JPH0735743B2 - 空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子式燃料噴射装置に係わり、たとえばリツチ
及びリーン領域の広い空燃比に対して出力信号が得られ
る空燃比サンサを用いてエンジンの回転数変動を検出
し、エンジンの運転状態を回転数変動でモニターしてエ
ンジンの広い空燃比運転状態に対して、最適燃料噴射量
を与えることができる広域の空燃比制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のエンジン制御では、理論空燃比の閉ループ制御や
高出力時のリツチ領域の開ループ制御が行われている
が、実際の各種の運転状態に合わせた適切な空燃比制御
については十分配慮されていない。また特開昭59−4632
号公報に記載されているように、エンジンラフネス（不
安定なエンジン回転やエンジンの振動）の軽減を目的と
して、図示平均有効圧の算出された値を基に燃料噴射量
を各気筒別に調整してエンジンのラフネスを抑えた提案
がなされている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記公知例では、エンジンラフネス検出の
ために図示平均有効圧を算出するが、このために各気筒
毎に燃焼圧センサ，増幅器及びPiを必要とし、また図示
平均有効圧算出のために、燃焼圧センサ出力信号の高速
サンプリングの必要があつた。またエンジンラフネスを
検知して燃料噴射量を増減しているが、排ガスの空燃比
の検出を行つていないため、広い目標空燃比に対しての
対応が困難である。

したがつて本発明は、このような事情に基づいてなされ
たものであり、その目的は、広い空燃比に対して運転状
態に合わせた最適空燃比を設定し、適切な空燃比制御を
行なうことのできる空燃比制御装置を提供するにある。

〔実施例〕

以下、本発明を図に示す実施例により説明する。自動車
ガソリンエンジンは運転状態を総合的に制御し、排ガス
の状態を良好にし、燃費の改善が図れるようにマイクロ
コンピユータを使用した制御装置により、エンジンの運
転状態を表す各種センサからの信号を取り込み、燃料供
給量や点火時期など種々の制御を行つて、最適なエンジ
ンの運転状態が得られるようにした電子式エンジン制御
装置（以下、ECCと記す。）が使用されている。

このようなEECを燃料噴射タイプの内燃機関に適用した
システムの一例を第１図及び第２図で説明する。

第１図はエンジンの制御系全体を概活的にい示した一部
断面図で、図において吸入空気はエアリーナ2,スロツト
ルチヤンバ4,吸気管６を通り、シリンダ８の中に供給さ
れる。シリンダ８から排気管10を通り、大気中へ排出さ
れる。

スロツトルチヤンバ４には、燃料を噴射するためのイン
ジエクタ12が設けられており、このインジエクタ12から
噴射した燃料はスロツトルチヤンバ４の空気通路内で霧
化され、吸入空気と混合して混合気を形成し、この混合
気は吸気管６を通つて、吸気弁20の開弁により、シリン
ダ８の燃焼室へ供給される。

インジエクタ12の出口近傍には絞り弁14が設けられてい
る。絞り弁14は、アクセルペダルと機械的に連動するよ
うに構成され、運転者により駆動される。

スロツトルチヤンバ４の絞り弁14の上流には空気通路22
が設けられ、この空気通路22には電気発熱体からなる熱
線式空気流量計、即ち流量センサ24が配置され、空気流
速の応じて変化する電気信号AFが取り出される。この発
熱体（ホツトワイヤ）からなる流量センサ24はバイパス
空気通路22内に設けられているので、シリンダ８からの
バツクフアイヤ時に生じる高温ガスから保護されると共
に、吸入空気中のごみなどによつて汚染されることから
も保護される。このバイパス空気通路22の出口はベンチ
ユリの最狭部近傍に開口され、その入口はベンチユリの
上流側に開口されている。

インジエクタ12には、燃料タンク30からフユーエルポン
プ32を介して加圧された燃料が常時供給され、制御回路
60からの噴射信号がインジエクタ12に与えられたとき、
インジエクタ12から吸気管６の中に燃料が噴射される。

