JPH03242444A - 希薄燃焼式内燃機関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】 〔概　要〕 燃費を改善する希薄燃焼式内燃機関の燃料噴射制御装置
に関し、 空燃比を検出するリーンセンサの保護を目的とし、 内燃機関の排ガスから空燃比を検出するリーンセンサを
用いて該内燃機関に供給する混合気の空燃比を理論空燃
比より希薄な領域でフィードバック制御する希薄燃焼式
内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記リーンセン
サを加熱するヒータの電力を、前記フィードバック制御
の停止中は制御中より低減するよう構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、燃費を改善する希薄燃焼式内燃機関の燃料噴
射制御装置に関する。

内燃機関（エンジン）で燃焼する混合気を理論空燃比よ
り希薄にする希薄燃焼（リーンバーン）システムは、燃
料の消費を節約しながら希望速度での走行を可能にする
。燃料噴射制御装置は、基本噴射量に各種の補正係数を
乗して実際の燃料噴射量を決定するが、希薄燃焼システ
ムでは空燃比を希薄にする補正係数を使用して燃料噴射
量を制御する。

〔従来の技術〕

電子式の燃料噴射装置はインジェクタから噴射する燃料
の量を、間欠的な燃料噴射時間の長さで制御する。この
とき希薄燃焼システムでは排気管内に設置されたリーン
センサ（リーンミクスチャセンサ）を用いて空燃比をリ
ーン側で制御して燃費を改善する。

この希薄燃焼システムの空燃比は各種の補正係数を用い
て制御される。１つは回転数ＮＥと負圧ＰＭからマツプ
計算される補正係数ＫＡＦである。

この補正係数ＫＡＦは基本噴射量（時間）への乗算項と
した場合、１．０（理論空燃比）以下の範囲内に設定さ
れている。希薄燃焼はＫＡＦ＜１．０の領域で行われる
。

この補正係数ＫＡＦを用いると、第３図のようにスロッ
トル開度ＴＡを全閉からＩＤＬ　（アイドル５Ｗ）ＯＮ
−一定値ｘ’−ＶＬ（パワー５Ｗ）ＯＮ＝全開へと変化
させた場合、ＴＡ＜ｘｏではＰＭの変化に応してＫＡＦ
が変化しそれに応じて空燃比も変化するため空燃比は負
圧ＰＭの変化に追従するが、ＴＡ＞ｘ’になると負圧Ｐ
Ｍがさほど変化しなくなるため空燃比は２０〜２１程度
で安定する。この状態でドライバに加速意志があるとア
クセルを踏み込むため、やがてＶＬ（パワーＳＷ）がＯ
Ｎになる。ＶＬ　　ＯＮになると強制的に燃料が増量さ
れるため空燃比は１４．５を越えてリッチ側になる。

上述した補正係数ＫＡＦの他に、空燃比をフィードバッ
ク（ＦＢ）制御する補正係数ＦＡＦがある。これはリー
ンセンサ出力（電流）がその時のＫＡＦより求まる目標
リーンセンサ出力と一致する様に燃料を増減する制御で
ある。

上述したリーンセンサは素子温が低いと出力が低下する
ためヒータで加熱して使用する。このヒータを加熱する
電力は第４図（ａ）に示すように高回転、高負荷域（Ｎ
Ｅ大、ＰＭ大）で小さく、低回転、低負荷域（ＮＥ小、
ＰＭｚＪ））で大きくなるよう制御する。これば排ガス
による素子の加熱差を考慮しているからである。つまり
、ヒータ電力を一定とすればＮＥ大、ＰＭ大では排ガス
温が７００′Ｃ程度にも上昇するので素子温も高くなる
が、ＮＥ小、ＰＭ小では排ガス温が２００°Ｃ程度に低
下するので素子温も低くなる。そこで、これを補償する
ために同図（ａ）のようなヒータ電力の制御（マツプ計
算）を行う。（特開昭６０−２３５０４６号公報参照） 〔発明が解決しようとする課題〕 ところが、エンジン状態がＮＥ大、ＰＭ大からＮＥ小、
ＰＭ−小へと急変したとき、排ガス温は急低下しても素
子温は急には低下しないので、第４図（ａ）のマツプだ
けでヒータ電力を計算すると過大なヒータ電力となり、
素子温のタライテリアを越えてしまうことがある。この
状態のリーンセンサは出力の信頼性が低下するだけでな
く、最悪ケースでは素子破壊に至る。

