JP3397584B2 - 電制スロットル式内燃機関 - Google Patents

電制スロットル式内燃機関

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JP3397584B2 JP17049096A JP17049096A JP3397584B2 JP 3397584 B2 JP3397584 B2 JP 3397584B2 JP 17049096 A JP17049096 A JP 17049096A JP 17049096 A JP17049096 A JP 17049096A JP 3397584 B2 JP3397584 B2 JP 3397584B2
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尚己 冨澤
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電制スロットル式
内燃機関に関し、詳しくは、スロットル弁の開度を目標
空気量が得られるように制御する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、機関の目標トルクを設定すると共
に、該目標トルクに基づいて目標燃料量を設定し、更
に、該目標燃料量及び目標空燃比に対応する目標空気量
を設定し、該目標空気量に対応する開度にスロットル弁
を制御する電制スロットル式内燃機関があった。
【0003】具体的には、例えば図4に示すようにして
スロットル弁の開度が電子制御される構成のものがあっ
た。まず、目標トルク設定部Aでは、アクセル開度と機
関回転速度Neとに基づいて機関の目標トルクを設定す
る。目標燃料量設定部Bでは、前記目標トルクに応じて
目標燃料量としての基本燃料噴射量Tpを設定する。
【0004】目標空燃比設定部Cでは、機関回転速度N
eとブーストとに基づいて目標空燃比を設定する。目標
空気量設定部Dでは、前記基本燃料噴射量Tpと目標空
燃比A/Fとに基づいて目標空気量Q(Q=Tp×A/
F×K1:K1は定数)を設定する。そして、目標開度
設定部Eでは、前記目標空気量Qに基づいてスロットル
弁の目標開度を設定し、該目標開度が電制スロットルに
出力されて、スロットル弁の開度が前記目標開度に制御
される。
【0005】一方、基本噴射量演算部Fでは、エアフロ
ーメータにより検出された吸入空気量の実測値Qaと、
前記目標空燃比A/Fとに基づいて、前記目標燃料量設
定部Bとは別に、基本燃料噴射量Tp(Tp=Qa/N
e×F/A×K2:K2 は定数)を演算し、噴射量演算
部Gでは、前記演算された基本燃料噴射量Tpに対し
て、水温等の運転条件に応じた各種補正係数COEFや
無効噴射時間を補正するための補正分Tsによる補正を
加えて最終的な燃料噴射量Ti(Ti=Tp×COEF
+Ts)を演算する。
【0006】そして、前記燃料噴射量Tiに従って燃料
噴射弁が制御される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
電制スロットル式内燃機関においては、目標空気量をス
ロットル弁の目標開度に変換する特性を、低地基準で設
定していたため、高地で大気圧が低下して、スロットル
の前後差圧が変化すると、目標空気量を精度良く得られ
なくなる惧れがあった。
【0008】また、上記のように、目標空気量を精度良
く得られない場合があるので、エアフローメータによる
実測値を用いて噴射量を演算させる必要が生じており、
エアフローメータを削減してのコスト低下を図ることが
できず、更に、目標トルクに対応する基本燃料噴射量の
演算とは別に空気量の実測値に基づく基本燃料噴射量の
演算を行なわせる構成であるから、演算負荷,ROM容
量が増大するという問題もあった。
【0009】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、大気圧変化があっても目標空気量が精度良く得ら
れる開度にスロットル弁を制御できるようにし、以て、
空気量制御の精度を向上させ、また、エアフローメータ
の削減、演算負担,ROM容量の削減を図れるようにす
ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】そのため、請求項1記載
の発明は、図1に示すように構成される。図1におい
て、目標空気量設定手段は、機関の運転条件に基づいて
目標空気量を設定する。また、前後差圧検出手段は、大
気圧変化に対応してスロットル弁の前後差圧を検出す
る。
【0011】そして、目標開度設定手段は、前記目標空
気量と前後差圧とに基づいて目標のスロットル弁開度を
設定する。開度制御手段は、前記目標のスロットル弁開
度に基づいてスロットル弁の開度を制御する。即ち、大
気圧変化によってスロットル弁の前後差圧が変化するこ
とに対応して、目標開度が修正されるものとした。
【0012】請求項2記載の発明では、前記目標空気量
設定手段が、機関の運転条件に基づいて機関の目標トル
クを設定する目標トルク設定手段と、前記目標トルクに
対応する燃料量を設定する燃料量設定手段と、燃焼混合
気の目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段と、前記
