JPH0140213B2

JPH0140213B2 -

Info

Publication number: JPH0140213B2
Application number: JP55107976A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Ootsuka; Shin Narasaka; Shunpei Hasegawa
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1980-08-05
Filing date: 1980-08-05
Publication date: 1989-08-25
Also published as: JPS5732036A; US4375797A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、内燃エンジンに供給される混合気の
空燃比をフイードバツク制御する空燃比フイード
バツク制御装置に関し、特に、オーブンループ制
御からクローズドループ制御即ちフイードバツク
制御に復帰した際に正確な空燃比制御を早期に可
能として高いエミツシヨンの安定性を得るように
する機能を備えた空燃比フイードバツク制御装置
に関する。

例えばエンジンの排気系に設けられた排気ガス
成分センサであるO₂センサの出力信号に応じて
エンジンに供給される混合気の空燃比を制御する
制御弁をパルスモータ等から成るアクチユエータ
により制御して適正な空燃比を得、もつて良好な
エンジンの運転性能および排ガスエミツシヨン特
性を得るようにした空燃比フイードバツク制御装
置は本出願人等により提案されている。

かかる空燃比フイードバツク制御装置に依れ
ば、エンジンの部分負荷時以外の特定の作動状態
時（スロツトル弁全開時、アイドル時、減速時、
ゼロ発進−加速時）においてはO₂センサの出力
信号に応じて上述の空燃比フイードバツク制御を
行うと適正な空燃比が得られない場合があり、こ
のため、かかる特定のエンジン作動状態時にはフ
イードバツク制御装置を、フイードバツク制御を
行うクローズドループ状態から解除してオープン
ループ状態にし、上述のパルスモータの位置を上
記エンジンの特定の作動状態に対応した夫々の所
定のプリセツト位置に駆動制御して適正な空燃比
が得られるようにしている。

一方、エンジンの部分負荷時にはクローズドル
ープ状態にて空燃比のフイードバツク制御を行う
が、このクローズドループ状態においては、O₂
センサの出力電圧の変化状態に応じて比較制御ま
たは積分制御を選択的に行うようにされている。
すなわち、O₂センサの出力電圧が基準電圧に対
し高レベル側または低レベル側でのみ変化する場
合は積分制御により安定した正確なアクチユエー
タの位置制御を行い、O₂センサ出力電圧が基準
電圧に対し高レベル側から低レベル側にまたは低
レベル側から高レベル側に変化した場合は比例制
御により迅速で効率のよいアクチユエータの位置
制御を行うようにしている。

上述したオーブンループ制御からクローズドル
ープ状態に移行した際にはパルスモータ位置を
O₂センサの出力信号レベルに即応して制御して
適正な空燃比を得るようにする必要があるが、オ
ープンループ状態からクローズドループ状態に切
換わるタイミングに対してO₂センサ出力信号レ
ベルが高レベルから低レベルにまたはその逆方向
に切換わるタイミングが異なることがあり、かか
る場合は、両者間のずれの程度に応じてクローズ
ドループに切換わつた直後においてパルスモータ
位置が適正な値から大きく外れることがあり、適
正な空燃比が得られず、その結果エンジンの排ガ
スエミツシヨンの安定性が損われる。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたもの
で、オープンループからクローズドループへの切
換時にはパルスモータ位置を積分モードにより空
燃比フイードバツク制御を開始するようにし前記
タイミングの差異により生ずるクローズドループ
に切換わつた直後のパルスモータの位置差を小さ
く抑えて正確な空燃比制御を早期に可能とし、高
いエミツシヨンの安定性を得るようにする機能を
備えた空燃比フイードバツク制御装置を提供する
ものである。

以下本発明の実施例を添付図面を参照して説明
する。

第１図は本発明の装置の全体の構成図であり、
符号１は内燃エンジンを示し、エンジン１に連る
吸気マニホルド２には全体として符号３で示す気
化器が設けられている。気化器３にはフロート室
４と一次側吸気通路とを連通する燃料通路５，６
が形成され、これらの通路は夫々空気通路８₁，
８₂を介して空燃比制御弁９に接続されている。
更に、気化器３にはフロート室４と二次側吸気通
路とを連通する燃料通路７₁，７₂が形成され、通
路７₁は空気通路８₃を介して空燃比制御弁９に接
続されると共に二次側吸気通路のスロツトル弁３
０₂の少し上流側に開口している。通路７₂は固定
絞りを有する空気通路８₄を介してエアクリーナ
内部と連通している。該制御弁９は図示例では３
個の流量制御弁から成り、各流量制御弁はシリン
ダ１０と、該シリンダ１０内に変位可能に挿入さ
れた弁体１１と、該シリンダと弁体間に装架され
弁体を一方向に押圧するコイルばね１２とから構
成されている。各弁体１１の反コイルばね側端部
１１ａはテーパ状に形成されており、弁体１１の
変位に応じて弁体テーパ部１１ａが挿通されてい
るシリンダ１０の対向端開口１０ａの開口面積が
変化するようになつている。各弁体１１の一端は
往復動可能で回り止めされたウオーム部材１４に
連結された連結プレート１５に当接している。ウ
オーム部材１４はその周囲にラジアル軸受１６を
介して回転自在に配されたパルスモータ１３のロ
ータ１７とねじ係合しており、更にロータ１７の
外周にはソレノイド１８が配されている。ソレノ
イド１８は電子コントロールユニツト（以下
「ECU」と云う）２０と電気的に接続されてお
り、ECU２０からの駆動パルスによりソレノイ
ド１８が付勢されてロータ１７が回転し、ロータ
１７とねじ係合したウオーム部材１４が図におい
て左右方向に変位する。従つて、ウオーム部材１
４と連結したプレート１５が左右方向に変位す
る。

