JPH0552414B2

JPH0552414B2 -

Info

Publication number: JPH0552414B2
Application number: JP59248818A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Domyo; Yukio Kinugasa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1984-11-27
Filing date: 1984-11-27
Publication date: 1993-08-05
Also published as: JPS61129435A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は電子制御燃料噴射内燃機関における
機関始動時の燃料噴射量制御装置に関する。

従来の技術電子制御燃料噴射内燃機関では、機関の始動時
はその始動の容易のために機関運転条件に応じた
量の燃料に加え、機関の温度（通常は冷却水の温
度）に応じた増量を行つている。通常はスタータ
スイツチのON時に大幅な増量を行い、完爆に相
当すれ例えば400rpm程度に到達した後、増量を
徐々に減少させる制限を行つている。

発明が解決しようとする問題点機関の吸気弁の傘部等の吸気系の部分にはデポ
ジツト（潤滑油成分及び燃焼生成物に由来する炭
素微粒子等の粘着物）が付着し、これによつて始
動時等機関の過渡的な運転時に空燃比の荒れが生
ずることがある。即ち、デポジツトがあると噴射
された燃料がデポジツトに吸着されるため、機関
の要求する空燃比より薄くなる。その結果、必要
な燃料量が得られなくなり、機関回転数の立ち上
がりが悪化し、始動性が不良となる。

問題点を解決するための手段この発明の構成を示す第１図で、Ｅは内燃機関
の本体、Ｉは吸気管、Ｆは燃料噴射弁である。燃
料噴射制御装置は機関Ｅの吸気系へのデポジツト
の量を検知するデポジツト検出手段１、機関始動
時を検知する始動時検知手段２、機関の運転条件
に応じた燃料噴射量の演算をする第１の演算手段
３、デポジツト検知手段１により検知されるデポ
ジツトの量に応じて機関始動時の燃料噴射量の修
正分を演算する第２の演算手段４、始動時検知手
段によつて始動を検知したとき前記修正分だけ燃
料噴射量演算値を修正演算する第３の演算手段
５、この修正された量の燃料噴射を行なう燃料噴
射手段６より成る。更に、燃料噴射制御装置は切
り替え手段７を有し、始動完了時は燃料噴射制御
手段６をして第１の演算手段によつて演算された
量の燃料噴射を行わしめる。

ここに始動時とはクランキングから完爆（例え
ばエンジン回転数で400rpmまでの間）に至るま
でに行われる増量（実施例におけるτSTA）と、
完爆後に或る期間にわたつて行われる増量（実施
例におけるASE）とのいづれをも意味しており、
この発明はいずれの増量においても実施すること
ができるものである。

作用デポジツト検知手段１は機関の運転時において
吸気弁傘部等へのデポジツトの量の検知を行な
う。始動時検知手段２が始動を検知すると、第２
の演算手段４によつて演算されるデポジツト量に
応じた始動修正量だけ、第１の演算手段３によつ
て演算される燃料噴射量の第３の演算手段によつ
て修正される。燃料噴射手段６はこの始動修正さ
れた量の燃料を燃料噴射弁Ｆより噴射せしめる。
始動完了後は切り替え手段７は、第１の演算手段
３によつて演算される量の燃料が燃料噴射弁Ｆよ
り噴射されるように切り替わる。

実施例第２図において、１０はエアフローメータ、１
２はスロツトル弁、１４はサージタンク、１６は
燃料噴射弁、１８はシリンダブロツク、２０はピ
ストン、２２はシリンダヘツド、２４は吸気弁、
２６は燃料室、２８は点火栓、３０は排気弁、３
２は排気マニホルド、３４は触媒コンバータ、３
６はデイストリビユータである。これらは電子制
御燃料噴射内燃機関としては通常の構成要素であ
ることから詳細な連結関係の説明は省略する。

３８はこの発明の燃料噴射制御を行なう制御回
路を示しており、機関運転条件に応じた燃料噴射
量の制御を実行する。制御回路はマイクロコンピ
ユータシステムとして構成され、機関の運転条件
に応じて燃料噴射弁１６の駆動信号を形成するよ
うなプログラムを持つている。制御回路３８は最
も簡略化して示せばマイクロプロセシングユニツ
ト（MPU）４０と、メモリ４２と、入力ポート
４４と、出力ポート４６、これらの間でデータや
命令の遣り取りをするバス４８とより成る。

