JPH06264801A

JPH06264801A - 補助空気制御装置のフェイルセーフ装置

Info

Publication number: JPH06264801A
Application number: JP5049707A
Authority: JP
Inventors: Hatsuo Nagaishi; 初雄永石; Hiroyuki Itoyama; 浩之糸山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1993-03-10
Filing date: 1993-03-10
Publication date: 1994-09-20
Anticipated expiration: 2014-08-03
Also published as: JP2929883B2

Abstract

(57)【要約】【目的】流量制御弁に故障を生じたかどうかを判定
し、故障時は燃料カットを行うことにより、流量制限弁
を設けることなく大容量の流量制御弁の使用を可能とす
る。【構成】絞り弁開度センサの検出値と制御弁２３への
指令値とから吸気管の総流路面積Ａａを、またこの総流
路面積Ａａから基準流量Ｐｑｍａｘをそれぞれ計算手段
２６，２７が計算し、計算手段２８は吸入空気流量の計
測値にもとづいて燃料噴射量を計算する。吸入空気流量
の計測値Ｑｓと基準流量Ｐｑｍａｘとを受けて判定手段
３０が制御弁２３に故障を生じたかどうかを判定する
と、この判定結果より駆動手段３２は、制御弁２３の故
障時に噴射弁３１からの燃料供給をカットし、また故障
時でないときは前記燃料噴射量に応じて噴射弁３１を駆
動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、エンジンの補助空気
流量を調整するための流量制御弁の故障時のフェイルセ
ーフ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】吸入空気流量を調整するための電気アク
チュエータに故障が生じることがあり、これに対処する
ものがある（実開昭６２−１１９４４６号公報参照）。

【０００３】これを図１１で説明すると、吸気絞り弁１
Ａ，１Ｂをバイパスする補助空気流量を調整する流量制
御弁３に大容量のものが設けられる場合に、ステップモ
ーター式の制御弁３が故障によりコントロールユニット
５からの指令値に従わないとき、ドライバーの要求以上
のトルクが発生することがある。

【０００４】これを避けるため、流量制御弁３と直列に
流量の制限弁１５が設置される。この制限弁１５は温水
ワックス式のもので、低水温時の開度が大きく高水温で
開度が小さくなるものである。このため、暖機後でアイ
ドル時の要求空気量が小さい場合に、大容量の制御弁３
が信号線のショートなどにより全開となることがあって
も、暖機後には高水温時の制限弁開度で規制された流量
しか補助空気通路２を流れることがなく、これによって
エンジン回転が上がりすぎることがないようにされるの
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来装
置にあっては、高水温時の制限弁流量で制御弁３の流量
が制限される構成であるため、補助空気流量の調整範囲
を大きくすることができない。また、フェイルセーフの
ためとはいえ、流量制限弁を新たに設けた分だけコスト
が高くなっている。

【０００６】そこでこの発明は、流量制御弁に故障を生
じたかどうかを判定し、故障時は燃料カットを行うこと
により、流量制限弁を設けることなく大容量の流量制御
弁の使用を可能とすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、図１に示
すように、吸気絞り弁２１をバイパスする補助空気通路
２２と、この通路２２を流れる補助空気流量を指令値に
応じて調整する流量制御弁２３と、この制御弁２３への
指令値を運転条件に応じて制御する手段２４と、前記絞
り弁２１の開度を検出するセンサ２５と、このセンサ検
出値と前記制御弁２３への指令値とから吸気管の総流路
面積Ａａを計算する手段２６と、この総流路面積Ａａか
ら基準流量Ｐｑｍａｘを計算する手段２７と、エンジン
の吸入空気流量を計測する手段（たとえばエアフローメ
ータまたは吸気管内圧センサ）２８と、この計測値にも
とづいて燃料噴射量を計算する手段２９と、前記吸入空
気流量の計測値Ｑｓと前記基準流量Ｐｑｍａｘとを受け
て前記制御弁２３に故障を生じたかどうかを判定する手
段３０と、この判定結果より制御弁２３の故障時は燃料
噴射弁３１からの燃料供給をカットし、また故障時でな
いときは前記燃料噴射量に応じて燃料噴射弁３１を駆動
する手段３２とを設けた。

