JPH0510495B2

JPH0510495B2 -

Info

Publication number: JPH0510495B2
Application number: JP59229954A
Authority: JP
Inventors: Manabu Arima; Yoshitaka Tawara; Tetsuo Takahane
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1984-10-30
Filing date: 1984-10-30
Publication date: 1993-02-09
Also published as: JPS61106946A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はエンジンの燃料噴射時期制御装置に関
する。

（従来技術）従来、エンジンの各シリンダへ供給する燃料噴
射量を精密に制御するため吸気マニホールドの下
流側において各シリンダの吸気路にインジエクタ
を設けて、適宜のタイミングで燃料を噴射するよ
うにしたものが実用化されており、例えば特開昭
57−108428号公報には各シリンダの吸気行程の終
了時に当該吸気通路へ燃料を噴射して燃料の気化
を促進するようにしたエンジンの燃料噴射供給装
置が記載されている。

しかしながら、吸気通路へ燃料を噴射する限
り、吸気行程の終了時という早期の時点で燃料を
噴射した場合、噴射燃料の相当の部分が吸気通路
の壁面へ付着し、それが時間遅れを伴つてシリン
ダへ吸入されるという現象が生じる。

もつとも、定常運転状態の時には壁面へ付着し
た燃料も定量ずつ一定の遅れをもつて吸入される
から特に問題は生じないが、加速時などの過渡運
転状態の時には壁面に付着する燃料分だけ燃料供
給の応答遅れが生じ、さらに噴射量決定から吸入
までの要求量の変化に対応できない。その結果加
速性能が低下するという問題がある。つまり、要
求される燃料の不足を生じてしまうのである。

また、フユーエルカツトからの復帰時などの過
渡運転状態の時にも上記同様の応答遅れの問題が
生じることになる。

（発明の目的）本発明は、上記の問題を解消するためになされ
たもので、定常運転時の燃料の気化を促進すると
ともに、過渡運転状態の時に燃料供給の応答遅れ
が生じないような燃料噴射時期制御装置を提供す
ることを目的とする。

（発明の構成）本発明に係る燃料噴射時期制御装置は、第１図
に示すように多気筒エンジンの各吸気通路に配設
されかつ吸気通路のうちの燃焼室から所定距離隔
てた位置に配設された燃料噴射弁と、上記燃料噴
射弁から燃料を噴射する燃料噴射時期を制御する
燃料噴射時期制御手段とを備えた燃料噴射時期制
御装置において、上記燃料噴射弁よりも上流側の
吸気通路に配設され燃焼室に吸入される空気の充
填量に関連する値を検出する充填量検出手段と、
上記充填量検出手段の出力を受け燃焼用空気の充
填量の変化率に基いて定常運転状態と加速運転状
態とを判別する判別手段と、上記判別手段の出力
に基いて定常運転状態のときには燃料噴射時期を
吸気行程以外の時期に設定するとともに加速運転
状態のときには燃料噴射時期を吸気行程に設定す
る燃料噴射時期設定手段とを備えたものである。

（作用）本発明に係る燃料噴射時期制御装置において
は、充填量検出手段によつて燃焼室に吸入される
空気の充填量に関連する値が検出され、判別手段
は充填量検出手段の出力を受けて充填量の変化率
に基いて定常運転状態と加速運転状態とを判別す
る。

燃料噴射時期設定手段は、判別手段の出力に基
いて定常運転状態のときには燃料噴射時期を吸気
行程以外の時期に設定するとともに加速運転状態
のときには燃料噴射時期を吸気行程に設定する。

即ち、定常運転状態の時には、吸気行程以外の
時期に燃料が噴射されるので、燃料噴射から吸入
されるまでの間の時間が長くなり、噴射燃料は吸
気通路内で加熱されて気化・霧化が促進され、燃
焼室内での燃焼性が向上する。そして、定常運転
状態の時には吸気行程以外の時期に噴射しても燃
料供給の応答遅れの問題は生じない。一方、加速
運転状態の時には、吸気行程に燃料が噴射される
ので、噴射燃料が吸気通路の壁面に付着せずに噴
射後直ちにその略全量が吸気流に乗つて燃焼室へ
吸入されるので、加速運転状態の要求に応じた量
の燃料を応答性よく燃焼室へ供給して、加速応答
性を向上させることが出来る。

