JPS6287636A - 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） 本発明は内燃機関の空燃比制御装置、待に加速時の空燃
比補正の改良に関する。

（従来の技術） 燃料を予め空気と混合（７た状態で供給する、ガソリン
エンジンを代表とする予混合式の内燃機関では、機関の
燃焼を安定させ効率のよい運転を行うために、機関に吸
入される燃料と空気の比率、つまり空燃比を運転状態に
応じて機関が要求する適切な値に常に正確にｉ！ｉｌｉ
　＠す７ｉ必変がある。近年、このような燃料の供給を
制御″４−るためにマイクロコンピュータを利用しで、
機関の吸気通路に設けた燃料噴射弁の開閉を制御するこ
とにより、これらの要求に高次元で対応できるようにし
た制御装置が開発され、かつ現に実用化さね、ている。

この場合、機関の定常時は検出した機関回転数と吸入空
気量にもとづき、安定燃焼に必要な所定の空燃比が得ら
れるように燃料噴射量を演算している。これに対して機
関の加速時は高出力を発揮させるために、定常時に比べ
て濃い空燃比となるように燃料を増量補正し、加速時の
出力特性を高めている。

（発明が解決しようとする問題点） ところでこのような加速時の空燃比の補正にあたり、機
関が加速補正を行うべき加速状態にあるか否かを判断す
るため、従来は例えば特開昭５９−１６２３３４号公報
にあるように、スロットルバルブの開度変化や吸気管圧
力の変化速度を求め、この変化速度（変化率）と予め一
律に設定した所定の基準値との比較に基づいて加速判断
を行っていた。例えば一定の判断基準値よりもスロット
ルバルブの開度変化率が大きいときを燃料増量が必要な
加速状態と判断している。しかしこのように常に一律の
加速判断をしていると、同−的に燃料増量しているにも
かかわらず、加速に移行する直前の運転状況によって得
られる加速性能が変動するという現象が見られた。

機関の定常状態から加速に移行するときと、燃料カット
を行っている機関減速状態から加速に移行するときとで
は、同じ燃料を増量するといっても、実際に機関燃焼室
に供給される燃料量は異なってくるのであり、とくに燃
料カットを伴う減速直後の加速時は燃料の供給遅れが目
立ってくる。

機関の吸気通路に噴射された燃料は即座に燃焼室に吸入
されるわけではなく、一部は吸入通路の内壁などに付着
し、通常でも加速後数回の噴射を経て所定の濃い空燃比
になるのであり、したがって加速の直前が燃料の供給が
全く閉ざされた燃料カットを伴う減速状態が続いていた
りすると、空燃比が濃くなるまでにさらに時間遅れが生
じるのである。

このような燃料カットを伴う減速直後の加速の立ち上が
りを良くするために、仮に加速の判断基準値を低くシて
スロットルバルブの開度変化率がわずかであっても、す
なわちアクセルの踏み込みのごく小さい緩加速時にも加
速増量が行えるように設定すれば、早期に燃料が増量さ
れてこのような加速不良は解消されるものの、反面、定
常状態からの加速時はわずかにアクセルを踏み込んだと
きにも加速に入って出力トルクの段差を生じてしまい、
運転者の意図する緩やかな加速状態が得られなかったり
、あるいはアクセルの踏み具合によって微妙に加速した
りしなかったりして運転フィーリングが損なわれるとい
う問題を生じる。

とくにこの傾向は定常時に機関の安定限界に近い希薄な
空燃比で運転を行うようにして、燃冑の改善をはかって
いる希薄燃焼機関にあって顕著となり、空燃比の制御遅
れや過剰応答は直ちに機関の燃焼特性や出力トルクの急
変として跳ね返り、運転性に大きな影響を及ぼすのであ
る。

