JPS61112748A - 内燃機関の空燃比制御方法 - 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］ 本発明は、内燃機関の空燃比制御方法に関し、特に空燃
比の部分リーン制御及び高温時増量を行なっている内燃
機関における空燃比制御方法に関する。

［従来の技術］ 従来、内燃機関の高速走行後一時停止した様な機関高温
時において吸入空気中への燃料供給状態を考慮して吸入
空気量に基づいて算出した理論空燃比に対応する燃料量
よりもさらに大量に燃料を噴射する、いわゆる高温増量
制御が行なわれていた。これは、燃料の供給パイプ中に
大量の蒸気が発生し、液体状態にて計算された供給量に
比較して極めて小量の燃料しか供給されないことによっ
て引き起こされる失火等のトラブルを防止するためであ
る。

上記高温増量制御は、通常内燃機関がアイドル状態の際
に実行されるものである。しかし、内燃機関が高温時の
アイドル状態から走行状態となった場合等において、高
温増量制御を直ちに停止することは、いまだ供給バイブ
中の燃料蒸気が除がれていない状態で通常の量にもどす
こととなり、内燃機関にショックを与え、運転性を低下
する恐れがある。その為高温増量制御を行なっているア
イドル状態から走行状態に移行した場合、ショック防止
のため、高温増量分を機関の回転数又は経過時間に応じ
て次第に減少させる減衰制御を行っていた。

一方、内燃機関が中程度の負荷で安定した走行状態にて
、運転されている場合に、排ガス中のＨＣを低下させる
とともに燃費の節約のために他のエミッションを悪化さ
せない範囲で、供給燃料量を減少させ、より稀薄な空燃
比に制御する部分リーン制御が行なわれていた。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで走行状態に移った場合の内燃機関状態によって
は上記した如くの部分リーン制御が行なわれる場合があ
る。リーン制御は理論空燃比に対応して供給される燃料
量よりも少ない燃料量を設定するものである以上、アイ
ドル状態から走行状態に移った際に高温増量減衰制御を
行なおうとしても両者の制御が重なった場合、上記高温
増量減衰制御が意味を成さずアイドル状態終了直後直ち
に高温増量分が極端に低下し、場合によりほぼＯとなる
ような制御が行なわれてしまった。そのためこのような
状態においては、やはり機関にショックが生じていた。

［問題点を解決するための手段］ そこで、上記問題点を解決するための手段として本発明
は次の様な構成を用いるものである。

即ち、本発明方法は、第１図に示すごとく、内燃機関が
アイドル状態にある際（Ｐｌ）、該機関温度が所定温度
以上のとき（Ｐ２）燃料供給量の高温増量制御を行ない
（Ｐ３）、 内燃機関が走行状態にある際（Ｐｌ）、該機関の運転状
態が所定運転状態のとき（Ｐ６）空燃比を理論空燃比よ
り高くするリーン制御を行なう（Ｐ８）とともに、内燃
機関がアイドル状態から走行状態へ変化する直前に上記
高温増量制御に基づく燃料供給量の増量がなされていた
場合（Ｐ４）、該変化直後に上記増量を徐々に零まで低
減させる減衰制御を行なう（Ｐ５）内燃機関の空燃比制
御方法において、 上記変化直後、上記増量が存在している間（Ｐ７）はリ
ーン制御を行なわないことを特徴とする内燃機関の空燃
比制御方法を要旨とするものである。

［作用１ 上記高温増量制御は、内燃機関高温時燃料タンクと燃料
供給装置との間において高温のため燃料が蒸気となり、
ペーパーロックを生じ、燃料供給湯を低下させることを
防止するために必要以上の燃料量を供給するよう制御す
るものであり、実質的に高温時以外において必要とする
燃料供給量を高温時にも確保する制御である。上記リー
ン制御は、内燃機関が安定した走行状態にある場合、内
燃機関の運転性を損わずに理論空燃比を上昇させ、排ガ
ス中のＨＣの低減と燃費の節約とを実行する、いわゆる
部分リーン制御である。

上記した高温増量制御が行なわれている機関アイドル状
態から走行状態に変化した直後において、その変化直前
に行なわれていた高温増量に対する増重減衰制御が行な
われるが、このように減衰制御における高温増量分が走
行状態において存在している場合に、本発明においては
り−ン制御を禁止することにより、高温増量が瞬時に停
止することがない。

