JPS5951148A - 車両用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、車両用内燃機関の空燃比制御方法に係り、特
に、空燃比センサおよび三元触媒を用いて排気カス浄化
対策が施された自動車用エンジンに用いるのに好適な、
排気空燃比の状態に応じて空燃比をフィードバック制御
して、空燃比が目（ワ空燃比となるようにした車両用内
燃機関の空燃比制御方法の改良に関する。

内燃機関、特に、三元触媒を用いてＪＪ＋気力スイ？！
化対策が施された自動車用エンジンにおいては、ＩＩ気
空燃比を厳密に理論空燃比近傍に保持する必要があり、
そのため、例えば、排気ガス中の酸素ｍ　ＩＴから排気
空燃比のリッチ−リーン状態を感知りる酸索潮度センリ
からなる空燃比センサと、燃料噴射量を制御することに
よって混合気の空燃化を制御する電子制御燃料噴射装置
からなる空燃比制御手段とを備え、前記空燃比セン１ノ
の出力に応して判定される空燃比のリッヂ−リーン状態
に応じて、前記電子制御燃料噴射装置の燃料噴射量、す
なわち、空燃比をフィードバック制御して、排気ガス中
の酸素′ａ度を、目標空燃比、例えば、理論空燃比の混
合気を燃焼させた場合の酸素濃度と等しくするようにし
たものが実用化されている。

このような空燃比制御によれば、エンジン運転状態の変
化にかかわらず、良好な排気カス浄化性能を１ｑること
ができるという特徴を有する。

しかしながら従来は、エンジンが搭載された車両が停車
しでおり、且つ、スロットルバルブが全開状態にあるア
イドル停車時、および、車両が走行状態にあり、且つ、
スロットルバルブが全開状態にあるアイドル減速走行時
のいずれにおいても　　−通常運転時と同様にフィード
バック制御を行うようにしていた。従って、排気空燃比
の状態に応じて空燃比フィードバック制御信号が変化し
、これに応じて電子制御燃料噴射装置の燃料噴射量が増
減し、燃料噴射時間が変化して不等間隔となるため、ア
イドルが不安定になったり、このアイドル不安定に起因
して、車両前後方向のガクカフ振動や、アイドル定常走
行サージ等の車両運転性能上の不具合が発生していた。

本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなされたもの
で、アイドル停車時におけるアイドル不安定等の不具合
を防止して、機関運転性能を向上し、且つ、燃費性能も
向上することができる車両用内燃機関の空燃比制御方法
を提供することを第１の目的とする。

本発明は、又、前記第１の目的に加えて、アイドル減速
走行時における車両前後方向のガクガク振動やアイドル
定常走行サージ等の不具合を防止して、車両運転性能を
向上することを第２の目的とり”る。

本発明は、損気空燃比の状態に応じて空燃比をフィード
バック制御して、空燃比が目標空燃比と４「るようにし
た車両用内燃機関の空燃比制御方法において、アイドル
停車時は、前記フィードバック制ｒｊＩを停止して、空
燃比が目標空燃比よりり−ン側どなるようＡ−ブンルー
ブ制御するリーン制御をｉ−Ｊうようにしく、前記第１
の目的を達成したもの−くある。

叉、前記ｊ′ビイトル停車時フィードバック制御からり
−ン制陣に移行づるに際しＣ，減速減量を？Ｊうように
し文、フィードバック制御からリーン制御ｌ＼の移行が
円滑に行われるようにしたものである。

本発明は、叉、同じく車両用内燃機関の空燃比ｆｌｉｌ
ｌ　ｔａｌｌ　１５　？Ｊｉ　ニｔｉ　イーＣ、’ｊ’
　イト）１．ｒ　１９　小時ｔ、Ｌ　ｎｉＪ　記’７−
１’　−ドハツク制御を停止しζ、空燃比が目標空燃比
よリリーン側どなるようオーブンループ制御するリーン
ｌｉ制御を行い、一方、ノフイトル減速走行時は、前記
フィードバック制御を停止しＣ１空燃比が目標空燃比よ
りリッヂ側となるようオーブンループ制御リ−るリッヂ
制御を行うようにして、前記第２の目的を達成したもの
である。

