JPS61215428A - 電子式燃料噴射制御装置 - 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］ 本発明は内燃機関に供給する燃料量を適宜制御すること
により、内燃機関をより最適に運転することのできる電
子式燃料噴射制御装置に関し、特に内燃機関の始動後の
運転状態を良好とする電子式燃料噴射制御装置に関する
。

［従来の技術］ 従来より内燃機関の運転状態を良好とするために、内燃
機関の吸入空気量に対する供給燃料量を制御し空燃比を
所望値とする、いわゆる空燃比制御を実行する電子式燃
料噴射制御装置が提案されている。内燃機関に吸入され
る空気量をエアフロメータ等により直接計測し、あるい
は吸入空気路の圧力等を計測することで間接的に求めて
、燃料の混合比（空燃比）を所望値とするのである。こ
れにより、内燃１ｌｌＩｌｉのエミッションや燃費等は
良好となり、常に最良の状態で内燃機関が運転されるの
である。また、この電子式燃料噴射制御装置には始動時
に特別な制御を実行するものが知られている。すなわち
、内燃機関始動時にあっては、内燃＊ｍが冷寒時である
こと等から燃料供給量を運転中の空燃比よりもリッチ側
へ１ＩｔｌＪ御して始動特性を改善するのである。この
ため、通常は内燃機閣の冷却水温等に応じて燃料噴射量
を増量して始動完了時までは濃い混合気によって内燃機
関を運転する、いわゆる始動時ｌｌ１Ｉ１１１１Ｉを前
記電子式燃料噴射制御が実行するのである。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記のごとき電子式燃料噴射制御装置も
以下のごとき問題点を有しており未だに充分なものでは
なかった。

すなわち、内燃機関が始動時であるときから始動を完了
して通常の運転状態へと推移するとき、前記始動時ＩＱ
＠による燃料の供給量と空燃比を所望値とするための燃
料の供給量との間には大きな差が存することとなる。こ
の燃料の供給量の差があるにも拘らず始動時制御がら空
燃比制御へとその制御を移すと、急激なトルク変化等が
生じることになる。しかも、空燃比制御において供給す
る燃料量を決定するには内燃機関に吸入される吸入空気
量を検出することが前提となる。しかしながら、前述の
ごとき直接的、間接的検出によらず、始動時にあっては
内燃Ｉ！Ｉ関の回転数が低いためにその検出点と実際の
内燃機関シリンダ内の空気量との間には吸気系の容量に
より大きなずれを生じること、また回転数も上昇中であ
り極めて不安定な運転状態であること、更には吸入空気
量検出装置もその下限値近傍での検出を実行しており、
その検出値のＳ／Ｎ比も低い等の条件が重なることとな
る。このため、単にトルクの急変のみに止まらず、始動
性不良、始動直後の回転数上昇が遅い等の問題点を招来
していた。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
内燃機関の始動性及び完爆性を向上させ、より一層良好
な運転状態を維持することができる優れた電子式燃料噴
射制御ｉｉ＊を提供することをその目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために本発明の構成した手段は第
１図の基本的構成図に示すごとく、内燃機関Ｅの運転中
にあってはその空燃比を所望値となるべく供給する燃料
量をＩＩＩＪ御するとともに、前記内燃機関Ｅの始動操
作中にあっては予め定められた始動時用の燃料量を供給
する電子式燃料噴射ＩＩＩ　ＩＩＩ装置Ｃにおいて、前
記内燃機関Ｅの始動完了状態を検出する始動完了状態検
出手段ＣＡと、 該始動完了状態検出手段ＣＡが始動完了状態を検出した
とき、前記内燃機１１１Ｅの空燃比が上記所望値となる
まで前記始動時用の燃料量を漸次減少させる燃料量減少
手段ＣＢとを備えることを特徴とする電子式燃料噴射制
御装置Ｃをその要旨としている。

［作用］ 本発明における始動完了状態検出手段ＣＡとは、内燃機
関Ｅの始動が完了したことを検出するものである。例え
ば、内燃機関が始動操作されて、始動を開始するとその
回転数が上昇を始めるが、そのときの回転数が所定値以
上となったときに始動完了と検出するもの、あるいは内
燃機関Ｅ始動用のスタータ・モータ等への電力供給が中
止された時に始動完了と検出するもの等によって構成さ
れる。

