JPH0625551B2

JPH0625551B2 - エンジンの空燃比制御装置

Info

Publication number: JPH0625551B2
Application number: JP7854485A
Authority: JP
Inventors: 清孝間宮; 克日子横奥; 忠良甲斐出
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1985-04-15
Filing date: 1985-04-15
Publication date: 1994-04-06
Anticipated expiration: 2009-04-06
Also published as: JPS61237855A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明が運転状態に応じた種々の空燃比に制御するエン
ジンの空燃比制御装置に関するものである。

（従来技術）エンジンの空燃比制御装置のうち、特開昭５７−２１０
１３７号公報に見られるように、運転状態に応じた種々
の目標空燃比を設定し、この目標空燃比を基に、吸気系
空燃比を制御するようにしたものがある。特に、空燃比
センサからのフィードバック信号を受けて空燃比制御す
るものにあっては、エンジンの最適制御が精密になしう
ることから、近時注目されているところである。その一
例として、排気ガス中の酸素量に対してリニアに電圧を
発生する、所謂リーンセンサからのフィードバック信号
により、吸気系空燃比の最適制御するものがある。

このような空燃比制御装置にあっては、定常運転状態で
は、その運転状態に最適な目標空燃比を基準としてフィ
ードバック制御がなされることとなるが、運転状態が変
わる過渡期には、フィードバック制御の基準となる目標
空燃比の値が種々の値に設定し直されることとなる。

（発明の解決しようとする問題点）しかしながら、基準となる目標空燃比の値が目まぐるし
く変動することは、フィードバック制御系にとって好ま
しいことではなく、目標空燃比への収束性が悪化すると
いう問題が生ずる。

つまり、目標空燃比が短期間に変動し、一時的に設定さ
れた前回の目標空燃比に対してフィードバック制御量が
設定され、該フィードバック制御量が現在の目標空燃比
と異なる方向に設定されている場合があると、現在の目
標空燃比への収束性が悪化するという問題がある。

（発明の目的）本発明は、上記の問題を鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、運転状態が変化する過渡期におい
て、目標空燃比の変動に伴うフィードバック制御の収束
性の悪化を防止するようにしたエンジンの空燃比制御装
置を提供することにある。

（問題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明にあっては次のような
構成としてある。すなわち、第１図にブロック図的に示
すように、運転状態に応じた種々の目標空燃比を基準と
して空燃比センサによりフィードバック制御するように
したエンジンの空燃比制御装置において、運転状態の変
化率を検出する運転状態変化率検出手段と、該運転状態
変化率検出手段からの信号を受け、運転状態の変化率が
所定値以上の状態で異なる目標空燃比が設定される運転
状態へ移行した時、運転状態の変化率が所定値以下にな
るまでは目標空燃比を移行直前の目標空燃比に固定し該
固定された目標空燃を基準としてフィードバック制御を
継続するフィードバック継続手段と、を備えた構成としてある。

（実施例）第２図において、１はエンジン本体で、吸入空気は、エ
アクリーナ２で浄化された後、エアフローチャンバ３、
スロットルバルブボディ４、サージタンク５、吸気マニ
ホルド６、吸気弁７により開閉される吸気ポート８を経
て、燃焼室９へ供給され、上記エアクリーナ２から吸気
ポート８までの経路が、吸気通路１０を構成している。
この吸気通路１０を流れる吸入空気は、スロットルバル
ブ１１により制御され、燃料噴射弁１２から吸気通路１
０内に噴射される燃料との混合気となって燃焼室９内に
充填される。

ここで、吸気ポート８にはスワール１３が設けられてお
り、該スワール通路１３を通って燃焼室９に流入する吸
入空気によって燃焼室９内にスワールが生成され、希薄
燃焼の安定化が図られている。

燃焼室９からの排気ガスは、排気弁１４により開閉され
る排気ポート１５、排気マニホルド１６等からなる排気
通路１７を通り、排気通路１７に装着された触媒装置１
８で浄化された後に大気に排出される。この排気通路１
７には、触媒装置１８の上流側に、空燃比センサとして
のリーンサンサ１９が設けられており、リーンセンサ１
９からの信号により吸気系空燃比（燃料噴射弁１２から
の燃料噴射量）のフィードバック制御される。

