JPS63105255A - 内燃機関の燃料噴射方法 - 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燃料噴射方法に係り、特に減速時の
燃料噴射方法に関する。

〔従来の技術〕

従来より、インテークマニホールド内に突出するように
各気筒毎に燃料噴射弁を設けたり、スロットル弁上流側
に単一の燃料噴射弁を設けて、マイクロコンピュータ等
でエアフロメータを含む各種センサから入力される信号
を処理して機関運転状態を判定し、この運転状態に応じ
た量の燃料を噴射する燃料噴射方法が知られている。こ
の燃料噴射方法においては、機関１回転当りの吸入空気
量に比例するように基本燃料噴射時間を定め、吸気温や
機関冷却水温等に応じて基本燃料噴射時間を補正して燃
料噴射時間を定め、クランク角に同期して各気筒独立に
または各気筒同時にこの燃料噴射時間に相当する時間燃
料噴射弁を開いて燃料噴射量を制御している。

しかし、かかる燃料噴射方法によって燃料噴射量が制御
される内燃機関においては、減速時にスロットル弁が急
閉されるため減速時には吸気管やサージタンクに残存し
ていた空気が機関燃焼室に供給されることになるが、減
速時にはスロットル弁が全閉状態になっていることから
スロットル弁を通過する空気量が殆どなくなり、エアフ
ロメー夕で検出された吸入空気量と機関燃焼室に供給さ
れる実吸入空気量との間に大きな差が生じる。このため
エアフロメークで計測された機関１回転当りの吸入空気
量が少なくなり、燃料供給量が少なくなって燃焼室内の
空燃比がリーンとなり失火が住して必要なトルクが発生
されなくなる。このためマイナストルクが発生しこのマ
イナストルクが機関の固有振動数と共振ししゃくり現象
や駆動サージが発生すると共に減速ショックが発生し運
転者に不快窓と不安感を与えていた。このため、従来で
は特開昭５９−２３１）４４号公報に示すように、減速
直前の燃料噴射時間を一定時間保持し、この保持した燃
料噴射時間を徐々に減少させた値を制限値として用いる
ことによりエアフロメータの出力補正を行なって、減速
時に空燃比がオーバリーンになるのを防止していた。

Ｃ発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、従来の燃料噴射方法では、減速ショック
やしゃくり等を完全に対策しようとすると上記の減速直
前の燃料噴射時間の保持時間を長くする必要があり、こ
のため減速時に空燃比がオーバリッチになりＨＣ，Ｇｏ
エミッションが増加すると共に、空燃比が触媒排気臭が
問題になるレベルになり、これらを解決する必要が生じ
るためあらゆる運転条件において減速ショックやしゃく
り現像等を完全に対策することができないという問題が
あった。すなわち、車両減速時のエアフロメータの出力
補正を最適に行なうためには、実際にシリンダ内に吸入
される実吸入空気量と減速直前にインテークマニホール
ド内壁に付着していて減速時に燃焼室に供給される燃料
量とを適切に計測するか或いは推定しなければならない
が、減速時に実際にシリンダ内に吸入される実吸入空気
量はスロットル弁下流側の吸気系容積や減速開始時の吸
入空気量、エンジン回転速度によって大きく変化し、従
来のように減速直前の燃料噴射時間を一定時間保持する
方法では、実際にシリンダ内に吸入される実吸入空気量
を正しく推定できず、またインテークマニホールド内壁
に付着していた燃料が減速時に供給されて空燃比がリッ
チになることを補正することができないので、最適な減
速時エアフロメータの出力補正はできなかった。

本発明は、上記問題点を解決すべく成されたもので、減
速時にシリンダ内に吸入される実吸入空気量を推定する
ことによって空燃比オーバリッチやオーバリーンが生ず
ることのない内燃機関の燃料噴射方法を提供することを
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は、計測された機関１
回転当りの吸入空気量に基づいて燃料噴射量を定めて燃
料を噴射する内燃機関の燃料噴射方法において、減速時
には新気の供給が行なわれないと仮定してシリンダ内に
吸入される機関１回転当りの吸入空気量の推定値を演算
し、減速時でかつ空燃比が理論空燃比よりリーンのとき
、前記計測された機関１回転当りの吸入空気量が前記推
定値未満とならないように制限して燃料噴射量を定めた
ことを特徴とする。