パルスモータ１３の固定ハウジング２１には永
久磁石２２とリードスイツチ２３とが、対向して
設けられているとともに、前記プレート１５の周
縁には磁性材料から成る遮蔽板２４が永久磁石２
２とリードスイツチ２３間に出没しうるように取
り付けられている。上述のプレート１５の左右方
向の変位に伴い遮蔽板２４が左右に変位するが、
この変位に従つてリードスイツチ２３がオン・オ
フするようになつている。すなわち、空燃比制御
弁９の弁体位置が永久磁石２２、リードスイツチ
２３およ遮蔽板２４の取付位置により決定される
基準位置を通過するとその移動方向に応じてリー
ドスイツチ２３がオンまたはオフに切り換えられ
リードスイツチ２３はこのオン・オフ切換に応じ
た二値信号をECU２０に供給する。

尚、ハウジング２１には大気と連通した空気取
入口２５が形成され、この取入口２５に挿着され
たフイルタ２６を介して大気を各流量制御弁に導
いている。

一方、エンジンの排気マニホルド２７内壁には
酸化ジルコニウム等から成るO₂センサ２８が該
マニホルド２７内に突出して設けられ、その出力
はECU２０に供給される。また、大気圧センサ
２９がエンジンを塔載した車輌周囲の大気圧を検
出可能に配されて、その検出値信号をECU２０
に供給する。

尚、第１図において、符号３９は排気ガス中の
CO、HC、NOxを浄化する三元触媒、３１は管
路３２を介して絞り弁３０₁，３０₂より下流の吸
気マニホルド２内の吸気圧を検出しその出力を
ECU２０に供給する圧力センサ、３３はエンジ
ン温度を代表するエンジン冷却水温を検出するた
めに冷却水が充満したエンジン気筒周壁内に挿着
されその出力をECU２０に供給するサーミスタ、
３４は先端を燃焼室内に突出してエンジン気筒頭
壁内に埋設された点火プラグ、３５はデイストリ
ビユータ、３６は点火コイル、３７は点火スイツ
チおよび３８はバツテリである。デイストリビユ
ータ３５はエンジン回転数に比例した速度で回転
する駆動軸（図示せず）を有し、該駆動軸の回転
に同期したコンタクト・ポイントの開閉または無
接点型のピツクアツプの出力信号に対応した点火
コイル３６のパルス電流がECU２０に供給され
るようになつており、従つてこの実施例ではデイ
ストリビユータ３５と点火コイル３６はエンジン
回転数センサを兼用する。

次に、上述した本発明の空燃比制御装置の制御
内容について、先に説明した第１図を参照して説
明する。

始動時の制御先ず、エンジンの始動時において、点火スイツ
チ３７がオンにセツトされると、ECU２０がイ
ニシヤライズ（初期化）され、ECU２０はリー
ドスイツチ２３を介してアクチユエータであるパ
ルスモータ１３の基準位置を検出し、次いでパル
スモータ１３を該期準位置からエンジンの始動に
最適な所定の位置（プリセツト位置）（以下
「PS_CR」と云う）に至るまで駆動し、所期空燃比
を所定の対応する値にセツトする。この初期空燃
比の設定は、エンジン回転数N_eが所定の値N_CR
（例えば400rpm）以下であり且つエンジンが完爆
に至る前であることを条件として行われる。但
し、N_CRはクランキング回転数よりも大で且つア
イドル回転数より小である。

尚、上記基準位置は、第１図の説明において述
べたように、パルスモータ１３のリードスイツチ
２３がオン・オフするときの位置に基づいて検出
される。

次に、ECU２０はO₂センサ２８の活性化状態
およびサーミスタ３３により検出されるエンジン
の冷却水温T_Wをモニタし、空燃比制御の開始の
条件が成立したか否かを決定する。空燃比フイー
ドバツク制御を正確に行うにはQ₂センサ２８が
十分に活性化した状態にあり且つ、エンジンが暖
機完了状態にあることが必要である。また、酸化
ジルコニウム等から成るO₂センサはその内部抵
抗が温度の上昇につれ減少してくる特性を持つて
いる。このO₂センサにECU２０に内蔵される定
電圧源から適当な抵抗値を有する抵抗を介して電
流を供給すると、不活性時には最初その出力電圧
が定電圧源の電圧（例えば5V）に近い値を示し、
その温度が上昇するにつれて出力電圧が低下す
る。そこでO₂センサの出力電圧が所定の電圧V_X
まで低下した時に活性化信号を発生し、その信号
の発生から所定の時間t_X（例えば１分間）をカウ
ントするタイマがカウントを完了した後であつて
且つ冷却水温T_Wがが空燃比のフイードバツク制
御が可能な開度まで自動チヨークが開くような所
定の値T_WXに達した後に空燃比フイードバツク制
御を開始する。

