JPH0531242Y2

JPH0531242Y2 -

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Publication number: JPH0531242Y2
Application number: JP12495586U
Authority: JP
Priority date: 1986-08-13
Filing date: 1986-08-13
Publication date: 1993-08-11
Anticipated expiration: 2001-08-13
Also published as: JPS6331234U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、自動車等内燃機関の空気量制御装置
に関する。

（従来の技術）一般に、機関の加減速度における空燃比の目標
空燃比からのずれは、ほとんどが吸気系の吸気通
路や吸気ポートに付着した付着燃料および浮遊燃
料の量的変化に起因するものであり、この付着、
浮遊燃料量は機関の運転状態に応じて大きく変化
する。また、付着、浮遊燃料量は運転状態の変化
に対してステツプ的に変化するのではなく、ある
遅れをもつて変化し、この遅れの時定数も一定で
はない。さらに、付着、浮遊燃料量の変化は、運
転状態の変化だけではなく、その時点における量
と平衡状態（定常状態）における量との差の大き
さによつても異なる。

例えば、減速時にあつてはエンジンの吸入負圧
が上昇し前記付着、浮遊燃料（以下、壁流とい
う）が急激に燃焼室内に流れ込み、いわゆるリツ
チ失火が発生し車両にガクガク振動が発生する。

したがつて、このような不具合を解決するた
め、吸気通路にアンチ・バツクフアイヤーバルブ
（以下「ABバルブ」と略す）機能を設け減速時
から或る所定時間は吸気通路内に空気を流入させ
て燃焼室内への壁流の急激な流れ込みを防止して
いる。なお、ABバルブはアクセルペダルと無関
係に吸気通路内へ空気を流入させる機能を有する
（例えば特公昭61−22135号参照）。

（考案が解決しようとする問題点）しかしながら、このような従来の空気量制御装
置にあつては、例えば当社SPiにおいてはABバ
ルブを吸入空気量の関数として制御を行つていた
がそれが要求と一致しないため、壁流に対する空
気流量が増大しすぎて、アクセルを戻してもしば
らくは燃焼が行われトルクが発生する。したがつ
て、ギヤチエンジ時に回転落ちが悪い等の不具合
を生じるとともに、減速感が損なわれ、ドライブ
フイーリングが悪化する。

（考案の目的）そこで本考案は、上記従来技術の不具合（絞弁
をバイパスする補助空気流量が壁流に対して不適
切となることがあり、例えば減速時に過剰となつ
た場合には壁流の燃焼によるトルクを生じて減速
感が損なわれる）を解決するため、壁流の挙動に
対応した適切な補助空気量制御を行うことを目的
としている。

（問題点を解決するための手段）本考案による内燃機関の空気量制御装置は上記
目的達成のため、その基本概念図を第１図に示す
ように、エンジン負荷、エンジン温度およびエン
ジン回転数をパラメータとしてエンジンの運転状
態を検出する運転状態検出手段ａと、エンジン負
荷およびエンジン回転数に基づいて吸気アクチユ
エータの基本制御値を演算する基本値演算手段ｂ
と、少なくともエンジン回転数およびエンジン温
度に基づいて吸気通路の壁流の一次遅れを表す値
を演算する一次遅れ演算手段ｃと、前記一次遅れ
演算手段の演算結果を加味して前記基本制御値を
補正し、吸気アクチユエータの最終制御値を決定
する制御値決定手段ｄと、制御値決定手段の出力
に基づいて吸気通路の空気流量を操作する前記吸
気アクチユエータｅと、エンジンの運転状態に基
づいて燃料供給量を演算する供給量演算手段ｆ
と、供給量演算手段の出力に基づいてエンジンの
吸気通路に燃料を供給する燃料供給手段ｇと、を
備えたことを特徴とする。

（作用）本考案では、少なくともエンジン温度およびエ
ンジン回転数に基づいて演算された壁流の一次遅
れ（壁流の挙動）を表す値を加味して補助空気量
が常に適正に制御される。

