JP2966258B2

JP2966258B2 - 空燃比補正制御方法

Info

Publication number: JP2966258B2
Application number: JP29064993A
Authority: JP
Inventors: 章深見; 賢治林
Original assignee: Daihatsu Kogyo KK
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 1993-11-19
Filing date: 1993-11-19
Publication date: 1999-10-25
Anticipated expiration: 2014-10-25
Also published as: JPH07139390A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸気マニホルド内での
燃料輸送遅れ等を考慮して燃料噴射量を決定する空燃比
補正制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の空燃比補正方法としては、
例えば特開昭６２−２２８６３７号公報に記載の内燃エ
ンジンの加速時の燃料供給制御方法のように、例えば吸
気圧（吸気管内圧力）の変化量等のエンジン負荷を表す
パラメータ値に基づいて、吸気管内壁に付着した付着燃
料を予測し、その予測値に応じて噴射燃料量（ウエット
補正量）を増量するものが知られている。また、特開平
２−１７３３３４号公報に記載のエンジンの適応制御方
法のように、空燃比センサによる計測空燃比、燃料噴射
量、吸入空気量や冷却水温を含む検出量から吸気管壁面
に燃料が付着する割合を推測し、その推測した付着率に
基づいて気筒に供給する燃料量を制御するものも知られ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した公報のもの
や、特には冷却水温に応じて付着率と蒸発率とを設定し
ているものでは、暖機中と完全暖機後とで付着率及び蒸
発率の値を大きく変えている。すなわち、例えば、図１
１に示すように、壁面付着率Ｘ及び蒸発率τは、冷却水
温ＴＨＷの低い暖機中においてその値を大きく設定して
おき、冷却水温ＴＨＷが十分に上昇したある温度から
は、それ以上の冷却水温ＴＨＷにおいて共通になる値に
設定してある。境界となる冷却水温ＴＨＷは、例えば７
５℃に設定されている。

【０００４】しかしながら、このような設定にあって
は、暖機運転が十分に進行し冷却水温ＴＨＷが境界の温
度に達した直後に、壁面付着率Ｘ及び蒸発率τは完全暖
機後の値に変更されてウエット補正量の計算が実行され
るので、このような境界付近の完全暖機後では、壁面付
着率Ｘ及び蒸発率τの値が小さすぎて、十分なウエット
補正量を算出することができない。その結果、空燃比が
リーンになることがあり、ドライバビリティを悪くする
ことがある。これらを解消するためには、吸気バルブ近
傍の温度や噴射燃料の温度を検出し、これらの温度を考
慮して壁面付着率Ｘ及び蒸発率τを計算することが考え
られるが、各種の温度センサを増設することはコストの
増加を招くものとなり、好ましくない。

【０００５】本発明は、このような不具合を解消するこ
とを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような手段を講じたものであ
る。すなわち、本発明に係る空燃比補正制御方法は、吸
気バルブ近傍の吸気管路の壁面に付着する燃料量とすで
に付着していた燃料が燃料噴射の際に蒸発する燃料量と
を含むウエット補正量を、エンジン温度に応じて暖機中
と完全暖機後とで異なる値に設定される壁面付着率及び
蒸発率に基づいて計算し、過渡時である場合の燃料噴射
量をそのウエット補正量により補正する空燃比補正制御
方法であって、エンジン温度が所定温度に達したことを
検知し、前記所定温度の検知以降は経過時間に応じて壁
面付着率及び蒸発率を完全暖機後の値まで変更すること
を特徴とする。

【０００７】本発明におけるエンジン温度としては、エ
ンジンの冷却水温、潤滑油温度、吸入空気温度等が挙げ
られる。

【０００８】

【作用】このような構成のものであれば、暖機中から完
全暖機後に切り替わった直後の付着率及び蒸発率は、暖
機中のそれらに比べて大きな変更はない。すなわち、暖
機中から完全暖機後への切替点をエンジン温度が所定温
度に達したことにより検出し、それ以降は経過時間に応
じて付着率及び蒸発率を完全暖機後の値まで変更するよ
うにしている。付着率及び蒸発率は完全暖機後に移行し
てから時間の経過とともに完全暖機後の値に変化するも
ので、移行直後においては暖機中の値と大きくは変わら
ない。したがって、ウエット補正量が極端に要求量を下
回ることはなく、よって空燃比がリーンになるので防止
することができる。またこれによって、ドライバビリテ
ィが悪化するのを抑制することができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。

