JPH0463934A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の燃料噴射量制御装置に係り、特に内
燃機関の加速運転時に燃料噴射量を制画する燃料噴射量
制御装置に関する。

〔従来の技術〕

電子制御式燃料噴射制御装置を備えた内燃機関では、例
えば吸気管負圧（絶対圧力）と機関回転数とから基本燃
料噴射時間を算出し、機関排気通路内に設けた酸素濃度
検出センサの出力検出信号に基づいて基本燃料噴射時間
を補正することにより、機関燃焼室内に供給される混合
気か予め定められた目標空燃比になるようにフィードバ
ック割面している。

ところが、このようにフィードバック制御をしていても
加速運転時には吸気管圧力か急激に上昇（負圧が減少）
するため、噴射された燃料のうち液状で吸気ポート付近
に付着する燃料量が増加し、この付着液状燃料は付着後
直ちに機関燃焼室内に供給されないため、機関燃焼室に
供給される混合気か一時的にリーンとなる。そこで、通
常、加速運転時には付着燃料量の増加分だけ噴射燃料量
を増加させる加速増量か行なわれる。

しかし、加速状態の時の機関回転数や負荷に無関係に同
一条件で燃料増量を行なうと、特に負荷が小さい時や機
関回転数か低い時の加速特性か悪いため、加速状態を検
出した時、機関回転数か所定値より小さいとき、又は負
荷が設定値より小さいときは加速燃料補正係数を大きく
して加速燃料噴射量を増量するようにした燃料噴射量制
御装置が従来より知られている（特開昭５９−７４３３
９号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、スロットル開度が全閉又はその付近の軽負荷
運転時は内燃機関の燃焼状態が悪く、このような状態か
ら第６図に実線で示す如く時刻ｔ０でスロットル開度（
ＴＡ）を急激に大きくして加速運転を行なった場合は、
加速増量を行なってもスロットルバルブの急開時点ｔ０
から直ちに最適な混合気か機関燃焼室へ供給されるので
はなく、実際にはやはり吸気ボート付近への液状燃料の
付着等により若干の時１！ＩＩＴ遅れて上記混合気か適
合した値になる。従って、上記の時間Ｔではスロットル
バルブが開いているにも拘らず前条件の燃焼悪化状態が
継続しトルクは小のままであるのに対し、時刻ｔ０より
時間Ｔ経過後の時刻ｔ１で吸入空気量の増加と、前記し
た従来装置では加速増量の増量もあって燃焼が急激に良
くなるため、トルクが急に大となる。

従って、従来装置のように軽負荷の加速運転時に単に加
速増量を増量したとしても、加速初期にトルクが出ず、
加速開始後しばらくしてから大なるトルクが出て加速シ
ョックが発生してしまう。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、軽負荷運転時
に予め燃焼の感化を防止することにより、上記の課題を
解決した内燃機関の燃料噴射量制御装置を提供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理構成図を示す。同図中、内燃機関
１０の吸気通路１１に設けられた燃料噴射弁Ｉ２から噴
射される燃料噴射量を、負荷検出手段１３により検出し
た負荷と機関回転数検出手段１４により検出した機関回
転数とから燃料噴射量算出手段１５で算出する燃料噴射
量制御装置において、本発明は軽負荷運転状態検出手段
１６と増量補正手段１７とを具備するようにしたもので
ある。

ここに、軽負荷運転状態検出手段Ｉ６は、内燃機関ＩＯ
のシフト位置が所定段以下の低速段で、かつ、負荷が所
定値以下であることを検出する。

また、増量補正手段１７は軽負荷運転状態検出時に上記
燃料噴射量算出手段１５による燃料噴射量を増量補正す
る。

〔作用〕

軽負荷運転状態検出手段■６により検出された軽負荷運
転状態の時はそのままでは内燃機関の燃焼状態が悪いが
、本発明では増量補正手段１７により噴射燃料量が増量
されるため燃焼が促進され、その後の加速時にまで燃焼
悪化状態が継続されてしまうことを予め防止することか
できる。

〔実施例〕

第２図は本発明か適用される電子制御式燃料噴射装置の
システム構成図を示す。同図中、第１図と同一構成部分
には同一符号を付しである。本実施例は内燃機関ＩＯと
して４気筒４サイクル火花点火式内燃機関（エンジン）
に適用した例で、後述するマイクロコンピュータ２１に
よって制御される。

