JPH04325748A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この出願の発明は、２サイクルエ
ンジンやバルブオーバラップが大きい４サイクルエンジ
ンのように排気系への吸気の吹き抜け量の多いエンジン
の燃料制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】２サイクルエンジンにおいては、掃気の
ために吸気ポートと排気ポートが連通する期間が長く、
そのため、吸気が燃焼に関与しないまま吹き抜けて排気
系に多量に流出する。また、４サイクルエンジンでも、
吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバラップが大き
いと排気系への吸気の吹き抜け量が多くなる。

【０００３】ところで、上記のように吹き抜け量の多い
エンジンにおいて、インジェクタを用いて燃料供給を行
う場合に、実際にシリンダ内で燃焼に関与する吸気の量
に見合った量の燃料が供給できるよう、エンジン回転数
，負荷といったエンジン運転条件に応じた補正によって
吹き抜け期間中の吸気の吹き抜け分を補償するようにし
たものが、例えば特開昭６３−２４８９１５号公報に開
示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】吸気の吹き抜け分を見
込んで燃料噴射量を補正することは、正確な空燃比制御
を行う上で有効な手段である。しかし、吸気の吹き抜け
量が多いエンジンでは、排気ポートが開いてから掃気が
始まるまでの間は実際に燃焼に関与したガスだけが排気
ガスとして排出され、掃気が始まると燃焼に関与しなか
った吸気が排気ガスに混じって多量に排気系に排出され
るため、排気ガス中の酸素濃度が１サイクル中にも大き
く変動することになり、このようなエンジンにおいて燃
料供給量をフィードバック制御しようとした場合には、
上記のようなオープン制御の補正だけでは解決できない
問題が発生する。すなわち、排気ポート下流にＯ２セン
サ等の空燃比センサを設置し、この空燃比センサの出力
に基づいて空燃比を目標値にフィードバック制御しよう
とした場合、空燃比センサは燃焼に関与した分の排気ガ
スのみを検出するわけではないので、実際に燃焼に関与
する混合気の空燃比を正確にフィードバック制御するこ
とはできず、しかも、センサ出力の変動が激しいため空
燃比が安定しない。

【０００５】この出願の発明は上記問題点に鑑みてなさ
れたものであって、吸気の吹き抜け分の影響を排除して
、燃焼に関与する混合気の空燃比を正確に制御すること
のできるエンジンの燃料制御装置を得ることを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この出願の発明に係るエ
ンジンの燃料制御装置の構成は、図１に示すとおりであ
って、吸気ポートと排気ポートとが連通することによっ
て吸気が吹き抜ける吹き抜け期間を有するエンジンの燃
料制御装置であって、エンジンに燃料を供給する燃料供
給手段と、特定気筒の排気ポート下流に配置される空燃
比センサと、この空燃比センサの出力に基づいて燃料供
給量を演算し燃料供給信号を出力して燃料供給手段を制
御する燃料制御手段と、同特定気筒の吹き抜け期間中の
空燃比センサの出力を燃料制御手段による演算のための
空燃比情報としては除外する空燃比情報限定手段を備え
たことを特徴とする。

【０００７】上記燃料供給手段は、各気筒の燃焼室に燃
料を直接噴射するインジェクタとすることができ、また
、上記空燃比情報限定手段は、空燃比センサ出力のリッ
チ側極値を判定して前記燃料制御手段による演算のため
の空燃比情報を該リッチ側極値のみに限定するものとす
ることができる。

【０００８】また、燃料制御手段は、空燃比センサ出力
のリッチ側極値が設定値よりもリーン側であれば空燃比
を濃くする方向に燃料供給手段を制御し、該極値が設定
値よりもリッチ側であれば空燃比を薄くする方向に前記
燃料供給手段を制御するものとすることができる。

【０００９】

【作用】燃料制御手段は、エンジンの特定気筒の排気ポ
ート下流に配置された空燃比センサの出力に基づいて燃
料供給量を演算し、演算された燃料供給量に対応する燃
料供給信号によって燃料供給手段を制御する。その際、
空燃比センサ出力のリッチ側極値は、吸気吹き抜け分の
影響を受けない分のセンサ出力を示す。したがって、リ
ッチ側極値であることを判定し、リッチ側極値のみを空
燃比情報として燃料供給量を演算することで、吹き抜け
期間中の空燃比センサの出力を空燃比情報から除外する
ことができ、その結果、吹き抜け分の影響が排除される
。そして、このリッチ側極値に基づいて演算した量の燃
料を各気筒の燃焼室に所定のタイミングで直接噴射する
ことにより、燃焼に関与する混合気の正確な空燃比制御
が可能となる。

