JPS5827837A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の空燃比制御装置に関する。

内燃機関で燃焼して排出される排気ガス成分及び内燃機
関のトルクは、内燃機関に燃料と空気の混合気を供給す
る気化器の設定空燃比（Ａ／Ｆ　）と第１図に示すよう
に密接な関係にある。それ故に自動車からの排気ガスを
清浄化する方式は種々あるが空燃比の面から見て大きく
分けて３種類おシ、 １）第１図のＡに示す窒素酸化物ＮＯｘの排出量の少な
い濃混合気域に空燃比を設定し排気管に触媒等の浄化装
置を装着し、２次空気供給装置により不足している空気
を追加供給し、未燃焼成分の一酸化炭素ＣＯ１巌化水素
ＨＣを浄化する方式、２）第１図のＢに示すＮＯｘ、Ｃ
ｏ、ＨＣの排出量の少ない希薄混合気域で内燃機関を使
用する方式、３）三元触媒を排気管に装着し、第１図の
Ｃに示す理論空燃比付近に設定し三元触媒によシＣ０１
ＨＣ，ＮＯｘを同時に浄化する方式が提案されてｉる。

また最近では排気ガスの清浄化と共に省資源という見地
から機関の燃料消費率の低減も合わせ要求されている。

第１図に示すように排気ガスの清浄化と燃料消費率の低
減を同時に達成するには希薄混合気域で内燃機関を運転
した場合が有利であるものの、希薄混合気域では失火と
いう不具合が発生することからエンジン及びその他の付
属品（気化器勢）のばらつき及び劣化を考えた場合には
失火限界ぎシぎシの希薄混合気域ではほとんど機関は運
転できず、失火限界から空燃比で２位濃い、すなわちリ
ッチな安定領域で使用しているのが現状であシ、排気ガ
スの清浄化、省資源を達成するための問題点となってい
る。

第１図に示すように、失火域直前の希薄空燃比で機関を
運転した時に最少燃料消費率となシ、燃焼変動（後述す
る実施例ではトルク変動）は〜乍に関係しておシ、失火
域に近づく程急激に燃焼変動は大きくなっている。

本発明の目的は前述の従来装置の問題点にかんがみ、機
関の燃焼変動を求め機関の燃焼変動が成る一定の値とな
るよう機関の供給空燃比を制御するという着想に基づき
大幅な燃費の向上を達成することにある。また常時迅速
かつ正確な空燃比の補正を行なうことも目的の１つとす
る。

本発明においては、内燃機関の運転状態を検出するエン
ジン・センサと前記エンジン−センサの検出信号に基づ
いて前記内燃機関への供給空燃比を制御する制御回路を
備えた内燃機関の空燃比制御装置において、前記内燃機
関の燃焼変動を検出する燃焼変動検出器、及び、前記燃
焼変動検出器の出力を入力とし、前記燃焼変動検出器の
出力信号から燃焼変動を検出し、前記燃焼変動に応じて
前記内燃機関への供給空燃比を補正するよう構成された
制御回路を具備することを特徴とする内燃機関の空燃比
制御装置が提供される。

本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比制御装置が
第２図ないし第１６図を用いて説明される。第２図にお
いて内燃機関（エンジン）１は自動車駆動用の火花点火
式エンジンで、燃焼用の空気はエア拳クリーナ２、エア
７０−メータ３、吸入導管４及び吸気弁５を経て、前記
エンジン１の燃焼室６内に吸入される　吸入導管４には
運転者によシ任意に操作されるスロットル弁７が設けら
れている。燃料は吸入導管４に設置された電磁式燃料噴
射弁８から吸気弁５に向は噴射供給される。

燃料と空気からなる混合気は燃焼室６内で燃焼し、排気
弁９及び排気導管１ｏを経て大気中に放出される。燃料
制御ユニット１１はエンジン１の運転状態に応じてエン
ジン１への供給燃料量を演算し電磁式燃料噴射弁８を駆
動し、エンジン１への供給燃料量を制御する制御回路で
、エンジン１の吸入空気量を検出するエアフローメータ
３、点火コイル１２、エンジン１のトルク変動を検出す
るトルク検出器１３の検出信号が入力されている。なお
本実施例ではエンジン１への吸入空気量としてエアフロ
ーメータ３の信号を用いているが、エアフローメータ３
のかわシにエンジン１のスロットル弁７の下流に生ずる
吸気管負圧とエンジン回転数から吸入空気量を求めても
よ＜、１＋工ンジン１の回転に同期して回るリングギア
、ディヌトリピーータ叫から回転信号を検出して回転数
を求めてもよいのは自然である。トルク検出器１３は第
２図に示すようにエンジンを支持するマウント１３５に
デルトによシ装着してあシ、エンジンのリーンバンドに
おけるクランク軸を中心とした振動を複数の方位（でき
れば４方位以上）に向けて配置したピエゾ素子等で検出
してエンジンの機械的トルク変動に比例したアナログ信
号を得るものであシ、図面に示す実施例では１つのエン
ジンについて２個配置されているが、１個でも十分検出
できる。トルク検出器１３は圧力センサ１３１、ゴムマ
ウント１３３及びシムマウントカッ？−１３４から成シ
、アーム１３２の側から圧力センサ１３１、コムマウン
トカバー１３４、ゴムマウン）１３３の順に重ねて取付
けられている。圧力センサ１３１は例えばピエゾ素子を
使用した市販の圧力検出器が用いられる。

