JPH0658079B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

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に係り、特に学習制
御によって過度時の空燃比を目標空燃比に制御するよう
にした内燃機関の空燃比制御装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、排気中の残留酸素濃度から空燃比を検出する
Ｏ_２センサ出力に基づいて空燃比を理論空燃比に制御す
るための空燃比フイードバツク補正係数ＦＡＦを演算
し、基本燃料噴射量ＴＰと空燃比フイードバツク補正係
数ＦＡＦとを乗算して燃料噴射量を定め、この燃料噴射
量に相当する量の燃料を噴射して空燃比を理論空燃比に
収束させるよう制御することが行なわれている。上記Ｏ
_２センサ出力は理論空燃比を境に反転し、上記空燃比フ
イードバツク補正係数ＦＡＦはＯ_２センサ出力が反転し
て次に反転するまでの間燃料噴射弁を積分動作させるよ
うに定められている。また、吸気系の空燃比の変化が排
気系に表われるまでに応答遅れがあるため、ハンチング
等を防止すべく上記動分動作時間はある程度長く定めら
れている。従って、上記の空燃比制御装置によって制御
される空燃比は、理論空燃比を中心として緩やかにリツ
チ、リーンを繰返す。

しかしながら、経年変化によってバルブクリアランスの
変化、燃料噴射弁の噴口へのデポジツトの付着による特
性変化が生じると空燃比を理論空燃比に制御できなくな
る。また、アルコール混合燃料や蒸溜特性がばらついた
燃料を使用すると、定常状態のみでなく過渡状態におい
ても空燃比を理論空燃比に制御できなくなる。

このため、特開昭６０−２７７４６号公報に示されるよ
うに、空燃比フイードバツク補正係数ＦＡＦの平均値Ｆ
ＡＦ₀₁と空燃比フイードバツク補正係数ＦＡＦのピーク
値との偏差ｅを演算し、この偏差の大きさに応じて空燃
比フイードバツク補正係数ＦＡＦを変化させて加速時の
空燃比を学習制御することが行なわれている（第２
図）。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来の空燃比学習制御では、空燃比フイ
ードバツク補正係数ＦＡＦの平均値と空燃比フイードバ
ツク補正係数ＦＡＦのピーク値との偏差を演算して学習
制御を行なっているが、上述したように積分動作の時間
が長い、すなわち空燃比フイードバツク補正係数ＦＡＦ
のピーク間の傾きが緩やかであるため、加速時にスパイ
クリーンが発生しても第２図に示すように上記偏差が大
きくならないことから空燃比フイードバツク補正係数Ｆ
ＡＦが学習されず、スパイクリーン発生による空燃比の
変動を防止することができない、という問題があった。

本発明は、上記問題点を解決すべく成されたもので、ス
パイクリーンが発生した場合においても学習を行なって
空燃比が変動しないようにした内燃機関の空燃比制御装
置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明は、機関空燃比に比例
した信号に基づいて空燃比を目標空燃比に制御するため
の空燃比フイードバツク補正係数を演算すると共に、該
空燃比フイードバツク補正係数と加速時に燃料噴射量を
増量するための増量係数とに基づいて燃料噴射量を演算
し、演算された燃料噴射量に相当する量の燃料を噴射し
て空燃比を制御する内燃機関の空燃比制御装置におい
て、機関空燃比と目標空燃比との偏差を演算する偏差演
算手段と、加速時に前記偏差が予め定められた所定範囲
内の値になるように前記増量係数を変化させる係数変化
手段とを設けたことを特徴とする。

［作用］ 本発明によれば、機関空燃比に比例した信号に基づいて
空燃比を目標空燃比に制御するための空燃比フイードバ
ツク補正係数が演算され、偏差演算手段は機関空燃比に
比例した信号から定まる機関空燃比と目標空燃比との偏
差を演算する。そして、係数変化手段は、加速時に、こ
の偏差が所定範囲内の値になるように増量係数を変化さ
せる。例えば、機関空燃比から目標空燃比を減算した偏
差が上記所定範囲の上限以上のときには増量係数を所定
値大きくする。この結果、加速時に大きくされた増量係
数に応じて大きく燃料噴射量が増量されて空燃比フイー
ドバツク補正係数が小さくされ、偏差が所定範囲内の値
にされる。逆に、偏差が上記所定範囲の下限以下のとき
には増量係数を所定値小さくする。この結果、加速時に
小さくされた増量係数に応じて燃料噴射量が増量されて
空燃比フイードバツク補正係数が大きくされ、偏差が所
定範囲内の値にされる。

