JPH0577867B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンのスロツトル弁制御装置に
関し、特に要求エンジン出力を示すアクセル操作
量に対して所定吸気量とすべくスロツトル弁開度
を電気的に制御するようにしたものの改良に関す
る。

（従来の技術） 従来、要求エンジン出力を示すアクセル操作量
に対してエンジンに供給される吸気量を所定吸気
量に制御する技術として、特開昭51−138235号公
報に示されるように、アクセル操作量を検出する
アクセル検出手段と、該アクセル検出手段の出力
を受け、アクセル操作量に応じてスロツトル弁の
開度を制御するスロツトル弁開度制御手段とを備
えて、スロツトル弁の開度をアクセル操作量に応
じた開度にフイードバツク制御するようにしたも
のは知られている。そして、このスロツトル弁開
度に基づく吸入空気量に応じて予め設定された空
燃比になるように燃料量をエンジンに供給するこ
とにより、エンジンの空燃比を目標値にするよう
にしたものである。

（発明が解決しようとする課題） しかるに、エンジン冷機時には、燃料の気化霧
化特性がエンジン温度の高いエンジン暖機時より
も悪いことから、上記の如きスロツトル弁の開度
制御をエンジン冷機時と暖機時とで同一とし、エ
ンジン冷機時においてもスロツトル弁の開度をエ
ンジン暖機時と同一開度とする場合には、燃焼効
率がエンジン暖機時よりも低下してアクセル操作
量に応じた要求出力が得られないことから、エン
ジン性能を常に有効に発揮し得ず、またエンジン
冷機時のスロツトル弁の最大開度をエンジン暖機
時と同じようにすると、エンジンの信頼性に影響
が出ることになる。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、アクセル操作量に対するスロツ
トル弁の開度及びスロツトル弁の最大開度をエン
ジン温度に応じて適切に補正することにより、エ
ンジン冷機時においても吸入空気量を増大させて
燃焼効率を高め、エンジン温度に拘わらず常にア
クセル操作量に応じた要求出力を発揮できるよう
にするとともに、エンジン冷機時のエンジンの信
頼性を確保することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の解決手段
は、第１図に示すように、アクセル操作量を検出
するアクセル検出手段１９と、該アクセル検出手
段１９の出力を受け、アクセル操作量に応じてス
ロツトル弁の開度を制御するスロツトル弁開度制
御手段３７とを備えたエンジンのスロツトル弁制
御装置であつて、エンジンの温度を検出するエン
ジン温度検出手段２３と、該エンジン温度検出手
段２３の出力を受け、エンジン温度が低いほどア
クセル操作量に対するスロツトル弁開度を大きく
補正するとともに、スロツトル弁の最大開度をエ
ンジン温度が低いほど小さく補正する補正手段３
８とを備える構成としたものである。

（作用） 上記の構成により、本発明では、エンジン冷機
時にはアクセル操作量に対するスロツトル弁開度
が大きく補正されて、その分、吸入空気量が増大
することによつて燃焼効率が高まることになり、
アクセル操作量に応じた要求出力が得られるとと
もに、スロツトル弁の最大開度はエンジン温度が
低いほど小さく設定されることにより、エンジン
冷機時の出力を制限してエンジンの信頼性が確保
できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について第２図以下の図
面に基づいて説明する。

第２図は本発明の実施例に係るエンジンの制御
装置の全体構成を示し、１は例えば４気筒のエン
ジン、２は一端がエアクリーナ３を介して大気に
開口し他端がエンジン１に開口してエンジン１に
吸気（空気）を供給する吸気通路、４は一端がエ
ンジン１に開口し他端が大気に開口してエンジン
１からの排気を排出する排気通路である。５はエ
ンジン出力要求に応じて踏込み操作されるアクセ
ルペダル、６は吸気通路２に配設され吸入空気量
を制御するスロツトル弁である。該スロツトル弁
６は、アクセルペダル５とは機械的な連係関係が
なく、後述の如くアクセルペダル５の踏込み量つ
まりアクセル操作量により電気的に制御される。
７はスロツトル弁６を開閉作動させるステツプモ
ータ等よりなるスロツトルアクチユエータであ
る。８は排気通路４に介設され排気ガスを浄化す
るための触媒装置である。

