JPS5954752A - バルブタイミング可変式内燃機関の空燃比制御方法 - Google Patents

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、バルブタイミング可変式内燃機関の空燃比制
御り法に係り、特に、空燃比センサ及び三元触媒を用い
て排気ガス浄化対策が施された自動車用エンジンに用い
るのに好適な一エンジン運転状態に応じてバルブの開閉
タイミング全変化させるバルブタイミング変化機構と、
排気空燃比の状、四に応じて、空燃比フィードバック定
数を用いで空燃比フィードバック制御（ｍ号を作成し、
核空燃比フィードバック匍制御信号により空燃死金フィ
ードバック制御して、空燃比が目標空燃比となるように
う“る空燃比制御機構と全備えたバルブタイミング可変
式内燃機関の空燃比割偵り方法の改良に関する。

一股に一内燃機関、例えば自動車用エンジンの最適なバ
ルブ開閉タイミングは、エンジン運転状態に応じて変化
し、例えは低速回転−中・高負衝時は、高いトルクが発
生されるよう、いわゆる低速型のバルブタイミング金相
いることが望まシー＜。

一方、高速回転時には、高い出力かイ４ｔられるよう、
負荷に拘らず、いわゆる高速型のバルブ開イミングゲ用
いることが望゛まｌ〜く、又、低速回転、低負荷時、特
にアイドル時は、安定性を高めるため、バルブオーバー
ラツプの小さなバルブタイミングを用い、るこ・とが望
ましい。

しかじな瀘ら従来は、各エンジン毎にパルブタ。

イミノジが４＋定されてｂす、エンジン運ｉ中１変′更
することは不可能であった・ため、低速回転、中−高負
荷時の性能、或いは、高速回転時やアイド□ル時の性、
能？いずれか一方、′或いは１両方を、多少なりとも犠
牲にして、バルブタイミング力設定されており、エンジ
ンの性、能が最大限に発揮されているとは言えなかった
。　。

この上うガ欠点を解消するべく１例えば、バルブを駆動
しているカム軸の位□相−変吏可能とすることにより、
エンジン運転状噛に応じてバルブの開閉、イル、、−ヶ
、断ｉ的に］１或い。、連続的に変化させるバルブタイ
ミンヒ変化機構を設けることが考え・られる。

一方、内燃機関、特に、三元豐媒を用いて排気ガス浄化
対策が施された自動車用エンジンにおいては、排気空燃
些企＃蜜に理、竺空燃比近傍に保持する。必要があり、
そのため１例えば、排気ガス、中の酸素濃度から排気空
燃部全検知する酸素濃度セ：、ツサからなる空燃比セン
サと、燃料噴射量を制御ｔ：、ることによって混合気の
空燃比全制御する電子ｆｌ＋ｌＪ御燃料噴対燃料噴射装
置空燃比制御手段とを備□・・尺、１前記空燃比センサ
の出力に応じて判、定される”空燃比の状態（リーン−
リッチ状ｉ）に応じて。

□　スキップ量、積分定数、遅延時間等の空燃比フィー
トイくツク定数を用いて空燃比フィードバック制御信号
全作、成し、該空燃比フィー下バック制御信号により、
前記電子制御燃料噴射装置の燃料噴射量−即ち、空燃比
をフィードバック制御して、排気ガス中の酸素濃度を、
目標空燃比１例えば、理論空燃比の混合気を燃焼させた
場合の酸素′濃度と等しくするようにしたものが実用イ
ピされ□そいる。

このような空燃比制御によれば、エンジン運転状態の変
化に拘らず、良好な排気ガス浄化性能を得ること、、を
ごきるという特徴を有す：る。　□゛従らて、晶紀のよ
うな共ラブタイミング変化機ｓを備えたバルブタイミン
グ可変式内燃機関においても、後者のような空燃比制御
を行うことが考えられるが、一般に、バルブタイミング
が変化すると、空燃比フィードバック定数の最適値、も
変化するため、バルブタイミングの変化に拘らず、空燃
比フィードバック定数ケ固定したままとした場合に幻、
排気ガス浄化性能が悪化する場合があっ゛た。

