JP3021104B2

JP3021104B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JP3021104B2
Application number: JP3194497A
Authority: JP
Inventors: 辰則加藤; 幸生吉岡; 充高田
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 1991-08-02
Filing date: 1991-08-02
Publication date: 2000-03-15
Anticipated expiration: 2015-03-15
Also published as: JPH0539740A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の燃料噴射
制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、オートマチックトランスミッショ
ンを備えた車両において、エンジン回転数が高い状態
で、ＮレンジからＤレンジにシフトすると、クラッチが
繋がれるときに大きなショックが発生し、クラッチが損
傷する。このために、クラッチを頑丈にして高回転での
ＮレンジからＤレンジへのシフト時のショックに対応し
てきた。又、少しでもクラッチの耐久性を向上させるた
めに暖機後のみ燃料カットしてきた。暖機後はウェット
の影響が小さく燃料復帰時に複雑な補正はいらないため
に実現できた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】今まではこれで十分で
あったが、低燃費化の一環でオートマチックトランスミ
ッションの重量を軽くするためクラッチの構造も簡素化
したいという要求があり、今までショックに対し構造で
対応してきたものを、構造を簡素化するかわりに、全運
転域でトルク制御を行いエンジン回転数を下げショック
を低減させることが必要となった。ここで、低温時にな
るほどウェットの影響が大きくなりウェットを補償する
複雑な補正を加えないと復帰時初期燃料遅れによりリー
ン燃焼又は失火し、バックファイアが起き最悪のときに
はエンストしてしまう。

【０００４】この発明の目的は、新規な方式にて冷間時
にも燃料カットを行ってショック低減を図ることができ
る内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、図１１に示
すように、車載型内燃機関の運転状態に応じた燃料量を
算出する噴射量算出手段Ｍ１と、前記噴射量算出手段Ｍ
１による燃料量を前記内燃機関に噴射する燃料噴射弁Ｍ
２と、車両の速度を検出する車速検出手段Ｍ３と、前記
内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段Ｍ４と、内
燃機関と駆動輪との間に配置されたオートマチックトラ
ンスミッションがクラッチを切った状態から繋いだ状態
に操作されたことを検出する操作検出手段Ｍ５と、前記
内燃機関の温度を検出する機関温度検出手段Ｍ６と、前
記車速検出手段Ｍ３が検出した車両の速度が所定速度以
下で、かつ、前記回転数検出手段Ｍ４が検出した内燃機
関の回転数が所定の回転数以上の高回転域で、かつ、前
記操作検出手段Ｍ５によりオートマチックトランスミッ
ションがクラッチを切った状態から繋いだ状態に操作さ
れたことを検出すると、所定条件になるまで強制的に燃
料カットする燃料カット制御手段Ｍ７と、前記燃料カッ
ト制御手段Ｍ７による燃料カット状態から前記噴射量算
出手段Ｍ１での所定燃料量の噴射へと復帰する時に、前
記機関温度検出手段Ｍ６による機関温度に応じ機関温度
が低い時には高い時に比べて燃料量が大きくされる復帰
増量初期値を設定するとともに、機関温度に応じ機関温
度が低い時には高い時に比べて小さくされる復帰増量減
衰率を設定する復帰制御手段Ｍ８とを備えた内燃機関の
燃料噴射制御装置を要旨とする。

