JPH0221564Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （技術的背景） 本考案は稀薄燃焼させる内燃機関の空燃比制御
装置に関する。

（従来技術） 内燃機関の燃費や排気浄化効率を向上するため
に、混合物の空燃比を稀薄化して運転する方法が
ある。

混合気を稀薄化すると、燃焼が不安定となりが
ちで、機関の安定性を確保するために空燃比はで
きる限り目標値に正確に制御する必要がある。

そこで排気系に排気センサ（酸素センサ）を設
置して、燃料供給量を目標空燃比となるようにフ
イードバツク制御する装置が知られている（例え
ば昭和54年６月、日産自動車(株)発行「ECCSl系エ
ンジン、技術解説書」参照）。

この場合、燃料噴射量（供給量）は運転状態に
よつて所定の空燃比が得られるように吸入空気量
に対応して算出されるのであつて、この目標空燃
比に正しく燃料噴射量が制御されているときは、
排気センサの出力にもとづくフイードバツク補正
分（α）はα＝1.0となり、もし、目標値よりも
空燃比が濃いときはα＜１となり、燃料を減量補
正し、逆に薄いときはα＞１となつて燃料を増量
補正する。

ところで、稀薄燃焼といつても、アイドル運転
など無負荷時には機関安定性を高めるために、ま
た全負荷時には機関出力を確保するために、フイ
ードバツク制御を一時的に中止してそれぞれ空燃
比を濃側に向けて修正し、これ以外の部分負荷時
に限つて、例えばＡ／Ｆ＝21〜23となるように、
フイードバツク制御を行なうようになつている
（第７図参照）。

フイードバツク補正係数αは、フイードバツク
制御の停止時はα＝1.0となるようにクランプし
ており、フイードバツク制御時にのみ検出空燃比
に応じて、上記したように変化する。

（考案が解決しようとする問題点） ところで、混合気の空燃比を第８図のように、
常用運転域でフイードバツク制御により所定の稀
薄値として、それ以外ではこれよりも濃くする場
合、例えば、フイードバツク制御を停止している
Ａ点よりＢ点へと機関を急加速したとすると、空
燃比の目標値が稀薄側へ向けて変化しこれに対し
て実際の混合気は応答遅れにより即座に目標値ま
では薄くならず、したがつてフイードバツク制御
開始の初期に排気系で検出される空燃比は目標値
とのずれが著しく大きくなる。

このため一時的ではあるが、フイードバツク制
御域に移行した初期には、第９図に示すように、
フイードバツク補正係数αがそれまでのα＝１か
らそれ以下の小さな値に急減する。

この結果、フイードバツク補正によつて加速初
期に空燃比が目標値よりもはるかに稀薄側へと過
剰補正されることになり、混合気は一時的にオー
バーリーンとなつてしまい、機関の安定性が損な
われ、加速初期のもたつきや振動の発生を招くと
いう惧れがあつた。

本考案は機関の急加速時などオープン制御域か
らの加速過程でフイードバツク制御域に移行した
当初に所定の短時間だけフイードバツク制御を停
止することにより、上記した問題を解決すること
を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 第１図に示すように、本考案は運転状態を検出
する手段１１と、排気空燃比を検出する手段１２
と、運転状態に応じて目標空燃比を設定する手段
１３と、所定の空燃比が得られるように燃料供給
量をオープン制御する手段１４と、排気空燃比検
出手段１２の出力に応じて目標とする希薄空燃比
に一致するように燃料供給量をフイードバツク制
御する手段１５と、前記運転状態に応じて前記空
燃比をオープン制御する領域とフイードバツク制
御する領域とに判別してオープン制御とフイード
バツク制御とを切り換える判別手段１６と、機関
加速状態を検出する手段１７と、機関加速過程で
のフイードバツク制御領域への運転状態の移行時
に所定の期間だけフイードバツク制御を停止させ
る手段１８とを備えている。

