JPH0118251B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は空燃比制御方法に係り、特に、パルス
信号を用いて燃料噴射弁の駆動を制御してエンジ
ンの空燃比を制御するに好適なエンジンの空燃比
制御方法に関する。

〔従来の技術及びその問題点〕

エンジンには燃料を噴射し空気と混合するため
に気化器が設けられているが、従来この気化器は
所定の空燃比を得るために機械的に制御されるよ
うに構成され、近年、特に排気ガス対策上その付
加装置が設けられ複雑化している。このように機
械的に気化器が複雑化することは、空燃比制御の
信頼性を低下させ高精度の制御を維持するための
マツチング（調整）を非常に困難にしている。従
つて、今日のエンジン制御において、従来の機械
的な気化器をそのまま使用することは高精度の制
御を維持することを困難にしている。

そこで、近年、特開昭51−53124号公報、特開
昭54−22021号公報、特開昭54−22022号公報に記
載されているように、パルス信号を用いて燃料噴
射弁の駆動を制御し、エンジンの空燃比を精度良
く制御するようにしたものが提案されている。

例えば、特開昭51−53124号公報に開示された
ものは、予めエンジンの回転数と負荷状態に対応
させて最適噴射時期を設定してメモリに格納して
おき、エンジンの回転に同期させて燃料を噴射す
るにあたり、上記最適噴射時期に従つて燃料を噴
射することを提案している。そして、これによれ
ば、エンジンの回転数と負荷状態に応じて噴射時
期を最適に制御できるため、機関の出力が向上
し、燃料消費率を下げることができるとしてい
る。

しかし、同公報に開示されたものは、加速時の
ようにトルクが急激に変化する変化率が大きい負
荷状態に対応させて噴射時期を制御することにつ
いては配慮されていない。したがつて、トルクの
急激な変化に対して燃料供給が遅れがちになり、
加速時の応答性が悪いという問題がある。

一方、特開昭54−22021号公報には、加速時に
燃料噴射量を増量して車両シヨツク等の運転フイ
ーリング悪化を解消するため、主演算手段によつ
てエンジンの吸入空気量に見合つた時間幅のメイ
ンパルスを回転に同期して出力し、スロツトル弁
がアイドル位置（全閉）から開かれる加速時に、
前記メインパルス（燃料噴射弁の開弁パルス）と
は別個に、すなわちエンジンの回転と非同期に、
メインパルスに応じた時間幅を有する加速パルス
を発生し、この加速パルスによつても燃料噴射弁
の開弁を行なうようにする技術が開示されてい
る。

しかし、同公報に記載されたものは、スロツト
ル弁が全閉から開に変化したことにより加速を検
知して加速増量を行なつているが、加速の変化率
の大小については何ら配慮していない。したがつ
て、加速の変化率が異なつていても、メインパル
スが同一の時間幅であれば同一幅の加速パルスと
なるため、エンジンの要求に対し、トルクの変化
が急激な場合には燃料が不足する一方、トルクの
変化が緩慢な場合には燃料が過剰になり、加速時
の応答性に問題が残る。しかも、通常の噴射タイ
ミングとは別に加速噴射を行なうようにしている
ことから、加速噴射のパルスを発生するパルス発
生装置が別途必要になり、構成が複雑になる。

また、トルクの変化が緩慢となつた加速直後で
も、エンジン回転数の上昇に伴つて空気流量が増
大傾向にあるので、燃料噴射量を通常の定トルク
に対応した値にする上記両公報によれば、空燃比
がリーンになり、加速応答性が低下するという問
題がある。

本発明の目的は、加速時にエンジンの要求する
燃料を早く供給することができる空燃比制御方法
の提供にある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明はエンジン
の運転状態に関する物理量からエンジンのトルク
を検出すると共に加速時か否かを検出し、加速時
には、加速時前の噴射燃料量よりも増量されて空
燃比がリツチとなる加速用噴射燃料量を算出し、
燃料噴射弁駆動用パルス信号のパルス幅を前記算
出した加速用噴射燃料量に対応づけて設定し、該
設定したパルス信号を、加速時以外の噴射タイミ
ングとして設定され、エンジンに同期した定周期
のパルス周期よりも短かい周期で順次燃料噴射弁
へ供給し、エンジンのトルクが緩慢となつた加速
直後には、加速時前よりも空燃比がリツチとなる
加速後用噴射燃料量を算出し、前記パルス信号の
パルス幅を前記算出した加速後用噴射燃料量に対
応づけて設定し、該設定したパルス信号を、加速
時の最終パルス信号の発生タイミングを基準とし
た定周期で順次燃料噴射弁へ供給し、パルス信号
のパルス幅に応じて燃料を噴射する燃料噴射弁の
開閉動により、エンジンの空燃比を制御するよう
にしたものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示した実施例に基づき詳
細に説明する。

