JP3011340B2

JP3011340B2 - エンジンの空燃比制御装置

Info

Publication number: JP3011340B2
Application number: JP2193376A
Authority: JP
Inventors: 信次島岡
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1990-07-20
Filing date: 1990-07-20
Publication date: 2000-02-21
Anticipated expiration: 2015-02-21
Also published as: JPH0481538A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、例えば、燃費の向上を目的として所定条
件下で空燃比をリーン側に補正するリーンバーン（lean
−burn）制御を行なうようなエンジンの空燃比制御装置
に関する。

（従来技術）従来、上述例のエンジンの空燃比制御装置としては、
例えば、特開昭59−208141号公報に記載の装置がある。

すなわち、排気ガス中の酸素濃度に略比例した出力信
号を発生するリーンセンサの出力に応じて、空燃比を理
論空燃比よりリーン側にフィードバック制御するように
構成した電子制御エンジンの空燃比リーン制御装置であ
る。

この従来装置においてはエンジン運転状態の所定条件
下（第３図のＺゾーン参照）において空燃比がリーンに
なるように制御することで、燃費の向上を図ることがで
きる利点がある反面、次のような問題点があった。

つまり、重質燃料等の揮発性の悪い燃料が使用された
場合には上述のリーンバーン制御中に実空燃比が目標空
燃比からずれてオーバーリーンとなり、このため、燃焼
性および走行性が悪化して、エンジンストップ発生の可
能性が大となる問題点があった。

一方、熱間始動時等においてベーパ（気泡）により実
空燃比が一時的にリーン側へずれた時、リッチ側への継
続補正が行なわれると、本来のリーンバーン制御が阻害
されて、燃費が悪化する問題点があった。

（発明の目的）この発明の請求項１記載の発明は、上述のような重質
燃料等の揮発性の悪い燃料が使用されて、実空燃比が継
続的にオーバーリーンになるのを防止して、エンジンス
トップの発生を確実に防止することができ、しかも、熱
間始動時等においてベーパ（気泡）により実空燃比が一
時的にリーン側へずれた場合、目標空燃比をリッチ側に
補正することに起因して本来のリーンバーン制御が阻害
されて、燃費が悪化するのを確実に防止することができ
るエンジンの空燃比制御装置の提供を目的とする。

（発明の構成）この発明の請求項１記載の発明は、エンジンに供給さ
れる混合気の空燃比を各種条件に応じた目標空燃比に制
御する空燃比制御手段と、酸素濃度に対応した検出出力
特性を有するリニアO2センサとを備えたエンジンの空燃
比制御装置であって、上記リニアO2センサで検出された
実空燃比が目標空燃比に対してリーン側にずれる頻度を
検出する検出手段と、目標空燃比をリッチ側の値に変更
する補正手段と、上記検出手段の出力に基づいてずれ頻
度が大の時、上記補正手段を介して目標空燃比をリッチ
側に補正制御する制御手段と、熱間始動の有無を判定す
る熱間判定手段と、比熱間への移行時にリッチ側への補
正をキャンセルする補正キャンセル手段とを設け、熱間
始動時に目標空燃比をリッチ側に補正した後、非熱間に
移行した時、上記補正キャンセル手段を駆動して、リッ
チ側へ補正された目標空燃比を上記各種条件に応じた目
標空燃比にもどすエンジンの空燃比制御装置であること
を特徴とする。

（発明の効果）この発明の請求項１記載の発明によれば、上述の検出
手段が実空燃比の目標空燃比に対するリーン側へのずれ
頻度を検出し、このずれ頻度が大の時、上述の制御手段
が補正手段を駆動して、目標空燃比をリッチ側の値に変
更するので、実際の空燃比は変更された目標空燃比に応
じてリッチ側に補正される。

この結果、重質燃料等の揮発性の悪い燃料が使用され
て、実空燃比が継続的にオーバーリーンになるのを防止
することができ、エンジンストップの発生を確実に防止
することができる効果がある。

しかも、上述の熱間判定手段が熱間であることを判定
した後に、非熱間に移行した場合には上述の補正キャン
セル手段が上記補正手段による目標空燃比のリッチ側へ
の補正量をキャンセルする。すなわち、リッチ側へ補正
された目標空燃比を上記各種条件に応じた目標空燃比に
もどす。

