JPS63302157A - 内燃機関の電子制御燃料噴射装置 - 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、内燃機関の各気筒毎に備えられた燃料噴射弁
をそれぞれ独立して駆動制御し、対応する気筒の吸気行
程に合わせて燃料噴射を行うようにしたいわゆるシーケ
ンシャルインジェクション方式の電子制御燃料噴射装置
に関する。

〈従来の技術〉 従来、この種の電子制御燃料噴射装置として、例えば特
開昭５９−２９７３３号公報に記載されているようなも
のがある。

これは、気筒毎に設けられた燃料噴射弁による燃料の噴
射終了時期が各気筒の吸気行程に合わせて所定クランク
角度となるように、機関の運転状態に基づいて算出され
る燃料噴射量（噴射時間）から逆算して噴射開始時期を
可変制御し、最適な燃焼が得られるようにしたものであ
る。

また、このように燃料噴射の終了時期を所定クランク角
度となるようにする噴射制御においては、機関運転状態
に基づいて算出された燃料噴射量に応じて噴射開始時期
が設定されるため、機関に供給される燃料量は噴射開始
前の機関要求量となり、噴射を開始してから機関の運転
状態が変化して要求量が変動してもこれに対応して燃料
噴射量を可変することができず、特に加速時で要求量が
増大するときには燃料供給の応答遅れとなる。

このため、特願昭６１−２０７９７４号において、予め
定めた噴射終了時期（吸気弁の開弁時）に検出した機関
加速状態に応じた噴射量（噴射時間）の駆動パルス信号
を、所定の噴射終了時期に終了させた駆動パルス信号の
後に付加することにより、加速によって増量する空気量
に見合った燃料を噴射供給して加速時の空燃比リーン化
を防止するようにしたものがある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、上記のように通常の噴射終了時期の後に加速
状態に応じた駆動パルス信号を付加しても、特に低温状
態における加速ではこの付加させる駆動パルス信号のパ
ルス巾（噴射時間）が大きくなって、実際の噴射終了時
期が設定した最適噴射終了時期よりも大きく遅れて、吸
気弁の閉弁時に近づくようになる。

このようにして実際の噴射終了時期が吸気弁の閉弁時に
近づ（と、噴射終了間際で噴射供給された燃料が吸気弁
を通過せずに吸気弁上流に滞留し吸入不良となり、低温
加速状態における機関要求燃料量を確保することができ
ず、吸入混合気の空燃比がリーン化して失火が発生する
惧れがあると共に、滞留した燃料が次回の吸気弁開弁時
に供給されることによって今度は空燃比をリッチ化させ
るという問題があった。

かかる問題点を解決するために噴射終了時期を一律に早
めて、低温加速状態であっても通常駆動パルス信号の後
に付加される駆動パルス信号が吸気弁の閉弁時に必要以
上に近づくことを回避するように構成すると、燃料噴射
量の設定に反映される吸入空気流量のデータがそれだけ
古くなって機関の要求量に見合った燃料供給ができなく
なるという問題が発生する。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、通常駆
動パルス信号（所定噴射終了時期）の後に大きな駆動パ
ルス信号が付加されることになる低温加速状態において
、付加噴射の終了時期が吸気弁の閉弁時期に近づくこと
を回避しつつ、通常時における噴射終了時期を早めるこ
となく最適な燃焼が得られる電子制御燃料噴射装置を提
供することを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 そのため本発明では、第１図に示すように、各気筒毎に
燃料噴射弁を備え、各燃料噴射弁から対応する気筒の吸
気行程とタイミングを合わせて燃料噴射を行うようにし
た内燃機関の電子制御燃料噴射装置において、機関加速
状態及び機関温度を含む機関の運転状態を検出する機関
運転状態検出手段と、機関温度が所定温度以下でかつ機
関が加速状態であることが前記機関運転状態検出手段に
より検出されたときに予め設定された通常時用噴射終了
時期よりも早い低温加速時用噴射終了時期を設定し、こ
の低温加速時用噴射終了時期を設定する運転状態以外で
は前記通常時用噴射終了時期を設定する噴射終了時期設
定手段と、前記機関運転状態検出手段により検出された
機関運転状態に基づいて燃料の噴射時間を演算する噴射
時間演算手段と、前記噴射終了時期設定手段により設定
された噴射終了時期に噴射を終了させるように前記噴射
時間演算手段により演算された燃料噴射時間に基づいて
噴射開始時期を設定する噴射開始時期設定手段と、これ
によって設定された噴射開始時期に燃料噴射弁への駆動
パルス信号の出力を開始して前記噴射時間燃料を噴射さ
せる噴射制御手段と、前記噴射終了時期設定手段によっ
て設定された噴射終了時期に加速状態が検出されるとこ
の加速状態及び機関温度に応じた時間巾の付加駆動パル
ス信号を燃料噴射弁に出力する付加噴射制御手段と、を
備えるようにした。

