JPS6211173B2 - - Google Patents

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JPS6211173B2
JPS6211173B2 JP54055758A JP5575879A JPS6211173B2 JP S6211173 B2 JPS6211173 B2 JP S6211173B2 JP 54055758 A JP54055758 A JP 54055758A JP 5575879 A JP5575879 A JP 5575879A JP S6211173 B2 JPS6211173 B2 JP S6211173B2
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flow rate
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Seiji Suda
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は空燃比制御装置に係り、特に、気化器
において空燃比を電気的に制御する空燃比制御装
置に関する。
〔従来の技術〕
エンジンには、燃料を噴射し空気と混合するた
めに気化器が設けられている。従来の気化器は、
所定の空燃比を得るための手段が機械的に制御さ
れるように構成してあつたが、近年、特に排気ガ
ス対策上、付加装置が種々設けられ、複雑化して
いる。このように気化器が機械的に複雑化するこ
とは、空燃比制御の信頼性を低下させ、高精度の
制御を維持するためのマツチング（調整）を非常
に困難にしている。今日のエンジン制御に従来の
機械的な気化器をそのまま用いたのでは、高精度
の制御を維持することが難しくなつている。
この種の従来装置を示すものとしては、例え
ば、特開昭53−127923号があるが、空燃比の制御
の速度と精度とが必ずしも満足のいくものではな
かつた。
そこで、例えば、特開昭53−72932号のような
空燃比制御装置が提案された。この従来例におい
ては、吸気通路のスロツトルチヤンバに一次絞り
弁と二次絞り弁を並列に設け、一次絞り弁のボア
面積よりも二次絞り弁のボア面積を大きく設定
し、かつ一次絞り弁の所定開度以上で二次絞り弁
を開動すべく構成し、無・軽負荷走行時は一次絞
り弁のみ開動、中・高負荷走行時は一次、二次絞
り弁の両方を開動させるようにしている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
この従来例によれば、特に軽負荷時のアクセル
変化に対する吸気量変化は確かに改善されている
が、アクセルにワイヤリングされた一次絞り弁と
二次絞り弁の開度は機械的な位置関係で定まつて
しまう。すなわち、両者は共動するものの、一定
の空気流量については、それぞれの寄与の比率が
一義的に定まつているので、ただ１本の特性曲線
上を移動して制御することになる（具体的には、
本発明の実施例との関連において後述する）。
ところが、始動時あるいはアイドリング時にお
いてさえ、条件は区々であるから、より適切な制
御のためには、両者の寄与の比率そのものをある
程度自由に変えられることが望ましい。
そこで、本発明の目的は、ふたつの絞り弁を並
列に設け、アクセルが所定角度以上操作されたと
きに一方の絞り弁が開く形式の空燃比制御装置に
おいて、アクセルの操作全角度に亘り、より細か
な制御が可能な空燃比制御装置を提供することで
ある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、上記目的を達成するために、アクセ
ルが所定角度以上操作されたときに一方の絞り弁
が開く形式は踏襲しながら、他方の弁の開度をア
クセルの操作角度とは直接関係させずに自由に設
定できるようにし、その他の制御パラメータや外
的状況に応じて可変とし、１本の特性曲線上では
なく一定の領域内で最適な制御点を見出すように
したものである。
〔作用〕
前記他方の弁の開度はアクセルの操作角度とは
直接の関係がなく、その他の制御パラメータや外
的状況に応じて設定されるから、両絞り弁の全空
気流量に対する寄与の比率そのものが自由に変え
られることになる。換言すれば、アクセルのどの
操作角度においても、ベースとなる流量は一方の
絞り弁により確保され、その上の細かな変化は他
方の絞り弁により制御できる。
〔実施例〕
次に、図面を参照して本発明の一実施例を詳細
に説明する。
第１図は本発明による空燃比制御装置の一実施
例の構造を示す図である。図において、スロツト
ルチヤンバ１２には通流空気を制御する絞り弁１
４が回動自在に設けられ、絞り弁１４の絞り弁ロ
ツド１６には絞り弁１４を回動させるアジヤスト
