JPS63179152A - 内燃機関の空燃比制御方法 - 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、内燃機関の空燃比制御方法に係り、特に、ｏ
２センサを用いて空燃比を理論空燃比に帰還制御するの
に好適な空燃比制御方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、空燃比制御方法は特開昭５１−１３８２３０号公
報記載のように０２センサの出力とエアフローメータの
出力を直接アナログ式の偏差回路に取り込み、そのアナ
ログ式の偏差回路の出力に基づいてアナログ式の比例積
分回路が出力する制御信号によって空燃比の帰還制御が
なされていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来のアナログ式の制御装置はコンデンサ、ｇ抗器、ト
ランジスタ、バイブレータ等の空気部品により構成され
てたい。制御精度は各電気部品の精度に大きく依存して
いたために制御精度を向上させるためには各電気部品の
精度の向上が要求さ、れるとともに複雑な制御装置が要
求され非常に高価なものとなっていた。さらに、各電気
部品には電気特性にバラツキがあり、制御装置に一様の
性能を得ることが期待できず、各々の装置に対して調整
が必要であった。また、電気部分は使用時間とともに経
年変化をおこし、電気特性が変化し、その変化も各部品
ごとに一様ではなく、制御装置を必要な性能に維持する
ことが困難であった。また、各電気部品は温度とともに
性能が変化していたために、温度補償のための回路が必
要となり制御装置がいっそう複雑となり高価になること
を促していた。また、制御回路において、オペアンプ。

コンデンサ、抵抗等を用いて比例、積分制御を行ってい
るため、オペアンプ等の特性から積分傾斜が曲がって正
確な制御ができなくなり制御上ハンチングや制御遅れが
生じ正確なフィードバック制御ができないという問題が
あった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の特徴は内燃機関の空燃比制御方法において、０
２センサの出力とアナログ−ディジタル変換をしてディ
ジタルコンピュータに取り込み、予め決められたステッ
プにしたがって空燃比をするように構成した点にある。

〔作用〕

前記空燃比制御は、０２センサの出力をアナログ−ディ
ジタル変換し、アナログ−ディジタル変換した値を予め
決められたスライスレベル値と比較し、アナログ−ディ
ジタル変換された値が上記スライスレベル値を横切った
かどうかを判断し、アナログ−ディジタル変換された値
がスライスレベル値より大きくアナログ−ディジタル変
換された値がスライスレベル値を横切っている場合には
制御信号に第１の制御量を減算した制御信号を発生させ
、アナログ−ディジタル変換された値がスライスレベル
値より大きくアナログ−ディジタル変換された値がスラ
イスレベル値を横切っていない場合には制御信号に第２
の制御量を減算した制御信号を発生させ、アナログ−デ
ィジタル変換された値がスライスレベル値より小さくア
ナログ−ディジタル変換された値がスライスレベル値を
横切っている場合には制御信号に第３の制御量を加算し
た制御信号を発生させ、アナログ−ディジタル変換され
た値がスライスレベル値より小さくアナログ−ディジタ
ル変換された値がスライスレベル値を横切っていない場
合には制御信号に第４の制御量を加算した制御信号を発
生させて空燃比を制御することによって達成される。

（実施例〕 以下、本発明の実施例について説明する。

第１図はフィードバックによる空燃比制御を示している
。

エンジン１の排気マニホールド２に排気ガス濃度を検出
するためのセンサ３が取付けられている。

センサ３の出力信号で制御装置４は空燃比が三元触媒５
の浄化効率が最高になる三元点になるように気化器６に
取付けられている空燃比制御用のソレノイド７を作動さ
せる。制御装置４には空燃比制御を必要としない運転状
態、例えばアイドル状態、パワー補正状態等を知るため
の信号が、センサ８から与えられる。このセンサ８には
スロットル弁開度を検出するものが多く使われている。

第２図はディジタルコンピュータを用いた＃押装置を示
している。構成の主要部はデータの処理を行なうマイク
ロプロセシングユニット（ＭＰＵ）、プログラムおよび
データを収納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）　、デ
ータを一時的に蓄えるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ
）それと外部と情報のやりとりをするハードウェア部分
（ｉｌｏ）よりなる、以下Ｍ　Ｐ　Ｕ　、　ＲＯＭ　、
　ＲＡ　Ｍ　、　ｉ　／　ｏと呼ぶ。これらはお互いに
アドレスバス、データバスおよびコントロールラインで
相互接続され、ＭＰＵはＲＯＭに書込れているプログラ
ムに従い、ｉｌｏの入力データを用いて処理し、その結
果を再びｉ　／　ｏを経由して出力を出すようになす。

ｉ　／　。

部は以上述べた如く、計算機と外部のセンサ、アクチュ
エータと相互に情報のやり取りをする重要な部分で、そ
の構成は第６図に示すレジスタＲＥＧＡ／Ｄコンバータ
ＡＤ、個別の１，０の信号入力Ｄｉ、Ｄ／Ａコンバータ
ＤＡ、個別の１，０の信号出力ＤＯ、パルス出力ＰＯそ
れに割込タイマーＴＭより成る。０２センサのアナログ
出力は４ｍ衝増幅器Ａを経由してＡ／ＤコンバータＡ／
Ｄに接続する。またＤ／ＡコンバータＤＡのアナログ出
力を０２センサ○Ｓに接続し、０２センサＯ８に対し、
電流流込回路を構成する。またスロットルに応動するス
イッチＳＷＩ、ＳＷ２を個別１，０信号入力Ｄｉに接続
し、１．０の形で計算機が認知できるようになす。−力
出力としてソレノイド１とソレノイド２を動かすために
、パルス出力回路Ｐｏｌ、２から各々ソレノイド１，２
に信号を与え、計算機での計算結果に応じたデユーティ
サイクルで、ソレノイド１，２を駆動するようになす。