【０００６】

【作用】燃料カット制御手段Ｍ７は車速検出手段Ｍ３が
検出した車両の速度が所定速度以下で、かつ、回転数検
出手段Ｍ４が検出した内燃機関の回転数が所定の回転数
以上の高回転域で、かつ、操作検出手段Ｍ５によりオー
トマチックトランスミッションがクラッチを切った状態
から繋いだ状態に操作されたことを検出すると、所定条
件になるまで強制的に燃料カットする。よって、トルク
制御が行われ、クラッチが繋がる時のショックが低減さ
れる。そして、復帰制御手段Ｍ８は燃料カット制御手段
Ｍ７による燃料カット状態から噴射量算出手段Ｍ１での
所定燃料量の噴射へと復帰する時に、機関温度検出手段
Ｍ６による機関温度に応じ機関温度が低い時には高い時
に比べて燃料量が大きくされる復帰増量初期値を設定す
るとともに、機関温度に応じ機関温度が低い時には高い
時に比べて小さくされる復帰増量減衰率を設定する。よ
って、ウェットによる燃料遅れが回避されて燃料が正常
に燃焼される。ここで、ウェットによる燃料遅れの問題
について説明する。ウェットによる影響は、機関温度に
よって燃料カット復帰初期の燃料の不足量が変化するだ
けでなく、その後の不足量並びに燃料が不足する期間も
変化する。そのため、復帰増量減衰率を機関温度に拘わ
らず一定とし機関温度が高い時に合わせて設定すると、
機関温度が低い時には、燃料遅れにより未だ燃料が不足
しているにも拘わらず増量が過度に減衰されてしまい、
十分な補正がなされなくなり、機関回転数が落ち込むこ
とになる。又、これを防止すべく、増量初期値を大きく
した場合には、燃料カット復帰時にオーバリッチが生ず
る問題がある。さらに、逆に復帰増量減衰率を機関温度
が低い時に合わせて一定に設定すると、機関温度が高い
時には過度に増量がなされる問題がある。本発明では、
これらの問題が解消される。

【０００７】

【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に従って説明する。図１には６気筒の内燃機関を搭載す
るとともにオートマチックトランスミッション２１を搭
載した車両における内燃機関の周辺部を示す。内燃機関
本体１にはピストン２が備えられ、各燃料室には点火プ
ラグ３が配置されている。又、内燃機関本体１には排気
マニホールド４が接続され、排気マニホールド４には排
ガス中の残存酸素濃度を検出する酸素センサ５が取り付
けられている。さらに、内燃機関本体１には吸気マニホ
ールド６が接続され、その途中には吸入空気の脈動を吸
収するサージタンク７が設けられている。吸気マニホー
ルド６には燃料噴射弁８が装着され、吸入空気中に燃料
が噴射されるようになっている。

【０００８】又、吸気マニホールド６には吸気温センサ
９が取り付けられ、同センサ９により内燃機関本体１に
送られる吸入空気の温度が検出される。吸気マニホール
ド６にはスロットルバルブ１０が設けられ、スロットル
センサ１１によりスロットルバルブ１０の開度が検出さ
れる。このスロットルセンサ１１にはアイドルスイッチ
が内蔵されている。さらに、サージタンク７には吸入空
気圧を検出する吸気圧センサ１２が取り付けられてい
る。機関温度検出手段をなす水温センサ１３は内燃機関
の冷却水の水温ＴＨＷを検出する。

【０００９】イグナイタ１４は点火に必要な高電圧を出
力し、ディストリビュータ１５は図示していないクラン
ク軸に連動し上記イグナイタ１４で発生した高電圧を各
気筒の点火プラグ３に分配供給する。回転数センサを兼
ねた回転角センサ１６はディストリビュータ１５内に取
り付けられ、ディストリビュータ１５の１回転、即ちク
ランク軸２回転に２４発のパルス信号を出力する。又、
気筒判別センサ１７はディストリビュータ１５の１回転
に１発のパルス信号を出力する。

【００１０】電子制御回路１８にはキースイッチ１９を
介してバッテリ２０が接続され、キースイッチ１９のオ
ンにて電力が供給される。又、本車両にはオートマチッ
クトランスミッション２１が搭載され、同オートマチッ
クトランスミッション２１はトルコン部２１ａと自動変
速部２１ｂと油圧制御部２１ｃとから構成されている。
オートマチックトランスミッション２１には車速センサ
２２が設けられ、同センサ２２はオートマチックトラン
スミッション２１の出力軸の回転数から車速を検出す
る。

