JPH0452854B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の電子制御式燃料噴射制御装
置に関する。

〔従来の技術〕

電子制御式燃料噴射機関では、検出された吸入
空気量に基いて燃料の基本噴射量を決定し、この
基本噴射量が概ね理論空燃比を提供するようにな
つている。機関の運転状態に応じて、例えば暖機
補正や始動後補正が行われる。このような暖機補
正や始動後補正が行われていないときには、排気
通路に配置された酸素濃度センサの出力に応じて
空燃比が理論空燃比となるようにフイードバツク
制御することが多い。

一方、電子制御式燃料噴射機関では、燃料噴射
弁はデリバリパイプに連結され、デリバリパイプ
には燃料噴射弁の燃料調圧のためにプレツシヤレ
ギユレータが取付けられている。プレツシヤレギ
ユレータはデリバリパイプ内の燃料の圧力と吸気
圧力との差を一定に保ち、変化する吸気圧力に対
して燃料噴射量が変化するのを防止するためのも
のであり、調圧のために、プレツシヤレギユレー
タのダイヤフラムによつて区画された一室に吸気
圧力が導入されている。

ところで、デリバリパイプや燃料噴射弁内の燃
料が高温になると燃料ベーパーが発生し易くな
り、特に機関の始動時に問題があつた。これを解
決するために、特開昭58−67964号公報では、プ
レツシヤレギユレータと吸気管を連結する通路の
途中に電磁弁を設け、デリバリパイプ内の燃料の
温度が所定値以上になると機関始動時に電磁弁を
作動させてプレツシヤレギユレータを大気に開放
している。実開昭58−24435号公報では、同様に
電磁弁を設け、機関冷却水温が所定値以上になる
と同様にプレツシヤレギユレータを大気開放して
いる。プレツシヤレギユレータを大気開放するこ
とにより、デリバリパイプ及び燃料噴射弁内の燃
料の圧力が、プレツシヤレギユレータを吸気通路
に連結していた場合よりも増大する。圧力が増大
すれば燃料の気化温度が上昇するので、デリバリ
パイプ及び燃料噴射弁内での燃料のベーパーの発
生が防止され、よつて機関の始動性を向上するこ
とができる。

〔発明が解決すべき問題点〕

前述したように、従来は運転性能確保のために
必要な条件、例えば冷却水温40℃以下、始動時、
始動後増量時、高出力時等を除きフイードバツク
制御を行つていた。しかしながら、プレツシヤレ
ギユレータを大気開放させる弁手段を設けた内燃
機関で、プレツシヤレギユレータを大気開放して
いるときにフイードバツクを行うと問題点が発生
した。プレツシヤレギユレータの大気開放はデツ
ドソーク後の高温状態での始動に伴つて行われる
ので、従来の制御では始動後増量が所定の時間で
終了するとフイードバツク制御が行われることに
なる。ところが、プレツシヤレギユレータを大気
開放すると、デリバリパイプ内の燃料の圧力が上
昇し、それによつて燃料の気化温度が上昇するの
でベーパーの発生が防止される訳であるが、燃料
の圧力が上昇すると噴射される燃料の量が多くな
つてしまうという結果になつた。即ち、燃料噴射
弁の開弁時間はプレツシヤレギユレータが吸気通
路に連結されているときの燃料の圧力に基いて理
論空燃比を与えるべく計算されたものであり、燃
料の圧力が高くなれば同じ開弁時間でも噴射され
る燃料の量が多くなり、例えば理論空燃比よりも
13％ほどリツチになる。従つて、酸素濃度センサ
は当然リツチ信号を発生する。そこでフイードバ
ツク制御が行われると目標空燃比をリーン側に補
正していくことになる。所定時間経過してプレツ
シヤレギユレータの大気開放が終了する直前に酸
素濃度センサが理論空燃比を検出しているとする
と、演算回路の目標値は13％リーンとなつてい
る。この状態でプレツシヤレギユレータの大気開
放を終了すると、燃料噴射弁から噴射される燃料
の量が理論空燃比より13％小さい値（空燃比は約
16.3）に相当する量に急激に変化する。酸素濃度
センサはそこでリーン信号を発生し、リツチ側へ
向けてのフイードバツク制御が行われることにな
る。しかしながら、フイードバツクの補正係数は
非常に小さいために、13％の補正を達成するため
には多数回のサイクルを必要とし、実質的に数秒
間リーン状態が続く。従つて、このようなリーン
状態でアイドルを続けたり又は急に負荷をかけた
りした場合にストールする可能性を含んでいた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による内燃機関の燃料噴射装置は、燃料
噴射弁と、排気通路に配置された酸素濃度センサ
の出力に応じて空燃比を補正するフイードバツク
制御手段と、前記燃料噴射弁に供給される燃料の
調圧のために導管を介して吸気通路に連結された
プレツシヤレギユレータとを備えている内燃機関
において、前記プレツシヤレギユレータを前記吸
気通路に連結する前記導管の途中に切換弁を設
け、機関の始動時における冷却水又は燃料の温度
が所定値よりも高いときに前記切換弁によつて前
記プレツシヤレギユレータを大気に開放するよう
に設定すると共に、前記プレツシヤレギユレータ
を大気に開放したときに同時に前記酸素濃度セン
サによる空燃比のフイードバツク制御を禁止して
空燃比をリツチにするフイードバツク禁止手段を
も設け、前記プレツシヤレギユレータが大気に開
放されていないときに限つてフイードバツク制御
を実行することができるようにしたことを特徴と
するものである。

