JP2534814B2

JP2534814B2 - エンジン制御装置

Info

Publication number: JP2534814B2
Application number: JP4028635A
Authority: JP
Inventors: 弘黒岩; 規桐沢; 照夫山内; 宜茂大山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-02-15
Filing date: 1992-02-15
Publication date: 1996-09-18
Anticipated expiration: 2011-09-18
Also published as: JPH0559992A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車用ガソリ
ンエンジンなどの内燃機関における制御装置に係り、特
に正確な空燃比制御を得るのに適したエンジン制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガソリンエンジンなどの内燃機関の運転
に際しては、吸入混合気の空気と燃料の比である空燃比
(以下、Ａ／Ｆという)を所定値に正確に保つのが望まし
い。ところで、自動車用ガソリンエンジンなどにおいて
は、アクセルペダルと機械的に連動した絞り弁(スロッ
トバルブ)の操作により吸入空気量を制御し、この空気
量に見合った燃料量を、気化器を用いた場合には機械的
に、電子制御燃料噴射装置を用いた場合には電気機的
に、それぞれ決定し、これにより必要なＡ／Ｆを得るよ
うにした方法が従来から用いられていた。

【０００３】しかしながら、空気とガソリンなどの燃料
とでは比重が大きく異なり、供給動作に伴なう慣性の違
いから過渡的な動作時には吸入空気量の変化に燃料量の
変化が追従できず、従って、上記した従来の方法では、
過渡状態でのＡ／Ｆ制御が充分に得られないという問題
点があり、このため、例えば加速時には一旦Ａ／Ｆがリ
ーン(希薄状態)となり、反対に減速時には一旦Ａ／Ｆが
リッチ(濃厚状態)になって、常に正しいＡ／Ｆを保つこ
とができないという欠点があった。

【０００４】そこで、上記した従来の方法の欠点を除く
ため、このような、いわば吸入空気量先行制御、燃料量
追従制御方式とでもいうべき混合気供給システムに対し
て、燃料量先行制御、吸入空気量追従制御方式の混合気
供給システムが特開昭５３−４０１３１号公報、特開昭
５７−９１３４５号公報などにより提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、Ａ／
Ｆ制御の精度と応答性の更なる向上について配慮がされ
ておらず、制御性能の点で物足りなさを有するという問
題があった。本発明の目的は、従来の燃料量先行制御、
空気量追従制御方式の混合気供給システムの制御精度と
応答特性をさらに高め、常に良好なＡ／Ｆ制御が得られ
るようにしたエンジン制御装置を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、複数の異な
った制御モードでエンジンを制御する制御回路と、エン
ジンスタータスイッチがオンに操作されたとき、アクセ
ルペダルの操作位置に関係無く始動モードを選択する第
１の判定手段と、エンジンスタータスイッチが不操作状
態でエンジン温度が所定値以下のとき暖気モードを選択
する第２の判定手段と、エンジン温度が上記所定値を越
えた状態で上記アクセルペダルの操作状態を判定し、加
速操作状態のとき加速モードを選択し、減速操作状態の
とき減速モードを選択する第３の判定手段とを設け、上
記制御回路は、上記第１と第２及び第３の判定手段の何
れかにより選択された制御モードに基づいてエンジンの
制御を逐次実行して行くようにして達成される。

【０００７】

【作用】第１ないし第３の判定手段は、それぞれエンジ
ン始動時と暖気運転時、それに加速時と減速時の何れか
に応じて最適な制御モードを選択するように働く。この
結果、制御回路は、エンジンの運転状態に合致した制御
モードによりエンジンを制御して行くことが出来る。燃
料量先行制御、空気量追従制御方式では、アクセルペダ
ルの操作により直接絞り弁が動かされるのではなく、絞
り弁の開度は別に制御しなければならないので、制御項
目が多くなっている。そこで制御モードを独立させるこ
とにより、共通の制御の中で全てのモードの制御を実行
させるよりは、各モードでの制御内容が明確になり、従
って、制御制度と応答特性をさらに向上させ、常に良好
なＡ／Ｆ制御を得ることができる。また、エンジン始動
時に、アクセルペダルにより絞り弁が動かされると、か
えって適切な始動が得られなくなるが、このとき、始動
モードが独立していることにより、絞り弁の開度制御を
アクセルペダルの操作と無関係にすることができること
になり、良好なエンジンの始動を得ることができると共
に、排気ガスの悪化を充分に抑えることができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明によるエンジン制御装置を、図
示の実施例によって詳細に説明する。図１は、本発明に
よるエンジン制御装置の一実施例が適用されたエンジン
システムのブロック図で、１はエンジン、２は吸気管、
３は絞り弁、４はスロットルアクチュエータ、５はイン
ジェクタ(燃料噴射弁)、６は絞り弁開度センサ、７はス
ロットルチエンバ、８はアクセルペダル、９はアクセル
位置センサ、１０は制御回路、１１は冷却水の温度セン
サ、１２はＡ／Ｆセンサ、１３はディストリビュータに
内蔵された回転数センサ、１４は排気管、１５はフュエ
ルタンク、１６はフュエルポンプ、１７は燃圧レギュレ
ータである。