【０００８】第２の発明は、第１の発明において、吸入
空気流量の計測値Ｑｓが基準流量Ｐｑｍａｘからはずれ
て大きくなるほど燃料供給をカットする気筒数を多くす
る。第３の発明は、図１２に示すように、吸気絞り弁２
１をバイパスする補助空気通路２２と、この通路２２を
流れる補助空気流量を指令値に応じて調整する流量制御
弁２３と、この制御弁２３への指令値を運転条件に応じ
て制御する手段２４と、前記絞り弁２１の開度を検出す
るセンサ２５と、このセンサ検出値と前記制御弁２３へ
の指令値とから吸気管の総流路面積Ａａを計算する手段
２６と、この総流路面積Ａａから基準流量Ｐｑｍａｘを
計算する手段２７と、エンジンの吸入空気流量を計測す
る手段（たとえばエアフローメータまたは吸気管内圧セ
ンサ）２８と、この吸入空気流量の計測値Ｑｓと前記基
準流量Ｐｑｍａｘの比Ｇを計算する手段４１と、この比
Ｇが所定値（たとえば６）より小さいか大きいかをどう
かを判定する手段４２と、この判定結果より比Ｇが小さ
いときこの比Ｇに応じてゲインＱｍｘｇを設定する手段
４３と、このゲインＱｍｘｇと前記基準流量Ｐｑｍａｘ
から最大値Ｆｑｍａｘを計算する手段４４と、この最大
値Ｆｑｍａｘと前記吸入空気流量の計測値Ｑｓとを比較
する手段４５と、この比較結果より吸入空気流量の計測
値Ｑｓが最大値Ｆｑｍａｘを越えたときはこの最大値Ｆ
ｑｍａｘにもとづいて、また吸入空気流量の計測値Ｑｓ
が最大値Ｆｑｍａｘ以下のとき計測値そのものにもとづ
いてそれぞれ燃料噴射量を計算する手段４６と、前記判
定結果より比Ｇが所定値より小さいときは前記燃料噴射
量に応じて燃料噴射弁３１を駆動し、また比Ｇが所定値
より大きくなると燃料噴射弁３１からの燃料供給をカッ
トする手段４７とを設けた。

【０００９】第４の発明は、第３の発明において、比Ｇ
が大きくなるほど燃料供給をカットする気筒数を多くす
る。

【００１０】

【作用】それまで全閉近くにあった大容量の制御弁２３
が、かりに信号線のショートにより全開位置で開きっぱ
なしになると、第１の発明で吸入空気流量の計測値Ｑｓ
が、制御弁への指令値と絞り弁開度に応じた基準流量Ｐ
ｑｍａｘよりも大きくなることから、制御弁２３に流量
を増す側への故障があったと判断され、燃料カットが行
われる。この制御弁故障時の燃料カットにより、エンジ
ンで発生するトルクが減少し、ドライバーの要求以上の
トルクの発生が防止される。

【００１１】こうした制御弁故障時のフェイルセーフ
は、燃料制御の上で対処しているため、流量の制限弁が
不要となり、制限弁がなくなると、正常時に大容量の制
御弁２３を能力一杯まで使うことができ、吸入空気流量
の制御範囲が広がる。

【００１２】第３の発明で、比Ｇは吸入空気流量の計測
値Ｑｓの基準流量Ｐｑｍａｘからのはずれの程度を表す
のであるが、この比Ｇが所定値より小さいとき、燃料カ
ットに代えて燃料噴射量が制限されると、比Ｇの小さい
領域で第１の発明よりもエンジン回転のバラツキが少な
くなる。

【００１３】第２と第４の発明はいずれも多気筒エンジ
ンに適用したもので、第２の発明で吸入空気流量の計測
値Ｑｓが基準流量Ｐｑｍａｘからはずれて大きくなるほ
ど燃料供給をカットする気筒数が多くされると、基準流
量Ｐｑｍａｘからのはずれ量に関係なくエンジン回転が
ほぼ同じに保たれる。同様にして、第４の発明で比Ｇが
大きくなるほど燃料供給をカットする気筒数が多くされ
たときも、比Ｇに関係なくほぼ同じエンジン回転が得ら
れる。

【００１４】

【実施例】図２において、アイドル回転数制御のため、
吸気絞り弁１Ａ，１Ｂをバイパスする補助空気通路２に
大容量の流量制御弁３が設けられる。ステップモーター
式の制御弁３では、バルブ内蔵のステップモータ３ａ
が、コントロールユニット５からの指令値（電気信号）
に応じたステップ数分だけ回転してバルブ３ｂを軸方向
に移動させ（図でバルブ３ｂが左に移動するほど制御弁
流路面積が小さくなる）、補助空気流量を調整する。制
御弁３は、ステップモーター式にかぎらず、比例ソレノ
イド式であってもかまわない。