〔作用〕

本発明による内燃機関の燃料噴射制御装置は前
記のような構成を有するので、始動時の冷却水温
又は燃料温度が所定値よりも高いとき、切換弁に
よつてプレツシヤレギユレータを大気に開放する
と同時に、フイードバツク禁止手段を作動させ
て、酸素濃度センサによる空燃比のフイードバツ
ク制御を禁止する。その結果、始動直後の短時間
だけ行われる燃料噴射量の通常の始動時増量期間
が終わつた後も、フイードバツク制御は開始され
ることなく、実質的に空燃比がリツチの状態が維
持される。したがつて、その間に空燃比がリーン
側に傾くことがないので機関のストールは防止さ
れ、所定の時間が経過して機関のアイドル回転が
安定してから、切換弁がプレツシヤレギユレータ
の大気開放状態を遮断して、吸気通路へ連結する
状態に切り換える。そして、この時点で初めてフ
イードバツク制御が開始される。それによつて、
従来技術のように始動時増量期間が終わつた後に
直ちにフイードバツク制御を開始することによる
空燃比のリーン化傾向を防止して、アイドル回転
を確実に安定させることができ、機関ストールの
懸念もなくなる。

〔実施例〕

第２図において、内燃機関本体１０には往復動
するピストン１２が挿入され、ピストン１２の上
方に燃焼室１４が形成される。燃焼室１４にはそ
れぞれ吸気通路１６及び排気通路１８が連通さ
れ、吸気通路１６はエアクリーナ２０、サージタ
ンク２２及びこれらを連結するパイプ等により構
成される。吸気通路１６にはエアフローメータ２
４、スロツトル弁２６、燃料噴射弁２８等が公知
のように配置される。

燃料噴射弁２８はサージタンク２２から延びる
各枝管３０に配置されて気筒数だけあり、全ての
燃料噴射弁２８がデリバリパイプ３２に連結され
る。デリバリパイプ３２には、フユーエルタンク
３４の燃料がフユーエルフイルタ３６及びフユー
エルポンプ３８を介して供給されており、余剰の
燃料がプレツシヤレギユレータ４０を介してフユ
ーエルタンク３４に戻される。このときに、プレ
ツシヤレギユレータ４０はデリバリパイプ３２内
の燃料を調圧する。このために、プレツシヤレギ
ユレータ４０は導管４２を介して吸気通路１６、
即ちサージタンク２２に連結される。この導管の
途中には電磁弁４４が配置されプレツシヤレギユ
レータ４０をサージタンク２２又は大気に選択的
に連結することができるようになつている。

