JPS60128947A - エンジンの空燃比制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンの空燃比制御装置に関するものであ
る。

（従来技術） 従来より、エンジンの燃焼室に供給する混合気の空燃比
を、その運転状態に応じて適正な値に制御する技術が種
々提案され、例えば、排気ガスの酸素濃度がら空燃比を
検出する排気センサーを設け、その検出信号に応じてエ
ンジンに供給する空燃比を制御するようにしたものがあ
る。しかるに、上記排気センサーはその使用条件等によ
って耐久性に問題があり、長時間適正な検出信号を得る
ことは困難であり、空燃比制御の精度が低下する結果、
排気ガス対策、燃料潤費率の性能を所期の状態に維持す
ることができない恐れがある。

そこで、特公昭５６−３３５６９号に見られるように、
アイドル時等の定常運転時には空燃比変化に対してエン
ジン回転数は所定の特性でもって変化することから、こ
の定常運転時に常時微小空燃比変動を与え、これに伴う
回転速度変動を検出し、検出回転速度変動幅が設定空燃
比の値となるように調整して、適正空燃比制御を行うよ
うにした技術がある。

上記のような先行技術においては、空燃−比を変動させ
てエンジン回転数変化を検出する際に、同じ空燃比の変
動幅であっても、空燃比がリーンな領域ではこれに伴う
エンジーン回転数の変化量は大きく、エンジン変動が不
安定な状態となり、また、比較的リッチな領域ではエン
ジン回転数の変動幅は小さく、この領域で検出を行うに
ついては、より小さい変動幅で空燃比を変化させるのが
好ましいが、変動幅をリーンな領域でも小さくしている
と上記エンジンの不安定な領域が長くなる問題を有する
。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑み、空燃比変化に伴うエンジン回
転数変化に関連する信号を検出し、該検出値に基づいて
空燃比補正値を作成し空燃比を目標値に制御するにおい
て、上記空燃比変化に伴うエンジン回転数変化を早期に
安定させて良好な運転性を得るとともに、制御応答性、
検出精度を高めて、精度のよい空燃比制御を行うように
したエンジンの空燃比制御装置を提供することを目的と
するものである。

（発明の構成） 本発明のエンジンの空燃比制御装置は、エンジンに燃料
を供給する燃料供給手段と、空燃比を変える空燃比変更
手段と、空燃比変化に伴うエンジン回転数変化に関連す
る信号を検出する回転数変動検出手段と、該回転数変動
検出手段の検出値に基づいて空燃比補正値を作成し空燃
比変更手段に制御信号を出力して空燃比を目標値に制御
する制御手段とを備えたものにおいて′、上記制御手段
は、回転数変動検出手段による回転数変動検出時におけ
る空燃比変化率がリッチ方向に大きく、リーン方向に小
さくなるように可変にする変化率可変手段を備えてなる
ことを特徴とするものである。

（発明の効果） 本発明によれば、空燃比変化に伴うエンジン回転数変化
に関連する信号を検出し、該検出値に基づいて空燃比補
正値を作成して空燃比を目標値に制御するにおいて、エ
ンジン回転数変化検出時には空燃比変化率をリッチ一方
向に大きくリーン方向に小さく覆るようにしたことによ
り、エンジン回転変動が大きく不安定となる領域から早
期に安定化領域への移行を図って運転性を向上するとと
もに、検出領域までの変化時間が短くなって制御応答性
が高く、一方、検出領域では小さな変動幅で検出精度を
良好として空燃比制御の精度の向上を図り、排気ガス対
策、燃料消費率の性能を所期の状態に維持することがで
きる。

（実施例） 以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第１図は全体構成を示し、エンジン１に吸気を供給する
吸気通路２には、スロットル弁３が配設されエアクリー
ナ４が設けられるとともに、エンジン１に燃料を供給す
る燃料供給手段５を構成する燃料噴射ノズル６が介装さ
れている。上記燃料噴射ノズル６にはコントロールユニ
ット７からの制御信号が出力されて燃料噴射口が制御さ
れ、空燃比が調整される。