（発明の効果）本発明に係る燃料噴射時期制御装置によれば、
以上説明したように、充填量検出手段と判別手段
と燃料噴射時期設定手段とを設けたことにより、
定常運転状態の時には吸気行程以外の時期に噴射
することより燃料の気化・霧化を促進することが
出来、また加速運転状態の時には吸気行程中に噴
射することにより吸気の気流に乗せて噴射燃料の
大部分を燃焼室へ送ることにより要求に応じた精
度のよい噴射量を応答遅れなしに供給することが
出来る。

つまり、燃料の壁面付着による燃料供給の応答
遅れが問題とならない定常運転状態の時には吸気
行程以外の時期に噴射して燃料の気化・霧化を促
進する一方、燃料供給の応答遅れが問題となる加
速運転状態の時には吸気行程中に噴射して燃料供
給の応答性を高めることが出来る。

（実施例）以下、本発明を立型４気筒燃料噴射式エンジン
に適用した場合の実施例について図面に基いて説
明する。

この実施例における燃料噴射時期制御システム
は、第２図に示すようにエンジンＥの各気筒１₁
〜１₄の吸気通路２に各々燃料を噴射する４個の
インジエクタ３₁〜３₄と、これらインジエクタ３
_１〜３₄へ駆動信号を出力するコントロールユニツ
ト４と、コントロールユニツト４へ各種検出信号
を出力する下記の各種センサ類とで基本的に構成
される。

スロツトル開度センサ５はスロツトルバルブ６
に連結されスロツトルバルブ６の開度を検出して
スロツトル開度信号THを出力する。

マニホールド負圧センサ７はスロツトルバルブ
６の下流側で吸気マニホールド８の上流部に設け
られ吸気マニホールド８の負圧を検出してマニホ
ールド負圧信号Ｖを出力する。

クランク角センサ９はクワンク軸１０に連係さ
せて設けられ、第４図ａに示すようなクランク角
信号Ｃを出力する。

気筒識別センサ１１はデイストリビユータ１２
に連係させて設けられ、第４図ｂに示すように１
番気筒１₁の吸気TDC（吸気上死点）とその
ATDC90℃（上死点後90℃）間をハイレベルで
覆うような気筒識別信号Ｋを出力する。

上記コントロールユニツト４は、第３図に示す
ように、入出力ポート１３と中央演算装置
（CPU）１４とリード・オンリ・メモリ（ROM）
１５とランダム・アクセス・メモリ（RAM）１
６とフリーランニグカウンタ１７とからなるコン
ピユータと、マニホールド負圧センサ７とスロツ
トル開度センサ５とからの出力信号Ｖ・THを受
ける第１入力回路１８と、第１入力回路１８から
マニホールド負圧信号Ｖ及びスロツトル開度信号
THを受けて各々をＡ／Ｄ変換して入出力ポート
１３へ出力するＡ／Ｄ変換器１９と、クランク角
センサ９と気筒識別センサ１１からの出力信号
Ｃ・Ｋを受けて各々を波形整形し、入出力ポート
１３へ出力する第２入力回路２０と、第２入力回
路２０で波形整形されたクランク角信号Ｃを受け
てクランク角信号Ｃの立ち上り・立ち下りを検出
し各々に対応した割込み信号ＩをCPU１４へ出
力する立ち上り・立ち下り検出回路２２と、コン
ピユータから各インジエクタ３₁〜３₄への燃料噴
射信号を受けてその信号に対応するタイミングと
時間幅の燃料噴射パルスｆを出力するタイマ２１
_１〜２１₄と、各タイマ２１₁〜２１₄から燃料噴射
パルスｆを受けて増幅し各インジエクタ３₁〜３₄
へ出力する各駆動回路２３₁〜２３₄とから構成さ
れる。

ここで、この燃料噴射時間制御システムにおけ
る基本思想について説明しておくものとする。

先ず、定常運転状態の時には排気行程の途中
（排気ABDC90°：排気下死点後90°）で燃料噴射
することにより噴射から吸入までの時間を多少長
くして吸気通路２内における燃料の気化・霧化を
促進する一方、加速時やフユーエルカツトからの
復帰直後などの過渡運転状態の時には原則として
吸気行程開始初期（吸気TDC）に燃料噴射する
ことにより燃料供給の応答性を高めようとするも
のである。