次に第３図によシ燃料制御ユニット１１について説明す
る。増幅器２０はバッファと増幅器で構成されるが公知
であるので詳しくは省略する。パントノ母ヌフィルタ３
０は増幅器２０よシのアナログ信号のうちＩ　Ｈｚ　　
ないし数Ｈｚ　の周波数の出力のみを取υ出すものでロ
ック２ンドシステムズ社製のモデル８５２を使用した。

クロック回路４０は水晶振動子を使用した発振回路と、
この発振回路の周波数を分周するカウンタよ多構成して
あり、公知であるので回路構成及び詳細な説明は省略す
る。

タイをングパルス発生回路５０はクロック回路４０から
のクロックを基にして、ピークホールド回路６０へのリ
セット信号と補正演算回路１００への割込み信号とを作
シ出す回路である。その内部回路管第４図に示す。第４
図において入力端子５１０．５１１へはクロック回路４
０よシの２出と５　ｋＨｚのクロックがそれぞれ入力さ
れる。入力端子５１０はデバイダ付カウンタ５０１のリ
セット端子Ｒに接続してあシ、入力端子５１１はデバイ
ダ付カウンタ５０１のクロック端子ＣＬ　Ｋ接続しであ
る。該デバイダ付カウンタ５０１はＲＣム社製ＩＣのＣ
Ｄ　４０１７を使用しておυその出力Ｑ１は端子５１２
を介して補正演算回路１００の割込演算用の信号として
使われる。出力Ｑ５とＱ８はＲ−Ｓフリッｆ７０ッｆ５
０２のセット端子Ｓとリセット端子Ｒにそれぞれ接続し
てあシ、出力Ｑ９はクロックエナーブル端子ＣＩに接続
しである。Ｒ−８フリツ！フロツプ５０２はＲＣＡ社Ｉ
ＣのＣＤ４０１３を使用しておシ、その出力Ｑは端子５
１３を介してピークホールド回路６０に接続しである。

以上の構成でタイイングパルス発生回路５０の作動を説
明すると、デバイダ付カウンタ５０１のリセット端子に
は第６図（４）の２Ｈｚ　のパルスが入力され前記ノ＋
ルヌが「１」からｒＯＪになると計数を開始する。該カ
ウンタ５０１のクロック入力には５　ｋＨｚの周波数の
クロツタが入力される。従って１番目の７奢ルヌが来る
と出力Ｑ１にノ臂ルヌが出力される。９番目のパルスが
来ると出力Ｑ９が「１」になってクロックエナーブル端
子が「１」になるので次にリセットされる壕でクロツタ
が入力されるのを停止する。従って出力Ｑ１に・紘第６
図俤）に示すごとくパルスが出力される。１出カッ９ル
ヌは端子５１＊、２を介して補正演算回路１００の割込
演算開始のトリＩノぐルヌとなる。出力Ｑ５及びＱ８は
Ｒ−８７リツゾフロツｆ５０２をセット及ヒリセットし
該Ｒ−８フリップフロクツ５０２の出力Ｑからは第６図
（Ｃ）のパルスが出力される。該／々ルヌは端子５１３
を介してピークホールド回路６０に入力され約６００マ
イクロ秒のノ母ルヌ幅となりて該ピークホールド回路の
リセット信号となる。

ピークホールド回路６０は第５図にその内部回路図が示
される。第５図においてダイオード６０１の正極と６１
１の負極紘前記バンドパヌフィルタ３０の出力に接続し
てＴｏシ、ダイオード６０１の負極は抵抗６０２の一端
に接続しである。咳抵抗６０２の他端ハコンデンサ６０
３の正極とバッファ増幅器６０６の非反転入力と抵抗６
０４に接続しである。コンデンサ６０３の負極は接地し
である。抵抗６０４の他端はアナログスイッチ６０５の
一端に接続しである。蚊アナログスイッチ６０５の他端
は接地してあシ、コントロール端子は前記タイミングパ
ルス発生回路５０の第６図（Ｃ）信号に接続しである。

バッファ増幅器６０６の反転入力は出力に接続しである
。前記ダイオード６１１の正極は抵抗６１２の一端に接
続しである。該抵抗６１２の他端はコンデンサ６１３の
負極とバッファ増幅器６１６の非反転入力と抵抗６１４
に接続しである。コンデンサ６１３の正極は接地してお
る。抵抗６１４の他端はアナログヌイクチ６１５の一端
に接続しである。該アナログヌイツチ６１５の他端は接
地してあり、コントロール端子は前記タイミングパルス
発生回路５０の第６図（Ｃ’ｌ信号に接続しである。バ
ッファ増幅器６１６の反転入力は出力に接続しである。

バッファ増幅器６０６の出力は抵抗６２２の一端に接続
され、他端はバッファ増幅器６２５の非反転入力と抵抗
６２１に接続しておる。抵抗６２１０他端は接地されて
いる。

バッファ増幅器６１６の出力は抵抗６２３の一端に接続
され、他端はバッファ増幅器６２５の反転入力に接続さ
れている。バッファ増幅器６２５の出力は出力端子６３
３を介してアナログ−ディジタル（Ａ−Ｄ）変換器７０
に出力され、かつ抵抗６２４の一端に接続される。抵抗
６２４の他端はバッファ増幅器６２５０反転入力に接続
される。

