JPS6172848A - 内燃機関の燃料増量及び点火時期制御装置 - 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〕 本発明は自動車の内燃機関の燃料増量及び点火時期制御
装置に係り、特に、排気温の上昇を防止するために採用
されるＯＴＰ　（Ｏｖｅｒ　ｔｅｍｐｅｒｅｔｕｒｅＰ
ｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）増量と称される燃料増量制御にお
いて、吸入空気密度の変化に応じて燃料増量の基準とな
る吸入空気量、ずなわち燃料増量開始空気量を変化させ
るとともに、点火時期をも変化させるようにした制御装
置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、自動車の内燃機関の排気系に設けられている排
気マニホルド、触媒、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８５
０℃以上になると排気マニホルドの亀裂、触媒、０２セ
ンサ等の特性劣化をきたす。これを防ぐために、従来、
吸入空気量が一定値以上の高負荷状態のときに噴射燃料
を増量して空燃比をリッチ化することにより排気系の温
度を低下さ・υ°ている。

従来は、高負荷状態の判断に基づく燃料増量開始空気量
は平地と高地とで同一であった。

〔発明が解決すべき問題点〕

一般に、噴射燃料を増量するとＨＣ，Ｃｏ、等の不要排
気ガスの発生が多くなり、エミッション及び燃費が悪化
する。

特に、例えば高地における走行時セは、空気密度が低下
するので、平地と同じ吸入空気量で理論空燃比を確保す
るために燃料を減量する必要があり、それにより内燃機
関の出力が低下するので、平地におけると同様の速度で
自動車を走行させようとすると、スロットル開度が大き
くなり、従って吸入空気量が増える。このため、従来の
ように平地と高地とで燃料増量開始空気量を同一にした
のでは、高地においてはＯＴＰ増量を行う機会が平地よ
り多くなり、この結果、前述のようにエミッション及び
燃費が大幅に悪化する。これを防止するために、通常は
ディフェレンシャルギアの比をアンプしてトルクを大き
くし、スロットル開度を小さく済むようにしているが、
これによっても燃費が悪化するという問題点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するための本発明の構成を第１図に
示す。第１図において、本発明による内燃機関の燃料増
量及び点火時期制御装置は、内燃機関の負荷に基づいて
燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段と、内燃機関
のエンジン冷却水温が所定値以上のとき暖気後と判定す
るエンジン暖気状態判別手段と、内燃機関の空燃比状態
に応じて空燃比フィードバック制御により空燃比フィー
ドバック補正係数を求める空燃比フィードバック制御手
段と、平地における空燃比フィードバック補正係数の平
均値（１，００）と現在の空燃比フィードバック補正係
数の平均値（Ａ）との差に所定係数（Ｋ）を乗じた値（
Ｘ）を高地学習量とする高地学習量演算手段と、平地に
おける燃料増量開始空気量（ＱＯ）と高地学習量（Ｘ）
との和（Ｑｏａ）を現在の燃料増量開始空気量とする高
地燃料増量開始空気量演算手段と、エンジンの暖気後に
、内燃機関の吸入空気量（Ｑ）が高地燃料増量開始空気
量（Ｑｏａ）より多いときに内燃機関が高負荷状態にあ
ると判別するエンジン負荷判別子段と、内燃機関が高負
荷状態にあるときに、内燃機関の燃料噴射量を増量する
燃料増量手段と、燃料噴射量演算手段の出力と燃料増量
手段の出力とに基づいて内燃機関に対する燃料噴射量を
制御する燃料噴射量制御手段と、エンジン負荷判別手段
において、吸入空気量が該平地における燃料増量開始空
気量より多く、高地燃料増量開始空気量より少ないと判
定されたとき、内燃機関の点火時期を遅延させる点火時
期遅角手段と、及び点火時期遅角手段の出力に応じて内
燃機関の点火時期を制御する点火時期制御手段とを具備
することを特徴とする。

〔作　用〕

高地燃料増量開始空気量演算手段により、吸入空気密度
の低下分に対応する量だけＯＴＰ増量開始の基準となる
吸入空気量が増加するので、高地でのＯＴＰ増量の機会
が減少する。従って、高地でのエミッシヨン及び燃費の
悪化は防止される。

〔実施例〕

以下、第２図以降の図面により本発明の実施例を説明す
る。

第２図には本発明の一実施例として電子制御燃料噴射式
内燃機関の一例が概略的に表されている。

（気化器燃料供給式内燃機関についても同様の考え方は
成立する）同図において、１０は機関本体を表しており
、１２は吸気通路、１４は一つの気筒の燃焼室、１６は
排気通路をそれぞれ表している。図示しないエアクリー
ナを介して吸入される吸入空気は、エアフローセンサ１
８によって、その流量が検出される。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２０
によって制御される。スロットル弁２０を通過した吸入
空気は、サージタンク２２及び各吸気弁２４を介して各
気筒の燃焼室１４に導かれる。

