JPH0710444U - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】アシストエアの供給・遮断切り換え時に、空燃
比変動が生じることを抑止する。 【構成】アシストエア通路を開閉する電磁弁のオン・オ
フを判別し（Ｓ３）、電磁弁のオフ制御によってアシス
トエアが遮断されているときには、通常に空燃比学習を
実行させる（Ｓ４）。一方、前記電磁弁のオン制御によ
ってアシストエアが供給されているときには、前記空燃
比学習を停止させ（Ｓ７）、アシストエアの遮断状態で
学習された結果を用いて燃料噴射量を補正させる（Ｓ
８）。更に、アシストエアの供給状態では、アシストエ
アの供給を原因とする空燃比ずれを機関負荷Ｔｐに応じ
て学習し、該学習で得た補正値Ｋ_AON をアシストエアの
供給状態でのみ用いる補正値としてマップに記憶させる
（Ｓ９〜Ｓ11）。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は内燃機関の空燃比制御装置に関し、詳しくは、機関吸気系に燃料を噴 射供給する燃料噴射弁の噴孔近傍に機関吸入空気の一部をアシストエアとして噴 出させて燃料の微粒化を図るアシストエア供給装置を備えた内燃機関において、 アシストエアの供給・遮断切り換え時の空燃比制御精度を改善するための技術に 関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、内燃機関のアシストエア供給装置としては、スロットル弁よりも上流側 の吸気通路から吸入空気の一部をアシストエアとして燃料噴射弁の噴孔近傍に導 き、噴射弁から噴射された燃料に前記アシストエアを衝突させることで燃料を微 粒化し、これにより、燃焼を改善して燃費や排気性状の向上を図るものが知られ ている（特開平１−９６４５７号公報等参照）。

【０００３】 ところで、上記のアシストエアの供給は、機関が低温で良好に燃料を微粒化さ せることができない場合に有効であるが、アシストエアの供給がなくても充分に 微粒化が図れるときには、アシストエアの噴出が燃料噴霧の指向性を乱して噴霧 角を大きくすることになり、また、アシストエアの供給によって最低吸入空気量 が増大し、アイドル要求空気量の少ない暖機後にはアイドル回転速度を必要以上 にアップさせることにもなってしまう。

【０００４】 そこで、冷却水温度などの運転条件に基づいてアシストエアの供給が必要な運 転条件を判定し、該判定結果に基づいてアシストエアの供給・遮断を切り換え制 御するようにしている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、燃料噴射弁による燃料噴射量は、燃料圧力と燃料が噴射される吸気 管内の圧力との差圧が変化すると、同一の噴射パルスを与えても変化してしまう ため、前記差圧を一定にするように燃料圧力をプレッシャレギュレータにより調 整することが一般に行われている。

【０００６】 しかしながら、アシストエア供給装置を備えた燃料噴射弁では、アシストエア の供給によって噴孔付近の吸気圧力が局所的に変化し、前記プレッシャレギュレ ータに導かれる吸気管内圧力と実際の噴孔付近の圧力とに偏差が生じるため、ア シストエアの供給・遮断によって噴射量が変化し、以て、空燃比が変化すること になってしまう（図４参照）。

【０００７】 前記空燃比変化は、酸素センサによる検出結果に基づいて行われる公知の空燃 比補正制御によって吸収させることができるが、アシストエアの供給・遮断切り 換えに伴って生じた空燃比変動を収束させるには時間を要するために、空燃比が 収束するまでの間に排気性状が悪化するという問題があった。 本考案は上記問題点に鑑みなされたものであり、アシストエアの供給・遮断切 り換えに伴って燃料噴射弁による噴射量に変化が生じても、大きな空燃比変動が 発生することを回避し得る空燃比制御装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

そのため本考案にかかる空燃比制御装置は、機関の吸気系に燃料を噴射供給す る燃料噴射弁の噴孔近傍に、機関吸入空気の一部をアシストエアとして噴出させ るアシストエア供給手段を備えた内燃機関の空燃比制御装置であって、図１に示 すように構成される。

【０００９】 図１において、空燃比検出手段は機関吸入混合気の空燃比を検出する手段であ り、空燃比学習補正手段は、この空燃比検出手段で検出される空燃比に基づいて 目標空燃比を得るための空燃比学習補正値を運転領域別に学習し、該学習結果に 基づいて前記燃料噴射弁による燃料噴射量を補正制御する。 一方、学習停止手段は、アシストエア供給手段によるアシストエアの供給状態 において、前記空燃比学習手段による空燃比学習補正値の学習を停止させ、アシ ストエアの非供給状態で学習された空燃比学習補正値に基づいて燃料噴射量を補 正させる。