〈作用〉 かかる構成によると、検出された機関温度が所定温度以
下でかつ機関が加速状態である低温加速状態においては
、通常時における噴射終了時期よりも早い低温加速時用
噴射終了時期が設定され、一方、機関温度が所定温度以
上であるか若しくは機関が加速状態でないときには前記
低温加速時用噴射終了時期よりも遅い通常時用噴射終了
時期が設定される。そして、設定された噴射終了時期に
噴射を終了させるように、機関運転状態に基づいて演算
した噴射時間から噴射開始時期が設定され、設定された
噴射開始時期に燃料噴射弁への駆動パルス信号の出力を
開始して前記噴射時間燃料を噴射させる。また、設定さ
れた噴射終了時期に機関の加速状態が検出されると、そ
の加速状態及び機関温度に応じた時間巾の付加駆動パル
ス信号が燃料噴射弁に出力される。

〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第２図において、機関ｌにはエアクリーナ２゜吸気ダク
ト３．スロットルチャンバ４．吸気マニホールド５及び
吸気弁６を介して空気が吸入される。

スロットルチャンバ４には図示しないアクセルペダルと
連動するスロットル弁７が設けられていて、吸入空気流
量Ｑを制御する。

吸気マニホールド５（又は吸気ポート）には各気筒毎に
燃料噴射弁８が設けられている。この燃料噴射弁８はソ
レノイドに通電されて開弁じ通電停止されて閉弁する電
磁式燃料噴射弁であって、コントロールユニット９から
の駆動パルス信号によりソレノイドに通電されて開弁じ
、図示しない燃料ポンプから圧送されプレッシャレギュ
レータにより所定の圧力に調整された燃料を機関ｌに噴
射供給する。

コントロールユニット９は、各種のセンサからの入力信
号を受け、内蔵のマイクロコンピュータにより後述の如
く演算処理して、燃料噴射量（噴射時間）と噴射終了時
期と噴射開始時期を定め、これに従って駆動パルス信号
及び設定した噴射終了時期の後に付加駆動パルス信号を
燃料噴射弁８に出力する。

前記各種のセンサとしては、吸気ダクト３に熱線式のエ
アフローメータ１０が設けられていて、吸入空気流量Ｑ
に応じた信号を出力する。また、図示しないディストリ
ビュータに内蔵させてクランク角センサ１１が設けられ
ていて、クランク角２＠毎の単位信号Ｐｏ５（ポジショ
ン信号）と、１８０゜毎（４気筒の場合）の基準信号Ｒ
ｅｆ（リファレンス信号；各気筒＃１〜＃４の点火基準
信号として用いられる）とを出力する。従って、クラン
ク角度７２０°で４個の基準信号Ｒｅｆが出力されるが
、そのうち１つ（例えば＃１気筒の点火基準信号となる
基準信号Ｒｅｆ）は他と識別可能で、これをもとに各基
準信号Ｒｅｆを各気筒の行程に対し特定可能となってい
る。また、スロットル弁７にポテンショメータ式のスロ
ットルセンサ１２が設けられていて、スロットル弁７の
開度αに応じた信号を出力する。また、機関１のウォー
タジャケットに水、温センサ１３が設けられていて、機
関温度を代表する冷却水温度Ｔｗに応じた信号を出力す
る。更に、コントロールユニット９には、その動作電源
として、また電源電圧検出のためバッテリ１４の電圧が
エンジンキースイッチ１５を介して印加されている。

上記エアフローメータ１０．クランク角センサ１１゜ス
ロットルセンサ１２及び水温センサ１３、更にエンジン
キースイッチ１５を介して印加されるバッテリ１４の電
圧が本実施例における機関運転状態検出手段に相当する
。