第２図において、エアクリーナ２２の下流側にはスロッ
トルバルブ２３を介してサージタンク２４か設けられて
いる。エアクリーナ２２の近傍には吸気温を検出する吸
気温センサ２５が取付けられ、またスロットルバルブ２
３には、スロットルバルブ２３の開度（スロットル開度
）及びアイドル状態を検出するスロットルポジションセ
ンサ２６が取付けらけれている。また、サージタンク２
４には前記負荷検出手段１３に相当するダイヤフラム式
の圧力センサ２７が取付けられている。

また、スロットルバルブ２３を迂回し、かっ、スロット
ルバルブ２３の上流側と下流側とを連通するバイパス通
路２８か設けられ、そのバイパス通路２８の途中にソレ
ノイドによって開弁度か制御されるアイドル・スピード
・コントロール・バルブ（ＴＳＣＶ）２９か取付けられ
ている。このＴＳＣＶ２９に流れる電流をデユーティ比
制御して開弁度を制御し、これによりバイパス通路２８
に流れる空気量を調節することにより、アイドリンク回
転数か目標回転数に制御される。

サージタンク２４は前記吸気通路１１に相当するインテ
ークマニホルド３０及び吸気ボート３１を介してエンジ
ン３２（前記内燃機関１０に相当する）の燃焼室３３に
連通されている。インテークマニホルド３０内に一部か
突出するよう各気筒毎に燃料噴射弁３４（第１図の１２
に相当）か配設されており、この燃料噴射弁３４かイン
テークマニホルド３０を通る空気中に燃料が噴射される
。

燃焼室３３は排気ボート３５及びエキゾーストマニホル
ド３６を介して触媒装置３７に連通されている。また、
３８は点火プラグで、一部か燃焼室３３に突出するよう
に設けられている。また、３９はピストンで、図中、上
下方向に往復運動する。

イグナイタ４０は高電圧を発生し、この高電圧をディス
トリビュータ４１により各気筒の点火プラグ３８へ分配
供給する。回転角センサ４２はディストリビュータ４１
のシャフトの回転を検出して、例えば、３０°ＣＡ毎に
エンジン回転信号をマイクロコンピュータ２１へ出力す
るセンサて、前記機関回転数検出手段１４を構成してい
る。

また、４３は水温センサて、エンジンブロック４４を貫
通して一部がウォータジャケット内に突出するように設
けられ、エンジン冷却水の水温を検出して水温センサ信
号を出力する。更に、酸素濃度検出センサ（０，ｉセン
サ）４５は、その一部かエキゾーストマニホルド３６を
貫通突出するように配置され、触媒装置３７に入る前の
排気ガス中の酸素濃度を検出する。また、車速センサ５
８は車速を検出するセンサて、スロットルポジションセ
ンサ２６と共に前記軽負荷運転状態検出手段１６の一部
を構成している。

このような構成の各部の動作を制御するマイクロコンピ
ュータ２１は第３図に示す如きノ１−ドウエア構成とさ
れている。同図中、第２図と同一構成部分には同一符号
を付し、その説明を省略する。第３図において、マイク
ロコンピュータ２１は中央処理装置（ＣＰＵ）５０．処
理プログラムを格納したリード・オンリ・メモリ（ＲＯ
Ｍ）５１、作業領域として使用されるランダム・アクセ
ス・メモリ（ＲＡＭ）５２．エンジン停止後もデータを
保持するバックアップＲＡＭ５３．入力インタフェース
回路５４．マルチプレクサ付き人／Ｄコンバータ５６及
び入出力インタフェース回路５５などから構成されてお
り、それらはバス５７を介して互いに接続されている。

Ａ／Ｄコンバータ５６は吸気温センサ２５からの吸気温
検出信号、スロットルポジションセンサ２６からの検出
信号、圧力センサ２７からの吸気管負圧（ＰＭ）検出信
号、水温センサ４３からの水温検出信号、０２センサ４
５からの酸素濃度検出信号を入力インタフェース回路５
４を通して順次切換えて取り込み、それをアナログ・デ
ィジタル変換してバス５７へ順次送出する。

