JPS6098139A

JPS6098139A - 空燃比制御装置

Info

Publication number: JPS6098139A
Application number: JP20621783A
Authority: JP
Inventors: Hatsuo Nagaishi; 初雄永石; Takeshi Kitahara; 剛北原
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1983-11-02
Filing date: 1983-11-02
Publication date: 1985-06-01

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】〔技術分野〕本発明は、自動車用エンジン等燃焼機関の空燃比制御装
置、詳しくは、理論空燃比を検出する酸素センサを用い
て空燃比を目標空燃比に制御する空燃比制御装置に関す
る。

〔従来技術〕

機関の吸入混合気の空燃比を精度よく制御する装置とし
ては、例えば、ｒＥｃ’ｃｓ技術解説書・Ｌ系エンジン
」（昭和５４年６月日産自動車株式会社）に記載された
ものが知られている。この空燃比制御装置は、第１図に
示すように、排気管内に取シ伺けられた酸素センサｌに
コントロールユニット２から流し込み電流Ｉｓを供給し
、その時の酸素センサ１の出力Ｖｓによシ空燃比判断を
行って機関に供給する燃料量を補正している。そして、
この酸素センサ１は理論空燃比においてその出力電圧Ｖ
Ｓが急変し、出力電圧Ｖｓは理論空燃比よりリッチ側で
高く、リーン側で低い。コントロールユニット２は機関
の運転状態に応じて基本噴射量を演算し、この基本噴射
量に加速補正係数、水温補正係数等の補正係数を乗じる
とともに、酸素センサ出力Ｖｓに基づくフィードバック
補正係数αを乗じて最終噴射量を演算している。そして
、このフィードバック補正係数ａは酸素センサ出力Ｖｓ
に基づいて、第２図に示すように、ＰＩ（比例積分）制
御により変化されている。すなわち、第２図ｆａ）のよ
うに、混合気がリッチ側にずれると、空燃比が理論空燃
比Ｘよシリッチの時間かり一ンの時間よシ長くなる。し
たがって、第２図（１〕）に示すように、酸素センサ出
力ＶｓがスライスレベルＳＱＬよシ大きくなる時間が長
くなり、第２図（Ｃ）に示すように、フィードバック補
正係数／Ｚを小さくする方向の１分が長くなる。その結
果、フィードバック補正係数αが除々に小さくなり、理
論空燃比付近に制御される。

しかしながら、このような空燃比制御装置におっては、
理論空燃比にしか制御できず、近時要望されているり一
ン空燃比制御を行うことができない。

そこで、例えば「東し・ジルコニア固体電池式酸素分析
計」（東し株式会社発行）に記載された酸素センサはリ
ーン側での空燃比を検出することができ、この酸素セン
サを使用すれば、空燃比のリーン制御を行うことができ
る。

しかしながら、このような酸素センサは、温度による出
力変化が大きく、この出力変化を抑制するだめにガス量
を制限すると、応答性が悪くなる。また、このような酸
素センサは、前述したような理論空燃比を検出する酸素
センサに比べて高価であるという問題点があった。

〔発明の目的〕

そこで、本発ＥＡは、理論空燃比を検υ」する酸素セン
サを使用して、所定の運転状態において、理論空燃比に
フィードバック制御を行い、このフィードバック制御時
の補正係数と運転状態に基づいて所定の運転状態におい
てフィー　ドフォワード制御によシ空燃比を目標空燃比
に制御することを目的としている。

〔発明の構成〕

本発明の空燃比制御装置は、酸素センサの出力に基づい
て第１補正係数を設定し、空燃比を理論空燃比に制御す
るフィードバック制御手段と、前記第１補正係数に基づ
いて第２補正係数を設定し、空燃比を目標空燃比に制御
するフィードフォワード制御手段と、機関の運転状態に
基づいて前記フィードバック制御手段またはフィードフ
ォワード制御手段を択一的に選択する選択手段と、を備
えだものとすることにより所定の運転状態において理論
空燃比にフィードバック制御を行い、このフィードバン
ク制御時の補正係数と運転状態に基づいて所定の運転状
態においてフィードフォワード制御にょシ空燃比を目標
空燃比に制御するものである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第３．４図は本発明の第１実施例を示す図である。まず
、構成を説明すると、第３図において、１１は基本噴射
量演算手段であり、基本噴射量演算手段１１には機関回
転数検出手段（例えば、クランク角１°当シの回転を検
出する電磁ピンクアンプ）１２からの回転数Ｎを表示す
る信号および吸気量検出手段（例えば、エアフロメータ
）１３からの吸気流量ＱＡを表示する信号が入力されて
いる。基本噴射量演算手段１１は、次式に従って基本噴
射量ＴＰを演算して補正手段１４に出力している。

ＴＰ＝に、９Ａ−・・・・・・・・・（１）但し、ｋ！
は定数補正手段１４には、機関の冷却水の温度ＩＷを検出する
冷却水温検出手段１５からの信号、機関の吸気温度ＴＡ
を検出する吸気温検出手段１６からの信号および機関の
スロットルバルブのバルブ開度ＶＢを検出するスロット
ル開度検出手段１７からの信号が入力されておシ、補正
手段１４はこれら冷却水温ＴＷ、吸気温度ＴＡおよびス
ロットルのバルブ開度ＶＢに基づく水温補正係数、アイ
ドル後補正係数等の各種補正係数Ｃ０ＥＦを決定すると
ともに、基本噴射量ＴＰにこの各種補正係数Ｃ０ＥＦを
乗じて噴射量Ｔ　Ｐ　Ｏを演算している。

ＴＰＯ−ＴＰｘｃｏＥＦ・曲間（２）１８はフィードバック制御手段であシ、フィードバック
制御手段１８には補正手段１４からの噴射量ＴＰＯを表
示する信号および酸素センサ１９の出力Ｖｓが入力され
ている。酸素センサ１９は機関本体２０の排気管２１内
の酸素濃度を検出し、理論空燃比においてその出力電圧
Ｖｓを急変する。フィードバンク制御手段１８は酸素セ
ンサ出力Ｖｓに基づいて第１補正係数αを設定するとと
もに、次式に示すように、この第１補正係数αを前記噴
射量Ｔ　Ｉ）　０に乗じて第１最終噴射量’ｌ”　Ｐ　
１を演算している。

