JPH0551060B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エアフロメータから出力される吸入
空気量検出信号に基づいて、機関へ供給する燃料
量を制御する内燃機関の空燃比制御方法に関す
る。

〔従来の技術〕

内燃機関にあつては、排ガス中の一酸化炭素、
炭化水素又は窒素酸化物等の有害物質濃度を軽減
する為、空燃比（Ａ／Ｆ）を理論空燃比近傍の目
標空燃比に制御すべく燃料量を制御する空燃比制
御が行なわれている。例えば、従来の電子制御式
内燃機関の空燃比制御においては、機関１回転あ
たりの吸入空気量Ｑ／Ｎに定数KIPを乗じ、これ
によつて基本燃料量に相当する燃料噴射弁の開弁
時間を基本燃料噴射時間TPとして求める。次に、
このTRに次式(1)に示すように、必要に応じて、
空燃比フイードバツク補正係数FAF、空燃比学
習値KG、暖機増量系数K₁、その他の補正項K₂を
乗算し、更にこれに燃料噴射弁の無効噴射時間
TVを加算して燃料噴射時間TAUを定め、この
TAUに基づいて燃料噴射弁の開弁時間を制御す
ることにより空燃比を理論空燃比近傍に制御する
ようにしている。

TAU＝TP×FAF×K₁×K₂＋TV ここでTP＝Ｑ／Ｎ×KIP ……(1) 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところが、第７図ａに示すように、スロツトル
弁の開度がt₁時又はt₂時において急激に変化する
ような加減速の過渡時には、吸入空気やエアフロ
メータの慣性により吸入空気量検出信号Ｑは、第
７図ｂに示すように、図中破線で示した実際の吸
入空気量Q_Aよりもオーバーシユート又はアンダ
ーシユートしたものとなる。従つて、燃料噴射量
が実際のQ_A／Ｎからずれたものとなり、これに
より空燃比が目標空燃比からずれてくるという問
題がある。即ち、吸入空気量検出信号Ｑがオーバ
ーシユートした場合には、空燃比がリツチとなり
排気ガス中の炭化水素や一酸化炭素が増大すると
いう問題がある。又、アンダーシユートの場合に
は空燃比がリーンとなり窒素酸化物が増大すると
いう問題がある。

これらの問題は、内燃機関が十分暖機された定
常状態において特に問題となるものである。

即ち、機関が暖機されていないいわゆる冷間時
にあつては運転性を重視しなければならない。つ
まり、冷間時にあつては、スロツトル弁増開（加
速）に応じたＱ／Ｎ増大により燃料が増量されて
も、噴射された燃料の気化が十分行なわれないこ
となどから、所定時間燃料を見込み増量すること
がなされている。従つて、冷間加速時には検出信
号Ｑがオーバーシユートして空燃比がリツチ傾向
になることは、運転性から見れば望ましいことと
なる。

一方、冷間減速時には、スロツトル弁の絞り量
に応じたＱ／Ｎ減少により燃料が減量されても、
吸気管壁などに付着していた燃料が気化して機関
に供給される為、空燃比はリツチ傾向となること
から、検出信号Ｑがアンダーシユートしても、空
燃比がリーンになることを抑制することができる
ので、運転性からみれば冷間時のアンダーシユー
トは望ましいものということができる。

これらのことから、本発明の目的は、機関の暖
機状態に応じ冷間時には機関の運転性を良好に保
持すると共に、暖機後には吸入空気量検出信号の
オーバーシユートやアンダーシユートを除去して
空燃比が目標値からずれるのを防止することがで
きる内燃機関の空燃比制御方法を提供することに
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、エアフ
ロメータから出力される吸入空気量検出信号Ｑと
機関回転数検出信号Ｎとの比Ｑ／Ｎを求め、機関
の過渡変化時に吸入空気量検出信号Ｑの変化に応
じて吸入空気量検出信号Ｑまたは前記比Ｑ／Ｎの
変化率を減衰処理し、減衰処理された吸入空気量
検出信号Ｑまたは前記比Ｑ／Ｎに応じて基本燃料
量を定め、この基本燃料量に基づいて機関へ供給
する燃料量を制御する内燃機関の空燃比制御方法
において、機関の温度Ｔに応じて吸入空気量検出
信号Ｑまたは前記比Ｑ／Ｎの減衰処理の程度を変
更する内燃機関の空燃比制御方法を提案するもの
である。