従つて、例えばアクセル全閉時での壁流の燃焼
によるトルク発生を防止して減速感の悪化を回避
したり、リツチ失火を回避して車輌のガクガク振
動を防止したりすることができ、さらには、排気
エミツシヨンを低減することもできる。

（実施例）以下、本考案を図面に基づいて説明する。

第２〜１６図は本考案の第１実施例を示す図で
あり、本考案をSPi（Single Point Injection）方
式のエンジンに適用した例である。

まず、構成を説明する。第２図において、１は
エンジンであり、吸入空気はエアクリーナ２から
スロツトルチヤンバ３を経て、ヒータ制御信号S_H
によりON／OFFするPTCヒータ４で加熱された
後、インテークマニホールド５の各ブランチより
各気筒に供給され、燃料は噴射信号S_Tiに基づき
スロツトル弁６の上流側に設けられた単一のイン
ジエクタ７（燃料供給手段）により噴射される。

各気筒には点火プラグ１０が装着されており、
点火プラグ１０にはデイストリビユータ１１を介
して点火コイル１２からの高圧パルスPULSEが
供給される。これらの点火プラグ１０、デイスト
リビユータ１１および点火コイル１２は混合気に
点火する点火手段１３を構成しており、点火手段
１３は点火信号S_IGNに基づいて高圧パルス
PULSEを発生し放電させる。そして、気筒内の
混合気は高圧パルスPULSEの放電によつて着火、
爆発し、排気となつて排気管１４を通して触媒コ
ンバータ１５で排気中の有害成分（CO，HC，
NOx）を三元触媒により清浄化されてマフラ１
６から排出される。

ここで、吸入空気の流れはアクセルペダルに連
動するスロツトルチヤンバ３内のスロツトル弁６
により制御され、アイドリング時にはスロツトル
弁６はほとんど閉じている。アイドリング時の空
気の流れはバイパス通路２０を通り、開度信号
S_ISCに基づいてISCバルブ（Idle Speed Control
Valve：アイドル制御弁）（吸気アクチユエータ）
２１により適宜必要な空気が確保される。

また、各気筒の吸気ポート近傍にはスワールコ
ントロール弁２２が配設されており、スワールコ
ントロール弁２２はロツド２３を介してサーボダ
イヤフラム２４に連結される。サーボダイヤフラ
ム２４には電磁弁２５から所定の制御負圧が導か
れており、電磁弁２５はデユーテイ値D_SCVを有す
るスワール制御信号S_SCVに基づいてインテークマ
ニホールド５から供給される負圧を大気に漏らす
（リークする）ことによつてサーボダイヤフラム
２４に導入する制御負圧を連続的に変える。サー
ボダイヤフラム２４は制御負圧に応動し、ロツド
２３を介してスワールコントロール弁２２の開度
を調整する。

上記スワールコントロール弁２２、ロツド２
３、サーボダイヤフラム２４および電磁弁２５は
全体としてスワール操作手段２６を構成する。

スロツトル弁６の開度αはスロツトルセンサ３
０により検出され、冷却水の温度Twは水温セン
サ３１により検出される。また、エンジンのクラ
ンク角Caはデイストリビユータ１１に内蔵され
たクランク角センサ（回転数検出手段）３２によ
り検出され、クランク角Caを表すパルスを計数
することによりエンジン回転数Ｎを知ることがで
きる。

排気管１４には酸素センサ３３が取り付けられ
ており、酸素センサ３３は空燃比検出回路３４に
接続される。空燃比検出回路３４は酸素センサ３
３にポンプ電流Ipを供給し、このポンプ電流Ipの
値から排気中の酸素濃度がリツチからリーンまで
広範囲に亘つて検出される。酸素センサ３３およ
び空燃比検出回路３４は空燃比検出手段３５を構
成する。

変速機の操作位置は位置センサ３６により検出
され、車両の速度S_VSPは車速センサ３７により検
出される。また、エアコンの作動はエアコンスイ
ツチ３８により検出され、パワステの作動はパワ
ステ検出スイツチ３９により検出される。

