JPS61108840A - 電子燃料噴射エンジンの空燃比制御方法 - 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１ 本発明は、電子燃料噴射エンジンの空燃比制御方法に係
り、特に、吸入空気量感知式の自動車用電子燃料噴射エ
ンジシに用いるのに好適な、スロットル弁及びサージタ
ンクの上流側で測定された吸入空気流量に基づいて、燃
料噴射量を決定するようにした電子燃料噴射エンジンの
空燃比制御方法の改良に関する。 【従来の技術】 一般に、吸入空気量感知式の多気筒電子燃料噴射エンジ
ンにおいては、吸気干渉を防止するためのサージタンク
が設けられると共に、該サージタンク及びスロットル弁
の上流側でエア７０−メータにより測定された吸入空気
流Ｉ（質量及び体Ｖ４）に基づいて、燃料噴射かを決定
するようにしてぃる。 従って、発進時や加速時等でスロットル弁を開けた場合
、サージタンク上流側に設けられたエアフロメータを通
過する吸入空気流量は、エンジン燃焼至に供給される空
気と、サージタンク内の圧力を上昇させるための空気の
和となっている。

【発明が解決しようとする問題点】

しかしながら従来は、前記エアフロメータで測定された
吸入空気流量をそのまま燃料噴射量の計譚に用いるよう
にしていたため、サージタンク内の圧力を上昇させるの
に費される空気量分だけ燃料噴射量が過剰となる。従っ
て空燃比がオーバーリッチとなって、三元触媒の浄化性
能を発生させるために必要な狭いウィンド域から外れ、
排出ガス成分、特にＨＣ，Ｇｏの悪化をｆＨ＜という問
題点を有していた。 なお、本発明に類似するものとして、出願人は、既に特
願昭５８−４４０９４で、エアフローメータからの入力
データを、エンジン回転速度の関数とされたなまし係数
を用いてなますことを提案しているが、これは、エア７
０−メータ出力の吸気脈動による測定値のばらつきを補
償するためのものであり、サージタンクの圧力上昇分を
効果的に補償することはできなかった。 一方、前記のような問題点を解消するものとして、出願
人は、既に特願昭５９−１７６４８７で、発進後又は加
速後の経過時間に応じて、サージタンクの圧力上昇分を
補償するように変化するなまし係数を用いて吸入空気流
量をなまし処理するようにした電子燃料噴射エンジンの
空燃比制御方法を提案している。 この特願１１１１５９−１７６４８７に開示した実施例
においては、前記なまし係数を、発進後又は加速後の経
過時間に応じて、まず基準値から設定値連休々に増加し
、次いで、該設定値から前記基準値迄徐々に減少するよ
うにしていたので、なまし係数がピークとなった時点と
、空燃比のリッチスパイクがピークとなった時点が一致
した場合には非常に効果が大きい。しかしながら、エン
ジン状態やスロットルの踏込み状態が大きく変わるため
、住々にしてこれらのピークは一致しない。すると、特
願昭５９−１７６４８７の実施例の方法では、ストイキ
に制御されている部分で、なまし制御がかかるため、な
まし係数のピークでリーンスパイクが発生し、なお且つ
、リッチスパイクも消えないため、排出ガス成分の悪化
を招く可能性があった。 （発明の目的Ｊ 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、空燃比のリッチスパイクがピークとなる時点が変
動しても、なまし係数の最大値をこ袢に確実に対応させ
ることができ、発進時又は加速時のサージタンクの圧力
上昇分を効果的に補償して、発進時や加速時においても