【００１１】前記電子制御回路１８の内部構成について
説明する。電子制御回路１８はセントラルプロセッシン
グユニット（ＣＰＵ）２３とリードオンリメモリ（ＲＯ
Ｍ）２４とランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２５とタ
イマ２６と入力ポート２７と出力ポート２８とを備え、
相互にコモンバス２９にて接続されている。ＣＰＵ２３
は各センサより出力されるデータを制御プログラムに従
って入力及び演算すると共に、各種装置を作動制御等す
るための処理を行なう。ＲＯＭ２４は制御プログラム及
び初期データが格納される。ＲＡＭ２５は電子制御回路
１８に入力されるデータや演算制御に必要なデータが一
時的に読み書きされる。タイマ２６はＣＰＵ２３により
制御上の実時間を随時読みとることができる。

【００１２】入力ポート２７は酸素センサ５、吸気温セ
ンサ９、水温センサ１３、スロットルセンサ１１、吸気
圧センサ１２からのアナログ信号をＡ／Ｄ変換して入力
するとともに、オートマチックトランスミッション２１
からのニュートラルスイッチの操作信号、スロットルセ
ンサ１１からの信号、回転角センサ１６からのパルス信
号、気筒判別センサ１７からのパルス信号を入力する。
出力ポート２８はイグナイタ１４及び各気筒に備えられ
た燃料噴射弁８を駆動する。このとき、出力ポート２８
はＣＰＵ２３からの燃料噴射起動の指令を受けると燃料
噴射弁８を開弁する制御信号を出力し、この制御信号は
出力ポート２８がＣＰＵ２３から燃料噴射の終了指令信
号を受け取るまで出力され続ける。燃料噴射の終了の指
令は、タイマ２６の内部のコンペアレジスタにＣＰＵ２
３によって設定された燃料噴射終了時刻とタイマ２６が
カウントしつづけている実時間とが一致した時に発生す
る。

【００１３】尚、本実施例の内燃機関は、図２に示すよ
うに、６気筒３グループ噴射が行われる。次に、このよ
うに構成した内燃機関の燃料噴射制御装置の作用を説明
する。

【００１４】図３，４，５にはＣＰＵ２３が実行するフ
ローチャートを示し、これらの処理を図６のタイミング
チャートを用いて説明する。又、図３，４，５の処理は
燃料噴射タイミング毎に演算が開始される。

【００１５】図３には燃料カット実行フラグＸＦＣＵＴ
の処理を示す。ＣＰＵ２３はステップ１００，１０１，
１０２で車速が１０ｋｍ／ｈ以下で、かつ、ニュートラ
ルスイッチがオンからオフに切り換わり、かつ、エンジ
ン回転数が所定値（２５００ｒｐｍ）以上の高回転であ
るか判断する。つまり、ステップ１００で車速センサ２
２による車速が１０ｋｍ／ｈ以下か否か判断し、ステッ
プ１０１でＮレンジ→Ｄレンジにシフトされた（シフト
レバーに設けられているニュートラルスイッチがＯＮ→
ＯＦＦ）か否か判断し、さらに、ステップ１０２で回転
角センサ１６によるエンジン回転数が２５００ｒｐｍ以
上か否か判断する。そして、ＣＰＵ２３は全ての条件が
成立すると、ステップ１０３で燃料カット実行フラグＸ
ＦＣＵＴをセット（＝１）する。