出力ポート４４には次のような各種センサから
の信号が入力している。エアフローメータ１０は
機関に導入される吸入空気量を代表する信号Ｑを
発生しているスロツトルセンサ５０はスロツトル
弁１２がアイドル開度を示す信号LLを生じてい
る。機関水温センサ５２はシリンダヘツド２２の
ウオータジヤケツトの処に設置され、冷却水の温
度に応じた信号THWを生じている。排気マニホ
ルド３２にO₂センサ５４が設けられ、空燃比に
応じた信号O_xを生じている。さらに、デイスト
リビユータ３６にクランク角センサ５６，５８が
設置される。これらのクランク角センサ５６はデ
イストリビユータ３６の分配軸３６′上の磁石片
６０，６２と対面する度にパルスを発生する通常
の型のセンサであり、第１のセンサ５６はクラン
ク軸の例えば360°毎のパルス信号Ｇを発生し、基
準パルスとして利用される。一方、第２のクラン
ク角センサ５８はクランク軸の例えば30°毎のパ
ルス信号N_eを生じ機関回転数を知るのに利用さ
れる。入力ポート４４はセンサ信号のうちアナロ
グ信号のデイジタル値への変換を実行するアナロ
グ−デイジタル変換器を図示しないが備えてい
る。また、第２クランク角センサ５８のN_e信号
より機関回転数に応じたデータを演算するソフト
ウエア又はハードウエア上の手段を、同様図示し
ないが備えている。

制御回路３８はこの発明に従つた始動時の燃料
噴射量の制御をソフトウエアを備えており、その
ようなソフトウエアはメモリ４２の不揮発領域
（即ちリードオンリメモリ）にプログラムの形で
格納されている。以下そのプログラムをフローチ
ヤートによつて説明する。第３図はメインルーチ
ンを全体的に示しており、100でプログラムが起
動されると、102ではMPU４０の各レジスタ、
RAM、入力ポート４４、出力ポート４６等が初
期化される。104のステツプでは空燃比のフイー
ドバツク処理が行われる。フイードバツク処理ル
ーチンは第４図にその詳細が示される。先ず200
のステツプではO₂センサ５４からの空燃比信号
O_xによつて空燃比が理論空燃比r₀より大きいか否
か判定する。検知される空燃比が理論空燃比より
小さければ混合気としてはリツチであり、O₂セ
ンサは高レベルのリツチ信号を出力し、逆に検知
される空燃比が理論空燃比より大きければ混合気
としてはリーンでありO₂センサは低レベルのリ
ーン信号を出力する（第８図のハ）。200でリツチ
と判定すれば202に分岐され、そのリツチが始め
てのリツチか否か、即ちリーンからリツチへ切り
替わりか否か判定される。始めて切り替わりであ
ればYesに分岐し、204ではスキツプフラグ
fSKIPをセツトし、206では燃料噴射量フイード
バツク補正係数FAFを大きく例えば0.05だけ急減
させる（第８図のニのS₁）。このようなフイード
バツク補正係数の急減によつて後述の燃料噴射ル
ーチンで設定される燃料噴射量はスキツプ的に減
少される。始めてのリツチでないときは208に進
み、スキツプフラグfSKIPをりせつとし、210で
はフイードバツク補正係数FAFが少し、例えば
0.01、づつこのルーチンを通る度に徐々に減少さ
せる（ニのL₁）。

200のステツプで混合気がリーンと判定すれば
Noに分岐され、212ではそのリーンが始めてのリ
ーンか否か即ちリツチからリーンへの切り替え時
点か否か判定させる。始めてのリーンとすれば
214に進みスキツプフラグfSKIPがセツトされ、
216ではフイードバツク補正係数FAFが大きく例
えば0.05だけ急増され（第８図のニのS₂）、その
結果燃料噴射量はスキツプ的に急増される。リー
ンへの切り替え時点でなければ212ではNoと判定
され、218ではスキツプフラグfSKIPがリセツト
され、202ではフイードバツク補正係数FAFは少
し、例えば0.01づつこのルーチンを通る度に徐々
に増加される（ニのL₂）。以上述べたようなスキ
ツプS₁，S₂を取り入れたフイードバツク制御によ
つて空燃比は理論空燃比r₀近くに制御される（第
８図のロ）。

