JPH059621B2 - - 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燃料噴射方法に
係り、特に、吸気管圧力感知式の電子制御燃料噴
射装置を備えた自動車用内燃機関に用いるのに好
適な、エンジンの吸気管圧力とエンジン回転数に
応じて基本噴射量を求めると共に、過渡時は、エ
ンジン運転状態に応じて算出される補正係数によ
り前記基本噴射量を補正することによつて燃料噴
射量を決定するようにした内燃機関の電子制御燃
料噴射方法の改良に関する。

【従来の技術】

自動車用エンジン等の内燃機関の燃焼室に所定
空燃比の混合気を供給する方法の１つに、電子制
御燃料噴射装置を用いるものがある。 これは、エンジン内に燃料を噴射するためのイ
ンジエクタを、例えば、エンジンの吸気マニホー
ルド或いはスロツトルボデイに、エンジン気筒数
個或いは１個配設し、該インジエクタの開弁時間
をエンジンの運転状態に応じて制御することによ
り、所定の空燃比の混合気がエンジン燃焼室に供
給されるようにするものである。 この電子制御燃料噴射装置には、大別して、エ
ンジンの吸入空気量とエンジン回転数に応じて基
本噴射量を求めるようにした、いわゆる吸入空気
量感知式の電子制御燃料噴射装置と、エンジンの
吸気管圧力とエンジン回転数に応じて基本噴射量
を求めるようにした、いわゆる吸気管圧力感知式
の電子制御燃料噴射装置がある。 このうち前者は、空燃比を精密に制御すること
が可能であり、排気ガス浄化対策が施された自動
車用エンジンに広く用いられるようになつてい
る。 しかしながら、この吸入空気量感知式の電子制
御燃料噴射装置においては、吸入空気量が、アイ
ドル時と高負荷時で50倍程度変化し、ダイナミツ
クレンジが広いので、吸入空気量を電気信号に変
換する際の制度が低くなるだけでなく、後段のデ
ジタル制御回路における計算精度を高めようとす
ると、電気信号のビツト長が長くなり、デジタル
制御回路として高価なコンピユータを用いる必要
がある。又、吸入空気量を検出するために、エア
フローメータ等の非常に精密な構造を有するセン
サを用いる必要があり、設備費が高価となる等の
問題点を有していた。 一方、後者の吸気管圧力感知式の電子制御燃料
噴射装置においては、吸気管圧力の変化量が２〜
３倍程度と少なく、ダイナミツクレンジが狭いの
で、後段のデジタル制御回路における演算処理が
容易であるだけでなく、吸気管圧力を検知するた
めの圧力センサも安価であるという特徴を有す
る。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、吸入空気量感知式の電子制御燃
料噴射装置に比べると、空燃比の制御精度が低
く、特に加速時においては、吸気管圧力が増大し
なければ燃料噴射量が増えないため、空燃比が一
時的にリーンとなつて、加速性能が低いものであ
つた。 このような問題点を解消すべく、従来は、絞り
弁に配設された櫛刃状のセンサから出力されるパ
ルス列に応じて加速増量を行うようにしていた
が、ドライバビリテイを高めるためには、増量の
量を非常に大としなければならず、その場合に
は、空燃比がオーバーリツチとなつて、排気ガス
中の一酸化炭素量が異常に増大し、空燃比を三元
触媒コンバータに適した所定範囲内に維持するこ
とができなかつた。これは、排気下流側に配設し
た酸素濃度センサの出力信号に応じて燃料噴射量
をフイードバツク制御するようにした場合におい
ても、酸化濃度センサの応答が遅いため、同様で
ある。 従つて従来は、吸気管圧力感知式の電子制御燃
料噴射装置を、空燃比を精密に制御することが必
要な、排気ガス浄化対策が施された自動車用エン
ジンに用いることは困難であると考えられてい
た。 又、吸気管圧力感知式の電子制御燃料噴射装置
においては、減速時には、吸気管圧力が減少しな
