JPS6365149A - 内燃機関の燃料噴射装置 - 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、自動車等エンジンの燃料噴射装置、詳しくは
１燃焼サイクル各気筒毎に複数回燃料を噴射設定する装
置に関する。

（従来の技術） 近時、自動車エンジンに対しては高い燃料経済性や素早
い応答性、さらに高出力化あるいは有害排気ガス成分の
発生防止等が要求され、しかもあらゆる運転条件がその
対象となる傾向にある。

これらの課題に対応するため、各気筒毎に１燃焼サイク
ルに複数の燃焼噴射時期を設定するという制御が試みら
れており、例えばそのようなものとしては、実開昭６０
−１５９８４７号公報に記載のものがある。

この装置では、エンジンの各気筒について、１燃焼サイ
クル中の吸入行程の始めに燃料を噴射するシーケンシャ
ル噴射を行うとともに、１ｊ！！！、料サイクル中に複
数の燃料噴射時期を設け、１サイクル分の噴射燃料を分
割してエンジンに供給し、応答性の向−ヒとともに燃料
と吸入空気との混合および燃料の霧化を促進して、上記
要求を達成しようとしている。また、加速時にはエンジ
ンの負荷を示す吸入空気量の増加に応じて燃料噴射量の
増量補正が行われる。この他に、加速時の割込み噴射が
あり、急加速時は通常の燃料噴射制御とは別に非同期に
噴射が行われる。

（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噴射装
置にあっては、ｌ燃焼サイクル中の燃料噴射時期が排気
行程噴射であり、しかも噴射開始時期が運転状態によら
ず固定されている構成となっていたため、加速時の割込
み噴射が行われないような加速時では、吸入空気量が増
加しても燃料噴射量の演算が終了するまでには所定の周
期を要するために噴射量を直ちに増大させることはでき
ず、時間的な遅れ（時間差）が生じることがある。

したがって、このような加速時では、シリンダ内への吸
入空気量に対して燃料の噴射量が少なくなることから、
空燃比がリーン化してエンジン失火等の運転性の悪化を
招くことがある。また、従来は各気筒について１燃焼サ
イクル中の燃料噴射時期を単に複数とするのみであり、
その噴射量までは考慮していないことから、運転状態に
よっては十分なエンジンの安定性や応答性や得られない
ことがある。例えば、定常時ではマニホールド内で蒸発
した燃料を吸入した方がエンジンの安定性や燃費の面で
好ましいので、燃焼行程中に噴射する燃料噴射量を多く
する。これに対して、加速時では加速時の増量補正を行
うほか、マニホールド内の滞留燃料をも燃焼室内に吸入
して吸入される燃料Ｌ８Ｍを増大させた方がエンジンの
応答性が向上するので、吸気行程中に噴射する燃料噴射
量を多くする。この場合、単に噴射量（噴射期間）を増
やしても燃料がバルブ部に到達するまでの時間も考慮に
容れておかなければ十分な実効を図ることができない。

