JPS62637A

JPS62637A - エンジンの空燃比制御装置

Info

Publication number: JPS62637A
Application number: JP14109385A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Tawara; 田原　良隆
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1985-06-27
Filing date: 1985-06-27
Publication date: 1987-01-06
Anticipated expiration: 2011-07-31
Also published as: JP2521039B2

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、低負荷時等のエンジンの所定運転状態におい
ては空燃比をリーン化するエンジンの空燃比制御装置に
関するものである。

（従来技術）従来より、エンジンの空燃比制御において、低負荷時等
の出力が要求されない所定運転状態においては、空燃比
をリーン化して燃費性能を向上づるようにした技術が公
知である（例えば、特開昭５７−２１０１３７号公報参
照）。

上記のような空燃比制御においては、出力が要求される
高負荷状態では、リーン化を行うど出力が不足するため
に空燃比をリッチ側に移行して運転するものである。ま
た、エンジン温度が低い場合にも、燃焼安定性や暖機の
ためにリッチな空燃比で運転するようにしている。そし
て、エンジン温度が所定値以上に上昇した場合もしくは
負荷およびエンジン回転数の低下等によってエンジンの
運転状態が所定のリーン化条件を満足するようになると
、空燃比をリーン側に移行するものである。

その場合に、空燃比のリーン化によって出力が急激に低
下してトルクショックが発生し、運転性に悪影響、を与
えることから、このショックを回避するために、空燃比
を徐々にリーン側に移行するようにしている。

しかるに、空燃比をリーン化する際に、空燃比を常に連
続的にリーン移行した場合には、その移行途中でＮＯＸ
排出量の多い空燃比領域を通過することになって、エミ
ッション性上好ましくないものである。すなわち、空燃
比が理論空燃比に制御されている領域では、発生するＮ
Ｏｘは触媒によって良好に浄化されて大気に放出される
ＮＯｘ諺は少なく、また、空燃比がリーン化された領域
ではＮＯｘの発生量自体が少ないことからＮＯｘ排出囚
は少ないものである。この空燃比のリーン化の途中にお
いて、空燃比が理論空燃比より少しリーン側に移行した
領域では、ＮＯＸが多口に発生づることに加えて、触媒
のＮＯｘ浄化率が低下することにより、ＮＯｘＯｘ排出
層大するものである。よって、このＮＯｘ排出鑓の多い
ＰＲ域を徐々に通過することでＮＯｘ排出聞が増えると
ともに、理論空燃比から直接リーン化領域に移行する場
合に比べて、燃費性能も低下するものである。

上記のように空燃比を常に遅い移行速度でり一ン化する
ことは、■ミッション性能、燃費性能を阻害するため、
この点からはできるだけ速い移行速度でリーン移行させ
ることが望ましい。しかし、リーン移行速度を大きくす
ることは、前述のように出力の急激な低下による運転性
の阻害をＪｎ　＜ため、この移行速度は、■ミッション
性能および燃費性能と運転性の妥協点を見出して設定す
る必要があるが、その最適移行速度は運転状態によって
変化し、−律には定まらないという問題がある。

（発明の目的）本発明は上記事情に鑑み、エンジンが所定の運転状態に
なって空燃比をリーン化する際に、極力運転性への影響
がなく、しかも、ＮＯＸの排出０を低減するようにした
エンジンの空燃比制御装置を提供することを目的とする
ものである。

（発明の構成）本発明の空燃比制御装置は、エンジンの所定運転状態を
検出して空燃比をリーン化するについて、空燃比のリー
ン化の移行速度を吸気量の変化度合に応じて変えるよう
にし、吸気εの増大に応じて移行速度を大きく設定する
ことを特徴とするものである。

第１図は本発明の構成を明示するための全体構成図であ
る。エンジン１の吸気系２には供給空燃比を調整する空
燃比調整手段３を設け、この空燃比調整手段３は、エン
ジン１の運転状態を検出する運転状態検出手段４からの
検出信号に応じて空燃比を設定する空燃比設定手段５の
信号によってその空燃比が設定される。そして、上記空
燃比設定手段５は、エンジン１の運転状態が所定運転状
態にあるときには、空燃比をリーン化するべく設定空燃
比を移行制御するものである。

