JPH033053B2

JPH033053B2 -

Info

Publication number: JPH033053B2
Application number: JP55097458A
Authority: JP
Inventors: Juji Hirabayashi; Masakazu Ninomya
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1980-07-18
Filing date: 1980-07-18
Publication date: 1991-01-17
Also published as: JPS5724435A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は出力増量要求状態の持続の検出にもと
づく出力増量機能を有する内燃機関の空燃比制御
方法に関する。

〔従来技術、および発明が解決しようとする問題点〕

従来、内燃機関の空燃比制御系における電子制
御燃料噴射装置において出力増量を行うには、機
関の運転状態を吸気管圧力と機関回転数により代
表させ、吸気管圧力が設定値以上の圧力になると
出力増量スイツチが閉路し、該閉路の瞬間から出
力増量を行わせ、または、吸気管圧力センサの出
力電圧特性が出力増量を必要とするところで屈曲
するようにすることによつて行つている。

しかしながら、こられの従来形においては、出
力増量信号が「オン」になると直ちに出力増量動
作が行われる。元来、ゆるやかな車発進時または
ギヤチエンジ時においては出力増量は不要である
にもかかわらず、これらの時には圧力が一時的に
大気圧に近づくことが多いため、これらの従来形
の出力増量方式によれば出力増量が動作してしま
う。そのため排気ガスが悪化するという問題点が
ある。特に、内燃機関が空燃比制御系を備え、空
燃比センサにより排出ガス組成の検出を行い、該
空燃比センサの検出信号にもとづいて供給混合気
の空燃比の帰還制御が行われるものにおいては、
従来形の出力増量方式によれば、該帰還制御が停
止されて空燃比が出力空燃比側（リツチ側）に切
換えられ、排出ガスの一層の悪化をもたらすとい
う問題点がある。

本発明の目的は、前述の従来形における問題点
にかんがみ、車両用の内燃機関の高出力が要求さ
れるとき燃料増量により出力増量するにあたり、
車両発進時、ギヤチエンジ時等の比較的低レベル
の出力要求時には出力増量を遅延させ燃料のオー
バーリツチおよび排気有害成分の増加を抑制し、
高レベルの出力要求時には出力増量を早期に行う
ようにし、内燃機関を要求を満たすように適切に
動作させ、また排出ガスの悪化を防止することに
ある。

〔問題点を解決するための手段、および作用〕

本発明においては、車両用の内燃機関の機関回
転数、吸気管圧力等の内燃機関運転パラメータを
用いて車両走行時における内燃機関への燃料供給
量を決定するとともに、内燃機関の高出力増量要
求状態が検出されたときは燃料供給量を増量させ
る出力増量機能を有する内燃機関の制御方法にお
いて、該高出力増量要求状態が検出された時に、
機関回転数、スロツトル弁開度等の高出力要求状
態を反映するパラメータが所定の低い値の領域と
しての第１の領域にあるか、該第１の領域より高
い値の第２の領域にあるかを判別し、該第１の領
域にあると判別されたとき、該第１の領域にある
状態での高出力増量要求状態の持続期間を計測
し、第１の領域にある状態での高出力増量要求状態
が所定時間以上持続した後に該出力増量機能を動
作させ、第１の領域での高出力増量要求状態では、第２
の領域でのそれよりも出力増量機能の動作を遅ら
せる、ことを特徴とする高出力増量要求状態の持
続の検出にもとづく出力増量機能を有する内燃機
関の空燃比制御方法が提供される。

本発明による方法においては、高出力増量要求
状態がさらに回転数またはスロツトル弁開度にも
とづき２分割され、分割領域のうち低領域側では
所定時間経過後にはじめて出力増強が行われ、発
進時、ギヤチエンジ時における一時的な不要な出
力増量が防止される。

すなわち、本発明における方法においては、高
出力増量要求状態の検出が行われ、該検出された
高出力増量要求状態が所定の低い値の領域として
の第１の領域にあるか、該第１の領域より高い値
の第２の領域にあるかの判別が行われ、該第１の
領域にあると判別されたとき該第１の領域にある
状態での高出力増量要求状態の持続期間が計測さ
れ、第１の領域にある状態での高出力増量要求状
態が所定期間以上持続した後に該高出力増量機能
が動作させられ、第１の領域での高出力増量要求
状態では、第２の領域でのそれよりも出力増量機
能の動作が遅延させられる。