、空燃比を目標空燃比、例えば理論空燃比に保ち、三元
触媒の排出ガス浄化性能を高め、排出ガス成分の悪化を
防ぐことができる電子燃料噴射エンジンの空燃比制御方
法を提供することを目的とする。

【問題点を解決するための手段］ 本発明は、スロットル弁及びサージタンクの上流側で測
定された吸入空気流量に基づいて、燃料噴射量を決定す
るようにした電子燃料噴射エンジンの空燃比制御方法に
おいて、第１図にその要旨を示す如く、発進時又は加速
時であることを検出する手順と、発進時又は加速時は、
なまし係数を用いて吸入空気流量をなまし処理する手順
と、発３Ｉ＆後又は加速後の経過時間に応じて、前記、
なまし係数を、まず基準値から設定値連休々に増加し、
次いで、吸入空気流量の測定値と要求値の差がピークと
なる可能性のある所定期間は前記設定値を維持し、その
後、前記設定値から基準値迄徐々に減少させる手順と、
を含むことにより、前記目的を達成したものである。 又、本発明の実施態様は、前記発進時又は加速時である
ことを、エンジン１回転当りの吸入空気ｉｔｔ又はスロ
ットル開度の微分値が、設定値以上になったことから検
出するようにして、なまし処理が適切なタイミングで開
始されるようにしたものである。 【作用】 本発明においては、スロットル弁及びサージタンクの上
流側で測定された吸入空気流量に基づいて、燃料噴射量
を決定するに際して、発進時又は加速時は、発進後又は
加速後の経過時間に応じて、まず基準値から設定圃連体
々に増加し、次いで、吸入空気流量の測定値と敦求値の
差がピークとなる可能性のある所定期間は前記設定値を
維持し、その後、前記設定値から基準随連体々に減少す
るなまし係数を用いて吸入空気流量をなまし処理するこ
ととしたので、空燃比のリッチスパイクがピークとなる
時点が変動しても、なまし係数の最大値をこれに確実に
対応させることができ、リッチスパイクやリーンスパイ
クを確実に抑えられる。 従って、発進時や加速時の空燃比を目標空燃比、例えば
理論空燃比に保って、三元触媒の排出ガス浄化性能を高
め、排出ガス成分の悪化を防ぐことができる。 【実施例１ 以下図面を参照して、本発明が採用された自動車用電子
燃料噴射エンジンの空燃比制御装置の実施例を詳細に説
明する。 本実施例においては、第２図に示す如く、エアクリーナ
１２を通って取入れられた空気は、エアフローメータ１
４で計量された後、吸気管１５、スロットル弁１６及び
サージタンク１８を経て、吸気マニホルド１つに配設さ
れたインジェクタ２０から間欠的に噴射される燃料と共
に、エンジン１０の燃焼至１０Ａに吸入される。燃焼至
１０Ａ内で燃焼、形成された排気ガスは、排気マニホル
ド２２で集合された後、排気管２４を経て排出される。 電子燃料噴射用コンピュータ（以下ＥＦＩコンピュータ
と称する）２６は、前記エアフローメータ１４で測定さ
れた吸入空気流量とデストリピユータ２８に内蔵された
クランク角センサ３ｏ出力から計算されるエンジン回転
数によって、前記インジェクタ２０から１回に噴射され
る基本の燃料噴射量を計算し、これを前記エアフローメ
ータ１４に配設された吸気温センサ３２、前記スロット
ル弁１６の開度を検出するスロットルセンサ３４及び前
記排気マニホルド２２の下流側に配設された酸素濃度セ
ンサ（以下ｏ２センサと称する）３６、水温センサ３８
出力等によって補正することにより実行噴射時間を求め
、該実行噴射時間だけ前記インジェクタ２０を開いて、
燃料を適但噴射させる。 前記ＥＦＩコンピュータ２６は、例えば第３図に詳細に
