JPS63183247A - 内燃機関の制御装置 - 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、自動車用内燃機関の制御装置に関し、特にス
ロットル弁開度（α）と機関回転数（Ｎ）とに基づいて
燃料噴射量を制御する方式（α−Ｎ方式）の電子制御燃
料噴射装置をもつものにおいて好適にアイドル回転数を
制御することのできる内燃機関の制御装置に関する。

（従来の技術） 従来の内燃機関の電子制御燃料噴射装置として、スロッ
トル弁開度αと機関回転数Ｎとを検出し、αとＮとから
マツプを参照して吸入空気流量Ｑを推定し、これに基づ
いて基本燃料噴射量’ｒｐ＝Ｋ・Ｑ／Ｎ　（Ｋは定数）
を演算するいわゆるα−Ｎ方式の電子制御燃料噴射装置
がある。

このα−Ｎ方式の電子制御燃料噴射装置をもつ内燃機関
では、スロットル弁をバイパスするバイパス空気流量を
制御するスロットルバイパス方式のアイドル回転数制御
システム（特開昭６１−１０４１４２号公報参照）を採
用すると、スロットル弁開度と無関係に機関に吸入され
る空気量が増減されて、燃料噴射量による空燃比の制御
が不正確となるため、第６図に示すようにスロットル弁
５１のアイドル開度をアクチュエータ５２により調整し
てアイドル空気量を制御するスロットルオープナ一方式
のアイドル回転数制御システムが用いられている。尚、
第６図において、５３は機関、５４はエアクリーナ、５
５は燃料噴射弁、５６はコントロールユニットである。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、かかるスロットルオープナ一方式のアイ
ドル回転数制御システムは、スロットル弁の開閉に大き
な力を必要とすることから、アクチュエータとしてステ
ンプモータ等を使用し、その回転をねじ機構等により出
力ロットの直線ストローク運動に変換するものであるた
め、（１１アクチユエータが高価である、（２）アクチ
ュエータが大型でレイアウトしにくい、（３）応答速度
が遅い、および、（４）アクチュエータが故障するとそ
の位置でスロットル弁が止まってしまいスロットル弁が
開きっばなしになる可能性がある（フェイルセーフしに
くい）という問題点があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑み、α−Ｎ方式
の電子制御燃料噴射装置をもつ内燃機関においてスロッ
トルバイパス方式のアイドル回転数制御システムを好適
に採用できるようにすることを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 このため、本発明に係る内燃機関の制？］ｉｌ装置は、
第１図に示すように、スロットル弁の開度を検出するス
ロットル弁開度検出手段と、機関回転数を検出する機関
回転数検出手段と、スロットル弁開度と機関回転数とか
ら吸入空気流量を推定する吸入空気流量推定手段と、吸
入空気流量と機関回転数とに基づいて燃料噴射量を演算
する燃料噴射量演算手段と、演算された燃料噴射量に相
応する駆動パルス信号を機関回転に同期した所定のタイ
ミングで出力する駆動パルス信号出力手段と、前記駆動
パルス信号により開弁して機関吸気系に燃料を噴射する
燃料噴射弁と、実際のアイドル回転数と目標アイドル回
転数とを比較して実際のアイドル回転数を目標アイドル
回転数に近づけるようにデユーティ制御信号を出力する
アイドル回転数制御手段と、スロットル弁をバイパスす
るバイパス通路に介装されて前記デユーティ制御信号に
基づいて電磁コイルに供給される電流に応じた開度、に
制御される補助空気弁と、この補助空気弁の電磁コイル
に流れる電流を検出する電流検出手段と、この電流検出
手段からの信号に基づいて前記バイパス通路を流れるバ
イパス空気流量を推定するバイパス空気流量推定手段と
、前記吸入空気流量推定手段により得られた吸入空気流
量を前記バイパス空気流量推定手段によるバイパス空気
流量で補正してこの補正された吸入空気流量を前記燃料
噴射量演算手段に与える吸入空気流量補正手段とを含ん
で構成される。

〈作用〉 すなわち、アイドル回転数の制御を電磁コイルにより開
閉する補助空気弁を用いて行い、スロットル弁をバイパ
スするバイパス空気流量を制御する。この補助空気弁に
よるバイパス空気流量はその電磁コイルの通電電流によ
り定まるので、電流を検出してバイパス空気流量を推定
する。そして、スロットル弁開度と機関回転数とから推
定した吸入空気流量をバイパス空気流量で補正し、これ
に基づいて燃料噴射量の制御を行うのである。

〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を説明する。

第２図において、機関１には、エアクリーナ２゜スロッ
トルボディ３及び吸気マニホールド４を介して空気が吸
入される。

スロットルボディ３内には図示しないアクセルペーダル
と連動するスロットル弁５が設けられていると共に、そ
の上流に燃料噴射弁６が設けられている。この燃料噴射
弁６は電磁コイルに通電されて開弁じ通電停止されて閉
弁する電磁式燃料噴射弁であって、後述するコントロー
ルユニット１３カらの駆動パルス信号により通電されて
開弁し、図示しない燃料ポンプから圧送されてプレッシ
ャレギュレータにより所定の圧力に調整された燃料を噴
射供給する。尚、この例はシングルポイントインジェク
ションシステムであるが、吸気マニホールドのブランチ
部に各気筒毎に燃料噴射弁を設けるマルチポイントイン
ジェクションシステムであってもよい。

また、スロットルボディ３にはスロットル弁５をバイパ
スしてバイパス通路７が設けられ、このバイパス通路７
にはアイドル回転数制御用の補助空気弁８が介装されて
いる。この補助空気弁８は電磁コイル８ａへの通電によ
る開弁力と図示しないリターンスプリングによる閉弁力
との釣合いで作動し、通電電流に応じた開度に制御され
て、スロットル弁５をバイパスして補助空気を供給する
。

この補助空気弁８の駆動回路については後述する。

機関ｌの燃焼室には点火栓９が設けられている。

この点火栓７はコントロールユニット１３からの点火信
号に基づいて点火コイル１０にて発生する高電圧がディ
ストリビュータ１１を介して印加され、これにより火花
点火して混合気を着火燃焼させる。

機関ｌからは、排気マニホールド１２を介して排気が排
出される。

コントロールユニット１３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ。

ＲＡＭ及び入出力インタフェイスを含んで構成されるマ
イクロコンピュータ１４を備え、各種のセンサからの入
力信号を受け、後述の如く演算処理して、燃料噴射弁６
及び補助空気弁８の作動を制御する。

前記各種のセンサとしては、スロットル弁５にポテンシ
ョメータ式のスロットルセンサ１５が設けられていて〈
スロットル弁５の開度αに応じた電圧信号を出力する。

したがって、スロットルセンサ１５がスロットル弁開度
検出手段である。スロットルセンサ１５内にはまたスロ
ットル弁５の全閉位置でＯＮとなるアイドルスイッチ１
６が設けられている。

また、ディストリビュータ１１に内蔵されてクランク角
センサ１７が設けられていて、クランク角２゜毎のポジ
ション信号と、クランク角１８０°毎（４気筒の場合）
のリファレンス信号とを出力する。

ここで、単位時間当りのポジション信号のパルス数ある
いはリファレンス信号の周期を計測することにより機関
回転数Ｎを算出可能である。したがって、クランク角セ
ンサ１７が機関回転数検出手段である。

また、排気マニホールド１２に０２センサ１８が設けら
れている。この０８センサ１８は混合気を理論空燃比で
燃焼させたときを境として起電力が急変する空燃比フィ
ードバック制御用の公知のセンサである。

この他、機関冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ１９．
トランスミッションのニュートラル位置でＯＮとなるニ
ュートラルスイッチ２０．車速ｖＳＰを検出する車速セ
ンサ２１等が設けられている。

更にコントロールユニット１３には補助空気弁８の電磁
コイル８ａに流れる電流ｉが電流検出手段により検出さ
れて入力されている。この電流検出手段については後述
する。

更にまたコントロールユニット１３にはその動作電源と
してまた電源電圧■、の検出のためバッテリ２２がエン
ジンキースイッチ２３を介して接続されている。

補助空気弁８の駆動回路は具体的には第３図に示すよう
に構成されている。マイクロコンピュータ１４からはデ
ユーティ値（％値）が出力され、Ｄ／Ａ変換器２４によ
りアナログ電圧に変換されてコンパレータ２５の＋側入
力端子に入力される。−コンパレータ２５の一例入力端
子には三角波発生器２６が接続されている。したがって
、コンパレータ２５からはマイクロコンピュータ１４か
らの指令に従ったデユーティ比のパルス信号が出力され
る。このパルス信号は補助空気弁８の電磁コイル８ａに
直列に接続されたトランジスタ２７のベース端子に入力
される。これにより、電磁コイル８ａへの通電がパルス
信号のデユーティ比に従ってオン・オフされ、そのデユ
ーティ比に対応する平均駆動電流で駆動される。したが
って、補助空気弁８はそのデユーティ比に応じた開度を
とる。２８は逆起電力吸収用のフライホイールダイオー
ドである。