第３図はプレツシヤレギユレータ４０の詳細な
構造の一例を示すものであり、ハウジング４０ａ
がダイヤフラム４０ｂによつて区画されて燃料室
４０ｃおよびスプリング室４０ｄが形成される。
燃料室４０ｃにはデリバリパイプ３２が連結され
るとともにパイプ４０ｅが突設される。このパイ
プ４０ｅはリターンパイプを介してフユーエルタ
ンク３４に連結される。ダイヤフラム４０ｂに
は、パイプ４０ｅの先端に対応して弁体４０ｆが
取付けられている。一方、スプリング室４０ｄ内
にはスプリング４０ｇが配置され、ダイヤフラム
４０ｂを弁体４０ｆがパイプ４０ｅの先端を塞ぐ
ように付勢している。このスプリング室４０ｄが
前述した電磁弁４４が配置された導管４２により
サージタンク２２に連結される。この構成によつ
て、燃料噴射弁２８にかかる燃料の圧力も燃料噴
射弁２８の先端にかかる吸気圧力（負圧）に対し
て常時一定となるように調圧する。一方、電磁弁
４４の作動によつて、プレツシヤレギユレータ４
０のスプリング室４０ｄが大気に連結されると、
燃料噴射弁２８にかかる燃料の圧力は、スプリン
グ室４０ｄに負圧をかけていた場合に比べて高く
なる。

燃料噴射弁２８は一種の電磁弁であり、その通
電時間を制御することによつて開弁時間（従つて
燃料噴射量）を制御することができる。燃料噴射
弁２８及び電磁弁４４は電子制御装置４６によつ
て制御される。電子制御装置４６は、内燃機関の
種々の運転状態をあらわすセンサからの信号、例
えば、エアフロメータ２４、スロツトルポジシヨ
ンセンサ４８、冷却水温センサ５０、排気通路１
８に設けられた酸素濃度センサ５２、イグニツシ
ヨンスイツチ５４に接続されたスタータ５６、デ
イストリビユータ５８内の回転軸６０の回転を検
出する回転数センサ６２等からの検出信号を受
け、予め記憶されているプログラムに従つて燃料
噴射弁２８及び電磁弁４４を制御する。

第４図に示されるように、電子制御装置４６は
マイクロプロセツサからなる中央処理装置CPU
６４、プログラムを記憶したリードオンリメモリ
ROM６６、各種センサからの信号を最新のデー
タ等として記憶するランダムアクセスメモリ
RAM６８を含み、これらはバス７０を介して互
いに接続される。各種センサからの信号はＡ／Ｄ
コンバータ７２を介して、或いは入力インターフ
エース７４により入力され、後述するルーチンに
従つて演算された制御信号が出力インターフエー
ス７６を介して燃料噴射弁２８及び電磁弁４４に
送出される。

第５図は電磁弁VSV４４を制御するためのル
ーチンを示すものであり、例えば10msec毎に実
行される。まずステツプ８０にてスタータモータ
５６からの信号がオンしているかどうかを判別
し、オンしていればステツプ８１にて冷却水温が
予め定められた値Ａ（例えば100℃）より高いかど
うかを判別する。始動時に冷却水温が予め定めら
れた値Ａより高ければプレツシヤレギユレータ４
０の大気開放条件が成立していると判断し、ステ
ツプ８２にてカウンタCPRをＢにセツトし、ス
テツプ８３にて電磁弁VSV４４に通電してプレ
ツシヤレギユレータ４０を大気に連結（開放）す
る。ステツプ８１にてノーの場合には始動時であ
つてもプレツシヤレギユレータ４０の大気開放は
行われない。

