JPS6260945A - エンジンの空燃比制御装置 - 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、運転状態により目標空燃比を変えてフィード
バック制御を行なうようにしたエンジンの空燃比制御装
置に関するものである。

（従来技術） 従来、特開昭５８−５９３３０号公報に示されるように
、排気ガス中の酸素濃度を検出して空燃比に対応した信
号（例えば空燃比に比例した信号）を出力する空燃比セ
ンサを用いるとともに、運転状態に応じた目標空燃比を
設定し、上記空燃比センサの出力と目標空燃比に対応し
た値とを比較して燃料供給量を制御するようにした空燃
比のフィードバック制御装置がある。この装置において
は上記空燃比セーンサで空燃比を広範囲に検出できるよ
うにし、運転状態によって目標空燃比を変えることによ
り、空燃比を種々の運転状態に適合するように制御して
おり、従って目標空燃比は、理論空燃比付近に設定され
る時とリーン側に設定される時とがある。

ところで、この種の従来の装置では、目標空燃比が理論
空燃比付近に設定されているかリーン側に設定されるか
に拘らず、空燃比センサにより検出される空燃比が目標
空燃比よりもリッチ状態となれば燃料を減量し、目標空
燃比よりもリーン状態となれば燃料を増量する制御を繰
返し、従って空燃比は目標空燃比を中心にして多少振れ
動くように制御されている。しかし、経済走行等のため
目標空燃比がリーン側の着火可能な限界付近に設定され
ているとき、空燃比がこれよりリーン側に振れると失火
を生じる可能性があり、リーン側に振れる頻度が高くな
る程失火が生じ易くなる。従ってこの時には、フィード
バック制御によって空燃比が目標空燃比よりリーン側に
振れることをできるだけ抑ｉ、ｌＪ　したいという要求
がある。

（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑み、目標空燃比がリーン側
に設定される運転域で、フィードバック制御によるオー
バリーンを抑制して失火を防止することのできるエンジ
ンの空燃比制御装置を提供するものである。

（発明の構成） 本発明は、排気ガス中の酸素濃度を検出して空燃比に対
応した信号を出力する空燃比センサと、この空燃比セン
サの出力と運転状態に応じて設定された目標空燃比に対
応する値とを比較して燃料供給量あるいは空気量の少な
くとも一方を制御するフィードバック制御手段とを備え
たエンジンの空燃比制御装置において、上記フィードバ
ック制御手段に、上記目標空燃比が理論空燃比付近に設
定されたときにこの目標空燃比を中心に空燃比の変動に
応じて燃料供給量あるいは空気量の少なくとも一方を増
減させるようにフィードバック制御を行なう第１の制御
手段と、目標空燃比が所定値よりリーン側に設定された
ときに、空燃比が目標空燃比よりリーン状態になるとフ
ィードバック制御を行ない、目標空燃比よりリッチ状態
となるとフィードバック制御を停止する第２の制御手段
とを設けたものである。

つまり、目標空燃比が所定値よりリーン側に設定された
とき、それ以上にリーンな状態となれば燃料を増量して
空燃比をリッチ方向に制御するが、目標空燃比より多少
リッチな状態になればフィードバック制御による燃料の
減量を行なわず、空燃比のリーン方向への振れを避ける
ようにしたものである。

（実施例） 第１図は本発明装置の一実施例を示し、この図において
、１１はエンジン１０のシリンダ、１２はシリンダ１１
内の燃焼室、１３は吸気通路、１４は排気通路である。

上記吸気通路１３には、上流側から順にエアクリーナ１
５、エアフローメータ１６、スロットル弁１７および燃
料噴射弁１８が配設されている。また排気通路１４には
排気浄化装置１つの上流に空燃比センサ２０が設けられ
ている。このほかに燃料噴ｇＡ量の制御に必要な検出要
素として、エンジンのクランク角変化によってエンジン
回転数を検出する回転数センサ２１、エンジンの負荷に
相当する吸気負圧を検出する圧力センサ２２、吸気温を
検出する吸気温センサ２３、エンジンの冷却水温を検出
する水温センサ２４が配備されている。

