JPS62247142A - 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〕 この発明は、内燃機関の気筒内に供給する混合気の空燃
比を制御する空燃比制御装置に関する。

〔従来の技術〕

近時、特に自動車用内燃Ｖａ１１１における排気対策、
運転性及び燃費の向上等の要求により、気筒に供給する
混合気の空燃比を精度よく目標値に制御する空燃比制御
が行なわれている。

そのため、例えば電子制御燃料噴射装置を用いた内燃機
関の場合、吸入空気景と機関回転数とにより燃料の基本
噴射量を決定し、それにその時の４ｉｉｌＩＷ状態に応
じて種々の増量補正等を行なうと共に、０２センサ等を
用いて機関排気通路内の酸素濃度を検出することによっ
て実際の空燃比を検出し、その検出結果に応じた空燃比
フィードバック補正係数による補正を行なって燃料噴射
量を制御することにより空燃比を目標値（理論空燃比）
に制御するようにしている。

また、電子制御式キャブレータを用いた内燃機関の場合
には、機関の要求する燃料の基本供給量は気化器（キャ
ブレータ）自体で決まるので、気化器内に設けた混合比
制御ソレノイドをオン・オフ制御することにより、増産
補正分をフィードバック制御して、空燃比を目標値と一
致させるようにしている。

しかしながら、このような従来の空燃比制御装置におい
ては１機関（以下「エンジン」ともいう）が充分に暖ま
った状態で、しかも一般に排気浄化システムに三元触媒
を使用するため、理論空燃比が必要な限られた運転状態
でのみ、フィードバック制御による精度の高い空燃比制
御を行なっていた。

したがって、コールド状態からの始動後の暖機運転中や
高負荷域の運転状態では、上述のような空燃比のフィー
ドバック制御（クローズド制御）は行なわず１機関温度
や負荷状態に応じて予め記憶した各種増量補正係数等に
よるオープン制御のみを行なっていた。

そのため、エンジン自体の特性や燃料供給系の個々の部
品のバラツキ、あるいは経年変化等の影響により制御精
度の悪化を招き、暖機運転中や高負荷域の運転状態にお
いて、排気特性の劣化や運転性が悪化する恐れがあった
。

また、大幅な低燃費化を実現するためには、空燃比（以
下ｒＡ／ＦＪともいう）が理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．
７）より大きいリーン域で稀薄燃焼を行なうようにする
ことが有効であるが、その場合、エンジンの燃焼安定限
界内で運転状態に応じて決定した目標Ａ／Ｆになるよう
に、Ａ／Ｆを精度よくフィードバック制御することが必
要である。

このような問題を解決するため、例えば特開昭６０−１
７８９４２号公報に記載されているように、新しいタイ
プの酸素センサを用いた空燃比検出回路による空燃比検
出手段（以下ｒＡ／Ｆセンサ」ともいう）により、実際
の空燃比をリッチ域（Ａ／Ｆが理論空燃比より小さい領
域）からり一ン域まで広範囲に検出できるようにすると
共に５機関の要求空燃比がリッチ域及びリーン域となる
運転域を含む機関運転状層に応じた目標空燃比を決定し
て、その目標空燃比と上記Ａ／Ｆセンサによって検出さ
れる空燃比とが一致するように、広範囲の目標Ａ／Ｆに
対してフィードバック制御するようにした空燃比制御装
置が既に本出願人によって開発されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような従来の空燃比制御装置においては、Ａ／Ｆの
フィードバック制御を行なうために、目標Ａ／ＦとＡ／
Ｆセンサによって検出されたＡ／Ｆとの差及びフィード
バック制御の定数（一般に積分定数と比例定数）とによ
って空燃比補正係数αを算出し、それによってエンジン
の要求値に応じて決定される燃料供給量を補正すること
によって空燃比をフィードバック制御するようにている
が、その場合の上記フィードバック制御の定数は一定で
あった。

しかしながら、前述したリッチ域からリーン域まで広範
囲のＡ／Ｆを検出できるＡ／Ｆセンサの特性を実験を重
ねて確認したところ、一般に第２図及び第３図に示すよ
うに、Ａ／Ｆに対するセンサ出力Ｉｐの傾き（第２図）
及びＡ／Ｆと逆数の関係にあるＫＭＲ（燃料噴射パルス
巾に担当する）に対するセンサ出力Ｉｐの傾き（第３図
）が、いずれも当量比λ＝１．０の理論空燃比（以下「
ストイチ」ともいう）の点を境にして、リッチ側とり−
ン側とで異なっており、リッチ側では立っており、リー
ン側ではねていることが判った。

