JPS6246692B2 - - Google Patents

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JPS6246692B2
JPS6246692B2 JP54002195A JP219579A JPS6246692B2 JP S6246692 B2 JPS6246692 B2 JP S6246692B2 JP 54002195 A JP54002195 A JP 54002195A JP 219579 A JP219579 A JP 219579A JP S6246692 B2 JPS6246692 B2 JP S6246692B2
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JP
Japan
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fuel
solenoid
valve
air
engine
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Takeshi Atago
Yasunori Mori
Tokuo Kosuge
Toshio Furuhashi
Osamu Abe
Taiji Hasegawa
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Priority to GB8000984A priority patent/GB2041579B/en
Priority to DE19803001248 priority patent/DE3001248A1/de
Priority to FR8000862A priority patent/FR2446926B1/fr
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Priority to US06/532,524 priority patent/US4462378A/en
Publication of JPS6246692B2 publication Critical patent/JPS6246692B2/ja
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    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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  • Control Of The Air-Fuel Ratio Of Carburetors (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関の燃料制御方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、内燃機関の燃料制御は、燃料の噴射量を
制御し、吸気量は、燃料量との関係で制御すると
いつたように、燃料系全ての制御をするのではな
く、単に燃料量を吸気量との関係で制御するのみ
であつた。排気ガスに対する燃料制御は、別に設
けた制御装置で制御するというように、気化器を
ベースとした燃料系およびその他の制御がいまだ
系統だつて行われていなかつた。
また、例えば、特公昭53−37974号公報に示さ
れるように、気化器の燃料通路とエアブリード通
路の各通路の一部又は全部にそれぞれ電磁弁を設
け、一方、排気ガス通路に排気ガス濃度を電気的
な信号で出力する排気ガスセンサをおき、その排
気ガスセンサの出力により上記エアブリード通路
に設けた電磁弁をオン−オフ制御するとともに、
エンジン運転状態を電気的な信号で出力するセン
サまたはおよびこのセンサと上記排気ガスセンサ
の出力により上記燃料通路に設けた電磁弁をオン
−オフ制御し、気化器の空燃比をフイードバツク
制御したものが開発されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕 ところが、メインソレノイドもスローソレノイ
ドも共に燃料供給用のバルブを駆動するものであ
るから、大きな信号により動作するものであり、
大きな値の変化に応じて微少に動作する。したが
つて、メインソレノイドバルブあるいはスローソ
レノイドバルブのソレノイドをフイードバツク値
のような小さな値で補正しようとしても、メイン
ソレノイドとスローソレノイドの両方を小さなフ
イードバツク値で適確に動作させることができ
ず、最適なフイードバツク制御ができないという
