JPS62214248A - 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］ 本発明は燃料噴射式内燃機関の燃料噴射方法に関し、特
に燃料噴射量が大きく変化する場合、例えば理論空燃比
が互いに大きく異なるガソリンとアルコールとの混合燃
料の各種アルコール濃度を有するものを使用する場合等
に利用できる燃料噴射方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来燃料噴射式内燃機関において燃料噴射量は、吸気圧
から求めた１１ナイクル当りの吸入空気量又は流り計に
より求めた空気量をその時のエンジン回転速度で除した
１サイクル当りの空気量のいずれか及び目標とする空燃
比を基に決定している。

この目標空燃比は、ガソリンと空気とが完全燃焼をする
ための重量比、すなわら理論空燃比の近傍とされるか、
又は軽負荷定常運転時には燃費向上の観点から理論空燃
比よりも少しガソリンの少ない、いわゆるリーンバーン
領域とされることが多い。いずれにせよ、その目標空燃
比は狭い範囲内でしか変化゛Ｖず、また１サイクル当り
の吸入空気量もエンジン回転速度により大きな変化がな
いため、燃お１噴ｑ］弁の１回当りの噴射量はスロット
ルバルブの開度の変化に応じた比較的狭い範囲内に収ま
っており、燃料噴射弁もその範囲内で精密な制御を行う
ように設ｈ１されている。

し発明が解決しようとする問題点コ 近年、ガソリンにアルコールを混合した燃料を用いる内
燃機関に関する研究・開発が進められているが、その使
用する混合燃料のアルコール）開度は、市場において様
々な程度のものが供給される可能性がある。内燃機関用
燃料として用いられるアルコールとしては、メタノール
がその代表的なものであるが、メタノールと空気との理
論空燃比は約６．５と、ガンリンと空気との理論空燃比
的１４．７とは大きくか（プ離れている。従って、給油
した燃料のアルコール濃度により、同一吸入空気量に対
して燃料噴射量は大ぎな範囲で変化さぜな（ブればなら
ない。しかし、従来の燃料噴射弁では前述の通り一回の
噴射Ｍが比較的狭い範囲内でしか精密な噴射ｍ制御がな
されないということと、−回に多量、すなわち長時間連
続的に噴射をした場合には、燃お１の霧化が不十分にな
るという問題点がおる。

さらに、排気中の残存酸素濃度をフィードバックして目
標空燃比から算出された燃料噴射量を補正する、いわゆ
る字消制御を行っている場合には、混合燃料のアルコー
ル濃度が変化したときに燃焼後の排気中の酸素濃度が大
きく変化するため、学習値も累積的に増加又は減少を続
けて排気中の酸素濃度を目標値に近イ」（プようとする
が、前述の所定の上下限値で抑えられてしまい、それ以
上の空燃比補正ができないという問題点もおる。

［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に本発明が採用した。

手段は、第１図にその概要を例示するごとく、内燃機関
の排気中の酸素濃度をフィードバックして燃料噴射ｍの
補正を行う燃料噴射方法において、 １回当り燃料噴射量が所定範囲を上回ったとぎには燃料
噴射回数を増加させ、（Ｓ３）、１回当りの燃料噴射量
が該所定範囲を下回ったときには燃料噴射回数を減少さ
せる（５５）°ことを特徴とする燃料噴射方法をその要
旨とするものである。

［作用］ １゛す゛イクル当りの吸入空気量と目標空燃比とから基
本燃料噴射量を算出した後、排気中の酸素濃度により補
正を行い、ざらに現在の燃料噴射回数で除して、又は噴
射回数で除した後に補正を行って、１回当り燃料噴射量
を算出する（Ｓｌ）。この１回当り燃料噴射量が所定の
範囲を上回るかどうかを判断しくＳ２）、もし上回って
いるならば燃料噴射回数を増加する（Ｓ３）。１回当り
燃料噴！）Ｉｆｆｉが所定範囲を上回らないと判断され
れば、次に該所定範囲を下回るかどうかを判断しくＳ４
）、もし下回っているならば燃料噴射回数を減少する（
Ｓ５）。

Ｓ３及びＳ５にて燃料噴射回数を増加又は減少させた場
合には、新たに１回当りの燃料噴射量を算出し直し、ま
たＳ２，３４にて１回当り燃料噴ｌ１）ｌ但が所定範囲
内に収まっている場合にはそのまま、いずれもその後、
定められた回数の燃料噴射を実行する。