第１図には空燃比制御装置の実施例が示されて
いる。図において、スロツトルチヤンバ１２の絞
り弁１４の側部には絞り弁１４を跨いで空気通路
１６が形成されている。この空気通路１６には通
流空気を制御する通流空気制御弁１８が設けら
れ、この制御弁１８の開閉はエアソレノイド２０
で駆動されるようになつている。

絞り弁１４の上流側には所定の燃料量を噴射す
る燃料噴射装置２２が設けられている。即ち、イ
ンレツトポート２４から供給される燃料２６は一
旦燃料室２８に蓄められた後、燃料室２８の側部
に開口されたメイン通路３０を経て、メイン通路
３０の延長上に突出されたノズル３２から所定周
期で噴射される。

前記燃料室２８は所定量の燃料２６が蓄められ
るが、この燃料室２８の底面部にはインレツトバ
ルブ３４を介してインレツトポート２４が連通さ
れ、また、燃料室２８の側部にはオリフイス３６
及びバルブ３８を介してメイン通路３０に連通さ
れている。燃料室２８には上下動自在にピストン
４０が挿入されており、このピストン４０の上方
移動はピストン４０の下部の燃料室２８に挿入さ
れたスプリング４２によつてなされ、また、ピス
トン４０の下方移動はピストン４０の上部に設け
られたフユーエルソレノイド４４の励磁によつて
なされる。従つて、上方にピストン４０が移動す
ることによつて、バルブ３８のボール４６がオレ
フイス３６側に移動してバルブ３８が閉じ、イン
レツトバルブ３４のボール４８が上方に移動して
インレツトバルブ３４を開くことから、燃料室２
８に燃料がインレツトポート２４から導かれ、ピ
ストン４０が上死点に達し、かつボール４８が下
方に移動してインレツトバルブ３４が閉じること
により、燃料が燃料室２８に蓄められる。そし
て、フユーエルソレノイド４４が励磁されてピス
トン４０が下方に移動することにより、バルブ３
８が開き、燃料室２８の燃料はメイン通路３０よ
り圧送され、ノズル３２より噴射される。

ノズル３２はスロツトルチヤンバ１２内に斜め
に突出したパイプの下方側面に複数個の噴射口５
０を設けて構成されている。ノズル３２は噴射す
る燃料の霧化を良くするためにスモールベンチユ
リ５２内に設けられている。

スロツトルチヤンバ１２のノズル３２の側部に
は、ノズル３２を跨いで空気を通流させるバイパ
ス通路５４が設けられ、このバイパス通路５４に
はエンジンのトルクを空気流量から間接的に検出
する空気流量センサ５６が設けられている。この
空気流量センサ５６は空気流量を電気的に検出す
るもので、スロツトルチヤンバ１２内の空気流量
は電圧として取出される。エンジンのトルクはエ
ンジンの回転数と負圧の関数で与えられることか
ら、空気流量センサ５６の検出空気流量は間接的
にエンジンのトルクを検出することになり、従つ
て、空気流量センサ５６はトルクを検出する検出
装置を構成している。

また、絞り弁１４の下流側のスロツトルチヤン
バ１２には絞り弁１４を跨いで燃料を供給するバ
イパスホール５８が開口され、このバイパスホー
ル５８にはインレツトポート２４に開口されたス
ロー通路６０が連通されている。このバイパスホ
ール５８の開口度はスクリユー６２で調節される
ようになつている。

エアソレノイド２０及びフユーエルソレノイド
４４の駆動制御は制御回路１００の制御出力によ
つてなされる。即ち、制御回路１００はマイクロ
コンピユータなどの制御手段で構成され、空気流
量センサ５６の検出出力及び機関状態センサ２０
０からの検出出力であるエンジンの運転状態に関
する各種物理量、例えばバツテリ電圧、エンジン
の冷却水温、大気圧、回転数、酸素O₂、負圧、
大気温等が取込まれることによつて、制御回路１
００は所定の制御出力を発生し、この制御出力は
エアソレノイド２０及びフユーエルソレノイド４
４に入力される。

