JPH01318734A - 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） 本発明はエンジンの空燃比制御装置、特に空燃比をフィ
ードバック制御によって目標値に制御するようにした装
置に関する。

（従来の技術） 燃費性能や排気性能の向上のため、例えば特開昭５７−
４４７５２号公報に記載されているように、エンジンの
燃焼室に供給される混合気の空燃比を最適値にフィード
バック制御する空燃比制御装置が知られている。この空
燃比制御装置は、排気通路に酸素濃度センサ（以下、０
２センサという）を設置し、該センサによって検出され
る排気ガス中の残存酸素濃度が大きいときには燃料供給
量を基本供給量に対して増量補正し、また残存酸素濃度
が小さいときには燃料供給量を減量補正することによっ
て、空燃比を所定の目標空燃比（例えば、空気／燃料＝
１４．７）に収束させるようにフィードバック制御する
ものである。

（発明が解決しようとする課題） ところで、この種の装置を用いた空燃比制御においては
、車両走行時等の通常運転時には燃費性能や排気性能の
悪化を回避し、また良好な出力性能を得るために空燃比
を応答性よく制御することが要求されるのであるが、回
転変動等が生じ易いいアイドル運転時には、応答性より
も安定した制御が要求されるのであり、これら両者の要
求を両立するのが困難であるという問題がある。つまり
、通常運転時における応答性を重視して、目標空燃比と
実際の空燃比との偏差に対するフィードバック補正量の
ゲインを大きく設定すると、アイドル運転時に燃料供給
量の変化が激しくなって安定性が悪化し、逆に上記ゲイ
ンを比較的小さな値に設定すると、通常運転時に所要の
応答性が得られないことになるのである。

一方、上記ｏ２センサは運転時間と共に劣化するのであ
るが、この劣化によって実際の空燃比の変化と該０２セ
ンサの出力の変化とがずれてフィードバック補正量の変
動幅が大きくなり、そのためにアイドル運転時の安定性
が悪化するという問題もある。

そして、前者の問題に対しては、通常運転時とアイドル
運転時とでフィードバック補正量のゲインを変更するこ
とによって対応することができるが、後者の問題につい
ては、この対策によっては同時に解消することはできな
いのである。

これに対し、上記フィードバック補正量の変動に対して
その＋側及び−側にそれぞれ上限値及び下限値を設定し
、通常運転時には両割限値間の幅を比較的広い状態に保
持することにより、上記フィードバック補正量に制限を
加えないようにして制御の応答性を確保する一方、アイ
ドル状態に移行すれば、この上、下限値を両者間の幅が
縮小されるように変化させて、フィードバック補正量の
許容変動幅を次第に狭くすることにより、燃料供給量の
変化を抑制して運転状態を安定させるといった方法が考
えられている。しかし、この方法を採用した場合にも、
次のような問題が生じうる。

つまり、上記フィードバック補正量は、基本制御量く基
本燃料供給量）が目標空燃比に対応しているときには、
この目標空燃比に収束させるための＋側（増量側）への
変動量と一側（減量側）への変動量とが略等しくなって
、その平均値が略Ｏとなるのであるが、上記基本制御量
は吸入空気温度や燃料温度等の条件、或は燃料供給系統
における通路状態の変化等によって目標空燃比に対応し
なくなることがあり、この場合、フィードバック補正量
の平均値は＋側もしくは一側に偏ることになる。このよ
うな場合に、上記のようにアイドル状態に移行してフィ
ードバック補正量の変動許容幅を＋側及び−側から均等
に縮小してゆくと、該フィードバック補正量の平均値が
強制的に０に近ずけられることになり、その結果、空燃
比を目標空燃比に維持することができなくなるのである
。

また、上記のように、フィードバック補正量ノ平均値が
＋側または一側に偏っている場合に、これを学習制御に
よって修正して、フィードバック補正量の平均値を０点
に略一致させた上で、上記の変動許容幅を縮小する制御
を行うようにすることが考えられるが、学習制御は比較
的長時間を要するため、その間、フィードバック補正量
の変動を抑制することができないという問題がある。