【００１５】アイドル回転数のフィードバック補正時
は、実回転数が目標値（冷却水温、始動後の経過時間、
バッテリー電圧、エアコンスイッチ、Ａ／Ｔ車のギヤ位
置などにより定まっている）から一定値（たとえば２５
ｒｐｍ）以上外れる（たとえば低下する）と、制御弁流
路面積を増量補正することによって目標値に戻すのであ
る。

【００１６】アイドル回転数のフィードバック補正に入
る条件は、〈１〉アイドル時であること〈２〉低車速またはニュートラル位置であることの両方を満たしたときで、どちらか１つでも解除される
と、フィードバック補正を停止する。

【００１７】このため、アイドル回転数制御に必要とな
る各種の信号がコントロールユニット５に入力されてい
る。主な入力信号は、クランク角度センサ６からの回転
数信号（１°信号）、壁温センサ７からの壁温信号（冷
却水温相当値の信号である）、スロットルセンサ８から
の絞り弁位置信号、車速信号、エアコンスイッチ信号、
ニュートラルスイッチ信号、パワステスイッチ信号、バ
ッテリー電圧などである。

【００１８】一方、各気筒の吸気ポートに設けた燃料噴
射弁４からは、コントロールユニット５からの指令によ
り、燃料がエンジン２回転当たり１回の割合で各気筒ご
とに、かつ一定の気筒番号順（たとえばＶ６エンジンで
は１−２−３−４−５−６の順）に供給されるが、減速
時には燃料供給がカットされる。エンジンブレーキ時に
燃料の噴射を停止することによってＨＣの排出量を抑制
するとともに燃料の消費量を少なくするわけである。ま
た、減速時の燃料カットにより回転低下して一定値（１
４００ｒｐｍ）以下になると、再噴射が行われる。高車
速時（約１８０ｋｍ／ｈ以上）、過回転時（約６３００
〜約６５００ｒｐｍ）、車速０ｋｍ／ｈのときに燃料カ
ットが行われることもある。

【００１９】燃料の供給制御や減速時の燃料カットに必
要となる信号は、上記の信号（回転数、水温、絞り弁位
置、車速、バッテリー電圧の信号）のほか、クランク角
度センサ６からの基準位置信号（１２０°信号）、エア
フローメータ９からの吸入空気流量信号、Ｏ₂センサ１
０からの空燃比信号、キースイッチのスタート信号など
である。

【００２０】図３は燃料噴射パルス幅Ｔｉの計算フロー
で、これは一定時間ごと（１０ｍｓごと）に実行され
る。

【００２１】まず、エアフローメータ出力ＱａをＡ／Ｄ
変換して吸入空気流量Ｑｓを求め、またエンジン回転数
Ｎを読み込む（図３のステップ１）。

【００２２】これらの吸入空気流量Ｑｓと回転数Ｎから
基本噴射パルス幅Ｔｐを、Ｔｐ＝Ｋ×Ｑｓ／Ｎ …（１）ただし、Ｋ；噴射弁流量特性にもとづく定数の式で、続
いて噴射弁４に与える燃料噴射パルス幅ＴｉをＴｉ＝２×Ｔｅ＋Ｔｓ …（２）Ｔｅ＝Ｔｐ×Ｃｏｅｆ×（α＋αｍ）×Ｋ_FC …（３）ただし、Ｔｅ；有効パルス幅Ｔｓ；無効パルス幅Ｃｏｅｆ；１と各種補正係数の和 α；空燃比フィードバック補正係数 αｍ；空燃比学習制御係数Ｋ_FC；燃料カット係数の式でそれぞれ算出する（図３のステップ２，３，
４）。

【００２３】噴射順序がシーケンシャルでなく同時噴射
であれば、（２），（３）式に代えてＴｉ＝Ｔｅ＋Ｔｓ …（２−１）Ｔｅ＝Ｔｐ×Ｃｏｅｆ×（α＋αｍ）×Ｋ_FC …（３−１）の式で与えられるＴｉに対応する燃料量を、エンジン１
回転ごとに１回、各気筒同時に供給すればよい。

【００２４】（１）〜（３）、（２−１）、（３−１）
式とも公知である。たとえば（３）式や（３−１）式の
燃料カット係数Ｋ_FCは燃料カットのときＫ_FC＝０とな
り、それ以外でＫ_FC＝１となる値である。燃料カットの
ときはＴｓが出力されても噴射弁４が開かれることがな
く（つまり燃料が供給されない）、またリカバリー条件
になるとＫ_FC＝１より再噴射が行われるわけである。