そのため、全Ａ／Ｆ域でフィードバック制御の定数を同
じにしていたのでは、Ａ／Ｆを目標値に精度よく且つ安
定性よく制御することが難かしいという問題点があった
。

この発明は、このような問題を解決することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため、この発明による空燃比制御装置は、目標空燃
比によってフィードバック制御の定数を変えるようにし
たものであり、その基本的構成は第１図に機能ブロック
図で示すようになる。

すなわち、内燃機関Ａの吸入空気量Ｑａ９回転数Ｎ、冷
却水１ｌＩＴＷ等の運転状態に応じて燃料供給風決定手
段Ｂによって決定される燃料供給量を空燃比補正手段Ｃ
を介して補正して、吸入空気と混合した混合気を内燃機
関Ａの燃焼室へ送って燃焼させ、その排気ガス中の酸素
濃度から空燃比検出手段りが上記混合気の空燃比を検出
し、目標空燃比決定手段Ｅが機関の運転状態（回転数Ｎ
、負荷、冷却水温ＴＷ等）に応じて決定した目標空燃比
との差及びフィードバック制御の定数とによって空燃比
補正係数算出手段Ｆが補正係数αを算出し、そのαによ
って空燃比補正手段Ｃが空燃比を補正するようにした空
燃比＠御装置において、目標空燃比決定手段Ｅによって
決定された目標空燃比の大きさを判別する目標空燃比判
別手段Ｇと、その判別結果に応じて上記フィードバック
制御の定数として異なる値を設定する定数可変設定手段
トＩとを設けたものである。

〔作　用〕

このように構成することにより、目標Ａ／Ｆの大きさに
よってＡ／Ｆセンサの特性に合ったフィードバック制御
の定数を設定することができ、例えばｇ標Ａ／Ｆがスト
イチより小さいリッチ域にある場合には、ストイチより
大きいリーン域にある場合より上記定数を小さい値に設
定することにより、Ａ／Ｆセンサの特性に合ったフィー
ドバック制御ゲインが得られる。

それによって、Ａ／Ｆを正確に安定性よくフィードバッ
ク制御することができ、燃費、排気性能。

及び運転性を共に向上させることができる。

〔実　施　例〕

以下、この発明の実施例を図面の第４図以降に基づいて
説明する。

第４図は、この発明による空燃比制御装置を備えた内燃
機関のシステム構成図である。

このシステムにおいて、１はエンジン本体であり、吸入
空気はエアクリーナ２から吸気管３を通して各気筒の燃
焼室１ａに吸入されるが、その際後述するコントロール
ユニット１０からの噴射信号Ｓｉに基づいてインジェク
タ４から噴射される燃料と混合して混合気となる。

そして、コントロールユニット１０からの点火信号ＩＡ
によって、各気筒毎に設けられた点火プラグ５が各点火
時期に順次作動して吸入した混合気を燃焼させ、ピスト
ン６を駆動する。実際には点火コイルを含む点火回路を
必要とするが１図示を省略している。

燃焼後の排気は、排気管７を通して触媒コンバータ８に
導入され、そこで排気中の有害成分である（ＨＣ，Ｃｏ
、Ｎ０ｘ）が三元触媒により清浄化されて排出される。

吸入空量は吸気管３内の絞り弁（スロットルパルバルブ
）９によって制御され、その吸入空気流量Ｑａがエアフ
ローメータ１１によって検出される。また、絞り弁Ｓの
開度Ｃｖが絞り弁開度センサ１２により、吸気管３の絞
り弁９より内側の圧力（吸入負圧）が圧力センサ１！ｌ
によってそれぞれ検出される。

さらに、エンジンの回転数Ｎがクランク角センサ１４か
らのパルス信号により検出され、ウォータジャケット１
ｂ内を流れる冷却水の温度Ｔｗが水温センサ１５により
、排気中のＭ索濃度が酸素センサ１６によってそれぞれ
検出される。なお。

酸素センサ１６及びそれによるＡ／Ｆ検出回路・の具体
例は後述する。

吸気管３のインジェクタ４付近にスワールバルブ１７が
設けられており、コントロールユニット１０からの信号
によって制御されるソレノイド弁Ｉ日を介して導入され
る負正によって作動される駆動弁１８により開閉駆動さ
れる。

このスワールバルブ１７は、例えば特開昭５８−１９５
０４８号公報にも見られるように、閉じることによって
吸気通路を狭めてヘリカルボートを通過させるようにし
、燃焼室１ａ内にスワール（渦流）を生じさせて燃焼を
早める役目をなすもので、リーン域での失火限界を伸ば
し、稀薄空燃比で安定した燃焼を得るのに有効である。

