JPS6062633A - 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、エンジンの排気通路に配設された０２センサ
等の空燃比センサに基づいてエンジンに供給する混合気
の空燃比を設定空燃比にフィードバック制御するように
したエンジンの空燃比制御装置に関し、特に、上記空燃
比センサの断線時等の異常時には異常信号を出力するよ
うにしたものの改良に関づ゛る。

（従来技術） 従来より、この種のエンジンの空燃比制御装置として、
例えば空燃比センサの出力状態の経緯を監視して、該空
燃比センサの断線や破壊等により空燃比センサの出力が
所定時間以上リッチ側又はリーン側に偏った場合には、
空燃比の良好なフィードバック制御を行い得な′い状態
であるとして異常信号を発生し、例えば空燃比のフィー
ドバック制御を停止づ″ることにより、予め定め１ｃ吸
入空気量に対応する基本燃料流量の供給に基づきエンジ
ンに供給される混合気の空燃比を可及的良好に設定空燃
比に制御しようとしたものが知られている（例えば特開
昭５４−１０８１２６号公報等参照）しかしながら、空
燃比のフィードバック制御の応答性は空燃比センサ自体
の漏痕に強く依存し、排気温瓜が比較的高い場合つまり
吸入空気量が多いエンジン運転領域では良好である反面
１．排気温度が比較的低い場合つまりアイドル領域等の
吸入空気量が少ないエンジン運転領域では低下するとい
う特性を有しているものである。しかも、上記吸入空％
量が少ないエンジン運転領域では、空燃比のフィードバ
ック制御の応答性は安定性との妥協点で可及的に良好に
確保される関係上、吸入空気量が多いエンジン運転領域
に比べて多少低下するものである。すなわち、空燃比セ
ンサの出力の反転周期はエンジンの運転領域により異な
り、吸入空気量が多いエンジン運転領域では短く、吸入
空気ｍが少ない運転領域では長くなる。このため、上記
従来のものでは、空燃比センサの偏り状態の判定を吸入
空気量が多い運転領域における良好な応答性を確保しな
がら行う場合、偏り判定の基準゛となる所定時間を可及
的に短く設定すると、吸入空気量が少ない運転領域で誤
動作が生じ易く、信頼性に欠けるという欠点があった。

（発明の目的） 本発明の目的は、上記の如きエンジンの空燃比制御装置
において、偏り判定の基準となる所定時間を吸入空気量
が少ないほど長くなるように可変設定することにより、
空燃比センサの偏り状態の判定を吸入空気ｍが多い運転
領域で応答性良く且つ吸入空気量が少ない運転領域で誤
動作なく正確に行うことにある。

〈発明の構成） この目的達成のため、本発明の技術的解決手段は、第１
図に示すように、エンジン１に供給された混合気の空燃
比を検知する空燃比センサ１７と、エンジン１に供給す
る燃料を調整する燃料調整装ｅ８と、上記空燃比センサ
の出力に基マいてエンジン１に供給される混合気の空燃
比が設定空燃比になるように上記燃料調整装置８をフィ
ードバック制御づ“る空燃比フィードバック制御手段２
０とを備えるとともに、上記空燃比センサ１７の出力の
反転時を検知する反転時検知手段２１と、該反転時検知
手段２１の反転時信号に基づき空燃比センサ１７の出力
が変化しない滞留時間を検知する滞留時間検知手段２２
と、該ｎ留時間検知手段２２の滞留時間を設定時間と比
較し、設定時間以上のときに異常信号を出力する異常検
知手段２３とを備えたエンジンの空燃比制御装置におい
て、吸−人空気聞又はこれに関連する信号を検知する信
号検知手段２４と、上記異常検知手段２３の設定時間を
上記信号検知手段２４の出力に基づき吸入空気量が少な
いときには長（するように変化させる設定時間変化手段
２５とを備えて、空燃比センサ１７の出力の滞留時間を
、吸入空気量が少ないときほど長くなるように可＊設定
された設定時間と長短比較して異常信号を出力するよう
にしたちのである。

