JPH0643823B2 - 燃料圧力制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は燃料噴射式エンジンの燃料圧力制御装置に関
し、特にホットスタート時における始動性の改善をはか
った燃料圧力制御装置に関する。

従来の技術 電子制御燃料噴射式エンジンにおいては、燃料ポンプに
より燃料噴射弁に送られる燃料の圧力を調整するため
に、プレッシャレギュレータが設けられており、このプ
レッシャレギュレータは内蔵されているスプリング荷重
と吸気管負圧とを用いて、供給される燃料圧力が高くな
ったとき燃料の一部を燃料タンク側にリターンさせ、こ
れにより供給燃料圧力を調整し、吸気管負圧との差圧を
ある一定値に保つようになっているのが一般的である。

上記のように通常のプレッシャレギュレータでは、吸気
管負圧を制御パラメータとして用いているので、機関始
動と同時に吸気管負圧が急激に上昇したとき、プレッシ
ャレギュレータが作動して燃料を燃料タンクにリターン
させてしまうので燃料通路内の燃料圧力は急激に低下す
る。従って、例えば高速走行後のホットリスタート時
等、機関温度が高い状態で始動するときには、上記燃料
圧力の急激な低下により燃料通路内にベーパーが発生し
ベーパーロックを起すことがあるという問題がある。

この問題点を解決するために、実開昭５５−９４４３６
号によれば、冷却水温センサ又は機関雰囲気温度センサ
とスタータ信号を所定時間保持するタイマーのＡＮＤ回
路によりホットスタートセンサを構成し、ホットスター
ト時タイマーにより定められた所定時間プレッシャレギ
ュレータの作動を解除し、燃料供給系の燃料圧力を高め
るように制御している燃料圧力制御装置が提案されてい
る。

発明が解決しようとする問題点 しかし上述した公開公報に記載された燃料圧力制御装置
は、以下のような問題点を有している。即ち、プレッシ
ャレギュレータの作動解除時間をタイマーにより一律に
定めているので、この時間が長すぎる場合には、ホット
スタート後燃料供給管内のベーパーが解消して機関の運
転状態が正常状態になった場合にもプレッシャレギュレ
ータの作動を解除していることとなり、空燃比がオーバ
ーリッチとなる結果、燃費及び／又はエミッションが悪
化することになる。

逆にタイマーにより定めた保持時間が短すぎる場合に
は、プレッシャレギュレータの作動を解除している時間
が短すぎることとなり、燃料供給管内にベーパーが発生
してアイドルが不安定となり、著しい場合にはエンジン
ストールが発生することがある。

このように上述した公開公報に記載された燃料圧力制御
装置においては、プレッシャレギュレータの最適解除時
間の決定が非常に困難であり、刻々変化するエンジンの
運転状態に十分に対処し得ないという問題点があった。

よって本発明の目的は、上述した従来技術の問題点を解
決し、燃料供給管内のベーパの発生量に応じてプレッシ
ャレギュレータの解除時間を制御する燃料圧力制御装置
を提供することである。

問題点を解決するための手段 上述した従来技術の問題点を解決するために、本発明
は、燃料噴射弁の燃料噴射圧を吸気管圧力に応じて制御
するプレッシャレギュレータと、該プレッシャレギュレ
ータに吸気管圧力を導く通路中に設けられた切換弁とを
具備し、高温始動時に前記切換弁を作動させて前記プレ
ッシャレギュレータの作動を解除することにより前記燃
料噴射弁の燃料噴射圧を上昇するように構成した燃料圧
力制御装置において、冷却水温検出手段及び吸気温検出
手段により冷却水温及び吸気温を検出し、始動時検出手
段によりエンジン始動時を検出したとき前記冷却水温及
び吸気温が所定温度以上の場合に前記切換弁を作動させ
て前記プレッシャレギュレータの作動を解除する燃圧制
御開始手段と、排気ガス中の特定成分濃度から空燃比を
検出する空燃比センサと、該空燃比センサの出力に基づ
いて空燃比フィードバック補正係数を設定する空燃比フ
ィードバック補正係数設定手段と、空燃比フィードバッ
ク補正係数が所定値未満か否か判定する判定手段と、該
判定手段により空燃比フィードバック補正係数が所定値
未満と判定された場合に前記切換弁をオフにして前記プ
レッシャレギュレータを再作動させる燃圧制御終了手段
とを設けたことを特徴とする燃料圧力制御装置を提供す
る。