【００２５】続いて減速時の燃料カットを行うかどうか
を従来どおり判定し、その結果をフラグＦｃｃｙｌにス
トアする（図３のステップ５）。

【００２６】このフラグＦｃｃｙｌは、気筒別にかつ１
ビットごとに割り付けられたフラグで、ビットの値が
“０”は燃料カットを、“１”は燃料カットをしないこ
とを意味する。たとえば簡単のため４気筒エンジンで示
すと、図３のように“１”と“０”が配置されたとき、
２，４番気筒で燃料カットが行われることになる。燃料
カットの開始時に燃料カットの気筒をまず半分とし、す
ぐに全気筒を燃料カットすることで、減速時のフィーリ
ングを向上させるわけである。

【００２７】ところで、大容量の制御弁３が故障により
指令値からはずれて全開になると、ドライバーの要求以
上のトルクが発生する。

【００２８】これに対処するため、この例では制御弁３
に故障が生じたかどうかを判定し、故障時には燃料カッ
トを行う。

【００２９】まず、絞り弁開度Ｔｖｏから図４を内容と
するテーブルを検索して絞り弁流路面積Ａｔｖｏを、ま
たステップモーター３ａへのステップ数（制御弁への指
令値）から図５を内容とするテーブルを検索して制御弁
流路面積Ａｉｓｃをそれぞれ求め、これらの合計を変数
Ａａに入れる（図３のステップ６，７，８，９）。変数
Ａａ（＝Ａｔｖｏ＋Ａｉｓｃ）は吸気管の総流路面積を
表すわけである。

【００３０】なお、ステップモーター３ａへのステップ
数は、図３とは別のアイドル回転数制御ルーチン（図示
せず）で計算されている。制御弁３が比例ソレノイド式
であれば、制御弁に与えるオンデューティから制御弁流
路面積Ａｉｓｃを求めることになる。

【００３１】上記の絞り弁開度Ｔｖｏは、スロットルセ
ンサ８で検出するのであるが、このスロットルセンサ８
の出力バラツキが大きいときは、全閉位置学習を採用
し、全閉時の出力（つまり全閉位置学習値）とＡ／Ｄ変
換結果の差をＴｖｏとして用いればよい。

【００３２】総流路面積ＡａはＰｑｍａｘ＝Ａａ×ＫＡＱＧＩＮ＃ …（４）ただし、ＫＡＱＧＩＮ＃；面積→流量変換係数の式で空
気流量単位に変換する（図３のステップ１０）。（４）
式の基準流量Ｐｑｍａｘはソニック時の吸入空気流量を
求めたもので、基準大気（７６０ｍｍＨｇ、２５℃）の
もとなら流路面積Ａａで定まる、これ以上流れることの
ない流量を意味する。

【００３３】この基準流量ＰｑｍａｘからゲインＧを、Ｇ＝Ｑｓ／Ｐｑｍａｘ …（５）で求める（図３のステップ１１）。

【００３４】（５）式よりゲインＧはＱｓ（実流量）と
Ｐｑｍａｘ（つまり制御弁開度が指令値どおりであれば
吸気管をこれ以上流れることのない流量）との比である
から、基準大気であれば、制御弁が正常であるかぎりＧ
の値が１．０を越えることはない。もし１．０よりはる
かに大きな値となったとすれば、それは制御弁３の実流
量が、コントロールユニット５からの制御弁３への指令
値と無関係に、非常に大きな流量が制御弁３を流れてい
るということになる。つまり、この状態では信号線のシ
ョートや汚れなどにより、制御弁３が開方向に故障して
いるわけである。ゲインＧの値により、制御弁３に故障
が生じたかどうかがわかり、またＧの値の大小により実
流量Ｑｓが基準流量Ｐｑｍａｘから離れる程度もわかる
のである。

【００３５】このゲインＧからテーブルを検索して燃料
カットを行う気筒を設定する。上記の減速時燃料カット
とは別に制御弁故障時の燃料カットを追加するわけであ
る。ここでも簡単のため、４気筒の例を図６に示すと、
テーブルの中身は、横軸をＧ、縦軸を気筒番号として、
１ビットごとに与えたもので、“０”を燃料カット、
“１”を燃料カットなしとして割り付けている。

【００３６】図６のように、ゲインＧの値が大きければ
総流路面積Ａａで決まる要求空気流量に対し実流量が多
く流れているので、Ｇの値に応じて燃料カットを行う気
筒を増やしていく。この逆にＧの値が小さいとき（Ｇ≦
２のとき）は制御弁３が正常であるため、いずれの気筒
も“１”である（つまり全気筒とも燃料カットなし）。
ゲインＧにはヒステリシスを設けたほうが、回転のハン
チングを小さくできる。