また、補助空気弁８の電磁コイル８ａと直列に電流検出
手段としての電流検出用抵抗２９が接続され、その両端
が差動増巾器３０に接続されている。

これにより差動増巾器３０から電磁コイル８ａの平均駆
動電流に対応する抵抗２９の端子電圧が出力される。こ
れはＡ／Ｄ変換器３１を介してマイクロコンピュータ１
４に入力される。これにより電磁コイル８ａに流れる電
流ｉが検出される。

ここにおいて、コントロールユニット１３に内蔵された
マイクロコンピュータ１４のＣＰＵは、第４図及び第５
図にフローチャートとして示すＲＯＭ上のプログラム（
アイドル回転数制御ルーチン。

燃料噴射量制御ルーチン）に従って演算処理を行い、ア
イドル回転数及び燃料噴射量を制御する。

尚、アイドル回転数制御手段、吸入空気流量推定手段、
バイパス空気流量推定手段、吸入空気流量補正手段、燃
料噴射量演算手段、駆動パルス信号出力手段としての機
能は、前記プログラムにより達成される。

次に第４図及び第５図のフローチャートを参照しつつコ
ントロールユニット１３内のマイクロコンピュータ１４
の演算処理の様子を説明する。

第４図のアイドル回転数制御ルーチンにおいて、ステッ
プ１　（図にはＳｌと記しである。以下同様）では水温
センサ１９によって検出される水温Ｔｗから補助空気弁
８へのパルス信号のデユーティ比の基本制御値ＤＵＴＹ
ｔｗを設定する。また必要に応じエアコン補正等も行う
。

ステップ２ではアイドル条件（フィードバック制御条件
）であるか否かを判定する。これは、スロットルブｔ５
の全閉位置でＯＮとなるアイドルスイッチ１６．トラン
スミッションのニュートラル位置でＯＮとなるニュート
ラルスイッチ２０．車速■ｓｐを検出する車速センサ２
１からの信号に基づいて行い、アイドルスイッチ１６が
ＯＮでかつニュートラルスイッチ２０がＯＮの時、又は
、アイドルスイッチ１６がＯＮで車速センサ２１によっ
て検出される車速ｖｓｐが所定値以下の時に、アイドル
条件と判定して、次のステップ３へ進む。

ステップ３では水温Ｔｗから目標アイドル回転数Ｎｓを
設定し、次のステップ４ではクランク角センサ１７から
の信号に基づいて算出される機関回転数Ｎ（実際のアイ
ドル回転数）を読込む、そして、次のステップ５では実
際のアイドル回転数Ｎと目標アイドル回転数Ｎｓとを比
較し、例えば積分制御によりフィードバック補正［Ｉ　
Ｄ　Ｕ　Ｔ　Ｙ　ｒ　ｍを設定する。すなわち、Ｎ＞Ｎ
ｓの場合はステップ６で積分制御に基づいてＤ　Ｕ　Ｔ
　Ｙ　Ｆｌを前回の値に対し所定ｉ［少させ、Ｎ＜Ｎｓ
の場合は、ステップ６で積分制御に基づいてＤＵＴＹ□
を前回の値に対し所定量増大させる。Ｎ＝Ｎ、（不惑帯
を含む）の場合は、ＤＵＴＹ□を前回の値のままとする
。

そして、ステップ８では補助空気弁８へのパルス信号の
デユーティ比の制御値ＤＵＴＹを次式に従って演算し、
次のステップ９で出力する。

ＤＵＴＹ＝ＤＵＴＹｔｗ＋ＤＵＴＹｒｇ制御値ＤＵＴＹ
が出力されると、この制ｉｎ値ＤＵＴＹに相当するディ
ーティ比のパルス信号がトランジスタ２７に与えられ、
補助空気弁８の電磁コイル８ａに流れる電流ｉが制御さ
れる。これにより補助空気弁８の開度が調整されてバイ
パス空気流量が制御される。

このアイドル回転数制御ルーチンがアイドル回転数制御
手段に相当する。

第５図の燃料噴射量制御ルーチンにおいて、ステップ１
１ではスロットルセンサ１５からの信号に基づいて検出
されるスロットル弁開度αを読込む。

また、ステップ１２ではクランク角センサ１７からの信
号に基づいて算出される機関回転数Ｎを読込む。

ステップ１３ではスロットル弁開度αと機関回転数Ｎと
に応じた吸入空気流量Ｑを予め実験等により求めて記憶
しであるＲＯＭ上のマツプを参照し実際のα、Ｎに対応
するＱを検索して読込む。このステップ１３の部分が吸
入空気流量推定手段に相当する。