したがって、吸気行程中に噴射する燃料噴射量の噴射開
始時期を適切に設定する必要がある。

このように、現行の技術（すなわち、従来装置）では制
御の応答性、運転性および燃費等の向上の点でさらに改
善の余地がある。

（発明の目的） そこで本発明は、運転者の加速操作に連動する加速状態
を検出し、その加速状態に基づき噴射量を増量補正する
とともに、各気筒の吸気行程中に燃料が燃焼室内に直接
吸入されるタイミングで噴射される噴射量とそれ以外の
タイミングで噴射される噴射■との比率をそれぞれ前記
加速状態に応じて変化させ、かつ吸気行程中の噴射量を
所定のタイミングで終了するようにすることにより、加
速状態に拘らず速やかに増量補正を行うとともに、失火
、エンジン安定性の低下および応答性の悪化等の不具合
を防止して運転性、燃費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噴射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、運転者の加
速操作に連動する加速状態を検出する加速検出手段すと
、エンジンのクランク角を検出するクランク角検出手段
Ｃと、エンジンの運転状態に基づいてｌ燃焼サイクルに
おける燃料の基本噴射量を演算するとともに、エンジン
が加速状態に移行するとそのときの加速状態に基づいて
加速補正係数を演算し、基本噴射量をこの加速補正係数
により補正する基本量演算手段ｄと、１燃焼サイクルに
おいて各気筒毎に吸気行程中に燃焼室内に直接吸入され
る噴射時期と、該噴射時期以外の複数の燃料噴射時期と
を設定し、吸気行程中に燃焼室内に直接吸入される噴射
時期が所定のタイミングで全て終了するように噴射終了
時期を設定する噴射時期設定手段ｅと、今回の燃焼サイ
クルにおける加速状態に基づき前記複数の噴射時期に分
配される燃料噴射量の割合を決定する補正比率を求め、
この補正比率によって前記基本量演算手段ｄにより演算
された燃料噴射量を分けてそれぞれのＭ終噴射量を決定
し、該噴射時期に対応するタイミングで噴射信号を出力
する噴射量決定手段ｆと、噴射信号に基づき前記複数の
噴射時期に対応するタイミングで気筒毎に燃料を噴射す
る噴射手段ｇと、を備えている。

（作用） 本発明では、運転者の加速操作に連動する加速状態が検
出され、その加速状態に基づき噴射量が増量補正される
とともに、各気筒の吸気行程中に燃料が燃焼室内に直接
吸入されるタイミングで噴射される噴射量とそれぞれ以
外のタイミングで噴射される噴射量との比率がそれぞれ
前記加速状態に応じて適切に変えられ、かつ吸気行程中
の噴１、ｊ量が所定のタイミングで終了するように設定
される。したがっζ、加速状態に拘らず速やかに増量補
正が行われ、失火、エンジン安定性の低下および応答性
の悪化が防止される。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２〜４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（噴射手段
）４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専大され、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ｌＱａはエアフローメータ６により検出さ
れ、吸入管２の絞弁７によって制御される。絞弁７の開
度θは絞弁開度センサ（加速検出手段）８により検出さ
れ、エンジンｌ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、ウォータジ
ャケットを流れる冷却水の温度ＴＷは水温センサ１０に
より検出され、車速状態は車速センサ１１により検出さ
れる。

さらに、排気中の酸素濃度は酸素センサ１２により検出
され、キースイッチ等からの各種信号は各種スイッチ類
１３により出力される。

上記エアフローメータ６、絞弁開度センサ８およびクラ
ンク角センサ９は運転状態検出手段１４を構成しており
、運転状Ｍ検出手段１４、水温センサ１０、車速センサ
１１、酸素センサ１２および各種スイッチ類１３からの
出力はコントロールユニット１５に入力される。コント
ロールユニソ目５はこれらのセンサ情報に基づいて燃料
噴射制御を行う。コントロールユニソ目５は基本量演算
手段、噴射時期設定手段および噴射量決定手段としての
機能を有し、マイクロコンピュータにより構成される。

そして、コントロールユニット１５は内部のメモリに格
納されているプログラムに従って絞弁開度センサ８等の
センサ情報に基づいて加速状態の判別を行うとともに、
燃料噴射制御に必要な処理値を演算し、その演算結果に
応じた噴射信号Ｓｉをインジェクタ４に出力する。

