JPS6360217B2

JPS6360217B2 -

Info

Publication number: JPS6360217B2
Application number: JP18188680A
Authority: JP
Priority date: 1980-12-24
Filing date: 1980-12-24
Publication date: 1988-11-22
Also published as: JPS57105532A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は自動車用等エンジンの排気ガス成分に
よつて空燃比を検出し、この検出信号によつてエ
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発明であ
る。

従来の空燃比制御方法は、空燃比センサの出力
による単なる積分制御即ち、排気系の空燃比を求
めて混合気空燃比の補正量を演算する制御であつ
た。このためエンジンの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
速いと空燃比の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
気ガス及び運転性の悪化がもたらされていた。

本発明は上記点に鑑みてなされたもので、空燃
比センサの出力による積分処理制御に加え、この
積分補正量に応じた値をエンジンの各状態毎にメ
モリにエンジン状態補正量として記憶してゆき、
この記憶した補正量のうちそのときのエンジン状
態に対応する補正量とそのときの積分補正量とで
空燃比を帰還制御することにより、エンジンの過
渡時においても応答遅れがなく素早く所定空燃比
に制御できると共に、エンジンの低温時における
空燃比センサが不活性なとき等帰還制御ができな
いときでもメモリに記憶したエンジン状態補正量
に基づいて空燃比を精度よく制御できるようにす
ることを目的としている。

また、本発明者等は、キヤニスタによるエバポ
システムを備えたエンジンにおいて、エバポシス
テムの作動中は一般に燃料タンク内の蒸発燃料等
の影響を受けてエンジン状態補正量が通常時に比
べて異なることがあり、その状態でエンジン停止
するとその直前のエンジン状態補正量がメモリに
記憶されることになり、その後エンジンが冷却し
てから再度エンジンを始動する際に、先に記憶さ
れたエンジン状態補正量を用いるとこの時のエン
ジン状態にうまくマツチングせず運転性不良や排
気ガス浄化不良を招くことを見出した。本発明
は、さらにこの点を解消すべく、蒸発燃料の影響
を受けないアイドル運転に注目し（現状のエバポ
システムはアイドル運転時以外のオフアイドル運
転時に作動する）、アイドル運転時のみ積分補正
量を基にエンジン状態補正量を求め、蒸発燃料の
影響を受けやすいオフアイドル運転時はアイドル
運転時のエンジン状態補正量とエンジンパラメー
タ（エンジン吸入空気量、エンジン回転速度、吸
気管内圧等の単独もしくは組み合わせ）とから計
算によりエンジン状態補正量を求めるようにし
た。

以下本発明を図に示す一実施例につき説明す
る。第１図は第１実施例を示すもので、エンジン
１は自動車に積載される公知の４サイクル火花点
火式エンジンで、燃焼用空気をエアクリーナ２、
吸気管３、スロツトル弁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
けられた電磁式燃料噴射弁５を介して供給され
る。燃焼後の排気ガスは排気マニホールド６、排
気管７、三元触媒コンバータ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
を出力するポテンシヨメータ式吸気量センサ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（又はアナログ
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、エンジン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）を出力するサーミスタ式
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、排気ガス中の酸素濃度から空
燃比を検出し、空燃比が理論空燃比より小さい
（即ちリツチ）とき１ボルト程度（この場合高レ
ベル）、理論空燃比より大きい（即ちリーン）と
き0.1ボルト程度（この場合低レベル）の電圧を
出力する空燃比センサ１４が設置されている。回
転速度（又は回転数）センサ１５は、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する。この回転速
度（回転数）センサ１５としては例えば点火装置
の点火コイルを用いればよく、点火コイルの一次
側端子からの点火パルス信号を回転速度信号とす
ればよい。アイドルスイツチ（IDLE SW）１６
はスロツトル全閉位置の検出をする。制御回路２
０は、各センサ１１〜１６の検出信号に基いて燃
料噴射量を演算する回路で、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料噴射量を調
整する。

