JPH0196446A - 内燃機関の燃料噴射量制御装置 - 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】 技術分野 本発明は、内燃機関の燃料噴射量を制御するための方式
に関する。

背景技術 内燃機関の燃料噴射量は、たとえば吸入空気流量に基づ
いて決定される。吸入空気流量の検出は、たとえばスロ
ットル弁の上流側に設けられるへ一ンの傾斜角や、内燃
機関の回転数と吸気圧、あるいはスロットル弁開度と吸
気圧などに基づいて検出される。しかしながら、燃料噴
射弁の製造上のばらつき、またはスロットル弁開度、吸
気圧の各検出器の公差等から適性空燃比を得るための、
燃料噴射量の演算を正確に行うことかできない。このた
め、たとえば内燃機関の排気経路に酸素濃度検出器を設
けておき、空燃比がリッチであるときには、排ガス中の
酸素濃度は低く、これに対してリーンであるときには酸
素濃度は高いことを利用して、排ガス中の酸素濃度に基
づいて、前述のように吸入空気流量に対応して求められ
た燃料噴射量に補正が加えられる。

しかしながら、酸素濃度検出器は空燃比がリッチ側から
リーン側に遷移する場きと、リーン側からリッチ側に遷
移する揚重とでは、その応答特性が異なり、このため酸
素濃度検出器の出力信号と、予め定めた所定値とを比較
して同一の定数によって空燃比制御を行うと、空燃比中
心すなわち空燃比の平均値が最適値（たとえば１４．５
±０．１）からずれてしまう。

したがって典型的な先行技術では、たとえば第６図（１
）で示されるような、酸素濃度検出器からの出力が得ら
れた場合、空燃比の補正係数は第６図（２）で示される
ようにリッチ側からリーン側に遷移した場合と、リーン
側からリッチ側に遷移した場合とでは、その変化率を異
ならせることによってこれに対処している。すなわちリ
ッチ側からリーン側に遷移した場合には、補正係数は５
％／　ｓ　ｅ　ｃで変化し、リーン側からリッチ側に遷
移した場合には、補正係数は３％／　ｓ　ｅ　ｃで変化
するという具合である。

また他の先行技術では、リッチ側であるかり一ン側であ
るかを判断するのに要する時間を異ならせることで対処
している。すなわち第７図（１）で示されるような酸素
濃度検出器からの出力信号に対して、第７図（２）で示
されるように、たとえばリッチ側からリーン側に遷移し
たときには比較的短時間、たとえば２０ｍ５ｅｃで判断
し、リーン側からリッチ側に変化したときには比較的長
時間、たとえば６０　ｍ　ｓ　ｅ　ｃで判断するという
具合である。

発明が解決すべき問題点 上述のような先行技術では、酸素濃度検出器の応答遅れ
の補正は一定値によって行われているが、実際には、こ
の酸素濃度検出器の応答遅れの度きいは、該酸素濃度検
出器に接触する排ガスの量や温度などによって異なる。

したがって内燃機関の全負荷領域にわたって、空燃比を
最適に保つことができなかった。

本発明の目的は、内燃機関の全負荷領域にわたって最適
な空燃比を保つことができるようにした内燃機関の燃料
噴射量制御方式を提供することである。

問題点を解決するための手段 本発明は、内燃機関の排ガス中の特定成分を検出する検
出手段を用いて、内燃機関に供給される混合気の空燃比
が一定となるように燃料噴射量を制御する方式において
、 前記燃料噴射量は、 前記空燃比に対応して予め定められる演算量毎に増大ま
たは減少される第１演算係数と、空燃比および内燃機関
の負荷状態に基づいて定められる第２演算係数とから算
出されるようにしたことを特徴とする内燃機関の燃料噴
射量制御方式である。

作　　用 本発明に従えば、検出手段によって内燃機関の排ガス中
の特定成分、たとえば酸素濃度が検出され、その検出結
果に基づいて内燃機関に供給される混合気の空燃比が一
定となるように燃料噴射量が制御される。前記燃料噴射
量は、空燃比に対応して予め定められる演算量毎に増大
または減少される第１演算係数と、空燃比および内燃機
関の負荷状態に基づいて定められる第２演算係数とに基
づいて算出される。

