JPH0337021B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は燃焼変動を利用した内燃機関のリーン
バーンシステムに関する。

〔従来の技術〕

一般に、第１図に示されるように、内燃機関で
燃焼して排出される排気ガス成分及び内燃機関の
燃料消費率ｑ（ｇ／ps・ｈ）は、内燃機関に供給
される空燃比（Ａ／Ｆ）と密接な関係にある。

最近では排気ガスの清浄化とともに省資源とい
う見地から機関の燃料消費率の低減も合わせ要求
されている。第１図に示すように排気ガスの清浄
化と燃料消費率の低減を同時に達成するには希簿
混合気域（）で内燃機関を運転した場合が有利
であるものの、希簿混合域では失火という不具合
が発生することからエンジンのバラツキ、経年変
化等を考えた場合には失火限界ぎりぎりの希簿混
合気域ではほとんど機関は運転できず、失火発生
限界から空燃比で２ほどリツチの安定領域で使用
しているのが現状であり排気ガスの清浄化、省資
源を達成するための問題点となつている。

第１図に示す如く失火域直前の希簿空燃比で機
関を運転した時に最小燃費消費率となる。燃焼変
動はＡ／Ｆに関係しており、かつ失火域に近づく
ほど急激に燃焼変動は大きくなつている。そこ
で、シリンダ内の燃焼変動がそれぞれのシリンダ
で生じるトルク反力によつて、機関本体の振動と
して現われるので、機関本体の燃焼変動はエンジ
ン振動によつて検出できることを利用し、エンジ
ンから機関の燃焼変動を求め、機関の燃焼変動が
ある一定の値（リーンリミツト値）となるよう機
関への供給空燃比を制御することにより、常に失
火域前のしかも燃費最良点の空燃比に制御するこ
とで大幅な燃費向上を達成することができる。な
お、第１図においてΔτ（Kg・ｍ）はトルク変動幅
をあらわす。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述の燃焼変動を利用したリー
ンバーンシステムにおいては、通常機関の燃焼変
動が一定値のリーンリミツト値となるように空燃
比（燃料量）を閉ループ制御する際に、燃焼変動
がリーンリミツト値よりきいときの空燃比補正量
の減少量と燃焼変動がリーンリミツト値より小さ
いときの空燃比補正量の増大量とが同一である対
称制御が行われる。この結果、燃焼変動小さいと
きにも空燃比補正量が相対的に大きく変化するた
めに、空燃比がリーン側に向かう際にリーンリミ
ツト値を超えてしまつて失火を招き易く、逆に、
燃焼変動が大きく失火領域に入つてしまつたとき
にも空燃比補正量が相対的に小さく変化するため
に、空燃比がリツチ側に向かう際にリーンリミツ
ト値からの離脱が遅くなり、やはり、失火を招き
易いという課題があつた。

従つて、本発明の目的は、燃焼変動を利用した
リーンバーンシステムにおいて、失火を防止する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上述の課題を解決するための手段は第１７図に
示される。すなわち、燃焼変動量演算手段は内燃
機関の燃焼変動を演算し、基準値演算手段は機関
の所定運転状態パラメータ（たとえばＱ／Ｎ，
Ｎ）に応じてリーン空燃比に相当する燃焼変動の
基準値T_aを演算し、比較手段は燃焼変動T_oを基
準値T_aと比較する。この結果、空燃比補正量演
算手段は燃焼変動T_oが基準値T_aより大きいとき
に燃焼変動T_oと基準値T_aとの偏差（T_o−T_a）に
応じて空燃比補正量F_aを演算し、他方、燃焼変
動T_oが基準値T_aより小さいときに空燃比補正量
F_aを漸減することにより、燃焼変動T_oが基準値
T_aより大きいときのリツチ側への空燃比補正量
F_aの増大量を該燃焼変動T_oが前記基準値T_aより
小さいときのリーン側への空燃比補正量F_aの減
少量より大きくする。そして空燃比調整手段はこ
の空燃比補正量F_aに応じて機関の空燃比を調整
するものである。

〔作用〕

上述の手段によれば、空燃比補正量は空燃比が
基準値であるリーンリミツト値に向かう際には遅
く変化し、他方、空燃比がリーンリミツト値より
離脱させる際には早く変化する。しかも、リーン
リミツト値より離脱する際には、燃焼変動と基準
値との偏差に応じて空燃比をリツチ側に向かわせ
るので空燃比のリーンリミツト値から大きくリツ
チ側になることはない。さらに、基準値を機関の
運転状態パラメータに応じて変化させているの
で、運転状態パラメータの変化によるリーンリミ
ツト値が変化した場合にもすみやかに各運転状態
でのリーンリミツト値に到達する。

