JPS6217337A - 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、内燃機関の高温再始動時に燃料噴射弁から供
給する燃料量を機関の回転数に応じて制御する空燃比制
御方法に関する。

従来の技術 車両に搭載される内燃機関では、機関負荷、機関回転数
等に合ねｔ！′ｃ最適な運転状態を作り出すために機関
に供給する燃料量をマイクロコンピュータにより制御す
るものが周知になっている。特に内燃機関の始動後にお
いては、機関の始動特性に応じた量の燃料を供給Ｊべく
、燃料噴射装置の燃お１噴射時間を適宜補正することに
しＣいる。

ここで、長時間の高負荷運転の継続の後機関を停止した
場合機関が高温となって燃料噴！８′！！Ａ置の燃料配
管中にペーパーが発生することがあり、この状態で再始
動した場合、燃料噴射装置の噴射時間に比例しｌζ燃料
量を供給する内燃機関においでは同じ燃料噴射時間でも
ペーパー分だけは燃料の供給量が低減し、充分な燃料が
供給されないことにより空燃比がオ“−バーリーンにな
るため、始動が行なえないかあるいは始動を完了したと
しても始動後アイドル運転状態が不安定になったり、エ
ンジンストールを起こすことが多い。

そこで、特開昭５６−８１２３０号公報あるいは特開昭
５７−１０７４１号公報に開示されるように、燃料が高
温となっている状態で機関を始動するに際し、所定時間
たり一義的に燃料量ｒｌ）Ｉ吊を増加するようにした空
燃比制御装置や燃料温度をパラメータとして燃料噴射量
を増加するようにした空燃比制御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、このような従来の空燃比制御装置にあっ
ては、機関の冷却水温や吸入空気温度が所定値以上であ
るとぎ、燃料噴射装置等の燃料配管内にペーパーが発生
しやすいこと等を考慮し、高温再始動時に燃料噴射装置
により水温等に基づいて燃料量を所定量だけ増量噴射す
ることにしており、これでは実際の燃料状態を検知する
ことなく見込み制御を行なっているにすぎない。

このため、例えば燃料の性状等によりペーパーを発生し
難い場合、燃料供給量が実際には充分であるのに水温等
に基づいて見込みで燃料増けすると、オーバーリッチに
なっ゛Ｃアイドル運転が不安定になったり、また一旦始
動してもその後まもなくエンジンストールを起こづとい
う問題がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
、機関の高温始動後にオーバーリッチ及びオーバーリー
ンを回避し、これによりアイドル回転数の低下及びこれ
に起因するアイドル振動の増大を防止し、燃費を低減し
つつ始動後のアイドル運転性を安定にすることを目的と
する。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明の内燃機関の空燃比
制御方法は、排気ガス中の特定成分濃度を検出し、この
検出値を比例積分して空燃比補正値を算出し、この空燃
比補正値に応じて機関に供給する燃料量を補正する空燃
比フィードバック制御方法であって、前記空燃比補正値
を締出する際の積分定数を可変にすると共に、機関の検
出回転数が目標回転数よりも低下しているか否かを判別
し、この検出回転数が目標回転数よりも低下していると
判別したとぎ前記積分定数を増大することにより燃料量
を増大するように構成する。

作　　　　用 本発明によれば、機関の始動完了及び機関の高温時を検
出し、このとき燃料配管中にペーパーを発生し易く燃料
供給が不十分になる虞があるので、実際に機関のアイド
ル運転状態が安定しているかどうかを回転数検出手段に
より検出する。そして検出回転数がマイクロコンピュー
タで設定される目標回転数よりも所定値以上に低【ノれ
ば、そのときの検出回転数に応じて空燃比フィードバッ
ク制御の際の積分定数を通常のアイドル時よりも大ぎな
所定の値に設定し、これにより１回の噴射当りの噴射時
間を延長し、燃料増量の早期実行をはかる。

使方、検出回転数がある程度高ければ、つまり検出回転
数が目標回転数よりも所定値未満の低下範囲であれば、
前記積分定数を通常のアイドル時の積分定数と等しいか
あるいは若干大きな値に設定し、これによりアイドル時
の燃料量を制御する。

