JPS58176435A

JPS58176435A - 自動車用エンジン制御装置

Info

Publication number: JPS58176435A
Application number: JP5816182A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Nishimura; 豊西村; Takashige Ooyama; 宜茂大山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-04-09
Filing date: 1982-04-09
Publication date: 1983-10-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は自動車用エンジン制御装置に係り、特に、過渡
運転時の空燃比制御も可能とする単点燃料噴射方式のエ
ンジン制御装置に関するものである。

自動車エンジンの燃料消費率（以後燃費と記す）を低減
させるには希薄混合気燃焼方式が本命と考えられている
が、気化器や従来の単点燃料噴射方式の装置ではこれを
満足させることは困難である。

即ち、気化器や従来の単点燃料噴射方式の装置では、例
えば加速時に吸気量は直ちに増加するが燃料の一部は吸
気管壁に付着して供給が遅扛、気筒内に吸入さ：ｒｂ；
ｉ混合気は過度に希薄化して失火し易いという問題をも
っている。

史に、単点燃料噴射システムでは吸入空気量をｌｔｔ′
ｋＬシて必要な燃料量を演算した後で一定の噴射待ち時
間後に燃料を噴射させるので、加速時に気筒に供給さ扛
る混合気は気化器の場合以上に希薄化し易い。その改善
策としてアクセルペダルよりの信号で必要燃料量を演算
してその燃料を噴射し、燃料噴射量に応じて絞り弁開度
を調節して吸気量を制御するシステムが提案さ扛ている
。しかしこの方法では絞り弁開度を制御するアクチュエ
ータが必要となるので、そのコスト、装着性および信頼
性等に問題が生じていた。

本発明は上記単点燃料噴射システムのｍ」照点全解消し
、比較的簡単かつ小形で信頼性の高い自動軍用エンジン
制御装置を提供することを目的とし、その特徴とすると
ころは、運転者が開閉する第１絞り弁と、マイクロプロ
セッサの出力によって開閉させられる第２絞り弁とを同
一吸気路内に設け、第１絞り弁の開度會示す信号をマイ
クロプロセッサに入力して燃料噴射弁の噴射燃料量を定
めると共に、そのときのエンジン回転数を示す信号およ
びエンジン冷却水温を示す信号等全マイクログロセツザ
に入力して演算し、上記第２絞り弁の開度を制御するご
とく構成したことにある。

第１図は本発明の一実施例であるエンジン制御装置の系
統図である。エアクリーナ１とエアフローメータ２を通
った吸入空気は吸気路内の第２絞り弁４．第１絞り弁５
の周囲を逼り吸気管９に入る。この吸入空気には燃料噴
射弁３よりの燃料が営まれて混合気を形成し、吸気弁１
１を介して気筒１３内に吸入さ扛る。吸入空気量は上記
エアフローメータ２で＋ｉｔｉされ、水温センサ１６で
エンジン冷却水温が検出さｒしる。１だ、ピストン１４
の動きはクランク角センサ１８で検出さ扛、第１絞し弁
５の開度は絞り弁開度１ｔｌ−８で検出され、気筒１３
内におけるノンキングのａ度はノックセンサ１５で検出
され、第２絞り弁４の開度は絞り弁アクチユエータ６に
よって検出さ扛ると共に制御される。

上記絞り弁アクチユエータ６、絞り弁開度２ｔｉ８゜ノ
ックセンサ１５．水温センサ１６およびクランク角セン
サ１８の検知信号はマイクロプロセッサ１９に供給され
、ここで演算した制御出力信号は燃料噴射弁３．絞り弁
アクチユエータ６、点火コイル１７に供給される。なお
、点火コイル１７の出力は点火プラグ１２に供給さ扛て
いる。アクセルペダル７は絞り弁開度計８に連結されて
おり、気筒１３内で燃焼した排気は排気管１０を経て放
出さｎる。

一方燃料は燃料タンク２０よりストレーナ２１゜燃料ポ
ンプ２２．ストレーナ２３．燃圧レキニレータ２４葡介
して燃料噴射弁３に供給される。また、燃料噴射ヲＰ３
よりの余剰燃料は燃料戻り管２５（１１″経て燃料タン
ク２０に戻される。

この様に構成されたエンジン制御システムは、アクセル
ペダル７の踏込み量を絞シ弁開度ｉ８で検出してマイク
ロプロセッサ１９に入力し、演算を行って燃料噴射弁３
の開弁時間比全定め、燃料噴射弁３より供佑する燃料量
を制御する。また、この供給燃料値信号、上記エンジン
回転数信号および水温センサ１６の信号より適切な吸入
空気量葡演算し、エアフローメータ２よりの実際の吸気
量信号がこｎと一致するように第２絞９升４の開度を制
御する。