上記各センサ３０，３１，３２，３４，３６，
３７，３８，３９からの信号はコントロールユニ
ツト５０に入力されており、コントロールユニツ
ト５０はこれらのセンサ情報に基づいてエンジン
の燃焼制御（点火時期整除、燃料噴射制御等）を
行う。

すなわち、コントロールユニツト５０は上記ス
ロツトルセンサ３０およびクランク角センサ３２
とともに運転状態検出手段を構成し、また単体で
基本値演算手段、一次遅れ演算手段、制御値決定
手段および供給量演算手段としての機能を有し、
CPU５１、ROM５２、RAM５３およびＩ／Ｏ
ポート５４により構成される。

CPU５１はROM５２に書き込まれているプロ
グラムに従つてＩ／Ｏポート５４より必要とする
外部データを取り込んだり、またRAM５３との
間でデータの授受を行つたりしながらエンジンの
燃焼制御に必要な処理値を演算し、必要に応じて
処理したデータをＩ／Ｏポート５４へ出力する。
Ｉ／Ｏポート５４には上記各センサ３０，３１，
３２，３４，３６，３７，３８，３９からの信号
が入力されるとともに、Ｉ／Ｏポート５４からは
前記各信号S_Ti、S_IGN、S_ISC、S_SCV、S_Hが出力され
る。ROM５２はCPU５１における演算プログラ
ムを格納しており、RAM５３は演算に使用する
データをマツプ等の形で記憶している。なお、
RAM５３の一部は不揮発性メモリからなり、エ
ンジン１停止後もその記憶内容を保持する。

次に、作用を説明するが、最初に空気流量の算
出システムについて説明する。

本実施例では空気流量の検出に際して従来のよ
うなエアフローメータ等を設けておらず、スロツ
トル開度αおよびエンジン回転数Ｎをパラメータ
としてインジエクタ７の部分を通過する空気量
Q_Aioj（以下、インジエクタ部空気量という）を算
出するという方式（以下、単にα−Ｎシステムと
いう）を採つている。

このようなα−Ｎシステムによつてインジエク
タ部通過空気量Q_Aioj算出しているのは、次のよ
うな理由による。

すなわち、上記従来のセンサによると、 (イ) 吸気脈動によるセンサ出力の変動が大きく、
これは燃料の噴射量の変動を引き起こし、トル
ク変動を生じさせる、 (ロ) センサの応答性の面で過渡時に検出誤差が大
きくなる、 (ハ) 上記センサはコストが比較的高い、という面があるためで、本実施例ではかかる観点
から低コストで応答性、検出精度に優れたα−Ｎ
システムを採用している。また、特にSPi方式の
エンジンにあつては、かかるα−Ｎシステムを採
用することで、空燃比の制御精度が格段と高めら
れる。

以下に、本システムによるインジエクタ部通過
空気量Q_Aioj算出を説明する。

第３図はシリンダ空気量Q_AcyLの算出プログラ
ムを示すフローチヤートである。まず、P₁で前
回のQ_ACylをオールド値Q_ACyL′としてメモリに格納
する。ここで、Q_ACyLはシリンダ部を通過する吸
入空気量であり、従来の装置（例えば、EGi方式
の機関）での吸入空気量Qaに相当するもので、
後述する第８図に示すプログラムによつてインジ
エクタ部における空気量Q_Aiojを演算するときの
基礎データとなる。次いで、P₂で必要なデータ、
すなわちスロツトル開度α、ISCバルブ２１への
開度信号S_ISCのデユーテイ（以下、ISCデユーテ
イという）Ds、エンジン回転数Ｎを読み込む。

P₃ではスロツトル開度αに基づいてスロツト
ル弁６が装着されている部分における流路面積
（以下、スロツトル弁流路面積という）Aαを算出
する。これは、例えば第４図に示すテーブルマツ
プから該当するAαの値をルツクアツプして求め
る。P₄では同様にISCデユーテイD_ISCに基づき第
５図のテーブルマツプからバイパス路面積A_Bを
算出し、P₅で次式に従つて総流路面積Ａを求
める。

