JPH01104935A - エンジンの空燃比制御装置 - 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、エンジンに供給する混合気の空燃比を目標値
にフィードバック制御する空燃比制御装置に関するもの
である。

（従来の技術） 従来より、例えば排気センサによってエンジンに供給し
ている混合気の空燃比を検出し、この検出空燃比が目標
値となるように、気化器のエアブリード調整などによっ
て空燃比を調整するフィードバック制御を行うようにし
たエンジンの空燃比制御装置が知られている。

また、上記のような空燃比制御装置において、空燃比検
出信号が所定時間継続して変化しない場合には、フィー
ドバック制御を停止して空燃比調整手段に対するフィー
ドバック信号を固定するようにした技術は、例えば、特
公昭５４−２５９７３号公報に見られるように公知であ
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかして、上記のような空燃比のフィードバッり制御を
行っている場合に、アクセル踏み返しを短時間に何度も
繰り返すような加減速を行うと、加速ポンプ等による加
速燃料の供給とメイン燃料の後だれ等により燃料供給量
が増量傾向となって供給空燃比がリッチ化し、これに伴
ってフィードバック制御によってエアブリード量を増量
するような空燃比をリーン側に移行する制御が行われる
。

この時、上記運転状態がアイドル運転などに変化すると
、増量燃料の供給が停止するのに伴ってエンジンに供給
される混合気の空燃比が急にオーバーリーン状態となり
、エンジン停止もしくは回転落ちの問題を生じる。

すなわち、加速燃料などが供給されて混合気の空燃比が
オーバーリッチの状態で、空燃比調整手段の制御量が大
きな状態から運転状態が変化して検出空燃比がリーン側
に変化した場合に、前記制御量がい゛かなる状態でもフ
ィードバック条件であれば、その制御量からフィードバ
ックを実行するようにしているものであり、特に、アイ
ドル運転ではその安定性を高めることから制御量の急激
な変動を避けるように変化量が小さく設定されている。

したがって、オーバーリッチの大きな制御量から定常状
態の通常の制御量に戻るのに長い時間を要し、このフィ
ードバック制御の応答遅れから運転状態の変化初期にエ
ンジンに供給される混合気の空燃比が急にオーバーリー
ン状態となり、エンジン停止等が生起し、安定した運転
状態となるのに長い時間を要するものである。

上記点について、例えば他の運転ゾーンからアイドルゾ
ーンなどに運転状態が変化したとき、制御量を所定値に
固定してフィードバック制御の遅れに基づく制御量の大
幅なずれの発生を回避するようにしたものでは、気化器
などの空燃比調整装置の経年変化、吸気温度もしくは大
気圧等の雰囲気変化に対するフィードバック制御による
補正も実行できず、本来要求する空燃比が得られないと
いう問題が生じる。

そこで本発明は上記事情に鑑み、通常の運転状態におけ
る空燃比調整装置の経年変化などの補正を行って安定し
た運転性を得ると共に、運転状態の変化時にフィードバ
ック制御の応答性に起因するエンジン停止等が生起する
のを防止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。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明の空燃比制御装置は、混
合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、空燃比を変
化させる空燃比調整手段と、上記空燃比検出手段の出力
を受けて空燃比を予め設定された範囲とするよう上記空
燃比調整手段を制御する空燃比補正手段と、エンジンの
運転状態に応じて上記空燃比調整手段の基準側！ｉｌ量
を設定する基準制御量設定手段と、実際の制御量と基準
制御量との偏差を検出する偏差検出手段と、運転状態変
化時に運転状態変化前の上記偏差を運転状態変化後の制
御量に反映させる反映手段と、上記偏差が所定値以上の
時に該偏差を運転状態変化後の制御量への反映を停止す
る反映禁止手段とを備えるように構成したものである。

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に供給する混合気の空燃比は、吸気通路２に
配設した気化器等の燃料供給装置３からの燃料供給量を
、この燃料供給装置３のエアブリード調整ソレノイド等
を空燃比調整手段４からのデユーティ信号などによる制
御信号によって調整して空燃比を変化させて制御する。