以上のように構成された装置による動作を以下に説明す
る６本装置は０２センサの出力に応じて気化器に取付け
たソレノイド１，２のデユーティサイクルを変化させ燃
料流量を制御し空燃比を閉ループ制御するように成すも
のである。０２センサは一種の酸素濃淡電池で空燃比１
４．８付近で起電力が第３図に示す如く急変する特性を
利用する。アクチュエータとしてのソレノイドは第４図
に示すようにデユーティサイクルの大きさに応じて空燃
比を変化させ得るように成しているため、空燃比を最適
に制御するためには０２センサ出力により空燃比のリッ
チ、リーンを判定して第５図に示す如くリッチの場合は
、（Ａ）、（Ｂ）に示すようにデユーティサイクルを漸
減し、リーンの場合は漸増して平均的空燃比が１４．８
　となるように閉ループ制御をする。第５図の（Ｂ）の
出力に段差部分があるのは空燃比が変化してから０２セ
ンサ出力が応答するまでの遅れを補償するもので、これ
を比例分と称し、これにより制御系の応答性を向上させ
ることができる。

そのフローチャートを第６図に示す。すなわち緩衝増幅
器Ａを通った０２センサ出力はブロック５０でＡ／Ｄ変
換を行い、デジタル値とする。その値と基準値であるス
ライスレベルＳ／Ｌとをブロック５１で比較しリッチ、
リーンの判定を行なう、しかしリッチの場合でもリーン
からリッチに移った時は前述の如く比例分を考慮せねば
ならなく、判定が必要となりそれをブロック５２で行な
う。ブロック５２の結果ＹＥＳならば比例分の処理をブ
ロック５４で行い、Ｎｏぼらばブロック５５でデユーテ
ィサイクルＤＳを漸減させるためにΔｄをデユーティサ
イクルＤＳ値から減算する。

そしてブロック５８にてデユーティサイクルＤＳの値を
パルス出力Ｐｏｌ、２に出してソレノイド１．２を動か
す。その後ブロック５ｏに戻って再び同一の処理を繰返
す。以上はリッチと判定された場合であるが、リーンと
判定された場合は、ブロック５３，５６．５７を通るこ
ととなり、比例分とΔｄの符号が異なるのみで同様な処
理を行なう。

エンジンの始動直後など０２センサが冷えている時に別
な問題が生ずる。すなわち０２センサは第７図に示す如
く内部抵抗はサーミスタに類似した特性を示し低温時は
非常に大きくなる。従って普通の緩衝増幅器では入力イ
ンピーダンスは十分には高くないため、０２センサの起
電力を正確に増幅することはできない。従って０２セン
サのウオームアツプ期間が必要となりまたそのウオーム
アツプ完了の判定が必要となる。そのためにはエンジン
始動後Ｄ／ＡコンバータＤＡより電圧を出力しＯｘセン
サに電流を流込むようになす、その結果第８図に示す。

２センサ出力Ｒ１，ＬＬはＲ２、Ｒ２の如＜Ｏｘセンサ
内部抵抗が大きいほど増大する。ここでＲはリッチの時
、Ｌはリーンの時に対応させている。いずれにしろ０２
センサがウオームアツプされてくれば０２センサ出力は
スレッシホルト電圧Ｈ／Ｌを上から下に横断し、この時
点をウオームアツプ完了と見做すことができる。その時
点においてＤ／Ａコンバータ出力を０とすれば流込電流
がなくなりＯｘセンサ出力はＲ１またはＬｌに移行する
。しかしこの時は第７図に示す如＜Ｏｘセンサの内部抵
抗は十分低くなっているので、緩衝増幅器Ａで十分増幅
可能となる。従ってこの時スライスレベルＳ／Ｌを第８
図に示す位置Ｓ／ＬＯに設定すれば０２センサ出力のリ
ッチ、リーンが判定でき、この時点から閉ループ制御を
開始させる。一方ｏ２センサ出力Ｒ１゜Ｌｌは０２セン
サの温度に依存する。それにも拘らずスライスレベルＳ
／Ｌを常にＲ１，Ｌｌの間に設定するためにはＲ１，Ｌ
Ｌの刻々の最大値。

最小値を求めてその中間にスライスレベルＳ／Ｌを設定
すれば、第８図に示す如く、０２センサが十分ウオーム
アツプされるまでスライスレベルＳ／Ｌは０２センサ出
力電圧に追尾していく。ウオームアツプ前のまだ閉ルー
プ制御開始前はソレノイド１，２に対して固定されたデ
ユーティサイクル５０％を出力させる。

その制御のフローチャートを第９図に示す。エンジン始
動後ブロック５９にてＤ／ＡコンバータからＶ　（Ｖ）
を出力する。次にブロック６０にてフラグＦＬＧを１に
セットして計算機は現在ウオームアツプ中であると確認
する手段をとる。その後ブロック６１にて０２センサの
出力値をＡ／Ｄ変換してデジタル値を得、ブロック６２
でフラグＦＬＧの判定を行なう。フラグＦＬＧが１であ
ればウオームアツプ中であるからブロック６３へ行き０
２センサのデジタル値とスレッシホルトＨ／Ｌの比較を
行なう。ＹＥＳであればウオームアツプ未完なのでブロ
ック８０でソレノイド１．２にデユーティサイクル５０
％を与えた後、ブロック６１へ再び戻らせる。Ｎｏであ
ればウオームアツプ完了であるからブロック６４でＤ／
ＡコンバータＤＡの出力を０として流込を停止しブロッ
ク６５でフラグＦＬＧをＯにクリアしてウオームアツプ
を完了し、ブロック６６でスライスレベルＳ／Ｌを予め
実験により求めた値Ｓ／ＬＯにして。

