JPH0833137B2 - 内燃機関の燃料供給停止装置 - 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制御装置に係り、特に、応答性の
優れた燃料供給停止装置に関する。

〔従来の技術〕 従来の燃料供給停止装置は、特開昭61−89943号公報
記載の様に、吸入空気量センサの検出した吸入空気量が
所定値以下となり且つ機関回転数が所定回転数以上のと
き燃料供給を停止している。また、別の従来技術では、
吸入空気量検出値に基づいて算出した燃料噴射パルス幅
が所定値以下となったとき燃料停止を判断している。

尚、従来の燃料供給停止装置に関連するものとして、
上記の他に、特公昭54−2339号，特公昭60−2506号，特
公昭63−16576号等がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した様に、従来は、燃料供給停止や燃料供給再開
の判断を、吸入空気量センサの検出した吸入空気量に基
づいて行っている。運転者の加減速操作は、アクセルペ
ダルを操作して行う。即ち、絞り弁開度を操作して行
う。絞り弁開度が操作されると、その結果として、機関
の吸入空気量が増減する。つまり、絞り弁開度操作時点
から吸入空気量の増減検出時点までに若干の時間遅れが
あり、これが制御遅れとなる。この制御遅れは、排気ガ
ス中の有害成分の含有量を増加させる原因となる。

また、制御装置はこの吸入空気量を検出して各種制御
を行うが、一般に、吸入空気量センサは、絞り弁上流側
の吸気管入口部に設けられているため、吸入空気量セン
サの検出する吸入空気量は、吸気菅の体積や吸気菅長等
の影響を受け、その検出値は吸排気脈動を持っている。
このため、制御装置は、燃料噴射パルス幅等の各種制御
信号を吸入空気量検出値に基づいて演算するとき、検出
した吸入空気量が気筒内に吸入された空気量となる様
に、なまし処理を行っている。燃料供給停止，再開の判
断をこのなまし処理した結果の空気量から判断した場
合、その判断が適切であるか否かの保証はない。また、
なまし処理する前の脈動する吸入空位量検出値から判断
した場合、誤判断の要因になり、空燃比の変動を来す。

このように、制御遅れや空燃比変動による有害成分の
増加は、従来は殆ど問題にならないほど少ないものであ
るが、環境問題に対する要求が厳しくなった現在では、
この制御遅れ等による環境汚染に対して改善策が要望さ
れるようになってきている。

本発明の目的は、燃料供給停止，再開の制御遅れがな
く排気ガス中の有害成分を増加させない燃料供給停止装
置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、絞り弁部の空気流入有効面積を機関回転
数で除算した値ANを求め、このAN値が第１設定値以下に
なったとき燃料供給を停止し、AN値が第２設定値以上に
なったとき燃料供給を再開することで、達成される。ま
た、上記有効面積の代わりに絞り弁開度を用いることで
も、達成される。

〔作用〕

本発明では、絞り弁開度操作そのものから求めたAN値
に基づいて燃料供給停止，再開を判断するため、制御遅
れがない。また、絞り弁下流側の圧力つまり機関側圧力
と近似的に一定の関係にあるAN値に基づいて判断するた
め適切な判断が可能となり、従来の様に吸入空気量セン
サの検出値に基づく判断では回避できない脈動等に起因
する問題は生じない。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る燃料供給停止装置
を搭載した内燃機関の制御システム構成図である。この
内燃機関の吸気菅21内に配設された絞り弁９は、図示し
ないアクセルペダルに連動して開閉される。絞り弁９の
上流にはワックス８が配設され、このワックス８は、低
温時には収縮して絞り弁９を開き、温度上昇と共に熱膨
張して暖機終了時に絞り弁９開度をアイドル回転数保持
開度に閉じる様に動作する。アイドルスピードコントロ
ールバルブ11は、エンジンコントロールユニット（以
下、ECUという。）15からの制御信号により、絞り弁９
近傍に設けられたバイパス路20を開閉して、アイドル回
転数を一定に保つ様に制御する。絞り弁９には絞り弁開
度センサ10が取り付けられ、該センサ10で検出された絞
り弁開度値はECU15に送出される。本実施例では、可変
抵抗器をセンサ10として使用し、絞り弁開度に応じた電
圧値がECU15に送出されるようになっている。

ワックス８の上流にはフュエルインジェクタ７が配設
されている。このフュエルインジェクタ７は、ECU15か
らの燃料噴射パルスにより駆動され、該パルスのパルス
幅に応じた燃料が吸気菅21内に噴射供給される。フュエ
ルインジェクタ７には、燃料タンク４内の燃料が燃料ポ
ンプ５で調圧されて供給される。この調圧値はECU15に
より制御される。

