JP2724717B2 - エンジンの燃料制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、吸入空気量検出手段によって検出した吸入
空気量に応じて燃料供給量を制御するようにしたエンジ
ンの燃料制御装置に関するものである。

（従来の技術） 従来より、エンジンに供給する燃料量を吸入空気量検
出手段によって検出した吸入空気量に応じて制御するよ
うにしたエンジンの燃料制御装置はよく知られ、また、
エンジンの吸気通路に配設したスロットル弁より下流
に、アイドル時に吸気通路を閉じるように作動する補助
バルブを設けた技術が、例えば、特公昭61-48622号公報
に見られるように公知である。

上記のようなスロットル弁下流側の吸気通路に配設し
た補助バルブは、例えば、機械式過給機を備えたエンジ
ンでのアイドル安定性を得るためなどに設置されてい
る。

（発明が解決しようとする課題） しかして、上記のようなスロットル弁下流に特定運転
状態で閉作動する補助バルブを設けたエンジンでは、吸
入空気量検出手段によって検出した吸入空気量に応じて
燃料供給量を制御するようにした場合に、前記補助バル
ブが開作動もしくは閉作動して開閉状態が移行した時
に、吸入空気量検出手段で検出した吸入空気量と実際に
燃焼室に流入する吸入空気量との差に基づいて空燃比が
設定値からずれ、加速ショックもしくは減速ショックが
発生する問題がある。

すなわち、例えばスロットル弁が閉状態から開くと共
に補助バルブも閉状態から開状態となるような加速運転
時において、補助バルブが開作動すると同時にスロット
ル弁下流に滞留している空気が燃焼室に流入して実際の
吸入空気量が増大するのに対して、吸入空気量検出手段
の部分における吸気流量の増大に時間的遅れがあって基
本燃料噴射量の算出に遅れが生じて一時的に空燃比がリ
ーン状態となり、トルクが低下して加速ショックが発生
する。特に、上記現象はスロットル弁下流に機械式過給
機を配設したものでは、このスロットル弁下流の吸気通
路に滞留する空気量の容積が増大することから顕著とな
る傾向にある。

また、例えばスロットル弁が開状態から全閉状態とな
ると共に補助バルブも開状態から閉状態となるような減
速運転時において、スロットル弁が閉じてから補助バル
ブが閉じるまでの間に、補助バルブが閉じる直前にはス
ロットル弁下流の吸気負圧が高くなり、スロットル弁下
流への空気充填と機械式過給機の装着エンジンでは過給
機の慣性運転が速くなり補助バルブが閉じた直後に吸入
空気量検出手段で検出される吸気流量が増大する。さら
に、吸入空気量検出手段のダンピング特性も加わって、
燃料噴射量は補助バルブが閉じた際に実際に燃焼室に流
入した流量が少ないときに、これに対応する量より多く
供給されて空燃比がリッチ状態となり、減速ショックが
発生すると共にエミッション性、燃費性能の低下を招く
ことになる。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、スロットル弁下流
の吸気通路に配設した補助バルブの開閉作動に伴う実際
の吸入空気量と吸入空気量検出手段で検出する吸入空気
量との相違による空燃比のずれを低減するようにしたエ
ンジンの燃料制御装置を提供することを目的とするもの
である。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明の燃料制御装置は、
吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段より下流側の
吸気通路に、上流側から順次スロットル弁と特定運転状
態で閉作動する補助バルブを設けると共に、この補助バ
ルブ付近にエンジンに燃料を供給する燃料供給手段を配
設し、前記吸入空気量検出手段の信号に基づいて上記燃
料供給手段によって供給する燃料を制御する燃料制御手
段を備える一方、前記補助バルブの作動状態を検出する
作動検出手段を設け、前記スロットル弁が開状態で補助
バルブが閉状態から開状態への移行を検出した時もしく
は前記スロットル弁が閉状態で補助バルブが開状態から
閉状態への移行を検出した時、上記補助バルブの開閉動
作直後の該補助バルブ下流の吸気変化と、前記吸入空気
量検出手段の信号との相違によって発生する空燃比のず
れを抑制すべく、燃料供給量を前記吸入空気量検出手段
の信号に対応する燃料供給量より、前記補助バルブが閉
状態から開状態への移行時には増量補正し、前記補助バ
ルブが開状態から閉状態への移行時には減量補正する補
正手段を備えるように構成したものである。