次にコントロールユニット９内のマイクロコンピュータ
による燃料噴射制御を第３図〜第７図のフローチャート
及び第８図のタイミングチャートに従って説明する。即
ち、本実施例において、コントロールユニット９は、噴
射時間演算手段、噴射終了時期設定手段、噴射開始時期
設定手段、噴射制御手段及び付加噴射制御手段を兼ねる
ものである。

尚、ここでは１つの気筒での燃料噴射制御について説明
する。

第３図のフローチャートには噴射終了時期設定ルーチン
を示しである。

ステップ（図中ではＳとしてあり、以下同様とする）１
では、スロットルセンサ１２によって検出されたスロッ
トル弁７の開度αと、水温センサ１３によって検出され
た冷却水温度Ｔｗとを入力する。

ステップ２では、ステップｌで今回入力したスロットル
弁開度αと前回値との偏差に基づいて、単位時間当たり
のスロットル弁開度変化率を求め、スロットル弁７が所
定以上の割合で開かれているときには機関ｌが加速状態
であると判別する。

ここで、機関ｌが加速状態であると判別されたときには
ステップ３へ進んで、ステップ１で入力した冷却水温度
Ｔｗが所定温度Ｔｗ、以下であるか否かを判別する。

ここで、冷却水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗ＋以下であると
判別されたとき、即ち、機関１が加速状態であって然も
冷却水温度Ｔｗの低い低温加速状態である判別されたと
きには、ステップ４へ進んで噴射終了時期Ｔｉ、、、を
低温加速時用噴射終了時期Ｔｉｇｓａ＋に設定する。一
方、ステップ２で機関１が加速状態でないと判別された
ときと、ステップ３で冷却水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗｌ
を越える高い温度であると判別されたときには、ステッ
プ５へ進んで通常時用噴射終了時期Ｔｉ−０２を設定す
る。

ここで、通常時用噴射終了時期Ｔｉｔｗｎｔは吸気弁６
の開弁時にタイミングを合わせてあり、低温加速時用噴
射終了時期ＴｌａＮｏ＋はこの通常時用噴射終了時期Ｔ
ｉｉ、ｌｏｇよりも所定クランク角度だけ早い時期に設
定しである。

このようにして設定される噴射終了時期Ｔｉｔ、。

となるように、第４図のフローチャートに示す噴射開始
時期設定ルーチンによって噴射の開始時期が設定される
。

本ルーチンは、特定の基準信号Ｒｅｆがクランク角セン
サ１１から出力されると実行されるものであり、まずス
テップ１１ではタイマを０スタートさせる。

次のステップ１２では、今回の基準信号Ｒｅｆとその１
つ前の基準信号Ｒｅｆとの間の周期Ｔ１＠ｆを求め、ス
テップ１３では第３図に示した噴射終了時期設定ルーチ
ンで設定された噴射終了時期Ｔｉｔｗａが通常時用噴射
終了時期ＴｉｔＮ、！であるか低温加速時用噴射終了時
期ＴｉｖＮｅ＋であるかを判別する。

ここで、噴射終了時期ＴｉｔＨ１ｌとして低温加速時用
噴射終了時期Ｔｉ□□が設定されていると判別されたと
きにはステップ１４へ進んで、周期Ｔ、、。

に係数Ａを乗じて特定の基準信号Ｒｅｆ（タイマ・スタ
ート）から吸気弁６關弁前の所定クランク角度である低
温加速時用噴射終了時期Ｔｉ０□までの時間ｔ　ｌ＝Ｔ
＊ｍｔ　ＸＡを演算する。一方、ステップ１３で噴射終
了時期Ｔｉ、、ｌｔｌとして通常時用噴射終了時期Ｔｆ
ｉｗｏｔが設定されていると判別されたときにはステッ
プ１５へ進んで、周期ＴＩ１．ｔに係数Ｂを乗じて特定
の基準信号Ｒｅｆ　（タイマ・スタート）から吸気弁６
の開弁時である通常時用噴射終了時期Ｔｉｇｓｅｔまで
の時間ｔ＋　＝Ｔ＊ｍｔ　ｘ１３を演算する。