欠点を有している。
特に、開弁率の関数としての空燃比を、開弁率
に乗ずる係数の変更で補正する方式の場合、開弁
率の値に従つて補正係数自体も大きく変えなけれ
ば、空燃比を良好に制御できなかつた。
本発明の目的は、エンジン運転状態における最
適な空燃比に燃料量を制御できる内燃機関の燃料
制御方法を提供することにある。
〔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、主に中
高速燃料系統の空燃比を制御するためのメインソ
レノイドバルブと、主に低速燃料系統の空燃比を
制御するためのスローソレノイドバルブと、エン
ジン回転数とエンジン吸気圧により定まる開弁率
をマツプ状に予め記憶した記憶素子と、前記マツ
プから得られた燃料量を排気管に設けたO2セン
サからの信号により補正するための補正ソレノイ
ドバルブとを含む気化器を備えた内燃機関の燃料
制御方法において、前記燃料量を定める全体開弁
率を、記憶マツプから得られる開弁率に補正ソレ
ノイドバルブの開弁率を加算または減算して求
め、前記エンジンへの供給燃料量を増減する内燃
機関の燃料制御方法を提案するものである。
〔作用〕
本発明においては、補助ソレノイドバルブの開
弁率をメインソレノイドバルブまたはスローソレ
ノイドバルブの開弁率と単純に加減算してエンジ
ンへの供給燃料量を定めているので、細かい補正
が容易かつ迅速にできる。
〔実施例〕
以下、実施例について説明する。
第１図は、本発明の一実施例を示す系統図であ
る。
図において、エンジン２５には、吸気管２２を
介し気化器７が設けられている。この気化器７は
在来の気化器に対して低速燃料系統の空燃比Ａ／
Ｆを制御するためのスローソレノイド８及び、中
高速燃料系統の空燃比Ａ／Ｆを制御するためのメ
インソレノイド９が設けられており、ベースとな
る気化器のＡ／Ｆを所定の変化幅で変えられる機
構となつている。また、気化器７には図示しない
気化器のフロート室と絞り弁下流とを連通させる
通路を断続させる補正ソレノイド６を設けてあ
り、この補正ソレノイド６のON、OFFにより、
気化器７の主たる燃料系以外にもエンジンに燃料
を供給できる。また、気化器７には絞り弁の開度
を検出するスロツトルセンサ１５が取り付けられ
ており、このスロツトルセンサ１５には、特定の
絞り弁開度をスイツチ信号で検出するスロツトル
スイツチ１４が取り付けられている。
一方、吸気管２２には、吸気管内の圧力を測定
する負圧センサ１０が設けられ、気化器７をバイ
パスして、エンジン２５への吸気量を制御するエ
アバルブ４と、EGR（Exhaust Gas
Recerculation）量を制御するアクチユエータで
あるEGRバルブ５とが設けられている。また、
吸気管２２には、圧力制御弁１６が設けられてい
る。この圧力制御弁１６は、前記EGRバルブ５
を駆動させるものであり、吸気負圧を一定圧にレ
ギユレートした後、圧力制御弁１６が接続されて
いるECU（Electric Control Unit）１から与え
られる電気信号によつて、信号に応じた負圧を制
御する。この制御負圧によりEGRバルブ５の作
動が決定され、EGR量が決まる。
エンジン２５には水温センサ１３が、また、エ
ンジン２５の空気取入れ口には吸気温センサ１７
が設けられており、この水温センサ１３と吸気温
センサ１７は、各検出温度に対応した出力信号を
出す。エンジン２５の図示しないクランク軸には
回転センサ１２が取り付けられており、エンジン
２５の燃焼サイクルに同期したパルス信号と、回
転数検出用のパルス信号を出す機能がある。この
回転センサ１２の回転信号は通常１回転で180程
度のパルスを出力している。また、エンジン２５
には排気管２６が取り付けられており、この排気
管２６の内部には、O2センサ３が設けられ、エ
ンジン２５での実際の燃焼ガスの空気と燃料の比
すなわち空燃比Ａ／Ｆを検出する。
また、エンジン２５のデストリビユータ１１に
は、点火時期を制御するイグニツシヨンコイル２
が設けられている。エンジンの点火時期はECU
１で決定される。
ECU１には、回転センサ１２、水温センサ１
３、スロツトルセンサ１５、吸気温センサ１７が
接続されており、ECU１は、各センサからの出
力信号を取込み、制御すべきEGRバルブ、電磁
弁、圧力制御弁等のアクチユエータに制御信号を
出力する。
次に、動作を説明する。
まず、エンジン２５をスタートさせると、スタ
ート時エンジンは冷えている。空気は、吸気口か
ら吸い込まれる。エンジン２５の回転数はあまり
高くならない。このエンジン２５の回転数を回転