（発明の効果） したがって、本発明によれば、空燃比センサの偏り判定
の基準となる設定時間を空燃比フィードバック制御の応
答性変化に対応して可変設定したので、空燃比センサの
偏り状態の判定を常に可及的に早く且つ、吸入空気量が
少ない運転領域で誤動作なく正確に行うことができ、よ
つ【空燃比センサの偏り判定の信頼性おにび応答性の向
上を図ることができるものである。

（実施例） 以下、本発明の技術的手段の具体例としての実施例を図
面に基づいて詳細に説明する。

第２図において、１はエンジン、２は該エンジン１内に
形成されたシリンダ３と該シリンダ３内に摺動自在に嵌
挿されたピストン４とによって形成された燃焼室、５は
一端が１アクリーナ６を介して大気に開口し、他端が燃
焼室２に開口して吸気を燃焼室２に供給するための吸気
通路であって、該吸気通路５内には吸入空気量を制御ｌ
Ｉするスロツトル弁７および該スロットル弁７上流にお
いて燃料を噴射供給する燃料噴射弁８がそれぞれ配設さ
れており、該燃料噴射弁８からの燃料噴射供給により、
エンジン１に供給する燃料を調整する燃料調整装置を構
成している。また、９は一端が燃焼室２に開口し他端が
大気に開口して燃焼室２からの排ガスを排出するだめの
排気通路であって、該排気通路９の途中には排ガス浄化
用の触ｔＩＸ装置１０が介設されている。尚、１１は吸
気通路５の燃焼室２への開口部に設けられた吸気弁、１
２は排気通路９の燃焼室２への開口部に設けられた排気
弁、１３は吸気通路５のスロットル弁７下流側をエンジ
ン冷却水により加熱ｉｎ−る吸気加熱装置である。

さらに、１４は上記スロットル弁７の開麿を検出するス
ロットル開度センサ、１５は吸気通路５のスロットル弁
７下流の吸気負圧を検出する負圧センサ、１６は吸気加
熱装置１３の冷却水温度を検出する冷却水温センサ、１
７は排気通路９の触媒装置１０上流にａ５いて排ガス中
の酸素ｍ度により空燃比を検出する０２センサよりなる
空燃比センサ、１８はエンジン１の回転数を検出するエ
ンジン回転数センサであって、該負圧センサ１５ｃｔ５
よび回転数センサ１８により吸入空気量に関連した信号
を検知するようにした信号検知手段を構成している。ま
た、該各センサ１４〜１８の検出信号は燃料噴射弁８を
制御するコントローラ１９にそれぞれ入力されている。

上記コントローラ１９内には、予め、吸入空気ｍに対応
した定時噴射パルスのパルス幅データと、空燃比のフィ
ードバック制御が行われるエンジン運転領域と、空燃比
センサ１７の偏り判定の基準となる設定時間データとが
、それぞれエンジン回転数および吸気負圧に対応して入
力記憶されてＪ３す、上記設定時間データは、エンジン
回転数および吸気負圧が低くなるつまり吸入空気色が少
なくなるほど設定時間が長くなる一連のデータよりなっ
ている。

次に、上記コントローラ１９の作動を第３図および第４
図に示すフローチャートに基づいて説明する。

第３図は主に空燃比フィードバック制御を行うための■
値（積分値）およびＰ値（比例弁）を演ｉするメインル
ーチンを示し、スタートして、第１ステツプＳ１でコン
トローラ１９内の全ての値をイニシレライズしたのち、
第２ステツプＳ２で負圧センサ１５からの負圧信号に基
づき現在の吸気負圧を、また回転数センサ１８からのエ
ンジン回転数信号に基づき現在のエンジン回転数をそれ
ぞれ読み出す“。　゛ 次いで、第３ステツプＳ３において現在のエンジン回転
数および吸気負圧に基づいてエンジン運転状態が空燃比
フィードバック領域にあるか否かを判定し、フィードバ
ック領域にないＮＯの場合には第２ステツプＳ２に戻る
一方、フィードバック領域にあるＹＥＳの場合に（よ第
４ステツプＳ４に進む。

