JPS62182459A - 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） この発明はエンジンの空燃比ａｌｌｌ　ｌｆｔ１　ｉ！
置に関し、特にエンジンをフィードバック制御の解除領
域で運転する場合に、フィードバック制御時の条件を反
映させるようにしたものに関Ｊる。

（従来の技術） エンジンの燃焼に伴って生ずるＮＯＸ、１−１ｃ。

ＣＯをｌＪｊ気ガス中から除去するには、ＮＯｘに対し
ては還元、ｌ−１０，ＧＯに対してＣ，ｔ　Ｍ化が有効
であって、これらの反応を１つの触媒中で行なわせる三
元触媒方式が提案されている。

この秤の三元触媒方式では、ＮＯＸに対してはＨＣ，Ｇ
ｏなどの還元性ガスが、ＨＣ，ＧＯに対しては０２など
の酸化性ガスが排気ガス中に存在することが必要とされ
る。

そこで、排気ガス成分と密接関係にある吸気系の空燃比
を工１論空燃比近傍の範囲内に集束するようにエンジン
を運転すれば、三元触媒が有効に機能することが知られ
ており、空燃比を前述の如くｉｌｌ　１２１１づる手段
どして、排気ガス中の酸素濃度を検知して、その帰還信
号によってエンジンの空燃比をコントロールするフィー
ドバック制御もまた知られている。

ところで、エンジンの運転状態は例えば負荷によって異
なり、上記フィードバック制御は・燃費を重視覆る低中
負荷領域で採用され、これ以外の領域ではフィードバッ
ク制御を解除した状態で一般的には運転されている。

一方、排気ガス中の酸素濃度を検出する排気センサーは
、ある一定温度範囲でのみ有効に機能し、例えばエンジ
ンのアイドリング期間が長くなると排気ガス温度が低下
して排気センサーが機能を喪失し、このＪ：うな場合に
もフィードバック制御の解除を金融なくされる。

フィードバック制御を解除した場合に、エンジンがフィ
ードバック運転されていた時の条ｒトを反映さ「れば、
より効率的なエンジンの運転が期待できるとして、例え
ば特開昭５８−３５２３７号公報に見られるように、学
習値をフィードバック制御解除領域に反映する方法が提
案されている。

しかしながら、同号報に開示された方法を含め従来の反
映手段には以下に説明する問題があった。

（発明が解決しようとする問題点） すなわち、上述したフィードバック制御では、通常吸入
空気量とエンジン回転数とから算出した基本燃料供給量
に、水温、吸入空気温などの補正を加え、且つ、排気セ
ンサーからの信号に基づいてフィードバック補正を加え
てエンジンを理論空燃比の近傍で運転しているが、フィ
ードバック制御を解除した場合に、フィードバック条件
を単純に反映させたのでは、フィードバック補正以外の
補正値がエンジンの運転状態や経時変化によって変動す
るため、高精度に反映させることができなかった。

この発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであ
って、その目的とするところは、フィードバック制御時
の空燃比制御を確実にするとともに、フィードバック解
除時に高精度にその条件を反映できるエンジンの空燃比
制御装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明では、第１図に示
す如く、吸入空気ｆｊｄａに対応する信号を入力信号と
して基本燃料供給量を口出し、且つ、フィードバック補
正手段Ｃとその他の補正手段ｄとの信号を受けて前記基
本燃料供給間を補正する演専手段ｅと、排気センサーの
出力信号に基づいて前記フィードバック補正手段Ｃの補
正値を制御するフィードバック制御手段「とを備えてい
る。

上記フィードバック制御手段「によりエンジンがフィー
ドバック制御されている時の上記補正手段ｃ、ｄの補正
値は、記憶手段０に記憶される一方、エンジンの運転状
態を検知してフィードバック制御の要否を判断する判別
手段りを有している。

判別手段りが否と判断した時の前記その他の補正手段ｄ
の補正値および前記記憶手段９に記憶されているフィー
ドバック補正手段Ｃの補正値の総合値が、記憶手段りに
記憶されているフィードバック補正手段Ｃの補正値およ
び同じく記憶手段９に記憶されているその他の補正手段
ｄの補正値の総合値に近似するように、前記判別手段り
が否と判断した時のその他の補正手段ｄの補正値および
記憶手段０に記憶されているフィードバック補正手段Ｃ
の補正値の少くとも一方を修正する修正手段ｉを有して
いる。

