JPH06100139B2 - 内燃機関の燃料供給量補正装置 - Google Patents

内燃機関の燃料供給量補正装置

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JPH06100139B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車等の車輌に用いられる内燃機関の燃料
供給量補正装置に係り、特に排気ガス再循環が行われる
内燃機関の燃料供給量補正装置に係る。
［従来の技術］ 排気ガス再循環が行われる内燃機関に於ては、種々の目
的から、例えば吸気管圧力をパラメータとして燃料噴射
量が制御される型式の内燃機関に於ては、排気ガス再循
環により吸気管圧力と吸入空気量（新気）との関係が変
化することにより燃料噴射量の算出値が実際の吸入空気
量に対する適正値より外れることを補償するために、或
いは排気ガス再循環中の内燃機関の安定運転を確保する
ために、排気ガス再循環中は燃料供給量の減量或いは増
量を行って燃料供給量を補正することが従来より行われ
ており、これは例えば特開昭48−27130号、特開昭61−4
836号の各公報に示されている。
排気ガス再循環が吸気管負圧作動式の排気ガス再循環制
御弁により制御される場合には、排気ガス再循環制御弁
の作動応答遅れから排気ガス再循環の開始及び終了に遅
れが生じることが知られており、このためこのことを考
慮して排気ガス再循環に関する燃料供給量の補正の開始
及び終了に遅延時間を与えることが考えられており、こ
れは例えば、特開昭59−192838号、特開昭60−169641
号、特開昭61−4836号の各公報に示されている。
［発明が解決しようとする課題］ 上述の如き原因に起因する排気ガス再循環の開始或いは
終了の応答遅れ時間は内燃機関の吸気管負圧、機関回転
数により異り、このため排気ガス再循環に関する燃料供
給量の補正の開始或いは終了の遅延時間が一定である
と、内燃機関の運転状態の如何によってはその補正期間
に関し必ずしも排気ガス再循環に対して適切な燃料供給
量の補正が行われず、例えば排気ガス再循環の開始時の
遅延時間が低負荷域にて適正になるように定められる
と、高負荷運転域に於ては機関負荷の変化に伴う吸気管
負圧の変化から前記遅延時間が不足し、早期に燃料供給
量の補正が開始され、この補正が減量補正である場合に
は一時的に内燃機関に供給される混合気が適正値より希
薄になり、内燃機関の運転性が著しく悪化することがあ
る。
本発明は、上述の如き不具合に鑑み、排気ガス再循環に
関する燃料供給量の補正が内燃機関の運転状態の如何に
拘らず適切に行われるよう改良された内燃機関の燃料供
給量補正装置を提供することを目的としている。
［課題を解決するための手段］ 上述の如き目的は、本発明によれば、吸気管負圧により
開閉される排気ガス再循環制御弁を有し、前記排気ガス
再循環制御弁に対する吸気管負圧の供給が電磁切換弁等
の負圧切換弁の切換作動により選択的に行われる内燃機
関の燃料供給量補正装置に於て、排気ガス再循環に関し
燃料供給量を補正する燃料供給量補正手段と、前記燃料
供給量補正手段により燃料供給量補正の開始又は終了を
前記負圧切換弁が切換わった時点から所定時間が経過す
るまで遅延させる遅延手段と、前記遅延手段の遅延時間
を内燃機関の運転状態に応じて可変設定する遅延時間設
定時間とを有している如き内燃機関の燃料供給量補正装
置によって達成される。
前記遅延時間設定手段は、前記遅延時間を内燃機関の吸
気管圧力、吸気管圧力と大気圧との差圧、機関回転数の
いずれか一つ、或いはそれらの組合せにより決定するよ
う構成されていてよい。
また前記遅延時間設定手段は前記遅延時間を内燃機関の
加速状態に応じて修正するよう構成されていてもよい。
［発明の作用及び効果］ 上述の如き構成によれば、排気ガス再循環に関する燃料
供給量の補正の開始又は終了の遅延時間が内燃機関の運
