JPS639656A - 内燃機関の燃料噴射時期制御装置 - 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、各気筒毎に独立に燃料を噴射供給する燃料噴
射方式における燃料噴射時期制御装置に関する。

〈従来の技術〉 この種の燃料噴射時期制御装置としては、例えば燃料噴
射時期を通常のものより進角させ圧縮又は爆発行程中に
燃料を噴射して、燃焼によって加熱される吸気弁の傘下
部に燃料を長時間接触させ多くの熱を吸収させることに
より、燃料の気化を促進し良好な燃焼状態を実現するよ
うにしたものがある（特開昭６０−１９５３４７号公報
参照）。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記従来装置の場合、噴射する燃料の計
量時期と、噴射燃料が実際に燃焼室内に吸入される時期
とに大きな時間的なずれが生じるため、特に、機関の過
渡運転時には最適な燃料量に対して過不足が生じ失火を
招く等の不具合があった。

本発明は上記の実情に鑑みてなされたもので、燃料の気
化が良好に行え、かつ過渡運転時でも過不足のない適切
な燃料量を噴射供給できる噴射時期の設定が可能な燃料
噴射時期制御装置を提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 このため本発明では、第１図に示すように機関運転状態
に基づいて機関１サイクル当りの燃料の噴射量を算出す
る燃料噴射量算出手段と、吸気弁閉期間内に設定した第
１の噴射時期に噴射する燃料量を前記算出した１サイク
ル当りの燃料噴射量に基づいて算出する第１の噴射量算
出手段と、運転状態に応じて前記第１の噴射時期を決定
する第１の噴射時期決定手段と、１サイクル当りの燃料
噴射量から第１の燃料噴射量を差し引いて得られる第２
の燃料噴射量を吸気行程中の所定時期に噴射終了させる
べく第２の噴射時期を決定する第２の噴射時期決定手段
とを備えて構成した。

く作用） 上記の構成によれば、吸気弁閉期間内において運転状態
に応じて決定された最適の第１の噴射時期に、機関の１
サイクル当りの燃料噴射量の一部を噴射することにより
、吸気弁傘下部に長時間接触させて燃料の気化を促進さ
せることができる。

その後、吸気行程期間に設定した第２の噴射時期を、第
１の噴射時期以後増大した空気量に見合う残りの必要噴
射燃料量が吸気行程の所定時期までに噴射し終わるタイ
ミングとなるように決定し、残りの燃料を噴射すること
により、過渡運転時でも、これに追従して最適な噴射燃
料量を得られ燃料量の過不足がなく失火等の不具合を防
止できるようになる。

〈実施例〉 以下、本発明の一実施例を説明する。

第２図は４気筒機関に適用した本発明のハードウェア構
成の一実施例を示す。

図において、機関本体１に接続される吸気通路２の各吸
気ボート２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに各気筒に独立して燃
料を噴射する各燃料噴射弁３ａ。

３ｂ、３ｃ、３ｄが配設されている。また、吸気通路２
に介装されたスロットルバルブ４の上流側には、吸入空
気量を検出する例えば熱線式のエアフローイー夕５が設
けられている。

６は各気筒に装着した点火栓７ａ、７ｂ、７ｃ。

７ｄへの通電を制御するディストリビュータで、該ディ
ストリビュータ６には、クランク角センサ（図示せず）
が内蔵されている。このクランク角センサは、クランク
角１°毎に発生するポジション信号とクランク角１８０
°毎に発生するリファレンス信号との２種類を発生する
と共に、後者のリファレンス信号は吸気、圧縮、爆発及
び排気の４行程からなる機関の１サイクルの各行程毎に
４回（クランク角度でＯ’、１８０°、　３６０”　、
　５４０°）発生し、それぞれ異なるパルス巾（角度）
の信号が発生する構成として各行程が区別出来るように
している。８は機関冷却水温度を検出する水温センサ、
９は排気通路ｌＯに装着され排気中の酸素濃度ヲ検出す
る０２センサ、１１はスロットルバルブスイッチである
。