したがって燃料噴射弁のばらつき等は第１演算係数によ
って補正され、また負荷の違いによる検出手段の応答遅
れの違いは第２演算係数によって補正され、こうして内
燃機関の全負荷領域にわたって最適な空燃比を保つこと
ができる。

実施例 第１（２Ｉは、本発明の一実施例のブロック図である。

内燃機関１３には複数の燃焼室Ｅ１〜Ｅｍが形成され、
これらの燃焼室Ｅ１〜Ｅｍには吸気管１５から燃焼用空
気が供給される。吸気管１５にはスロットル弁１６が介
在される。スロットル弁１６を介する燃焼用空気は、サ
ージタンク１４から各燃焼室Ｅ１〜Ｅｍ毎に個別に設け
られた吸気管路Ａ１〜Ａｍに導かれる。各吸気管路Ａ１
〜Ａｍには、それぞれ燃料噴射弁Ｂ１〜Ｂｍが設けられ
、各燃焼室Ｅ１〜Ｅｍにおける１回毎の爆発行程におい
て、後述する処理装置３１によって定められた燃料旦を
噴射する。各燃焼室Ｅ１〜Ｅｍには、それぞれ吸気弁Ｃ
１〜Ｃｍと排気弁Ｄ１〜Ｄｍとが設けられる。内燃機関
１３は、たとえば点火プラグ０１〜Ｇｍを有する４サイ
クル火・花点火内燃機関である。

サージタンク１４には、吸気圧を検出するための圧力検
出器１９が設けられる。吸気管１５には、吸気温度を検
出する温度検出素子２７が設けられる。内燃機関１３に
はクランク角を検出するためのクランク角検出器２８が
設けられ、またスロットル弁１６の開度を検出するため
に弁開度検出器３０が設けられる。排気管２０の途中に
は、排ガス中の特定成分である酸素の濃度を検出するた
めの酸素濃度検出器２１が設けられ、排ガスは三元触媒
２２で浄化されて、外部に排出される。

マイクロコンピュータなどによって実現される処理装置
３１は、入力インタフェイス３２と、入力されるアナロ
グ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変
換器３３と、処理回路３４と、出力インタフェイス３５
と、メモリ３６とを含む。メモリ３６は、リードオンリ
メモリおよびランダムアクセスメモリを含む。本発明の
実施例では、検出器１９，２１，２８．３０などからの
出力に応答して、燃料噴射弁Ｂ１〜Ｂｍから噴射される
１行程毎の燃料噴射量を制御する。

自動車メーカでは、クランク角検出器２８によって検出
される内燃機関１３の単位時間当りの回転数Ｎと、圧力
検出器１つによって検出されるサージタンク１４内の圧
力、すなわち吸気圧Ｐｍとに対応した吸入空気流ｉＱを
計測しておき、その計測結果はメモリ３６にグラフまた
はテーブルとしてストアされる。

したがって実際の内燃機関１３の運転時には、処理回路
３４はクランク角検出器２８によって検出される内燃機
関の回転数Ｎと、圧力検出器１つによって検出される吸
気圧Ｐｍとに対応した吸入空気流量Ｑをメモリ３６から
読出し、またこの吸入空気流ｊｌＱに対応した基本燃料
噴射量ＴＰをメモリ３６から読出す。

こうして読出された基本燃料噴射Ｍ、ＴＰに、後述する
ように、酸素濃度検出器２１によって検出される酸素濃
度、すなわち空燃比に対応してメモリ３６にストアされ
ている第１演算係数である補正係数Ｆ１が乗算され、さ
らにたとえばクランク角検出器２８によって検出される
内燃機関１３の回転数Ｎ、すなわち内燃機関１３の負荷
状態と、前記空燃比とに基づいてメモリ３６にストアさ
れている第２演算係数である補正係数Ｆ２とが乗算され
、こうして求められた乗算結果に燃料噴射弁Ｂ１〜Ｂｍ
の応答遅れのための補償値ＴＶが加算されて、実際の燃
料噴射量ＴＡＵが求められる。

