JPS6318150A - 内燃機関の燃料増量制御装置 - 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、触媒等排気系部品の過熱防止のために高負荷
運転時に燃料供給量を増量させる。内燃機関の燃料増量
制御装置に関する。

〔従来の技術および問題点〕

一般に、内燃機関の排気系に設けられている排気マニホ
ールド、触媒、および０２センサ等は、高速域や加速域
等の高負荷状態になると高温に加熱され、排気温が例え
ば８５０℃以上になると排気マニホールドの亀裂、触媒
および０□センサ等の特性劣化をきたす。これを防ぐた
めに、従来、高負荷状態のときに燃料供給量を増量して
空燃比をリッチ状態にすることにより排気系の温度を低
下させている。

ところが、単に高負荷状態のときに燃料供給量を増量す
るだけであると、低負荷運転から高負荷運転への移行時
などのように排気温度が８５０℃以下の状態でも不必要
に燃料が増量されることになり、燃料消費量が増加する
ばかりでなく、Ｉ−Ｉ　Ｃ。

ＣＯ等の有害成分を含む排気ガスが発生することとなり
、エミッションが悪化するという問題がある。

このような問題を解決することを目的として、従来、エ
ンジン冷却水温に対応した時間だけ燃料増量制御■の開
始時期を遅延させる構成（特開昭６１−５３４３１号公
報）、および、排気温度が設定値に達した後、徐々に燃
料増量制御を実行する構成（特開昭６１−５５３４０号
公報）が提案されている。前者は、エンジン冷却水温と
触媒等排気系部品の温度とが必ずしも対応せず、排気系
部品の過熱を充分防止することができず、また燃料消費
量の増加を充分抑えることができないという問題を有す
る。すなわち、冷却水温が低い場合であっても、高負荷
運転を長い間続けると排気系部品の温度は上昇しており
、冷却水温に従って燃料増量制御の開始を遅延させると
排気系部品が過熱状態になるおそれがある。また冷却水
温が高い場合であっても、軽負荷運転を長い間続けると
排気系部品の温度は充分に低いので燃料増量制御の開始
を遅延させてもよく、冷却水温に従って燃料増量制御の
開始を早めると燃料消費量が増加してしまう。

一方、後者は、排気温度を検出するために排気温センサ
を設け、またその出力に応じて燃料増量制御πするため
の回路を設げる必要があり、構成が複雑となり、コスト
がかかるという問題を有する。

〔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、本発明は第１図に示す構成
を有する。すなわち本発明は、内燃機関Ｅの負荷の大き
さを検出する手段Ａと、この負荷の大きさに応じて空燃
比をリッチ状態にすべく燃料の増量値を定める燃料増量
手段Ｂと、燃料増量を行なわない時における吸入空気量
とこの吸入空気量が継続する時間とを検出する吸入空気
検出手段Ｃと、上記吸入空気量と継続時間に応じて燃料
増量を開始するまでの遅延時間を定める遅延側？ＩＩ手
段りと、上記遅延時間に対応した時期に上記増量値に応
じた燃料を供給する手段Ｆとを備えたことを特徴として
いる。

〔実施例〕

以下図示実施例により本発明を説明する。

第２図は本発明の一実施例を適用した内燃機関を示す。

この図において、機関本体１０に形成されたシリンダボ
ア１１には、ピストン１２が摺動自在に収容されて燃焼
室１３が形成される。燃焼室１３に接続される吸気ボー
ト１４および排気ポート１５は、それぞれ吸気弁１６お
よび排気弁１７により開閉される。吸気ポート１４に連
通ずル吸気通路２１には、エアフロメータ２２が設けら
れ、このエアフロメータ２２の下流側にはスロットル弁
２３が配設される。しかして、図示しないエアクリーナ
を通って吸気通路２１内に吸入される空気は、エアフロ
メータ２２によりその流量が検出され、この吸入空気流
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２３により制御される。吸気ポート１４０入口部分に
設けられた燃料噴射弁２４はこの吸気ポート１４に燃料
を間欠的に噴射する。一方、排気ポート１５に連通ずる
排気通路２５の下流側には、排気ガス浄化のための触媒
２６が設けられる。

燃料噴射弁２４は、マイクロコンピュータを備えた電子
制御部（ＥＣＵ）４０により制御されて燃料噴射を行な
う。エアフロメータ２２およびスロー／　トル弁２３に
連結された図示しないポテンシッメータ吸入空気量およ
びスロットル開度を示す電圧信号は、アナログデジタル
（Ａ／Ｄ）変換器４１に入力され、中央演算処理装置（
ＣＰＵ）４２からの指示に従ってデジタル信号に交換さ
れてランダムアクセスメモリ　（ＲＡＭ）４３に格納さ
れる。ＣＰＵ４２は、リードオンリメモリ　（ＲＯＭ）
４４に記憶されたプログラムおよびデータに従い、スロ
ットル開度および吸入空気のデータに基いて燃料噴射の
ための指令データを出力する。