以上の構成でピークホールド回路６０の作動を説明する
と、アナログヌイッチ６０５，６１！Ｍ）コントロール
入力に前記タイミングパルス発生回路５０から第６図（
Ｏの）９ルヌが印加されると、このパルス幅の間アナロ
グヌイッテ６０５．６１５は閉成するのでコンデンサ６
０３，６１３Ｃｌｔ荷を低い抵抗値の抵抗６０４，６１
４を通じて放電し、コンデンサ６０３，６１３の電圧を
Ｏｖにリセットする。その後バンドパヌフィルタ３０の
第６図（２）で示す出力波形が入力端子６３２から入り
てくるとダイオード６０１及び抵抗６０２を通してコン
デンサ６０３が正の電圧に充電される。このコンデンサ
６０３０電圧Ｌリセツトされてから次にリセットされる
まで、正のピーク値がホールドされる。骸コンデンサ６
０３の電圧を次の入力インピーダンスの高いバッファ増
幅器６０６を介して出力すると第６図（ト）の波形とな
る。一方前記第６図（９）で示す出力波形が入力端子６
３２から入ってくるとダイオード６１１、抵抗６１２を
通してコンデンサ６１３が負の電圧に充電される。この
コンデンサ６１３の電圧はリセットされてから次にリセ
ットされるまで、負のピーク値がホールドされる。該コ
ンデンサ６１３の電圧を次の入力インピーダンスの高い
バッファ増幅器６１６を介して出力すると第６図（３）
の波形となる。前記バッファ増幅器６０６の出力と６１
６の出力の差を差動増幅器６２５でとることにより、リ
セットされてから次にリセットされるまでの正のピーク
値と負のピーク値の差が差動増幅器６２５から出力され
、その波形は第６図（２）となる。

Ａ−Ｄ変換回路７０は第７図にその内部回路図が示され
る。第７図において補正演算回路１００よシの入出力制
御（Ｉｌｏ）信号はＮＡＮＤ　ｅ　−）７０３に直接入
力されＡＮＤＩ”−）　７０６にはインバータ７０５で
反転されて入力される。補正演算回路１００のデバイス
セレクト（ＳＥＬ　）信号は直接ＮＡＮＤｆ　−）　７
０３とＡＮＩＩ”−）　７０６　Ｋ入力される。またイ
ンバータ７０７、抵抗７０８、コンデンサ７０９によシ
遅延回路が構成されており、ＭＤ’ｉ’　−）　７０６
にはこの遅延回路を介してＳＥＬ。

信号が入力される。しかして居のゲート７０６は第６図
（ロ）に示すような幅１００ナノ秒程度のパルス信号を
出力する。このパルス信号は逐次比較型Ａ−Ｄ変換器７
０１のＡ−Ｄ変換命令端子口■に入力される。Ａ−Ｄ変
換器７０１としてはパーブラウン社製人ＤＣ８０ＡＧ−
１２を使用すればよい。

Ａ−Ｄ変換器７０１の変換終了端子肛は補正演算回路１
００のビジィ端子ＢＵＳＹに接続され出力端子Ｂ１ない
しＢ１２は３ステートバツフア７０２を介して補正演算
回路１００のパスラインに接続されている。３ステート
バツフア７０２は例えば東芝製ＩＣ０ＴＣ５０１２を使
用すればよい。

以上のように構成されるＡ−Ｄ変換回路７０の作動を説
明する。第６図（Ｂ）に示すノヤルヌがタイミングパル
ス発生回路５０から補正演算回路１００に入力されると
、補正演算回路１００は現在実行しているグログラムに
割込みがかけられム一り変換処理のプログラムを実行す
る。グログラムではＡ−Ｄ変換開始命令によって第６図
（ロ）のノ々ルヌがＡ−Ｄ変換器７０１のム一り変換命
令端子ｃｍに印加され、とのパルスの立上シで変換動作
を開始する。これと同時に第６図（Ｉ）Ｋ示す変換終了
端子ＥＤＣの出力信号が「１」レベルに立上る。ここで
変換終了端子ＩＯＣは補正演算回路１００のデパイヌ制
御ユニツ）　ＤＣＵのビジィ端子Ｂ１ｆｆに接続されて
おシ、ピークホールド回路６０からのアナログ信号の読
込命令の完了は、変換終了端子ＥＯＣの出力信号の「０
」レベルへの立下ｂｔで待たされ、このときまでＩ１０
信号及び８肌信号はともに「１」レベルに保持される。

そして逐次比較製ム一り変換器７０１は、加Ｃ端子の出
力信号が「１」レベルの間に変換動作を行ない、出力端
子ＢｌないしＢ１２からディジタル化した２進デ一タ信
号を出力する。

Ａ−Ｄ変換動作が終了すると、変換命令端子肛の出力信
号が「０」レベルとな夛補正演算回路１００の読込命令
の待機状態が解除され、ピークホールド回路６０からの
アナログ信号データが補正演算回路１００に読込まれる
。

