JPH0243014B2 - - 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は、所定の検出
精度を得るために、空燃比を変動させるのに伴つ
て実際にエンジン回転数をある程度の範囲で変化
させる必要があることから、運転者の操作によら
ずに運転者が感知し得る回転変動が生起して、運
転者に違和感を与える問題があるとともに、この
回転変動に起因してエンジン振動が発生する恐れ
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、空燃比変化に伴う回転変動による運転者の違
和感を解消するとともに、この回転変動に起因す
るエンジン振動を防止する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、アイド
ル時のエンジン回転数を一定値にフイードバツク
制御するアイドル回転数制御装置と、エンジンに
燃料を供給する燃料供給手段と、該燃料供給手段
に信号を出力して空燃比を変える空燃比変更手段
と、前記アイドル回転数制御装置の制御量を検出
する変動検出手段と、アイドル時に前記空燃比変
更手段に空燃比を所定の特性で変える信号を出力
し、該空燃比変化に伴う変動検出手段の検出値を
受け、空燃比の変化に伴う上記アイドル回転数制
御装置の制御量の変動との関係から空燃比を目標
値に制御する制御信号を求め上記空燃比変更手段
に出力する制御手段とを備え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、アイドル時に空燃比を所定の
特性で変化させ、それに伴つて変動するアイドル
回転数制御装置の制御量を検出し、この検出値に
より空燃比とエンジン回転数との関係から空燃比
を目標値に制御する制御信号を求め、空燃比を目
標値に制御するようにしたことにより、この空燃
比変化に対応する検出を行つているときにもアイ
ドル回転数制御装置によりエンジン回転数は略一
定の値に維持され、運転者に感知されない程度の
回転変動幅であつて、実質的にはエンジン回転数
が変化することなくその検出を行うことができ、
運転者の操作に伴わないエンジン回転数変化を感
知させることなく制御を行つて、運転者の違和
感、エンジン振動の発生を未然に防止し、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。

また、上記スロツトル弁３にはアイドル開度を
調整するアクチユエータ８（比例ソレノイド）が
連接され、該アクチユエータ８にはアイドル回転
数制御回路９からの制御信号が出力されて、アイ
ドル時のエンジン回転数を一定値に制御する公知
のアイドル回転数制御装置１０が設けられてい
る。上記アイドル回転数制御回路９にはエンジン
１の回転数を検出する回転数センサー１１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１２の検出信号がそれぞれ入力
され、アイドルスイツチ１２がオン状態となつた
アイドル時に、回転数センサー１１の検出回転数
が設定値となるようにアクチユエータ８を作動す
る制御信号を出力するものである。

一方、上記コントロールユニツト７には、上記
回転数センサー１１の検出信号、アイドルスイツ
チ１２の検出信号に加えて、吸気通路２の吸気負
圧を検出する負圧センサー１３の検出信号、およ
び上記アイドル回転数制御装置１０のアクチユエ
ータ８のポジシヨン（制御量）を検出するポジシ
ヨンセンサー１４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１５と、ポジシ
ヨンセンサー１４の信号を受けてエンジン回転数
変化に関連する信号（エンジン回転数を一定に保
つための制御量）を検出する変動検出手段１６
と、前記負圧センサー１３および回転数センサー
１１の回転数信号を受けて燃料噴射量（燃料噴射
パルス幅）を演算し空燃比変更手段１５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１
７とを有し、また、上記制御手段１７はアイドル
スイツチ１２の信号を受けアイドル運転時に空燃
比を変動させ、この空燃比変化に伴うアイドル回
転数制御装置１０の制御量を変動検出手段１６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。これに対し、前記アイドル回転数制御
装置１０はエンジン回転数を一定に保つために、
エンジン回転数が設定回転数より高いときにはス
ロツトル弁３を閉じる方向（正方向）にアクチユ
エータ８を駆動し、低いときにはスロツトル弁３
を開く方向（負方向）にアクチユエータ８を駆動
してエンジン回転数を設定値に保つものである。
そこで、上記制御手段１７は、空燃比のリツチ側
もしくはリーン側への変化に対してアイドル回転
数制御装置１０の制御量が正方向に移動するか負
方向に移動するかを検出し、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、制御量の変動が最も少ないこともしくは制御
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ノ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に対応したアクチユエータ８のポジシヨン
変化が正方向（閉弁方向）か負方向（開弁方向）
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
となる空燃比（13.5）に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１２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。ステツプＳ９で各値を演算初期値
に設定する。

