JPS6334302B2

JPS6334302B2 -

Info

Publication number: JPS6334302B2
Application number: JP55066354A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Atago; Toshio Manaka
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1980-05-21
Filing date: 1980-05-21
Publication date: 1988-07-08
Also published as: JPS56162235A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、電子制御形気化器を有するガソリン
エンジンなどの減速時における排気ガスの悪化を
防止する装置に関する。

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はリミツトスイツチ、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はアイドル検出スイツチ、
１２はコントロールユニツトである。

第２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、２１
はスプリングである。なお、２は気化器、１１は
アイドル検出スイツチ、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と歯車１９は全
体としてシヤフト１８の長さ方向に僅かに移動可
能に構成され、アクセルペダルが操作されて絞り
弁１３が復帰位置から開かれたときにはスプリン
グ２１によつて図に破線で示したように左方に変
位してスイツチ１１が開き、絞り弁１３がリター
ンスプリング１７の張力で復帰位置に戻つたとき
には開閉レバー１５がストロークシヤフト１８に
押付けられ、スプリング２１が押込まれてスイツ
チ１１が閉じるように構成されている。従つて、
スイツチ１１のON・OFFによつて絞り弁１３が
アクセルペダルを介して操作されているか、或い
は復帰位置に戻つているかを検出することができ
る。

さらに、絞り弁１３が全閉位置にまで復帰した
ときには、リミツトスイツチ６が動作するから、
このリミツトスイツチ６のデータL_iSWによつて絞
り弁１３が全閉位置に復帰したことを検出するこ
とができる。

第３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、リミツトスイツチ６
からのデータL_iSW、アイドル検出スイツチ１１か
らのデータT_HSW、それに回転数センサ１０から
のエンジン回転数Ｎ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、フエニルソレ
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
御すると共に暖気運転状態ではフエニルソレノイ
ド５の制御によつてＡ／Ｆを最適な状態に制御
し、さらに、スロツトルアクチユエータ７を制御
することによりアイドル状態と放置暖気状態での
エンジン回転数を最適な状態に制御することがで
きる。

このときのスロツトルアクチユエータ７に対す
る制御態様は、コントロールユニツト１２による
デイジタル的な制御を可能にするため、直流モー
タ２０をパルスによつて駆動し、それによつてス
トロークシヤフト１８を出し入れさせて絞り弁１
３の復帰位置を制御するようにしてあり、このと
き供給されるパルスは第４図に示すような波形の
もので、所定の繰り返し期間Ｔの間に所定のパル
ス幅P_Wを有するものであり、従つて、このパル
ス直流モータ２０に供給したときには、１個のパ
ルスを供給するごとに得られる回転数は一定値に
なり、供給したパルスの数によつてストロークシ
ヤフト１８の移動量が決定されることになる。

そして、ストロークシヤフト１８の移動した位
置に応じて絞り弁１３の復帰位置、即ちアイドル
状態での絞り弁１３の開度が決まり、それによつ
てエンジンの回転数が決定されるから、結局、こ
のアクチユエータ７の直流モータ２０に供給する
パルスの数によつて第５図に示すようにスロツト
ル開度が制御され、第６図に示すようにエンジン
の回転数を制御できることになる。この第５図に
おいて、直線Ａは正極性のパルスを加えたとき、
Ｂは負極性のパルスを加えたときの特性である。

ところで、このようなECCにおいても、アク
セルペダルが踏み込まれているときには、絞り弁
１３の開度は当然のことながら運転者による制御
に移行していてスロツトルアクチユエータ７によ
る制御は停止状態にあり、そのストロークシヤフ
ト１８の突出位置はほぼアイドル回転数に相当す
る開度位置（以下アイドル開度という）にとどま
つたままになつている。