〔実施例〕

本発明の一実施例としての空燃比制御方法を行
う内燃機関制御装置が第１図に示される。内燃機
関Ｅは自動車に積載される４サイクル火花点火式
機関で燃料用空気をエアクリーナ２２、吸気通路
２３、スロツトル弁２４、および、吸気管２５を
経て吸入する。燃料は図示しない燃料系から、各
気筒に対応して設けられた電磁式燃料噴射弁５
１，５２，５３，５４，５５および５６を介して
供給される。燃焼後の排気ガスは排気マニホール
ド６１、排気管６２、および、三元触媒コンバー
タ６３を経て大気に放出される。

導管２６を介して吸気管２５と接続された圧力
センサ１１は、吸気管圧力を検出し、吸気量に対
応する信号を発生する。吸気通路２３に設けられ
たサーミスタ式吸気温センサ１２は、機関に吸入
される空気の温度を検出し、吸気温に応じたアナ
ログ信号を出力する。機関の本体２１に設けられ
た水温センサ１３は、冷却水温を検出し、冷却水
温に応じたアナログ信号を出力する。排気マニホ
ールド６１に設置された空燃比センサ１４は、排
気ガスの酸素濃度から空燃比を検出し、空燃比が
理論空燃比より小（リツチ）であると「高」レベ
ル、例えば１ボルト、の信号、空燃比が理論空燃
比より大（リーン）であると「低」レベル、例え
ば0.1ボルト、の信号を出力する。機関に連結さ
れた回転数センサ１５は、機関のクランク軸の回
転速度を検出し、回転速度に応じた周波数のパル
ス信号を出力する。自動車用蓄電池に設けられた
検出部１６は、蓄電池電圧に応じた信号を出力す
る。これらの検出手段１１，１２，１３，１４，
１５、および、１６において得られた信号は制御
回路７の入力インタフエイス部７４に供給され、
制御回路７における演算処理が行われる。

制御用計算回路７において、中央処理ユニツト
７０はシステムバス７１を通してタイマ部７２、
割込み制御部７３、入力インタフエイス部７４、
ROM７５，RAM７６、および、燃料噴射制御
部７７とデータ送受を行う。タイマ部７２は、中
央処理ユニツト７０へ作動クロツクを供給すると
ともに、割込み制御部７３および入力インタフエ
イス部７４、燃料噴射制御部へもそれぞれ作動ク
ロツクを供給する。割込み制御部７３は、タイマ
部７２からの信号にもとづいて一定時間、例えば
８ないし50ms毎に、タイマ割込み要求信号を、
また、回転センサ１５からの点火パルス信号にも
とづいて点火割込み要求信号を受付けると、各割
込み要求信号を解除（リセツト）する。入力イン
タフエイス部７４は、各センサからの信号を中央
処理ユニツト７０の利用できる形に変換する部分
であり、吸気管圧力を検出する圧力センサ１１、
吸気温センサ１２、冷却水温センサ１３、蓄電池
検出部１６からの各アナログ信号P_n，T_a，T_w，
V_bを、AD変換器によりデイジタルデータに変換
する。さらに、空燃比センサ１４からの信号λに
もとづき、現在の空燃比が理論空燃比以上（リー
ン）か、以下（リツチ）かを比較器により判断
し、中央処理ユニツト７０に転送する。また、タ
イマ部７２からのクロツク信号を利用して、回転
センサ１５からの点火パルス信号の隣合うパルス
間隔を記憶しておき、そのデータを中央処理装置
７０に転送し、回転数を計算する。ROM７５は
プログラムおよび各エンジン条件における最適の
制御データ等を格納している。RAM７６はプロ
グラム動作中に使用される。燃料噴射制御部７７
は、中央処理ユニツトから転送された噴射時間デ
ータを、タイマ部７２から供給されるクロツクに
より開弁時間パルス幅に変換し、電磁弁機構５に
より電磁式燃料噴射弁５１ないし５６を開弁させ
る。それにより、電磁式燃料噴射弁５１ないし５
６は点火パルスを２分周された点火パルス信号に
より開弁されるが、中央処理ユニツト７０から転
送された噴射時間データ分だけ開弁される。図面
には、６気筒同期噴射方式において、各気筒の電
磁式燃料噴射弁が並列に接続されたものが示され
る。中央処理ユニツト７０は、ROM７５に格納
されたプログラムに従つて各センサからの入力信
号を入力インタフエイス部７４を通して入力さ
せ、そのときのエンジン状態に応じた最適噴射量
を演算させ、該演算により得られたデータを燃料
噴射制御部７７に供給する。