［実施例］ 以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

第３図は本発明が適用可能な内燃機関（エンジン）を示
すもので、エアクリーナ（図示せず）の下流側には、ス
ロツトル弁８が配置され、このスロツトル弁８にスロツ
トル弁全閉状態（アイドル位置）でオンするアイドルス
イツチ１０が取付けられ、スロツトル弁８の下流側にサ
ージタンク１２が設けられている。このサージタンク１
２には、ダイヤフラム式の圧力センサ６が取付けられて
いる。また、スロツトル弁８を迂回しかつスロツトル弁
上流側とスロツトル弁下流側のサージタンク１２とを連
通するようにバイパス路１４が設けられている。このバ
イパス路１４には４極の固定子を備えたパルスモータ１
６Ａによって開度が調節されるアイドルスピードコント
ロール（ＩＳＣ）バルブ１６Ｂが取付けられている。サ
ージタンク１２は、インテークマニホールド１８及び吸
気ポート２２を介してエンジン２０の燃焼室に連通され
ている。そして、このインテークマニホールド１８内に
突出するよう各気筒毎に、又は気筒グループ毎に燃料噴
射弁２４が取付けられている。

エンジン２０の燃焼室は、排気ポート２６及びエキゾー
ストマニホールド２８を介して三元触媒を充填した触媒
装置（図示せず）に連通されている。このエキゾースト
マニホールド２８には、理論空燃比よりも希薄側の空燃
比域で排ガス中の残留酸素濃度に比例した空燃比信号を
出力するリーンセンサ３０が取付けられている。エンジ
ンブロツク３２には、このエンジンブロツク３２を貫通
してウオータジヤケツト内に突出するよう冷却水温セン
サ３４が取付けられている。この冷却水温センサ３４
は、エンジン冷却水温を検出して水温信号を出力する。

エンジン２０のシリンダヘツド３６を貫通して燃焼室内
に突出するように各気筒毎に点火プラグ３８が取付けら
れている。この点火プラグ３８は、デイストリビユータ
４０及びイグナイタ４２を介して、マイクロコンピユー
タ等で構成された電子制御回路４４に接続されている。
このデイストリビユータ４０内には、デイストリビユー
タシヤフトに固定されたシグナルロータとデイストリビ
ユータハウジクンに固定されたピツクアツプとで各々構
成された気筒判別センサ４６及び回転角センサ４８が取
付けられている。６気筒エンジンの場合、気筒判別セン
サ４６は例えば７２０°ＣＡ毎に気筒判別信号を出力
し、回転角センサ４８は例えば３０°ＣＡ毎にエンジン
回転数信号を出力する。

電子制御回路４４は第４図に示すように、中央処理装置
（ＭＰＵ）６０，リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）６
２，ラムダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）６４，バツ
クアツプラム（ＢＵ−ＲＡＭ）６６，入出力ポート６
８，入力ポート７０，出力ポート７２，７４，７６及び
これらを接続するデータバスやコントロールバス等のバ
ス７８を含んで構成されている。入出力ポート６８に
は、アナログ−デイジダル（Ａ／Ｄ）変換器７８，マル
チプレクサ８０及びバツフア８２，８４を介して圧力セ
ンサ６及び冷却水温センサ３４が接続されている。ＭＰ
Ｕ６０は、マルチプレクサ８０およびＡ／Ｄ変換器７８
を制御して、圧力センサ６出力および水温センサ３４出
力を順次デイジタル信号に変換してＲＡＭ６４に記憶さ
せる。入力ポート７０には、Ａ／Ｄ変換器８８及び電流
電圧変換器８６を介してリーンセンサ３０が接続される
と共に波形整形回路９０を介して気筒判別センサ４６及
び回転角センサ４８が接続され、またアイドルスイツチ
１０が接続されている。出力ポート７２は駆動回路９２
を介してイグナイタ４２に接続され、出力ポート７４は
駆動回路９４を介して燃料噴射弁２４に接続され、そし
て出力ポート７６は駆動回路９６を介してＩＳＣバルブ
のパルスモータ１６Ａに接続されている。なお、９８は
クロツク、１００はタイマである。上記ＲＯＭ６２に
は、以下で説明する制御ルーチンのプログラム等が予め
記憶されている。