このようにして、高温始動後の主にアイドル運転時に燃
焼室内の燃焼状態を検出回転数より検知し、空燃比の変
動を少なくするようにしたので、常時、安定したアイド
ル運転特性を確保することができる。

実　　施　　例 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の空燃比制御方法を適用する内燃機関の
概略構成の一例を表わしている。

図中、１は内燃機関本体、２はシリンダブロック、３は
シリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は点火
プラグ、７は吸気バルブ、８は排気バルブ、９は排気マ
ニホールド１０内の排気中の酸素濃度を検出する酸素セ
ンサ、１５は冷却水温を計測する水温センサ、１６はス
タータスイッチ、２１はバッテリ電源をそれぞれ表わす
。

吸気系では、エアクリーナ２４から取入れた吸入空気の
吸気量をエアフロメータ２５により計測すると共に、吸
気温センサ２６により吸気温を計測し、アクセルペダル
２７の踏み代に応じて開閉するスロットルバルブ２８に
より吸入空気を所定１だけ吸気マニホールド３０へと送
るようになっている。スロットルボディ３１には、その
内部に介装したス１１ットルバルブ２８の開度及び仝閉
（Ｑ置を検出するスロットルセンサ３２が設けられてい
る。、さらに吸気マニホールド３０の吸気バルブ７の近
傍には、燃料タンク３５から通路３６を介して燃料ポン
プ３７により圧送される燃料を所定量だけ噴射供給する
燃料噴射弁３８が取付けられている。

そして点火系では、イグナイター４０で発生した高電圧
をディス１ヘリピユータ４１に供給し、ディス１へリビ
ュータ４１で所定の点火時期制御を行ないながら該高電
圧を所定のタイミングＣ各気筒の点火プラグ６に分配供
給するようにしている。

ディス１−リビュータ４つには、図示しイ≧いクランク
シレフトと同期し“Ｃ回転げるディストリビュークシ℃
・フト４２の回転位置から回転角及び回転数を検出する
回転数セン１す４３が設けられており、具体的には、こ
の回転数センサ４３によりクランクシャフトの２回転毎
に２４回のパルス信号を出力すると共にクランクシャフ
トの一回転毎に所定角で一回のパルス信号を出力するよ
うにしている。

制御２１Ｉ装置５０は、バラブリ電線２１により作動す
るマイクロコンピュータであり、このマイクロコンピュ
ータ内には、第２図に示づように、中央処理コニット（
ＣＰＵ）５１と、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）５２と
、ランダムアクヒスメ巳り（［テへＭ）５３と、スター
タスイッチ１６のオフ時にも記憶を保持するバックアッ
プランダムアクゼスメモリ（ＲＡＭ）５４とを含んでい
る。このうちのＲＯＭ５２には、メインルーチン中射量
制御ルーヂン、点火時期制御ルーチン等のブし１グラム
、これらの処理に必要な種々の固定データ、定数等が格
納されている。さらにマイク１１１ンビユータ内には、
マルチプレクサを有する△／Ｄ変換器５５と、バッファ
メモリを有するＩ１０装置５６とが組込まれ、これらの
５５と５６は前記５１〜５４とコモンバス５７によりＵ
いに接続されている。

△／Ｄ変換器５５においては、エアフ［１メータ２５、
吸気温センサ２６等の各センサの出力信号をバッフ？を
介してマルチプレクサに入力し、これらのデータをＡ／
Ｄ変換してＣＰＵ５１の指令により所定の時期にＣＰＵ
５１及びＲＡＭ５３あるい（よ５４へ出力するようにし
ている。これによりＲＡ　Ｍ　５３に吸入空気量、吸気
温、水温等の最新検出データを取込み、その所定領域に
これらのデータを格納する。またＩ１０装置５６におい
ては、スｆ」ットルセンザ３２、回転数センサ４３′８
の各センサの検出信号を入力し、これらのデータをＣＰ
Ｕ５１の指令により所定の時期にＣＰＬＪ５１及びＲＡ
Ｍ５３あるいは５４へ出力するようにしている。

