JPH0649872Y2 - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、空燃比をエンジンの運転状態に応じた適正な
空燃比になるように制御するとともに、エンジンの減速
時などに燃料の供給を停止する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。

〔従来の技術〕

従来のエンジンの空燃比制御装置は、エンジンの燃焼状
態を検出する燃焼状態検出手段と、この燃焼状態検出手
段からの信号に基づいて、空燃比が適正な空燃比になる
ようにエンジンへの燃料供給量をフィードバック制御す
る空燃比フィードバック制御手段とを備えている。これ
によれば、冷却水温やエンジンの運転状態の変化などに
関わらずエンジンの適正な燃焼状態が保たれるので、燃
焼効率を向上させるとともに排気ガス中に含まれる有害
物質を減少させることができる。

一方、エンジンが所定の運転状態になったとき、例えば
高回転かつ軽負荷で減速状態になったときなどに燃料の
供給を停止することにより、燃料消費量の減少やエンジ
ンブレーキの効率向上、また、排気ガス中に含まれる有
害物質の減少を図り得ることが知られいる。

ところで、このような燃料の供給停止状態が解除された
直後には、正常に燃料の供給が行われないことがある。
この場合、エンジン出力が大幅に低下してエンストを引
き起こすことがある。そこで、例えば特開昭54−1721号
公報には、燃料の供給停止状態が解除されたとき、エン
ジンに供給される燃料を増量させることにより、エンジ
ン出力の低下などの弊害を防止できるようにしたものが
提案されている。

一方、エンジンの運転状態によっては、燃料の供給停止
状態が解除されたときに過剰な燃料が供給されると、エ
ンジン出力が急激に増大して過大なリカバリショックが
発生する。このような場合には、燃料の供給を制限する
ことによってリカバリショックなどの弊害を防止してス
ムーズな加速が行われるようにすることができる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところが、従来のエンジンの空燃比制御装置では、上記
のように燃料の供給停止が行われ、その燃料の供給停止
状態が解除されたときに燃料の増量や制限を行うと、空
燃比が適正な空燃比から大幅にずれる。この空燃比のず
れが、通常の運転時に安定な空燃比のフィードバック制
御を行うための制御利得によるフィードバック制御で適
正な空燃比にまで収束するためには、相当な時間経過を
要してしまう。

したがって、燃料の供給停止状態が解除されたとき、エ
ンジン出力が低下しすぎることを防止するために燃料の
増量を行った場合であれば、適正な空燃比に収束するま
での間、排気ガス中に含まれる一酸化炭素や炭化水素な
どの有害物質が増加するという問題点を有していた。一
方、リカバリショックなどの弊害を防止してスムーズな
加速が行われるように燃料の制限を行った場合であって
も、同様に、適正な空燃比に収束するまでの間、排気ガ
ス中に含まれる窒素酸化物などの有害物質が増加すると
いう問題点を有していた。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案に係るエンジンの空燃比制御装置は、上記の問題
点を解決するために、エンジンの燃焼状態を検出する燃
焼状態検出手段と、この燃焼状態検出手段からの信号に
基づいて空燃比が適正な空燃比になるようにフィードバ
ック制御する空燃比フィードバック制御手段と、エンジ
ンが所定の運転状態になったときに燃料の供給を停止す
る燃料停止手段とを備えたエンジンの空燃比制御装置に
おいて、上記燃料停止手段による燃料の供給停止状態が
解除された時に再開される上記空燃比フィードバック制
御手段による空燃のフィードバック補正値を、空燃比が
濃厚になるか若しくは希薄になるかの何れかとなるよう
に特定の値に瞬間的に変化させるとともに、上記フィー
ドバック補正値が収束するまでの時間、フィードバック
制御利得を通常の制御時のフィードバック制御利得より
も大きな値に設定するフィードバック特性変更手段を備
えたことを特徴としている。