これは、特定の基準信号Ｒｅｆから吸気弁６の開弁まで
のクランク角は一定であり、開弁までの期間及び開弁の
所定クランク角前までの期間を基準信号Ｒｅｆ間のクラ
ンク角に対する比率で表し、前記周期Ｔ、、、にその比
率ＡｏｒＢを乗算して時間に換算するのである。

次のステップ１６でエアフローメータｌＯにより検出さ
れる吸入空気流量Ｑと機関回転数の逆数に相当する周期
Ｔ１．ｆとから基本燃料噴射１ｔＴｐ　（＝Ｋ　Ｘ　Ｑ
　Ｘ　Ｔ　ｍａｔ　）を演算し、更にステップ１７でス
ロットルセンサ１２により検出されるスロットル弁７の
開度や水温センサ１３により検出される冷却水温度Ｔｗ
に基づいて設定される各種補正係数Ｃ０ＥＦとバッテリ
１４の電圧値に基づいて設定される電圧補正分子ｓとを
用いて燃料噴射量（噴射時間）Ｔｉ　（＝ＴｐＸＣＯＥ
Ｆ＋Ｔｓ）を演算する。

ステップ１８では、特定の基準信号Ｒｅｆ　（タイマ・
スタート）から噴射終了時期Ｔ　１１１６　　（Ｔ　ｉ
ｔＮ□又はＴｉｔＮＩｌりまでの時間ｔ、から噴射時間
Ｔｉを減じて、特定の基準信号Ｒｅｆから噴射開始まで
の時間ｔｚ　＝　ｔ　ｒ　　Ｔ　ｉを演算する。

一方、所定時間（例えば１ａｓ）毎に第５図のフローチ
ャートに示すルーチンが実行され、そのステップ２１で
タイマがカウントアツプされる。そして、ステップ２２
でそのタイマの計時が前記噴射開始までの時間ｔ２に一
致したか否かを判別し、不一致の場合はこのルーチンを
終了する。そして、一致したときにステップ２３へ進ん
で、噴射時間Ｔｉのパルス巾をもつ駆動パルス信号を燃
料噴射弁８に出力して燃料噴射を開始させる。すると、
第３図のフローチャートに示した噴射終了時期設定ルー
チンで設定された噴射終了時期Ｔ　１　ｔＨｏ　　（Ｔ
　ｉ。□又はＴ　ｉ　ＥＮＩＩりで噴射が終了する。

第６図のフローチャートに示すルーチンは所定時間（例
えばＩｏｍｓ）毎に実行される。

ステップ３１ではスロットルセンサ１２により検出され
るスロットル弁７の開度αを入力し、ステップ３２では
前回の検出値との偏差（単位時間当たりの変化率）Δα
を演算し、かつΔαのレベルをメモリする。そして、ス
テップ３３では加速判定即ちΔα〉０か否かの判別を行
い、加速と判別された場合は、ステップ３４へ進んで加
速初回か否かを判別する。そして、加速初回の場合のみ
、付加噴射のためステップ３５以降へ進む。

ステップ３５ではＣＹＬカウンタの値を予め決められた
値（例えば５、これは最大５回の付加噴射を行うことを
意味する。）にセットする０次にステップ３６では、第
９図に示すマツプから加速状態を表すΔα及び冷却水温
度Ｔｗに応じた付加駆動パルス信号の時間巾ＴＩＮＪを
検索する。そして、ステップ３７でその時間巾Ｔ、Ｈ，
の付加駆動パルス信号を出力し、Δα（加速状態）及び
冷却水温度Ｔｗ（機関温度）に応じた付加噴射を行わせ
る。

これは、第８図に＃１気筒の場合で例示するように、通
常の燃料噴射の終了時期ＴｉＥＮＩ、とは無関係の割り
込み噴射となる。

第７図のフローチャートに示すルーチンは通常燃料噴射
の終了時期Ｔｉｅｓ。に実行される噴射終了時付加噴射
ルーチンである。

ステップ４１では加速判定を行い、加速が継続している
ときにはステップ４２へ進んでＣＹＬカウンタの内容を
チェックし、０でない場合は、ステップ４３へ進んでＣ
ＹＬカウンタの内容を前回値から１ｆＩｉ算した後、ス
テップ４４へ進んで第９−に示すマツプから加速状態を
表すΔα及び冷却水温度Ｔｗに応じた付加駆動パルス信
号の時間巾ＴＩＮＪを検索する。そして、ステップ４５
でその時間巾ＴＩＮＪの付加駆動パルス信号を出力し、
付加噴射を行わせる。この付加噴射は、第８図に＃３気
筒及び＃４気筒について例示するように、通常の燃料噴
射の終了時３ｔｌ　Ｔ　ｉ　ｗｓａになされる（換言す
れば、設定された噴射終了時期Ｔｉ１ｓ＋ｅに□終了す
る通常噴射に連続した付加噴射がなされる）。

