JPS60247019A - 内燃エンジンの低負荷運転時の空燃比制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は内燃エンジンの低負荷運転時の空燃比制御方法
に関し、特に、高地等の低大気圧条件下における低負荷
運転時に排気ガス特性及び燃費の最適化を図るようにし
た空燃比制御方法に関する。

（発明の技術的背景とその問題点） 内燃エンジンの通常運転時にはエンジンの排気ガス濃度
に応じてエンジンに供給する混合気の空燃比を、触媒式
排気ガス浄化装置が効率よく排気ガスを浄化できる値に
クローズトループ制御（フィードバック制御）する一方
、特定の低負荷運転時にはオープンループ制御により空
燃比を希薄（リ−ン）化して燃費の改善等を図ることが
従来行なわれている（例えば特開昭５７−１３７６３３
号）。

斯かる空燃比制御方法において、エンジンの負荷状態を
表わすパラメータの一つである吸気管内絶対圧が所定値
以下であるとき、エンジンが低負荷運転時の空燃比をリ
ーン化すべき特定の低負荷運転領域にあると判別される
。

斯かるリーン化運転領域の判別方法により制御される内
燃エンジンを高地等の低大気圧条件下で運転する場合に
は、大気圧の低下により吸気管内絶対圧も低くなり、エ
ンジンが低負荷運転状態でないにも拘らずエンジンがリ
ーン化運転領域にあると誤判別され、空燃比のリーン化
が実行されてしまうことが多い。このようなときは、運
転性が′低下すると共に排気ガス、特に窒素酸化物（Ｎ
ｏｘ）の排出量が多くなるという不具合が生じる。

近年、エンジンの高地運転時においても平地運転時と同
等レベルの排気ガス特性が望まれているために、上述の
不具合を解消するため従来平地運転時に空燃比をリーン
化すべき運転領域において平地及び高地のいずれの運転
時にもフィードバック制御を行なう方法が考えられる。

しかるに、この方法では窒素酸化物（Ｎｏｘ）の排出の
減少を図ることはできるが、燃費が悪化し、さらにかか
るリーン化低負荷運転時にフィードバック制御すると一
酸化炭ｔ”　（Ｃｏ）の排出量はむしろ多くなると欠点
がある。

（発明の概要） 本発明は上述の不具合に鑑みてなされたもので、平地運
転時には所望排気ガス特性を満足しつつ燃費の向上を図
り、高地運転時には排気ガス特性と燃費の最適化を図る
ことを目的とする。この目的を達成するために本発明で
は、絞り弁を有する吸気管を備えた内燃エンジウの前記
吸気管内の絞り弁下流側絶対圧を検出し、該吸気管内絶
対圧検出値と所定のリーン化絶対圧判別値とを比較し、
前記吸気管内絶対圧検出値が前記リーン化絶対圧判別値
以下のときエンジンに供給される混合気の空燃比を希薄
化する内燃エンジンの低負荷運転時の空燃比制御方法に
おいて、大気圧を検出し、前記リーン化絶対圧判別値を
前記大気圧検出値に応じた値に設定する内燃エンジンの
低負荷運転時の空燃比制御方法を提供するものである。

（発明の実施例） 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の制御方法が適用される燃料供給制御装
置の全体の構成図で、符号１は内燃エンジンを示し、こ
のエンジン１に接続された吸気管２の途中には絞り弁（
以下スロットル弁という）３が設けられている。このス
ロットル弁３にはスロットル弁開度センサ４が連結され
ており、、スロットル弁３の開度Ｏｔｈを検出して対応
するスロットル弁開度信号を出力して電子コントロール
ユニット（以下ＥＣＵという）５に送る。燃料噴射弁６
は吸気管２のエンジンｌとスロットル弁３との間の図示
しない吸気弁の少し上流側に設けられており、燃料噴射
弁６は図示しない燃料ポンプに接続されると共にＥＣＵ
３に電気的に接続され、当該ＥＣＵ３からの駆動信号に
より燃料噴射の開弁時間が制御される。

