JPH09112307A

JPH09112307A - 空燃比切替制御方法

Info

Publication number: JPH09112307A
Application number: JP27580395A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Iida; 隆弘飯田
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 1995-10-24
Filing date: 1995-10-24
Publication date: 1997-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】空燃比を変更した場合に、トルクの変動が発生
し、走行がぎくしゃくした感じになる。【解決手段】排気系にＯ_２センサを装備した内燃機関に
おいて、Ｏ_２センサから出力される出力信号に基づいて
理論空燃比で運転するとともに、より高い空燃比での希
薄燃焼運転をするために空燃比を切り替える空燃比切替
制御方法であって、前記希薄燃焼運転における運転条件
が成立した際に吸気管圧力の変化量を検出し、検出した
吸気管圧力の変化量と設定された値とを比較し、比較し
た結果に基づいて空燃比の異なる運転状態に切り替え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として自動車用
エンジンにおいて、例えば希薄燃焼（以下、リーンバー
ンと略称する）運転状態から理論空燃比での運転状態の
ように、空燃比の異なる運転状態に切り替える場合の空
燃比切替制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、リーンバーン制御されるエンジン
において、理論空燃比より高い空燃比でのリーン制御で
の運転状態から理論空燃比でのストイキ制御での運転状
態に切り替える場合、一般的には吸気管圧力（以下、吸
気圧と略称する）の設定された絶対圧を基準として、実
際の吸気圧がその絶対圧を上回っているか否かを判定し
て空燃比の切替を実行している。また、例えば特公平３
−１４９６号公報に記載されたもののように、アクセル
の操作量を検出し、その操作量の大きさに応じて、比較
的リッチな第１空燃比とそれよりリッチな第２空燃比と
に即座に移行できるように空燃比を調整し、空燃比を移
行した場合のトルクショックの発生を抑制するようにし
たものも知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のそれ
ぞれのものでは、吸気圧あるいはアクセルの操作量の大
きさに応じて空燃比を切り替えているので、その大きさ
があるレベルに達すると、使用者の意思に反して運転状
態が切り替わる場合がある。すなわち、発進時等の低速
走行時に、アクセルの操作量を徐々にあるいは比較的緩
やかに増加させていくと、その操作量の増加に対応して
吸気圧が増加していき、空燃比を切り替える基準となる
吸気圧あるいは操作量を上回るようになる。そして、吸
気圧（操作量）が基準値を上回ったところで空燃比が切
り替えられその瞬間にトルクが増大するため、使用者は
アクセルペダルの操作感覚とは異なる、車両が急に飛び
出すような印象を受けることになる。このため、使用者
はあわててアクセルを戻してしまうが、このようなアク
セル操作により吸気圧が減少し基準値を下回ると、その
時点で空燃比が再度リーン側に切り替えられてトルクが
減少する。この結果、短時間の内にトルクが変化するた
めに、車両が加速状態と減速状態とを繰り返して走行す
ることになり、円滑な走行状態が保持できなくなる場合
があり、ドライバビリティを低下させることになる。

【０００４】本発明は、このような不具合を解消するこ
とを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような手段を講じたものであ
る。すなわち、本発明に係る空燃比切替制御方法は、排
気系にＯ_２センサを装備した内燃機関において、Ｏ_２セ
ンサから出力される出力信号に基づいて理論空燃比で運
転するとともに、より高い空燃比での希薄燃焼運転をす
るために空燃比を切り替える空燃比切替制御方法であっ
て、前記希薄燃焼運転における運転条件が成立した際に
吸気管圧力の変化量を検出し、検出した吸気管圧力の変
化量と設定された値とを比較し、比較した結果に基づい
て空燃比の異なる運転状態に切り替えることを特徴とす
る。

