JPH0953493A - フィードバックキャブレタの空燃比制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】負荷がオンした場合あるいはオフした場合、フ
ィードバックキャブレタにおける応答速度が低いために
エンジン回転が変動したり、空燃比が変動する。 【解決手段】排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ_２セン
サの出力電圧に基づいて、フィードバックキャブレタの
流量制御弁の開度を調節し、エンジンの燃焼室に供給す
る混合気の空燃比を理論空燃比近傍に維持するフィード
バックキャブレタの空燃比制御方法であって、エンジン
に対する負荷の状態が変化したことを検出し、検出した
負荷の変化に基づいて流量制御弁を瞬時にあらかじめ設
定した所定開度まで瞬時開閉制御し、その瞬時開閉制御
を行ってから所定の時間が経過するまでは負荷の状態が
変化しても瞬時開閉制御を禁止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として自動車用
のエンジンに適用されるフィードバックキャブレタの空
燃比制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、Ｏ_２センサの出力に基づいて空燃
比のフィードバック制御を行うフィードバックキャブレ
タの装着されたエンジンでは、アイドル運転状態におい
て、エアコンディショナ（エアコン）、パワーステアリ
ング（パワステ）、オートマチックトランスミッション
のドライブレンジ（ＡＴＤレンジ）、ヘッドライト等が
オンして負荷がかかると、エンジン回転数が低下したり
エンジンストールになったりするので、スロットルバル
ブをアイドル開度以上に大きくするアイドルアップ機構
を装備している。通常、アイドル運転状態あるいは低回
転域では、フィードバックキャブレタのフィードバック
制御速度を早くすると、急激な空燃比の変化のために回
転が不安定になる可能性があるため、例えば特公昭５５
−３１３０３号公報に記載されるように、フィードバッ
クキャブレタを制御する制御回路の制御利得を低くする
ことにより、フィードバック制御の行き過ぎを小さくし
て回転が不安定になるのを防止している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、アイドルア
ップ機構にあっては、作動することによりスロットル開
度及び吸気管負圧が急激に変化するものであり、その結
果空燃比が変動することになる。つまり、高回転、高負
荷域における運転状態では、制御の追従性を維持するた
めに早い制御速度が要求されるが、アイドル運転時や低
回転域ではそのような制御速度でフィードバック制御を
行うと、必要以上に制御を行う結果となり、空燃比が変
動しエンジン回転が不安定になることがある。このた
め、エミッションが悪くなったり、ドライバビリティが
低下することがあった。本発明は、このような不具合を
解消することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような手段を講じたものであ
る。すなわち、本発明に係るフィードバックキャブレタ
の空燃比制御方法は、排気ガス中の酸素濃度を検出する
Ｏ_２センサの出力電圧に基づいて、フィードバックキャ
ブレタの流量制御弁の開度を調節し、エンジンの燃焼室
に供給する混合気の空燃比を理論空燃比近傍に維持する
フィードバックキャブレタの空燃比制御方法であって、
エンジンに対する負荷の状態が変化したことを検出し、
検出した負荷の変化に基づいて流量制御弁を瞬時にあら
かじめ設定した所定開度まで瞬時開閉制御し、その瞬時
開閉制御を行ってから所定の時間が経過するまでは負荷
の状態が変化しても瞬時開閉制御を禁止することを特徴
とする。

【０００５】このような構成のものであれば、負荷の状
態が変化した、すなわち負荷がオンしあるいはオフした
場合を検出し、その負荷のオンオフの瞬間にあらかじめ
設定した所定開度まで流量制御弁を瞬時開閉制御し、負
荷がオン及びオフしている間はＯ_２センサの出力電圧に
基づいて流量制御弁の開度を調節し、混合気の空燃比を
理論空燃比近傍に維持するようにフィードバック制御を
行う。つまり、負荷のオン及びオフの瞬間の瞬時開閉制
御は、あらかじめ設定された開度まで流量制御弁を開成
又は閉成するものであり、フィードバック制御というよ
りもむしろフィードホワード制御である。しかも、瞬時
開閉制御を行ってから所定の時間が経過するまでは、負
荷の状態が変化しても瞬時開閉制御を禁止することによ
り、瞬時開閉制御を連続して行うことがないので、無用
な瞬時開閉制御の累積が防止でき、流量制御弁の開度が
その制御限度に達して制御不能な状態になることがな
い。

