JPH03944A - 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〕 本発明は空燃比を理論空燃比よりリーン側の目標空燃比
となるように制御する（リーンバーン制御）内燃機関の
空燃比制御装置に関する。

〔従来技術〕

一般に、基本燃料噴射時間は、吸気管圧力及び吸入空気
量のいずれか一方と機関回転速度とに基づいて定められ
る。定められた基本燃料噴射時間は機関冷却水温や吸気
温等で補正され実行燃料噴射時間が決定され、この実行
燃料噴射時間に基づいて燃料噴射が実行される。また、
空燃比を理論空燃比よりもリーン側に制御するリーンバ
ーン制御が知られている。通常Ｎ　Ｏｘのピークは理論
空燃比よりも若干リーン側となっているため、上記リー
ンバーン制御では、空燃比がこのＮＯｘのピークに対応
する空燃比を超えてリーン制御され、Ｎ　Ｏｘの低減を
図ると共に、併せて燃費の向上を図っている。

特開昭６２−１９９９４３号公報には、吸気管圧力と機
関回転速度とに基づいてリーン補正係数を定め、基本燃
料噴射時間このリーン補正係数を乗じてリーンバーン制
御することが開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、吸気管圧力及び吸入空気量を検出するセ
ンサは、スロットル開度の小さい低・中負荷領域におい
ては精度が良いが高負荷域においては、スロットル開度
の変化に対してセンサ出力の変化が小さくなり、制御性
が悪化するという特性を有している。このため、高負荷
域ではリーン補正係数の適正値が得られず、リーンバー
ン制御を精度よく行うことができないという問題点があ
る。この問題は、吸気管圧力に変えて吸入空気量を使用
してリーン補正係数を定める場合においても同様に発生
する。

本発明は上記事実を暑慮し、低中負荷域のみならず高負
荷域においても精度よいリーンバーン制御を行うことが
できる内燃機関の空燃比制御装置を得ることが目的であ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置は、第１図（Ａ
）に示される如く、吸気管圧力及び吸入空気量のいずれ
か一方を検出する第１のセンサ（Ａ）の出力と機関回転
速度を検出する第２のセンサ（Ｂ）の出力とから定めら
れる燃料噴射時間を、前記第１のセンサ（Ａ）の出力と
第２のセンサ（Ｂ）の出力とに基づいて定まる空燃比補
正係数で補正してリーンバーン制御する制御手段（Ｃ）
を備えた内燃機関の空燃比制御装置であって、スロット
ル開度を検出するスロットル開度センサ（Ｄ）と、前記
スロットル開度センサによる検出値が所定以上のときに
前記空燃比補正係数を少なくともスロットル開度で定ま
る補正値で補正する補正手段（Ｅ）と、を有している。

〔作用〕

本発明によれば、スロットル開度センサの検出値が所定
以上の高負荷域となると、吸気管圧力及び吸入空気量の
いずれか一方と機関回転速度とに基づいて定まる空燃比
補正係数を少なくともスロットル開度で定まる補正値で
補正している。スロットル開度は高負荷域で精度が高い
ので、高負荷域での不適正な吸気管圧力による空燃比補
正係数を適正な空燃比補正係数に補正することができ、
リーンバーン制御を精度よく行うことができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明が適用可能な制御装置を備
えた内燃機関（エンジン）を詳細に説明する。第１図（
Ｂ）は、この内燃機関の概略を示すもので、エアクリー
ナ１０の近傍には吸気温を検出する吸気温センサ１４が
取り付けられ、さらにその下流側には、アクセルペダル
によって開度が制御されるスロットル弁１２が配置され
ている。

また、スロットル弁１２にはスロットル弁１２０開度に
比例した信号を出力するスロットル開度センサ１６が取
り付けられている。

スロットル開度センサ１６の下流側には配管の一端が取
り付けられ、吸気管と連通されている。

配管の他方の端部には半導体式の圧力センサ１３が取り
付けられている。圧力センサ１３は吸気管圧力を検出す
ることができる。

スロットル弁１２の下流側にはサージタンク１８が配置
されており、このサージタンク１８はインテークマニホ
ールド２０を介してエンジン本体に形成された燃焼室に
連通されている。インテークマニホールド２０にはイン
テークマニホールド２０内に突出するよう各気筒毎に燃
料噴射弁２２が取り付けられている。

エンジン本体に形成された燃焼室は、エキゾーストマニ
ホールド２４を介して三元触媒を充填した触媒装置２５
に連通されている。このエキゾーストマニホールド２４
には、排ガス中の残留酸素濃度を検出して理論空燃比を
境に反転した信号を出力する０□センサ２６が取り付け
られている。

また、エンジン本体のエンジンブロックには、このエン
ジンブロックを貫通してウォータジャケット内に突出す
るようエンジン冷却水温を検出する水温センサ２８が取
り付けられている。

