JPS63198737A - 機械式過給機を備える内燃エンジンの燃料供給制御方法 - 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） この発明は、機械式過給機を備える内燃エンジンの燃料
供給制御方法に関する。

（従来の技術） 内燃エンジンの各吸気ボートに燃料噴射弁を配設し、各
気筒に供給する燃料量をエンジンの運転状態に応じて電
子的に制御する燃料供給制御方法が広く採用されている
８この燃料供給制御方法は、エンジンに吸入される空気
量を検出するカルマン渦方式のエアフローセンサやスロ
ットル弁下流の吸気管内圧力を検出する吸気管内圧セン
サにより検出した検出値に基づいて基本燃料噴射量を設
定し、この基本燃料噴射量をエンジン冷却水温、吸気温
度、大気圧、バッテリ電圧等の検出値に応じて補正して
燃料供給量を決定している。

上述の燃料供給制御方法において、空気量を検出するエ
アフローセンサ等が故障した場合にでも、少なくともエ
ンジンの運転を支障なく継続させることが出来るように
、通常、故障したエアフローセンサに代わるエンジン運
転パラメータ値を検出してこのエンジン運転パラメータ
値を用いて燃料供給量を演算するバックアップシステム
が組み込まれている。このバンクアップシステムは、例
えば、エンジン回転数とスロットル弁開度に応した基本
燃料供給量（バックアップマツプ）を予め記憶しておき
、エアフローセンサの故障時にエンジン回転数検出値と
スロットル弁開度検出値とに応した基本燃料供給量を読
み出し、この基本燃料供給附続出値に応じた燃料量をエ
ンジンに供給するようにしている。

一方、内燃エンジンの吸気通路途中に、エンジンにより
機械的に駆動されるスーパーチャージャ等の過給機を配
設し、該過給機により過給してエンジンの出力特性の向
上を図るものが知られている。そして、この過給機を備
える内燃エンジンの吸気通路には過給機をバイパスする
バイパス通路が接続され、該バイパス通路途中にバイパ
スバルブが配設されていると共に、過給機を駆動するエ
ンジンと過給機との間ζこＴＬ侑ツクラッチ介装されて
いる。そして、エン・ジンの低ｆ＋何運転領域では電る
ｎクラッチをオフにして過給機を不作動にすると共にバ
イパスバルブを開成してエンジンに供給される吸気の一
部を過給機をバイパスさせ、エンジンの、過給機を駆動
することによる出力ロス及び吸気が過給機を介して吸入
されること乙コよる圧ｔｎを低減させるようにしている
。

（発明が解決しようとする問題係） このような過給機を備える内燃エンジンのエアフロ・−
センサが故障し５て上述したバ・７り７、・ブシステム
により燃料を各気筒に供給する場合、過給機の作動運転
領域で、スロットル弁開度及びエンジン回転数が一定で
あっても過給機の効率のばらつきに起因してエンジンに
供給される吸気量がばらつき、これに伴い混合気の空燃
比もばらつくという問題がある。過給機の効率が悪いと
きには、空燃比は過少に（オーバリッチに）なり、所謂
くすぶりが発生し、過給機の効率が悪いときには、空燃
比は過大に（オーバリーンに）なり、ノッキング等が発
生する。

本発明は斯かる問題点を解決するためになされたもので
、機械式過給機を備える内燃エンジンのエフフローセン
サの故障時に、バックアップシステムによりエンジンに
供給される混合気の空燃比のばらつきがなく、くすぶり
やノッキングを起こすことなくエン、；゛／運転を継続
させることが出来る燃料供給制御方法を提供することを
目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上述の目的を達成するために未発明に依れば、スロット
ル弁Ｆ流の吸気通路に機械式過給機を備える内燃エツジ
：。弓こ、吸入空気量を検出する空気量センサの検出信
号に応じた燃料量を供給する一方、前記空気量センサの
故障時には前記スロットル弁の弁開度とエンジン回転数
とに応じて予め記憶しておいた燃料量をスロットル弁開
度検出値とエンジン回転数検出値とに応）シて読みだし
、該燃料ｆｆｉ続出値に応じた燃ｔ４Ｍｔを供給する燃
料供給制御方法において、前記空気量センサの故障時に
は前記機械式過給機を不作動にすることを特徴とする機
械式過給機を備える内燃エンジンの燃料供給制御方法が
提供される。

