JPS6131633A - 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、内燃機関に供給する燃料量を制御して、常に
内燃機関を最適な条件下で作動させることができる内燃
機関の空燃比制御方法に関する。

［従来技術］ 従来より、車両等に搭載される内燃機関を最適な条件下
で作動させるために該内燃機関へ供給する燃料量を制御
している。内燃機関の始動時においてもそれは同じであ
り、内燃機関の始動特性に応じた量の燃料の供給を実行
すべく、燃料噴射装置の噴射時間を適宜設定している。

しかしながら、燃料噴射装置の噴射時間に比例して内燃
機関へ供給する燃料量を決定する方法では、その燃料噴
ｔＩＡ装置の燃料配管中の燃料が、内燃機関の高負荷長
時間運転等の原因により高温となった場合等でペーパー
が発生している、ζぎには同じ噴射時間でもペーパー分
だけは燃料の供給が実行されず、所望の空燃比に比較し
てかなり薄い混合気となってしまう。この現象は特に内
燃機関の始動時には問題であり、内燃機関の始動に充分
な燃料が供給されず始動が不能となる可ＯＦ性があった
。

そこで、特開昭５６−８１２３０＠公報あるいは特開昭
５７−１０・７４１号公報に開示されるごとく、燃料が
高温となっている状態で内燃機関を始動するに際して、
所定時間だけ燃料噴射量を増加させる装置や燃料温に応
じた燃料噴射量の増加を行なう装置が提案されている。

［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装置においても以下に記述す
る問題点を有しており、未だに充分なものではなかった
。

即ち、燃料配管中に発生するペーパーは各種の内燃機関
システムやその使用状況等で燃料噴射弁のごく近傍に発
生ずるものから、燃料タンク側の近傍に発生するものま
でバラツキがあるためベーパーが噴出される時間は一義
的に定められるものではない。従って、単に始動時から
の時間経過のみを基準として燃料噴射量の増加を行なう
だけではベーパー分が燃料配管中から完全に消滅したも
のか否かの判定ができず、ベーパーが未だに燃料配管中
に残っているにも拘らず燃料噴射量の増加を中止すると
、ペーパーロックの発生する可能性があり、逆に増量を
継続する時間を長く過ぎると燃料噴射が異常に濃い状態
となり燃費やエミッションの悪化等を招くという問題が
あった。

また、燃料温に応じた燃料噴射量の増加を実行するもの
も、燃料温と発生するベーパーの量との関係は一義的な
ものではなく、かつ上記同様に内燃機関システムやその
使用状況でその発生するペーパーがどの時点で内燃機関
の燃焼室内に噴出されるものかの判定を実行できな０た
め上記したと同じ問題を有するものであった。

なお、前述のように内燃機関への燃料供給量が少なく空
燃比が所定値よりも大きな状態、を以下単にリーンと呼
び、逆に空燃比が所定値よりも小さい状態をリッチと呼
ぶ。

［発明の目的コ 本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
燃料配管中に発生したペーパーに応じた燃Ｆｌ−噴射量
の補正を実行することでペーパーが発生しているときの
燃料噴射量の補正を適確に行ない始動特性を向上すると
ともに、燃費ヤニミッションを良好とする内燃機関の空
燃比制御方法を提供することを目的としている。

［問題を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明の構成は、第１図の基
本的構成図に示すごとく、 燃料を燃料噴射弁から噴射供給して内燃機関を作動させ
る電子制御燃料噴射装置を用いた内燃機関の空燃比制御
方法において、 内燃機関の始動時（Ｐｌ）に、燃料温度が所定温度以上
であるか否かを判別（Ｐ２＞’Ｌ、所定温度以上である
と判別したときには前記内燃機関の燃料噴射量を増量制
御（Ｐ３）するとともに、該内燃機関の始動時から所定
時間経過後（Ｐ４）より該内燃機関の空燃比が所定値以
下（Ｐ５）のとき前記増量制御の増量値を徐々に減少さ
せる（Ｐ６）ことを特徴とする内燃機関の空燃比制御方
法をその要旨としている。

［作用］ 本発明の始動時の燃料温度判別は、燃料配管中にベーパ
ーが発生する条件にあるか否かを判別するものである。

従って、始動時の燃料温度を直接検出して所定値と比較
する方法に限るものではなく、内燃機関の冷却水の温度
や吸気の渇ｍ等を検出し、燃料温を推定する方法として
もよい。

