JPS6017237A - 内燃機関の空燃比制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は内燃機関の空燃比制御方法に関する。

本発明による方法は自動車用エンジンに適用される０ 従来技術 従来、エンジン用の空燃比制御装置の一形式が知られて
いる。この形式の装置は、エンジンの燃料要求を表わす
エンジン温度を含む予め定められたエンジンの動作パラ
メータの値に応動して定常状態におけるエンジンの燃料
要求を表わす基本燃料信号を発生する手段と、出力増大
要求を表わす過渡的なエンジンの動作状態を検出する手
段と、エンジン温度の測定された値と検出された過渡的
なエンジンの動作状態に応動して、エンジン温度によっ
て決定される第１の値に等しく、検出されたエンジンの
過渡状態によって決定される初期値を有し、エンジンの
温度によって決定される速度で１に向かって変化する因
子によって増大される補強促進信号を発生する手段と、
基本燃料信号および補強促進信号に従ってエンジンに燃
料を供給し、それによってエンジンの定常状態および過
渡状態のいずれにあっても、その要求に応じてエンジン
に燃料を供給する手段とを有する。この装置は、エンジ
ンの定常状態のみならず過渡状態にお前述の形式の装置
においては、エンジンの経時変化、例えば、バルブクリ
アランスやＥＦＩにおけるインジェクタ噴口部へのデポ
ジット付着による特性変化、シリンダ吸気弁の背面部等
に付着するデポジット、すなわち、潤滑油成分および燃
焼生成物に由来する炭素微粒子等の粘着物、による特性
変化等に対し考慮されておらず、これらエンジンの経時
変化による加速時の空燃比の希薄化を検出する手段を有
していないため、加速時の混合ガスの希薄化を避ける事
が困難であシ、加速時のもたつき等のドライバビリティ
の悪化を生ずる可能性があるという問題点があった。

この場合の空燃比の変動状況特に吸気弁背面部にデポジ
ットが刺着した場合の変動状況が第１図に図解されてい
る。第１図において、Ａ／Ｆ　（０）はデポジット付着
前の、Ａ／Ｆ（ＤＥＰ）はデポジット付着後の空燃比の
変化状況をそれぞれあられす。

ＡＣＣは加速時点を、ＤＥＣは減速時点を、Ｉｖ’Ｆ（
ＯＰＴ）は最適空燃比を、Ａ／Ｆ（ＬＮ）は希薄（リー
ン）側を、Ａ／Ｆ　（ＲＣＨ’）は濃厚（リッチ）側を
、それぞれあられす〇 また、インジェクタの目づまシについても定常において
は空燃比センサのフィードバックで補正できるが、加減
速時においては補正手段をもたないため同様の問題を生
じていた。また、エンジン、エアフローメータの製作時
のばらつきや経時変化によっても同様の問題を生じてい
た。

また内燃機関に使用するガソリンは一般に四季を通じ夏
用と冬用というように特性の異なったものが同一メーカ
ーから市販されている。ガソリンの揮発性を示す数値と
してはリード蒸気圧とか蒸留性状とかが一般によく知ら
れているが成るメー゛カーのガソリン性状を調べてもリ
ード蒸気圧は０　、５　Ｋｙｌｃｌ　〜０　、８６　Ｋ
９１ｃｒ＆　、また１０％留出時温度も４０〜５８℃と
ばらついておシ、ガソリン性状の違いによる揮発性の変
化によシ過渡時の空燃比特性は大きく変化する。従来方
式ではこのガソリン性状のばらつきによる揮発性の変化
が原因の空燃比変化についても何ら考慮はなされていな
い。それゆえ、前述の形式の装置においては、減速時の
空燃比を最適化する手段を持っていないために、上記デ
ポジット付着等のエンジンの経時変化や揮発性の悪いガ
ソリンを使用した場合には、減速時に空燃比がよシ濃厚
となシエミッションの悪化、燃費の悪化を招いていた。

