JPH0697000B2 - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

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し、詳しくは、
エンジンへ供給する空気量の増量変化に対する所定量の
燃料増量の制御遅れ対策に関する。

（従来の技術） 従来より、エンジンの空燃比制御装置として、例えば特
公昭58-44845号公報に開示されるように、エンジンに供
給する混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段を設
け、該空燃比検出手段の出力に基づいてエンジンに供給
する混合気の空燃比を目標空燃比にフィードバック制御
するようにしたものが知られている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来のものでは、空燃比の制御がフ
ィードバック制御であるため、エンジンに供給する空気
量の過渡的な増大に対しては、これに見合う所定量の燃
料の増量制御に若干の遅れがある。このため、空燃比の
フィードバック制御時において、運転車が車載エアコン
の運転スイッチを運転側に操作してエンジンの負荷補正
制御が開始されたり、運転者が加速すべくアクセルペダ
ルを踏込み操作した際に、これに伴いエンジンへ供給す
る空気量が過渡的に大きく増量されると、空燃比が過濃
側にある場合には空気量の増大に伴い空燃比は目標空燃
比に向って移行するので問題ないが、空燃比が目標空燃
比よりも稀薄側にある場合には、空気量の増大に伴い空
燃比はさに希薄側に移行して、目標空燃比との差が大き
くなり、目標空燃比への収束に長時間を要して、空燃比
制御が安定して行われないことにある。特に、応答性の
良い空燃比制御が望まれるエンジンのアイドル運転時に
上記負荷補正制御によりエンジンへ供給する空気量が過
渡的に増量する際には、所定量の燃料の増量制御遅れに
起因してアイドル回転数が大きく低下して、エンジンが
停止してエンストを招くことがあり、その改善が強く望
まれる。

そこで、上記所定量の燃料の増量制御遅れを改善すべ
く、例えばエンジンへ供給する空気量の増量時、空燃比
が目標空燃比よりも希薄側にある場合には、増量前の空
気量に応じた基本燃料量とは別途に、所定量の燃料を臨
時に増量供給して、目標空燃比との偏差を縮めることが
考えられるが、この場合には、臨時に燃料を供給した当
初において空燃比は直ちに目標空燃比よりも濃厚側に移
行するものの、この時、空燃比制御は基本燃料量を増量
させる方向に作用する必要があるにも拘らず、上記空燃
比の濃厚側への移行に起因して空燃比を希薄側に移行さ
せるよう基本燃料量を減量する方向に作用することにな
るため、臨時に供給された燃料量の燃焼が完了した時点
では、基本燃料量はエンジンへ供給する空気量に対応せ
ずに著しく少量で、目標空燃比に対する偏差が大きくな
り、その結果、上記従来のものと同様に空燃比を希薄側
から目標空燃比に移行させるまでの時間に長時間を要す
ることになって、好ましくない。