センサ１２により検出する。検出した回転数は、
ECU１に取込まれる。ECU１は、エンジン２５
が充分温まるまで一定回転例えば2000rpmで回転
するようにエアバルブ４を開く指令を出す。する
と、ECU１は、この回転の場合には、どの程度
の燃料を供給すればよいか計算し、図示しないス
ロツトルバルブの開度を決める。すると、スロツ
トルセンサ１５によつてスロツトルバルブの開度
がパーセントで検出される。このスロツトルセン
サ１５に接続されるスロツトルスイツチ１４は、
スロツトルバルブが全閉状態の場合のみ検出する
ものである。
エンジン２５が暖まつて来て、水温センサ１３
によつてエンジン２５の温度を検出し、一定の温
度以上になると、次第に回転数が下がりアイドル
時の回転数となる。そのときのエアバルブ４の開
口面積は、ECU１から遂次指令する。また、こ
のときの燃料は、エンジン２５の温度が低い場合
には濃くする必要があるが、温度が上がつたとき
には燃料を濃くする必要がないため、例えばＡ／
Ｆ＝８からＡ／Ｆ＝14.7へ変化させる。このよう
に温度の関数としてのみでＡ／Ｆを変化させる
と、もし同じ温度でもエンジン回転数がずれてい
たときは、気化器７を通らないエアバルブ４から
空気が入るためＡ／Ｆが定まらない。そこで、エ
ンジン２５の回転数のフアクタで補正ソレノイド
６の開く率を変えてやる。エンジン２５が一定の
温度に上がるとエアバルブ４の作用は少なくな
る。自動車が、実際に走つている場合は、気化器
７に設けられているスローソレノイド８と、メイ
ンソレノイド９が作動する。これと同時にEGR
バルブ５も作動する。しかし、燃料を変えるの
は、スローソレノイド８と、メインソレノイド９
である。
自動車が走つている状態でのＡ／Ｆは、14.7を
保持するのが理想である。
Ａ／Ｆの実際の特性は、第２図Ｂのようにな
る。そこでＡ／Ｆ≒14.7を示す第２図Ａのような
特性を得るため、スローソレノイド８及びメイン
ソレノイド９を作動させる。
このスローソレノイド８及びメインソレノイド
９の特性を第３図に示す。すなわち、ソレノイド
は通常一定周期Ｔで作動され、その内のｔ時間の
みバルブを開く。したがつてエンジンに供給され
るＡ／Ｆは、開弁率ｔ／Ｔにより変化し、第３図
Ｅに示すようにｔ／Ｔに対してほぼ直線的な関係
となる。この関係は、エンジンの運転領域のほぼ
全般、または使用頻度の非常に高い部分で得られ
る様に構成される。
したがつて、第２図Ａに示すようなＡ／Ｆにセ
ツトするために、各々運転状態によつて所定の
ｔ／Ｔが決定される。第４図はこのｔ／Ｔを
ECUで記憶するためのマツプを示すものであ
り、吸気圧とエンジン回転数によりｔ／Ｔはマツ
ピングされる。すなわち、各センサからの検出値
により算出されるエンジンの回転数と吸気圧との
関係は、各々まちまちであるため、第４図のよう
にマツプ状になる。
第５図は、気化器７に設けたスローソレノイド
８と、メインソレノイド９の機能を示すブロツク
図である。すなわち、気化器７には低速燃料系２
０と高速燃料系２１とが、独立または関連づけて
設けられているが、スローソレノイド８は低速燃
料系に作用し、メインソレノイド９は高速燃料系
に作用する。また、それらソレノイドの作動信号
は、基本的には同一信号または位相が反転した信
号となつている。
第６図に、エンジンの始動・暖機系統のスロー
ソレノイド８とメインソレノイド９に対するエア
バルブ４と気化器７との機能図を示す。
気化器７に取付けた補正ソレノイド６は、気化
器７の通常の燃料系統をバイパスした増量機構で
あり、通常コースチングリツチヤといわれるもの
と同一通路構成となる。また、補正ソレノイド６
の作動は前述のスローソレノイド８、メインソレ
ノイド９の作動と同様であり、オン−オフ作動に
より開弁率を変化させ、エンジンのＡ／Ｆを、第
３図のように変えることができる。ただ、補正ソ
レノイド６の方が、スローソレノイド８及びメイ
ンソレノイド９よりもＡ／Ｆのｔ／Ｔに対する変
化範囲が大きく、通常スローソレノイド８、メイ
ンソレノイド９のＡ／Ｆの変化幅がＡ／Ｆで４〜
５程度であるのに対し、補正ソレノイド６の場
合、ｔ／Ｔが最大の場合のＡ／Ｆは１〜５程度の
選ばれ、その変化幅も10〜15程度に選定される。
この始動・暖機系のソレノイドの特性を第７図
に示す。
横軸はエンジンの温度を示し、縦軸は供給Ｆ／
Ａとエンジンの必要回転数を示している。エンジ
ンの回転数の制御は、第６図で示す様に、吸気管
２２に取付けたエアバルブ４の開口面積により、
吸気管２２にバイパスする空気量を変化させ回転
数を変える方法で行なつている。このエアバルブ
４は、通常比例ソレノイドといわれ、供給電流値