上記空燃比センサ２０は排気ガス中の酸素濃度を検出す
ることによって空燃比を検出し、空燃比に対応した信号
を出力するもので、例えば第２図に示すように、空燃比
（△／Ｆ）に比例した出力電圧を発生するようになって
いる。

３０は制御ユニットであって、ＣＰｔＪ３１、メモリ３
２、入力部３３および燃料噴射弁１８の駆動回路３４等
を備え、上記エアフローメータ１６と各センサ２０〜２
４とからの検出信号を入力し、燃料噴射弁１８に駆動信
号を出力するようにしており、この駆動信号は噴射パル
スによって与えられ、この噴射パルスのパルス幅によっ
て燃料噴射量（燃料供給量）が制御されるようになって
いる。

上記制御ユニット３０は、運転状態に応じた目標空燃比
を設定して、上記空燃比センサ２０の出力電圧と目標空
燃比とを比較し、それに基いて燃料噴射量を制御するフ
ィードバック制御手段を構成し、特に本発明では、後に
詳述するような制御を行なうことにより、目標空燃比が
理論空燃比付近に設定されたときの制御を行なう第１の
制御手段と、目標空燃比が所定空燃比よりリーン側に設
定されたときの制御を行なう第２の制御手段とを含んで
いる。第２図中に示したように、第１の制御手段による
制御範囲と第２の制御手段による制御範囲との境界とな
る所定空燃比Ｙ１は理論空燃比（λ＝１）よりもかなり
リーン側に設定され、例えば△／Ｆ＝１８に設定されて
いる。またこの第２図中には、上記所定空燃比Ｙ１より
もリーン側（例えばＡ　／　Ｆ　＝　２０　＞とされる
リーン運転時の目標空燃比Ｙｔとこれに対応する目的電
圧Ｖｔ、およびこのことに空燃比がリッチ側へずれる方
向の許容範囲（Ｙ−は許容限度）に対応した出力電圧変
動許容範囲αとその下限値（Ｖｔ−α）を示しており、
これらについては後にフローチャート中で説明する。

上記制御ユニット３０による制御の具体例を、第３図の
フローチャートによって説明する。この具体例では、空
燃比センサ２０の出力と目標電圧とに基いてフィードバ
ック制御により燃料噴射量を補正するとともに、運転状
態の区分毎に、例えば複数回のフィードバック制御によ
る補正値の平均値を求め、これを学習値としてメモリ３
２のマツプに記憶させておき、この学習値をフィードバ
ック制御に反映させ、つまりフィードバック制御による
補正値と上記学習値とを併用して燃料噴射量を制御して
いる。

このフローチャートにおいては、先ずステップＳ１でシ
ステムを初期化してから、ステップＳ２でエンジン回転
数、吸気負圧、水温、吸気温、空燃比センサ出力、エア
フローメータ出力を入力する。次にステップＳ３で、エ
ンジン回転数とエアフローメータ出力とにより基本噴射
パルス幅Ｔｐを算出し、ステップＳ４でエンジン回転数
と基本噴射パルス幅Ｔｐとにより目標空燃比Ｙｔを算出
する。この場合、上記基本噴射パルス幅Ｔｏおよび目標
空燃比Ｙｔは、エンジン回転数とエアフローメータ出力
、あるいはエンジン回転数と基本噴射パルス幅Ｔｐとで
調べられる運転状態に応じた値を予めマツプとしてメモ
リ３２に記憶させておき、これに基づいて求めるように
すればよい。続いてステップＳ５で、第２図に示す空燃
比センサ２０の出力特性に基づいて目標空燃比Ｙｔに対
応した目標電圧Ｖｔを求める。

次にステップＳ６で、冷却水温や運転状態がフィードバ
ック制御を行なうべき条件となったか否かを調べ、その
判定結果がＮｏであれば、ステップＳ７で後記学習値Ｃ
ｓおよびフィードバック制御用の補正値ＯｆをＯとして
から、後記ステップＳ　１ａに移る。

