JPH03275953A - 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、急加速時にも空燃比を一定にしながらスムー
ズな加速が得られるようにしたガソリンエンジンの空燃
比制御装置に係り、特に燃料噴射方式の自動車用ガソリ
ンエンジンに好適な空燃比制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の空燃比制御装置では、サージタンクに流入する前
の吸入空気通路内での吸気流量を計測し、その空気量に
見合う燃料を噴射し、燃焼室内で燃焼させていた。

この場合、定常運転時には空気流量計を通過する空気量
と吸入弁を通過する空気量は一致するが、加速時及び減
速時にはサージタンク内に存在している空気量の増減分
だけ空気流量計の通過空気量と吸入弁の通過空気量とに
差が生じ、補正を加えなければ空燃比が著しく悪化する
。

従来の補正方法としては、加速時には加速補正を加えて
空燃比を濃くし、減速時には減速補正を減じて空燃比を
薄くなるようにしていた。

しかし、この従来の方法は、データの決定方法に難があ
り、これを改善する方法として、例えば、特開昭６１−
１２６３３７号公報や特開平１−９６４４０号公報に記
載のように、サージタンクへの空気流量や燃料噴射量の
過去の履歴により補正する方法があり、これらの方法で
は、サージタンク内の圧力を求め、圧力に応じて吸入弁
の通過空気量を計算している。

しかし、吸入弁を通過する空気量は吸入行程時のサージ
タンクの圧力と燃焼室の圧力差に依存しているために、
加減速時の燃焼状態の変化に伴う燃焼室の圧力を考慮し
なければならない問題がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、エンジンの燃焼室内の燃焼状態を考慮
しておらず、急加速時に燃焼室内の圧力の上昇に伴って
、燃焼ガスの残存量が変化するため、吸入空気量を正確
に計測し、吸入空気量に見合う燃料を噴射しても、燃焼
室内の残留排気ガスの分だけ吸入空気量が減り、空燃比
が変化してしまう問題があった。

本発明は、エンジンの負荷をも考慮し、燃焼ガスの残存
量を推定して、燃焼室内において最適な空燃比を実現す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、ｇＦの手段を設け
たものである。

まず、エンジンの運転状態を計測するための吸入空気量
を計測する手段、 次に、サージタンク内へ充填される空気量を推定するた
めの手段、 さらに、燃焼室内に残存する排気ガスの量を推定し、燃
料噴射量の履歴をとる手段。

〔作用〕

吸入空気量を計測する手段により得られる吸入空気量は
サージタンクへの流入流量であり、定常運転時に限れば
吸入弁への通過量に等しい。

加速時には、サージタンクは閉塞状態から開放状態に変
化し、前述の吸入空気量は専らサージタンク内を充填す
るのに使われ、燃焼室には吸入されない。そこで、この
ときには、サージタンク内への充填量を推定する手段に
より、吸入空気量を算定する。そして、このため、燃焼
室内に残存する排気ガスの量を推定することにより、サ
ージタンクの圧力と燃焼室の圧力との差から燃焼室への
吸入空気量を算定するようにする。

さらに、燃料噴射量の履歴をとる手段により、インテー
クマニホールド内の温度によって燃料の霧化が変化した
り、燃焼ガスの残存量による燃焼状態か変化しても、空
燃比を一定の範囲内に収めることができる。

〔実施例〕

以下、本発明による空燃比制御装置について、図示の実
施例により詳細に説明する。

第１図は、本発明による空燃比制御装置が適用されたエ
ンジン制御システムを示したもので、吸入空気量を計測
する手段としてのホットワイヤエアフローメータ１、サ
ージタンク２内の空気充填量を推測する手段としてのス
ロットルセンサ３及び圧力センサ４、他に水温センサ５
、吸入空気温度センサ６、排出ガスの空燃比を測定する
空燃比センサ７、燃焼室内の圧力を計測する座金形気筒
内圧力センサ８、回転速度センサ９等のセンサがエンジ
ン制御装置１ｏに接続され、エンジンを回転するための
制御出力として、インジェクタ１１や点火プラグ１２等
を駆動する。

最適な空燃比を保ちながら、エンジンを運転させようと
すれば、エンジンの吸入空気量に見合う燃料を噴射する
ことが必要であり、吸入空気量は吸入弁の空気量を測定
するのが望ましいが、コスト及び実装上の観点から、ホ
ットワイヤエアフローメータ１と吸入弁１３の間にサー
ジタンク２を設け、各気筒の吸入空気量を１個のホット
ワイヤエアフローメータ２で測定している。このため、
サージタンク２が各気筒への吸入空気の緩衝部となり、
ホットワイヤエアフローメータｌでの空気脈動が防止さ
れているが、その分、ホットワイヤエアフローメータ１
を通過する空気量と、吸入弁１３を通して各気筒に入る
空気量とに時間的なずれを生じる。