【００１６】図４には燃料カット実行フラグＸＦＣＵＴ
の復帰ルーチンを示す。ＣＰＵ２３はステップ２００で
燃料カット実行フラグＸＦＣＵＴがセット（＝１）され
ているか否か判定し、ＸＦＣＵＴ＝０ならばステップ２
０１でそのままＸＦＣＵＴ＝０とする。又、ＣＰＵ２３
はステップ２００でＸＦＣＵＴ＝１ならば、ステップ２
０２でエンジン回転数が２０００ｒｐｍより小さいか否
か判定し２０００ｒｐｍより小さいとステップ２０１に
移行する。ＣＰＵ２３はステップ２００でＸＦＣＵＴ＝
１で、かつ、ステップ２０２でエンジン回転数が２００
０ｒｐｍより大きいと、ステップ２０３でＮレンジから
Ｄレンジにシフトされた後９００ｍｓ経過したか否か判
定し、経過していないとステップ２０４に移行してＸＦ
ＣＵＴ＝１とし、経過するとステップ２０１に移行す
る。つまり、燃料カット実行中（ＸＦＣＵＴセット中）
エンジン回転数が所定回転数（２０００ｒｐｍ）未満に
なった時、もしくは、ニュートラルスイッチがオン→オ
フしてから所定時間（９００ｍｓｅｃ）経過したら燃料
カット実行フラグＸＦＣＵＴをリセットさせ、燃料噴射
を行う。

【００１７】図５には燃料噴射量演算ルーチンを示す。
ＣＰＵ２３は、ステップ３００で負荷（吸気圧ＰＭ）と
エンジン回転数から基本噴射量を演算し、冷却水温等の
各補正を行い噴射量（ＴＡＵ）を決定する。そして、Ｃ
ＰＵ２３はステップ３０１で前記燃料カット実行フラグ
ＸＦＣＵＴがセット（ＸＦＣＵＴ＝１）されているか否
か判断し、セットされているとステップ３０２で噴射量
ＴＡＵをキャンセルし、燃料カットする。又、ＣＰＵ２
３は燃料カット実行フラグＸＦＣＵＴがリセットされる
と（図６でのｔo のタイミング）、ステップ３０３で前
回のＸＦＣＵＴが「１」であることを確認し、ステップ
３０４でカウンタＣＣＡを「０」にセットし、ステップ
３０５で冷却水温によって決まる燃料復帰時補正の初期
値（ＫＮＤＦＣ）を読み込み、この値を燃料復帰増量Ｆ
ＮＤＦＣとする。つまり、図７に示すマップがＲＯＭ２
４に用意され、同マップは冷却水温ＴＨＷと吸気圧ＰＭ
とを変数としたときの復帰増量初期値ＫＮＤＦＣを示す
ものであり、ＣＰＵ２３はそのときの冷却水温ＴＨＷと
吸気圧ＰＭとから復帰増量初期値ＫＮＤＦＣを算出す
る。

【００１８】さらに、ＣＰＵ２３はステップ３０６で燃
料復帰増量ＦＮＤＦＣが０．０１５以下となっていない
ことを確認し、ステップ３０７で次式にて噴射量ＴＡＵ
を燃料復帰増量ＦＮＤＦＣを用いて増量補正して最終噴
射量ＴＡＵＩＮＪを算出する。

【００１９】ＴＡＵＩＮＪ＝ＴＡＵ・（１＋ＦＮＤＦ
Ｃ）ここで、本実施例では６気筒３グループ噴射であること
より、減衰は３噴射毎に行うようカウンタＣＣＡが設け
られている。即ち、次回の処理において、ＣＰＵ２３は
ステップ３００→３０１→３０３→３０９に移行し、こ
のときＣＣＡ≠３なのでステップ３１０でＣＣＡを
「１」インクリメントと、ステップ３０６に移行する。
そして、ＣＰＵ２３はステップ３０９でＣＣＡ＝３とな
ると、ステップ３１１でＣＣＡを「０」にセットし、ス
テップ３１２で燃料復帰増量ＦＮＤＦＣに減衰係数ＫＦ
ＣＤＥＣを乗算した値を新しいＦＮＤＦＣとする。この
とき、図８に示すマップがＲＯＭ２４に用意され、同マ
ップは冷却水温ＴＨＷと減衰係数ＫＦＣＤＥＣとの関係
を示し、冷却水温ＴＨＷが３０℃より小さいとＫＦＣＤ
ＥＣ＝０．７５が設定され、冷却水温ＴＨＷが３０℃よ
り大きいとＫＦＣＤＥＣ＝０．５が設定される。

