JPS60182324A - 機関用空燃比制御装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は機関において、燃料の完全燃焼をはかるための
必要空気の量と燃料量との混合割合い（空燃比）を制御
する装置に係り、特に吸気量検出が困難な機関状態にお
いても良好な空燃比制御を行うことができる機関用空燃
比制御装置に関するものでるる。

〔従来技術〕

一般に機関の吸入空気量は広い範囲に亘って変化し、か
つ種々の要因で常に変動するものでめるので、全範囲に
亘って安定かつ正確に計量するのは技術的に困難でるる
。特に、機関状態が低速高負荷のとき吸気は大きく脈動
し、また、吹き返しも作用するため吸気量検出の誤差は
大きい。そのため、空燃比誤差が著しいので、機関出力
全低下させたり、異常燃焼によって機関を損傷する恐れ
がるる。

従来、このような不都合を回避するため機関の吸入空気
通路中に相当の大きさの共鳴器全挿入したり、通路長さ
を多大にとるなどの方法によって脈動全軽減するなどの
対策が採られていた。

しかしながら、このような方法においては、搭載性全妨
けるなどの副作用が大きく、また、このような対策にお
いては、構成が複雑になり大型化して経済的でないとい
う欠点がめった。

したがって、従来より有効な対策が要望さ扛ていたが、
いまだその的確容易な方法がなかった。

〔発明の概要〕

本発明は以上の点に鑑み、このような問題を解決すると
共にかかる欠点を除去し、かつ上記のような要請を満足
すべくなされたもので、その目的は簡単な構成によって
かかる従来装置の有していた不都合を改善することがで
き、また、吸気脈動による影響を除去した燃料供給を可
能とし、さらに、切換えによるショックなどもなく、良
好な機関出力を得ることができ、かつ構成の簡素化にと
もなって価格も低廉で性能を大きく改善することができ
る機関用空燃比制御装置を提供することにめる。

このような目的を達成するため、本発明は、脈動によっ
て吸気量計測が不能な領域において、機関回転数とスロ
ットル弁開度もしくは吸気管圧力から真の吸気量に対応
する周波数を発生せしめ、この周波数に同期して燃料を
噴射させるようにしたものであって、機関吸入空気量と
機関回転数および機関負荷を代表するスロットル弁開度
または吸気管圧力の少くとも一方を検出して適正な空燃
比となる燃料量を演算し、燃料噴射用電磁弁を制御して
機関に所望の燃料を供給するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、図面に基づき本発明の実施例全詳細に説明する。

第１図は本発明による機関用空燃比制御装置の一実施例
を示すブロック図で、説明に必要な部分のみを示す。

図において、１は機関吸入空気量を検出してその空気量
に比例する周波数ｆａ　を発生する吸気量センサ、２は
機関回転数を検出して出力Ｎ’を発生する回転センサ、
３は機関負荷を代表するスロットル弁開度または吸気管
圧力の少くとも一方全検出して出力θを発生する負荷セ
ンサ、４はこの回転数センサ２の出力Ｎと負荷センサ３
の出力θを入力としこれら出力Ｎと出力θの両方もしく
は何れか一方の出力に基いて周波数ｆｂおよび状態判別
出力Ｓを出力する第１の演算部、５は吸気量センサ１か
らの周波数ｆａ　と第１の演算部４からの周波数ｆｂ　
および状態判別出力Ｓを入力とし上記状態判別出力Ｓの
状態を参照して上記周波数ｆａまたは周波数ｆｂ　を選
択して周波数ｆを出力する切換部、６は機関の冷却水温
度を検出して出か■を発生する温度センサ、７は出力Ａ
／Ｆ　’ｚ発生する空燃比センサ、８は上記切換部５か
らの周波数ｆおよび温度センサ６の出力ＷＴと空燃比セ
ンサ７の出力Ａ／Ｆを入力とし上記周波数ｆｔ−受けて
所定のパルス幅τを有しかつ周波数ｆに比例する周波数
ｆｉ　のパルス列を発生する第２の演算部、９はこの第
２の演算部８によって得られたパルス列を電力増幅する
増幅器、１０はこの増幅器９の出力によって開閉制御さ
れ機関に所望の燃料を供給する燃料噴射用電磁弁である
。

