JPS6134330A - 内燃機関の空燃比制御装置 - 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、空燃比センサからの空燃比信号に応じて燃料
噴射量のフィードバック制御を実行する、内燃機関の空
燃比１１３１１１装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、排気中の有害成分であるＨＣ，Ｇ。

及びＮＯｘを同時に浄化するために三元触媒が使用され
、この三元触媒の浄化効率を良好な状態に維持するため
に、排気系に設けた空燃比センサにより排気中の残留酸
素濃度を検出して空燃比を推定し、゛機関シリンダに供
給する空燃比を理論空燃比近傍に制御するとい２−）た
、いわゆるフィードバック制御を実行する空燃比制御装
置が広く用いられている。

そして、′この種の空燃比制御装置にあっては、通常轡
、燃ＩＩＪＰＡの回転数と吸入空気量又は吸、気管圧力
から算出した基本燃料噴射量を、空燃比センサからの空
燃比信号に応じて設定される積分定数とスキップ定数と
を加減算して算出された補正係数により補正し、燃料噴
射弁から噴射する噴射量を制御することにより空燃比を
理論空燃比近傍に制御するよう構成されている。

しかしながら、センサ、制御回路、噴射弁等からなる空
燃比制御系にや答遅れがあるため、急激な運転条件の過
渡期には制御の応答性が、Ｒ化し、例えばアクセルペダ
ルが操作されていない状態からアクセル操作が行なわれ
、スロットルバルブが開いて吸入空気量が急増−した場
合には、それに応じた燃料の増量が遅れ、空燃比のリー
ン状態が長く続いたり、逆にアクセル操作が中止され、
スロットルバルブが閉じて吸入空気量が少なくなった場
合には、燃料の減量が遅れ、空燃比のリッチ状態が長く
続いてしまうといったことがあり、空燃比制御の応答性
が悪くエンジン性能を充分に引き出せないといった問題
があった。特に、この応答性の悪化は、吸気管圧力に基
づき基本燃料噴射量を算出し、１本の燃料噴射弁により
各シリンダに燃料を供給する、いわゆるＤ　−Ｊ　ｓｐ
ｉ方式の内燃機関に著しい傾向があった。

［発明の目的］ 本発明は上記の点に鑑みなされたもので、スロットルバ
（レプが全閉状態から否全閉状態に移行した時、あるい
はスロットルバルブが否全閉状態から全閉状態に移行し
た時の補正係数を。変更し・空燃比制御の応答性を改善
し、機関に供給される混合気の空燃比を常時良好に制御
し得る内域機関の空燃比制御装置を提供することを目的
としている。

［発明の構成］ かかる目的を達するための本発明の構成は、第１図に示
す如く、 排気中の残留酸素濃度を検出し、空燃比信号を出力する
空燃比センサ■と、 該出力された空燃比信号に基づきスキップ定数及び積分
定数を決定し、該スキップ定数及び積分定数を加減算し
て補正係数を算出する補正係数算出手段πと、 内燃機関■の運転状態に応じて求められた基本燃料噴射
量を上記補正係数に基づき補正演算し、当該内燃機関の
実燃料噴射量を決定する補正演算手段■と、 を備えた内燃機関の空燃比制御装置において、少なくと
もスロットルバルブＶの全閉状態を検出するスロットル
センサ■と、 該スロットルセンサ■からの検出信号を受け、上記スロ
ットルバルブＶが全問状態から舌金閏状態に移行した時
、あるいは否全閉状態から全閉状態に移行した時には、
上記補正係数算出手段■にて算出される積分定数及びス
キップ定数のいずれか一方または両方を、通常の値に対
して大きな値に変更する定数変更手段■と１ 、を設けたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置
を要旨としている。　　− ［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２図、は本発明の空燃比ｌ１ＩＩｌｌ装置が適用され
る火花点火式内燃機関の概略図を示し、１は機関本体の
シリンダブロック、２はシリンダブロック内に嵌挿され
るピストン、３はシリンダブロック１上に固定されるシ
リンダヘッド、４はピストン２とシリンダヘッド３間に
形成された燃焼室、５は燃焼室４内に突出設置された点
火プラグ、６は吸気ボート、７は吸気弁、８は排気ポー
ト、９は排気弁である。吸気ボート６は吸気マニホール
ド１０を介してサージタンク１１に連結され、吸気マニ
ホールド１０には電子制御ユニット３０によって制御さ
れる燃料噴射弁１２が取付けられ、吸気ボート６に向け
て燃料が噴射される。サージタンク１１には吸気管１３
が連結され、エアクリーナ１４を介して大気を吸入する
。１５は排気ポート８に接続される排気マニホールド、
１６は吸気管１３の一部に設けられるスロットルバルブ
で、図示しないアクセルペダルに連結され、開閉操作さ
れる。１７は点火コイルとイグナイタとを備えた点火装
置で、電子制御ユニット３０により制御されたタイミン
グで点火出力をディストリビュータ　′１８に印加し、
ディストリビュータ１８から各点火プラグ５に点火出力
が送られる。

