JPS62247143A - 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、特に自動車用内燃機関における排気対策。

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１例えば電子１ｉ１Ｊ御燃料噴射装置を用いた
内燃機関の場合、吸入空気量と機関回転数とにより燃料
の基本噴射量を決定し、それにその時の機関状態に応じ
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Ｉｆ＆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
）にル制御するようにしている。

また、Ｎ子制御式キャブレータを用いた内燃機いた内燃
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、増量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、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）より大きいり一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１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（Δ／Ｆが理論空燃比より小さい領
域）からり−ン域まで広範囲に検出できるようにすると
共に２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態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４１Ａ／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〕

しかしながら、内燃機関の過渡運転時、すなわち加速又
は減速時には、シリンダ内に供給される燃料のうち壁流
の割合が増加するので、これを補正するために燃料供給
量を調整するが、それによって過渡時には供給Ａ／Ｆと
排気Ａ／Ｆ　（検出されるＡ／Ｆ）が異なってしまう、
しかも、非定常現象であるから、フィードバック制御を
行なうとかえってＡ／Ｆのハンチングを起こすなどの悪
影響が生じるという問題があった。

そこで、このような過渡状態ではＡ／Ｆのフィードバッ
ク制御を停止してオープン制御に切り換えること考えら
れる。

その場合、空燃比補正係数を常に１００％に固定してオ
ープン制御すると、フィードバック制御の結果が生かさ
れず、常にクランプ直前の値に固定すると、フィードバ
ック制御が安定していなかった場合にはかえって誤差が
大きくなるという問題があった。

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、空燃比フ
ィードバック制御に適さない運転状態になった時に、空
燃比のフィードバック制御が定常状態になっていたか否
かによって５空燃比補正係数をその直前の値に固定保持
するか１００％に固定するかを選択するようにしたもの
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ｌ！ｉＡの吸入空気量Ｑａ、回転数Ｎ
、冷却水ｉｆ！ＴＷ等の運転状態に応じて燃料供給量決
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
燃比との差に応じ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。

上記フィードバック制御が定常状態になったときにそれ
を検知するＦ／Ｂ定常状態検知手段Ｇと。

空燃比フィードバック制御に適さない運転状態になった
時に、Ｆ／Ｂ定常状態検知手段Ｇが定常状態を検知して
いれば空燃比補正係数αを直前の値に固定保持し、検知
していなければ空燃比補正係数αを１００％に固定する
空燃比補正係数選択固定手段Ｈ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、過渡状態等の空燃比フ
ィードバック制御に適さない運転状態になった時、Ａ／
Ｆフィードバック制御が定常状態になっていればその直
前のαの値髪生かしてオープン制御を行なうことができ
、定常状態になっていなければαを１００％に固定して
オープン制御を行なうことにより誤差の増大を防ぎ、オ
ープン制御時における燃費、排気性能、及び運転性の向
上を計ることができる。

〔実　施　例〕

以下、この発明の実施例を図面の第２図以降に基づいて
説゛明する。

第２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（）ＩＣ，Ｃ
○、Ｎ０ｘ）が三元触媒により清浄化されて排出される
。

吸入空気量は吸気管３内の絞り弁（スロットルバルブ）
日によって制御され、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９の開度Ｃｖが絞り弁開度センサ１２によ
り、吸気管３の絞り弁日より内鍔の圧力（吸入負圧）が
圧力センサ１３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
、排気中の酸素濃度が酸素センサ１日によってそれぞれ
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１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ポ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、点火時期の制御及びスワールバルブの制御
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期を算出して噴射信号Ｓｉ及び点
火信号丁Ａを出力し、またソレノイド弁Ｉ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（Ａｚ”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２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
３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２
４の下面には基準電極２５が、それに対応する上面には
ポンプ電極２６とセンサ電極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２日を窓状に形成した板状体２８
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Ｚｒ○２＋Ｈｒ○２
．Ｔｈ○２　＊　Ｂ　！　２０３等の酸化物にＣａ　２
０　ｐ　Ｍ　ｇ○、Ｙ２Ｏ３゜Ｙ１３２０３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ｌｆ１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４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ｒｐ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
基準電極２５に対するセンサｗｔ極２７の電位Ｖｓ（負
電圧）を目標電圧Ｖａと比較して、その差ΔＶ　ｓ　＝
　Ｖ　ｓ　−Ｖ　ａ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のポンプ電極
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、ΔＶｓ
が負の時はＩｐを減らす。