この始動完了状態検出手段ＣＡにより内燃機関Ｅの始動
が完了したと検出される以前にあっては、内燃機関には
始動時用の燃料量が電子式燃料噴射制御装置ＷＣによっ
て供給されることとなる。このいわゆる始動時制御によ
る燃料量とは、例えば、内燃機関の冷却水温、吸気温あ
るいは潤滑油温等が低い程に燃料量が多くなり、空燃比
を過濃側へ制御する等の公知のものであり、これによっ
て内燃機関の始動特性が良好となる。

燃料量減少手段ＣＢとは、上記始動時完了状態検出手段
ＯＡが内燃機関Ｅの始動完了状態を検出したときから前
記始動時制御による燃料量を漸次減少させ、最終的に前
記内燃機関の空燃比が所望値となる今までその減少制−
を継続する。ここで空燃比の所望値とは、電子式燃料噴
射制御装置Ｃが内燃機関Ｅの定常状態運転時において吸
入空気量に応じた燃料量を供給して作り出す空燃比のこ
とである。従って、この燃料量減少手段ＣＢにより、内
燃機関Ｅの空燃比は始動時のリッチ状態から所望値まで
スムーズに変化することが可能となる。

また、燃料量減少手段ＣＢの燃料減少速度はそのときの
内燃機関Ｅの運転状態に応じて適宜選択すればよく、例
えば冷却水温等が極低温で前記した始動時の燃料量が極
めて多いときには減少速度を大きくして空燃比がリッチ
側になる時間が長時間となるのを回避したり、あるいは
減少の割合を一定として空燃比が常に一定割合で減少し
て所望値の空燃比に近づき、内燃機関Ｅの運転状態を徐
々に定常状態へと近づける等の技術が利用可能である。

なお、内燃機関の点火時期を決定するにあたっても始動
襖はエア７０−メータ等により検知される吸入空気量に
応じて定められているが、本発明における燃料量減少手
段ＣＢの作動中にあってはエアフローメータ啓上より検
知される吸入空気量に応じた燃料量の供給は実行されず
、漸次燃料量を減少してるのであるから、そのときの実
際の燃料供給量に応じて点火時期を制御すればより一層
内燃機関Ｅを最良状態として運転できる。

以下、本発明をより具体的に説明するために実施例を挙
げて詳述する。

［実施例］ まず第２図は本制御装置が適用される実施例の四すイク
ル六気筒内燃機関（エンジン）及びその周辺装置を表わ
す概略系統図である。

１はエンジン、２はピストン、３は点火プラグ、４は排
気マニホールド、５は排気マニホールド４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、６は燃
料を噴射する燃料噴射弁、７は吸気マニホールド、７ａ
は吸気マニホールド７の接続される吸気ボート、７ｂは
吸気バルブ、８は吸気マニホールド７に備えられ、エン
ジン本体１に送られる吸入空気の温度を検出する吸気温
センサ、９はエンジン１の冷却水温を検出する水温セン
サ、１０はスロットルバルブ、１１はスロットルバルブ
１０に連動し、スロットルバルブ１０の開度に応じた信
号を出力するスロットルポジションセンサ、１２はスロ
ットルバルブ１０を迂回する空気通路であるバイパス路
、１３はバイパス路１２の開口面積を制御してアイドル
回転数を制御するアイドルスピードコントロールバルブ
（■５ＣＶ）、１４は吸入空気量を測定するエアフロメ
ータ、１５は吸入空気を浄化するエアクリーナをそれぞ
れ表わしている。

また、１６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、１７は図示していないクランク軸に
連動し上記イグナイタ１６で発生した高電圧を各気筒の
点火プラグ３に分配供給するディストリビュータ、１８
はディストリビュータ１７内に取り付けられ１．ディス
トリビュータ１７の１回転、即ちクランク軸２回転に２
４発のパルス信号（クランク角信号）を出力する回転角
センサ、１９はディストリビュータ１７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、２０は電子制
御回路、２１はエンジン１にて発生された動力を駆動輪
に伝達する図示しないプロペラシャフトに設けられ、駆
動輪の回転に応じた信号を出力する車速センサをそれぞ
れ表わしている。

