JPS62191639A - 電子制御燃料噴射式内燃機関の空燃比制御装置 - 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】 （産業上の利用分野〉 本発明は電子制御燃料噴射式内燃機関の空燃比制御装置
に関する。

〈従来の技術〉 内燃機関の電子制御燃料噴射式内燃機関は、一般に、吸
入空気流量測定器（エアフローメータ）により検出され
る吸入空気流量と、点火コイルの点火信号から検出され
る機関回転数とにより燃料の基本噴射量を決定し、これ
を適宜補正して、噴射量を得、これに基づいてパルスＩ
ｌｌの出力パルスによって例えば機関１回転毎に１回所
定のタイミングで電磁式燃料噴射弁を駆動し、最適な燃
料を機関に供給するものである。

ここで、噴射量（出力パルス）Ｔ１は次式で与えられる
。

Ｔｉ＝Ｔｐ−ＣＯＥＦ・α＋Ｔｓ 尚、１゛ｐは基本噴射ｌ（基本パルス）で、１”ｐ＝Ｋ
・Ｎ／Ｑである。Ｑは吸入空気流量測定器による測定値
で、Ｎは機関回転数、Ｋは定数である。

ＣＯＥ　Ｆは各種補正係数で、以下では省略して説明す
る。αは後述する空燃比のフィードパ・ツク制ｆ１１１
のための空燃比フィードバック補正係数である。

Ｔｓは電圧補正分で、ハソテリ電圧の低下等を補正する
ものである。

空燃比のフィードバック制御については、排気マニホー
ルドに０□センザを取付けて実際の空燃比を検出し、空
燃比が理論空燃比より薄いか濃いかをスライスレベルに
より判定し、理論空燃比になるように燃料の噴射量を制
御するわけであり、このため、前記の空燃比フィードバ
ック補正係数αというものを定めて、このαを変化させ
ることにより理論空燃比に保っている。

ここで、空燃比フィードバンク補正係数αの値は比例積
分（ＰＴ）制御により変化させ、安定した制’＜Ｉｎと
している。

すなわち、０□センサの電圧値とスライスレベルとを比
較し、スライスレベルよりも高い場合、低い場合に、空
燃比を急に濃くしたり、薄くしたりすることなく、空燃
比が濃い（薄い）場合には始めにＰ分だけ下げて（上げ
て）、それから１の傾きで徐々に下げて（上げて）いき
、空燃比を薄＜（濃＜）するように制御する。

このＰＩ制御の状態を具体的に示すと、第７図に示すよ
うに、混合気が理論空燃比より濃い方向にずれた場合は
、次のような原理で混合気は理論空燃比付近に戻される
。すなわち、図の左側のように、？ｊＸ合気が濃い方に
ずれると、空燃比が理論空燃比より濃くなる時間が薄く
なる時間より長くなる結果、０□セン４ｊの電圧がスラ
イスレベルより大きくなる時間が長くなる。そのため、
空燃比フィードバンク補正係数αは０□センザの信号よ
り図示の如くとなって、小さくなる方向に徐々にずれて
いき、その結果、図の右側のように、理論空燃比付近に
制御される。

かかる空燃比フィードバック制御は定常運転時或いは緩
加減速運転時に行われる。

また、定常運転時には燃料噴射弁の噴射量の経時変化分
を補正するために空燃比フィードバック補正係数αに基
づいて新たな学習値を求めて前記基本噴射ｈｔＴｐに乗
算し、前に燃料噴射弁の劣化分を補ういわゆる学習制御
装置が堤案されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、前記Ｐ分を大きくすると理論空燃比に応答性
良く近づくため排気対策上有効である。

しかし燃料噴射弁からの噴射量もそのＰ分の変動に応じ
て変動するため、Ｐ分を大きくすると、噴射量も大きく
変動する。これにより、機関出力が大きく変動し機関回
転変動も第７図に示すように大きくなり、車両振動の発
生及び排気特性の低下を招くという問題点があった。

