JPS5918248A - 内燃機関の燃料噴射制御方法 - 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、内燃機関の燃料噴射制御方法、特に燃料噴射
方式の切換方法に関する。

従来、各気筒毎に燃料噴射弁をもつ電子式燃料噴射装置
においては、機関低回転時の加速応答性向上及び燃料調
量自由度の拡大のために各気筒独立に噴射時期を制御す
る方法（以下独立噴射と呼ぶ）がある。また前記噴射方
式を演算速度の遅い安価なマイクロコンピュータで制御
する場合には、高速回転時に制御が困難となるため、全
気筒同時に噴射を行なう方式（以下同時噴射と呼ぶ）に
切換えて噴射を制御する技術が特公昭４９−４５６５２
号公報等で公知となっている。しかし、この切換方法を
用いると、第１図に示す様に切換時に必らず燃料の過不
足を生じて燃焼状態が悪化し、ドライバビリティ及びエ
ミッシロンの悪化を生じる。この現象を第１図を用いて
説明する。

第１図は、吸気弁の開弁時期（図中＠）と、独立噴射方
式から毎回転同時噴射方式へ切換えを行なった時の噴射
パルス信号（図中■）を示すタイミングチャートである
が、図の様にクランク角（５／３）πで独立−同時噴射
方式、（２９／３）πで同時→独立噴射方式に切換える
と、各気筒に吸入される燃料量のエンジン要求量に対す
る比は、図示した様になり、それぞれ６，２．４気筒に
約５０％の燃料の過不足を生じ、３燃焼の間失火状態と 態となる。図中Ｏは点火信号である。例えばこの制御を
演算速度の遅い安価なマイクロコンピュータで処理する
場合には、演算能力の関係から前記独立噴射と同時噴射
の切換時期が低回転域に制約され、ドライバとりティ及
びエミッションの悪化を引き起こし大きな問題となる。

本発明の目的は、上記問題点を改善するもので、機関の
運転状態に応じて独立噴射方式から後述するグループ噴
射方式に切換え、さらに同時噴射方式に切換える制御方
法を提供することである。

本発明の実施態様によればドライバビリティ、エミッシ
ョンが問題となる低回転にある独立噴射の限界では、燃
料の過不足を生じない、独立噴射からグループ噴射へ切
換えを可能とし、更にドライバビリティ及びエミッシヨ
ンに問題のない高回転域にあるグループ噴射の限界で、
同時噴射方式への切換えを行なうことを可能にできる。

この切換時第３図のごとく失火を生じるが、高速、高負
荷時であるので失火の時間としては短かく、もはやドラ
イバビリティを損なうことはない。この制御を用いるこ
とにより、低回転域でのドライバビリティ及びエミッシ
ョンを損わず、応答性の良い燃料噴射制御が可能となる
。

ここでグループ噴射方式とは、点火順序に対応して、少
なくとも２つ以上のグループに分け、グループ単位毎に
同時に燃料噴射時間を制御する方法である。以下図面に
従い切換時の燃料の供給状態を説明する。

第２図は、６気筒エンジンの独立噴射方式と２グル一プ
噴射方式の切換え時の燃料供給状態を示すものである。

クランク角度（５／３）πで独立−グループ、（２３／
３）πでグループ独立に切換えを行なっているが、独立
噴射及びグループ噴射の噴射信号は、必ず吸気弁開弁か
ら次の開弁までの期間に１回だけしかなく、（１気筒当
り２回転１回噴射）噴射時期が移動するのみで各気筒に
吸入される燃料は全く過不足を生じない。従って、前述
のドライバビリティ等への影響はない。

次に、グループ噴射方式と同時噴射方式の切換え時の燃
料供給状態を第３図に従って説明する。

この図も６気筒エンジンについて示すが、クランク角度
（５／３）πでグループ→同時、（２３／３）πで同時
→グループに噴射方式を切換えている。ここで同時噴射
は毎回転同時噴射とするため、噴射パルスはグループ噴
射時の約１／２倍、つまり毎回転ごとに１サイクルに必
要な燃料の１／２を噴射する。従って、吸気弁の開弁時
期と合わせて考えると、図示した様にグループ→同時の
切換え時に２．４番気筒が５０％Ｒ４ｃｈとなり、１番
気筒が５０％Ｌｅａｎとなり、同様に同時→グループの
切換え時にも燃料の過不足が生じ、失火する可能性が高
い。