回転速度検出回路８０は第８図にその内部回路図が示さ
れる。回転速度検出回路８０はノ譬ルヌ整形回路８０ｍ
と計数回路８０ｂよシ構成されている。パルス整形回路
８０ａａ、入力端子８１７よ多点火コイル１２のコイル
のマイナヌ端子のパルスが入力され、該入力端子８１７
は抵抗８０１の一端に接続されている。抵抗８０１の他
端は抵抗８０２とコンデンサ８０３に接続され、コンデ
ンサ８０３の他端は接地されている。抵抗８０２の他端
はダイオード８０４のアノードに接続され、該ダイオー
ド８０４のカソードは抵抗８０５、コンデンサ８０６、
ツェナダイオード８０７、及び抵抗８０Ｂに接続されて
いる。抵抗８０５、コンデンサ８０６、及びツェナダイ
オード８０７０他端は接地されておシ、抵抗８０８の他
端はトランジスタ８１８の４−スに接続されている。該
トランジスタ８１８のエミッタ線接地され、コレクタは
抵抗８０９とシ＆オツドＮＡＮＤＩ”　−）　８１０　
Ｋ入力される。抵抗８０９の一端とシエンットＭＤＩＤ
Ｉ’　−）　８１０の個入力は＋５ｖ電源ｖ６　が入力
される。該シ＆イツトＮＡＮＤ？’　−）　８１０の出
力拡コンデンサ８１１と抵抗８１２で構成される単安定
マルチパイブレーク８１３にトリガノ臂ルヌとして入力
され、該単安定マルチノ々イブレータ８１３の出力は、
コンデンサ８１４と抵抗８１５で構成される単安定マル
チパイブレーク８１６にトリガノ皆ルヌとして入力され
る。前記単安定マルチパイブレーク８１３，８１６とし
てはＲＣＡ社製ＩＣのＣＤ　４０４７　を使用すればよ
い。こうして単安定マルチパイブレーク８１６の出力か
らは第９図（４）の点火コイル１２からの信号に対して
第９図＠）に示すような波形のタイミングパルス信号が
出力される。

次に計数回路８０ｂについて第８図を用いて説明する。

２進カウンタ８５１は、クロツタ端子ＣＬに入力される
クロックツ臂ルヌ信号Ｃ１を計数し分周するもので、例
えばＲＣＡ社製ＣＤ４０２４を用いている。そして、こ
のカウンタ８５１は、第９図（Ｑに示すような約１２８
　ｋ）ｈ程度のクロックツ中ルヌ信号０１を分周して第
９図（ロ）に示すような約３い推程度の分周ノヤルヌ信
号を出力端子Ｑ２から出力する。デバイダ付カウンタ８
５２は、基本的にはクロック端子ＣＬに入力されるクロ
ックツ臂ルヌ信号Ｃ１を計数するもので、出力端子Ｑ２
ないしＱ４のうち１つの出力端子の出力信号が「１」レ
ベルとなシ、かつカウント動作停止端子器にｒｌＪレイ
ル信号が入力されると、カウント（計数）動作を停止す
る。

しかしてこの実施例では出力端子Ｑ４と停止端子器が接
続されておシ、出力端子Ｑ４の出力が「１」レベルにな
ると停止端子ＥＮにｒｌＪレベル信号が入力され、カウ
ント動作を停止する。この状態で７ｆルヌ整形回路８０
ｍから第９図律）に示すタイミングパルス信号がリセッ
ト端子Ｒに入力されると、カウンタ８５２はリセットさ
れ、出力端子Ｑ４の出力は第９図（Ｇ）に示すように「
０」レベルとなる。そして時間Ｔだけ経過し、リセット
端子Ｒに入力される信号が「０」レベルになると、カウ
ンタ８５２はカウンタ動作を開始し、出力端子Ｑ２、Ｑ
３からはそれぞれ第９図（ト）、（９）に示すように順
次／母ルヌ信号が出力される。その後、出方端子Ｑ４の
出力が１１」レベルになるとカウンタ８５２は、再びカ
ウント動作を停止する。カウンタ８５１．８５２及び／
ｌルメ整形回路８０ｍの出力信号は、それぞれＮ０Ｒｆ
−）８５３．８５４を介しテ１２ビットのカウンタ８５
５のクロック端子ＣＬに入力され　ま九カウンタ８５２
のＱ３出力はカウンタ８５５のリセット端子Ｒに入力さ
れている。

すなわち、第９図（Ｂ）に示す／４′ルヌ整形回路８０
ｍの出力信号と第９図（２）に示すカウンタ８５２のＱ
３出力のＮＯＲ論理をとることによυＮ０Ｒｆｆ−）８
５３からは第９図（ロ）に示すよりなノ譬ルヌ信号が出
力され、さらにこのＮＯＲゲート８５３の出力信号と第
９図（２）に示すカウンタ８５１の出力信号とのＮＯＲ
論理をとることによｊり、ＮＯＲダート８５４から第９
図（１）に示すような／４ルヌ信号が出力され、このノ
９ルヌ信号がカウンタ８５５に入力される。

ここで第９図（Ｂ）に示すメイミングパルヌ信号が「０
」レベルに立下って第９図（ロ）に示すＮ０ＲＩ’　−
１８５３の出力が「１」レベルになる時刻ｔ１において
、カウンタ８５５はカウント動作を停止する。

その後カウンタ８５５の出力端子ＱｌないしＱ１２の出
力は、時刻ｔ２におけるカウンタ８５２のＱ２出力の立
上りによりシフトレジヌタ８５６ないし８５８（例えば
ＲＣＡ社製ＣＤ４０３５）に一時的に保持記憶される。

次に、時刻ｔ３においてカウンタ８５２のＱ３出力が「
１」レベルになると、カウンタ８５５がリセットされ、
時刻ｔ４においてカウンタ８５２のＱ４出力が「１」レ
ベルになるとカウンタ８５５は再びカウント動作を開始
する。

このカウンタ８５５の動作は、点火コイル１２が点火信
号を出力するのと同期して繰返し行われるため、シフト
レジヌタ８５６ないし８５８の各出力端子Ｑ１ないしＱ
４からはエンジン回転速度Ｎの逆数１７Ｎに比例した２
通信号が出力される。

