JPH045818B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、車両用内燃機関の空燃比制御方法に
係り、特に、空燃比センサ及び三元触媒を用いて
排気ガス浄化対策が施された自動車用エンジンに
用いるに好適な、エンジン運転状態に応じて空燃
比が理論空燃比よりリーン側となるように空燃比
をフイードフオワード制御するリーン制御と、空
燃比センサの出力に応じて空燃比が理論空燃比と
なるように空燃比をフイードバツク制御するフイ
ードバツク制御とを、エンジン運転状態により切
替える部分リーン制御を行うようにした車両用内
燃機関の空燃比制御方法の改良に関する。

【従来の技術】

一般に、内燃機関、特に、三元触媒を用いて排
気ガス浄化対策が施された自動車用エンジンにお
いては、排気空燃比を理論空燃比近傍に保持する
必要があり、そのため、種々の空燃比制御方法が
提案されている。その一つに、空燃比センサを排
気マニホルドに配設し、該空燃比センサの出力に
応じて空燃比が理論空燃比となるように空燃比を
フイードバツク制御する方法が知られており、こ
のフイードバツク制御によれば、空燃比を厳密に
理論空燃比近傍に保持できるという特徴を有す
る。従つて、従来は、このフイードバツク制御を
エンジン運転状態に拘わらず常時実施するように
していたものであるが、一方、熱量消費量に着目
すると、このフイードバツク制御を常時行う方法
は、最善の方法ではなく、例えば、軽負荷運転状
態においては、排気ガス中の有害成分である窒素
酸化物の排出量がもともと小さいため、排気ガス
浄化性能をを若干犠牲にしても、空燃比が理論空
燃比よりリーン側となるように空燃比を制御した
方がエンジンの燃費性能は向上する。 上記のような知見に基づいて、エンジン運転状
態に応じて空燃比が理論空燃比よりリーン側とな
るように空燃比をフイードフオワード制御するリ
ーン制御と、空燃比センサの出力に応じて空燃比
が理論空燃比となるように空燃比をフイードバツ
ク制御するフイードバツク制御とを、エンジン運
転状態により切替える部分リーン制御が考えられ
ている（特開昭54−1724号、特開昭57−137633
号、特開昭57−148041号公報参照）。又、リーン
制御とフイードバツク制御とを切替える際、空燃
比を徐々に変更することも考えられている（特開
昭56−159549号、特開昭56−159550号公報参照）。 そのようにすると、空燃比の切替えに伴う急激
なトルク変動によつて生じるドライバビリテイの
悪化は防止できるものの、以下のような問題点が
ある。

【発明が解決しようとする問題点】

上記従来技術では、リーン制御からフイードバ
ツク制御に切替えられる時には、いつも徐々に空
燃比が変更されるため、トルクの復帰が常に遅れ
ることになる。この遅れは、車速が低下したこと
によつてリーン制御からフイードバツク制御に切
替わる時には、低車速が故に失速感として顕著に
現れ、運転車に不快感を与えてしまうという問題
が発生する。 本発明は、前記従来の問題を解決するべくなさ
れたもので、低車速時のトルク復帰遅れによつて
生じる、車両運転性能の悪化を防止することがで
きる車両用内燃機関の空燃比制御方法を提供する
ことを目的とする。

【問題点を解決するための手段】

本発明は、エンジン運転状態に応じて空燃比が
理論空燃比よりリーン側となるように空燃比をフ
イードフオワード制御するリーン制御と、空燃比
センサの出力に応じて空燃比が理論空燃比となる
ように空燃比をフイードバツク制御するフイード
バツク制御とを、エンジン運転状態により切替え
る部分リーン制御を行うようにし、リーン制御と
フイードバツク制御とを切替える際は、空燃比を
徐々に変更するようにした車両用内燃機関の空燃
比制御方法において、車両速度が所定速度以下と
なつた時には、リーン制御からフイードバツク制
御へ切替え、且つその際には空燃比を徐々に変更
することを禁止するようにして前記目的を達成し
たものである。