続いて、第４ステツプＳ４において、現在のエンジン回
転数および吸気負圧に基づき第５図に示ｔ　ＨＱ定時間
データから設定時間ｔｍを読み出し、次いで第５ステツ
プＳ５でタイマｔに「１Ｊを細枠したのち、第６ステツ
プＳ６で空燃比センサ１７の前回の出力状態（リッチ状
態又はリーン状態）をメモリに記憶するとともに、今回
の出力状態を読み出す。

そして、第７ステツプＳ７にａ３いて、前回の出力状態
がリッチであったか否かを判定し、リッチであったＹＥ
Ｓの場合にはさらに第８ステツプＳ８で今回の出ノｊ状
態がリッチであるか否かを判定する。そして、リッチで
あるＹＥＳの場合にはリッチ状態が継続していると判断
して第９ステツプＳ９でタイマｔの時間つまりリッチ状
態継続時間を設定時間ｔｍと大小比較し、タイマｔの時
間が設定時間ｔＩ１１より小さいＮＯの場合には空燃比
セン１す１７の偏り状態でないと判断して第１０ステツ
プＳ＋ｏでエンジン１に供給される混合気の空燃比が設
定空燃比になるよう■値を計算したのちリターンする。

一方、設定時間ｔｍ以上のＹＥＳの場合にはリッチ側で
の偏り状態にあると判断して第１１ステツプＳ　ｎで偏
り状態判定フラグＸを「１」にレットし、第１２ステツ
プＳＩ２でタイマｔをｒＯＪにリセットしてリターンす
る。また、第８ステツプＳ８で今回の出力状態がリッチ
でないＮｏの場合つまりリーンである場合には空燃比セ
ンサ１７の出力がリッチからリーンに反転したと判断し
て、第１３ステツプＳ　１３で偏り状態判定フラグＸが
「１」でないと判断されたＮｏの場合つまり偏り状態で
ない場合のみ第１４ステツプＳ　１４でＰ値をｆｆｌ陣
したのち、第１２ステツプＳ　１２に戻りタイマｔのり
けツ１へを行ってリターンする。

−力、第７ステツプＳ７において空燃比センサ１７の出
力状態が前回においてリッチでなかったＮＯの場合つま
りリーンの場合には、さらに第１５ステツプＳ　＋ｓで
空燃比センサ１７の出力状態が今回はり一ンであるか否
かを判定し、リーンであるＹＥＳの場合にはリーン状態
が継続１ノでいると判断して第１６ステツプＳ　１６に
おいて上記と同様タイマｔの時間（リーン状態継続時間
）を設定時間Ｌｍと大小比較し、設定時間ｔｍより小さ
いＮｏの場合には偏り状態でないと判断して第１７ステ
ンブＳ　１７でエンジン１に供給される混合気の空燃比
が設定空燃比になるようＩ値を計算したのちリターンす
る一方、タイマｔの時間が設定時間ｔｍ以上のＹＥＳの
場合にはリーン側での偏り状態にあると判断して第１１
おＪ：び第１２ステップＳｏ、ＳＩ２に戻り、偏り状態
判定フラグＸのセットＪ３よびタイマｔのリセットを行
ってリターンする。また、第１５ステツプＳ　＋ｓにお
いて空燃比セン（）１７の出力状態が今回においてリー
ンでないＮＯの場合つまりリッチにある場合には、空燃
比セン１す１７の出ノｊ状態がリーンからリッチに反転
したと判断して、第１８ステツプＳ　＋ａで偏り状態判
定フラグＸが「１」でないと判定されたＮＯの場合のみ
第１９ステツプＳ　１９でＰ値を計算したのち、第１２
ステツプＳ　１２に戻りタイマｔのリセツ１〜を行って
リターンする。

