JPH06137183A - 内燃機関の燃料供給制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】水温増量補正係数Ｋ_TW，加速増量補正係数ＫＡ
ＣＣ及び減速減量補正係数ＫＤＥＣを、使用燃料に応じ
て最適化する。 【構成】筒内圧Ｐに基づいて図示平均有効圧Ｐｉを演算
し（Ｓ２）、該図示平均有効圧の変動分ΔＰｉに基づい
てサージトルクを検出する（Ｓ６）。ここで、前記サー
ジトルクの検出結果に応じて水温増量補正係数Ｋ_TWを修
正する（Ｓ７，Ｓ８）。一方、前記修正制御によって生
じた水温増量補正係数Ｋ_TWの初期値Ｋ _TWφに対する偏差
ΔＫ_TWを演算し（Ｓ９）、かかる偏差ΔＫ_TWに応じて加
速増量補正係数ＫＡＣＣ及び減速減量補正係数ＫＤＥＣ
を修正する（Ｓ10）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の燃料供給制御
装置に関し、詳しくは、燃料性状の変化に応じて機関へ
の燃料供給量を適正量に修正し得る装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃機関の燃料供給制御装置にお
いては、機関に吸入される空気量を検出し、該吸入空気
量に見合った燃料供給量を演算する一方、前記演算され
た燃料供給量に応じて燃料噴射弁を駆動制御すること
で、機関への燃料供給量を電子制御するものが知られて
いる。

【０００３】上記電子制御燃料噴射装置では、燃料の霧
化性が悪化する冷機時には、燃料噴射弁から噴射された
燃料の多くが吸気バルブ近傍に付着し、実際にシリンダ
内に吸引される燃料量が減少して空燃比をリーン化させ
てしまうため、機関温度を代表する冷却水温度に応じて
燃料供給量を増量補正することによって、前記燃料付着
による空燃比のリーン化を防止するようにしている（実
開昭６２−１６２３６４号公報等参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に噴射された燃料のうち吸気バルブ近傍に付着する割合
である付着率、及び、付着した燃料から蒸発してシリン
ダ内に吸引される割合である蒸発率は、同じ温度条件で
あっても、そのときの使用燃料の性状（主に蒸発のしや
すさ）によって異なる。このため、従来では、蒸発し難
いために冷機時に最も空燃比がリーン化しやすい燃料を
使用したときでも、空燃比がリーン化して失火や該失火
に伴うサージが発生しないように、前記水温に応じた燃
料増量割合を余裕を見込んで多めに設定するようにして
いた。

【０００５】従って、比較的蒸発しやすい燃料を使用し
たときには、前記水温増量補正が過大となって、空燃比
をオーバーリッチ化させ、燃費，排気性状を悪化させる
原因となってしまうという問題があった。そこで、機関
のサージトルクを検出し、該サージトルクが許容レベル
内となる最低の増量補正割合となるように水温増量補正
量を修正する構成の電子制御燃料供給装置を、本出願人
は先に提案した（特願平４−５８４６号参照）。

【０００６】しかしながら、上記のようにして水温増量
補正割合を、燃料性状に応じて適正化しても、従来から
一般的に行われている加減速運転時の燃料補正は、やは
り蒸発し難い燃料に適合させているから、燃料性状の変
化に対して前記加減速時の燃料補正量に過不足を生じ、
これが加減速運転時の運転性の悪化を招く惧れがあっ
た。然も、サージトルクを応答良く検出することが困難
であるため、前記燃料性状の変化による加減速補正量の
過不足は、水温増量補正の場合のようにサージトルクの
検出結果に基づいて適正化させることができなかった。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、水温増量補正を燃料性状に応じて適正レベルに修
正すると共に、加減速時の補正レベルについても燃料性
状に応じた適正レベルに修正できるようにして、加減速
運転性を確保しつつ、燃料性状によって補正レベルの過
不足が生じることを回避できる燃料供給制御装置を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そのため本発明にかかる
内燃機関の燃料供給制御装置は、図１に示すように構成
される。図１において、機関温度検出手段は機関温度を
検出し、機関温度による燃料増量手段は、前記機関温度
に基づいて燃料供給手段による機関への燃料供給量を増
量補正する。

