JPH09126018A - 内燃機関のための装置 - Google Patents

内燃機関のための装置

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JPH09126018A
JPH09126018A JP8270971A JP27097196A JPH09126018A JP H09126018 A JPH09126018 A JP H09126018A JP 8270971 A JP8270971 A JP 8270971A JP 27097196 A JP27097196 A JP 27097196A JP H09126018 A JPH09126018 A JP H09126018A
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JP
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air
fuel
fuel ratio
engine
bypass
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JP8270971A
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Michael John Cullen
マイクル、ジョン、カレン
David George Farmer
デイビッド、ジョージ、ファーマー
Arnold William Brandt
アーノルド、ウイリアム、ブラント
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Ford Motor Co
Original Assignee
Ford Motor Co
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Publication date
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    • F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジントルク出力の乱れを最小にし、しか
も正確な空／燃制御を維持して、化学量論的空／燃比と
所望の稀薄空／燃比の間でエンジン空／燃運転を移行さ
せる。 【解決の手段】 エンジン吸気マニホルドに連結された
スロットルボディーと、電子的に制御可能なバイパス弁
を介してスロットルボディーに連結されるバイパス空気
通路を有する、エンジンの制御方法について説明する。
スロットルボディーおよびバイパス空気通路を通じて吸
気マニホルド内に導かられる空気を、空気流量計によっ
て単一測定する。単一の空気測定値に関連して燃料を吸
気マニホルドに供給する。稀薄空／燃運転状態の間、エ
ンジントルクと空／燃比との間の関数関係から空気流量
修正量を発生する。バイパス空気通路を通る空気流量を
空気流量修正量だけ増加して、そのような稀薄運転の結
果としてのトルク低下を補償する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、稀薄巡航モード中
にエンジン空気／燃料運転を制御するための制御装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】米国特許第４，６１２，６２１号は稀薄
巡航モードを有するエンジン空気／燃料比制御装置を開
示している。スロットルボディーに連結されている空気
流量計は、スロットルプレートを通ってスロットルボデ
ィー内に導かれる空気の測定を行う。空気バイパス通路
もエンジンに入れるための空気を供給する。バイパス通
路を通る空気は空気流量計による測定や、スロットルプ
レートによる調整は受けない。化学量論的燃焼に達する
ために、空気流量計によって測定した空気量に関連して
燃料をエンジンに供給する。稀薄エンジン運転のため
に、追加の空気を空気バイパス通路を通じて入れる。バ
イパス通路を通じて入れられる空気は計量されないか
ら、追加の燃料は供給されず、その結果として稀薄空気
／燃料運転が行われることになる。そのようにして入れ
られたバイパス空気によってひき起こされるエンジント
ルクの低下を緩和するために、燃料補償を表から見積も
