JPS6026138A - 内燃機関の燃料噴射制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は排気系に酸素センサを備え、酸素センサの出力
をフィードバックすることにより所望の空燃比となるよ
う燃料噴剣弁より噴射される燃料の量をフィードバック
制御する内燃機関の燃料噴射装置の制御方法に利用する
ことができる。

［従来技術］ 従来、酸素センサの出力をフィードバックし、空燃比の
制御を行なう内燃機関においては、三元触媒を有する排
気浄化装置の機能を充分に生かし、排気エミッションを
極力改善するように、酸素センサ信号遅延時間、フィー
ドバック積分定数あるいは制御信号のスキップ値等の条
件設定が行なわれていた。

しかしながら、これらの条件設定は、設計中心値的特性
を有する酸素センサ特性に基づいて定められ、酸素セン
サ取付後、一応の調製は行なわれるものの、酸素センサ
特性のばらつきを当該調整によって完全に補正すること
はできず、まして酸素センサ特性の経時的変化に対する
調整を製造段階で行なうことは不可能であった。

この為、一部の内燃機関においては、制御空燃比が最適
値からずれ、排気浄化装間の機能を充分に生かすことが
できず、排気エミッションが悪化すると言う問題が生じ
ていた。

［発明の目的］ 本発明の目的は、酸素センサ特性のバラツキや、経時変
化を、酸素センサ特性と密接な相関を有するフィードバ
ック周期を検出することによって、補正し、常に最適な
空燃比を保つことができる内燃機関の燃料噴射制御方法
を提供することにある。

［発明の構成］ かかる目的を達成するための本発明構成は、第１図フロ
ーチャートに示す如く、 （Ｐ１）内燃機関の排気系に備えた酸素センサの出力を
所定の条件下でフィードバックし、（Ｐ５）予め設定し
た空燃比となるよう燃料噴射弁より噴射する燃料の量を
フィードバック制御する内燃機関の燃料噴射制御方法に
おいて、（Ｐ２）前記フィードバック制御のフィードバ
ック周期を検出し、 （Ｐ３．Ｐ４）該検出結果を機関運転状態に応じて補正
すると共に、 （Ｐ５）当該補正した検出結果に堪づいて前記フィード
バック制御を行なうようにしたことを特徴とする内燃機
関の燃料噴射制御方法を要旨としている。

［実施例］ 以下に本発明を、実施例を挙げて図面と共に説明する。

第２図は本発明方法が適用される実施例の車両用内燃機
幾関及びその周辺装置を表わす概略系統図である。１０
はエンジン（内燃機関）、５０は燃料噴射量の演算及び
制御を行う演算制御回路、１１はエンジン、各気筒に設
けられた点火プラグ、１２はピストン、１３は排気バル
ブ、１４は排気マニホールド、１５は排気マニホールド
１４に備えられ、排ガス中の残存酸素濃度を検出する酸
素センサ、１６は吸気バルブ、１７は各気筒の吸気マニ
ホールド１８に対してぞれぞれ設りられ燃料を噴射する
燃料噴射弁、１９は燃料噴射弁１７へ燃料タンク２０よ
り燃料を加圧してを送る燃料ポンプ、２１は吸気マニホ
ールド１８に接続されて吸入空気の脈動を吸収するサー
ジタンク、２２はサージタンク２１とエアクリーナ２３
を結ぶ空気通路としての吸気管、２４は吸気管２２に備
えられたスロットルバルブ、２５はスロットルバルブを
間開するアクセルペダル、２６はスロットルバルブ２４
の開度を検出するスロットル間度センサ、２７は吸気管
２２に備えられ、吸入空気用を測定するエアフロメータ
、２８はエンジン１０の冷却水温を検出する水温センサ
をそれぞれ表わしている。

また、３０は点火コイルを備え点火に必要な高電圧を出
力するイグナイタ、３１は図示しくいないクランク軸に
連動し上記イグナイタ３０で発生した高電圧を各気筒の
点火プラグ１１に分配供給するディストリビュータ、３
２はディストリビュータ３１内に取り付けられ、ディス
トリビュータの１回転、即ちクランク軸２回転に２４発
のパルス信号を出力するクランク角センサ、３３はディ
ストリビュータ３１の１回転に１発のパルス信号を出力
する気筒判別センサを表わす。そして、演算制御回路５
０は、エアフロメータ２７、水温センサ２８、クランク
角センサ３２、及び気筒判別センサ３３酸素センサ１５
等から出力される信号に基づき演粋を行ない、点火信号
をイグナイタ３０に対して出力すると共に、燃料噴射弁
１７に対して間弁信号を出力する。

