JP2545401B2 - エンジン制御装置 - Google Patents

エンジン制御装置

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    • F02B1/02Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、吸気管燃料噴射方式のガソリンエンジンに
係り、特に自動車用ガソリンエンジンに好適なエンジン
制御装置に関する。
〔従来例〕
ガソリンエンジンの混合気供給の一方式として、吸気
管内に燃料を直接、噴射する方式、いわゆる吸気管燃料
噴射方式が知られており、近年、広く実用化されてい
る。
ところで、このような方式のエンジンでは、吸気管に
カーボンを主成分とする堆積物が生成されることがあ
り、この結果、エンジンの制御にもたつき状態、いわゆ
るカーボンヘジテーションが現われて運転性が悪化する
ことが知られている。
〔発明か解決しようとする問題点〕
従来のエンジン制御装置では、吸気管内での堆積物の
発生を精度良く検出する点について、充分に配慮がなさ
れているとはいえず、カーボンヘジテーシヨンによる運
転性悪化に際して充分な対応が困難であるという問題が
あつた。
本発明の目的は、吸気管内での堆積物の発生を精度良
く検出でき、運転性の悪化などに充分に対応できるよう
にしたエンジン制御装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、吸入空気流量や燃料噴射量により知るこ
とができるエンジンの供給空燃比と、排ガス成分から知
ることができるエンジンの出力空燃比とを検出し、供給
空燃比が過濃側に変化したときでの出力空燃比の遷移状
態から吸気管内の堆積物の発生を検出する際、供給空燃
比の過濃側への変化時点以後、所定時間が経過するまで
の間に、出力空燃比が過濃側にある時間の積分値と、希
薄側にある時間の積分値とを計算する手段を設け、過濃
側にある時間の積分値から希薄側にある時間の積分値を
減算した値が所定値に達したとき、吸気管内に堆積物が
発生したものと判定するようにして達成される。
〔作用〕
出力空燃比が過濃側にある時間の積分値と、希薄側に
ある時間の積分値による判定との差をみることにより、
一時的に過濃側になったことによる誤判定の虞れが排除
できるので、高い精度で堆積物の発生を検出できる。
〔実施例〕
以下、本発明によるエンジン制御装置について、図示
の実施例により詳細に説明する。
まず、本発明に至る過程で採用されたシステムについ
て、参考例として説明すると、この例は、第1図に示す
ように、出力空燃比の検出に周知のO2センサを用いたも
ので、図において、エンジン1のシリンダ内に吸入され
る空気量をQAとすると、このQAは空気流量センサ2によ
つて計測され、マイコンで構成されているエンジン制御
装置3へ送られる。エンジン回転数Nは、エンジンに同
期して回転するクランク角センサ4から一定角度毎に発
生するパルスをエンジン制御装置3にて計数して求め
る。この吸入空気量QAとエンジン回転数Nにより、エン
ジンの要求する燃料の基本パルス幅TPは次式により求ま
る。
TP=K×QA/N ……(1) TP:基本パルス幅 K:定数 QA:吸入空気量 N:エンジン回転数 一方、排気管内に取付けられたO2センサ5は、排気ガ
ス中のO2濃度に応じて信号VO2を発生する。そこで、こ
の信号に基づいてインジエクタ6に供給すべき燃料噴射
パルスの幅Tiを演算し、これにより燃料噴射量のフイー
ドバツク制御が得られるようになつている。そして、こ
の燃料噴射パルス幅Tiは、次式で求められ、このパルス
幅Tiの期間ごとにインジエクタ6が燃料噴射する。
Ti=TP×α×(1+KAC+K1) ……(2) Ti:燃料噴射パルス幅 α:フイードバツク補正係数 KAC:加速補正係数 K1:各種補正係数 (2)式におけるαは、O2センサ5の出力VO2により
第2図に示すような比例積分制御を行う。即ち、混合比
が薄い状態リーンから濃い状態リツチへ切り替わつた時
は比例分PRを減じ、その後積分分IRずつ減じる。リツチ
からリーンに切り替わつた時は比例分PLを加え、その
後、積分分ILずつ加算される。また、KACは、各種セン
サにより加速を検出した時に燃料噴射時間を補正する計
数である。さらに、K1は、種々のエンジン状態に応じて
補正される計数であり、従つて、以上の制御により、運
転状態に応じて、最適な燃料パルス幅が算出できる。
しかし、経時変化及び粗悪ガソリン等により、インテ
ーク壁面、インテークバルブにカーボンなどの堆積物が
付着すると、この堆積物にガソリンが吸収されるため、
運転性が悪化し、特に加速時にヘジテーシヨン(もたつ
き)を発生し、よつて(2)式より算出されるパルス幅
