JPS623140A - エンジン用空燃比制御装置 - 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〕 本発明は、エンジンの空燃比制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来上り、吸気系にサージタンクをそなえたエンジンが
提案されている。またこのような工ンシ　　　　　　　
　　　、ンにおいて、サージタンクよりも上流側におい
てエアーフローセンサにより吸気空気量を検出し、この
検出情報に基づき燃料噴射量を制御して空燃比を制御す
るものも提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来のエンジン用空燃比制御
装置では、エアーフローセンサで計測された吸入空気量
Ｑａ（ｎ）とエンジンに吸入される空気量Ｑｅ（ｎ）と
の間に差が生じるため、正確な空燃　　　　　　　　　
　パ比制御を実現できないというＨＭＩｆ、がある、　
　　　　　　　　　　　・・、そこで、 Ｑｅ（ｎ）＝（１ｋ）Ｑｅ（ｎ−１）＋ｋＱａ（ｎ）　
　・・（１）なる式に基づき空燃比を制御する手段が提
案されている。ここで、Ｑｅ（ｎ）はｎ−１〜ｎ（ｎ≧
２）の間にエンジン内へ吸入される空気量、Ｑｅ（ｎ−
１）ｊ！ｎ−−Ｚ−ｎ　　１の間にエンジン内へ吸入さ
れる空気量（前回の吸入空気量）、Ｑａ（ｎ）はｎ−１
〜ｎの間にエアーフローセンサを通過した吸入空気量、
ｋは補正係数である。また、１ｌ−１１ｎ−２はクラン
ク基準位置タイミングである。

なお、Ｑｅ（ｎ）＝Ｑｅ（ｎ−１）−Ｑａ（ｎ）はそれ
ぞれ吸入空気量／エンジン回転数（Ｑ／Ｎ）情報を有し
ている。

次に、何故上記（１）式によってエアーフローセンサ通
過空気量Ｑａ（ｎ）からエンジンへの吸入空気ＩＱｅ（
ｎ）を推定できるかについて説明する。

まず、エンジンの状態を第６図のように仮定する。この
第６図において、 Ｑａ（ｎ）＝ＩＱａ　ｄｔ：ｎ−１−ｎ＊での間にエア
ーフローセンサ３を通過した吸入空気量（この量は第７
１！１（ｂ）の新線部分となる）Ｑｅ（ｎ）”ｊ’　Ｑ
ｅ　ｄｔ：ｎ　−１−ｎｔ！での間に工ンフＬ−／ ジンに吸入された空気量 ｖｓ　：サージタンク５の容積 Ｐｓ（ｎ）：ｎ−１〜ｎまでのサージタンク５内の平Ｔ
ｓ（ｎ）：ｎ−１〜ｎまでのサージタンク５内の平均温
度　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　■ｃ　：エンジンの１ストローク当たりの容積ロ
ー１．ｎ：クランクの基準位置のタイミング［このタイ
ミングは第７図（ａ）参照】 また、第６図において、（２）式の関係がある。

Ｐｓ（ｎ）　・Ｖｃ＝Ｑｅ（ｎ）　・Ｒ−Ｔｓ（ｎ）　
　”　’　（２）これよりｎ−１〜ｎの１ストロ一ク問
にエンジンが吸入する空気量は（３）式となる。

Ｑｅ（ｎ）　＝Ｖｃ　・（１／　Ｒ−Ｔｓ（ｎ））　・
Ｐｓ（ｎ）・・・（３）。

さらに、ｎ−２〜ｎ−１の間のサージタンク５内の平均
圧力および平均温度をそれぞれＰ　５（ｎ−１）ｔＴｓ
（ｎ−１）とすると、温度の変化率は小さいと考えられ
るので、Ｔｓ（ｎ−１）’＝　Ｔｓ（ｎ）となる。