【０００９】エンジン１に対する吸入空気の量は、絞り
弁３の開度をスロットルアクチュエータ４で変化させる
ことによって制御される。インジェクタ５にはフュエル
ポンプ１６でタンク１５からくみ取られた上で加圧され
た燃料が導かれ、このときの燃料の圧力はレギュレータ
１７によって一定に保たれている。そして、駆動信号Ｔ
_i によりインジェクタ５が電磁的に動作されると、この
駆動信号Ｔ_i が供給されている時間に応じた量の燃料が
スロットルチエンバ７の中に噴射される。

【００１０】絞り弁３の実際の開度は絞り弁開度センサ
６によって検出され、開度信号θ_TSとして制御回路１０
に入力される。アクセルペダル８が踏み込まれると、そ
の踏み込み位置がアクセル位置センサ９によって検出さ
れ、アクセル位置信号θ_A が制御回路１０に入力され
る。

【００１１】エンジン１が回転すると、その回転速度が
回転数センサ１３で検出され、回転速度信号Ｎが制御回
路１０に入力され、さらに冷却水の温度が温度センサ１
１で検出され、エンジン温度信号Ｔ_W が制御回路１０に
入力される。

【００１２】エンジン１が回転し、排気管１４の中に排
気ガスが流れると、Ａ／Ｆセンサ１２によって出力Ａ／
Ｆを表わす信号(Ａ／Ｆ)_S が検出され、制御回路１０に
入力される。

【００１３】制御回路１０はアクセル位置センサ９から
アクセルペダル８の踏み込み操作位置を表わす位置信号
θ_A を取り込み、この信号θ_Aと回転速度信号Ｎ、それ
に温度信号Ｔ_W とを用いて燃料量の計算を行ない、これ
に対応したパルス幅の駆動信号Ｔ_i をインジェクタ５に
出力して所定量の燃料をスロットルチエンバ７内に供給
すると共に、計算した燃料量を基にして吸入空気量の計
算を行ない、これに対応した駆動信号θ_TOをスロットル
アクチュエータ４に出力し、絞り弁３の開度を所定値に
制御して吸入空気量を所定値に制御し、従来技術と同様
に、燃料量先行制御、吸入空気量追従制御方式による混
合気供給制御を遂行するが、さらに、この実施例におい
ては、絞り弁開度センサ６から取り込んだ開度信号θ_TS
と、Ａ／Ｆセンサ１２から取り込んだＡ／Ｆ信号（Ａ／
Ｆ）_S とに基づいて２系統のフィードバック制御を行な
い、スロットルアクチュエータ４を介して絞り弁３の開
度に対して第１と第２の２重の閉ループ制御を適用する
ようになっているが、この詳細については後述する。

【００１４】図２は、制御回路１０の一実施例で、ＲＯ
ＭとＲＡＭを内蔵してマイクロコンピュータを構成して
いるＣＰＵと、データの入出力処理を行なうＩ／Ｏ、そ
れに波形整形機能などをはたすそれぞれの入力回路ＩＮ
Ａ〜ＩＮＣと、出力回路ＤＲなどで構成されており、入
力ポートＳｅｎｓ１〜６を介して信号θ_TS、θ_A、Ｎ、
Ｔ_W、(Ａ／Ｆ)_S などを取り込み、出力回路ＤＲから駆
動信号Ｔ_i、θ_TO などを出力する。なお、燃料ポンプ１
６にはエンジン始動時とエンジンが回転しているときだ
けオンになる信号が供給されるようになっている。