また、上記エンジン１には、例えば排気通路５に介装し
た０２センサ等の混合気の空燃比を検出する空燃比検出
手段６を設け、この空燃比検出手段６による空燃比検出
信号は空燃比補正手段７に出力される。該空燃比補正手
段７は、供給空燃比が予め設定された範囲の目標空燃比
となるように検出空燃比と目標空燃比との差に応じたフ
ィードバック補正信号を前記空燃比調整手段４に出力す
るものである。

一方、例えばアイドルゾーンなどのエンジンの運転状態
に応じて、上記空燃比調整手段４から燃料供給装置３に
出力する基準デユーティ信号等の基準側＠ＪＩｉ１を設
定する基準制御量設定手段８を設け、この基準制御量は
前記空燃比調整手段４に出力されて、空燃比補正手段７
からのフィードバック補正信号によって補正されて実際
に燃料供給装置３に出力する制御量が演算される。

さらに、上記空燃比調整手段４から出力される実際の制
御量と、上記基準制御量設定手段８で現在の運転状態に
応じて設定された基準制御量との偏差すなわち基準制御
量に対する補正骨を検出する偏差検出手段９を設け、そ
の検出信号は反映手段１０に出力される。この反映手段
１０は、他の運転ゾーンからアイドルゾーンに移行した
場合などの運転状態変化時に、運転状態変化前の上記偏
差検出手段９で検出した偏差に対応する補正信号を前記
空燃比調整手段４に出力して、上記偏差を運転状態変化
後の制御量に反映させるものであり、燃料供給装置３の
経年変化の基準制御量の変化分、吸気温度もしくは大気
圧等の変化に対する基準制御量の変化分を、運転状態変
化時の初期から補正してフィードバック制御の応答性を
向上する。

また、前記偏差検出手段９の検出信号は反映禁止手段１
１にも出力され、この反映が上手段１１は、上記のよう
な運転状態変化時に運転状態変化前の偏差が所定値以上
に大きいときに、前記反映手段１０に反映禁止信号を出
力して反映手段１０による運転変化時の変化前の偏差を
変化後の制御量へ反映することを停止し、この時の空燃
比調整手段４による制御量は、前記基準制御量設定手段
８からの基準制御量をフィードバック制御の初期制御量
に設定するものである。

（作用） 上記のようなエンジンの空燃比制御装置では、基本的に
は検出空燃比が目標空燃比となるようにその運転状態で
の基準制御量に対するフィードバック補正制御で制御量
の設定を行うと共に、運転状態が変化した場合にはその
運転状態に対応する基準制御量に変化前の制御量と基準
制御量との偏差を反映させて初期制御量を設定するもの
であり、これにより燃料供給装置の経年変化の基準制御
量の変化分、吸気温度もしくは大気圧等の変化に対する
基準制御量の変化分を、運転状態変化時の初期から補正
してフィードバック制御の応答性を向上するようにして
いる。

また、例えば、アクセル踏み返しを短時間に何度も繰り
返すような加減速を行って供給空燃比がリッチ化し、こ
れに伴って空燃比をリーン側に移行するフィードバック
制御により運転状態に対応する基準制御量より大きな偏
差を有する制御量となっている場合に、運転状態がアイ
ドル運転などに変化すると、運転状態変化前の上記偏差
が所定値以上に大きなときには、この偏差を変化後の制
御量に反映させることを停止し、変化後の初期制御量を
この運転状態の基準制御量としてフィードバック制御を
行うようにして、フィードバック制御の応答遅れの間に
生じる空燃比のオーバーリーン化などの目標値からの大
きなずれによるエンジン停止等の発生を防止して早期に
安定した運転状態を得るようにしてい右。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の詳細な説明する。

第２図は具体例の全体構成図である。

エンジン１に吸気を供給する吸気通路２には、上流側か
らエアクリーナ１５、気化器１６、スロットル弁１７が
介装され、排気ガスを排出する排気通路５には空燃比セ
ンサ１８（０２センサ）、触媒装置１９がそれぞれ介装
されている。また、前記気化器１６には、燃料タンク２
０から燃料が、燃料ポンプ２１によって燃料供給通路２
２を介して供給される。

