JPS646332B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、機関の運転諸条件、例えば負荷、回
転数、外気温、機関水温等に応じて計算された単
数または複数の気筒における燃料噴射を適時休止
させ、残つた作動気筒においては最大効率燃焼、
あるいはNOX等の発生が少い燃焼を行なわせる
ことにより機関出力を制御する燃料噴射休止制御
装置に関する。

（従来の技術） 一般的に内燃機関の機関出力を制御するため
に、例えば、多気筒デイーゼル機関では噴射ポン
プにより、各気筒に噴射する燃料量を増減する
が、燃焼効率は各気筒毎における噴射燃料量に依
存する。又、排気状態も同様に各気筒毎の噴射燃
料量に依存する。これら燃焼効率、排気状態はそ
の他、回転数、外気温、外気圧等多くの運転条件
にも大きく依存する。従つて、デイーゼル機関や
ガソリン機関では電子技術を使い、機関の諸条件
に応じた制御を行うよう技術開発が行なわれてい
る。

（従来技術の問題点） しかしながら、車輛用等多くの用途では機関出
力を０〜100％と広い範囲に変化させねばならな
いため、全気筒運転を行つた場合例えば機関にと
つて最大効率の点でのみ運転する事はできない。
この点を解決するため、従来から例えば低負荷時
において６気筒の内３気筒への燃料供給を休止す
ることが行われている、しかし、機関に要求され
る全体の燃料量の変化、あるいは運転状態の刻々
たる変化に対しても常に燃料噴射気筒において最
大燃焼効率あるいは排気成分の向上を図ることは
困難であつた。またデコンプレツサーにより筒内
圧を下げる、あるいは可変気筒容量機関等の提案
がなされているが、これらの提案は従来からの機
械的燃料噴射装置を用い、機械的に作動気筒の減
少等を行うため、装置が非常に複雑化すると共に
作動気筒の増減には時間がかかるため頻繁な動作
をさせる事ができない等の欠点があつた。

また、これらの技術を改善するものとして、特
開昭53−27734号公報及び特開昭54−120314号公
報に開示されたごとく、運転状態に応じて電気的
に休止気筒数を制御するようにし、作動気筒にお
いて高い燃焼効果を実現することを意図した技術
が知られている。

しかし、これらの従来技術はいずれも機関の有
する気筒の数によつて休止制御の一制御周期を定
めているため、例えば４気筒の機関では、もし要
求噴射量が増大して４回噴射期間中の３回噴射で
は燃料がまかないきれない場合に、休止制御を中
止して全気筒噴射に移らざるを得ず、結局広い運
転状態の範囲にわたり高精度の休止制御を実現し
て最大効率で噴射を実行することは不可能であつ
た。そして、かような欠点は、特に気筒数の少な
い機関において顕著であつた。

本発明は、前述の欠点を無くすと共に、より自
由度の大きな燃料噴射休止制御装置を提供し、燃
料噴射休止制御中における作動気筒を常に最良の
効率で活用できるようにして、燃費が良くかつク
リーンな運転を実現することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の構成は第８図に示したブロツク図に示
されるごときものであり、第８図を参照して記載
すると、噴射を休止せずに全気筒燃料噴射を行つ
た場合の所定噴射回数を一制御周期とすると共に
この制御周期における実際の噴射実行回数を電気
的に制御する燃料噴射休止制御装置であつて、機
関に供給すべき燃料量を演算する燃料量演算手段
５０と、前記所定噴射回数を機関の運転状態に応
じて設定することで運転状態に応じた一制御周期
を設定する制御周期設定手段６０と、制御周期設
定手段６０にて設定された該所定噴射回数と前記
燃料量演算手段５０にて演算された前記燃料量と
から、前記一制御周期における最小噴射実行回数
を演算する噴射実行回数演算手段７０と、この最
小噴射実行回数だけ前記一制御周期中に作動して
燃料噴射を行う燃焼噴射手段８０とを備えること
を特徴とする。

（作用） 本発明によれば、前述したごとく設定された所
定噴射回数と機関に供給すべき燃料量とから、運
転状態をパラメータとして一制御周期を決定し、
さらにこの一制御周期における噴射実行回数を最
小となる値に決定しているので、いかなる気筒数
の機関であつても運転状態の広い範囲にわたり燃
焼効率の高い噴射燃料量での燃焼の緻密な制御が
行われることになる。

