JPS6232246A - 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電子制御式燃料噴射制御装置に関す
る。

〔従来の技術〕

電子制御式燃料噴射機関では、検出された吸入空気量に
基いて燃料の基本噴射量を決定し、この基本噴射量が概
ね理論空燃比を提供するようになっている。機関の運転
状態に応じて、例えば暖機補正や始動後補正が行われる
。このような暖機補正や始動後補正が行われていないと
きには、排気通路に配置された酸素濃度センサの出力に
応じて空燃比が理論空燃比となるようにフィードバック
制御することが多い。

一方、電子制御式燃料噴射機関では、燃料噴射弁はデリ
バリパイプに連結され、デリバリパイプには燃料噴射弁
の燃料調圧のためにプレッシャレギュレータが取付けら
れている。プレッシャレギュレータはデリバリパイプ内
の燃料の圧力と吸気圧力との差を一定に保ち、変化する
吸気圧力に対して燃料噴射量が変化するのを防止するた
めのものであり、８周圧のために、フ゛レッシャレギュ
レー夕のダイヤフラムによって区画された一室に吸気圧
力が導入されている。

ところで、デリバリパイプや燃料噴射弁内の燃料が高温
１こなると燃料ペーパーが発生し易くなり、特に機関の
始動時に問題があった。これを解決するために、特開昭
５８−６７９６４号公報では、プレッシャレギュレータ
と吸気管を連結する通路の途中に電磁弁を設け、デリバ
リパイプ内の燃料の温度が所定値以上になると機関始動
時に電磁弁を作動させてプレッシャレギュレータを大気
に開放している。実開昭５８−２４４３５号公報では、
同様に電磁弁を設け、機関冷却水温が所定値以上になる
と同様にプレッシャレギュレータを大気開放している。

プレッシャレギュレータを大気開放することにより、デ
リバリパイプ及び燃料噴射弁内の燃料の圧力が、プレッ
シャレギュレータを吸気通路に連結していた場合よりも
増大する。圧力が増大すれば燃料の気化温度が上昇する
ので、デリバリパイプ及び燃料噴射弁内での燃料のペー
パーの発生が防止され、よって機関の始動性を向上する
ことができる。

〔発明が解決すべき問題点〕

前述したように、従来は運転性能確保のために必要な条
件、例えば冷却水温４０℃以下、始動時、始動後増量時
、高出力時等を除きフィードバック制御を行っていた。

しかしながら、プレッシャレギュレータを大気開放させ
る弁手段を設けた内燃機関で、プレッシャレギュレータ
を大気開放しているときにフィードバックを行うと問題
点が発生した。プレッシャレギュレータの大気開放はデ
ッドソーク後の高温状態での始動に伴って行われるので
、従来の制御では始動後増量が所定の時間で終了すると
フィードバック制御が行われることになる。ところが、
プレッシャレギュレータ、を大気開放すると、デリバリ
パイプ内の燃料の圧力が上昇し、それによって燃料の気
化温度が上昇するのでペーパーの発生が防止される訳で
あるが、燃料の圧力が上昇すると噴射される燃料の量が
多くなってしまうという結果になった。即ち、燃料噴射
弁の開弁時間はプレッシャレギュレータが吸気通路に連
結されているときの燃料の圧力に基いて理論空燃比を与
えるべく計算されたものであり、燃料の圧力が高くなれ
ば同じ開弁時間でも噴射される燃料の量が多くなり、例
えば理論空燃比よりも１３％はどリッチになる。従って
、酸素濃度センサは当然リッチ信号を発生する。そこで
フィードバック制御が行われると目標空燃比をリーン側
に補正していくことになる。所定時間経過してプレッシ
ャレギュレータの大気開放が終了する直前に酸素濃度セ
ンサが理論空燃比を検出しているとすると、演算回路の
目標値は１３％リーンとなっている。この状態でプレッ
シャレギュレータの大気開放を終了すると、燃料噴射弁
から噴射される燃料の量が理論空燃比より１３％小さい
値（空燃比は約１６．３）に相当する量に急激に変化す
る。酸素濃度センサはそこでリーン信号を発生し、リッ
チ側へ向けてのフィードバック制御が行われることにな
る。しかしながら、フィードバックの補正係数は非常に
小さいために、１３％の補正を達成するためには多数回
のサイクルを必要とし、実質的に数秒間リーン状態が続
り、従って、このようなリーン状態でアイドルを続けた
り又は急に負荷をかけたりした場合にストールする可能
性を含んでいた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による内燃機関の燃料噴射制御装置は、燃料噴射
弁と、排気通路に配置された酸素濃度センサの出力に応
じて空燃比を補正するフィードバック制御手段と、燃料
噴射弁に供給される燃料の調圧のために導管を介して吸
気通路に連結されたプレッシャレギュレータとを備えた
内燃機関において、前記プレッシャレギュレータを吸気
通路に連結する導管の途中に弁手段を設けてプレッシャ
レギュレータを温度に応じて大気又は吸気通路−に選択
的に連結可能にするとともに、プレッシャレギュレータ
が大気に連結されているときに前記フィードバック制御
手段によるフィードバック補正を禁止させるフィードバ
ック禁止手段を設けたことを特徴とする特 Ｃ実施例） 第２図において、内燃機関本体ｌＯには往復動するピス
トン１２が挿入され、ピストンＩ２の上方に燃焼室１４
が形成される。燃焼室１４にはそれぞれ吸気通路１６及
び排気１８が連通され、吸気通路１６はエアクリーナ２
０、サージタンク２２及びこれらを連結するパイプ等に
より構成される。吸気通路１６にはエアフローメータ２
４、スロットル弁２６、燃料噴射弁２８等が公知のよう
に配置される。

