JPH07324646A - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明の目的は、出力要求と燃料消費低減
要求とを両立させ得て、全体としての燃料消費量を減少
し得て、燃料消費率を向上することにある。 【構成】 この目的を達成するために、この発明は、判
定開度と全開開度との間に分割開度を設定し、この分割
開度により全開領域を第１全開領域と第２全開領域とに
設定し、スロットル開度が判定開度以下のフィードバッ
ク領域にある場合は空燃比を理論空燃比にすべくフィー
ドバック制御し、スロットル開度が判定開度を越え且つ
分割開度未満の第１全開領域にある場合はフィードバッ
ク制御を継続すべく制御し、スロットル開度が分割開度
以上の第２全開領域にある場合はフィードバック制御を
停止して空燃比を出力空燃比とするオープンループ制御
に移行させるべく制御し、オープンループ制御に移行さ
せる分割開度をエンジンの運転状態に応じて変更すべく
制御する制御手段を設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はエンジンの空燃比制御
装置に係り、特に、エンジン部品への悪影響を回避すべ
く出力空燃比に制御されていた従来のスロットル開度の
全開領域において空燃比を理論空燃比にフィードバック
制御することにより出力を損なうことなく燃料消費量を
低減し得て、出力要求と燃料消費低減要求とを両立させ
得て、全体としての燃料消費量を減少し得て、燃料消費
率を向上し得るエンジンの空燃比制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、車両に搭載されるエンジンには、
混合気の空燃比を理論空燃比にフィードバック制御する
空燃比制御装置を設けたものがある。エンジンの空燃比
制御装置には、エンジンの吸気通路のスロットルバルブ
のスロットル開度を検出する開度センサを設け、エンジ
ンの排気通路にＯ₂ センサを設け、空燃比を制御するも
のがある。

【０００３】この空燃比制御装置は、スロットルバルブ
のスロットル開度が全開開度よりも閉じ側に設定された
判定開度以下のフィードバック領域にある場合はＯ₂ セ
ンサにより空燃比を理論空燃比にすべくフィードバック
制御するとともに、スロットル開度が前記判定開度を越
えた全開領域にある場合はＯ₂ センサによるフィードバ
ック制御を停止して空燃比を出力空燃比とするオープン
ループ制御に移行すべく制御している。

【０００４】このようなエンジンの空燃比制御装置とし
ては、特開昭６４−１２０４７号公報や特開平２−９１
４４１号公報に開示されるものがある。特開昭６４−１
２０４７号公報に開示される空燃比制御装置は、エンジ
ンの高負荷時には理論空燃比よりもリッチ側でオープン
ループにより燃料制御するとともに高負荷時以外では基
準値に基づいてフィードバック制御するものにおいて、
前記エンジンの負荷を大気圧により補正するものであ
る。

【０００５】また、特開平２−９１４４１号公報に開示
される空燃比制御装置は、Ｏ₂ センサの出力に基づいて
空燃比が設定値になるようにフィードバック制御すると
ともにエンジンが所定の高負荷状態を所定時間継続した
時に前記フィードバック制御を停止するものにおいて、
前記所定時間を車速に応じて変更するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のエン
ジンの空燃比制御装置には、前記の如く、スロットル開
度が全開開度よりも閉じ側に設定された判定開度以下の
フィードバック領域にある場合は空燃比を理論空燃比に
すべくフィードバック制御するとともに、スロットル開
度が前記判定開度を越えた全開領域にある場合はフィー
ドバック制御を停止して空燃比を出力空燃比とするオー
プンループ制御に移行すべく制御するものがある。

【０００７】この空燃比制御装置は、図３に示す如く、
スロットル開度θの全開開度１００％よりも閉じ側に判
定開度α％を定め、この判定開度α％によりスロットル
開度θを判定し、スロットル開度θがこの判定開度α％
以下のフィードバック領域Ａの場合は空燃比を理論空燃
比にすべくフィードバック制御し、スロットル開度θが
判定開度α％を越えた全開領域Ｂの場合はフィードバッ
ク制御を停止して空燃比を出力空燃比（リッチ）とする
オープンループ制御に移行すべく制御する。

