JPH0584386B2 - - Google Patents

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燃料噴射を実行する電子制
御燃料噴射装置に関し、特に前記内燃機関が気筒
毎の吸気管にスロツトル弁を備える、いわゆる独
立吸気型内燃機関に最適の燃料噴射を実行する電
子制御燃料噴射装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来より内燃機関に最適量の燃料を供給し、所
望の空燃比で内燃機関を運転しているが、通常は
多気筒の内燃機関の吸入空気量は全気筒の平均値
として圧力センサ又はエアフロメータにより検出
されている。

しかし、近年では内燃機関の運転性能をより向
上させ、加速応答性等のレスポンスをより良好と
するために内燃機関の各気筒毎にスロツトル弁を
設ける、いわゆる独立気筒型内燃機関が提案され
るに至つており、その燃料噴射の技術が研究、開
発されている。

即ち、独立吸気型内燃機関は各気筒毎にスロツ
トル弁を有するために応答性が良好となることは
もちろん、気筒間の圧力干渉がなくなり一層効率
良く内燃機関を運転することが可能となるのであ
る。その反面、各気筒の吸入空気量を検出するた
めには気筒毎にエアフロメータや圧力センサ等を
備える必要があり、構造が複雑となつていた。

そこで、独立気筒型内燃機関の燃料噴射装置と
してはスロツトルバルブの上流で各吸気筒が集合
したところにエアフロメータを備えるようにした
構造の簡単なエアフロメータ方式が主流であり、
また吸気管負圧を検出するものは各気筒に通じる
連通管を新たに設け、平均化された圧力を検出す
るものが提案されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら上記技術も以下のごとき問題点を
有しており未だに充分なものではなかつた。

即ち、独立気筒型内燃機関の最大の利点とし
て、レスポンスの向上が挙げられるのであるが、
各吸気管の集合部にエアフロメータを設けるもの
は該エアフロメータが吸入空気の抵抗として作用
するために上記利点を滅却するように働くのであ
る。

また、吸入空気圧を検出するために各気筒に連
通管を設けるものも、該連通管を介して気筒間の
圧力干渉が新たな問題点として発生することにな
り、しかも構造が複雑となるためコスト的にも問
題があつた。

本発明は上記問題点を解決するためになされた
もので、独立気筒型内燃機関においても、その独
立気筒型の有する特徴を生かしつつ、構造が簡単
で、しかも正確に内燃機関の要求する燃料量を噴
射供給し、最適運転状態とすることのできる優れ
た電子制御燃料噴射装置を提供することを目的と
している。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために本発明の構成した
手段は、第１図の基本的構成図に示すごとく、 各気筒の吸気管Ｉごとにスロツトル弁Ｔを有す
る内燃機関EGの吸気管負圧を検出して該内燃機
関EGに噴射供給する燃料量を決定する電子制御
燃料噴射装置において、 前記吸気管Ｉのうちの１つの吸気管Ｉのスロツ
トル弁Ｔ下流側に設けられ前記内燃機関のクラン
ク角に同期して吸気管負圧を検出する吸気管負圧
検出手段Ｍ１と、 前記内燃機関EGの回転数を検出する回転数検
出手段Ｍ２と、 前記スロツトル弁Ｔの開度を所定周期で検出す
るスロツトル開度検出手段Ｍ３と、 前記吸気管負圧検出手段Ｍ１の検出結果を前記
回転数検出手段Ｍ２の検出結果とに応じて基準燃
料噴射量を算出する基準燃料噴射量算出手段Ｍ４
と、 該基準燃料噴射量算出手段Ｍ４の算出結果を前
記スロツトル開度検出手段Ｍ３の検出結果に基づ
いて補正する補正手段Ｍ５とを備えることを特徴
とする電子制御燃料噴射装置をその要旨としてい
る。

本発明における吸気管負圧検出手段Ｍ１とは、
内燃機関EGのクランク角度に同期して、ある気
筒の吸気管負圧を検出する。クランク角に同期と
は該吸気管負圧を検出しようとする気筒が吸気行
程にある時点を正確に検出するためである。従つ
て、従来より用いられる吸気圧センサを用いて、
所定のクランク角のときそのセンサ出力を取り込
む構成とすればよい。