そこで、アクセルペダルが踏み込まれてエンジ
ンの回転数がアイドル回転数よりも充分に高い状
態にあるときにアクセルペダルが離されると、絞
り弁１３は第８図ハの破線で示すように急激にア
イドル開度に復帰するが、エンジンにはイナーシ
ヤがあるためその回転数は第８図ロの破線で示す
ように直ちにアイドル回転数にまで戻らず、時間
的な遅れをもつてアイドル回転数にまで降下す
る。この結果、吸気負圧が急激に上昇して排気ガ
スの状態が極度に悪化してしまう。従つて、排気
ガス規制をパスするためにはアクセルペダルが離
されたときにも絞り弁１３が急激にアイドル開度
に戻らないようにしなければならない。

このためには、例えばダツシユポツトのような
メカニカルダンパを絞り弁１３に設ける方法が考
えられる。

しかしながら、ECCにおいては、気化器本体
の機構部分として機械的な制御装置を設けること
なく電子的に種々の機能が遂行されるように構成
した点を特徴とするものであるから、気化器にダ
ツシユポツトなどの機構部品を設けることは
ECC本来の目的に反するものであり、切角ECC
としたことの意味が失われる上、コスト的にも好
ましくないものとなつてしまう欠点がある。

そこで、ECCに相応しい方法として、アクセ
ルペダルがアイドル開度から踏込まれたときにも
スロツトルアクチユエータ７を制御し、絞り弁１
３の開度に追従してストロークシヤフト１８の突
出位置をアイドル開度から変化させ、アクセルペ
ダルが離されて絞り弁１３がアイドル開度にまで
復帰しようとしたときには直ちに開閉レバー１５
（第２図）がストロークシヤフト１８に当接し、
絞り弁１３の開度がスロツトルアクチユエータ７
の制御下に入るようにした方法が考えられた。

とにかく絞り弁１３の開度制御がスロツトルア
クチユエータ７により可能になれば、その後はコ
ントロールユニツト１２によつてスロツトルアク
チユエータ７を制御し、絞り弁１３をゆつくりと
アイドル開度にまで戻すようにしてダツシユポツ
トを設けたと同様な効果をもたせたり、或いは吸
気負圧V_Cの値をみながら絞り弁１３の開度を制
御したりして排気ガスの悪化を簡単に防止するこ
とができるからである。

しかしながら、この方法では、アクセルペダル
が踏み込まれて絞り弁１３がアイドル開度から開
かれるたびにスロツトルアクチユエータ７を制御
してストロークシヤフト１８を所定位置にまで移
動させなければならないから、その条件判別やタ
イミングの設定が困難で構成がかなり複雑になつ
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、
例えば特公昭55−15623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、簡単な構成でアクセルペダルを離したときに
排気ガス状態が悪化するのを防止したECCの減
速補正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、エンジン
回転数が所定値以上にあり、かつアイドル検出ス
イツチがONになつたときには直ちにスロツトル
アクチユエータが制御されてストロークシヤフト
がアイドル開度位置から所定量だけ絞り弁を開く
方向に変位する点を特徴とする。

以下、本発明による減速補正装置の実施例を図
面の第７図、第８図について説明する。

第７図は本発明の一実施例のフローチヤート
で、コントロールユニツト１２により遂行されて
いる各種の制御プログラムの一つとして構成され
たものである。

この第７図のフローチヤートに示した制御プロ
グラムは例えば15ｍｓごとに実行され、このプロ
グラムに入ると、まずエンジン回転数Ｎが回転数
センサ１０（第１図）から取り込まれ、次のステ
ツプでＮ＞N_OPをみる。ここでN_OPはエンジン回
転数が1300rpmのときのデータを表わす。

Ｎ＞N_OPをみてN_Oのときには、本発明による減
速補正動作には入らず、図の右側のステツプに向
い、スロツトルアクチユエータ７に対する制御は
停止されたままとしてこのプログラムを終了す
る。

Ｎ＞N_OPをみたとき、それがYESとなつていた
ら次のステツプでアイドル検出スイツチ１１が
ONか否かをデータTH_SWによつてみる。そして
NO、つまりアイドル検出スイツチ１１が閉じて
いないときには、右側のステツプに向い、そのま
まスロツトルアクチユエータ７を固定した状態で
このプログラムを終了する。