第２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プロセツ
サ（即ちCPU）である。１０１は回転数カウタ
で回転速度（回転数）センサ１５第１図からの信
号よりエンジン回転数をカウントする。

またこの回転数カウンタ１０１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はこの信号を
受けると、コモンパス１５０を通じてマイクロプ
ロセツサ１００に割り込み信号を出力し、マイク
ロプロセツサ１００にて燃料噴射量の演算を行な
う割り込み処理ルーチンを実行させる。１０３は
デジタル入力ポートで空燃比センサ１４の信号や
図示しないスタータの作動をオンオフするスター
タスイツチからのスタータ信号等のデジタル信号
をマイクロプロセツサ１００に伝達する。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吸気量センサ１１（第１
図）、吸気温センサ１２（第１図）、冷却水温セン
サ１３（第１図）からの各信号をＡ―Ｄ変換して
順次マイクロプロセツサ１００に読み込ませる機
能を持つ。これら各ユニツト１０１，１０２，１
０３，１０４の出力情報はコモンパス１５０を通
してマイクロプロセツサ１００に伝達される。１
０５は電源回路で後述するRAM１０７に電源を
供給する。１７はバツテリ、１８はキースイツチ
であるが電源回路１０５はキースイツチ１８を通
さず直接、バツテリー１７に接続されている。よ
つて後述するRAM１０７はキースイツチ１８に
関係無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チ１８を通してバツテ
リー１７に接続されている。電源回路１０６は後
述するRAM１０７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
時記憶ユニツト（即ちRAM）であるが前述の様
にキースイツチ１８に関係なく常時電源が印加さ
れキースイツチ１８をOFFにして機関の運転を
停止しても記憶内容が消失しない構成となつてい
て不揮発性メモリをなす。後述する第２の補正量
K₃もこのRAM１０７に記憶されている。１０８
はプログラムや各種の定数等を記憶しておく読み
出し専用メモリ（即ちROM）である。１０９は
レジスタを含む燃料噴射時間制御用カウンタでダ
ウンカウンタより成り、マイクロプロセツサ
（CPU）１００で演算された電磁式燃料噴射弁５
（第１図）の開弁時間つまり燃料噴射量を表すデ
ジタル信号を実際の電磁式燃料噴射弁５（第１
図）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（第
１図）を駆動する電力増幅部である。１１１はタ
イマー経過時間を測定しCPU１００に伝達する。

