JPS6123841A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関に供給する燃料量を制御して、常に
内燃機関を最適な条件下で作動させることができる内燃
機関の空燃比制御方法に関−する。

［従来技術］ 従来より、車両等に搭載される内燃機関を最適な条件下
で作動させるために該内燃機関へ供給する燃料量を制御
している。内燃機関の始動時においてもそれは同じであ
り、内燃機関の始動特性に応じた量の燃料の供給を実行
すべく、燃料量１１１装置の噴射時間を適宜設定してい
る。

しかしながら、燃料噴射装置の噴射時間に比例して内燃
機関へ供給する燃料量を決定する方法では、その燃料噴
射装置の燃料配管中の燃料が、内燃機関の高負荷長時間
運転等の原因により高温となった場合等でペーパーが発
生しているとぎには同じ噴射時間でもペーパー分だけは
燃料の供給が実行されず、所望の空燃比に比較してかな
り薄い混合気（ｇ、下リーンという）となってしまう。

この現象は特に内燃機関の始動時には問題であり、内燃
機関の始動に充分な燃料が供給されず始動が不能となる
か始動したとしてもアイドル状態が不安定となる可能性
があった。

そこで、特開昭５６−８１２３０号公報あるいは特開昭
５７−１０７４１号公報に開示されるごとく、燃料が高
温となっている状態で内燃機関を始動するに際１ノで、
所定時間だけ燃料噴射量を増加させる装置や燃料温に応
じた燃料噴射量の増加を行なう装置が提案されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら上記のごとき装置においても以下に記述す
る問題点を有しており、未だに充分なものではなかった
。

即ち、燃料配管中に発生ずるペーパーは各種の内燃機関
システムやその使用状況等で燃料噴射弁のごく近傍に発
生するものから、燃料タンク側の近傍に発生するものま
でバラツキがあるためペーパーが噴出される時間は一義
的に定められるものではない。従って、単に始動時から
の時間経過のみを基準として燃料噴Ｉ）ｊ亀の増加を行
なうだけではペーパー分が燃料配管中から完全に消滅し
たものか否かの判定ができず、ペーパーが未だに燃料配
管中に残っているにも拘らず燃料噴ＯＡ量の増加を中止
すると、ペーパーロックの発生づ゛る可０ヒ性があり、
逆に増量を継続する時間を長く過き゛ると空燃比が異常
に濃い状態となり燃費やエミッションの悪化等を招くと
いう問題があった。

また、・燃料温に応じた燃料噴！）ｌ量の増加を実行す
るものも、燃料温と発生するペーパーの量との関係は一
義的なものではなく、かつ上記同様に内燃機関システム
やその使用状況でその発生Ｊるペーパーがどの時点で内
燃機関の燃焼室内に噴出されるものかの判定を実行でき
ないため上記したと同じ問題を有するものであった。

［発明の目的］ 本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
燃料配管中に発生したペーパーに応じた燃料噴射ｆｆｌ
の補正を実行することでペーパーが発生しているときの
燃料噴射量の補正を適確に行ない始動特性及びアイドル
安定性を向上するとともに、燃費やエミッションを良好
とする内燃機関の空燃比制御方法を提供することを目的
としている。

［問題を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明の構成は、第１図の基
本的構成図に示すごとく、 燃料を燃料噴射弁から噴射供給して内燃機関を作動させ
る電子制御燃料噴射装置を用いた内燃機関の空燃比制御
方法において、 内燃機関の始動時（Ｐｌ）に、燃料温度が所定温度以上
であるか否かを判別（Ｐ２）Ｌ、所定温度以上であると
判別したときには前記内燃機関の燃料噴射量を増量制御
するとともに、該内燃機関の回転数の上昇に応じて前記
増量制御を減少させる（Ｐ３）ことを特徴とする内燃機
関の空燃比制御方法をその要旨どしている。