また、上記の問題に対処すべく、エンジンへの空気量の
増減変化時には、常に空燃比のフィードバック制御定数
を大幅に変更することが考えられるが、この考えでは、
制御のハンチングを生じないよう、制御定数を大値に変
更する程度を小さく制限する必要が生じ、その結果、特
にアイドル運転時には、燃料の増量が所望通りに短時間
で適切には行われずに、アイドル回転数の低下を十分に
は抑制し得ず、エンジンの停止を確実には防止し得ない
憾みが生じる。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、上記の如く空燃比検出手段を備えて空燃
比のフィードバック制御を行うようにしたエンジンの空
燃比制御装置において、運転者のアクセルペダルの踏込
操作に基づく加速運転の開始、又は運転者のスイッチ操
作に基づくエンジンの負荷補正制御の開始等により、エ
ンジンへ供給する空気量が過渡的に増量している際に
は、空燃比が目標空燃比よりも希薄側にある場合に限
り、基本燃料量に対するフィードバック制御系の制御定
数を、燃料量が所定量増量されるように大きく増大補正
することにより、特にエンジンのアイドル運転時におい
て稀薄側の空燃比の状態の下での燃料の増量遅れに起因
するエンジンストップの発生を確実に防止すると共に、
フィードバック制御系の制御定数の増大補正による制御
のハンチングを確実に防止しながら、空燃比の希薄側か
ら目標空燃比へのフィードバック制御を短時間で行っ
て、空燃比制御の安定性の向上を図ることにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の解決手段は、第１図
に示すように、エンジン１に供給する混合気の空燃比を
検出する空燃比検出手段31と、該空燃比検出手段31の出
力を目標空燃比に対応した値と比較し、その差分に応じ
たフィードバック制御信号を出力する信号出力手段40
と、該信号出力手段40からのフィードバック制御信号を
受け、該信号に応じてエンジン１へ供給する燃料量を補
正して空燃比を目標空燃比にするようフィードバック制
御する空燃比調整手段41とを備えて、空燃比のフィード
バック制御装置を構成するとともに、エンジン１へ供給
する空気量が増量方向に変化している状態を検出する空
気量変化検出手段42と、上記空燃比検出手段31の出力を
受け、エンジン１へ供給する混合気の空燃比が目標空燃
比よりも希薄側にある状況で、上記空気量変化検出手段
42によりエンジン１へ供給する空気量が増量方向に変化
している状態が検出されているときに限り、上記信号出
力手段40のフィードバック制御信号に燃料を所定量増量
するための信号を加算し、エンジンへ供給する混合気の
空燃比が目標空燃比よりも過濃側にある状況で、エンジ
ンへ供給する空気量が増量方向に変化している状態で
は、燃料を所定量増量するための信号の加算を行わない
信号補正手段43とを設ける構成としたものである。

（作用） 以上の構成により、本発明では、運転者のアクセルペダ
ルの踏込操作に基づく加速運転や、運転者の車載エアコ
ン等の運転スイッチの運転側操作に基づくエンジンの負
荷補正制御により、エンジン１へ供給する空気量が過渡
的に増量方向に変化している状態では、エンジン１へ供
給する混合気の空燃比が目標空燃比よりも希薄側にある
場合に限って、空燃比と目標空燃比との差分に応じたフ
ィードバック信号値に対して燃料を所定量増量するため
の信号が加算されて該信号値が大値になるので、その
分、エンジンへ供給する基本燃料量がこの空気量の増大
中に合せて素早く増量される。その結果、エンジン１へ
供給する空気量の過渡的な増量により空燃比は一層に稀
薄側に移行しようとするものの、この基本燃料量の増量
により空燃比は稀薄側の状態から目標空燃比に向って良
好に移行する。これにより、特にエンジンのアイドル運
転時には、アイドル回転数の低下が十分に抑制されるの
で、エンジンストップが確実に防止される。

これに対し、エンジン１へ供給する混合気の空燃比が目
標空燃比よりも過濃側にある場合に、エンジン１へ供給
する空気量が過渡的に増量方向に変化している状態で
は、過濃側の空燃比は空気量の増量に伴い目標空燃比を
越えて稀薄側に移行する状況であって、この状況では、
上記空燃比と目標空燃比との差分に応じたフィードバッ
ク信号値に対しては燃料を所定量増量するための信号は
加算されず、通常の値を保持するので、空燃比は一旦は
過濃側から目標空燃比を越えて稀薄側に移行した状態か
ら、上記の基本燃料量の増量により目標空燃比に向って
良好に移行し、制御のハンチングを生じない。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第２図以下の図面に基づいて説
明する。

第２図はエンジンのアイドル運転時における空燃比制御
に本発明を適用した実施例を示し、１はエンジン、２は
エンジン１内に形成したシリンダ３と該シリンダ３内に
摺動自在に嵌挿したピストン４とで形成した燃焼室、５
は一端がエアクリーナ６を介して大気に開口し、他端が
燃焼室２に開口して吸気燃焼室２内に供給するための吸
気通路、７は一端が燃焼室２に開口し、他端が大気に開
放されて排気を排出するための排気通路であって、上記
吸気通路５の途中にはエンジン１へ供給する空気量を制
御するスロットル弁８と、該スロットル弁８上流におい
て燃料を噴射供給する燃料噴射弁９が配設されている。