一方、スロットル弁３の直ぐ下流には管７を介して絶対
圧センサ（以下ＰＢＡセンサという）８が設けられてお
り、このＰＢＡセンサ８は吸気管２内の絶対圧ＰＥＡを
検出して対応する絶対圧信号を出力しＥＣＵ３に送る。

また、ＰＨ＾センサ８の下流には吸気温センサ９が取付
けられており、吸気温度を検出して対応する温度信号を
出力しＥＣＵ３に送る。エンジン１の本体にはエンジン
水温センサ１０が設けられ、このセンサｌＯは例えばサ
ーミスタ等で構成されており、冷却水が充満したエンジ
ン気筒周壁内に挿着され冷却水温Ｔｗを検出して対応す
る温度信号をＥＣＵ３に送る。

エンジン回転数センサ（以下Ｎｅセンサという）１１は
エンジンｌの図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲
に配設されており、ＴＤＣ信号すなわち、エンジンのク
ランク軸の１８０°回転毎に所定のクランク角度位置で
１パルス信号を出力してＥＣＵ３に送る。

エンジンｌの排気管１３には例えば三元触媒で構成され
た排気浄化装置１４が配設さ九ており排気ガス中の）！
　Ｃ、ＣＯ、Ｎ　Ｏｘ成分の浄化作用を行なう。排気浄
化装置１４の上流側の排気管１３内にはｏ２センサ１５
が挿着されており、この０２センサ１５は排気ガス中の
酸素濃度を検出して対応する信号を出力しＥＣＵ３に送
る。

更に、ＥＣＵ３には大気圧を検出する大気圧センサ１２
が接続されている。

第２図は第１図のＥＣＵ３内部の回路構成を示す図で、
第１図のＮｅセンサ１１からのエンジン回転角度位置信
号は波形整形回路５０１で波形整形された後、ＴＤＣ信
号として中央演算処理装置（以下ｒｃＰＵＪという）５
０３とＭｅカウンタ５０２に供給される。Ｍｅカウンタ
５０２はＮｅセンサ１１からの前回ＴＤＣ信号の入力時
から今回ＴＤＣ信号の入力時までの時間間隔を計数する
もので、その計数値Ｍｅはエンジン回転数Ｎｅの逆数に
比例する。Ｍｅカウンタ５０２は、この計数値Ｍ　ｅを
データバス５１０を介してＣＰ　Ｕ　５０３に供給スる
。

第１図の吸気管内絶対圧ＰＢＡセンサ８、水温センサ１
０．大気圧センサ１２．０２センサ１５等の各種センサ
からの夫々の出力信号はレベル修正回路５０４で所定電
圧レベルに修正された後、マルチプレクサ５０５により
順次Ａ／Ｄコンバータ５０６に供給される。Ａ／Ｄコン
バータ５０６は前述の各センサからの出力信号を順次デ
ジタル信号に変換して該デジタル信号をデータバス５１
０を介してＣＰＯ５０３に供給する。

ＣＰＵ５０３は、更にデータバス５１０を介してリード
オンリメモリ（以下ＲＯＭという）５０７、ランダムア
クセスメモリ（以下ＲＡＭという）５０８及び駆動回路
５０９に接続されており、ＲＡＭ５０８はＣＰＵ５０３
での演算結果等を一時的に記憶し、ＲＯＭ　５０７はＣ
ＰＵ５０３で実行される制御プログラム、燃料噴射弁６
の基本噴射時間Ｔ１マツプ、後述するり−ン化判別Ｐ　
Ｒシｓｉテーブル及びリーン化補正値ＸＬｓｉテーブル
等を記憶している。

ＣＰＵ５０３はＲＯＭ５０７に記憶されている制御プロ
グラムに従い前述の各センサからのエンジンパラメータ
信号に基づいて、０２フイードバツク運転制御領域、リ
ーン化運転領域のエンジン運転状態を判別すると共に、
エンジン運転状態に応じて前記ＴＤＣ信号に同期して以
下に示す式で与えられる燃料噴射弁６の燃料噴射時間Ｔ
　ｏ　ｕ　Ｔを演算する。

