JPS63105256A - 電子制御燃料噴射式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〉 本発明は電子制御燃料噴射式内燃機関の空燃比制御装置
に関する。

〈従来の技術〉 電子制御燃料噴射式内燃機関としては従来以下のような
ものがある。

即ち、エアフローメータにより検出される吸入空気流量
Ｑとクランク角センサや点火コイル等によって検出され
る機関回転速度Ｎとから基本燃料噴射ｆｆ１Ｔ　ｐ　（
’−Ｋ　ｘ　Ｑ／Ｎ　ＨＫは定数）を演算し、更に、機
関温度等の機関運転状態に応じた各種補正係数Ｃ０ＥＦ
と空燃比フィードバンク補正係数αとバッテリ電圧によ
る補正分子ｓとを演算した後、前記基本燃料噴射量Ｔｐ
をこれらにより補正演算して、最終的な燃料噴射！ｆｋ
Ｔ　ｉ　　（−Ｔ　ｐ　Ｘ　Ｃ０ＥＦＸα＋Ｔｓ）を設
定する。

そして、設定された燃料噴射ｉＴｉに相当するパルス巾
の噴射パルス信号を電磁式燃料噴射弁に出力することに
より、機関に所定量の燃料を噴射供給するようにしてい
た（特開昭５９−２０３８２８号公報等参照）。

前記空燃比フィードバック補正係数αは、空燃比フィー
ドバック制御のためのものであり、この空燃比フィード
バック補正係数αの値は、積分制御により変化させるこ
とにより安定した制御としている。

即ち、排気系に設けられ排気中の酸素濃度に対応した電
圧を出力する０２センサからの出力電圧と所定のスライ
スレベル電圧とを比較して実際の空燃比が目標空燃比（
通常この目標空燃比は理論空燃比であり、このとき前記
スライスレベル電圧は理論空燃比における酸素濃度に対
応させる）に対してリッチかリーンかを判定し、例えば
空燃比がリーン（リッチ）の場合には、所定時間毎に所
定の積分分（１分）ずつ徐々に上げて（下げて）いき、
空燃比を目標空燃比に制御する（特開昭６０−２４０８
４０号公報等参照）。このような空燃比のフィードバッ
ク制御においては、前記積分分（１分）をそのときの基
本燃料噴射ＩＴｐと機関回転速度Ｎとによって、予めＴ
ｐとＮに対応させて記憶しである積分分（１分）を検索
して設定するようにしていた。尚、比例積分制御によっ
て空燃比フィードバック補正係数αを制御するようにし
たものもある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、近年燃費向上や排気の浄化等を目的として、
機関の低速低負荷定常運転状態において、理論空燃比よ
りも目標空燃比を薄く設定して空燃比制御するようにし
たものがある。即ち、高出力を必要とせず希薄燃焼させ
ても良い所定の低速低負荷定常運転状態であることが判
定されると、通常状態で理論空燃比に設定される目標空
燃比を理論空燃比よりも薄い希薄空燃比に切り換え、実
際の空燃比が所定希薄（リーン）空燃比となるように燃
料噴射量Ｔｉを減量設定して噴射制御するものであり、
これにより燃料消費量を少なくすると共に、排気中の有
害成分を低減しようとするものである。

しかしながら、希薄空燃比を目標空燃比として空燃比フ
ィードバック制御を行う場合に、従来の理論空燃比制御
時用の積分制御における積分分（１分）をそのまま用い
て空燃比フィードバック制御を行うと、トルク変動が許
容範囲を越えて大きくなってしまうという問題があった
。