なお、Ｉｖは吸気弁、ＥＶは排気弁で、それぞれエンジ
ン本体１の各気筒の燃焼室１ａに対して設けられている
。

コントロールユニット１０は、この発明による空燃比制
御のほかに１点火時期の制御及びスワールコン１〜ロー
ルバルブの制御も行なうものであり、前述のエアフロー
メータ１１及び各センサ１２〜１６からの信号を入力し
て、それらの入力情報に基づいて、燃料噴射量及び点火
時機時期を算出して噴射信号Ｓｉ及び点火信号ＩＡを出
力し、またソレノイド弁１日の制御信号を出力してスワ
ールバルブ１７を開閉制御し、その結果、エンジンの運
転状態に応じた最適な燃焼を行なわせるものである。

このコントロールユニット１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、Ｒ
ＡＭ及び入出力インタフェース（Ａ／Ｄ変換回路、Ｄ／
Ａ変換回路を含む）等からなるマイクロコンピュータと
、出力用のドライバ回路、後述する空燃比検出回路等に
よって構成されている。

次に、第４図における酸素センサ１６及びそれによって
広範囲なＡ／Ｆを検出する空燃比検出回路の具体例につ
いて説明する。

先ず、この実施例に使用する酸素センサ１６の構成を第
５図によって説明すると、加熱用ヒータ２１を設けた基
板２０上にチャンネル状の大気導入部２３を形成した大
気導入板２２を積層し、その上に酸素イオン伝導性の板
状固体電解質２４を積層しており、この固体電解質２４
の下面には基＊ｍ極２５が、それに対応する上面にはポ
ンプ電極２６とセンサ［極２７がそれぞけ印刷により設
けられている。

さらにこの固体電解質２４の上に、被測定ガス（排気）
を導入す、るガス導入部２９を窓状に形成した板状体２
８を積層し、その上にガスの拡散を規制する小孔３１を
設けた板状体３０を積層して構成されている。

また、基板２０．大気導入板２２．および板状体２８．
３０は、アルミナ、ムライト等の耐熱性絶縁材料、ある
いは耐熱性合金等によって形成される。固体電解質２４
としては、酸素イオン伝導体であるＺ　ｒ０２　、Ｈｒ
０２　、Ｔｈ０２　、Ｂ　１２０３等の酸化物にＣａ２
０．ＭｇＯ，Ｙ２Ｏ３゜ＶＢ２０３等を固溶させた焼結
体が用いられる。

各電極２５〜２７は白金又は金を主成分とする。

そして、ポンプ電極２６と基準電極２５が、固体電解質
２４に酸素イオンの移動を生じさせて上下両面間の酸素
分圧比を一定に保つ電流を流すための電極を構成し、セ
ンサ電極２７と基準電極２５が、固体電解質２４の両面
間の酸素分圧比によって発生する電圧を検出するための
電極を構成している。

この酸素センサ１６を用いて燃焼室に供給される混合気
の空燃比を検出する空燃比検出回路４０は、第６図に示
すように、目標電圧Ｖ　ａ　（負電圧）を発生する電圧
源４１．差動アンプ４２．ポンプ電流供給部４３．抵抗
４４及びその両端電圧からポンプ電流１ｐを検出する電
流検出部４５によって構成されている。

そして、差動アンプ４２は、前述した酸素センサ１６の
基準？！！極２５に対するセンサ電極２７の電位Ｖｓ（
負電圧）を目標電圧Ｖａと比、較して、その差ΔＶＳ＝
Ｖ３　　Ｖａを算出する。

ポンプ電流供給部４３は、この差動アンプ４２の出力Δ
Ｖｓがゼロになるように、酸素センサ１６のポンプ電Ｉ
Ｉ　２６からポンプ電流ＩＰを流し出す（あるいは流し
込む）、すなわち、ΔＶｓが正の時はＩｐを増やし、Δ
Ｖｓが負の時はＩｐを減らす。

ポンプ電流検出部４５は、抵抗４４の両端間の電位差に
よりポンプ電流Ｉｐｔｉ−電圧Ｖｉ（ＶｉｘＩｐ）に変
換して検出する。なお、ポンプ電流Ｉｐは第７図に実線
矢印で示す方向を正とし、その時検出電圧Ｖｉも正にな
り、破線矢印で示す逆方向の時は負になる。

目標電圧Ｖａを、酸素センサ１６のガス導入部２９内の
酸素濃度が所定値に維持されているとき、すなわち固体
電解質２４の両面間の酸素分圧比が所定値となるときの
基準電極２５とセンサ電極２７の間に発生される電圧Ｖ
ｓに相当する値に設定しておくと、この空燃比検出回路
４０によって検出されるポンプ電流Ｉｐは、第２図に示
したようにＡ／Ｆと一意的に対応する。