【実施例】

以下図面を参照して、本発明に係る車両用内燃
機関の空燃比制御方法が採用された、自動車用エ
ンジンに吸入空気量感知式電子制御燃料噴射装置
の実施例を詳細に説明する。 本実施例は、第１図に示すような、外気を取り
入れるためのエアクリーナ１２と、該エアクリー
ナ１２により取り入れられた吸入空気の流量を検
出するためのエアフロメータ１４と、該エアフロ
メータ１４に内蔵された、例えばポテンシヨンメ
ータ式の吸気量センサ１６と、同じくエアフロメ
ータ１４に内蔵された、吸入空気の温度を検出す
るための吸気温センサ１８と、吸気管２０に配設
され、運転席に配設されたアクセルベダル（図示
省略）と連動して回動するようにされた、吸入空
気の流量を制御するためのスロツトル弁２１と、
該スロツトル弁２１の開度を検知するための、ア
イドルスイツチを含むスロツトルセンサ２２と、
吸気管圧を検知するための圧力センサ２３と、吸
気マニホルド２４に配設された、エンジン１０の
吸気ポート向けて燃料を噴射するためのインジエ
クタ２６と、エンジン１０のクランク軸の回転速
度に応じた周波数のパルス信号を出力する回転速
度センサ２８と、エンジン冷却水温を検出するた
めの水温センサ３０と、排気マニホルド３２の出
口側に配設された、排気ガス中の酸素濃度から排
気空燃比を検知するための酸素濃度センサ（O₂
センサと称する）３４と、排気管３６の下流側に
配設された三元触媒コンバータ３７と、変速機３
８の出力軸の回転速度から車両の走行速度を検出
するための車速センサ３９と、前記エアフロメー
タ１４の吸気量センサ１６出力から求められる吸
入空気量と前記回転速度センサ２８出力から求め
られるエンジン回転速度から基本噴射時間を算出
して、更に水温センサ３０出力のエンジン冷却水
温、O₂センサ３４出力の空燃比等に応じて補正
を加えて開弁時間信号を作成して、前記インジエ
クタ２６の開弁時間を制御することによつて空燃
比を制御するエンジン制御装置４０とを備えた自
動車用エンジン１０の吸入空気量感知式電子制御
燃料噴射装置において、前記エンジン制御装置４
０内で、エンジン運転状態に応じて空燃比が理論
空燃比よりリーン側となるように燃料噴射時間を
フイードフオワード制御するリーン制御と、O₂
センサ３４の出力に応じて空燃比が理論空燃比と
なるように燃料噴射時間をフイードバツク制御す
るフイードバツク制御とを、エンジン運転状態に
より切替える部分リーン制御を行い、リーン制御
とフイードバツク制御とを切替える際は、空燃比
を徐々に変更するようにするとともに、車両速度
が所定速度以下となつた時には、リーン制御から
フイードバツク制御へ切替え、且つその際には空
燃比を徐々に変更することを禁止するようにした
ものである。 前記エンジン制御装置４０は、第２図に詳細に
示す如く、各種演算処理を行うための、例えばマ
イクロプロセツサからなる中央処理装置（CPU
と称する）４２と、前記回転速度センサ２８の出
力によりエンジン１回転に１回エンジン回転速度
を計数するとともに、この計数の終了時に割込み
制御部４６に割り込み指令信号を出力する回転速
度カウンタ４４と、該回転速度カウンタ４４出力
の割込み指令信号に応じた割込み信号を発生し、
CPU４２に燃料噴射時間の演算を行う割込み処
理ルーチンを実行させる割込み制御部４６と、前
記スロツトルセンサ２２のアイドルスイツチ出力
のスロツトル全閉信号、前記車速センサ３９出力
の車速信号、スタータ（図示省略）の動作を制御
しているスタータスイツチ５０出力のスタータ信
号等のデジタル信号を取り込むためのデジタル入
力ポート５２と、前記吸気量センサ１６、吸気温
センサ１８、圧力センサ２３、水温センサ３０、
O₂センサ３４等から入力されるアナログ信号を、
デジタル信号に変換して順次取り込むための、ア
ナログマルチプレクサ及びアナログ−デジタル変
換器からなるアナログ入力ポート５４と、前記回
転速度カウンタ４４、割込み制御部４６、デジタ
ル入力ポート５２、アナログ入力ポート５４等の
出力信号をCPU４２に伝達するためのコモンバ
ス５６と、キイスイツチ５８を介してバツテリ６
０に接続された電源回路６２、前記CPU４２に
おける演算データ等を一時的に記憶しておくため
のランダムアクセスメモリ（RAMと称する）６
４と、制御プログラムや各種定数等を記憶してお
くためのリードオンリーメモリ（ROMと称す
る）６６と、前記CPU４２で算出されたインジ
エクタ２６の開弁時間、即ち、燃料噴射量を現わ
すデジタル信号を実際のインジエクタ２６の開弁
時間を与えるパルス幅のパルス信号に変換するた
めの、レジスタを含むダウンカウンタよりなる燃
料噴射時間制御用カウンタ６８と、該カウンタ６
８出力のパルス信号を、前記インジエクタ２６を
駆動する開弁時間信号に変換する電力増幅部７０
と、各種クロツク信号を発生するタイマ７２とか
ら構成されている。 以下作用を説明する。 本実施例におけるフイードバツク制御とリーン
制御の切替えは、第３図に示すような制御切替え
ルーチンに従つて実行される。即ち、まずステツ
プ101で、モード条件XMODEが成立しているか