ステツプ８０にてノーの場合、即ち始動後には
ステツプ８４に進んでカウンタCPRが零になつ
たか否かを判定し、カウンタCPRが零でなけれ
ばステツプ８５に進んでカウンタCPRを１だけ
デクリメントし、ステツプ８３に進む。従つて、
プレツシヤレギユレータ４０の大気開放条件は冷
却水温が予め定められた値Ａ以上の始動時及び始
動後カウンタCPRが零になるまでの所定時間成
立していることになる。ステツプ８４にてイエス
になると、始動後所定時間が経過し、プレツシヤ
レギユレータ４０の大気開放条件を終了させる時
期に来たものと判断して、ステツプ８７において
電磁弁VSV４４への通電を絶つと共に、ステツ
プ８８で初めて空熱比のフイードバツク制御を開
始する。一実施例によれば、プレツシヤレギユレ
ータ４０の大気開放条件は始動時及び始動後約１
〜２分間成立する。尚、プレツシヤレギユレータ
４０の大気開放条件を判定するためには、冷却水
温を検出するばかりでなく、前述の特開昭58−
6796号公報に示されるようにデリバリパイプ３２
に温度センサを取付けて燃料温度を検出すること
により行うこともできる。

次いで、ステツプ８３においてプレツシヤレギ
ユレータ４０を大気開放するために電磁弁VSV
４４に通電した場合には、ステツプ８６において
空燃比のフイードバツク制御を禁止する。空燃比
のフイードバツク制御を禁止する手段としては、
ステツプ８６にてフイードバツク禁止フラグを立
て、このフラグを別に設けられた燃料噴射量演算
ルーチンで見るか、或いはステツプ８６にて空燃
比のフイードバツクの補正係数を零にするかして
行うことができる。

第１図は以上の構成を図式化したものであり、
エアフローメータ２４の出力Ｑ（或いは吸気圧力
センサによる吸気圧力）及び機関回転数センサ６
２の出力ＮとからＱ／Ｎを求め、Ｑ／Ｎに定数を
乗じて理論空燃比を与える基本噴射量を演算する
（100）。暖機補正や始動後補正を行うときには基
本噴射量に補正係数を乗じている。フイードバツ
ク制御手段１０２も酸素濃度センサ（O₂センサ）
５２のリツチ又はリーン信号に応じた補正係数を
もつものであり、これも基本噴射量に乗じられる
ものである。切換弁（電磁弁）４４は前述したよ
うにスタータ５６と水温センサ５０の出力に応じ
て機関の高温始動時に作動され、プレツシヤレギ
ユレータ４０のスプリング室４０ｄを大気に開放
する。プレツシヤレギユレータ４０を大気に開放
したときに、フイードバツク禁止手段１０４がフ
イードバツク制御手段１０２による空燃比のフイ
ードバツク制御を禁止する。

第６図及び第７図において、T₀は高温時に機
関が始動され、同時に電磁弁４４に通電してプレ
ツシヤレギユレータ４０が大気開放される時点を
示す。T₁は始動後増量補正が終了した時点を示
し、T₀からT₀は約５〜10秒間位であり、増量補
正をしているときにはフイードバツクは通常禁止
されている。従つて、フイードバツクは従来は
T₁で開始され、酸素濃度センサ５２の出力に基
いて、理論空燃比に向かつて補正を行つていた。
本発明においては時点T₁ではフイードバツクは
開始されず、従つて、制御目標空燃比は理論空燃
比（14.6）である。しかしながら、実際の空燃比
はプレツシヤレギユレータ４０の大気開放のため
にリツチ化されて13近くになつており、機関回転
数も目標アイドル回転数よりもわずかに高くなつ
ている。