【００１０】図１に概略的に示したエンジンは自動車用
のもので、その吸気系１には図示しないアクセルペダル
に応動して開閉するスロットルバルブ２が配設され、そ
の下流側にはサージタンク３が設けられている。サージ
タンク３に連通する吸気系１の吸気マニホルド４のシリ
ンダヘッド３０側の端部近傍には、さらに燃料噴射弁５
が設けてあり、この燃料噴射弁５を、電子制御装置６に
より制御するようにしている。燃料噴射弁５の前方のシ
リンダヘッド３０には、吸気バルブ３１が配設されてい
る。また排気系２０には、排気ガス中の酸素濃度を測定
するためのＯ_２センサ２１が、図示しないマフラに至る
までの管路に配設された三元触媒２２の上流の位置に取
り付けられている。このＯ_２センサ２１からは、酸素濃
度に対応して電圧信号ｈが出力される。

【００１１】電子制御装置６は、中央演算装置７と、記
憶装置８と、入力インターフェース９と、出力インター
フェース１１とを具備してなるマイクロコンピュータシ
ステムを主体に構成されている。電子制御装置６の入力
インターフェース９には、サージタンク３内の圧力を検
出するための吸気圧センサ１３から出力される吸気圧信
号ａ、エンジン回転数ＮＥを検出するための回転数セン
サ１４から出力される回転数信号ｂ、車速を検出するた
めの車速センサ１５から出力される車速信号ｃ、スロッ
トルバルブ２の開閉状態を検出するためのアイドルスイ
ッチ１６から出力されるＬＬ信号ｄ、エンジン温度とし
てのエンジンの冷却水温を検出するための水温センサ１
７から出力される水温信号ｅ、上記したＯ_２センサ２１
から出力される電圧信号ｈなどが入力される。一方、出
力インターフェース１１からは、燃料噴射弁５に対して
燃料噴射信号ｆが、またスパークプラグ１８に対してイ
グニッションパルスｇが出力されるようになっている。

【００１２】電子制御装置６には、吸気圧センサ１３か
ら出力される吸気圧信号ａと回転数センサ１４から出力
される回転数信号ｂとを主な情報とし、エンジン状況に
応じて決まる各種の補正係数で基本噴射時間ＴＰを補正
して燃料噴射弁開成時間すなわち最終噴射時間ＴＡＵを
決定し、その決定された時間により燃料噴射弁５を制御
して、エンジン負荷に応じた燃料を該燃料噴射弁５から
シンンダヘッド３０近傍の吸気系１に噴射させるための
プログラムが内蔵してある。さらにこのプログラムにお
いては、吸気バルブ３１近傍の吸気管路の壁面に付着す
る燃料量とすでに付着していた燃料が燃料噴射の際に蒸
発する燃料量とを含むウエット補正量ＴＰＷＥＴを、エ
ンジン温度に応じて暖機中と完全暖機後とで異なる値に
設定される壁面付着率Ｘ及び蒸発率たる蒸発時定数τに
基づいて計算し、過渡時である場合の燃料噴射量をその
ウエット補正量ＴＰＷＥＴにより補正するもので、エン
ジン温度が所定温度に達したことを検知し、前記所定温
度の検知以降は経過時間に応じて壁面付着率Ｘ及び蒸発
時定数τを完全暖機後の値まで変更するようにプログラ
ミングされている。

【００１３】この空燃比補正プログラムの概要は図２に
示すようなものである。ただし、定常運転時における種
々の補正係数を考慮して最終噴射時間ＴＡＵを演算する
プログラムそれ自体は、従来知られているものを利用で
きるので図示及び説明を省略する。