り、空気流量測定とは独立に燃料を追加する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本願発明者らは上記ア
プローチにかかわる数多くの問題を認識している。たと
えば、稀薄運転中のトルク低下を補償するために、空気
質量ではなくて空気体積を基にして追加の燃料が供給さ
れる。したがって、不正確な燃料供給が行われることが
あり、希望の稀薄空／燃比における運転が行われない。
【０００４】本発明の目的は、エンジントルク出力の乱
れを最小にし、しかも正確な空／燃制御を維持して、化
学量論的空／燃比と希望の稀薄空／燃比の間でエンジン
空／燃運転を移行させることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】バイパス空気通路によっ
てエンジン吸気マニホルドに連結されたスロットルボデ
ィーを有し、前記バイパス空気通路は電子的に制御可能
なバイパスフィールドを介してスロットルボディーに連
結されるような、エンジン用の装置および方法を得るこ
とによって上記目的は達成され、従来のアプローチにか
かわる諸問題が克服される。本発明の１つの特定の態様
では、本発明の方法は、バイパス空気通路の下流側でス
ロットルボディーに連結されている空気流量計からスロ
ットルボディーおよびバイパス空気通路を通じて吸気マ
ニホルド内に導かれた空気を単一測定する過程と、導か
れた空気の測定値に関連して希望の空／燃比を達成する
ために燃料を吸気マニホルドに供給する過程と、稀薄エ
ンジン運転モード中に、所望の空／燃比より稀薄な所定
空／燃比を維持するために供給する燃料の量を変更する
過程と、エンジントルクと空／燃比との間の関数関係か
ら空気流量修正量を発生する過程と、バイパス空気通路
を通る空気流量を稀薄運転モード中に空気流量修正量だ
け増加して、所定の空／燃比で運転した結果としてのト
ルク低下を補償する過程とを備える。
【０００６】本発明の上記態様の利点は、所望の稀薄空
／燃比と、より濃厚な空／燃比との間の遷移中に、エン
ジントルク出力の変動を最小に抑えて、正確なエンジン
空／燃制御を維持することである。
【０００７】
【発明の実施の形態】添付図面を参照して以下に説明す
る、本発明を用いて有利である実施の形態によって本発
明の上記目的が達成され、従来のアプローチの諸問題が
克服される。
【０００８】複数のシリンダーを備えた内燃機関１０が
電子的エンジン制御器１２によって制御される。図１に
は１つのシリンダーが示されている。内燃機関すなわち
エンジン１０は燃焼室３０とシリンダー壁３２を含み、
ピストン３６がシリンダー壁の内側に配置されて、クラ
ンク軸４０に連結される。燃焼室３０は、吸気弁５２と
排気弁５４をそれぞれ介して吸気マニホルド４４と排気
マニホルド４８に通じているのが示されている。吸気マ
ニホルド４４はスロットルプレート６２を介してスロッ
トルボディー５８に通じていることが示されている。制
御器１２からの信号ｆｐｗのパルス幅に比例して液体燃
料を供給するために、燃料噴射機６６が吸気マニホルド
４４に連結されている様子も示されている。燃料は、燃
料タンクと、燃料ポンプと、燃料レール（図示せず）と
を含む従来の燃料系統（図示せず）によって燃料噴射機
６６に供給される。
【０００９】触媒コンバーター７０が窒素酸化物トラッ
プ７２の上流側で排気マニホルド４８に連結されている
のが示されている。排気酸素センサ７６が触媒コンバー
ター７０の上流側で排気マニホルド４８に連結されてい
るのが示されている。この特定の例では、センサ７６は
信号ＥＧＯを制御器１２に供給する。制御器１２はその
信号ＥＧＯを２つの状態信号ＥＧＯＳに変換する。信号
ＥＧＯＳの高電圧状態は、排気が所望の空／燃比より濃
いことを示し、信号ＥＧＯＳの低電圧状態は、排気が所
望の空／燃比より薄いことを示す。典型的には、所望の
空／燃比は、触媒コンバーター７０の最高効率窓の中に
入るように化学量論的に選択する。
【００１０】アイドリング・バイパス通路９４がスロッ
トルプレート６６に並列にスロットルボディー５８に連
結されて、スロットルプレート６６の位置とは独立に、
空気をソレノイド弁９６を介して吸気マニホルド４４に
供給している様子が示されている。制御器１２はパルス
幅変調信号ＩＳＤＣをソレノイド弁９６に供給して、信
号ＩＳＤＣのデューティサイクルに比例する率で空気流
