JPH03260357A - エンジンの燃料制御装置 - 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） 本願発明は、エンジンのバルブタイミング可変手段を備
え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） 一般に、エンジンの吸気弁及び排気弁の開閉タイミング
は、運転状態に応じて種々設定するのが望ましいが、動
弁機構の機構が複雑化するので通常のエンジンでは上記
開閉タイミングは一律に設定されている。

しかし、最近では、例えば特開昭６０−２７７１１号公
報にも記載されているように、吸気弁又は排気弁の開閉
タイミングをバルブタイミング変更手段で切り換え可能
に構成し、高負荷時には低負荷時よりも吸排気オーバラ
ップ期間を大きく設定するようにしたものが種々実用化
されている。

低負荷時には吸気流量が少ないことから吸排気オーバラ
ップ期間が大きすぎると、残留既燃ガス量が増加して燃
焼性が低下するので好ましくないが、高負荷時には吸排
気オーバラップ期間を大きくしても吸気流量が多いので
残留既燃ガス量が余り増加せず吸気充填効率が高まり出
力の増加を図ることが出来る。

そして、該バルブタイミング変更手段によるバルブタイ
ミングの切り換えは、エンジン回転数が所定の切り換え
回転数になった時点で実行される。

例えば、小さな吸排気オーパラ、プ斯間の低速用カムに
よる理論空燃比（Ａ／　Ｆ　＝　１４．７）のときのト
ルク特性が成る曲線Ａであり、大きな吸排気オーバラッ
プ期間の高速用カムによる理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．
７）のときのトルク特性が成る曲線Ｂであるとすると、
上記曲線Ａと曲線Ｂとが交差する点Ｐ（つまりトルクが
等しくなる点）のときのエンジン回転数Ｎｃを境にして
バルブタイミングが切り換え与れる。つまり、エンジン
回転数Ｎ＜Ｎｃのときには低速用カムが選択されるよう
になっている。

ところで、一般にエンジンの吸入空気量を計測するエア
フロメータは、スロットルボデー上流側に設けられるが
、そのために同スロットルボデー下流のエアボリューム
との関係による吸入空気量の計測遅れや燃料の搬送遅れ
を補正するために、通常、実際のエアフロメータの検出
値に所定の係数を掛けて基本燃料噴射パルス幅自体を実
吸入空気量に見合うように修正することが行われている
（例えば特開昭５８−２５５３１号公報参％、）。

これは一般に鈍し補正と呼ばれている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上述のように吸気バルブのバルブ開弁期間を
変えるようにしたエンジンの場合、当然開弁時間の相違
によってエンジン燃焼室への吸入空気の流入状態も変化
し、例えば第７図に示すように上記エアフロメータ出力
のオーバ／ニート度合も変化することになる。

従って、それにも拘わらず上述したエアフロメータ出力
の鈍し度合が同一であるとすると、結局エンジン空燃比
の変動を招くことになる問題がある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記の問題を解決することを目的としてなさ
れたものであって、エンジンのバルブタイミングを変え
るバルブタイミング可変手段と、吸入空気量検出手段の
検出値を鈍し補正する鈍し補正手段とを備えてなるエン
ジンにおいて、上記バルブタイミング可変手段によって
制御されるバルブタイミングのバルブ開弁期間が長い時
ほど短い時に比べて上記鈍し補正手段の補正量を大きく
する鈍し補正量制御手段とを設けたことを特徴とするも
のである。

（作　用） 上記本発明のエンジンの燃料制御装置では、吸気バルブ
の開弁期間量に応じ、同開弁期間が長い時ほどエアフロ
メータ等吸入空気量検出手段の検出出力の鈍し量（鈍し
度合）を大きくするように作用する。その結果、吸気バ
ルブの開弁期間が長く、エアフロメータ等吸入空気量検
出手段の検出出力のオーバシュートが大きくなる場合は
ど鈍し度合も高くなり、可及的に空燃比の変動が抑制さ
れるようになる。

（発明の効果） 従って、本発明のエンジンの燃料制御装置によると、吸
気弁の開弁期間に応じた適切な鈍し係数を設定すること
ができ、安定した空燃比制御を実現することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面第１図〜第６図を参
照しながら詳細に説明する。

本実施例は、例えば自動車用の直列４気筒エンジンに本
発明を適用した場合の一例である。

先ず第１図は、該本発明の実施例に係るエンジンの燃料
制御装置の全体構成を示すものである。

先ず最初に、同第１図を参照して本発明実施例の燃料制
御システムの概略を説明し、その後要部の制御の説明に
入ることにする。

第１図において、先ず符号１はエンジン本体であり、吸
入空気はエアクリーナ３０を介して外部より吸入され、
その後エアフロメータ２、スロットルチャンバ３を経て
各シリンダに供給される。