発明の目的 本発明の主な目的は、前述の従来形における問題点にか
んがみ、減速時燃料減量補正により、減速時燃料減量を
調整するという構想にもとづき、減速時の空燃比の濃厚
化を防止し、エミッションおよび燃費の悪化を防止しつ
つドライバビリティの向上をはかることにある。

また、本発明は、経時変化だけでなく、ガソリン性状の
違い、エンジンの製作時のバラツキやエアフローメータ
の製作時のばらつきによる減速時混合ガスの最適空燃比
からの空燃比ずれを防止することを付随的な目的とする
。

発明の構成 本発明においては、内燃機関の減速を検出し減速時燃料
減量を行うにあたυ、咳内燃機関の減速時における最適
空燃比からの空燃比偏差を検出し、該空燃比偏差検出に
もとづき該減速時燃料減量の値を補正する、ことを特徴
とする内燃機関の空燃比制御方法が提供される。

実施例 本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比制御方法を
行う装置が第２図に示される。第２図装置における制御
回路Ｃ０ＮＴの構成が第３図に示される。第２図装置に
おいて、■は自動車の動力源である公知の電子制御燃料
噴射式６気筒火花点火式エンジン、２はエンジン１に吸
入される空気量を検出する公知の吸入空気量検出装置、
３はエンジン１０回転数を検出する公知の回転数センサ
、４はエン、ジン１の冷却水温を測定する公知の水温セ
ンサ、５はエンジン１の排気通路、６は排気通路５に設
けた公知の空燃比センサである。

７はエンジン１の吸気管、８は吸気管７に設けた公知の
電磁式燃料噴射弁、９はエンジン１に吸入される空気量
をコントロールするスロットル弁、９１はスロットル弁
９の動きを検出する公知のスロットルセンサ、Ｃ０ＮＴ
はエンジン１に供給する燃料量を算出して燃料噴射弁８
を作動させる制御回路である。

エンジン１に供給される燃料量は、エンジンが定常状態
の時は、制御回路Ｃ０ＮＴが、吸入空気量検出装置２、
回転数センサ３、水温センサ４の各検出信号から基本燃
料量としてめ、さらに空燃比センサ６の信号からめたフ
ィートノ（ツク補正量を補正して、燃料噴射弁８の開弁
時間としてめる。

また、制御回路Ｃ０ＮＴはスロットルセンサ９１または
吸入空気量検出装置２によりエンジン１の減速状態が検
出された時は定常時にめた燃料量以上に減速時燃料減量
を行う様に構成しである。

第３図に示されるように、制御回路Ｃ０ＮＴは、入力系
統として、吸気量センサ２および水温センサ４からの信
号を受けるマルチプレクサ１０１、ＡＤコンバータ１０
２、空燃比センサ６の信号を受ける整形回路工０３、該
被形回路およびスロットルセンサ９１からの信号を受け
る入力ポート１０４、回転センサ３の信号を受ける入力
カウンタ１０５を有する。制御回路はまた、バス１０６
、ＲＯＭ１０７、ＣＰＵ１０８、ＲＡＭ１０９、出力カ
ウンタ１１０、およびパワー駆動部１１１を有する。パ
ワー駆動部１１１の出力は燃料噴射弁８に供給される。

制御回路Ｃ０ＮＴとしては、マイクロコンピュータ形式
のものを用いることができ、例えばトヨタＴＣＣ８形式
のものを用いることができる。制御回路Ｃ０ＮＴには、
空燃比偏差検出機能および減速燃料減量補正機能が追加
されている。