このため、熱間移動時等においてベーパ（気泡）によ
り実空燃比が一時的にリーン側へずれた場合には、非熱
間への移行を待って目標空燃比のリッチ側への補正をキ
ャンセルするので、本来のリーンバーン制御が良好に行
なわれ、リッチ側への継続補正に起因する燃費悪化を確
実に防止することができる効果がある。

（実施例）この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。

図面はエンジンの空燃比制御装置を示し、第１図にお
いて、吸入空気を浄化するエアクリーナ１の後位にエア
フローセンサ２を接続して、このエアフローセンサ２で
吸入空気量Qaを検出すべく構成している。

上述のエアフローセンサ２の後位にはスロットルボデ
ィ３を接続し、このスロットルボディ３内のスロットル
チャンバには、吸入空気量を制御する制御弁としてのス
ロットル弁５を配設している。

そして、このスロットル弁５下流の吸気通路には、所
定容積を有する拡大室としてのサージンタンク６を接続
し、このサージタンク６下流に吸気ポート７と連通する
吸気マニホルド８を接続すると共に、この吸気マニホル
ド８にはインジェクト９を配設している。

一方、エンジン10の燃焼室11と適宜連通する上述の吸
気ポート７および排気ポート12には、動弁機構（図示せ
ず）により開閉操作される吸気弁13と排気弁14とをそれ
ぞれ取付け、またシリンダヘッド15にはスパークギャッ
プを上述の燃焼室11に臨ませた点火プラグ16を取付けて
いる。

上述の排気ポート12と連通する排気通路17には、酸素
濃度に対する直線的な検出出力特性を有するリニアO2セ
ンサ18を配設すると共に、この排気通路17の後位には有
害ガスを無害化する触媒コンバータ19いわゆるキャタリ
ストを接続している。

ところで、上述の吸気マニホルド８外周に形成したウ
ォータジャケット21にはエンジン水温センサ22を取付
け、また、上述のサージタンク６にはブーストセンサ20
を取付けている。

第２図はエンジンの空燃比制御装置の制御回路を示
し、CPU30はエアフローセンサ２からの吸入空気量Qa、
室温センサ22からの室温tw、吸気温センサ23からの吸気
温ta、ブーストセンサ20からの吸気負圧Ce、リニアO2セ
ンサ18からの実空燃比A/F、ディストリビュータ24また
はイグニッションコイル（図示せず）からのエンジン回
転数Neの各信号入力に基づいて、ROM25に格納したプロ
グラムに従って、インジェクタ９を駆動制御し、またRA
M26は第３図に示すマップなどの必要なデータを記憶す
る。

上述のマップは横軸にエンジン回転数Neをとり、縦軸
に吸気負圧Ceをとって目標空燃比を設定したマップで、
この実施例では、Ｘゾーンで目標空燃比を13.5、Ｙゾー
ンで目標空燃比を理論空燃比の14.7、Ｚゾーンで目標空
燃比を20にそれぞれ設定している。

また、上述のCPU30はエンジンに供給される混合気の
空燃比を各種条件に応じた目標空燃比にする空燃比制御
手段（第４図の第２ステップ42参照）と、上述のリニアO2センサ18で検出された実空燃比が目標
空燃比に対してリーン側にずれる頻度を検出する検出手
段（第４図の第３ステップ43参照）と、リーン側へのずれ量が大きい程、目標空燃比のリッチ
側への補正量を増加させる補正手段（第４図の第４ステ
ップ44参照）と、熱間始動の有無を判定する熱間判定手段（第４図の第
５ステップ45参照）と、熱間から非熱間への移行時にリッチ側への補正をキャ
ンセルする、即ち、リッチ側へ補正された目標空燃比を
上記各種条件に応じた目標空燃比にもどす補正キャンセ
ル手段（第４図の第13ステップ53参照）と、上述の検出手段の出力に基づいてずれ頻度が大の時、
上述の補正手段を介して目標空燃比をリッチ側に補正制
御する制御手段とを兼ねる。

