JPS6321027B2

JPS6321027B2 -

Info

Publication number: JPS6321027B2
Application number: JP55017877A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Atago; Toshio Manaka
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1980-02-18
Filing date: 1980-02-18
Publication date: 1988-05-02
Also published as: JPS56115836A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、ガソリンエンジン用電子制御形気化
器の吸気負圧制御状態における空燃比制御装置に
関する。

大気汚染の防止など環境保全に対する関心が高
まつてくるにつれ、ガソリンエンジンなど自動車
用エンジンに対する排気ガス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は、
主として機構部分の応動によりエンジンの運転状
態に対応してＡ／Ｆを制御する方式のものがほと
んどであり、このような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、それを制御に反映させることがかなり困難
なので、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ほとんど不可能に近
かつた。

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わせるようにした、
いわゆる電子制御形気化器（ECCという）が実
用化されるようになつてきた。

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
増量系フユエルソレノイド、６はスロツトルスイ
ツチ、７は増量系エアソレノイド、８は吸気負圧
センサ、９は冷却水温センサ、１０はパルス形回
転数センサ、１１は吸気温センサ、１２はO₂セ
ンサ、１３はコントロールユニツトである。

なお、その他の部分は本発明と特に関係がない
ので省略した。

気化器２及びそれに付随するソレノイドなどの
構成を第２図に示す。

スローソレノイド３はスローエアブリードに対
する空気の供給量を制御することにより気化器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、増量
系エアソレノイド７は気化器２の絞り弁に対する
バイパス空気通路に流れる空気量を制御し、増量
系フユエルソレノイド５はバイパス空気通路に対
する燃料の供給量を制御する。なお、この第２図
には現われていないが、スロツトルスイツチ６も
気化器２に設けられており、絞り弁がリターンス
プリングの張力で全閉位置に戻つたときスイツチ
の接点が閉じられるようになつている。

第３図はコントロールユニツト１３の構成を示
したもので、コントロールロジツク１４、マイク
ロコンピユータ１５、ロム１６、マルチプレクサ
１７、AD変換器１８などからなり、エンジンの
運転状態を表わす種々のデータをコントロールロ
ジツク１４に取り込み、マイクロコンピユータ１
５、ロム１６などを用いて処理し、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、エアソレノイド７など気化器２に付随した
各種のアクチユエータを制御する。

このとき、冷却水温センサ９からのエンジン温
度を表わすデータT_W、吸気負圧センサ８からの
吸気負圧データV_C、O₂センサ１２からのO₂デー
タなどのアナログデータはマルチプレクサ１７と
AD変換器１８を介してコントロールロジツク１
４に取り込むようにし、スロツトルスイツチ６か
らのデータT_HSW、回転数センサ１０からの回転
数データＮなどのデジタルデータは直接入力され
るようになつている。

従つて、このような構成の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、定常運転状態におけるＡ／Ｆの制御はス
ローとメーンのソレノイド３，４の制御を介して
常に最適な状態で行なわせることができると共
に、暖気運転などの場合には増量系のソレノイド
５，７の制御によつてＡ／Ｆの制御を正しく行な
うことができ、機構的な応動部分をほとんど用い
ることなくすべての運転状態にわたつて適切な
Ａ／Ｆ制御を行なうことができる。

また、これらのソレノイド３，４，５，７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、周期Ｔごとにｔ時間の間だけON、即ちソレ
ノイドが働いて弁を開くようになつていて、周期
Ｔに対する時間ｔの比、ｔ／Ｔを変えることによ
つ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
メーン系のソレノイド３，４のONデユーテイを
変化させてやれば第４図のようにＡ／Ｆが制御さ
れ、エアソレノイド７のONデユーテイを変えて
やれば第５図に示すように絞り弁が戻つている状
態でのエンジンの回転数を制御することができ、
このときのＡ／Ｆは第６図に示すようにフユエル
ソレノイド５のONデユーテイによつて制御でき
る。

そして、このときの制御には、いわゆるマツプ
制御が用いられ、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を一定に保つのに必要なスローメーン系のソレ
ノイドに対するONデユーテイの値が直ちに得ら
れるような記憶素子を用いている。これは第３図
のロム１６などによるものである。

ところで、このようなECCにおいては、Ａ／
Ｆの制御に限らず種々の制御が可能なので、アク
セルペダルが操作されていないときの回転数を目
標値に保つような制御、いわゆるフアーストアイ
ドルスピードコントロール（FISC）、アイドルス
ピードコントロール（ISC）、それにエンジンの
運転状態のいかんにかかわらず吸気負圧を目標値
より低く抑えるための、いわゆるスロツトルオー
プナ（SOP）などの制御機能が付与されている
ことが多い。

