JPH05187295A - 内燃エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents
内燃エンジンの空燃比制御装置Info
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- F02D35/0015—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for using exhaust gas sensors
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- F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
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- F02D9/10—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
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- F02D9/1055—Details of the valve housing having a fluid by-pass
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 特定の運転状態時に行なうリッチ燃焼と特定
の運転状態以外の運転時に行なうリーン燃焼間の、空燃
比の変更時におけるエンジンショックの防止を図る。 【構成】 スロットル弁７をバイパスするバイパス通路
３１と、このバイパス通路を開閉する第２のバルブ３０
とが配設され、特定の運転状態以外の運転時に、少なく
ともスロットルセンサ１４が検出するスロットル弁開度
に応じてリーン空燃比に制御するに必要な目標吸入空気
量を演算し、この目標吸入空気量とエアフローセンサ１
１が検出する吸入空気量との偏差に応じて第２のバルブ
３０の弁開度を制御し、もって目標吸入空気量近傍の空
気をエンジンに供給させる。
の運転状態以外の運転時に行なうリーン燃焼間の、空燃
比の変更時におけるエンジンショックの防止を図る。 【構成】 スロットル弁７をバイパスするバイパス通路
３１と、このバイパス通路を開閉する第２のバルブ３０
とが配設され、特定の運転状態以外の運転時に、少なく
ともスロットルセンサ１４が検出するスロットル弁開度
に応じてリーン空燃比に制御するに必要な目標吸入空気
量を演算し、この目標吸入空気量とエアフローセンサ１
１が検出する吸入空気量との偏差に応じて第２のバルブ
３０の弁開度を制御し、もって目標吸入空気量近傍の空
気をエンジンに供給させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、所謂リーン燃焼を行わ
せて排気ガス特性や燃費を向上させる内燃エンジンの空
燃比制御装置に関する。
せて排気ガス特性や燃費を向上させる内燃エンジンの空
燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車の排気ガス特性の向上や燃費の改
善のために、内燃エンジンに供給される混合気の空燃比
を理論空燃比より燃料希薄（燃料リーン）側の空燃比
（例えば、空燃比２２）に制御してリーン燃焼させる、
内燃エンジンの空燃比制御装置が知られている。この空
燃比制御装置では、エンジンを常時リーン燃焼させる
と、エンジンの特定の運転状態、例えば、急発進時や急
加速時に出力が不足するので、このような特定の運転状
態では空燃比を理論空燃比近傍（リッチ燃焼）に制御す
るようにしている。
善のために、内燃エンジンに供給される混合気の空燃比
を理論空燃比より燃料希薄（燃料リーン）側の空燃比
（例えば、空燃比２２）に制御してリーン燃焼させる、
内燃エンジンの空燃比制御装置が知られている。この空
燃比制御装置では、エンジンを常時リーン燃焼させる
と、エンジンの特定の運転状態、例えば、急発進時や急
加速時に出力が不足するので、このような特定の運転状
態では空燃比を理論空燃比近傍（リッチ燃焼）に制御す
るようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような空燃比制御
装置では、加速終了後には空燃比を燃料リーン側の値に
戻すことになるが、そのとき、運転者はアクセルペダル
を操作していないことが多いので、燃料のみを減量する
ことによりリーン燃焼が行われる。このように燃料の供
給量を急減させることにより空燃比をリーン化すると、
出力が急に低下してショックが感じられ、ドライバビリ
ティを阻害することになる。燃料により空燃比を急激に
変化させると、供給された燃料の発熱量の急変を伴うの
で出力を急激に変化させることになる。
装置では、加速終了後には空燃比を燃料リーン側の値に
戻すことになるが、そのとき、運転者はアクセルペダル
を操作していないことが多いので、燃料のみを減量する
ことによりリーン燃焼が行われる。このように燃料の供
給量を急減させることにより空燃比をリーン化すると、
出力が急に低下してショックが感じられ、ドライバビリ
ティを阻害することになる。燃料により空燃比を急激に
変化させると、供給された燃料の発熱量の急変を伴うの
で出力を急激に変化させることになる。
【０００４】そこで、同一のアクセル操作量に対し、リ
ッチ燃焼からリーン燃焼への移行時に同一のエンジン出
力が得られるためには、エンジンへの燃料供給量を急激
に変化させずに吸入空気量だけを変化させる必要があ
る。本発明は、このような問題を解決するためになされ
たもので、エンジンの全運転領域において、理論空燃比
近傍およびこれより燃料リーン側の所定空燃比の何れに
も切換可能に吸入空気量の増減を行うことができ、空燃
