JPH0526283Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は内燃機関の燃料供給装置に関する。

（従来の技術） 燃料計量精度に優れた燃料噴射制御装置を採用
し、理想的な噴射量制御を行うことができたとし
ても、火花点火機関である限り混合気に着火しな
ければ機関出力を取り出すことができないので、
点火プラグに生じるくすぶり汚損などにより失火
状態とならないようフエイルセーフ対策を講ずる
必要が生じる。ここに、くすぶり汚損はアイドリ
ングや低負荷、低回転をある程度継続する場合に
点火プラグの発火部碍子表面にカーボンなど不完
全燃焼生成物が逐次堆積することをいい、このよ
うな状態では電気漏洩回路ができやがては失火状
態に至つてしまう。

そこで、くすぶり汚損からの回復を図るように
した装置が提案されており（特開昭55−109762号
公報参照）、この装置によれば、点火プラグにく
すぶり汚損が生じているかどうかを点火プラグの
絶縁抵抗値から判断している。すなわち、検出さ
れた絶縁抵抗値が基準値以下であると、くすぶり
汚損が生じていると判別し、この場合には通常の
点火エネルギよりも高いエネルギを燃焼に影響し
ない排気行程中に供給して加熱しプラグに付着し
たカーボンなどを焼却するのである。

（考案が解決しようとする問題点） ところで、従来例では特に機関低温時のカーボ
ン汚損対策が不十分となつている。

これは、プラグに付与する高エネルギ容量をど
の程度に設定するかに起因する。たとえば、機関
高温時には燃焼室内の温度自体が高いので、小さ
なエネルギ容量でもプラグを容易に昇温させて不
完全燃焼生成物を焼却することができるのに対し
て、機関低温時は燃焼室内温度が低く、プラグを
昇温させるにもそれだけ大きなエネルギ容量を必
要とする。しかしながら、単純にエネルギ容量を
大きくすることは高温時に不要なエネルギを消費
することになるし、かつエネルギ容量が大きくな
るほどエネルギを供給する装置のコストも上昇す
る。この結果、焼却効率とコストとのバランスが
ほどよくとれたところにエネルギ容量がマツチン
グされる。

したがつて、エネルギ容量が最適となる比較的
高温の温度領域と相違して、低温になるほどプラ
グ昇温のために必要とされるエネルギ容量が不足
していく。かつ低温時は混合気の形成が困難なこ
とに起因して低温になるほど多くの燃料増量が行
われる。これら２つの要因からプラグ回りは湿り
がちとなり、くすぶり汚損からの回復が不十分と
ならざるを得ない。このため、くすぶり汚損から
失火状態に至つてしまうことが多くなるばかり
か、この回復のために供給された点火エネルギは
燃料の蒸発あるいはプラグへの熱損失となつて無
駄に消費されてしまう。

また、排気系に触媒装置を設けている場合に失
火による液状燃料がそのまま排出されると触媒温
度を低下させあるいは触媒に付着するので、反応
率を抑制しあるいは触媒を損傷することも生じ
る。

このような問題は、点火制御に限定してくすぶ
り汚損対策を考慮するから生じ得るともいえ、く
すぶり汚損にはそのときに供給する燃料量も大き
く影響する。

このため、点火状態が不良であるかどうかを判
別し、点火状態が不良のときは供給燃料量を減量
しまたは所定サイクル期間だけ供給停止するよう
にしたものを実開昭63−26750号で提案した。こ
のものでは、点火プラグにくすぶり汚損が生じた
とき、混合気を薄くまたは空気のみにして発火部
回りに付着した燃料の揮発を促すことにより、碍
子表面を乾燥させ、くすぶり汚損からの回復を待
つのである。

しかしながら、くすぶり汚損からの回復は、く
すぶり汚損が生じたときの機関温度に大きく依存
するため、くすぶり汚損が生じたときの機関温度
が低い場合にも、機関温度が高い場合と同じ減量
補正量であると、発火部回りに付着した燃料の蒸
発が十分に行われず、くすぶり汚損からの回復が
大幅に遅れてしまう。

