JPH0734924A

JPH0734924A - 内燃機関の燃料噴射量制御装置

Info

Publication number: JPH0734924A
Application number: JP17708293A
Authority: JP
Inventors: Norio Shibata; 憲郎柴田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1993-07-16
Filing date: 1993-07-16
Publication date: 1995-02-03

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は排気温が過熱状態となる場合に燃料
増量補正を実行して排気温の低下を図る内燃機関の燃料
噴射量制御装置に関し、簡易にシミュレートした予測排
気温が過熱状態か否かで増量補正の実行判定を行うこと
を目的とする。【構成】内燃機関の負荷ＰＭと回転数ＮＥとを読み込
み、その状況が継続した場合に到達する排気温度ＴＧＴ
ＭＰをテーブルより求める（ステップ１００〜１０
２）。現在の予測排気温ＥＸＴＭＰとＴＧＴＭＰとの差
ΔＴを求め、ΔＴに基づいてＥＸＴＭＰがＴＧＴＭＰへ
向けて変化する変化率αを求める（ステップ１０４〜１
０６）。αを加算することでＥＸＴＭＰを更新する（ス
テップ１０８）。更新後のＥＸＴＭＰと判定値とを比較
して排気系の過熱が推定された場合は燃料増量補正の実
行を開始する（ステップ１１０〜１１４）。

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燃料噴射量制
御装置に係り、特に内燃機関の運転状況に応じて、排気
温が過熱状態となることが予測される場合には、燃料増
量補正を実行して排気温の低下を図る内燃機関の燃料噴
射量制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の排気ガス温度（以下、排気温
と称す）は、内燃機関の回転数（以下、機関回転数ＮＥ
と称す）の上昇，内燃機関の負荷の増大等に応じて上昇
し、高負荷・高回転時においては排気系が高温になるこ
とが知られている。他方、排気温は、機関回転数ＮＥ，
内燃機関の負荷等を一定とした場合、内燃機関に供給さ
れる混合気の空燃比が理論空燃比付近にある場合に最高
となり、空燃比が燃料リッチとなるにつれて低下するこ
とが知られている。

【０００３】また、内燃機関が高負荷・高回転で運転さ
れることにより排気系が過熱状態になると、排気系に設
けられた排気ガス浄化装置の触媒を劣化させる。このた
め、従来より電子制御式燃料噴射装置を備えた内燃機関
においては、排気温が比較的低温となる常用領域では混
合気を理論空燃比付近に制御し、高負荷・高回転時には
混合気の空燃比を理論空燃比よりリッチ側に増量補正し
て排気温を許容温度以下に制御する構成が用いられてい
る。

【０００４】しかしながら、このような燃料増量補正は
燃費及び排気エミッションを悪化させるため、最小限に
抑えることが望ましい。一方、排気系の温度は、内燃機
関の運転状態の変化に瞬時に対応して変化するものでは
なく、その運転状態が高負荷高回転状態に移行してから
排気系が過熱状態になるまでには多少の時間差が生ず
る。

【０００５】特開平４−１４３７号公報は、かかる排気
温度上昇の時間差を考慮して燃料増量補正を開始するこ
とにより、排気エミッションの悪化を適切に防止する燃
料噴射装置を開示している。

【０００６】すなわち上記公報記載の装置は、機関回転
数ＮＥを検出する回転数センサと内燃機関の負荷に相当
する吸入空気量を検出する吸気圧センサとを備えると共
に、内燃機関が高負荷・高回転領域に移行した後所定時
間をカウントする遅延時間タイマを備え、この遅延時間
タイマがカウントアップするまでは燃料の増量補正を実
行しないとするものである。

【０００７】この結果、上記公報記載の燃料噴射装置に
よれば、内燃機関が高負荷・高回転領域に移行した後排
気温が実際に過熱状態となることのない時間帯に燃料の
増量補正が行われることがなく、排気系の過熱が確実に
防止されると共に、良好な排気エミッションが確保され
ることになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、内燃機
関が高負荷・高回転領域に移行した後排気温が過熱状態
に達するまでの時間は、内燃機関の運転状態に履歴によ
って変動し、一定の時間とはならない。これに対して上
記従来の燃料噴射装置は、遅延時間タイマによって一定
時間をカウントし、その間の燃料増量補正の実行を制限
するものである。

【０００９】つまり、内燃機関が高負荷・高回転領域に
移行した後排気温が過熱状態に達するまでの時間と、燃
料増量補正の実行が制限される時間とが必ずしも一致し
ておらず、遅延タイマの設定時間によっては排気温の過
熱を招来し、または不必要に排気エミッションを悪化さ
せる場合があった。このように、上記従来の燃料噴射装
置は、排気温の過熱防止と良好な排気エミッションの確
保とを高い水準で両立させ得るものではあるが、更に改
善の余地を残したものであった。

【００１０】ところで、排気温の過熱防止を目的として
燃料の増量補正を行う装置においては、排気温度を測定
するセンサを用いて直接排気温を測定し、その測定温度
が所定の判定温度に達しているか否かで燃料増量補正の
実行判定を行う構成を採ることも可能である。この場
合、上記従来の燃料噴射量制御装置の如く見込みで排気
温の過熱状態を判断する場合と異なり、より現実に即し
た判断を行うことができる。