〔実施例〕

本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比制
御方法を行う装置が第２図に示される。第２図装
置においてエンジン１は自動車駆動用の火花点火
式エンジンで、燃焼用の空気はエア・クリーナ２
３、エアフローメータ３、吸入導管２１及び吸気
弁２４を経て、前記エンジン１の燃焼室１１内に
吸入される。吸入導管２１には運転者により任意
に操作されるスロツトル弁４が設けられている。
燃料は吸入導管２１に設置された電磁式燃料噴射
弁５から吸気弁２４に向け噴射供給される。燃料
と空気からなる混合気は燃焼室１１内で燃焼し、
排気弁２５及び排気導管２２を経て大気中に放出
される。制御ユニツト８はエンジン１の運転状態
に応じてエンジン１への供給燃料費を演算し電磁
式燃料噴射弁５を駆動し、エンジン１への供給燃
料量を制御する制御回路で、エンジン１の吸入空
気量を検出するエアフローメータ３、点火コイル
６、エンジン１のトルク変動を検出するトルク検
出器７の検出信号と減速を検出するスロツトル開
度検出器４１の検出信号が入力されている。なお
本実施例ではエンジン１への吸入空気量としてエ
アフローメータ３の信号を用いているが、エアフ
ローメータ３のかわりにエンジン１のスロツトル
弁４の下流に生ずる吸気管負圧とエンジン回転数
から吸入空気量を求めてもよく、またエンジン１
の回転に同期して回るリングギア，デイストリビ
ユータ等から回転信号を検出して回転数を求めて
もよいのは当然である。トルク検出器７は第２図
に示すようにエンジンを支持するマウント７５に
ボルトにより装着してあり、エンジンのリーンバ
ンドにおけるクランク軸を中心とした振動を複数
の方位、できれば４方位以上の方位に向けて配置
したピエゾ素子等で検出してエンジンの機械的ト
ルク変動に比例してアナログ的信号を得るもので
あり、第２図装置では１つのエンジンについて２
個配置されているが、１個でも十分検出できる。
トルク検出器７は圧力センサ７１、ゴムマウント
７３及びゴムマウントカバー７４から成り、アー
ム７２の側から圧力センサ７１、ゴムマウントカ
バー７４、ゴムマウント７３の順に重ねて取付け
られている。圧力センサ７１は例えばピエゾ素子
を使用した市販の圧力検出器が用いられる。スロ
ツトル開度センサ４１はスロツトル４の軸の回転
に対して連動するような構造でポテンシヨメータ
ーの出力は直線的な電圧として出力される。

第２図装置における制御ユニツト８の構成が第
３図に示される。増幅器８８１はバツフアと増幅
器で構成される公知の構成のものである。バンド
パスフイルタ８８２は増幅器８８１からのアナロ
グ信号のうち１Hzないし数Hzの周波数の出力のみ
を取り出すもので例えばロツクランドシステムズ
社製のモデル８５２を使用する。クロツク回路８
８３は水晶振動子を使用した発振回路と、この発
振回路の周波数を分周するカウンタより構成され
る公知の構成のものである。

タイミングパルス発生回路８００はクロツク回
路８８３からのクロツクを基にして、ピークホー
ルド回路８１０へのリセツト信号と補正演算回路
（以後CPUという）８８６への割込み信号とを作
り出す回路である。

タイミングパルス発生回路８００の構成が第４
図に示される。第４図において入力端子８００
ａ，８００ｂへはクロツク回路８８３よりの２Hz
と5kHzのクロツクがそれぞれ入力される。入力
端子８００ａはデバイダ付カウンタ８０１のリセ
ツト端子Ｒに接続してあり、入力端子８００ｂは
デバイダ付カウンタ８００ａのクロツク端子CL
に接続してある。該デバイダ付カウンタ８０１は
例えばRCA社製ICのCD４０１７が使用され、そ
の出力Ｑ１は端子８００ｃを介してCPU８８６
の割込演算用の信号として使われる。出力Ｑ５と
Ｑ８はＲ−Ｓフリツプフロツプ８０２のセツト端
子Ｓとリセツト端子Ｒにそれぞれ接続してあり、
出力Ｑ９はクロツクエネイブル端子CEに接続し
てある。Ｒ−Ｓフリツプフロツプ８０２は例えば
RCA社ICのCD４０１３が使用され、その出力Ｑ
は端子８００ｄを介してピークホールド回路８１
０に接続される。

タイミングパルス発生回路８００の作動が第１
２図の波形図を参照しつつ説明される。デバイダ
付カウンタ８０１のリセツト端子には第１２図１
の２Hzのパルスが入力され前記パルスが「１」か
ら「０」になると計数を開始する。該カウンタ８
０１のクロツク入力には5kHzの周波数のクロツ
クが入力される。従つて１番目のパルスが来ると
出力Ｑ１にパルスが出力される。９番目のパルス
が来ると出力Ｑ９が「１」になつてクロツクエネ
イブル端子「１」になるので次にリセツトされる
までクロツクが入力されるのを停止する。従つて
出力Ｑ１には第１２図２に示すごとくパルスが出
力される。該出力パルスは端子８００ｃを介して
CPU８８６の割込演算開始のトリガパルスとな
る。出力Ｑ５及びＱ８はＲ−Ｓフリツプフロツプ
８０２をセツト及びリセツトし該Ｒ−Ｓフリツプ
フロツプ８０２の出力Ｑからは第１２図３のパル
スが出力される。該パルスは端子８００ｄを介し
てピークホールド回路８１０に入力され約600マ
イクロ秒のパルス幅となつて該ピークホールド回
路のリセツト信号となる。