否か、すなわち、スタータ信号がオンとなつてか
らエンジン回転速度が500RPMを越えるまで、或
いは、スタータ信号がオフで且つエンジン回転速
度が300RPM以下のエンジン指導状態でなく、始
動後増量係数FSEが０でない始動後増量中でな
く、且つ、出力増量係数FPOWERが０でない出
力増量中でないか否かを判定をする。判定結果が
否である場合には、ステツプ102に進み、リーン
補正係数FLEANに1.0を入れ、リーン制御が行わ
れないようにして、このルーチンを終了する。 一方、前出ステツプ101における判定結果が正
である場合には、ステツプ103に進み、既にリー
ン制御実行中であるか否かを判定する。判定結果
が否である場合には、ステツプ104に進み、エン
ジン冷却水温THWが、第１の判定値、例えば75
℃以上であるか否かを判定する。判定結果が正で
ある場合には、ステツプ105に進み、吸気圧力
PMが、第１の判定値、例えば450mmHgabs以下
であるか否かを判定する。一方、前出ステツプ
103における判定結果が正である場合、即ち、既
にリーンエネルギー実行中である場合には、ステ
ツプ106に進み、エンジン冷却水温THWが、前
記第１の判定値より低い第２の判定値、例えば65
℃以上であるか否かを判定する。判定結果が正の
場合には、ステツプ107に進み、吸気管圧力PM
が、前記第１の判定値より高い第２の判定値、例
えば650mmHgabs以下であるか否かを判定する。
ここで、リーン制御の実行状態に応じて、エンジ
ン冷却水温THW及び吸気管圧力PMの判定値を
変えているのは、各判定値にヒステリシスを設け
て、ハンチングを防止するためである。 前出ステツプ105或いは107の判定結果が正であ
る場合には、ステツプ108に進み、エンジン回転
速度NEの変化率△NE／500msが、その時のエン
ジン回転速度NEの２パーセント以上であるか否
かを判定する。判定結果が正である場合には、ス
テツプ109に進み、前出ステツプ103と同様にし
て、既にリーン制御実行中であるか否かを判定す
る。判定結果が正である場合には、ステツプ110
に進み、車両の走行速度SPDの変化率△SPD／
2secが、第１の判定値、例えば５Km以下であるか
否かを判定する。一方、前出ステツプ109におけ
る判定結果が否である場合には、ステツプ111に
進み、車両の走行速度の変化率δSPD／２秒が、
前記第１の判定値より低い第２の判定値、例えば
0.7Km以下であるか否かを判定する。ここで、リ
ーン制御の実行状態に応じて、車速SPDの判定
値を変えているのは、判定値にヒステリシスを設
けて、ハンチングを防止するためである。 前出ステツプ108における判定結果が否である
か、或いは、ステツプ110、111における判定結果
が正である場合には、ステツプ112に進み、スロ
ツトル開度TAが、判定値、例えば30度以下であ
るか否かを判定する。判定結果が正である場合に
は、ステツプ113に進み、アイドルスイツチのス
ロツトル全閉信号LLがオフであるか否かを判定
する。判定結果が否である場合には、ステツプ
114に進み、リーン補正係数FLEANに、所定値、
例えば0.92を入れ、リーン制御が行われるように
して、このルーチンを終了する。 一方、前出ステツプ113における判定結果が正
である場合には、ステツプ115に進み、その時の
吸気管圧力PMに応じて、予じめROM66に記憶
されている、例えば第４図に示すような吸気管圧
力PMとリーン補正係数FLEANの関係を用いて、
吸気管圧力PMに応じたリーン補正係数FLEAN
の値を求め、これをレジスタＡに入れる。次いで
ステツプ116に進み、エンジン回転速度NEが、
所定値、例えば2500RPM以上であるか否かを判
定する。判定結果が正である場合、即ち、エンジ
ン高速回転時には、ステツプ117に進み、サージ
ングの発生を防止するべく、前出ステツプ115で
レジスタＡに入れられた値を、次式に示す如く増
大して、空燃比をリツチ化する。 Ａ←Ａ×NE／2500 ……(1) 次いでステツプ118に進み、レジスタＡの値が、
1.0を越えたか否かを判定する。判定結果が正で
ある場合には、ステツプ119に進み、レジスタＡ
に、1.0を入れて、レジスタＡの値が1.0を越える
ことがないようにガードする。ステツプ119終了
後、或いは、前出ステツプ116、118の判定結果が
否である場合には、ステツプ120に進み、なまし
タイミングの25msが経過したか否かを判定する。
判定結果が否である場合には、このルーチンを終
了する。 一方、前出ステツプ120における判定結果が正
である場合には、ステツプ121に進み、リーン補
正係数FLEANの現在の値が１であるか否かを判
定する。判定結果が正である場合、即ち、現在フ
イードバツク制御実行中である場合には、ステツ
プ122に進み、車両の走行速度SPDが、判定値、
例えば10Km／ｈを越えているか否かを判定する。
判定結果が否である場合には、ステツプ123に進
み、リーン補正係数FLEANに1.0を入れ、引き続
きフイードバツク制御が行われるようにして、こ