［実施例］ 以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の実施例が適用される自動車の内燃機関
とそこに組み込まれた制御装置を示している。即ち、１
は内燃機関２のシリンダ、３はシリンダへ゛ラド４の各
気筒の排気ポート５に連結された排気マニホールド、６
はシリンダヘッド４の吸気ボート７に連結された吸気マ
ニホールドであり、吸気マニホールド６にはサージタン
ク８が接続されている。サージタンク８には、図示省略
エアクリーナからの吸入空気量を検出するエアフローメ
ータ９が接続され、エアフローメータ９付近には吸入空
気温度を検出する吸気温センサ１０が設置されている。

１２は図示しないアクセルペダルに連動し、サージタン
ク８を介して各気筒に送られる吸入空気量を制御するス
ロットルバルブである。１６は吸気マニホールド６の吸
気ポート７側先端付近に接続された燃料噴射管から供給
される燃料の噴＠滑を制御する燃料噴射弁、１７はスロ
ットルバルブ１２の全開状態を検出するアイドルスイッ
チ（ＬＬ＞を備えた、スロットルバルブ１２の開度検出
のためのスロットルセンサであり、前者の燃料噴射弁１
６は演算処理回路１８により駆動制御され、後者のスロ
ットルセンサ１７はスロットル全開状態および開度を示
す信号を演は処理回路１４に出力するように接続される
。１９は排気マニホールド３に取り付けられて排ガス中
の残存酸素量を検出し空燃比信号を発生する酸素センサ
、２０は内燃機関２の冷却水温を検出する水濡センサ、
２１は車両の速度を検出する車速センサ、２３はスター
タを回転させるためのスタータスイッチである。２４は
内燃機関２の各点火プラグ２５に所定タイミングで高電
圧を印加するディストリビュータであり、演算処理回路
１８により制御される点火コイルを備えたイグナイタ２
６に接続され、さらに、ディストリビュータ２４には内
燃機関２のクランク軸に同期して回転し、所定回転角毎
に信号が発生することにより該回転数に比例したパルス
信号を出力する回転角センサ２７と特定気筒の上死点を
検出する気筒判別センサ２８が設けられ、それぞれ各検
出信号を演算処理回路１８に送るように接続されている
。

演算処理回路１８は第３図で示すようにマイクロコンピ
ュータにより構成され、ｃｐｕ３ｏ、演算処理に必要な
制御プログラムや各データが格納されている固定メモリ
のＲＯＭ３１、一時記憶用のＲＡＭ３２、キースイッチ
をオフにした後も記憶を保持するようバッテリにて電源
がバックアップされたバックアップＲＡＭ３３、各入出
力ポート３４．３５、出力ボート３６．３７を備え、各
素子はパスライン３８により接続され、各入出力ボート
３４．３５と各出力ボート３６．３７には直接あるいは
バッファ回路３９〜４３、マルチプレクサ４４、△／Ｄ
変換器４５、コンパレータ４６、整形回路４７、駆動回
路４９．５０を介して前記各種センサの検出信号や、燃
料噴射弁１６及びイグナイタ２６の駆動信号が接続され
ている。

尚、第３図中５１はＣＰＵ３０を始めＲＯＭ３１、ＲＡ
Ｍ３２等へ所定の間隔で制御タイミングとなるクロック
信号を送るクロック回路を表わしている。

上記演算処理゛回路１８は吸気温センサ１０．水濡セン
叶２０．車速センサ２１２回転角センサ２７等の内燃機
関の運転状態を表わすデータに基づいてアイドル状態で
あると判断すると、高温増量制御等のアイドル状態にて
行なわれる制御を、内燃機関２に対して実行する。又、
上記データに基づいてアイドル状態以外の状態であると
判断すると、リーン制御、高温増量減衰制御等の制御を
内燃機関２に対して実行する。