本考案は、このような実状に鑑みてなされたもので、加
・減速運転時には目標空燃比に応答性良く近づけること
ができる一方、定常運転時には前記学ド？制御を可能に
しつつ車両振動を抑制できる空燃比制御コ１１装置７を
提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 このため、本発明は第１図に示すように機関の実際の空
燃比を検出する空燃比設定手段八と、機関運転状態に応
じて目標空燃比を設定する空燃比設定手段Ｂと、機関運
転状態を検出する運転状態検出手段Ｃと、検出された運
転状態が加・減速運転か定常運転かを判定する運転状態
判定手段りと、加・減速運転と判定されたときに空燃比
フィードバンク補正係数を比較的大に設定する第１補正
係数設定手段Ｅと、定常運転と判定されたときに前記フ
ィードバック補正係数を比較的小に設定すると共にその
空燃比フィードバック補正係数を経時と共に減少させる
第２補正係数設定手段Ｆと、設定された空・燃比フィー
ドバック補正係数と１１ｉｉ記基本噴射量とから実際の
空燃比を目標空燃比に近づけるように燃料噴射量を演算
する燃料噴射量演算手段Ｇと、演算された燃料噴射量に
応じた噴射パルス信号を燃料噴射弁ＩＩに出力する出力
手段■と、を０１１７えるようにした。

く作用〉 このようにして、加・減速運転時に空燃比フィードバッ
ク補正係数を比較的大としフィードパソり制御の応答性
を向上させる。一方、定常運転時には空燃比フィードバ
ンク補正係数を比較的小に設定すると共に経時と共に減
少させ、フィードバック制御時の燃料噴射量の変動を抑
制し機関回転変動の抑制及び排気特性の向−りを図る。

〈実施例〉 以下に、本発明の一実施例を第２図〜第４図に基づいて
説明する。

第２図において、例えばマイクロコンピュータからなる
制御装置１には、運転状態検出手段としての車速センサ
２からの車速検出信号と、回転センサ３からの機関回転
数検出信号と、エアフローメータ４からの吸入空気流量
検出信号と、空燃比検出手段としての酸素センサ５から
の排気中の酸素濃度検出信号と、が入力されている。

制御装置１は、第３図及び第４図に示すフローチャート
に従って作動し、燃料噴射弁６に駆動回路７を介して噴
射パルス信号を出力する。

ここでは、制御装置１が運転状態判定手段と第１及び第
２補正係数設定手段と燃料噴射量演算手段とを兼ね、制
御装置ｌと駆動回！ｉ８７により出力手段が構成される
。

次に作用を第３図及び第４図に基づいて説明する。

まず、燃料噴射計制御を第３図に示すフローチャートに
従って説明すると、Ｓｌではエアフローメータ４からの
吸入空気流量信号Ｑ及び回転センサ３からの機関回転数
信号Ｎ！、、基づき基本燃料噴射ＩＴｐを次式により演
算する。

ＴＩ）＝に−Ｑ／Ｎ　　（但し、Ｋは定１！１）Ｓ２で
は、水温センサ（図示せず）から水温信号やスロットル
センサ（図示せず）からのスロワ１−ル弁開度信号等に
基づき、各種補正係数ＣＯＰ。

Ｆを演算する。

Ｓ３では、バッテリ電圧に応じて燃料噴射弁の開弁に要
する立ち」二かり無効パルス幅Ｔｓを演算する。

Ｓ４では、空燃比フィードバック制御を行う運転状態で
あるが否かの判定を行う。具体的には、水温センサによ
り検出される水温が所定値以上でスロットルセンサによ
り検出されるスロットル弁開度が全１７Ｍ　（高負荷運
転）ではなく、かつ、スロットル弁の開度変化率が所定
値以下の緩加・減速運転若しくは定常運転条件であって
、酸素センサ５が正常と判定されたとき等が空燃比フィ
ードバック制御条件に該当する。そして、空燃比フィー
ドバンク制御を行わない場合はＳ５に進み、空燃比フィ
ードバンク補正係数αを所定値α。（例えばα。＝１）
に固定し１、Ｓ１１に進む。