〔作用〕

このような構成とすることにより、機関の温度
が低いいわゆる冷間時には、吸入空気量検出信号
Ｑのオーバーシユートやアンダーシユートに伴な
う燃料の増減を効果的に利用して機関の運転性を
良好に保持するようにし、他方機関の温度が十分
高い定常時には、吸入空気量検出信号Ｑ又は機関
回転数Ｎとの比Ｑ／Ｎの変化率を減衰（なまし）
処理して、吸入空気量検出信号Ｑのオーバーシユ
ートやアンダーシユートを実質的に除去し、実際
の比Q_A／Ｎに近付けているので、空燃比が目標
空燃比からずれることが無い。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図に本発明の一実施例の制御手順のフロー
チヤートを、第２図に本発明を適用可能な電子制
御式エンジンの一例の概略構成図を示す。第２図
において、エンジン１はシリンダブロツク２とシ
リンダヘツド３とを有する。シリンダブロツク２
の内部に形成されたシリンダボアには、ピストン
４が挿入されている。シリンダ側壁とシリンダヘ
ツド３とピストン４の上面とに囲まれた空間が燃
焼室となつている。

シリンダヘツド３には吸気ボート６と排気ポー
ト７とが形成されており、これらポートは各々吸
気バルブ８と排気バルブ９により開閉されるよう
になつている。またシリンダヘツド３には点火プ
ラグ１９が取付けられている。点火プラグ１９に
はイグニツシヨンコイル２６が発生する電流がデ
イストリビユータ２７を介して供給されており、
これによつて燃焼室５内にて放電による火花を発
生するようになつている。

吸気ポート６には吸気マニホールド１１、サー
ジタンク１２、スロツトルボデイ１３、吸気チユ
ーブ１４、エアフロメータ１５、エアクリーナ１
６が順次接続されている。またエンジン吸気系に
はそのスロツトルボデイ１３をバイパスして吸気
チユーブ１４とサージタンク１２とを接続するエ
アバイパス通路３０が設けられており、このエア
バイパス通路３０は電磁式のバイパス流量制御弁
３１により開閉及びその開口度が制御されるよう
になつている。

また排気ポート７には排気マニホールド１７、
排気管１８が順次接続されている。

吸気マニホールド１１の各吸気ポートに対する
接続端近くには燃料噴射弁２０が取付けられてい
る。燃料噴射弁２０には燃料タンク２１に貯留さ
れているガソリンの如き液体燃料が燃料ポンプ２
２により燃焼供給管２３を経て供給されるように
なつている。

スロツトルボデイ１３には吸入空気量を制御す
るスロツトルバルブ２４が設けられており、この
スロツトルバルブ２４はアクセルペダル２５の踏
込みに応じてその開度が駆動されるようになつて
いる。

エアフロメータ１５はエンジン吸気系を流れる
空気の流量を検出し、その検出信号Ｑを制御装置
５０へ出力するようになつている。

デイストリビユータ２７にはこれの回転数及び
回転位相、換言すればエンジン回転数Ｎとクラン
ク角を検出する回転数センサ２９が組込まれてお
り、これが発生する信号は制御装置５０に入力さ
れるようになつている。

排気ガス再循環（EGR）通路３４は排気分岐
管３５とサージタンク３８とをデユーテイー制御
方式による排気ガス再循環弁３２を介して接続
し、この排気ガス再循環弁３２を制御装置５０か
ら出力されるパルス信号に応動させてEGR通路
面積を変化させることにより、排気ガス再循環量
を制御するようになつている。

制御装置５０はマイクロコンピユータであつて
よく、その一例が第３図に示されている。このマ
イクロコンピユータは、中央処理ユニツト
（CPU）５１と、リードオンリメモリ５２とラン
ダムアクセスメモリ５３と、通電停止後も記憶を
保持するもう一つのランダムアクセスメモリ５４
と、マルチプレクサを有するＡ／Ｄ変換器５５
と、バツフアを有するＩ／Ｏ装置５６とを有し、
これらはコモンバス５７により互に接続されてい
る。このマイクロコンピユータは第２図に示され
ている如くバツテリ電源４８が供給する電流が与
えられ、これにより作動するようになつている。

