JP2584746B2 - 電子燃料噴射式エンジンの燃料制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、吸気充填効率を変えることに同期して、燃
料噴射量の制限の範囲を変更する電子燃料噴射式エンジ
ンの燃料制御装置に関する。

（従来の技術） このような燃料制御装置においては、エンジンの一回
転当りの空気吸入量に比例した燃料噴射量（燃料噴射時
間）を算出して、その量に基づいて燃料噴射するように
している。この場合、燃料噴射量に上限値を設定し、上
記演算噴射量がその範囲を超えないようにしている。こ
のような制限を加えるのは、空気吸入量を検出するのが
エアフローメータ等であれば、そのオーバシュート等に
起因した吸入量の誤検出をカバーして燃料が過度にリッ
チになるのを防止するためである。更に特開昭55−9862
4号のように、燃料噴射時間幅の上限値を吸入吸気量又
はエンジン回転数に応じて変えるようにしているものも
ある。

一方、エンジンの高出力化を目的として過給式エンジ
ンがある。このような過給式エンジンとして、ターボチ
ャージャによる過給を行うターボチャージャ式エンジ
ン、又は吸入空気の慣性効果，脈動効果を利用した可変
吸気エンジン等がある。このような過給式エンジン、例
えばターボチャージャ式エンジンにおいては、ウエスト
ゲートバルブを設けて、冷却水水温，ガソリンの種類
（ハイオク，レギュラー）に応じて前記ウエストゲート
バルブの開く設定値を変える事により過給圧を切換え
て、吸気充填効率を可変にするようにしている。又、前
記可変吸気エンジン（例えば、特開昭56−115819号）に
おいては、低回転域では吸気路を長くとり、高回転域で
は吸気路を短くとることにより、吸気路の固有振動数を
切換え、なるべく幅広い回転域にわたって吸気充填効率
を高く維持しようとしている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、前述したように、燃料噴射量は吸入吸気量
に応じて変化するものである。又、吸気量は充填効率に
大きく依存する。従って、本来の燃料噴射量は吸気量，
回転数，充填効率等を加味して決定されるべきである。
ところが、上述したような吸気の充填効率が運転条件に
応じて変化するようなエンジンにおいては、前述した燃
料噴射量の制限値を充填効率を無視して設定すれば、次
のような問題が発生する。即ち、例えば上記ターボチャ
ージャ式エンジンが充填効率の低い状態で運転されてい
た場合は前述の制限値も低く設定されなければならない
のに、その制限値が一様な値（これは、本来設定される
べき最適な値よりも高く設定されている事になる）であ
るために、燃料噴射の制限が効かないことがあり得るの
である。何故なら、制限値が高目に設定されているため
に、例えばエアーフローメータがオーバシュートして燃
料噴射量がオーバしたような場合、制限として効かない
のである。

又、可変吸気エンジンにおいては、第11図に示したよ
うに充填効率のピークが２つできる。この場合に固定の
制限値を設定した場合において、吸気通路を可変にして
も、例えば吸気路を変更する制御バルブが故障したよう
な場合、第11図のピークは１つになってしまい、そのピ
ークのなくなった回転域において充填効率と制限値との
開きが大きくなり、前述のターボチャージャ式エンジン
と同じく吸気量の制限としては働かない。

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもの
でその目的は、可変吸気式エンジンにおける吸気充填効
率の変化に追随して、その充填効率に最適な吸気制限を
行う電子燃料噴射式エンジンの燃料制御装置を提案する
点にある。

（問題点を解決するための手段） 上記課題を実現するための本発明の電子燃料噴射式エ
ンジンの燃料制御装置は、形状可変の吸気通路を有する
こと前提とし、 エンジンに供給される吸入吸気量に見合った燃料噴射
量を演算する燃料噴射量演算手段と、 燃料噴射量を所定の上限値以下に制限する制限手段
と、 該制限手段により制限された燃料噴射量に応じた燃料
をエンジンに供給する燃料噴射手段と、 前記吸気通路の形状を調整することで該吸気通路の固
有振動数を切り替えることにより、該エンジンに供給さ
れる吸気の充填効率を変化させる可変吸気充填効率切換
え手段と、 該充填効率の切換えに応じて前記上限値を変更する変
更手段とを有する事を特徴とする。