吸気弁20から吸入された混合気はピストン50により圧縮
され、点火プラグ（図示してない）によるスパークによ
り燃焼し、この燃焼は運動エネルギに変換される。シリ
ンダ８は冷却水54により冷却される。この冷却水の温度
は水温センサ56により計測され、この計測値TWはエンジ
ン温度として利用される。

排気管10の集合部には、吸入混合気の空燃比A/F（Air F
uel Ratio）に比例した出力がある空燃比センサ（A/Fセ
ンサ）を取り付ける。この空燃比センサとしては、後述
するようにたとえばワイドレンジ空燃比センサが用いら
れている。

また、図示しないクランク軸にはエンジンの回転数に応
じて基準クランク角度毎に及び一定角度（例えば0.5
度）毎に基準角度信号及びポジシヨン信号を出すクラン
ク角センサが設けられている。

このクランク角センサの出力，水温センサ56の出力信号
TW,A/Fセンサ142の出力信号及び発熱体24からの電気信
号AFはマイクロコンピユータやメモリなどからなる制御
回路60に入り、インジエクタ12や点火コイル62を制御す
る入力となる。

更に、スロツトルチヤンバ４には絞り弁14を跨いで吸気
管６に連結するバイパス２が設けられ、このバイパス26
には開閉制御されるバイパスバルブ61が設けられてい
る。

このバイパスバルブ61は絞り弁14を迂回して設けられた
バイパス26に臨ませられ、パルス電流によつて開閉制御
され、そのリフト量によりバイパス26の段面積を変更す
るもので、このリフト量は制御回路60の出力によつて駆
動部が駆動され制御される。即ち、制御回路60によつて
駆動部の制御のため開閉周期信号が発生され、駆動部は
この開閉周期信号によつてバイパスバルブ61のリフト量
を調節する。

EGR制御弁90は排気管10の吸入管６との間の通路を制御
し、排気管10から吸入管６へのEGR量を制御する。

従つて、第２図ではインジエクタ12を制御して、空燃比
（A/F）の制御と燃料増量及び減量制御とを行い、バイ
パスバルブ61とインジエクタ12によりアイドル時のエン
ジン回転数制御（ISC）を行うことができ、更にEGR量の
制御を行うことができる。

第２図はマイクロコンピユータを用いた制御回路60の全
体構成図で、セントラル・プロセツシング・ユニツト
（以下、CPUと記す。）とリード・オンリ・メモリ（以
下、ROMと記す。）とランダム・アクセス・メモリ（以
下、RAMと記す。）と入出力回路108とから構成されてい
る。上記CPU102はROM104内に記憶された各種のプログラ
ムにより、入出力回路108からの入力データを演算し、
その演算結果を再び入出力回路108へ戻す。これらの演
算に必要な中間的な記憶はRAM106を使用する。CPU102,R
OM104,RAM106,入出力回路108間の各種データのやり取り
はデータ・バスとコントロール・バスとアドレス・バス
から成るバス・ライン110によつて行われる。

入出力回路108には第１のアナログ・デジタル・コンバ
ータ122（以下、ADC1と記す。）と第２のアナログ・デ
ジタル・コンバータ124（以下、ADC2と記す。）と角度
信号処理回路126と１ビツト情報を入出力するためのデ
イスクリート入出力回路128（以下、DIOと記す。）との
入力手段を持つ。

ADC1にはバツテリ電圧検出センサ132（以下、VBCと記
す。）と空燃比センサ142（以下、A/FSと記す。）との
出力がマルチ・プレクサ162（以下、MPXと記す。）に加
えられ、MPX162により、この内の１つを選択してアナロ
グ・デジタル・変換回路164（以下、ADCと記す。）へ入
力する。ADC164の出力であるデジタル値はレジスタ166
（以下、REGと記す。）へセツトされる。

なお、前記空燃比センサ142は、第３図（ａ）に示す構
成をとるワイドレンジ空燃比センサが用いられており、
その検出回路におけるバイアスのかけかたにより第３図
（ｂ）のＥ＊に示すような特性が得られるものである。
第３図（ｂ）はλセンサの特性ｅ^λをも示しており、こ
の特性と比較して判るように、空燃比1.0を境としてそ
れよりも大きいレンジで特性が上昇し、また小さいレン
ジで特性が下降し、全体としてほぼリニアな形状となつ
ているものである。