（実施例） 第１図は本発明に用い得る電子制御油圧駆動式
デイーゼル噴射装置の１気筒分の構成を示すもの
であつて、特開昭49−12229号公報にはこれと同
様の装置が示されている。

第１図において、１は燃料噴射ノズル、２はピ
ストン、３はスプール弁、４は電磁弁、５は燃料
タンク、６はフイルタ、７は油圧ポンプ、８はア
キユームレータ、９は安全弁、１０は電磁弁、１
００はコンピユータである。図において、コンピ
ユータ１００、然料タンク５、フイルタ６、油圧
ポンプ７、アキユームレータ８、安全弁９は、デ
イーゼル機関の各気筒に共通であるが、燃料噴射
ノズル１、ピストン２、スプール弁３、電磁弁４
及び １０は各気筒毎に設けてある。コンピユータ１
００よりの電気信号により電磁弁１０，４を作動
させ、スプール弁３を制御してピストン２に印加
される油圧室２ａ内の油圧を制御する。ピストン
２は燃料タンク５から、フイルタ６、油圧ポンプ
７、安全弁９、アキユームレータ８及びスプール
弁３をへて供給される燃料油圧を増圧し、噴射ノ
ズル１に印加して噴射を行なわさせる。即ち電磁
弁１０をオンに切換えてスプール弁３の弁体を図
中右方向に動かし、油圧経路３ａから燃料を油圧
室２ａに送りこみ、ピストン２を下方に作動さ
せ、加圧室２ｂ内の燃料を噴射ノズルから噴射す
る。また電磁弁４をオンに切換えて油圧室２ａの
圧力を燃料タンク５に抜き、ピストン２を上昇さ
せれば噴射を終了できる。図示例は燃料を油圧作
動系の作動油としても用いる最も簡単な例であ
り、この場合アキユームレータ８は例えば６気筒
機関の場合、２気筒毎に各１個設けてもよい。ま
た油圧作動系統を燃料系統とは独立した別の系統
として構成してもよいことは勿論である。従つ
て、本構成を使用して多気筒エンジンを構成した
場合、コンピユータ１００の制御回路は電磁弁１
０，４のオン・オフにより各気筒の燃料噴射弁を
各々独立に作動あるいは休止制御する事が可能で
ある。又、近年のマイクロコンピユータの発達に
より、各種の演算処理が高速に可能となつたた
め、前述の構成をマイクロコンピユータによる制
御回路と組合せた場合、各気筒のみならず各噴射
そのものの量や時期も電磁弁１０，４のオン・オ
フのタイミングによりいわば独立して制御するこ
とができる。

第２図は本発明の適用される６気筒機関の構成
例である。機関３００には第１図に示した噴射ノ
ズル１、ピストン２、スプール弁３、電磁弁４，
１０を含む燃料噴射装置２００を６個搭載し、ま
た機関３００にはクランク角度、水温などのセン
サが装備されコンピユータ１００に接続されてい
る。コンピユータ１００はマイクロコンピユータ
を中心に電磁弁駆動回路などにより構成され、機
関の各種センサにより吸気温、吸気圧等を検知す
ることにより機関の状態を検出し、プログラムに
従い以下に示す燃料噴射休止制御の演算や制御を
行う。第３図は第２図の６気筒機関の制御パター
ン例である。実際の機関制御において、すでに述
べてきた如くの気筒休止を伴なう運転を行なう場
合例えば、機関の振動、機関音といつた要因から
の制約のため、６気筒全部による運転の方が良い
機関作動領域がある。これはエンジンの構成、そ
の使用状態等により定まる。

第３図は第２図の６気筒機関における、燃料噴
射休止制御を行う領域および制御パターン例を示
している。実際の機関制御では、噴射の休止気筒
を設けた場合に回転むらが生じて振動や機関音発
生等の不具合を生じることがあるので、機関回転
数と機関負荷とから演算される斜線で示したａ領
域では燃料噴射休止制御を行わないようにしてい
る。即ちこのａ領域では、６気筒全部による通常
の運転がなされる。このａ領域は、エンジンの構
成、その使用状態等によつて定められる。

