JPS61112758A - 電子制御燃料噴射内燃機関の空燃比制御方法 - 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〕 本発明は電子制御燃料噴射内燃機関の空燃比制御方法に
係シ、特にインテークパルプ等に堆積したデポジット量
を検出し、これをもって燃料噴射１Ｌを補正することに
より低負荷時の回転数を安定化させてなる内燃機関の空
燃比制御方法に関するものである。

〔従来の技術〕

この種の電子制御燃料噴射内燃機関は、その内燃機関（
以下、エンジンという）の排気系に排ガス中の酸素濃度
を検出する酸素濃度センナ（０，センサ）を設け、エン
ジンに吸入される吸入空気量を検出するセンサとしての
エアフローメータを吸入系に設けると共に、その吸入系
に燃料噴射弁を設け、かつエンジン回転数を検出するセ
ンナを設け、これらセンナからの検出信号を取シ込み、
所定の処理を実行して燃料噴射弁を制御する電子制御部
を設けて構成されたものが一般的である。

このような構成になるエンジンによれば、エンジン回転
数、吸入空気量及び水温により基本噴射詰を求め、次い
で、０．センナからの検出信号によυ基本噴射量を補正
してから燃料噴射弁の制御を行うという、フィードバッ
ク制御が行われていた。

このようなエンジンは、吸入系、特にインテークバルブ
に付着堆積するデポジットに燃料が付着することによる
空燃比の特性変化等に対して考慮がされていなかった。

そこで、デポジットが堆積した際に、その堆積し九デポ
ジットの量を計測して、加速時にはそのデポジット量に
応じて加速時燃料増量値を補正する空燃比制御装置が既
に提供されている（％願昭５８−３２８８）。

かかる空燃比制御装置によれば、経年変化や部品のバラ
ツキがあっても、常にデポジットの影響による空燃比の
みだれが除去されているので、加速時のエミションの悪
化防止の向上が常時図れるという利点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕。

しかしながら、上述した空燃比制御装置は、加速時に対
してデポジットの影響をなくしたものであり、定常運転
時のフィードバック制御中におけるデポジットの影！＃
まで考慮したものではなかった。つまり、インテークパ
ルプにデポジットが多量に堆積した場合、０．センサに
よるフィードバック制御がなされると、デポジットがな
い場合ならば、第１３図（１）に示すようなフィードバ
ック波形となシ、エンジン回ｆｔ（ＮＥ）の変動が少な
いのに対して、第１３図（Ｉｔ）　Ｋ示すようにフィー
ドバック波形周期が長くなシ、それに応じてエンジン回
転数が大きく変動してしまうという問題があった。その
回転変動が生じるという理由は、まず第一にデポジット
に燃料が吸収されてしまうこと、第二にエンジン回転の
変動が発生することを防止するためにフィードバック積
分定数やスキップを大きく設定できないことが挙げられ
る。

このような理由によりデポジットがインテークパルプに
堆積時には０．センサからの信号に基づくフィードバッ
ク制御ＩＫよって燃料量を変化させても、デポジットに
よってその変化がなまされてしまい、正規のフィードバ
ック周期に対して数倍の周期からなるフィードバック周
期になシ、その周期に応じて大きな回転変動が生じてし
まうので娶る。

本発明は、上述した問題点を解消したもので。

インテークパルプにデポジットが堆積しても正常なフィ
ードバック周期の維持できるようにして低負荷時の回転
を安定させた電子制御燃料噴射エンジンの空燃比制御方
法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、吸入空気量、エンジン回転数及び水温から基
本燃料噴射量を求め、さらに酸素濃度センサから求め九
ツイードバック補正係数により基本噴射量を補正して空
燃比を制御すると共（、加速時における最適空燃比から
の空燃比偏差によってインテークパルプに堆積したデポ
ジット量を推定する電子制御燃料噴射内燃機関の空燃比
制御方法において、前記デポジット量に応じてリーン・
リッチ反転時にフィードバック補正係数のスギツブ量を
増加させたことを特徴とするものである。

〔作用〕

まずデポジット′１７ｋＫ応じた追加スキップ量を求め
ておく。次いで、フィードバック制御時にＯ，センナが
反転する毎に本来のスキップ量に追加スキップ量を加え
てスキップ量を増加させておく。もちろん、デポジット
量が大きくなれば追加スキップ量を太きくシ、デポジッ
ト量が少なければ追加スキップ量を小さくする。