また燃料は燃料ポンプ１３により燃料タンク１２カラエ
ンジン側に供給されてフューエルインジェクタ５により
噴射されるようになっている。そして、車両走行時等ア
クセルペダル操作時における上記シリンダへの吸入空気
の量は、上記スロットルチャンバ３内に設けられている
スロットル弁６によって制御される。スロットル弁は、
上記アクセルペダルに連動して操作され減速走行状態及
びアイドル運転状態では、最小開度状態に維持される。

そして、該最小（全閉）開度状態では、アイトルスイッ
チＩＤ−５ＷがＯＮになる。

上記スロットルチャンバ３には、上記スロットル弁６を
バイパスしてバイパス吸気通路７が設けられており、該
バイパス吸気通路７にはアイドル時およびダノシュボ、
トエア供給時のエンジン回転数制御のための吸入空気！
調整手段となる電流制御型電磁弁（ＩＳＣバルブ）８が
設けられている。

従って、アイドル運転状態およびダッシュポットエア供
給状態では、上記エアフロメータ２を経た吸入空気は、
上記バイパス吸気通路７を介して各シリンダに供給され
ることになり、その供給量は上記電磁弁８によって調節
される。この電磁弁８は、エンジンコントロールユニッ
ト（以下、ＥＣＵと略称する）９より供給される制御信
号のデユーティ比りによってその開閉状態が制御される
。

さらに、符号１０は、例えば排気通路途中に３元触媒コ
ンバータ（キャタリストコンバータ）１１を備え排気ガ
ス浄化機構を持った排気管を示している。そして、該排
気管１０の上記３元触媒コンバータ１１の上流部には、
排気ガス中の酸素濃度（空燃比Ａ／Ｆ）を検出するため
のＯ，センサーＳ１が設けられて入る。

そして、エンジン運転時の空燃比（Ａ／Ｆ）は、上記Ｅ
ＣＵ９における電子燃料噴射制御装置側の空燃比制御シ
ステムにおいて、例えば当該エアフロメータ２等の出力
値とエンジン回転数Ｎｅとに基づいて先ず基本燃料噴射
ｊｌＴｐを決定する一方、さらに上記Ｏ，センサＳＩを
用いて実際のエンノン空燃比（Ａ／Ｆ）を検出し、該検
出値と設定された目標空燃比との偏差に応じて上記基本
燃料噴射量をフィードバック補正することによって常に
上記設定空燃比（一般には理論空燃比Ａ／Ｆ＝１４．７
近傍の値）に維持するようなシステムが採用されている
。

従って、該空燃比のコントロールシステムにおける最終
燃料噴射量Ｔの一般的な算出式は、次のようになる。

Ｔ＝Ｔｐ−α　’　　（１＋Ｎｏｖ”、　　ＫＡｓ＋Ｋ
Ａｘ＋　Ｌ＋＋ｉ　　　ＣＢ！（：ン＋Ｔｓ　　　　　
　　　　　　　　　　・　・　・（１）但し、 丁Ｐ　　二基本燃料噴射量 α　　：Ｏ２出力に基づく空燃比フィードバック補正係
数 ＫＴＶ　　：水温補正係数 ＫＡＳ　　：始動時補正係数 ＫＡ！ニアイドリング後増量補正係数 ＫＭＲ：空燃比（混合比）増量補正係数Ｃ１，Ｅｃ＝減
量補正係数（減速燃料カット補正係数）Ｔｓ：電圧補正
係数 一方、符号１４は、上記エンジン本体１のシリンダへノ
ド部に設けられた点火プラグであり、該点火プラグ１４
にはディストリビュータ１７、イグナイタ】８を介して
所定の点火電圧が印加されるようになっており、その印
加タイミング、すなわち点火時期は上記ＥＣＵ９より上
記イグナイタ１８に供給される点火時期制御信号θＩｇ
ｔによってフントロールされる。さらに、符号Ｓ、はブ
ースト圧センサであり、エンジン負荷に対応したエンジ
ンブースト圧Ｂを検出して上記ＥＣＬＩ９に入力する。