（作用） 機械式過給機を不作動にＶることによりエンジンに吸入
される空気量はエンジン回転数とスロットル弁開度に応
して略−人的に決定され、空燃比のばらつきが排除され
る。

（実施例） 以下、６本発明の−・実施例を図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明方法を実施する燃料供給制御装置であり
、図中符号１０は例えば４気筒のガソリンエンジンを示
し、このエンジン１０には吸気管１２が接続されている
。吸気管１２の大気開口端部にはエアクリーナ１３が取
り付けられると共に、エンジン１０に吸入される空気流
量Ａを検出するカルマン渦式のエアフローセンサ１４が
配設されており、このエアフローセンサ１４は電気的に
後述する電子コントロールユニット（ＥＣＵ）２０に接
続されて、空気流量Ａに対応するカルマン渦発生周波数
検出信号を電子コントロールユニ・ノド２０に供給する
。

吸気管１２途中にはスロットル弁１５が配設され、該ス
ロットル弁１５とエンジン１０間の吸気管１２にはスー
パーチャージャ】６が配設されている。このスーパーチ
ャージャ１６はエンジン１０により機械的に駆動される
ルーツ式過給機であり、！磁りラッチ１７によりエンジ
ン１０との接続が制御される。即ち、電磁クラッチ１７
は電子コントロールユニット２０の出力側に接続されて
おり、電子コントロールユニット２０からの駆動信号に
より付勢されてオン（係合）状態になり、スーパーチャ
ージャ１Ｇを作動させる。

前記吸気管１２にはスーパーチャージャ１６をバイパス
するバイパス通路２２が接続され、該バイパス通路２２
の一端はスロ・ノトル弁Ｉ５下流且つスーパーチャージ
ャ１６上流の吸気管１２に、他端はスーパーチャージャ
１６下流の吸気管１２に夫々連通している。

バイパス通路２２の途中にはバイパス通路２２を開閉す
るバイパスバルブ２３が配設され、バイパスバルブ２３
は、その弁軸２３ａを介して負圧に応動するアクチュエ
ータ２４により駆動される。

アクチュエータ２４はハウジング２４ａと、該ハウジン
グ２４３の内部を大気に連通ずる大気室２４ｄと負圧室
２４ｅとに画成し、バイパスバルブ２３の弁軸２３ａが
接続されるダイヤフラム２４ｂと、前記負圧室２４ｅに
収容され、バイパスバルブ２３を閉弁させる方向にダイ
ヤフラム２４ｂを押圧するばね２４Ｃとで構成される。

第１図中符号２６は電磁切換弁であり、この電磁切換弁
２６は３つのボート２６ａ〜２６Ｃを存し、ボート２６
ｂ及びボート２６ｃのいずれか一方を選択的に切り換え
閉塞する弁体２６ｄと、該弁体２６ｄに切換動作させる
ソレノイド２６ｔ１とで構成され、ソレノイド２６ｅは
電子コントロールユニット２０の出力側に接続されて電
子コントロールユニット２０からの付勢信号により付勢
される。ソレノイド２６ｅの付勢時には弁体２６ｄはボ
ート２６ｂ側に移動してボート２６ｂを閉塞し、ソレノ
イド２６ｅの消勢時には図示しないばねによりボー）２
６ｃを閉塞する位置に移動する。

前記アクチュエータ２４の負圧室２４ｅには管路２７の
一端が接続され、管路２７の他端は電磁切換弁２６のボ
ート２６ａに接続されている。電磁切換弁２Ｇのボー１
−２６ｂには管路２８の一端が接続され、管路２８の他
端はスロットル弁１５下流且つスーパーチャージャ１６
上流の吸気管１２に設けられたボート１２ｂに接続され
ている。、電磁切換弁２６のボー）２６Ｃには管路２９
の一端が接続され、管路２９の他・瑞はスーパーチャー
ジャＩＧ下流の吸気管１２に設けられたボー１１２ａに
接続されている。