（作用） 上記構成の本発明において、上記制限手段により、燃
料噴射量は、エンジンに供給される吸入吸気量に見合っ
たものとなり、且つ所定の上限値以下に抑えられたもの
とる。一方、運転条件の変化に応じて、可変吸気充填効
率切換え手段により吸気充填効率が変更されると、前記
変更手段が充填効率の切換えに応じて上記制限値を変更
する。従って、吸気充填効率の変化に追随して、その充
填効率に最適な吸気制限を行うことができる。

（実施例） 以下添付図面を参照しつつ本発明に係る実施例を詳細
に説明する。

〈基本実施例の概念〉 第１図は実施例の基本概念図である。燃料噴射制御系
102は燃料噴射手段101の燃料噴射量を制御するが、その
噴射量を制限値103の範囲内に納まるようにリミット制
御する。一方、吸気系には過給手段105があり、充填効
率切換手段104が過給手段105の充填効率を変えると同時
に、その切換えに応じて制限値103の値をも変化／変更
するものである。

以下に説明する具体的な実施例はいわゆるターボチャ
ージャ式エンジンに適用した例と、可変吸気エンジンに
適用した例を上げて説明する。

〈ターボチャージャ式エンジンの実施例〉 第２図は本発明に係る燃料制御装置とターボチャージ
ャ式エンジンに適用した実施例の構成図である。図中の
主な構成要素について説明すると、２は吸気温センサ、
３はエアフローメータ、４はターボチャージャ、６はウ
エストゲートバルブ、８はウエストゲートバルブ６に連
結した圧力応動部材、９はリニアソレノイド、12はイン
タークーラ、10はインジェクタ、11はスロットルバル
ブ、20はコントロールユニット、24はマニユアルスイッ
チである。

ターボチャージャ式エンジンが過給を行い過ぎるのを
防止するために一般にウエストゲートバルブ６が設けら
れている事は周知の事である。本実施例におけるウエス
トゲートバルブ６の制御を第３図に示す。第３図中、リ
ニアソレノイド９は充填効率切換信号21に応じて大気を
導入し、この開口により吸気通路22内の圧力を制御して
圧力応動部材８に伝えるようにしている。圧力応動部材
８に作用する圧力が所定値を越えたとき、ウエストゲー
トバルブ６が開いて排気ガスをバイパスして、タービン
回転数を落して過給率を下げるようにしている。ところ
で、ターボチャージャ式エンジンでは過給しているため
に、この充填効率がエンジン冷却水水温，使用するガソ
リンの種類等の影響を受ける。例えば、エンジンが冷え
ている状態では充填効率を下げたりし、ハイオクガソリ
ン使用下ではノッキングが起こりにくいために充填効率
を上げるが、レギュラーガソリンでは下げている。従っ
て、これらの運転条件の変更／変化に従って充填効率は
変ってしかるべきであり、この充填効率が変化すれば実
質上の吸気量は変化するから、燃料噴射量も変化し、そ
れにつれて燃料噴射量制限値も変化されるべきである。
このような燃料噴射量の制御、制限値の制御はコントロ
ールユニット20で行なわれる。

第２図の実施例では、上述した運転条件の変化を「ガ
ソリンをハイオクとレギュラーとの間で変更した」場合
を例として説明する。使用ガソリンがハイオクかレギュ
ラーかの２通りであるから、第３図のリニアソレノイド
９の開弁動作も、本実施例では全開と全閉の二通りとす
る。この使用ガソリンに応じたリニアソレノイド９の制
御は、マニユアルスイッチ24の状態に応じてコントロー
ルユニット20が充填効率切換信号21を介して行う。この
信号21は、リニアソレノイド９が全開／全閉（レギュラ
ー／ハイオク）のみの動作であるから、“1"/“0"の二
値信号で十分である。もし水温変化に応じたリニアソレ
ノイド９のリニアな開弁動作制御を行うのであれば、充
填効率切換信号21はリニアな値をとればよい。

さて、充填効率切換に応じた燃料噴射量の制限値の切
換えは次のようにして行う。第４図はこの切換えに応じ
た制限値をコントロールユニット20内のROM25にマップ
状に格納した様子を示す。又、制限値は上限値と下限値
の二通りあるが、説明の便宜上制限値は上限値（以下、
TP_maxという）に限って説明する。マップTP_maxAはハイ
オク仕様のマップであり、TP_maxBはレギュラー仕様のマ
ップである。これらの値がどのような値を取るかを第６
図に示す。