更に２２はエンジン冷間時に、スロットルバルブを迂回
して流れる空気の通路、即ちファーストアイドル用バイ
パス路を示している。モして２３はファーストアイドル
用バイパス路２２を通る空気量を制御するエアバルブを
示している。尚エアバルブ２３はエンジン冷間時に暖機
運転に必要なエンジン回転数を確保するためにファース
トアイドル用バイパス路２２を開くように作動する。

次に第３図は電子制御回路２０のブロック図を表わして
いる。

３０は各センサより出力されるデータを制御プログラム
に従って入力及び演算すると共に、燃料噴射弁６、イグ
ナイタ１６等の各種装置を作動制御等するための処理を
行うセントラルプロセシングユニット（ＣＰＵ）、３１
は前記制御プログラムや点火進角演算のためのマツプ等
のデータが格納されるリードオンリメモリ（ＲＯＭ＞、
３２は電子制御回路２０に入力されるデータや演碑制御
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（ＲＡＭ）、３３は図示せぬキースイッチが
オフされても以後のエンジン作動に必要なデータ等を保
持するよう、バッテリによってバックアップされたバッ
クアップランダムアクセスメモリ（バックアップＲＡＭ
）、３４は図示していない入力ポートや必要に応じて設
けられる波形整形回路、各センサの出力信号をＣＰ（Ｊ
３０に選択的に出力するマルチプレクサ、アナログ信号
をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、等が備えられ
た入力部をそれぞれ表わしている。３５は図示していな
い入力ポート等の他に出力ポートが設けられその他必要
に応じて燃料噴射弁６、イグナイタ１６等をＣＰＵ３０
の制御信号に従って駆動する駆動回路等が備えられた入
・出力部、３６は、ＣＰＬＪ３０、ＲＯＭ３１等の各素
子及び入力部３４、入・出力部３５を結び各データが送
られるパスラインをそれぞれ表わしている。

以上の如き構成からなる本実施例のエンジンシステムに
おいては、上記各センサからの検出信号に基づき、ＲＯ
Ｍ３１内に予め用意されるプログラムに従った演算が実
行されて燃料噴射量、点火時期等が制御されることとな
るのである。

第４図にエンジン１に対して供給する燃料量を制御する
ために、燃料噴射弁６を開弁して燃料噴射を実行する燃
料噴射時間ＴＡＵＧを決定するプログラムのフローチャ
ートを示す。

本プログラムは例えば所定時間毎の割込みにより、また
は所定クランク角回転毎の割込みによりＣＰＬＪ３０に
て繰り返し実行されるものである。本プログラムの処理
にＣＰＬＩ３０が移ると、まずステップ１００にてエン
ジン１の始動が完了したか否かが判断される。これは、
回転角センサ１８の単位時間轟たりの発生パルス数によ
ってエンジン１の回転数ＮＥを算出し、該算出−ＮＥが
所定値、例えばａｏｏｒｐｍ未満ならば始動時以前であ
ると判断し、３００ｐｐｍ以上であれば始動を完了した
と判断することで行われる。また、図示しないスタータ
・モータへのバッテリーからの電力供給状態を観測する
ことで、スタータ・モータ回転駆動時には始動時と判断
し、スタータ・モータ回転駆動終了後でかつ回転角セン
サ１８が出力を生じていれば始動完了であると判断する
方法でもよい。本ステップにて始動時であると判断され
たときには、始動時燃料噴射時間ＴＳＴＡに従った燃料
噴射を実行するために、燃料噴射時間指定用のカウンタ
ＴＡｕＧにＴＳＴＡがセットされ（ステップ１１０＞、
変数ＴＳにその値が格納、記憶される（ステップ１２０
）。そして、後述するステップ２５０によりＴＡＬＩＧ
に従って燃料噴射弁６が開弁されるのである。

