JP2862892B2 - 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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JP2862892B2 JP1083153A JP8315389A JP2862892B2 JP 2862892 B2 JP2862892 B2 JP 2862892B2 JP 1083153 A JP1083153 A JP 1083153A JP 8315389 A JP8315389 A JP 8315389A JP 2862892 B2 JP2862892 B2 JP 2862892B2
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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、燃焼に供される混合気の空燃比をエンジン
の運転状態に応じて設定される目標値に一致させるべ
く、空燃比フィードバック制御を行うようにされた、エ
ンジンの空燃比制御装置に関する。
(従来の技術) 自動車等に搭載されるエンジンに備えられる空燃比制
御装置においては、燃焼に供される混合気の空燃比につ
いての目標値がエンジンの運転状態に応じて設定され、
排気ガス中の酸素濃度を検出するO2センサ等の空燃比検
出手段から得られる検出出力に基づいて、燃焼に供され
る混合気の空燃比を設定された目標値に一致させるべ
く、フィードバック制御が行われるようにされる。斯か
る空燃比制御装置にあっては、エンジン暖機後の燃費の
改善を図ること等を目的として、目標値を、理論空燃比
(14.7)でなく、リーン側の値に設定したもとでのフィ
ードバック制御が行われるようになすことが知られてい
る。
このような空燃比制御装置として、例えば、特開昭62
−103437号公報には、エンジンの冷却水温が所定の値以
下であるときには、燃焼に供される混合気の空燃比につ
いての目標値がリーン側のものとならないように設定さ
れて、フィードバック制御が行われ、また、エンジンの
冷却水温が所定の値より大であるときには、目標値がリ
ーン側のものに設定されて、フィードバック制御が行わ
れるようにされたものが提案されている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上述の如くに、エンジンの冷却水温が
所定の値よりも大となったとき、目標値がリーン側のも
のに設定されてフィードバック制御が行われるようにさ
れた空燃比制御装置にあっては、目標値がリーン側のも
のに設定されてのフィードバック制御が行われることに
なる冷却水温の所定の値が、エンジンの運転状態にかか
わらず一定の値とされており、それゆえ、エンジンの運
転状態によっては、目標値がリーン側のものに設定され
てのフィードバック制御の開始に際して、エンジンの冷
却水温が目標値に適合しないものとなり、エンジンの動
作安定性が損なわれる事態がまねかれる虞がある。
斯かる点に鑑み、本発明は、燃焼に供される混合気の
空燃比についてエンジンの運転状態に応じて設定される
目標値が、理論空燃比よりリーン側のものであるとき、
その目標値に燃焼に供される混合気の空燃比を一致させ
るための空燃比フィードバック制御を、エンジンの動作
安定性が損なわれる事態をまねくことなく行えるように
された空燃比制御装置を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 上述の目的を達成すべく、本発明に係るエンジンの空
燃比制御装置は、第1図にその基本構成が示される如
く、エンジンの排気系に配された空燃比検出手段と、エ
ンジンの温度に応じた検出出力を発生する温度検出手段
と、エンジンの運転状態に応じた検出出力を発生する運
転状態検出手段と、運転状態検出手段から得られる検出
出力に応じて、燃焼に供される混合気の空燃比について
の目標値を設定する目標値設定手段と、さらに、空燃比
フィードバック制御開始温度を設定する温度設定手段
と、運転状態検出手段から得られる検出出力がエンジン
がフィードバック制御条件が成立する運転状態にあるこ
とを示し、かつ、温度検出手段からの検出出力がエンジ
ンの温度が空燃比フィードバック制御開始温度以上であ
ることを示すとき、空燃比検出手段からの検出出力に基
づいて、燃焼に供される混合気の空燃比を目標値設定手
段により設定された目標値に一致させるべく空燃比フィ
ードバック制御を行うフィードバック制御手段とが備え
られ、温度設定手段が、空燃比フィードバック制御開始
温度を、目標値設定手段により設定された目標値が、理
論空燃比より大であり、かつ、当該目標値が設定される
ときにおけるエンジンの運転状態とは異なるエンジンの
運転状態のもとで目標値設定手段により設定される他の
目標値より大である場合に、設定された目標値に対応し
て、他の目標値に対応して設定される値より大なる値を
