JPH0689682B2 - 空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、内燃機関の排気をその吸気管に還流させる還
流制御装置を備えた内燃機関システムにおいて、大気圧
の変化に左右されず所定空燃比の下で内燃機関を運転す
ることのできる空燃比制御装置に関する。

［従来技術］ 従来より排気還流制御を行なう内燃機関システムにおい
ては、内燃機関の吸入空気中に未燃焼の新たな空気（以
下、新気という）と燃焼済の排気とが混在しており、特
にスピードデンシティ方式の制御システムでは新気量の
検出が直接できないため、空燃比制御が難しい問題であ
った。

そこで、特開昭48−27130号公報に開示される技術のよ
うに、内燃機関の吸気管圧力と回転数とを変数として空
燃比補正を行なう装置が知られている。

しかしながら、上記装置においては圧力の情報として吸
気管圧力のみを変数としているため、内燃機関が運転さ
れる環境の大気圧が変動すると、背圧が変化するため同
じ吸気管内圧力値でも、実際にエンジンに供給される空
気量及び排気還流量が変化してしまう。そのためスピー
ドデンシティ方式では、吸気管内圧力のみから吸入空気
量を推定しているため背圧による吸入空気量変化や還流
量の変化に対し、補正できず、空燃比がずれるという不
具合が発生している。

［発明の目的］ 本発明は上記不具合を解消するためになされたもので、
内燃機関が作動させられる大気圧に変化が生じても排気
還流制御実行領域が変動せず、しかも空燃比を常に所定
値として内燃機関を作動することのできる空燃比制御装
置を提供することをその目的としている。

［発明の構成］ 上記目的を達成するための本発明の構成は、第１図の基
本的構図に示す様に、 内燃機関Ｉの回転数を検出する回転数検出部II Aと吸気
管圧力を検出する吸気管圧力検出部II Bとを含む運転状
態検出手段IIと、 該運転状態検出手段IIによって検出した前記内燃機関Ｉ
の回転数と吸気管圧力に基づいて、内燃機関Ｉに供給す
る基本燃料量を算出する基本燃料量算出手段IIIと、 前記内燃機関Ｉの排気を吸気管に還流する還流路を開閉
制御する還流路開閉手段IVと、 を備えた空燃比制御装置において、 前記内燃機関Ｉの吸気管圧力と大気圧との差圧を検出す
る差圧検出手段Ｖと、 該差圧検出手段Ｖと前記運転状態検出手段IIとの検出結
果に基づき、前記還流路開閉手段IVを開又は閉の２状態
に制御する還流制御手段VIと、 該還流制御手段VIによる前記還流路開閉手段IVの開閉に
関係なく、前記差圧検出手段Ｖによって検出された差圧
と前記回転数検出部II Aによって検出された回転数とに
基づいて、前記基本燃料量算出手段IIIによって求めら
れた基本燃料量に対する排気還流量補正を行なう第１補
正手段VIIと、 前記還流制御手段VIによる前記還流路開閉手段IVが還流
路を開としているときに、前記基本燃料量算出手段III
によって求められた基本燃料量に対する大気圧補正を行
なう第２補正手段VIIIと、 を備えることを特徴とする空燃比制御装置をその要旨と
している。

［作用］ 差圧検出手段によって、内燃機関の吸気管圧力と大気圧
との差を検出し、この差圧検出手段と運転状態検出手段
との検出結果に基づき、還流制御手段によって、還流路
開閉手段を開又は閉の２状態に制御する。そして、還流
路開閉手段が還流路を開としているときに、差圧検出手
段によって検出した差圧と回転数検出部によって検出し
た回転数とに基づいて、第１補正手段により、基本燃料
量算出手段によって求められた基本燃料量に対する排気
還流量補正を行なう。それとともに、還流制御手段によ
る還流路開閉手段の開閉に関係なく、第２補正手段によ
り、基本燃料量算出手段によって求めらた基本燃料量に
対する大気圧補正を行なう。

つまり、例えば上記差圧が大きい場合には、吸入空気量
が多くなり還流される排気量（排気還流量）が少なくな
って（即ちEGR率が低下して）燃料が不足がちになり、
一方、この差圧が小さい場合には吸入空気量が少なくな
るので燃料が過剰になりがちになるが、この差圧及び回
転数によって基本燃料量を（第１補正手段で）補正する
ことによって、具体的には、例えば差圧が大きい場合に
は基本燃料量を増加させ、一方、差圧が小さい場合には
基本燃料量を減少させることによって、好適な空燃比制
御を実現できる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について詳述
する。

