JPH04365946A - 内燃機関の空燃比制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の空燃比制御装
置、特に、燃料供給量の基礎となる１回転当りの吸入空
気量のなまし値演算の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、吸入空気量を計測する内燃機関
においては、負荷因子として１回転当り吸入空気量　（
ＱＮ＝Ｑ／Ｎｅ　）　を基本燃料量ＴＡＵＰとして演算
し、これに他の運転状態パラメータによる補正を行って
最終燃料量ＴＡＵを得、この最終燃料量に応じて機関の
空燃比を調整している。

【０００３】上述の吸入空気量は、ベーン式、ヒートワ
イヤ式、カルマン渦式等のエアフローメータによって計
測されるが、ベーン等の慣性質量、スロットル弁下流か
ら燃焼室までの吸気管を充満する空気量等からエアフロ
ーメータは必ずしも燃焼室への正確な吸入空気量を表わ
していない。たとえば、加速時には、エアフローメータ
は、スロットル弁下流から燃焼室までの吸気管を充満す
る空気量をも計測し、かつベーン式であれば慣性質量も
加わり、エアフローメータの出力はオーバシュートし、
この結果、空燃比はオーバリッチとなる。逆に、減速時
には、エアフローメータは、スロットル弁下流から燃焼
室までの吸気管に充填された空気量を計測できず、かつ
、ベーン式であれば慣性質量も加わり、エアフローメー
タの出力はアンダーシュートし、この結果、空燃比はオ
ーバリーンとなる。

【０００４】そこで、エアフローメータの出力（ただし
、この場合、１回転当りの燃料供給量を示す１回転当り
の吸入空気量値ＱＮ（＝Ｑ／Ｎｅ　）　）をなまし処理
し、これにより過渡状態に燃焼室に吸入される空気量と
エアフローメータの計測値のなまし値ＱＮＳＭとを一致
せしめている（参照：特開昭６３−３６０３８号公報）
。この場合のなまし率は全運転領域において回転速度Ｎ
ｅ　及び１回転当りの吸入空気量の変化量ΔＱＮによる
２次元マップを用いて補間演算されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マニア
ルトランスミッション車においては、スロットル全閉、
低車速かつ低回転で走行している場合に、つまり、アイ
ドル時に、チップイン加速（アクセルのちょい踏みによ
る加速）等の外乱を与えたとき、駆動系の共振により回
転変動が発生し、これにより、吸入空気変動が発生する
ために、エアフローメータは大きな脈動を起こす。この
結果、回転速度変動とエアフローメータの脈動が相乗し
て空燃比も大きく変動し、回転変動（車両のしゃくり）
が収束しない状態が発生する。

【０００６】このため、上述の従来形における２次元マ
ップ値を低回転速度Ｎｅ　に対して大きく設定すること
もできるが、この場合、低回転速度の非アイドル時にも
なまし率が大きくなり、この結果、たとえば、加速時に
なまし値ＱＮＳＭが小さくなり過ぎ、この結果、空燃比
はリーンとなり、逆に、減速時になまし値ＱＮＳＭが大
きくなり過ぎ、この結果、空燃比はリッチとなり、ドラ
イバビリテイ、エミッション等の悪化を招くという課題
がある。

【０００７】従って、本発明の目的は、アイドル時を含
めて全運転領域での吸入空気量のなまし値を適正にし、
ドライバビリテイ、エミッションの悪化を防止すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決する手
段は図１、図２に示される。図１においては、アイドル
状態判別手段は、該機関がアイドル運転状態か非アイド
ル運転状態かを判別する。この結果、機関が非アイドル
運転状態のときに、第１のなまし率演算手段は、機関の
回転速度Ｎｅ　に応じて第１の１次元マップを用いて第
１のなまし率Ｋ１　を演算し、機関がアイドル運転状態
のときに、第２のなまし率演算手段は、機関の回転速度
Ｎｅ　に応じて第２の１次元マップを用いて第１のなま
し率Ｋ１　より大きい第２のなまし率Ｋ２　を演算する
。また、なまし値演算手段は、機関が非アイドル運転状
態のときには第１のなまし率Ｋ１　を用いて機関の１回
転当りの吸入空気量ＱＮのなまし値ＱＮＳＭを演算し、
機関がアイドル運転状態のときには第２のなまし率Ｋ２
　を用いて機関の１回転当りの吸入空気量ＱＮのなまし
値ＱＮＳＭを演算する。 そして、空燃比調整手段はなまし値ＱＮＳＭに応じて機
関の空燃比を調整するものである。