【０００９】また、加減速運転状態検出手段は機関の加
減速運転状態を検出し、加減速時燃料補正手段は、前記
機関の加減速運転状態に基づいて前記燃料供給手段によ
る機関への燃料供給量を増大又は減少補正する。一方、
燃焼状態検出手段は、機関の燃焼状態の不安定度に相関
するパラメータを検出し、増量割合修正手段は、機関温
度による増量手段における増量補正レベルを、前記パラ
メータに基づいて所定の安定燃焼状態が得られる増量補
正レベルとすべく修正する。

【００１０】更に、加減速補正修正手段は、増量割合修
正手段による基準増量補正レベルに対する修正度合いに
基づいて前記加減速時燃料補正手段における燃料の補正
レベルを修正する。

【００１１】

【作用】かかる構成によると、機関温度に基づいて機関
への燃料供給量を増量補正するレベルが、所定の安定燃
焼状態が得られる増量補正レベルとすべく修正される。
更に、かかる修正制御によって基準増量補正レベルに対
してどの程度修正されたかによって、加減速運転時の燃
料の補正レベルが修正される。

【００１２】即ち、機関温度による増量補正を、燃焼状
態の安定度から使用中の燃料性状に適合させ、該適合に
必要とした修正度合いを、燃料性状を示すパラメータと
して用いて加減速運転時用の補正レベルを燃料性状に適
合させるものである。

【００１３】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。一実施例
を示す図２において、内燃機関１にはエアクリーナ２か
ら吸気ダクト３，スロットル弁４及び吸気マニホールド
５を介して空気が吸入される。吸気マニホールド５の各
ブランチ部には、各気筒別に燃料供給手段としての燃料
噴射弁６が設けられている。この燃料噴射弁６は、ソレ
ノイドに通電されて開弁し、通電停止されて閉弁する電
磁式燃料噴射弁であって、後述するコントロールユニッ
ト12からの駆動パルス信号により通電制御されて開弁
し、図示しない燃料ポンプから圧送されてプレッシャレ
ギュレータにより所定の圧力に調整された燃料を、機関
１に間欠的に噴射供給する。

【００１４】機関１の各燃焼室には点火栓７が設けられ
ていて、これにより火花点火して混合気を着火燃焼させ
る。そして、機関１からは、排気マニホールド８，排気
ダクト９，触媒10及びマフラー11を介して排気が排出さ
れる。機関への燃料供給を電子制御するために設けられ
たコントロールユニット12は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡ
Ｍ，Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェイス等を含んで
構成されるマイクロコンピュータを備え、各種のセンサ
からの入力信号を受け、後述の如く演算処理して、燃料
噴射弁６の作動を制御する。

【００１５】前記各種のセンサとしては、吸気ダクト３
中にエアフローメータ13が設けられていて、機関１の吸
入空気流量Ｑに応じた信号を出力する。また、クランク
角センサ14が設けられていて、基準角度位置毎（例えば
ＴＤＣ毎）の基準角度信号ＲＥＦと、１°又は２°毎の
単位角度信号ＰＯＳとを出力する。ここで、前記基準角
度信号ＲＥＦの周期、或いは、所定時間内における前記
単位角度信号ＰＯＳの発生数を計測することにより、機
関回転速度Ｎｅを算出できる。

【００１６】また、機関１のウォータジャケットの冷却
水温度Ｔｗを検出する水温センサ15が設けられている。
尚、前記冷却水温度Ｔｗは、機関温度を代表するパラメ
ータであり、前記水温センサ15が本実施例における機関
温度検出手段に相当する。更に、前記各点火栓７には、
実開昭６３−１７４３２号公報に開示されるような点火
栓７の座金として装着されるタイプの筒内圧センサ（燃
焼圧センサ）16が設けられており、燃焼状態を示す各気
筒別の筒内圧Ｐを検出できるようになっている。前記筒
内圧Ｐは、機関の燃焼状態の不安定度に相関するパラメ
ータであり、前記筒内圧センサ16が本実施例における燃
焼状態検出手段に相当する。

