JPS628623B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動車用ガソリンエンジンの電子制
御形気化器における始動特性を改善するための空
燃比制御装置に関する。

大気汚染の防止など環境保全に対する関心が高
まるにつれ、ガソリンエンジンなどの排気ガスに
対する規制は強化の一途をたどり、エンジンの運
転状態に応じて空燃比（Ａ／Ｆという）を細かく
制御してやらない限り、到底、この厳しい排気ガ
ス規制を満足することができなくなつてきた。

ところが、従来から使用されてきた気化器のよ
うに、主として機構的な部分の応動によりエンジ
ンの運転状態に対応して空燃比を制御する方式の
気化器では、エンジンの運転状態を表わす数多く
の因子を制御のために取り込み、これを制御に反
映させることが困難なので、このような気化器に
よつて排気ガス規制を満足するようにＡ／Ｆを細
かく制御することは、実用上不可能に近く、その
ため、Ａ／Ｆの制御など気化器に必要な制御のほ
とんどを電子的に行なうように構成した、いわゆ
る電子制御形気化器（ECCという）が実用化さ
れた。

このようなECCによるＡ／Ｆ制御装置の一例
を第１図に示す。

図において、１はエンジン、２は気化器、３は
スローソレノイド、４はメーンソレノイド、５は
フユエルソレノイド、６はアイドル検出スイツ
チ、７はスロツトルアクチユエータ、８は吸気負
圧センサ、９は冷却水温センサ、１０はパルス形
エンジン回転数センサ、１１は吸気温センサ、１
２はコントロールユニツトである。

第２図は気化器２及びそれに付随するソレノイ
ド３〜５の構成を示す。

図において、１３はスロツトルバルブである。

スローソレノイド３はスローエアブリードの空
気を制御することで気化器２のスローポート、ア
イドルポートに到る燃料の供給量を制御し、メー
ンソレノイド４はメーンノズルに対する燃料の供
給量を制御する。また、フユエルソレノイド５は
スロツトルバルブ１３に対して設けられているバ
イパス空気路に到る燃料の供給量を制御し、混合
気を濃化するための燃料増量手段として作動す
る。

従つて、スローソレノイド３とメーンソレノイ
ド４を制御すれば、気化器２のスローメーン系に
おけるＡ／Ｆが制御され、フユエルソレノイド５
を制御すれば気化器２の増量系におけるＡ／Ｆが
制御されることになる。

第３図にはスロツトルアクチユエータ７の構成
が示されている。

図において、１４はスロツトルバルブ（以下、
絞り弁という）１３の軸、１５は軸１４に取り付
られた開閉レバー、１６は同じく戻しレバー、１
７はリターンスプリング、１８はストロークシヤ
フト、１９は減速歯車、２０は直流モータであ
る。なお、２は気化器、１２はコントロールユニ
ツト、１３は絞り弁である。

アクセルペダルが操作されていない状態のとき
には、絞り弁１３はリターンスプリング１７の張
力により復帰位置に戻つており、このときの復帰
位置は開閉レバー１５がストロークシヤフト１８
に当接する位置で定まる。そして、このストロー
クシヤフト１８は歯車１９にネジによつて保持さ
れているから、モータ２０に信号を送つて歯車１
９を回転させることにより絞り弁１３の復帰位置
を任意に制御することができる。

また、ストロークシヤフト１８が一杯に戻つて
絞り弁１３が全閉位置に復帰したときには、アイ
ドル検出スイツチ６（第１図）が動作して信号Ｔ
_HSWがコントロールユニツト１２に送られるよう
になつている。

第４図はコントロールユニツト１２の一例を示
したもので、コントロールロジツク２２、マイク
ロコンピユータ２３、ロム２４、マルチプレクサ
２５、アナログデジタル変換器２６などで構成さ
れ、負圧センサ８（第１図）からの吸気負圧Ｖ_C
や水温センサ９からのエンジン温度Ｔ_Wなどのア
ナログデータはマルチプレクサ２５とアナログデ
ジタル変換器２６を介して、アイドル検出スイツ
チ６からのデータＴ_HSWや回転数センサ１０から
のエンジン回転数Ｎ、それにスタータスイツチか
らの信号Ｋ・SWなどのデジタルデータはそのま
までそれぞれコントロールロジツク２２に取り込
み、マイクロコンピユータ２３、ロム２４などで
処理し、各種アクチユエータ、例えばスローソレ
ノイド３、メーンソレノイド４、フユエルソレノ
イド５、スロツトルアクチユエータ７などを制御
してエンジンの運転状態に応じた最適Ａ／Ｆが得
られるような制御を行なう。