又、前記アイドル減速走行時にフィードバック制御から
リッチ制御に移行するに際して、減速増量を行うように
して、フィードバック制御からリッチ制御への移行が円
滑に行われるようにしたものである。

以ト図面を参照して、本発明に係る車両用内燃機関の空
燃比制御方法が採用された、自動車用エンジンの吸入空
気量感知式電子制御燃料噴射装置の実施例を詳細に説明
する。

本実施例は、第１図に示すごとく、エアクリーナ（図示
省略）により取入れられた吸入空気の流量を検出するだ
めのエア７０−センサ１２と、スロットルボテ２イ１４
に配設され、運転席に配設されたアクセルペダル（図示
省略）と連動して開閉するようにされた、吸入空気の流
量を制′ｔｎするためのスロットルパルｆ１６と、該ス
ロットルハルノｌ〔５の全開状態を検出づるための、ス
［１ットルハルノ仝ｒ’、＞時にＡンとなるノフイドル
スイッｆ−１８と、吸気干渉を防止するためのリーンタ
ンク２０ど、１ンジン１０の各気筒に対応して吸気マニ
ホルド２２に配設された、エンジン１０の各吸気ポート
に向けて加圧燃料を間欠的に噴射づ−るための、インジ
ェクタ２４ど、吸気バルブ２６を介してエンジン１０の
各気筒の燃焼室１０ａに導入された混合気に着火づ°る
ための点火プラグ２８と、排気バルブ３０を介して排出
される排気カス中の酸素）開度から、排気空燃比の目標
空燃比（例えば理論空燃比）にλ４するリーン−リッヂ
状態を検知するだめの、排気マニホルド３２の下流側に
配設された酸素１Ｉｉｉｌ！褒レンリ（０□ヒン］プと
称づる）３４と、排気管３６の途中に配設された、＋ｌ
Ｉｌ気カス中の有害成分てｉ１５るｌ−Ｉ　Ｃ、ＣＯ、
Ｎ　Ｏｘを同時に浄化するための三元触媒コンバータ３
８ど、点火コイル／４０から与えられる高肚の点火二次
信号をエンジン１０の各気筒の点火プラグ２８に配電づ
るための、エンジン１０のクランク軸の回転ど連動して
回転するア′ス］〜リビュータ軸４２ａを６するデス（
〜リヒ゛二Ｉ−タ４２ど、該デス１〜リビ゛二り一タ／
１２（こ内蔵された、前記デストリピユータ軸４２ａの
回転に応（じて、クランク軸が例えば３０°、３６０°
回転づる毎に回転角信号を出力するクランク角ヒンリ−
４４，４，６と、エンジン１ｏのシリンダブロック１０
ｂに配設された、エンジン冷却水温を検知するための水
温センサ４８と、エンジン１゜が搭載された自動車の走
行速度（車速）を検出するための、例えば、スピードメ
ータケーブルの回転に連動して回転する磁石５０ａと該
磁石５０ａの回転に応じて断続されるリードスイッチ５
ｏ１〕からなる車速センサ５０と、前記エアノローセン
サ１２出力の吸入空気量と前記クランク角亡ン４ノア１
４出力の回転角信号から求められるエンジン回転速度に
応じて、エンジン−１程当りの基本噴射時間を旧Ｉるど
ともに、これを、前記水温レジ９４８出ツノのエンジン
冷却水温等に応じて補正し、更に、望燃比フィードバッ
ク条件成立時は、前記Ｑ２センリ３４出力から検出され
る空燃比のイベ他にＩ、ａ　シて前記基本噴射時間を補
正りることによって実行噴１１Ｊ峙間を決定しＣ１前記
インジェクタ２４に量弁時間信号を出力するエンジン制
御装置［５２とを備えた自動車用エンジン１０の吸入空
気量感知式電子制御燃料噴射装置において、前記エンジ
ン制御装置５２内で、前記アイドルスイッチ′１８がオ
ンであり、且つ、前記車速センサ５０出力がＯ″′Ｃあ
るアイドル停車時と判定された時は、前記フィードバッ
ク制御を停止し一℃、減速減量を経て、空燃比が目標空
燃比よりリーン側となるようＡ−ブンループ制御す゛る
リーン制す１１を行い、一方、前記アイドルスイッチ１
８がオンであり、且つ、前記中）＊センサ５０の出力が
Ｏでないアイドル減Ｊ　７Ｉｌｆｊ時と判定された峙は
、前記ノイードバック制１（１１を停止し−（、減速増
量を軽て、蘭燃比が目標空９′！！ｌよりリップ側とな
るＪζうＡ−ブンルーグ制御ｌＩＩりるリップ側■を行
うようにしたものてあイ）　、 前記Ｌンジン制御装置５）２は、第２図に詳細に承りこ
とく、各（Φ漬け処理を行うための、例えばマイクロブ
「ＩＬ！ツリーからなる中央処理装ａＨ（Ｍ　ＰＵど称
づ−る）６０と、前記１アフローヒンリ１２出力、前記
０２センザ３４出力、前記水記廿ンリ４８出力、周波数
−電圧変換器（Ｆ　、、／　Ｖ変換器と称する）６２を
介して入力される前記車速センサ５０出力等のアナログ
信号を順次デジタル信号に変換して取込むための、アナ
ログマルヂブレクザｌ幾能を有するアナログ−デジタル
変換器（Ａ　／　Ｄ変換器と称する〉６４と、前記クラ
ンク角センυ４４．４Ｇの出力、前記アイドルスイッチ
１８の出力等を取込むための入出カポ−１〜（１／○ボ
ー１へと称する）６６と、ＭＰＵ６０における演算デー
タ等を一時的に記憶するためのランダムアクはスメ七り
（ＲＡＭと称する）６８と、制御プログラムや各種定数
等を記憶覆るためのリードオンリーメモリ（ＲＯＭと称
する）７０と、前記ＭＰＵ６０における演算結果を前記
インジェクタ２４に出力り゛るための人出力ボート（■
１０ボートと称する）７２と、前記各構成機器間を接続
して、データ及び命令の転送等を行うためのコ七ンバス
ｉ〆１どｌ）”、’ｌ構成され−Ｃいる。