【００１７】尚、前記筒内圧センサ16は、上記のように
点火栓７の座金として装着されるタイプの他、センサ部
を直接燃焼室内に臨ませて筒内圧を絶対圧として検出す
るタイプのものであっても良い。また、前記スロットル
弁４には、該スロットル弁４の開度ＴＶＯを検出するポ
テンショメータ式のスロットルセンサ17が付設されてい
る。本実施例では、後述するように前記開度ＴＶＯの変
化割合に基づいて機関１の加減速運転状態を検出するの
で、前記スロットルセンサ17が加減速運転状態検出手段
に相当する。

【００１８】ここにおいて、コントロールユニット12に
内蔵されたマイクロコンピュータのＣＰＵは、図３〜図
５のフローチャートに示すＲＯＭ上のプログラムに従っ
て演算処理を行い、要求燃料量に対応する燃料噴射パル
ス幅Ｔｉを演算し、所定の噴射タイミングにおいて前記
パルス幅Ｔｉの駆動パルス信号を燃料噴射弁６に出力す
る。

【００１９】尚、本実施例において、機関温度による燃
料増量手段，加減速時燃料補正手段，増量割合修正手
段，加減速補正修正手段としての機能は、前記図３のフ
ローチャートに示すようにコントロールユニット12がソ
フトウェア的に備えている。図３のフローチャートに示
すプログラムにおいて、まず、ステップ１（図中ではＳ
１としてある。以下同様）では、各筒内圧センサ16から
筒内圧Ｐに応じて出力される検出信号を、クランク角セ
ンサ14から単位角度信号ＰＯＳが出力される毎にＡ／Ｄ
変換して読み込む。

【００２０】そして、ステップ２では、読み込んだ筒内
圧Ｐに基づいて、機関１サイクル当たりの図示平均有効
圧Ｐｉ（＝∫ＰｄＶ；Ｖはシリンダ容積）を演算する。
次のステップ３では、上記のようにして１サイクル毎に
演算される図示平均有効圧Ｐｉの最新値から過去のｎケ
までのデータを更新記憶する。ステップ４では、時系列
的に記憶されている図示平均有効圧Ｐｉの隣接するデー
タ間の偏差の絶対値を積算し、この積算値を図示平均有
効圧Ｐｉの変動分としてΔＰｉにセットする。

【００２１】ステップ５では、前記変動分ΔＰｉ（機関
出力トルクの変動分に比例する値）の特定周波数成分
（３Ｈｚ〜10Ｈｚ）のみを抽出するフィルタリング処理
を施し、ステップ６では、前記抽出された変動分ΔＰｉ
の値と所定値とを比較する。ここで、前記特定周波数成
分は、図示平均有効圧Ｐｉの変動によって生じる車両駆
動系のねじり振動の主成分に相当する周波数域であり、
この周波数域は車両の乗員が最も敏感に感じる周波数域
と重なるものである。従って、この特定周波数成分のレ
ベルが所定レベル以下であれば、乗員にサージの不快感
を与えることはなく、前記所定値はサージの許容限界値
に相当する値である。

【００２２】ステップ６で、図示平均有効圧Ｐｉの変動
分ΔＰｉが所定値以上であると判別されたときには、リ
ーン化による失火発生により図示平均有効圧Ｐｉが大き
く変動し、サージ発生（燃焼状態の不安定度が大）によ
り乗員に不快感を与えるものと推定し、ステップ７へ進
んで、現状の冷却水温度Ｔｗに対応する水温増量補正係
数Ｋ_TWを所定値ΔＫ_TW2 だけ増量補正し（燃料噴射量を
より増量させる方向に修正し）、該増量補正された水温
増量補正係数Ｋ_TWを現状の冷却水温度Ｔｗに対応するデ
ータとして、冷却水温度Ｔｗに応じて設定されている補
正係数Ｋ_TWのマップを書き換える。