゛このディストリビュータ１８内には点火すべき気筒を
検出するための気筒判別センサ２１とクランクシャフト
の回転速度を検出するための回転角センサ２２が取付け
られ、クランクシャフトの回転速度に応じたパルス信号
を発生する。吸気管１３の一部には吸気管１３内の圧力
に応じたアナログ電圧信号を発生する例えば半導体式圧
力センサ使用の吸気管圧力センサ２３が設置され、また
、吸入空気温度を検−出するサーミスタ式の吸気温セン
サ２７が設置される。スロットルバルブ１６には、少な
くともスロットルバルブ１６の全閉時にＯＮ状態とされ
る前述のスロットルセンサ■に相当するアイドルスイッ
チを有し、スロットルバルブ１６の開度に応じた信号を
出力するスロットル開度センサ２４が取付けられる。ま
た、シリンダブロック１には冷却水温を検出し、その水
温に応じたアナログ電圧信号を出力するサーミスタ式の
水温センサ２５が設電され、さらに、排気マニホールド
１５には、排気中の残留酸素濃度がら空燃比を検出し、
空燃比が理論空燃比より小さいリッチのとき高レベル信
号を、理論空燃比より大きいリーンのとき低レベル信号
を出力する空燃比センサ２６が設置される。そして、上
記各センサ２１〜２７の出力信号は後述の電子制御ユニ
ット３０に送られるように接続される。

第３図は電子制御ユニット３０のブロック図を示し、こ
の電子制御ユニット３０は、いわゆるマイクロコンピュ
ータから構成され、プログラムに基づき各種演算処理を
実行するＣＰＵ３１、読＾出し書き込み可能な一部メモ
リのＲＡＭ３２、制御プログラムや各種定数等が予め格
納される読み出し専用メモリのＲＯＭ３３、一対の入出
力ボート３４．３５、及び一対の出力ポート３６．３７
がバス３８を介して相互に接続される。また、電子制御
ユニット３０内には各種のクロック信号を発生するクロ
ック発生器３９が設けられる。

さらに、アナログマルチプレクサ４０．、Ａ／Ｄ変換器
４１、バッファ増幅器４２．４３．４４が設けられ、吸
気管圧力センサ２３、水温センサ２５、吸気温センサ２
７から送られるアナログ信号が１つずつ選択され、デジ
タル信号に変換された後、各信号は入出力ボート３４を
通してＣＰＬＩ３１に読み込まれる。一方、空燃比セン
サ２６の出力はバッファ増幅器、４５とコンパレータ４
６を通して入出力ボート３５に送られるように構成され
、リッチ又はリーンを示す空燃比信号が入出力ボート３
５を通してＣＰｔＪ３１に読み込まれる。気−判別セン
サ２１、回転角センサ２２の出力は波形成形回路４７を
経て入出力ボート３５に送られ、スロットルセンサ２４
の出力信号も入出力ボート３５に送られる。

データ出力のために設けられた出力ポート３６の出力側
は駆動回路４８を介して燃料噴射弁１２に接続され、出
力ポート３７の出力側は駆動回路４９を介して点火装置
１７に接続され、出力ポート３６からは演算された燃料
噴射ｆｆ１（時間）に応じたデユーティ比のパルス信号
が出力され、燃料□噴射弁１２の開弁時□間により噴射
量が制御される。

また、出力ポート３７からは制御されたタイミングで点
火ｌ１ＩＪ御信号が点火装置１７のイグナイタへ出力さ
れ、点火時期が制御される。

燃料噴射量（時間）τは基本的には次の式から算出され
る。

Ｚ：＝ＴｐＸＦＡＦ”×に＋ｚ：ｖ ここで、Ｔｌ）は吸気管圧力あるいは吸気管圧力とエン
ジン回転数から求められる基本燃料噴射量（時間）、Ｆ
ＡＦは、後述するように、空燃比センサ２６からの空燃
比信号に応じて求められる補正係数であり、リーン信号
又はリッチ信号に応じた積分定数、スキップ定数を加減
算して算出され、さらに、後述するように、スロットル
バルブ１６が全閉状態あるいは舌金閑状態に移行した直
後には通常より大、きい積分定数、スキップ定数が使用
される。Ｋは吸気温や水温等で決定される補正量、τＶ
は無効噴射時間である。