従つて、このように構成されたＡ／Ｆ制御装置
では、エンジンの運転状態を表わす各種のデータ
に応じて、定常運転状態ではスローとメーンのソ
レノイド３，４の制御を介して最適なＡ／Ｆに制
御すると共にフユエルソレノイド５とスロツトル
アクチユエータ７を制御することにより始動クラ
ンキング時に必要な濃い混合気を最適な状態に制
御することができる。

このとき、これらのソレノイド３，４，５に対
する開度の制御は、いわゆるON・OFFデユーテ
イ制御で、基本的には一定の周期Ｔごとに動作さ
れ、その周期Ｔごとに時間ｔだけON、即ちソレ
ノイドが開くようになつており、周期Ｔに対する
時間ｔの比、ｔ／Ｔを変えて開度を制御するよう
になつている。そして（ｔ／Ｔ×100）をONデユ
ーテイと呼び、スローとメーンのソレノイド３，
４のONデユーテイを制御すれば第５図に示すよ
うにスローメーン系によるＡ／Ｆを制御すること
ができ、フユエルソレノイド５のONデユーテイ
を変えれば第６図に示すように増量系から供給さ
れる燃料の供給量を制御することができるから、
コントロールユニツト１２によつてＡ／Ｆの制御
を行なうことができることになる。

また、このときの制御には、いわゆるマツプ制
御が用いられており、このマツプはロム２４から
なる一種の記憶装置で、例えば第７図に示すよう
に、エンジン回転数Ｎと吸気負圧Ｖ_Cが与えられ
るとＡ／Ｆを一定に保つために必要なスローメー
ン系のソレノイドに必要なONデユーテイが得ら
れるように、あらかじめ対応する数値を記憶して
おいたものであり、これを用いることによりＡ／
Ｆ制御を容易にかつ正確に行なうことができる。

ところで、従来の機械式の気化器においては、
エンジンの始動クランキング時における始動補正
装置としては、いわゆるチヨーク式と呼ばれる方
式のものが用いられ、これはチヨークバルブによ
つて気化器における燃料供給系の負圧を高くし、
強制的に燃料の吸い出しを多くする方法であり、
始動時のクランキングとフアイアリングの補正
は、いわゆる完爆補正と呼ばれる方式で、吸気負
圧が所定値以上に達したときにはチヨークバルブ
を開き、燃料供給系の負圧を少し下げてやる方式
となつていた。

ところが、上記のようなECCにおいては、気
化器本体の機構部分に余分な制御機構を設けるこ
となく電子的に種々の機能が遂行できる点を特徴
の一つとしているものであるから、始動補正装置
としては、絞り弁１３によつて空気の供給量を決
定し、フユエルソレノイド５によつて燃料の供給
量を決定するようにして始動補正を行ない、チヨ
ークバルブのような付加的な機構制御部材は使用
しないのが通例であり、これによりECCの特質
を充分に活用した始動補正付Ａ／Ｆ制御装置を得
ていた。

この上記した装置においては、始動クランキン
グ時、冷却水温センサ９からのエンジン温度Ｔ_W
に応じた絞り弁開度をアクチユエータ７によつて
設定し、必要な空気供給量が得られるようにして
いる。このとき、スロツトルアクチユエータ７に
対する制御は、直流モータ２０をパルスモータ的
に使用し、一定幅のパルスを供給してその都度一
定の回転数だけ直流モータ２０を回転させるよう
にしている。従つて、第８図に示すように直流モ
ータ２０に供給するパルスＰ_UTHの数によつて絞
り弁１３の開度が制御されるような構成となつて
いる。

しかるに、直流モータ２０は回転位相制御が不
可能なため、このような制御では電源電圧の変動
やアクチユエータ７の駆動部及び絞り弁１３の軸
受部における摩擦力の変化などの影響を受けて絞
り弁１３の開度にバラツキを生じ、平均的には第
８図のような特性とはなるものの、制御の都度、
僅かではあるが常に異なつた開度しか得られな
い。