第３図はマイクロプロセツサ（CPU）１００
（第２図）の概略フローチヤートを示すものでこ
のフローチヤートに基づきマイクロプロセツサ１
００の機能を説明すると共に構成全体の作動をも
説明する。キースイツチ１８（第２図）並びにス
タータスイツチがONしてエンジンが始動される
と、第１ステツプ１０００のスタートにてメイン
ルーチンの演算処理が開始されステツプ１００１
にて初期化の処理が実行される。ステツプ１００
４においてアナログ入力ポート１０４（第２図）
からの冷却水温、吸気温に応じたデジタル値を読
み込む。ステツプ１００５ではその結果より後述
する補正量K₁を演算し、結果をRAM１０７（第
２図）に格納する。ステツプ１００６ではデジタ
ル入力ポート１０３（第２図）より空燃比センサ
１４の信号を入力し、タイマー１１１（第２図）
による経過時間の関数として後述する補正量K₂
を増減しこの補正量K₂つまり積分処理情報を
RAM１０７に格納する。第４図はこの積分処理
情報としての補正量K₂を増減するつまり積分す
る処理ステツプ１００６の詳細なフローチヤート
である。まずステツプ４００では空燃比センサ１
４（第１図）が活性状態となつているかどうか、
または冷却水温等から空燃比の帰還制御ができる
状態であるか否かを判定し、帰還制御できない時
つまりオープンループの時はステツプ４０６に進
み補正量K₂をK₂＝１とし、ステツプ４０５に進
む。帰還制御できる場合はステツプ４０１に進
む。ステツプ４０１では経過時間が単位時間△t₁
過ぎたか否かを測定し、過ぎていなければK₂の
補正をせずにこの処理ステツプ１００６を終了す
る。時間が△t₁だけ経過しているとステツプ４０
２に進み空燃比がリツチであつて空燃比センサ１
４（第１図，第２図）の出力がリツチである高レ
ベル信号であればステツプ４０３に進み以前のサ
イクルで求めたK₂を△K₂だけ減少させ、ステツ
プ４０５に進み、この新しい補正量K₂をRAM１
０７（第２図）に格納する。ステツプ４０２にお
いて空燃比がリーンであつて空燃比センサ１４
（第１図，第２図）の出力がリーンを示す低レベ
ル信号であればステツプ４０４に進みK₂を△K₂
だけ増加させステツプ４０５に進む。この様にし
て補正量K₂を増減させる。第３図のステツプ１
００７では補正量K₃を増減演算し、結果をRAM
１０７（第２図）に格納する。第５図はこの補正
量K₃を演算処理しRAM１０７（第２図）に格納
するつまり記憶処理するステツプ１００７の詳細
なフローチヤートである。ステツプ５０１ではア
イドルスイツチ１６（第１図，第２図）からの信
号によりアイドル運転時か否かを判断し、オフア
イドル（スロツトルがアイドル位置以外の位置に
ある時）であれば記憶処理ステツプ１００７を終
了し、アイドル（スロツトルがアイドル位置、即
ち全閉位置にある時）であればステツプ５０２に
進む。ステツプ５０２では、経過時間が単位時間
△t₂過ぎかた否かを測定し、△t₂経過していない
ときは記憶処理ステツプ1007を終了し、経過して
いるとステツプ５０３に進みK₂の値を判定する。
K₂＝１（即ち、空燃比センサ１４が不活性か又は
空燃比の帰還制御ができない時）ならば何もせず
この処理ステツプ１００７を終了する。

なお補正量K₃は吸入吸気量Ｑによつて第６図
の様なマツプを形成している。この場合、スロツ
トルの全閉位置検出スイツチ（即ちIDLE SW）
１６（第１図，第２図）のON，OFFで区別し、
それぞれを吸入空気量に従つて少空気量から32分
割している。例えばIDLE SW ONでｎ番目の補
正量K₃はK¹ _oと表わし、IDLE SW OFFでｎ番目
の補正量K₃はK² _oで表わしている。ｎ番目におけ
る吸気量はIDLE SW ONのときでもOFFのとき
でも相等しい。運転条件から考えるとアイドル時
や減速時の補正量K₃はK¹ _oで表示され、定常時や
加速時はK² _oで表示される。一般的な表示として
第５図において補正量K₃はK^m _oと表わす。

第５図において、ステツプ５０３でK₂＞１の
ときはステツプ５０４に進み以前のサイクルで求
めたK¹ _oを△K₃だけ増加しステツプ５０６でその
結果をRAM１０７（第２図）に格納する。ステ
ツプ５０３でK₂＜１のときはステツプ５０５に
進み以前のサイクルで求めたK¹ _oを△K₃だけ減少
しステツプ５０６でその結果をRAM１０７（第
２図）に格納する。ステツプ５０７において、ス
テツプ５０６で求められた補正量¹ _oをもとに全体
の補正量K^m _oを計算により決定し、RAM１０７
（第２図）に格納し、この処理ステツプ１００７
を終了する。なお、K₃（＝K^m _o）を求める方法に
ついては後述する。第３図において、メインルー
チンでのステツプ１００７が終了するとステツプ
１００４へもどる。