【０００６】このような構成のものであれば、検出した
吸気圧の変化量が設定された値と比較されて、その比較
結果が所定のものであればその結果に応じて空燃比の異
なる運転状態に切り替えられるが、吸気圧がある値に達
したところで空燃比が異なる運転状態に切り替わること
はない。すなわち、アクセル操作に対応して、吸気圧の
変化量は多い場合と少ない場合とが生じる。変化量が多
い場合は、急激な加速減速を目的としており、空燃比が
異なる運転状態に切り替わってトルクに変動が生じるよ
うなことがあっても、使用者は違和感を感じることはな
い。一方、アクセル操作が穏やかな場合、吸気圧が特定
の値まで変化したところで、吸気圧の変化量と設定され
た値との比較の結果次第で、空燃比の異なる運転状態へ
の切替は実行しない。したがって、その時の空燃比での
運転状態が持続され、トルク変動により走行状態がぎく
しゃくすることを防止することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を、図面
を参照して説明する。

【０００８】図１に概略的に示したエンジンは自動車用
のもので、その吸気系１には図示しないアクセルペダル
とメカニカルに連結されて、アクセルペダルの踏度に対
応して開閉するスロットルバルブ２が配設され、その下
流側にはサージタンク３が設けられている。サージタン
ク３に連通する吸気系１に吸気マニホルド４の一方の端
部近傍には、さらに燃料噴射弁５が設けてあり、この燃
料噴射弁５を電子制御装置６により制御するようにして
いる。また排気系２０には、排気ガス中の酸素濃度を測
定するＯ_２センサ２１が、図示しないマフラに至るまで
の管路に配設された三元触媒２２の上流の位置に取り付
けられている。このＯ_２センサ２１からは、酸素濃度に
対応して電圧信号ｈが出力される。なお、このエンジン
は、５速手動変速機に連結され、その手動変速機から
は、後述する電子制御装置６に対して、作動中のシフト
ポジションを示すＳＰ信号が出力される構成である。

【０００９】電子制御装置６は、中央演算処理装置７
と、記憶装置８と、入力インターフェース９と、出力イ
ンターフェース１１とを具備してなるマイクロコンピュ
ータシステムを主体に構成され、入力されるアナログ信
号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器（図示しな
い）が内蔵されている。その入力インターフェース９に
は、上記したＳＰ信号をはじめ、サージタンク３内の圧
力すなわち吸気圧ＰＭを検出するための吸気圧センサ１
３から出力される吸気圧信号ａ、エンジン回転数ＮＥを
検出するために回転数センサ１４から出力される回転数
信号ｂ、車速を検出するための車速センサ１５から出力
される車速信号ｃ、スロットルバルブ２が全開になった
際に全開信号ＦＳを出力するパワースイッチ１６ａを有
し、スロットルバルブ２の開閉状態を検出するためのス
ロットルセンサ１６から出力されるスロットル開度信号
ｄ及び全開信号ＦＳ、エンジンの冷却水温を検出するた
めの水温センサ１７が出力される水温信号ｅ、上記した
Ｏ_２センサ２１から出力される電圧信号ｈなどが入力さ
れる。一方、出力インターフェース１１からは、燃料噴
射弁５に対して後述する有効噴射時間ＴＡＵに対応した
燃料噴射信号ｆが、またスパークプラグ１８に対してイ
グニッションパルスｇが出力されるようになっている。

【００１０】電子制御装置６には、吸気圧センサ１４か
ら出力される吸気圧信号ａと回転数センサ１５から出力
される回転数信号ｂとを主な情報とし、エンジンの運転
状態に応じて決まるパワー増量補正係数ＦＰＯＷＥＲを
含む各種の補正係数例えば始動後増量補正係数ＦＳＥ、
暖機増量補正係数ＦＷＬ、空燃比フィードバック補正係
数ＦＡＦ等で基本噴射時間ＴＰを補正して燃料噴射弁開
成時間すなわち有効噴射時間ＴＡＵを設定し、その設定
された時間により燃料噴射弁５を制御して、エンジン負
荷に応じた燃料を燃料噴射弁５からシリンダヘッド近傍
の吸気系１に噴射させるためのプログラムが内蔵してあ
る。また、このプログラムにおいては、排気系２０にＯ
_２センサ２１を装備したエンジンにおいて、Ｏ_２センサ
２１から出力される出力信号に基づいて理論空燃比で運
転するとともに、より高い空燃比でのリーンバーン運転
をするために空燃比を切り替えるもので、リーンバーン
運転における運転条件が成立した際に吸気圧ＰＭの変化
量を検出し、検出した吸気圧ＰＭの変化量と設定された
値とを比較し、比較した結果に基づいて空燃比の異なる
運転状態に切り替えるようプログラムしてある。

