JPH0436042A - エンジンの空燃比制御装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、特に、エンジンの軽負荷運転領域等において
空燃比を希薄化させる機能を備えたエンジンの空燃比制
御装置に関する。

（従来の技術） エンジンの燃料消費率を向上させるための１つの方法と
して、希薄混合気による燃焼を行なわせることが知られ
ている。しかしながら特に車両搭載用エンジンにこのよ
うな希薄混合気による燃焼方式を取り入れた場合等には
、必然的に機関出力が低下する希薄燃焼運転中からの加
速時に十分な機関出力が得られず、良好な車両運転性か
確保しにくいという問題がある。そこで、従来より、エ
ンジンの運転領域を検出して希薄燃焼を行うか否かを決
定するとともにエンジンの加速状態を検出して該加速時
にエンジン燃焼室に供給される混合気の空燃比を濃化さ
せて機関出力を確保しようとするものが、特開昭６１−
８７９３２号公報で提案されている。

またさらに、上記したように希薄混合気による燃焼方式
を取り入れたリーンバーンエンジンにおいて、希薄混合
気を燃焼させてエンジンを運転させるリーンフィードバ
ック（Ｌ　−Ｆ　Ｂ）制御時と濃化混合気を燃焼させて
エンジンを運転させるストイキオフィードバック（Ｓ−
ＦＢ）制御時とで、それぞれ空燃比ど点火時期のマツプ
を持って、切換制御するようにしている。

（発明か解決しようとする課題） しかし、５−ＦＢ制御からＬ−ＦＢ制御に切り換えた時
に機関出力が急激に変化するため、トルク変動が発生し
、ドライバビリティが良くないというという問題点があ
る。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、５−ＦＢ制
御からＬ−ＦＢ制御に切り換えた時の切換ショックを低
減させてトライバビリティを向上させることができるエ
ンジンの空燃比制御装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） エンジンの特定運転領域を判定するエンジン運転領域判
定手段と、同運転領域判定手段からのエンジン運転領域
判定手段からのエンジン運転領域判定信号を受けて上記
エンジンへ供給される混合気の空燃比を理論空燃比より
も希薄側の空燃比に設定する希薄空燃比設定手段を備え
たものにおいて、上記希薄空燃比設定手段で設定された
混合気の空燃比が理論空燃比から希薄側の空燃比に切り
換えられたことを検出する空燃比切換検出手段と、この
空燃比切換検出手段により混合気の空燃比が理論空燃比
から希薄側の空燃比に切り換えられたことが検出される
と切換後の目標空燃比を徐々に希薄側の空燃比まで変化
させる目標空燃比切換手段と、上記空燃比切換検出手段
により混合気の空燃比が理論空燃比から希薄側の空燃比
に切り換えられたことが検出されると切換後の目標点火
時期を徐々に希薄側の空燃比の点火時期まで徐々に変化
させる目標点火時期切換手段とを具備したエンジンの空
燃比制御装置である。

（作　用） 混合気の空燃比が理論空燃比から希薄側の空燃比に切り
換えられたことが検出されると、目標空燃比を徐々に希
薄側の空燃比まで変化させると共に、目標点火時期を徐
々に希薄側の空燃比の点火時期まで徐々に変化させるよ
うにして、切換ショックの低減を計っている。

（実施例） 以下図面を参照して本発明の一実施例に係わるエンジン
の空燃比制御装置について説明する。

第１図において、図示しない自動車に搭載されているエ
ンジン］４の吸気通路１１には、その上流端にエアクリ
ーナ１３が装着され、該エアクリーナ１３の内部には、
吸気通路１１を通過する空気量を検出するエアフローセ
ンサ８が配設されている。さらに、このエアクリーナ１
３には、エアクリーナ１３を通過する空気の温度を検出
する吸気温度センサ９が設けられている。また、吸気通
路１１には、エアクリーナ］３より下流側に、人為的操
作部材としてのアクセルペダル（図示せず）と連結され
たスロットル弁１２が設けられ、エンジン出力調整要素
としての該スロットル弁］２には、その開度を全域に亙
り検出するスロットル開度センサ６及びその開度がアイ
ドル位置（全開位置）にあるか否かをオンオフ的に検出
すＺ、アイドルスイッチ１０がそれぞれ設けられている
。さらに、スロットル弁介装位置下流側の吸気通路］］
には、燃料供給装置としての電磁式燃料噴射弁（以下、
インジェクタという）２が設けられている。このインジ
ェクタ２には吸気管内圧力との差圧か一定となるように
制御された供給圧を有する燃料か導かれており、エンジ
ン１４への燃料供給量はインジェクタ２の開弁時間に基
づいて設定されるようになっている。一方、エンジン１
４の排気通路１５には二元触媒１６介装位置の上流側排
気通路には、該通路中の酸素濃度に応して出力がリニア
的に変化するリニア空燃比センサ７が設けられている。