第２図は第１図の第１絞り弁開度θとエンジン回転同期
噴射の場合の１回当りの燃料噴射量Ｑｆとの関係會示す
線図で、エンジン回転数をパラメータとして表示してい
る。即ち、エンジン回転数が上昇する程１回当りの燃料
噴射量は減少している。

第３凶はエアフローメークの測建値によって第２絞り弁
の開度全制御する動作のフローチャートである。即ち、
第１絞り弁開度Ｏとエンジン回転数Ｎを読込み、第２図
の関係より１回当りの燃料噴射量Ｑｆを定めて燃料噴射
弁３より噴射させる。

一方、燃料噴射量Ｑｆとエンジン回転数Ｎとより適正な
空気量を演算し、アクチュエータ６に信号？送って第２
絞り弁４の開度を制御している。

第４図は第１図のマイクロプロセッサの詳細図である。

入力信号としてはエアフローメータ２゜水温センサ１６
．第２絞り弁のアクチュエータ６゜ノックセンサ１５等
がアク、こ扛らのアナログ信号はマルチプレクサ３０に
入力されて時分割的に各センサの出力が選択され、ＡＤ
コンバータ３１に送ら扛てデジタル信号となる。なお、
オン−オフ信号として入力される情報、例えば、図示さ
ｎていないエンジンのキースイッチ、スタータスインチ
等よりの信号は１ビツトのデジタル信号として扱わ扛る
。

また、クランク角センサ１８よ！ｌｌはパルス列となる
信号が入力さ扛る。ＣＰＵ３３はデジモル演其処理を行
うプロセシングセントラルユニットテあり、ＲＯＭ３２
は制御プログラムおよび固定データを格納するための記
憶素子であり、Ｒ，ＡＭ３４は読み出し寂よび誓き込み
可能な記憶素子である。

Ｉ１０回［３５はＡ、Ｄコンバータ３１および各センサ
からの信号’ｋｃＰＵ３３に送ったり、ＣＰＵ３３から
の信号を燃料噴射弁３９点火コイル１７゜第２絞り弁４
のアクチュエータ６へ送っている。

第５図は第１図の絞り弁アクチユエータ６の回路図であ
る。マイクロプロセッサ１９で演算された空気量信号と
実際の吸気量信号、即ち、エアフローメータ２よりの信
号と會差動増幅器４０に入力し、この２つの差信号をト
ランジスタ４１に出力して電磁弁４２を駆動する。

第６図は第５図の電磁弁の詳細説明図である。

電磁石４５のコイルに電流が流れるとニードル４６が引
寄せられ、吸気管１１の圧力がアクチュエータ６のダイ
ヤフラム室４７に作用し、ダイヤフラムに接続した第２
絞り弁４を開く。このようにしてマイクロプロセッサ１
９で演−きれた空気量になるように第２絞り弁４の開度
が制御さ扛る。実際の吸気量はエアフローメータ２でＩ
ｔｉ−１ｔして上記の演算された空気量になるように閉
ループ制御さ扛でいる。また、電磁弁４２け供給さｒし
た電流に比例した磁力を発生するものであれば、直流電
流を用いてもよいし、方形波状の電流を供給してオン−
オフの時間比率金利（財）し、或いは周波数を制御する
構成であってもよい。なお、４３は吸気管圧室、４４は
ダイヤフラムである。

第７図は第６図の変形例である電磁弁の説明図である。

吸気管９および大気に連通する管路にオン−オフ電磁コ
イル４８ａ、４８ｂ（ｉ７取り付け、アクチュエータ６
のダイヤフラム室４７の圧力を電磁コイル４８のオン−
オフ時間比率で制（財）して第２絞り弁４の開度を制御
している。

第８図は第１図の絞り弁アクチユエータの変形例の説明
図である。第２絞り弁４の回転軸とロータリーソレノイ
ド４９の軸は連結さｆＬ、ロータリーソレノイド４９に
供給される信号電流に比例して開度は変化する。な゛お
、ロータリーソレノイド４９の代９に直流モータ又はス
テッピングモータを用いることもできるし、第２絞り弁
軸とロークーリーソレノイド４９の回転軸との曲に減速
歯車を介在させて伝達することもできる。

第９図は第１図のノックセンサの信号によってノッキン
グを防止する操作のフローチ・ヤードである。第１図に
示すノックセンサ１５がノッキング全検出した時は、ノ
ッキングが生じなくなるまで第２絞す弁４の開度を減少
し、その時のエアフローメータ２の空気流量信号にもと
づいて必要な燃料供給量を演算して燃料全噴射させる。

従来のノッキング対策は点火時期をノッキングが生じな
くなる限界まで遅角させることが行われているが、点火
時期の遅角は燃料の経済性の点から好ましくない。そこ
で、点火時期は燃料の経済性を重点として定め、ノッキ
ング対策は絞り弁をやや閉じて実際の混合気圧縮比全低
減させる。このようにすれば燃料経済性を損うことなく
ノッキングを防止することができる。