入出力インタフェース回路５５はスロットルボシンヨン
センサ２６からの検出信号及び回転角センサ４２からの
機関回転数（ＮＥ）に応じた回転数信号か夫々入力され
、それをバス５７を介してＣＰＵ５０へ入力する一方、
バス５７から入力された各信号をｌ５ＣＶ２９．燃料噴
射弁３４及びイグナイタ４０へ送圧してそれらを制御す
る。これにより、燃料噴射弁３４はその燃料噴射時間Ｔ
ＡＵか制御され、またイグナイタ４ｏは点火信号が入力
されてイグニションコイルの一次電流を遮断し、点火プ
ラグ３８に点火する。

上記構成のマイクロコンピュータ２１内のＣＰＵ５０は
ＲＯＭ５１内に格納されたプログラムに従い、前記した
燃料噴射量算出手段１５．軽負荷運転状態検出手段１６
．増量補正手段１７をソフトウェアで実現する。

次に上記の各手段１５〜１７を実現する処理ルーチンに
ついて第４図及び第５図と共に説明する。第４図は軽負
荷時の燃料増量処理のメインルーチンを示すフローチャ
ートである。同図中、ステップ１０１から１１０まての
処理かシフト位置か所定段以下の低速段で、かつ、負荷
が所定値以下の軽負荷運転状態を含む、加速時にトルク
段差が生じる運転条件判定処理て、これらの運転条件の
とれか−っても満たさないときはステップ１１１〜１１
３のリセット処理及びステップ１１４の噴射燃料算出処
理を経てこのメインルーチンを終了し、方これらの運転
条件をすべて満たすときはステップ１１５〜１１８及び
１１４の燃料噴射量増量処理を経てこのメインルーチン
を終了する。

まず、スロットルポジションセンサ２６からの検出信号
を判別して得たアイドル状態検出フラグＸＩＤＬが“１
”　（アイドル状態）か、“０”（オフアイドル状態）
かを判定しくステップ１０１）、“１″のときは水温セ
ンサ４３からの検出信号ＴＨＷに基づいて機関冷却水温
が８ＶＣより高いか否かを判定する（ステップ１０２）
。機関冷却水温が８ＶＣ以上の暖機時にはステップ１０
３へ進みフューエルカット復帰時減量中ソラグＦＡＦＣ
か“１”　（減量中でない）か“θ″　（減量中）かを
判定する。フラグＦＡＦＣか“０″のときはフューエル
カット復帰時のトルクの立ち上がりを滑らかにするため
に燃料噴射量を減量しているから、それに反する後述の
増量処理は行なわず、フラグＦＡＦＣが“１”のときの
み増量処理を行なう。

続いて、前記回転角センサ４２の出力回転数信号に基づ
いて、機関回転数Ｎｅか１１０００ｒｐ以上２００Ｏｒ
ｐｍ未満の回転数範囲内にあるか否か判定される（ステ
ップ１０４　、　ＬＯ５）。この回転数範囲内で軽負荷
から加速したときは加速ショックか生じ易く、また２０
０Ｏｒｐｍ以上の高回転時は機関の燃焼か安定していて
加速ショックが生じにくいからである。なお、機関回転
数が１１０００ｒｐ未満の低回転時は加速ショックが生
じるが、後述の増量処理を行なわない。これは前記ステ
ップ１０２の機関冷却水温が８ＶＣ以下の場合と同様に
時間的にみて殆と生じない運転状態であり、また後述の
増量処理は他の影響を考慮して、できるだけ制限した範
囲でのみ行なうことか望ましいからである。

１１０００ｒｐ≦Ｎ　ｅ　＜　２００Ｏｒｐｍの条件か
満たされている場合は、次に車速センサ５８の出力車速
信号に基づき、車速ＳＰＤがｌＱｈ＋／ｈより３０１ａ
ｎ／ｈまでの範囲内にあるか否か判定される（ステップ
１０６　、１０７　）　、このＩ　０１ａｎ／ｈ　＜Ｓ
　ＰＤ＜　３０ｋｍ／ｈの車速範囲は内燃機関のシフト
位置がローやセカンドなどの低速段のときで、軽負荷か
らの加速時に加速ショックか生じ易い範囲を示している
。車速かこの範囲にあるときはステップ１０８へ進み、
吸気管圧力ＰＭか２１０　ｍｍｆ（ｇ未満の軽負荷状態
にあるか否か判定が行なわれる。