また、前記λセンサとともにリーンO₂センサとも比較し
たワイドレンジ空燃比センサの特性図を第３図（ｃ）に
示す。

角度センサ146（以下、ANGLSと記す。）からは基準クラ
ンク角、例えば180゜クランク角（４気筒の場合）を示
す信号（REFと記す。）と微少角、例えば１度クランク
角を示す信号（以下、POSと記す。）とが出力され、角
度信号処理回路126へ加えられ、ここで波形整形され
る。

DIO128は絞り弁14が全閉位置に戻つているときに動作す
るアイドル・スイツチ148（以下、IDLE−SWと記す。）
とトツプ・ギア・スイツチ150（以下、TOP−SWと記
す。）とスタータ・スイツチ（以下、START−SWと記
す。）とが入力される。

次にCPUの演算結果に基づくパルス出力回路及び制御対
象について説明する。インジエクタ制御回路1134（以
下、INJCと記す。）は演算結果のデジタル値をパルス出
力に変換する回路である。従つて燃料噴射量に相当した
パルス幅を有するパルスINJがINJC1134で作られ、ANDゲ
ート1136を介してインジエクタ12へ印加される。

点火パルス発生回路1138（以下、IGNCと記す。）は点火
時期をセツトするレジスタ（以下、ADVと記す。）と点
火コイルの一次電流通電開始時間をセツトするレジスタ
（以下、DWLと記す。）とを有し、CPUよりこれらのデー
タがセツトされる。セツトされたデータに基づいてパル
スIGNを発生し、点火コイルに一次電流を供給するため
の増幅器62へのANDゲート1140を介してこのパルスIGNを
加える。

バイパスバルブ61の開弁率は制御回路（以下、ISCCと記
す。）1142からANDゲート1144を介して加えられるパル
スISCによつて制御される。ISCC1142はパルス幅をセツ
トするレジスタISCDとパルス周期をセツトするレジスタ
ISCPとを持つている。

EGR制御弁90を制御するEGR量制御パルス発生回路1178
（以下、FEGRCと記す。）にはパルスのデユーデイを表
す値をセツトするレジスタEGRDとパルスの周期を表す値
をセツトするレジスタEGRPとを有している。このEGRCの
出力パルスEGRはANDゲート1156を介してトランジスタ90
に加えられる。

また、１ビツトの入出力信号は回路DIO128により制御さ
れる。入力信号としてはIDLE−SW信号,START−SW信号,T
OP−SW信号がある。また、出力信号としては燃料ポンプ
を駆動するためのパルス出力信号がある。このDIOは端
子を入力端子として使用するかを決定するためのレジス
タDDR192と、出力データをラツチするためのレジスタDO
UT194とが設けられている。

モードレジスタ1160は入出力回路108内部の色々な状態
を指令する命令を保持するレジスタ（以下、MODと記
す。）であり、例えばこのモードレジスタ1160に命令を
セツトすることによりANDゲート1136,1140,1144,1156を
すべて動作状態にさせたり、不動作状態にさせたりす
る。このようにMODレジスタ1160に命令をセツトするこ
とにより、INJCやIGNC,ISCCの出力の停止や起動を制御
できる。

DIO128にはフユーエルポンプ32を制御するための信号DI
O1が出力される。

従つて、このようなEECを適用すれば、空燃比の制御な
ど内燃機関に関するほとんどすべての制御を適切に行う
ことができ、自動車用として厳しい排ガス規制も充分に
クリア可能である。

第１図及び第２図で示したECCでは、インジエクタ12に
よる燃料の噴射がエンジンの回転に同期して周期的に断
続して行われ、燃料噴射量の制御は、１回の噴射動作に
おけるインジエクタ12の開弁時間、つまり燃料噴射時間
Tiの制御によつて行われる。

