JPH02196152A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関し、特にアク
セル操作手段とは切り離された吸気絞り弁を開度制御す
ることにより空燃比を制御する装置における空燃比制御
方式の改良技術に関する。

〈従来の技術） この種の空燃比制御装置としては、従来例えば特開昭５
９−９９０４６号公報に示されるようなものがある。

このものの概要を説明すると、アクセルペダルの踏み込
み量と、トランスミッシジンのギアポジション信号等に
基づいて燃料供給量を制御すると共に吸入空気量を設定
し、該吸入空気量が得られるように吸気絞り弁の開度を
制御するようにしている。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、前記装置を含めたこの種の従来の空燃比制御
装置にあっては、吸気絞り弁開度が所定値未満の領域で
は、通常空燃比を排気通路中に介装された三元触媒にお
ける汚染排気成分（ＣＯｌＨＣ，Ｎｏ、等）の転化率が
総合的に高くなる理論空燃比に制御し、吸気絞り弁開度
が全開またはそれに近い高負荷領域では空燃比を理論空
燃比より過濃側に制御して高出力を得るようにしている
。

しかしながら、三元触媒を使用せず若しくは三元触媒と
別の手段とを組み合わせた排気浄化対策により空燃比を
理論空燃比より希薄側に制御しても汚染排気成分を規制
値以内に抑えられるようにした機関では、燃費向上のた
め低・中負荷領域では空燃比を希薄側に制御するように
したものがある。

しかし、前記希薄空燃比制御を行う機関にあっても、希
薄空燃比制御を行う領域は全域にわたって吸気絞り弁を
制御して吸入空気量を制限しており、吸入空気量は理論
空燃比制御より多いものの吸気絞り弁の絞り損失による
燃費の悪化は免れなかった。

また、絞り弁開度が所定値以上の高負荷領域では空燃比
を過濃側に制御するため（所定値未満で理論空燃比に制
御するものも含めて）、空燃比がステップ的に切り換わ
り、トルクに段差が付いて滑らかなフィーリングが得ら
れないという問題もあった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、絞り弁開度と燃料供給量との特性を改善して燃費を
可及的に向上できると共に、運転フィーリングも向上さ
せた内燃機関の空燃比制御装置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〉 このため本発明は第１図に示すように、アクセル操作手
段によるアクセル操作量を検出するアクセル操作量検出
手段と、機関回転速度を検出する回転速度検出手段と、
これら検出されたアクセル操作量と機関回転速度とに基
づいて燃料供給量を制御する燃料供給量制御手段と、該
燃料供給量制御手段からの制御信号に応じて燃料を供給
する燃料供給手段と、前記燃料供給量の最大値より小さ
い設定値未満の制？Ｉｉ　ＴｉＮ域では希薄側の空燃比
を保持するように燃料供給量の増大に応じて吸気絞り弁
を全閉から全開まで制御し、前記設定値から最大値まで
の制御領域では燃料供給量の増大に応じて空燃比が希薄
側から過濃側に連続的に変化するように吸気絞り弁を全
開に保持制御する絞り弁開度制御手段と、該絞り弁開度
制御手段からの信号に応じて吸気絞り弁を駆動する絞り
弁駆動手段と、を備えて構成した。

〈作用〉 かかる構成とすれば、アクセル操作量と回転速度とによ
って要求出力に対応して制御される燃料供給量が設定値
以上の部分負荷領域以上で既に吸気絞り弁が全開に制御
され、該全開状態で燃料供給量が所定以下の領域ではな
お空燃比は希薄側に制御される。したがって、吸気絞り
弁の開度が大きく若しくは全開で絞り損失が小さく若し
くは損失の無いところでも希薄空燃比制御が行われるの
で燃費は可及的に向上する。

一方、要求出力の増大に伴い燃料供給量が更に増大する
と吸気絞り弁は全開のまま吸入空気量は最大に保持され
るので、空燃比は前記希薄側から理論空燃比を経て過濃
側に連続的に変化する。

これにより、トルク変化は滑らかとなり運転フィーリン
グが向上する。

〈実施例〉 以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

一実施例の構成を示す第２図において、アクセル操作手
段としてのアクセルペダル１は、フロアパネル２に軸°
支され、かつリターンスプリング３によって零位置に戻
す方向に付勢されている。そして、該アクセルペダル１
の位置、即ちアクセル操作量を検出するアクセル操作量
検出手段としてのポテンショメータからなるアクセルペ
ダル位置センサ４がフロアパネル２に取り付けられ、こ
のアクセルペダル位置センサ４からの信号はコントロー
ルユニット５に内蔵されたマイクロコンピュータ６にＡ
／Ｄ変換器６１を介して入力されるようになっている。