つぎに、制御回路１００の構成を第２図に基づ
き説明する。

CPU１０２はデイジタル演算処理を行うセン
トラルプロセツシングユニツトであり、ROM１
０４は制御プログラム及び固定データを格納する
ための記憶素子であり、RAM１０６は読み出し
及び書込み可能な記憶素子である。これらCPU
１０２、ROM１０４及びRAM１０６はバス１
０８を介して相互に接続されるとともに入出力イ
ンターフエイス回路１１０の入出力回路１１２に
接続されている。

入力インターフエイス回路１１０は各種センサ
の検出出力を取込み、制御プログラムに従つて所
定の制御出力を発生する。即ち、バツテリ電圧
V_B、エンジンの冷却水温T_W、空気温度T_A、調整
信号V_R、アクセル角θ_TH及び酸素O₂の機関状態セ
ンサ２００の検出出力がマルチプレクサ（MPX）
１１４に入力され、これら各センサ出力はバス１
１６からの入出力インターフエイス回路１１０の
入出力回路１１２からの制御信号で時分割的に選
択されてアナログデイジタル変換器（以下ADC
という。）１１８に送られ、このADC１１８でデ
イジタル値に変換されて入出力回路１１２に入力
される。さらに、この入出力回路１１２にはエン
ジンの運転状態に関する物理量の信号として、空
気流量センサ５６の出力H_WをADC１２０でデイ
ジタル値に変換された後入力されるとともに、ア
イドルスイツチIDLE、スタータスイツチ
STARTのオン、オフ出力、基準クランク角信号
REF及びポジシヨンパルス信号POSが入力され
る。入出力回路１１２はこれら各センサ出力を受
けてCPU１０２に送り、また、CPU１０２から
の制御信号をフユーエルソレノイド４４、エアソ
レノイド２０、点火コイル１２４、燃料ポンプ１
２６に送る。なお、本実施例において、調整信号
V_Rとは可変抵抗などによる制御量を調整する調
整信号入力を意味している。

以上のように構成したので、空気流量センサ５
６及び機関状態センサ２００の各検出出力V_B、
T_W、T_A、V_R、θ_TH及びO₂が制御回路１００に取
込まれ、CPU１０２が所定の制御プログラムに
従つて演算処理し空燃比が求められ、これに基づ
いて入出力インターフエイス回路１１０の入出力
回路１１２から制御出力がフユーエルソレノイド
４４及びエアソレノイド２０に入力される。

即ち、CPU１０２は空気流量センサ５６の出
力信号から流入空気量Qaの単位時間当りの変化
を監視して、第３図に示されるように、流入空気
量Qaが急激に変化したときに加速時として判定
し、加速時と加速時以外とによつて燃料の噴射タ
イミングを制御するようになつている。そして加
速時以外のときには、加速時以外のときにエンジ
ンとして必要な噴射燃料量をQf₁＝f₁（Qa、Ｎ、
T_W、O₂）にに基づいて求め、フユーエルソレノ
イド４４へ出力するためのパルス信号のパルス幅
を噴射燃料量Qf₁に対応づけて設定し、設定した
パルス信号を、第３図のＡ，Ｂに示すように、エ
ンジンに同期したパルス周期で、かつ加速時以外
の噴射タイミングとして設定された定周期で順次
入出力回路１１２を介してフユーエルソレノイド
４４へ供給するように構成されている。なお、ク
ロツクタイムＡのクロツクパルス信号は基準クラ
ンク角信号REFを基準として、４気筒エンジン
の場合にはクランク角720度の間に４パルス発生
するようになつている。そして加速時以外のとき
にフユーエルソレノイド４４へ供給されるパルス
信号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３はクロツクパルスが４パル
ス発生するたびにフユーエルソレノイド４４へ供
給される。

