JPS62101861A - 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、排気ガス成分を検出することにより、空燃比
が目標値になるように制御するエンジンの空燃比制御装
置に関する。

（従来技術） ０２　センサ等を用いて、排気ガスの酸素濃度を検出し
、この値に基づいて、空燃比を制御するようにしたエン
ジンは公知である。例えば、特開昭５９−２０８１４１
号公報には、排気ガス中の酸素濃度に略比例した出力信
号を発生するリーンセンサを用い、所定の運転領域では
、空燃比を理論空燃比よりもリーン側に制御するフィー
ドバック制御機構が開示されている。このエンジンはエ
ンジン回転数と吸気管負圧とから燃料の基本噴射パルス
を求めるマツプを備えており、このマツプにより求めた
基本噴射パルスに、エンジン冷却水温等に基づく補正を
加え、また、リーンセンサからの出力に照らして、目標
空燃比になるようにパルス巾を修正して、実際の燃料噴
射量に対応した実行噴射パルス巾を求めるようになって
いる。

（発明が解決しようとする問題点） 上記特開昭５９−２０８１４１号に開示された装置は、
エンジン温度等の運転条件に応じて、適宜目標空燃比を
変更して、フィードバック制御を行なうようにしたので
、ある程度精度の良い空燃比制御を行うことができる。

ところで、空燃比は、吸入吸気量と燃料噴射量によって
決まるものであり、燃料噴射量は、吸入吸気量に基づい
て求められるようになっている。従って、適正な空燃比
制御を行うためには、正確な吸入吸気量を知ることが前
提となる。上記装置では、燃料の基本噴射パルス巾を求
めるために、吸気管圧力とエンジン回転数及び基本噴射
パルス巾との関係を表わす単一のマツプを用いているが
、吸気管圧力は、吸気量が多くなると、吸気量変化に対
する吸気管内の圧力変化が少くなり、すなわち感度が鈍
くなって、正確な吸気量の検出が困難になるという問題
がある。また、上記装置では、フィードバックの制御対
象が空燃比であるにもかかわらず運転状態に応じて、マ
ツプにより燃料噴射パルス巾を設定し、次にこの噴射パ
ルス巾を、リーンセンサからの出力に基づいて、目標空
燃比になるように修正するようになっている。しかし、
この方法は、運転状態と燃料噴射パルス巾との関係を示
すマツプを使用するようになっているので、目標空燃比
に収束させるための空燃比フィードバック制御としては
、効率的でなく、制御内容が複雑化するという問題があ
る。特に、このようなリーンセンサを用いた空燃比制御
ではリーン燃焼運転領域を極力広めに設定して燃費を良
くするねらいがあり、リーン運転領域の誤判定による失
火等の不具合が予想され、精度良く運転領域を検出する
必要がある。

（上記問題を解決するための手段〉 本発明は、上記問題を解消するために構成されたもので
、運転状態の変化に対応した正確な目標空燃比を設定す
ることができるとともに、この目標空燃比になるように
効率的な空燃比制御を行うことができる制御装置を提供
することを目的としている。本発明の制御装置は、エン
ジン回転数と吸入空気量検出手段からの出力とに基づい
て目標空燃比が決定される第１マツプと、エンジン回転
数とスロットル弁開度とに基づいて目標空燃比が決定さ
れる第２マツプと、前記第１マツプから求゛められた目
標空燃比と第２マツプから求められた目標空燃比とを用
いて最終的な目標空燃比を決定する空燃比決定手段とを
備えたことを特徴とする。

本発明では、制御対象となる目標空燃比を設定するに当
たり、上記のように目標空燃比を読み取るための２つの
マツプを備えており、この２つのマツプから読み出され
た２つの空燃比の値から最終的に目標空燃比を決定する
ようになっている。

この場合、本発明の好ましい態様では、最終目標空燃比
を決定するに際して、運転状態に応じて、２つのマツプ
から得られたそれぞれの空燃比値を考慮する度合を変化
させるようになっている。この場合、吸入空気量が比較
的少い領域では、吸気量検出手段からの出力は吸入吸気
量に精度良く対応するので、第１マツプを主に最終目標
空燃比を決定し、吸気量が多い領域では、スロットル開
度が精度良く、吸入吸気量に対応するので、第２マツプ
を主として、最終目標空燃比を決定するようになってい
る。吸気量−検出手段には、吸気管負圧、吸気流速等を
検出して吸気量を検出する種々の形式のエアフローメー
タが含まれる。そして、上記の方法で得られた最終目標
空燃比に実際の空燃比を収束させるため、本発明では排
気ガスの酸素濃度を検出することにより、目標空燃比と
の差を検出して、この差をなくすように制御潰を決定す
るようになっている。

（発明の効果） 本発明によれば、上記のように最終目標空燃比を決定す
るため２つの目標空燃比マツプを（１１ｕえており、マ
ツプの特性すなわち、マツプの感度を考慮してこの２つ
のマツプからの空燃比に基づいて最終目標空燃比を求め
るようにしている。従って、本発明により、すべての運
転状態にわたって、正確に吸気量に対応した目標空燃比
を設定することができ、適正な空燃比制御を行うことが
できる。