したがって、ｎ−１〜ｎ闇にサージタンク５にだよる空
気量ΔＱａは、（４）式のようになる。

ΔＱ　ａ＝　Ｑ　ａ（ｎ）−Ｑ　ｅ（ｎ）ユニで、（３
）式およびＴｓ（ｎ−１）−Ｔｓ（ｎ）　　よりここで
、Ｑｅ（ｎ−１）はｎ−２−ｎ−１間にエンジンへ吸入
される空気量である。（４）、（５）、（６）式より、 ・　・・（７） （７）式より ＝（１−ｋ）・Ｑｅ（ｎ−１）＋ｋＱａ（ｎ）　　　・
・・（８）ここで、 この（８）式から分かるように、サージタンク５の容積
Ｖｓが大きいはどｋの値が小さくなり、過渡時にエアー
フローセンサ３で計量した空気ＩＬＱａ（ｎ）と、エン
ジンが実際に吸入する空気量Ｑｅ（ｎ）とのＭｆｌ大キ
＜ｔ７ａ、例工ｌｒ、Ｖｃ＝０．５（１）、Ｖｓ＝３（
１）とすると、ｋ＝０．１４となり、（１）は次のよう
になる。

Ｑｅ（ｎ）＝　０．８６　・Ｑｅ（ｎ　−１）＋　０．
１４　・Ｑａ（ｎ）・・・（９） この（９）式から分かるように過渡時には各ストローク
間にエアーフローセンサ３で吸入される空ｉｔＱ、（ｎ
）の約１４％がエンジンに吸入される空気量Ｑｅ（ｎ）
に影響を与える。

したがって、エアーフローセンサ３で計量した空気量Ｑ
ａ（ｎ）のみに基づいて制御すると実際にエンジンには
吸入される空気量Ｑｅ（ｎ）に対し多くの燃料を供給し
、オーバリッチとなる。

なお、従来のマルチポイント噴射方式のエンジンにおけ
る電子燃料噴射制御は、エアーフローセンサ３で計量し
た空気量Ｑａ（ｎ）のみに基づいていたため、ブースト
がＯｍｍＨｇの場合と、−２Ｏ０ａ＋１ＩＩＨｇの場合
とでほぼ同一の燃料量を供給し、オーバリッチとなって
いた。

この結果からみても、（１）＊（９）式のような補正に
上り、エンジンが実際に吸入する空気ｔＱｅ（ｎ）を近
似しで制御しなければならないことが分かる。

待に、マルチポイント方式の場合は、燃料の遅れが小さ
いため、このような補正が必要となるのである。

なお、第５図中の符号１は吸気通路、４はスロットル弁
、１６は排気通路を示している。

しかしながら、このような従来のエンジン用空燃比制御
装置では、上記の補正係数ｋを一定にしたままエンジン
を作動させると、ｋの値によっては走行時の車体のシャ
クリ現象はないが、停車アイドル時の安定性の悪化を招
いたり、停車アイドルの安定性は良いが走行時に車体の
シャクリ現象を起こしたりするおそれがある。

本発明は、このような問題点を解決しようとするもので
、停車アイドル時と車両走行時とで上記補正係数を変更
できるようにして、停車アイドル時の安定性を良くシシ
かも車体のシャクリ現象をも招かないようにした、エン
ジン用空燃比制御装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、本発明のエンジン用空燃比制御装置は、エン
ジン内へ吸入された空気量をφｅ（ｎ）とし、同ニンジ
ン内へ吸入された前回の空気量をＱｅ（ｎ−１）とし、
エンジン吸気系に配設されたエアーフローセンサによっ
て検出された吸入空気量をＱａ（ｎ）とし、補正係数を
ｋとした場合に、Ｑｅ（ｎ）＝（１−ｋ）Ｑｅ（ｎ　−
１）＋ｋＱａ（ｎ）を満足する式から上記エンジンへの
吸入空気量Ｑｅ（ｎ）を推定しこの吸入空気ｊｉＱｅ（
ｎ）に基づいて空燃比を制御する装置において、エンジ
ンアイドル状態を検出するアイドルセンサと、車速を検
出する車速センサとをそなえ、上記のアイドルセンサお
よび車速センサからの信号に応じ停車アイドル時と車両
走行時とで上記補正係数にの値を変更する手段が設けら
れたことを特徴としている。

〔作　用〕

上述の本発明のエンジン用空燃比制御装置では、Ｑｅ（
ｎ）＝（１−ｋ）Ｑｅ（ｎ−１）十ｋＱａ（ｎ）を満足
する式からエンジンへの吸入空気量Ｑｅ（ｎ）を推定し
こ　　　　　　　　　１２、の吸入空気量Ｑｅ（ｎ）に
基づいて空燃比を制御することが行なわれるが、停車ア
イドル時と車両走行時とで補正係数にの値を変更するこ
とが行なわれる。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の一実施例としてのエンジン用
空燃比制御装置について説明すると、第１図はその概略
構成図、第２，３図はいずれもその作用を説明するため
のグラフ、第４図はその作用を説明するための流れ図、
第５図はその作用を説明するためのグラフであり、第１
〜５図中、第６．７図と同じ符号はほぼ同様の部分を示
している。

