JPS60164635A - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ｌｌＨ＠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１１度がら空燃比
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
よっ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＠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で変化することから、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１１１１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、空燃比を変動させる
のに伴って実際にエンジン回転数が変化することから、
運転者の操作によらずに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、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４此変
更手段と、アイドル時に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変動検出手段と、該変
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、アイドル時のエンジン回転数を一定
値に制御するアイドル回転数制御装置を設けるとともに
、上記変動検出手段はエンジン回転数変動に関連する信
号を上記アイドル回転数制御装置の制御口から検出する
ように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、空燃比変化に伴って変動するアイドル
回転数制御装置の制御量から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
応する検出を行っ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一定の値に維持され、実際に
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
生起することなく制御を行って、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詳細な説明する。

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、スロットル弁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
ット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、上記スロットル弁３にはアイドル開度を調整する
アクチュエータ８（比例ソレノイド）が連接され、該ア
クチュエータ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＃Ｊ１１１ｉ！１
１１０が設番フられている。

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Ｊる回転数センサー１１の検出信号およびスロッ
トル弁３の全閉状態を検出７るアイドルスイッチ１２の
検出信号がそれぞれ入力され、アイドルスイッチ１２が
オン状態となったアイドル特に、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ュエータ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ット７には、上記回転数セ
ンサー１１の検出信号、アイドルスイッチ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のアクチュエータ８のポジション（制御量）を検
出するポジションセンサー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ット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、ポジションセンサー
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重量）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１７と
を有し、また、上記制御手段１７はアイドルスイッチ１
２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側ｉｌｌ装置１０の
制重量を変動検出手段１６の信号によって検出し、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
示すものであって、例えばアイドル時のうな定常運転状
態では、エンジン回転数は空燃′ｆｉ１３．５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
）であっても、リッチ（例えば１２）であってもエンジ
ン回転数は低下するものであり、その変化特性は各空燃
比において異なっている。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ッ
トル弁３を閉じる方向（正方向）にアクチュエータ８を
駆動し、低いときにはスロットル弁３を開く方向（負方
向）にアクチュエータ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、空燃比のリッチ側もしく
はリーン側への変化に対してアイドル回転数制御Ｉ装置
１０の制ｗｉｔが正方向に移動するか負方向に移動する
かを検出して、これがら空燃比が１３．５よりもリッチ
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、例えば理論空燃化（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ット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ャ
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
定聞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って、この補助的変動
βに対応したアクチュエータ８のポジション変化が正方
向（閉弁方向）か負方向（開弁方向）かにより、基準値
αの変化をリッ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
ップＳ１でイニシャライズを行った後、ステップＳ２で
アイドルスイッチ１２がオンかどうかを判断するととも
に、ステップＳ３でエンジン回転数がｇｏｏ　ｒｐｍ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、ステップＳ４で字間
完了フラッグがセットされているかどうかを判断する。

この学習完了フラッグは第４図の学習処理ルーチンでセ
ッ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、この学習完了フラッグがセッ
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。

上記ステップＳ４の判断がＮｏで学習が完了していない
時には、学習フラッグをセット（Ｓ５）してから、ステ
ップＳ６で第４図のルーチンに基づく学習処理を行った
後、学習フラッグをクリア（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、スタートしてステップＳ
８でイニシャライズを行って、字間前の燃料噴射パルス
τＯ（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に＝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。ステップＳ９で８
値を演算初期値に設定する。

ステップ５１０から８１５は燃料噴射パルスをＭ半値α
から補助的βに増加するためのものであってステップ８
１０で燃料噴射パルスを丁＝Ｔ十α＋βに設定し、ステ
ップ８１１でアクチュエータ８のポジション変動量ΔＰ
（ｎ）を演算して、ステップ８１２でこの値をメモリに
記憶する。ステップＳＮの演算は、βを１段大きくした
ときのポジションＰ（β）から前段のポジションＰ（β
−１）を引き、これに前回のポジション変動量ΔＰ（ｎ
−１を加算したものである。上記βが所定値×（βの全
変動段の半数）になったかどうかステップ＄１３で判断
する。この判断がＮｏのときにはステップ８１４でｎを
ｎ＋１とするとともに、ステップＳ１５でβをβ＋１と
して、ステップＳ１０に戻ってβの増大に伴うポジショ
ン変動量ΔＰ（ｎ）を順次演舞し、それぞれ記憶する。