【００２３】一方、ステップ６で図示平均有効圧Ｐｉの
変動分ΔＰｉが所定値未満であると判別されたときに
は、ステップ８へ進んで、現状の冷却水温度Ｔｗに対応
する水温増量補正係数Ｋ_TWを所定値ΔＫ_TW1 だけ減量補
正し（燃料噴射量を減量させる方向に修正し）、該減量
補正された水温増量補正係数Ｋ_TWを現状の冷却水温度Ｔ
ｗに対応するデータとして、冷却水温度Ｔｗに応じて設
定されている補正係数Ｋ _TWのマップを書き換える。

【００２４】前記水温増量補正係数Ｋ_TWは、燃料噴射弁
６から噴射された燃料のうち、吸気バルブ近傍に付着し
て壁流となる割合が高くなる冷機時において、前記壁流
の増大による空燃比のリーン化を防止すべく設定された
ものであり、その初期設定値は、使用が想定される燃料
のうち最も蒸発し難い燃料（重質燃料）に適合させてあ
る。

【００２５】ここで、使用燃料の性状変化があると、前
記付着割合（及び壁流からの蒸発割合）が変化し、要求
される増量割合が変化し、要求に対して少なく増量補正
される場合には、空燃比のリーン化によって失火が発生
し、サージの発生を招くことになり、逆に要求に対して
過大に増量補正される場合には、サージの発生はないも
のの、無駄な増量によって燃費及び排気性状を悪化させ
ることになってしまう。

【００２６】そこで、本実施例では、機関出力の変動レ
ベルを示す前記ΔＰｉ（機関の燃焼状態の不安定度に相
関するパラメータ）に基づいて、水温度増量補正の過不
足を検知し、前記ΔＰｉが所定値に近づくように、換言
すれば、サージレベルの許容レベルに近づくように、そ
のときの水温に対応する増量補正係数Ｋ_TWを修正するも
のであり、使用燃料によって異なる要求増量割合の変化
に対応して、許容レベルを越えるサージの発生を、無駄
な増量を行なわせることなく確実に回避できるものであ
る。然も、失火検出やノック検出等のために設けられる
筒内圧センサ16を流用して、水温増量補正係数Ｋ_TWの最
適化を図ることができるから、使用燃料の変化に対応し
て水温増量補正係数Ｋ_TWを最適化すべく燃料性状センサ
を設ける必要はなく、大幅なコストアップが避けられ
る。

【００２７】尚、前述のように水温増量補正係数Ｋ_TWを
増減修正するときに用いる所定値ΔＫ_TW1 ，ΔＫ
_TW2 （修正量）は、本実施例ではΔＫ_TW1 ＜ΔＫ_TW2 と
してあり、これにより、増量補正の不足によるサージの
発生を、補正係数Ｋ_TWを大きなステップで増大させるこ
とで速やかに回避でき、また、許容レベル未満のサージ
が発生しているときに小さなステップで補正係数Ｋ_TWを
徐々に減少させることで、増量補正割合を必要最小限に
まで近づけることができる。

【００２８】ここで、補正係数Ｋ_TWを徐々に減少させて
いった結果、変動分ΔＰｉが所定値を越えるようになっ
た場合には、変動分Ｐｉが所定値を越えるようになる直
前の補正係数Ｋ_TWレベルを学習し、該学習結果を使用燃
料の切り換えが行なわれるまで（機関の運転が停止され
るまで）継続的に用いるようにしても良い。上記のよう
にして使用中の燃料の性状に適合させて修正すると、次
のステップ９では、現状の冷却水温度Ｔｗに対応する水
温増量補正係数Ｋ_TWの初期値Ｋ_TWφ（蒸発し難い燃料に
適合させてある値であり、本実施例における基準増量補
正レベルに相当する。）と、修正後の補正係数Ｋ_TWとの
偏差を求め、該偏差をΔＫ_TW（←Ｋ_TWφ−Ｋ_TW）とす
る。

