JPH0512539B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は内燃機関の電子制御燃料噴射による加
速時燃料増量方法に関する。

従来技術 一般に、内燃機関の電子制御燃料噴射方式
（FEI）においては、第１図に示される燃料噴射
部構成が用いられる。第１図においてＥは電子制
御燃料噴射式６気筒火花点火式エンジン、７はエ
ンジンＥの吸気管、８は吸気管７に設けた電磁式
燃料噴射弁、９はエンジンＥに吸入される空気量
をコントロールするスロツトル弁、１１はエンジ
ンＥの吸気弁である。

EFIでは、燃料噴射弁８より燃料は噴射供給さ
れるがほとんど液体の状態で供給される。液状の
場合には吸気管７の管壁に燃料は付着する。この
結果スロツトル弁９を急操作するようなエンジン
１の過渡時には燃料付着によりエンジン１の燃料
室への燃料吸入が遅れ、急加速時ACC(S)にはリ
ーン・スパイク状のまた逆に急減速時DEC(S)に
はリツチ・スパイク状の空燃比変動が発生する
（第２図参照）。

この空燃比変動をなくする方法として特公昭55
−109733、特公昭56−6034の如き空燃比変動の補
正法が提案されているが、前記空燃比変動の補正
は充分とは言えなかつた。

また吸気弁１１は燃焼室の熱により加熱されて
いることにより、吸気弁１１の傘部を燃料の加熱
装置として使用することで（第１図の如く吸気弁
１１の傘部に向かつて燃料を噴射）燃料の気化を
促進しこれら空燃比変動を小さくするということ
もなされているが吸気弁１１の傘部での完全な燃
料気化はむずかしく、また第１図に示す如く燃料
はすべて吸気弁１１の傘部に噴射できるのではな
く一部は吸気管７の管壁に付着するため、空燃比
変動は小さくできたものの充分とは言えないとい
う問題点がある。

また、前述の形式の加速時増量方法において
は、エンジンの経時変化、例えば、バルブクリア
ランスやEFIにおけるインジエクタ噴口部へのデ
ポジツト付着による特性変化、シリンダ吸気弁の
背面部等に付着するデポジツト（潤滑油成分およ
び燃焼生成物に由来する炭素微粒子等の粘着物）
による特性変化や、ガソリンの揮発性などの性状
変化等に対し考慮されておらず、これらエンジン
の経時変化および燃料の性状変化による加速時の
空燃比の希薄化を検出する手段を有していないた
め、加速時の混合ガスの希薄化を避ける事が困難
であり、加速時のもたつき等のドライバビリテイ
の悪化を生じる可能性があるという問題点があつ
た。

前述の場合の空燃比の変動状況特に吸気弁背面
部にデポジツトが付着した場合の変動状況が第３
図に図解されている。第３図において、Ａ／Ｆ(O)
はデポジツト付着前の、Ａ／Ｆ（DEP）はデポジ
ツト付着後の空燃比の変化状況をそれぞれあらわ
す。

ACCは加速時点を、Ａ／Ｆ（OPT）は最適空燃
比を、Ａ／Ｆ（LN）は希薄（リーン）側を、
Ａ／Ｆ（RCH）は濃厚（リツチ）側を、それぞれ
あらわす。

また、インジエクタの目づまりについても定常
においては空燃比センサのフイードバツクで補正
できるが、加速時においては補正手段をもたない
ため同様の問題を生じていた。また、エンジン、
エアフローメータの製作時のばらつきや経時変化
によつても同様の問題が生じていた。

また、ガソリンの揮発性の異なる物を使用した
時も同様の問題が生じていた。

発明の目的 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、加速時における空燃比の変動を抑制
し、トルクのもたつきを減少させ、それによりエ
ンジンのドライバビリテイを向上させることにあ
る。