一方、加速時には、加速時以外のときの噴射燃
料量Qf₁よりも増量されて空燃比がリツチとなる
加速用噴射燃料量Qf₂＝f₂（θ_A、Ｎ、T_W、O₂）か
ら求め、フユーエルソレノイド４４へ供給するた
めのパルス信号のパルス幅を加速用噴射燃料量
Qf₂に対応づけて設定し、このパルス信号を前記
定周期よりも短かい周期で順次入出力回路１１２
を介してフユーエルソレノイド４４へ出力するよ
うになつている。例えば、第３図のＤに示される
ように、パルス信号Ｄ１が出力されたあとクロツ
クパルスが２パルス発生した時点でパルス信号Ｄ
２を出力するようになつている。そしてパルス信
号Ｄ２のパルス幅がパルス信号Ｄ１のパルス幅よ
りも広くなつており、パルス信号Ｄ２によつて燃
料量が増量される。なお、パルス信号のパルス幅
を特定するための基準データは入出力回路１１２
のレジスタにセツトされており、エンジンの運転
状態の変化によつて噴射燃料量が変わつた場合に
は噴射燃料量によつてレジスタの値を変更し、レ
ジスタの値からパルス信号のパルス幅を設定する
ようになつている。

第３図はこの作動のタイミングを示し、Ａはク
ロツクタイム、Ｂは通常時の燃料噴射時期を示し
ている。Ｃは流入空気量の状態を示し、曲線の上
昇は空気流量Qaの増加、例えばエンジンの加速
時を示している。Ｄはこの空気流量Qaに応じて
燃料の噴射周期がＢよりも変化した状態を示し、
D₂がＢに示すB₂よりも早くなり、しかもD₃がB₃
よりもそのデユーテイが大きくなつているので噴
射される燃料量が空気流量に応じて多くなつてい
ることを示す。

次に、制御回路１００における燃料噴射制御プ
ログラムに基づいてエンジンの空燃比制御方法を
第４図のフローチヤートに基づいて説明する。

まず、空気流量センサ５６の出力信号を基に流
入空気量Qaデータを入力する（ステツプ302）。
なお、空気流量センサ５６の出力に代えて負圧セ
ンサの出力をもつて空気流量Qaのデータするこ
とも可能である。

次にADC１２０の起動をかける（ステツプ
304）。このADC１２０の起動によつて流入空気
量Qaのデータが入出力回路１１２に取り込まれ
る。そしてこのデータを基に加速時か否かの判定
が行なわれる。そして加速時として判定されたと
きには、入出力回路１１２のカウンタの更新がな
され、パルス信号の発生タイミングを変更する処
理が行なわれる。即ち、加速時においては、第３
図に示されるように、流入空気量Qaの値が急激
に変化するので、噴射タイミングを早めるため
に、カウンタのクロツクタイムCL−TMGの計数
値を、例えば１つインクルメント（CLTR＋１）
するカウント値の更新処理を行なう。このカウン
タの更新は、加速直前のパルス信号Ｄ１から次の
パルス信号Ｄ２までの間隔を通常のパルス周期に
対して１クロツク分だけ短かくする処理を意味す
る。

続いて、クロツクパルス数を計数し、クロツク
パルスの計数値CNTRが設定値Kc（４クロツクパ
ルス）に達したか否かの判定を行なう（ステツプ
308）。即ち、カウンタのカウント値が設定値に達
するまでクロツクパルス数の計数を継続し、カウ
ント値CNTR＝Kcになつたときには、加速用噴
射燃料量Qf2を求める。そして算出された噴射燃
料量Qf2に対応づけてパルス信号のパルス幅を設
定するための処理が行なわれる（ステツプ312）。
これにより噴射燃料量Qf2に対応づけられたパル
ス幅のデータが入出力回路１１２の出力レジスタ
に設定され、この設定値に従つてパルス信号のパ
ルス幅が決定される。即ち加速時におけるパルス
信号Ｄ２のパルス幅が決定される。そしてパルス
信号Ｄ２が、加速時以外のパルス周期に対して１
クロツク分だけ短かくなつた周期でフユーエルソ
レノイド４４へ供給され、フユーエルソレノイド
４４の駆動が制御される。フユーエルソレノイド
４４は燃料噴射装置２２、バルブ３８、ピストン
４０、スプリング４２、燃料室２８、インレツト
バルブ３４などと共に燃料噴射弁として構成され
ており、フユーエルソレノイド４４に供給される
パルス信号のパルス幅が大きくなつたときには通
電時間が長くなり、噴射口５０から噴射される燃
料量が増量され空燃比がリツチの状態となる。

