JPS59188052A - 内燃機関の空燃比制御方法 - 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方法に関し、特に燃料消
費率最良の空燃比へ空燃比を帰還制御する内燃機関の空
燃比制御方法に関する。

従来、燃料消費率を最良にする制御方法が提案されてい
る。この制御方法においては、気化器をバイパスする空
気をディザ−１すなわち空燃比を濃い側と薄い側とに一
定周期で変化させ、燃料消費率が良好となる空燃比の方
向を判別し、気化器をバイパスする補助空気弁で空燃比
を修正する。

例えば特開昭５７−４６０４５号公報に記載された発明
は、相異なる空燃比で運転したときの内燃機関の回転数
の信号、トルクの信号又はこれらに関連する運転状態の
信号を検出する動作点の数を少なくとも３とする制御方
法で、且つ、空燃比の修正を燃料量で行なうというもの
である。その手法にのっとれば、車両一般走行時におい
ては、運転者のアクセルワーク、道路状態の変化等によ
る内燃機関回転数変化と、最適制御のディザ−（空燃比
をリッチ、リーンと一定周期で変化させる）による回転
数変化を精度良く分離するためには、前記運転状態検出
のための動作点の数を増やせば増やす程、良い。しかし
空燃比を修正する機会は増やすに従い、減少し、燃費の
点で損失は否なめないという問題があった。

そこで本発明は上記問題点を鑑み、車両オートドライブ
（自動定速走行装置）制御中と非オートドライブ制御時
とで、前記運転状態検出のための動作点の数を切り換え
ることにより、燃費向上を計るものであり、特開昭５４
−１４２４２４号公報に記載された発明を改良すること
を目的とする。

以下、空燃比最適化制御プログラムを示すフローチャー
ト、その作動説明のためのタイムチャート等の図面に従
い説明する。

本発明の一実施例としての内燃機関の空燃比制御方法に
用いられる内燃機関空燃比制御装置が第１図に示される
。第１図の内燃機関空燃比制御装置は、内燃機関本体１
、ディストリビュータと一体に構成された回転角センサ
２、スロットル弁下流の吸気管３、アクセルに連動する
スロットル弁４、空気量センサ６を具備する。空気量セ
ンサ６は、空気通路中に設置された邪魔板の開度が空気
流量によって変化し、該邪魔板の開度に応じて出力電圧
が変化して空気流量を検出するものである。

第１図の内燃機関空燃比制御装置はまた、空気量センサ
とスロットル弁部を接続する空気導入下流管５、エアク
リーナ８、該エアクリーナと空気量センサを接続する空
気導入上流管７、吸気管圧力を検出する圧力センサ９、
スロットル弁４の全開状態とスロットル弁開度が６０％
以上であることを検出するスロットルセンサ１０、空気
量センサ６とスロットル弁４をバイパスするように設置
されたバイパス空気電磁弁１３、該バイパス空気電磁弁
１３と吸気管３を接続するバイパス下流導入管１１、該
バイパス空気電磁弁１３と空気導入上流管７を接続する
バイパス上流導入管１２、および計算回路１４を具備す
る。計算回路１４は、空気量センサ６、回転角センサ、
スロットルセンサ１０からの信号を受け、その時点にお
ける噴射弁噴射量をパルス幅として計算し、噴射弁１５
に供給される出力信号を生成する。

計算回路１４における演算処理の過程は、第３図の演算
流れ図に示される。

内燃機関Ｅが起動すると、演算流れはステップＳ１から
開始され、バイパス空気電磁弁１３を閉にする。ステッ
プＳ２において、噴射回数を計数するカウンタＹの初期
化（Ｙ−０）を行う。なお、噴射は４気筒エンジンで１
回転に１回、所定のクランク角度で行い、噴射回数を計
数することにより積算回転数が得られる。

ステップＳ３においては、回転角センサ２、空気量セン
サ６、および圧力センサ９によって、回転数Ｎｅ、吸入
空気量Ｑａ、および吸気圧力Ｐｍを取り込む。ステップ
Ｓ４においては、回転数Ｎｅと吸入空気量Ｑａから理論
空燃比（約１５）を目標にした主パルス幅の計算を行う
。ステップＳ５においては滉在の回転数Ｎｅと圧力セン
サ９によって検知された吸気圧力Ｐｍに対応する補正パ
ルス幅ΔＴ（ｐ、ｒ）をメモリ内の、例えば第４図に示
されるようなマツプから読み取る。