作 用 通常運転時には、切換弁を介してプレッシャレギュレー
タに吸気管負圧を導き、吸気管負圧に応じて燃料噴射弁
の燃料噴射圧を制御して、吸気管負圧との差圧が常に所
定の圧力になるように燃料圧力を制御する。高速高負荷
運転後の再始動時等の場合には、燃料供給管内にベーパ
が発生し空燃比がオーバーリーンとなり、アイドル回転
が不安定化する。

そこで本発明は、冷却水温検出手段及び吸気温検出手段
により冷却水温及び吸気温を検出し、始動時検出手段に
よりエンジン始動時を検出したとき冷却水温及び吸気温
が所定値以上の場合に、燃圧制御開始手段により切換弁
を介してプレッシャレギュレータに大気圧を導入してそ
の作動を解除し、燃料噴射弁の燃料噴射圧を高め、ベー
パ発生によるアイドルの不安定化を防止する。

高温再始動時燃圧制御が開始されると、未だ空燃比はリ
ーンのためフィードバック制御により燃料噴射量を増量
する必要があり、空燃比フィードバック補正係数が大き
な値に設定される。燃圧制御が継続されると、空燃比の
リーン度合が小さくなるため空燃比フィードバック補正
係数も徐々に小さくなる。本発明によれば、空燃比フィ
ードバック補正係数が所定値未満になった場合に、高温
再始動時の燃圧制御を終了するように制御する。即ち本
発明は、燃圧制御中にベーパ等の発生がなくなり正常な
状態に戻った場合、ベース空燃比は燃料噴射圧が通常よ
り高く制御されているためリッチとなる点に着目し、空
燃比フィードバック補正係数が所定値未満となった場合
に高温再始動時の燃圧制御を終了するように構成して、
エンジンの状態に応じて常に最適な燃圧制御を達成でき
るようにしている。

実施例 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の燃料圧力制御装置を適用する内燃機関
の概略構成の一例を表わしている。

図中、１は内燃機関本体、２はシリンダブロック、３は
シリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は点火
プラグ、７は吸気バルブ、８は排気バルブ、９は排気マ
ニホールド１０内の排気ガス中の酸素濃度を検出する酸
素センサ、１５は冷却水温を計測する水温センサ、１６
はイグニッションスイッチ、２１はバッテリ電源をそれ
ぞれ表わす。

吸気系では、エアクリーナ２４から取入れた吸入空気の
吸気量をエアフロメータ２５により計測すると共に、吸
気温センサ２６により吸気温を計測し、アクセルペダル
２７の踏み代に応じて開閉するスロットルバルブ２８に
より吸入空気を所定量だけ吸気マニホールド３０へと送
るようになっている。スロットルボディ３１には、その
内部に介装したスロットルバルブ２８の開度及び全閉位
置を検出するスロットルセンサ３２が設けられている。

燃料系統では、燃料タンク３５から通路３６を介して燃
料ポンプ３７により圧送される燃料を所定量だけ噴射供
給する燃料噴射弁３８が吸気バルブ７の近傍に取付けら
れており、燃料噴射弁３８にかかる燃圧はプレッシャレ
ギュレータ３９により調整されるようになっている。即
ち、通常運転時には負圧切換弁（ＶＳＶ）４５によりプ
レッシャレギュレータ３９のダイアフラム室に吸気管負
圧を導入し、燃料噴射弁３８にかかる燃圧を吸気管圧力
より常に所定値例えば２．５５Kg／cm²だけ高くなるよ
う設定しており、余分な燃料は通路４６を経て燃料タン
ク３５に戻している。高温始動時などには、負圧切換弁
（ＶＳＶ）４５によりプレッシャレギュレータ３９のダ
イアフラム室に大気圧を導入し、燃料噴射弁３８にかか
る燃圧を吸気管圧力に関係なくアップして高温始動時の
始動性の向上を計っている。