比の変更時における不快なトルクショックの防止を図っ
た内燃エンジンの空燃比制御装置を提供することを目的
とする。
ッチ燃焼からリーン燃焼への移行時に同一のエンジン出
力が得られるためには、エンジンへの燃料供給量を急激
に変化させずに吸入空気量だけを変化させる必要があ
る。本発明は、このような問題を解決するためになされ
たもので、エンジンの全運転領域において、理論空燃比
近傍およびこれより燃料リーン側の所定空燃比の何れに
も切換可能に吸入空気量の増減を行うことができ、空燃
比の変更時における不快なトルクショックの防止を図っ
た内燃エンジンの空燃比制御装置を提供することを目的
とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に依れば、吸気通路途中にスロットル弁
を備える内燃エンジンの特定の運転状態時に、エンジン
に供給する混合気を理論空燃比近傍の第１の空燃比に制
御する一方、前記特定の運転状態以外の運転時に、前記
第１の空燃比より燃料希薄側の第２の空燃比に制御する
内燃エンジンの空燃比制御装置において、前記吸気通路
に配設され、スロットル弁をバイパスするバイパス通路
と、このバイパス通路を開閉する第２のバルブ手段と、
前記スロットル弁の弁開度を検出するスロットル開度検
出手段と、吸入空気量を検出する空気量検出手段と、前
記特定の運転状態以外の運転時に、少なくとも前記スロ
ットル開度検出手段が検出するスロットル弁開度に応じ
て第２の空燃比に制御するに必要な目標吸入空気量を演
算し、この目標吸入空気量と前記空気量検出手段が検出
する吸入空気量との偏差に応じて前記第２のバルブ手段
の弁開度を制御し、もって目標吸入空気量近傍の空気を
エンジンに供給させる制御手段とを備えてなることを特
徴とする内燃エンジンの空燃比制御装置が提供される。
ために、本発明に依れば、吸気通路途中にスロットル弁
を備える内燃エンジンの特定の運転状態時に、エンジン
に供給する混合気を理論空燃比近傍の第１の空燃比に制
御する一方、前記特定の運転状態以外の運転時に、前記
第１の空燃比より燃料希薄側の第２の空燃比に制御する
内燃エンジンの空燃比制御装置において、前記吸気通路
に配設され、スロットル弁をバイパスするバイパス通路
と、このバイパス通路を開閉する第２のバルブ手段と、
前記スロットル弁の弁開度を検出するスロットル開度検
出手段と、吸入空気量を検出する空気量検出手段と、前
記特定の運転状態以外の運転時に、少なくとも前記スロ
ットル開度検出手段が検出するスロットル弁開度に応じ
て第２の空燃比に制御するに必要な目標吸入空気量を演
算し、この目標吸入空気量と前記空気量検出手段が検出
する吸入空気量との偏差に応じて前記第２のバルブ手段
の弁開度を制御し、もって目標吸入空気量近傍の空気を
エンジンに供給させる制御手段とを備えてなることを特
徴とする内燃エンジンの空燃比制御装置が提供される。
【０００６】
【作用】本発明の内燃エンジンの空燃比制御装置は、第
１の空燃比（リッチ燃焼運転）から第２の空燃比（リー
ン燃焼運転）への制御切り換え時に、或いは、その逆の
制御切り換え時に、バイパス通路を開閉して吸入空気量
を増減させ、燃料供給量を急激に変化させずに、すなわ
ち、エンジン出力を変化させずに、空燃比を切換制御し
ようとするものである。
１の空燃比（リッチ燃焼運転）から第２の空燃比（リー
ン燃焼運転）への制御切り換え時に、或いは、その逆の
制御切り換え時に、バイパス通路を開閉して吸入空気量
を増減させ、燃料供給量を急激に変化させずに、すなわ
ち、エンジン出力を変化させずに、空燃比を切換制御し
ようとするものである。
【０００７】制御手段は、特定の運転状態以外の運転時
に、少なくともスロットル弁開度を含むエンジン運転状
態に応じ、第２の空燃比に制御するに必要な目標吸入空
気量を演算し、バイパス通路を開成してこの目標吸入空
気量がエンジンに供給されるように第２のバルブ手段の
弁開度を制御し、もって、燃料供給量を実質的に変化さ
せずに吸入空気量を増量し、第２の空燃比に切換制御す
る。
に、少なくともスロットル弁開度を含むエンジン運転状
態に応じ、第２の空燃比に制御するに必要な目標吸入空
気量を演算し、バイパス通路を開成してこの目標吸入空
気量がエンジンに供給されるように第２のバルブ手段の
弁開度を制御し、もって、燃料供給量を実質的に変化さ
せずに吸入空気量を増量し、第２の空燃比に切換制御す
る。
【０００８】
【実施例】以下に、本発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。先ず、本発明に係るガソリンエンジンの空
燃比制御装置の概略を図１に基づき説明する。エンジン
Ｅにおける各気筒の燃焼室１には、吸気通路２および排
気通路３が接続されており、吸気通路２と各燃焼室１と
は吸気弁（図示せず）によって連通制御されるととも
に、排気通路３と各燃焼室１とは排気弁（図示せず）に
よって連通制御されるようになっている。
て説明する。先ず、本発明に係るガソリンエンジンの空
燃比制御装置の概略を図１に基づき説明する。エンジン
Ｅにおける各気筒の燃焼室１には、吸気通路２および排
気通路３が接続されており、吸気通路２と各燃焼室１と
は吸気弁（図示せず）によって連通制御されるととも
に、排気通路３と各燃焼室１とは排気弁（図示せず）に
よって連通制御されるようになっている。
【０００９】また、吸気通路２には、上流側から順にエ
アクリーナ６、スロットル弁７および燃料噴射弁８が設
けられており、排気通路３には、その上流側から順に排
ガス浄化用触媒コンバータ（三元触媒）９および図示し
ないマフラ（消音器）が設けられている。なお、吸気通
路２には、スロットル弁７の下流にサージタンク２ａが
設けられている。燃料噴射弁８は吸気マニホルド部分に
気筒数だけ設けられている。
アクリーナ６、スロットル弁７および燃料噴射弁８が設
