JPH0240044A - 内燃機関のスロットル開度制御装置 - 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、スロットル開度がアクチュエータを介して電
子的に制御される方式のガソリンエンジンなどの内燃機
関の制御装置に係り、特に、自動車用ガソリンエンジン
に好適な内燃機関のスロットル開度制御装置に関する。

［従来の技術］ 従来から、ガソリンエンジンなどの内燃機関では、その
吸入空気管内壁など、吸気流通経路の内壁面に燃料が付
着し、この結果、空燃比の制御に補正が必要になること
が知られている。

そこで、従来の装置では、例えば、特公昭６２４８０５
３号公報に記載のように、上記した吸気流通経路の内壁
面に付着する燃料（以下、これを吸気面付着燃料という
）による空燃比の変化を、所定の燃料供給量に対する補
正燃料量の加減で補償するようにしていた。

そして、このとき、上記従来技術では、エンジンを急加
減速操作したときなど、吸入空気量が急変したときでの
、燃料量制御の追従性の不足を補うため、このような吸
入空気量急変時での燃料量制御の追従遅れを推定し、こ
の推定結果から上記補正燃料量を算定するようになって
いた。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は、吸入空気量の変化にょる空燃比の変化
を、燃料供給量の制御で補正することによる本質的な遅
れの存在について配慮がされておらず、過渡的な空燃比
の悪化を充分に抑えることが困離であるという問題点が
あった。

本発明の目的は、過渡時をも含めて、どのようなときで
も常に沼・′に、上記した吸気面付着燃料による空燃比
の変化を補正することができるようにした内燃機関のス
ロットル開度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、供給燃料量の追従遅れを、吸気面付着燃料
量の変化率から推定し、この結果がら供給燃料量の追従
遅れに対応して吸入空気量の制御を行なうことにより達
成される。

［作用］ 吸入空気量制御用のアクチュエータは、燃料の供給の遅
れに対応し、それを見越して遅れた制御が可能になり、
吸入空気の変化だけが先行してしまうことがなくなるた
め、過渡状態も含めて常に空燃比を正確に制御すること
ができる。

［実施例］ 以下、本発明による内燃機関のスロツ１ヘル開度制御装
置について、図示の実施例により詳細に説明する。

第２図は本発明の一実施例が適用されたエンジン制御装
置の一例で、スロツ１へルバルブ１に取りつけたスロッ
トルセンサ２、エンジン本体に取りつけた回転センサ４
と水温センサ５、アクセルペダル８に配設されたアクセ
ルセンサ９、排気管に取りつけられているλセンサ１ｏ
、吸気管１１の入口に配設されているエアフローセンサ
１４などの各種のセンサから、それぞれの信号、すなわ
ちスロットル開度ＯＴ１．．エンジン回転数Ｎ、エンジ
ン温度Ｔｗ、アクセル操作量（ｊＡｃ、、空燃比値Ａ／
Ｆ、吸入空気流量Ｑａがコントロールユニット〜７に入
力され、これらの信号の演算結果として与えられる燃料
噴射パルス幅Ｔｉが、燃料供給量制御用のアクチュエー
タであるインジェクタ６に出力され、燃料供給旦制御が
遂行される。

一方、スロットルバルブ１には、スロットルアクチュエ
ータ３が取り付けてあり、このアクチュエータ３により
スコツ１〜ルバルブ１の開度、すなわちスロットル開度
ＯＴＨが与えられるようになっているが、このスロット
ルアクチュエータ３に対する制御信号も、コントロール
ユニット７から、上記した各種の信号の演算結果として
与えられるようになっている。

なお、この第２図で、１２は吸気バルブ、］３はシリン
ダを表わす。

第３図はインジェクタ６から噴射された燃料の一部が吸
気管１１の内壁面に付着して、そこに滞留している様子
を示したもので、この付着した燃料の量を吸気面付着燃
料量Ｍｆとすれば、この吸気面付着燃料量Ｍｆは、吸気
面温度、吸気管内の圧力、吸気管内の吸気流速などによ
り様々に変化するが、一般的には、吸気面温度が低い程
、吸気管内圧力（絶対圧）が高い程、吸気流速が遅い程
、この吸気面付着燃料量Ｍｆは増大する。