ステツプＳ１０からＳ１５は燃料噴射パルスを
基準値αから補助的変動βに増加するためのもの
であつて、ステツプＳ１０で燃料噴射パルスをＴ
＝Ｔ＋α＋βに設定し、ステツプＳ１１でアクチ
ユエータ８のポジシヨン変動量ΔP（ｎ）を演算し
て、ステツプＳ１２でこの値をメモリに記憶す
る。ステツプＳ１１の演算は、βを１段大きくし
たときのポジシヨンＰ（β）から前段のポジシヨ
ンＰ（β−１）を引き、これに前回のポジシヨン
変動量ΔP（ｎ−１）を加算したものである。上記
βが所定値Ｘ（βの全変動段の半数）になつたか
どうかステツプＳ１３で判断する。この判断が
NOのときにはステツプＳ１４でｎをｎ＋１とす
るとともに、ステツプＳ１５でβをβ＋１とし
て、ステツプＳ１０に戻つてβの増大を伴うポジ
シヨン変動量ΔP（ｎ）を順次演算し、それぞれ記
憶する。

上記ステツプＳ１３の判断がYESでβがＸと
なつたときには、ステツプＳ１６ないしＳ２１で
燃料噴射パルスを基準値αに減少する。ステツプ
Ｓ１６でｎをｎ＋１とするとともに、ステツプＳ
１７でβをβ−１としてから、ステツプＳ１８で
燃料噴射パルスをＴ＝Ｔ＋α＋βに設定し、ステ
ツプＳ１９でポジシヨン変動量ΔP（ｎ）を演算し
て、ステツプＳ２０でこの値をメモリに記憶す
る。上記ステツプＳ１９の演算は、βを１段小さ
くした時のポジシヨンＰ（β）から前段のポジシ
ヨンＰ（β＋１）を引いて、これに前回の変動量
ΔP（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Ｓ２１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の減少に伴うポジシヨン変動量
ΔP（ｎ）を演算し、それぞれ記憶する。

ステツプＳ２１の判断がYESでβ＝０となる
と、上記ステツプＳ１２およびＳ２０で記憶した
各ポジシヨン変動量ΔP（ｎ）をステツプＳ２２で
積算して積算変動量ΣΔposを演算し、この値が正
（０以上）かどうかをステツプＳ２３で判断する。
この判断がYESの時には、空燃比をリツチ側に
変化してポジシヨン移動量が正方向（開弁方向）
に変動したことから、現在の燃料噴射パルスＴ＋
αに対応する空燃比が13.5よりリーンであるの
で、ステツプＳ２４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ポジシヨン移動
量が負方向に変動したことから、現在の燃料噴射
パルスＴ＋αに対応する空燃比が13.5よりリツチ
であるので、ステツプＳ２５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Ｓ２６で上記αの値を記憶した後、ス
テツプＳ２７に進んで各値を演算初期値に設定す
る。ステツプＳ２８からＳ３３は燃料噴射パルス
を基準値αから補助的変動βに減少するためのも
のであつて、ステツプＳ２８で燃料噴射パルスを
Ｔ＝Ｔ＋α＋βに設定した後、ステツプＳ２９で
ポジシヨン変動量ΔP（ｎ）を演算し、ステツプＳ
３０でこの値をメモリに記憶する。ステツプＳ２
９の演算は、βを１段小さくした時のポジシヨン
Ｐ（β）からの前段のポジシヨンＰ（β＋１）を引
いて、この値に前回の変動量ΔP（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Ｓ
３１で判断し、NOのときにはステツプＳ３２で
ｎをｎ＋１とするとともに、ステツプＳ３３でβ
をβ−１として、ステツプＳ２８に戻つてβの減
少に伴うポジシヨン変動量ΔP（ｎ）を順次演算
し、それぞれ記憶する。