上記コントロールユニット７には、エンジン１の回転数
を検出する回転数センサー８の検出信号、吸気通路２の
吸気負圧を検出する負圧センサー９の検出信号、および
スロットル弁３の全閉状態を検出するアイドルスイッチ
１０の検出信号がそれぞれ入力される。このコントロー
ルユニット７は、上記燃料噴射ノズル６に出力する燃料
噴射パルスを調整して空燃比を変更する空燃比変更手段
１１と、前記回転数センサー８の信号を受けてエンジン
回転数変化に関連する信号を検出する回転数変動検出手
段１２と、前記負圧センサー９および回転数変動検出手
段１２の回転数信号を受けて燃料噴射量（燃料噴射パル
ス幅）を演算し空燃比変更手段１１に制御信号を゛出力
し空燃比を目標値に制御する制御手段１３とを有し、ま
た、上記制御手段１３はアイドルスイッチ１０の信号を
受けアイドル運転時に空燃比をリッチ方向に大きくリー
ン方向に小さな変動率で変動させるように可変にする変
化率可変手段（図示せず）を包含し、この空燃比変化に
伴うエンジン回転数変化を回転数変動検出手段１２の信
号によって検出し、この信号に基づいて空燃比と燃料噴
射パルスとの関係をめて空燃比補正値を作成し、空燃比
を目標値に制御するように構成されている。

第２図は空燃比変化に伴うエンジン回転数変化の特性を
示すものであって、例えばアイドル時のような定常運転
状態では、エンジン回転数は空燃比が１３．５のときに
最高回転数となり、この空燃比よりリーン（例えば１６
）であっても、リッチ（例えば１２）であってもエンジ
ン回転数は低下するものであり、その変化特性は各空燃
比において異なっている。そこで、上記制御手段１３は
、空燃比のリッチ側もしくはリーン側への変化ΔＡ／Ｆ
に対して回転数変動Δｒｐｓが上昇するか低下するかを
検出し、これがら空燃比が１３．５よりもリッチ側かリ
ーン側かを判定し、空燃比をエンジン回転数が最高とな
る方向に、リッチ方向に大きくリーン方向に小さな変動
幅でもって変動させ、エンジン回転数の変動が最も少な
いこともしくは変動が反転する時点を最高回転位置と判
断し、この時の燃料噴射パルスを空燃比の１３．５に対
応する値として学習検出し、これに基づいて実際の目標
空燃比例えば理論空燃比（１４，７）に制御するべく空
燃比補正値を作成し、これに対応した燃料噴射パルスに
補正して空燃比制御を行うようにしている。

次に上記コントロールユニット７の作動を、第３図のメ
イン処理ルーチン、第４図の学習処理ルーチンおよび第
５図の割り込み処理ルーチンをそれぞれ示すフローチャ
ートにより説明する。なお、この例においては、空燃比
の学晋制御時における空燃比の変動は、第６図に示すよ
うに空燃比（燃料噴射パルス）の基準値αを段階的に所
定量ずつ変えるとともに、この基準値αにおいて補助的
に増減させるようにしたものであって、この補助的変動
βに対応したエンジン回転数の変化が上昇方向か低下方
向かにより、基準値αの変化をリッチ側かリーン側にす
るかを判断し、エンジン回転数が最高回転数となるよう
に空燃比を変化させるものである。

第３図はメイン処理ルーチンを示し、スタートしてステ
ップＳ１でイニシャライズを行った後、ステップＳ２で
アイドルスイッチ１０がオンかどうかを判断するととも
に、ステップＳ３でエンジン回転数が８００　ｒｐｍ以
下かどうかを判断し、両者の判断がＹＥＳのときをエン
ジン１のアイドル時として検出し、ステップＳ４で学習
完了フラッグがセットされているかどうかを判断する。

この学習完了フラッグは第４図の学習処理ルーチンでセ
ットされるものであり、エンジン１が始動されて空燃比
の学習処理を終了すると、この学習完了フラッグがセッ
トされ、エンジン停止まで学習は行わないようにしてい
る。

