JPH0681695A

JPH0681695A - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JPH0681695A
Application number: JP23483192A
Authority: JP
Inventors: Iku Otsuka; 郁大塚
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1992-09-02
Filing date: 1992-09-02
Publication date: 1994-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は内燃機関の運転状況に応じて燃料の
噴射量を補正する内燃機関の空燃比制御装置に関し、燃
料補正量マップを複数の燃料増量補正で共用することに
より、補正に必要なメモリ容量を削減することを目的と
する。【構成】内燃機関に供給する燃料の揮発性を把握する
ため、燃料性状を学習し、燃料性状学習値ＫＦＵＥＬを
求める（ステップ１２１）。内燃機関の冷却水温に基づ
いて、燃料の温度−揮発特性マップであるＫＴＨＷマッ
プを検索して基本補正量ＫＴＨＷを求める（ステップ１
２２）。始動時噴射量ＴＡＵＳＴを、ＫＴＨＷをＴＡＵ
ＳＴに変換する定数ＫＴＡＵＳＴを用いて求める（ステ
ップ１２３）。同様に始動後増量ＦＡＳＥおよび暖機時
増量ＦＷＬも、定数ＫＡＳＥ，ＫＷＬを用いＫＴＨＷマ
ップから求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の空燃比制御装
置に係り、特に内燃機関の運転状況に応じて燃料の噴射
量を補正する内燃機関の空燃比制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関が十分に暖機されていない場
合、燃焼室に供給される燃料は吸気通路内壁に付着す
る。このため、内燃機関が十分に暖機されていないとき
に、暖機がされているときと同等な空燃比を確保するた
めには、供給する燃料を増量補正する必要がある。

【０００３】そこで、従来より、内燃機関が十分に暖機
されるまでの間に内燃機関に供給する燃料噴射量を、
“基本燃料噴射量＋各種増量補正量”として算出する空
燃比制御装置が知られている（特開平３−１１１６４２
号公報）。

【０００４】ここで、基本噴射量は、吸入空気量に応じ
て定まる噴射量であり、上記公報記載の装置において
は、内燃機関の吸気通路に設けられるエアフロメータか
らの吸入空気量信号により決定される。

【０００５】また、各種増量補正量としては、いわゆる
暖機増量補正、始動時噴射量補正および始動後増量補正
がある。上記したように、内燃機関が十分に暖機されて
いない場合、インジェクタから噴射された燃料は内燃機
関の吸気通路内壁に付着してしまう。このため、燃焼室
内に所望の燃料が供給されず、空燃比がリーンとなり、
所望の燃焼圧力が得られなくなる。

【０００６】そこで、上記公報記載の装置は、内燃機関
の冷却水温が所定の温度に達していない場合（冷却水温
７０℃前後以下）、吸気通路内壁に付着する燃料を補正
する増量補正を行っている。

【０００７】尚、この装置は、それぞれの補正項目毎
に、冷却水温に対する燃料補正量を示す燃料補正量マッ
プを有しており、内燃機関の運転状況に基づいて実施す
べき補正が選択されると、その補正に対応したマップか
ら補正すべき燃料の量を読み出している。

【０００８】ところで、これらの補正のうち暖機増量補
正は、内燃機関の冷却水温が低い間、すなわち内燃機関
の暖機中において実行される燃料増量補正で、上記の装
置においては冷却水温が７０℃以下の場合に行われる。

【０００９】始動時噴射量補正は、内燃機関のクランキ
ング中に行われる増量補正で、この場合もクランキング
時の冷却水温が低い場合に実行される。つまりこの補正
は、内燃機関の始動時において、吸気通路内壁に付着す
る燃料分を予め増量しておくことにより良好な始動性を
確保しようとするものである。

【００１０】また、始動後増量補正は、上記の始動時噴
射量補正によりクランキングの際に増量された燃料補正
分を、始動完了後に段階的にゼロになるまで減じていく
補正である。これにより、始動完了後に空燃比が急激に
変動することがなく、安定した運転が維持される。