前記マイクロコンピュータ６は、アクセルペダル位置セ
ンサ４によって検出されるアクセルペダル１の位置に従
って吸気絞り弁開度の目標値を演算し、これと後述する
スロットルセンサ１２により検出される吸気絞り弁開度
の実際値とから、同じくコントロールユニット５に内蔵
されたサーボドライバ７にＤ／Ａ変換器Ｇ２を介して与
える制御信号を決定し出力する。尚、吸気絞り弁開度の
目標値は後述するようにして設定される。

機関の吸入空気通路８に装着された吸気絞り弁９の回動
軸１０の一端部にはサーボモータ１１が取り付けられ、
このサーボモータ１１は前記サーボドライバ７の出力に
よって駆動されるようになっている。また、サーボモー
タ１１には、吸気絞り弁開度検出用のポテンショメータ
からなるスロットルセンサ１２が取り付けられている。

ここで、サーボモータ１１は、前述の如く与えられる吸
気絞り弁開度の制御信号に基づいて正逆回転し、吸気絞
り弁９を開閉駆動する。尚、吸気絞り弁９の駆動手段と
してはステップモータ等を用いて構成してもよい。

また、機関の回転速度を検出する回転速度検出手段とし
てのクランク角センサ１３からの信号（若しくは点火コ
イルからの点火信号）がマイクロコンピュータ６に入力
されている。

一方、機関への燃料供給手段として、機関の吸入空気通
路（詳しくは吸気マニホールドの各ブランチ部又は吸気
絞り弁上流）に電磁式の燃料噴射弁１４を備える。そし
て、前記マイクロコンピュータ６により機関運転条件に
応じた燃料噴射量を設定し、該噴射量に対応するパルス
１１を持つ噴射パルス信号を燃料噴射弁１４の開弁用電
磁コイル１５のアース側に介装されるトランジスタ１６
に機関回転に同期して出力することにより燃料噴射量（
燃料供給量）を制御している。

次に、マイクロコンピュータ６によってなされる燃料噴
射量の制御と吸気絞り弁開度の制御とを実現するための
制御ルーチンを第３図に示したフローチャートに従って
説明する。

ステップ（図ではＳと記す）１では、アクセルペダル位
置センサ４によって検出されるアクセルペダル位置θを
読み込む。

ステップ２では、クランク角センサ１３からの信号に基
づいて機関回転速度Ｎを検出する。

ステップ３では、上記のようにして検出されたアクセル
ペダル位置（アクセル操作量）θと、機関回転速度Ｎと
に基づいて燃料噴射量Ｔ、（燃料供給量）を演算する。

この場合、アクセル操作量は運転者による機関の要求出
力を表し、この要求出力を満たすべく機関回転速度から
求まる要求トルクに対応する値として燃料噴射量Ｔｐが
設定される。これは、予め求めた設定値をマツプに記憶
して検索により設定するようにしてもよい。

ステップ４では、演算された燃料噴射量Ｔアに応じて目
標空燃比Ａ／Ｆ、を、予めメモリに記憶されたマツプか
ら検索して求める。ここで、燃料噴射量Ｔ、に対する目
標空燃比Ａ／Ｆ、の特性は第４図に示すように、燃料噴
射量Ｔ、の最大値より小さい中間の設定値Ｔ、。未満の
制？１１　ｉｍ域で吸気絞り弁９全閉から全開まで制御
しつつ、理論空燃比（−１１４）より希薄側の空燃比（
例えば２２）−定に保持されるように設定され、設定値
Ｔ、。以上の制御領域では、吸気絞り弁９を全開に保持
することにより燃料供給量の増大に応じて空燃比が希薄
側から過濃側に連続的に変化するように設定されている
。尚、第４図に示す吸気絞り弁開度θの特性は燃料噴射
量Ｔ、に対する大略の傾向を示したものであり、燃料噴
射量Ｔ、から直ちに吸気絞り弁開度θを求めるものでは
なく、後述の如く要求吸入空気流量等を割り出してより
高精度に求める。

ステップ５では、上記のようにして求めた目標空燃比Ａ
　／　Ｆ　ｏと燃料噴射量Ｔｐとから、要求吸入空気流
量ＱＡを次式により演算する。

Ｑ　ａ　＝　Ａ　／　Ｆ　ｏ　Ｘ　Ｔ　ｒステップ６で
は、検出された機関回転速度Ｎと要求吸入空気流量ＱＡ
どに基づき制御すべき吸気絞り弁９の目標開度θ。を、
予め実験等を行って割り付けられてメモリに記憶された
マツプから検索して求める。