また、10は吸気通路５のスロットル弁８をバイパスする
バイパス通路、11は該バイパス通路10に介設され、エン
ジン１のアイドル運転時にエンジン１へ供給する空気量
を増減制御するダイヤフラム装置であって、該ダイヤフ
ラム装置11は、バイパス通路10内に設けた弁座12に着座
可能な弁体13と、該弁体13を指示するダイヤフラム14
と、該ダイヤフラム14によって区画形成された圧力室15
および大気室16と、該圧力室15内に縮装されたスプリン
グ17とを備えているとともに、該圧力室15は大気通路18
を介して吸気通路５のスロットル弁８上流側に、また負
圧通路19を介して吸気通路５のスロットル弁８下流側に
それぞれ連通されている。また、該大気通路18および負
圧通路19にはそれぞれ該各通路18,19を開閉制御する電
磁弁20,21が設けられており、該各電磁弁20,21による大
気通路18および負圧通路19の相互の開閉制御に基づきダ
イヤフラム14を偏倚又は復帰させて弁体13でもってバイ
パス通路10を開閉制御することによって、エンジン１へ
供給する空気量を増減制御するようになされている。
尚、22はディストリビュータである。

さらに、25は吸気通路５の燃料噴射弁９上流においてエ
ンジン１へ供給する空気量を検出するエアフローセン
サ、26はスロットル弁８のスロットル開度を検出するス
ロットルセンサ、27はダイヤフラム装置11の弁体13に一
体に設けられた検出ロッド13aに対向して配置され、弁
体13の開度つまりバイパス通路10の通路面積を検出する
ポジションセンサ、28はディストリビュータ22に設けら
れて各気筒の上死点（TDC点）を検出するTDCセンサ、29
はエンジン１の冷却水温を検出する水温センサ、30は排
気通路７の途中に設けられ、排気ガス中の酸素濃度成分
により空燃比を検出し、出力が目標空燃比点で急に変化
するO₂センサであって、該O₂センサ30により、エンジン
１に供給する混合気の空燃比を検出するようにした空燃
比検出手段31を構成している。加えて、32は車載クーラ
ーの作動時に閉作動するクーラースイッチ33と、自動変
速機の「Ｎ」（ニュートラル）位置以外の時に閉作動す
るシフトスイッチ34と、パワーステアリング装置の作動
時に閉作動するパワーステアリングスイッチ35の三スイ
ッチよりなる負荷スイッチである。そして、上記６個の
センサ25〜30および負荷スイッチ32は、燃料噴射弁９お
よびダイヤフラム装置11の２個の電磁弁20,21を制御す
る制御装置36に信号の授受可能に接続されている。該制
御装置36はその内部に、入出力インタフェース37と、RA
M38と、第３図ないし第５図のフローチャートに基づい
て作動するCPU39とを備えており、上記RAM38には予め、
空燃比フィードバック制御の制御定数としての燃料量補
正係数CF並びに比例値Ｐおよび積分値Ｉがエンジン１の
アイドル運転状態と非アイドル運転状態との各領域別に
それぞれ記憶されているとともに、第６図に示すように
エンジン１に供給する空気量の増大に応じて増加する積
分値補正係数Ｉ′の特性曲線が入力記憶されている。

次に、上記制御装置36の作動を第３図ないし第５図のフ
ローチャートに基づいて説明する。先ず、第３図のフロ
ーチャートにおいて自動車のイグニッションスイッチの
ON操作でスタートし、ステップS1においてRAM38を初期
設定したのち、ステップS2においてエアフローセンサ2
5,スロットルセンサ26,TDCセンサ28および水温センサ29
からの各信号に基づいて燃料噴射弁９からの基本燃料噴
射量Qoを算出し、以後このステップS2での処理動作を繰
返し行いながら、所定時間毎に該ステップS2に割込んで
第４図の空気量補正フローに進むとともに、各気筒のTD
C点毎に第５図の空燃比フィードバック制御フローに進
んで、各動作処理を行う。

