JPH04295151A

JPH04295151A - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JPH04295151A
Application number: JP6024491A
Authority: JP
Inventors: Junichi Furuya; 純一古屋
Original assignee: Japan Electronic Control Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1991-03-25
Filing date: 1991-03-25
Publication date: 1992-10-20

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（１４．８）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、空燃比を２０〜２
３程度まで大幅にリーン化する必要がある（図１０参照
）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の内燃機関の空燃比制御装置においては、空燃
比を大幅に切換えた場合に、機関の発生トルクの段差に
より（図１１参照）、ショックが発生し、運転性悪化の
原因となるという問題点があった。また、これを防止す
べく、空燃比を滑らかに変化させた場合は、途中過程で
ＮＯＸ　発生量が増大し、エミッション悪化の原因とな
る。

【０００５】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
、エミッションを悪化させることなく、空燃比の切換え
に伴うトルク段差によるショックの発生を防止できるよ
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、機関吸気通路に各気筒ごとに燃料噴射
弁を備える一方、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燃料噴射弁を駆動する燃料噴
射弁駆動手段Ｃとを備える内燃機関の空燃比制御装置に
おいて、前記燃料噴射量演算手段Ｂ及び前記燃料噴射弁
駆動手段Ｃを気筒別に設ける一方、機関運転条件を検出
し特定運転条件にて目標空燃比をリーン側に切換えるよ
うに目標空燃比切換要求信号を出力する目標空燃比切換
要求手段Ｄと、目標空燃比切換要求信号の出力時に、気
筒別に時間差をもって目標空燃比を切換えて、前記各燃
料噴射量演算手段Ｂに目標空燃比を出力する気筒別目標
空燃比切換手段Ｅとを設ける構成とする。

【０００７】更には、前記目標空燃比切換要求手段Ｄか
らの信号に基づき、点火時期を目標空燃比に応じた要求
点火時期に制御する点火時期制御手段Ｆと、前記気筒別
目標空燃比切換手段Ｅによる目標空燃比の切換中に、目
標空燃比がリッチ側の気筒の点火時期をリッチ時の要求
点火時期に対して遅角する切換時気筒別点火時期補正手
段Ｇとを設ける構成とする。

【０００８】

【作用】上記の構成においては、機関運転条件が変化し
て目標空燃比を切換える場合、気筒別（又は気筒グルー
プ別）に時間差をもって目標空燃比を切換えて、気筒別
に燃料噴射量を演算し、燃料噴射を行わせる。これによ
り、急激なトルク変化を防止する一方、エミッションの
悪化を防止する。

【０００９】更には、かかる切換中、目標空燃比がリッ
チ側の気筒の点火時期をリッチ時の要求点火時期に対し
て遅角し、これによってもトルク変化をより滑らかにす
る。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。尚、本実
施例は、４気筒機関で、２気筒ずつ目標空燃比を切換え
る例である。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、アクセルペダルに連動するスロッ
トル弁３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４が設けられている。

【００１１】尚、５は吸気弁、６は点火栓、７は点火コ
イル、８は排気弁、９は排気通路である。燃料噴射弁４
による燃料噴射及び点火コイル７を介しての点火時期の
制御は、マイクロコンピュータ内蔵のコントロールユニ
ット１０からの出力に基づいて行われ、このコントロー
ルユニット１０には、吸入空気流量Ｑ検出用のエアフロ
ーメータ１１、基準クランク角信号（気筒判別信号を含
む）及び単位クランク角信号発生機能を有するクランク
角センサ１２、及び、スロットル開度ＴＶＯ検出用のス
ロットルセンサ１３等から各種信号が入力されている。

【００１２】燃料噴射の制御は、図３のフローチャート
に従って気筒別に行われる。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１１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１２からの基準クランク角信号又は単位ク
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１１及びクランク角センサ１２が空気量検出手段に
相当する。

【００１３】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、噴射気筒の気筒判別を行い
、後述のごとく気筒別に切換えられる目標空燃比（目標
Ａ／Ｆ）を読込む。

【００１４】ステップ４では、噴射気筒の目標空燃比が
リーン切換状態か否かを判定し、ＮＯ（目標空燃比＝リ
ッチ側空燃比（理論空燃比））の場合は、ステップ５で
空燃比補正係数ＫＭＲを１に設定し、ＹＥＳ（目標空燃
比＝リーン側空燃比）の場合は、ステップ６で空燃比補
正係数ＫＭＲを１より小さな値に設定する。ステップ７
では、基本燃料噴射量Ｔｐと空燃比補正係数ＫＭＲとか
ら、燃料噴射量Ｔｉ＝Ｔｐ×ＫＭＲを演算する。