また、空燃比フィードバック制御条件と判定されたとき
にはＳ６に進み、マンブから目標空燃比λ０を検索する
。ここで目標空燃比λ。は機関運転状態（例えば機関回
転数）に拘わらず、例えば１　（−理論空燃比）に設定
されている。

Ｓ７では、後述するルーチンで求められたＰを検索する
。

Ｓ８では、前記酸素センサ５の出力電圧に基づいて検出
された実際の空燃比λと、前記目標空燃比λ。とを比較
する。そして、実際の空燃比λが目標空燃比λ。以上す
なわち目標空燃比λ。より希薄側と判定されたときには
、Ｓ９で前記Ｐに基づいて空燃比フィードバック補正係
数α（＝α１十Ｔ。Ｘｌ−１−Ｐ）を新たに求める。尚
、Ｐ及びＩはＰ・■定数でαＩ＋’ｒ”０は前回のデー
タである。

このようにして空燃比フィードバック補正係数αを増加
させる。

また、実際の空燃比λが目標空燃比λ。未満即ち過？農
側と判定されたときには、Ｓ１０で前記Ｐに基づいて空
燃比フィードバック補正係数α（＝α。

Ｔ　ｏ　ｘ　［Ｐ　）を新たに求める。このように空燃
比フィードバンク係数を減少させる。

Ｓｌｌでは、Ｓ５．Ｓ９若しくはＳＩＯにて得られた空
燃比フィードバック補正係数α。、αに基づいて燃料噴
射ＩＴ　ｉ　＝ＴｐｘＣＯＥＦＸα＋Ｔｓを演算する。

Ｓ１２では、Ｓｌｌにて得られた燃料噴射量Ｔｉに対応
する駆動パルス信号を燃料噴射弁６に出力し、燃料噴射
を行わせる。

このようにして、実際の空燃比λの変化に対応させて空
燃比フィードバック補正係数αを増減するが、詳細には
空燃比フィードバック補正係数αは常に一定でなく、実
際の空燃比λが目標空燃比λ。に対して希薄側若しくは
過濃側に切換ねった直後の増ｄｆｆｉが大きく、それ以
外のときの増減星は徐々に変化するように設定するいわ
ゆるＰＩ制制御炉行われる。

次にＰを設定するルーチンを第４図に基づいて説明する
。

Ｓ２１では、車速信号１回転数信号等の各種信号を読込
む。

Ｓ２２では検出された車速Ｖｓｐに基づいて単位時間当
たりの車速の変化率（加速度）ΔＶｓｐを演算する。具
体的には所定時間Ｔ毎にＶｓｐ＋　、　　ｖｓｐ２をサ
ンプリングする。そして、これらサンプリンタ値から変
動率ΔＶｓｐ＝Ｖｓｐ＋　−Ｖｓｐｚ　／Ｔ’を演算す
る。

Ｓ２３ではΔＶｓｐから定常運転状態（ΔＶｓｐ＝Ｏ）
か加・減速運転状Ｂ（ΔＶｓｐ≠０）かを判定し、’＋
’　ｌ’、　、；の場合にはＳ２４に進みＮＯの場合に
はＳ２５に進む。

Ｓ２４では、検出された回転数に基づいて単位時間当た
りの回転数の変化率ΔＮｆｃ硝算する。具体的には機関
回転数が周期的に変動するため、所定時間′「毎に機関
回転数Ｎｉ、Ｎｉ＋ｌをサンプリングする。そして、こ
れらサンプリング値から変動率ΔＮ＝Ｎ　ｉ　−Ｎ　ｉ
　＋　１　／Ｔを演算する。

