JPH04321735A - エンジンの燃料制御法及び装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエンジンに供給される燃
料の制御法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンのＡ／Ｆ（空燃比）を高精度に
制御するには、吸気管に噴射される燃料の吸気管壁に付
着する量を考慮する必要がある。すなわち、燃料付着率
は吸気管壁の温度により変化し、また加速時には付着割
合が増え、一方、減速時には吸気管内の負圧が高くなる
ため付着燃料の蒸発量が増え、これらの諸条件に対応し
て吸気管から気筒に流入する燃料移動量が変化し、この
移動量の変化がＡ／Ｆ制御を変動させる要因となる。

【０００３】以上を配慮して、従来より、例えば特公昭
６０−５０９７４号公報に開示されるように、エンジン
の負荷状態と暖機状態を示すパラメータより吸気管壁表
面に付着される燃料量を予測し、この予測量を補正量と
して基本燃料量に加えたり、或いは、特開昭６１−２６
８８３４号公報に開示されるように、Ａ／Ｆセンサを用
いて排気ガスより燃焼分の燃料量を算出し、吸気管に供
給される燃料量と燃焼分の燃料量との差から吸気管壁へ
の燃料付着量を算出し、さらに付着量をスロットル開度
やエンジン冷却水温度から算出した壁温状態に対応して
補正し、この補正量を基本燃料量に加えたりしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した燃料付着量の
補償手段は、Ａ／Ｆ制御の精度を高める上で効果的であ
る。ところで、これらの従来技術のうち、前者の場合は
、燃料付着量を求めるための負荷情報として絞り弁開度
については配慮されていないが、絞り弁上流に燃料噴射
弁を配置したいわゆるシングルポイントインジェクショ
ンシステム（ＳＰＩ）方式では、エンジンの吸気管壁に
付着する燃料量は絞り弁の開度によっても大きな影響を
受けるため必ずしも充分とはいえなかった。

【０００５】また、後者の場合は、排気ガスから燃焼分
の燃料量を求め、これと実際に噴射された燃料供給量の
差分から燃料付着量を算出するため、高精度の排気ガス
空燃比センサが要求され、実用化に際しコストが高くな
り、またシステムの演算系が複雑になる傾向がある。

【０００６】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
、その目的は、コストの低減を図りつつ例えばＳＰＩ方
式のような場合であっても高精度の燃料付着量補償ひい
てはＡ／Ｆ制御を可能にすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、次のような課題解決手段を提案する。

【０００８】すなわち、第１の課題解決手段は、本発明
の基本となる燃料制御法に係り、その内容は、エンジン
の運転状態に応じて燃料量を制御する場合に、エンジン
の負荷状態の検出信号と暖機状態に関する検出信号の２
つパラメータで吸気管壁へ付着する燃料の第１の補正量
を算出し、エンジンの吸気量を調整する絞り弁開度の検
出信号と暖機状態に関する検出信号の２つのパラメータ
で吸気管壁へ付着する燃料の第２の補正量を算出し、こ
れらの第１，第２の補正量の和により加速，減速など過
渡運転時の吸気管壁付着燃料量に相当する補正量を求め
、この補正量をエンジン運転に関する各種センサ入力値
から演算した基本燃料量に加える。

【０００９】また、第２の課題解決手段は上記燃料制御
法を適用する装置の発明に係り、その内容は、（イ）エ
ンジンの負荷状態を検出する手段と、（ロ）エンジンの
吸気量を制御する絞り弁開度を検出する手段と、（ハ）
エンジンの暖機状態を検出する手段と、（ニ）エンジン
の運転に係る各種センサの検出信号に基づき算出する基
本燃料量の演算プログラム、及びエンジンの負荷状態と
暖機状態の関係で定めた吸気管壁への第１の燃料付着量
マップ、絞り弁開度と暖機状態の関係で定めた第２の燃
料付着量マップ等を記憶した手段と、（ホ）前記演算プ
ログラムによる基本燃料量の計算と、一定時間間隔で取
り込むエンジンの負荷状態，暖機状態，絞り弁開度の検
出信号を前記第１の燃料付着量マップ，第２の燃料付着
量マップに照合させて各マップ対応の燃料付着補正量を
求め、これらの補正量を前記基本燃料量に加えて供給燃
料量に相当の燃料噴射パルス幅を演算する手段とを備え
た、燃料制御装置を提案する。

