JPH0372824B2 - - Google Patents

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燃料噴射方法に
係り、特に、吸気管圧力感知式の電子制御燃料噴
射装置を備えた自動車用内燃機関に用いるのに好
適な、エンジンの吸気管圧力とエンジン回転数に
応じて基本噴射量を求めると共に、過渡時は、エ
ンジン運転状態に応じて算出される補正係数によ
り前記基本噴射量を補正することによつて燃料噴
射量を決定するようにした内燃機関の電子制御燃
料噴射方法の改良に関する。

【従来の技術】

自動車用エンジン等の内燃機関の燃焼室に所定
空燃比の混合気を供給する方法の一つに、電子制
御燃料噴射装置を用いるものがある。 これは、エンジン内に燃料を噴射するためのイ
ンジエクタを、例えば、エンジンの吸気マニホー
ルドあるいはスロツトルボデイに、エンジン気筒
数個あるいは１個配設し、該インジエクタの開弁
時間をエンジンの運転状態に応じて制御すること
により、所定の空燃比の混合気がエンジン燃焼室
に供給されるようにするものである。 この電子制御燃料噴射装置には、大別して、エ
ンジンの吸入空気量とエンジン回転数に応じて基
本噴射量を求めるようにした、いわゆる吸入空気
量感知式の電子制御燃料噴射装置と、エンジンの
吸気管圧力とエンジン回転数に応じて基本噴射量
を求めるようにした、いわゆる吸気管圧力感知式
の電子制御燃料噴射装置がある。 このうち前者は、空燃比を精密に制御すること
が可能であり、排気ガス浄化対策が施された自動
車用エンジンに広く用いられるようになつてい
る。 しかしながら、この吸入空気量感知式の電子制
御燃料噴射装置においては、吸入空気量が、アイ
ドル時と高負荷時で50倍程度変化し、ダイナミツ
クレンジが広いので、吸入空気量の電気信号に変
換する際の精度が低くなるだけでなく、後段のデ
ジタル制御回路における計算精度を高めようとす
ると、電気信号のビツト長が長くなり、デジタル
制御回路として高価なコンピユータを用いる必要
がある。又、吸入空気量を検出するために、エア
フローメータ等の非常に精密な構造を有するセン
サを用いる必要があり、設備費が高価となる等の
問題点を有していた。 一方、後者の吸気管圧力感知式の電子制御燃料
噴射装置においては、吸気管圧力の変化量が２〜
３倍程度と少なく、ダイナミツクレンジが狭いの
で、後段のデジタル制御回路における演算処理が
容易であるだけでなく、吸気管圧力を検知するた
めの圧力センサも安価であるという特徴を有す
る。

【発明が解決しようする課題】

しかしながら、吸入空気量感知式の電子制御燃
料噴射装置に比べると、空燃比の制御精度が低
く、特に、加速時においては、吸気管圧力が増大
しなければ燃料噴射量が増えないため、空燃比が
一時的にリーンとなつて、加速性能が低いもので
あつた。 このような問題点を解消するべく、従来は、絞
り弁に配設された櫛歯状のセンサから出力される
パルス列に応じて加速増量を行うようにしていた
が、ドライバビリテイを高めるためには、増量の
量を非常に大としなければならず、その場合に
は、空燃比がオーバーリツチとなつて、排気ガス
中の一酸素炭素量が異常に増大し、空燃比を三元
触媒コンバータに適した所定範囲内に維持するこ
とができなかつた。これは、排気下流側に配設し
た酸素濃度センサの出力信号に応じて燃料噴射量
をフイードバツク制御するようにした場合におい
ても、酸素濃度センサの応答が遅いため、同様で
ある。 従つて従来は、吸気管圧力感知式の電子制御燃
料噴射装置を、空燃比を精密に制御することが必
要な、排気ガス浄化対策が施された自動車用エン
ジンに用いることは困難であると考えられてい
た。 又、吸気管圧力感知式の電子制御燃料噴射装置
においては、減速時には、吸気管圧力が減少しな
ければ、燃料噴射量が減らないため、空燃比が一
時的にリツチとなつて、排気ガス浄化性能も低い