【００１０】空燃比センサのリッチ側極値に基づく制御
は、具体的には、空燃比センサ出力のリッチ側極値が設
定値よりもリーン側であれば空燃比を濃くする方向に燃
料供給手段を制御し、該極値が設定値よりもリッチ側で
あれば空燃比を薄くする方向に燃料供給手段を制御する
ようにして行う。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１２】図２は本発明の一実施例の全体システム図
である。この実施例において、エンジン１は筒内直噴の
ユニフロー式２サイクルエンジンであって、シリンダ２
の下部に掃気ポート３が形成され、シリンダ２のヘッド
部に排気ポート４が形成されている。そして、シリンダ
２のヘッド部には、図示しない動弁機構によってクラン
ク軸回転と同期して駆動されて上記排気ポート４を開閉
する排気バルブ５が設けられ、また、点火プラグ６と燃
料噴射用のインジェクタ７が配置されている。

【００１３】掃気ポート３は排気バルブ５が開いた後の
所定クランク角で開き始め、排気バルブ５が閉じた後の
所定クランク角で閉じるようピストン８によって開閉さ
れる。そして、エアクリーナ９から延びる吸気通路１０
が上記掃気ポート３に連通され、該吸気通路１０のエア
クリーナ９の直下流には、吸入空気量を検出するエアフ
ローメータ１１が設けられ、その下流にスロットルバル
ブ１２が、また、スロットルバルブ１２の下流に機械式
過給機１３が設けられている。また、吸気通路１０には
、機械式過給機１３をバイパスするバイパス通路１４が
設けられ、該バイパス通路１４にバイパス制御バルブ１
５が設けられている。

【００１４】排気ポート４に接続された排気通路１６に
は触媒装置１７が設けられ、また、排気ポート４下流で
触媒装置１７の上流に空燃比センサ１８が配設されてい
る。

【００１５】この実施例においては、空燃比センサ１８
としてリニアＯ２センサが使用される。また、スロット
ルバルブ１２は、スロットルモータ１９によって電気的
に駆動される。そして、マイクロコンピュータからなる
コントロールユニット２０が設けられ、該コントロール
ユニット２０には、上記エアフローメータ１１からの吸
入空気量信号，上記空燃比センサ１８からの空燃比信号
，アクセルペダル２１の踏込量に比例するアクセル開度
信号，エンジン回転信号といった各種信号が情報として
入力される。コントロールユニット２０では、これら情
報に基づいて点火時期，燃料噴射量，スロットル開度お
よびバイパス制御量が演算され、点火プラグ６に接続さ
れたイグナイタ２２，インジェクタ７，スロットルモー
タ１９およびバイパス制御バルブ１５にそれぞれの制御
信号が出力される。

【００１６】点火時期は、エンジンの回転数（Ｎ）と負
荷（Ｑ／Ｎ）に応じたマップ値によって制御される。ま
た、燃料噴射量は、吸入空気量（Ｑ）とエンジン回転数
（Ｎ）に基づいて算出された値に吹き抜け補正のマップ
値（ＣＡ）を掛けたものを基本量とし、これに空燃比セ
ンサ１８の出力に応じたフィードバック補正値（ＣＦＢ
）を掛けることによって求められる。そして、演算され
た燃料噴射量に相当するパルス巾の噴射信号がインジェ
クタ７に出力される。また、インジェクタ７による筒内
燃料噴射のタイミングは、膨張行程終了時で、排気バル
ブ開タイミング以前に終了するよう設定される。また、
スロットル開度はアクセル開度信号に応じて制御され、
バイパス制御量はエンジン回転数（Ｎ）および負荷（Ｑ
／Ｎ）に応じて制御される。

【００１７】図３は上記空燃比センサ１８を構成するリ
ニアＯ２センサの出力特性図である。リニアＯ２センサ
の出力電圧は、図に示すように、空燃比が濃い（リッチ
）側から薄い（リーン）側に向けて比例的に大きくなる
。