【０００６】このため、負荷の状態が変化した場合にお
いてのみ、流量制御弁を制御する制御速度が早くなるの
で、アイドルフィードバック運転状態や低回転域での運
転状態であっても、過敏に空燃比が変動したりエンジン
回転数が変動したりすることを確実に抑制することがで
きる。しかも、負荷の状態の変化に対しては、迅速に流
量制御弁を制御しているので、空燃比がリッチになった
りリーンになったりすることを防止することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を、図面
を参照して説明する。

【０００８】図１において、１は、水冷式のエンジンの
インテークマニホルドに装着されたフィードバックキャ
ブレタを示しており、２はそのミキシングチャンバ、３
はメインノズル、４はスロットルバルブ、５はフロート
室、６はエアブリード、７はエアブリード通路、８は流
量制御弁（Air Bleed Control Valve ; ABCV）をそれぞ
れ示している。

【０００９】流量制御弁８は、エアブリード６の始端部
分をなすエアブリード通路７に設けられるもので、吸込
口８ａが大気に開放されている。この流量制御弁８は、
尖頭状の弁体９を弁座１０に対して進退させて、弁体９
と弁座１０との間に形成される空気通路の開口面積を変
化させるようにしたもので、弁体９はステッパモータ１
１の作動ロッド１２の先端部に取着してある。そして、
ステッパモータ１１を電子制御装置１６により制御し、
弁体９を全閉位置（０ステップ）〜全開位置（１００ス
テップ）のうち、空燃比フィードバック制御中は、理論
空燃比例えば１４．５近傍に設定された所定位置の前後
で進退するようにしてある。

【００１０】一方、排気系１４に設けた三元触媒コンバ
ータ１３の上流側には、Ｏ_２センサ１５を配置してあ
る。このＯ_２センサ１５は、混合気の空燃比が理論空燃
比よりもリーン側にあって排気ガス中の酸素濃度が高い
場合には、低い出力電圧しか発生せず、逆の場合つまり
リッチ側にある場合には高い出力電圧を発生するように
構成されている。

【００１１】１６は、流量制御弁８を制御するためのマ
イクロコンピュータシステムを中心にして構成される電
子制御装置であり、中央演算装置（ＣＰＵ）１７と、記
憶装置１８、入力インターフェイス１９と、出力インタ
ーフェース２０とを有している。入力インターフェース
１９には、前記Ｏ_２センサ１５から出力される電圧信号
ａ、スロットルセンサ２１から出力されるスロットル開
度を示すアナログ電圧信号ｂ及びイグニッションコイル
２２の端子に発生するエンジン回転数ＮＥに比例したパ
ルス信号ｃ等が入力されるとともに、出力インターフェ
ース２０から流量制御弁８に向けて開度制御信号ｄ等が
出力されるようになっている。

【００１２】マイクロコンピュータシステム１６には、
Ｏ_２センサ１５から出力される電圧信号ａとスロットル
センサ２１から出力されるアナログ電圧信号ｂとを主な
情報として、流量制御弁８の弁体９を駆動するステッパ
モータ１１のステップを変更して、算出された空燃比に
なるように空燃比フィードバック制御をエンジンの運転
状況に対応させて選択して行うためのプログラムが内蔵
してある。また、このプログラムは、エンジンに対する
負荷の状態が変化したことを検出し、検出した負荷の変
化に基づいて流量制御弁を瞬時にあらかじめ設定した所
定開度までスキップ制御し、スキップ制御を行ってから
所定の時間が経過するまでは負荷の状態が変化してもス
キップ制御を禁止するように構成してある。

【００１３】この空燃比補正制御プログラムの概要は、
図２に示すようなものである。なお、このプログラム
は、空燃比フィードバック制御中のエンジン回転数ＮＥ
が比較的低い運転領域、特にはアイドル運転領域におい
て実行されるものである。