ピークホールド回路８１０の構成が第５図に示
される。第５図においてダイオード８０１の正極
と８１１の負極は前記バンドパスフイルタ８８２
の出力に接続してあり、ダイオード８０１の負極
は抵抗８０２の一端に接続してある。該抵抗８０
２の他端はコンデンサ８０３の正極とバツフア増
幅器８０６の非反転入力と抵抗８０４に接続して
ある。コンデンサ８０３の負極は接地してある。
抵抗８０４の他端はアナログスイツチ８０５の一
端に接続してある。該アナログスイツチ８０５の
他端は接地してあり、コントロール端子は前記タ
イミングパルス発生回路８００の第１２図３信号
に接続してある。前記ダイオード８１１の正極は
抵抗８１２の一端に接続してある。該抵抗８１２
の他端はコンデンサ８１３の負極とバツフア増幅
器８１６の非反転入力と抵抗８１４に接続してあ
る。コンデンサ８１３の正極は接地してある。抵
抗８１４の他端はアナログスイツチ８１５の一端
に接続してある。該アナログスイツチ８１５の他
端は接地してあり、コントロール端子は前記タイ
ミングパルス発生回路８００の第１２図３信号に
接続してある。バツフア増幅器８１６の反転入力
は出力に接続してある。バツフア増幅器８０６の
出力は抵抗８２２の一端に接続され、他端はバツ
フア増幅器８２５の非反転入力と抵抗８２１に接
続してある。抵抗８２１の他端は接地されてい
る。バツフア増幅器８１６の出力は抵抗８２３の
一端に接続され、他端はバツフア増幅器８２５の
反転入力に接続されている。バツフア増幅器８２
５の出力は入力端子８１０ｃを介してアナログ−
デイジタル（Ａ−Ｄ）変換器８３０に出力され、
かつ抵抗８２４の一端に接続される。抵抗８２４
の他端はバツフア増幅器８２５の反転入力に接続
される。

ピータホールド回路８１０の作動が以下に説明
される。アナログスイツチ８０５，８１５のコン
トロール入力に前記タイミングパルス発生回路８
００から第１２図３のパルスが印加されると、こ
のパルス幅の間アナログスイツチ８０５，８１５
は閉成するのでコンデンサ８０３，８１３の電荷
を低い抵抗値の抵抗８０４，８１４を通じて放電
し、コンデンサ８０３，８１３の電圧を零にリセ
ツトする。その後バンドパスフイルタ８８２の第
１２図４で示す出力波形が入力端子８１０ｂから
入つてくるとダイオード８０１及び抵抗８０２を
通してコンデンサ８０３が正の電圧に充電され
る。このコンデンサ８０３の電圧はリセツトされ
てから、次にリセツトされるまで、正のピーク値
がホールドされる。該コンデンサ８０３の電圧を
次の入力インピーダンスの高いバツフア増幅器８
０６を介して出力すると第１２図５の波形とな
る。

一方前記第１２図４で示す出力波形が入力端子
８１０ｂから入つてくるとダイオード８１１、抵
抗８１２を通してコンデンサ８１３が負の電圧に
充電される。このコンデンサ８１３の電圧はリセ
ツトされてから次にリセツトされるまで、負のピ
ーク値がホールドされる。該コンデンサ８１３の
電圧を次の入力インピーダンスの高いバツフア増
幅器８１６を介して出力すると第１２図６の波形
となる。前記バツフア増幅器８０６の出力と８１
６の出力の差を差動増幅器８２５でとることによ
り、リセツトされてから次にリセツトされるまで
の正のピーク値と負のピーク値の差が差動増幅器
８２５から出力され、その波形は第１２図７とな
る。

Ａ−Ｄ変換回路８３０の構成が第６図に示され
る。第６図においてCPU８８６よりの入出力制
御（Ｉ／Ｏ）信号はナンドゲート８８３に直接入
力されアンドゲート８３６にはインバータ８３５
で反転されて入力される。CPU８８６のデバイ
スセレクト（SEL）信号は直接ナンドゲート８３
３とアンドゲート８３６に入力される。またイン
バータ８３７、抵抗８３８、コンデンサ８３９に
より遅延回路が構成されており、アンドゲート８
３６にはこの遅延回路を介してSEL信号が入力さ
れる。しかしてアンドゲート８３６は第１２図８
に示すような幅100ナノ秒程度のパルズ信号を出
力する。このパルス信号は逐次比較型Ａ−Ｄ変換
器８３１のＡ−Ｄ変換命令端子CNVに入力され
る。Ａ−Ｄ変換器８３１としては例えばバーブラ
ウン社製ADC80AG−12が使用される。Ａ−Ｄ変
換器８３１の変換終了端子EOCは補正演算回路
８８６のビジイ端子BUSYに接続され出力端子
Ｂ１ないしＢ１２は３ステートバツフア８３２を
介してCPU８８６のバスラインに接続されてい
る。３ステートバツフア８３２は例えば東芝製
ICのTC５０１２が使用される。