また、９は、一端が排気通路４の触媒装置８上
流に開口し他端が吸気通路２のスロツトル弁６下
流に開口して、排気通路４の排気ガスの一部を吸
気通路２に還流する排気還流通路、１０は該排気
還流通路９の途中に介設され、排気還流量を制御
する、吸気負圧を作動源とするダイヤフラム装置
よりなる還流制御弁、１１は該還流制御弁１０を
開閉制御するソレノイド弁である。

一方、１２は吸気通路２のスロツトル弁６下流
に配設され燃料を噴射供給する燃料噴射弁であ
る。該燃料噴射弁１２は、燃料ポンプ１３および
燃料フイルタ１４を介設した燃料供給通路１５を
介して燃料タンク１６に連通されており、該燃料
タンク１６からの燃料が供給されるとともに、そ
の余剰燃料は燃圧レジユレータ１７を介設したリ
ターン通路１８を介して燃料タンク１６に還流さ
れ、よつて所定圧の燃料が燃料噴射弁１２に供給
されるようにしている。

加えて、１９は上記アクセルペダル５の踏込み
量つまりアクセル操作量αを検出するアクセル検
出手段としてのアクセルペダルポジシヨンセン
サ、２０は吸気通路２のスロツトル弁６上流に配
設され吸入空気量Qa_Rを検出するエアフローメー
タ、２１は同じく吸気通路２のスロツトル弁６上
流に配設され吸入空気温度を検出する吸気温セン
サ、２２はスロツトル弁６の開度を検出するスロ
ツトルポジシヨンセンサ、２３はエンジン冷却水
の温度T_Wによりエンジン温度を検出するエンジ
ン温度検出手段としての水温センサ、２４は排気
通路４の触媒装置８上流に配設され排気ガス中の
酸素濃度成分よりエンジン１の空燃比λを検出す
るO₂センサ、２５は上記還流制御弁１０に付設
され排気還流時を検出する還流センサであつて、
これら１９〜２５の検出信号はアナログコンピユ
ータ等よりなるコントロールユニツト２６に入力
されていて、該コントロールユニツト２６により
上記スロツトルアクチユエータ７、ソレノイド弁
１１および燃料噴射弁１２が制御される。さら
に、上記コントロールユニツト２６にはイグナイ
タ２７が入力接続されていて、点火回数つまりエ
ンジン回転数Neの信号を入力している。また、
上記コントロールユニツト２６はデユストリビユ
ータ２８およびバツテリ２９が入力接続されてい
て、それぞれ点火時期およびバツテリ電圧V_Bの
信号を入力している。

