JPS61232345A - エンジンのスロツトル弁制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンのスロッ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
空燃比とすべくスロットル弁開度（つまり吸入空気量）
を電気的に制御するようにしたものに関する。

（従来技術） 従来、要求エンジン出力を示すアクセル操作量に対して
エンジンの空燃比を所定空燃比に制御する技術として、
特開昭５７−６５８３５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は予め設定された空燃比となるよう
にエンジンに供給する空気の目標値すなわち目標空気量
を設定する目標空気量決定手段と、該目標空気量決定手
段の出力を受け、該出力に応じてスロットル弁の開度を
制御するスロットル弁制御手段とを備えて、アクセル操
作量に応じて目標空気量（つまり目標スロットル弁開度
）を求め、該目標空気量になるようにスロットル弁の開
度を制御するようにしたものは知られている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述のようにアクセル操作量に応じてス
ロットル弁開度を電気的に決定するようにしたものにお
いては、エンジンの加速時に特に加速期時期に空燃比が
一時的にリーンとなり、いわゆるヘジテーションと呼ば
れる息つきを生じ易いものとなっていた。すなわち、ア
クセル操作量の変化に対してスロットル弁開度の変化極
めて速くなるため、加速時におけるスロットル弁開度増
大に伴う空気量増大が素早く行われる反面、燃料の増量
がこの空気量増大に追従できず、上述のような問題を生
じることになっていた。

このような加速時の問題を解決する一つの手段として、
加速時における燃料増量が考えられるが、この場合は、
燃料供給タイミング（この種のエンジンにおいては一般
に燃料噴射弁が用いられているので、燃料噴射タイミン
グ）と加速開始とが合致したときにのみしか効果がなく
、しかもこの効果は、燃料遅れを十分に補償できるほど
顕著なものとはならない。

ところで、本出願人は、燃料の応答遅れを解決するもの
として、アクセル操作量に応じて目標燃料量を設定する
目標燃料量決定手段と、該目標燃料量決定手段からの出
力に応じて燃料を供給する燃料供給手段と、をさらに設
けて、アクセル操作量に応じて、吸入空気量すなわちス
ロットル弁開度と燃料量とを並行処理するようにしたも
のを開発した。このものにおいては、前述した吸入空気
量変化に対して燃料量の応答遅れを、実際にエンジンに
供給される空気量を検出した後に燃料量を決定するもの
に比してはるかに小さくすることができるも、前述した
加速時の燃料遅れまでは十分に解決し得ないものであっ
た。

したがって本発明の目的は、アクセル操作量に応じて目
標空気量すなわちスロットル弁開度を電気的に制御する
ようにしたものにおいて、加速時における燃料遅れをな
くして、加速時においても良好な運転性が得られるよう
にしたエンジンのスロットル弁制御装置を提供すること
にある。

（問題を解決するための手段１作用） 前述の目的を達成するため、本発明にあっては、基本的
には、加速時には、スロットル弁開度の変化に時間的遅
れをもたせるようにしである。

すなわち、前述した加速時の問題は、アクセル操作量の
変化に対するスロットル弁開度の変化があまりにも速い
ことにより生じる点に着目して、このアクセル操作量の
変化に対するスロットル弁開度の変化に時間的遅れをも
たせる遅延手段を新に設けたものとしである。具体的に
は、 アクセル操作量を検出するアクセル検出手段と、 前記アクセル検出手段の出力に基づいてエンジンに供給
する空気量を決定する目標空気量決定手段と、 前記目標空気量決定手段の出力に基づいてスロットル弁
の開度を制御するスロットル弁制御手段と、 エンジンの加速時に前記アクセル操作量の変化に対する
前記スロットル弁の開度変化に時間的遅れをもたせる遅
延手段と、 を備えた構成としである。

このような構成とすることにより、加速時における空気
量変化が比較的ゆっくり行われるので。

燃料がこれに追従可能となって、この加速時における空
燃比の変動が防止される。なお、この燃料遅れを補償す
る程度にスロットル弁開度の変化を遅らせても、加速時
応答性の点では格別の支障が生じないものである。

（実施例） 以下１本発明の実施例について第２図以下の図面に基い
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、■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ｌに吸入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ｌ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に配設され吸気通路量を制御する
スロットル弁であって、該スロットル弁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はスロットル弁６を開閉作動させ
るステップモータ等よりなるスロットルアクチュエータ
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。