また、回転数検出手段Ｍ２とは前記内燃機関
EGの回転数を検出するものである。これは例え
ば、従来より内燃機関EGに備えられるクランク
角度検出手段の単位時間当たりの出力数を算出す
ることにより簡単に構成される。更に、上記吸気
管負圧検出手段Ｍ１の所定クランク角もこの回転
数検出手段Ｍ２と従来より内燃機関EGに備えら
れる気筒判別センサにより簡単に検出されること
になる。

スロツトル開度検出手段Ｍ３は、各気筒の吸気
管Ｉに備えられるスロツトル弁Ｔの開度を検出す
るものである。スロツトル弁Ｔが全て独立に制御
され、その開度が独立であれば各スロツトル弁Ｔ
毎の開度を検出し、全スロツトル弁Ｔが連動する
ものであればその中の１つのスロツトル開度のみ
を検出するものでよい。

基準燃料噴射量算出手段Ｍ４とは、前記回転数
検出手段Ｍ２及び吸気管負圧検出手段Ｍ１の検出
結果より内燃機関EGに噴射供給する燃料量を算
出する。これは従来より内燃機関EGに搭載され
るマイクロコンピユータを中心とする論理演算回
路、又はデイスクリートな演算回路によつて構成
される。また算出は実際に演算を実行するもので
も、予め備えるマツプを検索するもののいずれで
もよい。

補正手段Ｍ５とは、上記基準燃料噴射量算出手
段Ｍ４で算出された基準燃料噴射量を、前記スロ
ツトル開度検出手段Ｍ３の検出結果に基づいて補
正する。この補正手段Ｍ５も、マイクロコンピユ
ータを中心とする論理演算回路又はデイスクリー
トな演算回路によつて構成され、補正値はスロツ
トル開度検出手段Ｍ３の検出結果に応じてそのつ
ど演算するものでも、またマツプより検索するも
のいずれでもよい。

［作用］ 即ち、本発明の電子制御燃料噴射装置は、クラ
ンク角に同期して所定気筒の吸気管負圧を吸気管
負圧検出手段Ｍ１によつて検出すると、該検出値
と回転数検出手段Ｍ２の検出値とから基準となる
燃料噴射量を基準燃料噴射量算出手段Ｍ４によつ
て算出し、その基準燃料噴射量を基にしてスロツ
トル開度検出手段Ｍ３の検出値に応じた補正を補
正手段Ｍ５で適宜実行することで内燃機関EGの
各気筒に常に最適の燃料噴射量を算出することが
できるのである。

即ち、吸気管負圧を全気筒の平均値として検出
することができない独立気筒型内燃機関EGにお
いて、その１気筒のみの吸気管負圧を吸気行程中
に検出し、そのときの内燃機関EGの回転数とか
ら基準となる燃料噴射量を算出し、次に、その気
筒が吸気行程に入り再度吸気管負圧を検出するこ
とができるまでの期間に対してはスロツトル弁Ｔ
の開度の変化に応じて上記基準燃料噴射量を補正
することで常に正確な燃料噴射量の算出が可能と
なるのである。

