JPH04101037A - 車両用内燃機関の制御装置 - 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、スロットル弁をモータｊこより駆動制御する
内燃機関の制御装置に関する。

〈従来の技術〉 車両の走行制御に直接作用する機関の実トルクかアクセ
ルペダル操作量に対応する目標トルクになるように、吸
入空気量や燃料供給量を制御するものか提案されている
。

かかる従来例として、特開昭５８−１５５２３５号公報
に示すように、目標トルクに基づいて吸入空気量を制御
し、燃料供給量は吸入空気量を検出しこの検出値に基づ
いて制御するものがある。

しかし、このものでは過渡運転時に時々刻々と変化する
吸入空気量に応じて燃料供給量を応答性良く制御するこ
とか難しい。

そこで、特開昭６４−３１３６３６号公報に示すように
、目標トルクに応じて吸入空気量と燃料供給量とを一体
的に制御するものか提案されている。

〈発明か解決しようとする課題〉 しかし、燃料供給量と吸入空気量とを一体的に制御する
ために吸入空気量の計量をスロットル弁開度に依存させ
て燃料供給量を設定するようにしているので、吸気通路
或いはスロットル弁付近に汚れが付着したり高地で大気
圧力（空気密度）か変化したりすると、同一スロットル
弁開度であっても実吸入空気量か目標トルクに対応する
吸入空気量よりも小さくなる。このため、空燃比かずれ
て排気性状を感化させたり、アクセルペダル操作量と実
トルクとの相関がずれて制御性か感化するという不具合
がある。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたもので、例
えば吸気通路に汚れか付着しても最適な制御性を確保て
きる制御装置を提供することを目的とする。

〈課題を解決するだめの手段〉 このため、本発明は第１図に示すように、アクセルペダ
ルの操作量を検出するアクセルペダル操作量検出手段Ａ
と、検出されたアクセルペダル操作量に基ついて機関の
目標トルクを設定する目標トルク設定手段Ｂと、設定さ
れた目標トルクに基づいてスロットル弁の操作量を設定
する操作量設定手段Ｃと、機関空燃比を検出する空燃比
検出手段りと、検出された空燃比に基づいて前記スロッ
トル弁操作量を補正する操作量補正手段Ｅと、補正され
たスロットル弁操作量に基ついてスロットル弁Ｆを開閉
駆動する弁駆動手段Ｇと、前記目標トルクに基ういて燃
料供給量を設定する燃料供給量設定手段Ｈと、設定され
た燃料供給量に基ついて燃料供給手段Ｉを駆動制御する
駆動制御手段Ｊと、を備えるようにした。

〈作用〉 このようにして、検出された空燃比に基ついて目標スロ
ットル開度を補正することにより、実吸入空気量か目標
トルクに対応する最適な値になるようにスロットル弁を
駆動制御するようにした。

〈実施例〉 以下に、本発明の一実施例を第２図〜第６図に基づいて
説明する。

第２図において、機関吸入通路１にはバタフライ式のス
ロットル弁２か介装され、このスロットル弁２はスロッ
トル駆動装置３により開閉駆動される。前記スロットル
駆動装置３は、スロットル弁２を開閉駆動するサーボモ
ータと該サーボモータを操作するサーボ駆動回路とから
構成されている。そして、スロットル駆動装置３は、ス
ロットルセンサ４により検出されたスロットル開度か制
御装置５から入力される目標開度になるように、スロッ
トル弁２を開閉駆動するようになっている。

また、マイクロコンピュータ等からなる制御装置５には
、アクセルペダルの操作量（踏込量）をポテンショメー
タの出力電圧により検出するアクセルペダル操作量検出
手段としてのアクセル開度センサ６と排気中の酸素濃度
から空燃比を検出する空燃比検出手段としての酸素セン
サ７と、クランク角度（機関回転速度に対応する）を検
出するクランク角センサ８と、前記スロットルセンサ４
と、から検出信号か夫々入力されている。

制御装置５は、第３図及び第４図のフローチャートに従
って作動し、スロットル弁２を開閉駆動させると共に、
燃料供給手段としての燃料噴射弁９を噴射作動させる。

また、制御装置５は、イグニッションコイル】Ｏを介し
て点火栓用に点火信号を出力し点火作動させる。

ここでは、制御装置５か目標トルク設定手段と操作量設
定手段と操作量補正手段と燃料供給量設定手段と駆動制
御手段とを構成する。また、制御装置５とスロットル駆
動装置３とか弁駆動手段を構成する。