ステップ７では、スロットルセンサ４からの信号に基づ
いて検出される実際の吸気絞り弁開度θを読み込む。

ステップ８では、前記演算された目標開度θ。

と、実際値θとの偏差εを算出し、次のステップ９で、
偏差εに応じた偏差εを無くす方向の制御信号を出力し
、サーボドライバ７を介してサーボドライバ１１を駆動
する。

尚、マイクロコンピュータ６によるステップ３の機能と
、このステップ３で演算された燃料噴射量ＴＰに相当す
るパルス巾を持つパルス信号を入力して燃料噴射弁１４
を駆動するトランジスタ１６とで燃料供給量制御手段が
構成され、ステップ４〜ステツプ９の機能と前記各特性
マツプにより絞り弁開度制御手段が構成され、サーボド
ライバ７とサーボモータ１１とで絞り弁駆動手段が構成
される。

かかる制御方式によれば、燃料噴射量Ｔ、が設定値Ｔ、
。未満の部分負荷領域までで吸気絞り弁９を全閉から全
開まで制御し、吸入空気流量が最大となるところまで空
燃比を希薄側の設定値に制御するため、燃費が向上する
領域が拡大し、しかも吸気絞り弁９の全開近傍の領域で
は絞り損失が小さいのでより燃費を向上できる。

また、燃料噴射量Ｔｐが設定値Ｔ’ｐｏ以上の領域では
、吸気絞り弁９を全開に保持して吸入空気流量を最大に
保持した上で燃料噴射ＩＴ、のみを増大させて空燃比を
徐々に濃化させつつ出力トルクを増大させる構成である
から、空燃比が理論空燃比となるまでは濃化しつつも希
薄空燃比制御が継続し、絞り損失低減効果と相まって燃
費が向上する領域が更に拡大する（第５図参照）。

一方、空燃比が連続的に濃化して出力空燃比となるから
、第６図に示すようにアクセル操作量に対してトルクが
清らに変化する特性が得られ、運転フィーリングが大幅
に向上し車の高級感が増大する。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、部分負荷領域まで
で吸気絞り弁を全開させて希薄空燃比制御を行い、それ
以上の負荷領域では吸気絞り弁を全開に保持して燃料供
給量のみを増大させて空燃比を徐々に濃化して出力トル
クを漸増させる空燃比制御方式としたため、吸気絞り弁
の絞り損失が小さい領域にまで希薄空燃比制御領域が拡
大し、燃費を可及的に向上できると共に、アクセル操作
量に対する出力トルク特性のりニアリティが高められて
運転フィーリングが向上する等種々の効果が得られるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の構成を示すブロック図、第２図は、
本発明の一実施例の構成を示す図、第３図は、同上実施
例の制御ルーチンを示すフローチャート、第４図は、同
上実施例における燃料噴射量と空燃比、吸気絞り弁開度
との関係を示す線図、第５図は同上実施例の各種特性を
従来例と比較して示す線図、第６図は、同上実施例゛の
アクセル操作量に対する出力トルク特性を従来例と比較
して示す線図である。 １・・・アクセルペダル　　４・・・アクセルペダル位
置センサ　　５・・・コントロールユニット　　６・・
・マイクロコンピュータ　　７・・・サーボドライバ９
・・・吸気絞り弁　　１１・・・サーボモータ　　１２
・・・スロットルセンサ ・・・燃料噴射弁 １３・・・クランク角センサ 特許出願人　　　　日産自動車株式会社株式会社　日立
製作所 代理人　弁理士　笹　島　　冨二雄

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　アクセル操作手段によるアクセル操作量を検出するア
   クセル操作量検出手段と、機関回転速度を検出する回転
   速度検出手段と、これら検出されたアクセル操作量と機
   関回転速度とに基づいて燃料供給量を制御する燃料供給
   量制御手段と、該燃料供給量制御手段からの制御信号に
   応じて燃料を供給する燃料供給手段と、前記燃料供給量
   の最大値より小さい設定値未満の制御領域では希薄側の
   空燃比を保持するように燃料供給量の増大に応じて吸気
   絞り弁を全閉から全開まで制御し、前記設定値から最大
   値までの制御領域では燃料供給量の増大に応じて空燃比
   が希薄側から過濃側に連続的に変化するように吸気絞り
   弁を全開に保持制御する絞り弁開度制御手段と、該絞り
   弁開度制御手段からの信号に応じて吸気絞り弁を駆動す
   る絞り弁駆動手段と、を備えて構成したことを特徴とす
   る内燃機関の空燃比制御装置。