JPH0362898B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は外部点火式内燃機関の制御装置、特に
吸気管に設けられたスロツトルバルブと、このス
ロツトルバルブを迂回する断面が制御できるバイ
パス路と、燃料供給量制御装置を備えた外部点火
式の内燃機関の制御装置に関する。

従来スロツトルバルブを迂回する開口断面が制
御可能なバイパス路は、スロツトルバルブが閉じ
た状態の無負荷運転時に、所定の回転速度に制御
することを可能にするために用いられている。こ
のような従来の装置において、燃料の必要量を決
めるために空気量を測定する場合、空気量メータ
ーはスロツトルバルブより手前でバイパス分岐の
前に配置され、それによりバイパス路に流れる空
気量成分も測定できるようになつている。このよ
うな方法により燃料と空気の割合が一定にする充
填制御器が得られる。

上述したような従来の装置が、例えば、特開昭
54−155317号公報に記載されている。同装置で
は、スロツトルバルブより手前でバイパス路の分
岐前に配置された空気量メーターによりスロツト
ルバルブを通過する空気量並びにバイパス路を通
過する空気量が測定され、その測定された全体の
空気量に従つて燃料供給量が定められている。ま
た、無負荷運転時にはバイパス路の開口断面を調
節することにより内燃機関に供給される空気量を
調節し、アイドリング時の回転速度を一定に制御
しており、例えば、アイドリング時回転速度が減
少するとバイパス路の開口断面を大きくして空気
量を増加させ、これをエアフローメーターで測定
し燃料を増量することにより回転速度の低下を減
少させている。

このような従来の装置では、燃料供給量がスロ
ツトルバルブを通過する空気量とバイパス路を通
過する空気量の全体の空気量に従つて定められた
ので、特に無負荷運転時回転速度が減少したとき
バイパス路を通過する空気量は、極めて少なくな
り、安価な空気量メーターでは正確な空気量が測
定できず、空気量が不正確なことから所定のアイ
ドリング回転速度に制御することができないと言
う問題があつた。

従つて、本発明は、このような欠点を解消する
ためになされたもので、安価な構成で正確な燃料
供給量を供給することが可能な外部点火式内燃機
関の制御装置を提供することを目的とする。

以上のような目的を達成するために、本発明で
は、吸気管に設けられたスロツトルバルブと、前
記スロツトルバルブを迂回する開口断面が制御可
能なバイパス路と、前記バイパス路の開口断面を
決める調整器と、燃料供給量制御装置とを備えた
外部点火式内燃機関の制御装置において、スロツ
トルバルブを通過する空気量に従つて変化する燃
料供給量信号を発生させる第１の信号形成手段
と、前記調整器を制御する制御信号が入力され、
この制御信号に従つて変化する燃料供給量信号を
発生させる第２の信号形成手段とを設け、前記第
１と第２の信号形成手段から得られる燃料供給量
信号に従つて内燃機関に供給される燃料供給量を
定める構成を採用した。

このような構成では、バイパス路の開口断面を
決める調整器を制御する制御信号が入力され、こ
の制御信号に従つて変化する燃料供給量信号を発
生させる信号形成手段が設けられているので、ス
ロツトルバルブを通過する空気量が０となる無負
荷運転時の燃料供給量は、空気量信号を用いるこ
となくバイパス路の開口断面を決める調整器を制
御する制御信号に従つて定められることになる。
従つて、本発明では、無負荷運転特バイパス路に
流れる空気量を測定することなく、バイパス路の
開口断面を決める調整器を制御する制御信号に従
つて燃料供給量が決められるので、安価な空気量
メーターを用いても無負荷運転時の混合気の最適
化制御が可能になる。

次に添付図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。

第１図には燃料噴射装置を備えた外部点火式内
燃機関の無負荷運転時の回転速度制御に関する実
施例が図示されている。内燃機関本体には符号１
０が付されており、符号１１が付された吸気管に
は、スロツトルバルブ１２と、空気量メーター１
３と、スロツトルバルブと空気量メーターを迂回
させるバイパス路１４と、その中に配置された断
面積制御素子１５が設けられている。符号１６は
バイパス路１４中の断面積制御素子１５の調整器
を示す。符号１７はアクセルペダルを示す。アク
セルペダル１７はスロツトルバルブ１２の位置に
直接作用を及ぼす。アクセルペダルの位置は、ス
ロツトバルブ角度センサー１８によつて検出され
る。内燃機関本体１０には温度センサーθ２０、
回転速度ｎあるいは回転時間を検出するセンサー
２１、及びトルクセンサー２２が取り付けられて
いる。さらに排気管２４には排気ガスセンサー２
３が取り付けられている。

