JPH03115751A - エンジン制御装置 - 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】 本発明は、内燃機関（エンジン）の制御装置に関する。

従来より、吸入空気量をエアフローセンサで検出しこの
ようにして検出された実際の吸入空気量に基づき燃料供
給制御等を行なうエンジンが提案されている。

しかしこの種のエンジンにターボチャージャを付設した
ときは、例えば吸入空気量が急激に減少する減速時に、
ターボチャージャのタービン、コンプレッサの回転慣性
との関係で、エンジン吸気系にサージングが発生するお
それがあり、これによりエアフローセンサ出力が異常に
なるため、正確な燃料供給制御等が行なえず、ショック
を起こしたり、エンジンが停止する、いわゆるエンスト
を招いたりするという問題点がある。

なお、上記のサージングはタービン回転がその吸入空気
量に見あった値に下がるまで継続するものである。

本発明は、このような問題点を解決しようとするもので
、実際に検出される吸入空気量（以下、「実吸入空気量
」という）に基づく制御と、少なくともスロットル弁開
度から推定される吸入空気量（以下、「模擬吸入空気量
」という）に基づく制御とを、エンジンの運転状態に応
じて選択できるようにして、高（・信頼性でエンジン制
御が行なえるようにした、エンジン制御装置を提供する
ことを目的とする。

このため、本発明のエンジン制御装置は、エンジンの排
気通路に設けられたタービンと、上記エンジンの吸気通
路に設けられるとともに上記タービンで駆動されるコン
プレッサと、同コンプレッサの上流側において上記吸気
通路に設けられ実吸入空気量を検出するエアフローセン
サと、上記吸気通路に介装されたスロットル弁の開度を
検出するスロットルセンサと、エンジンの被制御部と、
上記エアフローセンサからの信号を受け上記実吸入空気
量に基づいて上記エンジンの被制御部を制御する第１制
御手段と、上記スロットルセンサからの信号を受け、上
おスロットル弁の開度から推定される模擬吸入空気量を
設定する模擬吸入空気量設定手段と、上記エンジンの負
荷または吸気量が急減する減速状態を検出する減速状態
検出手段と、同減速状態検出手段が上記減速状態を検出
したときに上記第１制御手段に優先して上記模擬吸入空
気量に基づいて上記エンジンの被制御部を制御する第２
制御手段とをそなえたとを特徴としている。

以下、図面により本発明の一実施例としてのエンジン制
御装置について説明すると、第１図はその全体構成図、
第２図はその作用を説明するためのグラフ、第３．４図
はそれぞれその作用を説明するための流れ図である。

第１図に示すごとく、本実施例にかかる自動車搭載用の
ガソリンエンジンのごとき内燃機関Ｅ（以下単に「エン
ジンＥ」という）は、ターボチャージャ３をそなえてい
る。このターボチャージャ３は、エンジンＥの排気通路
２に介装されるタービン４をそなえるとともに、エンジ
ンＥの吸気通路１に介装されタービン４によって回転駆
動されるコンプレッサ５をそなえている。

また、エンジンＥの吸気通路１には、その上流側（エア
クリーナ側）から順に、エアフローセンサ１６、ターボ
チャージャ３のコンプレッサ５．インタクーラ８．エン
ジン被制御部としての燃料供給部を構成する電磁式燃料
噴射弁９．１０（これらの弁９．１０は噴射容量が異な
る）およびスロットル弁】１が設けられ、エンジンＥの
排気通路２には、その上流側（エンジン燃焼室側）から
順に、ターボチャージャ３のタービン４．触媒コンバー
タ２７および図示しないマフラーが設けられている。

エアフローセンサ１６は、吸気通路１内に配設された柱
状体によって発生するカルマン渦の個数を超音波変調手
段によって検出したり、抵抗値の変化によって検出した
りすることにより、吸気通路ｌの実際の吸入空気量（実
吸入空気量）を検出するもので、エアフローセンサ１６
からのディジタル出力はコントローラ１４へ入力される
ようになっている。なお、エアフローセンサ１６からの
ディジタル出力はコントローラ１４内で例えば１／２分
周器にかけられてから燃料供給制御等のため各種の処理
に供される。

また、一般にエアフローセンサ１６はエンジンＥの低速
高負荷状態において吸気脈動等により誤動作を起こすと
いわれているが、本実施例では、エアフローセンサ１６
の下流側にインタクーラ８を設はエアクリーナ部分の寸
法等を適宜調整することにより、上記のような吸気脈動
はほとんど起きなくなったので、エアフローセンサ１６
による計測信頼性あるいは精度は十分に高いものと考え
られる。

