JPH10176576A - 空燃比切替制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】リーン空燃比制御とリッチ空燃比制御とを切り
替えて制御する内燃機関では、加速後の再加速時にリー
ン空燃比制御状態になるので、失速感が生じて、ドライ
ブフィーリングが好ましくなくなる。 【解決手段】変速装置を備える車両に搭載される内燃機
関の空燃比を理論空燃比より高い空燃比に制御するリー
ン空燃比制御と略理論空燃比及び理論空燃比より低い空
燃比に制御するリッチ空燃比制御とを少なくともスロッ
トル開度に基づいて切り替える空燃比切替制御方法であ
って、リーン空燃比制御からリッチ空燃比制御に切り替
えた場合に遅延時間ＴＰＷＲＯＦＦを設定し、変速装置
の変速ギア位置を判定し、判定した変速ギア位置が所定
位置であり、かつ設定した遅延時間ＴＰＷＲＯＦＦが経
過した時点でリーン空燃比制御のスロットル開度である
場合はリーン空燃比制御を行う。

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
の内燃機関において、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近傍での運転
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。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば自動車用の内燃機関すなわ
ちエンジンでは、燃費向上を目的として、空燃比が理論
空燃比（ストイキ）より高いリーンバーン運転と、トル
クを必要とするストイキ及びパワー域での運転とを、リ
ーン空燃比制御とストイキ／パワー空燃比制御とを切り
替えて実行することにより達成している（例えば特開昭
５９−３４４４０号公報）。

【０００３】同公報では、エンジンの負荷と変速装置の
変速ギア位置とに基づいて、リーン空燃比制御を実行す
るかどうかを決定している。具体的には、所定の負荷で
加速のための変速ギア位置である場合は、リーン空燃比
制御を実行せずにストイキ空燃比制御を実行する。ま
た、上記所定の負荷で走行のための変速ギア位置である
場合は、リーン空燃比制御を実行する。そして、所定の
負荷より小さい負荷では、加速運転状態ではないとして
リーン空燃比制御を実行し、所定の負荷より大きい負荷
では、無条件にストイキ空燃比制御を実行する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した例
のような、比較的複雑な構成によりリーン空燃比制御と
ストイキ／パワー空燃比制御とを切り替えるものに対
し、構成を簡略化して、スロットル開度の大きさやその
変化量の大きさにより、空燃比制御を切り替えるものも
知られている。このような例では、スロットル開度が所
定開度より大きくなった場合に、ストイキ空燃比制御に
切り替えるものである。

【０００５】しかしながら、この例の場合、例えば、登
坂走行等において減速と加速とを繰り返し行うような運
転状態では、リーン空燃比制御とストイキ空燃比制御と
を繰り返し実行することがある。つまり、坂道あるいは
カーブが連続する場合、アクセル操作が頻繁に行われ、
その結果、スロットル開度が所定開度より大きくなり、
また小さくなるといった変化が連続することになる。こ
のため、所定開度を境にリーン空燃比制御とストイキ空
燃比制御とが激しく頻繁に切り替わり、ストイキ空燃比
制御で加速状態の後に、リーン空燃比制御により加速感
のない走行が繰り返されることになる。このように、加
速後に減速し再加速するとリーン空燃比制御を行ってい
るために失速感が生じ、運転者にとってその意思を反映
していない走行状態と感じることがあり、満足でない場
合が生じた。

