JPH0584383B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関に供給する燃料量を制御し
て、常に内燃機関を最適な条件下で作動させるこ
とができる内燃機関の空燃比制御方法に関する。

［従来の技術］ 従来より、車両等に搭載される内燃機関を最適
な条件下で作動させるために該内燃機関へ供給す
る燃料量を制御している。内燃機関の始動時にお
いてもそれは同じであり、内燃機関の始動特性に
応じた量の燃料の供給を実行すべく、燃料噴射装
置の噴射時間を適宜設定している。

しかしながら、燃料噴射装置の噴射時間に比例
して内燃機関へ供給する燃料量を決定する方法で
は、その燃料噴射装置の燃料配管中の燃料が、内
燃機関の高負荷長時間運転等の原因により高温と
なつた場合等でベーパーが発生しているときには
同じ噴射時間でもベーパー分だけは燃料の供給が
実行されず、所望の空燃比に比較してかなり薄い
混合気となつてしまう。この現象は特に内燃機関
の始動時には問題であり、内燃機関の始動に充分
な燃料が供給されず始動が不能となる可能性があ
つた。

そこで、特開昭56−81230号公報あるいは特開
昭57−10741号公報に開示されるごとく、燃料が
高温となつている状態で内燃機関を始動するに際
して、所定時間だけ燃料噴射量を増加させる装置
や燃料温に応じて燃料噴射量の増加を行なう装置
が提案されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら上記のごとき装置においても以下
に記述する問題点を有しており、未だに充分なも
のではなかつた。

即ち、燃料配管中に発生するベーパーは各種の
内燃機関システムやその使用状況等で燃料噴射弁
のごく近傍に発生するものから、燃料タンク側の
近傍に発生するものまでバラツキがあるためベー
パーが噴射される時間は一義的に定められるもの
でない。従つて、単に始動時からの時間経過のみ
を基準として燃料噴射量の増加を行なうだけでは
ベーパー分が燃料配管中から完全に消滅したもの
か否かの判定ができず、ベーパーが未だに燃料配
管中に残つているにも拘らず燃料噴射量の増加を
中止すると、ベーパーロツクの発生する可能性が
あり、逆に増量を継続する時間を長く過ぎると燃
料噴射が異常に濃い状態となり燃費やエミツシヨ
ンの悪化等を招くという問題があつた。

また、燃料温に応じた燃料噴射量の増加を実行
するものも、燃料温と発生するベーパーの量との
関係は一義的なものではなく、かつ上記同様に内
燃機関システムやその使用状況でその発生するベ
ーパーがどの時点で内燃機関の燃焼室内に噴射さ
れるものかの判定を実行できないため上記したと
同じ問題を有するものであつた。

なお、前述のように内燃機関への燃料供給量が
少なく空燃比が所定値よりも大きな状態、を以下
単にリーンと呼び、逆に空燃比が所定値よりも小
さい状態をリツチと呼ぶ。

［発明の目的］ 本発明は上記問題点を解決するためになされた
もので、燃料配管中に発生したベーパーに応じた
燃料噴射量の補正を実行することでベーパーが発
生しているときの燃料噴射量の補正を適確に行な
い始動特性を向上するとともに、燃費やエミツシ
ヨンを良好とする内燃機関の空燃比制御方法を提
供することを目的としている。

［問題を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明の構成は、第
１図の基本的構成図に示すごとく、 燃料を燃料噴射弁から噴射供給して内燃機関を
作動させる電子制御噴射装置を用いた内燃機関の
空燃比制御方法において、 内燃機関の始動時（P1）に、燃料温度が所定
温度以上であるか否かを判別（P2）し、 所定温度以上であると判別したときには前記内
燃機関の燃料噴射量を増量制御（P3）するとと
もに、該内燃機関の始動時から所定時間経過後
（P4）より該内燃機関の空燃比が所定値以下
（P5）のとき前記増量制御の増量値を徐々に減少
させる（P6）ことを特徴とする内燃機関の空燃
比制御方法をその要旨としている。

［作用］ 本発明の始動時の燃料温度判別は、燃料配管中
にベーパーは発生する条件にあるか否かを判別す
るものである。従つて、始動時の燃料温度を直接
検出して所定値と比較する方法に限るものではな
く、内燃機関の冷却水の温度や吸気の温度等を検
出し、燃料温を推定する方法としてもよい。