第１図は本発明の構成を明示するためのブロック図で
ある。

エンジンＥに対して、例えば吸気通路Ａに介装したイ
ンジェクタによる燃料供給装置Ｂからの燃料供給量を制
御する燃料制御手段Ｃを設ける。この燃料制御手段Ｃに
は、吸気通路Ａに配設した吸入空気量検出手段Ｄからの
吸入空気量検出信号が入力され、吸入空気量およびその
他の信号に応じて燃料供給量の設定を行う。

また、上記吸気通路Ａには、吸入空気量検出手段Ｄよ
り下流側にアクセル操作に対応して開閉作動されて吸入
空気量を制御するスロットル弁Ｆを配設すると共に、こ
のスロットル弁Ｆより下流側に吸気通路Ａを開閉する補
助バルブＧが介装され、この補助バルブＧはアクチュエ
ータＨによって低負荷時等の特定運転状態で閉作動され
る。

そして、上記補助バルブＧの開閉作動状態を検出する
作動状態検出手段Ｊを設け、この作動状態検出手段Ｊか
らの補助バルブＧの開閉作動信号が補正手段Ｋに出力さ
れる。この補正手段Ｋでは、補助バルブＧの開作動もし
くは閉作動に対応した補正信号を前記燃料制御手段Ｃに
出力し、前記スロットル弁Ｆが開状態で補助バルブＧが
閉状態から開状態への移行を検出した時、もしくは、前
記スロットル弁Ｆが閉状態で補助バルブＧが開状態から
閉状態への移行を検出した時に、上記補助バルブＧの開
閉動作直後の該補助バルブ下流の吸気変化と、前記吸入
空気量検出手段Ｄの検出信号との相違によって発生する
空燃比のずれを抑制すべく、燃料供給量の補正を行うも
のである。

上記補正手段Ｋは、スロットル弁Ｆが開状態で補助バ
ルブＧが閉状態から開作動する加速運転時には、例えば
非同期噴射パルスを出力して燃料増量を行うように補正
する一方、スロットル弁Ｆが閉状態で補助バルブＧが開
状態から閉作動する減速運転時には、吸入空気量検出手
段Ｄの検出信号に基づく燃料噴射量設定を停止して定量
燃料供給を行うように減量補正することによって、実吸
入空気量に対応した燃料供給を行うようにするものであ
る。

（作用） 上記のようなエンジンの燃料制御装置では、スロット
ル弁が開状態で補助バルブが閉状態から開作動する加速
運転時またはスロットル弁が閉状態で補助バルブが開状
態から閉作動する減速運転時を作動検出手段によって検
出し、この補助バルブの作動状態の移行に応じて燃料供
給量を、吸入空気量信号に対応する燃料供給量より上記
加速運転時には増量補正すると共に上記減速運転時には
減量補正して、加減速ショックを回避するようにしてい
る。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の実施例を説明する。第２
図は機械式過給機を備えたエンジンの燃料制御装置の概
略構成を示す。

エンジン１の燃料室２には吸気ポート３と排気ポート
４が開口され、両ポート3,4の開口が吸気弁５および排
気弁６によってそれぞれ所定のタイミングで開閉作動さ
れ、吸気弁５と排気弁６とのバルブオーバーラップ期間
が長く設定されている。

前記燃焼室２に吸気を供給する吸気通路７には、上流
側からエアクリーナ８、吸入空気量を検出する吸気量セ
ンサ９、吸入空気量を制御するスロットル弁11が介装さ
れ、このスロットル弁11下流にエアポンプによる機械式
過給機12、インタークーラー13、サージタンク14が配設
されている。さらに、サージタンク14の下流側が各気筒
に対して独立して形成され、この独立吸気通路７に該通
路を開閉する補助バルブ15が介装され、更に、燃料を噴
射供給するインジェクタ16が配設されている。前記過給
機12はエンジン出力軸17の駆動力がベルト18を介して伝
達され、回転駆動される。