【００１５】ステップ８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
動パルス信号を噴射気筒の燃料噴射弁４に出力して、燃
料噴射を行わせる。ここで、ステップ２〜７の部分が燃
料噴射量演算手段に相当し、ステップ８の部分が燃料噴
射弁駆動手段に相当する。

【００１６】尚、空燃比フィードバック制御についての
記述は省略したが、通常は、空燃比センサを用いて機関
排気中のＯ２　，ＣＯ濃度等より各気筒へ吸入される混
合気の空燃比を検出し、これを目標空燃比と比較して、
周知の比例積分制御により空燃比フィードバック補正係
数を設定し、これによっても燃料噴射量を補正する。点
火時期の制御は、図４のフローチャートに従って気筒別
に行われる。

【００１７】ステップ１１では、機関回転数Ｎと基本燃
料噴射量Ｔｐとを読込む。ステップ１２では、点火気筒
の気筒判別を行い、後述のごとく気筒別に切換えられる
目標空燃比（目標Ａ／Ｆ）を読込む。ステップ１３では
、点火気筒の目標空燃比がリーン切換状態か否かを判定
し、ＮＯ（目標空燃比＝リッチ側空燃比（理論空燃比）
）の場合は、ステップ１４でリッチ時の要求点火時期を
記憶したマップを参照して、Ｎ，Ｔｐに基づいて点火時
期（点火進角）ＡＤＶを設定し、ＹＥＳ（目標空燃比＝
リーン側空燃比）の場合は、ステップ１５でリーン時の
要求点火時期を記憶したマップを参照して、Ｎ，Ｔｐに
基づいて点火時期（点火進角）ＡＤＶを設定する。

【００１８】ステップ１６では、点火気筒の気筒判別を
行い、＃１，＃４気筒の場合は、後述のごとく気筒別に
設定される遅角量ＬＴＤ１４分、点火時期ＡＤＶの遅角
補正を行い、＃２，＃３気筒の場合は、後述のごとく気
筒別に設定される遅角量ＬＴＤ２３分、点火時期ＡＤＶ
の遅角補正を行う。尚、目標空燃比の切換中以外におい
ては、遅角量ＬＴＤ１４及びＬＴＤ２３は０となってい
る。

【００１９】ステップ１７では、その点火時期ＡＤＶに
て点火コイル７に点火信号を出力して、点火動作を行わ
せる。ここで、ステップ１１〜１５の部分が点火時期制
御手段に相当し、ステップ１６の部分が切換時気筒別点
火時期補正手段に相当する。目標空燃比切換制御は、図
５〜図７のフローチャートに従って行われる。

【００２０】ステップ２１では、機関回転数Ｎ及びスロ
ットル弁開度ＴＶＯ等の運転条件を読込む。ステップ２
２では、運転条件に基づいて目標空燃比（目標Ａ／Ｆ）
を設定する。ここで、空燃比リーン化条件は、例えば図
８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ＴＶＯとから定めた一定領域とし、こ
の領域にて目標空燃比をリーン側空燃比に設定し、他の
領域では目標空燃比をリッチ側空燃比（理論空燃比）に
設定する。

【００２１】ステップ２３では、前回と比較して、設定
された目標空燃比が変化したか否かを判定し、ＹＥＳ（
切換要求有り）の場合に、ステップ２４へ進む。ステッ
プ２４では、切換中であることを示すフラグＦＬＧＳＦ
Ｔを１にセットし、次のステップ２５でリッチからリー
ンへの切換えか否かを判定し、ＹＥＳ（リッチからリー
ンへの切換時）の場合は、ステップ２６へ進んでリッチ
からリーンへの切換時であることを示すフラグＦＬＧＬ
を１にセットした後、図６のリーン切換ルーチン（ＬＳ
ＦＴ）へ移行する。ＮＯ（リーンからリッチへの切換時
）の場合は、ステップ２７へ進んでフラグＦＬＧＬを０
にセットした後、図７のリッチ切換ルーチン（ＲＳＦＴ
）へ移行する。

【００２２】ステップ２３での判定でＮＯ（切換要求な
し）の場合は、ステップ２８へ進む。ステップ２８では
、フラグＦＬＧＳＦＴ＝１か否かを判定し、ＹＥＳ（切
換中）の場合は、ステップ２９へ進んでフラグＦＬＧＬ
＝１か否かを判定し、ＹＥＳ（リーン切換中）の場合は
、図６のリーン切換ルーチン（ＬＳＦＴ）へ移行し、Ｎ
Ｏ（リッチ切換中）の場合は、図７のリッチ切換ルーチ
ン（ＲＳＦＴ）へ移行する。

【００２３】ステップ２８での判定でＮＯ（切換後）の
場合は、このルーチンを終了する。次に図６のリーン切
換ルーチン（ＬＳＦＴ）について説明する。ステップ３
１では、フラグＦＬＧＬＴＤ＝１か否かを判定し、最初
はＮＯ（ＦＬＧＬＴＤ＝０）であるので、ステップ３２
へ進む。ステップ３２では、点火時期の遅角量ＬＴＤと
設定遅角量ＴＬＴＤとを比較し、最初はＬＴＤ＜ＴＬＴ
Ｄであるので、ステップ３３へ進む。