Tiによるだけでは、満足すべき制御は困難になる。そこ
で、この参考例では、カーボンなどの堆積物の付着量を
検出し、検出値が所定量を越えたら、警報ランプ9によ
りユーザーに警報を与え、メンテナンスを促進させ、さ
らに、メンテナンスするまでの間、補正計数KACを補正
し、運転性が改善されるようになつている。
まず、以下にカーボンなどの堆積物の付着検出方法に
ついて説明する。この参考例ではアイドルスイツチ8を
用い、このスイツチ8がON(アイドル状態)からOFF
(パーシヤル状態)に変化した時の加速時にカーボン付
着量を次のようにして検出するようになつている。
加速時は、吸気系での遅れにより、O2センサ出力VO2
が一度リーンになり、その後リツチになる。そして、こ
の遅れ時間Tは正常時でのものであるが、これに比して
カーボンが付着したときには、第3図に示す時間T′の
ように長くなる。そこで加速時、O2センサ出力がLEANか
ら所定のスライスレベルVLを越えるまでの時間を測定
し、この時間を第4図に示す8種類の判定時間tn(n=
1〜8)の1つの値と比較し、計測時間TがT≦Tnのと
き正常と判断し、T>tnのときにはカーボンが付着した
と判断する。なお、ここで、判定時間tnとして8種類の
ものが用意してある理由は次の通りである。即ち、上記
の遅れ時間Tは、運転状態(急加速、ゆるやかな加速
等)に応じて異なつたものとなる。そこで、スロツトル
センサ7の出力電圧TSの単位時間Δt当りの変化量ΔTS
/Δtにより運転域を区別し、それぞれの運転域毎に判
定時間tnを設け、所定の1つを選択して判定するように
なつているのである。
従つて、この参考例によれば、各運転域毎に応じて前
記計測時間Tとの比較が可能となり、高精度な判定がで
きる。
こうして、T>tnとなつたときには、警報ランプ9を
点燈させ、ユーザーにメンテナンスを促進させる。そし
て、この間は、加速補正計数KACの増量を行い、運転性
低下を防止するのである。
以上の制御はエンジン制御装置3によつて遂行される
が、これを第5図のフローチヤートでさらに詳しく説明
する。
まず、吸入空気量QA、エンジン回転数N、O2センサ電
圧VO2、スロツトルセンサ電圧TSを取り込み基本パルス
幅TP、フイードバツク補正係数α、加速補正係数KAC
各種補正係数K1を計算する(101)。
次に、アイドルスイツチ8(Idle Sw.)OFF時(アク
セルON時)を判定する(102)。Idle SwがOFF時以外は1
09に進みTiを計算する。OFF時は、O2センサのLEANからR
ICHになるまでの時間Tを測定し、さらにスロツトルセ
ンサ電圧の変位より、判定時間TN(n=1〜8)を算出
する(103)。前記のTとtnで比較し(104)、T>tn
場合は、カウンタNをインクリメントする(105)、さ
らに、カウンタNの値と所定値Mとを比較し(106)、
N≧Mの場合は、N=Mとした後(107)、NGフラグを
セツトし、警報ランプ6を点燈させる(108)。さらにK
ACに所定値βを乗じ、KACの増量を行う(108)。次に、
KAC=βKACとして基本噴射パルス幅Tiを算出する(10
9)。なお、ここで用いられているカウンタNは、Tとt
nの判定誤動作を防止するためのものであり、T>tn
状態がM回現われたとき、始めてカーボンが付着したと
判定するようになつている。そして、N≧Mの時は、上
記したように、N=Mに固定し(107)、また、N<M
の時は、109に進んでパルス幅Tiを算出するのである。
一方、正常時及びメンテナンス終了後は、110のルー
チンを進み、NGフラグはセツトされず、β=1とするの
である(110〜113)。即ち、メンテナンス終了後は、カ
ウンタNがデクリメントされ(110)、N≦0になつた
時に(111)N=0と固定され(112)、NGフラグがリセ
ツトされβ=1となる(113)。
従つて、この参考例によれば、カーボンの付着を検出
し、その付着量の判定ができ、所定値以上の場合は、警
報をユーザーに与え、メンテナンスの促進を行なうこと
ができる。さらに、カーボンの付着が検出されてからメ
ンテナンスまでの間では、加速補正が行なわれるため、
カーボンヘジテイシヨンを防止できる効果がある。
次に、本発明の実施例について説明する。
この実施例も、主要部は上記参考例と同じで、第1図
に示す通りであるが、判定処理が異なっており、このた
め、アップダウンカウンタの機能を備え、第6図に示す
ように、アイドルスイッチ8により加速が検出されたと
きには、O2センサ5の出力VO2により出力空燃比がリー
ン(希薄)になつたときには上記アツプダウンカウンタ
をダウンカウントさせ、リツチ(過濃)になつていると
きにはアツプカウントさせるようにする。そして、加速