【００１５】図３は、Ａ／Ｆセンサ１２の一例を示した
もので、固体電解質３７に電極３８ａ、３８ｂ、拡散抵
抗体３９、それに図示してないが加熱用のヒータを設け
てセンサ部４３を構成する。このセンサ部４３はセラミ
ック製のホルダ４４の中心に設けてある貫通孔４６に挿
入し、キャツプ４５とストッパ４７で保持される。キャ
ップ４５には通気孔４５ａが設けてあり、貫通孔４６を
大気中に連通させている。

【００１６】ストッパ４７は、図には表れていないがセ
ンサ部４３に設けてある孔に挿入されており、その上で
ホルダ４４、４８の間に固定する働きをしている。セン
サ部４３の下端（第３図における下端）は保護用のカバ
ー４９で形成される排気ガス室５１の中に位置するよう
にされ、この排気ガス室５１はカバー４９に設けられて
いる通気孔５０で外部と連通されるようになっている。
このセンサ全体はブラケット５２によって組立られ、最
終的にはかしめ部５３でホルダ４４に固定されて組立が
完了する。

【００１７】図４は、この図３に示したＡ／Ｆセンサ１
２によって得られる出力特性の一例で、このＡ／Ｆセン
サ１２を、図１に示すようにエンジン１の排気管１４に
取り付け、通気孔５０から排気ガス室５１の中にエンジ
ンの排気ガスを導入してやれば、このガス中の酸素濃度
にほぼ比例したリニヤな出力信号が得られ、結局、理論
Ａ／Ｆ以上のリーン領域でリニヤな出力特性が得られ、
Ａ／Ｆ制御に利用することができる。なお、このような
Ａ／Ｆセンサは、特公昭５７−４９８６０号公報、特開
昭５７−１４６０３６号公報などで周知したものであ
る。

【００１８】次に、スロットルアクチュエータ４として
は、ソレノイドコイルや電磁石を用いた電磁ロータリー
アクチュエータや電磁リニヤアクチュエータ、或いは直
流モータやパルスモータを用いたアクチュエータ、さら
には吸気負圧を利用したバキュームアクチュエータな
ど、電気信号で駆動制御が可能なものなら周知のどのよ
うなアクチュエータでもよい。

【００１９】また、絞り弁開度センサ６やアクセル位置
センサ９は、回転角位置を電気的なデータに変換する一
種のエンコーダであるから、例えばポテンショメータ型
ロータリエンコーダなど周知のものを用いればよい。

【００２０】次に、この実施例が適用されているエンジ
ンシステムについて、まず基本的な動作から説明する。
図５は、本発明の一実施例による動作を説明するための
制御ブロック図で、制御回路１０のマイクロコンピュー
タ(以下、マイコンという)にアクセル位置信号θ_A と回
転速度信号Ｎ、それに温度信号Ｔ_W が入力され、マイコ
ンはこれらの信号に見合った量の燃料を供給するための
計算を行なって必要な燃料量Ｑ_foを決定し、これに対応
した駆動信号Ｔ_i をインジェクタ(以下、ＩＮＪという)
５に供給する。

【００２１】一方、これと並行して、この燃料量Ｑ_foに
見合った吸気空気量が供給されるようにするため、これ
に必要なスロットルアクチュエータ(以下、ＴＨ_ACとい
う)４の駆動信号、即ち目標絞り弁開度信号θ_TOを決定
し、これをＴＨ_AC４に出力する。以上により、既に説明
した燃料量先行制御、吸入空気量追従制御方式の動作が
遂行される。

【００２２】次に、こうしてＴＨ_AC４が動作され、絞り
弁３の開度が制御されると、このＴＨ_AC４による絞り弁
３の開度θ_TSが開度センサ６で検出される。そこで、制
御回路１０のマイコンは、これらの信号θ_TOとθ_TSとを
取り込み、これらの偏差を求め、この偏差が零になるよ
うな補正係数Ｋ_T1を計算し、信号θ_TOを補正する。そし
て、この補正した信号θ_TO’によりＴＨ_AC４を駆動す
る。従って、この動作の繰り返しにより信号θ_TOとθ_TS
との偏差が零に収斂するようなフィードバック動作が得
られ、このフィードバック動作のための構成を第１の閉
ループ系という。