【０００６】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。

【０００７】

【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、少
なくともスロットル開度に基づいて空燃比制御を切り替
える場合に、変速装置の変速ギア位置を判定し、リーン
空燃比制御からそれ以外のリッチな空燃比にするリッチ
空燃比制御に切り替えた場合に遅延時間を設定し、リー
ン空燃比制御に対応するスロットル開度で所定の変速ギ
ア位置で走行中にその遅延時間が経過すれば再度リーン
空燃比制御に移行する構成である。このように、遅延時
間を設定することにより、スロットル開度が頻繁に大小
する場合に、一旦リッチ空燃比制御を実行すると、スロ
ットル開度がリーン空燃比制御のものに切り替わっても
遅延時間が経過するまで空燃比が切り替わらないため、
リーン空燃比により生じる失速感が発生しない。このた
め、運転者の意思を反映した走行を実現することができ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明は、変速装置を備える車両
に搭載される内燃機関の空燃比を理論空燃比より高い空
燃比に制御するリーン空燃比制御と略理論空燃比及び理
論空燃比より低い空燃比に制御するリッチ空燃比制御と
を少なくともスロットル開度に基づいて切り替える空燃
比切替制御方法であって、リーン空燃比制御からリッチ
空燃比制御に切り替えた場合に遅延時間を設定し、変速
装置の変速ギア位置を判定し、判定した変速ギア位置が
所定位置であり、かつ設定した遅延時間が経過した時点
でリーン空燃比制御のスロットル開度である場合はリー
ン空燃比制御を行うことを特徴とする空燃比切替制御方
法である。

【０００９】上記の変速ギア位置を判定するための所定
位置としては、加速する際に使用する変速ギア、例え
ば、５段階に変速が可能な手動式のものの場合では、１
速、２速及び３速用変速ギアに対応する位置、また、４
段階に変速が可能な手動式のものの場合では、１速及び
２速用変速ギアに対応する位置を、それぞれ設定するも
のが好ましい。

【００１０】また、遅延時間は、空燃比を設定する場合
の運転状態に対応して設定する各種の補正係数のいずれ
かに基づいて設定することが好ましい。このような設定
方法を採用することにより、リッチ空燃比制御において
も、例えば、スロットル開度が略最大になるパワー空燃
比制御の場合と、リーン空燃比制御の場合よりも大きい
が最大開度よりも小さい開度の、つまり略理論空燃比近
傍に空燃比を維持するストイキ空燃比制御の場合とで、
遅延時間を調整でき、運転状態に合わせた制御を可能に
するものである。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。図１に概略的に示したエンジン１００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空燃比センサ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。この空燃比センサ２１
からは、リッチな空燃比からリーンな空燃比までのほぼ
全ての運転領域において、酸素濃度に対応して電圧信号
ｈが出力される。なお、空燃比センサ２１に代えて、Ｏ
₂センサを用いるものであってもよい。

【００１２】このエンジン１００には、手動式の変速装
置（図示しない）が連結してある。変速装置は、手動式
の、例えば５段変速装置であり、シフトポジションスイ
ッチ２３が付設してある。このシフトポジションスイッ
チ２３は、変速装置の変速ギア位置を、シフトレバー
（図示しない）の位置から検出し、１速から５速までの
変速ギア位置に対応してそれぞれ電気信号すなわちギア
位置信号ｋを出力するもので、そのギア位置信号ｋは電
子制御装置６に入力される。

【００１３】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、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１３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、上記した空燃比センサ２１から出力さ
れる電圧信号ｈ及びシフトポジションスイッチ２３から
出力されるギア位置信号ｋ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。

【００１４】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１００
の運転状態に応じて決まるＡ／Ａフィードバック補正係
数ＦＡＦを含む各種の補正係数、例えば始動後増量補正
係数ＦＳＥ、パワー増量補正係数ＦＰＯＷＥＲ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。

【００１５】また、このプログラムにおいては、リーン
空燃比制御からリッチ空燃比制御に切り替えた場合に遅
延時間を設定し、変速装置の変速ギア位置を判定し、判
定した変速ギア位置が所定位置であり、かつ設定した遅
延時間が経過した時点でリーン空燃比制御のスロットル
開度である場合はリーン空燃比制御を行うように構成し
てある。この実施例では、スロットル開度が略全開にな
った状態でのパワー空燃比制御と、スロットル開度が略
全開には達せず、かつリーン空燃比制御の場合の開度よ
りは大きな開度となった状態でのストイキ空燃比制御と
をリッチ空燃比制御としている。

【００１６】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、リーン及びリッ
チ空燃比制御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。また、このプログラムは、所定時間毎に繰り返し実
行されるものである。