【００２４】ステップ３３では、点火時期の遅角量ＬＴ
Ｄを所定の微少量ＤＡＤＶ増大させ、次のステップ３４
で＃１，＃４気筒についての遅角量ＬＴＤ１４にＬＴＤ
を代入し、また、＃２，＃３気筒についての遅角量ＬＴ
Ｄ２３にＬＴＤを代入する。そして、ステップ３５でフ
ラグＦＬＧＬＴＤを０に維持する。ステップ３２での判
定で、点火時期の遅角量ＬＴＤ≧設定遅角量ＴＬＴＤと
なると、ステップ３６へ進む。

【００２５】ステップ３６では、初期遅角完了を示すフ
ラグＦＬＧＬＴＤを１にセットし、次のステップ３７で
点火時期の遅角量ＬＴＤを０にする。そして、ステップ
３８では、＃１，＃４気筒について目標空燃比をリーン
切換えし、次のステップ３９で＃１，＃４気筒の点火時
期の遅角量ＬＴＤ１４を０にする。そして、ステップ４
０では、タイマＴＩＭＬに所定値ＴＤＬＳＦＴをセット
する。

【００２６】その後は、ステップ３１での判定で、ＦＬ
ＧＬＴＤ＝１となるので、ステップ４１へ進む。ステッ
プ４１では、タイマＴＩＭＬをカウントダウンし、次の
ステップ４２でタイマＴＩＭＬの値が０となったか否か
を判定する。そして、タイマＴＩＭＬ≦０となった時点
で、ステップ４３へ進み、＃２，＃３気筒について目標
空燃比をリーン切換えし、次のステップ４４で＃２，＃
３気筒の点火時期の遅角量ＬＴＤ２３を０にする。

【００２７】そして、ステップ４５では、フラグＦＬＧ
ＳＦＴを０にセットして、切換えを終了する。これによ
り、リッチ→リーンの切換時は、図９に示すように、切
換前に、全気筒の点火時期をリッチ時の要求点火時期に
対し徐々に遅角する。そして、設定遅角量ＴＬＴＤ遅角
したところで、＃１，＃４気筒について、空燃比をリー
ン切換えし、同時に点火時期をリーン時の要求点火時期
にする。

【００２８】そして、＃２，＃３気筒については、その
後も遅角状態に保ち、所定時間ＴＤＬＳＦＴ経過後に、
空燃比をリーン切換えし、同時に点火時期をリーン時の
要求点火時期にする。次に図７のリッチ切換ルーチン（
ＲＳＦＴ）について説明する。ステップ５１では、フラ
グＦＬＧＳＴ１４＝１か否かを判定し、最初はＮＯ（フ
ラグＦＬＧＳＴ１４＝０）であるので、ステップ５２へ
進む。

【００２９】ステップ５２では、＃１，＃４気筒につい
て目標空燃比をリッチ切換えし、次のステップ５３で＃
１，＃４気筒の点火時期の遅角量ＬＴＤ１４を設定遅角
量ＴＬＴＤにする。そして、ステップ５４では、＃１，
＃４気筒の切換終了を示すフラグＦＬＧＳＴ１４を１に
セットし、次のステップ５５でタイマＴＩＭＲに所定値
ＴＤＲＳＦＴをセットし、次のステップ５６でフラグＦ
ＬＧＳＴ２３を０に維持する。

【００３０】その後は、ステップ５１での判定で、フラ
グＦＬＧＳＴ１４＝１となるので、ステップ５７へ進む
。ステップ５７では、タイマＴＩＭＲをカウントダウン
し、次のステップ５８でタイマＴＩＭＲの値が０となっ
たか否かを判定する。そして、タイマＴＩＭＲ≦０とな
った時点で、ステップ５９へ進む。

【００３１】ステップ５９ではフラグＦＬＧＳＴ２３＝
１か否かを判定し、最初はＮＯ（ＦＬＧＳＴ２３＝０）
であるので、ステップ６０へ進む。ステップ６０では、
＃２，＃３気筒について目標空燃比をリッチ切換えし、
次のステップ６１で＃２，＃３気筒の点火時期の遅角量
ＬＴＤ２３を設定遅角値ＴＬＴＤにする。

【００３２】そして、ステップ６２では、＃２，＃３気
筒の切換終了を示すフラグＦＬＧＳＴ２３を１にセット
する。その後は、ステップ５９での判定で、ＦＬＧＳＴ
２３＝１となるので、ステップ６３へ進む。ステップ６
３では、点火時期の遅角量ＬＴＤと０とを比較し、最初
はＬＴＤ＞０であるので、ステップ６４へ進む。