【００３７】図６のテーブルを検索した結果（つまり気
筒別ビットの集合）は、フラグＦｆｃｃｙｌに移してス
トアする（図３のステップ１２）。たとえば２＜Ｇ≦３
のときは、フラグＦｆｃｃｙｌの中身が図３に示したよ
うになるわけである。

【００３８】さらに、上記の減速時燃料カットとの整合
性をとるため、２つのフラグ（ＦｆｃｃｙｌとＦｃｃｙ
ｌ）のＡＮＤをとり、結果を別のフラグＦｃｆｌｇにス
トアする（図３のステップ１３）。ＡＮＤとしたのは減
速時の燃料カットが要求されず、かつ制御弁故障時の燃
料カットも要求されてないときは、燃料を噴射するよう
にするためであり、いずれかの要求があれば燃料カット
を選択する。

【００３９】最後にフラグＦｃｆｌｇで割り付けられた
各ビットの値に応じて気筒別に燃料噴射パルス幅の出力
を行う（図３のステップ１４）。ビットの値が“０”の
気筒は上記（３）式のＫ_FCをＫ_FC＝０としてＴｉ（＝Ｔ
ｓ）を出力し、“１”の気筒はＫ_FC＝１としてＴｉを出
力するのである。

【００４０】ここで、この例の作用を説明する。

【００４１】アイドル時のフィードバック補正条件で
は、制御弁３の開度が小さくされ微小な流量が調整され
る。

【００４２】このフィードバック補正時に、かりに信号
線のショートなどにより制御弁３が全開位置で開きっぱ
なしになったとすると、エアフローメータ出力から得ら
れる実吸入空気流量Ｑｓが、制御弁３への指令値と絞り
弁開度Ｔｖｏに応じた基準流量Ｐｑｍａｘよりも大きく
なることから、制御弁３に流量を増す側への故障があっ
たと判断され、燃料カットが行われる。この制御弁故障
時の燃料カットにより、エンジンで発生するトルクが減
少し、アイドル回転の上昇が抑えられるのである。

【００４３】同様にして、アイドル時以外の走行中に制
御弁３が突然開いた場合でも、制御弁３の故障として燃
料カットが行われることで、不自然な加速感を伴うよう
なことがなくされる。

【００４４】また、こうした制御弁故障時のフェイルセ
ーフは、コントロールユニット内での演算上の機能であ
り、燃料カットで対処しているため、従来例と異なり流
量の制限弁を設ける必要がなく、制限弁がなくなると、
正常時に大容量の制御弁３を能力一杯まで使うことがで
きる。つまり、大容量の制御弁を用いることで吸入空気
流量の制御範囲が広がるため、アイドル回転制御だけで
なく、大きな空気流量を要する他の制御にも適用できる
のである。たとえばリーンバーンエンジンにおいては、
理論空燃比からリーン側の空燃比への切換時に切換の前
後でトルクが不連続に変化しないように補助空気量の増
量補正が行われるのであるが、この空燃比切換時のトル
ク制御において、また補機類の切換に伴う車両駆動力へ
の影響を防止する制御などにおいて、流量調整を余裕を
もって行うことできる。

【００４５】さらにまた、制御弁３に故障を生じたかど
うかの判断だけであれば、ゲインＧと所定値の比較よっ
てできる。しかしながら、この例では、ゲインＧの値に
応じて燃料カットの気筒数を変えている。図６のよう
に、ゲインＧの値が大きくなるほど、燃料カットの気筒
数を１ずつ増やすことで、ゲインＧの値（つまり実流量
Ｑｓの基準流量Ｐｑｍａｘからのはずれの程度）に関係
なく、ほぼ同じアイドル回転数を維持できるのである。

【００４６】図７〜図９は他の実施例で、これは制御弁
の故障時に燃料カットと合わせて、エアフローメータ出
力から得た吸入空気流量Ｑｓが、吸気管の流路面積に応
じて設定した最大値を越えるときは、この最大値にＱｓ
を制限することにより、この制限域でアイドル回転のバ
ラツキを抑えつつ、エンジン回転の上昇や不自然な加速
感を防止しようとするものである。