本発明はヒータ電力の適正比を図ることで、リーンセン
サを保護しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、内燃機関の排ガスから空燃比を検出するリー
ンセンサを用いて該内燃機関に供給する混合気の空燃比
を理論空燃比より希薄な領域でフィードバック制御する
希薄燃焼式内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記
リーンセンサを加熱するヒータの電力を、前記フィード
バック制御の停止中は制御中より低減することを特徴と
するものである。

〔作用］ リーンセンサを用いた空燃比のＦＢ制御は常に行うので
はなく、例えば高回転が所定時間以上継続すると停止し
、その後低回転に低下してもそれが一定時間以上経過す
るまでは再開しないという論理をとることがある。これ
は高回転が継続する運転条件ではリーンセンサの素子温
が異常に高くなり、そのときのセンサ出力の信頼性が低
下するため、この期間にＦＢ制御をすることはむしろ有
害と考えるからである。

そこで本発明では、この様なＦＢ制御の停止中はリーン
センサのヒータ電力をマツプ計算される通常値より低く
補正することで素子温の低下を促進し、エンジンが高回
転、高負荷域から低回転、低負荷域に急変した場合でも
リーンセンサの素子温がタライテリアを越えないように
する。

〔実施例〕

第２図は電子式燃料噴射方式の希薄燃焼システムで、ス
ロットルバルブを通過した空気は吸気管を通してエンジ
ンに流入する。このときインジェクタ（ＩＮＪ）から噴
出された燃料が霧化して流入空気中に混入し、所望空燃
比の混合気となる。

この混合気の空燃比は排気管内に設置されたり−ンセン
サ（リーンミクスチャセンサ）により検出される。この
リーンセンサはセンサの電極の両端にある一定電圧を印
加すると空燃比に比例した出力電流が発生する特性をも
つ。電子制御ユニット（ＥＣＵ）はマイクロコンピュー
タを使用し、水温センサから得られるエンジン冷却水温
、圧力センサから得られる吸気管内負圧ＰＭ、スロット
ルセンサから得られるスロット開度ＴＡ、Ｅ／Ｇ（エン
ジン）回転数ＮＥ、スタータ状態、車速等を人力として
噴射制御、点火制御、無負荷回転制御等を行う。噴射制
御はインジェクタ（ＩＮＪ）の開弁時間の制御であり、
また点火制御はイグナイタ、ＩＧ（イグニッション）コ
イル、ディストリビュータを通しての点火プラク（図示
せず）の点火時期制御である。

第１図は本発明の一実施例を示すフローチャートで、（
ａ）はｌＳ毎に起動されるＦＢ停止条件判定ルーチン、
（ｂ）はヒータ電力計算ルーチンである。

先ず（ａ）のＦＢ停止条件判定ルーチンを説明する。

ここでは経過時間を計時するタイマ（カウンタ）ＣＬと
、高回転時にセットされる高回転フラグＸ○、それにＦ
Ｂ停止条件が成立するとセットされるＦＢ停止中フラグ
ＸＬを使用する。タイマＣＬが計時する経過時間には２
通りある。１つは高回転になってからの経過時間であり
、他の１つは高回転でなくなってからの経過時間である
。

ステップ３１でタイマＣＬをカウントＵＰしたらステッ
プＳ２で高回転か否かを判定する。判定する基準値は４
０５０ｒｐｍ＋であり、これより回転数ＮＥが高ければ
ステップＳ３で高回転フラグＸＯをセットするとともに
、初めてステップＳ３に入ったときにはＣＬをクリアす
る。次いでステップＳ４でタイマＣＬの値を所定時間４
０ｓと比較し、ＣＬ大であればステップＳ５でＦＢ停止
中フラグＸＬをセ７卜する。これで空燃比のＦＢ制御が
禁止される。

一方、ステップＳ２で高回転でないと判定されたら、ス
テップＳ６で高回転フラグＸＯＯ値を調べる。これが１
であったらステップＳ７でクリアし、更にステシブＳ８
でタイマＣＬをクリアする。