［実施例］ 本発明に係る方法を用いた実施例の一つを以下に述べる
。本実施例はアルコールとガソリンとの混合撚お１を用
いることのできる内燃機関で、Ｉｔ気気中酸素Ｑ度をフ
ィードバックして燃料噴射量の学習制御を行っている場
合に、本発明に係る方法を適用したものである。

第２図は、本実施例が適用される自動車エンジンと電子
制御式燃料噴射装置の構成図である。エンジン１０は４
気筒でありガソリン及びアルコールの混合燃料を用いる
ことができるように、配管系及び点火系等が調整されて
いる。エンジン１０の吸気管１２内にはスロットルバル
ブ１４があり、アイドル用バイパス路１６がそのスロッ
トルバルブ１４を迂回している。スロットルバルブ１４
の開度はスロットルポジションセンサ１８により検出さ
れる。吸気管１２のスロットルバルブ１４よりも下流に
は吸気管内の圧力を検出する吸気圧センサ２０及び各気
筒に燃１１噴射弁２２が配設されている。各燃料噴射弁
２２へは、燃料タンク２４の中の燃料がポンプ２６によ
り燃料パイプ２８を通して送られる。排気管２つには酸
素′Ｑ度ゼンサ３０が配設され、この酸素温度センサ３
０は排気中の残存酸素濃度を検出する。３１は三元触ａ
！装置でおる。

スロットルポジションセンサ１８．吸気圧センサ２０及
び酸素濃度センサ３０からの信号は電子制御装置（ＥＣ
Ｕ＞３２に入力される。ＥＣＵ３２への入力信号はこの
他に、ディストリビュータ３４内に設けられたクランク
角ヒンサ３６からのものがある。またＥＣＵ３２からは
各燃料噴射弁２２へ燃料噴射信号が出力される。

ＥＣＵ３２の構成を第３図に示す。

４０は各セン’ｊ　Ｊ：り出力されるデータを制御プロ
グラムに従って入力及び演算すると共に、燃料噴射弁２
２等の各種装置を作動制御等するための処理を行うセン
トラルプロセシングユニット（以下単にＣＰＵと言う）
、４１は前記制御プログラム及び初期データが格納され
るリードオンリーメモリ（以下単にＲＯＭと言う）、４
２はＥＣＵ３２に入力されるデータや演算制御に必要な
データが読み出きされるランダムアクセスメモリ（以下
単にＲＡＭと言う）、４３はキースイッチがオフにされ
てもエンジン作動に必要なデータを保持するＪ：う、バ
ッテリによってバックアップされたバックアップランダ
ムアクセスメモリ（以下単にバックアップＲＡＭと呼ぶ
。）、４４は図示していない入カポ−１〜、必要に応じ
て設けられる波形整形回路、各センサの出力信号をＣＰ
Ｕ４０に選択的に出力するマルチプレクサ、アナログ信
号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器等が備えられ
た入力部をそれぞれ表わしている。４５は図示し、てい
ない出力ポート及び各燃料噴射弁２２等をＣＰＵ４０の
制御信号に従って駆動する駆動回路等が備えられた出力
部、４６は、ＣＰＵ４０．ＲＯＭ４１等の各素子及び入
力部４４、出力部４５を結び各データが送られるパスラ
インをそれぞれ表わしている。

ＥＣＵ３２にて実行される制御プログラムのうら、本発
明に係るサブルーチンによる処理を、第４図に示すフロ
ーチャートを基に以下に説明する。

本１ノブルーチンはエンジン１のクランク角度（第１気
筒の吸入サイクル前の上死点からの角度で表わす。°Ｃ
Ａと表記する。）がＯ’ＣＡとなる毎にメインの制御プ
ログラムから割込みによって処理される。なお、本すブ
ルーヂンに入る前に、メインルーチンにて上記諸センＶ
からの信号が入力され、ＲＡＭ４２に収められている。

本ルーチンに入ると、まずステップ１００にて１サイク
ル当りの基本燃料噴射時間ＴＩＢが算出される。ここで
は既に入力されＲＡＭ４２に収められた吸気圧を基に、
各気筒に吸入される空気量を予め設定された式等により
算出し、その空気量と目標空燃比及びエンジン回転速度
とから基本燃料噴射時間を算出する。そしてこの基本燃
料噴射量を燃料噴射弁２２の単位時間当り噴ｔＡ量で除
して１サイクリ当りの基本燃料噴射時間Ｔ　Ｉ　Ｂ＠ｎ
出するのである。

