JPS61126343A - エンジンの空燃比制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野丁 この発明は、エンジンの空燃比制御装置に関するもので
ある。

〔従来技術〕

最近、車両用エンジンにおいては、エレクトロニクスの
著しい発達に伴い、その各種制御を電気的に行うことが
種々提案されており、その１例として、従来、例えば特
開昭５１４３８２３５号公報に示されるエンジンのスロ
ットル弁制御装置がある。

即ち、これはアクセルペダルの動きを電気信号として取
り出し、この電気信号によってスロットル弁駆動モータ
等を駆動して、スロットル弁を電気的に開閉するように
したものである。この方式のスロットル弁制御装置では
、アクセルペダルとスロットル弁とをリンク機構やワイ
ヤ機構によって連結してスロットル弁を機械的に開閉す
るようにした通常の一般的なものに比し、所望のエンジ
ン出力が得られるようにスロットル弁を自由に制御でき
、又アクセルペダルの踏込力を小さくできるという優れ
た利点がある。

また車両用エンジンにおいては、燃費改善や排気ガス対
策の観点等から、排気系に空燃比センサを設けて排気ガ
ス中の酸素濃度等、特定成分の濃度を検出し、酸センサ
出力に基づいて混合気の空燃比をフィードバック制御す
ることが種々行われており、この空燃比のフィードバッ
ク制御の方法としては、従来より、燃料供給量を増減補
正する方法と、吸入空気量を増減補正する方法とが知ら
れている。

そして上述の電気制御方式のスロットル弁制御装置を備
えたエンジンにおいても、空燃比センサ出力に基づいて
混合気の空燃比をフィードバック制御することが行われ
ており、この場合スロットル弁制御方式との関係で、ス
ロットル開度を制御して吸入空気量を増減補正するのが
一般的である。

しかるにこのようにスロットル開度を補正して空燃比を
フィードバック制御するようにした場合、スロットル弁
の開度と吸入空気量とは一般に第６図に曲線ａで示され
る関係にあり、スロットル開度の小さい運転時にはスロ
ットル開度の微小な変化に対する吸入空気量の変化が大
きく　（第６図のＡ部参照）、空燃比の制御精度を保証
する上でスロットル開度を非常に高精度に制御する必要
があり、そのため低吸気量運転域においては良好な空燃
比制御精度が得られないのが実情であるつ〔発明の目的
〕 この発明はかかる問題点に鑑み、全運転域にわたって混
合気の空燃比を高精度にフィードバック制御できるエン
ジンの空燃比制御装置を提供せんとするものである。

〔発明の構成〕

そこでこの発明は、上述の電気制御方式のスロットル弁
制御装置を備えたエンジンにおいて、混合気の空燃比フ
ィードバックの制御対象を、低吸気量運転時は燃料供給
量とする一方、高吸気量運転時は吸入空気量又は燃料供
給量とするようにしたものである。

即ち、この発明は、第１図の機能ブロック図に示される
ように、アクセル検出手段３４でアクセル操作量を検出
し、該アクセル検出手段３４の出力を受けて演算手段３
５でスロットル弁３７の開度を演算し、スロットル弁駆
動手段３６で演算手段３５の出力を受けてスロットル弁
３７を駆動する一方、燃料供給手段３８でエンジン１の
運転状態に応じて決定した量の燃料をエンジン１に供給
し、その際、空燃比センサ３９で排気ガス中の特定成分
の濃度を検出するとともに、吸気量検出手段４０でエン
ジン１の吸入空気量を検出し、空燃比センサ３９及び吸
気量検出手段４０の出力を受けて空燃比制御手段４１が
設定吸気量以下の運転時は燃料供給量を、設定吸気量以
上の運転時はスロットル開度又は燃料供給量を各々空燃
比センサ３９の出力に基づいて補正しもってエンジン１
に供給される混合気の空燃比を予め設定された空燃比に
制御するようにしたものである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第２図ないし第５図は本発明の一実施例によるエンジン
の空燃比制御装置を示す。第２図において、１はエンジ
ンで、該エンジン１の吸気通路２の途中にはスロットル
弁３が配設されるとともに該スロットル弁３を開閉する
ステップモータ、ＤＣモータ等のスロットルアクチェエ
ータ４が取付けられている。この吸気通路２のスロット
ル上流側にはベーンタイプのエアフローメータ５が設け
られ、吸気通路２の上流端はエアクリーナ６に至ってい
る。