このように構成したエンジンの空燃比制御装置の動作
を、第４図のフローチャートを参照して説明する。

第１ステップ41で、CPU30は各種信号つまり吸入空気
量Qa、水温tw、吸気温ta、吸気負圧Ce、エンジン回転数
Ne、実空燃比A/Fの各種信号の読込みを実行する。

次に、第２ステップ42で、CPU30は上述の第１ステッ
プ41で既に読込んだエンジン回転数Neおよび吸気負圧Ce
に対応して第３図のマップから目標空燃比を設定する。

つまり目標空燃比をＸゾーンのA/F＝13.5（リッ
チ）、ＹゾーンのA/F＝14.7（理論空燃比）、Ｚゾーン
のA/F＝20（リーン）の何れにするか決定する。

次に、第３ステップ43で、CPU30は実空燃比が目標空
燃比に対してリーン側にずれる度合すなわちリーン頻度
が大か小かを判定する。

この判定手段は、リニアO2センサ18から読込んだ実空
燃比と目標空燃比とを比較し、この比較結果に基づいて
実空燃比がリーン側にずれる時間もしくは回数を一定の
計測時間で除すことにより判定する。

そして、リーン頻度が小の時は第７ステップ47にスキ
ップする一方、リーン頻度が大の時は次の第４ステップ
44に移行する。

この第４ステップ44で、CPU30は目標空燃比に対する
実空燃比のずれ量に応じて目標空燃比をリッチ側に補正
する。

例えばリーンバーン制御の目標空燃比を上述のＺゾー
ンのA/F＝20とする時、実空燃比のリーン側にずれる頻
度（リーン頻度）が大で、ずれ量が比較的小さい時は目
標空燃比を20から18に変更し、ずれ量が比較的大きい時
は目標空燃比を20から16に変更し、ずれ量が大きい時は
目標空燃比を20から14.7に変更する。

このように上述の第４ステップ44で、CPU30はリーン
側へのずれ量が大きい程、目標空燃比のリッチ側への補
正量を増加させる。

次に、第５ステップ45で、CPU30は上述の第１ステッ
プ41で予め読込んだ信号に基づいて熱間か否かを判定す
る。

すなわち、始動から所定時間例えば２分以内で、エン
ジン水温twが90℃以上で、かつ吸気温taが60℃以上か否
かを判定することで、ベーパ（気泡）が発生しやすい熱
間状態か否かを判定する。

そして、熱間時には次の第６ステップ46に移行し、こ
の第６ステップ46で、CPU30はリッチ補正キャンセルフ
ラグをセット（Ｆ＝１）する。

次に、第７ステップ47で、CPU30は燃料噴射の基本パ
ルスTpを次式に基づいて演算する。

ここに、Qaは吸入空気量 Neはエンジン回転数である。

次に、第８ステップ48で、CPU30は加速増量補正、或
いは第２ステップ42、第４ステップ44にて設定された目
標空燃比とリニアO2センサ18により検出された実空燃比
との偏差に基づいて設定されるフィードバック補正など
の各種の補正量を加味したトータル補正量Ｃを演算す
る。

次に、第９ステップ49で、CPU30は最終パルスＴを次
式に基づいて演算する。

Ｔ＝Tp（１＋Ｃ）＋Tv ここに、Tpは基本パルスＣはトータル補正量 Tvは無効噴射パルスである。

次に、第10ステップ50で、CPU30は燃料噴射時期にお
いて上述の最終パルスＴに基づいてインジェクタ９を駆
動し、燃料噴射を実行する。

ところで、熱間からの非熱間に移行した場合には次の
ようになる。

すなわち、上述の第５ステップ45で、CPU30は熱間か
否かを判定し、非熱間への移行時には次の第11ステップ
51に移行する。

この第11ステップ51で、CPU30はリッチ補正キャンセ
ルフラグＦが立っている（Ｆ＝１）か否かを判定し、こ
の場合には上述の第６ステップ46においてＦ＝１になっ
ているので、次の第12ステップ52に移行する。

この第12ステップ52で、CPU30はリッチ補正キャンセ
ルフラグをリセット（Ｆ＝０）する。

次に第13ステップ53で、CPU30はリッチ側への補正を
キャンセルすべく目標空燃比を上述の第２ステップ42で
予め読込んだ要求空燃比にもどした後に、次の第７ステ
ップ47に移行する。