エンジン本体ｐシリンダヘッドを貫通して燃焼室内に突
出するように各気筒毎に点火プラグ４６が取り付けられ
ており、この点火プラグ４６はディストリビュータ４８
及びイグナイタ５０を介して制御回路５２に接続されて
いる。このディストリビュータ４８内には、デイストリ
ビュークシャフトに固定されたシグナルロータとディス
トリビュータハウジングに固定されたピックアップとで
構成された回転角センサ５４が取り付けられている。こ
の回転角センサ５４は、例えば３０°ＣＡ毎に発生する
パルス列から成るエンジン回転速度信号を制御回路５２
に出力する。

上記制御回路５２はマイクロコンピュータを含んで構成
されている。すなわち、制御回路５２は第２図に示すよ
うに、電源でバックアップされたＲＡＭ５６、ＲＯＭ５
８、ＭＰＵ６０、人出カポ−トロ２、人力ポートロ４、
出力ポートロ８．７０及びこれらを接続するデータバス
やコントロールバス等のバス７２を含んで構成されてい
る。

人出カポ−トロ２には、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）
変換器７４及びマルチプレクサ７６が接続されている。

マルチプレクサ７６には、それぞれバッファ７５を介し
て吸気管圧力センサ１３、バッファ７８を介して水温セ
ンサ２８、バッファ８０を介してスロットル開度センサ
１６及びバッファ８２を介して吸気温センサ１４が接続
されている。

ＭＰＵ６０は、入出カポ−トロ２を介してＡ／Ｄ変換器
７４及びマルチプレクサ７６を制御し、圧力センサ１３
出力、水温センサ２８出力、吸気温センサ１４出力及び
スロットル開度センサ１６出力を順次Ａ／Ｄ変換しＲＡ
Ｍ５６に記憶させる。

人力ポートロ４にはコンパレータ８４及びバッファ８６
を介して０２センサ２６が接続されている。

また、人力ポートロ４には波形成形回路８８を介して回
転角センサ５４が接続されている。

また、出力ポートロ８は駆動回路９２を介してイグナイ
タ５０に接続され、出力ポードア０はダウンカウンタを
備えた駆動回路９４を介して燃料噴射弁２２に接続され
ている。なお、９６はクロック、９８はタイマである。

上記ＲＯＭ５３には以下で説明する制御ルーチンのプロ
グラム、基本点火時期のテーブル及び基本燃料噴射時間
のテーブル等が予め記憶されている。

基本燃料噴射時間ＴＰは、吸気管圧力センサ１３、回転
角センサ５４の出力値から定まるエンジン回転速度に基
づいて上記テーブルを用いて演算され、吸気温センサ１
４．０□センサ２６及び水温センサ２８の出力値に基づ
いて逐次補正され、燃料噴射時間ＴＡＵが求められるよ
うになっている。

また、基本点火時期Ａ　Ｂ　Ａ　Ｓ　Ｅは、上記基本噴
射時間ＴＰの演算と同様に、吸気管圧力センサ１３、回
転角センサ５４の出力値に基づいて上記テーブルを用い
て演算され、水温センサ２８の出力値に基づいて補正さ
れ、点火時期ＳＡが求められる。

以下に本実施例の制御ルーチンを第３図のフローチャー
トに従い説明する。なお、点火時期ＳＡ演算ルーチン及
びこれの実行ルーチンは従来の電子制御式内燃機関の制
御と同様であるので省略する。

まず、ステップ１００では、エンジン回転速度ＮＥ、吸
気管圧力ＰＭ、スロットル開度ＴＡをそれぞれ読み込む
。

次いで、ステップ１０２では、第５図に示されるＮＥ−
ＰＭ特性マツプから吸気管圧力に基づく補正係数ＫＡＦ
Ｂを読取り、次いでステップ１０４へ移行して、第６図
に示されるＮＥ−ＴＡ特性マツプからスロットル開度に
基づく補正係数ＫＴＡＡＦを読み込む。

次のステップ１０６では、上記ステップ１０２で読み込
んだＫＡＦＢと、ステップ１０４で読み込んだＫＴＡＡ
Ｆとを乗じることにより、リーン制御係数ＫＡＦを演算
する。

ＫＡＦ＝ＫＡＦＢＸＫＴＡＡＦ　・・・（１）第６図に
示される如く、スロットル開度に基づく空燃比補正係数
ＫＴＡＡＦは、所定の開度となるまではその数値が１で
あるので、結果的に上記（１）式はスロットル開度が所
定の開度未満では、吸気管圧力に基づく空燃比補正係数
ＫＡＦＢのみが反映されることになる。スロットル開度
が所定の開度以上となると、スロットル開度に基づく空
燃比補正係数ＫＴＡＡＦが加味され、リーン制御係数Ｋ
ＡＦは、吸気管圧力に基づく補正係数ＫＡＦＢとスロッ
トル開度に基づく補正係数ＫＴＡＡＦとの両方に基づい
て演算される。