すなわち実際の燃料噴射ＪｉＴＡＵは、ＴＡＵ＝ＴＰ　
−Ｆ　１・Ｆ　２　＋ＴＶ　　・・・（１）で表わされ
る。こうして求められた燃料噴射量ＴＡＵに対応して、
出力インタフェース３５を介して燃料噴射弁Ｂ１〜Ｂｍ
が駆動される。

吸入空気流量Ｑは、本実施例では内燃機関１３の回転数
Ｎと吸気圧Ｐｍとによって求められたけれども、本発明
の他の実施例として、本件出願人が先に提案したスロッ
トル弁開度と、このスロットル弁１６の前後の差圧とか
ら求めるようにしてもよい。また内燃機関１３の負荷状
態は、前述の内燃機関１３の回転数Ｎからではなく、吸
入空気流ｉＱなどから求めるようにしてもよい。

吸入空気流ｊｔＱは、圧力検出器１つの公差などによっ
て、検出された吸入空気流量Ｑと、実際に燃焼室Ｅ１〜
Ｅｍに流入する空気流量との間にはずれが生じており、
また燃料噴射弁Ｂ１〜Ｂｍには製造上のばらつきがあり
、これらを補正するために酸素濃度検出器２１を用いて
空燃比を検出し、吸入空気流量Ｑに対応して基本燃料噴
射量ＴＰに補正が行われる。しかしながら酸素濃度検出
器２１にも背景技術の項で述べたように製造上のばらつ
きや応答遅れがあり、本発明はこの問題点を解決する。

たとえば第２図（１）で示されるように、空燃比がリー
ンの状態で、時刻ｔ１において後述するような基本燃料
噴射量ＴＰを補正すべき条件が整ったときには、補正係
数Ｆ１は第２図（２）で示されるように４％上昇される
。その後、リッチ状態になるまで１００ｍ５ｅｃ毎に０
．４％ずつ上昇され、時刻ｔ２においてリッチ状態とな
ると、この時刻ｔ２において補正係数Ｆ１は４％減少さ
れ、その後リーン状態となるまで１００ｍｓｅｃ毎に０
．４％ずつ減少される。以降、同様にリッチ側からリー
ン側、あるいはリーン側からリッチ側に遷移するたび毎
に、補正係数Ｆ１が４％変化され、その後、１００ｍ５
ｅｃ毎に０．４％ずつ変化される。この第２図（２）に
おいて、参照符Ｆ３で示される仮想線は、前述した空燃
比中心近傍である。こうして補正係数Ｆ１によって前述
の燃料噴射弁８１〜Ｂｍのばらつき等を補正することが
できる。

また、補正係数Ｆ２は第３図で示されるように、内燃機
関１３の回転数Ｎ、すなわち負荷の状態に応じて変化さ
れ、たとえば負荷が重くなると補正量が大きくされ、燃
料噴射１ＴＡＵは増加される。

このように負荷の状態に応じて補正係数Ｆ２を変化する
ことによって、酸素濃度検出器２１の負荷による応答遅
れを補正することができる。

この補正係数Ｆ２はメモリ３６に第４図に示されるよう
にマツプとしてストアされ、この補正係数Ｆ２は後述す
るように学習によって更新される。

たとえば回転数Ｎが１５００ｒｐｍ以下であるときには
、第４図において■のデータが書換えられ、また回転数
Ｎが１５００ｒｐｍより大きく２５００ｒｐｍ以下であ
るときには、第４図において■で示されるデータが書換
えられる。同様に２５００ｒｐｍより太きく３５００ｒ
ｐｍ以下であるときには■のデータが書換えられ、３５
　Ｑ　Ｑ　ｒ　ｐ　ｒｎより大きいときには■のデータ
が書換えられる。

このように、補正係数Ｆ２をメモリ３６にストアしてお
き、この補正係数Ｆ２を学習によって書換えることによ
って、酸素濃度検出器２１の製造上のばらつきにも対応
することができる。

第５図は、動作を説明するためのフローチャートである
。ステップｎ１で、酸素濃度検出器２１によって検出さ
れた酸素濃度がら空燃比が演算される。ステップｎ２で
は、たとえばイグニションキースイッチが導通された直
後や、内燃機関１３の負荷が急激に軽くなったときなど
では、空燃比の変動が激しく、補正を行う意味がないた
め、このような場合であるかどうか、すなわち基本燃料
噴射量ＴＰの補正を行うための条件が整ったかとうかが
判断され、そうでないときにはステップｎ３に移り、補
正係数Ｆ２が１．０にセットされ、ステップｎ４で計時
を行うカウンタＣを０にリセットし、さらにステップｎ
５で補正係数Ｆ１を１０にセットして、すなわち補正が
行われずにステップｎ６に移る。

