JPH0733786B2 - 内燃機関の空燃比制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の空燃比制御方法に係り、特に加減速
運転状態に応じて燃料噴射量を増減して空燃比を目標空
燃比に制御する内燃機関の空燃比制御方法に関する。

従来より、インテークマニホールド内に突出するよう各
気筒毎に燃料噴射弁を設け、マイクロコンピユータ等で
各種センサから入力される信号を処理して機関運転状態
を判定し、機関運転状態に応じた量の燃料を燃料噴射弁
から噴射して空燃比を目標空燃比に制御する空燃比制御
方法が知られている。この空燃比制御方法において、加
減速状態に応じて燃料噴射量を増減するには、以下に示
す式に従つて燃料噴射量TAUをマイクロコンピユータで
演算し、この燃料噴射量TAUを噴射するに相当する時間
燃料噴射弁を開弁することにより行なわれている。

TAU・TP・（１＋Ｋ・Ｆ） ……（１） ただし、TPは機関負荷（吸気管圧力または機関１回転当
りの吸入空気量）と機関回転数とで定まる基本燃量噴射
量、Ｆは加減速時の増減量補正係数、Ｋは上記補正係数
Ｆを更に補正するための補正倍率であり、この補正倍率
Ｋは通常１にされている。

上記加減速時の空燃比制御方法によれば、一定時間内の
機関負荷の変化量に基づいて加減速状態が判定され、上
記変化量が正の所定値を越えるときを加速時と判定して
補正係数Ｆを正の値に設定することにより燃料噴射量を
増量し、上記変化量が負の所定値未満のときを減速時と
判定して補正係数Ｆを負の値に設定することにより燃料
噴射量を減量して、空燃比を目標空燃比に制御してい
る。

しかし、スロツトル弁を急閉するような減速状態では、
スロツトル弁を急閉しても機関回転数が急激に低下しな
いため、スロツトル弁下流側の吸入空気が機関燃焼室に
急激に吸入されてスロツトル弁下流側吸気管圧力が急激
に低下した後上昇する。このような減速状態では吸気管
圧力上昇時に加速と判定されて燃料噴射量が増量される
ため、空燃比がオーバリツチになりエミツシヨンやドラ
イバビリテイが悪化すると共に、機関低温時には点火プ
ラグのくすぶりが発生する虞れがあつた。

本発明は上記問題点を解消すべく成されたもので、吸気
管圧力がスロツトル開度に追従しないような減速時にも
最適な空燃比になるように制御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を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の空燃比制御方法
は、機関負荷と機関回転数とに基づいて基本燃料噴射量
を定めると共に、所定時間あたりの機関負荷の減少量が
所定値を越える場合、前記基本燃料噴射量を補正して燃
料噴射量を減量し、前記燃料噴射量減量中に所定時間あ
たりの機関負荷の増加量が所定値を越える場合、機関負
荷が所定値以上のときには燃料噴射量の前記減量を中止
するとともに燃料噴射量を加速増量し、機関負荷が所定
値以下のときには燃料噴射量の前記減量を続行するよう
にしたことである。ここで、機関負荷は吸気管圧力より
検出することができる。また、吸気管圧力と機関１回転
当りの吸入空気量とが比例するため機関負荷を機関１回
転当りの吸入空気量から検出することもでき、スロツト
ル弁の開度や燃料噴射信号のパルス幅の広狭から機関負
荷を検出することも可能である。

減速時は機関負荷が小さくなる状態であるため、そのよ
うな状態のときに、機関負荷を検出するセンサのアンダ
ーシュートによって減速時を加速時と誤って判断し燃料
噴射量を増量してしまうと、空燃比オーバーリッチによ
りエンジンストールに至る可能性がある。

しかし、上記のような空燃比制御方法によれば、減速時
を加速時と誤って判断し燃料噴射量を増量してしまうこ
とを防止でき、減速時には常に最適な空燃比を維持する
ことができる。