次に各噴射方式が実現可能な運転領域について示す。例
えば、プログラム処理及び回路構成を簡略化することか
ら、噴射パルス中の制御が重複しない、すなわち独立噴
射の場合は、前の気筒の噴射が終了してから次の気筒の
噴射を開始するようにし、グループ噴射の場合は前のグ
ループの噴射が終了してから次のグループの噴射を開始
するようにしている。このような制御を用いようとじた
場合には、独立噴射時の限界噴射時間は６気筒エンジン
の場合で７２０／６＝１２０°Ｃ＾（クランク角度経過
）時間、グループ噴射では７２０／２−３６０°ＣＡ時
間となる。これを、６気筒２ρのエンジンについて一例
を考えると、第４図の様になり、本制御方式を用いると
ドライ１＜ビリティに悪影響を及ぼす領域がＡ線からＢ
綿へ移行し、実用上はとんど問題がなくなる。図中特性
Ａは独立噴射限界域（境界値）、特性Ｂはグループ噴射
限界域（境界値）を示す。

第５図は本発明を実現するシステムの概略構成図である
。■は内燃機関（エンジン）、２〜７は燃料噴射弁、８
は燃料噴射弁２〜７を開閉制御して噴射量、噴射タイミ
ングを制御する制御装置で、これは従来の電子制御式燃
料噴射装置の場合と同様に吸入空気量、吸気温度、機関
温度、機関回転数、及び噴射時期等の各信号が入力され
る。そしてこの制御装置８の演算部では、各信号に基い
て機関のり・要燃料量が算出され、この必要燃料量を噴
射するために必要な時間が計算されるようになっζいる
。９はクランク角度センサ、１０は吸入空気量センサ、
１１はスロットル弁、１２は排気マニホルド、１３は吸
気マニホルド、１４は排気ガス成分を検出する空燃比セ
ンサ、１５は吸気圧センサである。

第６図は第５図に示す制御装置８の詳細ブロック図であ
る。２０は演算装置で、本例ではマイクロコンピュータ
からなる。３３はクランク角度信号の波形整形回路、３
４はＡ／Ｄ変換器である。

そこでクランク角度センサ９からの信号は波形整形回路
３３を経て演算装置２０に人力され、また吸入空気量セ
ンサ１０及び吸気圧センサ１５からの電圧信号はＡ／Ｄ
変換器３４でデジタル信号に変換され演算装置に入力さ
れる。演算装置２０はこれら入力信号に基き燃料噴射方
式（噴射タイミング）及び噴射時間を決定し、Ｉ１０ボ
ート３５から噴射時間信号を出力し、またＩ１０ボート
３６〜４１で噴射気筒を指定する。これら信号はＡＮＤ
回路２７〜３２を経て噴射弁駆動回路２１〜２６に入り
、燃料噴射弁２〜７を駆動する。

次に、第７図はマイクロコンピュータからなる演算装置
２０の要部動作を説明するためのフローチャートである
。第７図（Ａ）はメインルーヂンを示ずフローチャート
であり、この場合吸入空気量、吸気圧力、機関回転速度
、機関温度、スロットル弁開度、排気濃度、及び吸気温
度等を示す機関パラメータの各信号を取込み（ステップ
１０１）そのうちで計算処理を行う必要があるもの（例
えば吸気負圧信号の平均化処理や機関回転速度の計算な
ど）については次のステップ１０２に行う。

また燃料噴射制御とは別の制御対象（例えばアイドル回
転速度制御や排気再循環量制御など）について計算処理
の必要があればステップ１０３で行うことになる。これ
らのステップ１０１〜１０３は常時メインルーチンで行
われており、その中で第７図（Ｂ）に示す如き割込指令
があると直ちにその割込ルーチンを優先させる。

第７図（Ｂ）は燃料噴射量及び燃料噴射方式を機関の運
転状態に応じて変更する処理チャートを示す。まずクラ
ンク角度割込みにより燃料噴射処理ルーチンが起動され
ると、吸入空気量Ｑ１機関回転速度Ｎ、及び吸気圧力Ｐ
等を続出しくステップ２０１）、機関の１吸入行程当り
の要求燃料量Ｉ（・Ｑ／Ｎ　（Ｋは補正係数）に対応す
る燃料噴射時間Ｔを計算する（ステップ２０２）。

続いて本例の場合運転状態として吸気圧力Ｐと機関回転
速度Ｎより求めるようにし、現在機関が第４図に示す負
荷領域■、■、■のいずれの領域に在るのかを判定する
（ステップ２ｏ３）。この判定方法としては負荷領域■
、■、■の境界条件Ａ、Ｂを示す各境界値を演算装置２
ｏ内の記憶装置に記憶させておき、所定の機関回転速度
Ｎにおける各境界値と現在の吸気圧力Ｐとの大小比較を
行えば現在機関がどの負荷領域にあるが判定できる。

