JPS61126338A - 内燃機関の燃料噴射量制御装置 - 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】 ［゛産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関の燃料噴射量制御装置に関し、特にム
ービングベーン方式のエアフロメータによって前記内燃
機関の吸入空気量を検出して燃料噴射量を算出する内燃
機関の燃料噴射量制御装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、内燃機関に最適量の燃料を供給することによ
り燃費、エミッションを良好とする燃料噴射量ＩＩＩ　
ｍ装置が提供されている。

ムービングベーン方式のエアフロメータを備える燃料噴
射ｍｌ　ＩＩ　ＩＩ装置もその１つであり、！Ｉｌ圓の
吸入空気によって計測部材を変位させ、その変位量を電
気信号に変換することにより吸入空気流量を検出するム
ービングベーン方式のエアフロメータを用い、このエア
フロメータの検出出力に応じて燃料噴射量を１ｉｌＪ　
ＩＩｌする。

し発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記のごとき燃料噴射量制御装置も未だ
に充分なものではなく、次のような問題点を有していた
。

すなわち、内燃機関の要求する燃料噴射量を算出するの
に際し、そのパラメータとなる内燃機関の吸入空気量を
エアフロメータの出力により推定するのであるが、エア
フロメータであるムービングベーンが自己の有する慣性
によりその出力にオーバーシュートを発生するのである
。内燃機関のスロットルバルブが急激に開放されたり、
内燃機関の出力が急変、例えばシフトチェンジがなされ
たとき、エアフロメータはその変化に対応して変位する
のであるが、この変化が急峻なものであればそれだけエ
アフロメータの慣性力は大きなものとなり、その出力に
オーバーシュートが発生する。

従って、このエアフロメータの出力に単に忠実な燃料噴
射量を算出して実行するものであれば、その燃料噴射量
にも前記オーバーシュートに比例したオーバーシュート
が生じ、その分燃料が過剰に供給されてしまうために空
燃比が一時的にリッチ側に制御され、いりφるりッチス
パイクが発生する。このことはリッチスパイクが生じた
際に急加速が実行されてドライバビリティを低下させる
ばかりか、排ガス中のＨＣ及びＣＯ酸成分増大を招きエ
ミッションも悪化する等の問題を包含していることを意
味していた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
、ムービングベーン方式のエアフロメータを用いた内燃
機関の燃料噴射量制御装置においても、たとえ吸入空気
量に急変が生じたとしてもドライバビリティ及びエミッ
ションを良好なものとすることができる優れた内燃機関
の燃料噴射量制御装置を提供することをその目的として
いる。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために本発明の構成する手段は、
第１図の基本的構成図に示すごとく、　　　　）ムービ
ングベーン方式により内燃機関Ｍ１の吸入空気ｌを検出
するエアフロメータＭ２と、該エアフロメータＭ２の出
力に基づいて前記内燃機関Ｍ１に噴射供給する燃料噴射
量を決定する燃料噴射量決定手段Ｍ３とを備える内燃機
関の燃料噴射量制御装置において、 前記内燃ｎ関Ｍ１のスロットルバルブの開度を検出する
スロットル開度検出手段ＭＡと、該スロットル開度検出
手段ＭＡにより求められた前記スロットルバルブの開度
の大きさに応じて前記燃料噴射量決定手段Ｍ３で決定さ
れる燃料噴射量の上限値を決定し、第１のスロットルバ
ルブの開度に応じて決められる第１の燃料噴射量の上限
値に対し、第１のスロットルバルブの開度より小ざい第
２のスロットルバルブの開度に対しては第１の燃料噴射
量の上限値より小さい第２の燃料噴射量の上ｗ１直に対
応させる上限値変更手段ＭＢと を協えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装
置をその要旨としている。

［作用］ 本発明においてスロットル開度検出手段ＭＡとは、内燃
機関Ｍ１の吸入空気量を制御するためのスロットルバル
ブがどれだけの開度であるものかを検出するものである
。検出の精度としては所定値よりも開度が大であるか、
小であるかを検出するディジタル的なものであり、該所
定値が１又は複数のものであっても、またはスロットル
バルブの開度に応じたリニアな出力を示すようなアナロ
グ的なものであってもよい。従って、簡単なもの、とじ
ては従来よりスロットルバルブに取り付けられているス
ロットル開度センサを兼用するもの、あるいはスロット
ル開度が所定開度より大となったか否かを検出するいわ
ゆるパワースイッチを兼用するもの等により構成される
。

