JPH0615835B2

JPH0615835B2 - 燃料供給制御装置

Info

Publication number: JPH0615835B2
Application number: JP28736885A
Authority: JP
Inventors: 佳久川村; 泰夫中島
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1985-12-19
Filing date: 1985-12-19
Publication date: 1994-03-02
Anticipated expiration: 2009-03-02
Also published as: JPS62147036A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、自動車等内燃機関の燃料供給制御装置に関す
る。

（従来の技術）一般に、自動車等内燃機関の燃料供給制御では、酸素セ
ンサを用いて排気中の実際の空燃比（以下「実空燃
比」）を検出し、この実空燃比と目標空燃比とを一致さ
せるように燃料供給量を制御する燃料のクローズドルー
プ制御（フィードバック制御）が行われる。

かかるフィードバック制御は、使用燃料の比重の違いに
左右されることなく、実空燃比を適正化することができ
る。

一方、機関の冷機時又は暖機中にあっては、酸素センサ
が活性化していないので、上記フィードバック制御を停
止し、いわゆるオープンループ制御に移行して、空燃比
をリッチ側に設定し、始動性及び始動直後のエンジンの
安定化を図っている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような従来の燃料供給制御装置にあ
っては、比重の大きい燃料（言い替えれば低沸点成分の
少ない燃料）を使用した場合に、燃料の揮発割合が少な
くなってエンジンに必要な燃料量が不足し、燃焼状態が
悪化してオープンループ制御が不適切となり、始動性の
低下や始動直後の機関の不安定化を招くといった解決す
べき技術課題がある。

（発明の目的）そこで、本発明は、少なくとも使用燃料の比重に関連し
て変化する物理量を検出し、この物理量に応じてオープ
ンループ制御時の燃料供給量を補正することにより、始
動性の低下や始動直後の機関の不安定化を回避すること
を目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明は、上記目的を達成するためその基本概念図を第
１図に示すように、排気中の空燃比を検出する空燃比検
出手段ａと、機関の温度を検出する機関温度検出手段ｂ
と、エンジン回転数と吸入空気量とに基づいて基本燃料
供給量を演算する第１演算手段ｃと、検出空燃比を所定
の目標空燃比に一致させるのに必要な燃料のフィードバ
ック補正量を演算する第２演算手段ｄと、通常は前記フ
ィードバック補正量を選択する一方、機関の冷機時には
冷機時燃料補正量を選択する選択手段ｅと、第１演算手
段ｃの出力を選択手段ｅの出力で補正して最終燃料供給
量を決定する供給量決定手段ｆと、最終燃料供給量に従
って機関に燃料を供給する供給手段ｇと、を備えた燃料
供給制御装置において、前記選択手段ｅの出力がフィー
ドバック補正量のとき、単位基本燃料供給量当たりの最
終燃料供給量の平均値を燃料の比重値とみなし、前記平
均値を記憶する演算記憶手段ｈと、機関の冷機時に演算
記憶手段ｈから相関値の平均値を読出し、該読み出され
た相関値の平均値に応じて前記冷機時燃料補正量を補正
する補正手段ｉと、を備えたことを特徴とする。

（作用）空燃比フィードバック制御中の最終燃料供給量は、基本
燃料供給量と、実空燃比と目標空燃比との偏差に相当す
るフィードバック補正係数とに基づいて与えられる。

このため、基本燃料供給量が同一となる運転状態、言い
替えればエンジン回転数と吸入空気量とが同一となる運
転状態では、最終燃料供給量の平均値は一定になるはず
であり、仮に、変化があったとすれば、それは、フィー
ドバック制御中における単位基本燃料供給量当たりの最
終燃料供給量の平均値の変化に専ら起因する。