【００１１】この空燃比切替制御プログラムの概要は、
図２に示すようなものである。ただし、定常運転時にお
ける種々の補正係数を考慮して有効噴射時間ＴＡＵを演
算するプログラム自体は、従来知られているものを利用
できるので図示及び説明を省略する。

【００１２】まず、ステップＳ１では、リーンバーン運
転条件が成立したか否かを判定する。リーンバーン運転
条件は、例えば、エンジン回転数、負荷の大小、及び冷
却水温等により決定すればよく、エンジンが始動中であ
る、暖機運転中で暖機増量を行っている、加速時等の過
渡状態である等の場合を除いて、エンジンが定常状態で
あることを判定できるように設定する。ステップＳ２で
は、入力されるＳＰ信号よりその時切り替えられている
シフトポジションを検出する。この実施例では、５速手
動変速機のそれぞれのシフトポジションに対応して、正
方向しきい値ＫＤＰＰｊ及び負方向しきい値ＫＤＰＭｊ
（ｊは１〜５）が設定してある。各正方向しきい値ＫＤ
ＤＰｊ及び各負方向しきい値ＫＤＰＭｊは、それぞれ異
なった値であり、適合値により設定してあるもので、１
速ポジションや２速ポジションでは、５速ポジションに
おける運転状態よりトルク変動の影響を受けやすいた
め、相対的に大きく設定してある。ステップＳ３では、
吸気圧ＰＭの単位時間内の変化量ΔＰＭが負であるか否
かを判定する。ステップＳ４では、変化量ΔＰＭの絶対
値｜ΔＰＭ｜が検出されたシフトポジションに対応する
正方向しきい値ＫＤＰＰｊより大か否かを判定する。ス
テップＳ５では、制御状態を判定する制御状態フラグＸ
ＤＲＶＭＤがセット（＝１）されているか否かを判定す
る。ステップＳ６では、制御状態フラグＸＤＲＶＭＤを
セットする。なお、制御状態フラグＸＤＲＶＭＤは、初
期状態においてはリセット（＝０）されている。

【００１３】ステップＳ７では、パワー領域であるか否
かを判定する。パワー領域は、エンジン回転数ＮＥ及び
吸気圧ＰＭにより設定されるもので、所定の回転数以上
で、かつ所定の吸気圧の領域に設定される。ステップＳ
８では、パワー領域において理論空燃比より低い空燃比
になるように、パワー増量を行うパワー制御を実行す
る。ステップＳ９では、理論空燃比近傍に空燃比が近似
するようにストイキ制御を実行する。ステップＳ１０で
は、絶対値｜ΔＰＭ｜が、負方向しきい値ＫＤＰＭｊよ
り大か否かを判定する。ステップＳ１１では、制御状態
フラグＸＤＲＶＭＤをリセットする。ステップＳ１２で
は、理論空燃比より高い空燃比にしてリーンバーン運転
状態となるように、リーン制御を実行する。

【００１４】このような構成において、暖機運転が完了
し、スロットルバルブ２がある位置で開いた状態で保持
される運転状態であるとする。この場合、リーンバーン
運転条件が成立ししかもアクセルペダルはほぼ同じ位置
で停止した状態であると、制御は、ステップＳ１→Ｓ２
→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ１１→Ｓ１２と進み、制御状態
フラグＸＤＲＶＭＤをリセットしてリーン制御を実行す
る。リーン制御の運転状態に維持されている際に、アク
セルペダルを徐々に踏み込むと、スロットルバルブ２の
開度はそれに応じて大きくなり、図３における第１期間
Ｔ１に示すように、吸気圧ＰＭが緩やかに上昇する。し
かしながら、単位時間内の踏度が小さい場合、絶対値｜
ΔＰＭ｜が正方向しきい値ＫＤＰＭｊよりは大きくなら
ない。したがって、制御は、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３
→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ１１→Ｓ１２と進み、リーン制御が継
続される。