【００１０】

【作用】エンジンの運転状態が変化する過渡運転（加速
，減速等）時には吸気管壁への燃料付着量が変化する。 この燃料付着量は、エンジンの暖機状態換言すれば吸気
管壁の温度にも影響される。

【００１１】図５に一例としてＳＰＩ方式のエンジンに
ついて、燃料付着の補正を零とした場合の加速運転時の
Ａ／Ｆとその時の吸気管圧力，絞り弁開度を示す。

【００１２】図５に示すように、加速時はその初期にお
ける吸気管圧力の変化（負圧から大気圧に近づく変化）
が急勾配であり、このときの吸気管壁の燃料付着は吸気
管圧力の変化及びその時の暖機状態（吸気管壁温）が大
きく影響し、燃料付着率の増大によりＡ／Ｆも急にリー
ンになる。また、絞り弁開度の開きが進行するにつれて
噴射燃料量も増加するが、特にＳＰＩ方式のように燃料
噴射弁の位置が絞り弁の上流に位置する場合には、燃料
噴射点からエンジン気筒までの燃料輸送距離が比較的離
れているため、絞り弁開度が大きくなるにつれて燃料輸
送量が増えると、吸気管壁への付着量も増えその分Ａ／
Ｆもリーンになる。

【００１３】第１の課題解決手段では、上記のような加
速運転時に、■エンジンの負荷状態の検出信号（例えば
吸気管圧力検出信号）と暖機状態に関する検出信号（例
えばエンジン冷却水温検出信号）の２つのパラメータか
ら算出した第１の補正量が主に加速初期における吸気管
圧力変化に伴う燃料付着を補償し、■その後の絞り弁開
度の進行につれての燃料付着補償を、絞り弁開度の検出
信号と暖機状態に関する検出信号の２つのパラメータか
ら算出した第２の補正量が主に行うことになる。

【００１４】この第１，第２の量の和による燃料付着補
正量は、図６に示すような加速補正パルス（実線）とな
り、その補正による燃料増量分を図５に示すＡ／Ｆのリ
ーン波形と近似させることが可能となる（なお、図６に
おける破線の曲線は絞り弁開度による第２の補正量を零
とした時の波形で、第１の補正量のみを表す）。

【００１５】その結果、補正燃料分によって適正Ａ／Ｆ
に抑えられる。

【００１６】また、減速の時の燃料付着については図示
してないが、この場合には吸気管に付着していた燃料が
蒸発し（換言すれば燃料付着率がマイナスになり）、燃
料付着補償がないとＡ／Ｆがリッチになる傾向がある。 従って、エンジンの負荷状態及び暖機に関する検出信号
の２つのパラメータによる補正量と、絞り弁開度と暖機
に関する検出信号の２つのパラメータによる補正量をマ
イナス値とすれば、減速時の負の燃料付着の補償ついて
も精度良くなされる。

【００１７】第２の課題解決手段の作用については、実
施例の項にて図２のフローチャートにより詳述してある
ので、ここでの説明を省略する。なお、実施例の項では
、上記（イ）の手段として、エンジンの吸気管圧力セン
サを用い、（ロ）の手段としではエンジン冷却水温セン
サ１３を用い、（ハ）の手段としてはスロットルセンサ
１０を用い、（ニ）の手段としてはコントロールユニッ
ト１５内蔵のＲＯＭを用い、（ホ）の手段としては、コ
ントロールユニット１５のＣＰＵを用いている。

【００１８】

【実施例】本発明の実施例を図面により説明する。

【００１９】図１は本発明が適用されるエンジン制御シ
ステムの一例を示し、図において、Ｅはエンジンで、エ
ンジンＥの吸入空気はエアクリーナ１を通ったあと、そ
の一部がバイパス通路２に流れ込み、吸気センサ３によ
り流量計測される。

【００２０】燃料タンク４内の燃料は燃料ポンプ５によ
り加圧され、調圧器６により所定の燃圧にされ、インジ
ェクタ（燃料噴射弁）７に供給される。なお、この実施
例は、図から明らかなようにインジェクタ７を絞り弁９
の上流に配置したいわゆるＳＰＩ方式である。

【００２１】インジェクタ７は、後で詳述するように、
制御装置（コントロールユニット）１５により演算され
た噴射パルス幅Ｔｉの時間だけクランク角センサ１８の
信号に同期して、或いはエンジン加速検出時などの一定
周期による信号に同期して、逐次、開弁制御され、吸入
空気中に燃料を噴射する。