本発明はこのように同じ加速の要求に対しても、加速直
前の運転状態によって加速特性が変動するという問題の
解決を図ることを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は第１図に示すように、機関の吸入空気量を検出
する手段５０と、同じく回転数を検出する手Ｆｉ５１と
、これらの検出値に基づいて基本空燃比を演算する手段
５２と、機関の加速状態を代表する加速信号を出力する
手段５３と、加速信号を加速判断基準値と比較して前記
空燃比を濃側に補正する手段５４とを備えた空燃比制御
装置において、加速直前の運転状態が少なくとも減速か
定常かであるかを判別する手段５５と、加速直前の運転
状態が減速であるときは前記加速判断基準値を緩加速側
に変更する手段５６とを備えるようにした。

（作用） したがって、吸気絞弁開度や吸気負圧などの変化率であ
る加速信号が、加速判断基準値と比較されるわけである
が、この基準値は加速に移行する直前の運転状態によっ
て変化し、燃料カットを含む減速時からの加速では、基
準値が緩加速側に下げられるため、このような加速時は
わずかなアクセルの踏み込みにより直ちに燃料の増量が
開始され、加速の立ち上がりが改善される。一方定常時
からの加速では上記基準値が高められるので、アクセル
開度のわずかな変化によって出力トルクが急変するとい
う現象を防ぎ、スムーズな加速感や出力の微調整機能を
確保する。

（実施例） 以下本発明の実施例を第２図、第３図に基づいて説明す
る。

第２図において、１は機関本体、２はエアクリ−す、３
は吸入空気量検出手段としてのエア７０−メータ、４は
吸気絞弁７を介装したスロットルチャンバ、５はインテ
ークマニホールド、６は機関吸入ボートに臨ませた燃料
噴射弁である。

燃料噴射弁６は制御装置２０からの燃料噴射パルス信号
を受けて開閉が制御され、図示しない燃料供給系統から
の圧力調整された燃料を、パルス信号のデユーティに応
じて噴射する。

制御装ａ２０は、主として中央演算処理装置２１、記憶
装置２２、入出力装置２３からからなるマイクロコンピ
ュータで構成される。この制御装置２０には前記エア７
０−メータ３からの吸入空気量信号、機関回転数を検出
する手段に相当するクランク角度センサ２４からの回転
数信号と共に、前記吸気絞弁７の開度を検出するスロッ
トルボッａンセンサ２７からの信号が入力される。また
同時に変速機の高速段を検出するギヤボシシシンセンサ
２８からの信号も入力する。制御装置２０はこれらの各
入力信号に基づいて基本空燃比を演算し、また後述する
ようにこの基本空燃比を運転状態によって補正し、これ
にもとづいて前記燃料噴射弁６の燃料噴射パルス信号を
出力する。

このうちとくに機関加速時に空燃比を濃側に補正するた
めに、吸気絞弁の開度信号を微分してその結果得られた
加速信号を加速判断基準値と比較して加速判別を行うに
あたり、加速直前の運転状態を判断し、吸気絞弁の全閉
信号とｆｉ１５１回転数信号とから燃料カットを伴う減
速状態であると判断したときは、定常時からの加速に比
較して前記加速判断基準値を緩加速側に変更することに
より、わずかな加速であっても空燃比が早期に濃くなる
ように補正する。

このような加速時の空燃比補正動作について、第３図（
Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の７０−チャートにしたがって詳
しく説明する。ただしこの７０−チャートは加速時以外
の制御動作、つまり基本的な空燃比の算出やその他の空
燃比補正、並びにこれらを実現するための各種入力信号
の読み込み、演算動作などは省略しである。またこの補
正動作ルーチンは所定の極短時間（例えば１０ｍ５）を
周期とじて繰り返される。

まず加速直前の運転状態が少なくとも燃料カットを伴う
減速状態か定常状態であるかを判別するために、燃料カ
ット信号（Ｆ／Ｃ信号）を読み込む。

なお燃料カット信号はアクセル全閉でかつ機関回転数が
所定値以上の状態にある減速時に出力され、このような
ときは燃料噴射弁からの燃料噴射が停止され、減速時に
無駄に燃料が消費されるのを防止するものである。