けられており、排気通路３には、その上流側から順に排
ガス浄化用触媒コンバータ（三元触媒）９および図示し
ないマフラ（消音器）が設けられている。なお、吸気通
路２には、スロットル弁７の下流にサージタンク２ａが
設けられている。燃料噴射弁８は吸気マニホルド部分に
気筒数だけ設けられている。
【００１０】吸気通路２にはスロットル弁７をバイパス
する２つのバイパス通路３１，４３が設けられている。
第１のバイパス通路３１には、この通路を開閉するＩＳ
Ｃバルブ（バルブ手段）３０が配設されている。このＩ
ＳＣバルブ３０は、弁体３０ａ、この弁体３０ａを開閉
駆動するソレノイド３０ｂ等から構成される電磁ソレノ
イド弁である。ＩＳＣバルブ３０のソレノイド３０ｂ
は、後述する電子制御装置（ＥＣＵ）２３に接続されて
おり、ＩＳＣバルブ３０は、電子制御装置２３からの駆
動信号によりデューティ制御されて所要量のバイパス空
気をエンジンＥに供給する。なお、ＩＳＣバルブ３０
は、空燃比制御に用いられると共に、アイドル時のエン
ジン回転数制御等にも用いられる。
する２つのバイパス通路３１，４３が設けられている。
第１のバイパス通路３１には、この通路を開閉するＩＳ
Ｃバルブ（バルブ手段）３０が配設されている。このＩ
ＳＣバルブ３０は、弁体３０ａ、この弁体３０ａを開閉
駆動するソレノイド３０ｂ等から構成される電磁ソレノ
イド弁である。ＩＳＣバルブ３０のソレノイド３０ｂ
は、後述する電子制御装置（ＥＣＵ）２３に接続されて
おり、ＩＳＣバルブ３０は、電子制御装置２３からの駆
動信号によりデューティ制御されて所要量のバイパス空
気をエンジンＥに供給する。なお、ＩＳＣバルブ３０
は、空燃比制御に用いられると共に、アイドル時のエン
ジン回転数制御等にも用いられる。
【００１１】一方、第２のバイパス通路４３には、吸気
通路２内に発生する負圧に応じて開弁する負圧応動弁
（バルブ手段）４１が配設されている。より詳しくは、
負圧応動弁４１は、ダイアフラム４１ｂに取付けられ、
バイパス通路４３を開閉する弁体４１ａと、ダイアフラ
ム４１ｂにより画成される圧力室４１ｃと、圧力室４１
ｃに装着され、ダイアフラム４１ｂを介して弁体４１ａ
を常時閉弁方向に付勢するばね４１ｂとを含んで構成さ
れている。負圧応動弁４１の圧力室４１ｃは、管路４４
を介して、吸気通路２内のスロットル弁７の直ぐ上流位
置に連通している。このスロットル弁７の上流位置は、
スロットル弁７の弁開度に応じた負圧が発生する位置で
あり、後述するバイパスバルブ４２が開成すると、この
負圧が圧力室４１ｃに導かれ、負圧の大きさに応じて、
すなわち、運転状態に応じて弁体４１ａのリフト量が決
定され、必要な空気量がバイパス通路４３を介してエン
ジンＥに供給されることになる。前述の管路４４途中に
は負圧の制御弁であるバイパスバルブ４２が配設されて
いる。バイパスバルブ４２は、管路４４を閉塞する弁体
４２ａと、これと一体に動作し、大気開口を閉塞する弁
体４２ｂと、弁体４２ｂを常時閉じ側に付勢するばね４
２ｄと、これらの弁体４２ａ，４２ｂを開閉駆動するソ
レノイド４２ｃとを含んで構成されている。ソレノイド
４２ｃは、後述する電子制御装置２３の出力側に接続さ
れており、この電子制御装置２３からの駆動信号が供給
されず、ソレノイド４２ｃが消勢されている場合には、
弁体４２ａが負圧発生側の管路４４を閉塞する一方、弁
体４２ｂが大気開口を開成して大気圧が圧力室４１ｃに
導びかれる。このとき、負圧応動弁４１のばね４１ｄが
ダイアフラム４１ｂを介して弁体４１ａを、バイパス通
路４３を閉塞する方向に押圧し、バイパス通路４３を閉
成する。これにより、このバイパス通路４３を介するバ
イパス空気はエンジンＥに供給されなくなる。一方、電
子制御装置２３からの駆動信号によりソレノイド４２ｃ
が付勢されると弁体４２ｂが大気開口を閉塞すると共
に、管路４４が開成して吸気通路２ないの負圧が圧力室
４１ｃに導かれることになる。
通路２内に発生する負圧に応じて開弁する負圧応動弁
（バルブ手段）４１が配設されている。より詳しくは、
負圧応動弁４１は、ダイアフラム４１ｂに取付けられ、
バイパス通路４３を開閉する弁体４１ａと、ダイアフラ
ム４１ｂにより画成される圧力室４１ｃと、圧力室４１
ｃに装着され、ダイアフラム４１ｂを介して弁体４１ａ
を常時閉弁方向に付勢するばね４１ｂとを含んで構成さ
れている。負圧応動弁４１の圧力室４１ｃは、管路４４
を介して、吸気通路２内のスロットル弁７の直ぐ上流位
置に連通している。このスロットル弁７の上流位置は、
スロットル弁７の弁開度に応じた負圧が発生する位置で
あり、後述するバイパスバルブ４２が開成すると、この
負圧が圧力室４１ｃに導かれ、負圧の大きさに応じて、
すなわち、運転状態に応じて弁体４１ａのリフト量が決
定され、必要な空気量がバイパス通路４３を介してエン
ジンＥに供給されることになる。前述の管路４４途中に
は負圧の制御弁であるバイパスバルブ４２が配設されて
いる。バイパスバルブ４２は、管路４４を閉塞する弁体
４２ａと、これと一体に動作し、大気開口を閉塞する弁
体４２ｂと、弁体４２ｂを常時閉じ側に付勢するばね４
２ｄと、これらの弁体４２ａ，４２ｂを開閉駆動するソ
レノイド４２ｃとを含んで構成されている。ソレノイド
４２ｃは、後述する電子制御装置２３の出力側に接続さ
れており、この電子制御装置２３からの駆動信号が供給
されず、ソレノイド４２ｃが消勢されている場合には、
弁体４２ａが負圧発生側の管路４４を閉塞する一方、弁
体４２ｂが大気開口を開成して大気圧が圧力室４１ｃに
導びかれる。このとき、負圧応動弁４１のばね４１ｄが
ダイアフラム４１ｂを介して弁体４１ａを、バイパス通
路４３を閉塞する方向に押圧し、バイパス通路４３を閉
成する。これにより、このバイパス通路４３を介するバ
イパス空気はエンジンＥに供給されなくなる。一方、電
子制御装置２３からの駆動信号によりソレノイド４２ｃ
