JP2536617B2 - 内燃エンジンの加速時の燃料供給量制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、内燃エンジンの加速時の燃料供給量制御方
法に関する。

（従来の技術） 内燃エンジンに供給される燃料量を、エンジン回転数
と、吸気量、吸気負圧、スロットル開度等のエンジン負
荷とに応じて決定し、これをエンジン冷却水温度、大気
圧等に応じて補正し、このように設定された燃料量を燃
料噴射弁によりエンジンに噴射供給する燃料供給量制御
方法は知られている。

このような燃料供給量制御方法において、スロットル
弁を大きく開いてエンジンを加速させる場合、燃料供給
量は、高出力が得られるようにリッチ側（空燃比が理論
空燃比より燃料過濃側）の値（例えば、空燃比で12〜1
3）に設定されている。空燃比をリッチ側の値に設定す
ると、排気温度が上昇する傾向にあり、特に、スロット
ル弁の全開運転時には、排気弁や排気マニホールドに許
容される上限温度を超える虞がある。従って、このよう
な運転領域でエンジンを運転する場合には、エンジンの
耐久性を考慮して、空燃比を更にリッチ側の値（例え
ば、空燃比で10程度）に設定し、燃料の気化潜熱を利用
して上述の制限温度を超えないようにしている。特に、
ターボチャージャ等の過給機を備えるエンジンでは、上
述のように、排気温度制限から空燃比をリッチ側の値に
設定すべき運転領域を広く設定しておく必要がある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、加速時の空燃比を最適値よりリッチ側
の値に設定すると、加速に求められる出力が得られない
はかりか、燃料消費量（燃費）が大で、排気ガス特性も
悪化してしまう。

本発明は、このような問題を解決するためになされた
もので、内燃エンジンの加速時に排気弁や排気マニホー
ルド等に熱的悪影響を与えることなく、高出力が得ら
れ、燃費特性を排気ガス特性に優れた燃料供給量制御方
法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上述の目的を達成するために本発明に依れば、内燃エ
ンジンが排気温度を規制すべき所定の加速運転領域で運
転されているとき、当該エンジンに供給すべき混合気の
空燃比が理論空燃比より燃料過濃側となるようにエンジ
回転数と負荷の大きさに応じて燃料量を設定し、該設定
された燃料量に基づき上記内燃エンジンに供給される燃
料量を制御する際に、上記内燃エンジンが前記所定の加
速運転領域に突入したことを検出したとき、該突入を検
出した時点から所定期間が終了するまでの間、前記エン
ジン回転数と負荷の大きさに応じて設定された燃料量を
減量補正して上記空燃比を燃料希薄側に補正する内燃エ
ンジンの加速時の燃料供給量制御方法において、上記加
速領域への突入を検出した時点から前記所定期間が終了
するまでの期間経過を検出する手順と、前記所定期間の
開始時点に減量補正された燃料量を、前記所定期間終了
時点でエンジン回転数と負荷の大きさに応じて設定され
た燃料量に復帰させる際に、変化させる燃料量を、検出
した期間経過に応じて設定する手順とを含んでなり、前
記所定期間の開始時点近傍における燃料量の変化率を前
記所定期間の終了時点近傍における燃料量の変化率より
大としたことを特徴とする内燃エンジンの加速時の燃料
供給量制御方法が提供される。

好ましくは、前記検出した期間経過に応じて点火時期
が遅角される。

尚、本明細書全体に亘り「空燃比のリーン化」とは、
空燃比を、必ずしも理論空燃比より燃料希薄側の値に設
定するものを云うのでなく、空燃比を、或る値からこれ
より燃料希薄側の値に設定するものを云うものとする。

（作用） エンジンの排気温度を規制すべき所定の加速運転領域
で、エンジンを長時間に亘って運転する場合を考慮し
て、エンジンに供給する燃料量は、空燃比が最高出力を
得る最適値よりリッチ側の値になるように設定され、排
気弁や排気マニホールドに熱的悪影響を与えないように
している。しかしながら、上述のような所定加速運転領
域で短時間のエンジン運転を行なう場合、排気温度が、
長時間に亘る運転を想定して設定してある排気温度上限
値を短時間だけ超えても、排気弁や排気マニホールドに
熱的悪影響を与える心配はない。