発明の構成 本発明においては、空燃比センサの信号を用い
て空燃比が所定値となるように空燃比フイードバ
ツク制御を行つて基本燃料量を補正する内燃機関
における空燃比制御方法であつて、 内燃機関の加速毎に生じる空燃比偏差に基づき
前記空燃比フイードバツク制御とは別に過度時空
燃比補正量を更新する共に、 機関の加速の程度と機関温度とに応じて決まる
基本渡度補正量を有し、この基本過渡補正量と前
記過渡時空燃比補正量との積により求まる初期値
をもつと共に傾斜が変化する減衰特性をもつ増量
特性に従つて、機関の加速時に、前記空燃比フイ
ードバツク制御による前記基本燃料量の補正とは
別に供給燃料量を増量する、ことを特徴とする内
燃機関の電子制御燃料噴射による加速時燃料増量
方法が提案される。

本発明は、本発明者の行つた研究結果にもとづ
く下記の知見に基礎をおいている。すなわち、空
燃比変動を小さくする補正方法について検討が行
われたが、管壁に付着している燃料は吸気弁傘部
のDEP(A)層と、吸気管管壁のDEP(B)層の２層が
あり（第１図）、しかも補正要求特性が異なつて
いることが明らかとなつた。

具体的な補正モードが第４図に示される。第１
加速時燃料増量はエア・フロ・メータ２、空燃比
センサ６、制御回路１、エンジンＥ等遅れによつ
て生ずる空燃比変動の補正パターンであり、補正
量は最も大きく、しかも時間は短時間である。第
２加速時燃料増量は吸気バルブ傘部に付着した燃
料DEP(A)層の補正パターンであり補正時間は前
記第１加速時燃料増量よりもゆつくりでよい。ま
た第３加速時燃料増量は吸気管７の管壁に付着し
た燃料DEP(B)層の補正パターンであり、補正時
間は最もゆつくりした特性であり、しかもその補
正量も小さい。またこの第１加速時燃料増量は前
記の如く系の遅れから決まる値ゆえに水温（燃焼
室温度）に関係しない値である。これに対し第２
および第３加速時燃料増量は水温変化により管
壁、吸気バルブ傘部温度が変化し気化状態が変化
することからエンジンの燃料室温度（水温）で変
化する値となつている。

実施例 本発明の一実施例としての内燃機関の電子制御
燃料噴射による加速時燃料増量方法を行う装置が
第５図に示される。第５図装置において、Ｅは自
動車の動力源である公知の電子制御燃料噴射式６
気筒火花点火式エンジン、２はエンジンＥに吸入
される吸気量を検出する公知の吸入空気量検出装
置、３はエンジンＥの回転数を検出する公知の回
転数センサ、４はエンジンＥの冷却水温を測定す
る公知の水温センサである。

５はエンジンＥの排気通路、６は排気通路５に
設けた公知の空燃比センサ、７はエンジンＥの吸
気管、８は吸気管７に設けた公知の電磁式燃料噴
射弁である。９はエンジンＥに吸入される空気量
をコントロールするスロツトル弁、９１はスロツ
トル弁９の動きを検出する公知のスロツトルセン
サである。１はエンジンＥに供給する燃料量を算
出して燃料噴射弁８を作動させる制御回路であ
る。

エンジンＥに供給される燃料量は、エンジンが
定常状態の時は、制御回路１が、吸入空気量検出
装置２、回転数センサ３、水温センサ４の各検出
信号から基本燃料量として求め、さらに空燃比セ
ンサ６の信号から求めたフイードバツク補正量を
補正して、燃料噴射弁８の開弁時間として求め
る。

また、制御回路１はスロツトルセンサ９１また
は吸入空気量検出装置２によりエンジンＥの加速
状態が研修された時は定常時に求めた燃料量以上
に加速時燃料増量を行う様に構成してある。

第５図装置における制御回路１の構成が第６図
に示される。制御回路１は、入力系統として、吸
気量センサ２および水温センサ４からの信号を受
けるマルチプレクサ１０１、ADコンバータ１０
２、空燃比センサ６の信号を受ける整形回路１０
３、該整形回路およびスロツトルセンサ９１から
の信号を受ける入力ポート１０４、回転センサ３
の信号を受ける入力カウンタ１０５を有する。制
御回路１はまた、バス１０６、ROM１０７、
CPU１０８、RAM１０９、出力カウンタ１１
０、およびパワー駆動部１１１を有する。パワー
駆動部１１１の出力は燃料噴射弁８に供給され
る。

