JPH0455234Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、スロツトル弁の開度（以下スロツト
ル開度という）と機関回転数とに基づいて機関に
供給される燃料の基本噴射量を設定するようにし
た内燃機関における空燃比制御装置に関する。

＜従来の技術＞ 従来のこの種の装置としては、例えば第５図に
示すようなものがある（特願昭61−81272号参
照）。

内燃機関１の吸気通路２に介装されたスロツト
ル弁３の開度を検出するスロツトルセンサ４と、
機関回転数を検出するクランク角センサ等の回転
数センサ５とを設け、これらセンサ４，５からの
各検出信号コントロールユニツト６に入力する。
コントロールユニツト６に内蔵されたマイクロコ
ンピユータのROMには、スロツトル弁開度と機
関回転数とをパラメータとして区分される複数の
運転領域毎に、各運転領域に対応して吸気通路２
に装着された電磁式の燃料噴射弁７から噴射され
る基本燃料噴射量T_Pが記憶されている。

そして、スロツトル開度と機関回転数との検出
値に応じて前記ROMに記憶された基本燃料噴射
量T_Pのマツプから対応する運転領域の基本燃料
噴射量T_Pのデータを検索し、このデータを機関
冷却水温度等により補正して最終的な燃料噴射量
T_iを設定した後、該T_iに対応する燃料噴射信号を
燃料噴射弁７に出力し、該燃料噴射弁７からT_iに
相当する量の燃料を供給するようにしている。

また、アイドル時を含む所定値以下のスロツト
ル開度領域では、排気系に設けたO₂センサによ
り検出される排気中のO₂濃度に基づいて実際の
空燃比を検出し、該空燃比を目標値（一般に理論
空燃比）に近づけるように燃料噴射量T_iを補正し
て空燃比をフイードバツク制御している。

＜考案が解決しようとする問題点＞ ところで、車両用内燃機関のばあい、アイドル
時に電気負荷、パワステアリングシステム、エア
コンデイシヨナ等機関によつて駆動される負荷の
増大時、機関回転数が低下することを防止するた
め、吸気流量を増大して出力を増大させる制御を
行つている。

かかる出力増大制御を前記した空燃比制御を行
う機関に適用する場合、通常運転時と同様に基本
燃料噴射量を設定しようとすれば、スロツトル開
度を増大させて吸気流量を増大させる構成が考え
られる。しかしながら、このようにスロツトルバ
ルブを直接開く装置は、例えば第６図に示すよう
な一般的なスロツトルオープナの場合でもスロツ
トル弁２０に連結したレバー２１を駆動するダイ
アフラム式アクチユエータ２２と、該アクチユエ
ータ２２に制御負圧を導くための電磁弁２３等を
必要とし、高価につく。

また、減速時にスロツトル弁２０の閉速度を遅
らせて空気流量を徐々に減少させてトルクシヨツ
クを緩和するためのダツシユポツト装置２４を取
り付けようとする場合、前記した出力増大のため
にスロツトル弁２０が予め所定量開かれていると
きには、鎖線に示すように、ダツシユポツト装置
２４によつてスロツトル弁２０を制御することが
行えなくなつてしまうという不都合も生じること
となる。

本考案は、上記のような問題点に着目してなさ
れたもので、前記した負荷増大時の出力増大制御
を簡易にして安価で済む構成によつて行え、しか
も、空燃比も良好に維持することができ、かつ、
出力増大制御時にダツシユポツト装置の機能を満
たすことができるようにした内燃機関の空燃比制
御装置を提供することを目的とする。