そして、この吸気面付着燃料量Ｍｆが増加する割合が大
きい程、単位時間当り、或いは１行程当りのシリンダ内
に送り込まれる燃料量が減少し、その分、吸気面付着燃
料量Ｍｆが多くなることを意味する。

そこで、この実施例では、以上のことを考慮して、コン
トロールユニツ１へ７に第１図に示す制御処理を実行さ
せるようになっている。

この第１−図は、コントロールユニツ１へ７による制御
処理の内容を表わす制御ブロック図で、まず、制御ブロ
ック２０，２１，２２．２３で所望の目標空燃比Ａ／Ｆ
ｏ、供給燃料量Ｇｆｏ、平衡吸気面付着燃料量Ｍｆｏ、
フィルタゲインα、などを算出し、次の制御ブロック２
４で、所定時間Δを毎に現在の吸気面付着燃料量の変化
量ΔＭｆを次の式で算出する。

ΔＭ、ｆ＝Ｍｆ、−Ｍｆ、、 制御ブロック２５では、供給燃料量Ｇｆｏ、現在の吸気
面付着燃料量の変化量ΔＭｆ、それに所定時間Δｔから
シリンダ内に流入する燃料量Ｇｆを算出し、制御ブロッ
ク２６では、この燃料量Ｇｆと目標空燃比Ａ／Ｆ、から
所望の目標吸入空気流量Ｑ　ａ　ｏを演算し、この目標
吸入空気流量Ｑａｏから、制御ブロック２７で所望の目
標スロットル開度ｆＪ　Ｔｌ（Ｏが与えられるように、
スロットルアクチュエータ３を制御する。

また、このとき、制御ブロック２８では、目標スロット
ル開度θＴｌ（。に加えて、目標吸入空気流量Ｑａｏと
、実際にエアフローセンサ１４で検出した吸入空気流量
Ｑａとの偏差がゼロに収斂するような、フィードバック
制御による補正処理が行われる。なお、この補正処理は
、次式のようにして行ってもよい。

θＴＩ（二〇Ｔ＋（。＋ＫＴＨ・　（Ａ／Ｆ−Ａ／Ｆ０
）ｄ　を又は、 ０丁１１”　　ｏｒＩＩｏ＋Ｋｒｈ　゛　　（ＰＢ　　
　ＰＢＯ）　　ｄ　　ｔここに、ＰＩＩＯは目標吸気管
内圧力、ＰＲは吸気管内圧力である。

これらは、それぞれ、所望の空燃比、または所望の吸気
管内圧力が与えられるようなスロットル開度に、補正が
行われることを意味するものである。

一方、ブロック２１から与えられる供給燃料量Ｇｆｏに
基づいて、ブロック３０では、次式により燃料噴射パル
ス１ｌｉＴｉが演算され、これがエンジン３１のインジ
ェクタ６に出力されることにより、所望の空燃比に制御
されるのである。

Ｔ　ｌ”　Ｋ−Ｇ　ｆ　ｏ　／　Ｎ 次に、上記第１図における各データの特性について説明
する。

まず、第４図はアクセル操作量ｏＡｃに対する基本噴射
パルス幅Ｔｐ　（ｍＳ）の特性で、アクセルペダル８が
多く踏み込まれる程、この基本噴射パルス大＠Ｔｐが長
くなるような特性とし、燃料が多くエンジンに供給され
るようにしている。

次に、第５図は、燃料噴射パルス幅Ｔｉとインジェクタ
からの燃料噴射量ｑｔ　（ｇ／パルス）との関係を示す
特性図で、はとんど比例関係にあることが判る。

第６図は目標吸入空気流量Ｑ　ａｏ（ｋｇ／　ｈ　）を
得るのに必要な目標スロットル開度０ＴＨ６（度）の特
性を表したもので、エンジン回転数Ｎ　（ｒｐｍ）の変
数にもなっており、従って、これらのデータＱａｏとＮ
とによって検索されるマツプとして構成されているもの
である。