【００１０】 そして、アシストエア供給時用補正手段は、学習停止手段による学習停止状態 において、前記空燃比検出手段で検出される空燃比に基づいてアシストエアの供 給時にのみ燃料噴射量の補正に用いるアシストエア供給時用空燃比補正値を機関 負荷に応じて学習し、前記空燃比学習補正値による補正に加え前記学習されたア シストエア供給時用空燃比補正値によって燃料噴射量を補正制御する。

【００１１】

【作用】

かかる構成によると、アシストエアの非供給状態においては、運転領域別に空 燃比学習がなされ、該学習によって得られた空燃比学習補正値によって燃料噴射 量が補正される。 ここで、アシストエアの供給が開始されると、かかるアシストエアの供給によ る噴射特性の変化によって、非供給状態で学習された前記空燃比学習補正値では 対応できない空燃比ずれが生じる。

【００１２】 そこで、前記空燃比学習を停止させておいて、前記空燃比学習補正値がアシス トエアの供給による空燃比変動を学習しないようにしておく一方、前記アシスト エアの供給により生じた空燃比ずれを補正するための補正値を別途機関負荷に応 じて学習させる。 そして、アシストエアの供給状態においては、アシストエアの非供給状態にお いて学習された空燃比学習値と、該空燃比学習補正値では補正できないアシスト エア供給を原因とする空燃比ずれに対応して学習されたアシストエア供給時用空 燃比補正値とによって、燃料噴射量を補正させる。

【００１３】

【実施例】

以下に本考案の実施例を説明する。 一実施例を示す図２において、内燃機関１にはエアクリーナ２から吸気ダクト ３，スロットル弁４及び吸気マニホールド５を介して空気が吸入される。 吸気マニホールド５の各ブランチ部には、各気筒別に燃料噴射弁６が設けられ ている。この燃料噴射弁６は、ソレノイドに通電されて開弁し、通電停止されて 閉弁する電磁式燃料噴射弁であって、後述するコントロールユニット12から送ら れる要求燃料量に対応するパルス巾の駆動パルス信号により間欠的に開駆動され 、図示しない燃料ポンプから圧送されてプレッシャレギュレータにより所定の圧 力に調整された燃料を機関１の吸気系に噴射供給する。

【００１４】 尚、前記プレッシャレギュレータは、燃料圧力と吸気負圧との圧力差が一定に なるように、燃料圧力を調整するものである。 機関１の各燃焼室には点火栓７が設けられていて、これにより火花点火して混 合気を着火燃焼させる。 機関１からの排気は、排気マニホールド17，排気ダクト18，触媒19，マフラー 20を介して排出される。

【００１５】 コントロールユニット12は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換器及び入出 力インタフェイス等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種のセ ンサからの入力信号を受け、シリンダ吸入空気量に見合った燃料噴射量を演算し て燃料噴射弁６の作動を制御する一方、機関負荷，回転速度などの運転条件に応 じて点火時期ＡＤＶを設定し、点火栓７による点火を制御する。

【００１６】 前記各種のセンサとしては、吸気ダクト３中にエアフローメータ８が設けられ ていて、機関１の吸入空気流量Ｑに応じた信号を出力する。 また、クランク角センサ９が設けられていて、各気筒における所定ピストン位 置毎（例えばＢＴＤＣ70°ＣＡ）の基準角度信号ＲＥＦと、クランク角１°又は ２°毎の単位角度信号ＰＯＳとをそれぞれに出力する。ここで、前記基準角度信 号ＲＥＦの周期、或いは、所定時間内における前記単位角度信号ＰＯＳの発生数 を計測することにより、機関回転速度Ｎｅを算出できる。

【００１７】 また、機関１のウォータジャケットの冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ10 が設けられている。更に、前記スロットル弁４の開度ＴＶＯをポテンショメータ によって検出するスロットルセンサ11が設けられている。 また、排気マニホールド17の集合部には、排気中の酸素濃度に応じて起電力Ｅ Ｓを発生する酸素センサ21が設けられている。前記酸素センサ21は、機関吸入混 合気の空燃比と密接な関係にある排気中の酸素濃度を検出することで、目標空燃 比である理論空燃比に対するリッチ・リーンを検出する公知のセンサであり、本 実施例における空燃比検出手段に相当する。但し、空燃比検出手段を上記の酸素 センサ21に限定するものではなく、公知の種々のセンサを用いても良い。