Ａ／Ｄ変換器５５は、エアフロメータ１５が発
生する吸入空気量検出信号Ｑと、吸気温センサ５
８が発生する吸気温度信号と、水温センサ５９が
発生する水温信号Ｔとを入力され、それらデータ
をＡ／Ｄ変換してCPU５１の指示に従い所定の
時期にCPU５１及びランダムアクセスメモリ５
３或いは５４へ出力するようになつている。また
Ｉ／Ｏ装置５６は回転数センサ２９が発生するエ
ンジン回転数信号Ｎとクランク角信号とO₂セン
サ６０が発生する空燃比信号とを入力され、それ
らのデータをCPU５１の指示に従い所定の時期
にCPU５１及びランダムアクセスメモリ５３或
いは５４へ出力するようになつている。

CPU５１は各センサにより検出されたデータ
に基づいて燃料噴射量を計算し、それに基づく信
号をＩ／Ｏ装置５６を経て燃料噴射弁２０へ出力
するようになつている。この場合の燃料供給量の
制御はエアフロメータ１５が検出する吸入空気量
Ｑと回転数センサ２９が検出するエンジン回転数
Ｎとにより求められた基本燃料量を、例えば吸気
温センサ５８により検出された吸気温度と、水温
センサ５９により検出された水温Ｔと、O₂セン
サ６０により検出された空燃比に応じて修正する
等の補正が必要に応じて行なわれる。

またCPU５１は吸気温センサ５８により検出
された吸気温と水温センサ５９により検出された
水温とに応じてバイパス空気量信号をＩ／Ｏ装置
５６を経てバイパス流量制御弁３１へ出力するよ
うになつている。バイパス流量制御弁３１はＩ／
Ｏ装置５６より与えられるバイパス空気量信号に
応じてその開閉及びその開口度が制御される。

またCPU５１はこれが算出した基本燃料量と
回転数センサ２９により検出されたエンジン回転
数及びクランク角と吸気温センサ５８により検出
された吸気温度に基づき最適点火時期信号をリー
ドオンリメモリ５２より読出し、これをＩ／Ｏ装
置５６より点火コイル２６へ出力するようになつ
ている。

次に、上記のような構成の電子制御式エンジン
に本発明を適用した場合の実施例について、第１
図のフローチヤートにそつて説明する。

第１図のフローチヤートは空燃比制御ループの
途中を示すものであり、所定の制御周期（例えば
４ｍsec）ごとに実行されるようになつている。
ステツプ100において吸入空気量検出信号Ｑ及び
機関回転数検出信号Ｎを取り込み、ステツプ102
にてＱ／Ｎを計算により求める。次にステツプ
104〜ステツプ112において、機関の温度と吸入空
気量検出信号Ｑの変化とに応じて、Ｑ／Ｎの変化
率が減衰処理（以下なまし処理と称する）され
る。

このなまし処理について、第４図及び第５図を
参照しながら説明する。このなまし処理は吸入空
気量検出信号Ｑの変化に応じてＱ又はＱ／Ｎをな
ます方法と、Ｑ／Ｎの変化に応じてＱ又はＱ／Ｎ
をなます方法がある。しかし、空燃比制御はＱ／
Ｎに基づいたものであることから、Ｑ／Ｎの変化
に応じてＱ／Ｎをなまし処理することが制御上最
も望ましく、本実施例はこの方法によつた例を示
すものである。

第４図に示すように、ある制御タイミングCT₀
において加速が開始されると、つづく制御タイミ
ングCT₁，CT₂，……CT_iにて計算される検出値
（Ｑ／Ｎ）_iは、オーバーシユート分を含んで図示
実線のごとく変化する。このように変化する
（Ｑ／Ｎ）_iに対し、次式(2)、(3)、(4)のいずれかに
よつて求められる補正量Ｘを、制御タイミング
CT₀の検出値（Ｑ／Ｎ）_p又は前回の実行値（Ｑ／
Ｎ）_E×Cに加算することによつて、第４図図示点線
のごときなまし値（ｑ／ｎ）_iを定めるようにして
いる。

Ｘ＝（Ｑ／Ｎ）_i−（Ｑ／Ｎ）_E×C／Ｄ ……(2) Ｘ＝（Ｑ／Ｎ）_i−（Ｑ／Ｎ）_E×C／Ｄ＋Ａ ……(3) Ｘ＝Ａ ……(4) なお、式(2)〜(4)にて、Ａは定数、Ｄは第５図に
示すように、機関の冷却水温Ｔに応じて定まるな
まし係数である。第５図において、T₁は周囲温
度相当（例えば20℃）に、T₂は暖機温度相当
（例えば60〜80℃）に設定され、D₁はほぼ１即ち
なまし処理を行なわない値に、D₂はＱ／Ｎのオ
ーバーシユート又はアンダーシユートをカツトで
きるような値を実験等により求めて設定する。