なお、機関が境界値近傍に安定しているとき若干の回転
変動や圧力変動により燃料噴射方式が変化して運転性が
悪化するのを防ぐために、第４図中一点鎖線で示す如く
境界値にヒステリシス中を設けるようにしてもよい。

さて、ステップ２０３で機関が負荷領域■　（いわゆる
低負荷側の領域）にあると判定すると、第２図に示す如
く所定の独立噴射タイミングにあるかどうか判定して（
ステップ２０４）、そのタイミングにあるときには、独
立噴射処理を行い（ステップ２０５）、１吸入行程当り
１回の噴射を各気筒独立に行なわせる。そのタイミング
にないときには噴射を控える。また、機関が負荷領域■
（いわゆる中負荷側の領域）にあると判定すると、第２
図または第３図に示す如く所定の噴射タイミングにある
かどうか判定して（ステップ２０６）、そのタイミング
にあるときには、グループ噴射処理を行い（ステップ２
０７）、１吸入行程当り１回の噴射をこの場合２グルー
プ（第１．５．３気筒グループと第６．２．４気筒グル
ープ）に分けて行う。また同様にして機関が負荷領域■
（いわゆる高負荷側の領域）にあると判定すると、第３
図に示す如く所定の噴射タイミングにあるときには同時
噴射処理を行い（ステップ２０９）、１吸入行程当り半
分ずつに分けて２回の同時噴射を行わせる。

各噴射方式における燃料噴射弁２〜７の駆動は、演Ｗ装
Ｗ２０内の記憶装置に記憶した噴射気筒駆動シーケンス
（ロジック）を各噴射方式に応じて選択することにより
容易に実現可能であり、そのシーケンスに従ってＩ１０
ボート３６〜４１に選択論理信号を出力し、ＡＮＤ回路
２７〜３２にて一致判定を行うことにより所定の気筒へ
の燃料噴射を達成できる。

また各噴射方式において所定の噴射タイミングにあるか
どうかの判定は、クランク角度センサ９の信号によりク
ランク角度位置を知ることにより可能である。

なお、燃料噴射の計算は割込ルーチンで行わせたが、メ
インルーチンで常時行わセてもよい。

また、機関の負荷状態を判定する方法は、上記以外に、
燃料噴射時間、センサ装置外部からの判別信号（例えば
スロットル開度信号）、吸入空気量など機関負荷状態に
関連する要素を検出し利用できる。

また、燃料噴射時間の計算に際して、空燃比センサ１４
の信号に基くフィードバック補正量を考慮したり、また
独立噴射を行うときには各気筒間の空燃比のばらつきを
空燃比センサ１４で検出するようにし、各気筒毎に異な
った燃料噴射時間を求めるようにすることも可能である
。

以上に説明したように、本実施例では機関の負荷状態（
又は運転状態）の判定を、機関回転速度Ｎと吸気圧力Ｐ
の２個のパラメータを要いて２次元の領域で行っており
、負荷状態をより正確に判定できると共に、噴射方式を
独立、グループ、同時噴射の３段階に分けることにより
、ドライバビリティや排気浄化特性を損わず、過渡応答
性の良い独立噴射を低回転、低負荷域で実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の噴射切換方式を示すタイミング説明図、
第２図及び第３図は本発明の噴射切換方式を示すタイミ
ング説明図、第４図は噴射方式に対応する負荷領域を示
す特性図、第５図は本発明の一実施例を示す概略構成図
、第６図は制御装置の詳細ブロック図、第７図は本発明
の作動説明に倶するフローチャートである。 ■・・・内燃機関、２〜７・・・燃料噴射弁、８・・・
制御装置、９・・・クランク角度センサ、ｌｏ・・・吸
入空気量センサ、１５・・・吸気圧センサ、２ｏ・・・
演箕装置。 代理人弁理士　岡　部　　　隆 ｃＳＪｔ”３寸の［Ｆ］ト （７）　　　　　　　ＯＬｎ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 各気筒毎に燃料噴射弁を有する多気筒内燃機関において
   、機関パラメータより機関の負荷状態を判定し、その負
   荷状態に応じて、前記燃料噴射弁を各気筒独立に制御す
   る第１の方式、全気筒を少なくとも２つ以上のグループ
   に分けてグループ毎の前記燃料噴射弁を同時に制御する
   第２の方式、および全気筒の前記燃料噴射弁を同時に制
   御する第３の方式のうちから、いずれか１つの方式を選
   択するようにしたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射
   制御方法。