を吸気マニホルド４４に入れるようにする。通常のディ
ストリビュータレス点火器８８が、制御器１２からの点
火進角信号ＳＡに応答して、点火プラグ９２を介して燃
焼室３０内に点火スパークを発生する。
【００１１】図１では、制御器１２は、マイクロプロセ
ッサ・ユニット１０２と、入力／出力ポート１０４と、
実行可能なプログラムおよび較正値のための、この特定
の例では読出し専用メモリチップ１０６として示されて
いる電子的記憶媒体と、ランダム・アクセス・メモリ１
０８と、通常のデータバスとを含む通常のマイクロコン
ピュータとして示されている。制御器１２は、前記信号
に加えて、スロットルボディー５８と空気バイパス通路
９４を通じて吸気マニホルド４４に入れられる空気流量
の全測定値を供給するために、バイパス通路９４の上流
側でスロットルボディーに連結されている質量空気流量
センサ１１０から入れられた質量空気流量（ＭＡＦ）の
測定値と、冷却スリーブ１１４に連結されている温度セ
ンサ１１２からのエンジン冷却水温度（ＥＣＴ）と、ク
ランク軸４０に連結されているホール効果センサ１１８
からの輪郭点火ピックアップ信号（ＰＩＰ）と、スロッ
トル位置センサ１２０からのスロットル位置ＴＰとを含
めた種々の信号を、エンジン１０に連結されているセン
サから受けている様子が示されている。
【００１２】次に、エンジン１０を制御するために制御
器１２が実行する液体燃料供給ルーチンを、図２に示す
流れ図を参照して初めに説明する。所望の液体燃料の開
ループ計算（信号ＯＦ）をステップ３００で計算する。
更に詳しくいえば、センサ１１０からの入力された質量
空気流量の測定値（ＭＡＦ）を、所望の空／燃比（ＡＦ
ｄ）によって割算する。この例では、所望の空／燃比
は、化学量論的燃焼に相関させられている。温度ＥＣＴ
などのエンジン運転パラメータをモニタすることによっ
て、閉ループ又は帰還制御が望ましいかどうかについて
の判定を行う（ステップ３０２）。ステップ３０８に示
すように、所望の燃料の以前に行った開ループ計算（信
号ＯＦ）を帰還変数ＦＶで割算することによって、燃料
指令すなわち所望の燃料信号Ｆｄを発生する。その後
で、所望の燃料信号Ｆｄを、燃料噴射機６６を作動させ
て燃料を所望の燃料信号Ｆｄの大きさに関連してエンジ
ン１０に供給するためのパルス幅信号ｆｐｗに変換する
（ステップ３１６）。
【００１３】次に、帰還変数ＦＶを発生するために制御
器１２が実行する空／燃帰還ルーチンを、図３に示す流
れ図を参照して説明する。図１を参照して先に説明した
ようにして、信号ＥＧＯから二状態信号ＥＧＯＳを発生
する（ステップ５１４）。信号ＥＧＯＳが低く（ステッ
プ５１６）、制御器１２の以前のバックグラウンド・ル
ープ中は高かった時は（ステップ５１８）、予め選択し
た比例項Ｐｊを帰還変数ＦＶから差し引く（ステップ５
２０）。信号ＥＧＯＳが低く（ステップ５１６）、かつ
その信号は制御器１２の以前のバックグラウンド・ルー
プ中も低かった時は（ステップ５１８）、予め選択した
積分項Δｊを帰還変数ＦＶから差し引く（ステップ５２
２）。
【００１４】同様に、信号ＥＧＯＳが高く（ステップ５
１６）、かつその信号が制御器１２の以前のバックグラ
ウンド・ループ中も高かった時は（ステップ５２４）、
積分項Δｉを帰還変数ＦＶに加える（ステップ５２
６）。信号ＥＧＯＳが高く（ステップ５１６）、制御器
１２の以前のバックグラウンド・ループ中は低かった時
は（ステップ５２４）、比例項Ｐｉを帰還変数ＦＶに加
える（ステップ５２８）。
【００１５】上記動作に従って、帰還変数ＦＶが、排気
酸素センサに応答した比例プラス積分制御器（ＰＩ）か
ら発生される。稀薄空／燃比修正を行わせる向きに信号
ＥＧＯＳを積分するための積分ステップが積分ステップ
Ｄｉによって行われ、そのような修正のための比例項が
ステップＰｊによって提供される。同様に、積分項Ｄｊ
および比例項Ｐｊが濃厚空／燃修正を行わせる。
【００１６】次に図４を参照して、稀薄巡航モード中の
エンジン１０の運転について説明する。一般に、稀薄巡
航モード中は、空気燃料動作が、燃料節約のために、１
９ｌｂ空気／ｌｂ燃料などの所定の値で開ループを進
む。窒素酸化物トラップ７２が触媒コンバーター７０を
通る窒素酸化物を捕らえる。窒素酸化物トラップ７２
は、化学量論的空／燃比または化学量論的空／燃比より
濃い空／燃比でエンジン１０を運転させることによっ