制御回路７におけるROM７５には、メインル
ーチン、タイマ割込み処理プログラム、および噴
射割込みプログラムが格納されている。メインル
ーチンプログラムは最も実行優先順位の低いプロ
グラムであり、メインルーチンプログラム実行中
に、他のプログラムの割込みが生じた場合にはメ
インルーチンを一時中断して他のプログラムの実
行を優先し、該他のプログラムの実行が終了した
後にメインルーチンが再開される。

メインルーチンプログラムの論理流れ図が第２
図に示される。制御回路７の電源投入でメインル
ーチンは処理を開始し、ステツプ１００１におい
てイニシヤライズ処理が実行される。イニシヤラ
イズ処理においては、制御回路７の初期化、例え
ばRAM７６のクリアー、初期データの設定、割
込み許可等が実行される。ステツプ１００２にお
いては、水温センサ１３からの信号にもとづきエ
ンジン冷却水温T_wが計算され、ステツプ１００
３においては水温増量係数K_twが求められる。ス
テツプ１００４においては吸気温T_aが計算され、
ステツプ１００５においては吸気温補正係数K_ta
が計算される。ステツプ１００６においては蓄電
池検出器１６からの信号にもとづき蓄電池電圧
V_bが計算され、ステツプ１００７においてはV_b
から無効噴射時間τ_obが計算される。τ_obは下記の
式により計算される。

τ_ob＝−C₁×V_b＋C₂ (1) ここに、τ_ob≧C₃であり、C₁，C₂，C₃は定数で
ある。ステツプ１００８においては、１つには、
O₂センサに空燃比帰環制御を停止させる条件の
判定が行われる。この空燃比帰還制御を停止させ
る条件には例えば下記のものがある。

T_w（水温）＜40℃ （2.1）Ｎ（回転数）≧4500rpm （2.2） K_vl（出力増量）＞1.0 （2.3）また、ステツプ１００８においては、「保持」
（ホールド）条件が成立しているか否かの判定も
行われる。この「保持」条件は例えば燃料カツト
を行つているなどに成立する条件である。このよ
うに、ステツプ１００８が実行された後にステツ
プ１００２に戻り、以後ステツプ１００２からス
テツプ１００８までの処理を反復する。

タイマ割込み処理プログラムの理論流れ図が第
３図に示される。タイマ割込み処理プログラムの
実行優先順位は噴射割込みプログラムの実行優先
順位の次に位置している。タイマ割込み処理プロ
グラムにおいてはタイマ部７２からの信号もとづ
いて一定時間、例えば8msec毎に起動が行われ
る。割込み制御部７３から割込み要求信号が供給
されると、噴射割込みプログラム実行中はその実
行の完了後、非実行ならば直ちに、ステツプ１１
０１においてタイマ要求割込み信号のリセツトが
行われる。次にステツプ１１０２において、前述
のメインルーチンのステツプ１００８におけるフ
イードバツクオープンの判断にもとづく判断が行
われ、オープンであればステツプ１１１０におい
てフイードバツク係数K_fをK_f＝１にセツトし、
ホールドであれはステツプ１１０３におけるＹ
（yes）出力によりK_f＝１の状態を保持したまま
ステツプ群１１２０へ進む。ステツプ１１０２お
よびステツプ１１０３における判断がいずれもＮ
（no）であるときは、ステツプ１１０４において
スキツプと積分によりフイードバツク係数K_fの
算出が行われる。ステツプ群１１２０においては
出力増量係数K_vlの算出が行われる。