（作用〕 本発明によれば、機関１回転当りの吸入空気量に基づい
て燃料噴射量を定め、燃料が噴射されるが、減速時には
新気の供給が行なわれないと仮定してシリンダ内に吸入
される機関１回転当りの吸入空気量が推定され、空燃比
が理論空燃比よりリーンのとき燃料噴射量を定める機関
１回転当りの吸入空気量が上記のようにして推定された
推定値未満とならないように制限される。ここで、減速
時には新気の供給が行なわれないと仮定して減速時の吸
入空気量の推定値が演算されるが、実際には減速時にス
ロットル弁を迂回して配置されたバイパス通路を介して
新気が供給されるため、上記推定値は実際に機関燃焼室
に供給される実吸入空気量より少なくなる。このため、
上記のように計測された機関１回転当りの吸入空気量が
推定値未満にならないように制限することにより、計測
された機関１回転当りの吸入空気量が推定値未満のとき
には推定値に基づいて燃料噴射量が定められ、空燃比が
オーバリーンになるのが防止される。また、この推定値
は実吸入空気量より少ないため、推定値に基づいて定め
られた燃料噴射量は実吸入空気量に基づいて定められた
燃料噴射量より少なくなり、減速時に吸気管圧力が急激
に低下することによってインテークマニホールド内壁に
付着していた燃料が蒸発して機関燃焼室に供給されても
空燃比がオーバリッチになるのが防止される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、減速時で空燃比が
理論空燃比よりリーンのときに燃料噴射量を定めるため
の機関１回転当りの吸入空気量が推定値未満とならない
ように制限しているため、空燃比オーバリーンによる失
火が防止されると共に空燃比オーバリッチによる排気エ
ミッションの増加や触媒具の発生を防止することができ
る、という効果が得られる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

第２図は本発明が適用可能な燃料噴射量制御装置を備え
た火花点火内燃機関（エンジン）の概略を示すものであ
る。エアクリーナ１０の下流側にはエアフロメータ１２
が配置されている。

このエアフロメータ１２は、ダンピングチャンバ内に回
動可能に配置されたコンペンセーションプレートとコン
ペンセーションプレートに固定されたメジャリングプレ
ートとメジャリングプレートの開度変化から吸入空気量
を検出するポテンショメータ１２Ａとから構成されてい
る。また、呆テンショメータ１２Ａの近傍には、吸気温
を検出する吸気温センサ１２Ｂが取付けられている。エ
アフロメータ１２は、吸気通路１４、サージタンク１６
及びインテークマニホールド１８を介してエンジン本体
２０の吸気ボート２２に連通されている。サージタンク
１６の上流側にはスロットル弁２４が配置され、このス
ロットル弁２４にはスロットル弁が、全閉状態でオンす
るスロットルセンサ２４Ａが取付けられており、またイ
ンテークマニホールド１８には各気筒毎に突出するよう
に燃料噴射弁（インジェクタ）２６が配置されている。

そして、スロットル弁２４を迂回するように、バイパス
通路２４Ｂが設けられている。

吸気ボート２２は吸気バルブ２ＯＡを介してエンジン本
体２０内に形成された燃焼室２８に連通されている。こ
の燃焼室２８は、排気バルブ２０Ｂ、排気ボート３０、
エキゾーストマニホールド３２を介して排気通路３４に
連通されている。エキゾーストマニホールド３２には、
理論空燃比を境に反転した信号を出力する。２センサ４
０が取付けられており、排気通路３４は三元触媒を充填
した触媒装置４６に接続されている。