したがって、この回路によって曳空燃比をリツチ域から
リーン域まで広範囲に亘って精度よく検出することがで
きる。

なお、この発明に使用する空燃比検出手段はこれにド艮
るものではなく、Ａ／Ｆをリッチ域からリーン域まで広
範囲に亘って精度よく検出できるものであればよく、そ
のような種々のものが既に知られている。

この発明による空燃比制御装置の機能は殆ど第４図のコ
ントロールユニット１０によってなされ。

特に第１図のＢ、Ｃ及びＥ−Ｈの各手段の機能は内蔵の
マイクロコンピュータによってなされる。

一般に、エンジンを運転するのに最適な空燃比は、エン
ジン本体の仕様とともにエンジンの暖機状態、負荷状態
を含めた運転状態により異る。

定常状態でのエンジンの要求空燃比の一例を第７図、第
８図に示す。

第７図で領域■は一般市街地走行を含めた使用頻度の高
い領域で、排気浄化システムで三元触媒を使っている場
合には、Ａ／Ｆが約１４．７の理論空燃比付近を使い、
酸化触媒を使っている場合はそれよりも一般的に薄い空
燃比がよい。

領域＠は高速高負荷領域で、領域のと同じ空燃比で運転
してもよいが燃費向上の面から理論空燃比より薄い（リ
ーン域；Ａ／Ｆ２０〜２３）で運転するのが望ましい。

領域○は高負荷全開域で、高出力を得るためと排気温上
昇によるエンジン破壊等を防止する冷却効果を得るため
、濃い空燃比（リッチ域；Ａ／Ｆ１０〜１３）で運転す
るのが望ましい。

第８図は、第７図に１点鎖線で示すＡ−Ｂラインの負荷
と要求空燃比との関係を表わしたものである。この図か
ら判るように定常状態であってもエンジンの要求空燃比
は一定ではない。

第Ｓ図は、エンジンの暖機状層による定常無負荷時の要
求空燃比の例である。この図ではエンジンの暖機状態の
パラメータとしてエンジン冷却水温をとっており、それ
とエンジン回転速度による要求空燃比を示している。

この図から明らかなように、エンジン冷却水温が低い程
、またエンジン回転速度が低い程濃い空燃比が要求され
る。

このように、エンジンの要求空燃比は、エンジン回転速
度（回転数Ｎ）負荷状７１（吸入空気流量Ｑａ又は吸入
負圧Ｐｖによって検出できる）と、暖機状態を示す冷却
水温Ｔｗとによって異なるので、目標空燃比（ＴＬとす
る）もこれらの入力情報に基づいて算出して決定する。

次に、燃料供給量の決定及び空燃比補正機能について説
明する。

燃料供給量は、第４図のインジェクタ４を駆動する噴射
信号Ｓｉのパルス幅によって決まるので。

このパルス幅Ｔｉを次式によって算出して求める。

Ｔ　ｉ　＝　Ｑ　Ａ　Ｘ　Ｋ　Ｍ　ＲＸ　ＣＯＦ　Ｆ　
Ｘ　ａ　＋　Ｔ　ｓＱＡは１気筒当りの吸入空気量で、
定常運転状態では第４図のエアフローメータ１１からの
検出信号Ｑａとエンジン回転数Ｎにより算出されるが。

吸気温による補正等が加えられる。また、過渡時におい
ては、絞り弁開度センサ１２の出力Ｃｖや圧力センサ１
０の出力Ｐｖによって補正される。

ＫＭＲはエンジンの要求空燃比の逆数に相当する係数で
目標空燃比ＴＬと同様に、エンジン回転数Ｎと負荷状態
、及び冷却水）ｌ　Ｔ　ｗとによって算出される。

Ｃ０ＥＦは過渡時の燃料補正係数であり、燃料の気化や
壁流割合等によって定められるものであるが、具体的に
は加減速度の大小や暖機状態（冷却水温Ｔｗ）および運
転状態や始動直後か否か等によって算出される。

ここで加速時の増量補正係数をＫＡＣＣとし、減速時の
減量補正係数をＫＤＥＣとすると、次のようになる。

Ｃ０ＥＦ＝　（１＋ＫＡＣＣ−ＫＤＥＣ）このＫＡＣＣ
及びＫＤＥＣは５例えば、特開昭５８−１４４６４２号
公報にも記載されているが、例えば第１０図（Ａ）、（
Ｂ）、（Ｃ）に示すようなアイドルスイッチ（アクセル
を離している時にオンで踏み込んだ時にオフになるスイ
ッチ）のオン・オフ、絞り弁開度Ｃｖの変化速度、及び
吸気管圧力Ｐｖの変化速度によって、同図（Ｄ）に太線
で示すように設定される。

