JPH1122532A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 必要燃料量に応じた高精度の燃料噴射制御を
可能とし、且つ気筒間の空燃比偏差を抑制して安定した
運転性を実現した内燃機関の燃料噴射制御装置を得る。 【解決手段】 内燃機関の運転条件に応じて１サイクル
間の燃料噴射回数を切り換え、燃料噴射量が少ない運転
領域において、１サイクルの燃料噴射回数を減らして燃
料噴射１回当たりの燃料量を増やすことにより、リニア
リティの良好な領域でインジェクタ１０７を駆動し、運
転条件に応じて要求される各気筒毎の燃料量を確保す
る。これにより、各気筒の空燃比が均等になり、気筒間
で燃焼トルクのばらつきがなくなり、安定した内燃機関
の運転特性を得るとともに、排気ガスを良好に保つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、たとえば自動車
用の内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、特に燃料量を
高精度に制御することのできる内燃機関の燃料噴射制御
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内燃機関の燃料噴射制御装置に
おいては、吸入空気量、エンジン回転数などの運転情報
からエンジンに必要な燃料量を演算し、インジェクタを
駆動して必要な燃料をエンジンに供給するとともに、適
正な点火時期で点火を行うことによりエンジンを駆動さ
せている。

【０００３】この種の燃料噴射制御装置を燃料噴射方式
の違いで大別すると、インジェクタをエンジンの気筒数
分だけ有するＭＰＩ（マルチポイントインジェクショ
ン）システムと、気筒数より少ない数のインジェクタを
有するシステム、または、気筒数にかかわらず１本のイ
ンジェクタで燃料を供給するＳＰＩ（シングルポイント
インジェクション）システムとがある。

【０００４】通常、ＭＰＩシステムにおいて、インジェ
クタは、吸気管内のインテークマニホールド通路で該当
気筒の吸気ポートの近傍に取り付けられており、該当気
筒に必要な燃料を供給するために、当該気筒の排気行程
後半から吸気行程までの間に燃料を噴射する。

【０００５】一方、気筒数より少ない本数のインジェク
タを有するシステム、または、１本のインジェクタで燃
料を供給するＳＰＩシステムにおいては、１本のインジ
ェクタにより複数の気筒に燃料を供給する必要がある。

【０００６】図１９は従来の内燃機関の燃料噴射制御装
置のシステム全体を概略的に示すブロック構成図であ
り、たとえば１本のインジェクタで燃料供給するＳＰＩ
システムの場合を示している。

【０００７】図において、１０１は内燃機関の本体すな
わちエンジンであり、４つの気筒を有している。１０２
は吸気管の吸入口に設けられて吸入空気を浄化するため
のエアクリーナ、１０３は吸気管内で開閉駆動されてエ
ンジン１０１への吸入空気量を調整するスロットルバル
ブ、１０４はスロットルバルブ１０３のスロットル開度
αを検出するスロットル開度センサである。

【０００８】１０５は吸気管とエンジン１０１との接続
部に設けられたインテークマニホールド、１０６はイン
テークマニホールド１０５内のインマニ圧Ｐｂを検出す
る吸気圧センサ、１０７はスロットルバルブ１０３の上
流側に設けられて燃料を噴射するインジェクタである。

【０００９】１０８はエンジン１０１のクランク軸の回
転に応じたクランク角信号θを出力するクランク角検出
センサ、１０９はエンジン１０１と排気管との接続部に
設けられたイグゾーストマニホールド、１１０は排気管
内に設けられて排気ガスの酸素濃度Ｇｄを検出する酸素
濃度検出センサ、１１１は排気管の排出口に設けられて
排気ガスを浄化するための触媒である。なお、ここでは
図示しないが、たとえば、エンジンの冷却水温を検出す
る温度センサなど、種々のセンサが設けられていること
は言うまでもない。

【００１０】１１２は点火コイル内蔵型の配電器であ
り、エンジン１０１内の各気筒の点火プラグに点火用の
高電圧を印加する。１１３は電子制御ユニット（ＥＣ
Ｕ）であり、各種センサ１０４、１０６、１０８および
１１０からの運転情報α、Ｐｂ、θおよびＧｄに基づい
て、インジェクタ１０７および配電器１１２に対する駆
動制御信号すなわち燃料噴射信号Ｊおよび点火信号Ｑを
出力する。１１４は電子制御ユニット１１３に電源供給
を行うためのコントロールリレーである。

【００１１】図２０は図１９に示した内燃機関の燃料噴
射制御装置によるエンジン１０１の燃料噴射タイミング
および点火タイミングを示す波形図であり、クランク角
検出センサ１０８からのクランク角信号θ、ＥＣＵ１１
３からの燃料噴射信号Ｊおよび点火信号Ｑの各生成タイ
ミングを示している。

【００１２】図２０において、クランク角信号θの立ち
上がりエッジは、＃１〜＃４気筒の第１の基準位置Ｂ７
５゜（圧縮上死点より７５°手前のクランク角位置）に
対応しており、クランク角信号θの立ち下がりエッジ
は、＃１〜＃４気筒の第２の基準位置Ｂ５゜（圧縮上死
点より５°手前のクランク角位置）を示している。

【００１３】また、ＥＣＵ１１３は、クランク角信号θ
の立ち上がりエッジ（第１の基準位置Ｂ７５°）をトリ
ガとして燃料量の演算を開始し、必要な燃料量に応じた
パルス幅Ｔｊ（駆動時間）の燃料噴射信号Ｊを生成し
て、インジェクタ１０７を駆動する。

【００１４】この場合、設置されたインジェクタ１０７
が１本のみなので、エンジン１０１の１サイクル中に４
気筒に必要な燃料を１本のインジェクタ１０７が供給す
ることになる。

【００１５】また、点火信号Ｑは、通常、第１の基準位
置Ｂ７５°からのタイマ制御により通電を開始し、クラ
ンク角信号θの立ち下がりエッジ（第２の基準位置Ｂ５
°）の近傍で遮断されて各気筒の点火を行う。

【００１６】図２１はインジェクタ１０７の駆動時間Ｔ
ｊ［ｍｓｅｃ］と噴射燃料量Ｊｏ［ｍｃｃ／ｐｌｓ］と
の関係を示す説明図であり、Ｌｊは燃料噴射量Ｊｏのリ
ニアリティを示す曲線、Ｔｘはリニアリティ曲線Ｌｊの
不足域および良好域の境界となる駆動時間である。

【００１７】インジェクタ１０７の駆動時間Ｔｊは、１
回の噴射当たりに必要な燃料量Ｊｐ［ｍｃｃ］に応じ
て、ＥＣＵ１１３内の演算により、以下の（１）式から
求められる。

【００１８】Ｔｊ＝Ｋｊ×Ｊｐ＋Ｔｄ …（１）

【００１９】ただし、（１）式において、Ｋｊはインジ
ェクタ１０７のゲイン［ｍｓｅｃ／ｍｃｃ］、Ｔｄはイ
ンジェクタ１０７の無駄時間［ｍｓｅｃ］である。な
お、無駄時間Ｔｄは、燃料噴射信号Ｊが印加されてから
インジェクタ１０７が実際に燃料を噴射するまでの時間
である。

【００２０】（１）式から分かるように、インジェクタ
１０７の特性は、駆動時間Ｔｊと燃料噴射量Ｊｏとがほ
ぼ比例しているが、必要な燃料量Ｊｐに対して、全ての
領域において比例関係が当てはまるわけではない。たと
えば、インジェクタ１０７の駆動時間Ｔｊと燃料噴射量
Ｊｐとの関係を示すリニアリティＬｊは、以下の（２）
式で表わすことできる。

【００２１】Ｌｊ＝Ｊｒ／Ｊｐ …（２）

【００２２】ただし、（２）式において、Ｊｒは実際の
燃料噴射量である。また、（２）式は、（１）式より、
以下の（３）式のように表わされる。

【００２３】 Ｌｊ＝Ｊｒ／｛（Ｔｊ−Ｔｄ）／Ｋｊ｝ …（３）

【００２４】図２１に示すように、駆動時間Ｔｊの長い
領域（Ｔｊ＞Ｔｘ）においては、リニアリティＬｊは良
好であるが、駆動時間Ｔｊの短い低流量域（Ｔｊ＜Ｔ
ｘ）においては、リニアリティＬｊが不足（低下）し、
正確な燃料量を供給することができなくなる。

【００２５】また、リニアリティ良好域の最低燃料量
は、インジェクタ１０７のダイナミックレンジが小さい
ほど小さくなり、インジェクタ１０７のダイナミックレ
ンジが大きいほど大きくなる。

【００２６】ところで、インジェクタを気筒数分だけ有
するＭＰＩシステム（図示せず）においては、１気筒に
必要な燃料量を１サイクル間に供給できれば良いため、
燃料供給量が少ない領域でリニアリティを確保できるイ
ンジェクタを使用しても、１サイクル中に１気筒に必要
な最大燃料量を供給することができる。

【００２７】しかしながら、図１９のように、１本のイ
ンジェクタ１０７で燃料を供給するＳＰＩシステムにお
いては、４気筒に必要な燃料量をエンジン１０１の１サ
イクル間で分割して供給する必要があるので、燃料量が
最大となる運転条件で燃料供給が可能となるように、イ
ンジェクタ１０７のダイナミックレンジを大きく設定す
る必要がある。