つぎにこの第１図に示す実施例の動作を第２図および第
３図を参照して説明する。第２図は横軸に機関の吸入空
気量Ｑａ＋縦軸にその吸入空気量に比例する周波数ｆａ
　ｋとって表わした第１図の吸気量センサ１の出力例を
示したものでるす、第３図は第１図の電磁弁１０の駆動
方法の例を示したものである。

まず、吸気量センサ１は第２図に示すように、機関の吸
入空気量Ｑａに比例する周波数ｆａ’に発生する方式の
ものでめって、例えば、カルマン渦周波数を検出するも
のが周知でめる。なお、この第２図において、ＱＡｍｉ
ｎおよびｆａｍｉｎ　はそれぞれ吸入空気量Ｑａおよび
周波数ｆａの最少点を示す。

そして、このような周波数ｆａによって燃料供給量を制
御する方法は第３図に示すように、（ａ）に示す周波数
ｆａに比例する（ｂ）に示す周波数ｆｉ　とノくルス幅
τのパルス列で、燃料噴射用電磁弁１０全開弁制御する
と、燃料供給量Ｑｆは Ｑ　ｔ　ＱＣｆ　ｉ・τ となり、ｆ　ｉ　ｔｘ　ｆ　ａｏｃ　ＱＢであるからＱ
４　ｏｃ　ｆａｓｔ　（Ｘ：　Ｑａ拳ｒと表わされる。

すなわち、燃料供給量Ｑｆ　は吸入空気量Ｑａに比例し
て一足の空燃比を構成することができる。

さらには、パルス幅τを変更することにより所望の空燃
比に制御することができる。

さて、吸気量センサ１の出力周波数ｆａは切換部５に与
えられ、この切換部５は、第１の演算部４からの状態判
別出力Ｓの出力状態により上記吸気量センサ１の出力周
波数ｆａの通過・遮断を行うゲート機構のごときもので
構成されている。

いま、周波数ｆａ　は通過の状態にあるとして説明する
。

まず、切換部５の出力周波数ｆ＝ｆａ　は第２の演算部
８に与えられ、この第２の演算部８は第１に分局機能を
有しており、上記吸気量センサ１からの周波数ｆａを燃
料噴射用電磁弁１ｏの動作可能な周波数ｆｉ　に変換す
る。また、この第２の演算部８は機関の要求する空燃比
に応じてパルス幅τ（第３図参照）を演算し導出する第
２の機能を有している。

このような第１および第２の機能を有する第２の演算部
８によって得られた周波数ｆａ　に比例する周波数ｆｉ
、パルス幅τのパルス列が第２の演算部８より出力され
、このパルス列は増幅器９によって電力増幅された後、
燃料噴射用電磁弁１０を開弁制御する。そして、この電
磁弁１０は開弁時間にほぼ比例した燃料を吐出するので
、機関への燃料供給量は、Ｑ（”　ｆｉ・τｏｃＱＢ・
τ　となり、所足空燃比で機関を運転することができる
ことは前述のとおりである。

なお、第１図において、第２の演算部８には、冷却水温
度センサ６の出力ＷＴおよび空燃比センサ７の出力Ａ／
Ｆ　が入力されている。これらの入力はこの第２の演算
部８ＶＣよって評価され、空燃比の要求値を決定するパ
ラメータとして使用され、電磁弁１０を駆動するパルス
幅τに影響するようにしてめる。

以上本発明を、機関の吸入空気量に比例した出力周波数
ｆａ　ｋ発生する吸気量センサ１ｆ：用いて空燃比制御
を行う装置を例にとって説明したが、前述したように、
機関の吸入空気量は広い範囲に亘って変化し、かつ種々
の要因で常に変動するものであるので、全範囲に亘って
安定かり正確に計量するのは技術的に困難である。牲に
、機関状態が低速高負荷のとき吸気は、大きく脈動し吹
き返しも作用するため吸気量検出の誤差は大きい。

