JPS6026132A - 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。

従来技術 従来、エンシ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ノク
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飴と検出された過渡
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の柵に等しく、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に向って俊化する因
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、それによってエンシ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いて常に最適な空
燃比を確保して、エンジンの最適動作を得る燃料供給シ
ステムを提供する（例えば、特開昭５６−６０３４号参
照）。

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、パルプクリアランスや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伺尤するデポジット、すなわち、潤
’ｌ？ｉ油成分および燃焼生成物に由来する炭素微粒子
等の粘矯物、による特性変化、ガソリン性状のバラツキ
による揮発性の変化が原因の特性変化等に刻し考慮され
ておらす、これらエンジンの経時変化、ガソリンの性状
変化による加速時の空燃比の最適１ｉｉからの変化を検
出する手段を有していないため、揮発性の悪いガソリン
を使用したり、エンジンの経時変化によシ加速時の混合
ガスの希薄化による加速時のもたつき等のドライバビリ
ティの悪化が生じたシ、逆に揮発性の良いガソリンを使
用した場合には加速時に混合ガスが濃くなることによる
燃費悪化、エミッション悪化が発生する可能性があると
いう問題点があった。

この場合の空燃比の変動状況、ノ１漬に吸気弁片面部に
デポジットが付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、Ｊ？
ジット付着前の、Ａ／Ｆ　（ＤＥＰ）に、デポジットイ
」着後の空燃比の変化状況をそれぞれあられ１゜ＡＣＣ
は加速時点を、Ａ／Ｆ　（ＯＰＴ）は最適を燃比を、Ａ
／Ｆ　（ＬＮ）は希薄（リーン）側を、Ａ／Ｆ　ＣＲＣ
Ｉｉ）は濃厚（リッチ）側を、それぞれあられす。

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、加速
ト１イにおいてＩ」、補正手段をもたないため同様の問
題を生じ−〔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ゃ経時変化によっ
ても同様の問題点を生じていた。

第２図にはガソリン性状を変えた場合（飼えは夏用ガソ
リンＧ（Ｓ）と冬用ガソリンＧ（Ｗ）の変動状況が図解
される。第２図においてｔ：ｌｌ、第１図のデポジット
利殖した場合と同様の問題が生じている。

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
性が異なったものが同一ノー力〃・ら市販゛されている
。ガソリンの揮発性を示す斂値としてはリード蒸気圧と
か蒸留性状とかか−ｊ投によく知られているが、あるメ
ーカの匹］季をＪ粛じでのガソリンを調べてもリード蒸
気圧ぐ」、０．５　Ｕ　／ｃｇｆｉｍ２〜０．８６／ｒ
、シ伽１２、また１０チ留出時の温度も４０〜５８℃と
バラツーｆており、ガソリン性状の近いによる揮発性の
変化により第２１ｇ＋の如き壁燃比λ動が生ずる◇第２
図では希薄側へ変化した一例を示したが逆に濃厚側に変
化することもある。

発明の目的 不発り」の主な目的は、前述の従来形における問題点に
かんがみ、全燃比偏差検出によりめた最適空燃比からの
空燃比偏差を補うよう加速時燃石増庸補止により、加速
時燃料増ル１．を調整するという第１〜Ｙ想にもとづき
、吸気弁背向部へのノ゛＋′Ｉ？ジットの付治やインジ
ェクタの目づまり、エンジンや吸入空気ｔ１．検出装置
の経時変化による加速時混合ガスの最適空燃比からの”
ｊ−れ全防止し、エミッションおよび燃費のノミ比を防
止しつつドライバビリディの向上をはかることにある。

呼だ、本発明は、経時変化たけでなく、ガソリン性状の
違い、エンジンの製作時のパンツキやエアノロ−メータ
の製作時のＱ」、らつきによる加速１１４混ａガスの／
ｌｊ−適空燃比からの空燃比ずれ乞防止することを伺随
的な目的とする。

発明の（１・Ｉ凧 木炭３明に石・いては、内）然板も胸の加速を検出し朋
１速１１モ洪綿燃料を増ｈ４するに必ｉ′こり、該内燃
４２刻刀の加速時における設定空燃比からの朶燃比偏差
を検出し、該検出され／ご窒）ｈ：：比偏差に応じて該
加速時燃料増置部を抽圧することを％徴とする内燃槻門
の墾燃比制御方法が提供される。