ＣＰＵ５１はＲＯＭ５２に記憶されているプログラムに
従って前記各センナにより検出されたデータに基づいて
燃料噴射伍を計算し、これに基づくパルス信号をｒ１０
装置５６を経て燃料噴射弁３８に出力する。すなわち、
基本的には、エアフロメータ２５が検出する吸入空気量
と回転数センサ４３が検出する機関回転数により基本燃
料量をｃ１出し、これを検出吸気温と冷ｆＪｌ水温に応
じて補正し、この補正燃料量に対応するパルス信号をＩ
１０装置５６内の図示しない駆動回路から燃料噴射弁３
８に送るようになっている。

次に第３図〜第５図に示すフローチ１７−トを参照して
制御装置５０による本発明の空燃比制御の一例について
説明づ°る。

第３図は、始動時における空燃比制御の初期ルーチンを
示している。このルーチンは、メインルーチン中で短時
間の間隔で実行されるものであり、まずスデップ３０１
にて機関が始動時であるか否、かつまりスタータスイッ
チ１６の出力がオンか否かを判別する。スタータスイッ
チ１６がオフ信号を出力しているときには、つまり非始
動状態にあるとぎには、スデップ３０１から３０４に進
みこのルーチンを終了する。

櫟関が始動されると、スデップ３０１がらスデップ３０
２に進み、ここで機関の冷却水４　Ｔ　Ｉ−Ｉ　Ｗが９
５℃以上であるか否かを前記水馬ｉセンサ１５の検出信
号に基づいて判別し、ＴＨＷ＜９５℃であれば、このと
きの始動を通常の冷間始動と児做し、ステップ３０４に
進んでこのルーチンを終了する。

ＴＨＷ≧９５℃であれば、高温再始動時と見做し、ステ
ップ３０３に進んで燃料増量の実行フラグをセットする
。実行フラグをセットした後はステップ３０３から３０
４に進んでこの初期ルーチンを終了する。

機関高温再始動時であることが見做されると、第４図に
示す燃料増量ルーチンを実行する。

先ずステップ４０１にて機関がアイドル状態にあるか否
かをスロットルセンサ３２により判別し、非アイドル状
態であればステップ４０７に進んで空燃比フィードバッ
ク制御の際の積分定数Ｋｉを通常の計算式に従って演算
し、次いでステップ４０８に進んでこのルーチンを終了
する。

機関がアイドル状態であることがスロットルセンサ３２
により判別されると、ステップ４０１からステップ４０
２に進んで第３図に示す初期ルーチンの実行フラグがセ
ットされているかどうかを判別する。実行フラグがセッ
トされていなければ、ステップ４０２からステップ７Ｉ
０３に進んで前記積分定数１（ｉをｂ％／ｓｅｃ　　（
例えば　１〜２％／ｓｅｃ　）に設定し、次いでステッ
プ４０８に遊んで燃料噴射時間Ｔ決定ルーチンに進む。

この場合の積分定数すの値は、通常の空燃比フィードバ
ック制御を行なっている際の積分定数Ｋｉの値（例えば
１％／５ｅｃ）と等しいかあるいは若干大きな値になっ
ている。

ステップ４０２にて実行フラグがレッ１〜されていれば
、ステップ４０４に進ｌυでＲＯＭ５２から通常のアイ
ドル回転数としての目標回転数を読み出し、これと回転
数センサ４３で検出した検出回転数との差ΔＮＥをＣＰ
Ｕ５１内の図示しない演算回路で計算する。次いでステ
ップ４０５にて八ＮＥが所定値Ｏｒｐｍ以上であるか否
かを判別する。この時点で検出回転数が目標回転数より
もさほど低下していなければ、つまりΔＮＥ＜Ｃであれ
ば、ステップ４０３に進んで積分定数１（ｉをｂ％／　
Ｓｅｃに設定する。この場合には、検出回転数がさほど
落込んでいないので、空燃比フィードバック制御の際の
積分定数Ｋｉの値は非アイドル状態時の積分定数値と等
しいかあるいは若Ｔ大きめとなって安定したアイドル−
運転を確保する。

