JP2544311B2 - 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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JP2544311B2
JP2544311B2 JP7075260A JP7526095A JP2544311B2 JP 2544311 B2 JP2544311 B2 JP 2544311B2 JP 7075260 A JP7075260 A JP 7075260A JP 7526095 A JP7526095 A JP 7526095A JP 2544311 B2 JP2544311 B2 JP 2544311B2
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、運転条件に応じて異な
った空燃比により燃料供給制御を行なうエンジンの空燃
比制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、エンジンの空燃比を、エンジン
の運転状態が低回転低負荷領域ではリーン側に変更する
ことで、燃料消費量の低減を図ることが知られている。
例えば、特開昭58−72631号公報には、エンジン
の運転状態に応じて空燃比を変えるようにしたものが提
案されている。この公報に記載のものにおいては、空燃
比を変更する場合、特にリッチ側の空燃比を低回転低負
荷領域でリーン側の空燃比に変更する場合、その低回転
低負荷領域を負荷状態に応じて複数領域に分割し、この
分割された各領域に対応して空燃比に直ちに変更するよ
うにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような空燃比の制
御が行われるエンジンにおいては、運転状態に応じた空
燃比の変更を直ちに行っているため、例えば、運転状態
の急激な変化があった場合は、これに対応して空燃比も
急激に変更され、このため、特に、リッチ側からリーン
側へ移行する場合に、トルクショックが生じるおそれが
ある。そこで、本発明は、このような従来技術の問題点
を解決したエンジンの空燃比制御装置を提供することを
目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段及び作用】上記の目的を達
成するため本発明のエンジンの空燃比制御装置は、エン
ジンの運転状態を検出する検出手段と、この検出手段に
より検出された運転状態に応じて予め定められた異なっ
た空燃比のうちから1つの空燃比を選択しこの選択され
た空燃比となるように実際の空燃比を制御する空燃比制
御手段と、エンジンの運転状態の変化に伴う目標空燃比
の制御方向を判別する判別手段と、を有し、上記空燃比
制御手段は、上記判別手段の出力を受け、目標空燃比が
リッチ側からリーン側への制御となった場合には実際の
空燃比を目標とするリーン空燃比に向けて所定の変化率
で徐々に制御し、一方、目標空燃比がリーン側からリッ
チ側への制御となった場合には実際の空燃比を目標とす
るリッチ空燃比に向けて直ちに制御することを特徴とし
ている。このように構成された本発明においては、検出
手段が、エンジンの運転状態を検出し、空燃比制御手段
が、この検出手段により検出された運転状態に応じて予
め定められた異なった空燃比のうちから1つの空燃比を
選択しこの選択された空燃比となるように実際の空燃比
を制御する。さらに、この空燃比制御手段は、判別手段
が目標空燃比のリッチ側からリーン側への制御方向を判
別した場合には、実際の空燃比を目標とするリーン空燃
比に向けて所定の変化率で徐々に制御し、一方、判別手
段が目標空燃比のリーン側からリッチ側への制御方向を
判別した場合には、実際の空燃比を目標とするリッチ空
燃比に向けて直ちに制御する。
【0005】
【発明の効果】このように、本発明のエンジンの空燃比
制御装置によれば、空燃比をリッチ側からリーン側に制
御する場合には、実際の空燃比を目標とするリーン空燃
比に向けて所定の変化率で徐々に制御するようにしたの
で、空燃比の急激な変化に起因したトルクショックの発
生がないという好ましい効果が得られる。一方、空燃比
をリーン側からリッチ側に制御する場合には、実際の空
燃比を目標とするリッチ空燃比に向けて直ちに制御する
ようにしたので、応答遅れが生じることなく、所望の加
速が速やかに得られるという好ましい効果が得られる。
【0006】