Ａ−Ｄ変換回路８３０の作動が以上に説明され
る。第１２図２に示すパルスがタイミングパルス
発生回路８００からCPU８８６に入力されると、
CPU８８６は現在実行しているプログラムに割
り込みがかけられＡ−Ｄ変換処理のプログラムを
実行する。プログラムではＡ−Ｄ変換開始命令に
よつて第１２図８のパルスがＡ−Ｄ変換器８３１
のＡ−Ｄ変換命令端子CNVに印加され、このパ
ルスの立上りで変換動作を開始する。これと同時
に第１２図９に示す変換終了端子EOCの出力信
号が「１」レベルに立上る。ここで変換終了端子
EOCはCPU８８６のデバイス制御ユニツトDCU
のビジイ端子BSYに接続されており、ピークホ
ールド回路８１０からのアナログ信号の読込命令
の完了は、変換終了端子EOCの出力信号の「０」
レベルへの立下りまで待たされ、このときまで
Ｉ／Ｏ信号及びSEL信号はともに「１」レベルに
保持される。そして逐次比較型Ａ−Ｄ変換器８３
１は、EOC端子の出力信号が「１」レベルの間
に変換動作を行ない、出力端子Ｂ１ないしＢ１２
からデイジタル化した２進データ信号を出力す
る。Ａ−Ｄ変換動作が終了すると、変換終了端子
EOCの出力信号が「０」レベルとなりCPU８８
６の読込命令の待機状態が解除され、ピークホー
ルド回路８１０からのアナログ信号データが
CPU８８６に読込まれる。

回転速度検出回路８４０の構成が第７図に示さ
れる。回転速度検出回路８４０はパルス整形回路
８４０−１と計数回路８４０−２より構成されて
いる。パルス整形回路８４０−１は、入力端子８
４０ａより点火コイル６のコイルのマイナス端子
のパルスが入力され、該入力端子８４０ａは抵抗
８４０１の一端に接続されている。抵抗８４０１
の他端は抵抗８４０２とコンデンサ８４０３に接
続され、コンデンサ８４０３の他端は接地されて
いる。抵抗８４０２の他端はダイオード８４０４
のアノードに接続され、該ダイオード８４０４の
カソードは抵抗８４０５、コンデンサ８４０６、
ツエナダイオード８４０７、及び抵抗８４０８に
接続されている。抵抗８４０５、コンデンサ８４
０６、及びツエナダイオード８４０７の他端は接
地されており、抵抗８４０８の他端はトランジス
タ８４１８のベースに接続されている。該トラン
ジスタ８４１８のエミツタは接地され、コレクタ
は抵抗８４０９とシユミツトナンドゲート８４１
０に入力される。抵抗８４０９の一端とシユミツ
トナンドゲート８４１０の他入力は＋5V電源V_C
が入力される。該シユミツトナンドゲート８４１
０の出力はコンデンサ８４１１と抵抗８４１２で
構成される単安定マルチバイブレータ８４１３に
トリガパルスとして入力され、該単安定マルチバ
イブレータ８４１３の出力は、コンデンサ８４１
４と抵抗８４１５で構成される単安定マルチバイ
ブレータ８４１６にトリガパルスとして入力され
る。前記単安定マルチバイブレータ８４１３，８
４１６としては例えばRCA社製ICのCD４０４７
が使用される。こうして単安定マルチバイブレー
タ８４１６の出力からは第１３図１の点火コイル
１２からの信号に対して第１３図２に示すような
波形のタイミングパルス信号が出力される。

計数回路８４０−２について以下に説明され
る。２進カウンタ８４２１は、クロツク端子CL
に入力されるクロツクパルス信号を計数し分周す
るもので、例えばRCA社製CD４０２４が用いら
れる。そして、このカウンタ８４２１は、第１３
図３に示すような約128kHz程度のクロツクパル
ス信号を分周して第１３図４に示すような約32k
Hz程度の分周パルス信号を出力端子Ｑ２から出力
する。デバイダ付カウンタ８４２２は、基本的に
はクロツク端子CLに入力されるクロツクパルス
信号を計数するもので、出力端子Ｑ２ないしＱ４
のうち１つの出力端子の出力信号が「１」レベル
となり、かつカウント動作停止端子ENに「１」
レベル信号が入力されると、動作を停止する。

しかしてこの実施例では出力端子Ｑ４と停止端
子ENが接続されており、出力端子Ｑ４の出力が
「１」レベルになると停止端子ENに「１」レベ
ル信号が入力され、カウント動作を停止する。こ
の状態でパルス整形回路８４０−１から第１３図
２に示すタイミングパルス信号がリセツト端子Ｒ
に入力されると、カウンタ８４２２はリセツトさ
れ、出力端子Ｑ４の入力は第１３図７に示すよう
に「０」レベルとなる。そして時間Ｔだけ経過
し、リセツト端子Ｒに入力される信号が「０」レ
ベルになると、カウンタ８４２２は計数動作を開
始し、出力端子Ｑ２，Ｑ３からはそれぞれ第１３
図５，６に示すように順次パルス信号が出力され
る。その後、出力端子Ｑ４の出力が「１」レベル
になるとカウント８４２２は、再び計数動作を停
止する。カウンタ８４２１，８４２２及びパルス
整形回路８４０−１の出力信号は、それぞれノア
ゲート８４２３，８４２４を介して12ビツトのカ
ウンタ８４２５のクロツク端子CLに入力され、
またカウンタ８４２２のＱ３出力はカウンタ８４
２５のリセツト端子Ｒに入力されている。

