JPH02227526A - エンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両用エンジンのシングルポイント式燃料噴
射制御装置に関し、詳しくは、燃料輸送モデルを用いて
燃料噴Ｉｔ　ｍを算出するシステムにおける冷態始動直
後の１］標空燃比増量補正に関する。

〔従来の技術〕

シングルポイント式燃料噴射では、スロットルボデーに
取付けられた１個のインジェクタから噴射された燃！４
が吸気マニホールド等の吸気管により各気筒に導かれる
ため、その燃料が管内壁に付着したり、付着して液膜と
なった燃料が再び蒸発して吸入される。このため、エン
ジン運転状態に応じて算出された燃料噴射量と、実際に
燃焼室に入る燃料の量との間にずれを生じることになる
。

そこで、吸気管中の液膜量、蒸発率を推定し、これに基
づき燃料噴射量を補正して、実際の燃焼室吸入燃料と合
致させることが提案されている。

従来、上記燃料噴射量の補正に関しては、例えば特開昭
６１−１２６３３７号公報の先行技術がある。ここで燃
料噴射ｆｆ１Ｇｆを、目標燃料ｆｆ１Ｑａ／　（Ａ／Ｆ
）、現時点の液膜蒸発量Ｍｆ／τ、付着せずに供給され
る割合（１−ｘ）を用いて算出することが示されている
。

また、低温始動の冷態時補正に関しては、例えば特開昭
５８−３５２３８号公報の先行技術がある。ここで、冷
却水温度により吸気管壁温度を算出して吸気管に付着す
る燃料量を求め、これに応じて燃料噴射量を増量するこ
とが示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記先行技術の後者のものは、前者における
吸気管の燃料付着率Ｘを冷却水温等により捕ｉＥするも
のであるが、これのみでは極低温の始動時の空燃比を適
正に制御することは難しい。

即ち、低温始動時には燃料輸送モデルにおける燃料付着
、蒸発の条件が悪いため、目標とする燃料供給ｍ、即ち
目標空燃比を充分増量補正しない場合は、空燃比がリー
ン化して始動直後に完爆エンストを起す恐れかある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、低温等の始動直後の空燃比を完爆エン
ストを生じないように適正に増量補正することが可能な
燃料噴射制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の燃料噴射制御装置は
、シングルポイント式燃料噴射系の燃料噴射量を、空気
量と目標空燃比とにより目標燃料供給量に対し、吸気管
中の液膜量による蒸発量。

燃料の付着しない割合を見込んで算出して燃料噴射制御
する制御系において、上記目標空燃比の算出の際に走行
状態の水温に応じた目標空燃比に対し、始動時の水温に
応じた増ｍ空燃比と水〆Ｈとに応じた空燃比減少分を設
定し、低温始動時に上記増量空燃比、水温、空燃比減少
分により目標空燃比をリッチ状態からリーン側に可変制
御するものである。

〔作　　　用〕

上記構成に基づき、低温での始動時には、目標空燃比が
走行状態の目標空燃比に対し始動時増量空燃比の分たけ
減じてリッチ側に設定され、これにより燃料噴射量が有
効に増量補正され完爆エンスト等を生じなくなる。その
後、目標空燃比は空燃比減少分により徐々に増してリー
ン側に戻り、これにより燃料噴射量も走行状態のものに
復帰するようになる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、シングルポイント式エンジンの燃料輸
送モデルの概略について述べる。符号１はエンジン本体
であり、吸気系にスロットル弁２を有するスロットルボ
デー３が設けられ、このスロットルボデー３が吸気管４
を介してエンジン本体ｌに連通し、スロットル弁２の上
流にインジェクタ５がシングルポイント式に設置され、
エンジン本体ｌには更に排気管６が連設しである。また
、吸気系にはエアフローメータ７が、スロットル弁２に
はスロットル開度センサ８が、エンジン本体１の図示し
ないウォータジャケットには水温センサ９が、エンジン
本体１にはクランク角センサ１０カム角センサ１１が、
排気管６には０２センサ１２か取付けられる。そしてこ
れらのセンサ信号は制御ユニット２０に入力して処理さ
れ、制御ユニット２０からの噴射信号がインジェクタ５
に入力して燃事４噴射するようになっている。