ここで、前記平均値の変化は、長期的に見れば機関の劣
化等によっても起こるが、短期的には、燃料の比重の違
いが主原因となって起こる。

従って、この平均値を燃料の比重値とみなして記憶する
と共に、その後に行われるオープンループ制御でその平
均値を読出し、冷機時燃料補正量の補正に用いれば、燃
料の比重の違いに左右されることがなくなる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２〜４図は本発明に係る燃料供給制御装置の一実施例
である。

まず、構成を説明すると、第２図において、１はエンジ
ンであり、吸入空気はエアクリーナ２より吸気管３を通
して各気筒に供給され燃料は噴射信号Ｓｉに基づいてイ
ンジェクタ（供給手段）４により噴射される。そして、
気筒内で燃焼した排気は排気管５を通して触媒コンバー
タ６に導入され、触媒コンバータ６内で排気中の有害成
分（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ）を３元触媒により清浄化して
排出される。

吸入空気の流量Ｑａはエアフローメータ７により検出さ
れ、吸気管３内の絞弁８によって制御される。絞弁８の
開度Ｃｖは絞弁開度センサ９により検出され、エンジン
１の回転数Ｎはクランク角センサ10により検出される。
また、ウォータジャケットを流れる冷却水の温度Ｔｗは
水温センサ（機関温度検出手段）11により検出され、ス
タータモータの作動はスタータスイッチ12により検出さ
れる。さらに、排気中の酸素濃度（実際の空燃比に相
当）は酸素センサ（空燃比検出手段）13により検出さ
れ、酸素センサ13は理論空燃比でその出力Ｖｓが急変す
る特性をもつもの等が用いられる。

上記エアフローメータ７、絞弁開度センサ９、クランク
角センサ10およびスタータスイッチ12は運転状態検出手
段14を構成しており、運転状態検出手段14、水温センサ
11および酸素センサ13からの出力はコントロールユニッ
ト15に入力される。コントロールユニット15は第１演算
手段、第２演算手段、選択手段、供給量決定手段、演算
記憶手段及び補正手段としての機能を有し、ＣＰＵ21、
ＲＯＭ22、ＲＡＭ23およびＩ／Ｏポート24により構成さ
れる。ＣＰＵ21はＲＯＭ22に書き込まれているプログラ
ムにしたがってＩ／Ｏポート24より必要とする外部デー
タを取り込んだり、またＲＡＭ23との間でデータの授受
を行ったりしながら演算処理し、必要に応じて処理した
データをＩ／Ｏポート24へ出力する。Ｉ／Ｏポート24に
はセンサ群11、13、14からの信号が入力されるととも
に、Ｉ／Ｏポート24からは噴射信号Ｓｉが出力される。
ＲＯＭ22はＣＰＵ21における演算プログラムを格納して
おり、ＲＡＭ23は演算に使用するデータをマップ等の形
で記憶している。

次に、作用を説明する。

第３図(a)、(b)はＲＯＭ22に書き込まれている燃料の比
重検出および空燃比制御のプログラムを示すフローチャ
ートであり、本プログラムはエンジン回転に同期して一
度実行される。

まず、Ｐ_１で吸入空気量Ｑａを読み込み、Ｐ_２でエンジ
ン回転数Ｎを読み込む。回転数Ｎはクランク角センサ10
からの基準信号（360 ゜毎の信号）の間隔時間を計測す
るか、あるいは位置信号（１゜毎の信号）の所定時間内
におけるパルス数を計測して算出する。次いで、Ｐ_３で
ＱａとＮをパラメータとする２次元のテーブルマップか
ら基本燃料供給量に相当する基本噴射量Ｔｐ｛Ｔｐ＝fu
nc（Ｑａ，Ｎ）｝をルックアップする。

Ｐ_４ではフラグＦＫＡＳがセットされているか（ＦＫＡ
Ｓ＝１か）否かを判別する。フラグＦＫＡＳは始動及び
始動後増量補正係数（ＫＡＳ）がＫＡＳ＝０になるとセ
ットされ、コントロールユニット15のパワーオン時のイ
ニシャル処理およびエンスト時のルーチンでリセット
（ＦＫＡＳ＝０）される。