（作用） したがつて本考案は無負荷状態から部分負荷域
へと急加速するときなどに、空燃比のフイードバ
ツク制御を一時的に停止するので、実際の燃焼ガ
スの空燃比の検出遅れに起因しての、空燃比の過
剰修正を防いで、加速初期の運転特定の改善をは
かることができる。

（実施例） 以下、本考案の実施例を第２図、第３図にもと
づいて説明する。

機関本体２３の吸気通路２２には燃料噴射弁２
１が設置され、コントロールユニツト２７からの
噴射信号にもとづいて、機関回転数に同期して燃
料を噴射する。

マイクロコンピユータで構成されるコントロー
ルユニツト２７には、吸入空気量Qaを測定する
エアフローメータ２４並びに機関回転数Ｎを検出
するクランク角センサ２５、クランク位置センサ
２６からの各信号が入力し、これらにもとづいて
吸入空気量に対応して所定の稀薄空燃比が得られ
るように、燃料の噴射量が演算される。

同時に、コントロールユニツト２７には、排気
通路２９に設けた（空燃比）センサ（例えば傾斜
型酸素センサ）３０からの検出値も入力し、空燃
比が正確に目標値と一致するように補正が行なわ
れる。具体的には、コントロールユニツト２７
は、吸入空気量Qaと機関回転数Ｎから機関の負
荷に対応する基本噴射量Tp＝ｆ（Ｎ，Qa）を算
出し、これをそのときの機関水温や運転状態に応
じた補正分（CθEF）と、排気センサ３０の信号
にもとづいてのフイードバツク補正分αと、さら
にはバツテリ電圧補正分Tsなどで補正して、燃
料噴射パルス幅Tiを演算し、このパルス信号に
よつて燃料噴射弁２１を駆動するのであり、これ
らをまとめると、 Ti＝Tp・CθEF・α＋Ts となる。

また、第３図に示すように、吸気通路２２に設
けたスロツトルバルブ３２と連動してポテンシヨ
メータ３１が設けられ、このポテンシヨメータ３
１の出力の変化により、コントロールユニツト２
７は加速状態を判定する。

コントロールユニツト２７では、第７図、第８
図にも示したように、運転状態に応じて設定空燃
比の目標値を、例えば無負荷域ではＡ／Ｆ＝16〜
17、部分負荷域ではＡ／Ｆ＝21〜23、全負荷域で
Ａ／Ｆ＝12〜13というように決め、この空燃比が
得られるように、上述の通り燃料噴射量を演算
し、また空燃比のフイードバツク制御は部分負荷
域のみとして、それ以外の無負荷と全負荷ではオ
ープン制御に切り換えるようにしている。

オープン制御時はエアフローメータ２４とクラ
ンク角センサ２５の出力にもとづいて燃料噴射量
を決め、フイードバツク補正分αによる修正は行
なわないのであり、これは排気センサ３０の測定
機能との関係にもよるが広範囲の空燃比の変化を
正しく検出するのが困難なため、Ａ／Ｆ＝21〜23
の付近の出力のみを正確に取出すようにして、こ
の領域でのみフイードバツク制御するのである。

そして、上記、ポテンシヨメータ３１の出力か
ら、スロツトル開度が急激に増加する加速状態を
判定したときは、オープン制御運転域からフイー
ドバツク制御運転域に移行する場合でも、コント
ロールユニツト２７は空燃比のフイードバツク制
御をフイードバツク制御域への移行の当初に一時
的に中止するようになつている。

これは、それまでの空燃比が、フイードバツク
制御時の空燃比に比較して濃くなつており、この
状態から急にフイードバツク制御を開始すると、
フイードバツク補正分αは空燃比をかなり薄くな
るような指示を与えてしまうためであり、運転状
態が急変化しないで定常的にフイードバツク制御
域へ移行するときは、それほど問題はないが、過
渡時はフイードバツク制御の効きすぎによるオー
バーシユートが大きくなつて、加速初期に空燃比
が極端に稀薄となつてしまうのである。

