JPH04350346A - 内燃機関の燃料噴射量制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気系過熱
防止のために高負荷運転時に燃料噴射量を増量補正（Ｏ
ＴＰ増量：ｏｖｅｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｒｏｔ
ｅｃｔ）するようにした燃料噴射量制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高負荷領域では内燃機関の排気ガス温度
は過度に上昇し排気系が過熱となって排気部品の熱損傷
の危険がある。そこで、一般に高負荷時には燃料増量補
正であるＯＴＰ増量を行っている。このＯＴＰ増量によ
って空燃比を濃くすると、ガソリンの気化熱による冷却
と酸素不足による燃焼効率の低下によって排気ガス温度
上昇を抑えることができる。また、同じ高負荷状態であ
っても排気ガス温度は点火時期が遅角された時にはより
上昇する。そのため、ノッキング発生の直前状態で点火
時期を制御するノックコントロ−ルシステムなどによっ
て基本点火時期から点火を遅らせる遅角時にはさらに排
気ガス温度上昇をもたらす。その結果、上記のような遅
角時にはＯＴＰ増量を更に増加しなければならない。そ
こで、従来技術である特開昭６２−４８９４４号公報に
示されるように負荷が予め定められた負荷以上になった
時に算出されるＯＴＰ増量値に遅角によるＯＴＰ増量値
を加えることにより、遅角時にはＯＴＰ増量をさらに増
加させている（図１２）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ガソリンエンジンでは
遅角量が大きいほど排気系はより過熱となり、燃料増量
が必要な負荷領域は広くなっている。例えば、図７に示
すように遅角量がＥの状態では燃料増量が斜線部分であ
るのに対し、Ｅより大きな遅角量Ｂでは破線の斜線部分
が加わり燃料増量する負荷領域は広くなっている。しか
し、従来技術では遅角量に係わらず一定の負荷領域を燃
料増量領域としているため、遅角量が大きくて燃料増量
が必要時にＯＴＰ増量されなかったり、燃料増量が不必
要時にＯＴＰ増量されてしまう。そのため、機関の要求
に応じたＯＴＰ増量を行うことができないという問題が
生じていた。そこで、本発明の目的は、遅角の増大に伴
って燃料増量する領域を拡大することによって上記のよ
うな問題を解決することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる内燃機関
の燃料噴射量制御装置は、図１に示すように、内燃機関
の所定運転状態時に基本点火時期を遅角補正する遅角補
正手段Ａと、機関が所定の負荷領域で供給燃料量を増加
させる燃料増量手段Ｂとを備えた内燃機関の燃料噴射量
制御装置において、前記遅角補正手段による遅角補正量
の増大に伴い前記燃料増量する前記所定の負荷領域を低
負荷側に拡大する負荷領域拡大手段Ｃを備えたことを特
徴とする。

【０００５】

【作用】遅角補正による遅角補正量の増大に伴い燃料増
量する負荷領域を低負荷側に拡大することで、遅角量が
大きい時には遅角量が小さい時と比べて低負荷側までＯ
ＴＰ増量させることができ、これにより機関の要求に応
じたＯＴＰ増量を行うことができる。

