JPH06105061B2 - 内燃機関の空燃比制御方法 - 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っ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、所定の空燃比に比較してかな
り薄い混合気（以下リーンという）となってしまう。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か
始動したとしてもアイドル状態が不安定となる可能性が
あった。

そこで、特開昭56−81230号公報あるいは特開昭57−107
41号公報に開示されるごとく、燃料が高温となっている
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た燃料噴射量の
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っ
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とく近傍に
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出される時間は一
義的に定められるものではない。従って、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
中に残っているにも拘らず燃料噴射量の増加を中止する
と、ベーパーロッ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空燃比が異常に濃い状態
となり燃費やエミッションの悪化等を招くという問題が
あった。

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
の燃焼室内に噴出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った。

［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及びアイドル安定
性を向上するとともに、燃費やエミッションを良好とす
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。

［問題点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
本的構成図に示す如く、 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
る電子制御燃料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するともに、該内燃機関の回転数
の上昇に応じて前記増量制御による増量分を徐々に減少
させる（P3）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
ーが発生する条件にあるか否かを判別するものである。
従って、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、イグニッション
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内燃機関の回転数
に応じた燃料噴射量の増量制御とは、回転数が低ければ
より燃料噴射量を増加させるものであり、ベーパーが多
く空燃比がリーンになるために生じる内燃機関の回転数
の低下を防止する。その増加量は記憶手段に格納される
マップを用いたり、回転数を含む関係式より演算にて求
められるものである。また、回転数と増加量との関係
は、それぞれの内燃機関システムに最適に選択されるも
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。そして、エンジン回転の上昇
に応じて、増量制御による増量分を徐々に減少させる。

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図は本発明の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、排気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ットルバルブ、11はスロットル
バルブ10の開度を検出するスロットルセンサ、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
するディストリビュータ、18はディストリビュータ17内
に取り付けられ、ディストリビュータ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はディストリビュータ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はキースイッチ、22はスタータモータをそれぞれ
表わしている。26は車輪に連動し、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ッ
ク図中を表わしている。

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
従っ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ッ
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RO
M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
スイッチ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、バッテリによってバックアップ
された不揮発メモリとしてのバックアップランダムアク
セスメモリ（以下単にバックアップRAMと呼ぶ）、34〜3
7は各センサの出力信号のバッファ、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はバッファを介してあるいはバッファ、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
送るバッファ、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。スロットル開度センサ11の出力、およびキースイッ
チ21の操作信号は、直接に、あるいはバッファ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
信号によって燃料噴射弁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ROM31、RAM3
2等へ所定の間隔で制御タイミングとなるクロック信号
を送るクロッ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（Ａ）及び第５図は本実施例のフローチャートで
ある。

まず第４図（Ａ）の始動時空燃比制御ルーチンについて
ステッ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ッ
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、ステップ100が実行
されスロットル開度センサ11の出力に基づきスロットル
バルブ10が全閉状態であるか否かが判断され、全閉であ
れば次のステップ110が実行され、それ以外であれば本
ルーチンを終了する。

ステップ110ではガソリンエンジン１に供給される燃料
温の推定に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、本ステップ
にて水温センサ９の出力が85℃より高いとき次のステッ
プ120へ進み、それ以下であれば本ルーチンを終了す
る。

ステップ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
ければ次のステップ130へ進み、それ以下であれば本ル
ーチンを終了する。

従ってステップ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、イグニッションキーをONにした直後
で、未だに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。本ステップはこのような特殊な条件下
でのみ実行され、後述する基本燃料噴射量（燃料噴射時
間）Tpの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。

続くステップ140では現在のガソリンエンジン１の始動
状態を検出するため、回転角センサ18の出力に基づいて
ガソリンエンジン１の平均回転数ANEが演算される。始
動時は公知のごとくガソリンエンジン１の回転数は大き
な変動を示すものである。そこで本ステップではガソリ
ンエンジン１が16回転するのに要した時間を計時し、そ
の値からガソリンエンジン１の平均回転数ANEを算出す
るのである。