燃料量と目標空燃比とに基づいて目標空気量を演算する
目標空気量演算手段と、を含んで構成されるものとし
た。
【0013】請求項3記載の発明では、前記燃料量設定
手段で設定された燃料量に基づいて燃料供給手段を制御
する燃料供給制御手段を設ける構成とした。かかる構成
によると、吸入空気量の実測値に用いずに燃料供給が制
御されることになる。請求項4記載の発明では、前記燃
料供給制御手段が、前記燃料量設定手段で設定された燃
料量の位相を遅らせる処理を施して燃料供給手段を制御
する構成とした。
【0014】即ち、過渡時には、シリンダ吸入空気量の
変化に遅れが生じるので、かかる遅れに対応して噴射量
も遅らせて同期させるようにしたものである。
【0015】
【発明の効果】請求項1記載の発明によると、大気圧が
変化してスロットル弁の前後差圧が変化しても、これに
対応して目標空気量に対応する目標スロットル開度が修
正されるから、大気圧変化があっても目標空気量に精度
良く制御することをできるという効果がある。
【0016】請求項2記載の発明によると、目標トルク
に基づく燃料量に対応して、大気圧変化があっても精度
良く機関の吸入空気量を制御でき、以て、目標空燃比に
精度良く制御できるという効果がある。請求項3記載の
発明によると、大気圧変化があっても、目標空気量に精
度良く制御できることから、吸入空気量の実測値に基づ
く燃料量の演算を省略して、目標トルクに基づき設定し
た燃料量に従って燃料供給を制御させることができると
いう効果がある。
【0017】請求項4記載の発明によると、スロットル
制御の応答遅れ時間や吸気コレクタ部に対する空気充填
によるシリンダ吸入空気量変化の遅れによって、スロッ
トル制御に対して実際の空気量変化が遅れることに対応
して、燃料量の位相を遅らせることができ、以て、過渡
時の空燃比制御精度を向上させることができるという効
果がある。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。図2は、実施形態における内燃機関の
システム構成図である。アクセル開度センサ1は、ドラ
イバによって踏み込まれたアクセルペダルの踏込み量を
検出する。
【0019】クランク角センサ2は、単位クランク角毎
のポジション信号及び気筒行程位相差毎の基準信号を発
生し、前記ポジション信号の単位時間当りの発生数を計
測することにより、あるいは前記基準信号発生周期を計
測することにより、機関回転速度Neを検出できる。水
温センサ3は、機関4の冷却水温度を検出する。
【0020】機関4には、燃料噴射信号によって駆動
し、燃料を直接燃焼室内に噴射供給する燃料噴射弁5、
燃焼室に装着されて点火を行う点火栓6が設けられる。
該燃焼室内への直接噴射方式により、層状燃焼によるリ
ーン化が可能となり、空燃比を広範囲に可変制御するこ
とができる。また、機関4の吸気通路7には、スロット
ル弁8が介装され、該スロットル弁8の開度をモータ等
のアクチュエータによって目標開度に開閉駆動するスロ
ットル弁制御装置9が備えられている。
【0021】また、スロットル弁8上流側の吸気通路7
には、大気圧を検出する大気圧センサ10が備えられ、ス
ロットル弁8下流側の吸気通路7には、ブーストを検出
するブーストセンサ11が備えられる。尚、例えば機関の
停止時におけるブーストセンサ11の検出値を大気圧検出
値として用い、大気圧センサ10を省略することも可能で
ある。
【0022】前記各種センサ類からの検出信号は、コン
トロールユニット12へ入力され、該コントロールユニッ
ト12は、前記センサ類からの信号に基づいて検出される
運転状態に応じて前記スロットル弁制御装置9を介して
スロットル弁8の開度を制御し、前記燃料噴射弁5を駆
動して燃料噴射量 (燃料供給量) を制御し、点火時期を
設定して前記点火栓6による点火時期を制御する。
【0023】次に、本発明に係るスロットル弁制御の実
施形態を、図3の制御ブロック図に基づいて説明する。
まず、目標トルク設定部A(目標トルク設定手段)で
は、アクセル開度と機関回転速度Neとに基づいて目標
トルクを設定する。目標燃料量設定部B(燃料量設定手
段)では、前記目標トルクに応じて目標燃料量としての
基本燃料噴射量Tpを設定する。
【0024】目標空燃比設定部C(目標空燃比設定手
段)では、機関回転速度Neとブーストとに基づいて目
標空燃比を設定する。目標空気量設定部D(目標空気量
演算手段)では、前記基本燃料噴射量Tpと目標空燃比
とに基づいて目標空気量を設定する。尚、前記目標トル
ク設定部A,目標燃料量設定部B,目標空燃比設定部
C,目標空気量設定部Dによって目標空気量設定手段が
構成される。
【0025】そして、目標開度設定部E(目標開度設定
手段)では、前記目標空気量が得られるスロットル弁の
目標開度を設定するが、ここでは、スロットル差圧演算
部H(前後差圧検出手段)で演算されたスロットル弁の
前後差圧と目標空気量とに基づいて目標開度を設定し、
該目標開度を前記スロットル弁制御装置9(開度制御手
段)に出力する。
【0026】前記スロットル差圧演算部Hは、大気圧セ
ンサ10で検出された大気圧とブーストセンサ11で検出さ
れたブーストとの差圧を、スロットルの前後差圧として