第４図は横軸に負荷センサ３の出力であるスロットル弁
開度θ、縦軸に吸気量センサ１の出力周波数ｆａ　をと
って表わしたスロットル弁開度θと吸気量センサ１の出
力周波数ｆａの関係を回転数センサ２の出力でるる機関
回転数Ｎｋパラメータに示した説明図である。

この第４図において、一点鎖線で区切った左側のゾーン
Ｓ＋においては、吸気の脈動などが少なく、正確に吸気
量を検出することができ、また、右側のゾーンＳ２にお
いては吸気脈動および吹き返しによって、真の出力（破
線）に対して、出力は上方および下方に大きくずれる。

このようなゾーンＳ２において、空燃比誤差が発生し、
機関出力の低下るるいは異常燃焼による機関の損傷など
のおそれかめる。

本発明はか〃）る不都合を改善するためになされたもの
で、以下、これについて説明する。

第１図において、第１の演算部４は回転数センサ２およ
び負荷センサ３の出力を受けており、その第１の機能は
機関の状態判別を行うものでるる。

すなわち、機関の状態が第４図において一点鎖線の左の
ゾーンＳｌにるるときには、状態判別出力Ｓ　＝　Ｓ　
！を出力し、また、右のゾーンＳ２にるるときには、状
態判別出力５＝８２’！ｚ出力する。ここで、この第４
図における一点鎖線は実験によって容易に定めることが
できる。つぎに、この第１の演算部４の第２の機能は機
関状態がＳ　＝　Ｓ　ｚである領域、すなわち、吸気脈
動などによって吸気量センサ１の出力に誤差が発生して
いる領域にろるときは、回転数センサ２の出力である機
関回転数Ｎおよび負荷センサ３の出力でるるスロットル
弁開度θによって周波数ｆｂを発生するものである。こ
の周波数ｆｂ　は第４図において破線で示した真の吸気
量を模擬したもので必る。ここで、この真の吸気量は機
関の吸入空気通路中に共鳴器わるいはダンパーなどを挿
入して吸気脈動全抑制することによって容易に実験値を
めることができる。また、この第１の演算部４の出力で
るる周波数ｆｂの発生手段としては、周知のものが種々
あり、その詳細な説明は省略するが、所望の周波数ｆｂ
　に対応する周期Ｔ　＝　’／ｆｂｋ予めセット可能な
タイマ装置あるいはタイマプログラムが適当である。

つぎに、切換部５は、第１の演算部４からの状態判別出
力ＳがＳ　＝　Ｓ　ｒのとき、吸気量センサ１からの周
波数ｆａ　Ｉｔ通過させ、状態判別出力ＳがＳ　＝　Ｓ
　ｚのとき第１の演算部４からの周波数ｆ。

を通過させて後段の第２の演算部８に出力するスイッチ
手段である。したがって、この第２の演算部８Ｆｉ吸気
脈動のない第４図に示すゾーン８１に相当する領域では
吸気量センサ１の出力周波数ｆａに応じて、また、吸気
脈動の多い第４図のゾーン８２に相当する領域では吸気
量センサ１が正しく出力した場合を模擬した第１の演算
部４の出力周波数ｆｂ　に応じて、燃料噴射用電磁弁１
０の駆動パルス列會発生するので、常に所望の空燃比を
達成することができる。

なお、機関の製造のもバラツキ″、あるいは、大気圧な
どの種々の要因によって、真の吸気量（（第４図の破線
参照）に変動が生じることか予想されるが、このような
変動は、例えは、空燃比センサ７の出力Ａ／Ｆ　’に帰
還制御に用いることによって、容易に修正することがで
きる。

