JPH0765524B2

JPH0765524B2 - エンジンの空燃比制御装置

Info

Publication number: JPH0765524B2
Application number: JP61143430A
Authority: JP
Inventors: 誠保立; 忠志金子; 暢男竹内
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1986-06-19
Filing date: 1986-06-19
Publication date: 1995-07-19
Anticipated expiration: 2010-07-19
Also published as: JPS62298641A

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、エンジン
の空燃比を特定運転域で理論空燃比よりもリーンに制御
する場合においてその空燃比のリーン移行時におけるト
ルクショック軽減対策に関する。

（従来の技術）従来より、エンジンの空燃比制御技術の一つとして、例
えば特開昭58−72631号公報に開示されるように、出力
を要する高負荷域ではエンジンに供給される混合気の空
燃比を理論空燃比に制御して、エンジン出力の向上を図
る一方、出力を要さない低負荷域ではエンジンの空燃比
を理論空燃比よりもリーンに制御して、燃費性能の向上
を図るようにすることは知られている。

（発明が解決しようとする課題）ところで、このようにエンジンの特定運転域でエンジン
の空燃比を理論空燃比よりもリーンに制御するものにお
いて、この特定運転域への移行時、エンジンの空燃比を
直ちにリーンに移行させると、高負荷域程、吸気充填量
が大でトルク変化量が大きいので、トルクショックに敏
感となる傾向がある。

すなわち、一般にエンジンのトルク特性は第６図に示す
ように吸気充填量の増大（つまりエンジン負荷の増大）
に伴ってトルク変化量が大きくなるとともに、トルクが
ピークとなるエンジン回転数が高回転側に移行する。ま
た、このトルクカーブの曲率はピーク後のエンジン回転
数で緩やかに減少変化する特性となっている。したがっ
て、空燃比のトルクへの影響は吸気充填量が増大する
程、つまりエンジン負荷が高くなる程大きくなるもの
の、充填効率が最大となるトルクピーク近傍が良好な燃
焼性等の理由から最も小さくなり、その結果、空燃比変
化によるトルク変化は高回転側で小さくなる。

また、エンジン負荷（スロットル開度）が一定のもとで
のエンジン回転数によるトルク比特性をみるに、第７図
に示すようにエンジン回転数が低いときには、第７図実
線の如く空燃比（A/F）によるトルク比T/Tp（つまりピ
ークトルクTpに対する測定空燃比時でのトルクＴの比）
の変化は、第７図破線で示すエンジン回転数が高いとき
よりも空燃比（A/F）によって大きく変化する。このた
め、低回転域でのリーン移行時にはトルク低下が大き
く、ドライバビリティに悪影響を及ぼすことになる。

以上要するに、エンジンの空燃比のリーン移行は、低負
荷域ではトルク変化が小さくて問題がないが、高負荷域
になるとトルク変化が大きくなり、特に低回転域ではそ
れが顕著であり、トルクショックが問題となる。しか
し、高回転域では上記トルク変化が小さくなり、トルク
ショックが軽減される。

かかる点から、本発明では、空燃比のリーン移行つまり
特定運転域への移行時におけるリーン制御の実行を高負
荷になる程、高回転側において行うことにより、低負荷
域でのリーン移行条件つまりリーン制御実行条件を厳し
くせずに燃費の向上を図りながら、高負荷域でのリーン
移行時のトルクショックを軽減することを目的とする。

（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するため、本発明の講じた解決手段
は、第１図に示すように、エンジンに供給される混合気
の空燃比を調整する空燃比調整手段10と、エンジンの運
転状態を検出する運転状態検出手段17と、該運転状態検
出手段17の出力を受け、エンジンの特定運転域でエンジ
ンの空燃比を理論空燃比よりもリーンにするよう上記空
燃比調整手段10を制御する制御手段19とを備えることを
前提とし、さらに該制御手段19によるリーン制御が行わ
れない運転域から上記特定運転域へ移行する時における
上記制御手段19のリーン制御の実行条件を、エンジン負
荷が高負荷になる程、高回転側で行うように補正する補
正手段20を備える構成としたものである。

