JPS5844232A - 内燃機関用燃料噴射装置 - 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】 本発明は内燃機関に対する１行程嶋りの燃料噴射回数を
、機関暖機状態に、応じて切換えるようにした内燃機関
用燃料噴射装置に関するものである０従来公知の燃料噴
射装置に於ては、その回路装置を簡略化するため多気筒
内燃機関の場合、各気筒の電磁弁を同時に噴射駆動し、
また一般に機関１回転に１度噴射を行なうように制御し
ている。

本発明装置の構成では電磁弁に供給する燃料圧力を常に
吸気管圧曇ζ対し一定圧力に制御し、また電磁弁自体の
幾何学的形状を積置に管理することにより各気筒へ供給
する燃料量を電磁弁に印加する噴射パルス時間幅のみに
正確に比例させて、精致な燃料供給精度を実現するもの
であるが、前記電磁弁への通電パルス時間幅と燃料流量
の比例関係が保てる範囲には物理的に上限および下限が
ある０−即ち下限例では電磁弁の応答遅れのために現状
技術では約２ｍ−以下のパルス輻ては正確な燃料供給が
できず、また上限側ては機関１回転で電磁弁が開閉弁を
完結するため例えば６０００　ｒｐｍでは最大１０１ａ
−を越えて開弁させることはできない。

一方、近年の内燃機関の性能向上にはめざましいものが
あり、機械損失の低減等−こより下限側の要求燃料量は
より減少し、またターボ過給機の装着等により上限側で
は要求燃料量が増加する傾向にあり、前記した電磁弁の
物理的制約のためにもはや１回転１回全気−噴射の方式
では機関°の全運転域に対して、正確な燃料供給ができ
なくなってきている。

上記問題−こ対する解決策として、従来１回転１回全気
筒同時噴射であった噴射方式を、例えば２回転１回全気
筒同時噴射とする方法が考えられる。

この２回転１回噴射では、従来の毎回転噴射が機関各気
前が１回に燃焼するめに必要な燃料をにずつ２度に分け
て与えていたのに対し１回の噴射で１燃焼ζこ必要な燃
料すべてを与えることになり、同じ下限パルス幅で２倍
の流量を噴射する電磁弁を用いることによって、燃料調
量可能範囲をほぼ２倍近く拡大することができる。

前述の通り燃料調量範囲の拡大については非常に有利な
２回転１回噴射であるが、本方式ｉζは反面法の様な不
具合がある。

第１図に４気筒４サイクル機関に従来の毎回転同時噴射
を適用したシーケンス図、第２図に同一ノ機関に２回転
１回噴射を適用した場合のシーケンス図の一例を示す。

固め１ら明らかなように、第１図の毎回転同時噴射ｉζ
於ては４気筒の内２気筒の吸入タイミングと同期して自
封ダ行なわれ、また仮に機関負荷が途中変動しても１回
転毎番と新規な負荷情報に基いて−噴射パルス幅が更新
できる。これに対し第２図の２回転１回の噴射では、吸
入タイミングと噴射パルスとが同期する気筒は１気筒の
みで残る３気筒は吸入ポートの吸気弁近傍に予め噴射し
て詔いた燃料を吸入する形になる。また負荷変動ｌこ対
しても２回転に１度しか情報の更新を行なわず、毎回転
噴射に対して約２倍の不感時間を持つことになる・ このシーケンス上の欠点が機関の燃焼や、過渡時の応答
性に実害となって顕れるのは主に機関冷間時である。す
なわち機関冷間時には吸入＆−）や吸気弁の温度が低く
、ポートに噴射した燃料が十分に気化し得ないため特に
２回°転１回噴射では多くの液状燃料を吸入することに
なり、燃焼の不安定や、排□気ガス中の未燃焼有害成分
が増加してしまうといった結果をきたす。ま・た゛過渡
時の応答についても、冷間時の機関各摺転“動部の大゛
きな摩擦損失と、前記した噴゛射後“□の燃料の気化の
悪さとから、例えば無負荷低回転からのスロットル急開
等の運転操作こと対して息つ舎や′もたつきを生じ、機
関の運転性上許容し、難”い。本発明は前記機関冷間時
に於る２回転１回噴射方式の不具合を解消し、かつ冒頭
で述べた燃料調量可能範囲拡大の要求をも同時に満足す
る内燃機関用燃料噴射装置の提供を目的とする。　　　
　　　　、 本発明によれｉｆ、内燃機関め冷態時及び暖機時とでは
機□関回転当りの燃料“噴射回数を可変する仁とにより
燃料調量可能範囲の拡大を実現するものである。さらに
本発明の実施態様によれば、２（ロ）転１回全気筒同時
噴射の方式をとる場合、この方式で不具合を発生する機
関冷間時には、例えば機関冷却水温等の温度情報に基い
て機関１行程当りの噴射回数を増す−即ち例え−ｆ２２
回転１の噴射から毎回転毎の噴射に切換えるよう制御す
る−ことｉζよって、冷間時の、−焼の不安定化、や、
機関応答遅れと言った不具合を回避できる・また機関冷
間時には、通常本７発明が適用される電子制御燃料噴射
装置に於ては、例えば冷却水温信号−ζ基いて燃料噴射
量を例えば１．３〜１．５倍に増量すべく制御するため
、当然、電磁弁に印加するパル、ス巾も１．３〜１．．
５倍となり毎回転噴射で問題となる電磁弁通電最小パル
ス幅の制約からも逃れることが。