ブロック６１にジャンプする。再びブロック６２でフラ
グＦＬＧが０であればウオームアツプ完了であるから、
ブロック６７．６８でＯｘセンサの最大値と最小値が双
方共セットされていればブロック６９にてスライスレベ
ルＳ／Ｌを次式で決定する。

Ｓ／Ｌ＝Ｋｘ　（最大値−最小値）十最小値ただしＯ＜
Ｋ＜１ このＫの値によりスライスレベルの位置が決定される。

また０２センサの経年変化によりＫの最適値は変化する
。しかし最大値−最小値の値により経年変化が判定でき
、Ｋの値に最大値−最小値の結果による補正値の加減算
を行なう。もし双方共セットされていなければブロック
６６で定めたスライスレベルＳ／Ｌ○をそのまま使用す
る。ブロック７ｏ以降のフローチャートは第６図のブロ
ック５１以降とほぼ同一であり、異なるのはブロック７
０で枝分れした後、各々ブロック７１゜７２で０２セン
サのＡ／Ｄ変換値の時々刻々の最大値と最小値をセット
するところである。この最大値、最小値は再びブロック
６９で使用し、新たにスライスレベルＳ／Ｌを設定する
。

第２図の実施例においてスイッチＳ　Ｗｌ、　Ｓ　Ｗ　
２はスロットルに応動して開閉させるようになし、各々
９度以上で開、６０度以下で開とする。それを第１０図
に示す、９度以下では減速時またはアイドリング時、９
〜６０度では加速時または定常負荷時６０度以上で急加
速時あるいは高負荷時である。この信号によりエンジン
の負荷状態を検出し、第５図（Ｂ）に示すデユーティサ
イクルの増加減少の割合と前述の比例台の値を選択する
。第５図に示すように０２センサの出力は１またはＯの
ように殆ど０Ｎ−ＯＦＦ状態で＠御している関係上、デ
ユーティサイクルの漸増、漸減の割合と比例台と称する
段差の割合は系の応答性に大きく影響を与える。速い応
答性を得るためには前記割合を大きくとるのがよいが、
その場合は空燃比の振れが大きくなるのでエンジンのハ
ンチング等、悪影響を与えるため、妥当な値があり、か
つエンジンの負荷などの状態により、変イｂする。従っ
てエンジンの状態をスイッチＳＷＩ、ＳＷ２により検出
し所定の値に切換えるようになす。

そのフローチャートを第１１図に示す。スロットル開度
が９度以下、９度以上６０度以下、６０度以上の３種の
状態をブロック７３．７４の２個の判定により行ない、
各々に対応した１回当りのデユーティサイクルの増量あ
るいは減量Δｄと比例台をセットする、このフローチャ
ートを第９図のブロック６９と７０の間に挿入し、目的
を達成させる。

０２センサ出力はリッチからリーン時とその逆の場合と
で応答性に差をもっている。一般にり一ンからリッチの
応答がその逆の場合よりも速いため空燃比１４．８　を
中心としてリーン、リッチを繰返して制御を行うと、た
とえ０２センサの静特性が空燃比１４．８　に一致して
いたとしても動的にはリーン信号を出している時間より
もリッチ信号を出している期間が長いため、制御された
空燃比の平均値はリーン側にずれる。これを解消させる
ために第１２図に示すように２種のスライスレベルＳ／
ＬＬ、Ｓ／Ｌ２を設けて応答性の差を打消すようになす
。それを具体的に達成させるために、第９図のブロック
７１．７２にてリッチと判定されたらフラグＦＬＧ１＝
１としリーンと判定された場合ＦＬＧ１＝Ｏとする。こ
のＦＬＧＩは第１３図で状態判定に使用する。第１３図
においてＦＬＧ１＝Ｏすなわちリーンの場合はに２なる
値をＫに代入し、ＦＬＧ１＝１すなわちリッチの場合は
に１なる値をＫに代入する。第１３図で示すブロックを
第９図のブロック６８と６９の間に挿入することにより
ブロック６９で使われるＫの値はＫｌ、に２のいずれか
になりそれに応じてスライスレベルＳ／Ｌが変化し第１
２図に示す２種のスライスレベルＳ／ＬＬ、Ｓ／Ｌ２が
得られる。

ｏ２センサを利用したフィードバック制御は前述の如く
０２センサのＯＮ−〇ＦＦに従って燃料。

の増減を行っているため、急加速速時の応答性が問題と
なる。急加減速時には空気量と燃料量が同一割合で変化
できないという欠点を気化器が持っているため空燃比が
急変することとなり、積分的な制御方式からして、その
変化に追従するまでかなりの時間がかかり、その間は空
燃比が目標から大きくずれてしまう恐れがある。従って
このような急加減速時には予想される変化に応じて補正
するようになす制御が必要となる。第２図の本システム
では予想される変化はスロットルスイッチＳＷＩ、ＳＷ
２により検知することができる。本実施例ではスイッチ
ＳＷＩの状態により補正を行うようになす。

第１４図はフィードバック制御時のデユーティサイクル
の変化を示すものである。Ｆはスロットルの動きを示し
たもので、その変化に従ってスイッチＳＷ１は開→閉→
開となる。レベルＡは開に対応したデユーティサイクル
変化で、スイッチＳＷＩが閉となった時、滑らかに次の
レベルＢなる平衡位置に移行し、次にスイッチＳＷＩが
開となった時、やはり滑らかに次のレベルＣなる平衡位
置に移行する。これらレベルＡ、Ｂ、Ｃはエン　。