【０００９】図２においては、過渡状態判別手段は機関
が過渡状態か非過渡状態かを判別する。この結果、機関
が過渡状態には、第１の負荷因子演算手段が機関のスロ
ットル弁開度ＴＡ及び回転速度Ｎｅ　に応じて第１の負
荷因子ＱＮＴＡを演算し、他方、機関が非過渡状態には
第２の負荷因子演算手段が機関の回転速度Ｎｅ　に応じ
て第１の１次元マップを用いて演算された第１のなまし
率Ｋ１　を用いて機関の１回転当りの吸入空気量ＱＮな
まし値ＱＮＳＭを第２の負荷因子として演算する。また
、アイドル状態判別手段は機関がアイドル状態か否かを
判別する。この結果、機関がアイドル状態のときのみ、
なまし値演算手段が機関の回転速度に応じて第２の１次
元マップを用いて演算された第１のなまし率Ｋ１　より
大きい第２のなまし率Ｋ２　を用いて、第１の負荷因子
ＱＮＴＡもしくは第２の負荷因子ＱＮＳＭのなまし値Ｑ
ＮＦＷＤＳを演算する。そして、空燃比調整手段は第１
の負荷因子もしくは第２の負荷因子ＱＮＦＷＤ　または
これらのなまし値ＱＮＦＷＤＳに応じて機関の空燃比を
調整するものである。

【００１０】

【作用】上述の手段によれば、アイドル時のなまし値Ｑ
ＮＳＭもしくはＱＮＦＷＤＳは変動を受けにくく、非ア
イドル時のなまし値ＱＮＳＭもしくはＱＮＦＷＤＳは変
動を受け易い。

【００１１】

【実施例】図３は本発明に係るマニアルトランスミッシ
ョン車に搭載された内燃機関の空燃比制御装置の一実施
例を示す全体概略図である。図３において、機関本体１
の吸気通路２にはエアフローメータ３が設けられている
。エアフローメータ３は吸入空気量を直接計測するもの
であって、たとえばポテンショメータを内蔵して吸入空
気量に比例したアナログ電圧の出力信号を発生する。 この出力信号は制御回路１０のマルチプレクサ内蔵Ａ／
Ｄ変換器１０１　に提供されている。ディストリビュー
タ４には、その軸がたとえばクランク角に換算して７２
０°毎に基準位置検出用パルス信号を発生するクランク
角センサ５およびクランク角に換算して３０°毎に基準
位置検出用パルス信号を発生するクランク角センサ６が
設けられている。これらクランク角センサ５，６のパル
ス信号は制御回路１０の入出力インターフェイス１０２
　に供給され、このうちクランク角センサ６の出力はＣ
ＰＵ１０３の割込み端子に供給される。

【００１２】さらに、吸気通路２には各気筒毎に燃料供
給系から加圧燃料を吸気ポートへ供給するための燃料噴
射弁７が設けられている。また、吸気通路２のスロット
ル弁８には、スロットルセンサ９が設けられている。こ
のスロットルセンサ９はスロットル弁８の開度ＴＡに比
例する電圧及びスロットル弁８が全閉か否かを示す信号
ＬＬを発生する。ＴＡを示すアナログ電圧は制御回路１
０のＡ／Ｄ変換器１０１　に供給され、アイドル状態出
力信号ＬＬは制御回路１０の入出力インターフェイス１
０２　に供給される。