燃料カット信号が出力されている減速状態を判別したな
らば、これが初めてか否かをＦＬＡＧ＝０か否かにより
判定する。初めてのときはＦＬＡＧ＝１にセットしてか
ら、また初めてでないときはそのまま加速判断基準値を
緩加速側の低い値（例えば４０鵠■）に設定する。

これに対して燃料カット信号が出力されていないときは
、前回は燃料カット信号が出力されていたどうかをＦＬ
ＡＧ＝１か否かにより判定し、そうでないとき、つまり
前回が減速状態にないときは加速判断基準値を通常の高
い値（例えば１２０ｍ■）に設定する。なお、前回が減
速のときはＦＬＡＧ＝０にリセットし、加速判断基準値
は緩加速側の低い値を維持する。

このようにして加速直前の運転状態を判断したら、次に
機関回転数Ｎ、吸入空気量Ｑａ及び吸気絞弁開度θを読
み込み、次のような計算式ににより燃料噴射弁の基本パ
ルス幅Ｔｐを演算する。

Ｔｐ＝　１０００　Ｋ／（Ｎ−Ｑａ）　　　［Ｋ：常数
１このようにして求めたＴｐとＮとの関係から、空燃比
Ａ／Ｆを演算する。このときの空燃比は原則的に希薄空
燃比であり、Ａ／Ｆ＞１５である。ただしこの７０−チ
ャートには示していないが、吸気絞弁の開度が所定値以
上である高負荷運転域ではＡ／Ｆ＝１２〜１３の出力空
燃比に設定するので、以下の補正処理にあたってはまず
この判断を行い、この出力空燃比制御状態にあるときは
この補正処理は行わないようにする。また変速機のギヤ
位置が高速段にあるときも、加速の判断を行わずに定常
時と同じ希薄空燃比を維持する。これら以外のときは加
速信号である吸気絞弁の開度変化率ｄθ／ｄＴを演算し
、これを前記加速判［基準値と比較して加速状態か否か
を判断、つまり加速判断基準値以上のときは加速、以下
のときは定常または減速と判定される。

この場合加速判断基準値が低い値のときは燃料カットを
伴う減速直後であり、高い値のときは定常状態からの加
速となるが、いずれも基準値より絞弁開度変化率が大き
いときは燃料増量を必要とする加速状態に入ったと判断
する。

したがって加速判断基準値が低い減速直後の加速時は、
アクセル開度のわずかな増加で直ちに燃料増量の態勢に
入るし、通常状態からの加速では加速判断基準値が高い
ので、これに比較してアクセル開度を大きく増大させな
いと増量の必要な加速の判定が行なわれない。

加速に移行したと判断すると、次に定常状態から初めて
加速に入ったか否かを、例えば加速判定用フラグを用意
してこの７ラグを減速時にセット、加速時にリセットさ
れるように設定しておくことにより判定する。ここで加
速開始と判定されたときは、空燃比を濃くするにしでも
その急激な変化を抑えて円滑な加速感を得るために、ま
ず加速時の目標空燃比（Ａ／Ｆ＝１５）にするまで何段
階に空燃比を変化させるかを決定する。このために、加
速直前における基本空燃比と加速目標空燃比との差りを
演算する。空燃比の差りが大きいときは、空燃比をＡ／
Ｆ＝２２から２０−１８−１５というように３段階、あ
るいは２０から１８−１５というように２段階、さらに
は１８から１５というように１段階にそれぞれ変化させ
るように、空燃比の変化を段階的に指定するのである。