示す如く、各種演算処理を行う中央処理ユニット（以下
ＣＰＵと称する）２６Ａと、演算データや入力データ等
を一時的に蓄えておくためのランダムアクセスメモリ（
以下ＲＡＭと称する）２６Ｂ、２６Ｃと、演算に必要な
データや制御プログラム等を予め格納しておくためのリ
ードオンリーメモリ（以下ＲＯＭと称する）２６Ｄと、
前記エアフローメータ１４、吸気温センサ３２、スロッ
トルセンサ３４．０２センサ３６、水温センサ３８等か
ら入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して取
込むためのアナログ−デジタルコンバータ（以下△／Ｄ
コンバータと称する）２６日と、前記クランク角センサ
３０等から入力されるデジタル信号を直接取込むと共に
、前記ＣＰＵ２６Ａの演算結果に応じて前記インジェク
タ２０等に制御信号を出力する入出力ボート（以下Ｉ１
０ポートと称する）２６Ｆと、前記各構成鍬器間を接続
してデータや命令の転送を行うコモンバス２６Ｇとから
構成されている。 前記のようなエンジン１０において、発進時及び加速時
は、エンジン燃焼Ｗ１０Ａの前に置かれたサージタンク
１８内の圧力が上昇するため、エアフローメータ１４を
通過する吸入空気量は、エンジン燃焼！ＩＯＡに供給さ
れる吸入空気量と、サージタンク１８内の圧力を上昇さ
せるための吸入空気量の和となる。このため、前記ＥＦ
Ｉコンピュータ２６で計算されるエンジン１回転当りの
吸入空気量Ｑ／Ｎは、第４図（Ａ＞に示す測定値（Ｑ、
／Ｎ）ｃとなる。ここで、Ｔｏは発進又は加速の開始時
刻である。ところが、エンジン燃焼空１０Ａで必要とし
ているエンジン１回転当りの吸入空気ＩＱ／Ｎは、同じ
く第４図（Ａ＞に示す要求値（Ｑ／Ｎ）ｒであるため、
前記エアフローメ−タ出力による測定１！（Ｑ７’Ｎ）
ｃで噴ｔＡ量を決定される燃料は、差（Ｑ、□″Ｎ　）
　ｃ　−（Ｑ／　Ｎ　）　ｒ分だけ余分となる。この羞
（Ｑ、／′Ｎ）ｃ−（Ｑ／Ｎ）ｒ分の空気は、燃焼には
関与せず、サージタンク１８の圧力を上昇させるために
だけ使われたものである。従って、発進時や加速時等に
は、サージタンク内圧力が定常状態に遅する時刻Ｔｓ迄
、エンジン１回転当りの吸入空気ＩＱ／Ｎを補正し、要
求値（Ｑ／Ｎ）ｒにより燃料噴射量を決定しないと、’
ｌ　（Ｑ／Ｎ）ｃ　−（Ｑ／Ｎ）ｒ分だけ燃料噴射量が
多くなり、三元触媒の浄化率、特にＨＣｌｃｏの浄化率
が低下し、排出ガス成分の悪化を招くこととなる。 なお実際には要求１１（Ｑ％Ｎ）ｒを計副することはで
きないので、次式を用いたなまし処理により近似値（Ｑ
／’Ｎ＞１を計算し、該近似ｆｆ１（Ｑ／Ｎ）ｔにより
要求値（Ｑ／Ｎ）ｒを近似して、燃料噴射量を決定する
。 （Ｑ／Ｎ　）　　ｔ　　＋　　＝　　（Ｑ／Ｎ　）　　
ｔ　＋−＋＋　　（（Ｑ／Ｎ　）　　ｃ　−（Ｑ／Ｎ　
）　　ｔ　＋−＋）　　／Ｋ・・・・・・・・・　（１
） ここで、（Ｑ／Ｎ）ｔｒは、今回求める要求値（Ｑ／Ｎ
＞ｒの近似値、（Ｑ　／　Ｎ　）　ｔ　ｒ−＋は、前回
求められた近似値で、この近似値（Ｑ／Ｎ）ｔは、例え
ば一定時間毎に計算される。 又、なまし係数には、特願昭５９−１７６４８７の実施
例においては、第４図（Ｂ）に示す如く、発進又は加速
開始時刻Ｔｏ〜測定値（Ｑ／Ｎ）ｃがピークとなる時刻
Ｔ３の直前の時刻１２間では、その基準ｆｌａ１．０か
らピーク値Ｋｐ”迄一定量毎増加し、前記時刻Ｔ２〜サ
ージタンク内圧力が定常状態に達する時刻１５間では、
基Ｑ！１１１．０となる迄一定量毎減少するようにされ