【００１４】まず、ステップＳ１では、水温センサ１７
から出力される水温信号ｅにより検出した冷却水温ＴＨ
Ｗが、所定温度例えば７５℃を超えているか否かを判定
し、超えている場合はステップＳ２に進み、下回ってい
る場合はステップＳ３に移行する。ステップＳ２では、
所定温度になる直前の冷却水温ＴＨＷに対応する、壁面
付着率Ｘから付着率用所定値ｙを減算し、かつ蒸発時定
数τから蒸発率用所定値ｘを減算する。ステップＳ３で
は、冷却水温ＴＨＷに応じて設定された壁面付着率Ｘ及
び蒸発時定数τを、検出された冷却水温ＴＨＷｄに基づ
いて、図３の（ａ）に示すテーブルより読み出す。この
場合、テーブルには主な冷却水温ＴＨＷに対する壁面付
着率Ｘ及び蒸発時定数τしか設定されていないので、そ
れら以外の冷却水温ＴＨＷに対するものについては、補
間計算を実施することにより求める。ステップＳ４で
は、その時点の壁面付着率Ｘ及び蒸発時定数τがそれぞ
れ、完全暖機後の付着率Ｘ_Ｈ及び蒸発時定数τ_Ｈを上回
っているのか否かを判定し、上回っている場合はステッ
プＳ２に進み、そうでない場合はステップＳ５に移行す
る。ステップＳ５では、壁面付着率Ｘとして完全暖機後
の付着率Ｘ_Ｈを、また蒸発時定数τとして同じく完全暖
機後の蒸発時定数τ_Ｈを設定する。なお、設定された壁
面付着率Ｘ及び蒸発時定数τを用いてウエット補正量Ｔ
ＰＷＥＴを算出し、有効噴射時間ＴＡＵを演算する方法
については、その一例を図４〜１０を交えて後述する。

【００１５】以上の構成において、エンジンが始動され
ると、所定の周期で冷却水温ＴＨＷが検出される。暖機
中にあっては、所定温度に達していないので、制御は、
ステップＳ１→Ｓ３と進み、図３の（ａ）に示すよう
に、その時の冷却水温ＴＨＷに応じた壁面付着率Ｘと蒸
発時定数τとを設定する。そして、暖機運転が続行さ
れ、冷却水温ＴＨＷが所定温度を上回ると、制御は、ス
テップＳ１→Ｓ２→Ｓ４と進み、壁面付着率Ｘ及び蒸発
時定数τが完全暖機後の付着率Ｘ_Ｈ及び蒸発時定数τ_Ｈ
を下回っている間は、ステップＳ２→Ｓ４を繰り返し実
行する。この時ステップＳ２で算出された壁面付着率Ｘ
及び蒸発時定数τは、その都度有効噴射時間ＴＡＵの演
算に用いられる。ステップＳ２とステップＳ４とを繰り
返し実行することにより、図３の（ｂ）に示すように、
壁面付着率Ｘは付着率用所定値ｙづつその値が小さくな
り、蒸発時定数τもまた蒸発率用所定値ｘづつその値が
小さくなり、最終的にはそれぞれ完全暖機後の値にな
る。すなわち、制御は、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ４→Ｓ
５と進んで、暖機後の運転状態での制御に移行する。

【００１６】このようにして、暖機中から完全暖機後に
移行する際に、壁面付着率Ｘ及び蒸発時定数τを時間の
経過とともに小さくしていくことにより、急激にウエッ
ト補正量ＴＰＷＥＴが変化して、有効噴射時間ＴＡＵが
短くなることがなくなる。したがって、所定温度に達し
た直後に空燃比がリーンになることはなくなり、ドライ
バビリティが悪化するのを抑制することができる。

