JPH0518282A

JPH0518282A - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JPH0518282A
Application number: JP17125591A
Authority: JP
Inventors: Keiji Kaida; 啓司海田; Yukihiro Tsukasaki; 之弘塚崎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1991-07-11
Filing date: 1991-07-11
Publication date: 1993-01-26

Abstract

(57)【要約】【目的】混合燃料を使用機関におけるインジェクタの
詰まりによる誤学習を防止し、燃料噴射時間マップを学
習値に応じて変更して動的噴射量の低下を防止すること
ができる内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目
的とする。【構成】２種類の混合燃料を使用し、学習値を用いて
空燃比のフィードバック制御を行う内燃機関の空燃比制
御装置において、現在の運転条件に応じた学習値を演算
し、その学習値が所定範囲内以外の異常値となる回数が
基準値を越えた場合、この学習値に対応する基準噴射時
間TPBASEの補正値である基本噴射時間TPBSEADJi を、学
習値の異常回数が所定回数を越える毎に演算し、その度
に基本噴射時間TPBSEADJi を他の補正係数で補正して異
常時補正量を演算し、ある運転条件における基本噴射時
間を、この異常時補正量を加算することにより補正する
ように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は混合燃料を使用する内燃
機関の空燃比制御装置に関し、特に、アルコールとガソ
リンの混合燃料を使用する内燃機関におけるインジェク
タの耐久性を向上させた空燃比制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車用内燃機関は、燃料として
ガソリンを使用する火花式機関と、軽油を使用する圧縮
着火式機関に大別されるが、近年、火花式機関において
純粋なガソリンの代価燃料として、ガソリンに別の燃
料、例えばアルコールを混入した混合燃料を使用するこ
とが試みられている。

【０００３】このように、アルコールをガソリンに混合
した燃料を使用できる機関では、アルコールをどのよう
な割合でガソリンに混合しても機関が稼働できるよう
に、機関への燃料経路にアルコール濃度センサを設けて
燃料中のアルコール濃度を検出し、アルコール濃度に応
じて燃料噴射量や点火時期を制御するシステムが既に提
案されている（例えば、特開昭56-66424号公報や特開昭
56-98540号公報) 。そして、このようなアルコールがど
のような割合でガソリンに混合されても走行できる車両
は、フレキシブルフューエルビークル（ＦＦＶ）と呼ば
れている。

【０００４】ところで、アルコールとガソリンの混合燃
料を使用する機関でも、Ｏ₂センサを用いた空燃比のフ
ィードバック制御が行われており、空燃比のフィードバ
ック時の学習補正による空燃比の制御としては、次のよ
うな提案がある。（１）学習値の平均値と基準値とを比較してＯ₂セン
サの異常を判定するもの（実開平２−56837 号公報) 。（２）現在と過去の学習補正計数を比較してＯ₂セン
サの異常を判定するもの（特開平２−86937 号公報) 。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
アルコールとガソリンの混合燃料を使用する内燃機関の
空燃比制御装置では、インジェクタの詰まりによる燃料
の流量低下に対しては考慮がなく、インジェクタに詰ま
りが発生した場合は、機関のストールが発生する等のド
ライバビリティが悪化するという問題があった。即ち、
アルコールは、ガソリンに比べてインジェクタ内部のバ
ルブシート部に粘着性のあるデポジットが付着し易く、
また、アルコールでは、デポジットを溶かして洗い流す
ことが困難なため、デポジットによってインジェクタの
ＯＮ信号から実際の燃料噴射開始までの時間が長くな
り、動的噴射量が大きく低下する。この問題に対して、
従来のＯ₂センサフィードバック制御システムにおける
Ａ／Ｆの学習機能を用いても、補正限界を越える流量特
性低下が発生してしまうのである。