一方、９は吸気通路２のスロットル弁６下流に配設され
燃料を噴射供給する燃料噴射弁であって、該燃料噴射弁
９は、燃料ポンプ１０および燃料フィルタ１１を介設し
た燃料供給通路１２を介して燃料タンク１３に連通され
ており、該燃料タンク１３からの燃料が送給されるとと
もに、その余剰燃料は燃圧レギュレータ１４を介設した
リターン通路１５を介して燃料タンク１３に還流され、
よって所定圧の燃料が燃料噴射弁９に供給されるように
している。

加えて、１６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ゴンセンサ。

１７は吸気通路２のスＱ−／トル弁６上流に配設されて
実際の吸入空気量を検出するエアフロメータ、１８はス
ロットル弁６の開度を検出するスロットルポジションセ
ンサ、１９はエンジン冷却水の温度を検出する水温セン
サ、２０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ｌの空燃比入を検出
する０２センサである。

前記各センサ類１６〜２０の検出信号は、アナログコン
ピュータ等よりなるコントロールユニツ）２１に入力さ
れていて、該コントロールユニット２１により上記スロ
ットルアクチュエータ７、および燃料噴射弁９が制御さ
れる。さらに、上記コントロールユニット２１にはイグ
ナイタ２２が接続されていて、点火回数つまりエンジン
回転数Ｎｅの信号が入力されると共に、後述するように
、該イグナイタ２２に対して所定の時期に設定された点
火時期信号が出力されるようになっている。また、上記
コントロールユニット２１にはデストリピユータ２３お
よびバッテリ２４が入力接続されていて、それぞれ点火
時期及びバッテリ電圧の信号を入力している。

上記コントロールユニッ）２１は、実施例では、アクセ
ル操作量に応じて目標空気量と目標燃料量とを並行処理
するものとなっており、その作動を第３図を参照しつつ
説明する。

この第３図において、３１は演算モジュールで、目標空
気量決定手段と目標燃料量決定手段を構成するものであ
り、以下目標空気量に対する制御系と目標燃料量に対す
る制御系とについて分脱する。

目標空気量制御 上記演算モジュール３１によって、基本的に、アクセル
開度（位置）に応じた基本の目標空気量が決定され、こ
の基本の目標空気量に対して、エンジン回転数Ｎｅを加
味しつつ、水温補正がなされて、最終的に目標空気量Ｑ
ａが演算される。すなわち、目標空気量Ｑａは、同じア
クセル開度であれば、エンジン回転数Ｎｅが大きいほど
大きくされ、また水温が低いほど大きくされる。

上記目標空気量Ｑａに対応した信号は、遅延手段として
の演算モジュール３２に入力される。この演算モジュー
ル３２は、特に加速時において、吸入空気量の増加に対
する燃料供給遅れを防止するため、加速を示す外部操作
量信号例えばアクセル開度の単位時間当りの変化量が所
定以上である場合の信号（このための加速検出手段は独
立しては図面に示していない）が入力された際には、目
標空気量Ｑａとするまでに時間的遅れをもたせる機能を
なす。すなわち、スロットル弁開度の変化に対する吸入
空気量の変化に対して、燃料量の変化が追従亡きない点
を考慮して、所定の増加分（所定の増加割合でもよい）
を徐々に上乗せしつつ、最終的に目標空気量Ｑａに至る
ような目標空気量を順次演算、出力する。また、この演
算モジュール３２は、水温の低いときの燃料追従遅れを
考慮して（水温の低いときは燃料が十分に気化・霧化し
ないで液状となるため）、この水温に対しても上述のよ
うな遅れをもたらせるような機能をなす。そして、最終
的には、上記両両方の遅れが加味された目標空気量Ｑａ
’が出力される。勿論、水温が所定以上となっており、
かつ定常運転のときは、Ｑａ＝Ｑａ’となる。

上述した遅れ機能についての具体的な演算例について説
明すると、演算モジュール３２は、例えば第４図に示す
ような水温Ｔに応じた一時遅れ係数ＫＤがあらかじめ定
められたマツプを備えており、加速時には、水温Ｔの関
数Ｑａ（Ｔ）をＴ−ＫＤからＴの間まで積分したものを
、当該ＫＤで除した演算を行い、この演算により得られ
た値を、目標空気量Ｑａ’として出力するようになって
いる。このようにして、水温Ｔと加速との両方に対する
遅れ分が同時に得られることになり、上記積分が終了し
た時点で、加速の際の遅延が終了されることになる。