ＴＰ１＝ＴＰＯｘα　・ｍｍ（３）第１補正係数αは、第２図に示すように、空燃比を理論
空燃比に制御するようにＰＩ（比例積分）制御によシ変
化され、酸素センサ出力Ｖｓを理論空燃比における酸素
センサ出力値に相当する所定の比較基準値（通常、酸素
センサ出力Ｖｓの最大値と最小値の中間値に設定）と比
較してＰ分および１分を定めている。この第１補正係数
ａは補正係数設定手段２２に出力されており、補正係数
設定手段２２には、さらに、前記噴射量ＴＰＯ及び前記
回転数Ｎが入力されている。

補正係数設定手段２２は噴射量Ｔ１０１回転数Ｎおよび
第１補正係数αに基づいてフィードフォワード制御時の
第２補正係数βを設定している。すなわち、補正係数設
定手段２２は噴射量Ｔ　ｌ）　Ｏの所定の値毎の第１補
正係数ａをサンプリングしてその平均値ｉを記憶し、こ
のザ均値７に空燃比を理論空燃比から機関の負荷を表わ
す基本噴射量′１゛Ｐと回転数Ｎとできめられる機関運
転状態に対応した目標空燃比（理論空燃比よシリッチな
空燃比であることもあり、またリーンな空燃比であるこ
ともある）に補正するための係数に２（例えば、リーン
空燃比Ａ／Ｆ　２４に制御する場合、ｋ２−１．６　）
を乗じて第２補正係数βを演算している。

β−ａｘｋ２　・・・・・・・・・・・・（４１また、
補正係数設定手段２２は、後述する選択手段２３にょシ
フイードバック制御手段１８による理論空燃比制御と後
述するフィードフォワード制御手段２４による目標空燃
比制御の切換えが行われたとき、空燃比の急変にょるト
ルク変動を防止して運転性能を向上させるために、選択
手段２３による切換え時、第２補正係数βを徐々に変化
させている。この第２補正係数βは演算手段２５に入力
されており、演算手段２５には、さらに、噴射ｉ　’１
”　ｌ）　Ｑが入力されている。

演算手段２５は噴射量’ＩＩ”　Ｐ　ＯＯ値に応じて第
２補正係数βを選定し、この選定した第２補正係数βに
噴射量Ｔ　Ｐ　Ｏを乗じて第２最終噴射量１’　Ｐ　２
をめている。

ＴＰ２＝ＴＰＯｘβ　・ｍｍ（５）上記補正係数手段２２と演算手段２５は第１補正保数α
に基づいて第２補正係数βを設定し、空燃比を目標空燃
比に制御するフィードフォワード制御手段２４を構成し
ている。

選択手段２３は切換手段２６と判別手段２７よシ構成さ
れておシ、切換手段２６は、判別手段２７からの切換信
号Ｓｃに基づいて、前記フィードバック制御手段１８お
よびフィードフォワード制御手段２４から入力される第
１最終噴射量ＴＰＩと第２最終噴射量１゛Ｐ２を択一的
に選択して駆動手段２８に出力している。判別手段２７
には機関回転数検出手段１２がらの回転数Ｎを表示する
信号、冷却水温検出手段１５°からの冷却水温’ｒ　ｗ
を表示する信号および基本噴射量演算手段１１からの基
本噴射量′１゛Ｐを表示する信号が入力されておシ、判
別手段２７は回転数Ｎ、基本噴射量′１１Ｐおよび冷却
水温′１゛Ｗに基づいてフィードバック制御による理論
空燃比制御を行うか、フィードフォワードｔｌ＋ｌＪ御
による目標空燃比制御を行うかを判別して切換手段２６
に切換信号ＳＣを出力するとともに点火時期切換信号Ｓ
Ｈを図外の点火時期制御手段に出力して理論空燃比制御
および目標空燃比制御に適した点火時期を指示している
。理論空燃比制御と目標空燃比制御との切換えは、例え
ば、冷却水温ＴＷが３０　（’Ｃ）以下のときにはリッ
チ空燃比によるフィードフォワード制御を行い、３０〔
℃〕を超えると、第４図に示すようなデータマツプに従
ってフィードバック制御を行うＩｉ”　Ｂ領域と、フィ
ードフォワード制御を行うＦＦｔ領域、ＦＦ２　領域と
を機関回転数Ｎと基本噴射量Ｔ　Ｉ）に基づいて選択す
る。なお、第４図中ＦＦＩ領域はリーン空燃比制御領域
であシ、ＦＦ２領域は燃料増量を行うリーン空燃比制御
領域である。

また、破線Ｌｌ、Ｌ２　はそれぞれ絞弁の全開、全閉状
態を示している。上記切換手段２６と判別手段２７は運
転状態に基づいてフィードバック制御とフィードフォワ
ード制御を切換える選択手段２３を構成しており、判別
手段２７からの切換信号ＳＣが前記補正係数設定手段２
２に入力されている。選択手段２３からの第１最終噴射
量ＴＰＩまたは第２最終噴射量ＴＰ２は駆動手段２８に
入力されておシ、駆動手段２８は噴射遅れ補正手段２９
とパルス変換手段３０により構成されている。噴射遅れ
補正手段２９は第１最終噴射量ＴＰＩまたは第２最終噴
射量’Ｌ’Ｐ２に後述する燃料噴射弁３１の応答遅れ分
である補正量ＴＳを上乗せした補正噴射量ＴＩ　（ＴＩ
＝ＴＰ１＋’ｌ”Ｓｔ：＆１ｄＴＩ＝ＴＰ２＋ＴＳ）を
パルス変換手段３０に出力している。パルス変換手段３
０は補正噴射量′１゛■を駆動パルスＩ）　１に変換し
て燃料噴射弁３１に出力している。、燃料噴射弁３１は
機関本体２１の吸気管３２に取り付けられており、駆動
パルスｌ）　１により駆動されて第１最終噴射量ＴＰ１
ま／こは第２最終噴射量ＴＰ２の燃料を吸気管３２内に
噴射する。

