JPH05180035A - 内燃機関の燃料制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】燃料カット後の燃料復帰時の制御信号との値に
差ができ、燃料復帰時点では空燃比が薄くなってしま
う。この後、制御信号が空燃比を濃くする方向に補正を
行い所定の空燃比へと制御するが、所定の空燃比となる
までの間、空燃比が薄くなってしまうという問題を解決
する。 【構成】運転状態を検出する手段と内燃機関へ供給する
燃料量を算出する手段と排気ガス成分に応じて空燃比が
リーン（薄い）またはリッチ（濃い）状態にあることを
検出する手段と、燃料量を補正する値を算出する手段と
この手段を停止する手段と所定の運転状態の時の補正値
ｋの値を記憶する手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関へ供給する燃
料量を調節する燃料制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の装置は、特公昭58−40009 号に記
載のように燃料カット後の燃料供給再開時に燃料供給開
始点から排気ガスセンサに排気ガスが到達するまでの遅
れ時間に着目し、遅れ時間の間空燃比が薄くなることを
防ぐ手段について述べられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、設定
空燃比に制御する信号（制御信号）を燃料カット後の燃
料復帰時に燃料供給開始点から排気ガスセンサに排気ガ
スが到達するまでの遅れ時間の間、空燃比が薄くなるこ
とを防ぐことについて着目し対策を行っているが、内燃
機関が何らかの原因（例えば耐久劣化など）により空燃
比が薄くなった場合、定常状態における制御信号（補正
値ｋ）の値は空燃比を濃くする方向に補正しているた
め、燃料カット後の燃料復帰時の制御信号との値に差が
できてしまうので、燃料復帰時点では空燃比が薄くなっ
てしまう。この後、制御信号が空燃比を濃くする方向に
補正を行い所定の空燃比へと制御するが、所定の空燃比
となるまでの間、空燃比が薄くなってしまうという問題
がある。

【０００４】本発明の目的は、以上述べた問題点を解決
し、適切な補正が行えることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、所定の空燃比に制御するための信号（補正値ｋ）を
固定（更新を停止）する間の補正値ｋの値を、運転状態
が所定の状態にある時の補正値ｋを記憶する手段を設け
（記憶した値をａとする）、前記手段により記憶した値
ａとすることとしたものである。

【０００６】

【作用】本発明によれば、所定の空燃比に制御するため
の信号（補正値ｋ）を固定（更新を停止）する間の補正
値ｋの値を、運転状態が所定の状態にある時の補正値ｋ
を記憶する手段を設け（記憶した値をａとする）、前記
手段により記憶した値ａとすることとしたことにより、
何らかの原因（例えば耐久劣化など）により空燃比が薄
くなり、それを空燃比制御信号である補正値ｋにより所
定の空燃比に制御している状態においても、燃料カット
後などに行われる補正値ｋが固定から通常の制御状態へ
移行した際に起こる空燃比が薄くなる現象を防止するこ
とができ、空燃比が薄いことによる不快な車体振動など
を運転者へ与えないなどの効果がある。

【０００７】

【実施例】図１にエンジン制御システムの構成を示す。

【０００８】エンジンへ吸入される空気（以下、吸入空
気量と表記）は、エアクリーナ１８を通り、絞り弁１６
にて吸入空気量を制限され、インジェクタ８から噴射・
供給される燃料と混合し、ピストン２０が下降する吸気
行程時に下がった吸気バルブ１９とシリンダヘッドとの
隙間を通ってシリンダ内へ吸入される。

【０００９】吸入された空気／燃料は、圧縮行程におい
てピストン２０の上昇により圧縮され、点火プラグ１５
により点火され爆発（燃焼）し、ピストン２０を押し下
げる（膨張行程）。

【００１０】燃焼後のシリンダ内の排気ガスは、排気行
程時に下がった排気バルブ２１とシリンダヘッドとの隙
間を通り、排気管へ導かれ、触媒２２によって排気ガス
中の有害成分が除去されたのち大気へ排出される。

【００１１】これは、周知の４サイクルエンジンであ
る。

【００１２】２はエアフローメータであり、エンジンに
吸入される空気量（以下、吸入空気量と記す）を計量す
るのもである。図に示したものは吸入空気が大きな通路
（メイン通路）と小さな通路（バイパス通路）に分かれ
て流れるバイパスエア方式と呼ばれるもので、バイパス
通路側を流れる空気量に応じた信号がエアフローメータ
２からコントロールユニット１へ送られ、この信号を基
に吸入空気量全体を求める。

【００１３】５は絞り弁開度センサであり、吸入空気量
を調整する絞り弁１６の開度に応じた信号を出力する。
この信号からアイドル（絞り弁１６が全閉）状態である
かを判定したり、所定時間内の信号の変化量を求めて加
速または減速状態であるかを判定したりする。