レバー１８が設けられている。アジヤストレバー
１８は絞り弁ロツド１６を中心として円弧状に形
成されており、スロツトルチヤンバ１２の本体部
に設けたスプリング２０で反時計方向に付勢され
ている。アジヤストレバー１８には絞り弁ロツド
１６を中心として所定角度θNの広がりをもつ長
孔２２が開けられている。この角度θNはアクセ
ルに対して遅れ角として機能する。長孔２２には
回転力を伝達する操作ロツド２４が係合されてい
る。操作ロツド２４の他端はアクセルリンク２６
によつて回動されるドラム２８に連結されてい
る。ドラム２８とアクセルリンク２６とはワイヤ
２９で連結され、アクセルリンク２６が時計方向
に回動すると、ドラム２８は矢印３１で示すよう
に時計方向に回動される。この回動力は操作ロツ
ド２４を介してアジヤストレバー１８に伝達され
るが、アジヤストレバー１８には長孔２２が設け
られているため、操作レバー２４が長孔２２の遅
れ角度θNより大きく移動した際にのみ絞り弁１
４が回動し、スロツトルチヤンバ１２の通流空気
の通流を許すことになる。これが遅れ角機能であ
る。
前記ドラム２８にはアクセルリンク２６の操作
を検出するアクセル検出器即ちアクセル角センサ
３０が設けられている。アクセル角センサ３０は
ドラム２８の回動に伴つてセンサロツド３２を中
心として回動する。アクセル角センサ３０はここ
ではポテンシヨメータであり、アクセルリンク２
６の回動はドラム２８を介してセンサロツド３２
の端子から電圧として出力される。
スロツトルチヤンバ１２の絞り弁１４の側部に
は、絞り弁１４を跨いで空気通路４０が形成され
ている。空気通路４０には通流空気を制御する通
流空気制御弁４２があり、通流空気制御弁４２は
エアソレノイド４３で開閉制御される。
絞り弁１４の上流側のスロツトルチヤンバ１２
には所定量の燃料を噴射する燃料噴射装置４４が
設けられている。燃料噴射装置４４には所定量の
燃料を貯える燃料室４６が設けられ、その底面部
は供給燃料５０を導くインレツトポート４８に開
口している。燃料室４６の側部には供給される燃
料５０の脈動を押えて余剰燃料５０Ａを燃料タン
クに戻すリリーフポート５２が設けられている。
リリーフポート５２には供給燃料５０の圧力変動
を吸収するリリーフ弁５４がある。リリーフ弁５
４はスプリング５６により閉じられており、燃料
５０の圧力がスプリング５６の付勢力を超えた場
合に開かれ、余剰燃料５０Ａをリリーフポート５
２から燃料タンクに戻す。燃料室４６には燃料を
導くメイン通路５８が開口しており、燃料室４６
の出口近傍に通流燃料の量を規制するオリフイス
６１があり、更に中途部に燃料の通流を制御する
燃料噴射制御弁６２が設けられている。燃料噴射
制御弁６２はヒユーエルソレノイド６４によつて
制御される。ヒユーエルソレノイド６４の励磁は
周期的になされ、燃料噴射制御弁６２の一定周期
内の閉時間が制御される。メイン通路５８のスロ
ツトルチヤンバ１２側にはノズル６６を形成して
ある。ノズル６６はパイプの一側面部に噴射口６
８を複数備えており、噴射される燃料の霧化を良
好にするためにスモールベンチユリ６９内に設け
られている。
スロツトルチヤンバ１２のノズル６６の側部に
は、ノズル６６を跨いで空気を通流させるバイパ
ス通路７０がある。バイパス通路７０にはエンジ
ンのトルクを空気流量から間接的に検出する空気
流量センサ７２を配置してある。空気流量センサ
７２は空気流量を電気的に検出するもので、スロ
ツトルチヤンバ１２内の空気流量は電圧として取
出される。エンジンのトルクはエンジンの回転数
と負圧の関数で与えられることから、空気流量セ
ンサ７２の検出空気流量は間接的にエンジンのト
ルクを検出することになる。つまり、空気流量セ
ンサ７２はトルクを検出する検出装置を構成して
いる。
また、絞り弁１４の下流側のスロツトルチヤン
バ１２には絞り弁１４を跨いで燃料を供給するバ
イパスホールが設けられ、インレツトポート５０
に開口したスロー通路７４に連通している。この
バイパスホールの開口度は図示しないスクリユー
で調節される。
エアソレノイド４３及びヒユーエルソレノイド
６４の駆動制御は制御回路１００の制御出力によ
りなされる。即ち、制御回路１００はマイクロコ
ンピユータなどの制御手段で構成され、アルクセ
ル角センサ３０と空気流量センサ７２の検出出力
及び機関状態センサ２００からの検出出力、例え
ばバツテリ電圧、エンジンの冷却水温、大気圧、
回転数、酸素O2、負圧、大気温等を取込み所定
の制御出力を発生する。この制御出力はエアソレ
ノイド４３及びヒユーエルソレノイド６４に入力
される。
第２図はアクセルに応動する部分の特性を示し
ている。第２図において、Ｂはアクセル角度θに
対する開き角を示し、B1はアクセル角センサ３
０の出力、B2は絞り弁１４の角度を示してい