ジンの状態によって変化するから、特定の値とはならな
い。従ってこれらのレベルは予想することができない。

しかし、特にレベルＢからレベルＣに移行する時は加速
時であり、速い応答性が要求される。そのために、スイ
ッチＳＷＩが開から閉となる直前のレベルＡを記憶して
おき、次にスイッチＳＷ１が閉から開となった時１時間
Ｔだけ強制的にレベルＡなる値に固定すれば第１４図Ｅ
に示す如く速い応答性が得られ、その時のレベルＡはレ
ベルＣと大差ない値となる。しかしスイッチＳＷＩの開
期間がアイドリング等で時間Ｔ１以上持続した時は、こ
の制御を行って以前のレベルＡを再出力してもエンジン
の状態が変化してしまい無意味となるので、このような
場合は動作せぬようにする。

第１５図にそのフローチャートを示す。スイッチＳＷＩ
が開かどうかを判定し閉ならば開から閉に移ったのかを
判定する。これ等の判定はブロック７５，７６．７７で
行う。ブロック７６にてもしＹＥＳであればブロック７
８にてレベルＡのデユーティサイクルの値をメモリにス
トアし、Ｎ。

であれば何もしないで次のステップへ抜は出す。

ＳＷｌが開であれば閉から開へ移ったか判定し、ブロッ
ク７７でＹＥＳであれば以前にストアされているレベル
Ａのデユーティサイクルを時間Ｔだけソレノイド１，２
に出力する。ただしＳＷＩの閉時間がＴ２以下のときの
みこの処理を行う。

Ｎｏであれば何もしないで次の処理へ行く。この第１５
図のフローチャートは第９図のブロック６２と６３の間
に挿入することにより本機能が追加される。

０２センサによるフィーバツク制御を行なった場合、０
２センサの故障あるいは気化器の故障などにより、制御
不能となる。このような時、空燃比は異常となり、排気
ガスの悪化を伴うので、直ちに運転者にランプ等により
警報を発する必要がある。その検出の手段は０２センサ
のリーンあるいはリッチ信号が一定期間以上持続するこ
とで行う。この一定期間はエンジンの状態により、第５
図（Ａ）に示す。２センサ出力の周期が異なるので切換
るのが好ましくスイッチＳＷＩ、ＳＷ２で得られる３状
態で切換えるようになす。一方前述の如くこのリーンと
リッチの状態はＦＬＧＩに反映されているのでこの状態
により判定することができる。そのフローチャートを第
１６図に示し、タイミングを第１７図に示す。割込タイ
マーＴＭにより一定時間にマイクロプロセシングユニッ
トＭＰＵに対して割込をかけメモリＭの内容を１ずつ増
加させる。それはＭの内容として第１７図に示す。一方
リーンからリッチとその逆にＦＬＧＩが移行した時に次
のタイマー割込においてメモリＭの内容を０にクリアす
る。このようにすればメモリＭの内容は図示の如く階段
波の繰返しとなりＦＬＧＩが正常に１．０を繰返してい
る限り所定の値以上とはならない。ところがＦＬＧＩが
０または１を持続した場合、その間、メモリＭの内容は
増加して行き所定の値ＭＯに越える。この時が異常と判
断すべき時で警報を発するようになす。

それは第１６図のフローチャートにより達成されるタイ
マー割込によりこのフローチャートに入りフラグＦＬＧ
Ｉが１→０またはＯ→１と変化した時、メモリＭをＯに
クリアしそうでない時はＭ＝Ｍ＋１としてＭの内容を増
加させる。次にＭがＳＷＩ、ＳＷ２に応じた値ＭＯ以上
になったかどうか判定し、ＹＥＳであればアラームを出
力し、警報ランプを点灯し、ソレノイド１，２にデユー
ティサイクル５０％を出力する。Ｎｏであればそのまま
この割込フローから抜出すようになす。

効果 １、加速時の補正においてスロットルが９度以下になっ
た直前のデユーティサイクルの値を出力せねばならない
が、デジタルメモリを用いているのでアナログ回路のよ
うに放電して変化することがない。逆に少々変更しなけ
ればならぬ時も簡単に行なえるため、大きな補正効果が
得られる。

２、本方式により０２センサが完全にウオームアツプさ
れていなくても制御が行なえる。

３、エンジンの状態を判別してデユーティサイクルの変
化の仕方をマイクロプロセシングユニットから最もエン
ジンの状態に適合したものとすることができる。

４、スライスレベルを２種設けることにより０２センサ
の応答性の補正ができ常に目標の空燃比を得ることがで
きる。

５、制御の故障検出をソフトウェアカウンタ方式で簡単
に行なうことができ、直ちに運転者の故障であることを
知らすことができる。

第１８図は、本発明における内燃機関の電子式燃料制御
装置の構成の一例を示すブロック図である。第１８図に
おいて、本発明の基本構成を説明する。本システムは、
ディジタル演算処理を行なうマイクロ・プロセッシング
・ユニット（以後ＭＰＵと略記する）１０１．読出しと
書換えが可能な記憶素子（以後ＲＡＭと略記する）１０
２゜制御プログラムおよび固定データを記憶しである素
子（以後ＲＯＭ１と略記する）１０３．気化器の特性を
記憶する素子（以後ＲＯＭ２と略記する）１０４、およ
びエンジン運転条件をＭＰＵ１００に伝送できる信号に
翻訳し、且っＭＰＵ１００の演算処理結果に基づいてオ
ン−オフソレノイド１０４，１０５を動かすための信号
を出力する機能を有する素子（以後Ｉ１０と略記する）
によ°つて構成されており、それぞれは並列に接続され
ている。

前記Ｉ１０について更に詳細に述べる。エンジン運転条
件にはアナログ情報とディジタル情報とがある。アナロ
グ情報をＭＰＵ１００に伝送する手段を、複数個のアナ
ログ入力のうちの任意の１人力を選択するマルチプレク
サ（以後ＭＰＸと略記する）１０６、およびアナログ量
をディジタル量に変換する回路と変換結果を格納してい
るレジスタを有するアナログ／ディジタル変換器（以後
ＡＤＣと略記する）１０７で構成し、下記の如く動作さ
せる。即ち、複数個のアナログ入力、例えば吸気管負圧
を検知する圧力センサ１０９からの出力電圧。