【００２２】９はエンジンＥの吸気量を調節するための
絞り弁で、絞り弁９にはスロットルセンサ１０が設けら
れ、スロットルセンサからの絞り弁開度信号も制御装置
１５に入力される。制御装置１５は、所定の時間単位で
、スロットルセンサ１０からの信号を調べ、その変化量
からエンジンの制御状態が加速か減速かを判定したり、
所定値との比較によりアイドル状態か高負荷状態である
かなどを判定する。

【００２３】１１は補助空気供給装置で、絞り弁９の上
流と下流を結ぶバイパス通路の面積を電気信号により制
御する機能を持ち、制御装置１５から供給される制御信
号により、主としてエンジンのアイドル回転速度をフィ
ードバック制御すると共に、エアコンなどの補機による
負荷変動に際しての回転速度変化を補償する。

【００２４】１２は点火コイルである。ディストリビュ
ータ１６に内蔵されているロータ１７と検出器１８から
なるクランク角センサからＲＥＦ信号（エンジン回転信
号）が制御装置１５に入力され、このＲＥＦ信号により
点火制御信号が演算され、…か制御信号により点火コイ
ル１２が通電制御され、ディストリビュータ１６を介し
て所定の点火プラグに点火用高圧を供給する。

【００２５】１３は温度センサで、エンジンＥの冷却水
温度を検出し、制御装置１５にその検出信号が入力され
る。１４は空燃比を検出するためのＯ２センサで、後述
する空燃比制御信号の作成に使用され、空燃比をフィー
ドバック制御するのに用いる。　　この空燃比フィード
バック制御を行う場合は、吸気量センサ３からの吸入空
気量信号Ｑａと、ロータ１７，検出器１８よりなるクラ
ンク角センサからのＲＥＦ信号に基づき求めたエンジン
回転速度Ｎとから、エンジンの各種の運転状態で要求さ
れる基本燃料の噴射パルス幅（燃料量）Ｔｐを演算し、
このパルス幅Ｔｐに加速，減速など過渡運転時における
燃料付着量に関する補正パルスＴＡＣＣを加え、さらに
各種のエンジンパラメータを知らせる各種センサからの
信号に基づいて作成した所定の補正係数ＣＯＥＦと、空
燃比制御信号Ｋを乗算し、さらに無効パルス幅Ｔｓを加
算することにより、下記（１）式の噴射パルス幅Ｔｉを
求め、インジェクタ７に供給する。

【００２６】

【数１】 　　　　　　　　Ｔｉ＝（Ｔｐ＋ＴＡＣＣ）・ＣＯＥＦ
・Ｋ＋Ｔｓ　　…（１）ここで、図３から図６により燃
料付着に対する補償について説明する。

【００２７】図５は既に発明の作用の項でも述べたよう
に、加速運転時に燃料付着補償がなされない場合のＡ／
Ｆと吸気管圧力及び絞り弁開度の関係を示し、加速初期
は吸気管圧力の変化（負圧から大気圧に近づく変化）が
急勾配であり、このときの吸気管壁の燃料付着は吸気管
圧力の変化及びその時の暖機状態（吸気管壁温）が大き
く影響し、燃料付着率の増大によりＡ／Ｆも急にリーン
になる。また、絞り弁開度の開きが進行するにつれて吸
気管壁への付着量も増えその分Ａ／Ｆもリーンになる。

【００２８】なお、図示されていないが減速運転時には
、吸気管圧力の負圧が高くなり管壁に付着されていた燃
料の蒸発が増し、燃料付着補償がなされない場合には、
Ａ／Ｆはリッチになる傾向がある。

【００２９】図３は以上の現象に着目して形成した燃料
付着量に係る補正マップで、図３（ａ）が吸気管圧力に
対する第１の燃料付着量を、図３（ｂ）が絞り弁開度に
対する第２の燃料付着量についてそれぞれエンジン冷却
水温（暖機状態）との関係で示し、これらの補正マップ
が燃料制御装置１５のＲＯＭに記憶されている。

【００３０】図４（ａ）は吸気管圧力変化による燃料付
着の第１の補正係数Ｋ１、図４（ｂ）は絞り弁開度変化
による燃料付着の第２の補正係数Ｋ２に関するテーブル
で、それぞれエンジン冷却水温との関係で定めてあり、
上記ＲＯＭに記憶されている。