る。即ち、アクセル角センサ３０の出力はアクセ
ル角θに大して比例関係にあり、絞り弁１４の角
度B2はアジヤストレバー１８の長孔２２の角度
θN即ち遅れ角をオフセツトした比例関係にあ
る。
一方、Ａはスロツトルチヤンバ１２を通流する
空気量Qaを示している。このうちA1は絞り弁１
４のみの流量を表し、通流空気制御４２を絞り込
んだままの特性であるQaの下限値も示す曲線で
ある。A2は通流空気制御弁４２による可制御範
囲であり、A3はA1＋A2、つまりそれぞれのアク
セル角に対し両弁の流量の和Qaの上限値を示し
ている。
A4は比較のために、アクセル角度に追随する
従来の制御弁の流量特性を示した曲線である。こ
の曲線A4と絞り弁の曲線A1とを加えると、従来
の制御特性A5が得られる。A5から明らかなよう
に、従来はアクセル角度が定まると、空気流量は
基本的には一意に決まつていた。従つて、他の制
御パラメータに変動があつても、細かい対応がで
きなかつた。
これに対して、本発明の空燃比制御装置におい
ては、上限A3と下限A1が決められているが、ひ
とつのアクセル角に対して、A1からA3の間のA2
の可制御範囲内で種々の空気流量が得られるよう
にしてある。その設定は通流空気制御弁４２のエ
アソレノイド４３を制御することにより行なわ
れ、アクセル角度の他に種々の制御パラメータを
取込んだ制御回路１００の指令に基づいている。
従つて、ベースラインの設定は絞り弁１４による
が、より細かな制御は通流空気制御弁４２で達成
される。なお、空気流量Q0は絞り弁１４及び通
流空気制御弁４２が共に閉じられている時の自然
流量を示し、スロツトルチヤンバ１２からそれぞ
れの弁１６，４２を漏れて通流する空気量を示し
ている。
つぎに、制御回路１００の構成を第３図に基づ
き説明する。
CPU１０２はデイジタル演算処理を行うセン
トラルプロセツシングユニツト、ROM１０４は
制御プログラム及び固定データを格納する記憶素
子、RAM１０６は読み出し及び書込み可能な記
憶素子である。これらCPU１０２，ROM１０
４，RAM１０６はバス１０８を介して相互に接
続され、入出力インターフエイス回路１１０の入
出力回路１１２に接続されている。
入力インターフエイス回路１１０は各種センサ
の検出出力を取込み、制御プログラムに従つて所
定の制御出力を発生する。即ち、バツテリ電圧Ｖ
B、エンジンの冷却水温ＴW、空気温度ＴA、調整
信号ＶR、アクセル角θTH、酸素O2の機関状態セ
ンサ２００の検出出力がマルチプレクサ
（MPX）１１４に入力され、これら各センサ出力
は入出力回路１１２からのバス１１６を介する制
御信号で時分割的に選択されアナログデイジタル
変換器（ADC）１１８に送られる。これらの信
号はADC１１８でデイジタル値に変換されて入
出力インターフエイス回路１１０に入力される。
さらに、この入出力インターフエイス回路１１０
には空気流量センサ５６の出力ＨWがADC１２０
でデイジタル値に変換された後入力されるととも
に、スタータスイツチのオンオフ出力、基準クラ
ンク角信号REF、ポジシヨンパルス信号POSが
入力される。入出力回路１１２はこれら各センサ
出力を受けてCPU１０２に送り、また、CPU１
０２からの制御信号をヒユーエルソレノイド６
４、エアソレノイド４３、点火コイル１２４、燃
料ポンプ１２６に送る。なお、本実施例におい
て、調整信号VRとは制御量を調整するための調
整信号入力を意味している。
以上の構成では、空気流量センサ７２及び機関
状態センサ２００の各検出出力ＶB、ＴW、ＴA、
ＶR、θTH、O2が制御回路１００に取込まれ、
CPU１０２が所定の制御プログラムに従つて演
算処理し空燃比を求める。その結果に基づいて入
出力インターフエイス回路１１０の入出力回路１
１２からヒユーエルソレノイド６４及びエアソレ
ノイド４３に制御出力が入力される。
つぎに、前記制御回路１００で空気通路４０の
空気流量QaB、即ち通流空気制御弁４２の制御量
を求めるプログラムを第４図に基づき説明する。
図において、ステツプ３０１でアクセル角セン
サからのアクセル角データθTH等を入力し、これ
らのデータからステツプ３０２でバイパスする空
気流量QaBを計算する。即ち、空気流量QaBは次
式で与えられる。
QaB＝ｆ（θTH、ＶB、ＴW、ＴA、ＶR、O2、
…） こうして求められたバイパス空気流量QaBをス
テツプ３０３で入力出回路１１２に設けた出力レ
ノジスタに設定してタスクを終了する。この出力
レジスタに設定した値により制御信号がエアソレ
ノイド４３に設定され、これに基づいてエアソレ
ノイド４３のリフト量が変更される。この結果、
空気通路４０から所定の空気流量QaBが通流する
ことになる。
なお、本実施例では、燃料は絞り弁１４の上流