冷却水温度あるいは吸入空気温度を検出するセンサ１１
０，１１１からの出力電圧など力５ｓｐｏｏ６に接続さ
れており、このＭＰＸ１０６はＭＰＵ１００からの指示
により前記のアナログ入力のうち１つを選択してＡＤＣ
１０７に接続する。するとＡＤＣ１０７が起動され、ア
ナログ量がディジタル量に変換される。変換結果は前述
の変換結果格納レジスタに記憶される。

！’ＩＰＵ１００は適当なタイミングでこのレジスタの
記憶内容を取込み、必要に応じてＲＡＭｌ０Ｉのある番
地をアクセスしてこの情報を記憶させておく。取込みが
完了するとＭＰＵ１００はＭＰＸ１０６の別な番地を選
択すべく指示を出し、別のアナログ入力をＡＤＣ１０７
に接続する。以下同様にして複数個のアナログ情報をデ
ィジタル量に変換して取込む。

ディジタル情報としては例えばスロットル弁に連動して
開閉するスイッチとか車速と設定値との大小比較の結果
で開閉するスイッチのオンオフ信号があり、Ｉｌｏには
これらの検知機能がある。

更に、エンジン運転条件の１つであるエンジン回転数の
情報を取込む手段をも有する。

以上の入力情報の取扱いは全てＩｌｏのコントロール部
（以後ＣＮＴＲＬと略記する）１０８を介して行なわれ
る。したがって、再びエンジン回転数の情報を取込む方
法をＣＮＴＲＬ１０８が内蔵する機能を用いて説明する
。即ち、必要な角度分解能に対応するパルス（これをＰ
ｌとする）とエンジン１回転毎に気筒数に対応するパル
ス（これをＰ２とする）とを発生する回転角度検出器・
１１２から出力される前記Ｐ１を予め設定されている計
測時間内にＣＮＴＲＬ１０８に内蔵された計数回路で計
数された値、あるいは前記Ｐ２とＰ２の間の計測時間に
よって知ることができる。これらの値は本ＣＮＴＲＬ１
０８を介してＭＰＵ１００に伝送される。

その他に、前記コントロール部１０８には第２３図に示
すような機能をも有する。第１９図は、前記ソレノイド
１０４．．１０５をオン−オフ的に駆動するための信号
を出力させる１実施例を説明するためのブロック図であ
る。第１９図において。

周期設定レジスタ２００はソレノイドの駆動周期データ
が記憶されており、その出力端は比較器Ａ（以後ＣＭＰ
Ｉ）２０３に接続されている。デユーティ設定レジスタ
２００はソレノイドをオン状態にしておく時間データを
記憶し、その出力端は比較器Ｂ（以後ＣＭＰ２と略記す
る）２０１に接続されている。タイマー２０２は任意の
一定時間毎にパールスを出力するクロックパルス発生部
２０６の出力パルス計数し、リセットされるまで加算計
数していく記憶を有する。ＣＭＰＩ、２，２０３゜２０
４は前記周期設定レジスタ２００あるいはデユーティ設
定レジスタ２０１とタイマー２０２の出力レベルを比較
し、 レジスタ〉タイマー なる時、ＬＬ　Ｉ　Ｉ＋レベル信号を出力し、レジスタ
≦タイマー なるとき、ｔｔ　Ｏｊｌレベル信号を出力する。

リセットパルス発生部２０５はＣＭＰＩの出力とクロッ
クパルス発生部２０６の出力信号を入力として、前記周
期設定レジスタ２００の内容とタイマー２０２の内容が
等しくなった時にクロックパルス発生部２０６の出力パ
ルスに同期してリセットパルスを出力する。このリセッ
トパルスは前記タイマー２０２の計数内容をクリアすべ
く用いられる。

以上のように構成されたソレノイド駆動信号発生部は第
２０図に示すタイミング・チャートの如く動作する。即
ち、ＣＭＰ２，２０４の出力はリセットパルス発生後タ
イマー２０２の内容がデユーティ設定レジスタ２０１の
内容と等しくなるまでｉｔ　１　ｕレベル信号を出力し
、等しくなった時点から再びリセットパルスが発生する
まで１１０１ｊレベル信号を出力する。それ故、このＣ
ＭＰ２゜２０４の出力信号を用いればソレノイドをオン
オフ駆動することができる。

以上に説明したシステムを用いれば、下記のような装置
が得られる。

従来の気化器によって発生する混合気の空燃比はベンチ
ュリ一部等の製作誤差、スローとメインあるいはプライ
マリ−とセカンダリ−のつながり部の調整不良によって
、エンジンが要求する理想的な空燃比に対して一定にな
っていない。

そこで、この気化器を検査する際に１台毎に空燃比の状
態を測定し、流入空気量に対する供給空燃比の値を前記
ＲＯＭ２，１０３に記憶する。このＲＯＭ２，１０３を
気化器と一体にすることにより制御ユニットと気化器と
の間の互換性が取れるようになる。

今、エンジンが何らかの条件のもとに動作している時、
そのときのエンジン回転数および負荷の情報を取込み、
流入空気量を計算する。この流入空気量の検知により、
気化器の供給空燃比がどの程度理想値からはずれている
かをＲＯＭ２，１０３の内容から知ることが出来る。