転状態に応じて常に適切に設定され、これにより排気ガ
ス再循環に関する燃料供給量補正は実際に排気ガス再循
環が行われている時に適合して適切に行われるようにな
り、内燃機関に供給される混合気の空燃比に乱れが生じ
ることが回避され、内燃機関の運転性及び排気ガス浄化
性能の安定性が向上するようになる。
［実施例］ 以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細
に説明する。
第１図は本発明による燃料供給量補正装置を装備された
内燃機関の一つの実施例を示している。図に於て、１は
内燃機関を示しており、該内燃機関は、スロットル弁
２、サージタンク４、吸気マニホールド５を経て空気を
吸入し、又燃料噴射弁12よりガソリンの如き燃料を燃料
供給され、既燃料ガス、即ち排気ガスを排気マニホール
ド６へ排出するようになっている。
排気マニホールド６には排気ガス再循環のための排気ガ
ス取入ポート７が、サージタンク４には排気ガス注入ポ
ート８が各々設けられており、排気ガス取入ポート７と
排気ガス注入ポート８とは排気ガス再循環用の導管９と
排気ガス再循環制御弁20と導管10とにより互いに連通接
続されている。
排気ガス再循環制御弁20は入口ポート21と出口ポート22
とを有しており、入口ポート21は導管９によって排気ガ
ス取入ポート７に連通接続され、出口ポート22は導管10
によって排気ガス注入ポート８に連通接続されている。
排気ガス再循環制御弁20は弁ポート23と弁要素24とを有
しており、弁ポート23は弁要素24によって開閉され且開
口度を制御されて排気ガス再循環流量を制御するように
なっている。弁要素24は、ダイヤフラム装置25のダイヤ
フラム26に接続され、ダイヤフラム室27に所定値より大
きい負圧が導入されていない時には圧縮コイルばね28の
ばね力により押し下げられて弁ポート23を閉じ、ダイヤ
フラム室27に所定値より大きい負圧が導入されている時
にはその負圧に応じて圧縮コイルばね28のばね力に抗し
て上昇して弁ポート23を開くようになっている。
排気ガス再循環制御弁20のダイヤフラム室27は、導管2
9、背圧制御用の負圧調整弁30、導管31を経てサージタ
ンクに設けられた吸気管負圧取出ポート32に連通接続さ
れている。吸気管負圧取出ポート32は、図示されている
如く、スロットル弁２より下流側に設けられていて常に
吸気管負圧を及ぼされるようになっている。
負圧調整弁30は弁ポート35を開閉する弁要素36及び該弁
要素を担持したダイヤフラム37とを有しており、ダイヤ
フラム37は、それの図にて上側に大気中に開放された大
気開放室38を、また下側にダイヤフラム室39を各々郭定
しており、該ダイヤフラムは、ダイヤフラム室39に所定
値以上の圧力（正圧）が導入されていない時には圧縮コ
イルばね40の作用によって弁要素36を弁ポート35より引
き離して該弁ポートを開く位置に位置し、これに対しダ
イヤフラム室39に所定値以上の圧力が導入された時には
圧縮コイルばね40の作用に抗して図にて上方へ変位して
弁要素36を弁ポート35に当接させて該弁ポートを閉じる
位置に位置するようになっている。
負圧調整弁30のダイヤフラム室39は、導管41によって排
気ガス再循環制御弁20の弁ポート23とこれより下流側に
設けられたオリフィス42との間の圧力室43に連通接続さ
れ、該圧力室に於ける排気ガス圧力を導入されるように
なっている。
上述の如き負圧調整弁30とオリフィス42よりなる構造
は、周知の背圧制御機構であり、圧力室43に於ける排気
ガス圧力を常にほぼ一定に保つよう排気ガス再循環制御
弁20のダイヤフラム室20に供給する負圧を調整し、換言
すれば弁ポート23の開口度を調整し、これによって排気
ガス再循環流量の吸入空気流量に対する比率、即ちEGR
率を常にほぼ一定に保つ作用を行うようになっている。
負圧調整弁30の大気開放室38は導管47によって吸気管負
圧取出ポート46に連通接続されている。吸気管負圧取出