ければ、燃料噴射量が減らないため、空燃比が一
時的にリツチとなつて、減速性能も低いものであ
つた。 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくな
されたもので、加速時及び減速時に、それぞれ見
合つた、アクセルペダルの踏み方に応じて、適切
な、過度とならない増減量補正を行つて、空燃比
を理論空燃比近傍に維持することができ、従つ
て、良好な過渡応答性能と排気ガス浄化性能を両
立させることができる内燃機関の電子制御燃料噴
射方法を提供することを目的とする。

【問題点を解決するための手段】

本発明は、エンジンの吸気管圧力とエンジン回
転数に応じて基本噴射量を求めると共に、過渡時
は、エンジン運転状態に応じて算出される補正係
数により前記基本噴射量を補正することによつて
燃料噴射量を決定するようにした内燃機関の電子
制御燃料噴射方法において、加速時に、アイドル
スイツチがオフとなつたときに増大させ、次い
で、所定の減衰速度で減衰させるアフタアイドル
増量と、絞り弁開度の増大速度に応じて増大さ
せ、次いで、所定の減衰速度で減衰させる絞り弁
開度増量と、吸気管圧力の増大速度に応じて増大
させ、次いで、所定の減衰速度で減衰させる吸気
管圧力増量とを算出し、これら算出した増量のう
ちその最大値から前記補正係数を求めて加速増量
を行い、減速時に、絞り弁開度の減少速度に応じ
て減少させ、次いで、所定の回復速度で回復させ
る絞り弁開度減量と、吸気管圧力の減少速度に応
じて減少させ、次いで、所定の回復速度で回復さ
せる吸気管圧力減量とを算出し、これら算出した
減量のうちその最小値から前記補正係数を求めて
減速減量を行い、前記減速減量の回復速度を加速
増量の減衰速度より低速とし、且つ減速時の補正
係数の減少量を加速時の補正係数の増大量より小
とすることによつて、前記目的を達成したもので
ある。

【作用】

本発明においては、加減速時に、絞り弁を踏ん
だ瞬間に増量補正を行う、極めて応答の早いアフ
タアイドル増量（加速時のみ）と、吸気管圧力の
増大又は減少に先行して絞り弁開度の増大又は減
少速度に応じた増量又は減量補正を行う、応答の
早い絞り弁開度増減量と、吸気管圧力の増大又は
減少に応じた増量又は減量補正を行う、精度の高
い吸気管圧力増減量と、を組合わせて増量又は減
量補正を行うようにしているので、応答が早く、
且つ、精度の高い加速増量及び減速減量を行うこ
とができる。 即ち、前記絞り弁開度増減量は、絞り弁開度に
基づいて行われるため、アクセルペダルの踏み方
に応じた増減量を迅速に行うことができ、高精度
の吸気管圧力増減量が行われる迄の中間加減速部
分の応答性を向上させることができる。 これに対して、前記吸気管圧力増減量は、絞り
弁開度が変化した後で吸気管圧力の変化が生じて
から行われる。この吸気管圧力増減量は、実際に
燃焼室に吸入される空気量に基づいて行われるも
のであり、精度が高い。 なお、吸入空気量感知式の場合には、加速時
（減速時）に絞り弁が開かれる（閉じられる）と、
絞り弁より上流側のセンサ出力は直ちに吸入空気
量の増加（減少）を検出するのに対し、実際に燃
焼室に吸入される空気量は、絞り弁より下流側の
サージタンクの分だけ増加（減少）が遅れるた
め、前記センサ出力により計算される燃料量の方
が先行して増加（減少）することとなり、これが
適当な加速増量又は減速減量となるため、本発明
のような絞り弁開度増減量を必要としない。 本発明においては、更に、前記アフタアイドル
増量、絞り弁開度増減量及び吸気管圧力増減量の
最大値又は最小値を辿つて加速増量及び減速減量
を行うようにしているので、各増減量が重なる領
域でも過増量又は過減量となることがない。 ここで、減速減量の回復速度を加速増量の減衰
速度より低速とし、且つ、減速時の補正係数の減
少量を加速時の補正係数の増大量より小としてい