上記ステップＳ４の判断がＮｏで学習が完了していない
時には、学習フラッグをセット（Ｓ５）してから、ステ
ップＳ６で第４図のルーチンに基づ（学習処理を行った
後、学習フラッグをクリア（８７）してこのルーチンを
終了する。

第４図の学習処理ルーチンは、スタートしてステップＳ
８でイニシャライズを行って、学習前の燃料噴射パルス
τ０　（空燃比）を最終目標の燃料噴射パルス（空燃比
）に補正する補正係数に−１にするとともに、燃料噴射
パルスの基準値αをメモリから呼出す。ステップＳ９で
８値を演算初期値に設定する。

ステップＳ１０から８１５は燃料噴射パルスを基準値α
から補助的βに増加するためのものであって、ステップ
Ｓ１０で燃料噴射パルスをＴ＝Ｔ＋α＋βに設定し、ス
テップ８１１でエンジン回転数変動幅ΔＮ　（ｎ）を演
算し、ステップ８１２でこの値をメモリに記憶する。ス
テップＳ１１の演算は、βを１殺人ぎくした時の回転数
Ｎ（β）から前段の回転数Ｎ（β−１）を引いて、これ
に前回の回転変動幅ΔＮ（ｎ−１＞を加算したものであ
る。上記βの値が所定値×（βの全変動段の半数）にな
ったかどうかをステップ８１３で判断し、ＮＯのときに
はステップ８１４でｎをｎ＋１とするとともに、ステッ
プ８１５でβをβ＋１として、ステップ８１０に戻って
βの増大に伴う回転数変動幅ΔＮ　（ｎ）を順次演算し
、それぞれ記憶する。

上記ステップ８１３の判断がＹＥＳでβがＸとなったと
きには、ステップ８１６ないし８２１で燃料噴射パルス
を基準値αに減少する。ステップ８１６でｎをｎ＋１と
するとともに、ステップ８１７でβをβ−１としてから
、ステップ８１８で燃料噴射パルスをＴ＝Ｔ＋α＋βに
設定し、ステップ８１９でエンジン回転数変動幅ΔＮ（
ｎ）を演算し、ステップ８２０でこの値をメモリに記憶
する。上記ステップ８１９の演算は、βを１段小さくし
た時の回転数Ｎ（β）から前段の回転数Ｎ（β＋１）を
引いて、これに前回の変動幅ΔＮ（ｎ−１＞を加算した
ものである。上記βの値がＯになったかどうかをステッ
プ８２１で判断し、Ｎｏのときにはβを順次減少して上
記ステップを繰返し、βの減少に伴う回転数変動幅ΔＮ
（ｎ＞を演算し、それぞれ記憶する。

ステップ８２１の判断がＹＥＳでβ＝０となると、上記
ステップ８１２および８２０で記憶した各回転数変動幅
ΔＮ（ｎ）をステップ８２２で積算して積算変動量ΣΔ
ｒｐＩＩを演算し、この値が正（０以上）かどうかをス
テップ８２３で判断する。この判断がＹＥＳの時には、
空燃比をリッチ側に変化して回転数が増大方向に変動し
たことから、現在の燃料噴射パルスＴ＋αに対応する空
燃比が１３．５よりリーンであるので、ステップ８２４
でαをα十Ｊａとしてリッチ方向に変動させる一方、上
記判断がＮｏのときには、空燃比をリッチ側に変化して
回転数が減少方向に変動したことから、現在の燃料噴射
パルスＴ＋αに対応する空燃比が１３．５よりリッチで
あるので、ステップ３２５でαをα−Ｊｂとしてリーン
方向に変動させるものである。そして、上記リッチ方向
への変動量Ｊａをリーン方向への変動１Ｊｂより大きく
すなわちＪａ　＞Ｊｂに設定している。