【００１１】しかし、かかる構成を採用する場合、内燃
機関の排気系に排気温センサを配設する必要が生じ、構
成が複雑化してコストアップ、組み付け工数の増加等を
招くことになる。また、排気温センサの応答性を鑑みれ
ば、運転状況に応じて時々刻々と変化する排気温を適切
に計測することは必ずしも容易ではない。

【００１２】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、機関回転数ＮＥ及び内燃機関の負荷に基づいて
排気温の到達温度を演算し、排気温度が到達温度に達す
る過程をシミュレートして求めた予測排気温度を基準と
して燃料増量補正の実行判定を行うことにより、上記の
課題を解決し得る内燃機関の燃料噴射制御装置を提供す
ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】図１は、上記の目的を達
成する内燃機関の燃料噴射量制御装置の原理構成図を示
す。すなわち、上記の目的は図１に示すように、内燃機
関１の運転状態に応じて燃料噴射手段２より該内燃機関
１に供給する燃料噴射量を制御すると共に、所定の運転
状況下においては、排気温度の過熱を防止すべく燃料の
増量補正を実行する噴射量制御手段３を備える内燃機関
の燃料噴射量制御装置において、内燃機関の回転数を検
出する回転数検出手段４と、内燃機関の負荷状態を検出
する負荷検出手段５と、前記回転数検出手段４の検出結
果及び負荷検出手段５の検出結果に基づいて、該回転数
及び負荷における前記内燃機関１の排気温度の到達温度
を演算する排気到達温度演算手段６と、現実の排気温度
の予測値として適宜更新される値を記憶する予測排気温
度記憶手段７と、該予測排気温度記憶手段７に記憶され
ている予測排気温度と前記排気到達温度演算手段６で演
算された排気到達温度との差に基づいて、予測排気温度
の更新値を演算する更新値演算手段８と、前記予測排気
温度記憶手段７の記憶する予測排気温度が所定の判定温
度を超えた場合に、燃料噴射量の増量補正を実行すべき
として判定する増量補正実行判定手段９とを備える内燃
機関の燃料噴射量制御装置により達成される。

【００１４】また、排気温度が継続的に所定の水準を維
持した場合の排気到達温度の経時的なドリフト量を演算
するドリフト量演算手段１０を設け、前記排気到達温度
演算手段６において、前記回転数検出手段４の検出結果
及び前記負荷検出手段５の検出結果に加え、該ドリフト
量演算手段６の演算結果を考慮して排気到達温度を演算
する構成も有効である。

【００１５】更に、前記排気到達温度演算手段６におい
て、前記内燃機関１で燃料の増量補正が実行されている
場合とされていない場合とに対応した異なる演算規則に
従って、燃料増量補正の実行状態に合わせて２種類の排
気到達温度を演算する構成は、より高精度な燃料増量補
正の実行判定を可能とする。

【００１６】

【作用】内燃機関の排気温は、内燃機関の運転状態が定
常的に一定であれば、機関回転数ＮＥと内燃機関の負荷
とによって定まる温度に収束する。ここで、本発明に係
る内燃機関の燃料噴射装置において前記排気温度演算手
段６は、前記回転数検出手段４の検出する機関回転数Ｎ
Ｅ及び前記負荷検出手段５の検出する内燃機関の負荷に
従って、この収束温度を排気到達温度として演算する。

【００１７】一方、内燃機関の実際の排気温は、内燃機
関の運転状態が時々刻々と変化するにあたり、各瞬間毎
の排気到達温度に近づくように変化する。この場合、各
瞬間における排気温の変化率は、実際の排気温と排気到
達温度との差の関数であり、ギャップが大きい程大き
く、またギャップが小さいほど小さな値となる。

【００１８】この場合において、前記した予測排気温度
記憶手段７には各瞬間における排気温の予測温度が記憶
されており、前記更新値演算手段８はこの予測温度と前
記排気到達温度との差に基づいて、先ず実際の排気温の
変化率を演算する。そして、演算した変化率に基づいて
新たな予測排気温度となる更新値を演算する。

【００１９】従って、前記予測排気温度記憶手段７に
は、内燃機関の運転状況に変化に応じて時事刻々変化す
る排気到達温度、及び排気到達温度の変動と実際の排気
温の変動とに起因して時事刻々変化する排気温の変化率
を共に考慮することにより、現実の排気温を精度良くシ
ミュレートした予測排気温度が記憶されていることにな
る。

【００２０】従って、前記増量補正実行判定手段９は、
真に前記内燃機関１の排気温が過熱状態に達した場合に
のみ燃料増量補正を実行すべきであると判定し、この結
果、前記噴射量制御手段３から前記燃料噴射手段２へ
は、排気温の過熱を確実に防止すると共に良好な排気エ
ミッションを確保するうえで理想的な燃料噴射量が指令
されることになる。

