JPS61265334A

JPS61265334A - 内燃機関の空燃比制御方法

Info

Publication number: JPS61265334A
Application number: JP10405285A
Authority: JP
Inventors: Masaru Takahashi; 大高橋; Tadahisa Osanawa; 長縄　忠久; Shiro Kawai; 志郎河合; Yoshiyuki Tanaka; 吉幸田中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1985-05-17
Filing date: 1985-05-17
Publication date: 1986-11-25

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、特にデリバ
リパイプの壁温を検出することによって高温始動時及び
始動後に燃料の増量を行い始動性及び始動後の運転性（
ドライバビリティ）を向上させることができる空燃比制
御方法に関する。

〔従来の技術および発明が解決しようとする問題点〕

燃料ポンプから燃料噴射弁に燃料を供給するデリバリパ
イプの壁面に燃料の温度を検出する燃料温度センサを設
け、燃料温度によって空燃比を補正する方法は既に公知
である（特公昭５９−４４４９４号公報）。この方法に
よれば、機関低温時は機関冷却水温を検出して燃料の増
量補正を行い、デリバリパイプ内の燃料中に燃料蒸気（
ベーパ）が多く発生する高温時は燃料噴射弁近くの燃料
温度を検出して増量補正を行っている。

この場合、燃料温度センサは第２図（ａ）に示す如くデ
リバリパイプの壁面に取り付けられ、先端に設けられた
サーミスタ素子によって測定する。従って燃料温度を正
確に応答性よく得るためにできるだけセンサ周囲の肉厚
を薄くし密着させるようにして測定精度の向上を図って
いる。

しかしながら、上記の構成にあっては、次のような問題
がある。即ち、第４図に示す如く、空燃比（Ａ／Ｆ）と
デリバリパイプ内の燃料温度７２４とは図示の如き関係
であることが明らかになっており、図からも明らかな如
く、デリバリパイプ内の燃料温度Ｔｔ４は機関の始動後
すみやかに燃料タンク内の燃料温度に近づ（が、Ａ／Ｆ
のリーン現象は相変らず長期間残ると言う不具合がある
。即ち、本来燃料増量すべき高温時に充分に増量してお
らず、燃料温度の検出では追従性においてまだ問題を残
している。

一方、上述の問題点を解決した方法として、燃料噴射弁
の壁面に温度センサを設け、燃料噴射弁の温度を検出し
て燃料噴射量を補正するようにした方法も提案されてい
る（特開昭５８−１３５３３２号公報）。この場合には
燃料噴射弁（インジェクタ）のメータリング部の温度に
ほぼ近いために、第４図に示す如く、Ａ／Ｆとインジェ
クタメータリング部温Ｔ１とはほぼ追従していることが
明らかであり、良好な燃料増量補正が行われる。

しかしながら、このようにインジェクタ部の壁面に温度
センサを設けることば実際の加工上困難な面も多く必ず
しも量産性があるとは云えず、また、インジェクタの数
だけ必要とし、さらにこの部分の温度を精度高く測定す
ることは困難な面が多い。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明は上
記の問題点を解消した空燃比制御方法であって、空燃比
のリーン化（燃料希薄化）現象はインジェクタのメータ
リング部（開口部）の温度に支配的に影響されることに
着目し、このインジェクタメータリング部の特性の代用
としてデリバリパイプ壁温又はインジェクタボディ塩を
検知し、これらの温度の変化に対する所定の補正係数に
よって燃料供給量を補正し、高温再始動時及び始動後の
空燃比のリーンずれによるエンジントラブルを防止する
ようにした空燃比制御方法を提供することにあり、その
方法は、基本燃料噴射量を計算して該基本燃料噴射量に
基づいて燃料噴射時間を制御するようにした内燃機関の
空燃比制御方法において、燃料ポンプから燃料噴射弁に
燃料を供給するデリバリパイプの壁面にデリバリパイプ
壁温センサを設け、該デリバリバイブ壁温を検出して該
デリバリバイブ壁温が上昇するに従って該基本燃料噴射
量の補正係数を増大せしめるようにしたことを特徴とす
る。

