JPH0525020B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関の燃料制御装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

近年、内燃機関の電子制御化が進むにつれて、
吸気通路の絞り弁開度、エンジン回転数等の検出
値に基づき吸気系を通過する空気流量を演算し、
且つこの空気流量値に応じた燃料噴射量を演算し
て燃料噴射制御を行うシステムが実用化されてい
る。この種の燃料制御システムな関連する従来技
術としては、例えば特開昭61−24544号公報に開
示されたものがある。

〔従来が解決しようとする問題点〕

ところで、この種の燃料制御システムの適用対
象となる内燃機関においては、例えば、燃料噴射
弁を単点燃料噴射（SPI）方式の如く吸気通路に
おける絞り弁上流側に配置する場合には、吸気通
路内での燃料の気化により熱が奪われ、その結
果、特にエンジンが暖機される前は、絞り弁及び
その周辺の吸気胴内側が氷点下となることがあ
り、そのため湿度が高い場合には、絞り弁、吸気
胴内側等にアイシング（氷着）現象が生じ空気通
路面積、ひいては空気流量を減少させることがあ
つた。なお、アイシング現象はSPI方式に限ら
ず、その他にも寒冷期の暖機運転前に生じる可能
性がある。

しかして、このようなアイシング現象が前述し
た如き燃料制御システムにおいて生じた場合に
は、この種燃料制御システムが吸気通路の絞り弁
開度とエンジン回転数等の検出データに基づき吸
気系の空気流量を求めるため、アイシング現象に
起因する実際の空気流量減少を検出することが困
難であり、その結果、混合比が過濃となり、失火
が生じるおそれがあつた。このような事態は、特
に暖機が充分でなく、しかも絞り弁開度の小さい
アイドル運転時に生じる。このため、従来は、絞
り弁部のアイシングが生じた場合には、吸気胴側
を加熱する等して対策を講じているが、絞り弁部
が氷点下となりアイシングが生じた時の混合比調
整、失火防止の配慮については充分な配慮がされ
ておらず、その改善が望まれていた。

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、
その目的とするところは、絞り弁開度、エンジン
回転数等のデータに基づき燃料制御を行なうシス
テムにおける吸気系の絞り弁部にアイシング現象
が生じた場合でも、混合比が過濃となり失火に陥
いる不具合を解消できる燃料制御システムを提供
することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、絞り弁開度、エンジン回転数等の
検出データに基づき燃料噴射弁から噴射される燃
料噴射量を制御する方式の燃料制御システムにお
いて、前記絞り弁の設置箇所の温度低下に起因し
て生じるアイシングを検出するアイシング検出手
段と、前記アイシングの検出信号を入力した時
に、アイシング発生時に起こる前記吸気通路中の
空気流量減少に対応して設定量だけ前記燃料噴射
量を減量補正する手段とを設けることで達成され
る。

〔作用〕

このような構成によりなる本発明によれば、絞
り弁にアイシング現象が発生し、吸気通路面積ひ
いては吸気系の空気流量が減少した場合には、ア
イシング検出手段がアイシングを検出し、更に燃
料噴射補正手段がアイシング時の空気流量の減少
に対応して設定量だけ燃料噴射量を減量補正する
ので、アイシングが生じても混合気が過濃になる
ことを有効に防止し、エンジン回転数の低下や失
火のエンジン不調が生じることを防止することが
できる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を図面に基づき説明する。

第１図は、本発明の適用対象となる燃料制御装
置のシステム構成図、第２図は上記燃料制御装置
に使用する電子制御部のブロツク回路図、第３図
は上記燃料制御装置に使用する絞り弁開度センサ
（スロツトルセンサ）の具体例を示す模式図、第
４図は上記スロツトルセンサの出力特性図、第５
図は本実施例の動作を説明するためのフローチヤ
ートである。