とるように設定するものとされて、構成される。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第2図は、本発明に係るエンジンの空燃比制御装置の
一例を、それが適用されたエンジンと共に概略的に示
す。
第2図において、エンジン本体Eには、ピストン10が
配されるとともに、吸気弁8及び排気弁9を介して連通
せしめられる吸気通路12及び排気通路13が接続されてお
り、また、ピストン10の上方に点火プラグ7が臨設され
た燃焼室11が形成されている。
吸気通路12には、その上流側から順次、エアクリーナ
14,吸入空気量を検出するエアフローメータ15,アクセス
ペダルに連動して開閉作動せしめられ、燃焼室11に導入
される吸入空気量を調整するスロットル弁16,スロット
ル弁16の開度を検出するスロットル開度センサ18、及
び、燃料噴射弁20が設けられている。そして、図示され
ない燃料供給系から調圧されて圧送された燃料が燃料噴
射弁20により燃焼室11に向けて間歇的に噴射され、その
噴射された燃料と吸入空気とで形成された混合気が、燃
焼室11内において点火プラグ7により点火されて燃焼せ
しめられて、排気ガスとして排気通路13に排出される。
排気通路13には、排気ガスを浄化するための三元触媒
コンバータ22が配設されるとともに、排気ガス中に含ま
れる酸素濃度を検出するO2センサ30が設けられている。
斯かる構成に加えてコントロールユニット50が備えら
れている。コントロールユニット50には、エアフローメ
ータ15から得られる吸入空気量に応じた検出信号Sa,ス
ロットル開度センサ18から得られるスロットル弁16の開
度に応じた検出信号St,エンジン本体Eにおけるクラン
ク機構23に関連して配された回転数センサ25から得られ
るエンジン回転数に応じた検出信号Sn,エンジン本体E
における冷却水通路26に臨んで配された水温センサ27か
ら得られるエンジンの冷却水温に応じた検出信号Sw、及
び、O2センサ30から得られる排気ガス中の酸素濃度に応
じた検出信号Soが供給される。
コントロールユニット50は、上述の各種の検出信号に
基づいて、燃料噴射弁20から噴射される燃料噴射量につ
いての空燃比のフィードバック制御を行う。
コントロールユニット50による空燃比のフィードバッ
ク制御が行われるに際しては、先ず、検出信号Saがあら
わす吸入空気量と検出信号Snがあらわすエンジン回転数
に基づいて基本燃料噴射パルス幅Tpが算出される。
そして、例えば、検出信号Stがあらわすスロットル開
度及び検出信号Snがあらわすエンジン回転数が所定の範
囲内にあること等の、空燃比のフィードバック制御を行
うための条件であるフィードバック制御条件が成立して
いないことが検知される場合には、燃料噴射量について
のオープンループ制御が行われ、また、フィードバック
制御条件が成立していることが検知されるもとで、検出
信号Swがあらわすエンジンの冷却水温がエンジンの動作
状態が安定したものとなる値T1、例えば、20℃未満であ
る場合にもオープンループ制御が行われる。
また、上述の如くにフィードバック制御条件が成立し
ているもとで、エンジンの冷却水温が値T1以上である場
合には、フィードバック制御が開始される。斯かるフィ
ードバック制御にあっては、コントロールユニット50の
内蔵メモリに予め記憶されている、第3図に示される如
くの、エンジン負荷に対応する基本燃料噴射パルス幅Tp
とエンジン回転数Nとに対応する目標値TAFが設定され
ているマップに、算出され基本燃料噴射パルス幅Tpの値
及び検出信号Snがあらわすエンジン回転数Nの値が照合
されて、対応する値が読み出され、その読み出された値
が、燃焼に供される混合気の空燃比についての目標値TA
Fとして設定される。
そして、設定された目標値TAFが16未満である場合に
は、空燃比補正係数Cafが、エンジンの冷却水温が大で
ある程大なる値をとる水温補正値Cwが用いられて、式:C
af=14.7/(TAF・Cw)により算出され、また、フィード
バック補正係数Cfbが、検出信号Soの電圧レベルと設定
される各目標値TAFについて定められた基準電圧レベルV
afとの比較に基づいて設定され、さらに、エアフローメ
ータ15の動作特性を補償するための係数とされる吸気量
補正係数Cmaが、基本燃料噴射パルス幅Tpの値と検出信
号Snがあらわすエンジン回転数Nの値とに基づいて設定
されるとともに、その他の補正係数Cetも設定され、こ
れら補正係数が用いられて、基本燃料噴射パルス幅Tpが
補正されることにより、最終燃料噴射パルス幅Tiが算出
される。そして、算出された最終燃料噴射パルス幅Tiに
応じたパルス幅を有した噴射駆動パルス信号Pcが形成さ
れ、それがエンジンの回転に同期した所定のタイミング
をもって燃料噴射弁20に供給される。それにより、燃料
噴射弁20が噴射駆動パルス信号Pcのパルス幅に応じた期
間に開状態とされて、燃料が燃料噴射弁20から燃焼室11