【００２１】ところで、内燃機関の排気到達温度は、機
関回転数ＮＥ及び内燃機関の負荷の関数として設定可能
であるが、内燃機関の運転状態が頻繁に変動する場合と
比較的安定している場合とでは僅かにずれが生じること
が知られている。前記ドリフト量演算手段１０はこのず
れを経時的に演算して前記排気到達温度演算手段６に供
給する。

【００２２】従って、前記排気到達温度演算手段６がか
かるドリフト量をも考慮したうえで排気到達温度を演算
する場合には、前記予測排気温度記憶手段７に記憶され
る値がより適切に現実の排気温と対応し、ドリフト量を
考慮しない場合に比べて更に適切な燃料噴射量制御が実
現される。

【００２３】また、内燃機関１における燃料増量補正
は、排気温を低下させるために実行する制御である。言
い換えれば、燃料増量補正が実行されている間は、かか
る制御が実行されていない場合に比べて排気温が低く抑
制され、排気到達温度も低下することになる。

【００２４】従って、前記破棄到達温度演算手段６が、
燃料増量補正の実行状況に応じて排気到達温度の演算規
則を適当に使い分ける構成においては、このような排気
到達温度の変動をも予測排気温度に反映されることにな
り、更に予測排気温度のシミュレート精度が向上する。

【００２５】

【実施例】図２は、本発明に係る内燃機関の燃料噴射量
制御装置の一実施例及びその周辺装置の全体構成図を示
す。

【００２６】図２中、符号１１は本実施例の燃料噴射制
御装置を備える内燃機関を示す。内燃機関１１には、点
火プラグ１２と、シリンダ１３の外壁に配設され、冷却
水温に応じたアナログ信号を発する水温センサ１４が設
けられている。

【００２７】また、内燃機関１１の燃焼室に連通する排
気通路１５には、内燃機関１１から排出される排気ガス
中の酸素濃度に応じたアナログ信号を発する空燃比セン
サ１６が配設されると共に、、排気ガス中の未燃成分を
浄化する触媒コンバータ１７が連設されている。

【００２８】一方、内燃機関１１の吸気通路１８には、
内燃機関１１に供給される吸入空気の温度を検出する吸
気温センサ１９、アクセルペダル（図示せず）と連動し
て吸入空気量を調整するスロットルバルブ２０、及び吸
入空気の脈動を吸収するサージタンク２１が設けられて
いる。ここで、吸気温センサ１９は吸気温に応じたアナ
ログ信号を発生するセンサである。また、サージタンク
２１には吸気通路１８内を流通する吸入空気量の代用特
性値として吸気通路１８内の吸気負圧ＰＭを検出する吸
気圧センサ２２が設けられている。

【００２９】同図において符号２３は、前記した燃料噴
射手段２に相当するインジェクタを示す。インジェクタ
２３には周知の燃料系統（図示せず）から所定の圧力で
燃料が供給されており、燃料噴射信号に応じて燃料噴射
孔を開弁すると、その開弁時間に応じた量の燃料が内燃
機関１に向けて供給されるものである。

【００３０】イグナイタ２４は、点火プラグ１２のスパ
ークに要する高電圧信号を発生し、その信号をディスト
リビュータ２５に供給する装置である。そして、この高
電圧信号は、図示されないクランクシャフトに連動して
作動するディストリビュータ２５によって、各気筒の点
火プラグ１２に分配されることになる。

【００３１】ここで、ディストリビュータ２５には、そ
れぞれクランクシャフトの基準位置を知らせるパルス信
号、及びこの基準位置を表す信号との関係でクランクシ
ャフトの回転角を表すパルス信号を発生するクランク角
センサ２６，２７とが設けられている。

【００３２】次に、電子制御回路３０の構成を図３に示
す構成図に基づいて説明する。

【００３３】図３において、符号３１は固定データ及び
各種プログラムが格納されるリードオンリメモリ（ＲＯ
Ｍ）、符号３２は各種データの読みだし及び書き込みを
行うランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、符号３３はＲ
ＯＭ３１に格納されているプログラムに基づいて各種の
演算処理を行う中央処理装置（ＣＰＵ）を示す。

【００３４】符号３４，３５は入力ポート、符号３６，
３７は出力ポート、符号３８はマルチプレクサ３９によ
り取り込まれたアナログ信号をディジタル化するＡ／Ｄ
変換器を、また、符号４０はクランク角センサ２６，２
７からのパルス状の信号を整形する整形回路、符号４
１，４２は出力ポート３６，３７から出力される信号を
所定のレベルまで増幅する駆動回路を示す。

【００３５】符号４３〜４６はそれぞれ、水温センサ１
４，吸気温センサ１９，吸気圧センサ２２，空燃比セン
サ１６の検出信号を増幅するバッファアンプを示し、ま
た符号４７はバッファアンプ４６の出力を波形整形する
コンパレータを示す。

【００３６】上記の入力ポート３４，３５及び出力ポー
ト３６，３７は、共通バス４８を介してＲＯＭ３１，Ｒ
ＡＭ３２，ＣＰＵ３３と接続されており、この共通バス
４８を介してデータ及び命令の転送が行われる。