そこで、かかる吸気系の燃料輸送について述べると、イ
ンジェクタ５から噴射する燃料ａが、空気流量すと混合
して吸気管４により案内されながら燃焼室側に供給され
るのであるが、この吸気管４を流れる際に燃料ａの一部
がその壁面に付着して屈曲部等に液膜Ｃを生じる。また
液膜Ｃからの燃料は適宜蒸発し、この蒸発燃料ｄが再び
吸入されるのである。

このため、燃料噴射ｊｌＧｆと燃焼室側に入る実際の燃
料供給ｍ　Ｇ　ｅ　、液膜変化ｄＭｆ／ｄ　ｌを、液膜
ＪＩＭｆ、吸入空気量Ｑ、目標空燃比Ａ／Ｆ。

燃料付着率Ｘ、蒸発時定数τを用いて表わすと、以下の
ようになる。即ち、燃料付着量がｘ−Ｇｆであり、蒸発
量がＭｆ／τであるから、液膜変化ｄＭｆ／ｄｔは両者
の差により ｄＭｆ／ｄｔ−ｘ−Ｇｆ−Ｖｌｆ／ｒ　　−＝　　＜１
）で表わせる。また付着しない浮遊ｊｌｔ（Ｌ　−ｘ　
）　Ｇ　ｆと蒸発ｆｉＭｆ／τとがエンジンに吸入され
るので、燃料供給量Ｇｅは両者の和により、 Ｇｅ＝（１−ｘ）Ｇｆ＋Ｍｆ／ｒ　　　　−（２）とな
る。（２）式から燃料噴射量Ｇｆを求めると、以下のよ
うになる。

Ｇ　ｆ　＝　（Ｇｅ−Ｍｆ／ｒ）／（１−ｘ）ここで実
際の燃料供給量Ｇｅは、目標空燃比Ａ／Ｆと空気ｍＱと
による燃料供給の目標値であるかり　、 Ｇ　　ｅ−Ｑ／　　（Ａ／Ｆ） となり、上式は以下のようになる。

Ｇ　ｆ＝　（Ｑ／　（Ａ／Ｆ）−Ｍｆ　／ｒｌ／（１−
ｘ）・・・　（３） こうして燃料噴射ｆｉＧｆは、目標燃料供給量Ｑ／　（
Ａ／Ｆ）に対し、液膜量のうちの蒸発量Ｍｆ／ｒと燃料
の付着しない割合（１−ｘ）とを推定することで、算出
されることがわかる。

次いで、第２図において上記原理に基づく制御ユニット
２０の制御系について述べる。

先ず、目標空燃比算出に関して、水温センサ９の水温Ｔ
　ｗが入力する走行空燃比設定部２１を有する。また、
始動時の空燃比補正対策として始動空燃比増量設定部２
２および減少割合設定部２３を有する。そして走行空燃
比設定部２１．始動空燃比増量設定部２２．減少割合設
定部２３で水温Ｔｗに対し、走行時の目標空燃比Ａ　／
　Ｆ　ｓ　、始動時の減量空燃比Ａ／Ｆｋ、減少分Δα
をそれぞれ定めるのであり、これらが目標空燃比算出部
２４に入力する。

ここで、走行状態の目標空燃比Ａ　／　Ｆ　ｓは、第３
図（ａ）のように水温Ｔｗの低い場合にその値が小さい
リッチ側に設定され、水ｍ　Ｔ　ｗの上昇に応じその値
が漸増して理論空燃比付近の値になる。

始動時増量空燃比Ａ／Ｆｋは、第３図（ｂ）のように水
温Ｔ　ｗの低い場合にその値が多く、水温Ｔｗの上昇に
応じその値が漸減する減少関数で設定される。空燃比減
少分Δαは、第３図（Ｃ）のように水ｍ　Ｔ　ｗの低い
場合にその値が小さく、水ｍ　Ｔ　ｗの上昇に応じその
値が漸増する増加関数で設定される。