また、エンジン１の吸気Ｑの変化度合を検出する吸気検
出手段６を備え、この吸気検出手段６の信号は移行速度
設定手段７に出力され、該移行速度設定手段７は吸気量
の増加度合が大きくなるのに応じてリーン移行速度が大
きくなるように設定し、その設定信号を前記空燃比設定
手段５に出力して、この設定速度に応じて空燃比をリー
ン化するものである。なお、排気系８には触媒装置９が
介装されている。

上記運転状態検出手段４の検出に基づき、エンジン１の
運転状態が所定のリーン化条件に達した場合には、空燃
比設定手段５によってリーン側に設定した空燃比信号を
空燃比調整手段３に出力し、供給空燃比をリーン化する
ものであるが、その際のリーン移行速度は、吸気検出手
段６で検出した吸気量の変化度合が増加方向に大きくな
るのに従って大きくなるように設定し、すなわち、吸気
量が急激に増大する場合には大ぎな移行速度で空燃比を
リーン化するように制御するものである。

（発明の効果）本発明によれば、空燃比のリーン化を行う場合に、吸気
量が減少もしくは増加度合の小さい減速状態等ではリー
ン移行速度を小さくして、出力の急激な低下によるショ
ックの発生を回避し、運転性を阻害することなく空燃比
のリーン化を行うことができる。

一方１、吸気量が急激に増大する加速時等においては、
出力が増加状態にあって空燃比をリーン状態に急激に切
換えてもトルクの低下がなく、運転性に与える影響は少
ないことから、リーン移行速度を大きくし、この場合に
はＮＯｘ発生領域を直ちに越えることにより、ＮＯｘの
発生を抑制して良好なエミッション性を得ることができ
るとともに燃費性能も向上する。また、前記減速時等に
おいては、移行速度を小さくして徐々に空燃比をリーン
化するものであるが、この場合にはＮＯＸ発生領域を徐
々に通過することになってＮＯｘの発生が増加するが、
このときには吸気量そのものが減少していることから、
実際のＮＯｘＯｘ排出子れ程多くないものである。

（実施例）以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第２図は全体構成図である。

エンジン１の吸気系２には、上流側からエアクリーナ１
０、吸気量を計測するエアフローセンサ１１、燃料を噴
射するインジェクタ１２、吸気口を制御するスロットル
バルブ１３がそれぞれ介装され、排気系８には三元触媒
よりなる触媒装置９が介装されて、ＮＯＸを含む排気ガ
ス有害成分の浄化を行うものである。

前記インジェクタ１２は前記空燃比調整手段３を構成し
、このインジェクタ１２からの燃料噴射量によってエン
ジン１に供給する空燃比を調整するものである。このイ
ンジェクタ１２による燃料噴射は、コントロールユニッ
ト１４から出力される制御信号によって制御される。こ
のコントａ−ルユニット１４にはエンジンの運転状態を
検出するために、前記エアフローセンサ１１からの吸気
の信号、スロットルバルブ１３の開度を検出するスロッ
トル開度センサ１５からの検出信号、回転センサ１６か
らのエンジン回転数信号、水温センサ１７からのエンジ
ン温度信号をそれぞれ受け、エンジンの運転状態に応じ
て供給空燃比を制御するものであり、低負荷低回転等の
所定運転領域では空燃比を理論空燃比よりり〜ン化する
。また、エンジン温度が所定値以下の冷機時には、所定
運転状態であってもリーン化を行わないようにする。

第３図に上記コントロールユニット１４による空燃比制
御における目標空燃比マツプを示す。エンジン１回転当
りの吸気■Ｑａ　／Ｎｅとエンジン回転数Ｎｅとの関係
においＣ１吸気ｆａＱａ　／Ｎｅが第１設定値ＡＩ以下
で、エンジン回転数Ｎｅが第１設定値Ｎ１以下の領域■
が空燃比を理論空燃比よりリーン化するリーン領域であ
る。また、上記吸気ＭｔＱａ　／Ｎｅが第１設定値Ａ１
を越えて第２股定ｒａ　Ａ　ｚ以下で、エンジン回転数
Ｎｏが第１設定値Ｎｉを越えて第２設定値Ｎ２以下の領
域■が、空燃比を理論空燃比（空気過剰率λ＝１）とす
る理論空燃比領域である。ざらに、吸気ｆｆ１Ｑａ／Ｎ
ｅが第２設定値Ａ２を越え、エンジン回転数Ｎｅが第２
設定値Ｎ２を越えた領域■が、空燃比を理論空燃比より
リッチ化するエンリッチ領域である。