そこでこの考案は、くすぶり汚損が判別された
ときの機関温度をみて、これが低温であるほど大
きくなる燃料減量の補正量を導入し、この補正量
にて機関に供給する燃料量を所定期間だけ減量補
正するようにした燃料供給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） この考案では、第１図に示すように、運転状態
に応じて燃料量を演算する手段１と、演算された
燃料量に応じて機関に燃料を供給する装置２とを
備える内燃機関の燃料供給装置を前提として、機
関温度を検出する手段３と、点火プラグの点火状
態を検出する手段５と、この検出信号から点火プ
ラグにくすぶり汚損が生じているかどうかを判別
する点火プラグ汚損判別手段６と、この判別結果
よりくすぶり汚損が判別されたときの前記機関温
度検出値が低温であるほど前記燃料量を大きく所
定期間だけ減量し、またはくすぶり汚損が判別さ
れたときの前記機関温度検出値が所定温度以下の
低温時に前記燃料量を所定期間だけ零にする燃料
量補正手段７とを設けた。

（作用） くすぶり汚損が判別されたときの機関温度検出
値が低温であるときに、機関温度検出値が高温で
あるときより機関に供給する燃料量が大きく減ら
されると、機関高温時にくすぶり汚損が生じたと
きよりくすぶり汚損が生じたプラグ回りの混合気
が希薄にされ、そのときの燃焼室温度を利用して
プラグ回りの乾燥が図られる。

くすぶり汚損判別時に供給燃料を減量補正する
にしても、くすぶり汚損判別時の機関温度が低い
と、機関高温時にくすぶり汚損が生じたときより
プラグ回りに付着した燃料が蒸発しにくいので、
機関高温時より減量補正量を大きくすることによ
つて、くすぶり汚損判別時の機関温度が低くて
も、点火エネルギを高めることなく、機関高温時
にくすぶり汚損が生じたときと同じにくすぶり汚
損からの回復を早めるのである。

同様にして、くすぶり汚損が判別されたときの
機関温度検出値が所定温度以下の低温時に機関高
温時にくすぶり汚損が生じたときと相違して燃料
供給が停止されることでも、点火エネルギを高温
時と同じに低く保ちつつ、高温時にくすぶり汚損
が生じたときと同じにくすぶり汚損からの回復が
早められる。

また、上記の供給燃料の減量補正と燃料供給の
停止とは所定期間だけ行われることで、失火状態
にまで陥ることがなく、低温時の機関安定化が犠
牲にされることはない。

以下実施例を用いて説明する。

（実施例） 第２図はこの考案をＬ−ジエトロニツク方式の
電子制御燃料噴射装置を備える機関に適用した一
実施例のブロツク構成図である。電子制御燃料噴
射装置では燃料制御（燃料噴射量及び噴射時期）
だけでなく点火制御までがマイクロコンピユータ
から構成されるコントロールユニツト２０にて集
中して実行される。このうち、第２図は燃料制御
に関係する部分のみを示し、２１が燃料量演算手
段として、２２が燃料噴射時期制御手段としてそ
れぞれ機能する部分である。

一方、マイクロコンピユータにこのような燃料
制御を行わせるには制御ルーチンを付与すること
で足り、この制御ルーチンを第３図、第４図に示
す。まず第３図は燃料量補正手段を示したもので
時間同期あるいは回転同期で実行され噴射量（噴
射パルス幅）演算を行うルーチンで、同ルーチン
において運転状態（基本的な変数は吸入空気量
Q_aと機関回転数Ｎ）を検出するセンサからの信
号に基づいてそのときの運転状態に応じた基本パ
ルス幅T_p（＝Ｋ・Q_a／Ｎ、ただしＫは定数であ
る。）をテーブル検索などにより演算し、他の運
転変数（たとえば冷却水温や吸気温）に基づく補
正や空燃比補正係数αに基づく補正を加えて最終
的な燃料噴射パルス幅Tiを演算する（ステツプ
３１，３２）。これを数式で表現するのが下式１
である。ただし、同式においてCOEFは各種補正
係数の総和、Tsは無効パルス幅である。

