JPS6238844A - 内燃機関の空燃比制御装置 - 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、空燃比センサの出力信号に基づいて空燃比を
フィードバック制御するようにした内燃機関の空燃比制
御装置に係り、特に、高温始動開始後リーン空燃比が継
続しているか否かの判別動作の開始を遅延するようにし
た空燃比制御装置に関する。

従来の技術 車両に搭載される内燃機関では、機関負荷、機関回転数
等に合わせて最適な運転状態を作り出づ−ために機関に
供給する燃料量をマイクロコンピュータにより制御する
ものが周知になっている。この場合、内燃機関の始動後
において、機関の始動特性に応じて、燃料噴射装置の燃
料噴射時間を適宜補正することにしている。

一般に、長時間の高負荷運転を継続し！、：後機関を停
止した場合、機関が高温となって燃１１噴射装胃の燃料
配管中にペーパーが発生することがあり、この状態で再
始動すると、燃料噴射装置の噴射時間に比例した燃料量
を供給する機関では、同じ燃料噴射時間でもペーパー分
だけは燃料供給１■が低減し、十分な燃料量が供給され
ないことにより空燃比がオーバーリーンになり、このた
め始動が行なえないかあるいは始動を完了したとしでも
始動後アイドル運転状態が不安定になったり、エンジン
ストールを起こすことが多い。

そこで従来の空燃比制御装置においては、高温始動後に
オーブンループ制御による燃料増量を実行し、始動後の
アイドル運転状態を安定している。

ところで、空燃比のフィードバック制御は空燃比センサ
（酸素センサ）のリーン信号がリッチ信号に切換ったと
き開始されるため、高温始動時に酸素センサに基づく信
号がリーンからリッヂに切換るまで長い時間がかかりな
かなか空燃比のフィードバック制御による燃料増量がか
からないことがある。そのため、高温始動時に酸素セン
サの出力信号にかかわらず空燃比のフィードバックにＪ
：リアイドル状態を安定にしている装置が知られている
（特開昭５９−９０７４０号）。

発明が解決しようとする問題１、 しかし、この従来の空燃比制御装置にＪこれば、高温始
動後酸素センザの出力信号にかかわらず燃料量を一律に
増量すると、燃料系でのペーパー発生状況によっては、
燃料を増量しすぎることになる。即ち、ペーパーに応じ
た燃料増量がかからないという問題がある。

本発明の目的は、このような問題点を解決することにあ
り、即ち高温始動後燃料系でのペーパー発生状況に応じ
て燃料増量を適切にはかることにある。

問題点を解決するための手段 本発明の内燃機関の空燃比制御装置は、排気ガス中の特
定成分濃度を検出する空燃比センサの出力信号に基づい
て空燃比を理論空燃比近傍にフィードバックするように
しており、機関の始動時を検出する始動時検出手段と、
機関の高温時を判別する高温時判別手段と、前記空燃比
センサの出力信号に基づいて所定時間以上リーン空燃比
が継続しているか否かを判定し、所定時間以上リーン空
燃比が継続している場合に前記フィードバック制御を停
止するフィードバック制御停止手段と、前記始動時検出
手段と前記高温時判別手段に基づいて高温始動完了時を
検出した場合前記フィードバック制御停止手段の動作の
開始を所定時間遅らすフィードバック制御停止開始遅延
手段とを有して構成される。

作　　　用 本発明によれば、まず始動時検出手段と高温時判別手段
に基づいて機関の始動完了時に機関が高温状態にあるか
否かを判別する。

機関が高温始動状態にあることが判別されると、空燃比
センサの出ツノ信号に基づいてリーン空燃比が所定時間
以上継続していることが判定された場合のフィードバッ
ク制御の停止動作の開始時期をノイードバック制御停止
開始匠延手段により所定時間だけ遅延する。

フィードバック制御停止開始遅延手段の働きで高温始動
状態検出後リーン空燃比の判定動作の開始を所定時間だ
け遅延し１．所定時間経過後フィードパツク制御停止ヒ
手段によりリーン空燃比が所定時間以上継続しているか
否かの判定動作を開始する。

