JPS6198933A - 過給機付内燃機関の燃料噴射制御方法 - 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〕 本発明は過給機付内燃機関の燃料噴射制御方法に係り、
特に、触媒コンバータの過熱防止を図ると共に、燃費悪
化及び出力低下を防止するに好適な過給機付内燃機関の
燃料噴射制御方法に関するものである。

〔従来の技術〕

排気ガス温度を低下させ、かつ燃費を改善させることの
できる内燃機関（以下、エンジンという）の制御装置は
、例えば特願昭５８−２０８１１８に示されるように、
エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサと、エ
ンジン負荷を検出するエンジン負荷センサと、エンジン
に燃料を供給する燃料噴射弁と、エンジン回転数セ／す
及びエンジン負荷センサによって検出されろエンジン回
転数及びエンジン負荷に基づいて、エンジンに供給され
るべき燃料量を求め、求められた燃料量がエンジンに供
給されるように燃料噴射弁を制御する燃料供給量制御手
段と、エンジンの排気ガスの温度を検出する排気温セン
サと、排気温センサによって検出される排気ガスの温度
が所定温度より高いとエンジンに供給される燃料量を増
量する燃料増量手段とからなるものが既に提案されてい
る。

かかる制御装置による内燃機関によれば、まず、エンジ
ン回転数センサ及びエンジン負荷センサによって、エン
ジン回転数及びエンジン負荷を検出し、燃料噴射弁によ
ってエンジンに燃料を供給する。

燃料供給量制御手段では、検出されるエンジン回転数及
びエンジン負荷に基づいて、エンジンに供給されるべき
燃料量を求め、求められた燃料量がエンジンに供給され
るように燃料噴射弁を制御する。

一方、排気温センサによって、エンジンの排気ガスの温
度を検出し、燃料増量手段は、検出される排気ガスの温
度が所定温度より高いと、エンジンに供給される燃料量
を増量する。

かかる制御装置によれば、排気温センサにより燃料量を
増量するので、確実に排気温を低下させることができる
。

また、上記した特願昭５８−２０８１１８に示される制
御装置は、排気温センサによって検出される排気ガス温
度が所定以上のときに燃料量を増大させると共に、点火
時期を進ませて排気温を低下させることを内容とするも
のである。

これによっても排気温の低下を図れるのである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上記制御装置による排気温を低下させる技術
は、最近の過給機付エンジンの場合まで配慮したもので
はなかった。

以下、その理由を述べる。

過給機付エンジンは、過給機によって吸気効ホを高めた
ものである。このように過給機をエンジンに設けると、
当然吸気圧力が高くなるから、ノッキングが発生しやす
くなる。このようにして発生してしまうノッキングを防
止するために、各秤の対策が行われている。かかるノッ
キング防止対策のうち最も簡単な方法としては、空燃比
をリッチにすること、点火時期を遅らせること等の方法
が挙げられる。

しかしながら、空燃比をリッチにすることは、上記制御
装置の説明からも理解できるように、排気温の低下につ
ながるものの、点火時期を遅らせることは排気温度を逆
に高めてしまうことになる。

したがって、点火時期を遅らせたときには、さらに空燃
比をリッチにすることにより、排気温の低下を図ってい
た。このようにすると、高負荷高回転側の燃費は、非常
に悪イヒすることになるという問題がある。

加えて、このような空燃比のリッチ化は、それぞれの運
転域で長時間運転されても、ノッキング及び排気系の過
熱を起さないよ５に設定されているため、低回転軽負荷
の触媒床温か低い運転域から急加速等により高回転高負
荷になった場合、触媒床温かまだ高くもないのに、必要
以上の空燃比のリッチ化が図られ、出力的、燃費的に不
利となってしまうという問題がある。

本発明は上述した問題を解決するもので、触媒コンバー
タの過熱を防止すると共に、触媒コンバータが過熱温度
に達するまでの間の空燃比を理論空燃比及び出力空燃比
のいずれか一方にすることによって燃費を向上させ、か
つ出力の向上を図った過給機付エンジンの燃料噴射制御
方法を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本°発明は、上記目的を達成するため、燃焼用空気を燃
焼室に供給できる過給機が設けられた電子燃料噴射式内
燃機関であって、エンジン回転数、吸入空気、排気温を
制御回路に取り込み、これらに応じて燃料噴射弁を開閉
制御して空燃比の設定をする燃料噴射制御方法において
、エンジン運転時の触媒床温を排気温より検知し、この
温度が所定の設定値より低い場合は空燃比を理論空燃比
及び出力空燃比とし、その温度が所定の設定値より高い
場合にエンジン回転数及び負荷状態に応じて過熱防止用
空燃比に設定することを特徴とする。