以下、本発明をより具体的に説明するために実
施例を挙げて詳述する。

［実施例］ 第２図は、実施例の電子制御燃料噴射装置が搭
載される４気筒独立吸気型内燃機関の制御システ
ムの概略図である。

図において、１０は４気筒エンジンを示してお
り、各気筒の吸気管１１には図示しないアクセル
ペダルに連動するスロツトル弁１２及び図示しな
いフユーエルタンクに連通し、吸気管に向けて燃
料を噴射する燃料噴射弁１３が設けられている。
気筒は図面上部より第１気筒、第２気筒、第３気
筒、第４気筒の順に配置されている。また、各気
筒毎に備えられる点火プラグ１４はデイストリビ
ユータ１５により適宜高電圧を供給され、点火時
期を決定している。１６はスロツトル弁１２の開
度を検出するスロツトル開度センサでスロツトル
弁１２の開度に比例したアナログ出力を出力す
る。本実施例においては第１気筒の吸気筒１１の
スロツトル弁１２下流側に、吸気管負圧を検出す
る圧力センサからなる吸気圧センサ１７が設けら
れている。また、１８は内燃機関１０の冷却水温
を検出する水温センサ、１９は内燃機関１０の排
気中の酸素濃度を検出する酸素センサ、２０は吸
入空気温を検出する吸気温センサを表わしてい
る。

これらの各種センサ出力や各種機器の作動状態
は電子制御装置３０で集中的に処理されている。
電子制御装置３０は図示のごとくマイクロコンピ
ユータを中心とする論理演算回路によつて構成さ
れるもので、車載用のバツテリ２１からキースイ
ツチ２２を介して電力供給を受けて作動する。３
１はコンピユータの中心部で、各種演算を実行す
るCPUであり、ROM３２内に格納されている後
述する制御プログラムやマツプに応じて処理を行
う。３３はデータの一時的記憶を行うRAMであ
る。３４は前記した各種センサ、スロツトル開度
センサ１６、吸気圧センサ１７、水温センサ１
８、酸素センサ１９及び吸気温センサ２０からの
出力、及びデイストリビユータ１５からの気筒判
別信号、クランク角の回転角に応じた回転角信号
を入力する入力ポートで、Ａ／Ｄ変換器や波形整
形器等を含み、CPU３１に必要な情報を適宜出
力する。３５は出力ポートであり、各気筒の燃料
噴射弁１３に開弁の時期や時間をCPU３１の演
算結果に応じて出力し、また点火プラグ１４の点
火時期を決する信号をデイストリビユータ１５に
出力している。これら電子制御装置３０の各構成
素子間はデータ及びアドレスバス３６により接続
されている。

第３図はROM３２内に格納されている燃料噴
射量制御ルーチンのフローチヤートを表わしてい
る。本ルーチンはCPU３１にて所定時間毎に繰
り返し実行されているものである。本ルーチンの
処理にCPU３１が入るとまずステツプ100にて吸
気管負圧PMを取り込むべきクランク角度である
か否かの判断がなされる。これは、第４図のタイ
ミングチヤートに示すごとく、クランク角度（第
１気筒のTDCを基準として表示）に応じて各気
筒の吸気管負圧PMはＡ図のごとく変化するので
あるが、Ａ図中の実線で表わした第１気筒吸気管
負圧がほぼ最低となるようなクランク角度（約
180°CA）のときに吸気圧センサ１７の出力を
Ａ／Ｄ変換して所定のアドレスに格納するための
同期を取るためのものである。本ステツプにてク
ランク角度がPMの取り込みとして適当な値、即
ち、180°CAでなければ後述するステツプ140へと
処理は進み、所定のクランク角度であれば次のス
テツプ110が処理される。ステツプ110では吸気圧
センサ１７の出力が取り込まれ、Ａ／Ｄ変換され
る。そして、このＡ／Ｄ変換値とそのときの内燃
機関１０の回転数NEとの２つの理に基づいて基
準燃料噴射量（燃料噴射弁１３の開弁時間）
TPPMが算出される（ステツプ120）。即ち、ク
ランク角度が180°CA毎にTPPMが算出される
（第４図Ｂ）のである。そして、続くステツプ130
では変数TPTABに後述するTPTAiの最新の値
が設定される。ステツプ140は本ルーチンの処理
の度に必ず実行されるもので、スロツトル開度セ
ンサ１６の出力TAを取込むとともに、その値
TAと現在の内燃機関１０の回転数NEとから燃
料噴射量TPの補正値TPTAiを算出してRAM３
２に格納する。即ち、前記ステツプ130で説明し
たTPTAiとは、該ステツプ130が実行される直前
に本ルーチンが実行されたとき、ステツプ140で
実行・算出されてRAM３３に予め記憶されてい
たものであり、この値を変数TPTABに設定して
いるのである。これらの関係を第４図Ｃに表わし
ている。図において、TAの出力を取込む周期Ｔ
［ms］が第３図のルーチンの処理繰り返し時間で
あり、前記ステツプ120で算出されるTPPMのタ
イミング（クランク角に同期）とは無関係に実行
され、このタイミング直前の値がTPTABとな
り、その後時間Ｔ毎にTPTAiが算出されるので
ある。なお、前述のTPPM及び本ステツプの
TPTAiの算出は共に実際に演算を実行するもの
でも、また実行速度を高めるために予めROM３
２内にマツプとして用意しておき、このマツプの
検索により算出するものでもよい。