上記ＥＣＵ９は、例えば演算部であるマイクロコンピュ
ータ（ＣＰＵ）を中心とし、吸入空気量、燃料噴射量、
点火時期等各種制御回路、メモリ（ＲＯＭ及びＲＡＭ）
、インターフェース（Ｉ　１０）回路などを備えて構成
されている。そして、このＥＣＵ９の上記インターフェ
ース回路には上述の各検出信号の他に例えば図示しない
スタータスインチからのエンジン始動信号（ＥＣｔＪト
リガー）、エンジン回転数センサ１５からのエンジン回
転数検出信号Ｎｅ、水温サーミスタ１６により検出され
たエンジンのｌ令却水温度の検出信号Ｔｖ、例えばスロ
ットル開度センサ４により検出されたスロットル開度検
出信号ＴＶＯ、エアフロメータ２によって検出された吸
入空気量検出信号Ｑ等のエンジンコントロールに必要な
各種の検出信号が各々入力されるようになっている。

一方、上記エンジン本体１のシリンダヘッド部１Ａには
後述するような動弁機構２０及びノくルブタイミング変
更機構２１が設けられている。

次に、上記シリンダヘッド部にＩＡに設けられた動弁機
構２０及びバルブタイミング変更機構２１について説明
すると、例えば第２図・第３図に示すように上記エンジ
ン本体１のクランク軸（図示省略）に連動連結されたカ
ム軸２２が７リングへ、ドＩＡの中央部に当該クランク
軸と平行に配設され、排気弁ｖ１は上記カム軸２２の排
気用カムに摺接するローラフォロアー２３と口・７カー
シヤフト２４に枢着された排気用ロッカーアーム２５を
介して開閉駆動されるようになっている。

一方、それとともに吸気弁■、を開閉駆動する低速用ロ
ッカーアーム２６と他方の吸気弁６を開閉駆動する低速
用ロッカーアーム２７、これら口。

カーアーム２６．２７を駆動する高速用ロアカーアーム
２８等が設けられ、これら口・ツカ−アーム２６．２７
．２８はロッカーシャフト２９に枢支すれている。そし
て、低速用口・ツカ−アーム２６゜２７のローラフォロ
アー２６ａ、２７ａは夫々カム軸２２の低速用カムに対
して摺接し、他方高速用ロッカーアーム２８のローラフ
ォロアー２８ａはスプリング３０の弾性力で上記カム軸
２２の高速用カムに対して摺接している。

上記ロンカーシャフト２９よりも環カム軸２２側におい
て、上記高速用ロッカーアーム２８と低速用ロッカーア
ーム２７とに亘って第２のビン孔３２が上記第１のビン
孔３１と同心同径状に形成されている。そして、上記第
１のビン孔３１には第１のビン３３が、また第２のビン
孔３２には第２のビン３４が夫々軸方向移動自在に装着
されていて、各ビン３３．３４は圧縮コイルバネ３５，
３６で高速用ロッカーアーム２８の方へ付勢されている
。これら各ビン孔３１．３２は共に高速用口・ツカ−ア
ーム２８内で連通しており、これらビン孔３１．３２の
端部の作動油室３７へは図示しない電磁切換弁を有す゛
る油路から加圧オイルが供給可能に構成されている。そ
して、該作動油室３７の加圧オイルを排出したときには
、上記一対のビン３３．３４はコイルバネ３５．３６の
弾性力で高速用ロッカーアーム２８内のビン孔部分へ移
動し、それによって上記吸気弁Ｖ、は夫々低速用ロッカ
ーアーム２６．２７で駆動される。また一方作動油室３
７へ加圧オイルを供給したときには上記−対のビン３３
．３４は第３図に図示される位置に切換えられて一方の
吸気弁Ｖ、は高運用ロッカーアーム２８により低速用ロ
ッカーアーム２６を介して駆動され、また他方の吸気弁
Ｖ、は高運用ロッカーアーム２８により低速用ロッカー
アーム２７を介して駆動される。つまり、作動油室３７
の加圧オイルを抜くとカム軸２２の低速用カムが選択さ
れて例えば第４図に示すように排気弁のバルブオーバー
ラツプ期間が短くなり、また加圧オイルを供給するとカ
ム軸２２の高速カムが選択されて同吸排気弁のバルブオ
ーバーラツプ期間が長くなる。