〔実施例〕 以下、本発明を図面に示された実施例に基づいて説明す
る。

まず、本発明の説明に使用する図面について説明する。

第１図は本発明の詳細な説明するために示すフローチャ
ート、第２図は同実施例に用いられる触媒加熱防止補正
係数をマツプ化して示す線図、第３図は本発明の実施例
が適用される過給機付エンジンを示す構成図、第４図は
第３図の制御回路の詳細構成を示すブロック図である。

次に、第３図に示す過給機付エンジンの構成について説
明する。同図において、１は機関本体、２は吸気通路、
３は一つの気筒の燃焼室、４は排気通路をそれぞれ示し
ている。図示しないエアクリーナーを介して吸入される
吸入空気は、エアフローセンサ５によってその流量が検
出される。吸入空気流量は、図示しないアクセルペダル
に連動するスロットル弁６によって制御される。スロッ
トル弁６を通過した吸入空気は、機械式過給機７及び各
吸気弁８を介して各気筒の燃焼室３に導かれる。

燃料噴射弁９は、実際には各気筒毎に設けられており、
線１０を介して制御回路１１かも送り込まれる電気的な
駆動パルスに応じて開閉制御せしめられ、図示しない燃
料供給系から送られる加圧燃料を吸気弁８近傍の吸気通
路２内（吸気ボート部）に間欠的に噴射する。

燃焼室３において、燃焼した後の排気ガスは、排気弁１
２及び排気通路４を介して、三元触媒コンバータ１３に
供給され、この三元触媒コンバータ１３により有害成分
を除去されて大気中に排出される。

過給機７は、エンジン１のクランクシャフト２８にベル
ト２９を介して連結されており、エンジン１が運転され
ると同時に駆動されることにより燃焼室３側の吸気通路
２へ吸入空気を送り出すようになっている。

エア７０−センサ５は、スロットル弁６の上流の吸気通
路２に設けられ、吸入空気流量に応じた電圧を発生する
。この出力電圧は線１４を介して制御回路１１に供給さ
れる。

機関のディストリビュータ１５には、クランク角センサ
１６及び気筒判別センサ１７が取り付けられている。該
センサ１６からはクランク軸が３０度回転する毎にパル
ス信号が出力されろ。前記センサ１７からはクランク軸
が１８０度回転する毎にパルス信号が出される。これら
のパルス信号は、線１８．１９をそれぞれ介して制御回
路１１尤供給される。

スロットル弁６と連動し、スロットル弁６が全開位置か
ら全閉位置近傍にある際に閉成するスロットルポジショ
ンスイッチ２０からの信号は、線２１を介して制御回路
１１に供給される。

排気通路４には、排気ガス中の酸素濃度に応答して出力
を発生する。すなわち、空燃比が理論空燃比に対してリ
ーン側（あるか、リッチ側にあるかに応じて、互に異な
る２値の出力電圧を発生する０２センサ２２の出力電圧
は、線２３を介して制御回路１１に供給される。

三元触媒コンバータ１３は、この０２センサ２２の下流
に設けられており、排気ガス中の三つの有害成分である
ＨＣ，ＣＯ，ＮＯ酸成分同時に浄化する。さらに、触媒
床の温度を検出し、その温度に応じた電圧を発生する排
気温センサ２６は、触媒コンバータ１３に取り付けられ
ている。

そして、機関の冷却水温度を検出し、その温度ンダブロ
ックに取り付けられている。これらの排気温センサ２６
、水温センサ２４からの出力電圧は、それぞれ線２７．
２５を介して制御回路１１に供給される。

次に、第３図に示した制御回路１１の一構成例を第２図
に示すブロック図を用いて説明する。

エア７０−センサ５からの電圧信号、ｏ２センサ２２か
らの電圧信号及び排気温センサ２６、水温センサ２４か
らの電圧信号、アナログマルチプレクサ機能を有するア
ナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器７０に送り込まれ、
マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）７２かもの指示に応じて
順次２進信号に変換せしめられる。

クランク角センサ１６からのクランク角３０度毎のパル
ス信号は、入出力回路（１１０回路）７４内に設けられ
た周知の速度信号形成回路に送り込まれ、これにより機
関の回転速度を表わす２進化号が形成される。クランク
角センサ１６からのクランク角３６０度毎のパルス信号
は、同じくＴ　／　Ｏｒａ′ｌ１ｌＲ７Ａ　Ｖ　：ａり
状孝ｈ−クランク自３０麿毎のパルス信号と協働して燃
料噴射パルス幅演算のための割込み要求信号、燃料噴射
開始信号及び気筒判別信号等の形成に利用される。