＜問題点を解決するための手段＞ このため、本考案は第１図に示すように、機関
Ａの吸気系に介装されたスロツトル弁Ｂの開度を
検出するスロツトル開度検出手段Ｃと、機関回転
数を検出する機関回転数検出手段Ｄと、これら検
出手段により検出されたスロツトル開度と基本燃
料噴射量を設定する基本燃料噴射量設定手段Ｅ
と、機関に供給される混合気の空燃比を検出する
空燃比検出手段Ｆと、所定の運転条件で空燃比検
出手段により検出された実際の空燃比を目標値に
近づけるように基本燃料噴射量を補正するための
フイードバツク補正係数を増減して設定するフイ
ードバツク補正係数設定手段Ｇと、前記基本燃料
噴射量設定手段で設定した基本燃料噴射量及び前
記フイードバツク補正係数設定手段で設定したフ
イードバツク補正係数に基づいて燃料噴射量を演
算する燃料噴射量演算手段Ｈと、前記燃料噴射量
演算手段で演算した燃料噴射量に相当する駆動パ
ルス信号に応じてオンオフ的に燃料を機関に噴射
供給する燃料噴射手段Ｉとを備えてなる内燃機関
の空燃比制御装置において、前記スロツトル弁を
バイパスして形成したバイパス空気通路Ｊと、前
記バイパス空気通路に介装された開閉弁Ｋと、機
関に駆動される負荷の増大時に前記開閉弁を開く
開閉弁制御手段Ｌと、前記開閉弁の開時にバイパ
ス空気通路に流れる空気の基本バイパス空気流量
を機関運転条件に応じて設定する基本バイパス空
気流量設定手段Ｍと、前記フイードバツク補正係
数設定手段により空燃比フイードバツク制御時に
おいて前記開閉弁開時に設定されたフイードバツ
ク補正係数の平均値と同じく開閉弁閉時に設定さ
れたフイードバツク補正係数の平均値との比を演
算するフイードバツク補正係数比演算手段Ｎと、
前記基本バイパス空気流量設定手段により設定さ
れた基本バイパス空気流量を、前記フイードバツ
ク補正係数比演算手段により演算されたフイード
バツク補正係数比に基づいて補正するバイパス空
気流量補正手段Ｏと、前記開閉弁の開、基本燃料
噴射量設定手段により設定された基本燃料噴射量
を、前記バイパス空気流量補正手段により補正さ
れたバイパス空気流量に基づいて補正する基本燃
料噴射量補正手段Ｐとを設けた構成とする。

＜作用＞ スロツトル開度検出手段Ｃと機関回転数検出手
段Ｄとにより検出されたスロツトル開度θと、機
関回転数Ｎとからの各検出信号に基づいて、基本
燃料噴射量設定手段は、例えばマイクロコンピユ
ータのROMに記憶されたマツプから検索等によ
つて基本燃料噴射量T_Pを設定する。

一方、電気負荷、パワステアリングシステム、
エアコンデイシヨナ等機関に駆動される負荷が増
大すると、開閉弁制御手段Ｌにより開閉弁Ｋが開
かれ、バイパス空気通路Ｊに空気が流れる。

また、所定の運転条件では空燃比検出手段Ｆに
より検出された空燃比に基づいてフイードバツク
補正係数設定手段Ｇによりフイードバツク補正係
数αが増減して設定され（その他の運転条件では
基準値にクランプされる）、この時、フイードバ
ツク補正係数比演算手段Ｎにより、開閉弁Ｋが開
かれている時のフイードバツク補正係数αの平均
値₀と開閉弁Ｋが閉じている時のフイードバツク
補正係数αの平均値_cとの比を演算する。

前記開閉弁Ｋの開時は、燃料噴射量演算手段Ｈ
は、基本燃料噴射量補正手段Ｐから入力される基
本燃料噴射量T_P（開閉弁Ｌ開時は補正されない
値）と、フイードバツク補正係数設定手段Ｇから
入力されるフイードバツク補正係数α（非λコン
トロール時はクランプ）とに基づいて燃料噴射量
T_iを演算し、燃料噴射手段ＩからT_iに相当する量
の燃料を噴射供給させる。

＜実施例＞ 以下に、本考案の実施例を図に基づいて説明す
る。

一実施例の構成を示す第２図において、第５図
に示す従来例と同一の構成部分については同一符
号を付し、説明を省略する。

異なる構成部分について説明すると、スロツト
ル弁３をバイパスするバイパス空気通路１０が設
けられ、該バイパス空気通路１０に、オリフイス
１１及び電磁式の開閉弁１２が介装される。

