JPS62233441A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - 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〕 本発明は内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

〔従来の技術〕

エアフローメータにより検出された吸入空気量および機
関回転数から燃料噴射時間を計算し、機関回転数が予め
定められた燃料カット回転数よりも高い回転数から減速
運転が開始された場合に燃料の供給を停止するようにし
た内燃機関が公知である。この内燃機関では上述したよ
うに燃料カット回転数よりも高い回転数から減速運転が
開始された場合にのみ燃料の供給が停止される。従って
燃料カット回転数よりも低い回転数から減速運転が開始
された場合には燃料が供給され続け、この場合燃料噴射
時間は吸入空気量および機関回転数から計算される。し
かしながら、吸入空気量をエアフローメータによって検
出するようにした場合には減速運転が開始されるとエア
フローメータの計量板が閉鎖方向に回転しすぎるために
検出された吸入空気量が実際の吸入空気量に比べてかな
り低くなる場合がある。この場合、吸入空気量および機
関回転数から計算される燃料噴射時間が極度に短かくな
り、斯くして失火を生ずるという問題を生ずる。このよ
うな問題を解決するために最小噴射時間を予め定めてお
き、減速運転時に燃料噴射時間が最小噴射時間よりも短
かくなった場合には燃料噴射時間を最小噴射時間とする
ようにした内燃機関が公知である（特開昭５９−５３６
４７号公報および特開昭６０−１３８２４５号公報参照
）。更にこれらの内燃機関では排気ガス中の有害成分の
低減および燃焼安定のために機関回転数に応じて最小噴
射時間を変えるようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら減速運転時には燃料噴射時間が最小噴射時
間に設定されたとしても混合気が１４８７となり、その
結果失火を生じて未燃ガスが酸素過多のもとで機関排気
系に排出される。このように未燃ガスが酸素過多のもと
で排出されると触媒における酸化反応が活発となるため
に触媒が過熱され、その結果触媒が劣化し、或いは触媒
にひび割れが発生するという問題を生ずる。このような
問題を解決するために最小噴射時間を長くすれば触媒の
劣化を防止することはできるが減速運転が開始されるや
否や濃い混合気が供給され、その結果減速運転が開始さ
れるや否や排気エミッションが悪化するという問題があ
る。

特に機関運転状態により定まる基本噴射時間に酸素濃度
検出器の出力信号に基いて変化するフィードバック補正
係数を乗算することにより理論空燃比となる燃料噴射時
間を計算し、酸素濃度検出器の出力信号が予め定められ
た設定電圧値以下を一定時間継続してとったときにフィ
ードバック制御を中止してフィードバック補正係数を基
準値（例えば１．０）に固定するようにした場合にはフ
ィードバック補正係数が基準に固定されると混合気が更
に稀薄となって一層失火が生じやすくなる場合があり、
このような場合には触媒が一層劣化しやすくなる。

〔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によれば機関運転状
態により定まる基本噴射時間に酸素濃度検出器の出力信
号に基いて変化するフィードバック補正係数を乗算する
ことにより理論空燃比となる燃料噴射時間を計算し、計
算された燃料噴射時間が予め定められた最小噴射時間よ
りも短かいときは燃料噴射時間を最小噴射時間とするよ
うにした燃料噴射制御装置において、車両減速運転時に
酸素濃度検出器の出力信号が予め定められた設定電圧値
以下を一定時間継続してとったときにフィードバック制
御を停止して燃料噴射時間を上記の最小噴射時間よりも
長い最小噴射時間に設定するようにしている。

〔実施例〕

第１図を参照すると、１は機関本体、２はピストン、３
は燃焼室、４は点火栓、５は吸気弁、６は吸気ボート、
７は排気弁、８は排気ボートを夫々示し、吸気ボート６
は枝管９を介してサージタンク１０に連結される。サー
ジタンク１０は吸気ダクト１１を介してエアクリーナ１
２に連結され、吸気ダクト１１内にはアクセルペダルに
連結されたスロットル弁１３が配置される。各枝管９内
には夫々燃料噴射弁１４が取付けられ、この燃料噴射弁
１４から対応する吸気ボート６内に向けて燃料が噴射さ
れる。各燃料噴射弁１４は電子制御ユニット３０に接続
され、燃料噴射弁１４は電子制御ユニッ１−３０の出力
信号によって制御される。

