JPH02104938A - 内燃機関の空燃比制御装置 - 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、自動車等内燃機関の空燃比制御装置に係り、
詳しくは所定領域で理論空燃比から希薄空燃比に切り替
える部分リーン制御を行う装置に関する。

（従来の技術） 近時、自動車エンジンに対する要求が高度化しており、
排出ガス有害成分低減、高出力、低燃費等の互いに相反
する課題について何れも高レベルでその達成が求められ
る傾向にある。

また、特に省燃費の立場から比較的低負荷低回転領域で
は空燃比を理論空燃比から希薄空燃比に切り替える部分
リーン制御が試みられており、従来のこの種の空燃比制
御装置としては、例えば特開開６３−５０６４１定量公
報に記載のものがある。この装置では、エンジン負荷に
基づく所定条件下の運転領域においては希薄（リーン）
空燃比を選択することにより、エンジンの燃費性能の向
上を図って省燃費を実現しようとしている。また、そΦ
一方でリーンから通常空燃比への切換に際して絞弁バイ
パス空気量を変えて空燃比切換時のトルク変動を抑制し
ている。

一方、これとは別に近時はアクセル開度を燃料供給量決
定のパラメータにイ１け加える装置もあり、例えばその
ようなものとしては特開昭６０−１９２８４３号公報に
記載のものがある。この装置では、第７図に要部のブロ
ック図を示すように、スロットル開度設定手段５１には
アクセル開度検出手段５２により検出されるアクセル開
度と、回転速度検出手段５３により検出される回転速度
とが入力され、スロットル開度の目標値が出力される。

また、スロットル開度制御手段５４にはスロットル開度
検出手段５５により検出されるスロットル開度と、前記
スロットル開度の目標値とが人力され、スロットル開度
制御手段５４はスロットル開度を目標値に一致させる。

かかる構成のため、スロットル開度はアクセル開度と回
転速度とにより一義的に決定される。そして、このスロ
ットル開度制御手段５４により制御されたスロットル開
度に基づいて燃料噴射量が演算され、運転領域の一部で
はリーン空燃比に制御（いわゆるパーシャルリーン制御
）される。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このようなパーシャルリーン制御を行う
従来の内燃機関の空燃比制御装置にあっては、スロット
ル開度をアクセル開度と回転速度とにより一義的に決定
する構成となっていたため、特に、リーン空燃比の時は
燃料量と発生トルクとがほぼ比例するので、同一アクセ
ル開度においても空燃比により発生トルクが異なり、例
えばパーシャルリーン制御を行う様な場合、ドライバに
違和感を与えてしまうという問題点があった。

第８図はアクセル操作に基づくスロットル開度。

吸入空気量、供給燃料量、トルクの変化の上記従来例に
おけるタイミングチャートであり、アクセル操作中に目
標空燃比の切替が行われている。このとき、スロットル
開度はアクセル開度に追随して変化するので、吸入空気
量もアクセル開度に追随して変化する。これに対し、供
給燃料量は吸入空気量に追随して変化する一方、目標空
燃比の切替時に激変している。

リーン時には、同一吸入空気量における発生トルクは供
給燃料量に比例するので、トルクは供給燃料量に追随し
て変化し、目標空燃比切替え時にトルク段差が発生して
しまう。

（発明の目的） そこで本発明は、少なくともアクセル開度から燃料量を
決定する一方で、目標空燃比に対する燃料量から空気量
を算出し、この算出した空気量となるようにスロットル
バルブを制御することにより、リーン運転時における発
生トルクをアクセル操作に追随して滑らかなものとして
、運転性能を向上させることを目的としている。

（課題を解決するための手段） 本発明による内燃機関の空燃比制御装置は上記目的達成
のため、その基本概念図を第１図に示すように、エンジ
ンの回転数を検出する回転数検出手段ａと、アクセル開
度を検出するアクセル開度検出手段すと、エンジンの吸
入空気量を検出する吸気量検出手段Ｃと、エンジン回転
数とアクセル開度に基づいて燃料の供給量を演算する燃
料量演算手段ｄと、エンジン回転数とアクセル開度に基
づいて目標空燃比を設定する空燃比設定手段ｅと、目標
空燃比と燃料の供給量からエンジンに供給すべき空気量
を演算し、吸入空気量が該演算空気量に一致するような
制御値を演算する空気量制御手段ｆと、燃料量演算手段
ｄの出力に基づいてエンジンに燃料を供給する燃料供給
手段ｇと、空気量制御手段ｆの出力に基づいてエンジン
の吸入空気量を操作する吸気量操作手段りと、を備えて
いる。