第１図に基づいて本発明が適用される内燃機関（エンジ
ン）の一例を詳細に説明する。エアクリーナ（図示せ
ず）の下流側には吸入空気の温度を検出して吸気温信号
を出力する吸気温センサ２が取付けられている。吸気温
センサの下流側にはスロツトル弁４が配置され、このス
ロツトル弁４に連動しかつスロツトル弁全閉時にオンと
なり、スロツトル弁が開いたときにオフとなるスロツト
ルスイツチ６が取付けられている。スロツトル弁４の下
流側には、サージタンク８が設けられ、このサージタン
ク８にスロツトル弁下流側の吸気管圧力を検出して吸気
管圧力信号を出力する圧力センサ10が取付けられてい
る。サージタンク８は、インテークマニホールド12を介
してエンジンの燃焼室14に連通されている。このインテ
ークマニホールド12には、燃料噴射弁16が各気筒毎に取
付けられている。エンジンの燃焼室14はエキゾーストマ
ニホールドを介して三元触媒を充填した触媒コンバータ
（図示せず）に連通されている。また、エンジンブロツ
クには、エンジンの冷却水温を検出して水温信号を出力
する水温センサ20が取付けられている。エンジンの燃焼
室14には、点火プラグ22の先端が突出され、点火プラグ
22にはデイストリビユータ24が接続されている。デイス
トリビユータ24には、デイストリビユータハウジングに
固定されたピツクアツプとデイストリビユータシヤフト
に固定されたシグナルロータとで各々構成された気筒判
別センサ26およびエンジン回転数センサ28が設けられて
いる。気筒判別センサ26は例えば720℃Ａ毎に気筒判別
信号をマイクロコンピユータ等で構成された制御回路30
へ出力し、エンジン回転数センサ28は例えば30℃Ａ毎に
クランク角信号を制御回路30へ出力する。そして、デイ
ストリビユータ24はイグナイタ32に接続されている。な
お、34は排ガス中の残留酸度を検出して空燃比信号を出
力するO₂センサである。

制御回路30は第２図に示すように、中央処理装置（CP
U）36、リードオンリメモリ（ROM）38、ランダムアクセ
スメモリ（RAM）40、バツクアツプラム（BU−RAM）42、
入出力ポート（I/O）44、アナログデイジタル変換器（A
DC）46およびこれらを接続するデータバスやコントロー
ルバス等のバスを含んで構成されている。I/O44には、
気筒判別信号、クランク角信号、空燃比信号、スロツト
ルスイツチ６から出力されるスロツトル信号が入力され
ると共に、駆動回路を介して燃料噴射弁16の開閉時間を
制御する燃料噴射信号およびイグナイタ32のオンオフ時
間を制御する点火信号が出力される。また、ADC46に
は、吸気管圧力信号、吸気温信号および水温信号が入力
されてデイジタル信号に変換される。

上記のクランク角信号は波形整形回路を介してI/O44に
入力され、このクランク角信号からエンジン回転数を表
わすデイジタル信号が形成される。気筒判別信号は上記
と同様にI/O44に入力されてデイジタル信号に変換され
る。この気筒判別信号は、クランク角信号と共に基本燃
料噴射パルス幅演算のための割込み要求信号、燃料噴射
開始信号、気筒判別信号等の形成に利用される。スロツ
トルスイツチ６からのオンオフ信号は、I/O44の所定ビ
ツト位置に送り込まれて一時的に記憶される。また、I/
O44内には、プリセツタブルカウンタおよびレジスタ等
を含む周知の燃料噴射制御回路が設けられており、CPU3
6から送込まれる噴射パルス幅に関する２進のデータか
らそのパルス幅を有する噴射パルス信号を形成し、この
噴射パルス信号を燃料噴射弁16に順次または同時に入力
して噴射弁を付勢する。この結果、噴射パルス信号のパ
ルス幅に応じた量の燃料が噴射される。また、ROM38内
には、所定時間内における吸気管圧力の正の変化量△PM
に正比例する正の増量係数FAのマツプおよび同様に吸気
管圧力の負の変化量△PMに正比例する負の減量係数FBの
マツプが予め記憶されている。

次に第３図に基づいて上記のようなエンジンに本発明を
適用した場合の実施例における補正係数Ｆの計算ルーチ
ンを詳細に説明する。本実施例は、加減速時以外のとき
に、補正係数Ｆを所定時間（例えば4msec）毎に０に近
づくよう減衰させると共に、補正係数Ｆを上記所定時間
毎に０に近づくよう回復させるようにしたものである。
このルーチンは、所定時間（例えば4msec）毎に実行さ
れる。

まず、ステツプ50において所定時間内の吸気管圧力の変
化量△PMが正の所定値LPM_Aを越えているか、すなわち所
定時間内の吸気管圧力の増加量が所定値を越えているか
を判断すると共に、ステツプ62において所定時間内の吸
気管圧力の変化量△PMが負の所定値LPM_B未満か、すなわ
ち所定時間内の吸気管圧力の減少量が所定値を越えてい
るかを判断する。吸気管圧力の変化量△PMが所定値LPM_A
を越えているときにはステツプ52において吸気管圧力PM
が実験により適宜定められる所定値PM_Hを越えているか
否かを判断する。吸気管圧力PMが所定値PM_Hを越えてい
るときには、補正係数Ｆを変化させるべき加速時と判定
して、ステツプ54でROMに記憶されているマツプから補
間法により増量係数FAを計算し、ステツプ56において補
正係数Ｆの値を０にする。次のステツプ58では増量係数
FAを増量に関するデータを記憶するレジスタＡに記憶
し、次のステツプ60でレジスタＡの値を補正係数Ｆの値
とする。この結果、吸気管圧力の変化量△PMが所定値LP
M_Aを越えかつ吸気管圧力PMが所定値PM_Hを越える加速時
に、補正係数Ｆの値がステツプ54で求めた増量係数FAの
値にされる。