次にステツプ150では実際に燃料噴射を実行す
る燃料噴射時間TAUの演算時期か否かを判定す
る。即ち、第４図ＤにTAUの演算結果及び噴射
タイミングを示しているが、燃料噴射は各気筒の
所定の行程中に実行されるものである。従つて、
その時期が来るまでの間はTAUを算出すること
なく他の種々の処理を実行するためにCPU３１
は本ルーチンの処理を終了するのである。本ステ
ツプにてTAU算出の時期と判断されたときのみ
次のステツプ160が実行される。ステツプ160と
は、燃料噴射時期TP算出のためのステツプであ
り、最も新しいTPPMの値、TPTABの値及び
TPTAiの値から次式によつてTPを算出する。

TP＝TPPM＋（TPTAi−TPTAB） 即ち、TPPMの値に（TPTAi−TPTAB）の
値による補正を施すのである。TPTABは前述の
ようにTPPM算出時の直前に算出されたもので
あり、このスロツトル開度TAの燃料噴射時間に
及ぼす影響（TPTAB）は既にTPPMの値に反
映されている。しかし、このTPPM算出時点よ
りスロツトル弁１２が開閉制御されると当然に吸
気管負圧PMも変化するが、このPMの変化は次
の所定クランク角までは算出することができな
い。そこで、このPMの検出不可能な時間内に実
行する燃料噴射時間TAUの算出が必要になると、
その時のスロツトル開度TAから算出された
TPTAiとTPTABとの差、即ち、TPPM算出時
点から比べてどれだけスロツトル開度TAに基づ
く燃料噴射時間の変化があるかを算出し、この値
をTPPMと加算することで内燃機関１０の要求
する燃料噴射時間TPを算出するのである。この
ようにして算出されたTPは次に各種の既存の補
正、例えば酸素センサ１９の出力に基づくフイー
ドバツク補正、水温センサ１８に基づく冷寒時増
量補正等の補正係数Ｋを乗じて実際に燃料噴射弁
１３で実行する燃料噴射時間TAUが算出され、
RAM３３の所定アドレスに格納されて（ステツ
プ170）本ルーチンを終了する。その後、所定の
クランク角に同期して実行される図示しない燃料
噴射実行ルーチンによりこの所定アドレスに格納
されたTAUの値に応じて各気筒に適宜燃料噴射
が実行され第４図Ｄに示すタイミングで時間
TAUの間燃料噴射弁１３を開弁するのである。
第４図Ｄにおける各TAUの値の上部添字はその
TAUの時間開弁される燃料噴射弁１３の気筒番
号を表わしている。以上の説明から明らかなよう
に、第４図ＤのTAUの値の添字４（図中左方より
３番目）のTAUの算出から、次の添字４のTAU
（図中右方より２番目）の算出まではＢ図左方の
TPPM値に基づいて算出されたもので、第４気
筒のTAUはTPPMの値を補正することなく
（TP＝TPPM）、次の第２気筒のTAUはその直
前のスロツトル開度TAの変化を反映した
TPTA1だけの補正（TPTA1−TPTAB）が
TPPMにされ、以下同様にして最終的な燃料噴
射時間TAUが算出されるのである。