【００１１】このように、上記の各補正は、内燃機関が
低温である場合の燃料の揮発性の劣化分を補うための補
正である。従って、燃料性状が異なり、同じ温度におい
て異なる揮発性を示す燃料を用いた場合は、おのずから
補正すべき燃料の量に差異が生じてくる。

【００１２】そこで、上記公報記載の装置では、内燃機
関の加速時等燃料が増量されたときの空燃比の変動を監
視することにより燃料性状を学習している。そして、こ
の学習の結果、燃料が重質燃料（揮発性劣燃料）である
と判断された場合は、燃料補正量マップを検索する際
に、冷却水温を実際の温度より所定温度だけ低いものと
みなしている。

【００１３】このため、使用される燃料が重質燃料の場
合、一般燃料（揮発性優燃料）の場合に比べて、同じ冷
却水温に対する補正量が増量されることになる。従っ
て、燃料性状毎に燃料補正量マップを設けることなく、
燃料性状の異なる燃料についても最適な燃料補正量を決
めることができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の装
置では、暖機増量補正、始動時噴射量補正および始動後
増量補正のそれぞれに対して、燃料補正量マップが必要
であり、大容量メモリを必要とする。一方、近年では、
燃費向上や良好なエミッションの確保のために、きめ細
やかな燃料噴射制御が要求され、基本制御に必要なメモ
リ容量が増加している。このため、上記従来の内燃機関
の空燃比制御装置と同様の処理を行おうとするとメモリ
容量を増やす必要があり、コストアップを招くことにな
る。

【００１５】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、各燃料増量補正に用いる燃料補正量マップを共
用化して、補正に必要なメモリ容量を削減した内燃機関
の空燃比制御装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、内燃機関
に燃料を供給する際に、基本燃料噴射量を、始動時噴射
量、始動後増量および暖機時増量により補正する内燃機
関の空燃比制御装置において、図１の原理図に示すよう
に、燃料の温度−揮発特性マップを記憶した揮発特性記
憶手段Ｍ１と、前記温度−揮発特性マップの値と、前記
始動時噴射量、始動後増量および暖機時増量との関係を
表す、始動時噴射量補正係数ｋ₁、始動後増量補正係数
ｋ₂および暖機時増量補正係数ｋ₃を記憶した補正係数
記憶手段Ｍ２と、前記内燃機関Ｍ３の運転状況に基づい
て、前記揮発特性記憶手段Ｍ１から揮発特性値を読み出
し、読み出した該揮発特性値と補正係数を乗算して前記
始動時噴射量、始動後増量および暖機時増量それぞれを
算出する補正量算出手段Ｍ４とを有する内燃機関の空燃
比制御装置により解決される。

【００１７】

【作用】上記の構成によれば、前記燃料の温度−揮発特
性に基づいて、前記内燃機関の温度に対する前記燃料の
揮発度合いが検出される。この揮発度合いと前記各種の
補正係数を乗算することにより、始動時噴射量、始動後
増量および暖機時増量に応じた燃料補正量が求まる。従
って、それぞれの補正毎に燃料補正量マップを持つ必要
が無く、前記内燃機関に供給する燃料の補正制御に要す
るメモリ容量が削減される。

【００１８】

【実施例】図２は、本発明に係る内燃機関の空燃費制御
装置の一実施例の構成図を示す。同図において、吸入空
気はエアクリーナ２から吸気管３を通り、燃料は噴射信
号Ｓｉに基づいてインジェクタ（燃料噴射装置）４から
内燃機関１の吸気ポートに向けて噴射される。

【００１９】内燃機関の燃焼室内で燃焼したガスは、排
気管５を通して触媒コンバータ６に導入され、ここで燃
焼ガス中の有毒成分（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯ_X）が三元触媒
により浄化される。吸入空気の流量Ｑは、エアフロメー
タ７で検出され、アクセルペダルと連動するスロットル
バルブ８によってその流量が調整される。