しかし、前述のごとく、ターボチャージャ３が設けられ
ているので、サージングによるエアフロセンサ１６の誤
動作の可能性は存在している。

また、回転数センサ１７が設けられており、この回転数
センサ１７は例えばイグニッションコイル２８の１次側
マイナス端子からエンジン回転数情報を検出することに
よりエンジン回転数Ｎを検出するものである。　さらに
、スロットル弁１１の開度（スロットル開度）θを検出
するスロットルセンサ２０が設けられており、このスロ
ットルセンサ２０としてはポテンショメータが用いられ
る。

また、吸気温度を検出する吸気温センサ１８゜大気圧を
検出する大気圧センサ１９が設けられているほか、その
他にエンジン冷却水温度を検出する水温センサ２１．排
気中の酸素濃度を検出する０゜センサ２２．エンジンノ
ック状態を検出するノックセンサ２３．車速を検出する
車速センサ２４、エンジンアイドル状態を検出するアイ
ドルスィッチ２５．エンジンクランキング るクランキングスイッチ２６，ディストリヒ′ユタ２９
付きの光電変換手段によってクランク角度を検出するク
ランク角度センサ３１などが設けられており、これらの
センサやスイッチからの信号はコントローラ１４へ入力
されるようになっている。

なお、吸気温センサ１８，大気圧センサ１９，水温セン
サ２１，スロットルセンサ２　０　、０２センサ２２、
ノックセンサ２３などは、その検出信号がアナログ信号
であるので、Ａ／Ｄコンバータを介してコン］・ローラ
１４へ入力される。

また、大気圧センサ１９はコントローラ１４内に組み込
んでもよい。

さらに、イグニッションコイル２８が設けられており、
このイグニッションコイル２８はエンジン被制御部とし
てのパワートランジスタ（スイッチングトランジスタ）
３０によって１次側電流を断続されるようになっている
。なお、パワートランジスタ３０はコントローラ１４か
らオンオフのための信号を受けるようになっている。

また、車室内には、表示計１３が設けられている。この
表示計１３としては、例えば針の駆動部が、コントロー
ラ１４からの制御信号（電流）を受けて、針が回動する
ことにより、負圧領域．過給領域，過過給領域（この過
過給領域はレッドゾーンともいう）のいずれかを指示す
る針式表示部１３ａをもつものや、発光ダイオード（Ｌ
ＥＤ）を列状に配設して、これらのＬＥＤが適宜点滅す
るセグメント式表示部１３ｂをもつものなどが考えられ
る。

なお、表示計１３が針式表示部１３ａをもつものの場合
、コントローラ１４からＩ−Ｖコンバータおよび電流駆
動回路を介して制御信号が表示計１３へ供給される。

ところで、コントローラ１４は、ＣＰＵやメモリー（マ
ツプを含む）、適宜の入出力インタフェースをそなえて
構成されているが、このコントローラ１４は、具体的に
は、実吸入空気量Ａｒに基づくエンジン制御用第１信号
を電磁式燃料噴射弁９。

１０等のエンジン被制御部へ出力する第１制御手段Ｍ１
の機能を有するとともに、次の条件を満足したときに第
１制御手段Ｍ１に優先してスロットル開度θとエンジン
回転数Ｎとから推定される吸入空気量Ａｓ（以下「模擬
吸入空気量ＡｓＪというが、この模擬吸入空気量Ａｓの
データはコントローラ］４のマツプ内に記憶されている
）に基づくエンジン制御用第２信号を電磁式燃料噴射弁
９，ＩＯ等のエンジン被制御部へ出力する第２制御手段
Ｍ２の機能を有する。

ここで、第２制御手段Ｍ２による制御が行なわれるだめ
の条件として、 （　１．　）　　所定の減速状態、即ちスロットル弁１
１の閉弁速度１ｄθ／ａｔ　ｌが所定の限界値（所定値
）を超えること （２）実吸入空気量Ａｒ／模擬吸入空気量＾Ｓ（このＡ
ｒ／Ａｓを誤動作率εという）が所定の限界値（所定値
）を超えること （３）実吸入空気量Ａ「と模擬吸入空気量Ａｓとの差が
所定の限界値（所定値）を超えることを拳けることがで
きるが、このうち（１）〜（３）項の全てを満足したと
きを第２制御手段Ｍ２による制御への移行条件としても
よ＜、（１）または（２）項あるいは（１）または（３
）項を満足しｔ；ときを第２制御手段Ｍ２による制御へ
の移行条件としてもよく、（１）〜（３）項のいずれか
を満足したときを第２制両手段Ｍ２による制御への移行
条件としてもよい。