ものであつた。 更に、従来のものは、エンジン負荷の変化速度
等に基づく過渡時燃料補正が、単独のパラメータ
により行われていたため、過渡時の初期から終期
まで、過渡応答性能を向上しつつ、空燃比を理論
空燃比近傍に維持して排気ガス浄化性能を向上さ
せることはできなかつた。 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくな
されたもので、加速時及び減速時にそれぞれ見合
つた、アクセルペダルの踏み方（即ちアイドルス
イツチの状態と絞り弁開度）と吸気管圧力の両者
の変化及びエンジン暖機状態に応じた適切な、過
度とならない増減量補正を行つて、空燃比を理論
空燃比近傍に維持することができ、従つて、エン
ジン暖機状態に拘らず、良好な過渡応答性能と排
気ガス浄化性能を両立させることができる内燃機
関の電子制御燃料噴射方法を提供することを目的
とする。

【課題を達成するための手段】

本発明は、エンジンの吸気管圧力とエンジン回
転数に応じて基本噴射量を求めると共に、過渡時
は、エンジン運転状態に応じて算出される補正係
数により前記基本噴射量を補正することによつて
燃料噴射量を決定するようにした内燃機関の電子
制御燃料噴射方法において、加速時に、アイドル
スイツチがオフとなつたときに増量補正を行うア
フタアイドル増量と、絞り弁開度の増大速度に応
じて増大させ、次いで、所定の減衰速度で減衰さ
せる絞り弁開度増量と、吸気管圧力の増大速度に
応じて増大させ、次いで、所定の減衰速度で減衰
させる吸気管圧力増量とを算出し、これら増量値
のうち、その最大値から前記補正係数を求めて加
速増量を行い、減速時に、絞り弁開度の減少速度
に応じて減少させ、次いで、所定の回復速度で回
復させる絞り弁開度減量と、吸気管圧力の減少速
度に応じて減少させ、次いで、所定の回復速度で
回復させる吸気管圧力減量とを算出し、これら減
量値のうち、その最小値から前記補正係数を求め
て減速減量を行うと共に、エンジン暖機時には、
エンジン暖機状態に応じた、加速時と減速時で異
なる補正倍率で、前記補正係数を更に補正するこ
とにより、前記目的を達成したものである。

【作用】

本発明においては、加速時及び減速時に、アク
セルペダルを踏んだ瞬間に増量補正を行う、極め
て応答の早いアフタアイドル増量（加速時のみ）
と、吸気管圧力の増大又は減少に先行して絞り弁
開度の増大又は減少速度に応じた増量又は減量補
正を行う、応答の早い絞り弁開度増量又は減量
と、吸気管圧力の増大又は減少に応じた増量又は
減量補正を行う、精度の高い吸気管圧力増量又は
減量と、を組合わせて増量補正及び減量補正を行
うようにしているので、応答が早く、且つ、精度
の高い加速増量及び減速減量を行うことができ
る。 即ち、前記アフタアイドル増量は、応答は極め
て早いが、どの程度の加速か判断できないため、
見込み補正しかできず、オーバーリツチ防止の観
点から多くの増量値とすることはできない。 又、前記絞り弁開度増量又は減量は、絞り弁開
度に基づいて行われるため、アクセルペダルの踏
み方に応じた増量又は減量を迅速に行うことがで
き、高精度の吸気管圧力増量又は減量が行われる
迄の中間加速又は減速部分の応答性を向上させる
ことができる。 これらに対して、前記吸気管圧力増量又は減量
は、絞り弁開度が変化した後で吸気管圧力の変化
が生じてから行われる。この吸気管圧力増量又は
減量は、実際にエンジン燃焼室に吸入される空気
量に基づいて行われるものであり、精度が高い。 なお、吸入空気量感知式の場合には、加速時に
絞り弁が開かれるか又は減速時に絞り弁が閉じら
れると、絞り弁より上流側のエアフローセンサ出
力は直ちに吸入空気量の増加又は減少を検出する
のに対し、実際に燃焼室に吸入される空気量は、
絞り弁より下流側のサージタンクの分だけ増加又
は減少が遅れるため、前記センサ出力により計算