本発明は、このような認識に基づくもので、内燃エン
ジンが前記所定の加速運転領域に突入したことを検出し
たとき、該突入を検出した時点から所定期間が終了する
までの間、エンジン回転数及び負荷の大きさに応じて設
定された燃料量が減量補正され、空燃比がリーン化され
る。

このとき、空燃比のリーン化度合は、内燃エンジンが
上述の所定加速運転領域に突入した直後は、最高出力が
得られる値に設定し、その後リーン化度合を漸減させ、
エンジン回転回数が所定の値に至る時点で、リーン化度
合を０に設定するのが好ましい。リーン化度合の漸減方
法は、エンジンの種類等により適宜勾配に設定される。

また、好ましくは、上述の空燃比のリーン化度合に応
じて点火時期が遅角され、出力特性や排気ガス特性の最
適化が図られる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明方法を実施するエンジン制御装置の概
略構成を示し、図中符号１は、例えば４気筒のガソリン
エンジンで、このエンジン１の各気筒には吸気マニホル
ド２が接続され、吸気マニホルド２はサージタンク2aを
介して吸気管３に接続されている。吸気管３の大気開口
端部には、エアクリーナ４が取り付けられ、その途中に
はスロットル弁５が配設されている。

エンジン１の各気筒1aには、気筒1a内の混合気を点火
させる点火プラグ９が配設され、この点火プラグ９はデ
ィストリビュータ16、点火コイル17、及び駆動回路18を
介して電子制御装置10の出力側に接続されている。駆動
回路18は、電子制御装置10から供給される制御信号に応
じて点火コイル17に一次電圧を供給し、点火コイル17は
この一次電圧の供給停止時に二次高電圧を発生させるも
のである。

電子制御装置10の出力側には各気筒1aの吸気マニホル
ド２に取り付けられた燃料噴射弁20が電気的に接続され
ており、燃料噴射弁20は、電子制御装置10からの開弁駆
動信号により開弁してエンジン運転状態に応じた所要量
の燃料を各気筒1aに噴射供給する。

電子制御装置10の入力側には、エンジン運転状態を検
出する種々のセンサ、例えば、スロットル弁５の弁開度
を検出するスロットル開度センサ22、サージタンク2aに
取り付けられ、スロットル弁５下流の吸気負圧を検出す
る負圧センサ24、エンジン１の冷却水温を検出する冷却
水温センサ26、ディストリビュータ16に取り付けられ、
図示しないクランクシャフトの所定クランク角度位置を
検出するクランク角センサ28、大気圧を検出する大気圧
センサ、吸気温度を検出する吸気温センサ等が接続され
ている。

尚、電子制御装置10は、上述のクランク角度センサ28
が上述の所定クランク角度位置を検出する時間間隔から
エンジン回転数Neを検出することができ、また、この所
定クランク角度位置を検出した回数から、エンジン１の
回転回数Ｎを検出することができる。

次に、電子制御装置10によるエンジン１の燃料供給量
制御手順及び点火時期制御手順を説明する。

先ず、電子制御装置10は、上述した種々のセンサが検
出するエンジン１の運転状態に応じて燃料噴射弁20の開
弁時間T_OUTを次式（１）により演算する。

T_OUT＝T_B×K1×K_AFWOT＋Tv …（１） ここに、T_Bは基本開弁時間であり、前述したクランク
角度センサ28から検出されるエンジン回転数Ne及び負圧
センサ24により検出される吸気負圧Pbに応じ、電子制御
装置10の図示しない記憶装置に予め記憶されている基本
開弁時間マップから読み出される。K_AFWOTは本発明に係
る加速時のリーン化補正係数であり、その詳細は後述す
る。K1はエンジン冷却水温、大気圧、吸気温等の、その
他の補正係数、Tvは、バッテリ電圧に応じて設定される
バッテリ補正値である。

第５図は、電子制御装置10の記憶装置に記憶されてい
る、上述の基本開弁時間マップを示し、各エンジン回転
数値Ne_iと吸気負圧値Pb_j対応して基本開弁時間T_Bij値が
記憶されており、公知の４点内挿法により、検出された
エンジン回転数Ne及び吸気負圧Pbに応じた基本開弁時間
T_Bが演算される。