エンジン本体２０には、シリンダブロックを貫通してウ
ォータジャケット内に突出するように冷却水温センサ３
８が取付けられている。エンジン本体２０の燃焼室２８
内に突出するように各気筒毎に点火プラグ（図示せず）
が取付けられており、この点火プラグはディストリビュ
ータ４２及びイグナイタ（図示せず）を介してマイクロ
コンピュータを含んで構成された制御回路４５に接続さ
れている。デ・イストリピユータ４２には、ディストリ
ビュータシャフトに固定されたシグナルロータとディス
トリビュータハウジングに固定されたピックアップとで
構成された回転角センサ４８が取付けられている０回転
角センサ４８は３０°ＣＡ毎に回転角信号を出力し、こ
の回転角信号の周期からエンジン回転速度Ｎを演算する
ことができる。

上記ポテンショメータ１２Ａ、吸気温センサ１２Ｂ、ス
ロットルセンサ２４Ａ１回転角センサ４８、冷却水温セ
ンサ３８及び０□センササ４０は信号を入力するように
制御回路４５に接続されており、また、イグナイタ及び
燃料噴射弁２６は制御回路４５から出力される制御信号
によって制御されるように接続されている。

マイクロコンピュータを含んで構成された制御回路４５
は第３図に示すように、ランダムアクセスメモリ　（Ｒ
ＡＭ）５８、リードオンリメモリ（ＲＯＭ＞６０．マイ
クロプロセツシングユニツ）　（ＭＰＵ＞６２、出力ポ
ートロ８、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器７４、回
転速度信号形成回路７６及びこれらを接続するデータバ
スやコントロールバス等のバス７２を備えている。

Ａ／Ｄ変換器７４には、スロットルセンサ２４Ａ、ポテ
ンショメータ１２Ａ、吸気温センサ１２Ｂ、水温センサ
３８及び０．センサ４０が接続されており、Ａ／Ｄ変換
器７４はこれらから入力される信号を順次デジタル信号
に変喚する。また、回転速度信号形成回路７６には回転
角センサ４Ｂが接続されており、回転角センサ４８から
出力される３０°ＣＡ毎の信号の周期からエンジン回転
速度が演算される。そして、出力ポートロ８は駆動回路
７８を介して燃料噴射弁２６に接続されている。なお８
０はクロック発生回路である。

第４図は所定時間（例えば、６４ｓｓｅｃ）毎に実行さ
れる学習ルーチンを示すもので、ステップ２００におい
て機関冷却水温が所定温（例えば、６０℃）以上か否か
、Ｏｔセンサが活性化しているか否か及び燃料噴射量の
増量補正が行われていないか否か等を判断することによ
り空燃比フィードバック制御条件が成立しているか否か
を判断する。空燃比フィードバック制御条件が成立して
いないとき（上記の判断が否定のとき）は、ステップ２
０２において空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの値
を１．０としてこのルーチンを終了する。ステップ２０
０で空燃比フィードバック制御条件が成立していると判
断されたときは、ステップ２０４においてＯ！センサ出
力Ｏｘが空燃比リッチを示しているか否かを判断する。

０□センサ出力ｏＸが空燃比リッチを示していると判断
されたときは、ステップ２０８において空燃比フィード
バック補正係数ＦＡＦから積分定数Ｋｌ　を減算し、０
８センサ出力ＯＸが空燃比リーンを示していると判断さ
れたときにはステップ２０６において空燃比フィードバ
ック補正係数ＦＡＦに積分定数に、を加算してステップ
２１０へ進む、ステップ２１０では０２センサ出力Ｏｘ
がリッチからリーンに又はリーンからリウチに反転した
か否かを判断し、この判断が肯定のときにはステップ２
１２において前回演算した空燃比フィードバック補正係
数の平均値ＦＡＦＡＶとステップ２０６及びステップ２
０Ｂにて積分処理された空燃比フィードバック補正係数
ＦＡＦとを用いて以下の式に基づいて空燃比フィードバ
ック補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶを演算する。

次のステップ２１４では機関回転速度Ｎと吸入空気ｉ１
Ｑとを取込み、ステップ２１６において現在の機関回転
速度Ｎ及び吸入空気量Ｑに対応する学習領域を判断する
。この学習領域は、第５図に示すように機関回転速度Ｎ
と機関負荷Ｑ／Ｎとで定められており、低吸入空気量領
域から高吸入空気量領域にかけて学習領域Ａ、学習領域
Ｂ及び学習領域Ｃに分割して定められている。なお、学
習領域Ｃより高吸入空気！Ｊａ域は空燃比オープンルー
プ制御領域であり、学習領域Ａと学習領域Ｂとの間の領
域及び学習領域Ｂと学習領域Ｃとの間の領域は、キャニ
スタに吸着したＨＣを吸気系に供給するキャニスタパー
ジ領域である。

