JPH0243013B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、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） 従来より、エンジンの燃焼室に供給する混合気
の空燃比を、その運転状態に応じて適正な値に制
御する技術が種々提案され、例えば、排気ガスの
酸素濃度から空燃比を検出する排気センサーを設
け、その検出信号に応じてエンジンに供給する空
燃比を制御するようにしたものがある。しかる
に、上記排気センサーはその使用条件等によつて
耐久性に問題があり、長時間適正な検出信号を得
ることは困難であり、空燃比制御の精度が低下す
る結果、排気ガス対策、燃料消費率の性能を所期
の状態に維持することができない恐れがある。

そこで、特公昭56―33569号に見られるように、
アイドル時等の定常運転時には空燃比変化に対し
てエンジン回転数は所定の特性でもつて変化する
ことから、この定常運転時に常時微小空燃比変動
を与え、これに伴う回転速度変動を検出し、検出
回転速度変動幅が設定空燃比の値となるように調
整して、適正空燃比制御を行うようにした技術が
ある。

上記のような先行技術において、空燃比を変動
させてから実際にエンジン回転数がこれに対応し
て変化するまでには相当の時間を要するものであ
つて、例えば、連続的に空燃比を変動させたとき
には、空燃比とエンジン回転数との相関関係を得
ることは非常に困難であり、実施化を図る際には
この検出値の処理を適正にしないと検出誤差が大
きくなつて、空燃比制御の精度が低下し、長時間
の定常運転時においてのみ有効に作動するだけの
ものとなる恐れがある。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑み、空燃比変化に伴うエ
ンジン回転数変化に関連する信号を検出し、該検
出値に基づいて空燃比を目標値に制御するにおい
て、上記空燃比変化に伴うエンジン回転数変化の
検出誤差の発生を低減し、精度のよい空燃比制御
を行うようにしたエンジンの空燃比制御装置を提
供することを目的とするものである。

（発明の構成） 本発明のエンジンの空燃比制御装置は、エンジ
ンに燃料を供給する燃料供給手段と、空燃比を変
える空燃比変更手段と、空燃比変化に伴うエンジ
ン回転数変化に関連する信号を検出する回転数変
動検出手段と、該回転数変動検出手段の検出値に
基づいて空燃比変更手段に制御信号を出力して空
燃比を目標値に制御する制御手段とを備えたもの
において、上記制御手段は、目標空燃比を得るた
めに空燃比の基準値αを段階的に変更するととも
に、該基準値αを変更してから所定時間後にこの
基準値αを基準に空燃比を補助的に増減変更する
補助的変動βを行う信号を前記空燃比変更手段に
出力し、該補助的変動βに伴う回転数変動検出手
段の検出値を受けて上記基準値αの変更の方向を
決定するように構成したことを特徴とするもので
ある。

（発明の効果） 本発明によれば、空燃比変化に伴うエンジン回
転数変化に関連する信号を検出し、該検出値に基
づいて空燃比を目標値に制御するにおいて、エン
ジン回転数変化検出時には基準値αを段階的に変
更してから所定時間後に回転変動検出のための補
助的変動βを行い、該補助的変動βのみによる回
転変動の検出値を受けるようにして、目標値への
空燃比制御による変更と空燃比特性を検出するた
めの変更とを分離して時間差をもつて行うことに
より、この補助的変動βによる空燃比変化に対応
するエンジン回転数変化を正確に検出することが
でき、検出誤差を低減して、空燃比制御の精度の
向上を図り、排気ガス対策、燃料消費率の性能を
所期の状態に維持することができる。

（実施例） 以下、図面により本発明の実施例を説明する。
第１図は全体構成を示し、エンジン１に吸気を供
給する吸気通路２には、スロツトル弁３が配設さ
れエアクリーナ４が設けられるとともに、エンジ
ン１に燃料を供給する燃料供給手段５を構成する
燃料噴射ノズル６が介装されている。上記燃料噴
射ノズル６にはコントロールユニツト７からの制
御信号が出力されて燃料噴射量が制御され、空燃
比が調整される。