【００３１】次に本実施例のＡ／Ｆ制御を図２のフロー
チャートに基づいて説明する。

【００３２】フローチャートに示す計算手順は、図７に
示すコントロールユニット１５内の読み出し専用メモリ
（ＲＯＭ）に記憶されている。中央制御装置（ＣＰＵ）
が前記ＲＯＭに記憶されている計算手順に従い、アナロ
グポート及びデジタルポートから各センサ出力を読み込
み、噴射パルス幅の計算及び出力ポートから噴射パルス
を出力し、インジェクタを開閉制御してエンジンへ供給
される燃料を制御する。　　図２における２００から２
１６はステップを示す。ステップ２００〜２０３の過程
で絞り弁開度，エンジン冷却水温，エンジン回転数，吸
気管圧力を読み込み、このうち吸気管圧力及びエンジン
回転数から基本燃料パルス幅Ｔｐを計算する（２０４）
。 また、水温などから補正係数を求め、補正係数の総和Ｃ
ＯＥＦを計算する（２０５）。

【００３３】次に吸気管圧力と水温から図７のコントロ
ールユニット内のＲＯＭに書き込まれている図３（ａ）
に示す第１の燃料付着量マップを検索する（２０６）。

【００３４】例えば、加速運転時には１０ｍｓ前に検索
した吸気管圧力Ｐ（ｉ−１）に対応の第１の付着量Ｄ（
ｉ−１）から現時点の吸気管圧力Ｐ（ｉ）に対応の第１
の付着量Ｄ（ｉ）の変化量△Ｄ１を求める（２０７）。 次いでこの△Ｄ１と図４（ａ）に示した補正係数Ｋ１の
テーブルより第１の補正量ＴＡＣ１を求める（２０８，
２０９）。

【００３５】同様に絞り弁開度に対しては図３（ｂ）の
第２の燃料付着量マップを検索し（２１０）、１０ｍｓ
前の絞り弁開度ｔ（ｉ−１）に対応の第２の付着量Ｄ（
ｉ´−１）から現時点の絞り弁開度ｔ（ｉ）に対応の第
２の付着量Ｄ（ｉ´）の変化量△Ｄ２を求める（２１１
）。次いでこの△Ｄ２と図４（ｂ）に示した補正係数Ｋ
２のテーブルより第２の補正量ＴＡＣ２を求める（２１
３）。

【００３６】以上求めた第１，第２の補正量ＴＡＣ１，
ＴＡＣ２の和を求め、加速補正パルスＴＡＣＣとする（
２１４）。

【００３７】ステップ２１５では、基本噴射パルス幅Ｔ
ｐ，各補正係数の和ＣＯＥＦ，及び加速補正パルス幅Ｔ
ＡＣＣと、無効噴射パルス幅Ｔｓ（Ｔｓは、図８に示す
ように噴射量が零の噴射パルス幅の最大値）から噴射パ
ルス幅Ｔｉを演算し、図７に示すようにコントロールユ
ニット１５の出力ポートからＴｉの時間だけインジェク
タを開弁する（２１６）。

【００３８】以上のフローを通して求めた加速補正パル
スの波形を図６の実線に示す。この加速補正パルスは、
加速初期には、吸入負圧による第１の補正量ＴＡＣ１が
効き、加速中期から後半には絞り弁開度による第２の補
正量ＴＡＣ２が効き、図５のＡ／Ｆ波形と近似する波形
となる（なお、図６による破線は絞り弁開度による第２
の補正量ＴＡＣ２を零とした場合の波形で第１の補正量
のみを示す）。

【００３９】なお、以上のフローは加速補正について述
べたが、減速の際にも、上記同様に図３（ａ），（ｂ）
の第１，第２の燃料付着量マップを検索する。この検索
した値の差△Ｄ１，△Ｄ２は負（マイナス）となり、噴
射パルス幅Ｔｉを減量補正するように働くため、加速時
の補正同様に減速時の減量補正を精度良く行い得る。

【００４０】なお、実施例では、第１付着量マップの検
索パラメータとして吸気管圧力を用いたが、エンジンの
１気筒当りに吸入される質量空気量や、実施例の中で記
載した基本噴射パルス幅Ｔｐなどを用いてもよく、また
、暖機状態についても、吸気管壁温を直接とらえてパラ
メータとしてもよい。