尚、パルスモータ１３は、このO₂センサ活性
化および冷却水温T_Wの検出段階では前述の所定
位置PS_CRに保持されており、後述の空燃比制御
の開始後エンジンの作動状態に応じた適当な位置
に駆動制御される。

基本空燃比制御次に上述した始動時の制御が終ると、基本空燃
比制御に移り、ECU２０は、O₂センサ２８から
の出力信号Ｖ、圧力センサ３１からの吸気マニホ
ルド内の絶対圧P_B、回転数センサ３５，３６か
らのエンジン速度N_eおよび大気圧センサ２９か
らの大気圧P_Aに応じてパルスモータ１３を駆動
して空燃比を制御する。より詳細には、この基本
空燃比制御は、スロツトル弁全開時、アイドル
時、減速時の各オープンループ制御並びに部分負
荷時のクローズドループ制御から成る。これらの
制御はすべてエンジンが暖機完了状態に至つた後
に行われる。

先ず、スロツトル弁全開時のオープンループ制
御条件は大気圧センサ２９からの大気圧P_Aと圧
力センサ３１からの圧力P_B（絶対圧）との差P_A−
P_B（ゲージ圧）が所定の差ΔP_WOTより低い時に成
立する。ECU２０は上記センサ２９，３１の出
力信号間の差とその内部に記憶された所定の差
ΔP_WOTとを比較し、上記のP_A−P_B＜ΔP_WOTなる条
件が成立するときはパルスモータ１３を全開時の
オープンループ制御条件の消滅時にエンジンのエ
ミツシヨンに最適となる所定位置（プリセツト位
置）PS_WOTに至るまで駆動し該所定位置に停止さ
せる。全開時には公知のエコノマイザ（図示せ
ず）等が作動し、エンジンにはRICH（空燃比が
小）な混合気が供給される。

アイドル時のオープンループ制御条件は、エン
ジン回転数Neが所定のアイドル回転数N_IDL（例え
ば1000rpm）より低いときに成立する。ECU２
０は回転センサ３５，３６の出力信号Neとその
内部に記憶された所定の回転数N_IDLとを比較し、
上記のNe＜N_IDLの条件が成立するときは、パル
スモータ１３をエンジンのエミツシヨンに最適な
所定のアイドル位置（プリセツト位置）PS_IDLに
至るまで駆動し、該所定位置に停止させる。

尚、上記の所定アイドル回転数N_IDLは調整され
る実際のアイドル回転数よりもわずかに高い値に
設定される。

次に、減速時のオープンループ制御条件は、吸
気マニホルド内の絶対圧P_Bが所定の絶対圧P_BDEC
より低いときに成立する。ECU２０は圧力セン
サ３１の出力信号P_Bとその内部に記憶された所
定の絶対圧P_BDECとを比較し、上述のP_B＜P_BDECの
条件が成立するときはパルスモータ１３を所定の
減速位置（プリセツト位置）PS_DECに至るまで駆
動し該所定位置に停止させる。

上述の減速時の制御条件の根拠は、減速により
吸気マニホルド内の絶対圧P_Bが所定値以下に低
下すると排気ガス中の未燃HCが増大し、その結
果O₂センサの検出値信号に基づく空燃比フイー
ドバツク制御が正確に出来ず理論混合比が得られ
ないことがある。従つて、上述のように圧力セン
サ３１により検出された吸気マニホルド内の絶対
圧P_Bが所定値P_BDECより小さいときアクチユエー
タ（パルスモータ）を減速時のオープンループ制
御条件の消滅時にエンジンのエミツシヨンに最適
となる所定の位置（プリセツト位置）PS_DECに移
動してオープンループによる制御を行うようにし
たものである。

尚、上記スロツトル弁全開時、アイドル時、減
速時の各オープンループ制御には、後述するよう
に、大気圧P_Aに応じて夫々のパルスモータ１３
の所定位置PS_WOT、PS_IDL、PS_DECを夫々適当に補
正される。

一方、部分負荷時のクローズドループ制御条件
は、エンジンが前述した各オープンループ制御条
件の成立時以外の作動状態にあるときに成立す
る。このクローズドループ制御においてECU２
０は、回転センサ３５，３６により検出されたエ
ンジン回転数N_eとO₂センサ２８の出力信号Ｖに
応じてフイードバツクに依る比例制御（以下「Ｐ
項制御」と云う）または積分制御（以下「Ｉ項制
御」と云う）を行う。

より詳細には、O₂センサ２８の出力電圧が所
定電圧Vrefより高レベル側または低レベル側で
のみ変化する場合はＩ項修正、即ちO₂センサの
出力電圧が所定電圧Vrefに対し高レベル側或は
低レベル側にあることに相応する二値信号を積分
した値に従つてパルスモータ１３の位置を修正
し、安定した正確な位置制御を行うようにしてい
る。一方O₂センサ２８の出力信号が高レベルか
ら低レベルにまたは低レベルから高レベルに変化
した場合はＰ項修正、即ちO₂センサの出力電圧
の変化に直接比例した値に従つてパルスモータ１
３の位置を修正し、Ｉ項修正に比しより迅速で効
率のよい制御を行う。