【００１５】リーン制御での運転状態において、加速す
べくアクセルペダルが大きく踏み込まれると、単位時間
内の踏度が大きくなり、図３における第２期間Ｔ２に示
すように、絶対値｜ΔＰＭ｜がその時のシフトポジショ
ンに対応する正方向しきい値ＫＤＰＰｊを上回ることに
なる。したがって、制御は、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３
→Ｓ４→Ｓ６→Ｓ７と進む。アクセルペダルの踏度が大
きく、エンジン回転数ＮＥ及び吸気圧ＰＭがパワー領域
に達している場合には、制御はステップＳ８に進み、パ
ワー増量補正係数ＦＰＯＷＥＲにより増量補正が行われ
てパワー制御が実行される。逆に、エンジン回転数ＮＥ
及び吸気圧ＰＭがパワー領域に達していない場合は、制
御は、ステップＳ７の後、ステップＳ９に進み、理論空
燃比となるように空燃比を制御するストイキ制御を実行
する。さらには、パワースイッチ１６ａが全開信号ＦＳ
を出力するまでアクセルペダルが踏み込まれた場合は、
リーン運転条件が成立しなくなるため、制御は、ステッ
プＳ１→ＳステップＳ７→Ｓ８と進み、即座にパワー制
御を実行して空燃比を切り替えて運転状態を変更する。
なお、上記したように、低速のシフトポジションでは正
方向及び負方向しきい値ＫＤＰＰｊ，ＫＤＰＭｊの設定
が他に比較して大きいため、アクセル操作が同じでも、
言い換えれば吸気圧ＰＭの変化量ΔＰＭが同じでも、こ
のようなシフトポジションによっては必ずしも正方向及
び負方向しきい値ＫＤＰＰｊ，ＫＤＰＭｊを上回るもの
ではない。つまり、低速のシフトポジションでは、他の
シフトポジションよりアクセル操作が大きく、したがっ
て変化量ΔＰＭが大きくないと空燃比を切り替える制御
は実行されない。この結果、空燃比の切替時点における
トルク変動の影響を小さくすることができる。

【００１６】この後、アクセルペダルが一定の踏度で保
持され、加速状態から再度リーン運転条件が成立する運
転状態になり、アクセルペダルが戻されるつまりスロッ
トルバルブ２が閉方向に作動すると、その作動が緩やか
な場合には、変化量ΔＰＭの絶対値｜ΔＰＭ｜が負方向
しきい値ＫＤＰＭｊを上回ることがなく、また制御状態
フラグＸＤＲＶＭＤはセットされているので、制御は、
ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ１０→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７
→Ｓ８又は９と進む。したがって、制御状態は、パワー
制御状態あるいはストイキ制御状態が継続され、アクセ
ルペダルの操作速度つまり戻す早さが遅い場合は、ある
程度時間が経過した後に吸気圧ＰＭ自体がそれにより大
きく変化していても、変化量ΔＰＭが大きくならない限
りそれまでの運転状態における空燃比での制御が継続さ
れる。

【００１７】この後さらに運転が継続され、再度リーン
運転条件が成立してアクセルペダルが大きく戻され、図
３における第３期間Ｔ３に示すように、絶対値｜ΔＰＭ
｜が負方向しきい値ＫＤＰＭｊを上回ると、制御は、ス
テップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ１０→Ｓ１１→Ｓ１２と進
んでリーン制御を実行し、空燃比をそれまでの空燃比か
らリーンバーン運転での空燃比に切り替える。このよう
にしてリーン制御に切り替わった後、リーン運転条件が
成立し、アクセルペダルの戻し速度が遅く、変化量ΔＰ
Ｍの絶対値｜ΔＰＭ｜が負方向しきい値ＫＤＰＭｊより
小さい場合には、制御は、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→
Ｓ１０→Ｓ５→Ｓ１１→Ｓ１２と進み、リーン制御を継
続する。