【００１８】上記空燃比センサ１８からの出力信号をタ
イムチャートで示したものが図４の（ａ）である。２サ
イクルエンジンであるため、掃気中は吸気が多量に吹き
抜けることによってセンサ出力はリーン側に振れ、掃気
が終わると、吸気吹き抜け分の影響が徐々に薄らぐこと
によって、センサ出力は実際に燃焼に関与する混合気の
空燃比に対応するレベルに戻る。その結果、センサ出力
は図に示すようにリーン側およびリッチ側に周期的に変
動する。したがって、センサ出力のリッチ側の極値（極
小値）を見ることで、吸気吹き抜けの影響を排除したフ
ィードバック制御が可能である。そこで、このセンサ出
力のリッチ側極値を設定値と比較し、図４の（ｂ）に示
すように、センサ出力のリッチ側極値が設定値よりリッ
チ側となれば、ＰＩ制御でフィードバック補正値（ＣＦ
Ｂ）を落としてリーン側に補正し、リッチ側極値が設定
値よりリーン側となれば、ＰＩ制御でＣＦＢを持ち上げ
てリッチ側に補正する。

【００１９】図５は、この実施例の燃料噴射制御を実行
するフローチャートである。なお、Ｓ１〜２０は各ステ
ップを示す。

【００２０】上記フローチャートにおいて、スタートす
ると、まず、Ｓ１でフィードバック補正値ＣＦＢを１に
初期設定する。そして、Ｓ２でエンジン回転信号から回
転周期を求め、吸入吸気量Ｑを算出し、次いで、Ｓ３で
エンジン回転数Ｎを算出する。

【００２１】そして、Ｓ４で、算出された吸入空気量Ｑ
をエンジン回転数Ｎで割った値に定数Ｋを掛け、さらに
吹き抜け補正のマップ値ＣＡを掛けて基本噴射量ＴＰを
算出する。

【００２２】つぎに、Ｓ５で、センサ出力がリッチ側極
値を示したかどうかを、センサ出力がリッチ側への変化
からリーン側への変化に転じたかどうかで判定し、リッ
チ側極値を示したということであれば、Ｓ６で、その極
値を設定値と比較する。そして、設定値より小さければ
、Ｓ７へ行って、前回、リッチ側極値が設定値よりも小
さかったかどうか見て、ノーであれば、今回初めて設定
値より小さくなったということで、Ｓ８へ行って、リー
ン側制御のフラグａを立て（ａ＝１）、Ｓ９へ行ってＰ
値だけＣＦＢを落とす。そして、Ｓ１０で基本噴射量Ｔ
ＰにＣＦＢを掛けて最終噴射量に相当するパルス巾Ｔを
求め、Ｓ１１で噴射タイミングを見て、Ｓ１２で噴射を
実行する。

【００２３】そして、Ｓ２へ戻ると、今度は、Ｓ５では
センサ出力がリッチ側極値ではないので、Ｓ１３でフラ
グａを見て、フラグａが依然１であれば、Ｓ１４で今度
はＩ値だけＣＦＢを落とし、Ｓ１０へ進む。

【００２４】Ｓ１４を何度か繰り返して徐々にＣＦＢを
落とす内、Ｓ５でセンサ出力が再びリッチ側極値を示し
たというときは、Ｓ６でその極値が依然として設定値よ
り小さいかどうかを見て、小さければ、再びＳ７へ行く
が、Ｓ７では、リッチ側極値は前回から既に設定値より
小さいので、今度はＳ１５へ行って、Ｓ１４と同様にさ
らにＩ値だけＣＦＢを落とす。

【００２５】また、センサ出力のリッチ側の極値が設定
値以上に転じると、Ｓ６でノーとなる。このときは、Ｓ
１６でリーン側制御のフラグａが立っているかどうかを
見て、フラグａが立っていれば、Ｓ１７でＰ値だけＣＦ
Ｂを持ち上げ、Ｓ１８でフラグａをクリアする。そして
、Ｓ１０へ行ってこのときの噴射パルス巾Ｔを算出し、
Ｓ１１でタイミングを見て、Ｓ１２で噴射を実行する。

【００２６】そして、Ｓ２へ戻り、Ｓ５に来ると、今度
はセンサ出力がリッチ側極値ではないので、Ｓ１３へ行
く。そして、フラグａはクリアされているためＳ１３で
はノーであって、Ｓ１９でＣＦＢをＩ値だけ持ち上げ、
Ｓ１０へ進む。

【００２７】また、Ｓ１９を何度が繰り返して徐々にＣ
ＦＢを持ち上げる内、Ｓ５でセンサ出力が再びリッチ側
極値を示したというときは、Ｓ６でその極値が依然とし
て設定値以上かどうかを見る。そして、設定値以上であ
れば、再びＳ１６へ行ってフラグａを見るが、フラグａ
は既にクリアされているので、今度はＳ２０へ行って、
Ｓ１９と同様にさらにＩ値だけＣＦＢを持ち上げる。