〔作用〕

上記の構成により、燃料停止手段による燃料の供給停止
状態が解除された時には、空燃比が濃厚になるか若しく
は希薄になるかの何れかとなるように、空燃比のフィー
ドバック補正値を特定の値に瞬間的に変化させてフィー
ドバック制御が再開される。このように、フィードバッ
ク制御再開時に、燃料の増量や制限が行われることによ
り、エンジン出力の大幅な低下によるエンスト、あるい
は、エンジン出力が急激に増大することによる過大なリ
カバリショックの発生が防止される。

しかも、上記では、フィードバック制御再開時における
燃料の増量や制限によって発生する適正な空燃比からの
ずれは、フィードバック制御利得を通常の制御時よりも
大きな値に設定するので、速やかに適正な空燃比に収束
する。

このため、燃料の供給停止状態の解除時におけるエンジ
ン出力の低下のしすぎや、一時的なエンジン出力の増加
によるリカバリショックの発生が防止されるとともに、
適正な空燃比に速やかに収束するので、この間に発生す
る排気ガス中の有害物質を極力抑制することが可能とな
る。

〔実施例〕

本考案の一実施例として、エンジンの回転数が低下した
ために燃料の供給停止状態が解除されたときに、燃料の
増量を行うようにフィードバック補正値を特定の値に瞬
間的に変化させる（以下、ジャンプさせると言う）場合
について、第１図乃至第４図に基づいて説明すれば、以
下の通りである。

エンジンに空気と燃料との混合気を供給する吸気通路１
は、第１図に示すように、エアクリーナ２、エアフロー
メータ３、吸気管４、図示しない運転室のアクセルペダ
ルに連動して吸気通路１を開閉するスロットルバルブ
５、サージタンク６、吸気管７、燃料噴射弁８、吸気ポ
ート９、および吸気バルブ10が順に設けられて構成され
ている。

上記スロットルバルブ５には、スロットルバルブ５の開
度を検出するスロットルセンサ11が取りつけられてい
る。また、吸気管４とサージタンク６とには、スロット
ルバルブ５をバイパスしてアイドリング回転数を制御す
るアイドルスピードコントロールバルブ12が接続されて
いる。

一方、排気通路21は、排気バルブ22、排気ポート23、排
気管24および排気ガス中の酸素濃度を検出する空燃比セ
ンサ25が順に設けられて構成されている。

吸気通路１と排気通路21とが接続される機関本体31に
は、吸気ポート９および排気ポート23に連通する燃焼室
32が設けられている。この燃焼室32は、シリンダヘッド
33、吸気バルブ10、排気バルブ22、シリンダブロック3
4、およびピストン35によって区画形成されている。シ
リンダヘッド33の頂部には点火ブラグ39が設けられ、ピ
ストン35が圧縮行程になるごとに点火されるようになっ
ている。ピストン35は、連接棒61によって連結されるク
ランク軸62が720°回転するごとに、圧縮行程の上死点
に達するようになっている。また、シリンダブロック34
には、冷却水通路36が形成されるとともに冷却水温セン
サ37およびエンジン回転数センサ38が取り付けられてい
る。

一方、電子制御装置40には、エアフローメータ３、スロ
ットルセンサ11、空燃比センサ25、冷却水温センサ37、
およびエンジン回転数センサ38の各センサと、燃料噴射
弁８とが接続されている。この電子制御装置40は、エン
ジンの燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段と、この燃
焼状態検出手段からの信号に基づいて空燃比が適正な空
燃比になるようにフィードバック制御する空燃比フィー
ドバック制御手段と、エンジンが所定の運転状態になっ
たときに燃料の供給を停止する燃料停止手段と、上記燃
料停止手段による燃料の供給停止状態が解除されたとき
に、空燃比が濃厚になるか若しくは希薄になるかの何れ
かとなるように、上記空燃比フィードバック制御手段に
おける空燃比のフィードバック補正値をジャンプさせる
とともに、上記フィードバック補正値が収束するまでの
時間、フィードバック制御利得を通常の制御時よりも大
きな値に設定するフィードバック特性変更手段とを兼ね
ている。