さて、本采施例は、４気筒エンジンを搭載した自動車に
本装置を適用したものであるが、まず第１図に示すごと
（、エンジンＥの吸気通路１には、その上流側から順に
エアクリーナ２．エア７０−センサ３．スロットル弁４
．サージタンク５おより電磁式燃料噴射弁６が設けられ
ている。

ここで、エア７ａ−センサ３としてはカルマン渦式のも
のが使用され、このエア７０−センサ３は吸入空気量に
比例した周波数をもった電気信号を出力するもので、こ
れによりエア７０−センサ　　　　　　　　　　３でエ
ンジンＥの吸入空気量を検出することがで　　　　　　
　　　１：′きう　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　、、Ｉ’、（、ｉまた、サージタンク５は吸気
マニホルド１ａの集合部に設けられ、サージタンク５よ
り下流側の吸気マニホルド１ａにおける各気筒へ通じる
枝部分には、それぞれ燃料噴射弁６が配設されている。

すなわちこのエンジンＥはマルチポイント燃料噴　　　
　　　　　　、。

射方式（ＭＰＩ方式）のエンジンとして構成されている
。

また、各燃料噴射弁６へは、コントローラ７から制御信
号（パルス列信号）が出力されるようになうでいるが、
このコントローラ７へは、前述のエア７０−センサ３か
らの信号のほか、スロットル開度センサ８．吸気通路圧
力センサ９１回転数センサ１０、吸気温センサ１１．大
気圧センサ１２．水温　　　　　　　　　゛センサ１３
．阜速センサ１４．アイドルスイッチ（ア　　　　　　
　　　　。

イドンレセンサ＞１５．Ｏ，センサ１７．ノックセンサ
　　　　　　　　　　′１８等からの信号も入力されて
いる。

ここで、スロットル開度センサ８はスロットル弁４の開
度を検出するもので、スロットル開度センサ８としては
例えばボテンシａメータが使用される。

また吸気通路圧力センサ９は吸気通路１の圧力（例えば
吸気マニホルド１ａの圧力）を検出するもので、回転数
センサ１０はエンジン回転数を検出するもので、アイド
ルセンサとしでも機能する。

さらに、吸気温センサ１１は吸気通路１内の吸気温度を
検出するもので、大気圧センサ１２は大気圧を検出する
もので、水温センサ１３はエンジン冷却水温を検出する
もので、車速センサ１４は車速を検出するもので、アイ
ドルスイッチ１５はアイドル状態にあるかどうかを検出
するもので、０２センサ１７は排気通路１６内の酸素濃
度を検出するものである。

ところで、コントローラ７は、ＣＰＵ、ＲＡＭ。

ＲＯＭ、適宜の入出力インク７エースをそなえて構成さ
れているが、このコントローラ７１ｉ、ｍ料供給用制御
手段ＦＣＭ、点火時期制御手段ＩＣＭ。

アイドルスピードコントロール手ＰｉＩ　Ｓ　Ｃ等の機
能を有している。

燃料供給用制御手段ＦＣＭは、エア７０−センサ３（低
速高負荷域等の特定の運転状態においてはスロットル開
度センサ８．吸気通路圧力センサ９、回転数センサ１０
）や０２センサ１７あるいは必要に応じて吸気温センサ
１１．大気圧センサ１２゜水温センサ１３等からの信号
を受けて Ｑｅ（ｎ）＝（１−ｋ）Ｑｅ（ｎ　−１）＋ｋＱａ（ｎ
）なる式からエンノンＥへの吸入空気量Ｑｅ（ｎ）を推
定しこの吸入空気量Ｑｅ（ｎ）に基づき所要の空燃比と
なるよう電磁式燃料噴射弁６へ所要のパルス幅をもった
電気信号を出力する主燃料供給制御手段ＦＣＭＩと、回
転数センサ１０．車速センサ１４．アイドルスイッチ１
５からの信号に応じ停車アイドル時（第３図に符号Ａで
示す領域参照；車速ＴＯ且つエンジン回転数Ｎｅ≦Ｎｅ
１ｄ）と車両走行時とで補正係数にの値を変更する手Ｆ
ｉＫ　ＣＭとの機能を有している。