ポート46はスロットル弁２が所定開度以下である時には
それの上流側に位置し、スロットル弁２が所定開度以上
である時にそれの下流側に位置して吸気管負圧を及ぼさ
れるようになっている。
この実施例に於ては、スロットル弁２の開度に応じて吸
気管負圧取出ポート46に現れる吸気管負圧が負圧調整弁
30の大気開放室38に供給されることにより中負荷運転時
に於てEGR率が増大するようになる。
導管29の途中には負圧切換弁45が設けられている。負圧
切換弁（VSV）45は電磁作動式の三方向切換弁として構
成され、ダイヤフラム室27に連通接続されたポートａ
と、負圧調整弁34に連通接続された負圧ポートｂと大気
中に解放された大気圧ポートｃとを有しており、通電
時、即ちオン状態時にはポートａを大気圧ポートｃより
切離して負圧ポートｂに連通接続し、これに対し非通電
時、即ちオフ状態時にはポートａを負圧ポートｂより切
離して大気圧ポートｃに連通接続するようになってい
る。負圧切換弁45に対する通電は一般的なマイクロコン
ピュータを含む電気式の制御装置50により制御されるよ
うになっている。
制御装置50は、吸気管圧力センサ51より吸気管圧力に関
する情報を、回転数センサ52より機関回転数に関する情
報を、水温センサ53より内燃機関１の冷却水温度に関す
る情報を各々与えられ、これら情報に基き第２図乃至第
４図に示されている如きフローチャートに従って燃料噴
射弁12による燃料噴射量と負圧切換弁45に対する通電、
即ち排気ガス再循環開始及び終了時期とを制御するよう
になっている。
負圧切換弁45に対する通電は、吸気管圧力センサ51によ
り検出される吸気管圧力Pmと回転数センサ52により検出
される機関回転数Neとの積が所定値以上であって吸気管
圧力Pmが所定の最大値以下で且機関回転数Neが所定の最
大値以下である時のみ行われる。これにより、負圧切換
弁45は上述の如き条件が揃っている時にオン状態にな
り、ポートａが負圧ポートｂに接続されて排気ガス再循
環が行われる。
第２図は制御装置50による燃料噴射量の計算ルーチンを
示している。まず最初のステップ10に於ては、吸気管圧
力センサ51により検出される吸気管圧力Pmに応じ基本燃
料噴射時間Tpを決定することが行われる。この基本燃料
噴射量時間Tpの決定は予め吸気管圧力に応じて定められ
た基本燃料噴射時間を記憶装置より吸気管圧力に応じて
読出すことにより行われてよい。ステップ10の次はステ
ップ20へ進む。
ステップ20に於ては、EGR補正実行フラッグＦが１であ
るか否かの判別が行われる。EGR補正実行フラッグＦは
第３図に示されている如き時間割込込ルーチンにて設定
されるものであり、Ｆ＝１である時は実際に排気ガス再
循環が行われている時であり、この時は燃料供給量のEG
R補正の実行のためにステップ30へ進み、そうでない時
はステップ50へ進む。
ステップ30に於ては、一つの減量補正計数であるEGR補
正係数Fegrを計算することが行われる。このEGR補正係
数Fegrは、排気ガス再循環流量を定めるパラメータ、例
えば吸気管圧力、機関回転数等に基いて排気ガス再循環
流量に応じた値に設定される。尚、EGR補正係数Fegrは
予め定められた一定値であってもよい。ステップ30の次
はステップ40へ進む。
ステップ40に於ては、基本燃料噴射時間Tpを下式に従っ
てEGR補正することが行われる。
Tp＝Tp×Fegr EGR補正係数Fegrは減量補正係数であることから、上述
の補正計算が実行されることにより、基本燃料噴射時間
Tpは減少することになる。即ち燃料噴射量の減量補正が
行われる。ステップ40の次はステップ50へ進む。
ステップ50に於ては、下式に従い基本燃料噴射量Tpに一
般的な各種の補正を実行して同期噴射時間Trを算出する
ことが行われる。
Tr＝Tp×Km＋Tv 尚、Kmは水温センサ53により検出される冷却水温度等に
より定められる補正噴射係数であり、Tvは燃料噴射弁12