Ti＝Tp×COEF×α＋Ts ……(1) また、第４図はクランク角の基準位置信号に同
期して実行される噴射時期制御ルーチンで、演算
された噴射パルス幅Tiに応じた噴射弁駆動パル
スが所定のタイミング（噴射タイミング）で出力
されるように、Tiを入出力ポートレジスタ
（Ｉ／Ｏレジスタ）に格納する（ステツプ43）。

次に、第２図において１６Ａないし１６Ｄは気
筒毎に設けられる点火状態検出手段たるセンサ
で、たとえば、従来例でも採用されている絶縁抵
抗測定器のようなものを使用する。したがつて、
プラグにくすぶり汚損が生じると絶縁抵抗値が低
下するので、絶縁抵抗値が基準値よりも低下した
ことからくすぶり汚損が生じていると判別するこ
とができる。なお、このセンサはくすぶり汚損と
密接に関連する値を検出することのできるもので
あればよい。また、同図において１１，１２はク
ランク角の基準位置及び単位角を検出するセンサ
（クランク角センサ）からの信号（１１が基準位
置信号、１２が単位角信号）、１３は空気量セン
サ、冷却水温センサ、酸素センサなど各種センサ
からの運転状態信号、また１４Ａないし１４Ｄは
各気筒の吸気ポートに設けられた燃料噴射弁であ
る。

そして、くすぶり汚損が判別されたときの期間
温度が低温であるほど燃料噴射量を大きく所定期
間だけ減量補正するところにこの考案の特徴部分
がある。まず、機関温度を代表する値に冷却水温
があり、第２図に示す水温センサ１５（機関温度
検出手段）にて冷却水温Twが検出される。ただ
し、冷却水温Twは燃料噴射パルス幅Tiを演算す
るに際しても用いられているので、新たにセンサ
を設けずとも共用すればよい。なお、冷却水温に
限らず油温などであつてもよい。

次に、これらセンサ１６Ａないし１６Ｄ及び水
温センサ１５からの信号に基づいて噴射量の補正
量演算手段及び点火プラグ汚損判別手段を第２図
及び第４図、第５図に示す。この機能は、制御ル
ーチンを新たに付加し、あるいはすでに付与され
ているルーチンに新たなステツプを付加すること
により容易に達成される。すなわち、第５図が新
たに付加される補正演算ルーチン、第４図のステ
ツプ４２が新たに付加されるステツプである。な
お、第５図は時間同期あるいは回転同期にて実行
される。

第５図に示すルーチンはくすぶり汚損に対する
フエイルセーフ対策を実現するところであるか
ら、最初にくすぶり汚損が生じているかどうかが
判別される（ステツプ52）。そして、くすぶり汚
損が判別された場合に噴射量を減量補正するに
は、１より小さな値の減量補正係数KCOLDを新
たに導入して前記噴射パルス幅Tiに乗算すれば
よい。

さらに、くすぶり汚損が判別されたときの冷却
水温Twに応じる値として係数KCOLDを付与す
るには、KCOLDを一定値ではなく変化する値と
して設定する。

ところで、係数KCOLDを導入する目的は、く
すぶり汚損が判別されたときの冷却水温が低温に
なるほどくすぶり汚損からの回復が遅れるので、
これを早めるにある。ここに、同量の噴射量でも
低温となるほど気化しにくい分だけ回復が遅れる
のだから、くすぶり汚損が判別されたときの冷却
水温が低温になるほど多くの減量を行つてプラグ
回りを一段と希薄な混合気にする必要がある。そ
こで、KCOLDをくすぶり汚損が判別されたとき
の冷却水温Twが低くなるほど小さな値として設
定する。具体的には、第７図に示す特性を内容と
するテーブルを検索させる（ステツプ53）。なお、
テーブル検索の他に関数で与える方法もある。

したがつて、くすぶり汚損が判別されたときに
係数KCOLDにて補正演算されて求まる最終的な
噴射パルス幅Ti_QUTは次式２で与えられる（ステ
ツプ42）。なお、この例は乗算形式として構成す
るものであるが、減算形式とすることもできる。