Ａ＝Aα＋A_B … 次いで、P₆で定常空気量Q_Hを算出する。この
算出は、まず総流路面積Ａをエンジン回転数Ｎで
除してＡ／Ｎを求め、このＡ／Ｎとエンジン回転
数Ｎをパラメータとする第６図に示すようなテー
ブルマツプから該当する定常空気量Q_Hの値をル
ツクアツプして行う。

次いで、P₇でＡとＮとをパラメータとして第
７図に示すテーブルマツプからインテークマニホ
ールド５の容積を考慮した遅れ係数Ｋ２をルツク
アツプし、P₈で次式に従つてシリンダ空気量
Q_ACyLを算出してルーチンを終了する。

Q_ACyL＝Q_ACyL′×（１−K2）＋Q_H×K2 … 但し、Q_ACyL′：P₁で格納した値このようにして求めたシリンダ空気量Q_ACyLは
本実施例のようなSPi方式でなく、例えば吸気ポ
ート近傍に燃料を噴射するEGi方式の機関にはそ
のまま適用することができる。しかし、本実施例
はSPi方式であるから、インジエクタ部空気量
Q_Aiojを求める必要があり、この算出を第８図に
示すプログラムで行つている。同プログラムで
は、まず、P₁₁で次式に従つて吸気管内空気変
化量ΔCMを求める。このΔCMはシリンダ空気量
Q_ACyLに対して過渡時にスロツトルチヤンバ３内
の空気を圧力変化させるための空気量を意味して
いる。

ΔCM＝K_M×（Q_ACyL−Q_ACyL′）／Ｎ … 式において、K_Mはインテークマニホールド
５の容積に応じて決定される定数であり、エンジ
ン１の機種等に応じて最適値が選定される。次い
で、P₁₂で次式に従つてインジエクタ空気量
Q_Aiojを算出する。

Q_Aioj＝Q_ACyL＋ΔCM … このようにして求めたQ_Aiojはスロツトル弁開
度αを情報パラメータの一つとしていることから
応答性が極めて高く、また実験データに基づくテ
ーブルマツプによつて算出しているので、実際の
値と正確に相関し検出精度が高い（分解能が高
い）。さらに、既設のセンサ情報を利用し、マイ
クロコンピユータによるソフトの応答のみでよい
から低コストなものとなる。特に、SPi方式のよ
うにスロツトルチヤンバ３の上流側で燃料を噴射
するタイプに適用して極めて好都合である。

次に、本論の作用を説明する。

第９図は空気量制御のプログラムを示すフロー
チヤートであり、図中P₂₁〜P₃₁はフローの各ステ
ツプを示している。本プログラムは、例えば機関
回転数に同期して実行される。

まず、P₂₁で第１０図に示すテーブルマツプか
らシリンダ吸気量Q_ACyLと回転数Ｎにをパラメー
タとしてISCバルブ２０の基本開度値AB0をルツ
クアツプする。基本開度値AB0はエンジン負荷
に応じてISCバルブ２１の基本的な開度を定める
ものである。

次いで、P₂₂で第１１図に示すテーブルマツプ
から冷却水温Twに対応する冷却水温補正係数
AB・Twをルツクアツプし、P₂₃でこれを用いて
基本開度値AB0を補正し、そのときの運転条件
で定まる係数としての条件依存係数ABを次式
に従つて演算する。

AB＝AB0×AB・Tw … 次いで、P₂₄で第１２図に示すテーブルマツプ
から冷却水温Twに対応する水温遅れ係数
KTAB・Twをルツクアツプし、P₂₅で第１３図
に示すテーブルマツプから回転数Ｎに対応する回
転数遅れ補正係数KTAB・Ｎをルツクアツプし、
P₂₆でこれらのルツクアツプ値から遅れ補正係数
（壁流の変化割合を表す係数であり、壁流の変化
が早いほど大きな値になる）KTABを次式に
従つて演算する。

