JPH0491337A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、エンジンの空燃比制御装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 燃費性能の向上等を図るために、空燃比（エアの燃料に
対する比Ａ／Ｆ）をフィードバック制御するようにした
エンジンは従来より知られている。

そして、このようなエンジンにおいては、一般に、まず
空燃比を目標値に保持できるであろうと予想される基本
燃料供給量が吸気量に応じて決定され、次に排気通路に
設けられたＯ、センサによって検出される空燃比の、目
標値（例えば、理論空燃比Ａ／Ｆ＝１４．７）に対する
偏差に応じて、該偏差が低減される方向に基本燃料供給
量が補正され（以下、この補正値をフィードバック補正
値という）、最終燃料供給量が決定されるようになって
いる。

ところで一方、燃費性能の向上等を図るため、減速時等
に燃料をカットする燃料カット手段を備えたエンジンが
、従来より多用されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、空燃比をフィードバック制御するように
したエンジンに対して、このような燃料カットを行なう
と、燃料カット時あるいは燃料力・ソト解除直後におい
ては、０２センサによって検出される空燃比が最大限リ
ーンとなっているので、燃料カット解除後、フィードバ
ック補正値が０から急速に正補正側に変化し、大過剰な
燃料供給が行なわれ、燃費性能の低下を招くとともに、
排気ガス浄化触媒に負担をかけるといった問題がある。

具体的には、第４図に示すように、燃料供給が行なわれ
ている通常の運転時には、空燃比（曲線Ｉ］、）が周期
的にリッチ・リーンを繰り返しつつ平均的には目標値（
例えば、Ａ／Ｆ＝１４．７）に保持されるが（時刻Ｌ＋
’　、Ｕｔ’　、Ｌ＋’では目標値となっている）、例
えば時刻Ｌ’で燃料供給が停止されるとぐ折れ線Ｉ−ｒ
、）、若干の時間遅れの後空燃比が最大限リーンとなる
。なお、燃料カット中はフィードバック制御を行なわな
いので、フィートノ＜、ツク補正値ＣＦＢ（折れ線Ｉ］
３）は０に固定される。そして、時刻ｂ’で燃料カット
が解除され、直ちに空燃比のフィードバック制御が開始
されると、この時点では０２センザによって検出される
空燃比が最大限リーンとなっているので、これを補正し
ようとして、フィードバック補正値ＣＦＢがＯから急速
に正補正側に変化し、大過剰な燃料供給が行なわれるこ
とになる。

これを改善するため、燃料カット解除後適当な期間だけ
、空燃比のフィードバック制御の開始を遅延さ［るよう
にした空燃比制御装置か提案されている（例えば、特公
昭５Ｂ−４０００９号公報参照）。しかしながら、この
空燃比制御装置では、つまるところ燃料カット解除後所
定期間は、空燃比を制御しないということに尽きるので
、この間前記したような大過剰な燃料供給は防止される
ものの、適正な空燃比を保持できるわけではない。

このため、基本燃料供給量かりヘン側にずれているとき
には、燃料カット解除後混合気がリーンとなり、エンジ
ンの出力低下を招き、応答性ないし走行性が悪化折ると
いった問題かある。

本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであっ
て、空燃比のフィードバック制御手段と、燃料カット手
段とが設けられたエンジンにおいて、燃料カット解除直
後において、適正な空燃比を維持することができ、燃費
性能の向上と応答性ないし走行性の向上とを図るこ七が
できるエンジンの空燃比制御装置を提供することを目的
とする。

Ｕ課題を解決する丸めの手段］ 本発明は」二記の目的を達するため、吸気量に応じて基
本燃料供給量を決定する一方、空燃比の目標値に対する
偏差をなくすように上記基本燃料供給量を補正するフィ
ードバック制御手段と、燃料を必要としない運転領域で
は燃料供給を停止する燃料供給停止手段と、燃料供給停
止が解除された後設定期間空燃比のフィードバック制御
の開始を遅延させるフィードバック制御遅延手段とが設
けられたエンジンの空燃比制御装置において、基本燃料
供給量がリーン側にずれているときには、燃料供給停止
解除後のフィードバック制御開始の遅延を禁止するフィ
ードバック制御遅延禁止手段を設けたことを特徴とする
エンジンの空燃比制御装置を提供する。

