JPH0526021B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （本発明の技術分野） 本発明は内燃機関の不安定状態を検出し、不安
定状態に応じて内燃機関に供給される燃料量を制
御する空燃比制御装置に関するものである。

（本発明の先行技術） 内燃機関の不安定状態を検出し、内燃機関を失
火限界で動作させる方法はすでにいくつかに提案
されている。例えば特開昭58−27837においては
エンジンセンサにより燃焼変動を検出し空燃比を
失火限界空燃比にフイードバツク制御している。
しかしながら内燃機関の気筒間差、内燃機関の
差、路面から伝わるトルク変動等の外乱のため、
希薄空燃比による内燃機関の不安定状態から失火
限界を厳密に識別することは極めて困難である。
また、空燃比が失火限界を超えると運転性および
排気エミツシヨンは急激に悪化する。これらの点
を考え合せると内燃機関を失火限界で動作させる
のは極めて危険である。

（本発明の目的） 本発明は上記の問題点に鑑み、失火限界を短時
間で検出し内燃機関を常に失火限界から所定量だ
け過濃度の空燃比で動作させる内燃機関の空燃比
制御装置の提供を目的とするものである。

（本発明の特徴） 本発明は内燃機関の不安定状態を検出するラフ
ネスセンサを有する電子制御式内燃機関において
失火限界を超えても運転性を損なわない程度の短
時間T_Rに運転性を損なわない程度の変化量
（ΔA／F₃）で空燃比を希薄側にステツプ変化
（失火限界検出信号）させ、失火限界検出信号の
発生後のラフネスセンサ出力、すなわち内燃機関
の不安定状態を検出し、その不安定度が設定値以
下の場合は制御空燃比を所定量ΔA／F₁だけ希薄
側に移行させ、設定値以上の場合は制御空燃比を
所定量ΔA／F₂だけ過濃側に移行させることによ
り内燃機関の動作の基本となる制御空燃比を常に
失火限界から所定量ΔA／F₃（＋ΔA／F₂ −ΔA／F₁）だけ過
濃側に保つことを特徴とする。

（本発明の一実施例） 第１図は本発明装置の一実施例を示すブロツク
図である。エンジン１は自動車に積載される公知
の火花点火式エンジンで、燃焼用空気をエアクリ
ーナ２、吸気管３、スロツトル弁４を経て吸入す
る。またコンピユータ３の出力により電磁式燃料
噴射弁５を開弁作動させて燃料を各気筒に供給し
ている。燃焼後の排気ガスは排気マニユホールド
６、排気管７等を経て大気に放出される。吸気管
３にはエンジン１に吸入される吸気量を検出し、
吸気量に応じたアナログ信号を出力するポテンシ
ヨメータ式吸気量センサ８が設置されている。ま
た吸気の温度を検出し、吸気温に応じたアナログ
信号を出力するサーミスタ式吸気温センサ９が設
置されている。また、エンジン１には冷却水温度
を検出し、冷却水温度に応じたアナログ信号を出
力するサーミスタ式水温センサ１０が設置されて
おり、回転速度（数）センサ１１は、エンジン１
のクランク軸の回転速度を検出し、回転速度に応
じた周波数のパルス信号を出力する。この回転速
度センサ１１は各気筒が設定クランク角度時にパ
ルスを発生する。またスロツトル弁には、スロツ
トル開度が設定値以下であることを検出するスロ
ツトルセンサ１２が設置されている。またエンジ
ン１にはエンジンの不安定状態を検出し、不安定
状態に応じたアナログ信号を出力するラフネスセ
ンサ１４が設置されている。コンピユータ１３
は、各センサ８−１２および１４の検出信号に基
いて燃料噴射量を演算する回路で電磁式燃料噴射
弁５の開弁時間を制御することにより燃料噴射量
を調整する。

