JPS618443A - 空燃比制御装置 - 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】 ［技術分野］ 本発明は、内燃機関の排気をその吸気管に還流させる還
流制御装置を備えた内燃機関システムにおいて、大気圧
の変化に左右されず所定空燃比の下で内燃機関を運転す
ることのできる空燃比制御装置に関する。

［従来技術］ 従来より排気還流１１Ｊ御を行なう内燃機関システムに
おいては、内燃機関の吸入空気中に未燃焼の新たな空気
（以下、新気という）と燃焼流の排気とが混在しており
、特にスピードデンシティ方式の制御システムでは新気
量の検出が直接できないため、空燃比制御が難しい問題
であった。

そこで、特開昭４８−２７１３０号公報に開示される技
術のように、内燃機関の吸気管圧力と回転数とを変数と
して空燃比補正を行なう装置が知られている。

しかしながら、上記装置においては圧力の情報として吸
気管圧力のみを変数としているため、内燃機関が運転さ
れる環境の大気圧が変動すると、背圧が変化するため同
じ吸気管内圧力値でも、実際にエンジンに供給される空
気量及び排気速流量が変化してしまう。そのため、スピ
ードデンシティ方式では、吸気管内圧力のみから吸入空
気量を推定しているため背圧による吸入空気量変化や、
環流量の変化に対し、補正できず、空燃比がずれるとい
う不具合が発生している。

［発明の目的］ 本発明は上記不具合を解消するためになされたもので、
内燃機関が作動させられる大気圧に変化が生じても排気
還流制御実行領域が変動せず、しなも空燃比を常に所定
値として内燃機関を作動することのできる空燃比制御装
置を提供することをその目的としている。

［発明の構成］ 上記目的を達成するための本発明の構成は、第１図の基
本的構成図に示すように 内燃機関■の回転数を検出する回転数検出部■Ａと吸気
管圧力を検出する吸気管圧力検出部ｎＢと大気圧ガを検
出する大気圧検出部■Ｃとを含む運転状態検出手段■と
、 前記内燃機関工の排気を吸気管に還流する還流路を開閉
制御する還流路開閉手段■と、前記運転状態検出手段■
の検出結果に基づき前記還流路開閉手段■を制御する還
流制御手段■と、前記回転数検出部ＩＩＡと吸気管圧力
検出部ＪＩＢとの検出結果に基づき前記内燃機関エヘ供
給する基本燃料量を算出する基本燃料量算出手段Ｖと、
前記還流路開閉手段■が開状態のときの最適の基本燃料
量補正値を与える回転数と吸気管圧力との、大気圧ごと
に設定される複数の２次元マツプ■と、 前記還流路開閉手段■が開状態のとき前記大気圧検出部
■Ｃと回転数検出部Ｉ［Ａと吸気管圧力検出部ＪＩＢと
の検出結果に基づいて前記複数の２次元マツプ■を用い
て補間計算を行ない、該大気圧下での最適補正値を算出
して前記基本燃料量を補正する燃料噴射量決定手段■と を備えることを特徴とする空燃比制御装置をその要旨と
している。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について詳述
する。

［実施例］ 第２図は本発明の１実施例である空燃比制御装置を装着
した内燃機関およびその周辺機器の概略図である。内燃
機関１０には吸気管１２、排気管１４が着設されており
、これらのシステムの作動状態は常に各種センサにて検
出され、電子制御装置５０によりその検出結果を利用し
て内燃機関１Ｏを最良の状態で作動することが可能であ
る。

吸気管１２は内燃機関１０に新気および還流された排気
を供給するもので、新気の吸入口には空気を浄化するた
めのエアフィルタ１６が、その通路には新気の吸入量を
調整するスロットルバルブ１８が設けられており、スロ
ットルバルブ１８にはその開度情報を電子制御装置５０
に出力するスロットル開度センサ２０が装着されている
。

また、吸気管１２への排気還流は、排気管１４と吸気管
１２とを排気還流制御装置２２を介して連通ずるＥＧＲ
管２４にて行なわれる。排気還流制御装置２２とはダイ
ヤフラム型の制御弁であり、制御管２２Ａに接続される
気圧に応じてダイヤフラムが円筒型スプリングに抗して
制御弁を上下動させＥＧＲ管２管内４内れる排気量を制
御する。

制御管２２Ａは、電子制御装置５０からの信号により開
閉動作を実行する電磁制御弁２６を介して、スロットル
バルブ１８より僅かにエアクリーナ１６側の吸気管に接
続される。従って、電磁制御弁２６を作動して制御管２
２Ａにほぼ大気圧を送り込むとダイヤフラムはスプリン
グの力によって押し下げられＥＧＲ管２４は制御弁で封
じられて排気還流は行なわれず、電磁制御弁２６の作動
を中止し、かつスロットルバルブ１８が所定以上の開状
態であれば制御管２２Ａには負圧が導かれダイヤフラム
はスプリングに抗して制御弁を上昇させＥＧＲ管２４を
通して排気還流が実行される。

