JP2615561B2 - 内燃機関の燃料噴射量制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、エアフロメータを用いて検出される吸入空
気量を一つのパラメータとして内燃機関への燃料噴射量
を求め制御する、内燃機関の燃料噴射量制御装置に関す
るものである。

［従来の技術］ 従来この種の装置では、エアフロメータにより検出さ
れる吸入空気量と回転数センサにより検出される機関回
転数とから機関負荷を求め、該機関負荷に基づき理論空
燃比に対応した基本燃料噴射量を算出し、空燃比センサ
を用いて検出される排気中の酸素濃度に基づき基本燃料
噴射量を補正して空燃比が理論空燃比になるよう燃料噴
射量を制御する，いわゆるフィードバック制御を実行す
ると共に、内燃機関の運転状態が所定の燃料増量条件を
満足したときには上記フィードバック制御を中止し、内
燃機関の運転状態に応じて燃料の増量補正値を算出して
基本燃料噴射量を補正することで空燃比がリッチ側の所
定の空燃比になるよう燃料噴射量を制御する，いわゆる
燃料の増量制御を実行するよう構成されている。

尚、燃料の増量制御としては従来より、冷却水温が低
いとき内燃機関を暖機するための増量制御、機関負荷が
大きく機関出力を上げるための増量制御、上記フィード
バック制御により排気温が上昇したとき排気を浄化する
触媒を保護するための増量制御等が知られており、過給
機付内燃機関では空燃比が９〜13になるよう増量補正値
が設定され、過給機のない内燃機関では空燃比が11〜13
になるよう増量補正値が設定される。

ところで上記増量制御は、内燃機関が定常運転されて
いるときには問題なく実行できるのであるが、内燃機関
の過度運転時、特に高負荷運転からの減速時には、吸入
空気量の変化に対するエアフロメータの応答遅れによっ
て、吸入空気量が実際の吸入空気量より多く検出されて
しまい、これに基づき算出される基本燃料噴射量が空燃
比リッチに対応する値となって、上記のようにそのまま
燃料増量制御を実行すると内燃機関に噴射される燃料が
多くなりすぎ、空燃比がオーバーリッチとなって排気エ
ミッションが悪化し、場合によっては失火してしまうこ
とがあった。特に過給機付内燃機関の場合、燃料増量制
御時の空燃比が９〜13に設定され、増量する燃料が多く
なるので、その問題が大きかった。

そこで近年この問題を解決するため、内燃機関の高負
荷運転からの減速時には、基本燃料噴射量を増量補正値
で補正した値から一定値減量するとか、基本燃料噴射量
の算出に用いる吸入空気量にスロットル開度や機関回転
数をパラメータとして予め設定された値を用いる（特願
昭61−10338号）、といったことが提案されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし上記前者の場合、減量値が一定であるため、内
燃機関の減速状態の変化に対して空燃比がばらつき、上
記問題を良好に解決することができないことがある。つ
まり内燃機関の減速状態によって、燃料を減量し過ぎて
空燃比がリーンになってしまったり、逆に燃料の減量が
少なく上記問題を解決できない、といったことが生ずる
のである。

また上記後者の場合には、スロットル開度や機関回転
数等、内燃機関の運転状態に基づき一旦吸入空気量を算
出した後、燃料噴射量の算出を行なわなければならず、
処理が複雑になるといった問題がある。

そこで本発明は、燃料増量制御中に内燃機関が高負荷
運転から減速運転されたとき、空燃比がオーバーリッチ
となるのを防止できるだけでなく、内燃機関の運転状態
に関係なく空燃比を容易にかつ安定して制御できる内燃
機関の燃料噴射量制御装置を提供することを目的として
なされた。