〈ターボチャージャ式エンジンの制御例〉 第５図に実施例に係るコントロールユニット20による
制御のフローチャートを示す。ステップS1はメインルー
チンの一部であり、エンジン水温，吸気温度等の燃料演
算に必要な補正値を読み込む。メインルーチンで割込み
がかかると、ステップS2へ進み、燃料噴射量計算のため
の割込みかを判断する。これはクランク軸の回転角によ
り判断されよう。次にステップS3でエンジン回転数Ｎを
取り込み、ステップS4でエアフローメータ３から吸気量
Q_aを知る。ステップS5でこれらの値に基づいて燃料噴射
量（パルス幅TP）を演算する。ステップS6では充填効率
切換信号21の論理値を調べる。前述したように、この信
号21が“1"であればリニアソレノイド９が全閉で、吸気
路22内の圧力が直に圧力応動部材８に伝わり、ウエスト
ゲートバルブ６が早目に開いて、レギュラーガソリンを
使用してもノツキングが起こらないようにしている。一
方、信号21が“0"であれば、リニアソレノイド９が全開
となって吸気路22の圧力を、大気にて希釈して圧力応動
部材８に伝えるため、レギュラーガソリンの使用時より
も高い過給圧に制御される。この時、ステップS6ではこ
の信号21を調べて、“1"（レギュラー）であればステッ
プS7へ進み、“0"（ハイオク）であればステップS8へ進
む。これらのステップS7又はステップS8では、夫々に対
応したマップ（第４図）の中から、そのときの回転数に
応じた上限値TP_maxを読み出す。ステップS9で、このTP
_maxとステップS5で演算して求めたTPとを比較する。こ
のように、充填効率の変化（変更）に応じてTP_maxが可
変となる。

ステップS9でTPがTP_maxより大であればステップS10で
強制的にTPをTP_maxの値に設定する。即ち、リミット制
御を行う。

ステップS11では更にステップS1で求めた補正値を加
味してTPを補正する。ステップS12でこのTPをコントロ
ールユニット20内の所定のレジスタにセツト、メインル
ーチンにリターンする。メインルーチンでは上記レジス
タにセツトされた値に基づいてドライバを駆動し、イン
ジェクタ10を駆動し、結果的にTPのパルス幅に応じた燃
料が噴射される。

〈ターボチャージャ式エンジン実施例の効果〉 このようにして、燃料噴射量はその上限値を越えて噴
射されようとしたときは、上限値でリミットされ、更に
その上限値が充填効率が変化／変更されたときに、その
変化／変更に応じて変更され、結果的にその時点での充
填効率に最適な上限値が設定される。従って、例えばエ
アフローメータ３のオーバシュート等に対しても確実に
リミットが効く。尚、もし、水温変化に対応して充填効
率を可変にする場合は、水温に応じてリニアソレノイド
９の開弁動作もリニアとし、TP_maxのマップもエンジン
回転数，水温等に応じたマップとするようにすればよ
い。

〈可変吸気エンジンへの適用例〉 第７図は可変吸気方式をレシプロエンジンに適用した
実施例である。図中、30は吸気通路35の見掛け上の通路
長を変えて、吸気通路35の固有振動数を低下するための
容器である。容器30が吸気通路35と連通するか否かは連
通弁31の開閉動作によって決定する。連通弁31の開閉は
充填率切換信号32によって駆動されるアクチュエータ33
により行われる。又、連通弁31が実際に開閉した否かは
信号34の論理値により確認できる。第８図は連通弁31の
開閉動作の制御フローチャートである。回転数Ｎを取り
込んで、そのＮが所定値N₁（第10図参照）より大（高速
域）のときは開弁して固有振動数を上げることにより、
エンジンの吸気バルブの開閉動作と同期させて充填効率
を上げ、N₁より小（低速域）のときは閉弁して固有振動
数を下げてエンジンの吸気バルブの開閉動作に見合わせ
て同期させて充填効率を上げる。

