JPS639653A - 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、各気筒に独立して燃料噴射弁を持つ電子制御
燃料噴射式内燃機関の燃料噴射時期及び燃料噴射量の制
御装置に関する。

（従来の技術） 各気筒に独立して燃料噴射弁を持ついわゆるＭＰＩ（マ
ルチポイントインジェクシ日ン）式内燃機関は、燃料噴
射弁を多く備える必要がある代わりに、その気筒にとっ
て最も良い時期に燃料噴射を行うことができ応答精度の
良さに優れる特徴を有する。その燃料噴射時期及び燃料
噴射量を電子制御する従来装置として特開昭５９−２９
７３３号公報開示のものが知られる。このものは、燃料
噴射開始時期を機関運転状態に応じて制御して、燃料噴
射終了時期を所定のクランク角度になるように制御し、
もって失火を防止して機関の運転性能を改善している。

また一般に気筒内に良質な混合気を形成するには、噴射
時期を早め、噴射燃料を燃焼熱によって加熱される吸気
弁に接触させて気化させることが有効であることが知ら
れている（特開昭６０−１９５３４７５号公報）。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、特に上記の如き燃料噴射時期を進ませる
方法によると、要求噴射量を演算するための機関運転状
態検出タイミングにおける吸入空気量と、実際に気筒内
に入る吸入空気量とに大きな差が生じ、噴射燃料量に著
しい過不足が生じて、混合気にオーバーリッチ、オーバ
ーリーン現象が現れ、燃焼が悪化し、排気エミッション
特性が悪くなり燃費が悪化するものであった。これは特
に過渡運転状態において著しいものである。

この問題を解消しようとして、特開昭６０−１６９６４
７号公報には吸入空気量の増加を監視する技術の開示が
見られる。しかしこのものは出来るだけ機関運転状態の
サンプリングタイムを遅らせて吸入空気量に対して過不
足なく燃料噴射量を供給するために噴射時期を遅角させ
なければならなくなり、先に示した従来の特性を失って
しまうという不都合を有するものである。

本発明はかかる従来の燃料噴射制御装置の不都合を解消
するため、従来ｌ噴射で行っていた燃料供給を複数の噴
射とし、その噴射時期及び噴射量を最適値に制御して燃
焼の改善を図ることを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 そのために本発明では、第１図に示すように、機関運転
状態検出手段の検出した、例えば吸入空気量及び機関回
転速度等の機関運転状態信号に基づき、噴射時期設定手
段により各気筒の噴射時期を複数Ｔ、、Ｔ、、・・・設
定し、かつ要求噴射量ｑ　Ｉ。

ｑｚ＋・・・を要求噴射量演算手段により各噴射時期に
対応して演算する。そして実際の各噴射量は、先行する
噴射時期例えば１次噴射時期にこのときの要求噴射量よ
りも所定量少ない先行噴射量ｑｚ（１次噴射量）を先行
噴射量設定手段で設定し、これを駆動手段を介して燃料
噴射弁から気筒に燃料を噴射供給する０次に後続噴射量
設定手段が後続の噴射時期例えば２次噴射時期に、この
ときの要求噴射量ｑ２とこれより先行する先行噴射量の
合計噴射量（この場合Ｑ＋＋）との差に基づいて後続噴
射量ｑ□を後続噴射量設定手段により設定する。そして
、この後続噴射量ｑｚ＋を２次噴射時期に駆動手段を介
して燃料噴射弁から噴射供給する。

若し噴射時期が３以上である場合には、後続噴射量設定
手段は２次噴射時期に２次の要求噴射量ｑ２から先行噴
射量ｑ、を差し引いた値に基づき、この値よりも所定量
少ない後続噴射量ｑｚ＋を設定し、３次の噴射時期には
これら先行する噴射量ｑ・目とｑ□との合計量と、３次
の噴射時期の要求噴射量ｑ、との差を後続噴射量ｑｚｔ
として設定する。

これにより燃料噴射は１次噴射時期ＴＩに先行噴射量ｑ
＋ｔを、２次噴射時期Ｔ２に２次の後続噴射量ｑ２１を
、３次噴射時期Ｔ、に３次の後続噴射量Ｑｚｚを、夫々
燃料噴射弁から噴射供給する。