【００３３】ステップ６４では、点火時期の遅角量ＬＴ
Ｄを所定の微少量ＤＡＤＶ減少させ、次にステップ６７
へ進んで＃１，＃４気筒についての遅角量ＬＴＤ１４に
ＬＴＤを代入し、また、＃２，＃３気筒についての遅角
量ＬＴＤ２３にＬＴＤを代入する。ステップ６３での判
定で、点火時期の遅角量ＬＴＤ≦０となると、ステップ
６５へ進み、フラグＦＬＧＳＦＴを０にセットし、ステ
ップ６６で遅角量ＬＴＤを０にする。そして、ステップ
６７で＃１，＃４気筒についての遅角量ＬＴＤ１４にＬ
ＴＤを代入し、また、＃２，＃３気筒についての遅角量
ＬＴＤ２３にＬＴＤを代入する。

【００３４】これにより、リーン→リッチの切換時は、
図９に示すように、先ず、＃１，＃４気筒について、空
燃比をリッチ切換えし、同時に点火時期をリッチ時の要
求点火時期に対し設定遅角量ＴＬＴＤ遅角する。そして
、所定時間ＴＤＲＳＦＴ経過後、＃２，＃３気筒につい
て、空燃比をリッチ切換えし、同時に点火時期をリッチ
時の要求点火時期に対し設定遅角量ＴＬＴＤ遅角する。

【００３５】その後、全気筒の点火時期の遅角量を徐々
に０まで減少して、リッチ時の要求点火時期に移行させ
る。以上のように、目標空燃比の切換時に、気筒別（本
実施例では気筒グループ別）に時間差をもって目標空燃
比を切換えることで、エミッションを悪化させることな
く、トルクの急激な変動を防止することができる。

【００３６】また、目標空燃比の切換中に、目標空燃比
がリッチ側の気筒の点火時期をリッチ時の要求点火時期
に対して遅角することで、トルク変化をより滑らかにす
ることができる。さらに、本実施例では、リッチ→リー
ンの切換時は、切換前に全気筒徐々に点火時期を遅角し
、リーン→リッチの切換時は、全気筒のリッチ化後に徐
々に点火時期を戻すようにしており、これらによって、
トルク変化をさらに滑らかにすることができる。

【００３７】尚、図５のルーチンが目標空燃比切換要求
手段に相当し、図６及び図７のルーチンが気筒別目標空
燃比切換手段（切換時気筒別点火時期補正手段を含む）
に相当する。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、気
筒別に時間差をもって目標空燃比を切換えることで、エ
ミッションを悪化させることなく、トルクの急激な変動
を防止することができるという効果が得られる。また、
目標空燃比の切換中に、目標空燃比がリッチ側の気筒の
点火時期をリッチ時の要求点火時期に対して遅角するこ
とで、トルク変化をより滑らかに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
】　　本発明の一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】　
　点火時期制御のフローチャート

【図５】　　目標空燃
比切換制御のフローチャート

【図６】　　リーン切換ル
ーチンのフローチャート

【図７】　　リッチ切換ルーチ
ンのフローチャート

【図８】　　空燃比リーン化領域を
示す図

【図９】　　空燃比及び点火時期制御のタイムチ
ャート

【図１０】　　空燃比と排気成分との関係を示す
図

【図１１】　　空燃比とトルクとの関係を示す図

【符号の説明】

１　　機関２　　吸気通路３　　スロットル弁４　　燃料噴射弁６　　点火栓７　　点火コイル１０　　コントロールユニット１１　　エアフローメータ１２　　クランク角センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関吸気通路に各気筒ごとに燃料噴射弁を
備える一方、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
噴射量に基づいて燃料噴射弁を駆動する燃料噴射弁駆動
手段とを備える内燃機関の空燃比制御装置において、前
記燃料噴射量演算手段及び前記燃料噴射弁駆動手段を気
筒別に設ける一方、機関運転条件を検出し特定運転条件
にて目標空燃比をリーン側に切換えるように目標空燃比
切換要求信号を出力する目標空燃比切換要求手段と、目
標空燃比切換要求信号の出力時に、気筒別に時間差をも
って目標空燃比を切換えて、前記各燃料噴射量演算手段
に出力する気筒別目標空燃比切換手段とを設けたことを
特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】前記目標空燃比切換要求手段からの信号に
基づき、点火時期を目標空燃比に応じた要求点火時期に
制御する点火時期制御手段と、前記気筒別目標空燃比切
換手段による目標空燃比の切換中に、目標空燃比がリッ
チ側の気筒の点火時期をリッチ時の要求点火時期に対し
て遅角する切換時気筒別点火時期補正手段とを設けたこ
とを特徴とする請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装
置。