ステップｎ６では前述したようにして吸入空気流ｉＱが
求められ、メモリ３６からこの吸入空気流量Ｑに対応し
た基本燃料噴射量ＴＰが読出される。ステップｎ７では
この基本燃料噴射量ＴＰと、補正係数Ｆｌ、Ｆ２と、補
償時間ＴＶとから前述の第１式に基づいて、実際の燃料
噴射量ＴＡＵが演−一され、ステップｎ８で燃料噴射弁
８１〜Ｂｍが駆動されて、最適な燃料量が噴射される。

ステップｎ２において基本燃料噴射量ＴＰを補正ずべき
条件が整ったときにはステップｎｉｌに移り、空燃比が
リッチであるかどうかが判断され、そうでないときには
ステップｎ１２で補正係数Ｆ２が１．０にセットされ、
ステップｎ１４に移る。

ステップｎｉｌで空燃比がリッチであるときにはステッ
プｎ１３に移り、内燃機関１３の回転数Ｎに対応した補
正係数Ｆ２がメモリ３６から読出され、ステップｎ１４
に移る。

ステップｎ１４では、酸素濃度検出器２１の検出結果が
反転したかどうか、すなわち空燃比がリッチ側からリー
ン側、あるいはリーン側からリッチ側に遷移したかどう
かが判断され、そうでないときにはステップｎ１５に移
り、カウント値Ｃが１００になったかどうか、すなわち
前回、補正（糸数Ｆ１を変更してから１００　ｒｎ　ｓ
　ｅ　ｃが経過したかどうかが判断される。なお、この
カウント値Ｃは、図示しない１ｍｓ毎に発生するルーチ
ンでインクリメントされるカウンタである。

このステップｎ１５において、補正係数Ｆ１を変更して
から１００ｍ５ｅｃが経過しているときにはステップｒ
１１６に移り、空燃比がリッチであるかどうかが判断さ
れ、そうであるときにはステップｎ１７で補正係数Ｆ１
が０．４％だけ減算されステップｎ１８に移る。ステッ
プｎ１６において、空燃比がリッチでないとき、すなわ
ちリーンであるときにはステップｎ１９に移り、補正係
数Ｆ１が０，４％増加されステップｒ１１８に移る。

ステップｒｒ　１８ではカウント値Ｃが０にリセットさ
れて、前述のステップｎ６〜ｒｒ　８に移る。ステップ
ｎ１５において補正係数Ｆ１を変更してから１００ｍ５
ｅｃが経過していないときには、直接ステップｎ　６〜
ｎ８に移る。このようにステップｎ１５〜ステツプｎ１
８を繰返すことによって、１００ｍ５ｅｃ毎に補正係数
Ｆ１が０．４％変化される。

ステップｎ１４において、酸素濃度検出器２１の出力が
反転したとき、すなわちリッチ側からリーン側へ、ある
いはリーン側からリッチ側へ遷移したときにはステップ
ｎ２１に移り、空燃比がリッチであるかどうかが判断さ
れる。ステップｎ２１において、空燃比がリッチである
ときにはステップｒ１２２に移り、補正係数Ｆ１が４％
減算されステップｎ２３に移る。またステップｎ２１に
おいて、空燃比がリッチでないとき、すなわちり一ンで
あるときには、ステップｎ２４で補正係数Ｆ１が４％加
算されてステップｎ２３に移る。このようにステップｎ
１４で酸素濃度検出器２１の出力が反転したときには、
ステップｎ２２．ｎ２４で補正係数Ｆ１が４％変化され
る。