燃料噴射弁２６は、実際には各気筒毎ｔこ設けられてお
り、線２８を介して制御回路３０から送り込まれる電気
的な駆動パルスに応じて開閉制御せしめられ、図示しな
い燃料（Ｊｔ給系から送られる加圧燃料を吸気弁２４の
近傍の吸気通路１２内（吸気ボート部）に間欠的に噴射
する。

燃焼室１４において燃焼した後の排気ガスは排気弁３２
及び排気通路１６を介して、さらに三元触媒コンバータ
３４を介して大気中に排出される。

エアフローセンサ１８は、スロットル弁２０の上流の吸
気通路１２に設けられ、吸入空気流量に応じた電圧を発
生する。この出力電圧は線３６を介して制御回路３０に
送り込まれる。

機関のディストリビュータ３８にはクランク角センサ４
０及び４２が取付けられており、これらのセンサ４０，
４２からは、クランク軸が３０°。

３６０°凹転する毎にパルス信号がそれぞれ出され、こ
れらのパルス信号は線４４，４６をそれぞれ介して制御
回路３０に送り込まれる。

スロットル弁２０と連動し、スロットル弁２０が全閉位
置（アイドル位置）番こある際に閉成するスロットルポ
ジションスイッチ４８からの信号は線５０を介して制御
回路３０に送り込まれる。

排気ｉＩｌ路１６には、排気ガス中の酸素濃度に応答し
て出力を発生ずる。即ち、空燃比が理論空燃比に対して
リーン側にあるかリンチ側にあるかに応じて互いに異な
る２値の出力電圧を発生する０２センサ５２の出力電圧
は、線５４を介して制御回路３０に送り込まれる。

三元触媒コンバータ３４は、この０２センサ５２の下流
に設けられており、排気ガス中の三つの有害線分である
ＨＣ，Ｃｏ、ＮＯｘ成分を同時に浄化する。

機関の冷却水温度を検出し、その温度に応じた電圧を発
生する水温センサ５６は、シリンダブロックに取り付け
られている。この水温センサ５６からの出力電圧は、線
５８を介して制御回路３０に送り込まれる。

第３図は、第２図に示した制御回路３ｏの一構成例を表
わすブロック図である。

エアフローセンサ１８からの電圧信号、０２センサ５２
からの電圧信号、及び水温センサ５６からの電圧信号は
、アナログマルチプレクサ機能を有するアナログ・デジ
タル（Ａ／Ｄ）変換器７０に送り込まれ、マイクロプロ
セッサ（ＭＰＵ）７２からの指示に応じて順次２進信号
に変換せしめられる。

クランク角センサ４０からのクランク角３０゜毎のパル
ス信号は入出力回路（１１０回路）７４内に設けられた
周知の速度信号形成回路に送り込まれ、これにより機関
の回転速度を表わす２進信号が形成される。

クランク角センサ４２からのクランク角３６０゜毎のパ
ルス信号は、同じく■１０回路７４に送り込まれ、クラ
ンク角３０°毎の上述のパルス信号と協動して燃料噴射
パルス幅演算のための割込み要求信号、燃料噴射開始信
号、及び気筒判別信号等の形成に利用される。

スロットルポジションスイッチ４８からの１″。

“０”の２進信号は同じく■１０回路７４の所定ビット
位置に送り込まれ一時的に記憶される。

入出力回路（１１０回路）７６内には、プリセッタブル
ダウンカウンタ及びレジスタ等を含む周知の燃料噴射制
御回路が設けられており、Ｍ　Ｐ　Ｕ７２から送り込ま
れる噴射パルス幅に関する２進のデータからそのパルス
幅を有する噴射パルス信号を形成する。この噴射パルス
信号は、図示しない駆動回路を介して燃料噴射弁２６ａ
乃至２６ｄに順次あるいは同時に送り込まれ、これらを
付勢する。これにより、噴射パルス信号のパルス幅に応
じた量の燃料が噴射せしめられることになる。

Ａ／Ｄ変換器７０、Ｉ１０回路７４及び７６は、マイク
ロコンピュータの主構成要素であるＭＰＵ７２、不揮発
性メモリであり、電源を切っても記憶を保持するバンク
アップランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ　＞　７８、及
びリードオンリメモリ　（［ｌＯＭ　）８０に共）ｆｆ
Ｉバス８２を介して接続されており、このバス８２を介
してデータ及び命令の転送等が行われる。

ＲＯＭ８０内には、メイン処理ルーチンプログラム、本
発明に係る燃料噴射パルス幅演算用の割込み処理ルーチ
ンプログラム、パーシャルリーン補正係数等の係数演算
用の割込み処理ルーチンプログラム、及びその他のプロ
グラム、さらにそれらの演算処理に必要な種々のデータ
があらかじめ１１　　　　　　　　記憶されている。