この指令データは入出力（１／○）ボート４５を介して
駆動回路４６へ入力され、駆動回路４６は、燃料噴射を
行なうべき時、燃料噴射弁２４の駆動制御部のソレノイ
ドを励磁する。

第３図は燃料噴射の増量制御ルーチンを示す。

この増量制御ルーチンは３６０°ＣＡ（クランク角）毎
に割込み処理され、すなわち燃料噴射を行なう毎に一度
実行される。この増量制御ルーチンの直前において、周
知のようにエンジン負荷の大きさに基いて基本燃料噴射
量が計算されており、この制御ルーチンでは基本燃料噴
射量に対する増量値が計算されるとともに燃料噴射指令
が行なわれる。

ステップ１０１では、スロットル開度ＴＡ、吸入空気量
Ｑが読込まれ、また、後述する触媒温度推定ルーチン（
第４図）により定められるディレィ許可フラグＸＤＬＹ
が読込まれる。なお、第３図および第４図のルーチンが
初めて実行される時、フラグＸＤＬＹは予め１に設定さ
れている。さて、スロットル開度ＴＡが設定値７０”以
上である場合、出力空燃比が必要であるため、ステップ
１０２からステップ１０３へ進み、燃料増量値ＦＯＴＰ
が１６％に定められて、基本燃料噴射量に対して１．１
６が乗算される。そして、ステップ１０４が実行され、
燃料噴射弁２４に対して噴射指令が行なわれる。すなわ
ちこの場合、燃料噴射の増量はスロットル開度ＴＡが７
０゛以上になるとともに直ちに行なわれ、燃料増量制御
の遅延時間は設けられない。

ステップ１０２においてスロットル開度ＴＡが７０°よ
りも小さい場合、ステップ１０５へ進み、吸入空気量Ｑ
が第１の設定値１００ｒ＆／ｈ以上か否か判定される。

吸入空気ＩＱが第１の設定値１００ｎ？　／　ｈ以上の
場合、ステップ１０６において燃料増量値ＦＯＴＰが１
０％に定められて基本燃料噴射量に１．１０が乗算され
、ステップ１０７においてディレィ許可フラグＸＤＬＹ
が１か否か判定される。フラグＸＤＬＹがＯの場合、ス
テップ１０４へ進んで１０％増量された燃料の噴射指令
が行なわれ、すなわち、燃料増量制御の遅延時間は設け
られない。逆にフラグＸＤＬＹが１の場合、ステップ１
０７からステップ１０８へ進み、燃料増量値ＦＯＴＰが
０％に定められ、ステップ１０４において基本噴射量だ
け燃料が噴射されることとなる。すなわち、ステップ１
０１１０２゜１０５、１０６．１０７．１０８．１０４
の順に実行される時、燃料増量の運転状態になっていて
もフラグＸＤＬＹが１の間増量されず、この間、燃料増
量制御の開始に遅延時間が設けられることとなる。

一方、ステップ１０５において、吸入空気ＩＱが第１の
設定値１００＋ｙ？／ｈよりも小さいと、本来の燃料増
量の運転状態ではなく、ステップ１０８が実行されて燃
料の増量は行なわれない。

第４図は触媒温度推定ルーチンを示す。この推定ルーチ
ンは例えば１秒毎に割込み処理される。

この推定ルーチンが初めて実行される前、カウンタＣＦ
ＯＴＰＩ　、　ＣＦＯＴＰ２は予め０に設定されている
。

ステップ２０１では吸入空気量Ｑが読込まれる。

吸入空気量Ｑが第２の設定値５０　ｍ　／　ｈより小さ
い場合、ステップ２０３以下が実行され、このように小
さい吸入空気量の状態が設定時間（６０秒間）以上継続
するか否か判定される。第２の設定値５０　ｎ？　／　
ｈは、その運転条件でエンジンが運転された場合に触媒
２６の温度が許容値よりも充分低くなるように選定され
る。