なお、この補正係数変更手８．Ｋ　ＣＭによって、例え
ば停車アイドル時にｋは０．４とされ、走行時にｋは０
．１４に変更される。このように停車アイドル時の方が
走行時よりもｋの値を大さくするのは、第２図に示すよ
うに停車アイドル時の安定性（第２図の実線参照）と車
体のシャクリ現象（第２図の点線参照；これは特にアイ
ドル開度走行に顕著である）とがｋの値によって変化す
るからこれに適合させるためであるが、更に具体的には
犬のような理由による。

すなわち、アイドル領域は吸入空気量も少なく、元来燃
焼としては不安定になり易く、例えば、ある気筒で不整
燃焼が起こると、通常（１）式を用いないＬ　−Ｊ　ｅ
ｔｒｏ方式では、次のどとく空燃比がエンジン回転数Ｎ
ｅの低下を抑制する方向に自動補正され、アイドルの不
安定に対し有利に働くが、（１）式に基づく空燃比制御
においては、エンジン回転数Ｎｅが低下しても、燃料量
を決めるＱｅ（ｎ）に反映されるには遅れを生じるため
、エンジン回転数の低下を抑制できない。

したがって、ｋの値を大さくしてやることで、上記空燃
比の自動補正を効かせるようにすることがで外るのであ
る。

点火時期制御手段ＩＣＭは回転数センサ１０゜ノックセ
ンサ１８等からの信号を受けて最適な点火時期となるよ
うな制御信号を点火時期被制御部へ出力するものである
。

アイドルスピードコントロール１ｆｆｉＩｓｃ＋！、ア
イドル時のエンジン回転数をエンジン回転数に基づいて
制御する（この制御を回転数フィードバック制御という
）ほか、スロットル開度に基づいて制御する（この制御
をポジションフィードバック制御という）ためスロット
ル弁４を駆動するアクチュエータ（ＤＣモータやパルス
モータ）１９へＩＳＯ制御信号を出力するものである。

上述の構成により、エンジンアイドル域においては％０
２センサ１７による空燃比フィードバック制御を伴うア
イドルスピードコントロールが実行される。かかる制御
は主としてコントローラ７の主燃料供給制御手段ＦＣＭ
Ｉやアイドルスピードコントロール手段工ＳＣによって
なされる。

そして、特に停車アイドル状態では補正係数ｋが例えば
０．４に設定される。すなわち、Ｑｅ（ｎ）＝０．６Ｑ
ｅ（ｎ−１）＋０．４Ｑａ（ｎ）なる式からエンノンＥ
への吸入空気量Ｑｅ（ｎ）を推定しこの吸入空気量Ｑｅ
（ｎ）に基づいて空燃比が制御される。これにより停車
アイドル時の安定性が向上する。

一方、車両走行時においては、補正係数変更手段ＫＣＭ
によって補正係数ｋが０．４よりも小さい値、例えば０
．１４に変更される。これによりＱｅ（ｎ）＝０．８６
Ｑｅ（ｎ　　１）＋０．１４Ｑａ（ｎ）なる式からエン
ジンＥへの吸入空気量Ｑｅ（ｎ）を推定しこの吸入空気
量Ｑｅ（ｎ）に基づいて空燃比が制御される。これによ
り車体のシャクリ現象（特にアイドル開度走行時の重体
シャクリ現＊）を十分に防止することができる。

ここで、上記の制御要領の一例を流れ図で示すと、第４
図のようになる。

なお、エンジン回転数Ｎｅに応じて補正係数ｋを変える
ような制御を組合わせてもよい。すなわち車速≠Ｏのよ
うな状態でエンジン回転数Ｎｅに応じて補正係数ｋを変
えることにより、加速時の空燃比リーンスパイク現象を
も抑制できるのである。

今例えばエンジン回転数Ｎｅ”１０００ｒｐ論から加速
した場合を考えると、（１）式からＱｅ（ｎ）を演算す
る回数が３回程度であるのに対し、エンジン回転　　　
　　　　　　　パ。

数Ｎ６＝４０００ｒｐ−から加速した場合を考えると、
（１）。

式からＱｅ（ｎ）を演算する回数が９回にもなるため、
空燃比がリーンとなるサイクル数が多くなり、これによ
りエンジン高回転状態から加速すると空燃　　　　　　
　　　　。

