JP2985725B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の空燃比制御装
置に係り、特に空燃比をリーン側に制御しているときの
ノッキングを抑制するよう構成した内燃機関の空燃比制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、エネルギ事情の悪化、及び大気汚
染を防ぐための排ガス規制の強化に伴って内燃機関の熱
効率をより向上するとともに排ガスをよりクリーンにす
るリーンバーン制御システムを備えた内燃機関の開発が
進められている。

【０００３】また、リーンバーン制御システムによる希
薄燃焼方式の採用に伴って空燃比をリーン側に制御して
いるときは、ノッキング発生を抑制することが重要とな
る。ノッキングは、伝播火炎前方の未燃焼混合気（エン
ドガス）が自発火又は表面発火により急激に燃焼して燃
焼室内に激しい圧力振動が生じることによりエンジンが
金属的なたたき音（数ＫHz）を発生する現象であるが、
その防止策としては、点火による正常火炎の伝播が終了
するまでのエンドガスの予燃焼反応を抑制する方法が有
効である。ところが、一般にエンドガス域の温度、圧力
が高いほど、またそうした高温、高圧に維持されている
時間が長いほど、予燃焼反応が進行する傾向にある。

【０００４】また、ノッキングの発生しやすいエンジン
の運転条件としては、次に挙げるような条件がある。 高負荷運転時（圧縮時の温度、圧力が吸気を絞った
低負荷時よりも高いためである） 低回転数時（エンドガスが圧縮状態に保たれる時間
が長くなるためである） 点火時期を進めたとき（火炎伝播の終期が上死点に
近づくためである） 空燃比を理論空燃比に制御（理論空燃比付近におい
てノック余裕度が最小になる傾向があり、ノッキングが
発生しやすくなる） ここで、ノック余裕度とは、ある運転条件下で最大の軸
トルクを発生するのに必要な最小点火進角値（ＭＴＢ）
と、ある一定の運転条件下で点火時期を進めていった場
合にノッキングを発生し始める点火時期であるノック限
界進角との差のことである。

【０００５】以上のことから、通常の理論空燃比（スト
イキ）で制御するエンジンでは、ノッキングの防止策と
して、ノッキング発生時に点火時期をノック限界から離
れるように遅角することでノッキングを防止するもの
と、ノッキング発生時に燃料を増量して理論空燃比より
もリッチ側の空燃比としてノック余裕度を大きくしてノ
ック発生を抑制するものに大別することができる。

【０００６】また、エンジンには、ノッキング現象に対
応した振動等の検出に基づいてノッキング状態を検出す
るノックセンサ等が設けられており、このノックセンサ
から出力された検出信号に応じて上記のように点火時期
を遅角させたり、あるいは燃焼室に噴射される燃料を増
量して空燃比をリッチ側に制御していた。

【０００７】上記のような制御を行う従来の装置として
は、例えば特開昭６３−２４６４４３号公報のように、
ノッキング発生時に燃焼状態が良いときは点火時期をノ
ッキング抑制方向（遅角）に制御し、ノッキング発生時
に燃焼状態が悪いときは空燃比をノッキング抑制方向
（燃料を増量）に制御する装置がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、理論空
燃比よりもリーン側の空燃比で制御を行うリーンバーン
エンジンでは、リーン燃焼時の混合気の燃焼状態が悪い
ので、点火時期を進めることによりリーン側の空燃比に
おける燃焼状態を良好に保つようにしているが、上記公
報の装置のようにノッキングが発生したときに点火時期
を遅角させた場合、通常のリーン燃焼時よりも燃焼状態
が悪化してトルク変動が大きくなり、さらには失火状態
となるおそれがある。

【０００９】また、燃焼状態が悪いリーン制御時におい
ては、リーン制御中のノッキング発生を抑制するために
燃料噴射量が増量されてしまうと、空燃比が理論空燃比
に近づく方向となるためノック余裕度が少なくなる。ま
た、リーン制御中は、燃焼状態が悪いので、ノッキング
発生を抑制するために点火時期を遅らせると、さらに燃
焼状態が悪くなるので、点火時期の遅角制御（ノック制
御）が禁止されている。このような、リーン制御中にノ
ッキング発生を抑制するために燃料噴射量が増量される
と、空燃比は上記ノック余裕度が小さい理論空燃比に近
づくことになりノッキングが発生しやすくなる。且つ、
前記のように遅角制御が禁止されているので、点火時期
を制御することによりノッキングを回避することもでき
ない。よって、リーン制御時に発生したノッキングを抑
制することができないといった問題がある。