即ち、空燃比が薄い状態では、空燃比フィードバック補
正係数αによる燃料噴射量Ｔｉの補正制御が急激に行わ
れるとトルク変動が発、生ずるため、所定の希薄空燃比
制御を行うためには、積分分（１分）を第４図に示すよ
うに空燃比が薄くなるほど小さくなるようにする必要が
ある。一方、実際の空燃比が目標とする所定希薄空燃比
に制御されているときのトルク変動を回避するために積
分分（１分）を十分に小さく設定して、この積分分（１
分）で希薄空燃比よりも濃い空燃比（理論空燃比）にお
いても空燃比フィードバック制御を行うようにすると、
目標空燃比への収束性が悪化するという問題がある。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、空燃比
フィードバック制御における目標空燃比が理論空燃比よ
りも薄く設定される機関運転状態において、目標空燃比
への収束性を確保しつつトルク変動を回避できる空燃比
制御装置を提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 そのため本発明では、第１図に示すように、機関の運転
状態に応じて基本燃料噴射量を設定する基本燃料噴射量
設定手段と、機関吸入混合気の空燃比を検出する空燃比
検出手段と、これにより検出された空燃比と所定の目標
空燃比とを比較して積分制御による空燃比フィードバッ
ク補正係数を設定する空燃比フィードバック補正係数設
定手段と、基本燃料噴射量設定手段により設定された基
本燃料噴射量と前記空燃比フィードバック補正係数設定
手段により設定された空燃比フィードバソり補正係数と
に基づき燃料噴射量を設定する燃料噴射量設定手段と、
これにより設定された燃料噴射量に応じて燃料噴射弁を
駆動制御する燃料噴射弁駆動制御手段と、を備え、前記
目標空燃比が機関運転状態に応じて理論空燃比と理論空
燃比よりも薄い希薄空燃比とに切り換え設定されるよう
に構成された電子制御燃料噴射式内燃機関の空燃比制御
装置において、前記目標空燃比が理論空燃比よりも薄く
設定される機関運転状態において実際の空燃比変化に応
じて前記空燃比フィードバック補正係数の積分制御にお
ける定数を設定する積分制御定数設定手段を設けるよう
にした。

〈作用〉 かかる構成によると、空燃比フィードバック制御におけ
る目標空燃比が理論空燃比よりも薄く設定される機関運
転状態において、実際の空燃比変化に応して空燃比フィ
ードバック補正係数の積分制御における定数（積分分）
が設定されるため、空燃比の濃側では定数を極力大きく
設定することにより目標空燃比への収束性を確保し、か
つ、空燃比の薄側で定数を小さく設定することによりト
ルク変動が発生することを回避することが可能となる。

即ち、第４図に示したトルク変動ＮＧ領域を回避しつつ
そのときの空燃比に対応した適切な定数を設定すること
ができるようになるものである。

〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第２図に本発明にかかる空燃比制御装置を備えた電子制
御燃料噴射式内燃機関の一実施例のハードウェア構成を
簡略化して示しである。

ここで、点火コイル１からの機関回転速度信号Ｎ、エア
フローメータ２からの吸入空気流量信号Ｑ、水温センサ
３からの機関冷却水温度信号ＴＷ。

スロ７）ル弁開度センサ４からの吸気通路に介装された
スロットル弁（図示省略）の開度信号θ。

更に空燃比検出手段としての酸素センサ５（機関排気中
の酸素濃度によって理論空燃比を含む広範囲の空燃比を
検出するものであり、例えば特願昭６０−１６７４４０
号等参照）からの酸素濃度（空燃比）信号が、マイクロ
コンピュータを内蔵したコントロールユニット６に入力
されるようになっている。そして、コントロールユニッ
ト６は、これらの信号に基づいて後述するようにして設
定した燃料噴射量Ｔｉに相当する噴射パルス信号を燃料
噴射弁７の駆動回路８に出力する。

即ち、コントロールユニット６は、基本燃料噴射量設定
手段、空燃比フィードバック補正係数設定手段、燃料噴
射量設定手段、積分制御定数設定手段を兼ねるものであ
り、駆動回路８とによって燃料噴射弁駆動制御手段を構
成する。