【００２０】このように、ステップ３００→３０１→３
０３→３０９〜３１２→３０６→３０８→３０７の繰り
返しにより、燃料復帰増量ＦＮＤＦＣは冷却水温ＴＨＷ
により決定される減衰係数ＫＦＣＤＥＣにて７２０°Ｃ
Ａ毎（３噴射毎）に減衰していく（図６でのｔ１，ｔ
２，ｔ３…のタイミング）。

【００２１】そして、ＣＰＵ２３はステップ３０６で燃
料復帰増量ＦＮＤＦＣが所定値（０．０１５）未満にな
ったら（図６でのｔ5 又はｔ10のタイミング）、ステッ
プ３０８で燃料復帰増量ＦＮＤＦＣを「０」とする。

【００２２】このように、内燃機関の負荷に応じた燃料
量をクランク角に同期して噴射している時に機関回転数
が高回転でＮレンジからＤレンジにシフトされた時、所
定時間燃料カットさせトルク制御することによりエンジ
ン回転数を下げクラッチが繋がる時のショックを低減さ
せる。そして、燃料カット解除時の内燃機関の運転状態
に基づいて燃料量が決定され、ウェットによる燃料遅れ
を補償し噴射１回目の燃料が正常燃焼できるようにす
る。

【００２３】図９には、復帰増量がない場合の燃料カッ
トからの復帰時における暖機後（冷却水温９０℃）と冷
間時での空燃比と機関回転数の測定結果を示す。又、図
１０には、復帰増量を行った場合の同様な空燃比とエン
ジン回転数の測定結果を示す。図９から分かるように、
復帰増量がないと低温になるほど燃料遅れが大きくなり
バックファイアやエンジンストールの懸念が発生する。
一方、図１０から、燃料遅れが無くなり低温時でも暖機
後と同様の制御性が得られた。

【００２４】このように本実施例では、電子制御回路１
８（噴射量算出手段、燃料カット制御手段、復帰制御手
段）は内燃機関の運転状態に応じた燃料量を算出すると
ともに、車速センサ２２（車速検出手段）が検出した車
両の速度が所定速度（１０ｋｍ／ｈ）以下で、かつ、回
転角センサ１６（回転数検出手段）が検出した内燃機関
の回転数が所定の回転数（２５００ｒｐｍ）以上の高回
転域で、かつ、ニュートラルスイッチ（操作検出手段）
によりオートマチックトランスミッション２１がクラッ
チを切った状態から繋いだ状態に操作されたことを検出
すると、所定条件になるまで（２５００ｒｐｍ以下とな
るか、又は、クラッチを繋いでから９００ｍｓ経過する
まで）強制的に燃料カットする。さらに、電子制御回路
１８は燃料カット状態から所定燃料量の噴射へと復帰す
る時に、水温センサ１３（機関温度検出手段）による冷
却水温ＴＨＷに応じ冷却水温が低い時には高い時に比べ
て燃料量が大きくされる復帰増量初期値ＫＮＤＦＣを設
定するとともに、冷却水温に応じ冷却水温が低い時には
高い時に比べて大きくされる減衰係数ＫＦＣＤＥＣを設
定する（すなわち、燃料復帰増量ＦＮＤＦＣの復帰増量
減衰率としては、冷却水温が低い時には高い時に比べて
小さくされるように減衰係数ＫＦＣＤＥＣを設定す
る。）。その結果、冷間時にも燃料カットを行ってショ
ック低減を図ることができ、オートマチックトランスミ
ッションのクラッチの構造を簡素化して軽量化できるこ
ととなる。