ていた。しかしながらこのような変化特性であると、吸
入空気流量の測定値と要求値の差（Ｑ／Ｎ　）　ｃ　−
（Ｑ／Ｎ）ｒのピーク時刻となまし係数にのピーク時刻
　　　　ゝＴ２が一致しない時には、近似Ｍ　（Ｑ／Ｎ
）ｔが要求値（Ｑ／Ｎ）ｒより小さくなり、リーンとな
ってＮＯｘ成分の悪化をＩＥ　＜ばかりではなく、吸入
空気流量の測定値と要求値の差（Ｑ　ｙ”　Ｎ　）　Ｃ
−ｆＱ、Ｎ）ｒのピークを打消すことができず、この点
ではリッチのままの噴射を行い、ＨＣ，Ｇ。 成分を改善することができない恐れがあった。 そこで、本発明では、この点を改善するべく、なま、し
係数にのピークが吸入空気流量の測定圃と要求値の差（
Ｑ／”Ｎ　）　ｃ　−（０７”Ｎ　）　ｒのピーク値を
確実に捉えられるように、なまし係数Ｋに対して、第４
図（Ｃ１に示すような特性を持たせている。即ち、なま
し係数には経過時間しに応じて、次式に示す如く変化す
るようにされている。 時刻Ｔｏ〜Ｔ１間； に＝１．０＋［（Ｋｐ−１，０） Ｘｔ　、”　（Ｔ＋　−Ｔｏ　）ｌ　−−−（２）時刻
Ｔ１−丁４間； に＝Ｋｐ　　　　　　　　　　・・・・・・・・・（３
）時刻Ｔ４〜Ｔ５間： に＝Ｋｐ　−Ｃ（Ｋｐ　−１，０）　Ｘ　（ｔ　−Ｔ４
　）、’（Ｔｓ　　Ｔ４））　　　・・・・・・・・・
（４）ここで、なまし係数Ｋがピーク値Ｋｐをとる時刻
Ｔ１〜Ｔ４間は、エンジンの発進及び加速時のあら１５
る条件下で、吸入空気流量の測定値と要求値の差（Ｑ／
′Ｎ　）　Ｃ（Ｑ／　Ｎ　）　ｒのピーク値が存在する
時間とされており、例えば時刻Ｔ１を測定［（Ｑ／Ｎ）
ｃの時間による２階微分ｄ２　（（Ｑ、・Ｎ　＞　ｃ　
）　／ｄｔ’が零以下となった時刻、時刻Ｔ４を同じく
測定値（Ｑ／Ｎ）ｃの時間による２階微分ｄ　２（（Ｑ
／　Ｎ　）　ｃ　）　／ｄｔ２が零以上となった時刻と
することができる。ある４気筒２０００ＣＣエンジンの
場合には、時刻Ｔ　ｏ　”　Ｔ　１間が１０ＱｍＳ、時
刻Ｔ１−丁４間が１００ｍ５、時刻Ｔ４〜Ｔ５間が５０
０ｍ５、ピーク値Ｋｐが３０であった。 このなまし係数にの計算も、一定時間毎に行われるが、
前記近似値（Ｑ／Ｎ）ｔの計算及びなまし係数にの計算
を噴射毎に行っても、はぼ同様の効果を得ることができ
る。 このようにして前出（１）式により求められた近似値（
Ｑ、’Ｎ）ｔにより、例えば次式を用いてインジェクタ
２０の燃料噴射１ｑを決定する。 Ｑ　　−ｋ　　Ｘ　　（Ｑ／′Ｎ　）　　ｔ　　　　　
　　・・・・・・・・・　（５）ここで、ｋはインジェ
クタ２０のサイズにより決まる定数である。 以下第５図を参照して、実施例の作用を説明する。 一定時間（ある４気筒２０００ｃｃエンジンでは４ｍ５
）経過毎にステップ１１０に入り、なまし係数Ｋが基準
値１．０であるか否かを判定する。判定結果が正である
場合、即ち本発明によるなまじ処理が行われていない時
には、ステップ１１２に進み、エンジン１回転当りの吸
入空気量の測定値（Ｑ／Ｎ）ｃが、設定［（ある４気筒
２０００ｃｃエンジンでは０．５で／′回転）以上であ
るか否かを判定づる。このステップ１１２はミニ２９２
１回転当りの吸入空気量Ｑ／Ｎが一定値以上では、サー
ジタンク１８内の圧力の変化がほとんどないので、本発
明によるなまし処理を省略するためのものである。 前出ステップ１１２の判定結果が否である場合には、ス
テップ１１４に進み、測定１ｉ１１（Ｑ／Ｎ）Ｃの１紋
分量へ（Ｑ／Ｎ）Ｃ又はスロットル開度ＴＡの微分ＭΔ
ＴＡが設定圃（ある４気筒２０００ｃｃエンジンでは０
．００１ｆ／′回転／　４　ｌ１ｌｓ又は０゜５°　’