この時リーン空燃比が所定時間以上継続していると判定
されれば、フィードバック制御停止手段により空燃比の
フィードバック制御を停止し、オープンループの制御に
切換える。

逆にリーン空燃比が継続する前にリッチ空燃比に切換わ
った場合には、空燃比のフィードバック制御を継続する
。

実　　施　　例 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明覆る。

第２図は本発明の空燃比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はビスｌヘン、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内の排気中の酸素′ａ瓜を検出する酸
素センサ、１５は冷却水温を計測する水温センサ、１６
はスタータスイツ−〇　− チ、２１はバッテリ電源をそれぞれ表わす。

吸気系では、■アクリーチ２４から取入れた吸入空気の
吸気量をエア７０メータ２５により計測すると共に、吸
気温センサ２６により吸気温を副側し、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
Ｊ：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１コツドルセンサ３２が設けられてい
る。さらに吸気マニホールド３０の吸気バルブ７の近傍
には、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が取付りられている。

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１−リビコータ４１に供給し、ディス
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。ディストリビュータ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
ｆイストリピユータシャフト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
共にクランクシャ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、Ｊ：うにしている。

制御装置５０は、バッテリ電［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
ダムアクヒスメモリ（ＲＡＭ）５３と、スタータスイッ
ヂ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ｌυでいる。こ
のうちのＲＯＭ５２には、メインルーヂン、燃料噴射量
制御ルーチン、点火時期制御ルーチン等のブし１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
ルチプレクサを右するＡ／Ｄ変換器５５と、バッファメ
モリを有するＩ１０装置５６とが組込まれ、これらの５
５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へ出力するにうにしてい
る。これによりＲＡＭ５３に吸入空気ｍ１吸気渇、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Ｉ１０装置５６においては、ス
ロットルセンサ３２、回転数はレザ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Ｉ１０
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７０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
わ１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Ｉ１０
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＝ｋＸＱ／ＮＸαＸＦＡＦ＋β の式に基づいて決定される。ここで、ｋは定数、Ｑは吸
入空気量、Ｎは機関回転数、αは機関の冷却水温・吸気
温等の補正係数、ＦＡＦはＭ水センサの出力信号に基づ
いて定まる補正係数、βはその他の補正係数である。

次に第４図〜第７図に示すフローヂャートを参照して制
御装置５０による空燃比制御の一例について説明する。

第４図は、始動時にお【プるリーンモニタ禁止判定ルー
チンを示している。ここでリーンモニタとは、酸素セン
サ９の出力信号に基づいてリーンの空燃比状態が所定時
間継続しているかどうかを判定するものである。第４図
に示すルーチンは、メインルーチン中で短時間の間隔で
実行されるものであり、まずステップ４０１にて機関が
始動時であるか否かつまりスタータスイッチ１６の出力
がオンか否かを判別する。スタータスイッチ１６がオフ
信号を出力しているときには、つまり非始動状態にある
ときには、ステップ４．０１からステップ４０４に進み
このルーチンを終了する。

機関が始動されると、ステップ４０１からステップ４０
２に進み、ここで機関の冷却水温Ｔ　Ｉ−Ｉ　Ｗが１０
０℃以上であるか否かを前記水温センサ１５の検出信号
に基づいて判別し、ＴＨＷ＜１００℃であれば、このと
きの始動を通常の冷間始動とみなし、ステップ４０５に
進んでリーンモニタディレーカウンタをクリアする。ス
テップ４０５にてリーンモニタディレーカウンタがクリ
アされると、リーンモニタの禁止を解除し、次いでステ
ップ４０４に進んでこのルーチンを終了する。