前記開閉弁１２は、機関１によつて駆動される
負荷、例えば大きな電気負荷、パワステアリング
システム、エアコンデイシヨナが作動された時に
コントロールユニツト１３からの信号によつて開
かれ、吸気流量を増大して出力を増大することに
よつてアイドル時の機関回転数の低下を抑制する
ため設けられる。また、オリフイス１１は、開閉
弁１２の開時バイパス空気通路１０に流れる空気
がスロツトル弁３が閉じるアイドル運転時はソニ
ツク流になつて流量一定、即ち出力増大量一定と
するため設けられる。

コントロールユニツト１３はマイクロコンピユ
ータを内蔵しており、前記したように開閉弁１２
を開閉制御すると共に、燃料噴射制御を行い、該
噴射制御において、後述するように、開閉弁１２
開時にバイパス空気通路１０に流れる空気流量を
演算し、これに基づいて燃料噴射弁７から噴射供
給される燃料量を補正するようになつている。

以下、上記コントロールユニツト１３による燃
料噴射量設定ルーチンを第３図に示したフローチ
ヤートに従つて説明する。

ステツプ１（図ではS1と記しており、以下同
様）では、スロツトル開度検出手段としてのスロ
ツトルセンサ４によつて検出されたスロツトル開
度θを読み込み、ステツプ２では機関回転数検出
手段としての回転数センサ５からの信号に基づい
て機関回転数Ｎを検出する。

ステツプ３では、スロツトル開度θと機関回転
数Ｎとも基づき、マイクロコンピユータＭに記憶
された基本燃料噴射量の３次元マツプテーブルか
ら基本燃料噴射量T_Pを検索する。

即ち、このステツプ３の機能が基本燃料噴射量
設定手段に相当する。但し、スロツトル開度θと
機関回転数Ｎとに対応する吸入空気流量Ｑのマツ
プテーブルをROMに記憶させておき、吸入空気
流量Ｑと機関回転数Ｎとに基づき演算（T_P＝
Ｋ・Ｑ／Ｎ）により求めるようにしてもよい。

ステツプ４では、水温センサ８により検出され
た冷却水温度等により各種補正係数COEFを演算
設定すると共に、バツテリ電圧による電圧補正分
T_Sを演算設定する。

ステツプ５では、λコントロール（空燃比フイ
ードバツク制御）を行う条件であるか否かを判定
する。

ここで、λコントロール条件に無い例えば高回
転、高負荷領域の場合はフイードバツク補正係数
αを前回値（又は基準値）にクランプした状態で
ステツプ５から後述するステツプ12へ進む。

λコントロール条件の場合は、ステツプ６〜８
でO₂センサ９の出力電圧V₀₂と理論空燃比相当の
スライスレベル電圧V_refとを比較して空燃比のリ
ツチ・リーンを判定し、積分制御又は比例積分制
御によりフイードバツク補正係数αを設定する。
この部分がフイードバツク補正係数設定手段に相
当する。

具体的に、積分制御の場合は、ステツプ６での
比較により空燃比＝リツチ（V₀₂＞V_ref）と判定
されたときに、ステツプ７でフイードバツク補正
係数αを前回値に対し所定の積分（Ｉ）分減少さ
せ、逆に空燃比＝リーン（V₀₂＜V_ref）と判定さ
れたときとにステツプ８でフイードバツク補正係
数αを前回値に対し所定の積分（Ｉ）分増大させ
る。比例積分制御の場合は、これに加え、リツチ
←→リーンの反転時に積分分と同方向にこれより
大きな所定の比例分（Ｐ）分の増減を行う。

ステツプ９では、電気負荷、パワーステアリン
グ装置、エアコンデイシヨナ等の作動により、機
関に加わる負荷が増加して開閉弁１２が開かれた
か否かの判定を行う。

開閉弁１２が閉じている場合は、後述するステ
ツプ12へ進む。

開閉弁１２が開いているときは、ステツプ10へ
進み、ステツプ２で検出した機関回転数とステツ
プ３で検索した基本燃料噴射量T_Pとに基づき、
スロツトル弁３を通過する主吸気流量Q_Tを次式
により演算する。