るのは、第１図に示すような、加速増量及び減速
増量を行わなかつた場合の、吸気管圧力感知式電
子制御燃料噴射装置を備えた内燃機関の空燃比変
化特性に合わせたものである。 第１図は、吸気管負荷が−500mmHg→−200mm
Hg（加速時）、−200mmHg→−500mmHg（減速時）
に変化したときの、空燃比変化特性を示したもの
であり、吸気管圧力の変化量が同一であるものに
もかかわらず、減速時の方が加速時より空燃比の
回復が遅く、又、空燃比の変化量が小さいことが
明らかである。

【実施例】

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細
に説明する。 本発明に係る内燃機関の電子制御燃料噴射方法
が採用された吸気管圧力感知式の電子制御燃料噴
射装置の実施例は、第２図及び第３図に示す如
く、外気を取入れるためのエアクリーナ１２と、
該エアクリーナ１２より取入れられた吸入空気の
温度を検出するための吸気温センサ１４と、吸気
通路１６中に配設され、運転席に配設されたアク
セルペダル（図示省略）と連動して開閉するよう
にされた、吸入空気の流量を制御するための絞り
弁１８と、該絞り弁１８がアイドル開度にあるか
否かを検出するためのアイドル接点及び絞り弁１
８の開度に比例した電圧出力を発生するポテンシ
ヨメータを含むスロツトルセンサ２０と、サージ
タンク２２と、該サージタンク２２内の圧力から
吸気管圧力を検出するための吸気管圧力センサ２
３と、前記絞り弁１８をバイパスするバイパス通
路２４と、該バイパス通路２４の途中に配設さ
れ、該バイパス通路２４の開口面積を制御するこ
とによつてアイドル回転速度を制御するためのア
イドル回転制御弁２６と、吸気マニホールド２８
に配設された、エンジン１０の吸気ポートに向け
て燃料を噴射するためのインジエクタ３０と、排
気マニホールド３２に配設された、排気ガス中の
残存酸素濃度から空燃比を検知するための酸素濃
度センサ３４と、前記排気マニホールド３２下流
側の排気管３６の途中に配設された三元触媒コン
バータ３８と、エンジン１０のクランク軸の回転
と連動して回転するデイストリビユータ軸を有す
るデイストリビユータ４０と、該デイストリビユ
ータ４０に内蔵された、前記デイストリビユータ
軸の回転に応じて上死点信号及びクランク角信号
を出力する上死点センサ４２及びクランク角セン
サ４４と、エンジンブロツクに配設された、エン
ジン冷却水温を検知するための冷却水温センサ４
６と、変速機４８の出力軸の回転数から車両の走
行速度を検知するための車速センサ５０と、前記
吸気管圧力センサ２３出力の吸気管圧力と前記ク
ランク角センサ４４の出力から求められるエンジ
ン回転数に応じてエンジン１工程あたりの基本噴
射量を求めると共に、これを前記スロツトルセン
サ２０の出力、前記酸素濃度センサ３４出力の空
燃比、前記冷却水温センサ４６出力のエンジン冷
却水温等に応じて補正することによつて燃料噴射
量を決定して、前記インジエクタ３０に開弁時間
信号を出力し、又、エンジン運転状態に応じて点
火時期を決定してイグナイタ付コイル５２に点火
信号を出力し、更に、アイドル時に前記アイドル
回転制御弁２６を制御するデジタル制御回路５４
とを備えた自動車用エンジン１０の吸気管圧力感
知式電子制御燃料噴射装置において、前記デジタ
ル制御回路５４内で、加速時に、前記スロツトル
センサ２０のアイドルスイツチがオフとなつた時
に増大させ、次いで、所定の減衰速度で減衰させ
るアフタアイドル増量、前記スロツトルセンサ２
０のポテンシヨメータ出力から検出される絞り弁
開度の増大速度に応じて増大させ、次いで、所定
の減衰速度で減衰させる絞り弁開度増量、及び、
前記吸気管圧力センサ２３の出力から検知される
吸気管圧力の増大速度に応じて増大させ、次い
で、所定の減衰速度で減衰させる吸気管圧力増量
