JPH02241942A

JPH02241942A - エンジンの燃料制御装置

Info

Publication number: JPH02241942A
Application number: JP5965889A
Authority: JP
Inventors: Toru Hashimoto; 徹橋本; Hitoshi Kamura; 均加村
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1989-03-14
Filing date: 1989-03-14
Publication date: 1990-09-26

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〉本発明はエンジンのｆｆｉ料噴射を制御する制御装置に
関する。

〈従来の技術〉自動車等のエンジンでは、空燃比フィードバック制御が
行われている。これは、エンジンの排気通路に０２セン
サを設け、この０２センサ信号によって、空燃比が三元
触媒の浄化率の最もよい理論空燃比となるように燃料噴
射装置の駆動時間を補正するものである。

ただし、この空燃比フィードバック制御に用いられる０
２センサは温度が低い間は、センサの特性上作動しない
。また、冷態時はガソリンの気化率が低いのでエンジン
のドライバピリティーが悪い。そこで、暖機されるまで
はフィードバック制御は行わず、水温センサからの信号
によって噴射量を増量させる暖機増量補正を行っている
。そして、暖機完了でフィードバック制御へ切換えてい
る。

従来、冷態時等空燃比フィードバック制御を行わないと
きは、インジェクタの駆動時間Ｔ　をＴＸＫイ×に、１
ＴｘＫＡ、×ＫＡＰＸＫＡ０＋Ｔ０とし、空燃比フィー
ドバック制御時はＴ、Ｈ，をＴ、ＸＫ、。

ＸＫＡＴＸＫＡｐｘＫＡｏ＋Ｔｏとして空燃比を制御し
ている。ここで、Ｔ６は基本駆動時間、ＫＡＦはエンジ
ン回転数と負荷に対する補正係数、ＫＬＪＴはエンジン
冷却水温に対する補正係数、ＫＡＴは吸気温に対する補
正係数、ＫＡｐは大気圧に対する補正係数、ＫＡｃは加
速増量用の補正係数、ＫＦＢは空燃比フィードバック時
の補正係数、Ｔｏは無効噴射時間である。

すなわち、非フイードバツク制御からフィードバック制
御へ切換わると、補正係数の一部がＫＡＦｘＫｌ、ｌＴ
からＫＦ６に変更される。

〈発明が解決しようとする課題〉ところで、第５図に示すように、Ｋ１．ｌＴは低温時に
は空燃比をリッチ化するように１．０より大きい値とな
るように設定されており、エンジン冷却水ｆｉＷＴの上
昇に伴って漸減し、８０℃程度で１．０となる。一方、
フィードバック制御はＰＩ副制御行われ、Ｋ□は１＋Ｉ
＋Ｐで与えられる。ここに、■は積分係数、Ｐは比例係
数であり、積分係数の初期値はＯとされろ。

従って、エンジン冷却水温が十分に上昇してＫ１．１Ｔ
＝１．０となった後にフィードバック制御を開始すれば
フィードバック制御へのスムーズな移行が行われる。と
ころが、近年、排ガスの浄化効率の向上を企図して、フ
ィードバック＃御の開始時期を早めろ傾向にあり、エン
ジン冷却水温が十分に上昇する前にフィードバック制御
に切換えるようにしている。

そのため、フィードバック制御の開始前後で空燃比が不
連続となり、エンジントルクが変動してエンジン回転の
低下や車体ショックが発生する不具合が生じていた。

すなわち、例えば第５図のＳの時点でフィードバック制
御に切換える場合、この時点でに、、□は１．０よりも
大きい値となっており、空燃比は理、論空燃比よリリッ
チに制御されている。一方、フィードバック制御は理論
空燃比から開始されるから、空燃比の経時変化を表わす
第６図に実線で示すように、この切換時点Ｓで空燃比が
ステップ状に不連続に急激に変化してしまうのである。

これを防止するため、予めに、ｌ□を小さい値に設定し
ておくことも考えられるが、燃焼上不利となり、暖機中
のサイクル変動が大きくなってアイドル不安定、サージ
等を招く虞れがある。一方、フィードバック制御時のイ
ンジェクタ駆動時間の演算式中にに、、Ｔを加ねえてし
まえば上述の不連続は解消されるが、−般にＫＦ、には
上下限を設けであるために、工が大きい場合に、部品の
ばらつきを含めて、空燃比を理論空燃比にすることが実
質上不可能となってしまい、排ガス性能を悪化させてし
まうので好ましくない。