燃料供給量制御は少くとも一つの噴射弁２５を
通して行なわれるが、この噴射弁２５には時間信
号形成回路２６から基本噴射量パルスtiが入力さ
れる。この時間信号形成回路２６には空気量メー
ター１３、スロツトルバルブ角度センサー１８、
回転速度センサー２１から得られる入力信号が入
力される。そのほかに別の燃料供給量信号tiLが
第２の時間信号形成回路２７で形成される。２つ
の時間信号形成回路２６と２７の出力信号は、合
流点２８を経て加算的に噴射弁２５に供給される
か、或いは合流点２８のそばの点線で示された切
り換えスイツチ２９を介して択一的に噴射弁に供
給される。

時間信号形成回路２７の入力信号は、温度セン
サー２０、制御器３０（ラムダ制御、回転変動抑
止制御、燃費制御等を行なう制御器）及び無負荷
運転時の回転速度を制御する制御器３１からの信
号である。同時にこの制御器３１の出力信号は断
面積制御素子１５を駆動する調整器１６の制御信
号となつている。またこの制御器３１の入力信号
は、スロツトルバルブ角度センサー１８、温度セ
ンサー２０及び回転速度センサー２１からの出力
信号である。さらにこの制御器にはバツテリー電
圧補正用の入力が設けられている。また、制御器
３０には回転速度センサー２１、トルクセンサー
２２、排気ガスセンサー２３からの信号が入力さ
れる。

ところで第１図に図示した装置で重要なこと
は、従来の装置とは異なり、バイパス路１４がス
ロツトルバルブ１２と空気量メーター１３をバイ
パスしていることである。これによりバイパス路
を流れる空気量によつて直接的にではないが、燃
料供給量が制御されることになる。

第１図の本発明による装置では、付加される燃
料の量はバイパス路の開口断面積に従つて決めら
れる。従つてそれにより従量を任意に調節でき
る。本実施例では燃料供給量装置として噴射装置
が使われている。従つて、噴射時間を調整するこ
とになる。無負荷運転（アイドリング）における
噴射時間tiLとバイパスの開口断面積すなわち調
整器１６の駆動信号τBP、ならびに回転速度ｎと
の関係は次の式で定義される tiL＝ａ・（τBP−ｂ）１／ｎ＋ｃ ここでａ、ｂ、ｃは適当な定数である。

独立変数としてτとｎを含んだ上記の式又は他
の式、例えば（tiL＝ａ・τBP＋ｂ）を介してtiL
を求めるほかに、噴射時間を例えば特性信号発生
器（メモリ）から直接求めるかあるいは補間法に
よつて得ることができる。

上式の定数ａ、ｂ、ｃあるいは特性信号は、実
験に基づいて決められる。

第２図は上記の式により得られる特性曲線を示
す。

第３図には第１図に図示した無負荷運転回転速
度制御器３１がブロツク回路として説細に図示さ
れている。回転速度センサー２１からの回転速度
信号はパルス整形回路３５に入力される。その後
段で回転速度の目標値と実際値の比較が行なわれ
る。その場合目標回転速度は、例えば実際の回転
速度、エンジンの温度、バツテリー電圧に従つて
決められる。ブロツク３７はいわゆるデツドゾー
ンを形成する。このブロツク３７により回転速度
制御の応答特性に対してある種の不感領域が形成
される。このブロツク３７の後には回転速度制御
から燃費制御へ切り換えるスイツチ３８が接続さ
れる。その場合スイツチ３８の位置はブロツク３
７の出力信号により決められる。出力信号が高い
値を示す時は燃費制御器４０はリード線３９を介
し遮断される。即ち、燃費制御器のテスト信号は
遮断され、スイツチ３８は図示された位置となつ
て回転速度制御が行なわれる。このことにより、
回転速度が目標値より大きくはずれた場合に装置
が回転速度制御モードに変わる一方、その他の場
合では制御器４０が燃費制御器として動作するこ
とが可能になる。従つて燃費制御は常に動作する
必要はなく、例えば２、３秒の所定の間隔をおい
て短い時間作動すれば充分である。