第３図は演算制御回路５０とその関連部分とのブロック
図を表わしている。

５１は各センサより出力されるデー夕を制御プログラム
図に従って入力及び演算すると共に、各種装置を作動制
御等するための処理を行なうセントラルプロセッシング
ユニット（以下、単にＣＰＵと呼ぶ）、５２は制御プロ
グラム及び初期データが格納されるリードオンメモリ（
以下、単にＲＯＭと呼ぶ）、５３は演算制御回路５０に
入力されるデータや演算制御に必要なデータが一時的に
読み書きされるランダムアクセスメモリ（以下、単にＲ
ＡＭと呼ぶ）、５４は各センサの出力信号をＣＰＵ５１
に選択的に出力するマルチプレクサ、５５はアナログ信
号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、そして５６
はクランク角センサ３２、気筒判別センサ３３の出力信
号の波形を整形する波計整形回路を表わし、センサ信号
は波形整形回路５６から入力ポート５７を介してＣＰＵ
５１に送られる。５８はＣＰＵ５１からの制御信号を後
述する駆動回路へ出力する出カポートである。

また、５９はクランク角センサ３２及び気筒判別センサ
３３からの信号に基づいて、後述する制御プログラムの
処理を所定間隔ごとに実行するための実行タイミングの
信号を発生し、その信号をＣＰＵ５１へ出力するタイミ
ング発生回路である。

更に、６０は出カポート５８を介してＣＰＵ５１からの
制御信号によってイグナイタ３０を駆動する駆動回路、
６１は同じく燃料噴射弁１７を駆動する駆動回路をそれ
ぞれ表わしくいる。また６２は信号やデータの通路とな
るバスライン、６３はＣＰＵ５１を始めＲＯＭ５２、Ｒ
ＡＭ５３等へ所定の間隔で演粋制御タイミングとなるク
ロック信号を送るクロック発生回路、６４は酸素センサ
１５の出力を基準電圧と比較し高・低二値のデジタル信
号を出力するコンパレータを表わしている。

次に本発明の第１実施例の制御プログラムについて説明
する。第４図にこの制御プログラムのフローチャートを
サブルーチンの形で示す。

このサブルーチンは演算制御回路３が行なう図示せぬ一
連の処理のうちの一処理として繰り返し行なわれ、処理
が開始されると、まずステップ７０においては第５図に
示す如きフィードバック制御波形がリーンスキップのタ
イミング、即ち信号立し下りのタイミングであるか否か
が判定され、リーンスキップのタイミングでないと判定
されたならば本ルーチンの処理をそのまま終了し、一方
、リーンスキップのタイミングであると判定されたなら
ば次ステップ７１の処理に移行する。

ステップ７１においては、前回のリーンスキップのタイ
ミングの時から今回のリーンスキップのタイミングの時
まで要した時間、即ちフィードバック制御波形に表われ
る一波長分の時間を表わすフィードバック周期Ｔが演算
され、検出される。

続くステップ７２においては、エアフロメータ２７の出
力に基づいて、Ｕ＝Ｃ／吸入空気量（Ｃ：定数）の演算
式によって算出されエアフロメータ信号Ｕの値が読み込
まれる。エアフロメータ信号Ｕを読み込む理由としては
、酸素センサ１５の特性と相関の深いフィードバック周
期が、エアフロメータ信号Ｕの大ささに比例することか
ら、前ステップ７１にて検出されたフィードバック周期
を次ステップ７３にて補正するために、エアフロメータ
信号を読み込む必要のあることが挙げられる。

次ステップ７３においては、スラップ７１にて検出され
たフィードバック周期Ｔを現時点の機関状態を表わす吸
入空気量、即ちエアフロメータ信号Ｕによって補正した
値ｔを ｔ＝Ｔ−（Ｕ×２） 上式によってめる。この結果、第６図に示すようにエア
フロメータ信号ＵがＵ１である場合、酸素センサ１５の
特性は、例えば一点鎖線で表わすエアフロメータ信号Ｕ
の補正線ｆよりａないしｂで示す値の範囲内にばらつく
ことになり、リーン傾向に制御をする特性を有する酸素
ヒンジ特性はｆ１で示すグラフ、またリッチ傾向に制御
をする特性を有する酸素センサ特性はｆ２で示すグラフ
のようになり、例えばｆ＝０．２とする理想的（設計中
心値的）な酸素センサ特性はｆ１、ｆ２のほぼ中間的な
値を示すグラフｆ０のようになる。