【００２８】このように、ダイナミックレンジの大きい
インジェクタ１０７を使用した場合には、図２１に示す
ように、噴射する燃料量が少ない領域（Ｔｊ＜Ｔｘ）で
のリニアリティＬｊが悪く、必要な燃料量Ｊｐを正確に
供給することができない。したがって、空燃比を目標空
燃比の近傍に制御しにくいことから、燃焼が安定しなか
ったり、排気ガスが悪化するおそれがある。

【００２９】また、ＭＰＩシステムにおいては、各気筒
毎の吸入ポート近傍に各１本のインジェクタが装着され
ており、各インジェクタが吸気ポートを狙って噴射する
ので、全ての燃料が各気筒に充填され、各気筒の空燃比
を精度よく制御することができる。

【００３０】これに対してＳＰＩシステムにおいては、
インジェクタ１０７をエンジン１０１の吸気ポート近傍
に配置すると、噴射燃料が特定の気筒のみに集中し、各
気筒に均等に燃料を分配することができない。したがっ
て、噴射燃料を各気筒に均等に分配するために、図１９
のように、インジェクタ１０７をエンジン１０１の吸入
ポートから離れた位置に配置し、吸入空気とともに各気
筒内に充填するようになっている。

【００３１】しかしながら、一般に、エンジン１０１の
各気筒への吸入空気量および吸入空気速度が均等ではな
く、インテークマニホールド１０５内で偏流が発生する
ので、各気筒に均等に燃料を分配することは困難であ
る。また、空気の流れ方は常に一定ではなく、運転条件
によっても変化するので、運転条件によって各気筒間の
燃料分配状態が変化する。

【００３２】上記の理由から、ＳＰＩシステムにおいて
は、気筒間の燃料の分配状態に隔たりが生じるので、各
気筒の空燃比を精度よく制御することができない。特
に、実際の供給燃料量が目標空燃比から大きくずれた気
筒においては、燃焼が不安定となって、エンジン１０１
の出力が低下したり排気ガスが悪化することになる。

【００３３】また、このように、各気筒毎の空燃比の差
が大きくなると、気筒間の燃焼トルクのばらつき（偏
差）も大きくなるので、エンジン１０１が回転する際の
トルクバランスが不安定となり、機関の耐久性や寿命に
対しても影響を与えることになる。

【００３４】そこで、従来より、ＳＰＩシステムにおい
ては、各気筒に対する燃料分配を均一化させるために、
図１９のように、エンジン１０１の吸入ポートから離れ
たスロットルバルブ１０３の上流にインジェクタ１０７
を配置し、噴射燃料をスロットルバルブ１０３に直接衝
突させることで、燃料の微粒化、空気への拡散を実現し
ている。

【００３５】また、図１９のようなＳＰＩシステムにお
いても、上述した各気筒間の燃料分配状態の隔たりが発
生するので、この燃料分配状態の隔たりを解決する手段
として、燃料噴射量や噴射タイミングを変更する方法
（後述する）が挙げられる。

【００３６】しかし、インジェクタ１０７がスロットル
バルブ１０３の上流に配置されていることから、噴射燃
料がスロットルバルブ１０３に衝突して拡散するので、
目標タイミング通りに燃料をエンジン１０１に吸入させ
ることは困難である。したがって、気筒間の空燃比の隔
たりを低減させようとしても、システムの構成上、実現
しにくいのが現状である。

【００３７】また、上述したように、ＭＰＩシステムに
おいては、エンジン１０１の１サイクル中に１気筒に必
要な最大燃料量を確保可能なインジェクタを使用してい
るので、１回のインジェクタ駆動時間は１サイクルの周
期よりも短い時間となる。

【００３８】これに対してＳＰＩシステムにおいては、
ダイナミックレンジの大きなインジェクタ１０７を使用
し、図２０に示すように、クランク角信号θの第１の基
準位置Ｂ７５゜毎にインジェクタ１０７を駆動している
ので、インジェクタ１０７の１回の駆動時間Ｔｊの最大
値は、クランク角信号θの１周期に相当する期間とな
る。

【００３９】１回の駆動時間Ｔｊがクランク角信号θの
１周期未満の場合は、インジェクタ１０７の実効時間と
無駄時間Ｔｄとを加えたものが、クランク角信号θの１
周期期間内での駆動時間Ｔｊとなり、駆動時間Ｔｊに応
じて燃料量Ｊｏが変化することになる。

【００４０】しかし、駆動時間Ｔｊがクランク角信号θ
の１周期期間と等しくなると、常にインジェクタ１０７
を駆動している状態となり、クランク角信号θの１周期
期間内での駆動時間Ｔｊは、無駄時間Ｔｄを含まず、イ
ンジェクタ１０７の実効時間のみとなる。

【００４１】このように、駆動時間Ｔｊがクランク角信
号θの周期未満から周期までの範囲で変化する場合、ク
ランク角信号θの周期未満の範囲においては、駆動時間
Ｔｊから無駄時間Ｔｄを除いた時間がインジェクタ１０
７の実効時間となり、クランク角信号θの周期と等しく
なった場合は、駆動時間Ｔｊがインジェクタ実効時間と
等しくなり、無駄時間Ｔｄがなくなる。

【００４２】すなわち、インジェクタ１０７の駆動時間
Ｔｊがクランク角信号θの周期未満から周期に等しくな
った瞬間において、その直前（周期未満の範囲）におい
て無駄時間Ｔｄであった時間分が全てインジェクタ実効
時間となる。

【００４３】したがって、この瞬間に、インジェクタ１
０７の燃料噴射量が急増して空燃比が急減することにな
る。また、駆動時間Ｔｊがクランク角信号θの周期未満
での供給燃料量と、駆動時間Ｔｊがクランク角信号θの
周期に等しいときの燃料量供給量との間の燃料量を、供
給制御することはできないことになる。

【００４４】

【発明が解決しようとする課題】従来の内燃機関の燃料
噴射制御装置は以上のように、ＳＰＩシステムの場合、
各気筒毎に対応したパルスからなる燃料噴射信号Ｊを生
成しているので、インジェクタ１０７の駆動時間Ｔｊの
短い低流量域において正確な燃料量を供給することがで
きず、燃焼状態が不安定となって排気ガスが悪化すると
いう問題点があった。

【００４５】また、各気筒に均等に燃料を分配するため
に、インジェクタ１０７をスロットルバルブ１０３の上
流側に配置しているが、各気筒への吸入空気量および吸
入空気速度が均等ではなく運転条件によっても変化し、
インテークマニホールド１０５内で偏流が発生するの
で、各気筒に均等に燃料を分配することができず、各気
筒の空燃比を精度よく制御することができないという問
題点があった。

【００４６】特に、気筒間の燃焼トルクの偏差が大きく
なると、エンジン回転時のトルクバランスが不安定とな
り、内燃機関の耐久性や寿命に対しても悪影響を与える
という問題点があった。

【００４７】また、インジェクタ１０７をスロットルバ
ルブ１０３の上流に配置していることから、噴射燃料が
スロットルバルブ１０３に衝突して拡散するので、目標
タイミング通りに燃料をエンジン１０１に吸入させるこ
とができないという問題点があった。

【００４８】また、インジェクタ１０７のダイナミック
レンジが大きく設定されているうえ、クランク角信号θ
の立ち上がりタイミング（第１の基準位置Ｂ７５゜）毎
にインジェクタ１０７を駆動していることから、１回の
駆動時間Ｔｊの最大値がクランク角信号θの１周期に相
当する時間と等しくなり、無駄時間Ｔｄを含まなくなる
（全てがインジェクタ実効時間となる）ので、駆動時間
Ｔｊが１周期未満から増大したときに燃料噴射量が急増
し、燃料供給量を高精度に制御することができないとい
う問題点があった。

【００４９】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、気筒数よりも少ない数のインジ
ェクタを用いたシステムにおいて、必要燃料量に応じた
高精度の燃料噴射制御を可能とし、且つ気筒間の空燃比
のばらつき（偏差）を抑制して安定した運転性を実現し
た内燃機関の燃料噴射制御装置を得ることを目的とす
る。

【００５０】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る内燃機関の燃料噴射制御装置は、内燃機関の気筒数よ
りも少ない数のインジェクタを用いて、内燃機関の１サ
イクル間に複数回の燃料噴射を行うことにより、各気筒
に所要量の燃料を供給する内燃機関の燃料噴射制御装置
において、内燃機関の運転条件に応じて、１サイクル間
の燃料噴射回数を切り換えることにより、運転条件に応
じて要求される各気筒毎の燃料量を確保したものであ
る。

【００５１】また、この発明の請求項２に係る内燃機関
の燃料噴射制御装置は、内燃機関の気筒数よりも少ない
数のインジェクタを用いて、内燃機関の１サイクル間に
複数回の燃料噴射を行うことにより、各気筒に所要量の
燃料を供給する内燃機関の燃料噴射制御装置において、
内燃機関の運転条件に応じて、燃料の噴射タイミングを
変更することにより、運転条件に応じて要求される各気
筒毎の燃料量を確保したものである。