αは前述した酸素センサ１６とＡ／Ｆ検出回路４０によ
って検出される実際のＡ／Ｆ　（センサ出力Ｉｐ）が目
標空燃比ＴＬとなるようにフィードバック制御する時の
補正係数であり、次式によって算出される。

α＝α′±ＫｐＸＤｉｐ α′＝α′（前回）±Ｋ　ｉ　ＸＤ　ｉ　ｐ（十；リー
ンずれしている場合、−：リッチずれしている場合） Ｄｉｐ＝ＩＩｐ　　ＴＬＩ Ｋｐ：比例分捕正定数 Ｋｉ：積分分補正定数 この実施例においては、この定数Ｋｐ（ｐ分）。

Ｋｉ（ｉ分）を第１１図に示すように目標空燃比ＴＬが
リーンかストイッチかリッチかによって異なる値に設定
すると共に、ＴＬに対してリーン側にずれている（リー
ンズれ）かリッチ側にずれているか（リッチずれ）かに
よっても異なる値に設定する。

第１１図中Ｋｐ、Ｋｉの次の３字目のしはり−ンずれを
Ｒはリッチずれを示し、４字目のｔ、、Ｓ。

Ｒはリーン、ストイチ、リッチを示している。

ここで、これらの各定数の大小関係を示すと次のように
なる。

ＫｐＬＲ＜ＫｐＬＳ＜ＫｐＬＬ Ｋ　ｉ　ＬＲ＜Ｋ　ｉ　ＬＳ＜Ｋ　ｉ　ＬＬＫｐＲＲ＜
ＫｐＲ８＜ＫｐＲＬ Ｋ　ｉ　ＲＲ＜Ｋ　ｒ　Ｒ５＜Ｋ　ｒ　ＲＬＫｐＲＬ＜
ＫｐＬＬ　　　ＫｐＲ８＜ＫｐＬＳＫｐＲＲ＜ＫｐＬＬ ＫｉＲＬ＜ＫｉＬＬ　　　Ｋ１Ｒ８＜ＫｉＬＳＫ　ｉ　
ＲＲ＜Ｋ　ｉ　ＬＲ すなわち、ＴＬがリッチ域にある場合はり−ン域にある
場合よりＫｐ、Ｋｉを小さくし、リッチずれの場合には
リーンずれの場合より小さくしている。

なお、前記Ｔｉを求める式におけるＴｓは無効パルス幅
である。

次に、第４図のコントロールユニット１０におけるＡ／
Ｆ＃御動作を、第１２図及び第１３図に示すフローチャ
ートによって説明する。

第１２図のＡ／Ｆフィードバック制御のルーチンがスタ
ートすると、まずステップ１でフィードバック制御系が
故障していないかどうか、すなわちＡ／Ｆのフィードバ
ック制御が正常になされているか否かを判断する。

故障している場合には他のルーチンで５例えば酸素セン
サのヒータが断線しているとそれをチェックするルーチ
ンで、故障フラグＦＡＢＮを立てる（１″にする）。

したがって、ステップ１でＦＡＢＮ＝１であれば、フィ
ードバック制御系が故障していると判断して、以下のフ
ードパック制御に関する処理は行なわずにステップ１８
へ進んで、λコントロール用の空燃比補正係数α（この
例では後述する積分分の定数による補正係数α′も）を
１００％にクランプ（Ｉｉ！定）シ、ステップ２０でク
ローズ・オープンフラグＦＣＯを０゛にしてメインルー
チンへリターンする。すなわち、オープン制御に切り換
えることになる。

このフラグＦＣＯは、フィードバック制御しているかオ
ープン制御しているかを示すフラグで、１”がフィード
バック制御状態、０″がオープン制御状態を示す。

ステップ１でＦＡＢＮ＝１でなければ、フィードバック
制御系が正常であると判断してステップ２へ進む、ここ
ではＡ／Ｆの目標値ＴＬを算出する。これは、前述した
ようにエンジンの運転状態（回転数、負荷、冷却水温）
に応じて算出される。

次に、ステップ３で前述した空燃比検出口路の出力１ｐ
を読込む。そして、ステップ４でＴ　Ｉ、ディレィを行
なう、これは、空燃比を排気側で検出しているので、燃
料を噴射してから燃焼して排気が出てくるまでの時間だ
け時間的に検出が遅れるので、その時点で算出された目
標値ＴＬによる制御結果は上述した時間後に表われるこ
とになるので、その時間だけ目標値を遅らせるためであ
る。