次に、第４図の空気量補正フローについて説明するに、
先ずステップS3においてエンジン１の運転状態を判別
し、アイドル運転状態でないNOの場合には直ちにリター
ンする一方、アイドル運転状態であるYESの場合には、
ステップS4において目標アイドル回転数と実際アイドル
回転数との回転数偏差を演算し、該回転数偏差と負荷ス
イッチ32からの信号の有無とに応じてダイヤフラム装置
11の２個の電磁弁20,21を開閉制御することによってエ
ンジン１へ供給する空気量を増減制御して、リターンす
る。

続いて、第５図の空燃比フィードバック制御フローにつ
いて説明するに、先ずステップS5においてO₂センサ30の
状態を判別し、活性状態にないNOの場合には空燃比フィ
ードバック制御は行うべきでないと判断して、ステップ
S6においてRAM38から燃料量補正係数CFを読み出したの
ち、ステップS7において上記第３図のステップS2で算出
した基本燃料噴射量Qoに燃料量補正係数CFを乗じ、その
結果（Qo×CF）としての補正基本燃料噴射量Ｑに相当す
る燃料量を噴射するよう燃料噴射弁９を制御してリター
ンする。

一方、ステップS5でO₂センサ30が活性状態にあるYESの
場合には、空燃比のフィードバック制御に支障がないと
判断して、続いてステップS8においてエンジン１の運転
状態を判別する。そして、アイドル運転状態にないNOの
場合には、先ずステップS9においてRAM38から非アイド
ル運転状態における比例値Ｐおよび積分値Ｉを読み出し
たのち、ステップS10においてO₂センサ30からの信号の
受信状況つまり目標空燃比に対する空燃比の希薄側状
態、濃厚側状態又は希薄側から濃厚側へ若しくはその逆
方向への反転に応じて燃料量補正係数CFに上記非アイド
ル運転状態での比例値Ｐ又は積分値Ｉを加算又は減算し
て該燃料量補正係数CFをフィードバック補正し、さらに
ステップS7で基本燃料噴射量Qoに上記ステップS10でフ
ィードバック補正された燃料量補正係数CFを乗じて、基
本燃料噴射量Qoをフィードバック補正する。

また、上記ステップS8でエンジン１がアイドル運転状態
にあるYESの場合には、ステップS11においてRAM38から
アイドル運転状態における比例値Ｐおよび積分値Ｉを読
み出したのち、ステップS12において負荷スイッチ32又
はポジションセンサ27からの信号に基づきエンジン１に
供給する空気量の変化を判別し、空気量の増量がないNO
の場合には空燃比に変化がなく通常の空燃比フィードバ
ック制御でよいと判断してステップS10に戻る一方、空
気量が増量したYESの場合には、さらにステップS13にお
いてO₂センサ30からの信号に基づき空燃比の状態を判別
し、空燃比が目標空燃比よりも希薄側にない、つまり濃
厚側のNOの場合には、空燃比は目標空燃比近傍にあって
その偏差が小さく通常の空燃比フィードバック制御でよ
いと判断してステップS10に戻る。そして、空燃比が希
薄側にあるYESの場合には、目標空燃比に対する偏差が
大きくなる場合であると判断して、ステップS14におい
てRAM38からエンジン１に供給する空気量の増量分に応
じた積分値補正係数Ｉ′を読み出して、アイドル運転状
態の積分値Ｉに該積分値補正係数Ｉ′を乗じて補正され
た積分値Ｉ（＝Ｉ×Ｉ′）を算出したのち、ステップS1
5において燃料量補正係数CFを補正すべきフィードバッ
ク制御定数を選択すべく、空燃比が濃厚側から希薄側に
移行した直後か否かを判別し、希薄側に移行した直後の
YESの場合には、ステップS16において燃料量補正係数CF
に比例値Ｐおよび上記ステップS14で補正された積分値
Ｉを加算して燃料量補正係数CFをフィードバック補正
し、ステップS7に進む一方、希薄側に移行した直後でな
いNOの場合にはステップS17において燃料量補正係数CF
に上記補正された積分値Ｉのみを加算してフィードバッ
ク補正し、ステップS7に進む。