【００１４】３は水温センサであり、エンジンの冷却水
温に応じた信号を出力する。

【００１５】この信号からエンジンが暖気〜暖気後〜高
水温のどの状態にあるかを判定し、これを基に供給する
燃料量や点火時期などを適切に補正する。

【００１６】４はクランク角センサであり、エンジンの
クランク角が所定の位置を示した時に信号を出力する。
コントロールユニット１ではこの信号を基準に点火コイ
ル１３への通電をＯＮ／ＯＦＦして点火タイミングを制
御したり、エンジン回転数を求めたりする。

【００１７】６はＯ₂ センサであり、排気ガス中の酸素
濃度が高い（多い）場合は低い電圧（ＬＯＷ信号）を、
低い（少ない）場合は高い電圧（ＨＩ信号）を出力す
る。

【００１８】ＬＯＷ信号の時は空燃比Ａ／Ｆが薄い状態
であるため供給する燃料量を増加し、ＨＩ信号の時は空
燃比Ａ／Ｆが濃い状態なので燃料量を減らすよう調整す
ることで空燃比Ａ／Ｆを常に理論空燃比の近傍に制御
し、排気ガス中の有害成分を抑える。

【００１９】この他にもスタータＳＷ２３，エアコンＳ
Ｗ２４，Ｎ／Ｌ ＳＷ（ギヤのニュートラル／非ニュー
トラルの検出やクラッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を検出）２
５，パワステＳＷ２６，電気負荷ＳＷ（ヘッドライトや
ラジエータファンのＯＮ／ＯＦＦ）２７，車速センサ２
８，バッテリ７などがコントロールユニット１に接続さ
れている。

【００２０】１のコントロールユニットでは、以上説明
したセンサ、ＳＷ等から出力される信号を基に演算し、
インジェクタ８からの燃料噴射（供給）量や点火コイル
１３への通電タイミング ＯＮ／ＯＦＦ（点火時期、通
電時間）、絞り弁１６をバイパスする通路の面積を調整
して吸入空気量を制御したりすることでエンジンを快適
にコントロールしている。

【００２１】タンク１１の燃料は、ポンプ１０によって
加圧され、インジェクタ８及びプレッシャーレギュレー
タ９に送られる。プレッシャーレギュレータ９ではタン
ク１１へ戻る燃料量を調整し、燃料に加わっている圧力
（以下、燃圧と記す）が所定値となるよう調整（調圧）
する。これによりインジェクタ８はいつも一定の燃圧状
態となっている。

【００２２】また、インジェクタ８はコントロールユニ
ット１からの（駆動）信号によって開弁（ＯＮ）／閉弁
（ＯＦＦ）するが、インジェクタから噴射・供給される
燃料量は前記のように燃圧が一定であるため開弁時間に
比例する。このため、コントロールユニット１では供給
される燃料量が最適になる様にインジェクタ８の開弁時
間を制御している。

【００２３】点火コイル１３は１次側コイルと２次側コ
イルの２つのコイルと１次側コイルへの通電をＯＮ／Ｏ
ＦＦするためのパワースイッチを内蔵する構成となって
いる。１次側コイルはパワースイッチを介してコントロ
ールユニット１につながっている。２次側コイルはディ
ストリビュータ１４を経由してエンジンの点火プラグ１
５に接続されている。

【００２４】また、２次側コイルは１次側コイルよりコ
イルも巻数が多い構造となっているため、パワースイッ
チによって１次側コイルへの通電がＯＮ→ＯＦＦすると
２次側コイルに高電圧が発生し、接続されている点火プ
ラグ１５に火花が飛ぶことにより、シリンダ内の空気／
燃料が着火（燃焼）する。

【００２５】点火時期は各センサの信号を基に最適な値
（クランク角度位置）をコントロールユニット１で演算
・決定する。

【００２６】コントロールユニット１では、クランク角
センサ４からの信号を基にクランク角度位置をを求め、
前記の最適なクランク角度位置で点火コイル１３への通
電をＯＮ／ＯＦＦし、点火時期／通電時間を制御する。

【００２７】アイドル・スピード・コントロール・バル
ブ（以下、ＩＳＣバルブと表記）１２は、吸入空気量を
制限する絞り弁１６をバイパスする通路の開口面積をコ
ントロールユニット１の信号に応じて変化させることで
吸入空気量を制御している。

【００２８】例えば、アイドル（絞り弁１６全閉）時、
回転上昇時は吸入空気量を減じ、回転下降時は増加する
ようにＩＳＣバルブ１２を制御することでアイドル回転
変動を抑えたり、急減速時に吸入空気量が増加するよう
ＩＳＣバルブ１２を制御することで吸入空気量が急に変
化（減少）することによって起こる減速ショックを抑え
る働きをする。