エンジンｌＯの各吸気ボートには電磁燃料噴射弁２９が
配設され、各噴射弁２９は電子コントロールユニッ］・
２０の出力側に夫々接続され、電子コントロールユニッ
ト２０からの付勢信号により開弁され、開弁されている
期間に亘って燃料をエンジン１０に噴射供給する。エン
ジン１０の各気筒に供給される燃料量は燃料噴射弁２９
の開弁時間に比例し、開弁時間は後述するように電子コ
ントロールユニット２０によりエンジン１０の運転状態
に応じて演算設定される。

電子コントロールユニット２０の入力端には各種のセン
サ、例えば、前記スロットル弁１５の弁開度を検出する
スロットル開度センサ３０、図示しないカムシャフトに
をり付けられ、エンジン１０の回転数を検出するエンジ
ン回転数センサ３）、エンジンＩＯの冷却水温度を検出
するエンジン水温センサ３２等が夫々接続され、これら
のセンサは検出信号を電子コントロールコニット２０に
供給する。

次に、上述のように構成される燃料供給制御装置の作用
を第２図〜第４図を参照して説明する。

先ず、アクチュエータ２４の負圧室２４ｅにはスロット
ル弁１５下流且つスーパーチャージャ１６上流の吸気管
１２内に発生する圧力及びスーパーチャージャ１６丁流
の吸気管１２内に発生する圧力が電磁切換弁２６の弁切
換により選択的に供給される。そして、この負圧室２４
６に供給される負圧の大きさに応じてバイパスバルブ２
３の弁開度（ストローク）が第２図に示すように変化す
る。

即ら、負圧室２４ｅに供給される負圧が小さいときにば
ばね２４ｃのばね力の方が勝ってバイパスバルブ２３は
閉じたままであるが、負圧が所定値Ｐ１を超えるとばね
２４Ｃのばね力に抗してバイパスバルブ２３は開き始め
、所定値Ｐ２に至ってバイパスバルブ２３は全開となる
。

電子コントロールユニット２０は、エンジン回転数Ｎ、
スロットル弁開度α等の各検出値に基づきエンジンＩＯ
が過給ずべき運転領域にあるか否かを検出し、エンジン
１０が過給すべき運転領域にあることを検出すると、電
磁クラッチ１７をオンにしてスーパーチャージャ１６を
作動させると共に、電磁切換弁２６に付勢信号を供給し
てこれをオンにする。電子コントロールユニット２０が
ｉ磁切換弁２６に付勢信号を出力した場合、前述した通
り管路２７と管路２９が連通され、負圧室２４ｅにはス
ーパーチャージャ１６下流の吸気管内に発生する圧力が
供給されることになる。このとき、スーパーチャージャ
１６が作動状態にあり、スーパーチャージャ１６下流の
吸気管１２内圧力はスロットル弁１５下流且つスーパー
チャージャ１６上流の吸気管１２内圧力より加圧されて
おり（負圧が低い）、この圧力が負圧室２４ｅに供給さ
れると、ダイヤフラム２４ｂはスロットル弁１５下流且
つスーパーチャージャ１６上流の吸気管１２内圧力で押
圧されるより大きな圧力で押圧されることになり、高過
給時のバイパスバルブ２３の浮き上がりを防止し、しか
も、バイパスバルブ２３を電磁切換弁２６の切換タイミ
ングでより晴天に閉弁させることが出来る。

一方、　電子コントロールユニット２０がエンジンＩＯ
の過給すべき運転領域以外の領域を検出すると、電磁ク
ラッチ１７をオフにしてスーパーチャージャ１６を不作
動にさせると共に、電磁切換弁２６に付勢信号を出力せ
ずこれをオフにする。

電子コントロールユニット２０が電磁切換弁２６に付勢
信号を出力しない場合には、管路２７と管路２８が連通
され、負圧室２４ｅにはスロットル弁１５下流且つスー
パーチャージャ１６上流の吸気管内に発生する圧力が供
給されることになる。

このとき、バイパスバルブ２３は、スロットル弁１５下
流且つスーパーチャージャ１６上流の吸気管１２内に発
生する負圧に応じて開閉弁され、この負圧が前記第２図
に示す所定の負圧Ｐｉ以下に低下したとき（絶対圧では
上昇したとき）閉弁されることになる。