【００１７】ウエット補正量ＴＰＷＥＴを用いた有効噴
射時間ＴＡＵの演算は、以下のようにして行うものであ
ってよい。

【００１８】まず、図４において、ステップ５１では、
エンジンの回転数ＮＥと吸気圧ＰＭとか基本噴射時間Ｔ
Ｐを計算する。この基本噴射時間ＴＰの計算それ自体
は、従来と同じものであってよい。ステップ５２では、
要求基本噴射量ＴＴＡＵ_ｎが下式により計算される。

【００１９】ＴＴＡＵ_ｎ＝ＴＰ＊ＦＴＨＡ＊ＫＧ＊（１＋ＦＷＬ＋ＦＰＯＷＥＲ）（１）ただし、ＦＴＨＡは吸気圧温度補正係数、ＫＧはＡ／Ｆ
学習補正係数、ＦＷＬは暖機増量補正係数、ＦＰＯＷＥ
Ｒはパワー増量補正係数である。これらの補正係数につ
いては、当該分野で広く知られている方法により、各運
転状態に応じて決定されるものであってよい。

【００２０】ステップ５３では、定常運転状態であるか
否かが判定され、定常状態であればステップ５７に移行
し、過渡状態であればステップ５４に進む。定常状態の
判定は、ウェット補正量ＴＰＷＥＴが０であるか、ある
いは要求基本噴射量ＴＴＡＵの変化が０であるかにより
行われる。すなわち、定常状態から過渡状態に移行した
その時点ではまだウェット補正量ＴＰＷＥＴは算出され
ておらず、したがって定常状態の要求基本噴射量ＴＴＡ
Ｕからのその変化量を判定することにより、過渡状態に
移行したか否かを判定する。つまり前回（定常状態）の
要求基本噴射量ＴＴＡＵ_ｎ−１と今回の要求基本噴射量
ＴＴＡＵ_ｎとの差（変化）が０でない場合には、過渡状
態と判定する。しかして、過渡状態に移行してからは、
ウェット補正量ＴＰＷＥＴが常に０以外の数値であるの
で、前回決定されたウェット補正量ＴＰＷＥＴが０でな
いことを判定することにより定常状態でないことを判定
する。

【００２１】ステップ５４では、吸気バルブ３１近傍の
吸気系１の内壁面１ａに付着する燃料の壁面付着率Ｘと
１噴射前の壁面付着量ＭＦ_ｎ−１と蒸発時定数τとか
ら、下式によりウェット補正量ＴＰＷＥＴを計算する。

【００２２】ＴＰＷＥＴ_ｎ＝（Ｘ＊ＴＴＡＵ_ｎ−ＭＦ_ｎ−１／τ）／（１−Ｘ）（２）壁面付着率Ｘと蒸発時定数τとは、暖機中及び完全暖機
後に移行するまでの間を除いて、後述するマップに基づ
いて（Ｘ，τ）計算ルーチンにより、その時の冷却水温
ＴＨＷ、エンジン回転数ＮＥ及び吸気圧ＰＭに応じて算
出されて決定される。

【００２３】ステップ５５では、壁面付着率Ｘと１噴射
前の壁面付着量ＭＦ_ｎ−１と蒸発時定数τとステップ５
４の計算で得られたウェット補正量ＴＰＷＥＴ_ｎとか
ら、今回噴射後の壁面付着量ＭＦ_ｎを下式により計算す
る。

【００２４】ＭＦ_ｎ＝Ｘ＊（ＴＴＡＵ_ｎ＋ＴＰＷＥＴ_ｎ）＋（τ−１）＊ＭＦ_ｎ−１／τ （３）ステップ５６では、要求基本噴射量ＴＴＡＵ_ｎとウェッ
ト補正量ＴＰＷＥＴ_ｎとから、下式により有効噴射時間
ＴＡＵ_ｎを計算し、インジェクタ駆動ルーチンに移行す
る。

【００２５】ＴＡＵ_ｎ＝（ＴＴＡＵ_ｎ＋ＴＰＷＥＴ_ｎ）＊ＦＡＦ（４）ステップ５３で、定常状態と判定された場合に進むステ
ップ５７では、今回の壁面付着量ＭＦ_ｎを、下式により
計算するとともに、ウェット補正量ＴＰＷＥＴ_ｎを０に
設定する。

