JPH04265437A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特定運転条件にて空燃
比をリーン化する内燃機関の空燃比制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃機関の空燃比制御装置として
、特定運転条件にて空燃比をリーン化して、燃費の向上
等を図るようにしたものがある（特開昭６３−１０５２
５６号公報等参照）。すなわち、電子制御燃料噴射装置
を有する内燃機関においては、機関に吸入される空気量
を検出し、該空気量に基づいて目標空燃比を得るための
燃料噴射量を演算し、該燃料噴射量に基づいて吸気系に
設けた燃料噴射弁を駆動しているが、特定運転条件にて
目標空燃比を理論空燃比よりリーン側に切換えて、燃料
噴射量を減少させることにより、空燃比をリーン化する
のである。

【０００３】この場合、リーン化の程度がわずかである
と、ＮＯＸ　発生量が増大するので、空燃比２０〜２３
程度まで大幅にかつ一気にリーン化する必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の空燃比制御装置においては、空燃比をリーン
化する場合に、切換時の目標空燃比の段差から、燃料噴
射量が急激に減少し、トルクが急激に低下してショック
を生じるという問題点があった。尚、空燃比リーン化に
よるトルク低下は、アクセルペダルの踏み角を大きくす
ることにより補正できるが、その場合、運転者の操作が
必要となり、不快感を生じる。

【０００５】また、リーン運転性向上のため、モータを
用いてスロットル弁開度を制御する技術もあるが、モー
タを用いる場合は、安全対策として、スロットル弁を二
重系にする必要があり、コスト高、重量大となる。本発
明は、このような従来の問題点に鑑み、空燃比のリーン
側への切換時のトルクの急激な低下によるショックを防
止できるようにすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、図
１に示すように、機関に吸入される空気量を検出する空
気量検出手段Ａと、該空気量に基づいて目標空燃比を得
るための燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段Ｂと
、該燃料噴射量に基づいて吸気系に設けた燃料噴射弁５
を駆動する燃料噴射弁駆動手段Ｃとを備えると共に、特
定運転条件にて前記目標空燃比をリーン側に切換える目
標空燃比切換手段Ｄを備える内燃機関の空燃比制御装置
において、スロットル弁４をバイパスするバイパス通路
６と、該バイパス通路６に介装されるバイパス制御弁７
とを設ける一方、前記目標空燃比切換手段Ｄによるリー
ン側への切換時に前記バイパス制御弁７を開弁駆動する
バイパス制御弁駆動手段Ｅを設ける構成としたものであ
る。

【０００７】

【作用】上記の構成においては、特定運転条件にて、目
標空燃比切換手段Ｄにより、目標空燃比をリーン側に切
換えた場合、バイパス制御弁駆動手段Ｅにより、バイパ
ス制御弁７を開弁駆動する。これにより、空気量を増量
し、この増量された空気量に対し、リーン側目標空燃比
が得られるように燃料噴射量を制御することで、燃料噴
射量の急激な減少を抑え、トルクの急激な低下を防止す
る。

【０００８】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図２は内
燃機関のシステム図であり、機関１の吸気通路２には、
上流側から、吸入空気流量Ｑ検出用のエアフローメータ
３、アクセルペダルに連動するスロットル弁４が設けら
れ、さらに各気筒への分岐部下流にそれぞれ電磁式の燃
料噴射弁５が設けられている。

【０００９】また、スロットル弁４をバイパスしてバイ
パス通路６が設けられ、このバイパス通路６には電磁式
のバイパス制御弁７が介装されている。尚、８は吸気弁
、９は点火栓、１０は排気弁、１１は排気通路である。 燃料噴射弁５及びバイパス制御弁７の作動は、マイクロ
コンピュータ内蔵のコントロールユニット１２からの出
力に基づいて制御され、このコントロールユニット１２
には、エアフローメータ３の他、単位クランク角信号及
び基準クランク角信号発生機能を有するクランク角セン
サ１３、スロットル弁開度ＴＶＯ検出用のスロットルセ
ンサ１４、及び、空燃比センサ１５等から各種信号が入
力されている。

【００１０】空燃比センサ１５は、機関排気中のＯ２　
，ＣＯ濃度等より、機関吸入混合気の空燃比を検出する
。ここにおいて、コントロールユニット１２は、内蔵の
マイクロコンピュータにより、図３のフローチャート及
び図４のマップに従って燃料噴射制御を行い、また、図
５のフローチャートに従ってバイパス空気制御を行う。