前記１０ボー１−６６内ＣＪｔよ、周知の速度信号）１
（成回路か設（〕られ−（おり、前記クランク角センリ
／Ｉ／Ｉ出力のクランク角３０”毎のパルス信号から、
エンジン゛１０の回転速度を表わ１デジタル信号を形成
づ゛るようにされている。

前合己クランク角しン１１４６出力のクランク角３６０
″′毎のパルス信号は、クランク角３０°毎の前記パル
ス信号と協働して、燃料噴射パルス幅演算のための割込
み要求信号、燃料噴射開始信号、ｊ３よび、気筒判別信
号等の形成に利用される。

前記ＲＯＭ　７０内には、メイン処理ルーヂンプｒ」グ
ラム、燃料噴射パルス幅演算用の割込み処理ルーブンプ
ログラム、各種補正係数演算用の割込み処Ｊ、ｌＪｌル
ーブンブ［］ダグラムおよび、その他のプログラム、史
に、それらの演鋒処理に必要な種々ｑ〕ｉ−タが予め記
憶されている。

前記１　　′Ｏボー１−７２内には、プリセッタブルタ
ウンカウンタおよびレジスタ等を含む周知の燃料噴１’
！制御回路が設りられており、ＭＰＵ６０から送り込ま
れる燃わ１噴射パルス幅に関り゛るデジタル信号から、
その５（ルス幅を有するＩＡ射パルス信号を形成覆るよ
うにされでいる。この噴射パルス信号は、駆動回路（図
示省略）を介してインジェクタ２４に、順次、あるいは
同時に送り込まれ、これらを付勢する。これにより、噴
射パルス信号のパルス幅に応じた量の燃料が噴射せしめ
られることになる。