また、上限値変更手段ＭＢとは、前記スロットル開度検
出手段ＭＡの出力に応じて燃料噴射量決定手段Ｍ３によ
って決定される燃料噴射量に所定の上限値を設定する。

即ち、燃料噴射量決定手段Ｍ３は、内燃機関Ｍ１の吸入
空気量を検出するエアフロメータＭ２の出力により、内
燃１１１［Ｍ　１の要求燃料ｍを推定して燃料噴射量を
決定するのであるが、この燃Ｆｌ噴射屋決定手段Ｍ３に
よって決定された燃料噴射量に所定の上限値を設けるこ
とにより、該上限値を超える燃料噴射が実行されないよ
うにするのである。そして、ここでいう所定の上限値と
いうものを、上記スロットル間度検出手段ＭＡの検出結
果に応じて決定するのである。

その上限値の決定は、スロットルバルブの開度が大きい
捏上限値も高く、逆にスロットルバルブの開度が小さい
程その上限値を低く設定するように実行される。

以下、本発明をより具体的に説明するために実施例を挙
げて詳述する。

［実施Ｗ４］ まず第２図は実施例の燃料′噴射量制御装置が搭載され
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
に儀えられ、排ガス中の残存酸素Ｓ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
入空気量を制御するためスロットルバルブで図示しない
アクセルペダルに連動して開閉操作される。１１は該ス
ロットルバルブ１０の開閉状態を検出するスロットルｌ
１１［ｔセンサ、１３は吸入空気量を測定するためのム
ービングベーンであり、このムービングベーン１３の変
位はエアフロメータ１４から出力される。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アナイタ
、１７は図示していないクランク軸に連動し、上記イア
ナイタ１６で発生した高電圧を各気筒の点火プラグ３に
分配供給するディトリピユータ、１８はディストリビュ
ータ１７内に取り付　　　　　Ｉ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Ｉｌｌ　９１１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は車軸に連動し、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
ック図を表わしている。

３０は各センサより出力されるデータをｌ１１ｗプログ
ラムに従って入力及び演痺すると共に、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ＣＰｔＪ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ＲＯＭ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ＲＡ
Ｍと呼ぶ）、３３はキースイッチ２１がオフされても以
後の内燃ｍ圓作肋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性メモリとして
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）、３４〜３７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ＣＰｔ
Ｊ３０に選択的に出力するマルチプレクサ、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、４０
はバッフ７を介しであるいはバッファ、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ＣＰ
Ｕ３０に送ると共にＣＰＵ３０からのマルチプレクサ３
８、Ａ／Ｄ変換器３９のコントロール信号を出力する入
出力ボ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４
２へ送るバッファ、４３は回転角セン１ノ。

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。その他の各センサ信号は直
接に、あるいはバッファ４１等を介して入力出力ボート
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ＣＰ
Ｕ３０からの信号によって燃料噴射弁６、イアナイタ１
６を駆動する駆動回路をそれぞれ表わしている。また５
１は信号やデータの通路となるパスライン、５２　ハＣ
Ｐ　Ｕ　３０　ヲ始６／）ＲＯＭ３１、ＲＡＭ３２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）の制御プログラムについて説明する
。このガード処理ルーチンは、予めＲＯＭ３１内に格納
されているものであり、例えば所定時間（１５ｍ５ｅｃ
）又は所定回転数毎にＣＰ（Ｊ３０にて繰り返し実行さ
れるものである。

本ルーチンの処理へとＣＰＵ３０が移るとまずステップ
１００が実行され、水温センサ９から冷部水温の温度Ｔ
ＨＷが検出され、次のステップ１１０で予めＲＯＭ３１
内に用意されている水温の基準値ＴＨＢと比較される。

そしてＴＨＷ＜ＴＨＢであればステップ１２０にて燃料
噴射時間の上限１！ＴＰｍａｘを予めＲＯＭ３１内に用
意されＴｔｒＮる値「×１」に設定して本ルーチンの処
理を終了するのである。またＴＩ−ＩＷ≧ＴＨＢである
ときには、ステップ１３０でスロットル開度センサ１１
の出力ＴΔが検出され、前回の水温と同様にＲＯＭ３１
内に記憶されているスロットル開度の基準値ＴＡＢとの
大小関係が判断され（ステップ１４０）、ＴＡＢ≧ＴＡ
であれば、前述のステップ１２０が実行され、ＴＡＢ＜
ＴＡであればステップ１５０が実行されてＴｐｍａｘを
ｒＸ２Ｊ　　（Ｘ２＜Ｘｌ）に設定して本ルーチンを終
了するのである。