なお、このような一時遅れが行われた場合の空気量の変
化を、空燃比変化とアクセル操作量変化との関係で第５
図に示してあり、実線が遅れを有する場合を、破線が遅
れのない場合を示している。勿論、この第５図において
、スロットル弁開度の変化は、空気量変化に対応したも
のとなっている。

前記目標空気量Ｑａ’は、演算モジュール３３に入力さ
れる。この演算モジュール３３は、目標空気量Ｑａ’を
実現するためのスロットル弁開度すなわち目標スロット
ル弁開度をエンジン回転数Ｎｅを考慮しつつ決定するも
ので、ここで決定されたスロットル弁６の目標開度はス
ロットルサーボ３４に出力される。そして、スロットル
サーボ３４がらは前記アクチュエータ７に出力されて、
スロットル弁６が上記目標開度となるように制御される
。なお、実施例では、スロットル弁開度センサ１８で検
出したスロットル弁６の実際の開度がスロットルサーボ
３４に入力されて、スロー／　トル弁６の実際の開度が
前記目標開度となるようにフィードバック制御される。

区扛皿１ 一方、エンジンｌへ供給すべき燃料量は、目標燃料量決
定手段となる前記演算モジュール３１によって、目標空
気量Ｑａの決定と同じようにして行われる。すなわち、
アクセル開度に応じて、エンジン回転数Ｎｅと水温とを
加味しつつ目標燃料量Ｑｆが演算される。この目標燃料
量Ｑｆは、補正モジュール３５によって後述のように目
標燃料量Ｑｆ’として補正された後、必要に応じて乗算
器３６によるフィードバック補正がなされて目標燃料量
Ｑｆ”とされて、最終的には、演算モジュール３７で、
燃料噴射弁９への目標燃料量Ｑｆ”に対応した噴射パル
ス巾が演算される。すなわち、この演算モジュール３７
は、目標燃料量Ｑｆ”に応じて、エンジン回転数Ｎｅを
加味しつつバッテリ電圧に応じた補正を行って噴射パル
ス巾を演算し、この演算された噴射パルス巾が、例えば
点火時期信号を利用した燃料噴射トリガ信号が入力され
た時点で燃料噴射弁９へ出力される。

ここで、前記演算モジュール３１は、エンジンの運転状
態を示すゾーン信号を出力するようになっている。この
ゾーン信号は、エンジンの運転状態が、空燃比を理論空
燃比とすべきフィードバックゾーンであるか否かの判定
信号をも含むものとなっている。そして、このゾーン信
号が、理論空燃比での運転を行うべきフィードバックゾ
ーンを意味する場合は、フィードバック制御モジュール
３８による空燃比のフィードバック制御が行われる。す
なわち、フィードバック制御モジュール３８は、０２セ
ンサ２０からの二次空燃比信号入に応じて、燃料量の増
減割合を演算し、この演算結果が、フィードバック係数
ＣＦ／Ｂとして乗算器３６に出力されて、学習補正モジ
ュール３５からの目標Ｑｆ’に対してこの係数ＣＦ／Ｂ
が掛は合わされることにより、空燃比が理論空燃比とな
るようにフィードバック制御される。

次に、目標空気量と実際の空気量との差の基づく燃料量
補正部分について説明する。

第３図中３９は比較手段としての学習補正モジュールで
、これには、演算モジュール３２からの目標空気量Ｑａ
’とエアフローメータ１７からの実際の空気量Ｑａと、
ゾーン信号とが入力される。この学習補正モジュール３
９では、上記目標空気量Ｑａ’と実際の空気量Ｑａとの
差が比較される。そして、ゾーン信号の入力によって、
エンジンの運転状態に応じた上記誤差が、係数ＣＬａと
して、学習メモリ４０に記憶、更新される。すなわち、
学習メモリ４０は、実施例では、アクセル開度の他エン
ジン回転数Ｎｅと水温とをパラメータとするマツプを有
して、ゾーン信号に応じたそのメモリ位置に対して、目
標空気量Ｑａ’と実際の空気量Ｑａとの誤差に相当する
係数ＣＬａが記憶、更新されていく。