ここで、第１図フローチヤートに戻つて制御手
順を説明すると、ステツプ104にて前回制御タイ
ミングにおける実行値（Ｑ／Ｎ）_E×Cを読み出す。
つづいてステツプ106にて冷却水温Ｔを取り込み、
ステツプ108にてその冷却水温Ｔに対応するなま
し係数Ｄをテーブルから読み出す。ステツプ110
にて予め指定されている式(2)〜(4)のいずれかによ
つて補正量Ｘを求め、ステツプ112に進んで前回
の実行値（Ｑ／Ｎ）_E×Cに補正量Ｘを加算してなま
し値（ｑ／ｎ）_iを求める。次にステツプ114にて
なまし値（ｑ／ｎ）_iを実行値（Ｑ／Ｎ）_E×Cとし、
ステツプ116にて基本燃料噴射時間TPを演算して
メインループに戻り、この時間TPに基づいて前
式(1)によりTAUを求めて燃料噴射を実行する。

上述したように、本実施例によれば、検出値
Ｑ／Ｎをその変化に応じた割合いでなまし処理を
施していることから、なまし係数Ｄ又は定数Ａを
適当に設定すれば、検出値Ｑ／Ｎのオーバーシユ
ート又はアンダーシユートを除去することができ
る。

また、なまし処理を機関の温度（冷却水温）に
応じて行なうようにしていることから、冷間時に
は検出値Ｑ／Ｎのオーバーシユートやアンダーシ
ユートを効果的に利用して運転性が良好に保持さ
れる。

したがつて本実施例によれば、機関の暖機状態
に応じて吸入空気量検出信号のオーバーシユート
やアンダーシユートを除去することができること
から、冷間時には機関の運転性を良好に保持し、
暖機後には空燃比を目標値に保持して排気ガス中
の有害物質濃度を軽減することができる。

第６図に本発明の他の実施例の制御手順をフロ
ーチヤートにして示す。

本実施例が第１図の実施例と異なる点は、式(2)
〜(4)のなまし係数Ｄを定数D_Cとし、暖機状態に
応じたなまし処理を冷却水温が一定の基準値T_C
以上か否かによつて行なうか否かを判定するよう
にしたことにある。即ち、ステツプ118において
冷却水温ＴがT_C以上であればなまし処理を行な
い、T_C未満であればなまし処理を行なわずに検
出値（Ｑ／Ｎ）_iを実行値（Ｑ／Ｎ）_E×Cとするよう
にしたのである。

したがつて本実施例によれば、第１図の実施例
よりも制御が簡単になり、CPUの負荷を軽減す
ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、機関の
暖機状態に応じて吸入空気量検出信号のオーバー
シユートやアンダーシユートを除去することがで
き、これによつて冷間時には機関の運転性を良好
に保持し、暖機後には空燃比を目標値に保持して
排気ガス中の有害物質濃度を軽減することができ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の制御手順を示すフ
ローチヤート、第２図は本発明を適用可能な一例
のエンジンの概要構成図、第３図は第２図図示の
制御装置の詳細ブロツク構成図、第４図、第５図
は第１図図示実施例の動作を説明するための線
図、第６図は本発明の他の実施例の制御手順を示
すフローチヤート、第７図は本発明が解決しよう
とする問題点を説明するための線図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エアフロメータから出力される吸入空気量検
   出信号Ｑと機関回転数検出信号Ｎとの比Ｑ／Ｎを
   求め、機関の過渡変化時に吸入空気量検出信号Ｑ
   の変化に応じて前記吸入空気量検出信号Ｑまたは
   前記比Ｑ／Ｎの変化率を減衰処理し、減衰処理さ
   れた前記吸入空気量検出信号Ｑまたは前記比Ｑ／
   Ｎに応じて基本燃料量を求め、当該基本燃料量に
   基づいて機関へ供給する燃料量を制御する内燃機
   関の空燃比制御方法において、 機関の温度Ｔに応じて前記吸入空気量検出信号
   Ｑまたは前記比Ｑ／Ｎの減衰処理の程度を変更す
   ることを特徴とする内燃機関の空燃比制御方法。