［問題点を解決するための手段］ 即ち上記問題点を解決するためになされた本発明の構
成は、例えば第１図に示すように、 吸入空気量を検出するエアフロメータを有し、該吸入
空気量を含む内燃機関M1の各種運転状態を検出する運転
状態検出手段M2と、 該運転状態検出手段M2で検出された吸入空気量を一つ
のパラメータとして、内燃機関M1の負荷に応じた基本燃
料噴射量を算出する基本燃料噴射量算出手段M3と、 上記運転状態検出手段M2で検出される内燃機関の運転
状態が、燃料噴射量を増量して空燃比をリッチ側に補正
する燃料増量条件を満足したとき、該運転状態に応じて
上記基本燃料噴射量の増量補正値を算出する増量補正値
算出手段M4と、 該増量補正値算出手段M4で算出された増量補正値に基
づき上記基本燃料噴射量を補正して実燃料噴射量を算出
する実燃料噴射量算出手段M5と、 を備えた内燃機関の燃料噴射量制御装置において、 上記運転状態検出手段M2の検出結果に基づき、上記エ
アフロメータによる吸入空気量の検出遅れが生じる当該
内燃機関M1の高負荷運転からの減速を検出する減速運転
検出手段M6と、 該減速運転検出手段M6で当該内燃機関M1の減速運転が
検出された後、予め設定された一定時間だけ、上記実燃
料噴射量算出手段M5が上記増量補正値に基づき上記基本
燃料噴射量を補正するのを禁止して、上記吸入空気量の
検出遅れにより空燃比がオーバリッチになるのを防止す
る増量補正禁止手段M7と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装
置を要旨としている。

ここで運転状態検出手段M2は内燃機関M1の種々の運転
状態を検出するためのもので、吸入空気量を検出するエ
アフロメータの他、内燃機関M1の回転数を検出する回転
数センサ、冷却水温を検出する水温センサ、排気温を検
出する排気温センサ等この種の装置に従来より用いられ
ている各種センサが挙げられる。

また減速運転検出手段M6は、内燃機関M1に高負荷運転
からの減速を検出するためのものであって、例えば運転
状態検出手段M1にスロットルバルブが所定開度以上のと
きON状態となり内燃機関の高負荷運転を検出するスロッ
トルスイッチを設け、このスイッチがONからOFFに切替
わったとき減速運転を検出するよう構成することによっ
て簡単に実現できる。

［作用］ このように構成された本発明の燃料噴射量制御装置で
は、減速運転検出手段M6により、エアフロメータによる
吸入空気量の検出遅れが生じる内燃機関M1の高負荷運転
からの減速が検出されると、増量補正禁止手段M7が、そ
の後、予め設定された一定時間だけ、実燃料噴射量算出
手段M5で実行される基本燃料噴射量の増量補正を禁止し
て、基本燃料噴射量をそのまま実燃料噴射量とすること
により、エアフロメータによる吸入空気量の検出遅れに
よって空燃比がオーバリッチになるのを防止する。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。

まず第２図は本実施例の燃料噴射量制御装置が搭載さ
れた過給機付内燃機関及びその周辺装置を表す概略構成
図である。

図において１は内燃機関本体を表し、この内燃機関１
には、排気の流速を利用して排気通路2aに設けられたタ
ービン4aを回し、吸気通路2bに設けられたコンプレッサ
4bによって吸気を過給する過給機４、吸入空気を冷却す
るため吸気通路2bに設けられたインタークーラ６、及
び、過給圧を調節するためタービン4bをバイパスするバ
イパス通路７に設けられたウエストゲートバルブ８、が
備えられている。

また内燃機関１には、その運転状態を検出する前記運
転状態検出手段M2として、冷却水温を検出する水温セン
サ10、排気中の酸素濃度から内燃機関１に供給された燃
料混合気の空燃比を検出する空燃比センサ12、排気温度
を検出する排気温センサ14、吸気温度を検出する吸気温
センサ16、吸入空気量を検出するエアフロメータ18、ス
ロットルバルブ20の開度を検出するスロットルセンサ2
2、ディストリビュータ24のロータ24aの回転から内燃機
関１の回転数を検出する回転数センサ26、及び、ディス
トリビュータ24のロータ24aの１回転に１回，即ち内燃
機関１のクランク軸２回転に１回パルス信号を出力する
気筒判別センサ28、が備えられている。