なお、内燃機関が始動時であることは、イグニ
ツシヨンキーがONされた状態、内燃機関の回転
数が低い状態等の検出により行なわれるものであ
る。

上記の方法にて内燃機関の始動時の燃料温度が
所定値以上であると判定されたとき実行される燃
料噴射量の増量制御とは、燃料噴射量を増加させ
ることにより、ベーパー分が多く空燃比がリーン
になるために生じる内燃機関の始動不能を防止す
る。その増加量は記憶手段に格納されるマツプを
用いたり、回転数等に内燃機関作動状態を表わす
変数を含む関係式より演算にて求められるもので
ある。増量の方法としては、燃料噴射を実行する
時間を長くするもの、あるいは燃料噴射の噴射圧
を上昇させるものいずれでもよい。

始動時からの所定時間とは、燃料配管中に発生
したベーパーが圧送され内燃機関に噴射供給され
るまでの時間である。従つて、内燃機関システム
に固有の時間とするもの、および内燃機関の回転
数や噴射実行回数により時間を設定するものとし
てもよい。

上記の所定時間経過後の内燃機関の空燃比に基
き、即ち空燃比が所定値と比較して大、小いずれ
であるかに応じて前記した増量制御の増量値を減
少し、またはその減少を中止することで内燃機関
の空燃比を適確に制御するものである。

以下、本発明をより具体的に説明するため実施
例を挙げて詳述する。

［実施例］ まず第２図は本発明方法が適用されるガソリン
エンジン及びその周辺装置を表わす説明図であ
る。

１はガソリンエンジン本体、２はピストン、３
は点火プラグ、４は排気マニホールド、５は排気
マニホールド４に備えられ、排ガス中の残存酸素
濃度を検出する酸素センサ、６はガソリンエンジ
ン本体１の吸入空気中に燃料を噴射する燃料噴射
弁、７は吸気マニホールド、８はガソリンエンジ
ン本体１に送られる吸入空気の温度を検出する吸
気温センサ、９はガソリンエンジン冷却水の水温
を検出する水温センサ、１０はガソリンエンジン
１の吸入空気量を調節するスロツトルバルブ、１
１はスロツトルバルブ１０の開度を検出するスロ
ツトルセンサ、１４は吸入空気量を測定するエア
フロメータ、１５は吸入空気の脈動を吸収するサ
ージタンクをそれぞれ表わしている。

そして１６は点火に必要な高電圧を出力するイ
グナイタ、１７は図示していないクランク軸に連
動し上記イグナイタ１６で発生した高電圧を各気
筒の点火プラグ３に分配供給するデイストリビユ
ータ、１８はデイストリビユータ１７内に取り付
けられ、デイストリビユータ１７の１回転、即ち
クランク軸２回転に24発のパルス信号を出力する
回転角センサ、１９はデイストリビユータ１７の
１回転に１発のパルス信号を出力する気筒判別セ
ンサ、２０は電子制御回路、２１はキースイツ
チ、２２はスタータモータをそれぞれ表わしてい
る。２６は車軸に連動し、車速に応じたパルス信
号を発信する車速センサを表わす。

次に第３図は電子制御回路２０とその関連部分
とのブロツク図を表わしている。

３０は各センサより出力されるデータを制御プ
ログラムに従つて入力及び演算すると共に、各種
装置を作動制御等するための処理を行なうセント
ラルプロセシングユニツト（以下単にCPUと呼
ぶ）、３１は制御プログラム及び初期データが格
納されるリードオンリメモリ（以下単にROMと
呼ぶ）、３２は電子制御回路２０に入力されるデ
ータや演算制御に必要なデータが一時的に読み書
きされるランダムアクセスメモリ（以下単に
RAMと呼ぶ）、３３はキースイツチ２１がオフ
されても以後の内燃機関作動に必要なデータを保
持するよう、バツテリによつてバツクアツプされ
た不揮発性メモリとしてのバツクアツプランダム
アクセスメモリ（以下単にバツクアツプRAMと
呼ぶ、３４〜３７は各センサの出力信号のバツフ
ア、３８は各センサの出力信号をCPU３０に選
択的に出力するマルチプラクサ、３９はアナログ
信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、４
０はバツフアを介してあるいはバツフア、マルチ
プレクサ３８及びＡ／Ｄ変換器３９を介して各セ
ンサ信号をCPU３０に送ると共にCPU３０から
のマルチプレクサ３８、Ａ／Ｄ変換器３９のコン
トロール信号を出力する入出力ポートを表わして
いる。

そして４１は酸素センサ５の出力信号をコンパ
レータ４２へ送るバツフア、４３は回転角センサ
１８及び気筒判別センサ１９の出力信号の波形を
整形する整形回路を表わしている。スロツトル開
度センサ１１の出力、およびキースイツチ２１の
操作信号は、直接に、あるいはバツフア４１等を
介して入力出力ポート４６によりCPU３０に送
られる。