KTAB＝KTAB・Tw×KTAB・Ｎ … 次いで、P₂₇で後述する他のサブルーチンで演
算される追従変数TABをパラメータとして第１
４図に示すテーブルマツプから減速空燃比補正値
ISC_ABVをルツクアツプする。このISC_ABVは減速時
においてアクセルペダルと無関係に吸入空気流量
を変化させるためのISCバルブ２１の開度制御値
である。したがつて、減速時にこのISC_ABVなる制
御値でISCバルブ２１の開度が制御されることに
なるが、一方、一次遅れで減速してアイドル状態
に至ると、エンジン１を所定の目標アイドル回転
数にフイードバツク制御することが必要となる。
この制御もISCバルブ２１を用いて行われる。そ
こで、P₂₈でアイドル回転フイードバツク制御値
FB_Dutyを演算する。FB_DutyはISCバルブ２１の開
弁時間を変えてアイドル回転数を予め設定された
目標値に制御するものである。FB_Dutyは、例えば
テーブルルツクアツプにより求められる。

ところで、減速空燃比補正値ISC_ABVがアイドル
時に目標回転数に制御するための制御値FB_Dutyよ
りも小さくなると、目標アイドル回転に達しない
ことがあり、場合によつては、回転落ちによるエ
ンスト等を生ずることがある。そこで、P₂₉では
両者を比較してアイドル時の回転数が少なくとも
目標アイドル回転よりも低くならないようにして
いる。

すなわち、P₂₉では減速空燃比補正値ISC_ABVと、
アイドル回転フイードバツク制御値FB_Dutyとを比
較し、ISC_ABV＞FB_Dutyのときは、P₃₀でISCバルブ
制御値ISC_DutyとしてISC_ABVを採用してリターン
する。一方、P₂₉でISC_ABV≦FB_Dutyのとき、P₃₁で
ISC_DutyとしてFB_Dutyを採用する。これにより、
ISCバルブ２１がISCバルブ制御値ISC_Dutyに基づ
く開度で操作され、バイパス通路２０を通る空気
流量が制御されている。

第１５図は追従変数TAB算出のサブルーチン
のフローチヤートを示す。

P₄₁では、ステツプP₂₃〜P₂₇で求めた各数値か
ら追従変数TABを次式に示す加重平均演算式
（すなわち一次遅れ演算式）に従つて演算する。

TAB＝AB×KTAB＋TAB′×（１−KTAB）
… 但し、TAB′：前回の値このように、エンジンの負荷に応じてISCバル
ブ２１の基本開度値を求め、これをそのときの運
転状態に応じて適切に補正し、さらに所定の一定
遅れ変数である追従変数によつて補正してISCバ
ルブ２１の最終的な開度制御値が決定される。

したがつて、第１６図ａに示すアクセル開度の
変化に対して従来の壁流補正では同図ｂに示すよ
うに壁流分が充分に補正できず、空気増量に対す
る減少に遅れを生じていたが、本実施例では同図
ｃに示すようにペダルとは無関係にそのときの壁
流に応じて空気流量が最小限に適切に増量補正さ
れる。その結果、減速時でのリツチ失火およびア
セル全閉時での壁流の燃焼によるトルク発生が防
止され、さらに、リツチ失火を回避して車両のガ
クガク振動が防止され、また、加速時にも壁流に
応じて空気が供給されるため、排気エミツシヨン
を低減するとともに運転性を一層向上させること
ができる。

第１７図は本考案の第２実施例を示す図であ
り、本実施例では追従変数TAB算出のサブルー
チンにおいて条件依存係数ABと前ルーチンでの
追従変数TAB′との大小関係によつて特定数Ku
を加えているもので、本実施例における構成は第
１実施例と同様であるため省略する。

また、本実施例の説明にあたり、第１実施例と
同一処理を行うISC_ABV算出プログラムの説明を省
略し、第１７図に示すサブルーチンのフローチヤ
ートの内容のみを説明する。