（作用）上記の構成により、本発明では、エンジンが特定運転域
になると、制御手段19により、エンジンの空燃比が理論
空燃比よりもリーンになるように制御される。

その際、上記空燃比のリーン移行、つまり上記特定運転
域への移行時におけるリーン制御実行条件は、補正手段
20により、エンジン負荷が高負荷になる程、高回転側に
おいて行われることになる。これにより、エンジンの低
負荷域では、リーン移行条件（リーン制御実行条件）を
厳しくすることなく直ちにリーン移行つまりリーン制御
の実行が行われて、燃費の向上が確保される。一方、エ
ンジンの高負荷域では、空燃比変化による出力変化の小
さい高回転側でリーン移行（リーン制御の実行）が行わ
れるので、このリーン移行時でのトルクショックを軽減
できることになる。

（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図は本発明の実施例の全体概略構造を示し、１はエ
ンジン、２はピストン３の往復動により容積可変となる
燃焼室、４は一端がエアクリーナ５を介して大気に開口
し他端がエンジン１の燃焼室２に開口して該燃焼室２に
吸気を供給するための吸気通路、６は一端がエンジン１
の燃焼室２に開口し他端が大気に開口して該燃焼室２か
らの排気を排出するための排気通路である。また、７は
吸気弁、８は排気弁である。

上記吸気通路４には、エンジン１への吸入空気量を調整
するスロットル弁９が配設されているとともに、該スロ
ットル弁９下流に燃料を噴射供給する燃料噴射弁10が配
設されており、該燃料噴射弁10によりエンジン１に供給
される混合気の空燃比を調整する空燃比調整手段を構成
している。また、排気通路６には排気ガス浄化用の触媒
装置11が介設されている。

一方、12は吸気通路４のスロットル弁９上流に配設され
エンジン１への吸入空気量を検出するエアフローセン
サ、13はスロットル弁９の開度TAを検出するスロットル
開度センサ、14はエンジン冷却水温度KWLAMを検出する
水温センサ、15はエンジン回転数NEを検出する回転数セ
ンサである。これら各センサ12〜15によってエンジン１
の運転状態を検出する運転状態検出手段17を構成してい
る。また、16は排気通路６の触媒装置11上流に配設さ
れ、排気ガス中の酸素濃度成分からエンジン１の空燃比
を検出するO₂センサである。そして、これら各センサ12
〜16の出力は、上記燃料噴射弁10（空燃比調整手段）を
制御するCPU等よりなるコントロールユニット18に入力
可能になっており、該コントロールユニット18により、
エンジン１に供給される混合気の空燃比をエンジン運転
状態に応じて制御し、エンジンの加速時には空燃比を理
論空燃比（λ＝１）にフィードバック制御する一方、特
定運転域としての定常運転時には理論空燃比よりもリー
ンな所定値にフィードバック制御する。さらに、加速時
から定常状態への復帰時には上記空燃比のリーン移行を
エンジンの運転状態に応じて制御するようにしている。

次に、上記コントロールユニット18による空燃比制御に
ついて第３図のフローチャートにより述べる。尚、この
処理では、定常運転時にリーンな空燃比で燃焼を行う希
薄燃焼エンジンであるので、加速時に十分なる加速性能
およびエミッション性能を得るべく加速の判定をスロッ
トル開度変化と吸入空気量変化との２通りで行ってい
る。すなわち、スタートとして、先ずステップS₁で現在
のスロットル開度TAを読込むとともに、ステップS₂で加
速判定スロットル開度KTAACCを設定したのち、ステップ
S₃でこの現在のスロットル開度TAが加速判定スロットル
開度KTAACC以上か否かを判別し、TA＜KTAACCのNOのとき
にのみ以下の加速判定フローを行う一方、TA＞KTAACCの
YESのときには過渡応答性が良いので以下のスロットル
開度変化による加速判定フローを行わずに直ちにステッ
プS₁₁に進む。そして、TA＜KTAACCのときには、ステッ
プS₄で前回のスロットル開度PTAを読込んだのち、ステ
ップS₅で現在のスロットル開度TAが前回のスロットル開
度PTAより大きいか否かを判別する。この判別がTA＞PTA
のYESの場合には、さらにステップS₆でその開度増大変
化量（TA−PTA）が加速に相当する開度変化量KDTACCよ
りも大きいか否かを、ステップS₇でトランスミッション
スイッチTMSWがニュートラルでない、つまりTMSW＝Ｌか
否かを判別し、共にYESの場合にのみ、ステップS₈で第
１加速判定用フラグLAM1を“H"に設定するとともに、ス
テップS₉で加速判定用ホールド時間KLAMHOLDをセットす
る。一方、上記ステップS₆,S₇の何れかの判別がNOのと
きには直ちにステップS₁₁に進む。また、上記ステップS
₅の判別がTA≦PTAのNOの場合には、ステップS₁₀で開度
減少変化量（PTA−TA）が減速に相当する開度変化量KDT
ARSTよりも大きいか否かを判別し、（PTA−TA）≦KDTAR
STのNOのときには一応以下の吸入空気量変化による加速
判定を行うべくステップS₁₁に進む一方、（PTA−TA）＞
KDTARSTのYESのときには加速判定を実行せずに直ちにス
テップS₃₃に進む。