ここで、ステップ１１０にてＴＡＬＩＧにセットされる
始動時間の燃料噴射時間ＴＳＴＡとは第５図に示すごと
く水温センサ９によって検出される冷却水ｔ！ＴＨＷに
対するマツプとして予めＲＯＭ３１に格納されているも
ので、水！１ＴＨＷが低いほど燃料噴射時間ＴＳＴＡを
長くすることで良好な始動特性を確保している。

一方、ステップ１００で始動を完了していると判断され
たときには、エンジン１の吸入空気量Ｑと回転数ＮＥと
から負荷Ｑ／ＮＥが演算され、その他エンジン１の運転
状態に応じた各種の係数との積算より燃料噴射時間が算
出されＴＡＵＧにストアされる（ステップ１３０）。こ
れは、通常の燃料噴射時間演算と同一処理であり、各種
の係数とはパワー増量や水温、油温等の冷閤時装置等の
諸々の運転状態検出用センサ出力に応じて定められるも
のである。次いで、カウンタＣ１の内容が１００以下で
あるか否かの判断（ステップ１４０）が実行される。カ
ウンタＣ１は以下の１ｌｉＩＪＩＩｌが始動直後に特有
のものであるので、その計時のために及び本制御の７エ
イルセー７のために設けられるもので、電子制御回路２
０の起動時に「０」にリセットされている。ここで、Ｃ
１≧１００であれば最早以下の処理へ進むことなくステ
ップ２５０へ飛びＴＡｔＪＧに従った燃料噴射が実行さ
れ、Ｃ１＜１００のときのみステップ１５０以後の処理
が実行される。ステップ１５０以後が始動直後に行われ
る燃料噴射時間の漸次減少処理のステップ群であるが、
その燃料噴射時間減少速度を調整する意味でエンジン１
の１回転おきに減少処理を実行するために、まず１回転
を終了しているか否かを判断する（ステップ１５０）、
ここで１回転を経過していなければステップ２４０へ処
理は移行し、始動用の燃料噴射時間ＴＳＴＡを記憶して
いる変数ＴＳの内容を燃料噴射時間ＴＡＵＧに設定し、
ステップ２５０にて燃料噴射が実行される。

そして、１回転を経過するとステップ１６０へと処理は
移り、スロットルバルブ１ｏが全問か否かを判断する。

これはスロットルバルブ１ｏの開度に応じて上記ステッ
プ１３０で算出された結果ＴＡＬＪＧは大きく相違し、
スロットルバルブ全閉時にはＴＡＵＧが小、スロットル
バルブ開操作中にはＴＡＬｊＧが大となるが、吸入空気
量Ｑが多くＴＡＵＧが大であるときにエアフロメータ１
４の出力がそのふらつきにより異常に大となる可能性が
ある。このふらつきによる異常に大きな値を、正常に演
算した結果であると誤判断しないために一定期間はステ
ップ１３０での演算結果ＴＡｕＧを利用しない方が制御
の安定性が向上する。そこで、特にＴＡＵＧが大となる
ときにはその期間を長く設定するためにカウンタＣ２に
「５」を、ＴＡＵＧが小となるときにはカウンタｃ２に
「３」をセット（ステップ１７０、ステップ１８０）Ｌ
、て以下の処理に進むのである。続くステップ１９０は
燃料噴射時間の減少処理を実行するもので、次式による
変数ＴＳの更新が行われる。

（１）式より明らかなように変数ＴＳは本ステップを１
口実行する毎にＡ％づつ減少されることになる。ここで
減衰量Ａは第６図に示すように始動時用の燃料噴射時ｆ
ｌｌＴｓＴＡが大であれば、同様に大きな値に設定され
ることで、始動直後からの燃料噴射時間の漸次減少処理
という定常運転状態に推移するまでの過渡的期間があま
り長時間とならないように配慮されている。また、減少
の程度は常に現在のＴＳのＡ％づつ実行されるのであり
、エンジン１の空燃比は始動時のリッチ状態から一定割
合でリーン側へＩｌｌｉｍｌされることとなる。従って
、燃料噴射時間を所定時間づつ減少する等の制御に比べ
、その減少制御中のエンジン１の運転状態は一定割合で
定常状態へ変化することになり、安定性向上に大きく役
立つ。