ステップ２０２からステップ２０３へ進むと、カウンタ
ＣＦＯＴＰＩに１が加算され、ステップ２０４において
カウンタＣＦＯＴＰＩが設定値６０以上か否か判定され
る。すなわち、ステップ２０４では、吸入空気量Ｑが第
２の設定値５０ｍ３／ｈより小さくなった状態で設定時
間（６０秒間）以上継続したか否か判定される。この設
定時間は、吸入空気ＩＱが第２の設定値より小さい状態
でエンジンが運転され続けても、触媒２６の温度が許容
値よりも充分低くなるような大きさに定められる。ステ
ップ２０４においてカウンタＣＦＯＴＰＩが６０より小
さい場合、このルーチンはこのまま終了する。逆にカウ
ンタＣＦＯＴＰＩが６０以上の場合、ステップ２０５に
おいてカウンタＣＦＯＴＰＩが６０に固定されてガード
処理された後、ステップ２０６において後述する遅延時
間計測用のカウンタＣＦＯＴＰ２がＯにクリアされ、ま
たステップ２０７において後述するカウンタＣＦＯＴＰ
３がＯにクリアされ、ステップ２０８においてディレィ
許可フラグＸＤＬＹが１に設定されてこのルーチンは終
了する。

しかして吸入空気１ｉ１Ｑが第２の設定値５０ｍ３／ｈ
よりも小さいと、ステップ２０１，２０２，２０３，２
０４の順に実行され、この状態が６０秒間続（と、その
後、ステップ２０１，２０２，２０３．２０４，２０５
，２０６，２０７，２０８の順に実行されてフラグＸＤ
ＬＹが１に定められる。

ここで吸入空気量Ｑが第２の設定値５０ｍ’／ｈ以上に
なると、ステップ２０２からステップ２１１へ進み、カ
ウンタＣＦＯＴＰＩが０にクリアされた後、ステップ２
１２において吸入空気量Ｑが第１の設定値１００ｍ３／
ｈ以上か否か判定される。この第１の設定値１００ｍ３
／ｈは第３図のステップ１０５において判定の基準に用
いられた設定値である。吸入空気量Ｑがこの第１の設定
値１００ｍ３／ｈ以上であれば、ステップ２１３におい
てカウンタＣＦＯＴＰ３が０にクリアされた後、ステッ
プ２１４においてカウンタＣＦＯＴＰ２に１が加算され
、ステップ２１５においてカウンタＣＦＯＴＰ２が設定
値１５以上か否か判定される。

すなわち、ステップ２１５では、吸入空気量Ｑが第１の
設定値１００５ｍ’／ｈ以上になって設定時間（１５秒
）以上経過したか否か判定される。この設定時間（１５
秒）は、吸入空気量Ｑが５０ｍ’／ｈより小さい状態で
６０秒間運転された後に、吸入空気量Ｑが１００ｍ３／
ｈ以上の値を維持し続けても、触媒２６の温度が許容値
を越えないように定められる。ステップ２１５において
カウンタＣＦＯＴＰ２の値が１５以上であれば、ステッ
プ２１６においてカウンタＣＦＯＴＰ２の値が１５に固
定されてガード処理され、ステップ２１７においてフラ
グＸＤＬＹがＯにクリアされてこのルーチンは終了する
。逆にステップ２１５においてカウンタＣＦＯＴＰ２の
値が１５より小さければ、ステップ２１６．２１７を実
行することなくこのルーチンは終了する。

ステップ２１２において吸入空気ＩＱが第１の設定値１
００ｍ’／ｈより小さい場合、ステップ２２１において
フラグＸＤＬＹが１か否か判定され、１でない場合ステ
、プ２１７へ進みフラグＸＤＬＹがＯのまま維持される
が、１の場合ステップ２２２へ進んでカウンタＣＦＯＴ
Ｐ３に１が加算された後、ステップ２２３においてカウ
ンタＣＦＯＴＰ３が１０以上か否か判定される。ここで
カウンタＣＦＯＴＰ３が１０以上であれば、吸入空気ｉ
１Ｑの増加により、触媒２６の温度がある程度高（なっ
ていることが推定され、その後燃料増量の運転状態にな
った時に直ちに燃料増量を行なうべく、ステップ２１７
においてフラグＸＤＬＹが０に定められる。逆に、ステ
ップ２２３においてカウンタＣＦＯＴＰ３が１０より小
さければ、触媒２６の温度があまり上昇していないので
、その後燃料増量の運転状態になった時に燃料増量開始
を遅延させるべくフラグＸＤＬＹを１に維持し、このま
まこのルーチンを終了する。

以上のように、吸入空気量Ｑが第２の設定値５０ｎ＋’
／ｈより小さい状態で６０秒以上ｍｍすると、触媒２６
の温度は充分低いと推定され、第４図のステップ２０８
においてディレィ許可フラグＸＤＬＹが１に設定される
。したがって、その後吸入空気量Ｑが第１の設定値１０
０ｍ’／ｈ以上になっても、すなわち、燃料増量の運転
状態になっても、。