本発明は空燃比をフィードバック制御する場合における
上記のような問題を解消し、通常運転時における応答性
とアイドル運転時における安定性とを両立することを課
題とする。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するため、本発明においては次のような
手段を用いる。

即ち、第１図に示すように、排気ガス中の残存酸素濃度
に基いて燃料供給料を増減補正することにより燃焼室に
供給される混合気の空燃比を目標値にフィードバック制
御するフィードバック制御手段Ａが備えられたエンジン
において、このフィードバック制御手段Ａによるフィー
ドバック補正量の変動に対する上限値及び下限値を設定
する制限値設定手段Ｂと、エンジンのアイドル状態を検
出するアイドル検出手段Ｃと、該検出手段Ｃによってア
イドル状態が検出されたときに上記制限値設定手段Ｂに
よって設定されている上、下限値を可変制御する制限値
制御手段りとを設ける。この制限値制御手段りは、アイ
ドル状態への移行時に上記上、下限値をフィードバック
補正量の変動許容幅が徐々に縮小されるように変化させ
ると共に、いずれか一方の制限値がフィードバック補正
量の変動範囲に達したときにその制限値の変化を停止さ
せる。そして、他方の制限値もフィードバック補正量の
変動範囲に達した時点で両割限値を再び変化させ、最終
的にフィードバック補正量の変動許容幅を所定幅まで縮
小させるように作動する。

（作　　用） 上記の構成によれば、通常運転時には、制限値設定手段
Ｂによりフィードバック補正量の上限値及び下限値を比
較的大きな値に設定しておけば、フィードバック補正量
は、目標空燃比に対する実際の空燃比の偏差を解消させ
るなめに、上記上限値及び下限値に制約されることなく
比較的大きな値を取りうろことになる。従って、上記偏
差が速かに解消されて応答性のよい空燃比制御が行われ
ることになる。

一方、この状態からアイドル状態に移行すると、制限値
制御手段りが上記フィードバック補正量の上限値及び下
限値を両者間の幅が徐々に縮小されるように変化させる
ので、該補圧量の取りうる値が次第に制限されることに
なり、これにより燃料供給量の急激な変化が抑制されて
、安定したアイドル運転が実現されることになるのであ
る。

その場合に、特に本発明においては、上記制限値制御手
段りが、上限値もしくは下限値のいずれか一方の制限値
がフィードバック補正量の変動範囲に達したときにその
制限値の変化を一旦停止させて他方の制限値のみを変化
させると共に、この他方の制限値もフィードバック補正
量の変動範囲に達した時点で両割限値を再び変化させる
ように作動する。従って、フィードバック補正量の平均
値が０点よりも＋側もしくは一側に偏っている場合にお
いても、その平均値を中心として変動許容幅が所定幅ま
で縮小されることになり、これにより、アイドル時に、
空燃比を目標空燃比に精度よく維持しながら、安定した
制御が行われることになるのである。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例について説明する。

まず、第２図により本実施例が適用されるエンジン制御
システムの構成について説明すると、エンジン１は、吸
、排気バルブ２．３を介して燃焼室４に通じる吸気通路
５及び排気通路６を有し、吸気通路５には上流部にエア
クリーナ７、エアフローメータ８及びスロットルバルブ
９が配置され、また下流部に燃料噴射弁１０が配置され
ていると共に、この吸気通路５には上記スロットルバル
ブ９をバイパスするバイパス通路１１が設けられ、該通
路１１上にバイパスエア量を制御するバイパス制御弁１
２が設置されている。また、上記排気通路６には排気浄
化用の触媒装置１３が設けられていると共に、その上流
側に排気ガス中の残存酸素濃度を検出する０２センサ１
４が設置されている。