【００２９】図２はコントロールユニットの構成を示す
ものである。

【００３０】エンジン制御に使用されているセンサの出
力信号はアナログ信号とデジタル信号の２種類がある。

【００３１】各センサからの出力信号はまず入力回路に
入る。入力回路ではセンサ信号に乗ってきたノイズを除
去したり、デジタル信号の波形整形を行っている。

【００３２】これによりセンサ信号に乗ったノイズなど
がマイコンに影響を与えないようにする。

【００３３】マイクロコンピュータ（以下、マイコンと
表記）ではＲＯＭに納められている演算手順（以下、プ
ログラムと表記）に従い、ＣＰＵがセンサ出力に応じた
各アクチュエータの制御量を計算し、前記制御量を出力
回路へ送っている。

【００３４】入力回路を経由したセンサ信号は、デジタ
ル信号であれば直接、アナログ信号であればアナログを
デジタルへ変換する回路（以下、Ａ／Ｄと表記）を経由
してＩ／Ｏと呼ばれる回路（以下、Ｉ／Ｏと表記）へ送
られる。

【００３５】以後、マイコン内ではデジタル信号を使っ
て計算を行う。

【００３６】また、Ｉ／Ｏはマイコンと外部回路との信
号のやり取り（入力・出力）を受け持つ。

【００３７】この他にＣＰＵで計算した結果を一時的に
記憶しておくＲＡＭと呼ばれる回路、出力回路ではマイ
コンからの信号をアクチュエータを駆動できる信号（駆
動信号）へ変換を行い、各アクチュエータへ信号を送
る。

【００３８】コントロールユニットにはマイコンの正常
に動作していることをチェックする機能とマイコンが故
障した際マイコンによる制御を中止し、ハードウエアに
よってアクチュエータを制御する機能（バックアップ）
を持っている。

【００３９】マイコンのチェック機能およびバックアッ
プ機能について説明する。

【００４０】マイコンは、一定周期ごとにパルス信号を
診断回路へ出力する。診断回路ではこのパルス信号が決
められた周期ごとにマイコンから送られているかをチェ
ックし、パルス信号が不規則な周期で送られてくるとマ
イコン故障と判定する。

【００４１】マイコン故障と判定した場合、診断回路は
出力回路へ送られるアクチュエータへの制御信号をマイ
コンの出力からバックアップ回路の出力へ切り替える。

【００４２】バックアップ回路では入力回路を経由した
センサ信号に応じてアクチュエータへの制御信号を決定
する（マイコン制御ほど精密な制御は行っていない）。

【００４３】これによりマイコン故障の際考えられる車
両暴走の危険や走行不能状態に陥ることなく走行を続け
ることができる。

【００４４】図３はコントロールユニット（図２参照）
内のＲＯＭに納められている演算手順を示したものであ
る。

【００４５】コントロールユニット内のマイコンでは通
常、以下の処理を行っている。

【００４６】イグニッション（ＩＧＮ）ＳＷがＯＮする
と各センサ出力信号の読み込みを始める。センサ出力信
号は必要に応じて加工されたのち計算に使われる。

【００４７】例えば、図４はエアフローセンサ出力と吸
入空気量の関係を示したもので、この図に示すデータは
前記ＲＯＭの中に納められていてエアフローセンサ出力
を読み込んだ際、センサ出力は図４に示す関係で吸入空
気量に相当する値に変換されたのち、各計算に使われ
る。

【００４８】インジェクタを開弁させる時間、ＥＧＩパ
ルス幅は前記の吸入空気量と後で述べるエンジン回転数
から求めた基本パルス幅に補正係数を乗じて決定する。

【００４９】補正係数は図５に示すように水温やエンジ
ン回転数などのパラメータに対して最適な値（補正係
数）が前記のＲＯＭに納められていてエンジン状態に応
じて使われる。

【００５０】点火時期は図６に示すようなエンジン回転
数とエンジンの負荷状態を示す前記の基本パルス幅と最
適な点火時期の関係を示すデータ郡（マップ）が前記の
ＲＯＭに納められていてエンジン状態に応じた値が読み
出される。

【００５１】点火コイルへの通電時間もバッテリ電圧と
通電時間との関係がＲＯＭに納められていて適時使用さ
れる。

【００５２】以上得られた点火時期、通電時間に前記Ｅ
ＧＩパルス同様、補正係数を乗じて最終値を決定する。

【００５３】ＩＳＣバルブ１２も同様にＲＯＭに制御量
を示すデータが納められていて例えば、前記の絞り弁１
６が全閉の時は、エンジン回転数の変化量に応じて、そ
れ以外では絞り弁開度や吸入空気量に応じて求まる値に
補正係数を乗じて最終値を決定する。ＩＳＣバルブ１２
は一定時間ごとに制御量（駆動信号）を更新する。