すなわち、第１３図２に示すパルス整形回路８
４０−１の出力信号と第１３図７に示すカウンタ
８４２２のＱ３出力のノア論理をとることにより
ノアゲート８４２３からは第１３図８に示すよう
なパルス信号が出力され、さらにこのノアゲート
８４２３の出力信号と第１３図４に示すカウンタ
８４２１の出力信号とのノア論理をとることによ
り、ノアゲート８４２４から第１３図９に示すよ
うなパルス信号が出力され、このパルス信号がカ
ウンタ８４２５に入力される。

ここで第１３図２に示すタイミングパルス信号
が「０」レベルに立下つて第１３図８に示すノア
ゲート８４２３の出力が「１」レベルになる時刻
ｔ１において、カウンタ８４２５は計数動作を停
止する。その後カウンタ８４２５の出力端子Ｑ１
ないしＱ１２の出力は、時刻ｔ２におけるカウン
タ８４２２のＱ２出力の立上りによりシフトレジ
スタ８４２６ないし８４２８（例えばRCA社製
CD４０３５）に一時的に保持記憶される。次に、
時刻ｔ３においてカウンタ８４２２のＱ３出力が
「１」レベルになると、カウンタ８４２５がリセ
ツトされ、時刻ｔ４においてカウンタ８４２２の
Ｑ４出力が「１」レベルになるとカウンタ８４２
５は再びカウント動作を開始する。

このカウンタ８４２５の動作は、点火コイル６
が点火信号を出力すると同期して繰返し行われる
ため、シフトレジスタ８４２６ないし８４２８の
各出力端子Ｑ１ないしＱ４からはエンジン回転速
度Ｎの逆数１／Ｎに比例した２進信号が出力され
る。３ステートバツフア８４３０は、制御端子８
４３１に「１」レベル信号が加えられている間は
出力が高インピーダンスとなるもので、出力端子
群８４０ｃ〜ｎはバスラインを介してCPU８８
６に接続されている。

制御端子８４３１にはナンドゲート８４３２の
出力信号が入力され、ナンドゲート８４３２に
は、CPU８８６に内蔵されているデバイス制御
ユニツト（DCU）からのＩ／Ｏ信号及びSEL信
号が入力されている。そしてナンドゲート８４３
２の出力信号が「０」レベルになると、シフトレ
ジスタ８４２６ないし８４２８の１／Ｎに比例し
た２進信号が補正演算回路８８６に入力される。

吸入空気量計数回路８５０の構成が第８図に示
される。入力端子８５０ａには第１４図２に示す
ような約128kHz程度のクロツクパルスが入力さ
れ、ナンドゲート８５２とデバイダ付カウンタ８
５１のクロツク端子CLに入力される。入力端子
８５０ｂには第１４図１に示すようなエンジン１
回転あたりの吸入空気量（以後Ｑ／Ｎと記す）に
比例した時間T_pのパルスが燃料量演算回路８８
７から入力されたナンドゲート８５２とデバイダ
付カウンタ８５１のリセツト端子Ｒに入力され
る。該デバイダ付カウンタ８５１は例えばRCA
社製ICのCD４０１７が使用される。デバイダ付
カウンタ８５１は基本的にはクロツク端子CLに
入力されるクロツクパルス信号を計数するもの
で、出力端子Ｑ２ないしＱ６のうち１つの出力端
子の出力信号が「１」レベルとなり、かつカウン
ト動作停止端子ENに「１」レベル信号が入力さ
れると、動作を停止する。

しかしてこの実施例では出力端子Ｑ６と停止端
子ENが接続されており出力端子Ｑ６の出力が
「１」レベルになると停止端子ENに「１」レベ
ル信号が入力され、計数動作を停止する。この状
態で燃料量演算回路８８７から第１４図１に示す
パルス信号がリセツト端子Ｒに入力されると、カ
ウンタ８５１はリセツトされ、前記の入力される
信号が「０」レベルになるとカウンタ８５１はカ
ウント動作を開始し、出力端子Ｑ２，Ｑ４からは
それぞれ第１４図４，５に示すように順次パルス
信号が出力される。その後、出力端子Ｑ６の出力
が「１」レベルになるとカウンタ８５１は再び計
数動作を停止する。カウンタ８５１の出力Ｑ２，
Ｑ４はそれぞれシフトレジスタ８５４ないし８５
６（例えばRCA社製のIC，CD４０３５）のクロ
ツク端子CLとカウンタ８５３のリセツト端子Ｒ
に入力される。またナンドゲート８５２の出力は
カウンタ８５３のクロツク端子CLに入力される。