第３図で106はデポジツト量の検知ルーチンを
示している。この実施例におけるデポジツト検知
は機関が加速等の過度運転をするときの空燃比の
荒れを検知することによるものであり、原理的に
は例えば特開昭59−128944号等に示されている。
その原理を説明すると、機関が定常運転にあると
きは空燃比のフイードバツク制御の働きで仮にデ
ポジツトがあつても空燃比は所定値r₀に制御され
る。ところが、第８図イのm₀で示すアイドル運
転のような定常運転からm₁のように加速運転に
移行する場合を想定すると、フイードバツクが効
かないことから加速増量によつて適正な空燃比と
なるように言わばオープンループ的な補正を加え
ることで対処しているところがデポジツトがある
とデポジツトに噴射された燃料の一部が吸収さ
れ、機関への燃料の量は要求よりは少なくなり混
合気としては第８図ロのｎのようにリーンにな
る。その後フイードバツク制御によつて空燃比は
理論値に収束されるのであるが、デポジツトへの
吸着による要求空燃比のリーンによつて、ハにお
いてO₂センサ５４はリーン信号をｓのように出
力し続けフイードバツク補正係数FAFはニのｕ
のように大きくなり、フイードバツク補正係数
FAFが最終的に達する値は定常的な運転中にお
けるFAFの値より大きくなる。したがつて、定
常的運転時のフイードバツク補正係数の平均値に
体する加速直後のフイードバツク補正係数FAF
の最大値の差ΔA／Ｆ（第８図ニ参照）をみれば、
これが加速時の空燃比の荒れに対応し、これは即
デポジツト量となるのである。

第５図は以上述べたフイードバツク補正係数の
ずれ検知によるデポジツト計測ルーチンを示して
いる。先ず300のルーチンではスキツプフラグ
fSFIPが１か否か、即ちO₂センサ５４の信号がリ
ーンからリツチ又はリツチからリーンの切り替え
点であるスキツプ点か否か判定される。切り替え
点でない場合はNoに分岐され、以下の処理を迂
回する。スキツプ点であればYesに分岐され、
302ではスロツトルセンサ５０からのLL信号によ
つてアイドル時か否か判定される。この判定は機
関が定常時かどうか見るために行われる。アイド
ル時と判定すればYesに分岐され、304に進み、
現在のフイードバツク補正係数FAFと一回前の
ルーチンでのフイードバツク補正係数FAF′との
平均値FAFM（第８図ニのFAF制御中心線に相当
する。）が計算される。

アイドル運転から加速運転に移行すると302の
判定はNoに切り替わり、306に進みアイドル運転
の開始から所定の短い時間、例えば５秒未満か否
か判定される。この時間は加速時の空燃比の荒れ
が生ずる時間である。５秒経過していないときは
308のステツプに進み、そのときのフイードバツ
ク補正係数FAFから304のステツプで計算された
フイードバツク補正係数の平均値FAFMを引い
たもの偏差をΔA／Ｆとする。前述のようにこの
偏差Δの値は加速時の空燃引の荒れに対応しそれ
はデポジツト量の指標となる。310ではその偏差
Δが−５％より小さいか、＋５％より大きいか、
これらの中間かが判定される。−５％小さいとき
は、312のステツプに進みデポジツト量カウンタ
DPCをデクリメントし、＋５％より大きいければ
同カウンタDPCをインクリメントし、−５％から
＋５％の間のときにはカウンタDPCはそもなま
である。このような処理によつてカウンタDPC
の値をみれば、これがそのときデポジツト量を現
すことになる。このカウンタはメモリ４２の不揮
発RAMにアドレスがあり、したがつて、イグニ
ツシヨンスイツチを切つた後にもその値は消失す
ることなく残つている。

第３図で108のルーチンは燃料噴射の計算の際
に利用される各補正量、例えば加速補正量の演算
処理を示す。この処理はこの発明とは直接関係し
ないので説明を省略する。

第６図は燃料噴射ルーチンを示し、このルーチ
ンは第１クランク角センサ５６によつて所定クラ
ンク軸位置を検知する毎に実行にはいる割り込み
ルーチンである。402のステツプでは機関の基本
的な運転条件である回転数N_eや吸入空気量Ｑに
よつて基本燃料噴射時間τ_pが計算される。次の
404では回転数がアイドル回転には達しないが完
爆回転程度には達している、例えば400rpmより
小さいか否か判定される。400rpm以下の場合は
Yesに分岐され、406に進みスタータフラグfSTA
を１にセツトする。次の408のステツプではスタ
ータが作動されるときの燃料増量である始動時燃
料噴射時間τSTAのマツプ演算が行われる。即
ち、デポジツト量に対し始動時燃料噴射時間
τSTAは第９図のようにデポジツト量の増大とと
もに大きくする要求があり、一方水温THWに対
しては第１０図のように、水温の増大とともに始
動時燃料噴射時間τSTAが小さくなるようにする
要求がある。メモリ４２のROM領域には第９，
１０図に対応するマツプがあり、MPU４０はそ
のときの水温センサ５２からの水温THWのデー
タとRAMの不揮発部分に入つているデポジツト
カウンタDPCの値より始動時燃料噴射時間τSTA
を補間計算する。410のステツプではマツプ計算
された値をτSTA領域に格納する。