ステツプ群１１２０における論理流れは次のと
おりである。すなわち、ステツプ１１２１におい
て吸気管圧力P_nについてP_n＞k_pnの判断を行う。
k_pnは大気圧に近い圧力、例えば「大気圧−100mm
Hg」である。（従来は、P_n＞k_pnのときは出力増
量が動作した。）ステツプ１１２１における判断
がＹ（yes）であれば、ステツプ１１２２において
回転数ＮについてＮ≧k_oの判断を行う。k_oは所定
値、例えば2000rpmである。ステツプ１１２２に
おける判断がＹ（yes）であると、この判断は出力
増量の遅延の必要がないことをあらわし、ステツ
プ１１２８において、出力増量係数K_vlに出力増
量用の所定値k₁（k₁＞１）を与える。出力増量係
数K_vlをこの値k₁にすることにより、空燃比が出
力時空燃、すなわち、約13.5になる。ステツプ１
１２１の判断がＹ（yes）かつステツプ１１２２の
判断がＮ（no）であると、この判断は自動車発進
またはギヤチエンジに際して出力増量を阻止すべ
きことをあらわし、ステツプ１１２３に進む。ス
テツプ１１２３においては、ステツプ１１２１，
１１２２の判断がそれぞれＹ，Ｎである時間を計
測する出力増量遅延用タイマがカウント中である
か否かの判断が行われ、今回はじめてステツプ１
１２１，１１２２の判断がそれぞれＹ，Ｎとなつ
てＮ（no）であれば、ステツプ１１２４において
出力増量遅延時間、例えば約0.5秒に相当するタ
イマカウント値をカウンタにセツトする。ステツ
プ１１２３における判断がＹ（yes）であれば、ス
テツプ１１２６において、前述の出力増量遅延時
間、例えば約0.5秒に相当するタイマカウント値
の減算を行い、カウントがゼロとなつたとき、す
なわち該0.5秒が経過したときステツプ１１２７
に進み、ステツプ１１２７において出力増量係数
K_vlがk₁（k₁＞１）にセツトされる。ステツプ１１
２１における判断がＮ（no）であれば、ステツプ
１１２９において出力増量係数K_vlがK_vl＝１にセ
ツトされる。このようなタイマー割込み処理プロ
グラムにより、自動車発進またはギヤチエンジ時
に一時的に吸気管圧力が大気圧近傍になつた場合
には出力増量は行われない。また、回転数の判定
が行われるから、出力増量動作の遅れによるドラ
イバビリテイの悪化は防止される。

噴射割込みプログラムの論理流れ図が第４図に
示される。噴射割込みプログラムの実行優先順位
は最優先の順位である。回転センサ１５からの点
火信号により噴射割込み要求信号が発生すると、
メインルーチンプログラム又はタイマ割込みプロ
グラムの実行中であつても、それら実行中のプロ
グラムを一時中止して燃料割込みプログラムが実
行される。ステツプ１２０１において噴射割込み
要求信号の解除が行われ、ステツプ１２０２にお
いて回転数Ｎの計算が行われる。隣り合う点火パ
ルス信号の時間間隔をT_i、気筒数および測定用ク
ロツク周波数によつて決まる定数をK_iとすると
き、回転数Ｎは次式で与えられる。

Ｎ＝K_i／T_i (3) ステツプ１２０３において、吸気管圧力P_nが、
吸気管圧力センサ１１の信号にもとづき計算され
る。ステツプ１２０４において基本噴射量τ_bが
「Ｎ，P_n」の２次元マツプによる補間演算により
求められる。ステツプ１２０５において同期噴射
量τで例えば次式により計算される。

τ＝K_w×K_a×K_f×K_vl×τ_b＋τ_ob (4) ここに、K_w（水温補正係数）およびK_a（吸気温
補正係数）はメインルーチンプログラムで算出さ
れたもの、K_f（フイードバツク係数）、K_vl（出力増
量係数）およびτ_ob（無効噴射時間）はタイマ割込
みプログラムで算出されたものが用いられる。ス
テツプ１２０６において、同期噴射量τが中央処
理ユニツト７０からの命令により燃料噴射制御部
７７にセツトされる。第４図に示される噴射割込
みプログラムを終了すると、それまで中断されて
いたメインルーチンプログラム又はタイマ割込み
プログラムが再開される。

本発明による出力増量機能を有する内燃機関の
空燃比制御方法の動作特性の１例が第５図に示さ
れる。運転状態、機関回転数、吸気管負圧、およ
び、制御空燃比が順次図示される。運転状態は、
アイドルから１速ギヤにおける発進、ギヤチエン
ジして２速ギヤにおける走行、２速ギヤにおける
全開走行の順序に変化する。空燃比はフイードバ
ツク制御動作時の理論空燃比（約15）またはフイ
ードバツク制御停止時の出力空燃比（約13.5）の
間で切換えが行われる。本発明によれば、車発進
時およびギヤチエンジ時に吸気管負圧が短時間、
例えば約0.5sec、「大気圧−100mmHg」より大気
圧に近い状態（アまたはイ）となつてもフイード
バツク制御が動作し理論空燃比が維持される。２
速ギヤにおける全開走行状態においては機関回転
数が2000rpmになると出力増量の遅延操作が無
く、空燃比が出力空燃比へ切換えられ、駆動力が
確保され、ドライバビリテイの低下が生ずること
がない。