【００３７】水温センサ１４，吸気温センサ１９，吸気
圧センサ２２から電子制御回路３０に供給されるアナロ
グ信号は、バファアンプ４３〜４５で増幅された後マル
チプレクサ３９を介してそれぞれＡ／Ｄ変換器３８に順
次送り込まれる。そして、このＡ／Ｄ変換器３８におい
てディジタル化された後ＣＰＵ３３の指令に応じてＲＡ
Ｍ３２に格納される。

【００３８】空燃比センサ１６からは、排気ガス中の酸
素濃度に応じて高レベルまたは低レベルの電圧信号が出
力される。コンパレータ４７はこの電圧信号を基準電圧
と比較することにより２値化し、ディジタル信号として
入力ポート３５へ出力する。尚、この信号は内燃機関に
供給されている混合気の空燃比が燃料リッチであるか燃
料リーンであるかを表している。

【００３９】クランク角センサ２３，２４からの信号は
整形回路４０で矩形波に整形される。従って、クランク
角センサ２３，２４から発せられる信号は、図示されな
いクランクシャフトの回転速度に応じた周期の矩形信号
として入力ポート３５に送り込まれる。

【００４０】出力ポート３６はインジェクタ制御回路を
内蔵しており、ＣＰＵ３３から送り込まれる噴射パルス
のデューティ比に関する２値化データからそのデューテ
ィ比を実現するパルス信号を形成して駆動回路４１に出
力する。駆動回路４１は出力ポート３６から供給された
パルス信号を増幅して各気筒に配設されているインジェ
クタ２３に送り込みこれらを駆動する。これにより各イ
ンジェクタ２３から各気筒に対して適当な量の燃料が供
給されることになる。

【００４１】ＲＯＭ３１内には、メインルーチンのプロ
グラムの他、前記した排気到達温度演算手段６，油即排
気温度記憶手段７，更新値演算手段８，増量補正実行手
段９，及びドリフト量演算手段１０を実現するためのプ
ログラムや、上記した水温センサ１４，空燃比センサ１
６等の検出信号、増量補正の実行判定結果等に基づいて
最終的な燃料噴射量を演算して前記した噴射量制御手段
３を実現するためのプログラム、及びこれらのプログラ
ムの実行に必要な種々のデータやマップが格納されてい
る。

【００４２】以下、図４を参照して本実施例の要部であ
る燃料増量補正実行判定ルーチンの処理内容について説
明するが、これに先立って実行判定の対象である燃料増
量補正の概要について図５を参照して説明する。

【００４３】図５は、内燃機関の回転数Ｎｅとその回転
数Ｎｅにおける最大トルクとの関係（図５中、実線で表
示される曲線）、及び回転数Ｎｅにおける走行抵抗ｒと
の関係（図５中、一点鎖線で表示される曲線）を表して
いる。

【００４４】ここで、図５中に二点鎖線で示す曲線は、
内燃機関１１に理論空燃比の混合気を供給し続けた場合
に排気温が過熱状態となる境界を表す過熱曲線である。
つまり、この曲線より上方の領域において内燃機関に理
論空燃比付近の混合気を供給し続けた場合、排気温が触
媒コンバータ１７の耐熱領域を越えることになる。

【００４５】従って、内燃機関が過熱曲線より上方の領
域で運転している場合には触媒コンバータ１７を保護す
るために排気温を低下させる必要があり、上記したよう
に従来よりかかる場合には混合気を燃料リッチ化して排
気温を低下させる手法が用いられている。排気温が過熱
状態となる領域は高出力が要求される領域であり、混合
気を燃料リーン化したのではその要求に反する事態を招
くからである。

【００４６】しかし、混合気を燃料リッチ化すればそれ
だけ燃費及び排気エミッションが悪化することになり、
かかる観点からすれば燃料増量補正はできる限り行わな
いことが望ましい。

【００４７】ところで、内燃機関１１の運転状態が図５
中、Ａ点で示す状態からＢ点またはＣ点にで示す状態に
移行した場合、どちらも最終的に排気系が過熱状態とな
る点では共通しているがその状態に至るまでの排気温の
上昇率には差異が生じ、従って過熱状態となるまでの所
要時間も異なるものとなる。同様に点Ａまたは点Ｄの状
態から点Ｂの状態へ移行した場合にも、移行後排気温が
過熱状態となるのに要する時間は異なるものとなる。

【００４８】このように内燃機関１１の運転状態と排気
温とは、過渡的には一対一に対応しておらず、内燃機関
１１の運転状態から直接排気温が過熱状態であるか否か
を判断することはできない。従って、上記した燃料増量
補正の実行を最小限に抑えるためには、排気温を監視し
て現実に排気温が過熱状態となった場合にのみかかる補
正を実行することが有効である。

【００４９】この場合において、排気温を直接監視する
構成を実現しようとすれば、排気温を測定するセンサを
排気通路１５内に設ける必要があり構成が複雑化する。
更には、排気温測定用センサの応答性上の問題から頻繁
に変化する排気温を適切に監視することが困難な場合も
ある。