ステップ８２６で上記αの値を記憶した後、ステップ８
２７に進んで８値を演算初期値に設定する。

ステップ８２８から８３３は燃料噴射パルスを基準値α
から補助的βに減少するためのものであって、ステップ
８２８で燃料噴射パルスをＴ−Ｔ＋α十βに設定し、ス
テップ８２９でエンジン回転数変動幅ΔＮ（ｎ）を演算
し、ステップ８３０でこの値をメモリに記憶する。ステ
ップ８２９の演算は、βを１段小さくした時の回転数Ｎ
（β）から前段の回転数Ｎ（β＋１）を引いて、この値
に前回の変動幅ΔＮ（ｎ−１）を加算したものである。

上記βの　５値が所定値−×（βの全変動段の半数）に
なったかどうかをステップ８３１で判断し、ＮＯのとき
にはステップ８３２でｎをｎ＋１とするとともに、ステ
ップ８３３でβをβ−１として、ステップ８２ｇに戻っ
てβの減少に伴う回転数変動幅ΔＮ（ｎ’）を順次演算
し、それぞれ記憶する。

上記ステップ８３１の判断がＹＥＳでβが−Ｘとなった
時には、ステップ８３４ないし８３９で燃料噴射パルス
を基準値αに増大する。まず、ステップ８３４でｎをｎ
＋１とするとともに、ステップ８３５でβをβ＋１とし
てから、ステップ８３Ｂで燃料噴射パルスをＴ＝Ｔ＋α
＋βに設定して、ステップ８３７でエンジン回転数変動
幅ΔＮ（ｎ）を演算し、ステップ８３８でこの値をメモ
リに記憶する。ステップ８３７の演算は、βを１段大き
くした時の回転数Ｎ（β）から前段の回転数Ｎ（β−１
）を引いて、これに前回の変動幅ΔＮ（ｎ−１）を加算
したものである。上記βの値がＯになったかどうかをス
テップ８３９で判断し、Ｎｏのときにはβを順次増加し
て上記ステップを繰返し、βの増大に伴う回転数変動幅
ΔＮ　（ｎ）を演算し、それぞれ記憶する。

ステップ８３９の判断がＹＥＳでβ−０となると、上記
ステップ３３０および８３８で記憶した各回転数変動幅
ΔＮ（ｎ＞をステップ８４０で積算して積算変動量ΣΔ
ｒｐｍを演算し、この値が負（０未満）かどうかをステ
ップ８４１で判断する。この判断がＹＥＳの時には、空
燃比をリーン側に変化して回転数が減少方向に変動した
ことから、現在の燃料噴射パルスＴ＋αに対応する空燃
比が１３．５よりリーンであるので、ステップ８４２で
αをα十Ｊａとしてリッチ方向に変動させる一方、上記
判断がＮＯのときには、空燃比をリーン側に変化して回
転数が増大方向に変動したことから、現在の燃料噴射パ
ルスＴ＋αに対応する空燃比が１３．５よリーリッチで
あるので、ステップ８４３でαをα−Ｊｂとしてリーン
方向に変動させるものである。そして、上記リッチ方向
への変動量Ｊａをリーン方向への変動量Ｊｂより大きく
設定している。

ステップ８４４で上記αの値を記憶した後、ステップ８
４５でαが２度同一値となったかどうかを判断し、同一
値となっていないときには、エンジン回転数が最高回転
数となる燃料噴射パルス（空燃比）に変化していないも
のであるから、ステップＳ９に戻って、上記ステップ８
４２もしくは８４３で増大もしくは減少されたαの値に
応じて空燃比を変化させる処理を繰返す。

上記αが２度同一値となって上記ステップ８４５の判断
がＹＥＳの時には、ステップ８４６で補正係数Ｋを演算
し、ステップ８４７で学習完了フラッグをセットする。

この補正係数にの演算は、αが２度同一値となった最高
エンジン回転数ＩＩ（空燃比１３．５）の燃料噴射パル
スＴ＋αの値、学習前の燃料噴射パルスτ０の値および
目標空燃比（例えば１４．７）が既知であることから、 （Ｔ＋α）：τｏ　Ｋ−１／１３．５：　１　／１４．
７に基づいてめられる−ものである。