される燃料量の方が先行して増加又は減少するこ
とになり、これが適当な加速増量又は減速減量と
なるため、本発明のような絞り弁開度増量又は減
量を必要としない。 本発明においては、更に、前記アフタアイドル
増量、絞り弁開度増減量及び吸気管圧力増減量の
最大値又は最小値を辿つて加速増量又は減速減量
を行うようにしているので、これらが重なる領域
でも過増量又は過減量となることがない。 又、エンジン暖機状態に応じて前記補正係数を
更に補正するための補正倍率を、加速時と減速時
で異なるものとしているので、加速時と減速時に
それぞれ見合つた、エンジン暖機中の加減速増減
量補正を行うことができる。

【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。 本発明に係る内燃機関の電子制御燃料噴射方法
が採用された吸気管圧力感知式の電子制御燃料噴
射装置の実施例は、第１図及び第２図に示す如
く、外気を取入れるためのエアクリーナ１２と、
該エアクリーナ１２より取入れられた吸入空気の
温度を検出するための吸気温センサ１４と、吸気
通路１６中に配設され、運転席に配設されたアク
セルペダル（図示省略）と連動して開閉するよう
にされた、吸入空気の流量を制御するための絞り
弁１８と、該絞り弁１８がアイドル開度にあるか
否かを検出するためのアイドル接点（スイツチ）
及び絞り弁１８の開度に比例した電圧出力を発生
するポテンシヨメータを含むスロツトルセンサ２
０と、気筒間の吸気干渉を防止するためのサージ
タンク２２と、該サージタンク２２内の圧力から
吸気管圧力を検出するための吸気管圧力センサ２
３と、前記絞り弁１８をバイパスするバイパス通
路２４と、該バイパス通路２４の途中に配設さ
れ、該バイハス通路２４の開口面積を制御するこ
とによつてアイドル回転速度を制御するためのア
イドル回転制御弁２６と、吸気マニホールド２８
に配設された、エンジン１０の吸気ポートに向け
て燃料を噴射するためのインジエクタ３０と、排
気マニホールド３２に配設された、排気ガス中の
残存酸素濃度から空燃比を検知するための酸素濃
度センサ３４と、前記排気マニホールド３２下流
側の排気管３６の途中に配設された三元触媒コン
バータ３８と、エンジン１０のクランク軸の回転
と連動して回転するデイストリビユータ軸を有す
るデイストリビユータ４０と、該デイストリビユ
ータ４０に内蔵された、前記デイストリビユータ
軸の回転に応じて上死点信号及びクランク角信号
を出力する上死点センサ４２及びクランク角セン
サ４４と、エンジンブロツクに配設された、エン
ジン冷却水温を検知するための冷却水温センサ４
６と、変速機４８の出力軸の回転数から車両の走
行速度を検出するための車速センサ５０と、前記
吸気管圧力センサ２３出力の吸気管圧力と前記ク
ランク角センサ４４の出力から求められるエンジ
ン回転数に応じてエンジン１工程あたりの基本噴
射量を求めると共に、これを、前記スロツトルセ
ンサ２０の出力、前記酸素濃度センサ３４出力の
空燃比、前記冷却水温センサ４６出力のエンジン
冷却水温等に応じて補正することによつて燃料噴
射量を決定して、前記インジエクタ３０に開弁時
間信号を出力し、又、エンジン運転状態に応じて
点火時期を決定してイグナイタ付コイル５２に点
火信号を出力し、更に、アイドル時に前記アイド
ル回転制御弁２６を制御するデジタル制御回路５
４とを備えた自動車用エンジン１０の吸気管圧力
感知式電子制御燃料噴射装置において、前記デジ
タル制御回路５４内で、前記スロツトルセンサ２
０のアイドルスイツチがオフとなつた時に所定量
の増量補正を行うアフタアイドル増量と、前記ス
ロツトルセンサ２０のホテンシヨメータ出力から
検知される絞り弁開度の増大速度又は減少速度に
応じた増減量補正を行う絞り弁開度増減量と、前
記吸気管圧力センサ２３の出口から検知される吸
気管圧力の増大速度又は減少速度に応じた増減量
