JP2526617B2

JP2526617B2 - 内燃機関の燃料供給制御装置

Info

Publication number: JP2526617B2
Application number: JP62331126A
Authority: JP
Inventors: 匂坂　　康夫
Original assignee: 日本電装株式会社
Priority date: 1987-12-26
Filing date: 1987-12-26
Publication date: 1996-08-21
Anticipated expiration: 2011-08-21
Also published as: JPH01170737A

Description

【発明の詳細な説明】発明の目的［産業上の利用分野］本発明は内然機関の燃料供給量制御装置に関し、特
に、一般的な酸素センサ出力を用いずとも空燃比が制御
できる制御機構に関する。

［従来の技術］内然機関は経時によりその特性が変化する場合があ
る。例えば、バルブクリアランス、燃料噴射弁の噴口
部、シリンダ吸気弁の背面部等にデポジットが付着し、
それが経時により蓄積してくると、内然機関に供給され
る燃料の一部を吸着して混合気を希薄化したり、逆に離
脱時に過濃としたり、また燃料噴射弁の噴口部への付着
は燃料供給量自体を変化させたりして、混合気の空燃比
に影響してくる。このため、内然機関の諸特性も製造当
初とは異なってくることから、燃料供給量等の制御が当
初と同一では、加速性やエミッションが特に加速時等の
過渡時に悪化してしまう場合が出てきた。

この対策としては、空燃比センサの出力から状態変化
を察知して燃料供給量を制御するシステムが挙げられ
る。この内、迅速に燃料供給量を補正するために、リニ
アな出力の空燃比センサを設けて、加速時に１度の検出
で迅速に好適な空燃比に制御しようとするシステムが提
案されている（特開昭60−32949号）。

しかし、このシステムも特別なサンサを使用しなけれ
ばならなず、コスト的にも重量的にも不利となり、装置
も複雑とならざるを得なかった。

この問題を生じないシステムとして、内然機関の回転
速度センサを用いるシステムがある（特開昭59−128944
号）。

このシステムでは、回転速度の上昇状態を捉えて、上
昇が鈍い場合は空燃比が希薄であると判断し、そうでな
い場合は適切な空燃比であるとしている。

［発明が解決しようとする問題点］しかし、この様なシステムでは単に空燃比が希薄側で
ある場合のみが捉えられるのであり、過濃の場合は回転
速度の上昇状態からは判断できず真に適切な対処はでき
なかった。

従って、燃料噴射弁を備えた内然機関にてなされる内
然機関の回転角と同期した噴射（同期噴射）や、回転角
とは無関係に必要に応じてなされる噴射（非同期噴射）
が過剰であった場合に、その噴射量を低減させて適正な
空燃比に補正することができず、機関回転のもたつき、
車両のしゃくり、または騒音を発生したり、更にエミッ
ションが悪化したりした。

発明の構成本発明は、上記問題点を解決することを目的とするも
のであり、空燃比センサを用いずとも空燃比の希薄状態
ばかりでなく、過濃状態を判定して適切な空燃比制御が
できる燃料供給量制御装置を提供するものである。

［問題点を解決するための手段］即ち、本発明の要旨とするところは、第１図に例示す
るごとく、内然機関M1への加速指示検出手段M2と、内然機関M1の回転速度検出手段M3と、内然機関M1に加速に指示されたと検出された場合、内
然機関回転速度の変動に基づいて燃料供給量を補正演算
する演算手段M4と、補正された燃料供給量に基づいて燃料供給を制御する
燃料供給制御手段M5と、を備えた内然機関の燃料供給量制御装置において、上記演算手段M4が、加速指示直後に内然機関回転速度
が負の所定値以下となった場合に、加速指示時刻から、
内然機関回転加速度が正の所定値以上となった時刻まで
の時間に基づいて燃料供給量を補正する補正手段を含む
ことを特徴とする内然機関の燃料供給量制御装置にあ
る。

［作用］内然機関の加速初期においてその回転速度を詳細に観
測すると、第５図（Ｃ）、（Ｄ）のごとくの挙動を示
す。即ち、加速時の空燃比が適正値である場合は、同図
（Ｃ）の右側のグラフに示すごとく加速時からほぼ円滑
に機関回転速度は上昇している。しかし、加速時の空燃
比が希薄な場合は、同図（Ｃ）の中央のグラフに示すご
とく一旦少し回転速度は下降し、その後に上昇に転じて
いる。そのため同図（Ｄ）に示す差分値△Neも変動が比
較的小さい。