このうち、SOPは、エンジンブレーキ状態な
どエンジン回転数がそのときの絞り弁開度に対応
した回転数より大きくなつたりしても、吸気負圧
が目標値を超えることのないようにして排気ガス
の悪化を防ぐためのもので、排気ガス規制上特に
必要な機能であるため、多くのECCに付与され
ているものである。なお、スロツトルオープナと
は、一般に、減速直後など、絞り弁を急速に戻し
たとき、ただちに、この絞り弁が全閉位置となら
ないようにするため、例えば、吸気負圧を利用し
てダイアフラム駆動などにより所定開度に保つよ
うにする機械的手段を意味する場合が多いが、同
じ効果が、バイパス空気流量と、このバイパス空
気中への燃料供給量の増加により得られることか
ら、このような制御も含めてスロツトルオープナ
と総称される場合があり、従つて、この説明で
も、増量系空気供給量制御手段によるスロツトル
オープナ機能と記述しているものである。

ところが、このSOP機能をもつたECCのＡ／
Ｆ制御装置においては、SOP機能が働いたとき
にＡ／Ｆの制御動作に一種のハンチングを生じ
Ａ／Ｆが大きく脈動して排気ガスの状態が過渡的
ではあるが悪化してしまう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54−130729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、SOPが機能してもＡ／Ｆ特性に脈動を生じ
ないようにして排気ガス規制を充分にクリヤでき
るようにしたECCの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、SOP機
能が働いている間はスローメーン系の燃料供給量
制御手段によるＡ／Ｆ制御動作を停止しておくよ
うにした点を特徴とする。

まず、本発明について説明する前に、ECCの
Ａ／Ｆ制御装置においてSOP機能が作動してい
ると何故Ａ／Ｆの制御に大きな脈動を生じるのか
について説明する。

第８図はエンジン回転数Ｎの変化と、それによ
りSOP機能が作動したときの吸気負圧V_Cの変化
を示したものである。

この図において、また、時刻t₁でアクセルペダ
ルが離され絞り弁が全閉位置に復帰したとする。

或いは何らかの原因で例えばエンジンブレーキ
状態となつたりしたとする。

そして、これらいずれかの原因により吸気負圧
V_CがSOPに設定されている目標吸気負圧V_COPを
超えようとしたとする。

この結果、時刻t₁でSOP機能が働き、吸気負圧
V_Cが目標値V_COPを超えないような制御が掛り、
時刻t₂に到つてエンジン回転数がアイドル回転数
近くに達し、もはや吸気負圧V_Cが目標値V_COPを
超える恐れが無くなるまでの期間中吸気負圧V_C
に対してSOP機能による制御が行なわれる。

従つて、この期間中、吸気負圧V_Cが目標値
V_COPを超えて排気ガスの状態が悪化することが防
止される。

しかるに、このSOPの制御は、吸気負圧V_Cを
測定して電子的に処理し、それによつて増量系エ
アソレノイド７を制御して吸気負圧V_Cを所定値
に保つようにする一種のフイードバツク制御で、
しかも吸気負圧V_Cはエンジン回転数Ｎの関数で
あるため、このフイードバツク制御を構成する系
は電子的な部分と機械的な部分を含んだものとな
つてしまうので、機械的な部分における制御の遅
れやバツクラツシユなどにより制御結果に一種の
脈動がほとんど不可避的に誘起されてくる。

この結果、時刻t₁からt₂までの期間中は、第８
図に示すように、吸気負圧V_Cの平均値は目標値
であるV_COPに保たれるものの、吸気負圧V_Cの瞬
時値はかえつて大きな変動を示し、比較的大きな
脈動を伴なつたものとなつてしまう。

しかして、このときにもスローメーン系のソレ
ノイド３，４によるＡ／Ｆの制御は遂行されてい
て、しかもその制御は前述の通り第７図に示した
ようなマツプによる制御で、エンジン回転数Ｎと
吸気負圧V_Cを変数としているものである。

従つて、吸気負圧V_CがSOPによつて脈動を与
えられたものとなれば、Ａ／Ｆの制御結果にも当
然脈動が現われてしまうことになる。

加えて、以上の説明から明らかなように、
SOPの作動が必要なのは主としてエンジン減速
時であり、従つてエンジン回転数が比較的アイド
ル回転数に近くまで下つてきた領域がほとんどで
ある。