【００２３】この第１の閉ループ系の働きにより絞り弁
３の開度は目標値に正確に制御されるが、しかし、これ
だけでは所定の燃料量Ｑ_f と所定の吸入空気量Ｑ_a とが
エンジン１に供給されたというにすぎず、これで燃料量
Ｑ_f と吸入空気量Ｑ_a との重量流量比、即ち出力Ａ／Ｆ
が適正に制御されるとは必ずしもいえない。

【００２４】そこで、この実施例では、Ａ／Ｆセンサ１
２による以下の制御が働くようになっている。即ち、制
御回路１０のマイコンは、Ａ／Ｆセンサ１２によってエ
ンジン１の排気管１４内の排気ガスから検出された信号
信号(Ａ／Ｆ)_S を取り込み、これを目標とするＡ／Ｆデ
ータ(Ａ／Ｆ)_O と比較し、これらの偏差を零にするのに
必要な補正係数Ｋ_T2を計算し、これにより信号θ_TOを補
正する。そして、この補正した信号θ_TOを新たな目標値
としてＴＨ_AC４の制御を行なわせ、絞り弁３の開度を変
えて吸入空気量を制御し、この動作が繰り返されること
により信号(Ａ／Ｆ)_O と(Ａ／Ｆ)_S との偏差を零に収斂
させるためのフィードバック制御が得られるようにする
のである。なお、このときに得られるフィードバック動
作のための構成を第２の閉ループ系という。

【００２５】次に、この図５に示した制御ブロックによ
る動作を、図６のフローチャートによりさらに詳細に説
明する。この図６にしたがった処理は、ＴＨ_AC４やＩＮ
Ｊ５の制御がアクセルペダル８の操作に充分に追従で
き、エンジンの運転制御を滑らかに行なうのに必要なひ
ん度で繰り返えし実行されるもので、このフローによる
処理に入ると、ブロック２００でアクセル位置θ_A、エ
ンジン回転速度Ｎ、エンジン冷却水温度Ｔ_W を読み込
む。

【００２６】ブロック２０１では、これらの信号θ_A、
Ｎ、Ｔ_Wに基づいて、ＩＮＪ５駆動用の燃料量信号Ｑ_fO
とＴＨ_AC４駆動用の絞り弁開度信号θ_TOとが計算され
る。ここで、信号Ｑ_fOは、Ｑ_fO＝ｆ(θ_A、Ｔ_W)で示すよ
うに、信号θ_A とＴ_W の所定の関数として決定し、信号
θ_TOは、θ_TO＝Ｋ_TW・ｆ(Ｎ、Ｑ_fO／Ｎ)で示すように、
信号Ｑ_fOとＮの所定の関数として求め、係数Ｋ_TWで決定
する。そして、このときの係数Ｋ_TWは、図７に示すよう
に、エンジン冷却水温度Ｔ_W に対して適当な特性を予じ
めテーブルなどに設定し、これから読み出して使用すれ
ばよい。

【００２７】ブロック２０２では信号Ｑ_fOとθ_TOを出力
し、信号Ｑ_fOによりブロック２０３でＩＮＪ５を動作さ
せ、信号θ_TOによりブロック２０４でＴＨ_ACを動作させ
る。ブロック２０５ではＴＨ_AC４で開閉制御された絞り
弁３の開度を表わす信号θ_TSを開度センサ６から読み込
み、次のブロック２０６で信号θ_TOとの偏差Δθ_Tを求
め、続くブロック２０７でこの偏差Δθ_Tが所定の許容
値ε₁ より大きいか小さいかを判別する。

【００２８】ブロック２０７での結果がＮＯ、つまり偏
差Δθ_T が許容値ε₁ より大きいときには、ブロック２
０８に行き、ここで、θ_TO’＝Ｋ_T1・θ_TOの計算を行な
って新たなＴＨ_ACの動作信号θ_TO’を求める。ここで、
係数Ｋ_T1は、信号θ_TOと偏差Δθ_T の関数として予じめ
定められ、図８に示すようなマップ又はテーブルとして
用意してあるものから読み出して使用する。

【００２９】そして、この新たに求めた信号θ_TO’によ
ってブロック２０４のＴＨ_ACを動作させ、ブロック２０
７での判別結果がＹＥＳになるまで、つまり偏差Δθ_T
が許容値ε₁ 以下になるまでこの処理を繰り返えす。従
って、これにより上記の第１の閉ループ系による動作が
得られることになる。