上記コントロールユニツト７には、エンジン１
の回転数を検出する回転数センサー８の検出信
号、吸気通路２の吸気負圧を検出する負圧センサ
ー９の検出信号、およびスロツトル弁３の全閉状
態を検出するアイドルスイツチ１０の検出信号が
それぞれ入力される。このコントロールユニツト
７は、上記燃料噴射ノズル６に出力する燃料噴射
パルスを調整して空燃比を変更する空燃比変更手
段１１と、前記回転数センサー８の信号を受けて
エンジン回転数変化に関連する信号を検出する回
転数変動検出手段１２と、前記負圧センサー９お
よび回転数変動検出手段１２の回転数信号を受け
て燃料噴射量（燃料噴射パルス幅）を演算して空
燃比変更手段１１に制御信号を出力し空燃比を目
標値に制御する制御手段１３とを有し、また、上
記制御手段１３はアイドルスイツチ１０の信号を
受けアイドル運転時に空燃比を段階的に変動さ
せ、この空燃比変化に伴うエンジン回転数変化を
空燃比変化から遅れを持たせて回転数変動検出手
段１２の信号によつて検出し、この信号に基づい
て空燃比と燃料噴射パルスとの関係を求め、空燃
比を目標値に制御するように構成されている。

第２図は空燃比変化に伴うエンジン回転数変化
の特性を示すものであつて、例えばアイドル時の
ような定常運転状態では、エンジン回転数は空燃
比が13.5のときに最高回転数となり、この空燃比
よりリーン（例えば16）であつても、リツチ（例
えば12）であつてもエンジン回転数は低下するも
のであり、その変化特性は各空燃比において異な
つている。そこで、上記制御手段１３は、空燃比
のリツチ側もしくはリーン側への変化ΔA／Ｆに
対して回転数変動Δrpmが上昇するか低下するか
を検出し、これから空燃比が13.5よりもリツチ側
かリーン側かを判定し、空燃比をエンジン回転数
が最高となる方向に変動させ、エンジン回転数の
変動が最も少ないこともしくは変動が反転する時
点を最高回転位置と判断し、この時の燃料噴射パ
ルスを空燃比の13.5に対応する値として学習検出
し、これに基づいて実際の目標空燃比例えば理論
空燃比（14.7）に制御するべく、これに対応した
燃料噴射パルスに補正して空燃比制御を行うよう
にしている。

次に上記コントロールユニツト７の作動を、第
３図のメイン処理ルーチン、第４図の学習処理ル
ーチンおよび第５図の割り込み処理ルーチンをそ
れぞれ示すフローチヤートにより説明する。な
お、この例においては、空燃比の学習制御時にお
ける空燃比の変動は、第６図に示すように空燃比
（燃料噴射パルス）の基準値αを段階的に所定量
ずつ変えるとともに、この基準値αにおいて補助
的に増減させるようにしたものであつて、この補
助的変動βに対応したエンジン回転数の変化が上
昇方向か低下方向かにより、基準値αの変化をリ
ツチ側かリーン側にするかを判断し、エンジン回
転数が最高回転数となるように空燃比を変化させ
るものである。

第３図はメイン処理ルーチンを示し、スタート
してステツプＳ１でイニシヤライズを行つた後、
ステツプＳ２でアイドルスイツチ１０がオンかど
うかを判断するとともに、ステツプＳ３でエンジ
ン回転数が800rpm以下かどうかを判断し、両者
の判断がYESのときをエンジン１のアイドル時
として検出し、ステツプＳ４で学習完了フラツグ
がセツトされているかどうかを判断する。この学
習完了フラツグは第４図の学習処理ルーチンでセ
ツトされるものであり、エンジン１が始動されて
空燃比の学習処理を終了すると、この学習完了フ
ラツグがセツトされ、エンジン停止まで学習は行
わないようにしている。

上記ステツプＳ４の判断がNOで学習が完了し
ていない時には、学習フラツグをセツト（Ｓ５）
してから、ステツプＳ６で第４図のルーチンに基
づく学習処理を行つた後、学習フラツグをクリア
（Ｓ７）してこのルーチンを終了する。

