JPH02241945A - 内燃エンジンの燃焼制御方法及び装置並びにこの装置を備えるエンジン制御装置 - 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、内燃エンジンの燃料制御方法及び装置並びに
この装置を備えるエンジン制御装置に係り、特に、内燃
エンジンの運転状態がアイドル状態とか加減速運転状態
とかになったときの運転性能を良好にするに好適な燃料
制御方法及び装置並びにエンジン制御装置に関する。

〔従来の技術〕

内燃エンジンを制御する従来の装置は、例えば特開昭５
６−１０７９２５号公報記載の様に、空気量センサを備
え、スロットル弁開度が目標値と一致しているか否かを
判定している。また、特開昭６１−９３２５０号公報記
載の従来技術では、アクセルペダルの踏角度を検出し、
アクセルペダル踏角度に応じた燃料量を決定すると共に
該燃料量に応じた空気量を決定し、吸入空気量がこの決
定した空気量となるように、スロットル弁電動装置に指
令を送り、スロットル弁開度を調節するようにしている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

吸入空気量を検出しこれに応じた供給燃料量を決定して
内燃エンジンに供給する場合は、検出遅れ等に起因して
最適量の燃料供給制御に遅れが若干生じることがある。

そこで、特開昭６１−９３２５０号公報記載の従来技術
では、アクセルペダル踏角度から供給燃料量を決定し、
この制御遅れを回避し、応答性を早めている。しかし、
この従来技術は、アクセルペダルの踏角度のみから供給
燃料量を決定しているので、アクセルペダル踏角度を検
出するセンサの精度がそのまま供給燃料量の精度になり
、アクセルペダル踏角度が小さい運転域等では、供給燃
料量制御の精度が低下する虞れがあり、斯かる運転域で
の運転性能が低下するという問題がある。

本発明の目的は、アクセルペダルの踏角度が小さい運転
域等でも運転性能を良好ならしめる内燃エンジンの燃料
制御方法及び装置並びにこの装置を備えるエンジン制御
装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、アクセルペダル踏角度とエンジン回転数と
で第１供給燃料量を決定し、また吸入空気量に応じた第
２供給燃料量を決定し、第１供給燃料量による燃料をエ
ンジンに供給するかあるいは第２供給燃料量による燃料
をエンジンに供給するかを、エンジンの運転域（運転状
態）に応じて選択することで、達成される。

〔作用〕

アイドル運転域や低負荷運転域等では、アクセルペダル
踏角度が小さい。しかし、この様な運転域では供給燃料
量の精度が要求される。従って、アクセルペダル踏角度
から供給燃料量を決定すると誤差が大きくなる。しかし
、本発明では、上述した運転域等のときは、アクセルペ
ダル踏角度から供給燃料量を決定するのではなく、検出
した実際の吸入空気量で供給燃料量を決定するので、制
御精度の低下が防止でき、運転性能が良好となる。

吸入空気量により供給燃料量を決定すると、前述したよ
うに制御応答性に遅れが生じるが、上述した運転域では
この制御応答性の遅れは問題とならない。

〔実施例〕 以下、本発明の好適な実施例を図面を参照して説明する
。

第１図は１本発明の一実施例に係る燃料制御装置を搭載
した内燃エンジンの制御システム構成図である。内燃エ
ンジン１の吸気管２内にはスロットル弁３が配設されて
おり、その近傍には燃料噴射弁４が配設されている。エ
ンジン１の燃焼室上端部には点火プラグ５が取り付けら
れ、クランク軸６にはクランク角センサ７が取り付けら
れている。アクセルペダル８には踏角塵センサ９が取り
付けられている。スロットル弁３はスロットル弁電動装
置１０に接続され、通常時には該スロットル弁電動装置
１０によりスロットル弁３はその開度が調節されるよう
になっている。また、スロットル弁３とアクセルペダル
８とは１図示しない連結機構で機械的に連結可能となっ
ており、通常時にはスロットル弁電動装置１０で駆動さ
れるスロットル弁３を非常時にアクセルペダル８で直接
調節できるようにしである。このスロットル弁３には開
度センサ１１が取り付けられている。吸気管２の上流端
部には吸入空気量を検出する空気量センサ１２が取り付
けられ、排気管１３には排ガス中の酸素濃度を検出する
酸素センサ１４が取り付けられている。