本発明は、このような実状に鑑みて成されたものであり
、空燃比フィードバック制御へ切換えろときの空燃比の
不連続を解消してスムーズな移行を可能としたエンジン
の燃料制御装置を提供することを目的としている。

く課題を解決するための手段〉上述の目的を達成するための本発明にかかるエンジンの
燃料制御装置は、インジェクタの基本駆動時間を補正し
て燃料噴射量を制御するエンジンの燃料制御装置におい
て、エンジン冷却水温に応じて補正係数を設定して空燃
比をリッチ化する冷却水温補正手段を有する増量補正手
段と、０２センサの信号に基いて空燃比を目標空燃比と
なるようにフィードバック制御するフィードバック補正
手段と、前記増量補正手段と前記フィードバック補正手
段とを択一的に作動させる切換手段を具え、前記フィー
ドバック補正手段はフィードバック制御を開始するに際
してその初期値を前記補正係数に基いて設定することを
特撮とする。

く作　　　用〉フィードバック制御を開始する時に、その初期値を冷却
水温補正手段の補正係数に基いて設定することで、増量
補正手段からフイードパツク補正手段の切換えに際して
空燃比を連続的に変化させる。

く実　施　例〉以下、本発明の一実施例を図面によって具体的に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例にかかるエンジンシステムの
燃料制御ブロック図、第２図はその全体構成図、第３図
は同じくその制御ブロック図、第４図は同じくその作用
を説明するためのフローチャートである。

第２図に示すように、ガソリンエンジンＥ（以下、単に
エンジンＥという）はその燃焼室１１に通じる吸気通路
１２及び排気通路１３を有しており、吸気通路１２と燃
焼室１１とは吸気弁１４によって連通制御されると共に
、排気通路１３と燃焼室１１とは排気弁１５によって連
通制御されるようになっている。

また、吸気道＃１１２には、上流側から順にエアクリー
ナ１６、スロットル弁１７及び電磁式燃料噴射弁（イン
ジェクタ）１８が設けられている。一方、排気通路１３
には、その上流側から順に排ガス浄化用の触媒コンバー
タ（三元触媒）１９及び図示しないマフラ（消音＠！り
が設けられている。

ここで、本実施例のエンジンＥはマルチポインｌ−燃料
噴射（ＭＰＩ）方式の直列４気筒エンジンであり、イン
ジェクタ１８は吸気マニホルド部分にその気筒数だけ４
個設けられている。

また、スロットル弁１７はワイヤケーブルを介して図示
しないアクセルペダルに連結されており、これによりア
クセルペダルの踏込み量に応じて開度が変わるようにな
っている。

さらに、このスロットル弁１７はアイドルスピードコン
トロール用モータ　（Ｉ　ＳＣモータ）２０によっても
開閉駆動されるようになっており、これによりアイドリ
ング時にアクセルペダルを踏まなくても、スロットル弁
１７の開度を変えろことができるようにしている。

このような構成において、スロットル弁１７の開度に応
じエアクリーナ１６を通じて吸入された空気は吸気マニ
ホルド部分でインジェクタ１８からの燃料と適宜の空燃
比となるように混合され、燃焼室ｌｌ内に送られる。燃
焼室ｌｌ内では、図示しない点火プラグが適宜のタイミ
ングで点火され、これによ＃）ｒ！ｊ１合気は燃焼して
エンジントルクを発生させた後、排ガスとして排気通路
１３へ排出される。排ガスは触媒コンバータ１９でＣＯ
，ＨＣ，ＮＯｘの３つの有害成分を浄化されてから、マ
フラで消音されて大気へ放出される。

さらに、このエンジンＥを制御するために、種々のセン
サが設けられている。まず、吸気通路１２側には、その
エアクリーナ配設部分に、吸入空気量をカルマン渦情報
から検出する体積流量計としてのエアフローセンサ２１
、吸入空気温度を検出する吸気温センサ２２及び大気圧
を検出する大気圧センサ２３が設けられている。また、
そのスロットル弁配設部分に、スロットル弁１７の開度
を検出するボテンシヲメータ式のスロットルセンサ２４
、アイドリング状態を検出するアイドルスイッチ２５及
びＩＳＣモータ２０の位置を検出するモータポジシ璽ン
センサ２６が設けられている。

また、排気通路２３側には、触媒コンバータ１９の上流
側で燃焼室１１に近い部分に、排ガス中の酸素濃度を検
出するＯセンサ２７が設けられている。この０２センサ
２７は固体電解質の酸素濃淡電池の原理を応用したもの
で、その出力電圧は理論空燃比付近で急激に変化する特
性を持ち、理論空燃比よりもリーン側では低電圧を出力
し、理論空燃比よりもリッチ側で高電圧を出力する。