次に作用を説明する。

冷却水温ＴＷが３０　Ｃ”Ｃ）以下。ときには、フィー
ドフォワード制御を選択するように判別手段２７からの
切換信号ＳＣが出力され、切換手段２６からはフィード
フォワード制御手段２４からの第２最終噴射量ＴＰ２が
駆動手段２８に出力される。したがって、空燃比はリッ
チ空燃比にフィードフォワード制御され、機関は安定す
る。

冷却水温ＴＷかｊＯ［’（、ｌを超えると、基本噴射量
Ｔ　Ｐと機関回転数Ｎに基づいて、第４図に示すデータ
テーブルより制御領域を選定する。すなわち、機関回転
数Ｎが低く、かつ、基本噴射量Ｔ　Ｐの少ない絞弁全閉
付近および基本噴射量′１゛Ｐの多い絞弁全開付近、ま
た、機関回転数Ｎが約４５００　（ｒｐｍ１以上の高回
転域においてはＩｌ’Ｆ　２領域を選定し、フィードフ
ォワード制御によりリッチ空燃比制御を行う。したがっ
て、十分なトルクを得ることができ、安定した機関性能
を得ることができる。また、機関回転数Ｎが約３５００
　［：ｒｐｍ）以下の中負荷領域においては、ｌｌ’Ｆ
’　ｌ領域を選定し、フィードフォワード制御によりリ
ーン空燃比制御を行う。したがって、燃費が節減される
。さらに、機関回転数Ｎが約４５００　（ｒｐｍ：］以
下の低負荷時および高負荷時においてはＦＢ領域が選定
され、フィードバック制御により理論空燃比制御を行う
。そして、このフィードバック制御は理論空燃比を検出
する酸素センサ出力Ｖｓに基づいて第１補正係数αを演
算し、この第１補正係数αに噴射量ＴＰＯを乗じて第１
最終噴射量ＴＰｌをめることによシ行っている。したが
って、空燃比を精度よく理論空燃比に制御することがで
き、機関の安定性を向上させることができる。まだ、フ
ィードフォワード制御はフィードバック制御時の第１補
正係数αに基づいて演算した第２補正係数βによシ空燃
比を目標空燃比に制御している。しだがって、空燃比を
広範囲に亘って精度よく目標空燃比に制御することがで
きる。さらに、第２補正係数βをめるのに第１補正係数
ａの平均値ｉを使用しているので、燃料噴射弁３１の噴
射量のバラツキや吸気量検出手段１３等の検出量のバラ
ツキによる影響をなくし、目標空燃比に精度よく制御す
ることができる。例えば、燃料噴射弁３１が噴射量の正
確なものＩＡと燃料噴射弁ＩＡよりも１ｏ　Ｃ％Ｅ噴射
量の少ないものＩＢがあった場合、燃料噴射弁ＩＡ、Ｉ
Ｂを使用してフィードバック制御により理論空燃比に制
御すると、燃料噴射弁ＩＡを使用した場合の平均値αＡ
はαＡ＝１となシ、燃料噴射弁ＩＢを使用した場合の平
均値りはα７−Ｌ中１１１０．９となる。したがって、第２最終噴射量Ｔ　Ｐ　２は、燃
料噴射弁ＩＡに対しては、αＡ＝１　であるから平均値
ａＡによる補正は加えられないが、燃料噴射弁ＩＢに対
しては、ａβ−１１１であるから、平均値αβによる補
正が加えられ、燃料噴射弁ＩＡと燃料噴射弁ＩＢとから
は共に同量の第２最終噴射量ＴＰ２の燃料が噴射される
。また、吸気量検出手段１３等の検出量にバラツキがあ
るときにも同様に平均値をとることによる補正を行うこ
とができる。その結果、燃料噴射弁３１の噴射量や吸気
量検出手段１３等の検出量のバラツキを補正することが
でき、空燃比を目標空燃比に精度よく制御することがで
きる。

さらに、理論空燃比を検出する酸素上ンサ１９のみを使
用しているので、空燃比制御装置のコストを低減できる
。

尚、本実施例においては、フィードバック制御、フィー
ドフォワード制御の制御領域の決定及びフィードフォワ
ード制御領域における目標空燃比の決定の際に用いる機
関の運転状態を示す信号として、機関回転数Ｎと基本噴
射量ＴＰを用いだが、基本噴射量’ｒ　ｐについては、
機関の負荷を表わす信号であれば他の信号を用いてもよ
く、例えば吸気量を示す信号を用いても同様に行うこと
ができる。

第５〜９図は本発明の第２実施例を示す図である。

本実施例の説明にあたり、第１実施例と同一構成部分に
は同一符号のみをイマ］シてその説明を省略する。

第５図において、補正係数設定手段／ＩＯには吸気量検
出手段１３からの吸気流量ＱＡを表示する信号とフィー
ドバック制御手段１８からの第１補正係数αを表示する
信号と判別子゛段４１からの切換信号ＳＣが入力されて
おシ、補正係数設定手段４０は吸気流量ＱＡと第１補正
係数αに基づいて第２補正係数βを演算するとともに、
切換信号ＳＣによシフイードバック制御とフィードフォ
ワード制御の切、換えを判別して切換え時のトルク変動
が小さくなるように第２補正係数βを設定している。そ
して、この補正係数設定手段４０と演算手段２５はフィ
ードフォワード制御手段４２を構成している。