一方、２０はコントロールユニットで、アナログ信号を
２進数のディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２１．
入出力インターフェース２２．　　ＣＰＵ２３゜ＲＯＭ
２４及びＲＡＭ２５から構成されており、これらをバス
２６で接続して相互に信号の授受を行うようになってい
る。そして、かかるコントロールユニット２０には、前
述したエアフローメータ５．水温センサ８，０□センサ
９．スロットルバルブスイッチ１１．クランク角センサ
の他、スタータスイッチ１２．エアコンスイッチ１３．
車速センサ１４及びバッテリ１５からの各信号が人力す
る一方、その出力信号としては、燃料ポンプ駆動回路１
６．ディストリビュータ６及び各燃料噴射弁３ａ〜３ｄ
への各駆動信号である。

次に第３図〜第７図のフローチャートを参照しながら本
実施例の噴射時期制御について説明する。

第３図は定時間毎に実行されるもので、Ｓｌｌでクラン
ク角センサからのポジション信号（１°信号）を計数し
て機関回転速度ＮＥを算出する。

第４図は定時間毎に実行されるもので、Ｓ２１では、エ
アフローメータ５からのアナログ信号をＡ／Ｄ変換器２
１でディジタル信号に変換する。Ｓ２２ではそのＡ／Ｄ
変換値に平均化等の信号処理を加えて吸入空気量Ｑａを
算出する。Ｓ２３では、この吸入空気ｉＱａとＳｌｌで
求めた機関回転速度Ｎ。

とから次式により機関の１サイクル当りの基本燃料噴射
量’ｒｐを算出する。

次にＳ２４では、後述するように吸気弁の閉期間例えば
圧縮又は爆発行程の期間において決定される第１の噴射
ｉｔ　Ｔ　ｐ　ｒを算出する。この場合、例えばＴ　ｐ
　１　＝　Ｔ　ｐ／　２のように所定の比率になるよう
に設定する。尚、運転条件等に応じてその比率を任意に
設定できるようにしてもよい。更に、３２５では、後述
のように吸気行程期間内で決定される第２の噴射時期に
噴射する第２の噴射量Ｔ　ｐ　２を算出する。このＴ　
ｐ　ｔはＴ　ｐ　ｚ　＝　Ｔ　ｐ　−Ｔ　ｐ　ｔとして
求められる。ここで、Ｔ　Ｉ）　Ｉは機関１サイクル当
り第１の噴射時期付近における最新の吸入空気量データ
に応じて１回だけ演算する一方、Ｔｐは第１の噴射時期
経過後も繰り返し演算されるため、吸入空気量の変化が
あればＴｐも変化し、従って、Ｔｐｔは第１の噴射時期
以後の吸入空気ｉＱａの変化に応じた値どなる。

尚、燃焼室に実際に供給される燃料量は、基本噴射量を
機関冷却水温、酸素濃度、エアコン等の機関負荷及びバ
フテリ電圧等に応じて補正したものであり、実用上はそ
の補正燃料量に基づいて第１及び第２噴射量を決定する
が、当該補正の有無は、本発明の主要部分とは直接関係
がないので、ここでは、基本噴射量をそのまま使用して
説明し補正に関する説明は省略しである。

次に、第５図はクランク角の１８０°毎に実行されるも
のである。まず、Ｓ３１ではクランク角センサのリファ
レンス信号（１８０°信号）に基ツいて気筒判別と行程
判別を行う。３３２ではＳ３１の判別結果に基づいて各
気筒毎に設けたカウンタのうち、例えば圧縮行程にある
気筒のカウンタをその圧縮上死点前の所定角度でリセッ
トする。３３３では、機関安定度、出力、燃料消費量を
指標として機関運転状態に対応させて予め設定してＲＯ
Ｍ２４内に格納しである最適燃料噴射時期マツプから、
その時の機関運転状態に対応する噴射時期を読み出すこ
とにより第１の噴射時期θ１□１を決定する。Ｓ３４で
はカウンタと同様各気筒毎に設けた第１及び第２のレジ
スタのうち該当する気筒の第１のレジスタに読み出され
た第１の噴射時期θＩＮＪＩをセットする。

第６図はクランク角１０”毎に実行されるもので、Ｓ４
１では、それ以前に時間データで算出されている第２の
噴射量Ｔ　ｐ　ｚを機関回転速度Ｎ２に基づいてクラン
ク角で示す角度データθＴ□に変換する。