これは、高回転になってからの経過時間計測から、高回
転でなくなってからの経過時間計測に切替えるためであ
る。

ステップＳ６でＸ０＝１でないと判定されたらステップ
Ｓ９でタイマＣＬの値を一定時間１８０Ｓと比較する。

この１８０ｓはＦＢ制御再開の適否を判定する時間であ
る。ここでＣＬ大と判定されたらステップＳ１０でＦＢ
停止中ソラグＸＬをクリアしてＦＢ制御を再開する。

以上の処理をしてこのルーチンを抜けるときはステップ
ＳｌｌでタイマＣＬＯ値をメモリにストアし、次の起動
（ｉｓ後）に備える。

第１図（ｂ）のヒータ電力計算は、ステップＳ２１でヒ
ータ電力Ｐｍａｐのベース値Ｐ　ｍａｐｂをマツプ計算
し、これに一定条件下では減算値ＫＬによる補正を加え
る。下表はＰ　ｍａｐｂの一例であり、これは第４図（
ａ）の特性に準している。

表１　（Ｐｍａｐｂ） ステップＳ２１でＰ　ｍａｐｂを計算したらステップ３
２２でＦＢ停止中ソラグＸＬを調べる。これが０であれ
ばＦＢ制御中なのでステップ３２７でＰｍａｐｂをその
ままヒータ電力Ｐｍａｐとして使用する。

しかし、χＬ＝１であったらＦＢ停止中なので、他の例
外条件を見る。先ずステップＳ２３でＦＣ（フューエル
カット）フラグＸＦを判定する。ＦＣは安定走行可能な
運転条件下で燃料の供給をカツトして燃費を改善するモ
ードであり、このモードのある車両ではＦＣで排ガス温
が低下しているので、ＸＦ＝ＯであればＸＬ＝１でもヒ
ータ電力Ｐ　ｍａｐを減少する必要はない。従って、こ
のときはステップ３２７で通常の計算を行う。尚、フラ
グχＦは例え４よ過去６０ｓ間のＦＣ実施時間の割合い
が一定率を越えたらｌ　（カット中）にするという性質
のものである。

一方、ステップＳ２３でＸＦ＝０　（カント中でない）
と判定されたらステップＳ２４で高回転フラグＸＯを判
定する。これが１　（高回転）であるとき、および１で
なくなってから１２８ｓ経過していないとステップＳ２
５で判定されたときはステップＳ２６でヘース値Ｐ　ｍ
ａｐｂから減算値ＫＬを引いたヒータ電力Ｐｍａｐを求
める。この減算値ＫＬは固定値だけでなくマツプ計算さ
れる変数でもよい。

ステップ３２５で使用する１２８ｓは（ａ）のステップ
Ｓ９で使用する１８０ｓより短かい。これは、ＦＢ制御
を再開するまでの時間１８０ｓを待つと素子温が低下し
過ぎると仮定とした場合の措置である。従ってこのとき
はＸ０＝Ｏになってから１２８ｓを経過したらＸＬ＝１
　　（停止中）でもステ７プＳ２７で通常の計算を行う
。

以上のように本例ではＸＬ＝ｌ　　（ＦＢ停止中）にな
ると、■ＸＦ＝Ｉ　　（ＦＣ中）または、■Ｘ０−１（
高回転）でなくなってからＣＬ＞１２８（１２８ｓ経過
）となるまでの例外期間を除き、基本的にはマツプ計算
されるヘース値Ｐ　ｍａｐｂから所定の減算値ＫＬを引
いてヒータ電力Ｐｍａｐを算出するので、リーンセンサ
の素子温が運転条件の急変０こよってクライテリアを越
える異常な高さに上昇することを未然に防止できる。尚
、この例外期間■■はシステムにより異なり、必ずしも
必要であるとは限らない。

〔発明の効果］ 以上述べたように本発骨によれば、ヒータによって加熱
するリーンセンサの素子温を、運転条件の急変−によっ
てクライテリアを越えることがないようにすることがで
きる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すフローチャート、 第２図は希薄燃焼システムの構成図、 第３図は希薄燃焼の特性図、 第４図はリーンセンサの加熱特性図である。 １１１ＦＢ停止条件判定 出　願　人　富士通テン株式会社 出　願　人　　トヨタ自動車株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の排ガスから空燃比を検出するリーンセン
   サを用いて該内燃機関に供給する混合気の空燃比を理論
   空燃比より希薄な領域でフィードバック制御する希薄燃
   焼式内燃機関の燃料噴射制御装置において、 前記リーンセンサを加熱するヒータの電力を、前記フィ
   ードバック制御の停止中は制御中より低減することを特
   徴とする希薄燃焼式内燃機関の燃料噴射制御装置。