そしてこのように設定さ！また段階指定にもとづき空燃
比を順次濃くしていくのである。

なお、前述したように変速機のギヤ位置が高速段（３速
段以上）にあるときは基本空燃比を理論空燃比に設定す
るが、それ以外のときはそのままの基本空燃比を維持し
ている。（ただし必要に応じて基本空燃比に対して加速
に必要な燃料の増量補正分を加算してもよい。）この実
施例では基本空燃比としては機関の安定限界に近い希薄
空燃比を前提としておす、シたがってギヤ位置が高速段
のときはこれを理論空燃比まで濃くするが、低速段のと
きは仮に希薄空燃比に増量分を上乗せするに留とめても
、低速段からの加速が高速段からの加速に比べて余裕出
力が大きい分だけ空燃比の濃化をそれほど要求しないた
めで、これにより燃費の節減をはかっている。

一方、加速の判定が行なわれなかったときは、減速状態
にあるか否かを判断し、減速でもない定常状態では基本
空燃比をそのまま前回の状態に維持するのであり、これ
に対して減速のときは定常の基本空燃比にセットして次
の運転状態の変化に備える。

このようにして加速判断基準値を加速直前の運転状態に
よって変化させ、燃料カットを伴う減速直後の加速運転
ではわずかな加速の兆候があられれたときにも燃料増量
を開始することにより、燃料の供給遅れ分をカバーして
応答性のよい加速フィーリングが得られる。また定常状
態からの加速ではわずかなアクセル開度の変化に対する
燃料増量を避けて緩加速での段差的なトルク変動を抑制
し、スムーズな出力制御を実現するのである。

なお、この空燃比の加速補正制御は、通常の運転時に希
薄限界に近い状態で機関を運転している結果、空燃比の
わずかな変動によっても機関出力が大幅に変動しやすい
、希薄混合気燃焼システムを採用する場合に待に有効で
あり、運転者の意図しないアクセル開度の緩慢な変化に
伴う段差的なトルク変動の発生防止など、円滑で安定し
た運転特性を確保し、さらに真の加速の要求時には直前
の運転状態の如何にかかわらず常に的確で応答性のよい
対応が可能となるのである。

なお、本発明は必ずしも燃料カットを伴う減速時に限ら
ず、吸入負圧が強いために吸入通路内壁への付着燃料が
定常時よりも少なくなる燃料カットを伴わない減速直後
の加速に灯しても、同様に適用することができる。

（発明の効果） 以上のように本発明は、加速直前の運転状態が少なくと
も減速か定常かであるかを判別し、この加速直前の運転
状態に応じて加速判断基準値を変更するようにしたので
、燃料カットを伴う減速直後などの加速運転ではわずか
な加速の兆候があられれたときにも燃料増量を開始する
ことにより、燃料の供給遅れ分をカバーして応答性のよ
い加速フィーリングを確保でき、また定常状態からの加
速ではわずかなアクセル開度の変化に対する過敏な燃料
増量を避け、アクセル開度の緩慢な変化時の運転者の意
図しない段差的トルク変動の発生を防止し、円滑で安定
した運転特性を発揮することができる。

【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図は本発明の実
施例を示す概略構成図、第３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）
は制御動作を示すフローチャートである。 ５０・・・吸入空気量検出手段、５１・・・回転数検出
手段、５２・・・基本空燃比演算手段、５３・・・加速
検出手段、５４・・・空燃比補正手段、５５・・・加速
直前の運転状態判別手段、５６・・・加速判断基準値変
更手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関の吸入空気量を検出する手段と、同じく回転数を検
   出する手段と、これらの検出値に基づいて基本空燃比を
   演算する手段と、機関の加速状態を代表する加速信号を
   出力する手段と、加速信号を加速判断基準値と比較して
   前記空燃比を濃側に補正する手段とを備えた空燃比制御
   装置において、加速直前の運転状態が少なくとも減速か
   定常かであるかを判別する手段と、加速直前の運転状態
   が減速であるときは前記加速判断基準値を緩加速側に変
   更する手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の空燃
   比制御装置。