そこで、本発明の実施例では、このTiを次のように定め
ている。

Ti＝Kref・Tp・（１＋β）・COEF＋Ts …（１） Tp＝Ｋ・Qa/N …（２） Kref＝1/λ ここで、K:インジエクタによつて決まる係数 Qa:吸入空気量 N:エンジン回転数 Tp:基本燃料噴射時間 β：制御量 COEF:各種補正係数の和 Ts:バツテリ電圧補正時間 Kref:設定空燃比係数 λ：空気過剰係数 すなわち、吸入空気量Qaとエンジン回転数Ｎから（２）
式により基本燃料噴射時間Tpを演算し、設定空燃比係数
Krefを掛けて、ほぼ目標空燃比となるような燃料噴射時
間にして、最終的には空燃比センサによるフイードバツ
ク制御量βにより目標空燃比となるような燃料噴射時間
Tiとする。

ここで、フイードバツク制御は、比例・積分・微分動作
が一般的に知られているが、空燃比センサを使用した自
動車のフイードバツク制御においても、比例・積分・微
分動作（PID制御）で精密な空燃比制御が行われる。そ
こで、マイクロコンピユータを使つた操作量βの演算
は、エンジンのむだ時間や時定数及びサンプリング周期
を考慮すと、エンジン１回転毎の回転周期で行うことか
よい。この操作量βを差分方程式で表現すると次式とな
る。

β＝Kp・en＋ΣKi・en＋Kd・（en＋en_-1） …（３） （A/F）i:iケ目の時点の空燃比 （A/F）_OB:目標空燃比 ここで、Kp:比例ゲイン Ki:積分ゲイン Kd:微分ゲイン ei:偏差（ei＝（A/F）ｉ−（A/F）_OB） 本実施例は上記（３）式のPID制御則において、燃料噴
射時間Tiを制御し、空燃比が目標値に対して到達し、定
常になつた時点で、PID制御による閉ループ制御を解除
し、空燃比変動より算出され、ラフネスの前兆を指数ｒ
（ラフネス指標）により燃料噴射時間Tiを増減して、各
エンジン運転状態に対する最適燃料噴射時間Tiを探索・
同定するものである。尚、該探索・同定が完了した時点
で閉ループ制御を再開する。この最適燃料噴射時間を得
た後に各運転状態に応じた燃料噴射係数の更新並びに目
標空燃比マツプの更新を行う。以上の手順により対象エ
ンジンに適合した燃料噴射時間を最適化することができ
る。この際、燃料噴射時間の最適値を求める基本ルール
としては、 （１）燃料噴射量の最小化による低燃費化 （２）運転状態に応じた適正出力トルクの確保 （３）排気ガス規制条件の実現 またここでラフネスは回転変動が生ずる前に、空燃比セ
ンサ出力に反映され、燃料噴射時間Tiを減らすと発生す
るという理論に基づいてソフトウエアは構成されてい
る。ラフネス指数ｒによる最適燃料噴射時間Tiの算出に
おいて前述のルール（１）〜（３）のうち特に（１）の
低減費化を主体として制御する。

次にラフネス指標の算出方法を示す。まずここでは空燃
比は回転に同期して取り込まれ、１回転毎に空燃比を取
り込む。最新の空燃比センサ出力を（A/F）ｎとし１回
転前の空燃比センサ出力を（A/F）n_-1,（ｎ−１）回転
前の空燃比センサ出力（A/F）_１とするとき最新ｎ個の
空燃比センサを使つて、ラフネス指標ｒは、 として求める。（４）式においては乗算が発生し、マイ
クロコンピユータ等による処理では演算処理時間を必要
とするので次式による簡単な値ｒ′を用いてもよい。

また更にマイクロコンピユータの負荷を軽減するため、
過去ｎ個の空燃比の最大値（A/M）_MAXと最小値（A/M）
_MINを使つて r₂＝（A/M）_MAX−（A/M）_MIN …（７） を使用してもよい。本実施例ではこのr₂を用いて説明す
る。尚ｎの個数は６〜20が適当である。