次のステップ２１８ではステップ２１２で演算した空燃
比フィードバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶをステッ
プ２１６で判定した学習領域の空燃比フィードバック補
正係数の平均値ＦＡＦＡＶ（Ｘ）として記憶する。なお
、Ｘは学習領域Ａ、学習領域Ｂ及び学習領域Ｃのいずれ
かを示す。次のステップ２２０では全ての空燃比フィー
ドバック補正係数の平均値ＦＡＦＡＶ　（ｘ）が１．０
を越えているか否かを判断すると共に、ステップ２２４
において全ての空燃比フィードバック補正係数の平均値
ＦＡＦＡＶ　（ｘ）が１．０未満か否かを判断する。ス
テップ２２０で平均値ＦＡＦＡＶ（Ｘ）の全てが１．０
を越えていると判断されたときには、ステップ２２２に
おいて、高度補償用の学習値ＦＧＨＡＣを所定量（例え
ば、０．０５＞大きくし、ステップ２２４で平均値ＦＡ
ＦＡＶ（Ｘ）が１．０未満と判断されたとぎにはステッ
プ２２６において学習値ＦＧＨＡＣを所定値（例えば、
０．０５）小さくし、次のステップ２２８で平均値ＦＡ
ＦＡＶ　（ｘ）の全てを１．０にしてこのルーチンを終
了する。なお、平均値ＦＡＦＡＶ　（ｘ）の全てが１．
０のときは学習値Ｆ　Ｇ　ＨＡＣを更新することなくこ
のルーチンを終了する。

以上の結果空燃比フィードバック補正係数はｏ２センサ
出力がリッチを示すときに徐々に小さくされかつｏ２セ
ンサ出力が空燃比リーンを示すときに徐々に大きくなる
ように積分処理されて理論空燃比に対応する値すなわち
１．０を中心にして変化する。また、学習値Ｆ　Ｇ　Ｈ
Ａ　Ｃはｏ２センサ出力が反転する毎に演算される空燃
比フィードバック補正係数の平均値の大きさに応じて増
減するように更新される。なお、上記の空燃比フィード
バック補正係数ＦＡＦ及び学習値ＦＧＨＡＣは、誤学習
等によるフェールセーフ等を考慮して一般的に以下に示
すように上下限値が定められている。

０．８≦ＦＡＦ≦１．２・・・（２） −〇、２≦ＦＧＨＡＣ≦０．２・・・（３）第１図は本
実施例の燃料噴射ルーチンを示すもので、ステップ１０
０においてエンジン回転速度Ｎと吸入空気量Ｑを取込み
、ステップ１０２において吸入空気量を現在のエンジン
回転速度Ｎで減算することにより現在のエンジン１回転
当りの吸入空気量Ｑ／Ｎｉ　を演算する６次のステップ
１０４では０□センサ出力ＯＸが空燃比リーンを示して
いるか否かを判断し、空燃比リッチを示しているときに
はステップ１）４へ進み空燃比り一ンを示しているとき
にはステップ１０６において前回演算したエンジン１回
転当りの吸入空気量Ｑ　／　Ｎ　＋　−＋　と現在のエ
ンジン１回転当りの吸入空気量Ｑ／Ｎ、　とを比較する
。現在のエンジン１回転当りの吸入空気ｉ１Ｑ／Ｎ、が
前回のエンジン１回転当りの吸入空気Ｉ　Ｑ　／　Ｎ　
Ｉ−＋　より小さいときには減速状態と判断してステッ
プ１０８に進み、ステップ１０６の判断が否定のときは
ステップ１）４へ進む。

ステップ１０８では現在のエンジン１回転当りの吸入空
気量Ｑ／Ｎｉ　と吸入空気量の推定値Ｑ／Ｎ＋−＋　　
・Ｋ１とを比較する。ここで、推定値Ｑ　／　Ｎ　＋、
＋　　・Ｋ１の定数に１は次のようにして求められる。