さらに、エンジンＥの冷却水の温度を検出する水温セン
サ２９が設けられるほかに、点火値装置のディストリビ
ュータ３０には、クランク角度を検出するクランク角セ
ンサ３１（エンジン回転数センサも兼ねる）及び第１気
筒（基準気筒）の上死点を検出するＴＤＣセンサ３２が
設けられている。尚、このクランク角センサ３１は、デ
ィストリビュータ３０の一回転に気筒数分のパルス（本
実施例では４個）を出力する。

これらの各センサ２１〜２７，２９，３１゜３２からの
検出信号は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）３３へ入力さ
れる。さらに、ＥＣＵ３３へはバッテリ３４　（第３図
参照）の電圧を検出するバッテリセンサ３５からの電圧
信号やイグニッションスイッチ３６からの信号も入力さ
れている。

第３図に示すように、このＥＣＵ　３３はその主要部と
してＣＰＵ３７をそなえており、このＣＰＵ３７へは、
吸気温センサ２２、大気圧センサ２３、スロットルセン
サ２４．０゜センサ２７、水温センサ２９およびバッテ
リセンサ３５からの検出信号が入力インタフェイス３８
及びＡ／Ｄコンバータ３９を介して入力されると共に、
アイドルスイッチ２５及びイグニッションスイッチ３６
からの検出信号が入力インタフェイス４０を介して入力
され、さらに、エアフローセンサ２１．クランク角セン
サ３１及びＴＤＣセンサ３２からの検出信号が直接に入
力ポートへ入力されるようになっている。

さらに、ＣＰＵ３７は、パスラインを介して、プログラ
ムデータや固定値データを記憶するＲＯＭ４１、更新し
て順次書き替えられるＲＡＭ４２、及びバッテリ３４に
よってバックアップされたバッテリバックアップＲＡＭ
（ＢＵＲＡＭ）４３との間でデータの授受を行う。尚、
ＲＡＭ４２内データはイグニッションスイッチ３６をオ
フすると消えてリセットされるようになっている。

一方、ＣＰＵ３７からは燃料噴射用制御信号がインジェ
クタドライバ４４を介して各インジェクタ１８へ出力さ
れる。そして、ＴＤＣセンサ３２とクランク角センサ３
１の出力に基いて吸気行程中の気筒を判別し、判別され
た吸気行程中の気筒に設けられたインジェクタ１８がク
ランク角センサ３１の出力パルスに同期して開弁される
。

インジェクタ駆動時間制御のための機能ブロック図であ
る第１図に示すように、ＥＣＵ３３は、インジェクタ１
８のための基本駆動時間Ｔ、を決定する基本駆動時間決
定手段４５を有しており、この基本駆動時間決定手段４
５は、吸入空気量／エンジン回転数（Ａ／Ｎ８）に基い
て基本駆動時間Ｔ６を求めろ。ここでは、エアフローセ
ンサ２１、クランク角センサ３１から信号を受けてＡ　
／　Ｎ　ｅを求め、とのＡ／Ｎｏに所要の係数ａを掛け
て基本駆動時間Ｔ、　（冨ａ　（Ａ／Ｎｏ）　）として
いる。

また、エンジン回転数Ｎｏとエンジン負荷（上記Ａ／Ｎ
ｅ情報はエンジン負荷情報を有する。）とに応じた補正
係数ＫＡＦを設定して空燃比補正を行う空燃比補正手段
４６と、エンジン冷却水温に応じて補正係数Ｋ１．ｌＴ
を設定する冷却水温補正手段４７と、０センサを用いた
空燃比フィードバック時に補正係数ＫＦａを設定して補
正を行う空燃比フィードバック補正手段４８とが設けら
れており、空燃比補正手段４６及び冷却水温補正手段４
７からなる増量補正手段と空燃比フィードバック補正手
段４８とは０□フイ一ドバツク許容判別手段４９の出力
に基いて択一的に選択されて空燃比設定に反映されるよ
うになっている。

空燃比補正手段４６は、吸入空気量／エンジン回転数（
Ａ／Ｎｅ）とエンジン回転数Ｎ。

とで決まる２次元の補正係数データを記憶する補正係数
マツプを有し、エアフローセンサ２１、クランク角セン
サ３１等からの信号に基いてこの補正係数マツプから補
正係数データを読み出してこの読み出されたデータを現
在のエンジン運転状態にあった補正係数にいとして決定
する。また、冷却水温補正手段４７には、水温センサ２
９からの信号が入力され、その信号を基にして前述した
第５図に示すように予め決められた冷却水温と補正係数
に、Ｔの関係から補正係数Ｋ１．、Ｔを決定する。

