JPS6056138A - 内燃機関の空燃比調整装置 - 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】 発明の技術分野 本発明は電子制御燃料噴射内燃機関における基本空燃比
の調整装置に関する。

従来技術 電子制御燃料噴射（以下ＥＦＩ　）内燃機関では、機−
〇運転条件である例えば吸入空気量又は吸気管圧力等の
パラメータを検知し、その運転条件に応じた量の燃料噴
射量が得られるよう燃料噴射弁を制御し、これによシ運
転条件に応じた適切な空燃比が得られるようになってい
る。また、水温等の条件によって燃料噴射量に必要な補
正を加えている。

この種のＫＦＩ内燃機関では出荷段階又はメンテナンス
において基本空燃比の調整を行うため、吸入空気量又は
吸気管負圧に応じた電気信号源となるポテンショメータ
にねじ式の雰点調整機構を設けている。機関を一定の運
転条件、例えばアイドリンクで運転させながら、排気ガ
ス中のｃｏ濃度等の空燃比代表因子を検知し、その値が
所定の値に収まるようねじを回す。これにより製品間差
。

経時変化による空燃比のずれを修正することができる。

しかしながら、この従来方式による調整装置は構成が複
雑化するだＵで々く、ポテンショメータの抵抗値の変化
や調整ねじのゆるみ等により経時変化が生じ易い。

発明の目的 本発明は上記従来技術の欠点に鑑みてなされたものであ
り、簡単な構造にも係わらず経時変化の少ない基本空燃
比の調整装置を提供することにある。

発明の構成 本発明では、機関の運転条件ノ２ラメータを検出し、そ
の運転条件に適合した燃料噴射量の計算を行い、その燃
料噴射量の計算は、運転条件に応じて決定される基本燃
料噴射量に補正係数を組み入れることで行われ、このよ
うにして計算された量の燃料が噴射されるよう燃料噴射
弁を作動させる電子制御燃料噴射内燃機関において、前
記補正係数を外部からのコマンドによって増減修正する
積分型の補正係数修正手段と、空燃比をどのように修正
すべきかの情報に基づいて補正係数修正手段と、修正手
段によって修正された補正係数を格納するメモリ手段と
より成る。

実施例 第１図は本発明の空燃比調整装置を備えた内燃機関の全
体を示すものであり、図中１０は空気りＩＪ−す、１２
Ｈスロツトルゲデイ、１４はスロットル弁、１５はサー
ジタンク、１６は吸気管、１８は燃料噴射弁、２０は吸
気弁、２２は熔焼室、２４はピストン、２６は排気弁、
２８は排気マニホルド、３０は排気管、３２け触媒コン
バータ、３３はディストリビュータである。これらの各
構成部品は燃料噴射内燃機関の周知の構成要素であるこ
とよりその詳細な連結関係の説明は省略する。

３４は機関運転条件を代表する各センサからの信号を受
けて燃料噴射弁１８の作動信号を形成する制御回路であ
シ、所定の空燃比を制御する機能を持つ。制御回路３４
は後述のようにプログラムされたマイクロコンピュータ
装置として構成される。前述のように制御回路３４には
種々の運転状態検知センサからの信号が入力している。

５ｂそのうち、３６．３８は本発明に直接関係する吸気
管圧力センサ、エンジン回転数センサである。吸気管圧
力センサ３６は導圧管４０によってスロットル弁１４下
流のサージタンク１５に連結され、吸気管圧力（絶対圧
力）に応じた信号を線Ｌ１を介して制御回路３４に印加
する。一方エンジン回転数センサ３８はディストリビュ
ータ３３の回転軸３３１上のマグネット（′図示せず）
に近接して設けられた磁気センサであり、ディストリビ
ュータ回転軸３３１の回転数、即ち機関回転数に応じた
信号を線ｔ２を介して制御回路３４に印カロする。