【０００６】そこで、本発明は、前記従来の混合燃料を
使用する機関におけるインジェクタの詰まりによる誤学
習を防止し、燃料噴射時間マップを学習値に応じて変更
することで動的噴射量の低下を防止することができる内
燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の内燃機関の空燃比制御装置の構成が図１に示され
る。図１に示すように、内燃機関の空燃比制御装置は、
２種類の混合燃料を使用し、学習値を用いて空燃比のフ
ィードバック制御を行う内燃機関の空燃比制御装置であ
って、運転条件を検出する運転条件検出手段と、検出さ
れた現在の運転条件に応じた学習値を演算する学習値演
算手段と、演算された学習値が所定範囲内以外の異常値
となる回数を計数する学習値異常回数計数手段と、ある
運転条件における学習値が異常となる回数が基準値を越
えた場合、この学習値に対応する基準噴射時間の補正値
である基本噴射時間を、前記学習値の異常回数が所定回
数を越える毎に演算する基本噴射時間演算手段と、基本
噴射時間が演算される度にこれを他の補正係数で補正し
て異常時補正量を演算する異常時補正量演算手段と、あ
る運転条件における基本噴射時間を、前記異常時補正量
を加算することにより補正する異常時基本噴射時間補正
手段とから構成される。

【０００８】

【作用】本発明の内燃機関の空燃比制御装置によれば、
インジェクタに目詰まりが発生した場合、空燃比フィー
ドバック制御の学習値が基準範囲内を越える回数が計数
され、その回数が基準値を越える毎にその学習値に対応
するTPBASEの補正値であるTPBSEADJi が演算され、TPBS
EADJi が演算される度にこれを他の補正係数で補正した
異常時補正量が演算され、その運転条件における基本噴
射時間が、異常時補正量を加算することにより補正され
るので、基本噴射時間がインジェクタの目詰まりに応じ
て長くなり、インジェクタの耐久性が向上すると共に、
機関が正常に運転される。

【０００９】

【実施例】以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細
に説明する。図２には本発明の内燃機関の空燃比制御装
置の一実施例を備えた電子制御燃料噴射式内燃機関が概
略的に示されている。この図において、機関（エンジ
ン）10は例えば４気筒であり、ガソリン及びアルコール
の混合燃料を用いることができるように配管及び点火系
統が調整されている。

【００１０】シリンダブロック11に形成されたシリンダ
ボア12にはピストン13が往復動自在に収容されており、
このピストン13とシリンダヘッド14の間に燃焼室15が形
成されている。シリンダヘッド14に設けられた吸気ポー
ト16および排気ポート17は、それぞれ吸気弁18および排
気弁19により開閉される。エンジン10の吸気通路21内に
は、アクセルペダルに連動するスロットルバルブ23が設
けられており、吸気通路21の最も上流側にはエアクリー
ナ24が配置され、その下流側にはエアフローメータ25と
スロットルバルブ23がこの順に設けられている。スロッ
トルバルブ23の下流側には、吸入空気量の検出手段とし
て吸気管内圧を検出する圧力センサ30があり、吸気通路
21の最も下流側には各気筒毎に燃料噴射を行う燃料噴射
弁26が取り付けられ、各気筒の吸気ポート16内に燃料を
噴射するようになっている。圧力センサ30には例えば圧
力に比例する歪により伝播位相遅れを生じる表面弾性波
を用いたＳＡＷ式センサ等が使用され、圧力信号がこの
位相遅れ時間に反比例する発振周波数によって取り出さ
れる。

【００１１】各燃料噴射弁26へは、燃料タンク27の中の
ガソリンとアルコールとの混合燃料がポンプ28により燃
料パイプ20を通して送られる。燃料パイプ20の途中には
燃料噴射弁26に送られる燃料中のアルコール濃度を検出
するアルコール濃度センサ29が設けられている。また、
ポンプ28の下流側の燃料パイプ20は２分岐され、一方は
燃料噴射弁26に接続され、他方は燃料パイプ20内の混合
燃料の圧力を調整するプレッシャレギュレータ９に接続
されている。

【００１２】プレッシャレギュレータ９は後述する制御
回路41が出力するパルス信号または電圧信号により、例
えば、電磁ダイヤフラム弁を制御することにより混合燃
料の圧力を可変できるものである。このプレッシャレギ
ュレータ９には吸気管圧力を利用した制御方式のものも
使用することができる。そして、プレッシャレギュレー
タ９における圧力調整で余った燃料は、リターンパイプ
８を通って燃料タンク27に戻されるようになっている。