ΔＮＥ≧Ｃであれば、ステップ４０６に進んでフィード
バック制御の際の積分定数１（ｉをａ％／ｓｅｃ　　（
例えば４％／５ｅｃ）に設定する。この場合、機関の回
転数はかなり落込んでいるが、積分定数１（ｉの値をス
テップ４０３におけるｂよりも大きな値どしてのａ　（
ａ＞ｂ）に設定したので、燃料噴射弁３８から噴射され
る一回当りの燃料噴射時間Ｔが延長され、早期にリッチ
な空燃比を作り出し、これによりアイドル回転数を短時
間で目標回転数にアップすることができる。

次いで第５図を参照して燃料噴射時間Ｔの決定ルーチン
につい゛Ｃ説明する。

先ずステップ５０１にて回転数センサ４３及びエアフロ
メータ２５から機関の回転数ＮＥと吸入空気ｆｆ１Ｑを
取り込み、Ｑ／ＮＥなる演算により機関の一回転光りの
吸入空気量を算出する。

次のステップ５０２にて前記吸入空気量に対応する阜本
燃料噴ＤＡ吊Ｔ　ｐを計亦する。次いでステップ５０３
にて各種センサの出力信号に基づく補正係数Ｋを計算す
る。次ぎのステップ５０４に進んで前記ステップ５０２
及び５０３で計算した基本燃料噴射ｆｆ１Ｔｐと補正係
数Ｋに基づいて実噴射量を次式に従って評点する。

Ｔ＝ＴＤＸＫ＊ＦＡＦ＋Ｔｖ ここで、ＦＡＦは空燃比フィードバック補正係数をあら
れし、Ｔｖは燃料噴射弁３８の作動遅れ時間としての無
効噴射時間をあられづ。

第６図のように、酸素ヒンザ９の検出信号に基づいて空
燃比フィードバック実行フラグＸＡＦがリーン条件を検
出しているあいだは、空燃比フィードバック補正係数Ｆ
ＡＦの積分定数Ｋｉ（傾さ・）を時間に比例して大きく
なるようにしている。そして、空燃比フィードバック実
行フラグＸＡＦがリーンのフラグからリッチのフラグに
切換わると、若干の遅れ時間を伴って空燃比フィードバ
ック補正係数ＦＡＦが所定のスキップｆｆ１Ｒｓだけス
キップし、その後比例積分により空燃比をリッチからリ
ーン側に仕向けるようになっている。このようにして、
空燃比フィードバックフラグＸＡＦがリッチとり〜ンを
交互に繰返すことにより、空燃化フィードバック補正係
数ＦＡＦを所定の空燃比になるようにフィードバック制
御している。このことからも明らかなように、前記ステ
ップ５０４におりる空燃比フィードバック補正係数ＦＡ
Ｆは、積分定数に１とスキップ吊Ｒ５の値に より決定されるものである。

この場合の積分定数１（ｉは、前述した第４図に示づ゛
燃料増量ルーチンのステップ４０３．４０６及び４０７
に示Ｊ′ように運転状態に応じて所定値をとるように設
定されている。つまり、高温再始動後であって検出回転
数がさほど低くない場合、つまり検出回転数と目標回転
数の差ΔＮＥがΔＮＥくＣｒｐｍの場合、積分定数Ｋｉ
をｂ％／　Ｓｅｅに設定し、逆にΔＮＦ≧Ｃｒｐｍの場
合積分定数に１をｂよりも大きな値としてのａ％／　Ｓ
ｅｃに設定している。

このようにして、高温再始動後のアイドル時におりる検
出回転数が１］椋回転数よりも所定値Ｃ以上低いときに
は、積分定数１（ｉの値を大きくし、丈なわ）う第６図
のに１の傾きを大ぎくし、空燃比を♀明に目標値に戻す
ように計り、これににり空燃比がリーンになって回転数
が低下したとぎでも積分定数Ｋｉの値を大ぎくして早期
に燃料増吊りることが可能となる。一方、空燃比がリー
ンにならず回転数がさほど低下しないときには、積分定
数に１を通常の値で制御するので、空燃比の変動が大き
くなるという心配もない。