「発明の作用・効果」 本発明によれば、基本燃料供給量がリーン側にずれてい
るときには、燃料カット解除と同時にフィードバック制
御が開始される。そして、この時点においては０．セン
サににって検出される空燃比が最大限リーンとなってい
るので、フィードバック補正値は急速に正補正側に変化
し、燃料供給量が増量されることになる。しかしながら
、もともと基本燃料供給量がリーン側にずれているので
、この増量によって基本燃料供給量のリーン側へのずれ
が速やかに補償され、空燃比がほぼ目標値（理論空燃比
）に保持される。このため、燃料カット解除後、応答遅
れなくエンジン出力が高められ走行性が向」−する。

なお、基本燃料供給量が適正であるかまたはリッチ側に
ずれているときには、燃料カット解除後適当な期間たけ
フィードバック制御の開始が遅延されるので、燃Ｈカッ
トによるリーン状態に起因する、燃料カット解除直後の
大過剰な燃料噴射が防止されるのはもちろんである。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

第１図に示すように、エンジンＣＥは、吸気弁ｌが開か
れたときに、吸気ボート２から燃焼室３内に混合気を吸
入し、この混合気をピストン４で圧縮した後、点火プラ
グ５で着火・燃焼させ、燃焼ガスを、排気弁６が開かれ
たときに排気ポート７を介して排気通路８に排出するよ
うになっている。なお、排気通路８には三元触媒を用い
た排気ガス浄化装置９が設けられている。

燃焼室３に吸気を供給するために、吸気ポート２と連通
する吸気通路ＩＩが設けられ、この吸気通路１１には、
上流側から順に、ホットワイヤ式のエアフローセンサ１
２と、アクセルペダル（図示せず）と連動して開閉され
るスロットル弁１３と、吸気の流れを安定化するザージ
タンク１４と、吸気中に燃料を噴射する燃料噴射弁１５
とが設けられている。

また、点火プラグ５には、イグニッションコイル１９に
惹起される高電圧が、配電器１８を介して所定のタイミ
ングで供給され、この高電圧によって発生するスパーク
で、混合気が点火されるようになっている。

そして、エンジンＣＥの空燃比制御を行なうためにマイ
クロコンピュータで構成されるコントロールユニット２
０が設けられている。このコントロールユニット２０は
、請求項１に記載されたフィードバック制御手段と燃料
供給停止手段とフィードバック制御遅延手段とフィード
バック制御遅延禁止手段とを含む空燃比制御装置であっ
て、エアフローセンサ１２によって検出される全吸入空
気量（エアフローセンサ出力）、配電器１８から出力さ
れるイグニッションパルス、水温センサ２１によって検
出される水温、スロットル開度センサ２２によって検出
されるスロットル開度、ｏ、センサ２３によって検出さ
れる空燃比等を入力情報として、通常運転時の空燃比の
フィードバック制御と、減速時の燃料カットとを行ない
、かつ燃料カット解除直後においては、基本的には空燃
比のフィードバック制御の開始を一定のデイレ−時間だ
け遅延させて大過剰に燃料噴射が行なわれるのを防止す
るが、基本燃料噴射パルス幅（請求項Ｉに記載された基
本燃料供給量に相当する）がリーン側にずれているとき
には、燃料カット解除後直ちに空燃比のフィードバック
制御を開始して、混合気を急速にリッチ側に変化させ、
混合気のリーン側へのずれを早急に補正するといった空
燃比制御を行なうようになっている。以下、第２図（ａ
）　、　（ｂ）に示すフローチャートに従って、コント
ロールユニット２０による空燃比制御の制御方法を説明
する。

ステップＳｔでは、エアフローセンサ出力値すなわち全
吸入空気量Ｑ１スロットル開度ＴＶθ、イグニッション
パルス信号、０．センサ出力すなわち空燃比、その他の
各種制御情報が読み込まれる。

ステップＳ２では、イグニッションパルス信号からエン
ジン回転数Ｎｅが演算される。

ステップＳ３では、次の式ｌにより基本噴射パルス幅Ｔ
Ｂが演算される。

ＴＢ−（Ｑ／Ｎｅ）・Ｋ・旧・・・・・・・・・山・・
式１なお、式ｌにおいて、Ｋは、燃焼室３への１回空気
吸入量（Ｑ／Ｎｅ）に対する燃料噴射弁１５の基本噴射
パルスＴＢを演算するための比例定数である。