この上うＫすると、デポジット量が多く堆積しても、フ
ィードバック周期が一定になるので、エンジン回転数が
安定するととくなる。

〔実施例〕

以下５本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

ここで、まず、図面の関係を簡単に説明しておくことに
する。

第１図乃至第８図は本発明に係る空燃比制御方法の第１
実施例を示す図であり、第９図及び第１０図は本発明の
第２実施例を示す図である。また。

第１１図及び第１２図は本発明の各実施例が適用される
電子制御燃料噴射エンジンの構成を示す図である。

では、電子制御燃料噴射エンジンの構成から説明する。

ｔｊｌｆＪｌ１図は本発明が適用される寛子制御燃料噴
射内燃機関のシステム図である。エアクリーナ１から吸
入された電気はエアフローメータ２、絞シ弁３．′ｙ″
−ジタンク４、吸気ボート５、およびインテークバルブ
６を含む吸気通路１２を介して機関本体７の燃焼室８へ
送られる。絞シ弁３は運転室の加速ペダル１３に連動す
る。燃焼室８はシリンダヘッド９、シリンダブロック１
０．およびピストン１１によって区画され、混合気の燃
焼によって生成された排気ガスはエキゾーストパルプ１
５、排気ボート１６、排気多岐管１７、シよび排気管１
８、ン介して大気へ放出される。バイパス通路２１は絞
シ弁３の上流とサージタンク４とを接続し、バイパス流
量制御弁２２はバイパス通路２１の流通断面積を制御し
てアイドリンク時の機関回転速度を一定に維持する。窒
素酸化物の発生を抑制するために排気ガスを吸気系へ導
く排気ガス再循環（ＥＧＲ１通路２３は、排気多岐管１
７とサージタンク４とを接続し、オンオフ弁形式の排気
ガス再循ｊｊｌ（ＥＧＲ）制御弁２４は電気パルスに応
動してＥＧＲ通路２３を開閉する。

吸気温センサ２８はエアフローメータ２内に設けられて
吸気温を検出し、スロットル位置センサ２９は、絞シ弁
３の開度を検出する。水温センサ３０はシリンダブロッ
ク１０に取付けられて冷却水温度、すなわち機関温度を
検出し、酸素濃度センサ３１は排気多岐管１７の集合部
分に取付けられて集合部分くおける酸素濃度を検出し、
クラ／角センサ３２は、機関本体７のクランク軸（図示
せず）に結合する配電器３３の軸３４の回転からクラン
ク軸のクランク角を検出し、車速センサ３５は自動変速
機３６の出力軸の回転速度を検出する。

これらのセンサ２，２８，２９，３０，３１，３２゜３
５の出力、および蓄電池３７の電圧は電子制御部４０へ
送られる。燃料噴射弁４１は各気筒に対応して各吸気ボ
ート５の近傍にそれぞれ設けられ、燃料ポンプ４２は燃
料タンク４３からの燃料通路４４を介して燃料噴射弁４
１へ送る。電子制御部４０は、各センナからの入力信号
をパラメータとして燃料噴射量を計算し、計算した燃料
噴射量に対応したパルス幅の電気パルスを燃料噴射弁４
１へ送る。電子制御部４０は、また、バイパス流量制御
弁２２．ＥＧＲＩＩＪ御弁２４、自弁２４機の油圧制御
回路のソレノイド弁４５（第１２図）、および点火コイ
ル４６を制御する。点火コイル４６の二次側は配電器３
３へ接続されている。チャコールキャニスタ４８は、吸
着剤としての活性炭４９を収容し、通路５０を介して入
口側のボートを燃料タンク４３の上部電量へ接続され、
通路５１を介して出口側のボートをパージボート５２へ
接続されている。パージボート５２は、絞シ弁３が所定
開度よシ小さい開度にあるとき、絞シ弁３よシ上流に位
置し、他方、絞り弁３が所定開度以上にあるとき、絞シ
弁３よシ下流に位置して吸気管負圧を受ける。開閉弁５
３は、バイメタル円板を有し、機関が所定温度よシ低い
低温状態にあるとき。

通路４９を閉じて吸気系への燃料蒸発ガスの放出を中止
する。

第１２図は電子制御部４０の詳細を示している。

マイクロプロセッサから成るＣＰＵ（中央処理装置）５
６．ＲＯＭ（リードオンリメモリ）５７、ＲＡＭ　（ラ
ンダムアクセスメモリ）５８、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不揮発性記憶素子とし
ての別のＲＡＭ５９．マルチプレクサ付きＡ／Ｄ　（ア
ナログ／デジタル）変換器６０．およびバッファ付工１
０（入力／出力）器６１はバス６２を介して互いに接続
されている。エア７０−メータ２、吸気温センサ２８、
水温センサ３０．空燃比センサ３１、および蓄電池３７
の出力はＡ／Ｄコンバータ６０へ送られる。