また、加速時の空燃比が過濃な場合は、同図（Ｃ）の
左側のグラフに示すごとく短い時間の間に急激に上下動
を生じ、その後に上昇に転じている。その同図（Ｄ）に
示す差分値△Neも変動が比較的大きい。

本発明においては、この現象に着目したものであり、
加速指示検出手段M2が加速の指示があったと検出する
と、演算手段M4は加速指示直後の内然機関回転速度を回
転速度検出手段M3から得て、加速指示直後に内然機関回
転加速度が負の所定値以下となった場合に、加速指示時
刻から、内然機関回転加速度が正の所定値以上となった
時刻までの時間に基づいて燃料供給量を補正する。

このため、単に適切な空燃比と希薄な空燃比とが判明
するばかりでなく、過濃な空燃比の場合も判明し、それ
に対応した制御ができる。

次に、本発明の実施例を説明する。本発明はこれらに
限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲の種
々の態様のものが含まれる。

［実施例］第２図に本発明の内然機関の燃料供給量制御装置をガ
ソリン式自動車用内然機関に適用した第１実施例を示
す。

同図において、内然機関１は、シリンダ２、ピストン
３、シリンダブロック４、シリンダヘッド５により形成
される燃焼室６を有している。上記燃焼室６には、点火
プラグ７が配設されている。ピストン３からの回転駆動
力は、図示しない変速機等各種装置を介して、図示しな
い駆動輪に伝達される。また更にその回転駆動力は図示
しない発電機を回転させ各装置に給電すると共に、図示
しない給電用バッテリに蓄電する。

内然機関１の吸気系統は、燃焼室６の吸気バルブ８を
介して上流の吸気管９に通じ、該吸気管９の上流には吸
入空気の脈動を吸収するサージタンク10が設けられてお
り、該サージタンク10上流にはスロットルバルブ11が配
設されている。該スロットルバルブ11は運転者によるア
クセルペダル12の加速・減速の指示操作により開度が調
整されている。

一方、内然機関１の排気系統は、燃焼室６の排気バル
ブ16を介して、排気管17及び排気浄化用の触媒コンバー
タ17aに通じている。

燃料系統は、図示しない燃料タンク及び燃料ポンプよ
りなる燃料供給源と燃料供給管及び吸気管９に配設され
た燃料噴射弁18により構成されている。

又、点火系統は、点火に必要な高電圧を出力するイグ
ナイタ19、及び図示していないクランク軸に連動して上
記イグナイタ19で発生した高電圧を上記点火プラグ７に
分配供給するディストリビュータ20より構成されてい
る。

更に、内然機関１は検出器として、上記吸気管９前方
に設けられて吸入空気流量を計測するエアフロメータ31
は、上記吸気管９内に設けられて吸入空気温度を測定す
る吸気温センサ32、スロットルバルブ11に連動して該ス
ロットルバルブの開度を検出するスロットルポジション
センサ33、シリンダブロック４の冷却系統に設けられて
冷却水温度を検出する水温センサ34、及び排気管17内に
設けられて排気中の残存酸素を検出する酸素センサ35を
備える。上記スロットルポジションセンサ33はスロット
ルバルブ11の全閉状態にてオン信号を出力するアイドル
スイッチ33aをも備えている。

また、上記ディストリビュータ20内部には、該ディス
トリビュータ20のカムシャフトの1/24の回転毎に、即ち
クランク角０゜から30゜の整数倍毎に回転角信号Ｎ、及
び上記ディストリビュータ20のカムシャフトの１回転毎
に、即ち図示しないクランク軸の２回転毎に２つのクラ
ンク角位置信号G1,G2を各１回出力する回転センサ38が
設けられている。

尚、上記各センサからの信号は、電子制御装置（以下
単にECUとよぶ。）40に入力されるとともに、この信号
やその他の情報に基づいてECU40は上記内然機関１を制
御している。