噴射時期が４以上ある場合にもこれに準じて行う。

〈作用〉 上記の如き構成により、従来１回の燃料噴射を複数回に
分けて噴射供給し、このうち先行噴射の量を要求噴射量
より少なくして、加熱されている吸気弁付近の熱で気化
させ、その後１回又は複数回に分けて噴射を行い、最終
回の噴射時期における吸入空気量等機関運転状態に応じ
た噴射量に対して、先行する既噴射量では不足する分の
燃料量を最も新しい後続噴射で補充する。これにより初
回噴射燃料の気化促進を図って燃焼を良好にし、最終回
噴射燃料によって全体的にその後の吸入空気量等変化に
対応した燃料量の供給を行い、もって吸入空気量に対す
る噴射燃料量の過不足ない供給を行って燃焼を良くし、
排気エミッション並びに燃費を良好にする。

〈実施例） 以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の一実施例に用いられたＭＰＩ式４気筒
内燃機関における電子制御式燃料噴射制御装置の構成を
概略的に示す。

ここにおいて機関運転状態検出手段１０から検出された
各種機関運転状態信号は、電子制御装置２０に入力され
、その出力により燃料噴射弁３１１点火コイル３２．燃
料ポンプ３３等からなる各種制御機器３０が制御される
。

機関運転状態検出手段ｌＯとしては、機関のクランク角
度を１８０°ごと及び１°毎に検出するクランク角度セ
ンサ１１．＠大空気量を検出する熱線式或いは機械式の
吸気量センサ１２が設けてあり、更には機関冷却水温度
を検出する冷却水温センサ１３゜排気中の酸素濃度を検
出して吸入混合気の空燃比を知る酸素濃度センサ１４．
バッテリ電圧センサ１５゜吸気絞り弁の開閉を検出する
スロットルスイッチ１６、スタータのオン・オフを検出
するスタータスイッチ１７．車速センサ１８等が設けで
ある。

電子制御装置２０には、アナログ信号を２道のディジタ
ル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２１．入力処理ポート２
２及び出力処理ポート２３が設けてあり、入力処理ポー
ト２２には、前記各種センサ又はスイッチ１１．１６〜
１８の検出信号が入力され、Ａ／Ｄ変換器２１には前記
各種センサ１２〜１５の検出信号が入力されてＡ／Ｄ変
換される。更に電子制御装置２０にはＲＯＭ　（リード
オンリーメモリ）２５．ＲＡＭ（ランダムアクセスメモ
リ）２６及びＣＰＵ　（中央処理装置）２４が設けてあ
り、夫々の構成要素はデータバス２７で接続される。

制？ＩＩ機器３０における燃料噴射弁３１は４気筒機関
の各気筒毎に設けられ、出力処理ポート２３からの出力
信号により図に明示していない駆動手段により各燃料噴
射弁３１毎に噴射時期及び噴射量が制御される。

電子制御装置２０の機能は第３図に示すフローチャート
及び第４図に示す機能ブロック図に示される。

ジョブ２００は定時間毎例えば１０ｍ５毎に実行される
機関回転速度算出ルーチン（第４図３０１）で、ステ、
プ２０１において定時間内に発生するクランク角センサ
１１の単位クランク角信号１°を計致し、機関回転速度
Ｎｔを求める。

ジョブ２１０は同様に定時間毎に実行される吸入空気量
及び基本噴出量算出ルーチン（第４図３０２）で、ステ
ップ２１１において吸気量センサ１２から出力される吸
気量信号をＡ／Ｄ変換し、その値Ｑ。

をステップ２１２においてＲＡＭ２６に格納する。ステ
ップ２１３では、吸気量の値Ｑ１と機関回転速度ＮＥと
から、基本噴射パルス輻Ｔｐを求める（第数である。）
であって、基本噴射量算出は本発明における要求噴射量
演算手段に相当する。

ジョブ２２０はクランク角センサ１１から出力される１
８０°毎のリファレンス信号と単位信号１°を入力して
実行される気筒・行程判別ルーチン（第４図３０４）で
、所定のクランク角度位置を示すリファレンス信号から
のクランク角度を計数し、ステップ２２１において気筒
判別（１番〜４番気筒を判別）を行い、ステップ２２２
においてその気筒の行程判別（圧縮、爆発、排気及び吸
気）を行う。

ジョブ２３０は第４図における３０５．３０６に示す噴
射時期及び噴射量の設定ルーチンである。これは１０°
毎に実行され、クランク角センサ１１の単位信号１°を
１ノ１０分周することによって行う。

ステップ２２２では、判別された所定の気筒が圧縮行程
にあるか否かを判別する。ＹＥＳの場合は第１の演算タ
イミング即ち第１の噴射時期であると判断し、ステップ
２３２において先行噴射量ｑ。

が演算される。この先行噴射量ｑ、は第１の噴射を行う
圧縮行程においてその直前にステップ２１３で求まって
いる第１の基本噴射量Ｔ　Ｐ　１としての要求噴射量ｑ
ｌより所定値だけ少ない値となる。