【００１０】そこで、本発明は上記課題に鑑み、空燃比
をリーン側に制御しているときにノッキングが発生した
場合にリーン制御を中断することによりノッキングを抑
制することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、機関負荷状態
を表すパラメータが所定の基準値以下であるときにはリ
ーン制御を行い、該基準値以上であるときにはリーン制
御を中断して理論空燃比制御を行う空燃比制御手段と、
内燃機関のノッキング発生の有無を検出するノッキング
検出手段と、前記理論空燃比制御が行われているときに
前記ノッキング検出手段によって検出されたノッキング
の有無に応じて点火時期の遅角制御を行う遅角制御手段
と、前記空燃比制御手段によってリーン制御が行われて
いるときにノッキングの発生が検出された場合、前記理
論空燃比制御が行われるように前記基準値を下げる基準
値変更手段と、を具備することを特徴とするものであ
る。

【００１２】

【作用】本発明によれば、空燃比制御手段によってリー
ン制御が行われているときにノッキングの発生が検出さ
れた場合、機関負荷状態を表すパラメータの基準値を下
げる。そのため、空燃比制御手段は、リーン制御を理論
空燃比制御に切り換える。これにより、空燃比は所定の
理論空燃比となるように制御が行われる。 この際、リー
ン制御時では、希薄空燃比となるよう空燃比制御が行わ
れていたため、理論空燃比制御に切り換わることによ
り、空燃比はノック余裕度の小さい（ノッキングが発生
し易い）理論空燃比に向けて変更されていく。 しかる
に、理論空燃比制御では、リーン制御で禁止されていた
遅角制御手段が起動するため、ノッキングの発生は遅角
制御手段の遅角制御動作により抑制される。更に、空燃
比が燃焼状態の安定する理論空燃比に変更されていくた
め、燃焼状態は安定化する。このため、遅角制御を行っ
ても燃焼状態が悪化するようなことはない。

【００１３】

【実施例】以下、図面と共に本発明になる内燃機関の空
燃比制御装置の一実施例を示す。尚、図１は本発明にか
かる内燃機関の概略構成の一例を示す。自動車の内燃機
関に適用されたエンジン１は、シリンダブロック２とシ
リンダヘッド３とを有している。シリンダブロック２
は、その内部に形成されたシリンダボアにピストン４が
摺動自在に挿入されており、ピストン４の上方にシリン
ダヘッド３とともに燃焼室５を形成している。

【００１４】シリンダヘッド３には、吸気ポート６と排
気ポート７とが形成されている。これらの吸気ポート６
及び排気ポート７は、夫々吸気バルブ８と排気バルブ９
により開閉されるようになっている。また、シリンダヘ
ッド３には、点火プラグ１０が取り付けられている。点
火プラグ１０は、後述するイグナイタ３７で発生した高
電圧がディストリビュータ３４を介して印加されると、
放電による火花を発生させる。

【００１５】吸気ポート６には、吸気マニホールド１
１、サージタンク１２、スロットルボデー１３、吸気管
１４、エアクリーナ１５が順に接続されている。又、エ
ンジン吸気系には、スロットルボデー１３をバイパスし
て吸気管１４とサージタンク１２とを接続するエアバイ
パス通路１６が設けられている。

【００１６】このエアバイパス通路１６は、電磁式のバ
イパス流量制御弁１７により開閉、及びその開口度が制
御される。さらに、サージタンク１２には、吸気管内圧
力ＰＭを検出するための吸気圧力センサ１８が設けられ
ており、その検出信号を制御装置５０に出力する。

【００１７】排気ポート７には、排気マニホールド１
９、排気管２０が順に接続されている。また、吸気マニ
ホールド１１の各吸気ポートに対する接続端近くに燃料
噴射弁２１が取り付けられている。この燃料噴射弁２１
には、燃料タンク２２に貯留された燃料（ガソリン等）
が燃料ポンプ２３により燃料供給管２４を介して供給さ
れる。