ここで第１４図１に示すＱ／Ｎに比例した時間
T_pのパルスが入力端子８５０ｂに入力されると
時間T_pの間のクロツクがカウンタ８５３に入力
され、この間のクロツク数をカウントする（すな
わち時間T_pが計数される）。その後時刻ｔ０で前
記パルスが「０」レベルになるとカウンタ８５３
は計数動作を停止する。次に時刻ｔ１でカウンタ
９０１の出力Ｑ２が「１」レベルになるとカウン
タ９０３の出力端子Ｑ１ないしＱ１２の出力はシ
フトレジスタ８５４ないし８５６に一時的に保持
される。時刻ｔ２でカウンタ８５１の出力Ｑ４が
「１」レベルになると、カウンタ８５３はリセツ
トされ、次のカウント動作の待機状態となる。こ
のカウンタ８５３の動作は第１４図１のパルスに
同期して繰り返し行われるため、シフトレジスタ
８５４ないし８５６の各出力端子Ｑ１ないしＱ４
からはＱ／Ｎに比例した２進信号が、エンジン回
転に同期して出力される。３ステートバツフア８
５７は制御端子８５９に「１」レベル信号が加え
られている間は出力が高インピーダンスとなるも
ので、出力端子群８５０ｃ〜ｎはバスラインを介
してCPU８８６に接続されている。制御端子８
５９にはナンドゲート８６０の出力信号が入力さ
れ、ナンドゲート８６０にはCPU８８６に内蔵
されているDCUからのＩ／Ｏ信号及びSEL信号
が入力されている。そしてナンドゲート８６０の
出力信号が「０」レベルになるとシフトレジスタ
８５４ないし８５６のＱ／Ｎに比例した２進信号
がCPU８８６に入力される。

微分回路８８４は公知の回路で前記スロツトル
開度検出器４１からのアナログ信号を時間微分と
して出力にスロツトル開度の速度に比例したアナ
ログ出力を出力する。スロツトル４を踏み込んで
いつた場合を加速、緩めていつた場合を減速とす
ると、減速した場合には微分回路８８４の出力は
減速度合に比例した電圧が出る。比較器８８５は
公知の回路で一定の減速度に対応する基準電圧と
前記微分回路８８４の出力電圧と比較し、基準電
圧以上だと「１」、未満だと「０」信号を出す。

８８６にはマイクロコンピユータ形式のものを
用いることができる。例えば12ビツトのマイクロ
コンピユータである東芝製TLCS−12Aを使用す
ることができる。

デイジタル−アナログ（Ｄ−Ａ）変換回路８７
０の構成が第９図に示される。Ｄ−Ａ変換回路８
７０は、インバータ８７１、ナンドゲート８７
２、シフトレジスタ８７３ないし８７５及びＤ−
Ａ変換器８７６（例えばバーブラウン社製DAC
８０）から構成されている。そしてCPU８８６
のＩ／Ｏ信号は、インバータ８７１で反転された
後ナンドゲート８７２に入力され、またSEL信号
は直接ナンドゲート８７２に入力される。

したがつてCPU８８６で演算された空燃比補
正値FdのＤ−Ａ変換回路８７０への出力命令が
されると、Ｉ／Ｏの信号「０」レベルに、SEL信
号は「１」レベルとなり、アンドゲート８７２は
「１」レベル信号を出力する。この「１」レベル
信号は、各シフトレジスタ８７３ないし８７５の
クロツク端子CLに入力される。

シフトレジスタ８７３ないし８７５は、回転速
度検出回路８４０に使用したものと同じもので、
クロツク端子CLに「１」レベル信号が入力され
るとデータ入力端子Ｄ１ないしＤ４に印加されて
いる信号を取り込み、出力端子Ｑ１ないしＱ４か
らその信号を出力する。こうして空燃比補正値処
理F_dの２進データ信号は、Ｄ−Ａ変換器８７６
の入力端子Ｂ１ないしＢ１２に入力され、アナロ
グ電圧に変換された後、出力端子OUTから出力
される。つまり、出力端子OUTからは空燃比補
正値F_dを示すデータ信号に比例したアナログ電
圧が出力される。

以下に燃料量演算回路８８７が説明される。該
回路８８７は、特開昭49−67016号に示される４
気筒エンジン電子制御式燃料噴射装置（以後EFI
という）と同等の機能を有する装置でエアフロー
メータ３からの吸入空気量信号及び点火コイル６
からのエンジンのクランク回転に同期した点火信
号が入力されて、電磁式燃料噴射弁（以後噴射弁
という）の基本開弁時間T_p（前記したエンジン１
回転あたりの吸入空気量Ｑ／Ｎに比例した時間）
を演算し、これにエンジンの運転状態に応じた各
種の補正演算を行なつて噴射弁の開弁時間を決定
し、噴射弁５を駆動し、エンジン１への燃料供給
量を制御する。ここでCPU８８６で演算されＤ
−Ａ変換回路８７０でアナログ電圧に変換された
空燃比補正値F_dは吸入空気温、水温等の他の補
正演算と同等の方法によつて補正演算されてい
る。

CPU８８６の作動が第１０図の流れ図により
説明される。図示しないキースイツチをオンする
と電源が入り動作をスタートする。ステツプS1
で全てのメモリをクリアして０にし、次にステツ
プS2で空燃比補正値Fdの初期値を２０４８とす
る。（12ビツト＝4096の中心値とした。）ステツプ
S3でマスタマスクをセツトして割込み演算を
CPUが受け付けるようにし、その後はステツプ
S4で割込み演算の待機状態となり、割込み演算
実行時以外は常にステツプS4の状態となる。