ステップＳ４では、基本噴射パルス幅ＴＢを補正するフ
ィードバック補正値ｃＦＢと、学習補正値ＣＬＲＮとが
演算される。

本実施例では、燃料噴射パルス幅（全燃料噴射量）は、
空燃比の目標値に対する偏差に直接的にはかかわりなく
設定される非フイードバツク部分と、上記偏差に基づい
てこれをなくすように設定されるフィードバック部分と
からなる。ここにおいて、フィードバック部分は、リッ
チ側への補正（正補正）及びリーン側への補正（負補正
）の制御幅を十分に確保するために、平均的には０とな
るように設定するのが好ましい。けだし、例えばフィー
ドバック部分が継続的にリッチ側にずれているような場
合にはリッチ側への制御幅が狭くなり、混合気がリーン
なときにこれを迅速にリッチ側に変化させることができ
なくなるからである。また、非フイードバツク領域では
、空燃比が目標値から大きくずれてしまうからである。

そこで、非フイードバツク部分を、さらに吸気充填量に
単純に比例する固定部分と、フィードバック部分が平均
的に０となるように学習結果に基づいて非フイードバツ
ク部分を増減する学習部分とに分割している。

具体的には、フィードバック部分が継続的にリッチ側ま
たはリーン側にずれている場合には、この継続的なずれ
分を学習部分に取り込み、フィードバック部分が平均的
にＯとなるようにしている。

したがって、学習部分は非フイードバツク部分の一部で
はあるが、間接的・長期的にはフィードバック制御の一
部を担っているといえる。通常の運転時には、このよう
な学習を繰り返しつつ空燃比のフィードバック制御が行
なわれ、燃費性能の向上と走行性の向上とが図られるよ
うになっている。

なお、具体的には以下で説明するように、上記フィード
バック部分はフィードバック補正値ＣＦＨによって決定
され、学習部分は学習補正値ＣＬＲＮによって決定され
る。

フィードバック補正値ＣＦ’Ｂは、０２センサ２３によ
って検出される空燃比の目標値に対する偏差に基づいて
、普通のＰＩ副制御比例・積分制御）における−船釣な
演算方法によって演算される。

なお、減速時において燃料カットが開始されたときには
、空燃比のフィードバック制御は停止され、フィードバ
ック補正値ＣＦＢが０に固定される（以下、この状態を
ＣＦＢオープンという）。

また、学習補正値ＣＬ　ＲＮは、経時的にサンプリング
された複数のフィードバック補正値ＣＦＢから、次の式
２により演算される。

ＣＬＲＮ　＝　ＣＬＲＮ’　＋　（ΣＣＦＢ／　ｍ）　
・（１／　２）−式２なお、式２において、ＣＬＲＮ’
は前回の学習補正値であり、ｍは１回の学習におけるサ
ンプル数（例えば３２個）であり、ΣＣＦＢはｍ個のＣ
ＦＢサンプルの積算値である。

なお、上記補正のほか、水温に基づく温度補正、あるい
はスロットル開度に基づく負荷補正等を行なうようにし
てもよい。

ステップＳ５では、次の式３により最終噴射パルス幅Ｔ
が演算される。

Ｔ＝ＴＢ・（１＋ＣＬＲＮ＋ＣＰＢ）・・・・・・・・
・・・・・・・式３ここにおいて、ＴＢは全燃料噴射パ
ルス幅中の前記固定部分に相当し、ＴＢ　−ＣＬＲＮは
学習部分に相当し、ＴＢ　−ＣＦＢはフィードバック部
分に相当する。

ステップＳ６では、燃料カット条件が成立しているか否
かが比較される。燃料カットは、減速時、例えばスロッ
トル開度ＴＶθが全閉であり、かつエンジン回転数Ｎｅ
が所定値以上（例えば１５００ｒ、ｐ、ｍ、以上）であ
るようなときに行なわれる。このような減速状態におい
ては、燃料を噴射する必要がなく、また燃料カットによ
ってエンジンブレーキが強められ、減速が促進されるか
らである。

ステップＳ６での比較の結果、燃料カット条件が成立し
ていれば（ＹＥＳ）、ステップＳ７で燃料噴射が停止さ
れ、続いてステップＳ８でフィードバック制御が停止さ
れ、フィードバック補正値ＣＦＢがＯに固定される（Ｃ
ＦＢオーブン）。この後る。