が付勢されると弁体４２ｂが大気開口を閉塞すると共
に、管路４４が開成して吸気通路２ないの負圧が圧力室
４１ｃに導かれることになる。
【００１２】リーン燃焼運転を行う場合には、バイパス
バルブ４２を開成し、バイパス通路４３を介してバイパ
ス空気をエンジンＥに供給すると共に、ＩＳＣバルブ３
０をデューティ制御してバイパス通路３１からもバイパ
ス空気をエンジンＥに供給する。バイパス通路４３を介
するバイパス空気の供給量は、吸気通路２内の負圧に応
じて決定されるので、エンジンＥの運転状態に大略対応
するものであるが、正確に目標吸入空気量を設定するこ
とができない。一方、ＩＳＣバルブ３０は電磁弁である
から、コストの問題やバッテリ容量の問題で大容量のも
のを採用することができないが、このＩＳＣバルブ３０
をデューティ制御することにより、バイパス通路４３を
介するバイパス空気量を補正する空気量がエンジンＥに
供給され、結果として目標吸入空気量が正確に制御され
ることになる。
バルブ４２を開成し、バイパス通路４３を介してバイパ
ス空気をエンジンＥに供給すると共に、ＩＳＣバルブ３
０をデューティ制御してバイパス通路３１からもバイパ
ス空気をエンジンＥに供給する。バイパス通路４３を介
するバイパス空気の供給量は、吸気通路２内の負圧に応
じて決定されるので、エンジンＥの運転状態に大略対応
するものであるが、正確に目標吸入空気量を設定するこ
とができない。一方、ＩＳＣバルブ３０は電磁弁である
から、コストの問題やバッテリ容量の問題で大容量のも
のを採用することができないが、このＩＳＣバルブ３０
をデューティ制御することにより、バイパス通路４３を
介するバイパス空気量を補正する空気量がエンジンＥに
供給され、結果として目標吸入空気量が正確に制御され
ることになる。
【００１３】一方、リッチ燃焼運転を行なう場合にはバ
イパスバルブ４２を閉成してバイパス通路４３を遮断す
るが、ＩＳＣバルブ３０は、そのときのエンジンＥの運
転状態に応じた基本補助空気を引続きエンジンＥに供給
する。この基本補助空気は、所謂「ダッシュポット制
御」のための補助空気であって、スロットル弁７が急に
閉弁された場合にでも、エンジン回転数が急減してエン
ジンストップを防止するためのものである。
イパスバルブ４２を閉成してバイパス通路４３を遮断す
るが、ＩＳＣバルブ３０は、そのときのエンジンＥの運
転状態に応じた基本補助空気を引続きエンジンＥに供給
する。この基本補助空気は、所謂「ダッシュポット制
御」のための補助空気であって、スロットル弁７が急に
閉弁された場合にでも、エンジン回転数が急減してエン
ジンストップを防止するためのものである。
【００１４】このように、同じ燃料量がエンジンＥに供
給されているとしたとき、バイパス通路４３を開成する
ことによりリーン燃焼運転が、閉成することによりリッ
チ燃焼運転が行われることになる。このような構成によ
り、スロットル弁７、およびバイパス通路３１，４３を
介して供給される吸入空気が吸気マニホルド部分で燃料
噴射弁８からの燃料と所定の空燃比となるように混合さ
れ、燃焼室内で燃焼せしめられて、エンジントルクを発
生させる。なお、各燃料噴射弁８へは燃料ポンプからの
燃料が供給されるようになっているが、この燃料ポンプ
からの燃料圧は図示しない燃圧レギュレータによって一
定値に調整されるようになっている。
給されているとしたとき、バイパス通路４３を開成する
ことによりリーン燃焼運転が、閉成することによりリッ
チ燃焼運転が行われることになる。このような構成によ
り、スロットル弁７、およびバイパス通路３１，４３を
介して供給される吸入空気が吸気マニホルド部分で燃料
噴射弁８からの燃料と所定の空燃比となるように混合さ
れ、燃焼室内で燃焼せしめられて、エンジントルクを発
生させる。なお、各燃料噴射弁８へは燃料ポンプからの
燃料が供給されるようになっているが、この燃料ポンプ
からの燃料圧は図示しない燃圧レギュレータによって一
定値に調整されるようになっている。
【００１５】さらに、このエンジンＥについては、上述
の空燃比制御、燃料供給制御の他に種々の制御が実行さ
れるが、これらの制御は前述した電子制御ユニット（Ｅ
ＣＵ）２３により実行される。そして、このような制御
を行うために、以下に説明するような種々のセンサが設
けられている。先ず、吸気通路２側には、吸入空気量を
カルマン渦情報から検出するエアフローセンサ１１，大
気圧を検出する大気圧センサ２６，吸入空気温度を検出
する吸気温センサ１２が設けられている。また、吸気通
路２におけるスロットル弁７には、弁軸などからスロッ
トル弁開度を検出するポテンショメータ式のスロットル
センサ１４、アイドリング状態を検出するアイドルスイ
ッチ１５、等が設けられている。さらに、排気通路側３
における触媒コンバータ９の上流側部分には、排ガス中
の酸素濃度（Ｏ2濃度）を検出するＯ2センサ１７が設け
られている。また、その他のセンサとして、図１および
図２に示すごとく、エンジン冷却水温を検出する水温セ
ンサ１９が設けられるほかに、クランク角を検出するこ
とによってエンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転
数センサ２１等が電子制御装置２３の入力側に接続され
ている。
の空燃比制御、燃料供給制御の他に種々の制御が実行さ
れるが、これらの制御は前述した電子制御ユニット（Ｅ
ＣＵ）２３により実行される。そして、このような制御
を行うために、以下に説明するような種々のセンサが設
けられている。先ず、吸気通路２側には、吸入空気量を
カルマン渦情報から検出するエアフローセンサ１１，大
気圧を検出する大気圧センサ２６，吸入空気温度を検出
する吸気温センサ１２が設けられている。また、吸気通
路２におけるスロットル弁７には、弁軸などからスロッ
トル弁開度を検出するポテンショメータ式のスロットル