更に、４７，４８は出力ポート４９，５０を介
してCPU３０からの信号によつて燃料噴射弁６、
イグナイタ１６を駆動する駆動回路をそれぞれ表
わしている。また５１は信号やデータの通路とな
るバスライン、５２はCPU３０を始めROM３
１、RAM３２等へ所定の間隔で制御タイミング
となるクロツク信号を送るクロツク回路を表わし
ている。

次に本実施例の制御プログラムについて説明す
る。

第４図及び第５図は本実施例のフローチヤート
である。

まず第４図の始動空燃比制御ルーチンについて
ステツプ毎にその処理を説明する。

本ルーチンはガソリンエンジン１の始動時にキ
ースイツチ２１がON状態とされるとCPU３０に
割込み処理されるものである。

本ルーチンの処理が開始されると、ステツプ
100が実行されスロツトル開度センサ１１の出力
に基づきスロツトルバルブ１０が全閉状態である
か否かが判断され、全閉であれば次のステツプ
110が実行され、それ以外であれば本ルーチンを
終了する。

ステツプ110ではガソリンエンジン１に供給さ
れる燃料温の推定のための一つの方法としてガソ
リンエンジン１の冷却水の温度を検出、判定す
る。そして、本ステツプにて水温センサ９の出力
が85℃より高いとき次のステツプ120へ進み、そ
れ以下であれば本ルーチンを終了する。

ステツプ120では燃料温の推定のためのもう一
つの情報であるガソリンエンジン１の吸入空気の
温度を検出、判別する。このとき、吸気温センサ
８の出力が65℃より高ければ次のステツプ130へ
進み、それ以下であれば本ルーチンを終了する。

従つて、ステツプ130が実行されるときのガソ
リンエンジン１の作動状況は、イグニツシヨンキ
ーをONした直後で、未だアクセル操作をされて
おらず、しかも水温TW＞85℃、吸気温TA＞65
℃の状態、すなわち、高温再始動時のときであ
る。本ステツプはこのような特殊な条件下でのみ
実行され、始動を開始してからの経過時間が４
［ｓ］以上であるか否かの判断が行なわれる。こ
の経過時間は、キースイツチ２１がONされてか
ら、クロツク回路５２の発振クロツクをCPU３
０にてカウントすることにより始動後の経過時間
を簡単に知ることができる。本ステツプにて４
［ｓ］未満であると判断されるとステツプ140へ、
４［ｓ］以上であればステツプ150へ処理は移行す
る。

ステツプ140では、ガソリンエンジン１へ噴射
供給する燃料量を決定するための、後述する基本
燃料噴射量（燃料噴射時間）Tpを補正する補正
係数の一つであるFhotを「0.5」に設定する。こ
の処理により後述するごとく燃料噴射時間を延長
することができ所望の燃料噴射量の増量制御がで
きるのである。

上記のごとく始動直後に燃料の増量制御を実行
し続けるのであるが、始動開始から４［ｓ］経過
すると今度はステツプ150以後が実行される。

ステツプ150では、酸素センサ５の出力を検出
し、排ガス中の残存酸素濃度が所定値よりも高い
（リーン）かあるいは低い（リツチ）かの判断、
即ち空燃比の判断がなされる。即ち、前記ステツ
プ140にて実行された燃料噴射量の増量制御によ
り実際のガソリンエンジン１で行われる燃料の燃
焼がどれだけの空燃比で実行されているかをその
排ガスより推定するのである。本ステツプで、未
だにベーパー分が燃料配管中に多数存在するため
にガソリンエンジン１へ供給される燃料量が少な
い、即ちリーンであると判断すると以後の処理を
実行することなく本ルーチンを終了してFhotは
「0.5」の値を保ち続ける。一方、燃料配管中のベ
ーパーが少なくなり、ガソリンエンジン１へ噴射
供給される燃料量がFhot＝0.5の大きな値のため
に増加して所定の空燃比より小さな値となつたと
判断されると次のステツプ160が処理される。

ステツプ160は、Fhotが未だに「０」以上であ
り燃料噴射量の増量制御が実行され続けているか
否かが判断される。そしてFhot＞０であれば次
にステツプ170へ進み、それ以外であれば本ルー
チンを終了する。