そして、この修正手段ｉで修正した補正値に基づいて前
記判別手段りが否と判断した時の基本燃料供給量を補正
するようになっている。

（作　用） 上記構成のエンジンの空燃比制御装置では、フィードバ
ック制御の解除時には、フィードバックＭｌｌ　ｉｌＥ
　ｌｉＱ以外の補正１］０とフィードバック制御されて
いた時の補１Ｔｌ１１′１とを対比して、これらの差に
基づいてフィードバック補正１直を晦正してエンジンの
空燃比を０出するので、フィードバック制御の条件を精
度よく反映させることができる。

（実　施　例） 以下、この発明の好適な実施例について添附図面を参照
にして詳細に説明する。

第２図および第３図はこの発明に係るエンジンの空燃比
制御装置の一実施例を示している。

第２図は本発明装置を燃料噴射式エンジン１０に適用し
た場合の全体配置を示しており、エンジン１０の吸気通
路１２に流入する空気は、エアクリーナ１４で浄化され
た後エアフロメータ１６で４測され、す゛−ジタンク１
８を経てエンジン１０の燃焼至に供給される。

吸入空気ｆｆ１（Ｑ）の制御は、吸気通路１２内に設置
プられたスロットルバルブ２０によって行なわれ、スロ
ットルバルブ２０の開度は開１立センサー２２によって
計測される。

エンジン１０への燃料の供給は、サージタンク１８の下
流側の吸気通路１２に設置ノられた燃料噴射弁２４を介
して行なわれる。

一方、エンジン１０の排気通路２５には、ＮＯｘ　、Ｈ
Ｃ，Ｃｏを１つの触媒中で除去する三元触媒処理装置２
６が設けられるとともに、その上流側には排気ガス中の
酸素濃度を測定する排気センサー２８が設置されている
。

エンジン１０の空燃比の制御は、エア７０メータ１６２
間度センυ−２２，排気センサー２８および水温センサ
ー３０．吸気温センサー３２の入力信号に基づいて、燃
料噴射弁２４の開度を制・御装置３４でコントロールづ
ることによって行なわれる。

υ１ｍ装置３４はいわゆるマイクロコンピュータから構
成され、集中演算手段ＣＰＵと、ＲＡＭ。

ＲＯＭからなる記憶手段と、入出力インターフェイスか
らなっている。

空燃比の制御２０に際しては、まず、上記エアフロメー
タ１６で求められる吸入空気ｍ＜Ｑ＞とエンジン１０の
回転数Ｎとから基本燃料供給量が制御装置３４で演算さ
れ、燃料噴射弁２４の基本パルスτｂａｓｅが決定され
、このτｂａｓｅに上記水温センリ°−３０，吸気温ヒ
ンサー３２の計測値に基づく補正が加えられ、エンジン
１０をフィードバックｉ、ＩＪ御する場合には排気セン
サー２８の検出値に基づいてさらにその補正が行なわれ
る。

つまり、フィードバック制御が実際に行なわれている場
合には、燃料噴射弁２４の燃料噴射パルス値では、以下
の式で示される。

τ−τｂａｓｅｘ　ＣＸ、１／　　（フィードバック補
正値以外の補正値）ＸＣＦＢ（フィードバック補正値） ここで、本発明の制御装置では、特にエンジン１０のフ
ィードバック制御が行なわれない領域で以下のようにし
て空燃比制御がなされる。

まず、この発明ではフィードバック制御で運転されてい
た時のＣＦＢおＪ：びＣｘ、ｙは記憶手段に記憶されて
いて、フィードバック制御を行なわない領域で記憶され
ているＣＦ１３と現時点でのその他の補正値との総合値
が、すでに記憶されているＧＦＢとＣＸ、Ｖの総合値に
近似するように補正をする。