電子制御ユニット３０はディジタルコンピュータからな
り、双方向性バス３１によって相互に接続されかつ夫々
公知の機能を有するＲＯＭ（ＩＪ−ドオンリメモリ）３
２、ＲＡＭ　（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ
　（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５および
出力ボート３６を具備する。出力ボート３６は駆動回路
３７　、３８　、３９．。

４０を介して対応する燃料噴射弁１４に接続される。

機関本体ｌには機関冷却水温に応動して機関冷却水温に
比例した出力電圧を発生する水温センサ１５が取付けら
れ、この水温センサ１５はＡＤ変ｔＡ２Ｗ４１を介して
入力ポート３５に接続される。

更に、機関本体１にはディストリビュータ１６が取付け
られ、このディストリビュータ１６にはいずれか一つの
気筒の吸気上死点を検出するＴＤＣセンサ１７と、クラ
ンクシャフトが３０°回転する毎に基準パルスを発生す
るクランク角センサ１８とが取付けられる。これらのＴ
ＤＣセンサ１７およびクランク角センサ１８は入力ポー
ト３５に接続される。また、排気ボート８には排気マニ
ホルド１９が連結され、排気マニホルド１９内には酸素
濃度検出器２０が挿入される。酸素濃度検出器２０は排
気ガス中に過剰酸素が存在するか否か、即ち機関シリン
ダ内に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりも大
きいか否かによって出力電圧が変化する。この酸素濃度
検出器２０はＡＤ変換器４２を介して入力ポート３５に
接続される。なお、図面には示さないが排気マニホルド
１９は触媒コンバータに連結される。スロットル弁１３
の弁軸にはスロットルスイッチ２１が連結され、このス
ロットルスイッチ２１は入力ポート３５に接続される。

このスロットルスイッチ２１はスロットル弁１３がアイ
ドリング開度まで閉弁しているときにオンとなる。また
、サージタンク１０には負圧センサ２２が取付けられ、
この負圧センサ２２はＡＤ変換器４３を介して入力ポー
ト３５に接続される。負圧センナ２２はサージタンク１
０内の負圧に比例した出力電圧を発生する。更に、入力
ボート３５には車速センサ２３が接続される。この車速
センサ２３は車速に比例した周波数の出力パルスを発生
する。

次に第２図を参照してまず始めにフィードバック補正係
数について説明する。なお、第２図において■は酸素濃
度検出器２０の出力電圧を示し、ＦＡＦはフィードバッ
ク補正係数を示す。酸素濃度検出器２０は排気ガス中に
過剰酸素が存在するとき、即ち機関シリンダ内に供給さ
れる混合気の空燃比が理論空燃比よりも大きいときには
０．１ボルト程度の出力電圧を発生し、排気ガス中に酸
素がほとんど存在しないとき、即ち機関シリンダ内に供
給される混合気の空燃比が理論空燃比よりも小さいとき
には０．９ボルト程度の出力電圧を発生する。この酸素
濃度検出器２０の出力電圧は電子制御ユニット３０内に
おいて基準電圧■ｏ、例えば０．４５ボルトと比較され
る。第２図に示されるように酸素濃度検出器２０の出力
電圧がＶｏよりも高くなるとフィードバック補正係数Ｆ
ＡＦは低下せしめられ、酸素濃度検出器２０の出力電圧
がＶｏよりも低くなるとフィードバック補正係数ＦＡＦ
は増大せしめられる。燃料噴射時間τは基本的にはサー
ジタンク１０内の負圧Ｐおよび機関回転数ＮＥより定ま
る基本噴射時間τｐにフィードバック補正係数ＦＡＦを
乗算することにより求められる。即ち、機関シリンダ内
に供給される混合気の空燃比が理論空燃比となるように
酸素濃度検出器２０の出力イε号に基いてフィードバッ
ク補正係数ＦＡＦにより基本噴射時間τｐが補正される
。基本噴射時間τｐは機関シリンダ内に供給される混合
気の空燃比がほぼ理論空燃比となるように予め設定され
ているので通常ＦＡＦは第２図の区間ａで示すようにほ
ぼ１．０附近の値をとる。しかしながら減速運転時のよ
うに機関シリンダ内に供給される混合気が稀薄になると
第２図の区間すで示されるように酸素濃度検出器２０の
出力電圧は低下する。このとき酸素濃度検出器２０の出
力電圧がＶｏよりも低くなり続けるとＦＡＦは増大し続
ける。また、酸素濃度検出器２０の出力電圧は電子制御
ユニッ１−３０内において基準電圧Ｖ。