上記気化器１６の構造を第３図に示し、燃料供給通路２
２からの燃料はフロート室２４に供給され、このフロー
ト室２４からメインジェット２５を介して吸気通路２の
ベンチュリ部２ａのメインノズル２６に開口するメイン
燃料通路２７が設けられ、該メイン燃料通路２７に連通
ずるメインエアブリード２８が設けられている。また、
上記メイン燃料通路２７から分岐してスロージェット２
９を介してスロットル弁１７近傍のスローポート３０お
よびアイドルポート３１に開口するスロー燃料通路３２
が設けられ、このスロー燃料通路３２に連通するスロー
エアブリード３３が設けられている。

さらに、前記メイン燃料通路２７に対してメイン補助エ
アブリード３４が接続され、このメイン補助エアブリー
ド３４にメインデユーティソレノイドバルブ３５が設置
されている。また、スロー燃料通路３２に対してもスロ
ー補助エアブリード３６が接続され、このスロー補助エ
アブリード３６に同様にスローデユーティソレノイドバ
ルブ３７が設置されている。上記メインおよびスローデ
ユーティソレノイドバルブ３５．’３７には、制御ユニ
ット３８から制御信号（デユーティ信号）が出力されて
ブリードエア量の調整によって空燃比を制御するように
構成されている。

また、前記気化器１６のベンチュリ部２ａに設けられた
加速ノズル４０に対して加速燃料を供給する加速ポンプ
４１が設けられ、この加速ポンプ４１はフロート室２４
に連通ずる加速燃料通路４２の途中に前後にボールバル
ブ４３．４４が配設されたポンプ室４５が形成されてい
る。このポンプ室４５に設けられたピストン４６は、ス
ロットル弁１７と連動して上下動するようにロッド４７
、レバー４８を介して連係され、スロットル弁１７が開
かれるとピストン４６が押され、出口側のボールバルブ
４４を押してポンプ室４５内の燃料を加速ノズル４０よ
り吐出する。また、スロットル弁１７が閉じられるとピ
ストン４６が引かれて入口側のボールバルブ４３を経て
燃料がポンプ室４５に流入する。

前記気化器１６のメインおよびスローデユーティソレノ
イドバルブ３５．３７にデユーティ信号を出力してブリ
ードエア量の調整によって空燃比を制御する制御ユニッ
ト３８には、第１図のように、供給空燃比を検出する空
燃比センサ１８からの空燃比信号、スロットル弁１７下
流の吸気通路２の吸気圧力を検出する負圧センサ５０か
らの負圧信号、エンジン回転数を検出するためにディス
トリビュータ５１に点火信号を出力するイグニションコ
イル５２からの信号、冷却水温を検出する水温センサ５
３からの水温信号がそれぞれ入力される。

次に、制御ユニット３８の処理を第４図のフローチャー
トに基づいて説明する。スタート後、ステップＳ１でエ
ンジン回転数Ｎｅと吸気負圧Ｃｅ（ブースト値）とでエ
ンジン１の運転状態を読み込み、ステップＳ２でこれら
の信号に基づき基本燃料に相当する基準デユーティ値Ｄ
ｂａｓｅ（基準制御量）を設定する。この基準デユーテ
ィ値Ｄ　ｂａｓｅは、例えば、エンジン回転数Ｎｅと吸
気負圧Ｃｅ（負荷）のマツプに、アイドルゾーンで２０
％、フィードバックゾーンで４０％に設定されている。

上記デユーティ値は、１００９６がデユーティソレノイ
ドバルブ３５．３７を全開として最大リーン化を行う制
御量である。

次に、ステップＳ３で空燃比センサ１８の出力Ｒを読み
込み、ステップＳ４で空燃比センサ１８の出力Ｒが“１
″か否かを判定する。この空燃比センサ１８は理論空燃
比近傍の空燃比で出力が反転するものであり、“１“信
号を出力している状態が検出空燃比が理論空燃比よりリ
ッチな状態を検出しているものであり、このフィードバ
ック制御は理論空燃比を目標空燃比としている。

そして、上記ステップＳ４の判定がＹＥＳで検出空燃比
が目標空燃比よりリッチな場合には、ステップＳ５で前
回のデユーティ補正値ＤＩ’ｂに所定１直Ｘを加算して
リーン補正を行う一方、ステップＳ４の判定がＮｏで検
出空燃比が目標空燃比よりリーンな場合には、ステップ
Ｓ６で前回のデユーティ補正値Ｄｆ’ｂから所定値Ｘを
減算してリッチ補正を行う。このデユーティ補正値Ｄｆ
ｂは前記基準制御量としての基準デユーティ値Ｄ　ｂａ
ｓｅに加算して、最終的な制御量としてのデユーティ値
りを決定するものであり（後述のステップ５１１）、該
デユーティ補正値ＤＩ’ｂは実際の制御量と基準制御量
との偏差となっている。