に向けて噴射されるようになされ、燃焼室11内での燃焼
に供される混合気の空燃比が目標値TAFに一致せしめら
れるべくフィードバック制御される。
一方、設定された目標値TAFが16以上であって18未満
である場合には、エンジンの冷却水温が値T1より大なる
所定の値T2、例えば、60℃以上であるときのみ、上述と
同様の燃料噴射量についてのフィードバック制御が行わ
れ、また、エンジンの冷却水温が値T2未満である場合に
は、フィードバック補正係数Cfbが一定、例えば、1に
設定されて、燃料噴射量についてのオープンループ制御
が行われる。設定された目標値TAFが18以上であって20
未満である場合には、エンジンの冷却水温が値T2より大
なる所定の値T3、例えば、70℃以上であるときのみ、上
述と同様の燃料噴射量についてのフィードバック制御が
行われ、また、エンジンの冷却水温が値T3未満である場
合には、フィードバック補正係数Cfbが1に設定され
て、燃料噴射量についてのオープンループ制御が行われ
る。さらに、設定された目標値TAFが20以上である場合
には、エンジンの冷却水温が値T3より大なる所定の値
T4、例えば、80℃以上であるときのみ、上述と同様の燃
料噴射量についてのフィードバック制御が行われ、ま
た、エンジンの冷却水温が値T4未満であるときには、フ
ィードバック補正係数Cfbが1に設定されて燃料噴射量
についてのオープンループ制御が行われる。
上述の如くの制御を行うコントロールユニット50は、
例えば、マイクロコンピュータが用いられて構成される
が、斯かる場合におけるマイクロコンピュータが実行す
る燃料噴射の制御に際してのプログラムの一例を、第4
図のフローチャートを参照して説明する。
第4図のフローチャートで示されるプログラムにおい
ては、スタート後、ステップ101において、各種の検出
信号を取り込み、ステップ102において、基本燃料噴射
パルス幅Tpを、検出信号Saがあらわす吸入空気量Qと検
出信号Snがあらわすエンジン回転数Nとに基づいて、
式:Tp=K・Q/N(但し、Kは定数)により設定し、続く
ステップ103において、基本燃料噴射パルス幅Tp及びエ
ンジン回転数Nに基づいて吸気量補正係数Cmaを設定す
る。そして、スステップ104において、第3図に示され
る如くのマップに基本噴射パルス幅Tpの値及びエンジン
回転数Nの値を照合して、対応する値を読み出すことに
より、目標値TAFを設定した後、ステップ105に進む。
ステップ105においては、検出信号Stがあらわすスロ
ットル開度及びエンジン回転数Nに基づき、フィードバ
ック(F/B)制御条件が成立しているか否かを判断し、
フィードバック制御条件が成立していると判断された場
合には、ステップ106に進み、エンジンの冷却水温Twが
値T1以上であるか否かを判断する。その判断の結果、エ
ンジンの冷却水温Twが値T1以上である場合には、ステッ
プ108において、設定された目標値TAFが20以上であるか
否かを判断し、目標値TAFが20以上であると判断された
場合には、ステップ109において、比較冷却水温TTwを値
T4に設定した後ステップ115に進み、また、ステップ108
において、目標値TAFが20未満であると判断された場合
には、ステップ110に進む。
ステップ110においては、目標値TAFが18以上であるか
否かを判断し、目標値TAFが18以上であると判断された
場合には、ステップ111において比較冷却水温TTwを値T3
に設定した後、ステップ115に進み、また、ステップ110
において、目標値TAFが18未満であると判断された場合
には、ステップ112において目標値TAFが16以上であるか
否かを判断し、目標値TAFが16以上であると判断された
場合には、ステップ113において、比較冷却水温TTwを値
T2に設定した後ステップ115に進む。ステップ112におい
て、目標値TAFが16未満であると判断された場合には、
ステップ114において、比較冷却水温TTwを値T1に設定し
た後ステップ115に進む。
ステップ115においては、エンジンの冷却水温Twが比
較冷却水温TTw以上であるか否かを判断し、エンジンの
冷却水温Twが比較冷却水温TTw以上であると判断された
場合には、ステップ116において、設定された各目標値T
AFについて定められた基準電圧レベルVafと検出信号So
の電圧レベルとの比較に基づいてフィードバック補正係
数Cfbを設定して、ステップ119に進む。一方、ステップ
105においてフィードバック制御条件が成立ししていな
いと判断された場合,ステップ106において、エンジン
の冷却水温Twが値T1未満であると判断された場合、及
び、ステップ115において、エンジンの冷却水温Twが比
較冷却水温TTw未満であると判断された場合には、ステ
ップ117において、フィードバック補正係数Cfbを1に設
定した後ステップ119に進む。ステップ119においては、
スロットル開度等に基づいて、加速補正係数,高負荷補