尚、第５図においてステップ５０４に（計算された実噴
ｔＪＩ　ｍ　Ｔのデータは、次のステップ５０５にてＲ
ＡＭ５３に格納されるようになっている。

次いでステップ５０６に進みこの燃料噴射時間］。

決定ルーチンを終了する。

また、高温再始動時におけるアイドル運転の不安定な状
態は、始動後のある程度の時ｒ、’′ｉＪ杼過により通
常のアイドル状態に復帰するので、第４図のステップ４
０２の実行フラグは始動侵の所定時間の経過例えば２分
の経過によりタイマーでリセッ１〜されるようになって
いる。このときのリレットは、本発明においてはタイマ
ーによるものに限らず、冷却水温の所定水温以下の検出
あるいは空燃比リッチ信号により行なうようにしてもよ
い。

本発明の望ましい実施態様によれば、始動時検出手段と
してのスタータスイッヂ等により機関のクランキングを
終了したことを検出し、且つ高温時判別手段としての水
温センサ等により機関の冷却水温が所定値以上であるこ
とを検出したとき、検出回転数に応じて空燃比フィード
バック制御の際の積分定数を通常のアイドル回転時より
も大きくし、これにより燃料ａを増ｌｌするようにする
。

このときの積分定数を、検出回転数と目標回転数の差が
大きいほど大きな値にすることにより、アイドル回転数
の早期安定化を計ることができる。

発明の効果 本発明によれば、高温再始動後アイドル状態で回転数が
目標回転数より低いとき、空燃比フィードバック制御の
際の積分定数に１を大きくして必要以上に空燃比がリッ
チになることなく燃料増吊するようにしたので、燃費の
節約を図れると共に、アイドル時の不安定な状態を回避
しアイドル振りＪに基づく撮動騒音を確実に低減するこ
とができる。

また本発明では、検出回転数が目標回転数よりも低下し
ているとき、通常のフィードバック制御の際の積分定数
よりも大きな積分定数値をとるようにしたので、燃料増
量によるアイドル時の不安定な運転状態を早期に安定化
づ′ることがＣきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の空燃比制御方法を適用する内燃義関の
一実施例をあられす概略構成図、第２図は本発明の空燃
比制御方法を実施するための制御装置をあられす概略構
成図、 第３図は本発明の一実施例におりる初１９１ルーチンを
あられすフローチャート、 第４図は本発明における燃料増はルーチンをあられすフ
ローチャート、 第５図は同じく本発明の一実施例における燃ＩＩ噴射時
間決定ルーチンをあられすフローチャート、第６図は空
燃比フィードバック制御を行なう際の空燃比フィードバ
ック実行フラグ及び空燃比フィードバック補正係数をあ
られすタイムチ１？−トである。 １・・・内燃機関本体、　　　２・・・シリンダブロッ
ク、３・・・シリンダヘッド、　　６・・・点火プラグ
、９・・・酸素センサ、　　　　　１５・・・水温セン
サ、１６・・・スタータスイッチ、２１・・・バッテリ
°電源、２５・・・エアフロメータ、　２６・・・吸気
温センサ、２８・・・スロットルバルブ、 ３２・・・スロットルスイッチ、 ３８・・・燃料噴射弁、　　　５０・・・制御装置、５
１・・・中央処理ユニット（ＣＰｔＪ）、５２・・・リ
ードオンリメモリ（ＲＯＭ）、５３．５４・・・ランダ
ムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、５５・・・Ａ／Ｄ変換器
、　　５６・・・Ｉ１０装置。 出願人：　トヨタ自動車株式会社 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 排気ガス中の特定成分濃度を検出し、この検出値を比例
   積分して空燃比補正値を算出し、この空燃比補正値に応
   じて機関に供給する燃料量を補正する内燃機関の空燃比
   フィードバック制御方法において、前記空燃比補正値を
   算出する際の積分定数を可変にすると共に、機関の検出
   回転数が目標回転数よりも低下しているか否かを判別し
   、この検出回転数が目標回転数よりも低下していると判
   別したとき前記積分定数を増大することにより燃料量を
   増大することを特徴とする内燃機関の空燃比制御方法。