センサ１４、アイドリング状態を検出するアイドルスイ
ッチ１５、等が設けられている。さらに、排気通路側３
における触媒コンバータ９の上流側部分には、排ガス中
の酸素濃度（Ｏ2濃度）を検出するＯ2センサ１７が設け
られている。また、その他のセンサとして、図１および
図２に示すごとく、エンジン冷却水温を検出する水温セ
ンサ１９が設けられるほかに、クランク角を検出するこ
とによってエンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転
数センサ２１等が電子制御装置２３の入力側に接続され
ている。
【００１６】そして、これらのセンサからの検出信号
は、図２に示すごとく、電子制御装置２３へ入力される
ようになっている。ここで、電子制御装置２３は、その
主要部としてＣＰＵを備えており、ＣＰＵの入力ポート
へは、上記の各センサからの信号が適宜の入力インタフ
ェイスを介してあるいは直接的に入力されるようになっ
ている。さらに、ＣＰＵは、バスラインを介して、プロ
グラムデータや固定値データを記憶するＲＯＭ，更新し
て順次書換えられるＲＡＭ、バッテリが接続されている
間はその記憶内容が保持されるバッテリバックアップＲ
ＡＭ（ＢＵＲＡＭ）等の記憶装置との間でデータの授受
を行うようになっている。また、電子制御装置２３のＣ
ＰＵからの各種の制御信号は適宜の出力インタフェイス
を介して燃料噴射弁８、ＩＳＣバルブ３０、バイパスバ
ルブ４２等へ出力されるようになっている。
は、図２に示すごとく、電子制御装置２３へ入力される
ようになっている。ここで、電子制御装置２３は、その
主要部としてＣＰＵを備えており、ＣＰＵの入力ポート
へは、上記の各センサからの信号が適宜の入力インタフ
ェイスを介してあるいは直接的に入力されるようになっ
ている。さらに、ＣＰＵは、バスラインを介して、プロ
グラムデータや固定値データを記憶するＲＯＭ，更新し
て順次書換えられるＲＡＭ、バッテリが接続されている
間はその記憶内容が保持されるバッテリバックアップＲ
ＡＭ（ＢＵＲＡＭ）等の記憶装置との間でデータの授受
を行うようになっている。また、電子制御装置２３のＣ
ＰＵからの各種の制御信号は適宜の出力インタフェイス
を介して燃料噴射弁８、ＩＳＣバルブ３０、バイパスバ
ルブ４２等へ出力されるようになっている。
【００１７】次に、図面を参照しながら、電子制御装置
２３が実行する空燃比制御の制御手順を説明する。図３
および図４は、空燃比制御ルーチンのフローチャートで
あり、電子制御装置２３は、先ず、ステップＳ１０にお
いてエンジンＥが理論空燃比運転（リッチ燃焼運転）領
域で運転されているか否かを判別する。エンジンＥを理
論空燃比で運転すべき場合としては、急発進時や急加速
時であり、これらは、例えば、スロットルセンサ７の信
号変化等により判別される。
２３が実行する空燃比制御の制御手順を説明する。図３
および図４は、空燃比制御ルーチンのフローチャートで
あり、電子制御装置２３は、先ず、ステップＳ１０にお
いてエンジンＥが理論空燃比運転（リッチ燃焼運転）領
域で運転されているか否かを判別する。エンジンＥを理
論空燃比で運転すべき場合としては、急発進時や急加速
時であり、これらは、例えば、スロットルセンサ７の信
号変化等により判別される。
【００１８】ステップＳ１０の判別結果が肯定（Ｙｅ
ｓ）の場合には、エンジンＥはリッチ燃焼運転領域で運
転されており、このような場合にはステップＳ１２に進
み、バイパスバルブ４２を不作動（閉）にしてバイパス
通路４３を遮断し、当該ルーチンを終了する。リッチ燃
焼運転時にはバイパス通路４３を介して空気をエンジン
Ｅに供給しない。
ｓ）の場合には、エンジンＥはリッチ燃焼運転領域で運
転されており、このような場合にはステップＳ１２に進
み、バイパスバルブ４２を不作動（閉）にしてバイパス
通路４３を遮断し、当該ルーチンを終了する。リッチ燃
焼運転時にはバイパス通路４３を介して空気をエンジン
Ｅに供給しない。
【００１９】ここで、エンジンＥへ燃料を供給する燃料
噴射弁８の開弁時間Ｔinjの演算方法を説明すると、こ
の開弁時間Ｔinjは、電子制御装置２３により次式
（１）に基づいて演算される。 Ｔinj ＝ Ａ／Ｎ÷ λ×Ｋ１×Ｋ２＋Ｔ0 ・・・（１） ここに、Ａ／Ｎは、エアフローセンサ１１が検出するカ
ルマン渦周波数ｆとエンジン回転数センサ２１が検出す
るエンジン回転数Ｎｅとから一吸気行程当たりに気筒に
吸入される空気量である。λは目標とする空燃比であ
り、リッチ燃焼運転時には理論空燃比或いはその近傍値
λS（例えば、空燃比１４．７）に、リッチ燃焼運転時
には燃料希薄側の所定値λL（例えば、空燃比２２）に
設定される。Ｋ１は燃料流量を開弁時間に換算するため
の係数、Ｋ２はエンジン運転状態を表す種々のパラメー
タによって設定される補正係数値であり、これには、例
えばエンジン水温センサ１９が検出するエンジン水温Ｔ
Wに応じて設定される水温補正係数値、Ｏ2センサ１７が
検出する排気ガス中の酸素濃度（Ｏ2濃度）に応じて設
定されるＯ2フィードバック補正係数値、大気圧センサ
２６によって検出される大気圧Ｐaに応じて設定される
大気補正係数値等が含まれる。Ｔ0は、バッテリ電圧等
により設定される補正値である。
噴射弁８の開弁時間Ｔinjの演算方法を説明すると、こ
の開弁時間Ｔinjは、電子制御装置２３により次式
（１）に基づいて演算される。 Ｔinj ＝ Ａ／Ｎ÷ λ×Ｋ１×Ｋ２＋Ｔ0 ・・・（１） ここに、Ａ／Ｎは、エアフローセンサ１１が検出するカ
ルマン渦周波数ｆとエンジン回転数センサ２１が検出す
るエンジン回転数Ｎｅとから一吸気行程当たりに気筒に
吸入される空気量である。λは目標とする空燃比であ
り、リッチ燃焼運転時には理論空燃比或いはその近傍値
λS（例えば、空燃比１４．７）に、リッチ燃焼運転時
には燃料希薄側の所定値λL（例えば、空燃比２２）に