そして、このとき、絞り弁１３の開度によつて
始動クランキング時のエンジン回転数Ｎと吸気負
圧Ｖ_Cの特性が第９図のように定まつてしまうた
め、絞り弁１３の開度が正確に制御できないと回
転数Ｎや吸気負圧Ｖ_Cも正確に制御できなくなつ
てしまう。

一方、始動クランキング時には、フユエルソレ
ノイド５から燃料の供給が行なわれているが、こ
のフユエルソレノイド５による燃料の供給はスロ
ーメーン系の場合と同じく負圧式、即ち吸気負圧
により吸い出されるタイプであり、加えて都合の
悪いことにはスローメーン系とは異なり、第６図
に示したように吸気負圧Ｖ_Cの影響が著しく大き
い。そのため、上述のように吸気負圧Ｖ_Cが正確
に制御できない場合には、フユエルソレノイド５
による燃料の供給量も不正確なものとなつてしま
つて充分な始動補正が得られないという欠点があ
つた。

また、上記の装置においては、エンジン温度Ｔ
_Wから絞り弁１３の開度を設定（テーブルなどに
より行なう）しているが、絞り弁１３の開度に対
するエンジン回転数Ｎは必ずしも第９図に示すよ
うに一義的に決まるものではなく、スターターモ
ータに対する供給電圧やエンジンのオイルの状態
などによつて変化する。

従つて、エンジン温度Ｔ_Wから絞り弁開度を設
定しても、それにより所定のエンジン回転数Ｎ、
ひいては所定の吸気負圧Ｖ_Cが得られるという保
障は必ずしもないから、上記の装置では、この面
からも始動補正が正しく得られず、始動特性が良
好ではないという欠点があつた。

なお、この種の装置として関連するものには、
例えば特開昭48−21032号公報などを挙げること
ができる。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を除
き、常に正確な始動補正が可能で充分な始動特性
が得られるようにしたECCの始動補正付Ａ／Ｆ
制御装置を提供するにある。

この目的を達成するため、本発明は、始動クラ
ンキング時における絞り弁アクチユエータを吸気
負圧目標で制御するようにした点を特徴とする。

以下、本発明による始動補正付Ａ／Ｆ制御装置
の実施例を図面について説明する。

既に説明したように、ECCにおけるＡ／Ｆの
制御はコントロールユニツト１２によつて遂行さ
れ、その中に含まれているマイクロコンピユータ
２３のプログラムの一つとして制御が実行されて
いる。

そして、本発明による始動補正付Ａ／Ｆ制御装
置も、コントロールユニツト１２によつて遂行さ
れている制御の一つとして構成されているもので
あり、以下、その一実施例を第１１図のフローチ
ヤートによつて説明する。

この制御プログラムは例えば40ms毎に実施さ
れるもので、まず、このプログラムの実行に入る
と、最初にスタータスイツチのON，OFFをデー
タＫ・SWから判断して、これがON、即ち始動
クランキング中であると判断したら次のステツプ
でＶ_C−Ｖ_CR＜０を調べる。ここでＶ_CRは始動ク
ランキング時には到達する可能性がほとんどな
く、エンジンがフアイアリングしたときには当然
達するであろうところの吸気負圧の値、例えば
200mmＨｇ程度の負圧値である。

従つて、このステツプでの結果がYES、即ち
吸気負圧Ｖ_Cが200mmＨｇに達していなかつたとき
には、まだエンジンが始動していないことを示す
から、次のステツプに進み、冷却水温センサ９か
らのエンジン温度Ｔ_Wが取り込まれ、続くステツ
プでテーブルに当り、データＴ_Wに対する目標吸
気負圧Ｖ_CTを見る。このときのエンジン温度Ｔ_W
に対する吸気負圧目標値Ｖ_CTの特性は、例えば第
１０図に示すような特性に設定されている。

続く２つのステツプは、この目標負圧Ｖ_CTが達
成されるようにする絞り弁アクチユエータ７の制
御を実行するステツプで、まず、Ｖ_C−Ｖ_CT≧０
を調べ、これがYESのときには吸気負圧Ｖ_Cが目
標値Ｖ_CTに等しいか或いはそれより大きいことを
表わすから、続くステツプでは所定の数の正のパ
ルスＰ_UTHをアクチユエータ７のモータ２０に供
給し、絞り弁１３を少し開けてやる。

また、Ｖ_C−Ｖ_CT≧０がNOとなつたときには、
吸気負圧Ｖ_Cが目標値Ｖ_CTに達していないことを
示すから、続くステツプでは所定数の負のパルス
Ｐ_UTHをモータ２０に供給して絞り弁１３を少し
閉じてやる。