【００２５】尚、この発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、前記実施例では復帰増量初期値は
図７のマップを用いて冷却水温と吸気圧により算出した
が、吸気圧の代わりに吸入空気量やスロットル開度によ
り復帰増量初期値を求めるようにしてもよい。又、前記
実施例では機関温度として冷却水温を用いたが、油温、
機関１の壁温等を用いてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
新規な方式にて冷間時にも燃料カットを行ってショック
低減を図ることができる。又、この発明によれば、機関
温度に応じ機関温度が低い時には高い時に比べて燃料量
が大きくされる復帰増量初期値を設定するとともに、機
関温度に応じ機関温度が低い時には高い時に比べて小さ
くされる復帰増量減衰率を設定するため、機関温度が低
い時には、燃料遅れにより未だ燃料が不足しているにも
拘わらず増量が過度に減衰されるということはなく、適
正な補正を行なうことができ、機関回転数が落ち込むこ
とはない。又、この発明によれば、機関温度が低い時に
は増量初期値を大きくすることがないため、燃料カット
復帰時にオーバリッチの虞はなく、復帰増量減衰率は機
関温度が低い時に合わせて高い時よりも小さく設定さ
れ、逆に機関温度が高い時は、復帰増量減衰率は、大き
く設定されるため、過度に増量がなされることはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の全体構成図である。

【図２】噴射タイミングを示す図である。

【図３】燃料カット実行フラグの処理を示すフローチャ
ートである。

【図４】燃料カット実行フラグ復帰時の処理を示すフロ
ーチャートである。

【図５】燃料噴射量演算処理を示すフローチャートであ
る。

【図６】燃料復帰増量の推移を示す図である。

【図７】復帰増量初期値を求めるためのマップを示す図
である。

【図８】減衰率を求めるためのマップを示す図である。

【図９】燃料カット復帰時の空燃比と機関回転数の推移
を示す図である。

【図１０】燃料カット復帰時の空燃比と機関回転数の推
移を示す図である。

【図１１】クレーム対応図である。

【符号の説明】

１３機関温度検出手段としての水温センサ１６回転数検出手段としての回転角センサ１８噴射量算出手段、燃料カット制御手段、復帰制御
手段としての電子制御回路２１オートマチックトランスミッション２２車速検出手段としての車速センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高田充愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (56)参考文献特開昭55−109738（ＪＰ，Ａ) 特開平２−221652（ＪＰ，Ａ) 実開平２−83340（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/10 330 F02D 41/12 330

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車載型内燃機関の運転状態に応じた燃料
量を算出する噴射量算出手段と、前記噴射量算出手段による燃料量を前記内燃機関に噴射
する燃料噴射弁と、車両の速度を検出する車速検出手段と、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、内燃機関と駆動輪との間に配置されたオートマチックト
ランスミッションがクラッチを切った状態から繋いだ状
態に操作されたことを検出する操作検出手段と、前記内燃機関の温度を検出する機関温度検出手段と、前記車速検出手段が検出した車両の速度が所定速度以下
で、かつ、前記回転数検出手段が検出した内燃機関の回
転数が所定の回転数以上の高回転域で、かつ、前記操作
検出手段によりオートマチックトランスミッションがク
ラッチを切った状態から繋いだ状態に操作されたことを
検出すると、所定条件になるまで強制的に燃料カットす
る燃料カット制御手段と、前記燃料カット制御手段による燃料カット状態から前記
噴射量算出手段での所定燃料量の噴射へと復帰する時
に、前記機関温度検出手段による機関温度に応じ機関温
度が低い時には高い時に比べて燃料量が大きくされる復
帰増量初期値を設定するとともに、機関温度に応じ機関
温度が低い時には高い時に比べて小さくされる復帰増量
減衰率を設定する復帰制御手段とを備えたことを特徴と
する内燃機関の燃料噴射制御装置。