すなわち、ベーパ（気泡）に起因して実空燃比がリー
ン側にずれた場合は、ある程度、燃料ポンプが回って燃
料が循環されると、掃気されて、リーン側にずれること
がなくなるので、このような場合にはリッチ側への補正
をキャンセルする。すなわち、リッチ側へ補正された目
標空燃比を上記各種条件に応じた目標空燃比にもどす。

以下、上述の第７ステップ47から第10ステップ50の処
理を経て、インジェクタ９を最終パルスＴで駆動して、
燃料噴射を実行する。

以上要するに、上記構成のエンジンの空燃比制御装置
によれば、上述の検出手段（第３ステップ43参照）が実
空燃比の目標空燃比に対するリーン側へのずれ頻度を検
出し、このずれ頻度が大の時、制御手段としてのCPU30
が補正手段（第４ステップ44参照）を駆動して、目標空
燃比をリッチ側の値に変更するので、実際の空燃比は変
更された目標空燃比に応じてリッチ側に補正される。

また、上述の補正手段（第４ステップ44参照）を、実
空燃比のリーン側へのずれ量が大きい程、目標空燃比の
リッチ側への補正量を増加させるように構成したので、
実空燃比のずれ量の大小に応じた適切な空燃比制御を行
うことができる効果がある。

しかも、熱間始動の有無を判定する熱間判定手段（第
５ステップ45参照）と、非熱間への移行時にリッチ側へ
の補正をキャンセルする補正キャンセル手段（第13ステ
ップ35参照）とを設け、熱間始動時に目標空燃比をリッ
チ側に補正した後、非熱間に移行した時、上述の補正キ
ャンセル手段を駆動して、リッチ側への補正をキャンセ
ルする、つまりリッチ側へ補正された目標空燃比を上記
各種条件に応じた目標空燃比にもどすように構成したの
で、時間始動時等においてベーパ（気泡）により実空燃
比が一時的にリーン側へずれた場合には、非熱間への移
行を待って目標空燃比のリッチ側への補正をキャンセル
することができ、この結果、本来のリーンバーン制御が
良好に行なわれ、リッチ側への継続補正に起因する燃費
悪化を確実に防止することができる効果がある。

この発明の構成と、上述の実施例との対応において、この発明の空燃比制御手段は、実施例のCPU30制御に
よる第２ステップ42に対応し、以下同様に、検出手段は、CPU30制御による第３ステップ43に対応
し、補正手段は、CPU30制御による第４ステップ44に対応
し、制御手段は、CPU30に対応し、熱間判定手段は、CPU30制御による第５ステップ45に
対応し、補正キャンセル手段は、CPU30制御による第13ステッ
プ53に対応するも、この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるも
のではない。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示し、第１図はエンジンの空燃比制御装置を示す系統図、第２図は制御回路ブロック図、第３図はRAMに記憶させた目標空燃比マップの説明図、第４図はフローチャートである。 10……エンジン 18……リニアO2センサ 30……CPU（制御手段） 42……第２ステップ（空燃比制御手段） 43……第３ステップ（検出手段） 44……第４ステップ（補正手段） 45……第５ステップ（熱間判定手段） 53……第13ステップ（補正キャンセル手段）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンに供給される混合気の空燃比を各
種条件に応じた目標空燃比に制御する空燃比制御手段
と、酸素濃度に対応した検出出力特性を有するリニアO2セン
サとを備えたエンジンの空燃比制御装置であって、上記リニアO2センサで検出された実空燃比が目標空燃比
に対してリーン側にずれる頻度を検出する検出手段と、目標空燃比をリッチ側の値に変更する補正手段と、上記検出手段の出力に基づいてずれ頻度が大の時、上記
補正手段を介して目標空燃比をリッチ側に補正制御する
制御手段と、熱間始動の有無を判定する熱間判定手段と、非熱間への移行時にリッチ側への補正をキャンセルする
補正キャンセル手段とを設け、熱間始動時に目標空燃比をリッチ側に補正した後、非熱
間に移行した時、上記補正キャンセル手段を駆動して、
リッチ側へ補正された目標空燃比を上記各種条件に応じ
た目標空燃比にもどすエンジンの空燃比制御装置。