【００１３】制御回路１０は、たとえばマイクロコンピ
ュータとして構成され、Ａ／Ｄ変換器１０１　、入出力
インターフェイス１０２　、ＣＰＵ１０３の外に、ＲＯ
Ｍ１０４，　ＲＡＭ１０５、バックアップＲＡＭ１０６
、クロック発生回路１０７　等が設けられている。１１
は車速センサ、たとえば永久磁石とリードスイッチより
構成されたものであって、その出力は制御回路１０の車
速形成回路１１１　に供給される。

【００１４】さらに、制御回路１０において、ダウンカ
ウンタ１０８　、フリップフロップ１０９　、および駆
動回路１１０　は燃料噴射弁７を制御するためのもので
ある。すなわち、後述のルーチンにおいて、燃料噴射量
ＴＡＵが演算されると、燃料噴射量ＴＡＵがダウンカウ
ンタ１０８　にプリセットされると共にフリップフロッ
プ１０９　もセットされる。この結果、駆動回路１１０
　が燃料噴射弁７の付勢を開始する。他方、ダウンカウ
ンタ１０８　がクロック信号（図示せず）を計数して最
後にそのボローアウト端子が“１”レベルとなったとき
に、フリップフロップ１０９　がセットされて駆動回路
１１０　は燃料噴射弁７の付勢を停止する。つまり、上
述の燃料噴射量ＴＡＵだけ燃料噴射弁７は付勢され、従
って、燃料噴射量ＴＡＵに応じた量の燃料が機関本体１
の燃焼室に送り込まれることになる。

【００１５】なお、ＣＰＵ１０３の割込み発生は、Ａ／
Ｄ変換器１０１　のＡ／Ｄ変換終了後、入出力インター
フェイス１０２　がクランク角センサ６のパルス信号を
受信した時、等である。エアフローメータ３の吸入空気
量データＱおよびスロットルセンサ９のスロットル開度
データＴＡは所定時間もしくは所定クランク角毎に実行
されるＡ／Ｄ変換ルーチンによって取込まれてＲＡＭ１
０５の所定領域に格納される。つまり、ＲＡＭ１０５に
おけるデータＱおよびＴＡは所定時間毎に更新されてい
る。また、回転速度Ｎｅ　はクランク角センサ６の３０
°ＣＡ毎の割込みによって演算されてＲＡＭ１０５の所
定領域に格納される。

【００１６】以下、図３の制御回路の動作を説明する。 図４は１回転当りの吸入空気量Ｑ／Ｎｅ　のなまし率Ｋ
を演算するためのルーチンであって、所定時間たとえば
４ｍｓ毎に実行される。すなわち、ステップ５０１　に
て、スロットルセンサ９のアイドル状態出力信号ＬＬを
取込み、“１”（スロットル弁全閉）か否かを判別し、
ステップ４０２　では、車速形成回路１１１　より車速
ＳＰＤを取込み、所定範囲（Ａ＜ＳＰＤ＜Ｂ）か否かを
判別し、ステップ５０３　では、ＲＡＭ１０５より回転
速度データＮｅ　を読出し、低速状態（所定値Ｃ未満）
か否かを判別する。つまり、ステップ４０１〜４０３　
のフローは機関がアイドル状態か否かを判別している。 この結果、アイドル時には、ステップ５０４　にてなま
し率Ｋを補間計算し、非アイドル時には、ステップ５０
５　にてなまし率Ｋを補間計算する。ここで、ステップ
４０４，　４０５のいずれにおいても、回転速度Ｎｅ　
に基づくＲＯＭ１０４に予め格納された１次元マップを
用いて補間計算するものであるが、ステップ４０４，　
４０５内に図示するように、同一回転速度Ｎｅ　に対し
ては、アイドル時のなまし率Ｋが非アイドル時のなまし
率Ｋより大きくしてある。そして、ステップ４０４，　
４０５のフローはいずれもステップ４０６　に進む。