［作用］ 本発明の始動時の燃料温度判別は、燃料配管中にペーパ
ーが発生する条件にあるか否かを判別するものである。

従って、始動時の燃料温度を直接検出して所定値と比較
する方法に限るものではなく、内燃機関の冷却水の温度
や吸気の温度等を検出し、燃料温を推定する方法として
もよい。

なお、内燃機関が始動時であることは、イグニッション
キーがＯＮされた状態、内燃機関の回転数が低い状態等
の検出により行なわれるものである。

上記の方法にて内燃機関の始動時の燃料温度が所定値以
上であると判定されたとき実行される内燃機関の回転数
に応じた燃料噴射量の増量制御とは、回転数が低ければ
より燃料噴射量を増加させるものであり、ペーパーが多
く空燃比がリーンになるために生じる内燃機関の回転数
の低下を防止する。その増加量は記憶手段に格納される
マツプを用いたり、回転数を含む関係式より演算にて求
められるものである。また、回転数と増加量との関係は
、それぞれの内燃機関システムに最適に選択されるもの
である。増量の方法どしては、燃料噴射を実行づる時間
を長くするもの、あるいは燃料噴射の噴射圧を上昇させ
るものいずれでもよい。

以下、本発明をより具体的に説明するため実施例を挙げ
て詳述する。

［実施例］ まず第２図は本発明方法が適用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
に備えられ、排ガス中の残存酸素濃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
入空気量を調節するスロットルバルブ、１１はスロット
ルバルブ１０の開度を検出でるスロットルバルブ−１１
４は吸入空気量を測定するエア７０メータ、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グナイタ
、１７は図示していないクランク軸に連動し上記イグナ
イタ１６で発生した高電圧を各気筒の点火プラグ３に分
配供給するディストリビュータ、１８はディストリビュ
ータ１７内に取り付けられ、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は電子制御回路、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とその関連部分どのブロ
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制御プログラ
ムに従って入力及び演算すると共に、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ＣＰＵ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ＲＡＭと
呼ぶ）、３３はキースイッチ２１がオフされ　　　　　
　　［ても以後の内燃機関作動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ＣＰＬ）３０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はバッファ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ＣＰＵ３０に送ると共にＣＰＵ３０からのマルチ
プレクサ３８、Ａ／Ｄ変換器３９のコントロール信号を
出力する入出力ポ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は回転角センサ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。スロットル開度センサ１１の出力、および
キースイッチ２１の操作信号は、直接に、あるいはバッ
ファ４１等を介して入力出力ポート４６によりＣＰＵ３
０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、イグナイタ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はＣＰ
Ｕ３０を始め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。

次に本実施例の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＞の始動時空燃比制御ルーチンについて
ステップ毎にその処理を説明する。

本ルーチンはガソリンエンジン１の始動時にキースイッ
チ２１がＯＮ状態とされるとｃ　ｐ　ｕ　３゜に割込み
処理されるものである。

本ルーチンの処理が開始されると、ステップ１００が実
行されスロットル間度しンサ１１の出力に基づきスロッ
トルバルブ１０が全開状態であるか否かが判断され、全
開であれば次のステップ１１０が実行され、それ以外で
あれば本ルーチンを終了覆る。

ステップ１１０ではガソリンエンジン１に供給される燃
料温の推定のための一つの方法としてガソリンエンジン
１の冷却水の湿度を検出、判定づる。そして、本ステッ
プにて水温センサ９の出力が８５℃より高いとき次のス
テップ１２０へ進み、それ以下であれば本ルーチンを終
了する。

ステップ１２０では燃料温の推定のためのもう一つの情
報であるガソリンエンジン１の吸入空気の湿度を検出、
判別する。このとき、吸気温ｔンサ８の出力が６５℃よ
り高ければ次のステップ１３０へ進み、それ以下であれ
ば本ルーチンを終了する。