検出後、予め設定してある判定期間T0が経過したときの
上記アツプダウンカウンタのカウント値NDUが所定の判
定値Cよりも大か小かによつてカーボンなど堆積物の付
着量を判定するのである。
即ち、この実施例では、予め所定のカウント値N0に設
定してあつたアツプダウンカウンタのカウント値N
DUが、加速検出後、所定の期間T0経過後に判定値Cに対
してどうなつているかによつて付着量が限度に達したか
否かを判定するもので、 NDUC →堆積物なし。
NDU<C →堆積物あり。
とするものである。
エンジン制御装置の中には、上記参考例でも説明した
ように、加速時に燃料の増量補正を行うものがあり、こ
のような場合には、第6図に示すようにVO2が一瞬、リ
ツチになるのでカーボン付着の検出に誤動作の虞れを生
じる。
しかるに、この第6図の実施例によれば、O2センサ5
の出力VO2がリツチにある時間とリーンにある時間との
積分値での判定となるため、加速補正などの瞬間的な増
量制御の影響を受けることなく、充分に正確な判定を得
ることができる。
なお、上記実施例では、出力空燃比の検出にO2センサ
を用いているが、その他の空燃比センサを用いて実施し
てもよいことは言うまでもない。
〔発明の効果〕
本発明によれば、エンジンの吸入系でのカーボンなど
堆積物の発生を充分な確度をもつて検出することができ
るから、カーボン付着に対して常に確切なメンテナンス
や燃料供給量の適切な加速補正の適用が可能になり、運
転性の低下を充分に抑える効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例が適用されるエンジン制御装置
の一例を示す構成図、第2図はO2センサの動作説明図、
第3図はエンジン制御装置の参考例の動作を説明するた
めのタイムチャート、第4図は判定時間のマツプを示す
説明図、第5図はエンジン制御装置の参考例の動作を説
明するためのフローチャート、第6図は本発明の一実施
例の動作を示すタイムチャートである。 1……エンジン、2……空気流量センサ、3……エンジ
ン制御装置、4……クランク角センサ、5……O2セン
サ、6……インジエクタ、7……スロツトルセンサ、8
……アイドルスイツチ、9……警報ランプ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上原 愛一 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社日立製作所佐和工場内 (56)参考文献 特開 昭61−112758(JP,A) 特開 昭61−112751(JP,A) 特開 昭63−201344(JP,A) 特開 昭61−112764(JP,A) 特開 昭61−61940(JP,A) 特開 昭61−129435(JP,A) 特開 昭63−314339(JP,A)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンの排ガス成分による出力空燃比の
    検出結果に基づいて燃料噴射量を制御し、エンジンの供
    給空燃比が過濃側へ変化されたときでの上記出力空燃比
    の遷移状態に基づいて、吸気管内での堆積物の発生を検
    出するようにしたエンジン制御装置において、 上記供給空燃比の過濃側への変化時点以後、所定時間が
    経過するまでの間に、上記出力空燃比が過濃側にある時
    間の積分値と、希薄側にある時間の積分値とを計算する
    手段を設け、 上記過濃側にある時間の積分値から上記希薄側にある時
    間の積分値を減算した値が所定値に達したとき、吸気管
    内に堆積物が発生したものと判定するように構成したこ
    とを特徴とするエンジン制御装置。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項において、上記エン
    ジンの供給空燃比が過濃側へ変化されたことを検出する
    ための手段が、エンジンを加速制御する部材の操作状態
    を検出するスイッチで構成されていることを特徴とする
    エンジン制御装置。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第1項において、上記堆積
    物の発生検出に応じて、この検出結果が表示されるよう
    に構成したことを特徴とするエンジン制御装置。
  4. 【請求項4】特許請求の範囲第1項において、上記堆積
    物の発生検出に応じて、上記燃料噴射量の算定に使用さ
    れる補正係数が変更されるように構成したことを特徴と
    するエンジン制御装置。
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