またYES、つまりアイドル検出スイツチ１１
が閉じていたときには、次のステツプでV_C＞
V_OP′を判別する。ここでV_Cは吸気負圧センサ８
から得た吸気負圧データであり、V_OP′はあらか
じめ設定してある判別値で、詳細は後述するもの
である。

V_C＞V_OP′がNOのときには図の右側のステツプ
の実行に入つてあらかじめ設定されているパルス
幅t_OPを有する正極性のパルスをスロツトルアク
チユエータ７のモータ２０に供給する。

それに続いて次のステツプではあらかじめ設定
されている時間t_d間隔で負極性パルスをスロツト
ルアクチユエータ７のモータ２０に供給する。

次のステツプはECCによる通常の制御であり、
アイドル状態にあるエンジンの回転数制御がスロ
ツトルアクチユエータ７を介して遂行され、この
プログラムを終了する。

また、V_C＞V_OP′を判別したとき、それがYES
であつたときには、次のステツプで吸気負圧V_C
を見ながらスロツトルアクチユエータ７のモータ
２０に正極性パルスを供給し、続くステツプでは
V_C＝V_OPになるような制御が行なわれ、あとはV_C
＞V_OP′がNOのときと同じプログラムが実行され
て終了する。

次に、この第７図のフローチヤートで示す制御
プログラムが実行されたときに得られる動作を第
８図イ〜ヘによつて説明する。

いま、第８図イに示すように時刻t₀において或
る車速で走行中の自動車が時刻t₁で減速状態に入
り、時刻t₂でアクセルペダルが離され、時刻t₃で
停止したとする。

そして、この間、時刻t₀からt₂まではエンジン
回転数Ｎは同図ロに示すように回転数N_OPより
大、即ち1300rpmより大であつたとし、このとき
の絞り弁１３の開度も同図ハに示すようになつて
いたとする。

そうすると、時刻t₂に到るまではアイドル検出
スイツチ１１が閉じていないから、第７図のフロ
ーチヤートで右側の制御が実行され、スロツトル
アクチユエータ７の制御は固定されたままになつ
ている。

従つて、このときには第８図ニに示すようにス
ロツトルアクチユエータ７のストロークシヤフト
１８はアイドル開度に停止したままである。

時刻t₂に到るとアクセルペダルが離されるた
め、第８図ホに示すようにアイドル検出スイツチ
１１がONになる。

そこで、このときには第７図のフローチヤート
でスイツチ１１のONか否かを判別するステツプ
から左側のプログラムの実行に入り、V_C＞V_OP′
の判別がNOのときには、まず第８図ヘに示すよ
うにパルス幅t_OPの正極性パルスPPがスロツトル
アクチユエータ７のモータ２０に供給される。そ
こで同図ニに示すようにスロツトルアクチユエー
タ７のストロークシヤフト１８の位置は時刻t₂で
急激に増加し、パルス幅t_OPに相当する位置に動
く。このときのパルス幅t_OPは絞り弁１３の開度
をアイドル開度からエンジン回転数で1300rpmに
相当する開度まで開くのに必要な値に設定してあ
る。これにより第８図ハに示すように、絞り弁１
３は時刻t₂で一旦アクセル開度まで戻るものの直
ちに元の開度にまで戻されてしまう。そして、こ
のときの絞り弁１３の動きはかなり速かなので同
図ロに示すエンジンの回転数にはほとんど変化を
与えないで済む。

続くステツプでは第８図ヘに示すように、所定
のパルス幅t_dを有する負極性のパルスNPが順次
供給される。そこで、同図ニ，ハに示すようにス
ロツトルアクチユエータ７のストロークシヤフト
１８はゆつくりとアイドル開度に復帰し、それに
従つて絞り弁１３もつくりとアイドル開度に戻
る。従つて、エンジン回転数Ｎも同図ロに示すよ
うに、時刻t₂からt₄に到るまでの比較的永い期間
を掛けてアイドル回転数にまで低下するので、吸
気負圧V_Cが増加して排気ガスの状態が悪化する
のが防止される。つまりダツシユポツトを設けた
ときと同じ効果を与えることができる。