第２図は上記コンピユータ１３の構成を示す。
１００は燃料噴射量を演算するマイクロプロセツ
サ（MPU）である。１０１は回転数カウンタで
あり、回転速度センサ１１からの信号を入力して
この検出パルス数をカウントして回転数データを
つくると共に、エンジン回転に同期して割り込み
制御１０２に対して割り込み指令信号を送る。割
り込み制御部１０２は前記割り込み指令信号を受
けるとコモンバスCBを通じてマイクロプロセツ
サ１００に割り込み信号を出力するように動作す
る。１０３はデジタル入力ポートであり、図示し
ないスタータスイツチからのスタータ信号および
スロツトルセンサ１２からのスロツトル開度信号
のデジタル信号を入力してマイクロプロセツサ１
００に伝達する。１０４はアナログマルチプレク
サとＡ−Ｄ変換器からなるアナログ入力ポート
で、吸気量センサ８、吸気温センサ９、冷却水温
センサ１０およびラフネスセンサ１４からの各検
出信号Ａ−Ｄ変換して順次そのデータをMPU１
００に取り込ませる機能をもつ。バツテリ１５か
らの電源はキースイツチ１６を介して電源回路１
０６に供給され、この電源回路１０６はコンピユ
ータ１３内の他の回路や機器に電源を供給する。
RAM１０７はプログラム動作中−時使用される
一時記憶ユニツトであり、後述する燃料噴射用の
補正量ＫはこのRAM１０７に記憶される。１０
８はプログラムや各種の定量等を記憶する読み出
し専用メモリ（ROM）である。１０９はレジス
タを含む燃料噴射制御用カウンタで、ダウンカウ
ンタにより構成されMPU１００で演算された電
磁式燃料噴射弁５の開弁時間、すなわち燃料噴射
量を表わすデジタル信号を実際の噴射弁の開弁時
間を与えるパルス時間幅（デユーテイ比）のパル
ス信号に変換する。１１０は開弁用のパルス信号
を受けて電磁式燃料噴射弁５を駆動する電力増幅
部、１１１は経過時間を測定してMPU１００に
伝達するタイマーである。

すなわち、回転数カウンタ１０１は回転速度セ
ンサ１１の検出信号により、例えば、各気筒の圧
縮上死点毎にエンジン回転数を測定し、その測定
の終了時毎、あるいは、エンジン１回転毎に割り
込み制御部１０２に割り込み指令信号を供給す
る。割り込み制御部はその割り込み指令によつて
割り込み信号を発生し、MPU１００に燃料噴射
量の演算を行う割り込み処理ルーチンを実行させ
る。

第３図は空燃比制御をMPU１００の制御プロ
グラムの概略フローチヤートを示し、このフロー
チヤートによつてコンピユータ１３全体の動作を
説明する。

先ず、キースイツチ１６並びにスタータスイツ
チがオンされ、エンジンが始動すると、第１ステ
ツプ120から起動指令が発生され、メインルーチ
ンの演算処理が開始される。そしてステツプ121
にて初期化が実行され、次に、ステツプ122にお
いて吸気温センサ９によつて検出された吸気温デ
ータ、冷却水温センサ１０によつて検出された冷
却水温度のデータおよびラフネスセンサ１４によ
つて検出されたエンジンの不安定状態を示すデー
タがアナログ入力ポート１０４を介して、またス
ロツトルセンサ１２によつて検出されたスロツト
ル開度データがデジタル入力ポート１０３を介し
てMPU１００に取り込まれ、各データはRAM
１０７に格納される。そして、ステツプ123に進
み、ステツプ122で取り込んだエンジンの吸気温
度、冷却水温度およびスロツトル開度のデータか
ら、冷間時および過度時の燃料の増減量制御を行
なうための第１の補正量K₁が演算され、RAM１
０７に格納される。次にステツプ124に進み、ス
テツプ122で取り込んだエンジンの不安定状態を
示すラフネスセンサ１４の出力データを基に第２
の補正量K₂が演算され、RAM１０７に格納され
る。第４図にステツプ124の詳細なフローチヤー
トを示す。ステツプ124においては、先づステツ
プ200で現在がラフネスセンサ信号をモニタすべ
き期間であるか否かを判定する。このラフネスセ
ンサ信号モニタ期間は、後述する失火限界検出信
号を発生した後の所定の時間のことを云う。ここ
で現在がラフネスセンサ信号をモータすべき期間
であつた場合は、ステツプ201に進みステツプ122
に取り込んだラフネスセンサ１４の出力データを
設定値と比較し、設定値より小さい場合はそのま
まステツプ124の処理を終了し、設定値より大き
い場合は、ステツプ202に進み、ラフネス判定フ
ラグを「１」にセツトし、RAM１０７に格納し
ステツプ124の処理を終了する。また、ステツプ
200で現在がラフネスセンサ信号をモニタすべき
期間でなかつた場合、ステツプ203に進み現在が
モニタ期間終了直後であるか否かを判定する。こ
こで現在がモニタ期間終了直後でない場合は、ス
テツプ204に進み、ラフネス判定フラグを「０」
にセツトしRAM１０７に格納しステツプ124の
処理を終了する。すなわち、ステツプ200〜204の
処理によつて、モニタ期間終了直後にはモニタ期
間中、すなわち、失火限界検出信号発生後の所定
の期間中エンジンが不安定状態を示した場合、ラ
フネス判定フラグは「１」に、また安定状態であ
つた場合は「０」にセツトされることになる。従
つてステツプ203で現在がモニタ期間終了直後と
判定された場合はステツプ205に進み、ラフネス
判フラグが「１」であるか「０」であるかを判定
する。ここでフラグが「０」と判定された場合、
すなわち失火限界検出信号発生後の所定期間、エ
ンジンが安定状態であつた場合、ステツプ206で
第２の補正量K₂をΔK₁だけ減少させる。またス
テツプ205でラフネス判定フラグが「１」と判定
された場合、すなわち失火限界検出信号発生後の
所定期間、エンジンが不安定状態であつた場合
は、ステツプ207に進み、K₂をΔK₂だけ増加さ
せ、ステツプ208でそのK₂が「1.0」より大きいか
どうかを判定し、「1.0」以下の場合はK₂をそのま
まの値とし、「1.0」より大きい場合はステツプ
209でK₂を「1.0」にする。上述のように第２の補
正量K₂は「1.0」以下の数値であり、「1.0」の時
空燃比に対する補正量は「０」であり、「1.0」未
満で値が小さい程空燃比を希薄側に補正する。以
上のように第３図のステツプ124で第２の補正量
K₂を計算しRAM１０７に格納される。