ステップ１４では補助空気弁８の電磁コイル８ａに流れ
る電流ｉを電流検出用抵抗２９の端子電圧として読込む
。

ステップ１５ではコイル電流ｉに応じたバイパス空気流
量Ｑ□を予め実験等により求めて記憶しであるＲＯＭ上
のマツプを参照し実際のｉに対応するＱ□を検索し読込
む、すなわち、電磁コイル８ａによる開弁力ｆは、コイ
ル巻数をＮＯ（一定）とすれば、ｆ−Ｎ、　　・ｉと表
わすことができるから、コイル電流ｉを検出することに
より、補助空気弁８の開口面積、したがってバイパス通
路７を流れるバイパス空気流ｆｆＩＱ□を知ることがで
きる。

このステップ１５の部分がバイパス空気流量推定手段に
相当する。

ステップ１６ではステップ１３で求めた吸入空気流ＩＱ
にステップ１５で求めたバイパス空気流量Ｑ□を加算し
て、吸入空気流量Ｑを補正する。このステップ１６の部
分が吸入空気流量補正手段に相当する。

ステップ１７では吸入空気流量Ｑと機関回転数Ｎとから
単位回転当りの吸入空気量に対応する基本燃料噴射量Ｔ
ｐ＝に−Ｑ／Ｎ　（Ｋは定数）を演算する。

そして、ステップ１８では基本燃料噴射ＩＴｐをスロッ
トルセンサ１５からの信号に基づいて検出されるスロッ
トル弁開度αの変化率による加速補正分などを含む各種
補正係数Ｃ０ＥＰ、　Ｏ□セセン１８からのリッチ・リ
ーン信号に基づいて比例積分制御により設定される空燃
比フィードバック補正係数ＬＡｌ’ｌＢＤ＾、バッテリ
２２の電圧値■廖に基づいて設定される電圧補正分子ｓ
により次式に従って補正し、燃料噴射量Ｔｉを演算する
。

Ｔｉ＝Ｔｐ　−ＣＯＥＦ−ＬＡＭＢＤＡ＋Ｔｓこのステ
ップ１７．１８の部分が燃料噴射量演算手段に相当する
。

ステップ１９では予め定められた機関回転同期（例えば
Ａ回転毎）の燃料噴射タイミングにて、Ｔｉのパルス巾
をもつ駆動パルス信号を燃料噴射弁６に出力して、燃料
噴射を行わせる。このステップ１９の部分が駆動パルス
信号出力手段に相当する。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、α−Ｎ方式の電子
制御燃料噴射装置をもつものにおいて、スロットルバイ
パス方式のアイドル回転数制御システムを採用でき、ア
クチュエータの低コスト化。

小型化、応答速度の向上、フェイルセーフの容易化とい
った効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の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システム図、第３図は補助空気弁の
駆動回路を示す図、第４図はアイドル回転数制御ルーチ
ンのフローチャート、第５゜図は燃料噴射量制御ルーチ
ンのフローチャート、第６図は従来例を示すシステム図
である。 ｌ・・・機関　　５・・・スロットル弁　　６・・・燃
料噴射弁　　７・・・バイパス通路　　８・・・補助空
気弁８ａ・・・電磁コイル　　１３・・・コントロール
ユニット１４・・・マイクロコンピュータ　　１５・・
・スロットルセンサ　　１７・・・クランク角センサ　
　２９・・・電流検出用抵抗　　３０・・・差動増巾器 特許出願人　日本電子機器株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　富二雄 第３図 Ｖａ 第４図 制倶筈岩

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　スロットル弁の開度を検出するスロットル弁開度検出
   手段と、機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、
   スロットル弁開度と機関回転数とから吸入空気流量を推
   定する吸入空気流量推定手段と、吸入空気流量と機関回
   転数とに基づいて燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算
   手段と、演算された燃料噴射量に相応する駆動パルス信
   号を機関回転に同期した所定のタイミングで出力する駆
   動パルス信号出力手段と、前記駆動パルス信号により開
   弁して機関吸気系に燃料を噴射する燃料噴射弁と、実際
   のアイドル回転数と目標アイドル回転数とを比較して実
   際のアイドル回転数を目標アイドル回転数に近づけるよ
   うにデューティ制御信号を出力するアイドル回転数制御
   手段と、スロットル弁をバイパスするバイパス通路に介
   装されて前記デューティ制御信号に基づいて電磁コイル
   に供給される電流に応じた開度に制御される補助空気弁
   と、この補助空気弁の電磁コイルに流れる電流を検出す
   る電流検出手段と、この電流検出手段からの信号に基づ
   いて前記バイパス通路を流れるバイパス空気流量を推定
   するバイパス空気流量推定手段と、前記吸入空気流量推
   定手段により得られた吸入空気流量を前記バイパス空気
   流量推定手段によるバイパス空気流量で補正してこの補
   正された吸入空気流量を前記燃料噴射量演算手段に与え
   る吸入空気流量補正手段とを含んで構成されることを特
   徴とする内燃機関の制御装置。