次にコントロールユニット６による燃料噴射量Ｔｉの設
定制御を第３図のフローチャートに基づき説明する。

ステップ（図中では「Ｓ」としてあり、以下同様とする
）１では、各センサ１〜５によって検出された機関回転
速度Ｎ、吸入空気流量Ｑ、冷却水温度Ｔｗ、スロットル
弁開度θ及び排気中の酸素濃度を入力する。

ステップ２では、ステップ１で入力した吸入空気流量Ｑ
と機関回転速度Ｎとによって基本燃料噴射量Ｔｐ　（−
ＫＸＱ／Ｎ、には定数）を演算する。

ステップ３では、機関が定常運転状態であるか否かを判
定する。この判定は、例えば今回ステップ１で入力した
スロットル弁開度θと前回の人力値とから開度変化率Δ
θを求め、この開度変化率Δθが所定値以下であるとき
に機関が定常運転状態であると判定する。また、前記ス
ロットル弁開度変化率Δθの他、機関回転速度Ｎの変化
や基本燃料噴射ＩＴｐの変化等に基づいて機関が定常運
転状態であるかを判定するようにしても良い。

ここで、機関が定常運転状態であると判定されると、次
のステップ４で現在の運転状態が理論空燃比よりも所定
だけ薄い空燃比を目標空燃比として燃料制御すべき運転
状態即ち希薄空燃比制御領域であるか否かを判定する。

具体的には、ステップ２で演算した基本燃料噴射量Ｔｐ
とステップ１で入力した機関回転速度Ｎとによって所定
の低速低負荷運転状態であるかを判定するようにする。

ステップ４で希薄空燃比制御領域であることが判定され
た場合には、ステップ５へ進み検出された空燃比に基づ
き積分分（１分）を検索し、ステップ３で機関が定常運
転状態でないと判定されたとき、又は、ステップ４で希
薄空燃比制御領域でないと判定されたときには、ステッ
プ６へ進み従来と同様に基本燃料噴射ＩＴｐと機関回転
速度Ｎとに基づき積分分（１分）を検索する。

即ち、コントロールユニット６に内蔵したマイクロコン
ピュータには、予め空燃比に応じて積分分（１分）を２
次元マツプに記憶させてあり、フローチャート中のステ
ップ４に示したように酸素センサ５によって検出される
排気中の酸素濃度から求められる空燃比が濃いときほど
積分分（１分）が大きく設定されるようになっている。

一方、コントロールユニット６に内蔵されたマイクロコ
ンピュータには、理論空燃比を目標空燃比とする機関運
転領域において基本燃料噴射ｆｆ１Ｔｐと機関回転速度
Ｎとをパラメータとする所定碩域毎に積分分（１分）を
記憶させてあり、ステップ６では、ステップ１で入力し
た機関回転速度Ｎとステップ２で演算した基本燃料噴射
ｆｔＴｐとによって該当する運転領域の積分分（１分）
を検索する。

ステップ５若しくはステップ６で空燃比フィードバック
補正係数αを制御する積分分（１分）が設定されると、
ステップ７で酸素センサ５によって検出される実際の空
燃比と目標空燃比（ここでいう目標空燃比とは、理論空
燃比若しくは理論空燃比よりも所定だけ薄い希薄空燃比
である）とを比較して空燃比フィードバック補正係数α
を設定する。

即ち、実際の空燃比が目標空燃比よりも濃い（リッチ）
ときにはステップ８へ進み前回設定された空燃比フィー
ドバック補正係数αから今回設定された積分分（１分）
を減算して今回燃料噴射量Ｔｉの演算に用いる空燃比フ
ィードバック補正係数αとして設定する。一方、実際の
空燃比が目標空燃比よりも薄い（リーン）ときにはステ
ップ１０へ進み前回設定された空燃比フィードバック補
正係数αに今回設定された積分分（１分）を加算して今
回燃料噴射量Ｔｌの演算に用いる空燃比フィードバック
補正係数αとして設定する。また、実際の空燃比が目標
空燃比と略一致しているときには、前回設定された空燃
比フィードバック補正係数αをそのまま今回も用いるよ
うに設定する。