第７図は平衡吸気面付着燃料量Ｍｆｏの特性を示したも
ので、同じくマツプ検索により与えられるようになって
おり、エンジン回転数Ｎと、目標吸入空気流量Ｑａｏに
対応して与えられる目標スロットル開度ｆ）　Ｔｌ（Ｏ
ｌ又は目標吸気管内圧力ＰＢ。

の関数として与えられるようになっている。なお、この
とき、目標スロットル開度１１ＪＴＩ（。、又は目標吸
気管内圧力ＰＢＯの代りに、例えば、エンジントルク、
エンジン１回転当りの吸入空気量、気筒内圧力など、エ
ンジンの負荷を表す指標となるものなら、どのようなデ
ータを用いてもよい。

ところで、この平衡吸気面付着燃料量Ｍｆｏはエンジン
温度Ｔｗにも依存するので、第８図に示すように、これ
による補正計数ＫＭｆを用いて制御に使用するようにな
っており、従って、最終的な平衡吸気面付着燃料量をＭ
ｆ、とすれば、Ｍｆｌ−Ｍｆｏ−ＫＭｆ となる。

ここで、第９図は、目標吸入空気流量Ｑａｏが吸気管内
圧力ＰＢＯとエンジン回転数Ｎからも算出できることを
示した特性図で、これと第６図の特性図とから、吸気管
内圧力ＰＢ０に対応した目標スロットル開度θＴｌ（Ｏ
を算出することができ、この結果、この吸気管内圧力Ｐ
ｎｏにより、目標スロットル開度θＴｌ（Ｏになるよう
に、制御可能なことが判る。

次に、第１０図は吸気面付着燃料量Ｍｆの変化速度を規
定する定数α。の特性図で、エンジン回転数Ｎと、実際
のスロットル開度ＯＴＨ，又は実際の吸気管内圧力ＰＲ
の関数になっていることが判る。なお、この定数α。の
ことを、以下、フィルタゲインと呼ぶ。しかして、この
フィルタゲインα。は、これも、第７図及び第８図の特
性から理解されるように、エンジン温度Ｔｗにも依存し
。

その関数になっているため、結果、最終的なフイルタゲ
イン弁α、は、第１１図に示す、エンジン温度Ｔｗの関
数として求められる補正計数にαを用いて、次式により
算出されるようになっている。

α６＝αｏ−にα 従って、現在の吸気面付着燃料量をＭｆ、とすれば、こ
の吸気面付着燃料量Ｍｆ。は、Ｍ　ｆ　、＝Ｍ　ｆ　、
１＋α、（Ｍｆ、−Ｍｆ、、、）により、所定期間毎に
演算されることになる。

なお、この式で、Ｍｆ、−１は、現在の時点から所定期
間前の時点での吸気面付着燃料量を表わす。

ここで、上記したフィルタゲインα６の物理的な意味に
ついて説明すると、このフィルタゲインα、は吸気面付
着燃料量Ｍｆの変化に対する時定数の逆数に相当するも
のであり、従って、このフィルタゲインα、が１．０よ
りも小さくなるにつれ、時定数が永くなることを意味し
ている。そして、このフィルタゲインα、が丁度１．０
に等しいときには、現在の吸気面付着燃料量Ｍｆ。が最
終的な平衡吸気面付着燃料量Ｍｆ、に直ちに等しくなっ
てゆき、遅れなく追従している状態にあることを意味し
ているのである。

一方、第１２図は、エンジン温度Ｔｗに対する所望の目
標空燃比Ａ　／　Ｆ　ｏ特性を示したもので、エンジン
温度Ｔｗが低下するにつれて、空燃比の濃化が必要なこ
とが判り、このことを制御に織り込む必要があることが
判る。

以」：の特性のもとで、第１図の制御処理を実行したと
きの制御動作について、以下に説明する。

まず、第１３図は、時刻ｔ。でアクセルペダル８が踏み
込まれ、アクセル操作量ＯＡＣがステップ状に増加した
ときの動作を示したもので、この結果、時刻ｔ。で供給
燃料量Ｇｆｏもステップ状に増加している。