（なお、このリニア空燃比センサ７は、希薄燃焼中に空
燃比のフィードバック制御を行わない場合には、理論混
合比近傍で出力がステップ状に変化する酸素（０□）セ
ンサで代用できる。） さらに、エンジン１４には、その冷却水温度を検出する
水温センサ５及びそのクランク角度を検出するクランク
角センサ３（このクランク角センサ３から発生される離
散的なりランクパルス信号の時間間隔を後述する制御装
置１のタイマで計測することによりエンジン回転数情報
が検出されうるようになっており、即ちこのクランク角
センサ３はエンジン回転数を検出する回転数センサとし
ても機能している。）が設けられており、これら水温セ
ンサ５及びクランク角センサ３の検出結果ハ、他のセン
サ（、エアフローセンサ８．吸気温度センサ９．スロッ
トル開度センサ６、アイドルスイッチ１０及びリニア空
燃比センサ７）の検出結果と同様にマイクロコンピュー
タを中心として構成される制御装置１に入力されるよう
になっている。また、制御装置１には、当該エンジン１
４が搭載される自動車の速度を検出する図示しない車速
センサの検出結果も入力される。

さらに、この制御装置１にはパワートランジスタＱ１が
接続されており、このトランジスタＱ１のエミッタは接
地され、そのコレクタはイグニションコイル２１の一次
側コイル２１１に接続されている。さらに、イグニショ
ンコイル２１の二次側コイル２１２には点火プラグ２３
が接続されている。なお、上記−次側コイル２１１と二
次側コイル２１２のそれぞれの一端側にはバッテリ２４
の陽極が接続されている。この制御装置１は各センサか
らの入力情報に基づいて点火時期を演算し、その点火時
期に上記パワートランジスタＱ１をオンさせ、イグニシ
ョンコイル２１の一次側電流を遮断することにより、イ
グニションコイル２１の二次側に接続された点火プラグ
２３に火花放電を発生させている。

そして、制御装置１は、各センサからの入力情報に基づ
いてエンジン］４への燃料供給量及び点火時期を演算し
、該演算結果に基づく出力信号をインジェクタ２及びパ
ワートランジスタＱ１に送出する。この際、制御装置１
の記憶部であるＲＯＭには、吸入空気量Ａと基本噴射量
Ｔｂとの関数関係（Ｔｂ−ＫＸＡ；には比例定数）及び
各種運転状態情報と補正係数との関数関係が予め入力さ
れており、制御装置１では、各種センサからの入力情報
に基づいて基本噴射量Ｔｂ及び各種補正係数を求め、こ
れらを総合して最終的な燃料噴射量データＴｉｎｊ（イ
ンジェクタ２の開弁時間データ）を得、この燃料噴射量
データＴｉｎｊをインジェクタ２に付与するようになっ
ている。

ところで、上述した補正係数としては、エンジン冷却水
温度に応じて設定される暖機補正係数に、い運転ゾーン
毎に設定される空燃比補正係数Ｋｍｌ、吸入空気温度に
応じて設定される吸気温補正係数に、１、急加速を検出
して設定される加速増量係数ＫＡＣ等があり（このほか
通常は始動検出に基づく始動時補正係数、バッテリ電圧
の変化に応じた無効時間補正係数等も設定されている。

）、このうち空燃比補正係数に、は、空燃比オープン補
正係数に６．の積として求められる。この際、空燃比オ
ープン補正係数Ｋ　ｏｐは第２図の運転状態線図におい
て、■のゾーン（即ち高負荷ゾーン）では、理論空燃比
より若干小さめの空燃比を得るため、エンジンの負荷状
態及び回転数に応じて〕より若干大きめの値に設定され
、■のゾーン（即ち高速ゾーン）では、理論空燃比また
は理論空燃比より若干大きめの空燃比を得るため、負荷
状態及び回転数に応して１または１より若干小さめの値
に設定され、■のゾーンでは、理論空燃比を得るため、
１に設定され、■のゾーンにおいては理論空燃比より大
きい空燃比（例えば、２０〜２２）を得るため１より小
さく設定されている。