ところで、リーンセンサ１９は、第３図に示すように、
排気ガス中の酸素濃度をリニアな電圧として検出するこ
とができることから、この特性を利用したフィードバッ
ク制御、つまり運転状態に応じた種々の空燃比に制御さ
れるようになっている。

第２図中、２０はマイクロコンピュータからなるコント
ロールユニットで、コントロールユニット２０には、エ
アフローメータ２１からの吸入空気量、スロットルセン
サ２２からのスロットル開度信号、図示を省略したエン
ジン回転数センサからのエンジン回転数信号、リーンセ
ンサ１９からのフィードバック信号の他のアクセルペダ
ル踏み込みセンサ２３からの踏み込み変化率信号、水温
センサ２４、大気圧センサ２５、吸気温センサ２６から
の各種信号、バッテリ２８からの電圧信号が入力され、
コントロールユニット２０からは、燃料噴射弁１２に対
して燃料噴射制御信号が出力される。

燃料噴射弁１２から噴射される燃料の量は、コントロー
ルユニット２０からの出力されるパルスのパルス幅によ
って調整される。

コントロールユニット２０によってなされる空燃比制御
の概略を説明すると、エアフローメータ２１によって計
測された吸入空気量及びエンジン回転数から、基本燃料
噴射量(Tp)が算出され、この基本燃料噴射量(Tp)に対し
て各種の補正、つまりリーンセンサ１９からのフィード
バック信号に基づく補正等が加えられて、この補正後の
燃料噴射量(Ti)に対応するパルス信号が燃料噴射弁１２
に対して出力される。尚、上記基本燃料噴射量(Tp)は予
め設定された目標空燃比(VSL)に基づくもので、この目
標空燃比(VSL)は、運転状態に応じて種々の値に設定さ
れている。したがって、運転状態が変化すれば、それに
応じて目標空燃比(VSL)の値が変わり、刻々変化する目
標空燃比(VSL)の値に基づいてフィードバック制御がな
されることとなる。

これに対して、本実施例では、運転状態の変化率に基づ
き、第４図に示すように、運転状態の変化率（ｗ）がｗ
_１までは、上述した通常のフィードバック制御がなさ
れ、変化率（ｗ）がｗ_１からｗ_２までは、上記フィード
バック制御を停止、つまりリーンセンサ１９からのフィ
ードバック信号に基づくフィードバック補正が停止され
るようになっている。そして運転状態の変化率（ｗ）が
ｗ_２以上である場合には、運転状態が変化する直前の目
標空燃比(VSLold)に基づいてフィードバック制御がなさ
れ、その後、運転状態変化率（ｗ）がｗ_１以下に復帰し
た後には、上記の直前の目標空燃比(VSLold)を現在の目
標空燃比(VSLnew)に近づける制御がなされるようになっ
ている。

以上は、定常走行状態から加速状態への移行を想定した
制御内容であるが、勿論、減速状態への移行過程におい
ても同様の制御がなしうるものである。

このような制御を、フローチャートに基づいて、詳細に
説明する。

第５図に示すフローチャートにおいて、先ず、ステップ
Ｓ１でイニシャライズされ、フラグＩが「０」に設定さ
れた後、ステップＳ２で、エアフローメータ２１からの
吸入空気量(Tp)，リーンセンサ１９からの二次空燃比(V
s)等と共に、アクセルペダルの踏み込み変化率信号が
（運転状態変化率信号）が入力され、次のステップＳ３
で基本燃料噴射量(Tp)に対する補制値(ACC)、減速補正
値(DEC)、高負荷増量補正値(CEN)が算出された後、ステ
ップＳ４に進む。