プレツシヤレギユレータ４０の大気開放の終了
時は機関毎に最適に定められているものである
が、実施例によればT₀から１〜２分経過した時
点T₂で終了する。従つて、本発明においては時
点T₂でフイードバツクが開始されることになる。
このときに、目標空燃比が理論空燃比に維持され
ているので燃料の圧力がプレツシヤレギユレータ
４０の本来の作用によるものに戻り、実際の空燃
比が13から14.6に変化し、酸素濃度センサ５２は
理論空燃比を検出する。もし、時点T₁で従来の
ようにフイードバツク制御を開始すると、実際の
空燃比が13となつているのでリーン化補正を続け
ることになり、酸素濃度センサ５２が理論空燃比
を検出するときに目標空燃比が大きくリーン側に
ずれた値になつている。従つて、時点T₂におい
てプレツシヤレギユレータ４０の大気開放が終了
すると、プレツシヤレギユレータ４０の大気開放
によるリツチ分が急激になくなり、実際の空燃比
がリーン側に補正された目標空燃比に従つたもの
となる。この目標空燃比は酸素濃度センサ５２の
リーン信号に基いて理論空燃比に向かつて補正さ
れてゆくが、第８図に示されるように鋸刃状に進
むフイードバツク制御では13％の補正を行うのに
時間t₀（５〜６秒）が必要である。従つて、従来
の制御ではプレツシヤレギユレータの大気開放終
了後に大幅なリーン状態が続き、エンジンストー
ルの可能性があつたが、本発明によればそのよう
な懸念が解消する。

〔発明の効果〕

本発明においては、プレツシヤレギユレータが
大気開放されている間はフイードバツクを禁止し
ているので空燃比は理論空燃比よりもリツチにな
つているが、大気開放時間は１〜２分と比較的に
短いためにリツチ化による燃費のロスも限られた
ものであり、それ以上にアイドル回転の安定が達
成される効果が大きい。又、プレツシヤレギユレ
ータの大気開放条件よりも低い温度で始動される
ときには、冷間増量補正を行つている場合等を除
けば時点T₁でフイードバツクが開始されること
になり、前述した燃費のロスはさらに小さなもの
となる。

特に、本発明においては機関のアイドル回転が
安定した後にプレツシヤレギユレータの大気開放
を終わらせるに当たつて、簡単な切換弁によつて
大気への通路を絶ち、代わりにプレツシヤレギユ
レータを吸気通路へ連結すると同時に空燃比のフ
イードバツク制御を開始するが、フイードバツク
制御の補正係数は一般に小さいから、短時間のう
ちに空燃比が急激に変化することはなく、空燃比
が僅かにリツチの状態から理論空燃比の状態へ
徐々に移行する。したがつて、その際に機関のス
トールを招く可能性のあるトルクの変動を起こす
ことはなく、また、ストールが起こりやすい空燃
比リーンの状態になることもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図は本発明によ
る内燃機関の構成図、第３図はプレツシヤレギユ
レータの断面図、第４図は第２図の制御装置の構
成図、第５図はプレツシヤレギユレータの大気開
放のための電磁弁の制御のフローチヤート、第６
図は始動時からの空燃比を示すグラフ、第７図は
同じ機関回転数のグラフ、第８図はフイードバツ
ク制御の補正量を模式的に示した図である。 １６……吸気通路、２８……燃料噴射弁、３２
……デリバリパイプ、４０……プレツシヤレギユ
レータ、４４……電磁弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃料噴射弁と、排気通路に配置された酸素濃
   度センサの出力に応じて空燃比を補正するフイー
   ドバツク制御手段と、前記燃料噴射弁に供給され
   る燃料の調圧のために導管を介して吸気通路に連
   結された前記プレツシヤレギユレータとを備えて
   いる内燃機関において、前記プレツシヤレギユレ
   ータを前記吸気通路に連結する前記導管の途中に
   切換弁を設け、機関の始動時における冷却水又は
   燃料の温度が所定値よりも高いときに前記切換弁
   によつてプレツシヤレギユレータを大気に開放す
   るように設定すると共に、前記プレツシヤレギユ
   レータを大気に開放したときに同時に前記酸素濃
   度センサによる空燃比のフイードバツク制御を禁
   止して空燃比をリツチにするフイードバツク禁止
   手段をも設け、前記プレツシヤレギユレータが大
   気に開放されていないときに限つてフイードバツ
   ク制御を実行することができるようにしたことを
   特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。