まず、P₅₁でステツプP₂₃で算出した条件依存係
数ABとTAB′とを比較する。TAB′≦ABのとき
は、P₅₂で遅れ補正係数KTABuを次式に従つ
て演算する。

KTABu＝KTAB×Ku … 但し、Ku：加速時定数補正率次いで、P₅₃でTABを次式に従つて演算す
る。

TAB＝AB×KTABu＋TAB′×（１−
KTABu） … 一方、P₅₁でTAB′＞ABのときは、P₅₄でTAB
を第１実施例と同様に前記式に従つて演算す
る。

このように、加速時および減速時に応じて遅れ
係数の時定数を変えてISCバルブ２１の制御を行
つているので、第１実施例の効果に加え加減速の
繰り返しによる失火をさらに低減させるとともに
より高精度の空気量制御が可能となり、排気エミ
ツシヨンをさらに低減して運転性をより一層向上
させることができる。

（効果）本考案によれば、エンジンの運転状態に応じて
吸気通路へ適切な空気量を供給することができ、
減速時の壁流分によるリツチ失火を防止して車両
のガクガク振動を防ぎ、また適度な減速感を確保
する事ができ、運転性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の基本概念図、第２〜１６図は
本考案の第１実施例を示す図であり、第２図はそ
の全体構成図、第３図はそのシリンダ空気量
Q_ACyLの算出プログラムを示すフローチヤート、
第４図はそのスロツトル弁流路面積Aαのテーブ
ルマツプ、第５図はそのバイパス路面積A_Bのテ
ーブルマツプ、第６図は総流路面積Ａをエンジン
回転数Ｎで除したＡ／Ｎとエンジン回転数Ｎをパ
ラメータとする定常空気量Q_Hのテーブルマツプ、
第７図はその遅れ係数K2のテーブルマツプ、第
８図はそのインジエクタ空気量Q_Aiojの算出プロ
グラムを示すフローチヤート、第９図は空気量制
御のプログラムを示すフローチヤート、第１０図
はその基本開度AB0のテーブルマツプ、第１１
図はその冷却水温度補正係数AB・Twのテーブ
ルマツプ、第１２図はその水温遅れ係数
KTAB・Twのテーブルマツプ、第１３図はその
回転数遅れ係数KTAB・Ｎのテーブルマツプ、
第１４図はその減速空燃比補正値ISC_ABVのテーブ
ルマツプ、第１５図は遅れ係数TAB算出プログ
ラムを示すフローチヤート、第１６図はアクセル
開度と制御出力との関係を示すタイミングチヤー
ト、第１７図は本考案の第２実施例を示すその遅
れ係数TAB算出のプログラムを示すフローチヤ
ートである。７……インジエクタ（燃料供給手段）、２１…
…ISCバルブ（吸気アクチユエータ）、３０，３
２，５０……（運転状態検出手段）、５０……コ
ントロールユニツト（基本値演算手段、一次遅れ
演算手段、制御値決定手段、供給量演算手段）。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】ａ）エンジン負荷、エンジン温度およびエンジ
ン回転数をパラメータとしてエンジンの運転状
態を検出する運転状態検出手段と、ｂ）エンジン負荷およびエンジン回転数に基づ
いて吸気アクチユエータの基本制御値を演算す
る基本値演算手段と、ｃ）少なくともエンジン回転数およびエンジン
温度に基づいて吸気通路の壁流の一次遅れを表
す値を演算する一次遅れ演算手段と、ｄ）前記一次遅れ演算手段の演算結果を加味し
て前記基本制御値を補正し、吸気アクチユエー
タの最終制御値を決定する制御値決定手段と、ｅ）制御値決定手段の出力に基づいて吸気通路
の空気流量を操作する前記吸気アクチユエータ
と、ｆ）エンジンの運転状態に基づいて燃料供給量
を演算する供給量演算手段と、ｇ）供給量演算手段の出力に基づいてエンジン
の吸気通路に燃料を供給する燃料供給手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の空気量制御
装置。