次に、上記ECU40の構成を第３図に基づいて説明す
る。

ECU40は、CPU40a、ROM40b、RAM40c、バックアップRAM
40d及びクラック40z等を中心に構成された論理演算回路
として構成されている。ECU40は、コモンバス40e、入出
力ポート40f、入力ポート40g、出力ポート40hを介して
外部との入出力を行う。電源回路41は通電ライン42と接
続されており、通電ライン42はキースイッチ43を介して
給電・蓄電用のバッテリ44に接続されている。

また上記バックアップRAM40dは、キースイッチ43が切
られ、ECU40に電力供給がなくなった状態でも別の電源
回路46から電力を供給されて記憶内容を保持するように
構成されている。

ECU40は、上述した各センサの検出信号のバッファ40
i,40j,40k,40w、マルチプレクサ40n、A/D変換器40pを有
し、これらの検出信号は入出力ポート40fを介してCPU40
aに入力される。

又、ECU40は、酸素検出信号のバッファ40q、コンパレ
ータ40r、及びアイドルスイッチ33aの信号の回転センサ
38の信号との波形整形回路40sを備え、これらの信号は
入力ポート40gを介してCPU40aに入力される。

更に、ECU40は、既述した燃料噴射弁18の駆動回路40u
とイグナイタ19の駆動回路40yとを有し、CPU40aは出力
ポート40hを介して上記両駆動回路40u,40yに制御信号を
出力する。

次に上記ECU40により実行される制御例を説明する。
第４図（イ）は、ROM40bに記憶され、ECU40のCPU40aに
て実行される処理の内、十分に短い所定時間毎に割り込
まれて繰り返し実行される非同期燃料噴射補正係数Kfの
演算処理内容を表すフローチャートである。本処理は加
速時に、内然機関１の回転が所定回転加速度△Nuになる
までの時間が、混合気が過濃か希薄かに応じて特定の値
をとることに着目して、混合気が過濃か希薄かあるいは
適切な空燃比かを判断し、必要ならばKfの補正を行おう
とするものである。

まず処理が開始されると、所定時間あたりの速度差分
△Ne（加速度に該当）が読み込まれる（ステップ10
0）。この△Neは第４図（ロ）に示す△Ne算出割り込み
ルーチンにて求められた値が読み込まれる。

この割り込みルーチンは、十分短い所定時間あるいは
内然機関１の所定回転角毎に実行される。

まず回転センサ38からの回転角信号Ｎに基づき、現在
の機関回転速度Neが検出され（ステップ260）、更に前
回の機関回転速度NOとの差（Ne−NO）を計算することに
より、△Neを求める（ステップ270）。次にNeをNOに設
定して（ステップ280）、割り込み処理を終了する。

上記値△Neを読み込む（ステップ100）と、次に加速
指示があるか否かが判定される（ステップ110）。例え
ば、第５図（Ａ）に示すごとくアイドルスイッチ33aオ
フがあった場合、またはオフが所定時間以上継続してい
る場合には、加速指示有りと判定される。その他、スロ
ットルポジションセンサ33の開度あるいは開速度に応じ
て判定してもよい。

ここで加速指示がなかったと判定されると、後述す
るフラグFA,FB,FCがリセットされ（ステップ120）、CPU
40a内のタイマがストップされて（ステップ130）、一旦
処理を終了する。加速指示がなければ、この処理を繰り
返す。

次に加速指示があった場合を考えると、ステップ14
0にてフラグFAがリセットか否かが判定される。当初は
リセットされているので、肯定判定され、タイマがリセ
ットされると共に、スタートされる（ステップ150）。
次にフラグFAがセットされる（ステップ160）。次に△N
eが所定値△NeO（負の値）以下か否かが判定される（ス
テップ170）。この判定は適正でない空燃比状態を検出
した場合に限って、燃料噴射量補正係数Kfの補正処理を
実行するために設けられている。

ここで、△Ne＞△NeOの場合は、否定判定されて、こ
のまま一旦処理を終了する。

次に、本処理が開始されると、FAがセットされている
ので、ステップ140では否定判定されて、タイマ値Ctが
上限値C MAXを越えているか否かが判定される（ステッ
プ180）。もし越えていれば、タイマや加速指示判定等
に異常があったものとしてタイマがストップされて（ス
テップ130）、このまま処理を一旦終了する。