比リーンスパイク現象は顕著になる。

したがって、エンジン回転数Ｎｅに応じて補正係数ｋを
例えば第５図に示すように変化させてやれば、空燃比リ
ーンスパイク現象を十分に抑制できるのである。

〔発明の効果〕

？ 以上詳述したように、本発明のエンノン用空燃比制御装
置によれば、エンジン内へ吸入された空気量をＱｅ（ｎ
）とし、同エンノン内へ吸入された前回の空気量をＱｅ
（ｎ−１）とし、エンジン吸気系に配設されたエアーフ
ローセンサによって検出された吸入空気量をＱａ（ｎ）
とし、補正係数なｋとした場合に、 Ｑｅ（ｎ）＝＜１−ｋ）Ｑｅ（ｎ　−１）＋ｋＱａ（ｎ
）を満足する式から上記エンジンへの吸入空気量Ｑｅ（
ｎ）を推定しこの吸入空気量Ｑｅ（ｎ）に基づいて空燃
比を制御する装置において、エンジンアイドル状態を検
出するアイドルセンサと、車速を検出する車速センサと
をそなえ、上記のアイドルセンサおよび車速センサから
の信号に応じ停車アイドル時と車両走行時とで上記補正
係数にの値を変更する手段が設けられるという簡素な構
成で、アイドル安定性を良くで終るとともに、車体のシ
ャクリ現象をも十分に防止できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は本発明の一実施例としてのエンジン用空燃
比制御装置を示すもので、第１図はその概略構成図、第
２，３図はいずれもその作用を説明するためのグラフ、
第４図はその作用を説明するための流れ図、第５図はそ
の作用を説明するためのグラフであり、第６，７図はエ
ンジンへの吸入空気量を推定するための演算式を説明す
るもので、第６図は同演算式のための諸元を説明するた
めの構成図、第７図（ａ）１（ｂ）はいずれも上記演算
８．、えｔ＞ｖｔ！Ｉｙｃｔｍ＋！１１オ、えゎ。２，
７アあ、。　　　　　゛。 １・・吸気通路、１ａ・・吸気マニホルド、２・争エア
クリーナ、３・・エア７０−センサ、４・・スロットル
弁、５・・サージタンク、６・・電磁式燃料噴射弁、７
・・コントローラ、８・・スロットル開度センサ、９・
・吸気通路圧力センサ、１０・・回転数センサ、１１・
・吸気温センサ、１２−・大気圧センサ、１３φ・水温
センサ、１４・・車速センサ、１５・・アイドルスイッ
チ、１６・・排気通路、１７・・０２センサ、１８・　
　　　　　　　　　　′・ノックセンサ、１９・・アク
チュエータ、Ｅ・・エンジン、ＦＣＭ・・燃料供給用制
御手段、　　　　　　　　　　　　、ＦＣＭＩ・・主燃
料供給制御手段、ＩＣＭ・・点火時期制御手段、ＩＳＯ
・・アイドルスイッチコ　　　　　　　　　　。 ントロール手段、ＫＣＭ・・補正係数変更手段。 代理人　弁理士　飯　沼　義　彦 第２図 第３図 Ｎｅ１ｄ　　エンジン回転数Ｎｅ　− 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エンジン内へ吸入された空気量をＱｅ（ｎ）とし、同エ
   ンジン内へ吸入された前回の空気量を Ｑｅ（ｎ−１）とし、エンジン吸気系に配設されたエア
   ーフローセンサによって検出された吸入空気量をＱａ（
   ｎ）とし、補正係数をｋとした場合に、Ｑｅ（ｎ）＝（
   １−ｋ）Ｑｅ（ｎ−１）＋ｋＱａ（ｎ）を満足する式か
   ら上記エンジンへの吸入空気量Ｑｅ（ｎ）を推定しこの
   吸入空気量Ｑｅ（ｎ）に基づいて空燃比を制御する装置
   において、エンジンアイドル状態を検出するアイドルセ
   ンサと、車速を検出する車速センサとをそなえ、上記の
   アイドルセンサおよび車速センサからの信号に応じ停車
   アイドル時と車両走行時とで上記補正係数ｋの値を変更
   する手段が設けられたことを特徴とする、エンジン用空
   燃比制御装置。