演算する。尚、前記スロットル弁の前後差圧は、上記の
ように実測値に基づいて演算させても良いし、また、低
地基準の差圧を大気圧に基づいて補正する構成であって
も良い。更に、大気圧を運転条件から推定する構成であ
っても良いし、前述のようにブーストセンサ11を利用し
て大気圧を検出させても良い。
【0027】上記のように、目標空気量を得るための目
標開度を、実際のスロットル弁の前後差圧に基づいて設
定させる構成とすれば、大気圧変化によりスロットル前
後差圧に変化があっても、目標空気量が得られる目標開
度を精度良く設定させることが可能となる。一方、燃料
噴射制御においては、まず、前記目標燃料量設定部Bで
設定された基本燃料噴射量Tpが位相処理部Iでその位
相を遅らせる処理が施される。
【0028】即ち、スロットル弁制御によって実際にス
ロットル弁の開度が変化し、これによってシリンダ吸入
空気量が変化するまでには、スロットル制御の応答遅れ
や吸気コレクタ部に対する空気充填によるシリンダ吸入
空気量変化の遅れ等があるので、基本燃料噴射量Tpの
位相を前記遅れ分だけ遅らせて、過渡運転時に実際のシ
リンダ吸入空気量の変化に対応した噴射量制御が行なえ
るようにするものである。
【0029】噴射量演算部Gでは、前記位相処理が施さ
れた基本燃料噴射量Tpに基づいて最終的な噴射量Ti
を演算し、該燃料噴射量Tiに従って燃料噴射弁5(燃
料供給手段)を制御させる。前記位相処理部I及び噴射
量演算部Gによって燃料供給制御手段が構成される。本
実施形態では、前述のように大気圧変化があっても、目
標空気量を精度良く得られる開度にスロットル弁を制御
できるから、エアフローメータによる実測値を用いずに
燃料噴射弁5による燃料噴射量を決定させる構成として
あり、これにより、エアフローメータの省略が可能であ
り、また、目標燃料量設定部Bにおける基本燃料噴射量
Tpの演算とは別に空気量の実測値に基づいて基本燃料
噴射量Tpを演算させるための演算負担,ROM容量を
削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1記載の発明の基本構成を示すブロック
図。
【図2】実施形態の内燃機関のシステム構成図。
【図3】実施形態におけるスロットル制御,噴射量制御
の様子を示す制御ブロック図。
【図4】従来装置におけるスロットル制御,噴射量制御
の様子を示す制御ブロック図。
【符号の説明】
1 アクセル開度センサ 2 クランク角センサ 3 水温センサ 4 機関 5 燃料噴射弁 6 点火栓 7 吸気通路 8 スロットル弁 9 スロットル弁制御装置 10 大気圧センサ 11 ブーストセンサ 12 コントロールユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−211352(JP,A) 特開 平8−165947(JP,A) 特開 平8−128348(JP,A) 特開 平8−144820(JP,A) 特開 平1−216051(JP,A) 特開 平9−209802(JP,A) 特開 平9−317501(JP,A) 特開 平7−243343(JP,A) 特開 平9−228884(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 9/00 - 11/10 F02D 41/00 - 45/00 395

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】機関の運転条件に基づいて目標空気量を設
    定する目標空気量設定手段と、 大気圧変化に対応してスロットル弁の前後差圧を検出す
    る前後差圧検出手段と、 前記目標空気量と前記前後差圧とに基づいて目標のスロ
    ットル弁開度を設定する目標開度設定手段と、 前記目標のスロットル弁開度に基づいてスロットル弁の
    開度を制御する開度制御手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする電制スロットル式
    内燃機関。
  2. 【請求項2】前記目標空気量設定手段が、 機関の運転条件に基づいて機関の目標トルクを設定する
    目標トルク設定手段と、 前記目標トルクに対応する燃料量を設定する燃料量設定
    手段と、 燃焼混合気の目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段
    と、 前記燃料量と目標空燃比とに基づいて目標空気量を演算
    する目標空気量演算手段と、 を含んで構成されることを特徴とする請求項1記載の電
    制スロットル式内燃機関。
  3. 【請求項3】前記燃料量設定手段で設定された燃料量に
    基づいて燃料供給手段を制御する燃料供給制御手段を設
    けたことを特徴とする請求項2記載の電制スロットル式
    内燃機関。
  4. 【請求項4】前記燃料供給制御手段が、前記燃料量設定
    手段で設定された燃料量の位相を遅らせる処理を施して
    燃料供給手段を制御することを特徴とする請求項3記載
    の電制スロットル式内燃機関。
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