【００４７】図７は図３の構成を基本として変更を加え
たもので、エアフローメータ出力ＱａのＡ／Ｄ変換と回
転数Ｎの読み込みの後、絞り弁開度信号のＡ／Ｄ変換か
らフラグＦｆｃｃｙｌの処理までを先に行っておく（図
７のステップ２１〜２８）。ここまでの処理の内容は先
の実施例と変わらない。

【００４８】その後で、この実施例に特有である吸入空
気流量の最大値Ｆｑｍａｘへの制限処理を行う（ステッ
プ２９〜３２）。

【００４９】基準流量Ｐｑｍａｘから最大値Ｆｑｍａｘ
を、Ｆｑｍａｘ＝Ｐｑｍａｘ×Ｑｍｘｇ …（６）ただし、Ｑｍｘｇ；ゲインの式で求め（図７のステップ
３０）、変数Ｑｓに入っている実吸入空気流量が最大値
Ｐｑｍａｘを上回っているときは、変数Ｑｓに最大値Ｆ
ｑｍａｘを入れなおす（図７のステップ３１，３２）。
Ｑｓの値は続いて基本噴射パルス幅Ｔｐの計算に用いら
れるため（図７のステップ３３）、Ｑｓ＞Ｆｑｍａｘの
ときは、最大値Ｆｑｍａｘから計算した供給燃料量に制
限されるわけである。Ｑｓ≦Ｆｑｍａｘであれば、Ｑｓ
は変わらない。

【００５０】（６）式のゲインＱｍｘｇは一定値でな
く、ゲインＧから図９を内容とするテーブルを検索して
求める（図７のステップ２９）。

【００５１】図９において、ゲインＧの値が小さな領域
ではゲインＱｍｘｇの値が一定であるが、Ｇの値が大き
な領域ではＧの値に応じこれが大きくなるほどゲインＱ
ｍｘｇの値を大きくしている。このように、Ｇの値に応
じてゲインＱｍｘｇの値を大きくするのは、たとえば絞
り弁開度が小さい領域で制御弁３が全開固着したとき空
燃比が過度にリーン側にずれてリーン失火を生じ、回転
が下がりすぎるので、このリーン失火を防止するためで
ある。つまり、図９の曲線部の特性は、制御弁指令値に
対応する制御弁流量からのずれ量が変わっても、アイド
ル回転数の上限が一定になるように定めた実験例であ
る。言い換えると、Ｇ≦６の範囲では燃料カットを行わ
なくとも、供給燃料量を制限することでアイドル回転を
一定に保持できるわけである。このため、ステップ２８
で用いるテーブル（制御弁故障時のフラグＦｆｃｃｙｌ
の値を求める際に用いるテーブル）は、図８のようにＧ
≦６でいずれの気筒ともビットの値を“１”として燃料
カットが行われることのないようにしている。この点は
図６と異なるところである。Ｇ≦６では供給燃料量の制
限で対処しようというのに、燃料カットを行ってしまっ
たのでは、燃料制限に影響が出る（つまり制御が干渉す
る）からである。

【００５２】これに対して、Ｇ＞６になると、先の実施
例と同じに燃料カットで対処する（図８のようにゲイン
Ｇの値が大きくなるほど燃料カットの気筒数を増やす）
ため、このＧ＞６の領域では図９のようにゲインＱｍｘ
ｇの値は一定である。

【００５３】なお、基本噴射パルス幅Ｔｐの計算から減
速時燃料カットの判定まで（図７のステップ３３〜３
６）、ＦｆｃｃｙｌとＦｃｃｙｌの２つのフラグのＡＮ
Ｄ処理（図７のステップ３７）、燃料噴射パルスＴｉの
出力処理（図７のステップ３８）は、図３と同一であ
る。

【００５４】図１０にコントロールユニット５での計算
結果（具体的には制御弁指令値）と無関係に制御弁開度
を強制的に変え（この強制的に変えられた制御弁開度で
流れる流量が図１０の横軸の強制制御弁流量のことであ
る）、故障相当にした場合のアイドル回転数の特性を示
す。

【００５５】比較のため図３の例についても重ねて示す
と、図３の例では、強制制御弁流量に対して回転数がノ
コギリ状になっている。これは、図３の例で燃料カット
の気筒数が１つ増えると、その気筒で発生するはずであ
ったトルク分に対応してトルク段差が生じ、これによっ
て回転がステップ的に落ちるためである。