ここで用いた目標空燃比は例えば所定のアルコール）農
度のガソリン・アルコール混合燃料の理論空燃比に設定
する等の方法により予め定めておいた値である。

次にステップ１１０にて酸素濃度センサ３０の基準電流
値ＩＲを算出する。この基準電流値ＩＲは、ＲＡＭ４２
内に納められた吸気圧及びエンジン回転速度により表わ
されるエンジン状態を基に、予め定められた排気中の残
存酸素濃度の目標値に対応するように、数式又はテーブ
ル等により算出される。

次にステップ１２０において、既に入力されＲＡＭ４２
に納められている酸素濃度センサ３０の出力電流値ＩＯ
が基準電流値ＩＲ以上でおるがどうかを判断する。ＩＯ
がＩＲ以上であるとすると、これは排気中の酸素濃度が
基準値以上であることを表わしており、以下フィードバ
ック補正係数ＦＡＦを増加し、及び場合により学習値Ｇ
を増加する処理が行なわれる。まずステップ１３０にお
いて、リーンフラグＦＬの値が１であるかどうかがヂエ
ツクされる。リーンフラグＦＬは１のときには酸素濃度
センサ３０の出力電流値ＩＯが基準電流値ＩＲ以上でお
ることを示し、ＯのときにはＩＯ＜ＩＲであることを示
す。ステップ１３０では前回の状態がＩＯ≧ＩＲであっ
たのか、又は１０＜ＩＲであったのかをヂエツクしてい
るのである。

ＦＬ＝１のときはＩＯ≧ＩＲの状態が継続していること
を表わし、次にステップ１４０にて現在のフィードバッ
ク補正係数ＦＡＦに所定の増分△ＦＡＦを加える。ＦＬ
＝１でない、すなわらＦＬ＝ＯのときはＩＯくＩＲから
ＩＯ≧ＩＲに変化したことを表わし、ステップ１５０に
てＦＡＦをＦＡＦ十ＤＦＡＦとする。ここでの増加ｆｆ
１ＤＦＡＦは上述の△ＦＡＦよりも大きい値である。フ
ィードバック補正係数ＦＡＦの変化を１０とＩＲとの関
係とともに示したのが第５図である。第５図のｂからＣ
の間のＦＡＦの増加が第４図のステップ１４０における
処理に対応し、ａからｂへの増加がステップ１５０にお
ける処理に対応する。なお、第５図のＣからｄへの減少
は後述するステップ２５０に、ｄからｅの間の減少はス
テップ２４０に各々対応する。

ステップ１４０又はステップ１５０の処理後、ステップ
１６０にてリーンフラグＦＬをセットし、次いでステッ
プ１７０において、ＦＡＦとＦＡＦの直前の２回のスキ
ップ時の値の平均値ＦＡ　ＦＡＶ（第５図にお（プる（
ａ十ｃ）／２．（ｃ＋ｅ）／２等）との差が所定値１−
１１以上であるかどうかを判断する。結果がＹＥＳであ
ればステップ１８０にて学習値Ｇに増分ΔＧを加えステ
ップ３００へ進む。そうでなければ、学習値には変更を
加えることなくステップ３００へ進む。

ステップ１２０にてＩＯがＩＲ以上でないと判断される
と、これは排気中の酸素Ｗｉ度が基準（ｉ！【よりも低
い、すなわら燃お１が目標よりも過剰であることを表わ
しているため、以下ステップ２３０７’）’らステップ
２８０にてフィードバック補正係数ＦＡＦの減少及び場
合により学習値Ｇの減少のための処理が行われる。ステ
ップ２３０からステップ２８０までの処理は前述のステ
ップ１３０からステップ１８０までの処理と対応してい
るため、説明は省略する。

次にステップ３００にて学習値Ｇが所定の上限値ＧｔＪ
以上であるかどうかが判断される。Ｇ≧ＧＵでおるなら
ばステップ３１０において燃料噴射回数Ｎｌが１だけ増
加され、ざらにステップ３２０において学習値Ｇが噴射
回数Ｎｌの増加に反比例して減少される。学習値Ｇは後
述する通り１回当りの噴射時間に対して飼加される値で
あるためである。その後処理はステップ５００へ進む。