第３図は上記制御装置３４で実行される空燃比制御のフ
ローチャートを示している。

なお、第３図中で使用している各符号は以下の意味を有
している。

ＣＦＢ：フィードバック補正値、Ｃｘ：フィードバック
制御時のフィードバック補正値以外の補正値、Ｃｙ：非
フイードバツク制御時のフィードバック補正値以外の補
正値、ＭＣＦｅｎ：ＯＦｅのメモリーエリア　ｎ−１〜
１０まである、ＭＣｎ　：ＣＸのメモリーエリア　ｎ＝
１〜１０まである、Ｃ０ＮＴ：カウンタ、ＭａｘＣＦＢ
　：　ＣＦＯｎの上限値、ＭｉｎＣＦＢ：ＣＦＢｎの下
限値、ＭＣＡ：ＭａｘＣＦＢ時のＣｘ　、ＭＣＢ　：　
ＭｉｎＣＦｆ３［ｋｉのＣＸ　、ｆ　：　ＣＦＢｎの平
均周期、ＭＣＦＢＩＩＩ　：　ＣＦＢｎの平均値、ＭＣ
ｍ：ＣＸｎの平均値、Ｚ：Ｉ！［！論空燃比からのズレ
、τｂａｓｅ　：基本パルス幅、τ：噴射パルス幅。

まず、プログラムがスタートすると、ステップ１００で
エンジン１０の運転領域が開度センサー２２、エンジン
回転数などから判断され、これがフィードバック領域に
あればステップ１０１に移り、ここではフィードバック
の条件が充足されているか否かが判１！？ｉされる。

ステップ１０１でフィードバック条件が成立していると
判断されると、ステップ１０２で排気センサー２８の活
性域か否かが判断され、活性域であれば排気センサー２
８の値を取り込んでステップ１０３で、その値がスライ
スレベルのどちらにあるかが判［Ｂすれ、リッチ側にあ
れば前回のＣＦＢｒｌ−１の値から八〇ＦＢを減算し、
また、リーン側にあればＣＦＢｎ−１に八〇ＦＢが加算
される（ステップ１０４．１０５）。

前回値に減算もしくｔよ加算された今回のＣＦＢ値は、
それ以外の補正１ＩＩＩＣ×とともに制御装置３４のＲ
ＡＭに記憶され（ステップ１０６．１０７）　、カウン
トに１が加えられる（ステップ１０８）。

次いで、ステップ１０９で今回のＣＦ３Ｉ（ＣＦＢｎ）
が、今までに記憶されてし）るＣＦＢの上限ｔｉｃｋ（
ＭａｘＣＦＢ）よりも大きいか否かが判断され、大きい
場合にはステップ１１０でＭａｘＣＦＢを今回のものに
更新し、その時のＣｘｎをＭＣＡとして記憶する（ステ
ップ１１１）。

一方、ステップ１０９でＣＦＢ　ｎがｌ’ｙｌａＸｃＦ
＆よりも小さいと判断されると、ステップ１１２でＣＦ
Ｂ　ｎがＣＦＢの下限１向（ＭｉｎＣＦＢ）よりも小さ
いか否かが判断され、これが小さい場合にはステップ１
１３でＭｉｎＣＦＢを更新し、ステップ１１４でその時
のＣｘｎをＭＣＢとして記憶する。

ステップ１１１ないしは同１１４でＭＣＡ、１ＶＩＣＢ
が記憶された後、ステップ１１５に移行するが、ステッ
プ１１２でＣＦＢ　ｎがＭｉｎＣＦＢよりも大きいと判
断された場合にも、今回のＣＦＢ　ｎはＭａＸＣＦ８と
ＭｉｎｃＦＢとの間にあるのでステップ１１５に移行す
る。

ステップ１１５ではカウントが１０よりも大きいか否か
が判断され、これが大きい場合には、ステップ１１６で
ＣＦＢの平均周期を計綽し、その値をｒとして記憶する
（ステップ１１７）とともに、上記ステップ１０６と１
０１で記憶された１０回分のＣＦＢｎとＣｘｎのそれぞ
れの平均値が求められ、それぞれＭＣＦ８ｉ１ＭＣｍと
して記憶される（ステップ１１８．１１９）。