ここで、上述の（１）が、エンジンの負荷または吸気量
か急減する減速状態に相当し、この減速状態もコントロ
ーラ１４により検出されることは言うまでもない。

なお、吸入空気量データを使用する制御としては、燃料
供給制御のほか、点火時期制御、吸気道路内圧力表示の
ための制御やこのエンジンＥが排気再硲環（ＥＧＲ）シ
ステムを有する場合のＥＧＲ制御あるいはこのエンジン
Ｅが複合吸気式エンジン（ＣＩ　Ｓエンジン）である場
合の２次吸気弁等の弁作動停止制御等、エンジン負荷（
ブースト）が関係する制御が考えられる。

上述の構成により、例えば第２図の線（１）に示すごと
く、スロットル弁】１の閉弁速度が所定の限界値を超え
てエンジン速度が減速することにより、吸気系にサージ
ングが発生して、第２図の曲線（ｂ）に示すごとく、誤
動作率εがε２（限界値）を超えると、第２図の（ｃ）
欄に記載したように、エアフローセンサ出力による吸入
空気量（実吸入空気量）データに基づく制御から模擬吸
入空気量データに基づく制御に切り替える。このように
実吸入空気量に基づく制御から模擬吸入空気量に基づく
制御へ切り替える処理の流れを示すと、第３図にステッ
プＡ１〜Ａ５で示すようなフローとなる。

また、上記の減速状態がなくなり、誤動作率εがε２よ
りも小さいε１（このεｌは模擬吸入空気量に基づく制
御解除のための限界値）以下となって、この状態が所定
時間ｔｏ以上継続すると、再度実吸入空気量に基づく制
御に切り替える。このように模擬吸入空気量に基づく制
御から実吸入空気量に基づく制御へ切り替える処理の場
合は、第３図に示すものにおいて、ステップＡ５の処理
の前に所定時間経過したかどうかという判断を挿入し、
ＹＥＳならステップＡ５の処理を行ない、ＮＯならステ
ップＡ４の処理を行なうようにする。

なお第２図（ｂ）中のε０はエアフローセンサ１６の正
常時のものを示す。

このように、エアフローセンサ１６からの出力が異常な
状態となるときは、今まで実吸入空気量データに頼って
いた制御を全て模擬吸入空気量デ夕に置き替えることが
行なわれるので、入力が模擬吸入空気量データに置き替
わるだけでその後の処理はエアフローセンサ１６正常時
のロジ７りをそのまま使用でき、これによりたとえエン
ジンＥにサージングが発生してもエアフローセンサ１６
の正常時の動作と同じ制御が可能となり、かかるサージ
ング発生時にも、エンジン制御が乱れることはない。

な３、実吸入空気量に基づく制御を行なうに際しては、
吸入空気量を吸気温や大気圧などで補正したデータを使
用するが、この補正は必ずしも必要ではない。

また、燃料噴射がエアフローセンサ出力のパルス同期で
行なわれる場合は、模擬吸入空気量に基づく制御を行な
うに際し燃料噴射をまず回転同期噴射に切り替えるとと
もに、噴射パルス幅を、模擬吸入空気量で決まる基本パ
ルス幅に、更に模擬吸入空気量データやその他各種のデ
ータから決定される各種補正を加えたものとする。

さらに、点火時期制御や吸気通路圧力表示もエンジン運
転状態に応じ実吸入空気量または模擬吸入空気量に基づ
いて行なわれる。

ところで、第４図にステップＢ１−Ｂ５で示すように、
スロットル弁１１の閉弁速度が所定の限界値を超えたか
、または誤動作率εが所定の限界値を超えた場合に、模
擬吸入空気量に基づく制御に移行させるようにすること
もでき、この場合はエアフローセンサ１６の出力が異常
である場合はもちろんのこと、異常になりやすい場合も
模擬吸入空気量に基づく制御が行なわれる。

また、実吸入空気量に基づく制御への復帰は、減速状態
が解除されてから所定時間以上経過したか（この判断は
第４図のステップＢ２のＹＥＳのあとに行なう）あるい
は誤動作率εがε２よりも小さいε１（このε１は前記
のε１と同様、模擬吸入空気量に基づく制御解除のため
の限界値）以下にある時間が所定時間以上経過した場合
（この判断は第４図のステップＢ３のＹＥＳのあとに行
なう）に行なわれる。

なお、第３図のステップＡ３および第４図のステップＢ
３で、実吸入空気量と模擬吸入空気量との差か所定の限
界値を超えたかどうかを判断してもよい。この場合はエ
アフローセンサ１６が断線して故障しｌ；場合でも、上
記の差が所定の限界値を超えるから、エアフローセンサ
１６が故障した場合でも、模擬吸入空気量に基づく制御
が行なわれ、エンジン制御の信頼性が高まる。