また吸気通路２の下流端側には燃料噴射弁７が設けられ
、該燃料噴射弁７は燃料供給通路８を介して燃料タンク
９に接続され、該燃料供給通路８の途中には燃料ポンプ
ＩＯ及び燃料フィルタ１）が介設され、又燃料フィルタ
１）下流側と燃料タンク９との間には燃料リターン通路
１２が接続され、該通路１２の途中には燃圧レギエレー
タ１３が設けられており、これにより燃料噴射弁７には
一定の燃圧が供給されるようになっている。

一方、エンジン１の排気通路１４には排気ガス浄化用の
触媒１５が配設され、又排気通路１４と吸気通路２との
間にはＥＧＲ装置１６が設けられている。このＥＧＲ装
置１６において、排気通路１４にはＥＧＲ通路１７の一
端が、該ＥＧＲ通路１７の他端は吸気通路２に接続され
、該ＥＧＲ通路１７の途中にはＥＧＲ弁１８が介設され
、該ＥＧＲ弁１８にはこれを駆動するソレノイド１９が
設けられている。

また第２図中、２０はアクセルペダル、２１はバフテリ
、２２はイアナイタ、２３はディストリビユータの回転
角からエンジン回転数を検出する回転数センサ、２４は
アクセルペダル２０の操作量を検出するアクセルポジシ
ョンセンサ、２５はエンジンの冷却水温度を検出する水
温センサ、２６は吸入空気の温度を検出する吸気温セン
サ、２７はスロットル弁３の開度を検出するスロットル
ポジションセンサ、２日は排気ガス中の酸素濃度をリニ
ヤに検出するリニヤ０２センサ、２９はスロットル開度
、燃料噴射量、ＥＧＲ量及び点火時期を制御するコンピ
ュータユニットである。

また第３図は上記コンピュータユニ・ノド２９の機能を
説明するための図で、これは説明の便宜上コンピュータ
ユニット２９の演算処理をハード回路にて示したもので
ある。図において、第２図と同一符号は同図と同一のも
のを示し、３０はアクセルポジションセンサ５の出力α
に応じて目標スロットル開度を発生する目標スロットル
開度発生モジュール、３１は目標スロットル開度発生モ
ジエール３０の出力とスロットルポジションセンサ２７
の出力とを比較してスロットル弁制御信号を発生するス
ロットル弁制御モジュール、３２はエンジン回転数Ｎｅ
と吸入空気量ＱａＲとに応じた目標燃料噴射パルスを発
生する目標燃料噴射パルス発生モジュール、３３は０２
センサ２８及びスロットルポジションセンサ２７の出力
を受けてスロットル弁３が設定開度以下の運転時には０
２センサ２８の出力に応じて燃料噴射パルスをフィード
バック補正し、スロットル弁３が設定開度以上の運転時
には０２センサ２８の出力に応じてスロ　　　　　！ッ
トル弁制御信号をフィードバック補正し、これらの燃料
噴射パルス及びスロットル弁制御信号を燃料噴射弁７及
びスロットルアクチュエータ４に加えるフィードバック
補正モジュールである。

なお以上のような構成において、上記スロットルポジシ
ョンセンサ２７が第１図に示す吸気量検出手段４０とな
っており、父上記燃料噴射弁７及びコンピュータユニッ
ト２９が第１図に示す燃料供給手段３８となっており、
父上記スロットルアクチュエータ４及びコンピュータユ
ニット２９が第１図に示すスロットル弁駆動手段３６と
なっており、父上記コンピュータユニット２９が第１図
に示す演算手段３５及び空燃比制御手段４１の各機能を
実現するものとなっている。

次に第４図及び第５図を用いて動作について説明する。

ここで第４図は上記コンピュータユニット２９の燃料噴
射量制御及びスロットル開度制御のより詳細な演算処理
のフローチャートを、第５図はエンジン回転数と負荷と
をパラメータとするエンジンの各運転状態における混合
気の設定空燃比を示す。