このときのパルス幅t_dはエンジン回転数Ｎが
N_OPからアイドル回転数に低下してゆくときに吸
気負圧V_Cが所定値以上に上昇しないような値に、
あらかじめ実験などによつて求めておけばよい。

また、V_C＞V_OP′を判別したときに、それが
YESになつていた場合には、次のステツプでは
吸気負圧V_CをみながらそれがV_OP′になるまでア
クチユエータ７のモータ２０に正極性のパルスを
供給する。つまり、このときには第８図ヘの正極
性パルスPPのパルス幅が設定値t_OPではなくて吸
気負圧V_Cの関数になつていることになる。

従つて、このときも第８図ニ，ハに示すように
スロツトルアクチユエータ７のストロークシヤフ
ト１８の位置は時刻t₂における絞り弁１３の開度
位置に直ちに移動し、絞り弁１３も元の位置に復
帰するから、同図ロに示すようにエンジン回転数
Ｎは時刻t₂の直後にも急激な変化を生じない。

続くステツプに入ると、スロツトルアクチユエ
ータ７に対してV_C＝V_OPとなるような制御が行な
われる。このときのV_OPは、排気ガスの悪化に対
して許容しうる吸気負圧で、例えば−570mmHg程
度の値であり、従つて、このステツプの制御によ
りいわゆるスロツトルオープナ機能が遂行される
ことになる。

なお、このスロツトルオープナとは、排気ガス
対策として設けられているもので、いかなる場合
でも吸気負圧V_Cが所定値、例えば−570mmHg、
以上に増加しないように制御する機能のことであ
る。

また、以上の説明から明らかなように、V_C＞
V_OP′の判別ステツプにおけるV_OP′とは、スロツ
トルオープナ機能に入るか否かを判別するレベル
となるもので、通常はV_OP′＝V_OP＋Ｃとなつてお
り、Ｃの値としては数10mmHgを用いる。そして、
V_C＞V′_OPがNOのときにはスロツトルオープナを
働かす必要がないと考えられるで、、このような
判別ステツプを設けてある。

続くステツプにおいては、ダツシユポツト機能
が第８図ヘの負極性パルスNPによつて遂行され
ることは既に説明したとおりである。

なお、第８図ロ〜ヘで時刻t₄以降の部分はアイ
ドル回転制御に入つた領域を示したものである。

このように、本発明の実施例によれば、従来例
のようにダツシユポツトを設けたり、或いはスロ
ツトルアクチユエータを絞り弁開度に追従させて
常時制御することなく、第８図ロ，ハの破線で示
すように絞り弁が急激に閉じ、これに遅れてエン
ジン回転数が低下して排気ガスが悪化するのを防
止できる。

また、第８図イ〜ニでは説明を簡単にするため
時刻t₀からt₁までの間をすべて直線で示している
が、実際にはアクセルペダルの踏み込み量は必ず
しも一定には保たれず、走行状態に応じてかなり
の変化をしている。

ところで、第８図ニの破線でスロツトルアクチ
ユエータを常時絞り弁開度に追従制御する方式の
従来例の特性を示しているが、この破線の部分も
実際には上記のとおりかなりの変化をしている。

そこで、この従来例においてはスロツトルアク
チユエータ７の直流モータ２０に対して極めて高
い頻度でパルスが供給されている。一方、このよ
うな直流モータは整流子と刷子があるため、他の
機構部品に比して比較的寿命が短かい。