ステップＳ７は、上記ステップＳ５またはＳ６で設定さ
れたデユーティ補正値Ｄ［’ｂの絶対値すなわち実際の
制御量と基準制御量との偏差が、比較的大きな値の設定
値１］’ｂｏより大きいか否かを判定するものである。

このステップＳ７の判定がＹＥＳの場合には、ステップ
Ｓ８で今回検出のエンジン回転数Ｎｅと前回検出のエン
ジン回転数Ｎｅ■の変化ｆｆ１ＤＮｅおよび今回検出の
吸気負圧Ｃｅと前回検出の吸気負圧Ｃｅｍの変化量ＤＣ
ｅを演算し、ステップＳ９で上記変化ＱＤＮｅもしくは
ＤＣｅが設定値ＤＮｅｏもしくはＤＣｃｏより大きい運
転状態変化時か否かを判定する。

そして、上記ステップＳ９の判定がＹＥＳで運転状態変
化時には、ステップＳ１０で前記デユーティ補正値Ｄｆ
’ｂを０に設定した後、ステップＳ１１で最終的なデユ
ーティ値りを前記基本デユーティ値Ｄｂａｓｅとデユー
ティ補正値ＤＩ’ｂとによって求める。この最終的なデ
ユーティ値りに基づいて、ステップＳ１２で前記気化器
１６のメインもしくはスローデユーティソレノイドバル
ブ３５．　３７にデユーティ信号を出力してブリードエ
ア量の調整による空燃比制御を実行する。さらに、ステ
ッ°ブＳ１３で、エンジン回転数Ｎｅ、吸気負圧Ｃｅの
メモリ値Ｎｅ１ｌＳＣｃＩｌを更新する。

なお、前記ステップＳ９の判定がＮＯで運転状態の変化
が小さい場合には、そのままステップＳ１１に進んでデ
ユーティ補正値Ｄｆ’ｂフィードバック補正制御を行う
。また、ステップＳ７の判定がＮｏで、デユーティ補正
値ＤＩ’ｂが設定値Ｄ　ｆｂｏ以　。

下の場合には、運転状態変化時でステップＳ２で設定さ
れる基準デユーティ値Ｄ　ｂａｓｅが変化しても、その
ままステップＳ　−１１に進んで、ステップＳ５もしく
はＳ６で設定されそれまでのフィードバック制御で更新
されているデユーティ補正値Ｄｆ’ｂによって基準デユ
ーティ値Ｄ　ｂａｓｅを補正することにより、この運転
状態変化時に運転状態変化前のデユーティ補正値Ｄｆｂ
すなわち実際の制御量と基準制御量との偏差を、運転状
態変化後の制御量に反映させるようにしている。

しかし、上記ステップＳ７およびＳ９の判定がＹＥＳで
、偏差が設定値より大きくかつ運転状態変化時には、ス
テップＳＩＯでデユーティ補正値ＤＩ’ｂを０に設定し
て、前記偏差の反映を停止して基準デユーティ値Ｄ　ｂ
ａｓｅからのフィードバック制御を開始するものである
。

上記のような実施例による空燃比制御のタイムチャート
を第５図に示す。このタイムチャートは、アイドル運転
状態から加速減速を繰り返した後、再びアイドル運転状
態に戻るような運転状態の変動に対し、Ａに空燃比の変
動を、Ｂにデユーティ補正値Ｄｆ’ｂの変化を、Ｃにア
クセル操作量の変化を、Ｄにエンジン回転数の変動をそ
れぞれ示している。安定したアイドル状態ではデユーテ
ィ補正値がＯ近傍で小さい幅で変化し、空燃比も理論空
燃比近傍で小さい幅で変化し、安定したアイドル回転数
が得られる。