側のスロツトルチヤンバ１２内に噴射されている
が、本発明はこれに限定されるものではなく、イ
ンテークマニホールドに燃料を噴射するタイプの
エンジンにも適用できる。更に、本実施例の場
合、トルクを間接的に検出するために空気流量セ
ンサ７２を用いているが、空気流量センサの出力
に代えて負圧センサの検出負圧を用いても同様の
効果が得られる。また、トルクを直接的に検出し
これに基づいて噴射燃料量を制御することも可能
である。
第５図は本実施例の作動の一例を示し、Ａはク
ロツクタイミングであり、Ｂは通常時のヒユーエ
ルソレノイド６４の駆動周期、即ち燃料噴射装置
４４の噴射周期を表している。従つて、B1、
B2、B3で示すように、燃料の噴射は間欠的にな
されるが、周期的になされるため平滑されて全体
としては平滑噴射されることになる。
ここで、加速のためＣに示すように、空気流量
Qaが増加したとすると、これに応動してＤのD2
に示すように、噴射周期が短くなり平滑噴射され
る燃料量が増大する。その応答は前倒し的になる
ので、極めて早く、そのため能率の良い制御状態
が得られる。またD3は燃料の噴射時間そのもの
がB3より大となつている。同時に所定の空燃比
を得るためにエアソレノイド４３の駆動が制御さ
れる。
吸入空気量Qaから間接的にトルクを検出して
空燃比を制御し、その空燃比を得るための必要燃
料量が噴射され、また、エアソレノイド４３の励
磁制御によつて制御弁４２が開閉され、空気通路
４０からの通流空気が制御されるので、空燃比は
極めて高精度に維持されることになる。しかも、
燃料の噴射は周期的になされ、間欠噴射でありな
がら全体としては平滑されるので、エンジンの回
転は滑らかに移行することになり、走行性が向上
する。
第６図は、本発明の他の実施例の構造を示す図
である。第１図と異なる点は噴射ノズル６６の取
付位置であるが、空気量に関しては第１図実施例
とほぼ同じ制御特性が得られる。
〔発明の効果〕
本発明では、通流空気制御弁をアクセルの操作
角度とは直接関係させず、その他の制御パラメー
タや外的状況に応じて可変にしてあるので、アク
セルの操作全角度に亘り、より細かい制御が可能
な空燃比制御装置が得られる。
また、基本的には一本の特性曲線上で制御する
従来の方式と異なり、プログラムにより制御範囲
を自由に変えられるから、異なる種類のエンジン
にも使用でき、汎用性がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による空燃比制御装置の一実施
例の構造を示す図、第２図は絞り弁及び通流空気
制御弁とアクセル角との関係を示す図、第３図は
制御回路のブロツク図、第４図は空気流量を計算
するプログラムを示すフローチヤート、第５図は
第１図実施例の作動の一例を示すタイムチヤー
ト、第６図は本発明の他の実施例の構造を示す図
である。 １２……スロツトルチヤンバ、１４……絞り
弁、１８……アジヤストレバー、２２……長孔、
２４……操作ロツド、２６……アクセルリンク、
２８……ドラム、３０……アクセル角センサ、４
０……空気通路、４２……通流空気制御弁、４３
……エアソレノイド、４４……燃料噴射装置、４
６……燃料室、４８……インレツトポート、５０
……供給燃料、５０Ａ……余剰燃料、５２……リ
リーフポート、５４……リリーフ弁、５８……メ
イン通路、６１……オリフイス、６２……制御
弁、６４……ヒユーエルソレノイド、６６……ノ
ズル、６８……噴射口、６９……スモールベンチ
ユリ、７０……バイパス通路、７２……空気流量
センサ、１００……制御回路、２００……機関状
態センサ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ スロツトルチヤンバの空気通路内に位置しア
    クセルに機械的に連結されアクセルが所定角度以
    上操作された際に連動する絞り弁と、この絞り弁
    をバイパスする空気通路に配置された通流空気制
    御弁と、前記チヤンバの空気通路内に所定量の燃
    料を噴射する燃料噴射装置と、前記アクセルの操
    作角を検出するアクセル角センサと、スロツトル
    チヤンバを通流する空気流量を検出する空気流量
    センサと、エンジンの回転数等のパラメータを検
    出する機関状態センサと、これらセンサ検出出力
    を取込みそれらに基づき前記燃料噴射装置の燃料
    噴射量を制御するとともに前記通流空気制御弁の
    可制御範囲内でこの弁を通流する空気流量を制御
    し、前記絞り弁を通流する空気流量と併せて所定
    の空燃比を得る制御装置とからなることを特徴と
    する空燃比制御装置。
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