ステップ180にてCt≦C MAXと判定されれば、前述のス
テップ170の処理がなされ、△Ne＞△NeOである限りは何
もなされない。このステップ170にて否定判定される状
態は、第５図（Ｃ）に示したNeが未だ下降に移っていな
い状態である。

この間、第４図（ハ）に示す処理により、回転速度Ne
が上昇しはじめる時刻Cuが求められる。本処理は十分に
短い時間間隔で割り込み実行される。

まず、△Neが読み込まれ（ステップ300）、△Neが所
定値△Nu（正の値）以上か否かを判断する（ステップ31
0）。ここで否定判定されれば、未だ回転速度Neは上昇
状態ではないとしてこのまま処理を一旦終了する。

ステップ310で肯定判定されれば、フラグFcがリセッ
トされているか否かが判定される（ステップ320）。リ
セットされていれば、肯定判定されて、Cuに現在のタイ
マ値Ctが設定される（ステップ330）。更にフラグFcが
セットされ（ステップ340）、一旦終了する。以後はス
テップ320で否定判定されることから、Fcがリセットさ
れない限りは、Cuの値はそのまま保持される。上記ステ
ップ310にて肯定判定される状態は、第５図（Ｃ）に示
したNeが増加に移ってきた状態である。即ち、Cuは過濃
状態では加速指令から最初のNe上昇時刻までの時間tRに
該当し、希薄状態ではCuは加速指令からNe下降後に来る
最初のNe上昇時刻までのの時間tLに該当する。ただし、
第５図の右側に示すごとくに空燃比が適正である場合
も、上記Cuは加速指令から最初のNe上昇時刻までの時間
tCが設定されるが、Neの下降がなく上記ステップ170に
て肯定判定されることがないので、適正な空燃比の場合
のCu値はKfの補正に関係しない。

再度、第４図（イ）の処理に戻り、△Ne≦△NeOとな
った場合、即ち、回転速度Neが減少しはじめた場合、ス
テップ170にて肯定判定されて、次にフラグFBがリセッ
トされているか否かが判定される（ステップ200）。最
初はリセットされているので、肯定判定されて、Cuが所
定値CO以上か否かが判定される。この所定値COは空燃比
が過濃か希薄かを判別する値であり、第５図（Ｃ）、
（Ｄ）に示すごとく、Neの上昇は過濃状態では比較的早
く、希薄状態では比較的遅いことから、適当な値を設定
することにより、過濃か希薄かを判別できるものであ
る。

Cuが所定値CO以上であって、ステップ210にて肯定判
定されると、非同期燃料噴射量補正係数Kfが△Ｋ分増加
される（ステップ220）。逆にCuが所定値CO未満であっ
て、ステップ210にて否定判定されると、Kfが△Ｋ分減
少される（ステップ230）。このKfは燃料噴射量を増加
または減少させる補正係数であり、△Ｋ（＞０）の増減
によりKf自身の値が増減補正され、その結果として燃料
噴射量を増減補正すると共に、学習値としてバックアッ
プRAM40d内に記憶保持される。

Kfによる噴射量の補正は、例えば第４図（ニ）に示す
ごとくの非同期燃料噴射量制御処理によりなされる。即
ち、予め設定されている値あるいは加速の程度、吸入空
気量に基づいて基本燃料噴射量が算出され（ステップ36
0）、この基本燃料噴射量に基づいて、上記非同期燃料
噴射量補正係数Kfも含めた各種の補正がなされ（ステッ
プ370）、この補正後の燃料噴射量に基づいて燃料噴射
弁18が制御される。（ステップ380）。

第４図（イ）に戻り、ステップ220またはステップ230
の後に、フラグFBがセットされる（ステップ240）。更
にタイマがストップされて（ステップ130）処理を一旦
終了する。

次に本処理にもどると、ステップ200にて否定判定さ
れ一旦処理を終了する。この後、以上のステップのう
ち、Kfを書き換えない処理が状況に応じて切り返され
る。

以後、加速指示がなくなると、ステップ110にて否定
判定されて、ステップ120でフラグFA,FB,FCがリセット
され、初期の状態に戻る。

上記処理例では適正でない回転速度挙動、即ち、△Ne
が△NeOとなる状況下にて、加速指示からNeの上昇に移
る時間に基づいて、空燃比が過濃状態か希薄状態かを判
定し、それに対応して非同期噴射量の補正係数Kfの補正
をしている。従って、加速時に第５図（Ｂ）に示した非
同期噴射量が少なすぎまたは多すぎることにより、空燃
比が希薄または過濃となっても、非同期噴射量を適切に
フィードバック補正でき、次回の以降の加速時において
は好適な空燃比と好適な加速度とを実現できる。