次に、ステップ５でＩｐ通電オフかどうかを判断する。

これは、例えば始動直後に酸素センサのヒータが充分に
暖まっていないときには、空燃比検出回路によるＩｐは
流さないので、その時は実際の空燃比を検出できなから
、通電していないときにはやはりステップ１８へ進んで
、α、α′を１００％にクランプする。

ｒｐが流れていれば、次にステップ６でエンジン冷却水
温が一３０°Ｃ以下否かを判断する。そして、−３０℃
以下の場合すなわち非常に寒い時には、燃料の燃焼があ
まり良くないので誤差が大きくなるため、やはりステッ
プ１８へ進んでα。

α′を１００％にクランプしてオープン制御に切換える
。

ステップ６で一３０℃以下でなければ、次にステップ７
．８で、燃料噴射量の加速増量補正係数ＫＡＣＣが所定
値Ａより大きいか、あるいは減速減量補正係数ＫＤＥＣ
：が所定値Ｂより大きいかを判断し、いずれかがＡ又は
Ｂより大きい時、あるいはこのＡ、ＢはｒＯＪでもよい
ので、ＫＡＣＣ又はＫＤＥＣがある時にはα、α′をク
ランプする。

さらに、ステップ９でフューエルカット状態か否かを判
断して、フューエルカット状態の時にも同様にα、α′
　をクランプする。

但し、これらの場合のクランプは、α、α′を必ずしも
１００％にクランプするということではなく、その時に
Ａ／Ｆのフィードバック制御が定常状態になっていたか
どうかによってクランプの仕方が異なる。

すなわち、ステップ７．８．９のいずれかでＹＥＳなら
ばステップ１９へ進んで、ステディステイトのカウンタ
Ｃ５ＴＤのカウント値が定常状態になるのに必要な設定
値Ｘより大きいか否かを判断する。大きければ定常状態
に収束しているので、何もせずにステップ２０でクロー
ズ・オープンフラグＦＯＣをＯにしてメインルーチンへ
リターンし、オープン制御を行なうことになる。

ここで、何もしないということは、前回演算されたα、
α′がそのままクランプされるということで５例えばα
＝１１０％で収束していた場合には、その１１０％をそ
のまま保持する。

カウンタＣ３ＴＤのカウント値が設定値Ｘに達していな
い場合は、フィードバック制御が定常状態に収束してい
なかったので、ステップ１８へ進んでα、α′を１００
％にクランプしてオープン制御を行なうことになる。

一方、ステップ７．８．９でいずれもＮｏであれば、フ
ィードバック制御を行なうことになるが。

まずステップ１０でクローズ・オープンフラグＦＣＯを
チェックし、ＦＣＯ＝１であれば前回もフィードバック
制御状態であったので、ステップ１１．１２を飛ばして
ステップ１３へ進む。

ＦＣ○＝０の場合は、前回がオープン制御状態であり、
これから新たにフィードバック制御を行なうことになる
ので、ステップ１１で前述のカウンタＣ３ＴＤをクリア
して初期状態にし、ステップ１２でフラグＦＣＯを１“
　（フィードバック制御状態を示す）にした後ステップ
１３へ進む。

ステップ１３ではカウンタＣ３ＴＤのカウント値が設定
値Ｘより大きいかどうかをチェックし。

大きければステップＩ４を飛ばしてステップ１５へ進み
、大きくなければステップ１４でカウンタＣ３ＴＤをイ
ンクリメントする。

そして、ステップ１５ではＩｐの異常判断を行なう。す
なわち、空燃比検出回路のＩｐに相当する出力電圧Ｖｉ
がＯｖあるいは５ｖ（電源電圧）になっていたりしない
かどうかを見る。

次に、ステップ１６ではＶｓの異常判断を行なう、この
Ｖｓは酸素センサ１６のセンサ電極からの出力電圧であ
り、この電圧が所定の値、例えば０．４ｖ一定になって
いるかどうかを判断する。

そして、ステップ１７ではＫａＬＴＷを算出する。

このにαＴＷは、エンジン冷却水温によって空燃比補正
係数αの積分分とか比例分の定数を変えることが必要な
ので、この水温補正係数を算出する。

すなわち、水温が低い時には変化がゆっくりなので、あ
まりフィードバックのスピードを速くするとハンチング
を起したりするからである。

その後、第１３図のフローへ進む。

ここではまず、ステップ２１．２２で、ステップ２で算
出したＡ／Ｆの目標値ＴＬを２つのスライスレベル（基
準値）と比べて３種類の定数セツトに振り分ける。

ＴＬＬはリーン制御時のＡ／Ｆ目標値の基準値であり、
ステップ２１で目標値ＴＬがＴＬＬよりも大きければリ
ーン制御であるのでステップ２３へ進み、大きくなけれ
ばリッチ制御かストイチ（理論空燃比）制御なので、ス
テップ２２へ進む。