したがって、このズレ分を補正するようにスローまたは
メインを制御することによって常に空燃比を一定に保て
るようになる。

更に、第２１図により詳細に説明する。まず。

前記回転角度検出器１１２からのＰｌを任意の計測時間
で計数し、これをエンジン回転数の情報として取込む。

次に、エンジン負荷情報として吸気管負圧を圧力センサ
１０９から取込むが、これをアナログ情報として見ると
ＭＰＵ１００はＭＰＸ１０６に対し圧力センサ１０９の
出力電圧をＡＤＣ１０７に入力するように指示する。す
るとＡＤＣ１０７が起動されて変換を開始しその結果を
レジスタに格納する。ＭＰＵ１００は何らかの手段を用
いて変換終了を知り、レジスタの内容を取込み、ＲＡＭ
ｌ０Ｉに格納しておく。この値をエンジン負荷情報とす
る。前記２つのエンジン運転条件が求められた後、ＭＰ
Ｕ１００はＲＯＭ２゜１０２に格納されている制御プロ
グラムに基づいて流入空気量を計算する。計算終了後こ
の値に対応する気化器の供給空燃比の情報をＲＯＭ２゜
１０３から求めてくる。この時、理想空燃比と気化器の
供給空燃比との間に差がある場合にはＭＰＵ１００はこ
の差に対応した時間データをスローあるいはメイン用の
デユーティ設定レジスタに格納する。周期設定レジスタ
には既に時間データが格納されており、前記２つのレジ
スタに格納された時間データの割合によってソレノイド
をオンオフ駆動する。このときの気化器の供給空燃比は
、第２２図に示した如く、ソレノイドのオン・デユーテ
ィ比によって変化する。

それ故、適切なタイミングで気化器の供給空燃比の理想
空燃比に対するズレを補正することにより、全運転域で
一定の空燃比を有する混合気をエンジンに供給すること
ができ、排ガス浄化性、燃料消費率の点から有効な手段
を提供できる。

尚、制御ユニットの構成素子が大規模集積化すれば、小
型、軽量化が図れ、そのため制御ユニットを気化器本体
に一体化でき、耐ノイズ性の向上が図れる。

第２３図は、０２センサ３００を用いて閉ループ制御を
行なうためのシステム図である。第２３図において前記
０２センサ３００は排気マニホールドに取付けられその
出力端はＭＰＸ１０６に接続されている。したがって、
ｏ２センサ３００の出力電圧（第２４図■）は適当なサ
ンプリング周期で取込まれている。

本システムは、エンジンの運転条件を検知し、それに応
じて制御ゲイン（積分傾斜Ａ、比比例圧正分）を修正し
、過渡応答性の向上あるいは気化器供給空燃比の一定化
など制御性を向上させることを目的としている。そこで
第２４図を用いて動作を説明する。第２４図Ｉに示す如
く気化器の供給空燃比がソレノイドのオンデユーテイ比
を徐々に小さくなっていくため濃厚になり１次第に３元
点に近づき、ある時点で越える。この点から気化器供給
空燃比はリッチとなるが、この混合気が吸気マニホール
ドを介してシリンダに吸入され、圧縮、爆発、排気の各
行程を経て０２センサ３００に達するまでには必ずその
運転状態で決まる遅れ時間が存在する。即ち、ｂなる時
間の後に０２センサ３００の出力電圧が第２４図■の如
く反転する。このことは適当なサンプリング周期で取込
まれる０２センサ３００情報から知れる。この電圧値が
予め定めである値と比較して大なる場合、気化器の供給
空燃比は３元点を越えリッチになっている。つまり、３
元点よりＣだけリッチとなっているので、この時点で供
給空燃比をリーンにするようにソレノイドのオン・デユ
ーティ比を一定値Ｃだけ大きくする。これは、リッチで
あると判定した時点でデユーティ・レジスタに設定され
ている時間データに前述の一定値Ｃに相当する時間デー
タを加算して再びデユーティ・レジスタに格納すること
により実現できる。その後、予め定められた割合で徐々
にソレノイドのオンデユーテイ比を大きくしていくと第
２４図１の如く気筒内の空燃比はある時点を境に徐々に
リーンになっていく。

そのまま３元点を越えてリーンになる程ソレノイドのオ
ン・デユーティ比を大きくすると、前述のような遅れ時
間の後に０２センサ３００の出力電圧が前記比較レベル
を下回る。このとき、気化器の供給空燃比は３元点より
希薄になってしまったことを知る。そこで、気化器の供
給空燃比をリッチにすべくソレノイドのオン・デユーテ
ィ比を前記一定値Ｃでけ急激に小さくする。これは、リ
ッチであると判定した時点でデユーティ・レジスタに格
納されている時間データから前記一定値Ｃに相当する時
間データを減算してデユーティ・レジスタに再設定する
ことにより実現できる。

しかしながら、ソレノイドのオン・デユーティ比を急激
に変えても気筒内の空燃比はすぐにはリッチになれず、
ある時点までリーン状態になっていてその後徐々にリッ
チになっていく。その後、予め定めである割合で徐々に
ソレノイドのオン・デユーティ比を小さくしていく６そ
の間に０２センサ３００の出力電圧が反転して３元点を
越えるタイミングが発生する。

以上に説明したように、ｏ２センサ３００の出力電圧を
常時監視してソレノイドのオン・デユーティ比を制御す
ることにより、気化器の供給空燃比が３元点に対して大
きくズレないようにできる。

そのためには前記の一定値Ｃ（これは比例補正分と称す
る）とオン・デユーティ比の増減ｍ（これを積分傾斜制
御量と称する）を、エンジンの運転条件、例えばエンジ
ン回転数、負荷、冷却水温度。

スロットル弁の開度等もしくはこれらの組合せによって
、正確に制御する必要がある。これを第２５図により更
に詳細に説明する。前記比例補正分Ｃ１積分傾斜制御量
をエンジン運転条件に対する１つの情報としてあらかじ
めＲＯＭＩ、１０２あるいはＲＯＭ２，１０３に格納し
ておく。

