JPS618444A - 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］ 従来より排気還流制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
気量及び排気還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還流
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、しか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Ｉ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Ｉ［Ｂ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！ｌＩする還流路開閉手段■と、前記内燃機関工の
吸気管圧力と大気圧との差を検出する差圧検出手段■と
、 該差圧検出手段ＩＶと前記運転状態検出手段■との検出
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Ｖと、 前記回転数検出部ＩＩＡと吸気管圧力検出部ＩＩＢ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
を算出し、前記還流制御手段Ｖにより前記還流路開閉手
段■が還流路を開としているとき前記差圧検出手段■と
回転数検出部ｎＢとの検出結果に基づいて前記基本燃料
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側ａｌｌ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１０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υｊ即装置２２を介して連通するＥＧ
Ｒ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１２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はディストリご
ユ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１０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Ｍ−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。

上記のこと（構成されたシステムの情報伝達を電子１１
ｉ１Ｊ　ｍ装置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、Ａ／Ｄ変換器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Ａ／Ｄ変換
器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。マーイクロコンピュータ５２内ではそれ
らの情報に応じて各梗演算処理を実行し、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＠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ｉ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、回転角セ
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１０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ＴＩ）に換算、算出する。算出には変数であるＰＭｌ
Ｎ、Ｅを含む関係式を用いて実際に演算する方法、また
はＰＭ、Ｎ、Ｅの２変数による２次元アップを予め記憶
、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Ｔ１１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、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検出し、かつ吸気管
圧力センサ３０の出力ＰＭと大気圧センサ４２の出力Ｐ
Ｏとの差、即ち差圧Ｐが所定値ｐｏよりも大であるとい
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１６０へ移行す
る。

まずステップ１３’Ｏ以後の処理について説明する。

ステップ１３０からステップ１５０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では、上記ステップ１３０にて実行
された排気還流制御により内燃機関１０の吸気管１２へ
還流された排気量に相当する分量の燃料量を減少させる
ための補正係数に１の算出が行なわれる。ここで補正係
数に１とは、内燃機関１０の吸入空気量のうち排気の分
量だけは酸素濃度が低下していることに起因して、ステ
ップ１１０にて行なった仮定、吸入空気量てが新気であ
るとの条件が成立しなくなったために基本燃料噴射時間
Ｔｐを短縮する係数である。従って、排気の還流が実行
される排気管１４と吸気管１２との圧力、差および内燃
機関１０の回転数との関係から決定される。吸気管１２
の圧力は吸気管圧力センサ３６の出力ＰＭより実測して
おり、また、排気管１４の圧力とはほぼ大気圧ＰＯに等
しいものである。そこで、本ステップではＰＭとＰＯと
の差Ｐ　（＝ＰＭ−ＰＯ）　、および回転数ＮＥとの２
変数を含む関係式より演算にて、あるいは予めマイクロ
コンピュータ５２内に用意される差圧Ｐと回転数ＮＥと
の２次元マツプを用いてこの補正係数に１が算出される
。

ステップ１５０では実際にこの補正係数に１を用いて基
本燃料噴射時間Ｔｐを短縮する演算がなされる。本実施
例ではに１〈１として算出し、該係数に１をＴｐに乗算
することでＴｐを減少している例を示している。

上記ステップ１３０〜ステツプ１５０により排気還流制
御が行なわれるのであるが、ステップ１２０にてこの排
気還流制御を実行する条件が成立していないと判定され
たときに処理されるステップ１６０は、この排気還流制
御を中止すべくシステムを作動させる。即ち、排気還流
制御装置２２を閉じるために駆動回路５８を作動して電
磁制御弁２６を作動させ、υ１８管２２Ａに大気圧を導
く。

これによって内燃機関１０に吸入される吸入空気は全て
が新気となり、ステップ１１０での仮定が成立するため
基本燃料噴射時間ＴＩ）の値を補正する必要はない。

ステップ１７０は上記のような排気還流ｔｉＩＪｉＩＩ
ｌが実行されるか否かにかかわらず、ステップ１５０ま
たはステップ１６０の処理後に実行されるもので、いわ
ゆる燃料量の大気圧補正を行なう。内燃機１１［］１０
で燃料の燃焼が行なわれる際に、内燃機関１０の燃焼室
内への吸気および排気は大気圧に密接な関係を示してお
り、例えば大気圧が低下すれば燃焼室内の気体の交換が
スムーズに実行されることから燃料が不足がちになる。