【実施例】以下、本発明の一実施例について添付図面を
参照して説明する。図1は、本発明の一実施例の概要を
示すブロック図である。この図1に示すように、本実施
例に係わるエンジンの空燃比制御装置は、エンジンの運
転状態を検出する検出手段1と、空燃比の変更制御を行
う空燃比制御手段3と、点火時期の変更制御を行う点火
時期制御手段5とを備えている。上記の空燃比制御手段
3では、検出された運転状態に応じて、予め定めた異な
った空燃比のうちから1つの空燃比A/Fを選択し、実
際の空燃比(A/F)に所定の変化率Δ (A/F)を
順次加算することにより、この実際の空燃比を徐々に目
標とする空燃比A/Fに近づけていき、順次変化する空
燃比に応じて定まる燃料供給が行なわれるように、噴射
弁等の燃料供給部7を制御する。また、上記の点火時期
制御手段5では、選択された空燃比に応じて、予め定め
られている異なった点火時期のうちの1つの点火時期θ
igを選択し、上記の空燃比制御手段3による空燃比の変
化率に応じた所定の変化率Δθigを算出し、実際の点火
時期(θig)にこの変化率Δθigを加算することによ
り、実際の点火時期(θig)を徐々に目標とする点火時
期Tg に近づけ、点火装置9を駆動して、このように徐
々に変化させた点火時期に点火を行なわせている。ま
た、加速時等のように、空燃比をリーン側からリッチ側
へ変更する場合には、その変更を徐々に行なうと応答遅
れが生じ所望の加速が速やかに得られない。そこで、リ
ーン側からリッチ側への空燃比の制御は直ちに行うのが
好適であり、従って、その空燃比の変更に応じて点火時
期も直ちに変更制御するのが好適である。
【0007】図2は、本発明の一実施例を示す全体構成
図であり、図3乃至図6はその動作手順を示すフローチ
ャートである。図2において、11はエンジン、13は
エンジン11の燃焼室、15は吸気を燃焼室13内に供
給する吸気通路である。この吸気通路15の上流側はエ
アクリーナ17を介して大気に連通しており、またこの
吸気通路内にはその上流側からエアフローメータ18、
スロットバルブ19がこの順序に配置されている。更
に、吸気ポート21を介して燃焼室13に連通したこの
吸気通路下流側近傍には、燃料噴射弁23の噴口が面し
ている。この噴射弁23には燃料ポンプによって燃料タ
ンク(共に図示せず)から燃料が供給されており、従っ
て、噴射弁23の開弁時間を制御することにより、所定
の空燃比の混合気が燃焼室13に供給される。一方、2
5は排気通路であり、排気ポート27を介して燃焼室1
3に連通しており、その通路下流側は触媒コンバータ2
9を介して大気に連通している。また、この触媒コンバ
ータ29の上流側の排気通路25には、排気センサ3
1、例えば排気中の酸素濃度に応じた出力信号を出すO
2 センサが配置されている。33はシリンダブロック3
5に取り付けられたエンジン水温検知用の水温センサで
あり、37は吸気温を検知するための吸気温センサであ
り、また、39はスロットルバルブ19の開度を検知す
るためのスロットルポジションセンサである。更に、4
1は点火装置であり、43はバッテリである。
【0008】一方、45はマイクロコンピュータにより
構成されるコントロールユニットであり、このユニット
45には、エンジン回転数N、スロットル開度θ、吸気
量U、吸気温TA、冷却水温W等を示す各信号が入力さ
れると共に、O2 センサ31からは実際の空燃比(A/
F)を示す信号が入力される。コントロールユニット4
5は、これらの信号を中心にして、フィードバック制御
を行ない、噴射弁23からの燃料噴射量を開弁時間とし
て算出すると共に、点火時期を決定し、これらに基づき
噴射弁23を駆動制御する。このコントロールユニット
による制御を図3乃至図6に従って説明する。まず、図
3のステップST1においてシステム全体の初期化が行
なわれた後、ステップST2では各センサ出力を読み込
み、エンジンの運転状態を検出する。次に、ステップS
T3において、検出した運転状態に基づいて空燃比の変
更が必要か否かが判定される。必要でないときには、ス
テップST4へ進み、基本噴射時間TPKを算出する。こ
こに、この基本噴射時間TPKは、吸入空気量Uに基づい
て空気過剰率λ=1、すなわち論理空燃比A/F1 に設
定された燃料噴射量に対応する噴射時間である。本実施
例では、この吸入空気量Uと噴射時間との対応テーブル
がコントロールユニット45内の記憶領域内に展開され
ており、検出された吸入空気量に基づき噴射時間TPK