本発明は、このａ領域以外で、いかなる運転状
態であつても各気筒の１回１回の燃焼を最大燃焼
効率で実現するため、即ち１回毎の噴射をできる
限り最大効率の状態で行うために、部分負荷時に
のべ作動気筒数（噴射実行回数）を最小限に減ら
し、かつ各気筒の燃料量（１回毎の噴射量）をほ
ぼ最大効率の点に保持するものである。そのため
具体的には、噴射の休止を行わずに全気筒燃料噴
射を継続したと考えた時に該当する噴射回数の所
定数にて休止制御の一制御周期を決定し、この所
定の噴射回数を運転状態に応じて設定し、この所
定噴射回数と、予め算出された機関に供給すべき
全燃料量とから、一制御周期中の噴射実行回数を
最小となるようにして、最大効率で燃料噴射気筒
を作動させている。

第３図のｂ領域では、全気筒噴射を行うと考え
た場合に該当する噴射回数Ｎ＝６として、（本実
施例の６気筒４サイクル機関では２クランク軸回
転分にあたる）一制御周期が設定される。

第４図に、第３図のｂ領域における噴射実行回
数（上段）と各作動気筒に対する１回あたりの噴
射燃料量（下段）との関係を示す。第４図から、
ｂ領域では、各作動気筒に対する一回あたりの燃
料量を最大量の100％近くにまで増量して、燃焼
効率が高められていることがわかる。

また第３図のｃ及びｄ領域は機関の高速回転域
であり、ｃ領域は全気筒噴射を行つた場合の12燃
料噴射（クランク軸４回転）、ｄ領域は24燃料噴
射（クランク軸８回転）を１制御周期として、第
４図に対応するのべ作動気筒数を０〜12、０〜24
とした制御を行う。

ここで、第５図は、第３図のｃ領域における噴
射実行回数と１回あたりの作動気筒燃料関係を示
している。

また、第４図および第５図下段には、全く休止
気筒を設定せずに通常の噴射を行つた時の１回あ
たりの作動気筒燃料を１点鎖線にて示した。

上記第３図の例では、全気筒噴射をした時の噴
射回数Ｎをエンジン気筒数の整数倍としたが（Ｎ
＝６、12、24）、もちろんエンジン気筒数とは関
係なく例えばＮ＝20を燃料噴射休止制御の一制御
周期とすることもできる。

また、Ｎの値は、低負荷運転であるほど小さく
設定されているが、これは、低負荷運転では回転
数が低いため噴射と噴射との時間間隔が長くな
り、あまりＮの値を大きくすると特に低燃料域で
の噴射間隔が非常に開いてしまい回転むらが大き
くなつてしまうからである。

またもちろん、第３図のａ領域以外の領域でも
比較的低負荷時には休止制御を禁止する（即ちａ
領域と同様全気筒運転を行う）ようにしても良
い。

また、一般に例えばデイーゼル機関では、機関
負荷とNO_x発生量との関係をみると、第７図に
示す様な関係がある。従つて機関が6/8負荷であ
る時は、各気筒共8/8（100％）に近い燃焼を行つ
た方が良いが、本実施例によれば、第５図から明
らかなように、作動気筒の一回あたりの燃料量を
非常に大きく100％近くまで増加させて、排気ガ
ス成分の良好化を実現できることがわかる。

第６図は第３図ないし第５図に示した制御をマ
イクロコンピユータにて行うための各制御ステツ
プを示すフローチヤートである。即ちまずステツ
プ１、２、３において機関の諸条件を、各センサ
を読むことにより判断し、要求エンジン出力から
所定のアルゴリズムに従がい燃料の量を算出す
る。次にステツプ４においてエンジンの回転数、
燃料量等の機関負荷から第３図のパターンに従が
いエンジンの制御領域を判断する。この結果に基
づきステツプ５では第４図や第５図に示す休止気
筒数、燃料量パターンから、一制御周期中ののべ
作動気筒数（休止気筒数も定まる）および作動気
筒各気筒燃料量を算出する。さらにステツプ６に
おいては機関回転数、休止気筒数からあらかじめ
プログラムされている休止気筒分配方法に従がつ
て、どの気筒を休止させるか（即ちどの気筒を作
動させるか）を判断する。この休止気筒分配方法
は機関振動を最少にできる様に、又、特定の気筒
に負荷が集中しないように本発明を適用する機関
にあわせて決定される。

