JP2521039B2 - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

エンジンの空燃比制御装置

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JP2521039B2 JP60141093A JP14109385A JP2521039B2 JP 2521039 B2 JP2521039 B2 JP 2521039B2 JP 60141093 A JP60141093 A JP 60141093A JP 14109385 A JP14109385 A JP 14109385A JP 2521039 B2 JP2521039 B2 JP 2521039B2
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、低負荷時等のエンジンの所定運転状態にお
いては空燃比をリーン化するエンジンの空燃比制御装置
に関するものである。
(従来技術) 従来より、エンジンの空燃比制御において、低負荷時
等の出力が要求されない所定運転状態においては、空燃
比をリーン化して燃費性能を向上するようにした技術が
公知である(例えば、特開昭57-210137号公報参照)。
上記のような空燃比制御においては、出力が要求され
る高負荷状態では、リーン化を行うと出力が不足するた
めに空燃比をリッチ側に移行して運転するものである。
また、エンジン温度が低い場合にも、燃焼安定性や暖機
のためにリッチな空燃比で運転するようにしている。そ
して、エンジン温度が所定値以上に上昇した場合もしく
は負荷およびエンジン回転数の低下等によってエンジン
の運転状態が所定のリーン化条件を満足するようになる
と、空燃比をリーン側に移行するものである。その場合
に、空燃比のリーン化によって出力が急激に低下してト
ルクショックが発生し、運転性に悪影響を与えることか
ら、このショックを回避するために、空燃比を徐々にリ
ーン側に移行するようにしている。
しかるに、空燃比をリーン化する際に、空燃比を常に
連続的にリーン移行した場合には、その移行途中でNOx
排出量の多い空燃比領域を通過することになって、エミ
ッション性上好ましくないものである。すなわち、空燃
比が理論空燃比に制御されている領域では、発生するNO
xは触媒によって良好に浄化されて大気に放出されるNOx
量は少なく、また、空燃比がリーン化された領域ではNO
xの発生量自体が少ないことからNOx排出量は少ないもの
である。この空燃比のリーン化の途中において、空燃比
が理論空燃比より少しリーン側に移行した領域では、NO
xが多量に発生することに加えて、触媒のNOx浄化率が低
下することにより、NOx排出量が増大するものである。
よって、このNOx排出量の多い領域を徐々に通過するこ
とでNOx排出量が増えるとともに、理論空燃比から直接
リーン化領域に移行する場合に比べて、燃費性能も低下
するものである。
上記のように空燃比を常に遅い移行速度でリーン化す
ることは、エミッション性能、燃費性能を阻害するた
め、この点からはできるだけ速い移行速度でリーン移行
させることが望ましい。しかし、リーン移行速度を大き
くすることは、前述のように出力の急激な低下による運
転性の阻害を招くため、この移行速度は、エミッション
性能および燃費性能と運転性の妥協点を見出して設定す
る必要があるが、その最適移行速度は運転状態によって
変化し、一律には定まらないという問題がある。
(発明の目的) 本発明は上記事情に鑑み、エンジンが所定の運転状態
になって空燃比をリーン化する際に、極力運転性への影
響がなく、しかも、NOxの排出量を低減するようにした
エンジンの空燃比制御装置を提供することを目的とする
ものである。
(発明の構成) 本発明の空燃比制御装置は、第1図の全体構成図に示
すように、エンジン1の吸気系2には供給空燃比を調整
する空燃比調整手段3を設け、この空燃比調整手段3
は、エンジン1の運転状態を検出する運転状態検出手段
4からの検出信号に応じて空燃比を設定する空燃比制御
手段5の信号によってその空燃比が設定される。そし
て、上記空燃比制御手段5は、エンジン1の運転状態が
所定運転状態にあるときには、空燃比をリーン化するべ
く設定空燃比を移行制御するものである。
また、運転状態検出手段4の検出に基づきエンジン運
転領域のリーン運転領域への移行を検出する移行検出手