Ｔ　ｏ　ｕ　Ｔ　＝ＴｉＸ（Ｋｏ２　ＸＫｔ　５ＸＫ１
　）＋に２−（＋）ここに、Ｔｉは燃料噴射弁６の噴射
時間の基準値であり、吸気管内絶対圧値ＰＢ＾とエンジ
ン回転数Ｎｅとの値に応じて前記ＲＯＭ５０７に記憶さ
れているＴｉマツプから読み出される。

Ｋ　ｏ　２は空燃比補正係数であってフィードバック制
御時、排気ガス中の酸素濃度に応じた値に設定され、更
にフィードバック制御を行わないり一ン化運転領域等の
オープンループ制御時にはフィードバック制御時に得た
ＫＯ□の平均値に設定される。

ＫＬＳは値１以下をとるリーン化係数で、詳細は後述す
る第４図のリーン化係数決定すブルーチ、　亀−瓜、＋
−ｎ　ｒＮ　ｆｆ’ｌ　ｒ＾す＋　−１−１１’１１　
ｔｓｒ−コー＝もスに１及びに２は夫々その他の補正係
数及び補正変数であって前述の各センサからのエンジン
パラメータ信号によりエンジン運転状態に応じた始動特
性、排気ガス特性、燃費特性、加速特性等の諸特性が最
適なものとなるように所定の演算式に基づいて算出され
る。

上述のようにＣＰＯ５０３は燃料噴射弁６の燃料噴射時
間Ｔｏｕｒを演算すると、次にこの演算値に応じた制御
信号をデータバス５１０を介して駆動回路５０９に供給
する。駆動回路５０９は前記制御信号に応じて燃料噴射
弁６を開弁させる駆動信号を噴射弁６に供給する。この
ようにして、エンジンの運転状態に応じた燃料量が燃焼
室に供給され、空燃比が最適値に制御される。

第３図はリーン化係数ＫＬ８決定サブルーチンのフロー
チャートである。

先ず、実際のエンジン水温Ｔｗがリーン化作動を行なう
ことのできる所定の値ＴＷＬＳ（例えば７０℃）よりも
高いか否か判別する（ステップ］）。

子の答が否９（Ｎｏ）の場合、即ち暖機が完了していな
い場合には、ステップ２に進み、リーン化係数ＫＬＳを
上限値１に設定してリーン化作動を行なわない。即ち、
暖機完了前はエンジン各部の摩擦抵抗が大きくこのとき
に空燃比をリーン化してトルクを低下させるとエンジン
ストールを起こす虞が大きくなる。

ステップ１の答が肯定（Ｙｅｓ）の場合にはステップ３
に進み、リーン化判別ＰｓＬｓｉテーブルより大気圧値
Ｐ、Ａに応じたリーン化判別所定値ＰＢＬｓｉを読み出
す。

リーン化判別ＰＢｔｓｉテーブルは例えば第４図に示す
ように設定され、ＰＡ値がＰＡＬＳＺ値（例えば６００
　ｍ　ｍ　Ｈｇ　）以下のときには第１のり−ン化判別
所定値Ｐ　ＢＬｓ　１　（例えば２５０ｍｍ）Ｉｇ）を
、ＰＡ値がＰＡＬＳ２値より高＜ＰＡＬＳＩ値（例文ば
７００　ｍ　ｍ　Ｈｇ　）より低いときには前記ＰＢＬ
ＳＩ値より高い第２のリーン化判別所定値Ｐ　Ｂ　Ｌ、
　Ｓ　２　（例えば３３０　ｍ　ｍ、Ｈｇ　）を、Ｐ　
、Ａ値がＰＡＬＳＩ値より高いときには前記ＰＢＬＳＺ
値よりも高い第３のリーン化判別所定値ｐｅＬｓ３（例
えば４００　ｍ　ｍ　Ｈｇ　）を夫々とるように設定さ
れている。

次にステップ４に進み、ＰＢＡセンサ８による吸気管内
絶対圧検出値ＰＢＡがステップ３で読み出した判別値Ｐ
＋ｉしｓｉより低いか否かを判別する。この答が否定（
ＮＯ）の場合、即ちＰＢＡ≧ＰｅＬｓ＋が成立しエンジ
ンがリーン化低負荷運転状態にないと判別した場合には
前述のステップ２に進む。