制御回路１としては、マイクロコンピユータ形
式のものを用いることができ、例えばトヨタ
TCCS形式のものを用いることができる。制御回
路１には、空燃比偏差検出手段および加速燃料増
量補正手段が追加されている。

第７図Ａ，Ｂに加速時空燃比挙動（加速時にお
ける最適空燃比Ａ／Ｆ（OPT）からの空燃比希薄
側への最大偏差値Ｄ（Ａ／Ｆ））と加速時空燃比セ
ンサの挙動（加速時空燃比センサ６が混合ガスの
希薄状態を検出している時間、つまり加速時リー
ン継続時間TL）の関係を回転数をパラメータに
プロツトしたものが示される。第７図Ａにおい
て、ACCは加速を、Ｓ(6)は空燃比センサ信号を、
LNはリーンを、RCHはリツチをあらわす。

第８図Ａ，Ｂは、最適空燃比からの空燃比偏差
の一例として、吸気系に付着したデポジツト量Ｗ
（DEP）と加速時における空燃比最大偏差値Ｄ
（Ａ／Ｆ）の関係を示したものであり、第７図お
よび第８図から加速時リーン継続時間TLを測定
する事でデポジツト付着量対応値が検出可能であ
ることが判る。なお、第７図、第８図のデータを
調査するに当り用いたエンジンは、排気量2800
c.c.、のダブル・オーバー・ヘツド・カムシヤフト
型エンジンである。

第９図に制御回路１の制御プログラムの概略フ
ローチヤートが示される。このプログラムは、電
子制御燃料噴射を行うためのもので、ステツプ
S0〜S6より成る。S0においてスタートし、S1に
おいてメモリ、入出力ポートの初期化を行う。
S2では、吸入空気量のデータＱとエンジン回転
数データＮと水温センサのデータθ_Wから、基本
燃料量を計算する。S3では、空燃比センサ６の
信号を用い、空燃比が一定となる様にフイードバ
ツク制御を行つて基本燃料量を補正する。

S4では、初期加速時燃料増量とデポジツト量
検出と、初期加速時燃料増量へのデポジツト補正
をする。S5でエンジン１回転の判別をし、エン
ジン１回転毎に１回の燃料噴射弁８の開弁時間
を、フイードバツク制御により補正された基本燃
料量と加速時燃料増量とから計算して求め、S6
で燃噴射弁制御を行う。

第１０図にS4の空燃比偏差検出処理の詳細な
フローチヤートを、また第１１図に初期加速時燃
料増量およびこの増量に対する加速時燃料増量補
正の計算処理の詳細なフローチヤートを示す。

第１０図、第１１図に示す加速時補正は、
S401に示す様に、一定時間（例えば32.7ｍｓ）毎
に処理を行う。空燃比偏差を検出する方法とし
て、空燃比センサ６の出力信号を一定電圧レベル
と比較し、混合ガスの希薄（リーン）状態および
濃厚（リツチ）状態の２値を検出し、加速時のリ
ーン継続時間TLおよびリツチ継続時間TRを測
定する方法を用いる。

例えばデポジツト付着の影響は、冷却水温が低
温時のみ生じ、またデポジツト付着量の推定を容
易にするため、S402、S403、S404で冷却水温80
℃未満、加速後５秒以内、エンジン回転数
900rpm〜2000rpmの場合のリーン継続時間TL、
リツチ継続時間TRを測定する。またリツチ、リ
ーンが交互に現われる様、S405で、フイードバ
ツク制御中に限定する。

S406でリツチ、リーンを判別する。リーンの
場合S407において、リーンタイムカウンタを＋
１し、TLを32.7ｍｓ単位で計数する。次にS408
で、リツチタイムカウンタの値が一定値（リツチ
タイムリミツト）を越えているか判断し、越えて
いれば、S409でリツチ補正力カウンタを＋１す
る。次にステツプS410でリツチタイムカウンタ
を０とする。