第１図において、１はエンジン吸気系のエアク
リーナ、２は吸気通路、３はスロツトルボデイ、
４はスロツトルボデイ３内に配置された絞り弁、
４ａは絞り弁４の開度操作を行なう加速ペダル、
５はサージタンク、６は吸気分岐管、７はエンジ
ン８の吸気弁、９は燃焼室、１０は排気弁、１１
は排気管、１２は点火配電器、１３は絞り弁４の
上流側に１個配置されたSPI方式の電磁燃料噴射
弁、１４は燃料噴射制御用の電子制御部、１５は
絞り弁４の開度を検出するスロツトリセンサ、１
６は点火配電器１２の回転軸の回転状態からエン
ジン回転数を検出する回転角センサ、１８はウオ
ータジヤケツト１７に取り付けられた水温セン
サ、１９は吸気温度を検出する吸気温センサ、２
０は排気管１１に設けた空燃比センサ（O₂セン
サ）、２１は点火スイツチ、２２はスタータスイ
ツチである。スロツトルセンサ１５、回転角セン
サ１６、水温センサ１８、吸気温センサ１９、
O₂センサ２０、点火スイツチ２１、スタータス
イツチ２２等の検出信号は、電子制御部１４に入
力される。回転角センサ１６は、ピストン２４に
コネクチングロツド２３を介して結合されたクラ
ンクシヤフトの回転角度を検出するため、クラン
クシヤフトと連動するデイストリビユータ１２の
回転軸に取付けられ、また、回転角センサ１６
は、クランクシヤフトの２回転につき１回パルス
を発生する位置検出器と、所定のクランク角度、
例えば1°ごとにパルスを発生する角度検出器を備
えている。

しかして、本実施例に適用される燃料制御シス
テムは、エアクリーナ１から吸入された空気が、
スロツトルボデイ２に設けられた絞り弁４により
流量制御され、一方、電子制御部１４は、スロツ
トルセンサ１５の出力から得られる絞り弁開度と
回転角セサ１６から得られるエンジン回転数とを
演算処理して吸気系を通過する空気流量を求め、
且つ空気流量に対応する設定空燃比の燃料噴射量
を演算して燃料噴射弁１３の噴射時間を作動制御
する。そして、燃料噴射弁１３から噴射された燃
料は吸気通路の空気と混合し、混合気が絞り弁４
通過後、サージタンク５、吸気分岐管６および吸
気弁７を介してエンジン８の燃焼室９へ供給され
る。燃焼室９で燃焼された混合気は、排気弁１
０、排気管１１を介して大気へ放出される。な
お、燃料噴射弁１３へは、燃流通路２５を介して
燃料タンク２７から燃料ポンプ２６により燃料が
圧送される。

また、この燃料制御システムにおける電子制御
部１４は、水温センサ１８の検出値に基づきエン
ジンの暖機状態を検出し、暖機後の通常運転時に
は、O₂センサ２０の検出値を取入れて実空燃比
が理論空燃比或いはこれに近い設定空燃比たなる
よう閉ループ制御を行う機能を有し、そのため、
実空燃比をO₂センサ２０で検出して、前記絞り
弁開度、エンジン回転数から求められた燃料噴射
量を電子制御部１４で増減補正するように設定し
てある。また、暖機前の水温増量補正の如く必要
に応じて混合気を濃くしたい場合には、電子制御
部１４が閉ループ制御を解除して、絞り弁開度と
エンジン回転数によりオープンモードで燃料制御
を行うようにしてある。

以上のように、電気制御部１４の種々の入力信
号に基づいて燃料噴射量、燃料噴射時期を計算し
燃料噴射パルスを燃料噴射弁１３へ送ると共に、
点火時期を計算して点火コイル２８へ電流を送
り、点火コイル２８の二次電流が、デイストリビ
ユータ１２へ送られて点火プラグへ配電されるよ
うにしてある。