尚、ディストリビュータ24はイグナイタ30から出力さ
れる高電圧を内燃機関１のクランク角に同期して各気筒
の点火プラグ32に分配するためのもので、点火プラグ32
の点火タイミングはイグナイタ30からの高電圧出力タイ
ミングにより決定される。

またウエイストゲートバルブ８は過給圧によって作動
するアクチュエータ34によって制御される。即ちアクチ
ュエータ34はそのダイアフラム34aが過給圧を受圧して
変位することにより駆動用の伝達機構34bを介してウエ
イストゲートバルブ８を調整するよう構成されており、
これによってウエイストゲートバルブ８は過給圧を設定
された上限値以下に制限・保持することとなる。

更にスロットルセンサ22には、スロットルバルブ20が
全閉もしくはほぼ全閉になった時ON状態となる全閉スイ
ッチと、スロットルバルブ20が所定開度（例えば80％）
以上になった時ON状態となる全開スイッチと、が備えら
れ、内燃機関１のアイドル運転及び高負荷運転が検出で
きるようされている。

次に上記各センサからの検出信号は電子制御回路36に
出力される。電子制御回路36は、各センサからの検出信
号に基づき燃料噴射量及び点火時期を求め、その算出結
果に応じて燃料噴射弁38及びイグナイタ30を駆動制御す
ることで、内燃機関１の燃料噴射量及び点火時期を制御
するためのものであって、従来より周知のように、マイ
クロコンピュータを中心とする論理演算回路として構成
されている。

即ち電子制御回路36は、第３図に示すように、予め設
定された制御プログラムに従って内燃機関１の燃料噴射
制御及び点火時期制御のための各種演算処理を実行する
セントラルプロセシングユニット（CPU）40、CPU40で各
種演算処理を実行するための制御プログラムや初期デー
タが記録されたリードオンリメモリ（ROM）42、同じくC
PU40で各種演算処理を実行するための各種データが一時
的に読み書きされるランダムアクセスメモリ（RAM）44,
及びCPU40で演算処理を実行するのに必要な制御タイミ
ングを決定するクロック信号を発生するクロック信号発
生回路46、を中心に構成され、水温センサ10,排気温セ
ンサ14,吸気温センサ16,及びエアフロメータ18からのア
ナログ検出信号を、バッファ回路48〜54,マルチプレク
サ56,A/D変換器58,及び入力ポート60を介して、デジタ
ル信号に変換して順次選択的に入力すると共に、空燃比
センサ12,スロットルセンサ22,回転数センサ26,及び気
筒判別センサ28からの検出信号を、バッファ回路62,64,
コンパレータ66,波形整形回路68,及び入力ポート70等を
介して入力し、上記各センサからの検出信号をCPU40に
伝達すると共に、CPU40から出力される制御信号を出力
ポート72及び74を介して駆動回路76及び78に出力するこ
とで、駆動回路76及び78を用いて燃料噴射弁38及びイグ
ナイタ30を夫々駆動制御できるようされている。

このように構成された電子制御回路36では、回転数セ
ンサ26及びエアフロメータ18で検出された機関回転数NE
及び吸入空気量Ｑに基づき基本燃料噴射量Tpを算出し、
この値を上記各種センサの検出結果に応じて補正するこ
とで、内燃機関１に実際に供給する実燃料噴射量Ｔが算
出される。以下この燃料噴射量算出処理を第４図に示す
フローチャートに沿って詳しく説明する。