次に、上記コントロールユニツト２６の作動を
第３図により説明する。尚、第３図では４気筒エ
ンジンの場合について示している。

第３図において、先ず、スロツトル弁開度制御
系について述べるに、M_A1はアクセル操作量αに
対して予め設定された空燃比になるようにエンジ
ン１に供給する空気の目標値Qa₁が設定された第
１マツプであつて、アクセルペダルポジシヨンセ
ンサ１９からの出力を受け、アクセル操作量αに
応じてエンジン１に供給する目標空気量Qa₁を設
定するようにしている。M_A2はエンジン冷却水温
度T_Wがエンジン冷機時に相当する所定値T_WO未
満の範囲内においてエンジン冷却水温度T_Wの低
下に応じて増大する水温補正係数Ktwが設定さ
れた第２マツプであつて、水温センサ２３からの
出力を受け、エンジン冷却水温度T_Wに応じて水
温補正係数Ktwを設定するようにしている。３
０は上記第１マツプM_A1および第２マツプM_A2の
各出力を受け、第１マツプM_A1で求められた目標
空気量Qa₁を第２マツプM_A2で求められた水温補
正係数Ktwで乗算補正して目標空気量Qa₁′を算出
するものである。また、M_A3はエンジン冷却水温
度T_Wに対して該エンジン冷却水温度T_Wにより決
まる最大空気量Q_Maxが設定された第３マツプで
あつて、水温センサ２３からの出力を受け、エン
ジン冷却水温度T_W（エンジン温度）に応じて最大
空気量Q_Max（つまりスロツトル弁６の最大開度）
を設定するようにしている。３１は上記乗算器３
０および第３マツプM_A3の各出力を受け、乗算器
３０で求められた目標空気量Qa₁′と第３マツプ
M_A3で求められた最大空気量Q_Maxとのうちのその
最小値Qa₂を選択する最小値選択回路であり、上
記目標空気量Qa₁′が最大空気量Q_Maxを上回るとき
には最大空気量Q_Maxを選択して、エンジン冷機
時にはエンジン出力を設定値に制限してエンジン
信頼性を確保するようにしている。また、M_A4は
エンジン回転数Neに対して該エンジン回転数Ne
により決まる最大空気量Qa_Mが設定された第４マ
ツプであつて、イグナイタ２７からの出力を受
け、エンジン回転数Neに応じて最大空気量Qa_M
を設定するようにしている。３２は、上記最小値
選択回路３１および第４マツプM_A4の各出力を受
け、最小値選択回路３１で求められた最小空気量
Qa₂と第４マツプM_A4で求められた最大空気量
Qa_Mとのうちその最小値Qa₃を選択する最小値選
択回路であつて、上記目標空気量Qa₁がエンジン
回転数Neにより定まる最大空気量Qa_Mを上回る
ときには、スロツトル弁６が全開で吸入可能な空
気量以上の量を目標値としても無意味であること
から、上記最大空気量Qa_Mを選択して最大値を制
限することにより、スロツトル弁６全開に対応し
た全開信号を後段に出力するようにしている。以
上により、アクセル操作量αに対して、エンジン
冷却水温度T_Wに対する補正およびエンジン回転
数Neにより決まるスロツトル弁６全開での最大
空気量に対する補正を考慮した目標空気量Qa₃が
求まる。

さらに、３３は上記最小値選択回路３２からの
出力を受け、上記目標空気量Qa₃を、エンジン回
転数Neを２倍した値（Ne×２）で除算する除算
器で、４気筒エンジンでの１気筒当りの吸気量
Ac₁を求めている。M_A5およびM_A6はそれぞれ排
気還流停止時および排気還流時におけるエンジン
回転数Neに対する目標吸気量Ac₁とすべきスロ
ツトル弁開度θ₁又はθ_1Eが設定された第５および
第６マツプであつて、両マツプM_A5、M_A6は上記
還流センサ２５からの信号により排気還流停止時
と排気還流時とで切換わる還流スイツチ３４によ
つて選択され、上記除算器３３からの出力を受
け、目標吸気量Ac₁とすべきスロツトル弁開度θ₁
又はθ_1Eを設定するようにしている。また、３５
は吸気量フイードバツク補正モジユールで、上記
除算器３３からの目標吸気量Ac₁の信号を受ける
とともに、上記エアフローメータ２０により実測
された実空気量Qa_Rおよびエンジン回転数Neの
信号を受け、実空気量Qa_Rとエンジン回転数Ne
とで演算された１気筒当りの実吸気量Ac_Rと目標
吸気量Ac₁とを比較して、その偏差に応じてスロ
ツトル弁開度をフイードバツク補正するためのフ
イードバツク補正係数Ca_FBを算出するものであ
る。さらに、３６は、上記第５又は第６マツプ
M_A5，M_A6および吸気量フイードバツク補正モジ
ユール３５からの各出力を受け、該マツプM_A5，
M_A6で求められた目標スロツトル弁開度θ₁又はθ_1E
を吸気量フイードバツク補正モジユール３５で求
められたフイードバツク補正係数Ca_FBで乗算補正
する乗算器であつて、該乗算器３６で補正された
目標スロツトル弁開度θ₂の信号は上記スロツトル
アクチユエータ７に出力され、スロツトル弁６の
開度が目標スロツトル弁開度θ₂に制御される。以
上により、アクセルペダルポジシヨンセンサ１９
の出力を受け、アクセル操作量αに応じてスロツ
トル弁６の開度を制御して目標開度θ₂にするスロ
ツトル弁開度制御手段３７を構成している。ま
た、上記第２マツプM_A2および乗算器３０による
目標吸気量Qa₁の水温補正係数Kt_Wによる乗算補
正、並びに上記第３マツプM_A3および最小値選択
回路３１による最大空気量Q_Maxのエンジン冷却
水温度T_Wによる補正により、水温センサ２３の
出力を受け、エンジン温度が低いほど目標空気量
Qa₁′を大にしてスロツトル弁６の開度θ₂を大きく
補正するとともに、スロツトル弁６の最大開度を
エンジン温度が低いほど小さく補正する補正手段
３８を構成している。