【００１７】まず、ステップＳ１では、スロットルバル
ブ２がほぼ全開状態、つまりパワースイッチ１６ａがオ
ンした際に設定するパワー増量補正係数ＦＰＯＷＥＲが
０であるか否かを判定する。ステップＳ２では、リーン
空燃比制御条件が成立したか否かを判定する。リーン空
燃比制御条件としては、冷却水温が所定温度以上であ
る、エンジン回転数ＮＥが所定回転数範囲内である、ス
ロットル開度が所定開度範囲内である、ギア位置信号ｋ
から検出したシフトポジションが、例えば４速及び５速
である等である。ステップＳ３では、シフトポジション
が、１、２、３速のいずれかであるか否かを判定する。
このシフトポジションは、加減速を行わない通常の走行
ではなく、加速を行う場合に使用する変速ギアに基づい
て設定している。

【００１８】ステップＳ４では、リーン空燃比制御を再
開するまでの遅延時間ＴＰＷＲＯＦＦを計時する遅延時
間カウンタのカウンタ値ＣＰＷＲＯＦＦが０か否かを判
定する。すなわち、遅延時間カウンタは、算出した遅延
時間ＴＰＷＲＯＦＦから減算処理して、そのカウンタ値
が０となることで時間の経過を計時するものである。ス
テップＳ５では、遅延時間カウンタのカウンタ値ＣＰＷ
ＲＯＦＦをデクリメントする。ステップＳ６では、リッ
チ空燃比制御を実行する。リッチ空燃比制御は、パワー
スイッチ１６ａがオンの場合はパワー空燃比制御と、ス
ロットル開度がリーン空燃比制御とパワー空燃比制御と
の間に位置する場合はストイキ空燃比制御とである。パ
ワー空燃比制御では、スロットルバルブ２がほぼ全開ま
で開成している場合に行う空燃比制御であるので、スト
イキ空燃比制御より濃い空燃比に制御するものである。
ステップＳ７では、遅延時間ＴＰＷＲＯＦＦをパワー増
量補正係数ＦＰＯＷＥＲに基づいて演算する。具体的に
は、パワー増量補正係数ＦＰＯＷＥＲに所定係数ＫＬＮ
ＭＵＬを乗じて算出する。ステップＳ８では、リーン空
燃比制御を実行する。

【００１９】このような構成において、例えば山間部の
カーブの多い道路を走行する場合を説明する。この場
合、例えば図３に示すように、カーブの手前でアクセル
ペダルを戻し、それから加速するために踏み込み、次の
カーブの手前では再度戻すといった操作を繰り返すの
で、スロットル開度は大きく変化する。カーブに入るま
では、シフトポジションが４速又は５速にあり、スロッ
トル開度をパワースイッチ１６ａがオンしていないスロ
ットル開度で運転しているので、制御は、ステップＳ１
→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ８と進み、リーン空燃比制御を実行し
ている。

【００２０】そして、カーブに入ると、シフトポジショ
ンを例えば２速に変更し、加速するためにアクセルペダ
ルを一気に大きく踏み込むと、パワースイッチ１６ａが
オンし、制御は、ステップＳ１→Ｓ７→Ｓ６と進み、遅
延時間ＴＰＷＲＯＦＦを算出してリッチ空燃比制御にお
けるパワー空燃比制御に移行する。そして、パワースイ
ッチ１６ａがオンしている間（図中矢印ＦＰＯＷＥＲで
示す）は、ステップＳ１→Ｓ７→Ｓ６を繰り返し実行す
る。

