JPS60135634A - 内燃機関の空燃比制御装置 - 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】 （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分量を寺制御する空燃
比制御装置に関するものである。

（本発明の先行技轡、）。

内燃機関の不安定状−を検出し、内燃機関看を失火限界
で動作させる方法はすでにいくつか提案されている・例
えば特開昭５ｐ−２７８３７にお０不はエンジンセンサ
によ、り燃焼変動を検出し空燃比を失火限界空燃比にフ
ィードバック制御している。腎かしながら内燃機関の警
−間差、内燃機関の差、路面から伝わるトルク変り等の
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
ミッショ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側の空燃
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
ても運転性を損ない程度の短時間ＴＲ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
テップ変化（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／Ｆまた
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間 機とする。

←菊である。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、スロットル弁４を経て吸入する。

またコンピュータ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
出力するポテンショ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ログ信号を出力するサー
ミスタ式水温センサ１ｏ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。またスロットル弁には、ス
ロットル開度が設定値以下であることを検出するスロッ
トルセンザ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。コンピュータ１３は、各センサ８−１２および１
４の検出信号に基いて燃料噴Ｉ）Ｊｆｆｌ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図は上記コンピュータ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ッサ（Ｍ
ＰＵ）であるａｌｏｌ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
ッサ１００に割り込み信号を出力するように動作する。

１０３はデジタル入力ボートであり、図示しないスター
タスイッチからのスタータ信号およびスロワ１〜ルセン
サ１２からのスロッ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ッサ１００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
入力ボートで、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
信号をＡ−Ｄ変換して順次そのデータをＭＰＵ１００に
取り込ませる機能をもつ。バッテリ１５からの電源はキ
ースイッチ１６を介して電源回路１０６に供給され、こ
の電源回路１０６はコンピュータ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一時使用される一時記
憶ユニットであり、後述する燃料噴射用の補正ｆｆ１Ｋ
はこのＲＡＭ１０７に記憶される。１０８はプログラム
や各種の定数等を記憶する読み出し専用メモリ（ＲＯＭ
）である。１０日はレジスタを含む燃料噴射時間制御用
カウンタで、ダウンカウンタにより構成されＭＰＵ１０
０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（デユーティ比）のパルス
信号に変換する。

１１０は開弁用のパルス信号を受【ノて電磁式燃料噴射
弁５を駆動する電力増幅部、１１１は経過時間を測定し
てＭＰＵ　１００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
令によって割り込み信号を発生し、ＭＰｔＪｌ　００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
概略フローチャートを示し、このフローチャートによっ
てコンピユータ１３全体の動作を説明する。

先ず、キースイッチ１６並びにスタータスイツヂがオン
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。そしてステップ１２１にて初期化が実行され、
次に、ステップ１２２において吸気温センサ９によって
検出された吸気温データ、冷却水温センサ１０によって
検出された冷却水温度のデータおよびラフネスセンサ１
４によって検出されたエンジンの不安状態を示すデータ
がアナログ入力ポート１０４を介して、またスロットル
センサ１２によって検出されたスロットル開度データが
デジタル人ノ〕ボート１０３を介してＭＰＵ　１００に
取り込まれ、各データはＲＡＭ１０７に格納される。

そして、ステップ１２３に進み、ステップ１２２で取り
込んだエンジンの吸気側り冷却水温度およびスロットル
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の補正量に１が演算され、ＲＡ
Ｍ１０７に格納される。次にステップ１２．４に進み、
ステップ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
に２が演算され、ＲＡＭ１０７に格納される。第４図に
ステップ１２４の詳細なフローチャートを示す。ステッ
プ１２４においては、先づステップ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
間であった場合は、ステップ２０１に進みステップ１２
２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ップ
１２４の処理を終了し、設定値より大きい場合は、ステ
ップ２０２に進み、ラフネス判定フラグを［１」にセッ
トし、ＲＡＭ１０７に格納しステップ１２４の処理を終
了する。また、ステップ２００で現在がラフネスセンサ
信号をモニタずべぎ期間でなかった場合、ステップ２０
３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、
ステップ２０４に進み、ラフネス判定フラグを［０」に
セットしＲＡＭ１０７に格納しステップ１２４の処理を
終了する。すなわち、ステップ２００〜２０４の処理に
よって、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、また安定状態であった場合は「０」にセットされる
ことになる。従ってステップ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ップ２０５に進み、ラ
フネス判定フラグが「１」であるか［０］であるかを判
定する。ここでフラグがｒＯＪ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
定状態であった場合、ステップ２０６で第２の補正１に
２をΔに１だけ減少させる。またステップ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
態であった場合は、ステップ２０７に進み、Ｋ２をΔに
２だけ増加させ、ステップ２０８でそのに２がＮ、ＯＪ
より大きいかどうかを判定し、ｒｌ、ｏｉ以下の場合は
に２をそのままの値とし、ｒｌ、ＯＪより大きい場合は
ステップ２０９でに２をＮ、ＯＪにする。上述のように
第２の補正量に２はＮ、ＯＪ以下の数値であり、ｒｌ、
ＯＪの時空燃比に対する補正量はｒＯＪであり、ｒｌ、
ＯＪ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図のステップ１２４で第２の補正量に２
をＭ１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ップ１２２
からステップ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、直ちにステップ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、ステップ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、ＲＡＭ１０
７に格納し、更に、ステップ１３２に進んで、吸気量セ
ンナ８からアナログ入力ボートを介して送られる吸気Ｉ
Ｑを表わす信号を取り込んでＲＡＭ１０７に格納する。