一方、このエンジン制御システムにはエンジン１の各種
状態を制御するコントロールユニット２０が備えられ、
該コントロールユニット２０に上記エアフローメータ８
からの吸入空気量信号ａと、スロットルバルブ９の開度
を検出するスロットルセンサ２１からのスロットル開度
信号すと、同じくスロットルバルブ９の全閉状態を検出
するアイドルスイッチ２２からのアイドル信号Ｃと、デ
ィストリビュータ２３がらのエンジン回転数信号ｄと、
上記０２センサ１４からの酸素濃度信号ｅと、吸気温及
びエンジン水温をそれぞれ検出する吸気温センサ２４及
び水温センサ２５からの吸気温信号ｆ、水温信号ｇと、
変速機（図示せず）のニュートラル状態を検出するニュ
ートラルスイッチ２６からのニュートラル信号りと、エ
ンジンスタータの作動を検出するスタータスイッチ２７
からのスタータ信号ｉ等が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２０は上記各入力信号ａ
〜ｉが示すそれぞれの状態に応じて、燃料噴射弁１０に
燃料噴射量を制御する燃料制御信号ｊを出力すると共に
、アイドル時には、バイパス制御弁１２にバイパスエア
量を制御する信号ｋを出力してアイドル回転数を制御す
るようになっており、また、図示しない点火プラグの点
火時期を制御する点火時期制御信号を出力するようにな
っている。

ここで、燃料制御の概略を説明すると、コントロールユ
ニット２０は、吸入空気量信号ａとエンジン回転数信号
ｄとに基いて１吸気サイクル当たりの吸入空気量を算出
すると共に、その空気量に対応する基本燃料噴射量を設
定し、且つその値に対して所要の補正を行って最終噴射
量を決定する。そして、この噴射量となるように燃料噴
射弁１０に燃料噴射信号ｊを出力するのであるが、その
際に０２センサ１４からの残存酸素濃度信号ｅに基いて
空燃比を目標空燃比に収束させるようにフィードバック
制御を行う、このフィードバック制御は、上記ｏ２セン
サ１４によって検出される排気ガス中の残存酸素濃度が
所定値以上の場合は、空燃比が目標空燃比よりリーンで
あると判断して、燃料噴射量を増量するようにフィード
バック制御量を補正し、また上記残存酸素濃度が所定値
以下の場合は、空燃比が目標空燃比よりリッチであると
判断して、燃料噴射量を減量するように上記制御量を補
正するように行われる。

そして、特に木本においては、この空燃比のフィードバ
ック制御を、通常運転時には空燃比を目標空燃比に応答
性よく制御し１．またアイドル時には回転数をできるだ
け安定させるように、燃料噴射量を増量もしくは減量さ
せるフィードバック補正量の上、下限値を可変制御する
ようになっている。

次に、第３，４図のフロチャートに従って、上記フィー
ドバック補正量の制限値制御の具体的動作について説明
する。

この制御においては、コントロールユニット２０は、エ
ンジン１の始動時に、まず第３図に示すフローチャート
に従って初期値の設定動作を行う。つまり、フィードバ
ック補正量ＣＦＩＩに対する上限値り、及び下限値Ｌ２
をそれぞれ＋２５％。

−２５％に設定し、またこれらの限界値についてのメモ
リ値Ｍ、、Ｍ２もそれぞれ＋２５％、−２５％に設定す
る（ステップ８１″、　Ｓ２　’　）。また、上記上限
値Ｌ１及び下限値Ｌ２を両者間の幅が縮小するように変
化させる場合に’ｉ”、この変化を禁止する場合に“Ｏ
”にセットされる縮小許可フラグＦ、、Ｆ２をそれぞれ
“１”にセットする（ステップ８３′）。ここで、第５
図に示すように、上記上限値Ｌｌ及び下限値Ｌ２につい
ての＋２５％、−２５％という値は、通常運転時におけ
るフィードバック補正量ＣＦ８の変動幅より十分大きな
値であり、従って通常運転時にフィードバック補正量ｃ
ｐｓがこれらの限界値り、、Ｌ２によってその変動を規
制されることはなく、所要の大きさのフィードバック補
正量ＣＰＢによって空燃比が応答性よく目標空燃比に制
御されることになる。