【００５６】これに対して、図７の例ではかなりの高流
量まで（図１０ではＡの流量まで）フラットなアイドル
回転を実現することができている。この流量域では基本
噴射パルス幅Ｔｐの計算に使われる吸入空気流量を最大
値Ｆｑｍａｘに制限するだけで、燃料カットはしていな
いため、漏れ空気量（制御弁指令値に対応する制御弁流
量からのはずれ空気量のこと）が増えるほど空燃比がリ
ーンとなるのでアイドル回転が変わらないのである。逆
にいえば、漏れ空気量が増えても、アイドル回転が一定
となるように、図９の曲線部の特性を定めているわけで
ある。

【００５７】このように、図７の例ではゲインＧの値が
所定値より小さい範囲（Ｇ≦６の範囲）で、燃料カット
に代えて、供給燃料量の計算に使われるところの吸入空
気流量を最大値に制限するようにしたため、図３の例と
相違してゲインＧの値が小さい範囲（つまり実流量Ｑｓ
の基準流量Ｐｑｍａｘからのはずれ量が所定値に収まる
範囲）で、アイドル回転のバラツキを小さくできる。

【００５８】ところで、図１０において、図７の例でも
Ａの流量以上になると、燃料カットに移るため、図３の
例と同じに回転数がノコギリ状になる。

【００５９】この場合に、もっと高流量までフラットな
アイドル回転を得たければ、上記（６）式の最大値Ｆｑ
ｍａｘを、燃料カットと同期してさらに所定量増加さ
せ、結果として全気筒分への燃料噴射量をほぼ一定にす
れば、Ａの流量以上の領域でも、図１０の一点鎖線のよ
うにアイドル回転をフラットにすることが可能となる。
たとえば、（６）式に代えて、Ｆｑｍａｘ＝Ｐｑｍａｘ×Ｑｍｘｇ ×（全気筒数／非燃料カット気筒数） …（７）の式で最大値Ｆｑｍａｘを求めるのである。

【００６０】なお、供給燃料量の計算に使う吸入空気流
量Ｑｓを最大値に制限するだけのものを先に提案してい
るが（特願平４−３４７３８２号）、このものでは、図
１０においてＡの流量を越えたところでエンスト限界に
達してしまうため、制御範囲が限られてしまう（図１０
の破線参照）。これに対して図７の例では、制御弁流量
が非常に大きくても、エンストすることなくアイドル回
転数制御を行うことができるのである。

【００６１】

【発明の効果】第１の発明によれば、吸気絞り弁開度と
補助空気通路に設けた制御弁への指令値とから吸気管の
総流路面積を、この総流路面積から基準流量をそれぞれ
計算する一方で、吸入空気流量の計測値にもとづいて燃
料噴射量を計算するとともに、前記吸入空気流量の計測
値と前記基準流量とを受けて前記制御弁に故障を生じた
かどうかを判定し、この判定結果より制御弁の故障時は
燃料噴射弁からの燃料供給をカットし、また故障時でな
いときは前記燃料噴射量に応じて燃料噴射弁を駆動する
ように構成したため、大容量の制御弁が故障でたとえ全
開となったとしても、流量制限弁を必要とすることな
く、アイドル回転の上昇や走行中不自然な加速等を防止
することができるほか、大容量の制御弁の能力一杯まで
使うことができることから、エンジンの空気流量制御範
囲を広げることができる。

【００６２】第２の発明は、吸入空気流量の計測値が基
準流量からはずれて大きくなるほど燃料供給をカットす
る気筒数を多くするため、第１の発明の効果に加えて、
多気筒エンジンで吸入空気流量の計測値の基準流量から
のはずれ量に関係なくエンジン回転をほぼ同じに保つこ
とができる。

【００６３】第３の発明は、吸気絞り弁開度と補助空気
通路に設けた制御弁への指令値とから吸気管の総流路面
積を、この総流路面積から基準流量をそれぞれ計算する
一方で、吸入空気流量の計測値と前記基準流量の比が所
定値より小さいか大きいかをどうかを判定した結果より
比が所定値より小さいときこの比に応じて設定したゲイ
ンと前記基準流量から最大値を計算し、この最大値と前
記吸入空気流量の計測値とを比較した結果より吸入空気
流量の計測値が最大値を越えたときはこの最大値にもと
づいて、また吸入空気流量の計測値が最大値以下のとき
計測値そのものにもとづいてそれぞれ燃料噴射量を計算
するとともに、前記判定結果より比が所定値より小さい
ときは前記燃料噴射量に応じて燃料噴射弁を駆動し、ま
た比が所定値より大きくなると燃料噴射弁からの燃料供
給をカットするように構成したため、前記比の小さい領
域で第１の発明よりもエンジン回転のバラツキを抑える
ことができる。