燃料噴射弁２８はサージタンク２２から延びる各枝管３
０に配置されて気筒数だけあり、全ての燃料噴射弁２８
がデリバリパイプ３２に連結される。デリバリパイプ３
２には、フューエルタンク３４の燃料がフューエルフィ
ルタ３６及びフューエルポンプ３８を介して供給されて
おり、余剰の燃料がプレッシャレギュレータ４０を介し
てフューエルタンク３４に戻される。このときに、プレ
ッシャレギュレータ４０はデリバリパイプ３２内の燃料
を調圧する。このために、プレッシャレギュレータ４０
はＷ管４２を介して吸気通路１６、即ちサージタンク２
２に連結される。この導管の途中には電磁弁４４が配置
されプレッシャレギュレータ４０をサージタンク２２又
は大気に選択的に連結することができるようになってい
る。

第３図はプレッシャレギュレータ４０の詳細な一例を示
すものであり、ハウジング４０ａがダイヤフラム４０ｂ
によって区画されて燃料室４０ｃおよびスプリング室４
０ｄが形成される。燃料室４０ｃにはデリバリパイプ３
２が連結されるとともにパイプ４０ｅが突設される。こ
のパイプ４０ｅはリターンパイプを介してフューエルタ
ンク３４に連結される。

ダイヤフラム４０ｂには、パイプ４０ｅの先端（こ対応
して弁体４Ｏｆが取付けられている。一方、スプリング
室４０ｄ内にはスプリング４０ｇが配置され、ダイヤフ
ラム４０ｂを弁体４０ｆがパイプ４０ｅの先端を塞ぐよ
うに付勢している。このスプリング室４０ｄが前述した
電磁弁４４が配置された導管４２によりサージタンク２
２に連結される。この構成によって、燃料噴射弁２８に
かかる燃料の圧力も燃料噴射弁２８の先端にかかる吸気
圧力（負圧）に対して常時一定となるように調圧する。

一方、電磁弁４４の作動によって、プレンシャレギュレ
ータ４０のスプリング室４０ｄが大気に連結されると、
燃料噴射弁２８にかかる燃料の圧力は、スプリング室４
０ｄに負圧をかけていた場合に比べて高くなる。

燃料噴射弁２８は一種の電磁弁であり、その通電時間を
制御することによって開弁時間（従って燃料噴射量）を
制御することができる。燃料噴射弁２８及び電磁弁４４
は電子制御装置４６によって制御される。電子制御装置
４６は、内燃機関の種々の運転状態をあられすセンサか
らの信号、例えば、エアフロメータ２４、スロットルポ
ジションセンサ４８、冷却水温センサ５０、排気通路１
８に設けられた酸素濃度センサ５２、イグニッションス
イッチ５４に接続されたスタータ５６、ディストリビュ
ータ５８内の回転軸６０の回転を検出する回転数センサ
６２等からの検出信号を受け、予め記憶されているプロ
グラムに従って燃料噴射弁２８及び電磁弁４４を制御す
る。