できる＠　　　・ 次に唾付図面ｉこ従って本発明に係る燃料噴射装置の１
％施例を詳細に説明する。第３図は４サイクル４気筒機
関に公知の電子制御式燃料噴射装置を適用した一一施例
を示すブロック図である。第３図に於て内燃機関１は図
示せぬエアクリーナ、空気量計測器３、スロットル弁１
１、吸気マニホルド２を経て、空気を吸入する＠一方、
コントロ−ラ６＃こは前記吸入空気量計量器３、回転検
出器４、機関冷却水温検出器５Ｉ！！の信号が大刀され
る。

コントローラ６は機関の負荷、回転数、暖機状態に対し
て最適な燃料流量に対応する電磁弁の通電パルス幅を演
算出力し、前記吸気マニホルド２に配設した電磁弁７．
８．９．１０より機関１に燃料が噴射される・尚吸入空
気量検出器３は、例えば熱線式、じ、やま板式、カルマ
ン渦式等の公知のものであり、回転検出器４は例えば機
関１回転、即ち６６０°クランク角毎ζζパルスを発す
るよう構成した公知の電磁ぎツクアッゾ等であり、機関
冷却水検出器５は例えばサーミスタ等の温度に対して何
らかの出力特性を示す公知のもので良い０以上の構成の
燃料噴射装置に於て本発明に係るコントローラ６内での
処理方法について次に第４図および第５図に従って述べ
る。

第４図および第５図はマイクロプロセッサ等ヲ利用した
デジタル制御において本発明を具体化する燃料噴射演算
部分のフローチャートである第４図に示したのはすでに
公知のディジタル式１ンジン制御の概略フローチャート
であり、メインルーチンのプログラムはステップ２０１
〜２０６に沿って様々な処理を行なって流れている。１
０１は３６０°クランク角割込端子であり、第３図の回
転数検出器３の３６００クランク角信号ごとに噴射パル
ス中の演算を行なうよう構成されている・次に第５図に
沿って３６ｏ０クランク角ごとの割込による噴射パルス
幅演算処理について詳細に説明する・本発明ｆ）実施例
はこの３６ｏ０クランク角割込処理内に開示される。割
込処理に入るとまずステップ１０２にて機関冷却水温検
出器５の出力ＴＨｗを予めメモリした設定温度”ｉｆｆ
と比較する＠”ＨＷ　＞”ｌｌｌ１Ｆのとき、即ち機関
暖機后であれば処理はステップ１０３の側へ、”ＨＷ　
＜　”ＨＷのとき、即ち冷間時であれば処理はステラｆ
１０９の・側へ進行する。

まず暖機後について説明すると、ステップ１０３は、フ
ラグ反転処理であり、処理がステップ１０３を通過。す
るごとに、フラブムを０→１．１→０と反転させる。即
ちステップ１０３のフラブムは３６０°クランク角毎に
０→１→０→１と反転している。次にステップ１１１に
てこのフラブムが１か０かを判定し、フラブムＲＯであ
れば何も実行せずに割込処理を終了する◎フラグムミ１
であれば、ステップ１０４の処理へ進む・即ちステップ
１０４以降の処理は割込１回おき一７２０°０ムつまり
機関２回転に１回実行される。ステップ１０４は基本噴
射パルス幅ＴＰを求める処理であり、ＴＰは例えば吸入
空気量と回転数の信号から演算したり、あるいは予めメ
モリされたマツプより検索することによって求められる
。尚特に図中には記載しないが、吸気温度に応じた基本
噴射パルス幅の補正もこの段階で必要に応じて実行する
。

ステップ１０４にて求めた基本噴射パルス幅には、ステ
ラｆ１０５にて、例えば冷却水温に応じた暖機増量等の
補正乗算、ステップ１０６にて電磁弁の個有の特性上必
要な電源電圧補正、無効噴射時間等の補正加算等のいず
れも公知の補正が加えられる。これらのステップを経て
電磁弁への最終通電パルス幅Ｔ１が求められ、図示せぬ
電磁弁駆動回路と接続された出力ポート１０７より出力
され割込を終了する。以上ステップ１０１．１０２．１
０３．１１１．１０′４．１０５．１０６．１０７．１
０８とつながる処理により、機関暖機后には７２０°ク
ランク角、即ち機関２１転に１度パルス幅Ｔ１を演算し
噴射を実行する次にＴＩＩＷ＜”ｍｗのとき、即ち機関
冷間時について説明する。冷却水温判定ステップ１０２
にてテ）Ｉｆ　＜”＊ｖｔであれば　□処理はステップ
１０９に進む。ステップ１０９は基本噴射パルス幅′Ｔ
Ｐの演算処理であり、プログラムの簡略化のため既ｋｖ
ｉ明したステップ１０４と共通化するのが良い。但しス
テップ１０４にて求められる？、は２回転１回噴射の場
合の基本噴射パルス幅であるから、そのまま冷間時の毎
回転噴射の一Δルス幅′として適用することはできない
。