第４図に示されるメモリは、計算回路内の不揮発性メモ
リにより形成され、回転数Ｎｅと吸気圧力Ｐｍをそれぞ
れ所定値間隔で分割し、ΔＴ　（ｐ。

ｒ）を記録する。

ステップＳ６においては、スロットルセンサ１０がスロ
ットル開度が６０°以上（すなわち、全開スイッチがオ
ン）かどうかを判別し、開度６０％以上のときはＹ（ｙ
ｅｓ）に分岐し、ステップＳ４２へ進み、ステップＳ４
で計算した主パルス幅Ｔｍに、出力空燃比（約１３）に
するための補正係数に＋を乗算し、さらに第２図に示さ
れるパルス幅と噴射量の関係におけるＴＶで示される噴
射弁の開弁遅れ時間を加算する。スロットル開度６０％
以上のパルス幅Ｔｗは次式であられされる。

ＴＷ＝ＫＩ−Ｔｍ＋ＴＶ ステップ３４３においては、パルス幅Ｔｗを噴射弁１５
に出力し、ステップＳ２に復帰する。すなわち、スロッ
トル開度が６０％以上のときは、燃料消費率最良の空燃
比の判別および修正は行わすイ。ステップＳ６において
は、スロットル開度６０°以下のときには、Ｎ（ｎｏ）
に分岐し、スチップＳ７へ進む。

ステップＳ７においては、スロットル開度が全開状態に
あるか否か（すなわちアイドルスイッチがオンか否か）
を判別し、全開状態にあるときはＹ（ｙｅｓ）に分岐し
、ステップ３．４５へ進む。

ステップＳ４５においては、アイドリングの空燃比に必
要なパルス幅を計算するためステップＳ４で計算した主
パルス幅Ｔｍに補正係数に２を乗算し、さらにＴｖを加
算する。すなわち、アイドリングのパルス幅Ｔｉは次式
で与えられる。

Ｔ　ｉ　＝Ｋ　２　・Ｔｍ＋Ｔｖ ステップＳ４６においては、パルス幅Ｔｉを噴射弁１５
に出力し、ステップＳ２に復帰する。すなわち、アイド
リングにおいては、スロットル開度６０％以上のときと
同様に、燃料消費率最良の空燃比の判別および修正は行
わない。

ステップＳ７において、スロットル開度がアイドリング
状態にないときは、Ｎに分岐し、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８においては、最終パルス幅Ｔｒを求めるた
め主パルス幅Ｔｍと補正骨ΔＴ（ｐ、ｒ）、さらにＴｖ
を加算する。ステップＳ９においては、パルス幅Ｔｒを
噴射弁１５へ出力する。

ステップＳＩＯにおいて噴射回数Ｙを１だけ増加させ、
ステップ３１１においては、噴射回数Ｙが設定回数Ｋに
なるまではＮに分岐し、ステップＳ３からステップ３１
１までをループする。

ステップＳ　１’２においてはＸをゼロにセットする。

ステップＳ１３においてはに噴射骨のクロックパルスの
計数値Ｎｒ、すなわちに噴射骨の回転周期をメモリ内へ
格納する。

演算処理の過程のこの部分を、演算処理の過程の経時変
化状況を示す図である第５図によって説明する。第５図
においては、回転数Ｎｅ、空燃比ＡｌＦ、バイパス空気
電磁弁開閉状態ＶＬＶ、パルス幅Ｔ１クロックパルスＮ
１および噴射回数Ｙが示される。バイパス空気電磁弁の
閉（ＣＬ）のときはりソチサイクル（Ｒ８）、開（Ｕ　
Ｐ）のときはリーンサイクル（Ｌ　Ｓ）である。第５図
に示されるように設定噴射回数に一＝４に設定してあり
、バイパス電磁弁１３を閉じ−て運転し、その時のクロ
ックパルス数がＮｒｌである。

演算処理の過程のこの部分を、機関の軸トルクを一定と
した場合の空気流量（Ｑ）と内燃機関回転数（Ｎｅ）の
関係を示す特性図である第６図によって説明すると、前
述の状態はＲ＋の位置に相当する。第６図において、Ｆ
　（Ｆｌ、Ｆ２．・・・・・・Ｆｌ）は燃料流量一定で
空気流量を変化させたときの回転数を示す。Ｆ、＞Ｆ２
＞・・・・・・〉Ｆｌである。Ａ／Ｆ　　（（Ａ／Ｆ）
ｒ、　　（Ａ／Ｆ）２．　・・・・・・（Ａ／Ｆ）ｅ）
で示す線は、混合気量の変化に対応する、等空燃比のと
きの回転数をあられす綿である。通常、混合気量が一定
で回転数が最も上昇する空燃比値（Ａ／Ｆ）２は約１３
である。燃料流量一定のとき回転数が最も上昇する点Ｍ
（Ｍ＋。