設定される。Ｋ１は燃料流量を開弁時間に換算するため
の係数、Ｋ２はエンジン運転状態を表す種々のパラメー
タによって設定される補正係数値であり、これには、例
えばエンジン水温センサ１９が検出するエンジン水温Ｔ
Wに応じて設定される水温補正係数値、Ｏ2センサ１７が
検出する排気ガス中の酸素濃度（Ｏ2濃度）に応じて設
定されるＯ2フィードバック補正係数値、大気圧センサ
２６によって検出される大気圧Ｐaに応じて設定される
大気補正係数値等が含まれる。Ｔ0は、バッテリ電圧等
により設定される補正値である。
【００２０】なお、リーン燃焼運転時の目標空燃比λは
エンジンＥの運転状態に応じた値に設定してもよく、こ
の場合には、吸入空気量Ａ／Ｎとエンジン回転数Ｎｅと
により運転状態に応じた値に設定される。その目標空燃
比λは、電子制御装置２３が内蔵する記憶装置に記憶さ
れたマップから読み出され、これらの値は、理論空燃比
λSよりも大きい値、すなわちリーン側の値に設定され
ている。そして、リーン燃焼運転時の目標空燃比が所定
の一定値、およびエンジンＥの運転状態に応じた値の何
れかに設定されたとしても、これらを第２の空燃比と呼
ぶ。
エンジンＥの運転状態に応じた値に設定してもよく、こ
の場合には、吸入空気量Ａ／Ｎとエンジン回転数Ｎｅと
により運転状態に応じた値に設定される。その目標空燃
比λは、電子制御装置２３が内蔵する記憶装置に記憶さ
れたマップから読み出され、これらの値は、理論空燃比
λSよりも大きい値、すなわちリーン側の値に設定され
ている。そして、リーン燃焼運転時の目標空燃比が所定
の一定値、およびエンジンＥの運転状態に応じた値の何
れかに設定されたとしても、これらを第２の空燃比と呼
ぶ。
【００２１】電子制御装置２３は、上述のようにして演
算した開弁時間Ｔinjに応じた駆動信号を燃料噴射弁８
に供給し、開弁時間Ｔinjに対応する燃料量を、今回供
給すべき気筒の吸入ポートに噴射供給してリッチ燃焼を
行わせる。以上の説明で明らかなように、リーン燃焼運
転からリッチ燃焼運転に移行した直後において、バイパ
スバルブ４２が閉じられ、バイパス通路４３が遮断され
ることにより吸入空気量は急減し、燃料供給量はその吸
入空気量に対応する値に演算される。このとき、式
（１）の目標空燃比λもリッチ燃焼運転に適合する値に
設定し直されるので、吸入空気量を急減させても、燃料
供給量はリーン燃焼運転時における供給量と略一定に保
持することができ、エンジン出力を変化させずに空燃比
をリーンからリッチ燃焼運転に移行させることができ
る。
算した開弁時間Ｔinjに応じた駆動信号を燃料噴射弁８
に供給し、開弁時間Ｔinjに対応する燃料量を、今回供
給すべき気筒の吸入ポートに噴射供給してリッチ燃焼を
行わせる。以上の説明で明らかなように、リーン燃焼運
転からリッチ燃焼運転に移行した直後において、バイパ
スバルブ４２が閉じられ、バイパス通路４３が遮断され
ることにより吸入空気量は急減し、燃料供給量はその吸
入空気量に対応する値に演算される。このとき、式
（１）の目標空燃比λもリッチ燃焼運転に適合する値に
設定し直されるので、吸入空気量を急減させても、燃料
供給量はリーン燃焼運転時における供給量と略一定に保
持することができ、エンジン出力を変化させずに空燃比
をリーンからリッチ燃焼運転に移行させることができ
る。
【００２２】図３のステップＳ１０に戻り、このステッ
プにおける判別結果が否定（Ｎｏ）、すなわち、エンジ
ンがリーン燃焼運転領域で運転されていると判定される
と、ステップＳ１４が実行され、バイパスバルブ４２が
付勢され、負圧応動弁４１に負圧が供給されて開弁し、
バイパス通路４３からバイパス空気がエンジンＥに供給
される。従って、エンジンＥへの吸入空気は、スロット
ル弁７を介して供給されると共に、バイパス通路４３お
よび後述するバイパス通路３１からも供給されることに
なる。
プにおける判別結果が否定（Ｎｏ）、すなわち、エンジ
ンがリーン燃焼運転領域で運転されていると判定される
と、ステップＳ１４が実行され、バイパスバルブ４２が
付勢され、負圧応動弁４１に負圧が供給されて開弁し、
バイパス通路４３からバイパス空気がエンジンＥに供給
される。従って、エンジンＥへの吸入空気は、スロット
ル弁７を介して供給されると共に、バイパス通路４３お
よび後述するバイパス通路３１からも供給されることに
なる。
【００２３】次に、ステップＳ１６では、スロットルセ
ンサ１４が検出するスロットル弁開度θとエンジン回転
数Ｎｅとにより、リーン燃焼運転時の目標吸入空気量Ａ
／ＮLを、前述の記憶装置に予め記憶されたマップから
読み出す。このようにして求められた目標吸入空気量
は、運転者がアクセルペダルを踏み込んで操作したスロ
ットル弁７の弁開度θにおいて、リッチ燃焼させた場合
のエンジントルクと略同じトルクをリーン燃焼で得るた
めに必要な空気量を意味している。言い換えれば、エン
ジンＥに供給する燃料供給量を略一定にし、空気量だけ
を増量してリッチ燃焼からリーン燃焼に切り換えるので
ある。このようにすれば、切り換え時におけるエンジン
ショックを防止することができる。
ンサ１４が検出するスロットル弁開度θとエンジン回転
数Ｎｅとにより、リーン燃焼運転時の目標吸入空気量Ａ
／ＮLを、前述の記憶装置に予め記憶されたマップから
読み出す。このようにして求められた目標吸入空気量
は、運転者がアクセルペダルを踏み込んで操作したスロ
ットル弁７の弁開度θにおいて、リッチ燃焼させた場合
のエンジントルクと略同じトルクをリーン燃焼で得るた
めに必要な空気量を意味している。言い換えれば、エン
ジンＥに供給する燃料供給量を略一定にし、空気量だけ
を増量してリッチ燃焼からリーン燃焼に切り換えるので
ある。このようにすれば、切り換え時におけるエンジン
ショックを防止することができる。
【００２４】なお、目標空燃比をエンジンＥの運転状態