【００２９】ここで、前記初期値Ｋ_TWφは、前述のよう
に蒸発し難い燃料に適合させて設定されており、蒸発し
易い燃料を使用すると、前記水温増量補正係数Ｋ_TWによ
る増量必要量が減少するから、前記偏差ΔＫ_TWが大きい
ときほど、使用中の燃料が蒸発し易いことを示すことに
なる。次のステップ10では、加速運転時に燃料を増量す
るための加速増量補正係数ＫＡＣＣ、及び、減速運転時
に燃料を減量するための減速減量補正係数ＫＤＥＣの初
期設定値ＫＡＣＣφ，ＫＤＥＣφを、前記偏差ΔＫ_TWに
基づいて修正する。

【００３０】前記加速増量補正係数ＫＡＣＣ及び減速減
量補正係数ＫＤＥＣの初期値も、蒸発し難い燃料に適合
させて設定されており、ΔＫ_TWが大きく現在使用中の燃
料が蒸発し易い場合には、加速時の増量要求量は減少
し、また、減速時の減量要求量も減少することになる。
そこで、加速増量補正係数ＫＡＣＣ及び減速減量補正係
数ＫＤＥＣの初期値ＫＡＣＣφ，ＫＤＥＣφを、それぞ
れ前記偏差ΔＫ_TWが大きいときほど大きく減少修正し、
該修正結果を燃料噴射パルス幅Ｔｉの演算に用いるよう
にする。

【００３１】ステップ11では、前記燃料噴射パルス幅Ｔ
ｉを以下のようにして演算する。即ち、エアフローメー
タ13で検出された吸入空気流量Ｑと、クランク角センサ
14からの検出信号に基づき算出される機関回転速度Ｎｅ
とに基づいて基本パルス幅Ｔｐを演算する一方、前記水
温増量補正係数Ｋ_TW及び上記ステップ10で修正設定され
た加速増量補正係数ＫＡＣＣ，減速減量補正係数ＫＤＥ
Ｃを含めて各種補正係数ＣＯＥＦ（＝１＋Ｋ_TW＋ＫＡＣ
Ｃ−ＫＤＥＣ・・・）を設定し、更に、バッテリ電圧に
よる燃料噴射弁６の有効開弁時間の変化を補正するため
の補正分Ｔｓを設定する。そして、前記基本パルス幅Ｔ
ｐを、前記各種補正係数ＣＯＥＦ及び電圧補正分Ｔｓで
補正して最終的な燃料噴射パルス幅Ｔｉ（＝Ｔｐ×ＣＯ
ＥＦ＋Ｔｓ）が演算される。

【００３２】上記実施例では、燃料状態に関わる機関出
力の変動レベルを、筒内圧（燃焼圧）Ｐに基づき求めた
図示平均有効圧Ｐｉの変化として捉えるようにしたが、
機関出力の変動レベルは、機関の回転変動に基づいても
捉えることができる。特に、前記実施例の筒圧センサ16
を備えない場合であっても、クランク角センサ14は燃料
制御に欠かせない機関回転速度の情報を得るために一般
的に設けられるセンサであるから、回転変動に基づいて
機関出力変動を検知させる構成とすれば、より汎用性の
ある制御となる。

【００３３】また、特開平１−２１６０４０号公報に開
示されるように、機関の燃焼状態の不安定度に相関する
パラメータとして燃料性状（燃料の蒸発特性）を燃料の
静電容量などに基づいて直接検出するセンサを設け、該
センサで検出される燃料性状に応じて水温増量補正係数
Ｋ_TWを修正させる一方、前記実施例と同様に、水温増量
補正の初期値に対する前記修正度合いに基づいて前記加
速増量補正係数ＫＡＣＣ，減速減量補正係数ＫＤＥＣを
修正させるようにしても良い（図３に点線で示されるス
テップ１〜ステップ８に代えてステップＡを実行させる
流れ）。

【００３４】ところで、前記加速増量補正係数ＫＡＣ
Ｃ，減速減量補正係数ＫＤＥＣは、図４及び図５に示す
ようにして、機関１の加減速運転状態に応じて設定され
る。加速増量補正係数ＫＡＣＣの設定制御を示す図４の
フローチャートにおいて、まず、ステップ21では、スロ
ットルセンサ17で検出されるスロットル弁開度ＴＶＯを
読み込む。