【００１８】スロットルボデー１３には、吸入空気量を
制御するスロットルバルブ２５が設けられている。この
スロットルバルブ２５は、アクセルペダル２６の踏み込
みに応じて駆動され、その弁開度がスロットルセンサ２
７によって検出される。シリンダブロック２には、ノッ
キング発生を検出するノックセンサ２８が取り付けられ
ている。このノックセンサ２８は、例えばシリンダブロ
ック２に伝達されたノッキング発生による振動をピエゾ
効果を利用して検出する圧電素子等が組み込まれた構成
となっている。

【００１９】また、シリンダブロック２には、エンジン
冷却水の温度を検出する水温センサ２９が取り付けられ
ている。そして、吸気管１４には、吸入空気温度を検出
する吸気温センサ３０が取り付けられている。また、排
気マニホールド１７には、排気ガス中の酸素濃度を検出
するＯ₂ センサ３１が取り付けられている。

【００２０】ディストリビュータ３４には、クランク軸
の回転が伝達されるシャフト３５の回転位相、換言すれ
ばクランク角を検出するクランク角センサ３６ａ，３６
ｂが組み込まれている。一方のクランク角センサ３６ａ
は、気筒判別用であり、本実施例の内燃機関が６気筒で
あるとすると、ディストリビュータ３４のシャフト３５
が１回転する毎、即ちクランク軸が２回転する毎（７２
０°ＣＡ毎）に１つのパルスを出力する。その発生位置
は、例えば第１気筒の上死点の如く設定される。

【００２１】他方のクランク角センサ３６ｂは、ディス
トリビュータ３４のシャフト３５が１回転する毎（クラ
ンク軸が２回転する毎）に２４個のパルス、従ってクラ
ンク角度３０°毎のパルスを発生する。そして、クラン
ク角センサ３６ａ，３６ｂにより検出された検出信号
は、制御装置５０に出力される。

【００２２】そして、ディストリビュータ３４にはイグ
ナイタ３７で発生した高電圧が印加されると、各気筒の
点火プラグ１０に分配する。これにより、点火プラグ１
０は放電による火花を発生させ、燃焼室５内の混合気に
点火する。図２は制御装置５０の一構成例を表すブロッ
クである。制御装置５０は、バッテリ電源４８から供給
された電源により作動する。

【００２３】また、制御装置５０は、ＭＰＵ（マイクロ
プロセッシングユニット）５１と、後述する燃料噴射制
御（ストイキ制御又はリーン制御）及び点火時期制御等
の制御プログラムやエンジン制御に必要なデータが格納
されるＲＯＭ（リードオンメモリ）５２と、ＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ）５３と、バス５４を介して上記
ＭＰＵ５１，ＲＯＭ５２，ＲＡＭ５３に接続された入出
力ポート５５，５６とを有する。

【００２４】入出力ポート５５には、Ａ／Ｄ変換器５７
及びコンパレータ５８が接続され、Ａ／Ｄ変換器５７に
はマルチプレクサ（ＭＰＸ）５９が接続されている。吸
気圧力センサ１８からの信号は、バッファ６０を介して
マルチプレクサ５９に送り込まれＭＰＵ５１からの指示
に応じて選択されてＡ／Ｄ変換器５７に供給され、２進
信号に変換された後、入出力ポート５５を介してＭＰＵ
５１内に取り込まれる。

【００２５】スロットルセンサ２７，水温センサ２９，
吸気温センサ３０から出力された信号は、上記吸気圧力
センサ１８の信号と同様にバッファ６１〜６３を介して
マルチプレクサ５９に送り込まれ、ＭＰＵ５１からの指
示によりマルチプレクサ５９からＡ／Ｄ変換器５７に出
力されて２進信号に変換された後、入出力ポート５５を
介してＭＰＵ５１に取り込まれる。

【００２６】Ｏ₂ センサ３１から出力された電圧信号
は、バッファ６４を介してコンパレータ５８に供給され
て、基準値と比較される。そして、コンパレータ５８で
は、空燃比が理論空燃比に対しリッチ又はリーンかを判
定し、その判定結果を入出力ポート５５を介してＭＰＵ
５１に転送する。