［実施例］ 第２図は本発明はの１実施例である空燃比制御装置を装
着した内燃機関およびその周辺機器の概略図である。内
燃機関10には吸気管12、排気管14が着設されており、こ
れらのシステムの作動状態は常に各種センサにて検出さ
れ、電子制御装置50によりその検出結果を利用して内燃
機関10を最良の状態で作動することが可能である。

吸気管12は内燃機関10に新気および還流させた排気を供
給するもので、新気の吸入口には空気を浄化するための
エアフィルタ16が、その通路には新気の吸入量を調整す
るスロットルバルブ18が設けられており、スロットルバ
ルブ18にはその開度情報を電子制御装置50に出力するス
ロットル開度センサ20が装着されている。

また、吸気管12への排気還流は、排気管14と吸気管12と
を排気還流制御装置22を介して連通するEGR管24にて行
なわれる。排気還流制御装置22とはダイヤフラム型の制
御弁であり、制御管22Aに接続される気圧に応じてダイ
ヤフラムが円筒型スプリングに抗して制御弁を上下動さ
せEGR管24内を流れる排気量を制御する。制御管22Aは、
電子制御装置50からの信号により開閉動作を実行する電
磁制御弁26を介して、スロットルバルブ18より僅かにエ
アクリーナ16側の吸気管に接続される。従って、電磁制
御弁26を作動して制御管22Aにほぼ大気圧を送り込むと
ダイヤフラムはスプリングの力によって押し上げられEG
R管24は制御弁で封じられて排気還流は行なわれず、電
磁制御弁26の作動を中止し、かつスロットルバルブ18が
所定以上の開状態であれば制御管22Aには負圧が導かれ
ダイヤフラムはスプリングに抗して制御弁を上昇させEG
R管24を通して排気還流が実行される。即ち、電磁制御
弁26を開又は閉の２状態に制御する。

以上のように吸気管12に導き込まれる新気および排気の
状況はその負圧を測定する吸気管圧力センサ30により検
出され電子制御装置50に出力される。32は内燃機関10に
吸入される空気中へ燃料を噴出する燃料噴射弁を、34は
ディストリビュータ、36はディストリビュータに連動し
内燃機関10の回転数を検出する回転角センサを、38は内
燃機関10の冷却水の温度を検出する水温センサを表わし
ている。40は排気管14内の排気の残存酸素量を検出する
酸素センサを、42はエアクリーナ16とスロットルバルブ
18との間の吸気管に開孔された管より大気圧を検出する
ための大気圧センサを表わす。

上記のごとく構成されたシステムの情報伝達を電子制御
装置50を中心としてブロック図で表わした図を第３図に
示す。電子制御装置50は図示のごとくマイクロコンピュ
ータ52、A/D変換器54、２つの駆動回路56、58から構成
されている。前述の各種のセンサ出力は、バッファや波
形整形回路を含むA/D変換器54に一旦入力され、適宜マ
イクロコンピュータ52へ伝送される。マイクロコンピュ
ータ52内ではそれらの情報に応じて各種演算処理を実行
し、最適の状態で内燃機関10を作動させるため駆動回路
56、58に動作信号を出して排気還流制御や燃料噴射制御
を実行するのである。

第４図は電子制御装置50にて実行される各種の制御ルー
チンの１つである空燃比制御ルーチンの流れ図を表わし
ている。

本ルーチンの制御対象は、内燃機関10に供給される燃料
量の基準となる燃料噴射弁32の開弁時間Tpの決定であ
る。従って、本ルーチンは内燃機関10の作動状態に応じ
て高い頻度で実行されねばならず、回転角センサ36の出
力に基づいて内燃機関10の所定回転数毎に、またはマイ
クロコンピュータ52に内蔵されるタイマを利用して所定
時間毎に実行されるものである。

以下本ルーチンの処理を各ステップ毎に詳細に説明す
る。

まず、本ルーチンの処理へとマイクロコンピュータ52の
実行が移行するとステップ100が実行され、スロットル
開度センサ20、吸気管圧力センサ30、回転角センサ36、
水温センサ38および大気圧センサ42の各種センサ出力を
取り込み、吸気管圧力PM、内燃機関10の回転数NE等、現
在の内燃機関10の作動状況を検出する。

ステップ110は、上記の検出データの中から、PM、NEと
を用いて内燃機関10に供給する最適の燃料量である基本
燃料噴射量を燃料噴射弁32の基本燃料噴射時間Tpに換
算、算出する。算出には変数であるPM、NEを含む関係式
を用いて実際に演算する方法、またはPM、NEの２変数に
よる２次元マップを予め記憶、用意しておき、このマッ
プの検索により求める方法いずれとしてもよい。