すなわち、気筒数をｎ、１気筒当りの排気量を■６、ス
ロットル弁から吸気バルブ２ＯＡまでの吸気系の容積を
Ｖ、とし、減速時にはスロットル弁が全閉状態になって
いることからスロットル弁を介して新気がシリンダ内に
供給されず減速開始直前に吸気系に残存していた重量Ｇ
０の空気が吸気行程毎にシリンダ内に供給されるものと
すると、減速開始直前に吸気系に残存していた空気の密
度はＧ、／Ｖｉ　となるから、減速開始後の第１番目の
吸気行程でシリンダ内に吸入される吸入空気の重ｉｔ　
ｃ　＋　ｒは次の（４−１＞式で表わされる。

以下同様に減速開始後の第２番目、第３番目、・・・第
ｍ番目の吸気行程でシリンダ内に吸入される吸入空気の
重量ｃｚｉ、Ｇｈ、・・・Ｇ　ｓ　ｉは次のように表わ
される。

また、４サイクルエンジンの場合、エンジン２回転で１
サイクルが行なわれるため、４サイクルｎ気筒エンジン
のエンジン１回転当りの吸気重量Ｇは次のようになる。

Ｇ　”　Ｇ　ｌｉ　＋　Ｇｚｉ＋・・・Ｇ　−ｉ従って
、減速開始直前のエンジン１回転当りの吸入空気量Ｑ／
　Ｎ、　　（１２／ｒｅｖ、）は、エンジン回転速度を
Ｎとし空気の密度をρ。とすると次の（６）式で表わさ
れ、エンジン１回転に１回全気筒同時に燃料を噴射する
同時噴射の場合の減速後の第１番目の吸入行程における
エンジン１回転当りの吸入空気ＩＱ／Ｎ　（推定値）は
次の（７）弐で表わされる。

ρ。Ｎ ・Ｑ／Ｎ、　　・・・（７） 従って、 とすると、同時噴射の場合の第１番目の吸気行程におけ
るエンジン１回転当りの吸入空気量Ｑ／Ｎ（推定値）は
次のように表わされる。

Ｑ／Ｎ＝に、　　・Ｑ／Ｎ、・・・（８）従って、上記
（８）式と同様にして第２番目以降の吸気行程では、前
回のエンジン１回転当りの吸入空気１）Ｑ　／　Ｎ　＝
　−ｒ　から今回のエンジン１回転当りの吸入空気ＭＱ
／Ｎｔ、すなわち推定値を以下の式に従って演算するこ
とができる。

Ｑ／Ｎ正　＝に１・Ｑ　／　Ｎ　ｉ−、・・・（９）一
方、エンジン２回転に各気筒毎に１回噴射する独立噴射
の場合には、上記（４−１）〜（４−ｍ）式づつ吸入空
気の重量が小さくなるから今回のエンジン１回転当りの
吸入空気Ｉ　Ｑ　／　Ｎ　ｉ　　（推定値）は前回のエ
ンジン１回転当りの吸入空気量Ｑ／Ｎ、−，を用いて次
のように表わされる。