を算出し、これら算出した増量のうちその最大値
から補正計数を求める加速増量と、減速時に、前
記スロツトルセンサ２０のポテンシヨメータ出力
から検知される絞り弁開度の減少速度に応じて減
少させ、次いで、所定の回復速度で回復させる絞
り弁開度減量、及び、前記吸気管圧力センサ２３
の出力から検知される吸気管圧力の減少速度に応
じて減少させ、次いで、所定の回復速度で回復さ
せる吸気管圧力減量を算出し、これら算出した減
量のうちその最小値から補正係数を求める減速減
量とを共に行い、更に、減速減量の回復速度を加
速増量の減衰速度より低速とし、且つ、減速時の
補正係数の減少量を加速時の補正係数の増大量よ
り小としたものである。 前記デジタル制御回路５４は、第３図に詳細に
示す如く、各種演算処理を行うマスクロプロセツ
サからなる中央処理装置（以下CPUと称する）
６０と、前記吸気温センサ１４、スロツトルセン
サ２０のポテンシヨメータ、吸気管圧力センサ２
３、酸素濃度センサ３４、冷却水温センサ４６等
から入力されるアナログ信号を、デジタル信号に
変換して順次CPU６０に取込むためのマルチプ
レクサ付アナログ入力ポート６２と、前記スロツ
トルセンサ２０のアイドル接点、上死点センサ４
２、クランク角センサ４４、車速センサ５０等か
ら入力されるデジタル信号を、所定のタイミング
でCPU６０に取込むためのデジタル入力ポート
６４と、プログラム或いは各種定数等を記憶する
ためのリードオンリーメモリ（以下ROMと称す
る）６６と、CPU６０における演算データ等を
一時的に記憶するためのランダムアクセスメモリ
（以下RAMと称する）６８と、機関停止時にも
補助電源から給電されて記憶を保持できるバツク
アツプ用ランダムアクセスメモリ（以下バツクア
ツプRAMと称する）７０と、CPU６０における
演算結果を、所定のタイミングで前記アイドル回
転制御弁２６、インジエクタ３０、イグナイタ付
コイル５２等に出力するためのデジタル出力ポー
ト７２と、上記各構成機器間を接続するコモンバ
ス７４とから構成されている。 以下、実施例の作用を説明する。 まず、デジタル制御回路５４は、吸気管圧力セ
ンサ２３出力の吸気管圧力PMと、クランク角セ
ンサ４４の出力から算出されるエンジン回転数
NEにより、ROM６６に予め記憶されているマ
ツプから、基本噴射時間TP（PM、NE）を読出
す。 更に、各センサからの信号に応じて、次式を用
いて前記基本噴射時間TP（PM、NE）を補正す
ることにより、燃料噴射時間TAUを算出する。 TAU＝TP（PM、NE）＊（１＋Ｋ＊Ｆ） ……(1) ここで、Ｆは、補正係数で、Ｆが正である場合
には増量補正を表わし、Ｆが負である場合には減
量補正を表わしている。又、Ｋは、前記補正係数
Ｆを更に補正するための補正倍率であり、通常は
１とされている。 このようにして決定された燃料噴射時間TAU
に対応する燃料噴射信号が、インジエクタ３０に
出力され、エンジン回転と同期してインジエクタ
３０が燃料噴射時間TAUだけ開かれて、エンジ
ン１０の吸気マニホルド２８内に燃料が噴射され
る。 本実施例における加速増量及び減速増量は、次
のようにして行われる。 即ち、第４図に示す如く、加速時に、アクセル
ペダルが踏み込まれ、スロツトルセンサ２０のア
イドルスイツチが、第４図Ａに示す如く、時刻t₁
でオフとなると、絞り弁開度TA及び吸気管圧力
PMの増大に先行して、第４図Ｄに実線Ａで示す
ような、極めて迅速な増量補正を行うアフタアイ
ドル増量（以下LL増量と称する）が行われる。 このLL増量は、具体的には、例えば、補正係
数Ｆを、まず正の所定値とし、次いで、エンジン
回転毎或いは一定時間毎に、所定の減衰速度v₁で
０迄減衰させることによつて行われる。 次いで、絞り弁１８が更に開かれ、前記スロツ
トルセンサ２０のポテンシヨメータ出力から検知
される絞り弁開度TAが、第４図Ｂに示す如く、