S406でリツチと判別した場合、同様にS411〜
S414でリツチタイムカウンタの＋１と、リーン
タイムの判断を行う。前述のS406〜S414で求め
たリーン補正カウンタおよびリツチ補正カウンタ
の値からデポジツト付着および剥離を推定でき
る。すなわち、エンジンの正常状態から異常状態
への変化および異常状態から正常状態への復帰を
推定できる。

第１１図にS4における加速時補正処理の詳細
なフローチヤートを示す。S702で吸入空気量検
出装置２からの吸入空気量信号Ｑと、回転数検出
装置３からの回転数信号Ｎとから求めたエンジン
１回転当りの吸入空気量Ｑ／Ｎの変化率Δ（Ｑ／
Ｎ）を求める。前記Δ（Ｑ／Ｎ）が正の場合、エ
ンジンは加速中である。従つてS703で、Δ（Ｑ／
Ｎ）が正で一定値以上あれば、加速とみなして、
S704へ進む。

S704では第１加速時燃料増量f₁を求める。エン
ジン状態によつて定まる単位Δ（Ｑ／Ｎ）当りの
増量比F₁にΔ（Ｑ／Ｎ）を乗じ、更にリーン補正
カウンタおよびリツチ補正カウンタの値より求め
た第１補正値（例えば（リツチ補正カウンタ値）
−（リーン補正カウンタ値）により求める）を乗
じ 該増量比F₁の補正を行い、以前の第１加速
時燃料増量f₁（ｎ−１）に加える。

これにより、加速時のＱ／Ｎの変化量にほぼ比
例した増量の初期値を得られる。

同様にしてS705において、第２加速時燃料増
量f₂を冷却水温等のエンジン状態によつて定まる
単位Δ（Ｑ／Ｎ）当りの増量比F₂にΔ（Ｑ／Ｎ）
を乗じ、更にリーン補正カウンタおよびリツチ補
正カウンタの値より求めた第２補正値（例えば
（リツチ補正カウンタ値）−（リーン補正カウンタ
値）により求める）を乗じて該増量比F₂の補正
を行い、以前の第２加速時燃料増量f₂（ｎ−１）
に加え求める。増量比F₂は冷却水温をパラメー
タとしたマツプより水温センサ４よりの冷却水温
信号によつて求める。

S706においても、第３加速時燃料増量（f₃）を
冷却水温等のエンジン状態によつて定まる単位Δ
（Ｑ／Ｎ）当りの増量比F₃にΔ（Ｑ／Ｎ）を乗じ、
更にリーン補正カウンタおよびリツチ補正カウン
タの値より求めた第３補正値（例えば（リツチ補
正カウンタ値）−（リーン補正カウンタ値）により
求める）を乗じて該増量比F₃の補正を行い、以
前の第３加速時燃料増量f₃（ｎ−１）に加え求め
る。こうして求めたf₁、f₂、f₃を加速時燃料増量
の初期値とする。これらのf₁、f₂、f₃はリーン補
正カウンタ、リツチ補正カウンタの値より求めら
れる空燃比偏差の補正が含まれる。

S707ではエンジン１回転毎の判別を行う。

S708〜S710においてエンジン１回転毎に、前
記加速時燃料増量f₁、f₂、f₃からそれぞれ一定値
D₁、D₂、D₃を減じて、０まで減衰させる。この
D₁、D₂、D₃はそれぞれ異る値であり、D₁＞D₂＞
D₃とする。S711において以上のf₁、f₂、f₃を加算
し、加速時燃料増量ｆとする。

従つて、(1)スロツトルを開けて加速した場合の
スロツトル開度THが第４図１に示されるようで
あると、前記Ｑ／Ｎ値も第４図２に示されるよう
に増加し、吸気バルブ傘部に付着した燃料補正の
ための第２加速時燃料増量f₂が第４図４にされる
ように行われ、吸気管７の管壁に付着した燃料補
正のための第２加速時燃料増量f₃が第４図５に示
されるように行われ、エンジン、エアフローメー
タ、空燃比センサの遅れに応じた第１加速時燃料
増量f₁が第４図１に示されるように行われる。こ
れらの加算値の加速時燃料増量比ｆが、第４図６
示されるように減衰の傾斜が３段階にゆるやかに
なる波形となり、この波形にもとづく増量が行わ
れる。