ここで、電子制御部１４の具体的構成例を第２
図に基づき説明する。

電子制御部１４は、演算部としてのヤイクロプ
ロセツサ３０、リードオンメモリ（ROM）３
１、ランダムアクセスメモリ（RAM）３２およ
び入出力装置（Ｉ／Ｏポート）等よりなり、水温
センサ１８、吸気温センサ２０、スロツトルセン
サ１５等の出力は、Ａ／Ｄコンバータ３３へ送ら
れデイジタル信号に変換される。回転数検出回路
３４は、回転角センサ１６の角度検出器１６ａか
ら所定時間内に入力されるパルス数をカウント
し、回転数に比例した値が発生される。点火スイ
ツチ２４、スタータスイツチ２５および回転角セ
ンサ１６の位置検出器１６ｂの出力は、ラツチ回
路３６に一時的に記憶される。マイクロプロセツ
サ３０は、バスライン３７を介してROM３１、
RAM３２およびその他のブロツク３３，３４，
３６と接続されており、所定のプログラムに基づ
いて燃料噴射量を演算する。この燃料噴射量に対
応した値は燃料噴射制御回路３８に記憶され、こ
の記憶された値とクロツクバルスが一致したとき
パルスが形成され、このパルスは駆動回路３９を
介して燃料噴射弁１３へ送られる。吸気系を通過
する空気流量は、前述したようにスロツトルセン
サ１５の出力からか得られる絞り弁開度と回転角
センサと１６から得られるエンジン回転数から演
算処理を行ない求められる、そして燃料噴射量
は、この空気量に基づき演算される。各空気量に
おいて、取り込みデータの分解能の均一化を計る
ため、スロツトルセンサ１６は、第３図に示すよ
うな低開度用スロツトセンサと全開度用スロツト
ルセンサの２系統を設けている。第３図のスロツ
トルセンサは、低開度用として基板に低抗体５
２，導体５６，５７が図のように配置され、絞り
弁軸６３に連動されるレバー６２に設けられたブ
ラシ５４で低抗体５２と導体５６が導通される。
このとき、低抗体５２の両端子５７，５９に一定
電圧をかけておけば、端子５８と５９には、絞り
弁軸の回転角センサ出力電圧が印加される。全開
度用としても同様に低抗体５１、ブラシ５３、導
体５５，５７等で構成され、第４図のｂに示すよ
うなスロツトルセンサ出力電圧が、端子６０，６
１間に得られる。

この種のSPI方式の燃料制御装置においては、
〔発明が解決しようとする問題点〕でも述べたよ
うに、燃流噴射弁１３から噴射される燃料の気化
により熱が奪われ、絞り弁４およびその周辺の吸
気胴内側が氷点下となる事が有り、湿度が高い場
合には、この部分にアイシングが生じる空気通過
面積が減少し、ひいては空気流量が減少すること
もある。そして、このような事態を放置すると、
特に絞り弁開度が小さく空気流量が元より少ない
暖機に至るまでのアイドル運転時には、混合気が
過濃となり、エジン回転数が低下し、アイシング
の程度が著しい場合は失火に陥る。

本実施例では、この問題に対処するため、電子
制御部１４が、エンジン回転数Ｎ、絞り弁開度
TVO及び水温TWの検出データに基づき次のよ
うにしてアイシングを検出し、且つアイシングの
発生により生じる吸気系の空気流量減少に対応し
て燃料噴射量を設定量だけ減少させる燃料噴射量
補正を行う。

ここで、第５図のフローチヤートに基づきアイ
シング発生時の燃料噴射量補正制御動作を説明す
る。

電子制御部１４は、回転角センサ１６で検出さ
れたエンジン回転数Ｎ、スロツトルセンサ１５で
検出された絞り弁開度TVO及び水温センサ１８
で検出された水温TWを取込み、所定ラベルのメ
モリへ格納する（ステツプ，）。そして、水
温TWが設定値TWH（TWHは、エンジンが暖機
にあるか否かの目安となる基準水温度値）よりも
小さく、エンジン回転数Ｎが設定回転数より小さ
く、O₂センサで検出されたλが１よりも大きく
（λは理論空変比を１とし、１よりも小の場合空
燃比が大、１よりも大の場合空燃比が小となる変
数である）、絞り弁開度TVOが基準設定開度
TVOL（TVOLはアイドル開度の目安となるも
の）より小さいものと、ステツプ〜で比較判
断した場合には、アイシング状態として判定す
る。すなわち、アイシングの発生を現象的にとら
えれば、エンジンの暖機前で吸気系が充分な温度
に体していない時に発生し易く、またアイシング
による空気量減少は、絞り弁開度がアイドル回転
の如く小さい時に、混合気が過濃となつてエンジ
ン回転数（アイドル回転数）の低下となつて表わ
れるので、これらの諸条件をアイシング検出要因
として、ステツプ〜で判断するものである。
このようにしてアイシングが検出された場合に
は、ステツプで燃料噴射量の補正定数Ｒを検索
し（この時の補正定数は、Ｒ＜１である）、ステ
ツプで空燃比補正係数Ｋを検索し、ステツプ
で空燃比補正係数ＫにＲ（Ｒ＜１）を乗じ空燃比
補正係数Ｋを修正する。このようにして値を小さ
くされた補正係数Ｋに基本燃料噴射パルス幅TP
を乗じ、実際に燃料噴射弁を駆動する燃料噴射パ
ルス幅Tiを求め（ステツプXI〜）、このTiに
基づき燃料噴射を行う。この時の燃料噴射パルス
幅Tiは、補正係数ＫがＲを１より小さくして減
じられているため、パルス幅Tiが通常の暖機時
の燃料噴射パルス幅よりも短くなり、その結果、
アイシングによる空気流量減少に対応して燃量噴
射量の減量補正が行われる。この燃料噴射量の減
量補正は、予めアイシング運転時にアイシングが
発生した場合の空気量減少を見込んで設定された
一定値である。