次に、第３図における燃料供給量制御系につい
て述べるに、M_B7はアクセル操作量αに対して予
め設定された空燃比になるようにエンジン１に供
給する燃料の目標値Qf₁が設定された第７マツプ
であつて、アクセルペダルポジシヨンセンサ１９
からの出力を受け、アクセル操作量αに応じてエ
ンジン１に供給する目標燃料量Qf₁を設定するよ
うにしている。M_B8はアイドルアツプのために必
要な空燃比となるようにエンジン冷却水温度T_W
に対する最低燃料量Qfmが設定された第８マツ
プであつて、水温センサ２３の出力を受け、エン
ジン冷却水温度T_Wに応じて水温補正用最低燃料
量Qfmを設定する。３９は、上記第７マツプM_B7
および第８マツプM_B8の各出力を受け、第７マツ
プM_B7で求められた目標燃料量Qf₁と第８マツプ
M_B8で求められた水温補正用最低燃料量Qfmとの
うちその最大値Qf₂を選択する最大値選択回路で
あり、上記目標燃料量Qf₁が水温補正用最低燃料
量Qfmを下回るときにはアイドルアツプのため
水温補正用最低燃料量Qfmを選択して良好なエ
ンジン運転性を確保するようにしている。また、
M_B9は上記第４マツプM_A4で設定される最大空気
量Qa_Mに対して予め設定された目標空燃比となる
ようにエンジン回転数Neに対する最大燃料量
Qf_Mが設定された第９マツプであつて、エンジン
回転数Neに応じて最大燃料量Qf_Mを設定する。
４０は、上記最大値選択回路３９および第９マツ
プM_B9の各出力を受け、最大値選択回路３９で求
められた最大燃料量Qf₂と第９マツプM_B9で求め
られた最大燃料量Qf_Mとのうちその最小値Qf₃を
選択する最小値選択回路であり、上記目標燃料量
Qf₁がエンジン回転数Neにより定まる最大燃料量
Qf_Mを上回つているとき、つまり上述の如く目標
空気量Qa₁がエンジン回転数Neにより定まる最
大空気量Qa_Mを上回つて、スロツトル弁６が全開
で吸入可能な空気量以上の量を目標値としている
時には、最大空気量Qa_Mを選択すると共に上記最
大燃料量Qf_Mを選択して、エンジン１に供給され
る吸気量に対し予め設定された目標空燃比になる
ように上記第７マツプM_B7の目標値Qf₁を補正す
るようにしている。以上により、空気量の場合と
同様に、アクセル操作量αに対して、エンジン冷
却水温度T_Wに対する補正およびエンジン回転数
Neにより決まるスロツトル弁６全開での最大燃
料量に対する補正を考慮した目標燃料量Qf₃が求
まる。

そして、上記最大値選択回路４０からの目標燃
料量Qf₃信号は、除算器４１、第１〜第３除算器
４２〜４４、フユエルカツトスイツチ４５および
燃料噴射弁補正回路４６を介して燃料噴射弁１２
に出力される。上記除算器４１は、最小値選択回
路４０からの出力を受け、目標燃料量Qf₃を、２
気筒ずつ同時に燃料噴射するものとしてエンジン
回転数Neで除算して、１気筒当りの燃料供給量
Qfiを算出するものである。また、上記第１乗算
器４２は、除算器４１で求められた目標燃料供給
量Qfiを、第10マツプM_B10で求められたエンジン
冷却水温度T_Wに対する水温補正係数C_TWおよびエ
ンリツチ補正モジユール４７で求められたエンリ
ツチ補正係数C_ERで乗算補正して目標燃料供給量
Qfi₁を算出するものである。このエンリツチ補正
モジユール４７は、後述のゾーン判定モジユール
５１からのゾーン信号に基づいてエンジン回転数
Neに対する吸気量Ac₁がエンリツチライン領域
にあるときには燃料供給量を例えば一律８％増量
すべくエンリツチ補正係数C_ER（例えば1.08）を出
力するものである。