【００２７】クランク角センサ３６ａからのクランク角
７２０°毎のパルスは、バッファ６５を介して割込み要
求信号生成回路６６に供給される。一方、クランク角セ
ンサ３６ｂからのクランク角３０°毎のパルスは、バッ
ファ６７を介して割込み要求信号生成回路６６及び回転
速度信号生成回路６８に供給される。

【００２８】割込み要求信号生成回路６６は、クランク
角７２０°毎及びクランク角３０°毎のパルスから、種
々の割込み要求信号を生成する。これらの割込み要求信
号は、入出力ポート５６を介してＭＰＵ５１に供給され
る。回転速度信号生成回路６８は、クランク角３０°毎
のパルスの周期からエンジンの回転速度ＮＥを表す２進
信号を生成する。そして、回転速度信号生成回路６８か
ら出力された回転速度信号は、入出力ポート５６を介し
てＭＰＵ５１に供給される。

【００２９】ノックセンサ２８の出力信号は、インピー
ダンス変換用のバッファ及びノッキング固有の周波数帯
域（７〜８ＫHz）が通過帯域であるバンドパスフィルタ
からなるバッファ・フィルタ６９を介してピークホール
ド回路７０に供給される。ピークホールド回路７０は、
入出力ポート５６を介して「１」レベルの信号がＭＰＵ
５１から供給されているときのみ、ノックセンサ２８か
らの出力信号を取り込み、その最大振幅を保持する。

【００３０】ピークホールド回路７０の出力は、Ａ／Ｄ
変換器７１によって２進信号に変換され、入出力ポート
５６を介してＭＰＵ５１に供給される。但し、Ａ／Ｄ変
換器７１は、ＭＰＵ５１からのＡ／Ｄ変換起動信号が入
来したとき、Ａ／Ｄ変換を開始する。Ａ／Ｄ変換が終了
すると、Ａ／Ｄ変換器７１は入出力ポート５６を介して
ＭＰＵ５１にＡ／Ｄ変換完了通知を行う。

【００３１】一方、ＭＰＵ５１から入出力ポート５６を
介して駆動回路７２に点火信号が出力されると、これが
駆動信号に変換されてイグナイタ３７が付勢され、その
点火信号の持続時間及び持続時期に応じた点火制御が行
われる。制御装置５０のＭＰＵ５１は、後述するように
燃料噴射制御を行う際スロットル開度とエンジン回転数
との関係からストイキ制御又はリーン制御を選択し、且
つ各センサにより検出されたデータに基づいて燃料噴射
量を演算する。従って、ＭＰＵ５１は、ストイキ制御又
はリーン制御に応じた演算結果に基づく信号を入出力ポ
ート５６、駆動回路７３を介して燃料噴射弁２１に出力
する。

【００３２】その場合、燃料供給量の制御は、吸気圧力
センサ１８により検出された吸気管内圧力ＰＭとエンジ
ン回転数ＮＥとにより算出された基本噴射量Ｔｐを、吸
気温センサ３０により検出された吸気温度と、水温セン
サ２９により検出されたエンジン冷却水温Ｔｗと、Ｏ₂
センサ３１により検出された空燃比信号に応じて補正さ
れる。

【００３３】ＭＰＵ５１は、吸気温センサ３０により検
出された吸気温度信号と、水温センサ２９により検出さ
れたエンジン冷却水温信号Ｔｗとに応じてバイパス空気
量信号を入出力ポート５６、駆動回路７４を介してバイ
パス流量制御弁１７へ出力する。バイパス流量制御弁１
７は、駆動回路７４から出力された制御信号に応じてそ
の開閉及び弁開度を制御する。

【００３４】また、ＭＰＵ５１は、上記吸気管圧力ＰＭ
とエンジン回転数ＮＥ及びクランク角と、吸気温センサ
３０により検出された吸気温度信号と、ノックセンサ２
８により検出されたノック発生信号とに基づいて最適点
火時期信号をＲＯＭ５２より読み出し、この信号をイグ
ナイタ３７に出力して点火時期制御を行う。