段6Aと、吸気量の変化からエンジンの過渡状態を検出す
る過渡状態検出手段6Bを備えるとともに、この移行検出
手段6Aおよび過渡状態検出手段6Bの信号を受けた移行速
度変更手段7は、減速状態でのリーン運転領域への移行
が検出されたときは、加速状態でのリーン運転領域への
移行が検出されたときに対して空燃比のリーン化の移行
速度を遅くなるように、前記空燃比制御手段5に移行速
度を設定する。
すなわち、前記移行速度変更手段7はリーン運転領域
内において、吸気量が低減変化する減速過渡時には、吸
気量が増大変化する加速過渡時に比べて空燃比のリーン
移行速度が遅くなるように設定し、その設定信号を前記
空燃比制御手段5に出力して、この設定速度に応じて空
燃比をリーン化するものである。なお、排気系8には触
媒装置9が介装されている。
(発明の効果) 本発明によれば、空燃比のリーン化を行う場合に、吸
気量が減少もしくは増加度合の小さい減速状態等ではリ
ーン移行速度を小さくして、出力の急激な低下によるシ
ョックの発生を回避し、運転性を阻害することなく空燃
比のリーン化を行うことができる。
一方、吸気量が急激に増大する加速時においては、リ
ーン移行速度を減速時より大きくし、この場合にはNOx
発生領域を直ちに越えることにより、NOxの発生を抑制
して良好なエミッション性を得ることができるとともに
燃費性能も向上する。また、前記減速時においては、移
行速度を小さくして徐々に空燃比をリーン化するもので
あるが、この場合にはNOx発生領域を徐々に通過するこ
とになってNOxの発生が増加するが、このときには吸気
量そのものが減少していることから、実際のNOx排出量
はそれ程多くないものである。
(実施例) 以下、図面により本発明の実施例を説明する。第2図
は全体構成図である。
エンジン1の吸気系2には、上流側からエアクリーナ
10、吸気量を計測するエアフローセンサ11、燃料を噴射
するインジェクタ12、吸気量を制御するスロットルバル
ブ13がそれぞれ介装され、排気系8には三元触媒よりな
る触媒装置9が介装されて、NOxを含む排気ガス有害成
分の浄化を行うものである。
前記インジェクタ12は前記空燃比調整手段3を構成
し、このインジェクタ12からの燃焼噴射量によってエン
ジン1に供給する空燃比を調整するものである。このイ
ンジェクタ12による燃料噴射は、コントロールユニット
14から出力される制御信号によって制御される。このコ
ントロールユニット14にはエンジンの運転状態を検出す
るために、前記エアフローセンサ11からの吸気量信号、
スロットルバルブ13の開度を検出するスロットル開度セ
ンサ15からの検出信号、回転センサ16からのエンジン回
転数信号、水温センサ17からのエンジン温度信号をそれ
ぞれ受け、エンジンの運転状態に応じて供給空燃比を制
御するものであり、低負荷低回転等の所定運転領域では
空燃比を理論空燃比よりリーン化する。また、エンジン
温度が所定値以下の冷機時には、所定運転状態であって
もリーン化を行わないようにする。
第3図に上記コントロールユニット14による空燃比制
御における目標空燃比マップを示す。エンジン1回転当
りの吸気量Qa/Neとエンジン回転数Neとの関係におい
て、吸気量Qa/Neが第1設定値A1以下で、エンジン回転
数Neが第1設定値N1以下の領域Iが空燃比を理論空燃比
よりリーン化するリーン運転領域である。また、上記吸
気量Qa/Neが第1設定値A1を越えて第2設定値A2以下
で、エンジン回転数Neが第1設定値N1を越えて第2設定
値N2以下の領域IIが、空燃比を理論空燃比(空気過剰率
λ=1)とする理論空燃比領域である。さらに、吸気量
Qa/Neが第2設定値A2を越え、エンジン回転数Neが第2
設定値N2を越えた領域IIIが、空燃比を理論空燃比より
リッチ化するエンリッチ領域である。
そして、上記コントロールユニット14は前記第1図の
運転状態検出手段4、空燃比制御手段5、移行検出手段
6A、過渡状態検出手段6B、移行速度変更手段7の各機能
を備え、各領域I,II,IIIでの空燃比制御を行うととも
に、減速状態でのリーン運転領域Iへの移行が検出され
たときは、加速状態でのリーン運転領域Iへの移行が検
出されたときに対して空燃比のリーン化の移行速度を遅
くなるように制御し、さらに、エンジン温度が低い時に
はリーン運転領域Iの制御は実施しないものである。
コントロールユニット14の作動を第4図のフローチャ