そして点火系では、イグニッションコイル４０で発生し
た高電圧をディストリビュータ４１に供給し、デイスト
リビュータ４１で所定の点火時期制御を行ないながら該
高電圧を所定のタイミングで各気筒の点火プラグ６に分
配供給するようにしている。デイストリビュータ４１に
は、図示しないクランクシャフトと同期して回転するデ
ィストリビュータシャフト４２の回転位置から回転角及
び回転数を検出する回転数センサ４３が設けられてお
り、具体的には、この回転数センサ４３によりクランク
シャフトの２回転毎に２４回のパルス信号を出力すると
共にクランクシヤフトの一回転毎に所定角で一回のパル
ス信号を出力するようにしている。

さらに酸素センサ９の下流側の排気通路４７内には、排
気ガス中の三つの有害成分であるＨＣ、ＣＯ、ＮＯ_ｘを
同時に浄化する三元触媒コンバータ４８が設けられてい
る。

制御装置５０は、例えばバッテリ電源２１により作動す
るマイクロコンピュータであり、このマイクロコンピュ
ータ内には、第３図に示すように、中央処理ユニット
（ＣＰＵ）５１と、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）５２
と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５３と、イグニ
ッションスイッチ１６のオフ時にも記憶を保持するバッ
クアップランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５４とを含
んでいる。このうちのＲＯＭ５２には、メインルーチ
ン、燃料噴射量制御ルーチン、点火時期制御ルーチン等
のプログラム、これらの処理に必要な種々の固定デー
タ、定数等が格納されている。さらにマイクロコンピュ
ータ内には、マルチプレクサを有するＡ／Ｄ変換器５５
と、バッファメモリを有するＩ／Ｏ装置５６とが組込ま
れ、これらの５５と５６は前記５１〜５４とコモンバス
５７により互いに接続されている。

Ａ／Ｄ変換器５５においては、エアフロメータ２５、吸
気温センサ２６等の各センサの出力信号をバッファを介
してマルチプレクサに入力し、これらのデータをＡ／Ｄ
変換してＣＰＵ５１の指令により所定の時期にＣＰＵ５
１及びＲＡＭ５３あるいは５４へ出力するようにしてい
る。これによりＲＡＭ５３に吸入空気量、吸気温、水温
等の最新検出データを取込み、その所定領域にこれらの
データを格納する。またＩ／Ｏ装置５６においては、ス
ロットルセンサ３２、回転数センサ４３等の各センサの
検出信号を入力し、これらのデータをＣＰＵ５１の指令
により所定の時期にＣＰＵ５１及びＲＡＭ５３あるいは
５４へ出力するようにしている。

ＣＰＵ５１はＲＯＭ５２に記憶されているプログラムに
従って前記各センサにより検出されたデータに基づいて
燃料噴射量を計算し、これに基づくパルス信号をＩ／Ｏ
装置５６を経て燃料噴射弁３８に出力する。すなわち、
基本的には、エアフロメータ２５が検出する吸入空気量
と回転数センサ４３が検出する機関回転数により基本燃
料量を算出し、これを検出吸気温と冷却水温に応じて補
正し、この補正燃料量に対応するパルス信号をＩ／Ｏ装
置５６内の図示しない駆動回路から燃料噴射弁３８に送
るようになっている。

即ち、燃料噴射量ＴＡＵは、 ＴＡＵ＝ＴＰ×ＦＡＦ×Ｋ＋ＴＶ の式に基づいて決定される。ここでＴＰは吸入空気量Ｑ
／機関回転数Ｎから定まる基本噴射量、ＦＡＦは酸素セ
ンサ９の出力に基づいて定まる空燃比フィードバック補
正係数、Ｋはその他の補正係数、ＴＶは燃料噴射弁の作
動遅れに起因する無効噴射時間である。