（作用） 本発明では、アクセル開度と回転数から燃料の供給量が
演算されるとともに、目標空燃比が設定され、これら両
者からエンジンに供給すべき空気量が算出される。そし
て、実際の吸気量がこの演算空気量に等しくなるように
スロットルバルブが制御される。

したがって、パーシャルリーン運転時における発生トル
クがアクセル操作に追随して滑らかなものとなり、運転
性が向上する。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２〜６図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の
一実施例を示す図である。まず、構成を説明する。第２
図は空燃比制御Ｂ装置の全体構成図である。この図にお
いて、１はエンジンであり、吸入空気は吸気管２を通り
インテークマニホールド３を介して各気筒に供給され、
燃料は噴射信号に基づいて各気筒に設けられたインジェ
クタ（燃料供給手段）４により噴射される。そして、気
筒内で燃焼した排気は排気管５を通して図外の触媒コン
バータに導入され、触媒コンバータ内で排気中の有害成
分を清浄化して排出される。

吸入空気の流量Ｑａはエアフロメータ（吸気量検出手段
）６により検出され、吸気管２内のスロットルバルブ７
によって制御される。スロットルバルブ７は駆動信号に
基づきスロットルアクチュエータ８によって駆動され、
その開度はスロットル開度センサ９により検出される。

上記スロットルバルブ７およびスロットルアクチュエー
タ８は吸気量操作手段１０を構成する。エンジンｌの回
転数Ｎはディストリビュータｌｌ内に内蔵されたクラン
ク角センサ（回転数検出手段）　１２により検出される
。ウォータジャケットを流れる冷却水の温度Ｔｗは水温
センサ１３により検出される。また、車胃の速度は車速
センサ１４により検出され、排気中の酸素濃度は酸素セ
ンサ１５により検出される。さらに、エンジン１のノッ
ク振動はノックセンサ１６により検出され、アクセルの
開度はアクセルセンサ（アクセル開度検出手段）１７に
より検出される。

上記各センサ６．９．１２．１３．１４．１５．１６．
１７からの信号はコントロールユニット２１に入力され
ており、コントロールユニット２１にはその他にバッテ
リ２２からの電圧およびキースイッチ２３からの信号も
入力される。コントロールユニット２１は燃料量演算手
段、空燃比設定手段および空気量制御手段としての機能
を有し、主にマイクロコンピュータにより構成される。

すなわち、コントロールユニット２１は第３図に。詳細
を示すようにＣＰ　Ｕ３１．　ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３
、ＢＵＲＡＭ３４、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）３５および
Ｉ１０ボート３６により構成され、これらはバス３７に
より互いに接続される。Ａ／Ｄ変換器３５にはエアフロ
メータ６、スロットル開度センサ９、水温センサ１３、
酸素センサ１５、ノックセンサ１６、アクセルセンサ１
７およびバッテリ２２からの信号が人力され、Ａ／Ｄ変
換器３５はこれらの信号をＡ／Ｄ変換してバス３７に乗
せる。ＣＰ　Ｕ３１はＲＯＭ３２に書き込まれているプ
ログラムに従って必要とする外部データを取り込んだり
、またＲＡＭ３３、ＢＵＲＡＭ３４との間でデータの授
受を行ったりしながら必要な処理値等を演算処理し、必
要に応じて処理したデータをＩ１０ボート３６へ出力す
る。Ｉ１０ポート３６にはクランク角センサ１２、車速
センサ１４およびキースイッチ２３からの信号が入力さ
れるとともにＩ１０ボート３６からは噴射信号がインジ
ェクタ４に、駆動信号がスロットルアクチユニーク８に
、さらに点火手段の一部を構成するディストリビュータ
１１に点、火信号が出力される。ＲＯＭ３２はＣＰＵ３
１における演算プログラムやデータを格納しており、Ｒ
ＡＭ３３は演算に使用するデータを一時記憶し、ＢＵＲ
ＡＭ３４は不揮発性メモリにより構成され、その記憶内
容（学習値等）をエンジン停止後も保持する。

次に、作用を説明する。

第４図は空燃比制御のプログラムを示すフローチャート
であり、本プログラムは所定時間毎に一度実行される。

まず、Ｐ＋でエンジン回転数Ｎを検出し、Ｐ２でアクセ
ル開度を検出する。次いで、Ｐ、でエンジン回転数Ｎお
よびアクセル開度に基づいてエンジンｌに供給する燃料
量を算出し、Ｐ４で該燃料量に対応する噴射信号をイン
ジェクタ４に出力して燃料を噴射する。このとき、アク
セル開度をパラメータとしているから、極めて応答性の
良い燃料供給が行われる。