スロットルポジションスイッチ２０からのｌ１ＩＺ″０
”の２進信号は、同じ＜Ｉ１０回路７４内の所定ビット
位置に送り込まれ、一時的に記憶される。

入出力回路（Ｉ１０回路）７６内には、プリセッタブル
ダウンカウンタ及びレジスタ等を含む周知の燃料噴射制
御回路が設けられており、ＭＰＵ７２から送り込まれる
噴射パルス幅に関する２進のデータからそのパルス幅を
有する噴射パルス信号を形成する。この噴射パルス信号
は、図示しない駆動回路を介して燃料噴射弁９泊・ない
し９ｄＫｊ＠次あるいは同時に送り込まれ、これらを付
勢する。これにより、噴射パルス信号のパルス幅に応じ
た量の燃料が噴出せしめられることになる。

Ａ／Ｄ変換器７０、Ｉ１０回路７４及び７６はマイクロ
コンピュータの主構成要素であるＭＰＵ７２、ランダム
アクセスメモリ（ＲＡＭ）７８及びリードオンメモリ（
ＲＯＭ）８０に共通バス８２を介して接続されており、
このバス８２を介してデータ及び命令の転送等が行われ
る。

Ｒ，０Ｍ８０内には、メイン処理ルーチンプログラム、
燃料噴射パルス幅演算用の割込み処理ルーチンプログラ
ム、及びその他のプログラム、さらにそれらの演算処理
に必要な第２図に示すマツプや種々のデータが予め記憶
されている。

制御回路３０としては、以上説明した構成と異なる種々
の構成のものが適用できろ。例えばＩ１０回路７４内に
速度信号形成回路を設けることなく、所定クランク角度
毎のパルス信号を直接ＭＰＵ７２が受は取り、ソフトウ
ェアで速度信号を形成する如く構成することも可能であ
るし、また工１０回路７６内に燃料噴射制御装置を設け
ることなく、ソフトウェアにより噴射パルス幅に相当す
る時間だけ”１″の理論値となる信号を形成する如く構
成してもよい。

次に、上述したマイクロコンピュータの動作を簡単に説
明しておくことにする。

Ｍ　Ｐ　Ｕ　７２は、そのメイン処理ルーチンの途中で
機関の回転速度Ｎを表わす最新のデータＩ１０回路７４
から取り込み、Ｒ，ＡＭ７８に格納する。

また、Ａ／Ｄ変換器７０からのＡ／Ｄ変換完了割込みに
より、機関の吸入空気流量Ｑを表わす最新のデータ、０
２センサ２２の出力電圧に対応した値ＶＯＸを有する最
新のデータ、及び排気温ＴＥＸ、冷却水温度ＴＨＷ　を
表わす最新のデータを取り込み、ＲＡＭ７８に格納する
。

ＭＰＵ７２は、所定クランク角度位置で生じる割込み要
求信号に応じて、第１図に示す如き処理ルーチンを実行
し、燃料噴射パルス幅τの算出を行うのである。

それでは、第１図に示すフコ−チャートにより実施例を
説明する。ＭＰＵ７２は、まずステップ９０において、
ＲＡＭ７．８より吸入空気流量データＱ及び回転速度デ
ータＮを取り込む。ステップ冷Ｖ　ズ千・ツブＱ　Ａ　
−ｆ−Ｑ、　Ａ　Ｍ　７　Ｑ　ｈ　ｈ紬坩中炉度データ
Ｔを取り込み、ステップ９６でその時の温度Ｔが触媒過
熱防止のために予め設定されている温度ＴＯＴＰ（例え
ば８５０°Ｃ）より高いか低いかを判定する。このステ
ップ９６でＴ≧ＴＯＴＰと判定された場合はステップ９
８へ進み、Ｔ≧ＴｏＴＰとなってからｔ秒経過したかど
うかを判断する。

ステップ９８でｔ秒経過したならば、ステップ１０８で
τをτ＝Ｔｏ−Ｃ０”Ｃ０ＴＰ＋ｒＶより算出する。こ
こで、ｒＱは前述の基本噴射パルス幅、ｃ。

は冷却水温ＴＨＷに応じて定まるその他の補正係数であ
る。また、ｃｏ’ｒｐは触媒過熱防止（ＯＴＰ）補正係
数であって、これはエンジン回転ｉＮと、エンジン負荷
に相当する吸入空気ｔＱを回転数Ｎで割った値Ｑ／Ｎと
によって第２図に示すようにマツプ化され、ＲＯＭ８０
内に記憶されている。