ところが、第７図からも明らかなように、この
領域、即ちエンジン回転数Ｎがアイドル回転数に
近くなつてきている領域では、吸気負圧V_Cの変
化に対してＡ／Ｆを一定の値に制御するのに必要
とするスローメーン系のソレノイド３，４のON
デユーテイの値が大きく変化している。

従つて、SOPにより吸気負圧V_Cに与えられて
しまう脈動があまり大きなものでなくても、スロ
ーメーン系のソレノイド３，４に対するONデユ
ーテイの値にはかなりの変動となつて現われ、し
かも、これらのソレノイド３，４によつて制御さ
れるのは燃料の通路の大きさであり、実際に燃料
の供給量の変化となつて現われるまでには大きな
タイムラグをもつているから、吸気負圧V_Cの脈
動がストレートに燃料の供給量に反映しないこと
もあつて、Ａ／Ｆの制御結果に一種のハンチング
状態を与えてしまうことになる。

そのため、従来のECCにおけるＡ／Ｆ制御装
置ではこれらの原因が重畳され、Ａ／Ｆ制御に大
きな脈動を発生し、排気ガスの悪化をもたらして
しまうことになつていた。

次に本発明によるＡ／Ｆ制御装置の一実施例に
ついて説明する。

第９図は、本発明の一実施例の動作を説明する
ためのフローチヤートで、第１図〜第３図に示し
たＡ／Ｆ制御装置においてコントロールユニツト
１３によつて行なわれている本発明の一実施例に
よるＡ／Ｆ制御動作を示したものである。

従つて、この実施例においても、気化器２と各
種のソレノイド３，４，５，７、スイツチ６、各
種のセンサ８〜１２、それにコントロールユニツ
ト１３を有してエンジンの運転状態に応じて気化
器２の各ソレノイドに対する制御が行なわれてい
る点は第１図〜第３図の場合と同じで、SOP機
能を有している点も同じである。

さらに、この第９図に示した本発明の一実施例
による動作は、第１図〜第３図に示した装置にお
ける他の制御動作と同じく、コントロールユニツ
ト１３によつて実行されている複数の制御のうち
の一種であり、所定の制御サイクル毎に実行され
ているものである。

第９図において、この制御プログラムの実行に
入ると、まず最初のステツプでスロツトルスイツ
チ６のON・OFFが調べられる。

続くステツプではセンサ１０からのエンジン回
転数Ｎが調べられ、例えば13000rpm程度の値を
有する所定の回転数N_OPと比較してＮ−N_OPを見
る。

次のステツプでは吸気負圧V_Cが調べられ、そ
れをV_C−V_COPHによつてみる。このV_COPHは、SOP
に対して設定されている目標値V_COPにΔV_Cを加え
たものである。

これらのステツプは、SOP機能を作動させる
か否かの判別を行なうためのもので、第１番目の
ステツプで結果がOFFのときには、絞り弁が復
帰位置に戻つていない、即ちアクセルペダルが操
作されている状態であるから、SOPは不要で通
常のＡ／Ｆ制御の実行に入る。

第２番目のステツプで結果が＜０となつたとき
には、絞り弁が戻つたときの直前におけるエンジ
ンの回転数Ｎが所定の値、1300rpm、よりも低か
つたときであり、実用上はこの程度の低い回転数
から絞り弁を戻して減速状態に入つたときには吸
気負圧V_Cが目標値V_COPを超えることはほとんど
ないから、これを判別してSOPは働かさないよ
うにするためのものである。

第３番目のステツプはその右下のステツプと共
に吸気負圧V_Cが目標値V_COPに対して所定の範囲
±ΔV_C内にあるか否かを調べるためのステツプ
で、V_C−V_COPHをみてこれが＜０のときは次のス
テツプでV_C−V_COPLを調べ、これが＜０のときに
は同じくSOPの動作には入らない。ここでV_COPL
は目標値V_COPからΔV_Cを引いたものである。

こうして、エンジンの運転状態を判別し、
SOPの動作が必要でないと判断されたとき、即
ち通常のＡ／Ｆ制御の実行に入つたときには、第
９図の右側のプログラムが遂行され、まずエア増
量アクチユエータ、即ち増量系エアソレノイド７
に対するONデユーテイデータD_ACは前の値に固
定し、次のステツプでそれをエアソレノイド７に
与えて増量系からの空気供給量は前の値のままに
しておく。このときのデータD_ACの値は通常運転
状態にエンジンがあつたときにはほとんど０にな
り、暖気運転中だけ適当な値を示すようになる。