なお、内燃機関が始動時であることは、イグニッション
キーがＯＮされた状態、内燃機関の回転数が低い状態等
の検出により行なわれるものである。

上記の方法にて内燃機関の始動時の燃料温度が所定値以
上であると判定されたとき実行される燃料噴射量の増量
制御どは、燃料噴ｔＡ量を増加させることにより、ペー
パー分が多く空燃比がリーンになるために生じる内燃機
関の始動不能を防止する。その増加邑は記憶手段に格納
されるマツプを用いたり、回転数等の内燃機関作動状態
を表わす変数を含む関係式より演算にて求められるもの
である。増重の方法としては、燃料噴射を実行する時間
を長くするもの、あるいは燃料噴射の噴射圧を上昇させ
るものいずれでもよい。

始動時からの所定時間とは、燃料配管中に発生したベー
パーが圧送され内燃機関に噴射供給されるまでの時間で
ある。、従って、内燃機関システムに固有の時間とする
もの、および内燃機関の回転数や噴射実行回数により時
間を設定するものとしてもよい。

上記の所定時間経過後の内燃機関の空燃比に基き、即ち
空燃比が所定値と比較して大、小いずれであるかに応じ
て前記した増量制御の増量値を減少し、またはその減少
を中止することで内燃機関の空燃比を適確に制御するの
である。

以下、本発明をより具体的に説明するため実施例を挙げ
て詳述する。

し実施例］ まず第２図は本発明方法が適用されるガソリンエンジン
及びその周辺装置を表わす説明図である。

１はガソリンエンジン本体、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はガソリンエンジン本体１の吸入空気中に燃料
を噴射する燃料噴射弁、７は吸気マニホールド、８はガ
ンリンエンジン本体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はガソリンエンジン冷却水の水温
を検出する水温センサ、１０はガソリンエンジン１の吸
入空気量を調節するスロットルバルブ、１１はスロット
ルバルブ１０の開度を検出するスロットルセンサ、１４
は吸入空気量を測定するエア７０メータ、１５は吸入空
気の脈動を吸収するザージタンクをそれぞれ表わしてい
る。

そして１６は点火に必要な高電圧を出力でるイグナイタ
、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、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２４発のパルス信号を
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はキースイッチ、２２はス
タータモータをそれぞれ表わしている。２６は車軸に運
動し、車速に応じたパルス信号を発信する車速センサを
表わす。

次に第３図は電子制御回路２０とその関連部分とのブロ
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、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シングユニ
ツ１〜（以下単にＣＰＬＩと呼ぶ）、３１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リメモリ（
以下単にＲＯＭと呼ぶ）、３２は電子制御回路２０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ＲＡＭ
と呼ぶ）、３３はキースイッチ２１がオフされても以後
の内燃機関作動に必要なデータを保持するよう、バッテ
リによってバックアップされた不揮発性メモリとしての
バックアップランダムアクセスメモリ（以下単にバック
アップＲＡＭと呼ぶ）、３４〜３７は各センサの出力信
号のバッファ、３Ｂは各センサの出力信号をＣＰＬＪ３
０に選択的に出力するマルチプレクサ、３９はアナログ
信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、４０はバ
ッファを介しであるいはバッファ、マルチプレクサ３８
及びＡ／Ｄ変換器３９を介して各センサ信号をｃｐｊ３
ｏに送ると共にＣＰｔＪ３０からのマルチプレクサ３８
、’Ａ／Ｄ変換器３９のコン１〜ロール信号を出力づ゛
る入出力ポートを表わしている。

そして４１は酸素センサ５の出力信号をコンパレータ４
２へ送るバッファ、４３は回転角センサ１８及び気筒判
別センサ１９の出力信号の波形を整形する整形回路を表
わしている。スロットル開度センサ１１の出力、および
キースイッチ２１の操作信号は、直接に、あるいはバッ
ファ４１等を介して入力出力ボート４６によりＣＰＵ３
０に送られる。

更に、４７．４８は出力ポート４９．５０を介してＣＰ
Ｕ３０からの信号によって燃料噴射弁６、イグナイタ１
６を駆動する駆動回路をそれぞれ表わしている。また５
１は信号やデータの通路となるパスライン、５２はＣＰ
Ｕ３０を始めＲＯＭ３１、Ｒ’ＡＭ３２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。

次に本実施例の制御プログラムについて説明する。

第４図及び第５図は本実施例のフローチャートである。

まず第４図の始動時空燃比制御ルーチンについてステッ
プ毎にその処理を説明する。

本ルーチンはガソリンエンジン１の始動時にキースイッ
チ２１がＯＮ状態とされるとＣＰｔＪ３０に割込み処理
されるものである。

本ルーチンの処理が開始されると、ステップ１００が実
行されスロットル開度センサ１１の出力に基づきスロッ
トルバルブ１０が全開状態であるか否かが判断され、全
開であれば次のステップ１１０が実行され、それ以外で
あれば本ルーチンを終了する。