制御回路３４はこれらのセンサからの信号によって必要
力演算を行い、燃料噴射弁１８への作動信号を線ｔ３を
介して出力する。

制御回路３４は略示すれば第２図の構成を持つ４０はマ
イクロコンピュータで、中央処理装置（ＭＰＵ）、メモ
リも含めたワンチップとして構成される。デジタル型セ
ンサとしての回転数センサ３８はマイクロコンピュータ
４００Å力ホート４０１に結線され、内部ハードウェア
又はソフトウェアによって機関回転数信号が形成される
。一方アナログ型のセンサである吸気管圧力センサ３６
はＡ／Ｄコンバータ４４の入力端子４４１に結線される
。Ａ／Ｄコンバータ４４はＭＰ［Ｊの出力ポート４０２
からの指令に従って吸気管圧力センサ３６からの信号の
Ａ／Ｄ変換、及び本発明に係る空燃比調整外部コマンド
信号のＡ／Ｄ変換を行い、変換結果はバス４５を介しＭ
ＰＵに供給される。

演算の結果としての燃料噴射信号は出力ポート４０３よ
りパワーアンプ５０を介して燃料噴射弁１８に送られる
。

５２け本発明に係る空燃比調整のためのセットスイッチ
（ｓ−ｓ、’ｗ）であり、一端は接地され、他端は電源
（＋５Ｖ）に接続されると共にＭＰＵの入。　カポート
４０４に結線される。一方５４は、空燃比調整スイッチ
（Ａ−８／Ｗ）　であり、２接点切替スイッチとして構
成され、共通端子５４１は、抵抗Ｒ１及びＲ２で分圧し
て電源（＋５Ｖ）に結線されると共に、Ａ／Ｄコンバー
タ４４の入カポ−）４４２に結線される。切替スイッチ
の一方の切替接点５４２は電源に、他方の切替接点５４
３は接地されている。６０は不揮発メモリであフ、本発
明の実行により、修正された空燃比補正係数を格納する
。

マイクロコンピュータ４０内には、本発明に従って、空
燃比調整を行うプログラムが書かれである。その説明に
先立って、そのプログラムによってどのようなやり方で
空燃比の調整が行われるか、その仕組みについて大略説
明するＯセットスイッチ５２は空燃比調整時にＯＮとさ
れ、それ以外ではＯＦＦとされる。セットスイッチ５２
がＯＦＦとなる通常時は空燃比調整スイッチ５４は効か
ないＯマイクロコンピュータ４０は回転数センサ３８か
らの回転数信号、吸気圧力センサ３６からの吸気圧力信
号によって、そのとき空燃比を所定値、例えば理論空燃
比にするのに必要な燃料噴射量を演算し、加速補正や温
度補正などの必要な補正を加えた上で、燃料噴射弁１８
をその間駆動する。尚、この制御は空燃比を検知するこ
とにより燃料噴射量を補正するいわゆるフィードバック
を組み込むことができる。しかし、必ずしもフィードバ
ックを組み込まない、いわゆる開ループ制御の方が本発
明は好都合である。これはフィードバック式では、いわ
ゆる学習制御を取シ入れることによって経時変化を常に
補償することがコンピュータ内部ででき、本発明のよう
に外部操作によって空燃比の経時変化の補償しなくても
良いからである。しかしながら、フィードバックを採用
していても学習制御を採用していない場合は本発明が有
効であるＯ 空燃比調整時にはセットスイッチ５２がＯＮとなる。こ
のとき調整スイッチ５４が有効になる。

スイッチ５４の中立位置は、空燃比の補正は行われない
。調整スイッチ５４を５４２の接点に投入すると、コン
ピュータは、燃料噴射量を多くするように基本噴射量に
組み込まれる補正係数を大きくする。そのため、接点５
４２に切替っている間は空燃比は小さく（混合気でいえ
ば濃く）なる。

