として入力されるＱａ等をデジ
イタル信号に変換し、ＣＰＵ２１の指示に従って所定の
時期にＣＰＵ２２あるいはＲＡＭ２３に出力する。

ＣＰＵ２１はＲＯＭ２２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Ｒ
ＡＭ２３との間でデータの授受を行ったりしながら燃料
供給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２５へ出力する。Ｉ１０ポ
ート２５には各種センサからの信号が入力されるととも
に、Ｉ１０ポート２５からは噴射信号Ｓｉが出力される
。ＲＯＭ２２はＣＰＵ２１における演算プログラムを格
納しており、ＲＡＭ２３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、ＲＡＭ２３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１１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、３
１はＡＮＣ（角度）レジスタであり、ＡＮＣレジスタ３
１には噴射開始角度ＡＤＤ　１がセットされる。また、
カウンタ３２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３３はカウンタ３２がリセット
されたときＡＮＣレジスタ３１にセットされたＡＤＤ　
１を読み込むとともに、読み込んだＡＤＤｌとカウンタ
３２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３３の出力はＣＰ　Ｕ２１に出力され
、ＣＰＵ２１に対して燃料噴射割込を発生する。上記、
ＡＮＣレジスタ３１、カウンタ３２およびコンパレータ
３３は燃料カットタイミング制御回路３４を構成する。

一方、３５８〜３５ｆ　　（図中では３５ａ、３５ｆの
み示しである。以下、他の部材についても同様）はＥＧ
Ｉ（燃料噴射）レジスタであり、ＥＧＩレジスタ３５ａ
〜３５ｆには噴射パルス幅ＡＤＤ２がセットされる。ま
た、カウンタ３６ａ〜３６ｆは３６０゜（同時噴射）毎
または７６０°　（交互噴射）毎に発生する噴射タイミ
ング信号ＲＳ　ｚで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３７ａ〜３７ｆはカウンタ３
６ａ〜３６ｆがリセットされたときＥＧＩレジスタ３５
２〜３５ｆにセットされたＡＤＤ２を読み込むと同時に
ゲート３８ａ〜３８ｆへの出力をＯＮ状態にし、読み込
んだＡＤＤ２とカウンタ３６ａ〜３６ｆのカウント値が
一致するとゲート３８ａ〜３８ｆへの出力をＯＦＦ状態
にする。ゲート３８ａ〜３８ｆはゲート入力がＯＮ状態
のときコンパレータ３７ａ〜３７ｆからの出力があると
パワートランジスタ３９ａ〜３９ｆをＯＮ状態としてイ
ンジェクタ４ａ〜４ｆを駆動し、ゲート入力がＯＦＦ状
態のときはパワートランジスタ３９８〜３９ｆへのコン
パレータ３７ａ〜３７ｆの出力を阻止しインジェクタ４
３〜４ｆを遮断する。上記ＥＣＩレジスタ３５ａ〜３５
ｒ１カウンタ３６ａ〜３６ｒ１コンパレータ３７ａ〜３
７ｆ、ゲート３８ａ〜３８ｆおよびパワートランジスタ
３９ａ〜３９ｆは噴射パルス幅出力回路４０を構成する
。なお、噴射パルス幅出力回路４０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ＲＯＭ２２に書き込まれている燃料カットタイ
ミングを設定するプログラムを示すフローチャートであ
り、本プログラムは所定期間毎に一度実行される。まず
、Ｐ＋でエンジンが燃料カットを行う条件にあるか否か
を判別する。ここで、燃料カットを行う条件は例えば車
速か所定値以上で回転数Ｎが燃料カット回転数ＮｃｕＴ
以上のとき、あるいは絞弁７が全閉＜ｆＩｉ速運転時）
でかつエンジン回転数Ｎが所定の燃料カット開始回転数
Ｎｃ以上（Ｎ≧Ｎｃ）のとき等がある。燃料カット条件
のときはＰ２で燃料カットフラグＦＦＣをセット（ＦＦ
Ｃ＝１）Ｌ、燃料カット条件にないとき（すなわち、リ
カバ条件を満足する運転状態となったとき）はＰ、で燃
料カットフラグＦＦＣをクリア（ＦＦＣ−０）してＰ４
に進む。Ｐ４では吸気バルブが閉じようとするときに燃
焼室に燃料を供給できるタイミング（以下、燃料カット
タイミングという’）ＣＵＴＡＮＧを設定する。ここで
、燃料カットタイミングＣＵＴＡＮＧの設定方法につい
て述べる。一般に、燃料が吸気ボート入口に設置された
インジェクタから噴射されて吸気バルブに到達するまで
には数〜ｌＱｍ　ｓの時間を要する。

この燃料の到達に要する時間Ｔｔは予め実験的に求める
ことが可能であり、回転数や吸入負圧によらずほぼ一定
であることが知られている。この時間Ｔｔに相当するク
ランク角θアは回転数に比例し、次式〇で求めることが
できる。