また、第４図のフローチャートは、主に吸入空気量に応
じた定時噴射パルスのパルス幅を算出して所定タイミン
グで燃料噴射弁８に出力覆る割込みルーチンであって、
所定時期（例えは゛ピストン上死貞前６０°）において
上記第３図のメインルーチンに割込ｌυで開始されるも
のである。づ−なわち、スタートして、第１ステツプＳ
１において負圧［ンサ１５の負圧信号に基づき現在の吸
気負圧を読み出し、第２ステツプＳ２で回転数センサ１
８の回転数信号に基づき現在のエンジン回転数を読み出
したのち、第３ステツプＳ３において現在の吸気負圧お
にびエンジン回転数に基づき吸入空気量に応じた定時噴
射パルスのパルス幅をパルス幅データから読み出Ｊ−０ 次いで、第４ステツプＳ４において現在の吸気負圧ｄ３
よびエンジン回転数に基づきエンジン運転状態が空燃比
フィードバック領域にあるか否かを判定し、フィードバ
ック領域にあるＹＥＳの場合に（よさらに第５ステツプ
Ｓ５において偏り状態判定フラグＸが「１」であるか否
かを判定し、「１」でないＮＯの場合には、空燃比フィ
ードバック制御を行う場合であると判断して、第６ステ
ツプＳ６においで定時噴射パルスのパルス幅を上記第３
図のメインルーチンでめたＰ値、Ｉ値に基づいて補正し
たのち、＠７ステツプＳ７に進む。一方、第４ステツプ
Ｓ４でエンジン運転領域が空燃比フィードバック領域に
ないＮＯの場合および第５ステツプＳＬｉにおいて偏り
状態判定フラグＸがｒｌＪであるＹＥＳの場合には空燃
比フィードバック制御を要しない又は行わないと判断し
て直らに第７ステツプ８７に進む。そして、該第７ステ
ツプＳ７において定時噴射パルスのＩ＠射タイミング（
例えばピストン上死点）を持って、第８ステツプＳ８に
おいて該定時噴射パルスを燃料噴射弁８に出力するよう
処理して、１４３図のメインルーチンの割込み点にリタ
ーンづ−る。

よって、メインルーチンにおいて空燃比センサ−１７の
出力状態の経緯に応じてＰ値、■値を８１算したのち、
割込ルーチンの第６ステツプＳ６Ｊ、Ｘ降ぐ定時噴射パ
ルスのパルス幅を上記１つ値、ｉ値に基づいて補正し、
これを所定＠射タイミングで燃料噴射弁８に出力するこ
とにより、空燃比セン１ノ１７の出力に岳づいてエンジ
ン１に供給される混合気の空燃比が設定空燃比になるよ
うに上記燃斜調整装置く燃料噴射弁８）をフィードバッ
ク制御するようにした空燃比フィードバック制御手段を
構成している。また、メインルーチンにおいて空燃比セ
ンサ１７の出力状態がリッチからリーンに反転した場合
（第７．第８スデツプＳｙ　、　Ｓｓ　）および逆にリ
ーンからリッチに反転した場合（第７、第１５ステップ
Ｓ７．−３１５）には、第１２ステツプ８１２でタイマ
ｔをｒＯＪにリセットづることにより、空燃比センサ１
７の出力の反転時を検知ザるＪ：うにしＩＣ反転時検出
手段を構成しているとともに、上記タイマｔのリセット
後第５ステップＳ５でタイマｔでのカウントを開始する
ことにより、空燃比センサ１７の出力が変化しないＨｉ
ｔ留時開時間知するようにした滞留時間検知手段を構成
している。さらに、第９ステツプ８９においてタイマｔ
の時間つまり上記Ｈｆｌ留時開時間定時間ｔｍと比較し
、滞留時間が設定時間ｔｍ以上のときに第１１ステツプ
Ｓ　ｎで偏り状態判定フラグＸを「１」にセットするこ
とにより、この時に異常（ｇ号を出力Ｊ゛るようにした
異常検知手段を構成している。