なお、ステツプ〜までの条件の一つでも成
立しない時には、ステツプに移り、Ｒに１が化
納され（Ｒ＝１）、後はこのＲ値に基づきステツ
プ〜までの演算がなされる。この時には、
Ｒ＝１で補正定数に変動がなく通常のアイドル運
転による燃料噴射制御がなされる。

しかして、本実施例によれば、アイシングが発
生しても、燃料噴射量をアイシングに対応して減
量補正するので、混合気過濃を防止してエンジン
回転数の低下、失火等の不具合を解消することが
できる。

なお、本実施例では、アイシング検出手段を、
エンジンの冷却水温、絞り弁開度、エンジン回転
数に基づき検出するが、その他にも次のようにし
てアイシングを検出することができる。

例えば、エンジンの冷却水温、絞り弁開度、エ
ンジン回転数を検出して、これらの検出値を各設
定値と比較し、前記冷却水温、絞り弁開度の検出
値が設定値以下の時に暖機前と判断し、且つこの
条件の下で前記エンジン回転数の検出値が設定ア
イドル回転数より低くなると、アイシングが発生
しているものと判定する手段や、 エンジンの冷却水温、吸気湿度、吸気温度を検
出し、これらの検出値の中で、前記冷却水温が設
定値以下の時に暖機前と判断し、且つこの暖機前
に前記吸気温湿度の検出値が設定値よりも高く、
前記吸気温度の検出値が設定値よりも低い時にア
イシングが生じているものと判定する手段や、 吸気通路のスロツトルボデイの壁温、吸気湿
度、吸気温度を検出し、これらの検出値の中で前
記壁温が設定値以下の時に暖機前と判断し、且つ
この暖機前に前記吸気湿度の検出値が設定値より
も高く、前記吸気温度の検出値が設定値よりも低
い時にアイシングが生じているものと判定する手
段を用いてアイシングを検出してもよい。その他
にも、いわゆる広域空燃比センサを用いてアイシ
ングを検出することもできる。

第６図は燃料制御システムに使用される絞り弁
の他の応用例を示すもので、本実施例は絞り弁４
の表面に氷との表面エネルギーが大きく親和性の
低い被膜をほどこしたものである。このような被
膜としては、例えばポリ四フツ化エチレン樹脂が
好適である。このような絞り弁によれば、絞り弁
温度が氷点よりわずかに低くなつても水が過飽和
状態となり氷結を免れる。また絞り弁温度が更に
低下し絞り弁上に氷の核が現れた場合でも、氷と
絞り弁表面の親和性が低く、しかも、絞り弁４の
上流にSPI方式の燃料噴射弁１３が設置されてい
るため、絞り弁上面にあたる燃料により容易に洗
い流され、アイシングが進展して空気通路をふさ
ぐまでに至らない。

しかして、絞り弁４に氷との親和性の低い被膜
を施した場合には、前述の実施例の如く燃料補正
手段を設けなくとも、混合比、回転数ともにほぼ
変動しない効果が得られ、特に構造上、制御上の
対策なしにこの問題を解決できる利点を有し、技
術的・経済的価値は大きい。