ステップ１１０ではガソリンエンジン１に供給される燃
料温の推定のための一つの方法としてガンリンエンジン
１の冷却水の湿度を検出、判定する。そして、本ステッ
プにて水温センサ９の出力が８５℃より高いとき次のス
テップ１２０へ進み、それ以下であれば本ルーチンを終
了する。

ステップ１２０では燃料温の推定ゐためのもう一つの情
報であるガソリンエンジン１の吸入空気の温度を検出、
判別する。このとき、吸気温センサ８の出力が６５℃よ
り高ければ次のステップ１３０へ進み、それ以下であれ
ば本ルーチンを終了する。

従って、ステップ１３０が実行されるとぎのガソリンエ
ンジン１の作動状況は、イグニッションキーをＯＮｔ、
た直後で、未だにアクセル操作をされておらず、しかも
水温ＴＷ＞８５℃、吸気温ＴＡ〉６５℃の状態、すなわ
ち、高温再始動時のときである。本ステップはこのよう
な特殊な条件下でのみ実行され、始動を開始してからの
経過時間が４［５１以上であるか否かの判断が行なわれ
る。

この経過時間は、キースイッチ２１がＯＮされてから、
クロック回路５２の発振クロ、ツタをＣＰＵ３０にてカ
ウントすることにより始動後の経過時間を簡単に知るこ
とができる。本ステップにて４［Ｓ］未満であると判断
されるとステップ１４０へ、４［５１以上であればステ
ップ１５０へ処理は移行する。

ステップ１４０では、ガソリンエンジン１へ噴射供給す
る燃料量を決定するための、後述する基本燃料噴射量（
燃料噴射時間）Ｔｐを補正する補正係数の一つであるＦ
　ｈｏｔをｒｏ、５Ｊに設定する。この処理により後述
するごとく燃料噴射時間を延長することができ所望の燃
料噴射時間の増量制御ができるのである。

上記のごとく始動直後に燃料の増量制御を実行し続ける
のであるが、始動開始から４　［Ｓコ経過すると今度は
ステップ１５０以後が実行される。

ステップ１５０では、酸素センサ５の出力を検出し、排
ガス中の残存酸素濃度が所定値よりも高い（リーン）か
あるいは低い（リッチ）かの判断、即ち空燃比の判断が
なされる。即ち、前記ステップ１４０にて実行された燃
料１１ｉ胴最の増量制御により実際のガソリンエンジン
１で行われる燃料の燃焼がどれだけの空燃比で実行され
ているかをその排ガスより推定するのである。本ステッ
プで、未だにベーパー分が燃料配管中に多数存在するた
ためにガソリンエンジン１へ供給される燃料量が少ない
、即ちリーンであると判断すると以後の処理を実行する
ことなく本ルーチンを終了しでＦｈ。

ｔはＩＱ、５Ｊの値を保ち続ける。一方、燃料配管中の
ペーパーが少なくなり、ガソリンエンジン１へ噴射供給
される燃料量が「ｈｏ’ｔ　＝０．５の大ぎな値のため
に増加して所定の空燃比より小さな値となったと判断さ
れると次のステップ１６０が処理される。

ステップ１６０は、Ｆ　ｈｏｔが未だにｒｏｊ以上であ
り燃料噴射量の増量制御が実行され続けているか否かが
判断される。そして、Ｆｈｏｔ＞Ｑであれば次のステッ
プ１７０へ進み、それ以外であれば本ルーチンを終了す
る。

ステップ１７０ではタイマＤの計時が１１ｓ］以上であ
るか否かが判断される。

ここでタイマＤとは、キースィッチ２１ＯＮ時から計時
を開始するとともに後述するステップ１９０にてリセッ
トされ再び計時を開始するように構成されるものである
。従ってガソリンエンジン１の始動後初めて本ステップ
１７０が実行されるときは、ステップ１３０の処理によ
りタイマＤの内容は４　［ｓ　］以上となっているため
判断は真となり次のステップ１８０へ進むのである。

上記のようにガソリンエンジン１の始動後生なくとも４
［Ｓ］経過後であり、かつ酸素センサ５がリッチ信号を
出力しており、Ｆ　ｈｏｔがｒＯＪより大であればステ
ップ１８０が実行されてＦ　ｈｏｔをｒｏ、０１Ｊ減少
させるのである。