【００５０】そこで、本実施例の燃料噴射量制御装置は
排気温を簡易な手法でシミュレートし、そのシミュレー
ト結果に従って燃料増量補正の実行判定を行うこととし
たものであり、図４は、その判定を行うべく電子制御装
置３０が実行する燃料増量補正実行判定ルーチンのフロ
ーチャートである。以下、図４に示すフローチャートに
沿って、本実施例装置における燃料増量補正の実行判定
の内容について説明する。

【００５１】同図に示すように、本ルーチンが起動する
と先ずステップ１００において内燃機関１１の負荷に相
当する吸気負圧ＰＭ、及び内燃機関１１の機関回転数Ｎ
Ｅをそれぞれ吸気圧センサ２２、クランク各センサ２６
から読み込む。排気温をシミュレートする基礎データと
するためである。

【００５２】つまり、内燃機関１１の排気温は、内燃機
関１１の運転状態の変化に伴って変動するが、最終的に
はある温度に収束する。図６は、時刻ｔ₀において内燃
機関１１の運転状態が変化した場合に、その後排気温が
排気到達温度ＴＧＴＭＰに向けて過渡的に変化する昇温
過程を示している。

【００５３】この場合において排気到達温度ＴＧＴＭＰ
は、時刻ｔ₀以降の内燃機関１１の負荷、及び機関回転
数ＮＥによって一義的に決まることが知られている。上
記したステップ１００においては、この排気到達温度Ｔ
ＧＴＭＰを演算する基礎として吸気負圧ＰＭと機関回転
数ＮＥとを読み込んだものである。

【００５４】ステップ１０２は、このようにして読み込
んだＰＭ及びＮＥに基づいて、現在の内燃機関１１の運
転状況下における排気到達温度ＴＧＴＭＰを演算するス
テップである。本実施例においては、以下の如く予め実
験的に設定したテーブルＭＴＧＴＭＰＢ１を、ＰＭ及び
ＮＥで参照することにより排気到達温度ＴＧＴＭＰを求
める構成としている。

【００５５】

【表１】

【００５６】尚、本実施例装置は、触媒コンバータ１７
にダメージを与える程度に排気温が高温となることに対
処するものである。従って、排気到達温度ＴＧＴＭＰが
５００℃に満たない温領域については監視を行う必要が
ない。更に、あくまでも触媒コンバータ１７が破損しな
い領域に排気温を制御するものであるから、１０００℃
を超える高温領域についても同様である。

【００５７】このため、上記テーブルＭＩＧＴＭＰＢ１
はＴＧＴＭＰを５００〜１０００℃の範囲内に限って設
定している。この結果、最小位ビットの分解能すなわち
ＬＳＢを２℃と設定すれば２５６段階の識別が可能であ
る１バイト信号でＴＧＴＭＰを表すことが可能となり、
本実施例装置を構成するハードウェア及びソフトウェア
の簡易化が促進されている。

【００５８】本ルーチンにおける排気温のシミュレート
は、このようにして時事刻々変化する内燃機関１１の運
転状況に応じて、先ずその運転状況下における排気到達
温度ＴＧＴＭＰを求め、そのＴＧＴＭＰに対して排気温
がどのように追従するかを推定することにより排気温を
シミュレートするものである。尚、本実施例において
は、上記したステップ１００，１０２が前記した排気到
達温度演算手段６に相当する。

【００５９】ところで、図６に示すように時刻ｔ₀以前
において排気温がＴ₀に安定しており、その後内燃機関
１１の運転状況の変化に伴って排気温が上昇する過程に
おいては、排気到達温度ＴＧＴＭＰと現実の排気温との
差が最も大きい時刻ｔ₀において排気温の上昇率α１は
最大値となり、その後排気温がＴＧＴＭＰに近づくにつ
れてその値が小さくなることが知られている。

【００６０】つまり排気温の上昇率α１は、各瞬間にお
ける現実の排気温と排気到達温度ＴＧＴＭＰとの差ΔＴ
の関数として求めることができる。そして、この排気温
の変化とΔＴとの関係は、排気温が下降する場合にも成
立し、例えば時刻ｔ₂以降において排気温が下降する際
には、その下降率α２は現実の排気温とこれより低い排
気到達温度ＴＧＴＭＰとの差ΔＴの関数となる。

【００６１】従って、ＲＯＭ３１内に予測排気温度記憶
メモリＥＸＴＭＰを設定し、時刻ｔ ₀以前の運転状況に
対する初期値として基準温度Ｔ₀を記憶させておけば、
以後内燃機関１１の運転状況に応じて適宜上昇率α１ま
たは下降率α２に応じた増減値をＥＸＴＭＰに与えるこ
とで、適切に排気温をシミュレートすることが可能であ
る。