【００６４】第４の発明は、上記の比が大きくなるほど
燃料供給をカットする気筒数を多くするため、第３の発
明の効果に加えて、多気筒エンジンで上記の比に関係な
く、第２の発明と同じにエンジン回転をほぼ同じに保つ
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明のクレーム対応図である。

【図２】一実施例の制御システム図である。

【図３】燃料噴射パルス幅Ｔｉの計算を説明するための
流れ図である。

【図４】絞り弁流路面積Ａｔｖｏのテーブル内容を示す
特性図である。

【図５】制御弁流路面積Ａｉｓｃのテーブル内容を示す
特性図である。

【図６】制御弁故障時の燃料カットの内容を説明するた
めの表図である。

【図７】第２実施例の燃料噴射パルス幅Ｔｉの計算を説
明するための流れ図である。

【図８】第２実施例の制御弁故障時の燃料カットの内容
を説明するための表図である。

【図９】ゲインＱｍｘｇのテーブル内容を示す特性図で
ある。

【図１０】前記２つの実施例の作用を説明するための特
性図である。

【図１１】従来のアイドル回転数の制御システム図であ
る。

【図１２】第３の発明のクレーム対応図である。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ吸気絞り弁２補助空気通路３流量制御弁４燃料噴射弁５コントロールユニット６クランク角度センサ８スロットルセンサ（絞り弁開度センサ）９エアフローメータ（空気流量計測手段）２１吸気絞り弁２２補助空気通路２３流量制御弁２４指令値制御手段２５絞り弁開度センサ２６総流路面積計算手段２７基準流量計算手段２８空気流量計測手段２９噴射量計算手段３０噴射弁駆動手段３１燃料噴射弁４１比計算手段４２大小判定手段４３ゲイン設定手段４４最大値計算手段４５比較手段４６噴射量計算手段４７噴射弁駆動手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気絞り弁をバイパスする補助空気通路
と、この通路を流れる補助空気流量を指令値に応じて調
整する流量制御弁と、この制御弁への指令値を運転条件
に応じて制御する手段と、前記絞り弁の開度を検出する
センサと、このセンサ検出値と前記制御弁への指令値と
から吸気管の総流路面積を計算する手段と、この総流路
面積から基準流量を計算する手段と、エンジンの吸入空
気流量を計測する手段と、この計測値にもとづいて燃料
噴射量を計算する手段と、前記吸入空気流量の計測値と
前記基準流量とを受けて前記制御弁に故障を生じたかど
うかを判定する手段と、この判定結果より制御弁の故障
時は燃料噴射弁からの燃料供給をし、また故障時でない
ときは前記燃料噴射量に応じて燃料噴射弁を駆動する手
段とを設けたことを特徴とする補助空気制御装置のフェ
イルセーフ装置。
【請求項２】吸入空気流量の計測値が基準流量からは
ずれて大きくなるほど燃料供給をカットする気筒数を多
くすることを特徴とする請求項１に記載の補助空気制御
装置のフェイルセーフ装置
【請求項３】吸気絞り弁をバイパスする補助空気通路
と、この通路を流れる補助空気流量を指令値に応じて調
整する流量制御弁と、この制御弁への指令値を運転条件
に応じて制御する手段と、前記絞り弁の開度を検出する
センサと、このセンサ検出値と前記制御弁への指令値と
から吸気管の総流路面積を計算する手段と、この総流路
面積から基準流量を計算する手段と、エンジンの吸入空
気流量を計測する手段と、この吸入空気流量の計測値と
前記基準流量の比を計算する手段と、この比が所定値よ
り小さいか大きいかをどうかを判定する手段と、この判
定結果より比が小さいときこの比に応じてゲインを設定
する手段と、このゲインと前記基準流量から最大値を計
算する手段と、この最大値と前記吸入空気流量の計測値
とを比較する手段と、この比較結果より吸入空気流量の
計測値が最大値を越えたときはこの最大値にもとづい
て、また吸入空気流量の計測値が最大値以下のとき計測
値そのものにもとづいてそれぞれ燃料噴射量を計算する
手段と、前記判定結果より比が所定値より小さいときは
前記燃料噴射量に応じて燃料噴射弁を駆動し、また比が
所定値より大きくなると燃料噴射弁からの燃料供給をカ
ットする手段とを設けたことを特徴とする補助空気制御
装置のフェイルセーフ装置。
【請求項４】比が大きくなるほど燃料供給をカットす
る気筒数を多くすることを特徴とする請求項３に記載の
補助空気制御装置のフェイルセーフ装置。