そして、排気ABDC90°噴射から吸気TDC噴射
へ切換時或いは吸気TDC噴射から排気BTDC90°
噴射へ切換時には燃料の重複噴射（気筒１行程サ
イクル２回噴射）や噴射の抜けを防止するために
吸気行程の終了した気筒１₁〜１₄から順に切換後
の新噴射タイミングを適用するか、フユーエルカ
ツトから復帰直後には重複噴射ということは有り
得ないので即座に切換後の新タイミングを適用す
る。

上記燃料噴射タイミングはエンジンＥの運転状
態を示す各種検出データに基いて、第６図のフロ
ーチヤートに示されたメインルーチンによつて判
断され、各インジエクタ３₁〜３₄からの燃料噴射
は上記メインルーチンで求められた要求燃料噴射
タイミングに基いてメインルーチン実行中に第７
図のフローチヤートに示された割込み処理ルーチ
ンにて実行される。

但し、上記割込み処理は、クランク角信号の立
ち上り時と立ち下り時に上記立ち上り、・立ち下
り検出回路２２からCPU１４へ出力される割込
み信号Ｉに基いて実行される。

上記コンピユータのROM１５に上記メインル
ーチンのプログラム、割込み処理ルーチンのプロ
グラム、その他必要な諸定数などが予入力され記
憶されている。

次に、第６図のフローチヤートにより、燃料噴
射時期を判断するメインルーチン（ステツプS1
〜S16）について説明する。

先ず、開始信号により入出力ポート１３及び
RAM１６にメモリされている必要なデータが初
期化されると、S1ではスロツトル開度信号THが
読み込まれ、S2ではこのスロツトル開度信号TH
と前回のスロツトル開度THとが比較され、この
比較結果に基いてS3では加速状態から否かが判
定され、加速状態のときにはS4からS8へ或いは
S4からS6、S7を経由してS8へ移行し、加速状態
でないときにはS5を経由してS8へ移行する。S4
では加速フラグFACCが１か０かが判定され、
FACC＝０の時即ち加速開始時にはS6へ移行し、
S6において加速フラグFACC＝１とセツトされ、
S7において吸気トツプ噴射カンウンタCINJに吸
気トツプ噴射回数NTDCがセツトされる。

即ち、スロツトル開度により加速判定する場合
一瞬の間だけ加速と判定され、吸気はその加速判
定に遅れて吸入されることが多いこと、また、通
常の加速では略所定回数の噴射後には吸気量が殆
ど増加しなくなることに鑑みて、上記略所定回数
だけ吸気トツプ噴射を実行させる為に、上記吸気
トツプ噴射カウンタCINJが設けられ、上記吸気
トツプ噴射回数NTDCは、例えば20回に設定さ
れる。但し、20以下又は20回以上の値に設定する
ことも可能である。

S4において加速フラグFACC＝１である時即ち
前回から加速中である時にはS8へ移行する。

S5は加速状態でない場合であり、S5では加速
フラグFACCがリセツトされる。

S8〜S11はフユーエルカツト条件を判定するた
め、S8ではマニホールド負圧信号Ｖが読込まれ、
S9ではマニホールド負圧がフユーエルカツト判
定バキユームFCVACより大きいか否かが判定さ
れ、大きいときにはS10へまた大きくないときに
はS13へ移行する。S10ではエンジン回転数がフ
ユーエルカツト判定回転数FCRPMより大きいか
否かが判定され、大きい時にはS11へまた大きく
ない時にはS13へ移行する。

S11ではスロツトル開度信号THよりスロツト
ルバルブ５が全閉か否かが判定され、全閉の時に
はS12へまた全閉でない時にはS13へ移行する。

S12はフユーエルカツトの全条件が見たされた
場合であり、S12ではフユーエルカツトフラグ
FFC＝１とセツトされる。

S13はフユーエルカツトに該当しない場合であ
り、S13ではフユーエルカツトフラグFFCが１か
０かが判定され、FFC＝１即ち前回はフユーエ
ルカツトであつて今回フユーエルカツトでない状
態へ復帰した時にはS14においてフユーエルカツ
トフラグFFCがリセツトされ、S15において吸気
トツプ噴射カウンタCINJに吸気トツプ噴射回数
NTDCがセツトされる。