次に上述の制御装置を利用した本発明の一実施例につい
て説明する。

第４図は本実施例の全体の処理を表わすフローチャート
である。本処理は前記演算処理回路１８にて所定時間間
隔又は内燃機関クランク軸の所定回転毎に実行される。

本制御の処理が開始されるとまず、１１０にて空燃比の
実測値・運転状態等が検出される。次にステップ１２０
にてアイドル条件が成立してい〆否かが判定される。ア
イドル条件は例えば車速センサ２１により検出された車
速が所定車速以下、あるいは、スロットルセンサ１７に
おけるアイドルスイッチがオン状態、等により判定され
る。ここでアイドル条件が成立している場合、ｒＹＥｓ
Ｊと判定され、次いでステップ１３０が実行される。

ステップ１３０にてはフィードバック条件が成立してい
るか否かが判定される。機関の冷却水温センサ２０によ
り検出された冷却水温度が所定範囲内、機関負荷が所定
範囲内、又は吸気温センサ１０によって検出された吸気
温が所定値以上、等の条件が満足された場合は、フィー
ドバック条件が成立とされてｒＹＥｓＪと判定され、ス
テップ１４０にて空燃比のフィードバック制御が行なわ
れる。このフィードバック制御は、内燃機関のシリンダ
で燃焼した後の排ガスの酸素濃度を酸素センサ１９によ
って検出し、その検出結果に応じて吸気中への燃料供給
量を調節し、燃焼ガスを理論空燃比に制御することによ
って行なわれる。

また、アイドル条件が成立している場合でステップ１３
０にてフィードバック条件が不成立の場合は、ステップ
１３０にて「ＮＯ」と判定され、次いでステップ１５０
が実行される。ここでは内燃機関の温度、即ち内燃機関
冷却水温度は所定温度以上か否かが水温センサ２０の出
力によって判定される。所定温度以上であればｒＹＥｓ
Ｊと判定され、次いでステップ１６０が実行される。ス
テップ１６０にては冷却水温が異常に高温であり供給さ
れる燃料がその燃料供給パイプ内で蒸気を発生し、実際
の燃料供給量が低下しているとしてその温度に応じた燃
料増量制御が行なわれる。増量制御は燃料噴射弁１６の
アクチュエータに対して行なわれ燃料噴射弁１６の開口
時間を増加させる。

この高温増量１１ｍの後に、またはステップ１５０にて
ｒＮＯＪと判定された場合に、ステップ１７ｏが実行さ
れる。ステップ１７０にては上記ステップ１６０にて行
なわれた高温増量制御以外のオーブン制御が実行される
。たとえば、機関温度が低温である場合の低温増量ある
いは始動時における始動を容易にするための始動時増量
等が必要に応じて実行される。

このようにしてアイドル条件が成立している場合には、
フィードバック条件の成立有無に従ってフィードバック
１ｉＩＩ御あるいはオーブン制御が実行される。

次にステップ１２０にてアイドル条件が成立せず、「Ｎ
Ｏ」と判定された場合にはステップ１８０が実行される
。ステップ１８０にてはアイドル条件成立から不成立に
切り変わる直前に、上記したステップ１６０における高
温増量制御において設定された燃料の高温増量が、存在
していたか否かが判定される。存在していた場合には急
激に高温増量分をＯとすることによるショックを防止す
るためにステップ１９０にて増量減衰制御が行なわれる
。高温増量減衰制御は例えば内燃機関クランク軸の所定
回転角毎又は所定時間毎に一定量づつ○まで減衰させる
処理または一定割合づつ０まで減衰させる処理を実行す
る。

ステップ１８０にて直前に既に高温増量が存在せず、ｒ
ＮＯＪと判定された場合、次いでステップ２００が実行
されフィードバック条件が成立しているか否が判定され
る。この場合には走行時におけるフィードバック条件と
いうことになる。例えばスロットルバルブ１２の開度開
口速度が所定値以下か否か等の条件によりフィードバッ
ク条件成立か否かを判定する。ここでフィードバック条
件が成立しており、ｒＹＥｓＪと判定されると、次いで
ステップ２１０が実行され、フィードバック制御に移る
。フィードバック制御においては内燃機関に供給される
混合気の空燃比を理論空燃比に制御する様、酸素センサ
１９で排ガスを観測しつつ実行される。

上記ステップ２００にてフィードバック条件が成立して
いないとされた場合、ｒＮＯＪと判定され、次いでステ
ップ２２０に移る。また前記ステップ１９０にて高温増
量減衰制御が終った後にもステップ２２０に移る。

