JP2940035B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

内燃機関の燃料噴射制御装置

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JP2940035B2
JP2940035B2 JP1323471A JP32347189A JP2940035B2 JP 2940035 B2 JP2940035 B2 JP 2940035B2 JP 1323471 A JP1323471 A JP 1323471A JP 32347189 A JP32347189 A JP 32347189A JP 2940035 B2 JP2940035 B2 JP 2940035B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はノックコントロールシステムを有する内燃機
関の燃料噴射制御装置に関する。
〔従来の技術〕
従来より、高負荷状態で燃料噴射量を増大させて空燃
比をリッチ状態とし、排気ガス温度の上昇を抑制する燃
料噴射量制御装置がある。
例えば特開昭63−42845号に記載の装置は、内燃機関
が所定負荷以上のとき高負荷と判断し、高負荷状態で燃
料噴射の増量設定値を求め、点火時期の遅角量に応じた
増量初期値から上記増量設定値まで徐々に燃料噴射量を
増量させる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、詳細に検討してみると、上記の燃料噴射量の
増量をしなければならない領域は負荷だけでは決まらな
いことがわかった。
ノックコントロールシステム(KCS)を持つ内燃機関
の運転状態はエンジン回転数(Ne)とエンジン負荷に対
応する吸入空気量(Q/N)との関係から第5図(A)に
示す3つの領域に分けられる。
図中、実線Iより下側の第1の領域はノックコント
ロールシステムで点火時期が最遅角であっても空燃比の
フィードバック制御で排気ガス温度を適正値に保つこと
ができる領域である。
実線Iより上側で、かつ実線IIより下側の第2の領域
はノックコントロールシステムの点火時期制御幅の中
で遅角量(AKNK)が第5図(B)に示す実線IIIの下側
の場合にはフィードバック制御で排気ガス温度を適正値
に保つことができるが、実線IIIより上側の場合には排
気ガス温度上昇を抑えるために高負荷時補正であるOTP
(over temperature protect)増量が必要となる領域で
ある。
第5図(A)の実線IIより上側の第3の領域はノッ
クコントロールシステムの点火時期が最進角であっても
OTP増量が必要な領域である。
従来の燃料噴射量制御装置ではエンジンの回転数と負
荷とによりOTP増量の増量設定値を決定しており、遅角
量はこの増量初期値を決定するためにしか用いられてい
ない。
このため、第2の領域では遅角量が小なるとき余分な
OTP増量が行なわれ、遅角量が大なるとき必要なOTP増量
がされずに排気ガス温度が過度に上昇して排気系が加熱
するという問題があった。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、内燃機関の
負荷と遅角度合いとで燃料噴射量の増量を行なうか否か
の判断を行なうことで、燃料噴射量の余分な増量及び排
気系過熱を防止す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する。
〔課題を解決するための手段〕
第1図は本発明の原理図を示す。
同図中、内燃機関M1の運転状態は運転状態検出手段M2
よって検出され、演算手段M3は運転状態検出手段M2の検
出結果に応じて内燃機関M1の燃料噴射量及び点火時期を
算出する。
遅角度合い検出手段M4は運転状態検出手段M2で検出さ
れたノッキング状態等に応じて演算手段M3における点火
時期の遅角度合いを検出する。
負荷検出手段M5は運転状態検出手段M2の検出結果に応
じて内燃機関の負荷検出する。
判断手段M6は負荷検出手段M5で検出した負荷が、第1
の基準値以下の第1の領域であるか、第1の基準値より
大なる第2の基準値以下で第1の基準値より大なる第2
の領域であるか、第2の基準値より大なる第3の領域で
あるかを判定し、判定した負荷の領域と遅角度合い検出
手段M4で検出した遅角度合いとから、負荷が第3の領域
にあるか、負荷が第2の領域で遅角度合いが基準遅角量
を超えたとき、内燃機関の排気ガスが高温状態にあると
判断する。演算手段M3は判断手段M6により排気ガスが高
温状態にあると判断されたとき空燃比のフィードバック
制御を停止して燃料噴射量を増量し、高温状態ではない
と判断されたとき燃料噴射量の増量を禁止して空燃比の
フィードバック制御を行なう。
〔作用〕
本発明において、遅角度合い検出手段M4及び負荷検出
手段M5夫々で検出された遅角度合い及び負荷を用いて判
断手段M6は排気ガスが高温状態か否かを判断し、この判
断によって演算手段M3における燃料噴射量の増量の実行