即ち、フユーエルカツト解除後、前記同様の所
定の噴射回数だけ吸気トツプ噴射を実行させる為
である。

このフユーエルカツトからの復帰時には即座に
吸気トツプ噴射へ移行させるためにS16において
各インジエクタ３₁〜３₄に対応する噴射タイミン
グフラグFIN₁〜FIN₄が全てFIN＝１とセツトさ
れる。

S13においてフユーエルカツトフラグFFC＝０
の時にはそのまま復帰する。

以上のメインルーチンにおいて燃料噴射タイミ
ングが排気ABDC90°にまた吸気トツプ噴射カウ
ンタCINJを介して吸気TDCに設定される。

次に、クランク角信号Ｃの立ち上り時又は立ち
下り時に割込み処理でなされる各インジエクタ３
_１〜３₄の燃料噴射の順序の判定と実際に噴射する
かしないかの判定と燃料噴射について第７図のフ
ローチヤートに基いて説明する。

先ず、立ち上り・立ち下り検出回路２２からの
割込み信号Ｉにより割込み処理が開始されると、
S21ではフリーランニングカウンタ１７からその
時刻が読込まれ、S22では前回の割込み時刻と今
回の割込み時刻とから割込み周期を求めエンジン
回転数が演算され、S23ではクランク各信号Ｃの
レベルが読込まれ、S24ではクランク角信号Ｃの
レベルが「Ｈ」か「Ｌ」かが判定され、クランク
角信号Ｃのレベルが「Ｈ」の時つまり吸気TDC
の時にはS25へまた「Ｌ」の時つまりATDC90°の
時にはS51へ移行する。

S25は吸気TDCの場合であり、S25では気筒識
別信号Ｋが読込まれ、S26において気筒識別信号
Ｋが「Ｈ」か「Ｌ」かが判定され、それが「Ｈ」
の時には１番気筒１₁の吸気TDCに該当するもの
と判定されてS27へ移行し、「Ｌ」の時にはS28へ
移行する。

S27ではインジエクタカウンタＮ＝１と設定さ
れ、S28ではインジエクタカウンタＮに１だけ加
算される。

このように、S25〜S28によつて点火順序を示
すインジエクタカウンタＮの値が１〜４のうちの
どれに該当するか判定されることになる。

尚、このインジエクタカウンタＮは第５図のイ
ンジエクタ３₁〜３₄の添字に対応するものであ
り、このインジエクタカウンタＮの値が決まると
それに対応する気筒番号も定まり、その気筒１₁
〜１₄の吸気TDCに該当することが判る（第５図
参照）。

S29では吸気トツプ噴射カウンタCINJが０か
否かが判定され、CINJ＝０の時つまり吸気トツ
プ噴射に該当しない時にはS30へ移行し、S30に
おいてインジエクタカウンタＮが１〜４のどれに
該当するか判定され、Ｎの値に応じてS31〜S34
の何れかへ移行し、S31〜S34の各々では各噴射
タイミングフラグFINがリセツトされ、通常の排
気ABDC90°で噴射するように設定される。

上記S30〜S34において、例えばＮ＝２の時に
S32において噴射タイミングフラグFIN₁をリセツ
トするのは、Ｎ＝２の時は３番気筒１₃の吸気
TDCに対応し、この時点において１番気筒１₁の
吸気工程が終了しているという点に鑑みたもので
ある。

S29において吸気トツプ噴射カウンタCINJ＝
０でない時つまり吸気トツプ噴射と設定されてい
る時にはS35へ移行し、S35において吸気トツプ
噴射カウンタCINJがカウントダウンされるが、
これは吸気トツプ噴射の回数をカウントしていく
為である。次に、S36ではインジエクタカウンタ
Ｎが１〜４のどれに該当するか判定され、Ｎの値
に応じて得S37〜S40の何れかへ移行し、S37〜
S40の各々では各噴射タイミングフラグFINが１
にセツトされ、吸気トツプTDCで噴射するよう
に設定される。