【００２８】以上、空燃比センサとしてリニアＯ２セン
サを用いた場合を説明したが、本発明は理論空燃比（空
気過剰率λ＝１）を境に出力が変化するタイプのＯ２セ
ンサ（λ＝１Ｏ２センサ）を空燃比センサとして用いる
場合にも適用することができる。図６はこのようなλ＝
１Ｏ２センサの出力特性図である。λ＝１Ｏ２センサの
出力電圧は、この図に示すように、理論空燃比（１４．
７）を境に空燃比が濃い（リッチ）側で出力が出る。そ
して、このλ＝１Ｏ２センサを用いた場合のセンサ出力
をタイムチャートで示したものが図７の（ａ）である。 この場合、吸気吹き抜けにより排気ガス中の酸素濃度が
周期的に変動しても、λ＝１を越えることがなければセ
ンサ出力はリーン側に張り付き、λ＝１を越えてリッチ
側に振れたときにリッチ側への変動波形となる。この場
合、センサ出力のリッチ側の極値（極大値）が吸気吹き
抜け分の影響を受けない部分のセンサ出力である。した
がって、このリッチ側極値を設定値と比較し、図７の（
ｂ）に示すように、センサ出力のリッチ側極値が設定値
よりリッチ側となったときにＰＩ制御でフィードバック
補正値（ＣＦＢ）を落としてリーン側に補正し、リッチ
側極値が設定値よりリーン側となればＰＩ制御でＣＦＢ
を持ち上げてリッチ側に補正するようにする。

【００２９】なお、上記実施例は掃気による吹き抜け量
の多い２サイクルエンジンに適用したものであるが、本
発明は、４サイクルエンジンであっても吸気バルブと排
気バルブのオーバラップが大きい場合には適用すること
が可能である。

【００３０】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、排気系への吸気の吹き抜け量が多いエンジンにおい
ても、吸気の吹き抜け分の影響を排除して、燃焼に関与
する混合気の空燃比を正確に制御し、空燃比の変動を滑
らかなものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体構成図

【図２】本発明の一実施例の全体システム図

【図３】同
実施例における空燃比センサの出力特性図

【図４】同実
施例の制御を説明するタイムチャート

【図５】同実施例
の制御を実行するフローチャート

【図６】本発明の他の
実施例に係る空燃比センサの出力特性図

【図７】同実施例の制御を説明するタイムチャート

【符号の説明】

１　　エンジン ３　　掃気ポート ４　　排気ポート ７　　インジェクタ １８　　空燃比センサ ２０　　コントロールユニット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　吸気ポートと排気ポートとが連通する
   ことによって吸気が吹き抜ける吹き抜け期間を有するエ
   ンジンの燃料制御装置であって、該エンジンに燃料を供
   給する燃料供給手段と、該エンジンにおける特定気筒の
   排気ポート下流に配置される空燃比センサと、前記空燃
   比センサの出力に基づいて燃料供給量を演算し燃料供給
   信号を出力して前記燃料供給手段を制御する燃料制御手
   段と、前記特定気筒の吹き抜け期間中の前記空燃比セン
   サの出力を前記燃料制御手段による演算のための空燃比
   情報としては除外する空燃比情報限定手段を備えたこと
   を特徴とするエンジンの燃料制御装置。
2. 【請求項２】　　吸気ポートと排気ポートとが連通する
   ことによって吸気が吹き抜ける吹き抜け期間を備えたエ
   ンジンの燃料制御装置であって、該エンジンの各気筒の
   燃焼室に燃料を直接噴射するインジェクタと、該エンジ
   ンにおける特定気筒の排気ポート下流に配置される空燃
   比センサと、前記空燃比センサの出力に基づいて燃料供
   給量を算出し燃料供給信号を出力して前記インジェクタ
   を制御する燃料制御手段と、前記空燃比センサ出力のリ
   ッチ側極値を判定して前記燃料制御手段による演算のた
   めの空燃比情報を該リッチ側極値のみに限定する空燃比
   情報限定手段とを備えたエンジンの燃料制御装置。
3. 【請求項３】　　燃料制御手段は空燃比センサ出力のリ
   ッチ側極値が設定値よりもリーン側であれば空燃比を濃
   くする方向に燃料供給手段を制御し、該極値が設定値よ
   りもリッチ側であれば空燃比を薄くする方向に前記燃料
   供給手段を制御するものとされた請求項２記載のエンジ
   ンの燃料制御装置。