の無効噴射時間である。
燃料噴射弁12は、上述の如き要領にて算出された同期噴
射時間Trに基いて開弁時間を制御され、その開弁時間に
応じた流量の燃料を内燃機関10の吸気通路へ噴射するよ
うになる。
第３図はEGR補正実行フラッグＦを設定する、換言すれ
ば排気ガス再循環に関する燃料供給量補正の開始及び終
了に対し遅延を与える時間割込ルーチンを示している。
この第３図に示された時間割込ルーチンは所定時間毎に
繰弁し割込ルーチンとして実行され、ステップ100に於
ては、負圧切換弁45がオン状態であるか否かの判別が行
われる。負圧切換弁45がオン状態である時はステップ11
0へ進み、そうでない時はステップ160へ進む。
ステップ110に於ては、EGR補正実行フラッグＦが１であ
るか否かの判別が行われる。EGR補正実行フラッグＦ＝
１でない時はまだ燃料供給量のEGR補正が実行されてい
ない時であり、この時にはステップ120へ進み、そうで
ない時にはステップ150へ進む。
ステップ120に於ては、カウンタのカウント値Ｃを一つ
アップカウントすることが行われる。ステップ120の次
はステップ130へ進む。
ステップ130に於ては、カウンタのカウント値Ｃが設定
値Cset1より大きいか否かの判別が行われる。設定値Cse
t1は燃料供給量のEGR補正の開始遅延時間を設定するも
のであり、これは第４図に示されている如きフローチャ
ートに従って決定され、Ｃ≧Cset1である時は負圧切換
弁45がオフ状態よりオン状態に切換わってから所定値Cs
et1に定まる所定時間が経過した時であり、この時には
ステップ140へ進み、そうでない時にはこの時間割込ル
ーチンが終了される。
ステップ140に於ては、EGR補正実行フラッグＦを１にす
ることが行われる。ステップ140の次はステップ150へ進
む。
ステップ150に於ては、カウンタのカウント値Ｃを０に
セットすることが行われる。
ステップ160は、負圧切換弁45がオフ状態である時に実
行され、ステップ160に於ては、EGR補正実行フラッグＦ
が１であるか否かの判別が行われる。Ｆ＝１である時は
燃料供給量のEGR補正が既に実行されている時であり、
この時にはステップ170へ進み、そうでない時はステッ
プ150へ進む。
ステップ170に於ては、カウンタのカウント値Ｃを一つ
アップカウントすることが行われる。ステップ170の次
はステップ180へ進む。
ステップ180に於ては、カウンタのカウント値Ｃが予め
定められた設定値Cset2より大きいか否かの判別が行わ
れる。設定値Cset2は燃料供給量のEGR補正の終了遅延時
間を設定するものであり、これは予め一定値に定められ
ており、Ｃ≧Cset2である時はステップ190へ進み、そう
でない時はこの時間割込ルーチンを終了することが行わ
れる。
ステップ190に於ては、EGR補正実行フラッグＦを０にす
ることが行われる。
上述の時間割込ルーチンに於て、設定値Cset1は排気ガ
ス再循環の開始時に於ける燃料供給量のEGR補正の開始
遅延時間を設定するのであり、この所定値Cset1は、第
４図に示されている如く、大気圧Paと吸気管圧力Pmとの
差圧により第５図に示されている如き特性に従って決定
される。Pa−Pmは吸気管負圧であり、吸気管負圧が少な
い時ほど排気ガス再循環の開始時の応答遅れが大きいこ
とから、遅延時間を決定する所定値Cset1は大きい値に
決定される。尚、大気圧Paは機関始動直前に吸気管圧力
センサ51により検出される吸気管圧力Pmを代用されてよ
く、また大気圧Paは大気圧センサにより随時に検出され
てもよい。
設定値Cset2は排気ガス再循環の終了時に於ける燃料供
給量のEGR補正の終了遅延時間を設定するのであり、こ
の設定値Cset2は、この実施例に於ては一定値に定めら
れているが、これも補正開始時の遅延時間を設定する所
定値Cset1と同数に吸気管負圧（Pa−Pm）に応じて可変
決定されてもよい。尚、大気圧Paは概ね一定とするなら
