JPH0344216B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関（エンジン）の制御装置に
関する。

従来より、吸入空気量をエアフローセンサで検
出しこのようにして検出された実際の吸入空気量
に基づき燃料供給制御等を行なうエンジンが提案
されている。

しかしこの種のエンジンにターボチヤージヤを
付設したときは、例えば吸入空気量が急激に減少
する減速時に、ターボチヤージヤのタービン、コ
ンプレツサの回転慣性との関係で、エンジン吸気
系サージングが発生するおそれがあり、これによ
りエアフローセンサ出力が異常になるため、正確
な燃料供給制御等が行なえず、シヨツクを起こし
たり、エンジンが停止する、いわゆるエンストを
招いたりするという問題点がある。

なお、上記のサージングはタービン回転がその
吸入空気量に見あつた値に下がるまで継続するも
のである。

本発明は、このような問題点を解決しようとす
るもので、実際に検出される吸入空気量（以下、
「実吸入空気量」という）に基づく制御と、少な
くともスロツトル弁開度から推定される吸入空気
量（以下、「模擬吸入空気量」という）に基づく
制御とを、エンジンの運転状態に応じて選択でき
るようにして、高い信頼性でエンジン制御が行な
えるようにした、エンジン制御装置を提供するこ
とを目的とする。

このため、本発明のエンジン制御装置は、エン
ジンの吸気通路における実吸入空気量を検出する
エアフローセンサと、上記吸気通路に介装された
スロツトル弁の開度を検出するスロツトルセンサ
と、エンジンの被制御部とをそなえ、上記エアフ
ローセンサからの信号を受け、上記実吸入空気量
に基づくエンジン制御用第１信号を上記エンジン
被制御部へ出力する第１制御手段が設けられると
ともに、上記のエアフローセンサおよびスロツト
ルセンサからの信号を受け、上記実吸入空気量と
上記スロツトル弁の開度から推定される模擬吸入
空気量とを比較し両者のずれが所定の限界値を超
えたときに、上記第１制御手段に優先して上記模
擬吸入空気量に基づくエンジン制御用第２信号を
上記エンジン被制御部へ出力する第２制御手段が
設けられたことを特徴としている。

以下、図面により本発明の一実施例としてのエ
ンジン制御装置について説明すると、第１図はそ
の全体構成図、第２図はその作用を説明するため
のグラフ、第３，４図はそれぞれの作用を説明す
るための流れ図である。

第１図に示すごとく、本実施例にかかる自動車
搭載用のガソリンエンジンのごとき内燃機関Ｅ
（以下単に「エンジンＥ」という）は、ターボチ
ヤージヤ３をそなえている。このターボチヤージ
ヤ３は、エンジンＥの排気通路２に介装されるタ
ービン４をそなえるとともに、エンジンＥの吸気
通路１に介装されタービン４によつて回動駆動さ
れるコンプレツサ５をそなえている。

また、エンジンＥの吸気通路１には、その上流
側（エアクリーナ側）から順に、エアフローセン
サ１６，ターボチヤージヤ３のコンプレツサ５，
インタクーラ８，エンジン被制御部としての燃料
供給部を構成する電磁式燃料噴射弁９，１０（こ
れらの弁９，１０は噴射容量が異なる）およびス
ロツトル弁１１が設けられ、エンジンＥの排気通
路２には、その上流側（エンジン燃焼室側）から
順に、ターボチヤージヤ３のタービン４，触媒コ
ンバータ２７および図示しないマフラーが設けら
れている。

エアフローセンサ１６は、吸気通路１内に配設
された柱状体によつて発生するカルマン渦の個数
を超音波変調手段によつて検出したり、抵抗値の
変化によつて検出したりすることにより、吸気通
路１の実際の吸入空気量（実吸入空気量）を検出
するもので、エアフローセンサ１６からのデイジ
タル出力はコントローラ１４へ入力されるように
なつている。なお、エアフローセンサ１６からの
デイジタル出力はコントローラ１４内で例えば
１／２分周器にかけられてから燃料供給制御等の
ため各種の処理に供される。

また、一般にエアフローセンサ１６はエンジン
Ｅの低速高負荷状態において吸気脈動等により誤
動作を起こすといわれているが、本実施例では、
エアフローセンサ１６の下流側にインタクーラ８
を設けエアクリーナ部分の寸法等を適宜調整する
ことにより、上記のような吸気脈動はほとんど起
きなくなつたので、エアフローセンサ１６による
計測信頼性あるいは精度は十分に高いものと考え
られる。