一方、目標空燃比算出部２４には、スタータスイッチ１
３の信号とエンジン回転数Ｎｅの信号とが入力し、スタ
ータＯＮ・ＯＦＦと完爆時の設定回転数Ｎ　ｅ　□との
比較により始動直後を判断し、目標空燃比Ａ／Ｆを以下
により算出して定める。

Ａ　／　Ｆ　−Ａ　／　Ｆ　ｓ　−Ａ　／　Ｆ　ｋ＋Δ
αこうして低温での始動直後に、目標空燃比Ａ／Ｆとそ
の減少状態を水温Ｔｗに応じて可変制御するようになっ
ている。

また、吸入空気量算出に関しては、エアフローメータ７
の吸入空気ｆｆ１Ｑｎが空気量平均化処理部２５に人力
する。一方、クランク角センサ１０の信号が入力して検
出されるエンジン回転数検出部２６のエンジン回転数Ｎ
ｅおよびスロットル開度センサ８のスロットル開度θが
人力する重み係数設定部２７を有し、エンジン回転数Ｎ
ｅまたはスロットル開度θの関係で特に定常と過渡との
間に重み係数αを変化させる。この重み係数αは空気量
平均化処理部２５に入力し、吸入空気ｍＱを、前回の吸
入空気ｆｆ１Ｑｏ、今回の吸入空気量Ｑｎ、および重み
係数αを用いて以下のように加重平均化して算出する。

Ｑ＝　（１／（Ｊ）　Ｑｎ　＋　１（（Ｚ−１）／αｔ
　　Ｑ。

次いで、燃料輸送の推定に関しては、燃料併行推定部２
８．蒸発推定部２９を有する。ここで燃料の付着率Ｘは
、スロットル開度θに伴う燃料の量のみならず水温Ｔｗ
の影響も受けるため、燃料付着推定部２８にはスロット
ル開度θ１水温Ｔｗが入力して、付着率Ｘがスロットル
開度θと水ｍ　Ｔ　ｗの２次元マツプで設定される。ま
た、燃料液膜のうちの蒸発は、水温Ｔｗだけでなく吸入
空気ｆｆ１Ｑ。

エンジン回転数Ｎｅ、負圧等の影響も受けるため、蒸発
推定部２９には水温Ｔｗ、吸入空気ｆｆ１Ｑ、エンジン
回転数Ｎｅが入力してこれらの３次元マツプにより蒸発
時定数τが設定される。これらの付着率Ｘ、蒸発時定数
τと燃料噴射ｆｆ１Ｇｆとは壁面付着量算出部３０に入
力し、燃料付着Ｉｎ　ｘ　Ｇ　ｆと蒸発ｍＭｆ／τとに
より壁面に付着する液膜変化ｄＭｆ／ｄｔは、（１）式
を書きかえると以下のようになる。

（Ｍ　ｆ　ｎ−Ｍ　ｆｏ　）／Δｔ　＝　ｘ　Ｇ　ｆ　
□　　Ｍ　ｆ　□　／　ｒ、Ｍｆｎ−（１−Δｔ　／　
ｒ　）　Ｍ　ｆ　□十ｘ勢Δｔ−ＧｆＯ ここで、Δｔ・・・演算周期時間、Ｍｆｎ・・・今回の
液膜量、Ｍｆｏ・・・前回の液膜量 そして目標空燃比算出部２４の目標空燃比Ａ／Ｆ。

空気量平均化処理部２５の吸入空気ｍＱ、燃料付着推定
部２８の付着率Ｘ、蒸発推定部２９の蒸発時定数で、お
よび壁面付着量算出部３０の液膜ｆｆ１Ｍ「は、燃料噴
射量算出部３！に人力し、今回の燃料噴射量Ｇｆｎを以
下のように算出する。

Ｇ　ｆｎ　−（Ｑ／（Ａ／Ｆ）−Ｍｆｏ／ｒｌ／＜１−
ｘ）一方、燃料噴射量Ｇ（の加重平均化処理について述
べる。

この場合は前回に算出された燃料噴射ｆｆ１Ｇｆ。

と、今回に算出された燃料噴射ＨｋＧｔｎ、更に過渡時
の変動防止対策として、例えば可変ローパスフィルタに
より重み係数βを用いて、加重平均化処理され、次式で
算出される。