て、捕らえている窒素酸化物を定期的に放出する。
【００１７】ステップ６００で、稀薄巡航運転状態を最
初に検出する。この検出は、所定の値より高い車速、又
は、所定の値より上であるスロットル位置ＴＰの検出も
含む。その後で、窒素酸化物トラップ７２がそれの容量
近くまで窒素酸化物を捕らえていて、放出すべきである
との指示が与えられなければ、稀薄巡航運転が開始され
る（ステップ６０４）。その指示が与えられる場合、帰
還変数ＦＶが、図３をとくに参照して先に説明したよう
なルーチンにより発生される（ステップ６０８）。他
方、窒素酸化物を放出しないとすれば（ステップ６０
４）、この図４で提供されるルーチンは稀薄巡航運転の
ために継続する。
【００１８】エンジンの回転数とトルクをステップ６１
２で読取り、閉ループ空／燃制御を不動作とし（ステッ
プ６１６）、帰還変数ＦＶを開ループで発生して稀薄空
／燃エンジン運転を行う。更に詳しくいえば、この特定
の例でステップ６２０を参照して、表の値を読取ること
によって帰還変数ＦＶを車速および負荷の関数として発
生し、乗数ＬＭＵＬＴを表の値に乗ずる。その後でその
乗算の積を１に加える。それが化学量論的空／燃基準で
ある。０と１の間で変化する乗数ＬＭＵＬＴを徐々に増
大して、ランプエンジン空／燃運転を所望の稀薄空／燃
比まで増大させる。それによって、所望の空／燃比を示
す帰還変数ＦＶが発生される。
【００１９】その後で、正規化した指示されたトルクＮ
ＩＴＱを、正規化した指示されたトルクＮＩＴＱ対帰還
変数ＦＶのマップから読出す（ステップ６２４）。その
マップの例を図５にグラフで示す。正規化した指示され
たトルクＮＩＴＱは、化学量論的空／燃比（すなわち、
ＦＶ＝１）における指示されたトルクを実際の指示トル
クに分割することによって発生する。この特定の例で
は、実際の指示トルクはエンジンの車速および負荷の表
から発生される。
【００２０】一般に、稀薄巡航モード中の稀薄空／燃運
転によってひき起こされるエンジントルクの低下の見積
もりは、正規化した指示されたトルク対帰還変数ＦＶの
マップによって行う。空気バイパス通路９４を通じて入
れられる空気流量を比例して増加することによって、ト
ルクの低下は補償される。更に詳しくいえば、ステップ
６２８を参照して、正規化した指示されたトルクＮＩＴ
Ｑと１単位の間の差によって、正規化した指示されたト
ルクのパーセント低下が与えられる。この差に、スロッ
トルボディー５８と空気バイパス通路５４を通じて吸気
マニホルド４４に入れられた空気流量の総量の測定値
（ＭＡＦ）を乗じて、バイパス空気流量の所望の増加
（ＤＩＢＡ）を行う。
【００２１】ここでステップ６３２を参照して、エンジ
ン・アイドリングのために必要な所望の質量空気流量Ｄ
ＥＳＭＡＦＰＲＥに、ある利得値とスロットル位置ＴＰ
における所望の空気流量との積（ＧＡＩＮ＊ＤＡＴＰ）
と、閉じているスロットルプレートの周囲から漏れる空
気の負値（ＤＡＴＰ）と、稀薄巡航運転を補償するため
にバイパス空気流量の以前に行った所望の増加量（ＤＩ
ＢＡ）とを加算することによって、バイパス通路９４を
通る所望の空気流量の総量（ＤＡＴ）は発生される。そ
れによって、稀薄空／燃運転へ移行する時に起きるエン
ジントルクの低下は避けられ、エンジン空／燃制御が同
時に行われる。
【００２２】以上、本発明の一実施例について説明した
が、説明できる他の実施例も数多く存在する。たとえ
ば、アルゴリズムによる計算などのエンジン空／燃比の
指示からエンジントルク測定を行う他の態様で本発明を
効果的に使用することができる。更に、比の形態排気酸
素センサを用いて本発明を効果的に実施することができ
る。アナログ装置と個別ＩＣとの他の組合わせをマイク
ロプロセッサの代わりに効果的に使用することができ
る。
【００２３】
【発明の効果】本発明によると、以上のように、エンジ
ントルク出力の乱れを最小にし、しかも正確な空／燃制
御を維持して、化学量論的空／燃比と所望の稀薄空／燃
比の間でエンジン空／燃運転を移行させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態のブロック図。
【図２】図１に示す実施の形態の一部によって実行する
種々のステップを示す高レベルフローチャート。
【図３】図１に示す実施の形態の他の部分によって実行