次に、作用を説明する。

第３図はコントロールユニッ目５内部のメモリに書き込
まれている燃料噴射制御のプログラムを示すフローチャ
ートであり、図中ＰＩ”ＰＩＳはフローの各ステップを
示している。本プログラムは所定時間毎に一度実行され
る。まず、Ｐｌで吸入空気ｌＱａを読み込み、Ｐ２でエ
ンジン回転数Ｎを読み込む。回転数Ｎはクランク角セン
サ９からの基阜信号（３６０°毎の信号）の間隔時間を
計測するか、あるいは位置信号（１°毎の信号）の所定
時間におけるパルス数を計測して算出する。次いで、Ｐ
ユで絞弁開度センサ８の信号がら絞弁開度θを読み込み
、Ｐ４で０の変化Ｑｄθ／ｄｔを演算する。Ｐ５では、
吸入空気ｌＱａとエンジン回転ｆｉＮに基づいて基本噴
射量（基本パルス幅）Ｔｐを演算し、Ｐ６で無効パルス
幅Ｔｓを演算する。次いで、Ｐ、で各種補正係数Ｃ０Ｅ
ＦＩを演算し、Ｐ、で変化量ｄθ／ｄＬに基づく補正係
数Ｃ０ＥＦ　（ｄθ／ｄｔ）を演算する。ここに、Ｃ０
ＥＦ　１は燃料の遅れ補正係数であり、過渡時に燃料量
を補正するものである。その値は燃料の気化や壁流割合
によって定められるものであるが、具体的には加減速の
大小や機関暖機状態および運転状態、始動後か否か等に
よって算出される。また、上記各種補正係数Ｃ０ＥＦ　
１および無効パルス幅Ｔｓは基本噴射ｆｆ１Ｔｐを補正
する各種補正係数であるが本発明と関係が薄いので詳し
い説明は省略する。次いで、Ｐ、で空燃比フィードバッ
ク補正係数αを演算する。空燃比フィードバック補正係
数αは基本空燃比と理論空燃比（λ−１）とのずれを補
正するものであるが、従来の公知文献に記載のものと同
様に周知であるため、ここでは詳細な説明を省く。

Ｐｌｏでは、変化ｆｆ１（ｄθ／ｄｔ）に基づいて噴射
量補正比率ｆ　（ｄθ／ｄｔ）（但し、０≦ｆ（ｄθ／
ｄｔ）≦１）を演算し、Ｐ　１１で次式■に従って１燃
焼サイクル中の全噴射量に相当する平均噴射量Ｔｉを演
算する。

Ｔｉ−（ＣＯＥＦ　１４ＣＯＥＦ　（ｄθ／ｄ　Ｌ）　
）×α×Ｔｐ　　・・・・・・■ 次いで、ｐ＋ｚで吸気行程中に燃料が燃焼室内に直接吸
入されるタイミング（噴射終了時期一定）で噴射される
噴射量Ｔ’ｔＡを次式〇に従って演算し、ＰＩ３で上記
の吸気タイミング以外で噴射される噴射５１　’ｒ　＝
　ｍを次式■に従って演算する。なお、ＴｉＡ、Ｔｉｅ
は噴射量を開弁時間で表示したものである。

ＴｔＡ＝ｆ（ｄθ／　ｄ　ｔ　）　Ｘ　Ｔ　ｉ　＋　Ｔ
　ｓ　　・・・・・・■Ｔ；ｍ＝　（１ｆ　　（ｄθ／
ｄ　ｔ））ＸＴｉ＋Ｔｓ・・・・・・■ さらに、ＰｅａでＴ’＝Ａに基づき噴射終了時期が一定
となる（換言すれば、所定の噴射禁止区間を設ける）よ
うに噴射開始時期が演算される。すなわち、噴射開始時
期は燃料が燃焼室内に最大限吸入される吸入限界時ル１
までに燃ネｉがパルプ部に到達し終わるような値に設定
される。そして、ＰＩＳでＴ、いＴｉＢをＩ１０レジス
タにストアして、所定クランク角度でこのＴｉＡｓ　Ｔ
ｉ１１に対応する燃料噴射パルス幅を有する噴射信号Ｓ
、をインジェクタ４に出力する。