【００６２】本実施例装置はかかる原理を利用したもの
である。すなわち、上記したようにステップ１０２にお
いて排気到達温度ＴＧＴＭＰを求めたら、ステップ１０
４へ進んでＲＯＭ３１内に設けたＥＸＴＭＰの記憶値と
このＴＧＴＭＰとの差ΔＴを算出する。次にステップ１
０６において、ΔＴと上昇率α１または下降率α２との
関係として予め実験的に設定してＲＯＭ３１内に格納し
ておいたテーブルを用いて排気温度の推定変化量αを求
める。そして、ステップ１０８へ進み、ＥＸＴＭＰにα
を加算してＥＸＴＭＰの値を更新するものである。

【００６３】この結果、ＥＸＴＭＰの値には、内燃機関
１１の運転状況の変化に起因する排気到達温度ＴＧＴＭ
Ｐの変動、及びＴＧＴＭＰへ向かって変化する排気温の
過渡特性が共に反映されることになり、そのシミュレー
ト結果は高い精度で現実の排気温をトレースすることに
なる。

【００６４】尚、本実施例装置においては、ＲＯＭ３１
内に設定したメモリＥＸＴＭＰが前記した予測排気温度
記憶手段７に、上記したステップ１０４〜１０８が前記
した更新値演算手段８に相当する。

【００６５】ところで、ＥＸＴＭＰに推定変化量αを加
えることで、上昇率α１または下降率α２の変化の様子
をＥＸＴＭＰに反映させるには２つの手法がある。１つ
は、図７（Ａ）に示すように所定時間Ｔ毎に、α１また
はα２と同様にその値を変化させるαｉをＥＸＴＭＰに
加える手法であり、もう一つは、図７（Ｂ）に示すよう
にＥＸＴＭＰに加えるαの値は一定として、加算周期Ｔ
ｉを変化させる手法である。

【００６６】この場合において、図７（Ａ）に示す手
法、すなわち所定時間Ｔ毎に時事刻々変化するαｉを加
算する手法を採用するとすれば、上記したステップ１０
０〜１０８の処理が確実に所定時間Ｔ毎に実行される必
要があり、かかる拘束を満たすべくソフトウェアを設計
する必要がある。しかしながら、上記したようにＣＰＵ
３３では、本ルーチン以外に燃料噴射量制御に必要な種
々の処理を実行しなければならず、所定時間Ｔ毎に上記
の処理を確実に実行させることは必ずしも容易ではな
い。

【００６７】これに対して、図７（Ｂ）に示すように定
数αをＴｉ毎に加算する手法によれば、適当なタイミン
グで上記ステップ１００〜１０６を実行してＴｉを演算
し、ルーチンとは無関係に作動するタイマの値がＴｉと
なった時点でステップ１０８を割り込み実行することで
容易に所望の処理が実現できる。そして、Ｔｉをカウン
トするタイマについては既存のソフトウェアが流用可能
であることと相まってソフトウェアの開発を比較的容易
に実行できるという長所を有している。

【００６８】このため、本実施例装置においては、上記
した手法のうち後者を採用してステップ１０８を実現す
ることとした。具体的にはステップ１０４で演算したＴ
ＧＴＭＰとＥＸＴＭＰとの差ΔＴを基に以下に示すテー
ブルＴＬＡＬＦＡ１またはＴＬＡＬＦＡ２を参照してＴ
ｉを設定し、このＴｉ毎にＥＸＴＭＰに所定値αを加算
することとした。

【００６９】尚、テーブルＴＬＡＬＦＡ１は排気温の上
昇過程において上昇率α１に対応して参照すべきテーブ
ルとして、テーブルＴＬＡＬＦＡ２は排気温の下降過程
において下降率α２に対応して参照すべきテーブルとし
て予め実験的に設定してＲＯＭ３１に格納したものであ
る。

【００７０】

【表２】

【００７１】

【表３】

【００７２】上記したように、本実施例装置によればハ
ードウェア上、及びソフトウェア上特別に複雑な構成を
用いることなく、高い精度及び良好な応答性の下に、適
切に排気温をシミュレートすることができる。従って、
ＥＸＴＭＰと所定の判定値とを比較することで、排気系
が過熱状態であるか否かを確実に判断することができ
る。

【００７３】ステップ１１０は、かかる排気系の過熱状
態の判定を行うステップであり、前記した増量補正実行
判定手段９に相当する。すなわち、ステップ１１０にお
いてＥＸＴＭＰから排気系が過熱状態には達していない
と判断された場合には、ステップ１１２へ進んで空燃比
を理論空燃比付近に維持すべく公知の空燃比（Ａ／Ｆ）
フィードバック制御を実行する。一方、ステップ１１０
においてＥＸＴＭＰから排気系が過熱状態に至っている
と判別された場合には、ステップ１１４へ進んで空燃比
フィードバック制御を停止すると共に燃料増量補正（Ｆ
ＯＴＰ）制御の実行を開始する。

【００７４】この結果、内燃機関１１においては、何ら
の処置も行わない場合には真に触媒コンバータ１７等が
過熱状態となる場合にだけ燃料増量補正が実行されるこ
ととなり、排気系の適切な保護と良好な排気エミッショ
ンの確保とを高い水準で両立することが可能となる。