しかし、前述のごとく、ターボチヤージヤ３が
設けられているので、サージングによるエアフロ
ーセンサ１６の誤動作の可能性は存在している。

また、回転数センサ１７が設けられており、こ
の回転数センサ１７は例えばイグニツシヨンコイ
ル２８の１次側マイナス端子からエンジン回転数
情報を検出することによりエンジン回転数Ｎを検
出するものである。

さらに、スロツトル弁１１の開度（スロツトル
開度）θを検出するスロツトルセンサ２０が設け
られており、このスロツトルセンサ２０としては
ポテンシヨメータが用いられる。

また、吸気温度を検出する吸気温センサ１８，
大気圧を検出する大気圧センサ１９が設けられて
いるほか、その他にエンジン冷却水温度を検出す
る水温センサ２１，排気中の酸素濃度を検出する
O₂センサ２２，エンジンノツク状態を検出する
ノツクセンサ２３，車速を検出する車速センサ２
４，エンジンアイドル状態を検出するアイドルス
イツチ２５，エンジンクランキング時を検出する
クランキングスイツチ２６，デイストリビユータ
２９付きの光電変換手段によつてクランク角度を
検出するクランク角度センサ３１などが設けられ
ており、これらのセンサやスイツチからの信号は
コントローラ１４へ入力されるようになつてい
る。

なお、吸気温センサ１８，大気圧センサ１９，
水温センサ２１，スロツトルセンサ２０，O₂セ
ンサ２２，ノツクセンサ２３などは、その検出信
号がアナログ信号であるので、Ａ／Ｄコンバータ
を介してコントローラ１４へ入力される。また、
大気圧センサ１９はコントローラ１４内に組み込
んでもよい。

さらに、イグニツシヨンコイル２８が設けられ
ており、このイグニツシヨンコイル２８はエンジ
ン被制御部としてのパワートランジスタ（スイツ
チングトランジスタ）３０によつて１次側電流を
断続されるようになつている。なお、パワートラ
ンジスタ３０はコントローラ１４からオンオフの
ための信号を受けるようになつている。

また、車室内には表示計１３が設けられてい
る。この表示計１３としては、例えば針の駆動部
が、コントローラ１４からの制御信号（電流）を
受けて、針が回動することにより、負圧領域、過
給領域、過過給領域（この過過給領域はレツドゾ
ーンともいう）のいずれかを指示する針式表示部
１３ａをもつものや、発光ダイオード（LED）
を列状に配設して、これらのLEDが適宜点滅す
るセグメント式表示部１３ｂをもつものなどが考
えられる。なお、表示計１３が針式表示部１３ａ
をもつものの場合、コントローラ１４からｆ−Ｖ
コンバータおよび電流駆動回路を介して制御信号
が表示計１３へ供給される。

ところで、コントローラ１４は、CPUやメモ
リー（マツプを含む）、適宜の入出力インタフエ
ースをそなえて構成されているが、このコントロ
ーラ１４は、具体的には、実吸入空気量Arに基
づくエンジン制御用第１信号を電磁式燃料噴射弁
９，１０等のエンジン被制御部へ出力する第１制
御手段Ｍ１の機能を有するとともに、次の条件を
満足したときに第１制御手段Ｍ１に優先してスロ
ツトル開度θとエンジン回転数Ｎとから推定され
る吸入空気量As（以下「模擬吸入空気量As」と
いうが、この模擬吸入空気量Asのデータはコン
トローラ１４のマツプ内に記憶されている）に基
づくエンジン制御用第２信号を電磁式燃料噴射弁
９，１０等のエンジン被制御部へ出力する第２制
御手段Ｍ２の機能を有する。

ここで、第２制御手段M2による制御が行なわ
れるための条件として、 (1) 所定の減速状態、即ちスロツトル弁１１の閉
弁速度｜dθ／dt｜が所定の限界値（所定値）を
超えること (2) 実吸入空気量Ar／模擬吸入空気量As（この
Ar／Asを誤動作率εという）が所定の限界値
（所定値）を超えること (3) 実吸入空気量Arと模擬吸入空気量Asとの差
が所定の限界値（所定値）を超えること を挙げることができるが、このうち(1)〜(3)項の全
てを満足したときを第２制御手段M2による制御
への移行条件としてもよく、(1)または(2)項あるい
は(1)または(3)項を満足したときを第２制御手段Ｍ
２による制御への移行条件としてもよく、(2)また
は(3)項のいずれかを満足したときを第２制御手段
Ｍ２による制御への移行条件としてもよい。