この処理は所定時間毎に繰返し実行されるもので、処
理が開始されると先ずステップ100を実行し、上述した
ように回転数センサ26及びエアフロメータ18で検出され
た機関回転数NE及び吸入空気量Ｑに基づき基本燃料噴射
量Tpを算出する。そして続くステップ110では、水温セ
ンサ10,排気温センサ14,吸気温センサ16,スロットルセ
ンサ22等からの検出信号に基づき、内燃機関１の運転状
態が燃料増量条件を満足しているか否かを判断する。つ
まり、水温センサ10で検出される冷却水温が所定値以下
であれば内燃機関１を暖機するための燃料の暖機増量補
正を、排気温センサ14で検出される排気温度が所定値以
上であれば排気温を低下して排気を浄化する触媒を高温
から保護するための燃料増量補正を、吸気温センサ16で
検出される吸気温度が所定値以下で吸気密度が高ければ
それに見合った燃料を供給するための燃料増量制御を、
スロットルセンサ22で検出されるスロットル開度が所定
値以上で内燃機関１が高負荷運転されている場合には機
関出力アップのための燃料増量補正を、夫々実行するた
め、ステップ110では各センサからの出力信号に基づき
内燃機関１の運転状態が上記各燃料の増量条件を満足し
ているか否かを判断しているのである。

次に上記ステップ110で燃料の増量条件が成立してい
ないと判断されると、ステップ120に移行する。そして
ステップ120では、内燃機関１に供給される燃料混合気
の空燃比を理論空燃比に制御するため、空燃比センサ12
から出力される空燃比のリーン・リッチを表す空燃比信
号に基づき燃料の空燃比補正値ΔT0を算出する。

一方上記ステップ110で燃料の増量条件が成立してい
ると判断されるとステップ130に移行して、上記各燃料
増量条件に応じて燃料の増量補正値ΔT1を算出する。尚
この算出処理には、上記各センサの検出結果をパラメー
タとして予め設定された各種データマップが使用され
る。

ステップ130で燃料の増量補正値ΔT1が算出されると
今度はステップ140が実行され、スロットルセンサ22の
スロットル全開スイッチがON状態になっているか否か，
即ち内燃機関１が高負荷運転状態か否か，が判断され
る。そしてスロットル全開スイッチがON状態で、内燃機
関１が高負荷運転状態であると判断されると、続くステ
ップ150に移行して、カウンタＣの値をクリアする。

一方ステップ140でスロットル全開スイッチがON状態
でないと判断されると、ステップ160に移行して、上記
ステップ150でスロットル全開スイッチがON状態である
ときクリアされるカウンタＣの値が所定値以下であるか
否かを判断する。

そしてカウンタＣの値が所定値以下であれば次ステッ
プ170で増量補正値ΔT1を０にセットし、続くステップ1
80でカウンタＣの値をインクリメントする。

次に上記ステップ160でカウンタＣの値が所定値より
大きいと判断された場合、或は上記ステップ120,ステッ
プ150,ステップ180の処理が実行された場合には、ステ
ップ190が実行される。そしてステップ190では、上記ス
テップ100で算出された基本燃料噴射量Tpに空燃比補正
値ΔT0或は増量補正値ΔT1を加算することで、燃料噴射
弁38から実際に燃料噴射する実燃料噴射量Ｔを算出し、
一旦本ルーチンの処理を終了する。

このように本実施例の燃料噴射量算出処理では、燃料
の増量条件が成立しているとき、内燃機関１が高負荷運
転されてスロットル全開スイッチがON状態となり、その
後スロットル全開スイッチがOFF状態となって減速運転
に入ると、ステップ180でインクリメントされるカウン
タＣの値が所定値を越えるまでの間，即ち所定時間経過
するまでの間、ステップ170で増量補正値ΔT1が０に設
定され、基本燃料噴射量Tpが増量補正されなくなる。

このため内燃機関１の高負荷運転からの減速時に、エ
アフロメータ18の応答遅れによって吸入空気量が実際よ
り多く検出され、ステップ100で算出される基本燃料噴
射量Tpが通常より大きい空燃比リッチ側の値となって
も、これに対する燃料の増量補正がなされず、空燃比が
オーバーリッチとなるのを防止できる。従って本実施例
によれば、燃料増量補正中に内燃機関が高負荷運転から
減速運転に入ったときに生ずる排気エミッションの悪化
或は失火を良好に防止することができる。