続くステップ７４においては、第５図フィードバック制
御波形で表わす区間Ａの間のリーン側における制御に用
いられるフィードバック積分定数を修正するための修正
値Ｋが、次式 Ｋ−１−（ｔ−０．２） （但し０．８≦Ｋ≦１．２） によってめられる。したがって、ｔ＝０．２となる理想
的な酸素センサ１５にあってはＫ＝１とされ、例えばｔ
＝０．４となるｆ１で示すリーン傾向に制御をする酸素
センサ１５にあってはＫ＝−０．８とされ、更にｔ＝０
．１となるｆ２で示すリッチ傾向に制御をする酸素セン
サ１５にあってはＫ＝１．１とされる。その結果、フィ
ードバック制御波形におけるリーン側の積分定数が変え
られ、区間における制御波形の傾きが変えられ、空燃比
の補正、即ち燃料噴射量の補正が行なわれる。

そして次ステップ７５においては、従来より一般に行な
われている、リーンスキップの時点でスキップ分の減算
演算を行なうリーンスキップ制御が実行され、本ルーチ
ンの処理を終える。

以上の如き処理が行なわれることにより、酸素センサ１
５の経時的変化や、ばらつぎを常に補正して、空燃比を
常に適性に保つよう燃料噴射量のフィードバック制御が
行なわれることになる。

この結果、第７図で示すように従来．暖機走行モードに
おいてＸ印で示す値のＮＯｘ、ＣＯ排気状態となる制御
傾向の酸素センサ１５であっても本実施例によれば○印
で示す値となるようなＮＯｘ、ＣＯの排気状態に改善さ
れる。

尚、本実施例においてはリーンスキップのタイミングよ
りフィードバック周期をめ、区間Ａで示すリーン側の積
分定数を修正するようにしているが、フィードバック制
御波形がリッチ側にスキップする場合のリッチスキップ
のタイミングよりフィードバック周期をめ、リッチ側の
積分定数を修正するようにしても、同様の効果を得るこ
とが可能となる。また機関状態を示すものとして吸入空
気量を用いているが吸気管負圧等を用いても良い。

［発明の効果］ 本発明は酸素センサの出力をフィードバックし、所望の
空燃比となるよう燃料噴射弁より噴射する燃料をフィー
ドバック制御するに際し、酸素センサ特性に相関の深い
フィードバック制御時のフィードバック周期を検出する
ことによって酸素センサの特性を知り、フィードバック
制御時の空燃比の補正を行なうようにしている。

この為、本発明によれば、酸素センサに存在するばらつ
きや、同センサの軽時的変化に対応して常に適切な燃料
噴射量の制御を行なうことができ、その結果、エミッシ
ョンの改善、燃費の向上、更には保守の簡素化、と言っ
た副次的効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を表わすフローチャート、第２図
は本発明が適用された実施例の内燃機関及びその周辺装
置を示す概略系統図、第３図は演算制御回路５０を表わ
すブロック図、第４図は実施例の制御プログラムを表わ
すフローチャート、第５図はフィードバック制御波形を
示すグラフ、第６図は酸素センサ特性のバラツキを示す
グラフ、第７図は本実施例の効果を説明するグラフであ
る。 １０・・・内燃機関 １５・・・酸素センサ １７・・・燃料噴射弁 ２７・・・エアフロメータ ５０・・・演算制御回路 代理人　弁理＋　５ｊｌ　、、’ノ　；ψ１１！ｉ　’
Ｉ名 第１図 第４図 第５図 エアフロメータ１名湯Ｕ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の排気系に備えた酸素センサの出力を所定の条
   件下でフィードバックし、予め設定した空燃比となるよ
   う燃料噴射弁より噴射する燃料の量をフィードバック制
   御する内燃機関の燃料噴射制御方法において、 前記フィードバック制御時のフィードバック周期を検出
   し、該検出結果を機関運転状態に応じて補正すると共に
   、当該補正した検出結果に基づいて前記フィードバツク
   制御を行なうようにしたことを特徴とする内燃機関の燃
   料噴射制御方法。