以上の構成は回転同期の間欠燃料噴射について述べたが
連続燃料噴射にも適用できる。また、第１絞り弁５の絞
シ弁開度耐８はアクセルペダル７の踏込み角度計に代え
てもよい。この場合は踏込み角度計を車室内に設置する
ことができるので、エンジンルーム内の厳しい温度環境
を避けることができる。更に、吸気流量の計量手段とし
てエアフローメータ２を用いているが、吸気管１１内の
圧力を用いても可能である。

第１０図は第１図の絞り弁アクチユエータ６の他の実施
例の説明図で、第１絞り弁５ｉｄアクセルペダル７ケ踏
み込むと弾性部材２６を経て開弁さｎ、る。２７は踏込
み角度計でちゃ、２８はアイドル時の絞り弁開度を設定
するアイドル調整ねじ。

２９はリターンスプリングである。弾性部材２６によっ
て第１絞り弁５全開後も史にアクセルペダル７を踏み込
むことができるようにし、絞り弁全開で吸入空気量が最
大となった後でも踏込み量に比例して燃料量全史に増加
させ、混合気を濃化させてエンジン出力を増すことが可
能となっている。

第２絞り弁４ｔ−ｊ：偏心させることなく中心を支持し
、ダイヤフラム弁である絞り弁アクチユエータ６が作動
するときの負荷音減少させである。３６は最小開度の調
整ねじてあり、３７は電磁コイルであるが、オン−オフ
電磁弁或いは比例ソレノイドでもよい。これによって絞
り弁アクチユエータ６のダイヤフラム室３８に作用する
圧力を調節し、ダイヤフラム３９の位置で定まる第２絞
り弁４の開度全制御１−る。

本実施例のエンジン制御装置は、ペダルに接続した絞り
弁の上流側に第２絞り弁を設け、第１絞り弁の開度計、
エンジンのノックセンサ、エンジン冷却水温センサ、エ
ンジンのクランク角センサおよびエアフローメータから
の信号全マイクロプロセッサに入力して演算し、燃料噴
射弁の開弁時間、第２絞ジ弁の開度および点火コイルに
より点火時期を調節している。更に具体的にはアクセル
ペダルの踏込量を絞り弁開度計８で検出して燃料噴射弁
よりの供給燃料ｉｔを定め、この供給燃料量とエンジン
回転数および水温センサの信号から適切な吸入空気ｉｔ
ヲ求め、こ９吸入空気童が得られるように第２絞り弁の
開度を制御している。こγＬによって、加速・減速運動
時に適切な全燃比の混合気を応答性良く供給し、運転性
と燃費を向上さく１１）せることができる。

第１１図は本発明の他の実施例であるエンジン制＃装置
の系統図で、第１図と同じ部分には同一符号を付しであ
る。アクセルペダル７と連動スる第１絞り弁５の開度を
絞り弁開度耐８で測定してマイクロプロセッサ１９に入
力し、ここで絞り弁開度ｒｔＩ−８の信号から必要な燃
料量を演算して比例電磁装置５２に出力する。比例電磁
装置５２はニードル５６を移動させて燃料＠置部５５の
開口面積を制御する。燃料の針量を正確に行うにはニー
ドル５６の変位前全検出して設定した変位量になるよう
に閉ループ市ＩＪｒ卸するサーボ型のソレノイド弁が適
している。一方、上ｄピの結釆、ｌニジ吸気Ｉｔｌ′蓋
部５４の開口面積も変化するので、バイパス空気通路５
７の空気流量が変化する。このバイパス空気通路５７の
空気流量を熱線式ＩＮ、ｉ計５１およびその駆動回路５
０、で測定する。このバイパス空気流量が設定値となる
ように第２絞り弁４の開度を差動増幅器５３．アクチュ
エータ６で制御する。

なお、この方式は第１図の装置に寂ける吸入孕気（１２
）流量ヲマイクロプロセッサ１９で演算するプロ七ス紫比
例電磁装置５２のサーボ機構で置挨したものである。な
お、吸気η１°童部５４と燃料針量部５５のニードル弁
５６の形状は、適正な混合気が得らγしるように形成さ
扛ている。

本実施例のエンジン制（財）装置は、比例電磁装置で供
給燃料量と吸入窒気輩とを同時に制御することにより、
第１図の装置と同様な効果が得らｔしる。

第１２１は絞り弁開度と吸気流量との関係を従来と本発
明の装置とで比較して示す勝因で、第１２図（ａ）は従
来のエンジン制御装置の場合で、第１２図（ｂ）は本発
明のエンジン制御装置の場合である。

