JPS631742A - 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】 本発明は、自動車用などのエンジンの排気成分によって
空燃比を検出し、この検出信号によってエンジンに供給
する混合気の空燃比を所定空燃比に帰還制御する空燃比
制御方法に関する。

従来の空燃比制御方法は空燃比センサの出力を積分し、
この積分された信号による単なる積分制御であった。こ
のためエンジン運転の過渡時において、基本空燃比の変
動が前記積分制御の補正速度より速いと補正が追い着か
ない。また空燃比センサが不活性な場合においては、空
燃比の帰還制御ができない等、充分な空燃比制御ができ
ず排ガスの悪化がもたらされていた。即ち、このような
制御方法はエンジンの比較的安定な運転状態においては
良好であるが、それ以外のたとえば有害な排ガス成分が
多量に排出される加速域はほとんど学習できないので積
分制御の補正速度が基本空燃比の変動に追い着かず排ガ
スの悪化がもたらされる。特に燃料供給量を吸気管圧力
と回転速度でプ（以下余白） ログラムする燃料噴射ψｄまた校り弁開度と回転速度で
プログラムする燃＠噴射装寸に２いてこの不具合が著し
い。

また、ｌｌｌ′：Ａツ圧力と回転速度でプログラムする
と燃料噴射袋詰についてさらに詳しく述べると、基本空
燃比が目悼窒燃比に対してｖ４肩？生じさせる王な畏因
として （１）　　エンシンの吸νμバルブのタペットクリアジ
ンスのに６時変化・または生産バラツキ、１２）　　イ
ンジェクタの生にｅバラツキ、油時変化、（３）大気圧
力の変化（例えば高地で運転する墳９）の３つかめる〇 この６つの要因による誤差はそれぞれ、１里伝条件によ
り異なることが・幀Ｉ３１″Ｊ等の凋だによって分かっ
た。

鯛因１１）　Ｋよる誤差は、アイドルで最も大さく、吸
気マ圧力が絶対値で見て大きくなる程、また回転が簡く
なる程小さい。

要因（２）Ｋよる誤差は、負荷の小さい（吸気゛彦圧力
の小さい）運転粂件檜大ぎ（、負荷が大ぎ（なる程小さ
くなる。

要因（３）による１ｌｆｉ、−％は、いかなる゛迷伝条
件でも同じ大きさになる。

し１こかって、３つの要因による誤差が同時に生じてい
る場合、アイドル状態での誤差は要因（１）による誤差
が支配的であり、また帳Ａ荷２！！転状態では要因（２
）による誤差が支配的であり、また、（６負荷、４払込
幅では要因（３）による鵬差が支配的になることが＋Ｕ
明した。

本発明の目Ｆｎは、従来の望燃比センサの出力１ど号に
よる空燃比の（Ｒ分割−方法を改善し、エンシンの過渡
・寺に２いても応答遅れがアよく、索早く、所定空燃比
Ｋ　ｆｌｌｌＪ　ｄＵ　”Ｃ：ざると共に、エンシンの
低温時における空燃比センサが不活性であって、帰膚市
り坤ができないとさでもｂ己汚→奄１ｒイにシ憶したエ
ンシン吠鹿禰正故に基づいて、空燃比を槍或よく側倒で
さる７ｊ！燃比哨（１方法を提ＩＡするコトテアルＯ本
発明においては、空燃センサの出力′ａ号？：項分して
侮られ、２瓢比補正？必要としない仏！甜を瀾わす所定
値？中心としてその上下ＶＣ変化する償分補正ＭＬＫよ
り所定の基本燃料噴射量を直接補正することな（、まず
エンシンの運転領域のうちの所定の運転状態、即ち、ア
イドル状態、定常走行通常負荷状ｄ及び定常走行高負荷
状態に対してＨｆｆｇ償分４＋Ｒ正値が上述の所定１に
より大といか小さいかの判定に従ってそれぞれ減少又は
増加するエンシン状団補正鑓をそれぞれ計算し、これら
のエンシン状態補正量を基本燃料膚射危く加えてエンシ
ン状頭補正噴射量をａｔＳする。次に、このエンシン状
嗜補正噴射童に１１記偵分捕正４を東線して燃料噴射址
を討痺し、この燃料噴射潰を表わす（１号によりシλ射
うＰを制御する。この場合、それぞれのエンシン状態補
正量は、アイドル法線については、積分（＋ｆｉ正（ｉ
［が所定値より大か小か？こより所定の基＄１互を中心
として減少又は増加する係数に２を基本燃料噴１ｔｍＫ
乗算し、さらに吸気前負圧とエンジン回転数に反比例す
る係数（’　ｆ＜乗算して求め、また定常走行通常負荷
状態については、議分倒正値が所定値より大か小かによ
り所定の菟＄煩を中心として減少又は１加する係数ｋｌ
を６本燃料１′は耐量に乗算して求め、また定常走行高
負荷状ｐＨについては、（貢分個正直が所定値より大か
小かにより所定の２’ｓ　ｆｔ！ｌ　（ｉＫを中心に減
少又は増加する係数に３の１直がそのｆ−補正量となる
。