【００５４】以上述べた処理（演算）は一定の周期ごと
に繰り返し行われるが、この他にクランク角センサのＨ
ｉ信号（ＲＥＦ信号）が入力されるたびに演算される割
込み処理がある。

【００５５】割込み処理では、インジェクタへ開弁信号
（ＥＧＩパルス）を出力したり、点火コイルへのＯＮ
（通電開始）タイミングやＯＦＦ（点火時期）タイミン
グを出力回路へ指示したりする。

【００５６】また、ＲＥＦ信号の周期を計測してエンジ
ン回転数を求めたりする。

【００５７】図７を使って本発明の詳細を説明する。

【００５８】図７は加速を２回行った時のタイムチャー
トを示す。ここで内燃機関は、何らかの原因により空燃
比が薄くなっている状態であると仮定する。このため空
燃比を所定値（理論空燃比）に制御するための補正値ｋ
が空燃比を濃くする方向（１００％より大きい）に補正
している。

【００５９】チャート（１）は、燃料カット時の補正値
ｋの値を固定値（運転状態に係わらず一定）とした場合
である。最初の加速（Ａ）では問題なくエンジン回転数
が安定して上昇しているのに対し、燃料カット後の加速
（Ｂ）では加速直前の空燃比が薄いため、加速中のエン
ジン回転数が不安定であり、また上昇も遅くなってい
る。これは、燃料カット時の補正値ｋの値が小さい（燃
料カット時は補正値ｋは固定値〜最初の加速（Ａ）直前
の補正値ｋに比べ、燃料カット時の補正値ｋの値が小さ
い）ため、燃料カット後の燃料復帰時に補正値ｋが空燃
比を薄くする方向に補正している状態となっている。こ
のため補正値ｋが空燃比を所定値に戻そうと徐々に空燃
比を濃くする方向に変化しているが、加速（Ｂ）直前に
おいてはまだ空燃比が薄い状態であったために起こって
いる。

【００６０】これに対しチャート（Ｂ）は、燃料カット
時の補正値ｋの値を運転状態が所定の状態にある時の補
正値ｋの値を記憶していた値としているため、燃料カッ
ト後の燃料復帰時においても空燃比が薄くなっておら
ず、前記チャート（Ａ）の加速（Ｂ）における不具合
（加速不良）現象は見られず、安定してエンジン回転数
が上昇することができ、運転者に不要な不快感を与える
ことなく運転を続けさせることができる。

【００６１】ここで燃料カット時の補正値ｋは、運転状
態に変化のない状態（定常状態）の時の補正値ｋを記憶
して使用してもよく、また加速直前の値を記憶して使っ
てもよい。

【００６２】以上の実施例は、加速後の燃料カット時に
補正値ｋの更新を停止する場合ついて説明したが、高負
荷状態やアイドル時において補正値ｋ更新を停止する場
合についても同様の効果が期待できる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように所定の空燃比に制御
する信号、補正値ｋが固定された状態から更新可能な状
態へと移行する際、定常状態における空燃比が薄くなっ
ている内燃機関の運転においても空燃比が薄くなること
はなく、空燃比が薄いことによる不快な車体振動などを
運転者へ与えないなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のシステム構成図である。

【図２】システム構成部品であるコントロールユニット
の内部構成図である。

【図３】前記コントロールユニットへ入力される信号波
形図である。

【図４】同じく信号波形図である。

【図５】前記コントロールユニット内部で行われる制御
内容を示すフローチャートである。

【図６】図５の制御内容のなかで使用される入力・出力
パラメータの関係を示す図である。

【図７】同じく入力・出力パラメータの関係を示す図で
ある。

【符号の説明】

１…コントロールユニット、６…Ｏ₂ センサ、８…イン
ジェクタ、１６…絞り弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沼田 明人 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地 ３ 日立オートモティブエンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 永井 康仁 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の運転状態を検出する第１の手段
   と、 前記第１の手段により検出した値を基に前記内燃機関へ
   供給する燃料量を算出する第２の手段と排気ガス成分に
   応じて空燃比がリーン（薄い）またはリッチ（濃い）状
   態にあることを検出する第３の手段と、 前記第３の手段からの信号を元に前記第２の手段により
   決定した燃料量を補正する値（補正値ｋ）を算出する第
   ４の手段と前記第４の手段を停止する第５の手段と前記
   第１の手段により検出された運転状態が所定の運転状態
   の時の前記補正値ｋの値を記憶する（記憶した値：ａ）
   第６の手段と前記第１〜６の手段により決定した燃料量
   を前記機関へ供給する第７の手段とを有する内燃機関の
   空燃比制御装置において、 前記第５の手段により前記第４の手段が停止している間
   は、前記補正値ｋの値を前記第６の手段により記憶した
   値ａとすることを特徴とする内燃機関の燃料制御装置。