【００５２】また、この発明の請求項３に係る内燃機関
の燃料噴射制御装置は、内燃機関の気筒数よりも少ない
数のインジェクタを用いて、内燃機関の１サイクル間に
複数回の燃料噴射を行うことにより、各気筒に所要量の
燃料を供給する内燃機関の燃料噴射制御装置において、
内燃機関の運転条件に応じて、１サイクル間の燃料噴射
回数を切り換えるとともに、燃料の噴射タイミングを変
更することにより、運転条件に応じて要求される各気筒
毎の燃料量を確保したものである。

【００５３】また、この発明の請求項４に係る内燃機関
の燃料噴射制御装置は、内燃機関の気筒数よりも少ない
数のインジェクタを用いて、内燃機関の１サイクル間に
複数回の燃料噴射を行うことにより、各気筒に所要量の
燃料を供給する内燃機関の燃料噴射制御装置において、
内燃機関の運転条件に応じて、１サイクル間の燃料噴射
回数を切り換えるとともに、１サイクル間の燃料噴射回
数に応じて、燃料の噴射タイミングを変更するか否かを
切り換えることにより、運転条件に応じて要求される各
気筒毎の燃料量を確保したものである。

【００５４】また、この発明の請求項５に係る内燃機関
の燃料噴射制御装置は、請求項２から請求項４までのい
ずれかにおいて、燃料の噴射タイミングは、各噴射毎に
変更されるものである。

【００５５】また、この発明の請求項６に係る内燃機関
の燃料噴射制御装置は、請求項２から請求項５までのい
ずれかにおいて、燃料の噴射タイミングは、燃料を噴射
してから各気筒に到達するまでの時間に対応して設定さ
れたものである。

【００５６】また、この発明の請求項７に係る内燃機関
の燃料噴射制御装置は、請求項２から請求項６までのい
ずれかにおいて、燃料の噴射タイミングは、内燃機関の
冷却水温に応じて変更されるものである。

【００５７】また、この発明の請求項８に係る内燃機関
の燃料噴射制御装置は、内燃機関の気筒数よりも少ない
数のインジェクタを用いて、内燃機関の１サイクル間に
複数回の燃料噴射を行うことにより、各気筒に所要量の
燃料を供給する内燃機関の燃料噴射制御装置において、
内燃機関の運転条件に応じて、１サイクル中の各燃料噴
射毎に噴射する燃料量の割合を変更することにより、運
転条件に応じて要求される各気筒毎の燃料量を確保した
ものである。

【００５８】また、この発明の請求項９に係る内燃機関
の燃料噴射制御装置は、請求項１から請求項７までのい
ずれかにおいて、内燃機関の運転条件に応じて、１サイ
クル中の各燃料噴射毎に噴射する燃料量の割合を変更す
るものである。

【００５９】また、この発明の請求項１０に係る内燃機
関の燃料噴射制御装置は、内燃機関の気筒数よりも少な
い数のインジェクタを用いて、内燃機関の１サイクル間
に複数回の燃料噴射を行うことにより、各気筒に所要量
の燃料を供給する内燃機関の燃料噴射制御装置におい
て、内燃機関の運転条件に応じて、１サイクル中の各燃
料噴射毎に噴射する燃料量の割合を変更するか否かを切
り換えることにより、運転条件に応じて要求される各気
筒毎の燃料量を確保したものである。

【００６０】また、この発明の請求項１１に係る内燃機
関の燃料噴射制御装置は、請求項１から請求項７までの
いずれかにおいて、内燃機関の運転条件に応じて、１サ
イクル中の各燃料噴射毎に噴射する燃料量の割合を変更
するか否かを切り換えるものである。

【００６１】また、この発明の請求項１２に係る内燃機
関の燃料噴射制御装置は、内燃機関の気筒数よりも少な
い数のインジェクタを用いて、内燃機関の１サイクル間
に複数回の燃料噴射を行うことにより、各気筒に所要量
の燃料を供給する内燃機関の燃料噴射制御装置におい
て、内燃機関の運転条件に応じて、１サイクル中のイン
ジェクタの駆動時間と停止時間との割合を変更すること
により、運転条件に応じて要求される各気筒毎の燃料量
を確保したものである。

【００６２】また、この発明の請求項１３に係る内燃機
関の燃料噴射制御装置は、請求項１から請求項１１まで
のいずれかにおいて、内燃機関の運転条件に応じて、１
サイクル中のインジェクタの駆動時間と停止時間との割
合を変更するものである。

【００６３】また、この発明の請求項１４に係る内燃機
関の燃料噴射制御装置は、請求項１から請求項１３まで
のいずれかにおいて、運転条件は、インジェクタの駆動
時間、内燃機関の１サイクル間の噴射による燃料量、イ
ンジェクタの１回の噴射による燃料量、内燃機関のアイ
ドル運転状態、内燃機関の非アイドル運転状態、内燃機
関の回転数、内燃機関の吸気圧、内燃機関のアクセルの
踏み込み量、内燃機関のスロットル開度、内燃機関の冷
却水温、内燃機関の吸気温および大気圧のうちの少なく
とも１つを含むものである。

【００６４】また、この発明の請求項１５に係る内燃機
関の燃料噴射制御装置は、請求項１から請求項１３まで
のいずれかにおいて、インジェクタは、内燃機関の吸気
管に設けられたスロットルバルブの下流に配置されたも
のである。

【００６５】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１を図につ
いて説明する。図１はこの発明の実施の形態１によるＳ
ＰＩシステムの全体を概略的に示すブロック構成図であ
る。図１において、インジェクタ１０７がスロットルバ
ルブ１０３の下流側に配置された点を除けば、各要素は
前述（図１９参照）と同様のものであり、ここでは詳述
を省略する。

【００６６】この場合、ＥＣＵ１１３Ａは、後述するよ
うに、運転条件に応じて燃料噴射信号Ｊを変更するよう
になっている。図２はこの発明の実施の形態１のＥＣＵ
１１３Ａによる燃料噴射動作を示すフローチャートであ
り、ここでは、燃料噴射量が低流量の場合の燃料噴射動
作を示している。

【００６７】図２において、ＥＣＵ１１３Ａは、まず、
現在の運転状態から１サイクルに必要な燃料噴射量Ｊｐ
を演算する（ステップＳ１）。続いて、１サイクルに必
要な燃料量Ｊｐを４回に分けて噴射した場合の燃料量
が、リニアリティの確保できる領域（±５％）であるか
否かを判定する（ステップＳ２）。

【００６８】もし、ステップＳ２において、リニアリテ
ィの確保できる領域である（すなわち、ＹＥＳ）と判定
されれば、４回噴射モードとし（ステップＳ３）、１サ
イクルに４回噴射する場合の１回の駆動時間Ｔｊ４を、
前述の（１）式に準じた以下の（４）式により演算する
（ステップＳ４）。

【００６９】 Ｔｊ４＝Ｋｊ×Ｊｐ／４＋Ｔｄ …（４）

【００７０】一方、ステップＳ２において、リニアリテ
ィの確保できる領域でない（すなわち、ＮＯ）と判定さ
れれば、２回噴射モードとし（ステップＳ５）、１サイ
クルに２回噴射する場合の１回の駆動時間Ｔｊ２を、同
様の以下の（５）式により演算する（ステップＳ６）。

【００７１】 Ｔｊ２＝Ｋｊ×Ｊｐ／２＋Ｔｄ …（５）

【００７２】次に、図３〜図６の波形図を参照しなが
ら、この発明の実施の形態１において、４回噴射モード
（ステップＳ３およびＳ４）と、２回噴射モード（ステ
ップＳ５およびＳ６）との間でモード条件が切り換わっ
たときの燃料噴射動作について、具体的に説明する。

【００７３】この場合、４回噴射モードにおいては、全
気筒のクランク角信号θの立ち上がりタイミングＢ７５
°を基準として１気筒に対する必要燃料量を噴射し、２
回噴射モードにおいては、たとえば＃１気筒と＃４気筒
のクランク角信号θの立ち上がりタイミングＢ７５°を
基準として、２気筒に対する必要燃料量を噴射するもの
とする。

【００７４】図３および図４は互いに異なるタイミング
で４噴射モードから２噴射モードに切り換わったときの
クランク角信号θおよび燃料噴射信号Ｊの各波形を示し
ている。また、図５および図６はタイミング異なるタイ
ミングで２噴射モードから４噴射モードに切り換わった
ときのクランク角信号θおよび燃料噴射信号Ｊの各波形
を示している。

【００７５】各図において、τ１〜τ８はクランク角信
号θの各パルスの立ち上がりエッジ（第１の基準位置Ｂ
７５°）区間である。図３において、噴射モード条件
は、区間τ４の途中で４噴射モードから２噴射モードに
切り換わっており、区間τ１〜τ４においては４噴射モ
ードである。

【００７６】したがって、ＥＣＵ１１３Ａは、クランク
角信号θの立ち上がり（第１の基準位置Ｂ７５°）毎に
インジェクタ１０７を駆動して燃料を噴射する。また、
区間τ４の途中で２噴射モードの条件が成立するので、
ＥＣＵ１１３Ａは、区間τ５からクランク角信号θの２
回に１回の割合で燃料を噴射する。

【００７７】ここでは、＃１気筒および＃４気筒のクラ
ンク角信号θの立ち上がり（第１の基準位置Ｂ７５°）
を基準に燃料を噴射するので、区間τ５および区間τ７
で燃料を噴射することになる。