【００２６】ＭＦ_ｎ＝Ｘ＊τ＊ＴＴＡＵ_ｎ（５）次に、（Ｘ，τ）計算ルーチンについて図５〜７により
説明する。

【００２７】図５は、（Ｘ，τ）計算ルーチンの概略フ
ローチャートである。このルーチンは完全暖機運転後に
実行されるもので、まずステップ６１において、エンジ
ンの回転数ＮＥと吸気圧ＰＭと冷却水温とのデータを読
み込む。ステップ６２では、読み込まれたデータによ
り、（Ｘ，τ）マップと水温係数マップとをサーチす
る。（Ｘ，τ）マップは、図６に示すように、回転数Ｎ
Ｅと吸気圧ＰＭとにより全運転域で設定されている。ま
た、水温係数マップは、図７に示すように、冷却水温Ｔ
ＨＷが高くなるにつれてほぼ一定の値に収束する特性を
有する第１水温係数Ｋ１と第２水温係数Ｋ２とを規定し
ている。第１水温係数Ｋ１は、壁面付着率Ｘのためのも
ので、第２水温係数Ｋ２は、蒸発時定数τのためのもの
である。ステップ６３では回転数データ及び吸気圧デー
タにより（Ｘ，τ）マップを検索して得られた壁面付着
率Ｘ及び蒸発時定数τのそれぞれのマップ値ＴＸ、Ｔτ
と、その時の冷却水温データに基づき水温係数マップか
ら得られた第１及び第２水温係数Ｋ１、Ｋ２とから、下
式に基づいて運転状態に対応する壁面付着率Ｘと蒸発時
定数τとを計算する。

【００２８】Ｘ＝Ｋ１＊ＴＸ（６） τ＝Ｋ２＊Ｔτ （７）なお、このルーチンは、上記ステップ５４及びステップ
５７において実行されるものであってよい。

【００２９】ここで、燃料噴射が行われた場合の燃料の
動きについて説明すると、噴射された燃料は、図８に示
すように、大部分は吸気マニホルド４など吸気系１の内
壁面１ａに接触することなく（矢印Ａ）、直接に吸気バ
ルブ３１を通過してシリンダ内に吸入される。しかして
燃料の少量は、図中矢印Ｂで示すように、吸気系１の内
壁面１ａに付着する。このように燃料が付着する一方
で、すでに内壁面１ａに付着している燃料が図中矢印Ｃ
で示すように蒸発して、噴射された燃料に混合してシリ
ンダ内に吸入される。

【００３０】一般的に、例えば図９に示すように、加速
により要求基本噴射量ＴＴＡＵが変化する場合を考え
る。このような場合には、まず、加速するまでの定常状
態では、エンジンの回転数ＮＥ及び吸気圧ＰＭに変化が
ないので要求基本噴射量ＴＴＡＵにも変化がなく、制御
は、ステップ５１→５２→５３→５７→５６と進む。し
かして、ウェット補正量ＴＰＷＥＴ_ｎを０に設定するの
で、有効噴射時間ＴＡＵ_ｎは要求基本噴射量ＴＴＡＵ_ｎ
にＡ／Ｆフィードバック補正係数ＦＡＦを乗じた値とな
る。この定常状態にあっても、ステップ５７において壁
面付着量ＭＦ_ｎは計算されるが、この時にはウェット補
正量ＴＰＷＥＴ_ｎが０であること、及び回転数ＮＥと吸
気圧ＰＭと冷却水温とが変化しないため、図１０に示す
ように、壁面付着量ＭＦ_ｎ−２，ＭＦ_ｎ−１，ＭＦ_ｎは
変化しない。