次にステップ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ップ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
テップ１３４でエンジン回転数Ｎと吸気ｍＱから決まる
基本的な燃料噴射間（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。

次にステップ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に３が演算され、ＲＡＭ１０
７に格納される。ステップ１３５の詳細なフローチャー
トを第５図に示す。ステップ１３５においては、先づス
テップ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１Ｋａによっ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。ステッ
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ップ３０１で第３の補正量
に３をＮ、ＯＪとしＲＡＭ１０７に格納される。

なお、補正１に３と空燃比との関係は補正ｆｉｔＫ２と
同等である。またステップ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ップ
３０２で補正ｔｉｌＫ３をｒｌ、０４未満の所定値、す
なわち本実施例ではＩＱ、９Ｊとし、更に、ステップ３
０３でラフネスセンサ信号モニタ期間をセットする。

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、補正量に３によって空燃比が希薄側
に変化させられた影響がエンジンの燃焼状態に勇われる
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に３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図のステップ１３５で第３の補正ｆｆ
１Ｋ３がめられたのちステップ１３６でメインルーチン
でめられた燃料噴射用の補正間に１、Ｋ２および割り込
み処理ルーチンでめた補正１に３をＲＡＭ１０７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３１棹式は次のとおり
である。

Ｔ＝ｔ　ｘＫ　１ＸＫ２ＸＫ３ 次にステップ１３７に進み、補正計算した燃料噴ｌｉ！
データをカウンタ１０９にセットする。次にステップ１
３８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
ップに戻る。

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、ＴＲが失火限界検出信号発生期
間であり、このときの補正ｆｆ１Ｋａによる空燃比の変
化がΔＡ／Ｆ３である。またＴＲ後のＴＭ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１に２の増減量Δに１およ
びΔに２による空燃比の変化量がΔＡ／Ｆ＋およびΔＡ
／Ｆ２である。

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 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
ャートを第７図に示す。

すなわち、ステップ２０３でラフネスレンサ信号七二タ
期間終了直後でないと判定され、ステップ２０４でラフ
ネス判定フラグを「０」にヒツトした後、ステップ２１
０に進み、ステップ１２２で取り込んだう、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１に２はそのままの値とし、補正ｍＫ２の演算処
理を終了し、設定値以上の場合は、ステップ２０７に分
岐し、補正１に２をΔに２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だけ増減
した制御値を示す制御信月を燃料噴射弁に印加する構成
としたので、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ッションの急
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ずブロック図、第２図は
第１図におけるマイクロコンピュ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ュータの制
御プログラムのフローチャート、第４図は第３図におけ
る補正１に２の演算処理を示すフローチャート、第５図
は第３図における補正量に３の演算処理を示すフローチ
ャート、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ＩＫｚの演算処理を示すフローチャートであ
る。 １１・・・速喰センサ １２・・・スロットル開度センサ １３・・・コンピュータ １４・・・ラフネスセンサ 代理人　浅　村　皓 牙１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンの空燃比制御−置において、エンジンの燃焼状
   態の不安定度合を検出する手段と、失火限界を越えても
   運転性を損なわなし）程度の予じ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じめ設定された変
   化量だけ空燃比を希薄側に変化させる手段と、前記短期
   間の空燃比変化によって生じるエンジンの不安定度を検
   出する手段とを有し、前記検出された不安定度が設定値
   以下の場合は制御空燃比を第１の所定量だけ雫薄側に移
   行させ、設定値以上の場゛合は制御空燃比を第２の所定
   間だけ過濃側に移行させることによりエンジンの動作の
   基本となる制御空燃比を常に前記変（ヒ量から第１の所
   定間を減算又は前記変化量から前記第２の所定量を加算
   した所定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。