ＴＨＷ≧１００℃であれば、ステップ４０２からステッ
プ４０３に進んでリーンモニタディレーカウンタのカウ
ンタ値Ｃｔを所定値Ｃ８にレットする。すなわち、機関
の始動を高温再始動とみなし、リーンモニタディレーカ
ウンタのカウンター直ＣがＣ１−０に減算されるまでの
間、リーンモを 二りの動作を禁止する。ステップ４０３にてり一ンモニ
ターイレーカウンタのカウンタ（直Ｃ１がＣにセットさ
れると、第５図に示すルーチンのように、カウンタ値Ｃ
ｔをステップ５０２．５０３にて１秒当り１ずつ減算し
、こうして高温再始動を開始してからＣ８秒を計数する
。

第６図はリーンモニタの実行判定ルーチンを示している
。まず、ステップ６０１にて酸素センサ９の出力信号に
基づいて空燃比がリーンか否かを判別する。空燃比がリ
ッチであればステップ６０４に進み、ここでリーンモニ
タ用カウンタをクリアする。

逆に、ステップ６０１で空燃比がリーンであれば、ステ
ップ６０２に進みリーンモニタディレーカウンタのカウ
ンタ（直ＣがＣ，＝Ｏであるか否かを判別する。つまり
、高温始動後にリーンモニタディレーカウンタがＣ６秒
をカウントしたか否かを判別する。

空燃比がリーンでリーンモニタディレーカウンタのカウ
ンタ値がＣｔｆ＝Ｏであれば、ステップ６０５に進みリ
ーンモニタ用カウンタをクリアする。

Ｃ１−０であれば、ステップ６０３に進みリーンモニタ
用カウンタが所定のカウンタ値Ｃ１を計数するまでカウ
ントアツプする。リーンモニタ用カウンタが所定のカウ
ンタ値Ｃ１を計数するまでの間に空燃比信号がリッチに
切換れば、ステップ６０１からステップ６０４に進んで
リーンモニタ用カウンタをクリアする。

次に第７図に示す空燃比フィードバック実行判定ルーチ
ンについて説明すると、まずステップ７０１にてリーン
モニタ用カウンタが所定のカランタ値Ｃ１を計数したか
否かを判別する。すなわら、第６図に示すステップ６０
３におけるリーンモニタ用カウンタがカウントアツプし
続けているときであって、所定のカウンタ値Ｃ１に達し
ていなければ、ステップ７０１からステップ７０２に進
んで空燃比フィードバック制御を実行する。ステップ７
０１にてリーンモニタ用カウンタのカウンタ値が所定の
カウンタ値Ｃ１に到達したらステップ７０３に進み空燃
比制御をオープンループ制御に切換える。

この場合の空燃比フィードバック制御時には、酸素セン
サ９のリッチリーン信号に応じてリッチ時には噴射口を
減少せしめるべく空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦ
を小さくし、逆にリーン時には空燃比フィードバック補
正係数ＦＡＦを大きくして燃料を増量せしめる。オープ
ンループの制御時には、空燃比フィードバック補正係数
をＦＡＦを１．０とし酸素センサ９による空燃比のフィ
ードバック制御を停止する。

このようにして本実施例によれば、高温再始動時には燃
料系統でペーパーが発生している可能性があるため、高
温始動後リーンモニタディレーカウンタが所定値ｃｏを
目数するまでリーンモニターの動作を停止し、ディレ一
時間の経過後酸素センサ９に基づく空燃比信号がリーン
であれば、ディレ一時間の経過後リーンモニタを作動す
るようにしている。

一般に高温始動後しばらくの間は燃わ１系統にペーパー
が発生しゃすく空燃比がリーンになりがちであるが、高
温始動後所定時間の間はリーンモニタディレーカウンタ
によりリーンモニタが作動しないため、通常の空燃比制
御が働き、特に空燃比信号がリーンである以上空燃比フ
ィードバック制御により燃料増量が図られる。

本実施例では、高温始動開始後所定時間リーンモニタの
動作を禁止し、燃料系統のペーパー発生に伴うリーンモ
ニタ誤動作を防止するー・方、この間空燃比フィードバ
ックによる燃わ１増聞を継続して高温始動直後の不安定
なアイドル運転を回避する。