補正を行う吸気管圧力増減量を組合せて、加速増
量及び減速減量を行うと共に、前記冷却水温セン
サ４６出力のエンジン冷却水温が所定温度以下で
あるエンジン暖機時には、エンジン冷却水温に応
じた、加速時と減速時で異なる補正倍率で、前記
加速増量及び減速減量の補正係数を更に補正する
ようにしたものである。 前記デジタル制御回路５４は、第２図に詳細に
示す如く、各種演算処理を行うマイクロプロセツ
サからなる中央処理装置（以下CPUと称する）
６０と、前記吸気温センサ１４、スロツトルセン
サ２０のポテンシヨメータ、吸気管圧力センサ２
３、酸素濃度センサ３４、冷却水温センサ４６等
から入力されるアナログ信号を、デジタル信号に
変換して順次CPU６０に取込むためのマルチプ
レクサ付アナログ入力ポート６２と、前記スロツ
トルセンサ２０のアイドルスイツチ、上死点セン
サ４２、クランク各センサ４４、車速センサ５０
等から入力されるデジタル信号、所定のタイミン
グでCPU６０に取込むためのデジタル入力ポー
ト６４と、プログラムあるいは各種定数等を記憶
するためのリードオンリーメモリ（以下ROMと
称する）６６と、CPU６０における演算データ
等を一時的に記憶するためのランダムアクセスメ
モリ（以下RAMと称する）６８と、機関停止時
にも補助電源から給電されて記憶を保持できるバ
ツクアツプ用ランダムアクセスメモリ（以下バツ
クアツプRAMと称する）７０と、CPU６０にお
ける演算結果を、所定のタイミングで前記アイド
ル回転制御弁２６、インジエクタ３０、イグナイ
タ付コイル５２等に出力するためのデジタル出力
ポート７２と、上記各構成機器間を接続するコモ
ンバス７４とから構成されている。 以下、実施例の作用を説明する。 まずデジタル制御回路５４は、吸気管圧力セン
サ２３出力の吸気管圧力PMと、クランク角セン
サ４４の出力から演算されるエンジン回転数NE
により、ROM６６に予め記憶されているマツプ
から、基本噴射時間TP（PM、NE）を読出す。 更に、各センサからの信号に応じて、次式を用
いて前記基本噴射時間TAUを算出する。 TAU＝TP(PM、NE)＊(1+K*F) ……(1) ここで、Ｆは、補正係数で、Ｆが正である場合
には増量補正を表わし、Ｆが負である場合には減
量補正を表わしている。又、Ｋは、前記補正係数
Ｆを更に補正するための補正倍率であり、通常は
１とされている。 このようにして決定された燃料噴射時間TAU
に対応する燃料噴射信号が、インジエクタ３０に
出力され、エンジン回転と同期してインジエクタ
３０が燃料噴射時間TAUだけ開かれて、エンジ
ン１０の吸気マニホールド２８内に燃料が噴射さ
れる。 本実施例における加速増量及び減速減量は、次
のようにして行われる。 即ち、第３図に示す如く、加速時に、アクセル
ペダルが踏み込まれ、スロツトルセンサ２０のア
イドルスイツチが、第３図Ａに示す如く、時刻t₁
でオフとなると、絞り弁開度TA及び吸気管圧力
PMの増大に先行して、第３図Ｄに実線Ａで示す
ような、極めて迅速な増量補正を行うアフタアイ
ドル増量（以下LL増量と称する）が行われる。 このLL増量は、具体的には、例えば、補正係
数Ｆを、まず正の所定値とし、次いで、エンジン
回転毎あるいは一定時間毎に、所定の減衰速度で
０まで減衰させることによつて行われる。 次いで、絞り弁１８が更に開かれ、前記スロツ
トルセンサ２０のポテンシヨメータ出力から検知
される絞り弁開度TAが、第３図Ｂに示す如く、
時刻t₂で立上り始めると、吸気管圧力PMの増大
に先行して、第３図Ｄに実線Ｂで示すような、絞
り弁開度TAの増大速度に応じた迅速な増量補正
を行う絞り弁開度増量（以下TA増量と称する）
が行われる。 このTA増量は、具体的には、例えば、絞り弁
開度の所定時間毎の変化量に応じた値を積算した
値（正値）を補正係数Ｆとし、次いで、エンジン
回転毎あるいは一定時間毎に、所定の減衰速度で