とは別個の設定電圧値ｖ３、例えば０．５５ボルトと比
較される。この設定電圧値■１は基準電圧Ｖ。

よりもわずかばかり高く設定されている。酸素濃度検出
器２０の出力電圧が設定電圧値Ｖ、よりも低下してから
一定時間ｔを経過すると後述するようにリーンフラグが
セットされる。なお、ＦＡＦは予め定められた上限値、
例えば１．２に達すると１．２になり続けるようにプロ
グラムされているがこのプログラムについては説明を省
略する。

次に第３図を参照して本発明による制御方法について説
明する。第３図においてＮＥは機関回転数、τは燃料噴
射時間、Ｔは触媒コンバータ内の触媒温度、ＦＡＦはフ
ィードバック補正係数、リーンフラグは酸素濃度検出器
２０の出力信号が一定時間継続して設定電圧値Ｖ１以下
になったときにセットされるフラグである。このリーン
フラグはイグニッションスイッチがオンされたときにリ
セットされている。

第３図の時刻Ｓにおいて減速運転が開始されると燃料噴
射時間τは予め定められた最小噴射時間でｐａｉｎ近く
まで低下する。燃料噴射時間τがどこまで低下するかは
減速を開始したときの機関回転数に依存しており、減速
を開始したときの機関回転数が比較的高いときには第３
図に示すように最小噴射時間でｐａｉｎ近くまで低下し
、減速を開始したときの機関回転数が比較的低いときに
は最小噴射時間ｒｐｍｉｎまで低下する。このとき機関
回転数等から求められる基本噴射時間τｐは空燃比を理
論空燃比にする基本噴射時間に比べて短かい、従ってこ
のとき混合気は稀薄となっており、斯くしてｌＲ合気を
濃くすべく　ＦＡＦが上昇する。また、このとき失火に
より未燃ガスが排気マニホルド１９に排出されると酸素
過多であるために酸化反応が活発となり、触媒温度Ｔが
上昇する。減速運転後屈合気が稀薄になり続けていると
ＦＡＦは増大し続ける。次いでリーンフラグがセソ！・
されるとフィードバンク制御が停止してＦＡＦが基準値
（＝１．０）に固定され、同時に最小噴射時間τｐｍｉ
ｎが最小噴射時間τｍｉｎまで上界せしめられる。

最小噴射時間がτｍｉｎまで上昇せしめられるとそれに
判なって燃料噴射時間τが上昇せしめられる。

その結果、混合気が濃くなるために失火が停止し、未燃
ガスの排出が停止せしめられるために触媒の温度上昇が
停止し、斯くして触媒が過熱するのを阻止することがで
きる。

リーンフラグがセットされてＦＡＦが基準値に固定され
たときにてｐａｉｎが変化せしめられない場合には破線
で示すように燃料噴射時間τが最小噴射時間τｐａｉｎ
まで低下する。その結果、機関シリンダ内に供給される
混合気は更に＋ａ’ＦＡとなるので排気マニホルド１９
に排出される未燃ガス量が増大する。斯くして触媒温度
Ｔが破線で示すように上昇し続け、その結果触媒が劣化
することになる。

しかしながら本発明ではリーンフラグがセットされると
最小噴射時間がτｌｌ１ｉｎまで上昇せしめられ、これ
に判なって燃料噴射時間τも上界せしめられるので触媒
温度が上昇するのを阻止することができる。