第４図はラフネス指数ｒを使つた制御のフローチヤート
を示す。燃料噴射時間Tiの操作量βを算出するルーチン
のスタート200から終了280の処理手順者を示す。まずラ
フネス制御中を示すフラグ、ラフネス制御中フラグを調
べ、ラフネス制御中であればラフネス制御410以降の処
理を実行する。一方ラフネス制御中でない場合には、閉
ループ制御（PID制御等）による燃料噴射時間Tiの操作
量βを算出300し、燃料噴射量の閉ループ制御を行う。
ここで実際の燃料噴射時間の算出及びハードウエアの設
定はここで設定した操作量βを用いて別の処理タスクで
実行される。

次に運転状態の定常性の判定360及び閉ループ制御によ
る空燃比が目標値に到達したかどうかの判定370を実行
し、共に条件が成立しているとラフネス制御405を実行
する。ここで定常走行の判定はフローチヤートのブロツ
ク360に示したようにエンジン回転数Ｎの変動幅ΔＮが
ΔNsより小さく、基本噴射量T_Pの変化幅ΔT_PがΔTpより
小さいとき条件が成立し“Yes"となる。それ以外は“N
o"となる。定常走行でない場合とは、加速，減速等の過
渡的運転状態である。また判定ブロツク370ではブロツ
ク300のPID制御により空燃比が目標値に到達したかどう
かの判定を行う。具体的には偏差ｅがΔesより小さいと
き目標値に到達したと判定する。以上の定常走行あるい
は閉ループの目標値到達の判定が成立しない場合には処
理の終了280に致る。

次に、ラフネス制御について説明する。まず閉ループ制
御から初めてラフネス制御に移る。つまりフローチヤー
トのブロツク370からブロツク405を実行する。ここで前
述したラフネス制御中フラグを立てる。これ以降はラフ
ネス制御となる。まず定常走行かの判定410を実行す
る。これはブロツク360の処理と同じである。判定401が
“No"の場合には処理をブロツク495を実行し、ラフネス
制御中フラグを立下げ、処理を終了280する。一方、定
常走行であれば、前式（４），（６），（７）等のいず
れか１のラフネス指標ｒを算出420する。次に算出され
たラフネス指標の値に従つて燃量噴射時間Tiを増減430
させる。この詳細については後に詳しく示す。この際、
基準となる燃料噴射時間Tiは最後に計算されたTiをもと
に算出される。ここでの燃料噴射時間の増減により最適
燃料噴射時間を同定する。次に最適燃料噴射時間Tiが求
まり、ラフネス制御が完了460したかの判定を行い、完
了でなければ終了280し、完了であれば、ブロツク490及
びラフネス制御中フラグの立下げ495を実行する。ブロ
ツク490では、ラフネス制御の結果が得られれば、空燃
比（A/F）の値をその運転状態（エンジン回転数Ｎと基
本噴射時間T_P）に対する目標空燃比として新たに書き込
む。またその時の運転状態に合わせた燃料噴射補正係数
も算出し書き込む。

以上のようなラフネス制御により運転状態に応じた最適
燃料噴射時間を求め、目標空燃比の最適化及び燃料噴射
係数の最適化が図れるので、エンジンの機差・経年変化
に応じて、そのエンジン性能を十分に引き出すことがで
き、低燃量化を実現しながら出力を確保することができ
るという効果を有する。

次に第５図に第４図の詳細フローチヤートを示す。まず
処理304〜318はPID制御による閉ループ制御のフローチ
ヤートである。ここで空燃比（A/F）ｎは予め別タスク
で入力している。まず目標空燃比（A/B）_OBとの偏差en3
04を求める。次に本ルーチンに入る前に“0"になつてい
るＳの偏差の加算値（積分値）を加算306し、偏差の加
算値Ｓに積分ゲインK_Iを乗算308し、その値をβ_１とす
る。次にこのβ_１が上限値・下限値の範囲に入つている
かどうかの判定を行い、それぞれ越えているときはそれ
ぞれの限界値を代入するリミツトチエツク310を行う。
次に偏差と比例ゲインを乗算311しその値をβ_２とす
る。ここでも310と同様にβ_２のリミツトチエツク312を
行う。続いて微分項の計算313とリミツトチエツク314を
行い、β₁,β_２及びβ_３を加算しβに代入316し、βの
リミツトチエツク318を行う。以上から求まつた操作量
βを使つて別のタスクで燃料噴射時間Tiを（１）式に従
つて計算し、インジエクタ制御回路1134を設定する。