ＦＫＡＳ＝０のときは、Ｐ_５で始動及び始動後増量補正
係数（冷機時燃料補正量に相当）ＫＡＳ｛ＫＡＳ＝func
（Ｔｗ）｝をそのときの冷却水温Ｔｗに応じてルックア
ップする。次いで、Ｐ_６で比重補正係数ＫＡＳＤ｛ＫＡ
ＳＤ＝func（Ｄ）、但しＤ：みなし燃料比重値｝を第４
図に示すテーブルマップからルックアップする。比重補
正係数ＫＡＳＤは機関が冷えているとき（以下「冷機
時」）の空燃比を適切なものとするために始動及び始動
後増量補正係数ＫＡＳの値をみなし燃料比重値Ｄに応じ
て補正するもので、ＫＡＳは、みなし燃料比重値Ｄが大
きくなる程、１よりも大きな値になる。すなわち、燃料
の低沸点成分が少なくなって比重が大きくなる程、言い
替えれば燃料が重質化して気化し難くなる程、燃料噴射
量が増量される。

次いで、Ｐ_７で始動中であるか否か（スタータスイッチ
がＯＮであるか否か）を判別し、始動中のときはＰ_９に
進み、始動中でなく完爆後のときはＰ_８に進む。以下、
各場合に分けて説明する。

（Ｉ）始動中のときＰ_９で始動時の冷却水温Ｔｗを水温初期値Ｔｗ_０として
記憶し、Ｐ₁₀で次式に従って今回の補正係数ＫＡＳ
（既に説明済の係数については適宜このように略して用
いることとする。以下、同様）を演算する。

ＫＡＳ＝ＫＡＳ′×ＫＡＳＤ …… 但し、ＫＡＳ′：テーブルデータからルックアップした
値今回の補正係数ＫＡＳは後述する方法により算出したみ
なし燃料比重値Ｄに応じてその大きさが適切に補正され
ることとなり、始動中における冷機時又は暖機中の空燃
比を好ましい大きさとする。次いで、Ｐ₁₁、Ｐ₁₂で始動
時の噴射量Ｔ_１、Ｔ_２をそれぞれ次式、に従って演
算する。

Ｔ_１＝Ｔｐ×（ＫＴＭＲ＋ＫＴＷ＋ＫＡＳ） ×１．３＋Ｔｓ …… 但し、ＫＴＭＲ：混合比割付係数ＫＴＷ：水温増量補正係数Ｔｓ：電圧補正分Ｔ_２＝Ｔ_ＳＴ×ＫＮＳＴ×ＫＴＳＴ …… 但し、Ｔ_ＳＴ：始動時基本噴射量ＫＮＳＴ：回転数補正係数ＫＴＳＴ：時間補正係数これらＴ_１、Ｔ_２の演算に使用される各補正係数の値
は、周知であるのでここでは詳細な説明を省く。

次いで、Ｐ₁₃で各噴射量Ｔ_１、Ｔ_２を比較し、Ｔ_２＞Ｔ
_１のときはＰ₁₄で最終噴射量（最終燃料供給量に相当）
ＴｉとしてＴ_２を採用し、Ｔ_１≧Ｔ_２のときはＰ₁₅でＴ
ｉとしてＴ_１を採用した後、Ｐ₁₆でこのＴｉに対応する
燃料噴射パルス幅を有する噴射信号Ｓｉをインジェクタ
４に出力する。すなわち、始動性向上のため、始動時に
は通常の噴射量より多めにするもので、Ｔ_１、Ｔ_２のう
ち何れか大きい方の値を始動時の最終噴射量Ｔｉとす
る。このとき、酸素センサ13は冷えており、活性化して
いないので噴射量のフィードバック補正を行われない
が、補正係数ＫＡＳを演算パラメータのひとつとして求
められたＴ_１を採用した場合には、この補正係数ＫＡＳ
がみなし燃料比重値Ｄに応じて補正されているため、Ｔ
_１は始動時に適した空燃比を与えることとなって始動性
が極めて向上する。