ここで、第３図は、エンジン回転数Neと負荷（吸気負
圧Pb）により区画されるエンジン運転領域を示し、同図
中斜線部は、排気温度を所定値以下に規制すべき所定の
加速運転領域を示す。そして、この所定加速運転領域に
対応して設定されている第５図のマップ値T_Bijは、燃料
の気化潜熱によりエンジン１の排気系を冷却するに必要
な値、例えば、空燃比が10程度となる値に設定されてい
る。

電子制御装置10は上述のようにして演算した開弁時間
T_OUTに基づき、開弁駆動信号を今回燃料を噴射供給すべ
き気筒の燃料噴射弁20に供給し、開弁時間T_OUTに応じた
燃料量を当該気筒に噴射供給させる。

一方、電子制御装置10は、次式（２）に基づいて点火
時期θigを演算する。

θig＝θ_Ｂ＋Δθ_１＋Δθ_RDWOT …（２） ここに、θ_Ｂは基本点火時期であり、前述の基本開弁
時間T_OUTと同様に、電子制御装置10の記憶装置に予め記
憶されている基本点火時期マップから、クランク角度セ
ンサ28から検出されるエンジン回転数Ne及び負圧センサ
24により検出される吸気負圧Pbに応じて読み出される。
そして、第３図に示す所定加速運転領域における基本点
火時期マップ値は、この領域に設定されている基本開弁
時間T_Bに対応し、その基本開弁時間T_Bにより得られる空
燃比に最適な値に設定されている。Δθ_１は、冷却水温
センサ26により検出されるエンジン冷却水温度、吸気温
センサにより検出される吸気温度、ノックセンサにより
検出されるノック強度等により設定される進角又は遅角
補正値であり、Δθ_RDWOTは、本発明に係る補正値であ
り、詳細は後述するように、加速運転時に設定される空
燃比のリーン化の度合に応じて点火時期を遅角させる値
に設定される。

電子制御装置10は、このように設定した点火時期θig
に基づいて、点火制御信号を前述の駆動回路18に供給
し、演算した点火時期θigに今回点火すべき気筒内の混
合気を点火させる。

次に、第２図を参照して、電子制御装置10により実行
される加速リーン化係数演算ルーチンを説明する。

このルーチンは、クランク角センサ28が前記所定クラ
ンク角度位置を検出する毎に実行されるもので、電子制
御装置10は、先ず、ステップS10において、エンジン１
が前述した所定の加速運転領域で運転されているか否か
を判別する。この判別は、検出されたエンジン回転数値
Ne及び吸気負圧値Pbが第３図の示す斜線領域内の値であ
るか否かにより行なわれる。

判別結果が否定（No）の場合、即ち、エンジン１が前
述の所定加速運転領域で運転されていない場合、ステッ
プS11において後述するプログラム変数（エンジン回転
回数）Ｎを０にリセットし、ステップS12においてリー
ン化係数K_AFWOT及びリーン化時リタード補正値Δθ
_RDWOTを夫々値1.0、及び値０に設定して、当該ルーチン
を終了する。

この場合、エンジン１に供給される空燃比はリーン化
係数K_AFWOTによりリーン化されないし、点火時期もリー
ン化時リタード補正値Δθ_RDWOTによりリタードされな
い。

ステップS10の判別結果が肯定（Yes）の場合、即ち、
エンジン１が前述の所定加速運転領域で運転されている
場合、ステップS14に進み、エンジン回転回数Ｎの前回
値に値１を加える。このエンジン回転回数Ｎは、エンジ
ン１が前記所定加速運転領域に初めて突入した時点から
のエンジン回転回数を表すものである。そして、後続の
ステップS16及びS17において、このエンジン回転回数Ｎ
が第１の所定値N1及び第２の所定値N2と比較され、比較
結果に応じてリターン化係数値K_AFWOT及びリーン化時リ
タード補正値Δθ_RDWOTが演算設定される。