この際、排気管内でＣＯ濃度等を測定し、空燃比が適当
な値になったら、スイッチ５４を中立とする。

一方調整スイッチ５４を５４３の接点とすると、コンピ
ュータ４０は燃料噴射量を少くするよう補正係数を変え
てゆく。そのためこの間空燃比は大きく（混合気でいえ
ば薄く）なる。排気管内のＣＯ濃度（フィードバックシ
ステムの場合は０２七ンサ信号電圧でもよい）が適当に
なったらスイッチ５４を中立とする。

尚、以上の調整はエン′ジンのアイドリング時に行う。

このようにして修正された補正係数は不揮発メモリ６０
内に書き込まれる。そのため、基本空燃比の製品量産、
経時変化が吸収されることになる。

以上、本発明によって行われる空燃比調整の基本的動作
を説明したから、以下第３図によって、第１実施例のソ
フトウェア構成をフローチャートによって説明する。

第３図においては１００は本発明によって実行されるル
ーチンの開始を示し、例えば５０？Ｍ秒毎に実行される
割少込みルーチンである。１０２で■Ｍはセットスイッ
チ５２に連結される入力ポート４０４の電圧データＶ＠
Ｂ／Ｗを入力する。もし、セットスイッチ５２が投入さ
れていない非調整時ならば、そのとき、相当するメモリ
番地に格納される電圧データ’Ｖｌｌｓ／Ｗは５ｖであ
る。そのため１０４での判定は１となる。このときプロ
グラムは１０６に進み、不揮発メモリ６０の５ＤＡＦの
エリヤに格納されている空燃比補正係数のデータがその
ままマイクロコンビ、−夕４０内の空燃比補正係数格納
エリヤＤＡＦに転送される。次の１０８ではＭＰＵは燃
焼噴射時間との演算を行う。この演算は周知のように、
エンジン回転数センサ３８からの回転数データＮｅ、吸
気管圧力センサ３６からの吸気管圧力データＰｉｎｓそ
の他温度データＴＥＭ、電源電圧データＶＢ等から定ま
る基本噴射量に補正係数ＤＡＦを乗算したものとカる。

次に、１１０はＤＡＦデータを５ＤＡＦとして不揮発メ
モリに格納するステ、ゾを示す。１１２はこの割シ込み
ルーチンの終了を示す。

１０８で計算された燃料噴射時間とのデータはｈＰＵの
出力ポート４０３にセクトされ、別ルーチンによって燃
料噴射弁１８が駆動される。

セットスイッチ５２の押されている空燃比の調整作業時
にはメモリのｖｓｓ／ｗ領域にはｏｖのデータが書き込
まれている。そのため１０４の判定はＮｏとなｊ！＋、
１１４に進む。１１４でＭＰＵは出カポ−）４０２より
Ａ／Ｄコンバータ４４にＡ／Ｄ変換許可指令を送シ、調
整・スイッチ５４に接続される入力ポート４４２のデー
ダのＡ／Ｄ変換が開始、され、その変換結果はマイクロ
コンピュータ４ｏの内部メモリのＤＡＢＷエリヤに書き
込まれる。１１５ではＤＡＥＷが３．７５Ｖよシ大きい
か判定される。もし、スイッチ５４が中立か又は５４３
の接点位置であればＮｏの判定であシ１１６に進む。１
１６ではＤＡ８Ｗが１．２５Ｖより小さいか否か判定さ
れる。スイッチ５４が中立のときは、ＶＡ８／’９１’
は２．５ｖであることから、Ｎｏの判定結果とな！Ｄ、
１０６に進む。

とのときは補正係数５ＤＡＦの修正は行わ助い。

８１Ｍスイッチ５４が５４１の接点に入っているとき、
即ち、混合気が濃い方にずれているときは、はＯｖの設
定であるため、１１６の判定はＹｅｓ　でおシ、１２０
に進み、５ＤＡＦを格納する不揮発メモリのエリヤのデ
ータよシ一定の値ＤＬＡＦを引いたものをＤＡＦとする
。そのため、１０８で計算されゐ燃料噴射時間は、この
ルーチンを通るたびに少しづつ小さくなる（即ち、負の
積分修正が行われる→。