よって、第５図のステップS10においてO₂センサ30から
の信号の受信状況に応じて燃料量補正係数CFを比例値Ｐ
又は積分値Ｉでもって逐次補正することにより、空燃比
検出手段31の出力を目標空燃比に対応した値と比較し、
その差分に応じたフィードバック制御信号（燃料補正係
数CF）を出力するようにした信号出力手段40を構成して
いるとともに、ステップS7において基本燃料噴射量Qoを
燃料量補正係数CFで補正することにより、上記信号出力
手段40からのフィードバック制御信号に応じてエンジン
１へ供給する燃料量を補正して空燃比を目標空燃比にす
るよう燃料量をフィードバック制御するようにした空燃
比調整手段41を構成している。

また、ステップS12での処理動作により、運転者が車載
クーラーのクーラースイッチ33を運転側に操作したり、
運転者のステアリング操作に基づきパワーステアリング
装置が作動した負荷スイッチ32の閉作動時の検出でもっ
て、エンジン１へ供給する空気量が過渡的に増量方向に
変化している状態を検出するようにした空気量変化検出
手段42を構成している。更に、ステップS10及びステッ
プS13ないしステップS17での一連の処理動作により、上
記空燃比検出手段31の出力を受け、エンジン１へ供給す
る混合気の空燃比が目標空燃比よりも希薄側にある状況
で、上記空気量変化検出手段42によりエンジンへ供給す
る空気量が増量方向へ変化している状態が検出されてい
るときに限り、信号出力手段40からのフィードバック制
御信号（燃料補正係数CF）に対して、積分値補正係数
Ｉ′でもって空気量の増大に応じて増大補正された積分
値Ｉという，燃料を所定量増量するための信号を加算
し、一方、エンジン１へ供給する空気量が増量方向に変
化している状態であっても、エンジン１へ供給する混合
気の空燃比が目標空燃比よりも過濃側にある状況では、
上記燃料を所定量増量するための信号の加算を行わない
ようにした信号補正手段43を構成している。

したがって、上記実施例において、第７図（ｃ）に示す
如く、エンジン１のアイドル運転時において、図中Ａ点
で負荷スイッチ32の何れか、例えば車載クーラーのクー
ラースイッチ33が運転者により閉操作されて空気量が過
渡的に増大補正されると、O₂センサ30からの出力が目標
空燃比よりも希薄側にある場合には、通常、燃料の所定
量の増量供給遅れに起因して空燃比はさらに希薄側に移
行しようとするが、この時、空燃比フィードバック定数
としての積分値Ｉが空気量の増量分に応じて増大補正さ
れて、その分、燃料量補正係数CFが大きくなり、燃料噴
射弁9,9から噴射される燃料量Ｑが図中ΔＱで示す分だ
け瞬時に大きく増量されるので、所定量の燃料増量供給
は空気量の過渡的な増大に応答性良く追随することにな
る。よって、吸入空気量の過渡的な増量変化時での所定
量の燃料の増量供給遅れを抑制ないし防止して、この燃
料供給遅れに起因するエンジンストップを確実に防止す
ることができる。