一方、吸気管圧力の変化量△PMが所定値LPM_B未満のとき
は減速時と判断して、ステツプ64でROMに記憶されてい
るマツプから補間法により減量係数FBを計算し、ステツ
プ66でこの減量係数FBを減量に関するデータを記憶する
レジスタＢに記憶する。次のステツプ68では補正係数Ｆ
の値が正であるか否かを判断し、正であればステツプ84
において補正係数Ｆの値とレジスタＢに記憶された値と
の和を補正係数Ｆの値とし、負であればステツプ70にお
いてレジスタＢに記憶された値すなわち減量係数FBを補
正係数Ｆの値とする。

また、吸気管圧力PMが所定値PM_H以下のときおよび吸気
管圧力の変化量△PMが所定値LPM_B以上かつ変化量△PMが
所定値LPM_A以下のときには、ステツプ72で補正係数Ｆの
値が正かおよびステツプ78で補正係数Ｆの値が負かを判
断する。補正係数Ｆの値が正の場合にはステツプ74で補
正係数Ｆの値から所定量△を減算する。また、補正係数
Ｆの値が負の場合にはステツプ80で補正係数Ｆの値に所
定量△を加算する。なお、補正係数Ｆの値が０のときは
そのまま次のルーチンへ進む。

以上の結果、増量係数および減量係数を計算しないとき
は、補正係数Ｆの値が正のときこの値は所定時間毎に所
定量△づつ減算されて０に減衰され、補正係数Ｆの値が
負のときこの値は所定時間毎に所定量づつ加算されて０
まで回復される。そして、上記のように回復された値は
ステツプ84において減速時の補正係数Ｆを算出する場合
に用いられる。

而して、第３図のルーチンで算出された補正係数Ｆは上
記（１）式に適用され、吸気管圧力とエンジン回転数と
によつて別のルーチンで求められた基本燃料噴射量TPを
補正することによつて燃料噴射量TAUに相当するパルス
幅が求められ、所定クランク角毎にこの量TAUの燃料が
噴射される。

次に第４図を用いて従来の補正係数Ｆの変化と本実施例
の補正係数Ｆの変化とを比較して説明する。スロツトル
開度が全閉状態に向つて減少されると、全閉直前でスロ
ツトルスイツチがオフからオンに変化する。このときの
吸気管圧力は前述したように、所定値PM_Hを越えて急減
することになる。従来では、吸気管圧力が最小になつて
から上昇する過程で吸気管圧力の変化量△PMが所定値LP
M_Aを越えるため加速と判定されて、破線で示すように減
速時に補正係数Ｆが部分的に正の値となる。これに対し
本実施例では、吸気管圧力の変化量△PMが所定値LPM_Aを
越えても吸気管圧力PMが所定値PM_H以下のときを加速と
判定していないため、補正係数Ｆはステツプ80に従つて
０まで回復されることになる。

なお、上記では吸気管圧力とエンジン回転数とに応じて
基本燃料噴射量を決定するエンジンについて説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、エンジン
１回転当りの吸入空気量とエンジン回転数とによつて基
本燃料噴射量を決定するエンジンにも適用することが可
能である。この場合には、所定時間内におけるエンジン
１回転当りの吸入空気量の増加量が所定値を越えかつエ
ンジン１回転当りの吸入空気量が所定値を越えるときの
み、燃料噴射量が増量されるようにされる。

以上説明したように、本発明によれば、機関負荷を検出
するセンサのアンダーシュートによって減速時を加速時
と誤って判断してしまうことが回避され、それによって
燃料噴射量を誤って増量してしまうことを防止できる。
その結果、吸気管圧力がスロットル開度に追従しないよ
うな減速時にも最適な空燃比を維持することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明が適用されるエンジンの一例を示す概略
図、第２図は第１図の制御回路を示すブロツク図、第３
図は補正係数を計算するルーチンを示す流れ図、第４図
は従来例と本実施例との補正係数Ｆの変化を説明するた
めの線図である。 ６……スロツトルスイツチ、10……圧力センサ、16……
燃料噴射弁、30……制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関負荷と機関回転数とに基づいて基本燃
   料噴射量を定めると共に、所定時間あたりの機関負荷の
   減少量が所定値を越える場合、前記基本燃料噴射量を補
   正して燃料噴射量を減量し、前記燃料噴射量減量中に所
   定時間あたりの機関負荷の増加量が所定値を越える場
   合、機関負荷が所定値以上のときには燃料噴射量の前記
   減量を中止するとともに燃料噴射量を加速増量し、機関
   負荷が所定値以下のときには燃料噴射量の前記減量を続
   行することを特徴とする内燃機関の空燃比制御方法。