ートに基づいて説明する。スタート後、コントロールユ
ニット14はステップS1で回転センサ16の信号に基づいて
エンジン回転数Neを計算するとともに、ステップS2およ
びS3でエアフローセンサ11からの吸入空気量Qaおよび水
温センサ17からの冷却水温Twの入力を行う。そして、ス
テップS4で上記エンジン回転数Neと吸気量Qaから燃料の
基本噴射量T0を計算し、ステップS5で水温Twから燃料噴
射量に対する水温補正量T1を計算する。
次に、ステップS6〜S8でリーン移行条件を満たしてい
るかを、水温が所定温度以上で、現在の運転状態がリー
ン運転領域Iにあるか否かによって判定する。すなわ
ち、水温Twが60℃以上か否か判定し、60℃以上のYESの
時には、ステップS7でエンジン回転数Neが第1設定値N1
(例えば、3500rpm)以下か否か判定し、第1設定値N1
以下のYESの時には、ステップS8で回転当りの吸気量Qa/
Neが第1設定値A1(例えば、1g/rev)以下か否か判定
し、この判定もYESの場合には、運転状態がリーン運転
領域Iにあることから、ステップS9に進んでリーン移行
の処理を行う。一方、上記ステップS6〜S8の判定がNOの
場合には、ステップS16に進んでリーン補正係数Cを1
に設定して、リーン移行は行わないものである。
上記リーン移行条件の成立は、リーン運転領域I以外
の運転領域からエンジン回転数Neの低下もしくは吸気量
Qa/Neの低下によってすなわち減速によってリーン運転
領域Iに移行した場合、または、水温Twが60℃未満でリ
ーン運転条件が成立していないリーン運転領域Iでの運
転中で、水温Twが60℃以上に上昇した場合であり、後者
の場合に加速運転中の移行がある。
ステップS9では、今回入力した吸気量Qaと前回入力し
た吸気量Qa′とから、吸気量変化分ΔQ=Qa-Qa′を計
算し、この計算の後に、ステップS10で前回吸気量Qa′
を今回吸気量Qaで更新する。続いて、ステップS11で吸
気量変化分ΔQのテーブル(第5図参照)からリーン移
行速度ΔCを演算する。このリーン移行速度ΔCは、第
5図に例示するように、前記吸気量変化分ΔQがマイナ
ス方向(減速状態)からプラス方向(加速状態)に大き
くなるに従って、速度が大きくなるように予め設定され
た特性に対応して決定されるものである。
ステップS12は前記第3図と同様に、回転当りの吸気
量Qa/Neとエンジン回転数Neとの関係に対応して目標リ
ーン係数C0を設定したマップから、現在の運転状態に対
応する目標リーン係数C0(C0≦1.0)を計算する。ステ
ップS13は前記ステップS11で求めたリーン移行速度ΔC
から実リーン係数Cを求める。この実リーン係数Cの初
期値は1に設定しておき、これからリーン移行速度ΔC
を減算して求めるものである。
そして、ステップS14で上記実リーン係数Cと目標リ
ーン係数C0とを比較し、実リーン係数Cの方が大きいYE
S時には、そのままステップ17に進んで、前記基本噴射
量T0を水温補正量T1で補正してから実リーン係数Cを掛
けて最終噴射量Tを演算し、これに対応した噴射信号を
インジェクタ12に出力して燃料噴射を行い、所定の空燃
比を得るものである。
実リーン係数Cが目標リーン係数C0に一致するまで
は、ステップS13のリーン移行速度ΔCによる減算を繰
返し、目標リーン係数C0を越えてステップS14の判定がN
Oになった場合には、ステップS15で実リーン係数Cを目
標リーン係数C0に設定した後、ステップS17に進んで、
同様に最終噴射量Tの計算を行うものである。
なお、リーン運転領域I以外での空燃比制御は、ステ
ップS4で求める基本噴射量T0が、理論空燃比領域IIおよ
びエンリッチ領域IIIの特性に対応して計算され、必要
に応じて水温補正され、ステップS16でリーン補正係数
Cを1に設定して、最終噴射量Tは、上記基本噴射量T0
によって決定される。また、ステップS4でのリーン運転
領域Iにおける基本噴射量T0は理論空燃比制御に基づい
て予め設定された特性に基づいて計算するものであり、
これを実リーン係数Cで補正するものである。
上記実施例では、エミッション性能、燃費性能と運転
性との妥協点をリーン運転領域の全運転領域で見出すた
めに、過渡状態として吸気量の変化度合に着目し、吸気
量変化分ΔQに応じてリーン移行速度ΔCを求め、移行
速度を変更するようにしている。移行速度に対する運転
性からの要求は、出力の低加速度を一定値以下にしてト