４ｍ５）より大であるか否かを判定する。判定結果が正
である場合、即ち、本発明によるなまし処理が必要な発
進又は加速時が開始された時刻Ｔｏであると判断される
時には、ステップ１１６に進み、次式に示ず如く、なま
じ係ｉＫを一定量１．１６毎増加させると共に、制御開
始からの時間を計数しているカウンタＴＩＭを４だけカ
ウントアツプする。 Ｋ＝に＋１．１６　　　　　　・・・・・・・・・（６
）ＴＩＭ＝ＴＩＭ＋４　　　　　　・・・・・・・・・
（７）ここで、なまし係数にの舶記増加隋１．１６は、
前出く２）式の右辺第２項に、Ｋｐ＝３０、Ｔ１−ＴＯ
＝　１００ｍ５．　ｔ　＝４ｍｓを代入することによっ
て１ｑられた埴である。 次いでステップ１１８に進み、なまじ係１ｆｆｌＫの積
算値がピーク値Ｋｐ　（＝３０）以上となったか否かを
判定する。判定結果が正である場合には、ステップ１２
０に進み、ピーク値Ｋｐ　（＝３０）をなまし係数Ｋに
入れて、なまし係数にの上限をガードすると共に、なま
し係数Ｋを増加させるべき状態が終了したことを示すフ
ラグｒｘｓｕｓをセットする。 一方、前出ステップ１１０の判定結果が否である場合、
即ち、なまし係数Ｋが基準１ｉ１１１．　Ｏでない、な
まし制御実行中の場合には、ステップ１２４に進み、フ
ラグｆ　Ｘ５ＵＢがセットされているか否かを判定する
。判定結果が否である場合、即ち、まだ時刻Ｔｏ＝Ｔ＋
間のなまし係数Ｋを増加させるべき状態にあると判断さ
れる時には、前出ステップ１１６に戻る。 一方、前出ステップ１２４の判定結果が正である場合、
即ち、時刻Ｔ１以降であると判断される時には、ステッ
プ１２６に進み、カウンタＴＩＭによって計数されてい
るなまじ制御開始からの経過時間が２００ｍ５以上とな
ったか否かを判定する。 判定結果が否である場合、即ち、時刻Ｔ４に到達する前
であると判断される時には、ステップ１２８に進み、な
まし係数Ｋにピーク値Ｋｐ　（＝３０）を入れると共に
、前出（７）式により、カウンタＴＩＭを４だけカウン
トアツプする。 一方、前出ステップ１２６の判定結果が正である場合、
即ち、時刻Ｔ４に到達し、なまし係数Ｋをピーク値Ｋｐ
から減らしていく必要があると判断される時には、ステ
ップ１３０に進み、次式に示す如く、なまし係数Ｋを一
定量０．２３２毎減少させる。 Ｋ−に−０，２３２・・・・・・・・・（８）ここで、
なまし係数にの前記減少量０．２３２は、ｔＪ　出（４
）　式（７）右辺’ＩＡ　２項二、Ｋｐ＝３０、Ｔｓ−
Ｔ＜＝５００ｍｓＳｔ　７Ｔ４＝４１１１３を代入する
ことによって得られた直である。 次いでステップ１３２に進み、なまし係数にのｆＭ　ｆ
ｆｌ　１ｉｌＩが基準値１．０以下となったか否かを判
定する。判定結果が正である場合、即ち、なまじ制ｉ卸
が終了したと判断される時には、ステップ１３４に進み
、基準ｆｆ１１．０をなまし係数Ｋに入れてなまし係数
にの下限をガードすると共に、フラグｆ　Ｘ５ＵＢをリ
セ゛ソトし、カウンタＴｌｌをクリヤして、次回に備え
る。 前出ステップ１１２の判定結果が正であるか、前出ステ
ップ１１４．１１８．１３２の判定結果が否であるか、
又は前出ステップ１２０．１２８．１３４柊了後、ステ
ップ１３６に進み、次式によりエンジン１回転当りの吸
入空気量の近似Ｍ（Ｑ、／Ｎ）ｔを算出して、このルー
チンを終了する。 （Ｑ／Ｎ）ｔ←（Ｑ／Ｎ）ｔ ＋　（（Ｑ／Ｎ）ｃ　−（Ｑ、’Ｎ）ｔ）／Ｋ・・・・
・・・・・（９） 本実施例をある４気筒２０００ｃｃエンジンに適用した
場合の、発進時の空燃比Ａ／Ｆ、ＣＯ排出量、ＨＣ排出