又は禁止が決定される。このため、負荷だけで増量の実
行又は禁止の判断を行なっていた従来よりも正確に増量
の実行又は禁止を判断でき、余分な燃料噴射量の増量が
防止され空燃比のフィードバック制御が行なわれ燃費及
びエミッションが向上し、また必要な燃料噴射量の増量
が確実に行なわれ排気系過熱を防止できる。
〔実施例〕
第2図は本発明装置を適用したガソリンエンジンの一
実施例を示す。
同図中、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は吸気マニ
ホールドであり、6は吸入空気の脈動を吸収するサージ
タング、7は吸入空気量を調節するスロットルバルブ、
8は吸入空気量を測定するエアフローメータである。排
気マニホールド4には排気ガス中の残存酸素濃度を検出
する酸素センサ9が設けられ、吸気マニホールド5には
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10が設けられている。吸気温センサ11は吸入
空気の温度を検出し、スロットルセンサ12はスロットル
バルブ7の開度を検出し、ノックセンサ13はシリンダブ
ロック14に取付けられ、ノッキング振動を検出する。
また、イグナイタ16は点火に必要な高電圧を発生して
ディストリビュータ17に供給し、ディストリビュータ17
はクランクシャフト(図示せず)の回転に連動して上記
高電圧を各気筒の点火プラグに分配供給する。回転角セ
ンサ18はディストリビュータ17の1回転即ちクランクシ
ャフト2回転に24パルスの回転角信号NEを出力し、気筒
判別センサ19はディストリビュータ17の1回転に1パル
スの回転検出信号Gを出力する。
20は電子制御回路、21はキースイッチ、22はスタータ
モータを示す。
電子制御回路20は第3図に示す構成で、中央処理装置
(CPU)30と、処理プログラムを格納したリードオンリ
メモリ(ROM)31と、作業領域として使用されるランダ
ムアクセスメモリ(RAM)32と、通電停止後もデータを
保持するバックアップRAM33と、マルチプレクサ機能を
持つA/D変換器34と、バッファ機能を持つI/Oインターフ
ェース35と、バックアップ制御を行なうバックアップ回
路36とよりなり、これらの間はバスライン37で相互に接
続されている。
A/D変換器34はエアフローメータ8よりの空気流量信
号と、吸気温センサ11よりの吸気温度信号と、ノックセ
ンサ13よりのノッキング信号とを供給されて、各信号の
ディジタル化を行ない、これらのディジタル信号はCPU3
0により読み取られる。またI/Oインターフェース35には
酸素センサ9,スロットルセンサ12,回転角センサ18,気筒
判別センサ19,キースイッチ21夫々よりの信号が入来
し、各信号はCPU30により読み取られる。
CPU30は各センサ検出データに基づいて点火タイミン
グ、燃料噴射量夫々を算出し、得られた点火信号,燃料
噴射信号がI/Oインターフェース35を通してイグナイタ1
6,燃料噴射弁10夫々に供給される。
次に本発明装置の一実施例の制御プログラムについて
説明する。
第4図はOTP増量制御処理の一実施例のフローチャー
トを示す。この処理はメインルーチンの燃料噴射制御処
理の一部であり、数msec毎に実行される。
同図中、ステップ50,50夫々で運転状態が第1の領域
であるか、又は第2の領域であるかを判別する。このと
きエアフローメータ8の空気流量信号(Q)及び回転角
センサ18の回転角信号による回転数(Ne)からエンジン
負荷に対応する吸入空気量(Q/N)を求め、これと回転
数(Ne)から第5図(A)のテーブルを参照して領域を
判別する。
ステップ50で第1の領域と判別されると、フィードバ
ック制御条件を満足するかどうかを判別する(ステップ
52)。ここで、冷却水温が低いとき,始動時,高負荷走
行時,フューエルカット時等のフィードバック制御条件
を満たさない場合にはオープン制御処理(ステップ53)
でフィードバック補正係数FAFを強制的に例えば「1」
として処理を終了し、フィードバック制御条件を満足し
た場合にはフィードバック制御処理(ステップ54)で酸
素センサ9の検出信号に応じてフィードバック補正係数
FAFを算出し、処理を終了する。
ステップ51で第2の領域と判別されると、フィードバ
ック制御条件を満足するかどうかを判別する(ステップ
55)。ここで、冷却水温が低いとき,始動時,高負荷走
行時,フューエルカット時等のフィードバック制御条件
を満たさない場合にはオープン制御処理(ステップ56)
でフィードバック補正係数FAFを強制的に例えば「1」
とした後、ノックコントロールシステムの点火時期の遅
角量AKNKが第5図(B)に示すテーブルの実線IIIで示
す基準遅角量AKNK1以上即ち図中上側であるかどうかを
判別し(ステップ57)、遅角量AKNKが小であって排気ガ
スが高温状態でなければそのまま処理を終了し、遅角量
AKNKが大であって排気ガスが高温状態であれば回転角信
号による回転数(Ne)と吸入空気量(Q/N)に応じて高
負荷時補正であるOTP増量の増量設定値を計算し(ステ