Ｍ　２　、・・・・・・Ｍ　７　）は空燃比でいえば（
Ａ／Ｆ）４の線上にある。このＭ点において、各燃料流
量における燃料消費率が最も良好となる。

例えば、回転数Ｎｅｌにおいて走行する場合、最初の状
態が燃料流量Ｆ＋緯線上おけるＲ＋点であるとき、同じ
回転数の得られるＭ４ないしＭＳの中間の、すなわち燃
料流量でＦ４とＦ５の中間の、空燃比で運転することに
より、最良の燃料消費率の運転状態となる。

さて次に、ステップ３１４に進み、現在の運転がオート
ドライブ制御中か否かの判定を行ない、制御中でない場
合は、ステップＳ１７、ステップＳ１８に進み現在のリ
ッチステップの回転周期Ｎｒを含めて過去にかさのぼり
４回の回転周期ＮＸ−，。

Ｎｒ　−（’、　Ｎｊ！、および、Ｎｒを比較する。こ
こに、Ｎｒは現在のりソチステソプ、ＮＡはその前のリ
ーンステップ、Ｎｒ−１はさらにその前のりソチステッ
プ、ＮＡ−■はさらにその前のリーンステップにそれぞ
れ対応する。これら４つの回転周期の比較が行われる。

前述の比較の結果として、ステップ３１７において、Ｎ
／！−１＞Ｎｒ−１＜ＮＡ＞Ｎｒなる関係が成立するか
否かを判別し、成立すればＹ（ｙｅＳ）に分岐しステッ
プ３２１に進む。又、ステップ３１４にて、オートドラ
イブ制御中と判定した場合は、ステップ１５、ステップ
１６へ進み、現在のりソチステソプの回転周期Ｎｒを含
めて過去にさかのぼり３回の回転周期Ｎ　ｒ　＝＋　、
　Ｎ　Ｌ　およびＮｒを比較する。この比較の結果とし
て、ステップＳ１５において、Ｎｒ−＋＜Ｎ６＞Ｎｒな
る関係が成立するか否かを判別し、成立すればＹ（ｙｅ
ｓ）に分岐しステップＳ２１に進む。これは、リッチス
テップで回転数が上昇しリーンステップで回転数が下降
するときは、燃料を増量することが、回転数を上昇させ
、燃料消費率を良好ならしめることをあられす。ステッ
プＳ２０、ステ・ノブ３２１においては、パルス幅補正
骨ΔＴ　（ｐ。

ｒ）の演算が行われる。現在の回転数Ｎｅと吸気圧力Ｐ
　ｍに対応する補正パルス幅ΔＴ　（ｐ、　　？）を計
算回路における不揮発性メモリ領域に形成されたマツプ
の対応番地から読み取り、増分Δｔを加算または演算処
理し、この演算後のΔＴ　（ｐ。

ｒ）をメモリの対応番地へ書き換える。

ステップＳ１７においてＮ６−１＞Ｎｒ−１＜Ｎｉ＞Ｎ
ｒなる関係が成立しないときはステップＳ１８へ進む。

これは第６図でいえば、最良燃料消費率に相当する空燃
比に対応する点Ｍにおけるよりも濃い空燃比で運転され
ている場合であって、Ｎｉｌ　−１＜Ｎｒ　−＋シＮｊ
ｌ＜Ｎｒとなり、ステップＳ１９へ進み、その運転状態
に対応するメモリの補正骨ΔＴ　（ｐ、ｒ）に対しΔｔ
の演算を行って記憶する。すなわち、パルス幅でΔｔに
相当する噴射量を減少させて最適燃料量に近づける。

Ｎ　ｊ！　−１＞　Ｎ　ｒ　−（＜　Ｎ　１　＞　Ｎ　
ｒ又はＮ　１２−　ｌ＜Ｎｒ−１＞Ｎｉ〈Ｎｒの関係が
成立しないときはステップ３２０に進み、ΔＴ　（ｐ、
ｒ）の補正は行わない。

ステップ１５において、Ｎｒ−菫くＮｉ＞Ｎｒなる関係
が成立しないときはステップＳ１６へ進む。Ｎｒ　−＋
　＞Ｎｉ２＜Ｎｒの関係が成立しないときはステップＳ
２０に進み、ΔＴ　（ｐ、ｒ）の補正は行わない。