また、これらの補正Ｊｌ；％数に２．　ｋよ及びに３の
計算のための所定のエンシン運転状態としては、これら
係数を紀億張陵に記憶する場合、前述した基不空燃比が
０徐空燃比に対して誤！表を生じる各要因のを４卓が最
も大きな状１）４ＶＣおいてその要因の字１１　：ｔｌ
ｌ　１．１４１を行ない、またその学−のためのサンプ
ル時間がある１度必要となるので時に自助雇用エンシン
の：４曾、学習可能な運伝染件としてアイドルまたは定
、ｌ？を走行時などの比く的安定な状態が選ばれるが、
笑際の補正に当り【は、これらの運転状態以外の過渡時
を含む総ての運転領域で最術の補正％数１ｔ２．ｌｃｌ
及びに３による補正が行なわれる。従って、例えば、テ
ィドル状態では、その状態で計算されその状憾な直接反
映する係数に２の他に記憶されている最近の係数によ及
びに３により補正量が計算され、また定ｆｉ５２行通常
負荷状態では、その状態で計算される係数に工の他にそ
の状態に移行するｎｆｌの最近のアイドル体ｙ景及び定
′に走行、＜＠　＠荷伏級で計算され記１−電されてい
るに２及びに３を用いてエンシン状態補正鼠が計、４さ
れる◎そのためエンシンの運転状態が１つの状！、！１
１から他の伏寒に変化しても、全体の補正量がこれに伜
って急激に変化することはなくエンシンの円滑な運転な
保持すると共にまたエンジン運転のり・Ａ痕時において
も応答遅れなく補正１ｌｌｌ′ｌｌｌｌＩ４１すること
ができる・また、エンシン状１１／１清正保数に２．　
ｋよ及びに３は記憶装置に記を区されるので、エンシン
の低温時に２ける空燃比センナが不活性であっても記憶
され【いる係数により１２Ｐ％比の帰還側脚ができろ。

また、エンジン状ｊ順補正量のうちアイドル伏ｊ遺禰正
量は＃ＡＩ２に２と同時に吸気管圧力と回転速度に反比
例する係数Ｃを用いるので回転及び負荷の高い爪域での
補正量は小さくなるのでタペットクリアランスの変化に
対応した送圧な１正ができる。

以下本発明を図面を参照して実施例につぎ説明する。

第１図に２いてエンシン１は自動車に積載される公知の
４サイクル火花点火式１゛ンゾンで、燃焼用空気をエア
クリーナ２、吸気管３、スロットル弁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け
られたｔ磁式燃料噴射弁５を介して供給される。燃燐後
の排ガスは排気マニホルド６、排気″１７７、三元触媒
コンバータ８を経て大気に放出される。吸−Ａ’＆３の
スロットル弁下流の圧力は公知の半導体式圧力センサ１
１（吸気・ａ圧センサンにより検出される。圧力センナ
は、アナログ電圧信号を出力する。さらに吸気・ａ３に
はエンジンに；及入されろ！２！″Ａ温度を検出する吸
気己１センサ１２゜エンシン１には冷却水温を（貞出す
る水温センサ１３が設置１されている。さらにηＦ気マ
ニホールド６には排ガス中の酸索讃度から空燃比センサ
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（ＩａＪレベル）、理論空燃比より犬さい（り一
ン）と、０．１７１ぐルト、鑵度（低しベルンの電圧を
出力する空燃比センサ１４が設′１１ｔされ【いる。