【００４１】また、本実施例における燃料付着量補償は
ＳＰＩ方式以外のエンジンについても適用可能である。

【００４２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、エンジン
の吸気管壁に付着する燃料量に対する補償を、エンジン
の負荷状態と暖機状態のパラメータ、及び絞り弁開度と
暖機状態の２つパラメータを用いることで、吸気管圧力
センサ，スロットルセンサ，エンジン冷却水温センサな
どの簡易なセンサを用いてしかも高精度に補償を可能に
し、特に加速，減速時など過渡運転時に必要な燃料付着
量の補償ひいてはＡ／Ｆ制御を低コストで精度良く行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の適用対象となるエンジン制御システム
の一例を示す図。

【図２】本発明の実施例における燃料制御の動作を示す
フローチャート。

【図３】上記実施例に用いる燃料付着量補正マップに関
する説明図。

【図４】上記実施例に用いる燃料付着量補正係数テーブ
ルに関する説明図。

【図５】燃料付着量補償を行わない場合のＡ／Ｆと吸気
管圧力及び絞り弁開度との関係を示す説明図。

【図６】上記実施例の燃料付着補正を行った場合の加速
補正パルスと吸気管圧力及び絞り弁開度との関係を示す
説明図。

【図７】上記実施例に用いるコントロールユニットの構
成要素を示す説明図。

【図８】上記実施例の燃料噴射パルス幅演算の要素とし
て用いる無効パルス幅の説明図。

【符号の説明】

３…吸気量センサ、７…インジェクタ、１０…スロット
ルセンサ、１３…水温センサ、１５…コントロールユニ
ット（燃料量演算手段，演算データ記憶手段）、Ｅ…エ
ンジン。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの運転に応じて燃料量を制御する
   場合に、エンジンの負荷状態の検出信号と暖機状態に関
   する検出信号の２つパラメータで吸気管壁へ付着する燃
   料の第１の補正量を算出し、エンジンの吸気量を調整す
   る絞り弁開度の検出信号と吸気管壁の暖機状態に関する
   検出信号の２つのパラメータで吸気管壁へ付着する燃料
   の第２の補正量を算出し、これらの第１，第２の補正量
   の和により加速，減速など過渡運転時の吸気管壁付着燃
   料量に相当する補正量を求め、この補正量をエンジンの
   各種センサ入力値に基づき算出した基本燃料量に加える
   ことを特徴とするエンジンの燃料制御法。
2. 【請求項２】請求項１において、前記エンジンの負荷状
   態の検出信号は、エンジンの吸気管圧力の検出信号或い
   は気筒に吸入される質量空気量の検出信号であり、前記
   エンジンの暖機状態に関する検出信号は、エンジン冷却
   水温の検出信号或いは吸気管壁温の検出信号であること
   を特徴とするエンジンの燃料制御法。
3. 【請求項３】（イ）エンジンの負荷状態を検出する手段
   と、（ロ）エンジンの吸気量を制御する絞り弁開度を検
   出する手段と、（ハ）エンジンの暖機状態を検出する手
   段と、（ニ）エンジンの運転に係る各種センサの検出信
   号に基づき算出する基本燃料量の演算プログラム、及び
   エンジンの負荷状態と暖機状態の関係で定めた吸気管壁
   への第１の燃料付着量マップ、絞り弁開度と暖機状態の
   関係で定めた第２の燃料付着量マップ等を記憶した手段
   と、（ホ）前記演算プログラムによる基本燃料量の計算
   と、一定時間間隔で取り込むエンジンの負荷状態，暖機
   状態，絞り弁開度の検出信号を前記第１の燃料付着量マ
   ップ，第２の燃料付着量マップに照合させて各マップ対
   応の燃料付着補正量を求め、これらの補正量を前記基本
   燃料量に加えて供給燃料量に相当の燃料噴射パルス幅を
   演算する手段とを備えたことを特徴とするエンジンの燃
   料制御装置。
4. 【請求項４】請求項３において、前記エンジンの負荷状
   態を検出する手段は、エンジンの吸気管圧力センサ，エ
   ンジン吸気流量センサのいずれかよりなり、前記エンジ
   ンの暖機状態を検出する手段は、エンジン冷却水温セン
   サ，吸気管壁温センサのいずれかよりなることを特徴と
   するエンジンの燃料制御装置。