ステップＳ１９、ステップＳ２０、又は、ステップ３２
１を終了するとステップＳ２２に進み、現在のステップ
がリッチステップ（Ｘ−１））であるかリーンステップ
（Ｘ＝１）であるかを判別し、リッチステ、ブ（Ｘ＝０
）であればＮ（ｎｏ）に分岐し、ステップＳ２３へ進み
、リーンステップ（Ｘ＝１）であればＹ（ｙｅｓ）に分
岐しステップＳ１へ進む。今までのようにステップＳ１
からＳ１３を終了してきたときはＮ（ｎｏ）に分岐し、
ステップＳ２３へ進む。ステップ３２３において、噴射
回数Ｙをゼロに設定する。今回はリーンステップである
ため、バイパス空気電磁弁１３を「開」にする。

ステップ３２５からステップ３２．７までにおいては、
ステップＳ３からステップＳ５までと同様の演算を行う
。ステップ３２８においては、ステップ＄６と同様にス
ロットル弁開度が６０％以上であるか否かを判別し、６
０％以上であるときはＹ（ｙｅｓ）に分岐しステップＳ
４１へ進む。ステップＳ４１において、バイパス空気電
磁弁１３を閉じ、ステップＳ４２において出力空燃比の
パルス幅を計算し、燃料消費率最良に相当する空燃比へ
の制御を中断し、ステップＳ４３で噴射弁１５ヘパルス
幅の信号を出力し、ステップｓ２へ進み、再び最初から
の制御を行う。

ステップ３２ＢにおいてＮ（ｎｏ）に分岐すると、ステ
ップ３２９へ進み、スロットルが全閉状態にあるか否か
を判別し、全開状態にあればＹ（ｙｅｓ＞に分岐し、ス
テップＳ４４へ進む。ステップ４４においては、ステッ
プＳ４１と同様に、バイパス空気電磁弁１３を閉じ、ス
テップＳ４５において、アイドリング空燃比のパルス幅
を計算し、ステップＳ４６において噴射弁１５ヘパルス
幅の信号を出力し、ステップｓ２へ進み、再び最初から
の制御を行う。

ステップＳ　２’　９において、スロ・ノトルが全閉で
ないときは、Ｎ（ｎｏ）に分岐しステップＳ３０へ進む
。ステップＳ３０からステップ３３．２までにおいては
、ステップｓ８からステップＳｈｏまでと同様の計算を
行う。ステップ３３３においては、噴射回数Ｙが設定噴
射回数Ｋに達したか否かを判別し、達しないときはＮ（
ｎｏ）に分岐して、ステップＳ２５からステップ３３３
までをループする。

ステップＳ３３においては、噴射回数かに回になるとＹ
（ｙｅｓ）に分岐し、ステップＳ３４で現在のステップ
がリーンステップであることを記憶するためＸ＝１とお
く。ステップＳ３５においては、ステップＳ１３と同様
にリーンステップの回転周期Ｎｌをメモリに格納する。

ステップ３３６において、現在の運転がオートドライブ
制御中か否かの判定を行い、制御中でなければステップ
３３′？、ステップ３．３８へ進み、ステップＳ３７に
おいて、Ｎｒ−１＜ＮＣ−１〉Ｎｒ＜ＮＣなる関係が成
立するときは、ステップＳ１７と同様にステップＳ２１
へ進み、補正骨ΔＴ　（ｐ、ｒ）にΔｔを加算して記憶
する。ステップＳ３７においてＮ　ｒ　−１＜　Ｎ　（
１−（＞　ｐＪ　ｒ　＜　Ｎｊ２なる関係が成立しない
ときはＮ（ｎｏ）に分岐しステップＳ３８においてＮ　
ｒ　−１＞　Ｎ　ＩＩ　−（＜　Ｎｒ〉ＮＣなる関係が
成立するか否かを判別する。この関係が成立するときは
、Ｙ（ｙｅｓ）に分岐し、ステップＳ１９へ進み、補正
骨ΔＴ　（ｐ、ｒ）に対してΔｔの減算を行って記憶す
る。この関係が成立しないときは、Ｎ（ｎｏ）に分岐し
、ステップＳ２０へ進み補正骨ΔＴ（’ｐ、ｒ）に補正
を施さない。

ステップＳ３６にて、オートドライブ制御中と判定した
場合は、ステップ３３９、ステップ４０へ進み、現在の
リーンステップの回転周期Ｎβを含めて過去にさかのぼ
り３回の回転周期Ｎ７！−、。