【００３５】図３はエンジン回転数とスロットル開度Ｔ
Ａをパラメータとする判定マップを示すグラフであり、
図４はリーン制御及びストイキ制御時のスロットル開度
に応じたトルク変化を示すグラフである。ＭＰＵ５１が
行う空燃比制御は、図３に示されるようにスロットル開
度とエンジン回転数との関係から、スロットル開度ＴＡ
が基準値ＴＡＬＮＳＴより大になるとストイキ制御とな
る。しかし、ＭＰＵ５１はスロットル開度ＴＡが基準値
ＴＡＬＮＳＴより小になると、リーン制御を実行する。

【００３６】また、図４に示されるように、リーン制御
時のトルク特性（図４中破線で示す）とストイキ制御時
のトルク特性（図４中実線で示す）との差により、スロ
ットル開度が大きくなるに従いトルク差も拡大する。さ
らに、エンジンの経年変化によりストイキ制御時のトル
ク特性は、図４中一点鎖線で示すように変化するため、
リーン制御時のトルク特性との差がより拡大されること
になる。

【００３７】つまり、エンジンの燃焼室には、燃焼によ
り発生したカーボン等が少しずつ付着する。これにより
エンジンの圧縮比が上がり、特に理論空燃比（ストイ
キ）での燃焼時のトルクが増大することになるため、エ
ンジンの経年変化と共にリーン制御時とのトルク特性と
の差が拡大する。特にスロットル開度をゼロから僅かに
開いたときのトルク差の拡大が顕著になる。

【００３８】図５及び図６はＭＰＵ５１が実行する処理
のフローチャートである。図５は点火時期を算出するた
めのルーチンであり、各気筒の上死点の手前の所定クラ
ンク角毎に割り込みによって実行される。まず、ステッ
プ１００では、吸気圧力センサ１８によって検出した吸
気管圧力ＰＭ、回転速度信号生成回路６８からの信号に
基づいて算出されたエンジン回転数ＮＥから基本点火時
期ＡＢＳＥが計算される。尚、基本点火時期ＡＢＳＥ
は、リーン制御中に最適な値とストイキ制御時に最適な
値が予めＲＯＭ５２にマップの形で記憶されており、吸
気管圧力ＰＭとエンジン回転数ＮＥをパラメータとして
読み出される。

【００３９】ステップ１０２では、ノッキングが発生し
ているか否かが判定される。ＭＰＵ５１は、各気筒の爆
発行程の所定クランク角範囲（例えばＡＴＤＣ１０°Ｃ
Ａ〜ＡＴＤＣ５０°ＣＡ）における、バッファ・フィル
タ６９、ピークホールド回路７０、Ａ／Ｄ変換器７１を
介して入力される所定周波数領帯域のノックセンサ出力
信号のピーク値ａと、このピーク値ａを各点火毎になま
し処理して得られるバックグランドレベルｂに定数ｋを
乗算した判定レベルｋｂとを比較し、ａ≧ｋｂであると
きノッキングが発生したと判断する。

【００４０】また、上記ステップ１０２でノッキング発
生と判定された場合には、ステップ１０４に進み、点火
時期の遅角補正量ＡＫＮＫを所定量αだけ大きくし、ノ
ッキングが発生した場合には点火時期がαだけ遅れるよ
うに制御する。次のステップ１０８では、ノッキング非
検出回数を計数するためのカウンタＣの内容を“１０”
に初期設定する。次いでプログラムはステップ１１６に
進む。

【００４１】一方、ステップ１０２において、ノッキン
グ発生無しと判定された場合には、ステップ１０６に進
む。このステップ１０６では、カウンタＣの内容が
“１”だけ減少せしめられる。即ち、Ｃ←Ｃ−１の演算
がステップ１０６で行われる。次いでステップ１１０で
は、カウンタＣの内容が“０”となったか否かの判別が
行われる。

【００４２】このステップ１１０において、Ｃ≠０の場
合はそのままステップ１１６に進む。Ｃ＝０の場合、即
ち、ノッキング発生無しの状態が連続して１０回続いた
場合には、プログラムはステップ１１２に進み、点火時
期の遅角補正量ＡＫＮＫが所定量βだけ減少される。こ
のステップ１１２の処理が終了すると、ステップ１１４
に進んでカウンタＣの内容を“１０”に初期設定した
後、ステップ１１６に進む。