また、スロットル位置センサ２９およびクランク角セン
サ８２の出力はＩ１０器６１へ送られ、バイパス流量制
御弁２２．ＥＧＲｆ！ｒｌＪ御弁２４、燃料噴射弁４１
．ソレノイド弁４５、および点火コイル４６はＩ１０器
６１を介してＣＰＵ５６から入力を受ける。

エンジンに供給される燃料量は、エンジンが定常状態の
ときは、電子制御部４０が、エアー７０−メータ２、ク
ランク角センサ３２、水温センサ３０の各検出信号から
基本燃料量として求め、さらに０．センサ３１の信号か
ら求めたフィードバッり補正量ＦＡＦで補正して、燃料
噴射弁４１の開弁時間として求める。

次に、上述のように構成されたエンジンの空燃比制御方
法を第１図〜第８図に基づいて説明するが、その前に各
図の内容を説明しておくことにする。

第１図は本発明の空燃比制御方法の特徴的部分を説明す
るために示すフローチャート、第２図は同方法に用いる
デポジット量Ｗ（ＤＥＰ）に対する補正量Ｒ８２０関係
を示す特性図、第３図は同方法によるフィードバック波
形とエンジン回転数ＮＢの関係を示す特性図、第４図は
デポジット付着前後の加速時空燃比変化を示す波形図、
第５図は加速時０．センナの挙動と加速時の空燃比挙動
との関係を示す特性図、第６図はデポジットの付着状況
を説明するために示す図、第７図は加速時空燃比挙動と
吸気系に付着したデポジット量との関係を示す特性図１
８図はデポジット量検出処理を示すフローチャートであ
る。

本実施例の特徴は、要するに、軽負荷時（特Ｋ、アイド
リンク時）Ｋおφて、第２図に示す特性からデポジット
量Ｗ（ＤＥＰ）Ｋ応じて求めたスキップ補正量Ｒ８２を
、第３図に示すようにリー／・リッチ切シ換え時に加え
てスキップさせると共に、フィードバック途中でそのス
キップ補正量Ｒ８２を取シ除くようにすることにより、
フィードバック周期の短縮化を図ったものである。

それでは、さらに詳細に本実施例を説明する。

このルーチンに入るのは、前提としてフィードバック制
御条件が成立したときである。

まず、ステップ１００でＯ，センサ３１からの検出信号
が反転したかを判断する。ステップ１００で、０．セン
ＩＦ”３１からの検出信号が反転しないときは、ステッ
プ１０４に進み、反転したときは、スキップを行わせる
タイミングなので、ステップ１０１に進む。ステップ１
０１では０．センサ３１からの信号かり一ンか否かを判
断する。ステップ　′１０１でり−／と判断されたら、
ステップ１０２に進み、このステップ１０２でフィード
バック補正係数ＦＡＦにスキップ量Ｒ８ｘとスキップ補
正量Ｒ，８２を加えてフィードバック補正係数ＦＡＦと
し、このルーチンを終了する。

一方、ステップ１０１でリーンでない、つまシリツチと
判断されると、ステップ１０３に進み、このステップ１
０３でフィードバック補正係数ＦＡＰよシス千ツブ量Ｒ
８１とスキップ補正量Ｒ８２０合計の値を減じてフィー
ドバック補正係数ＦＡＦとし、このルーチンを終了する
。このように１ステツプ１０２では第３図１．　、１．
　、・・・時点のスキップ制御がなされ、ステップ１０
３では同図”１１’？＋・・・時点でのスキップ制御が
なされる。

一方、ステップ１０４では、Ｏ２七ンサ３１からの検出
信号が反転した後、エンジンがちょうど２回転したかを
判断する。このステップ１０４で否と判定された場合は
、スキップを実行するタイミングでないので、ルーチン
を終了する。

また、ステップ１０４で、０．七／す３１からの検出信
号が反転してからエンジン回転数が２回転したと判断さ
れたら、追加スキップ量Ｒ８２分を戻すタイミングなの
で、ステップ１０５に進む。

このステップ１０５で０．センサ３１からの信号かり−
ンであるか否かを判断する。このステップ１０５でリー
ンと判断されれば、ステップ１０６に進み、フィードバ
ック補正係数ＦＡＦかもスキップ補正量Ｒ８２分を減じ
る制御を行う。このステップ１０６は、第３図の’ｔ　
＊　”＠・・・時点の制御である。また、ステップ１０
６で否と判断されれば、ステップ１０７に進み、ステッ
プ１０１でフィードバック補正係数ＦＡＦにスキップ補
正量Ｒ８２分を加える制御を行う。このステップ１０７
は第３図のｔ４＋’８・・・時点の制御である。