そして、上記コントロールユニット１４は前記第１図の
運転状態検出手段４、空燃比設定手段５、吸気検出手段
６、移行速度設定手段７の各機能を備え、各領域１．　
Ｉ［、ＩＩＩでの空燃比制御を行うとともに、運転状態
の変化に対する空燃比の移行速度を、吸気口の増大変化
度合が大きいほど移行速度が大きくなるように制御し、
さらに、エンジン塩度が低い時にはリーン領域■の制御
は実施しないものである。

コントロールユニット１４の作動を第４図の）Ｏ−チャ
ートに基づいて説明する。スタート後、コントロールユ
ニット１４はステップ＄１で回転センサ１６の信号に基
づいてエンジン回転数Ｎｅを計算するとともに、ステッ
プＳ２およびＳ３でエアフローセンサ１１からの吸入空
気ｍＱａおよび水温センサ１７からの冷却水温Ｔ　Ｗの
入力を行う。そして、ステップＳ４で上記エンジン回転
数Ｎｅと吸気ｆＭＱａから燃料の基本噴射ＩＴｏを計算
し、ステップＳ５で水温Ｔｗから燃料噴射量に対する水
温補正口Ｔ１を計算する。

次に、ステップ８６〜Ｓ８で現在の状態がり一ン領域工
か否か判定する。すなわち、水温Ｔｗが６０℃以上か否
か判定し、６０℃以上のＹＥＳの時には、ステップＳ７
でエンジン回転数Ｎｅが第１設定値Ｎｌ　（例えば、３
５００ｒｌ）ＩＩＩ）以下か否か判定し、第１設定値Ｎ
ｔ以下のＹＥＳの時には、ステップＳ８で回転当りの吸
気ｍｏａ　／Ｎｅが第１設定値ＡＩ　　（例えば、１　
　ａ／ｒｅｖ　）　以下カ？Ｆｒカ判定し、この判定も
ＹＥＳの場合には、運転状態がリーン領域工にあること
から、ステップＳ９に進んでリーン移行の処理を行う。

一方、上記ステップ８６〜Ｓ８の判定がＮｏの場合には
、ステップＳ１６に進んでリーン補正係数Ｃを１に設定
して、リーン移行は行わないものである。

ステップＳ９では、今回入力した吸気ｆｆ１Ｑａと前回
入力した吸気ｆｎＱａ　’　とから、吸気凶変化分ΔＱ
＝Ｑａ　−Ｑａ　’を計算し、この計算の後に、ステッ
プ＄１０で前回吸気ｆｆ１Ｑａ　’を今回吸気ｇＱａで
更新する。続いて、ステップＳ１１で吸気凶変化分ΔＱ
のテーブル（第５図参照）からり−ン移行速度△Ｃを演
算する。このリーン移行速度ΔＣは、第５図に例示する
ように、前記吸気ω変化分ΔＱがマイナス方向からプラ
ス方向に大きくなるに従って、速度が大きくなるように
予め設定された特性に対応して決定されるものである。

ステップ８１２は前記第３図と同様に、回転当りの吸気
ｍＱａ　／Ｎｅとエンジン回転数Ｎｅとの関係に対応し
て目標リーン係数Ｃ８を設定したマツプから、現在の運
転状態に対応する目標リーン係数Ｃｏ　　（Ｃｏ５１．
０）を計算する。ステップＳ１３は前記ステップＳ１１
で求めたリーン移行速度△Ｃから実リーン係数Ｃを求め
る。この実り一ン係数Ｃの初１１Ａ値は１に設定してお
き、これからリーン移行速度ΔＣを減算して求めるもの
である。

そして、ステップＳ１４で上記実ゾーン係数Ｃと目標リ
ーン係数Ｃ８とを比較し、実リーン係数Ｃの方が大きい
ＹＥＳ時には、そのままステップＳ１７に進んで、前記
基本噴射ｍ　Ｔ　ｏを水温補正ωＴ＋で補正してから実
リーン係数Ｃを掛けて最終噴射ｆｆ１Ｔを演算し、こ机
に対応した噴射信号をインジェクタ１２に出力して燃料
噴射を行い、所定の空燃比を得るものである。