ＴＬＲはリッチ制御時のＡ／Ｆ目標値の基準値であり、
ステップ２２で目標値ＴＬがＴＬＲより小さければリッ
チで制御なのでステップ２４へ進み、小さくなければス
トイチ制御なのでステップ２５へ進む。

ステップ２３〜２５では、これらの各制御状態に応じて
、それぞれ第１１図に示したように異なるＡ／Ｆ制御の
定数（リッチずれ用とリーンずれ用の積分分補正定数と
比例全補正定数）をセットする。

このステップ２１．２２がこの発明における口振空燃比
判別手段に相当し、ステップ２３〜２５が定数可変設定
手段に相当する。

次にステップ２６へ進み、Ｄ　ｉ　Ｐ　＝　Ｉ　ｐ　−
Ｔ　Ｌを算出する。すなわち、Ａ／Ｆの実際値（検出値
）と目標値の差をとってＤｉＰとする。

そして、ステップ２７でＤｉＰがＯよりも大きいかどう
かを判断し、大きければ実際値が目標値より大きいので
リーンにずれており（以下「リーンずれ」という）、Ｄ
ｉＰが０より小さければ実際値が目標値より小さいので
リッチにずれている（以下「リッチずれ」という）と判
断して、リッチずれの場合はステップ２８〜３６へ進み
、り一ンずれの場合及びＤｉＰ＝Ｏ（実際値と目標値が
一致）の場合はステップ３２〜３７へ進む。

ステップ２８では、ＤｉＰ　（この場合のＤｉＰは負の
値）の絶対値ＤｉＰにステップ１７で算出した水温補正
係数にαＴＶを掛けたものを新らたにＤｉＰとして登録
する。

次に、ステップ２９でリッチ・リーンフラグＦＲＬがｌ
＃か否かを判断する。このフラグＦＲＬは前回がリーン
ずれかリッチずれがを示すフラグで、１１″がリーンず
れを示し、０＃がリッチずれを示す。

したがって、ステップ２９でＦＲＬ＝−１であれば、前
回はリーンずれて今回からリッチずれに変ったので、ス
テップ３０でグリーンのＬＥＤをオフにし、ステップ３
１でフラグＦＲＬを０″にする。

なお、グリーンのＬＥＤは、コントロールユニットに設
けられていて、Ａ／Ｆのλコントロール中は点滅（リッ
チずれで点灯しリーンずれになると消灯する）して、そ
の動作状態を表示するためのものである。

ステップ２９でＦＲＬ＝　１でなければ、前回もリッチ
ずれであったのでステップ３０．３１を飛ばしてステッ
プ３６へ進む。

一方、リーンずれの場合は、ステップ３２でＤｉＰ　（
この場合のＤｉＰは正の値）に水温補正係数にαＴＷを
掛けたものを新らたにＤｊＰとして登録し、ステップ３
３でリッチ・リーンフラグＦＲＬが１“か否かを判断す
る。

ｌ“でなければ前回はリッチずれて今回からリーンずれ
に変ったので、ステップ３４でグリーンのＬＥＤをオン
にして、ステップ３５でフラグＦＲＬを１“にする。

ステップ３３でＦＲＬ＝１であれば、前回もリーンずれ
であったので、ステップ３４．３５を飛ばしてステップ
３７へ進む。

ステップ３６．３７では、ステップ２３〜２５でセット
した定数を用いて補正係数α′とαを演算するが、αが
最終的な空燃比補正係数であり、α′というのは積分分
を演算するもので、定常偏差をなくすために積算をして
いってそのα′を更新保持する。

ステップ３６ではリッチずれの場合のα′、αを算出す
るが、このα′は前回のα′とステップ２３〜２５のい
ずれかでセットされたリッチずれ用の積分分補正定数Ｋ
ｉＲとステップ２８で登録されたＤｉＰから、次式によ
って算出する。

ａ’＝ａ’（前回）−ＫｉＲＸＤｉＰ そして、αはこのα′の値とステップ２３〜２５のいず
れかでセットされたリッチずれ用の比例全補正定数ＫＰ
Ｒ及び上記ＤｉＰを用いて、次式によって算出する。