【００２０】スロットルバルブ８の開度はスロットルバ
ルブ開度センサ９により検出され、内燃機関１の回転数
Ｎｅ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の冷却水温ＴＨＷは、水温センサ１
１により検出され、排気ガス中の空燃比は空燃比センサ
１２により検出される。さらに、スタータモータの作動
は、スタートスイッチ１３により検出される。

【００２１】また、燃料タンク１４の下部には燃料温セ
ンサ１５が設けられており、これにより燃料１６の温度
が測定される。燃料タンク１４の上部にはベーパ通路１
７が設けられ、そのベーパ通路１７はベーパ流量計１８
を介してキャニスタ（図示せず）に連通されている。

【００２２】燃料タンク１４で発生したベーパはベーパ
流量計１８によりその流量が測定された後、キャニスタ
に流れ込む。このベーパ流量計１８はベーパの流量に応
じて回転する回転部１８ａが取付けられ、その回転部１
８ａにはシグナルロータ（図示せず）が取付けられてい
る。

【００２３】また、１９はベーパ流量センサで、ベーパ
流量計１８のハウジング部に設けられており、回転部１
８ａのシグナルロータがベーパ流量センサ１９を横切っ
た時に高電圧となり、離れると低電圧となる（すなわ
ち、回転部４８の１回転毎に１回高電圧となる）ベーパ
流量検出信号を発生する。

【００２４】上記の各種センサ７、９、１０、１１、１
２、１５、１９およびスタートスイッチ１３の出力端子
は、コントロールユニット２０に接続され、これらの出
力信号は、随時コントロールユニット２０に供給されて
いる。

【００２５】コントロールユニット２０は、揮発特性記
憶手段、補正係数記憶手段および補正量演算手段を有す
る部分で、中央演算装置（ＣＰＵ）２１、リードオンリ
メモリ（ＲＯＭ）２２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ）２３および入出力（Ｉ／Ｏ）ポート２４により構成
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
をテーブルやマップ等の形で記憶している。

【００２６】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から必
要とする外部データを取り込んだり、ＲＡＭ２３との間
でデータの授受を行ったりする。ＣＰＵ２１は、こうし
て必要なデータを取り込み燃料噴射制御に必要な処理値
を演算し、必要に応じてＩ／Ｏポート２４へ出力する。
Ｉ／Ｏポート２４は、上記の各種センサやスイッチと接
続されるとともに、インジェクタ４と接続され、ＣＰＵ
２１から供給された燃料噴射信号をインジェクタ４に供
給する。

【００２７】次にコントロールユニット２０による燃料
性状学習動作について図３と共に説明する。図３は燃料
係数学習値ＫＦＵＥＬの演算ルーチンで、メインルーチ
ンの一部である。同図中、ステップ１０１では、流量計
測時間ＣＶＡが４ｍｓｅｃルーチンでカウントアップさ
れ（図示せず）、所定値（ここでは１０秒とする）以上
になったか否かを判定する。

【００２８】１０秒以内のときは本ルーチンは終了し、
１０秒を過ぎたときは次のステップ１０２で流量計測時
間ＣＶＡがゼロにリセットされる。従って、ステップ１
０２〜１０７は１０秒に１回の割合で処理が行われる。

【００２９】また、コントロールユニット２０は外部割
込みルーチンでカウントアップされるベーパ流量カウン
タ（図示せず）を有している。このベーパ流量カウンタ
は、前記したベーパ流量センサ１９の検出信号が低電圧
から高電圧へ変化した時にのみ（すなわち、回転部１８
ａが１回転する毎に）起動されるカウンタである。

【００３０】このベーパ流量カウンタのカウント値ＮＶ
Ａは、上記ステップ１０２の次のステップ１０３で変数
ＮＶＡ１０にセットされた後、次のステップ１０４でゼ
ロにリセットされる。従って、変数ＮＶＡ１０の値は、
１０秒間当りのベーパ流量計１８の回転部１８ａの回転
数を示すこととなり、ベーパ流量に比例した値を示して
いる。