上記ステツプＳ３１の判断がYESでβが−Ｘ
となつた時には、ステツプＳ３４ないしＳ３９で
燃料噴射パルスを基準値αに増大する。まず、ス
テツプＳ３４でｎをｎ＋１とするとともに、ステ
ツプＳ３５でβをβ＋１としてから、ステツプＳ
３６で燃料噴射パルスをＴ＝Ｔ＋α＋βに設定し
て、ステツプＳ３７でポジシヨン変動量ΔP（ｎ）
を演算し、ステツプＳ３８でこの値をメモリに記
憶する。ステツプＳ３７の演算は、βを１段大き
くした時のポジシヨンＰ（β）からの前段のポジ
シヨンＰ（β−１）を引いて、これに前回の変動
量ΔP（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Ｓ３９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の増大に伴うポジシヨン変動量
ΔP（ｎ）を演算し、それぞれ記憶する。

ステツプＳ３９の判断がYESでβ＝０となる
と、上記ステツプＳ３０およびＳ３８で記憶した
各ポジシヨン変動量ΔP（ｎ）をステツプＳ４０で
積算して積算変動量ΣΔposを演算し、この値が負
（０未満）かどうかをステツプＳ４１で判断する。
この判断がYESの時には、空燃比をリーン側に
変化してポジシヨン変動量が負方向（開弁方向）
に変動したことから、現在の燃料噴射パルスＴ＋
αに対応する空燃比が13.5よりリーンであるの
で、ステツプＳ４２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ポジシヨン変動
量が正方向に変動したことから、現在の燃料噴射
パルスＴ＋αに対応する空燃比が13.5よりリツチ
であるので、ステツプＳ４３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Ｓ４４で上記αの値を記憶した後、ス
テツプＳ４５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Ｓ４２もしく
はＳ４３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
５の判断がYESの時には、ステツプＳ４６で補
正係数Ｋを演算し、ステツプＳ４７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）、学習フラツグがセルト（YES）さら第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、空燃比を
変化させるのに対応して変動するアイドル回転数
制御装置１０のアクチユエータ８の移動量（制御
量）をポジシヨンセンサー１４にて検出し、実際
のエンジン回転数を運転者が感知し得る程度に大
きく変動させることなく、空燃比をエンジン回転
数が最高回転数となる値に変動させるようにして
いる。なお、アイドル回転数制御装置１０の制御
量としては、上記ポジシヨンセンサー１４による
アクチユエータ８の移動量の他、アイドル回転数
制御回路９からアクチユエータ８に出力される制
御信号から検出するようにしてもよい。

また、上記実施例では、空燃比の変動を基準値
αに加えて補助的変動βにより行い、これに伴な
う回転数変化に関連する信号をポジシヨン変動量
ΔP（ｎ）の積算変動量ΣΔposにより求め、その検
知精度を向上させるものであるが、制御の簡略化
のため上記補助的変動βを省略して基準値αのみ
によるポジシヨン変動幅を求め、このポジシヨン
変動幅により空燃比を制御しても良い。

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アイドル回転数
制御装置の設定変動制御量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変動制御量から空燃比と
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、１０……アイドル回転数
制御装置、１５……空燃比変更手段、１６……変
動検出手段、１７……制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アイドル時のエンジン回転数を所定値にフイ
   ードバツク制御するアイドル回転数制御装置と、
   エンジンに燃料を供給する燃料供給手段と、該燃
   料供給手段に信号を出力して空燃比を変える空燃
   比変更手段と、前記アイドル回転数制御装置の制
   御量を検出する変動検出手段と、アイドル時に前
   記空燃比変更手段に空燃比を所定の特性で変える
   信号を出力し、該空燃比変化に伴う変動検出手段
   の検出値を受け、空燃比の変化に伴う上記アイド
   ル回転数制御装置の制御量の変動との関係から空
   燃比を目標値に制御する制御信号を求め上記空燃
   比変更手段に出力する制御手段とを備えたことを
   特徴とするエンジンの空燃比制御装置。