〔実施例〕

第１図は本発明に係る空燃比制御方法が適用される内燃
機関の側面断面図である。第１図において、１は燃料を
噴射する燃料噴射弁（インジェクタ）、２は燃料ポンプ
から燃料を供給するデリバリパイプ、３はデリバリパイ
プ２の壁温を検出するために後述する方法によってその
壁面に取り付けられるデリバリバイブ壁温センサ、４は
インジェクタ１のボディ塩を検出するためにその壁面に
取り付けられるインジェクタボディ温センサ、５は冷間
始動時に使用されるコールドスタートインジェクタ、６
はスロットル弁の開度を検出するスロットルポジション
センサ、７は吸入空気量と吸入空気温を検出するエアフ
ローメータ、８はアクセルペダルに連結されるスロット
ル弁、９はプロダラムに基づいて所定の制御を行う電子
制御回路（マイクロコンピュータ）、１０は燃料タンク
、１１は排気マニホルドに設けられた酸素濃度センサ（
０２センサ）、１２は機関の冷却水温を検出する水温セ
ンサ、１３はクランクシャフトの回転速度を検出するク
ランク角（回転角）センサ、１４は工程のスタート時点
を指示するトップマークセンサ、１５はディストリビュ
ータ、１６は燃料ポンプ、１７は燃焼室２０内に配置さ
れた点火栓、１８は吸気マニホルド、１９は排気マニホ
ルド、２０は燃焼室、２１はシリンダ内で往復運動する
ピストン、２２は吸気弁、２３は排気弁である。

デリバリバイブ壁温センサ３、インジェクタボディ温セ
ンサ４、スロットルポジションセンサ６、エアフローメ
ータ７の吸入空気量センサ７ａおよび吸入空気温センサ
７ｂ、クランク角センサ１３、トップマークセンサ１４
は各々マイクロコンピュータ９に接続され、各々の検出
信号を入力する。

マイクロコンピュータ９からはこれらの検出信号に基づ
いて後述する所定の処理を行い出力信号をインジェクタ
１およびコールドスタートインジェクタ５に出力する。

酸素濃度センサ１１は機関シリンダに供給された混合気
の空燃比が理論空燃比よりも大きなとき、即ち、排気ガ
スが酸化雰囲気のときに０．１ボルト程度の出力電圧、
即ちリーン信号を発生し、機関シリンダ内に供給さた混
合気の空燃比が理論空燃比よりも小さなとき、即ち排気
ガスが還元雰囲気のときに０．９ボルト程度の出力電圧
、即ち、リッチ信号を発生する。

インジェクタボディ温センサ４はインジェクタ１本体の
温度を計測できるようにインジェクタ１本体の外壁面上
に取り付けられが、本実施例においてはデリバリパイプ
壁温センサ３の検出信号によって代用している。

第２図はデリバリパイプ２の壁面に取り付けられたセン
サの断面図であって、＋８）は従来の燃料温度センサ２
６、ｆｂ）は本発明の一実施例デリバリパイプ壁温シミ
ュレートセンサ２７、（Ｃ１は本発明の他の実施例デリ
バリバイブ壁温センサ３をそれぞれ示す。また、２５は
温度を検出するサーミスタ素子、２４はデリバリパイプ
２の内側燃料通路を示す。（ａ）の場合、燃料温度を計
測するのでサーミスタ素子２５付近のヒートマスをでき
るだけ小さくするために肉厚を薄くする構造となってお
り、これによりデリバリパイプ２内の通路２４を流れる
燃料温度への追随性を良くしである。（′ｂ）は本発明
の一実施例であって、インジェクタのメータリング部温
度をシミュレートできるようにサーミスタ素子２５のヒ
ートマスをできるだけ大きくチュウニングさせた構造と
なっている。センサのヒートマスとデリバリパイプ内の
通過燃料による冷却とのバランスによってインジェクタ
メータリング部の温度をシミュレートすることができる
。（Ｃ）は本発明の他の実施例デリバリパイプ壁温セン
サ３の取り付は断面図である。本発明では燃料温度を計
測する必要はなく、代りにヒートマスの大きなデリバリ
パイプの壁温を計測し後述する燃料供給量の補正を行う
。

第３図はマイクロコンピュータを用いる電子制御回路９
の詳細ブロック図である。第３図において３０は各種の
演算処理を実行する中央処理装置（ＣＰＵ）　、３１は
ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、３２は制御プログ
ラム、演算定数等が予め格納されているリードオンリー
メモリ（ＲＯＭ）　、３３は入力ボート、３４は出力ボ
ート、これらをデータバス３５によって相互接続してい
る。

更に電子制御回路９内には基準信号として用いる各種の
クロック信号を発生するクロックゼネレータ（ＣＬＫ）
　　３６が設けられる。第３図に示す如く、水温センサ
１２、吸入空気量センサ７ａ、吸入空気温センサ７ｂ、
デリバリパイプ壁温センサ３の検出信号は各々のバッフ
ァ増幅器３７　、３８　、３９　、４０およびＡ／Ｄ変
換器４１　、４２　、４３　、４４を介して入力ボート
３３に入力される。エアフローメータ７内の吸気空気量
センサ７ａは吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、
この電圧がＡ／Ｄ変換器４１において対応する２進数に
変換されたこの２進数が入力ボート３３並びにバス３５
を介してＣＰＵ　３０に読み込まれる。吸入空気温セン
サ７ｂおよび水温センサ１２、デリバリパイプ壁温セン
サ３は第２図に示す如く例えば、サーミスタ素子を有し
、これらはそれぞれ吸入空気温、機関冷却水温、デリバ
リパイプ壁温に比例した出力電圧を発生し、これら出力
電圧は同様にバッファ増幅器３Ｂ　、　３９　。

