JPH01104936A - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、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） 一般に電子制御方式を採用したエンジンの空燃比は、低
負荷・低回転領域では理論空燃比（λ＝１）を中心とし
た値にフィードバック制御され、他方加速、登板走行時
などの高負荷・高回転領域では、それよりもリッチ側に
オープンループ制御されるようになっている（例えば特
開昭５３−５３３３号公報参照）。

すなわち、低負荷・低回転領域では、吸気充填効率が低
く、それに対応して燃料噴射量の絶対量も少ない状態で
あるので空燃比を理論空燃比近傍に高精度にコントロー
ルすることにより最大限燃焼効率を向上させ排気浄化性
能を高めるための制御、つまりフィードバック制御が必
要であるのに対し、高負荷・高回転領域では必然的に出
力を重視して理論空燃比よりも相当にリッチ側にエンリ
ッチ制御される。そして、該高負荷・高回転領域での空
燃比制御が上述のように一般に排気浄化性能の向上を中
心とし、酸素センサ（ＯＸセンサ）の出力に基いて空燃
比Ａ／Ｆを理論空燃比を中心とするウィンドウ内に収め
るように制御するのと異なって、目標空燃比を運転状態
に対応して固定的に設定した所謂オープンループ制御が
採用されており、上記酸素センサの出力値は原則として
考慮されていない。該場合には上述のようにエンリッチ
側への制御となるために具体的な目標空燃比の設定は、
上記エンジン出力の向上とともに燃費性能や排気浄化性
能を維持するための排気ガス温度を充分に考慮してなさ
れているのが通常である。

特に上記排気ガス温度から見た燃料噴射量のセット値Ｔ
ｐ＋は、先ず第５図および第６図に示すようにエンジン
を定常運転した時の排気ガスの最高温度が３元触媒コン
バータ等排気浄化装置の保証温度ｔｍａｘ以下となるよ
うに決定されている（キャタリストコンバータの信頼性
を保証）。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、一方策５図から明らかなように上記。

のように定常運転時の排気ガスの最高温度を基準にして
燃料噴射量をセットすると（第６図Ｔｐｌの場合）、実
際に排気ガスの温度が当該最高温度ｔｍａＸとなるまで
の所定時間ΔＬ内は出力損失並びに燃費悪化を伴うこと
になる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記の問題を解決することを目的としてなさ
れたもので、フィードバック制御による第１の空燃比制
御手段とオープンループによる第２の空燃比制御手段と
を備え、低負荷・低回転領域においては上記第１の空燃
比制御手段によって空燃比のフィードバック制御を行う
とともに高負荷・高回転領域においては上記第２の空燃
比制御手段によってオープンループにょる空燃比のエン
リッチ制御を行うようにしたエンジンの空燃比制御装置
ζεおいて、加速状態を検出する加速状態検出手段と、
エンジン空燃比を上記第２の空燃比制御手段による空燃
比のエンリッチ制御に代えて所定量リーン制御するオー
プンループによる第３の空燃比制御手段とを設け、上記
加速状態検出手段によって加速状態が検出されたときに
は該加速検出時点から所定の期間内は上記第３の空燃比
制御手段によって本来の空燃比よりも所定量リーン制御
を行うようにしてなるものである。

（作　用） 本発明の手段によれば、先ず低負荷・低回転領域におい
ては第１の空燃比制御手段によって空燃比のフィードバ
ック制御を行うとともに高負荷・高回転領域においては
第２の空燃比制御手段によってオープンループによる空
燃比のエンリッチ制御が行われる。さらに、加速状態検
出手段によって加速状態が検出されたときには該加速検
出時点から所定の期間内は第３の空燃比制御手段によっ
て本来の空燃比よりも所定量リーン制御が行われる。

（実施例） 先ず、第２図および第３図は、本発明を自動車用ガソリ
ンエンジンに実施した場合における同エンジンの空燃比
制御装置を示すものであり、第２図は上記実施例装置の
制御システムの概略図、第３図は同制御システムにおけ
るエンジンコントロ、−ルユニットの空燃比制御動作を
示すフローチャートである。

先ず、最初に第２図および第３図を参照して本発明実施
例の上記制御システムの概略を説明し、その後要部の制
御の説明に入る。　　・第２図において、先ず符号Ｉは
エンジン本体であり、吸入空気はエアクリーナ３０を介
して外部より吸入され、その後、エアフローメータ２、
スロットルチャンバ３を経て各シリンダに供給される。

また燃料は燃料ポンプ１３により燃料タンク１２からエ
ンジン側に供給されてフューエルインジェクタ５により
噴射されるようになっている。

そして、走行時における上記シリンダへの吸入空気の蛍
は、上記スロットルチャンバ３内に設けられているスロ
ットル弁６によって制御される。スロットル弁６は、ア
クセルペダルに連動して操作され、アイドル運転状態で
は、最小開度状態に維持される。