【００１７】ステップ４０６　では、ステップ４０４，
　４０５にて補間計算されたなまし率Ｋにより、１回転
当りの吸入空気量Ｑ／Ｎｅ　のなまし値ＱＮＳＭを、に
より演算する。

【００１８】そして、ステップ４０７　にてこのルーチ
ンは終了する。図４のルーチンによれば、アイドル時の
なまし率Ｋは大きいので、なまし値ＱＮＳＭは、チップ
イン加速等の外乱が加っても、急激に変化せず、この結
果、空燃比の大きな変動はない。他方、非アイドル時に
は、なまし率Ｋが小さくされるので、なまし値ＱＮＳＭ
には、過渡時の要求空燃比、つまり、加減速の要求空燃
比がただちに現われるので、過渡時の空燃比追従性は維
持される。

【００１９】図５は噴射量演算ルーチンであって、所定
クランク角たとえば　３６０°ＣＡ毎に実行される。ス
テップ５０１　では、基本噴射量ＴＡＵＰを、ＴＡＵＰ
　　←　　α・ＱＮＳＭ ただし、αは定数により演算する。次に、ステップ５０
２　にて最終噴射量ＴＡＵを、 ＴＡＵ　　←　　ＴＡＵＰ・β＋γ により演算する。なお、β，γは他の運転状態パラメー
タによって定まる補正量である。次いで、ステップ５０
３　にて、噴射量ＴＡＵをダウンカウンタ１０８　にセ
ットすると共にフリップフロップ１０９　をセットして
燃料噴射を開始させる。そして、ステップ５０４　にて
このルーチンは終了する。

【００２０】なお、上述のごとく、噴射量ＴＡＵに相当
する時間が経過すると、ダウンカウンタ１０８　のボロ
ーアウト信号によってフリップフロップ１０９　がリセ
ットされて燃料噴射は終了する。図６、図７は図４の変
更例である。つまり、図４の場合と異なり、過渡時にお
ける空燃比の追従性を上げるために、吸入空気量Ｑパラ
メータを用いる代りに、スロットル弁開度ＴＡパラメー
タを用いたものである。すなわち、ステップ６０１では
、ＲＡＭ１０５よりスロットル弁開度ＴＡを読出し、そ
の変化ΔＴＡ（＝ＴＡ−ＴＡ０、ＴＡ０は前回値）を演
算し、加減速状態を判別する。この結果、ΔＴＡ＜−Ｄ
（減速時）のときには、ステップ６０２　にてフラグＸ
Ｆをリセット（”０”）し、他方、ΔＴＡ＞Ｄ（加速時
）には、ステップ６０３　にてフラグＸＦをセット（”
１”）し、いずれの場合にもステップ６０４　に進む。 また、−Ｄ≦ΔＴＡ≦Ｄであればステップ６０４　に直
接進む。つまり、フラグＸＦは、図８に示すごとく、ヒ
ステリシス的に設定される。

【００２１】ステップ６０４　では、フラグＸＦが　”
０”　か”１”　かを判別する。この結果、ＸＦ＝　”
０”　のときには、ステップ６０５　にてなまし率Ｋ１
　を補間計算し、ＸＦ＝　”１”　のときには、ステッ
プ６０６　にてなまし率Ｋ１　を補間計算する。ここで
、ステップ６０５，　６０６のいずれにおいても、回転
速度Ｎｅ　に基づくＲＯＭ１０４に予め格納された１次
元マップを用いて補間計算するものであるが、ステップ
６０５，　６０６内に図示するように、低回転速度Ｎｅ
　の領域では、ＸＦ＝　”０”　のときのなまし率Ｋ１
　を小さくしてある。これは特に加速時の加速性能を高
めるためである。なお、ステップ６０１　〜６０６　の
ように、加速時と減速時とでなまし率Ｋ１　を同一にし
てもよい。