イグニツシヨンスイツチが入つてから完爆状態
になると404の判定はNoに切り替わり、412のス
テツプに進みスタータフラグfSTAが１か否か判
定される。400rpmに達した直後は406で同フラグ
がセツトされていることからYesに分岐され、
414ではフラグfSTAがリセツトされ、416では始
動増量ASEのマツプ計算される。始動時燃料噴
射時間τSTAと同様始動後補正量ASEは第１１図
に示すように、デポジツト量の増大とともに大き
くされ、第１２図のように水温THWに対しては
同水温の増大とともに小さくすべき要求がある。
第１１，１２図はメモリ４２にマツプ替されてお
り、MPU４０は水温THW及びデポジツトカウ
ンタDPCに応じた始動後補正量のマツプ計算を
実行する。412ではそのマツプ計算値がRAMの
ASE領域に格納される。

次に412のステツプを実行するとき414でフラグ
fSTAがリセツトされていることから、以下の処
理は迂回される。一方、クランク軸が360°回転す
る度に第７図の割り込みルーチンが500より実行
に入る。502のステツプではASEからδを引いた
ものがASEの内容とされ、そのため始動後補正
量ASEの値は第７図のルーチン実行の度にδづ
つ小さくなる（第１３図イ参照）。504ではASE
が０より大きいか否かが判定され、Yesであれば
ASEの値をその侭ASEとするが、０以下となつ
たらASEは０とする。このような処理によつて
始動後補正量は時間とともに減少し最終的には０
とされる。

第６図において420のステツプは以上述べた基
本燃料噴射弁τ_p、フイードバツク補正係数FAF、
始動時燃料噴射時間τSTA、始動後補正量ASEを
とり入れた最終的燃料噴射時間τの算出式を示
す。τβはその他の燃料噴射時間、αはその他の
燃料噴射補正量を代表的に示すが、これらはこの
発明とは直接に関係しないため説明を省略する。
このτのデータは出力ポート４６セツトされ、そ
の結果燃料噴射弁４０はその計算された時間だけ
開弁し燃料噴射を実行することになる。また始動
時には410から421のステツプに進みτSTAをτと
し、この値が出力ポート４６にセツトされること
になる。始動後に燃料噴射量がどのように変化す
るかに限つて説明すれば、スタータスイツチが入
つており、回転数N_eが400rpm以下のときは
（fSTA＝１）燃料噴射量はτTSAによつて定まる
（第１３図イ）。回転数Neが400rpmに達すると
（同ロ）始動後補正量ASEに従つて補正される
が、これは時間と共に減衰され最終的に零とな
る。

この実施例では始動時噴射量τSTAと始動後補
正量ASEの双方をデポジツト量に応じて変化さ
せているがその一方のみを実施することでもそれ
なりの効果が得られ、これもこの発明の範囲に包
含される。

発明の効果この発明によればデポジツト量に応じて始動時
の燃料増量を変えているため、どのようなデポジ
ツト状態にもかかわらず安定な始動を確保するこ
とができ、初爆後又は連爆後さらには完爆後のス
トールを防止することができる。そのため始動時
間を短縮することができる。始動性が向上するこ
とから有害なCO又はHC成分の排出量を低減する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示す図。第２図は実
施例の全体構成図。第３図から第７図はこの発明
のソフトウエア構成を説明するフローチヤート
図。第８図はスロツトル開度、空燃比、O₂セン
サ信号、フイードバツク補正係数、デポジツトカ
ウンタの状態変化を示すタイミング図。第９図は
デポジツト量と始動時燃料噴射時間の関係線図。
第１０図は水温と始動時燃料噴射時間の関係を各
デポジツト量で示す線図。第１１図はデポジツト
量と始動後増量との関係線図。第１２図は水温と
始動後増量との関係を各デポジツト量で示す線
図。第１３図は始動から時間に対する燃料量及び
回転数の変化を示す線図。１０……エアフローメータ、１６……燃料噴射
弁、３８……制御回路、５０……スロツトルセン
サ、５２……水温センサ、５４……O₂センサ、
５６，５８……クランク角センサ。

Claims

【特許請求の範囲】

１機関の吸気系へのデポジツトの量を検知する
デポジツト検知手段、機関の始動時を検知する始
動時検知手段、機関の運転条件に応じた燃料噴射
量の演算をする第１の演算手段、デポジツト検知
手段により検知されるデポジツトの量に応じて機
関始動時の燃料噴射量の修正分を演算する第２の
演算手段、始動時検知手段によつて始動を検知し
たとき前記修正分だけ燃料噴射量演算値を修正演
算する第３の演算手段、この修正された量の燃料
噴射を行なう燃料噴射手段、始動完了後燃料噴射
手段をして第１の演算手段によつて演算された量
の燃料噴射を実行せしめる切り変え手段より成る
内燃機関の燃料噴射量制御装置。