電子制御装置40の詳細な構成は、第２図に示すように、
CPU41、ROM42、RAM43、マルチプレクサ44、アナログ／
ディジタル変換器45、燃料噴射タイマ46が、互いにバス
49を介して接続されている。RAM43の一部には、図示し
ない補助電源が接続されており、電子制御装置40への電
力が供給されていないときでも、記憶を保持することが
できる。上記アナログ／ディジタル変換器45には、エア
フローメータ３、スロットルセンサ11、空燃比センサ2
5、および冷却水温センサ37が、入力回路50およびマル
チプレクサ44を介して接続されている。また、燃料噴射
タイマ46には、駆動回路51を介して燃料噴射弁８が接続
されている。さらに、CPU41には、エンジン回転数セン
サからの信号が、入力回路52を介して割り込み信号とし
て接続されている。

上記の構成において、燃焼状態検出手段、空燃比フィー
ドバック制御手段、燃料停止手段、およびフィードバッ
ク特性変更手段を兼ねる電子制御装置40で行われる処理
動作を、第３図（ａ）および同図（ｂ）に示すフローチ
ャートに基づいて以下に説明する。

まず、燃料供給制御ルーチンは、第３図（ａ）に示すよ
うに、スタート後、１サイクル前に燃料の供給停止が行
われたかどうかを示す燃料停止フラグF_FCを前回燃料停
止フラグFD_FCとして保持する（S1）。つづいて、エアフ
ローメータ３、スロットルセンサ11、空燃比センサ25、
冷却水温センサ37、およびエンジン回転数センサ38の各
センサの出力を読み込んで（S2）、エアフローメータ
３、冷却水温センサ37、およびエンジン回転数センサ38
の出力から基本燃料噴射量Tbを計算する（S3）。次に、
上記各センサ３・11・25・37・38の出力から燃料停止条
件が成立しているかどうかを判定する（S4）。ここで
は、例えば、エンジンの運転状態が、高回転かつ軽負荷
の状態で減速されるときに、燃料の供給を停止すること
ができると判定する。

S4で燃料停止条件が成立していると判定されると、S5に
移行して燃料停止フラグF_FCをセットし（S5）、最終燃
料噴射量Tiを０にする（S6）。したがって、S7では燃料
の噴射は行われないでS1に戻る。

一方、S4で燃料停止条件が成立していなければ、S8に移
行して燃料停止フラグF_FCをリセットし、さらに、各セ
ンサ３・11・25・37・38の出力から空燃比のフィードバ
ック制御を行ない得る条件が成立しているかどうかを判
定する（S9）。例えば、冷却水温が所定の温度以上であ
り、かつ、エンジンの負荷および回転数が所定の範囲に
あれば、空燃比のフィードバック制御を行うことができ
ると判定する。S9でフィードバック制御を行い得ると判
定されるとS10に移行し、第３図（ｂ）に示す空燃比フ
ィードバック制御ルーチンにより、空燃比がエンジンの
運転状態に応じた適正な空燃比になるように最終燃料噴
射量Tiを決定する。

上記空燃比フィードバック制御ルーチンは、スタート
後、まず前回燃料停止フラグFD_FCがセットされているか
どうかによって１サイクル前に燃料の供給停止が行われ
たかどうかを判定する（S21）。つまり、１サイクル前
に燃料の供給停止が行われていれば、このサイクルで燃
料の供給停止状態が解除されたことになる。そこでS22
に移行して、空燃比のフィードバック特性を、フィード
バック補正値C_FBが収束するまでの間変更するために、
タイマT_imeに定数ｋを代入するとともに（S22）、フィ
ードバック補正値C_FBに濃厚な空燃比にジャンプさせる
ための定数ｃを代入し（S23）、また、フィードバック
制御利得Ｉを通常の制御時の利得Inよりも大きな値のIf
に設定して（S24）、S30に移行する。

