JPS6090949A - 空燃比制御装置 - 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】 Ｕ産業上の利用分野Ｊ 本発明は内燃機関の空燃比制御装置に関し、特に、空燃
比センサの検出信号に基づ（フィードバック制御を停止
する機関高負荷時に、ＩＪ［気淘度に応じて空燃比を制
御する空燃比センサ＠に関づる。

［従来技術］ 自動車用内燃機関などにおいて排気中の有害成分を除去
するために三元触媒コンバータが使用されでいるが、三
元触媒コンバータの浄化効率を高く維持するためには燃
料と空気との混合気を理論空燃比近傍に制御する必要が
あり、このために通常、排気中の酸素濃度がら空燃比を
検出する空燃比センサを排気系にｉｉ！置し、この空燃
比センサから出ノｊされる空燃比信号に基づき燃料噴射
単を制御ｌ″ＩＪ−る空燃比のフィードバック制卸が行
なわれる。

しかしながら、内燃機関の高負荷時には高出力を確保し
Ｄつ］ＪＩ気湿温度下げるために、空燃比のフィードバ
ック制御を停止し、燃料噴射単を増量制御して空燃比を
過濃にするようにしているが、このようなＡ−ブン制御
を行なった場合、燃わＩ噴射弁やその他の副罪系ｆｉｌ
１品の性能のバラツキ等によりオーブン制御時の空燃比
が所定のリッチ状態に制御できずリーン側にずれてしま
うと、排気温度が」二弯し、触媒をはじめ機関の排気系
部品を劣化させる問題があつＩζ。

このために、従来、例えば特開昭５７−７６２３４号公
報、特開昭５８−９８６３７号公報において機関始動時
や高負荷時等骨舎ヤ→、空燃比のフィードバック制御を
停止しＡ−ブン制御を行なう時には、排気温度の検出デ
ータに基づき排気）晶上昇時に燃料用ＩＩＦｌｆｆｔを
増量制御する空燃化制御が提案されている。しかし、こ
の（項の制曲では、（幾関回転数から目標排気温をめ、
検出した排気温とこの目（票排気温とを比較し、実際の
排気温が目標排気温より高いとき、一定の率で、徐々に
燃料噴射量の増量制御ａ１１が行なわれる。このことか
ら、高負荷高回転領域において急激な運転条件の変化が
生じた場合、制御の応答性に近れが生じ、このために排
気温が上昇し、１］１気系部品の劣化や破壊を招くおそ
れがあった。

［発明の目的］ 本発明は、上記の問題点を解決覆るものであって、機関
に急激な運転条件の変化がある場合にも制御遅れを生ず
ることなく排気温度に応じ−Ｃ燃１′３１供給量を適正
に制御し、排気温の上昇を防止して排気系部品の劣化や
破壊を防止し得る空燃比制御装置を提供することを目的
とする。

［発明の構成］ 本発明は、第１図の基本的欝成図に示づように、内燃機
関Ｍ１の回転数を検出する回転数検出手段Ｍ２と、排気
温度を検出づ−る排気温検出手段Ｍ３と、燃料を機関シ
リンダＭ４へ供給する燃料供給手段Ｍ５と、前記回転数
に応じて目標排気温をめ、この目標１Ｊ［気温と検出排
気温との偏差に応じて燃料噴射量を補正し、該補正後の
燃料噴射■に基づき燃料供給手段Ｍ５を制御する演算制
御手段Ｍ６とを備えたことを特徴とづる内燃機関の空燃
比制御装置を要旨とする。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明Ｊる。