第９図は充填効率の変化に見合わせてTP_maxを変える
制御のフローチャートである。第９図に示したステップ
は第５図のステップS6に替わるものである。即ち、第５
図では充填効率切換信号21の値に応じてTp_maxを切換え
たが、この可変吸気の実施例では、連通弁31が実際に開
閉したかを反映する信号34に伴ってTP_maxの切換えを行
う。尚、TP_maxのマップの値は基本的にターボチャージ
ャ式エンジンの実施例と同様にROM25に格納しておけば
よいが、その値は例えば第10図に示したように、連通弁
31を閉じた状態での全回転域にわたるTP_maxの値を例え
ば前述のTP_maxAとし、連通弁31を開いた状態での全回転
域にわたるTP_maxの値をTP_maxBとしてROM25に格納する。
このようにすれば、エンジン回転数に応じて連通弁31が
開閉して充填効率が第10図に示したように、比較的なだ
らかなものとなる。従って、エンジンが次第に回転数を
上げていく状態では、回転数N1を境いに連通弁31が閉じ
て、充填効率もそれに合わせて高く維持され、かつTP
_maxもTP_maxAからTP_maxBの曲線に乗り替わって行くこと
になる。

〈可変吸気エンジン実施例の効果〉 こうして実現された可変吸気エンジンの制御装置は、
低速域でも、高速域でも充填率を最大にする事が可能と
なり、更に回転数に見合って変更された充填効率に見合
ってTP_maxを可変にしているので、最適の充填効率リミ
ット制御が可能となる。特に、TP_maxの変更を、実際に
連通弁31が連通したか否かをみる信号35により制御して
いるので、例えば連通弁31が故障しても、充填効率は弁
31が例えば開いたままの曲線に従って変化することにな
り、又リミット制御についても弁31が開いたままのTP
_maxAの曲線に従ってリミット制御をするので、充填効率
とTP_maxとの開きが少ないので、最適リミット制御が可
能となり、エミツシヨンの悪化もなくなる。

尚、上記実施例では容器30による固有振動数の制御を
行っているが、吸気路長を色々の形態にして変える方式
にも適用できる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、可変吸気式エン
ジンにおける吸気充填効率の変化に追随して、その充填
効率に最適な吸気制限を行う事ができ、燃料噴射制御系
の誤動作に対しても確実に吸気制限制御ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した実施例の基本概念図、 第２図はターボチャージャ式エンジンに適用した実施例
の構成図、 第３図はターボチャージャ式エンジンにおける充填効率
切換えを説明する図、 第４図は制限値がROMに格納されている様子を説明する
図、 第５図は実施例に係る制御フローチャート、 第６図は実施例におけるエンジン回転数Ｎと噴射パルス
幅TP及び制限値TP_maxとの関連を表わす図、 第７図は本発明を可変吸気エンジンに適用した実施例の
構成図、 第８図，第９図はその制御フローチャートの一部を抜き
出した図、 第10図は可変吸気エンジンにおけるエンジン回転数と充
填効率及びTP_maxとの関連を説明する図、 第11図は従来例の可変吸気におけるエンジン回転数Ｎと
充填効率及び制限値TP_maxとの関連を表わす図である。 図中、 １……エアクリーナ、２……吸気温センサ、３……エア
フローメータ、４……ターボチャージャ、６……ウエス
トゲートバルブ、７……触媒、８……圧力応動部材、９
……リニアソレノイド、10……インジェクタ、11……ス
ロットルバルブ、12……インタークーラ、20……コント
ロールユニット、21,32……充填効率切換信号、22,23,3
5……吸気通路、24……マニユアルスイツチ、25……RO
M、30……容器、31……連通弁、33……アクチュエー
タ、34……連通弁開閉信号である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】形状可変の吸気通路を有する電子燃料噴射
   式エンジンの燃料制御装置であって、 エンジンに供給される吸入吸気量に見合った燃料噴射量
   を演算する燃料噴射量演算手段と、 燃料噴射量を所定の上限値以下に制限する制限手段と、 該制限手段により制限された燃料噴射量に応じた燃料を
   エンジンに供給する燃料噴射手段と、 前記吸気通路の形状を調整することで該吸気通路の固有
   振動数を切り替えることにより、該エンジンに供給され
   る吸気の充填効率を変化させる可変吸気充填効率切換え
   手段と、 該充填効率の切換えに応じて前記上限値を変更する変更
   手段とを有する事を特徴とする電子燃料噴射式エンジン
   の燃料制御装置。