【００３０】こうして第１の閉ループ系の動作の結果、
偏差Δθ_T が零に収斂してゆき、許容値ε₁ 以下になる
と、ブロック２０７での結果がＹＥＳになるので、この
ときにはブロック２０９の処理に進み、Ａ／Ｆセンサ１
２からの信号(Ａ／Ｆ)_S を読み込み、続くブロック２１
０で目標とするＡ／Ｆを表わす信号(Ａ／Ｆ)_O と、この
(Ａ／Ｆ)_S との偏差ΔＡ／Ｆが所定の許容値ε₂ 以下に
なっているか否かを判別する。

【００３１】そして、このブロック２１１での結果がＮ
Ｏ、すなわち偏差ΔＡ／Ｆが許容値ε₂ より大きな値と
なっていたときにはブロック２１２に移り、次の計算式
θ_TO＝Ｋ_T2・θ_TOによって次の信号θ_TOを求め、これを
ブロック２０２に戻し、偏差ΔＡ／Ｆが減少する方向に
ＴＨ_AC４を動作させる。このときの係数Ｋ_T2は、信号θ
_TOと偏差ΔＡ／Ｆの関数として予じめ計算しておき、図
９に示すようなマップあるいはテーブルとして用意した
ものから読み出すようにする。従って、ここでの動作
は、ブロック２１１での結果がＹＥＳ、つまり偏差ΔＡ
／Ｆが許容値ε₂以下になるまで繰り返えされ、結局、
上記した第２の閉ループ系の動作が得られることにな
る。

【００３２】最後にブロック２１１での結果がＹＥＳに
なれば、このフローに従った処理は終了する。

【００３３】従って、以上の基本的な動作の結果、この
実施例によれば、燃料量先行制御、吸入空気量追従制御
方式の動作において、第１の閉ループ系により高精度
で、しかも充分な応答性を保って混合気のＡ／Ｆを制御
できる上、第２の閉ループ系により出力Ａ／Ｆが適正な
状態に制御されるため、エンジンの運転フィーリングを
良好に保ちながら排気ガスを常に適正な状態に保つこと
ができる。

【００３４】次に、この実施例が特徴とする動作につい
て、図面の図１０以下を参照して説明する。周知のよう
に、自動車用のエンジンでは、その運転状態が大きく変
化する。そこで、この実施例では、上記した基本的な動
作に加えて、エンジンの運転状態に応じて常に最適な制
御モードが適用されるようにし、これによりさらに優れ
た運転フィーリングと排気ガス浄化特性とが得られるよ
うにしたもので、図１０はその制御フローの概略を示し
たものである。この図１０のフローに入ると、まず、ブ
ロック２２０によりエンジンが始動状態にあるか否かを
判別する。なお、このためには、イグニッションキーが
スタート位置にあるか否かを調べればよい。

【００３５】ブロック２２０での結果がＹＥＳになった
らブロック２２１を通って始動モードによる制御を完行
し、そのあとブロック２２９の基本モードによる制御を
実行する。次に、ブロック２２０での結果がＮＯ、つま
りエンジンが始動中でなかったときにはブロック２２２
に進み、ここでエンジンが暖機中か否かを判別する。こ
のためには、温度センサ１１からの信号Ｔ_W を調べ、冷
却水の温度が所定値以下、例えば６０℃以下を示してい
る間はエンジンが暖機中であるとすればよい。

【００３６】ブロック２２２での結果がＹＥＳとなった
らブロック２２３の暖機モードによる制御を実行し、そ
のあとブロック２２９に向う。ブロック２２２での結果
がＮＯ、つまりエンジンは始動中でも暖機中でなかった
と判断されたらブロック２２４に進み、エンジンは定常
運転状態にあるか否かの判別を行なう。なお、このため
には、アクセル位置センサ９の出力信号θ_A を調べ、そ
のレベルの時間に対する変化量、つまり微分値が所定値
以下にあるか否かを判断してやればよい。

【００３７】このブロック２２４での結果がＹＥＳにな
ったらブロック２２６を通り、定常モードによる制御を
実行したあとブロック２２９に向う。一方、ブロック２
２４での結果がＮＯ、つまりエンジンは始動中でも暖機
中でもなく、さらに定常運転中でもないと判断されたら
ブロック２２５に進み、エンジンが加速中か否かを判別
する。なお、このためには、アクセル位置センサ９の出
力信号θ_A を調べ、その微分値の符号が正になっている
か否かを判断してやればよい。