スロットルバルブを通過する空気量は、大気圧とサージ
タンク２内の圧力差に比例し、スロットルバルブが全開
のときにサージタンク２内の負圧は最低となる。

スロットルバルブを、第２図の実ＭＡで示すように全開
状態から開いた場合、ホットワイヤエアフローメータ１
の信号は、第２図の実ＭＣで示すようにサージタンク２
の容積弁だけオーバーシュートをする。一方、サージタ
ンク２内の圧力は、同じく破ＭＢで示すように単調に増
加する。

吸入弁１３を通過する空気量は、サージタンク２の圧力
と、吸入弁１３が開いたときの燃焼室の圧力との差に比
例するが、燃焼室内の圧力は残存燃焼ガスの有無によっ
て異なる。

特にスロットルバルブが全閉時と、わずかに開いている
ときでは著しく異なり、スロットルバルブが全閉時は、
燃焼ガス自体が希薄なため、残存燃焼ガスが少ない。

第２図の空気量の動きから、燃料噴射量Ｔｉは、次のよ
うに求められる。

Ｔｉ　＝　（：Ｑａ　　Ｑ（Ｐｍ−Ｐｍ　、、−＋）Ｒ
（ＰＩｌｌ、、ｒ）］　Ｘ　Ｋ／Ｎ ここで、 Ｑａ　：ホットワイヤエアフローメータ１で計測した吸
入空気量。

Ｐｌｏ、Ｐｍロー】 ：それぞれ各行程毎にサージタンク ２を充填するのに要する空気量。

Ｒ（Ｐｍ　ｒｓｆ） ：燃焼行程にある気筒内の残存燃焼 ガス量を示し、ＰＩＩｒ、ｔは、その 燃焼ガスが吸入行程にあったとき のサージタンク２内の圧力。

Ｋ：インジェクタの特性によって決ま る定数。

Ｎ：エンジン回転数。

このとき、サージタンク２内の圧力は圧力センサ４を用
いて直接測定できるが、エンジン回転数Ｎとスロットル
開度からも推定可能である。

また、Ｑ（Ｐｍ　　Ｐｍ　、−＋））は、燃焼行程毎の
計算でなくとも、一定時間毎の計算でもよい。

第３図及び第４図は、この実施例のエンジン制御装置１
０における燃料噴射時間Ｔ１の計算処理を示すフローチ
ャートで、以下、このフローチャートにより説明すると
、まず、エンジン制御装置１０は、一定の時間毎に、又
は各気筒の吸入行程毎にホットワイヤエアフローメータ
１の信号をＡＤ変換器を介して取り込み、吸入空気量Ｑ
ａを求める（３１）。

次に、圧力センサ４の信号をＡ、Ｄ変換器によりとり込
み、サージタンク２内の圧力Ｐｍを求め、さらに、前回
の圧力ＰｍをＰｍ、、−＋として保存する（３２）。

今回の圧力Ｐ＋ｎと前回の圧力Ｐｍｏ−＋の差がらサー
ジタンク２内の充填空気量Ｑ　（Ｐ　ｍ　　Ｐ　ｍ　＝
−１）を求める（３３）。

さらに、吸入空気量ＱａからＱ　（Ｐ　ｍ　　Ｐ　Ｉｌ
ｌ、−１）を差し引いた値を、基本吸入空気量Ｑａ＊と
して求める（３４）。

一方、各気筒の吸入行程においてＣＰＵに対し割込を発
生させ、第４図の処理を実行させる。

まず、このとき割込を発生させた気筒に対応したＰｍｒ
ｍｔに応じて、残存ガス量Ｒ（Ｐｍ　ｒ＊ｆ）を推定す
る（４１）。

ついで、基本吸入空気量からＲ（Ｐｍ　、、ｔ）を弓き
（４２）、これに係数Ｋを乗じ、エンジン回転数Ｎで割
算することにより、燃料噴射量Ｔｉを求める（４３）。

さらに、このときのサージタンクの圧力Ｐｍを新たにＰ
ｍ。−１として保存し、次の吸入行程割込に使用するの
である（４４）。

なお、この燃料噴射量Ｔ１の計算には、従来例で示した
ように、スロットル開度と水温もしくは吸入空気温度に
応じて補正するようにしてもよく、これによればさらに
良好な制御が得られる。

また、圧力センサ４を使用しないで構成することも可能
で、この場合には、エンジン回転数に比例した吸入弁通
過量と吸入空気量Ｑａとの差からサージタンク２内の圧
力を推定するようにすればよく、逆に推定圧力からエン
ジンの吸入空気量を求め、ホットワイヤエアフローメー
タの信号との差から圧力を再度推定する方法も考えられ
る。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