従って、ステップ１３０が実行されるとぎのガソリンエ
ンジン１の作動状況は、イグニッションキーをＯＮＬだ
直後で、未゛だにアクセル操作をされておらず、しかも
水ＩＴＷ＞８５℃、吸気ＩＴ△〉６５℃の状態、ずなわ
ら、高温再始動時のときである。本ステップはこのよう
な特殊な条件下でのみ実行され、後述する基本燃料噴射
量（燃料噴射時間）Ｔｐの補正係数の−っであるＦｈｏ
ｔをｒｏ、５Ｊに設定する。この処理により後述するご
と（燃料噴射時間を延長することができ所望の燃料噴射
全の増量副部ができるのである。

続くステップ１４０では現在のガソリンエンジン１の始
動状態を検出するため、回転角センサ１８の出力に基づ
いてガソリンエンジン１の平均回転数ＡＮＥが演算され
る。始動時は公知のごとくガソリンエンジン１の回転数
は大きな変動を示すものである。そこで本ステップでは
ガソリンエンジン１が１６回転するのに要した時間を計
時し、その値からガソリンエンジン１の平均回転数ＡＮ
Ｅを算出するのである。

次のステップ１５０では、この算出された平均回転数Ａ
ＮＥに基づいて、補正係数Ｆｈｏｔの変更を実行する。

平均回転数ＡＮＥが上昇するという　　　　゛ひとは、
即ちガソリンエンジン１が！ｉｆ！動し初めたことを意
味覆るものであり、始動特性を良好とするため、および
ベーパー分だけリーンであった空燃比を補正するために
実行した燃料噴射量め増加が充分であったと考えられる
。そこでガソリンエンジン１の平均回転数ＡＮＥが上昇
するに従って逐次補正係数Ｆｈｏｔを小さな値としてい
くのである。

第４図（Ｂ）にこの平均回転数ＡＮＥと補正係数Ｆｈｏ
ｔとの関係（ｆ）を示すグラフを示す。本実施例のガソ
リンエンジンシステムは、スタータモータの実行するガ
ソリンエンジン１の平均回転数ＡＮＥが２５０［ｒｐ１
１１］、ガソリンエンジン１のアイドル平均回転数ＡＮ
Ｅが７５０［ｒｔｏ＋Ｉ］であり、実験的に最適の補正
係数Ｆ　ｈｏｔを求めたものである。

これによって、ガソリンエンジン１の作動に応じた燃料
の供給が可能となるのである。

続くステップ１６０では補正係数ＦｈｏｔがｒＯＪでる
か否かが判断される。即ち、前ステップで平均回転数Ａ
ＮＥが８００［ｒｐｍ］となり補正係数Ｆｈｏｔが第４
図（Ｂ）に示すように「０」とされ、ガソリンエンジン
１の燃料のペーパーが抜け、平常時のアイドル状態にあ
ると判断されるのである。

ここで未だにガソリンエンジン１の平均回転数へＮＥが
８００　［ｒｌ）ｍ　］　トナ’３ｆ燃１’３（７）ペ
ーハーカ抜けていないと判断されるとステップ１４０へ
戻り以下同様の処理を繰り返して実行し、平均回転数へ
ＮＥが８００［ｒｐｍ］、即ちＦｈｏｔかがｒＯＪであ
れが本ルーチンの全ての処理を終了するのである。

以上のようにして定められる補正係数（：ｈｏｔを用い
て、ガソリンエンジン１の回転数に同期して実行される
第５図に示づ一実際に実行する燃料噴射全く燃料噴射時
間）王を決定する燃料噴射時間下決定ルーチンが処理さ
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およびエアフロメ
ータ１４の出力に基づいてガソリンエンジン１の回転数
ＮＥ、吸入空気ｆｆ１Ｑが演算され次のステップ２１０
の処理に供される。

ステップ２１０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量である基本燃料噴射
量（基本燃料噴射時間）ＴｐをＲＯＭ　３’　１内のマ
ツプより検索する。