【０００６】

【実施例】本発明の一実施例についてガソリンエンジン
全体の配置を示す図２に基づいて以下に説明する。１は
ガソリンエンジン本体、２はピストン、３は点火プラグ
、４は排気管、５は吸気管であり、６は吸入空気の脈動
を吸収するサ−ジタンク、７は吸入空気量を調節するス
ロットルバルブ、８は吸入空気量を測定するエアフロ−
メ−タである。排気管４には排気ガス中の残存酸素濃度
を検出する酸素センサ９が設けられ、吸気管５にはガソ
リンエンジン本体１の吸入空気中に燃料を噴射する燃料
噴射弁１０、吸入空気の温度を検出する吸入空気温セン
サ１１、スロットルバルブの開度を検出するスロットル
センサ１２が設けられている。また、エンジン本体内部
のシリンダブロックにノッキングを検出するノックセン
サ１３、ウォタ−ジャケットに冷却水温度を測定する水
温センサ１５が取付けられている。また、イグナイタ１
６は点火に必要な高電圧を発生し、ディストリビュ−タ
１７はクランクシャフト（図示せず）の回転に連動して
上記高電圧を各気筒の点火プラグに分配供給する。回転
角センサ１８はディストリビュ−タ１７の１回転即ちク
ランクシャフト２回転に２４パルスの回転角信号ＮＥを
出力し、気筒判別センサ１９はディストリビュ−タ１７
の１回転に１パルスの回転検出信号Ｇを出力する。２０
は電子制御回路、２１はキ−スィッチ、２２はスタ−タ
モ−タを示している。電子制御回路２０は図３に示すよ
うに、中央処理装置（ＣＰＵ）３０と、制御プログラム
を格納したリ−ドオンリメモリ（ＲＯＭ）３１と、作業
領域として使用されるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ
）３２と、通電停止後もデ−タを保持するバックアップ
ＲＡＭ３３と、マルチプレクサ機能を持つＡ／Ｄ変換器
３４と、バッファ機能を持つＩ／Ｏインタ−フェ−ス３
５とからなり、これらの間はバスライン３７で相互に接
続されている。Ａ／Ｄ変換器３４はエアフロ−メ−タ８
よりの空気流量信号と、吸気温センサ１１よりの吸気温
度信号と、ノックセンサ１３よりのノッキング信号と、
水温センサ１５よりの水温信号を受けて、各信号のディ
ジタル化を行い、これらのディジタル信号はＣＰＵ３０
により読み取られる。またＩ／Ｏインタ−フェ−ス３５
には酸素センサ９、スロットルセンサ１２、回転角セン
サ１８、気筒判別センサ１９、キ−スィッチ２１それぞ
れよりの信号が入力し、各信号はＣＰＵ３０により読み
取られる。ＣＰＵ３０は各センサ検出デ−タに基づいて
点火タイミング、燃料噴射量それぞれを算出し、得られ
た点火信号、燃料噴射信号がＩ／Ｏインタ−フェ−ス３
５を通してイグナイタ１６、燃料噴射弁１０それぞれに
供給される。

【０００７】次に、本発明装置の一実施例の制御プログ
ラムについて、図４、図５、図６に示されたフロ−チャ
−トを参照して説明する。図６は燃料噴射量を決定する
ステップを含んだメインル−チンを、図４は点火時期の
進角度を決定する割り込みル−チンを、図５は進角度を
決定した時の増量値を決定する割り込みル−チンをそれ
ぞれ示す。まず、図４に示されたル−チンによる点火時
期制御の処理動作について説明する。この割り込みル−
チンは所定のクランク角度毎に行われ、最初のステップ
１０１において、回転角センサ１８により検出されたク
ランク回転角に基づき算出されたエンジン回転数と、エ
アフロ−メ−タ８により検出された吸入空気量と、ノッ
クセンサ１３が検出したノッキング発生状態のデ−タを
ＲＡＭ３２に読み込む。上記で読み込んだエンジン回転
数と吸入空気量に基づきステップ１０３で基本点火時期
θａを算出している。次のステップ１０５においても、
上記で読み込まれたノッキング発生状態のデ−タから前
回の爆発行程においてノッキングが発生したか否かの判
別が行われる。前回の爆発行程にてノッキングが発生し
ていれば、遅角するために前回求められＲＡＭ３２に記
憶されている一回前の遅角補正量ＡＫＣＳｉ−１　に増
分１を加算する計算が行われ、新しい遅角補正量ＡＫＣ
Ｓが算出される（ステップ１０７）。これに対し前回の
爆発行程にてノッキングが発生していなければステップ
１１１へ行き、ステップ１０１で読み込まれたノッキン
グ発生状態のデ−タから以前の１０回の爆発行程におい
てノッキングが発生したか否かの判別が行われる。以前
の１０回の爆発行程においてノッキングが発生していな
ければ、進角補正すべく前回のＡＫＣＳｉ−１　より減
分１を減算する計算が行われ、新しいＡＫＣＳが算出さ
れる（ステップ１１３）。ノッキングが発生していない
状態が１０行程に満たない時にはＡＫＣＳは一回前のＡ
ＫＣＳｉ−１　と同じとする（ステップ１１７）。ここ
で、ステップ１０９においては、ＡＫＣＳの上限値ＡＫ
ＣＳｍａｘ　を設けることによって異常な遅角を防いで
いる。本実施例においてこのＡＫＣＳｍａｘ　は表１（
表２）に示すようなマップを設定して回転数（回転数と
負荷）からＡＫＣＳｍａｘ　を求めることができる。ま
た、ＡＫＣＳは負の値とはならないので、ＡＫＣＳは基
本点火時期θａより進角側にならない。