【００１４】まずステップＳ１では、設定されたある範
囲内でフィードバック制御が実行されている運転状態で
あるか否かを判定し、条件を満足する運転状態である場
合はステップＳ２に進み、そうでない場合はメインルー
チンに戻る。この実施例では、アイドル運転中のフィー
ドバック制御領域での運転中であるか否かを判定する。
アイドル運転の判定は、例えば、冷却水温が所定温度以
上である、スロットルバルブ４が閉成している、車速が
所定速度以下である等の条件により行う。ステップＳ２
では、負荷がオンしているかを判定し、オンしている場
合はステップＳ３に進み、オフしている場合はステップ
Ｓ６に移行する。このステップＳ２では、オンした負荷
の種類についても判別している。負荷の種類に判別につ
いては、電気負荷の場合にはそれぞれの電源のオンオフ
から判別するように構成すればよく、またＡＴＤレンジ
等ではそのスイッチ信号により判別するように構成すれ
ばよい。ステップＳ３では、前回の負荷検出すなわち負
荷のオンオフ状態判定時に負荷がオフであったか否かを
判定し、オフであった場合はステップＳ４に進み、オン
であった場合はメインルーチンに戻る。このステップＳ
２とステップＳ３とで、負荷がオフの状態からオンの状
態に切り替わる時点を検出している。

【００１５】ステップＳ４では、この時点までに、流量
制御弁８の開度を減じるつまり流通する空気量を減量す
る方向の瞬時開閉制御たるスキップ制御を実施した後、
一定時間が経過しているか否かを判定し、一定時間が経
過している場合はステップＳ５に進み、未だ経過してい
ない場合はメインルーチンに戻る。ステップＳ５では、
負荷の種類に応じて開度を減じる方向つまり閉成方向に
スキップ制御を行う。このスキップ制御は、あらかじめ
設定されたステップ数だけ流量制御弁８のステップ数を
増減するもので、閉成する場合はステップ数を減少さ
せ、開成する場合はステップ数を増加させる。ステップ
Ｓ６では、ステップＳ３とは逆に、前回の負荷検出時に
負荷がオンであったか否かを判定し、オンであった場合
はステップＳ７に進み、オフであった場合はメインルー
チンに戻る。ステップＳ７では、ステップＳ４とは逆
に、流量制御弁８を空気量が増量するスキップ制御を実
行してから、一定時間が経過したか否かを判定し、一定
時間が経過している場合はステップＳ８に進み、経過し
ていない場合はメインルーチンに戻る。ステップＳ８で
は、負荷の種類に応じて開度を増す方向つまり開方向に
スキップ制御を行う。

【００１６】エンジンに対する負荷としては、例えばエ
アコン、ヘッドライト等の電気負荷があり、またＡＴＤ
レンジのような機械的な負荷とがある。この空燃比補正
制御のサブルーチンは、フィードバック制御を実行して
いる運転状態において短い間隔で繰り返し実行され、そ
れぞれの負荷に対してオンオフ状態を検出し、そのオン
オフ時に所定のスキップ制御を行うようになっている。
一例として、エアコンがオンした場合を説明する。

【００１７】アイドル運転中であり、かつＯ_２センサ１
５から出力される電圧信号ａに基づいてフィードバック
制御を行っている運転状態で、図３に示すように、初め
てエアコンがオンする、つまりこの時点までにエアコン
が使用されておらずスキップ制御が行われていない場合
では、制御は、ステップＳ１〜５を実行し、エアコンが
オンした場合のスキップ制御におけるステップ数により
流量制御弁８を制御する。この結果、流量制御弁８が瞬
時に所定ステップの開度まで閉成されるので、吸入空気
量が減少し、空燃比がリッチ側に制御され、エンジンに
負荷がかかってもエンジン回転数ＮＥが低下することが
ない。また事前に空燃比をリッチにしているので、図３
に点線で示すように、エアコンのオンと略同時に空燃比
がリーン側に変動することがない。すなわち、このスキ
ップ制御は、Ｏ_２センサ１５の出力が反転したことに対
応してつまり空燃比の変化の結果を判定して行われるの
ではなく、負荷のオンに応じて空燃比が変化するであろ
うことを予測して行うものである。このことから、この
スキップ制御は、従来フィードバック制御で実施されて
いるものとは全く性格を異にしている。