１５秒間、フラグＸＤＬＹはｌのままであるので第３図
のステップ１０８の実行により燃料増量は行なわれない
。その後、フラグχＤＬＹはステップ２１７によりＯが
設定されるので、ステップ１０８がスキップされて燃料
増量が行なわれる。また、吸入空気量Ｑが一定時間（例
えば１０秒）以上の間５０ｍ３／ｈ〜１００ｍ’／　ｈ
の値をとると、触媒２６の温度はある程度高いと推定さ
れ、第４図のステップ２１７においてフラグＸＤＬＹが
Ｏに設定される。したがって、その後吸入空気量Ｑが第
１の設定値１００ｍ３／ｈ以上になると、第３図のステ
ップ１０８は実行されず、直ちに燃料増量が行なわれる
。

したがって本実施例によれば、燃料増量を行なう運転条
件になった時の排気系部品の温度が吸入空気量の大きさ
およびその継続時間から推定され、この時の排気系部品
の温度が充分低いと推定されれば燃料増量を開始するま
での遅延時間が設けられる。これにより、この遅延時間
の分だけ空燃比は過濃にならず、排気ガスの浄化が充分
行なわれるとともに燃料消費量が少な（なる。

第５図および第６図は第２実施例を示すものである。

第５図は燃料噴射の増量制御ルーチンを示し、第１実施
例におけるステップと同一部分は第３図と同一の参照数
字で示す。第６図は触媒温度推定ルーチンを示し、この
図においても第１実施例におけるステップと同一部分は
第４図と同一の参照数字で示す。第５図においてはステ
ップ１０２とステップ１０５の間に、第６図においては
ステップ２１２とステップ２１３の間に、それぞれ燃料
増量制御を遅延させるときの吸入空気ｉＱの上限値（１
７０ｍ′３／ｈ）に関する判定処理のステップが設けら
れ、その他は全て第１実施例と同様である。

すなわち第５図において、ステップ１２０では吸入空気
量Ｑが１７０ｍ’／ｈ以上か否か判定され、１７０ｍ’
／ｈ以上であれば燃料増量制御を直ちに行なうべくステ
ップ１０３へ進み、１７０ｍ’／ｈより小さければ燃料
増量制御の開始を遅延させるか否か判定すべくステップ
１０５以下が実行される。また第６図において、ステッ
プ２２０では吸入空気ｉＱが１７０＋ａ’／ｈより小さ
いか否か判定され、１７０ｍ３／ｈより小さければ燃料
増量制御の開始を遅延させるべくステップ２１３以下が
実行され、１７０ｍ３／ｈ以上であればステップ２２１
以下が実行される。

吸入空気ｉ１Ｑが１７０ｍ’／ｈのようにかなり大きく
なると、それまで５０ｍ’／ｈより小さい値で６０秒以
上ｍ続していても、触媒の温度上昇が早（、設定時間（
１５秒）経過する前に触媒は許容値に達してしまう可能
性がある。そこで、本実施例においては、吸入空気ＩＱ
が１７０ｍ３／ｈ以上になると、それまでに燃料増量の
開始を遅延させる条件が満足されていても、遅延させる
ことなく直ちに燃料増量を開始させるように制御してい
る。

なお、燃料増量の開始の遅延時間を吸入空気量の大きさ
によって変えるようにしてもよく、このためには吸入空
気量の大きさに応じて例えばステップ２１３においてカ
ウンタＣＦＯＴＰ２に加算する値を変化させるようにす
ればよい。

また本発明は気化器を用いたエンジンにも通用可能であ
り、この場合、燃料増量は気化器のエアブリード量を変
えることにより行なわれる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、簡単な構成により、排気
系部品の温度が低い場合には燃料増量の開始を遅延させ
、排気系部品の温度が高い場合には燃料増量を直ちに開
始させることができる。これにより、排気ガスの浄化を
充分に行ない、かつ、燃料消費量を極力抑えることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、 第２図は本発明の一実施例を適用した内燃機関を示す断
面図、 第３図は第１実施例における増量制御ルーチンのフロー
チャート、 第４図は第１実施例における触媒温度推定ルーチンのフ
ローチャート、 第５図は第２実施例における増量制御ルーチンのフロー
チャート、 第６図は第２実施例における触媒温度推定ルーチンのフ
ローチャートである。 ２２・・・エアフロメータ、 ２４・・・燃料噴射弁、 ２６・・・触媒。 第１図 第３図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、内燃機関の負荷の大きさを検出する手段と、この負
   荷の大きさに応じて空燃比をリッチ状態にすべく燃料の
   増量値を定める燃料増量手段と、燃料増量を行なわない
   時における吸入空気量とこの吸入空気量が継続する時間
   とを検出する吸入空気検出手段と、上記吸入空気量と継
   続時間に応じて燃料増量を開始するまでの遅延時間を定
   める遅延制御手段と、上記遅延時間に対応した時期に上
   記増量値に応じた燃料を供給する手段とを備えたことを
   特徴とする内燃機関の燃料増量制御装置。