によつて開口面積が変化するアクチユエータが用
いられるが、後で示すEGRバルブ５の作動原理
と同様に、電気出力を負圧に変換し、負圧アクチ
ユエータによる方法でも何ら支障はない。
エアバルブ４の特性はＣであり、一定温度ａ以
下ではエンジンの回転数が所定の値になる様に制
御し、ａ以上になると、これを所定の温度でバイ
パスエアの影響が０となる様に次第に開口面積を
減らすように、温度に対してプログラムされる。
一方、Ｆ／Ａを変化させるための補正ソレノイド
６は温度に対して関数Ｄとなるが、Ｆ／Ａは気化
器７本体を通るＦ／Ａとバイパスエアとにより決
定されるため、いずれにしても温度とエンジン回
転数で制御する必要がある。また、ａ以上では、
補正ソレノイド６の特性Ｄはエアバルブ４の特性
Ｃと一義的な関係を持たせて制御することが可能
であり、制御関数で表わすとａ以下ではＤ＝ｆ
（rpm、温度）となり、ａ以上ではＤ＝ｆ
（rpm、温度）またはＤ＝ｆ（rpm、ｆ（ｃ））で
制御することになる。
第８図は、EGRの機能を示すブロツク図であ
る。
吸気管２２にはEGRバルブ５が取付けられ
る。EGRバルブ５は通常のものである。そのダ
イヤフラム部に作用する負圧により、排気管２６
と吸気管２２の間に設けられたEGR用ポートの
開口面積を変化させ、EGR量を制御する。一
方、EGRバルブ５作動用の負圧は、吸気負圧を
負圧レギユレータ２３で一定圧に制御した後、
ECUの電気出力で作動するEGRソレノイド２４
により制御される。その作動は第１２図に示す様
にEGRソレノイドバルブに作用させる電気信号
のｔ／Ｔにより制御用の負圧が変化し、最終的に
は第１１図に示すように、ｔ／ＴによりEGRポ
ートの開口面積が変化させられ、EGR量を変え
ることができる。
本実施例で述べてきた制御のための主因子は、
吸気負圧とエンジン回転数であり、この両者で燃
料量の基本マツピングを行うことを述べたが、
EGRを行う場合を考えると、通常吸気負圧は
EGRにより変化を受ける。したがつて、EGR自
体を吸気負圧とエンジン回転数でマツピングする
ことは、EGR系の自励振動をひきおこすことに
なり、制御が不可能となる。そこで、EGR量の
マツピングは第９図に示すように、例えば、エン
ジン回転数とスロツトル開度により行うことが必
要であり、こうすることで、自励振動などの問題
はなくなり、正確な制御ができる。また、他の方
法としては第１０図で示す方法、すなわち、
EGRのマツピング自体は、吸気負圧−エンジン
回転数で基本的に行い、そのマツピング量に対し
てスロツトル開度でクランプをかける方法であ
る。従つてEGR率＝Ｆ・ｆ（rpm、吸気負圧）
となり、Ｆ＝ｆ（スロツトル開度）とする方法が
考えられる。事実、実験によるとEGRはその調
整の仕方により、増加方向に発散する場合と減少
方向に発散する場合があるため、それぞれのケー
スに応じて、クランプは増加方向（すなわち増加
してもこれ以上に増えないという方法）、減少方
向、あるいは所定の幅を持たせて両方向に行えば
良いことになる。
また、第２図Ａの特性を得るためのスローソレ
ノイド８、メインソレノイド９の開弁率ｔ／Ｔ
は、EGR用アクチユエータに対するECUの出力
で補正すると正確な特性Ａが得られる。すなわ
ち、基本的にはｔ／Ｔ＝ｆ（rpm、吸気負圧）で
あるが、EGRを行つた場合ｔ／Ｔ（EGR時）＝ｆ
（rpm、吸気負圧、EGR）またはｔ／Ｔ（EGR
時）＝ｆ（rpm、吸気負圧）ｆ（EGR）により
ｔ／Ｔをマツピングするあるいは、通常のｔ／Ｔ
出力を上記関数で補正することが有効である。
本実施例による燃料系の場合、第１図に示す
O2センサ３によるＡ／Ｆのフイードバツクは、
スローソレノイド８、メインソレノイド９を用い
Ａ／Ｆを変化させて行なうのであるが、フイード
バツクのため、ソレノイドのｔ／Ｔを変化させる
必要がある。通常、マツピングによりｔ／Ｔを
ECUで記憶した制御の場合のフイードバツク用
の（ｔ／Ｔ）ｆの変化は記憶（ｔ／Ｔ）ｍに対し
て（ｔ／Ｔ）ｆ＝ｆ（ｔ／Ｔ）ｍとすることが一
般的である。しかし、気化器を用いた制御の場
合、（ｔ／Ｔ）ｍ自体が、エンジン回転数あるい
は吸気負圧に対してすべての場合比例関係を有し
ているとは限らず、（ｔ／Ｔ）ｍはベースとなる
気化器の基準セツテイングにより左右され、エン
ジンの吸気量に対して凸凹を示すことが多い。し
たがつて、フイードバツク用の（ｔ／Ｔ）ｔの変
化は、（ｔ／Ｔ）ｍに対して、第１２図に示した
ように、ECU（１）２７には関数関係を持たな
い。すなわちフイードバツクしない制御回路２８
を設け、これにO2センサの出力Ｉを入力し、実