α＝α’　−ＫｐＲＸＤ　ｉ　Ｐ この場合、リッチにずれているのでαを小さくしなけれ
ばいけないので、α′からＫｉＲＸＤｉＰ。

ＫｐＲＸＤｉＰをそれぞれ減じている。

ステップ３７では同様にしてリーンずれの場合のα′と
αを次式によって算出する。

α′＝α′　（前回）＋ＫｉＬＸＤｉＰα＝α’＋Ｋｐ
ＬＸＤｉＰ ここで、ＫｉＬとＫｐＬはステップ２３〜２５のいずれ
かでセットされたリーンずれ用の積分分補正定数と比例
分捕正定数、ＤｉＰはステップ３２で登録された値であ
る。

最後に、この算出された空燃比補正係数αを７５％から
１２５％の間に制限して、メインルーチンへリターンし
、燃料噴射パルス幅Ｔｉが算出されてフィードバック制
御がなされることになる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明による内燃機関の空
燃比制御装置は１機関の運転状態に応じて決定される目
標空燃比の大きさによって、空燃比補正係数を算出する
ためのフィードバック制御の定数を異ならせるようにし
たので、リッチ域からリーン域まで広範囲に亘る目標空
燃比に対して。

空燃比センサの特性に合ったフィードバック制御ゲイン
を与えることができ、実際の空燃比を精度よく目標値に
制御して、内燃機関の燃費、排気性能、及び運転性を共
に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による内燃機関の空燃比制御装置の基
本的構成を示す機能ブロック図、第２図及び第３図は広
範囲のＡ／Ｆを検出できるＡ／Ｆセンサの一般的特性を
示す曲線図。 第４図はこの発明の一実施例を示す内燃機関のシステム
構成図、 第５図及び第６図はこの発明を実施するために使用する
酸素センサ及び空燃比検出回路の例を示す模式的断面図
及びブロック回路図。 第７図及び第８図は定常状態におけるエンジンの要求空
燃比の一例を示す説明図、 第Ｓ図はエンジンの暖機状態による定常無負荷時の要求
空燃比の一例を示す三次元マツプ図。 第１０図は加速増量補正係数及び減速減量補正係数の求
め方を説明するための各信号波形図。 第１１図は目標空燃比の領域によるリーンずれ用とリッ
チずれ用のフードバック制御の定数の設定例の説明図。 第１２図及び第１３図は第４図のコントロールユニット
における空燃比制御動作を示すフロー図である。 １・・・エンジン本体　　　　２・・・エアクリーナ３
・・・吸気管　　　　　　　４・・・インジェクタ５・
・・点火プラグ　　　　　７・・・排気管８・・・触媒
コンバータ　　　９・・・絞り弁１０・・・コントロー
ルユニット １１・・・エアフローメータ １２・・・絞り弁開度センサ　　１！Ｉ・・・圧力セン
サ１４・・・クランク角センサ　　１５・・・水温セン
サ１６・・・酸素センサ　　　１７・・・スワールバル
ブ４０・・・空燃比検出回路 第１図 第２図 第３図 小　　　　　　　　ＫＭＲ大 筒５図 第６図 第７図 二ン）７回転速度　　　　高い 第８図 負　Ｍ　　（車速）　　　　　　大 第９図 第１０図 第１１図 手続補正書（自発） 昭和６１年８月　６日 １、事件の表示 特願昭６１−８８２０３号 ２、発明の名称 内燃ｌ１ｉ１１の空燃比制御装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出原人 神奈川県横浜市神奈用区宝町２番地 （１）明細書の発明の詳細な説明の欄 （２）図面 ６、補正の内容 （１）明細書第６頁第３行の「担当する」をｒ相当する
」と訂正する。 （２）同書第１４頁第９行の［第７図ｊを「第６図」と
訂正する。 （３）同書第１９頁第１５行の「ストイッチ」を「スト
イチ」と訂正する。 （４）図面の「第１２図」及び「第１３図」を別紙訂正
図面のとおり補正する。 ７、添付書類

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　内燃機関の運転状態に応じて決定される目標空燃比
   と空燃比検出手段によって検出される実際の空燃比との
   差及びフィードバック制御の定数とによって空燃比補正
   係数を算出し、その空燃比補正係数によって内燃機関の
   気筒内に供給する混合気の空燃比を補正して、実際の空
   燃比が目標空燃比と一致するようにフィードバック制御
   するようにした空燃比制御装置において、 前記目標空燃比の大きさを判別する目標空燃比判別手段
   と、該手段の判別結果に応じて前記フィードバック制御
   の定数として異なる値を設定する定数可変設定手段とを
   設けたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 ２　定数可変設定手段が、目標空燃比がリッチ域にある
   場合にはリーン域にある場合より小さい値を前記定数と
   して設定するものである特許請求の範囲第１項記載の内
   燃機関の空燃比制御装置。