次に、軸２２のバルブタイミングの変更を前提とした本
実施例のエンジンの制御機能について説明する。

該制御に必要な種々のセンサー類として、上述の第１図
に示したように、クランク軸のクランク角を検出するク
ランク角センサ４０と、ウォータジャケット内の冷却水
星を水温センサ１６と、排気管１０内を流れる排気ガス
中のｏｔｉＪＩ度を検出するＯ、センサＳ１と、スロッ
トル弁６のスロットル開度を検出するスロットル開度セ
ンサ４と、吸気通路３の上流部で吸気温を検出する吸気
温センサ４５とエアロフローメータ１２とを含むこれら
各センサ類からの検出信号は夫々上記ＥＣＵ（エンジン
コントロールユニット）９へ入力され、フューエルイン
ジェクタ５とバルブタイミング変更機構２１の電磁切換
弁３８とスロットル弁６をバイパスするバイパス吸気通
路７の電磁弁（リニアソレノイド式エアバルブ）８等が
同ＥＣｔＪ９により制御される。

上記ＥＣＵ９は、上記種々の検出信号をＡ／Ｄ変換する
Ａ／Ｄ変換器と入力出力インク・−フェースとマイクロ
コンピュータとフ二−エルインジエクタ用駆動回路及び
電磁切換弁用駆動回路及びエアバルブ用駆動回路等で構
成されている。

上記マイクロコンピュータのＲＯＭには、後述の第５図
に示す空燃比制御の制御プログラム及びこの制御プログ
ラムに付随する目標空燃比マツプであってエンジン回転
数Ｎｅと負荷とをパラメータとして設定された目標空燃
比マツプが予め入力格納され、更に上記ＲＯＭにはバル
ブタイミング変更制御の制御プログラムであって所定の
切換え回転数の特性を含んだ制御プログラム等が予め入
力格納されている。

（１）吸・排気弁のバルブタイミングの制御動作上記バ
ルブタイミング変更機構２１の作動制御は、例えば第５
図のフローチャートのようにしてなされる。

すなわち、先ずステップＳ１で上述した各種センサ出力
の内、例えばエンジン回転数Ｎｅ、クランク角ＣＡ等を
モニタリングする。

そして、次にステップＳ、に進み、上記モニターしたエ
ンジン回転数Ｎｅが高速用カム切換基準回転数Ｎｅ２以
上になっているか否かを判定する。

その結果、ＹＥＳと判定された場合には、ステップＳ５
、Ｓ４に進んで高速カム選択指令を出し、上記セレクト
ビンを作動させ、高速用カムに切り換える。他方、Ｎｏ
と判定された場合にはステップＳ、に進んで低速用カム
の選択状態を維持する。

（２）空燃比の制御動作 次に、本実施例の空燃比の制御動作について説明する。

この空燃比制御は、例えば第６図のフローチャートに示
すように過渡運転時のエアフロメータ出力のオーバシュ
ートによるＡ／Ｆ変動の防止とともに加・減速状態では
、その時のバルブタイミングに応じて上記鈍しｊｉＫＡ
ｃを適切に変更するように制御するものである。

この空燃比制御について、同第６図のフローチャートに
基づいて詳細に説明するが、図中ステップＳ　ｎ（＋＋
＝　１　、２・・・・１８）は各動作のステップを示し
、この制御は上記クランク角センサ４０からの信号に基
づいて例えばクランク角９０°毎の割込み処理にて実行
されるようになっている。

すなわち、先ず同空燃比制御が開始されると、この割込
み処理の周期によりエンジン回転数Ｎｅが演算され（ス
テップＳＬ）、次にエアフロメータ２から検出された吸
入空気ｊｌＱが読込まれ（ステ。

ブＳ２）、次に基本燃料噴射パルス幅ＴｐがＴｐ＝ＫＸ
Ｑ／Ｎｅの式で演算される（ステップＳ３）。

上記には所定の定数である。

続いて先ずステップＳ４に進み、現在のバルブタイミン
グが高速バルブタイミングであるか否かの判定を行う。

その結果、ＹＥＳと判定されると、更にステップＳ、で
現在の運転状態が加速状態であるか否かの判定を行う。

そして、その判定結果もＹＥＳである高回転かつ加速領
域の場合には、ステップＳ、で上記エアフロメータ２の
検出値に対する鈍し補正係数ＫＡＣを高速用設定値ＫＡ
ＣＨの内の最小値ＫＡＣＨに設定した上で、ステップＳ
　＋ｓの基本燃料噴射パルスＴｐの鈍し処理、ステップ
Ｓ１６の各種空燃比補正量Ｋｎの演算、ステップＳ　Ｉ
７の最終燃料噴射パルス幅Ｔの演算を順次行ない、該最
終演算値下で上記フューエルインジェクタ５を駆動する
。

この結果、高速かつ加速状態に対応した適切な空燃比に
制御される。

一方、上記ステップＳ、の加速判定の結果がＮＯであっ
た高速カム選択状態ではあっても非加速状態である場合
には、更にステップＳ７に進んで減速状態であるか否か
を判定する。