次のステップ150では、この算出された平均回転数ANEに
基づいて、補正係数Fhotの変更を実行する。平均回転数
ANEが上昇するというひとは、即ちガソリンエンジン１
が始動し始めたことを意味するものであり、始動特性を
良好とするため、およびベーパー分だけリーンであった
空燃比を補正するために実行した燃料噴射量の増加が充
分であったと考えられる。そこでガソリンエンジン１の
平均回転数ANEが上昇するに従って逐次補正係数Fhotを
小さな値としていくのである。

第４図（Ｂ）にこの平均回転数ANEと補正係数Fhotとの
関係（ｆ）を示すグラフを示す。本実施例のガソリンエ
ンジンシステムは、スタータモータの実行するガソリン
エンジン１の平均回転数ANEが250［rpm］、ガソリンエ
ンジン１のアイドル平均回転数ANEが750［rpm］であ
り、実験的に最適の補正係数Fhotを求めたものである。

これによって、ガソリンエンジン１の作動に応じた燃料
の供給が可能となるのである。

続くステップ160では補正係数Fhotが「０」でるか否か
が判断される。即ち、前ステップで平均回転数ANEが800
［rpm］となり補正係数Fhotが第４図（Ｂ）に示すよう
に「０」とされ、ガソリンエンジン１の燃料のベーパー
が抜け、平常時のアイドル状態にあると判断されるので
ある。ここで未だにガソリンエンジン１の平均回転数AN
Eが800［rpm］とならず燃料のベーパーが抜けていない
と判断されるとステップ140へ戻り以下同様の処理を繰
り返して実行し、平均回転数ANEが800［rpm］、即ちFho
tかが「０」であれが本ルーチンの全ての処理を終了す
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、まずステップ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ップ210の処理に供される。

ステップ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内のマップより検索する。

続くステップ220ではガソリンエンジンシステムに容易
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
による空燃比フィードバッ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、次のステップ230で上記のようにして求まった
補正係数Ｋと第４図（Ａ）のフローチャートで求まった
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） 次のステップ240では前ステップ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っ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、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、その始動時において燃料噴射を50
％増量するため燃料噴射時間を延長する（ステップ13
0）。そして、その増量はガソリンエンジン１の回転数
を検出して、該回転数の増加に従って適宜減量される
（ステップ150）のである。

従って、燃料温が高くベーパーが発生しているときには
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回転数が上昇するとその回転
数の上昇に従って燃料噴射時間を減少処理されるのであ
る。即ち、ベーパーが発生してガソリンエンジン１の燃
料供給量が所望値より低く、ガソリンエンジン１の回転
数が上昇しないときには燃料噴射量の増量処理を継続
し、その増量処理によりガソリンエンジン１の回転数が
上昇して始動し始めると燃料量を減少していき過多の燃
料がガソリンエンジン１に供給されることを防止できる
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、
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、エミッシ
ョンの悪化をも防止することができる効果がある。

［考案の効果］ 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の増量制御を
実行すると共に、増量制御による増量分をエンジン回転
の上昇に応じて徐々に減少させることを特徴とする方法
である。

従って、燃料配管中のベーパー分に対して燃料供給量を
増加させて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回転数を上昇すと燃料供給量
の過多を防止するために燃料供給量の増量分の減少が行
なわれる。この増量分の減少は、エンジン回転数に応じ
て徐々に行われるので、回転数が急激に上昇したり落ち
込んだりすることがない。この結果、ベーパーが解消さ
れたにもかかわらず過剰な燃料を供給したり、ベーパー
が残っているのに燃料の増量を停止したりすることもな
い。

これによって、内燃機関は始動及びその後のアイドル安
定性が良好となり、かつ燃料供給量の過多による燃費や
エミッショ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図は実施例の構成
概略図、第３図はその制御装置のブロック図、第４図
（Ａ）はその始動時空燃比制御のフローチャート、
（Ｂ）図は回転数と補正係数Fhotとの関係を示すグラ
フ、第５図は燃料噴射時間決定のフローチャートを示
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)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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燃料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、該内燃機関の回転
   数の上昇に応じて前記増量制御による増量分を徐々に減
   少させることを特徴とする内燃機関の空燃比制御方法。