また、前記過給機12をバイパスしてバイパス通路20が
接続され、このバイパス通路20にバイパスコントロール
バルブ21が介装されている。このバイパスコントロール
バルブ21は過給機12上流側の吸気圧力と下流側の圧力と
の差に対応して開閉作動し、低負荷状態の非過給ゾーン
では上流側の負圧によって開作動して過給リリーフを行
うと共に、高回転状態で高過給圧が発生している場合に
は、この過給圧によって開作動して過給圧の上限を規制
するものである。

また、前記補助バルブ15は、アクチュエータ22によっ
て開閉操作され、このアクチュエータ22には一端がスロ
ットル弁11の直下流の吸気通路７に接続された負圧導入
通路23が接続され、この負圧導入通路23には三方ソレノ
イドバルブ24が介装されて、コントローラ26からエンジ
ン回転に応じて駆動信号が出力されて、アクチュエータ
22に負圧を導入するか大気開放するかの切換え制御を行
う。上記負圧導入通路23の上流端は、スロットル弁11が
全閉状態では該スロットル弁11より下流側の吸気負圧が
作用する一方、スロットル弁11が所定開度開かれるとス
ロットル弁11より上流側の圧力が作用するような位置に
開口され、上記補助バルブ15は低負荷、低回転領域で閉
じるように作動されている。

エンジン１に供給する燃料は、前記インジェクタ16に
対してコントローラ26から燃料噴射パルスが出力されて
制御される。このコントローラ26には、吸気量センサ９
からの吸入空気量信号が入力されると共に、回転センサ
27からのエンジン回転信号、スロットル弁11の開度を検
出するスロットルセンサ28からのスロットル開度信号、
補助バルブ15の開閉作動を検出するために開閉センサ29
からの開閉作動信号がそれぞれ入力される。

このコントローラ26は、吸入空気量および回転数に基
づいて、現在の運転状態に対応した基本燃料噴射量を演
算し、これに温度補正等を行うと共に、加速時および減
速時の補助バルブ15の開閉作動に伴う補正処理を施して
最終的な燃料噴射信号を求めてインジェクタ16に出力す
るものである。また、エンジン回転数に対応して、低回
転領域で三方ソレノイドバルブ24に駆動信号を出力し、
スロットル弁11が全閉状態近傍にある場合に補助バルブ
15を閉作動するように制御するものである。

前記コントローラ26の加速時および減速時の補正処理
を第３図および第４図のフローチャートに基づいて説明
する。

第３図は加速時の制御ルーチンであり、スタート後、
ステップS1でスロットル開度、補助バルブ15の作動信号
（全閉でON信号）などの検出信号を読み込み、ステップ
S2で補助バルブ15の信号SW₂が閉状態か開作動したか否
かを判定する。

上記ステップS2の判定がNOで、補助バルブ15が以前か
ら開状態となっているか全閉状態の場合には、ステップ
S4に進んで該補助バルブ15が開状態か否かを判定する。
この判定がYESで以前から開状態の時には、ステップS5
でスロットル開度の変化率ΔTV/Δｔが所定値Ａ以上か
否かによって加速程度を判定し、加速状態（YES判定）
の場合には、ステップS6で通常の加速非同期噴射パルス
幅P₁を算出して、ステップS7で直ちに非同期噴射を行
う。

一方、前記ステップS2の判定がYESで、補助バルブ15
が閉状態から開作動した加速運転時には、ステップS3で
この補助バルブ15の開作動に対応する非同期噴射パルス
幅P₂を算出し、ステップS7で直ちに非同期噴射を行う。

また、前記ステップS4もしくはS5の判定がNOで、アイ
ドル状態、減速状態もしくは定常運転状態の場合には、
非同期噴射は行うことなく図示しない制御ルーチンで通
常の同期噴射を行う。