従って次にステップ１１０の処理で７．を％に割算する
。以下補正から出力、割込終了に至るステップ１０Ｓｓ
　１　Ｏ６，１０？、１０８は、暖機後の場合と全く同
様である。以上ステップ１０１．１０２．１０’ｊ、　
−１０４，１１０，１０５、１０６．１０７．１０８と
連なる処理により機関冷間時には３６０°クランク角ご
と、即ち機関毎回転ごとに一度パルス幅Ｔ１を′演算し
噴射を実行する。

尚以上述べた実施例では冷間時の？、を暖機后と共通演
算処理するステップ１０９−１０４、及びに缶処理をす
るステップ１１０により求めたが、第４図破−内に示し
たように、冷間時、毎回転噴射用のＴＰ演算処理をする
ステップ１１２を別に設けても任意である。

またＩｒＰの演算には何らかの吸入空気量検出器　−を
用いるよう実施例では開示したが、例えば機関吸気管圧
力とか、スロットル開度等からＴＰを求める公知のいず
れの方法でも、本発明を組み合わせて所望の効果を得る
ことができる。

また回転数検出器は、本実施例では３６００クランク角
ごとにパルス信号を発生する型式のもので構成したが、
所定の３６００クランク角カウント処理と組み合わせれ
ば、例えば３０°６０°１８０゜クランク角信号を発生
するものある゛いは点火１次信号を用いても嵐い。機関
暖機状態を検出する手段憂とは本実施例では冷却水温検
出器を用いたが、例えば空冷機関の場合ならシリンダヘ
ッド温度や潤滑油温を検出する方法で代用しても全＜含
意であるＯ また本実施例は、噴射パルス幅演算を′デジタル処理す
る場合について開示したが本発明を公知のアナログ式の
燃料噴射装置に適用することも可能である。この場合公
知の４気筒４サイクル機関の毎回転同時噴射装置の回路
に本発明を適用するならば、冷却水温信号出力を一定の
比較レベルと比較するｒ−ト回路により、機関暖機中に
限り演算トリがである点火１次信号の％分周出力をざら
にｈに分周することにより、本発明の実施例と全く同様
な作動効果が実現できる。

また機関の形式は本実施例番こ開示した４気筒に限らず
、６気筒や８気筒機関でも全く問題なく本発明が適用で
舎るみ また、本実施例の如く各気筒毎に燃料噴射用の電磁弁７
〜１◎を配置する方式の他にも、ＢＰＸ（シングル・ｆ
インド・インジェクション）と呼ばれる吸気管集束部に
１個又は複数個の電磁弁を配置する方式−ども本発明を
適用可能であり、その場合機関２回転当り１１１又は２
回以上の複数回燃料噴射を行うよう化構成することも可
能である０以上述べたように本発明によれば、冷一時の
機関安定性、運転性を悪化させるζきなく、燃料噴射弁
に与える駆動パルス信号のパルス幅変化範囲を実質的に
拡大できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の毎回転同時噴射の噴射タイミングを示す
シーケンス図、第２図は２回転１回噴射の噴射タイミン
グを示すシーケンス図、第３図は本発明の実施例を開示
するシステム構成ブロック図、および第４図および第５
図は本発明装置の実施例の動作を示すフローチャートで
ある。 １・・・機関本体　　２・・・吸気マニホルド３・・・
吸入空気量計量器　　４・・・回転検出器５・・・冷却
水温度検出器　　β・・・コントローラ（演算回路）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　内燃機関の回転に同期した信号により最適な
   燃料噴射量を演算し、機関の行程に同期して燃料を各気
   筒に同時に噴射する内燃機関用燃料噴射装置において、
   機−の暖機状態を検出する検出器、及び該検出器からの
   検出信号を入力とし□、機関が冷態時にある場合と暖機
   状態にある場合とでは機関回転当りの燃料噴射回数を可
   変する制御手段を設けたことを特徴とする内燃機関用燃
   料噴射装置。 （２１前記制御手段としては、機関が暖機状態にあると
   判定したときは燃料噴射回数を機関２回転につき１回噴
   射とし、機関が冷一時にあると判定したときは燃料噴射
   回数を機関１回転につ舎１＠噴射とするように制御する
   構成とじたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   め内燃機−用燃料噴射装置。