【００１８】このように、エアコンがオンしている状態
で、例えばヘッドライトが一定時間が経過するまでオン
した場合には、制御は、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ
４と進み、一定時間が経過していないのでメインルーチ
ンに戻る。つまり、ある負荷がオンした後、一定時間が
経過するまでに他の負荷がオンした場合には、他の負荷
がオンした時点ではスキップ制御は実行されない。した
がって、連続的にスキップ制御が実行されて、流量制御
弁８の制御範囲の上限あるいは下限に達するまで流量制
御弁８が制御されることはない。そして、エアコンがオ
ンしている状態では、前回の検出時においても負荷はオ
ンであったので、制御は、ステップＳ１→ＳステップＳ
２→Ｓ３と進み、メインルーチンに戻り通常のフィード
バック制御により流量制御弁８が制御される。

【００１９】一方、エアコンがオフされた場合には、負
荷の状態がオンからオフに変化するので、制御は、ステ
ップＳ１→Ｓ２→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ８と進み、オフになっ
た瞬間のスキップ制御を実行する。この場合、エアコン
以外の他の負荷がオフになってから一定時間が経過して
いない場合にあっては、連続的にスキップ制御を実行し
て制御に行き過ぎが発生しないように、エアコンがオフ
になった際のスキップ制御は実行しない。すなわち、こ
の場合の制御は、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ６→Ｓ７と進
み、メインルーチンに戻る。このように、スキップ制御
の禁止は、負荷がオンした際とオフした際とで、それぞ
れ独立に判定され、条件を満たす場合に独立して実行さ
れる。

【００２０】このように、アイドル運転中であり、フィ
ードバック制御が実行されている運転状態にあっては、
エアコン等の負荷がオン及びオフして、その状態が変化
した際には、スキップ制御を実行することにより、その
変化時にフィードバック制御量に関係なく流量制御弁８
の開度を、負荷の種類に応じてあらかじめ設定したスキ
ップ数によりスキップ制御を実行するので、負荷の変化
に対応した空燃比に迅速に制御することができる。しか
も、スキップ制御は負荷の変化したその瞬間だけ、つま
りエンジンに対する負荷の急激な変化が検出された時点
のみであり、アイドル運転中であっても高速な追従性を
要求される状態であるので、過剰な制御とはならず、空
燃比の変動を発生させることがない。また、スキップ制
御を１度実行した後は、一定時間の経過後しか再度のス
キップ制御を実行できないようにしているので、スキッ
プ制御を連続的にすることにより、スキップ制御による
ステップ数が累積して、流量制御弁８の制御限界に固定
してしまうことを防止することができる。

【００２１】なお、本発明は以上説明した実施例に限定
されるものではない。上記実施例においては、アイドル
運転中のフィードバック制御中である場合に、負荷の変
化状態に応じてスキップ制御を実行するように構成した
が、例えば、アイドル運転中を含むエンジン回転数の低
い低回転域すなわち低速で走行しているような運転中
で、かつフィードバック制御中である場合にスキップ制
御を実行するように構成するものであってもよい。

【００２２】その他、各部の構成は図示例に限定される
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変
形が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を概略的に示す構成説明図。

【図２】同実施例の制御手順を概略的に示すフローチャ
ート。

【図３】同実施例の作用説明図。

【符号の説明】

１…フィードバックキャブレタ ４…スロットルバルブ ８…流量制御弁 １４…排気系 １５…Ｏ_２センサ １６…電子制御装置 １７…中央演算装置 １８…記憶装置 １９…入力インターフェース ２０…出力インターフェース

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ_２セン
   サの出力電圧に基づいて、フィードバックキャブレタの
   流量制御弁の開度を調節し、エンジンの燃焼室に供給す
   る混合気の空燃比を理論空燃比近傍に維持するフィード
   バックキャブレタの空燃比制御方法であって、 エンジンに対する負荷の状態が変化したことを検出し、 検出した負荷の変化に基づいて流量制御弁を瞬時にあら
   かじめ設定した所定開度まで瞬時開閉制御し、 その瞬時開閉制御を行ってから所定の時間が経過するま
   では負荷の状態が変化しても瞬時開閉制御を禁止するこ
   とを特徴とするフィードバックキャブレタの空燃比制御
   方法。