【００１１】燃料噴射制御について、図３のフローチャ
ートに従って説明する。ステップ１（図にはＳ１と記し
てある。以下同様）では、エアフローメータ３からの信
号に基づいて吸入空気流量Ｑを検出し、またクランク角
センサ１３からの単位クランク角信号又は基準クランク
角信号に基づいて機関回転数Ｎを検出する。吸入空気流
量Ｑと機関回転数Ｎとから、機関に吸入される空気量（
Ｑ／Ｎ）を算出可能であり、従ってエアフローメータ３
及びクランク角センサ１３が空気量検出手段に相当する
。

【００１２】ステップ２では、吸入空気流量Ｑと機関回
転数Ｎとから、機関に吸入される空気量に対応して理論
空燃比を得るための基本燃料噴射量Ｔｐ＝Ｋ×Ｑ／Ｎを
演算する。ステップ３では、予め定められた空燃比リー
ン化条件（特定運転条件）か否かを判定する。ここで、
空燃比リーン化条件は、例えば図４にハッチングを付し
て示したように、機関回転数Ｎとスロットル弁開度ＴＶ
Ｏとから定めた一定領域とする。

【００１３】空燃比リーン化条件でない場合は、ステッ
プ４へ進んで、目標空燃比（目標Ａ／Ｆ）を理論空燃比
（Ａ０　／Ｆ０　）に設定する。空燃比リーン化条件の
場合は、ステップ５へ進んで、目標空燃比（目標Ａ／Ｆ
）をリーン側空燃比（ＡＬ　／ＦＬ　）に設定する。ス
テップ６では、目標空燃比に対応して空燃比補正係数Ｋ
ＭＲ＝ｆ（目標Ａ／Ｆ）を設定する。すなわち、目標空
燃比が理論空燃比の場合は、空燃比補正係数ＫＭＲを１
に設定し、目標空燃比がリーン側空燃比の場合は、空燃
比補正係数ＫＭＲを１より小さく設定する。

【００１４】ステップ７では、空燃比センサ１５からの
信号に基づいて実際の空燃比（Ａ／Ｆ）を検出する。ス
テップ８では、空燃比センサ１５により検出された空燃
比（Ａ／Ｆ）を目標空燃比（目標Ａ／Ｆ）と比較して、
リッチ・リーンを判定し、リッチ（Ａ／Ｆ＜目標）の場
合は、ステップ９へ進んで、空燃比フィードバック補正
係数αを前回値に対し所定値Ｉ減少させ、リーン（Ａ／
Ｆ＞目標）の場合は、ステップ１０へ進んで、空燃比フ
ィードバック補正係数αを前回値に対し所定値Ｉ増大さ
せる。

【００１５】ステップ１１では、基本燃料噴射量Ｔｐと
、空燃比補正係ＫＭＲ及び空燃比フィードバック補正係
数αとから、燃料噴射量Ｔｉ＝Ｔｐ×ＫＭＲ×αを演算
する。 ステップ１２では、機関回転に同期した所定のタイミン
グで燃料噴射量Ｔｉに相応するパルス幅の駆動パルス信
号を燃料噴射弁５に出力して、燃料噴射を行わせる。

【００１６】ここで、ステップ３〜５の部分が目標空燃
比切換手段に相当し、ステップ２，６〜１１の部分が燃
料噴射量演算手段に相当し、ステップ１２の部分が燃料
噴射弁駆動手段に相当する。次に、バイパス空気制御に
ついて、図５のフローチャートに従って説明する。ステ
ップ２１では、前述の図３のステップ３での判定におい
て、空燃比リーン化条件（特定運転条件）へ切換わった
か否かを判定し、空燃比リーン化条件への切換時にのみ
、ステップ２２以降へ進む。

【００１７】ステップ２２では、前述の図３のステップ
５で設定される目標空燃比（リーン側空燃比）ＡＬ　／
ＦＬ　を基に、基本燃料噴射量Ｔｐを一定にしたままで
、目標空燃比ＡＬ　／ＦＬ　を得るための目標空気流量
ＱＬ　＝Ｔｐ×Ｎ×ＡＬ　／ＦＬ　を演算する。ステッ
プ２３では、目標空気流量ＱＬ　と実際の吸入空気流量
Ｑとの差として、増量すべき空気流量ΔＱ＝ＱＬ　−Ｑ
を演算する。

【００１８】ステップ２４では、ΔＱ分のバイパス空気
流量を確保すべく、バイパス制御弁７へ開弁信号を出力
して、これを開弁させる。その後は、ステップ２５で、
バイパス制御弁７の開度を時間経過と共に減少させる。 ここで、ステップ２１〜２５の部分がバイパス制御弁駆
動手段に相当する。

【００１９】以上によれば、図６を参照し、従来は、空
燃比をリーン側に切換えると、（ａ）　のごとく、空気
流量Ｑ一定のまま、燃料噴射量Ｔｉが急減し、トルクシ
ョックを生じるが、本実施例においては、（ｂ）　のご
とく、空気流量ＱがΔＱ増大し、その後、漸減すること
で、燃料噴射量Ｔｉの減少がゆるやかとなり、トルクシ
ョックを防止できる。