【００７８】図４において、噴射モード条件は、区間τ
３の途中で４噴射モードから２噴射モードに切り換わっ
ており、区間τ１〜τ３においては４噴射モードであ
る。したがって、ＥＣＵ１１３Ａは、区間τ１〜τ３
（４噴射モード）においては、クランク角信号θの立ち
上がり（Ｂ７５°）毎にインジェクタ１０７を駆動して
燃料を噴射する。

【００７９】また、２噴射モードに切り換わった後、区
間τ４は燃料噴射を行わない区間であるが、もし燃料を
噴射しないと区間τ４での燃料量が不足するので、区間
τ４において４噴射モードと同量の燃料を噴射する。続
いて、区間τ５は２噴射モードで燃料を噴射する区間な
ので、区間τ５から２噴射モードでの燃料量を噴射す
る。

【００８０】図５において、噴射モード条件は、区間τ
４の途中で２噴射モードから４噴射モードに切り換わっ
ており、区間τ１〜τ４においては２噴射モードであ
る。この場合、区間τ４までは２噴射モードなので、＃
１気筒および＃４気筒のクランク角信号θの立ち上がり
（Ｂ７５°）を基準として燃料を噴射し、区間τ５以降
は、４噴射モードなので各クランク角信号θの立ち上が
り（Ｂ７５°）毎に燃料を噴射する。

【００８１】図６において、噴射モード条件は、区間τ
３の途中で２噴射モードから４噴射モードに切り換わっ
ており、区間τ１〜τ３においては２噴射モードであ
る。この場合、区間τ３において、２噴射モードによる
燃料噴射が既に行われているので、区間τ４では燃料を
噴射せず、区間τ５から４噴射モードでの燃料噴射を行
う。

【００８２】次に、図７の特性図および図８の説明図を
参照しながら、この発明の実施の形態１による１サイク
ル間の各噴射タイミングでの燃料噴射量の割合について
説明する。図７は負荷変動に対する空燃比Ａ／Ｆの変化
を示す特性図であり、エンジン１０１の回転数を一定と
して負荷（インマニ圧Ｐｂに対応）を変化させた場合の
各気筒（＃１〜＃４）毎の空燃比Ａ／Ｆのばらつき（偏
差）を示している。

【００８３】図７において、＃１〜＃４気筒間の空燃比
Ａ／Ｆの偏差は、エンジン１０１の負荷が大きくなる
（すなわち、スロットル開度αが大きくなってインマニ
圧Ｐｂが上昇する）につれて大きくなる。

【００８４】このことは、１本のインジェクタ１０７を
用いたＳＰＩシステムにおいては、各気筒から比較的離
れた位置から燃料が噴射されるので、運転状態（負荷）
によって各気筒への燃料の分配状態が変化することを示
している。なお、各気筒毎の空燃比のばらつきは、図７
の例に限らず、個々の内燃機関の仕様によって全く異な
る。

【００８５】図７の空燃比特性を示す場合、＃１〜＃４
気筒間の空燃比Ａ／Ｆを均一化するためには、リーン傾
向にある＃１気筒および＃２気筒の空燃比Ａ／Ｆをリッ
チ化し、リッチ傾向である＃３気筒および＃４気筒の空
燃比Ａ／Ｆをリーン化する必要がある。

【００８６】ここでは、＃１〜＃４気筒間の空燃比Ａ／
Ｆの偏差を抑制するために、以下に示す燃料制御が行わ
れる。たとえば、図７において、インマニ圧Ｐｂ＝０
［ｍｍＨｇ］の運転条件での燃料噴射制御が行われるも
のとする。

【００８７】図８は各燃料噴射における燃料分配状態を
示す説明図であり、クランク角信号θおよび燃料噴射信
号Ｊの波形と、＃１〜＃４気筒の行程とを対応させて示
している。

【００８８】図８において、＃１気筒のクランク角信号
θの立ち上がり（Ｂ７５°）を基準に燃料噴射信号Ｊの
駆動時間Ｔｊ１を決定する場合、駆動時間Ｔｊ１のタイ
ミングが＃３気筒の吸気行程の後半に相当することか
ら、＃３気筒の次の制御気筒（すなわち、＃４気筒）の
空燃比Ａ／Ｆの分配に影響をおよぼすことになる。

【００８９】ここで、燃料量分配の補正が行われない場
合には、＃４気筒の空燃比Ａ／Ｆがリッチ傾向にあるこ
とから、駆動時間Ｔｊ１のタイミングで噴射する燃料量
の割合を少なくするために、以下の（６）式のように駆
動時間Ｔｊ１を補正する必要がある。

【００９０】Ｔｊ１′＝ｋ１・Ｔｊ１＋Ｔｄ …（６）

【００９１】ただし、（６）式において、Ｔｊ１′は補
正後の駆動時間であり、ｋ１は駆動時間Ｔｊ１に対する
補正係数である。この場合、燃料量を減量補正するため
に、補正係数ｋ１は、０＜ｋ１＜１の範囲内の値に設定
される。

【００９２】（６）式のように補正された駆動時間Ｔｊ
１′だけインジェクタ１０７を駆動することにより、＃
４気筒の空燃比Ａ／Ｆはリーン化するように補正される
ので、気筒間の空燃比Ａ／Ｆの偏差は抑制される。

【００９３】同様に、＃４気筒のクランク角信号θの立
ち上がり（Ｂ７５°）を基準に燃料噴射信号Ｊの駆動時
間Ｔｊ４を決定する場合、駆動時間Ｔｊ４のタイミング
が＃２気筒の吸気行程の後半に相当することから、＃２
気筒の次の制御気筒（すなわち、＃１気筒）の空燃比Ａ
／Ｆの分配に影響をおよぼすことになる。

【００９４】ここで、燃料量分配の補正が行われない場
合には、＃１気筒の空燃比Ａ／Ｆがリーン傾向にあるこ
とから、駆動時間Ｔｊ４のタイミングで噴射する燃料量
の割合を多くするために、以下の（７）式のように駆動
時間Ｔｊ４を補正する必要がある。

【００９５】Ｔｊ４′＝ｋ４・Ｔｊ４＋Ｔｄ …（７）

【００９６】ただし、（７）式において、Ｔｊ４′は補
正後の駆動時間であり、ｋ４は駆動時間Ｔｊ４に対する
補正係数である。この場合、燃料量を増量補正するため
に、補正係数ｋ４は、１よりも大きい値に設定される。

【００９７】（７）式のように補正された駆動時間Ｔｊ
４′だけインジェクタ１０７を駆動することにより、＃
１気筒の空燃比Ａ／Ｆはリッチ化するように補正される
ので、気筒間の空燃比Ａ／Ｆの偏差は抑制される。

【００９８】ここでは、図７内のインマニ圧ＰｂがＰｂ
＝０［ｍｍＨｇ］の領域において、燃料噴射量の割合を
変更する場合について説明したが、全運転領域で同様の
制御が行われることは言うまでもない。

【００９９】また、図８においては、４噴射モードでの
燃料噴射量の割合を変更する場合を示しているが、２噴
射モードにおいても同様の制御を行うことができる。ま
た、４噴射モードおよび２噴射モードのいずれのモード
でも実施可能であり、いずれか一方のモードでのみで実
施してもよい。

【０１００】次に、図９〜図１１の波形図を参照しなが
ら、この発明の実施の形態１において、１サイクル間の
燃料供給量が大流量である場合の燃料噴射動作について
説明する。図９〜図１１は、１サイクル間に必要な燃料
量がそれぞれ異なる場合の燃料噴射信号Ｊを示してお
り、必要な燃料量が増加するにしたがい、各燃料噴射信
号Ｊの制御動作は、図９から図１１のように順次変化す
ることになる。

【０１０１】図９において、燃料噴射（燃料噴射信号Ｊ
の立ち上がり制御）は、クランク角信号θの１周期（立
ち上がりタイミングＢ７５°）毎に行われている。した
がって、燃料噴射信号Ｊは、クランク角信号θの１周期
間でインジェクタ１０７を駆動している割合が高く、ク
ランク角信号θの周期中の大部分にわたってインジェク
タ１０７を駆動することになる。

【０１０２】このとき、インジェクタ１０７の駆動周期
（燃料噴射信号Ｊの１周期）Ｔａに対するインジェクタ
１０７の駆動時間Ｔｊａの割合（インジェクタ１０７の
駆動デューティ）Ｄａは、以下の（８）式で表わすこと
ができる。

【０１０３】 Ｄａ＝Ｔｊａ／Ｔａ ＝Ｔｊａ／（Ｔｊａ＋ｔ） …（８）

【０１０４】ただし、（８）式において、ｔはインジェ
クタ１０７の駆動停止に必要とする必要最小限の駆動停
止時間である。図９のような燃料量が要求される運転条
件においては、クランク角信号θの１周期間でのインジ
ェクタ１０７の駆動時間Ｔｊａの割合が高く、クランク
角信号θの１周期間に対して最大限に設定されている。

【０１０５】もし、クランク角信号θの１周期間でのイ
ンジェクタの駆動時間の割合をこれ以上増加させると、
次の駆動時間と重なり、燃料噴射信号ＪはＨレベルのま
ま連続してしまうので、インジェクタ１０７の駆動デュ
ーティを任意に増大制御することはできなくなる。