【００３１】次にステップ１０５で燃料温センサ１５に
より燃料１６の温度を測定して得られた燃料温検出信号
ＴＨＦに基づいて、燃料温補正係数ＫＶＡが算出され
る。すなわち、蒸留特性が同一の燃料であっても、燃料
温度が低いときはベーパ発生量は高温のときよりも少な
くなる。このため、燃料温度によるベーパ発生量の違い
を補正するべく、燃料温度が低くなるほど燃料温補正係
数ＫＶＡの値が大になるように設定される。

【００３２】次いで、ステップ１０６では、ＮＶＡ１０
×ＫＶＡなる演算式による演算を行なう。この演算によ
り、単位時間当りの燃料ベーパ量ＮＶＡ１０Ｔを得る。
すなわち、この燃料ベーパ量ＮＶＡ１０Ｔは、１０秒間
のベーパ流量を燃料温補正係数で補正した値であり、こ
の値に基づいて次のステップ１０７で燃料係数学習値Ｋ
ＦＵＥＬが求められる。

【００３３】燃料係数学習値ＫＦＵＥＬは、前記単位時
間当りのベーパ量に比例しているため、図４に示す如
く、この値がＫＦ₂以上ＫＦ₁未満のときは通常の燃料
性状（重質でも軽質でもない）であるが、ＫＦ₂より小
さいときは高沸点分が多い重質燃料であることを示して
おり、またＫＦ₁より大きいときは低沸点分が多い軽質
燃料であることを示している。

【００３４】なお、本実施例ではベーパ流量の単位計測
時間を１０秒としているので、走行中の燃料性状の変化
も分る。

【００３５】次に、本実施例装置が燃料噴射量を演算す
る手順について、図５に沿って説明する。図５は、本実
施例装置のコントローラ２０が実行する燃料噴射量演算
ルーチンの一例のフローチャートを示す。

【００３６】同図に示す燃料噴射量ルーチンは、所定時
間毎、例えば１０msec毎に起動される。この処理が起動
すると、まずスタートスイッチ１３がオンであるか否
か、すなわち内燃機関１がクランキング中であるか否か
を見る（ステップ１１０）。ここで、スタートスイッチ
がオンである場合は、ステップ１２０に進み、始動時噴
射量（ＴＡＵＳＴ）演算ルーチンを実行する。

【００３７】図６は、ＴＡＵＳＴ演算ルーチンの一例の
フローチャートを示す。このルーチンは上記の燃料噴射
量ルーチンでステップ１２０の実行要求が生じた場合に
起動するルーチンである。

【００３８】同図に示すように、ＴＡＵＳＴ演算ルーチ
ンが起動すると、まず上記の燃料性状学習ルーチンで演
算されたＫＦＵＥＬを読み込む（ステップ１２１）。次
いで、水温センサ１１の出力信号に基づいて、燃料の温
度−揮発特性に相当するＫＴＨＷマップを検索する（ス
テップ１２３）。

【００３９】図７は、このＫＴＨＷマップを示す。この
マップは水温センサ１１が検出する冷却水の温度に対し
て、所望の空燃比を得るために噴射すべき燃料の量を示
すマップで、冷却水温が８０℃の場合を基準としてい
る。すなわち、内燃機関の温度が低い程、燃料の揮発性
が悪化し、所望の空燃比を得るためには、多量の燃料を
噴射する必要がある。このため、本実施例の装置では、
例えば冷却水温が−２５℃では、８０℃の場合に比べて
２倍程度の燃料が噴射される。

【００４０】図６のステップ１２２で、ＫＴＨＷを検索
したら、ステップ１２３へ進み、以下に示す演算式によ
りＴＡＵＳＴを求める。

【００４１】ＴＡＵＳＴ＝ＫＦＵＥＬ＊ＫＴＡＵＳＴ＊ＫＴＨＷ尚、上記の演算式中、ＫＴＡＵＳＴは、マップから求め
たＫＴＨＷ値を始動時噴射量に変換するための定数係数
である。