のルーチンを終了する。 一方、前出ステツプ121の判定結果が否である
か、或いは、前出ステツプ122に判定結果が正で
ある場合には、フイードバツク制御からリーン制
御に移行する際のなましを行う必要があると判断
して、ステツプ124に進み、レジスタＡの値が、
所定値LVFLEN2−１未満であるか否かを判定す
る。判定結果が正である場合には、ステツプ125
に進み、次式に示す如く、所定値LVFLEN2から
１を引いた値をレジスタＡに入れる。 Ａ←LVFLEN2−１ ……(2) ステツプ125終了後、或いは、前出ステツプ124
における判定結果が否である場合には、ステツプ
126に進み、レジスタＡの値をリーン補正係数
FLEANに入れて、リーン補正係数の値を決定す
る。ここで、レジスタＡの値が、所定値
LVFLEN2−１未満である場合に、レジスタＡの
値を直接リーン補正係数FLEANに入れることな
く、所定値LVFLEN2−１をリーン補正係数
FLEANに入れるようにしているのは、第５図に
示す如く、フイードバツク制御からリーン制御に
移行する際に、リーン補正係数FLEANを徐々に
減小させて、なましを行うためである。このフイ
ードバツク制御からリーン制御に移行する際のな
ましは、始動状態でなくなつた時、始動状態でな
くなつた時、始動後増量係数FSE及び出力増量係
数FPOWERが０となつた時、エンジン冷却水温
THWが判定値以上となつた時、及び、スロツト
ル全閉信号LLがオンとなるかは、又は、スロツ
トル全閉信号LLがオフであり且つ車両の走行速
度SPDが10Km／ｈを越えた時に行われる。一方、
吸気管圧力PMが判定値以下となるか、スロツト
ル開度TAが判定値未満となるか、或いは、車両
の走行速度の変化率△SPD／2secが判定値以下と
なつて、フイードバツク制御からリーン制御に移
行する際には、なまし行われない。 一方、前出ステツプ104、105、106、107、110、
111或いは112における判定結果が否となつて、リ
ーン制御からフイードバツク制御に移行する際に
は、ステツプ130に進み、なましタイミングが経
過したか否かを判定する。判定結果が否である場
合には、このリーチンを終了する。 一方、前出ステツプ130における判定結果が正
である場合には、ステツプ131に進み、リーン補
正係数FLEANに１を加えた値が、所定値
LVFLEN1を越えているか否かを判定する。判定
結果が否である場合には、なましを行う必要があ
ると判断して、ステツプ132に進み、次式に示す
如く、リーン補正係数FLEANに１／128を加え
た値を新たなリーン補正係数FLEANとする。 FLEAN←FLEAN＋（１／128） ……(3) 一方、前出ステツプ131における判定結果が正
である場合には、ステツプ133に進み、フイード
バツク制御に対応する値1.0を直ちにリーン補正
係数FLEANに入れる。ここで、リーン補正係数
FLEANに１を加えた値が所定値LVFLEN1以下
である場合に、1.0を直接リーン補正係数FLEAN
に入れることなく、現在のリーン補正係数
FLEANに１／128を加えた値をリーン補正係数
FLEANに入れるようにしているのは、第６図に
示す如く、リーン制御からフイードバツク制御に
移行する際に、リーン補正係数FLEANを徐々に
増大させて、なましを行うためである。このリー
ン制御からフイードバツク制御に移行する際のな
ましは、吸気管圧力PMが判定値を越えた時、ス
ロツトル回路TAが判定値以上となつた時、及
び、車両の走行速度の変化率△SPD／2secが判定
値以上となつた時に行われる。一方、始動状態と
なるか、出力増量係数FPOWERが０でなくなる
か、エンジン冷却水温THWが判定値以下となる
か、或いは、スロツトル全閉信号LLがオフで且
つ車両の走行速度SPDが判定値以下となつて、
リーン制御からフイードバツク制御に移行する際
には、なましは行われない。 前出ステツプ102、114、123、126、132、133終
了後、或いは、前出ステツプ120、130の判定結果
が否である場合には、このルーチンを終了する。 又、スロツトル全閉信号LLがオンからオフに
なつたと判定された時には、第７図に示されるよ
うなルーチンのステツプ201に進み、車両の走行
速度SPDが判定値10Km／ｈ未満であるか否かを
判定する。判定結果が正である場合には、ステツ
プ202に進み、リーン補正係数FLEANに1.0を入
れてフイードバツク制御が実行されるようにす
る。ステツプ202終了後、或いは前出ステツプ201
の判定結果が否である場合には、このルーチンを
終了する。 次いで、前出第３図又は第７図に示したような
ルーチンで決定されたリーン補正係数FLEANを
用いて、他のルーチンで燃料噴射時間を計算し、
燃料噴射を行う。 なお前記実施例においては、本発明が、吸入空
気量感知式の電子制御燃料噴射装置を備えた自動
車用エンジンに適用されていたが、本発明の適用
範囲はこれに限定されず、吸気管圧力感知式の電
子制御燃料噴射装置を備えた自動車用エンジン、
或いは、電子制御気化器を備えた一般の内燃機関
にも適用できることは明らかである。