【０１０６】したがって、１サイクルに必要な燃料量が
さらに増加した場合には、図１０に示すように、インジ
ェクタ１０７の駆動周期（燃料噴射信号Ｊの１周期）Ｔ
ｂおよび駆動時間Ｔｊｂを延長し、インジェクタ１０７
の駆動デューティを任意に増大できるようにする。

【０１０７】このとき、インジェクタ１０７の駆動周期
Ｔｂに対する駆動時間Ｔｊｂの割合（インジェクタ１０
７の駆動デューティ）Ｄｂは、以下のように、上記
（８）式と同様の（９）式により表わされる。

【０１０８】 Ｄｂ＝Ｔｊｂ／Ｔｂ ＝Ｔｊｂ／（Ｔｊｂ＋ｔ） …（９）

【０１０９】（９）式において、駆動時間Ｔｊｂは、
（８）式内の駆動時間Ｔｊａと比較すると、Ｔｊｂ＞Ｔ
ｊａの関係を満たす。

【０１１０】このように、インジェクタ１０７の駆動デ
ューティＤｂを高く設定することにより、１サイクル当
たりに供給される燃料量を増量することができる。した
がって、エンジンの１サイクルに必要な燃料量が少なく
て、インジェクタ１０７の駆動リニアリティが不足する
場合には、１サイクルにインジェクタ１０７を２回駆動
するようにして、リニアリティを確保することができ
る。

【０１１１】また、１サイクルに必要な燃料噴射量がさ
らに増加した場合には、図１１に示すように、インジェ
クタの駆動周期Ｔｃおよび駆動時間Ｔｊｃをさらに延長
し、インジェクタ１０７の駆動デューティＤｃを増大さ
せる。このとき、インジェクタ１０７の駆動デューティ
Ｄｃは、以下の（１０）式により表わされる。

【０１１２】 Ｄｃ＝Ｔｊｃ／Ｔｃ ＝Ｔｊｃ／（Ｔｊｃ＋ｔ） …（１０）

【０１１３】（１０）式において、駆動時間Ｔｊｃは
（９）式内の駆動時間Ｔｊｂと比較すると、Ｔｊｃ＞Ｔ
ｊｂの関係を満たす。このように、インジェクタの駆動
周期および駆動時間を順次延長していくことにより、駆
動停止時間ｔを確保しながら駆動デューティを任意に且
つ連続的に増大させることができる。

【０１１４】１サイクルに必要な燃料噴射量が図１１の
場合よりもさらに増加した場合、最終的には、燃料噴射
信号ＪをＨレベルに固定してインジェクタ１０７の駆動
デューティを１００％に設定することにより、インジェ
クタ１０７を常時駆動して最大燃料を確保することにな
る。

【０１１５】実施の形態２．なお、上記実施の形態１で
は、燃料噴射量を適正化するために燃料噴射の周期およ
び回数を切り換えたが、燃料噴射量の制御適正化を目的
として、燃料噴射の開始タイミングをシフトすることに
より、たとえば各気筒毎の空燃比Ａ／Ｆの偏差ΔＡ／Ｆ
を最小化してもよい。

【０１１６】以下、燃料噴射タイミングをシフトさせて
燃料噴射制御を適正化したこの発明の実施の形態２を図
について説明する。図１２〜図１４は１サイクルに燃料
を２回噴射した場合のインジェクタ噴射タイミングβと
各気筒のＡ／Ｆとの関係を示す説明図であり、図１２は
アイドル運転（エンジン回転数Ｎｅ＝６００［ｒｐ
ｍ］）の場合、図１３はＮｅ＝２０００［ｒｐｍ］で運
転中の場合、図１４はＮｅ＝４０００［ｒｐｍ］で運転
中の場合をそれぞれ示している。

【０１１７】図１２〜図１４において、横軸はインジェ
クタ１０７の噴射タイミング、縦軸は空燃比Ａ／Ｆおよ
び空燃比の偏差ΔＡ／Ｆを示している。すなわち、各気
筒（＃１〜＃４）毎の空燃比Ａ／Ｆは、左側の縦軸に対
する折れ線グラフで示されており、各噴射タイミングβ
での空燃比Ａ／Ｆの最大値−最小値で求まる偏差ΔＡ／
Ｆは、右側の縦軸に対する棒グラフで示されている。

【０１１８】また、図１５は噴射タイミングβのシフト
量を示す波形図であり、クランク角信号θの立ち上がり
（Ｂ７５゜）を基準として、β［゜］だけ遅らせて噴射
した場合を示している。

【０１１９】一般に、エンジンの１サイクル中に燃料を
４回噴射する場合（４噴射モード）では、各噴射タイミ
ングにおいて、いずれかの気筒が吸入行程にあるので、
燃料噴射タイミングの違いが各気筒の空燃比Ａ／Ｆに与
える影響は少ない。

【０１２０】しかし、エンジンの１サイクル中に燃料を
２回噴射する場合（２噴射モード）では、各噴射タイミ
ングβによって各気筒に吸入される燃料の割合が異なる
ので、図１２〜１４から分かるように、噴射タイミング
βの違いによって各気筒の空燃比Ａ／Ｆが変化する。

【０１２１】したがって、２回噴射モードの場合には、
燃料を任意のタイミングで噴射していたのでは、各気筒
間の空燃比の偏差ΔＡ／Ｆが大きくなって運転性が悪化
する場合があり得る。

【０１２２】そこで、空燃比の偏差ΔＡ／Ｆが極小とな
るように、噴射タイミングβを適切に設定することが望
ましい。たとえば、図１２において、アイドル時のエン
ジン運転性を最良とするためには、各気筒の空燃比Ａ／
Ｆが最も均等となる噴射タイミングβを選定すればよ
い。

【０１２３】ここで、噴射タイミングβによる偏差ΔＡ
／Ｆを比較すると、噴射タイミングβ＝２７０゜での偏
差ΔＡ／Ｆが最も小さくなり、運転性が最も良いことが
分かるので、アイドル時の運転条件下では、噴射タイミ
ングβ＝２７０゜として燃料を噴射することにする。

【０１２４】一方、図１２とは運転条件が異なるＮｅ＝
２０００［ｒｐｍ］の場合には、図１３に示すように、
噴射タイミングβに対する空燃比Ａ／Ｆの変化の挙動が
異なるが、この場合も、噴射タイミングβ＝２７０゜で
の偏差ΔＡ／Ｆが最小となるので、噴射タイミングβ＝
２７０゜として燃料を噴射する。

【０１２５】また、図１４のように、Ｎｅ＝４０００
［ｒｐｍ］の運転条件においては、噴射タイミングβ＝
２４０゜での偏差ΔＡ／Ｆが最小となるので、噴射タイ
ミングβ＝２４０゜として燃料を噴射する。

【０１２６】ここでは、図１２〜図１４のように３つの
異なる運転条件での最適な燃料噴射タイミングβを示し
ているが、他の運転条件においても、同様に偏差ΔＡ／
Ｆが最小となる噴射タイミングβで燃料を噴射すること
により、エンジンの燃焼状態や排気ガスを最良にするこ
とができる。

【０１２７】なお、実際のＥＣＵ１１３Ａ内のプログラ
ム上では、全ての運転条件に対して最適な燃料噴射タイ
ミングβを設定することは困難なので、たとえば、エン
ジン回転数Ｎｅが２０００［ｒｐｍ］〜３０００［ｒｐ
ｍ］の間の運転領域に対しては、２０００［ｒｐｍ］と
３０００［ｒｐｍ］との最適な燃料噴射タイミングβを
線形補間するなどして、最適な燃料噴射タイミングを設
定しても良い。

【０１２８】また、ここでは、各運転条件において、単
に空燃比の偏差ΔＡ／Ｆが最小値となる噴射タイミング
βを選択したが、燃料が噴射されてから気筒に到達する
までの時間はエンジン仕様によってほぼ決定されてお
り、噴射タイミングβの変更がどの気筒の空燃比Ａ／Ｆ
に影響するかはあらかじめ予測することができるので、
空燃比Ａ／Ｆを補正したい気筒に対して、燃料到達時間
を考慮した所定時間だけ前に噴射タイミングを変更すれ
ばよい。

【０１２９】また、たとえば、エンジンの暖機状態を示
す冷却水温によって燃料噴射タイミングβを切り換える
ようにしてもよい。以下、冷却水温に応じて噴射タイミ
ングβを切り換えた場合の動作について具体的に説明す
る。

【０１３０】一般に、各気筒に吸入される燃料成分は、
インテークマニホールド１０５の底面を流れて気筒に供
給される液流成分と、空気中を漂いながら吸入空気とと
もに気筒に吸入される気流成分との２種類に分けること
ができる。

【０１３１】これらの燃料成分うち、液流成分の燃料
は、各気筒に供給される燃料の分配比率が燃料の流れる
方向によって決まるので、噴射タイミングβを変更して
も各気筒に流れる燃料の比率はあまり変化せず、噴射タ
イミングβの変更が空燃比におよぼす影響は少ない。