Ｐ　Ｍ　＜　２１０　ｍｍＨｇと判定されたときは空燃
比（Ａ／Ｆ）フィードバック制御中であるかの判定か行
なわれる（ステップ１０９）。Ａ／Ｆフィードバック制
御中でないと後述の増量係数ＦＴＰの減衰によるＡ／Ｆ
フィードバック制御ができないからである。Ａ／Ｆフィ
ードバック中であると判定された時は次にフューエルカ
ット切換えフラグＸＮＲＨＴか“１”か“０”かの判定
が行なわれる（ステップ１１０）。ここで、フューエル
カット切換えフラグＸＮＲＨＩが“ｌ”のときのフュー
エルカット復帰回転数Ｎ　Ｅ　ｃ　ｕ　ｌ　ＩとＸＮＲ
ＨＩか“０”のときのフューエルカット復帰回転数ＮＥ
Ｃ８１゜との間にはＮ　Ｅ　ｃ　、＋　Ｉ　〉Ｎ　Ｅ　
ｅ−１ｏの関係かあり、ＮＥ。、１１からＮＥｃ。１ｏ
までの機関回転数範囲内において軽負荷からの加速時に
加速ショックか生じ易く、かつ、この機関回転数範囲で
はＸＮＲＨＩか“０”のときはフューエルカット中であ
るから後述の増量処理はできないため、ＸＮＲＨＩが“
１”かとうかを判定するのである。

なお、車両停止時から車速か所定値（例えば１５ｋｍ／
ｈ）に達するまでの車速範囲では上記のフューエルカッ
ト切換えフラグＸＮＲＨＩの値は“１”であり、車速か
上記所定値以上になるとＸＮＲＨＩの値が０”とされ、
またフューエルカット中スロットルバルブが全閉でなく
なる強制復帰時にＸＮＲＨＩの値か”■”とされる。

以上のステップ１０１〜１２０の各処理のうちどれか一
つでも否の判定か行なわれたときは、ステップ＋１１−
１１３により制御フラグＸ３ＡＰＭＬＬの値か“０“に
、本制御実行状態を表わすフラグＸ３ＡＰＭの値か“０
“に、更に増量係数ＦＴＰの値か“０”に夫々クリアさ
れた後ステップ１１４へ進み、 ＴＡＵ−ＴＵＡ＋ＴＰ　−ＦＴＰ なる式に基づいて最終燃料噴射時間ＴＡＵが算出される
。ただし、上式中、ＴＰは機関回転数Ｎｅと吸気管圧力
ＰＭとによりＰ　Ｍ　／　Ｎ　ｅて算出される基本燃料
噴射時間を示す。ここでは、ステップ１１３により増量
係数ＦＴＰは０％とされているから、ステップ１１４で
は増量は行なわれず、このメインルーチンを終了する。

一方、上記のステップ１１０てフューエルカット切換え
フラグＸＮＲＩの値が“１”と判定されたときは、ステ
ップ１１５へ進み制御フラグＸ３ＡＰＭＬＬの値が“１
″か否が判定される。この制御フラグＸ３ＡＰＭＬＬの
初期値は“０”であるから、最初にこのステップ１１５
の処理か行なわれるときは次にステップ１１６へ進んて
制御フラグＸ３ＡＰＭＬＬの値か“Ｉ”にセットされる
。

続いて、前記フラグＸ３ＡＰＭか“ｌ”にセットされた
後（ステップ１１７　）、増量係数ＦＴＰの値か“１０
”　（％）にセットされてからステップ１１４で最終燃
料噴射時間ＴＡＵの算出か行なわれる。ここでは、ステ
ップ１１８により増量係数ＦＴＰは１０％にされている
から、ステップ１１４では基本燃料噴射時間ＴＰの１０
％増量された最終燃料噴射時間ＴＡＵの算出か行なわれ
、このルーチンを終了する。

従って、軽負荷運転条件と判定されたときは、燃料噴射
量か増量されることとなり、従来に比へて軽負荷運転状
態における燃焼状態を良好にてきるため、その後にスロ
ットルバルブ２３を急開した時に燃焼の悪さの影響が及
ばず、スムーズにトルクを立ち上げることができるため
、車両の加速ショックを和げることかできる。また、本
実施例では、加速ショックが生じるのはシフト位置か低
速段の場合であることに鑑み、高速段の場合には上記の
増量処理を行なわないため、高速段での不必要な増量を
排除できる。

ところで、第４図の処理ルーチンによる増量処理だけの
場合は、軽負荷運転状態か継続している間中、比較的大
なる増量（ＴＰの１０％）か行なわれ続けるため、燃費
か悪化する。また、軽負荷運転状態からの加速時のドラ
イバビリティ向上の点を除くと、軽負荷運転時に燃料噴
射量を不必要に増量することは好ましくない。