ステップ４の答が肯定（Ｙｅｓ）の場合即ちＰｅＡ（Ｐ
Ｒｈｓｉが成立した場合には、次にエンジン回転数Ｎｅ
が所定回転数ＮＬ８（例えば１０１０００ｒｐより高い
か否かを判別する（ステップ５）。

この答が否定（ＮＯ）の場合即ちエンジン回転数Ｎｅが
所定回転数ＮＬＳ以下の場合には、空燃比をリーン化す
るとエンジンストールが生じる虞があるために前述のス
テップ２に進み、空燃比のり−ン化を行なわない。

ステップ５の答が肯定（Ｙｅｓ）の場合、即ち吸気管内
絶対圧検出値ＰＢＡがリーン化判別所定値ＰａＬｇｉよ
り低く且つ、エンジン回転数Ｎ８が所定回転数Ｎ　Ｌ　
Ｓより高い場合には、リーン化補正値Ｘ　Ｌ　ｓ　ｉテ
ーブルから値１．０より小さい大気圧値ＰＡに応じた値
ＸＬｓｉを読み出しくステップ６）、この読み出したり
−ン化補正値Ｘ　Ｌ　ｓ　ｉをリーン化係数ＫＬＳの値
とする（ステップ７）。

リーン化補正値ＸＬｓｉテーブルは例えば第６図に示す
ように設定され、大気圧値ＰＡが前記値ＰＡＬＳＩより
高いときには第１のリーン化補正値Ｘ＋−５ｌ（例えば
０．８０）を大気圧値ＰＡが値Ｐ　Ａ　１．　Ｓ　（よ
り小さく前記値ＰＡＬＳ２より高いときにはＸＬＳＩ値
より大きな第２のり−ン化補正値ＸＬＳ２（例えば０．
９０）を、大気圧値ＰＡが値ＰＡＬＳ２より小さい時に
はＸ　ｌ−ｓ　２値より大きな第３のリーン化補正値Ｘ
　Ｌ　Ｓ　３　（例えば０．９５）を夫々とるように設
定されている。

このように、大気圧が低下する程リーン化補正値ＸＬｓ
ｉを大きい値に設定するのは次の理由による。例えば平
地から高地に行く程大気圧即ちエンジンの排気管内圧力
が低下し、このため排気効率が良くなって同一の吸気管
内絶対圧のもとではシリンダに吸入される空気量が多く
なる。つまり、平地においてリッチな空燃比で運転して
いても高地に行く程空燃比はリーン化する。このように
空燃比がリーン化して窒素酸化物Ｎ　Ｏｘの発生ピーク
値（例えば１６）に近づくと、高地における排気ガス特
性が悪化することになる。このため、高地に行く程即ち
大気圧が低下する程リーン化補正値Ｘｔｓｉを大きい値
に設定し、リーン化する度合を小さくするのである。ま
た、上述のように大気圧の低下により空燃比がリーン化
すると失火する處も生じてくる。この不具合を回避する
ためにもリーン化する度合を小さくするのである。

尚、エンジンの窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する排気浄
化装置の排気浄化特性によっては、大気圧が低下するに
従い値ＸＬｓ＋を大きな値に設定すると窒素酸化物（Ｎ
Ｏｘ）の排出量が多くなる場合が考えられる。斯かる場
合には前述とは逆に値Ｘ　Ｌ　ｓ　ｉを大気圧の低下に
伴って小さい値に設定するのが好ましい。

第３図のステップ２又は７で設定されたリーン化係数値
ＸＬｓは前記第（１）式に適用されて燃料噴射弁６の開
弁時間Ｔ　ｏ　ｕ　Ｔの演算が行なわれる。

このようにして、大気圧の低下に伴って吸気管内絶対圧
の上限値が、第６図の矢線Ａに示すように、ＰＡＬＳＩ
ライン１以上の範囲から、ＰＡＬｓ’１ライン■とＰＡ
ＬＳ２ライン■との間の範囲、ＰＡＬＳ２ライン■以下
の範囲へと低下するに従い、リーン化判別値ラインをｍ
（Ｐｓｔｓ３）→ＴＶ（ＰＢＬＳ２）→Ｖ（ＰＢＬＳＩ
）と夫々減少させる。このように、大気圧が低下するに
従ってリーン化運転領域を低圧値側に縮少させる一方、
フィードバック運転領域を拡大させることにより高地等
におけるエンジンの排気ガス特性及び燃費等の諸特性値
を適宜値に制御することができる。