３ステートバツフア８６０は、制御端子８６１に「１」
レイル信号が加えられている間は出力が高インピーダン
スとなるもので、出力端子群８５９はパララインを介し
て補正演算回路１００に接続されている。

制御端子８６１にはＮＡＮＤダート８６２の出力信号が
入力され、ＮＡＭＤＩ−−）８６２には補正演算回路１
００に内蔵されているデパイヌ制御ユニッ）　（ＤＣＵ
　）からのＩ１０信号及び５ＦＪＬ信号が入力されてい
る。そしてＮＡＮＤゲート８６２の出力信号が「０」レ
ベルになると、シフトレゾヌタ８５６ないし８５８の１
／Ｎに比例した２通信号が補正演算回路１００に入力さ
れる。

次に吸入空気量計数回路９０について第１０図を用いて
説明する。入力端子９１１には第１１図（Ｂ）に示すよ
うな約１２８　ｋＨｚ程度のクロックパルスが入力され
、ＮＡＮＤグー）９０２とデバイダ付カウンタ９０１の
クロック端子ＣＬに入力される。

入力端子９１２には第１１図（４）に示すようなエンジ
ン１回転あたシの吸入空気量（以後Ｑ／Ｎと記す）に比
例した時間Ｔｐの／４ルヌが燃料量演算回路１２０から
入力されＮＡＮＤ　ｒ−ト９０２とテｉ４イダ付カウン
タ９０１のリセット端子Ｒに人力される。該デバイダ付
カウンタ９０１はＲＣＡ社製ＩＣ０ＣＤ４０１７　を使
用すればよい。デバイダ付カウンタ９０１は、基本的に
はクロック端子ＣＬに入力されるクロックパルヌ信号Ｃ
１を計数するもので、出力端子Ｑ２ないしＱ６のうち１
つの出力端子の出力信号が「１」レベルとなシ、かつカ
ウント動作停止端子ＥＮに「１」レベル信号が入力され
ると、カウント（計数）動作を停止する。

しかしてこの実施例では出力端子Ｑ６と停止端子ＥＮが
接続されており出力端子Ｑ６の出力が「１」レベルにな
ると停止端子ＩＮに「１」レベル信号が入力され、カウ
ント動作を停止する。この状態で燃料量演算回路１２０
から第１１図（４）に示す／々ルヌ信号がリセット端子
Ｒに入力されると、カウンタ９０１はリセットされ、前
記の入力される信号が「０」レベルになるとカウンタ９
０１はカウント動作を開始し、出力端子Ｑ　２　Ｔ　Ｑ
　４からはそれぞれ第１１図（２）、（ト）に示すよう
に順次Δルヌ信号が出力される。その後、出力端子Ｑ６
の出力が「１」レベルになるとカウンタ９０１は再びカ
ウント動作を停止する。カウンタ９０１の出力Ｑ２゜Ｑ
４はそれぞれシフトレジヌタ９０４ないし９０６（例え
ばＲＣＡ社製のＩＣ，ＣＤ４０３５　）のクロツタ端子
ＣＬ　とカウンタ９０３のリセット端子Ｒに入力される
。’ｔ７ｔＮＡＮＤ　？　−）　９０２の出力はカウン
タ９０３のクロック端子ＣＬ　Ｋ入力される。

ここで第１１図（４）に示すＱ／Ｈに比例した時間ｉｐ
のパルスが入力端子９１２に入力されると時間１２０間
のクロックＣ１がカウンタ９０３に入力され、この間の
クロック数をカウントする（すなわち時間Ｔｐが計数さ
れる）。その後時刻ｔ。

で前記パルスが「０」レベルになるとカウンタ９０３は
カウント動作を停止する。次に時刻ｔ１でカウンタ９０
１の出力Ｑ２が「１」レベルになるとカウンタ９０３の
出力端子Ｑ１ないしＱ１２の出力はシフトレジヌタ９０
４ないし９０６に一時的に保持される。時刻ｔ２でカウ
ンタ９０１の出力Ｑ４が「１」レベルになると、カウン
タ９０３はリセットされ、次のカウント動作の待機状態
となる。このカウンタ９０３の動作は第１１図■のパル
スに同期して繰り返し行われるため、シフトレジヌタ９
０４ないし９０６の各出力端子Ｑ１ないしＱ４からはＱ
／Ｎに比例した２通信号が、エンシン回転に同期して出
力される。３ヌテートパツ７ア９０７は制御端子９０９
に「１」レベル信号が加えられている間は出力が高イン
ピーダンスとなるもので、出力端子群９０８はパスライ
ンを介して補正演算回路１００に接続されている。制御
端子９０９にはＮＡＮＤダート９１０の出力信号が入力
され、ＮＡＮＤｒ−）９１０には補正演算回路に内蔵さ
れているＤＣＵからのＩ１０信号及びＳＬ信号が入力さ
れている。そしてＮＡＮＤｌ’−）９１０の出力信号が
「０」レベルになると、シフトレノヌタ９０４ないし９
０６のＱ／Ｎに比例した２通信号が補正演算回路１００
に入力される。補正演算回路（以後ＣＰＵと記す）１０
０は１２ビツトのｉイクロコンピュータである東芝製Ｔ
ＬＣ８−１２Ａ　ｔ−使用している。該マイクロコンビ
為−夕の回路及び動作は公知であるので省略する。