【００４３】次のステップ１１６では、現在リーン制御
中か否かを判定する。現在リーン制御中でない場合は、
ステップ１２０に進む。このステップ１２０では、ステ
ップ１００で計算した基本点火時期ＡＢＳＥとステップ
１０２又はステップ１１２で更新された点火時期の遅角
補正量ＡＫＮＫ、及びその他の運転状態に基づいて計算
された点火時期補正量ＡＯＴＨＥＲから最終的な点火時
期ＡＯＰを算出する。

【００４４】また、上記ステップ１１６において、現在
リーン制御中と判定された場合には、ステップ１１８に
進む。このステップ１１８では、ステップ１０２〜１１
２で算出されたＲＡＭ５３に記憶されている点火時期の
遅角補正量ＡＫＮＫを“０”に置き換える。その後、ス
テップ１２０に進み、上記のように点火時期補正量ＡＯ
ＴＨＥＲから最終点火時期ＡＯＰを算出する。

【００４５】従って、リーン制御かストイキ制御かに拘
わらず、ノッキング発生の有無に基づいて点火時期の遅
角補正量ＡＫＮＫを算出するが、リーン制御時には、こ
の遅角補正量ＡＫＮＫを“０”に置き換えることにより
最終点火時期ＡＯＰへの反映は行わないようにする。す
なわち、リーン制御中は点火時期の遅角制御（ノック制
御）を禁止して燃焼状態を良好に保ち、リーン制御中で
ないときは点火時期の遅角制御によりノッキングの発生
を抑制する。

【００４６】このようにして算出された最終点火時期Ａ
ＯＰを用いて、周知のようにイグナイタ３７を制御して
点火時期が制御される。図６はストイキ制御／リーン制
御の切替ルーチンの処理を説明するためのフローチャー
トである。尚、図６の処理は所定時間毎に繰り返し実行
される。

【００４７】ステップ２００では、スロットル開度を除
く他のリーン制御実行条件（例えば、エンジン冷却水温
ＴＷが所定温度以上で暖機が完了していること、始動後
所定時間経過していること等）が成立しているか否かを
判定する。このステップ２００において、リーン制御実
行条件が不成立であるときは、ステップ２２０に進み、
ストイキ制御を実行する。

【００４８】また、このステップ２００において、リー
ン制御実行条件が成立しているときは、ステップ２０２
に進み、クランク角センサ３６ｂにより検出されたクラ
ンク角検出信号に基づいてエンジン回転数ＮＥを算出
し、エンジン回転数ＮＥが２０００ｒｐｍ以下か否かを
判定する。これはリーン制御中のノッキング発生領域が
エンジン回転数２０００ｒｐｍ以下であり、エンジン回
転数２０００ｒｐｍ以上のリーン領域を確保して燃費の
低下を最小限に抑えるためである。

【００４９】ステップ２０２において、エンジン回転数
ＮＥが２０００ｒｐｍを越えた場合、ノッキング発生の
おそれがないので後述するステップ２１８に移行する。
しかし、ステップ２０２において、エンジン回転数ＮＥ
が２０００ｒｐｍ以下の場合は、ステップ２０４に進
み、吸気圧力センサ１８により検出された吸気管内圧力
ＰＭを読み取り吸気管内圧力ＰＭが６００ｍｍＨｇ以上
か否かを判定する。

【００５０】これはリーン制御中のノッキング発生領域
が吸気管内圧力６００ｍｍＨｇ以上であり、上記ステッ
プ２０２のエンジン回転数の制限と組み合わせることに
より、リーン制御からストイキ制御へのモード切替を加
速時のみに制限するためのものである。そのため、トル
クが一定である定速走行時、つまり多少のトルク変化で
もそのショックが運転者に顕著に伝わる走行時にはリー
ン制御からストイキ制御へモード切替が行われず、トル
クが徐々に大きくなる加速時、つまり多少のトルク変化
は車両の加速感に吸収されて、運転者に違和感を与えな
い走行時のみにリーン制御からストイキ制御へモード切
替が行われるようにするため、ストイキ制御とリーン制
御とのトルク差によるモード切り換え時の飛び出しを防
止することができる。

【００５１】また、ステップ２０４において、吸気管内
圧力ＰＭが６００ｍｍＨｇ未満の場合は、吸気圧力を絞
った低負荷時であり、ノッキング発生領域でないため後
述するステップ２１８に移行してスロットル開度の条件
を判定してストイキ制御又はリーン制御を選択する。