正係数等の他の補正係数Cetを設定し、続くステップ120
において、既に設定されている吸気量補正係数Cma,フィ
ードバック補正係数Cfb及び他の補正係数Cetを用いて総
計補正値Ctoを、式:Cto=Cma・(1+Cfb+Cet)により
算出し、続くステップ121において、空燃比補正係数Caf
を、式:Caf=14.7/(TAF・Cw)により算出してステップ
122に進む。
ステップ122においては、バッテリの電圧が変化する
ことに起因する燃料噴射弁20の動作遅れを補償するため
の電圧補正パルス幅Tvを設定し、ステップ123におい
て、基本燃料噴射パルス幅Tp,総計補正値Cto,空燃比補
正係数Caf及び電圧補正パルス幅Tvを用いて最終燃料噴
射パルス幅Tiを、式:Ti=Tp・Cto・Caf+Tvにより算出
し、ステップ124において、最終燃料噴射パルス幅Tiに
対応するパルス幅を有した噴射駆動パルス信号Pcを形成
し、それをエンジンの回転に同期した所定のタイミング
をもって燃料噴射弁20に送出して元に戻る。
(発明の効果) 以上の説明から明らかな如く、本発明に係るエンジン
の空燃比制御装置によれば、空燃比フィードバック制御
開始温度が、エンジンの運転状態に応じて設定された目
標値が、理論空燃比より大であり、かつ、当該目標値が
設定されるときにおけるエンジンの運転状態とは異なる
エンジンの運転状態のもとで目標値設定手段により設定
される他の目標値より大である場合に、設定された目標
値に対応して、他の目標値に対応して設定される値より
大なる値をとるように設定されることにより、エンジン
の運転状態に応じて設定された目標値が理論空燃比より
大とされるとき、その設定された目標値に適合した値を
とる空燃比フィードバック制御開始温度により開始時期
が定められる空燃比フィードバック制御が、エンジンの
運転状態に適合した時期に開始されるので、空燃比フィ
ードバック制御が開始されるに際して、エンジンの動作
安定性が損なわれる事態を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るエンジンの空燃比制御装置を特許
請求の範囲に対応して示す基本構成図、第2図は本発明
に係るエンジンの空燃比制御装置の一例を、それが適用
されたエンジンと共に示す概略構成図、第3図は第2図
に示されるコントロールユニットの動作説明に供される
図、第4図は第2図に示されるコントロールユニットに
マイクロコンピュータが用いられた場合における、斯か
るマイクロコンピュータが実行するプログラムの一例を
示すフローチャートである。 図中、20は燃料噴射弁、27は水温センサ、30はO2セン
サ、50はコントロールユニットである。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−69159(JP,A) 特開 昭60−36742(JP,A) 特開 昭62−103435(JP,A) 特開 昭59−65537(JP,A) 特開 昭62−191640(JP,A) 特開 昭62−93449(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02D 41/00 - 41/40 F02D 43/00 - 45/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンの排気系に配された空燃比検出手
    段と、 上記エンジンの温度に応じた検出出力を発生する温度検
    出手段と、 上記エンジンの運転状態に応じた検出出力を発生する運
    転状態検出手段と、 該運転状態検出手段から得られる検出出力に応じて、燃
    焼に供される混合気の空燃比についての目標値を設定す
    る目標値設定手段と、 該目標値設定手段により設定された目標値が、理論空燃
    比より大であり、かつ、該目標値が設定されるときのエ
    ンジンの運転状態とは異なるエンジンの運転状態のもと
    で上記目標値設定手段により設定される他の目標値より
    大である場合には、上記設定された目標値に対応して、
    上記他の目標値に対応して設定される値より大なる値を
    とる空燃比フィードバック制御開始温度を設定する温度
    設定手段と、 上記運転状態検出手段から得られる検出出力がフィード
    バック制御条件が成立する運転状態にあることを示し、
    かつ、上記温度検出手段からの検出出力が上記エンジン
    の温度が上記空燃比フィードバック制御開始温度以上で
    あることを示すとき、上記空燃比検出手段からの検出出
    力に基づいて、燃焼に供される混合気の空燃比を上記目
    標値に一致させるべく空燃比フィードバック制御を行う
    フィードバック制御手段と、 を具備して構成されるエンジンの空燃比制御装置。
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