以上のように吸気管２４に導き込まれる新気および排気
の状況はその負圧を測定する吸気管圧力センサ３０によ
り検出され電子制御装置５０に出力される。３２は内燃
機関１０に吸入される空気中へ燃料を噴出する燃料噴射
弁を、３４はディストリビュータ、３６はディストリビ
ュータに連動し内燃機関１０の回転数を検出する回転角
センサを、３８は内燃機関１ｏの冷却水の温度を検出す
る水温センサを表わしている。４０は排気管１４内の排
気の残存酸素量を検出する酸素センサを、４２はエアク
リーナ１６とスロットルバルブ１８との間の吸気管に開
孔された管より大気圧を検出するための大気圧センサを
表わす。

上記のごとく構成されたシステムの情報伝達を電子セン
サ５０を中心としてブロック図で表わした図を第３図に
示す。電子制御装置５０は図示のごとくマイクロコンピ
ュータ５２、入力処理回路５４．２つの駆動回路５６．
５８から構成されている。前述の各種のセンサ出力は、
バッファや波形整形回路を含む入力処理回路５４に一旦
入力され、適宜マイクロコンピュータ５２へ伝送される
。

マイクロコンピュータ５２内ではそれらの情報に応じて
各種演算処理を実行し、最適の状態で内燃機関１０を作
動させるため駆動回路５６．５８に動作信号を出して排
気還流制御や燃料噴射制御を実行するのである。

第４図は電子制御装置５０にて実行される各種の制御ル
ーチンの１つである空燃比制御ルーチンの流れ図を表わ
している。

本ルーチンの制御対象は、内燃機関１０に供給される燃
料量の基準となる燃料噴射弁３２の開弁時間Ｔｐの決定
である。従って、本ルーチンは内燃機関１０の作動状態
に応じて高い頻度で実行されねばならず、回転角センサ
３６の出力に基づいて内燃機関１０の所定回転数毎に、
またはマイクロコンピュータ５２に内蔵されるタイマを
利用して所定時間毎に実行されるものである。

以下本ルーチンの処理を各ステップ毎に詳細に説明する
。

まず、本ルーチンの処理へとマイクロコンピュータ５２
の実行が移行するとステップ１００が実行され、スロッ
トル開度センサ２０、吸気管圧力センサ３０、回転台セ
ンサ３６、水温センサ３８および大気圧センサ４２の各
種センサ出力を取り込み、吸気管圧力ＰＭ、内燃機関１
０の回転数ＮＥ等、現在の内燃機関１０の作動状況を検
出する。

ステップ１１０は、上記の検出データの中から、ＰＭ、
ＮＥとを用いて内燃機関１０に供給する最適の燃料量で
ある基本燃料噴射量を燃料噴射弁３２の基本燃料噴射時
間Ｔｌ）＋に換算、算出する。

算出には変数であるＰＭ、ＮＥを含む関係式を用いて実
際に演算する方法、またはＰＭ、ＮＥの２変数による２
次元マツプを予め記憶、用意しておき、このマツプの検
索により求める方法いずれとしてもよい。

なお、このＴｐｔは内燃機関１０に吸入される吸入空気
は全てが新気であるとの仮定の下に決定される燃料噴射
時間である。

ステップ１２０は、排気還流制御を実行する条件が全て
成立しているか否かを判定処理する。排気還流制御条件
としては、内燃機関１０の回転数ＮＥが所定値ＮＥＯよ
りも少であり、水温センサ３８の検出値ＴＷが所定温度
ＴＷｏよりも高く、かつスロットル開度センサ出力がス
ロットルが開状態でアイドル時でないという全条件が満
足されている場合、即ち、暖機後の定常走行状態にのみ
排気還流制御条件が成立していると判定して次のステッ
プ１３０へ移行し、上記条件のうちいずれか１つでも成
立していなければステップ１７０へ移行する。

まずステップ１３０以後の処理について説明する。

ステップ１３０からステップ１６０は排気還流制御実行
およびその制御に伴う燃料噴射量の補正を行なうもので
ある。

まずステップ１３０は排気還流を実行するため、電磁制
御弁２６の作動を中止すべく駆動回路５８に出力信号を
出し、制御管２２Ａに吸気管１２内の負圧を導く、これ
によって排気還流制御装置２２の制御弁は上昇し、排気
還流が実行されるのである。

続くステップ１４０およびステップ１５０では、上記ス
テップ１３０にて実行された排気還流のために内燃機関
１０への燃料供給量をどれほど減少すれば所期の空燃比
の下で内燃機関１０を運転可能であるかを示す補正係数
に１の算出が行なわれる。