ＭＰＭＰＵｌｏｏＲＯ，１０２に記憶しである制御プロ
グラムにもとづいて本ルーチンに入ると、各種の運転条
件を取込み、これに対応した比例補正分Ｃ２積分傾斜制
御量ΔＴ　ｏ　ｎを計算する。次に、０２センサ３００
の出力電圧の判定結果にもとづいて今リッチにしようと
しているのかリーンにしようとしているのを判別する。

判別結果が仮にリッチに制御しようとしている場合、既
に計算されている積分傾斜制御量を減量分として補正時
間データに換算する。この結果を前回デユーティ・レジ
スタに設定した時間データから減らしてデユーティ・レ
ジスタに再設定する。この結果ソレノイドのオン・デユ
ーティ比は小さくなり、減少分だけ供給空燃比はリッチ
になる。又、リーンにしようとして制御していると判定
した場合も同様に動作させる。

更に、比例補正分Ｃは、Ｏｚセンサ３００の出力電圧が
予め定めである値に対して反転した時点で既に各運転状
態に応じて求めである値を用いて設定される。

以上の説明から明らかなように、エンジンの運転条件、
例えばエンジン回転数によって前記比例補正分と積分傾
斜制御量を可変することによって、過渡時の気化器の供
給空燃比を応答よく追従させられ、且つ理想空燃比から
のズレの少ない混合気をエンジンに供給することができ
、排気ガス浄化性ならびに三元触媒の耐久性の向上を図
ることができる。

第２６図は本発明による内燃機関の電子式燃料制御装置
の第３の実施例を説明するためのブロック図である。第
２６図において、前記コントロール部１０８に始動用ス
イッチ４００、スロットル弁全開スイッチ３０１を入力
情報として接続し２更に吸気マニホールドへの流入空気
量をバイパスさせ、バイパス量を制御するためのソレノ
イド４０１を駆動する信号を出力する端子ＡＢＣを設け
ている。

本システムは、従来から気化器に備えられているチョー
ク機能を電気的に制御し、始動、暖機特性の向上を図る
ためのものである。

次に、本システムの動作を第２８図の制御フローを用い
て詳細に説明する。

本システムに電源が投入された時点でＭＰＵ１００は工
／○のコントロール部１０８を介してＭＰＸｌｏｏが冷
却水温センサ１１０をＡＤＣに接続するように指示する
。その結果水温情報が取込まる。次に、この水温情報に
対応したエア・バイパス量を決定すべく制御ソレノイド
４０１のオン・デユーティ比をＲＯＭＩ、１０２あるい
はＲＯＭ２，１０３に格納されている情報から計算する
。そしてこの計算結果をエア・バイパス用デユーティ・
レジスタに設定する。設定が完了した時点でエンジン始
動を許可する。スタータスイッチ４００がオンしてクラ
ンキング状態に入ると、吸気マニホールドに流れていく
空気量は水温に応じて制限されるので、気化器の供給空
燃比は水温が低い程リッチになる。（このようにエア・
バイパス制御ソレノイドを駆動する。）したがって、水
温に対して適切な混合気を供給５できるので、始動性が
良好になる。

始動完了後、アイドリング状態であることをスロワ１−
ル弁全閉スイッチ３０１により検知し、再び水温情報を
取込む。この情報から第２７図に示すような水温に応じ
たアイドル回転数の目標値を計算する前述の目標値はＲ
ＯＭＩ、１０２あるいはＲＯＭ２．１０’３に記憶され
ている。次に現時点のエンジン回転数情報を取込み、前
記目標値との差があるかを計算する。この差があらかじ
め設定しである値以下であればエア・バイパス用制御ソ
レノイド４０１のオン・デユーティ比は修正する必要が
なく、ＭＰＵ１００はＲＯＭＩ、１０２に格納されてい
る制御プログラムに従って別の制御を開始する。ところ
が、差が前述の比較値以上である場合この差をなくす方
向にソレノイド４０１のオン・デユーティ比を修正する
。

第２８図に制御ルーチンを示す。本ルーチンは始動後で
、スロットル弁が全開の場合はエンジンの動作が停止す
るまで適当な時間間隔で起動される。

それ故、アイドル回転数は常に水温に応じた目標値に設
定される。そこで低温時にはアイドル回転を高くするよ
うにデータを格納しておけば、極めて短時間に暖機が完
了し、且つ暖機が進むにつれて自動的に回転数を下げ得
る。したがって暖機のために無駄に消費される燃料を節
約でき、極めて経済的な装置を提供し得る。

第２９図は本発明による内燃機関の電子式燃料制御装置
の第４の実施例を説明するためのブロック図である。第
２９図において、前記コントロール部１０８に排気ガス
の一部を吸気マニホールドに環流させるための制御ソレ
ノイド５００を駆動する信号を出力する端子ＥＧＲ，点
火コイル５０１への通電開始と遮断時期の信号を出力す
る端子ＩＧＮを設けている。本システムは、０２センサ
３００を用いた空燃比のフィードバック制御を行なうと
同時に排ガス再環流制御をも成し得るものであり、更に
点火時期も含めてエンジンを総合的に制御し得る。

第２９図に示したシステムを第３０図の制御フロー図を
用いて更に詳細に説明する。

０２センサ３００の出力電圧が、あらかじめ設定した値
との比較で反転した結果にもとづいて気化器の供給空燃
比を制御しており、その計算結果はＲＡＭｌ０Ｉに記憶
されている。次に、エンジンの運転条件の１つであるエ
ンジン回転数の情報を取込む。前述の空燃比計算結果と
エンジン回転数に対応した排ガス環流率をＲＯＭＩ、１
０２あるいはＲＯＭ２，１０３に格納しであるデータか
ら計算して求める。計算終了後ＭＰＵ１００はこの計算
結果を既に設定しであるＥＧＲ用周期レジスタの時間デ
ータに対応した値に換算し、ＥＧＲ用デユーティ・レジ
スタに設定する。したがって、ＥＧＲ制御用端子からは
、供給空燃比とエンジン回転数に対応して求められたオ
ン・デユーティ比によりソレノイド５００を駆動するこ
とになり、この結果、未燃焼ガスを適確に再循環させる
ことができるので、排ガスの浄化性の向上を図り得る。