＝に、　　・Ｑ　／　Ｎ　ｉ−＋　　　　・・・ＯＩ上
記のように減速時に新気の吸入が０と擬制する結果推定
値は真の実吸入空気量より小さくなる。

ステップ１０８で今回のエンジン１回転当りの吸入空気
量Ｑ／Ｎ、が推定されたエンジン１回転当りの吸入空気
ＭＫ　１−　Ｑ／Ｎ、、以上と判断されたときにはポテ
ンショメータ出力が正しいと判断してステップ１）４へ
進む。一方、ステップ１０８で今回のエンジン１回転当
りの吸入空気Ｉ　Ｑ　／　Ｎ　ｒ　が推定されたエンジ
ン１回転当りの吸入空気量に１・Ｑ　／　Ｎ　ｉ−＋　
より小さいと判断されたときには、上記で説明したよう
に推定値は真の実吸入空気量より少なめに推定している
ためポテンショメータ出力が正しくないと判断してステ
ップ１）０において推定されたエンジン１回転当りの吸
入空気ｆｌＫ１・Ｑ　／　Ｎ　ｔ　−＋　を今回のエン
ジン１回転当りの吸入空気ＮＱ／Ｎ、とした後、ステッ
プ１）２で空燃比フィードバック係数ＦＡＦを１．０と
することにより空燃比フィードバックを停止するように
してステップ１）４へ進む。ステップ１）４では次回の
エンジン１回転当りの吸入空気量を推定するために今回
のエンジン１回転当りの吸入空気量Ｑ／Ｎ、を前回の吸
入空気量Ｑ　／　Ｎ　＝　−Ｉ　　とするようにレジス
フに記憶し、ステップ１）６において次式に従って燃料
噴射時間ＴＡＵを演算する。

十に、　　十Ｔν　　・・・（Ｄ） 但しλは目標空燃比、Ｋ２は吸気温やエンジン冷却水温
に基づく補正係数、Ｔνは燃料噴射弁の動作遅れ時間を
補正するための無効噴射時間である。

そして次のステップ１）８において上記で説明した同時
噴射または独立噴射が行なわれるように所定クランク角
で燃料噴射弁が開かれて同期燃料噴射が実行される。

なお、減速時でＱ／Ｎｉ　≧に１・Ｑ／　Ｎｔ−＋　の
ときは空燃比フィードバック制御が行なわれるため、空
燃比オーバリッチ、オーバリーンは発生しない。

第６図は本実施例と従来例とのエンジン回転速度１６０
０ｒｐｍで３速で走行中から減速したときの空燃比変動
と空気流量の変化を示す線図ある。

第６図（Ｂ）は経過時間に対する空気流量の変化を示す
線図であり、エアフロメータ通過実吸入空気ＩＱＭ、エ
アフロメータ指示空気流ＮＱＡ、エンジン吸入実空気ｆ
ｔＱａ、上記実施例で説明した吸入空気量の推定値の変
化を示す線図である。図から理解されるように、吸入空
気量の推定値はエンジン吸入実空気流Ｉ　Ｑｔより小さ
いが、略エンジン吸入実空気流量Ｑ、に沿って変化して
いる。

これに対してエアフロメータ指示空気流Ｉ　Ｑ　ｓはエ
ンジン回転速度１６００ｒｐｍで３速で走行中から減速
するとスロットル弁が急閉されることから減速直後でア
ンダーシュートが生じており、この結果第６図（Ａ）で
示すように減速直後で空燃比がオーバリーンになってい
る。これに対して吸入空気量の推定値はほぼエンジン吸
入実空気流量に沿って変化するため第６図（Ａ）に示す
ように本実施例の空燃比は殆ど変化していない。なお同
期燃料噴射としては、同時噴射の場合上記で求めた燃料
噴射時間に相当する燃料噴射量を１／２づつ２回に分け
て噴射するようにしてもよく、独立噴射の場合特定の気
筒毎にグループ噴射するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の燃料噴射制御ルーチンを示
す流れ図、第２図は本発明が通用可能な内燃機関を示す
概略図、第３図は上記第２図の制御回路の詳細を示すブ
ロック閲、第４図は上記実施例の空燃比フィードバック
補正係数と学習値とを演算るルーチンを示す流れ図、第
５図は学習領域を示す線図、第６図は上記実施例と従来
例との空燃比の変動と空気流量の変化を示す線図である
。 １２・・・エアフロメータ、 ２６・・・燃料噴射弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）計測された機関１回転当りの吸入空気量に基づい
   て燃料噴射量を定めて燃料を噴射する内燃機関の燃料噴
   射方法において、減速時には新気の供給が行なわれない
   と仮定してシリンダ内に吸入される機関１回転当りの吸
   入空気量の推定値を演算し、減速時でかつ空燃比が理論
   空燃比よりリーンのとき、前記計測された機関１回転当
   りの吸入空気量が前記推定値未満とならないように制限
   して燃料噴射量を定めたことを特徴とする内燃機関の燃
   料噴射方法。