このような一定割合の燃料噴射時１１１Ｔｓの減少演算
が終了すると、カウンタｃ１がカウントアツプされ（ス
テップ２ｏｏ）、カウンタｃ２との大小比較がなされる
（ステップ２１ｏ）。ここでｃ１≦０２であれば前述の
ように未だにステップ１３０で演算したＴＡＬＩＧの値
は信頼性が低いと判断してステップ２４０へと処理は進
み、変数ＴＳの値をそのままＴＡＵＧに設定して該ＴＡ
ＵＧの値に応じた燃料噴射が実行（ステップ２５ｏ）さ
れる。また、ＣＩ　＞０２であると判断されたときには
前ステップ１３０の演算結果ＴＡＵＧと減少処理の結果
であるＴＳとの大小比較（ステップ２２０）がなされ、
減少処理による燃料噴射時間ＴＳが定常状態である空燃
比制御により求められた燃料噴射時＠ＴＡＬＩＧに一致
するほどまでに減少処理がなされたか否かを判断する。

そして、ＴＡＵＧ＞ＴＳであれば充分な減少処理により
空燃比制御によるＴＡＵＧにまで燃料噴射時間は短縮さ
れたと判断し、フェイルセーフのためにカウンタＣ１を
ｒｌ　００Ｊにセット（ステップ２３０）Ｌ、てステッ
プ２５０の処理によりＴＡＵＧに従った燃料噴射が実行
される。逆にＴＡＬＩＧ≦ＴＳであれば、未だに減少処
理の実行中であると判断してＴＡＵＧの内容をＴＳに書
き替え（ステップ２４０）、その後前記同様にステップ
２５０にてその書き替え侵のＴＡＵＧに従って燃料噴射
を実行して本制御を終了するのである。

ステップ２５０で示しているＴＡｔＪＧに従った燃料噴
射とは通常実行されていると全く同一の処理で、例えば
第７図（Ａ）、（Ｂ）に示す２つの割込みルーチンの組
によって構成されている。

（Ａ）図はエンジン１のクランク角３０’　ＯＡ毎の割
込みルーチンを表わしており、本ルーチンの処理が開始
されるとまずステップ２５１にて第１気筒又は第６気筒
のピストン上死点（ＴＤＣ）であるか否か、すなわち燃
料噴射を実行するタイミングであるか否かを判断し、も
し燃料噴射実行のタイミングであればステップ２５２の
処理によりＣＰＵ３０の有するコンベアレジスタにＴＡ
ＵＧの内容をセットすると同時に燃料噴射弁６から燃料
噴射が実行される。一方、（Ｂ）図はコンベアレジスタ
一致割込ルーチンで、ＣＰＵ３０はコンベアレジスタの
セット時点から計時を開始して、計時の結果がコンベア
レジスタの内容と一致したとき本ルーチンの割込み処理
を許すのである。すなわち、ステップ２５２によって燃
料噴射が開始されてからＴＡＵＧの時間経過後にコンベ
アレジスタの作用によって（Ｂ）図のルーチンが処理さ
れ、ステップ２５３の実行によって燃料噴射弁６からの
燃料噴射が停止されるのである。これにより、燃料噴射
弁６からは常に最良のタイミングで燃料噴射時１１１Ｔ
ＡＵＧに従った燃料噴射が行われることになる。

以上詳述した本実施例の電子式燃料噴射制御装置により
エンジン１が始動されるときの回転数及び燃料噴射時間
ＴＡＵＧの時間変化の状態を第８図、第９図に示す。

第８図は回転数ＮＥの変化を示しているが、図のように
始動完了と判断される回転数３０Ｏｒｐｍから順調に立
ち上がり、充分な始動が実行されていることが明らかで
ある。図中の点線は始動時用燃料噴射からの減少処理を
実行せず始動完了と判断した後には即座に空燃比Ｉ制御
による燃料噴射に移行するときの回転数ＮＥの変動を例
示したものであるが、始動完了と判断したときに一気に
空燃比がリーン側に制御されるため出力トルクが変動し
たり、更には低回転数域での各種センサのＳ／Ｎ比が悪
いことから脈動を生じる。この図から明らかにエンジン
１の始動特性が改善されることが分かる。第９図が上記
した回転数ＮＥの変化（第８図）を生じているときに燃
料噴射時間ＴＡＬＪＧがどのように変化しているかを示
したものである。