【００２０】図７にはバイパス空気制御の他の実施例を
示す。ステップ３１では、図３のステップ３と同様に、
予め定められた空燃比リーン化条件（特定運転条件）か
否かを判定する。空燃比リーン化条件でない場合は、ス
テップ３２へ進んで、バイパス制御弁７を閉じ、空燃比
リーン化条件の場合は、ステップ３３へ進んで、バイパ
ス制御弁７を所定量開く。

【００２１】これによれば、図８を参照し、従来（ａ）
　に比し、（ｂ）のごとく、空燃比のリーン側に切換え
たとき以降、バイパス空気による増量分、燃料噴射量が
増量され、燃費向上効果が小さくなるものの、その分、
トルクの低下が抑えられる。次に図９及び図１０に示す
実施例について説明する。この実施例は、図９に示すよ
うに、吸気通路２の各気筒への分岐部下流に、各気筒ご
とにスロットル弁４が設けられ、バイパス通路６及びバ
イパス制御弁７も各気筒ごとに設けられる場合において
、各気筒のバイパス空気量を各気筒のリーン安定度に応
じて変化させ、全気筒をリーン安定限界とするものであ
る。

【００２２】これを図１０のフローチャートに従って説
明する。ステップ４１では、図３のステップ３と同様に
、予め定められた空燃比リーン化条件（特定運転条件）
か否かを判定する。空燃比リーン化条件でない場合は、
ステップ４２へ進んで、全てのバイパス制御弁７を閉じ
て、処理を終了する。

【００２３】空燃比リーン化条件の場合は、ステップ４
３へ進んで、各バイパス制御弁７をそれぞれ所定空気流
量ΔＱｎ　分開く（添字のｎは気筒番号を表す）。次に
ステップ４４では、各気筒ごとに安定限界か否かを判定
する。 すなわち、図１１を参照し、各気筒（ｎ＝１　〜４）ご
とに燃焼行程における回転数変動量ΔＮｎｉ（ΔＮｎ１
〜ΔＮｎ１００）を計測し、安定度Ｓｎ　＝Σ（ΔＮｎ
ｉ）２を演算し、Ｓｎ　＞所定値の気筒については、安
定限界を超えたものと判定する。

【００２４】安定限界を超えていない気筒については、
ステップ４５で、バイパス空気流量ΔＱｎ　を所定値Ｂ
増大させ、安定限界を超えた気筒については、ステップ
４６で、バイパス空気流量ΔＱｎ　を所定値Ｂ減少させ
て、各気筒ごとにバイパス空気流量ΔＱｎ　を定める。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、特
定運転条件にて目標空燃比をリーン側に切換えた場合に
、バイパス制御弁を開弁駆動して、空気量を増量し、こ
の増量された空気量に対し、リーン側目標空燃比が得ら
れるように燃料噴射量を制御することで、燃料噴射量の
急激な減少を抑え、トルクの急激な低下によるショック
を防止することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の構成を示す機能ブロック図

【図２
】　　本発明の第１の実施例を示す内燃機関のシステム
図

【図３】　　燃料噴射制御のフローチャート

【図４】　
　リーン化条件判定用マップを示す図

【図５】　　バイ
パス空気制御のフローチャート

【図６】　　第１の実施
例の作用を示す図

【図７】　　第２の実施例を示すバイ
パス空気制御のフローチャート

【図８】　　第２の実施例の作用を示す図

【図９】　　
第３の実施例を示す内燃機関のシステム図

【図１０】　
　第３の実施例のバイパス空気制御のフローチャート

【図１１】　　安定度の説明図

【符号の説明】

１　　機関 ３　　エアフローメータ ４　　スロットル弁 ５　　燃料噴射弁 ６　　バイパス通路 ７　　バイパス制御弁 １２　　コントロールユニット １３　　クランク角センサ １５　　空燃比センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関に吸入される空気量を検出する空気量
   検出手段と、該空気量に基づいて目標空燃比を得るため
   の燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段と、該燃料
   噴射量に基づいて吸気系に設けた燃料噴射弁を駆動する
   燃料噴射弁駆動手段とを備えると共に、特定運転条件に
   て前記目標空燃比をリーン側に切換える目標空燃比切換
   手段を備える内燃機関の空燃比制御装置において、スロ
   ットル弁をバイパスするバイパス通路と、該バイパス通
   路に介装されるバイパス制御弁とを設ける一方、前記目
   標空燃比切換手段によるリーン側への切換時に前記バイ
   パス制御弁を開弁駆動するバイパス制御弁駆動手段を設
   けたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。