JPH0759910B2

JPH0759910B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JPH0759910B2
Application number: JP61219705A
Authority: JP
Inventors: 伸孝高橋
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1986-09-19
Filing date: 1986-09-19
Publication date: 1995-06-28
Anticipated expiration: 2010-06-28
Also published as: JPS6375325A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は内燃機関に最適な空然比となる燃料を噴射供給
する燃料噴射制御装置に関する。

＜従来の技術とその問題点＞従来の内燃機関の燃料噴射制御装置としては、エアフロ
ーメータを用いて、吸入空気量を計測し、これに応じて
機関の吸気系に燃料を噴射供給するものがよく知られて
いる。

しかしながら、このような従来の燃料噴射制御装置にあ
っては、過渡時、特に加速時などにおいて、吸入空気量
計測から噴射終了までの時間の間に、吸入空気量が変化
してしまい、シリンダ内に吸入される混合気の空燃比が
リーン化してしまうことがあるという問題点があった。

また、特開昭59−103965号，特開昭59−226254号，特開
昭59−18867号，特開昭59−221433号等に示されている
ように、吸気弁が閉じた直後の管内圧力を検出し、これ
によりシリンダ内に吸入された空気量を演算し、これに
基づいて燃料噴射量を制御するものがある。

しかしながら、このものにあっては、シリンダ内に吸入
された空気量に基づいて燃料噴射量を演算するものの、
それを次の燃料噴射に反映させるという構成をとってい
るため、管内圧力によりシリンダ内に吸入された空気量
を正確に検出できたとしても、その反映は１テンポずれ
たものになってしまい、この場合も過度時には正確なシ
リンダへの吸入空気量が計測できているというメリット
が充分に生かされないという問題点があった。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもの
であって、過度時においてもシリンダ内に吸入される空
気量に対応した量の燃料を応答よく噴射供給することの
できる燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

＜問題点を解決するための手段＞このため、本発明は、第１図に示すように、機関の運転
状態を表わすパラメータを検出する運転状態検出手段ａ
と、検出されたパラメータに応じて燃料噴射量を演算す
る燃料噴射量演算手段ｂと、この演算結果に基づき機関
に燃料を噴射供給する第１の燃料噴射手段ｃと、吸気行
程終了付近でシリンダ内に吸入された空気量を検出する
シリンダ吸入空気量検出手段ｄと、検出された空気量か
ら燃料噴射量の不足分を演算する補正噴射量演算手段ｅ
と、この演算結果に基づきシリンダ内に直接燃料を噴射
供給する第２の燃料噴射手段ｆとを設けて、燃料噴射制
御装置を構成したものである。

＜作用＞すなわち、手段ａ〜ｃにより従来と同様に燃料噴射を行
う一方、手段ｄにより吸気行程終了付近でシリンダ内に
吸入された空気量を検出し、手段ｅによりシリンダ内に
吸入された空気量に対応する燃料噴射量からすでに燃料
噴射した分を減算して不足分を求め、不足分がある場
合、それを補正噴射量として、手段ｆによりシリンダ内
に直接噴射供給することにより、各気筒に対して常に最
適な空燃比の混合気を供給するものである。

尚、吸気行程終了付近にてシリンダ内に吸入された空気
量を検出し、直接噴射により圧縮行程中に通常分及び補
正分を含めた全噴射量を噴射するという考え方もでき、
これでも気筒内の空燃比を最適値に保つことは可能であ
るが、圧縮行程中（実際にはTDCよりかなり前）に燃料
噴射を終了しなけなければならないため、時間的に困難
であり、また噴射できたとしても、充分な霧化が望め
ず、良い燃焼を行わせることはできない。この点、本発
明では、圧縮行程中にシリンダ内へ直接噴射するのは補
正分だけであるため、量は少なく、上記のような問題は
ほとんど生じない。

＜実施例＞以下に本発明の一実施例を第２図〜第６図に基づいて説
明する。

第２図は燃料噴射制御装置のシステム構成を示してい
る。

１はエアフローメータであり、吸気ダクトに設けられて
吸入空気流量Ｑを計測し対応する電圧信号を出力する。
２はクランク角センサであり、クランク軸が基準角度
（例えば４気筒の場合180℃）回転する毎に基準パルス
信号を出力し、また単位角度（例えば１゜）回転する毎
に単位パルス信号を出力する。これらのパルス信号から
機関回転数Ｎを算出可能である。したがって、エアフロ
ーメータ１及びクランク角センサ２は機関の運転状態を
表わす所定のパラメータ（この例では吸入空気流量Ｑ及
び機関回転数Ｎ）を検出する運転状態検出手段に相当す
る。