ルクショックを軽減することである。そして、出力は燃
料消費量(吸気量/空燃比)によって決まり、上記運転
性を満足するためには、上記吸気量/空燃比の減少率を
一定値以下にすればよいことになる。これに基づき、吸
気量が一定の条件で求めた最適な目標リーン移行速度
を、吸気量の変化度合に応じて補正したことにより、あ
らゆる運転状態で最適なリーン移行速度を得ることがで
きるものである。
例えば、加速時には吸気量が増加するため速い速度で
リーン移行しても運転性は阻害されないが、減速時のト
ルクショックに対処するためにこの速度を必要以上に小
さくした場合に対して、燃費性能、エミッション性能が
大幅に向上するものである。また、減速時には吸気量が
減少するため、加速時と同様なリーン移行速度では燃料
消費量の減少速度が必要以上に大きくなり、運転性が低
下することになるが、この場合には吸気量に応じてリー
ン移行速度が小さくなるため、良好な運転性を得ること
ができるものである。
なお、上記実施例においては、吸気量の変化度合を検
出する過渡状態検出手段としては、エアフローセンサの
検出信号から吸気量を検出してその変化分を求めるよう
にしているが、この過渡状態検出手段としてはスロット
ル開度を検出するスロットル開度センサの検出信号の微
分値から吸気量の変化度合を検出するようにしてもよい
ものである。
また、空燃比調整手段としても、インジェクタによる
燃料供給のほか気化器によるものが使用可能であり、こ
れに応じて空燃比制御手段等の構成も適宜設計変更可能
である。
さらに、空燃比をリーン化する条件としては、前記第
2図に示すような吸気量(負荷)とエンジン回転数に応
じた領域I内にあり、さらに、エンジン温度に応じ冷却
水温が例えば60℃以上の条件でリーン移行するようにし
ているが、これに加えて、理論空燃比に対応する制御定
数を学習制御し、この制御定数に応じてリーン運転領域
の制御を行うようにした学習制御方式のものでは、理論
空燃比制御において学習制御が完了したことを条件とし
てリーン移行するようにする必要がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成を明示するための全体構成図、 第2図は具体例の全体構成図、 第3図は目標空燃比マップを示す特性図、 第4図はコントロールユニットの作動を説明するための
フローチャート図、 第5図はリーン移行速度テーブルを示す特性図である。 1……エンジン、2……吸気系 3……空燃比調整手段 4……運転状態検出手段 5……空燃比制御手段、6A……移行検出手段 6B……過渡状態検出手段、7……移行速度変更手段 11……エアフローセンサ 12……インジェクタ 14……コントロールユニット 15……スロットル開度センサ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンの運転領域毎に異なる複数の空燃
    比を設定するとともに少なくとも該運転領域内の一部の
    リーン運転領域において空燃比をリーン化する空燃比制
    御手段を備えたエンジンの空燃比制御装置であって、 エンジン運転領域のリーン運転領域への移行を検出する
    移行検出手段と、エンジンの過渡状態を検出する過渡状
    態検出手段と、上記両検出手段により減速状態でのリー
    ン運転領域への移行が検出されたときは、加速状態での
    リーン運転領域への移行が検出されたときに対して空燃
    比のリーン化の移行速度を遅くする移行速度変更手段と
    を設けたことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
JP60141093A 1985-06-27 1985-06-27 エンジンの空燃比制御装置 Expired - Fee Related JP2521039B2 (ja)

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US4460402A (en) * 1981-07-10 1984-07-17 Rhone-Poulenc Agrochimie Synergistic herbicide compositions of phenoxybenzoic acids and cyclohexanediones
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