上記学習補正モジュール３９での比較結果すなわち目標
空気量Ｑａ’と実際の空気量Ｑａとの誤差は、補正係数
Ｋａとして、前記学習補正モジュール３５に出力される
。そして、この学習補正モジュール３５では、上記補正
係数Ｋａを、演算モジュール３１からの目標燃料量Ｑｆ
に掛は合わせることにより、補正された目標燃料量Ｑｆ
’を演算、出力することになる。勿論、実際の空気量Ｑ
ａが目標空気量Ｑａ’よりも多いときは、目標燃料量Ｑ
ｆを増量させ、逆に実際の空気量Ｑａが目標空気量Ｑａ
’よりも少ないときは、目標燃料量Ｑｆを減量させるよ
うな補正を行い、このようにして、空気量の目標値と実
際値との誤差に応じて目標燃料量が補正されて、所望の
空燃比が正確に得られることとなる。

ここで、実施例では、定常運転時にあっては、学習補正
モジュール３９の比較結果が直ちに学習補正モジュール
３５へ出力されるが、加速時あっては、応答性を考慮し
て、学習メモリ４０に記憶されていた係数ＣＬａを学習
補正モジュール３５へ出力するようになっている。すな
わち、学習補正モジュール３９の演算遅れを無くして、
直ちに加速に対して応答良く対応し得るようにしである
。なお、この定常運転時であるか加速時であるかは、学
習補正モジュール３９に入力される目標空気量Ｑａ’の
変化を見ることにより行われる。

すなわち、加速時には目標空気量Ｑａ’の変化度合が大
きいので、この目標空気量Ｑａ’の変化度合が大きいと
きには、ゾーン信号に対応して学習メモリ４０から読み
出した係ａＣＬ　ａを直ちに学習補正メモリ３５へ出力
するようにしである。

以上実施例について説明したが、本発明はこれに限らず
、例えば次のような場合をも含むものである。

■コントロールユニット２５をマイクロコンピュータで
構成する場合は、アナログ式、デジタル式のいずれであ
ってもよい。

■遅延手段としての演算モジュール３２による遅延は、
空気に対する燃料の遅れが生じる減速時あるいはエンジ
ン始動直後（スタータモータ停止時）にも行うようにし
てもよい。

■エンジンへ供給する燃料量は、アクセル操作量に応じ
て直接的に決定するのではなく、例えば目標空気量Ｑａ
あるいはＱａ’さらにはこの目標空気量に応じたスロッ
トル弁開度に応じて等アクセル操作量に間接的に応じて
決定するようにしてもよく、また、エンジンへ供給され
る実際の空気量（エアフロメータ１７の出力）に応じて
決定するようにしても゛よい。

（発明の効果） 本発明は以上述べたことから明らかなように、アクセル
操作量に応じて電気的にスロットル弁開度を制御するよ
うにしたものにおいて、加速時における吸入空気に対す
る燃料の供給遅れを防止して、この加速時における空燃
比の変動を小さくすることができ、この結果加速時の運
転性が良好なものが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成を示すブロック図。 第２図は本発明の一実施例を示す全体系統図。 第３図は本発明の制御例を示すブロック図。 第４図は水温と遅れ係数との関係を示すグラフ。 第５図はアクセル操作量と空燃比と吸入空気量との変化
関係を示すグラフ。 ｌ：エンジン ２：吸気通路 ５：アクセルペダル ６：スロットル弁 ７：スロットルアクチュエータ ９：燃料噴射弁 １６：アクセル開度センサ １７：エアフローメータ ２１：コントロールユニット ３１：演算モジュール （目標空気量、目標燃料量） ３２：演算モジュール（空気量遅延） ３３：演算モジュール （スロットル弁開度）

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、 前記アクセル検出手段の出力に基づいてエンジンに供給
   する空気量を決定する目標空気量決定手段と、 前記目標空気量決定手段の出力に基づいてスロットル弁
   の開度を制御するスロットル弁制御手段と、 エンジンの加速時に前記アクセル操作量の変化に対する
   前記スロットル弁の開度変化に時間的遅れをもたせる遅
   延手段と、 を備えていることを特徴とするエンジンのスロットル弁
   制御装置。