なお、吸入空気量データを使用する制御として
は、燃料供給制御のほか、点火時期制御、吸気通
路内圧力表示のための制御やこのエンジンＥが排
気再循環（EGR）システムを有する場合のEGR
制御あるいはこのエンジンＥが複合吸気式エンジ
ン（CISエンジン）である場合の２次吸気弁等の
弁作動停止制御等、エンジン負荷（ブースト）が
関係する制御が考えられる。

上述の構成により、例えば第２図の線ａのよう
に、スロツトル弁１１の閉弁速度が所定の限界値
を越えて減速すると、吸気系にサージングが発生
して、第２図の曲線ｂに示すごとく、誤動作率ε
がε2（限界値）を越えると、第２図ｃ欄に記載し
たように、エアフローセンサ出力による吸入空気
量（実吸入空気量）データの基づく制御から模擬
吸入空気量データに基づく制御に切り替える。こ
のように実吸入空気量に基づく制御から模擬吸入
空気量に基づく制御へ切り替える処理の流れを示
すと、第３図にステツプＡ１〜Ａ５で示すような
フローとなる。

また、上記の減速状態がなくなり、誤動作率ε
がε2よりも小さいε1（このε1は模擬吸入空気量に
基づく制御解除のための限界値）以下となつて、
この状態が所定時間t0以上継続すると、再度実吸
入空気量に基づく制御に切り替える。このように
模擬吸入空気量に基づく制御から実吸入空気量に
基づく制御へ切り替える処理の場合は、第３図に
示すものにおいて、ステツプＡ５の処理の前に所
定時間経過したかどうかという判断を挿入し、
YESならステツプＡ５の処理を行ない、NOなら
ステツプＡ４の処理を行なうようにする。

なお第２図ｂ中のε0はエアフローセンサ１６の
正常時のものを示す。

このように、エアフローセンサ１６からの出力
が異常な状態となるときは、今まで実吸入空気量
データに頼つていた制御を全て模擬吸入空気量デ
ータに置き替えることが行なわれるので、入力が
模擬吸入空気量データに置き替わるだけでその後
の処理はエアフローセンサ１６正常時のロジツク
をそのまま使用でき、これによりたとえエンジン
Ｅにサージングが発生してもエアフローセンサ１
６の正常時の動作と同じ制御が可能となり、かか
るサージング発生時にも、エンジン制御が乱れる
ことはない。

なお、実吸入空気量に基づく制御を行なうに際
しては、吸入空気量を吸気温や大気圧などで補正
したデータを使用するが、この補正は必ずしも必
要ではない。

また、燃料噴射がエアフローセンサ出力のパル
ス同期で行なわれる場合は、模擬吸入空気量に基
づく制御を行なうに際し燃料噴射をまず回転同期
噴射に切り替えるとともに、噴射パルス幅を、模
擬吸入空気量で決まる基本パルス幅に、更に模擬
吸入空気量データやその他各種のデータから決定
される各種補正を加えたものとする。

さらに、点火時期制御や吸気通路圧力表示もエ
ンジン運転状態に応じ実吸入空気量または模擬吸
入空気量に基づいて行なわれる。

ところで、第４図にステツプＢ１〜Ｂ５で示す
ように、スロツトル弁１１の閉弁速度が所定の限
界値を超えたか、または誤動作率εが所定の限界
値を超えた場合に、模擬吸入空気量に基づく制御
に移行させるようにすることもでき、この場合は
エアフローセンサ１６の出力が異常である場合は
もちろんのこと、異常になりやすい場合も模擬吸
入空気量に基づく制御が行なわれる。

また、実吸入空気量に基づく制御への復帰は、
減速状態が解除されてから所定時間以上経過した
か（この判断は第４図のステツプＢ２のYESの
あとに行なう）あるいは誤動作率εがε2よりも小
さいε1（このε1は前記のε1と同様、模擬吸入空気
量に基づく制御解除のための限界値）以下にある
時間が所定時間以上経過した場合（この判断は第
４図のステツプB3のYESのあとに行なう）に行
なわれる。