【０１３２】しかしながら、気流成分の燃料は、噴射タ
イミングβを変更すると、燃料が吸入される気筒が異な
るので、各気筒の空燃比に影響をおよぼすことになる。
すなわち、燃料噴射タイミングβの変更によって空燃比
Ａ／Ｆが変わる原因としては、気流成分の燃料の影響が
大きいので、噴射した燃料中の気流成分の割合によっ
て、空燃比Ａ／Ｆをどの程度補正できるのかが決定す
る。

【０１３３】したがって、エンジンの冷却水温が高い暖
機状態においては、インテークマニホールド１０５内で
霧化されて気流に流される成分の割合が多いので、燃料
噴射タイミングβの変更が空燃比Ａ／Ｆの変化におよぼ
す影響は大きい。

【０１３４】一方、エンジンの冷却水温が低い場合に
は、インテークマニホールド１０５内で霧化される成分
の割合が少ないので、燃料噴射タイミングβによって変
更できる空燃比Ａ／Ｆは、上記暖機状態の場合より少な
いことになる。

【０１３５】このように、燃料噴射タイミングβの変更
による空燃比Ａ／Ｆの変化は、エンジンの冷却水温によ
って異なるので、所定気筒の空燃比Ａ／Ｆを所定値だけ
変更するためには、冷却水温に応じて噴射タイミングβ
を切り換えることが望ましく、これにより、信頼性の高
い噴射タイミングβを設定することができる。

【０１３６】また、上記実施の形態２では、図１５のよ
うに、２噴射モード時にインジェクタ１０７の噴射タイ
ミングβを一律に変更する場合について述べたが、各噴
射制御毎に噴射タイミングβを変更しても良い。

【０１３７】図１６は噴射タイミング（シフト量）を異
なるように設定した場合の波形図であり、＃１気筒およ
び＃４気筒に対応したクランク角信号θの立ち上がり
（Ｂ７５゜）を基準として、噴射制御毎に、噴射タイミ
ングをβ［°］（＝２７０°）およびβ＋δ［゜］に設
定し、＃４気筒に対してはδ［°］（たとえば、１０°
程度の補正量）だけ遅らせて噴射した場合を示してい
る。

【０１３８】すなわち、＃４気筒および＃２気筒に対し
ては、＃１気筒の第１の基準位置Ｂ７５゜を基準とし
て、クランク角でβ［゜］（＝２７０°）だけ遅らせて
燃料を噴射し、＃１気筒および＃３気筒に対しては、＃
４気筒の第１の基準位置Ｂ７５゜を基準として、クラン
ク角でβ＋δ［゜］（＝２８０°）だけ遅らせて燃料を
噴射する。

【０１３９】以下、前述の図１３とともに図１６を参照
しながら、具体的な燃料噴射動作について説明する。前
述のように、図１３（Ｎｅ＝２０００［ｒｐｍ］）にお
いて、燃料噴射タイミングβを一律に変化させた場合に
は、噴射タイミングβ＝２７０゜での空燃比の偏差ΔＡ
／Ｆが最小となる。

【０１４０】ここで、噴射タイミングβ＝２７０゜にお
ける各気筒の空燃比Ａ／Ｆに着目すると、＃２気筒と＃
４気筒の空燃比Ａ／Ｆはほぼ等しく、理論空燃比（＝１
４．７）に近い数値であることが分かる。

【０１４１】ところが、＃１気筒と＃３気筒の空燃比
は、図１３から明らかなように、噴射タイミングβ＝２
７０゜よりも少し（１０°程度）遅らせた噴射タイミン
グβｏ＝２８０゜（＝β＋δ）のほうが、空燃比の偏差
ΔＡ／Ｆは小さいことが分かる。

【０１４２】そこで、図１６のように、噴射タイミング
β＝２７０゜、補正量δ＝１０゜として、＃４気筒およ
び＃２気筒に対する噴射タイミングβ［°］と、＃１気
筒および＃３気筒に対する噴射タイミングβ＋δ［°］
とを設定する。

【０１４３】図１７は図１６のように燃料噴射タイミン
グβを補正した場合の燃料噴射タイミングβと空燃比Ａ
／Ｆとの関係を示す説明図である。図１６のように、補
正量δ（＝１０°）を設定することにより、噴射タイミ
ングβ（＝２７０゜）での空燃比の偏差ΔＡ／Ｆは、図
１７のように著しく抑制されるので、２噴射モードでの
運転性は、図１３の場合よりもさらに向上する。

【０１４４】また、上記実施の形態２では、２噴射モー
ドでの噴射タイミングβを可変設定する場合について説
明したが、４噴射モードでの噴射タイミングを可変設定
してもよい。

【０１４５】図１８は４噴射モードでの噴射タイミング
の変更動作を示す波形図であり、図１８において、β１
〜β４は各気筒（＃１〜＃４）の第１の基準位置Ｂ７５
°を基準とする噴射タイミングである。

【０１４６】この場合、＃１気筒のクランク角信号θを
基準とした噴射制御においては、第１の基準位置Ｂ７５
゜を基準としてβ１［°］だけ遅らせて燃料を噴射す
る。以下、同様に、＃３気筒の基準位置Ｂ７５゜を基準
としてβ３［゜］だけ遅らせ、＃４気筒の基準位置Ｂ７
５°を基準としてβ４［゜］だけ遅らせ、＃２気筒の基
準位置Ｂ７５°を基準としてβ２［゜］だけ遅らせて噴
射する。

【０１４７】これにより、前述（図１６参照）の２噴射
モードでの燃料噴射タイミングβの変更と同様に、各気
筒（＃１〜＃４）の空燃比Ａ／Ｆを均一化することがで
き、運転性を向上させることができる。

【０１４８】また、上記実施の形態２では、２噴射モー
ドまたは４噴射モードのみでの適用について説明した
が、２噴射モードおよび４噴射モードの両方で実施する
こともできる。

【０１４９】実施の形態３．なお、上記実施の形態１で
は、インジェクタ１０７の駆動時間Ｔｊを４噴射モード
と２噴射モードとの切換条件としたが、種々の条件が考
えられ、たとえば、以下の（１）〜（３）を切換条件と
してもよい。

【０１５０】（１）アイドル運転か否かで噴射モードを
切り換える。すなわち、アイドル運転時には「２噴射モ
ード」とし、非アイドル運転時には「４噴射モード」と
する。

【０１５１】（２）エンジンの運転条件によって噴射モ
ードを切り換える。すなわち、エンジン回転数Ｒｅ＜Ｘ
［ｒｐｍ］、且つ、吸気圧Ｐｂ＜Ｙ［ｍｍＨｇ］であれ
ば「２噴射モード」とし、エンジン回転数Ｒｅ≧Ｘ［ｒ
ｐｍ］、または、吸気圧Ｐｂ≧Ｙ［ｍｍＨｇ］であれば
「４噴射モード」とする。

【０１５２】（３）エンジンの運転条件を示す各種セン
サ情報などによって噴射モードを切り換える。運転条件
としては、たとえば、内燃機関の１サイクル間の噴射に
よる燃料量、インジェクタの１回の噴射による燃料量、
アイドル運転状態、非アイドル運転状態、エンジン回転
数Ｒｅ、吸気圧、吸入空気量、アクセルの踏み込み量、
スロットル開度α、冷却水温、吸気温および大気圧のう
ちの少なくとも１つを含む。

【０１５３】しかし、上記（１）〜（３）を２噴射モー
ドと４噴射モードとの切換条件にした場合には、たとえ
ば、インジェクタ１０７の駆動リニアリティよりも運転
性を優先して、２噴射モード中にもかかわらず４噴射モ
ードで運転する領域が発生し得る。

【０１５４】たとえば、２噴射モード中に全開加速（急
加速）が行われた場合には、２噴射モードの条件下であ
っても４噴射モードとし、リニアリティが良好な２噴射
モードの領域よりも、運転性が良好な４噴射モードの領
域で運転を行うようにしても良い。

【０１５５】また、上記各実施の形態では、４気筒エン
ジンに１本のインジェクタ１０７を使用するＳＰＩシス
テムについて説明したが、４気筒エンジンに２本または
３本のインジェクタを用いた場合においても、同様の制
御装置を適用して同等の作用効果を奏することができ
る。

【０１５６】また、４気筒以外の多気筒エンジンに対し
て気筒数よりも少ないインジェクタを用いた場合におい
ても、同様の制御装置を適用することができる。たとえ
ば、３気筒エンジンにおいては、１サイクル３噴射から
２噴射へと切り換えられる。

【０１５７】また、上記実施の形態２では、運転条件に
応じて燃料量の割合を変更したが、燃料量の割合を変更
するか否かを選択することもできる。同様に、上記実施
の形態２では、運転条件に応じて噴射タイミングβを変
更したが、噴射タイミングβを変更するか否かを選択す
ることもできる。

【０１５８】以上のように、リニアリティの良好な領域
でインジェクタ１０７を駆動するとともに、１サイクル
中の燃料噴射数、駆動周期および駆動時間や噴射タイミ
ングの切り換えを運転状態に応じて的確に判断し、運転
条件によらず各気筒への供給燃料を正確且つ均等に制御
することができる。

【０１５９】また、各気筒を均一な空燃比で駆動するこ
とができるので、気筒間の燃焼トルクが均一化し、安定
した運転性が得られるとともに、機関の耐久性を高める
ことができる。また、全気筒の空燃比を目標とする空燃
比に制御できるので、排気ガスの状態を良好に保持する
ことができる。