ポンプ電流検出部４５は１ｗ＆抗４４の両端間の電位差
によりポンプ電流Ｉｐを電圧Ｖｉ（Ｖｉ−Ｔｐ）に変換
して検出する。なお、ポンプ電流Ｉｐは第４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２日内の
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ｒｐは、第５図に
示すようにＡ／Ｆと一意的に対応する。

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

第６図は、Ａ／Ｆと逆数の関係にある後述するＫＭＲと
Ｔｐとの対応関係を示す。

なお、この発明に使用する空燃比検出手段はこれに限る
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２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図で領域の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−８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、エンジンの暖機状態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）、負荷状態（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２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。

Ｔｉ＝ＱΔＸＫＭＲＸＣＯＦＦＸα＋ＴｓＱＡは１気筒
当りの吸入空気量で、定常運転状態では第２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
、及び冷却水温Ｔｗ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１次のように
なる。

Ｃ０ＥＦ＝　（＋＋ＫＡＣＣ−ＫＤＥＣ）このＫＡＣＣ
及びＫＤＥＣは、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、さらに冷却水温Ｔｗによって修
正される。

あるいはまた、加速判断時にＫＡＣＣの初期値を冷却水
温Ｔｗに応じた値に設定し、その後例えば２回転毎に冷
却水温Ｔｗに応じて予めた係数βを乗じて新らたなＫＡ
ＣＣとする方法もある。これを式で示すと次のようにな
る。

ＫＡＣＣφ＝ｆ　（Ｔｗ）（φは初期値を示す）ＫＡＣ
Ｃｎ＝ＫＡＣＣｎ−Ｉ　Ｘβ （２回転毎に演算） １／２；ＴＶ＞７０゜ β＝　　３／４　；　２０”　＜Ｔｗ＜７０＠７／８：
Ｔｗ＜２０゜ ＫＤＥＣも同様に、減速判断に冷却水温Ｔｗに応じた初
期値を設定し、その後次式によって算出する。

ＫＤＥＣφ＝ｆ（Ｔｗ） ＫＤＥＣｎ＝ＫＤＥＣｎ−１Ｘβ （２回転毎に演算） βは上記Ｋ　Ａ　ＣＣｎを求める係数と同じ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Ｔｐ）が目標空燃比Ｔ
　Ｌ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 ａ’＝ａ’（前回）：ｔＫ　ｉ　ＸＤ　ｉ　ｐ（＋；リ
ーンずれしている場合、−；リッチずれしている場合） Ｄｉ　ｐ　＝ｌ　Ｉ　ｐ−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
リーンかストイツ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Ｌはり一ンずれを
Ｒはリッチずれを示し、４字目のり、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。

Ｋ　ｐ　Ｌ　Ｒ＜　Ｋ　ｐ　Ｌ　Ｓ　＜　Ｋ　ｐ　Ｌ　
ＬＫ　ｔ　ＬＲ＜Ｋ　ｉ　ＬＳ＜Ｋ　ｉ　ＬＬＫ　ｐ　
ＲＲ＜　Ｋ　ｐ　ＲＳ　＜　Ｋ　ｐ　ＲＬＫ　ｉ　ＲＲ
＜Ｋ　ｉ　Ｒ８＜Ｋ　ｉ　ＲＬＫｐＲＴ、＜ＫｐＬＬ　
　　ＫｐＲ３＜ＫｐＬＳＫｐＲＲ＜ＫｐＬ、Ｌ ＫｉＲＬ＜ＫｉＬＬ　　　Ｋ１Ｒ８＜ＫｉＬＳＫｉＲＲ
＜ＫｉＬＲ すなわち、ＴＬがリッチ域にある場合はリーン域にある
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２図のコントロールユニット１０におけるＡ／
Ｆ制御動作を、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１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ｌ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
ードバ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（固定）シ、ステップ２０でクロー
ズ・オーブンフラグＦＣＯを０“にしてメインルーチン
へリターンする。すなわち、オーブン制御に切り換える
ことになる。