エンジンが始動すると、コンピュータユニット２９は、
まずエアフローメータ５０回転数センサ２３、アクセル
ポジションセンサ２４及びスロットルポジションセンサ
２７の各出力を読み込み（ステップ５０）、アクセル操
イ乍量αから目標スロットル開度θｉを演算するととも
に（ステップ５１）、エンジン回転数と吸入空気量とに
応じた目標燃料噴射パルスＰｗを演算し、（ステップ５
２）、次に上記目標スロットル開度θｔと実際のスロッ
トル残開度ＴＶＯとの差Ａ　（＝θｔ　−ＴＶＯ）を演
算しくステップ５３）、数差Ａが設定値α°より大きい
か否かの判定から実際のスロットル開度ＴＶＯが目標開
度θｔより大きくずれているか否かを判定しくステップ
５４）、実際のスロットル開度ＴＶＯが目標開度θｔよ
り大きくずれている場合には上記求めた目標スロットル
開度θを及び目標燃料噴射パルスＰｗをそのまま出力し
た後（ステ・ノブ５５．５６）、スロットル弁３の動作
遅れ及び燃料供給の応答遅れ等を考慮して一定時間経過
後に上述のステップ５０に戻る（ステツブ５７）。この
ように実際のスロットル開度と目標開度とが太き（ずれ
ている場合にはスロットルアクチュエータ４に目標スロ
ットル開度θｔを、又燃料噴射弁７に目標燃料噴射パル
スｐｗを各々加え、これによりスロットル弁３は目標開
度に制御され、又目標量の燃料が噴射供給されることと
なる。

そしてスロットル弁３がほぼ目標開度に達すると、コン
ピュータユニット２９はエンジンがフィードバンク運転
時か否かを判定しくステップ５８）、水温が低い時ある
いは加減速時等、エンジンがフィードバック運転時でな
い場合には上述のステップ５６〜５７の処理を実行し、
スロットルアクチュエータ４に目標スロットル開度θｔ
を、燃料噴射弁７に目標燃料噴射パルスＰｗを各々出力
する。

次にエンジンが定常運転時等、フィードバック運転時に
なると、コンピュータユニット２９はエンジン回転数と
負荷とに応じて目標空燃比（第５図参照）を演算すると
ともに（ステップ５９）、目標スロットル開度θｔが設
定値βより大きいか否かの判定からエンジンの吸入空気
量が設定量以上か否かを判定しくステップ６０）、吸入
空気量が設定量以下のときには０２センサ２８の出力を
読み込んで（ステップ６１）、現在の空燃比が目標空燃
比よりリッチか否かに応じて目標燃料噴射パルスＰｗを
フィードバック補正値すだけ増減補正しくステップ６２
．６３．６４）、一方吸入空気量が設定量以上の場合に
は０２センサ２８の出力を読み込んで（ステップ６５）
、現在の空燃比が目標空燃比よりリッチか否かに応じて
目標スロットル開度θｔをフィードバック補正値ａだけ
増減補正しくステップ６６．６７．６８）　、その後上
述のステップ５５〜５７の処理を実行する。このように
フィードバック運転時で吸入空気量が設定量以下の場合
には燃料噴射量が０２センサ２８の出力に応じて補正さ
れて混合気の空燃比は予め設定された目標空燃比にフィ
ードバック制御され、又フィードバック運転時で吸入空
気量が設定量以上の場合にはスロットル弁３の開度が０
２センサ２８の出力に応じて補正されて混合気の空燃比
は予め設定された目標空燃比にフィードバンク制御され
ることとなる。

またコンピュータユニット２９はイアナイタ２２にエン
ジンの回転に応じて、又ＥＧＲ弁１８のソレノイド１９
にエンジンの運転状態に応じて各々制御信号を加えて点
火時期制御及びＥＧＲｉ制御を行うが、その動作は従来
公知のものと同一であるので、その詳細な説明は省略す
る。