ところで、このようにして通常の燃料噴射の終了時期Ｔ
ｊ２□になされる付加噴射は、第９図のマツプに示すよ
うに、Δαが大きな急加速状態であって冷却水温度Ｔｗ
が低いときほど大きな時間巾の付加駆動パルス信号が燃
料噴射弁８に出力されることになるため、機関ｌが低温
であるときの加速では特にかかるＴｉＥ、ゎの付加噴射
の時間が長くなる。しかしながら、本実施例では、第３
図及び第４図のフローチャートに示したように、低温加
速状態においては通常に比べて噴射終了時期Ｔｉ、、！
ｌを早めであるため、前述のようにして大きな時間巾の
付加噴射が行われても、この噴射が吸気弁６の閉弁より
も充分前に終了して、噴射供給された燃料を良好に霧化
させた状態でシリンダ内に供給させることができるもの
である。また、機関１が充分に温まっているときや加速
状態でないときには、噴射終了時期Ｔｉｔ。が遅くなる
（吸気弁６の開弁時となる）ため、通常時において燃料
噴射制御の時期が早すぎて現在の運転状態を噴射量制御
に充分に反映させることができないとうこともない。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によると、所定の噴射終了時
期の後に付加される噴射時間が長くなる低温加速状態に
おいて、予め噴射終了時期を早めておくことにより、付
加噴射された燃料が吸気弁上流側に滞留することなくシ
リンダ内へ供給させることができると共に、通常状態に
おける噴射終了時期を最適時期にして燃焼性の向上を保
てるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図は本発明の一実施例を
示すシステム概略図、第３図〜第７図は同上実施例にお
ける制御内容を示すフローチャート、第８図は同上実施
例の制御特性を示すタイミングチャート、第９図は同上
実施例における付加噴射の時間巾を示すグラフである。 １・・・機関　　６・・・吸気弁　　７・・・スロット
ル弁８・・・Ｆ料噴射弁　　９−・・コントロールユニ
ット１０・・・エアフローメータ　　１１・・・クラン
ク角センサ１２・・・スロットルセンサ　　１３・・・
水温センサ１４・・・バッテリ 第３図 第４図 第５図 第９図 大 Δα 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 各気筒毎に燃料噴射弁を備え、各燃料噴射弁から対応す
   る気筒の吸気行程とタイミングを合わせて燃料噴射を行
   うようにした内燃機関の電子制御燃料噴射装置において
   、機関加速状態及び機関温度を含む機関の運転状態を検
   出する機関運転状態検出手段と、機関温度が所定温度以
   下でかつ機関が加速状態であることが前記機関運転状態
   検出手段により検出されたときに予め設定された通常時
   用噴射終了時期よりも早い低温加速時用噴射終了時期を
   設定し、この低温加速時用噴射終了時期を設定する運転
   状態以外では前記通常時用噴射終了時期を設定する噴射
   終了時期設定手段と、前記機関運転状態検出手段により
   検出された機関運転状態に基づいて燃料の噴射時間を演
   算する噴射時間演算手段と、前記噴射終了時期設定手段
   により設定された噴射終了時期に噴射を終了させるよう
   に前記噴射時間演算手段により演算された燃料噴射時間
   に基づいて噴射開始時期を設定する噴射開始時期設定手
   段と、設定された噴射開始時期に燃料噴射弁への駆動パ
   ルス信号の出力を開始して前記噴射時間燃料を噴射させ
   る噴射制御手段と、前記噴射終了時期設定手段によって
   設定された噴射終了時期に加速状態が検出されるとこの
   加速状態及び機関温度に応じた時間巾の付加駆動パルス
   信号を燃料噴射弁に出力する付加噴射制御手段と、を備
   えてなる内燃機関の電子制御燃料噴射装置。