このS36からの移行時においても、インジエク
タカウンタＮと噴射タイミングカウンタFIN₁〜
FIN₄との対応関係は前記と同様で、その時点で
吸気工程が終了した気筒１₁〜１₄から順に吸気ト
ツプ噴射へ切換えられることになる。

上記S24においてクランク角信号Ｃのレベルが
「Ｌ」の時にはS51移行し、また上記S31〜S34の
各々及び上記S37〜S40の各々からはS71へ移行す
る。

S51〜S59は通常の噴射タイミングつまり排気
ABDC90°で実際に噴射するか否かを判断し実行
するルーチンであり、またS71〜S79は吸気TDC
で実際に噴射するか否かを判断し実行するルーチ
ンである。

S51ではインジエクタカウンタＮの値が判定さ
れ、その時点におけるＮの値に応じてS52〜S55
の何れかへ移行し、S52〜S55の各々においては
各噴射タイミングフラグFINが１か０かが判定さ
れる。

上記S51からの移行時は、例えばＮ＝２の時に
S53において噴射タイミングフラグFIN₃について
判定するのは、第５図からも判るように、Ｎ＝２
の時には３番気筒１₃の吸気ATDC90°に該当し、
この時に４番気筒１₄（インジエクタ３₃に対応）
が排気ABDC90°の燃料噴射タイミングで合致し
ているためである。

S52〜S55の各々においては各噴射タイミング
フラグFINが１か０かが判定されFIN＝０のとき
にのみ各々S56〜S59へ移行してS56〜S59の各々
において対応するインジエクタ３₁〜３₄（INJ₁〜
INJ₄）から燃料が噴射される。

即ち、S51〜S59は排気ABDC90°のタイミング
で噴射する場合なのでFIN＝０を条件として噴射
されるのである。

従つて、S52〜S55の各々においてFIN＝１と
判定された時には噴射せずにメインルーチンへ復
帰することになる。

次に、S71以降は吸気TDCのタイミングで噴射
する場合で、S71ではインジエクタカウンタＮの
値が判定され、Ｎの値に応じてS72〜S75の何れ
かへ移行し、S72〜S75の各々においては各噴射
タイミングフラグFINが１か０かが判定される。

上記S71からS72〜S75への移行時に、例えばＮ
＝２の時にS73において噴射タイミングフラグ
FIN₂について判定するのは、現在の割込み時点
が吸気TDCに該当しているためＮ＝２の時には
第５図からも判るようにこのインジエクタ３₂に
対応する３番気筒１₃が吸気TDCに該当し、FIN₂
＝１を条件としてインジエクタ３₂から直ちに噴
射してもよいからである。

S72〜S75の各々において判定の結果FIN＝１
の時にのみS76〜S79の各々において対応するイ
ンジエクタ３₁〜３₄（INJ₁〜INJ₄）から燃料が噴
射される。これに対して、S72〜S75の各々にお
いてFIN＝０と判定された時には噴射せずにメイ
ンルーチンへ復帰することになる。

第５図は定常運転状態において排気ABDC90°
のタイミングにて燃料噴射し、その状態から加速
状態の過渡運転状態へ移行し、再び定常運転状態
へ移行した場合における各気筒１₁〜１₄の吸入・
圧縮・爆発・排気の行程と燃料噴射タイミング
（図中矢印にて図示）とを示した動作タイムチヤ
ートである。

上記第５図との関係で上記割込み処理ルーチン
について補足説明する。

第５図の符号Ｃ１の時点で加速状態へ移行した
とすると、次の割込み時にはＮ＝１の吸気TDC
となるが、この時吸気トツプ噴射カウンタCINJ
が０でないので、S29からS35、S36、S37を経て
S71へ移行し、S71からS72へ移行するが、噴射タ
イミングFIN₁はそれ以前の定常運転状態の時に
S32においてFIN₁＝０と設定されているので、
S72からS76へ移行せずS76においてインジエクタ
３₁（INJ₁）から噴射されることなく復帰するこ
とになる。従つて、符号のＣ１の時点における噴
射時期変更判定後の最初の吸気行程の吸気TDC
では噴射されず、２回目の吸気TDCの時点では
S38において既にFIN₁＝１と設定された後なので
S72からS76へ移行して噴射されることになる。