次に第１２図によ〕ディジタル−アナログ（Ｄ−Ａ）変
換回路１１０について説明する。

Ｄ−Ａ変換回路１１０は、インバータ１１０１、ＮＡＮ
Ｄ　ｌ’　−）　１１０２、シフトレジ、’／１１０３
ないし１１０５及びＤ−ム変換器１１０６（例えばパー
ブラウン社１１１ＤＡｃ８０）から構成されている。そ
してＣＰＵ　１００のＩ１０信号は、インバータ１１０
１で反転された後ＮＡＮＤ　？　−）　１１０２に入力
され、またＳａ倍信号直接ＮＡＮＤ　ｆ　−）１１０２
に入力される。

したがってＣＰＵ　１００で演算された空燃比補正値Ｆ
ｄのＤ−ム変換回路１１０への出力命令がされると、Ｉ
１０信号は「０」レベルに、　ＳＥＬ信号は「１」レベ
ルとなムＮＡＮＤ　ｒ−ト１１０２ｔｉｒＯＪレベル信
号を出力する。この「０」レベル信号は、各シフトレジ
ヌ）１１０３ないし１１ｏ５のクロック端子ＣＬに入力
される。

シフトレジヌタ１１０３ないし１１０５は、回転速度検
出回路８０に使用したものと同じもので、クロック端子
ＣＬに「０」レベル信号が入力されるとデータ入力端子
Ｄ工ないしＤ４に印加されている信号を取シ込み、出力
端子Ｑ１ないしＱ４からその信号を出力する。こうして
空燃比補正値Ｆｄの２進デ一タ信号は、Ｄ−ム変換器１
１０６の入力端子ＢｌないしＢ１２に人力されるアナロ
グ電圧に変換された後、出力端子ｏｕ’ｒから出力され
る。

つまり、出力端子ＯＵＴからは空燃比補正値Ｆｄを示す
データ信号に比例したアナログ電圧が出力される。

次に燃料量演算回路１２０について説明する。

該回路１２０拡特開昭４９一６７０１６号によシ既に公
開されている公知の４気筒工ンジン電子制御式燃料噴射
装置（以下ｙＩと記す）と同勢の機能を有する装置でエ
アフローメータ３からの吸入空気量信号及び点火コイル
１２からのエンジンのり２ンク回転に同期した点火信号
が入力されて、電磁式燃料噴射弁（以後噴射弁と略する
）の基本開弁時間ＴＰ（前記したエンジン１回転必たシ
の吸入空気量Ｑ／Ｎに比例した時間）ｔｌ−演算し、こ
れにエンノンの運転状態に応じた各種の補正演算全行な
って噴射弁の開弁時間を決定し、噴射弁８を駆動し、第
２図にあるエンノン１への燃料供給量を制御する。ここ
で前記補正演算回路１００で演算されＤ−Ａ変換回路１
１０でアナログ電圧に変換された空燃比補正値Ｆｄは吸
入空気温、水温等の他の補正演算と同等の方法によって
補正演算されている。

以上の構成でＣＰＵ　１００の作動を第１３図の流れ図
にそって説明する。図示しないキーヌイツチをオンする
と電源が入り動作管ヌタートする。ステップ１（８１）
で全てのメモリをクリアして０にし、次にステップ２（
８２）で空燃比補正値Ｆｄの初期値を２０４８とする。

（１２ピツト＝４０９６の中心値とした。）−Ｅテップ
３（Ｓ３）でマスタマヌクをセットして割込み演算をＣ
ＰＵが受は付けるようにし、その後はステップ４　（８
４）で割込み演算の待機状態とカシ、割込み演算実行待
以外は常にステラｆ４の状態となる。

その後、時間が経過してタイｉングノ母ルヌ発生回路５
０からの第６図ω）／４ルヌの「０」から「１」への立
上りで割込み演算を開始する。割込み演算を開始すると
ステップ１０（８１０）で以後の割込みを禁止する。ス
テップ１１（８１１）で第６図■ノ臂ルヌを発生させ、
この信号をトリガとしてＡ−Ｄ変換器７０１はＡ−Ｄ変
換を開始すると同時に、加Ｃ端子出力である第６図（Ｉ
）ノ？ルヌが「１」になってＣＰＵ　１００紘ＢＵＳＹ
入力が「１」となシ演算を停止する。これがステップ１
２（８１２）である。Ａ−Ｄ変換器７０１がＡ−Ｄ変換
を終了するとｍＣ端子出力である第６図（Ｉ）が「０」
となシＣＰＵ　１００は演算をＪＴ）間する。演算が再
開されるトｉｆ　ｙ７”ｌ　３　（８１３）　テＡ−Ｄ
変換器７０１から出力されているトルク変動値Ｔ　ｍ　
ｔ−ＣＰＵ　１００に読み込む。以上のようにステップ
１１，１２゜１３でトルク変動値ＴｎがＡ−Ｄ変換され
て読み込まれる。ステップ１４（８１４）で吸入空気量
計数回路９０でカウントされたＱ／ＮＯ値が読込まれる
。ステップ１５（８１５）では回転速度検出回路８０で
カウントされたエンジン回転数に反比例した値１７ＮＥ
を読込み、この値の逆数をとることによ）エンジン回転
数ＮＥを求めることができる。ここで第１４図はＮＥと
Ｑ／Ｎ　　をエンジン運転条件のパラメータとして、各
条件での燃費最良点で運転し九ときのトルク変動値のピ
ーク値ＴＡを示したマッグである。これが読出し専用メ
モリー（以後鳩と記す。）にあらかじめ記憶させである
。