上記実施例は、加速指示時に１、２回燃料噴射弁18か
ら燃料噴射するいわゆる非同期噴射システムにて示した
が、求められた補正係数Kfの値は内然機関１の履歴を反
映している学習値であることから、いわゆる同期噴射シ
ステム（通常の燃料噴射制御）にその補正係数Kfを反映
させるよう構成してもよい。

上記実施例において、アイドルスイッチ33aまたはス
ロットルポジションセンサ33が加速指示検出手段M2に該
当し、回転センサ38が回転速度検出手段M3に該当し、EC
U40が演算手段M4と燃料供給制御手段M5との該当し、第
４図（イ）、（ロ）、（ハ）のフローチャートに表した
処理が演算手段M4としての処理に該当し、第４図（ニ）
のフローチャートの表した処理が燃料供給制御手段M5と
しての処理に該当する。

発明の効果本発明は上述のごとく、内然機関の加速指示直後に機
関回転加速度が負の所定値以下となった場合に、加速指
示時刻から、機関加速度が正の所定値以上となった時刻
までの時間に基づいて燃料供給量を補正するから、加速
時の空燃比の過濃か希薄か適正かが容易に判断でき、適
正な空燃比に制御可能となるのみならず、機関加速度が
負の所定値以下から正の所定値以上となった時刻までの
時間を用いるのみの少ない情報で、機関出力トルクやエ
ンジン負荷にかかわる情報を用いることなく、確実に機
関加速時の燃料補正の過不足が判断できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を例示するブロック図、第
２図は本発明の一実施例示す系統図、第３図はその電子
制御装置のブロック図、第４図（イ）は１実施例の処理
例として電子制御装置にて行われる非同期燃料噴射量補
正係数演算処理を表すフローチャート、第４図（ロ）は
同じく△Ne算出割り込み処理を表すフローチャート、第
４図（ハ）は同じくCu算出割り込み処理を表すフローチ
ャート、第４図（ニ）は同じく非同期燃料噴射量制御処
理を表すフローチャート、第５図はアイドルスイッチオ
ン／オフ、非同期燃料噴射量、回転速度Ne及び回転速度
差分△Neのタイミングチャートである。 M1……内然機関、M2……加速指示検出手段 M3……回転速度検出手段、M4……演算手段 M5……燃料供給制御手段１……内然機関、11……スロットルバルブ 18……燃料噴射弁、20……ディストリビュータ 31……エアフロメータ 33……スロットルポジションセンサ 33a……アイドルスイッチ、38……回転センサ 40……電子制御装置（ECU）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内然機関への加速指示検出手段と、内然機関の回転速度検出手段と、内然機関に加速が指示されたと検出された場合、内然機
関回転速度の変動に基づいて燃料供給量を補正演算する
演算手段と、補正された燃料供給量に基づいて燃料供給量を制御する
燃料供制御手段と、を備えた内然機関の燃料供給量制御
装置おいて、上記演算手段が、加速指示直後に内然機関回転加速度が
負の所定値以下となった場合に、加速指示時刻から、内
然機関回転加速度が正の所定値以上となった時刻までの
時間に基づいて燃料供給量を補正する補正手段を含むこ
とを特徴とする内然機関の燃料供給量制御装置。
【請求項２】上記補正手段が、加速指示直後に内然機関
回転加速度が負の所定値以下となった場合に、加速指示
時刻から、内然機関回転加速度が正の所定値以上となっ
た時刻までの時間に基づいて、この時間が所定時間より
短い場合に燃料供給量を減少補正する減少補正手段と、
前記時間が所定時間より長い場合に燃料供給量を増加補
正する増加補正手段とを含むことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の内然機関の燃料供給量制御装置。
【請求項３】前記補正値は、キースイッチが切れた後も
学習値として記憶保持される特許請求の範囲第１項また
は第２項記載の内然機関の燃料供給量制御装置。