この補正係数に１の物理的意味は、ステップ１３０で実
行された排気還流制御により内燃機関１０の燃焼案内に
はそれまで吸入空気の全てが新気として吸入されていた
ものが、一部に燃焼済の排気が混入されて酸素′ａ度が
低下することに伴い、ステップ１１０で算出した基本燃
料噴射時間ＴＩ）１を短縮、して燃料供給量を減らし、
空燃比を所定値に保つことにある。即ち、この補正係数
に１は排気還流制御実行中の吸入空気中に占める排気量
を表わすものであるため、内燃機関１０の回転数、吸気
管圧力および大気圧の３つの状況に応じて適宜変更され
ねばならず、該３変数と複雑な関係を有する。

そこで、ステップ１４０では予めマイクロコンピュータ
５２内に用意される低気圧用および高気圧用の２種の回
転数と吸気管圧力とを変数とする補正係数のマツプＭＬ
１ＭＨとを用いて、それぞれの気圧でステツーｙ　１ｏ
　ｏ、で取り込んだデータＮＥとＰＭとに対する補正係
数値を補間計算により算出する。即ち、大気圧の影響を
まずはないものとして、予め用意されたマツプＭＬ、Ｍ
Ｈで設定されている大気圧下での補正係数値Ｋ　（ＭＬ
）、Ｋ　（ＭＨ）を算出するのである。

次にステップ１５０では上記算出されたデータＫ　（Ｍ
Ｌ）　、Ｋ　（Ｍｌ−１ンとステップ１００で取り込ん
だ大気圧データＰＯとを用いて目的とする補正係数に１
の算出が行なわれる。前記２つのマツプＭＬ、ＭＨは気
圧ＰＬの低気圧用、気圧ＰＨの高気圧用の専用マツプで
あるから、これらのマツプの同一回転数、同一吸気管圧
力でのデータＫ（ＭＬ）、Ｋ　（ＭＨ）の間に存在する
差は全てが気圧に起因するものである。そこで、本ステ
ップは現実の大気圧データＰＯどマツプの気圧ＰＬ。

ＰＨおよびそのときのデータＫ（ＭＬ）、Ｋ（ＭＨ）と
を用いて大気圧ＰＯのときに所定空燃比を与えるための
補正係数に１が補間計算によって算出されるのである。

以上のようにして求められた補正係数に１は、ステップ
１６０にて実際の燃料噴射時間ＴＤ２を算出するために
用いられる。本実施例では基本燃料噴射時間Ｔｐ１に補
正係数に１を乗算して実際の燃料噴射時間Ｔｌ）２を算
出する例を示している。

以上がステップ１２０にて排気還流制御実行の条件が成
立しているとされたときの制御手順であるが、該ステッ
プで条件が成立していないと判定された場合にはステッ
プ１７０〜ステツプ１９０が上述のステップ１３０〜ス
テツプ１６０に代って実行される。

まず、ステップ１７０は排気還流制御を中止するために
電磁制御弁２６を作動させるべ（駆動回路５８に信号を
出力し、制御管２２Ａに大気圧を導く。これによって排
気還流制御装置２２の制御弁はスプリングの力によって
押し下げられ排気還流が中止される。

続くステップ１８０では、大気圧センサ４２の出力ＰＯ
に基づいて基本燃料噴射時間Ｔｐ１の補正係数に２が検
索される。本ステップの実行時には排気還流制御は中止
されているため内燃機関１０に吸入される空気の全ては
新気であり、単にその吸入量が大気圧、即ち背圧の変化
の影響を受けているにすぎないのである。従って、大気
圧と吸入量の変化の割合を予めマツプとして用意してお
き、該マツプを用いて、あるいは大気圧を含む関係式よ
り・演算にて現在の大気圧に適合した燃料噴射時間の補
正係数に２が求められる。

次のステップ１９０では、上記ステップで検索されだ補
正係数に２を用いて基本燃料噴射時間Ｔｐ１を補正し、
その補正後の値を実際の燃料噴射時間ＴＩ）２として格
納する。

このように、排気還流制御実行の有無に拘らず内燃機関
１０を所定の空燃比で運転するために必要な実際の燃料
噴射時間Ｔｐ２がステップ１６０またはステップ１９０
で算出されると本ルーチンの最後のステップ２００が処
理される。

ステップ２００は、このようにして算出された実際の燃
料噴射時間ＴＤ２を出力カウンタにセットする。これに
より、実際に燃料噴射を実行する他のルーチンはこの出
力カウンタのデータを入力し、該データに基づいた時間
だけ駆動回路５６を作動させて燃料噴射弁を開き燃料の
供給を行なうのである。