本発明は、前日己従来の欠点を解消するべくなされたも
ので、バルブタイミングの変化に拘らず、常に適切な空
燃比フィードバック定数を用いて空、燃比フィードバラ
・りｔ行うことができ、従って、排気カス浄化性能全向
上することができｔバルブタイミング可変式内燃機関の
空燃比制御方法を提１１ｉ−ｊることを目的とする。　
　・・本発明は、エンジン運転状態に応じてバルブの開
閉タイミングヲ変化させるバルブタイミング変化機構と
、排気空燃比の状態に応じて、空燃比フィードバック定
ａを用いて空燃比フィードバック制御信号全作成し、該
空燃比フィードバック制御イＵ号によ、シ空燃比をフィ
ートノ５ツク１ｌｌｊ制御して、空燃比が目標空燃比と
なるようにする空燃比制御機構とを備λたバルブタイミ
ング可変式内燃機関の空燃比制御方法において、前記パ
ルプ開閉タイミングの変化に応じて、前記空燃比フィー
ドバック定数を変化させるようにし、て２前配目的を達
成したものである。

以下図面を参照して１本発明に係るバルブタイミング可
変式内燃機関の空燃比制御方法が採用された。バルン°
タイミング可変式電子制御エンジンの実施例全詳細に説
明する。

本実施例は、第１図に示す如く、エアクリ・−す１２よ
り取シ入れられた吸入空気の流量を検出するためのエア
２０−メータ１４と、スロットルボディ１６に配・設さ
れ、運転席に配設されたアクセルペダル１８と連動１て
開閉するようにされた。・吸入空気の流Ｉｔヲ制御する
ためのスロットルバルブ２０と、該スロットルバルブ２
ｏの開度を検出するための、・不ロットル全閉時にオン
となるアイドルスイッチを含むスロットルセンサ２２と
一吸気干、渉を防止するためのサージタンク２．４ト、
＠気マニホルド２５に配設された、エンジン１０の各吸
気ボートＩｆ（向けて燃料を噴射するためのインジゴフ
タ２６と一エンジンｂ１転と同期して開閉される吸気バ
ルブ２７及び排気バルブ２Ｂと、排気マニホルド２９に
配設されたー排気ガス中の酸素濃度から排気空燃比のリ
ッチ−リーン状態を検知するだめの酸素濃度センサ（０
２センサと称する）３０と、エンジンＩ　Ｏのクランク
軸の回転と連動して回転するデストリピユータ軸３２ａ
ｌ有するデストリビュ、−夕３２と、該デストリビコー
タ３２に内蔵された。前６ピテストヌビユータ輔３２ａ
の回転に応ｊ−２で回転角信号全出力する膿１転角セン
丈３４と一エンジンＩＯのシリンダブロック１０ａに配
設さねたーエンジン冷却水温ケ検知するだめの水温セン
サ３６と、変速機３８の出力軸の回転速度からエンジン
１（）が塔数された車両の走行速度′に検出するための
車速センサ４０と、エンジン１０のクランク卸（の回転
と神藺ｊして前６［）吸気バルブ２７を開閉するための
吸気カム１１１１４２と、同じくエンジン１（）のクラ
ンク軸の回転と連動して前記排気バルブ２　Ｂ　’ｃ開
閉するための排気ノノム１Ｑｌｌ　４４　ト、エンジン
１０のクランク軸の一端に固着されたクランクプーリ（
図示省略）、前駆吸気カム軸４２の一端に固着された吸
気カム軸ブー９４６及び前駆、排気カム軸４４の一端に
固着されプζ排気カム軸プーリ４８に巻きかけられ、ク
ランク軸の回転と連動して前ＩＣ吸気カム軸４２及び排
気カム軸４４を回転駆動するためのタイミングベルト５
０と、該タイミングベルト５０の張り具合金変えるため
の−２個のアイドラプーリ５４が回動自在に支持され、
前記吸気カム軸４２金中心に回動自在とされたアイドラ
プーリ・５２と２　リンク５６及び偏心カム５８を介し
て前記ブイドラアーム５２を、吸気カム軸４２全中心と
１７で回動させることにより、排気カム軸４４のクラン
ク軸に対する位相金変えることなく、吸気カム軸４２の
クランク軸に対する位相全任意に変化させ、吸気バルブ
タイミングを変化さぜるためのモークロ０と、前記吸気
カム軸４２の変位屋を検知するたり）のカム軸セン−Ｉ
Ｊ６４と、バッテリ６５と−エンジン回転速度スロット
ルバルブ２０の開ｔｅ　−エンジン負荷、変速機３８の
シ゛ノド荀゛ＩＷ等に応じて一最適な吸気バルブタイミ
ングになるよう前記モー、タロ０を駆動すると共に一吸
入空気頃とエンジン回転速度に応じて、エンジン１行程
当ゆの基本噴射時間ｋＷ出し、これ♀エンジン冷却水温
等に応じて補正し、更に、空燃比フィードバック条件成
立時は、前Ｎｊ−：　０２センサ３０出力から検知され
る排気空燃ＪｉＳのリッチ−リーン状態に応じて−スキ
ップ事。