次に第４図で説明した定常走行判定360を行う。第５図
の処理362,364の判定が定常走行の判定である。実際の
判定はまず、エンジン回転数の１サンプリング時刻前か
らの偏差ΔＮが所定の偏差ΔNs以内362で、基本燃料噴
射時間の１サンプル時刻前の過去の値からの偏差ΔT_Pが
所定の値ΔT_Ps以内364の定常走行であれば、次に閉レー
プ制御完了の判定370を実行し、完了していれば、ラフ
ネス制御405に移る。ここで条件が成立しなければ終了2
80する。初めてラフネス制御に入つたときはまずラフネ
ス制御中フラグ405を立てる。そして定常走行の判定410
を行い、次にラフネス指標ｒの算出404を行う。ラフネ
ス指標ｒを求める詳細フローチヤートを第７図に示す。
ここではまず予めストアしてあつめた過去ｎ回転分の空
燃比の値を代入532する。ｎは通常20を設定する。この2
0ケのデータから極大値の最大値（A/F）_MAX534を求め、
次に極小値の最小値536を求め、その差をラフネス指標r
538として算出する。

次にラフネス指標ｒが予め設定したレベルrsより小さい
かどうかの判定432をして、ｒがrsよりも小さい場合は
ラフネスが発生しない安定した領域であるとして操作量
をβod₁だけ減少して燃料を減らす434。ここのβは直前
で計算された値である。またｒがrsより大きい場合は操
作量βをβod₁より大きなβod₂だけ増して燃料を増す40
8。これはラフネスを抑えることが必要なため、βod₂を
大きくしてある。以上より計算されたβを使つて燃料噴
射時間Tiを算出しインジエクタ制御回路1134にTiを設定
する。第４図のラフネス制御完了判定460は第５図の処
理460に示すように処理ブロツク434の“Yes",“No"の判
定のシークエンスの“Yes"から“No",“No"から“Yes"
の変更回数がＭ回を越えたかどうかの判定を行い、Ｍ回
を越えていれば十分目標とする最適燃料噴射の操作量β
が求まつたとしラフネス制御を完了する。通常Ｍは５〜
10として使用する。次に最適値が求まつた時点での（A/
F）ｎを現在走行している運転状態（エンジン回転数N,
基本噴射時間T_P）に対する目標空燃比（A/F）_OBとして
書き込む。これと同時にこの状態の操作量βを最適燃料
補正係数βｒ（N₂T_P）として記憶し、活用する。つまり
燃料噴射時間Tiは次式に従つて算出する。

Ti＝Kref・T_P・（１＋βｒ（N,T_P）＋β）・COEF＋Ts…
（８） βの学習は処理494に示す。ラフネス制御の最後にラフ
ネス制御中フラグを立下げる。（495） 尚目標空燃比（A/F）_OBの学習492及びβｒ（N,Tp）の学
習494において、それぞれ、少し濃いめの空燃比設定及
びそれに対応した操作量βを学習してもよい。この方法
によればラフネス指標rsより少しラフネスを抑えた動作
点で運転するようにするため、安定な運転が実現でき
る。以上の説明から判るように、上記の少し濃いめの学
習をしなくてもrsの値を小さく設定することにより上記
と同様のことが実現できる。

第６図はリミツトチエツクのフローチヤートを示す。第
５図の処理310,312及び314におけるリミツトチエツクは
すべて第６図のフローチヤートに従う。比較値例えば処
理310の場合、β_１を入力510し、入力値をＸに代入512
する。続いて上限値X_ULとＸを比較し、ＸがX_ULより大き
い場合は上限値X_ULをＸに代入し処理を終了520する。そ
れ以外条件のときにはX_LLとの比較516を行う。ここでも
ＸがX_LLより小さい場合にはＸにX_LLを書き込み処理を終
了520する。以上の処理では入力値が上限値X_ULと下限値
X_LLの含まれるときはそのままのＸとし、範囲外のとき
はX_ULあるいはX_LLとするものである。