【００１３】一方、エンジン10の排気通路31内には、排
気ガス中の酸素濃度を検出する空燃比センサ32が取り付
けられている。ディストリビュータ33はシリンダブロッ
ク11に固定され、また、ディストリビュータ33にはエン
ジン回転数を検出する回転数センサ34が設けられてい
る。この回転数センサ34は、ディストリビュータ33の軸
が例えば180 ゜CA毎に基準位置検出用パルス信号を発生
するクランク角センサと30゜CA毎に基準位置検出用パル
ス信号を発生するクランク角センサとから構成される。

【００１４】制御回路41は、例えばマイクロコンピュー
タを用いて構成され、アナログ入力回路, 入出力インタ
フェース, Ａ／Ｄ変換器等を備えた入力ポート42、プレ
ッシャレギュレータ９への圧力制御信号と燃料噴射弁26
への噴射信号とを出力する出力ポート43、ＲＡＭやＲＯ
Ｍ等のメモリ44及び、制御をおこなうマイクロプロセッ
シングユニット (ＭＰＵ)45 等が設けられており、これ
らはバス46で相互に接続されている。

【００１５】制御回路41の入力ポート42には、アルコー
ル濃度センサ29, 圧力センサ30, 空燃比センサ32, 及び
回転数センサ34からの信号が入力され、制御回路41はこ
れらの信号に基づいて燃料噴射量を演算により決定す
る。この制御回路41には、以上の構成の他にも吸気温セ
ンサ、酸素濃度センサ、トランスミッションからのスピ
ードメータケーブルに設けられた車速センサ等（全て図
示せず）からの検出信号が送り込まれたりするが、これ
らは本発明と直接関係がないため説明を省略する。

【００１６】次に図３および図４のフローチャートを用
いて前述の制御回路41の動作を説明するが、このルーチ
ンは所定時間毎、例えば、４ms毎の割込ルーチンとして
実行されるものとする。ステップ301 では圧力センサ30
からの吸気管圧力ＰＭの値が読み込まれ、ステップ302
では回転数センサ34からの機関回転数Ｎe の値が読み込
まれる。そして、ステップ303 において、読み込んだ吸
気管圧力ＰＭの値と機関回転数Ｎe の値からその時の運
転状態ｉに応じた学習値ＫＧi が演算される。この演算
は、予めメモリ44に記憶されたマップから求めることが
できる。

【００１７】図４は基本噴射時間補正ルーチンを示すも
のであり、ステップ401 ではステップ303 で演算された
運転状態ｉにおける学習値ＫＧi が運転状態ｉにおける
下限値αi と上限値βi の範囲内にあるか否かを判定す
る。αi ≦ＫＧi ≦βi である場合(YES) はステップ40
9 に進み、そうでない時(NO)はステップ402 に進む。ス
テップ402 では、カウンタＣi により、学習値ＫＧi が
運転状態ｉにおける下限値αi と上限値βi の範囲の外
になった回数を計数し、ステップ403 ではその回数Ｃi
が基準値ＮＣi 以上か否かを判定する。

【００１８】ステップ403 においてＣi ＜ＮＣi である
場合(NO)はこのルーチンを終了し、Ｃi ≧ＮＣi の場合
(YES) はステップ404 に進み、カウンタＣi の値をクリ
アしてステップ405 において補正値TPBSEADJi の値を演
算する。この演算は以下の式 TPBSEADJi ＝ TPBASEi × ( ＫＧi − １) によって行われる。この式においてTPBASEi は運転状態
ｉにおける基準噴射時間である。

【００１９】このようにして、補正値TPBSEADJi を演算
した後はステップ406 に進み、運転状態ｉにおけるアル
コール濃度補正係数KALCL をリセット（＝１）にし、ス
テップ407 において別のカウンタjiの値を１だけ増大さ
せる。ステップ408 は噴射時間の異常時補正量Ａjiを計
算するものであり、以下の式 Aji ＝ TPBSEADJi × KALCL × COEFi によって行われる。この異常時補正量Ａjiは、前述の別
のカウンタjiの計数毎に演算される。