またこのとき内燃機関１に供給される燃料混合気の空
燃比は、エアフロメータの検出遅れによって若干変化す
るだけで、基本燃料噴射量に対応してほぼ一定となる。
このため、内燃機関１の減速状態によって空燃比が大き
く変化することはなく、高負荷運転からの減速時には内
燃機関を常に安定して運転することができる。

尚上記ステップ160でカウンタＣの値と比較する所定
値としては、例えば内燃機関１が高負荷運転から減速さ
れたのち150［msec.］経過するまでの間カウンタＣでカ
ウントされる値とすればよく、本ルーチン処理が４［ms
ec.］毎に実行されるとすればその値を37（又は38）に
設定しておけばよい。

また上記実施例において、ステップ100の処理が前述
の基本燃料噴射量算出手段M3に、ステップ110及びステ
ップ130の処理が前述の増量補正値算出手段M4に、ステ
ップ190の処理が前述の実燃料噴射量算出手段M5に、ス
テップ140〜ステップ180の処理が前述の減速運転検出手
段M6及び増量補正禁止手段M7に、夫々相当する。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明の内燃機関の燃料噴射量制
御装置においては、燃料の増量制御実行時に内燃機関が
高負荷運転から減速され、吸入空気量を検出するエアフ
ロメータの応答遅れにより吸入空気量が実際より多く検
出され、基本燃料噴射量が通常よりリッチ側の値となっ
ても、これに対する増量補正が禁止されるので、空燃比
がオーバーリッチとなるのを防止でき、これにより生ず
る排気エミッションの悪化或は失火を防止することがで
きる。またこのとき内燃機関に供給される燃料混合気の
空燃比は、吸入空気量の検出遅れによって若干変化する
だけで、基本燃料噴射量に対応してほぼ一定となるの
で、内燃機関を安定して運転することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を表すブロック図、第２図乃至第
４図は本発明の実施例を示し、第２図は内燃機関及びそ
の周辺装置を表す概略構成図、第３図は電子制御回路の
構成を表すブロック図、第４図は電子制御回路で実行さ
れる燃料噴射量算出処理を表すフローチャート、であ
る。 M1、１……内燃機関 M2……運転状態検出手段 M3……基本燃料噴射量算出手段 M4……増量補正値算出手段 M5……実燃料噴射量算出手段 M6……減速運転検出手段 M7……増量補正禁止手段 18……エアフロメータ 22……スロットルセンサ 26……回転数センサ 36……電子制御回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸入空気量を検出するエアフロメータを有
   し、該吸入空気量を含む内燃機関の各種運転状態を検出
   する運転状態検出手段と、 該運転状態検出手段で検出された吸入空気量を一つのパ
   ラメータとして、内燃機関の負荷に応じた基本燃料噴射
   量を算出する基本燃料噴射量算出手段と、 上記運転状態検出手段で検出される内燃機関の運転状態
   が、燃料噴射量を増量して空燃比をリッチ側に補正する
   燃料増量条件を満足したとき、該運転状態に応じて上記
   基本燃料噴射量の増量補正値を算出する増量補正値算出
   手段と、 該増量補正値算出手段で算出された増量補正値に基づき
   上記基本燃料噴射量を補正して実燃料噴射量を算出する
   実燃料噴射量算出手段と、 を備えた内燃機関の燃料噴射量制御装置において、 上記運転状態検出手段の検出結果に基づき、上記エアフ
   ロメータによる吸入空気量の検出遅れが生じる当該内燃
   機関の高負荷運転からの減速を検出する減速運転検出手
   段と、 該減速運転検出手段で当該内燃機関の減速運転が検出さ
   れた後、予め設定された一定時間だけ、上記実燃料噴射
   量算出手段が上記増量補正値に基づき上記基本燃料噴射
   量を補正するのを禁止して、上記吸入空気量の検出遅れ
   により空燃比がオーバリッチになるのを防止する増量補
   正禁止手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装
   置。