上述のＩ項制御においては、Q₂センサの出力
電圧の変化に基づく二値信号を積分して得られる
値に従つてパルスモータの位置を変化させるが、
毎秒当り増減するステツプ数はエンジンの回転数
に対応して変えている。すなわち、低い回転域に
おけるＩ項修正による毎秒当り増減するステツプ
数は少ないが、回転数の上昇に応じて増加し、高
い回転数における毎秒当りのステツプ増減数は多
くなるように制御する。

また、所定電圧Vrefに関して高レベルから低
レベルへのO₂センサ出力の変化またはその反対
方向への変化があつたときに行われるＰ項制御に
おいては、毎秒当り増減するパルスモータのステ
ツプ数はエンジン回転数と無関係に一律に同一の
所定値（例えば、６ステツプ）に設定されてい
る。

また、エンジンの加速（ゼロ発進−加速）時の
空燃比制御はエンジンの暖機が完了し、エンジン
回転数Neが低速回転域から高速回転域に移行す
る段階で前述した所定のアイドル回転数N_IDL（例
えば1000rpm）を越えたとき、即ちNe＜N_IDLの
状態からNe≧N_IDLの状態に変つたときを条件と
して行われる。この時点においてECU２０は、
パルスモータ１３を所定の加速時位置（プリセツ
ト位置）PS_ACCに急速に移行させる。この直後か
ら、ECU２０は前述した空燃比フイードバツク
制御を開始する。このPS_ACCについても、後述の
ように大気圧P_Aに対応して適当に補正される。

上述のように、エンジンの加速時にはアクチユ
エータ位置を有害ガス排出量の少ない所定の値
PS_ACCに移行させるので、エンジンを塔載した車
輌の停車位置から加速するいわゆるゼロ発進にお
いて、排気ガス対策上有利であるとともにその後
の空燃比フイードバツクを最適に行うことが可能
となる。このように、ゼロ発進時にパルスモータ
をこのプリセツト値PS_ACCにセツトすることによ
り、ゼロ発進状態での排気ガス中の有害成分の排
出量を低減させ得るとともに、このゼロ発進に直
ぐに続く空燃比フイードバツクの初期空燃比が設
定されることになり、かかるフイードバツク制御
時においてエンジンのエミツシヨン特性上および
運転性上最適な混合気の空燃比を得ることができ
る。

特にゼロ発進時からその直後の空燃比フイード
バツク制御時にかけて発生する排気ガス中の有害
ガス成分のトータルの排出量を大幅に減少するこ
とが出来るので、公害対策上有利である。

上述した種々のオープンループ制御から部分負
荷時のクローズドループ制御への移行またはその
逆の移行の際オープンループ状態とクローズドル
ープ状態間の切換は次のように行われる。先ず、
クローズドループからオープンループに切換える
ときは、ECU２０はパルスモータ１３を、各オ
ープンループ状態に入る前のその位置と無関係
に、後述の方法により大気圧補正された所定の位
置PSi（P_A）に移動させ該所定位置に停止させる。
この所定位置PSi（P_A）とは前述したパルスモー
タのオープンループ時の種々のプリセツト位置
PS_CR、PS_WOT、PS_IDL、PS_DEC、PS_ACCであつて、後
述のように大気圧に対応して補正されたものを示
す。上述の夫々の所定位置へのパルスモータ１３
の位置セツトにより夫々のオープンループ制御を
即座に行うことが出来る。

一方、オープンループからクローズドループへ
の切換時には、ECU２０からの指令によりパル
スモータ１３はＩ項モードにより空燃比フイード
バツク制御を開始する。すなわち、オープンルー
プからクローズドループへ切換わるタイミングに
対してO₂センサの出力信号レベルが高レベルか
ら低レベルにまたはその逆方向に切換わるタイミ
ングが多少変化することがあり、このときにはＰ
項モードにより空燃比フイードバツク制御を開始
する場合に比してＩ項モードによりかかる制御を
開始する場合のほうが上記タイミングの差異によ
り生ずるクローズドループに切換わつた直後のパ
ルスモータ１３の位置差はかなり小さくなるの
で、正確な空燃比制御が早期に可能となり、高い
エミツシヨンの安定性が得られるのである。

例えば、アイドル時のオープンループ状態から
加速してクローズドループ状態でのフイードバツ
ク制御を開始する場合について第２図を参照して
説明する。この例において、アイドル時の空燃比
は一定であつて混合気の濃度はLEAN側（空燃
比が大）にあると仮定する。第２図のAa，Baは
上述した条件下でのアイドル時から加速時への移
行段階におけるO₂センサ２８の出力電圧Ｖの変
化例を示し、同図中はアイドル時、は加速時
のO₂センサの出力電圧を夫々示し、記号○と×
は、オープンループからクローズドループに切換
わるタイミング（縦方向の破線で示す）に対し互
いに異なるタイミングのO₂センサ出力電圧の変
化例を示す。加速時には気化器の加速系統の加速
ポンプ等の作用により混合気はRICHになること
が多く、従つて、第２図Aa，Baにおいてもオー
プンループ時に低レベルL₀側にあつたO₂セン
サの出力電圧は加速時のクローズドループ時で
は高レベルHi側に上昇している。