次に、コントロールユニット２０は、第４図のフローチ
ャートを実行し、まずステップＳ１でアイドルフラグＦ
ｉの値を判定する。このフラグＦｉは、第２図に示すア
イドルスイッチ２２及びニュートラルスイッチ２６から
の信号ｃ、ｈに基いてエンジン１がアイドル状態にある
と判断されたときに１”、そうでない場合に°”０′°
にセットされるようになっており、今、Ｆｉ−“１゛′
であったものとすると、次にスッテブＳ２で、このフラ
グの前回判定時の値Ｆｉ゛を判定する。そして、Ｆｉ’
−”Ｏ”のとき、つまり、今回の制御サイクルがアイド
ル状態に移行した直後であるときには、ステップＳ、で
フィードバック補正量Ｃｐｉに対する上限値Ｌ１及び下
限値Ｌ２にそれぞれのメモリ値Ｍ１．Ｍ２（運転開始当
初においては＋２５％、−２５％）を代入し、その後、
ステップＳ４でフィードバック補正量ＣＦＢの上限値Ｌ
１についての縮小許可フラグＦ、の値を判定し、Ｆ１＝
“１′°のときにこの上限値Ｌ１について、上、下限値
り、、Ｆ２間の幅が縮小するように変化させる動作を開
始する。

この動作はステップ８５〜Ｓ９に従って行われ、ステッ
プＳ６で上限値Ｌ１がフィードバック補正量ＣＰＢより
小さくなったと判定されるまで、ステップＳ５で該上限
値Ｌ１を所定量αづつ減少させることにより行われる。

そして、ＬＬ＜ＣＦＢとなったときに、ステップＳ７で
上記上限値用の縮小許可フラグＦｌを“０パにセットし
、その後、ステップＳ８で下限値Ｌ２についての縮小許
可フラグＦ２の値を判定して、該フラグＦ２が”　ｏ　
”のときに両フラグＦ、、Ｆ２とも１″にセットする。

同様に、下限値り、についてら、ステップＳＩＯでその
縮小許可フラグＦ２が“１パと判定されたときに、ステ
ップＳ１２で下限値Ｌ２がフィードバック補正量ｃｐａ
より大きくなったと判定されるまで、ステップＳｌｌで
該下限値Ｌ２をαづつ増大させる。そして、Ｌ　２　＞
　Ｃｐａとなった時点で、ステップＳ１３で上記縮小許
可フラグＦ２を“Ｏ”にセットすると共に、ステップＳ
Ｉ４で上限値り、についての縮小許可フラグＦ１の値を
判定し、これが°０′°のときに、ステップＳ１５で両
フラグＦ。

、Ｆ２とも“１”にセットする。

ここで、以上の上、下限値り、、Ｆ２間の幅の縮小動作
を第５図を用いて具体的に説明すると、まずアイドル状
態に移行した時点Ｔ。では上、下限値り、、Ｆ２の縮小
許可フラグＦ、、Ｆ２とも“１パであるから、上限値Ｌ
ｌはαづつ減少され、下限値Ｌ２はαづつ増大されて上
、下限値Ｌ１、Ｆ２間の幅、つまりフィードバック補正
量ＣＦＢの変動許容幅Ｘが＋側及び−側から均等に縮小
されることになる。

そして、今、図示のようにフィードバック補正量ＣＦＢ
が０点よりも＋側に偏っているものとすると、まず時点
Ｔ１で上限値Ｌｌがフィードバック補正量ＣＦＢの変動
範囲まで減少されることになり、このとき、Ｌｌ＜Ｃ，
、となるので、フローチャートのステップＳフで上限値
用の縮小許可フラグＦ、が“Ｏ”にセットされる。その
ため、次の制御サイクル以降ではステップＳ５による上
限値Ｌ１を減少させる動作が行われないことになり、該
上限値Ｌ１が、Ｌ、＜Ｃ，、となった時点ＴＩでの値に
固定されることになり、この間、下限値！−２のみが変
化（増大）されることになる。そして、その後、時点Ｔ
２でこの下限値Ｌ２もフィードバック補正量ｃｐａの変
動範囲に達して、フローチャートのステップＳＩ２でＦ
２＞ＣＰＢと判定され・ると、ステップｓｔｉで下限値
用の縮小許可フラグＦ２が“０”にセットされることに
なるが、この場合は上限値用の縮小許可フラグＦ、が既
に“Ｏ″にセットされているので、ステップＳ１４がら
ステップＳｌ、が実行されて両フラグＦ、、Ｆ２とも°
゛１″にセットされることになる。これにより、第５図
に示すように、Ｌ　２　＞　Ｃｐｅとなった時点Ｔ２か
ら上、下限値り、、Ｆ２が再び均等に縮小されることに
なるが、この場合、フィードバック補正量ＣＰＢの変動
範囲に先に到達した上限値Ｌ１の減少が停止されていた
ので、フィードバック補正量ｃｐｓの変動許容幅Ｘは、
時点Ｔ２以降に、該補正量ＣＦＢの平均値を中心として
＋側及び−側から対等に縮小されることになる。