次に、ＣＰＬＪ３１において、メインルーチンの一部あ
るいはサブルーチンとして実行されるフィードバック補
正係数ＦＡＦの演算処理を第４図に示すフローチャート
に沿って説明すや。

この処理が開始されるとまずステップ１０１を実行し、
上記各センサからの検出信号を読み込み、続くステップ
１０２に移行する。そしてステップ１０２においては上
記ステップ１０１にて読み込まれた各センサからの検出
信号に基づき、当該エンジンの運転状態がフィードバッ
ク制御を実行するに当っての条件、いわゆるフィードバ
ック条件を満足しているか否かの判定を実行し、フィー
ドバック条件が成立していない場合にはそのまま本ルー
チンの処理を抜ける。

一方、上記ステップ１０２にてフィードバック条件が成
立している旨判断されると続くステップ１０３に移行し
て、スロットル開度センサ２４に備えられたアイドルス
イッチがＯＮ状−であ誌か否か、即ちスロットルバルブ
１６が全閉状態であるか否かを判定する。そしてアイド
ルスイッチがＯＮ状態であれば次ステツプ１０４に移行
して、前回の処理の際にもアイドルスイッチがＯＮ状態
であったか否かを判定し、一方アイドルスイッチがＯＦ
Ｆ状態であればステップ１０５に移行して、前回の処理
の際にもアイドルスイッチがＯＦＦ状態であったか否か
を判定する。

ここで、アイドルスイッチがＯＮ状態であり、上記ステ
ップ１０４にて前回の処理の際にもアイドルスイッチが
ＯＮ状態であったと判定されると続くステップ１０６に
移行して、補正係数ＦＡＦを算出するにあたって用いら
れるスキップ定数Ｒ８及び積分定数１（ｉを夫々α１及
びβ１に設定し、一方アイドルスイッチがＯＦＦ状態で
あり、ステップ１０５にて前回の処理の際にもアイドル
スイッチがＯＦＦ状態であったと判定されるとステップ
１０７に移行して１．スキップ定数Ｒｓ及び積分定数１
（ｉを夫々αＢ及びβ３に設定する。また上記ステップ
１０４にて前回の処理の際にはアイド　　　　　１ルス
イツチがＯＦ、Ｆ状態であったと判定された場合、ある
いは上記ステップ１０５にて前回の処理の際にはアイド
ルスイッチがＯＮ状態であったと判定された場合には、
ステップ１０８に移行して、スキップ定数Ｒｓ＆び積分
定数Ｋｉを夫々α２及びＦ２に設定する。尚このＦ２、
Ｆ２の値としては、上記α１、β１あるいはＦ３、β３
の値に対して大きな値が設定されている。

このようにしてスキップ定数Ｒ３及び積分定数Ｋｉが設
定されるとステップ１０９に移行して、上記ステップ１
０１にて読み込まれた空燃比センサ２６からの信号に基
づき、空燃比がリッチ状態であるか否かを判定、すφ。

そして本ステップ１０９にて空燃比がリッチ状態であや
旨判断されると次、ステップ１１０に移行して、フラグ
Ｆ１の値が「０」であるか否かを判定する。ここでＦ１
＝０の場合にはステップ１１１に移行して、前回の処理
の際に求められた補正係数Ｆ−Ａ−，，Ｆ、（ｎ−１）
と、上記ステップ１０６、ステップ１０７７はステラメ
ータとする次式　　　　　　　　　　。

ＦＡＦ＝ＦＡＦ　　（ｎ−＋　　）　　−Ｒｓにより補
正係数ＦＡＦを算出し、ステップ１１２に移行してフラ
グＦ１を「１」にセットし、本ルーチンの処理を一旦終
了する。

次に上記ステップ１１０にてフラグＦ１が「′０」でな
いと判断された場合、即ち空燃比がリッチ状態であり、
一旦ステップ１１１及びステップ１１２の処理が実行さ
れ、フラグＦ１が「１」にセットされた後本ルーチンの
処理が実行された場合には、ステップ１１３に移行して
、今度は補正係数ＦＡＦが積分定数Ｋｉと前回の処理の
際に求められた補正係数ＦＡＦ”（’ｎ−１）とをパラ
メータとする次式 ％式％） により求められる。そして次ステツプ１１４にてフラグ
Ｆ２を「０」に設定し、一旦本ルーチンの処理を終了す
る。