吸気菅21の入口にはエアクリーナ１が設けられ、清浄
化された空気は通路２を通って吸気管内21に流入する。
この通路２に吸入空気量センサ３が設けられ、該センサ
３の検出値がECU15に送出される。この内燃機関には更
に、機関冷却水の温度を検出する水温センサ13と、排気
管23を通って排出される排気ガス中の酸素濃度を検出す
る酸素センサ14とが設けられており、各センサ13,14の
検出値はECU15に送出される。ECU15からの点火信号によ
り高電圧を発生した点火コイル12の出力は、クランク軸
24の回転に連動して動作するディストリビュータ16によ
り各気筒の点火プラグ（図示せず）に分配される。この
ディストリビュータ16にはロータ17とクランク角センサ
18が内蔵され、ロータ17は、クランク軸24の回転に同期
して回転する。このロータ17には、各気筒の上死点前70
度に相当する位置に突起を有し、クランク角センサ18は
この突起が前面位置に来たときを検出し検出信号をECU1
5に送出する。更に、ECU15は、図示しないバッテリの出
力電圧値も取り込む。尚、ECU15への入力データはECU15
内に設けられたアナログ／デジタル変換機でデジタルデ
ータに変換され、CPUで処理される。

ECU15は、各センサ,10,13,14,18の検出信号により、
燃料供給制御，アイドル回転数制御，点火時期制御等シ
ステム全体の制御を行う。燃料供給制御においては、吸
入空気量，クランク角センサ18の検出値から求めた機関
回転数，機関冷却水温度，排気ガス中の酸素濃度，絞り
弁開度，バッテリ電圧値などにより最適な燃料噴射パル
スのパルス幅を演算し、該噴射パルスをフュエルインジ
ェクタ７に供給する。このときの基本燃料噴射量は、吸
入空気量と機関回転数とにより決定され、これに空燃比
による補正その他の補正を施して噴射パルスの幅を決定
する。アイドル回転数制御においては、図示していない
エアコンやパワーステアリング等の電気負荷の稼働を示
す各スイッチ信号に応じて、アイドルスピードコントロ
ールバルブ11を制御する。点火時期制御においては、機
関回転数，吸入空気量，絞り弁開度，機関冷却水温度等
により点火時期を演算し、前記上死点70度の位置信号を
基準にしてこの点火時期に点火コイル12に点火信号を送
る。そして、バッテリ電圧等に応じてその通電時間を制
御する。

機関減速時には、吸入空気量が減り、これに応じて燃
料噴射パルスのパルス幅も狭くなるように演算される。
狭い幅の燃料噴射パルスでフュエルインジェクタ７を制
御することは難しく、その動作が不安定になるため、こ
のような状態になったとき、燃料供給を停止する。ま
た、機関回転数がある程度高い時に機関減速をする場
合、燃料を供給しても無駄になるので、このような時に
も燃料供給を停止する。燃料供給停止を行う場合、前述
した様に、吸入空気量の変化に対し応答性を早める必要
がある。本実施例では、吸入空気量の変化に即応して、
燃料供給停止と燃料供給再開が実行されるように、以下
の様に制御する。

通常、機関減速時には絞り弁９を絞って吸気菅21の通
路面積を小さくする。このため、吸入空気の絞り弁部に
おける通過速度は音速域となり、吸入空気量は流体工学
の原則に従って通路面積、つまり絞り弁部における空気
流入有効面積Ａに略比例することになる。この面積Ａを
機関回転数Ｎで除算して求まるAN値は、機関の気筒当り
の空気量に略比例する。従って、機関が要求されている
運転状態はAN値により把握でき、AN値が小であれば、機
関の減速状態を示す。そこで、AN値をもって燃料供給停
止と燃料供給再開の時点を判定することは、１気筒当り
の空気量で判定することと同等であり可燃限界の空気量
何割増しという見地で判定することになる。

機関温度（冷却水温度）が低い時、電気負荷が掛かっ
ている時、機関がニュートラル状態にあるか否かの様に
機関負荷が異なる時等は、ストール防止との兼ね合いに
より、そのときの運転状態パラメータの値に応じて、AN
値を補正したりあるいはAN値と比較する設定値を補正し
たりするのが望ましい。

第２図は、燃料供給停止，再開処理プログラムの一例
に係るフローチャートである。本プログラムは10ms毎に
起動され、最初のステップ101では、絞り弁開度値TVOと
冷却水温度値TWとを読み取る。そして次のステップ102
では、予めECU15内の記憶装置に格納されている絞り弁
開度−有効面積テーブルを検索し、ステップ101で読み
取った絞り弁開度値TVOに対応した有効面積Ａを求め
る。ステップ103では、クランク角センサ18の検出信号
により機関回転数Ｎを算出し、更に有効面積Ａをこの回
転数Ｎで除算して、AN値（＝A/N）を求める。

次のステップ104では、機関の負荷について判定す
る。本実施例では、機関がニュートラル状態にあるか否
かを判定する。これは、ステップ103で求めたAN値と比
較する第１設定値及び第２設定値を、機関がニュートラ
ル状態にあるか否かで変えるためである。

第３図は、第１設定値ANFCと第２設定値ANRCの関係を
説明する図である。本実施例では、第１設定値ANFCと、
これより大きい値をとる第２設定値ANRCとを冷却水温度
TWに依存した値としてテーブルに設定しておき、更に、
ある温度以上の場合、機関がニュートラルであるときの
各設定値を、ニュートラルでないときに比べて大きく設
定している。