通常は１００４〜１００７のメインルーチンの
処理を制御プログラムに従つてくり返し実行す
る。ところが、割り込み制御部１０２（第２図）
からの燃料噴射演算の割り込み信号が入力される
と、マイクロプロセツサ１００はメインルーチン
の処理中であつても直ちにその処理を中断しステ
ツプ１０１０の割り込み処理ルーチンに移る。ス
テツプ１０１１では回転数カウンタ１０１（第２
図）からのエンジン回転数Ｎを表わす信号を取り
込み、次にステツプ１０１２にてアナログ入力ポ
ート１０４（第２図）から吸入空気量（即ち吸気
量）Ｑを表わす信号を取り込み、次にステツプ１
０１３では回転数Ｎと吸気量Ｑを、メインルーチ
ンの演算処理における補正量K₃の記憶処理のた
めのパラメータとして使用するためにRAM１０
７（第２図）に格納する。次にステツプ１０１４
にてエンジン回転数Ｎと吸入空気量Ｑから決まる
基本的な燃料噴射量（つまり電磁式燃料噴射弁５
（第１図，第２図）の噴射時間幅ｔ）を計算する。
計算式はｔ＝Ｆ×^Q _N（Ｆ：定数）である。次にス
テツプ１０１５ではメインルーチンで求めた燃料
噴射用の各種の補正量をRAM１０７（第２図）
から読み出し空燃比を決定する噴射量（即ち噴射
時間幅）の補正計算を行う。噴射時間幅Ｔの計算
式はＴ＝ｔ×K₁×K₂×K₃である。次にステツプ
１０１６にて補正計算した燃量噴射量のデータを
カウンタ１０９（第２図）にセツトする。次にス
テツプ１０１７に進み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み処理で
中断したときの処理ステツプに戻る。

マイクロプロセツサ１００の概略の機能は以上
の通りである。

以上の様にして第２の補正量K₃（＝K^m _o）は吸
入空気量に応じてたくさん準備されているのでエ
ンジンの運転状態に対応した適正な補正量を即時
に使用することができる。過渡時を含む全運転条
件に対して、応答の早い制御ができる。さらに第
２の補正量K₃は運転状態に対応して修正されて
ゆくので、エンジンやセンサの経時変化や劣化に
対して自動的に修正できる。

第７図にエバポシステムを示す。燃料タンク３
０からの蒸発燃料はパイプ３１を通つてキヤニス
タ４０へ導かれる。キヤニスタ４０へ集められた
蒸発燃料は、オフアイドル時で特にエンジンの
中・軽負荷時にパイプ４１、固定締り４２を通
り、スロツトル弁４を経て吸気管３の中へ導かれ
る。

第８図に蒸発燃料がエンジン状態補正量K₃へ
及ぼす影響を示す。蒸発燃料がない時に補正量
K₃を破線（図中特性イ）で示し、蒸発燃料があ
る時の補正量K₃を実線（図中特性ロ）で示して
ある。斜線部分が蒸発燃料によるオーバリツチ量
（オーバーリツチ領域）である。IDLE SW ON
時はオーバーリツチは全くなく、IDLE SW
OFF時吸入空気量が少ないほど（Ｑ分割の数字
が小さいほど）オーバーリツチ量が多くなる。

第９図に補正量K₃の決定方法を示す。第５図
のステツプ５０６においてRAM１０７に格納さ
れる補正量K₃は、第９図のＡで示されるIDLE
SW ON側の実線部分だけである。ステツプ５０
７において全体の補正量K^m _oを決定するとき、第
１にＢで示されるIDLE SW OFF側の実線部分
はIDLE SW ON側と同じ吸入空気量であり、ス
テツプ５０６で求められた補正量K₃をそのまま
使用する。第２にＡ，Ｂ両方の破線部分はエンジ
ンパラメータ、即ち、エンジン吸入空気量Ｑ、エ
ンジン回転速度Ｎ又は吸気管内圧等の単独又は組
み合わせから計算により求める。第９図はエンジ
ン吸入空気量Ｑの反比例によりK₃を補正する方
法を１例として示したものである。図中のイ，
ロ，ハは代表的なパターンを示したものであり、
たとえば特性イはアイドル空燃比が設定空燃比よ
りも薄くなつた場合の補正量K₃であり、エンジ
ンの吸気管、クランク室等に空気洩れが生じた場
合にみられる傾向がある。特性ロはアイドル空燃
比が設定空燃比どうりであり補正する必要がない
場合である。