次のステツプでは、エンジン回転数Ｎと吸気負
圧V_Cによつてマツプを見、Ａ／Ｆを所定の値に
保つのに必要なデータD_SMが読み取られる。この
デユーテイD_SMはスローメーン系のソレノイド
３，４に必要なONデユーテイデータであり、こ
れを次のステツプでスローメーンアクチユエー
タ、即ちソレノイド３，４に与える。

続くステツプでは増量系エアソレノイド７に与
えられているデータD_ACと吸気負圧V_Cからテーブ
ル又はマツプをみてデータD_RSを求める。

最後にこのデータD_RSを増量系フユエルソレノ
イド５に与え、増量系エアソレノイド７によつて
供給されている空気に対応した燃料の供給が行な
われて制御サイクルを終了する。なお、増量系エ
アソレノイド７による空気供給量が０のとき、つ
まり通常のエンジン運転領域では、データD_SMも
０になつていることはいうまでもない。

こうして、SOPが作動していないときには
Ａ／Ｆの制御が行なわれ、排気ガスの状態を正し
く保つていることになる。

いま、第８図の時刻t₁に差掛り、SOPの作動が
必要になつたと第９図の第１番目ないし第３番目
または第４番目のステツプで判断されたときに
は、SOPの制御プログラムの実行に入る。

まず、第３番目のステツプでV_C−V_COPHが≧０
であると判断されたときには、次のステツプでエ
ア増量アクチユエータ、即ちソレノイド７に対す
るONデユーテイデータD_AC′に対してΔD_ACを加
え、次のステツプで増量系エアソレノイド７に与
えられるべきデータD_ACを求め、これを次のステ
ツプでエアソレノイド７に与える。

また、第３番目でV_C−V_COPHが＜０のときには
次のステツプでV_C−V_COPLを調べ、これが≧０の
ときだけ次のステツプでデータD_AC′からΔD_ACを
減算してデータD_ACを求め、これを次のステツプ
でエアソレノイド７に与えるようにする。なお、
データD_AC′はこの制御サイクルの前の制御サイ
クルにおいて増量系エアソレノイド７に与えられ
ていたONデユーテイデータのことである。

また、このとき、V_C−V_COPL＜０となつたら右
側の通常領域におけるＡ／Ｆ制御に入ることは既
に説明した通りである。

この部分による制御を要約すると、吸気負圧
V_Cが目標値V_COPよりΔV_C以上大きくなつている
ときには増量系エアソレノイド７の開弁率を上げ
て空気の流入量をΔD_ACに相当した分だけ増加さ
せ、吸気負圧V_Cが目標値V_COP±ΔV_Cの範囲にあ
るときには増量系エアソレノイド７の開弁率を前
の制御サイクルのときのデータD_AC′の開弁率よ
りΔD_ACだけ減少させて空気流入量を減らしてや
るようにする。

この結果、吸気負圧V_CがV_COP＋ΔV_Cより大き
いときには制御サイクルが繰り返されるごとにエ
アソレノイド７によつて供給されている空気の量
を少しづつ増加させ、吸気負圧V_CがV_COP±ΔV_C
のときには次次と空気の量を減少させてやるので
吸気負圧V_Cは最終的には目標値V_COP付近に収斂
してゆくような制御が掛ることとなり、SOP機
能が遂行されることになる。

さて、こうしてSOPの制御が遂行されている
制御プログラムに入つたときには、次のステツプ
でデータD_SMが求められるが、このときには、吸
気負圧V_Cとエンジン回転数Ｎからマツプによつ
てD_SMを求めるのではなくて、この制御サイクル
の前の制御サイクルにおけるデータD_SM′をその
ままデータD_SMとして取り出す。そして、このデ
ータD_SM＝D_SM′を続くステツプでスローメーン系
ソレノイド３，４に与えて燃料の供給量を制御さ
せる。

また、これに続く次のステツプでは、フユエル
ソレノイド５に対するデータD_RSを吸気負圧の目
標値V_COPとエアソレノイド７のデータD_ACによつ
て求め、これを最後のステツプでフユエルソレノ
イド５にセツトし増量系に対する燃料の供給を制
御している。

従つて、この部分では、SOPが作動している
ときには、スローメーン系のソレノイド３，４に
与えられるべきONデユーテイデータD_SMが時刻t₁
に到る直前の値に固定され、さらに、このときに
は、フユエルソレノイド５に与えられるべきデー
タD_RSがエンジンの実際の吸気負圧V_Cから求める
のではなくて目標値V_COPから求めるような制御が
行なわれていることになる。