このようにして空燃比フィードバック補正係数αが設定
されると、ステップ１１で冷却水温度Ｔｗ等の機関運転
状態に応じた各種補正係数Ｃ０ＥＦとバッテリ電圧によ
る補正分子ｓとを演算した後、ステップ２で演算した基
本燃料噴射ｆｔＴｐをこれらにより補正演算して、最終
的な燃料噴射１Ｔｉ（＝Ｔｐ　ＸＣ０ＥＦｘα＋Ｔｓ）
を設定する。

以上のように、本実施例によると、所定の希薄空燃比制
御領域で然も機関の定常運転時に、空燃比フィードバッ
ク補正係数αの積分制御における積分分（１分）がその
ときの空燃比に応じて設定されるようになるため、理論
空燃比よりも実際の空燃比が薄い運転状態において、空
燃比フィードバック制？１１によるトルク変動を回避で
き、然もそのときの空燃比における積分分（１分）の許
容最大値を設定できるため、目標空燃比への収束性を確
保できる。

尚、本実施例においてば、空燃比に対応させて積分分（
１分）を記憶させるようにしたが、希薄空燃比制御の条
件が揃ったときからの経過時間で積分分（１分）を設定
するようにしても良い。即ち、希薄空燃比制御の条件が
揃ってから実際の空燃比が目標希薄空燃比に近似するま
での間における空燃比変化を予め実験によって求めてお
き、この時間に対する実際の空燃比変化に対応するよう
に積分分（１分）を前記経過時間に対応させて設定すれ
ば良い。

また、本実施例においては、空燃比フィードバック補正
係数αを積分制御によって変化させるようにしたが、比
例積分制御により比例骨（Ｐ分）と積分分（１分）とに
よって制御するようにしても良い。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によると、目標空燃比が理論
空燃比よりも薄く設定される機関運転状態において、そ
のときの実際の空燃比変化に応じて空燃比フィードバッ
ク制御における積分制御の定数が設定されるため、トル
ク変動を回避しつつ目標空燃比への収束性を確保できる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成ブロック図、第２図は本発明の一
実施例を示すシステム概略図、第３図は同上実施例にお
ける燃料噴射量設定制御を示すフローチャート、第４図
は空燃比と積分分（１分）との関係を示すグラフである
。 １・・・点火コイル　　２・・・エアフローメータ３・
・・水温センサ　　４・・・スロットル弁開度センサ５
・・・酸素センサ　　６・・・コントロールユニット７
・・・燃料噴射弁　　８・・・駆動回路特許出願人　日
本電子機器株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　富二雄 −％Ｎ％’Ｊ−Ｎ−コーＬ！ン イ ＝素置（−傘）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関の運転状態に応じて基本燃料噴射量を設定する基本
   燃料噴射量設定手段と、機関吸入混合気の空燃比を検出
   する空燃比検出手段と、検出された空燃比と所定の目標
   空燃比とを比較して積分制御による空燃比フィードバッ
   ク補正係数を設定する空燃比フィードバック補正係数設
   定手段と、設定された前記基本燃料噴射量と前記空燃比
   フィードバック補正係数とに基づき燃料噴射量を設定す
   る燃料噴射量設定手段と、設定された燃料噴射量に応じ
   て燃料噴射弁を駆動制御する燃料噴射弁駆動制御手段と
   、を備え、前記目標空燃比が機関運転状態に応じて理論
   空燃比と理論空燃比よりも薄い希薄空燃比とに切り換え
   設定されるように構成された電子制御燃料噴射式内燃機
   関の空燃比制御装置において、前記目標空燃比が理論空
   燃比よりも薄く設定される機関運転状態において実際の
   空燃比変化に応じて前記空燃比フィードバック補正係数
   の積分制御における定数を設定する積分制御定数設定手
   段を設けたことを特徴とする電子制御燃料噴射式内燃機
   関の空燃比制御装置。