マイクロコンピュータを備えるエンジンコントロールユ
ニット（以下、ＥＣＵという）１５は、踏角塵センサ９
の検出値θａｃと、空気量センサ１２の検出値Ｑａと、
酸素センサ１４の検出値と、開度センサ１１の検出値と
、クランク角センサ７の検出値と。

その他図示しないエンジン冷却水温度センサやバッテリ
電圧値、電気負荷の値等を取り込み、これら各検出値か
ら燃料噴射時間’ｒｐやスロットル弁開度信号や点火時
期等を演算して求め、燃料噴射弁４．スロットル弁電動
装置１０２点火プラグ５の点火等を制御するようになっ
ている。

第２図（ａ）は、内燃エンジン１の運転状態が所定運転
状態以外の運転状態にある場合の制御機能構成図である
。この場合には、ＥＣＵ１５は、アクセルペダル踏角度
センサ９の検出値θａＣに応じた第１供給燃料量を決定
し、この燃料量に応じたパルス幅’ｒｐの駆動信号を燃
料噴射弁４に送って該時間幅”ｒｐだけ燃料を吸気管２
内に供給すると共に、この燃料量に対応し空燃比を理論
空燃比とする目標空気量を求め、該目標空気量となるス
ロットル弁開度を演算し、スロットル弁開度信号をスロ
ットル弁電動装置１０に送出する。

上述のようにして燃料を供給すると、燃料供給が空気量
供給より先行するので、制御応答性が優れ、運転性能が
向上する。しかし、例えばアイドル運転状態のようにア
クセルペダル８の踏角塵が小さい場合には、踏角塵セン
サ９の検出値の精度はそれ程高くなく、このために供給
される燃料量の精度は良くないのが一般的である。この
ようなときに上述した燃料先行制御を採用すると、内燃
エンジン１の運転性能が悪化し、しかも空燃比が理論空
燃比から大きく外れて排気ガス中の有害物質が多くなり
、環境汚染の原因になってしまう虞れがある。そこで１
本発明では、内燃エンジンの運転状態が所定状態にある
場合にはこの状態を各種センサの検出値から判定し、第
２図（ｂ）の制御機能構成に従って制御する。この第２
図（ｂ）の制御機能では、ＥＣＵ１５は、踏角塵センサ
９の検出値θａｃから直接スロットル弁開度値を求め、
該開度値となるようにスロットル弁電動装置ＩＯに制御
信号を送る。一方、ＥＣＵ１５は、空気量センサ１２が
検出した実際の吸入空気量がら理論空燃比となる第２供
給燃料量を決定し、この燃料量となるパルス幅’ｒｐの
駆動信号を燃料噴射弁４に送出する。

このように吸入空気量に応じて燃料量を決定すると、制
御応答性については燃料先行制御より劣るが、空燃比の
制御精度は向上し、また、この所定運転状態における運
転性能も向上し、失火やガクガク運転が防止される。

第３図は、本発明の別の実施例に係る制御機能構成図で
ある。この実施例では、第２図（ａ）、　（ｂ）の面制
御機能を合わせ持つ構成になっており、Ｅｃｕｔｓは、
各種センサがらの検出信号で内燃エンジン１の運転状態
を判別し、運転状態が所定運転状態にある場合には、第
１選択手段により踏角塵センサ検出値θａｃによる第１
供給燃料量の決定を飛ばして該検出値θａｃがら直接ス
ロットル弁開度値を求めてスロットル弁電動装置１ｏを
制御すると共に、実際の吸入空気量に応じて決定した第
２供給燃料量を第２選択手段で選択し燃料噴射弁を制御
するようになっている。内燃エンジン１の運転状態が所
定運転状態にない場合には前記第１選択手段は踏角度セ
ンサ検出値θａｃから第１供給燃料量を決定することで
次に目標空気量を該第１供給燃料量から決定し、其れに
応じたスロットル弁開度信号を電動装置ｌＯに送出する
。また、第２選択手段は第２供給燃料量に代えて第１供
給燃料量に応じた駆動パルス信号で燃料噴射弁４を制御
する。