【００５２】しかし、ステップ２０４において、吸気管
内圧力ＰＭが６００ｍｍＨｇ以上の場合、吸気圧力の高
い高負荷時であり、ノッキング発生領域であるのでステ
ップ２０６に進み、前回リーン制御されているか否かを
判定する。このステップ２０６では、リーン制御中のノ
ッキング発生状況によってスロットル開度基準値ＴＡＬ
ＮＳＴを変更するため、上記ステップ２０２、２０４の
条件成立時であり、且つ前回リーン制御されているか否
かの判定を行う。

【００５３】そして、ステップ２０６において、前回リ
ーン制御されている場合には、これらの条件が全て満た
されているので、ステップ２０８に進む。このステップ
２０８では、前述したように図５のルーチン（Ｓ１０４
又はＳ１１２）で算出されてＲＡＭ５３に記憶されてい
る点火時期の遅角補正量ＡＫＮＫを読み出し、所定値
（例えば“０”でも可）と比較することでノッキングが
発生しているか否かを判定する。

【００５４】ステップ２０８において、ＡＫＮＫ≧所定
値である場合、ステップ２１０に進み、基準値ＴＡＬＮ
ＳＴの補正量ＡをΔＡ（例えば、０．１°）だけ増加さ
せる。また、ＡＫＮＫ＜所定値の場合は、ステップ２１
２に進み、基準値ＴＡＬＮＳＴの補正量ＡをΔＡ（例え
ば、０．１°）だけ減少させる。

【００５５】次のステップ２１４では、補正量Ａが０か
否かを判定しており、補正量Ａ≦０であるときには、ス
テップ２１６に進み、補正量Ａを０にしてガード処理を
行う。また、ステップ２１６が処理された後、あるいは
ステップ２１４で補正量Ａ＞０の場合は、ステップ２１
８に進む。

【００５６】ステップ２１８では、上記のようにして変
更された基準値ＴＡＬＮＳＴとスロットル開度ＴＡとを
比較する。そして、ＴＡ≧ＴＡＬＮＳＴ−Ａであるとき
は、ステップ２２０に進み、ストイキ制御を行う。即
ち、ステップ２２０では、ＴＡ≧ＴＡＬＮＳＴ−Ａであ
るときは、スロットル開度ＴＡが基準値ＴＡＬＮＳＴの
補正値より大きいので、加速状態であり、ストイキ制御
に切り換わる。従って、空燃比が理論空燃比（ストイ
キ）になるように燃料噴射弁２１からの燃料噴射量を制
御する。このように、上記のようにリーン制御が行われ
ているときにノッキングの発生が検出された場合、機関
負荷状態を表すパラメータの基準値ＴＡＬＮＳＴを下げ
る。そのため、空燃比制御は、リーン制御からストイキ
制御（理論空燃比制御）に切り換わる。これにより、空
燃比は所定の理論空燃比となるように制御が行われる。
この際、リーン制御時では、希薄空燃比となるよう空燃
比制御が行われていたため、ストイキ制御に切り換わる
ことにより、空燃比はノック余裕度の小さい（ノッキン
グが発生し易い）理論空燃比に向けて変更されていく。
しかるに、ストイキ制御では、リーン制御で禁止されて
いた遅角制御が起動するため、ノッキングの発生は点火
時期の遅角制御動作により抑制される。更に、空燃比が
燃焼状態の安定する理論空燃比に変更されていくため、
燃焼状態は安定化する。このため、遅角制御を行っても
燃焼状態が悪化するようなことはない。

【００５７】また、上記ステップ２１８において、ＴＡ
＜ＴＡＬＮＳＴ−Ａの場合は、ステップ２２２に進み、
リーン制御を行う。即ち、ステップ２２２では、スロッ
トル開度ＴＡが基準値ＴＡＬＮＳＴの補正値より小さい
ので、理論空燃比より薄い希薄燃焼となるように燃料噴
射弁２１からの燃料噴射量を減少させるリーン制御を行
う。

【００５８】上記のように、ノッキングが発生しやすい
条件のときは、スロットル開度の基準値ＴＡＬＮＳＴが
徐々に小さく補正される。そのため、図３のスロットル
開度の基準値ＴＡＬＮＳＴが下がりエンジン回転数２０
００ｒｐｍ以下におけるストイキ領域がリーン領域側に
拡大される。