次に第４図から第７図を参照して本発明による燃料噴射
制御方法について説明する。

第４図は燃料噴射処理ルーチンを示す。第４図を参照す
るとまず始めにステップ５０において燃料カット中であ
るか否かが判別される。減速運転を開始したときの機関
回転数が予め定められた燃料カット回転数よりも高いと
きには燃料の供給が停止される、即ち燃料がカットされ
る。この燃料カット処理は別のルーチンで行なわれてい
る。ステップ５０ではこの別のルーチンで燃料カット処
理が行なわれているか否かが判別され、燃料カット中で
あれば処理サイクルを完了する。燃料カット中でなけれ
ばステップ５１に進んでスロットルスイッチ２１がオン
であるか否か、即ちスロットル弁１３がアイドリング位
置にあるか否かが判別される。スロットルスイッチ２１
がオンのときにはステップ５２に進み、車速センサ２３
の出力信号から車速■が予め定められた一定速度Ｖｏ以
上であるか否かが判別される。Ｖ＞Ｖｏであればステッ
プ５３に進んでクランク角センサ１８の出力信号から機
関回転数ＮＥが予め定められた回転数Ｎｏよりも高いか
否かが判別される。Ｎ　Ｅ　＞　Ｎ。

であればステップ５４に進んで前述したリーンフラグが
セットされているか否かが判別される。従ってステップ
５４に進むのは機関回転数ＮＥが予め定められた回転数
Ｎｏよりも高い減速運転時であって燃料カットが行なわ
れていないときである。

一方、スロットルスイッチ２１がオンでないとき、或い
はＶ≦Ｖｏのとき、或いはＮ　Ｅ　＜　Ｎｏのとき、或
いはリーンフラグがリセットされているときはステップ
５５に進んでフィードバンク補正係数ＦＡＦの計算が行
なわれ、次いでステップ５６において燃料噴射時間τの
計算が行なわれる。

第５図はリーンフラグの処理ルーチンを示しており、第
６図はＦＡＦの計算処理ルーチンを示しており、第７図
は燃料噴射時間τの計算処理ルーチンを示している。

第５図を参照するとまず始めにステップ６０４こおいて
酸素濃度検出器２０出力電圧■が設定電圧値■１よりも
低いか否かが判別される。次いでステ、プロ１において
■が■１以下になったときからのカウント作用が開始さ
れる。このカウント作用は例えばカウンタによって行な
われる。次いでステップ６２では■がＶ１以下になって
から一定時間ｔ　（第３図）経過したか否かがカウンタ
のカウント値から判別される。一定時間ｔを経過してい
ないときには処理ルーチンを完了する。これに対して一
定時間ｔを経過しているときにはステップ６３に進んで
リーンフラグがセントされ、次いでステップ６４に進ん
でＦＡＦが１．０とされる。

一方、Ｖ＞Ｖ、である場合にはステップ６５に進んでカ
ウンタがリセットされ、次いでステップ６６においてリ
ーンフラグがリセットされる。

次に第６図を参照してフィードバック補正係数ＦＡＦを
計算するためのルーチンについて説明する。第６図を参
照するとまず始めにステップ７０においてリーンフラグ
がセットされているか否かが判別される。リーンフラグ
がセットされている場合には処理ルーチンを完了し、従
ってこの場合にはＦＡＦは１．０に固定される。一方、
リーンフラグがセットされていない場合にはステップ７
１に進んで酸素濃度検出器２０の出力電圧Ｖが基準電圧
ＶＯよりも小さいか否か、即ちリーンであるか否かが判
別される。なお、以下酸素濃度検出器２０の出力電圧Ｖ
が基準電圧Ｖｏよりも大きいときはリッチという。Ｖ＜
Ｖｏの場合、即ちリーンのときにはステップ７２に進ん
でリッチからり一ンに変った直後であるか否かが判別さ
れる。リッチからリーンに変った直後である場合にはス
ソテプ７３に進んで予め定められたスキップｌｘがＦＡ
Ｆに加算される。その結果、ＦＡＦはスキップｌｘだけ
急激に上昇する。一方、リーンではあるがリッチからリ
ーンに変った直後でない場合にはステップ７４に進んで
ＦＡＦに一定値Ａ　（＜＜Ｘ）が加算される。その結果
、ｌ”　Ａ　Ｆは徐々に上昇せしめられる。一方、ステ
ップ７１においてＶ＞ＶＯと判別されたとき、即ちリッ
チのときにはスソテプ７５に進んでリーンからリッチに
変った直後であるか否かが判別される。リーンからリッ
チに変った直後であればステップ７６に進んでＦＡＦか
ら予め定められたスキップｉｌＹが減算され、リッチで
はあるがリーンからリッチに変った直後でなければステ
ップ７７に進んでＦＡＦから一定値Ｂ（＜＜　Ｙ　）が
減算される。