４０およびＡ／Ｄ変換器４２　、４３　、４４により２
進数に変換された後入力ボート３３に入力され、ＣＰ［
Ｉ　３０に読み込まれる。一方０□センサ１１の出力信
号はバッファ増幅器４５を介してコンパレータ４６に送
出される。コンパレータ４６では０２センサ１１の出力
電圧と０．４ボルト程度の基準電圧とが比較され、出力
電圧が基準電圧より低いときコンパレータ４６の一方の
出力端子に表われる電圧は高レベルとなり、基準電圧よ
り高いときコンパレータ４６の他方の出力端子に表われ
る電圧は低レベルとなる。コンパレータ４４の出力電圧
は入力ボート３３並びにバス３５を介してＣＰＵ　３０
に読み込まれる。このようにして０□センサ１１がリー
ン信号を発しているかリッチ信号を発しているかをＣＰ
Ｕ　３０によって常時監視している。一方、回転角セン
サ１３はバッファ増幅器４７を介して入力ポート３３に
接続される。この回転角センサ１３はクランクシャフト
が所定のクランク角度に回転する毎にパルスを発生し、
このパルスが入力ポート３３並びにバス３５を介してＣ
ＰＵ　３０に読み込まれる。

出力ポート３４は、インジェクタ１を作動するためのデ
ータを出力するために設けられており、この出力ポート
３４には２進数のデータがＣＰＵ　３０からバス３５を
介して書き込まれる。出力ポート３４の各出力端子はダ
ウンカウンタ４９の対応する各入力端子に接続されてい
る。このダウンカウンタ４９はＣＰＵ　３０から書き込
まれた２進数のデータをそれに対応する時間の長さに変
換するために設けられており、出力ポート３′４から送
り込まれたデータのダウンカウントをクロック発生器３
６のクロック信号によって開始し、カウント値がＯにな
るとカウントを完了して出力端子にカウント完了信号を
発生する。Ｓ−Ｒフリップフロップ５０のリセット入力
端子Ｒはダウンカウンタ４９の出力端子に接続され、Ｓ
−Ｒフリップフロップ５０のセット入力端子Ｓはクロッ
ク発生器３６に接続される。このＳ−Ｒフリップフロッ
プ５０はクロック発生器３６のクロック信号によりダウ
ンカウント開始と同時にセットされ、ダウンカウント完
了時にダウンカウンタ４９のカウント完了信号によって
リセットされる。従ってＳ−Ｒフリップフロップ５０の
出力端子Ｑはダウンカウントが行なわれている間高レベ
ルとなる。Ｓ−Ｒフリップフロップ５０の出力端子Ｑは
電力増巾回路５１を介してインジェクタｌに接続されて
おり、従ってインジェクタ１はダウンカウンタ４９がダ
ウンカウントしている間付勢されていることがわかる。

第４図は空燃比Ａ／Ｆの変化と、水温Ｔｉ２、インジェ
クタボディ塩Ｔ４、デリバリバイブ壁温Ｔ３、インジェ
クタメータリング部温ＴＩ　、およびデリバリバイブ内
温Ｔｔ４との関係を示すグラフである。左縦軸は空燃比
Ａ／Ｆ、右縦軸は各センサの温度、横軸は始動後の経過
時間ｔであるＪ図から明らかなように再始動後のＡ／Ｆ
はインジェクタメータリング部の温度Ｔ１にほぼ追従し
ている。即ち、このような関連性は温度Ｔ、が高いとメ
ータリング部の壁面で燃料蒸気（ベーパ）を発生して燃
料流量を減することと、メータリング部からの受熱によ
って噴射前の燃料が暖められ比重が減少することにより
Ａ／Ｆのリーン現象を起すものと考察される。しかしな
がら前述の如くメータリング部の温度測定は非常に困難
であるが、グラフから解るようにこの温度Ｔ、はデリバ
リバイブ壁温Ｔ３又はインジェクタボディ温Ｔ４等、イ
ンジェクタ１のヒートマスと新規燃料の流入による冷却
とのバランスをシミュレートできる部位での温度を計測
することで代用可能である。