ば、上述の如き設定値Cset1、Cset2は吸気管圧力Pmに応
じて決定されてもよい。
第６図は負圧切換弁45のオン−オフに伴う排気ガス再循
環制御弁20のダイヤフラム室27の圧力変化及び燃料供給
量のEGR補正の実行時期について示している。或る時点
ａにて負圧切換弁45がオフ状態よりオン状態に切換わる
と、ポートｂにまで到達していた吸気管負圧がダイヤフ
ラム室27内に入り始め、これによりダイヤフラム室27の
圧力は大気圧より降下し始め、時点ｂにてその圧力は排
気ガス再循環制御弁20の開弁開始圧まで低下する。ダイ
ヤフラム室27の圧力が開弁開始圧を越えて低下すると、
排気ガス再循環制御弁20が開弁し始め、排気ガス再循環
が開始されるようになる。そして時点ｃにてダイヤフラ
ム室27の圧力は排気ガス再循環制御弁を所定の開弁量位
置にもたらす圧力になり、これより所要の流量にて排気
ガス再循環が行われるようになる。燃料供給量のEGR補
正の開始遅延時間を設定するカウンタのセット値、即ち
設定値Cset1は時点ａからｂ乃至時点ｃまでの排気ガス
再循環装置の作動応答遅れ時間に応じて決定されればよ
い。時点ａと時点ｂとの間の応答遅れは概ね負圧切換弁
の大気圧ポートｃに現れる大気圧と負圧ポートｐに現れ
る吸気管圧力Pmとの差圧により決まり、時点ｂと時点ｃ
との間の作動応答遅れは概ね排気ガス再循環制御弁の弁
リフト量により決まり、この弁リフト量は排気ガス再循
環流量が吸気管圧力Pmと機関回転数Neとにより定まるこ
とから、これも吸気管圧力Pmと機関回転数Neとにより決
まるようになる。
従って、EGR補正の開始遅延時間を設定する設定値Cset1
は、より厳格には、第７図に示されている如く、大気圧
Paと吸気管圧力Pmとの差圧と機関回転数Neとから決定さ
れてよい。この場合、設定値Cset1の機関回転数成分Cne
は、第８図に示されている如く、機関回転数の増大に応
じて増大する値であってよい。
燃料供給量のEGRの補正開始時の遅延時間を設定する所
定値Cset1を決定する際の大気圧Paと吸気管圧力Pmとの
差圧の取込みは、負圧切換弁45がオフ状態よりオン状態
に切換わった時点に於ける定点測定によるもの、或いは
随時のリアルタイムのものであってよい。
定常走行時に於ては、大気圧Paと吸気管圧力Pmとの差圧
は大きく変化しないから、これに基いて定められるCset
1は上述の差圧取込み法のいずれに於ても互いに大きい
差を生じないが、しかし吸気管圧力Pmが大きく変化する
加速時には前記差圧が定点測定による場合とリアルタイ
ム測定である場合とで大きい差が生じるようになる。前
記設定値Cset1の決定が負圧切換弁45の切換わりに於け
る大気圧Paと吸気管圧力Pmとの差圧に基いて行われる場
合は、加速によってその後に吸気管圧力が大気圧に近付
き、排気ガス再循環制御弁の応答遅れが大きくなる分だ
け設定値Cset1は不足気味になり、これに対しリアルタ
イムにて検出される差圧（吸気管負圧）にて前記設定値
Cset1が決定される場合は、加速完了前に於ける比較的
大きい吸気管負圧の影響から排気ガス再循環制御弁の応
答遅れは加速完了時に於ける吸気管負圧より見出される
度合より小さく、このためこの時には設定値Cset1は過
剰になる。
従って、加速時に於ても燃料供給量のEGR補正の開始遅
延時間を適切に設定する必要がある場合は、第９図或い
は第10図に示されている如く、所定値Cset1の加速補正
が行われればよい。
設定値Cset1の決定が負圧切換弁45の切換時に於ける差
圧Pa−Peより決定される場合は、即ち定点測定による場
合は、第９図に示されている如く、設定値Cset1の不足
分を補うべく加速補正値Ｋ・ΔPmが加算されればよい。
Ｋは定数であり、ΔPmは加速度を示す吸気管圧力Pmの時
間的変化変化率である。この吸気管圧力の時間的変化率
ΔPmの算出は、第11図に示されている如く、燃料噴射量
計算ルーチンにて算出されればよく、これは燃料噴射量