ここで第２図Ab，Bbはオープンループからク
ローズドループに切換わつたときに夫々Ｐ項モー
ドおよびＩ項モードにより空燃比フイードバツク
制御を開始する場合のパルスモータの位置PSを
示す。先ずクローズドループへの切換時にＰ項モ
ードにより制御を開始する例を説明すると、第２
図Aaにて記号○で示すO₂センサ出力電圧Ｖの変
化例に依れば、クローズドループに切換わつた直
後においてはO₂センサ出力電圧ＶはHi側に変化
しているので、第２図Abに示すようにパルスモ
ータは直線P₁のようにLEAN側にＰ項モードに
より駆動され、次いで出力電圧ＶがHi側に留ま
つている（第２図Aa）からＩ項制御により直線
I₁のように駆動される。一方、記号×で示すO₂セ
ンサ出力電圧Ｖの変化例に依るときは第２図Aa
ではクローズドループへの切換直後は出力電圧Ｖ
は未だL₀側にあるので第２図Abに示すようにＰ
項モードによりパルスモータ位置は直線P₂、次
いでI₂のようにRICH側に駆動され、次いで出力
電圧ＶがLo側からHi側に変化したことに伴つて
Ｐ項モードにより直線P₃のようにLEAN側に駆
動され、次いで出力電圧ＶがHi側に留まつてい
るので、Ｉ項モードにより直線I₃のように駆動さ
れる。

他方、第２図Bbに示すクローズドループへの
切換直後にＩ項モードでフイードバツク制御を開
始する本発明の方法に依るときは、先ず第２図
Baに記号○で示す出力電圧Ｖの変化例において
は、クローズドループへの切換直後に出力電圧Ｖ
はRICH側（Hi側）に変化し且つその後は同じ側
に留まつているので第２図Bbに直線I₄で示すよ
うにパルスモータは一貫してＩ項モードにより
LEAN側に駆動される。第２図Baに記号×で示
す出力電圧Ｖの変化例では、クローズドループへ
の切換直後は出力電圧Ｖは未だLEAN側（Lo側）
にあるので、パルスモータは第２図Bbに直線I₅
で示すようにRICH側にＩ項モードにより駆動さ
れ、次いで出力電圧ＶのLo側からHi側への変化
によりＰ項モードにより直線P₄のようにLEAN
側に駆動され、その後出力電圧ＶがHi側に留ま
つているからＩ項モードにより直線I₆のように
LEAN側に駆動される。

従つて、第２図Ab，Bbから、出力電圧Ｖの変
化タイミングの差異によるパルスモータの位置差
は、Ｉ項モードでクローズドループ制御を開始し
た場合の方がＰ項モードでクローズドループ制御
を開始した場合よりもかなり小さくなることは明
らかである。

また、前述したようにオープンループによる空
燃比制御時およびオープンループからクローズド
ループへの移行時に大気圧の変化に拘らず最良の
排気ガスエミツシヨン特性を得るようにするため
には、オーブンループ時のパルスモータ１３の位
置を大気圧の変化に応じて補正する必要がある。
本発明の空燃比制御に依れば、前述したパルスモ
ータ１３の各オープンループ制御時の所定値（プ
リセツト値）PC_CR、PS_WOT、PS_IDL、PS_DEC、PS_ACC
を下記の式により大気圧P_Aの変化に対してリニ
ア補正するようにしている。

PSi（P_A）＝PSi＋（760−P_A）×Ci 但し、ｉはCR、WOT、IDL、DEC、ACCの
うちのいずれか１つを表わし、従つてPSiは１気
圧（＝760mmHg）におけるPS_CR、PS_WOT、PS_IDL、
PS_DEC、PS_ACCのうちのいずれか１つ、Ciは補正係
数であつて、C_CR、C_WOT、C_IDL、C_ACCのうちのい
ずれか１つを夫々表わす。尚、PSi、CiはECU２
０の内部に予め記憶されている。

ECU２０は、各オープンループ制御に固有の
係数PSi、Ciを上述の式に適用して、該式により
オープンループ時のパルスモータ１３の位置PSi
（P_A）を計算し、パルスモータ１３を該計算によ
り求められた位置PSi（P_A）まで移動せしめる。

このようにしてオープンループ制御時の空燃比
を大気圧に対応して補正することにより、最良の
運転性の確保、点火プラグのくすぶり等の防止と
云う従来周知の効果に加え、上述のオープンルー
プ時のパルスモータ位置はその後のクローズドル
ープ制御の開始点となるため、Ciの値を適当に選
ぶことにより最適なエミツシヨン特性を得ること
ができる。

更に、空燃比制御弁９のアクチユエータとして
使用されるパルスモータ１３の位置はECU２０
内の位置カウンタによりモニターされているが、
このパルスモータの脱調・乱調によりカウンタの
内容とパルスモータの実際の位置との間のずれ・・が
生じることがあり得る。このような場合、ECU
２０はカウンタのカウント値をパルスモータ１３
の実際の位置と見做して作動することになるが、
パルスモータ１３の実際の位置を正しく把握する
必要のあるオープンループ制御においては制御操
作において支障を来たす。

このため、本発明の空燃比制御システムにおい
ては、先に述べたように、ECU２０がパルスモ
ータ１３を駆動してリードスイツチ２３が開閉す
るパルスモータ位置を基準位置（例えば、50ステ
ツプ）として把握することから成る初期位置検出
に加え、パルスモータ１３がリードスイツチ２３
の開閉点を通過すると同時にECU２０内に記憶
された基準位置ステツプ数（例えば、50ステツ
プ）を位置カウンタにシフトすることにより、そ
の後の制御精度を確保するようにしている。