ステラ７’１６では、読込んだＱ／ＮとＮＥが第１４図
のマツダのどこになるかをさがして、該当するＲＯＭの
アドレスに記憶されているＴＡを読出す。ステップ１７
（８１７）では前記ＴＡと、ステップ１３で読込んだＴ
ｎの大小を判別して、現在のエンジン運転状態での９燃
比が燃費最良点よ）もリッチかり一ンかを判別する。す
なわちＴ　ｎ　）　Ｔ　Ａであればトルク変動が大きく
、空燃比リーンと判別してステラ７”１８（８１８）で
空燃比をトルク変動の大きさに応じてリッチ補正するよ
う演算し、逆Ｋ　Ｔ　！Ｉ　（Ｔ　Ａでおればトルク変
動が小さく空燃比リッチと判別してステラｆ１９（８１
９）で空燃比管リーン補正する。ステップ１８は前記リ
ッチ補正の演算でｓｂ現在のトルク変動値Ｔｎと目標ト
ルク変動値ＴＡとの差に比例した空燃比をリッチ補正す
る。、すなわちトルク変動値が大きければ大きく空燃比
を補正し、トルク変動値が小さければ小さく空燃比補正
する。ステップ２０．２１（８２０，２１）は前記空燃
比のリッチ補正の最大値を、前記エンジンが不安定燃焼
域から安定燃焼域となるに充分な空燃比補正値ＦＭとし
て最大値の規制をしている。ステップ２４（８２４）で
はステップ１８，２０．２１で得られ九補正値Ｆａを、
前回の演算で得られた空燃比補正値Ｆｄに加算して今回
の空燃比補正値Ｆｄを計算する。ステップ１９は空燃比
をリーン補正する演算で前回の空燃比補正値Ｆｄからリ
ーン補正する値ＰＬを減算して今回の空燃比補正値Ｆｄ
を計算する。リーン補正する値ＦＬは制御の安定性と応
答性を考慮して決定しである。ステラ７’２２．２３（
８２２，２３）はステップ１９の演算によって空燃比補
正値Ｆｄが負の数にならないよう、Ｆｄの最小値を０と
している。ステップ２５（８２５）は以上の演算で得ら
れた空燃比補正値ＦｄをＤ−Ａ変換回路１１０に出力し
、ヌテッ７’２６（８２６）で割込みを許可して、ヌテ
ッ７’２７（８２７）で割込みが発生する以前のプログ
ラム実行状態にもどる。

以上の構成と作動によってトルク検出器１３よシの検出
信号にょ夛、エンジンへの供給空燃比を燃費最良点に制
御することができる。第１３図の流れ図のヌテッ７”１
７ないし２５ｆｉでの時間経過と空燃比補正演算の関係
を第１５図に示す。第１５図囚はフィルタ回路３ｏの後
のトルク変動信号であシ、（Ｂ）は第１３図のメチツノ
１７のトルク変動大小判別の結果を示すものであり、（
Ｃ’）は空燃比補正値ＦｄのＤ−Ａ変換の結果を示すも
のである。（Ａ）のトルク変動信号が燃費最良点でのト
ルク変動ピーク値ＴＡよシも大となると０３）はトルク
変動大と判別して（Ｑの空燃比補正値Ｆｄをリッチ補正
する。その他のトルク変動小のときに社リーン補正をす
る。

尚本実施例においては燃費最良点のトルク変動値は、た
とえば第１図に示すエンジン運転条件回転数２００　Ｏ
ｒｐｍ　、　　）　ｋり４　Ｋ４−　ｍでは０．１　Ｋ
４−ｍであり、ｔたトルク変動値とピークホールド回路
から得られる検出信号の関係は第１６図のようであるの
で、前記エンジン運転条件での判定レベルＴＡ　（第１
３図流れ図のヌテッ７’１７）はピークホールド回路か
らの出力電圧で１．５ｖとした。

リーン補正する場合の１回（０，５秒）あたシの補正値
ＰＬは空燃比でみて０．０１５とした。（この値は制御
の安定性と応答性を考慮して実販から決め良。）一方リ
ッチ補正する場合、失火域と安定燃焼域の境界の空燃比
（第１図に示すように空燃比２０．５）から、１回の補
正で燃費最良点の安定燃焼域の空燃比（第１図では空燃
比２０．０）に補正するためには１回（０，５秒）あた
）の補正値Ｆａの最大値ＦＭは空燃比でみて０．５とし
た。そして前記の空燃比２０．５と２０．０のトルク変
動値の差で１回あたシの空燃比補正値０．５が得られる
よう、比例定数Ｋを決定し良。（リッチ側に補正する場
合、１回の補正で安定燃焼域まで迅速に空燃比補正をし
ているのはエンジンの失火を防ぐという意味で重要であ
る。）なお前記の実施例では電子制御式燃料噴射装置を
使用したエンジンについて説明しているが、電子制御式
のキャブレタをそなえたエンノンについても同様の制御
をすることができる。

以上述べたように、本実施例において拡、エンノンの燃
焼変動にょシ生ずるトルク変動を検出して、前記検出信
号が、前記エンジン・七ンサの検出器に基づいて演算さ
れたトルク変動の制御目標値よシも小さい場合は、前記
エンジンへの供給空燃比がリーンとなるよう補正し、前
記検出信号が前記制御目標よりも大きい場合は、前記エ
ンジンへの供給空燃比がリッチとなるよう補正すること
によ）、前記エンジンのトルク変動値が常に各エンジン
運転状態での制御目標値となるようにした。