第３図は電子コントロールユニ・ノド２０による燃料制
御手順を示すフローチャートであり、電子コントロール
ユニット２０は、先ず、第３図のステップ４１を実行し
て工！フローセンサ１４が故障しているか否かを判別す
る。この故障判別は、例えば、カルマン渦式のエアフロ
ーセンサ１４から所定の時間（例えば、２００ｍ５ｅｃ
）に亘って周波数信号が一度も入力しないとき、エアフ
ローセンサ１４は故障していると判定するもので、この
判別結果が否定（Ｎｏ）の場合、即ち、エアフローセン
サ１４に異常がないとき、ステップ４２に進み、通常の
燃料制御を実行する。

この通常の燃料制御による燃料噴射弁２９の開弁時間Ｔ
は、例えば、エアフローセン→Ｊ゛１４により検出され
る空気流貴人とエンジン回転数センサ３）により検出さ
れるエンジン回転数Ｎとによって演算されるパラメータ
値Ａ／Ｎ　（基本燃料噴射量）に基づき次式から演算さ
れる。

Ｔ＝ＫＩＸ　（Ａ／Ｎ）ＸＫ２４−Ｔ＋＋ここにＫｌは
演算される燃料供給量を燃料噴射弁２９の開弁時間に変
換する定数であり、Ｋ２は。

スロ／）ル開度センサ３０からのスロットル弁開慶α１
．Ｌンジン水温センサ３２からのエンジン水温′ｒＷ、
図示しない０２センナＧ５−より検出される排気ガス中
の酸素濃度等に応じて設定される補正係数であり、Ｔ、
は図示しないバッテリの電圧等に応じて設定される補正
値である。

電子コントロールユニット２０は斯く演算した開弁時間
Ｔに応じた開弁付勢（８号を燃料噴射弁２９に供給して
所要の燃料量をエンジン１０に供給する。

前記ステップ４１の判別結果が肯定（Ｙｅｓ）の場合、
即ち、吸入空気ＩＡに対応するカルマン渦発生周波数信
号が入力せずエアフローセンサ１４に異常が生じたと判
定した場合、電子コントロールユニット２０はスーパー
チャージャ１Ｇを不作動にする。即ち、電子コントロー
ルユニット２０は電磁クラッチ１７をオフにすると共に
、電磁切換弁２６にオン信号を出力してにして、アクチ
ュエータ２４の負圧室２４＋１にスーパーチャージャ１
６下流の吸気管１２内に発生する圧力が供給されるよう
に電磁切換弁２６を切り換える（ステップ４３）、この
場合、スーパーチャージャ１６が不作動にされるので、
スーパーチャージャ１６は吸気管１２における流体抵抗
として作用し、スーパーチャージャ１６下流の吸気管１
２内圧力はスロットル弁１５下流且つスーパーチャージ
ャ１６上流の吸気管１２内圧力より絶対圧が小さい（負
圧が大きい）。従って、スーパーチャージャ１６下流の
吸気管１２内圧力を負圧室２４４１に導入すると負圧室
２４ｅは負圧となって、バイパスバルブ２３を強制的に
開成させる。斯くして、エアフローセンサ１４の故障時
にはスーパーチャージャ１６が強制的に不作動にされ、
このため、エンジン１０に供給される吸気はスーパーチ
ャージャ１６により過給されないので、吸気量はスロッ
トル弁開度とエンジン回転数とにより略−人的に決定さ
れることになる。

次いで、電子コントロールユニッ）２０は図示しない記
憶手段（１？ＯＭ）に記憶されているα−Ｎマツプから
スロットル弁開度検出値αとエンジン回転数検出値Ｎに
応じたＡ／Ｎ値を読み出す。

第４図は記憶手段に予め記憶されているα−Ｎマツプを
示し、スロットル弁開度α１〜α、のｉ段階、エンジン
回転数Ｎ１〜Ｎ、のｊ段階の多値に対応して夫々の（Ａ
／Ｎ）　ｒ　ｉ値が記憶されている。

そして、スロットル弁開度センサ３０により検出したス
ロットル弁開度α及びエンジン回転数センサ３）により
検出したエンジン回転数Ｎから、これらの値に隣接する
スロットル弁開度α１及びエンジン回転数Ｎ、に対応す
る４点の（Ａ／Ｎ）値がα−Ｎマツプから読み出され、
公知の補間法によりスロットル弁開度α及びエンジン回
転数Ｎに応じたＡ／Ｎ値が演算される。演算されたＡ／
Ｎ値は上述の演算式に適用され、燃料噴射時間Ｔが演算
される。