本例第３図の制御パターンでは低速領域は全気
筒運転としているが、アイドリング領域では機関
振動の許される範囲で例えば６気筒中３気筒によ
る運転を行うことも可能である。

以上の制御では第４図、第５図の如く機関出力
を連続的であるが段階状に変化させているが、例
えば第３図のｄ領域等では各気筒燃料量をもつと
できるだけ最大効率点に固定するために、Ｎの値
を大きくとり制御周期を大きくして、もつと細か
く作動気筒休止気筒の比を制御する事により機関
平均出力をほぼなめらかに変化させる事も可能で
ある。

また、第２図に示すように、可変吐出量型の油
圧ポンプ７を使用し、これをコンピユータ１００
からの電気信号によつて制御して機関回転数、休
止気筒数に応じて吐出量を変化させる事により、
制御装置の損失を減すことができる。

以上の実施例では休止気筒に対しては燃料噴射
を停止するのみであるが、機関によつてはさらに
休止気筒の筒内圧を減ずるデコンプレツサーを装
備する事もできる。

（発明の効果） 以上述べたように本発明によれば、燃料噴射休
止制御の制御周期の一制御周期単位を全気筒燃料
噴射を行つた場合の所定噴射回数とし、まずこの
所定噴射回数を機関の運転状態に応じ設定するこ
とで一制御周期を決定し、さらにこの所定噴射回
数と機関に供給すべき燃料量とから、運転状態に
応じて設定された一制御周期における噴射実行回
数を最小となる値に決定しているので、いかなる
気筒数の機関であつても気筒数にとらわれず、常
に運転状態に追従した燃焼効率の高い噴射燃料量
での燃焼を緻密に制御することが可能となり、燃
費ならびに排気ガスの状態が非常にすぐれた制御
を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電子制御油圧駆動式デイーゼル噴射装
置の１気筒分の構成を示す図、第２図は本発明の
適用される６気筒機関の構成図、第３図は第２図
の６気筒機関における、燃料噴射休止制御を行う
領域および制御パターン例を示す図、第４図は、
第３図のｂ領域における噴射実行回数と各作動気
筒に対する１回あたりの噴射燃料量との関係を示
す図、第５図は、第３図のｃ領域における噴射実
行回数と各作動気筒に対する１回あたりの噴射燃
料量との関係を示す図、第６図は、第３図から第
５図までに示した制御マイクロコンピユータにて
行なうための各制御ステツプを示すフローチヤー
ト、第７図は、機関負荷とNO_x発生量との関係
を示す図、第８図は、本発明の構成を示すブロツ
ク図である。 １……燃料噴射ノズル、２……ピストン、３…
…スプール弁、４，１０……電磁弁、５……燃料
タンク、７……油圧ポンプ、５０……燃料量演算
手段、６０……制御周期決定手段、７０……噴射
実行回数演算手段、８０……燃料噴射手段、１０
０……コンピユータ、２００……燃料噴射装置、
３００……機関。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 噴射を休止せずに全気筒燃料噴射を行つた場
   合の所定噴射回数を一制御周期とすると共にこの
   制御周期における実際の噴射実行回数を電気的に
   制御する燃料噴射休止制御装置であつて、 機関に供給すべき燃料量を演算する燃料量演算
   手段と、 前記所定噴射回数を機関の運転状態に応じて設
   定することで運転状態に応じた一制御周期を設定
   する制御周期設定手段と、 制御周期設定手段にて設定された該所定噴射回
   数と前記燃料量演算手段にて演算された前記燃料
   量とから、前記一制御周期における最小噴射実行
   回数を演算する噴射実行回数演算手段と、 この最小噴射実行回数だけ前記一制御周期中に
   作動して燃料噴射を行う燃料噴射手段とを備える 燃料噴射休止制御装置。