そして上記のように、メインルーチンのステツ
プ122からステツプ124が繰り返し実行される間、
割り込み制御部１０２からMPU１００に割り込
み信号が入力されると、第３図に示す如く、直ち
にステツプ130から開始される割り込みルーチン
が実行される。ここでは、先づ、ステツプ131に
て回転数カウンタ１０１からのエンジン回転数Ｎ
を表わす信号を取り込み、RAM１０７に格納
し、更に、ステツプ132に進んで、吸気量センサ
８からアナログ入力ポートを介して送られる吸気
量Ｑを表わす信号を取り込んでRAM１０７に格
納する。次にステツプ133で現在が燃料の噴射時
期か否かを判定し、噴射時期でない場合はステツ
プ138に分岐しメインルーチンに復帰する。また
噴射時期である場合はステツプ134でエンジン回
転数Ｎと吸気量Ｑから決まる基本的な燃料噴射量
（つまり電磁式燃料噴射弁５の噴射時間幅ｔ）を
計算する。計算式は次のとおりである。

ｔ＝Ｆ×Ｑ／Ｎ（Ｆ：定数） 次にステツプ135で失火限界を検出するための
第３の燃料噴射量補正用の補正量K₃が演算され、
RAM１０７に格納される。ステツプ135の詳細
なフローチヤートを第５図に示す。ステツプ135
においては、先づステツプ300で現在が失火限界
検出信号を発生させる時期か否かを判定する。失
火限界検出信号は後述する第３の補正量K₃によ
つて燃料噴射量を瞬時希薄側に変化させる操作の
ことを云い、この操作はエンジンの運転性を損な
わない程度の所定の周期で発生させられる。ステ
ツプ300で現在が失火限界検出信号を発生する時
期でないと判定さるれた場合はステツプ301で第
３の補正量K₃を「1.0」としRAM１０７に格納
される。なお、補正量K₃と空燃比との関係は補
正量K₂と同等である。またステツプ300で現在が
失火限界検出信号を発生する時期であると判定さ
れた場合はステツプ302で補正量K₃を「1.0」未満
の所定値、すなわち本実施例では「0.9」とし、
更に、ステツプ303でラフネスセンサ信号モニタ
期間をセツトする。

モニタ期間は上述したように失火限界検出信号
発生後の所定の期間であり、補正量K₃によつて
空燃比が希薄側に変化させられた影響がエンジン
の燃焼状態に現われる期間を含むものである。な
お、失火限界検出信号を発生する期間およびその
時の補正量K₃の値は車両の運転性を損なわない
程度の範囲で予じめ設定されている。以上のよう
にして第３図のステツプ135で第３の補正量K₃が
求められたのちステツプ136でメインルーチンで
求められた燃料噴射用の補正量K₁，K₂および割
り込み処理ルーチンで求めた補正量K₃をRAM１
０７から読み出し空燃比を決定する噴射量（噴射
時間幅）の補正計算が行なわれる。噴射時間幅Ｔ
の計算式は次のとおりである。

Ｔ＝ｔ×K₁×K₂×K₃ 次にステツプ137に進み、補正計算した燃料噴
射量データをカウンタ１０９にセツトする。次に
ステツプ138に進みメインルーチンに復帰する。
メインルーチンに復帰する際は割り込み処理で中
断したときの処理ステツプに戻る。