次のステップ１９０では前述したタイマＤのリセットが
実行され、本ルーチンを終了する。

上記のように、タイマＤのリセットが実行された後は、
本ルーチンが再度実行されステップ１５０、ステップ１
６０にて燃料量の減少をＦ　ｈｏｔを小さな値として実
行する条件にあろうとも次のステップ１７０にてタイマ
Ｄが前回のＦ　ｈｏｔの「０゜Ｏｌ」減少処理から１「
Ｓ」を計時していなければ本ルーチンを終了し、１［Ｓ
］を計時したならば再度ステップ１８０にてＦ　ｈｏｔ
をｒｏ、ｏＩＪの減少処理を施し、続くステップ１９０
でタイマＤをリセッ！〜して以後同様な処）」がＦｈｏ
ｔ＝ｏとなるまで継続されるのである。

以上のようにして定められる補正係数Ｆ　ｈｏｔを用い
て、ガソリンエンジン１０回転数に同期して実行される
第５図に示す実際に実行する燃料ＩＩＩ躬量（燃料噴射
時間）■を決定する燃料噴射時間Ｔ決定ルーチンが処理
される。

本ルーチンの処理にＣＰ　ｔＪ　３０が入ると、まずス
テップ２００が実行され、回転角センサ１８およびエア
フロメータ１４の出力に基づいてガソリンエンジン１の
回転数ＮＥ、吸入空気ｍＱが演算され次のステップ２１
０の処理に供される。

ステップ２１０ではこれら２つの基本となるガソリンエ
ンジン１の作動情報から負荷Ｑ／ＮＥを算出し、次いで
その負荷に対して最適の燃料供給量である基本燃料噴射
量（基本燃料噴射時間）ＴｐをＲＯＭ３１内のマツプよ
り検索する。

続くステップ２２０ではガソリンエンジンシステムに用
意されている各種のセンサからの情報に基づいて上記基
本燃料噴射量Ｔｐの補正係数Ｋが算゛出される。例えば
、前回までのガソリンエンジン１の作動状態から学−し
た補正係数やガソリンエンジンの暖機状態、酸素センサ
５出力による空燃比フィードバック補正係数等の種々の
補正値を総合したものとして補正係数にの算出がなされ
る。

そして、次のステップ２３０で上記のようにして求まっ
た補正係数にと第４図（Ａ）のフローチャートで求まっ
たＦｈｏｔとから実際に実行する燃料噴射量（燃料噴射
時間）■を下記の式を用いて算出するのである。

Ｔ＝ＴＩ）　Ｘ　（Ｋ＋Ｆｈｏｔ　） 次のステップ２４０では前ステップ２３０で算出された
燃料噴射量ＴをＲＡＭ３２に格納して本ルーチンの処理
を終了する。

このようにしてＲＡＭ３２内に格納された燃料ｍｌ薩Ｉ
ｋ４！’Ｔ　　４−　　ｊｌ）＋　　ｎ’ｙ　　ａｈａ
　　Ｉｋｌｌ　　Ｍ−＾Ｊ　φ４：　　Ｉ＋、　　−＝
【　’ｒ　　４２　　ηな　イψｔ＃　　ｆｆ。

出して、該燃料噴射時間に応じた燃料噴射をガソリンエ
ンジン１へ燃料噴射弁６から実行することによって所望
の空燃比でガソリンエンジン１を作動することができる
のである。

以上のようにガソリンエンジン１の空燃比を制御する本
実施例により、ガソリンエンジン１の空燃比、酸素セン
サ５の出力および燃料噴射量（燃料噴射時間）の補正係
数Ｆ　ｈｏｔが時間的にどのような変化を示すかを第６
図のタイムチャートに表わす。

図は、最も左側がガソリンエンジン１のキースイッチ２
１がＯＮされた状態を表わしており、横軸の時間経過に
伴う３つの状態変数の変化を表わしたものである。

まず、始動直後より４［Ｓ］の間に、本実施例では無条
件に５０％の燃料噴射時間の増量制御を実行している。

この間に、空燃比が急激に下がり１、酸素センサ５の出
力がリッチとなっている。これは、ベーパーが燃料配管
中のどこに発生しているかにより、始動時から何秒後に
このような変化が生じるかが決まるものである。即ち、
通常のガンリンエンジンシステムにおいて、ペーパーが
燃料噴躬弁の極めて近傍に生じることはなく、よりガソ
リンタンク側に発生していることが多い。また、始動時
は始動増量等があるためもともと噴射量は多（なってい
る。このため、始動直後の数秒間、あるいは数十回転の
間にガソリンエンジン１に供給される燃料にはペーパー
分がなく極めて多量の燃料が噴射されることになり、−
瞬の間リッチ状態となるのである。