上記ステップ８１３の判断がＹＥＳでβがＸとなったと
きには、ステップ３１６ないし８２１で燃料噴射パルス
を基準値αに減少する。ステップ８１６でｎをｎ＋１と
す゛るとともに、ステップ８１７でβをβ−１としてか
ら、ステップ８１８で燃料噴射パル、スをＴ＝Ｔ＋α十
βに設定し、ステップ８１９でポジション変動量ΔＰ（
ｎ）を演算゛シて、ステップＳ２０でこの値をメモリに
記憶する。上記ステップ８１９の演算は、βを１段小さ
くした時のポジションＰ（β）から前段のポジションＰ
（β＋１）を引いて、これい前回の変動量へＰ（ｎ−１
）を加算したものである。上記βの値がＯになったかど
１　うかをステップＳ２１で判断し、Ｎｏのときにはβ
を順次減少して上記ステップを繰返し、βの減少に伴う
ポジション変動量ΔＰ　（ｎ）をＷ４算し、それぞれ記
憶する。

ステップ８２１の判断がＹＥＳでβ＝０となると、上記
ステップＳ１２およびＳ２０で記憶した各ポジション変
動量ΔＰ（ｎ）をステップＳ２２で積算して積算変動」
ΣΔｐｏｓを演算し、この値が正（０以上）かどうかを
ステップ８２３で判断する。この判断がＹＥＳの時には
、空燃比をリッチ側に変化してポジション移動量が正方
向（Ｉ１１弁方向）に変動したことから、現在の燃料噴
射パルスＴ十αに対応する空燃比が１３．５よりリーン
であるので、ステップ８２４でαをα＋１としてリッチ
方向に変動させる一方、上記判断がＮｏのときには、空
燃比をリッチ側に変化してポジショ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十αに対応
する空燃比が１３．５よりリッチであるので、ステップ
８２５でαをα−１としてリーン方向に変動させるもの
である。

ステップ８２６で上記αの値を記憶した後、ステップＳ
２７に進んで８値を演算初期値に設定する。

ステップ８２＆から５３３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って、ステップ
８２８で燃料噴射パルスをＴ＝Ｔ＋α＋βに設定した後
、ステップＳ２９でポジション変動口ΔＰ　（ｎ＞を演
算し、ステップ８３０でこの値をメモリに記憶する。ス
テップＳ２９の演算は、βを１段小さくした時のポジシ
ョンＰ（β）から前段のポジション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−×（βの全変動段の半数）になっ
′たかどうかをステップ５３１で判断し、Ｎ。

のときにはステップ８３２でｎをｎ＋１とするとともに
、ステップＳ３３でβをβ−１として、ステップ８２８
に戻ってβの減少に伴うポジション変動量ΔＰ（ｎ）を
順次演算し、それぞれ記憶する。

上記ステップ８３１の判断がＹＥＳでβが−×となった
時には、ステップ８３４ないし８３９で燃料噴射パルス
を基準値αに増大する。まず、ステップ８３４でｎをｎ
＋１とするとともに、ステップ８３５でβをβ＋１とし
てから、ステップ８３６で燃料噴射パルスをＴ＝Ｔ十α
十βに設定して、ステップ８３７でポジション変動ωΔ
Ｐ　（ｎ）を演拝し、ステップ８３ｇでこの値をメモリ
に記憶する。ステップＳ３７のＦＴ４算は、βを１段大
きくした時のポジションＰ（β）から前段のポジション
Ｐ（β−１）を引いて、これに前回の変動口ΔＰ　（ｎ
−１＞を加弊したものである。上記βの値が０になった
がどうかをステップ８３９で判断し、Ｎｏのときにはβ
を順次増加して上記ステップを繰返し、βの増大に伴う
ポジション変動量ΔＰ　（ｎ）を演算し、それぞれ記憶
する。