このようにして求まったＴｐｍａｘを用いて実際に実行
される燃料噴射時間ＴＰは第５図に示す燃料噴射時間Ｔ
Ｐ決定ルーチンによって算出される。

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Ｊ″″ｊ′″７
７０ゝ−＊１４（７）ｌｆｆｌ”ｋ：　Ｍ　−’：ｆ　
ｔ＋Ｎ　ｒ　＃　’／　ＩＪ　　　。

ンエンジン１の回転数ＮＥ、吸入空気ＩＱが演算され次
のステップ２１０の処理に供される。

ステップ３１０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機である基本燃料噴射
量（基本燃料噴射時間）ＴＰをＲＯＭ３１内の計算式に
より計算する。

続くステップ２２０ではガソリンエンジンシステムに用
意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
係数にの算出がなされる。

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を用いて実際に実行する燃料噴射量（燃料
噴射時間）ＴＰを下記の式を用いて算出するのである。

ＴＰ４−ＴＰＸＫ 続くステップ２４０では、このようにして求められた燃
料噴射時間ＴＰと、前述の第４図（Ａ）のルーチンで求
められた燃料噴射時間ＴＰの上限値ＴＰｎ＋ａｘとの大
小比較がされ、Ｔ　Ｐ　＜　Ｔ　Ｐ　ｒｎａｘであれば
そのままステップ２６０が、ＴＰ≧ＴＰＷａＸであれば
−Ｈステップ２５０の処理によりＴＰを７１）ｒＲａｘ
と同じ値に変更した後に同じくステップ２６０が実行さ
れる。

ステップ２４０ではこのようにして求められた燃料噴射
時間ＴＰｅＲＡＭ３２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内に格納された燃料噴射時間
ＴＰを他の燃料噴射実行ルーチンが適宜読み出して、該
燃料噴射時間ＴＰに応じた時間だけの燃料噴射をガンリ
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・説明したプログラムのように制御されるスロット
ル開度ＴＡとその基準値ＴＡＢ及び燃料噴射時間の上限
値７ｐｍａｘの値Ｘ１、Ｘ２と燃料噴射時間ＴＰとの関
係とを表わしたものが第４図（Ｂ）である。

図示のごとく、スロットル開度ＴＡがＦＪＡｌｌｌ！Ｉ
状にアクセルペダルの操作によって変化すると、第５図
の燃料噴射時間ＴＰ決定ルーチンの処理によるＴＰの演
算結果は同じく図示するように３つの鋭いピークを示す
形をなす。

しかし、スロットル開度ＴＡが基準値ＴＡＢ以下である
場合には、燃料噴射時間ＴＰの上限ｔｉｌｌ（ＴＰ　ｗ
ａｘは「×２」に設定され、それ以上の燃料噴射は実行
されないのである。

また、スロットル開度ＴＡが基準値ＴＡＢを超えている
場合には、前述の上限値「×２」よりは大きな値「×１
」で同様に燃料噴射時間ＴＰの上限値が規υ１されるの
である。

このように制御される本実施例の燃料噴射量制御装置は
第４図（Ｂ）にその制御例を示したごとく、スロットル
開度ＴＡが全開状態から加速状態になったとき、エアフ
ロメータ１４の出力に起因して表われるオーバーシュー
トによる燃料噴射時間ＴＰのリッチスパイクを上限［Ｘ
２Ｊにて押さえることができ、またスロットル開度ＴＡ
が基準値ＴＡＢより大となったときには、燃料噴射時間
ＴＰの上限値を前記「×２」よりは大きな値「×１」に
て押えるのである。

従って、通常のシフトチェンジや発進時等の比較的スロ
ットル開度が小さな状態で生じるリッチスパイクは、よ
り小さな上限値（Ｘ２）により規制されるので無駄な燃
料噴射が制限され、かつその排ガス中のＨＣ，Ｇｏの低
減をも達成できる。