ステツプ170ではタイマＤの計時が１［ｓ］以上
であるか否かが判断される。

ここでタイマＤとは、キースイツチ２１ON時
から計時を開始するとともに後述するステツプ
190にてリセツトされ再び計時を開始するように
構成されるものである。従つてガソリンエンジン
１の始動後初めて本ステツプ170が実行されると
きは、ステツプ130の処理によりタイマＤの内容
は４［ｓ］以上となつているため判断は真となり
次のステツプ180へ進むのである。

上記のようにガソリンエンジン１の移動後少な
くとも４［ｓ］経過後であり、かつ酸素センサ５
がリツチ信号を出力しており、Fhotが「０」よ
り大であればステツプ180が実行されてFhotを
「0.01」減少させるのである。

次のステツプ190では前述したタイマＤのリセ
ツトが実行され、本ルーチンを終了する。

上記のように、タイマＤのリセツトが実行され
た後は、本ルーチンが再度実行されステツプ150、
ステツプ160にて燃料量の減少をFhotを小さな値
として実行する条件にあろうとも次のステツプ
170にてタイマＤが前回のFhotの「0.01」減少処
理から１［ｓ］を計時していなければ本ルーチン
を終了し、１［ｓ］を計時したならば再度ステツ
プ180にてFhotを「0.01」の減少処理を施し、続
くステツプ190でタイマＤをリセツトして以後同
様な処理がFhot＝０となるまで継続されるので
ある。

以上のようにして定められる補正係数Fhotを
用いて、ガソリンエンジン１の回転数に同期して
実行される第５図に示す実際に実行する燃料噴射
量（燃料噴射時間）Ｔを決定する燃料噴射時間Ｔ
決定ルーチンが処理される。

本ルーチンの処理にCPU３０が入ると、まず
ステツプ200が実行され、回転角センサ１８およ
びエアフロメータ１４の出力に基づいてガソリン
エンジン１の回転数NE、吸入空気量Ｑが演算さ
れ次のステツプ210の処理に供される。

ステツプ210ではこれら２つの基本となるガソ
リンエンジン１の作動情報から負荷Ｑ／NEを算
出し、次いでその負荷に対して最適の燃料供給量
である基本燃料噴射量（基本燃料噴射時間）Tp
をROM３１内のマツプより検索する。

続くステツプ220ではガソリンエンジンシステ
ムに用意されている各種のセンサからの情報に基
づいて上記基本燃料噴射量Tpの補正係数Ｋが算
出される。例えば、前回までのガソリンエンジン
１の作動状態から学習した補正係数やガソリンエ
ンジンの暖機状態、酸素センサ５出力による空燃
比フイードバツク補正係数等の種々の補正値を総
合したものとして補正係数Ｋの算出がなされる。

そして、次のステツプ230で上記のようにして
求まつた補正係数Ｋと第４図Ａのフローチヤート
で求まつたFhotとから実際に実行する燃料噴射
量（燃料噴射時間）Ｔを下記の式を用いて算出す
るのである。

Ｔ＝Tp×（Ｋ＋Fhot） 次のステツプ240では前ステツプ230で算出され
た燃料噴射量ＴをRAM３２に格納して本ルーチ
ンの処理を終了する。

このようにしてRAM３２内に格納された燃料
噴射量Ｔを他の燃料噴射実行ルーチンが適宜読み
出して、該燃料噴射量Ｔに応じた燃料噴射をガソ
リンエンジン１へ燃料噴射弁６から実行すること
によつて所望の空燃比でガソリンエンジン１を作
動することができるのである。

以上のようにガソリンエンジン１の空燃比を制
御する本実施例により、ガソリンエンジン１の空
燃比、酸素センサ５の出力および燃料噴射量（燃
料噴射時間）の補正係数Fhotが時間的にどのよ
うな変化を示すかを第６図のタイムチヤートに表
わす。

図は、最も左側がガソリンエンジン１のキース
イツチ２１がONされた状態を表わしており、横
軸の時間経過に伴う３つの状態変数の変化を表わ
したものである。

まず、始動直後より４［ｓ］の間に、本実施例
では無条件に50％の燃料噴射時間の増量制御を実
行している。この間に、空燃比が急激に下がり、
酸素センサ５の出力がリツチとなつている。これ
は、ベーパーが燃料配管中のどこに発生している
かにより、始動時から何秒後にこのような変化が
生じるかが決まるのである。即ち、通常のガソリ
ンエンジンシステムにおいて、ベーパーが燃料噴
射弁の極めて近傍に生じることはなく、よりガソ
リンタンク側に発生していることが多い。また、
始動時は始動増量等があるためもともと噴射量は
多くなつている。このため、始動直後の数秒間、
あるいは数十回転の間にガソリンエンジン１に供
給される燃料にはベーパー分がなく極めて多量の
燃料が噴射されることになり、一瞬の間リツチ状
態となるのである。