上記ステップ１０９にて空燃比がリーン状態である旨判
断された場合にはステップ１１５に移行して、今度はフ
ラグＦ２の値が「０」であるか否かを判断する＝そして
Ｆ２−０の場合にはステンプ１１７に移行して、補正係
数Ｆ’Ａ　Ｆを次式ＦＡ’Ｆ’−Ｆ’ＡＦ’（ｎ−＋　
）　＋Ｒ’ｓより算出し、前回の処理にて求められた補
正係数ＦＡＦ（ｎ−＋）にスキップ定数ＲＳを加算する
。

その後ステップ１１７に移行してフラグＦ２の値を「１
」にセットし、−日本ルーチンの処理を終了す゛る。

次に本ルーチンの処理が実行され、ステップ１０９にて
空燃比がリーン状態であると判断されると、前回ステッ
プ１１７．、ＪＣてフラグＦ２が「１」にセ□ットされ
ていることからステップ１１５にてフラグＦ２が「０」
でないと判断され、続くステップ１１８に移行する。そ
してステップ１１８にお゛いては補正係数ＦＡＦの値を
、前回の処理の際に求められた補正ｉ数ＦＡＦ（ｎ−Ｉ
＞に積分定数Ｋｉを加算する次式 ％式％ を用いて算出し、次ステツプ１１９にてフラグＦ１の値
を「０」に設定して本ルーチンの処理を終了する。

以上説明したように、本ルーチンの補正係数演算処理に
おいては、まず前述の定数変更手段■に相当するステッ
プ１０３ないしステ□ツブ１０Ｂの処理にて、スロット
ルバルブ１６が継続して全閉状態である場合には積分定
数Ｋｉ及びスキップ定数Ｒ３を夫々β１及びα１に、ス
ロットルバルブ１６が継続して否全閉状態である場合に
は積分定数Ｋｉ及びスキップ定数Ｒｓを夫々β３及びα
３に、スロットルバルブ１６が全閉状態から否全閉状態
に、あるいは否全閉状態から全閉状態に変化した場合に
は、積分定数Ｋｉ及びスキップ定数Ｒ８を夫々β２及び
α２に設定し、そ−の後この設定された積分定数Ｋｉ及
びスキップ定数Ｒ３を用いて、前述の補正係数算出手゛
段■に相当するステップ１０９ないしステップ１１８の
処理により碓正係数’ＦＡＦを算出する゛ようにされて
いる。またこのステップ１０９ないしステップ１１８に
【用いａｔＬ！７５．ＪＦ、３０；ｔ　’Ｆ　２゜１□
５．−ツウ　　　［態からリッチ状態に、あるいはリッ
チ状態からり−ン状態に変化した一゛に最初に求められ
る補正係数ＦＡＦをスキップ定数Ｒ８を用いて算出し、
その後空燃比がリッチ状態又はリーン状態を継続してい
る間積分定数Ｋｉで以って補正係数ＦＡＦを算出するた
めに用いられるフラグであり、本補正係数演算処理によ
り求められた補正係数ＦＡＦは、第５図に示す如（変化
する。即ち、アイドルスイッチがＯＦＦからＯＮ、ある
いはＯＮからＯＦＦに変化した際には補正係数ＦＡＦは
スキップ定数Ｒｓにα２、積分定数Ｋｉにβ２を用いて
算出され、アイドルスイッチが継続してＯＦＦ状態であ
る場合にはスキップ定数Ｒｓにα３、積分定数Ｋｉにβ
３を用い、アイドルスイッチが継続してＯＮ状態である
場合にはスキップ定数Ｒｓにα１、積分定数Ｋｉにβ１
を用いて補正係数ＦＡＦが算出されるのである。

従って本実施例の空燃比制御装置にあっては、運転者の
アクセル操作により、スロットルバルブ１６が全閉状態
から否全閉状態にされエンジン負荷が急増した時、ある
いは否全閉状態から全閉状態にされエンジン負荷が急減
した時には、通常用いられるスキップ定数α１、α３及
び積分定数β１、βＢに対して大きい鎗であるスキップ
定数α２及び積分定数β２で以って補正係数ＦＡＦが算
出されることとなり、エンジン負荷の急激な変化に伴な
い生ずる燃料の増量または減ｌｌＮれをｌ１１消するこ
とができ、空燃比を所望の空燃比に早く制御することが
できるようになる。