（II）完爆後のときＰ_８で完爆後の経過時間Ｔｃを演算する。この時間Ｔｃ
は、例えば初回の完爆判断時にタイマカウンタをリセッ
トしその後の経過時間を計測する等して算出する。次い
で、Ｐ₂₁で冷却水温Ｔｗが15℃以上であるか否かを判別
し、Ｔｗ≧15℃のときはＰ₂₂に進み、Ｔｗ＜15℃のとき
はＰ₂₃に進む。これは、冷却水温Ｔｗと経過時間Ｔｃに
応じて補正係数ＫＡＳの減少割合を変えるためである。
Ｐ₂₂、Ｐ₂₃では経過時間Ｔｃをそれぞれ13sec、25secと
比較し、その判別結果に応じて次の第１表で示すステッ
プに進む。

Ｐ₂₄では今回の補正係数ＫＡＳを次式に従って演算
し、Ｐ₂₈に進む。

ＫＡＳ＝ＫＡＳ′×（１−Ｔｃ／15）…… Ｐ₂₅では今回の補正係数ＫＡＳをＫＡＳ＝０とし、Ｐ₂₇
でフラグＦＫＡＳをセットしてＰ₂₈に進む。また、Ｐ₂₆
では今回の補正係数ＫＡＳを次式に従って演算し、Ｐ
₂₈に進む。

ＫＡＳ＝ＫＡＳ′×（１−Ｔｃ／25）…… すなわち、完爆後はＰ₂₁〜Ｐ₂₇までの各ステップにより
始動水温が15℃以上のときは15秒間、15℃未満のときは
25秒間、補正係数ＫＡＳが一定割合で０になるまで減少
させる。なお、上記ステップＰ_４で既にフラグＦＫＡＳ
がセットされていると判別したときは、補正係数ＫＡＳ
がＫＡＳ＝０であるからＰ_４から直ちにＰ₂₈にジャンプ
する。

次いで、Ｐ₂₈で始動中のステップＰ₁₀と同様に今回の補
正係数ＫＡＳを前記式に従って演算し、みなし燃料比
重値Ｄに応じて空燃比を適切な値とする。Ｐ₂₉では水温
増量補正係数ＫＴＷをそのときの冷却水温Ｔｗに応じて
ルックアップし、Ｐ₃₀でＫＴＷを比重変化に応じて補正
する比重補正係数ＫＴＷＤ｛ＫＴＷＤ＝func（Ｔｗ，
Ｄ）｝をルックアップする。みなし燃料比重値Ｄが代表
的な燃料の比重値（例えば０．７３４）より大きい場合
はＴｗ≦０℃のときＫＴＷＤ≧１に設定し、Ｔｗ＞０℃
のときＫＴＷＤ＜１に設定する。なお、完爆後の暖機過
程である程度暖機が進みＴｗ≧０℃の条件下にあるとき
は、空燃比を徐々にリーン化していくためにＫＴＷＤ＜
１とする。

Ｐ₃₁では次式に従って今回の補正係数ＫＴＷを演算
し、みなし燃料比重値Ｄに応じた補正を加える。

ＫＴＷ＝ＫＴＷ′×ＫＴＷＤ …… 但し、ＫＴＷ′：テーブルデータからルックアップした
値次いで、上記補正係数ＫＴＷと同様にアイドル後増量補
正係数ＫＡＩについて比重補正を行う。すなわち、Ｐ₃₂
で補正係数ＫＡＩをルックアップし、Ｐ₃₃で比重補正係
数ＫＡＩＤ（但し、ＫＡＩＤ≒ＫＴＷＤ）をルックアッ
プし、さらにＰ₃₄で次式に従って今回の補正係数ＫＡ
Ｉを演算し比重補正を加える。