次に上記エンジンに本発明を適用した一実施例の制御ル
ーチンについて説明する。

第１図は上記実施例のメインルーチンの一部を示すもの
で、ステツプ１１０においてエンジン冷却水温が所定値
以上か否かを判断することによりエンジンが暖機された
か否かを判断する。暖機後と判断されたときはステツプ
１１２において、リーンセンサ３０によって検出された
現在の空燃比Ａ／Ｆから予めＲＯＭに記憶されている目
標空燃比Ａ／Ｆ_０を減算することにより偏差ｅを演算す
る。次のステツプ１１４では、吸気管圧力の変化率が所
定値以上かまたはアイドルスイツチがオンからオフに変
化したか等を判断することにより、現在加速運転状態か
否かを判断する。ステツプ１１４で加速運転状態と判断
されたときは、ステツプ１１６で偏差ｅが空燃比を収束
させるべき加速時の所定範囲の上限値Ｋ_１以上か否かを
判断し、上限値Ｋ_１以上のときはステツプ１１８で加速
増量係数Ｋａを所定値α_１だけ大きくして、大きくされ
た加速増量係数ＫａをＢＵ−ＲＡＭに記憶する。すなわ
ち、第５図に示すように、偏差ｅが目標空燃比Ａ／Ｆ_０
を中心とする所定範囲の上限値Ｋ_１以上のときは、加速
増量係数Ｋａを大きくする。このように、加速増量係数
Ｋａが大きくされる結果、加速増量係数Ｋａを用いて燃
料噴射を実行したとき、空燃比がリツチ側に変化するた
めリーンセンサ出力のレベルが低くなってリーンセンサ
出力を所定範囲内の値に収束させることができる。

一方、偏差ｅが上限値Ｋ_１未満のときは、ステツプ１２
０において偏差ｅが所定範囲の下限値−Ｋ_２以下か否か
を判断し、この判断が肯定ならばステツプ１２２で加速
増量係数Ｋａを所定値α_２だけ小さくして、小さくされ
た加速増量係数をＢＵ−ＲＡＭに記憶する。

ステツプ１１４で加速運転状態でないと判断されたとき
は、ステツプ１２４で減速運転状態か否かを判断し、減
速運転状態と判断されたときは、ステツプ１２６で偏差
ｅが空燃比を収束させるべき減速時の所定範囲の上限値
Ｋ_３以上か否かを判断し、上限値Ｋ_３以上のときはステ
ツプ１２８で減速減量係数Ｋｄを所定値β_１だけ大きく
して、ＢＵ−ＲＡＭに大きくした減速減量係数Ｋｄを記
憶する。

一方、偏差ｅが上限値Ｋ_３未満のときは、ステツプ１３
０において偏差ｅが所定範囲の下限値−Ｋ_４以下か否か
を判断し、この判断が肯定ならばステツプ１３２で減速
減量係数Ｋｄを所定値β_１だけ小さくして、小さくされ
た減速減量係数ＫｄをＢＵ−ＲＡＭに記憶する。

ステツプ１２４で減速運転状態でないと判断されたと
き、すなわち定常運転状態と判断されたときは、ステツ
プ１３４で偏差ｅが空燃比を収束させるべき所定範囲の
上限値Ｋ_５以上か否かを判断し、上限値Ｋ_５以上のとき
はステツプ１３６で空燃比フイードバツク補正係数ＦＡ
Ｆを所定値γ_１だけ大きくしてＢＵ−ＲＡＭに記憶す
る。一方、偏差ｅが上限値Ｋ_５未満のときは、ステツプ
１３８で偏差ｅが所定範囲の下限値−Ｋ_６以下か否かを
判断してこの判断が肯定ならばステツプ１４０で空燃比
フイードバツク補正係数ＦＡＦをγ_２だけ小さくしてＢ
Ｕ−ＲＡＭに記憶する。