回転速度センサ１５はエンシン１のクランク軸の回転速
度を検出し、回転ｊＫ度に応じた周波数のパルス信号を
出力する。Ｔｌｌ１ｌ＠ＸＩユニツト２０は各センサ１
１〜１５の構出信号に基いて燃料懺射唆を演算する回路
で電磁式燃料噴射弁５の開弁時間を制御することにより
、燃＃＋ヌ射ａｔを祠祭−「る。

第２図により１ｂリーユニツト２０について、伐明する
。

１００は応科噴射通を演算するマイクロプロセッサ（Ｃ
ＰＵ　）である。１０１は回Ａ数カクンタで回転速度セ
ンサ１５からの信号よりエンシン回転数をカウントする
。また、この回転、収カウンタ１０１はエンシン回転に
同期して萌込制ｔｌｌＥＧ　１０２Ｋ・刈込指令１６号
を送る。割込みカリ−部１０２はこの１ｇ号を受けると
、コモンバス１５０￥通じてマイクロプロセッサ１００
に（（す込債号を出力する。

１０３はデシタル入力ボートで空燃比センサ１４の出力
な所定比較レベルと比較する比￥Ｚ器の出力（６号や図
示しないスタータの作動をオンオフするスタータスイッ
チ１６からのスターク仁１号尋のデゾタルイバ号をマイ
クロゾロセッサＩＤ０Ｋ伝達する０ １０４はアナログマルチプレクサとＡ−Ｄ変換器から成
るアナログ入力ポートでＩａ気管圧カセンサ１１、吸気
温センサ１２、冷却水温度センナ１３からの！？＋１バ
号をＡ−Ｄ変換して４次マイクロプロセッサ１００に絖
み込ませる機能を持つ。これら％　ユニ７ト１０１，１
０２，１０３．ＩＵ４の出力情報はコモンパス１５０１
ｉｄｌしてマイクロ、プロセッサ１００に伝達される・
１０５は″ＩＪＬ搾回路で後述するＲＡＭ　Ｉ　Ｑ　７
にｄｔ源を供給する。１１はバッテリ、１８はキースイ
ッチであるが、ｔａ１！！１ｗＩｔ１０５　ｋｌ　ｄｔ
−スイッチ１８を通さず直接、バッテリー１γに３Ｈｂ
）Ｒされている。よって後述するＲＡＭ　１０７は中−
スイッチ１８に関１Ａ無（常時電諒がｌ”ｆｌ加されて
いる。

１０６も電源回路であるが争−スイッチ１Ｂを通してバ
ッテリー１７に接続されている。畦源回路１０６は後述
するＲＡＭ　１０７以外の部分ｔｃｔ源を供給する。１
０７はダクグ２ム動作中−時使用される一４紀憚ユニツ
）　（ＲＡＭ　）であるが、前述の様にキースイッチ１
８に関係なく　′Ｕ時框ぶが１９口されキースイッチ１
８ｔｔｏｙＦにして機関の１車転を停止してもｒｉｄ憧
内容が消失しないｆ４成となっていて、不ｒＡ兄性メモ
リをなす。後述するエンシン状粗浦正係数によ＃　ｋ２
１　ｋ３もこの湖１０γに記憶されている。

１０Ｂはプログラム−？％橿の定収等を上世してお（絖
み出し専用メモ！Ｊ　（ＲＯＭ　）である。１０９はレ
ジスタを含む燃料噴射時間制御用カクンタでダウンカウ
ントよりＪＡす、マイク算プロセッサ（ＣＰＵ　）　１
００でｔＸ算された電磁式思料噴射弁５の開弁時間つま
り燃料噴射量を吹わ丁デゾタルイざ号を実際の４磁式燃
料噴射弁５の開弁時間を与えるパルス時間巾のパルス信
号に変換する。