本発明Ｑよ、本元明渚の行っ／こ［・舵のｊ管ルｉに基
軛をおいている。第３図（Ａ）　、　（Ｂ）および第４
図は加速時空燃比挙動、すなわち、加速時における最適
空燃比Ａ／Ｆ　（ＯＰＴ）　ｄ−らの空燃比濃側への最
大偏差値Ｄ　（Ａ／Ｆ　（ＲＣＨ）　）または空燃比希
薄１１１ｊへの最大偏差値Ｄ　（Ａ／Ｆ　（ＬＮ）　Ｊ
　と、加速時空燃比センサの挙動、すなわち、加速時空
燃比センサ６が混合ガスの濃状態を検出している時間、
つまり加速時リッチ継続時間Ｔ　（ＲＣＨ）または混合
ガスの希薄状態を検出している時間Ｔ　（ＬＮ）、の関
係をあられす波形図および特性図である。第３図（Ａ）
　、　（Ｂ）およびη）４図においてＡＣＣは加速を、
５（６）は空燃比センサ信号をあられす。

第３図（Ａ）　、　（Ｂ）および第４図に示すように加
速時において混合ガスは最適空燃比Ａ／Ｆ（ＯＰＴ）か
ら濃側あるいは希薄側に変化しても空燃比センサの信号
、Ｔ　（ＬＮ）またはＴ（ＲＣＨ）、よりその変化ｉｔ
を１１は正確に検出できる。すなわち、加速時の空燃比
センサ信号、Ｔ（ＲＣＨ）、Ｔ（ＬＮ）から加速時の混
合ガスの空燃比の正確な検出が可能である。

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５図に示される。第５図装置における制御
１回路の構成が第６図に示される。

第５図装置において、１は自動中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に吸入されるを気斌を検出する公知の吸入空気
量検出装宿″０．３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ｌ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Ｊ゛ ７はエンジンＩ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、９Ｑまエンジン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の動きヲ検出する公知のスロットルセンサ、Ｃ
０ＮＴはエンジン１に供給する燃料針を具用して燃料噴
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、吸入空気亀検出装＠２、
回転峨センザ３、水温センサ４の名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
ィードバッ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
吸入空気鼠検出装置２によジエンジン１の加速状態が検
出された時は定常時にめた燃料量以上に加速時燃料増量
を行う様に構成しである。

第６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？１□、Ｖ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１０２、空燃比センサ６の４Ｅ号を受ける整形回路
１０３、該整形回路およびスロットルセンサ９１からの
信号を受ける人力、Ｊｒ　−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ＬＩＪ
ｌ路はまた、パス１０６、ＲＯＭ　１．０７、ＣＰＵ　
１０８、ＲＡＭ１０９、出力カウンタ１１０、およびｉ
９ワー駆動部１１１をイコする。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−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。割部１回路ＣＯＮ’ｌ’　
Ｋは、祭り！）比偏差検出敷能および加速燃料増量？ｔ
ｉｆ正機能が追加されている。

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７図に示される。このプログラムは、電子ＦＩＩ
Ｊ御燃浩噴射を行うためのもので、ステップ５１００−
８１０８より成る。

Ｓ　１００にお・いてスタートし、５ＩＯＩにおいて、
メモリー、入出カフＩ？ｌ、の初ルＪ化を行う。５１０
２では、吸入を気量のデータＱとエンジン回転数データ
Ｎと水温センサのデータθ、Ｖがら、基本燃料噴射間を
計算する。８１０３では、空燃比センサ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
基本燃利噴射丹を補正する。

８１０４では、初期加速時燃料増刊と空燃比偏差検出を
行い、５１０５では初期加速時燃Ｒｊｔ／最への空燃比
偏差補正を行う。５Ｉ０６でエンジン１回転の判別をし
、エンジン１回転４Ｕ、にＳ　１０７て１回の落′ミ料
ｔｒｙｓ射−Ｊｒ’　８　ノ１７ｔｊ弁＋ｒｇ間を、７
　（１’　ハックｆｌｊＩＩ御によシ補正された基本燃
料ｕトと加速時燃料増■とから計算してめ、’８１０８
て燃料噴射弁制御を行うＯ 第７図のフローチャートにおける空燃比偏差検出処理の
「Ｅ細なフローチャートが第８図に、初期加速時燃料増
量およびこの増最に対する加速時燃料増血補正の詳細な
フローチャートが第９図に示される。