一方、上記S21で前回燃料停止フラグFD_FCがセットされ
ていなければ、燃料は連続して供給されていることにな
る。そこで、S25以降で通常のフィードバック制御、つ
まり、空燃比センサの出力に応じて、そのときのフィー
ドバック補正値C_FBを制御利得Inだけ増減させて修正す
るフィードバック制御を行う。

まずS25では、スロットルセンサ11の出力によってスロ
ットルバルブ５が閉じているかどうかを調べる。スロッ
トルバルブ５が開いていれば、エンジンは加速状態にあ
ると考えられるので、空燃比フィードバック特性の変更
を打ち切るためにタイマT_imeをリセットし（S26）、フ
ィードバック制御利得Ｉを通常の制御時の利得Inに戻し
て（S27）、S30に移行する。

また、S25でスロットルバルブ５が閉じていれば、エン
ジンが軽負荷状態のままであるが、回転数が低下したた
めに燃料の供給停止状態が解除されたと考えられる。そ
こでS28に移行して、タイマT_imeが０になっているかど
うかで燃料の供給停止状態が解除されてから定数ｋによ
り定まる時間以上経過したかどうか調べる。S28で定数
ｋにより定まる時間以上経過していなければ、経過する
までそのままフィードバック特性の変更を続行するため
に、S29でタイマT_imeの値から１サイクルごとの減少値
Ｔだけ減じてS30に移行する。

一方、上記S28で燃料の供給停止状態が解除されてから
定数ｋにより定まる時間以上経過していると判定されれ
ば、フィードバック特性の変更を終了する。つまり、S2
7でフィードバック制御利得Ｉを通常の制御時の利得In
に戻してエンジンの通常の運転状態で安定なフィードバ
ック制御が行えるようにし、S30に移行する。S30では、
空燃比センサ25の出力Oxから、センサのスライスレベル
KSLLを減じて空燃比の判定パラメータFoxを算出し（S3
0）、このパラメータFoxが０以上か０未満かで、そのと
きの空燃比が適正な空燃比よりも濃厚であるか希薄であ
るかを判定する（S31）。S31で上記パラメータFoxが０
以上であれば、そのときの空燃比は適正な空燃比よりも
濃厚なので、フィードバック補正値C_FBから、フィード
バック制御利得Ｉを減じたものを新たなフィードバック
補正値C_FBとして（S32）、S34に移行する。また、S31で
パラメータFoxが０未満であれば、そのときの空燃比は
適正な空燃比よりも希薄なので、フィードバック補正値
C_FBに、フィードバック制御利得Ｉを加算したものを新
たなフィードバック補正値C_FBとして（S33）、S34に移
行する。S34では、上記のようにして決定したフィード
バック補正値C_FBを基本燃料噴射量Tbに乗じて最終燃料
噴射量Tiとした後、燃料供給制御ルーチンに戻り、S7で
燃料噴射弁８による燃料噴射を実行してS1に戻る。

また、前記燃料供給制御ルーチンにおけるS9で、センサ
３・11・25・37・38の出力から空燃比のフィードバック
制御を行い得る条件が成立していないと判定されたとき
は、まずS11に移行してタイマT_imeをリセットし、最終
燃料噴射量Tiを冷却水温と吸入空気量に応じた一定値に
固定するオープン制御を行い（S12）、S7に移行して燃
料噴射を行ってS1に戻る。