【００４２】つまり、本実施例装置においては、内燃機
関の始動時の燃料噴射量ＴＡＵＳＴを、低温時における
燃料の揮発性の劣化を補う“ＫＴＨＷ”と、燃料性状の
違いによる燃料の揮発性を補正する係数“ＫＦＵＥＬ”
と、始動時増量補正の重み付けをする係数“ＫＴＡＵＳ
Ｔ”との乗算により求めている。そして、ＴＡＵＳＴの
演算後、再び図５のメインルーチンに戻り処理を終了す
る。以後、スタートスイッチ１３がオフとなるまで、上
記のステップ１１０、１２０を繰り返し実行する。

【００４３】一方、ステップ１１０で、スタートスイッ
チ１３がオンではないと判別された場合は、ステップ１
１１へ進み内燃機関１が正常運転中であるか否かをみ
る。例えば、内燃機関１が停止中であったり、フューエ
ルカット中である場合は、通常運転中ではないと判別さ
れ、そのまま処理を終了する。

【００４４】ここで、内燃機関１が通常運転中であると
判別された場合は、始動後増量補正量（ＦＡＳＥ）およ
び暖機時増量補正量（ＦＷＬ）を演算（ステップ１３
０、１４０）した後、それらの補正量に基づいて燃料噴
射量を演算する（ステップ１１２）。これにより、内燃
機関の運転中における燃料噴射量が演算されたら、この
処理を終了して次回以降の起動に備える。

【００４５】図８、図９は、それぞれ上記のステップ１
３０、１４０の演算ルーチンの一例のフローチャートを
示す。尚、ＦＡＳＥ演算におけるステップ１３１、１３
２、およびＦＷＬ演算におけるステップ１４１、１４２
は、上記ＴＡＵＳＴ演算におけるステップ１２１、１２
２と同一であるため説明を省略する。

【００４６】図８、図９に示すように、ＦＡＳＥおよび
ＦＷＬは、上記のＴＡＵＳＴと同様に、ＫＦＵＥＬおよ
びＫＴＨＷマップに基づいて算出される。つまり、ＴＡ
ＵＳＴ演算、ＦＡＳＥ演算、ＦＷＬ演算は、それぞれス
テップ１２３、１３３、１４３にて実行される演算式が
異なるだけである。

【００４７】本実施例においては、ＴＡＵＳＴ、ＦＡＳ
Ｅ、ＦＷＬ補正が、低温時における燃料の揮発性低下分
を補う補正であるという点で一致していることから、燃
料の温度−揮発特性を示すＫＴＨＷマップを共通のマッ
プとして用いている。

【００４８】すなわち、始動後増量補正ＦＡＳＥは、図
８中ステップ１３３で、ＦＡＳＥ＝ＫＦＵＥＬ＊ＫＡＳ
Ｅ＊ＫＴＨＷとして演算される。また、暖機時燃料増量
補正ＦＷＬは、図９中ステップ１４３で、ＦＷＬ＝ＫＦ
ＵＥＬ＊ＫＷＬ＊ＫＴＨＷとして演算される。

【００４９】ここで、ステップ１３３中ＫＡＳＥは、冷
却水温に基づいてマップから求めたＫＴＨＷ値を始動後
増量補正量に変換するための定数係数である。また、同
様に、ステップ１４３中ＫＷＬは、マップから求めたＫ
ＴＨＷ値を暖機時増量補正量に変換するための定数係数
である。

【００５０】このようにして、内燃機関の始動直後の運
転を安定化するための燃料増量補正、すなわちＦＡＳＥ
およびＦＷＬを求めたら、図５のメインルーチンに戻
り、燃料噴射量を演算して（ステップ１１２）処理を終
了する。尚、本実施例装置においては、ステップ１１２
で、基本燃料噴射量に各種の補正量を加減して内燃機関
１に供給する燃料の量を決めている。