ＫＡＩ＝ＫＡＩ′×ＫＡＩＤ …… 但し、ＫＡＩ′：テーブルデータからルックアップした
値なお、この補正係数ＫＡＩは絞弁８が閉から開になった
直後に冷却水温Ｔｗで決まるＫＡＩ_１と完爆後の経過時
間Ｔｃで決まるＫＡＩ_２との積により定まり、これがル
ックアップされる。そして、このＫＡＩにより暖機途中
の発進の円滑化を図るもので、その大きさは一定の割合
で０になるまで減量する。

次いで、Ｐ₃₅で空燃比のフィードバック制御停止（クラ
ンプ）条件が成立しているか否かを判別する。クランプ
条件は、例えば次のようなとき成立する。

（イ）酸素センサが冷えているとき（ロ）低水温時（ハ）酸素センサ出力（Ｖｓ）のリッチ信号又はリーン
信号が約10秒以上続いたとき（ニ）始動時、エンジンの高負荷時（ホ）アイドル時（ヘ）減速時クランプ条件が成立しているときはＰ₃₆で空燃比フィー
ドバック補正係数αの値を１に固定して実質上のフィー
ドバック制御を停止し、Ｐ₃₇で次式に従って最終噴射
量Ｔｉを演算した後Ｐ₁₆に進む。

Ｔｉ＝Ｔｐ×Ｃ_０×α …… 但し、Ｃ_０＝１＋ＫＴＷ＋ＫＡＳ＋ＫＡＩ式において、Ｃ_０は各種増量補正係数であり、その内
訳には上式のようなものが含まれるが、これ以外にも加
速減量補正係数ＫＡＣＣや高水温増量補正係数ＫＨ等が
含まれる（前述した「整備要領書」参照）。しかし、本
発明との関係が薄いのでここは省略する。

一方、クランプ条件が成立していないときはＰ₃₈で酸素
センサ13の出力Ｖｓから現空燃比が目標空燃比（例え
ば、λ＝１）よりリッチであるか否かを判別する。リッ
チであるときはＰ₃₉で補正係数αの値を補正して空燃比
のリーン補正を行って目標値と一致するようにフィード
バック制御する。また、リーンであるときはＰ₄₀で同様
に空燃比のリッチ補正を行う。次いで、Ｐ₄₁で最終噴射
量Ｔｉを前記式に従って演算し、Ｐ₄₂で最終噴射量Ｔ
ｉにＮ／Ｑａを乗じ、すなわち、単位基本噴射量当たり
の最終噴射量ｔｉを次式に従って演算する。

ｔｉ＝Ｔｉ×Ｎ／Ｑａ …… さらに、Ｐ₄₃でｔｉの平均値ｔ_ｉｍを次式に従って演
算する。

ｔ_im＝（15／16）×ｔ_ｉｍ′＋（１／16）×ｔｉ ……
但し、ｔ_im′：前回の値ここで、ｔｉの平均値ｔ_imは、空燃比をλ＝１に制御し
ているとき、すなわち、空燃比をフィードバック制御し
ているときの燃料の比重相当値とみなされる。これは、
実際の燃料比重に応じて燃料の揮発性が変わり空燃比に
影響を与えるからである。例えば、燃料が重質化してそ
の揮発性が悪くなると、同じλ＝１という条件下にあっ
てもｔ_imが大きくなる傾向があるからである。

なお、本実施例では、データの信頼性を高めるために、
fnuc（ｔ_im）なる関数テーブルを使用してみなし燃料比
重値Ｄを求めている。関数テーブルは、比重値の判明し
ている様々な燃料を使用して各燃料毎にあらゆる運転状
態をシミュレーションし、実際の比重値とｔ_imとの関係
を調べて作成すればよい。そして、Ｐ₄₄でこのデータテ
ーブルからそのときのｔ_imに対応するＤの値をルックア
ップするという方法をとっているが、これは、最も望ま
しい実施態様を示すものであり、関数テーブルを使用し
ない態様、すなわちＤ＝ｔ_imとしても若干の誤差は否め
ないものの実用上、充分に使用に耐える。