なお、このTpは内燃機関10に吸入される吸入空気は全て
が新気であるとの仮定の下に決定される燃料噴射時間で
ある。

ステップ120は、排気還流制御を実行する条件が全て成
立しているか否かを判定処理する。排気還流制御条件と
しては、内燃機関10の回転数NEが所定値NE₀よりも少で
あり、水温センサ38の検出値TWが所定温度TW₀よりも高
く、スロットル開度センサ出力がスロットルが開状態で
アイドル時でないと検出し、かつ吸気管圧力センサ30の
出力PMと大気圧センサ42の出力POとの差、即ち差圧Ｐが
所定値P₀よりも大であるという全条件が満足されている
場合、即ち、暖機後の定常走行状態にのみ排気還流制御
条件が成立していると判定して次のステップ130へ移行
し、上記条件のうちいずれか１つでも成立していなけれ
ばステップ160へ移行する。

まずステップ130以後の処理について説明する。

ステップ130からステップ150は排気還流制御実行および
その制御に伴う燃料噴射量の補正を行なうものである。

まずステップ130は排気還流を実行するため、電磁制御
弁26の作動を中止すべく駆動回路58に出力信号を出し、
制御管22Aに吸気管12内の負圧を導く、これによって排
気還流制御装置22の制御弁は上昇し、排気還流が実行さ
れるのである。

続くステップ140では、上記ステップ130にて実行された
排気還流制御により内燃機管10の吸気管12へ還流された
排気量に相当する分量の燃料量を減少させるための補正
係数K1の算出が行なわれる。ここで補正係数K1とは、内
燃機関10の吸入空気量のうち排気の分量だけは酸素濃度
が低下していることに起因して、ステップ110にて行な
った仮定、吸入空気全てが新気であるとの条件が成立し
なくなったために基本燃料噴射時間Tpを短縮する係数で
ある。従って、排気の還流が実行される排気管14と吸気
管12との圧力差および内燃機関10の回転数との関係から
決定される。即ち、吸入空気量内における還流された排
気量（EGR量）の割合（EGR率）は、一般に大気圧によっ
て変化するが、本実施例では、排気管14と吸気管12との
圧力差と回転数とから上記第１補正係数を求め、この第
１補正係数によって、（後述する大気圧補正とは別に）
基本燃料噴射時間Tpを補正しているので、EGR率の変化
に好適に対応できるものである。吸気管12の圧力は吸気
管圧力センサ36の出力PMより実施しており、また、排気
管14の圧力とほぼ大気圧POに等しいものである。そこ
で、本ステップではPMとPOとの差Ｐ（＝PM−PO）、およ
び回転数NEとの２変数を含む関係式より演算にて、ある
いは予めマイクロコンピュータ52内に用意される差圧Ｐ
と回転数NEとの２次元マップを用いてこの補正係数K1が
算出される。

具体的には、上記圧力の差Ｐが大きい場合には、吸入空
気量が多くなって（EGR率の低下に伴う排気還流量が低
減して）燃料が不足がちになるので、基本燃料噴射時間
Tpをそれほど減じない様な補正係数K1とし、一方、この
差Ｐが小さい場合には吸入空気量が少なくなって燃料が
過剰になりがちであるので、基本燃料噴射時間Tpを大き
く減じる様な補正係数K1とする様に、予めマップを設定
しておく。

ステップ150では実際にこの補正係数K1を用いて基本燃
料噴射時間Tpを短縮する演算がなされる。本実施例では
K1＜１として算出し、該係数K1をTpに乗算することでTp
を減少している例を示している。

上記ステップ130〜ステップ150により排気還流制御が行
なわれるのであるが、ステップ120にてこの排気還流制
御を実行する条件が成立していないと判定されたときに
処理されるステップ160は、この排気還流制御を中止す
べくシステムを作動させる。即ち、排気還流制御装置22
を閉じるために駆動回路58を作動して電磁制御弁26を作
動させ、制御管22Aに大気圧を導く。これによって内燃
機関10に吸入される吸入空気は全てが新気となり、ステ
ップ110での仮定が成立するため基本燃料噴射時間Tpの
値を補正する必要はない。

ステップ170は上記のような排気還流制御が実行される
か否かにかかわらず、ステップ150またはステップ160の
処理後に実行されるもので、いわゆる燃料量の大気圧補
正を行なう。内燃機関10で燃料の燃焼が行なわれる際
に、内燃機関10の燃料室内への吸気および排気は大気圧
に密接な関係を示しており、例えば大気圧が低下すれば
燃焼室内の気体の交換がスムーズに実行されることから
燃料が不足がちになる。そこで大気圧センサ42の出力PO
に基づいて、大気圧が高ければ燃料噴射時間Tpを短縮さ
せるように、逆に大気圧が低ければ燃料噴射時間Tpを延
長するように補正係数K2を検索するのである。この検索
にも上記補正係数K1の検索と同様の技術を用いればよ
く、POを含む関係式によるか、あるいは予め用意される
POの一次元マップを用いて求められる。