その結果は混合気は薄められる方向に修正される。

調整スイッチ５４が５４２’ｏ接点に入っているときは
、混合気は薄い方向にずれているときであル、このとき
Ｖムｓ／Ｗは５ｖであり、１１５の判定はＹｅｓであシ
、１２２に進み、５ＤＡＦに一定のＤＬＡＦを加えたも
のを新たな補正係数ＤＡＦとする。そのため、このルー
チンを通る毎に混合気は濃い方向に修正される（即ち、
正の積分修正が行われる。）。

以上のようにスイッチ５４を中立にしている間は空燃比
は変化せず、スイッチ５４を上又は下に到すことによっ
て濃く又は薄く修正することができる。排気管内のＣＯ
濃度等を測定しながら所定の値が得られるまで修正する
ことができる。

第４図は第１実施例によって実行される空燃比調整をタ
イミングチャートで示すものであシ、セ、トスイ、チ５
２がＯＮのとき、即ちｖ、＠、’ｗがＯＶのときが積分
動作許可期間であり、調整スイッチ５４による補正係数
の修正が可能となる。セットスイッチ５２がＯＦ’Ｆの
ときは、即ちｖｓ　Ｂ７’Ｗ　−１）１５　Ｖのときは
積分動作禁止である。積分動作許可期間内において、ｖ
Ａ８／Ｗが５ｖのとき（即ち、調整スイッチ５４が上側
接点５４２であるとき）正の積分が行われ補正係数珈？
はｐの如く増大する。

ｖＡしＷが２．５ｖのとき、即ち、調整スイッチ５４が
中立のときは、補正係数片はｑの如く変化しない・また
ＶＡ　ａ／ＷがＯｖのとき、即ち調整スイッチ５４が５
４３の接点のときは補正係数はｒの如く減少する方向に
修正される。

以上述べた第１の実施例では補正係数５ＤＡＦの記憶場
所として、不揮発メモリ６０を用いている。

これはサービス工場でメンテナンスのとき等にバッテリ
を外したとき記憶が消失するのを防止するためである。

しかし、パワテリ取外しのたびに調整を行うことにすれ
ば単にバッテリでパ、クア。

！されたメモリを採用するとともできる。

第５図は第２実施例における制御回路をプロ。

クダイヤグラムによって示すものである。この実施例で
は空燃比調整スイッチ５４′は第２図の５４のように比
替え形ではなくＧＪ、ＯＦＦ型である。調整スイッチ５
４′とセットスイッチ５２′からは従って２ビット信号
が得られる。そのため、調整スイッチ５４′のみで第１
実施例のように、空燃比の保持圧の積分（リッチ化調整
）、負の積分（リーン化調整）の３つの外部コマンドを
出すことができない。しかし、セットスイッチ５２′か
らの２ビット信号を組合せることでこれが可能になる。

スイッチの１．Ｏの組合せに対するコマンドの割）つけ
は下表のようになっている。

上表のように、セットスイッチ５２′がＯＦＦ　（即ち
入力／−）４０４′が５Ｖ）のときは調整スイッチ５４
′のＯＮ、ＯＦＦに係わらずＡ／Ｄコンバータ４４′は
Ａ／Ｄ変換を行わず、空燃比調整は行われたい・一方セ
、トスイ、チ５２′がＯＮのときは、調整スイ、チ５４
′がＯＦＦであればＡ／ＤコンバータはＡ／）ｌ）変換
を行い、正の積分が行われる。また調整スイ、チ５４′
がＯＮであれば同様にＡ／ＤコンバータはＡ／Ｄ変換を
行い、負の積分が行われる。