【００３８】ブロック２２５での結果がＹＥＳになった
らブロック２２７を通り、加速モードでの処理を実行し
てからブロック２２９の実行に向う。また、ブロック２
２５での結果がＮＯ、つまりエンジンは始動中でも暖機
中でも定常運転中でもなく、さらに加速運転中でもない
ので減速運転中にあるものとし、ブロック２２８を通っ
て減速モードでの制御を実行し、そのあとブロック２２
９の基本モードでの制御の実行に向う。

【００３９】次に、これらの各制御モードの処理内容に
ついて説明する。まず、全ての場合に共通に実行される
基本モード２２９の処理内容は図１１のフローチャート
に示すようになっている。

【００４０】この図１１から明らかなように、この基本
モード２２９の処理内容は、図６で説明した基本的な動
作におけるブロック２０２からブロック２１２までの処
理内容と全く同じである。そして、この図１１におい
て、図６のフローチャートにおけるブロック２００とブ
ロック２０１が省略されているのは、次の理由による。
すなわち、これら図６のフローチャートにおけるブロッ
ク２００とブロック２０１に相当する処理内容は、図１
０のブロック２２１、ブロック２２３、ブロック２２
６、ブロック２２７、それにブロック２２８のそれぞれ
の処理内容に含まれており、それらによる処理を前提と
しているからである。従って、この図１１の処理内容
も、基本的には、図６と同じなので、その動作について
の説明は省略する。

【００４１】次に、定常モード２２６の処理内容は図１
２のフローチャートに示すようになっている。そして、
この定常モード２２６も、図６のブロック２００、ブロ
ック２０１と全く同じであり、従って、この図１２につ
いての説明も省略する。なお、これら図１１、図１２か
ら明らかなように、この実施例で定常モードとなったと
きの動作は、図６で説明した基本的な動作と全く同じに
なる。

【００４２】図１３は始動モード２２１の処理内容を示
すフローチャートで、この処理に入ると、まずブロック
２００で各信号の読み込みを行ない、続くブロック２４
０と２４１で係数Ｋ_TW、Ｋ₁、Ｋ₂を用い、それぞれ順
次、信号Ｑ_fOとθ_TOとを計算する。ここで、係数Ｋ
_TWは、図７に示すようにエンジン温度の関数として予じ
め定めてあるものをテーブルなどから読み出して使用
し、係数Ｋ₁、Ｋ₂は１４図に示すように時間ｔの関数と
して減少方向に変化するものを使用する。

【００４３】この結果、始動時には、最初のうち余分に
燃料が供給され、いわゆる始動増量が行なわれ、かつ、
絞り弁開度が大きくされるので始動性が良好になり、エ
ンジン完爆後は所定値に戻って排気ガスの悪化を最小限
にする制御が得られることになる。そして、この始動モ
ード２２１では、図１３から明らかなように、アクセル
位置センサ９の出力信号θ_Aによる信号Ｑ_f0、θ_T0の演
算は行なわれないようになっているので、エンジン始動
時、アクセルペダルを操作したことによる悪影響を受け
る心配が無く、排気ガスの悪化を充分に抑えることがで
きる。

【００４４】次に図１５は暖機モード２２３での処理内
容を示すフローチャートで、ブロック２００で信号を読
み込んだあとブロック２４５と２４６で順次、信号Ｑ_fO
とθ_TOの計算を行なう。このとき、信号Ｑ_fOを温度Ｔ_W
の関数とすることにより暖機中の燃料量の増量を行なわ
せることができ、暖機運転を安定に行なわせ、かつ、暖
機終了を早めることができる。なお、このときの信号θ
_TOは、単に燃料量に比例させるだけでよいから、ブロッ
ク２４６で示すように、所定の係数Ｋ₃ を設定し、これ
を比例定数として信号Ｑ_fOから計算するようになってい
る。

【００４５】次に、加速モード２２７と減速モード２２
８についての説明であるが、まず、このときの制御に必
要な要件について図１６によって説明すると、運転者が
アクセルペダル８を踏み込んで信号θ_A を図１６(a)の
ように変化させた場合、ＩＮＪ５から噴射される燃料の
１回当りの量Ｑｆは、上述したように信号θ_A とＴ_Wの
関係などで定まり、これにΔＴ₁ の演算時間の遅れが加
わるため、図１６(b)のように変化する。