１１０は？ｌ！磁式燃料噴射弁５を駆動する亀力増巾部
である。１１１はタイマで経涌時間な測定しＣＰＵ　１
００に低連する。回％Ｘ数カウンタ１０１は回転数セン
サ１５の出力によりエンシン１回転に１回エンシン回転
数を測定し、その測定の終了時に割込み制御部１０２に
ｌ１１１込み指令信号を供給する◎割込制御部１０２は
その信号″から割込信号を発生し、マイクロプロセッサ
１００ＫＮｐＳ料噴射量の演算を行なう割込み処理ルー
チンを実行させる。

第３１閾はマイクロコンぎユータ１００の概略フローチ
ャートを示すもので、この７ｃ！−チャートにｆ５２ｔ
マイクロコンピュータ１００の４：＠能ゼ説明する。キ
ースイッチ１８並びにスタータスイッチ１６がＯＮ　し
てエンシンが始動されると第１ステップ１０口０のスタ
ートｒ〔てメインルーテンの演痒処理が開始されスゲツ
ブ１ｏ　ｔｌｉにて？／７期化の処ｊ＠が実行され、ス
テップ１００２に２いてアナログ入カポ−）１０４から
の冷却水温、吸気温に応じたデシタル値ヲｅにみ込む。

ステップ１００３ではその４果により補正値に１を公知
のび４式で演抹しｓ　４染をＲＡＭ　１０７に格納する
。ステップ１００４ではデシタル人力ボートより仝燃比
センサ１４の信号を入力し、タイマー１１１による経過
時間の（４奴として後述の遣分１１正１＋ｉ　Ｋ２を糟
減し、この補正（ぽに２なＲＡＭ　Ｉ　Ｑ　７　Ｋ、格
納する。第４　ＩＡはこの積分補正値に２を増減するつ
まり積分する処理ステツー１Ｐ１００４の睦細なフロー
チャートである。ま丁ステッｆ４００では空燃比検出？
Ｊが活性状悪くなっているかどうか、または冷却水Ｌｊ
、１等から窒慾此の帰還１１１１虜ができるか否かな判
定し、殉ｊ１制付できない時つまクオープンループの埒
はステラ７°４０６に進み補正１九に２はに２＝１とし
ステラ７’４０　Ｓｔζｊｌむ。帰還！ＩＩグリできる
場合は２ｔツｆ４０１に通む。ステップ４０１では経過
時間が単位時間Δｔ１過ぎたか測定し、過ぎていなザれ
ばに２の積分処理をせずに、この処理ステップ１００４
を祿了する。時間がΔｔ工だゆ経過していると、ステッ
プ４Ｑ２に峨み、空愈比がリッチであって、空燃比セン
サ１４の出力がリッチである高レベル１八号であればス
テップ４１：１３ＫＡみ以前のサイクルで求めたに２？
：Δに２だけ減少させ、ステップ４０５に；逃み、新し
い補正値Ｋｇ　？：ＲＡ）Ｊ１０７に格納する。ステッ
プ４０２において空燃比がリーンであって空燃比センサ
１４の出力がリーンを示す低いレベル１６号であればス
テップ４０４に進みに２をΔに２だけ増加させ、ステッ
プ４０５に進む。この様にして補正値ｘ２を増減させる
。

積分補正値に２は、このようにして空燃比補正を必要と
したい状ｄを表わす所定Ｋを中心とし【その上下に変化
する。

ｒ、ｇ３図のステップ１００５ではエンジン状態補正貸
’ｋ　Ｉｔｉ算するための係数によ、　ｋ２．　ｋ３を
増減ｔｌＩｉ［算し、砧未を据１０　Ｔに格納する。

壌５図は係数に□、に２．　ｋ、ｓを＠耳処理し格納す
る。つまり記憶処理するステップ１００５の詳細なフロ
ーチャートである。

ステップ５０１では経過時間が琳位時間Δｔ２通ぎたか
測定し、Δｔ２経過していないとぎは記１．１！処理ス
デツｆｉｏｏｓ’ｖ終了する。経過しているとステップ
５０２に進み、ＲＡＭ　１０７に配慮された回転数Ｎ、
＠気′気圧Ｃ圧力がアイドル状態を辰わ丁記載のＬ４ｍ
　条件（６００＜Ｎ＜９０　Ｏｒｐｍ、２００　＜　Ｐ
　＜　４００　ｍｗｒＨｇ　）にあるか？４４Ｊ別する
。