そして、ステップＳ１６でこの変動許容幅Ｘが所定値Ｘ
。まで縮小されたことが判定されれば、ステップＳＩ７
で上記両フラグＦ、、Ｆ２が“０”にセットされ、その
時点Ｔ３以降は上、下限値し１、Ｆ２が所定幅ＸＯまで
縮小された状態に固定されることになる。これにより、
アイドル状態に移行したときにフィードバック補正量Ｃ
ＦＢの変動幅が比較的狭い範囲に規制されることになっ
て、燃料供給量の急激な補正による回転数の変動が抑制
されることになり、安定したアイドル状態が得られるこ
とになる。その場合に、フィードバック補正ＪｉＣｐａ
は、その平均値が＋側もしくは一側に偏っていても、そ
の平均値を保持しながら変動幅が１−１−両側から均等
に規制されることになるので、この変動幅の規制にとも
なって燃料供給量の平均値が変化することがなく、従っ
て空燃比を目標空燃比に維持しながら安定したアイドル
状態が得られることになるのである。

なお、上記のようにして、フィードバック補正量ＣＰＢ
の変動幅を所定幅Ｘｏまで縮小した後、何等かの原因で
基本燃料供給量が変化し、第６図に示すように所定変動
幅Ｘ。の範囲内で燃料増量時ｌＴｌ４　ｔ　１と減量時
間ｔ２との比率が不均等になり、１変動周期ｔにおける
増量時間ｔ１の比率、即ちデユーティ率りが８０％を超
えたときには、コントロールユニット２０は、フローチ
ャートのステップＳ１８からステップＳ１９を実行して
、上、下限値り、、Ｌ２にそれぞれ所定値βを加算する
ことにより上記デユーティ率りを８０％以内に収束させ
、また、このデユーティ率りが２０％未満になると、ス
テップＳ２０からテップＳ２１を実行して、上、下限値
り、、Ｌ２からそれぞれ所定値βを減算することにより
、デユーティ率りを２０％以上に収束させる。

また、このようにして、デユーティ率りが２０％から８
０％の範囲に収まっていれば、コントロールユニット２
０は、ステップＳ２□からステップＳ２３を実行して、
そのときの上、下限値Ｌ１゜Ｌ２の平均値し。［＝　（
Ｌ＋　＋Ｌ２　）／２］をフィードバック補正量ＣＰｔ
１から減算し、該フィードバック補正量ＣＰＢの平均値
を０とするように補正する。この時、第７図に示すよう
に、上記平均値Ｌｏの減算分を補うように、基本燃料噴
射量に学習制御量としてこの平均値り、を加算し、フィ
ードバック補正量ＣＦＢの０点を新たな０点（０′）に
補正する。