第４図の学習処理ルーチンは、スタートしてス
テツプＳ８でイニシヤライズを行つて、学習前の
燃料噴射パルスτ₀（空燃比）を最終目標の燃料噴
射パルス（空燃比）に補正する補正係数Ｋ＝１に
するとともに、燃料噴射パルスの基準値αをメモ
リから呼出す。そして、ステツプＳ９で燃料噴射
パルスをＴ＝Ｔ＋αに設定して燃料噴射を行い、
このαを変えて所定時間ｔ秒経過したかどうか判
断し（Ｓ１０）、ｔ秒経過した後（YES）にステ
ツプＳ１１に進んで各値を演算初期値に設定す
る。

ステツプＳ１２からＳ１７は燃料噴射パルスを
基準値αから補助的βに増加するためのものであ
つて、ステツプＳ１２で燃料噴射パルスをＴ＝Ｔ
＋α＋βに設定し、ステツプＳ１３でエンジン回
転数変動幅ΔN（ｎ）を演算し、ステツプＳ１４
でこの値をメモリに記憶する。ステツプＳ１３の
演算は、βを１段大きくした時の回転数Ｎ（β）
から前段の回転数Ｎ（β−１）を引いて、これに
前回の回転変動幅ΔN（ｎ−１）を加算したもの
である。上記βの値が所定値Ｘ（βの全変動段の
半数）になつたかどうかをステツプＳ１５で判断
し、NOのときにはステツプＳ１６でｎをｎ＋１
とするとともに、ステツプＳ１７でβをβ＋１と
して、ステツプＳ１２に戻つてβの増大に伴う回
転数変動幅ΔN（ｎ）を順次演算し、それぞれ記
憶する。

上記ステツプＳ１５の判断がYESでβがＸと
なつたときには、ステツプＳ１８ないしＳ２３で
燃料噴射パルスを基準値αに減少する。ステツプ
Ｓ１８でｎをｎ＋１とするとともに、ステツプＳ
１９でβをβ−１としてから、ステツプＳ２０で
燃料噴射パルスをＴ＝Ｔ＋α＋βに設定し、ステ
ツプＳ１２でエンジン回転数変動幅ΔN（ｎ）を
演算し、ステツプＳ２２でこの値をメモリに記憶
する。上記ステツプＳ２１の演算は、βを１段小
さくした時の回転数Ｎ（β）から前段の回転数Ｎ
（β＋１）を引いて、これに前回の変動幅ΔN（ｎ
−１）を加算したものである。上記βの値が０に
なつたかどうかをステツプＳ２３で判断し、NO
のときにはβを順次減少して上記ステツプを繰返
し、βの減少に伴う回転数変動幅ΔN（ｎ）を演
算し、それぞれ記憶する。

ステツプＳ２３の判断がYESでβ＝０となる
と、上記ステツプＳ１４およびＳ２２で記憶した
各回転数変動幅ΔN（ｎ）をステツプＳ２４で積
算して積算変動量ΣΔrpmを演算し、この値が正
（０以上）かどうかをステツプＳ２５で判断する。
この判断がYESの時には、空燃比をリツチ側に
変化して回転数が増大方向に変動したことから、
現在の燃料噴射パルスＴ＋αに対応する空燃比の
値が13.5よりリーンであるので、ステツプＳ２６
でαをα＋１としてリツチ方向に変動させる一
方、上記判断がNOのときには、空燃比をリツチ
側に変化して回転数が減少方向に変動したことか
ら、現在の燃料噴射パルスＴ＋αに対応する空燃
比の値が13.5よりリツチであるので、ステツプＳ
２７でαをα−１としてリーン方向に変動させる
ものである。

ステツプＳ２８で上記αの値を記憶した後、ス
テツプＳ９と同様にステツプＳ２９で燃料噴射パ
ルスをＴ＝Ｔ＋αに設定して燃料噴射を行い、こ
のαを変えてから所定時間ｔ秒経過したかどうか
判断し（Ｓ３０）、ｔ秒経過した後（YES）にス
テツプＳ３１に進んで各値を演算初期値に設定す
る。