【００１８】 ここで、コントロールユニット12は、前記酸素センサ21で検出される理論空燃 比に対する実際の空燃比のリッチ・リーンに基づいて、目標空燃比である理論空 燃比に近づく方向に空燃比フィードバック補正係数αを比例・積分制御する。 そして、前記空燃比フィードバック補正係数αで基本燃料噴射量Ｔｐ（＝Ｋ× Ｑ／Ｎｅ：Ｋは定数）を補正することで、目標空燃比である理論空燃比にフィー ドバック制御する空燃比フィードバック制御機能を有する。

【００１９】 更に、前記空燃比フィードバック補正係数αの収束目標値（＝1.0 ）に対する 偏差を演算し、機関負荷（基本燃料噴射量Ｔｐ）と機関回転速度Ｎｅとにより複 数に区分される運転領域毎に、前記偏差に基づいて空燃比学習補正値KLEARNを学 習して空燃比学習マップに記憶させ、前記空燃比フィードバック補正係数αと共 に、前記空燃比学習マップを参照して得た空燃比学習補正値KLEARNによって前記 基本燃料噴射量Ｔｐを補正する空燃比学習補正機能（空燃比学習補正手段として の機能）を有している。

【００２０】 一方、スロットル弁４をバイパスして設けられたバイパス通路13には、電磁式 のアイドル制御弁14が設けられている。このアイドル制御弁14は、付設された電 磁コイルへの通電がデューティ制御されることによって開度が調整される開度調 整弁であって、コントロールユニット12は所定のアイドル運転時に目標アイドル 回転速度に近づくように前記アイドル制御弁14の開度をフィードバック制御する アイドル回転制御機能を有している。

【００２１】 更に、スロットル弁４の上流側の吸気ダクト３から分岐し、スロットル弁４を バイパスして各燃料噴射弁６の噴孔付近に開口するアシストエア通路15が設けら れており、スロットル弁４の上下流間の圧力差によって導かれる空気（以下、ア シストエアという。）を、燃料噴射弁６の噴孔付近に噴出させて噴射燃料と衝突 させ、噴射燃料の微粒化を促進させるよう構成されている。

【００２２】 前記アシストエア通路15の途中には、該アシストエア通路15をオン・オフ的に 開閉制御する常閉型の電磁弁16が設けられている。この電磁弁16は、コントロー ルユニット12により例えば水温センサ10によって検出される冷却水温度Ｔｗ等の 情報に基づいてオン（開）・オフ（閉）制御されるものであり、これにより、機 関吸入空気の一部として噴孔部に噴出されるアシストエアの供給・遮断が運転条 件に応じて切り換え制御される。

【００２３】 上記のアシストエア通路15及び電磁弁16によって本実施例のアシストエア供給 手段が構成される。 次にコントロールユニット12による空燃比学習補正の様子を、図３のフローチ ャートに従って説明する。 尚、本実施例において、空燃比学習補正手段，学習停止手段及びアシストエア 供給時用補正手段としての機能は、前記図３のフローチャートに示すように、コ ントロールユニット12がソフトウェア的に備えている。

【００２４】 図３のフローチャートにおいて、まず、ステップ１（図中ではＳ１としてある 。以下同様）では、吸入空気流量Ｑ，機関回転速度Ｎｅ，酸素センサ21の起電力 ，電磁弁16のオン・オフ信号など各種信号を読み込む。 そして、次のステップ２では、酸素センサ21の起電力に基づいて前記空燃比フ ィードバック補正係数αを、実際の空燃比が目標空燃比である理論空燃比に近づ く方向に比例・積分制御する。

【００２５】 ステップ３では、前記電磁弁16のオン・オフ制御状態を判別する。 そして、電磁弁16がオフ制御されていてアシストエアの供給が遮断されている ときには、ステップ４へ進み、前記空燃比フィードバック補正係数αの収束目標 値に対する偏差を算出し、該算出結果に基づいて空燃比学習マップの該当領域に 記憶されている空燃比学習補正値KLEARNを書き換える空燃比学習を実行する。