すなわち、上記加速時の非同期噴射は第５図のタイム
チャートに示すように、ａ点でスロットル弁11の開度が
急増して加速状態となり、少し遅れてｂ点で補助バルブ
15が開作動すると同時に、補正用非同期噴射パルス幅P₂
が出力され、その後スロットル弁11の加速に応じて加速
用非同期噴射パルス幅P₁が出力される。これにより、補
助バルブ15の開き始めに発生するオーバーリーンによる
加速ショックが改善できる。また、補助バルブ15の開状
態での急加速時には、スロットル弁11の開度変化に応じ
て制御が実行され、リーン現象が改善される。

尚、スロットル弁11の開度変化のみで補正用非同期噴
射パルスP₂の出力を行うと、補助バルブ15の開度が小さ
く閉状態に近い場合にオーバーリッチとなって好ましく
ない。

次に第４図は減速時の制御ルーチンであり、スタート
後、ステップS10でスロットル開度（アイドルスイッ
チ）、補助バルブ15の作動信号（全閉でON信号）、エン
ジン回転数、吸入空気量などの検出信号を読み込み、ス
テップS11でスロットル弁11の信号SW₁が全閉状態か否か
を判定し、スロットル弁11が全閉状態のYES判定時には
ステップS12で補助バルブ15が開状態から閉作動したか
否かを判定する。

上記ステップS12の判定がYESで、補助バルブ15が開状
態から閉作動した減速運転時には、ステップS13でタイ
マーに所定値（例えば3sec）をセットしてタイマーを作
動し、ステップS14でこのタイマーが作動中か否かを判
定する。

このステップS14の判定がYESで遅れ時間中にある場合
には、ステップS15で設定噴射パルス幅を算出する。こ
の設定噴射パルス幅は、ステップS10で読み込んだ吸入
空気量によらない固定噴射量を設定するものであり、例
えば、予め設定してある噴射パルス幅、アイドル噴射パ
ルス幅の学習値もしくはアイドル噴射パルス幅に設定す
るものである。そして、ステップS18で噴射時期になる
のを待ってステップS19で噴射を実行する。

一方、前記ステップS11の判定がNOで、スロットル弁1
1が開かれた非減速状態の場合には、ステップS16で前記
タイマーをリセットする。また、ステップS12またはS14
の判定がNOで補助バルブ15が全閉状態でなくなった場合
またはタイマーの設定時間（遅れ期間）が経過した時に
は、ステップS17に進んで、エンジン回転数および吸入
空気量の検出値から求めた基本噴射パルス幅に各種温度
補正等の補正を施して、現在の運転状態に対応した噴射
パルス幅を求め、所定の噴射時期に噴射を実行するもの
である（S18,S19）。

すなわち、上記減速時の定量噴射は第６図のタイムチ
ャートに示すように、ｃ点からスロットル弁11の開度が
急減して減速状態となり、遅れてｄ点で補助バルブ15が
閉作動してから所定時間は、破線で示す検出吸入空気量
に対応した燃料噴射制御IIを停止し、補助バルブ15の閉
状態に対応した定量噴射Ｉを行って実質的に燃料供給量
を減少する。これにより、補助バルブ15が閉じた直後に
検出吸入空気量が増大するのに伴う燃料噴射量の増加II
および空燃比のオーバーリッチIIによる減速ショック、
エミッション性、燃費性が改善できる。

上記のような実施例によれば、補助バルブ15が閉状態
から開作動する加速運転時および開状態から閉作動する
減速運転時に、燃料供給量を非同期噴射によって吸入空
気量信号に関係なく増量するか、吸入空気量信号の増大
検出による燃料噴射量の増量を停止して定量噴射するよ
うに、補助バルブ15の開閉作動に応じて燃料噴射量を補
正して加減速ショックを回避することができる。特に、
吸気通路７に過給機12を備えたものでは、吸気通路７容
積の増大による吸気量センサの応答遅れ、補助バルブ15
の開閉作動に伴う実吸入空気量と検出吸入空気量とが一
時的に異なり、目標値からの空燃比のずれが大きくなる
傾向にあり、上記補正効果が大きく得られる。