【０００８】このように、スロットル開度θが判定開度
α％を越えた全開領域Ｂにおいて空燃比を出力空燃比
（リッチ）とするのは、判定開度α％を越えた全開領域
Ｂにおいて空燃比を理論空燃比にフィードバック制御す
ると、排気温度ｔの上昇を招くことにより、エンジン部
品、特に、触媒に悪影響を与える不都合があるからであ
る。そこで、スロットル開度θが判定開度α％を越えた
全開領域Ｂにおいては、空燃比を出力空燃比（リッチ）
としている。

【０００９】また、スロットル開度θが判定開度α％を
越えたある開度β％以上の全開領域Ｂにおいては、運転
者の出力要求が大である。そこで、スロットル開度θが
ある開度β％以上の全開領域Ａにおいては、空燃比を出
力空燃比（リッチ）としている。

【００１０】ところが、従来の空燃比制御装置は、スロ
ットル開度θの全開開度１００％よりも閉じ側に設定し
た判定開度α％を越えると、スロットル開度θが全開開
度１００％未満であるにもかかわらず、空燃比を出力空
燃比（リッチ）としているため、燃料消費量が増大する
不都合がある。

【００１１】即ち、従来の空燃比制御装置は、スロット
ル開度θが前記判定開度α％を越えると、運転者の出力
要求がそれほど大でないある開度β％未満であるにもか
かわらず、排気温度ｔの上昇によるエンジン部品への悪
影響を回避すべく、空燃比を出力空燃比（リッチ）とし
ているため、燃料消費量が増大する不都合がある。

【００１２】このため、従来の空燃比制御装置は、判定
開度α％から全開開度１００％までのスロットル開度θ
の領域において、最も燃料消費率の良好な点を有効に活
用できない不都合がある。この結果、従来の空燃比制御
装置は、全体としての燃料消費量が増大し、燃料消費率
を向上し得ない不都合がある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述不都合を除去すべく、エンジンの吸気通路に設けたス
ロットルバルブのスロットル開度が全開開度よりも閉じ
側に設定された判定開度以下のフィードバック領域にあ
る場合は排気通路に設けたＯ₂ センサにより空燃比を理
論空燃比にすべくフィードバック制御するとともに前記
スロットル開度が前記判定開度を越えた全開領域にある
場合は前記Ｏ₂ センサによるフィードバック制御を停止
して空燃比を出力空燃比とするオープンループ制御に移
行させるべく制御するエンジンの空燃比制御装置におい
て、前記判定開度と全開開度との間に分割開度を設定し
て設けるとともにこの分割開度により前記全開領域を第
１全開領域と第２全開領域とに設定して設け、前記スロ
ットル開度が前記判定開度以下のフィードバック領域に
ある場合は前記Ｏ₂ センサにより空燃比を理論空燃比に
すべくフィードバック制御し、前記スロットル開度が前
記判定開度を越え且つ前記分割開度未満の前記第１全開
領域にある場合は前記Ｏ₂ センサによるフィードバック
制御を継続すべく制御し、前記スロットル開度が前記分
割開度以上の第２全開領域にある場合は前記Ｏ₂ センサ
によるフィードバック制御を停止して空燃比を出力空燃
比とするオープンループ制御に移行させるべく制御し、
このオープンループ制御に移行させる前記分割開度を前
記エンジンの運転状態に応じて変更すべく制御する制御
手段を設けたことを特徴とする。