′また、破線は吸気流量を示し、実線は燃料流ｉを示し
ている。

ペダル７によって開Ｋが制御さγＬる第１絞ジ升５　ｆ
ｃけ？設値した従来のエンジンｔｌｊｌＪ　ｌ１ｊｌｌ
装置の場合は、絞ｐ升開凝で吸入視気流鈑がｆｆ１Ｙる
ので第１２図（ａ）の場合の破線は直線となっている。

この時は吸入空気流量全測定して適正な燃料流量を短め
でいるので、希薄混合気で運転する場合は実線で示すよ
うな折γし線状に設定していた。即ち、絞り弁開度が全
開に近い出力運転時は濃混合気となるように匍」呻して
エンジンの出力全確保していた。

一般にエンジン出力は燃料供給量に比例するので、絞り
弁全開付近では急激に増加させる必要があり、加速運転
の度毎に濃混合気となる運転状態となっていた。したが
って燃費が悪化すると共に排気中の有害成分が増加する
という欠点をもっていた。

レカ・るに第１図および第１１図に示す本発明のエンジ
ン制御装置の場合は、第１絞り弁５の開度を運転者が制
御し、その開度に比例した燃料を供給しているので第１
２図（ｂ）の燃料流量を示す実線は直線となっている。

また、この場合は燃料流量金定めた信号を基にして運転
状態に適した吸気流量を足めでいるので、破解は下向き
の折ｎ線となっている。即ち、通常運転時には希薄混合
気全供給し、出力運転時には吸気量全減少させて濃混合
気とする制御を行い、全運転域において好適な側割が行
わしる。

本発明の自動車エンジン制御装置は、第２絞り弁を吸気
路内に設けると共に、第１絞シ弁の開度側、クランク角
センサおよびエアフローメータ等の信号をマイクロプロ
セッサに入力して演算し、供給燃料量を第１絞り弁開度
に比例して定め、吸入空気量は第１絞り弁開度とクラン
ク角センサ２−よびエンジン冷却水温計等の信号を入力
して第２絞り弁開度を調節させることで制御するように
構成しであるので、比較的小形安価で信頼性の高い装置
が得られるという効果をもっている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるエンジン制御装置の系
統図、第２図は第１図の第１絞シ弁開度とエンジン回転
同期噴射の場合の１回尚りの燃料噴射量との関係を示す
線図、第３図はエアフローメータの測定値によって第２
軟り弁の開度を制御する動作のフローチャート、第４図
は第１図のマイクロプロセッサの詳細図、第５図は第１
図の絞υ弁アクチュエータの回路図、第６図は第５図の
電磁弁の詳細説明図、第７図は第６図の変形例で（１５
）ある電磁弁の説明図、第８図は第１図の絞り弁アクチユ
エータの変形例の説明図、第９図は第１図のノックセン
サのイ１゛号によってノッキングを防止する操作のフロ
ーチャート、第１０図は第１図の絞９升アクチュエータ
の他の実施例の説明図、第１１図は本発明の他の実施例
であるエンジン制御装置の系統図、第１２図は絞り弁開
度と吸気流量との関係を従来と本発明の装置とで比較し
て示す線図である。２・・・エアフローメータ、３・・・燃料噴射弁、４・
・・第２絞り弁、５・・・第１絞り弁、６・・・絞り弁
アクチユエータ、７・・・アクセルペダル、８・・・絞
り弁開度針、１５・・・ノックセンサ、１６・・・水温
センサ、１７・・・点火コイル、１８・・・クランク角
センサ、１９・・・マイクロプロセッサ、２６・・・弾
性部材、２７・・・踏込み角贋計、２８．３６・・・調
をねじ、２９・・・リターンスプリング、３０・・霞ル
テプレクサ、３７．４８・・・電値コイル、３８．４７
・・・ダイヤフラム室、３９゜４４・・・ダイヤフラム
、４０．５３・・・差動増幅器、４２・・・電磁弁、４
５・・・電磁石、４６・・・ニードル弁、（１６）４９・・・ロータリーンレノイド、５０・・・駆動回路
、５１・・・熱線式流量計、５２・・・比例電磁装置、
５４・・・吸気！ｔ′を置部、５５・・・燃料耐置部、
５６・・・ニード（１７）１９７角ン１釆変ソ手ＦＨｄ反　ｔθり膠ｉ斤第ｌ）詔ｔｒ　　　　　　　４７署　７　図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

１、運転者が開閉する第１絞り弁と、マイクロプロセッ
サの出力によって開閉させら詐る第２絞り弁とを同一吸
気路内に設け、第１絞り弁の開度を示す信号全上記マイ
クロプロセッサに入力して燃料噴射弁の噴射燃料量を定
めると共に、そのときのエンジン回転数を示す信号およ
びエンジン冷却水温を示す信号等を上記マイクロプロセ
ッサに入力して演算し、上記第２絞９升の開度を制御す
るごとく構成したことを特徴とする自動車用エンジン制
御装置。