第７図ないし第１１図は、上記実施例に適用さ
れる燃料噴射制御システムにおける絞り弁機構の
改良例を示すものである。

第７図は絞り４と絞り弁４の開度を調整する機
構６５を表わす正面図であり、同図において、６
３は絞り弁軸、６４は絞り弁軸６３の一端に設け
たレバー、６５は絞り弁開度調整機構であり、絞
り弁開度調整機構６５は、レバー６３と共働して
絞り弁４の最小開度（アイドル開度）を可動的に
調整する可動調整ねじ６６と、絞り弁４のアイド
ル開度を規制する固定ねじ６７よりなり、固定ね
じ６７は接着等で所定の位置（位置については後
述する）に固定されている。６８はバツクラツシ
吸収用ばねである。

このような絞り弁開度調整機構において、従来
は、固定ねじ６７は存在せず、可動調整ねじ６６
のみが存在し、この可動調整ねじ６６によりアイ
ドル開度を調整していた。ところで、前述したス
ロツトルセンサは、空燃比制御を行う関係からス
ロツトルセサ出力−空気流量特性を予め設定して
おく必要があり、そのため、通常は、生産時に可
動調整ねじ６６で絞り弁開度を調整しつつこの時
の空気流量（アイドル空気流量）を測定し、この
所定空気流量に対応する絞り弁開度の下でスロツ
トルセンサの基準出力を設定してセンサの出力調
整を行つていた。第８図ａに調整後の適正なスロ
ツトルセンサ出力−空気流量特性を示す。この場
合、調整誤差があると、第８図ｂあるいはｃの特
性となる。このようの誤差は、スロツトルセンサ
出力が絞り弁開度の目安となるため、絞り弁開度
−空気流量特性の誤差となる。このスロツトルセ
ンサ出力−空気流量の特性の誤差の要因として
は、調整ばらつきの他に前記アイドリング空気流
量設定ばらつき、絞弁全閉角ばらつき、絞弁もれ
空気量ばらつき、スロツトルセンサ特性ばらつき
があるが、前述の如く予め空気流量を測定してセ
ンサ出力を調整する方法によると、ばらつき総和
が第９図の如くなり許容レベルにある。しかしな
がら市場においては、内燃機関の経時的出力特性
の変化に伴いデイーラあるいは個人が可動調整ね
じ６６にてアイドリング回転数を再調整すること
が多多ある。このような絞り弁再調整がなされた
後に、スロツトルセンサの交換の必要性が生じた
場合には、既に生産時の絞り弁開度が再調整によ
り変化していること、及び市場では前述した如き
空気流量測定によるセンサ出力調整装置を備えて
いないこともあるが、従来は生産時に設定したス
ロツトセンサ出力（絞り弁開度）−空気流量特性
と同様の特性を定める信頼できる基準がなかつ
た。そのため、絞り弁の全閉を基準としてスロツ
トルセンサ出力−空気流量特性を定めていたが、
全閉を基準とした場合、絞り開度ばらつき等によ
りセンサ出力の調整ばらつきが大きくなり、ばら
つき総和で第１０図のの如くなる傾向があつた。
すなわち第１０図のスロツロルセンサの出力ばら
つきに示すように、特に空気流量が元々少ないア
イドル開度付近では、空気流量に体するセンサ出
力ばらつきが大きくなり、許容レベル（ほぼ10％
の誤差）を超える。本実施例ではこのばらつきを
小さくすべく市場交換調整の基準点を次のように
設定したものである。すなわち本実施例は、第５
図の如くアイドリング空気流量を設定する調整ね
じ６６を設ける他に可動調整ねじ６６の調整に支
障のない範囲、すなわちアイドル絞り弁開度近く
でこの絞り弁開度より小さい開度で絞弁を規制す
る固定ねじ６７を設けたものである。そして、市
場でのスロツトルセンサの交換を行う場合は、調
整ねじ６６をゆるめ、レバー６４が固定ねじ６７
に当たる様にし、この位置で所定出力が出るよう
にスロツトルセンサ出力調整を行なう。第１１図
はアイドリング空気流量よりも10／min小さい
空気流量となるよう固定ねじ６７をセツトし、こ
れを基準として調整した場合のスロツトルセンサ
出力ばらつき実験的に求めて示したものである。
第９図から明らかなように、この場合は第９図に
示す生産時のばらつきとほぼ同じ程度の精度で調
整できるため、市場での交換調整後も良好な混合