さらに、上記第２乗算器４３は、第１乗算器４
２で求められた目標燃料供給量Qfi₁を、燃料学習
補正モジユール４８で求められた学習補正係数
C_STDで乗算補正して目標燃料供給量Qfi₂を算出す
るものである。この燃料学習補正モジユール４８
は、ゾーン判定モジユール５１からのゾーン信号
および後述の燃料フイードバツク補正モジユール
４９からの燃料フイードバツク補正係数Cf_FB信号
に基づいて、燃料フイードバツク補正モジユール
４９での燃料フイードバツク補正条件の成立例え
ば２秒以上経過したとき、燃料学習補正係数C_STD
を、その初期値＝1.0としたのち、下記式 C_STD＝C_STD＋１／８・｛（過去８回のCf_FBのピー
ク値＋過去８回のCf_FBのボトム値）／16−1.0｝ によつて順次更新して出力するものである。

また、第３乗算器４４は、上記第２乗算器４３
で求められた目標燃料供給量Qfi₂を、燃料フイー
ドバツク補正モジユール４９で求められた燃料フ
イードバツク補正係数Cf_FBで乗算補正して目標燃
料供給量Qfi₃を算出するものである。この燃料フ
イードバツク補正モジユール４９は、ゾーン判定
モジユール５１からのゾーン信号およびO₂セン
サ２４からの空燃比λ信号に基づいて例えば下記
条件 エンジン冷却水温度T_W＞60℃ 吸気量Ac₁≧シリンダ行程容積の10％ エンジン回転数Neに対する吸気量Ac₁がエ
ンリツチラインおよびフユエルカツトゾーン以
外であること O₂センサ２４が活性であること を満たすとき、燃料供給量をフイードバツク制御
すべく燃料フイードバツク補正係数Cf_FB（例えば
0.8≦Cf_FB≦1.25で、比例定数Ｐ＝0.06、積分定数
Ｉ＝0.05／sec）を出力するものである。

さらに、上記フユエルカツトスイツチ４５は、
フユエルカツト制御モジユール５０からの出力信
号によつて開閉制御されるものである。このフユ
エルカツト制御モジユール５０は、ゾーン判定モ
ジユール５１からのゾーン信号および目標吸気量
Ac₁の信号に基づいて、例えば下記条件 エンジン冷却水温度T_W＞60℃ 吸気量Ac₁＜シリンダ行程容積の10％ エンジン回転数Ne＞1000rpm を満たすとき、燃料噴射をカツトすべくフユエル
カツトスイツチ４５を開くように制御するもので
ある。ここで、上記ゾーン判定モジユール５１
は、エンジン回転数Ne、目標吸気量Ac₁、エン
ジン冷却水温度T_Wおよび空燃比λの各信号に基
づいて上記各制御モジユール４７〜５０の条件判
定信号（ゾーン信号）を作成するものである。

さらにまた、上記燃料噴射弁補正回路４６は、
上記第３乗算器４４からの目標燃料供給量Qfi₃信
号およびバツテリ２９からのバツテリ電圧V_B信
号を受け、バツテリ電圧V_Bに応じて燃料噴射弁
１２への目標燃料供給量信号としてのパルス信号
を補正して燃料噴射弁１２に出力するものであ
る。以上により、該燃料噴射弁１２を点火と同期
して所定時間駆動し、その燃料供給量を目標値に
制御するようにしている。