に応じた値に設定する場合には、目標吸入空気量Ａ／Ｎ
Lを次のようにして設定すればよい。先ず、スロットル
弁開度θとエンジン回転数Ｎｅとからリッチ燃焼運転時
の吸入空気量Ａ／ＮSと目標空燃比λLをマップから読み
出す。次に、リッチ燃焼運転時の目標空燃比λSとする
と、目標吸入空気量Ａ／ＮLは次式から演算することが
できる。
に応じた値に設定する場合には、目標吸入空気量Ａ／Ｎ
Lを次のようにして設定すればよい。先ず、スロットル
弁開度θとエンジン回転数Ｎｅとからリッチ燃焼運転時
の吸入空気量Ａ／ＮSと目標空燃比λLをマップから読み
出す。次に、リッチ燃焼運転時の目標空燃比λSとする
と、目標吸入空気量Ａ／ＮLは次式から演算することが
できる。
【００２５】Ａ／ＮL ＝ Ａ／ＮS÷λS×λL 以上のようにして目標吸入空気量Ａ／ＮLが求まると、
今度は、ＩＳＣバルブ３０の開度補正値ΔＰISCを求め
る。先ず、目標吸入空気量Ａ／ＮLと検出される実吸入
空気量Ａ／Ｎmとの偏差ΔＡ／Ｎを求め（ステップＳ１
８）、次いで、ステップＳ２０において、次式（２）か
ら、偏差ΔＡ／Ｎに応じたＩＳＣ開度補正値ΔＰISCを
演算する。
今度は、ＩＳＣバルブ３０の開度補正値ΔＰISCを求め
る。先ず、目標吸入空気量Ａ／ＮLと検出される実吸入
空気量Ａ／Ｎmとの偏差ΔＡ／Ｎを求め（ステップＳ１
８）、次いで、ステップＳ２０において、次式（２）か
ら、偏差ΔＡ／Ｎに応じたＩＳＣ開度補正値ΔＰISCを
演算する。
【００２６】 ΔＰISC ＝ ＫP・ΔＡ／Ｎ ・・・（２） ここに、ＫPはフィードバック比例項ゲインであり、こ
のゲインは、例えばエンジン回転数Ｎｅに応じてその値
を変化させるように設定しても良い。又、補正量Δθの
演算方法は、上述の方法以外にも種々のＰＩＤ制御方法
が考えられ、式（２）に限定するものではない。
のゲインは、例えばエンジン回転数Ｎｅに応じてその値
を変化させるように設定しても良い。又、補正量Δθの
演算方法は、上述の方法以外にも種々のＰＩＤ制御方法
が考えられ、式（２）に限定するものではない。
【００２７】上述のようにしてＩＳＣ開度補正値ΔＰIS
Cが求まると、この補正値ΔＰISCと前述した基本補助空
気量に対応する基本開度ＰBASとからＩＳＣ目標開度ＰI
SCを次式（３）により演算する（ステップＳ２２）。 ＰISC ＝ ＰBAS＋ΔＰISC ・・・（３） 次に、エンジンＥがアイドル運転状態にあるか否かを判
別する（ステップＳ２４）。エンジンＥがアイドル運転
状態になければステップＳ２８に進み、電子制御装置２
３は、上述のようにして求めたＩＳＣ目標開度ＰISCに
対して、ＩＳＣバルブ３０のデューティ率を設定し、デ
ューティ率に対応する駆動信号をＩＳＣバルブ３０のソ
レノイド３０ｂに出力する。この様にしてＩＳＣバルブ
３０は、エンジンＥに供給すべき目標吸入空気量Ａ／Ｎ
Lの過不足分を調整し、エンジンＥに目標空気量Ａ／ＮL
近傍の空気を供給する。このように、バイパス通路４３
および３１を介して供給される吸入空気量を調整するこ
とにより、理論空燃比よりリーン側の所定空燃比λLで
リーン燃焼運転が実現されることになる。より詳しく
は、リッチ燃焼運転からリーン燃焼運転への移行直後に
は吸入空気量が急増するが、上述の開弁時間Ｔinjの演
算式（１）における空燃比λの値は、リッチ燃焼からリ
ーン燃焼時の所定値（１４．７から２２）に変更される
ので、燃料供給量はリッチ燃焼運転時におけると同様に
略一定に保持することができ、エンジン出力を変化させ
ずにリーン燃焼運転に移行させることができる。この結
果、空燃比切換時のエンジン出力の急激な変化が防止さ
れることになる。
Cが求まると、この補正値ΔＰISCと前述した基本補助空
気量に対応する基本開度ＰBASとからＩＳＣ目標開度ＰI
SCを次式（３）により演算する（ステップＳ２２）。 ＰISC ＝ ＰBAS＋ΔＰISC ・・・（３） 次に、エンジンＥがアイドル運転状態にあるか否かを判
別する（ステップＳ２４）。エンジンＥがアイドル運転
状態になければステップＳ２８に進み、電子制御装置２
３は、上述のようにして求めたＩＳＣ目標開度ＰISCに
対して、ＩＳＣバルブ３０のデューティ率を設定し、デ
ューティ率に対応する駆動信号をＩＳＣバルブ３０のソ
レノイド３０ｂに出力する。この様にしてＩＳＣバルブ
３０は、エンジンＥに供給すべき目標吸入空気量Ａ／Ｎ
Lの過不足分を調整し、エンジンＥに目標空気量Ａ／ＮL
近傍の空気を供給する。このように、バイパス通路４３
および３１を介して供給される吸入空気量を調整するこ
とにより、理論空燃比よりリーン側の所定空燃比λLで
リーン燃焼運転が実現されることになる。より詳しく
は、リッチ燃焼運転からリーン燃焼運転への移行直後に
は吸入空気量が急増するが、上述の開弁時間Ｔinjの演
算式（１）における空燃比λの値は、リッチ燃焼からリ
ーン燃焼時の所定値（１４．７から２２）に変更される
ので、燃料供給量はリッチ燃焼運転時におけると同様に
略一定に保持することができ、エンジン出力を変化させ
ずにリーン燃焼運転に移行させることができる。この結
果、空燃比切換時のエンジン出力の急激な変化が防止さ
れることになる。
【００２８】前述のステップＳ２６において、判別結果
が肯定、すなわち、エンジンＥがアイドル運転状態にあ
ると判別された場合、ステップＳ２６が実行され、ＩＳ
Ｃバルブ３０を使用してアイドル回転数制御が実行され
る。このアイドル回転数制御は、本発明に特に関係がな
いのでその詳細な説明を省略する。なお、上記実施例に
おいて、ＩＳＣバルブ３０はデューティ制御される電磁
弁を用いたが、これに代えてパルスモータ等を用いても
よい。また、このＩＳＣバルブ３０として適宜の容量の
ものが使用できるのであれば、バイパス通路４３および
負圧応動弁４１は省略して、第１のバイパス通路３１か
らのみバイパス空気を供給するようにしても良い。