ステップ８３９の判断がＹＥＳでβ−〇となると、上記
ステップ８３０および８３８で記憶した各ポジション変
動ωΔＰ（ｎ＞をステップ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
ステップ８４１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ョン変動量が負方
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、ステップＳ４２でαをα＋１としてリッチ方向
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ョ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十αに対応する
空燃比が１３．５よりリッチであるので、ステップＳ４
３でαをα−１としてリーン方向に変動させるものであ
る。

ステップ８４４で上記αの値を記憶した後、ステップ８
４５でαが２度同一値となったかどうかを判断し、同一
値となっていないときには、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、ステップＳ９に戻って、上記ステップＳ
４２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ず。

上記αが２度同一値となって上記ステップＳ４５の判断
がＹ［＝Ｓの時には、ステップ８４６で補正係数Ｋを演
算し、ステップＳ４７で学習完了フラッグをセットする
。この補正係数にの演算は、αが２度同一値となった最
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）：τＯＫ＝　１／１３．５：　１／１４．７
に基づいて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
てステップ８６０でイニシャライズ′を行った後、エン
ジン回転数の検出処理（Ｓ　６１　）、吸気負圧の検出
処理（Ｓ６２）に基づき、ステップ８６３で基本噴射量
を演算する。ざらに、この基本噴射量に対し、ステップ
３６４から８６７で水温補正、吸気温補正、高負荷時の
エンリッチ補正、減速時の燃料カット補正を行い、ステ
ップ３６８で基本燃料噴射パルスτＯを演算する。

そして、ステップＳ６９でアイドル状態かどうかを判断
し、アイドル時（ＹＥＳ）には学習フラッグがセットさ
れているかどうかを判断しく５７０）、学習フラッグが
セット（ＹＥＳ）され第４図の学習処理が行われている
ときには、ステップＳ７１で最終燃料噴射パルスをτ＝
Ｔ＋α＋βに設定し、学習制御時の空燃化変動を行うた
めの燃料噴射を所定の噴射タイミング（Ｓ７４）で行う
。また、上記ステップ３７０の判断がＮＯで学習が完了
し学習フラッグがクリアされているときには、第４図の
学習処理でめた補正係数Ｋに基づき、ステップ８７２で
最終燃料噴射パルスをτ＝τＯＸＫ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、前記ステップ
Ｓ６９の判断がＮｏでアイドル以外の時には、ステップ
Ｓ７３で最終燃料＠耐パルスをτ＝τ０ＸＫ−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、このステップ８７３にａ３ける補正係数に′は、
学習制御でめた補正係数により補正率の小さな値として
大幅な空燃比変動を避Ｇノるようにしている。

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のアクチュ
エータ８の移動量（制御量）をポジションセンサー１４
にて検出し、実際のエンジン回転数を変動させることな
く、空燃比をエンジン回転数が最高回転数となる伯に変
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、上記ポジションセンサー１４
によるアクチュエータ８の移動量の他、アイドル回転数
制御回路９からアクチュエータ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ョン変動幅ΔＰ（ｎ）の積算変動
量ΣΔｐｏｓによりめ、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のみによるポジション変動幅をめ、このポ
ジショ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最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が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づ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１曲線図、 第３図はメイン処理ルーチンを示すフローチャート図、 第４図は学冒処理ルーチンを示すフローチャート図、 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
ーチャート図、 第６図は第４図における空燃比の変動例を示１説明図で
ある。 １・・・・・・エンジン　５・・・・・・燃料供給手段
７・・・・・・コントロールユニット 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 ＩＩＩ　図 −」 第２図 ；２．久督、〉シ ｆＭＧ図 Ｕキ聞

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、アイドル時に空燃比変化
   に伴うエンジン回転数変化に関連する信号を検出する変
   動検出手段と、該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、アイドル時のエンジン回転数を一定値に制御する
   アイドル回転数制御装置を設けるとともに、上記変動検
   出手段はエンジン回転数変動に関連する信号を上記アイ
   ドル回転数制御ＫＭの制御量から検出するように構成さ
   れていることを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。