そして、ａ点からアクセルが大きな幅で加減速操作され
ると、加速操作に伴う加速ポンプ４１の作動によって加
速燃料が供給されて空燃比がリッチ側に移行し、これに
対応してデユーティ補正値はリーン修正するように大き
な値となり、設定値Ｄ　ｆ’ｂｏを越えて上限値１００
％に達するようになる。

この状態からｂ点でアクセルがアイドル状態に戻される
と、加速燃料の供給が停止して空燃比は急激にリーン方
向に移行するが、デユーティ補正値は、それまでの偏差
を反映するものでは破線のように前記Ｘの大きさに応じ
た傾きで徐々にＯに低下するように変化し、多量のブリ
ードエア供給の継続によって空燃比がさらにリーン化し
、エンジン回転数がアイドリング回転数より大きく低下
してエンジン停止を生起する場合もある。しかし、実線
で示すように、ｂ点で偏差の反映を停止し、デユーティ
補正値を０とすると、ブリ・−ドエアの供給量が直ちに
減少して空燃比がオーバーリーン状態となることなく、
安定したアイドリング状態への移行が速やかに行われる
。また、同様に空燃比がリーン側に移行している状態で
運転状態が変化したときに、オーバーリッチ状態となる
のも防止するものである。

なお、上記実施例においては、スロットル弁に連動して
作動する加速ポンプを備えたフィードバック気化器によ
る空燃比制御の例について示したが、燃料噴射方式の燃
料供給装置による空燃比制御についても適用可能である
。また、空燃比の検出、運転状態の判定等は、上記例の
ばか公知の技術が適宜採用可能である。

（発明の効果） 上記のような本発明によれば、通常は検出空燃比が目標
空燃比となるようにその運転状態での基準制御量に対す
るフィードバック補正制御で制御量の設定を行うと共に
、運転状態が変化した場合にはその運転状態に対応する
基準制御量に変化前の偏差を反映させて初期制御量を設
定するようにしたことにより、燃料供給装置の経年変化
の基準制御量の変化分、吸気温度もしくは大気圧等の変
化に対する基準制御量の変化分を、運転状態変化時の初
期から補正してフィードバック制御の応答性を向上し、
安定した運転を得ることができる。

また、加減速の繰返しなどで補正値が大きくなった状態
から運転状態が変化した場合に、運転状態変化前の偏差
が所定値以上に大きなときには、その反映を停止するよ
うにしたことにより、変化後の初期制御量をこの運転状
態の基準制御量としてフィードバック制御を行い、フィ
ードバック制御の応答遅れの間に生じる空燃比のオーバ
ーリーン化などの目標値からの大きなずれによるエンジ
ン停止等の発生を防止して、早期に安定した運転状態を
得ることができるものである。

【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図は本発明の具体例を示すエンジンの空燃比制御装
置の全体構成図、 第３図は気化器の構造例を示す断面図、第４図は制御ユ
ニットの処理を説明するためのフローチャート図、 第５図は運転状態変化時の空燃比制御例のタイミングチ
ャート図である。 １・・・・・・エンジン、３・・団・燃料供給装置、４
・旧・・空燃比調整手段、６・・・・・・空燃比検出手
段、７・・・・・・空燃比補正手段、８・・・・・・基
準制御量設定手段、９・・・・・・偏差検出手段、１０
・・・・・・反映手段、１１・旧・・反映禁止手段、１
６・・・・・・気化器、１８・・・・・・空燃比センサ
、３４．３６・・・・・・補助エアブリード、３５゜３
７・・・・・・デユーティソレノイドバルブ、３８・・
・・・・制御ユニット。 第１図 第２　口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、空
   燃比を変化させる空燃比調整手段と、上記空燃比検出手
   段の出力を受けて空燃比を予め設定された範囲とするよ
   う上記空燃比調整手段を制御する空燃比補正手段と、エ
   ンジンの運転状態に応じて上記空燃比調整手段の基準制
   御量を設定する基準制御量設定手段と、実際の制御量と
   基準制御量との偏差を検出する偏差検出手段と、運転状
   態変化時に運転状態変化前の上記偏差を運転状態変化後
   の制御量に反映させる反映手段と、上記偏差が所定値以
   上の時に該偏差を運転状態変化後の制御量への反映を停
   止する反映禁止手段とを備えたことを特徴とするエンジ
   ンの空燃比制御装置。