一方、ステップＳ６での比較の結果、燃料カット条件が
成立していなければ（ＮＯ）、ステップ８９以下が実行
され、燃料噴射が行なわれる。

ステップＳ９では、前回に燃料カット条件が成立してい
たか否かが比較される。比較の結果、前回に燃料カット
条件が成立していなければ（Ｎｏ）、すなわち引き続い
て燃料噴射続行中であるならば、ステップ９１８でデイ
レ−タイマが０より大きいか否かが比較される。このデ
イレ−タイマは、後で説明するように、燃料カット解除
後、空燃比のフィードバック制御の開始をデイレ−時間
だけ遅延させるためのタイマであって、デイレ−タイマ
が０より大きいときは、空燃比のフィードバック制御の
開始を遅延させている状態にある。

ステップＳ１８での比較の結果、デイレ−タイマが０で
あれば（ＮＯ）、空燃比のフィードバック制御が継続し
て行なわれている通常の運転状態にあるので、ステップ
Ｓ１３で、最終噴射パルス幅Ｔに従って燃料噴射が行な
われた後、ステップＳｌに復帰して、空燃比制御が続行
される。なお、ステップ８１８での比較の結果、デイレ
−タイマがＯより大きければ（ＹＥＳ）、後で説明する
ステップ１６〜ステツプＳ１７が実行され、フィードバ
ック制御開始の遅延が続行される。

一方、ステップＳ９での比較の結果、前回に燃料カット
条件が成立していれば（ＹＥＳ）、すなわち今回から燃
料カットが解除されたのであれば、ステップＳ１０．ス
テップＳｌｌで、基本噴射パルス幅ＴＢがリーン側にず
れているか（以下、この状態をベースリーンという）否
かが判定され、ベースリーンであれば直ちに空燃比のフ
ィードバック制御が開始され、ベースリーンでなければ
（以下、この状態をベースリッチという）、一定のデイ
レ−時間経過後がら空燃比のフィードバック制御が開始
されるようになっている。

例えば、第３図に示すように、時刻１＋で燃料カットが
解除された場合（折れ線Ｇ、）、実際に燃料噴射が開始
されているが、Ｏ，センサ出力すなわち実際に検出され
る空燃比は（折れ線Ｇ２）、時間遅れにより燃料カット
解除後も時刻ｔ、までは最大限リーンとなる。このため
、時刻１＋でフィードバック制御を開始すると、前記し
たとおり、フィードバック補正値ＣＦＢが急速に正補正
側に変化し、大過剰な燃料噴射が行なわれることになる
。これを防止するために、フィードバック制御の開始を
デイレ−時間（１１−１＋）だけ遅延させるようにして
いる。この結果、ベースリッヂなときにはフィードバッ
ク補正値ＣＦＢは、折れ線Ｇ３で示すように変化する。

しかしながら、基本噴射パルス幅ＴＢがベースリーンな
場合に、空燃比のフィードバック制御の開始を遅延させ
ると、前記したとおり、この間混合気がリーンとなり、
エンジン出力が低下して走行性あるいは応答性が悪くな
るので、燃料カット解除後直ちに（時刻ｔ、で）空燃比
のフィードバック制御を開始するようにしている、この
ときフィードバック補正値ＣＦＢは折れ線Ｇ４で示すよ
うに、時刻ｔ、から直ちに正補正側に変化し、速やかに
混合気のリーン状態を補正する。

具体的には、学習補正値ＣＬＲＮが０より大きく、かつ
その更新回数ｎ（学習回数）が所定値ｎ。以下のときに
は、ベースリーンであると判定するようにしている。す
なわち、支ずＣＬＲＮ＞Ｏであれば基本噴射パルス幅Ｔ
Ｂがリーン側にずれていることになり、さらにｎ≦ｎｏ
であれば学習が不十分であるので、上記ずれがまだ完全
に補償されていないと考えられるからである。

そこで、ステップＳＩＯで学習補正値ＣＬＲＮが０より
大きいか否かが比較され、ステップＳ１１で学習補正値
ＣＬＲＨの更新回数ｎが所定値ｎ。（例えば４）以下で
あるか否かが比較される。これらの比較の結果、ＣＬＲ
Ｎ＞０であり（ステップＳｌＯでＹＥＳ）、かつｎ≦ｎ
ｏであれば（ステップＳ１１でＹＥＳ）、ベースリーン
であると判定され、ステップＳ１２で空燃比のフィード
バック制御が開始され、フィードバック補正値ＣＦＢの
０固定が解除される（ＣＦＢオープン解除）。続いて、
ステップＳ１３で最終噴射パルス幅Ｔに従って燃料噴射
が行なわれた後、ステップＳ１に復帰して、空燃比制御
が続行される。