第３図は、上述した本発明の空燃比制御装置に
使用されるECU２０の内部構成を示すブロツク
図である。

符号２０１は、O₂センサ活性化検出回路であ
り、その入力側には第１図のO₂センサ２８の出
力電圧Ｖが入力される。前記回路２０１は出力電
圧Ｖが所定値V_X以下になつてから所定時間T_X経
過後活性化判定回路２０２に活性化信号HS₁を供
給する。活性化判定回路２０２の入力側には第１
図のサーミスタ３３からのエンジン冷却水温信号
_Twも入力される。しかして、活性化判定回路２
０２は前記活性化信号と所定値Twxを越えた値
の水温信号Twとが共に入力されたとき空燃比制
御開始信号S₂をPI制御回路２０３に供給し、PI
制御回路２０３をこの制御開始信号により作動開
始状態に至らしめる。空燃比判定回路２０４は、
O₂センサ２８の出力電圧が所定電圧Vrefより大
きいか小さいかに応じてエンジン排気ガスの空燃
比を判定し、斯く得られた空燃比を表わす二値信
号S₃をPI制御回路２０３に供給する。一方、第
１図のエンジン回転センサ３５，３６からのエン
ジン回転数信号Ne、圧力センサ３１からの絶対
圧信号P_Bおよび大気圧センサ２９からの大気圧
信号P_Aが又第３図の活性化判定回路２０２から
の開始信号S₂がECU内のエンジン状態検出回路
２０５に入力され、この回路２０５は、これらの
信号に対応した制御信号S₄をPI制御回路２０３
に供給する。PI制御回路は、従つて、空燃比判
定回路２０４からの空燃比信号S₃と、エンジン状
態検出回路２０５から制御信号S₄中エンジン回転
数 _Neに応ずる信号分とに応じて必要なパルスモ
ータ制御パルス信号S₅を後述する切換回路２０９
に供給する。更にエンジン状態検出回路２０５は
エンジン回転数Ne、吸気マニホルド絶対圧P_B、
大気圧P_A、空燃比制御開始信号Ｓ２とに応じた
信号分を含む該制御信号Ｓ４をPI制御回路２０
３に供給する。該信号分がPI制御回路２０３に
与えられる時該回路２０３は作動を停止する。
PI制御回路２０３は該信号分の供給が停止され
る時、積分項から始まるパルス信号S₅を切換回路
２０９に出力するよう構成される。

一方、プリセツト値レジスタ２０６にはエンジ
ンの種々の状態に適用されるパルスモータのプリ
セツト値PS_CR、PS_WOT、PS_IDL、P_DEC、PS_ACCの基
本値とこれらの大気圧補正係数C_CR、C_WOT、C_IDL、
C_DEC、C_ACCとが記憶保持されている。エンジン状
状態検出回路２０５はエンジンの状態をO₂セン
サの活性化の有無、エンジン回転数Ne、吸気通
路絶対圧P_B、大気圧P_Aにより検出してレジスタ
２０６から夫々のエンジン状態に対応したプリセ
ツト値の基本値とその補正係数とを選択して演算
処理回路２０７に読み出す。演算処理回路２０７
は大気圧信号P_Aに応じて、前述したPSi（P_A）＝
PSi＋（760−P_A）×Ciなる式により演算処理し、
得られたプリセツト値は比較器２１０に印加され
る。

一方、基準位置検出信号処理回路２０８は基準
位置検出装置（リードスイツチ）２３の開閉によ
る出力信号に応じてエンジン始動時からパルスモ
ータが基準位置に到達したことを検出するまでの
間レベル信号S₆を発生し、該信号は切換回路２０
９に供給され、この切換回路２０９はこのレベル
信号を印加されている間PII制御回路２０３から
パルスモータ駆動信号発生装置２１１に制御信号
S₅が伝達されるのを遮断し、パルスモータの初期
位置設定とPI制御の両操作同志の干渉を回避す
る。基準位置検出信号処理回路２０８はまた基準
位置を検出するために、基準位置検出装置２３か
らの出力信号に応じてパルスモータ１３がステツ
プ数の増加又は減少方向に動作することを許容す
るパルス信号Ｓ７を発生する。このパルス信号Ｓ
７はパルスモータ駆動信号発生装置２１１に直接
供給されて該装置をしてパルスモータ１３を基準
位置を検出するまで駆動せしめる。更に基準位置
検出信号処理回路２０８は基準位置を検出する毎
にパルス信号S₈を発生する。このパルス信号S₈は
パルスモータ１３の基準位置（50ステツプ）の内
容が記憶保持された基準位置レジスタ２１２に供
給され、該レジスタはこの信号に応じてその記憶
値を比較器２１０の一方の入力端子と、アツプダ
ウンカウンタ２１３とに印加する。アツプダウン
カウンタ２１３はパルスモータの駆動信号発生装
置２１１からの出力パルス信号Ｓ９を供給されて
パルスモータ１３の実際位置をカウントするもの
であるが、上記所定値レジスタ２１２からの信号
を印加されたときそのカウント値がパルスモータ
の基準位置の内容に書き換えられる。