第４図は、第２図（ａ）の燃料先行制御を選択するか同
図（ｂ）の制御を選択するかの制御フローチャートであ
る。また、第３図の制御機能における第１．第２選択手
段での選択手順を示す制御フローチャートである。ＥＣ
Ｕ１５は、各種センサの検出信号値から内燃エンジン１
の運転状態を判別しくステップ１）、運転状態が所定運
転状態に無い場合にはステップ２に進んで燃料先行制御
に入り。

所定運転状態の場合にはステップ３に進んで空気量セン
サの検出値による制御に入る。

第５図は、アイドル運転状態であるか否かにより燃料先
行制御を行うかそれとも吸入空気量に応じた制御を行う
かの選択を行う処理手順を示すフローチャートである。

運転状態がアイドル運転状態にある場合には、ステップ
４からステップ５に進み、Ｑａプログラムを起動する。

第６図は、Ｑａプログラムの制御手順を示すフローチャ
ートである。先ず、空気量センサ１２の検出値Ｑａを読
み取り１次にクランク角センサ７の検出信号からエンジ
ン回転数Ｎを求める。そして、理論空燃比となるように
そのときのエンジン回転数Ｎに最適な燃料供給量を吸入
空気量検出値Ｑａから求めて噴射時間ＴＰを演算し、こ
の噴射時間ＴＰをパルス幅とする駆動信号で燃料噴射弁
４を駆動する。

運転状態がアイドル運転状態でない場合には。

ステップ４からステップ６に進み、第７図に示すθａｃ
プログラムを起動する。θａｃプログラムでは先ず、ア
クセルペダル踏角度検出値θａｃを読み取る。次（こ、
クランク角センサの検出信号からエンジン回転数Ｎを求
める。そして、第８図に示す踏角度値θａｃと時間幅Ｔ
ｐとの関係から燃料噴射量に対応する開弁時間Ｔｐを求
める。この時間’ｒｐは燃料量Ｑｆを回転数Ｎで正規化
した値（Ｑｆ／Ｎ）である６開弁時間ＴＰが求まったら
直ちに燃料噴射弁４にこの信号が送出され、また、第９
図に示すマツプを検索することで、時間Ｔｐと回転数Ｎ
に最適な目標空気量を与えるスロットル弁開度値θｔｈ
が読み出される。そして、このスロットル弁開度値θｔ
ｈがスロットル弁電動装置１０に送出される。

上述した実施例では、アイドル運転状態にあるか否かに
より燃料先行制御を行うか否かの制御を行ったが、第１
０図に示す様に、エンジン回転数Ｎが所定回転数Ｎ、よ
り小さく且つアクセルペダル踏角度θｔｈが所定角度θ
ｔｈｏより小さい領域■にあるときは吸入空気量に応じ
た制御を行い、其れ以外の領域Ｈにあるときは燃料先行
制御を行うようにしてもよい。この場合には、第１１図
に示す様に、先ず、エンジン回転数Ｎが所定回転数Ｎｏ
以上であるか否かの判定を行い（ステップ７）、Ｎ≧Ｎ
、が成立する場合にはステップ８に進んで前記θａｅプ
ログラムを起動する。Ｎ＜Ｎｏの場合にはステップ７か
らステップ９に進み、アクセルペダル踏角度θａｃが所
定角度θａｃ６以上であるか否かを判定する。θａｃ≧
θａｃｏが成立するときはステップ８に進んでθａｃプ
ログラムを起動し、成立しないときはステップ１０に進
んで前記Ｑａプログラムを起動する。アクセルペダル踏
角度が小さい低負荷時で且つ低回転域にある運転状態で
はアクセルペダル踏角度の変化が小さく精度が悪いので
、空気量センサ出力に応じた制御をすることで、運転性
能の低下が防止される。