また、ｔ_imの演算を行うとき運転状態の制限、例えば、
Ｎ_１＜Ｎ＜Ｎ_２、Ｑａ_１＜Ｑａ＜Ｑａ_２という制限領域
でのみｔ_imをサンプルとして算出するというようにすれ
ば、ｔ_imの精度をより一層向上できる。これは、インジ
ェクタパルス幅が小さくなるとこのパルス幅と燃料噴射
量との相関の精度が悪くなるからである。次いで、ルッ
クアップしたみなし燃料比重値Ｄをそのときのｔ_imに対
応する所定アドレスにストアしてデータを更新した後
に、Ｐ₁₆に進む。

このように、空燃比をλ＝１にフィードバック制御した
ときの燃料噴射量Ｔｉに相関する相関値ｔｉの平均値ｔ
_imに基づいて使用燃料の比重相当値が正確に求められ
る。そして、この比重相当値に基づいて（Ｉ）始動中お
よび（II）完爆後における燃料噴射量が適切に補正され
る。したがって、始動中にあっては、冷機時の空燃比が
そのときの実際の燃料比重に対応する適切な値に補正さ
れることとなってエンジンの始動性を向上させることが
でき、バッテリ上がり等の不具合が防止される。また、
完爆後にあっても燃料の揮発性に応じた噴射量となるこ
とから暖機性能の向上や冷機時の運転性の向上を図るこ
とができる。

（効果）本発明によれば、空燃比フィードバック制御中の最終燃
料供給量に相関する相関値の平均値を燃料の比重値とみ
なし、この平均値を記憶すると共に、その後に行われる
オープンループ制御でその平均値を読出して、冷の違い
に左右されることがなくなり、オープンループ制御を適
切化して、始動性の低下や始動直後の機関の不安定化を
回避できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概念図、第２〜４図は本発明に係
る燃料供給制御装置の一実施例を示す図であり、第２図
はその全体構成図、第３図(a)、(b)はその燃料の比重検
出および空燃比制御のプログラムを示すフローチャー
ト、第４図はその燃料比重と補正係数ＫＡＳＤとの関係
を示す図である。１……エンジン、４……インジェクタ（供給手段）、 13……酸素センサ（空燃比検出手段）、 14……運転状態検出手段、 15……コントロールユニット（第１演算手段、第２演算
手段、選択手段、供給量決定手段、演算記憶手段、補正
手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ａ）排気中の空燃比を検出する空燃比検出
手段と、ｂ）機関の温度を検出する機関温度検出手段と、ｃ）エンジン回転数と吸入空気量とに基づいて基本燃料
供給量を演算する第１演算手段と、ｄ）検出空燃比を所定の目標空燃比に一致させるのに必
要な燃料のフィードバック補正量を演算する第２演算手
段と、ｅ）通常は前記フィードバック補正量を選択する一方、
機関の冷機時には冷機時燃料補正量を選択する選択手段
と、ｆ）第１演算手段の出力を選択手段の出力で補正して最
終燃料供給量を決定する供給量決定手段と、ｇ）最終燃料供給量に従って機関に燃料を供給する供給
手段と、を備えた燃料供給制御装置において、ｈ）前記選択手段の出力がフィードバック補正量のと
き、単位基本燃料供給量当たりの最終燃料供給量の平均
値を燃料の比重値とみなし、前記平均値を記憶する演算
記憶手段と、ｉ）機関の冷機時に演算記憶手段から相関値の平均値を
読出し、該読み出された相関値の平均値に応じて前記冷
機時燃料補正量を補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする燃料供給制御装置。