この結果、前記エンジンの供給空燃比は各エンジン条件
において常に失火域直前の燃費最良点に制御され、しか
もエンジンは安定して運転できる。

本発明によれば大幅な燃費向上を達成することができる
。また常時迅速かつ正確な空燃比の補正を行なうことも
できる。

【図面の簡単な説明】

第１１図は内燃機関の空燃比とトルク変動、燃料消費率
、排気ガス成分の関係を示す特性図、第２図は本発明の
一実施例としての内燃機関の空燃比制御装置の構成を示
す図、第３図は第２図の装置における燃料制御ユニット
のノロツク回路図、第４図は第３図の燃料制御ユニット
におけるメイ建ング・９ルヌ発生回路の電気回路図、第
５図は第３図の燃料制御ユニットにおけるピークホール
ド回路の電気回路図、第６図は第３図の燃料１ｉＩＩ御
ユニツトの作動説明に供する各部波形図、第７図は第３
図の燃料制御ユニットにおけるＡ−Ｄ変換回路を示す電
気回路図、第８図は第３図の燃料制御ユニットにおける
回転速度検出回路を示す電気回路図、第９図は第８図の
回転速度検出回路の作動説明に供する各部波形図、第１
０図は第３図の燃料制御ユニットにおける吸入空気量計
数回路を示す電気回路図、第１１図は第１０図の吸入空
気量計数回路の作動説明に供する各部波形図、第１２園
は第３図の燃料副脚ユニットにおけるＤ−人変換回路を
示す電気回路図、第１３図は第３図の燃料制御ユニット
におけるマイクロコンビ具−夕の演算順序を示す演算の
流れ図、第１４図は第１３図の流れ図のステップ１６で
用いられるＲＱＭＫ、記憶されているマッグを示す図、
第１５図は第１３図の流れ図のステップ１７ないし２５
までの時間経過と窒燃比補正演算の関係を示す図、第１
６図は本実施例におけるエンジンのトルク変動値とピー
クホールド回路出力電圧との関係を示す特性図でおる。 １・・・内燃機関、２・−エア・クリーナ、３・−エア
フローメータ、４−・吸入導管、５・・・吸気弁、６・
・・燃焼室、７・・・ヌロットル弁、８・・・電磁式燃
料噴射弁、９・・・排気弁、１０・・・排気導管、１１
−・・燃料制御ユニット、１２一点火コイル、１３−・
トルク検出器、２０・・・増幅器、３０−・パンドパヌ
フィルタ、４０・・・クロック回路、５０−メイでング
Δルヌ発生ｈｍ、６０　”・ピークホールド回Ｍ、７０
−・ム一り変換回路、ＳＯ−・・回転速度検出回路、９
０−・・吸入空気量計数回路、１００・・・補正演算回
路、１１０・・・Ｄ−ム変換回路、１２０・・・燃料量
波ｊｌＩ回路。 特許出願人 株式会社日本自動車部品総合研究所 ト田夕自動車工業株式会社 特許出願代理人 弁理士　青　木　　　朗 弁理士西舘和之 弁理士　山　口　昭　之 第１図 Ａ／Ｆ 第９図 ｉ＋　ｔｚ　ｔ°１′　　　　　　　　　　　一時間　
（（ （ （ （ 第１１図 １１０ ／ 第１３図 第１４図 １１５図 第１６図 トルク変動値 第１頁の続き ０発　明　者　訳出大作 豊田型トタヨ町１番地トヨタ自 動車工業株式会社内 ０発　明　者　重松崇 豊田型トヨタ町１番地トヨタ自 動車工業株式会社内 ■出　願　人　トヨタ自動車株式会社 豊田市トヨタ町１番地

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の運転状態を検出するエンジン・センナと
   前記エンジン・センサの検出信号に基づいて前記内燃機
   関へＯ供給空燃比を制御する制御回路を備えた内燃機関
   の空燃比制御装置において、前記内燃機関の燃焼変動を
   検出する燃焼変動検出器、及び、前記燃焼変動検出器の
   出力を入力とし、前記燃焼変動検出器の出力信号から燃
   焼変動を検出し、前記燃焼変動に応じて前記内燃機関へ
   の供給空燃比を補正するよう構成された制御回路を具備
   することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 ２、前Ｅ燃焼変動検出器は前記内燃機関のトルクを検出
   するトルク検出器であり、前記燃焼変動は前記トルク検
   出器において検出された前記内燃機関のトルク変動であ
   る特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の空燃比制御
   装置。 ３、前記制御回路は、前記エンジン拳センサの検出信号
   に基づいて前記燃焼変動の制御値を演算し、前記燃焼変
   動が前記制御値よシも小さい場合は前記内燃機関への供
   給空燃比が薄＜（！ｊ−ン）なるよう補正し、前記燃焼
   変動が前記制御値よシも大きい場合は前記内燃機関への
   供給空燃比を濃く（リッチ）なるよう補正する構成であ
   る特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の内燃機関の
   空燃比制御装置。 ４、前記制御回路は、前記制御値と燃焼変動値の差が大
   きい場合には前記内燃機関への供給空燃比の１回当シの
   補正量を大きく、前記制御値と燃焼変動値の差が小さい
   場合には１回当シの補正量を小さく補正するようにした
   特許請求の範囲第３項に記載の内燃機関の空燃比制御装
   置。 ＆　前記制御回路は、前記内燃機関への供給空燃比をリ
   ッチとなるよう補正する場合に、咳補正の最大値は前記
   内燃機関が不安定燃焼域から安定燃焼域となるに充分な
   空燃比補正値であるよう構成されている特許請求の範囲
   第３項または嬉４項に記載の内燃機関の空燃比制御装置
   。