首だ、判別手段４１には、吸気量検出手段１３からの吸
気流量ＱＡを表示する信号、補正手段１４からの噴射量
ＴＰＯを表示する信号、アクセルセンサ４３からのアク
セル全開信号８Ａおよび冷却水温検出手段１５からの冷
却水温１Ｗを表示する信号が入力されておシ、判別手段
４１は吸気流量ＱＡ、噴射量Ｔ　Ｉ）　０、アクセル位
置ＳＡおよび冷却水温ＴＷに基づいてフィードバック制
御とフィードフォワード制御の判別を行って切換信号Ｓ
Ｃを補正係数設定手段４０および切換手段２６に出力す
るとともに、図外の点火時期制御手段に点火時期切換信
号５１−１を出力する。この判別手段４１と切換手段２
６は選択手段４４を構成している。

次に、選択手段４４、フィードバック１ｌｉｌＪ御手段
１８およびフィードフォワード１ｌｉｌＪ御手段４２の
作用をマイクロコンピュータを使用して行った場合の処
理を、第６．７図に示すフローチャートに従って説明す
る。

まず、第６図のフローチャートについて説明する。なお
、第６図中Ｓ　ｌ−８２０はフローの各ステップを示し
、このフローは、例えば、１０〔ｍｓ〕　毎に実行され
る。ステップＳ１からステップＳ８においてフィードバ
ック制御を行うが、フィードフォワード？ｆｔ１Ｊ御を
行うかを判別し、ステップＳ９からステップＳＩ５にお
いてフィードバック制御時の処理を行い、ステップＳ１
５からステップ８２１においてフィードフォワード制往
１時の処理を行う。フィードバック制御とフィードフォ
ワード制御の判別は、冷却水部′Ｊ″Ｗ、吸気流量ＱＡ
、噴射量ＴＰＯ、アクセル全開信号８Ａおよびソフトタ
イマに基づいて行っている。まず、ステップＳ１におい
て冷却水温ＴＷが６０［’Ｃ］以上であるか否かを判別
し、Ｔ　Ｗ（６０［’Ｃ）のときにはフィードフォワー
ド制御に移行する。

そして、ＴＷ≧６０　［°Ｃ：］のときには、ステップ
Ｓ２　において吸気流量ＱＡを所定の第１基準値ＱＡ１
と比較し、Ｑ　Ａ　（ＱＡＩのときには、ステップＳ３
において噴射量ＴＰＯを所定の基準値ＴＬと比較する。

Ｔ　Ｉ）　Ｏ）　Ｔ　Ｌのときには、ステップＳ４にお
いてソフトタイマー（運転状態の変動が大きく、フィー
ドバック制御を行う時間が短い場合に十分な量の第１補
正係数ａのデータを得るだめに、フィードバック制御か
らフィードフォワード制御に切換った場合、所定時間（
５〜１０秒）フィードバック制御を継続させるだめのタ
イマ）をセットしてフィードバック制御の処理に移行し
、’ｒ　ｐ　ｏ≦ＴＬのときにはフィードフォワード制
御の処理に移行する。すなわち、第８図に示すように、
吸気流量ＱＡが第１基準値勃、１よシ少ない無負荷から
低負荷領域においてはフィードバック制御領域ＦＢＩと
するか噴射量ＴＰＯが所定の基準値Ｔ　Ｌより少ないと
きには第１補正係数ａのバラツキが大きく、また燃焼も
不安定であシ、第２補正係数βの基準とするには不適当
であるので、フィードフォワード制御領域ＦＦ１として
機関の安定を図っている。前記ステップＳ２において、
ＱＡ≧ＱＡＩのときにはステップＳ５において吸気流量
ＱＡを所定の第２基準値ＱＡ２（ＱＡＩ＜ＱＡ２　の関
係がある。）と比較し、ＱＡ）ＱＡ２のときにはステッ
プＳ６においてアクセル全開信号ＳＡがＯＮか否かを判
別している。アクセル全開信号ＳＡがＯＦＦのときには
、ステップＳ４でソフトタイマーをセットしてフィード
バック１ｆす御の処理に移行し、アクセル全開信号ＳＡ
がＯＮのときには、フィードフォワード制御の処理に移
行する。すなわち、第８図において、吸気流量ＱＡが第
２基準値ＱＡ２よシ多い場合には、アクセル全開信号Ｓ
ＡがＯＮとなる壕ではフィードバックｌｊ制御領域１”
Ｂ２として理論空燃比制御を行い、アクセル全開信号Ｓ
ＡがＯＮとなると、フィードフォワード制御領域ＰＦ３
としてアクセル全開増量を行ってトルクを増大する。な
お、第８図中、破線Ａはアクセル全開信号ＳＡがＯＮと
なるときのトルク曲線を示している。前記ステップＳＳ
において、ＱＡ≦ＱＡ２のときには、ステップＳ７にお
いて、ソフトタイマーのカウント数Ｃｔを１減算し、ス
テップＳ８においてカウント数Ｃｔが零か否かを判別す
る。Ｃｔ　＞　Ｏのときにはフィードバック制御処理を
続行し、Ｃｔ　＝　Ｏのときにはフィードフォワード制
御処理に移行する。すなわち、第８図に示すように、吸
気流量ＱＡが第１基準値ＱＡＩと第２基準値ＱＡ２との
間にある領域は、フィードフォワード領域ＦＦ　２とす
るが、ソフトタイマーのセント時間が経過するまでは、
フィードバック制御を行ってフィードフォワード制御を
行うのに十分な第１補正係数ａのデータを収集する。

次に、フィードバック制御処理について説明する。

フィードバック制御処理は、酸素センサ出力Ｖｓによシ
判断したリッチ・リーンの結果に基づいてＰＩ制御によ
シ第１補正係数αを演算し、その最大値αｍａｘ及び６
ｍ　ｉ　ｎをサンプリングする処理とこのサンプリング
値から第１補正係数ａの中間値Ｉをめ吸気流量ＱＡに対
応してこの重みづけ平均をめる処理と第１最終噴射量Ｔ
ＰＩを演算する処理から成る。