際のｔ／Ｔ＝（ｔ／Ｔ）ｍ±（ｔ／Ｔ）ｆにするこ
とができる。ただし、フイードバツク制御利得そ
の他、エンジン運転状態の信号を、Ｊとして、制
御回路２８に入力しても（ｔ／Ｔ）＝（ｔ／Ｔ）ｍ
±（ｔ／Ｔ）ｆを保つには問題はない。
上記第３図により、さらに具体的に説明する。
既に述べたように、気化器のオン−オフソレノイ
ドによる空燃比制御の場合、開弁率ｔ／Ｔに対し
て空燃比Ａ／Ｆは直線的に変化する。そのため、
図示のごとく、空燃比センサ（O2センサ、Ａ／
Ｆセンサなど）の信号で、Ａ／Ｆのずれ0.5だけ
補正する場合は、従来の乗算で補正する方式によ
ると、 （ｔ／Ｔ）出力値＝ α補正係数×（ｔ／Ｔ）マツプ値 から、マツプ値が50％のとき、出力値75％に対し
てはα＝1.5、出力値25％に対してはα＝0.5にす
る必要がある。また、マツプ値が25％のとき、出
力値50％に対してはα＝2.0、出力値０％に対し
てはα＝0.0というように、補正係数αが、マツ
プ値に応じて大きく異なり、空燃比の制御が良好
にはできない不具合があつた。
これに対して、本実施例の場合、開弁率をマツ
プ値に対して25％だけ加算または減算すれば適切
に補正できる。というのは、 （ｔ／Ｔ）出力値＝（ｔ／Ｔ）マツプ値 ±Δ（ｔ／Ｔ） という補正方式を採用しているからである。上式
で、Δ（ｔ／Ｔ）はO2センサ、Ａ／Ｆセンサに
よる補正分を表している。
また、非定常状態の制御については、第１３図
Ｈの特性以下がいわゆる減速ゾーンであり、スロ
ツトルスイツチが全閉状態でしかもこのＨ以下の
場合には、吸気負圧と回転数とのマツプにより、
補正ソレノイド６またはエアバルブ４を作動さ
せ、コースチングリツチヤ、BCDDその他の機能
を持たせることができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、マツプ状に決められたエンジ
ン回転数と吸気負圧とによつて定まる燃料量に
O2センサによるフイードバツクで所定量（エン
ジン塔載時に定めることが可能であり、そのとき
は一定量となる）だけ補正ソレノイドをオン−オ
フし加算または減算するので、燃料量を細かく制
御できる。
したがつて、本発明によれば、エンジンの運転
状態における最適な空燃比に燃料量を制御可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による内燃機関の燃料制御方法
を適用すべきエンジンの一例を示す図、第２図は
気化器の理想空燃比と実際空燃比とを示す図、第
３図は空燃比と開弁率との関係を示す図、第４図
は回転数と吸気圧のマツプ図、第５図は気化器の
スローソレノイドとメインソレノイドの機能説明
図、第６はエアバルブの機能説明図、第７図はエ
アバルブの特性図、第８図はEGR機能ブロツク
図、第９図はEGR量のマツプ図、第１０図はス
ロツトル開度とクランプ定数との関係を示す図、
第１１図はｔ／Ｔと開口面積との関係を示す図、
第１２図はECUと補正ソレノイド制御回路との
接続を示す図、第１３図は減速ゾーンにおける回
転数と吸気負圧との関係を示す図である。 １……ECU、４……エアバルブ、５……EGR
バルブ、６……補正ソレノイド、７……気化器、
８……スローソレノイド、９……メインソレノイ
ド、１０……負圧センサ、１２……回転センサ、
１３……水温センサ、１４……スロツトルスイツ
チ、１５……スロツトルセンサ、１７……吸気温
センサ、２０……低速燃料系、２１……高速燃料
系、２２……吸気管、２３……負圧レギユレー
タ、２４……EGRソレノイド、２５……エンジ
ン、２６……排気管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 主に中高速燃料系統の空燃比を制御するため
    のメインソレノイドバルブと、主に低速燃料系統
    の空燃比を制御するためのスローソレノイドバル
    ブと、エンジン回転数とエンジン吸気圧により定
    まる開弁率をマツプ状に予め記憶した記憶素子
    と、前記マツプから得られた燃料量を排気管に設
    けたO2センサからの信号により補正するための
    補正ソレノイドバルブとを含む気化器を備えた内
    燃機関の燃料制御方法において、 前記燃料量を定める全体開弁率を、記憶マツプ
    から得られる開弁率に補正ソレノイドバルブの開
    弁率を加算または減算して求め、前記エンジンへ
    の供給燃料量を増減することを特徴とする内燃機
    関の燃料制御方法。
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