具体的には第１の基本噴射ｆ　Ｔ　ｐ　Ｉから第２の噴
射時期で最低噴射すべき量ｑ　ｚ、ｍｉｎを差し引いた
値（（ｌｔ＋＝ｑ＋　−Ｑｚ＋＋＋＋ｉｎ）としておく
。第２の噴射時期の最低噴射１９ｔｌｌｉｎは燃料噴射
弁の特性から予め求゛柘、てお（。かかるステップが本
発明でいう噴射時期設定手段で定められた第１の噴射時
期における先行噴射量設定手段を構成する。

尚、第１の噴射時期は吸気行程後であればよく必ずしも
圧縮行程に正確にある必要はない。

上記ステップで求めた先行噴射１　ｑｒ＋は、ステップ
２３３でＲＡＭ２６に格納した後、ステップ２３４で対
応する燃料噴射弁３１から先行噴射供給される。

これは吸気行程後の噴射であり、後続噴射までには吸気
弁等に接触して充分に気化し、燃焼し易い混合気性状を
吸気通路内に形成しておくこととなる。この場合注意す
べきことは第１の噴射時期における先行噴射ＩＥ　ｑ＋
　＋は、そのときの要求噴射量ｑ１よりも所定量少ない
値であることである。

ステップ２３１で特定の気筒が圧縮行程以外にあること
を知ったら、次ぎにステップ２３５においてそのときの
最新の要求（基本）噴射量ｑｎｅ−をステップ２１３か
ら読み出してこれと先行噴射量ｑ＋＋との差（ｑｎｅｗ
−ｑｚ）を求め、その値を機関回転速度Ｎ、を用いて燃
料噴射弁の開閉デユーティ比との関係からクランク角度
θ２に変換する。これは燃料噴射弁の開閉デユーティ比
によってｑｎｅ％４−ｑ＋＋の燃料量を噴射完了するク
ランク角度θ２を一味する。

この第２の後続噴射は、噴射燃料が全量機関に吸入され
ることが望ましいことから、噴射終了時期が燃料吸入可
能時期にあることが必要となる。

このためステップ２３６では前記クランク角度θ２を噴
射終了時のクランク角度θｒｅｆ　、例えば吸気行程終
了付近のクランク角度から差し引いて、第２の後続噴射
開始時期Ｔ！を求める。

従って圧縮行程時に先行噴射時期を定めるステップ２３
１と後続噴射終了時期から逆算して第２の後続噴射時期
を定めるステップ２３５　、２３６が本発明でいう噴射
時期設定手段となる。

次ぎにステップ２３７において現在のクランク角度θｎ
ｅ％１を求め、この値とステップ２３６で定めた後続噴
射開始時期Ｔ２とを比較し、現在のクランク角度θｎｅ
ｗが後続噴射開始時期Ｔ２に達したか否かを判別する。

噴射時期に達するまでは後続噴射を行わず、達して初め
てステップ２３９で後続噴射を開始する。このときの後
続噴射量は、ステップ２３５で最新の要求噴射量ｑ　ｎ
ｅｗ（”　Ｑ　ｚ）から先行噴射量ｑ＋ｔを差引いた値
（ｌｚ＋である。

従ってかかる後続噴射量ｑ□と先行噴射量ｑ＋ｉとを合
算した燃料量は、機関が吸入できるぎりぎりの段階での
最も新しい機関運転状態における要求噴射量ｑ８と等し
いから、例え機関が過渡運転中にあっても、吸入混合気
中の燃料の過不足を生じない、またこのうち先行噴射量
ｑＩｌは後続噴射前に気化されるから、吸入混合気性状
は良好となり燃焼が良くなって失火を防止し、排気エミ
ッション、燃費も良好となる。

尚、後続噴射ｔ　Ｑ　ｔ　＋或いはｑｚ＋１Ｉｌｉｎは
、燃料噴射弁の燃料流量特性を予め知って、安定した所
望の燃料量を噴射できるように予め所定値以上に定めて
おくのが良い。つまり公知のように、電子制御燃料噴射
装置における燃料噴射弁は、噴射量即ち噴射パルス幅（
開弁時間）の小さい領域では、開弁時間に対する燃料流
量特性が不安定であるため、なるべく噴射パルス幅の小
さい領域を使わずに大きい領域を使用することが望まし
い、これによって先行噴射による燃料気化特性と後続噴
射による過渡運転時の燃料量の過不足防止を同時に解消
できることとなる。このため第４図に示す先の実施例に
加え、第５図に３０８として後続噴射量の制限手段を付
加している。