第８図、第９図に示ず加速１０；１正ｔよ、Ｓ’２０１
に示す様に、一定時間（例えば３２．７　ｍｓ　）　１
ｇに処理を行う。空燃比偏差ｆ：核検出る方法として、
空燃比センサ６の出力４Ｆｉ号を一定電圧レベルと比較
し、混合ガスの希鴎、（リーン）状態および濃ルー（リ
ッチ）状態の２値を検出し、加速１＋ｙのり一ン継続時
間Ｔ（ＬＮ）およびリッチ継続時間Ｔ（ＲＣ輿を測定す
る方法を用いる。

過渡時の空燃比偏量の検出を容易にするために、８２０
３　、８２０４で、加速後５秒以内、エンジン回転数９
００　ｒｐｍ　〜２０００　ｒｐｍの’ｈｊ合のリーン
継続時間Ｔ（ＬＮ）、リッチ継続時間Ｔ（ＩζＣ１（）
　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（ｉ１１１中に１奴
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、リーン補止カウンタを−１−１し、Ｔ
（ＬＮ）を３２．７ｍｓ　単位でＭ　ｔ　ａｎ　’ｊ−
る。次に８２０８で、リッチタイムカウンタの値が一２
蝕（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５ｚ１０でリッチタイムカウンタを０と
する。

８２０６でリッチと判別した場合、同様に８２１１〜５
２１４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てめたリーン
補止カウンタおよびリッチ補正カウンタの値から加速時
における、空燃比偏差の度合いを知ることができる。

５２０８におけるリッチタイムリミツトを過当に妃ぷこ
とによシ、リッチタイムカウンタのｆ直Ｔ（ＲｃＩ（）
を任意の値に設定できる。ｄ５５図装随においては加速
時の空燃比を、ｆ！ｌ！論空燃比よシ少し謀い側の値に
設定するためリッチタイムリミツトの値を理論空燃比に
制御するり、チタイムリミットの値よシも大きくするこ
とで、加速時の空燃比をリッチに制御することでドライ
バビリティを向上している。゛ここで、Ｔ（ＲＣＨ）と
Ｄ　（Ａ／Ｆ　（ＲＣＨ）　）は第３図（Ａｌ　、　（
Ｂ）、第４図よシー意的に決まるので、この結果Ｄ　（
Ａ／Ｆ　（ＲＣＨ）　）　をり、チタイムリミット、す
なわち精度よく一定のリッチＡ／Ｆ　値に制御できるた
めエミッションは悪化せず、さらには良好なドライバビ
リティが保たれる。この加速時の空燃比Ａ／Ｆはさらに
は冷却水温ごとにリッチタイムリミツトの値を変化させ
、低温側でリッチに制御される空燃比Ａ／Ｆを可変にす
ることもできる。

第９図では、５３０１で吸入空気風検出装置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ＶＮの変
化率Δ（Ｑ／Ｎ）　をめる。

前記Δ（Ｑ／Ｎ）が正の場合、エンジンは加速中である
。従って８３０２で、Δ（Ｑ／Ｎ　）が正で一定値以上
であれば、加速とみなして、８３０３へ進む。

８３０３では、加速時燃料増量値を冷却水温、Δ（Ｑ／
Ｎ）、リーン補正カウンク、リッチ補正カウンタの開破
としてめる。基本的には、冷却水温に対する単位Δ（Ｑ
／Ｎ）当ジの増ｔ１、比を、予めマツプに記憶しておき
、該水温に対する増ｎｔ比を取シ出し、Δ（Ｑ／Ｎ）を
乗じ、リーン補止カウンタ、す、チ袖正カウンタの値に
よって補正を加え、加速時燃料増１：値を計算する。こ
の増量値は、加速検出時の初期値とする。５３０４　、
５３０５でエンジン１回転毎に前記加速時燃料増電ｆ１
０から一定飴を減じて、０まで減衰する。