スイツチ３８の後段には各パラメータを個々の
駆動特性量、例えば回転速度の適正値からのずれ
に適合させる制御入力４３を備えた比例、積分及
び微分特性を有するPID制御器４２が接続されて
いる。このPID制御器４２の後には、PID制御器
４２の出力信号を制限する制限回路４４が接続さ
れており、それにより回転速度の実際値、エンジ
ンの温度、スロツトルバルブの位置などに関連し
た上限と下限が設けられるようになる。更にこの
制限回路の後に接続されたアナログ／デジタル変
換器４５において制御回路４４の出力信号ガパル
スの長さの変調された信号に変換され、それによ
り調整器１６と時間信号形成回路２７が直接駆動
される。

第４図、第５図、第６図にはバイパス路１４の
断面積に関連して燃料供給量を制御する時間信号
形成回路２７の詳細が図示されている。

第４図では、第１図に図示した時間信号形成回
路２７は、特性信号発生器５０と乗算回路５１を
有し、この乗算回路５１には特性信号発生器（メ
モリ）５０と特性信号発生器（メモリ）５２から
の出力信号が入力される。乗算回路５１の出力側
には制御信号TiLを発生する出力端子５３が設け
られている。特性信号発生器５２の出力信号は入
力端子54を介して入力される温度信号に従つて変
化し、一方、特性信号発生器５０の各入力は入力
信号τBPとｎ及び制御器３０において形成される
ａ、ｂ、Ｃの値である。

制御器３０の主要部分は積分特性を備えた制御
器５５であり、その入力信号は無負荷運転の時の
みに閉じるスイツチ５６を介して、排ガスの組成
によつて形成される。そのためにラムダλ値の目
標値と実際値の比較が行なわれる。この比較は比
較値５７において目標値設定器５８から与えられ
る目標値と、それぞれ排気ガスセンサー２３で測
定され、制御段５９において処理されたラムダ値
の実際値を比較することにより行なわれる。

第４図による構成は以下の特徴をもつている。
即ち調整器１６を駆動する信号τBPは第１図の時
間信号形成回路２７で燃料供給量信号tiLを形成
するのに用いられるが、その場合パラメータｂあ
るいはｃを変化することにより加算的に、またパ
ラメータａを変化させることによつて乗算的に、
あるいは加算的にかつ乗算的に作用させることが
できる。

それにこれらの各値を積分特性をもたして重ね
合わせ制御することもでき、またセンサー２３か
らラムダ信号を用いて混合気をλ＝１に制御する
ことも可能である。

第５図には、第４図と基本的に同じ構成の装置
が図示されている。異なるところは、制御器３０
はラムダ制御ではなく、所定の回転変動値になる
ような変動抑止制御に用いられることである。そ
のために回転変動測定器６０に回転速度センサー
２１から信号が送られ、この回転変動測定器６０
において回転速度センサー２１の出力信号の周波
数変化が回転変動値に変換され、続いてこの値が
処理されて回転変動抑止制御が行なわれる。

更に第６図には燃費（燃料消費率）制御
（bemin）を行なう場合用いられる制御器３０の
詳細図が図示されている。回転速度信号センサー
２１からの信号がパルス整形回路６１を経て、テ
スト信号発生器６３を備えた燃費制御器６２に送
られる。回転トルクセンサー２２が設けられる場
合には回転速度信号に代えて、トルクセンサーの
出力が燃費制御器６２に印加される。それにより
迅速な制御が可能になる。テスト信号発生器６３
は、回転速度の基準値からのずれが大きい場合に
は、テスト信号を遮断する入力を有する（第３図
のリード線３９参照）。第３図のスイツチ３８は
出力線６４を介して遮断されるので、制御器３１
（第３図参照）の出力信号は変化を受けない。

一方、調整器１６を駆動する線上に設けられた
加算段６７にはテスト信号発生器６３の出力端子
６５を介してデジタルテスト信号が送られる。制
御器３１の出力信号はこの加算段６７においてス
イツチ３８が開放しているために、テスト信号に
より変化を受け、それによりバイパス路を通る空
気量が変化する。この信号処理によりバイパスの
断面積が周期的に変化し、それにより混合気が薄
くなるが、しかしその場合第１図の時間信号形成
回路２７が機能して燃料供給量を補うこと無しに
行なわれる。