ここで、スキップ補正量Ｒ８，はデポジット量Ｗ（ＤＥ
Ｐ）に応じてスキップ補正量を変化させアイドリンク時
のエンジン回転変動が大きくならないようＫする。つま
シ、第２図に示すように、デポジット量Ｗ（ＤＥＰ）が
ないときＫは、スキップ補正量几Ｓ２も零とし、デポジ
ット量Ｗ（ＤＥＰ）に対してスキップ補正量Ｒ８２を比
例関係としたものである。

次に、デポジット量Ｗ（ＤＥＰ）を求める方法について
第４図〜第８図を参照しながら説明する。

第４図は加速時にドライバビリティが悪化した場合の空
燃比の変動状況特に吸気弁背面部にデポジットが付着し
た場合の変動状況を図解したものである。第４図におい
てＡ／Ｆ（Ａ）はデポジット付着前の変化状況を、Ａ／
Ｆ（Ｂ）はデポジット付着後の空燃比の変化状況をそれ
ぞれ示している。また、ＡＣＣは加速時点を、Ａ／Ｆ（
ＯＰＴ）は最適空燃比を、それぞれ示している。

この図からも理解できるように、デポジット量Ｗ（ＤＥ
Ｐ）が付着した場合は、空燃比Ａ／Ｆは加速時点ＡＣＣ
から大幅にリーン側くずれることになる。

第５図（１）及び（ＩＩ）は加速時空燃比挙動と加速時
０゜センサの挙動の関係をパラメータにプロットしたも
のである。

ここで、加速時空燃比挙動とは加速時における最適空燃
比Ａ／Ｆ（ＯＰＴ）からの空燃比希薄側への最大偏差値
Ｄ（Ａ／Ｆ）のことをめい、加速時Ｏｔセセンの挙動と
は加速時の０．センナ出力が混合ガスの希薄状態を検出
している時間、っまυ加速時リーン継続時間ＴＬのこと
を意味している。

第５図（１）ＶＣオイテ、ＡＣＣは加速時点を、Ｓ’（
６Ｊは０、センサ３１からのリーン信号を示している。

第７図は、最適空燃比からの空燃比偏差の一例として、
第６図に示すように吸気系に付着したデホシツ）ＤＥＰ
の量Ｗ（ＤＥＰ）と、加速時における空燃比最大偏差値
Ｄ（Ａ／Ｆ）の関係を示したものであシ、第４図〜第７
図から加速時リーン継続時間ＴＬを測定することでデポ
ジット付着量対応値が検出可能であること°が理解でき
る。

第８図は、空燃比偏差検出処理を詳細に説明するために
示すフローチャートである。

第８図は、ステップ２０１に示すように、（例えばｓ３
２．Ｔｍｓ毎）一定時間毎に処理が実行される。

空燃比偏差を検出する方法としては、０．センサ３１の
出力信号を一定電圧レベルと比較し、混合ガスのり一ン
状態およびリッチ状態の２値を検出し、加速時のり一ン
継続時間ＴＬおよびリッチ継続時間Ｔ）Ｌを測定する方
法を採用している。例えは、デポジット付着の影響は、
冷却水温が低温時のみ生じ、またデポジット付着量の推
定を容易にするため、ステップ２０２、ステップ２０３
．ステップ２０４で、例えば冷却水温８０℃未満、加速
ｆｌｋ５秒以内、二／ジン回転数９０　Ｏｒｐｍ　〜２
０００　ｒｐｍの場合におけるリーン継続時間ＴＬ、リ
ッチ継続時間Ｔ几を測定する。また、リッチ、リーンが
交互に現われるよう、ステップ２０５において、フィー
ｒ゛バック副部中に限定する。ステップ２０６において
は、リッチ、リーンの判断をする。リーンの場合、ステ
ップ２０７において、リーンタイムカウンタを＋１し、
リーン継続時間ＴＬを３２．７（ｍｓ）単位で計数する
。ステップ２０８では、リッチタイムカウンタの値が一
定値（リッチタイムリミツト）を超えているか判断し、
超えていればステップ２０９でリッチ補正カウンタを＋
１する。次にステップ２１０でリッチタイムカウンタを
０とする。

ステップ２０６でリッチと判断した場合、上述と同様に
ステップ２１１乃至ステップ２１４においてリッチタイ
ムカウンタの＋１と、リーンタイムの判断を行う。前述
のステップ２０６乃至ステップ２１４で求めたリーン補
正カウンタ及びリッチ補正カウンタの値からデポジット
付着および剥離を推定できるのである。