Ｓ２６では前記変化率ΔＮに基づいて機関回転変動が許
容値以上か否かを判定し、Ｙ［ＥＳのときにはＳ２７に
進み、ＮｏのときにはＳ２５に進む。

Ｓ２７では前回も定常運転か否かを判定し、ＹＥＳのと
きには３２８で前回の時間Ｔを′ｌ’＋１に更新しＮｏ
のときには３２９で時間′Ｆを設定する。

Ｓ３０では、３２８若しくはＳ２９で設定された時間Ｔ
若しくはＴ＋１に基づいてＰマツプからＰを検索する。

ここで、Ｐマツプは、第５図に示すように経時と共にＰ
αが小さくなるようになっており１゛８経過後はＰαが
略一定になっている。

したがって、定常運転が継続されている間は前記Ｐαは
経時と共に減少するようになる。

一方Ｓ２３で加・減速運転と判定されたときにはＳ２５
でＰ（至）を読みだす。ここで、Ｐ（２）は固定値であ
り、かつ前記Ｐαの最大値より大きくなっている。

Ｓ３１ではＳ２５若しくはＳ３０にて検索されたＰＬ２
＋）若しくはＰαをメモリする。

したがって、第３図のフローチャートの８７で検索され
るＰは、定常運転時には緩加・減速運転時より小さくな
りかつ経時と共に減少する一方、緩加・減速運転時には
定常運転時より大きくなる。

これにより、定常運転時には第６図破線で示すようにフ
ィードバンク制御時の燃料噴射量Ｔｉの変動が緩加・減
速運転時に較べ小さくかつ経時と共に小さくなるため、
これに伴って第６図破線で示すように機関回転変動も抑
制される。これにより、車両振動が抑制されると共に排
気特性の向上をも図れる。

・方、援加・減速運転時には第６図実線で示すよノにメ
然料噴射星Ｔｉの変動が大きくなるため、フィードバッ
ク制御の応答性を向上できる。

尚、車速の変化率から定常運転等を判定したがスロット
ル弁の開度変化率等から判定してもよい。

また、空燃比フィードバンク補正係数αを定常運転と緩
加・減速運転に応じて直接変化させてもよい。

〈発明の効果ン 本発明は、以上説明したように、空燃比フィードバック
補正係数を、加・減速運転時には比較的大きく設定する
一方、定常運転時には比較的小さく設定すると共に経時
と共に減少させるようにしたので、加・減速運転時のフ
ィードバック制御の応答性の向上を図りつつ定常運転時
の車両振動及び排気特性の悪化を抑制できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明の一
実施例を示す構成図、第３図及び第４図は同上のフロー
チャート、第５図及び第６図は同上の作用を説明するた
めの図、第７図は従来の欠点を説明するだめの図である
。 １・・・制御装置　　２・・・車速センサ　　５・・・
酸素センナ　　６・・・燃料噴射弁　　７・・・駆動回
路特許出願人　日本電子機器株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　冨二雄 第５図 づ 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関の実際の空燃比を検出する空燃比検出手段と、機関
   運転状態に応じて目標空燃比を設定する空燃比設定手段
   と、機関運転状態を検出する運転状態検出手段と、検出
   された運転状態が加・減速運転か定常運転かを判定する
   運転状態判定手段と、加・減速運転と判定されたときに
   空燃比フィードバック補正係数を比較的大に設定する第
   １補正係数設定手段と、定常運転と判定されたときに前
   記フィードバック補正係数を比較的小に設定すると共に
   その空燃比フィードバック補正係数を経時と共に減少さ
   せる第２補正係数設定手段と、設定された空燃比フィー
   ドバック補正係数と前記基本噴射量とから実際の空燃比
   を目標空燃比に近づけるように燃料噴射量を演算する燃
   料噴射量演算手段と、演算された燃料噴射量に応じた噴
   射パルス信号を燃料噴射弁に出力する出力手段と、を備
   えたことを特徴とする電子制御燃料噴射式内燃機関の空
   燃比制御装置。