以上のような本実施例の装置では、吸入空気量の少ない
運転時には０２センサ出力に応じて燃料噴射量を補正し
て混合気の空燃比をフィードバンク制御するようにした
ので、吸入空気量の少ない運転時にスロットル開度をそ
れほど高精度に制御することなく、混合気の空燃比を精
度よく目標値にフィードバック制御できる。

また吸入空気量の多い運転時においても燃料噴射量を補
正して混合気の空燃比をフィードバック制御することが
考えられるが、この場合には燃料噴射弁のグイナミソク
レンジ等との関係で、連続する燃料噴射パルスが相互に
重なり合って所望の燃料噴射量が得られないおそれがあ
る。これに対し本装置では、吸入空気量の多い運転時に
はスロットル開度を補正して混合気の空燃比をフィード
バック制御するようにしているので、上述のような問題
は発生せず、混合気の空燃比を精度よく目標空燃比にフ
ィードバック制御できる。

なお上記実施例では吸入空気量の多い運転時には０２セ
ンサ出力に応じてスロットル開度を補正するようにした
が、これは燃料噴射量を補正するようにしても実用上の
問題は生じないものである。

また燃料供給手段はセツティングをうまくやれば、燃料
噴射弁ではなく気化器であってもよい。さらに空燃比セ
ンサはリニヤ０２センサではなく、設定空燃比で出力が
反転するタイプの空燃比センサであってもよい。

また上記実施例ではスロットル開度より吸入空気量を検
出したが、これは直接吸入空気量を検出してもよく、あ
るいは吸入空気量の他のパラメータから検出してもよい
。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、電気制御方式のスロット
ル弁制御装置を備えたエンジンにおいて、混合気の空燃
比フィードバックの制御対象を、低吸気量運転時は燃料
供給量とする一方、高吸気量運転時は吸入空気量又は燃
料供給量とするようにしたので、エンジンの全運転域に
わたって混合気の空燃比を高精度にフィードバック制御
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第２図は
本発明の一実施例によるエンジンの空燃比制御装置の全
体構成図、第３図は上記装置におけるコンピュータユニ
ットの機能を説明するための図、第４図は上記装置にお
けるコンピュータユニット２９の演算処理のフローチャ
ートを示す図、第５図は上記装置におけるエンジン回転
数と負荷とをパラメータとする各運転状態の設定空燃比
を示す図、第６図はスロットル開度と吸入空気量との関
係を示す図である。 ３４・・・アクセル検出手段、３５・・・演算手段、３
６・・・スロットル弁駆動手段、３７・・・スロットル
弁、３８・・・燃料供給手段、３９・・・空燃比センサ
、４０・・・吸気量検出手段、４１・・・空燃比制御手
段、３・・・スロットル弁、４・・・スロットルアクチ
ュエータ、７・・・燃料噴射弁、２４・・・アクセルポ
ジションセンサ、２７・・・スロットルポジションセン
サ、２８・・・リニヤ０２センサ、２９・・・コンピュ
ータユニット。 特　許　出　願、人　マツダ株式会社 代理人　　　弁理士　早　瀬　憲　− 警 第５図 エンジン回華云婁丈− 第６図 ○ スロ・・ｌト１し関底−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）アクセル操作量を検出するアクセル検出手段と、
   該アクセル検出手段の出力を受けスロットル弁の開度を
   演算する演算手段と、該演算手段の出力を受けスロット
   ル弁を駆動するスロットル弁駆動手段と、エンジンの運
   転状態に応じて決定した量の燃料をエンジンに供給する
   燃料供給手段と、排気ガス中の特定成分の濃度を検出す
   る空燃比センサと、エンジンの吸入空気量を検出する吸
   気量検出手段と、上記空燃比センサ及び吸気量検出手段
   の出力を受け設定吸気量以下の運転時は上記空燃比セン
   サの出力に基づいて上記燃料供給量を補正する一方設定
   吸気量以上の運転時は上記空燃比センサの出力に基づい
   て上記スロットル弁の開度又は燃料供給量のいずれか一
   方を補正することによってエンジンに供給される混合気
   の空燃比を予め設定された空燃比に制御する空燃比制御
   手段とを備えたことを特徴とするエンジンの空燃比制御
   装置。