空燃比フィードバック補正手段４８は、０２センサ２７
からの信号を受け、これがら空燃比のリーンあるいはリ
ッチを判定してフィードバック用補正係数に、Ｉ、（＝
１＋Ｉ十Ｐ）を演算する。

ここに、積分係数Ｉは、予め決められた積分ゲインを順
次、０２センサ２７の信号に応じてリーン時は加算し、
リッチ時はｗ、算して求められる。また、比例係数Ｐは
、０２センサ２７の信号に応じてリーン時は所定の正の
値、リッチ時は所定の負の値とされる。

さらに、空燃比フィードバック補正手段４８には、冷却
水温補正手段４７からその補正係数に、、Ｔが入力され
るようになっており、０２センサフイ一ドバツク許容判
定手段４９の出力によって制御が空燃比フィードバック
補正手段４８に切換えられるときの補正係数Ｋ　を読み
込み、（Ｋ、アー１）の値を上述の積分係数Ｉの初期値
とする。

０□センサフイ一ドバツク許容判定手段４９には、０２
センサ２７、水温センサ２９からの信号及びＡ／Ｎ６ｉ
等が入力され、これらから０センサ２７を用いた空燃比
フィードバック制御の適否を判定する。この出力はスイ
ッチ切換手段５０を作動させ、フィードバック制御と非
フイードバツク制御とを切換えろ。

さらに、吸気温に応じて補正係数ＫＡＴを設定する吸気
温補正手段５１、大気圧に応じて補正係数ＫＡＰを設定
する大気圧補正手段５２、加速増量用の補正係数ＫＡＣ
をＡ／Ｎｏの微分値に基いて設定する加速増量補正手段
５３、バッテリ電圧に応じて駆動時間を補正するためデ
ッドタイム（無効噴射時間）Ｔｏを設定するデッドタイ
ム補正手段５４が設けられている。

従って、最終的にはインジェクタ１８の駆動時間ＴＩＮ
Ｊは、増量補正時にはＴ、Ｘ　ＫＡ、Ｘ　Ｋ、ＴＸＫ　
　ＸＫ　　ＸＫ　　十Ｔとなり、フィードバック補正時
にはこれに代えてＴ、ＸＫ８×ＫＡＴＸＫＡｐＸＫＡ０
＋Ｔとなる。

次に、第４図によって本装置の制御手順を具体的に説明
する。

第４図に示すように、先ずステップＳ１でＥＣＵ３３に
各種エンジン情報を取込み、ステップ８２においてそれ
ぞれ基本駆動時間決定手段４５、空燃比補正手段４６、
冷却水温補正手段４７、吸気温補正手段５１、大気圧補
正手段５２、加速増量補正手段５３、デッドタイム補正
手段５４にて基本駆動時間Ｔ、、各補正係数ＫＡ、、　
Ｋ、Ｔ、　ＫＡ、、　ＫＡＰ、　ＫＡｃ及び無効噴射時
間Ｔを求める。

続く、ステップＳ３〜Ｓ５は０２センサフイ一ドバツク
許容判定手段４９における操作であり、空燃比フィード
バック制御の適否を判断するものである。先ず、ステッ
プＳ３ではエンジン冷却水温が所定のフィードバック制
御開始温度ＷＴ、、より高いか否かを調べる。このＷＴ
ＦＢは、例えば４０℃位の値であり、排ガス浄化の観点
からはできるだけ低い温度が望ましいが、エンジンのド
ライバビリティ−との兼ね合いから、好ましくは２０℃
〜４０℃の範囲内で予め設定される。

ステップＳ４では、０２センサ２７の出力電圧からＯＱ
センサ２７が活性化されているか否かを調べ、ステップ
Ｓ５では、エンジン運転状態が予め決められた空燃比フ
ィードバック制御ゾーン内にあるか否かを調べる。尚、
０センサにヒータ付きのものを用いれば、０センサは常
時活性化されていると考えられるので、ステップＳ４は
省略可能である。

ここで、冷却水温がＷＴＦａより低いとき、ｏ２センサ
２７が不活性のとき、あるいは運転状態が空燃比フィー
ドバック制御ゾーン外にあるときは、フィードバック制
御は行わずに、ステップＳ６で積分係数■をリセットす
ると共に、ステップＳ７でフィードバック確認用のフラ
グＦＦＢをＯとした後、ステップＳ８でインジェクタ１
８の駆動時間Ｔ１ＮＪをＴ、ＸＫ、。