その後、時間が経過してタイミングパルス発生
回路８００からの第１２図２パルスの「０」から
「１」への立上りで割込み演算を開始する。割込
み演算を開始するとステツプS10で以後の割込み
を禁止する。ステツプS11で第１２図８パルスを
発生させ、この信号をトリガとしてＡ−Ｄ変換器
８３１はＤ−Ａ変換を開始すると同時に、EOC
端子出力である第１２図９パルスが「１」になつ
てCPU８８６はBUSY入力が「１」となり演算
を停止する。これがステツプS12である。Ａ−Ｄ
変換器８３１がＡ−Ｄ変換を終了するとEOC端
子出力である第１２図９が「０」となりCPU８
８６は演算を再開する。演算が再開されるとステ
ツプS13でＤ−Ａ変換器８３１から出力されてい
るトルク変動値T_oをCPU８８６に読み込む。以
上のようにステツプS11，S12，S13でトルク変動
値T_oがＡ−Ｄ変換されて読み込まれる。ステツ
プS14で前記比較器８８５の出力D_eが読み込まれ
る。ステツプS15で読み込まれたD_eが「１」か否
かを判別する。ノウの場合には、ステツプS16に
進み、イエスの場合にはステツプS25に進む。こ
のステツプS25はスロツトルの減速が設定値以下
ならば補正値を０にするためのものである。

ステツプS16で吸入空気量計数回路８５０でカ
ウントされたＱ／Ｎの値が読込まれる。ステツプ
S17では回転速度検出回路８５０でカウントされ
たエンジン回転数に反比例した値１／Ｎを読込
み、この値の逆数をとることによりエンジン回転
数Ｎを求めることができる。ここで第１１図はＮ
とＱ／Ｎをエンジン運転条件のパラメータとし
て、各条件での燃費最良点で運転したときのトル
ク変動値のピーク値T_aを示したマツプである。
これが読出し専用メモリー（以後ROMと記す。）
にあらかじめ記憶されている。

ステツプS18では読込んだＱ／ＮとＮが第１１
図のマツプのどこになるかをさがして、該当する
ROMのアドレスに記憶されているT_aを読出す。
ステツプS19では前記T_aと、ステツプS13で読込
んだT_oの大小を判別して、現在のエンジン運転
状態での空燃比が燃費最良点よりもリツテかリー
ンかを判別する。すなわちT_o＞T_aであればトル
ク変動が小さく空燃比リツチと判別してステツプ
S21で空燃比をリーン補正する。ステツプS20は
前記リツチ補正の演算であり現在のトルク変動値
T_oと目標トルク変動値T_aとの差に比例した空燃
比をリツチ補正する。すなわちトルク変動値が大
きければ大きく空燃比を補正し、トルク変動値が
小さければ小さく空燃比補正する。ステツプ
S22，S23は前記空燃比のリツチ補正の最大値を、
前記エンジンが不安定燃焼域から安定燃焼域とな
るに充分な空燃比補正値F_nとして最大値の規制
をしている。ステツプS26ではステツプS20，
S22，S23で得られた補正値F_aを、前回の演算で
得られた空燃比補正値F_dに加算して今回の空燃
比補正値F_dを計算する。ステツプS21は空燃比を
リーン補正する演算で前回の空燃比補正値F_dか
らリーン補正する値F_lを減算して今回の空燃比補
正値F_dを計算する。リーン補正する値F_lは制御の
安定性と応答性を考慮して決定してある。ステツ
プS24，S25はステツプS21の演算によつて空燃比
補正値F_dが負の数にならないよう、F_dの最小値
を０としている。ステツプS27は以上の演算で得
られた空燃比補正値F_dをＤ−Ａ変換回路８７０
に出力し、ステツプS28で割込みを許可して、ス
テツプS29で割込みが発生する以前のプログラム
実行状態にもどる。

以上の構成と作動によつてトルク検出器７より
の検出信号により、エンジンへの供給空燃比を燃
費最良点に制御することができる。第１０図の流
れ図のステツプS19ないしS27までの時間経過と
空燃比補正演算の関係を第１５図に示す。第１５
図１はフイルタ回路８８２の後のトルク変動信号
であり、２は第１０図のステツプS19のトルク変
動大小判別の結果を示すものであり、３は空燃比
補正値F_dのＤ−Ａ変換の結果を示すものである。
第１５図１のトルク変動信号が燃費最良点でのト
ルク変動ピーク値T_aよりも大となると第１５図
２はトルク変動大と判別して第１５図３の空燃比
補正値F_dをリツチ補正（RCH・COR・）する。
その他のトルク変動小のときにはリーン補正
（LN・COR・）する。