が肯定、すなわち、エンジンＥがアイドル運転状態にあ
ると判別された場合、ステップＳ２６が実行され、ＩＳ
Ｃバルブ３０を使用してアイドル回転数制御が実行され
る。このアイドル回転数制御は、本発明に特に関係がな
いのでその詳細な説明を省略する。なお、上記実施例に
おいて、ＩＳＣバルブ３０はデューティ制御される電磁
弁を用いたが、これに代えてパルスモータ等を用いても
よい。また、このＩＳＣバルブ３０として適宜の容量の
ものが使用できるのであれば、バイパス通路４３および
負圧応動弁４１は省略して、第１のバイパス通路３１か
らのみバイパス空気を供給するようにしても良い。
【００２９】上記実施例では、リッチ燃焼運転のための
空燃比λSからリーン燃焼運転のための空燃比λLへ直ち
に切換えるようにしたが、負圧応動弁４１による空気増
量に遅れが生じる場合は、この空気増量遅れに合わせて
空燃比を徐々に変化させるようにしても良い。又、空燃
比リニアセンサを用いる場合には、空燃比の目標値を変
化させるだけで良い。
空燃比λSからリーン燃焼運転のための空燃比λLへ直ち
に切換えるようにしたが、負圧応動弁４１による空気増
量に遅れが生じる場合は、この空気増量遅れに合わせて
空燃比を徐々に変化させるようにしても良い。又、空燃
比リニアセンサを用いる場合には、空燃比の目標値を変
化させるだけで良い。
【００３０】燃料供給制御にエアフローセンサを用いる
方式に替えて、スロットル弁下流の負圧を検出する負圧
センサを用いる方式等に本発明を適用できることは、勿
論のことである。
方式に替えて、スロットル弁下流の負圧を検出する負圧
センサを用いる方式等に本発明を適用できることは、勿
論のことである。
【００３１】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
内燃エンジンの空燃比制御装置に依れば、吸気通路に配
設され、スロットル弁をバイパスするバイパス通路と、
このバイパス通路を開閉する第２のバルブ手段と、スロ
ットル弁の弁開度を検出するスロットルセンサと、吸入
空気量を検出するエアフローセンサと、リーン燃焼運転
時に、少なくともスロットルセンサが検出するスロット
ル弁開度に応じてリーン空燃比に制御するに必要な目標
吸入空気量を演算し、この目標吸入空気量とエアフロー
センサが検出する吸入空気量との偏差に応じて第２のバ
ルブ手段の弁開度を制御し、もって目標吸入空気量近傍
の空気をエンジンに供給させる制御手段とを備えてなる
ことを特徴とする。
内燃エンジンの空燃比制御装置に依れば、吸気通路に配
設され、スロットル弁をバイパスするバイパス通路と、
このバイパス通路を開閉する第２のバルブ手段と、スロ
ットル弁の弁開度を検出するスロットルセンサと、吸入
空気量を検出するエアフローセンサと、リーン燃焼運転
時に、少なくともスロットルセンサが検出するスロット
ル弁開度に応じてリーン空燃比に制御するに必要な目標
吸入空気量を演算し、この目標吸入空気量とエアフロー
センサが検出する吸入空気量との偏差に応じて第２のバ
ルブ手段の弁開度を制御し、もって目標吸入空気量近傍
の空気をエンジンに供給させる制御手段とを備えてなる
ことを特徴とする。
【００３２】従って、エンジンの全運転領域において、
理論空燃比近傍の第１の空燃比およびこれより燃料リー
ン側の第２の空燃比の何れにも切換可能に吸入空気量の
増減を正確に制御することができ、空燃比の変更時にお
ける不快なトルクショックを防止することができる。
理論空燃比近傍の第１の空燃比およびこれより燃料リー
ン側の第２の空燃比の何れにも切換可能に吸入空気量の
増減を正確に制御することができ、空燃比の変更時にお
ける不快なトルクショックを防止することができる。
【図１】本発明の実施例に係る内燃エンジンの空燃比制
御装置の概略構成図である。
御装置の概略構成図である。
【図２】空燃比制御装置の電子制御系の構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図３】図２に示す電子制御装置２３が実行する空燃比
制御の制御手順を示すフローチャートの一部である。
制御の制御手順を示すフローチャートの一部である。
【図４】図２に示す電子制御装置２３が実行する空燃比
制御の制御手順を示すフローチャートの残部である。
制御の制御手順を示すフローチャートの残部である。
Ｅ 内燃エンジン ２ 吸気通路 ７ スロットル弁 ８ 燃料噴射弁 １１ エアフローセンサ １４ スロットルセンサ ２１ エンジン回転数センサ ２３ 電子制御装置（ＥＣＵ） ３０ ＩＳＣバルブ（バルブ手段） ３１ バイパス通路 ４１ 負圧応動弁（バルブ手段） ４２ バイパスバルブ ４３ バイパス通路
Claims (1)
- 【請求項１】 吸気通路途中にスロットル弁を備える内
燃エンジンの特定の運転状態時に、エンジンに供給する
混合気を理論空燃比近傍の第１の空燃比に制御する一
方、前記特定の運転状態以外の運転時に、前記第１の空
燃比より燃料希薄側の第２の空燃比に制御する内燃エン
ジンの空燃比制御装置において、前記吸気通路に配設さ
れ、スロットル弁をバイパスするバイパス通路と、この
バイパス通路を開閉する第２のバルブ手段と、前記スロ
ットル弁の弁開度を検出するスロットル開度検出手段
と、吸入空気量を検出する空気量検出手段と、前記特定
の運転状態以外の運転時に、少なくとも前記スロットル
開度検出手段が検出するスロットル弁開度に応じて第２
の空燃比に制御するに必要な目標吸入空気量を演算し、
この目標吸入空気量と前記空気量検出手段が検出する吸
入空気量との偏差に応じて前記第２のバルブ手段の弁開
度を制御し、もって目標吸入空気量近傍の空気をエンジ
ンに供給させる制御手段とを備えてなることを特徴とす
る内燃エンジンの空燃比制御装置。
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