この一連の制御は、このプログラムが実行され
る毎に40msの間隔で繰り返されているから、結
局、吸気負圧Ｖ_Cが目標値Ｖ_CTに収歛してゆくよ
うな制御が絞り弁１３の開度に掛ることになり、
吸気負圧Ｖ_Cは常に目標値Ｖ_CTの極く近傍に保た
れることになる。

最後のステツプでは、目標吸気負圧Ｖ_CTからテ
ーブルによりフユエルソレノイド５に対するON
デユーテイが求められ、フユエルソレノイド５が
制御されて所定量の燃料が供給されるように制御
が行なわれて制御プログラムの１サイクルを終了
する。

次に、この制御プログラムの最初の方に戻り、
スタータスイツチからのデータＫ・SWを見たと
き、これがOFF、つまり始動クランキングが行
なわれていないと判断されたときと、その次のス
テツプでＶ_C−Ｖ_CR＜０がNOとなつたとき、つま
りエンジンが点火され自らトルクを発生している
と判断されたとき（これがいわゆる完爆状態であ
る）には、吸気負圧Ｖ_Cを目標値Ｖ_CTにするため
の制御には入らず、右方に示して制御の実行に入
り、アイドル回転数を所定値に保つための、いわ
ゆるアイドルスピード制御動作Ｎ Ｆ／Ｂと吸気
負圧が所定値以上に達しないようにする、いわゆ
るスロツトルオープナ制御SOの実行に掛り、こ
れによる絞り弁アクチユエータ７の制御が行なわ
れて１サイクルの制御プログラムを終了する。

この結果、本発明の実施例においては、絞り弁
アクチユエータ７による絞り弁１３の開度設定動
作にバラツキがあつても、それは吸気負圧Ｖ_Cの
大きな変化となつて現われる前に繰り返される制
御によつて収歛され、目標値Ｖ_CTに対する吸気負
圧Ｖ_Cの制御にはほとんど影響を与えないから、
常に正しい吸気負圧Ｖ_Cが得られ、フユエルソレ
ノイド５によつて供給される燃料の制御も正確に
遂行されることになり、始動に必要なＡ／Ｆを充
分な精度で与えることができてエンジンの始動が
常に良好な始動補正特性を得ることができる。

また、このとき、吸気負圧Ｖ_Cを制御して目標
値Ｖ_CTに保つための動作にアクチユエータ７によ
る絞り弁１３の開度を知る必要がない、つまり、
吸気負圧Ｖ_Cを目標値Ｖ_CTに制御するためには実
測した吸気負圧Ｖ_Cと目標値Ｖ_CTとの関係から絞
り弁１３の開度をその状態から開いたり、或いは
閉じたりしてゆけばよく、従つて、絞り弁１３の
開度がどうなつているかは知る必要がない。

ところが、従来の装置のように、エンジン温度
から絞り弁１３の開度を設定するためには、絞り
弁１３の開度を知らなければ制御ができない。そ
して、通常のアクチユエータ７には絞り弁開度セ
ンサが備えられていない。

そのため、従来の装置では、例えばアイドル検
出スイツチ６からのデータＴ_HSWを見ながらアク
チユエータ７を働かせ、このデータＴ_HSWからの
信号が得られるまで、即ち絞り弁１３が全閉位置
（第８図のＴ_Hio）に戻るまで、一旦アクチユエー
タ７を戻し、それから所定の数のパルスＰ_UTHを
供給して所定の位置にまで絞り弁１３を開いてゆ
くという、いわゆるイニシヤライズ動作が必要に
なつて動作が複雑になり、これを除くために絞り
弁開度位置センサを設けなければコストアツプと
なるという欠点もあつたが、本発明の実施例によ
ればこのような欠点も除くことができる。

また、始動クランキング時には、エンジンの機
械的な抵抗のため吸気負圧Ｖ_Cの値が大きく脈動
し易く、そのため制御動作が不安定になる場合が
あるが、このときには吸気負圧Ｖ_Cの測定を適当
なフイルタを介して行なうようにしたり、吸気負
圧Ｖ_Cと目標値Ｖ_CTとの大小関係の判別にヒステ
リシス又は不感帯を設定し、例えば、Ｖ_C−Ｖ_CT
≧０をＶ_C−Ｖ_CT≧±ΔＶ_Cとし、この±ΔＶ_Cの
間ではアクチユエータ７に対するパルスＰ_UTHの
印加を行なわないようにしたりすることが考えら
れ、いずれも有効な方法ということができる。同
じように、吸気負圧Ｖ_Cが減少して目標値Ｖ_CTに
向つた場合と増加して向つた場合とで目標値Ｖ_CT
の値を変えることによりヒステリシスを与えるよ
うにしてもよい。