【００１４】

【作用】この発明の構成によれば、空燃比制御装置は、
制御手段によって、判定開度と全開開度との間に分割開
度を設定して設けるとともにこの分割開度により前記全
開領域を第１全開領域と第２全開領域とに設定して設
け、スロットル開度が前記判定開度以下にある場合は理
論空燃比にすべくフィードバック制御し、スロットル開
度が判定開度を越え且つ前記分割開度未満の第１全開領
域にある場合はフィードバック制御を継続すべく制御
し、スロットル開度が分割開度以上の第２全開領域にあ
る場合はフィードバック制御を停止して空燃比を出力空
燃比とするオープンループ制御に移行させるべく制御
し、このオープンループ制御に移行させる分割開度をエ
ンジンの運転状態に応じて変更すべく制御することによ
り、判定開度から全開開度までのスロットル開度におけ
る判定開度と分割開度との間のスロットル開度の領域に
おいて理論空燃比にフィードバック制御することによっ
て、最も燃料消費率の良好な点を有効に活用することが
できるとともに、エンジンの運転状態に応じてオープン
ループ制御に移行させる時期を変化させ得ることによっ
てフィードバック制御を全開領域において適切に継続さ
せることができる。

【００１５】

【実施例】以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細
に説明する。図１〜図３は、この発明による空燃比制御
装置の実施例を示すものである。図２において、２はエ
ンジン、４は吸気管、６はスロットルボディ、８は吸気
マニホルド、１０は吸気通路、１２はスロットルバル
ブ、１４は排気マニホルド、１６は排気管、１８はマフ
ラ、２０は排気通路、２２は触媒コンバータ、２４は触
媒である。

【００１６】エンジン２は、図示しないエアクリーナと
吸気管４とスロットルボディ６と吸気マニホルド８とを
順次に接続し、燃焼室（図示せず）に吸気通路１０を連
通している。スロットルボディ６の吸気通路１０には、
スロットルバルブ１２を設けている。また、エンジン２
には、排気マニホルド１４と排気管１６とマフラ１８と
を順次に接続し、燃焼室（図示せず）に排気通路２０を
連通している。排気管１６の途中には、触媒コンバータ
２２を設けている。触媒コンバータ２２は、触媒２４を
内蔵している。

【００１７】前記エンジン２には、夫々の燃焼室（図示
せず）に燃料を噴射して供給する燃料噴射弁２６を設け
ている。また、エンジン２は、スロットルバルブ１２の
開度状態であるスロットル開度θを検出する開度センサ
２８を設け、排気通路２０に臨ませてＯ₂ センサ３０を
設け、このＯ₂ センサ３０よりも下流側且つ触媒コンバ
ータ２２よりも上流側の排気通路２０に臨ませて排気温
度センサ３２を設けている。

【００１８】前記燃料噴射弁２６と開度センサ２８とＯ
₂ センサ３０と排気温度センサ３２とは、空燃比制御装
置３４の制御手段３６に接続されている。空燃比制御装
置３４は、制御手段３６によって、スロットルバルブ１
２のスロットル開度θが全開開度１００％よりも閉じ側
に設定された判定開度α％以下のフィードバック領域Ａ
にある場合は排気通路２０に設けたＯ₂ センサ３０によ
り空燃比を理論空燃比にすべくフィードバック制御して
燃料噴射弁２６を駆動するとともに、スロットル開度θ
が前記判定開度α％を越えた全開領域Ｂにある場合はＯ
₂ センサ３０によるフィードバック制御を停止して空燃
比を出力空燃比（リッチ）とするオープンループ制御に
移行させるべく制御して燃料噴射弁２６を駆動する。