また、上記マツプは、運転状態の変化と制御対象である
空燃比との関係で作成されているので、制御内容が簡単
になるとともに、マツプの汎用性が広く、異なる機種の
空燃比制御に対しても、修正することなく使用すること
ができるという利点もある。

（実施例の説明） 以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ説明
する。第１図を参照すれば、本例のエンジン１は、シリ
ンダブロック２を備えており、該シリンダブロック２に
は、内部をピストン３が往復摺動するシリンダボア４が
形成されている。該シリンダブロック２には、上方から
シリンダヘッド５が結合されるようになっており、該シ
リンダヘッド５に形成される下部凹部と、シリンダブロ
ック２のシリンダボア４の上部とで画成される空間は、
燃焼室６を構成する。燃焼室６には、吸気ポート７及び
排気ポート８が開口しており、該ポート７．８には、そ
れぞれ吸気弁９及び排気弁１０が組合わされる。エンジ
ン１は、上記吸気ポート７、排気ポート８にそれぞれ連
通ずる吸気通路１１、及び排気通路１２を備えている。

吸気通路１１の上流端には、エアクリーナ１３が設けら
れ、該エアクリーナ１３には、吸気温度を検出する吸気
温センサ１４が取付けられる。エアクリーナ１３の下流
側には、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ
１５が設けられる。さらに、エアフローメータ１５の下
流には、吸気量を調整するスロットル弁１６が配置され
るとともに、該スロットル弁１６下流には、サージタン
ク１７が設けられる。また、スロットル弁１６には、該
スロットル弁１６の開度を検出するスロットル開度セン
サ１８が取付けられる。さらに、吸気通路１１の吸気ポ
ート８付近には、通路内を流通する吸気中に燃料を噴射
するインジェクタ１９が配置されて吸気系を構成する。

排気通路１２内には、排気を浄化するための触媒コンバ
ータ２０が設けられる。また、この触媒コンバータ２０
の上流側の吸気通路には排気ガスの中の酸素濃度を検出
するリーンセンサ２１が設置される。さらにエンジンｌ
の内部及び周辺部には、エンジンを冷却するだめの冷却
水通路２２が形成されるとともに、冷却水通路２２には
、冷却水温度を検出する水温センサ２３が取付けられる
。また、本例の゛エンジン１は、エンジンの回転数の変
化に応じた所定のタイミングで、イグナイタ２４に対し
て、点火信号を出力するディストリビータ２５及び各種
の電気装置の電源としてのバッテリ２６を備えている。

さらに、本例のエンジンｌは、好ましくは、マイクロコ
ンピュータを組込んで構成される電子コントロールユニ
ット２７を備、ｔている。コントロールユニット２７に
は、吸気センサ１４からの吸気温度を表わす信号、エア
フローメータ１５からの吸入空気量を表わす信号、スロ
ットル開度センサ１８からの信号、リーンセンサ２１か
らの排気ガス中の酸素濃度を表わす信号、水温センサ２
３からのエンジン冷却水温を表わす信号、さらには、デ
ィストリビュータ２５からのエンジン回転数に対応した
信号がそれぞれ人力される。コントロールユニット２７
は、これらの信号に基づいて運転状態に応じて目標空燃
比を定め、インジェクタ１９に対して、上記目標空燃比
に対応した適正な噴射パルス信号を出力する。

第２図には、本例のコントロールユニット２７の制御内
容を示す概略図が示されており、第３図には、本例の制
御のフローチャートが示されている。

コントロールユニット２７は、マス、エアフローメータ
１５からの信号を、吸気温センサ１４からの信号ち基づ
いて、温度補正を行うとともに、エンジンの１サイクル
当たりの吸入空気量Ｔρを算出する。次に、ディストリ
ビュータ２６からの信号に基づいて、エンジン回転数Ｎ
ｅを算出する。そして、上記吸入空気量Ｔｐに基づき、
理論空燃比に対応する燃料噴射量を与える燃料噴射パル
ス巾を算出スる。本例のエンジンのコントロールユニッ
ト２７はエアフローメータ１５からの信号に基づいて算
出された１サイクル当たりの吸気量Ｔｐとエンジン回転
数との関係において決された目標空燃比のマツプ（以下
第１マツプという）と、スロットル開度とエンジン回転
数との関係にふいて、決定された目標空燃比のマツプ（
以下第２マツプという）との２つの目標空燃比マツプを
備えている。

そして、算出された吸入吸気ＩＴｐとエンジン回転数Ｎ
ｅとに基づき、第１マツプから１つの目標空燃比ＡＦＬ
を読み取り、さらに、スロットル開度センサ１８からの
スロットル開度に対応する信号と、ディストリビュータ
２５から算出されたエンジン回転数に基づいて、別のも
う１つの目標空燃比ＡＦ２を第２マツプから読み取る。