Q_T＝T_P・Ｎ／Ｋ ステツプ11では、前記主吸気流量Q_Tと後述す
るバイパス空気流量演算ルーチンによつて求めた
バイパス空気通路１０を流れる空気流量Q_Bと機
関回転数Ｎとに基づいて基本燃料噴射量T_Pを次
式により補正設定する。このステツプ11の機能が
基本燃料噴射量補正手段に相当する。

T_P＝ＫQ_T＋Q_B／Ｎ この後、ステツプ12へ進んで燃料噴射量T_iを次
式に従つて演算する。このステツプ12の機能が燃
料噴射量演算手段に相当する。

T_i＝T_P・COEF・α＋T_S このようにして、燃料噴射量T_iのパルス巾をも
つ駆動パルス信号が機関回転に同期して所定のタ
イミングで出力されコントロールユニツト１３内
に設けられる電流波形制御回路を介して燃料噴射
手段としての燃料噴射弁７に与えられ、燃料噴射
が行われる。

次に、バイパス空気通路を流れる空気流量を演
算するルーチンを第４図のフローチヤートに従つ
て説明する。

ステツプ21では、λコントロールを行つている
か否かを判定する。

λコントロール時は、ステツプ22へ進み、O₂
センサ９の出力の最大値と最小値との差が一定値
以上あるか否か、即ち、O₂センサ９が正常であ
るか否かを判定する。差が一定値以上ある場合は
ステツプ23へ進み、機関回転数Ｎの変動率ΔNが
一定値以下であるか否かを判定する。

ΔNが一定値である定常状態では、ステツプ24
へ進み、開閉弁１２の開閉状態を判定する。

開閉弁１２が開状態の場合はステツプ25へ進
み、フイードバツク補正係数αの平均値₀を演
算する。これは簡易のためαの最大値と最小値と
の平均値として演算してもよい。かかる平均₀
をスロツトル開度θ、機関回転数Ｎで区分される
基本燃料噴射量T_Pの記憶領域と同一領域の値と
してRAMに記憶更新する。

また、開閉弁１２が閉状態の場合は、ステツプ
26へ進み、同様にフイードバツク補正係数αの平
均値_cを演算して前記同一領域の値としてRAM
に記憶更新する。

ステツプ27では、ステツプ25，26で演算記憶さ
れた最新の値を用いて現状の運転領域における開
閉弁１２の開時の平均値₀と開閉弁１２閉時の
平均値_cとの比Ｂ＝₀／_cを演算する。ステ
ツプ21〜ステツプ27までの機能がフイードバツク
補正係数比演算手段に相当する。

ステツプ28では、現状の運転領域に対応して、
ROMに予め記憶された基本バイパス空気流量Q_B
のマツプから対応する運転領域のQ_Bを検索する。
Q_Bは、スロツトル開度θ、機関回転数Ｎに対応
して３次元マツプとして記憶されるが、スロツト
ル開度θが所定値以下のアイドル運転時は、オリ
フイス１１によりバイパス空気流は音速に等しい
ソニツク流となるので、Q_Bは最大値一定に保持
されている。Q_Bは記憶したROMとステツプ28の
検索機能とで基本バイパス空気流量設定手段が構
成される。

ステツプ29では、ステツプ28で求めた基本バイ
パス空気流量Q_Bをステツプ27で演算したフイー
ドバツク補正係数比Ｂを用いて次式により学習補
正する。

Q_B(N)＝｛Q_T(0)＋Q_B(0)｝Ｂ−Q_T(O) このステツプ29の機能がバイパス空気流量補正
手段に相当する。

このステツプ29で求めたQ_B(N)を前記した燃料
噴射量演算ルーチンのステツプ11で使用すること
により、全吸気流量Q_T＋Q_Bを｛Q_T(0)＋Q_B(0)｝Ｂ
で置き換えることになる、かかる補正を行うこと
によりフイードバツク補正係数の開閉弁１２開時
の平均値₀と閉時の平均値_cとが一致するよう
に学習されることになり、換言すれば、開閉弁１
２開時の基本燃料噴射量T_Pが閉時の同一吸気流
量に対する基本燃料噴射量T_Pに一致するように
学習される。