上記詳述のごとく、本実施例の電子制御燃料噴
射装置は、第２図にその構成を示すように独立気
筒型内燃機関１０の１つの気筒の吸気管１１に、
そのスロツトル弁１２の下流に設けた唯一の吸気
圧センサ１７により所定クランク角に同期して吸
気圧PMを検出している。従つて、構造が簡単で
あり、設計段階で制約を受けることもない。しか
も、このような簡単な構造であるにも拘らず、吸
気圧PMの検出が不能な期間はスロツトル弁１２
の開度を所定時間Ｔ毎に常に検出し、その開度の
変化に応じて吸気圧PMにより求められた燃料噴
射時間TPPMを精度良く補正しているのである。
これにより、内燃機関１０は各気筒毎に最適燃料
量の供給を受け、独立気筒型内燃機関１０の有す
るレスポンスの良さを一層引出すことが可能とな
る。また、上記スロツトル弁１２の開度の検出
TAは所定時間毎に実行しているため、内燃機関
１０が低回転・高回転と広範囲に回転変動を生じ
ようとも常に一定精度の燃料噴射量を算出するこ
とが可能となるのである。これは車両に搭載され
る内燃機関のように低回転から高回転まで広範囲
に使用される内燃機関システムには一層効果的で
ある。

［発明の効果］ 以上実施例を挙げて詳細に説明した如く、本発
明の電子燃料噴射制御装置は、 各気筒の吸気管ごとにスロツトル弁を有する内
燃機関の吸気管負圧を検出して該内燃機関に噴射
供給する燃料量を決定する電子制御燃料噴射装置
において、 前記吸気管のうちの１つの吸気管のスロツトル
弁下流側に設けられ前記内燃機関のクランク角に
同期して吸気管負圧を検出する吸気管負圧検出手
段と、 前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手
段と、 前記スロツトル弁の開度を所定周期で検出する
スロツトル開度検出手段と、 前記吸気管負圧検出手段の検出結果と前記回転
数検出手段の検出結果とに応じて基準燃料噴射量
を算出する基準燃料噴射量算出手段と、 該基準燃料噴射量算出手段の算出結果を前記ス
ロツトル開度検出手段の検出結果に基づいて補正
する補正手段とを備えることを特徴とするもので
ある。

従つて、独立気筒型内燃機関のレスポンス特性
を最大限に発揮させることができることはもちろ
ん、その構造は簡単で、装置の信頼性が向上し、
低コスト化を達成できる。しかも、燃料噴射量算
出は内燃機関の低・高速運転の広範囲に適合して
常に高精度で行われ、排気浄化や燃費の一層の向
上が可能となるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図は実施
例の概略構成図、第３図はその制御プログラムの
フローチヤート、第４図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはその制
御の処理状態を示すタイミングチヤートを示す。 Ｍ１……吸気管負圧検出手段、Ｍ２……回転数
検出手段、Ｍ３……スロツトル開度検出手段、Ｍ
４……基準燃料噴射量算出手段、Ｍ５……補正手
段、１０……独立気筒内燃機関、１１……吸気
管、１２……スロツトル弁、１３……燃料噴射
弁、１６……スロツトル開度センサ、１７……吸
気圧センサ、３０……電子制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 各気筒の吸気管ごとにスロツトル弁を有する
   内燃機関の吸気管負圧を検出して該内燃機関に噴
   射供給する燃料量を決定する電子制御燃料噴射装
   置において、 前記吸気管のうちの１つの吸気管のスロツトル
   弁下流側に設けられ前記内燃機関のクランク角に
   同期して吸気管負圧を検出する吸気管負圧検出手
   段と、 前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手
   段と、 前記スロツトル弁の開度を所定周期で検出する
   スロツトル開度検出手段と、 前記吸気管負圧検出手段の検出結果と前記回転
   数検出手段の検出結果とに応じて基準燃料噴射量
   を算出する基準燃料噴射量算出手段と、 該基準燃料噴射量算出手段の算出結果を前記ス
   ロツトル開度検出手段の検出結果に基づいて補正
   する補正手段とを備えることを特徴とする電子制
   御燃料噴射装置。