上記スロットルチャンバ３には、上記スロットル弁６を
バイパスしてバイパス吸気通路７が設けられており、該
バイパス吸気通路７にアイドル時のエンジン回転数制御
のための吸入空気量調整手段となる電流制御型電磁弁（
ＩＳＯバルブ）８が設けられている。従って、アイドル
運転状態では、上記エアフローメータ２を経た吸入空気
は、上記バイパス吸気通路７を介して各シリンダに供給
されることになり、その供給量は上記電磁弁８によって
調節される。この電磁弁８は、エンジンコントロールユ
ニット（以下、ＥＣＵと略称する）９より供給される制
御信号のデユーティ比りによってその開閉状態が制御さ
れる。

また、符号ｌＯは、３元触媒コンバータ１１を備えた排
気管を示している。そして、該排気管１０には、排気ガ
ス中の酸素濃度を検出するための０、センサー１９が設
けられている。

一方、符号１４は、上記エンジン本体１のシリンダヘッ
ド部に設けられた点火プラグであり、該点火プラグ１４
にはディストリビュータ１７、イグナイタ１８を介して
所定の点火電圧が印加されるようになっており、この点
火電圧の印加タイミング、すなわち点火時期は上記ＥＣ
Ｕ９より上記イグナイタ１８に供給される点火時期制御
信号夏ｇｃによってコントロールされる。さらに、符号
２０はブースト圧センサ２０であり、エンジン負荷に対
応したエンジンブースト圧Ｂを検出して上記ＥＣＵ９に
人力する。

上記ＥＣＵ９は、例えばマイクロプロセッサ（ＣＲＵ）
を中心とし、メモリ（ＲＯＭおよびＲＡＭ）およびイン
ターフェース（Ｉｌｏ）回路を備えて構成されている。

そして、このＥＣＵ９の上記インターフェース回路には
例えば図示しないスタータ。

スイッチからのエンジン始動信号（ＥＣＵトリガー）、
エンジン回転数センサ１５からのエンジン回転数検出信
号ＮＥ、サーミスタ１６により検出されたエンジン本体
ｌの冷却水温度の検出信号Ｔｗ、Ｏ，センサ（排気セン
サ）１９によって検出された酸素濃度検出信号Ｖｏ、エ
アフローメータによりて検出された吸入空気ＩＱ等の各
種の検出信号が各々入力される。そして、該ＥＣＵ９は
、低負荷・低回転領域では上記エンジンの実空燃比Ａ／
Ｆが理論空燃比（１４，７）を中心とした所定目標空燃
比の範囲（ウィンドウ）内に収束するように、当該エン
ジンの排気系に設けられた上記Ｏ，センサ１９の酸素濃
度検出゛信号Ｖｏに基づいて排気ガス中の酸素濃度のリ
ッチ状態（過濃度）またはリーン状態（希薄度）を判定
し、当該判定値に応じて上記フューエルインジェクタ５
からの燃料供給量を高精度にフィードバック制御するよ
うに構成されている。

また、一方上記エンジンの運転状態が所定の高負荷・高
回転領域にあるときには、上記フィードバック制御を停
止して上記理論空燃比よりもリッチな空燃比にオープン
ループ制御するようになっている。

そして、該オープンループ制御による場合には、その時
の加速状態の判定結果、加速増量状態の如何等によって
当該オープンループ制御時の目標空燃比（設定値Ｔｐ）
が第４図（ａ）　、　（ｂ）のマツプ特性の何れかに任
意に切換えられる（後述）。

次に、上記エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）９
による空燃比の制御動作について第３図。

のフローチャートを参照して詳細に説明する。

先ずイグニッションＯＮ等によって上記ＥＣＵ９がトリ
ガーされると、ステップＳｌで当該空燃比制御に必要な
各種のエンジンパラメータ（エンジン回転数ＮＥ、スロ
ットル開度ＴＶＯ，吸入空気ｆｆ１Ｑ、エンジン冷却水
温Ｔｗ等）を順次読み込みメモリする。

その上で続いてステップＳ、に進み、現在の運転領域が
オープンループによる空燃比のエンリッチ制御を行うべ
き領域すなわち高負荷・高回転領域であるか否かを例え
ば吸気量Ｑを基準として判定する（勿論、この場合、−
回転当りの吸気充填ｊｌｃＥを演算し、それに対応して
燃料噴射ｆｆ１Ｔｐを演算した上で領域判定してもよい
）。その結果、ＹＥＳの場合には、さらにステップＳ３
に進んで該高負荷・高゛回転領域での運転状態が更に加
速状態であるか否かを判定する。他方、上記ステップＳ
、でＮＯの場合（低負荷・低回転領域）にはステップＳ
４の方に移ってエンリッチ制御とは異なる空燃比制御、
すなわち上記０．センサ１９の酸素濃度検出信号Ｖｏに
基いて空燃比のフィードバック制御を行う。