積分定数及び遅延時１１１を含む空燃比フィードバック
定数な一用いて空燃比フィードバック制御信号？作成し
、該空燃比、ノイードバツクｆｔｔ制御信号により前記
基本噴射時間合補正して央行噴射時間を決定し、前部イ
ンシエクータ２６に開弁時間信号を出力するエンジン制
商Ｉ装置６６と紫備えた自動車用の２頭士カム軸型バル
ブタイミング可変式電子制御エンジン１（）において、
前記エンジンｆｌｊｌｌ　御ｉ　ｉ６６内で、設定可能
なバルブ開閉タイミング、エンジン回転速度及びエンジ
ン１回転当りの吸入空気ｈ（に対応させた前西己遅延時
間のマップケ設け、前記バルブｌｊＭ閉タイミングの変
化に応じて、前記マツプから鯖、み出した遅延時間を用
いることによっ１前配空燃比フイードバツク定数を変化
させるようにしたものである。

前合已エンジン制御装＃６６は、第２図に詳細に示す如
く、各柚演算処理金行うための、例えばマイクロプロセ
ッサからなる中央処理袋［（ＣＰＵと称する）７０と、
前８１づエアフローメータ１４出力、前ｄ已スロットル
センサ２２出力、前記０２センサ３０出力、前記水温セ
ンザ３６出力、前ｄ已カム軸センサ６４出力、前記バッ
テリ６５の出力電圧等のアナログ信号音順次デジタル信
号に変換して取す込むだめのマルチプレクサ機能を備え
たアナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器と称する）
７２と、前記スロットルセンサ２２のアイドルスイッチ
出力、前と回転角センサ３４出カー前記車速センサ４０
出力等を取り込むだめの２バッファ機能金備えたデジタ
ル入力ポードア４と、制御プログラムや各糧データ等會
記憶するためのリードオンリーメモリ（ＲＯＭと称する
）７６と、ＣＩ）Ｕ３Ｏにおける演算データ等全一時的
にｇに憶するだめのランダノ、アクセスメモリ（Ｉ（Ａ
Ｍと称する）７８’　４”−機箱停止時にも補助′醒源
から給電されて門：　ｔωを一保持でへる・・ツク手ツ
ブ□用のＲＡ　Ｍ　８’　Ｏと。

＝ｊ　＝じＣｌ）　Ｏ７０における演算結果に応じて、
前記インジーＪ：クタ２６、モータ６０等に制御信号音
出力するための出力ボート８２と、前吐各構成機器間金
接続するコモンバスＢ４とがら構成されている。

ζ、のエンジンｉｌｉ制御装置６６あ前ｉｃ：’ＲＯＭ
７６産は０例λば、選択口■能なバルブタイミングＡ、
Ｂ、エンジン回ＩＮル速度Ｎ及びエンジン１回転当りの
吸入空気１ｍ　Ｑ　／’　Ｎに応じて、下部第１表に示
すような、空燃比フィードパツレ定数メヘちのリッチか
らり一ノ・＼の切換え時の遅延時間のマツプが記憶され
て℃；る。

この第１表において、バルブタイミングＡは。

いわゆる低速ノ４すのバルブタイミングに対応し、一方
、バルブタイミングＢは、いわゆる高速型のバルブタイ
ミングに対応しており、バルブタイミングロの場合の方
が、リッチ→リー□ン遅延時間が大とがるよう“にされ
ている、 以下作用を説明する。　　　　　　　　□ＣＰ’Ｕ　７
０は、駅アメ層ン処理ルーチンー途中でエンジン回転一
度Ｎ葡表わす最新のデータをデジ〉ル入カポ−”ト’　
７’　４か・ら取り込み＋’　ＲＡ’Ｍ　７８にｉ３す
る。又、　　Ａ””　７　Ｄ変換器７２からの□Ａ／Ｄ
〜　　　　　　リ、エンジンの吸入空気枡Ｑ金表わｊ最
新のデー）、♂２センサ３（）の出力′直圧に対応Ｉ７
た値を有する最新のデータ、及び、エンジン溶却水温を
弄わ□す最新のデータ會取込み５゜ＲＡ４７８塙格納す
る。