【００１９】このようなエンジン２の空燃比制御装置３
４において、前記制御手段３６によって、図３に示す如
く、判定開度α％と全開開度１００％との間に分割開度
β％を設定して設けるとともにこの分割開度βにより前
記全開領域Ｂを第１全開領域ｂ１と第２全開領域ｂ２と
に設定して設け、スロットル開度θが前記判定開度α％
以下のフィードバック領域Ａにある場合はＯ₂ センサ３
０により空燃比を理論空燃比にすべくフィードバック制
御し、スロットル開度θが前記判定開度α％を越え且つ
前記分割開度β％未満の前記第１全開領域ｂ１にある場
合はＯ₂ センサ３０によるフィードバック制御を継続す
べく制御し、スロットル開度θが前記分割開度β％以上
の第２全開領域ｂ２にある場合はＯ₂ センサ３０による
フィードバック制御を停止して空燃比を出力空燃比（リ
ッチ）とするオープンループ制御に移行させるべく制御
し、このオープンループ制御に移行させる前記分割開度
β％をエンジン２の運転状態に応じて変更すべく制御す
るものである。

【００２０】また、この空燃比制御装置３４の制御手段
３６は、スロットル開度θが第１全開領域ｂ１にあるこ
とによりＯ₂ センサ３０によるフィードバック制御を継
続している際に、排気通路２０に設けた排気温度センサ
３２の検出する排気温度ｔが設定温度Ｔを越えた場合
は、フィードバック制御を停止してオープンループ制御
に移行させるべく制御するものである。

【００２１】次に作用を説明する。

【００２２】空燃比制御装置３４の制御手段３６は、図
１に示す如く、制御がスタートすると、スロットル開度
θが全開開度１００％よりも閉じ側に設定された判定開
度α％を越えているか否かを判断する（ステップ１０
２）する。

【００２３】この判断（ステップ１０２）がＮＯの場合
は、スロットル開度θが判定開度α％以下のフィードバ
ック領域Ａにあることにより、Ｏ₂ センサ３０により空
燃比を理論空燃比にすべくフィードバック制御を継続す
る（ステップ１０４）。

【００２４】前記判断（ステップ１０２）がＹＥＳの場
合は、スロットル開度θが判定開度α％を越え且つ判定
開度α％と全開開度１００％との間に設定した分割開度
β％未満であるか否かを判断する（ステップ１０６）す
る。

【００２５】この判断（ステップ１０６）がＮＯの場合
は、スロットル開度θが第２全開領域ｂ２にあることに
より、Ｏ₂ センサ３０によるフィードバック制御を停止
して空燃比を出力空燃比（リッチ）とするオープンルー
プ制御に移行させる（ステップ１０８）。

【００２６】前記判断（ステップ１０６）がＹＥＳの場
合は、スロットル開度θが第１全開領域ｂ１にあること
により、Ｏ₂ センサ３０によるフィードバック制御を継
続する（ステップ１１０）。

【００２７】この処理（ステップ１１０）に続き、排気
温度ｔが設定温度Ｔを越えたか否かを判断する（ステッ
プ１１２）。

【００２８】この判断（ステップ１１２）がＮＯの場合
は、前記判断（ステップ１０６）にリターンする。

【００２９】前記判断（ステップ１１２）がＹＥＳの場
合は、Ｏ₂ センサ３０によるフィードバック制御を停止
して空燃比を出力空燃比（リッチ）とするオープンルー
プ制御に移行させる（ステップ１０８）。

【００３０】つまり、スロットル開度θが第１全開領域
ｂ１にあることによりＯ₂ センサ３０によるフィードバ
ック制御を継続している際に、排気通路２０に設けた排
気温度センサ３２の検出する排気温度ｔが設定温度Ｔを
越えた場合は、フィードバック制御を停止してオープン
ループ制御に移行させるべく制御する。

【００３１】また、前記判断（ステップ１０６）におけ
るオープンループ制御に移行させる分割開度β％は、エ
ンジン２の運転状態に応じて変更すべく制御される。こ
の分割開度β％は、例えば、スロットル開度θの変化割
合や負荷の変化割合等に応じて変更すべく制御される。