【００２１】この後、次の加速のためにアクセルペダル
を戻し、かつシフトポジションを３速に変更すると、ス
ロットル開度が小さくなるので、パワースイッチ１６ａ
はオフする。したがって、パワー増量補正係数ＦＰＯＷ
ＥＲによる燃料の増量補正がなくなり、かつスロットル
開度が略全開状態から急激に小さくなり、リーン空燃比
制御に対応する開度となる。この場合、スロットル開度
はリーン空燃比制御に対応しているが、遅延時間ＴＰＷ
ＲＯＦＦが経過していないので、制御は、ステップＳ１
→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６と進み、リッチ空燃比
制御におけるストイキ空燃比制御を実行する。この間、
遅延時間カウンタは、そのカウンタ値ＣＰＷＲＯＦＦを
デクリメントして、時間の経過を計時する。これとは逆
に、リーン空燃比制御条件が成立し、シフトポジション
が４速、又は５速である場合は、制御は、ステップＳ１
→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ８と進み、遅延時間ＴＰＷＲＯＦＦが
経過するまでにリーン空燃比制御に移行する。

【００２２】再加速時にリーン空燃比制御条件が成立
し、シフトポジションは１〜３速であり、かつカウンタ
値ＣＰＷＲＯＦＦが０つまり設定した遅延時間ＴＰＷＲ
ＯＦＦが経過した場合には、制御は、ステップＳ１→Ｓ
２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ８と進んで、ストイキ空燃比制御か
らリーン空燃比制御に切り替える。したがって、カーブ
の多い登坂路等、言い換えればアクセルペダルを頻繁に
操作しなければならないような走行条件であっても、リ
ッチ空燃比制御とリーン空燃比制御とを繰り返し実行す
ることを防止することができる。これにより、図３に一
点鎖線で示す従来の制御の場合のように、加速を行った
後、アクセルペダルを戻すことによりリーン空燃比制御
に切り替わり、再加速する場合の加速性能が低下する、
あるいは失速感があるといった不具合を解消することが
できる。

【００２３】なお、本発明は以上説明した実施例に限定
されるものではない。上記実施例においては、遅延時間
ＴＰＷＲＯＦＦは、パワー空燃比制御の場合に、パワー
増量補正係数ＦＰＯＷＥＲに基づいて演算したが、スト
イキ空燃比制御の場合にも、例えばＡ／Ｆフィードバッ
ク補正係数に基づいて演算するものであってもよい。こ
のように、パワー増量補正係数ＦＰＯＷＥＲ及びＡ／Ｆ
フィードバック補正係数等により遅延時間ＴＰＷＲＯＦ
Ｆを設定するようにすれば、その時の運転状態を遅延時
間ＴＰＷＲＯＦＦに反映させることができる。このた
め、登坂走行のように、スロットル開度が大きい場合に
は、増量する燃料も多くなることから、長めの遅延時間
ＴＰＷＲＯＦＦを設定して、再加速時の加速状態を良好
にすることができる。

【００２４】また、上記実施例では、スロットルバルブ
２が略全開の状態であることを、機械式のパワースイッ
チ１６ａで検出したが、全開の判定はスロットルセンサ
１６から出力されるスロットル開度信号ｄに基づいて行
うものであってもよい。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。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、一旦リー
ン空燃比制御からリッチ空燃比制御に突入し、所定の変
速ギア位置で走行中に再度リーン空燃比制御に移行する
場合には、遅延時間を設定して、その遅延時間が経過後
にリーン空燃比制御に移行するので、加速後にアクセル
ペダルを戻した後再加速した場合の失速感を防止するこ
とができる。そのため、加速から次の加速への切替えが
円滑で、意図した運転感を確保することができる。

【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】

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 ＴＰＷＲＯＦＦ…遅延時間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】変速装置を備える車両に搭載される内燃機
   関の空燃比を理論空燃比より高い空燃比に制御するリー
   ン空燃比制御と略理論空燃比及び理論空燃比より低い空
   燃比に制御するリッチ空燃比制御とを少なくともスロッ
   トル開度に基づいて切り替える空燃比切替制御方法であ
   って、 リーン空燃比制御からリッチ空燃比制御に切り替えた場
   合に遅延時間を設定し、 変速装置の変速ギア位置を判定し、 判定した変速ギア位置が所定位置であり、かつ設定した
   遅延時間が経過した時点でリーン空燃比制御のスロット
   ル開度である場合はリーン空燃比制御を行うことを特徴
   とする空燃比切替制御方法。