実リーン係数Ｃが目標リーン係数Ｇｏに一致するまでは
、ステップ８１３のリーン移行速度ΔＣによる減算を繰
返し、目標リーン係数Ｃｏを越えてステップＳ１４の判
定がＮｏになった場合には、ステップ３１５で実リーン
係数Ｃを目標リーン係数Ｃｏに設定した後、ステップＳ
１７に進んで、同様に最終噴射ＩＴの計算を行うもので
ある。

なお、リーン須域工以外での空燃比制御は、ステップＳ
４で求める基本噴射ｆａ　Ｔ　ｏが、理論空燃比領域■
およびエンリッチ領域■の特性に対応して計算され、必
要に応じて水温補正され、ステップ８１６でリーン補正
係数Ｃを１に設定して、最終噴射ｍＴは、上記基本噴射
Ｇ丁。によって決定される。また、ステップＳ４でのリ
ーン領域工における基本噴射ｆｆ１Ｔ。は理論空燃比制
御に基づいて予め設定された特性に基づいて計算するも
のであり、これを実リーン係数Ｃで補正するものである
。

上記実施例では、エミッション性能、燃費性能と運転性
との妥協点を全運転領域で見出すために、吸気量の変化
度合に着目し、吸気■変化分ΔＱに応じてリーン移行速
度ΔＣを求め、移行速度を変更するようにしている。移
行速度に対する運転性からの要求は、出力の低下速度を
一定値以下にしてトルクショックを軽減することである
。そして、出力は燃料消費量（吸気門／空燃比）によっ
て決まり、上記運転性を満足するためには、上記吸気量
／空燃比の減少率を一定値以下にすればよいことになる
。これに基づき、吸気量が一定の条イ１で求めた最適な
目標リーン移行速度を、吸気量の変化度合に応じて補正
したことにより、あらゆる運転状態で最適なリーン移行
速度を１ｑることができるものである。

例えば、加速時には吸気量が増加するため速い速度でリ
ーン移行しても運転性は阻害されないが、減速時のトル
クショックに対処するためにこの速度を必要以上に小さ
くした場合に対して、燃費性能、エミッション性能が大
幅に向上するものである。また、減速時には吸気量が減
少するため、加速時と同様なリーン移行速度では燃料消
費８の減少速度が必要以上に大きくなり、運転性が低下
することになるが、この場合には吸気口に応じてリーン
移行速度が小さくなるため、良好な運転性を得ることが
できるものである。

なお、上記実施例においては、吸気ωの変化度合を検出
する吸気検出手段としては、エアフローセンサの検出信
号から吸気口を検出してその変化分を求めるようにして
いるが、この吸気検出手段としてはスロットル開度を検
出するスロットル開度センサの検出信号の微分値から吸
気量の変化度合を検出するようにしてもよいものである
。

また、空燃比調整手段としても、インジェクタによる燃
料供給のばか気化器によるものが使用可能であり、これ
に応じて空燃比設定手段等の構成も適宜設計変更可能で
ある。

さらに、空燃比をリーン化する条件ζしては、前記第２
図に示すような吸気ω（負荷）とエンジン回転数に応じ
た領域Ｔ内にあり、さらに、エンジン温度に応じ冷Ｗ水
温が例えば６０℃以上の条件でリーン移行するようにし
ているが、これに加えて、理論空燃比に対応する制御定
数を学習制御し、この制御定数に応じてリーン領域の制
御を行うようにした学習制御方式のものでは、理論空燃
比制御において学習制御が完了したことを条件としてリ
ーン移行するようにする必要がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を明示するための全体構成図、第２図は具体例の全体構成図、第３図は目標空燃比マツプを示す特性図、第４図はコン
トロールユニットの作動を説明するためのフローチャー
ト図、第５図はリーン移行速度テーブルを示す特性図である。１・・・・・・エンジン　　　　　２・・・・・・吸気
系３・・・・・・空燃比調整手段４・・・・・・運転状態検出手段５・・・・・・空燃比設定手段　　６・・・・・・吸気
検出手段７・・・・・・移行速度設定手段１１・・・・・・エアフローセンサ１２・・・・・・インジェクタ１４・・・・・・コントロールユニット１５・・・・・
・スロットル開度センサ第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）エンジンの所定運転状態を検出して空燃比をリー
ン化するエンジンの空燃比制御装置であって、上記空燃
比のリーン化の移行速度を吸気量の変化度合に応じて変
えるようにしたことを特徴とするエンジンの空燃比制御
装置。