加減速時空燃比挙動、すなわち、加速時における最適空
燃比Ａ／Ｆ　（ＯＰ　Ｔ　）からの空燃比希薄側および
濃厚側へのそれぞれの最大偏差値Ｄ　（Ａ／ＦＣＬＮ＞
Ｅ、Ｄ　ＣＡ／Ｆ（ＲＣＨ））、と加減速時空燃比セン
サの挙動、すなわち、加減速時空燃比センサ６が混合ガ
スの希薄および濃厚を検出している時間、つまシ加速時
リーン継続時間Ｔ（ＬＮ）および減速時リッチ継続時間
Ｔ（ＲＣＨ）、との関係が第４図の波形図および第５図
の特性図に示されるＯ第４図においてＡＣＣは加速を、
ＤＥＣは減速を、５（６）は空燃比センサ信号を表わす
。最適空燃比からの空燃比偏差の一例として、吸気系に
付着したデポジット量Ｗ（ＤＥＰ）と加減速時における
空燃比最大偏差値ＤＣＡ／Ｆ（ＬＮ））、Ｄ（Ａ／Ｆ（
ＲＣＨ））の関係が第６図、第７図に示される。

第４図ないし第７図から加速時リーン継続時間Ｔ（ＬＮ
）あるいは減速時リッチ継続時間Ｔ（ＲＣＨ）を測定す
る事で、デポジット付着量対応値が検出可能である事が
判る。なお第４〜第７図のデータの調整にあたっては、
トヨタ自動車株式会社にて製作の５Ｍ−Ｇ型エンジンが
用いられた。

制御回路Ｃ０ＮＴの制御プログラムの概略フローチャー
トが第８図に示される。このプログラムは、電子制御燃
料噴射を行うためのもので、ステップＳ１．００〜５１
０８よシ成る。５１００においてスタートし、５１０１
において、メモリー、入出力ポートの初期化を行う。５
１０２では、吸入空気量のデータＱとエンジン回転数デ
ータＮと水温センサのデータθＷから、基本燃料量を計
算する。５１０３では、ゆ燃比センサ６の信号を用い、
空燃比が一定となる様にフィードバック制御を行って基
本燃料量を補正する。５１０４，５１０５では、初期減
速時燃料減量とデポジット対応量検出と、初期減速時燃
料減量へのデポジット対応補正をする。５１０６でエン
ジン１回転の判別をし、５１０７でエンジン１回転毎に
１回の燃料噴射弁８の開弁時間を、フィードバック制御
によシ補正された基本燃料量と減速時燃料減量とから計
算してめ、５１０８で燃料噴射弁制御を行う。

第９図に５１０４の空燃比備差検出処理の詳細なフロー
チャートを、また第１０図に初期減速時燃料減量および
この減量に対する減速時燃料減量補正の計算処理の詳細
外フローチャートを示す。

第９図、第１０図に示す減速時補正は、５２０１に示す
様に、一定時間、例えば３２．７ｍＳ、毎に処理を行う
。空燃比偏差を検出する方法として、空燃比センサ６の
出力信号を一定電圧レベルと比較し、混合ガスの希薄（
リーン）状態および濃厚（リッチ）状態の２値を検出し
、減速時のリーン継続時間Ｔ（ＬＮ）およびリッチ継続
時間Ｔ　（ＲＣＨ）を測定する方法を用いる。

例えばデポジット付着の影響は、冷却水温が低温時のみ
生じ、またデポジット伺着最の推定を容易にするため、
８２０２　、８２０３　、５２０４で冷却水温８０℃未
満、減速後５秒以内、エンジン回転数９０Ｏｒｐｍ〜２
０００ｒｐｍの場合のり一ン継続時間Ｔ’（ＬＮ）、リ
ッチ継続時間Ｔ（ＲＣＨ）を測定する。

またリッチ、リーンが交互に現われる様、５２０５で、
フィードバック制御中に限定する。

８２０６でリッチ、リーンを判別する。リーンの場合５
２０７において、リーンタイムカウンタを＋１し、Ｔ（
ＬＮ）を３２．７ｍｓ単位で計数する。次に８２０８で
、リッチタイムカウンタの値が一定値、すなわちリッチ
タイムリミツト、を越えているか判断し、越えていれば
、５２０９でリッチ補正カウンタを＋１する。次にステ
ップ８２．１０でり、ツチタイムカウンタをＯとする。