斯く書き換えられたカウント値は比較器２１０
の他方の入力端子に印加されるが、比較器２１０
は前記一方の入力端子にも同じパルスモータ基準
位置内容が印加されているので、比較器２１０か
らパルスモータ駆動信号発生装置への比較較出力
S₁₀が出力されず、パルスモータは基準位置に確
実に位置付けられる。その後Q₂センサ２８の不
活性時には比較器２１０の前記一方の入力端子に
演算処理回路２０７から大気圧補正されたプリセ
ツト値PS_CRが入力され、このプリセツト値とア
ツプダウンカウンタ２１３のカウント値の差に対
応した比較出力S₁₀が比較器２１０からのパルス
モータ駆動信号発生装置２１１に入力され、正確
なパルスモータ１３の位置制御を行うことができ
る。尚、エンジン状態検出回路２０５で他のオー
プンループ条件を検出した時も同様な作動がなさ
れる。

第４図は前述した本発明の空燃比フイードバツ
ク制御装置におけるオープンループからクローズ
ドループへの切換時にＩ項モードにより空燃比フ
イードバツク制御を開始する装置を示すブロツク
図である。

第１図のO₂センサ２８の出力側は比較器
COMPの負入力端子に接続され、その正入力端
子は適当な正電圧源とアース間に直列に接続され
た基準電圧Vref供給用抵抗R₁、R₂の結合点に接
続されている。比較器COMPと抵抗R₁、R₂は第
３図のO₂センサ空燃比判定回路２０４を構成す
る。比較器COMPの出力信号は、一方では第３
図のPI制御回路２０３内に設けられ比較器
COMPの出力が反転する毎に出力パルスを発生
する反転検出回路２０３ａに、他方では第３図の
切換回路２０９とパルスモータ駆動信号発生装置
２１１を構成するパルスモータ駆動回路Ａの一入
力端子でパルスモータ１３の駆動方向を決定する
入力端子A′に供給される。PI制御回路２０３の
内部においては、反転検出回路２０３ａの出力側
は一方ではAND回路２０３ｂの一入力端子に、
他方ではフリツプフロツプ回路２０３ｃのリセツ
ト入力端子Ｒに夫々接続されており、またAND
回路２０３ｂの他方の入力端子はフリツプフロツ
プ回路２０３ｃの出力端子に接続されている。
AND回路２０３ｂの出力側は一方ではＰ項発生
回路２０３ｄに、他方ではインバータ２０３ｅを
介してAND回路２０３ｆの一入力端子に夫々接
続されている。このAND回路２０３ｆの他方の
入力端子はＩ項発生回路２０３ｇの出力側に接続
されている。Ｐ項発生回路２０３ｄの出力側及び
AND回路２０３ｆの出力端子は夫々パルスモー
タ駆動回路Ａに接続されている。一方、フリツプ
フロツプ回路２０３ｃのＳ入力端子には、エンジ
ン回転数信号N_e、エンジン吸気圧信号P_Bおよび
エンジン冷却水温信号T_Wに依つて前述したエン
ジンの特定の作動状態を検出する回路で第３図の
エンジン状態検出回路２０５の一部を構成する回
路２０５′の出力側が接続されている。その回路
２０５′の出力側は又Ｉ項発生回路２０３ｇに接
続されている。

上述した構成の装置の作動を説明すると、先
ず、エンジンが前述した特定の作動状態に至つた
とき、エンジン特定作動状態検出回路２０５′は
エンジン回転数信号Ne、吸気圧信号P_B、冷却水
温信号T_Wにより該状を検出し、二値信号S₄＝１
をフリツプフロツプ回路２０３ｃのＳ入力端子に
供給すると同時に信号S₄＝１をフイードバツク停
止信号としてＩ項発生回路２０３ｇに供給し後者
の作動を停止せしめる。フリツプフロツプ回路２
０３ｃは信号S₄＝１によりセツトされると出力端
子には二値信号＝０を出力するように構成され
ており、この出力によりAND回路２０３ｂは出
力＝０を発生し、従つてＰ項発生回路２０３ｄの
作動も停止される。

一方、このエンジンの特定作動状態時には第３
図について説明したように、パルスモータ駆動回
路Ａのパルスモータ駆動信号発生装置２１１には
当該エンジンの特定作動状態に相応するプリセツ
ト値レジスタ２０６のプリセツト値に応じた比較
出力S₁₀が供給され、パルスモータ１３は当該プ
リセツト位置に保持される。このようにしてパル
スモータ１３の位置を当該プリセツト位置に保持
してオープンループによる空燃比制御が行われ
る。

かかるオープンループ状態において、エンジン
が当該特定作動状態から例えば部分負荷等のクロ
ーズドループ条件成立状態になつたときは、エン
ジン特定作動状態検出回路２０５′から出力され
る二値信号S₄のレベルは０となり、その結果Ｉ項
発生回路２０３ｇは作動状態におかれ、該回路２
０３ｇはエンジン回転数信号Neに応じた積分制
御信号S₅₁′をAND回路２０３ｆを介してパルス
モータ駆動回路Ａに供給し、該回路を介してパル
スモータ１３を積分項により駆動制御する。尚、
このときAND回路２０３ｆの回路２０３ｇと接
続された端子と別の端子には後述のようにインバ
ータ２０３ｃを介して二値信号＝１が供給されて
いるから、該回路２０３ｆはＩ項発生回路２０３
ｇの出力パルスS₅₁′に対応した出力パルスS₅₁を
パルスモータ駆動回路Ａに供給する。