次に、コントロールユニット２７は、各マツプから読み
取られた２つの目標空燃比ＡＦＩ、ＡＦ２に基づき、最
終目標空燃比を決定する。この場合、吸気量が少い運転
領域では、マツプ１の方がマツプ２よりも感度が良いの
で、マツプ１から読み取られた目標空燃比ＡＦＩを中心
に最終目標空燃比を決定する。

また、吸気量が多くなると、マツプ２の方がマツプ１よ
りも感度が良くなるので、マツプ２から読み取られた目
標空燃比ＡＦ２に重点を置いて、最終目標空燃比を決定
する。次に、水温センサ２３からの信号に基づいて暖機
運転中かどうかを判断し、暖機中である場合には暖機補
正係数Ｃｗを演算して目標空燃比ＡＦを補正する。次に
、コントロールユニット２７は、得られた最終目標空燃
比ＡＦの値に基づいて、噴射パルス巾を補正する。

さらに、リーンセンサ２１からの排気が中の酸素濃度を
表わす信号に基づき、実際の空燃ガスと目標空燃比ＡＦ
との偏差を求め、この偏差に応じた空燃比フィードバッ
ク補正値ＣＦＢを算出する。そして、この空燃比フィー
ドバック補正値ＣＦＢに基づいて、さらに、噴射パルス
巾を補正する。フィードバック補正値Ｃｐ　ｓを求める
に当たり、第２図に示すようにまず、必要に応じて暖機
補正した最終目標空燃比ＡＦを、該目標空燃比ＡＦを与
える混合気のパルス酸素濃度に対応する電圧値に変換す
る。この場合、コントロールユニットは、上記空燃比Ａ
Ｆと電圧値との関係を示すチャートを備えており、上記
変換は、目標空燃比ＡＦに対応する電圧値をチャートか
ら読み取ることによって行なわれる。そして、得られた
電圧値を比較器２８において、リーンセンサ２１からの
電圧信号と比較し、その偏差を求める。

次に、この偏差に基づいて、比例積分制御による制御値
を求めて、空燃比フィードバック補正ＣＦＢとする。次
にコントロールユニットは、バッテリ電圧に応じた無効
噴射時間Ｔｖを演算し、噴射パルス巾を修正して最終的
に実行噴射パルス巾ＴＩを算出する。そして、この最終
噴射パルス巾に基づいて、所定のタイミングで、インジ
ェクタに対し、噴射命令信号を出力する。

以上説明した本例の制御は、空燃比を運転状態の変化に
応じて適正に維持するための制御であり、この目的のた
めに、本例では、まず当該運転状態において望ましい空
燃比を目標空燃比を設定するようにしている。そして、
この目標空燃比を設定するに当たり、２つのマツプを用
いるようにしているとともに、このマツプの感度を考慮
して、運転状態に応じて２つのマツプの比重を変えるよ
うにしている。これにより、本例の装置では、低吸気量
領域から高吸気量領域にわたって、吸気量に極めて正確
に対応した目標空燃比を設定することができる。そして
、本例ではこのように得られた目標空燃比及びリーンセ
ンサ２１からの出力に基づいて、フィードバック補正値
を決定し、この空燃比フィードバッグ補正値Ｃｐ　Ｂを
用いて燃料の噴射パルス巾を決定するようになっている
。すなわち、本例では制御対象である空燃比を直接制御
するようになっているので制御内容が簡単で、効率的で
あるとともに、異なる機種のエンジンに対する空燃比制
御に対しても、僅かな修正で適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施例に係るエンジンの概略図、
第２図は、本発明の制御装置の制御系統図、第３図は、
本発明の１実施例に係る制御のフローチャートである。 １・・・・・・エンジン、２・・・・・・シリンダブロ
ック、３・・・・・・ピストン、４・・・・・・シリン
ダボア、５・・・・・・シリンダヘッド、６・・・・・
・燃焼室、７・・・・・・吸気ポート、８・・・・・・
排気ボート、９・・・・・・吸気弁、１０・・・・・・
排気弁、１１・・・・・・吸気通路、１２・・・・・・
排気通路、１３・・・・・・エアクリーナ、１４・・・
・・・吸気温センサ、１５・・・・・・エアフローメー
タ、１６・・・・・・スロットル弁、１８・・・・・・
スロットル開度センサ、１９・・・・・・インジェクタ
、２１・・・・・・リーンセンサ、２２・・・・・・冷
却水通路、２３・・・・・・水温センサ、２４・・・・
・・イグナイタ、２５・・・・・・ディストリビュータ
、２６・・・・・・バッテリ、２７・・・・・・電子コ
ントロールユニット、２８・・・・・・比較器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 排気ガス成分を検出して空燃比が目標空燃比になるよう
   に制御するエンジンの空燃比制御装置であって、エンジ
   ン回転数と吸入空気量検出手段からの出力とに基づいて
   目標空燃比が決定される第１マップと、エンジン回転数
   とスロットル弁開度とに基づいて目標空燃比が決定され
   る第２マップと、前記第１マップから求められた目標空
   燃比と第２マップから求められた目標空燃比とを用いて
   最終的な目標空燃比を決定する空燃比決定手段とを備え
   たことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。