加えて、コン１−ローラ１９内には第５図に示す設定時
間データつまりエンジン回転数および吸気負圧が共に低
くなるほどく換右すれば吸入空気ｍが少なくなるほど）
長くなる一連の設定時間ｔｍが予め入力記憶されている
とともに、該設定時間１−タからエンジン回転数および
吸気負圧（つまり吸入空気ｍ）に応じた設定時間ｔｍを
第４ステツプＳ４で読み出すことにより、設定時間ｔｍ
を吸入空気量が少ないときには長くするように変化させ
る設定時間変化手段を構成している。

したがって、上記実施例においては、吸入空気量が多い
エンジン運転領域では排気温疾の上行に伴い空燃比セン
サ１７自体の湿度が高温になって空燃比フィードバック
制御の応δ性は良くなる一方、逆にアイドル領域等の吸
入空気ｍが少ないエンジン運転領域では排気温度の低下
に伴い空燃比センサ１７の温度が低温になって空燃比フ
ィードバック制御の応答性は低下する。

しかし、吸入空気量の変化に伴い設定温度データから読
み出される設定温度ｔｍの値も変化し、吸入空気量が多
いときには短く、吸入空気ｍが少ないときには長くなっ
て、上記空燃比フィードバック制御の応答性変化に良好
に対応することになる。

その結果、吸入空気ｍが少ないエンジン運転領域におい
て空燃比センサの偏り判定を誤動作なく正確に行うこと
ができ、しかも吸入空気量が多いエンジン運転状態にお
いて上記空燃比センサ１７の偏り判定を応答性良く行う
ことができる。よって、該空燃比センサ１７の偏り判定
の信頼性および応答性の向上を図ることができる。

尚、上記実施例では、負圧センサ１５および回転数はン
ザ１８（（ｇ号検知手段）の負圧信号およびエンジン回
転数信号に基づいて吸入空気間に応じた定時噴射パルス
のパルス幅を算出したが、その他、吸気通路５のスロッ
トル弁７上流に設けるエアフローメータ等により信号検
知手段を構成して吸入空気量を計測し、該吸入空気但信
号に基づいて定時噴射パルスのパルス幅を算出するよう
にしてもよいのは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の（構成を示すブロック図、第２図ない
し第５図は本発明の実施例を示し、第２図は全体概略構
成図、第３図はコントローラのメインルーチンを示すフ
ローチャート図、第４図ｔｉｔ同割込みルーチンを示す
フローチャート図、第５図は設定時間データを示す概略
図である。 １・・・エンジン、８−・燃料噴射弁（燃料調整装置）
、１７・・・空燃比センサ、２０・・・空燃比フィード
バック制御手段、２１・・・反転時検知手段、２２・・
・Ｓｆｔｆｔ開時間検知手段３・・・異常検知手段、２
４・・・（、ｆｆｉ号検知手段、２５・・・設定時間変
化手段。 特許出願人　東洋工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンに供給された混合気の空燃比を検知する
   空燃比センサと、エンジンに供給する燃料を調整り′る
   燃料調整装置と、上記空燃比センサの出力に基づいてエ
   ンジンに供給される混合気の空燃比が設定空燃比になる
   ように上記燃料調整装置をフィードバック制御する空燃
   比フィードバック制御手段と、上記空燃比センサの出ツ
   ノの反転時を検知する反転時検知手段と、該反転時検知
   手段の反転時信号に基づき空燃比センサの出力が変化し
   ない泪）留時間を検知する滞留時間検知手段と、該滞留
   時間検知手段の滞留時間を設定時間と比較し、設定時間
   以上のときに異常信号を出力づ−る異常検知手段と、吸
   入空気酊又はこれに関連する信号を検知する信号検知手
   段と、上記異常検知手段の設定時間を上記信号検知手段
   の出力に基づ′き吸入空気聞が少ないときには長くする
   ように変化させる設定時間変化手段とを備えたことを特
   徴とするエンジンの空燃比制御装置。