電子コントロールユニット２０は斯く演算した開弁時間
Ｔに応じた開弁付勢信号を燃料噴射弁２９に供給して、
エアフローセンサ１４が故障していてもエンジンｌＯの
運転を確実且つ安定的に継続するに必要な燃料量をエン
ジン１０に供給する。

尚、本発明方法の吸入空気量を検出する空気量センサと
してはカルマン渦式のエアフローセンサＩ４に限らず、
スロットル弁１５下流の吸気管１２内に発生する圧力を
検出する負圧センサ等であってもよい。

又、上述の実施例において、バイパスバルブ２３を開閉
するアクチェエータとして吸気管内に発生する負圧に応
動するアクチュエータ２４を使用したが、本発明はこれ
に限定されず、バイパスバルブ２３は電磁弁等であって
も良い。

（効果） 以上詳述したように本発明の機械式過給機を備える内燃
エンジンの燃料供給制御方法に依れば、空気量センサの
故障時には前記機械式過給機を不作動にし、スロットル
弁の弁開度とエンジン回転数とに応じて予め記憶してお
いた燃料量をスロットル弁開度検出値とエンジン回転数
検出値とに応じて読み出し、該燃料量続出値に応じた燃
料量をエンジンに供給するようにしたので、エンジンに
供給される混合気の空燃比が過給機の作動効率のばらつ
きに起因してばらつく不都合が解消され、空気量センサ
の故障時であっても所謂（すぶりやノンキング等を回避
してエンジン運転を確実に且つ安定して継続させること
が出来るという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は本発明に係る
機械式過給機を備える内燃エンジンの燃料供給制御方法
を実施する燃料供給制御装置の全体構成を示すブロック
図、第２図は第１図に示すバイパスバルブ２３の開弁度
合（ストローク）とアクチュエータ２４の負圧室２４６
に供給される負圧の大きさとの関係を示すグラフ、第３
図は第１図の電子コントロールユニット２０により実行
されるバイパスバルブの制御手順を示すフローチャート
、第４図は、第１図の電子コントロールユニット２０に
内蔵される記憶手段に記憶されるα−Ｎマツプを示し、
スロットル弁開度αとエンジン回転数Ｎとに応じて記憶
されたＡ／Ｎ値の関係を示すマツプ図である。 １０・・・内燃エンジン、１２・・・吸気管（吸気通路
）、１４・・・エアフローセンサ（空気量センサ）、１
５・・・スロットル弁、１６・・・スーパーチャージャ
（過給機）、１７・・・電磁クラッチ、２０・・・電子
コントロールユニット、２２・・・バイパス通ｉ、２３
・・・バイパスバルブ、２４・・・アクチュエータ、２
４ｅ・・・負圧室、２６・・・電磁切喚弁、３０・・・
スロットル開度センサ、３）・・・エンジン回転数セン
サ。 出願人　　三菱自動車工業株式会社 代理人　　弁理士　　長　門　侃　二 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）スロットル弁下流の吸気通路に機械式過給機を備
   える内燃エンジンに、吸入空気量を検出する空気量セン
   サの検出信号に応じた燃料量を供給する一方、前記空気
   量センサの故障時には前記スロットル弁の弁開度とエン
   ジン回転数とに応じて予め記憶しておいた燃料量をスロ
   ットル弁開度検出値とエンジン回転数検出値とに応じて
   読みだし、該燃料量読出値に応じた燃料量を供給する燃
   料供給制御方法において、前記空気量センサの故障時に
   は前記機械式過給機を不作動にすることを特徴とする機
   械式過給機を備える内燃エンジンの燃料供給制御方法。
2. （２）前記機械式過給機はクラッチを介して前記内燃エ
   ンジンにより駆動され、前記空気量センサの故障時には
   前記クラッチを不作動にすることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の機械式過給機を備える内燃エンジン
   の燃料供給制御方法。
3. （３）前記吸気通路に前記機械式過給機をバイパスする
   バイパス通路が接続され、該バイパス通路途中にバイパ
   スバルブが配設され、前記空気量センサの故障時には前
   記バイパスバルブを開成することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載の機械式過給機を備える内
   燃エンジンの燃料供給制御方法。