３は管内圧力センサであり、各気筒毎に設けられる。こ
れは、例えば第３図に示すように座金状に形成した圧電
素子PZによって構成され、シリンダヘッドCH上に点火プ
ラグIPの座金として取付けられていて管内圧力に応じた
電荷を発生する。４はアンプであり、管内圧力センサ３
の出力から管内圧力に応じた信号を出力する。これは、
例えば第４図に示すように、抵抗R₁〜R₈,コンデンサC,
ダイオードD₁〜D₃及びオペアンプOP₁,OP₂によって構成
される公知の電荷−電圧発生器からなるチャージアンプ
である。５は吸気センサであり、吸気マニホールド内の
吸気温を計測して対応する電圧信号を出力する。代わり
に冷却水温を検出する水温センサを用いてもよい。ここ
で、管内圧力センサ3,アンプ４及び吸気温センサ５は吸
気行程終了付近でシリンダ内に吸入された空気量を検出
するシリンダ吸入空気量検出手段の構成要素として設け
てある。

６はマイクロコンピュータ・ユニットであり、I/Oポー
ト61,CPU62,ROM63,RAM64,A/D変換器65等よりなり、後述
する第５図及び第６図にフローチャートとして示す制御
プログラムに従って、前述の各種センサの信号を必要に
応じA/D変換して読込み、所定の演算処理を行う。この
マイクロコンピュータ・ユニット６が燃料噴射演算手段
及び補正噴射量演算手段を構成する。

７は第１の燃料噴射手段としての主燃料噴射装置であ
り、マイクロコンピュータ・ユニット６の指令に基づ
き、運転状態に応じて算出された量の燃料を機関吸気系
に噴射供給する。これは、吸気マニホールドの集合部に
１つ設けてもよいし、吸気マニホールドの分岐部又は吸
気ポートに各気筒毎に設けてもよい。

８は第２の燃料噴射手段としてのシリンダ内直接燃料噴
射装置であり、各気筒毎に設けられていて、マイクロコ
ンピュータ・ユニット６の指令に基づき、シリンダ内に
吸入された空気量に基づいて算出される燃料噴射量の不
足分をシリンダ内に直接噴射供給する。

次に第５図及び第６図のプログラムに従ってマイクロコ
ンピュータ・ユニット６による演算処理について説明す
る。

第５図のプログラムのステップ１（図にはS1と記してあ
る。以下同様）ではエアフローメータ１からの信号に基
づいて吸入空気流量Ｑを検出し、またステップ２ではク
ランク角センサ２からの信号に基づいて機関回転数Ｎを
算出する。

次にステップ３では吸入空気流量Ｑと機関回転数Ｎとか
ら基本燃料噴射量Tp＝Ｋ・Q/N（Ｋは定数）を演算す
る。そして、ステップ４では各種補正係数COEFなどによ
り補正して、燃料噴射量Ti＝Tp・COEFを演算する。この
部分が燃料噴射量演算手段に相当する。

次にステップ５では機関回転に同期した所定のタイミン
グで（各気筒毎に燃料噴射を行う場合は吸気行程終了前
に噴射終了するようなタイミングで）燃料噴射量Tiに相
当するパルス巾をもつ駆動パルス信号を主燃料噴射装置
７に出力し、通常の燃料噴射を行わせる。

第６図のプログラムは各気筒の吸気行程終了時（吸気弁
が閉じた直後）にクランク角センサ２からの信号に基づ
いて起動される。

先ずステップ11では筒内圧力センサ３からアンプ４を介
して出力される信号をA/D変換して読込んで吸気行程終
了時の筒内圧力（すなわち実際にシリンダ内に吸入され
た空気の圧力）Paを検出し、ステップ12では吸気温セン
サ５からの信号をA/D変換して読込んで吸気温Taを検出
する。