また、模擬吸入空気量に基づく制御ゾーンを例えは低負
荷域に限定すれば、スロットル開度情報のみで決まる模
擬吸入空気量（このデータもマツプに記憶される）を使
用することもできる。

なお、第１図中の符号６はウェストゲートバルブ、７は
ウェストゲートバルブ６を開閉駆動するための２枚ダイ
アフラム式圧力応動装置、１２はアイドル時にスロット
ル弁１１をロッド等を介して回動させるためのＤＣモー
タ等からなるアクチュエータ、１５は圧力応動装置７を
制御するための電磁式切替弁（この弁１５は弁体用の図
示しない戻しばねを有する）を示している。

以上詳述したように、本発明のエンジン制御装置によれ
ば、エンジンの排気通路に設けられたタービンと、上記
エンジンの吸気通路に設けられるとともに上記タービン
で駆動されるコンプレッサと、同コンプレッサの上流側
において上記吸気通路に設けられ実吸入空気量を検出す
るエアフローセンサと、上記吸気通路に介装されたスロ
ットル弁の開度を検出するスロットルセンサと、エンジ
ンの被制御部と、上おエアフローセンサからの信号を受
け上記実吸入空気量に基づいて上記エンジンの被制御部
を制御する第１制御手段と、上記スロットルセンサから
の信号を受け、上記スロットル弁の開度から推定される
模擬吸入空気量を設定する模擬吸入空気量設定手段と、
上おエンジンの負荷または吸気量が急減する減速状態を
検出する減速状態検出手段と、同減速状態検出手段が上
記減速状態を検出したときに上記第１制御手段に優先し
て上記模擬吸入空気量に基づいて上記エンジンの被制御
部を制御する第２制御手段とをそなえたことにより、エ
ンジンの負荷または吸気量が急減する減速状態が発生し
たときに、エンジンの被制御部が、スロットル弁の開度
から推定される模擬吸入空気量に基づいて制御されるの
で、スロットル弁の閉弁速度が所定値を超えてエンジン
速度が減速することによる吸気系にサージングが発生し
ても、エアフローセンサの正常時の動作と同じ制御が可
能となり、上記サージング発生時にもエンジン制御が乱
れることがない。これにより外乱に強いエンジン制御を
実現することができ、その結果エンジン制御の信頼性を
大幅に向上させることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例としてのエンジン制御装置を示す
もので、第１図はその全体構成図、第２図はその作用を
説明するためのグラフ、第３．４図はそれぞれその作用
を説明するための流れ図である。 １・・吸気通路、２・・排気通路、３・・ターボチャー
ジャ、４・・タービン、５φ癩コンプレツサ、６・・ウ
ェストゲートバルブ、７・・圧力応動装置、８・・イン
タクーラ、９，１０・・電磁式燃料噴射弁、１１・・ス
ロットル弁、１２・・アクチュエータ、１３・・表示計
、１３ａ・・針式表示部、１３ｂ・・セグメント式表示
部、１４・・コントローラ、１５・・電磁式切替弁、１
６・・エアフローセンサ、１７・・回転数センサ、１８
・・吸気温センサ、１９・・大気圧センサ、２０・・ス
ロットルセンサ、２１・・水温センサ、２２・・０□セ
ンサ、２３・・ノックセンサ、２４・・車速センサ、２
５・・アイドルスイッチ、２６・・クランキングスイッ
チ、２７・・触媒コンバータ、２８・・イグニッション
コイル、２９・・ディストリビュータ、３０・・パワー
トランジスタ、３１・・クランク角度センサ、Ｅ・・エ
ンジン、Ｍｌ・・第１制御手段、Ｍ２・・第２制御手段
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンの排気通路に設けられたタービンと、上記エン
   ジンの吸気通路に設けられるとともに上記タービンで駆
   動されるコンプレッサと、同コンプレッサの上流側にお
   いて上記吸気通路に設けられ実吸入空気量を検出するエ
   アフローセンサと、上記吸気通路に介装されたスロット
   ル弁の開度を検出するスロットルセンサと、エンジンの
   被制御部と、上記エアフローセンサからの信号を受け上
   記実吸入空気量に基づいて上記エンジンの被制御部を制
   御する第１制御手段と、上記スロットルセンサからの信
   号を受け、上記スロットル弁の開度から推定される模擬
   吸入空気量を設定する模擬吸入空気量設定手段と、上記
   エンジンの負荷または吸気量が急減する減速状態を検出
   する減速状態検出手段と、同減速状態検出手段が上記減
   速状態を検出したときに上記第１制御手段に優先して上
   記模擬吸入空気量に基づいて上記エンジンの被制御部を
   制御する第２制御手段とをそなえたことを特徴とする、
   エンジン制御装置。