ステップＳ６での判定結果がＹＥＳとなれば、ステップ
Ｓ８で学習済みか否かを調べ、つまり現在の運転状態に
対応する学習値用のマツプの記憶領域に学習値Ｏ３が既
に記憶されているか否かを調べる。この学習値Ｏ５を求
める処理についてはフローチャートで示していないが、
例えば、同一の運転状態区分内で後述のステップ８１２
〜Ｓ　１４による処理が複数回繰返されたときに補正値
Ｃｆの平均値を求め、これを学習値として学習値用のマ
ツプに記憶させるようにすればよい。上記ステップＳ８
での判定結果がＮｏのときは、学習値ＣＳを求めるまで
の初期的段階の処理として、ステップＳ９で学習値ＣＳ
を０としてから、後述のステップＳ１２〜Ｓ　１４によ
るフィードバック制御を行なう。こうして当実施例では
、学習値Ｃ８を求める初期的段階の処理を終えてから、
次に述べるような本発明の要部となる処理を行なうよう
にしている。

ステップＳ８での判定結果がＹＥＳとなると、ステップ
Ｓ　１ｏで運転状態に対応する学習値Ｃ８をマツプより
読出してから′、ステップＳ１１で目標空燃比が所定空
燃比（実施例では１８）以上か否かを調べる。そしてこ
・の判定結果がＮＯであれば、第１の制御手段の処理と
して、空燃比センサ２０の出力電圧ＶＳと目標電圧との
差が正か負かにより、実際の空燃比が目標空燃比よりも
リーン状態かリッチ状態かを調べ（ステップ５１２）、
リーン状態であれば、フィードバック制御用の補正値Ｃ
ｆを一定値ΔＣだけ増加させ（ステップ５１３）、リッ
チ状態であれば上記補正１ｉａｃｆを一定値ΔＣだけ減
少させる（ステップ＄１４）。つまり為目標空燃比を中
心に空燃比のずれに応じて上記補正値Ｃｆを増減させる
フィードバック制御を行なう。

それからステップＳ１８に移る。

一方、ステップＳ１１での判定結果がＹＥＳであれば、
第２の制御手段の処理として、上記出力電圧Ｖｓと目標
電圧Ｖｔとの差が正か負かの判定（ステップ５１５）に
基づき、実際の空燃比が目標空燃比よりリーン状態であ
ればステップＳ１３に移って上記補正値Ｃｆを増加させ
るフィードバック制御を行ない、目標空燃比よりリッチ
状態であればフィードバック制御を停止し、つまり上記
補正値Ｃｆを変化させない。但しこの場合に当実施例で
は、空燃比が過渡にリッチ側にずれることを防止するた
め、前述の第２図中に示したように上記出力電圧Ｖｓが
目標電圧Ｖｔより低くなる１ｌｌ（目標空燃比よりリッ
チ側）に許容範囲を設定し、この許容閣囲内でフィード
バック制御を停止している。つまり、ステップＳｔｓで
リッチ状態と判定したときさらにステップＳ１６で出力
電圧ＶＳと許容範囲下限電圧（Ｖｔ−α）との差を調べ
、これに基いて許容範囲であればそのままステップ８１
８に移り、許容範囲よりリッチ側になれば、上記補正値
Ｃｆを一定値ΔＣだけ減少くステップ５１７）させてか
らステップ３１ａに移る。

ステップＳ１８では、基本噴射パルス幅Ｔｏと、水温や
吸気温等の諸条件に応じた補正係数Ｃと、フィードバッ
ク制御用の補正値Ｃｆと、学習値Ｏ５とに基づき、最終
噴射パルス幅７ｉを［Ｔｉ＝Ｔｐｘｃｘ　（１＋Ｏｆ＋
Ｃ８）］と演算し、次にステップＳ１９でこの最終噴射
パルス幅Ｔ１の噴射パルスを出力し、燃料噴射子を制御
する。