エンジンの燃焼室内の残存燃焼ガス量を推定する方法と
しては、燃焼室に設けた筒内圧センサからの出力を使う
方法がある。

すなわち、第１図に示すように、座金湿気筒内圧力セン
サ８を用い、これからの信号により燃焼室内の圧力を取
り込み、第５図に示すように、吸入行程時に入る上死点
での圧力Ｐｔを求め、サージタンク２内の圧力ＰＯＩと
の差から吸入弁１３を通過する空気量を求めるのである
。

さらに、第２図において、スロットルバルブが全開状態
から開き始めると、エンジンに負荷が掛り始まるため、
燃焼室内の圧力は上昇する。このため、燃焼室に入る空
気量は、スロットルバルブが全開のときと、僅かに開い
たときとで差がある。

これを区別するために、全開時のスロットルセンサ３の
信号値、もしくは、図示してないが、アイドルスイッチ
を設け、その０Ｎ１ＯＦＦ信号を使うようにしてもよい
。

すなわち、スロットルセンサ３の信号値が全閉から開く
方向に変化したときか、アイドルスイッチの０Ｎ１ＯＦ
Ｆ信号が変化したときに、残存排気ガス量の増大を検知
し、Ｒ（Ｐｍ　、−ｒ））に補正を加えるようにするの
である。

従って、この実施例によれば、基本吸入空気量かさらに
正確に計測でき、精度の良い空燃比を容易に得ることが
できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、各気筒の吸入空気量を正確に測ること
がてき、空燃比を一定にでき、排気ガス中のＮＯＸやＣ
○、ＨＣを軽減することが可能となり、従来の三元触媒
を小形化できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による空燃比制御装置の一実施例を適用
したエンジン制御システムを示す構成図、第２図は動作
説明用の特性図、第３図は本発明の一実施例における基
本処理を説明するフローチャート、第４図は同じく割込
処理を説明するフローチャート、第５図は気筒内圧力を
説明する特性図である。 １・・・・・・ホットワイヤエアフローメータ、２・・
・・・サージタンク、３・・・・・スロットルセンサ、
４・・・圧力センサ、５・・−・・・水温センサ、６・
・・・・吸入空気温度センサ、７・・・・・空燃比セン
サ、８・・・・・座金湿気筒内圧力センサ、９・・・・
・回転速度センサ、１Ｑエンジン制御装置、１１・・・
・・インジェクタ、１２・・・・点火プラグ。 富 ８　：座金形気僧０勺五ノγ已ンプ ９：回転０乞ンサ ｌＯ：エノジン制蒐用暖１ １１３図 １１２図 ＠４図 １５図 クランク角

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エンジンの吸気マニホールドと吸気流量計の間にサ
   ージタンクを備え、燃料供給量制御用のパラメータの１
   に吸気流量の計測結果が含まれるようにした内燃機関の
   空燃比制御装置において、上記サージタンク内への吸気
   充填量を検出する手段と、各シリンダの吸気行程時での
   燃焼室内残留ガス容量を検出する手段とを設け、これら
   の手段による上記吸気充填量と上記燃焼室内残留ガス容
   量の検出結果を上記燃料供給量制御用のパラメータとし
   て含むように構成したことを特徴とする空燃比制御装置
   。 ２、請求項１の発明において、上記サージタンク内への
   吸気充填量を検出する手段が、該サージタンクの圧力と
   絞り弁の開度に基づいて該サージタンク内への吸気充填
   量を検出するように構成され、上記各シリンダの吸入行
   程時での燃焼室内残留ガス容量を検出する手段が、当該
   シリンダの前回の吸気行程時での上記サージタンクの圧
   力に基づいて各シリンダの吸入行程時での燃焼室内残留
   ガス容量を検出するように構成されていることを特徴と
   する空燃比制御装置。 ３、請求項１の発明において、上記サージタンク内への
   吸気充填量を検出する手段が、該サージタンクの圧力と
   絞り弁の開度に基づいて該サージタンク内への吸気充填
   量を検出するように構成され、上記各シリンダの吸入行
   程時での燃焼室内残留ガス容量を検出する手段が、当該
   シリンダの燃焼室内の圧力と該シリンダのインテークマ
   ニホールドの圧力との差に基づいて各シリンダの吸入行
   程時での燃焼室内残留ガス容量を検出するように構成さ
   れていることを特徴とする空燃比制御装置。 ４、請求項１の発明において、スロットルバルブが全閉
   状態から外れたことを検出して加速補正制御を行なうよ
   うに構成されていることを特徴とする空燃比制御装置。