しかして、デポジット量Ｗ（ＤＥＰ）は、要スるに、り
一ン継続時間ＴＬと回転数ＮＥとから第５図（ｎ）を用
いて空燃比最大偏差値Ｄ（人／Ｆ）を求め、このＤ（Ａ
／Ｆ）から第６図を用いて求まるものである。この求め
たデポジット！ｋＷ（ＤＥＰ）から第２図を参照して追
加スキップｉＲ，８２を求めておくのである。

賞、デポジット量の付着を検出することは、次のように
してもできる。すなわち、デポジット無しで加速が行わ
れたときの各加速条件における回転数挙動を代表する値
（例えば、単位時間の回転数変化）を予めメモリに記憶
させておき、加速時回転数センナにより検出された回転
数挙動を代表する値と、加速条件を検出するセンナ（例
えば、スロットル位置センナ、吸収空気量セン−？）に
より検出された加速条件時の前記メモリに記憶されてい
る加速時回転数挙動を代表する値とを比較することでも
デポジット付着を検出することができる。

上記説明では、各加速条件時の回転数挙動を代表する値
をメモリに記憶しているが、加速条件から回転数挙動を
代表する値を演算する演算式をメモリに記憶しその演算
値と比較することでもデポジット付着を検出することが
できる。

第９図及び第１０図は不発ａＡＫ係る空燃比制御方法の
第２実施例を示すもので、第９図がその実施例の特徴部
を示すフローチャート、第１０図が動作波形図である。

尚、デポジット量の検出は。

この第２実施例でも第８図の７０−チャートのものを用
いる。

第９図に示す空燃比制御方法は２回転したらスキップ補
正量Ｒ８２を差し引くのではなく、フィードバック補正
係数ＦＡＦ　（積分項）を時間と共に一定か又は減少さ
せてゆくようにしたものである。このような動作は、次
のフローチャートで実現できる。

すなわち、第２実施例が第１実施例と異なるところは、
第１実施例のステップ１０４を無くすると共に、ステッ
プ１０６の処理をステップ３００の処理に変更し、かつ
ステップ１０７の処理をステップ３０１の処理に変更し
た点にある。

ステップ３００，３０１は、このルーチンを通過する毎
にフィードバック補正係数ＦＡＦが一定値αだけ減少、
増加されるととＫなる。もちろん、ＦＡＦの積分項の処
理が別途のルーチンで実行されているので、その積分の
傾よシ大きな値のαで差し引くか、又は加算すれば積分
項の傾は一定か逆の傾きになることになる。

このようにしても、第１実施例と同様の効果を得ること
ができる。

〔発明の効果〕

以上述べたようＫ、本発明によれば、デポジットの堆積
によってもフィードバック周期を一定に維持できるよう
にしたので、低負荷時の回転を安定化することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は本発明の第１実施例を説明する丸め
のものであって、第１図は同実施例の特徴部を示す７０
−チャート、第２図はデポジット量と追加ステップの関
係を示す線図、第３図は同実施例の動作波形図、第４図
はデポジット付着前後の加速時空燃比変化を示す波形図
、第５図は加速時Ｏｔセセンの挙動と加速時空燃比挙動
の関係を示す特性図、第６図はデポジット付着状況を示
す図、第７図は加速時空燃比挙動と吸気系に付着したデ
ポジット量との関係を示す特性図、第８図はデポジット
量検出処理を示す７０−テヤート、第９図及び第１Ｏ図
は本発明の第２実施例を説明するためのものであって、
′第９図は同実施例の特徴部を示す７０−チャート、第
１θ図は同実施例による動作波形図、第１１図及び第１
２図は上記実施例が適用されるエンジンを示す構成図、
第１３図は従来のフィードバック及びエンジン回転数を
示す線図である。 −６・・・インテークパルプ、３１・・・０．センサ、
４０・・・電子制御部、４１・・・燃料噴射部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吹入空気量、内燃機関回転数及び水温から基本燃料噴射
   量を求め、さらに酸素濃度センサ出力から求めたフィー
   ドバック補正係数により基本噴射量を補正して空燃比を
   制御すると共に、加速時における最適空燃比からの空燃
   比偏差によつてインテークバルブに堆積したデポジット
   量を推定する電子制御燃料噴射内燃機関の空燃比制御方
   法において、前記デポジット量に応じてリーン・リッチ
   反転時にフィードバック補正係数のスキップ量を増加さ
   せたことを特徴とする電子制御燃料噴射内燃機関の空燃
   比制御方法。