一方、フィードバック係数Ｋｌｂは上述した■のゾーン
及び■のゾーンにおいては、空燃比のフィードバック補
正を行わないため、常時１に設定され、■及び■のゾー
ンては空燃比のフィードバック制御を行うときに上述し
たリニア空燃比センサ７の検出結果に基づいてその設定
が行われるとともに、エンジン冷態時、リニア空燃比セ
ンサ７の不活性特等空燃比のフィードバック制御を行わ
ないときには１に設定される。（なお、空燃比センサと
して理論空燃比近傍のみを検出する酸素センサ（λセン
サ）を用いる場合には、希薄空燃比状態における空燃比
フィードバック制御を行わないため、■のゾーンでは常
時１に設定される。）ところで、車両の発進状態が検出
されたときには、発進特性を向上させるため、■のゾー
ンにおける空燃比制御は■のゾーンと同様の制御に切り
換えられる。

即ち、希薄空燃比制御（Ｌ　−Ｆ　Ｂ）ゾーン（■のゾ
ーン）で運転が行われている場合であっても、運転者に
よる加速操作が行われた場合（アクセルペダルの踏み込
み操作）の開始時点からエンジンの実際の加速が終了す
るまで、第３図に示すように理論空燃比制御（Ｓ−ＦＢ
）ゾーン（■のゾーン）が拡張され、その分希薄空燃比
ゾーンが縮小されて、比較的低負荷域から理論空燃比で
の運転を実行させることにより、運転者の意に反しない
自然な加速フィーリングが達成される。このような理論
空燃比フィードバック（Ｓ　−Ｆ　Ｂ）ゾーンの拡張は
制御装置１のＲＯＭに記憶されている空燃比マツプを切
り換えることにより行われる。つまり、第２図に示した
第１の空燃比マツプと第３図に示した空燃比マツプを切
り換えている。

次に、上記のように構成された本発明の一実施例の動作
について説明する。まず、制御装置１の図示しないメイ
ンフローにおいて、運転者による加速操作が検出される
と第３図に示したように、理論空燃比制御（Ｓ　−Ｆ　
Ｂ）ゾーンの拡大されたマツプを選択している。

ところで、第４図に示すルーチンはクランク角センサ３
からのクランク角信号に同期して実行される。まず、隣
り合うクランクパルス間の時間間隔をクロックにより計
測し、その計測結果に基づいてエンジン回転数情報Ｎｅ
を演算し、隣り合うクランクパルス間即ち前回の噴射が
行われた時点から今回の噴射が行われる時点までの間に
エンジン１４に吸入された空気量Ａ（エンジン負荷）を
エアフローセンサ８の出力に基づいて演算する（ステッ
プＳ１．Ｓ２）。そして、上記のようにして求められた
エンジン回転数Ｎｅ及び空気量Ａ（エンジン負荷）に基
づいて、エンジンの特定運転領域を判定するようになっ
ており、これらのセンサで運転領域判定手段が構成され
る。また、制御装置１は、ＲＯＭ内に希薄空燃比による
エンジンの運転を実行せしめるための第１の空燃比マツ
プを備えて希薄空燃比設定手段として機能している。

つまり、エンジンがＬ−ＦＢ　（リーンフィトパック）
であるか判定される（ステップＳ３）。このステップＳ
３の判定でｒＮＯＪと判定された場合には、後続の処理
はスキップされる。

このステップＳ３の判定で、エンジンの運転状態かＬ−
ＦＢであると判定された場合には、前回のクランク角信
号に同期して求められたエンジンの運転状態は５−ＦＢ
　（ストイキオフィードバック）であったか判定される
（ステップＳ４）。このステップＳ４の判定でｒＹＥｓ
Ｊと判定された場合には、前回のクランク角信号が出力
されたから今回のクランク角信号が出力されるまでにエ
ンジンの運転状態が５−ＦＢモードに変化したことが検
出される。そして、Ｌ−ＦＢテーリングカウンタに設定
工程数ｎ（例えば、１０）がセットされ、係数ＫがＯに
セットされる（ステップ８５゜Ｓ６）。そして、係数に
の値が算出される（ステップＳ７）。つまり、Ｋ　−１
／　ｎとされる。