第４図はコントロールユニツト２７における加
速判別の動作ルーチンであるが、スロツトル開度
θを読み込み、オープン制御からフイードバツク
制御への加速か否かを判断し、もしそうならばス
ロツトル開度の変化速度dθ／dTを演算し、その
演算結果が所定値Ａよりも大きい急加速時には、
タイマＢを所定時間だけセツトする。

一方、フイードバツク補正分αの算出ルーチン
においては、排気センサ３０の出力VO₂を読み込
み、タイマＢがセツトされないOFFのときは、
通常通りαを計算し、これに対してタイマＢがセ
ツトされているときは、その間α＝1.0に固定し、
実質的にフイードバツク制御を中止するのであ
る。

第５図はこのように制御したときの、αとＡ／
Ｆの関係を示しており、フイードバツク制御域へ
の移行の当初にα＝1.0にクランプされるため、
空燃比はオープン制御により、それまでのＡ／Ｆ
＝16〜17からＡ／Ｆ＝21〜23に移行制御され、フ
イードバツク制御による稀薄側への過剰補正が加
えられないために、空燃比の加速移行直後の変動
幅は少ない。

第６図は空燃比を変化させたときの機関の安定
度を示すものであるが、従来は加速初期にオーバ
ーリーンとなつて許容限界を越えてしまうのであ
り、これに対して、本考案では、このようなオー
バーリーン化を確実に防止でき、安定性が向上
（ΔSt）する。

（考案の効果） 以上のように本考案によれば、空燃比をオープ
ン制御している領域から、所定の稀薄空燃比にフ
イードバツク制御する領域へと機関を加速すると
きに、フイードバツク制御域への移行の当初にフ
イードバツク制御を一時的に中止するため、空燃
比の稀薄側への過剰修正を防いで、加速初期のも
たつきや振動増大を回避できるという効果が得ら
れる。

なお、本考案はオープン制御域からフイードバ
ツク制御域への運転状態の移行に伴う空燃比の過
度の希薄化を補償するものであり、運転状態に応
じて設定されたフイードバツク制御域内での継続
的な加速または加速開始に対してはフイードバツ
ク制御を停止しないから、空燃比の変動を回避し
つつも、フイードバツク制御を停止する機会を最
少限にとどめることができ、従つて空燃比制御精
度を高く維持できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のクレーム対応図である。第２
図は本考案の実施例を示す概略構成図、第３図は
同じく要部の断面図、第４図は制御動作ルーチン
を示すフローチヤート、第５図は作動特性図、第
６図は空燃比と機関安定限界の関係を示す説明図
である。第７図は運転状態と目標空燃比の関係を
表す特性図、第８図は空燃比の制御目標値とフイ
ードバツク制御域の関係を示す説明図、第９図は
従来の機関負荷とフイードバツク補正係数と実際
に制御される空燃比の関係をあらわす特性図であ
る。 １１……運転状態検出手段、１２……排気空燃
比検出手段、１３……空燃比設定手段、１４……
オープン制御手段、１５……フイードバツク制御
手段、１６……運転域判別手段、１７……加速状
態検出手段、１８……フイードバツク制御一時停
止手段。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 運転状態を検出する手段と、排気空燃比を検出
   する手段と、運転状態に応じて目標空燃比を設定
   する手段と、所定の空燃比が得られるように燃料
   供給量をオープン制御する手段と、排気空燃比検
   出手段の出力に応じて目標とする希薄空燃比に燃
   料供給量をフイードバツク制御する手段と、前記
   運転状態に応じて前記空燃比をオープン制御する
   領域とフイードバツク制御する領域とに判別して
   オープン制御とフイードバツク制御とを切り換え
   る手段と、機関加速状態を検出する手段と、機関
   加速過程でのフイードバツク制御領域への運転状
   態の移行時に所定の期間だけフイードバツク制御
   を停止させる手段とを備えることを特徴とする内
   燃機関の空燃比制御装置。