次のステップ１０８では、次式に従い実行空燃比補正係
数ＫＡＦＳを演算する。

ＫＡＦＳ＝　（１−ＫＡＦ）　　・・・（２）ステップ
１１０では、基本燃料噴射時間ＴＰを演算する。この基
本燃料噴射時間ＴＰは、吸気管圧力ＰＭとエンジン回転
速度ＮＥとに基づいて演算する。ここで、基本燃料噴射
時間ＴＰは、エンジン冷却水温（水温センサ２８の出力
）や吸気温（吸気温センサ１４の出力）等によって補正
され燃料噴射時間ＴＡＵが演算されるが、このとき本実
施例では、前記空燃比補正係数ＫＡＦＳによって、リー
ンバーン制御を行う。すなわち、次式によって燃料噴射
時間ＴＡＵが演算される。

ＴＡＵ＝　（ＡＸＴＰ）ＸＫＡＦＳ＋Ｂ・・・（３）但
し、ＡＳＢは各種補正係数である。

燃料噴射時間ＴＡＵが演算されると、燃料噴射実行ルー
チンでは、この燃料噴射時間ＴＡＵに基づいて燃料噴射
弁２２を制御し、燃料噴射を実行する。

ここで、第４図に従い、（１）式で演算されるり−ン制
御係数ＫＡＦの負荷変化に応じた特性を説明する。なお
、これは高地走行と平地走行とを別個に求めた特性であ
る。

スロットル開度ＴＡが所定の開度ＴＡＩとなった時の吸
気管圧力は、高地走行時の圧力に対して平地走行では圧
力が高くなっている。なお、高地走行時ではＫＡＦのピ
ーク値となっている。ここで、スロットル開度ＴＡが所
定の開度ＴＡＩを超えると、スロットル開度ＴＡに基づ
く補正係数が反映され、高地走行時には高地走行時の切
換前のＫＡＦ値、平地走行時には平地走行時の切換前の
ＫＡＦ値にそれぞれ移行させることができる。

このように、単に高負荷域で吸気管圧力に基づく補正係
数によるリーン制御係数設定からスロットル開度に基づ
く補正係数によるリーン制御係数設定に切り換えたので
はなく、高負荷域で吸気管圧力に基づく補正係数にスロ
ットル開度に基づく補正係数を反映させるようにしたの
で、高地、平地に拘わらず目標空燃比が段付きとならず
、連続的に変化させることができる。

以上説明したように、本実施例では、吸気管圧力に基づ
く補正係数では正確に行えなかった高負荷域でのリーン
バーン制御にスロットル開度に基づく補正係数を反映さ
せたので、負荷全域に亘り正確なリーンバーン制御が行
え、良好なドライバビリティ、出力、燃費を得ることが
できる。

なお、吸気管圧力に変えて吸入空気量を用いいてもよく
、補正係数ＫＴＡＡＦはスロットル開度のみに応じて定
めてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明に係る内燃機関の空燃比制御装
置は、低中負荷域のみならず高負荷域においても最適な
リーンバーン制御を行うことができるという優れた効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）はクレーム対応図、第１図（Ｂ）は本実施
例に適用された内燃機関の概略図、第２図は第１図の制
御装置の詳細を示すブロック図、第３図はリーンバーン
制御を含む燃料噴射時間演算ルーチンを示す制御フロー
チャート、第４図は演算により求められたリーンバーン
制御係数の吸気管圧力及びスロットル開度に基づく変化
を示す特性図、第５図はエンジン回転速度と吸気管圧力
とに基づく補正係数分布特性図、第６図はエンジン回転
速度とスロットル開度とに基づく補正係数分布特性図で
ある。 １４・・・吸気温センサ、 １６・・・スロットル開度センサ、 ２２・・・燃料噴射弁、 ２６・・・０□センサ、 ２８・・・水温センサ、 ５２・・・制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気管圧力及び吸入空気量のいずれか一方を検出
   する第１のセンサの出力と機関回転速度を検出する第２
   のセンサの出力とから定められる燃料噴射時間を、前記
   第１のセンサの出力と第２のセンサの出力とに基づいて
   定まる空燃比補正係数で補正してリーンバーン制御する
   制御手段を備えた内燃機関の空燃比制御装置であって、
   スロットル開度を検出するスロットル開度センサと、前
   記スロットル開度センサによる検出値が所定以上のとき
   に前記空燃比補正係数を少なくともスロットル開度で定
   まる補正値で補正する補正手段と、を有する内燃機関の
   空燃比制御装置。