次にステップ13ではこの筒内圧力Paと吸気温Taとよりシ
リンダ内に吸入された空気量（質量）Acを演算する。こ
の方法としては、例えば予め実験的に求めたものを表
（マップ）の形でROM63に記憶させておき、それより検
索すればよい。この部分が筒内圧力センサ3,アンプ４及
び吸気温センサ５と共にシリンダ吸入空気量検出手段に
相当する。

次にステップ14ではステップ13で求めたシリンダ吸入空
気量Acと主燃料噴射装置７で噴射した燃料噴射量Tiとを
比較し、その比が最適値より大きい場合、すなわち燃料
噴射量Tiに対しシリンダ吸入空気量Acが大きい場合に、
次のステップ15へ進む。それ以外の場合はこのプログラ
ムを終了する。

ステップ15ではシリンダ吸入空気量Acに所定の係数Ｃを
乗じて算出される適正燃料噴射量Ｃ・Acからすでに噴射
した燃料噴射量Tiを減算して、不足分の補正噴射量ΔTi
を演算する。この部分が補正噴射量演算手段に相当す
る。

そして、ステップ16ではこの補正噴射量ΔTiに相当する
パルス巾をもつ駆動パルス信号を対応する気筒のシリン
ダ内直接燃料噴射装置８に出力し、吸入行程終了後の圧
縮行程中にシリンダ内に直接燃料噴射を行わせる。この
ようにして、常に適切な空燃比を確保する。

尚、この実施例では、主燃料噴射装置７による燃料噴射
量が多過ぎた場合の対策はとられていないが、このため
には、例えば主燃料噴射装置７で噴射する量を少な目に
しておいて、その少な目にした分も含めてシリンダ内直
接燃料噴射装置８による補正噴射量の増減を行うように
すればよい。この場合、シリンダ内直接燃料噴射装置８
により定常的に燃料噴射が行われることになるから、こ
れを利用して、点火プラグ付近に可燃混合気の領域を形
成し、希薄燃焼を行うようにしてもよい。

また、主燃料噴射装置７についても、シリンダ内に直接
燃料を噴射供給するものとしてもよく、この場合は主燃
料噴射装置７をシリンダ内直接燃料噴射装置８に兼ねさ
せてコスト低減を図ることもできる。つまり、主噴射に
ついては吸気行程中に行い、補正噴射については吸気弁
閉後に演算してすぐに行うことにより、直接噴射のみで
も、良好な霧化した燃料を供給でき、吸気弁閉後にすべ
てを噴射するよりも良い結果を得られる。

また、機関の運転状態を検出するためのエアフローメー
タ１については、これを用いず、筒内圧力センサ３及び
吸気温センサ５で代用できる。つまり、基本燃料噴射量
に関しては、前回の燃料を噴射した気筒の情報をもとに
演算してもよいのである。

また、シリンダ内に吸入された空気量を検出するため、
筒内圧力センサ３を用いているが、吸気マニホールド内
の負圧を検出する負圧センサを用い、吸気弁が閉じる直
前の吸気管負圧と吸気温（又は冷却水温）とからシリン
ダ吸入空気量を求めるようにしてもよい。

＜発明の効果＞以上説明したように本発明によれば、常にシリンダ内に
吸入された空気量に対し最適で、かつ充分に霧化した混
合気を供給できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第２図は
本発明の一実施例を示す燃料噴射制御装置のシステム構
成図、第３図は筒内圧力センサの具体例を示す図、第４
図はアンプの具体列を示す図、第５図及び第６図は制御
プログラムを示すフローチャートである。１……エアフローメータ、２……クランク角センサ、３
……筒内圧力センサ、４……アンプ、５……吸気温セン
サ、６……マイクロコンピュータ・ユニット、７……主
燃料噴射装置、８……シリンダ内直接燃料噴射装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関の運転状態を表わす所定のパラメータ
を検出する運転状態検出手段と、検出されたパラメータ
に応じて燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段と、
この演算結果に基づき機関に燃料を噴射供給する第１の
燃料噴射手段と、吸気行程終了付近でシリンダ内に吸入
された空気量を検出するシリンダ吸入空気量検出手段
と、検出された空気量から燃料噴射量の不足分を演算す
る補正噴射量演算手段と、この演算結果に基づきシリン
ダ内に直接燃料を噴射供給する第２の燃料噴射手段とを
備えてなる内燃機関の燃料噴射制御装置。