なお、このエンジン制御装置ｆｌ１５２としては、前記
のような構成と異なる種々の構成のものを用いることが
できる。例えば、Ｉ、１０ボート６６内に速度信局形成
回路を設けることなく、所定クランク色毎のパルス信号
を直接ＭＰＵ６０が受取り、ソーラ１−ウェアで速度信
号を形成するごとく構成することも可能である。又、Ｉ
１０ボート７２内に燃料哨躬制御回路を設けることなく
、ソフトウェアにより、噴射パルス幅に相当する時間だ
け、ｎ１Ｈの論理値となる信号を形成づるごとく構成す
ることも可能である。

以■作用を説明する。

１’ｖｌ　ｌ〕Ｕ　６０は、そのメイン処理ルーブンの
途中て、エンジンの回転迷電Ｎを表わリ一般新のデータ
を、ｉ’０ボート６６から取込み、ＲＡ　Ｍ　６８に格
納リ−る。又、Ａ１０変模器６４からのＡ　、、／　Ｄ
　ａ換完了割込みにより、エンジンの吸入空気流量Ｑを
表わづ一最新のデータ、０２センザ３２の出力電肚に対
応した随を有するＲ新のデータ、および、エンジン冷Ｅ
（＋水温−ｒ　ＨＷを表わす最新のデータを取込み、［
＜△Ｍ６８に格納する。

Ｍ　Ｉ〕Ｕ　６０は、ついて、所定クランク角度位置で
生じる割込み要求信号に応じて、第３図に示すＪ：うな
処理ルーチンを実行し、燃料噴射パルス幅τの算出をｉ
）う。この種の処理ルーチンは周知であるが、その内容
についで簡単に説明する。Ｍ１〕し）６（つは、Ｊ：す
゛、ステップ゛１０１に３３いて、ＲＡＮ・１６と３よ
りＩｖｋ人空気流ｍｌＱおよびエンジン回転速］ｑＮの
ｊ′−りを取込み、ステップ１０２で、次式を用い（、
基本噴射パルス幅τ。を算出する。

τｏ−１（・Ｑ、、−’Ｎ・・・・・・・・・く１）こ
こ（１〈は定数Ｃある。

ついで、ステツ゛プ１０３に進み、前記基本噴射パルス
幅τ０、フィードバック補正係数Ｃｆｂ、冷却水温’Ｉ
”　ｌ−Ｉ　Ｗ等に応じて定まるその仙の補正係数Ｃｏ
およびインジェクタ２４の無効噴射時間に相当する値τ
Ｖを用いて、次式により、最終的な実行噴射パルス幅τ
を算出する。

τ←τ。・Ｃｆ１ｌＣｏ＋τ■・・・・・・（２）つい
で、ステップ１０４に進み、算出した実行噴射パルス幅
τに相当するデータを、Ｉ１０ポート７２のレジスタに
セットして、このルーチンを終了する。

又、本発明に係るフィードバック制御の停止は、第４図
に示づ゛ような処理ルーチンに従って実行される。すな
わち、ＭＰＵ６０は、所定時間毎に生じる割込み要求信
号に応じて、ステップ１１１で、前記アイドルスイッチ
１８出力のアイドルスイッチ信号を入力するとともに、
ステップ１１２で、前記車）＊廿ンリ“５０出力の車速
信号を入力する。

ついで、ステップ１１３に進み、アイドルスイッチ１８
がオンであるか否かを判定する。判定結果がｊｌ−（あ
る１易含、！Ｊなわら、ｊフイ１−ニルスイツブ−１ε
３が閉じられている口１には、ステップ１１４に進み、
）′−イ１−ルスイツ１−タイマをスタートさせる。