図のように始動完了と判断されるまでは燃料噴射時間Ｔ
ＡＵＧは始動時用の燃料噴射時間ＴＳＴＡ（第５図参照
）と一致してなされるが、始動を完了したと判断された
ときからは漸次燃料噴射時間ＴＡＵＧは減少されてつい
には空燃比制御による燃料噴射時ｆｌｌＴＡＬＪＧに一
致し、以後は従来と同様の空燃比制御が実行されるので
ある。また、図より明らかなように燃料噴射時１１１Ｔ
ＡＵＧはＡ％づつ減少されるので、空燃比制御による燃
料噴射時間に近づくにつれ減少の量は小さくなり、スム
ーズな運転性が確保されることが分かる。

以上詳述したごとく、本実施例の電子式燃料噴射制御装
置によれば、エンジン１の始動特性を極めて良好とする
ことが可能であり、始動時ＩＩ　ｍから空燃比制御に変
化する過渡状態において回転数等の運転状態がスムーズ
に推移してエンジン１の運転性能を一層向上させること
が可能となる。しかも、始動時制御からの燃料噴射時間
の減少は始動時燃料噴射時間に応じて減衰量Ａを決定し
ているため過渡的な期間が必要以上に長時間となること
はなく、常にＡ％づつの減少を実行することで空燃比の
変化率を一定とすることでより一層の運転性向上が達成
できるのである。

［発明の効果］ 以上実施例を挙げて詳述したごとく本発明の電子式燃料
噴射制御装置は 内燃機関の運転中にあってはその空燃比を所望値となる
べく供給する燃料量を制御するとともに、前記内燃機関
の始動操作中にあっては予め定められた始動時用の燃料
量を供給する電子式燃料噴射制御装置において、 前記内燃機関の始動完了状態を検出する始動完了状態検
出手段と、 該始動完了状態検出手段が始動完了状態を検出したとき
、前記内燃機関の空燃比が上記所望値となるまで前記始
動時用の燃料量を漸次減少させる燃料量減少手段とを備
えることを特徴とするものである。

従って、始動時制御がら空燃比制御に推移する過渡状態
が極めてスムーズとなり、各種センサ出力等のＳ／Ｎ比
が悪いにも拘らず、始動性が良好となり、回転数の変動
もなく最良の運転状態を得ることができる優れた電子式
燃料噴射側−となるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図は実施例の概略
構成図、第３図はその信号系のブロック図、第４図は制
御のメインとなるフローチャート、第５図はその始動時
用燃料噴射時間の説明図、第６図はその減衰量の説明図
、第７図（Ａ＞、（Ｂ）はその燃料噴射実行を行う細部
のフローチャート、第８図は実施例の電子式燃料噴射制
御装置により制御されるエンジンの回転数のタイミング
チャート、第９図はそのときの燃料噴射時間のタイミン
グチャートを示す。 Ｅ・・・内燃機関 Ｃ・・・電子式燃料噴射制御装置 ＯＡ・・・始動完了状！検出手段 ＣＢ・・・燃料最減少手段 １・・・エンジン ６・・・燃料噴射弁 ９・・・水温センサ １０・・・スロットルバルブ １８・・・回転角センサ ２０・・・電子制御回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の運転中にあつてはその空燃比を所望値となる
   べく供給する燃料量を制御するとともに前記内燃機関の
   始動操作中にあつては予め定められた始動時用の燃料量
   を供給する電子式燃料噴射制御装置において、 前記内燃機関の始動完了状態を検出する始動完了状態検
   出手段と、 該始動完了状態検出手段が始動完了状態を検出したとき
   、前記内燃機関の空燃比が上記所望値となるまで前記始
   動時用の燃料量を漸次減少させる燃料量減少手段とを備
   えることを特徴とする電子式燃料噴射制御装置。