［実施例］ 第２図において１は自動車に積載される公知の４サモ という）で、燃焼用空気を１）７クリーナ２、吸気管３
、スロワ１ヘル弁４を経て吸入する。また燃料は図示し
ない燃料系から各気筒に対応して設【プられた燃料供給
手段としての電磁式燃わ１噴射弁５を介して供給される
。燃焼後の排気は排気マニホールド６、排気管７、三元
触媒コンバーク８等を経て大気に放出される。吸気管３
にはエンジン１に吸入される吸気量を検出し、吸気量に
応じたアナログ電圧を出力覆るボデンショメータ式吸気
□□□［ン（〕１１及びエンジン１に吸入される空気の
温度を検出し、吸気温に応じたアナログ電圧〈アリ−ロ
グ検出信号）を出力するサーミスタ式吸気温センサ１２
が設置されている。また、Ｊ−ンジン１には冷却水温を
検出し、冷却水温に応じたアナログ電圧（アナログ検出
信号）を出力づる４ノ一ミスタ式水温センサ１３が設置
されており、さらに排気マニホールド６には排気中の酸
素濃度がら空燃比を検出し、空燃比が理論空燃比より小
さい（リッチ）と１ボルト程度（高レベル）、理論空燃
比にり人きい〈リーン）と０．１ポル１−程度（低レベ
ル）の電圧を出力する空燃比セン勺１４及び排気温検出
手段としての排気温センサ１５（サーミスタ式、あるい
は熱電対式温度センサ）が設置さ４′１（いる。

１６は回転数検出手段としての回転数（速度）センサで
あり、エンジン１のクランク軸の回転速度を検出し、回
転速度に応じた周波数のパルス信号を出力覆る。この回
転数センサ１６としては例えば点火装置の点火コイルを
用いればよく、点火＝１イルの一次側端子からの点火パ
ルス信号を回転ｊ＊度倍信号づればよい。演算制御手段
としての制御回路２０は、各セン勺１１〜１６の検出信
号に基づいて燃ＩＩ噴射聞を演算する回路で、電磁式燃
料噴射弁５の開弁時間を制御Ｉ−９ることにより燃オ′
８１噴射吊を調整する。上記の構成の内、本実施例では
吸気量センサ１１と回転数はン”）１６との組み合わせ
（Ｑ／Ｎ）が内燃機関の負荷を検出づる手段となる。

第３図により制御回路２０について説明する。

１００は燃料噴射量を演算するマイクロブ］コセツサ（
ＣＰＵ）である。１０１は回転数カウンターＣ回転数レ
ンザ１６からの信号Ｊ：リエンジン回転数をカラン１〜
する回転数カウンタである。またこの回転数カウンタ１
０１はエンジン回転に同期して割り込み制御部１０２に
割り込み指令信号を送る。

割り込み制御部１０２はこのイを号を受（ブると、コモ
ンバス１５０を通じてＣＰＵ　１００に割り込み信号を
出力づる。１０３はデジタル入力ポートで空燃比センサ
１４の出力を所定比較レベルと比較器る比較器の出力デ
ジタル信号をＣＰ　Ｕ　１００に伝達づる。１０４はア
ナログマルチブレクリ゛と△／Ｄ変換器から成るアナロ
グ人カポ−１−で吸気量センサー１１．吸気淘センサ１
２．冷却水温センサ１３、排気温Ｌンザ１５からの各信
号をＡ／Ｄ変換して順次マイクロプロセッサ１００に読
み込ませるｌｊｌ　Ｆ＋１を持つ。これら各ユニツｌ−
１０１，１０２，１０３，１０４の出力情報はコモンバ
ス１５０を通してＣＰｔＪ　１００に伝達される。１０
５は電源回路で、後述するＲＡＭ１０７に゛電源を供給
する。１７はバッテリ、１８はキースイッチであるが電
源回路１０５はキースイッチ１８を通さず直接、バッテ
リ１７に接続されている。よって後述するＲＡＭ１０７
はキースイッチ１８に関係なく常時電源が印加されてい
る。