次に第７図を参照して燃料噴射時間τを計算するための
ルーチンについて説明する。第７図を参照すると、まず
始めにステップ８０においてマニホルド負圧を表わす負
圧センサ２２の出力信号、および機関回転数を表わすク
ランク角センサ１８の出力信号から基本燃料噴射時間τ
ｐが求められる。τｐは例えばマニホルド負圧および機
関回転数の関数としてＲＯＭ３２内に記憶されている。

次いでステップ８１では燃料噴射時間τがτ−τｐ−Ｆ
ＡＦ−に＋τＶなる式から計算される。

ここでＫは水温等により定まる定数、τすは無効噴射時
間である。次いでステップ８２では燃料噴射時間τが予
め定められた最小噴射時間τｐｍｉｎ（第３図）よりも
短かいか否かが判別される。

τ〈ｒｐｍｉｎであればステップ８３においててがｒｐ
ｍｉｎとされ、処理サイクルが完了する。従って燃料噴
射時間τはτρｍｉｎ以下にはならない。燃料噴射時間
τの計算が完了すると第４図のステップ５７に進んで燃
料が燃料噴射弁１４から噴射される。

一方、第４図のステップ５４においてリーンフラグがセ
ントされていると判断されたときはステップ５８に進ん
で最小噴射時間τｗｉｎが計算される。この最小噴射時
間τｗｉｎは第８図に示されるようにｒｐｍｉｎよりも
長く、しかも機関回転数ＮＥが増大するにつれて増大す
る。このτ１ｌｌｉｎは触媒の過熱をひき起さない最小
の噴射時間であってこのτｍｉｎとＮＥとの関係は予め
ＲＯＭ　３２内にマツプの形で記憶されている。従って
ステップ５８ではこのマツプからτｗｉｎが求められる
。次いでステップ５９では燃料噴射時間τがτｍｉｎと
され、ステップ５７で燃料の噴射処理が行なわれる。

〔発明の効果〕

減速運転時における失火を防止するために最小噴射時間
を予め定め、燃料噴射時間がこの最小噴射時間以下にな
らないようにした場合において従来のように最小噴射時
間をかなり短かく設定すると失火して多量の未燃ガスが
酸素過剰のもとて排気マニホルド内に排出されるために
触媒が過熱するという問題を生じ、一方、最小噴射時間
を比較的長く設定すると混合気を濃くすることができる
ために触媒の過熱を防止することはできるが減速運転開
始直後から多量の未燃ＨＣ，Ｃｏが排出されるために排
気エミッションが悪化する。本発明では減速運転時にお
いて混合気がリーンである状態がしばらく継続し、触媒
が過熱しそうになった場合にのみ最小噴射時間を長くす
るようにしているので触媒の過熱を防止しつつ多量の未
燃ＨＣ。

ｃｏが排出されるのを阻止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は内燃機関の全体図、第２図はフィードハック補
正係数ＦＡＦの変化を示す線図、第３図は燃料噴射時間
τ等の変化を示すタイムチャート、第４図は燃料噴射処
理を実行するためのフローチャート、第５図はリーンフ
ラグの処理を行なうたメツフローチャート、第６図はフ
ィードバック補正係数ＦＡＦの計算を行なうためのフロ
ーチャート、第７図は燃料噴射時間τを計算するための
フローチャート、第８図は最小噴射時間と機関回転数の
関係を示す線図である。 １０・・・サージタンク、　　１４・・・燃料噴射弁、
１９・・・排気マニホルド、２０・・・酸素濃度検出器
、２１・・・スロットルスイッチ、 ２２・・・負圧センサ。 ２２・・・負圧セッサ 第２図 第３図 第５図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関運転状態により定まる基本噴射時間に酸素濃度検出
   器の出力信号に基いて変化するフィードバック補正係数
   を乗算することにより理論空燃比となる燃料噴射時間を
   計算し、計算された燃料噴射時間が予め定められた最小
   噴射時間よりも短かいときは燃料噴射時間を最小噴射時
   間とするようにした燃料噴射制御装置において、車両減
   速運転時に上記酸素濃度検出器の出力信号が予め定めら
   れた設定電圧値以下を一定時間継続してとったときにフ
   ィードバック制御を停止して燃料噴射時間を上記最小噴
   射時間よりも長い最小噴射時間に設定するようにした内
   燃機関の燃料噴射制御装置。