Ｓ４２では、前記角度データに変換した第２の噴射量θ
Ｔｖａｔから吸気行程期間内に設定した第２の噴射時期
θ１ＮＪ２を算出する。これは、噴射された燃料が燃焼
室まで輸送される時間を加味して燃焼室へ燃料を供給で
きる限界時期θＲえ、を求め、このθＩＩＥＦを基準と
して、 θＩＮＪＺ”θ□２−θア□ の式によって第２の噴射時期θ１Ｎ、２を算出する。

Ｓ４３では、対応する気筒の第２のレジスタに前記算出
した第２の噴射時期θＩＮＪ□をセントする。

第７図はクランク角１°毎に実行されるもので、Ｓ５１
において、カウンタを歩進する。３５２では、圧縮行程
におけるカウンタの計数値と第１のレジスタにセットさ
れている第１の噴射時期θＩＮＪＩＯ差を求めて、その
値が正又は零のときＳ５４により第１の燃料噴射を開始
する。また、Ｓ５３において吸気行程におけるカウンタ
の計数値と第２のレジスタにセットされている第２の噴
射時期θｌ１４ＪＺの差を求めて、その値が正又は零の
ときＳ５５により第２の燃料噴射を開始する。尚、３５
２及びＳ５３の演算は、対応する第１及び第２の燃料噴
射が開始された後は、それぞれ次のサイクルまでは行わ
れない。

このように、機関の１サイクル当りに必要な燃料量を２
度に分割して噴射するようにし、しかも１度目は吸気弁
が閉じている例えば圧縮又は爆発行程においてその時点
の運転状態に最適な噴射時期を選んで行い、また、２度
目は吸気行程において求められた必要な燃料噴射■が確
実に燃焼室内に吸入される噴射時期とし、かつ噴射燃料
量を１回目の噴射以後の吸入空気量変化に応じて設定す
るようにすれば、燃料の気化促進が図られ良好な燃焼性
が得られることは勿論、機関の過渡運転時でも適切な量
の燃料を供給できるようになり、燃料の過不足に伴う失
火等の不具合を防止できるようになる。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明によれば、機関の１サイクル当
り必要な燃料量を吸気弁閉期間内と吸気弁が開である吸
気行程期間内との２度に分割噴射すると共に、第１の噴
射時期をその時点の運転状態に応じて可変とし、第２の
噴射時期を残りの燃料噴射量が確実に燃焼室内に供給で
きるタイミングに設定し、かつ残りの噴射量をその時点
の吸入空気量に応じて設定する構成としたので、機関の
１サイクルに必要な燃料の一部の気化促進を従来通り維
持でき、しかも、１回目と２回目との間における機関運
転状態変化に伴う要求燃料量変化にも対応することがで
きる。従って、機関の燃焼を安定させることができ、か
つ過渡運転時の燃料の過不足に伴う失火を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するブロック図、第２図は
本発明の一実施例のハードウェア構成図、第３図〜第７
図は同上実施例の動作を示す制御フローチャートである
。 １・・・機関本体　　３ａ〜３ｄ・・・燃料噴射弁５・
・・エアフローメータ　　６・・・ディストリビュータ
　　７ａ〜７ｄ・・・点火栓２０・・・コントロールユ
ニット２１・・・Ａ／Ｄ変換器　　２２・・・入出力イ
ンターフェース　　２３・・・ＣＰＵ　　　２４・・・
ＲＯＭ２５・・・ＲＡＭ　　　２６・・・バス特許出願
人　　日産自動車株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　冨二雄 第３図　　　　第４函　　　　ｉ５ゐ 第６囚 第７函

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 各気筒毎に燃料噴射弁を備えた燃料噴射装置の燃料噴射
   時期制御装置において、機関運転状態に基づいて機関１
   サイクル当りの燃料の噴射量を算出する燃料噴射量算出
   手段と、吸気弁閉期間内に設定した第１の噴射時期に噴
   射する燃料量を前記算出した１サイクル当りの燃料噴射
   量に基づいて算出する第１の噴射量算出手段と、運転状
   態に応じて前記第１の噴射時期を決定する第１の噴射時
   期決定手段と、１サイクル当りの燃料噴射量から第１の
   燃料噴射量を差し引いて得られる第２の燃料噴射量を吸
   気行程中の所定時期に噴射終了させるべく第２の噴射時
   期を決定する第２の噴射時期決定手段とを備えて構成し
   たことを特徴とする内燃機関の燃料噴射時期制御装置。