上記ステップ２２０にて部分リーン制御以外の他のオー
ブン制御が実行される。例えば、加速時の増量制御等が
実行され、本処理を終了する。

このようにアイドル条件不成立の状態では直前に高温増
量が存在すれば、高温増量減衰制御を行ないつつ、オー
ブン制御が行なわれ、またフィードバック条件不成立時
にもオーブン制御が行なわれる。更に、フィードバック
条件成立時にはフィードバック制御が行なわれることと
なる。

次に、第５図に示す部分リーン制御について説明する。

本部分リーン制御は前述した空燃比制御ルーチンと同一
の頻度で実行される制御である。

まずステップ２３１が実行され内燃機関が始動時にある
か否かが判定される。例えば内燃機関の回転数が所定回
転数以下か否かが判定される。この判定にてｒＹＥＳＪ
と判定された場合は、そのまま本ルーチンの処理を終了
する。始動後の機関駆動状態においては、ｒＮＯＪと判
定されて次のステップ２３２の処理に移る。ステップ２
３２にては冷却水温が７０″Ｃ以上か否かが判定される
。

冷却水温が７０℃未満で機関が冷寒時であり「ＮＯ」と
判定されると本ルーチンの処理は終了する。

７０’Ｃ以上であればｒＹＥｓＪと判定され次いでステ
ップ２３３が実行され吸入空気ｆｆ１Ｑａが１６０ｍ３
／ｈｒか否かが判定される。本ステップにて吸入空気量
Ｑａが１６０　ｍ３／　ｈｒを越えるとして［ＮＯＪと
判定された場合、高負荷であるので排気温上背を防止す
るため、本ルーチンの処理を終了する。１６０ｍ”／ｈ
ｒ以下としてｒＹＥｓＪと判定された場合、次いでステ
ップ２３４が実行される。

ステップ２３４にては暖機補正係数ＦＷＬが１か否かが
判定される。即ちＦＷＬが１以上であれば暖機増量中で
あり、リーン制御は適当でないのでｒＮＯＪと判定され
、本ルーチンの処理は終了する。暖機増ｆｉＦＷＬが１
であり、＠機増吊がなされていなければ、ｒＹＥｓＪと
判定され、次いでステップ２３５が開始される。ステッ
プ２３５においては、ツユエールカット処理中か否かが
判定される。アイドル中の回転数の急上昇等によりある
いは無負荷走行等によりツユエールカット処理が実行さ
れている場合にはｒＹＥｓＪと判定され、本ルーチンの
処理を終了する。ツユエールカット中でなければ、「Ｎ
Ｏ」と判定され、次いでステップ２３６が実行される。

ステップ２３６にてはスタータオフ、つまり始動してか
ら内燃機関が２０００回転したか否かが判定される。２
０００回転未満であれば機関が安定していないとして、
ｒＮＯＪと判定され、本ルーチンの処理を終了し２００
０回転を経過していればｒＹＥｓＪと判定され、次いで
ステップ２３７が実行される。ステップ２３７にては高
温時のアイドル増１１：　ｈｏｔがＯか否か即ち、高温
増量が減衰制御によって無くなっているか否かが判定さ
れる。まだ存在し、ＦｈｏｔがＯでなければ、「ＮＯ」
と判定され、本ルーチンにおける後述するり−ン制御即
ち空燃比を理論空燃比以上とする処理は、行なわれない
こととなる。ｆ：　ｈｏｔが０であれば、ｒＹＥｓＪと
判定され次いでステップ２３８が実行される。ステップ
２３８にてはスロットルセンサ１７に設けられているア
イドルスイッチＬＬがオフか否か、即ちスロットルバル
ブ１２が開いているか否かが判定される。ＬＬがオンで
あり、スロットルバルブ１２が閉じられている全開状態
のアイドル時あるいは無負荷走行時には「ＮＯ」と判定
され、次いで本ルーチンの処理を終了する。

ＬＬがオフでスロットルバルブ１２が開いている状態で
はｒＹＥｓＪと判定され、次いでステップ２３９が実行
される。ステップ２３９にてはスロットル開度ＴＡが３
５度未満か否かが判定される。

