JPS6329040A - 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、自動車等の内燃機関において、絞り弁の開度
を検出して、各気筒への燃料分配量を均一に維持する内
燃機関の燃料供給制御装置に関する。

（従来の技術） 一般に、内燃機関の負荷変動に対しては応答性良（燃料
量を制御することが必要であり、この応答性の面で燃料
噴射装置（インジェクタ）は最適である。ところで、イ
ンジェクタはその作動に伴ってメカニカルノイズを発生
するため、インジェクタの設置個数が増すほど静粛性が
悪化するという問題があった。

このようなことから、近時、単一のインジェクタによる
、いわゆるシングルポイントインジェクション（ＳＰｉ
）方式のものが採用されている。

従来のこの種のＳＰｉ方式を適用した内燃機関の燃料供
給制御装置としては、例えば実開昭６０−．４１５７７
号公報に記載されたものがある。この装置では、インテ
ークマニホールドの集合部に連結されたスロットルチャ
ンバ内にスロットル弁（絞り弁）を設け、そのスロット
ル弁の上流側に単一のインジェクタが配設される。燃料
は各気筒の点火時期に対応した噴射信号によってインジ
ェクタから噴射され、スロットル弁の開度に応じた吸入
空気量と混合されて混合気となる。この混合気はインテ
ークマニホールドの各ブランチを介して各気筒に供給さ
れ、点火プラグにより着火、燃焼する。

（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
御装置にあっては、スロットル弁の上流側から燃料が噴
射され、この燃料はスロットル弁の開口部を通過する空
気流によって生ずるスロットル弁前後の負圧差により微
粒化される構成となっていたため、スロットル弁が全開
されたときには、上述した負圧差が減少し、その結果、
微粒化されない燃料、いわゆる液状燃料が増加してイン
テークマニホールド内に壁面付着燃料や飛翔燃料を生ず
る。壁面付着燃料等の発生は、各気筒の燃焼室に供給さ
れる液状燃料を増加させ、この液状燃料の各気筒への流
入量はインテークマニホールドのブランチ部分の形状に
より異なる。すなわち、壁面付着燃料等の発生により各
気筒の燃焼室に流入する燃料の分配が均一に行われなく
なり、その結果、気筒毎の空燃比が変動してエンジンの
運転性が悪化するという問題点があった。

（発明の目的） そこで本発明は、液状燃料発生と因果関係のある絞り弁
の開度を検出し、その検出値に基づいて各気筒の燃料供
給量を補正することにより、気筒毎の空燃比を均一なも
のとして、エンジンの運転性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、絞り
弁の開度を検出する開度検出手段すと、絞り弁の開度に
基づいて各気筒の燃料流入量が均一となるように燃料供
給量を補正する気筒補正値を演算する補正値演算手段Ｃ
と、エンジンの運転状態に基づいて１燃焼サイクルにエ
ンジンに供給する基本供給量を演算し、これを前記気筒
補正値に応じて補正して各気筒に対応したタイミングで
の燃料供給量を求め、気筒毎のタイミングで供給信号を
出力する供給量決定手段ｄと、供給量決定手段ｄからの
供給信号に基づいて気筒毎のタイミングで吸気マニホー
ルドの上流側に燃料を供給する燃料供給手段ｅと、を備
えている。

（作用） 本発明では、液状燃料発生と因果関係のある絞り弁の開
度が検出され、これに基づいて各気筒に対応したタイミ
ングでの燃料供給量が補正される。

したがって、各気筒への燃料の分配が均一となり、エン
ジンの運転性が向上する。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２〜９図は本発明の第１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、吸入空気はエアクリーナ２からスロットルチャ
ンバ３を経て、ヒータ制御信号Ｓ１．によりＯＮ１０　
Ｆ　ＦするＰＴＣヒータ４で加熱された後、インテーク
マニホールド５の各ブランチより各気筒に供給され、燃
料は噴射信号Ｓ　Ｔ　ｉに基づきスロットル弁（絞り弁
）６の上流側に設けられた単一のインジェクタ（燃料供
給手段）７により噴射される。