Ti_OUT＝Ti×KCOLD ……(2) ただし、減量補正はくすぶり汚損を生じた場合
のフエイルセーフ対策であるから減量する期間が
長くなると、低温時の燃焼状態との関係では却つ
て運転性を不良にする。すなわち、機関低温時は
燃料が揮発しにくい分余計に噴射量を供給して機
関を安定化することが必要であるためにもともと
燃料量が増量される運転域であるのに、フエイル
対策とはいえ燃料減量することは、機関安定化と
相反することを行う効果となるからである。

そこで、減量する期間は機関安定化を阻害しな
い範囲で実行させる必要があり、所定期間だけに
限るのである。このため、この例では減量補正を
所定周期で間欠的に実行させる。すなわち、経過
時間を計数するタイマ（補正タイマ）を起動し、
このタイマ値が所定値TMCONを越えた場合に
限り、かつこの制御周期に限り減量補正を行うの
である（ステツプ51，54）。ここに、減量補正を
行う周期はTMCONにて与えられ、この
TMCONの値は機関安定化を図りつつくすぶり
汚損から回復できるようにマツチングにて定め
る。なお、第６図は時間同期あるいは回転回転同
期にて実行される補正タイマの計数ルーチンで、
補正タイマ値は０から最大値TMMAX
（TMMAX≧TMCON）まで１ずつ増加される
（ステツプ61，62）。

次に、この実施例の作用を説明する。機関が低
温になるほど混合気の形成が困難となり燃焼状態
が悪くなるので、くすぶり汚損からの回復が高温
時にくすぶり汚損が生じたときより困難となる。
こうした場合に、この実施例ではくすぶり汚損が
判別されたときにはその判別時の冷却水温が低温
であるほど機関に供給する燃料量が多く減らされ
る（第５図のステツプ52，53、第４図のステツプ
42）。これにより、くすぶり汚損が生じた気筒で
は、機関の高温時にくすぶり汚損が生じたときよ
りプラグ回りの混合気が希薄にされ、そのときの
低い燃焼室温度を利用して乾燥が図られるので、
やがては良好な絶縁状態が得られて火花点火を行
うことができ、くすぶり判別時の冷却水温が低く
ても、プラグ回りに付着した不完全燃焼生成物が
焼却される。すなわち、くすぶり汚損からの回復
が高温時にくすぶり汚損が生じたときと同じに早
められ、これにより低温時における機関燃焼が安
定する。

言い替えると、従来例のように点火制御に基づ
く観点だけから点火プラグの回復を図るには、絶
縁抵抗値が低下している分を補うためそれだけ点
火エネルギを高めて供給しなければならず、特に
低温になるほど機関安定化のため余計に燃料増量
されるので、くすぶり汚損の生じたプラグ回りの
絶縁状態の悪化は甚だしい。このためエネルギ容
量を増やすことは装置の大形化を伴つてコストア
ツプを招く。これに対して、点火プラグの状態に
は機関温度や供給燃料量が密接に関連するので、
噴射量制御を含めて考慮するとき、点火エネルギ
を増大しなくとも、供給する燃料量を減量するこ
とによつても同じ目的を達成することができ、こ
れならば、くすぶり汚損からの回復とコストアツ
プの抑制とを同時に満足させることができるので
ある。

ただし、低温時は機関安定化のため機関高温時
と比べて燃料増量の行なわれる運転域であるか
ら、フエイルセーフ対策とはいえ減量補正するこ
とはこうした目的に反するものである。しかしな
がら、くすぶり汚損により失火状態にまで陥つて
しまうと、機関安定化を図ることができないばか
りか触媒装置を備えている場合には触媒の破損ま
でも招いてしまう。そこで、この例では機関安定
化とくすぶり汚損からの回復とをバランス良く行
うため、所定期間だけの減量補正を間欠的に行う
のである（第５図のステツプ51，54、第６図のス
テツプ61，62）。したがつて、減量の程度並びに
間欠の周期はマツチングにて最適値が選択され
る。