しかして、この供給燃料量Ｇｆｏのうちの一部について
は、それが、吸気面付着燃料量Ｍｆを、一方の平衡吸気
面付着燃料量Ｍｆ、□から他方の平衡吸気面付着燃料量
Ｍｆ、、に増加させるのに費やされてしまうため、シリ
ンダ内に、実際に流入する燃料量Ｇｆの増加方向の変化
はステップ状にはならす、時刻ｔ。から比較的緩やかに
しか増加してゆかない。

一方、この実施例でき、スロットルバルブ１は、アクセ
ルペダル８によっては直接操作されるようにはなってお
らず、スロットルアクチュエータ３を介して開度制御さ
れるようになっており、このときのスロットル開度ＯＴ
Ｈは、第１図のブロック２６における演算、すなわち、 Ｑ　ａ　ｏ　＝　Ｇ　ｆ−Ａ　／　Ｆ　。

により、この目標吸入空気流量Ｑａｏに対応するように
して増加してゆくため、結局、空燃比Ａ／Ｆは、図示（
第１３図）のように、所望の状態に保つことができる。

次に、第１４図と第１５図は、λセンサ１０により検出
した空燃比Ａ／Ｆと供給燃料量Ｇｆｏ、それに吸入空気
流量Ｑａから吸気面付着燃料量Ｍｆを算出する処理の説
明図で、この吸気面付着燃料量Ｍｆは、シリンダ内に実
際に流入する燃料量をＧｆ、とすれば、供給燃料量Ｇｆ
ｏと、このシリンダ内に実際に流入する燃料量Ｇｆ。と
の差を積算することにより算出することができる。

そこで、第１４図に示すように、吸入空気流量Ｑａと空
燃比Ａ／Ｆとから燃料量Ｇｆ、を求め、これにより吸気
面付着燃料量Ｍｆを演算するのである。なお、このとき
、上記したように、ここでも、吸入空気流量Ｑａとして
、吸気管内圧力ＰＢやスロットル開度”ＴＨから算定さ
れるデータ値を用いてもよい。

こうして、求めた平衡吸気面付着燃料量Ｍｆ。

は、第１５図に示すように、エンジン回転数Ｎと、目標
スロットル開度１９ＴＩ。又は目標吸気管内圧力ＰＲ６
、それにエンジン温度Ｔｗで区分されたメモリ領域に逐
次記憶され、第７図と第８図の特性に従った処理に代っ
て制御処理に使用したり、或いは、これらの特性の修正
に使用する、いわゆる学習制御に適用することができる
。

