JPH0318019B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、運転状態により目標空燃比を変えて
フイードバツク制御を行なうようにしたエンジン
の空燃比制御装置に関するものである。

（従来技術） 従来、特開昭60−6036号公報に示されるよう
に、排気ガス中の酸素濃度を検出して空燃比に対
応した信号を出力する空燃比センサを用いるとと
もに、運転状態に応じた目標空燃比を設定し、上
記空燃比センサの出力と目標空燃比に対応した値
とを比較して燃料供給量を制御するようにした空
燃比のフイードバツク制御装置がある。この装置
においては上記空燃比センサで空燃比を広範囲に
検出できるようにし、運転状態によつて目標空燃
比を変えることにより、空燃比を種々の運転状態
に適合するように制御しており、従つて目標空燃
比は、比較的リツチ側に設定される時とリーン側
に設定される時とがある。

ところで、従来のこの種装置では、目標空燃比
からの空燃比のずれに応じて燃料供給量を増減す
るときの増減率等に相当するフイードバツク制御
量を定める場合、吸気量の変動等に対して制御の
応答性を高めるため、目標空燃比がリツチ側に設
定されている時とリーン側に設定されている時と
に拘らず、上記フイードバツク制御量を或る程度
大きな値としていたが、この場合に次のような問
題があつた。

すなわち、空燃比のフイードバツク制御は、空
燃比センサによる空燃比の検出量が目標値よりリ
ーン側にずれると燃料を増量し、リツチ側にずれ
ると燃料を減量する補正を繰り返すので、空燃比
は目標空燃比を中心に振れ動き、この空燃比の振
れ幅は上記フイードバツク制御量が大きい程大き
くなる。また、空燃比の変化に対するトルク変化
量は、リツチ領域では小さく、リーン領域程大き
くなる傾向がある。従つて、目標空燃比が比較的
リツチ側に設定されている時は上空燃比の振れ幅
がある程度大きくても過大なトルク変動を招くこ
とがなくて、応答性向上の面から上記フイードバ
ツク制御量を大きくすることが望ましいが、経済
走行等のため目標空燃比がかなりリーン側に設定
されている時、フイードバツク制御による空燃比
の振れ幅が大きいと、トルク変動が増大するとと
もに、リツチ側への空燃比の振れによりオーバリ
ーン状態となつて失火が生じ易くなる。

（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑み、目標空燃比が
比較的リツチ側に設定される運転領域でフイード
バツク制御の応答性を良好にしつつ、目標空燃比
がリーン側に設定される運転域で、フイードバツ
ク制御による空燃比変動でオーバリーン状態とな
ることを抑制し、失火を防止することのできるエ
ンジンの空燃比制御装置を提供するものである。

（発明の構成） 本発明は、排気ガス中の酸素濃度を検出して空
燃比に対応した信号を出力する空燃比センサと、
この空燃比センサの出力と運転状態に応じて設定
された目標空燃比に対応する値とを比較して該目
標空燃比となるように混合気の空燃比を制御する
フイードバツク制御手段とを備えたエンジンの空
燃比制御装置において、上記フイードバツク制御
手段に、混合気の空燃比を制御するフイードバツ
ク制御量を目標空燃比が大きく設定されるのに対
応して小さくなる値に決定する制御量決定手段を
設けたものである。

この構成により、目標空燃比がリーン側に設定
される程、フイードバツク制御による空燃比の振
れ幅が小さくなつて、オーバリーン状態となるこ
とが抑制される。

（実施例） 第１図は本発明装置の一実施例を示し、この図
において、１１はエンジン１０のシリンダ、１２
はシリンダ１１内の燃焼室、１３は吸気通路、１
４は排気通路である。上記吸気通路１３には、上
流側から順にエアクリーナ１５、エアフローメー
タ１６、スロツトル弁１７および燃料噴射弁１８
が配設されている。また排気通路１４には排気浄
化装置１９の上流に空燃比センサ２０が設けられ
ている。このほかに燃料噴射量の制御に必要な検
出要素として、エンジンのクランク角変化によつ
てエンジン回転数を検出する回転数センサ２１、
エンジンの負荷に相当する吸気負圧を検出る圧力
センサ２２、吸気温を検出する吸気温センサ２
３、エンジンの冷却水温を検出する水温センサ２
４が配備されている。

上記空燃比センサ２０は排気ガス中の酸素濃度
を検出することによつて空燃比を検出し、空燃比
に対応した信号を出力するもので、例えば第２図
に示すように、空燃比（Ａ／Ｆ）に比例した出力
電圧を発生するようになつている。