しかも、スロットル開度が大きな時には、燃料噴射時間
の上限値は大きな値（Ｘｌ）に変更されるので、スロッ
トル開度に追従する加速特性が損われることもな（、良
好なドライバビリティが得られる。

また、本実施例ではステップ１００にてガソリンエンジ
ン１が冷寒時に起動されているときを検出し、冷寒時で
あるときには燃料噴射時間の上限値として大きな値「×
１」を優先的に選択する装管 置としている。これにより、始動時の燃料増量が実行さ
れることを許容しているのである。

このように、ガソリンエンジン１の他の制卸との対応を
取りつつ本実施例の制御を実行すれば一層効果的である
。

また、本実施例ではスロットル開度ＴＡの基準値ＴＡＢ
を１つだけ設定する簡単な装置について説明したが、基
準値を複数設けて燃料噴射時間の上限値ＴＰｍａｘを階
段状に上昇させる等の一層きめ細かい制御を実行するも
の、あるいは基準値をアナログ的な直線状とし更に細か
な制御とするものであってもよい。

［発明の効果１ 以上実施例を挙げて詳述したごとく、本発明は、ムービ
ングベーン方式により内燃機関の吸入空気量を検出する
エアフロメータと、 該エアフロメータの出力に曇づいて前記内燃機関に噴射
供給する燃料噴射量を決定する燃料噴射量決定手段とを
備える内燃機関の燃料噴ｆＭＩＩ制御装置において、 前記内燃機関のスロットルバルブの開度を検出するスロ
ットル開度検出手段と、 該スロットル開度検出手段により求められた前記スロッ
トルバルブの開度の大きさに応じて前記燃料噴射量決定
手段で決定される燃料噴射量の上限値を決定し、第１の
スロットルバルブの開度に応じて決められる第１の燃料
噴射量の上限値に対し、第１のスロットルバルブの開度
より小さい第２のスロットルバルブの開度に対しては第
１の燃料噴射量の上限値より小さい第２の燃料噴ＩＩ　
ｆｆｉの上限値に対応させる上限値変更手段と を備えることを特徴とするものである。

従ってエアフロメータがその慣性によりオーバーシュー
トを生じ、その結果内燃機関に対する燃料噴射量が過度
に増大しようとしても、燃料噴射量の上限値によるガー
ド処理により確実にその防止が図れるのである。しかも
、その上限値はスロットル開度に応じて適宜変更されて
いるため、シフトチェンジや始動時等のときには燃料噴
射量をより押えることによりエミッション、特にＨＣｌ
Ｃｏを減少させるとともに燃費を向上させることができ
るにも拘らず、スロットル開度が大きなときには充分な
燃料供給によりドライバビリティをも良好に持つことが
できる優れた内燃機関の燃料噴０１量制御ＩＡ＠どなる
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図は実施例のガソ
リンエンジンシステムの概略図、第３図はその制御系の
ブロック図、第４図（Ａ＞はその制御プログラムのフロ
ーチャート、第４図（Ｂ）はその制御説明図、第５図は
その制御プログラムのフローチャートを示す。 Ｍｌ・・・内燃ｉ関 Ｍ２・・・エアフロメータ Ｍ３・・・燃料噴射量決定手段 ＭＡ・・・スロットル開度検出手段 ＭＢ・・・上限値変更手段 １・・・ガソリンエンジン ６・・・燃料噴射弁 ９・・・水温センサ １１・・・スロットル開度センサ １４・・・エアフロメータ ２０・・・電子シリ帥装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ムービングベーン方式により内燃機関の吸入空気量を検
   出するエアフロメータと、 該エアフロメータの出力に基づいて前記内燃機関に噴射
   供給する燃料噴射量を決定する燃料噴射量決定手段とを
   備える内燃機関の燃料噴射量制御装置において、 前記内燃機関のスロットルバルブの開度を検出するスロ
   ットル開度検出手段と、 該スロットル開度検出手段により求められた前記スロッ
   トルバルブの開度の大きさに応じて前記燃料噴射量決定
   手段で決定される燃料噴射量の上限値を決定し、第１の
   スロットルバルブの開度に応じて決められる第１の燃料
   噴射量の上限値に対し、第１のスロットルバルブの開度
   より小さい第２のスロットルバルブの開度に対しては第
   １の燃料噴射量の上限値より小さい第２の燃料噴射量の
   上限値に対応させる上限値変更手段と を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装
   置。