ｃ　＋）”ｕ　７０は１次いで、所＞Ｖクランク角度位
置で生じる割込み要求信号に応じ千７第、３図に示すよ
うな処３ｉ７ｊルーチン全笑行し、燃鼾鳴・、射パルス
描ｔの算出を行う。この陣の処理ルーチンは周、知！あ
る空、雪のνｐ谷につい−Ｃ′面亨に説明する。即ち、
ＣＰＵ７０は−甘ず、スでライ’１０１．において。

Ｉｔ、　Ａ　Ｍ　７　Ｅｆよｐ吸入７２　’Ａ’ｊ　Ｊ
ｔ　Ｑ及びエンジン回転速度Ｎのデータ全取り込み、ス
テップ１０２で、次式を用いて基本噴射パルス幅τ、ｏ
　ｋ算出する。

τｏ＋Ｔ−に・　　　　・・・・・・・・・・・、・（
１）つこでＫは鴎数でおる。　　　・ 次いで、ステップ１０．３に樵み、前記基本嘴射パルス
幅τ０．フイードバソ２袖正係数ＣＦＢ、冷却水温等に
応じて定ｎるその他党、補正係数ｃｏ及びインジェクタ
２６の無効噴射時間に州轟する値τ’、、、、ｖ　、：
用いて１次式によ＃）最終的な実行噴射パルス騙「乏・
算出する。　　　　　。

τ←τＱ　”　ＣＦＢ　’　ｃｏ＋τｖ　　−”−（２
）　　　　　。

次いで、ステップ】０４に進み、被出した実行噴射パル
ス幅τに和尚するデータを出力ボート８２のレジスタに
セットし２て５．このルーチンヲ終了する。

、区、本発明におけるバルブタイミング切替え時の窒燃
、比フィードバック制御定数のうちの遅延詩吟の切替え
は一第４−に示すような遅延時間決定ルーチンに従って
実行される。即ち、１ずステラ７’　２　ｔ）　ｌで、
１．バルブタイミングがＡであるか否か年判定する。判
定結果が正である場合には、ステップ２０２．に通み、
前出第１表のｒＬ側に記載されたパルブタイミン１グＡ
用のマツプを用いて、その時の工１ン、ジン回転速度Ｎ
及びエンジン１回転当りの吸入空気量πに応じ一乙対Ｙ
〔−１する遅延時間を銃み出し、・前０［；フィードバ
ック補正係ｅｃ’ｙｓの算出に用いる。一方、前出ステ
ップ２０１の判定結果が否、で、ある場合に、は、ステ
ップ２０３に進み、前出第１表の右側に記載ちれたバル
ブタイミングＢ用のマ、ツブを用いて、その時のエンジ
ン回転速度Ｎ及びエンジン１回転当りの吸入空気Ｑに応
じて、対応する遅、延時間を読み出し、前目じン・イー
ドバック補正係数ｃｙａの算出に用いる。　　′　　　
□尚、前記実施例においては、バルブタイミングに応じ
てリッチ→リーン切替え時の遅延時間音′求めるたり）
のマツプが一エンジン回転速１１Ｎ及０ζエンジン１回
転蟲りの吸入空気量タラパラメータとして作成さｆＩで
いたが、遅延時間等を切替えるためのマツプのパラメー
タｔｉこれに限定されず、他のパラメータを用（・てマ
ツプ牙作成することも可能でおる。

又、前ｄ［コ笑施例においては−バルブタイミングの変
化に応じで、空燃比フィート°バック制御定数のうち、
リッチ→リーン喝の遅延時間のみを変化させるようにし
、ていたが、バルブ開閉タイミングの変化時に俊化さぜ
Ｚ）べき空燃比ンイードバック制御庁数の種類は、これ
に限定されず、積分定数或いはスキラフ幅等の他の空燃
比フィードバック定数のいずれか一つ或見・Ｏづ、複数
相のフィードバック定数を同県に切替えることも可能で
ある。