３０は制御ユニツトであつて、CPU３１、メ
モリ３２、入力部３３および燃料噴射弁１８の駆
動回路３４等を備え、上記エアフローメータ１６
と各センサ２０〜２４とからの検出信号を入力
し、燃料噴射弁１８に駆動信号を出力するように
しており、この駆動信号は噴射パルスによつて与
えられ、この噴射パルスのパルス幅によつて燃料
噴射量（燃料供給量）が制御されるようになつて
いる。

上記制御ユニツト３０は、運転状態に応じた目
標空燃比を設定し、空燃比センサ２０の出力電圧
と上記目標空燃比に対応する目標電圧との比較に
基いて、空燃比が目標空燃比となるように燃料噴
射量を増減制御するフイードバツク制御手段を構
成するとともに、目標空燃比が大きくなる程フイ
ードバツク制御量を小さくする制御量決定手段を
含んでおり、具体的には第３図のフローチヤート
に示す制御を行なうようになつている。この制御
の具体例では後に詳述するように、フイードバツ
ク制御量として、空燃比センサ２０の出力電圧
Vsが目標電圧Vtよりも小か大かのいずれか一方
の状態から他方の状態に切替つた直後の燃料増減
量を決める比例制御値Ｐと、それ以外の時に燃料
を次第に増加もしくは減少させていく割合を決め
る積分制御値Ｉとを用い、これらの制御値Ｐ，Ｉ
を目標空燃比に応じて変えるようにしている。

第３図のフローチヤートに示す制御の具体例を
説明すると、先ずステツプS₁でシステムを初期化
してから、ステツプS₂でエアフローメータ１５お
よび各センサ２０〜２４からのデータを入力し、
ステツプS₃で、エンジン回転数とエアフローメー
タ出力とにより基本噴射パルス幅を算出する。次
にステツプS₄で冷却水温や運転状態がフイードバ
ツク制御を行なうべき条件となつたか否かを調
べ、その判定結果がNOであれば、ステツプS₅で
基本噴射パルス幅Tp等に基いて燃料噴射量をオ
ープン制御する。

ステツプS₄での判定結果がYESであれば、ス
テツプS₆でエンジンの運転状態に応じた目標空燃
比を算出し、例えばエンジン回転数と基本噴射パ
ルス幅とにより目標空燃比を算出する。この場
合、目標空燃比は、エンジン回転数と基本噴射パ
ルス幅とで調べられる運転状態に応じた値を予め
マツプとしてメモリ３２に記憶させておき、これ
に基づいて求めるようにすればよい。続いてステ
ツプS₇で、第２図に示す空燃比センサ２０の出力
特性に基いて目標空燃比に対応した目標電圧Vt
を求める。

さらに、ステツプS₈で、制御量決定手段の処理
として、目標空燃比に応じた積分制御値Ｉおよび
比例制御値Ｐを求める。この積分制御値Ｉおよび
比例制御値Ｐは、例えば第３図中に図表で示すよ
うな目標空燃比に対応させた値がテーブルとして
予めメモリ３２に記憶され、このテーブルにおい
て上記制御値Ｉ，Ｐはいずれも目標空燃比が大き
くなる程、つまり目標空燃比がリーン側となる程
小さな値となるように設定されており、このテー
ブルから現在の目標空燃比に応じた値が算出され
る。なお、比例制御値Ｐは積分制御値Ｉより大き
な値となつている。

次に、ステツプS₉で空燃比センサ２０の出力電
圧が目標電圧より大か小かを調べ、大であればフ
ラグＦを０、小であればフラグＦを１とする（ス
テツプS₁₀，S₁₁）。続いて、ステツプS₁₂で今回の
フラグＦの値と前回の値Faとが等しいか否かを
調べ、その判定結果がYESであれば、フラグＦ
が０か１かにより燃料噴射量のフイードバツク補
正係数Cfを積分制御値Ｉだけ増加もしくは減少
させ（ステツプS₁₃〜S₁₅）、またステツプS₁₂での
判定結果がNOであれば、フラグＦが０か１かに
より上記フイードバツク補正係数Cfを比例制御
値Ｐだけ増加もしくは減少させる（ステツプS₁₆
〜S₁₈）。つまり、電圧に変換させた空燃比検出値
と目標空燃比との比較に基づき、空燃比検出値が
目標空燃比に対してリーン状態を示す時はフイー
ドバツク補正係数Cfを増加（燃料を増量）させ、
リツチ状態を示す時はフイードバツク補正係数
Cfを減少（燃料の減量）させるようにするとと
もに、このようなフイードバツク補正係数Cfの
増減を、上記リーン状態またはリツチ状態が続い
ている時は積分制御値Ｉにより行ない、リーンか
らリツチ状態またはその逆に切替つた直後は比例
制御値Ｐにより行なうようにしている。