ップ58)、処理を終了する。ステップ55でフィードバッ
ク制御条件を満足した場合には遅角量AKNKが基準遅角量
AKNK1以上であるかどうかを判別する(ステップ59)。
遅角量AKNKが小であって排気ガスが高温状態でなけれ
ば、フィードバック制御で排気ガス温度を適正値に保つ
ことができるため、ステップ54に進んでフィードバック
制御処理を行なった後、処理を終了する。また、遅角量
AKNKが大であって排気ガスが高温状態であればOTP増量
が必要となるため、ステップ60のオープン制御処理でフ
ィードバック補正係数を強制的に「1」とした後、ステ
ップ58でOTP増量の増量設定値を計算して処理を終了す
る。
この第4図に示す処理を終了すると後続のメインルー
チンでフィードバック補正係数FAF及びOTP増量の増量設
定値等を用い燃料噴射時間TAUが演算される。
このように遅角量及び負荷を用いて排気ガスが高温状
態か否かを判断し、この判断によって高温状態のときOT
P増量が行なわれ、高温状態でないときOTP増量が禁止さ
れる。このため、負荷だけでOTP増量の実行又は禁止の
判断を行なっていた従来よりも正確に増量の実行又は禁
止を判断でき、余分な燃料噴射量の増量が防止され燃費
が向上し、また必要な燃料噴射量の増量が確実に行なわ
れ排気系過熱を防止できる。また、フィードバック制御
領域が従来より拡大するので、それだけエミッションも
良好となる。
なお、上記実施例では第5図(A)の負荷領域テーブ
ルと、第5図(B)の遅角量テーブルとを別にしたが、
これを吸気管圧力(PM)と回転数(Ne)と遅角量(AKN
K)との3次元テーブルとして、この3次元テーブルを
参照してOTP増量を行なうか禁止するこの判定を行なっ
ても良い。また、遅角度合いとしては遅角量AKNKに基づ
いて演出された実際の点火タイミングの遅角量を用いて
も良いことは勿論である。
〔発明の効果〕
上述の如く、本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置に
よれば、燃料噴射量の実行又は禁止を正確に判断でき、
余分な燃料噴射量の増量が防止され燃費およびエミッシ
ョンが向上し、また必要な燃料噴射量の増量が確実に行
なわれ排気系過熱を防止でき、実用上きわめて有用であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置の原理図、 第2図は本発明装置を適用したガソリンエンジンの一実
施例の構成図、 第3図は電子制御回路のブロック図、 第4図はCPUの実行する処理のフローチャート、 第5図は本発明装置の動作を説明するための特性図であ
る。 M1……内燃機関、M2……運転状態検出手段、M3……演算
手段、M4……遅角度合い検出手段、M5……負荷検出手
段、M6……制御判断手段、1……ガソリンエンジン、3
……点火プラグ、8……エアフローメータ、10……燃料
噴射弁、13……ノックセンサ、16……イグナイタ、18…
…回転角センサ、30……CPU、50〜60……ステップ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02D 41/00 - 45/00 F02P 5/15

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関のノッキング状態を検出して点火
    時期の遅角量を設定するノックコントロールシステム
    と、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサの信号
    に応じて空燃比のフィードバック制御を行なうシステム
    とを有する内燃機関の燃料噴射制御装置において、 該内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と、 該点火時期の遅角度合いを検出する遅角度合い検出手段
    と、 該負荷検出手段で検出した負荷が、第1の基準値以下の
    第1の領域であるか、該第1の基準値より大なる第2の
    基準値以下で該第1の基準値より大なる第2の領域であ
    るか、該第2の基準値より大なる第3の領域であるかを
    判定し、判定した負荷の領域と該遅角度合い検出手段で
    検出した遅角度合いとから、負荷が第3の領域にある
    か、負荷が第2の領域で遅角度合いが基準遅角量を超え
    たとき、内燃機関の排気ガスが高温状態にあると判断す
    る判断手段とを有し、 該判断手段により排気ガスが高温状態にあると判断され
    たとき前記空燃比のフィードバック制御を停止して燃料
    噴射量を増量し、高温状態ではないと判断されたとき燃
    料噴射量の増量を禁止して空燃比のフィードバック制御
    を行なうことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装
    置。
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