内燃エンジンの運転状態が加速状態や減速状態にある場
合には燃料先行制御を行って制御の応答性を早める必要
があるが、定速走行状態では制御応答遅れは関係なくな
るので、吸入空気量での制御に切り替えても運転性能に
支障は生じない。そこで、第１２図に示す実施例では、
加・減速等の過渡状態のときのみ燃料先行制御を行うよ
うにしている。先ず、アクセルペダル踏角度θａｃを読
み取り（ステップ１１）１次にその時間変化量Δθａｃ
を算出する（ステップ１２）。そして、その時間変化量
Δθａｃが所定基準値Ａ以上であるか否かを判定する（
ステップ１３）、Δθａｃ≧Ａが成立する場合、つまり
アクセルペダル踏角度の変化量が多く過渡運転状態にあ
ると判定できる場合は、ステップ１３からステップ１４
に進み、開弁時間ＴＰをアクセルペダル踏角度θａｃと
エンジン回転数Ｎとで決定して該開弁時間’ｒｐだけ燃
料噴射弁４で燃料を吸気管内に供給しくステップ１５）
、次にスロットル弁開度値を第９図のマツプから検索（
ステップ１６）シてスロットル弁電動装置ｌＯに出力す
る（ステップ１７）。

ステップ１３でΔθａＱ≧Ａが成立しない場合には、定
速走行状態にあると判定でき、ステップ１３からステッ
プ１８に進む。このステップ１８でスロットル弁開度θ
ｔｈをアクセルペダル踏角度値θａｃから直接求め、こ
の値θｔｈをスロットル弁電動装置１０に出力しくステ
ップ１９）、次に空気量センサの検出値Ｑａを求め（ス
テップ２０）、吸入空気量に応じた開弁時間Ｔｐを演算
しくステップ２１）、これを燃料噴射弁４に出力する（
ステップ２２）。

上述したように、過渡運転状態で燃料先行制御を行うと
、空燃比が燃料リーンとなることで生じる失火やガクガ
ク運転が防止され１円滑な運転が可能となる。

第１３図は、別の実施例に係る制御手順を示すフローチ
ャートである。アクセルペダル踏角度センサが経時変化
したり故障した場合に、そのまま該センサの検出値θａ
ｃを使用して燃料量制御を行うと、不都合が生じる。そ
こで、踏角塵センサの劣化や故障を検出した場合には、
アクセルペダル８とスロットル弁３とを機械的に連結し
てスロットル弁３を直接アクセルペダルで調節し、供給
燃料量は第１３図に示す制御手順により、吸入空気量に
応じて決定する。

先ず、第１３図（ａ）に示すフローチャートに従って、
アクセルペダル踏角度検出値θａｃとエンジン回転数Ｎ
とから供給燃料量（開弁時間Ｔｐ）を決定し、これに対
応するスロットル弁開度θｔｈを求め。

更に該開度値θｔｈとエンジン回転数Ｎとに対応する空
気量ＱａＩを求める。この空気量Ｑａ＋は踏角度値θａ
ｃにより求めた空気量である０次に第１３図（ｂ）に示
すフローチャートに従い、以下の様にして、燃料制御を
行う。