ステップＳ４において、エンジン回転数と負荷（スロッ
トル開度）に基づいてフィードバック(F/B)のゾーン判
別がなされ、ステップＳ４でフィードバックゾーンにあ
ると判別されると、ステップＳ５に移行し、このステッ
プＳ５で運転状態の変化率（ｗ）がｗ_１より小であるか
否かの判別がなされる。

フイードバック制御上記ステップＳ５で変化率（ｗ）がｗ＜ｗ_１であると判
別されると、通常のフィードバックルーチンへ移行す
る。

すなわち、ステップＳ６に移行して、フラグＩが「０」
であるか否かの判別がなされるが、ステップＳ１でＩ＝
０となっているので、ステップＳ７に進み、ステップＳ
７でスライスレベルの更新がなされる。すなわち、エン
ジン回転数、負荷に基づいて、運転状態に応じて予め設
定されている目標空燃比(VSL)が算出され、次のステッ
プＳ８で、上記目標空燃比(VSL)に対するフィードバッ
ク補正値(CFB)が演算された後、ステップＳ９に移行し
て、上記目標空燃比(VSL)に基づく基本噴射量(Tp)に対
して各種補正を加えた燃料噴射量(Ti)が算出される。こ
こに、燃料噴射量(TI)の算出は以下の式に基づくもので
ある。

Ti＝Tp×（１＋Cw+CACC+CDEC+CEN+CFB）＋TV そして、次のステップＳ１で、上記燃料噴射量(Ti)に対
応するパルス幅を備えたパルス信号が燃料噴射弁１２に
対して出力され、リーンセンサ１９からのフィードバッ
ク信号に基づくフィードバック制御がなされる。

フィードバック制御の停止運転状態変化率（ｗ）がｗ_１＜ｗ＜ｗ_２であるときに
は、上記フィードバック制御を停止するフィードバック
停止ルーチンへ移行する。

すなわち、ステップＳ５からステップＳ１１へ移行し、
このステップＳ１１でｗ＜ｗ_１であるか否かの判別がな
され、ステップＳ１１から、前述したステップＳ８をジ
ャンプして、ステップＳ９にループが回わされ、ステッ
プＳ９で、リーンセンサ１９からのフィードバック補正
を加えることなく、燃料噴射量(Ti)の算出がなされ、こ
の燃料噴射量(Ti)に基づくパルス信号がステップＳ１０
で出力される。

目標空燃比(VSL)の固定運転状態変化率がｗ＞ｗ_２であるときには、目標空燃比
(VSL)を運転状態が変化する直前の目標空燃比(VSLold)
に固定するルーチンへ移行する。

すなわち、ステップＳ１１からステップＳ１２へ移行
し、フラグＩが「１」にセットされた後、前述したステ
ップＳ８をジャンプして、ステップＳ８へループが回わ
される。ステップＳ８では運転状態が変化する直前の目
標空燃比(VSLold)に基づいて、つまり目標空燃比が VS
Lold に固定された状態で、フイードバック補正値(CF
B)の演算がなされ、次のステップＳ９で基本燃料噴射量
(Tp)に対するフィードバック補正がなされた後、燃料噴
射弁１２にパルス信号が出力される（ステップ１０）。

現在の目標空燃比(VSLnew)への復帰制御運転状態変化率（ｗ）が、ｗ＞ｗ_２からｗ＜ｗ_１に復帰
した場合には、上記固定された目標空燃比(VSLold)を徐
々に現在の目標空燃比(VSLnew)に戻すルーチンへ移行す
る。

すなわち、ステップＳ５からステップＳ６へ進み、ステ
ップＳ６でフラグＩが「０」であるか否かの判別がなさ
れるが、ステップＳ１２でＩ＝１に設定されているの
で、ステップＳ１３へ移行する。