【００７５】図８は、電子制御装置３０が実行する燃料
増量補正実行判定ルーチンの他の例のフローチャートを
示す。本ルーチンは、排気温が長期間高温状態で維持さ
れた場合に生ずるドリフト成分（図６中、ＤＬＦＴ）を
も考慮したうえで排気到達温度ＴＧＴＭＰを設定する点
に特徴を有している。

【００７６】すなわち、内燃機関１１が低負荷・低回転
領域で運転している場合の排気温は、比較的短期間でＰ
ＭとＮＥとから定まる排気到達温度ＴＧＴＭＰに達す
る。これに対して内燃機関１１が高負荷・高回転領域で
運転している場合の排気温は、過渡的にある一定レベル
まで昇温し、その後徐々に長い期間をかけて最終的な排
気到達温度ＴＧＴＭＰに達する傾向を有している。

【００７７】従って、ＴＧＴＭＰとＥＸＴＭＰとの温度
差ΔＴを求めてこのΔＴに基づいてＥＸＴＭＰを演算す
る場合、内燃機関１１が頻繁に運転状態を変化させる状
況下ではＴＧＴＭＰとしてＤＬＦＴが重畳されていない
値を用いるのが妥当である。一方、内燃機関１１が継続
的に高負荷・高回転領域で運転を続ける場合には、ＴＧ
ＴＭＰにＤＬＦＴを重畳したうえでΔＴを求めるのが妥
当である。

【００７８】図８に示すフローチャートは、かかる点に
着目して排気到達温度ＴＧＴＭＰの演算精度の向上を通
じて燃料増量補正の実行判定精度の更なる向上を目的と
したものである。尚、本ルーチン中ステップ２００，２
０２は、上記図４に示すルーチン中ステップ１００，１
０２と、またステップ２０８〜２１８は、上記すてっプ
１０４〜１１４と同一の処理を行うステップである。

【００７９】すなわち、本ルーチンが起動すると先ず吸
気負圧ＰＭと機関回転数ＮＥとを読み込み（ステップ２
００）、これらに基づいてテーブルＭＩＧＴＭＰＢ１を
参照し、その参照値をＤＬＦＴ成分の重畳されていない
基準排気到達温度ＴＧＴＭＰＢとして取り込む（ステッ
プ２０２）。

【００８０】本ルーチンにおいては、かかる処理を行っ
た後ステップ２０４においてかさ上げ項ＤＬＦＴの演算
を行う。この場合において排気到達温度ＴＧＴＭＰ中に
占めるＤＬＦＴの割合は、上記したように排気温が低い
場合に小さく、排気温が高くなるにつれて大きくなる。
このため、本ルーチンにおいては、実験的に得たＤＬＦ
Ｔに関する特性を考慮して以下に示す如きテーブルを設
定し、ＥＸＴＭＰの値、及び継続時間に従ってＤＬＦＴ
の大きさを演算する構成としている。

【００８１】

【表４】

【００８２】つまり、本ルーチンによれば、ＥＸＴＭＰ
≦５００℃においてはＤＬＦＴ＝“０”とされ、７５０
℃≦ＥＸＴＭＰの高温領域では所定の上限値以下とする
ことを条件として６sec 毎に２℃づつカウントアップす
る。そして、５００＜ＥＸＴＭＰ≦６５０℃の領域にま
で排気温が低下した場合には、下限値“０”を条件に２
０sec 毎に２℃づつカウントダウンすることとしてい
る。

【００８３】このようにしてＤＬＦＴを演算したら、ス
テップ２０６へ進んでＴＧＴＭＰ＝ＴＧＴＭＰＢ＋ＤＬ
ＦＴとして排気到達温度の演算を行う。このように、本
実施例においてはステップ２０４が前記したドリフト量
演算手段１０を、ステップ２０２，２０６が前記した排
気到達温度演算手段６を実現することになる。

【００８４】この結果、ステップ２０８において求める
ΔＴには、内燃機関１１の運転状況を表すＤＬＦＴ成分
が反映されることとなり、以下ステップ２１０〜２１８
では、上記したステップ１０６〜１１４と同様の処理を
行うにもかかわらず、上記図４に示すルーチンに比べて
更に実情に沿った燃料増量補正制御の実行判定が実現可
能となる。

【００８５】ところで、上記図４及び図８に示すルーチ
ンは、空燃比フィードバック制御が実行されている場合
でも、燃料増量補正制御が実行されている場合でも、同
一のテーブルＭＴＧＴＭＰＢ１に従って排気到達温度Ｔ
ＧＴＭＰを演算する構成としている。

【００８６】しかし、燃料増量補正制御は、排気温を低
下させることを目的として実行される制御であり、現実
にかかる制御を実行すれば、空燃比フィードバック制御
を実行している場合に比べて排気温は低下する。従っ
て、より排気温のシミュレート精度を向上させる必要が
ある場合には、空燃比フィードバック制御が実行されて
いる場合と燃料増量補正制御が実行されている場合と
で、ことなるテーブルを用いることが有効である。

【００８７】以下に示すテーブルＭＴＧＴＭＰＢ２は、
かかる点に着目して実験的に設定したテーブルであり、
燃料増量補正制御が実行されている場合の排気到達温度
ＴＧＴＭＰを、吸気負圧ＰＭと機関回転数ＮＥとの関係
で表したものである。