【０００８】

【表１】

【０００９】

【表２】

【００１０】上述のようにＡＫＣＳが算出されると、次
のステップ１１９において、ＲＡＭ３２に記憶されてい
る一回前のＡＫＣＳｉ−１　が新しいＡＫＣＳに書き換
えられる。さらにステップ１２１においては、この新し
いＡＫＣＳと基本点火時期θａとで（基本点火時期θａ
）−（ＡＫＣＳ）なる演算が行われることによって、実
行点火時期θが算出され、これがＲＡＭ３２に記憶され
て点火時期の制御に使用される。ＡＫＣＳが大きければ
大きい程、実行点火時期θは基本点火時期θａより減じ
られ進角は小さくなる。かくして実行点火時期の増減は
ル−チンの各走査回毎に上記の増分１又は減分１ずつ行
われる。点火時期信号は上記で述べた要領にて決定され
た実行点火時期θと気筒判別センサ１９が検出する気筒
位相と回転角センサ１８が検出するクランク回転角に応
じて定められ、所定の時期にイグナイタ１６へ出力され
る。

【００１１】次に、上記のル−チンで求められたＡＫＣ
Ｓを用いてＯＴＰ増量の処理動作を説明する前に、本実
施例におけるＯＴＰ増量の算出方法の概略について説明
する。まず、点火時期が制御上とり得る最大遅角となっ
た状態、つまり遅角によって排気温が最大となる状態を
想定しその状態における燃料増量値を決定する。この最
大遅角からどのくらい進角しているかによって上述の増
量値から不必要分を差し引いてＯＴＰ増量値を求めてい
る。具体的に、図５のフロチャ−トを見ると、まずステ
ップ２０１においてエンジン回転数と吸入空気量に基づ
き負荷を算出し、その後ステップ２０３で上限値ＡＫＣ
Ｓｍａｘ　テ−ブルとＦＯＴＰ１テ−ブルから回転数（
回転数と負荷の２次元マップ）に応じてＡＫＣＳｍａｘ
　と上記負荷に応じてＦＯＴＰ１とを読み出している。 このＡＫＣＳｍａｘ　とＦＯＴＰ１を説明すると、ＡＫ
ＣＳｍａｘ　は上記で述べたように表１（表２）のマッ
プで回転数（回転数と負荷）から求めることができる最
も遅角された遅角量である。そして、ＦＯＴＰ１はＡＫ
ＣＳｍａｘ　状態で最も燃料増量が少なく排気系が過熱
とならない燃料増量としてＦＯＴＰ１テ−ブルに予め設
定されている。言い換えれば、図８の線Ａで示すように
負荷に応じたＦＯＴＰ１増量することによって、過剰排
気ガス温度にならない目標排気ガス温度になるように設
定されている。ここで、この実施例ではＦＯＴＰ１を負
荷によって読み出しているが、図１１のように負荷と回
転数によって算出された値であってもよい。ところで、
図８を見るとどんな遅角量でもＯＴＰ増量されない負荷
領域ａ、ＯＴＰ増量を必ず行う負荷領域ｃ、これらの間
の遅角量に応じてＯＴＰ増量するか否かが変化する負荷
領域ｂであり、次のステップ２０５ではこのＦＯＴＰ１
が０であるか否か（領域ａであるか否か）を判断してい
る。ＦＯＴＰ１が０の時はＦＯＴＰを０として、このル
−チンを終了する。すなわち、この負荷領域ａでは遅角
の大きさに係わらず排気系は過熱とならずＯＴＰ増量す
る必要はない。 ステップ２０８では、ステップ２０３で求めたＡＫＣＳ
ｍａｘ　と図４のル−チンによって求められた現在のＡ
ＫＣＳとの差からある所定値α倍して進角に応じた不必
要な燃料減量補正値ＦＯＴＰ２を算出する。さらに、ス
テップ２０９に進んでステップ２０３で求めたＦＯＴＰ
１からＦＯＴＰ２を引くことによって最終的なＯＴＰ増
量値ＦＯＴＰを算出する。このＦＯＴＰ２はＡＫＣＳｍ
ａｘ　実行時に必要なＯＴＰ増量が現在のＡＫＣＳに必
要なＯＴＰ増量よりどれだけ余分に燃料増量あるかをＡ
ＫＣＳｍａｘ　とＡＫＣＳの差の割合から求めている。 この差の割合は定数αによってＡＫＣＳ＝０のときには
図８の実線Ｅになるように設定している。本実施例では
αを定数としているが、αは負荷によって変化する値α
＝ｆ（負荷）であってもよい。 ＦＯＴＰ２＝α×（ＡＫＣＳｍａｘ　−ＡＫＣＳ）ＦＯ
ＴＰ＝ＦＯＴＰ１−ＦＯＴＰ２ 次に、上記の式で求めたＦＯＴＰが負の値の時にはステ
ップ２１１、ステップ２１３でＦＯＴＰを０としている
。これは、図８の負の値の領域β（ＯＴＰ減量値）に入
らないようにするための条件である。また、上記で説明
したＡＫＣＳは負とならないことから図８の領域γへ、
ＡＫＣＳｍａｘ　は最大遅角量であることから図８の領
域εへは入らず、斜線の中の範囲内でＯＴＰ増量値は移
動する。さらに詳しく図９で説明すると、図５のフロー
チャートでＦＯＴＰが負の時はＦＯＴＰを０とする条件
によって図９の点線部分になった時にはＯＴＰ増量は０
となる。そのため、遅角量Ｄの時にはＯＴＰ増量負荷開
始点はｂ３であり、ＤからＢへ遅角量が徐々に大きくな
るにつれてＯＴＰ増量負荷開始点もｂ３からｂ１へ徐々
に低負荷側へ移動しているのがわかる。このようにして
、負荷領域ｂでは遅角の増大に伴って燃料増量する領域
が低負荷側へ拡大している。