配畝運＠条件にある時、ステラｆ５θ３に７Ａみ、積分
補正値に２の値を判定する。Ｋ２；１ならば何本せず、
この処理ステラ７＃１°００５を終了する。

ステップ５０３でに２〉１のときはステップ５０４に進
み、Ｋ２〈１のとぎはステップ５０５に進む。

ステラｆ５０，４，５０５では、係数に２ｒＣΔに２を
加４または減７４処理し、ステップ５０６でｔ「たに累
めたに２をＲＡＭ　ｉ　０７に格網しステップ１００５
１ｈ：終了する。

ステップ５０２で４ｄ戚矯件ｔは丁ｎる場合は、ステッ
プ５０７に遮み、回転数Ｎが定常走行ス雇Ｙ：弐わ丁１
４００〜６０００　ｒｐｍの！ｌｉｉ！囲にあるか判別
し、この領域にない場合、ステップ１００５では＋ｄｊ
も処理せず終了する。１４００〜６Ｕ００ｒｐｍの＃１
囲にある時、ステラｆ５０８に遮み、吸気管圧力Ｐが通
、Ｖ負荷を戎わす２５０〜４００ｍｐｎＨｇ、の範囲に
あるか刊足し、上記範囲にある時はステップ５０９に進
む。吸気管圧力Ｐが２５０〜４００　ｍｎ＊Ｅ４ｇの倶
城にない時、ステップ５１３に進み、さらＫｌ＆気°を
圧力Ｐが高負荷を表わ丁４００〜６５０胸ｎ＊Ｈｇ　ｆ
）範囲にあるか判定する。

上ａｄ斌戚にない時はＦｌも処理せず、このステップｉ
ｏ”ａｓを終了する。

ステップ５０９では積分補正値に２の値を判定する。

Ｋ２＝１ならば例もせず、この処理ステップ１００５を
終了する。

Ｋ、〉１のとぎはステップ５１０に進み、Ｋ２＜１のと
きはステラ２１″５１１に進む。ステラ７Ｐ５１０゜５
１１では係数に３にΔに３を加算または威舅処理し、ス
テップ５１２で新たに求めた係数に３を■１０７に４ｆ
ｆｉし、ステップ１００５χ終了する。

１＆気′８圧力Ｐが４００〜６５　Ｑ　＊ｍＪＬｇにあ
る時にはステップ５１４に進み、積分？＋ｆｌ正値に２
の匝を判定する。

Ｋ２＝１ならば倒もせす、この処理ステップ１００５χ
、５）了する。

Ｋ２＞　１　ｆ）ト’ｇハスｆツｆ　５１５に！ミ、Ｋ
２＜１のとぎはステップ５１６に１Ａむ。ステップ５１
５゜５１６では係数に工にΔｋｌを刀０匹または減ｆ１
処理し、ステラ７ｐ５１７で新たに求めた係数に工をＲ
ｐａｔ　１０７にＪ６ｈｌＡしステップ１００５を終了
する。

通常は１００２〜１００５のメインルーチン処理を制御
プログラムにしたがってくり返しＸ行する。剖９込み制
がＵ部１０２からの燃料噴吋愈演４のｖＡ９込み償号が
入力されると、マイクロコンピュータ１００はメインル
ーチンの処理中であってもただちにそのも理χ中断しス
テップ１０１０の割込６理ルーチンに移る。ステラｆ１
０１１では回転数カワンタ１０１からのエンシン回転数
Ｎな我わ丁偏号を取り込み、欠くステップ１０１２にて
、アナログ入カポ−）１０４から１＆気・ａ圧力Ｐを宍
わす１ざ号を取９込み、久（ステップ１０１３では回転
数ＮとＩ＆；＜（せ圧力Ｐヶメインルーチンの鎮痒処理
で使用゛ｆるためにＲＡＭ　１　［３７に４６納する。