ステップＳ１３において、エンジン回転数、負荷に基づ
いて、現在のスライスレベルの演算、つまり現在の運転
状態における目標空燃比(VSLnew)算出され、次のステッ
プＳ１４で(VSLnew)−(VSLold)の値が、０より大である
か否かの判別がなされる。このステップＳ１４で「否」
と判別されると、ステップＳ１５でフラグＩを「０」に
セットした後、ステップＳ７へループが回わされ、通常
のフィードバック制御がなされることとなるが、ステッ
プＳ１４で(VSLnew)−(VSLold)＞０であると判別される
と、ステップＳ１６へ移行して、目標空燃比に対する加
算処理(VSL+VSTep)がなされ、順次、現在の目標空燃比
(VSLnew)に近づける処理がなされる。このことから、固
定された目標空燃比(VSLold)と運転状態変化後の目標空
燃比(VSLnew)との差がある場合には、徐々に、現在の目
標空燃比(VSLnew)に近づける処理がなされることとな
る。

そして、現在の目標空燃比(VSLnew)に等しくなったとき
には、ステップＳ１７から、ステップＳ１８に進み、フ
ラグＩが「０」とされた後、ステップＳ７へループが回
わされて、通常のフィードバック制御への復帰がなされ
る。

尚、ステップＳ４でフィードバックゾーンでない、つま
り、高負荷運転にあると判別されると、ステップＳ１９
へ移行し、このステップＳ１９で増量補正値CENが演算
されて、ステップＳ９へループが回わされるようになっ
ている。

このように、運転状態の変化が比較的緩慢なときには、
フィードバック制御が停止され、エンジン回転数等から
算出される燃料噴射量(Ti)により空燃比制御がなされる
ことから、フィードバック制御系の該作動を防止しうる
と共に、目標空燃比にほぼ近似した空燃比の下で空燃比
制御を行うことができる。

また、実施例では、運転状態の変化が急であるときに
は、目標空燃比を固定することとされているので、過渡
期における空燃比の変動を僅かなものとしうることか
ら、運転性を向上することができる。このとき、固定さ
れた目標空燃比(VSLold)に基づくフィードバック制御は
継続されているため、例えば、固定されている目標空燃
比と運転状態変化後の目標空燃比とが同一、若しくは、
その差が僅かであるときには、空燃比制御の応答性に優
れるという利点がある。加えて、固定された目標空燃比
と運転状態変化後の目標空燃比とに差がある場合には、
固定された目標空燃比を徐々に現在の目標空燃比に近づ
ける処理がなされるため、空燃比の急激なる変動による
トルクショックを低減することができる。

以上本発明を説明したが、コントロールユニット２０は
アナログ式、デジタル式のいずれのマイクロコンピュー
タによっても構成することができる。また気化器を備え
たエンジンに対しても適用することができる。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明によれば、エン
ジンの運転領域が一時的に異なる目標空燃比が設定され
る運転領域を通過しても目標空燃比は変更されないた
め、再度目標空燃比が変更された時の目標空燃比への収
束性が向上できる。また、フィードバック制御を継続し
ているため、固定した目標空燃比と運転状態変化後の目
標空燃比とが同一、もしくは、その差が僅かである時に
は運転状態変化後の目標空燃比への収束性が向上でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成図、第２図は本発明の一実施例を示す全体系統図、第３図はリーンセンサの特性図、第４図は運転状態変化率程度に応じて制御を区分した区
分図、第５図は実施例の制御を実行するフローチャートであ
る。１……エンジン本体１２……燃料噴射弁１９……リーンセンサ２０……コントロールユニット２３……アクセルペダル踏込みセンサ

フロントページの続き (56)参考文献特開昭57−210137（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−159547（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−15946（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】運転状態に応じた種々の目標空燃比を基準
として空燃比センサによりフィードバック制御するよう
にしたエンジンの空燃比制御装置において、運転状態の
変化率を検出する運転状態変化率検出手段と、該運転状
態変化率検出手段からの信号を受け、運転状態の変化率
が所定値以上の状態で異なる目標空燃比が設定される運
転状態へ移行した時、運転状態の変化率が所定値以下に
なるまでは目標空燃比を移行直前の目標空燃比に固定し
該固定された目標空燃を基準としてフィードバック制御
を継続するフィードバック継続手段と、を備えていることを特徴とするエンジンの空燃比制御装
置。