【００２０】ステップ409 は基本噴射量の演算を行うも
のであり、ステップ408 を終了した後または、ステップ
401 にてYESとなった場合に運転状態ｉにおける基本噴
射量TPi を以下の式 TPi ＝ (TPBASEi＋ TPSUBi)×ＫＧi × COEFi× KALCL＋ΣAji ＋Di によって行う。ここで、TPSUB は基準噴射時間TPBASEの
修正値、COEFi は学習値ＫＧ以外の各種補正係数、例え
ば、空燃比フィードバック補正係数、吸気温補正係数等
であり、KALCL はアルコール濃度補正係数、Ｄは始動時
噴射時間あるいは非同期噴射時間などである。なお、ア
ルコール濃度補正係数KALCL は、例えば以下の式によっ
て計算される。

【００２１】KALCL ＝ (A/Fst85) ÷ (A/Fstr) ここで、A/Fst85 は、例えば、アルコール85％の理論空
燃比、A/Fstrはアルコールセンサが判断した燃料成分に
おける理論空燃比である。このステップ409 が終了する
とこのルーチンを終了し、所定時間後に、以上説明した
手順が繰り返される。従って、インジェクタの詰まりの
進行が続けば、ステップ408 における補正値Ａjiが増え
るので、ステップ409 における加算値が増え、噴射時間
は長くなるように補正される。

【００２２】図５はインジェクタに目詰まりが発生し続
けた時のインジェクタの実噴射時間の推移を示すもので
ある。図５においてマップ変更される点は、異常時補正
量Ａjiが変更される時である。前述のような手順が繰り
返されることにより、本発明では、インジェクタに目詰
まりが発生し続けた時でも、インジェクタの噴射時間が
学習値の補正範囲に収まるように噴射時間のマップ値が
補正されるので、機関のストール等の不具合が発生しな
い。これに対して、図６は従来の内燃機関の空燃比制御
装置におけるインジェクタに目詰まりが発生し続けた時
のインジェクタの実噴射時間の推移を示すものである。
従来の装置では、インジェクタに目詰まりが発生し続け
ると、インジェクタの噴射時間が低下し、学習値の補正
範囲を越えるので、機関のストール等の不具合が発生し
てしまう。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
混合燃料を使用する機関におけるインジェクタの詰まり
による誤学習を防止し、燃料噴射時間マップを学習値に
応じて変更することで噴射量の低下を防止可能な内燃機
関の空燃比制御装置を提供できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内燃機関の空燃比制御装置の構成を示
すブロック図である。

【図２】本発明の装置を備えた内燃機関の構成図であ
る。

【図３】図２の制御回路の動作を示すフローチャートで
ある。

【図４】図２の制御回路の噴射時間補正を示すフローチ
ャートである。

【図５】本発明によるインジェクタ目詰まり時の噴射時
間の推移を示す図である。

【図６】従来のインジェクタ目詰まり時の噴射時間の推
移を示す図である。

【符号の説明】

８…リターンパイプ９…プレッシャレギュレータ 10…エンジン 20…燃料パイプ 26…燃料噴射弁 27…燃料タンク 28…燃料ポンプ 30…アルコール濃度センサ 41…制御回路。

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】２種類の混合燃料を使用し、学習値を用
いて空燃比のフィードバック制御を行う内燃機関の空燃
比制御装置であって、運転条件を検出する運転条件検出手段と、検出された現在の運転条件に応じた学習値を演算する学
習値演算手段と、演算された学習値が所定範囲内以外の異常値となる回数
を計数する学習値異常回数計数手段と、ある運転条件における学習値が異常となる回数が基準値
を越えた場合、この学習値に対応する基準噴射時間の補
正値である基本噴射時間を、前記学習値の異常回数が所
定回数を越える毎に演算する基本噴射時間演算手段と、基本噴射時間が演算される度にこれを他の補正係数で補
正して異常時補正量を演算する異常時補正量演算手段
と、ある運転条件における基本噴射時間を、前記異常時補正
量を加算することにより補正する異常時基本噴射時間補
正手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。