０まで減衰させることによつて行われる。 更に、吸気管圧力PMが絞り弁開度TAの増大
に遅れて増大し始めると、時刻t₃から、第３図Ｄ
に実線Ｃで示すような、吸気管圧力PMの増大速
度に応じた精度の高い増量補正を行う吸気管圧力
増量（以下PM増量と称する）が行われる。 このPM増量は、具体的には、例えば、吸気管
圧力の所定時間毎の変化量に応じた値を積算した
値（正値）を補正係数Ｆとし、次いで、エンジン
回転毎あるいは一定時間毎に、所定の減衰速度で
０まで減衰させることによつて行われる。 なお、この際に、時刻t₂〜t₃ではLL増量とTA
増量が重なり、又、時刻t₃〜t₄では全ての増量が
重なり、更に、時刻t₄〜t₅ではTA増量とPM増量
が重なつているが、全ての増量を重畳して増量補
正を行つてしまうと、特に、応答は早いが精度の
良くないLL増量、TA増量の影響で、過増量とな
る恐れがある。 従つて、本発明においては、第３図Ｄに太い実
線で示す如く、前記LL増量、TA増量、PM増量
の最大値を辿つて加速増量を行うようにしてい
る。 次に、減速時には、時刻t₆で絞り弁１８が閉じ
られ始めると、吸気管圧力PMの減少に先行し
て、第３図Ｄに実線Ｄで示すような、絞り弁開度
TAの減少速度に応じた迅速な減量補正を行う絞
り弁開度減量（以下TA減量と称する）が行われ
る。 このTA減量は、具体的には、例えば、絞り弁
開度TAの所定時間毎の変化量に応じた値を積算
した値（負値）を補正係数Ｆとし、次いで、エン
ジン回転毎あるいは一定時間毎に、所定の回復速
度で０まで回復させることによつて行われる。 次いで、吸気管圧力PMが減少し始めると、時
刻t₇から、第３図Ｄに実線Ｅで示すような、吸気
管圧力PMの減少速度に応じた精度の高い減量補
正を行う吸気管圧力減量（以下PM減量と称す
る）が行われる。 このPM減量は、具体的には、例えば、吸気管
圧力PMの所定時間毎の変化量に応じた値を積算
した値（負値）を補正係数とし、次いで、エンジ
ン回転毎あるいは一定時間毎に所定の回復速度で
０まで回復させることによつて行われる。 なお、この際に、TA減量とPM減量が重複し
た場合に、両者を合わせ行うと過減量になる恐れ
がある。 従つて、本発明においては、第３図Ｄに太い実
線で示す如く、前記TA減量とPM減量の最小値
を辿つて、時刻t₇〜t₈ではTA減量のみを行い、
時刻t₈〜t₉では、PM減量のみを行うようにして
いる。 一方、エンジン冷却水温が所定温度以下である
エンジン暖機中の加速時には、エンジン冷却水温
が低い程、空燃比のリーンの度合が大であるの
で、前記加速増量は更に増量する必要がある。
又、減速時には、エンジン冷却水温が低い程、空
燃比のリツチの度合が大であるので、前記減速減
量の減量度合を更に大とする必要がある。 従つて、本発明においては、前出(1)式における
補正倍率Ｋを、第４図に示すように設定し（K1
…加速時、K2…減速時、K1＞K2）、暖機終了前
の状態では、エンジン冷却水温に応じた補正倍率
K1、K2で、前記加速増量、減速減量の補正係数
Ｆを更に補正するようにしている。 よつて、、エンジン暖機中の加速増量は、第５
図に破線Ｇで示す如く、暖機終了後の加速増量
（実線Ｆ）に比べて増量され、又、エンジン暖機
中の減速減量は、同じく第５図に破線Ｉで示す如
く、暖機終了後の減速減量（実線Ｈ）に比べて更
に減量される。 従つて、エンジン暖機終了後だけでなく、エン
ジン暖機中においても、良好な空燃比制御を行う
ことが可能となる。 本実施例における加速増量のプログラムを第６
図に、同じく、減速減量のプログラムを第７図に
示す。 前記のようにして、極めて応答の早いLL増量、
応答の早いTA増減量、精度の高いPM増減量を
組合せて、加速増量及び減速減量を行うことによ
つて、アクセルペダルを早く踏み込んだ場合には
多量の増量が実施され、一方、アクセルペダルを
徐々に踏み込んだ場合には少量の増量が行われる
等、アクセルペダルの踏み方に応じた適切な加速