そして、５−ＦＢモードの目標Ａ／Ｆ　（例えば、１４
．７）に（１−Ｋ）が乗算され、Ｌ−ＦＢモードの目標
Ａ／Ｆ　（例えば、２０）にＫが乗算されたものが加算
されて目標Ａ／Ｆとされる。そして、上記ステップＳ２
で算出した空気量Ａとこの目標Ａ／Ｆに基づいてインジ
ェクタ２の基本駆動時間Ｔｂが設定される。そして、こ
の基本駆動時間Ｔｂに対してエンジンの冷却水温等によ
る各種補正がなされ、インジェクタ２の開弁時間データ
Ｔｊｎｊを作成し、このデータｊｎｊを図示しないイン
ジェクタ駆動用タイマにセットし、タイマをトリガする
。（これにより、インジェクタ２はデー夕ＴＩｎｊによ
って設定された時間だけ開弁され、エンジンに燃料を供
給している。） 次ぎに、ステップＳ９に進んで、図示しないメインルー
チンで求められた５−ＦＢモードの目標点火時期に（１
−Ｋ）が乗算され、図示しないメインルーチンで求めら
れたＬ−ＦＢモードの目標点火時期にＫが乗算されたも
のが加算されて目標点火時期とされる。そして、制御装
置１は上記目標点火時期にイグニションコイル２１の一
次側電流を遮断する信号をパワートランジシスタＱ１に
出力して、点火動作を遂行させている。

以降、クランク角センサ３からのクランク角信号が入力
される毎に第３図の処理が行われる。そして、ステップ
Ｓ３において、エンジンの運転状態がＬ−ＦＢモードで
あるか再度判定されるが、すてにＬ−ＦＢモードに切換
っているために、ｒＹＥｓＪと判定され、ステップ４の
処理に進む。

そこのステップＳ４の判定で、前回クランク角信号が入
力されたときの制御モードは５−ＦＢモトであるか判定
される。前回にクランク角信号が入力された時の制御モ
ードはＬ−ＦＢであるので、ｒＮＯＪと判定されてステ
ップＳ１０の処理にＬＦＢテーリングカウンタの内容−
「０」であるか判定される。なお、テーリングカウンタ
の内容のデクリメントクランク角センサ３からのクラン
ク角信号が入力される毎に第３図の処理が行われる。次
に、変数Ｋが更新されて２／１０とされる。

以下、前述したごとく目標Ａ／Ｆ及び目標点火時期が求
められる。

このようにして、目標Ａ／Ｆ及び目標点火時期は第５図
及び第６図に示すように徐々にＬ−ＦＢモード用に切り
換えられていくので、切換ショックを低減させることが
できる。

［発明の効果コ 以上詳述したように本発明によれば、混合気の空燃比が
理論空燃比から希薄側の空燃比に切り換えられたことが
検出されると、目標空燃比を徐々に希薄側の空燃比まで
変化させると共に、目標点火時期を徐々に希薄側の空燃
比の点火時期まで徐々に変化させるようにして、切換シ
ョックの低減を計ることができるエンジンの空燃比制御
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わるエンジンの空燃比制
御装置を示すブロック図、第２図及び第３図はエンジン
の運転状態を示す特性図、第４図は同実施例の動作を示
すフローチャート、第５図は目標Ａ／Ｆの切り換えを示
す図、第６図は目標点火時期の切り換えを示す図である
。 １・・・制御装置、２・・・インジェクタ、３・・・ク
ランク角センサ、８・・・エアフローセンサ、１４・・
・エンジン。 出願入代・埋入　弁理士　鈴江武彦 第　１　図 第 図 す１ν子 遅 １＋−Ｊ 糧 第 図 １テ 進 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンの特定運転領域を判定するエンジン運転領域判
   定手段と、同運転領域判定手段からのエンジン運転領域
   判定手段からのエンジン運転領域判定信号を受けて上記
   エンジンへ供給される混合気の空燃比を理論空燃比より
   も希薄側の空燃比に設定する希薄空燃比設定手段を備え
   たものにおいて、上記希薄空燃比設定手段で設定された
   混合気の空燃比が理論空燃比から希薄側の空燃比に切り
   換えられたことを検出する空燃比切換検出手段と、この
   空燃比切換検出手段により混合気の空燃比が理論空燃比
   から希薄側の空燃比に切り換えられたことが検出される
   と切換後の目標空燃比を徐々に希薄側の空燃比まで変化
   させる目標空燃比切換手段と、上記空燃比切換検出手段
   により混合気の空燃比が理論空燃比から希薄側の空燃比
   に切り換えられたことが検出されると切換後の目標点火
   時期を徐々に希薄側の空燃比の点火時期まで徐々に変化
   させる目標点火時期切換手段とを具備したことを特徴と
   するエンジンの空燃比制御装置。