ステツプＳ３２からＳ３７は燃料噴射パルスを
基準値αから補助的βに減少するためのものであ
つて、ステツプＳ３２で燃料噴射パルスをＴ＝Ｔ
＋α＋βに設定し、ステツプＳ３３でエンジン回
転数変動幅ΔN（ｎ）を演算し、ステツプＳ３４
でこの値をメモリに記憶する。ステツプＳ３３の
演算は、βを１段小さくした時の回転数Ｎ（β）
から前段の回転数Ｎ（β＋１）を引いて、この値
に前回の変動幅ΔN（ｎ−１）を加算したもので
ある。上記βの値が所定値−Ｘ（βの全変動段の
半数）になつたかどうかをステツプＳ３５で判断
し、NOのときにはステツプＳ３６でｎをｎ＋１
とするとともに、ステツプＳ３７でβをβ−１と
して、ステツプＳ３２に戻つてβの減少に伴う回
転数変動幅ΔN（ｎ）を順次演算し、それぞれ記
憶する。

上記ステツプＳ３５の判断がYESでβが−Ｘ
となつた時には、ステツプＳ３８ないしＳ４３で
燃料噴射パルスを基準値αに増大する。まず、ス
テツプＳ３８でｎをｎ＋１とするとともに、ステ
ツプＳ３９でβをβ＋１としてから、ステツプＳ
４０で燃料噴射パルスをＴ＝Ｔ＋α＋βに設定し
て、ステツプＳ４１でエンジン回転数変動幅ΔN
（ｎ）を演算し、ステツプＳ４２でこの値をメモ
リに記憶する。ステツプＳ４１の演算は、βを１
段大きくした時の回転数Ｎ（β）から前段の回転
数Ｎ（β−１）を引いて、これに前回の変動幅
ΔN（ｎ−１）を加算したものである。上記βの
値が０になつたかどうかをステツプＳ４３で判断
し、NOのときにはβを順次増加して上記ステツ
プを繰返し、βの増大に伴う回転数変動幅ΔN
（ｎ）を演算し、それぞれ記憶する。

ステツプＳ４３の判断がYESでβ＝０となる
と、上記ステツプＳ３４およびＳ４２で記憶した
各回転数変動幅ΔN（ｎ）をステツプＳ４４で積
算して積算変動量ΣΔrpmを演算し、この値が負
（０未満）かどうかをステツプＳ４５で判断する。
この判断がYESの時には、空燃比をリーン側に
変化して回転数が減少方向に変動したことから、
現在の燃料噴射パルスＴ＋αに対応する空燃比の
値が13.5よりリーンであるので、ステツプＳ４６
でαをα＋１としてリツチ方向に変動させる一
方、上記判断がNOのときには、空燃比をリーン
側に変化して回転数が増大方向に変動したことか
ら、現在の燃料噴射パルスＴ＋αに対応する空燃
比の値が13.5よりリツチであるので、ステツプＳ
４７でαをα−１としてリーン方向に変動させる
ものである。

ステツプＳ４８で上記αの値を記憶した後、ス
テツプＳ４９でαが２度同一値となつたかどうか
を判断し、同一値となつていないときには、エン
ジン回転数が最高回転数となる燃料噴射パルス
（空燃比）に変化していないものであるから、ス
テツプＳ９に戻つて、上記ステツプＳ４６もしく
はＳ４７で増大もしくは減少されたαの値に応じ
て空燃比を変化させる処理を繰返す。

上記αが２度同一値となつて上記ステツプＳ４
９の判断がYESの時には、ステツプＳ５０で補
正係数Ｋを演算し、ステツプＳ５１で学習完了フ
ラツグをセツトする。この補正係数Ｋの演算は、
αが２度同一値となつた最高エンジン回転数時
（空燃比13.5）の燃料噴射パルスＴ＋αの値、学
習前の燃料噴射パルスτ₀の値および目標空燃比
（例えば14.7）が既知であることから、 （Ｔ＋α）：τ₀K＝１／13.5：１／14.7 に基づいて求められるものである。