第４図から第６図の装置を介して行なわれる重
複した制御は、内燃機関の種類に従つてその効果
が調整される。そのために積分制御器に種々の積
分時定数が設けられたり、あるいは例えば比例成
分を付加したりすることが行なわれる。

このような重複した制御は無負荷運転時の噴射
時間tiLを制御するほかに、さらに無負荷運転時
以外の噴射時間を最適化するのにも用いられる。
このことが第１図の信号３２により示されてい
る。

以上述べたことから明きらかなように、バイパ
ス路の断面積に従つて燃料供給量を制御する上述
した制御装置により非常に簡単な操作で正確な燃
料供給量を供給することが可能になり、更に種々
の制御が可能であることにより各種のパラメータ
に対応できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御装置の構成を示す構成
図、第２図は第１図の制御装置を説明する特性曲
線を示す線図、第３図は第１図の制御部分の構成
を示すブロツク図、第４図から第６図はそれぞれ
ラムダ制御回転変動抑止制限及び燃費最適化制御
を行なう場合の実施例を示すブロツク図である。 １０……内燃機関、１１……吸気管、１２……
スロツトルバルブ、１３……空気量メーター、１
４……バイパス路、１５……断面積制御素子、１
６……調整器、１７……アクセルペダル、１８…
…スロツトルバルブ角度センサー、２０……温度
センサー、２１…回転速度センサー、２２……ト
ルクセンサー、２３……排気ガスセンサー、２５
……噴射弁、２６，２７……時間信号形成回路、
３０，３１……制御器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸気管に設けられたスロツトルバルブと、前
   記スロツトルバルブを迂回する開口断面が制御可
   能なバイパス路と、前記バイパス路の開口断面を
   決める調整器１６と、燃料供給量制御装置とを備
   えた外部点火式内燃機関の制御装置において、 スロツトルバルブを通過する空気量に従つて変
   化する燃料供給量信号tiを発生させる第１の信号
   形成手段２６と、 前記調整器を制御する制御信号τBPが入力さ
   れ、この制御信号に従つて変化する燃料供給量信
   号tiLを発生させる第２の信号形成手段２７とを
   設け、 前記第１と第２の信号形成手段から得られる燃
   料供給量信号に従つて内燃機関に供給される燃料
   供給量を定めることを特徴とする外部点火式内燃
   機関の制御装置。 ２ 無負荷運転時には前記第２の信号形成手段か
   ら得られる燃料供給量信号に従つて燃料供給量を
   定めるようにしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の外部点火式内燃機関の制御装
   置。 ３ 前記第２の信号形成手段から得られる燃料供
   給量信号が前記調整器の制御信号のほかに回転速
   度、温度、排気ガス組成、回転変動又は燃費に従
   つて調節することができることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項又は第２項に記載の外部点火式
   内燃機関の制御装置。 ４ 前記第１と第２の信号形成手段から得られる
   燃料供給量信号を加算して内燃機関に供給される
   燃料供給量を定めることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項から第３項までのいずれか１項に記載
   の外部点火式内燃機関の制御装置。 ５ 前記第１あるいは第２の信号形成手段のいず
   れかを用いて内燃機関に供給される燃料供給量を
   定めることを特徴とする特許請求の範囲第１項か
   ら第３項までのいずれか１項に記載の外部点火式
   内燃機関の制御装置。 ６ 無負荷運転時における燃料供給量信号tiLが、
   調整器１６の制御信号をτBP、回転速度をｎ、
   ａ、ｂ、ｃを常数として tiL＝ａ・（τBP−ｂ）・（１／ｎ）＋ｃ の式により求められることを特徴とする特許請求
   の範囲第２項に記載の外部点火式内燃機関の制御
   装置。 ７ 無負荷運転時における燃料供給量信号が特性
   信号発生器から読み出されることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項に記載の外部点火式内燃機関
   の制御装置。 ８ 第２の信号形成手段により形成される燃料供
   給量信号によりラムダ制御、回転変動抑止制御又
   は燃費制御が行なわれることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項から第７項までのいずれか１項に
   記載の外部点火式内燃機関の制御装置。 ９ 無負荷ないし部分負荷領域において第２の信
   号形成手段により形成される燃料供給量信号が一
   定に保持され燃費制御が行なわれることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項から第８項までのいず
   れか１項に記載の外部点火式内燃機関の制御装
   置。