【００８８】

【表５】

【００８９】つまり、ＭＴＧＴＭＰＢ１に加えてＭＴＧ
ＴＭＰＢ２をＲＯＭ３１に格納し、上記図４中ステップ
１０２において排気到達温度ＴＧＴＭＰを求めるにあた
り、または上記図８中ステップ２０２において基準排気
到達温度ＴＧＴＭＰＢを求めるにあたり、これら２つの
テーブルＭＴＧＴＭＰＢ１，２を適宜選択的に使い分け
る構成とすれば、更にシミュレート精度を向上させるこ
とができ、より理想的に燃料増量補正の実行判定を行う
ことが可能となる。

【００９０】

【発明の効果】上述の如く請求項１記載の発明によれ
ば、内燃機関の負荷及び機関回転数を基に排気到達温度
を求め、かつこの排気到達温度に基づいて排気温の変化
率を算出することで排気温をシミュレーションによって
求めることから、簡単な構造で、良好な精度と応答性と
を両立した排気温検出が実現できる。

【００９１】このため、本発明に係る内燃機関の燃料噴
射量制御装置によれば、排気温を的確に把握して、真に
排気系が過熱状態となる場合にのみ燃料増量補正を実行
すべきとして判断を下すことが可能であり、確実に排気
系を保護し得ると共に、良好な排気エミッション及び燃
費特性を維持することができる。

【００９２】請求項２記載の発明によれば、高温状態が
継続した場合に排気温に生ずるドリフト変動の影響をも
シミュレーション結果に反映させることが可能となる。
このため、請求項１記載の発明に比べて更に排気温の検
出精度が向上する。この結果内燃機関の燃費・エミッシ
ョン特性と、排気系の保護とを更に高い水準で両立させ
ることが可能となる。

【００９３】また、請求項３記載の発明によれば、内燃
機関において燃料増量補正を実行することにより排気温
の低下が図られているか否かによって、排気温をシミュ
レートする際の規則が適宜適切に選択される。この結
果、内燃機関の負荷及び機関回転数に加えて、燃料の制
御方法によって排気温の低下が図られているか否かが考
慮されることになり、より理想的な燃料増量補正の実行
判定を実現する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燃料噴射量制御装置の
原理図である。

【図２】本発明に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置の
一実施例の全体構成図である。

【図３】本実施例の内燃機関の燃料噴射量制御装置の電
子制御装置の構成を表すブロック図である。

【図４】電子制御装置が実行するルーチンの一例のフロ
ーチャートである。

【図５】内燃機関の特性図である。

【図６】排気温の変化の様子を表す図である。

【図７】本実施例装置における排気温のシミュレーショ
ン手法を説明する為の図である。

【図８】電子制御装置が実行するルーチンの他の例のフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１，１１内燃機関２燃料噴射手段３噴射量制御手段４回転数検出手段５負荷検出手段６排気到達温度演算手段７予測排気温度記憶手段８更新値演算手段９増量補正実行判定手段１０ドリフト量演算手段１７触媒コンバータ２２吸気圧センサ２３インジェクタ２６クランク角センサ３０電子制御装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の運転状態に応じて燃料噴射手
段より該内燃機関に供給する燃料噴射量を制御すると共
に、所定の運転状況下においては、排気温度の過熱を防
止すべく燃料の増量補正を実行する内燃機関の燃料噴射
量制御装置において、内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、内燃機関の負荷状態を検出する負荷検出手段と、前記回転数検出手段の検出結果及び負荷検出手段の検出
結果に基づいて、該回転数及び負荷における前記内燃機
関の排気温度の到達温度を演算する排気到達温度演算手
段と、現実の排気温度の予測値として適宜更新される値を記憶
する予測排気温度記憶手段と、該予測排気温度記憶手段に記憶されている予測排気温度
と前記排気到達温度演算手段で演算された排気到達温度
との差に基づいて、予測排気温度の更新値を演算する更
新値演算手段と、前記予測排気温度記憶手段の記憶する予測排気温度が所
定の判定温度を超えた場合に、燃料噴射量の増量補正を
実行すべきとして判定する増量補正実行判定手段とを備
えてなることを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装
置。
【請求項２】請求項１記載の内燃機関の燃料噴射量制
御装置において、排気温度が継続的に所定の水準を維持した場合の排気到
達温度の経時的なドリフト量を演算するドリフト量演算
手段を備え、前記排気到達温度演算手段は、前記回転数検出手段の検
出結果及び前記負荷検出手段の検出結果に加え、該ドリ
フト量演算手段の演算結果を考慮して排気到達温度を演
算することを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装
置。
【請求項３】請求項１または請求項２記載の内燃機関
の燃料噴射量制御装置において、前記排気到達温度演算手段は、前記内燃機関で燃料の増
量補正が実行されている場合とされていない場合とに対
応して異なる排気到達温度の演算規則を有し、燃料増量
補正の実行状態に合わせて２種類の排気到達温度を演算
することを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。