【００３２】このように、空燃比制御装置３４は、制御
手段３６によって、判定開度α％と全開開度１００％と
の間に設定した分割開度β％により全開領域Ｂを第１全
開領域ｂ１と第２全開領域ｂ２とに設定して設け、スロ
ットル開度θが判定開度α％以下のフィードバック領域
Ａにある場合は理論空燃比にすべくフィードバック制御
し、スロットル開度θが判定開度α％を越え且つ分割開
度β％未満の第１全開領域ｂ１にある場合はフィードバ
ック制御を継続すべく制御し、スロットル開度θが分割
開度β％以上の第２全開領域ｂ２にある場合はフィード
バック制御を停止して空燃比を出力空燃比とするオープ
ンループ制御に移行させるべく制御し、このオープンル
ープ制御に移行させる分割開度β％をエンジン２の運転
状態に応じて変更すべく制御している。

【００３３】これにより、この空燃比制御装置３４は、
判定開度α％から全開開度１００％までのスロットル開
度θにおける判定開度α％と分割開度β％との間のスロ
ットル開度θの領域において理論空燃比にフィードバッ
ク制御することによって、最も燃料消費率の良好な点を
有効に活用することができるとともに、エンジン２の運
転状態に応じて分割開度β％を変更することによりオー
プンループ制御に移行させる時期を変化させ得ることに
よってフィードバック制御を全開領域Ａにおいて適切に
継続させることができる。

【００３４】このため、この空燃比制御装置３４は、エ
ンジン部品への悪影響を回避すべく出力空燃比に制御さ
れていた従来のスロットル開度θの領域において空燃比
を理論空燃比にフィードバック制御することにより、出
力を損なうことなく燃料消費量を低減することができ、
運転者の出力要求と燃料消費低減要求とを両立させるこ
とができ、全体としての燃料消費量を減少し得て、燃料
消費率を向上することができる。

【００３５】また、この空燃比制御装置３４は、エンジ
ン２の運転状態に応じて全開領域Ａにおいてフィードバ
ック制御を適切に継続させ得ることにより、徒に出力を
損なうことなく燃料消費量を低減し得て、燃料消費率の
向上に寄与し得る。

【００３６】さらに、この空燃比制御装置３４は、スロ
ットル開度θが第１全開領域ｂ１にあることによりＯ₂
センサ３０によるフィードバック制御を継続している際
に、排気通路２０に設けた排気温度センサ３２の検出す
る排気温度ｔか設定温度Ｔを越えた場合は、フィードバ
ック制御を停止してオープンループ制御に移行させるべ
く制御することにより、第１全開領域ｂ１において理論
空燃比にフィードバック制御することにより排気温度ｔ
が上昇した場合に、空燃比を出力空燃比（リッチ）とし
て排気温度ｔを低下させることができる。

【００３７】このため、この空燃比制御装置３４は、排
気温度ｔの上昇を適切に掌握して排気温度ｔを管理し得
て、第１全開領域ｂ１において理論空燃比にフィードバ
ック制御することにより排気温度ｔが上昇することによ
るエンジン部品に悪影響を与える不都合を回避すること
ができる。

【００３８】

【発明の効果】このように、この発明によれば、空燃比
制御装置は、判定開度から全開開度までのスロットル開
度における判定開度と分割開度との間のスロットル開度
の領域において理論空燃比にフィードバック制御するこ
とによって、最も燃料消費率の良好な点を有効に活用す
ることができるとともに、エンジンの運転状態に応じて
出力空燃比のオープンループ制御に移行させる時期を変
化させ得ることによって全開領域においてフィードバッ
ク制御を適切に継続させることができる。

【００３９】このため、この空燃比制御装置は、エンジ
ン部品への悪影響を回避すべく出力空燃比に制御されて
いた従来のスロットル開度の領域において空燃比を理論
空燃比にフィードバック制御することにより、出力を損
なうことなく燃料消費量を低減し得て、出力要求と燃料
消費低減要求とを両立させ得て、全体としての燃料消費
量を減少し得て、燃料消費率を向上することができる。
また、この空燃比制御装置は、エンジンの運転状態に応
じて全開領域においてフィードバック制御を適切に継続
させ得ることにより、徒に出力を損なうことなく燃料消
費量を低減し得て、燃料消費率の向上に寄与し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示すエンジンの空燃比制御
のフローチャートである。