したがつて、上記実施例においては、アクセル
操作量αに応じて目標空気量Qa₁が求められ、こ
の求められた目標空気量Qa₁に基づいて目標スロ
ツトル弁開度θ₂が求められ、該目標スロツトル弁
開度θ₂になるようにスロツトル弁６の開度がスロ
ツトル弁開度制御手段３７により制御されて、目
標空気量Qa₁の吸気がエンジン１に供給される。
その場合、エンジン温度T_Wが所定値T_WO未満の
エンジン冷機時には、補正手段３８により目標吸
気量Qa₁が第２マツプM_A2の水温補正係数Ktwに
基づき増量補正されて目標スロツトル弁開度θ₂が
第４図に示すようにエンジン暖気時に対して大き
く補正されるので、その分、吸入空気量が増大し
て燃料噴射弁１２から噴射される燃料量Qfi₃の気
化霧化が良好に行われる。このことにより、燃焼
効率が向上してアクセル操作量αに応じたエンジ
ン１の要求出力が得られ、エンジン性能が有効に
発揮されることになる。尚、エンジン温度T_Wが
所定値T_WO以上のエンジン暖機時には、燃料の気
化霧化特性は良好であるので、燃焼効率は高く、
アクセル操作量αに応じたエンジン１の要求出力
が確実に得られる。よつて、エンジン温度に拘わ
らず常にエンジン性能を有効に発揮することがで
きる。また、スロツトル弁６の最大開度は第３マ
ツプM_A3によりエンジン温度が低いほど小さく設
定されるので、エンジン冷機時の出力が制限され
てエンジン１の信頼性が確保される。

また、アクセル操作量αに対して目標空気量と
目標燃料量とがそれぞれ求められ、この求められ
た目標値に基づいて吸入空気量と燃料供給量とが
それぞれ同時に並行して目標値になるように制御
されることにより、アクセル操作量αの変化に対
して吸入空気量と燃料供給量とが双方間に時間的
ズレなく共に同時に目標値に変化するので、エン
ジンの過渡運転時においても燃料の応答遅れなど
を生じることがなく、エンジンの空燃比を目標空
燃比に精度良く制御することができ、よつてエン
ジンの加速性能および運転性能を向上させること
ができる。しかも、アクセル操作量αに対して吸
入空気量と燃料供給量とを予め設定された空燃比
になるように同時に制御するので、フイードバツ
ク制御を要さずに目標空燃比に精度良く制御する
ことができ、よつて制御の簡略化を図ることがで
きる。

尚、上記実施例では、補正手段３８を、目標空
気量Qa₁の水温補正係数Ktwによる増量補正によ
り構成したが、その他、例えば目標スロツトル弁
開度θ₂をエンジン温度が低いほど大きく補正する
もの等で構成してもよいのは勿論である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、エンジ
ン冷機時には、アクセル操作量に対するスロツト
ル弁開度が大きく補正されて、燃料の気化霧化特
性、燃焼効率が向上するようにしたので、エンジ
ン冷機時においてもアクセル操作量に応じた要求
出力を得ることができ、よつてエンジン温度に拘
わらず常にアクセル操作量に応じた要求出力を発
揮して、エンジン性能の向上を図ることができ
る。さらに、スロツトル弁の最大開度はエンジン
温度が低いほど小さく設定されるので、エンジン
冷機時のエンジン信頼性も確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロツク図であ
る。第２図ないし第４図は本発明の実施例を示
し、第２図は全体概略構成図、第３図はコントロ
ールユニツトの作動フローを示すブロツク図、第
４図はアクセル操作量に対するエンジン冷却水温
の高温時と低温時とにおけるスロツトル弁開度特
性を示す図である。 １……エンジン、５……アクセルペダル、６…
…スロツトル弁、７……スロツトルアクチユエー
タ、１９……アクセルペダルポジシヨンセンサ、
２３……水温センサ、２６……コントロールユニ
ツト、３７……スロツトル弁開度制御手段、３８
……補正手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アクセル操作量を検出するアクセル検出手段
   と、該アクセル検出手段の出力を受け、アクセル
   操作量に応じてスロツトル弁の開度を制御するス
   ロツトル弁開度制御手段とを備えたエンジンのス
   ロツトル弁制御装置であつて、エンジンの温度を
   検出するエンジン温度検出手段と、該エンジン温
   度検出手段の出力を受け、エンジン温度が低いほ
   どアクセル操作量に対するスロツトル弁開度を大
   きく補正するとともに、スロツトル弁の最大開度
   をエンジン温度が低いほど小さく補正する補正手
   段とを備えたことを特徴とするエンジンのスロツ
   トル弁制御装置。