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
補正係数やガソリンエンジンの暖機状態、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
た補正係数にと第４図（Ａ＞のフローチャートで求まっ
たＦｈｏｔとから実際に実行する燃料噴射量（燃料噴射
時間）王を下記の式を用いて算出するのである。

Ｔ＝Ｔｐ　ｘ　（Ｋ＋Ｆｈｏｔ　） 次のステップ２４０では前ステップ２３０で算出された
燃料噴射量ＴをＲＡＭ３２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量Ｔ
を他の燃料噴射実行ルーチンが適宜読み出して、該燃料
噴射量下に応じた燃料噴射をガソリンエンジン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、詳述したことから明らかなごとく本実施例の空燃
比制御方法は、ガソリンエンジン１の燃料が所定温以上
であると判断すると、その始動時において燃料噴射を５
０％増量するため燃料噴射時間を延長する（ステップ１
３０）。そして、その増量はガソリンエンジン１の回転
数を検出して、該回転数の増加に従って適宜減量される
（ステップ１５０）のである。

従って、燃料温が高くペーパーが発生しているときには
燃料噴射量の増量処理が実行されているためガソリンエ
ンジン１の始動特性に適した燃料が供給され始動を良好
とするとともに、ペーパーが減少してガソリンエンジン
１への燃料供給が多（なり回転数が上昇するとその回転
数の上昇に従って燃料噴射時間を減少処理されるのであ
る。即ち、ペーパーが発生してガソリンエンジン１への
燃料供給量が所望値より低く、ガソリンエンジン１の回
転数が上昇しないときには燃料噴射量の増量処理を継続
し、その増量処理によりガソリンエンジン１の回転数が
上昇して始動し始めると燃料量を減少していき過多の燃
料がガソリンエンジン１に供給されることを防止できる
のである。

このような優れた燃料供給を実行する方法であるため、
ガソリンエンジン１の始動特性は良好となり、しかも燃
料供給の過多を防止するため燃費を向上させ、エミッシ
ョンの悪化をも防止することができる効果がある。

［発明の効果］ 以上、実施例を挙げて上述したごとく、本発明の内燃機
関の空燃比制御方法は、内燃機関始動時の燃料温度が所
定値以上のときに、内燃機関の回転数に応じた燃料噴射
量の増量制御を実行することを特徴とする方法である。

従って、燃料配管中のペーパー分に対して燃料供給量を
増加させて内燃機関の始動特性を向上させるとともに、
内燃機関が始動を開始して回転数を上昇すると燃料供給
量の過多を防止するために燃料供給量の減少が行なわれ
る。

これによって、内燃機関は始動及びその後のアイドル安
定性が良好となり、かつ燃料供給量の過多による燃費や
エミッションの悪化をも防止することができる優れた空
燃比制御方法となるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図は実施例の構成
概略図、第３図はその制御装置のブロック図、第４図（
Ａ）はその始動時空燃比制御のフローチャート、（Ｂ、
）図は回転数と補正係数Ｆｈ。 ｔとの関係を示すグラフ、第５図は燃料噴射時間決定の
フローチャートを示す。 １・・・ガソリンエンジン ６・・・燃料噴射弁 ８・・・吸気温センサ ９・・・水温センサ １４・・・Ｊアフロメータ １８・・・回転角センサ ２０・・・電子制御回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 燃料を燃料噴射弁から噴射供給して内燃機関を作動させ
   る電子制御燃料噴射装置を用いた内燃機関の空燃比制御
   方法において、 内燃機関の始動時に、燃料温度が所定温度以上であるか
   否かを判別し、 所定温度以上であると判別したときには前記内燃機関の
   燃料噴射量を増量制御するとともに、該内燃機関の回転
   数の上昇に応じて前記増量制御を減少させることを特徴
   とする内燃機関の空燃比制御方法。