第８図は目標空燃比マツプの分割の様子を示したもので
ある。この例ではエンジン回転数Ｎを８分割、そして基
本噴射時間T_Pも８分割してあり、学習においては該当マ
ツプに空燃比の値を書き込む。βｒ（N,T_P）についても
同様のマツプを有している。

第９図はラフネス制御の具体的波形の例である。前述の
第４図のフローチヤートと合わせて説明する。判定処理
360,370により閉ループ制御し、定常走行の安定状態に
なるのに対応する波形が、第９図“閉ループ制御”であ
り、ラフネス制御に入ると安定した運転状態で空燃比変
動も少なく、ラフネス指標ｒが小さいので第５図の判定
処理432により、処理434が選択されβが減らされ、Tiも
小さくなる。減量が続くとやがて空燃比変動が現われ、
rsを越えると第５図の判定処理432によりβの増量を行
う。この増量の傾きは減量にくらべて大きくしてあり、
ラフネス増加を抑制するようにしてある。増量が続くと
またラフネスが小さくなり減量となる。判定処理460に
より増量〜減量の反転回数をカウントし、この例の場合
５回を越えた時点で、処理492を実行し、目標空燃比（A
/F）_OBと操作量βｅ（N,T_P）の学習を行う。

以上の説明より、比較的簡便な処理でラフネス検出でき
8bitマイクロコンピユータで定常走行時の空燃比はラフ
ネス制御することにより、ラフネスを抑制し、燃料を極
小にできる目標空燃比を学習によつて取得できることか
ら、乗り心地の向上と燃比率の向上が図れる制御とな
る。また空燃比はリツチ及びリーン領域でリニアな出力
を出力するので、幅広い運転状態に対して改善が図れ
る。

次に第10図に暖機運転時のラフネス前兆制御を示す。暖
気は通常オープンループ制御になつているので定常走行
で示したラフネス前兆制御を行う。まず空燃比センサが
使用可能になると、制御を開始し、A/Fを入力444する。
次にラフネス指標ｒを算出446する。ここでrsに対して
大小比較448を行いｒがrsより小さい場合に燃料噴射時
間TiをT₀だけ短くして燃料を減らす449。またｒがrs以
上のときはTiをT₀だけ長くして燃料を増す450。次以上
を暖機運転の間行う。ここで第５図と同様なラフネス制
御の終了判定を行い、例えば、水温T_Wに対する空燃比マ
ツプを作成して制御してもよい。

以上の暖機運転のラフネス制御を行うことにより従来オ
ープンループ制御していた空燃比をラフネスを抑制した
最小燃料噴射時間に設定できるため、暖機運転時にエン
ジン回転数の低回転数化とラフネス低減ができる。

本実施例によれば、定常走行時にラフネス制御を行うこ
とにより、ラフネスを抑えた最小燃料でエンジンを制御
し、低燃費率を実現と安定したエンジン制御ができる。
また定常走行時の空燃比を学習することにより常に最適
目標空燃比をエンジンの運転ができるので乗り心地の向
上と燃費率の向上が実現できる。

尚本実施例では燃料噴射量をラフネスを用いて最適化し
たが、同様の考えで点火時期の最適化をラフネス前兆指
標を用いて求めることができ、最大トルクを引き出す点
火時期を選ぶこともできる。

またラフネス指標を閉ループ制御処理の中で算出し、そ
の値を使つた燃料噴射量制御を行つてもよい。例えば目
標空燃比をラフネスが小さくなるように修正する方法で
ある。本方法によれば安定した閉ループ制御でラフネス
コントロールが実現できるという効果がある。

その他の実施例を第11図を用いて説明する。ここでは空
燃比センサ142の出力を回転同期で各気筒別の出力値を
得て、気筒間の空燃比のバラツキを各燃料噴射時間を補
正することにより更に滑らかな回転を確保するものであ
る。