まず、酸素センサ出力Ｖｓに基づいて第１補正係数αの
演算等を行う処理Ｓ９を、第７図に示すフローチャート
に従って説明する。ステップ２Ｓ１において酸素センサ
出力Ｖｓを所定の比較基準樋常、酸素センサ出力Ｖｓの
最大値と最小値の中間の値に設定される）　ＳＱＬと比
較し、ｖＳ＜≠のときには、理論空燃比よりリーンであ
ると判断し、ステップ２８２において酸素センサ出力Ｖ
ｓがＶｓ　）　ＳＱＬからＶｓ＜ＳＱＬに切換ったとこ
ろか否かを判別する。切換時であれば、空燃比がリッチ
からリーンに切換ったと判断し、その時の第１補正係数
ａの値をサンプリングして、ステップ２Ｓ３において次
式によシ新旧データの重みづけ平均した第１補正係数α
の最小値αｍ　ｉ　ｎを演算する。

・　７ａｍｉｎ　＝　ａ　ｘ’−干出ａｍ　＋　ｎ　ＸＴ＋“
＋＋＋＋＋＋＋　ＱＯＩ但し、旧αｍｉｎは前回処理時
のａｍｉｎそして、ステップ２８４において、次式←υ
に従って第１補正係数αのＰ分ＰＬの増加を行い、ステ
ップ２８５において、次式（１２に従って第１補正係数
ａの■分Ｉ　Ｌの増加を行う。

α　−ａ　→−Ｐ　Ｌ　・・・・・・・・・　旧）α−
α＋ＩＬ　・・・・・・・・・Ｑ２＋但し、ＰＬはＰＩ
制御における比例分、ＩＬはＰ　Ｌ制御における積分分
である。

前記ステップ２８２において、酸素センサ出力ＶｓがＶ
ｓ　）　ＳＱＬからＶｓ　（ＳＱＬへの切換時でないと
きには、ステップ２Ｓ５に進んで第１補正係数αを積分
分ＩＬのみ増加させる。一方、前記ステップ２８１にお
いてＶｓ）ＳＱＬのときには、理論空燃比よシリッチで
あると判断し、ステップ２８６において酸素センサ出力
ＶｓがＶＳ＜ＳＱＬからＶｓ）ＳＱＬ　に切換ったとこ
ろか否かを判別する。切換時であれば、空燃比がリーン
からリンチに切換ったと判断し、その時の第１補正係数
αの値をサンプリングしてステップ２８７において、次
式より新旧データの重みづけ平均した第１補正係数ａの
最大値αｍａｘを演算する。

α！ηａｘ−α×−十旧αｍａｘＸ’干出・・・・・・
０３）８但し、旧αＩｎ’ａＸは前回処理時のα１ＴｌａＸそし
て、ステップ２８８において、次式０４）に従って第１
補正係数αのＰ分Ｐ　Ｒの減少を行い、ステップ２８９
において、次式０５）に従って第１補正係数αの■分Ｉ
　Ｒの減少を行う。

ａ　＝　ａ−Ｐ　ＩＬ−−−（１４）ａ−α−ＩＲ・・・・・・・・・（１ω但し、Ｐ　Ｒは
１）　Ｉ制御における比例分、ＩＲはＰＩ制御における
積分分である。

前記ステップ２８６において、酸素センサ出力ｖＳがＶ
ｓ＜ＳＱＬからＶｓ）ＳＱＬへの切換時でないときには
、ステップ２８９に進んで第１補正係数ａを積分分ＩＴ
（・のみ減少させる。

次に、第１補正係数αの中間値ｉをめ吸気流量ＱＡに対
応してこの重みづけ平均をめる処理と第１補正係数ａに
基づいて第１最終噴射量ＴＰＩを演算する処理について
、第６図に従って説明する。ステップＳ＋ｏにおいて、
次式により第１補正係数ａの中間値７を前記最大値α１
ｎａＸと最小値αｍ　ｉ　ｎに基づいてめ、ステップ８
１１において吸気流量ＱＡを前記第１基準値ＱＡ、１と
比較する。

ＱＡ≦ＱＡＩのときには、第１補正係数αの第１スライ
ド値α１をステップ８１２において次式によシ重みづけ
演算１〜、ＱＡ、）ＱＡｌのときには、ステップ８１３
において吸気流量Ｑ’Ａを所定の第３基準値ＱＡ、３　
（ＱＡ、１　＜　ＱＡ３　＜　ＱＡ２　）と比較する。

１．３．上ａ　＋　３Ｌａ１−−・０７１３２　３２ＱＡ　）　ＱＡ３のときには、第１補正係数ａの第２ス
ライド値α２をステップ８１４において次式０８）によ
り重みづけ演算し、ステップＳ＋ｓ　において次式〇〇
によシ第１最終噴射量ＴＰＩを演算する。

Ｃ２−１−Ｈ＋旦α２　・・・・・・・・（１８）３２
　３２ＴＰ１＝ＴＰｘαｘ　Ｃ０ＥＩ；’・・・・・・００但
し、Ｃ０ＥＦはスロットル全開増量、低温時増量および
ツユニルカット等を行うための各種係数である。

ＱＡ≦ＱＡ３のとき、すなわち、ＱＡＩ（ＱＡ≦ＱＡ、
３の領域にはフィードバック制御領域はない。

すなわち、フィードバック制御処理は、酸素センサ出力
Ｖｓに基づいて第１補正係数αをＰＩ制御によりめフィ
ードバック制御領域ＦＢｔ、ＦＢ２にてこの値に基づい
たフィードバンク制御を行うとともに、後述するフィー
ドフォワード制御時の第２補正係数βをつくるだめにサ
ンプリングした第１補正係数ａの最大値ａｍａｘと最小
値αｍ　ｉ　ｎから第１補正係数αの中間値］をめ、こ
の中間値７に基づいて吸気流量ＱＡの大きさによシ第１
補正係数ａの第１スライド値α１および第２スライド値
α２をめている。