時刻t₂で立上がり始めると、吸気管圧力PMの増
大に先行して、第４図Ｄに実線Ｂで示すような、
絞り弁開度TAの増大速度に応じた迅速な増量補
正を行う絞り弁開度増量（以下TA増量と称す
る）が行われる。 このTA増量は、具体的には、例えば、絞り弁
開度の所定時間毎の変化量に応じた値ΔF₁を積算
した値（正値）を補正係数Ｆとし、次いで、エン
ジン回転毎或いは一定時間毎に、所定の減衰速度
v₂で０迄減衰させることによつて行われる。 更に、吸気管圧力PMが絞り弁開度TAの増大
に遅れて増大し始めると、時刻t₃から、第４図Ｄ
に実線Ｃで示すような、吸気管圧力PMの増大速
度に応じた精度の高い増量補正を行う吸気管圧力
増量（以下PM増量と称する）が行われる。 このPM増量は、具体的には、例えば、吸気管
圧力の所定時間毎の変化量に応じた値ΔF₂を積算
した値（正値）を補正係数Ｆとし、次いで、エン
シン回転毎或いは一定時間毎に、所定の減衰速度
v₃で０迄減衰させることによつて行われる。 なお、この際、時刻t₂〜t₃ではLL増量とTA増
量が重なり、又、時刻t₃〜t₄では全ての増量が重
なり、更に、時刻t₄〜t₅ではTA増量とPM増量が
重なつているが、全ての増量を重畳して増量補正
を行つてしまうと、特に、応答は早いが精度の良
くないLL増量、TA増量の影響で、過増量となる
恐れがある。 従つて、本実施例においては、第４図Ｄに太い
実線で示す如く、前記LL増量、TA増量、PM増
量の最大値を辿つて加速増量を行うようにしてい
る。 次に減速時には、時刻t₆で絞り弁１８が閉じら
れ始めると、吸気感圧力PMの減少に先行して、
第４図Ｄに実線Ｄで示すような、絞り弁開度TA
の減少速度に応じた迅速な減量補正を行う絞り弁
開度減量（以下TA減量と称する）が行われる。 このTA減量は、具体的には、例えば、絞り弁
開度TAの所定時間毎の変化量に応じた値ΔF₃（｜
ΔF₃｜＜ΔF₁）を積算した値（負値）を補正係数
Ｆとし、次いで、エンジン回転毎或いは一定時間
毎に、所定の回復速度v₄（＜｜v₂｜）で０迄回復
させることによつて行われる。 次いで、吸気管圧力PMが減少し始めると、時
刻t₇から、第４図Ｄに実線Ｅで示すような、吸気
管圧力PMの減少速度に応じた精度の高い減量補
正を行う吸気管圧力減量（以下PM減量と称す
る）が行われる。 このPM減量は、具体的には、例えば、吸気管
圧力PMの所定時間毎の変化量に応じた値ΔF₄（｜
ΔF₄｜＜ΔF₂）を積算した値（負値）を補正係数
Ｆとし、次いで、エンジン回転毎或いは一定時間
毎に、所定の回復速度v₅（＜｜v₃｜）で０迄回復
させることによつて行われる。 なお、この際に、TA減量とPM減量が重複し
た場合に、両者を併せ行うと過減量になる恐れが
ある。従つて、本実施例においては、第３図Ｄに
太い実線で示す如く、前記TA減量とPM減量の
最小値を辿つて、時刻t₇〜t₈ではTA減量のみを
行い、時刻t₈〜t₉では、PM減量のみを行うよう
にしている。 前記のようにして、極めて応答の早いLL増量、
応答の早いTA増減量、精度の高いPM増減量を
組合わせて、加速増量及び減速減量を行うことに
よつて、アクセルペダルを早く踏み込んだ場合に
は多量の増量が実施され、一方、アクセルペダル
を徐々に踏み込んだ場合には少量の増量が行われ
る等、アクセルペダルの踏み方に応じた適切な増
量或いは減量を実施することができ、空燃比を理
論空燃比近傍に維持して、過渡応答性能と排気ガ
ス浄化性能を両立することができる。 本実施例においては、TA減量時に積算され
る、絞り弁開度TAの所定時間毎の変化量に応じ
た値ΔF₃の絶対値、及び、PM減量時に積算され
る、吸気管圧力PMの所定時間毎の変化量に応じ
た値ΔF₄の絶対値を、それぞれ、TA増量時に積
算される値ΔF₁、或いは、PM増量時に積算され
る値ΔF₂より小とすることによつて、同一の絞り