以上の動作による空燃比およびエンジンの不安
定度（すなわちラフネスセンサ信号）の挙動を示
したのが第６図である。第６図において、T_Rが
失火限界検出信号発生期間であり、このときの補
正量K₃による空燃比の変化がΔA／F₃である。ま
たT_R後のT_Mがラフネスセンサ信号モニタ期間で
あり、この期間のラフネスセンサ信号状態に応じ
た第２の補正量K₂の増減量ΔK₁およびΔK₂によ
る空燃比の変化量がΔA／F₁およびΔA／F₂であ
つて、補正量K₃による空燃比の変化ΔA／F₃が本
発明の第１の所定量に相当し、増減量ΔK₁による
空燃比の変化ΔA／F₁が本発明の第２の所定量に
相当し、増減量ΔK₂による空燃比の変化ΔA／F₂
が本発明の第３の所定量に相当し、第６図からも
明白なごとく、ΔA／F₃＞ΔA／F₁、ΔA／F₃＞
ΔA／F₂の関係にある。

そして、ラフネスセンサ１４が本発明の第１の
手段に相当し、第５図のステツプ300、302が本発
明の第２の手段に相当し、第４図のステツプ200、
201が本発明の第３の手段に相当し、第４図のス
テツプ205、206が本発明の第４の手段に相当し、
第４図のステツプ205、207が本発明の第５の手段
に相当する。

以上、本発明によりエンジンの動作の基本とな
る制御空燃比を常に失火限界から所定量ΔA／F₃
＋ΔA／F₂ −ΔA／F₁だけ過濃側に保つことが可能となる。

第４図に説明された前記実施例ではラフネスセ
ンサ信号モニタ期間においてのみラフネスセンサ
出力を有効としているが、他の実施例においては
モニタ期間以外の期間においてもラフネスセンサ
出力をモニタし、ラフネスセンサ出力に応じて空
燃比を過濃側のみに制御する。前記実施例の第４
図に対応する他の実施例の詳細なフローチヤート
を第７図に示す。すなわち、ステツプ203でラフ
ネスセンサ信号モニタ期間終了直後でないと判定
され、ステツプ204でラフネス判定フラグを「０」
にセツトした後、ステツプ210に進み、ステツプ
122で取り込んだラフネスセンサ出力データを設
定値と比較し、設定値より小さい場合は補正量
K₂はそのままの値とし、補正量K₂の演算処理を
終了し、設定値以上の場合は、ステツプ207に分
岐し、補正量K₂をΔK₂だけ増加させる。

（本発明の効果） 本発明はエンジンの不安定状態を検出するラフ
ネスセンサからの検出信号等を受け制御空燃比を
所定値でだけ増減した制御値を示す制御信号を燃
料噴射弁に印加する構成としたので、エンジンの
動作の基本となる制御空燃比を常に第１の所定量
からそれより少ない第２の所定量を減算又は前記
第１の所定量からそれより少ない第３の所定量を
加算した量だけ失火限界から過濃側に保つことが
でき、これによつて、希薄空燃比による内燃機関
の失火限界における動作を回避することができ、
空燃比が失火限界を越えたときに生ずる運転性能
および排気エミツシヨンの急激な悪化を防止する
ことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第２図は第１図におけるマイクロプロコンピユー
タの構成を示す図、第３図は空燃比制御に関する
マイクロコンピユータの制御プログラムのフロー
チヤート、第４図は第３図における補正量K₂の
演算処理を示すフローチヤート、第５図は第３図
における補正量K₃の演算処理を示すフローチヤ
ート、第６図は空燃比がエンジンの不安定状態と
の関係で制御される状態を示す図、および第７図
は第３図における補正量K₂の演算処理を示すフ
ローチヤートである。 １１……速度センサ、１２……スロツトル開度
センサ、１３……コンピユータ、１４……ラフネ
スセンサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンの空燃比制御装置において、エンジ
   ンの燃焼状態の不安定度合いを検出する第１の手
   段と、失火限界を越えても運転性を損なわない程
   度の予め設定された短時間の期間のみ運転性を損
   なわない程度の予め設定された第１の所定量だけ
   空燃比を希薄側に変化させる第２の手段と、前記
   短期間の空燃比変化によつて生じるエンジンの不
   安定度合いを検出する第３の手段と、前記検出さ
   れた不安定度合いが設定値以下の場合は制御空燃
   比を前記第１の所定量より少ない第２の所定量だ
   け希薄側に移行させる第４の手段と、前記検出さ
   れた不安定度合いが設定値以上の場合は制御空燃
   比を前記第１の所定量より少ない第３の所定量だ
   け過濃側に移行させる第５の手段とを備え、エン
   ジンの動作の基本となる制御空燃比を常に前記第
   １の所定量から前記第２の所定量を減算又は前記
   第１の所定量から前記第３の所定量を加算した量
   だけ失火限界から過濃側に保つことを特徴とす
   る、エンジンの空燃比制御装置。