次に、フィードフォワード制御処理について説明する。

フィードフォワード制御処理は吸気流カ菰と前記フィー
ドバック制御時の第１補正係数のスライド値ａ１、Ｃ２
に基づいて第２補正係数βを設定して第２最終噴射量Ｔ
Ｐ２を演算してい乙。

まず、ステップ８１６において、吸気流量ＱＡを第１基
準値ＱＡＩと比較し、ＱＡ　（ＱＡＩのときには、ステ
ップＳＩＴにおいて次式に従って第２補正係数βの第１
スライド値βｌを演算する。

βｌ−α、Ｘｋ３・・・・・・・・・・・・Ｃ？０）但
し、ｋ３は空燃比を理論空燃比がらリーン空燃比に補正
するそめの係数で、例えばに３＝　０．８６　（Ａ／Ｆ
　＝　１７に相当）である。

ＱＡ≧ＱＡＩのときには、ステップｓｔｅにおいて吸気
流量ＱＡを第３基準値ＱＡ３と比較し、ＱＡ＞ＱＡ３の
ときには、ステップ８１９において次式に従って第２補
正係数βの第２スライド値β２を演算する。

β２　＝　（Ｚ２　Ｘ　ｋ４　・・・・・・・・・・・
（２Ｉ）但し、ｋ４は空燃比を理論空燃比からリーン空
燃比に補正するだめの係数で、例えばに４＝０．６７（
Ａ／Ｆ−２’２に相当）である。

ＱＡ≦ＱＡ３のときには、ステップ８２０において、次
式により第２補正係数βの補間値β３を演算する。

しかし、吸気流量ＱＡが第１基準値ＱＡＩより少し多い
場合、フィードバック制御による理論空燃比から急にリ
ーン空燃比にフィードフォワード制御すると、アクセル
の踏み込み量が増大するのに対してエンジントルクが逆
に減少してしまうという現象が生ずる場合がある。そこ
で、これを防止して滑らかにり＝ン空燃比に移行させる
ために、第２補正係数βの傾斜値β４を次式で演算して
０２式でめられた補間値β３と比較して大きい方の第２
補正係数βを採用する。

そして、ステップ８２０において、第２最終噴射１ＴＰ
２を次式により演算し、補正噴射量Ｔ　Ｉの演算へ移行
する。

ＴＰ２　＝　ＴＰ　ｘβＳ　ｘ　Ｃ０ＥＦ　・、、、、
、、、　（２，ｇ…し、βＳは第２補正係数βの代表値
で、式（２ｆ１１、（２１）、（２２）、（２３）でま
る第１スライド値β１、第２スライド値β２、補間値β
３および傾斜値β４を代表する。

すなわち、フィードフォワード制御処理は、吸気流＃Ｑ
Ａが第１基準値ＱＡＩよシ少ないときには、第１補正係
数αの第１スライド値α、に基づいて第２補正係数βの
第１スライド値βｌを設定し、吸気流量ＱＡが第３基準
値ＱＡ３より多いときには、第１補正係数ａの第２スラ
イド値α２に基づいて第２補正係数βの第２スライド値
β２を設定する。そして、吸気流量ＱＡが第１基準値Ｑ
ＡＩと第３基準値ＱＡ３の間の値のときには式（２２）
、（２３）によシ演算した補間値β３と傾斜値β４のう
ち大きい方の値を設定する。これを、第８．９図に基づ
いて説明すると、フィードフォワード制御領域ＦＦＩに
おいては、フィードバンク制御領域ＦＢ１時の第１補正
係数ａ、すなわち、第１スライド値αｌに基づいて第２
補正係数βの第１スライド値β１を使用して空燃比を制
御し、フィードフォワード制御領域Ｆｉ、ｍ　３および
フィードフォワード制御領域ＦＦ２のうち吸気流ｔｈｉ
ＱＡが第３基準値ＱＡ、３より多い領域ｐ　ｐ　２−２
においてはフィードバック制御領域ＦＢ２時の第１補正
係数ａ、すなわち、第２スライド値ａ２に基ついて第２
補正係数βの第２スライド値β２を使用して空燃比を制
御し、ている。その結果、吸気流ｆｉｉＱ　Ａの大きさ
に適した適切な空燃比１ｔ制御を行うことができる。な
お、フィードフォワード制御領域ｐ　Ｆ　３においては
、各種補正係数ＣＯＥ　Ｆが大きな値となシ、リッチ空
燃比に制御される。すなわち、アクセル全開補正が行わ
れる。そして、フィ−ドフオワード制御領域ＦＦ２のう
ち吸気流量ＱＡが第３基準値ＱＡ３より少ない領域ＦＦ
２−ｔにおいては、第２補正係数βは（２２）式でまる
補間値β３に設定され、この補間値β３は（２２）式よ
り明らかなように、吸気流量ＱＡの増加に伴って大きく
なる値である。しか１．なから、フィードバック制御領
域Ｉ”Ｂｌからフィードフォワード制御領域ｐｌｉ”２
１に移行した場合、補正係数が第１スライド値（Ｚｌが
補間値β３（β３＝　１２　ｓ　Ｘ　０．６７　；　Ａ
／Ｆ　＝　２２に相当し第９図中点Ｃで表示）まで急に
小さくなシ、空燃比が理論空燃比からリーン空燃比（例
えばＡ／Ｆ　＝　２２　）に滑らかに移行しない。捷だ
、フィードフォワード制御領域ＦＦＩからフィードフォ
ワードｆ１７１Ｊ御領域ル゛ｌｉ”　ｚ　−１に移行し
た場合にも、補正係数が第１スライド値βＩ（β１−α
、　Ｘ　０．８６、Ｎクー１７に相当）から補間値β３
（β３−α、　Ｘ　Ｑ、６７、Ａ／ｌ？−２２に相当）
に急に小さくなり、同様の現象が生じる。そこで、（２
３）式でｔ、ｂ、第１スライド値ａＩよ、！２吸気流量
ＱＡの増加に伴って小さくなる傾斜値β４を設定し、補
間値β３と傾斜値β４のうち大きい方を第２補正係数β
として採用して空燃比を滑らかに移行させている。