【００２６】 次いで、ステップ５では、前記空燃比学習マッブの該当領域を参照し、現在の 運転条件に対応して学習された空燃比学習補正値KLEARNを求める。 ステップ６では、後述するアシストエア供給時に用いるアシストエア供給時用 空燃比補正値Ｋ_AON を０として、アシストエアの非供給状態における補正を回避 する。

【００２７】 そして、ステップ12へ進み、基本燃料噴射量Ｔｐを、前記空燃比フィードバッ ク補正係数α，空燃比学習補正値KLEARN，アシストエア供給時用空燃比補正値Ｋ _AON などによって補正して、最終的な燃料噴射量（燃料噴射パルス幅）Ｔｉ（← Ｔｐ×α×（１＋KLEARN＋Ｋ_AON ＋・・・）を演算する。 ここで、ステップ６からステップ12へ進んだ場合にはＫ_AON ＝０であり、補正 値Ｋ_AON による補正は実質的には行われない。

【００２８】 次のステップ13では、前記演算された燃料噴射量Ｔｉに対応するパルス幅の駆 動パルス信号を、所定の噴射タイミングで燃料噴射弁６に出力し、燃料噴射弁６ による燃料噴射を行わせる。 一方、ステップ３で、電磁弁16がオン制御されていてアシストエアの供給が行 われていると判別されたときには、ステップ７へ進み、前記空燃比学習補正値KL EARNの学習更新を停止させる。そして、次のステップ８では、アシストエアの非 供給状態で学習更新された結果がそのまま記憶されている空燃比学習マップを参 照し、現在の運転条件に対応する空燃比学習補正値KLEARNをセットする。

【００２９】 アシストエアの供給時には、燃料噴射弁６の噴孔付近にアシストエアが噴出す ることにより、プレッシャレギュレータが感応する吸気圧力と実際の噴孔付近に おける圧力とに偏差が生じ、これにより実際の噴射量に誤差を生じてしまう。 そして、前記噴射量の誤差は、酸素センサ21によって目標空燃比に対するずれ として検知されることになるが、このときに空燃比学習を行わせると、かかるア シストエアの供給によって生じた空燃比ずれを補正するための補正要求量が学習 されることになるため、アシストエアの供給を停止させたときに空燃比学習補正 のレベルが補正要求に適合せずに空燃比段差を生じることになってしまう。

【００３０】 そこで、アシストエアの供給状態においては空燃比学習を停止させ、空燃比学 習補正値KLEARNが、アシストエアの供給による空燃比ずれを学習せず、アシスト エア供給以外の原因（部品ばらつき等）で生じる空燃比ずれが学習されるように する。 かかる構成とすれば、空燃比学習マップ上の空燃比学習補正値KLEARNは、アシ ストエアの供給状態においても、アシストエアの遮断状態に適合する値に保持さ れるから、アシストエアの供給が遮断されたときに要求に見合った補正を施すこ とができる。

【００３１】 しかしながら、逆にアシストエアが遮断されている状態から供給を開始させた ときに、前記空燃比学習マップ上の空燃比学習補正値KLEARNでは、アシストエア の供給による空燃比ずれに対応できないから、アシストエアの供給開始によって 生じた空燃比ずれが空燃比フィードバック制御機能によって収束されるまでの間 は、排気性状を悪化させることになってしまう。

【００３２】 そこで、本実施例では、アシストエアの供給によって生じる空燃比ずれに対応 するための前記アシストエア供給時用空燃比補正値Ｋ_AON を、アシストエアの供 給状態において学習させ、アシストエアの遮断状態から供給が開始されたときに 、前記アシストエア供給時用空燃比補正値Ｋ_AON による補正で、アシストエアの 供給を原因とする空燃比ずれの発生を未然に防止できるようにする。

【００３３】 具体的には、通常の空燃比学習と同様に、ステップ９において、空燃比フィー ドバック補正係数αの収束目標値に対する偏差Δαを演算させ、次のステップ10 では、前記偏差Δαに応じて設定したアシストエア供給時用空燃比補正値Ｋ_AON をマップに記憶させる。これにより、前記補正値Ｋ_AON は、空燃比学習補正値KL EARNでは対応でいないアシストエアの供給によって生じた空燃比ずれ分を補正し 得る値に学習されることになる。

【００３４】 ここで、前記アシストエア供給時用空燃比補正値Ｋ_AON を記憶させるマップは 、機関負荷（基本燃料噴射量Ｔｐ）に応じて補正値Ｋ_AON を記憶するようになっ ている。これは、前記アシストエアの供給による空燃比ずれ（噴射量誤差）が、 吸入負圧に応じて変化し、負圧が小さいときほどアシストエアの供給による影響 が少ないためである。従って、ブーストセンサを設け、機関負荷を代表するパラ メータとして基本燃料噴射量Ｔｐではなく吸入負圧を用いても良い。