第４図（ａ）及び（ｂ）は、エンジン回転回数Ｎと、
これにより設定されるリーン化係数値K_AFWOT及びリーン
化時リタード補正値Δθ_RDWOTの関係を示し、エンジン
１が前記所定加速運転領域に突入した直後には（このと
き、エンジン回転回数Ｎ値は値１である）、ステップS1
6及びS17は何れも否定であり、ステップS18に進んで、
リーン化係数値K_AFWOT及びリーン化時リタード補正値Δ
θ_RDWOTを次式（３）、（４）により演算する。

K_AFWOT＝α＋α１・Ｎ …（３） Δθ_RDWOT＝β＋β１・Ｎ …（４） ここに、αは値1.0より小さい所定値（例えば、0.8）
であり、この所定値αのみにより設定されるリーン化係
数値K_AFWOTを前記式（１）に適用して開弁時間T_OUTを演
算し、この演算値で得られる空燃比は、前記所定の加速
運転領域で最大の出力を得るのに好適な値（例えば、12
〜13）である。α１は、定数であり、エンジン回転回数
Ｎが値１から第１の所定値N1に至るまでの係数値K_AFWOT
の変化速度（勾配）を規定する。βは、前記所定値αの
みにより設定されるリーン化係数値K_AFWOTを適用して得
られる空燃比に対応して、この空燃比に最適な点火時期
を与える所定の補正値である。β１は定数であり、エン
ジン回転回数Ｎが値１から第１の所定値N1に至るまでの
リーン化時リタード補正値Δθ_RDWOTの変化速度（勾
配）を規定する。

エンジン回転回数Ｎが第１の所定値N1に至るまでは、
ステップS16及びS17の判別結果は何れも否定であり、前
述のステップS18が実行されて、リーン化係数値K_AFWOT
及びリーン化時リタード補正値Δθ_RDWOTは前式
（３）、（４）により演算される。

次いで、エンジン回転回数Ｎが第１の所定値N1以上且
つ第２の所定値N2より小さいとき、ステップS16の判別
結果は否定、ステップS17の判別結果は肯定となり、電
子制御装置10はステップS19を実行し、リーン化係数値K
_AFWOT及びリーン化時リタード補正値Δθ_RDWOTを次式
（５）、（６）により演算する。

K_AFWOT＝α＋α１・N1＋α２（Ｎ−N1） …（５） Δθ_RDWOT＝β＋β１・N1＋β２（Ｎ−N1） …（６） ここに、α２及びβ２は夫々前記α１及びβ１より小
さい値に設定された定数である。従って、ステップS19
において演算されるリーン化係数値K_AFWOT及びリーン化
時リタード補正値Δθ_RDWOTは、エンジン回転回数Ｎが
値１から第１の所定値N1に至るまでの間に演算されるも
のより変化速度（勾配）が小さい。

そして、エンジン回転回数Ｎが第２の所定値N2に至る
と、前述のステップS12が実行されて、再びリーン化係
数値K_AFWOT及びリーン化時リタード補正値Δθ_RDWOTは
夫々値1.0及び値０に設定される（第４図参照）。

このように、エンジン回転回数Ｎが第２の所定値N2に
至る迄は、リーン化係数値K_AFWOTは値1.0より小さい値
に設定されるので、前式（１）より明らかなように、こ
の補正係数K_AFWOTを基本開弁時間T_Bに乗算することによ
り、燃料噴射量はリーン側に減量補正されることにな
り、加速運転が長時間に亘り継続されない限り、エンジ
ン１に供給される混合気の空燃比は、加速時の出力特性
により好適な値に設定されることになる。

また、リーン化係数値K_AFWOT及びリーン化時リタード
補正値Δθ_RDWOTは、エンジン回転回数Ｎによってこれ
らの値のテーリング量を制御するために、高速運転時に
は速く、低速運転時には遅くテーリングすることにな
り、高速から低速まで全運転領域に亘ってエンジン１の
耐久性か確保することができる。

尚、第１及び第２の所定値N1,N2、定数値α1,α２、
β1,β２は、何れも排気系の許容耐熱温度等を考慮して
設定されるものであり、エンジン毎に適宜値に設定すれ
ばよい。また、リーン化係数値K_AFWOT及びリーン化時リ
タード補正値Δθ_RDWOTの漸増割合は、第４図に示す実
施例に限定されるものではないことは勿論のことであ
り、漸増曲線が３つ折れのもの等、種々の変形例が考え
られる。