従ってフィードフォワード制御領域では、機関の運転状
態すなわち吸気流量ＱＡに応じて最適な空燃比に制御で
きる。

また、とのフィードフォワード制御時の第２補正係数は
、フィードバック制御時の第１補正係数に基づいて設定
されるので、燃料噴射弁３１や吸気量検出手段１３竹の
バラツキによる影響を受けずに、精度よく空燃比制御を
行うことができる。

第１０〜１２図は、本発明の第３実施例を示す図であシ
、第１実施例と同一構成部分には同一符号のみを付して
その説明を省略する。

第１０図において、５０はフィードバンク制御手段であ
り、フィードバック制御手段５０は第１演算手段５１、
第１補正係数設定手段５２および第１補正係数演算手段
５３よ多構成されている。５４はフィードフォワード制
御手段であり、フィードフォワード制御手段５４は第２
演算手段５５と第２補正係数設定手段５６よ多構成され
ている。５７は選択手段である。これらフィードバック
制御手段５０、フィードフォワード制御手段５４および
選択手段５７は第１１図に示すように構成されている。

第１１図において、選択手段５７は比較器５Ｂとタイマ
ー５９によ多構成されておシ、比較器５８のプラス端子
には冷却水温検出手段１５からの冷却水温度ＴＷを表示
する信号が入力され、そのマイナス端子には所定の基準
電圧（例えば、３０　Ｃ’Ｃ）に相当する電圧）Ｖｏが
入力されている。比較器５８は、１゛Ｗ≦ＶＯのとき［
Ｌ）で、ＴＷ＞ＶＯのとき〔Ｈ〕となる第１選択信号Ｓ
ＣＩを出力し、タイマー５９は、第１選択信号ＳＣＩが
入力されると〔■」〕となり、所所定時間Ｔ１カランし
た後ＣＬ）となる第２選択信号ＳＣ２を出力する。フィ
ードバック制御手段５０Ｃ１ｉ１補正係数演算手段５３
には酸素センサ出力Ｖｓおよび第２選択信号ＳＣ２が入
力されておシ、第１補正係数演算手段５３は、第２選択
信号ＳＣ２が１−Ｈ）信号であるとき、酸素センサ出力
Ｖｓに基づいて混合気を理論空燃比に制御する第１補正
係数αをＰＩ制御により演算し、第２選択信号ＳＣ２が
〔Ｌ〕倍信号あるとき、第１補正係数ａを所定値に固定
する。フィードバック制御手段５０の第１′４正係数設
定手段５２は平均値演算器６０と切換器６１によ多構成
されており、平均値演算器６０は第１補正係数演算手段
５３からの第１補正係数αの平均値ｉを演９している。

切換器６１は第２選択信号ＳＣ２により作動し、第２選
択信号ＳＣ２が［Ｈ、）信号のとき、第１補正係数演算
手段５３かもの第１補正係数αを第１演算手段５１に出
力し、第２選択信号ＳＣ２が〔Ｌ〕倍信号とき、平均値
演算手段６０からの平均値ｉを第１演算手段５１に出力
する。

第１演算手段５１には、さらに補正手段１４から噴射量
’１”　Ｉ）０を表示する（Ｍ号が入力されておシ、第
１演算手段５１はこの噴射量’ｌ”　ｌ）０に前記第１
補正係数αまたはその平均値Ｉを乗じて第１最終噴射量
ＴＰｌを出力する。ノイードフォワード制御手段５４の
第２補正係数設定手段５４は切換器６２．６３を鳴し、
これら切換器６２，６３の各端子にはリッチ空燃比制御
、理論空燃比制御およびリーン空燃比制御を行うための
第２補止係数βのレベル値βＲ１βλ、βＬ（βＲ）β
λ〉βＬ、βλ−１）が入力されている。切換器６２は
第１選択信号ＳＣＩに基づいて作動し、第１選択信号Ｓ
ＣＩが〔Ｌ〕倍信号とき、リッチレベル値βＲを第２演
算手段５５に出力し、第１選択信号ＳＣＩが〔Ｈ〕倍信
号とき、切換器６３から入力されるレベル値を出力する
。切換器６３は第２選択信号ＳＣ２に基づいて作動し、
第２選択信号ＳＣ２が〔Ｉ］〕信号のとき、理論レベル
値βλを出力し、第２選択信号ＳＣ２が〔Ｌ〕倍信号と
き、リーンレベル値βＬを出力する。第２演算手段５５
には、前記第１演算手段５１からの第１最終噴射量Ｔ　
Ｐ　ｌが入力されるとともに第２補正係数βの各レベル
値βＲ１βλ、βＬが択一的に入力されておシ、第２演
算手段５５は第１最終噴射量ＴＰ１に択一的に入力され
る第２補正係数βの各レベル値β几、βλ、βＬを乗じ
て第２最終噴射量ＴＰ２として駆動手段２８に出力する
。しかし、この第２最終噴射量ＴＰ２は第２補正係数β
のレベル値が理論レベル値βλであるときは、理論レベ
ル値βλが１であるので、実質的に第１最終噴射量Ｔｒ
ｉに等しく、前記選択手段５７は冷却水温ＴＷに基づい
て第２補正係数βのレベル値を選定することにより、第
１最終噴射量ＴＰＩと第２最終噴射量ＴＰ２を択一的に
選択することとなり、機関の運転状態に基づいてフィー
ドバック制御手段５０とフィードフォワード制御手段５
４とを択一的に選択していることとなる。

本実施例の空燃比制御装置の作用を、第１２図に基づい
て説明すると、冷却水温度１”　Ｗが基準値ｖＯ以下で
あるときには、第１選択信号ＳＣ１と第２選択信号５Ｃ
２１−１共に〔Ｌ〕倍信号ある。