対応テーブルから呼び出される。次に、ステップST
5,ST6において、実際の空燃比制御が、理論空燃比
A/F1 、これよりもリッチ側(Enrich)の空燃比A/F
3 、及び理論空燃比よりもリーン側 (lean) の空燃比A
/F2 のいずれに制御されているのかの判定が行なわれ
る。理論空燃比A/F1 のときにはステップST7へ進
み空燃比補正係数CLEN が「1」とされる。一方、リッ
チ側の空燃比A/F3 のときには、補正係数CLEN に値
LEN3(>1)が代入され(ステップST9)、またリ
ーン側の空燃比A/F2のときには値CLEN2(<1)が
代入される(ステップST8)。このように、本実施例
では、理論空燃比A/F1 に基づく対応テーブルのみを
有しているので、他の空燃比制御においては、対応テー
ブルから取り出した噴射量に対して空燃比に応じて補正
を施こすようにしている。次に、ステップST10にお
いては、吸気温、水温、大気圧等により決定される各種
の補正係数Ci が算出され、ステップST11におい
て、基本噴射時間TPKを補正係数CLEN 及びCi により
補正して最終噴射時間Ti を算出する。この後、ステッ
プST12、ST13を実行して噴射が行なわれる。
【0009】一方、上記のステップST3において、空
燃比の変更が必要と判定された場合には、空燃比の変更
制御ルーチン(ステップ14)へ移行する。この制御ル
ーチンは、図4に示すように、ステップ141、142
を実行して基本噴射量TPKを算出した後、ステップST
143にて空燃比をA/F3 (Enrich)からA/F2 (Lea
n)にするのか否かが判定され、同様にステップST14
4ではA/F1 (λ=1)からA/F2 (Lean)に変更す
るのか否かが判定される。このようなリーン側への変更
ではない場合には図3のルーチンへ戻る。すなわち、こ
の場合には補正係数CLEN により直にち空燃比の変更制
御が行なわれる。しかるに、A/F3 (Enrich)からA/
2 (Lean)への変更制御は、ステップST145におい
て変化率αに値α3 が代入されて行なわれる。また、A
/F1 (λ=1)からA/F2 (Lean)への制御は、ステ
ップST146において変化率αに値α2 が代入され
る。この後、ステップST147において補正係数C
LEN に値CLEN (i+1)+αが代入される。ここで、
LEN (i+1)は前回の補正係数である。すなわち、
空燃比の変更制御は、図7及び図8に示すように、変化
率α2 ,α3 によって徐々に行なわれる。このようにし
て補正係数が算出された後は、ステップST148〜S
T151を順次に実行して噴射制御が行なわれる。この
後、ステップST152において補正係数CLEN が値C
LEN2になると、変更制御は終了したものと判定して図3
のルーチンへ戻る。
【0010】次に、図5及び図6を参照して、点火時期
制御動作を述べる。まず、図5のステップST21にお
いて始動時か否かを判定し、始動時のときには点火時期
を固定し(ステップST23)、この定まった時期に点
火を行なう(ステップST33,ST34)。始動時で
はないときには、ステップST22を介してステップS
T24へ進み、点火時期の変更が必要か否かを判定す
る。すなわち、前述の空燃比変更制御が開始されると、
ステップST35へ進む。そうでない場合にはステップ
ST25へ進み、基本点火時期θ0 を算出する。次に、
ステップST26,ST27を実行して空燃比がいずれ
の制御状態にあるのか判別し、空燃比がA/F1 (λ=
1)のときには補正係数θLEN を「1」となし、A/F
2 (Lean)のときにはθLEN =θLEN2、またA/F3(Enri
ch) のときには θLEN =θLEN3となす。次に、各種の
補正係数θi を算出し(ステップST31)、この後、
基本点火時期θ0 を上記の補正係数θLEN ,θi により
補正して最終点火時期θigを算出し、ステップST3
3,ST34を介して点火を行なう。このようにして、
空燃比の値に応じて、点火時期は補正係数θLEN によっ
て変化する。次に、図6に示すように、点火時期の変更
制御は、基本点火時間を算出した(ステップST35
1)後、点火時期をいずれの値に変更するのかを判定す
る。空燃比をA/F3 (Enrich)からA/F2 (Lean)へ変
更する場合には、その空燃比の変化率α3 に対応した変
化率β3 が変化率βの値とされ(ステップST352,