尚本実施例においては、単にスロットルバルブ１６が全
閉あるいは否全閉状態に変更された後、最初に減量ある
いは増量補正する時にのみ、通常用いられる値より大き
いスキップ定数α２及び積分定数β２で以って補正係数
ＦＡＦを算出するように構成されているが、この他にも
例えばスロットルバルブ１６が全閉あるいは合金開状態
に変更された後、２回減量補正する間（つまり減量→増
量→減量補正する間）、あるいは２回増量補正する間（
つまり増量→減量４増量補正する間）はスキップ定数α
２、積分定数β２で以って補正係数ＦＡＦを算出するよ
うにしてもよく、この場合には更に早く空燃比を所望の
空燃比に制御′することができるようになる。

また本実施例においてはスロットルバルブ１６の全閉状
態継続中、あるいは舌金開状態継続中に用いられるスキ
ップ定数及び積分定数を、α１及びβ１あるいはα３及
びβ３と設定し、補正係数ＦＡＦを算出するようにして
いるが、この場合にはα１、α３及びβ１、β８に夫々
周じ値を用いるようにしてもよい。　　　　　　　。

更に本実施例においてはスロットルバルブ１６が全閉あ
るいは否全閉状態に変更された時に、スキップ定数及び
積分定数の両方を変更し、補正係数ＦＡＦを算出するよ
うにしている、が、単にスキップ定数のみを変更すると
か、あるいは積分定数のみを変更するとかしても上記と
同様、の効果が得られる。

また本実施例においては、スロットルバルブ１６の全閉
又は否全閉状態を検知するスロットルセンサ■として、
スロットル開度センサ２４に、備えられたアイドルスイ
ッチ２を用いているが、このスロットルセンサＶｌとし
ては運輯者のアクセル操作が行なわれ、スロットルバル
ブ１６が全閉状態になっているか否かを検知できればよ
いことから、例えばアクセルペダルに設けられた、アク
セルペダルの踏み込みがあったか否かを検知し得るアク
セ。

ルセンサを用いるようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明の空燃比制御装置においては
、スロットルバルブが全閉状態から否全閉状態に移行し
た時、あるいは否全閉状態から全閉状態に移行した時に
は、一時的に通常より太きいスキップ定数及び積分定数
の両方又はいずれか一方で以って補正係数を算出するよ
う構成されている。従ってスロットルバルブが全閉状態
あるいは合金開状態に移行され、内燃機関の負荷が急変
したような場合であっても、燃料の減量ある。いは増量
遅れを生ずることなく空燃比制御を実行することができ
、空燃比を所望の空燃比により早く一制御することがで
きるようになる。　　　　　　　　　　　　１

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を表わすブロック図、第２、図な
いし第５図は本発明の−＊施例を示し、第２図は本実施
例の宮燃比制御装置が搭載、された内燃機関の概略溝成
因、第３図は電子制御ユニット３０のブロック図、第４
図は補正係数演算処理を表わすフローチャート、第５図
はアイドルスイッチの０Ｎ−ＯＦＦ状態、空燃比Ａ／、
Ｆ’、及び補正係数ＦＡＦの関係を表わすタイムチ１１
−トである。 ■、２６・・・空燃比センサ　　　　　・■・・・補正
係数算出手段 ■・・・内燃機関　　。 ■・・・補正演算手段 ｖ１１６・・・スロットルバルブ ■・・・スロットルセンサ ■・・・定数変更手段 ２４・・・スロットル開度センサ。 ３０・・・電子制御ユニット

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 排気中の残留酸素濃度を検出し、空燃比信号を出力する
   空燃比センサと、 該出力された空燃比信号に基づきスキップ定数及び積分
   定数を決定し、該スキップ定数及び積分定数を加減算し
   て補正係数を算出する補正係数算出手段と、 内燃機関の運転状態に応じて求められた基本燃料噴射量
   を上記補正係数に基づき補正演算し、当該内燃機関の実
   燃料噴射量を決定する補正演算手段と、 を備えた内燃機関の空燃比制御装置において、少なくと
   もスロットルバルブの全閉状態を検出するスロットルセ
   ンサと、 該スロットルセンサからの検出信号を受け、上記スロッ
   トルバルブが全閉状態から否全閉状態に移行した時、あ
   るいは否全閉状態から全閉状態に移行した時には、上記
   補正係数算出手段にて算出される積分定数及びスキップ
   定数のいずれか一方または両方を、通常の値に対して大
   きな値に変更する定数変更手段と、 を設けたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。