このフラグＦＣ○は、フィードバック制御しているかオ
ーブン制御しているかを示すフラグで、ｌ“がフィード
バック制御状態、−ｏ”がオープン制御状態を示す。

ステップ１でＦＡＢＮ＝　］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回路の出力１ｐ
を読込む、そして、ステップ４でＴＬ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ＩｐｆＩＷｌオフかどうかを判断す
る。これは１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Ｔ
ｐ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１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。

Ｔｐ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１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「０」でもよいの
で、ＫＡＣＣ又はＫＤＥＣがある時にはα、α′をクラ
ンプ（固定）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
Ｃ３ＴＤのカウント値が、フィードバック制御が開始さ
れてから定常状態になるのに必要な時間に相当する設定
値Ｘより大きいか否かを判断する６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：ｔｉ−０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１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・オーブンフラグ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１
３へ進む。

ＦＣＯ＝Ｏの場合は、前回がオーブン制御状態であり、
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ＩＩ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ｌ”
　（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１４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。

なお、ステップ＋１でクリアされてステップ１４でイン
クリメントされるステディステイトのカウンタＣＳ　Ｔ
　Ｄが、この発明におけるＦ／Ｂ定常状態検知手段に相
当し、ステップ１９でそのカウンタＣ３ＴＤの値が設定
値Ｘより大きいか否かを判断して、大きければそのまま
ステップ２０を通ってメインルーチンへリターンするこ
とによりその直前のα′、αの値を保持し、大きくなけ
ればステップ１８でα′、αを１００％に固定する機能
が、空燃比補正係数選択固定手段に相当する。

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ｒｐ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１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ＫｃＥＴＷ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種類の定数セットに振り分ける。

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（リッチずれ用とり−ンずれ用の積分分補正定数と
比例分捕正定数）をセットする。

次にステップ２６へ進み、ＤｉＰ＝Ｔｐ−ＴＬ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０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１
＃か否かを判断する。このフラグＦＲＬは前回がリーン
ずれかりツチずれかを示すフラグで、−１“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３１
でフラグＦＲＬを０“にする。

なお、グリーンのＬ　Ｅ　Ｄ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ＤｉＰとして登録し、ステップ３３
でリッチ・リーンフラグＦ　ＲＬが１″か否かを判断す
る。

１″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Ｌ　Ｅ　Ｄ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。

α′＝α′　（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分捕正定数ＫｐＲ及び上記Ｄｉ
Ｐを用いて１次式によって算出する。

ａ＝ａ’　−ＫｐＲ，ＸＤｉ　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ＫｉＲＸＤｊＰ。

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。

ａ’＝ａ’（前回）＋ＫｉＬＸＤｉＰ ａ＝ａ’　＋Ｋｐ　ＬＸＤ　ｉ　Ｐ 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、Ａ／Ｆフィードバック制御に適さない
運転状態になった時、Ａ／Ｆフィードバック制御が定常
状態になっていればその直前の空燃比補正係数αの値を
生かしてオーブン制御を行なうことができ、定常状態に
なっていなければαを１００％に固定してオーブン制御
を行なうことにより誤差の増大を防ぎ、オーブン制御時
における燃料、排気性能、及び運転性の向上を計ること
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３図及び第４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５図及び第６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２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　　１３・・・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３図 第４図 第５図 第６図 小　　　　　　　　ＫＭＲ犬 第７図 二ノノノ回転速度　　　　高い 第８図 ｊｌ　　荷　　（車速）　　　　　　　大第９図 第１０図 ＠１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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
   差に応じた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、前記フィードバック制御が定常状態になったと
   きにそれを検知するＦ／Ｂ定常状態検知手段と、空燃比
   フィードバック制御に適さない運転状態になった時に、
   前記Ｆ／Ｂ定常状態検知手段が定常状態を検知していれ
   ば前記空燃比補正係数を直前の値に固定保持し、検知し
   ていなければ前記空燃比補正係数を１００％に固定する
   空燃比補正係数選択固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。