また上記実施例においては、機関運転状態の変化を考慮
して最も新しい要求噴射量を第１　（先行）及び第２（
後続）に分割して噴射する手段を開示した。そしてその
ときの要求噴射量としては基本噴射量Ｔｐを使用したが
、実際の噴射量には、基本噴射量Ｔｐを、冷却水温、排
気中の酸素濃度等の機関運転状態により訂正した値Ｔｉ
を用いるのが一般である。しかし本実施例では説明の簡
便化上これら補正要素を省略して説明しである。

更に本実施例では、機関運転状態を代表する信号として
機関回転速度及び吸入空気量を用いたが、吸入空気量の
代りに吸気絞り弁の開度、燃料噴射ポンプ又はアクセル
ペダルの開度１機関吸入負圧等を用いてもよいことは明
らかである。

ところで前記実施例では、従来１回の噴射で行うところ
、２回の噴射時期でもって燃料を噴射供給している。し
かし場合によっては３回以上の噴射時期を設けて数多く
噴射することも可能であり１７本発明ではこれをも含む
ものである。

この場合、後続噴射量の設定が問題となるが、要は本発
明の趣旨は、最も新しい運転状態信号で得られる最終回
の後続噴射時期の要求噴射量を、これより先行する噴射
量と最終回の噴射量との合算で満たすものである。その
ため、先行噴射量（第１次）においてはそのときの要求
噴射量よりも少なくしておき、次の後続噴射時期におい
ても先行噴射量（第１次）と後続噴射量（第２次）との
合算値が第２次の噴射時期における要求噴射量よりも少
なくして次の（第３次の）後続噴射を可能とするように
設定しておけばよい。４回以上の分割噴射についてもこ
れと同様に考えればよいものである。

いずれにしても後続噴射量設定手段は、先行噴射量設定
１手段で定められた先行噴射量と後続噴射時期の要求噴
射量との差に基づいて後続噴射量を定めればよいのであ
り、３回以上の分割噴射もこの考えの延長としてそれま
で先行噴射された噴射量の合計と最新の要求噴射量との
差に基づいて後続噴射量を定めればよいものである。

尚、実施例における後続噴射時期については、その噴射
終了時期を特定する意味から、後続噴射量の必要噴射期
間を見計って噴射開始時期を定めているが、その他の機
関運転状態信号から、できるだけ過渡運転の悪影響を受
けない時期に後続噴射時期を定めてもよいものである。

この点先行噴射時期についても本実施例に限るものでは
ない。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明によれば、単気筒当りに噴射す
る燃料の噴射時期を複数設定し、このうち先行する噴射
時期の噴射量をその時期の要求噴射量よりも少なくし、
後続する噴射時期の噴射量で後続噴射時期の要求噴射量
を補完するようにしたので、先行する噴射燃料は充分に
気化されて混合気性状を良好とし、後続する噴射燃料は
、先行噴射時期後の機関運転状態変化による要求燃料噴
射量の変化を充分に補完できる。よって燃焼が良好にな
ると共に機関運転状態の時間経過による空気量変化にも
充分に追従して過不足なく燃料を供給できることとなり
、機関の特に過渡運転時の失火等による運転性悪化を回
避でき、排気エミッション及び燃焼が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明の一
実施例を示す概略構成図、第３図は同上実施例の機能を
簡略化して示すブロック図、第４図は同上の作用を示す
フローチャート、第５図は本発明の他の実施例の機能を
簡略化して示すブロック図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 各気筒毎に独立して設けた燃料噴射弁から燃料を噴射供
   給する内燃機関において、機関運転状態検出手段と、機
   関運転状態に基づいて相対的にかつ時間的に前後する複
   数の噴射時期（Ｔ＿１、Ｔ＿２、・・・）を設定する噴
   射時期設定手段と、機関運転状態検出信号に基づいて対
   応する噴射時期の機関の要求燃料噴射量（ｑ＿１、ｑ＿
   ２、・・・）を演算する要求噴射量演算手段と、前記複
   数の噴射時期のうち先行する噴射時期に対応した要求噴
   射量よりも所定量少ない先行噴射量を設定する先行噴射
   量設定手段と、前記複数の噴射時期のうち後続する噴射
   時期に対応した要求噴射量とこれより先行する前記各噴
   射時期における合計噴射量との差に基づいて後続噴射量
   を設定する後続噴射量設定手段と、先行する噴射時期に
   先行噴射量を、後続する噴射時期に後続噴射量を夫々対
   応させて各々の燃料噴射弁からの噴射供給を制御する駆
   動手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴
   射制御装置。