第４図に示されるように、電子制御装置４６はマイクロ
プロセッサからなる中央処理袋９置（ＣＰＵ）６４、プ
ログラムを記憶したリードオンメモリ（ＲＯＭ）６６、
各種センサからの信号を最新のデータ等として記憶する
ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）　６Ｂを含み、これ
らはバス７０を介して互いに接続される。

各種センサからの信号はＡ／Ｄコンバータ７２を介して
、或いは入力インターフェース７４により入力され、後
述するルーチンに従って演算された制御信号が出力イン
ターフェース７６を介して燃料噴射弁２８及び電磁弁４
４に送出される。

第６図は電磁弁（ＵＳＶ）４４を制御するためのルーチ
ンを示すものであり、例えば１０ｍ５ｅｃ毎に実行され
る。まずステップ８０にてスタータモータ５６からの信
号がオンしているかどうかを判別し、オンしていればス
テップ８１にて冷却水温が予め定められた値Ａ（例えば
１００℃）より高いかどうかを判別する。始動時に冷却
水温が予め定められた（ＪＡより高ければプレッシャレ
ギュレータ４０の大気開放条件が成立していると判断し
、ステ・ノブ８２にてカウンタＣＰ　ＲｆｃＢにセット
し、ステップ８３にて電磁弁（ｔｌｓＶ）　４４に通電
してプレッシャレギュレータ４０を大気に連結（開放）
する。ステップ８１にてノーの場合には始動時であって
もプレッシャレギュレータ４０の大気開放は行われない
。

ステップ８０にてノーの場合、即ち始動後にはステップ
８４に進んでカウンタＣＰＲが零になったか否かを判定
し、カウンタＣＰＲが零でなければステップ８５に進ん
でカウンタＣＰＲを１だけデクリメントし、ステップ８
３に進む。従って、プレッシャレギュレータ４０の大気
開放条件は冷却水温が予め定められた値Ａ以上の始動時
及び始動後カウンタＣＰＲが雰になるまでの所定時間成
立していることになる。ステップ８４にてノーになると
、始動後所定時間経過したと判断して、プレッシャレギ
ュレータ４００大気開放条件が終了する。一実施例によ
れば、プレッシャレギュレータ４０の大気開放条件が終
了する。一実施例によれば、プレッシャレギュレータ４
０の大気開放条件は始動時及び始動後約１〜２分間成立
する。尚、プレッシャレギュレータ４０の大気開放条件
を判定するためには、冷却水温を検出するばかりでなく
、前述の特開昭５８−６７９６号公報に示されるように
デリバリパイプ３２に温度センサを取付けて燃料温度を
検出することにより行うこともできる。

次いでステップ８６にて、プレッシャレギュレータ４０
を大気開放するために電磁弁（ＵＳＶ）　４４に通電し
た場合にのみ空燃比のフィードバック制御を禁止する。

空燃比のフィードバック制御を禁止する手段としては、
ステップ８６にてフィードバック禁止フラグを立て、こ
のフラグを別に設けられた燃料噴射量演算ルーチンで見
るか、或いはステップ８６にて空燃比のフィードバック
の補正係数を零にするかして行うことができる。

第１図は以上の構成を図式化したものであり、エアフロ
ーメータ２４の出力Ｑ（或いは吸気圧力センサによる吸
気圧力）及び機関回転数センサ６２の出力ＮとからＱ／
Ｎを求め、Ｑ／Ｎに定数を乗じて理論空燃比を与える基
本噴射量を演算する（１００）。暖機補正や始動後補正
を行うときには基本噴射量に補正係数を乗じている。フ
ィードバック制御手段１０２も酸素濃度センサ（０，セ
ンサ）５２のリッチ又はリーシ信号に応じた補正係数を
もつものであり、これも基本噴射量に乗じられるもので
ある。弁手段（電磁弁）４４は前述したようにスタータ
５６と水温センサ５０の出力に応じて機関の高温始動時
に作動され、プレッシャレギュレー”５４０のスプリン
グ室４０ｄを大気に開放する。プレッシャレギュレータ
４０を大気に開放したときに、フィードバック禁止手段
１０４がフィードバック制御手段１０２による空燃比の
フィードバック制御を禁止する。