　５．　． ８２０６でリッチと判別した場合、同様、に５２１１〜
５２１４でリッチタイムカウンタの＋１と、　リーンタ
イムの判断を行う。前述の５２０６〜５２１４でめたリ
ーン補正カウンタおよびリッチ補正カウンタの値からデ
ポジット付着および剥離を推定できる。すなわち、エン
ジンの正常状態から異常状態への変化および異常状態か
ら正常状態への復帰を推定できる。

第１０図では、８３０１で吸入空気量検出装置２からの
吸入空気量信号Ｑと、回転数検出装置３からの回転数信
号Ｎとからめたエンレフ１回転当シの吸入空気量Ｑ／’
Ｎの変化率Δ（Ｑ／Ｎ）をめる。

前記Δ（Ｑ／Ｎ）が負の場合、エンジンは減速中である
。従って５３０２で、Δ（Ｑ／Ｎ）が負で一定値以上で
あれば、減速とみなして、５３０３へ進む。

５３０３では、減速時燃料減量値を冷却水温、Δ（Ｑ／
Ｎ）、　リーン補正カウンタ、リッチ補正カウンタの関
数としてめる。基本的には、冷却水温に対する単位Δ（
Ｑ／Ｎ）尚シの減量比を、゛予めマツプに記憶しておき
、該水温に対する減量比を取９出し、Δ（Ｑ／Ｎ　”）
を乗じ、リーン補正カウンタ、リッチ補正カウンタの値
によって補正を加え、減速時燃料減量値を計算する。こ
の減量値は、減速検出時の初期値とする。

５３０４　、５３０５でエンジン１回転毎に前記減速時
燃料減量値から一定値を減じて、０まで減衰するＯ 従って第１１図に示すように、（１）スロットルを閉じ
て減速した場合（ＴＨはスロットル開度）、（２）前記
Ｑ／Ｎ値も減少し、（３）減速時燃料減号比Ｒが図示さ
れるような波形をとって減量され、（４）燃料噴射弁開
弁時間Ｕが決定され、燃料を供給する。

本発明の実施にあたっては、前述の実施例のはか、種々
の変形形態をとることができる。例えば。

前述の実施例ではデポジットの付着の際の、減速時燃料
減量値の初期値をリーン補正カウンタ、リッチ補正カウ
ンタの値によシ変化させたが、前述の実施例の代わシに
第１２図のフローチャー１・に示すように、減速時減量
は、水温θＷとΔ（Ｑ／Ｎ　’）のみで、デポジットの
付着にかかわシなく決定し。

それに加えて、デポジットが付着した場合のみ作動する
デポジット付着時の補正減速減量を行うこともできる。

第１２図において、５４０２において、減速が検出され
ると８４０３で減速時減量値を冷却水温とΔ（Ｑ／Ｎ）
のみからめる。次に８４０４で、デポジット付着時の補
正減速燃料減量値を計算する。

この計算においては、冷却水温、リーン補正カウンタ値
、リッチ補正カウンタ値、Δ（Ｑ／Ｎ）の４変数の関数
として、デポジット付着量対応値に応じた減速燃料減量
補正値を計算する。エンジン１回転毎に、減速時減量値
およびデポジット付着時の減速減量補正値からそれぞれ
一定値（’Ｉｔ　＋　３’ｔ　）を減じてＯまで減衰す
る。この減速減量比とデポジット付着時の減速減量補正
減量比を基本噴射量にかけあわせることにより減量を行
う。

前述においてはデポジット付着による空燃比ずれの補正
について説明したが、ＥＦＩのインジェクタの目づまり
やエアフローメータの特性ずれやスピードデンシティ方
式の圧力センザの特性ずれ、揮発性の異なるガソリンを
用いた場合の特性ずれについても対応できる。

第２図装置においては、冷間時吸気パルプ背面部へのデ
ポジット付着やインジェクタの目づ−１やエアフローメ
ータの特性変化およびガソリンの性状変化による減速時
混合ガスの最適空燃比からの空燃比ずれが防止され、エ
ンジンの排気ガスのエミッション低下、燃費の低下が防
止される。また、第２図装置においては上記経時変化だ
けでなく、エンジンの製作時のばらつきやエアフローメ
ータの製作時のばらつき、ガソリン性状のばらつきによ
る減速時混合ガスの最適空燃比からの空燃比ずれが防止
できる。