次いで、吸入空気量変化による加速判定を行うべく、ス
テップS₁₁で吸入空気量の変化微分値DTPK1を読込み、ス
テップS₁₂でこのDTPK1と加速判定基準値KACCJ2との差
（DTPK1−KACCJ2）を算出したのち、ステップS₁₃でこの
微分値DTPK1と基準値KACCJ2との大小を比較判別し、DTP
K1≧KACCJ2のときにはステップS₁₄で第２加速判定用フ
ラグLAM2を“H"にセットする一方、DTPK1＜KACCJ2のと
きにはステップS₁₅で該フラグLAM2を“L"にセットす
る。

その後、ステップS₁₆で加速判定用ホールド時間を読込
み、ステップS₁₇でこの加速判定用ホールド時間が零に
なったか否かを判別し、NOの場合にはステップS₁₈でこ
の加速判定用ホールド時間LAMHOLDを“1"ずつ減算する
ことを繰返し、零のYESになると、ステップS₁₉で第１加
速判定用フラグLAM1を“1"にセットし、上述のスロット
ル開度変化による加速判定をリセットする。

また、吸入空気量変化による加速判定をリセットするた
め、ステップS₂₀において第２加速判定用フラグLAM2が
“H"であるか否かを判別し、NOの場合にはステップS₂₁
でエンジン冷却水温度KWLAMを読込んだのち、ステップS
₂₂でこのKWLAMが所定の水温値よりも低いか否かを、ス
テップS₂₃で空燃比制御のフィードバック条件か否かを
それぞれ判別し、この判別が共にYESのときには半暖機
時にも目標空燃比を理論空燃比にすべくステップS₂₄で
第２加速判定用フラグLAM2を“H"にセットする一方、上
記判別の何れかがNOのときにはステップS₂₅で第２加速
判定用フラグLAM2を“L"にセットする。尚、上記ステッ
プS₂₀の判別がLAM2＝ＨのYESのときには上記処理を行わ
ずに直ちに下記のステップS₂₆以降に進む。

そして、ステップS₂₆において、上述の如き加速判定処
理の結果、第１加速判定用フラグLAM1又は第２加速判定
用フラグLAM2の何れかが“H"であるか否かを判別する。
この判別がYESのときには、加速時又は半暖機時と判断
して、ステップS₂₇でそのときのスロットル開度（エン
ジン負荷）に基づいて定常運転復帰時の復帰回転数XLAM
NEをマップ（又はテーブル）より読込み、それをステッ
プS₂₈でレジスタにセットしたのち、ステップS₂₉で空燃
比フラグLAMを“H"にセットする。ここで、上記マップ
（又はテーブル）においては、復帰回転数XLAMNEは高負
荷程高い回転数に設定されている。

一方、上記ステップS₂₆の判別がNOのとき、つまり加速
時及び半暖機時でない定常運転時には、ステップS₃₀で
レジスタに復帰回転数XLAMNEがセットされているか否か
を判別し、セットされていないNOのときには直ちに後述
のステップS₃₃に進む。一方、セットされているYESのと
きにはステップS₃₁で現在のエンジン回転数NEを読込ん
だのち、ステップS₃₂で上記復帰回転数XLAMNEと現在の
回転数NEとの大小を比較判別し、XLAMNE＞NEのときには
上記ステップS₂₉に進んで空燃比フラグLAMを“H"に維持
する一方、XLAMNE≦NEになた段階においてステップS₃₃
で空燃比フラグLAMを“L"にセットし、さらにステップS
₃₄でレジスタの復帰回転数XLAMNEをリセットする。