次に、作用を第３図及び第４図のフローチャートに従っ
て説明する。

まず、第３図のフローチャートに示すルーチンを説明す
る。このルーチンは一定周期例えば１０ｍ５ｅｃ毎に時
間周期で実行される。

Ｓｌては、アクセル開度センサ６により検出されたアク
セル開度Ａ（操作量）を読込む。

Ｓ２では、クランク角センサ８からのクランク角信号に
基づいて機関回転速度ＮＥを演算する（機関回転速度は
クランク角信号の入力周期の逆数に比例する）。

Ｓ３では、読込れたアクセル開度Ａと演算された機関回
転速度ＮＥとに基づいて、目標トルクＴ。

を次式により演算する。

ＴＯ＝ＫＩＸＡ−に２ＸＮＥ Ｋ１及びに２は機関の出力トルクの特性を決定するパラ
メータで、Ｋ１はアクセル開度と機関出力トルクとの比
例定数で、Ｋ２は機関回転速度と出力トルクとの比例定
数である。これらＫ　＋　、　Ｋ　２は車両重量とトラ
ンスミッションの変速比とにより検出される機関の出力
軸に加わる外部負荷、換言すれば車両の運転状態に基づ
いて設定される（特開昭６４−３１３６３６号公報参照
）。尚、車両運転状態に応じて目標トルクを変化させる
必要がなければ、トルクテーブルに設定された出力トル
ク特性に従ってアクセル開度と機関回転速度とから目標
トルクを検索してもよい。

Ｓ４では、演算された機関回転速度と目標トルクとに基
づいて目標スロットル開度をマツプから検索する。この
目標スロットル開度は、機関回転速度か大きくなるに従
って大きくなりかつ目標トルクか大きくなるに従って大
きくなるように、変化させて設定されている。

Ｓ５では、目標トルクと機関回転速度とに基づいて後述
のスロットル開度補正マツプからスロットル開度補正値
を検索する。

Ｓ６では、Ｓ４にて検索された目標スロットル開度を補
正する。

Ｓ７では、補正された目標スロットル開度に対応する制
御信号をスロットル駆動装置３に出力する。これにより
、スロットル駆動装置３は、スロットル弁２の実開度が
前記補正された目標スロットル開度になるように、スロ
ットル弁２の開度をフィードバック制御する。

Ｓ８では、燃料噴射量Ｔ、（燃料噴射パルス幅）を算出
する。具体的には、Ｓ３にて求められた目標トルクと機
関回転速度とに基づいて基本噴射量をマツプから検索す
ると共に、この基本噴射量に機関回転状態に応じて各種
補正を行って燃料噴射量を算出する。ここて、基本噴射
量に加える補正は、冷却水温度に応じた増量、始動時の
増量、酸素センサ７の検出空燃比に基づく空燃比フィー
ドバック補正等公知のものである。

Ｓ９では、演算された燃料噴射量を出力ポートにセット
する。これにより、クランク角センサ８からのクランク
角信号によりトリガされる所定タイミングで、燃料噴射
量に対応するパルス幅の信号を燃料噴射弁９に出力し、
燃料を機関に噴射供給する。

次に、第３図のフローチャートに示すルーチンを説明す
る。このルーチンは一定周期例えばレファレンス信号の
入力毎（各気筒の点火周期）に実行される。

Ｓｌｌでは、酸素センサ７により検出された空燃比を読
込む。ここで、酸素センサ７の出力は、第５図に示すよ
うに、理論空燃比（λ＝１）を境として、オン・オフ的
に変化する。

Ｓ１２では、検出された空燃比に基づいて空燃比フィー
ドバック補正係数αを演算する。このαは、第５図に示
すように、酸素センサ７出力が変化したときにＰ分だけ
大きく変化させその後次に酸素センサ７出力か変化する
まで１分ずつ徐々に変化させるＰＩ制御により設定され
る。このようにして設定された空燃比フィードバック補
正係数αは、前記燃料噴射量の演算に用いられ、空燃比
かλ＝１になるように空燃比フィードバック制御か行わ
れる。

Ｓ１３ては、空燃比フィードバック補正係数αの平均値
α、を演算する。具体的には、αかリッチ側からリーン
側に反転する直前のリッチ側のＲｄ（第５図参照）と、
次にαがリーン側からリッチ側に反転する直前のリーン
側のＬα（第５図参照）と、を単純平均して平均値α。

Ｃ＝　（Ｒｄ十Ｌし）／２〕を算出する。この平均値α
−まαか反転する毎に常時算出される。

ここて、平均値αゆか示す意味を述べる。すなわち、吸
気通路或いはスロットル弁付近に汚れか付着したり、或
いは高地等において大気圧力が変化しているときには、
補正前の目標スロットル開度にて想定している吸入空気
量と実吸入空気量とに差が発生する。そして、この吸入
空気量の差は、空燃比フィードバック制御を行っていな
いときには、そのまま空燃比の理論空燃比からのずれと
なって排気性状及び燃費の悪化を引き起こすが、空燃比
フィードバック制御中ては定常運転状態すなわちフィー
ドバック制御が充分に追従できるような運転状態のとき
には排気性状及び燃費の悪化は生じない。

そして、平地で吸気通路或いはスロットル弁付近に汚れ
が付着していないときの平均値α、をα３ＴＤ（実空燃
比がλ＝１に制御されているときの値）とし、汚れか付
着したり或いは大気圧力か変化したときの平均値α、を
α゛アと仮定すると、その差ΔαはΔα＝α０−α８ア
、となる。このΔαは、実空燃比の理論空燃比からのず
れ量を示し、補正前の目標スロットル開度にて想定する
吸入空気量すなわちアクセル開度に見合ったトルクを発
生するのに必要な吸入空気量と実吸入空気量との差を表
す。