先ず、踏角度値の時間変化量Δθａｃを求め（ステップ
２５）で該変化量ΔθａＱが所定基準値Ｂ以下であるか
否か、つまり定常運転状態にあるか否かを判定する（ス
テップ２６）。定常運転状態にない場合（Δθａｃ）Ｂ
）には踏角塵センサに経時変化が生じているか否かを判
定することはできないので、そのまま図示しないメイン
ルーチンに進んで燃料制御を続行する。定常運転状態に
ある場合にはステップ２６からステップ２７に進み、空
気量センサが検出した実際の吸入空気量Ｑａを読み取る
。そして、この吸入空気量Ｑａと、前述のようにして求
めた踏角度値θａｃによる空気量Ｑａｌとの差ΔＱ８（
＝Ｑａ−Ｑａ＋）を求め（ステップ２８）　、　、：ｍ
（７）差ΔＱａから所定基準値Ｃ以上であるか否かを判
定する（ステップ２９）。踏角塵センサに経時変化が生
じていない場合には実際の吸入空気量Ｑａと踏角塵セン
サ検出値θａＣから求めた空気量Ｑａｌとの差ΔＱａは
それほど差がないので、ステップ２９の判定ではΔＱ　
ａ　（Ｃとなってステップ３０に進み、燃料先行制御を
行う、差ΔＱａが所定基準値Ｃ以上の場合には踏角塵セ
ンサが劣化していると判断できるので、その場合にはス
テップ３１に進み、吸入空気量に応じた燃料制御を行う
。本実施例によれば、アクセルペダル踏角度センサが劣
化したり故障した場合にすばやく吸入空気量による制御
に移行できるので、常に円滑且つ安全な運転が可能にな
る。

第１３図（ｂ）の制御では、実際の吸入空気量Ｑａと踏
角塵センサ検出値θａｃから求めた空気量ＱａＩとの差
を求め、これから踏角塵センサの経時変化の有無を検出
した。第１４図の実施例では、雨空気量の比Ｑａ−ｇｒ
ａｄ（＝　Ｑ　ａ　／　Ｑ　ａ　＋　）を求め、この比
が所定の範囲内にあるときは燃料先行制御を行い。

所定範囲外になるときは、踏角塵センサの劣化や故障、
スロットル弁電動装置の異常や故障が生じたとし゛て、
吸入空気量に応じた燃料制御に切り替える６本実施例で
も、踏角塵センサやスロットル弁電動装置に異常が生じ
たとしても、円滑に吸入空気量に応じた燃料制御にすば
やく移行できるので、円滑で安全な運転が可能となる。