第２図には、−例として回転数Ｎが３，０００　ｒｐｍ
であって、Ｑ／Ｎが１．　Ｏｌ　／　ｒｅｖという条件
のときに００τＰは１．２０という値になることが示さ
れている。なお、ｒｖは燃料噴射弁の無効噴射時間に相
当する値である。そして、次のステップ１１４で現在Ｏ
ＴＰ増量中であることを示すフラグを立てておき、ステ
ップ１１６で算出されたτに相当するデータがＩ１０回
路７６のレジスタに設定される。

一方、ステップ９６でＴ（Ｔ。Ｔ、と判定された場合及
びＴ≧Ｔ’ｏ’ｒｐであってもステップ９８でまだｔ秒
経過してないと判定された場合は、ステップ１００へ進
む。ステップ１００ではＯＴＰ増量中であるかを判定し
て、ＯＴＰ増量中の場合はステップ１０２へ進む。この
ステップ１０２では、Ｔ　ＯＴＰから低い方に、例えば
５０℃のヒステリシスを設けることにより、そのときの
触媒床温ＴがＴ≧ＴＯＴＰ　　５０ならば前述のステッ
プ１０８以降のＯＴＰ増量を続ける。

一方、ステップ１０２で、Ｔ（Ｔ０７ｐ−５０と判定さ
れたならば、ステップ１０４に移り、このステップ１０
４でＯＴＰフラグをおろして増量を終了する。そして、
次のステップ１０６へ進む。

ステップ１００でＯＴＰ増量中でない場合も、ステップ
１０６へ進む。ステップ１０６ではスロットル弁が全開
付近で閉成されるスロットルポジションスイッチ２０か
らの信号（ＶＬ）がオン（ＯＮ）であれば、ステップ１
１２へ進む。そしてステップ１１２では、τをｒ＝ｒ６
−Ｃｏ−に＋τ７なる式を用いて算出する。なお、ここ
で、Ａは空燃比を出力空燃比にするための定数である。

一方、ステップ１０６でＶＬがオフ（ＯＦＦ）と判定さ
れた場合は、ステップ１１０へ進む。ステップ１１０で
はτをｒ＝τ。・ＣＦＢ、Ｃ０＋ｒｖなる式を用いて算
出し、ｒをフィードバック補正係数ＣＦ’Ｂ　　により
理論空燃比に合せる。そして、ステップ１１６でこれら
の算出されたてに相当するデータがＩ１０回路７６のレ
ジスタに設定されるのである。これら設定されたデータ
により燃料噴射が制御されることになる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、過給機付エンジンに
おいて、触媒コンバータ内の温度が設定値以上で触媒過
熱防止する空燃比に設定し、これ以下のときは理論空燃
比、出力空・黙止と設定できるようにしたので、次の効
果がある。

（ａ）触媒コンバータの過熱を確実に防止できる。

（ｂ）触媒コンバータが過熱状態でない場合は、高回転
、高負荷でも、出力空燃比とすることができるので、出
力が向上する。

（Ｃ）触媒コンバータが過熱状態でない場合は、高回転
、高負荷であっても、出力空燃比以上にリッチにする必
要がないため、燃費が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すフローチャート、第２図
は同実施例に用いられる触媒過熱防止補正係数をマツプ
化して示す線図、第３図は本発明の実施例が適用される
過給機付エンジンを示す構成図、第４図は第３図の制御
回路の詳細構成を示すブロック図である。 １・・・エンジン、　６・・・スロットル弁、　７・・
・過給機、　　１３・・・触媒コンバータ、　２６・・
・排気温センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　燃焼用空気を燃焼室に供給できる過給機が設けられた
   電子燃料噴射式内燃機関であつて、内燃機関回転数、吸
   入空気、排気温を制御回路に取り込み、これらに応じて
   燃料噴射弁を開閉制御して空燃比の設定をする燃料噴射
   制御方法において、内燃機関運転時の触媒床温を排気温
   より検知し、この温度が所定の設定値より低い場合は空
   燃比を理論空燃比及び出力空燃比とし、その温度が所定
   の設定値より高い場合に内燃機関の回転数及び負荷状態
   に応じて過熱防止用空燃比に設定することを特徴とする
   過給機付内燃機関の燃料噴射制御方法。