つい（ステップ１１５に進み、アイドルスイッチタイマ
か１秒を越えたか否か、すなわら、アイドル停車時′Ｉ
’−１８がオンとなってから、１秒を越える時間が経過
したか否かを判定づる。ここで、アイ１〜ルスイツチ１
８が閉じられた時に、直らにフィードバック制御を停止
することなく、−「秒経過しでｈ日らフィードバック制
御を停止するようにしくいるのは、シアイドルスイッチ
１８のチψタリンクによる誤動作や、ギャブーエンジ時
の誤動作を防止りるためである。

前出ステップ１１５における判定結果が正である場合に
は、ステップ１１６に進み、車速がＯｋ＋ｎ／１）を越
え−（いるか否かを判定する。判定結果が正である場合
、すなわら、アイドル減速走行時と判断される時は、ス
テップ１１７に進み、現在のλ７＋１１ら所定の減衰量
△βを引いた値を新たなλとし、ステップ１１８で、こ
のλを空燃比Ａ　、／　Ｆとする。ついでステップ１１
９に進み、現在のλの値が、アイドル減速走行時のリッ
チ制御に適した所定値ｉ、ｏｏ−β以下であるか否かを
判定する。

判定結果が否である場合には、前出ステップ′１１７に
戻り、アイドル減速走行時の減速増量を繰返り゛。一方
、前出ステップ１１９における判定結果が正である場合
には、λの値を１．００−βに固定して、リッチ制御が
行われるようにする。

一方、前出ステップ１１６における判定結果が否で゛あ
る場合、すなわら、アイドル停車時と判断される時には
、ステップ１２０に進み、現在のλに所定の増大量△α
を加えた値を新たなλとし、ステップ１２１で、このλ
を空燃比Ａ／Ｆとづる。

ついでステップ１２２に進み、現在のλの値が、アイド
ル停車時のリーン制御に適した所定値１．００＋α以上
であるか否かを判定する。判定結果が否である場合には
、前出ステップ１２０に戻り、減速減量を繰返す。一方
、前出ステップ１２２における判定結果が正である場合
には、λの値を１．００＋αに固定して、リーン制御が
行われるようにする。

又、前出ステップ１１３あるいは１１５における判定結
果が否である場合、すなわち、アイドルスイッチ１８が
オフである通常走行状態か、あるいは、アイドルスイッ
チ１８がオンとなってから１秒経過していない時には、
ステップ１２３に進み、λの値を１，００として、理論
空燃比を目標空燃比とする通常のフィードバック制御が
行われるようにする。

本実施例における、フィードバック制御からアイドル停
車時のリーン制御に移行する際（実線Ａ）、あるいは、
フィードバック制御からアイドル減速走行時のリッチ制
御に移行する際（破線Ｂ）の、空燃比制御後の空燃比の
変化状態とアイドルスイッチのオンオフ状態の関係の一
例を第５図に示す。

本実施例においては、アイドル停車時にフィードバック
制御からリーン制御に移行するに際して、段階的な減速
減量を行い、一方、アイドル減速走ｆｒ時にフィードバ
ック制御からリッチ制御に移行覆るに際して、同じく段
階的な減速増量を行うようにし１いるので、フィードバ
ック制御からり一ン制御あるいはリッチ制御への移行が
円滑に行われ、良好な機関運転性能を（りることができ
る。なお、アイドル停車時の減速減量、あるいは、アイ
ドル減速走行時の減速増量の方法は前記実施例に限定さ
れない。又、リーン制御時の目標空燃比、あるいは、／
および、リッチ制御時の目標空燃比と理論空燃比のずれ
が小である時には、前記減速減量あるいは、／および減
速増量を行うことなく、フィードバック制御から直ちに
リーン制御あるいは／およびリッチ制御に移行すること
も可能である。