一方、O₂センサ２８の出力が高いレベル側と
低いレベル側間で変化しない限り反転検出回路２
０３ａの出力は０（出力パルスを発生しない）で
あるから、AND回路２０３ｂの出力は０であり
従つてＰ項発生回路２０３ｄは作動しない。ここ
で、O₂センサ２８の出力電圧が高・低レベル間
で変化すると、比較器COMPの出力反転により
反転検出回路２０３ａは出力パルス＝１をAND
回路２０３ｂに印加するとともに、フリツプフロ
ツプ回路２２０３ｃのＲ入力端子に同じ出力＝１
を印加して回路２０３ｃの出力を１としその結果
AND回路２０３ｂの出力が１となるので、Ｐ項
発生回路２０３ｄが作動しその出力信号S₅₂をパ
ルスモータ駆動回路Ａに供給する。尚、比較器
COMPの反転出力はパルスモータ駆動回路Ａの
入力端子A′に印加されパルスモータ１３の駆動
方向を逆にする。Ｐ項発生回路２０３ｄが斯く作
動している間は、AND回路２０３ｂの出力＝１
を反転するインバータ２０３ｅによりAND回路
２０３ｆの出力は０となつているのでＩ項発生回
路２０３ｇの出力信号はパルスモータ駆動回路Ａ
には供給されない。

反転検出回路２０３ａはO₂センサ２８の出力
電圧が高・低レベル間で変化して比較器COMP
の出力が反転したときのみ出力パルス＝１を出力
しＰ項発生回路２０３ｄを作動させるが、O₂セ
ンサ２８の出力電圧が高レベル側または低レベル
側でのみ変化し比較器COMPの出力が反転しな
い限りはその出力は０を維持しているので通常は
上記比較器COMPの出力反転後は再びＰ項発生
回路２０３ｄは不作動状態におかれてＰ項制御が
停止される一方、Ｉ項発生回路２０３ｇの出力パ
ルスはAND回路２０３ｆを介してパルスモータ
駆動回路Ａに供給されＩ項モードによる制御が行
われる。このようにして、オープンループからク
ローズドループに切換わつた直後はフイードバツ
ク制御はＩ項モードによる制御から開始され、そ
の後O₂センサ２８の出力電圧の変化状態により
比較器COMPが反転したときはＰ項モード制御、
反転しない限りはＩ項モード制御が繰り返して行
われる。

以上説明したように、本発明の空燃比フイード
バツク制御装置に依れば、エンジンの排気系に設
けられたO₂センサの出力信号に応じてエンジン
に供給される混合気の空燃比をパルスモータ等か
ら成るアクチユエータにより駆動される空燃比制
御弁により制御する構成において、エンジンの特
定の作動時のオープンループ制御からエンジンの
部分負荷時のクローズドループ制御への切換直後
において空燃比のフイードバツク制御をＩ項モー
ト（比例制御）により開始するようにした機能を
備えたので、O₂センサの出力信号の高・低レベ
ル間の変化のタイミング差により生ずる該切換直
後のアクチユエータの位置ずれを小さく抑えて正
確な空燃比制御を早期に可能とし、もつてエンジ
ンのエミツシヨン安定性を大幅に向上することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る空燃比フイードバツク制
御装置を示す構成図、第２図Ａ，Ｂはオープンル
ープからクローズドループへの切換時における
O₂センサ出力電圧の変化タイミングとパルスモ
ータの位置との関係を示すグラフ、第３図は第１
図のECU内の電気回路の全体を示すブロツク図、
および第４図は第３図の回路の一部を構成するオ
ープンループとクローズドループ間の切換制御回
路のブロツク図である。１……内燃エンジン、２……吸気マニホルド、
３……気化器、９……空燃比制御弁、１３……パ
ルスモータ、２０……ECU、２８……O₂センサ、
２９……大気圧センサ、３１……圧力センサ、３
３……サーミスタ、２０３……PI制御回路、２
０４……O₂センサ空燃比判定回路、２０５……
エンジン状態検出回路、２０５′……エンジン特
定作動状態検出回路、Ａ……パルスモータ駆動回
路。

Claims

【特許請求の範囲】

１内燃エンジンの排気ガス成分の酸素濃度を検
出するO₂センサと、エンジンに供給される混合
気を生成する燃料調量装置と、O₂センサの出力
信号に応じ選択的に比例項制御または積分項制御
により混合気の空燃比を設定値にフイードバツク
制御するようにO₂センサを燃料調量装置に結合
する電気回路とを備え、前記電気回路は、O₂セ
ンサの出力を設定値と比較する比較器と、前記比
較器の出力の反転時に比例項制御を実行させる第
１命令信号を、非反転時には積分項制御を実行さ
せる第２命令信号を出力する回路と、エンジンの
特定の作動状態を検出する装置と、前記エンジン
の特定作動状態の成立を表わす前記検出装置の出
力の発生に応じてフイードバツク制御を停止させ
る手段と、前記エンジンの特定作動状態の消滅を
表わす前記検出装置の出力の発生直後より前記フ
イードバツク制御を開始すると共に該出力の発生
に応じて前記制御信号出力回路から強制的に前記
第２命令信号を出力させる手段とを含む、内燃エ
ンジンに供給される混合気の空燃比をフイードバ
ツク制御する空燃比制御装置。