【０１６０】また、各気筒への燃料分配が偏るバランス
の悪い吸気系を用いたエンジン装置においても、エンジ
ンの運転条件にかかわらず、各気筒への燃料の分配を均
一化することができる。

【０１６１】たとえば、燃料噴射量が少ない運転領域に
おいては、１サイクルの燃料噴射回数を減らして燃料噴
射１回当たりの燃料量を増やすことにより、インジェク
タ１０７のリニアリティが良好な領域でインジェクタを
駆動し、高精度の燃料量制御を行うことができる。

【０１６２】また、エンジンの運転条件によって噴射す
る燃料量の割合を変化させ、リッチ傾向の気筒に対して
は、充填される燃料量が少なくなるように補正制御し、
リーン傾向の気筒に対しては、充填される燃料量が多く
なるように補正制御することができる。

【０１６３】また、１サイクルに必要な燃料噴射量が大
流量の運転領域においては、単位時間内のインジェクタ
１０７の駆動時間Ｔｊを増加させるのではなく、インジ
ェクタ１０７の駆動周期を変化させて、インジェクタ１
０７の駆動時間Ｔｊの割合を変更することにより、１サ
イクル間の供給燃料量を徐々に変化させ、１サイクル間
に供給する燃料量を高精度に制御することができる。

【０１６４】また、インジェクタ１０７をスロットルバ
ルブ１０３の下流に配置したので、噴射燃料が各気筒に
吸入されるまでの時間が短くなるうえ、スロットルバル
ブ１０３への付着が回避されて、燃料量や燃料噴射タイ
ミングの変更がエンジンへの供給燃料に速やかに反映さ
れ、各気筒への供給燃料をさらに均等に且つ高精度に制
御することができる。

【０１６５】

【発明の効果】以上のようにこの発明の請求項１によれ
ば、内燃機関の運転条件に応じて１サイクル間の燃料噴
射回数を切り換え、燃料噴射量が少ない運転領域におい
て、１サイクルの燃料噴射回数を減らして燃料噴射１回
当たりの燃料量を増やすことにより、リニアリティの良
好な領域でインジェクタを駆動し、運転条件に応じて要
求される各気筒毎の燃料量を確保したので、必要燃料量
に応じた高精度の燃料噴射制御を可能とし、且つ気筒間
の空燃比偏差を抑制して安定した運転性を実現した内燃
機関の燃料噴射制御装置が得られる効果がある。

【０１６６】また、この発明の請求項２によれば、内燃
機関の運転条件に応じて、燃料の噴射タイミングを変更
することにより、運転条件に応じて要求される各気筒毎
の燃料量を確保したので、必要燃料量に応じた高精度の
燃料噴射制御を可能とし、且つ気筒間の空燃比偏差を抑
制して安定した運転性を実現した内燃機関の燃料噴射制
御装置が得られる効果がある。

【０１６７】また、この発明の請求項３によれば、内燃
機関の運転条件に応じて、１サイクル間の燃料噴射回数
を切り換えるとともに、燃料の噴射タイミングを変更す
ることにより、運転条件に応じて要求される各気筒毎の
燃料量を確保したので、必要燃料量に応じた高精度の燃
料噴射制御を可能とし、且つ気筒間の空燃比偏差を抑制
して安定した運転性を実現した内燃機関の燃料噴射制御
装置が得られる効果がある。

【０１６８】また、この発明の請求項４によれば、内燃
機関の運転条件に応じて、１サイクル間の燃料噴射回数
を切り換えるとともに、１サイクル間の燃料噴射回数に
応じて、燃料の噴射タイミングを変更するか否かを切り
換えることにより、運転条件に応じて要求される各気筒
毎の燃料量を確保したので、必要燃料量に応じた高精度
の燃料噴射制御を可能とし、且つ気筒間の空燃比偏差を
抑制して安定した運転性を実現した内燃機関の燃料噴射
制御装置が得られる効果がある。

【０１６９】また、この発明の請求項５によれば、請求
項２から請求項４までのいずれかにおいて、燃料の噴射
タイミングを、各噴射毎に変更したので、空燃比偏差を
さらに抑制して運転性を向上させた内燃機関の燃料噴射
制御装置が得られる効果がある。

【０１７０】また、この発明の請求項６によれば、請求
項２から請求項５までのいずれかにおいて、燃料の噴射
タイミングを、燃料を噴射してから各気筒に到達するま
での時間に対応して設定したので、空燃比偏差をさらに
抑制して運転性を向上させた内燃機関の燃料噴射制御装
置が得られる効果がある。

【０１７１】また、この発明の請求項７によれば、請求
項２から請求項６までのいずれかにおいて、燃料の噴射
タイミングを、内燃機関の冷却水温に応じて変更したの
で、空燃比偏差をさらに抑制して運転性を向上させた内
燃機関の燃料噴射制御装置が得られる効果がある。

【０１７２】また、この発明の請求項８によれば、１サ
イクル中の各燃料噴射毎に噴射する燃料量の割合を変更
することにより、運転条件に応じて要求される各気筒毎
の燃料量を確保したので、必要燃料量に応じた高精度の
燃料噴射制御を可能とし、且つ気筒間の空燃比偏差を抑
制して安定した運転性を実現した内燃機関の燃料噴射制
御装置が得られる効果がある。

【０１７３】また、この発明の請求項９によれば、請求
項１から請求項７までのいずれかにおいて、内燃機関の
運転条件に応じて、１サイクル中の各燃料噴射毎に噴射
する燃料量の割合を変更したので、空燃比偏差をさらに
抑制して運転性を向上させた内燃機関の燃料噴射制御装
置が得られる効果がある。

【０１７４】また、この発明の請求項１０によれば、内
燃機関の運転条件に応じて、１サイクル中の各燃料噴射
毎に噴射する燃料量の割合を変更するか否かを切り換え
ることにより、運転条件に応じて要求される各気筒毎の
燃料量を確保したので、必要燃料量に応じた高精度の燃
料噴射制御を可能とし、且つ気筒間の空燃比偏差を抑制
して安定した運転性を実現した内燃機関の燃料噴射制御
装置が得られる効果がある。

【０１７５】また、この発明の請求項１１によれば、請
求項１から請求項７までのいずれかにおいて、内燃機関
の運転条件に応じて、１サイクル中の各燃料噴射毎に噴
射する燃料量の割合を変更するか否かを切り換えたの
で、空燃比偏差をさらに抑制して運転性を向上させた内
燃機関の燃料噴射制御装置が得られる効果がある。

【０１７６】また、この発明の請求項１２によれば、内
燃機関の運転条件に応じて、１サイクル中のインジェク
タの駆動時間と停止時間との割合を変更することによ
り、運転条件に応じて要求される各気筒毎の燃料量を確
保したので、燃料噴射量の多い領域でもインジェクタ駆
動周期および駆動時間の割合を変化させて、必要燃料量
に応じた高精度の燃料噴射制御を可能とし、且つ気筒間
の空燃比偏差を抑制して安定した運転性を実現した内燃
機関の燃料噴射制御装置が得られる効果がある。

【０１７７】また、この発明の請求項１３によれば、請
求項１から請求項１１までのいずれかにおいて、内燃機
関の運転条件に応じて、１サイクル中のインジェクタの
駆動時間と停止時間との割合を変更したので、空燃比偏
差をさらに抑制して運転性を向上させた内燃機関の燃料
噴射制御装置が得られる効果がある。

【０１７８】また、この発明の請求項１４によれば、請
求項１から請求項１３までのいずれかにおいて、運転条
件は、インジェクタの駆動時間、内燃機関の１サイクル
間の噴射による燃料量、インジェクタの１回の噴射によ
る燃料量、内燃機関のアイドル運転状態、内燃機関の非
アイドル運転状態、内燃機関の回転数、内燃機関の吸気
圧、内燃機関のアクセルの踏み込み量、内燃機関のスロ
ットル開度、内燃機関の冷却水温、内燃機関の吸気温お
よび大気圧のうちの少なくとも１つを含み、運転状態に
応じて、１サイクルの噴射数や噴射タイミングの切換条
件を的確に判断し、運転条件によらず各気筒へ燃料を均
等に供給するようにしたので、空燃比偏差をさらに抑制
して運転性を向上させた内燃機関の燃料噴射制御装置が
得られる効果がある。

【０１７９】また、この発明の請求項１５によれば、請
求項１から請求項１３までのいずれかにおいて、インジ
ェクタを、内燃機関の吸気管に設けられたスロットルバ
ルブの下流に配置したので、燃料量や燃料噴射タイミン
グの変更を速やかに供給燃料に反映させることができ、
空燃比偏差をさらに抑制して運転性を向上させた内燃機
関の燃料噴射制御装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１の全体を概略的に示
すブロック構成図である。