また、上記実施例においては、切換部５の入力として負
荷センサ３の出力であるスロットル弁開度θを用いる場
合を例にとって説明したが、本発明はこれに限足される
ものではなく、吸気管（図示せず）の圧力Ｐによっても
同様の機能を果し得ることは自明でるる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、機関
の吸気路中に相当の大きさの共鳴器を挿入したり、通路
長を多大にするなどの複雑な手段を用いることなく、機
関吸気量と相関回転数および機関負荷を代表するスロッ
トル弁開度または吸気管圧力の少くとも一方を検出して
適正な空燃比となる燃料量を演算し、燃料噴射用を磁弁
を制御して機関に所望の燃料を供給する簡単な構成によ
って、吸気脈動の影響を除去した燃料供給を可能とし、
また、周波数ｆａから周波数ｆｂ　への切換またはその
逆の切換に際して周波数は一様連続に切換えられるため
切換によるショックなどもなく、良好な機関出力を得る
ことができ、さらに、本発明を実施するに当り１マイク
ロプロセツサによる空燃比制御装置では回転数センサに
よって発生する機関回転数の出力Ｎおよび負荷センサに
よって発生する出力θとによって周波数ｆｂおよび状態
判別出力Ｓを発生する演算手段あるいは上記状態判別出
力Ｓの状態を参照して空気量に比例する周波数ｆａ　ま
たは上記周波数ｆｂのいずれか全選択して周波数ｆを出
力する切換手段はその他の構成要素と共にソフトウェア
により構成されるので、構成を簡素化することができる
と共に、小形化しまた価格を低廉し力・つ性能を大きく
改善することができるので、実用上の効果は極めて大で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による機関用空燃比制御装置の一実施例
を示すブロック図、第２図ないし第４図は第１図に示す
実施例の動作説明図であって、第２図は第１図の吸気量
センサの出力例、第３図は第１図の電磁弁の駆動方法の
例、第４図はスロットル弁開度と吸気量センサの出力周
波数の関係全回転数全ハラメータに示した図でめる。 １−・・−吸気量センサ、２・・・・回転数センサ、３
・−・・負荷センサ、４・・・・第１の演算部、５・・
・・切換部、８・・・・第２の演算部、９・・・・増幅
器、１０・・・・電磁弁。 代理人　大岩増雄 （１５）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関吸入空気量全検出してその空気量に比例する
   第１の周波数を発生する吸気量センサと、機関回転敷金
   検出して第１の出力を発生する回転数センサと、機関負
   荷を代表するスロットル弁開度まｆｃは吸気管圧力の少
   くとも一方を検出して第２の出力ｌＩ：発生する負荷セ
   ンサと、前記回転数センサによって得らｎた前記第１の
   出力および前記負荷センサによって得られた前記第２の
   出力の両方もしくは何れか一方の出力に基いて第２の周
   波数および状態判別出力全発生する第１の演算手段と、
   この第１の演算手段によって得られた前記判別出力の状
   態を参照して前記第１の周波数と前記第２の周波数の何
   れ７１）−’＆選択して第３の周波数を出力する切換手
   段と、この切換手段によって得られた前記第３の周波数
   を受けて所定パルス幅金有しかつ該第３の周波数に比例
   する第４の周波数のノくルス列を発生する第２の演算手
   段と、この第２の演算手段によって得られた前記パルス
   列を電力増幅する増幅器と、この増幅器の出力によって
   開閉制御され機関に所望の燃料を供給する電磁弁とによ
   り構成されることを特徴とする機関用空燃比制御装置。
2. （２）回転数センサによって得られた第１の出力および
   負荷センサによって得られた第２の出力の両方もしくは
   何れか一方の出力に基いて第２の周波数および状態判別
   出力を発生する第１の演算手段は、この手段によって得
   られた前記状態判別出力は機関の状態が高負荷であるこ
   とを判別し得るようにしたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の機関用空燃比制御装置。
3. （３）第１の演算手段によって得られた状態判別出力の
   状態全参照して第１の周波数と第２の周波数の何れかを
   選択して第３の周波数を出力する切換手段は、ゲート回
   路より構成され、機関の状態が低速高負荷状態に応じて
   前記第２の周波数を選択し得るようにしたことを特徴と
   する特許請求の範門弟１項記載の機関用空燃比制御装置
   。