従つて、加速時には、エンジンの要求する燃料
が通常時よりも早いタイミングで、かつ多い燃料
量でエンジンに供給されるため、加速時の回転速
度を急激に高めることができ、加速時の応答性の
向上に寄与することができる。

フユーエルソレノイド４４へパルス信号が出力
されると同時にカウンタのカウント値がクリアさ
れ最初の状態に戻る（ステツプ314）。

また、トルクの変化が緩慢になつた加速直後に
は、エンジンの負荷が高負荷であつてもカウンタ
の更新処理は行なわず、通常時と同様にクロツク
パルスをそのまま計数する。そしてこの計数値
CNTRが設定値Kcに達したときを噴射タイミン
グとする。例えばパルス信号Ｄ３が加速直後のパ
ルス信号として用いるときには、パルス信号Ｄ２
を出力したあと定周期でパルス信号Ｄ３を出力す
る。すなわち加速時の最終パルス信号であるパル
ス信号Ｄ２の発生タイミングを基準とした定周期
（４クロツクパルス）でパルス信号Ｄ３を出力す
る。また、加速直後でもエンジン回転数の上昇に
伴なつて空気流量Qaが増大するので、パルス信
号Ｄ３のパルス幅を加速前よりも大きくして空燃
比をリツチとする処理は行なわれる。

本実施例によれば、空気流量Qaに応じて燃料
噴射量が制御されるので、極めて応答よく空気流
量に追従して所定の空燃比を達成することができ
る。

なお、本実施例では、加速時の噴射パルスのシ
フト量を１クロツクパルス分としたが、加速特性
に合せて数パルス分をシフトさせることも当然可
能である。

また、本実施例ではエンジンのトルクの検出の
ために関接的に空気流量を検出しているが、本発
明はこのような空気流量に限定されるものではな
く負圧センサによる出力を用いても同様の効果を
達成できるものである。

また、前記実施例においては、シングルポイン
ト方式のものについて述べたが、各気筒に燃料噴
射弁を有するマルチポイント方式のものにも前記
実施例のものを適用することは可能である。この
場合には、各気筒の燃料噴射弁の噴射タイミング
を加速時には定常時よりも早め、かつ開弁時間を
長くするための処理を行なう必要がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、加速時
には、燃料の噴射タイミングを加速時以外のとき
よりも早めると共に燃料量を増量してエンジンへ
供給するようにしたため、エンジンへの燃料供給
が早まると共にエンジン回転速度を即座に高くす
ることができ、加速時の応答性を高めることがで
きる。またトルク急変から緩慢に移つた直後にお
いて、全体のパルス周期を通常時のパルス周期の
まゝで前方にシフトしかつパルス幅を大きくした
ので、応答よく所定の空燃比にすることができ、
高精度かつ安定した信頼性のあるエンジン制御を
可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るエンジンの空燃比制御方
法を実施した空燃比制御装置の構造を示す説明
図、第２図は制御回路のブロツク図、第３図Ａ，
Ｂ，Ｃ及びＤはその作動を示すタイミングチヤー
ト、第４図は制御回路の制御プログラムを示すタ
イムチヤートである。 １２……スロツトルチヤンバ、１４……絞り
弁、２２……燃料噴射装置、５６……空気流量セ
ンサ、１００……制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンの運転状態に関する物理量からエン
   ジンのトルクを検出すると共に加速時か否かを検
   出し、加速時には、加速時前の噴射燃料量よりも
   増量されて空燃比がリツチとなる加速用噴射燃料
   量を算出し、燃料噴射弁駆動用パルス信号のパル
   ス幅を前記算出した加速用噴射燃料量に対応づけ
   て設定し、該設定したパルス信号を、加速時以外
   の噴射タイミングとして設定され、エンジンに同
   期した定周期のパルス周期よりも短かい周期で順
   次燃料噴射弁へ供給し、エンジンのトルクの変化
   が緩慢となつた加速直後には、加速時前よりも空
   燃比がリツチとなる加速後用噴射燃料量を算出
   し、前記パルス信号のパルス幅を前記算出した加
   速後用噴射燃料量に対応づけて設定し、該設定し
   たパルス信号を、加速時の最終パルス信号の発生
   タイミングを基準とした定周期で順次燃料噴射弁
   へ供給し、パルス信号のパルス幅に応じて燃料を
   噴射する燃料噴射弁の開閉動により、エンジンの
   空燃比を制御することを特徴とするエンジンの空
   燃比制御方法。