【図２】 この発明の実施の形態１による１サイクル間
の燃料噴射回数の判断処理動作を示すフローチャートで
ある。

【図３】 この発明の実施の形態１による４噴射モード
と２噴射モードとの切換動作例を示す波形図である。

【図４】 この発明の実施の形態１による４噴射モード
と２噴射モードとの切換動作例を示す波形図である。

【図５】 この発明の実施の形態１による４噴射モード
と２噴射モードとの切換動作例を示す波形図である。

【図６】 この発明の実施の形態１による４噴射モード
と２噴射モードとの切換動作例を示す波形図である。

【図７】 この発明の実施の形態１で用いられる運転条
件（負荷）と各気筒の空燃比との関係の一例を示す特性
図である。

【図８】 この発明の実施の形態１による各噴射タイミ
ングでの燃料量の割合の変更動作を示す説明図である。

【図９】 この発明の実施の形態１による１サイクルに
必要な燃料量が大流量の場合の燃料噴射動作を示す波形
図である。

【図１０】 この発明の実施の形態１による１サイクル
に必要な燃料量が大流量の場合の燃料噴射動作を示す波
形図である。

【図１１】 この発明の実施の形態１による１サイクル
に必要な燃料量が大流量の場合の燃料噴射動作を示す波
形図である。

【図１２】 この発明の実施の形態２における２噴射モ
ード時且つアイドル運転時での燃料噴射タイミングと空
燃比との関係を示す説明図である。

【図１３】 この発明の実施の形態２における２噴射モ
ード時且つ２０００ｒｐｍ運転時での燃料噴射タイミン
グと空燃比との関係を示す説明図である。

【図１４】 この発明の実施の形態２における２噴射モ
ード時且つ４０００ｒｐｍ運転時での燃料噴射タイミン
グと空燃比との関係を示す説明図である。

【図１５】 この発明の実施の形態２において燃料噴射
タイミングを一律に変更した場合の２噴射モード時の動
作を示す波形図である。

【図１６】 この発明の実施の形態２において各噴射毎
に燃料噴射タイミングを変更した場合の２噴射モード時
の動作を示す波形図である。

【図１７】 この発明の実施の形態２において各噴射毎
に燃料噴射タイミングを設定した場合の２噴射モード時
の燃料噴射タイミングと空燃比との関係を示す説明図で
ある。

【図１８】 この発明の実施の形態２において燃料噴射
タイミングを噴射毎に変更した場合の４噴射モード時の
動作を示す波形図である。

【図１９】 一般的な内燃機関の全体を概略的に示すブ
ロック構成図である。

【図２０】 一般的な内燃機関において１サイクルに４
回の燃料噴射を行う場合の噴射タイミングを示す波形図
である。

【図２１】 一般的な内燃機関のインジェクタ駆動時間
に対する燃料噴射量およびリニアリティを示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１０１ エンジン、１０３ スロットルバルブ、１０７
インジェクタ、１１３Ａ ＥＣＵ、Ｊｐ 燃料噴射
量、Ｔｊ、Ｔｊ１〜Ｔｊ４ インジェクタの駆動時間、
β、β１〜β４ 噴射タイミング。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 69/00 Ｆ０２Ｍ 69/00 ３５０Ｐ ３５０Ｌ (72)発明者 黒田 俊樹 兵庫県神戸市兵庫区浜山通６丁目１番２号 三菱電機コントロールソフトウエア株式 会社内 (72)発明者 北尾 武史 兵庫県神戸市兵庫区浜山通６丁目１番２号 三菱電機コントロールソフトウエア株式 会社内

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の気筒数よりも少ない数のイン
   ジェクタを用いて、前記内燃機関の１サイクル間に複数
   回の燃料噴射を行うことにより、前記各気筒に所要量の
   燃料を供給する内燃機関の燃料噴射制御装置において、 前記内燃機関の運転条件に応じて、前記１サイクル間の
   燃料噴射回数を切り換えることにより、前記運転条件に
   応じて要求される前記各気筒毎の燃料量を確保したこと
   を特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 【請求項２】 内燃機関の気筒数よりも少ない数のイン
   ジェクタを用いて、前記内燃機関の１サイクル間に複数
   回の燃料噴射を行うことにより、前記各気筒に所要量の
   燃料を供給する内燃機関の燃料噴射制御装置において、 前記内燃機関の運転条件に応じて、前記燃料の噴射タイ
   ミングを変更することにより、前記運転条件に応じて要
   求される前記各気筒毎の燃料量を確保したことを特徴と
   する内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 【請求項３】 内燃機関の気筒数よりも少ない数のイン
   ジェクタを用いて、前記内燃機関の１サイクル間に複数
   回の燃料噴射を行うことにより、前記各気筒に所要量の
   燃料を供給する内燃機関の燃料噴射制御装置において、 前記内燃機関の運転条件に応じて、前記１サイクル間の
   燃料噴射回数を切り換えるとともに、前記燃料の噴射タ
   イミングを変更することにより、前記運転条件に応じて
   要求される前記各気筒毎の燃料量を確保したことを特徴
   とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 【請求項４】 内燃機関の気筒数よりも少ない数のイン
   ジェクタを用いて、前記内燃機関の１サイクル間に複数
   回の燃料噴射を行うことにより、前記各気筒に所要量の
   燃料を供給する内燃機関の燃料噴射制御装置において、 前記内燃機関の運転条件に応じて、前記１サイクル間の
   燃料噴射回数を切り換えるとともに、 １サイクル間の燃料噴射回数に応じて、前記燃料の噴射
   タイミングを変更するか否かを切り換えることにより、
   前記運転条件に応じて要求される前記各気筒毎の燃料量
   を確保したことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装
   置。
5. 【請求項５】 前記燃料の噴射タイミングは、各噴射毎
   に変更されることを特徴とする請求項２から請求項４ま
   でのいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
6. 【請求項６】 前記燃料の噴射タイミングは、前記燃料
   を噴射してから前記各気筒に到達するまでの時間に対応
   して設定されたことを特徴とする請求項２から請求項５
   までのいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
7. 【請求項７】 前記燃料の噴射タイミングは、前記内燃
   機関の冷却水温に応じて変更されることを特徴とする請
   求項２から請求項６までのいずれかに記載の内燃機関の
   燃料噴射制御装置。
8. 【請求項８】 内燃機関の気筒数よりも少ない数のイン
   ジェクタを用いて、前記内燃機関の１サイクル間に複数
   回の燃料噴射を行うことにより、前記各気筒に所要量の
   燃料を供給する内燃機関の燃料噴射制御装置において、 前記内燃機関の運転条件に応じて、前記１サイクル中の
   各燃料噴射毎に噴射する燃料量の割合を変更することに
   より、前記運転条件に応じて要求される前記各気筒毎の
   燃料量を確保したことを特徴とする内燃機関の燃料噴射
   制御装置。
9. 【請求項９】 前記内燃機関の運転条件に応じて、前記
   １サイクル中の各燃料噴射毎に噴射する燃料量の割合を
   変更することを特徴とする請求項１から請求項７までの
   いずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
10. 【請求項１０】 内燃機関の気筒数よりも少ない数のイ
    ンジェクタを用いて、前記内燃機関の１サイクル間に複
    数回の燃料噴射を行うことにより、前記各気筒に所要量
    の燃料を供給する内燃機関の燃料噴射制御装置におい
    て、 前記内燃機関の運転条件に応じて、前記１サイクル中の
    各燃料噴射毎に噴射する燃料量の割合を変更するか否か
    を切り換えることにより、前記運転条件に応じて要求さ
    れる前記各気筒毎の燃料量を確保したことを特徴とする
    内燃機関の燃料噴射制御装置。
11. 【請求項１１】 前記内燃機関の運転条件に応じて、前
    記１サイクル中の各燃料噴射毎に噴射する燃料量の割合
    を変更するか否かを切り換えることを特徴とする請求項
    １から請求項７までのいずれかに記載の内燃機関の燃料
    噴射制御装置。
12. 【請求項１２】 内燃機関の気筒数よりも少ない数のイ
    ンジェクタを用いて、前記内燃機関の１サイクル間に複
    数回の燃料噴射を行うことにより、前記各気筒に所要量
    の燃料を供給する内燃機関の燃料噴射制御装置におい
    て、 前記内燃機関の運転条件に応じて、前記１サイクル中の
    前記インジェクタの駆動時間と停止時間との割合を変更
    することにより、前記運転条件に応じて要求される前記
    各気筒毎の燃料量を確保したことを特徴とする内燃機関
    の燃料噴射制御装置。
13. 【請求項１３】 前記内燃機関の運転条件に応じて、前
    記１サイクル中の前記インジェクタの駆動時間と停止時
    間との割合を変更することを特徴とする請求項１から請
    求項１１までのいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制
    御装置。
14. 【請求項１４】 前記運転条件は、前記インジェクタの
    駆動時間、前記内燃機関の１サイクル間の噴射による燃
    料量、前記インジェクタの１回の噴射による燃料量、前
    記内燃機関のアイドル運転状態、前記内燃機関の非アイ
    ドル運転状態、前記内燃機関の回転数、前記内燃機関の
    吸気圧、前記内燃機関のアクセルの踏み込み量、前記内
    燃機関のスロットル開度、前記内燃機関の冷却水温、前
    記内燃機関の吸気温および大気圧のうちの少なくとも１
    つを含むことを特徴とする請求項１から請求項１３まで
    のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
15. 【請求項１５】 前記インジェクタは、前記内燃機関の
    吸気管に設けられたスロットルバルブの下流に配置され
    たことを特徴とする請求項１から請求項１４までのいず
    れかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。