【００１８】このように、アクセルペダルの操作速度が
緩やかで、吸気圧ＰＭの変化量ΔＰＭの絶対値｜ΔＰＭ
｜が各シフトポジションに対応して設定された正及び負
方向しきい値ＫＤＰＰｊ，ＫＤＰＭｊを下回る場合で
は、その時点まで実行されていた制御の空燃比での運転
が継続され、他の制御における運転状態に切り替わるこ
とがない。つまり、低速走行時に緩やかに加速減速を繰
り返すような場合、アクセル操作が上記した変化量ΔＰ
Ｍに対応している限りにおいて、空燃比の変化はなく、
それに伴ってトルクの変化もない。したがって、リーン
制御の空燃比からストイキ制御（パワー制御）の空燃比
あるいはその逆の空燃比の変化によるトルク変動が発生
せず、使用者の感覚にあったアクセル操作ができ、ぎく
しゃくとした走行状態を回避することができる。

【００１９】これに対し、加速あるいは急なエンジンブ
レーキを必要とする場合に、アクセルペダルを急激に操
作つまり大きく踏み込んだりあるいは逆に全閉になりそ
うな位置まで戻したりすると、絶対値｜ΔＰＭ｜が正及
び負方向しきい値ＫＤＰＰｊ，ＫＤＰＭｊを上回る状態
が発生し、その時点まで実行していた制御から他の制御
に切り替えて、それまでとは異なる空燃比での運転を開
始する。この場合には、使用者が加速あるいは減速を意
識してアクセル操作をしているので、制御が切り替わり
空燃比が変化してトルクが変動しても、アクセル操作を
するに際して期待していた運転状態への変化であるた
め、エンジンの回転あるいは走行状態が意に反して変化
した感じはなく、トルク変動に起因する走行のぎこちな
さを感じることはない。したがって、リーン制御での運
転状態であっても、ストイキあるいはパワー制御での運
転状態であっても、加速や減速を意図したアクセル操作
を行った場合には、適切に空燃比が切り替わり、その時
のアクセル操作に対応した運転状態に切り替えることが
できる。また、運転状態及びアクセル操作に基づいて空
燃比の異なる制御状態に切り替わっても、走行状態がぎ
くしゃくすることを防止することができ、しかもリーン
バーン運転とストイキでの運転とパワー領域での運転と
を効果的に切り替えるので、ドライバビリティを向上さ
せることができるとともに、燃費を改善することができ
る。

【００２０】なお、本発明は以上説明した実施例に限定
されるものではなく、変速機が自動のものであっても、
同様に制御することが可能である。すなわち、上記実施
例においては、それぞれのシフトポジションに対して正
方向及び負方向しきい値ＫＤＰＰｊ、ＫＤＰＭｊを設定
したが、自動変速機の場合では、ドライブポジション、
１速、２速ポジション等に対応して設定すればよい。こ
れによりそれぞれのポジションにおいて、空燃比を変更
した場合であってもトルク変動を未然に防ぐことができ
る。

【００２１】その他、各部の構成は図示例に限定される
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変
形が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略構成説明図。

【図２】同実施例の制御手順を示すフローチャート図。

【図３】同実施例の作用説明図。

【符号の説明】

１…吸気系２…スロットルバルブ６…電子制御装置７…中央演算処理装置８…記憶装置９…入力インターフェース１１…出力インターフェース２０…排気系２１…Ｏ_２センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気系にＯ_２センサを装備した内燃機関に
おいて、Ｏ_２センサから出力される出力信号に基づいて
理論空燃比で運転するとともに、より高い空燃比での希
薄燃焼運転をするために空燃比を切り替える空燃比切替
制御方法であって、前記希薄燃焼運転における運転条件が成立した際に吸気
管圧力の変化量を検出し、検出した吸気管圧力の変化量と設定された値とを比較
し、比較した結果に基づいて空燃比の異なる運転状態に切り
替えることを特徴とする空燃比切替制御方法。