【００２２】ステップ６０７　では、ステップ６０５，
　６０６にて補間計算されたなまし率Ｋ１　により、１
回転当りの吸入空気量Ｑ／Ｎｅ　のなまし値ＱＮＳＭを
、により演算する。

【００２３】ステップ６０８　〜６１１　では、過渡時
か非過渡時かによって負荷因子を切換える。すなわち、
ステップ６０８　では、過渡時か否かをスロットル弁開
度ＴＡの変化（ΔＴＡ）により判別する。非過渡時であ
れば、ステップ６０９　にて、負荷因子ＱＮＦＷＤを吸
入空気量パラメータＱに基づくものとする。つまり、 ＱＮＦＷＤ　　←　　ＱＮＳＭ とする。他方、過渡時であれば、ステップ６１０，　６
１１にて負荷因子ＱＮＦＷＤ　をスロットル弁開度パラ
メータＴＡに基づくものとする。つまり、ステップ６１
０　にて回転速度Ｎｅ　、スロットル弁開度ＴＡに基づ
くＲＯＭ１０４に予め格納された２次元マップを用いて
ＱＮＴＡを補間計算し、ステップ６１１　にてＱＮＴＡ
をＱＮＦＷＤ　とする。

【００２４】ステップ６１２　〜６１７　では、アイド
ル時にはさらに負荷因子ＱＮＦＷＤ　になまし処理を施
こす。すなわち、ステップ６１２，６１３，６１４　は
図４のステップ４０１，４０２，４０３　と同様に、ア
イドル時か否かを判別する。この結果、アイドル時のみ
、ステップ６１５に進み、なまし率Ｋ２　を演算する。 このなまし率Ｋ２　は、ステップ６０５，６０６　にお
けるなまし率Ｋ１　より大きく、図４のステップ４０４
　とほぼ同様の大きさを有する。次に、ステップ６１６
　にて、負荷因子ＱＮＦＷＤ　のなまし値ＱＮＦＷＤＳ
を、により演算する。そして、ステップ６１７　では、
後述の噴射量ＴＡＵＰの演算のために、ＱＮＦＷＤ　を
ＱＮＦＷＤＳとし、ステップ６１８　にこのルーチンは
終了する。

【００２５】図９は図４のルーチンの代りに図６、図７
のルーチンを用いた場合の図５の変更例である。すなわ
ち、ステップ９０１　では、基本噴射量ＴＡＵＰを、Ｔ
ＡＵＰ　　←　　α・ＱＮＦＷＤ により演算する。以下のステップ　５０２〜５０４　は
図５のステップ　５０２〜５０４　と同様である。

【００２６】なお、吸入空気量センサとしてエアフロー
メータの代りに、カルマン渦センサ、ヒートワイヤセン
サ等を用いることもできる。また、上述の実施例では、
燃料噴射弁により吸気系への燃料噴射量を制御する内燃
機関を示したが、キャブレタ式内燃機関にも本発明を適
用し得る。たとえば、エレクトリック・エア・コントロ
ールバルブ（ＥＡＣＶ）により機関の吸入空気量を調整
して空燃比を制御するもの、エレクトリック・ブリード
・エア・コントロールバルブによりキャブレタのエアブ
リード量を調整してメイン系通路およびスロー系通路へ
の大気の導入により空燃比を制御するもの、機関の排気
系へ送り込まれる２次空気量を調整するもの、等に本発
明を適用し得る。この場合には、図５、図９のステップ
５０１，９０１　における基本噴射量ＴＡＵＰ相当の基
本燃料噴射量がキャブレタ自身によって決定され、すな
わち、吸入空気量に応じて吸気管負圧と機関の回転速度
に応じて決定され、図５のステップ５０２　にて最終燃
料噴射量ＴＡＵに相当する供給空気量が演算される。