対比のために、第５図の動作特性に対応する従
来形の動作特性が第６図に示される。第６図にお
いては、車発進およびギヤチエンジ時に吸気管負
圧が短時間、例えば約0.5sec、「大気圧−100mm
Hg」より大気圧に近い状態（アまたはイ）とな
るため、フイードバツク制御が停止し、空燃比の
出力空燃比への切換え（ウまたはエ）が行われ
る。それにより排出ガスの悪化が生ずることにな
る。このように、第５図において、従来形の第６
図に対比させた場合の本発明による動作特性の利
点が図示される。

なお、前述において基本燃料量を吸気管圧力に
より決定しているが、代りに、基本燃料量を、空
気量を測定することにより直接に決定することが
できる。また、前述において出力空燃比以外の条
件においては理論空燃比へフイードバツクしてい
るが、その代りに、出力空燃比以外の条件におい
ては出力空燃比よりリーン側の所定値へフイード
バツクするようにすることができる。

本発明の他の実施例としての内燃機関の空燃比
制御方法が以下に説明される。すなわち、本発明
の前述の実施例の代りに、スロツトル弁の開度情
報を用いて内燃機関の全負荷状態を判断するよう
にする。この場合においては、スロツトル弁開度
θが50゜以上で全負荷状態（出力増強要求状態）
と判別する。例えば、スロツトル弁の開度θが
70゜以上になつたとき直ちに出力増量を行い、ま
た、スロツトル弁の開度θが50゜＜θ＜70゜になつ
たときはその時点から所定の遅延時間、例えば
0.5秒ないし１秒をおき、該遅延後においてもな
お開度θが50゜＜θ＜70゜であるときは出力増量を
行う。もし該遅延時間内に開度θが70゜以上にな
つたときは遅延を解除し、出力増量を優先させ
る。この変形実施例の方法における効果は、基本
的には前述の主実施例の方法における効果と同様
である。なお、開度θについてのこの50゜，70゜と
いう数値は特にこれにのみ限定されるものではな
く、内燃機関における諸条件に応じて適宜選定さ
れ得る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、車両の内燃機関の高出力が要
求されるとき燃料増量により出力増量するにあた
り、車両発進時、ギヤチエンジ時等の比較的低レ
ベルの出力要求時には出力増量を遅延させ燃料の
オーバーリツチおよび排気有害成分の増加が抑制
され、高レベルの出力要求時には出力増量を早期
に行うようにし、内燃機関を要求を満たすよう適
切に動作させることができる。また、それにとも
ない排気ガスの悪化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての空燃比制御
方法を行う内燃機関制御装置を示す図、第２図、
第３図および第４図はそれぞれメインルーチンプ
ログラム、タイマ割込み処理プログラム、噴射割
込みプログラムの流れ図、第５図は第１図装置に
よる空燃比制御方法の動作特性の例を示す特性
図、第６図は従来形の動作特性を示す特性図であ
る。符号の説明、１１……吸気管圧力センサ、１２
……吸気温センサ、１３……水温センサ、１４…
…空燃比センサ、１５……回転数センサ、１６…
…蓄電池検出部、２１……機関本体、２２……エ
アクリーナ、２３……吸気通路、２４……スロツ
トル弁、２５…吸気管、２６……導管、５……電
磁弁機構、５１，５２，……５６……燃料噴射
弁、６１……排気マニホルド、６２…排気管、６
３……三元触媒コンバータ、７……制御用計算回
路、７０……中央処理ユニツト（CPU）、７１…
…システムバス、７２……タイマ部、７３……割
込み制御部、７４……入力インタフエイス部、７
５……ROM、７６……RAM、７７……燃料噴
射制御部、Ｅ……内燃機関。

Claims

【特許請求の範囲】１車両用の内燃機関の機関回転数、吸気管圧力
等の内燃機関運転パラメータを用いて車両走行時
における内燃機関への燃料供給量を決定するとと
もに、内燃機関の高出力増量要求状態が検出され
たときは燃料供給量を増量させる出力増量機能を
有する内燃機関の制御方法において、該高出力増量要求状態が検出された時に、機関
回転数、スロツトル弁開度等の高出力要求状態を
反映するパラメータが所定の低い値の領域として
の第１の領域にあるか、該第１の領域より高い値
の第２の領域にあるかを判別し、該第１の領域に
あると判別されたとき、該第１の領域にある状態
での高出力増量要求状態の持続期間を計測し、第１の領域にある状態での高出力増量要求状態
が所定期間以上持続した後に該出力増量機能を動
作させ、第１の領域での高出力増量要求状態では、第２
の領域でのそれよりも出力増量機能の動作を遅ら
せる、ことを特徴とする高出力増量要求状態の持続の検
出にもとづく出力増量機能を有する内燃機関の空
燃比制御方法。