［発明の効果］ 本発明によれば、予め、アクセルペダルの操作に対応し
てエンジンの燃焼室内に実際に流入する燃料の量的な追
従遅れを見越し、吸入空気流量の変化態様を、それに合
わせて制御することができ＝１６ るから、過渡時も含めて、常に所望の空燃比を正確に、
しかも容易に保ことかできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における制御ブロック図、第
２図は本発明の一実施例が適用されたエンジン制御シス
テムのブロック図、第３図は吸気面付着燃料量の説明図
、第４図、は基本噴射パルスの特性図、第５図は燃料噴
射量の特性図、第６図は所望のスロットル開度の特性図
、第７図は平衡吸気面付着燃料量の特性図、第８図は吸
気面付着燃料量補正計数の特性図、第９図は所望の目標
吸入空気量の特性図、第１０図はフィルタゲインの特性
図、第１１図はフィルタゲイン補正用の特性図、第１２
図は目標空燃比の特性図、第１３図は動作説明用のタイ
ミングチャーｌ〜、第１４図は吸気面付着燃料量算出動
作の説明図、第１５図は制御用メモリの説明図である。 １・・・・・・スロットルバルブ、２　・　スロットル
センサ、３・・・スロットルアクチュエータ、４・・・
・回転センサ、５・　水温センサ、６・・・−インジェ
クタ、７・・・コントロールユニット、８・・・・・ア
クセルペダル、９・・・・・アクセルセンサ、１０・・
・　λセンサ、１１・・・・吸気管、１２・・・・吸気
バルブ、１３・　・シリンダ、１４・・　エアフローセ
ンサ。 第１０図 第１１図 ｔｖ 卓 第１２図 ＴＷ（’Ｃ） 第１３図 ｔ。 ｔ −一−ｙ′−−−−− Ａ／Ｆ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スロットル開度制御用のアクチュエータと、燃料供
   給量制御用のアクチュエータとを備え、アクセルペダル
   の踏み込み操作量を含むエンジン制御用のデータに応じ
   てエンジンの吸入空気流量と燃料供給量を制御する電子
   制御方式のエンジン制御装置において、エンジンの燃焼
   室内に供給されている燃料量を実時間で予測算定する燃
   料量演算手段と、該演算手段による予測算定結果に基づ
   いて所定の空燃比を与えるのに必要なスロットル開度を
   算定するスロットル開度演算手段とを設け、このスロッ
   トル開度演算手段による演算結果を制御目標値として上
   記スロットル開度制御用のアクチュエータを制御するよ
   うに構成したことを特徴とする内燃機関のスロットル開
   度制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記燃料量演算手
   段による予測算定処理が、上記燃料供給量制御用のアク
   チュエータから供給される燃料量を、エンジンの吸気流
   通経路内壁面に付着している燃料量（吸気面付着燃料量
   ）の増減の割合に応じて修正する処理となるように構成
   されていることを特徴とする内燃機関のスロットル開度
   制御装置。 ３、特許請求の範囲第２項において、上記吸気面付着燃
   料量の増減の割合が、エンジン作動パラメータの関数と
   して与えられる平衡吸気面付着燃料量と所定期間前の吸
   気面付着燃料量の差にエンジン作動パラメータの関数と
   して与えられる定数を乗じた値を求め、この値に上記所
   定期間前の吸気面付着燃料量を加算した値を現在の吸気
   面付着燃料量とし、この現在の吸気面付着燃料量と上記
   所定期間前の吸気面付着燃料量との差を上記所定の期間
   で除算して得た演算結果として与えられるように構成し
   たことを特徴とする内燃機関のスロットル開度制御装置
   。 ４、特許請求の範囲第１項において、上記目標制御値が
   吸入空気流量として与えられ、上記スロットル開度制御
   用のアクチュエータの制御が、実吸入空気流量の検出結
   果を上記目標制御値に収斂させるように働くフィードバ
   ック制御となるように構成したことを特徴とする内燃機
   関のスロットル開度制御装置。 ５、特許請求の範囲第１項において、上記目標制御値が
   空燃比として与えられ、上記スロットル開度制御用のア
   クチュエータの制御が、実空燃比の検出結果を上記目標
   制御値に収斂させるように働くフィードバック制御とな
   るように構成したことを特徴とする内燃機関のスロット
   ル開度制御装置。 ６、特許請求の範囲第１項において、上記目標制御値が
   吸気管内圧力として与えられ、上記スロットル開度制御
   用のアクチュエータの制御が、実吸気管内圧力の検出結
   果を上記目標制御値に収斂させるように働くフィードバ
   ック制御となるように構成したことを特徴とする内燃機
   関のスロットル開度制御装置。 ７、特許請求の範囲第３項において、上記燃料供給量制
   御用のアクチュエータにより供給された燃料量と、エン
   ジンの燃焼室に吸入された燃料量との差を積算し、この
   積算結果をエンジン作動パラメータに対応して区分され
   ているメモリに、平衡吸気面付着燃料量の学習値として
   逐次格納してゆくように構成したことを特徴とする内燃
   機関のスロットル開度制御装置。 ８、特許請求の範囲第７項において、上記エンジンの燃
   焼室に吸入された燃料量が、実空燃比の検出値、吸気管
   内圧力とエンジン回転数又はスロットル開度とエンジン
   回転数から算定される吸入空気流量、及び実吸入空気流
   量の検出値の少なくとも１に基づいて演算されるように
   構成されていることを特徴とする内燃機関のスロットル
   開度制御装置。