発明の効果 本発明によれば、減速時の空燃比の濃厚化が防止され、
エミッションおよび燃費の悪化が防止され、ドライバビ
リティを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、デポジット付着前後の加減速時空燃比変化を
示す波形図、 第２図は、本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比
制御方法を行う装置を示す図、第３図は、第２図装置に
おける制御回路の構成を示す図、 第４図、第５図は、加減速時空燃比挙動と、加減速時空
燃比センサの挙動の関係を示す波形図および特性図、 第６図、第７図は、吸気系に付着したデポジット量と加
減速時空燃比挙動の関係を示す構造図および！特性図、 第８図は第２図装置における演算流れを示す流れ図、 第９図はデポジット量対応値検出演算の詳細を示す流れ
図、 ｆ、　１６図は初期減速時燃料減量の演算の詳細を示す
流れ図、 第１１図は減速時の燃料噴射の状況を示す波形図、 第１２図は他の実施例における加速時増量およびデポジ
ット付着時補正の演算流れを示す流れ図である。 （符号の説明） ■・・・エンジン、２・・・吸入空気量検出装置、３・
・・回転数センサ、４・・・水温センサ、５・・・排気
通路、６・・・空燃比センサ、７・・・吸気管、８・・
・燃料噴射弁、９・・・スロットル弁、９１・・・スロ
ットルセンサ、Ｃ０ＮＴ・・・制御回路。 第６図 竿７旨１ →Ｗ（ＤＥＰ） 第１０図 第１１図 Ｔ）（ 第１頁の続き ０発　明　者　佐藤邦彦 豊田型トヨタ町１番地トヨタ自 動車株式会社内 ■出　願　人　トヨタ自動車株式会社 豊田市トヨタ町１番地

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の減速を検出し減速時燃料減量を行うにあ
   たυ、該内燃機関の減速時における最適空燃比からの空
   燃比偏差を検出し、該空燃比偏差検出にもとづき該減速
   時燃料減量の値を補正する、ことを特徴とする内燃機関
   の空燃比制御方法。 ２、該空燃比偏差の検出が、空燃比センサによる空燃比
   偏差検出の形態で行われる、特許請求の範囲第１項記載
   の方法◎ ３、該減速時燃料減量値の補正は、該減速時燃料減量を
   決定する１つまたは複数のパラメータを該空燃比偏差検
   出によ請求めた空燃比偏差に応じて補正を行うことによ
   る減速時燃料減量値の補正である、特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ４、該減速時燃料減量値の補正は、該減速時燃料減量値
   の補正値を決定するパラメータのうち１つまたは複数の
   パラメータを該空燃比偏差検出によ請求めた空燃比偏差
   に応じて変化させ該内燃機関の減速時に該減速時減量と
   該減速時燃料減員値補正が施された減量とを同時に作動
   させることによる減速時燃料減量値の補正である、特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ５、咳空燃比偏差は、該内燃機関の吸気系に伺着するデ
   ポジットによシ生ずる空燃比偏差である、特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ６、該空燃比偏差は、該内燃機関に燃料を供給するイン
   ジェクタの噴口部に付着するデポジットにより生ずる空
   燃比偏差である、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ７、該空燃比偏差は、該内燃機関への吸入空気量を検出
   する吸入空気量検出手段の製作時のばらつきまたは経時
   変化による特性変化から生じた空燃比偏差である、特許
   請求の範囲第１項記載の方法０ ８、該空燃比偏差は、該内燃機関の製作時のばらつきま
   たは経時変化から生じた空燃比偏差である、特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ９、該空燃比偏差は、該内燃機関で使用する燃料性状の
   ばらつきまたは性状変化から生じた空燃比側差である、
   特許請求の範囲第１項記載の方法。