なお、以上の実施例では、エンジン温度Ｔ_Wか
ら目標吸気負圧Ｖ_CTを求め、これを目標に吸気負
圧Ｖ_Cを制御していたが、第９図から明らかなよ
うに、同じ絞り弁開度に対してエンジン回転数Ｎ
と吸気負圧Ｖ_Cとは一対一に対応するから、エン
ジン温度Ｔ_Wから目標回転数Ｎ_Tをテーブルで与
え、エンジン回転数Ｎを目標値Ｎ_Tに収歛するよ
うに絞り弁アクチユエータ７を制御してもよい。

このときには、第１１図のフローチヤートにお
いて、Ｖ_C−Ｖ_CT≧０の判別ステツプ代りにＮ−
Ｎ_T≧０を判別してアクチユエータ７のモータ２
０にパルスＰ_UTHをセツトするステツプを設ける
だけでよいことはいうまでもない。

以上説明したように、本発明によれば、始動ク
ランキング時にも常に必要な燃料の供給が正確に
行なわれる上、制御にイニシヤライズなどの余分
な動作を必要としないから、簡単な構成で済み、
従来技術の欠点を除いて常に正しい始動補正を行
なつてエンジンの始動特性が良好な始動補正付
Ａ／Ｆ制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電子制御形気化器による空燃比制御装
置の一例を示す模式ブロツク図、第２図はその気
化器の一例を示す断面図、第３図はスロツトルア
クチユエータの一例を示す模式図、第４図はコン
トロールユニツトの構成を示すブロツク図、第５
図はスローメーンソレノイドによる空燃比制御特
性を示す特性図、第６図はフユエルソレノイドに
よる空燃比制御特性を示す特性図、第７図はマツ
プによるデータのセツトを示す概念図、第８図は
スロツトルアクチユエータによる絞り弁開度の制
御を示す特性図、第９図はエンジンの始動クラン
キング時における回転数と吸気負圧を示す特性
図、第１０図はエンジン温度から吸気負圧を与え
るためのテーブルの一例を示す特性図、第１１図
は本発明による始動補正付空燃比制御装置の一実
施例による動作を示すフローチヤートである。 １……エンジン、２……気化器、３……スロー
ソレノイド、４……メーンソレノイド、５……フ
ユエルソレノイド、６……アイドル検出スイツ
チ、７……スロツトルアクチユエータ、８……吸
気負圧センサ、９……冷却水温センサ、１０……
パルス形エンジン回転数センサ、１１……吸気温
センサ、１２……コントロールユニツト、１３…
…スロツトルバルブ、１４……スロツトルバルブ
の軸、１５……開閉レバー、１６……戻しレバ
ー、１７……リターンスプリング、１８……スト
ロークシヤフト、１９……減速歯車、２０……直
流モータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 絞り弁の復帰位置を制御するアクチユエータ
   手段と、混合気を濃化するための燃料増量手段と
   を有する始動補正付空燃比制御装置において、エ
   ンジン始動クランキング状態を検出する手段と、
   エンジン始動クランキング時に必要な所定の目標
   データを与える記憶手段と、エンジンの吸気負圧
   又はそれに関連したデータを検出するセンサとを
   備え、エンジン始動クランキング時にはエンジン
   吸気負圧が上記記憶手段から与えられた目標デー
   タによる所定の目標値となるように上記アクチユ
   エータ手段を制御することにより始動特性を改善
   したことを特徴とする始動補正付空燃比制御装
   置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、上記記憶手
   段がエンジン温度を表わすデータを入力とし、そ
   の関数として目標吸気負圧データを与える記憶手
   段で構成されたことを特徴とする始動補正付空燃
   比制御装置。 ３ 特許請求の範囲第１項において、上記燃料増
   量手段による増加燃料供給量が上記記憶手段によ
   つて与えられた目標吸気負圧に応じて制御される
   ように構成したことを特徴とする始動補正付空燃
   比制御装置。