なお前記実施例は、本発明を、吸入空気量感知式電子制
御燃料噴射装置を備えた自動車用エンジンに適用したも
のであるが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、吸
気管圧力感知式電子制御燃料噴射装置を備えた自動車用
エンジン、あるいは、一般の電子制御気化器を備えた内
燃機関にも同様に適用できることは明らかである。

以上説明した通り、本発明によれば、アイドル停車時に
、フィードバック制御が停止され、リーン制御がｉ−ｊ
ねれるので、燃料噴射量が一定となり、等間隔となって
、アイドル安定性が向上し、更に、燃費性能も向上する
。又、アイドル減速走行時に、フィードバック制御が停
止され、リッチ制御が行４つれるので、アイドル不安定
に起因する車両前後方向のガクガク振動やアイドル定常
走行１ノージ等の車両運転性能上の不具合が発生ずるこ
とがない等の漬れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１　ＩＲ口、上、本発明に係る車両用内燃機関の空燃
比関部方法か採用された、自動車用エンジンの吸入空気
量感知式電子制御燃料噴射装置の実施例のＩＭ成を示づ
、一部ブロック線図を含む断面図、第２図は、前８ｄ実
施例で用いられているエンジン制１ｆｆｆｌ装置の構成
を示ツブロック線図、第３図は、同じり、燃料噴射パル
ス幅を決定するためのクランク角度割込み処理ルーチン
の要部を示す流れ図、第４図は、同じく、アイドルスイ
ッチおよび車速の状態に応じて、フィードバック制御、
リッチ制御、あるいは、リーン制御を行うための時間割
込前記実施例にお（）る、フィードバック制御からアイ
ドル停車時のリーン制御、あるいは、ノフイトル減速走
行助のリッチ制御に移行づ−る際の、空燃比制御」１後
の空燃比の変化状態およびアイドルスイッチのオンオフ
状態の例を示１線図である。 １０・・・エンジン、 １２・・・コーアノローセンサ、 １（３・・・ス］」ツ１−ルバルフ、 １８・・・アイドルスイッチ、 ２４・・・インジェクタ、 （３／１・・・酸素温度センυ、 ／Ｉ２・・・アメ１〜リビユータ、 ４／１．．４６・・・クランク角センザ、５０・・・中
速センリ−１ ５２・・・エンジン制御装置。 代理人　高　矢　　論 （ばか１名） 第４図 第５図 −埼聞

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〈１）排気空燃比の状態に応じて空燃比をフィードバッ
   ク制御して、空燃比が目標空燃比となるようにした車両
   用内燃機関の空燃比制御方法において、ｊ′−イトルは
   車時は、前記フィードバック制御を停止しく、茫燃比が
   目（票空燃比よりリーン側となるようＡ−ブンルーブ制
   御Ｉするリーン側（卸を行うようにしたことを特徴と４
   −る車両用内燃機関の望燃比制御方法。 （２）前記ノフイドル浮車時にフィードバック制御から
   リーン制御に移行づ−るに際して、減速減量をｔｊうよ
   うにした特ｉ′［請求の範囲第１項に記載の車両用内燃
   機関の空燃比制御方法。 （３）排気空燃比の状態に応じ−（空燃比をノイードバ
   ツク制ｉｌｌ　して、空燃比が目標空燃比となるように
   した車両用内燃機関の空燃比＄り御方法において、）′
   イｌ’　ｌル佇巾（（，１は、前記フィードバック制御
   を停止して、空燃比が目標空燃比よりリーン側となるよ
   うオーブンループ制御するリーン制御を（ｊい、一方、
   アイドル減速走行時は、前記フィーｌ−ハック制御を停
   止して、空燃比が目標空燃比よりリッヂ側となるようオ
   ープンループ制ｉｌｌ　ｆｆるリッヂ制御を行うように
   したことを特徴とＪる車両用内燃機関の空燃比制御方法
   。 （４）前記アイドル減速走行時にフィードバック制御か
   らリッチ制御に移行するに際して、減速増量を行うよう
   にした特許請求の範囲第３項に記載の車両用内燃機関の
   空燃比制御方法。