【発明の効果】

以上説明したとおり、本発明によれば、車速が
低くなつたことによつて、リーン制御からフイー
ドバツク制御に切替わる際には、空燃比の変更を
徐々にすることを禁止するので、トルクの復帰遅
れが無くなり、従つて車両運転性能が悪化するこ
とがないという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る車両用内燃機関の空燃
比制御方法が採用された、自動車用エンジンの吸
入空気量感知式電子制御燃料噴射装置の実施例の
構成を示す、一部断面図及びブロツク線図を含む
平面図、第２図は、前記実施例で用いられている
エンジン制御装置の構成を示すブロツク線図、第
３図は、前記実施例における、リーン制御と、フ
イードバツク制御の切替えを行うための制御切替
えルーチンを示す流れ図、第４図は、前記実施例
で用いられている、吸気管圧力とリーン補正係数
の関係を示す線図、第５図は、前記実施例におけ
る、フイードバツク制御からリーン制御に移行す
る際のリーン補正係数のなましの状態を示す線
図、第６図は、同じく、リーン制御からフイード
バツク制御に移行する際のリーン補正係数のなま
しの状態を示す線図、第７図は、前記実施例で用
いられている、スロツトル全閉信号がオンかオフ
に切替わつた時の処理ルーチンを示す流れ図であ
る。 １０……自動車用エンジン、１４……エアフロ
メータ、２１……スロツトル弁、２２……スロツ
トルセンサ、２３……圧力センサ、２６……イン
ジエクタ、２８……回転速度センサ、３０……水
温センサ、３４……酸素濃度センサ、３９……車
速センサ、４０……エンジン制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジン運転状態に応じて空燃比が理論空燃
   比よりリーン側となるように空燃比をフイードフ
   オワード制御するリーン制御と、空燃比センサの
   出力に応じて空燃比が理論空燃比となるように空
   燃比をフイードバツク制御するフイードバツク制
   御とを、エンジン運転状態により切替える部分リ
   ーン制御を行うようにし、リーン制御とフイード
   バツク制御とを切替える際は空燃比を徐々に変更
   するようにした車両用内燃機関の空燃比制御方法
   において、車両速度が所定速度以下となつた時に
   は、リーン制御からフイードバツク制御へ切替
   え、且つその際には空燃比を徐々に変更すること
   を禁止するようにしたことを特徴とする車両用内
   燃機関の空燃比制御方法。