本実施例においては燃費最良点のトルク変動値
は、例えば第１図に示すエンジン運転条件回転数
2000rpm.トルク４Kg−ｍでは0.1Kg−ｍであり、
またトルク変動値Δτとピークホールド回路から
得られる検出信号Ｓ８１０の関係は第１６図のよ
うであるので、前記エンジン運転条件での判定レ
ベルT_a（第１０図流れ図のステツプＳ１９）はピ
ークホールド回路からの出力電圧で1.5Vとした。
リーン補正する場合の１回（0.5秒）あたりの補
正値F_lは空燃比でみて0.015とした。この値は制
御の安定性と応答性を考慮して実験から決めたも
のである。一方リツチ補正する場合、失火域と安
定燃焼域の境界の空燃比（第１図に示すように空
燃比20.5）から、１回の補正で燃費最良点の安定
燃焼域の空燃比（第１図では空燃比20.0）に補正
するためには１回（0.5秒）あたりの補正値F_aの
最大値F_nは空燃比でみて0.5とした。そして前記
の空燃比20.5と20.0のトルク変動値の差で１回あ
たりの空燃比補正値0.5が得られるよう、比例定
数Ｋを決定した。（リツチ側に補正する場合、１
回の補正で安定燃焼域まで迅速に空燃比補正をし
ているのはエンジンの失火を防ぐという意味で重
要である。）なお前述の実施例では電子制御式燃
料噴射装置を使用したエンジンについて説明して
いるが、それに限らず、電子制御式のキヤブレタ
をそなえたエンジンについても同様の制御をする
ことができる。

なお前述の実施例では機関の減速検出手段とし
てスロツトル開度信号からの微分値をとつたが、
それに限らずエンジン回転数の微分値あるいは、
吸入空気量、吸気管負圧の微分値をとることがで
きる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、失火域直
前値としてのリーンリミツト値への制御は空燃比
のリーン側への変化は小さく、他方、リーンリミ
ツト値からの制御空燃比のリツチ側への変化は大
きくされているので、失火を迅速に防止できる。
また、リーンリミツト値よりリツチ側への制御に
よる空燃比のリーンリミツト値よりリツチ側への
大きなずれもなくすことができ、さらに、機関の
負荷、回転速度等の機関の運転状態に応じて精度
よくリーンリミツト値制御を可能とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は内燃機関の空燃比とトルク変動、燃料
消費率、排気ガス成分の関係を示す特性図、第２
図は本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比
制御方法を行う装置を示す図、第３図は第２図装
置における制御ユニツトの回路図、第４図は第３
図回路におけるタイミングパルス発生回路の回路
図、第５図は第３図回路におけるピークホールド
回路の回路図、第６図は第３図回路におけるＡ−
Ｄ変換回路の回路図、第７図は第３図回路におけ
る回転速度検出回路の回路図、第８図は第３図回
路における吸入空気量計数回路の回路図、第９図
は第３図回路におけるＤ−Ａ変換回路の回路図、
第１０図は第３図回路における演算順序を示す演
算流れ図、第１１図は第１３図の流れ図のステツ
プS18で用いられるROMに記憶されているマツ
プを示す図、第１２図，第１３図，第１４図は第
３図回路の動作を説明する波形図、第１５図は第
１０図の流れ図のステツプS19からS27までの時
間経過と空燃比補正演算の関係を示す図、第１６
図はエンジンのトルク変動値とピークホールド回
路出力電圧との関係を示す特性図、第１７図は本
発明の基本構成を示すブロツク図である。 １……内燃機関、１１……燃焼室、２１……吸
入導管、２２……排気導管、２３……エア・クリ
ーナ、２４……吸気弁、２５……排気弁、３……
エアフローメータ、４……スロツトル弁、４１…
…スロツトル検出器、５……電磁式燃料噴射弁、
６……点火コイル、７……トルク検出器、８……
制御ユニツト、８００……タイミングパルス発生
回路、８１０……ピークホールド回路、８３０…
…Ａ−Ｄ変換回路、８４０……回転速度検出回
路、８５０……吸入空気量計数回路、８７０……
Ｄ−Ａ変換回路、８８１……増幅器、８８２……
バンドバスフイルタ、８８３……クロツク回路、
８８４……微分回路、８８５……比較器、８８６
……補正演算回路、１１０……Ｄ−Ａ変換回路、
８８７……燃料量演算回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の燃焼変動T_oを演算する燃焼変動
   量演算手段と、 前記機関の所定運転状態パラメータ（たとえば
   Ｑ／Ｎ，Ｎ）に応じてリーン空燃比に相当する燃
   焼変動の基準値T_aを演算する基準値演算手段と、 前記燃焼変動T_oを前記基準値T_aと比較する比
   較手段と、 前記燃焼変動が前記基準値より大きいときに該
   燃焼変動と該基準値との偏差（T_o−T_a）に応じ
   て空燃比補正量を演算し、他方、前記燃焼変動が
   前記基準値より小さいときに前記空燃比補正量を
   漸減することにより、前記燃焼変動が前記基準値
   より大きいときのリツチ側への空燃比補正量F_a
   の増大量を該燃焼変動が前記基準値より小さいと
   きのリーン側への前記空燃比補正量の減少量より
   大きくする空燃比補正量演算手段と、 該演算された空燃比補正量に応じて前記機関の
   空燃比を調整する空燃比調整手段とを具備する内
   燃機関の空燃比制御装置。