更に、前目［１火施例にお・いては、バルブタイミング
変化機構における選択可能なバルブタイミングが、いわ
聾）る低速型のバルブタイミングＡと、いわゆる高速型
のバルブタイミングＢのみとされ一＠市″、空燃比フィ
ードバックｉｌ制御定数のマツプもこれＶＣ対応したも
のとされていたか−・Ｑ九プタイミングを切替える方法
は、これに限定されず、エンジン運転状態に応じて、バ
ルブタイミング全連続的に変化させることも可能である
。この場合には。

該中間的なバルブタイミングに応じて、バルブタイミン
グＡ、Ｂの価な・補間し１用いたり一或いは、カムタイ
ミングＡに対するマツプＡと一カムタイミングＢにおけ
る袖止歇のマツプを記憶しておき。

この領會袖ｉｔｉ′ｌして用いることも可能である。

又、前ｉ［実施例においては、本発明が２″Ａ北力ム幅
１型エンジンに適用され、アイドラアーム５２０回転角
を変化させること（より、タイミングベルト５０の張り
具合を変化さゼ、これにより、吸気バルブ２７の開閉タ
イミングのみ全変化させるようにして（・だが、バルブ
の開閉タイミング會変化妊せる方法は、これに限定され
ず、例えば、吸気バ）Ｌブ２７及びりｌ気バルブ２８の
開閉タ１′ミング全共に変化させるようにしたり、或い
ＱＪ２、排気バルブ２８の開閉タイミングのみを変化さ
せるように構成することも可能である。又、２頭」二カ
ム軸型エンジン以外のエンジン、例えば、１頭上カム軸
型エンジン等にも１本発明が同様に適用、できることは
明らかである。

以上説明した通、す１本発明によれば、バルブタイミン
グの変化に応じて、適正な空燃比フィードバック補正係
数を用いることができ、従って、排気ガス浄化性能を向
上することができるという侵れた効Ｒ’ａ：　：ＩＶす
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るバルブタイミング可変式内す、
（り機関の空燃比制御方法が採用された。自動車用の２
頭」ニカム軸型バＡ・ブタイミング可変式電子ｆｆｆ制
御エンジンの実施例の構成全示すブ１ゴック腺図、ＩＳ
２図は、前と実施例で用いられでいるエンジン１ｌｉｌ
！御１１百ａの構成金示すブロック線図、第３図は、同
じく、燃料噴射パルス幅を決定するだめのルーチンの要
部ヶ示す流れ図、第４図は−同じく、バルブタイミング
の変化に応じて空燃比フィードバック定数のうち遅延時
間を決定するだめのルーチン金示す流れ図である。 １０・・・エンジン、Ｊ４・・・エアフローメーター２
０・・・スロットルパル７’−２２・・・スロットルセ
ンサ、２６・・・インジェクター２７・・・吸気バルブ
。 ２８・・・イＪＶ気バルブ−３０・・・酸素濃度センサ
。 ３２・・・デストリピユータ、３４・・・回転角センサ
２４２・・・吸気カム軸、４４・・・排気カム軸。 ４６・・吸気カム軸プーリ、４８・・・排気カム軸プー
リ、５０・・タイミングベルト、５２・・・アイドラア
ーム、５４・・・アイドラプーリ、５６・・・リンク、
５８・・・偏心カム−６０・・・モータ、６４・・・カ
ム軸センサー　６６・・・エンジン制御装置。 代理人　　高　矢　　　論 （ほか１名） 第２図 −３０６− 第３図　　　　　ｆｆ１４　ｐ７

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　エンジン運転状態に応じてバルブの開閉タイ
   ミングを変化させるバルブタイミング変化機構と、排気
   空燃比の状態に応じて、空燃比フィードバンク定数金柑
   いて空燃比フィードバック制御信号を作成し、該空燃比
   フィー　ドパツク制＠ｌ　イｓ号により空燃比をフィー
   ドバック制御して一空燃比が目標空燃比となるようにす
   る空燃比ｔｈｌｌ何１機横１機構λ々−バルブタイミン
   グ可変式内燃機関の空燃比制御方法において、前記バル
   ブ開閉タイミングの変化に応じて、前計：空燃比フィー
   ドバック定数を変化させるようにしたこと全特徴とする
   バルブタイミング可変式内燃機関の空燃比制御方法。