特性ハは吸気量センサの経時変化（汚れ等）に
より生ずる傾向があり、アイドル空燃比が設定値
よりも濃くなる。この場合、エンジン吸入空気量
Ｑが少ないアイドル運転時（減速時を除く）が最
も濃くなり、空気量Ｑが増すに従つて影響が小さ
くなる。空気量Ｑの反比例による補正方法は非常
に良く合い正しい補正が可能である。

以上述べたように本発明は、エンジンの排気ガ
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つて空燃比を制御
する方法であつて、前記空燃比センサからの信号
を積分処理すること、この積分処理にて得た積分
補正量を基にエンジン運転状態に対応させてエン
ジン状態補正量として計算し記憶手段に記憶する
こと、この計算により求めたエンジン状態補正量
と前記積分補正量とによつて空燃比を制御するも
のであり、エンジンの過渡時においても応答よく
目標空燃比に制御できると共に、空燃比センサの
不活性時等の帰還制御ができないときでも記憶さ
れたエンジン状態補正量を用いて精度よく空燃比
制御することが可能となる。さらには、蒸発燃料
等の影響を受けてエンジン状態補正量が通常時に
比べ異なることがあり、その状態でエンジン停止
するとその直前のエンジン状態補正量がメモリに
記憶されるため、エンジンが冷えてからの再始動
時にはこのエンジン状態補正量が不適当な値とな
り、運転性不良及び排気ガス浄化不良を招くこと
があるが、本発明では蒸発燃料の影響を受けない
アイドル運転に注目しアイドル運転時のみ積分補
正量を基にエンジン状態補正量を求め蒸発燃料の
影響を受けやすいオフアイドル運転時はアイドル
運転時のエンジン状態補正量とエンジンパラメー
タとから計算によりエンジン状態補正量を求める
ことにより対策できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、
第２図は第１図に示す制御回路のブロツク図、第
３図は第２図に示すマイクロプロセツサの概略の
フローチヤート、第４図は第３図に示すステツプ
１００６の詳細なフローチヤート、第５図は第３
図に示すステツプ１００７の詳細なフローチヤー
ト、第６図は第１図の実施例の作動を説明するた
めに用いるエンジン状態補正量K₃のマツプ、第
７図はエバポシステムの概略図、第８図は蒸発燃
料がエンジン状態補正量K₃へ及ぼす影響を示す
特性図、第９図はエンジン状態補正量K₃の決定
方法を示す図である。１…エンジン、１１…空気量センサ、１４…空
燃比センサ、１５…回転速度センサ、１６…アイ
ドルスイツチ、２０…制御回路、１００…マイク
ロプロセツサ（CPU）、１０７…不揮発性メモリ
をなす一時記憶ユニツト（RAM）。

Claims

【特許請求の範囲】

１エンジンの排気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
号によつて吸入混合気の空燃比を帰還制御する方
法であつて、前記空燃比センサからの信号を積分
処理するステツプ、少なくともエンジンのスロツ
トル位置を含む各種のエンジン運転状態を検出す
るステツプ、スロツトルがアイドル位置にある
時、前記積分処理にて得た積分補正量を基にエン
ジン運転状態に対応させてエンジン状態補正量を
計算しこれをアイドル時のエンジン状態補正量と
して記憶手段に記憶するステツプ、このようにし
て求めたアイドル時のエンジン状態補正量と、ス
ロツトルがアイドル以外の位置にある時のエンジ
ン吸入空気量、エンジン回転速度又は吸気管内圧
等の単独又は組み合わせから成るエンジンパラメ
ータとでエンジン状態補正量を計算しこれをオフ
アイドル時のエンジン状態補正量として記憶手段
に記憶するステツプ、及び前記積分補正量と記憶
させた前記エンジン状態補正量とによつてその時
のエンジン運転状態に応じて吸入混合気の空燃比
を制御するステツプを含んで成る空燃比制御方
法。