そして、ステップ１２０から１２２で、最も古いデータ
であるＭ　ＯＦＢ　、を消去し、今回のデータをｎ−１
とし、カウントを１だけ減算して次回にフィードバック
ａｉｌｌ　ｔｉｌが行なわれた場合のデータエリアを確
保した後ステップ１２３へ進む。

一方、ステップ１１５でまだ１０回分のデータが蓄積さ
れないと判断された場合にもステップ１２３に進み、ス
テップ１２３では今回のＣＦＢ　ｎをフィードバック補
正値ＣＦＢとした後、ステップ１２４で基本パルス幅τ
ｂａｓｅにこれを乗算して噴射パルス幅τを決定する。

以上説明した７０−チｐ　−トは、エンジン１０をフィ
ードバック制御する際に適用される。

ところで、上記ステップ１０２で排気センサー２８の温
度か低く活性域でないと判断されると、ステップ１２５
に移行しタイマーがセットされ、ステップ１２６でその
時のＣＦＢ以外の補正値ＣＶが読み込まれ、その値をＭ
Ｃｙとする。

次いで、ステップ１２７で開度センサー２２の値からエ
ンジン１０がアイドル運転されているか否かが判断され
、アイドル運転中であればステップ１２８でステップ１
１９で求めて記憶されているフィードバック制御中のＭ
Ｃｎの平均Ｉｒ１Ｉ　Ｍ　Ｃ，ｍが呼び出され、これと
Ｃｙで減算することで変化分△Ｃ３が求められる。

変化分△Ｃ３はステップ１２９でステップ１１８で求め
て記憶されているＭＣＦＥＩＩＩ＋に加淳され、今回の
補正Ｉｆｆ　Ｇ　ＣＦＢ　ＩＩとした後、ステップ１３
０でこれをＣＦＢにして、ステップ１３１に移行する。

ステップ１３１では、ステップ１２５でセットしたタイ
マーがリセット状態にあるか否かが判断されるが、この
ようにしてタイマーを設定するのは、排気セン會ナー２
８が不活性領域で長時間運転されることが少ないので、
タイマーをセットした後この状態がある程度継続すれば
、ステップ１３２でＣＦＢを１．０に固定してステップ
１２４が実行され、エンジン１０をフィードバック補正
しない状態で運転りるようになっている。

ステップ１３１でタイマーがリセット状態でなければ、
ステップ１２４でステップ１３０で設定されたＣＦＨに
基づいてτがＨｌ　ｌ”Ｊされ、フィードバック制ｔａ
＋＋中の補正値を変化分へＣ３で修正したしのでエンジ
ン１０が運転される。

ステップ１２７でエンジンがアイドル状態にないと判断
されると、まず、ステップ１３１でＭＣＡとＭＣｙの差
ΔＣＩが求められ、次いで、ステップ１３２でステップ
１１０で求められたＭａＸＣＦＢに△Ｃ３を加算し、そ
の値をＱｌｙｌａＸＣＦＢとし、同じようにステップ１
３３でＭＣＢとＭＣｙの差ΔＣ２を求め、ステップ１３
４でＮ４ｉｎＣＦＢにΔＣ２を加算してＧＭｉｎＣＦＥ
ｌとされる。。

このようにして求められたＧＭａＸＣＦＢとＧＭｉｎＣ
ＦＢとは、ステップ１３５で上記ステップ１１６，１１
７で計算された平均周期ｆでもって交互に出力され、ス
テップ１３１でタイマーがリセットされていない場合に
は、ステップ１２４　テＧＭａｘｃｒｅとＧＭｉｎＣＦ
Ｂとを上・下限値とし周期をｒとするτが計算され、エ
ンジン１０は計算されたτの上・下限値の範囲内でフィ
ードバック運転される。

なお、ステップ１００でフィードバック領域でないと判
断され暖機増■１が必要な場合には、ステップ１３６で
フィードバックｔ、ｌＪ御中のＣＦＢの平均値ＭＣＦｓ
　ｍと、同じ＜Ｃｘの平均値ＭＣｍとの差２が求められ
、ステップ１３７でτｂａ　ｓｅを７で補正してτが求
められ、このτによって燃料噴射弁２４の噴射角が決定
される。