第６図及び第７図において、Ｔｏは高温時に機関が始動
され、同時に電磁弁４４に通電してプレッシャレギュレ
ータ４０が大気開放される時点を示す。Ｔ１は始動後増
量補正が終了した時点を示し、ＴｏからＴ、は約５〜１
０秒間位であり、増量補正をしているときにはフィード
バックは通常禁止されている。従って、フィードバック
は従来はＴ、で開始され、酸素濃度センサ５２の出力に
基いて、理論空燃比に向かって補正を行っていた。

本発明においては時点Ｔ１ではフィードバックは開始さ
れず、従って、制御目標空燃比は理論空燃比（１４，６
）である。しかしながら、実際の空燃比はプレッシャレ
ギュレータ４０の大気開放のためにリンチ化されて１３
近くになっており、機関回転数も目標アイドル回転数よ
りもわずかに高くなっている。

プレッシャレギュレータ４０の大気開放の終了時は機関
毎に最適に定められているものであるが、実施例によれ
ばＴｏから１〜２分経過した時車Ｔ２で終了する。従っ
て、本発明においては時点Ｔ２でフィードバックが開始
されることになる。

このときに、目標空燃比が理論空燃比に維持されている
ので燃料の圧力がプレッシャレギュレータ４０の本来の
作用によるものに戻り、実際の空燃比が１３から１４．
６に変化し、酸素濃度センサ５２は理論空燃比を検出す
る。もし、時点Ｔ１で従来のようにフィードハック制御
を開始すると、実際の空燃比が１３となっているのでリ
ーン化補正を続けることになり、酸素濃度センサ５２が
理論空燃比を検出するときに目標空燃比が大きくリーン
側にずれた値になっている。従って、時点Ｔ２において
プレッシャレギュレータ４０の大気開放が終了すると、
プレッシャレギュレータ４０の大気開放によるリッチ分
が急激になくなり、実際の空燃比がリーン側に補正され
た目標空燃比に従ったものとなる。この目標空燃比は酸
素濃度センサ５２のリーン信号に基いて理論空燃比に向
かって補正されてゆくが、第８図に示されるように鋸刃
状に進むフィードバック制御では１３％の補正を行うの
に時間ｔ０　（５〜６秒）が必要である。従って、従来
の制御ではプレッシャレギュレータの大気開放終了後に
大幅なリーン状態が続き、エンジンストールの可能性が
あった。

〔発明の効果〕

本発明においては、プレッシャレギュレータが大気開放
されている間はフィードバックを禁止しているので空燃
比は理論空燃比よりもリンチになっているが、大気開放
時間は１〜２分と比較的に短いためにリッチ化による燃
費のロスも限られたものであり、それ以上にアイドル回
転の安定が達成される効果が大きい。又、プレ７シヤレ
ギユレータの大気開放条件よりも低い温度で始動される
ときには、冷間増量補正を行グている場合等を除けば時
点Ｔ１でフィードバックが開始されることになり、前述
した燃費のロスはさらに小さなものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図は本発明による内燃機
関の構成図、第３図はプレッシャレギュレータの断面図
、第４図は第３図の制御装置の構成図、第５図はプレッ
シャレギュレータの大気開放のための電磁弁の制御のフ
ローチャート、第６図は始動時からの空燃比を示すグラ
フ、第７図は同じ機関回転数のグラフ、第８図はフィー
ドバック制御の補正量模式的に示した図である。 １６・・・吸気通路、　　　２８・・・燃料噴射弁、３
２・・・デリバリパイプ、 ４０・・・プレッシャレギュレータ、 ４４・・・電磁弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃料噴射弁と、排気通路に配置された酸素濃度センサの
   出力に応じて空燃比を補正するフィードバック制御手段
   と、燃料噴射弁に供給される燃料の調圧のために導管を
   介して吸気通路に連結されたプレッシャレギュレータと
   を備えた内燃機関において、前記プレッシャレギュレー
   タを吸気通路に連結する導管の途中に弁手段を設けてプ
   レッシャレギュレータを温度に応じて大気又は吸気通路
   に選択的に連結可能にするとともに、該プレッシャレギ
   ュレータが大気に連結されているときに前記フィードバ
   ック制御手段によるフィードバック補正を禁止させるフ
   ィードバック禁止手段を設けた内燃機関の燃料噴射制御
   装置。