【００４６】しかしながら、図１のエンジンの構成から
明らかなように、ＩＮＪ５から供給されたＱｆの燃料が
実際にシリンダに供給されるまでには、吸気管を通って
運ばれる時間πａが必要で、その上、吸気管内に噴射さ
れたことにより吸気管内壁に付着する燃料が生じ、これ
による時定数変化が伴なうため、実際にエンジンのシリ
ンダに吸い込まれる燃料量Ｑ_fEは図１６(c)のように変
化する。

【００４７】従って、エンジンのシリンダに吸入される
空気量をＱａとすれば、この空気量Ｑａは上記の燃料量
Ｑ_fEに比例して変化し、両者の比がいつも一定となるよ
うに制御してやるのが望ましい。ところで、空気の場合
には、その慣性による遅れ、即ち吸気管内での輸送遅れ
はほとんど無視し得る程度にすぎない。そこで、図１６
(c)の燃料量Ｑ_fEの変化に正しく追従させて吸入空気量
Ｑａを変化させるためには、同図(d)に示すように絞り
弁開度θ_TOを制御してやればよい。

【００４８】ここで、吸気管内壁付着による燃料量Ｑ_fE
の時定数変化は、吸気管内管壁の温度、つまりエンジン
冷却水温度Ｔ_W に応じて図１６(c)の特性Ｉ、II、III
で示すように変化する。即ち、温度Ｔ_W が高いほど付着
による影響が少なくなり、温度Ｔ_W が比較的低いときに
は特性III のようになるが、温度Ｔ_W が高くなるにつれ
て特性II、Ｉに移ってくることになる。

【００４９】従って、図１６(d)の絞り弁開度θ_TOも温
度Ｔ_Wに応じて特性Ｉ、II、IIIと変化させてやる必要が
ある。一方、上記した遅れ時間τａは空気量Ｑａの関数
でほぼ決められることが知られている。

【００５０】以上の結果、加速モード２２７に必要な制
御は、以下のようになる。即ち、信号Ｑ_fOは定常モード
２２６の場合と同様にして決定する。また、信号θ_TOに
ついては、ｄθ_TO／ｄｔ＝ｆ(ｄθ_A／ｄｔ，Ｔw) ……(1) τａ＝ｆ(θ_TO、Ｎ) ……(2) の関数から決定する。

【００５１】従って、上記の加速モード２２７の処理内
容は、図１７のフローチャートに示すようにしてやれば
よい。即ち、この処理に入ると、まず、ブロック２００
と２４９で必要な信号の取り込みと信号Ｑ_fOの計算を行
なったあと、ブロック２５０で加速の早さ、つまりアク
セルペダル８の踏み込み速度を信号θ_A の微分値によっ
て判別し、それが所定値ε₃ 以下のときにはブロック２
５１に進み、信号Ｑ_AとＮから信号θ_TOを決定する。従
って、このときには、定常モード２２６と同じになる。

【００５２】一方、ブロック２５０での結果がＮＯ、つ
まり加速の早さが所定値ε₃ で決まる値よりも大きいと
判断されたときには、ブロック２５２、２５３、２５４
を通り、ブロック２５２では上記の(1)式の計算を、そ
してブロック２５３では上記の(2)式の計算をそれぞれ
行ない、絞り弁を開く速度ｄθ_TO／ｄｔを決定して図１
６(d)の特性Ｉ、II、III のいずれによって制御するか
を決め、遅れ時間τａを決定し、最後にブロック２５４
では、これらによって信号θ_TOを計算し、図１６(d)に
示すような制御が行なわれるようにする。

【００５３】次に、減速モード２２８についてである
が、この場合に上述の加速モードの場合と異なる点は、
図１６で説明した吸気管内での移送遅れ時間τａの絶対
値と、特性Ｉ、II、III で示した時定数変化量の絶対値
が変ってくることと、減速状態であるため信号ｄθ_A／
ｄｔの符号が加速のときと反対になる点だけであり、
従って、そのための処理内容は図１７に示した加速モー
ドの場合とほとんど同じになるので、その詳しい説明は
省略する。