【００１２】次に、図６に示されたフロ−チャ−トを参
照して上記ＯＴＰ増量を組み入れた空燃比制御の作動動
作について説明する。このル−チンにおいては、先ずス
テップ３０１でエンジン回転数と吸入空気量に基づき基
本燃料噴射時間ＴＰが決定される。次のステップ３０３
においては、吸気温センサ１１が検出する吸気温度と、
水温センサ１５が検出する冷却水温度と、酸素センサ９
が検出する排気ガスの空気過剰率とに応じて燃料噴射量
修正係数ｆ（κ）が決定される。尚、ＯＴＰ増量される
高負荷運転領域においては、エンジンへ理論空燃比より
小さい空燃比のため出力空燃比の混合気を供給するべき
酸素センサ信号による空燃比のフィ−ドバック制御は行
われない。次のステップ３０７とステップ３０９におい
ては、Ｔｃ＝１＋ＦＯＴＰなる演算によって、遅角量の
増大に応じた燃料噴射量補正率Ｔｃを算出し、その後、
実行燃料噴射時間ＴＡＵの算出が下式に従って行われる
。 ＴＡＵ＝ＴＰ×ｆ（κ）×Ｔｃ 上述のように実行燃料噴射時間ＴＡＵが決定されること
により、基本点火時期より進角側にある時にはほぼ理論
空燃比又は出力空燃比にするためのエンジン要求空燃比
の混合気が供給され、これに対しノッキングの発生にお
いて点火時期の遅角量が増大している時には実行燃料噴
射時間ＴＡＵが延長されて一回のエンジン行程における
燃料噴射量が増大され、エンジンには理論空燃比より小
さい空燃比の混合気が供給されるようになる。このよう
に、ＡＫＣＳｍａｘ　時を想定したＦＯＴＰ１から、Ａ
ＫＣＳｍａｘ　からの進角量に応じてＦＯＴＰ２を差し
引いてＯＴＰ増量値ＦＯＴＰを求め、ＦＯＴＰが負の値
のときは０とすることによって、遅角量の増大に伴い燃
料増量する領域を低負荷側まで拡大し、逆に遅角量の減
少に伴い燃料増量する領域を高負荷側まで縮小すること
ができる。それにより、燃費の向上をはかりながら排気
系の過熱を防止することができる。さらに、上記の式を
用いることによって三次元マップなどでＯＴＰ増量値を
求めることによりメモリの低減をはかることができる。 なお、前述の実施例では、ＡＫＣＳｍａｘ　を基準に現
在の遅角補正量ＡＫＣＳとの差からＯＴＰ増量を求めた
が、ＡＫＣＳｍａｘ　の代わりに図１０のＡＫＣＳＢ’
（遅角量Ｂ’の時のＯＴＰ増量値）を基準にしても同様
な効果が得られる。すなわち、図１０のＢ’に示すよう
に少なくともｂ、ｃ領域をカバ−する範囲内で設定し、
以下の式からＦＯＴＰを算出し、このＦＯＴＰが負の時
は０とする。 ただし、領域ａ、ｃは、最遅角補正量ＡＫＣＳｍａｘ　
時にＯＴＰ増量しなければならない負荷領域である。 ＦＯＴＰ２＝α×（ＡＫＣＳＢ’−ＡＫＣＳ）ＦＯＴＰ
＝ＦＯＴＰ１−ＦＯＴＰ２ 同様に、遅角補正量ＡＫＣＳＢ’ではなく図１０に示す
任意の点火時期Ｆ、基本点火時期Ｅを基準ににしても、
少なくともｂ、ｃ領域をカバ−する範囲内で設定すれば
同様な効果が得られる。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、遅角補正量の増大に伴
い燃料増量する負荷領域を低負荷側に拡大することで、
遅角量の増大につれてＯＴＰ増量が必要となった領域も
ＯＴＰ増量させることができる。これにより、単にＯＴ
Ｐ増量する負荷領域を拡大した技術に比べ燃費の向上を
はかりながら排気系過熱を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　発明の構成図