する種々のステップを示す高レベルフローチャート。
【図４】図１に示す実施の形態の更に他の部分によって
実行する種々のステップを示す高レベルフローチャー
ト。
【図５】図１に示す実施の形態が使用する種々のエンジ
ンパラメータのグラフ表現。
【符号の説明】
１２ 電子的エンジン制御器 ６２ スロットルプレート ７６ 排気酸素センサ ９４ バイパス通路 ９６ ソレノイド弁 １０２ マイクロプロセッサユニット １０６ 読出し専用メモリチップ １０８ ランダム・アクセス・メモリ １１０ 質量空気流量センサ １１２ 温度センサ １１８ ホール効果センサ １２０ スロットル位置センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｌ 45/00 ３０１ 45/00 ３０１Ｇ ３６８ ３６８Ｇ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エンジンの吸気マニホルドに連結されるス
    ロットルボディーと、 電子的に制御可能なバイパス弁を介して前記スロットル
    ボディーに連結されるバイパス空気通路と、 前記空気通路との前記連結の上流側で前記スロットルボ
    ディーに連結されて、前記スロットルボディーと前記バ
    イパス空気を通って前記吸気マニホルド内に導かれる空
    気を単一測定する空気流量計と、 前記導かれる空気の測定値に関連して燃料を前記吸気マ
    ニホルドに供給して、所望の空／燃比を得る空気／燃料
    制御器とを備え、 前記空気／燃料制御器は、稀薄運転モードの下で、前記
    供給された燃料の量を変化して、エンジン運転を前記所
    望の空／燃比より稀薄な高い所定の空／燃比へ移行さ
    せ、かつ、 前記空気／燃料制御器は、エンジントルクと空／燃比の
    間の関数関係から決定される量により前記稀薄運転モー
    ドへ移行した時に、前記バイパス空気通路を通る空気流
    量を増加させることを特徴とする内燃機関のための装
    置。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の装置であって、バイパス
    空気流量の前記増加量は、エンジントルクと前記所定の
    空／燃比の間の前記関数関係から所望のエンジントルク
    増加量を決定することによって発生されることを特徴と
    する前記装置。
  3. 【請求項３】請求項２に記載の装置であって、前記関数
    関係は、正規化されたエンジントルク対正規化された空
    ／燃比のマップを構成することを特徴とする前記装置。
  4. 【請求項４】請求項３に記載の装置であって、前記正規
    化されたエンジントルクは指示されたエンジントルクと
    前記所望の空／燃比におけるエンジントルクとの比を構
    成することを特徴とする前記装置。
  5. 【請求項５】請求項１に記載の装置であって、エンジン
    に結合される排気酸素センサを更に備え、前記空気／燃
    料制御器は前記供給される燃料を調整して前記所望の空
    ／燃比を維持するために前記排気酸素センサの出力を積
    分することによって帰還変数を発生することを特徴とす
    る前記装置。
  6. 【請求項６】請求項５に記載の装置であって、前記空気
    ／燃料制御器は前記稀薄運転モードの間に前記供給され
    る燃料調整を止めることを特徴とする前記装置。
JP8270971A 1995-10-27 1996-10-14 内燃機関のための装置 Pending JPH09126018A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US549504 1990-07-05
US08/549,504 US5787380A (en) 1995-10-27 1995-10-27 Air/fuel control including lean cruise operation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09126018A true JPH09126018A (ja) 1997-05-13

Family

ID=24193281

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