本発明の実施にあたつては前述の実施例のほか
種々の変形実施例が可能である。例えば、前述の
実施例では、減衰の傾斜が３段階に変化する増量
特性を得るために、減衰量が一定値で値の異なる
３つの増量を加え合せる方式で行つたが、この代
りに、第１２図のフローチヤートに示すように、
加速時増量で１つの初期値を持ち、減衰量を３段
階に切り換える方式の加速時燃料増量を行うこと
ができる。

第１２図において、S902において、一定周期
毎（例えば32.7ｍｓ）にΔQ／Ｎを計算し、S903
で加速が検出されると、S904でエンジン状態に
よつて定まる、増量計数ＦにΔ（Ｑ／Ｎ）を乗じ、
以前の加速時燃料増量ｆ（ｎ−１）に加えること
により、今回の加速時燃料増量ｆを求める。
S905でこのｆが極大値かどうかを調べ（例えば
１周期前の加速時燃料増量ｆ（ｎ−１）と今回の
初期時燃料増量ｆとの差df＝（ｆ−ｆ（ｎ−１））
を毎回計算し、該dfが正から負に変化した時を極
大値とする。）、極大値の場合はS906においてｆ
をfmaxに代入する。このfmaxが今回の加速にお
ける増量の最大値であり、この値から減衰してい
く。

S907でエンジン１回転毎の判別を行い、S908
で増量値ｆがfmaxXK₁より大きい場合、S909で
D₁を減じて減衰させる。またｆがfmaxXK₁より
大きくない場合、S910でｆがfmaxXK₂より大き
いかどうか調べ、大きい場合は、S911でD₂を減
じて減衰する。ｆがfmaxXK₂以下の場合、S912
でD₃を減じて減衰する。この場合１＞K₁K₂でD₁
＞D₂＞D₃とする。また増量計数Ｆ、およびK₁、
K₂はリーン補正カウンタ、リツチ補正カウンタ
の値により補正を加えた値である。

また前述の実施例では、加速時TL、加速時
TRをデポジツト付着量対応値の検出手段として
いるが、空燃比の挙動とトルクは密接な関係にあ
り、特に加速時空燃比（Ａ／Ｆ）が大きい時はト
ルクがもたつき、回転数の立ち上りが鋭くなるこ
とから、加速時回転数の立ち上りからも、デポジ
ツト付着量対応値を検出できる。すなわち、デポ
ジツト付着量対応値検出手段として、エンジンの
回転数を検出する回転数センサが用いられる実施
例が可能である。この場合の特性が第１３図に示
される。

第１３図１の特性図は、時間に対するスロツト
ル開度THの変化を、第１３図２の特性図は時間
に対するエンジン回転数Ｎの変化を示すもので、
ACC時点において加速が行われたことをあらわ
す。回転数挙動Ｎ(1)、Ｎ(2)、Ｎ(3)はそれぞれ加速
条件（加速前運転状態、スロツトル変化）が異な
る時の挙動であるが、同じ加速条件であれば同じ
回転数挙動を示す。

第１３図３の特性図は、デポジツトの無い場合
Ｎ(4)と、デポジツトの有る場合Ｎ(5)とについて、
加速時の回転数挙動を示す。デポジツト付着時Ｎ
(5)には、加速時空燃比の希薄化によりトルクが十
分発生せず、回転数がもたつきデポジツト有りＮ
(5)と無しＮ(4)では、同じ加速条件でも回転数挙動
に相違が生ずる。

第１３図の特性図による実施例においては、デ
ポジツト無しで加速が行われた時の各加速条件に
おける回転数挙動を代表する値（例えば単位時間
の回転数変化）を予めメモリに記憶させておき、
加速時回転数センサにより検出された回転数挙動
を代表する値と、加速条件を検出するセンサ（例
えばスロツトル位置センサ、吸入空気量センサ）
により検出された加速条件時の前記メモリに記憶
されている加速時回転数挙動を代表する値とを比
較することでデポジツト付着を検出できる。