増量あるいは減速減量を実現することができ、空
燃比を理論空燃比近傍に維持して、過渡応答性能
と排気ガス浄化性能を両立することができる。 本発明においては、エンジン冷却水温に応じた
補正倍率を、加速時と減速時で異なるものとして
いるので、エンジン要求特性に、より近い空燃比
制御を行うことができる。 なお、前記実施例においては、エンジン暖機状
態をエンジン冷却水温から検知するようにしてい
たが、エンジン暖機状態を検知する方法は、これ
に限定されず、例えば、エンジン温度、エンジン
始動後の経過時間等から、エンジン暖機状態を検
知することも勿論可能である。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、加速時及
び減速時にそれぞれ見合つた、アクセルペダルの
踏み方と吸気管圧力の両者の変化及びエンジン暖
機状態に応じた適切な、温度とならない増減量補
正を行うことができ、空燃比を論理空燃比近傍に
維持して、エンジン暖機状態に拘らず、良好な過
度応答性能と排気ガス浄化性能を両立することが
できる。従つて、吸気管圧力感知式の電子制御燃
料噴射装置を用いた場合でも、精密な空燃比制御
を行うことが可能となるという優れた効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る内燃機関の電子制御燃
料噴射方法が採用された、自動車用エンジンの吸
気管圧力感知式電子制御燃料噴射装置の実施例を
示すブロツク線図、第２図は、前記実施例で用い
られているデジタル制御回路の構成を示すブロツ
ク線図、第３図は、前記実施例における加速増量
及び減速減量の様子を示す線図、第４図は、同じ
く前記実施例における、エンジン冷却水温と加速
増量及び減速減量の補正倍率の関係の例を示す線
図、第５図は、同じく前記実施例における、エン
ジン暖機終了後の加速増量及び減速減量と、エン
ジン暖機中の加速増量及び減速減量を比較して示
す線図、第６図は、同じく、加速増量のプログラ
ムを示す流れ図、第７図は、同じく、減速減量の
プログラムを示す流れ図である。 １０……エンジン、１４……吸気温センサ、１
８……絞り弁、２０……スロツトルセンサ、２３
……吸気管圧力センサ、３０……インジエクタ、
３４……酸素濃度センサ、４０……デイストリビ
ユータ、４２……上死点センサ、４４……クラン
ク角センサ、４６……冷却水温センサ、５４……
デジタル制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンの吸気管圧力とエンジン回転数に応
   じて基本噴射量を求めると共に、過渡時は、エン
   ジン運転状態に応じて算出される補正係数により
   前記基本噴射量を補正することによつて燃料噴射
   量を決定するようにした内燃機関の電子制御燃料
   噴射方法において、 加速時に、 アイドルスイツチがオフとなつたときに増量補
   正を行うアフタアイドル増量と、 絞り弁開度の増大速度に応じて増大させ、次い
   で、所定の減衰速度で減衰させる絞り弁開度増量
   と、 吸気管圧力の増大速度に応じて増大させ、次い
   で、所定の減衰速度で減衰させる吸気管圧力増量
   とを算出し、 これら増量値のうち、その最大値から前記補正
   係数を求めて加速増量を行い、 減速時に、 絞り弁開度の減少速度に応じて減少させ、次い
   で、所定の回復速度で回復させる絞り弁開度減量
   と、 吸気管圧力の減少速度に応じて減少させ、次い
   で、所定の回復速度で回復させる吸気管圧力減量
   とを算出し、 これらの減量値のうち、その最小値から前記補
   正係数を求めて減速減量を行うと共に、 エンジン暖機時には、エンジン暖機状態に応じ
   た、加速時と減速時で異なる補正倍率で、前記補
   正係数を更に補正することを特徴とする内燃機関
   の電子制御燃料噴射方法。