制御回路３０としては、以上説明した構成と異る種々の
構成のものが適用できる。例えば、Ｉ１０回路７４内に
速度信号形成回路を設けることなく、所定クランク角毎
のパルス信号を直接ＭＰＵ７２が受は取り、ソフトウェ
アで速度信号を形成する如く構成することも可能である
し、また、Ｉ１０回路７６内に燃料噴射制御装置を設け
ることなく、ソフトウェアにより、噴射パルス幅に相当
する時間だけ“１”の理論値となる信号を形成する如く
構成しても良い。

次に上述したマイクロコンピュータの動作を説明する。

第４図は第３図の制御回路１０の動作の一実施例を説明
するためのフローチャートであって、燃料噴射時間及び
燃料点火時期演算制御ルーチンを示している。第４図を
参照すると、割込みステップ４０１は所定クランク角（
Ｃ＾）たとえば３６０℃Ａ毎にスタートする。ステップ
４０２ではエアフロセンサ１８から吸入空気量Ｑ、クラ
ンク角センサ４０から回転速度Ｎ、水温センサ５６から
エンジン冷却水温Ｔ　ＨＷ、および０２センサ５２の出
力を取込む。次いで、ステップ４０３で吸入空気ＮＱと
回転速度Ｎとの仕Ｑ／Ｎと回転速度Ｎとのマツプにより
その時のＱ／Ｎ、Ｎに応じて点火時期αを読み出し、ス
テップ４０４にて吸入空気量Ｑと回転速度Ｎとから基本
噴射量τ０を演算する。なお、Ｋ１は係数である。次い
でステップ４０５で燃料噴射時間τが τ−τ６−ＣＰＬ−ＦＡＦ−Ｃｏ＋τＶによって演算さ
れる。ただし、τ０は基本噴射量、ＣＰＬはパーシャル
リーン補正係数、ＦＡＦはフィードバック補正係数、Ｃ
○はエンジン冷却水温ＴＨＷ等に応じて定まるその他の
補正係数τＶは無効噴射時間である。

次にステップ４０６では、エンジン冷却水温ＴＨＷが所
定値ＴＯ”Ｃ（例えば７０℃）と比較され、水ｉ　Ｔ　
ＨＷがＴＯ”Ｃ以上であればエンジン暖気後であり、ス
テップ４０７に進む。水温ＴＨＷがＴＱ℃より低ければ
、ステップ４１２に進む。

ステップ４０７では、０２センサ５２の出力に基（］３
） づいて、空燃比フィードバック制御中（ＦＢ）か否かの
判別を行う。空燃比フィードバック制御中には、周知の
ように、０２センサ５２の出力により実空燃比が理論空
燃比に対してリッチ化していると判定されると、空燃比
フィードバック補正係数ＦＡＦを減少させ、逆にリーン
化している場合は、ＦＡＦを増加させるように制御され
る。フィードバック制御中でなければ、ステップ４１２
に進む。

空燃比フィードバック制御中であればステップ４０Ｂに
進み、０２センサ５２の出力が空燃比のリッチからリー
ンへ、あるいはその逆への反転直後が否かの判定を行う
。これは、空燃比フィードバック制御中の一定時期に、
後述する高地学習量を学習させるためである。

０２センサの出力反転直後でなければ、ステップ４１６
に進む。

０２センサの出力が例えばリーン側からリッチ側への反
転直後であれば、ステップ４０９にて、０２センサの出
力反転直後の空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦＯ値
を取り込み、所定回数のＦＡＦ（■４） の取り込みの後に、平均値ＦＡＦａｖを演算する。

ＦＡＦａｖの求め方として例えば前日のスキップ時のＦ
ＡＦａと今日のスキップ時のＦＡＦｂとよりにより求め
る。０２センサの出力のリーン側からリッチ側への反転
直後のＦＡＦの値を取り込んでいるので、所定回数のＦ
ＡＦａ値はすべて同位相となり、平均値の信転性が高く
なる。勿論、０２センサの出力のリッチ側からリーン側
への反転直後のＦＡＦを取込むようにしてもよいし、他
の所定位相でのＦＡＦを取込むようにしてもよい。

次いで、ステップ４１０にて、平地におけるＦＡＦの平
均値である１、００から、ステップ４０９で求めた現在
のＦＡＦの平均値ＦＡＦａｖを差し引いた値に所定係数
Ｋを乗じて、これを高地学習量Ｘとして不揮発性メモリ
であるバックアップＲＡＭ７Ｂに記憶させる。