このような制御によると、第４図に示すように、目標空
燃比Ｙｔが理論空燃比付近に設定される運転域へとリー
ン側に設定される運転域Ｂとにより、空燃比の変動の仕
方が異なる。すなわち、前者の運転域Ａでは、前記のス
テップ８１２〜Ｓ１４による第１の制御手段としての処
理が行なわれることにより、目標電圧Ｖｔよりリッチ状
態になればり一ン状態になるまで燃料が増量され、リー
ン状態になればリッチ状態になるまで燃料が減量される
処理が繰返されるため、実際の空燃比は目標空燃比Ｙｔ
を中心に振れ動く。この場合、理論空燃比付近ではこの
ような空燃比の１ｌＪｔ［ｌがエンジンの作動に悪影響
を及ぼすことがなく、かつ平均的には目標空燃比Ｙｔと
なるように空燃比が制御される。

一方、後者の運転域Ｂでは、前記のステップＳ召を経て
行なわれる第２の制御手段としての処理により、目標空
燃比Ｙｔよりリーン状態となったときには燃料が増１さ
れるが、目標空燃比Ｙｔより多少リッチ状態となったと
きはフィードバック制御による燃料の減量が行なわれず
、空燃比のリーン側への娠れが避けられる。従って、こ
のような目標空燃比Ｙｔがリーン側に設定される運転域
Ｂでは、空燃比が目標空燃比Ｙｔ以上にリーン状態とな
ることが極力抑制され、オーバリーンによる失火が防止
される。

また、実施例のように上記運転！ｌ！！Ｂで目標空燃比
Ｙｔよりリッチ側に許容範囲以上に空燃比がずれたとき
燃料を減量させるようにすれば、空燃比が目標空燃比Ｙ
ｔから大きくずれることはない。

ざらに、前述の学習値Ｃｓを制御に反映させるようにす
れば、運転状態の変化に対して空燃比制御の応答性が高
められるとともに、フィードバック制御停止時の空燃比
のずれを抑制することができる。

なお、上記実施例では燃料供給量を制御しているが、気
化器を用いたエンジン等では、例えば吸気通路にスロッ
トル弁をバイパスするバイパス通路を設けてその流量を
制御することにより、吸入空気予を上記実施例に準じて
制ｇＤ１″るようにしてもよい。

（発明の効果） 以上のように本発明は、運転状態に応じた目標空燃比を
設定して空燃比のフィードバック制御を行なう場合に、
目標空燃比が所定値よりもリーン側に設定されたとき、
その付近で空燃比がリーン側にずれればフィードバック
制御を行なうが、すッチ側にずれたときはフィードバッ
ク制御を停止するようにしているため、オーバリーンに
よる失火の発生を防止することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置の概略図、第２図は空燃
比センサの出力特性を示す説明図、第３図は制御のフロ
ーチャート、第４図は目標空燃比が理論空燃比付近に設
定されたときとリーン側に設定されたときとにおける空
燃比変動を示す説明図である。 １８・・・燃料噴射弁、２０・・・空燃比センサ、３０
・・・制御ユニット（第１の制御手段および第２の制御
手段を備えたフィードバック制御手段）。 特許出願人　　　　マ　ツ　ダ　株式会社代　理　人　
　　　弁理士　　　小谷悦司同　　　　　　弁理士　　
　長１）正 向　　　　　　弁理士　　　板谷東大 第　　２　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、排気ガス中の酸素濃度を検出して空燃比に対応した
   信号を出力する空燃比センサと、この空燃比センサの出
   力と運転状態に応じて設定された目標空燃比に対応する
   値とを比較して燃料供給量あるいは空気量の少なくとも
   一方を制御するフィードバック制御手段とを備えたエン
   ジンの空燃比制御装置において、上記フィードバック制
   御手段に、上記目標空燃比が理論空燃比付近に設定され
   たときにこの目標空燃比を中心に空燃比の変動に応じて
   燃料供給量あるいは空気量の少なくとも一方を増減させ
   るようにフィードバック制御を行なう第１の制御手段と
   、目標空燃比が所定値よりリーン側に設定されたときに
   、空燃比が目標空燃比よりリーン状態になるとフィード
   バック制御を行ない、目標空燃比よりリッチ状態となる
   とフィードバック制御を停止する第２の制御手段とを設
   けたことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。