【００５１】また、本実施例においては、ＦＡＳＥは、
図８に示した上記のＦＡＳＥ演算ルーチンで求めた値を
初期値として、段階的に減少させる補正値とし、ＦＷＬ
は水温センサ１１から供給される冷却水の温度が８０℃
に達するまで、図７に示したＫＴＨＷマップに沿って、
徐々に減少させる補正値としている。

【００５２】上記したように、本実施例装置において
は、内燃機関が暖機されるまでの間に行われる複数の燃
料増量補正に対して、独立の補正用マップを持つ必要が
ない。従って、従来の装置に比べてこのような補正に要
するメモリ容量の削減が可能となる。このため、メモリ
素子に関するコストの低減、または同一スペックのメモ
リ素子に、より高度な制御ロジックを追加することが可
能となる。

【００５３】さらに、従来の装置では、各種の補正用マ
ップを検索する際に、検出された冷却水温をシフトして
燃料性状の差異を補正していたのに対して、本実施例装
置では、燃料性状を補正するために学習したＫＦＵＥＬ
を、補正用マップから検索した値に乗算して補正値とし
ている。

【００５４】ところで、一般に燃料の揮発性は、燃料の
蒸発し易さを、蒸発温度領域においてリニアに表してい
る。すなわち、燃料性状の違いによる燃料の補正量は、
基準となる温度−揮発特性に燃料性状を乗算して求める
べきである。従って、本実施例装置は、従来の装置に比
べて燃料性状の差異に対する燃料補正精度が向上してい
る。

【００５５】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、内燃機関
が暖機されるまでの間に燃料の揮発性の低下を補うため
に行われる補正に要するメモリ容量を削減することがで
きる。このため、メモリ素子のスペックを変更すること
なく、より複雑な制御ロジックを追加することができ
る。

【００５６】さらに、補正に用いるマップ数が削減され
るため、適合作業が簡単化され、適合工数を大幅に減ら
すことが可能となる。このように、本発明に係る内燃機
関の空燃比制御装置は、コスト上昇を引き起こすことな
く、従来の装置に比べて高度な制御ロジックを組み込む
ことができるという特長を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の原理
図である。

【図２】本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の一実
施例の構成図である。

【図３】本実施例装置で実行される燃料性状検出ルーチ
ンの一例のフローチャートである。

【図４】本実施例装置で検出される燃料性状学習値と燃
料性状との関係を表す図である。

【図５】本実施例装置で実行される燃料噴射量演算ルー
チンの一例のフローチャートである。

【図６】本実施例装置で実行される始動時噴射量演算ル
ーチンの一例のフローチャートである。

【図７】本実施例装置が有する燃料の温度−揮発特性マ
ップの一例を示す図である

【図８】本実施例装置で実行される始動後増量演算ルー
チンの一例のフローチャートである。

【図９】本実施例装置で実行される暖機時増量演算ルー
チンの一例のフローチャートである。

【符号の説明】

Ｍ１揮発特性記憶手段Ｍ２補正係数記憶手段Ｍ３、１内燃機関Ｍ４補正量算出手段３吸気通路４インジェクタ１１水温センサ１３スタートスイッチ２０コントロールユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関に燃料を供給する際に、基本燃
料噴射量を、始動時噴射量、始動後増量および暖機時増
量により補正する内燃機関の空燃比制御装置において、燃料の温度−揮発特性マップを記憶した揮発特性記憶手
段と、前記温度−揮発特性マップの値と、前記始動時噴射量、
始動後増量および暖機時増量との関係を表す、始動時噴
射量補正係数、始動後増量補正係数および暖機時増量補
正係数を記憶した補正係数記憶手段と、前記内燃機関の運転状況に基づいて、前記揮発特性記憶
手段から揮発特性値を読み出し、読み出した該揮発特性
値と補正係数を乗算して前記始動時噴射量、始動後増量
および暖機時増量それぞれを算出する補正量算出手段と
を有することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。