第３図と同様コンピュータ内には本発明に係る空燃比制
御を行うようなソフトウェア構成をもつ。

その構成は第６図のフローチャートによって表わすこと
ができる。このフローチャートにおいて１００′は割夛
込み処理の開始点を示し、１０２’ではセットスイッチ
５２′に接続される入力ポート４０４′の電圧データを
書き込んだメモリの内容を見て同スイ、チがＯＮか否か
を判定する。Ｎｏ。

即ちセットスイッチ５２′がＯＦＦのときは、１０６′
で５ＤＡＦのデータを）「に連送し、空燃比修正は行わ
れない。１０８′では、回転数センサ３８′がらのＮｅ
データ、圧力センサ３６′からの、届変換器４４′で、
変換したＰｉｍデータ等よシ、燃料噴射弁１８′の噴射
時間との演算をする。１０２′でＤＡＦを５ＤＡＦに転
送する。

セットスイッチ５２′がＯＮであれば、１１４でＹｅｓ
に分岐し、１１４′で調整スイッチ５４′がＯＮか否か
判定される。Ｎｏ、即ちＯＦＦのときは１２２′に追升
正の積分を行い、Ｙｅｓであれば１２０′に行き駒の積
分が行われる。

この第２の実施例では１１０′でＤＡＦを格納道メモリ
は第２図のように不揮発メモリでなく、マイクロコンピ
ュータに内蔵されているバックアップメモリを用いてい
る。バッテリ取外のときの記憶消失の防止のため別置の
ニッケルカドミウム電池等の２次電池を用いることがで
きる。

第７図はこの第２の実施例における作動線図であシ、ｖ
８ｖｆＷがｏｖ（スイッチ５２′がＯＮ　）テ修正が可
能になシ、Ｖｌ！ａ／ｗが５Ｖ（スイッチ５２’ｉｌ：
ＯＦＦ　次は禁止である。■８１Ｉ／ｗカＯＶ）ときＶ
、、／Ｗがｏｖ（スイッチ５４′がＯＮ）であればｑ′
の如く負の積分、５ｖ（スイッチ５４′がＯＦＦ　）で
あればｐ′の如、く正の積分修正が行われる。

第８図は積分を第３，６図のようにループを通る＠（一
定の補正係数（ＤＬＡＦ　）づつ増減するというソフト
ウェアで行う代シにアップダウンカウンタ７０によって
ハードウェアで行うようにした点が特徴である。アップ
ダウンカウンタ７０のクロ。

り入力端子ＣＬＫはコンピュータ４４“の？ロック出力
ＣＬＫに結線される。力ヴンタのＵＰ／１）ＯＷＮ端子
は、ここが＠１＃のときカラン小ア、プ、′″０”のと
きカウントダウンされ、電源に接続されると共に調整ス
イッチ５４“を介し接地されている。カウンタの耐端子
はここが１０”のときイネーブルでカウントが許可され
、＠１＃のときディセーブルでカウント不許可となる。

この端子はＭＦｔＪの入カポ−）４０４“に結線される
と共に電源に接続されかつセットスイッチ５２“を介し
接地される。７０１は８ビツトのプリセット入力端子で
”　’）　、ＩＪ）ＡＤはプリセットのイネーブル−デ
ィセーブル切替端子であるが、全て接地であるからプリ
セット機能は休止しておシ、とのカウンタは単なるアッ
プダウンカウンタとしてのみ働く。８ビ、トの出力端子
７０２はＭＰＵの入力／−）４０τ′に結線される。