１０６も電源回路であるがキースイツｆ−１８を通して
バッテリ１７に接続されている。電源回路１０Ｇは後述
するＲΔＭ１０７以外の部分に電源を供給する。１０７
はプログラム動作中一時使用される一時記憶１ニツ１〜
（ＲＡＭ）であるが前）ホの様にキースイッチ１８に関
係なく常時電源が印加されキースイッチ１８をＯＦＦに
して１ｌｆｆｉの運転を停止しても記憶内容が消失しな
い構成となっていて不揮発性メモリをなす。後述づる［
ンジン状態補正ｆｆ１Ｋ２やテーブルデータもこのＲＡ
Ｍ１０７に記憶されている。１０８はプログラム＼１）
８秤の定数等を記憶しておく読み出し専用のメ七り（Ｒ
ＯＭ＞である。１０９はレジスタを含む＠籾噴射Ｍ　間
１１．１月７１１用カウンタでダウンカウンタより成り
、ＣＰＵ１００で演算された電磁式燃料噴射弁５の開弁
時間つまり燃料噴射量を表わづデジタル信号を実際の電
磁式燃料噴射弁５の開弁時間を与えるパルス時間幅のパ
ルス信号に変換する。１１０は電磁式燃料噴射弁５を駆
動する電力増幅部である。１１１はタイマで経過時間を
測定しＣＰ［Ｊｌｏｏに伝達する。

回転数）Ｊウンタ１０１は回転数センサ１６の出力によ
りエンジン１回転に１回エンジン回転数を測定し、その
測定の終了時に割り込み制御部１０２に割り込み指令信
号を供給する。割り込み制御部１０２はその信号から割
り込み信号を発生し、Ｃ１ｍ’Ｕ１００に燃料噴射量の
演痺を行なう割り込み処理ルーチンを実行さける。

第４図は検出した各センサ１１〜１６からの機関データ
に基づき燃料噴射量の演免処理を実行するＣ　Ｐ　Ｕ　
’＋　００の概略７０−チト−１〜を承り。この図を参
照して空燃比制９］１装置の動作を説明づる。

先ず、キースイッチ１８及びスタータスイッチのＡンに
よりエンジンが始動づると、メインルーヂン１０００の
演算処理が実行され、ステップ１００１に一’ＣＣＰｔ
Ｊ１００のレジスタや入出力ボートを初期状態にセット
する。次にステップ１００２を実行し、水温センサ１３
によって検出された水温検出信号と吸気温センサ１２に
よって検出された吸気温検出信号をアナログ入力ボート
１０４から入力し、デジタル値に変換してＣＰＵ１００
にそれらの検出データを取り込む。さらに、ステップ１
００３にて排気温センサ１５から送られる排気温検出信
号をアナログ入力ボート１０４に入力しデジタル値に変
換してＣＰＵ１００に取り込み、続いてステップ１００
４にて前記ステップ１００２と１００３で取り込んだ水
温データ、吸気温データ及び排気温データをＲＡＭ１０
７に格納する。次にステップ１００５を実行し、前記ス
テップ１００４で格納した水温データと吸気温データと
から、後述する基本燃お１噴躬量を機関状態に応じて補
正する補正量１（１を粋出し、算出しＩこ補正量１〈１
をＲＡＭ１０７に格納づる。さらに、ステップ１００６
に進み、後述するように１）１気濡データに基づき補正
ｆｆｔＫｚを演算し、これをＲＡ　Ｍ２Ｏ３に格納する
。そして、この後、再びステップ１００２に戻り、上記
ステップ１００２から１００６をメインルーチン処理に
て繰り返し実行７る。

一方、割り込み制御部１０２から割り込み信号が入ツノ
されると、ｃｐｕｉｏｏはメインルーチンの処理中であ
っても、直ちにその処理を中ＩＤｉ　Ｌで割り込み処理
ルーチン１０１０を実行する。このルーチンでは先ず、
ステップ１０１１を実行し、回転数セン１す１６から送
られるエンジン回転数に応じたパルス１１号をカラン１
〜づる回転数カウンタ１０１の値つまりエンジン回転数
ＮをＣＰＵ　１００に取り込む。ざらに、ステップ１０
１２にて吸気間セン１す１１によって検出された吸気量
検出データＱをアナログ入カポ−ｈ　１０４から入力し
ＣＣＰＵ　１００に取り込み、次に、ステップ１０１３
を実行し、上記ステップ１０１１．１０１２で取り込ん
だ回転数Ｎと吸気ｆｆ１ＱのデータをＲＡ　Ｍ２Ｏ３に
１８納覆る。そして、ステップ１０１４に進み、基本燃
料噴射間Ｔｏ（燃料噴剣串に対応づる燃料噴射弁の間弁
峙間）を王○−［・Ｑ／Ｎ（Ｆは定数）の式により綽出
し、ステップ１０１５にて上記基本燃料噴射ｆｆｉ　Ｔ
　ｏをメインルーチンで算出した補正ｆｆｉ　Ｋ　１　
とに２とにＪ：り補正づる。