このことは他のインジエクタ３₂〜３₄について
も同様である。

次に、吸気TDC噴射から排気ABDC90°噴射へ
の切換え時についても同様であり、符号Ｃ２の時
点における噴射時期変更判定後の１回目の吸気行
程が終了するまでは元の噴射タイミングにて噴射
されるようになつている。

上記定常運転状態のときの噴射タイミングとし
ては、排気ABDC90°以外に、圧縮行程や爆発行
程に噴射してもよいことは勿論である。

上記第６図及び第７図のフローチヤートにおい
ては、燃料噴射量の設定については説明していな
いが、燃料噴射量はエンジン回転数とスロツトル
開度又は図示外の吸入エアセンサで検出される吸
入空気量に基いてROM１５に予め入力されてい
る所定の演算式やマツプなどを用いてCPU１４
にて求められ、燃料噴射信号としてタイマ２１₁
〜２１₄へ出力される。

ここで、特許請求の範囲に記載した各手段と、
上記実施例中の構成との対応関係について説明す
ると、燃料噴射時期制御手段に相当するものは、
種々の回路やポートやコンピユータ等を含むコン
トロールユニツト４と、クランク各センサ９と、
気筒識別センサ１１とであり、充填量検出手段に
相当するものは、スロツトル開度センサ５であ
り、判別手段に相当するものは、コントロールユ
ニツト４と、その燃料噴射時期制御の制御プログ
ラムにおけるステツプS3〜S6及び加速フラグ
FACCであり、燃料噴射時期設定手段に相当する
ものは、コントロールユニツト４と、その燃料噴
射時期制御の制御プログラム及びその制御プログ
ラムにおける吸気トツプ噴射カウンタCINJとイ
ンジエクタカウンタＮと噴射タイミングフラグ
FINである。

以上のようにして、噴射時期切換えに伴なう重
複噴射や噴射ミス（省略）を防ぐことが出来る。

上記実施例の燃料噴射時期制御装置によれば、
定常運転状態のときには、排気BTDC90°のタイ
ミングで噴射することにより燃料の気化・霧化を
促進でき、過渡運転状態のときには吸気TDCの
タイミングで噴射して噴射燃料を吸気の流れにの
せて吸入させることにより吸気通路の壁面への付
着を僅少にして燃料供給の応答性を高めることが
出来る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は
本発明の機能ブロツク図、第２図は燃料噴射時期
制御システムの全体構成図、第３図はコントロー
ルユニツトの基本の構成図、第４図ａ，ｂは各々
クランク角信号と気筒識別信号の波形図、第５図
は各気筒の行程と燃料噴射時期と要求噴射タイミ
ングとの関係を示す動作タイムチヤート、第６図
は燃料噴射タイミングを判断するメインルーチン
のフローチヤート、第７図は割込み処理ルーチン
のフローチヤートである。３₁〜３₄……インジエクタ、４……コントロー
ルユニツト、５……スロツトル開度センサ、７…
…マニホールド負圧センサ、９……クランク角セ
ンサ、１１……気筒識別センサ。

Claims

【特許請求の範囲】１多気筒エンジンの各吸気通路に配設されかつ
吸気通路のうちの燃焼室から所定距離隔てた位置
に配設された燃料噴射弁と、上記燃料噴射弁から
燃料を噴射する燃料噴射時期を制御する燃料噴射
時期制御手段とを備えた燃料噴射時期制御装置に
おいて、上記燃料噴射弁よりも上流側の吸気通路に配設
され燃焼室に吸入される空気の充填量に関連する
値を検出する充填量検出手段と、上記充填量検出手段の出力を受け燃焼用空気の
充填量の変化率に基いて定常運転状態と加速運転
状態とを判別する判別手段と、上記判別手段の出力に基いて定常運転状態のと
きには燃料噴射時期を吸気行程以外の時期に設定
するとともに加速運転状態のときには燃料噴射時
期を吸気行程に設定する燃料噴射時期設定手段と
を備えたことを特徴とする燃料噴射時期制御装
置。