そこで、本実施例では第５図に示す増量係数減衰ルーチ
ンを例えば１秒毎に起動して、増量係数ＦＴＰを毎秒０
．３９２％の割合で減衰するようにしている。第５図中
、まず増量係数ＦＴＰの値か０、３９２％（＝１／２５
５　）減算された値に変更され（ステップ２０１　）　
、次いて増量係数ＦＴＰが正か否かの判定が行なわれる
（ステップ２０２）。

ＦＴＰ＞０のときはこのルーチンを終了する（ステップ
２０３）。一方、ＦＴＰ≦０のときはＦＴＰの値か“０
”にセットされた後（ステップ２０４）、前記フラグＸ
３ＡＰＭの値も“０“にセットされ（ステップ２０５　
）　、このルーチンを終了する（ステップ２０３）。

従って、ステップ１１５〜１１８及び１１４の各処理を
経由した後、２回目以降の第４図のルーチンの起動時は
、ステップ１０１〜１１０の各条件をすべて満たす軽負
荷運転状態か継続されている場合はステップ１１５から
ステップ１１４へ進み、その時点での増量係数ＦＴＰの
減衰値に応じた最終燃料噴射時間ＴＡＵの算出か行なわ
れる。このようにして、本実施例によれば、ステップ１
０１〜１１０の各条件をすへて満たす軽負荷運転状態か
継続しているときは、増量係数ＦＴＰか毎秒０．３９２
％の割合で減少するのに伴って、燃料噴射量が減衰され
ていく。

なお、実際の運転時には増量係数ＦＴＰが“０”にまで
減衰するほど、軽負荷運転状態か継続することはまずな
いか、“０”にまで減衰した場合は増量処理は打ち切ら
れる。なお、ステップ２０１における増量係数ＦＴＰの
減少幅０．３９２％は一例であって、適宜設定すること
かできることは勿論である。また、負荷の検出方法とし
ては、吸大空気量を直接検出してもよい。また、シフト
位置スイッチセンサを用いて直接シフト位置を検出する
ようにしてもよい。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明によれば、軽負荷運転状態時に前も
って燃焼を良好にしているため、その後の加速時に燃焼
の悪さの影響によって生じるトルク段差を低減すること
ができ、よって上記加速時の加速ショックを和らげ、ド
ライバビリティを向上することかでき、またトルク変化
か発生する低速段時のみ増量するようにしたので、余分
な増量が排除できる等の特長を存するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図、第２図は本発明を適用し
得る電子制御式燃料噴射制御装置の一例のシステム構成
図、第３図は第２図中のマイクロコンピュータの一例の
ハードウェア構成図、第４図は軽負荷時の燃料増量処理
のメインルーチンの一実施例を示すフローチャート、第
５図は増量係数減衰処理ルーチンの一実施例を示すフロ
ーチャート、第６図は軽負荷運転時からの加速時にトル
ク段差か生じることを説明する図である。 １０・・・内燃機関、１１・・・吸気通路、１２．３４
・・・燃料噴射弁、１３・・・負荷検出手段、１４・・
・機関回転数検出手段、１５・・・燃料噴射量算出手段
、１６・・・軽負荷運転状態検出手段、１７・・・増量
補正手段、２１・・・マイクロコンピュータ、２７・・
・圧力センサ、４２・・・回転角センサ、５８・・・車
速センサ。 特許出願人　トヨタ自動車株式会社 第１ＩＡ 第３図 第４図 第５図 第６図 ｔｏ　　ｔ＋

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 吸気通路に燃料噴射弁が設けられた内燃機関の負荷を検
   出する負荷検出手段と、該内燃機関の機関回転数を検出
   する機関回転数検出手段と、検出された前記負荷と前記
   機関回転数とに基づき、前記燃料噴射弁から噴射される
   燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段とを備える内
   燃機関の燃料噴射量制御装置において、 前記内燃機関のシフト位置が所定段以下の低速段で、か
   つ、前記負荷が所定値以下である軽負荷運転状態である
   ことを検出する軽負荷運転状態検出手段と、 該軽負荷運転状態の検出時に前記燃料噴射量算出手段に
   よる燃料噴射量を増量補正する増量補正手段と、 を具備したことを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御
   装置。