比精度を共つことができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、アイシング検出
手段及びアイシングに対応する燃料噴射量補正手
段を設けることで、アイシング発生時の混合機過
濃を有効に防止し、エンジン回転数の低下、エン
ジンシ失火等のエンジン不調が生じるのろ有効に
防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例たる燃料制御装置の
システム構成図、第２図は上記燃料制御装置に使
用する電子制御部のブロツク回路図、第３図は上
記燃料制御装置に使用する絞り弁開度センサの模
式図、第４図は上記絞り弁開度センサの出力特性
図、第５図は上記実施例の動作を説明するための
フローチヤート、第６図は絞り弁の改良例を示す
断面図、第７図は上記絞り弁の機構系の改良例を
示す一部切欠正面図、第８図は上記絞り弁機構に
おけるスロツトルセンサ出力と空気流量との関係
を示す特性図、第９図及び第１０図は従来のスロ
ツトルセンサの生産時及び市場交換時の出力ばら
つきを示す特性図、第１１図は第７図の絞り弁機
構に適用したスロツトルセンサの市場交換後の出
力ばらつきを示す特性図である。 ２……吸気通路、３……スロツトルボデイ、４
……絞り弁、８……エンジン、１３……燃料噴射
弁、１４……電子制御手段、アイシング検出手
段、燃料噴射補正手段、１５……絞り弁開度検出
手段（スロツトルセンサ）、１６……エンジン回
転検出手段（回転角センサ）、１８……水温セン
サ、１９……吸気温センサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンの吸気通路に設けた絞り弁の開度を
   検出する手段と、前記エンジンの回転数を検出す
   る手段と、前記絞り弁の開度検出値及び前記エン
   ジンの回転数検出値等の検出データに基づき燃料
   噴射弁から噴射される燃料噴射量を演算し制御す
   る電子制御手段とを備えてなる燃料制御装置にお
   いて、前記絞り弁の設置箇所の温度低下に起因し
   て生じる前記絞り弁のアイシングを検出するアイ
   シング検出手段と、前記アイシングの検出信号を
   入力した時に、アイシング発生時に起こる前記吸
   気通路中の空気流量減少に対応して、前記燃料噴
   射量を設定量だけ減量補正する燃料噴射量補正手
   段とを設けてなることを特徴とする内燃機関の燃
   料制御装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記アイシ
   ング検出手段は、前記エンジンの冷却水温、絞り
   弁開度、エンジン回転数を検出する各検出手段
   と、前記冷却水温、絞り弁開度の検出値が設定値
   以下の時に暖機前と判断し、且つこの条件の下で
   前記エンジン回転数の検出値が設定アイドル回転
   数より低くなると、アイシングが発生しているも
   のと判定するアイシング判定手段とよりなる内燃
   機関の燃料制御装置。 ３ 特許請求の範囲第１項において、前記アイシ
   ング検出手段は、前記エンジンの冷却水温、吸気
   湿度、吸気温度を検出する各検出手段と、前記冷
   却水温が設定値以下の時に暖機前と判断し、且つ
   この暖機前に前記吸気湿度の検出値が設定値より
   も高く、前記吸気温度の検出値が設定値よりも低
   い時にアイシングが生じているものと判定するア
   イシング判定手段とよりなる内燃機関の燃料制御
   装置。 ４ 特許請求の範囲第１項において、前記アイシ
   ング検出手段は、前記吸気通路のスロツトルボデ
   イの壁温、吸気湿度、吸気温度を検出する各検出
   手段と、前記壁温が設定値以下の時に暖機前と判
   断し、且つこの暖機前に前記吸気湿度の検出値が
   設定値よりも高く、前記吸気温度の検出値が設定
   値よりも低い時にアイシングが生じているものと
   判定するアイシング判定手段とよりなる内燃機関
   の燃料制御装置。