×に、□ＸＫＡＴｘＫＡＰＸＫＡｏ＋Ｔ０として演算す
る。

一方、冷却水温がＷＴＦｌｌより高＜、０２センサ２７
が活性化されており、且つ運転状態が空燃比フィードバ
ック制御ゾーン内にあるときは、ＯＱセンサ２７による
空燃比フィードバック制御を行う。先ず、ステップＳ９
でＦＦＢが０か否か、すなわちいままで増量補正制御を
行っていたか否かを調べる。ここでＦＦＢ＝０であれば
、制御が増量補正制御から切換えられて空燃比フィード
バック制御が今開始されたことを意味し、そうでなけれ
ば以前がら空燃比フィードバック制御が行われていたこ
とを意味する。

そして、ＦＦＢ＝Ｏのときは、ステップＳＩＯで積分係
数Ｉの初期値を（Ｋ、、−１）とする。

この冷却水温補正手段４７の補正係数に、Ｔはこの空燃
比フィードバック制御が開始された時の値であり、第５
図の切換時点Ｓでの値に、ｌＴに相当する。次に、この
初期値を元に、ステップ３１２でフィードバック時の補
正係数ＫＦａを（１＋　Ｉ　＋Ｐ）で演算し、その後ス
テップＳ１３でフラグＦＦＢを１とし、ステップ３１４
でインジェクタ１８の駆動時間Ｔ、Ｎ、ｅ　Ｔ、　ｘＫ
□×ＫＡ□×ＫＡｐｘＫＡｃ十Ｔ。として演算する。こ
こで、Ｋ、、＝　（１＋　Ｉ十Ｐ）＝に、Ｔ十Ｐどなる
が比例係数Ｐは、例えば０２センサ２７のリーン時で＋
０．０３、リッチ時で−０，０３程度の値であるのに対
して、このに、Ｔは１．０よりも大きい値であり、実質
的にＫＰａ＃Ｋ１．ｌアとなる。従って、増量補正制御
がら空燃比フィードバック制御への切換えに際し、空燃
比は急激に変化することなく連続的に変化することとな
る。

一方、ステップＳ９においてＦＦＢ＝０でないときは、
続いてステップＳｌｌで積分係数Ｉの演算を行い、その
後ステップ３１２以後へ進む。

従って、この空燃比フィードバック制御においては、制
御開始時の空燃比は増量補正制御終了時のものと略等し
く、空燃比はそこから所定のフィードバック系のゲイン
に応じて、第６図で破線で示すように、理論空燃比に向
ってスムーズに変化する。

〈発明の効果〉以上、一実施例を挙げて詳細に説明したように本発明に
よれば、増量補正手段からフィードバック補正手段へ切
換えてフィードバック制御を開始するに際して、その初
期値を増量補正手段のエンジン冷却水温に対する補正係
数に基いて設定するようにしたので、切換えに際して空
燃比の急変が防止され、空燃比を連続的に変化させるこ
とが可能となり、エンジントルクの変動を抑制すること
ができろ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかるエンジンシステムの
燃料制御ブロック図、第２図はその全体構成図、第３図
は同じくその制御ブロック図、第４図は同じくその作用
を説明するためのフローチャート、第５図はエンジン冷
却水温と補正係数ＫＷＴの関係を表わすグラフ、第６図
は空燃比の経時的変化を表わすグラフである。図　面　中、Ｅはエンジン、１８はインジェクタ、１９は触媒コンバータ、３３は電子制御ユニット、４５は基本駆動時間決定手段、４６は空燃比補正手段、４７は冷却水温補正手段、４８は空燃比フィードバック補正手段、４９は０２フイ
一ドバツク許容判別手段、５０はスイッチ切換手段、５１は吸気温補正手段、５２は大気圧補正手段、５３は加速増量補正手段、５４はデッドタイム補正手段である。

Claims

【特許請求の範囲】

インジェクタの基本駆動時間を補正して燃料噴射量を制
御するエンジンの燃料制御装置において、エンジン冷却
水温に応じて補正係数を設定して空燃比をリッチ化する
冷却水温補正手段を有する増量補正手段と、Ｏ＿２セン
サの信号に基いて空燃比を目標空燃比となるようにフィ
ードバック制御するフィードバック補正手段と、前記増
量補正手段と前記フィードバック補正手段とを択一的に
作動させる切換手段を具え、前記フィードバック補正手
段はフィードバック制御を開始するに際してその初期値
を前記補正係数に基いて設定することを特徴とするエン
ジンの燃料制御装置。