【図２】空燃比制御装置の概略構成図である。

【図３】スロットル開度に対する出力と燃料消費率と空
燃比との関係を示す図である。

【符号の説明】

２ エンジン １０ 吸気通路 １２ スロットルバルブ ２０ 排気通路 ２６ 燃料噴射弁 ２８ 開度センサ ３０ Ｏ₂ センサ ３２ 排気温度センサ ３４ 空燃比制御装置 ３６ 制御手段

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年１１月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】空燃比制御装置３４の制御手段３６は、図
１に示す如く、制御がスタートすると、スロットル開度
θが全開開度１００％よりも閉じ側に設定された判定開
度α％を越えているか否かを判断する（ステップ１０
２）。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】この判断（ステップ１０２）がＮＯの場合
は、スロットル開度θが判定開度α％以下のフィードバ
ック領域Ａにあることにより、Ｏ₂ センサ３０により空
燃比を理論空燃比にすべくフィードバック制御を継続し
（ステップ１０４）、前記判断（ステップ１０２）にリ
ターンする。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】前記判断（ステップ１０２）がＹＥＳの場
合は、スロットル開度θが判定開度α％を越え且つ判定
開度α％と全開開度１００％との間に設定した分割開度
β％未満であるか否かを判断する（ステップ１０６）。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】この判断（ステップ１０６）がＮＯの場合
は、スロットル開度θが第２全開領域ｂ２にあることに
より、Ｏ₂ センサ３０によるフィードバック制御を停止
して空燃比を出力空燃比（リッチ）とするオープンルー
プ制御に移行させ（ステップ１０８）、前記判断（ステ
ップ１０２）にリターンする。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】この判断（ステップ１１２）がＮＯの場合
は、前記判断（ステップ１０２）にリターンする。

【手続補正６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの吸気通路に設けたスロットル
   バルブのスロットル開度が全開開度よりも閉じ側に設定
   された判定開度以下のフィードバック領域にある場合は
   排気通路に設けたＯ₂ センサにより空燃比を理論空燃比
   にすべくフィードバック制御するとともに前記スロット
   ル開度が前記判定開度を越えた全開領域にある場合は前
   記Ｏ₂ センサによるフィードバック制御を停止して空燃
   比を出力空燃比とするオープンループ制御に移行させる
   べく制御するエンジンの空燃比制御装置において、前記
   判定開度と全開開度との間に分割開度を設定して設ける
   とともにこの分割開度により前記全開領域を第１全開領
   域と第２全開領域とに設定して設け、前記スロットル開
   度が前記判定開度以下のフィードバック領域にある場合
   は前記Ｏ₂ センサにより空燃比を理論空燃比にすべくフ
   ィードバック制御し、前記スロットル開度が前記判定開
   度を越え且つ前記分割開度未満の前記第１全開領域にあ
   る場合は前記Ｏ₂ センサによるフィードバック制御を継
   続すべく制御し、前記スロットル開度が前記分割開度以
   上の第２全開領域にある場合は前記Ｏ₂ センサによるフ
   ィードバック制御を停止して空燃比を出力空燃比とする
   オープンループ制御に移行させるべく制御し、このオー
   プンループ制御に移行させる前記分割開度を前記エンジ
   ンの運転状態に応じて変更すべく制御する制御手段を設
   けたことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記スロットル開度が
   前記第１全開領域にあることにより前記Ｏ₂ センサによ
   るフィードバック制御を継続している際に前記排気通路
   に設けた排気温度センサの検出する排気温度が設定温度
   を越えた場合は前記フィードバック制御を停止して前記
   オープンループ制御に移行させるべく制御する制御手段
   である請求項１に記載のエンジンの空燃比制御装置。