尚、上述した実施例では、吸気管上流に空気センサを設
けて実際の吸入空気量を検出し、該吸入空気量に応じた
燃料量を決定したが、スロットル弁下流に圧力センサを
設け、吸気管内負圧値を検出し、該負圧値に応じた燃料
量を決定し、この燃料量を前記吸入空気量に応じた燃料
量に代えて上述した制御を行っても同様の効果があるこ
とはいうまでもない、また、２連式のスロットル弁を用
い、主スロットル弁をアクセルペダルに機械的に連結し
、副スロツトル弁をスロットル弁電動装置で駆動する形
式のものに上記各実施例を適用しても良く、また、他の
形式のスロットル弁に上記各実施例を適用することもで
きる。尚、スロットル弁をスロットル弁電動装置でのみ
駆動する形式のものに上記本発明を適用することも可能
である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、アイドル運転域や低負荷運転域等でも
燃料制御の制御精度が低下せず、全ての運転域で良好な
運転性能が得られるという効果がある。また、アクセル
ペダル踏角度センサ等に異常が生じても１円滑に燃料先
行制御から吸入空気量に応じた燃料制御に移行できると
いう効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を適用した内燃エンジンの制
御システム構成図、第２図（ａ）、（ｂ）は本発明の一
実施例に係る制御機能構成図、第３図は本発明の別の実
施例に係る制御機能構成図、第４図は燃料先行制御と吸
入空気量に応じた燃料制御を切り替える制御手順を示す
フローチャート、第５図はアイドル運転状態で燃料先行
制御から吸入空気量に応じた燃料制御に移行する制御手
順を示すフローチャート、第６図は吸入空気量に応じた
燃料制御を行う制御プログラムの手順を示すフローチャ
ート、第７図は燃料先行制御手順を示すフローチャート
、第８図は燃料先行制御における燃料噴射時間”ｒｐの
求め方を説明する図、第９図は燃料噴射時間Ｔｐとエン
ジン回転数とからスロットル弁開度θｔｈを求めるマツ
プ構成図、第１０図は低負荷領域Ｉと高負荷領域■の説
明図、第１１図は第１０図に示す低負荷領域ｌで吸入空
気量に応じた燃料制御を行い高負荷領域■で燃料先行制
御を行う制御手順を示すフローチャート、第１２図は過
渡運転状態で燃料先行制御を行う定常運転状態では吸入
空気量に応じた燃料制御を行う制御手順を示すフローチ
ャート、第１３図（ａ）、（ｂ）は踏角度センサに経時
変化が生じたときに燃料先行制御から吸入空気量に応じ
た燃料制御に移行する制御手順を示すフローチャート、
第１４図は第１３図（ｂ）に変わる制御手順を示すフロ
ーチャートである。 １・・・内燃エンジン、３・・・スロットル弁、４・・
・燃料噴射弁、７・・・クランク角センサ、８・・・ア
クセルペダル、９・・・アクセルペダル踏角度センサ、
ｌＯ・・・スロットル弁電動装置、　１１・・・スロッ
トル弁開度センサ、　１２・・・空気量センサ、１４・
・・酸素センサ、１５・・・ＥＣＵ。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アクセルペダル踏角度とエンジン回転数とから供給
   燃料量を決定し、決定した供給燃料量から供給空気量を
   決定し、前記供給燃料量を内燃エンジンに供給すると共
   に前記供給空気量に応じてスロットル弁開度を制御する
   機能を有する内燃エンジンにおいて、運転状態に応じて
   、アクセルペダル踏角度とエンジン回転数とから決定す
   る供給燃料量に代え、実際の吸入空気量あるいは吸気管
   内負圧値から決定した供給燃料量を内燃エンジンに供給
   することを特徴とする内燃エンジンの燃料制御方法。 ２、アクセルペダル踏角度とエンジン回転数とから第１
   供給燃料量を決定する第１燃料量決定手段と、内燃エン
   ジンの運転状態が所定運転状態にあるか否かによりアク
   セルペダル踏角度あるいは前記第１供給燃料量に応じた
   スロットル弁開度を決定する開度決定手段と、スロット
   ル弁を前記スロットル弁開度に駆動するスロットル弁電
   動装置と、実際の吸入空気量あるいはこれに応じた値を
   検出する空気量検出手段と、該空気量検出手段の検出値
   から第２供給燃料量を決定する第２燃料量決定手段と、
   運転状態が所定運転状態にないときは前記第１供給燃料
   量を内燃エンジンに供給し運転状態が所定運転状態にあ
   るときは前記第２供給燃料量を内燃エンジンに供給する
   選択手段とを備えることを特徴とする内燃エンジンの燃
   料制御装置。 ３、請求項２において、所定運転状態はアイドル運転状
   態であることを特徴とする内燃エンジンの燃料制御装置
   。 ４、請求項２において、所定運転状態はアクセルペダル
   踏角度が基準値以下の状態であることを特徴とする内燃
   エンジンの燃料制御装置。 ５、請求項２において、所定運転状態は加減速運転等の
   過渡運転状態以外の運転状態であることを特徴とする内
   燃エンジンの燃料制御装置。 ６、請求項２において、所定運転状態は、空気量決定手
   段が決定した供給空気量と空気量検出手段が検出した実
   際の吸入空気量との差が所定量以上となる状態であるこ
   とを特徴とする内燃エンジンの燃料制御装置。 ７、請求項２において、所定運転状態は、空気量決定手
   段が決定した供給空気量と空気量検出手段が検出した実
   際の吸入空気量との比が所定範囲外となる状態であるこ
   とを特徴とする内燃エンジンの燃料制御装置。 ８、空燃比制御を行うエンジン制御装置において、請求
   項２乃至請求項７のいずれかに記載の内燃エンジンの燃
   料制御装置を備えたことを特徴とするエンジン制御装置
   。