【００３５】次のステップ22では、前記ステップ21で今
回読み込まれた開度ＴＶＯと前回実行時において読み込
まれた開度ＴＶＯ_-1との偏差として、開度変化率ΔＴＶ
Ｏを演算する。ステップ23では、予め前記開度変化率Δ
ＴＶＯと水温Ｔｗとに応じて加速増量係数Ｋ１を記憶し
たマップを参照し、現状の開度変化率ΔＴＶＯと水温Ｔ
ｗとに対応する加速増量係数Ｋ１を検索して求める。

【００３６】ステップ24では、予め機関回転速度Ｎｅに
応じて加速増量係数Ｋ２を記憶したマップを参照し、現
在の機関回転速度Ｎｅに対応する加速増量係数Ｋ２を検
索して求める。そして、ステップ25では、前記加速増量
係数Ｋ１と加速増量係数Ｋ２とを乗算して、該乗算結果
を加速増量補正係数ＫＡＣＣとする。

【００３７】一方、減速減量補正係数ＫＤＥＣの設定制
御を示す図５のフローチャートにおいて、まず、ステッ
プ31では、前記ステップ23と同様に、予め前記開度変化
率ΔＴＶＯと水温Ｔｗとに応じて減速減量係数Ｋ３を記
憶したマップを参照し、現状の開度変化率ΔＴＶＯと水
温Ｔｗとに対応する減速減量係数Ｋ３を検索して求め
る。

【００３８】ステップ32では、予め機関回転速度Ｎｅに
応じて減速減量係数Ｋ４を記憶したマップを参照し、現
在の機関回転速度Ｎｅに対応する減速減量係数Ｋ４を検
索して求める。そして、ステップ33では、前記減速減量
係数Ｋ３と減速減量係数Ｋ４とを乗算して、該乗算結果
を減速減量補正係数ＫＤＥＣとする。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、使
用燃料の性状（主に蒸発のしやすさ）の変化によって、
機関温度に基づく燃料の増量補正割合が不適切となるこ
とを回避でき、然も、前記機関温度による増量補正割合
を修正した度合いに応じて加減速時の補正割合を修正す
ることで、加減速時の燃料補正を使用燃料の性状に適合
させることができるようになり、燃料性状の変化に対し
て加減速時の運転性を維持できるようになるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図。

【図２】本発明の一実施例を示すシステム概略図。

【図３】水温増量補正の修正の実施例を示すフローチャ
ート。

【図４】加速増量補正の設定の様子を示すフローチャー
ト。

【図５】減速減量補正の設定の様子を示すフローチャー
ト。

【符号の説明】

１ 機関 ６ 燃料噴射弁 12 コントロールユニット 13 エアフローメータ 14 クランク角センサ 15 水温センサ 16 筒内圧センサ 17 スロットルセンサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関温度を検出する機関温度検出手段と、 該機関温度検出手段で検出される機関温度に基づいて燃
   料供給手段による機関への燃料供給量を増量補正する機
   関温度による燃料増量手段と、 機関の加減速運転状態を検出する加減速運転状態検出手
   段と、 該加減速運転状態検出手段により検出された機関の加減
   速運転状態に基づいて前記燃料供給手段による機関への
   燃料供給量を増大又は減少補正する加減速時燃料補正手
   段と、 を含んで構成された内燃機関の燃料供給制御装置におい
   て、 機関の燃焼状態の不安定度に相関するパラメータを検出
   する燃焼状態検出手段と、 該燃焼状態検出手段で検出されたパラメータに基づい
   て、前記機関温度による増量手段における増量補正レベ
   ルを、所定の安定燃焼状態が得られる増量補正レベルと
   すべく修正する増量割合修正手段と、 該増量割合修正手段による基準増量補正レベルに対する
   修正度合いに基づいて前記加減速時燃料補正手段におけ
   る燃料の補正レベルを修正する加減速補正修正手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の燃料供
   給制御装置。