本実施例ではこの期間４［Ｓ］は酸素センサ５の出力を
検出することなく、増量制御を実行する。

その後、ガンリンエンジン１に噴射供給される燃料はペ
ーパーが発生しているときには減少し空燃比は上昇し、
酸素センサ５出力はリーンを示す。

この状態が図中の期間へである。前述のごとく、本実施
例では酸素センサ５の出力がリーンの間は補正係数Ｆ　
ｈｏｔの減少は行われない。従って、燃料噴射時間Ｔは
５０％の増量制御により燃料配管中のペーパーによる燃
料供給間の減少を補い、ガソリンエンジン１の空燃比は
その間のペーパーの減少に伴って次第に所定値へ近づい
て行くことになる。

そして、空燃比が所定値以下となったとき、酸素センサ
５の出力はリッチ側へと反転し、この出力の変化により
補正係数Ｆ　ｈｏｔの減少制御が開始されるのである。

これが図中の期間Ｂである。これにより、ガソリンエン
ジン１に供給される燃料量は、ガソリンエンジン１の出
力トルクに急変を与えることのないように徐々に減少さ
れてゆき、空燃比は再びゆるやかな上昇を始め所定値に
近づきガソリンエンジン１の始動が完了するのである。

以上、詳述したことから明らかなごとく本実施例の空燃
比制御方法は、ガソリンエンジン１の燃料が所定温以上
であると判断すると、その高湯再始動時において４［Ｓ
］経過前であれば無条件に燃料噴射を５０％増量するた
め燃料噴射時間を延長する（ステップ１４０）。そして
、その増量はガソリンエンジン１の始動開始から４［δ
］経過した後の酸素センサ５の出力、即ちガソリンエン
ジンの空燃比に従って適宜減量される（ステップ１８０
）のである。

従って、燃料温が高くペーパーが発生しているとぎには
そのペーパーの発生個所によらず確実に燃料噴射量の増
量処理が実行されているためガソリンエンジン１の始動
特性に適した燃料が供給され始動を良好とするとともに
、ペーパーが減少してガソリンエンジン１への燃料供給
が多くなり空燃比が所定値以下に転じると燃料噴射時間
を減少処理するのである。

このような優れた燃料供給を実行する方法であるため、
燃料配管中のペーパーが発生する個所とは無関係にガソ
リンエンジン１の始動特性は良好となり、しかも燃料供
給の過多を防止するため燃費を向上させ、エミッション
の悪化をも防止することができる効果がある。

［発明の効果］ 以上、実施例を挙げて上述したごとく、本発明の内燃機
関の空燃比制御方法は、内燃機関始動時の轍鉛ｉ　巡　
面　バ　訴空　繍　１ソ　Ｉ−ｔハ　シ　キ　Ｌ−山轍
幽朋　の猷料＠剣邑を始動開始直後は無条件に増量制御
するとともに、所定時間経過後には該内燃機関の空燃比
に応じて前記増量制御の増量値を減少させることを特徴
とする方法である。

従って、燃料配管中のペーパーの発生している個所によ
らず内燃機関の始動特性を向上させるとともに、内燃機
関が始動を開始して空燃比が所定値以下となると燃料供
給量の過多を防止するために燃料供給量の減少が行なわ
れる。

これによって、各種の内燃機関システムの始動はペーパ
ー発生個所によらず良好となり、かつ燃料供給量の過多
による燃費やエミッションの悪化をも防止することがで
きる優れた空燃比制御方法となるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図は本実施例が適
用されるガソリンエンジンシステムの構成概略図、第３
図はその制御回路のブロック図、第４図はその始動時空
燃比制御のフローチャート、第５図は燃料噴射時間決定
のフローチャート、第６図は空燃比、酸素センサ出力、
および補正係数Ｆｈｏｔのタイムチャートを示す。 １・・・ガソリンエンジン ６・・・燃料噴射弁 ８・・・吸気温セン勺 ９・・・水温センサ １４・・・エアフロメータ １８・・・回転角センサ ２０・・・電子制御回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 燃料を燃料噴射弁から噴射供給して内燃機関を作動させ
   る電子制御燃料噴射装置を用いた内燃機関の空燃比制御
   方法において、 内燃機関の始動時に、燃料温度が所定温度以上であるか
   否かを判別し、 所定温度以上であると判別したときには前記内燃機関の
   燃料噴射量を増量制御するとともに、該内燃機関の始動
   時から所定時間経過後より該内燃機関の空燃比が所定値
   以下のとき前記増量制御の増量値を徐々に減少させるこ
   とを特徴とする内燃機関の空燃比制御方法。