【００３１】次に、加速状態になると（図９、時間ｔ
１）、回転数ＮＥ及び吸気圧ＰＭが変化するので、要求
基本噴射量ＴＴＡＵ_ｎが変化する。したがって、ステッ
プ５３では定常状態ではないと判定されるので、図６に
示したマップに基づいて壁面付着率Ｘ及び蒸発時定数τ
を決定し、制御は、ステップＳ５１→５２→５３→５４
→５５→５６と進み、有効噴射時間ＴＡＵ_ｎを演算す
る。この場合、ウェット補正量ＴＰＷＥＴは正の値とな
り、図９の時間ｔ２のように減速状態になると、負の値
となる。暖機中及び完全暖機後に移行するまでの間にあ
っても、上記の加速状態と同様に過渡時と判断されて有
効噴射時間ＴＡＵが演算される。この場合、壁面付着率
Ｘと蒸発時定数τとは、図３の（ａ）に示したテーブル
に基づいて設定され、また移行する間においては図２に
しめした手順で計算され、上記した図６に示すマップは
適用しない。

【００３２】このように、噴射燃料が壁面付着し、また
その付着した燃料が蒸発しても、加速の種類にかかわら
ず、過渡状態であることが検出された場合には、その過
渡状態の間、壁面付着率Ｘと、１噴射前の壁面付着量Ｍ
Ｆ_ｎ−１と、蒸発時定数τとに基づいてウェット補正量
ＴＰＷＥＴ_ｎを計算し、そのウェット補正量ＴＰＷＥＴ
_ｎにより要求基本噴射量ＴＴＡＵ_ｎを補正しているの
で、過渡時後半における燃料の輸送の遅延を効率よく解
消することができる。

【００３３】なお、本発明は以上説明した実施例に限定
されるものではない。

【００３４】その他、各部の構成は図示例に限定される
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変
形が可能である。

【００３５】

【発明の効果】本発明は、以上に詳述したように、始動
直後の過渡時において、吸気管の内壁面の壁面付着量が
ほぼ０に等しいことに着目して、エンジン温度に応じて
設定される始動時壁面付着率と、経過時間に応じて減量
される付着率補正量とから壁面付着率を設定しているの
で、始動直後にウエット補正量が不足する事態を未然に
防止でき、しかも時間の経過とともに付着率補正量が減
ることにより、過剰にウエット補正量が設定されること
もなく、ドライバビリティを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略構成説明図。

【図２】同実施例の制御手順を示すフローチャート。

【図３】同実施例の作用説明図。

【図４】同実施例の制御手順を示すフローチャート。

【図５】同実施例の制御手順を示すフローチャート。

【図６】同実施例の（Ｘ，τ）マップの構成を示す説明
図。

【図７】同実施例の水温係数マップの構成を示す説明
図。

【図８】同実施例の燃料の動向を要部を拡大して示す要
部模式図。

【図９】同実施例の作動説明図。

【図１０】同実施例の作動説明図。

【図１１】従来例の作動説明図。

【符号の説明】

１…吸気系２…スロットルバルブ４…吸気マニホルド５…燃料噴射弁６…電子制御装置７…中央演算処理装置８…記憶装置９…入力インターフェース１１…出力インターフェース１３…吸気圧センサ１４…回転数センサ１７…水温センサ

フロントページの続き (56)参考文献特開平４−109057（ＪＰ，Ａ) 特開平３−23339（ＪＰ，Ａ) 特開平２−227526（ＪＰ，Ａ) 特開平４−41946（ＪＰ，Ａ) 特開平１−247730（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 41/04 330

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気バルブ近傍の吸気管路の壁面に付着す
る燃料量とすでに付着していた燃料が燃料噴射の際に蒸
発する燃料量とを含むウエット補正量を、エンジン温度
に応じて暖機中と完全暖機後とで異なる値に設定される
壁面付着率及び蒸発率に基づいて計算し、過渡時である
場合の燃料噴射量をそのウエット補正量により補正する
空燃比補正制御方法であって、エンジン温度が所定温度に達したことを検知し、前記所定温度の検知以降は経過時間に応じて壁面付着率
及び蒸発率を完全暖機後の値まで変更することを特徴と
する空燃比補正制御方法。