また、高負荷高回転では過給機12で加圧された過給エ
アによって、大きく設定されたバルブオーバーラップ期
間中に燃焼室内の排気ガスを掃気し、燃焼室内に残る残
留排気ガスの量を低減して燃焼室内温度の低下を図って
耐ノッキング性を向上する。一方、バルブオーバーラッ
プを長く設定した状態でアイドル運転などの低回転域に
移行すると、エンジン回転の低下に伴って過給圧が低下
し、排圧の方が高くなると逆に排気ガスが過給機12の部
分にまで吹き返し、低回転域ではかえって排気ガスの持
ち込み量が増大して燃焼性が低下することになるが、こ
のような低負荷低回転領域においては補助バルブ15を閉
じて燃焼室から吸気通路７に吹き返す排気ガス量を抑制
して、エンジン回転の安定化を得ることができる。

なお、上記実施例においては、補助バルブ15はスロッ
トル弁11とは別途に開閉制御するようにしているが、補
助バルブ15の開閉をスロットル弁11に連動して行うよう
にしてもよい。

（発明の効果） 上記のような本発明によれば、吸入空気量検出手段よ
り下流側の吸気通路にスロットル弁と補助バルブとを順
次設け、前記スロットル弁が開状態で補助バルブが閉状
態から開状態への移行を検出した加速運転時もしくは前
記スロットル弁が閉状態で補助バルブが開状態から閉状
態への移行を検出した減速運転時、補助バルブの開閉動
作直後の該補助バルブ下流の吸気変化と吸入空気量検出
手段の検出信号との相違によって発生する空燃比のずれ
を抑制すべく、燃料供給量を吸入空気量信号に対応する
燃料供給量より上記加速運転時には増量補正すると共に
上記減速運転時には減量補正するようにしたことによ
り、補助バルブが閉状態から開作動する加速運転時およ
び開状態から閉作動する減速運転時に、吸入空気量検出
手段の応答遅れ、補助バルブの開閉作動に伴う実吸入空
気量と検出吸入空気量とが一時的に異なってエンジンに
供給する空燃比が目標値からずれるのを抑制することが
でき、加減速ショックの軽減、エミッション性の向上、
燃費性能の改善を図ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を明示するための全体構成図、 第２図は一実施例におけるエンジンの燃料制御装置の全
体構成図、 第３図は加速時の補正処理を説明するためのフローチャ
ート図、 第４図は同減速時の補正処理を説明するためのフローチ
ャート図、 第５図は加速時の補正処理を示すタイムチャート、 第６図は同減速時の補正処理を示すタイムチャートであ
る。 E,1……エンジン、A,7……吸気通路、Ｂ……燃料供給装
置、Ｃ……燃料制御手段、Ｄ……吸入空気量検出手段、
F,11……スロットル弁、G,15……補助バルブ、Ｊ……作
動状態検出手段、Ｋ……補正手段、９……吸気量セン
サ、16……インジェクタ、26……コントローラ、27……
吸気量センサ、29……開閉センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−198743（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−196931（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−159439（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−163438（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−200028（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−137316（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気通路に吸入空気量を検出する吸入空気
   量検出手段を設け、該吸入空気量検出手段より下流側の
   吸気通路に該吸気通路の上流側から順次スロットル弁と
   特定運転状態で閉作動する補助バルブとを設けると共
   に、上記補助バルブ付近にエンジンに燃料を供給する燃
   料供給手段を配設し、前記吸入空気量検出手段の信号に
   基づいて上記燃料供給手段によって供給する燃料を制御
   する燃料制御手段を備えたエンジンの燃料制御装置にお
   いて、 上記補助バルブの作動状態を検出する作動検出手段を設
   け、前記スロットル弁が開状態で補助バルブが閉状態か
   ら開状態への移行を検出した時もしくは前記スロットル
   弁が閉状態で補助バルブが開状態から閉状態への移行を
   検出した時、上記補助バルブの開閉動作直後の該補助バ
   ルブ下流の吸気変化と、前記吸入空気量検出手段の信号
   との相違によって発生する空燃比のずれを抑制すべく、
   燃料供給量を前記吸入空気量検出手段の信号に対応する
   燃料供給量より、前記補助バルブが閉状態から開状態へ
   の移行時には増量補正し、前記補助バルブが開状態から
   閉状態への移行時には減量補正する補正手段を備えたこ
   とを特徴とするエンジンの燃料制御装置。