【００２７】さらに、上述の実施例はマイクロコンピュ
ータすなわちディジタル回路によって構成されているが
、アナログ回路により構成することもできる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ア
イドル時と非アイドル時とでなまし率を異ならせたので
、アイドル時の吸入空気量に基づく負荷因子ＱＮＳＭま
たはＱＮＦＷＤの変動を小さくでき、従って、空燃比の
変動を小さくでき、他方、非アイドル時には、負荷因子
ＱＮＳＭまたはＱＮＦＷＤの変動を大きくでき、要求空
燃比への追従性を維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の基本構成を示すブロック図である。

【図３】本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の一実
施例を示す全体概要図である。

【図４】図３の制御回路の動作を説明するためのフロー
チャートである。

【図５】図３の制御回路の動作を説明するためのフロー
チャートである。

【図６】図３の制御回路の動作を説明するためのフロー
チャートである。

【図７】図３の制御回路の動作を説明するためのフロー
チャートである。

【図８】図６のフローチャートのフラグＸＦの特性を説
明するグラフである。

【図９】図３の制御回路の動作を説明するためのフロー
チャートである。

【符号の説明】

１…機関本体 ２…エアフローメータ ４…ディストリビュータ ５，６…クランク角センサ ７…燃料噴射弁 ８…スロットル弁 ９…スロットルセンサ １０…制御回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　内燃機関がアイドル運転状態か非アイ
   ドル運転状態かを判別するアイドル状態判別手段と、前
   記機関が非アイドル運転状態のときに、前記機関の回転
   速度に応じて第１の１次元マップを用いて第１のなまし
   率（Ｋ１）を演算する第１のなまし率演算手段と、前記
   機関がアイドル運転状態のときに、前記機関の回転速度
   に応じて第２の１次元マップを用いて前記第１のなまし
   率より大きい第２のなまし率（Ｋ２）を演算する第２の
   なまし率演算手段と、前記機関が非アイドル運転状態の
   ときには前記第１のなまし率（Ｋ１）を用いて前記機関
   の１回転当りの吸入空気量（ＱＮ）のなまし値（ＱＮＳ
   Ｍ）を演算し、前記機関がアイドル運転状態のときには
   前記第２のなまし率（Ｋ２）を用いて前記機関の１回転
   当りの吸入空気量（ＱＮ）のなまし値（ＱＮＳＭ）を演
   算するなまし値演算手段と、前記なまし値（ＱＮＳＭ）
   に応じて前記機関の空燃比を調整する空燃比調整手段と
   、を具備することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装
   置。
2. 【請求項２】　　内燃機関が過渡状態か非過渡状態かを
   判別する過渡状態判別手段と、前記機関が過渡状態には
   、前記機関のスロットル弁開度（ＴＡ）及び回転速度（
   Ｎｅ　）に応じて第１の負荷因子（ＱＮＴＡ）を演算す
   る第１の負荷因子演算手段と、前記機関が非過渡状態に
   は、前記機関の回転速度に応じて第１の１次元マップを
   用いて演算された第１のなまし率（Ｋ１）を用いて前記
   機関の１回転当りの吸入空気量（ＱＮ）なまし値（ＱＮ
   ＳＭ）を第２の負荷因子として演算する第２の負荷因子
   演算手段と、前記機関がアイドル状態か否かを判別する
   アイドル状態判別手段と、前記機関がアイドル状態のと
   きのみ、前記機関の回転速度に応じて第２の１次元マッ
   プを用いて演算された前記第１のなまし率（Ｋ１）より
   大きい第２のなまし率（Ｋ２）を用いて、前記第１の負
   荷因子（ＱＮＴＡ）もしくは第２の負荷因子（ＱＮＳＭ
   ）のなまし値（ＱＮＦＷＤＳ）を演算するなまし値演算
   手段と、前記第１の負荷因子もしくは第２の負荷因子ま
   たはこれらのなまし値に応じて前記機関の空燃比を調整
   する空燃比調整手段と、具備する内燃機関の空燃比制御
   装置。