しかる後、ステップS₃₅において空燃比フラグLAMが“H"
であるか否かを判別し、LAM＝ＨのYESのときにはステッ
プS₃₆で空燃比を理論空燃比（λ＝１）にすべくフィー
ドバック制御する一方、LAM＝ＬのNOのときにはステッ
プS₃₇で空燃比を定常運転時には理論空燃比よりもリー
ンな値に、また他の運転域ではその運転状態に応じた空
燃比になるようにフィードバック制御することを繰返
す。

以上のフローにおいて、ステップS₃₅及びS₃₇により、エ
ンジンの特定運転域（定常運転時）ではエンジンの空燃
比を理論空燃比よりもリーンにするように燃料噴射弁10
（空燃比調整手段）を制御する制御手段19を構成してい
る。また、ステップS₂₆〜S₃₃により、上記制御手段19に
よるリーン制御が行われない運転域から上記特定運転域
へ移行する時における上記制御手段19のリーン制御の実
行条件を、エンジン負荷が高負荷になる程、高回転側に
おいて行うように補正する補正手段20を構成している。

したがって、上記実施例では、第４図に示すように、ス
ロットル開度変化および吸入空気量変化により判定され
る加速時にはエンジンの空燃比が理論空燃比（λ＝１）
に制御され、この加速後の定常運転時には理論空燃比よ
りもリーンな空燃比に制御される。そして、この加速時
から定常運転に復帰する際、空燃比のリーン移行は第５
図に示すように、エンジン負荷が高負荷ほど高回転側で
行われるので、低負荷域でのリーン移行条件を厳しくす
ることがなく燃費の向上維持が図られながらも、高負荷
域でのリーン移行が空燃比変化による出力変化の小さい
高回転側で行われてトルクショックを軽減することがで
き、ドライバビリティを向上させることができる。

尚、上記実施例では、エンジンの空燃比を、加速時には
理論空燃比に、定常運転時には理論空燃比よりもリーン
にするようにしたが、本発明は、その他運転状態に応じ
て変更してもよく、要は特定運転域でエンジンの空燃比
を理論空燃比よりもリーンに制御するものに対して適用
可能である。

また、上記実施例では、空燃比調整手段として燃料噴射
方式のものについて述べたが、気化器方式でエアブリー
ド量を制御するものも採用可能である。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、エンジンの特定
運転域でエンジンの空燃比を理論空燃比よりもリーンに
移行させるよう制御する際、この特定運転域への移行時
におけるリーン制御実行条件を、エンジン負荷が高負荷
になる程、空燃比変化によるトルク変化が小さくなる高
回転側において行うように設定したので、低負荷域での
リーン移行条件（リーン制御実行条件）を厳しくせずに
燃費の向上を図りながら、高負荷域でのリーン移行時の
トルクショックを軽減できて、ドライバビリティの向上
を図ることができる。

【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である。第２図
〜第５図は本発明の実施例を示し、第２図はその全体概
略構造図、第３図はコントロールユニットの作動を示す
フローチャート図、第４図は加速時から定常運転移行時
におけるエンジンの空燃比、目標空燃比、吸入空気量お
よびスロットル開度の変化特性を示す説明図、第５図は
リーン移行領域を示す説明図である。第６図はエンジン
のトルク特性を示す図、第７図は空燃比に対するトルク
比の変化特性を示す図である。１……エンジン、10……燃料噴射弁、12……エアフロー
センサ、13……スロットル開度センサ、15……回転数セ
ンサ、17……運転状態検出手段、18……コントロールユ
ニット、19……制御手段、20……補正手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンに供給される混合気の空燃比を調
整する空燃比調整手段と、エンジンの運転状態を検出す
る運転状態検出手段と、該運転状態検出手段の出力を受
け、エンジンの特定運転域でエンジンの空燃比を理論空
燃比よりもリーンにするよう上記空燃比調整手段を制御
する制御手段と、該制御手段によるリーン制御が行われ
ない運転域から上記特定運転域へ移行する時における上
記制御手段のリーン制御の実行条件を、エンジン負荷が
高負荷になる程、高回転側で行うように補正する補正手
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。