更に、前述の排ガス再環流率により、各気筒に吸入され
る混合気の空燃比がどのような値であるかも知り得る。

そこで、この吸入混合気の空燃比に合せて点火時期を制
御すれば、排気ガスの浄化率の向上のみならず、過渡応
答性、燃料消費率の向上をも図り得る。

以上の説明において、各種制御用ツレイドをオン・デユ
ーティ比で駆動するようにしているが、比例ソレノイド
であっても一向に差し支えない。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によれば０２センサの検出値をアナ
ログ−ディジタル変換してディジタルコンピュータに取
りこんでディジタルコンピュータの演算処理によって空
燃比を制御しているために。

予め決められたプログラム通りに止層な制御が可能であ
る。また製品のバラツキ、経年変化を小さく押えること
ができる。また比例、積分制御においても制御の直線性
を実現できるために所望の性能を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はフィードバック制御による空燃比制御装置の構
成図、第２図は実施例の構成図、第３図は０２センサの
出力特性図、第４図は燃料供給アクチュエータの動作説
明図、第５図はＯｚセンサの出力に基づく燃料供給の動
作説明図、第６図はフィードバック制御の動作フロー図
、第７図はｏ２センサの特性図、第８図は０２センサの
信号検出動作の説明図、第９図は０２センサの低温時の
フィードバック動作を説明するためのフロー図、第１０
図はスロットルに応じたスイッチの動作説明図、第１１
図は第１０図のスイッチ出力に基づく動作説明図、第１
２図はｏ２センサの出力変動方向に基づくスライスレベ
ルの設定を示す説明図、第１３図は第１２図のスライス
レベルの設定に基づく係数の設定を示す動作図、第１４
図はフィードバック制御のデユーティサイクルの変化に
基づく動作説明図、第１５図はアイドリング等の動作を
説明する動作説明図、第１６図は故障の検出とＹの警報
を行う動作説明図、第１７図はメモリＭの内容とその動
作を示す説明図、第１８図は電子式燃料制御装置の構成
図、第１９図は第１８図のコントロール部を示すブロッ
ク図、第２０図はソレノイドの動作説明図、第２１図は
空燃比の制御説明図、第２２図はソレノイドのオンデユ
ーテイと空燃比の関係を示す動作説明図、第２３図はフ
ィードバック動作のシステム図、第２４図は０２センサ
出力に基づくソレノイド、のデユーティ説明図、第２５
図はソレノイドのオン・デユーティ比補正動作を説明す
るための動作図、第２６図は電子式燃料制御装置のシス
テム図、第２７図はアイドル時の回転目標値を示す説明
図、第２８図はアイドル時の動作説明図、第２９図は他
の実施例を示すブロック図、第３０図はその制御フロー
図である。 １・・・エンジン、２・・・マニホールド、３・・・セ
ンサ、４・・・制御装置、６・・・気化器、７・・・ソ
レノイド、１００・ＭＰＵ、１０１・ＲＡＭ、１０２　
・ＲＯＭＩ、１０３・・・ＲＯＭ２．１０６・・・ＭＰ
Ｘ、１０７・・・ＡＤＣ５１０８・・・コントロール部
、１０９・・・圧力センサ、２００・・・周期レジスタ
、２０１・・・デユーティ・レジスタ、２０２・・・タ
イマー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エンジンの運転状態を検出し、上記検出された信号
   をアナログ−ディジタル変換をし、上記変換された信号
   に基づき空燃比を制御するための減算をおこない、上記
   演算結果に基づいて空燃比を制御するための制御信号を
   発生し、上記制御信号に基づき空燃比を制御する内燃機
   関の空燃比制御方法において、 （１）Ｏ＿２センサの出力をアナログ−ディジタル変換
   を行なうステップ、 （２）上記アナログ−ディジタル変換された値を予め決
   められたスライスレベル値と比較するステップ、 （３）上記アナログ−ディジタル変換された値が上記ス
   イライスレベル値を横切ったかどうかを判断するステッ
   プ、 （４）ステップ（２）で検出値が上記スライスレベル値
   より大きいと判断され、かつステップ （３）で検出値が上記スライスレベル値を横切っている
   と判断された場合には上記制御信号に第１の制御量を減
   算した制御信号を発生させるステップ、 （５）ステップ（２）で検出値が上記スライスレベル値
   より大きいと判断され、かつステップ （３）で検出値が上記スライスレベル値を横切っていな
   いと判断された場合に上記制御信号に第１の制御量より
   小さい第２の制御量を減算した制御信号を発生させるス
   テップ、 （６）ステップ（２）で検出値が上記スライスレベル値
   より小さいと判断され、かつステップ （３）で検出値が上記スライスレベル値を横切っている
   と判断された場合に上記制御信号に第３の制御量を加算
   した制御信号を発生させるステップ、 （７）ステップ（２）で検出値が上記スライスレベル値
   より小さいと判断され、かつステップ （３）で検出値が上記スライスレベル値を横切っている
   と判断された場合に上記制御信号に第３の制御量より小
   さい第４の制御量を加算した制御信号を発生させるステ
   ップ、 を有し、（１）から（７）のステップを繰り返しおこな
   うことを特徴とする内燃機関の空燃比制御方法。