本実施例の各構成要素のうち、還流センサ３６や水温セ
ンサ３８等の各種センサおよびステップ１００にてこれ
らのセンサのデータの取り込みを行なうものが運転状態
検出手段に、排気還流制御装置２２が還流路開閉手段に
、ステップ１３０とステップ１７０の処理により排気還
流を実行または中止するものが還流制御手段に、ステッ
プ１１０にて基本燃料噴射時間ＴＩ）ｔの算出を実行す
るものが基本燃料噴射量算出手段に、ステップ１４０に
て利用されたマツプＭＬ、ＭＨが２次元マツプに、およ
びステップ１４０〜ステツプ１６０にて実行されるＴＩ
）１の補正を行なうものが燃料噴射量決定手段にそれぞ
れ対応するものである。

上記のごとく構成される本実施例の空燃比制御装置は、
スピードデンシティ方式であり新気の量を直接測定する
ものではないにも拘らず、排気還流制御実行中の空燃比
のずれは内燃機関１０の回転数ＮＥ、吸気管圧力ＰＭお
よび大気圧ＰＯの全ての空燃比のずれを生じる要因につ
いて補正される。従って、内燃機関１０を常に最良の運
転状況下で作動させることが可能となるのである。

なお、本実施例では２次元マツプとして低気圧用ＭＬ、
高気圧用ＭＨの２種を利用して少ない記憶容量でも制御
可能なシステムを記載したが、該マツプは３種以上とし
てもよい。この場合記憶容量は多くを要するが、制御の
性能の向上、およびマツプ間のデータの直線近似が可能
となるため補間計算の簡略化に伴う処理速度の改善が達
成される。なお、本実施例においては、吸気管圧力を検
出する吸気管圧力検出部と大気圧を検出する大気圧検出
部とを別々に持っていたが、吸気管圧力センサ３０の１
つのみをセンサとして装着し、イグニッションキイがＯ
Ｎされた瞬間の吸気管圧力が未だに大気圧に等しい時の
情報を取り込み、該データを大気圧とみなす等の周知の
技術を用いて装置の簡略化を行なってもよい。

［発明の効果１ 以上、実施例を挙げて詳述したように、本発明の空燃比
制御装置は、排気還流制御実行中に最適の基本燃料噴射
量補正値を与える回転数と吸気管圧力との２次元マツプ
を異種の大気圧ごとに複数備えており、該マツプの補間
計算により現実の内燃機関の回転数、吸気管圧力および
大気圧での補正値を算出し、基本燃料噴射量を補正する
ものである。

従って、スピードデンシティ方式であるにも拘らず内燃
機関に吸入される新気量に適合した燃料量を大気圧の変
動までも同時に補正して供給することができるため、低
地、高地を問わず、全ての運転状況に対して空燃比を一
定に保つことのできる優れた空燃比制御装置となるので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成図、第２図は１実施例の構成
概略図、第３図はその制御系を中心としたブロック図、
第４図はその制御の流れ図をそれぞれ示す。 ■・・・内燃機関 ■・・・運転状態検出手段 ■・・・還流路開閉手段 ＩＶ・・・還流１１ｍ手段 ■・・・基本燃料量算出手段 Ｖｌ・・・２次元マツプ ■・・・燃料噴射量決定手段 １０・・・内燃機関 ３０・・・吸気管圧力センサ ３６・・・還流センサ ４２・・・大気圧センサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　内燃機関の回転数を検出する回転数検出部と吸気管
   圧力を検出する吸気管圧力検出部と大気圧を検出する大
   気圧検出部とを含む運転状態検出手段と、 前記内燃機関の排気を吸気管に還流する還流路を開閉制
   御する還流路開閉手段と、 前記運転状態検出手段の検出結果に基づき前記還流路開
   閉手段を制御する還流制御手段と、前記回転数検出部と
   吸気管圧力検出部との検出結果に基づき前記内燃機関へ
   供給する基本燃料量を算出する基本燃料量算出手段と、 前記還流路開閉手段が開状態のときの最適の基本燃料量
   補正値を与える回転数と吸気管圧力との、大気圧ごとに
   設定される複数の２次元マップと、前記還流路開閉手段
   が開状態のとき前記大気圧検出部と回転数検出部と吸気
   管圧力検出部との検出結果に基づいて前記複数の２次元
   マップを用いて補間計算を行ない、該大気圧下での最適
   補正値を算出して前記基本燃料量を補正する燃料噴射量
   決定手段と を備えることを特徴とする空燃比制御装置。 ２　前記燃料噴射量決定手段が、前記還流路開閉手段が
   閉状態のとき前記大気圧検出部の検出結果に基づいて前
   記基本燃料量を補正する大気圧補正部を備える特許請求
   の範囲第１項記載の空燃比制御装置。