従って第１０図に示すように、（１）スロットルを開け
て加速した場＠、　（１’ＨＩｔよフロＪｌ・ル開＃）
、（２）前記Ｑ／Ｎ値も増加し、（３）加速時燃料増量
比Ｒが図示されるような波形をとって増）尋され、（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、ｎｉＪ述の実施例のｅｌ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刺着の際の、加速時燃料増１．
値の初期値をリーン補止カウンタ、すッチ補正カウンタ
の値によシ変化させたが、前述の実施例の代ｐにＦＪＷ
　１１１ｇ＋のフローチャートに示すように、加速時１
は、水温θ７とΔ（Ｑ／Ｎ　）のみで、空燃比偏差にか
かわりなく決定し、それに加えて、空燃比偏差等が生じ
た補正加速増量を行うこともできる。

第１１図において、５４０２において、加速が検出され
ると８４０３で加速時増量値を冷却水温とΔ（Ｑ／Ｎ）
のみからめる。次に５４０４で、空燃比偏差が生じた時
の補正加速燃料増桁値を計算する。

この計算においては、冷却水温、リーン補正カウンタ値
、す、チ補正カウンタ値、Δ（Ｑ／Ｎ）の４変数の関数
として、空燃比偏差対応イ１ηに応じた加速燃料増量補
正値を計算する。

エンジン１回転毎に、加速時増量値および空、燃比偏差
が生じた時の加速増量補正値からそれぞれ一定値Ｃｙｘ
ａｒｐ）を減じてＯまで減衰する。この加速増量比と空
燃比偏差が生じた時の加速増拙袖正増量比を基本噴射お
、にかけあわぜることによ如増獣を行う。

発明の効呆 本発明によれば、吸気弁背面部へのデポジットの付光や
インジエクタの目づま）、エンジンや吸入空気量検出装
置の経時変化による加速時混合ガスの最適空麩比からの
ずれが防止され、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実現することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は吸気弁背面部にデポジットがイリＡした場合の
空燃比の変動状況を示す図、 第２図はガソリン性状を変えた場合の堕燃比の変動状況
を示す図、 第３図（Ａ）　、　（均および第４図は加速時空燃比挙
動と加速時空燃比センサ４動の関係を示す波形図および
特性＋ｇ＋、 第５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３“図、第６図は第５図装置にお
りるｆ１７１４　（ｉ１１回路の４’ｌｊｔ成を示す図
、 第７図は第５図装置におけるｉｉｔ　′４ｔ、流れを示
す演３９４流れｌｙｌ、 第８図は窒灯に比・偏差検出処理のｔｉｉ”＋＋４１１
なしく算流れ図、 ８１９図は初期加速時燃料８Ｊｌｊ　Ｌ・よびξのＪ’
ａｊｉｉに対する加速時燃料」ｅｒＩＪ：’Ｉ補止の；
１Ｐ７４１１なＩＭ　＞’４流れ図、狛１０図は第５図
装置の動作乞示す波形図、第１１図は第９図の演＞１−
流れの他の例を示す演算６ｉｊれ図である。 （９号の説明〉 ｌ・・・エンジン、２・・・杖人空気量検出装ｆｌｌ：
ｊ、３・・・回転数センサ、４・・・水温セン゛す、！
５・・・刊気通１’！Ｌｊ’　％６・・・空燃比センサ
、７・・・吸気′１−１．８・・燃料唄躬弁、９・・・
スロットル弁、９］・・・スロットルーヒンザ、Ｃ０Ｎ
Ｔ・・・制側１回ＩｌｌＬｔ０ 第１図 第２図 一一一ンん 第３図 （Ａ） （Ｂ） 第１０図 Ｔ）−１ −一一一一一モール 第１頁の続き ０発　明　者　佐藤邦彦 豊田布トヨタ町１番地トヨタ自 動車株式会社内 １９０−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の加速を検出し加速時供給燃料を増量する
   にあたシ、該内燃機関の加速時における設定空燃比から
   の空燃比個差を検出し、該検出された空燃比偏差に応じ
   て該加速時燃料増祉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、該空燃比偏差検出は、空燃比センサによる空燃比偏
   差検出である、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、該設定空燃比は、該内燃機関の理論空燃比よシも濃
   い空燃比である、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４、該設定空燃比は、前記内燃機関の理論空燃比よシも
   龜い空燃比であシ、該内燃機関温度が低い時はどを燃比
   が濃くなるように設定された設定空燃比である、特許請
   求の範囲第１項記載の方法。