次いで、ステップ４１１にて、平地における燃料増量開
始空気量Ｑ□と高地学習量Ｘの和を現在の燃料増量開始
空気量Ｑ□ａとする演算を行う。

次いで、ステップ４１２にて、吸入空気量Ｑが００８以
上か否かを判別し、以上であればステップ４１３にて、
燃料噴射時間τを例えば２０％長くするために、ステッ
プ４０５で求めたτを１．２倍する。

ＱがＱ０ａより少なければ、ステップ４１４にて、ＱＱ
＜　Ｑ　＜　Ｑ□ａか否かの判定を行う。吸入空気量Ｑ
がこの範囲内にあるときは、平地における燃料増量開始
空気量より多いのでエンジンは高負荷状態にあるが、燃
料増量が行われないので空燃比はり−ン側に移行し、ノ
ッキングが発生し易くなる。これを防止するために、ス
テップ４１５にて、ステップ４０３で求めた点火時期α
を所定角度Ｙだけ遅角させる。

ステップ４１３又はステップ４１５の後に、ステップ４
１６にてＩ１０回路７６（第３図）内の各プリセッタブ
ルカウンタ（図示せず）に、ステップ４１３で増量され
た燃料噴射時間τ及びステップ４１５で遅角された点火
時期αをセットする。

ステップ４０６でエンジン冷却水温がＴＱより低いとき
、ステップ４０７で空燃比フィードバック中でないとき
、ステップ４０８で０２センサ出力の反転直後でないと
き、又はステップ４１４で吸入空気量がＱＱ以下である
ときは、ステップ４１２にて前回のルーチンで求めたＱ
０ａをＱと比較し、ステップ４１３〜４１６で上述と同
様の処理を行う。

こうして、時間τに見合う量の燃料が機関本体１の燃焼
室に送り込まれ点火時期αにより点火される。そしてス
テップ４１７にてこのルーチンは終了し、メインルーチ
ン（図示せず）に復帰する。

なお、ステップ４１１で求めた燃料増量開始空気量Ｑ□
ａはＲＡＭ７８に記憶させて、ステップ４１２〜４１６
を別の割込みルーチンで行なってもよい。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、吸入
空気密度の低下分を平地と現在値との空燃比フィードバ
ック補正係数の平均値の差から求め、この差に対応する
量だけＯＴＰ増量開始空気量を増加させたことにより、
高地で不必要に燃料のＯＴＰ増量が行われる機会が従来
に比べて少なくなるので内燃機関の燃費が向上し、且つ
、高地におけるエミッションの悪化は防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための全体ブロック図
、第２図は本発明に係る内燃機関の制御装置の一実施例
を示す全体概要図、第３図は第２図の制御回路の詳細な
ブロック回路図、第４図は第２図の制御回路の動作を説
明するためのフローチャートである。 １０・・・機関本体、　　　１８・・・エアフローセン
サ、３０・・・制御回路、 ４０．４２・・・クランク角センサ、 ５６・・・水温センサ、　　５２・・・０２センサ。 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の負荷に基づいて燃料噴射量を演算する燃
   料噴射量演算手段、 該内燃機関のエンジン冷却水温が所定値以上のとき暖気
   後と判定するエンジン暖気状態判別手段、該内燃機関の
   空燃比状態に応じて空燃比フィードバック制御により空
   燃比フィードバック補正係数を求める空燃比フィードバ
   ック制御手段、平地における空燃比フィードバック補正
   係数の平均値（１．００）と現在の空燃比フィードバッ
   ク補正係数の平均値（Ａ）との差に所定係数（Ｋ）を乗
   じた値（Ｘ）を高地学習量とする高地学習量演算手段、 平地における燃料増量開始空気量（Ｑ＿０）と該高地学
   習量（Ｘ）との和（Ｑ＿０＿ａ）を現在の燃料増量開始
   空気量とする高地燃料増量開始空気量演算手段、 エンジンの暖気後に、該内燃機関の吸入空気量（Ｑ）が
   該高地燃料増量開始空気量（Ｑ＿０＿ａ）より多いとき
   に該内燃機関が高負荷状態にあると判別するエンジン負
   荷判別手段、 該内燃機関が高負荷状態にあるときに、該内燃機関の燃
   料噴射量を増量する燃料増量手段、該燃料噴射量演算手
   段の出力と該燃料増量手段の出力とに基づいて該内燃機
   関に対する燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段、 該エンジン負荷判別手段において、該吸入空気量が該平
   地における燃料増量開始空気量より多く、該高地燃料増
   量開始空気量より少ないと判定されたとき、該内燃機関
   の点火時期を遅延させる点火時期遅角手段、及び 該点火時期遅角手段の出力に応じて内燃機関の点火時期
   を制御する点火時期制御手段 を具備する内燃機関の燃料増量及び点火時期制御装置。