なお、くすぶり汚損が生じていない場合には減
量補正が行なわれることはない（ステツプ52，
55）。

次に、この例では気筒毎に燃料噴射弁と点火状
態検出センサを設け気筒毎に燃料制御を行うよう
にしているので、くすぶり汚損が生じた気筒につ
いてのみ所定期間だけの燃料減量を間欠的に行う
ことができ、これによればくすぶり汚損の生じて
いない気筒については専ら機関安定化が図られる
ので、一部気筒にくすぶり汚損が生じていなくと
も全気筒に対して一律にフエイルセーフ対策を施
す場合に比べて機関の安定性が向上する。

なお、第４図ないし第６図には１番気筒（基準
気筒）を代表させる意味からKCOLD、補正タイ
マに「１」を付している。したがつて、４気筒機
関では気筒番号に応じて補正係数KCOLD１ない
しKCOLD４が導入され、補正タイマ１ないし補
正タイマ４が起動されることはいうまでもない。

次に、第８図ないし第１０図はこの考案の第２
実施例の流れ図で、それぞれ第４図ないし第６図
に対応する。第１実施例と相違するところは、く
すぶり汚損が判別されたときの冷却水温Twが所
定温度Tw_O以下になる低温時に燃料噴射を中止
するようにした点のみであり（第９図のステツプ
73，74、第８図のステツプ82）、所定期間だけに
限つた噴射中止を間欠的に行つている等他の部分
は同様である。この例によれば装置を簡素にする
ことができる。なお、同図においてカツトフラグ
が噴射中止を指示するフラグである。

これら２つの実施例ではＬ−ジエトロニツク方
式について説明したが、Ｄ−ジエトロニツク方式
や電子制御気化器方式についても、また吸気絞り
弁の上流に１または複数の噴射弁を設けた機関に
対しても同様に適用することができることはいう
までもない。

（考案の効果） 以上説明したように、この考案では点火プラグ
にくすぶり汚損を生じたかどうかを判別し、この
判別結果よりくすぶり汚損が判別されたときの前
記機関温度検出値が低温であるほど前記燃料量を
大きく所定期間だけ減量し、またはくすぶり汚損
が判別されたときの前記機関温度検出値が所定温
度以下の低温時に前記燃料量を所定期間だけ零に
するようにしたので、くすぶり汚損が生じたとき
の機関温度が低くても、点火エネルギを高めるこ
となく、かつ機関の安定化を図りつつ、機関の高
温時にくすぶり汚損が生じたときと同じにくすぶ
り汚損からの回復を早めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の概念構成図、第２図はこの
考案の第１実施例のブロツク構成図、第３図ない
し第６図は第２図中のコントロールユニツト内で
実行される動作内容を説明する流れ図、第７図は
減量補正係数KCOLDの内容を説明する表図であ
る。第８図ないし第１０図はこの考案の第２実施
例のコントロールユニツト内で実行される動作内
容を説明する流れ図である。 １……燃料量演算手段、２……燃料供給装置、
３……機関温度検出手段、５……点火状態検出手
段、６……点火プラグ汚損判別手段、７……燃料
量補正手段、１１……基準位置信号、１２……単
位角信号、１３……運転状態信号、１４Ａないし
１４Ｄ……燃料噴射弁、１５……水温センサ、１
６Ａないし１６Ｄ……絶縁抵抗測定器、２０……
コントロールユニツト、２１……噴射量演算手
段、２２……噴射時期制御手段、２３……噴射量
補正演算手段。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 運転状態に応じて燃料量を演算する手段と、演
   算された燃料量に応じて機関に燃料を供給する装
   置とを備える内燃機関の燃料供給装置において、
   機関温度を検出する手段と、点火プラグの点火状
   態を検出する手段と、この検出信号から点火プラ
   グにくすぶり汚損が生じているかどうかを判別す
   る点火プラグ汚損判別手段と、この判別結果より
   くすぶり汚損が判別されたときの前記機関温度検
   出値が低温であるほど前記燃料量を大きく所定期
   間だけ減量し、またはくすぶり汚損が判別された
   ときの前記機関温度検出値が所定温度以下の低温
   時に前記燃料量を所定期間だけ零にする燃料量補
   正手段とを設けたことを特徴とする内燃機関の燃
   料供給装置。