次いで、Ｐ、でエンジン回転数Ｎとアクセル開度から目
標空燃比を算出する。このとき、一部の運転領域では理
論空燃比（三元に相当）よりもリーンな空燃比が目標と
され、目標空燃比は例えば第５図に示すような特性とな
る。次いで、Ｐ、で目標空燃比と燃料の供給量から目標
空燃比を達成するのに必要な空気量を算出する。空燃比
は燃料と空気の重量割合であるから、空燃比と燃料量が
分かれば空気量は一義的に決まるからである。Ｐ７では
エアフロメータ６の出力から実際に吸入されている空気
量を検出し、Ｐ、で前記演算空気量と検出される空気量
とが等しくなるようにスロットルバルブ７を操作する制
御値を演算し、その制御結果をスロットルアクチュエー
タ８に出力してスロットルバルブ７の開度を制御する。

これにより、吸入空気量が目標空燃比に対応する演算空
気量に等しくなり、空燃比が目標値に制御される。

第６図はアクセル操作に基づく供給燃料量、スロットル
開度、吸入空気量、トルクの変化の本実施例におけるタ
イミングチャートであり、従来例と同様にアクセル操作
中に目標空燃比の切替が行われた場合である。アクセル
を踏み込む加速操作を行うと、供給燃料量はアクセル開
度に追随して変化し、これら両１者をパラメータとして
目標空燃比が演算され、加速途中でリーンから三元に目
標が変更する。一方、スロットル開度は供給燃料量に追
随して変化するが、目標空燃比が切換られるから、新た
な目標空燃比に対応するように空気量の補正が必要とな
って該目標空燃比の切換え時に一時減少し、その後増大
する。すなわち、目標空燃比にスムーズに追随できるよ
うに吸入空気量が適切に補正される。したがって、パー
シャルリーン制御領域における発生トルクは吸入空気量
の増減にかかわらず、アクセル開度に応じた供給燃料量
に比例した値となるため、アクセル操作に追随して滑ら
かなものとなり、加速フィーリング（運転性）の向上を
図ることができる。

（発明の効果） 本発明によれば、少なくともアクセル開度から燃料量を
決定する一方で、目標空燃比に対する燃料量から空気量
を算出し、この算出した空気量となるようにスロットル
バルブを制御しているので、リーン運転時における発生
トルクをアクセル操作に追随して滑らかなものとするこ
とができ、運転性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概念図、第２〜６図は本発明に係
る内燃機関の空燃比制御装置の一実施例を示す図であり
、第２図はその全体構成図、第３図はそのコントロール
ユニットのブロック構成図、第４図はその空燃比制御の
プログラムを示すフローチャート、第５図はその目標空
燃比の特性を示す図、第６図はその作用を説明するタイ
ミングチャート、第７．８図は従来の内燃機関の空燃比
側ｍ装置を示す図であり、第７図はその主要部のブロッ
ク図、第８図はその作用を説明するタイミングチャート
である。 ■・・・・・・エンジン、 ４・・・・・・インジェクタ（燃料供給手段）、６・・
・・・・エアフロメータ（吸気量検出手段）、１０・・
・・・・吸気量操作手段、 １２・・・・・・クランク角センサ（回転数検出手段）
、１７・・・・・・アクセルセンサ（アクセル開度セン
サ）、２１・・・・・・コントロールユニット（燃料量
演算手段、空燃比設定手段、空気量制御手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ａ）エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、 ｂ）アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、 ｃ）エンジンの吸入空気量を検出する吸気量検出手段と
   、 ｄ）エンジンの回転数とアクセル開度に基づいて燃料の
   供給量を演算する燃料量演算手段と、 ｅ）エンジン回転数とアクセル開度に基づいて目標空燃
   比を設定する空燃比設定手段と、ｆ）目標空燃比と燃料
   の供給量からエンジンに供給すべき空気量を演算し、吸
   入空気量が該演算空気量に一致するような制御値を演算
   する空気量制御手段と、 ｇ）燃料量演算手段の出力に基づいてエンジンに燃料を
   供給する燃料供給手段と、 ｈ）空気量制御手段の出力に基づいてエンジンの吸入空
   気量を操作する吸気量操作手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。