弁開度変化量、或いは、同一の吸気管圧力変化量
であつても、減速時の補正係数の減少量が、加速
時の補正係数の増大量より小（1/2〜2/3）となる
ようにしているので、更に良好な空燃比補正を行
うことができる。 本実施例におけるPM増量のプログラムを第５
図に、又、PM減量のプログラムを第６図に示
す。 なお、前記実施例においては、各増減量時にお
ける減衰速度v₁、v₂、v₃、及び、回復速度v₄、v₅
の絶対値がそれぞれ異なるものとされていたが、
例えば、減衰速度v₁＝v₂＝v₃とし、且つ、回復速
度v₄＝v₅（＜｜v₁｜）としたり、或いは、減衰速
度v₁＝v₂＞v₃とし、且つ回復速度v₄（＜｜v₁｜）＞
v₅（＜｜v₃｜）とすることも可能である。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、加速時と
減速時にそれぞれ見合つた、アクセルペダルの踏
み方に応じて、適切な、過度とならない加速増量
及び減速減量を行うことができ、空燃比を理論空
燃比近傍に維持して、良好な過渡応答性能と排気
ガス浄化性能を両立することができる。従つて、
吸気管圧力感知式の電子制御燃料噴射装置を用い
た場合でも、精密な空燃比制御を行うことが可能
となるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の原理を説明するための、加
速時及び減速時の空燃比の変化状態の一例を示す
線図、第２図は、本発明に係る内燃機関の電子制
御燃料噴射方法が採用された、自動車用エンジン
の吸気管圧力感知式電子制御燃料噴射装置の実施
例を示すブロツク図、第３図は、前記実施例で用
いられているデジタル制御回路の構成を示すブロ
ツク線図、第４図は、前記実施例における加速増
量及び減速減量の様子を示す線図、第５図は、同
じく、吸気管圧力の増大速度に応じた加速増量の
プログラムを示す流れ図、第６図は、同じく、吸
気管圧力の減少速度に応じた減速減量のプログラ
ムを示す流れ図である。 １０……エンジン、１４……吸気温センサ、１
８……絞り弁、２０……スロツトルセンサ、２３
……吸気管圧力センサ、３０……インジエクタ、
３４……酸素濃度センサ、４０……デイストリビ
ユータ、４２……上死点センサ、４４……クラン
ク角センサ、４６……冷却水温センサ、５４……
デジタル制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンの吸気管圧力とエンジン回転数に応
   じて基本噴射量を求めると共に、過渡時は、エン
   ジン運転状態に応じて算出される補正係数により
   前記基本噴射量を補正することによつて燃料噴射
   量を決定するようにした内燃機関の電子制御燃料
   噴射方法において、 加速時に、 アイドルスイツチがオフとなつたときに増大さ
   せ、次いで、所定の減衰速度で減衰させるアフタ
   アイドル増量と、 絞り弁開度の増大速度に応じて増大させ、次い
   で、所定の減衰速度で減衰させる絞り弁開度増量
   と、 吸気管圧力の増大速度に応じて増大させ、次い
   で、所定の減衰速度で減衰させる吸気管圧力増量
   とを算出し、 これら算出した増量のうちその最大値から前記
   補正係数を求めて加速増量を行い、 減速時に、 絞り弁開度の減少速度に応じて減少させ、次い
   で、所定の回復速度で回復させる絞り弁開度減量
   と、 吸気管圧力の減少速度に応じて減少させ、次い
   で、所定の回復速度で回復させる吸気管圧力減量
   とを算出し、 これら算出した減量のうちその最小値から前記
   補正係数を求めて減速減量を行い、 前記減速減量の回復速度を加速増量の減衰速度
   より低速とし、且つ減速時の補正係数の減少量を
   加速時の補正係数の増大量より小としたことを特
   徴とする内燃機関の電子制御燃料噴射方法。