このようにして、第４図に示すように、燃料の供給停止
状態が解除されたときには、まず、エンジンに供給され
る燃料が増量されるように、フィードバック補正値C_FB
が定数ｃに設定される。また、燃料の供給停止状態解除
後、定数ｋで定まる時間だけ経過するまでは、フィード
バック制御利得が通常の制御時の利得Inより大きな値の
Ifに設定される。そこで、フィードバック補正値C
_FBは、燃料の供給停止状態解除後速やかに、適正な空燃
比に収束する。したがって、燃料の供給停止状態が解除
されたときに発生しがちなエンストやリカバリショック
が防止されるとともに、その後フィードバック制御によ
って適正な空燃比になるまでの間に発生する排気ガス中
の有害物質の増加や、リカバリショック、エンジン出力
の低下などを引き起こす異常な燃焼状態を最小限に抑え
ることができる。

なお、本実施例においては、エンジンが軽負荷状態のま
まで、回転数が低下したために燃料の供給停止状態が解
除される場合について述べたが、加速操作がなされたと
きに燃料の供給停止状態が解除される場合などでも、同
様に、本考案を適用することができる。また、フィード
バック補正値の設定も、燃料が増量されるようにジャン
プさせるだけでなく、上記のように、燃料の供給停止状
態が解除されたときのエンジンの運転状態に応じて、燃
料が制限されるようにジャンプさせる場合でも、同様
に、本考案を適用することができる。

〔考案の効果〕

本考案に係るエンジンの空燃比制御装置は、以上のよう
に、エンジンの燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段
と、この燃焼状態検出手段からの信号に基づいて空燃比
が適正な空燃比になるようにフィードバック制御する空
燃比フィードバック制御手段と、エンジンが所定の運転
状態になったときに燃料の供給を停止する燃料停止手段
とを備えたエンジンの空燃比制御装置において、上記燃
料停止手段による燃料の供給停止状態が解除された時に
再開される上記空燃比フィードバック制御手段による空
燃比のフィードバック補正値を、空燃比が濃厚になるか
若しくは希薄になるかの何れかとなるように特定の値に
瞬間的に変化させるとともに、上記フィードバック補正
値が収束するまでの時間、フィードバック制御利得を通
常の制御時のフィードバック制御利得よりも大きな値に
設定するフィードバック特性変更手段を備えた構成であ
る。

これにより、エンジン出力の低下のしすぎや、あるい
は、エンジン出力が急激に増大することによる過大なリ
カバリショックの発生が防止されるとともに、フィード
バック制御再開後、速やかに適正な空燃比に収束させる
ことができるので、この間に発生する排気ガス中の有害
物質を極力抑制することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本考案の一実施例を示すものであ
って、第１図は全体の構成を示す構成図、第２図は電子
制御装置の詳細例を示すブロック図、第３図（ａ）は電
子制御装置で行われる燃料供給制御ルーチンによる処理
動作を示すフローチャート、同図（ｂ）は電子制御装置
で行われる空燃比フィードバック制御ルーチンによる処
理動作を示すフローチャート、第４図はフィードバック
補正値C_FBの変化を示すグラフである。 40は電子制御装置（燃焼状態検出手段、空燃比フィード
バック制御手段、燃料停止手段、フィードバック特性変
更手段）である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの燃焼状態を検出する燃焼状態検
   出手段と、この燃焼状態検出手段からの信号に基づいて
   空燃比が適正な空燃比になるようにフィードバック制御
   する空燃比フィードバック制御手段と、エンジンが所定
   の運転状態になったときに燃料の供給を停止する燃料停
   止手段とを備えたエンジンの空燃比制御装置において、 上記燃料停止手段による燃料の供給停止状態が解除され
   た時に再開される上記空燃比フィードバック制御手段に
   よる空燃比のフィードバック補正値を、空燃比が濃厚に
   なるか若しくは希薄になるかの何れかとなるように特定
   の値に瞬間的に変化させるとともに、上記フィードバッ
   ク補正値が収束するまでの時間、フィードバック制御利
   得を通常の制御時のフィードバック制御利得よりも大き
   な値に設定するフィードバック特性変更手段を備えたこ
   とを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。