また、リーン化運転領域において、第５図に示すように
、大気圧値ＰＡに応じてＸＬｓｉ値を変化させることに
より空燃比の希薄化の度合を変化させ、高地におけるエ
ンジンの排気ガス特性及び燃費等の諸特性値を更に適宜
値に精度良く制御する。

尚、第３図のステップ１．４．５の判別において、判別
値をエンジンのり−ン化運転領域突入時と離脱時とで異
なる値に設定し、判別値にヒステリシス特性をもたせる
と円滑な制御ができる。例えばステップ４で５判別値Ｐ
ＢＬＳＩに±ｌＯｍｍＨｇのヒステリシス幅を設け、リ
ーン化領域に突入するときの判別値を（ＰＢ　Ｌ　Ｓ　
ｉ−１０）　ｍｍＨｇとし、リーン化領域から脱すると
きの判別値を（ＰＢＬＳ　ｉ＋１０）ｍｍＨｇとすると
、吸気管内絶対圧検出値ＰＢＡが判別値ＰｓＬｓｉ近傍
にある場合であっても空燃比制御を安定に行なうことが
できる。こわはステップ１，５においても同様である。

（発明の効果） 以上説明したように本発明力内燃エンジンの低負荷運転
時の空燃比制御方法によれば、エンジンが空燃比をリー
ン化すべき運転領域にあるか否かを判別する吸気管内絶
対圧のリーン化判別値を大気圧検出値に応じた値に設定
するようにしたので、平地運転時には排気ガス特性を満
足しつつ燃費の向上を図り、高地運転時には排気ガス特
性と燃費の最適化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法が適用される燃料供給制御装置を
例示する全体構成図、第２図は第１図に示す電子コント
ロールユニットの内部構成を示すブロック図、第３図は
本発明に係るリーン化係数Ｋｔｓの決定サブルーチンの
一例を示すフローチャート、第４図リーン化判別ＰＢＬ
ｓｉテーブルの一例を示すグラフ、第５図はリーン化補
正ＸＬｓｉテーブルの一例を示すグラフ、第６図は本発
明によるリーン化運転領域を説明するグラフである。 １・・・内燃エンジン、４・・・スロットル弁開度セン
サ、５・・・電子コントロールユニット（ＥＣＵ）、６
・・・燃料噴射弁、８・・・吸気管内絶対圧センサ、１
１・・・エンジン回転数センサ、１２・・・大気圧セン
サ。 １５・・・０２センサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、　絞り弁を有する吸気管を備えた内燃エンジンの前
   記吸気管内の絞り弁下流側絶対圧を検出し、該吸気管内
   絶対圧検出値と所定のり−ン化絶対圧判別値とを比較し
   、前記吸気管内絶対圧検出値が前　３記リ一ン化絶対圧
   判別値以下のときエンジンに供給される混合気の空燃比
   を希薄化する内燃エンジンの低負荷運転時の空燃比制御
   方法において、大気圧を検出し、前記リーン化絶対圧判
   別値を前記大気圧検出値に応じた値に設定することを特
   徴とする内燃エンジンの低負荷運転時の空燃比制御方法
   。 ２、前記リーン化絶対圧判別値は前記大気圧検出値の減
   少に応じて小さい値に設定することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の内燃エンジンの低負荷運転時の空
   燃比制御方法。 １　曲９十信Ｗ詮川値り一広１１丁前節力嶽ψ山畳普／
   ｐの度合を変化させることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項又は第２項記載の内燃エンジンの低負荷運転時の
   空燃比制御方法。 ４、　前記大気圧検出値に応じて前記空燃比の希薄化の
   度合を小さくすることを特徴とする特許請求の範囲第３
   項記載の内燃エンジンの低負荷運転時の空燃比制御方法
   。