即ち、本発明はメータリング部温Ｔ１にほぼ近似するデ
リバリバイブ壁温Ｔ３を計測することによって適性な燃
料供給量を制御しようとするものである。従来は前述の
如く燃料温度ＴＺ４を計測して補正していたが図から明
らかな如く燃温Ｔ２４は始動後急激に下る。これはデリ
バリバイブ内に比較的低温の新燃料が大量に供給される
ためである。

従って、燃温ＴＺ４での補正によるＡ／Ｆのリーン化対
策は充分に行われていない。

第５図は燃料供給量補正を係数αとデリバリバイブ壁温
Ｔ、との関係を示すグラフであり、ＲＯＭ３２にストア
されたこのマツプに基づいてＣＰＵ　３０が燃料供給量
の補正を行う。即ち、Ｔ３を計測しこのマツプに従って
燃料の増量が行われる。

第６図は本発明に係る空燃比制御方法を説明するフロー
チャートである。水温センサ１２、エアフローメータの
吸入空気量センサ７ａ、吸入空気温センサ７ｂ、エンジ
ン回転数センサ等の検出信号が、エンジンの運転状態を
示す基をデータとして、電子制御回路９のＣＰＵ　３０
に読み込まれる（ステップ１）。次にデリバリバイブ壁
温制御３からの検出信号がＣＰＵ　３０に読み込まれる
（ステップ２）。

ここで、機関始動時か否かの判別としてスタータースイ
ッチがオンであるか否か判別する（ステップ３）。スタ
ータースイッチがオンでない場合には、ステップ１で読
み込んだ値をもとにＲＯＭ　３２に格納されたマツプに
基づいて補間法によって基本燃料噴射量ＴＦを計算する
（ステップ４）。そしてステップ２で検出されたデリバ
リバイブ壁温に基づいて基本燃料噴射量Ｔ、の補正値が
計算される（ステップ５）。一方、ステップ３において
スタータースイッチがオンであると判別されると、これ
は機関始動時であり、ステップ１のデータに基づいて冷
却水温に対する始動時基本燃料噴射量Ｔ’ｐｓｔａを補
間法により計算する（ステップ６）。

そしてステップ２で検出されたデリバリバイブ壁温に基
づいて始動時基本燃料噴射量Ｔ、、ｆＡの補正値が計算
される（ステップ７）。

〔発明の効果〕

本発明によれば、インジェクタメータリング部の代用特
性としてデリバリバイブ壁温又はインジェクタボディ温
を検出し、これらの温度に対して燃料供給量を補正する
ようにしたので、特に高温再始動時の空燃比のずれによ
るエンジントラブルを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る空燃比制御が適用された内燃機
関の側面断面図、第２図（ａｌは、従来の燃料温度センサ取り付は断面図
、第２図（ｂｌは、本発明の一実施例デリバリバイブ壁温
シミュレートセンサ取り付は断面図、第２図（Ｃ）は、
本発明の他の実施例デリバリパイプ壁温センサ取り付は
断面図、第３図は、第１図に示す電子制御回路の詳細図、第４図
は、空燃比と各部温度との関係を示すグラフ、第５図は、デリバリバイブ壁温と燃料補正量との関係を
示すグラフ、および第６図は本発明に係る空燃比制御のフローチャートであ
る。（符号の説明）１・・・インジェクタ、２・・・デリバリパイプ、３・・・デリバリバイブ壁温センサ、４・・・インジェクタボディ温センサ、５・・・コール
ドスタートインジェクタ、６・・・スロットルバルブポ
ジションセンサ、７・・・エアフローメータ、７ａ・・・吸入空気量センサ、７ｂ・・・吸入空気温センサ、８・・・スロットル弁、９・・・電子制御回路、１０・・・燃料タンク、１１・・・酸素濃度センサ、１２・・・水温センサ、１３・・・回転角センサ、１４・・・トップマークセンサ、１５・・・ディストリビュータ、１６・・・燃料ポンプ。従来の燃料温度センサ取り付は断面図第２図（ａ）第　２　図（ｂン本発明の他の実施例デリバリパイプ壁温センサ取り付は断面図第２図（ｃ）空燃比と各部温度との関係を示すグラフデリバリパイプ
壁温と燃料補正量との関係を示すグラフ第５図

Claims

【特許請求の範囲】

１、基本燃料噴射量を計算して該基本燃料噴射量に基づ
いて燃料噴射時間を制御するようにした空燃比制御方法
において、燃料ポンプから燃料噴射弁に燃料を供給する
デリバリパイプの壁面にデリバリパイプ壁温センサを設
け、該デリバリパイプ壁温を検出して該デリバリパイプ
壁温が上昇するに従って該基本燃料噴射量の補正係数を
増大せしめるようにしたことを特徴とする内燃機関の空
燃比制御方法。