つまり、今例えばＭＣＦ８ｍが一２０％で、ＭＣｍが３
０％であったとすると、ＭＣｌ１で３０％増量していて
も理論空燃比にフィードバック制御するのに、−２０％
しか減量してなく済んでいることになるので、実際には
ベースが１０％リーンであると判断される。

従って、ベースを１０％増量すればよいのでフィードバ
ック制御領域以外でもその値を反映させるようにする。

上記ステップ１２５から同１３２については、より具体
的な条件を設定してさらに詳細に説明する。

第４図は第３図のフローチャート中ステップ１２１でア
イドル中と判断された場合を示している。

同図はステップ１０１でフィードバック条件（水温瞼ン
（Ｊ　−３０の湿度が４０゛以上、吸気温センサー３２
の温度が１６℃以上、排気センサー２８の出力がスライ
スレベル０．４Ｖ以上）が成立した後、アイドル時間が
良くなり排気センサー２８の温度が活性下限温度（約３
００℃）以下に低下した場合の、フィードバック中の条
件と対比して示している。

ＣＦＢのフィードバック制御中の挙動は、上限値Ｍａｘ
ＣＦＢが０．９で、下限値ＭｉｎＣＦ８が０．７であっ
て、これらの値から平均１１αＭ　ＣＦＢ　１Ｏ１８が
求められ、これらの値はそれぞれ記憶される。

また、この時のＣＦＢ以外の水温補正（直Ｑｗ＝ｉ、２
（水１Ｑ５０”）も同様に記憶される。

そして、排気センサー２８の出力がスライスレベルを切
り、フィードバック制御を停止した場合、その時のＣｗ
　ｆａｌｌ　１．１　（水温６０℃）を水温センナ−３
０の値から９１偉し、下記の計算式によりＣＦＢを求め
る。

フィードバック制御中の燃料噴射弁２４の噴射パルス幅
τは、 ｒ　−ｒ　ｂａｓｅｘ　Ｃｗ　Ｘ　ＣＦＢ　−τｂａｓ
ｅｘ　１．２Ｘ　Ｏ，８＝　０．９６　ｒｂａｓｅで示
される。

フィードバック制御を停止した時は、Ｃｗが１．１に変
化しているので、この時もフィードバック１１Ｊ　ｌｉ
ｔ中と同様の燃料＋１ＪＩ射を行なうためには、ｒ−０
，９６ｒｂａｓｅ＝ｒｂａｓｅｘｃｗ　ｘＣＦＢ−Ｚ”
　ｂａｓｅｘ　　１．ＩＸ　ＣＦＢ　　　より、ＣＦＢ
　０．９６　／　１．１−０．８７とすればよい。

、従って、フィードバック制御が解除されたアイドルリ
ング時には、ＣＦＢ＝　０．８７に固定した空燃比（Ａ
／Ｆ）で運転され、エンジン１０の安定した運転が確保
される。

第５図は、第３図のフローチャート中のステップ１２７
で非アイドル中であると判断された場合を例示している
。

ここでは、第４図の水温補正値Ｃｗに代えて吸気温補正
値Ｃａがフィードバック補正＆Ｉ　ＣＦＢ以外の補正値
として用いられ、この場合にもフィードバック制御中の
ＣＦＨの上・下限値（ＭａｘＣＦＢ＝　０．９．　Ｍｉ
ｎｃＦａ＝　０．７）およびＣＦＢ信号の周期（「＝２
０ｔ−１ｚ　）　、吸気温補正＆Ｉ［ａ　　（エアクリ
ーナの入口温度２５℃）がそれぞれ記憶されている。

そして、排気センナ−２８の出力がスライスレベルを切
り、フィードバック制御を停止した場合、その時のＣａ
　ｆｌｌ　０．９７が吸気温センサー３２の値から計算
され、上記計算式と同じ方法でＣＦＨの上・下限Ｉｆｆ
　（０，９３、０，７２）が求められる。