高温始動後衛定時間経過後は、リーンモニタの動作が開
始され、該リーンモニタ動作開始後り一ンモニタ制御を
復活させて酸素センサの故障等を検出できるようにして
いる。

したがって、高温始動開始後リーンモニタの制御を禁止
しつつ空燃比フィードバックによる燃料増量をかけるよ
うにし、燃料系統でペーパーがほぼ消失した時点でリー
ンモニタによる制御を再開するようにしたので、酸素セ
ンサ等の故障があったとき、高温始動後のモニタ制御禁
止により高温始動後の僅かな時間は酸素センサの故障等
を判別することができないが、しかし高温始動直後のフ
ィードバック増量によるアイドル状態の安定化を図りつ
つ始動後短時間のうちに酸素センサーの故障等が発生し
ているか否かが判別され、これによりリーンモニタによ
る酸素センサ゛等の故障判別機能を保持していることに
なる。

また、従来のマイク［］コンピュータに組込まれたリー
ンモニタにより酸素センサ等の故障を判別することがで
きるので、別個酸素センサ等の故障等を判別する手段を
設ける必要がなく本実施例ではコストの面でも利点が多
いものとなる。

なお、本実施例のリーンモニタディレーカウンタによる
ディレ一時間は、一義的に設定したが、本発明ではディ
レ一時間を機関の種類、冷却水温等に応じて変化させる
ようにしてもよい。

発明の詳細 な説明したように本発明によれば、高温始動後に燃料系
統でペーパーが発生しやすい場合、空燃比フィードバッ
ク制御による燃料増量を実行することによりオーバーリ
ーンを回避して安定したアイドル運転状態を確保すると
共に、高温始動直後の所定時間の間リーンモニタの制御
を禁止することによりリーンモニタの誤作動を防止し該
所定時間経過後リーンモニタの制御復活により酸素セン
サ等の故障等を確実に検出することができるという効果
がある。

また本発明によると、高温始動後リーンモニタにより空
燃比がリーンの状態を検出し続けたときであっても、空
燃比フィードバック制御を実行しているので、ペーパー
の発生が少なく空燃比がリッチになれば燃料増量を減少
せしめることができ、その結果高温始動後に長時間燃料
増量をかけ続けるという事態を回避し、無用な燃料増量
を防止することができるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を表１ブロック図、第２図
は本発明の空燃比制御装置を適用する内燃機関の一実施
例を表す概略構成図、 第３図は本発明の一実施例における制御装置を表す概略
構成図、 第４図、第５図、第６図、第７図は夫々本発明の一実施
例を表すフローチャートである。 １・・・内燃機関本体、　　　６・・・点火プラグ、９
・・・酸素センサ、　　　　１５・・・水温センサ、２
１・・・バッテリ電源、 ２８・・・スロットルバルブ、３８・・・燃料噴射弁、
５０・・・制御装置、 ５１・・・中央処理ユニット（ＣＰＵ）、５２・・・リ
ードオンリメモリ（ＲＯＭ）、５３．５４・・・ランダ
ムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、５５・・・Ａ／Ｄ変換器
、　　５６・・・Ｉ１０装置。 出願人：　トヨタ自動車株式会社 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 排気ガス中の特定成分濃度を検出する空燃比センサの出
   力信号に基づいて空燃比を理論空燃比近傍にフィードバ
   ック制御する内燃機関の空燃比制御装置において、機関
   の始動時を検出する始動時検出手段と、機関の高温時を
   判別する高温時判別手段と、前記空燃比センサの出力信
   号に基づいて所定時間以上リーン空燃比が継続している
   か否かを判定し、所定時間以上リーン空燃比が継続して
   いる場合に前記フィードバック制御を停止するフィード
   バック制御停止手段と、前記始動時検出手段と前記高温
   時判別手段に基づいて高温始動完了時を検出した場合前
   記フィードバック制御停止手段の動作の開始を所定時間
   遅らすフィードバック制御停止開始遅延手段とを有して
   いることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。