本実施例ではこの期間４［ｓ］は酸素センサ５
の出力を検出することなく、増量制御を実行す
る。その後、ガソリンエンジン１に噴射供給され
る燃料はベーパーが発生しているときには減少し
空燃比は上昇し、酸素センサ５出力はリーンを示
す。この状態が図中の期間Ａである。前述のごと
く、本実施例では酸素センサ５の出力がリーンの
間は補正係数Fhotの減少は行われない。従つて、
燃料噴射時間Ｔは50％の増量制御により燃料配管
中のベーパーによる燃料供給量の減少を補い、ガ
ソリンエンジン１の空燃比はその間のベーパーの
減少に伴つて所定値へ近づいて行くことになる。

そして、空燃比が所定値以下となつたとき、酸
素センサ５の出力はリツチ側へと反転し、この出
力の変化により補正係数Fhotの減少制御が開始
されるのである。ガソリンエンジン１に供給され
る燃料量は、ガソリンエンジン１の出力トルクに
急変を与えることのないように徐々に減少されて
ゆき、空燃比は再びゆるやかな上昇を始め所定値
に近づきガソリンエンジン１の始動が完了するの
である。

以上、詳述したことから明らかなごとく本実施
例の空燃比制御方法は、ガソリンエンジン１の燃
料が所定温以上であると判断すると、その高温再
始動時において４［ｓ］経過前であれば無条件に
燃料噴射を50％増量するため燃料噴射時間を延長
する（ステツプ140）。そして、その増量はガソリ
ンエンジン１の始動開始から４［ｓ］経過した後
の酸素センサ５の出力、即ちガソリンエンジンの
空燃比に従つて適宜減量される（ステツプ180）
のである。

従つて、燃焼温が高くベーパーが発生している
ときにはそのベーパーの発生個所によらず確実に
燃料噴射量の増量処理が実行されているためガソ
リンエンジン１の始動特性に適した燃料が供給さ
れ始動を良好とするとともに、ベーパーが減少し
てガソリンエンジン１への燃料供給が多くなり空
燃比が所定値以下に転じると燃料噴射時間を減少
処理するのである。

このような優れた燃料供給を実行する方法であ
るため、燃料配管中にベーパーが発生する個所と
は無関係にガソリンエンジン１の始動特性は良好
となり、しかも燃料供給の過多を防止するため燃
費を向上させ、エミツシヨンの悪化をも防止する
ことができる効果がある。

［発明の効果］ 以上、実施例を挙げて上述したごとく、本発明
の内燃機関の空燃比制御方法は、内燃機関始動時
の燃料温度が所定値以上のときに、内燃機関の燃
料噴射量を始動開始直後は無条件に増量制御する
とともに、所定時間経過後には該内燃機関の空燃
比に応じて前記増量制御の増量値を減少させるこ
とを特徴とする方法である。

従つて、燃料配管中のベーパーの発生している
個所によらず内燃機関の始動特性を向上させると
ともに、内燃機関が始動を開始して空燃比が所定
値以下となると燃料供給量の過多を防止するため
に燃料供給量の減少が行なわれる。

これによつて、各種の内燃機関システムの始動
はベーパーの発生個所によらず良好となり、かつ
燃料供給量の過多による燃費やエミツシヨンの悪
化をも防止することができる優れた空燃比制御方
法となるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図は本実
施例が適用されるガソリンエンジンシステムの構
成概略図、第３図はその制御回路のブロツク図、
第４図はその始動時空燃比制御のフローチヤー
ト、第５図は燃料噴射時間決定のフローチヤー
ト、第６図は空燃比、酸素センサ出力、および補
正係数Fhotのタイムチヤートを示す。 １……ガソリンエンジン、６……燃料噴射弁、
８……吸気温センサ、９……水温センサ、１４…
…エアフロメータ、１８……回転角センサ、２０
……電子制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料を燃料噴射弁から噴射供給して内燃機関
   を作動させる電子制御噴射装置を用いた内燃機関
   の空燃比制御方法において、 内燃機関の始動時に、燃料温度が所定温度以上
   であるか否かを判別し、 所定温度以上であると判別したときには前記内
   燃機関の燃料噴射量を増量制御するとともに、該
   内燃機関の始動時から所定時間経過後より該内燃
   機関の空燃比が所定値以下のとき前記増量制御の
   増量値を徐々に減少させることを特徴とする内燃
   機関の空燃比制御方法。