各気筒には点火プラグ１０が装着されており、点火プラ
グ１０にはディストリビュータ１１を介して点火コイル
１２からの高圧パルスＰＵＬＳＥが供給される。気筒内
の混合気は高圧パルスＰＵＬＳＥによる点火プラグ１０
の放電によって着火、爆発し、排気となって排気管１４
を通して触媒コンバータ１５で排気中の有害成分（Ｃｏ
、ＨＣ，Ｎ０ｘ）を触媒により清浄化してマフラ１６か
ら排出される。

ここで、吸入空気の流れはアクセルペダルに連動するス
ロットルチャンバ３内のスロットル弁６により制御され
、アイドリング時にはスロットル弁６はほとんど閉じて
いる。アイドリング時の空気の流れはバイパス通路２０
を通り、開度信号３１！Ｉｃに基づいてＩＳＣバルブ（
Ｉｄｌｅ　５ｐｅｅｄ　ＣｏｎｔｒｏｌＶａｌｖｅ　　
：アイドル制御弁）２１により適宜必要な空気が確保さ
れる。

また、各気筒の吸気ボート近傍にはスワールコントロー
ル弁２２が配設されており、スワールコントロール弁２
２はロフト２３を介してサーボダイヤフラム２４に連結
される。サーボダイヤフラム２４には電磁弁２５から所
定の制御負圧が導かれており、電磁弁２５にはデユーテ
ィ値Ｄ　３ＣＶを有するスワール制御信号ｓ　ｓｃｖが
入力され、電磁弁２５はこの信号に基づいてインテーク
マニホールド５から供給される負圧を大気に漏出（リー
ク）することによって、サーボダイヤフラム２４に導入
する制御負圧を連続的に可変する。サーボダイヤフラム
２４はこの制御負圧に応動し、ロフト２３を介してスワ
ールコントロール弁２２の開度を調整する。

スロットル弁６の開度ＴＶＯはスロットルセンサ（開度
検出手段）３０により検出され、冷却水の温度Ｔｗは水
温センサ３１により検出される。また、エンジンのクラ
ンク角度Ｃａはディストリビュータ１１に内蔵されたク
ランク角センサ３２（運転状態検出手段）により検出さ
れ、クランク角Ｃａを表すパルスを計数することにより
エンジン回転数Ｎを知ることができる。

一方、変速機の操作位置は位置センサ３６により検出さ
れ、車両の速度Ｓ　ＶＳＦは車速センサ３７により検出
される。また、エアコンデソショナの作動はエアコンス
イッチ３８により検出され、パワステアリングの作動は
バワテス検出スイッチ３９により検出される。

上記各センサ３０．３１．３２．３６．３７．３８．３
９からの信号はコントロールユニット５０に入力されて
おす、コントロールユニット５０はこれらのセンサ情報
に基づいてエンジンの燃焼側？Ｉ　（燃料供給制御、点
火時期制御等）を行う。

すなわち、コントロールユニット５０は補正値演算手段
および供給量決定手段としての機能を有し、ＣＰＩＪ５
１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３およびＩ１０ボート５４に
より構成される。

ＣＰＵ５１はＲＯＭ５２に書き込まれているプログラム
に従ってＩ１０ポート５４より必要とする外部データを
取り込んだり、またＲＡＭ５３との間でデータの授受を
行ったりしながらエンジンの燃焼制御に必要な処理値を
演算し、必要に応じて処理したデータをＩ１０ボート５
４へ出力する。Ｉ１０ボート５４には上記各センサ３０
．３１．３２．３６．３７．３８．３９からの信号が入
力されるとともに、Ｉ１０ボート５４からは前記各信号
ＳＴｉ、Ｓｔｓｃ　、Ｓｔ。、５ｓｃｖ　−、ＳＨが出
力される。ＲＯＭ５２はＣＰ　Ｕ５１における演算プロ
グラムを格納しており、ＲＡＭ５３は演算に使用するデ
ータや演算結果等を一時的に格納するいわゆるワーキン
グメモリーである。