次に、ステツプS₁₉で現在のフラグＦの値を前
回の値Faと置き変えてから、ステツプS₂₀で、基
本噴射パルス幅およびフイードバツク補正係数
Cf等に基いて最終噴射パルス幅を求め、ステツ
プS₂₁で噴射パルスを出力して燃料噴射量を制御
する。

以上にような制御による場合に、目標空燃比が
比較的小さな値であるリツチ側に設定される運転
域と、目標空燃比が大きな値であるリーン側に設
定される運転域とにつき、燃料噴射量のフイード
バツク補正係数Cfの変動を示すと第４図のよう
になる。つまり、フイードバツク補正係数Cfは
比例制御値Ｐと積分制御値Ｉとによつて決まる変
動特性で、空燃比検出値が目標空燃比に対してリ
ーン状態となると増加し、これにより燃料が増量
されてリツチ状態になると減少することにより、
平均値Coを中心に変動を繰返す。これに伴つて
燃料噴射量が変動することにより、空燃比が目標
空燃比を中心に振れ動く。

そして、目標空燃比が比較的リツチ側に設定さ
れる運転域Ａと比べて目標値がリーン側に設定さ
れる運転域Ｂでは、比例制御値Ｐおよび積分制御
値Ｉが小さくされることにより、上記フイードバ
ツク補正係数Cfの変動幅が小さくなり、従つて
空燃比の振れ幅も小さくなる。このため、目標空
燃比がリーン側に設定されている時に、フイード
バツク制御に伴うトルク変動が小さくされるとと
もに、それ以上オーバリーン状態に空燃比が振れ
動くことが抑制される。

なお、上記実施例では比例制御値Ｐと積分制御
値Ｉの双方を目標空燃比に応じて連続的に変化さ
せているが、この両制御値Ｐ，Ｉのうちのいずれ
か一方のみを目標空燃比が大きくなる程小さくす
るようにしてもよいし、連続的ではなく、例えば
２段階としてもよい。また空燃比に応じてアナロ
グ的に燃料噴射量を増減制御するような場合に
は、その増減の勾配を、目標空燃比が大きくなる
程小さくするようにしても、上記実施例と同様の
効果が得られる。あるいはまた、目標空燃比を中
心としてその両側にフイードバツク制御を停止す
る不感帯を設けておくような制御を行なう場合、
この不感帯の幅を目標空燃比が大きくなる程小さ
くするようにしてもよい。

また、上記実施例では燃料供給量を制御してい
るが、気化器を用いたエンジン等では、例えば吸
気通路にスロツトル弁をバイパスするバイパス通
路を設けてその流量を制御することにより、吸入
空気量を上記実施例に準じて制御し、これによつ
て空燃比をフイードバツク制御してもよい。

（発明の効果） 以上のように本発明は、目標空燃比が大きな値
であるリーン側に設定される程、フイードバツク
制御量を小さくすることにより、フイードバツク
制御による空燃比の振れ幅を小さくするようにし
ているため、目標空燃比がリツチ側に設定されて
いるときはフイードバツク制御による空燃比変化
が応答性良く行なわれる一方、目標空燃比がリー
ン側に設定されているときには、フイードバツク
制御に伴うトルク変動が小さくされるともに、こ
のときの目標空燃比以上に空燃比がリーン側に振
れ動くことが抑制され、失火を防止することがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置の概略図、第２
図は空燃比センサの出力特性を示す説明図、第３
図は制御のフローチヤート、第４図は目標空燃比
が比較的リツチ側に設定された時とリーン側に設
定された時とにおけるフイードバツク補正係数の
変動を示す説明図である。 １８……燃料噴射弁、２０…空燃比センサ、３
０……制御ユニツト（制御量決定手段を備えたフ
イードバツク制御手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 排気ガス中の酸素濃度を検出して空燃比に対
   応した信号を出力する空燃比センサと、この空燃
   比センサの出力と運転状態に応じて設定された目
   標空燃比に対応する値とを比較して該目標空燃比
   となるように混合気の空燃比を制御するフイード
   バツク制御手段とを備えたエンジンの空燃比制御
   装置において、上記フイードバツク制御手段に、
   混合気の空燃比を制御するフイードバツク制御量
   を目標空燃比が大きく設定されるのに対応して小
   さくなる値に決定する制御量決定手段を設けたこ
   とを特微とするエンジンの空燃比制御装置。