ＭＰＵ内にはセットスイッチ５２“、調整スイ。

チ５４“からのコマンドを受けて、カウンタ７０カウン
ト値だけ積分するようなソフトウェアが格納されている
。このソフトウェアを第９図でフローチャートによって
示す。とれを簡単に説明すると、１０２父セ、トスイッ
チ５２″がＯＮか否か判定される。即ち、調整時と判定
すれば１１４“に行きカウンタ７０の値をＤＡＦＦに格
納する。次いで１２σ′では、とのＤＡＦＦから、前回
ルーチン実行のときのＤＡＦＦ　（Ｄ内容テ＠　；ｂ　
ＤＡＦＦ’　（ステ、　ｆ　１１０”＠照）を引いたも
のをＤＡＦＦ／／とする。もし、調整スイッチ５４“が
ＯＦＦであれば出力端子７０２ｄ、らの出力値はクロッ
クパルスの到来毎に１つづつ増えることカラ、１２０”
１１’の演算によって前回のルーチンの終了から今回の
ルーチンの開始までの正ノ母ルス数が計算される。一方
詞整スイ、チ５４”がＯＮであれば、出力端子７０２か
らの出力値はクロ、クパルスの到来毎に１つづつ減るこ
とから、１２０“での演算によって前回のルーチン開始
から今回のルーチン開始までの負パルス数が計算される
。これによシ、調整スイッチがＯＦＦかＯＮかに応じて
正又は負の積分係数が得られる。

２０４では、ＤＡＦｆに所定の係数ｋを乗算したものが
補正係数ＤＡＦとして不揮発メモリ又はパ。

クアッグメモリに格納される。１０８“では、回転数セ
ンナ３８′からのＮ、データ、圧力センナ３６“からの
Ｐ１ｍデータ等によシ燃料噴射弁１８“の開時間とを計
算し別ルーチンにより噴射制御が行われる。

１１０“ではＤＡＦＦのデータのＤＡＦＦ　’への転送
を示し、１２０“の説明のところで述べた。

この実施例におけるアップダウンカウンタとしてはＣ−
ＭＯ３ＩＣを用いれば消費電流が少くバッテリバックア
ップが可能となル好ましい。またア。

プダウンカウンタの代シにデジタルスイッチを用いるこ
とによシパッテリパ、クアッグも不用となる。

発明の効果 本考案によれば基本空燃比の調整のために一般に実施さ
れている可変抵抗器を用いる必要がなく、補正係数はデ
ィジタル化された数値として記憶装置の中に記憶される
ため、経時変化のない極めて安定した調整状態を実現す
ることが出来る。

また、高価な可変抵抗器でなく数本の安価な固定抵抗器
を用いスイッチとしてはコネクタの端子をショートする
構成で良いため極めて安価な訓読機構を得ることが出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によって空燃比の調整を行う燃料噴射内
燃機関の全体構成図 第２図は制御回路の第１実施例のノ・−ドウエア構成を
示すブロック図 第３図は第２図のソフトウェア構成を示すフローチャー
ト図 第４図は第１実施例の作動タイミング図第５図は制御回
路の第２実施例のハード構成第６口拡第５図のソフトウ
ェア構成 第７図は第２実施例の作動タイミング図第８図は制御回
路の第３実施例のハードウェア構成 第９図は第８図のソフトウェア構成 １０・・・エアクリーナ、１４・・・スロットル弁、１
８・・・燃料噴射弁、２８・・・排気マニホルド、３４
・・・制御回路、３６・・・吸気管圧センナ、３８・・
・回転数センサ、５２・・・セ、トスイ、チ、５４・・
・調整スイッチ 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 特許出願代理人 弁理士　青　木　朗 弁理士西舘和之 弁理士三井孝夫 弁理士　山　口　昭　之 弁理士　西　山　雅　也 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関の運転条件パラメータを検出し、その運転条件に適
   合した燃料噴射量の計算を行い、その燃料噴射量の計算
   は、運転条件に応じて決定される基本溶料噴射量に補正
   係数を組み入れることで行われ、このようにして計算さ
   れた量の燃料が噴射されるよう燃料噴射弁を作動させる
   電子制御燃料噴射内燃機関において、前記補正係数を外
   部からのコマンドによって増減修正する積分型の補正係
   数修正手段と、空燃比をどのように修正すべきかの情報
   に基づいて補正係数修正手段への必要な外部コマンドを
   発生するコマンド発生手段と、修正手段によって修正さ
   れた補正係数を記憶するメモリ手段とよシ成る空燃比調
   整装置。