さらに、この実施例においては、上記のようなアイドル
時における上、下限値り、、Ｌ２間の幅の縮小動作中に
加速状態に移行した場合、次のアイドル状態への移行時
には上記縮小動作を前回のアイドル時における動作の続
きとして行うようになっている。つまり、フローチャー
トのステップＳＩでアイドルフラグＦｉがアイドル状態
でないことを示す“０”と判定された場合、コントロー
ルユニット２０は、次にステップＳ２４を実行して前回
制御時のアイドルフラグＦｉ′の値を判定し、これが“
１”であった場合、換言すれば、今回、アイドル状態か
ら加速状態に移行した場合は、ステップＳ　２５＋　８
２６を実行して、第８図に示すように、その時点Ｔ４で
の上、下限値り、　、　Ｌ２の値をそれぞれのメモリ値
Ｍ、、Ｍ２にセラ１〜すると共に、上、下限値り、、Ｌ
２を＋２５％。

−２５％にそれぞれセットする。これにより、時点Ｔ４
のアイドル状態から加速状態への移行時ないしその後の
通常運転時においては、フィードバック補正量ｃｐｓの
規制が解除されて応答性の良い空燃比のフィードバック
制御が行われることになる６そして、次のアイドル時の
上、下限値Ｌｌ＋Ｌ２間の幅の縮小制御のために、これ
らの縮小許可フラグＦ、、Ｆ２が共に“０”である場合
、即ち所定幅Ｘ。までの縮小が完了している場合以外は
、ステップＳ２７からステップ８２８を実行して上記両
フラグＦ、、Ｆ２をいずれも“Ｉ“にセットしておく、
これにより、次にアイドル状態に移行したときに、ステ
ップＳ３でメモリ値Ｍ、　、　Ｍ２が上、下限値り、、
Ｌ、の初期値とされるので、第８図に示すように、次の
アイドル状態への移行時点Ｔ、では前回のアイドル終了
時点Ｔ４における値から上、下限値り、、Ｌ２の減少、
増大動作が開始されることになり、これらの幅を所定幅
ＸｏｒＷＩで縮小させる時間が短縮されることになる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、空燃比をフィードバック
制御するエンジンの空燃比制御装置において、アイドル
状態への移行時にフィードバック補正量の変動に対する
上、下限値間の変動許容幅を次第に縮小する場合に、こ
の許容幅が上記フィードバック補正量の平均値を変化さ
せることなく縮小されることになる。これにより、変動
許容幅が広く設定されている通常運転時に空燃比が目標
空燃比に応答性良く制御されると共に、アイドル状態で
は空燃比を上記目標空燃比に維持しながら、フィードバ
ック補正量ないし燃料供給量の急激な変化が抑制されて
、安定したアイドル状態が得られることになり、特に本
発明によれば、このフィードバック制御に用いられる０
２センサの劣化時等においても、アイドル時の安定性が
維持されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成を示すブロック図、第２〜８
図は本発明の実施例を示すもので、第２図はエンジンの
制御システム図、第３．４図は空燃比制御におけるフィ
ードバック補正量に対する上、下限値制御の動作を示す
フローチャート図、第５〜８図はこの制御による各作用
を示すフィードバック補正量のタイムチャート図である
。 １・・・エンジン、２０・・・フィードバック制御手段
、制限値設定手段、制限値制御手段（コントロールユニ
ッｌ−）、２２．２６・・・アイドル検出手段（アイド
ルスイッチ、ニュートラルスイッチ）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）排気ガス中の残存酸素濃度に基いて燃料供給料を
   増減補正することにより燃焼室に供給される混合気の空
   燃比を目標値にフィードバック制御するエンジンの空燃
   比制御装置であって、フィードバック補正量の変動に対
   する上限値及び下限値を設定する制限値設定手段と、エ
   ンジンのアイドル状態を検出するアイドル検出手段と、
   該検出手段によってアイドル状態が検出されたときに上
   記制限値設定手段によって設定されている上、下限値を
   、フィードバック補正量の変動許容幅が徐々に縮小され
   るように変化させ、そのいずれか一方の制限値がフィー
   ドバック補正量の変動範囲に達したときにその制限値の
   変化を停止させると共に、他方の制限値もフィードバッ
   ク補正量の変動範囲に達した時点で両制限値を再び変化
   させて、フィードバック補正量の変動許容幅を所定幅ま
   で縮小する制限値制御手段とが設けられていることを特
   徴とするエンジンの空燃比制御装置。