【００５９】また、本実施例では、エンジン回転数が２
０００ｒｐｍ以下で、且つ吸気管内圧力ＰＭが６００ｍ
ｍＨｇ以上の場合は、ノッキングが発生しやすいため、
上記のようにノック制御（点火時期遅角制御）を行って
ノッキングを抑制している。従って、ノッキングの有無
に応じてスロットル開度の基準値ＴＡＬＮＳＴを補正
し、ノッキング発生時にはストイキ領域をリーン領域側
に拡大して上記ノック制御と共にストイキ制御を実行し
てノッキングをより効果的に抑制することができる。

【００６０】そして、ノッキングが抑制された状態のと
き、スロットル開度ＴＡがスロットル開度の基準値ＴＡ
ＬＮＳＴより小さい低負荷時には、リーンバーン制御に
切り換わり、空燃比が理論空燃比（ストイキ、空気過剰
率λ＝１）よりもリーン側に制御されて燃費向上を図る
ことができると共に、ＮＯｘ排出量の抑制も図ることが
できる。

【００６１】尚、上記実施例では、ノッキング発生の有
無に応じてスロットル開度の基準値（ＴＡＬＮＳＴ）を
補正し、ノッキング発生時はリーン制御からストイキ制
御に切替えてノッキング発生を抑制するようにしたが、
これに限らず、スロットル開度に関連して変化する条件
（例えば、所定時間内におけるスロットル弁開度の変化
量ΔＴＡ、あるいは所定時間内の吸気管圧力の変化量Δ
ＰＭ等）に応じてノッキング発生時にリーン制御からス
トイキ制御に切り換えるようにしても良い。

【００６２】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、空燃比制
御手段によるリーン制御中にノッキング発生が検出され
た場合、リーン制御から燃焼状態が良好なストイキ制御
に切替えることにより空燃比が理論空燃比になるように
エンジンへの燃料噴射量を増加させてノッキングを抑制
することができる。また、リーン制御から理論空燃比制
御に切替えることにより空燃比が燃焼状態の安定する理
論空燃比に変更されていくため、理論空燃比制御が行わ
れているときに点火時期の遅角制御を行うことにより燃
焼状態が悪化せず、ノック余裕度が小さい理論空燃比近
傍でのノッキング発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる内燃機関の空燃比制御装置の一実
施例の概略構成図である。

【図２】制御装置のブロック図である。

【図３】エンジン回転数とスロットル開度ＴＡをパラメ
ータとする判定マップを示すグラフである。

【図４】リーンバン制御及びストイキ制御時のスロット
ル開度に応じたトルク変化を示すグラフである。

【図５】制御装置のＭＰＵが実行する所定クランク角割
り込みルーチンのフローチャートである。

【図６】ストイキ制御／リーン制御切替ルーチンのフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１ エンジン ２ シリンダブロック ３ シリンダヘッド ４ ピストン ８ 吸気バルブ ９ 排気バルブ １０ 点火プラグ １８ 吸気圧力センサ ２１ 燃料噴射弁 ２５ スロットルバルブ ２６ アクセルペダル ２７ スロットルセンサ ２８ ノックセンサ ２９ 水温センサ ３０ 吸気温センサ ３１ Ｏ₂ センサ ３６ ディストリビュータ ３６ａ，３６ｂ クランク角センサ ３７ イグナイタ ５０ 制御装置 ５１ ＭＰＵ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関負荷状態を表すパラメータが所定の
   基準値以下であるときにはリーン制御を行い、該基準値
   以上であるときにはリーン制御を中断して理論空燃比制
   御を行う空燃比制御手段と、 内燃機関のノッキング発生の有無を検出するノッキング
   検出手段と、前記理論空燃比制御が行われているときに前記ノッキン
   グ検出手段によって検出されたノッキングの有無に応じ
   て点火時期の遅角制御を行う遅角制御手段と、 前記空燃比制御手段によってリーン制御が行われている
   ときにノッキングの発生が検出された場合、前記理論空
   燃比制御が行われるように前記基準値を下げる基準値変
   更手段と、 を具備する内燃機関の空燃比制御装置。