次にステップ１０１４にて、あらかじめＲＯ！、（１Ｑ
　３円区エンシン１ｇ１転数Ｎと吸気管圧力Ｐの２矢元
マツダとし【あらかじめメログラムされたテＳ−Ｆ帖科
噴射ｔＴｐ（つｆｒ）電磁式燃料・貞射弁５の噴射時１
川巾ンをｔｌｆ１間肘鐸して求める。次にステップ１０
１５で蚤エメインルーチンで求めた名主）・貞射用の合
一、・電の゛涌正憧及び補正係数’＠　ＲＡＭ１０７か
ら読み出し空燃比を決定する噴射ｔ　（”Ｒ射時間巾］
の補正ｌｆｆ痺をおこなう。噴射時間巾ＴＩ）８ｔ′−
４式はＴ　＝　（（１＋ｃｌ＋ｍ２誉ｃ）ａＴｐ＋に３
）舛に０誉に２である。

この式かられかるように （１＋ｋｌ＋に２舛Ｃ）汁Ｔν＋に３ は６つの補正量αによ、　ｋ２．　ｋ３に基いて、ｔｔ
、ｇされろエンシン状態補正量ケ基本噴射肴に加えたエ
ンジン状ｄ補正噴耐量Ｙ漱わし、このうちに□舛Ｔｐは
定常λ辻行闘負荷状態補正破ｔ、ｋ２袴Ｃ誉Ｔｐはアイ
ドル状曝捕正量を、またに３は足常走行通常負荷補正社
である。工た、Ｃは吸気管圧力Ｐと回転速直Ｎの凋数と
して演算式 ％式％ 次にステップ１０１６ｔＣて重圧１ｔ＄ｔ、た燃料噴射
ｉＴのデータをカクンタ１０９にセットする。

次にステラ７’１０１７ＫａＡ、メインルーチンに復帰
する。メインルーチンに復帰する際は割込処理で中断し
たときの処理ステップに戻る。マイクロプロセッサ１０
０の概略の機能は以上の通りである。

以上の様にして、エンジン状態補正量は３つの係数に、
、に、、に、で補正するので、種々の要因で生じる各運
転モードでの基本空燃比のずれを、きめ細かく補正する
ことができる。

またに＋、ｋｚ、ｋｓはいずれもアイドルまたは安定な
運転条件でのみ学習し、補正は全域実施するので学習で
きない加減速域も適正に補正することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための装置の全体構成
図、第２図は第１図に示す制御回路のブロック図、第３
図は第２図に示すマイクロプロセッサの概略のフローチ
ャート、第４図は第３図に示すステップ１００４の詳細
なフローチャート、第５図は第３図に示すステップ１０
０５の詳細なフローチャートを示す。 １・・・エンジン、５・・・燃料噴射弁、１１・・・吸
気圧センサ、１４・・・空燃比センサ、１５・・・回転
速度センサ、２０・・・制御ユニット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エンジンの排出ガス成分により空燃比を検出する空燃比
   センサを備え、この空燃比センサの信号によりエンジン
   に供給される混合気の空燃比を所定空燃比に制御する方
   法であって、 前記空燃比センサからの信号を積分処理した第１の補正
   値を求め、 アイドル状態、通常負荷運転状態、高負荷運転状態の３
   つのエンジン運転状態毎に前記第１の補正値に基づいて
   それぞれのエンジン状態補正値を計算して、記憶装置に
   更新記憶し、 前記エンジンへの基本燃料量を、前記アイドル状態で更
   新記憶したエンジン状態補正値と前記通常負荷状態で更
   新記憶したエンジン状態補正値とで乗算的に補正すると
   共に、更に前記高負荷状態で更新記憶したエンジン状態
   補正値で加算的に補正し、 この補正された燃料量を前記エンジンに供給することを
   特徴とする空燃比制御方法。