一方、ステップＳ１０．ステップＳｌｌでの比較の結果
、ＣＬＲＮ≦０であるか（ステップＳｌＯでＮｏ）、ま
たはｎ＞ｎｏであれば（ステップｓ１１でＮｏ）、ステ
ップＳＩ４−ステップＳＩ７が実行され、空燃比のフィ
ードバック制御の開始がデイレ−時間だけ遅延させられ
る。すなイっち、ＣＬＲＮ≦０の場合は、基本噴射パル
ス幅ＴＢがベースリッヂであり、ｎ＞ｎｏの場合はたと
えベースリーンであっても学習によりこれが補償されて
いるので、燃料カット解除後直ちに空燃比のフィードバ
ック制御を開始すると大過剰な燃料噴射が行なわれるこ
とになるからである。

ステップＳＩ４ではデイレ−タイマが０であるか否かが
比較され、０であれば今回からデイレ−時間のカウント
が開始されることになるので、ステップＳ１５でデイレ
−タイマに正の初期値がセットされ、０てなければすで
にデイレ−時間のカウントが開始されているので、ステ
ップＳＩ５をスキップする。このデイレ−タイマは、ス
テップＳ１５で初期値がセットされた後、本制御ルーチ
ンが１同案行される毎に、ステップ８１６で一定値づつ
デクリメントされ、これが０になったときには、ステッ
プＳ１２で空燃比のフィードバック制御が開始されるよ
うになっている。

ステップ９１６ではデイレ−タイマが一定値だけデクリ
メントされ、続いてステップＳ１７でデイレ−タイマが
Ｏより大きいか否かが比較される。

この比較の結果、デイレ−タイマが０より大きければ（
ＹＥＳ）、デイレ−時間が経過していないので、空燃比
のフィードバック制御を停止したままステップＳ１３で
、最終噴射パルス幅Ｔに従って燃料噴射が行なわれ、こ
の後ステップＳＩＪこ復帰して、空燃比制御が続行され
る。なお、この後デイレ−タイマがＯになるまでは、ス
テップＳ１８での判定がＹＥＳとなるので、ステップＳ
１６→ステツプＳ１７→ステツプＳ１３が繰り返し実行
される。

一方、ステップＳ１７での比較の結果、デイレ−タイマ
が０であれば（Ｎ　Ｏ）、デイレ−時間が経過したので
、ステップＳ１２で空燃比のフィードバック制御が開始
され、ＣＦＢオープンが解除される。続いて、ステップ
Ｓ１３で最終噴射パルス幅Ｔに従って燃料噴射が行なわ
れ、この後ステップＳｌに復帰して、空燃比制御が続行
される。

以上、本発明によれば、基本燃料パルス幅のベースリー
ン・ベースリッチにかかわりなく、燃料カット解除後の
空燃比をほぼ目標値に維持することができ、燃費性能の
向」二と走行性ないし応答性の向上とを図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にがかる空燃比制御装置を備えたエン
ジンのシステム構成図である。 第２図（ａ）　、　（ｂ）は、夫々コントロールユニッ
トによる空燃比制御の制御方法を示すフローチャートで
ある。 第３図は、燃料カット解除時における、燃料カット信号
と、０２センサ出力（空燃比）と、フィードバック補正
値の時間に対する特性を示す図である。 第４図は、燃料カット解除後に空燃比フィードバック制
御の開始を遅延させない従来の空燃比制御装置の、燃料
カット信号と、０２センサ出力（空燃比）と、フィード
バック補正値の時間に対する特性を示す図である。 ＣＥ・・・エンジン、１１・・・吸気通路、１２・・・
エアフローセンサ、１３・・・スロットル弁、１５・・
・燃料噴射弁、１８・・・配電器、２０・・・コントロ
ールユニット、２１・・・水温センサ、２２・・・スロ
ットル開度センサ、２３・・・０．センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気量に応じて基本燃料供給量を決定する一方、
   空燃比の目標値に対する偏差をなくすように上記基本燃
   料供給量を補正するフィードバック制御手段と、燃料を
   必要としない運転領域では燃料供給を停止する燃料供給
   停止手段と、燃料供給停止が解除された後設定期間空燃
   比のフィードバック制御の開始を遅延させるフィードバ
   ック制御遅延手段とが設けられたエンジンの空燃比制御
   装置において、 基本燃料供給量がリーン側にずれているときには、燃料
   供給停止解除後のフィードバック制御開始の遅延を禁止
   するフィードバック制御遅延禁止手段を設けたことを特
   徴とするエンジンの空燃比制御装置。