【００５４】従って、以上の実施例によれば、燃料量先
行制御、吸入空気量追従制御方式の動作において、第１
の閉ループ系により高精度で、しかも充分な応答性を保
って混合気のＡ／Ｆを制御できる上、第２の閉ループ系
により出力Ａ／Ｆが適正な状態に制御されるため、エン
ジンの運転フィーリングを良好に保ちながら排気ガスを
常に適正な状態に保つことができると共に、制御モード
を独立させることにより、共通の制御の中で全てのモー
ドの制御を実行させるよりは、各モードでの制御内容が
明確になり、従って、制御制度と応答特性をさらに向上
させ、常に良好なＡ／Ｆ制御を得ることができる。ま
た、エンジン始動時に、アクセルペダルにより絞り弁が
動かされると、かえって適切な始動が得られなくなる
が、このとき、始動モードが独立していることにより、
絞り弁の開度制御をアクセルペダルの操作と無関係にす
ることができることになり、良好なエンジンの始動を得
ることができると共に、排気ガスの悪化を充分に抑える
ことができる。

【００５５】なお、以上の実施例では、ＩＮＪ５を絞り
弁３の上流に設けた場合について示したが、ＩＮＪを絞
り弁の下流に設けたエンジンについても同様に実施可能
なことはいうまでもなく、さらに多気筒エンジンで、そ
れぞれのシリンダの吸入口近傍に、それぞれ独立してＩ
ＮＪを設けたエンジンについても適用可能なことはいう
までもない。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エンジンのＡ／Ｆを高い精度で、しかも応答性よく制御
することができる燃料量先行制御、空気量追従制御方式
のエンジン制御装置を容易に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例が適用されたエンジンシステ
ムの一例を示すブロック図である。

【図２】制御回路の一実施例を示すブロック図である。

【図３】空燃比センサの一例を示す断面図である。

【図４】空燃比センサの特性の一例を示す特性曲線図で
ある。

【図５】本発明の一実施例の動作を説明するための制御
ブロック図である。

【図６】本発明の一実施例における基本的な動作を示す
フローチャートである。

【図７】係数設定に必要な特性の説明図である。

【図８】係数設定用マップの説明図である。

【図９】係数設定用マップの説明図である。

【図１０】本発明の一実施例における特徴的な動作を示
すフローチャートである。

【図１１】基本モードでの動作を示すフローチャートで
ある。

【図１２】定常モードでの動作を示すフローチャートで
ある。

【図１３】始動モードでの動作を示すフローチャートで
ある。

【図１４】係数設定に必要な特性曲線図である。

【図１５】暖機モードでの動作を示すフローチャートで
ある。

【図１６】加速モードでの動作に必要な制御を示す特性
曲線図である。

【図１７】加速モードでの動作を示すフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１エンジン２吸気管３絞り弁４スロットルアクチュエータ（ＴＨ_AC）５インジェクタ（ＩＮＪ）６絞り弁開度センサ７スロットルチエンバ８アクセルペダル９アクセル位置センサ１０制御回路１１冷却水温センサ１２空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）１３回転数センサ１４排気管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大山宜茂茨城県日立市幸町３丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (56)参考文献特開昭56−107925（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−91343（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】アクセルペダルの操作位置に応じて燃料
供給量を制御し、この燃料供給量によって与えられる絞
り弁開度の目標値に絞り弁の開度を制御するようにした
燃料供給量先行制御方式のエンジン制御装置において、少なくとも始動モードと暖気モード、加速モード、それ
に減速モードの４種の制御モードを含む複数の異なった
制御モードでエンジンを制御する制御回路と、エンジンスタータスイッチがオンに操作されたき、アク
セルペダルの操作位置に関係無く上記始動モードを選択
する第１の判定手段と、エンジンスタータスイッチが不操作状態でエンジン温度
が所定値以下のとき上記暖気モードを選択する第２の判
定手段と、エンジン温度が上記所定値を越えた状態で上記アクセル
ペダルの操作状態を判定し、加速操作状態のとき上記加
速モードを選択し、減速操作状態のとき上記減速モード
を選択する第３の判定手段とを設け、上記制御回路は、少なくとも上記第１と第２及び第３の
判定手段の何れかにより選択された制御モードに基づい
て、エンジンの制御を逐次実行して行くように構成され
ていることを特徴とするエンジン制御装置。