第１３図の特性図による実施例においては各加
速条件時の回転数挙動を代表する値をメモリに記
憶しているが、加速条件から回転数挙動を代表す
る値を演算する演算式をメモリに記憶しその演算
値と比較することでもデポジツト付着が検出可能
である。さらに前述の実施例ではデポジツト付着
による空燃比ずれの補正について説明したが、
EFIのインジエクタの目づまりやエアフローメー
タの特性ずれやスピードデンシテイ方式の圧力セ
ンサの特性ずれやガソリンの揮発性変化について
も対応できる。

発明の効果 加速時の機関温度、加速程度、加速時の空燃比
偏差に応じて、加速増量を最適に制御することが
できて、加速時の空燃比の変動を確実に抑制する
ことができ、トルクのもたつきが減少され、それ
により内燃機関の運転性を著しく向上することが
できるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は内燃機関の電子制御燃料噴射方式に用
いられる燃料噴射部構成を示す図、第２図は内燃
機関の電子制御燃料噴射方式の空燃比変動波形を
示す波形図、第３図は吸気弁背面部にデポジツト
が付着した場合の空燃比変動波形を示す波形図、
第４図は増量補正モードを示す波形図、第５図は
本発明の一実施例としての内燃機関の電子制御燃
料噴射による加速時燃料増量方法を行う装置を示
す図、第６図は第５図装置における制御回路の構
成を示す図、第７図Ａ，Ｂは第５図装置の動作特
性を説明する図、第８図Ａ，Ｂは第５図装置にお
ける吸気系デポジツト量関係の特性を説明する
図、第９、第１０、第１１、および第１２図は第
５図装置における制御回路の動作流れを示す流れ
図、第１３図は本発明の変形実施例における特性
を説明する図である。 （符号の説明）、Ｅ……エンジン、１……制御
回路、２……吸入空気量検出装置、３……回転数
センサ、４……水温センサ、５……排気通路、６
……空燃比センサ、７……吸気管、８……燃料噴
射弁、９……スロツトル弁、１１……吸気弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 空燃比センサの信号を用いて空燃比が所定値
   となるように空燃比フイードバツク制御を行つて
   基本燃料量を補正する内燃機関における空燃比制
   御方法であつて、 内燃機関の加速毎に生じる空燃比偏差に基づき
   前記空燃比フイードバツク制御とは別に過渡時空
   燃比補正量を更新する共に、 機関の加速の程度と機関温度とに応じて決まる
   基本過渡補正量を有し、この基本過渡補正量と前
   記過渡時空燃比補正量との積により求まる初期値
   をもつと共に傾斜が変化する減衰特性をもつ増量
   特性に従つて、機関の加速時に、前記空燃比フイ
   ードバツク制御による前記基本燃料量の補正とは
   別に供給燃料量を増量することを特徴とする、内
   燃機関の電子制御燃料噴射による加速時燃料増量
   方法。 ２ 該空燃比偏差の検出手段は、空燃比センサで
   ある、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 該空燃比偏差の検出手段は、前記内燃機関の
   機関回転数を検出する回転数センサである、特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 該減衰特性の該傾斜の変化は、傾斜が大から
   徐々に小となる変化である、特許請求の範囲第１
   〜第３項のいずれかに記載の方法。 ５ 前記増量特性として、機関の運転状態によつ
   て決定される初期値を有し、減衰特性として傾斜
   が大から小に３段階以上に変化する増量特性を有
   する、特許請求の範囲第１〜第３項のいずれかに
   記載の方法。 ６ 前記増量特性として、機関の運転状態によつ
   て決定される初期値と、減衰特性の傾斜がそれぞ
   れ異なる３つ以上の増量特性を合成した、特許請
   求の範囲第５項記載の方法。 ７ 前記減衰特性として、前記運転状態および初
   期値で定まる３か所以上の点で減衰の傾斜を変化
   させる、特許請求の範囲第５項記載の方法。