の加速時補正係数の決定にも利用されればよい。
第10図は差圧Pa−Pmをリアルタイムにて測定し、その差
圧により設定値Cset1が決定される場合の例を示してお
り、この場合には所定値Cset1の過剰分を減らすべく加
速度補正値Ｋ・ΔPmだけ所定値Cset1が減算されればよ
い。
上述の如く、本発明による燃料供給量の排気ガス再循環
に関する補正装置に於ては、その補正の遅延時間が内燃
機関の運転状態に応じて可変設定されることによりいか
なる時も実際に排気ガス再循環が行われている時にのみ
燃料供給量のEGR補正が実行され、内燃機関に供給され
る混合気の空燃比が常に適正空燃比に保たれるようにな
る。
以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、
本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であることは当
業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による内燃機関の燃料供給量補正装置を
備えた内燃機関及びそれに関連した排気ガス再循環装置
の一つの実施例を示す概略構成図、第２図は燃料噴射量
計算ルーチンの一実施例を示すフローチャート、第３図
は燃料噴射量のEGR補正に遅延を与えるためのフラッグ
制御を行う時間割込ルーチンの一例を示すフローチャー
ト、第４図は遅延時間設定ルーチンの一実施例を示すフ
ローチャート、第５図は遅延時間設定用のカウンタの設
定値特性を示すグラフ、第６図は負圧切換弁の切換わり
と排気ガス再循環及びそれに伴う燃料供給量のEGR補正
の状態を経時的に示すタイムチャート、第７図は遅延時
間設定ルーチンの他の一つの実施例を示すフローチャー
ト、第８図は遅延時間設定用のカウントの設定値の機関
回転成分特性を示すグラフ、第９図及び第10図は各々遅
延時間設定ルーチンの他の一つの実施例を示すフローチ
ャート、第11図は燃料噴射量計算ルーチンの他の一つの
実施例を示すフローチャートである。 １……内燃機関,2……スロットル弁,4……サージタン
ク,5……吸気マニホールド,6……排気マニホールド,7…
…排気ガス取入ポート,8……排気ガス再循環吸入ポー
ト,9、10……導管,12……燃料噴射弁,20……排気ガス再
循環制御弁,21……入口ポート,22……出口ポート,23…
…弁ポート,24……弁要素,25……ダイヤフラム装置,26
……ダイヤフラム,27……ダイヤフラム室,28……圧縮コ
イルばね,29……導管,30……負圧調整弁,31……導管,32
……吸気管負圧取出ポート,35……弁ポート,36……弁要
素,37……ダイヤフラム,38……大気解放室,39……圧縮
コイルばね,40……圧縮コイルばね,41……導管,42……
オリフィス,43……圧力室,45……負圧切換弁,46……吸
気管負圧取出ポート,47……導管,50……制御装置,51…
…吸気管圧力センサ,52……回転数センサ,53……水温セ
ンサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】吸気圧負圧により開閉される排気ガス再循
    環制御弁を有し、前記排気ガス再循環制御弁に対する吸
    気圧負圧の供給が負圧切換弁の切換作動により選択的に
    行われる内燃機関の燃料供給量補正装置に於て、排気ガ
    ス再循環に関し燃料供給量を補正する燃料供給量補正手
    段と、前記燃料供給量補正手段による燃料供給量補正の
    開始又は終了を前記負圧切換弁が切換わった時点から所
    定時間が経過するまで遅延させる遅延手段と、前記遅延
    手段の遅延時間を内燃機関の運転状態に応じて可変設定
    する遅延時間設定手段とを有する内燃機関の燃料供給量
    補正装置。
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