更に、上述の実施例では、基本開弁時間T_B及び基本点
火時期θ_Ｂはエンジン回転数Ne及び吸気負圧Pbに応じて
演算設定されるものを例に説明したが、これらの値は吸
気量やスロット弁開度等のエンジン負荷に応じて設定す
るようにしてもよい。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明の内燃エンジンの加速時
の燃料供給量制御方法に依れば、内燃エンジンが排気温
度を規制すべき所定の加速運転領域で運転されていると
き、当該エンジンに供給すべき混合気の空燃比が理論空
燃比より燃料過濃側となるようにエンジン回転数と負荷
の大きさに応じて燃料量を設定し、該設定された燃料量
に基づき内燃エンジンに供給される燃料量を制御する際
に、内燃エンジンが前記所定の加速運転領域に突入した
ことを検出したとき、該突入を検出した時点から所定期
間が終了するまでの間、エンジン回転数と負荷の大きさ
に応じた設定された燃料量を減量補正して上記空燃比を
燃料希薄側に補正する内燃エンジンの加速時の燃料供給
量制御方法において、上記加速領域への突入を検出した
時点から前記所定期間が終了するまでの期間経過を検出
する手順と、前記所定期間の開始時点に減量補正された
燃料量を、前記所定期間終了時点でエンジン回転数と負
荷の大きさに応じて設定された燃料量に復帰させる際
に、変化させる燃料量を、検出した期間経過に応じて設
定する手順とを含んでなり、前記所定期間の開始時点近
傍における燃料量の変化率を前記所定期間の終了時点近
傍における燃料量の変化率より大としたので、又好まし
くは、前記検出した期間経過に応じて点火時期を遅角す
るようにしたので、内燃エンジンの加速時に排気弁や排
気マニホールド等に熱的悪影響を与えることなく、高出
力が得られ、燃費特性や排気ガス特性を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明方法を実施するエンジン制御装置の全体
構成を示すブロック図、第２図は第１図に示す電子制御
装置10に実行される加速リーン化係数演算ルーチンのフ
ローチャート、第３図は排気温度を規制すべき所定の加
速運転領域を示すグラフ、第４図はエンジン回転回数Ｎ
の増加に伴って変化するリーン系係数値K_AFWOT及びリー
ン化時リタード補正値Δθ_RDWOTを示すグラフ、第５図
はエンジン回転数Ne及び吸気負圧Pbに応じて読み出され
る基本開弁時間T_OUTのマップ図である。 １……エンジン、５……スロットル弁、９……点火栓、
10……電子制御装置、20……燃料噴射弁、24……負圧セ
ンサ、28……クランク角度センサ。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃エンジンが排気温度を規制すべき所定
   の加速運転領域で運転されているとき、当該エンジンに
   供給すべき混合気の空燃比が理論空燃比より燃料過濃側
   となるようにエンジン回転数と負荷の大きさに応じて燃
   料量を設定し、該設定された燃料量に基づき上記内燃エ
   ンジンに供給される燃料量を制御する際に、上記内燃エ
   ンジンが前記所定の加速運転領域に突入したことを検出
   したとき、該突入を検出した時点から所定期間が終了す
   るまでの間、前記エンジン回転数と負荷の大きさに応じ
   て設定された燃料量を減量補正して上記空燃比を燃料希
   薄側に補正する内燃エンジンの加速時の燃料供給量制御
   方法において、 上記加速領域への突入を検出した時点から前記所定期間
   が終了するまでの期間経過を検出する手順と、 前記所定期間の開始時点に減量補正された燃料量を、前
   記所定期間終了時点でエンジン回転数と負荷の大きさに
   応じて設定された燃料量に復帰させる際に、変化させる
   燃料量を、検出した期間経過に応じて設定する手順とを
   含んでなり、 前記所定期間の開始時点近傍における燃料量の変化率を
   前記所定期間の終了時点近傍における燃料量の変化率よ
   り大としたことを特徴とする内燃エンジンの加速時の燃
   料供給量制御方法。
2. 【請求項２】前記検出した期間経過に応じて点火時期を
   遅角することを特徴とする請求項１記載の内燃エンジン
   の加速時の燃料供給量制御方法。