第５図の割込み処理ルーチンはエンジンの運転状態に応
じて燃料噴射パルスを設定するものであり、スタートし
てステップ８６０でイニシャライズを行った後、エンジ
ン回転数の検出処理（８６１）、吸気負圧の検出処理（
８６２）に基づき、ステップ８６３で基本噴射量を演算
する。さらに、この基本噴射量に対し、ステップ８６４
からＳ、６７で水温補正、吸気温補正、高負荷時のエン
リッチ補正、減速時の燃料カット補正を行い、ステップ
８６ｇで基本燃料噴射パルスτＯを演算する。

そして、ステップ８６９でアイドル状態かどうかを判断
し、アイドル時（ＹＥＳ）には学習フラッグがセットさ
れているかどうかを判断しく８７０）、学習フラッグが
セット（ＹＥＳ）され第４図の学習処理が行われている
ときには、ステップ８７１で最終燃料噴射パルスをτ−
Ｔ＋α十βに設定し、学！！　ＩＩＩ　ｍ　Ｆｍの空燃
比変動を行うための燃料噴射な所定の噴射タイミング（
８７４）で行う。また、上記ステップ８７０の判断がＮ
ｏで学習が完了し学習フラッグがクリアされているとき
には、第４図の学習処理でめた補正係数Ｋｋ：基づき、
ステップ８７２で最終燃料噴射パルスをτ＝τＯＸＫに
設定し、目標空燃比となるように燃料噴射を行う。さら
に、前記ステップ８６９の判断がＮｏでアイドル以外の
時には、ステップ８７３で最終燃料噴射パルスをτ−τ
ＯＸＫ′に設定し、アイドル以外の運転状態で目標空燃
比となるように燃料噴射を行う。

なお、このステップ８７３における補正係数に′は、学
習制御でめた補正係数により補正率の小さな値として大
幅な空燃比変動を避けるようにしている。

上記実施例によれば、□空燃比−と燃料噴射パルスとの
関係をめる学習制御時において、空燃比を段階状にリッ
チ方向に太き（゛リーン方向に小さな変動ωでもって変
化させて、リーン側からエンジン回転数が最高回転数と
なるリッチ方向への変化率を大きくして回転上昇を雫め
でエンジン運転性の安定化を促進する一方、リーン方向
への変化率を小さくして検出精度を向上し、空燃比制御
の精度の向上が図れるものである。

なお、上記実ｍｓでは空燃比の変動を基準値αに加えて
補助的変動βにより行□い、これに伴う回転数変化に関
連する信口を回転数変動幅ΔＮ（ｎ）の積算変動量ΣΔ
「ｐ−によりめ、その検出精度を向上させるものである
が、制御の簡略化のため、上記補助的変動βを省略して
基準値αのみによる回転数変動量をめ、この回転数変動
急により空燃比を制御しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を明示するための全体構成図、 第２図は空燃比変化に対するエンジン回転数の変動特性
を示す曲線図、 第３図はメイン処理ルーチンを示す７０−チャート図、 第４図は学習処理ルーチンを示すフローチャート図、 第５図は燃料噴射を行う割込み処理ルーチンを示すフロ
ーチャート図、 第６図は第４図における空燃比の変動例を示す説明図で
ある。 １・・・・・・エンジン　５・・・・・・燃料供給手段
７・・・・・・コントロールユニット １１・・・・・・空燃比変更手段 １２・・・・・・回転数変動検出手段 １３・・・・・・制御手段 １１３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンに燃料を供給する燃料供給手段と、空燃
   比を変える空燃比変更手段と、空燃比変化に伴うエンジ
   ン回転数変化に関連する信号を検出する回転数変動検出
   手段と、該回転数変動検出手段の検出値に基づいて空燃
   比補正値を作成し空燃比変更手段に制御信号を出力して
   空燃比を目標値に１ｉｌＪ−する制御手段とを備えたエ
   ンジンの空燃比制御装置において、上記制御手段は、回
   転数変動検出手段による回転数変動検出時における空燃
   比変化率がリッチ方向に大きくリーン方向に小さくなる
   ように可変にする変化率可変手段を備えてなることを特
   徴とするエンジンの空燃比制御装置。