ステップｎ２３では、補正係数Ｆ１の平均値Ｆ３、すな
わち空燃比中心に補正係数Ｆ１が加算されて、この補正
係数Ｆ３が更新されステップｎ２５に移る。ステップｎ
２５ではカウント値Ｃが０にリセットされる。ステップ
ｎ２６では平均値Ｆ３が１．０２以上であるかどうかが
判断され、そうであるときにはステップｎ２７に移り、
前述の第４図で示されるメモリ３６において、回転数Ｎ
に対応するマツプ値が０．１％増加されステップｎ６〜
ｎ８に移る。ステップｎ２６において、平均値Ｆ３が１
．０２未満であるときにはステップｎ２８に移り、０．
９８以下であるかどうかが判断され、そうであるときに
はステップｎ　２９て゛回転数Ｎに対応する第４図のマ
ツプ値を０．１％減少しステップｎ２０に移る。ステッ
プｎ２８において、平均値Ｆ３が０．９８より大きいと
き、ずなわちこの平均値Ｆ３が０．９８より大きく１゜
０２より小さいときには、直接ステップｎ６〜ｎ８に移
る。このようにステップｎ２６〜ステツプｎ２９を行う
ことによって、平均値Ｆ３、すなわち空燃比中心のずれ
に対応して、回転数Ｎに対応する第４図のマツプ値が０
．１％変化され、こうして補正係数Ｆ２を学習によって
書換えることができる。以降ステップ０６〜ｎ８では、
前述と同様にして実際の燃料噴射量ＴＡＵが求められ、
燃料噴射弁８１〜Ｂｍが駆動される。

このように本発明に従う燃料噴射量の制御方式では、燃
料噴射弁Ｂ１〜Ｂｍのばらつき等は補正係数Ｆ１によっ
て補正され、また酸素濃度検出器２１の負荷による応答
遅れの違いや製造上のばらつきは補正係数Ｆ２によって
補正される。したがってこれらの補正係数Ｆｌ、Ｆ２か
ら第１式に基づいて基本燃料噴射量ＴＰを補正して実際
の燃料噴射量ＴＡＵを求めるようにしたので、空燃比を
内燃機関１３の全負荷領域にわたって最適な値に保つこ
とかできる。

効　　果 以上のように本発明によれば、燃料噴射量は、空燃比に
対応して予め定められる演算量毎に増大または減少され
る第１演算係数と、空燃比および内燃機関の負荷状態に
基づいて定められる第２演算係数とに基づいて算出する
ようにしたので、燃料噴射弁の製造上のばらつきや、ス
ロットル弁開度あるいは吸気圧の各検出器の公差等は第
１演算係数によって補正され、また検出手段の負荷によ
る応答遅れの違いや製造上のばらつき等は第２演算係数
によって補正される。たがって内燃機関の全負荷領域に
わたって最適な空燃比を保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は空燃
比の変化に対応した補正係数Ｆ１の変ｆヒを説明するた
めの波形図、第３図は内燃機関１３の回転数Ｎと補正係
数Ｆ２との関係を示すグラフ、第４図はメモリ３６にス
トアされる内燃機関１３の回転数Ｎに対応した補正係数
Ｆ２のストア内容を示す図、第５図は動作を説明するた
めのフローチャート、第６図は先行技術の動作を説明す
るための空燃比の変化に対する補正係数の変化を示す図
、第７図は他の先行技術の動作を表明するための空燃比
の変化に対するリッチまたはり−ンの判定結果を示す図
である。 １３・・・内燃機関、１４・・・サージタンク、１５・
・・吸気管、１６・・・スロットル弁、１９・・・圧力
検出器、２０・・・排気管、２１・・・酸素濃度検出器
、２８・・・クランク角検出器、３０・・・弁開度検出
器、３１・・・処理装置、３６・・・メモリ、８１〜Ｂ
ｍ・・・燃料噴射弁、Ｅ１〜Ｅｍ・・・燃焼室、０１〜
Ｇｍ・・・点火プラグ代理人　　弁理士　画数　圭一部 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の排ガス中の特定成分を検出する検出手段を用
   いて、内燃機関に供給される混合気の空燃比が一定とな
   るように燃料噴射量を制御する方式において、 前記燃料噴射量は、 前記空燃比に対応して予め定められる演算量毎に増大ま
   たは減少される第１演算係数と、空燃比および内燃機関
   の負荷状態に基づいて定められる第２演算係数とから算
   出されるようにしたことを特徴とする内燃機関の燃料噴
   射量制御方式。