次に作用を説明するが、最初に空気流量の算出システム
について説明する。

本実施例では空気流量の検出に際して従来のようなエア
フローメータ等を設けておらず、スロットル開度ＴＶＯ
およびエンジン回転数Ｎをパラメータとしてインジェク
タ７部を通過する空気量ＱＡｉｎｊ　（以下、インジェ
クタ空気量という）を算出するという方式（以下、単に
α−Ｎシステムという）を採っている。

このようなα−Ｎシステムによってインジェクタ空気量
Ｇｌｔｔｉ。を算出しているのは、次のような理由によ
る。

すなわち、上記従来のセンサによると、（イ）吸気脈動
によるセンサ出力の変動が大きく、これは燃料の噴射量
の変動を引き起こし、トルク変動を生じさせる。

（ロ）センサの応答性の面で過渡時に検出誤差が大きく
なる。

くハ）上記センサはコストが比較的高い。

という面があるためで、本実施例ではかかる観点から低
コストで応答性、検出精度に優れたα−Ｎシステムを採
用している。また、特にＳＰｉ方式のエンジンにあって
は、このα−Ｎシステムを採用することで空燃比の制御
精度が格段と高められる。

以下に、本システムによるインジェクタ空気量Ｑ　Ａ　
ｉ　ｎ　ｊの算出を説明する。

第３図はシリンダ空気量ＱＡｃｙ、の算出プログラムを
示すフローチャートである。まず、ＰａでＱＡｃｙｌを
ＱＡｃｙＬ’とし、Ｐｌで必要なデータ、すなわちスロ
ットル開度ＴＶＯ１ＩＳＣバルブ２１への開度信号５Ｉ
Ｓｅのデユーティ　（以下、ＩＳＯデユーティという）
Ｄｌ、エンジン回転数Ｎを読み込む。次いで、Ｐ２でス
ロットル開度ＴＶＯに基づいて、スロットル弁６が装着
されている部分における流路面積（以下、スロ・ノトル
弁流路面積という）ＡＴＶＯを算出する。これは、例え
ば第４図に示すテーブルマツプから８亥当するＡＴＶＯ
のイ直をルックアップして求める。Ｐ、では同様にＩｓ
ＣデユーティＤ、に基づき第５図のテーブルマツプから
バイパス路面積ＡＩを算出し、Ｐ４で次式のに従って総
流路面積Ａを求める。

ＡｉＡＴＶＯ＋／’＋＋　　・・・・・・■次いで、Ｐ
、で定常空気量Ｑ、を算出する。この算出は、まず総流
路面積Ａをエンジン回転数Ｎで除してＡ／Ｎを求め、こ
のＡ／Ｎとエンジン回転数Ｎをパラメータとする第６図
に示すようなテーブルマツプから該当する定常空気量Ｑ
イの値をルックアップして行う。

次いで、Ｐ６でＡ、、Ｎをパラメータとして第７図に示
すテーブルマツプからインテークマニホールド５の容積
を考慮した遅れ係数に２をルックアップし、Ｐ、で次式
■に従ってシリンダ空気量Ｑ７．ｙ、を算出しルーチン
を終了する。

ＱＡｃｙｉ＝ＱＡｃｙｔ’　Ｘ　（Ｉ　　Ｋ２）＋ＱＨ
ｘＫ２・・・・・・■ 但し、ＱＡｃｙＬ′：前回の値 このようにして求めたシリンダ空気量ＱＡｃ、、は、例
えば吸気ボート近傍に燃料を噴射するＥＧｉ方式の機関
にはそのまま適用することができる。しかし、本実施例
はＳＰｔ方式であるから、インジェクタ空気量Ｑ　ｓ　
ｉ　ｎ　ｊを求める必要があり、この算出を第８図に示
すプログラムで行っている。同プログラムでは、まず、
ｐｔ＋で次式〇に従って吸気管内空気変化量ＤＣＭを求
める。このＤＣＭはシリンダ空気量ＱＡｃｙＬに対して
過渡時にスロットルチャンバ３内の空気を圧力変化させ
るための空気量を意味している。