次に第４図のフローチャートを用いて本発明の燃料圧力
制御装置の一実施例について詳細に説明することにす
る。

第４図のフローチャートは本発明の燃料圧力制御装置の
一実施例の作用を示すフローチャートであり、まずステ
ップ１０１において、エンジンが始動状態か否か、即ち
スタータがオンか否か判定し、オンの場合にはステップ
１０２に進み水温センサ１５により検出するエンジン冷
却水温ＴＨＷが所定値以上であるか否か、例えば本実施
例では９５℃以上か否か判定する。冷却水温が９５℃以
上の場合にはステップ１０３に進み、吸気温センサ２６
により検出される吸気温度ＴＨＡが所定値以上か否か、
例えば６０℃以上か否か判定する。吸気温度が６０℃以
上の場合にはステップ１０４に進み、負圧切換弁ＶＳＶ
をオンにしてプレッシャレギュレータのダイアフラム室
に大気圧を導入して、ホットスタート時の燃圧制御を実
行し、燃圧をアップしてベーパの発生に起因するホット
スタート時の空燃比のオーバーリーンを防止する。

次いでステップ１０５に進み、空燃比フィードバック補
正係数ＦＡＦが０．８５以上か否か判定する。本実施例
の如く、三元触媒コンバータを使用して酸素センサの出
力電圧により空燃比のフィードバック制御を実行する装
置においては、例えばフィードバック幅は±２０％に設
定してあるため、空燃比フィードバック補正係数は１．
０を中心にして０．８〜１．２の間で変化する。高温再
始動時には燃料供給管内のベーパの発生等のために、空
燃比は通常オーバーリーンとなっているためフィードバ
ック制御により燃料噴射量を増量してやる必要があり、
空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦは通常上限値の
１．２０に設定される。このため高温再始動後しばらく
の間は、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦが０．８
５以上の状態が続くことになり、ステップ１０６に進ん
で空燃比フィードバック補正係数のカウンタＣＦＡＦに
設定値例えば１００（２秒相当）をセットする。

本ルーチンは例えば２０ｍｓ毎に繰返される定時刻ルー
チンであり、２０ｍｓ毎に本ルーチンの処理を実行し、
その間に燃圧制御により空燃比は徐々にリッチになって
いくため、燃圧制御開始後ある時間が経過すると空燃比
フィードバック補正係数ＦＡＦは０．８５未満となる。

このようにステップ１０５において空燃比フィードバッ
ク補正係数ＦＡＦが０．８５未満となった場合には、ス
テップ１０７に進み空燃比フィードバック補正係数のカ
ウンタ値ＣＦＡＦを例えば一つディクリメントする。次
いでステップ１０８に進んで、空燃比フィードバック補
正係数のカウンタ値ＣＦＡＦがゼロか否か判定する。当
初はカウンタ値が１００からディクリメントされていく
ため、ステップ１０８は否定判定であり本処理ルーチン
は一旦終了する。

しかし本処理ルーチンは上述したように例えば２０ｍｓ
毎に繰返されるため、ステップ１０６において空燃比フ
ィードバック補正係数のカウンタ値ＣＦＡＦを１００に
設定した後、約２秒経過するとステップ１０８における
カウンタ値ＣＦＡＦがゼロとなる。この場合にはステッ
プ１０９に進んで負圧切換弁ＶＳＶをオフにして、プレ
ッシャレギュレータのダイアフラム室に吸気管圧力を導
入してプレッシャレギュレータの作動を再開し、燃料噴
射弁３８に印加される燃圧を吸気管圧力の変動に応じて
制御してその差圧が常に一定値になるようにする。

即ち本実施例において、空燃比フィードバック補正係数
ＦＡＦが０．８５未満になってから約２秒後にステップ
１０９において負圧切換弁ＶＳＶをオフにしているの
は、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦが０．８５を
確実に下回っていることを判定するためである。

第４図に説明した実施例を第５図のタイムチャートを用
いてさらに詳細に説明する。高温再始動時燃圧制御が実
行されると、空燃比はオーバーリーンのためフィードバ
ック制御により燃料噴射量が増量するように制御され
る。上述したように空燃比フィードバック補正係数ＦＡ
Ｆは１．０を中心にして０．８〜１．２の範囲内で変動
するように設定されるので、ある時間空燃比フィードバ
ック補正係数ＦＡＦが１．２０の状態が続く。時間が経
過してｔ_１になると、空燃比のリーン度合が小さくなり
空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦがフィードバック
幅内のコントロール領域となり、徐々に小さくなって
１．０に近付く。