第５図の割込み処理ルーチンはエンジンの運転
状態に応じて燃料噴射パルスを設定するものであ
り、スタートしてステツプＳ６０でイニシヤライ
ズを行つた後、エンジン回転数の検出処理（Ｓ６
１）、吸気負圧の検出処理（Ｓ６２）に基づき、
ステツプＳ６３で基本噴射量を演算する。さら
に、この基本噴射量に対し、ステツプＳ６４から
Ｓ６７で水温補正、吸気温補正、高負荷時のエン
リツチ補正、減速時の燃料カツト補正を行い、ス
テツプＳ６８で基本燃料噴射パルスτ₀を演算す
る。

そして、ステツプＳ６９でアイドル状態かどう
かを判断し、アイドル時（YES）には学習フラ
ツグがセツトされているかどうかを判断し（Ｓ７
０）、学習フラツグがセツト（YES）され第４図
の学習処理が行われているときには、ステツプＳ
７１で最終燃料噴射パルスをτ＝Ｔ＋α＋βに設
定し、学習制御時の空燃比変動を行うための燃料
噴射を所定の噴射タイミング（Ｓ７４）で行う。
また、上記ステツプＳ７０の判断がNOで学習が
完了し学習フラツグがクリアされているときに
は、第４図の学習処理で求めた補正係数Ｋに基づ
き、ステツプＳ７２で最終燃料噴射パルスをτ＝
τ₀×Ｋに設定し、目標空燃比となるように燃料噴
射を行う。さらに、前記ステツプＳ６９の判断が
NOでアイドル以外の時には、ステツプＳ７３で
最終燃料噴射パルスをτ＝τ₀×K′に設定し、アイ
ドル以外の運転状態で目標空燃比となるように燃
料噴射を行う。なお、このステツプＳ７３におけ
る補正係数K′は、学習制御で求めた補正係数Ｋ
より補正率の小さな値として大幅な空燃比変動を
避けるようにしている。

上記実施例によれば、空燃比と燃料噴射パルス
との関係を求める学習制御時において、空燃比の
基準値αを段階状に変化させるとともに、この基
準値αの変化と分けて補助的変動βを所定時間後
に行い、空燃比の変動とこれに対する回転数の変
動との対応を明確にして検出誤差の発生を最低限
に抑制し、検出精度の向上ひいては空燃比制御の
精度の向上が図れるものである。

さらに、上記実施例では、空燃比をエンジン回
転数が最高回転数となるような値に変化させ、こ
の時点における燃料噴射パルスを空燃比と対応さ
せて検出するようにし、その後、この検出に基づ
いて補正係数を求めて目標空燃比に制御するよう
にした例について示しているが、前記先行例のよ
うに、所定幅の空燃比変動に対して設定エンジン
回転数変動となるような時点で空燃比を検出する
ようにしたもの、もしくは、所定幅の空燃比変動
に対するエンジン回転数変動から空燃比と対応さ
せるようにしたものなど、種々の変形例に適用可
能なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を明示するための全体構
成図、第２図は空燃比変化に対するエンジン回転
数の変動特性を示す曲線図、第３図はメイン処理
ルーチンを示すフローチヤート図、第４図は学習
処理ルーチンを示すフローチヤート図、第５図は
燃料噴射を行う割込み処理ルーチンを示すフロー
チヤート図、第６図は第４図における空燃比の変
動例を示す説明図である。 １……エンジン、５……燃料供給手段、７……
コントロールユニツト、１１…空燃比変更手段、
１２……回転数変動検出手段、１３……制御手
段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンに燃料を供給する燃料供給手段と、
   空燃比を変える空燃比変更手段と、空燃比変化に
   伴うエンジン回転数変化に関連する信号を検出す
   る回転数変動検出手段と、該回転数変動検出手段
   の検出値に基づいて空燃比変更手段に制御信号を
   出力して空燃比を目標値に制御する制御手段とを
   備えたエンジンの空燃比制御装置において、上記
   制御手段は、目標空燃比を得るために空燃比の基
   準αを段階的に変更するとともに、該基準値αを
   変更してから所定時間後にこの基準値αを基準に
   空燃比を補助的に増減変更する補助的変動βを行
   う信号を前記空燃比変更手段に出力し、該補助的
   変動βに伴う回転数変動検出手段の検出値を受け
   て上記基準値αの変更の方向を決定するように構
   成されていることを特徴とするエンジンの空燃比
   制御装置。