このように、本実施例では絞弁開度の変化量（ｄθ／ｄ
ｔ）に基づき平均噴射量Ｔｉが補正されるとともに、吸
気行程中に燃料が燃焼室内に直接吸入されるタイミング
で噴射される噴射５１　’ｒ　ｒ　Ａとそれ以外のタイ
ミングで噴射される噴射ＩＴ；ｍ（すなわち、本実施例
では１燃焼サイクルで２回噴射）とが絞弁開度の変化量
（ｄ　Ｏ／ｄ　ｔ）に店づく噴射量補正比率ｆ　　（ｄ
θ／ｄ　ｔ）によりそれぞれ適切に補正され、さらにＴ
、Ａの噴射終了時期が一定となるように噴射開始時期が
適切に演算される。したがって、従来の問題点で述べた
ような加速時における噴射量の演算遅れを回避して空燃
比のリーン化を防ぐことができ、エンジン失火等の不具
合を解消することができる。さらに、第４図に示すよう
に、定常時にはＴ、Ａ＜Ｔ、８となり、インテークマニ
ホールド３内で滞留し気化した後に燃焼室内に吸入され
る燃料量が多くなるので、燃焼状態が良好となり燃費等
が改善してエンジンの安定性が向上する。また、加速時
にはＴｉが変化ｆｆ１（ｄθ／ｄｉ）により増量され、
さらにＴｉＡ＞Ｔ、Ｉｌとなり、ＴｉＡは燃焼室への燃
料吸入限界時期までに燃料がバルブ部に到達し終わるよ
うに噴射され、加速直前でのＴ、、によるインテークマ
ニホールド３内の滞留燃料と加速時のＴｔＡとが燃焼室
内に吸入される。したがって、空燃比のリーン化に伴う
エンジン失火を防止でき、高レスポンスを実現すること
ができる。その結果、運転性と燃費を大幅に向上させる
ことができる。

なお、本実施例では加速度の変化量を絞弁の開度変化に
より求めているが、本発明はこれに限定されるものでは
ない。要は、運転者の加速操作に連動する加速状態をい
ち早く適切に検知できればよいので、例えば絞弁の開度
の代わりに絞弁の勤きに連動して動くアクセルペダルの
変位を検出する態様でもよいことは勿論である。この場
合はよりスピーディに加速度を検知することが可能とな
る。

（効果） 本発明によれば、運転者の加速操作に連動する加速状態
を検出し、その加速状態に基づき噴射量を増量補正する
とともに、各気筒の吸気行程中に燃料が燃焼室内に直接
吸入されるタイミングで噴射される噴射量とそれ以外の
タイミングで噴射される噴射量との比率をそれぞれ前記
加速状態に応じて変化させ、かつ吸気行程中の噴射量を
所定のタイミングで終了するようにしているので、加速
時にあっても速やかに増量補正を行うことができ、失火
、エンジン安定性の低下および応答性の悪化を防止して
運転性、燃費を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の枯木概念図、第２〜４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
図はその噴射時期制御のプログラムを示すフローチャー
ト、第４図はその効果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、 ４・・・・・・インジェクタ（噴射手段）、８・・・・
・・絞弁開度センサ（加速検出手段）、９・・・・・・
クランク角センサ（クランク角検出手段）、１４・・・
・・・運転状態検出手段、 １５・・・・・・コントロールユニット（基本量演算手
段、噴射時期設定手段、噴射量決定手段）。

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）運転者の加速操作に連動する加速状態を検出する加
   速検出手段と、 ｃ）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、 ｄ）エンジンの運転状態に基づいて１燃焼サイクルにお
   ける燃料の基本噴射量を演算するとともに、エンジンが
   加速状態に移行するとそのときの加速状態に基づいて加
   速補正係数を演算し、基本噴射量をこの加速補正係数に
   より補正する基本量演算手段と、 ｅ）１燃焼サイクルにおいて各気筒毎に吸気行程中に燃
   焼室内に直接吸入される噴射時期と、該噴射時期以外の
   複数の燃料噴射時期とを設定し、吸気行程中に燃焼室内
   に直接吸入される噴射時期が所定のタイミングで全て終
   了するように噴射終了時期を設定する噴射時期設定手段
   と、ｆ）今回の燃焼サイクルにおける加速状態に基づき
   前記複数の噴射時期に分配される燃料噴射量の割合を決
   定する補正比率を求め、この補正比率によって前記基本
   量演算手段により演算された燃料噴射量を分けてそれぞ
   れの最終噴射量を決定し、該噴射時期に対応するタイミ
   ングで噴射信号を出力する噴射量決定手段と、 ｇ）噴射信号に基づき前記複数の噴射時期に対応するタ
   イミングで気筒毎に燃料を噴射する噴射手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。