Ｎｒ−１、およびＮＣを比較する。ステップＳ３９にて
、空燃比リーンで回転が上昇していると判断すればステ
ップ、Ｓ２１へ進み、その他の場合はステップ４０へ進
む。ステップ４０にてＮＣ−１＜　Ｎ　ｒ　＞　ＮＣな
る関係が成立、つまりは空燃比リッチで回転が上昇して
いると判断できればステップＳ１９へ進む。

ステップＳ１９、ステップＳ２０、又は、ステップＳ２
１を終了するとステップＳ２２へ進み、現在がリーンス
テップか否かを判別する。今はステップ３２３からステ
ップ３３５までのリーンステップ（Ｘ＝１）であったた
め、Ｙ（ｙｅＳ）に分岐し、ステップＳ１へ進む。

前述の制御により、一般走行時には、運転状態の信号を
検出する動作点の数を多くすることにより、空燃比ディ
ザ−による内燃機関回転数変化と、運転者のアクセルワ
ーク、道路状態の変化等、本制御による空燃比ディザ−
以外の外乱による回転数の変化とを精度よく分離できる
。そして、オートドライブ制御は一般的に道路状態の良
い、例えば、高速道路等で使用され、路面変化による回
転数変化は少ない。そこで運転状態の信号を検出する動
作点の数は、一般走行時に較べて少なく設定しても、精
度よく燃費率最良空燃比へ帰還できる。

又、空燃比修正の機会も多くなり、目標空燃比到達時間
も早くなり、燃費損失を最少に押えることができる。

前記実施例において、非オートドライブ制御時の運転状
態検出の動作点数は４、オートドライブ制御時は３と設
定しているが、大小関係はくずさずに動作点数を変えて
も、同様の効果がある。また、ディザ−期間（設定噴射
回数Ｋ）は、オートドライブ中、非制御時共に等しく設
定しているが、オートドライブ中のドラビリ悪化を防止
するために、ディザ＝期間を異なる様設定しても良い。

以上述べたように、本発明は目標空燃比の近傍で、かつ
互いに相異なる少なくとも２つの空燃比で、空気主供給
路に対するバイパス供給路における空気供給量を変化さ
せて交互に所定の期間運転し、これら相異なる空燃比で
運転したときの内燃′機関の回転数の信号、トルクの信
号又はこれらに関連する運転状態の信号を複数の動作点
において検出し、該複数の動作点において検出された信
号を比較することにより前記目標空燃比が燃料消費率最
良の空燃比より濃い側にあるか薄い側にあるかを判定し
、該判定結果にもとづき空燃比の修正を行なう空燃比制
御方法において、前記運転状態の信号を検出する動作点
の数を、オートドライブ時と、非オートドライブ時とに
より切り換えることを特徴としているので、空燃比の修
正の機会を多（でき応答性を向上させることができると
いう優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に用いられる内燃機関空燃比制御
装置の一実施例の構成図、第２図は燃料噴射弁の特性図
、第３図は本実施例のプログラムの制御流れ図、第４図
は噴射補正量のデータのメモリマツプ図、第５図はエン
ジン制御のタイムチャート、第６図はトルクをパラメー
タとする空気流量と機関回転数の関係を示す特性図であ
る。 １・・・内燃機関本体、２・・・回転角センサ、３・・
・吸気管、４・・・スーロソトル弁、６・・・空気量セ
ンサ、８・・・エアクリーナ、９・・・圧力センサ、１
０・・・スロットルセンサ、１３・・・バイパス空気電
磁弁、１４・・・計算回路、１５・・・燃料噴射弁。 代理人弁理士　岡　部　　　隆 第１図 第２図 ｆ９　ｆＪＯｔ＼”、ｔＬ７−晴間中

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 目標空燃比の近傍で、かつ互いに相異なる少なくとも２
   つの空燃比で、空気主供給路に対するバイパス供給路に
   おける空気供給量を変化させて交互に所定の期間運転し
   、これら相異なる空燃比で運転したときの内燃機関の回
   転数の信号、トルクの信号又はこれらに関連する運転状
   態の信号を複数の動作点において検出し、該複数の動作
   点において検出された信号を比較することにより前記目
   標空燃比が燃料消費率最良の空燃比より濃い側にあるか
   薄い側にあるかを判定し、該判定結果にもとづき空燃比
   の修正を行なう空燃比制御方法において、前記運転状態
   の信号を検出する動作点の数を、オートドライブ時と、
   非オートドライブ時とにより切り換えることを特徴とす
   る内燃機関の空燃比制御方法。