量、ＮＯＸ排出最及び車速の変化状態の関係の例を第６
図の右側に示す。同じく第６図の左側に示した従来のな
まじ制■を行わなかった場合に比べて、空燃比のリッチ
スパイクが無くなり、ＣＱ排出量及びＨＣＣ排出量大幅
に減少していることが明らかである。又、リーンスパイ
クも発生していない。 なお前記実施例においては、本発明が、自動車用の電子
燃料噴射エンジンに適用されていたが、本発明の適用範
囲はこれに限定されず、一般の電子燃料噴射エンジンに
も同様に適用できることは明らかである。 ［発明の効果］ 以上説明した通り、本発明によれば、空燃比のリッチス
パイクがピークとなる時点が変動しても、なまし係数の
最大値をこれに確実に対応させることができ、発進時や
加速時に吸入空気流量のサージタンク圧力上昇分を効果
的に補償することかできる。従って、発進時や加速時の
リッチスパイクやリーンスパイクを防止して、空燃比を
目標空燃比、例えば理論空燃比に保つことがｔき、三元
触媒の排出ガス浄化率を高め、排出ガス成分の悪化を防
ぐことができるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る電子燃料噴射エンジン　　　゛
の空燃比制御方法の要旨を示す流れ図、第２図は、本発
明が採用された、自動車用電子燃料噴射エンジンの空燃
比制御装置の実施例の構成を示す断面図。 第３区は、前記実施例で用いられている電子燃料噴射用
コンピュータの構成を示すブロック線図、第４図は、前
記実施例及び従来例における、発進時のエンジン１回転
当りの吸入空気量の測定値、要求値及びなまし係数の変
化状態を比較して示す線図、 第５図は、前記実施例で用いられている、エンジン１回
転当りの吸入空気！の近似値を求めるためのルーチンを
示す流れ図、 第６図は、前記実施例及び従来例における、発進時の空
燃比、ＣＯ排出量、ＨＣ排出量、ＮＯＸ排出量及び車速
の変化状態を比較して示す線図である。 １０・・・エンジン、　　　　１４・・・エアフローメ
ータ、１６・・・スロットル弁、　１８・・・サージタ
ンク、２０・・・インジェクタ、 ２６・・・電子燃料噴射用（ＥＦＩ’）コンピュータ、
Ｋ・・・なまし係数、　　　Ｋｐ・・・ピーク値、（Ｑ
、／Ｎ）ｃ・・・吸入空気流量測定値、（Ｑ、”Ｎ）ｒ
・・・吸入空気流量要求値、（Ｑ、’Ｎ）ｔ・・・吸入
空気流量近似値。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）スロットル弁及びサージタンクの上流側で測定さ
   れた吸入空気流量に基づいて、燃料噴射量を決定するよ
   うにした電子燃料噴射エンジンの空燃比制御方法におい
   て、 発進時又は加速時であることを検出する手順と、発進時
   又は加速時は、なまし係数を用いて吸入空気流量をなま
   し処理する手順と、 発進後又は加速後の経過時間に応じて、前記なまし係数
   を、まず基準値から設定値迄徐々に増加し、次いで、吸
   入空気流量の測定値と要求値の差がピークとなる可能性
   のある所定期間は前記設定値を維持し、その後、前記設
   定値から基準値迄徐々に減少させる手順と、 を含むことを特徴とする電子燃料噴射エンジンの空燃比
   制御方法。
2. （２）前記発進時又は加速時であることを、エンジン１
   回転当りの吸入空気量又はスロットル開度の微分値が、
   設定値以上になつたことから検出するようにした特許請
   求の範囲第１項記載の電子燃料噴射エンジンの空燃比制
   御方法。