次に、ステップ１０１６において補正後の燃料吟射量Ｔ
がカウンタ１０９にセットされ、ＣＰＵ１００の処理は
メインルーチンに復帰するが、カウンタ１０９からはセ
ン１へされた燃１３１噴射ｍ］のパルス制御信号が電力
増幅部１１０を介して所定のタイミングで各シリンダの
燃料噴射弁５に印加され、燃ｖ１噴射弁５からエンジン
状態に応じた適ｄ−闇の燃料が噴射される。

ここで、補正ｆｆ１Ｋｚの演算処１！Ｉ！　（ステップ
１００６）の詳細を第５図のフローヂャ＝１−にＪ：り
説明覆る。

先り゛、ステップ１６０１を実行し、吸気ｍセンサ１１
により検出された吸気ｆｆ１Ｑと回転数ヒン９１６によ
り検出された回転数Ｎとの比Ｑ／Ｎで表わされるエンジ
ン負荷が所定値、ここでは１．０立／　ｒｅｖより大き
いか否かを判定し、Ｑ／Ｎが１．Ｏｉ　／　ｒｅＶ以上
つまりエンジン負荷が所定値より大きい場合、高負荷時
の排気温に応じた燃料噴射ｍの補正を１７なうべく、次
にステップ１６０２に進φ む。一方、Ｑ／Ｎが１立／　ｒｅｖ未満、つまりエンジ
ン負荷が小さい場合、ステップ１６０８に進／υて補正
用）〈２を零とし、排気温に応じｌζ補正は行なわずに
ステップ１６０９で１でΔＭ１０７内の補正用１〈２を
零に由き換える。

ステップ１６０２では、予めＲＡＭ１０７に書き込まれ
ている第６図Ｂに示ずＪ：うな］ニンジン回転数Ｎに対
づる目標排気温Ｔ（Ｎ）のテーブルから検出した、エン
ジン回転数Ｎに対応し／、：目標排気温Ｔ（Ｎ）をめる
。なお、このＰ］標ＪＪＩ気澗１−（Ｎ）は、第６図Ａ
に示ずＪ：うに、各エンジン回転数域に対し空燃比がａ
適に賄持されている場合の排気温度として設定されたも
のである。次に、ステップ１６０３を実ｆ′ｉＬ／、前
記第４図に示したステップ１００３で検出しＲＡＭ１０
７に格納したＩＩ気気温−タＴ　ＩＥ　Ｘと上記ステッ
プ１６０２でめた目標＋７）気温下（Ｎ＞との偏差ΔＴ
ＥＸを算出づる。そして、ステップ１６０／Ｉにて、予
めＲＡＭ１０７に書き込まれた偏差△−ｒ　Ｅ　Ｘと補
正係数に２ｉ（％）とのテーブル（第７図Ｂ）から上記
偏差△ＴＥＸに対応した補正係数１〈２１をめる。なお
、目標排気溝下（Ｎ）と実際の排気溝下ＥＸとの偏差△
ＴＥＸと、補正係数１〈２１どの関係は、第７図Δのグ
ラフに示すように予め設定されている。