学習値Ｇが上限値ＧＵ以上でなければ次にステップ４０
０にて下限値ＧＬ以下かどうかが判断される。Ｇ≦ＧＬ
であるならばステップ４１０にて燃料噴射回数Ｎｌが１
だけ減少され、ざらにステップ４２０おいて学習値Ｇが
噴射回数Ｎｌの減少に反比例して増加される。その後処
理はステップ５００へ進む。

学習値Ｇが上限値ＧＵ、下限値ＧＬで規定される範囲内
にあるならば噴射回数ＮＩ及び学習値Ｇは何ら変更され
ることなくステップ５００に進む。

ステップ５００では１回当り燃料噴射時間ＴＩを算出す
る。すなわら前記算出した１サイクル当りの基本燃料噴
射時間Ｔ１Ｂを噴射回数ＮＩで除して１回当りの値とし
、それに対して学習値Ｇを加え、ざらにその和にフィー
ドバック補正係数ＦＡＦを乗じて１回当り燃料噴射時間
ＴＩとするのである。次にステップ５１０ではＮ１回の
噴射の１サイクル内での各噴射時期ＡＩ　（ｉ）（’１
≦ｉ≦ＮＩ＞をクランク角度℃Ａを単位として決定する
。

これには等間隔で、すなわち（７２０／ＮＩ）Ｘｉ（１
≦ｉ≦ＮＩ＞（℃Ａ＞とする方法等が考えられる。

以上で本すブルーヂンの処理を終えてメインルーチンへ
戻り、メインルーチンにて上記算出され、ＲＡＭ４２に
記憶された噴射回数Ｎ１．噴ｒＪＪ簡期ＡＩ（ｉ）（１
≦ｉ≦Ｎｌ）及び１回当り噴射時間−「■を基に、ＥＣ
Ｕ３２は燃料噴射弁２２に対し燃料の噴射を命令する信
号を発するのである。

本実施例によれば、混合燃料の理論空燃比が大きく変化
した場合にも適切な燃料噴射が行える。

すなわら例えばガソリン・アルコール混合燃料のアルコ
ール濃度が基準とした値よりも高いものであるときは燃
料噴射量が増加されてゆき、その結果学習値が所定の上
限値を越えた場合には燃料噴射回数が増加されるという
ように、１回当りの燃料噴射量が常に所定の範囲内に収
まるようにすることができる。このため常に燃料噴射弁
２２の最適な噴射時間領域が使用でき、正確な燃おＩ噴
射吊ｉ、１１御が行える。また一度その混合燃料のアル
コール濃度に適した噴射回数が定まった後は、従来通り
の空燃比の学習制御を行うため、燃料の理論空燃比の変
化にかかわらずエンジン出力向上、排気対策が適切に行
える。

［効果］ 本発明に係る燃料噴射方法を採用することにより、燃料
の理論空燃比が大きく変化しても燃料噴射弁の１回当り
燃料噴射０４間は常にその燃料噴射弁に適した範囲内に
収めることができるため、燃料噴射量は精密に制御でき
、燃料の霧化も十分に行える。

さらに本発明に係る燃料噴射方法では排気中の酸素濃度
のフィードバックにより燃料噴射量を制御するため、予
め燃料の理論空燃比を知る必要がないことから、燃料の
判別手段、例えばガソリン・アルコール混合燃料ではア
ルコール濃度計等が不要であるという特長をも有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略の流れを例示するフローチャート
、第２図は本発明の詳細な説明するためのエンジン周辺
の構成図、第３図は電子制御装置（ＥＣＵ）のブロック
図、第４図は実施例においてＥＣＵが行う処理のフロー
チャート、第５図は学習値の変化を説明するためのタイ
ミングチャートである。 １０・・・エンジン ２２・・・燃料噴射弁 ２４・・・燃料タンク ３０・・・酸素濃度センサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　内燃機関の排気中の酸素濃度をフィードバックして
   燃料噴射量の補正を行う燃料噴射方法において、 １回当りの燃料噴射量が所定範囲を上回つたときには燃
   料噴射回数を増加させ、１回当りの燃料噴射量が該所定
   範囲を下回つたときには燃料噴射回数を減少させること
   を特徴とする燃料噴射方法。