また、図中Ａ点の空気量補正点から空燃比が濃厚側に反
転するまでの時間toは、同図（ａ）に示すように積分値
Ｉの補正制御を行わない通常の空燃比フィードバック制
御のみの場合（図中t1で示す）に較べて大きく短縮され
るとともに、その制御性については、同図（ｂ）に示す
如く空気量補正点Ａで所定量の燃料を臨時に基本燃料量
とは別途に噴射供給した場合のように、図中記号Ｂで示
す如く基本燃料量が空燃比の濃厚側への反転に起因して
減量制御されることがなく、よって空燃比の過渡的な変
化に対しても安定した制御を行うことができる。

ここに、エンジン１へ供給する混合気の空燃比が目標空
燃比よりも過濃側にある状況では、エンジン１へ供給す
る空気量が増量方向に変化している状態であっても、積
分値Ｉの増大補正は行われず、燃料量補正係数CFは通常
値を保持するので、燃料噴射弁9,9から噴射される燃料
量Ｑは、上記稀薄側の空燃比の場合の如きΔＱの増量補
正がなく、通常値を維持する。その結果、空燃比は空気
量の増大により目標空燃比を越えて稀薄側に移行し、そ
の後は、上記通常量の燃料供給により稀薄側から徐々に
目標空燃比に向って移行するので、制御のハンチングの
発生が確実に防止される。

尚、上記実施例では、アイドル運転時における空燃比の
過渡的な変化に対して適用した場合について説明した
が、本発明はその他、加速運転時においても同様に適用
することができるのは勿論であり、この場合にはエンジ
ンの出力向上の面から燃料の臨時供給を併用するのが好
ましい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のエンジンの空燃比制御装
置によれば、運転者の車載機器の運転スイッチの運転側
操作等に基づくエンジンへ供給する空気量の過渡的な増
量変化時には、空燃比が目標空燃比よりも希薄側にある
場合に限り、空燃比フィードバック制御の制御定数を増
大補正して所定量の燃料を瞬時に増量供給したので、制
御のハンチングを防止しつつ、吸入空気量の増大変化時
であっても、空燃比の希薄側から目標空燃比へのフィー
ドバック制御を極めて短時間で応答性良く行うことがで
き、空燃比制御の安定性の向上を図ることができる。し
かも、アイドル運転時には、稀薄側の空燃比の下での吸
入空気量の過渡的な増大変化時での所定量の燃料の増量
供給遅れに起因するエンジンストップを確実に防止する
ことができ、運転性能の向上を図ることができるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図ないし
第７図は本発明の実施例を示し、第２図は全体構成図、
第３図ないし第５図はそれぞれ制御装置の作動を示すフ
ローチャート図、第６図はRAMの記憶内容を示す図、第
７図（ａ）〜（ｃ）は作動説明図である。 １……エンジン、31……空燃比検出手段、40……信号出
力手段、41……空燃比調整手段、42……空気量変化検出
手段、43……信号補正手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンに供給する混合気の空燃比を検出
   する空燃比検出手段と、該空燃比検出手段の出力を目標
   空燃比に対応した値と比較し、その差分に応じたフィー
   ドバック制御信号を出力する信号出力手段と、該信号出
   力手段からのフィードバック制御信号を受け、該信号に
   応じてエンジンへ供給する燃料量を補正して空燃比を目
   標空燃比にするようフィードバック制御する空燃比調整
   手段と、エンジンへ供給する空気量が増量方向に変化し
   ている状態を検出する空気量変化検出手段と、上記空燃
   比検出手段の出力を受け、エンジンへ供給する混合気の
   空燃比が目標空燃比よりも希薄側にある状況で、上記空
   気量変化検出手段によりエンジンへ供給する空気量が増
   量方向に変化している状態が検出されているときに限
   り、上記信号出力手段のフィードバック制御信号に燃料
   を所定量増量するための信号を加算し、エンジンへ供給
   する混合気の空燃比が目標空燃比よりも過濃側にある状
   況で、エンジンへ供給する空気量が増量方向に変化して
   いる状態では、燃料を所定量増量するための信号の加算
   を行わない信号補正手段とを備えたことを特徴とするエ
   ンジンの空燃比制御装置。