ステップ104でニュートラルであると判定された場合
は、ステップ105,106に進んで、ステップ101で読み取っ
た冷却水温度TWに応じた第１設定値ANFC1と第２設定値A
NRC1をテーブルから検索し、ステップ109に進む。ステ
ップ104でニュートラルでないと判定された場合は、ス
テップ107,108と進んで、前記と同様にして、第１設定
値ANFC2と第２設定値ANRC2とをテ−ブルから検索し、ス
テップ109に進む。

ステップ109では停止判定フラグXFCの値を調べ、XFC
＝１の場合にはステップ110に進み、XFC＝０の場合には
ステップ113に進む。XFC＝０は前回のプログラム処理で
燃料供給を行ったことを示し、XFC＝１は前回のプログ
ラム処理で燃料供給停止を行ったことを示す。

ステップ110では、AN値が第２設定値ANRC以上である
か否かを判定し、AN≧ANRCが成立するときは次のステッ
プ111でフラグXFCの値を“0"に書き替えてからステップ
112に進み、燃料供給処理手順を実行して、本プログラ
ムを終了する。ステップ110の判定でAN＜ANRCとなった
ときはフラグXFCの値はそのままにしてステップ115に進
み、燃料供給停止処理、つまり燃料噴射パルスのパルス
幅をゼロにする処理を実行し、本プログラムを終了す
る。

ステップ113では、AN＜ANFCが成立するか否かを判定
し、成立しない場合にはステップ112に進んで燃料供給
処理を実行して、本プログラムを終了する。上記判定式
が成立する場合には、次のステップ114でフラグXFCの値
を“1"に書き替えてからステップ115に進み、燃料供給
停止処理を実行し、本プログラムを終了する。

以上の処理により、機関減速時にAN値が減少して第１
設定値ANFC以下になったとき燃料供給が停止され、AN値
が増加して第２設定値以上になったとき、燃料供給が再
開される。この停止や再開の時点は、本実施例では吸入
空気量の変化に直に依存して決められるので、応答性が
優れ、排気ガス中の有害成分を増加させることがない。

上記実施例では、有効面積と機関回転数とからAN値を
求めたが、絞り弁開度が小さいときはこの開度と有効面
積とは略比例するので、有効面積の代わりに絞り弁開度
値を使用してもよい。この場合には、絞り弁開度と有効
面積とを対応付けたテーブルを設ける必要がないので、
装置が簡便になる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、機関回転数が高い場合や絞り弁開度
がアイドル回転数制御中のように全閉状態に近い場合で
も、吸入空気量の変化の即応して燃料供給停止や再開を
行うことができ、排気ガス中の有害成分を低減すること
が可能となる。また、停止・再開処理において比較判断
値として異なる値の第1,第２設定値を設けヒステリシス
特性を持たせたので、燃料停止と再開が頻繁に繰り返さ
れることがなく、運転性能が向上する。更に、機関温度
や負荷等の条件に応じて燃料供給停止・再開を行うこと
で、暖機終了後の燃費の向上を図ることができ、更に低
温時のストール防止を図ることも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る燃料供給停止装置を搭
載した内燃機関の制御システム構成図、第２図は本発明
の一実施例に係る燃料供給停止・再開処理手順を示すフ
ローチャート、第３図は第２図の示す処理手順で使用す
る第１設定値と第２設定値の関係説明図である。 ３……吸入空気料センサ、７……フュエルインジェク
タ、９……絞り弁、10……絞り弁開度センサ、13……水
温センサ、15……ECU、ANFC……第１設定値、ANRC……
第２設定値。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−89943（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−171038（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−116138（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−46033（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の運転状態に応じた燃料供給量を
   算出し、この算出値に応じて燃料供給装置を制御する内
   燃機関の制御装置において、内燃機関の吸気管絞り弁部
   における空気流入有効面積を機関回転数で除算した値AN
   を求める手段と、このAN値と第１設定値とを比較する第
   １比較手段と、AN値が第１設定値以下のとき燃料供給を
   停止する燃料停止手段と、第１設定値より大きな第２設
   定値と前記AN値とを比較する第２比較手段と、前記燃料
   停止手段により燃料供給が停止された場合にAN値が第２
   設定値以上になったとき燃料供給を再開する燃料供給再
   開手段とを備えることを特徴とする内燃機関の燃料供給
   停止装置。
2. 【請求項２】請求項１において、絞り弁開度と有効面積
   とを対応付けたテーブルを予め設定しておき、絞り弁開
   度の検出値で該テーブルを検索して有効面積を求めるこ
   とを特徴とする内燃機関の燃料供給停止装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２において、AN値と
   第１設定値と第２設定値の少なくとも１つは、内燃機関
   温度，機関回転数，負荷の少なくとも１つに依存した値
   とすることを特徴とする内燃機関の燃料供給停止装置。
4. 【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれかにおい
   て、AN値の代わりに、絞り弁開度値を機関回転数で除算
   した値を使用することを特徴とする内燃機関の燃料供給
   停止装置。