この結果、開閉弁１２の開閉切換による空燃比
の変化を無くすように学習制御されるため、常時
安定した空燃比制御を行うことができる。そし
て、このように負荷の増大に応じてスロツトル弁
を開く手段が不要となることにより、構成が簡易
となつてコスト低減を図れると共に、第６図で示
した減速時用のダツシユポツト装置の機能を開閉
弁１２を開とした出力増大時にも利かせることが
できるものである。

尚、λコントロールを行わない高回転高負荷領
域での開閉弁１２開示におけるバイパス空気流量
を、λコントロール領域で回転数、負荷が大きい
領域の補正されたバイパス空気流量を用いてもよ
く、かかる領域でも開閉弁１２の開閉切換による
空燃比の変化を可及的に抑制でき、安定した運転
性能が得られる。但し、高回転高負荷領域ではバ
イパス空気流量自体小さいので、無視する構成と
してもよい。

＜考案の効果＞ 以上説明したように、本考案によれば、機関駆
動される負荷の増大に応じて出力を増大させる手
段を簡易な構成によつて低コストに実施でき、空
燃比も学習制御によつて可及的に安定状態に保つ
ことができる。また、減速時用のダツシユポツト
装置を採用した場合、前記出力増大制御時にもダ
ツシユポツト機能を利かせることができるなど、
種々の特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の構成を示すブロツク図、第２
図は本考案の一実施例の構成図、第３図は同上実
施例の燃料噴射量演算ルーチンを示すフローチヤ
ート、第４図は同上実施例のバイパス空気流量演
算ルーチンを示すフローチヤート、第５図は従来
例の構成図、第６図は別の従来例を示す要部断面
図である。 １……機関、２……吸気通路、３……スロツト
ル弁、４……スロツトルセンサ、５……回転セン
サ、７……燃料噴射弁、９……O₂センサ、１２
……開閉弁、１３……コントロールユニツト。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 機関の吸気系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開度検出手段と、機関回転
   数を検出する機関回転数検出手段と、これら検出
   手段により検出されたスロツトル開度と基本燃料
   噴射量を設定する基本燃料噴射量設定手段と、機
   関に供給される混合気の空燃比を検出する空燃比
   検出手段と、所定の運転条件で空燃比検出手段に
   より検出された実際の空燃比を目標値に近づける
   ように基本燃料噴射量を補正するためのフイード
   バツク補正係数を増減して設定するフイードバツ
   ク補正係数設定手段と、前記基本燃料噴射量設定
   手段で設定した基本燃料噴射量及び前記フイード
   バツク補正係数設定手段で設定したフイードバツ
   ク補正係数に基づいて燃料噴射量を演算する燃料
   噴射量演算手段と、前記燃料噴射量演算手段で演
   算した燃料噴射量に相当する駆動パルス信号に応
   じてオンオフ的に燃料を機関に噴射供給する燃料
   噴射手段とを備えてなる内燃機関の空燃比制御装
   置において、前記スロツトル弁をバイパスして形
   成したバイパス空気通路と、前記バイパス空気通
   路に介装された開閉弁と、機関に駆動される負荷
   の増大時に前記開閉弁を開く開閉弁制御手段と、
   前記開閉弁の開時にバイパス空気通路に流れる空
   気の基本バイパス空気流量を機関運転条件に応じ
   て設定する基本バイパス空気流量設定手段と、前
   記フイードバツク補正係数設定手段により空燃比
   フイードバツク制御時において前記開閉弁開時に
   設定されたフイードバツク補正係数の平均値と同
   じく開閉弁閉時に設定されたフイードバツク補正
   係数の平均値との比を演算するフイードバツク補
   正係数比演算手段と、前記基本バイパス空気流量
   設定手段により設定された基本バイパス空気流量
   を、前記フイードバツク補正係数比演算手段によ
   り演算されたフイードバツク補正係数比に基づい
   て補正するバイパス空気流量補正手段と、前記開
   閉弁の開時、基本燃料噴射量設定手段により設定
   された基本燃料噴射量を、前記バイパス空気流量
   補正手段により補正されたバイパス空気流量に基
   づいて補正する基本燃料噴射量補正手段とを設け
   たことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。