フィードバックｕＮＩｔｌが解除された非アイドル時に
は、ＭａｘＣＦ１３−０．９３　、ＭｉｎＣＦｓ　−０
，７２で、これが交互に現れる周期がｆ−２０）−１ｚ
となるように疑似ＣＦＢ信号を発生させ、これにより第
５図（ｅ　）に示すような空燃比（Ａ／Ｆ）でエンジン
１０が運転され、三元触媒処理装置２６による有害物質
の除去機能が発揮される。

なお、第４図および第５図で示した空燃比の制御では、
排気センサー２８の出力が上昇して反転すれば、それぞ
れの制御は停止されるとと乙に、これらの制御を開始し
てタイマーで設定された時間が経過すると、１ノ１゛気
センリ゛−２８の故障と別面してＣＦＥＩによる補正は
行なわれない。

また、上記実施例では、ステップ１２０〜１２２で最ｂ
ａいＣＦＢ　ｆｉｌＪを浦去して、常に新しいフィード
バック制御時のＣＦＨ値が取り込めるように制１２ＩＩ
シているので、各センサー２２．２８，３０．３２に対
する経時変化についても対応できるようになっている。

さらに、上記実施例では本発明装置を燃料噴射式エンジ
ンに適用した場合を例示したが気化器式のエンジンにも
適用できる。

（発明の効果） 以上、実施例で詳細に説明したように、本発明に係るエ
ンジンの空燃比制御ＩＶｘ１では、フィードバック制御
時に適用したフィードバック補正値とその他の補正値と
を記憶しておき、フィードバック制御が解除された時に
、その時の他の補正値を記憶されている補正値と対比し
て新たなフィードバック補正値を設定し、これによりエ
ンジンの空燃比をコントロールするので、フィードバッ
ク制御時の空燃比＆１１卯を確実にするとともに、フィ
ードバック制御解除領域にも高粘度にこれを反映させる
ことが（”さ゛る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るエンジンの空燃比制御装゛　　胃
の構成を示すブロック図、第２図は同装置を燃料噴射式
エンジンに適用した場合の全体構成図、第３図は同装置
による空燃比υ制御のフローチャート図、第４図は同装
置のアイドリンク時の制御を示″ｇ′詳１８説明図、第
５図は同非アイドリング時の２、＋１　ＩＩＩを示す詳
細説明図である。 １０・・・・・・エンジン　　　１２・・・・・・吸気
通路１４・・・・・・エアクリーナ　１６・・・・・・
エア７０メータ１８・・・・・・ナージタンク ２０・・・・・・スロットルバルブ ２２・・・・・・開度センナ−２４・・・・・・燃料噴
射弁２５・・・・・・排気通路 ２６・・・・・・三元触媒処理装置 ２８・・・・・・排気センサー　３０・・・・・・水温
センサー３２・・・・・・吸気温センサー ３４・・・・・・制御装置 特許出願人　　　　　　　　　マツダ　株式会社代　理
　人　　　　　　　　　弁理士　−色叶輔同　　　　　
　　　　　　弁理士　松本雅利第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸入空気量に対応する信号を入力信号として基本燃料供
   給量を算出し、且つフィードバック補正手段とその他の
   補正手段との信号を受けて該基本燃料供給量を補正する
   演算手段と、排気センサーの出力信号に基づいて該フィ
   ードバック補正手段の補正値を制御するフィードバック
   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
   、該フィードバック制御手段によりエンジンがフィード
   バック制御されている時の該フィードバック補正手段の
   補正値およびその他の補正手段の補正値を記憶する記憶
   手段と、エンジンの運転状態を検知して該フィードバッ
   ク制御の要否を判断する判別手段と、該判別手段が否と
   判断した時の該その他の補正手段の補正値および該記憶
   手段のフィードバック補正手段の補正値の総合値が、該
   記憶手段のフィードバック補正手段の補正値および該記
   憶手段のその他の補正手段の補正値の総合値に近似する
   ように、該判別手段が否と判断した時の該その他の補正
   手段の補正値および該記憶手段のフィードバック補正手
   段の補正値の少くとも一方を修正する修正手段とを備え
   、該修正した両補正値に基づいて該判別手段が否と判断
   した時の基本燃料供給量を補正することを特徴とするエ
   ンジンの空燃比制御装置。