ST353)、一方A/F1 (λ=1)からA/F2 (L
ean)への変更においては、その空燃比の変化率α2 に対
応した変化率β2 が変化率βの値とされる(ステップS
T352,ST354,ST355)(図7及び図8参
照)。この後、図5のルーチンと同様に、点火制御が行
なわれる(ステップST356〜ST360)。この
後、点火時期の変更制御が終了すると、ステップST3
61を介して図5のルーチンへと戻る。
【0011】以上説明したように、本実施例において
は、空燃比の変更制御に対応して点火時期を徐々に変更
するようにしているので、空燃比の変更制御中において
も常に最適な点火時期で点火を行うことができ、燃焼特
性を改善することができる。また、リッチ側からリーン
側への変更に際しては、点火時期を徐々に変化させてい
るので、トルクショックの発生を回避できる。また、リ
ーン側からリッチ側への変更制御は直ちに行なうように
しているので、加速時等のようにリッチ側への変更が必
要な場合において応答遅れを生ずることがないので好適
である。ここで、上述の実施例では、図7及び図8に示
すように、点火時期の変更を一定の割合で行なっている
が、例えば図7の一点鎖線Iで示すように曲線状にする
こともできる。特に、空燃比がA/F1 (λ=1)から
A/F2 (Lean)側に変更される場合には、一点鎖線Iで
示すように空燃比がA/F=16の近傍での点火時期を
最適進角値よりも遅れ側に制御すると、NOx の発生量
を一点鎖線IIで示すように低減することができるので好
ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のエンジンの空燃比制御装置の一実施
例の概要を示すブロック図
【図2】 本発明のエンジンの空燃比制御装置の一実施
例を示す全体構成図
【図3】 本発明の一実施例による空燃比変更制御を示
すフローチャート
【図4】 本発明の一実施例による空燃比変更制御を示
すフローチャート
【図5】 本発明の一実施例による点火時期変更制御を
示すフローチャート
【図6】 本発明の一実施例による点火時期変更制御を
示すフローチャート
【図7】 本発明の一実施例によるリーン側への変更制
御の推移を示す特性図
【図8】 本発明の一実施例によるリーン側への変更制
御の推移を示す特性図
【符号の説明】
1 検出手段 3 空燃比制御手段 5 点火時期制御手段 7 燃料供給部 9 点火装置 11 エンジン 18 エアフローメーター 19 スロットルバルブ 23 噴射弁 31 O2 センサ 33 水温センサ 41 点火装置 45 コントロールユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡崎 克己 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−214648(JP,A) 特開 昭59−7741(JP,A) 特開 昭60−128954(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンの運転状態を検出する検出手段
    と、 この検出手段により検出された運転状態に応じて予め定
    められた異なった空燃比のうちから1つの空燃比を選択
    しこの選択された空燃比となるように実際の空燃比を制
    御する空燃比制御手段と、 エンジンの運転状態の変化に伴う目標空燃比の制御方向
    を判別する判別手段と、を有し、 上記空燃比制御手段は、上記判別手段の出力を受け、目
    標空燃比がリッチ側からリーン側への制御となった場合
    には実際の空燃比を目標とするリーン空燃比に向けて所
    定の変化率で徐々に制御し、一方、目標空燃比がリーン
    側からリッチ側への制御となった場合には実際の空燃比
    を目標とするリッチ空燃比に向けて直ちに制御すること
    を特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
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JP5593844B2 (ja) * 2010-05-31 2014-09-24 スズキ株式会社 船外機用内燃機関の空燃比制御装置および空燃比制御方法

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