続くステップ180は前ステップで求められた補正係数K2
を用いて実際に燃料噴射時間Tpを補正し、次のステップ
190へと移る。

ステップ190は以上の種々の演算および各種補正にて算
出された現在の内燃機関10に最適な燃料噴射時間Tpを出
力カウンタにセットする。これにより、他のルーチンで
実行される燃料噴射の際、この出力カウンタ内のTpのデ
ータに応じた分量の燃料が内燃機関10に噴射され、目的
を達成できるのである。

以上の本実施例の空燃比制御装置において、吸気管圧力
センサ30が吸気管圧力検出部に、回転角センサ36が回転
数検出部に相当するもので、その他各種センサと一体と
なって運転状態検出手段を構成している。また、排気還
流制御装置22が還流路開閉手段に、前記運転状態検出手
段で検出された吸気管圧力と大気圧との差を演算する第
４図のステップ140の処理を実行するものが差圧検出手
段に、ステップ130およびステップ160にて排気還流制御
を実行、中止させるものが還流制御手段に、ステップ14
0およびステップ150において補正係数K1に基づいて燃料
噴射時間の補正を行うものが第１補正手段に、ステップ
170およびステップ180において補正係数K2に基づいて燃
料噴射時間の補正を行なうものが第２補正手段に相当す
るものである。

このような空燃比制御装置は、従来の空燃比制御装置に
比べると、電子制御弁26を開閉２状態に制御する場合
は、排気還流量補正を行なう補正係数K1と、大気圧補正
を行なう補正係数K2を用いて燃料量を補正しているの
で、簡単な構成にもかかわらず、常に所望の空燃比下で
内燃機関10を運転することができる優れた性能を発揮す
るものである。

なお、本実施例においては差圧Ｐを算出するため吸気管
圧力センサ30、大気圧センサ42の２つの圧力センサを用
いてその差を差圧として利用したが、吸気管圧力センサ
30の１つのみをセンサとして装着し、イグニッション・
キーがONされた瞬間の吸気管圧力が未だ大気圧に等しい
時の情報を取り込み、該データを大気圧とみなす等の周
知の技術を用いて装置の簡略化を行なってもよい。

［発明の効果］ 以上、実施例を挙げて詳述したように、本発明の空燃比
制御装置は、還流流路開閉手段を開閉の２状態に制御
し、第１補正手段によって差圧及び回転数に基づいて排
気還流量補正を行なうとともに、第２補正手段によって
大気圧補正を行なっている。

従って、大気圧の変動に伴う吸気管圧力のみかけ上の変
化に起因する燃料量の過補正等を防止し、常に所期の空
燃比の下で内燃機関を運転することのできる優れた効果
を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図は一実施例の構
造概略図、第３図はその制御系のブロック図、第４図は
その制御流れ図を示す。 Ｉ……内燃機関 II……運転状態検出手段 II A……回転数検出部 II B……吸気管圧力検出部 III……基本燃料量算出手段 IV……還流路開閉手段 Ｖ……差圧検出手段 VI……還流制御手段 VII……第１補正手段 VIII……第２補正手段 10……内燃機関 12……吸気管 30……吸気管圧力センサ 42……大気圧センサ 50……電子制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の回転数を検出する回転数検出部
   と吸気管圧力を検出する吸気管圧力検出部とを含む運転
   状態検出手段と、 該運転状態検出手段によって検出した前記内燃機関の回
   転数と吸気管圧力に基づいて、内燃機関に供給する基本
   燃料量を算出する基本燃料量算出手段と、 前記内燃機関の排気を吸気管に還流する還流路を開閉制
   御する還流路開閉手段と、 を備えた空燃比制御装置において、 前記内燃機関の吸気管圧力と大気圧との差圧を検出する
   差圧検出手段と、 該差圧検出手段と前記運転状態検出手段との検出結果に
   基づき、前記還流路開閉手段を開又は閉の２状態に制御
   する還流制御手段と、 該還流制御手段により前記還流路開閉手段が還流路を開
   としているときに、前記差圧検出手段によって検出され
   た差圧と前記回転数検出部によって検出された回転数と
   に基づいて、前記基本燃料量算出手段によって求められ
   た基本燃料量に対する排気還流量補正を行なう第１補正
   手段と、 前記還流制御手段による前記還流路開閉手段の開閉に関
   係なく、前記基本燃料量算出手段によって求められた基
   本燃料量に対する大気圧補正を行なう第２補正手段と、 を備えることを特徴とする空燃比制御装置。