【００３５】 前記のようにしてアシストエア供給時用空燃比補正値Ｋ_AON の学習結果が記憶 されたマップは、次のステップ11で参照されて、実際に補正に用いる補正値Ｋ_{AO N} がセットされる。 そして、ステップ12では、アシストエアの遮断状態に適合して学習された空燃 比学習補正値KLEARNと共に、アシストエアの供給による空燃比ずれに対応して学 習された前記アシストエア供給時用空燃比補正値Ｋ_AON によって基本燃料噴射量 Ｔｐを補正する。

【００３６】 従って、前記アシストエア供給時用空燃比補正値Ｋ_AON の学習がなされている 状態であれば、アシストエアの遮断状態から供給を開始しても、アシストエアの 供給により生じる空燃比ずれが前記補正値Ｋ_AON で直ちに補正され、アシストエ アの供給開始時における空燃比ずれの発生を抑止できる。 尚、アシストエア供給時用空燃比補正値Ｋ_AON の初期値は、ブーストによる補 正要求の変化に対応させて機関負荷（ブースト）によって異なる値とすることが 好ましい。

【００３７】 また、上記実施例では、電磁弁16をオフ制御しているときには、前記補正値Ｋ _AON による補正が実質的に行われないようにし、電磁16をオン制御しているとき にアシストエア供給時用空燃比補正値Ｋ_AON による補正を加えるようにしたが、 アシストエアの供給・遮断切り換え時のアシストエア量の変化遅れに対応すべく 、補正値Ｋ_AON による補正レベルを段階的に変化させるようにすると良い。

【００３８】 即ち、アシストエアの遮断状態から供給を開始させるときには、補正値Ｋ_AON を０から徐々に学習結果にまで変化させるようにし、逆に、アシストエアの供給 状態から遮断させるときには、補正値Ｋ_AON を学習レベルから０にまで徐々に変 化させるようにする。

【００３９】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によると、アシストエアの供給によって燃料噴射弁 の噴孔付近の圧力が影響されて噴射量が変化することに伴う空燃比のずれを、一 般的な部品ばらつき等に対応するための空燃比学習とは別に機関負荷に応じて学 習させるようにしたので、アシストエアの供給・遮断切り換えが行われても、か かる切り換え時に大きな空燃比変動が発生することを抑止でき、以て、前記切り 換え制御時における排気性状を改善できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の基本構成を示すブロック図。

【図２】本考案の一実施例を示すシステム概略図。

【図３】実施例の空燃比制御の様子を示すフローチャー
ト。

【図４】従来の問題点を説明するためのタイムチャー
ト。

【符号の説明】

１ 機関 ４ スロットル弁 ６ 燃料噴射弁 ８ エアフローメータ ９ クランク角センサ 10 水温センサ 11 スロットルセンサ 12 コントロールユニット 15 アシストエア通路 16 電磁弁 21 酸素センサ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の吸気系に燃料を噴射供給する燃料噴
   射弁の噴孔近傍に、機関吸入空気の一部をアシストエア
   として噴出させるアシストエア供給手段を備えた内燃機
   関の空燃比制御装置であって、 機関吸入混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、 該空燃比検出手段で検出される空燃比に基づいて目標空
   燃比を得るための空燃比学習補正値を運転領域別に学習
   し、該学習結果に基づいて前記燃料噴射弁による燃料噴
   射量を補正制御する空燃比学習補正手段と、 前記アシストエア供給手段によるアシストエアの供給状
   態において、前記空燃比学習手段による空燃比学習補正
   値の学習を停止させ、アシストエアの非供給状態で学習
   された空燃比学習補正値に基づいて燃料噴射量を補正さ
   せる学習停止手段と、 該学習停止手段による学習停止状態において、前記空燃
   比検出手段で検出される空燃比に基づいてアシストエア
   の供給時にのみ燃料噴射量の補正に用いるアシストエア
   供給時用空燃比補正値を機関負荷に応じて学習し、前記
   空燃比学習補正値による補正に加え前記学習されたアシ
   ストエア供給時用空燃比補正値によって燃料噴射量を補
   正制御するアシストエア供給時用補正手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の空燃比
   制御装置。