その結果、ＹＥＳ（減速）である場合には続くステップ
Ｓ、で上記鈍し補正係数ＫＡＣを高速用設定値ＫＡＣＨ
の内の最大値Ｋ　Ａ　ＣＨｓに設定した上で上述したス
テップＳ’５−ｓｒｓの動作を行なう。

他方、上記ステップＳ、の判定でＮｏの判定が下された
定常運転状態の場合には上記鈍し補正係数ＫＡＣの値を
上記２つの高速用設定値ＫＡＣＨ１とＫＡＣＨ，の中間
（ｉ！ＫＡＣＨ！に設定した上で上述の場合と同様ステ
ップＳ　ｌ　ｓ”−Ｓ　ＨＨの動作を行う。

一方、これとは逆に上記ステップＳ４の判定結果がＮｏ
１つまりバルブタイミングが高速カム選択状態ではなく
低速カム選択状態である場合には、各々ステップＳ１゜
＋ＳＩ！で当該運転状態が加速か減速かを判定し、加速
状態（ステップＳ　１０でＹＥＳ）の場合にはステップ
Ｓ、で上記鈍し補正係数ＫＡＣを低速用設定値ＫＡＣＬ
の内の最小値ＫＡＣＬ、に設定した上で上記ステップＳ
　＋ｓ””’Ｓ＋ｓの動作を行う。

また加速ではなく減速状態の場合（ステップＳ。

。でＮｏ、ステップＳ、でＹＥＳには、上記鈍し補正係
数ＫＡＣの値を低速用設定値ＫＡＣＬの内の最大値ＫＡ
ＣＬ、に設定した上で上述のステ。

ブＳ’５−ｓｒｓの動作を行う。

さらに、低速カム選択状態ではあっても、加速でも減速
でもない定常運転状態の場合（ステップＳ、でＮｏ）に
は、上記鈍し補正係数ＫＡＣを低速用設定値ＫＡＣＬＯ
内の中間値ＫＡＣＬ、に設定した上で上述のステップｓ
ｒｓ〜Ｓ、の動作を行う。

この結果、以上の構成によれば、例えば第７図の特性に
示すように、エアフロメータ２の出力のオーバーシュー
トが特に大きくなる高速バルブタイミング時の加、減速
過渡領域時には鈍し補正量そのものが大きく制御される
ようになり、その結果、結局真の吸入空気量値ＱＴに近
付く。また、同オーパージコートが小さい低速バルブタ
イミング時の加、減速過渡領域時には、それに対応した
比較的小さな鈍し補正量に制御されて、結局この場合に
も適切に真の吸入空気量ＱＴに近付くようになる。

従って、該構成によると、空燃比の変動も抑制され、安
定した運転状態が維持される。

【図面の簡単な説明】

第１図、本発明の実施例に係るエンジンの燃料制御装置
の全体的なシステム構成を示す制御系統図、第２図は、
同実施例のエンジンの動弁機構の側面図、第３図は、同
動弁機構の平面図、第４図は、同動弁機構の吸排気弁の
バルブタイミングチャート、第５図は、本実施例のエン
ジンのバルブタイミング制御装置におけるバルブタイミ
ング可変制御動作を示すフロチャート、第６図は、本実
施例のエンジンの燃料制御装置におけるバルブタイミン
グを条件に入れた空燃比制御動作のフロチャート、第７
図は、同第６図のフロチャートにおけるバルブタイミン
グ毎のエアフロメータ検出吸入空気量の変動特性図であ
る。 １・・・・・エンジン本体 ２・・・・・エアフロメータ ５・・・・・フコ−エルインジェクタ ６・・・・・スロットル弁 ７・・・・・バイパス吸気通路 ８・・・・・電磁弁 ９・―・ｅ・エンジンコントロールユニット２０・・・
・動弁機構 ２１・・・・バルブタイミング変更機構出　願　人　　
マ　ツ　ダ　株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、エンジンのバルブタイミングを変えるバルブタイミ
   ング可変手段と、吸入空気量検出手段の検出値を鈍し補
   正する鈍し補正手段とを備えてなるエンジンにおいて、
   上記バルブタイミング可変手段によって制御されるバル
   ブタイミングのバルブ開弁期間が長い時ほど短い時に比
   べて上記鈍し補正手段の補正量を大きくする鈍し補正量
   制御手段とを設けたことを特徴とするエンジンの燃料制
   御装置。