時間ｔ_２が経過すると、空燃比フィードバック補正係数
ＦＡＦは１．０となる。燃圧制御により燃料噴射弁の燃
料噴射圧を通常状態よりは高く設定してベースの空燃比
をリッチにしているので、この時点から燃料噴射量の減
量に移る。時間ｔ_３になると、空燃比フィードバック補
正係数ＦＡＦが約０．８５となり、燃圧制御により燃料
を増量している分をほぼ補正する状態となる。従って、
空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦが０．８５になっ
た時点で燃圧制御を中止するなら問題はないだろうと考
えられるので、本実施例においてはＦＡＦ＝０．８５を
判定基準値として採用した。

本実施例においては、さらに、時間ｔ_３〜ｔ_４までのΔ
ｔ（２秒）の間燃圧制御を継続しているが、これは空燃
比フィードバック補正係数ＦＡＦが０．８５を確実に下
回っていることを確実に判定するためである。このよう
にＦＡＦが連続してΔｔ秒間０．８５を下回ったｔ_４に
なると燃圧制御を中止する。この時点になると燃料供給
管内のベーパの発生は確実に解消しているので、燃圧制
御を中止して通常の燃料噴射圧にて燃料噴射を実行する
と空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦは１．０付近の
値となる。

発明の効果 本発明は以上詳述したように、高温再始動時の燃圧制御
の終了時点を空燃比フィードバック補正係数で判定する
ように構成したので、高温再始動時常に最適な時間燃料
増量を達成することができ、オーバーリーンに起因する
アイドルの不安定状態を確実に防止できると共に、オー
バーリッチに起因する燃費の悪化及び／あるいはエミッ
ションの悪化も有効に防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃料圧力制御装置の構成ブロック図、 第２図は本発明の燃料圧力制御装置が適用可能なエンジ
ンの全体概略構成図、 第３図は制御回路をマイクロコンピュータで構成した一
例を示すブロック図、 第４図は本発明の燃料圧力制御装置の一実施例の作用を
示すフローチャート、 第５図はそのタイムチャートである。 １……内燃機関本体、６……点火プラグ、 ９……酸素センサ（空燃比センサ）、 １５……水温センサ、２１……バッテリ電源、 ２８……スロットルバルブ、 ３８……燃料噴射弁、 ３９……プレッシャレギュレータ、 ４５……負圧切換弁（ＶＳＶ）、 ４８……三元触媒コンバータ、 ５０……制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料噴射弁の燃料噴射圧を吸気管圧力に応
   じて制御するプレッシャレギュレータと、該プレッシャ
   レギュレータに吸気管圧力を導く通路中に設けられた切
   換弁とを具備し、高温始動時に前記切換弁を作動させて
   前記プレッシャレギュレータの作動を解除することによ
   り前記燃料噴射弁の燃料噴射圧を上昇するように構成し
   た燃料圧力制御装置において、冷却水温検出手段及び吸
   気温検出手段により冷却水温及び吸気温を検出し、始動
   時検出手段によりエンジン始動時を検出したとき前記冷
   却水温及び吸気温が所定温度以上の場合に前記切換弁を
   作動させて前記プレッシャレギュレータの作動を解除す
   る燃圧制御開始手段と、排気ガス中の特定成分濃度から
   空燃比を検出する空燃比センサと、該空燃比センサの出
   力に基づいて空燃比フィードバック補正係数を設定する
   空燃比フィードバック補正係数設定手段と、空燃比フィ
   ードバック補正係数が所定値未満か否か判定する判定手
   段と、該判定手段により空燃比フィードバック補正係数
   が所定値未満と判定された場合に前記切換弁をオフにし
   て前記プレッシャレギュレータを再作動させる燃圧制御
   終了手段とを設けたことを特徴とする燃料圧力制御装
   置。