第６図は空燃比フイードバツク補正係数ＦＡＦ演算ルー
チンを示すもので、ステツプ１４２においてリーンセン
サ出力に基づいて得られる空燃比Ａ／Ｆと目標空燃比Ａ
／Ｆ_０とを比較して、Ａ／Ｆ＞Ａ／Ｆ_０ならばステツプ
１４４で空燃比フイードバツク補正係数ＦＡＦを所定値
α大きくし、Ａ／Ｆ≦Ａ／Ｆ_０ならばステツプ１４６で
空燃比フイードバツク補正係数ＦＡＦを所定値α小さく
する。上記のように制御したときの空燃比フイードバツ
ク補正係数ＦＡＦの変化を第７図に示す。なお、この空
燃比フイードバツク補正係数ＦＡＦの初期値は、第１図
のルーチンのステツプ１３６、１４０で変化された値、
すなわち学習された値が採用される。従って、経年変化
等によって空燃比が目標空燃比よりリーン側に制御され
るようになったときは空燃比フイードバツク補正係数Ｆ
ＡＦの平均値は大きくなる。

第８図は所定クランク角（例えば、７２０°ＣＡ）毎に
割込みにより実行される燃料噴射量演算ルーチンを示す
もので、ステツプ１５０においてＲＡＭに記憶されてい
る現在の吸気管圧力ＰＭ_ιおよびエンジン回転数ＮＥを
取込み、ステツプ１５２で今回取込んだ吸気管圧力ＰＭ
_ιから前回取込んだ吸気管圧力ＰＭ_ι−１を減算して吸
気管圧力の変化量ΔＰＭを演算する。次のステツプ１５
４では、吸気管圧力ＰＭ_ιとエンジン回転数ＮＥとに基
づいて従来と同様に基本燃料噴射量τ_Ｂ演算する。続い
て、ステツプ１５６で現在減速運転状態か加速運転状態
かを判断し、加速運転状態のときはステツプ１５８でＢ
Ｕ−ＲＡＭから加速増量係数Ｋａを読込み、減速運転状
態のときはステツプ１６０でＢＵ−ＲＡＭから減速増量
係数Ｋｄを読込んで、次の式に従って燃料噴射量τを演
算する。

τ＝τ_Ｂ・ＦＡＦ・ （１＋ＫａΔＰＭ＋ＫｄΔＰＭ・・・）…(1) 上記（１）式において加速時には変化量ΔＰＭが正（Ｋ
ｄは０）になるため、燃料噴射量が増量され、減速時に
は変化量ΔＰＭが負（Ｋａは０）になるため、燃料噴射
量が減量される。また、加減速時に空燃比が所定範囲外
の値になったとき加減速の増量係数が学習されて次回の
加減速時に空燃比が修正されるため、過度時の空燃比を
平滑化することができる。

なお、上記では吸気管圧力とエンジン回転数とで基本燃
料噴射量を定めるエンジンについて説明したが本発明は
これに限定されるものではなく、吸入空気量とエンジン
回転数とで基本燃料噴射量を定めるエンジンにも適用す
ることが可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、機関空燃比と目標
空燃比との偏差に応じて増量係数を学習しているため、
スパイクリーンが発生した場合においても空燃比の変動
を防止することができる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のメインルーチンを示す流れ
図、第２図は従来の空燃比フイードバツク補正係数ＦＡ
Ｆの変化を説明するための線図、第３図は本発明の一実
施例の空燃比制御装置を備えたエンジンの概略図、第４
図は第３図の制御回路の詳細を示すブロツク図、第５図
は偏差と上下限値との関係を示す線図、第６図は上記実
施例の空燃比フイードバツク補正係数ＦＡＦ演算ルーチ
ンを示す流れ図、第７図は上記実施例の空燃比フイード
バツク補正係数ＦＡＦの変化を示す線図、第８図は上記
実施例の燃料噴射量演算のルーチンを示す流れ図であ
る。 ６……圧力センサ、 １０……アイドルスイツチ、 ２４……燃料噴射弁、 ３０……リーンセンサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関空燃比に比例した信号に基づいて空燃
   比を目標空燃比に制御するための空燃比フイードバツク
   補正係数を演算すると共に、該空燃比フイードバツク補
   正係数と加速時に燃料噴射量を増量するための増量係数
   とに基づいて燃料噴射量を演算し、演算された燃料噴射
   量に相当する量の燃料を噴射して空燃比を制御する内燃
   機関の空燃比制御装置において、機関空燃比と目標空燃
   比との偏差を演算する偏差演算手段と、加速時に前記偏
   差が予め定められた所定範囲内の値になるように前記増
   量係数を変化させる係数変化手段とを設けたことを特徴
   とする内燃機関の空燃比制御装置。