一方ステップＳ、に進んだ場合において、加速状態であ
ることが判定されると（ＹＥＳ）、先ずステップＳ、に
進んで当該加速判定後の所定時間ｔｓ内は本来の加速増
量値よりも所定値リーンな空燃比制御を行うためのリー
ンタイマＴＬをトリガーする一方、他方非加速状態であ
ると判定されたＮＯの場合には、ステップＳ８に移って
通常の高負荷・高回転領域でのオープンループによるエ
ンリッチ制御（第４図マツプ（ａ）のＡ／Ｆデータ使用
）を行う。

一方、上記ステップＳ、でリーンタイマＴＬをトリガー
した場合には、さらにステップＳ７に進んで現在加速増
量制御が行われている否かを判定し、ＹＥＳ（加速増量
中）の場合には上記ステップＳ６に移って上述の非加速
状態の場合と同様に通常の高負荷・高回転領域における
エンリッヂ制御を行う（第４図（ａ）のマツプ値で制御
）。

一方、ステップＳ７で加速増量中ではないと判断される
と（Ｎｏ）、次にステップＳｌｌに進んで上記ステップ
Ｓ６のエンリッチ制御によ為空燃比よりも所定値リーン
な空燃比制御（第４図（ｂ）のマツプによる空燃費デー
タ使用）を行って空燃比を所定量リーン側に補正して上
述の３元触媒コンバータ２の温度保証を行いながら加速
性能を向上させ且つ燃費性能の向上を図る。

そして、更にステップＳ８に進み、上記リーンタイマＴ
Ｌの設定時間ｔｓの経過を判定し、設定時間ｔｓ経過（
ｔｓ＝　Ｏ）の場合（Ｙ　Ｅ　Ｓ　）には、ステップＳ
ｌにリターンする一方、設定時間ｔｓが未経過の場合に
は、当該設定時間ｔｓが経過するまで上記ステップＳ８
の空燃比制御動作を継続する。

（発明の効果） 本発明は、以上に説明したように、フィードバック制御
による第１の空燃比制御手段とオープンループによる第
２の空燃比制御手段とを備え、低負荷・低回転領域にお
いては上記第１の空燃比制御手段によって空燃比のフィ
ードバック制御を行うとともに高負荷・高回転領域にお
いては上記第２の空燃比制御手段によってオープンルー
プによる空燃比のエンリッヂ制御を行うようにしたエン
ジンの空燃比制御装置において、加速状態を検出す　４
る加速状態検出手段と、エンジン空燃比を上記第２の空
燃比制御手段による空燃比のエンリッチ制御に代えて所
定量リーン制御するオープンループによる第３の空燃比
制御手段とを設け、上記加速状態検出手段によって加速
状態が検出されたときには該加速検出時点から所定の期
間内は上記第３の空燃比制御手段によって本来の空燃比
よりも所定量リーン制御を行うようにしたことを特徴と
するものである。

すなわち、本発明によると、加速状態が検出されると、
それから所定時間内は第３の空燃比制御手段により所定
量リーン制御される。このようにリーン制御が行われる
と、排気ガス温度は上るが、上記加速状態は一時的なも
のであるために特別排気浄化装置の信頼性を害すること
はなく、むしろ出力の向上に大きく寄与する。

その結果、排気浄化装置の温度保証を信頼できる範囲に
維持しながら、加速性能の向上と燃費改善の両立を共に
図ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のクレーム対応図、第２図は、本発明
の実施例に係るエンジンの空燃比制御装置の制御システ
ム図、第３図は、同制御システムにおけるＥＣＵの空燃
比制御動作を示すフローチャート、第４図（ａ）　、　
（ｂ）は、上記ＥＣＵによる空燃比制御の２種の制御特
性図、第５図は、従来例による空燃比制御時の排ガスの
温度特性を示すグラフ、第６図は、同排ガス温度と燃料
セット値との関係を示す特性図である。 ■・・・・・エンジン本体 ２・・・・・エアフローメータ ５・・・・・フューエルインジェクタ ９−・・φ壷エンジンコントロールユニット１４・・・
・点火プラグ ｌ７・・・・ディストリビュータ １８・・・・イグナイタ １９・・・・Ｏ，センサ 第４図 第５図 Ｔｐｌ　　　　　　　　　Ｔｐ２　　Ｔｐｌ、　（燃料
セット値）第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、フィードバック制御による第１の空燃比制御手段と
   オープンループによる第２の空燃比制御手段とを備え、
   低負荷・低回転領域においては上記第１の空燃比制御手
   段によって空燃比のフィードバック制御を行うとともに
   高負荷・高回転領域においては上記第２の空燃比制御手
   段によってオープンループによる空燃比のエンリッチ制
   御を行うようにしたエンジンの空燃比制御装置において
   、加速状態を検出する加速状態検出手段と、エンジン空
   燃比を上記第２の空燃比制御手段による空燃比のエンリ
   ッチ制御に代えて所定量リーン制御するオープンループ
   による第３の空燃比制御手段とを設け、上記加速状態検
   出手段によって加速状態が検出されたときには該加速検
   出時点から所定の期間内は上記第３の空燃比制御手段に
   よって本来の空燃比よりも所定量リーン制御を行うよう
   にしたことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。