従つて、上記従来例ではスロツトルアクチユエ
ータが比較的短期間で耐用限度に達してしまつて
保守が面倒であり、コスト的にも不利であつた
が、本発明の実施例によれば、比較的運転時間の
永い通常走行状態ではスロツトルアクチユエータ
に対する制御が停止され、減速時などの比較的短
かい期間だけ制御が行なわれるにすぎないから、
スロツトルアクチユエータの耐用期間を大幅に延
ばすことができるという大きな作用効果を奏する
ことができる。

なお、説明が前後したが、第７図のフローチヤ
ートでＮ＞N_OPの判別ステツプを設け、これが
NOのときにはスロツトルアクチユエータ７を固
定したままとしているのは、エンジン回転数Ｎが
1300rpmより低いところから減速状態に入つたと
きには、吸気負圧V_Cが大きく上昇することはほ
とんどなく、従つて排気ガスが悪化することもな
いので、減速補正を行なわないようにするためで
あり、これによつてさらにスロツトルアクチユエ
ータ７の耐用期間を永くすることができる。

ここで、特許請求の範囲に記載の本発明の構成
と上記実施例の構成との対応を示すと、以下のよ
うになる。

ａ〔絞り弁が上記アクチユエータ手段による制
御が可能な状態に戻つたことを検出するアイド
ル検出スイツチ手段〕→〔アイドル検出スイツ
チ１１〕ｂ〔エンジン回転数を検出するセンサ手段〕→
〔パルス形エンジン回転数センサ１０〕Ｃ〔エンジン回転数が所定値以上にあり、かつ
上記アイドル検出手段が動作したことを条件と
して上記アクチユエータ手段を上記絞り弁の開
度が増加する方向に所定量だけ駆動し、ついで
所定の割合で絞り弁開度が減少する方向に駆動
する制御手段〕→〔コントロールユニツト１２
内のマイクロコンピユータ２３〕以上説明したように、本発明によれば、絞り弁
にダツシユポツトを設けたり、スロツトルアクチ
ユエータの制御に複雑な条件設定を行なつたりす
ることなくエンジン減速時における排気ガスの悪
化を防止することができるから、従来技術の欠点
を除いて耐用期間が永く信頼性に富み、かつロー
コストのECCにおける減速補正装置を提供する
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を有する内燃機関の
一例を示すブロツク図、第２図はスロツトルアク
チユエータの概念図、第３図はコントロールユニ
ツトのブロツク図、第４図はスロツトルアクチユ
エータに供給される電流の波形図、第５図はスロ
ツトルアクチユエータの動作を示す説明図、第６
図はスロツトル開度とエンジン回転数の関係を示
す特性図、第７図は本発明による減速補正装置の
一実施例の動作を示すフローチヤート、第８図イ
〜ヘは同じく動作を示す特性図である。１……エンジン、２……気化器、７……スロツ
トルアクチユエータ、８……吸気負圧センサ、１
０……パルス形エンジン回転数センサ、１１……
アイドル検出スイツチ、１２……コントロールユ
ニツト、１３……絞り弁、１８……ストロークシ
ヤフト、２０……直流モータ。

Claims

【特許請求の範囲】１絞り弁の復帰開度を制御するモータ駆動形ア
クチユエータ手段を有し、電子的にエンジン回転
数を制御する機能を備えた内燃機関の減速補正装
置において、上記絞り弁が上記アクチユエータ手
段による制御が可能な状態に戻つたことを検出す
るアイドル検出スイツチ手段と、エンジン回転数
を検出するセンサ手段と、エンジン回転数が所定
値以上にあり、かつ上記アイドル検出手段が動作
したことを条件として上記アクチユエータ手段を
上記絞り弁の開度が増加する方向に所定量だけ駆
動し、ついで所定の割合で絞り弁開度が減少する
方向に駆動する制御手段とを設けたことを特徴と
する減速補正装置。２特許請求の範囲第１項において、上記制御手
段が上記アクチユエータ手段による吸気負圧制御
機能を備え、上記所定量が吸気負圧を所定の目標
値に保つのに必要な量となるように構成したこと
を特徴とする減速補正装置。