３５度以上スロットルバルブ１２が開いていれば、高負
荷であるとしてｒＮＯＪと判定され、本ルーチンの処理
を終了する。スロットルバルブ開度ＴＡが３５度未満で
あれば、ｒＹＥｓＪと判定され、ステップ２４０が実行
される。ステップ２４０にては負荷Ｑ／Ｎが０．１５以
上かつ０．５５立／ｒｅｖ以下か否かが判定される。負
荷Ｑ／Ｎがこの範囲を逸脱していれば安定走行の負荷状
態ではなく　ｒＮＯＪと判定され、本ルーチンの処理は
終了する。上記範囲にあればｒＹＥｓＪと判定されステ
ップ２４１が実行される。ステップ２４１にては内燃機
関の回転数ＮＥが１　、０００　［ｒ、ｐ、＊、］以上
か否かが判定される。１　、０００　［ｒ、ｐ、ｉ、１
未満であれば「ＮＯ」と判定され本ルーチンの処理を終
了する。１　、０００　［ｒ、Ｄ、ｍ、］以上であれば
安定した回転状態であるとしてｒＹＥｓＪと判定され、
次いでステップ２４２の処理が実行される。ステップ２
４２にてはリーン制御が行なわれる。即ち、理論空燃比
を上昇させることにより排ガス中のＨＣを低減させると
ともに燃料を節約する処理が行なわれる。この後、本ル
ーチンの処理を終了する。

上記の如くステップ２３１からステップ２４１までの部
分リーン制御条件が成立した場合においづれる。ステラ
７２−←を除く上記ステップ２３１から２４１までの各
判定処理は、リーン制御を実行するために内燃機関の運
転状態が安定した走行状態であることを判定するもので
おる。ステップ２３７の処理により高温増間存在中はリ
ーン制御は行なわれないこととなる。

上述した一連の制御に基づき、燃料噴射弁１６に演算処
理回路１８から出力される信号の燃料噴射弁制御量の変
化を第６図に示す。ここで実線が本発明における制御量
の変化を示し、一点鎖線が従来例における制御１量の変
化を示す。Ｓｔは理論空燃比を表わす。時点ｔ１におい
て機関がアイドル状態から走行状態に変化したとすると
、従来例はリーン制御が減衰制御と重なり直ちに極端に
制御量が低下する。そのため燃料供給パイプ中の燃料蒸
気量の低下よりも早く制ｗＪ量が低下してしまうため、
燃料の極端な稀薄化による出力変動を生じ、そのショッ
クにより、運転性が低下する。

一方、本発明方法では、［１にては減衰が開始されるの
みであり、ショックを生ずることなく制御量が低下して
ゆく。減衰の完了した時点【２にてはじめて、リーン制
御へ移行するが、この時点では既に燃料供給バイブ中の
蒸気も存在せず、かつ機関も安定した運転状態であるの
で、リーン側へ制御量が変化してもショックを生ずるこ
とはない。

［発明の効果］ 上述したごとく、本発明の内燃機関の空燃比制御方法に
よれば、高温増量分が存在している走行状態において、
リーン制御を行なわないようにしているため、アイドル
状態から走行状態へ機関状態が変化した場合のショック
を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を示すフローチャート、第
２図は本発明の一実施例に適用される内燃機関及びその
周辺装置を表わす概略構成図、第３図は演算処理回路の
ブロック図、第４図は演算処理回路において行なわれる
部分リーン制、Ｗ以外の空燃比制御全体を表わすフロー
チャート、第５図は部分リーン制御を表わすフローチャ
ート、第６図は実施例における処理動作を表わすグラフ
である。 ２・・・内燃機関 ９・・・エアフロメータ １６・・・燃料噴射弁 １７・・・スロットルセンサ １８・・・演算処理回路 １９・・・酸素センサ ２０・・・水温センサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関がアイドル状態にある際、該機関温度が所定温
   度以上のとき燃料供給量の高温増量制御を行ない、 内燃機関が走行状態にある際、該機関の運転状態が所定
   運転状態のとき空燃比を理論空燃比より高くするリーン
   制御を行なうとともに、内燃機関がアイドル状態から走
   行状態へ変化する直前に上記高温増量制御に基づく燃料
   供給量の増量がなされていた場合、該変化直後に上記増
   量を徐々に零まで低減させる減衰制御を行なう内燃機関
   の空燃比制御方法において、 上記変化直後、上記増量が存在している間はリーン制御
   を行なわないことを特徴とする内燃機関の空燃比制御方
   法。