【図２】　　本発明の一実施例によるエンジン本体の配
置図

【図３】　　制御回路の詳細図

【図４】　　点火時期のフロ−チャ−ト図

【図５】　　
ＯＴＰ増量に関するフロ−チャ−ト図

【図６】　　燃料
噴射量に関するフロ−チャ−ト図

【図７】　　負荷に対
するＯＴＰ増量と排気ガス温度の図

【図８】　　負荷に
対してＯＴＰ増量する領域の図

【図９】　　遅角量に応
じて領域変化の説明図

【図１０】その他の実施例の基準
値設定図

【図１１】負荷と回転数においてＯＴＰ増量す
る領域

【図１２】従来技術において負荷に対してＯＴＰ
増量する図

【符号の説明】

１　　・・・ガソリンエンジン本体　　　　２　　・・
・ピストン ３　　・・・点火プラグ　　　　　　　　　　　　　　
４　　・・・排気管５　　・・・吸気管　　　　　　　
　　　　　　　　　　　６　　・・・サ−ジタンク ７　　・・・スロットルバルブ　　　　　　　　８　　
・・・エアフロ−メ−タ ９　　・・・酸素センサ　　　　　　　　　　　　　　
１０・・・燃料噴射弁 １１・・・吸気温センサ　　　　　　　　　　　　１２
・・・スロットルセンサ １３・・・ノックセンサ　　　　　　　　　　　　１４
・・・シリンダブロック １５・・・水温センサ　　　　　　　　　　　　　　１
６・・・イグナイタ １７・・・ディストリビュ−タ　　　　　　１８・・・
回転角センサ １９・・・気筒判別センサ　　　　　　　　　　２０・
・・電子制御回路 ２１・・・キ−スイッチ　　　　　　　　　　　　２２
・・・スタ−タモ−タ ３０・・・中央処理装置　　　　　　　　　　　　３１
・・・ＲＯＭ３２・・・ＲＡＭ　　　　　　　　　　　
　　　　　　　３３・・・バックアップＲＡＭ ３４・・・Ａ／Ｄ変換器　　　　　　　　　　　　３５
・・・Ｉ／Ｏインタ−フェィス ３７・・・バスライン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　内燃機関の所定運転状態時に基本点火
   時期を遅角補正する遅角補正手段と、機関が所定の負荷
   領域では供給燃料量を増加させる燃料増量手段を備えた
   内燃機関の燃料噴射量制御装置において、前記遅角補正
   手段による遅角補正量の増大に伴い前記燃料増量する前
   記所定の負荷領域を低負荷側に拡大する負荷領域拡大手
   段を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御
   装置。