θ７＝エンジン回転数（ｒｐｅａ　）　　−Ｘ　３６０
゜但し、Ｔｔ：燃料の到達に要する時間 そこで、吸気バルブが閉じるクランク角度からθ７進ん
だクランク角を燃料カットタイミングＣＵＴＡＮＧとし
て設定する。この燃料カットタイミングＣＵＴＡＮＧは
２桁のデータであり、上位の桁が１２０°の位、下位の
桁が１°の位を示しクランク角度で表される。なお、カ
ットタイミングＣＵＴＡＮＧは上記演算式によりリアル
タイムに演算してもよいし、回転数に応じて所定のテー
ブルマツプからルックアップするようにしてもよい。

また、燃料カットを行う条件を判別するときに、燃料カ
ットおよびリカバ時のエンジン回転数が判定条件により
予め分かっている場合は燃料カットタイミングを予め計
算しておき、固定値のデータとして与えてお（ことによ
り、コントロールユニット内での演算を省略することが
できる。次いで、Ｐ、で燃料カットタイミングＣＵＴＡ
ＮＧの１゜の位のデータをＩ１０ボート２５のＡＮＧレ
ジスタ３１にセットして、今回の処理を終了する。

第５図は燃料カットを実行するためのプログラムを示す
フローチャートであり、本プログラムはクランク角がＩ
１０ボート２５のＡＮＣレジスタ３１値と一致する毎に
燃料カットタイミング割込が発生して実行される。まず
％ＰＩＩでクランク角の１２０°カウント値と燃料カッ
トタイミングＣＵＴＡＮＧの１２０°の位のデータとを
比較し、各気筒の内で現時点が燃料カットタイミングと
なっている気筒番号ｎを選択する。次いで、ｐｔｚで燃
料カットフラグＦＦＣを判別し、ＦＦＣ＝１　（燃料カ
ット）のときはｐｔ、でＩ１０ポート２５の気筒番号ｎ
に対応するゲートをＯＦＦして該当するインジェクタを
遮断する。一方、ＦＦＣ＝Ｏ（リカバ）のときはＰＩ３
で気筒番号ｎに対応するゲートをＯＮして該当するイン
ジェクタの駆動を再開する。なお、燃料噴射方式は従来
例と同様に１回転１回噴射（同時噴射方式）、２回転１
回噴射（グループ噴射方式）、各気筒別噴射（シーケン
シャル噴射方式）等の何れのものでもよいことは言うま
でもない。

このように、吸気バルブが閉じようとするときに燃焼室
に燃料を供給できるタイミングが求められ、このタイミ
ングに一致して燃料カットおよび燃料カットからの復帰
が行われる。したがって、第６図、第７図に示すように
燃料カットおよびリカバ時の第１サイクルで吸気バルブ
によって分断される燃料（第９図の燃料ｂ′および第１
Ｏ図の燃料ａ′）を適切に除去することができ、失火を
防いで有害ガスの発生を防止することができる。

（効果） 本発明によれば、吸気バルブが閉じようとするときに燃
焼室に燃料を供給できるタイミングを演算し、このタイ
ミングに一致して燃料カットの開始および復帰を行うよ
うにしているので、不十分な燃料供給による失火を防ぐ
ことができ、有害ガスの発生や有害ガスの発生によって
生じるオーバーヒート、排気触媒の過熱、バツクファイ
ア等を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概念図、第２〜７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図はその燃料カットタイミングを設定するプログラ
ムを示すフローチャート、第５図はその燃料カットを実
行するためのプログラムを示すフローチャート、第６図
はその燃料カット時の燃料噴射パルスの作用を説明する
ためのタイミングチャート、第７図はそのリカバ時の燃
料噴射パルスの作用を説明するためのタイミングチャー
ト、第８〜１０図は従来の内燃機関の燃料供給制御装置
を示す図であり、第８図はその定常状態の燃料噴射パル
スの作用を説明するためのタイミングチャート、第９図
はその燃料カット時の燃料噴射パルスの作用を説明する
ためのタイミングチャート、第１０図はそのリカバ時の
燃料噴射パルス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、 ４ａ〜４ｆ・・・・・・インジェクタ（供給手段）、９
・・・・・・クランク角センサ（クランク角検出手段）
、 １０・・・・・・運転状態検出手段、 １１・・・・・・コントロールユニット（カット（を号
発生手段、タイミング設定手段、供給手 段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ａ）エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と
   、 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）エンジンが燃料カット条件を満たす所定の運転状態
   にあるとき燃料カット信号を出力するカット信号発生手
   段と、 ｄ）エンジンのクランク角に基づいて吸気バルブが閉じ
   ようとするときに燃焼室に燃料を供給できるタイミング
   を求め、このタイミングに一致して燃料カットの開始お
   よび復帰のタイミングをそれぞれカットタイミングおよ
   びリカバタイミングとして気筒毎に設定するタイミング
   設定手段と、 ｅ）運転状態に基づいて燃料供給量を演算し供給信号を
   出力するとともに、燃料カット信号が入力されると前記
   カットタイミングに一致して該供給信号の出力を停止し
   、燃料カット信号の出力が停止されると前記リカバタイ
   ミングに一致して該供給信号の出力を再開する供給量演
   算手段と、 ｆ）供給信号に基づいてエンジンに燃料を供給する供給
   手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料供給制御装置
   。