この結果、本発明の実施例においては、SOP
による吸気負圧V_Cの制御が行なわれ、V_Cに比較
的大きな脈動が現われたときには、スローメーン
系のソレノイド３，４による燃料供給量の制御
が、SOPの制御に入る直前に吸気負圧V_Cと回転
数Ｎからマツプによつて得たデータに固定される
ことになり、スローメーン系のソレノイド３，４
から供給されている燃料の供給量は一定となつて
いる。

加えて、このときには、フユエルソレノイド５
に与えられているデータD_RSも脈動分を含んでい
る吸気負圧V_Cから求めるのではなく、SOPに設
定されている目標値V_COPから求めるようになつて
いるから、このデータD_RSに脈動が生じることも
なくなり、Ａ／Ｆの制御に脈動を生じるのをほと
んど完全に防止することができる。

もつとも、本発明においては、SOPが作動し
て吸気負圧の制御に入つたときには、Ａ／Ｆの制
御がフイードバツク制御ではなくなつてしまうこ
とになり、永い時間が経過すればＡ／Ｆの制御が
目標値を外れてしまうことも考えられるが、吸気
負圧V_Cが目標値V_COPを超えてしまうような事態
は、エンジン減速時などの過渡的な状態に限ら
れ、従つてその経続時間は実用上かなり短い時間
にすぎないから、Ａ／Ｆ制御をフイードバツク制
御と切離したことによる排気ガス状態の悪化はほ
とんど問題にならず、本発明によつてＡ／Ｆ制御
の脈動が防止されたことによる排気ガス状態の改
善は極めて著しいものということができる。

なお、本発明の目的とするところは、SOP機
能を有する気化器のＡ／Ｆ制御装置において、
SOP機能が作動したときにはスローメーン系の
燃料供給量制御手段によるＡ／Ｆの制御を停止す
るものであれば、どのような構成によつて達成可
能なことは明らかであり、第９図は本発明の一実
施例にすぎない。

以上説明した通り、本発明によれば、ECCの
Ａ／Ｆ制御装置においてSOP機能により吸気負
圧の制御を行なつてもＡ／Ｆに脈動を生じるのを
防止することができるから、従来技術の欠点を除
いて排気ガス規制に充分対応することのできる
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おける空燃比制御
装置の一般的な構成の一例を示す模式図、第２図
はその気化器の一例を示す断面図、第３図はコン
トロールユニツトの一例を示すブロツク図、第４
図はスローメーン系のソレノイドによる空燃比制
御特性の一例を示す特性曲線図、第５図はエアソ
レノイドによる回転数制御特性を示す特性曲線
図、第６図はフユエルソレノイドによる空燃比制
御特性を示す特性曲線図、第７図はマツプによる
空燃比制御を示す概念図、第８図はスロツトルオ
ープナ機能が作動したときの回転数と吸気負圧の
変化を示した特性曲線図、第９図は本発明による
空燃比制御装置の一実施例による動作を示したフ
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……スロツトルスイツチ、
７……エアソレノイド、８……吸気負圧センサ、
９……冷却水温センサ、１０……回転数センサ、
１１……吸気温センサ、１２……O₂センサ、１
３……コントロールユニツト。

Claims

【特許請求の範囲】１スローメーン系の燃料供給量制御手段と、絞
り弁を迂回するバイパス通路中の空気流通量を制
御する増量系空気供給量制御手段と、このバイパ
ス通路中に対する燃料供給量を制御する増量系燃
料供給量制御手段とを備え、上記絞り弁が全閉位
置に復帰したときの吸気負圧を所定値以下に制御
するためのスロツトルオープナ機能を上記増量系
空気供給量制御手段の制御で与えるようにした電
子制御形気化器の空燃比制御装置において、上記
増量系空気供給量制御手段によるスロツトルオー
プナ機能の作動を検出して上記スローメーン系の
燃料供給量制御手段による制御状態を一定状態に
保持する制御固定化手段を設け、該スロツトルオ
ープナ機能作動時には、上記増量系燃料供給量制
御手段を、上記増量系空気供給量制御手段に与え
られている制御量と、このときでの上記スロツト
ルオープナ機能に対して設定されている目標吸気
負圧データに応じて制御することにより空燃比制
御が遂行されるように構成したことを特徴とする
空燃比制御装置。２特許請求の範囲第１項において、上記制御固
定化手段により保持される上記制御状態が、上記
増量系空気供給量制御手段による上記スロツトル
オープナ機能作動直前での制御状態となるように
構成されていることを特徴とする空燃比制御装
置。