ＤＣＭ＝ＫＭＡＮｉｘ （ＱＡｃｙｔ　　ＱＡｃ−ｔ　’　）　／　Ｎ・・・・
・・■■式において、ＫＭＡＮｉはインテークマニホー
ルド５の容積に応じて決定される定数であり、エンジン
１の機種等に応じて最適値が選定される。

次いで、Ｐ１□で次式■に従ってインジェクタ空気量Ｑ
　Ａ　ｉ　、、ｊを算出する。

ＱＡ、、、Ｊ＝ＱＡｃｙ、＋ＤＣＭ　・・・・・・■こ
のようにして求めたＱ　Ａｉ　ｎ　ｊはスロットル弁開
度ＴＶＯを情報パラメータの一つとしていることから、
応答性が極めて高く、また実験データに基づくテーブル
マツプによって算出しているので、実際の値と正確に相
関し検出精度が高い（分解能が高い）。さらに既設のセ
ンサ情報を利用し、マイクロコンピュータによるソフト
の対応のみでよいから低コストなものとなる。特に、Ｓ
Ｐｔ方式のようにスロットルチャンバ３の上流側で燃料
を噴射するタイプに適用することは極めて好都合である
。

次に本題である問題点解決の作用について述べる。一般
に、シングルインジェクション（ＳＰｉ）方式のように
スロットル弁上流側から燃料が供給されるタイプのもの
にあっては、スロットル弁の開度により燃料の気化率が
左右される。すなわち、燃料を気化促進させるには燃料
の微粒化が必要であり、微粒化は空気流速（気泡用空気
量）により決定される。

例えば、ガソリンの平均粒径ｄｏは、次式■に示す実験
式から求めることができる。

ｄｏ−□　・・・・・・■ υ 但し、ｄＯ：平均粒径〔μ〕 υ　：相対速度（ｍ／５ｅｃ） 上式〇から理解されるように、相対速度υ（すなわち空
気流速）が高い程、ガソリンの平均粒径ｄｏは小さいも
のとなる。また、それに必要な空気流速は吸入負圧（ス
ロットル弁前後の負圧差）により決定され、この吸入負
圧は周知のとおり、スロットル弁が開くに従って低下傾
向を示す。したがって、スロットル弁の開角度の増加に
伴って燃料の気化が阻害され、その一部が液状燃料とな
る。液状燃料の発生はインテークマニホールド内部の壁
面に付着滞留する燃料を生じさせ、各気筒に供給される
燃料の分配特性を悪化させる。

そこで本実施例では、スロットル弁の開角度と液状燃料
発生の因果関係に着目し、スロットル弁の開角度を検出
して、それに基づいて、各気筒に対応したタイミングで
の燃料供給量を補正することで、気筒毎の燃料分配特性
を均一なものとしている。

第９図は燃料供給Ｍ御プログラムを示すフローチャート
である。このプログラムはＲＯＭ５２内に格納されてお
り、所定の割込信号（例えば、クランク角Ｃａ）により
起動される。

まず、ＰＺＩでスロットルセンサ３０により検出された
スロットル弁の角度ＴＶＯが読込まれる。次いで、Ｐ２
□ではエンジン回転数Ｎが読込まれ、Ｐ２３で各気筒に
対する燃料の基本供給ｆｉＴｅが、例えば次式■により
演算される。

Ｔｅ＝Ｑ□□＊Ｋ　・・・・・・■ 但し、ＱＡｉ＋＋ｊ’インジェクタ空気量Ｋ　：定数 さらに、ＰＸ３でインジェクタの電圧補正係数ＴＳが、
例えば次式■により演算される。