Ｇｆ−（１／β）Ｇｆｎ＋１（β−１）／βｌＧｆ。

従って、定常時には重み係数βの値を大きくすると、前
回の１（β−１）／β）ＧｆＯの項に重みづけされ、今
回の（１／β）Ｇｆｎの項による変動が抑えられ、過渡
時には重み係数βの値を小さくすると、逆に今回の（１
／β）Ｇｆｎの項に重みづけされて応答性が良いことが
わかる。このため重み係数設定部３２の重み係数βが定
常と過渡の場合に変化され、この重み係数βと、今回の
燃料噴射量Ｇｆｎとが噴射量平均化処理部３３に人力す
る。そして今回の燃料噴射量Ｇｆｎ、前回の燃料噴射量
Ｇｆｏ、重み係数βにより平均化された燃料噴射ｍＧｆ
を算出するのである。

更に、０２センサ１２の信号によりフィードバック係数
算出部３４で設定されるフィードバック係数γ、燃料噴
射量Ｇｆ、エンジン回転数Ｎｅ　　およびカム角センサ
１１の信号は噴射パルス幅設定部３５に入力し、噴射パ
ルス幅Ｔｉを以下のように定める。

Ｔｉ−に−７−Ｇｆ／Ｎｅ＋Ｔｓ たたし、Ｋは定数、Ｔｓは無効噴射時間である。

そしてこの噴射パルス幅Ｔｉに応じてインジェクタ５を
駆動するようになっている。

次いで、かかる構成の燃料噴射制御装置の作用について
べろ。

先ず、エンジン運転時に制御ユニット２０に種々のセン
サ信号が人力し、目標空燃比算出部２４では水温ＴＷに
より補正されて目標空燃比Ａ／Ｆが算出され、空気量平
均化処理部２５では吸入空気ｍＱか運転状態に応して変
化した重み係数で加重平均化処理して算出される。また
、燃料付ｍＷ推定部２８、蒸発推定部２９では、水ｍ　
Ｔ　ｗ、エンジン回転数Ｎｅ、　　スロットル開度θ、
吸入空気ｆｆ１Ｑの各要素て燃料の付若率Ｘ、蒸発時定
数τが推定され、壁面付着量算出部３０では液膜量Ｍｆ
が推定されるのであり、これらが燃料噴射量算出部３１
に人力する。そして運転条件と燃料輸送モデルでの燃料
の付着、蒸発に応じて燃料噴射量Ｇｆｎが、実際のエン
ジン本体側の目標燃料供給量と合致するように算出され
る。

一方、燃料噴射ｆｆ１Ｇｆｎは、噴射量平均化処理部３
３で重み係数設定部３２の重み係数βを用いて更に加重
平均化処理され、この平均化された燃料噴射ｍＧｆ、エ
ンジン回転数Ｎｅ、フィードバック係数γが噴射パルス
幅設定部３５に人力して噴射パルス幅Ｔｉに変換される
。そして噴射パルス幅Ｔｉによりカム角タイミングでイ
ンジェクタ５を駆動することで燃料噴射され、この燃料
が吸入空気と共に吸気管４によりエンジン本体ｌの各気
筒に供給される。この場合に、吸気管４での燃料の付着
、蒸発が予め見込んであるため、エンジン本体１へは常
に目標燃料供給量Ｑ／　（Ａ／Ｆ）と一致して燃料供給
されることになる。