このとき、第１補正係数設定手段５２からは平均値ｉが
出力されるが、第１２図には初期設定値として設定され
たａ−１の場合が示してあり、第２補正係数設定手段５
６からは第２補正係数βのリッチレベル値βＲが出力さ
れる。したがって、機関暖機前にあっては、リッチ空燃
比に制御され、始動性やアイドリンク性能が向上して安
定した運転性能が得られる。そして、冷却水温度ＴＷが
基準値■０を超えると、第１選択信号ＳＣＩと第２選択
信号ＳＣ２は共に［Ｈ）信号となシ、タイマー５９が作
動する。このとき、第１補正係数設定手段５２からは第
１補正係数演算手段５３からの酸素センサ出力Ｖｓに基
づいてＰＩ制御された第１補正係数ａが出力され”、第
２補正係数設定手段５６からは第２補正係数βの理論レ
ベル値βλが出力される。したがって、空燃比は、酸素
センサ出力Ｖｓに基づいたフィードバック制御により、
理論空瞭比に制御される。また、このとき、平均値演算
器６０は第１補正係数演算手段５３より入力される第１
補正係数αの平均値７を演算している。そして、タイマ
ー５９が所定時間Ｔ１カウントすると、第２選択信号Ｓ
Ｃ２のみが〔Ｌ〕倍信号なる。この第２選択信号ＳＣ２
のＣＬ）信号への切換わりによシ、第１補正係数設定手
段５２の出力は平均値７に切換わシ、第２補正係数設定
手段５６の出力はリーンレベル値βＬに切換わる。　し
たがって、空燃比はタイマー５９により設定された所定
時間’ｌ＋のみフィードバック制御によシ理論空燃比に
制御され、所定時間Ｔ１経過すると、フィルドフォワー
ド制御によりリーン空燃比に制御される。

その結果、フィードバック制御による運転は、第１補正
係数のザングリンクを行うのに最低限必要な期間に限ら
れ、フィードフォワード制御によるリーン空燃比での運
転領域が拡大されるので燃費をよシ一層節減することが
できる。

〔効　果〕

本発明によれば、理論空燃比を検出する酸素センサを使
用して、所定の運転状態においてフィードバック制御に
よシ理論空燃比に制御し、このフィードバック制御時の
補正係数と運転状態に基づいて所定の運転状態において
フィードフォワード制御によシ空燃比を目標空燃比に制
御することができるので、空燃比を広範囲に、かつ、精
度よく目標空燃比に制御することができるとともに空燃
比制御装置のコストを低減することができる。

なお、上記各実施例においては、フィードバンク制御時
の第１補正係数の平均値または中間値をめ、これに基づ
いてフィードフォワード制御時の第２補正係数を設定し
ているので、燃料噴射弁の燃料噴射量や吸気量検出手段
等の各種運転状態検出手段の検出量にバラツキがあって
も、これらのバラツキによる影響を補正することができ
、空燃比をよシ一層精度よく目標空燃比に制御すること
ができる。

第２実施例においては、吸気流量に応じて第１補正係数
をサンプリングしておいて、第２補正係数を設定してい
るので、運転状態に応じてさらにきめ細かい空燃比制御
を行うことができる。又第３実施例においては、フィー
ドバック制御を行う運転領域を機関暖機後の安定した運
転状態における一定期間に限っているので、フィードフ
ォワード制御にょろり一ン空燃比での運転領域が拡大さ
れ、よシ一層の燃費向上を図ることができる。さらに、
上記各実施例においては、燃料噴射方式により燃料量の
補正によシ空燃比制御を行う場合を示したが、空気量の
補正によっても行うことができ、また気化器方式にも適
用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は従来の空燃比制御装置を示す図であシ、第
１図はその構成図、第２図はその補正係数のＰＬ制御の
作用説明図、第３．４図は本発明の空燃比ｆｌｉｌｌ　
ＩＩ装置の第１実施例を示す図であシ、第３図はその全
体構成図、第４図はその空燃比制御領域の区分図、第５
〜９図は本発明の空燃比制御装置の第２実施例を示す図
であり、第５図はその全体構成図、第６図はその選択処
理、フィートノ（ツク制御処理お・よびフィードフォワ
ード制御処理を示すフローチャート、第７図はフィード
バック制御における第１　有ｌｉ正係数演算処理を示す
フローチャート、第８１閾はその空燃比制御領域の区分
図、第９図はそのフィードバック制御領域からフィード
フォワード制御領域へ移行時の第２補正係数の変化の状
態を示す作用説明図、第１０〜１２図は本発明の空燃比
制御装置の第３実施例を示す図であシ、第１０図はその
全体構成図、第１１図はそのフィードバック制御手段、
フィードフォワード制御手段および選択手段の詳細な構
成図、第１２図はその選択手段の信号と補正係数の関係
を示す作用説明図である。１８．５０・・・・・・フィードバック制御手段、１９
・・・・・・酸素センサ、２４．４２．５４・・・・・・フィードフォワード制御
手段、２３．４４．５７・・・・・・選択手段。特許出願人　日産自動車株式会社代理人　弁理士　肩　我　軍　−部

Claims

【特許請求の範囲】１　酸素センサの出力に基づいて第１補正係数を設定し
、空燃比を理論空燃比に制御するフィードバック制御手
段と、前記第１補正係数に基づいて第２補正係数を設定
し、空燃比を１］標空燃比に制御ずれフィードフォワー
ド制御手段と、機関の運転状態に基づいて前記フィード
バック制御手段またはフィードフォワード制御手段を択
一的に選択する選択手段と、を備えたことを特徴とする
空燃比制御装置。２　前記選択手段によるフィートノぐツク制御手段また
はフィードフォワード制御手段の選択は機関回転数と機
関負荷に基づいて行われることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の空燃比制御装置。３　前記選択手段によるフィードバック制御手段の選択
は機関暖機後の所定期間であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の空燃比制御装置。