Ｔｌ＝Ａ＋Ｂ・　（１４−ＢＶＩ）　　・・・・・・■
但し、Ａ、Ｂ：定数 ＢｖＩＩ　：バッテリー電圧 次いで、ＰｔＳではスロットル弁の角度ＴＶＯの関数と
して、その時の燃料供給タイミングに該当する気筒の気
筒補正値ｆ　　（ＴＶＯ）が演算される。

ここで、気筒補正値ｆ　　（ＴＶＯ＞は気筒毎に演算さ
れるが、それぞれの値の合計が、次式〇に示すようにＯ
とるように設定される。

但し、ｋ：気筒番号の最大値（気筒数）すなわち、１燃
焼サイクル間の総燃料供給量は、この気筒補正値の影響
を受けず各燃焼サイクル毎に一定の供給量となる。

さらに、ｐｚｂで各気筒の燃料供給量Ｔ　ｉ　ｋが、次
式■により演算され、所定の噴射タイミングで出力され
る。

Ｔｉｋ＝ｆ　　（ＴＶＯ）ＸＴｅ＋Ｔｓ　　−−−−−
・■但し、ｋ：噴射順序（１燃焼サイクルについて） このように本実施例にあっては、スロットル弁の開度に
応じて各気筒の燃料供給量が補正されるので、液状燃料
等による分離の悪化要素が補正され、その結果、各気筒
の燃料分配特性が改善されて空燃比の均一化が図られる
。

第１０図は本発明の第２実施例を示す図であり、燃料供
給制御プログラムにおいて、気筒補正値の演算データに
エンジン回転数を加えた点が異なる。

すなわち、Ｐ３１においてスロットル弁の開度ＴＶＯと
エンジン回転数Ｎの関数として、気筒補正値ｒ。ｒＶｏ
＝　Ｍｌが演算される。

これにより、運転状態に基づいた適切な燃料供給量の補
正が行われ、第１実施例と同様に各気筒の分配特性が改
善されて空燃比の均一化が図られる。

（効果） 本発明によれば、スロットル弁の開度を検出して燃料供
給量を補正しているので、気筒毎の空燃比を均一なもの
とでき、エンジンの運転性を安定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図は本発明の第
１実施例を示す図であり、第２図はその全体構成図、第
３図はそのシリンダ空気量ＱＡｃｙ。 の算出プログラムを示すフローチャート、第４図はその
スロットル弁流路面積ＡＴＶＯのテーブルマツプ、第５
図はそのバイパス路面積Ａ１のテーブルマツプ、第６図
は総流路面積Ａをエンジン回転数Ｎで除したＡ／Ｎとエ
ンジン回転数Ｎとをパラメータとする定常空気量Ｑ、の
テーブルマツプ、第７図はその遅れ係数に２のテーブル
マツプ、第８図はそのインジェクタ空気ＩＩ　Ｑ　Ａ　
ｉ　ｎ　ｊの算出プログラムを示すフローチャート、第
９図はその燃料供給制御プログラムを示すフローチャー
ト、第１０図は本発明の第２実施例を示すその燃料供給
制御のプログラムのフローチャートである。 ７・・・・・・インジェクタ（燃料供給手段）、３０・
・・・・・スロットルセンサ（開度検出手段）、３２・
・・・・・クランク角センサ（運転状態検出手段）、５
０・・・・・・コントロールユニット（？ｆｉ　正値演
３Ｅ　手段、供給量決定手段）。

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）絞り弁の開度を検出する開度検出手段と、 ｃ）絞り弁の開度に基づいて各気筒の燃料流入量が均一
   となるように燃料供給量を補正する気筒補正値を演算す
   る補正値演算手段と、 ｄ）エンジンの運転状態に基づいて１燃焼サイクルにエ
   ンジンに供給する基本供給量を演算し、これを前記気筒
   補正値に応じて補正して各気筒に対応した供給タイミン
   グでの燃料供給量を求め、気筒毎のタイミングで供給信
   号を出力する供給量決定手段と、 ｅ）供給量決定手段からの供給信号に基づいて気筒毎の
   タイミングで吸気マニホールドの上流側に燃料を供給す
   る燃料供給手段と、 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
   。