続いて、ステップ１６０５に進み、実際の１１気温ＴＥ
Ｘが目標排気ｔｆｆｌＴ（Ｎ）以上であるか否かを判定
し、排気温ＴＥＸが目標排気溝下（Ｎ）以上の場合には
空燃比が目標空燃比よりリーンの状態であることから、
ｒＹＥｓＪと判定されステップ１６０６に進み、空燃比
をリッチ化すべく前回の補正ｍ１〈２に上記ステップ１
６０４でめた補正係数に２ｉを加算し、ステップ１６０
９にて今回の新たな補正ｆｆｉ　Ｋ　２をＲＡＭ１０７
に格納りる。

一方、ステップ１６０５にて排気温１−［Ｘが目標排気
温Ｔ（Ｎ＞未満である場合には空燃比が［−１標空燃比
よりリッチの状態であることから、ｒＮＯＪと判定され
、次にステップ１６０７を実行し、空燃比をリーン化す
るように前回の補正ｍ　Ｋ　２から補正係数１く２１を
減算し、ステップ１６０９にて今回の補正量］〈２をＲ
ＡＭ１０７に格納する。

このＪ、うに、検出した排気温と目４Ｐ　ＩＪＩ気渇気
温大小関係から、空燃比をリーンにあるいはリッチに制
御すべきかを判断し、υ１気渇と１」標排気渇との偏差
の大きざに応じて補正量を決定し、これにより燃籾噴用
昂を制御するため、高負荷高回転域において急激な運転
条件の変化が生じｌζ場合にも、補正の遅れにＪこる制
罪遅れが生じり゛、１）１気濡の異常な上界を防止する
ことができる。

なお、上記の実滴例では、ステップ１６０１１こでエン
ジンが高負荷状態であるかの判定手段として吸気量Ｑと
回転数Ｎとの比を使用したが、ス［コツドル間度や吸気
管負圧の検出データを使用でることもてきる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の空燃比制御装置によれば
、検出した排気温と目標排気温との偏差に応じて補正量
をめ、この補正用により燃料噴１３１　ｆｆｉを補正し
て空燃比を最適値に制御するから、急激な運転条件の変
化が生じた場合にも制御の応答性に遅れが生じず、機関
運転状態に応じた最適な空燃比制御を行なうことができ
る。特に、実際の排気温か目標排気温より高い状態でも
直ちに適正な補正を行なって空燃比をリッヂにづる制御
を行なうため、排気温の上昇により排気系部品を加熱さ
け−で起こる劣化や破壊を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図は本弁明の一実
施例の全体構成図、第３図は制御回路２０のブロック図
、第４図はＣＰＵ１００の概略７０−ヂャ−１〜、第５
図は第４図のステップ１００６の詳細フローヂャート、
第６図Δは］−ンジン回転数と１１標排気温どの関係を
表わづグラフ、第６図ＢはＲＡＭ１０７に格納される上
記グラ′ノのテーブルデータ図、第７図Ａは偏差と補正
係数どの関係を表わすグラフ、第７図ＢはＲＡＭ１０７
に格納される同グラフのテーブルデータ図である。 ５・・・燃オ′：１噴剖弁 １１・・・ポテンショメータ式吸気吊センサ′１５・・
・排気ｆｌｌＮヒンサ １６・・・回転数セン１す ２０・・・制御回路 代理人　弁理士　定立　勉 はか１名 第１図 第２図 第４図 第５図 第６図Ａ エンシ〉回転数　Ｎ（ｒｐｍ） 第６図Ｂ 第７図Ａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、 排気潤度を検出するｌ／ｒ気澗検出手段と、燃料を機関
   シリンダへ１バ給する燃お１供給手段と、前記回転数に
   応じて目標排気溝をめ、該目標ＩＪＩ気温と検出１ノ１
   気滌との偏差に応じて燃ｖ１噴射吊を補正し、該？ｔｌ
   ｉ正後の燃料噴射単に基づき前記燃わ１０（給手段を制
   御づる演算制御′Ｔ＝段どを備えたことを特徴とする空
   燃比制御Ｉ装置。 ２　前記演障制御手段が、機関負荷が所定値以」−の場
   合、前記制御を実行する特許請求の範囲第１項記載の空
   燃比制御方法。