そして、α′ゆとαＳＴＤとに差がある状況下で、スロ
ットル弁開度の急激な変化が発生するとき（ドライバの
アクセルペダル操作か激しいとき）には、空燃比フィー
ドバック制御か追従てきないため、排気性状及び燃費の
悪化が発生する。

従って、前記Δαを零に近づけるように目標スロットル
開度を補正すれば、目標トルクに応じた実吸入空気量を
確保てきる。このため、目標トルクと機関回転速度とに
対応させてスロットル開度補正値が設定されたスロット
ル開度補正マツプを、Δαに対応させて複数種類用意し
ておく。具体的にはΔαか大きくなったときにスロット
ル弁開度補正値を大きくするように設定する。

そして、Ｓ１４ては、マツプ切換条件か成立したか否か
を判定し、ＹＥＳのときにはＳ１５に進みＮＯのときに
はルーチンを終了させる。このマツプ切換条件としては
、定常運転状態すなわち空燃比フィードバック制御中が
あり、この定常運転状態を機関回転速度とスロットル弁
開度若しくはアクセル開度の変化から判定し、定常運転
時に３１５に進みＮＯのときにはルーチンを終了させる
。またマツプ切換条件としては、アイドル運転時かあり
、このアイドル運転時に空燃比フィードバック制御か行
われているときにはＳ１５に進み空燃比フィードバック
制御かクランプされているときにはルーチンを終了させ
る。

Ｓ１５ては、前記Ｓ１３にて演算された平均値α。

か所定値以上か否かを判定し、ＹＥＳのときにはマツプ
切換を行うへきと判断しＳ１６に進みＮｏのときにはル
ーチンを終了する。

Ｓ１６ては、前記Δαに基づいてスロットル開度補正マ
ツプを選択して切換える。このマツプ切換の一手法とし
て、Ｓ５でスロットル弁開度補正値を読込む時に与える
マツプの先頭アドルスを、このルーチンで切換えるとい
う方法かある。

このようにして選択切換されたスロットル開度補正マツ
プは、第３図の８５にて使用される。

以上説明したように、アクセル開度に対応する目標トル
クと機関回転速度とに応じて設定された目標スロットル
開度を、実空燃比の理論空燃比からのずれ量（Δα）に
基づいて補正するようにしたので、汚れか付着したり大
気圧力か変化しても目標トルクに対応する吸入空気量を
確保できるため、空燃比を最適に維持して排気性状、燃
費の悪化を抑制できると共に目標トルクを確保てき、も
って制御性を向上できる。

これを、第６図のデータに基づいて説明すると、従来の
もの（第６図中実線示）では、汚れの付着或いは大気圧
力変化により目標トルクにて想定する吸入空気量よりも
実吸入空気量か不足するので、定常運転時には空燃比フ
ィードバック制御により空燃比かλ＝１になるように制
御されているか、アクセル踏込初期には制御応答遅れに
より燃料噴射量か過多となって空燃比が第６図に示すよ
うに大幅にリッチ化し排気性状及び燃費か悪化する。

これに対し、本発明のものでは、空燃比に基づいて目標
スロットル開度を補正するようにしたので、アクセル開
度に見合ったトルクを第６図中破線示の如く確保できる
と共に、アクセル踏込時にも空燃比のリッチ化を第６図
中破線示の如く抑制でき、排気性状及び燃費の悪化を抑
制できる。

〈発明の効果〉 本発明は、以上説明したように、目標トルクに基づいて
設定された目標スロットル開度を検出された空燃比に基
づいて補正するようにしたので、汚れの付着か発生した
り大気圧力か変化しても、目標トルクに対応する吸入空
気量を確保てきるため、定常・過渡に拘わらず、良好な
空燃比を確保できると共にアクセル操作量に応じたトル
クを確保でき、もって制御性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明の一
実施例を示す構成図、第３図及び第４図は同上のフロー
チャート、第５図及び第６図は同上の作用を説明するた
めの図である。 ２・・・スロットル弁　　３・・・スロットル駆動装置
４・・・スロットルセンサ　　５・・・制御装置　　６
・・・アクセル開度センサ　　７・・・酸素センサ　　
９・・・燃料噴射弁 特許出願人　　日産自動車株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　富二雄 鍋＄騙条橘な ′を用頬嬬 拘′（讐に一シ゛／、）へ 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アクセルペダルの操作量を検出するアクセルペダル操作
   量検出手段と、検出されたアクセルペダル操作量に基づ
   いて機関の目標トルクを設定する目標トルク設定手段と
   、設定された目標トルクに基づいてスロットル弁の操作
   量を設定する操作量設定手段と、機関空燃比を検出する
   空燃比検出手段と検出された空燃比に基づいて前記スロ
   ットル弁操作量を補正する操作量補正手段と、補正され
   たスロットル弁操作量に基づいてスロットル弁を開閉駆
   動する弁駆動手段と、前記目標トルクに基づいて燃料供
   給量を設定する燃料供給量設定手段と、設定された燃料
   供給量に基づいて燃料供給手段を駆動制御する駆動制御
   手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置
   。