そこで大気圧センサ４２の出力ＰＯに基づいて、大気圧
が高ければ燃料噴射時間Ｔｐ＠短縮させるように、逆に
大気圧が低ければ燃料噴射時間Ｔｐを延長するように補
正係数に２を検索するのである。この検索にも上記補正
係数に１の検索と同様の技術を用いればよく、ＰＯを含
む関係式によるか、あるいは予め用意されるＰＯの一次
元マツブを用いて求められる。

続くステップ１８０は前ステップで求められた補正係数
に２を用いて実際に燃料噴射時間Ｔｐを補正し、次のス
テップ１９０へと移る。

ステップ１９０は以上の種々の演算および各種補正にて
算出された現在の内燃機関１０に最適な燃料噴射時間Ｔ
Ｄを出力カウンタにセットする。

これにより、他のルーチンで★行される燃料噴射の際、
この出力カウ′ンタ内のＴｐのデータに応じた分量の燃
料が内燃機関１０に噴射され、目的を達成できるのであ
る。

以上の本実施例の空燃比制御装置において、吸気管圧力
センサ３０が吸気管圧力検出部に、回転角センサ３６が
回転数検出部に相当するもので、その他各種のセンサと
一体となって運転状態検出手段を構成している。また、
排気３！流制御装置２２が還流路開閉手段に、前記運転
状態検出手段で検出された吸気管圧力と大気圧との差を
演算する第４図のステップ１４０の処理を実行するもの
が差圧検出手段に、ステップ１３０およびステップ１６
０にて排気還流制御を実行、中止させるものが還流制御
手段に、ステップ１４０およびステップ１５０において
燃料噴射時間の補正を行なうものが燃料噴射量決定手段
に相当するものである。

このような空燃比制御装置は、従来の空燃比制御装置に
比べると、差圧を用いて排、気運流制御時の燃料量を補
正しているため常に所期の空燃比下で内燃機関１０を運
転することができる優れた性能を発揮するものである。

即ち、吸気管圧力ＰＭが低下すると内燃機関１０の吸入
空気量が減少する場合のみだけでなく、同様に排気管圧
力も低下した場合には内燃機関１０の吸入空気量はそれ
ほど低下しないものである。

従って、排気管圧力である大気圧と吸気管圧力との両者
の関係、即ち差圧によってこそ正確に内燃機関１０に吸
入される空気量が求められるのである。本実施例の空燃
比制御装置は上記点に着目したもので、これによって排
気還流制御装置を備えた内燃機関システムにおいても正
確な空燃比制御が達成できる。

なお、本実施例においては差圧Ｐを算出するため吸気管
圧力センサ３０、大気圧センサ４２の２つの圧力センサ
を用いてその差を差圧として利用したが、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・キーがＯＮ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］ 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の燃料量の補正を、吸気
管圧力と大気圧との差である差圧と回転数とから行なう
ものである。

従って、大気圧の変動に伴う吸気管圧力のみかけ上の変
化に起因する燃料量の過補正等を防止し、常に所期の空
燃比の下で内燃機関を運転することのできる優れた効果
を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図は一実施例の構
造概略図、第３図はその制御系のブロック図、第４図は
その制御流れ図を示す。 ■・・・内燃機関 ■・・・運転状態検出手段 １１Ａ・・・回転数検出部 ＩＩＢ・・・吸気管圧力検出部 ■・・・還流路開閉手段 ■・・・差圧検出手段 ■・・・還流制御手段 ■・・・燃料噴射量決定手段 １０・・・内燃機関 １２・・・吸気管 ３０・・・吸気管圧力センサ ４２・・・大気圧センサ ５０・・・電子制御装置

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、 前記内燃機関の吸気管圧力と大気圧との差を検出する差
   圧検出手段と、 該差圧検出手段と前記運転状態検出手段との検出結果に
   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し、前記
   還流制御手段により前記還流路開閉手段が還流路を開と
   しているとき前記差圧検出手段と回転数検出部との検出
   結果に基づい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大気圧検出部を備え、該
   手段により算出された燃料噴射量を大気圧検出部の検出
   結果に基づいて大気圧補正する特許請求の範囲第１項記
   載の空燃比制御装置。