まず本実施例では、４気筒のエンジンを対象として考
え、回転同期で各気筒の排気の空燃比を高速に取り込
み、各気筒別空燃比を補正する。空燃比A/Fの入力462は
上述のように各気筒の排気タイミングに合わせて取り込
む。次に気筒別の空燃比を算出466する。次に目標空燃
比に対しての各気筒の偏差469を求め、その偏差の補正
増量476,減量478を各気筒について行う。

ここで偏差の最も大きい気筒のみについての補正を行つ
ても効果がある。

本実施例によれば、気筒間のバラツキを補正することに
より更に円滑な回転が得られ、また気筒間の空燃比のバ
ラツキを補正することができエンジン個有の差を補償す
ることができるという効果がある。

更にもう一つの実施例を第12図に示す。本フローチヤー
トは第５図の処理410〜460の処理が変更されたものであ
り、ラフネス制御を示している。処理432の判定の後に
増量，減量のフラグを“on"とする。次に新規に加えた
処理476を実行する。この処理では入力された最新の空
燃比（A/F）ｎより排ガスの濃度を予め入力されている
テーブルより検算補間算出する。次にこの値及び増量，
減量により次の予測される空燃比により決定される排ガ
スの濃度を算出し、増量，減量方向の判定が所定の規則
ルールに違反しているどうかの判定477を行い、違反し
ている場合には増量・減量を反転478させる。その後実
際の操作量βの算出479,434,435を実行するものであ
る。本実施例によれば、燃料の増量・減量の判定を排ガ
ス規制ルールと照らし合わせて更に判定するため、排気
ガス規制に合つた最適燃料噴射量を与える操作量及び目
標空燃比が得られるため、運転空燃比領域全体に対して
調整ができ、排ガス規制及び低燃比化を実現できる効果
がある。

〔発明の効果〕

以上説明したことから明らかなように、本発明による空
燃比制御装置によれば、広い空燃比に対して運転状態に
合わせた最適空燃比を設定し、適切な空燃比制御を行な
うことができるようになる。

【図面の簡単な説明】 第１図は電子式エンジン制御装置の一例を示す概略ブロ
ツク図、第２図は前記電子式エンジン制御装置の制御回
路のブロツク図、第３図（ａ），（ｂ），（ｃ）は、前
記電子式エンジン制御装置に用いられるワイドレンジ空
燃比センサの説明図、第４図は燃料噴射量制御の概略フ
ロー図、第５図は燃料噴射量制御の詳細フロー図、第６
図はリミツトチエツクルーチンのフロー図、第７図はラ
フネス指標算出のフロー図、第８図は目標空燃比マツ
プ、第９図は制御の一例のタイムチヤート図、 第10図は暖機運転時のラフネス前兆制御のフロー図、第
11図は気筒別噴射量制御のフロー図、第12図は排気ガス
規制判定処理を含むラフネス制御のフローチヤート図で
ある。 12……インジエクタ、24……吸入空気流量センサ、60…
…制御回路、142……空燃比センサ、1134……インジエ
クタ制御回路、106……RAM、404……ラフネス指標算
出。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 信夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−66834（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの排ガス成分より空燃比を検出す
   る空燃比センサの検出信号を基に、空燃比をフイードバ
   ツク制御する空燃比制御装置において、前記空燃比セン
   サの出力信号の変動分からエンジンの回転数変動の前兆
   を検出し、前記空燃比センサの変動の大きさにより、燃
   料噴射量を制御することを特徴とする空燃比制御装置。
2. 【請求項２】定常運転になつたことを判定した後、フイ
   ードバツク制御を中断して燃料噴射量を増減させて、そ
   れに対する空燃比センサの変動を検出し、各運転状態に
   おける最適空燃比を取得する機能を有する特許請求の範
   囲第１項記載の空燃比制御装置。
3. 【請求項３】暖機運転及び定速走行に対する運転目標空
   燃比マツプを有し、逐次最適空燃比を学習する機能を有
   する特許請求の範囲第１項記載の空燃比制御装置。