なお、第３図のステツプＡ３および第４図のス
テツプＢ３で、実吸入空気量と模擬吸入空気量と
の差が所定の限界値を越えたかどうかを判断して
もよい。この場合はエアフローセンサ１６が断線
して故障した場合でも、上記の差が所定の限界値
を超えるから、エアフローセンサ１６が故障した
場合でも、模擬吸入空気量に基づく制御が行なわ
れ、エンジン制御の信頼性が高まる。

また、模擬吸入空気量に基づく制御ゾーンを例
えば低負荷域に限定すれば、スロツトル開度情報
のみで決まる模擬吸入空気量（このデータもマツ
プに記憶される）を使用することもできる。

なお、第１図中の符号６はウエストゲートバル
ブ、７はウエストゲートバルブ６を開閉駆動する
ための２枚ダイアフラム式圧力応動装置、１２は
アイドル時にスロツトル弁１１をロツド等を介し
て回動させるためのDCモータ等からなるアクチ
ユエータ、１５は圧力応動装置７を制御するため
の電磁式切替弁（この弁１５は弁体用の図示しな
い戻しばねを有する）を示している。

以上詳述したように、本発明のエンジン制御装
置によればエアフローセンサで検出される実吸入
空気量とスロツトル弁の開度から推定される模擬
吸入空気量とを比較し、両者のずれに基づいてエ
アフローセンサ出力の異常状態を知りうるように
したので、上記センサが故障しているにもかかわ
らずその出力が通常作動範囲に収まつている場合
や、サージングのようにセンサそのものは故障し
ていないにもかかわらずその出力値が異常となる
場合であつても、また、高負荷運転以外の運転状
態で吸入空気量センサ出力が異常値を示す状態に
なつた場合であつても、確実にエアフローセンサ
の異常状態をとらえることができ、その際には第
２制御手段が作動してスロツトル弁の開度から推
定される模擬吸入空気量に基づいたエンジンの被
制御部の制御がなされるので、その制御は常に適
切に行なわれるという利点ないし効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例としてのエンジン制御装
置を示すもので、第１図はその全体構成図、第２
図はその作用を説明するためのグラフ、第３，４
図はそれぞれその作用を説明するための流れ図で
ある。 １……吸気通路、２……排気通路、３……ター
ボチヤージヤ、４……タービン、５……コンプレ
ツサ、６……ウエストゲートバルブ、７……圧力
応動装置、８……インタクーラ、９，１０……電
磁式燃料噴射弁、１１……スロツトル弁、１２…
…アクチユエータ、１３……表示計、１３ａ……
針式表示部、１３ｂ……セグメント式表示部、１
４……コントローラ、１５……電磁式切替弁、１
６……エアフローセンサ、１７……回転数セン
サ、１８……吸気温センサ、１９……大気圧セン
サ、２０……スロツトルセンサ、２１……水温セ
ンサ、２２……O₂センサ、２３……ノツクセン
サ、２４……車速センサ、２５……アイドルスイ
ツチ、２６……クランキングスイツチ、２７……
触媒コンバータ、２８……イグニツシヨンコイ
ル、２９……デイストリビユータ、３０……パワ
ートランジスタ、３１……クランク角度センサ、
Ｅ……エンジン、Ｍ１……第１制御手段、Ｍ２…
…第２制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンの吸気通路における実吸入空気量を
   検出するエアフローセンサと、上記吸気通路に介
   装されたスロツトル弁の開度を検出するスロツト
   ルセンサと、エンジンの被制御部とをそなえ、上
   記エアフローセンサからの信号を受け、上記実吸
   入空気量に基づくエンジン制御用第１信号を上記
   エンジン被制御部へ出力する第１制御手段が設け
   られるとともに、上記のエアフローセンサおよび
   スロツトルセンサからの信号を受け、上記実吸入
   空気量と上記スロツトル弁の開度から推定される
   模擬吸入空気量とを比較し両者のずれが所定の限
   界値を超えたときに、上記第１制御手段に優先し
   て上記模擬吸入空気量に基づくエンジン制御用第
   ２信号を上記エンジン被制御部へ出力する第２制
   御手段が設けられたことを特徴とする、エンジン
   制御装置。