次いで、上述の目標空燃比補正の作用を第４図のフロー
チャートを用いて述べる。

先ず、イグニッションスイッチをＯＮすると水温センサ
９から水温Ｔｗの信号が走行空燃比設定部２１．始動空
燃比増量設定部２２．減少割合設定部２３に入力し、走
行状態の目標空燃比Ａ　／　”Ｆ　ｓ　、始励時の増量
空燃比Ａ／Ｆｋ、および減少分Δαが第３図（ａ）　、
（ｂ）　、（ｃ）のマツプを検索して設定される。そこ
でスタータを駆動すると、この場合は目標空燃比算出部
２４で走行状態と同一に判断され、第５図（ｅ）のよう
にＡ　／　Ｆ　−Ａ　／　Ｆ　ｓに設定されてエンジン
完爆に移り、エンジン回転数Ｎｅが発生する。そしてス
タータスイッチ１３をＯＦＦすると、エンジンは完爆し
てエンジン回転数Ｎｅは第５図（ｂ）のように上昇し初
め、Ｎｅ≧Ｎｅ□　　（例えば４００ｒｐｓ＋）の時点
で始動直後が判定されて、目標空燃比算出部２４では目
標空燃比Ａ／ＦがＡ／Ｆ−Ａ／Ｆ　ｓ−Ａ／Ｆｋ で算出される。従って、水温ＴＷが低い程大きい始動時
の増量空燃比Ａ／Ｆｋで目標空燃比Ａ／Ｆが減算されて
小さい値になり、これに基づき燃料噴射量Ｇｆは一時的
に多く増量補正される。

その後、演算周期毎に減少分Δαが加算されることで、
第５図（Ｃ）のように目標空燃比Ａ／Ｆの１直は徐々に
増大し、燃料噴射量Ｇｆは減少して戻るのであり、この
間の増量補正で混合気空燃比は充分にリッチの状態を保
って不足なくエンジンは完爆運転され、エンスト等が防
止される。この場合に、水ｆｉｌ　Ｔ　ｗが低いと始動
時の増量空燃比Ａ／Ｆｋの値が大きく、減少分Δαの値
が小さいことで、第５図（Ｃ）の破線のように増量分と
増量領域とが増して始動直後の完爆を一層サポートする
ようになる。そしてＡ　／　Ｆ　−Ａ　／　Ｆ　ｓにな
ると、上述の低温始動直後の補正が終了し、これ以降は
目標空燃比Ａ／Ｆが走行状態の目標空燃比Ａ／Ｆｓに基
づき設定され、吸入空気ｆｆ１Ｑに対し目標燃料供給量
を常に理論空燃比付近に定めるのである。

なお、減少分Δαの加算は時間を定めて行い、この時間
で増量分を可変制御してもよい。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明によれば、燃料輸送モデ
ルを用いた燃料噴射システムにおいて、低温始動の直後
に目標空燃比の値を各別に減じて増量補正するので、混
合気は充分にリッチ化して完爆エンストを防止できる。

さらに、増量分、減量性による増量領域は水温により設
定するので、各水温で最適に空燃比補正できる。

また、走行状態の目標空燃比を基準にするので、復帰制
御が容品化する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃料噴射制御装置の実施例の概略を示
す構成図、 第２図は制御系のブロック図、 第３図は水温に対する各空燃比の関係を示す特性図、 第４図は目標空燃比算出の作用のフローチャー１・図、 第５図は低温始動時の目標空燃比の状態を示すフローチ
ャート図である。 ５・・・インジェクタ、２０・・・制御ユニット、２１
・・・走行空燃比設定部、２２・・・始動空燃比増量設
定部、２３・・・減少割合設定部、２４・・・目標空燃
比算出部、２５・・・空気量平均化処理部、２８・・・
燃料付着推定部、２９・・・蒸発推定部、３０・・・壁
面゛付着量算出部、３１・・・燃料噴射量算出部 イ匹 Ｔｗ ｔ〕 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）シングルポイント式燃料噴射系の燃料噴射量を、
   空気量と目標空燃比とにより目標燃料供給量に対し、吸
   気管中の液膜量による蒸発量、燃料の付着しない割合を
   見込んで算出して燃料噴射制御する制御系において、 上記目標空燃比の算出の際に走行状態の水温に応じた目
   標空燃比に対し、始動時の水温に応じた増量空燃比と水
   温とに応じた空燃比減少分を設定し、 低温始動時に上記増量空燃比、水温、空燃比減少分によ
   り目標空燃比をリッチ状態からリーン側に可変制御する
   ことを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. （２）上記始動時の増量空燃比と空燃比減少分とは、水
   温の上昇に対しそれぞれ減少関数と増加関数とで定める
   請求項（１）記載の燃料噴射制御装置。