JPS62189342A - 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】 本発明は内燃機関の制御装置、特に排気管に配置された
酸素センサ（Ｏｚセンサ）の信号に基づいて燃料を制御
する制御装置に関する。

従来、Ｏｘセンサを用いて空燃比を制御するには比例制
御と積分制御が併用して用・・・ｊられている。

そして、これらの制御装置としては特開昭５２−８１４
３４号公報にあるように回転数や空気量によって制御信
号を制御している。

しかしながら、このような装置では幅広い運転範囲に渡
って精度の良い制御ができないという欠点や、制御信号
の補正が容易にできないという欠点があった。

すなわち、ＯＲセンサによるフィードバック制御は制御
信号のゲインが大きすぎると制御にハンチングを生じ、
ゲインが小さいと応答性が遅く排気規制をクリアできな
い。しかも内燃機関はアイドリングから高速まで幅広い
運転範囲で使用されるため制御信号のゲインもそれぞれ
の運転範囲で最適のものが必要となる。

ところが上記した技術においてはこのようなきめ細かい
制御はまず無理であった。

本発明の目的は幅広い運転範囲に渡って精度の良い制御
ができ、しかも制御信号の補正も容易にできる内燃機関
の制御装置を提供することにある。

本発明の特徴は記憶素子に比例成分と積分成分を格納し
ておき、比例制御と積分制御を行う時に記憶素子から適
当な比例成分と積分成分を読み出して燃料制御信号を決
定するようにしたところにある。

以下、図面に従い本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明における内燃機関の電子式燃料制御装
置の構成の一例を示すブロック図である。

第１図において、本発明の基本構成を説明する。

本システムは、ディジタル演算処理を行なう既知のマイ
クロ・プロセッシング・ユニット（以後ＭＰＵと略記す
る）１００．読出しと書換えが可能な記憶素子（以後Ｒ
ＡＭと略記する）１０１゜制御プログラムおよび固定デ
ータを記憶しである記憶素子（以後ＲＯＭと略記する）
１０２、気化器の特性を記憶する素子（以後ＲＯ’Ｍと
略記する）１０３、およびエンジン運転条件をＭＰＵ１
００に伝送できる信号に翻訳し、且つＭＰＵ１００の演
算処理結果に基づいてオン−オフソレノイド１０４．１
０５を動かすための信号を出力する機能を有する素子（
以後Ｉ１０と略記する）１０８によって構成されており
、それぞれは並列に接続されている。

前記ｌ１０１０８について更に詳細に述べる。

エンジン運転条件にはアナログ情報とディジタル情報と
がある。アナログ情報をＭＰＵＬＯＯに伝送する手段を
、複数個のアナログ入力のうちの任意の１人力を選択す
るマルチプレクサ（以後ＭＰＸと略記する）１０６．お
よびアナログ量をディジタル量に変換する回路と変換結
果を格納しているレジスタを有するアナログ／ディジタ
ル変換器（以後ＡＤＣと略記する）１０７で構成し、下
記の如く動作させる。即ち、複数個のアナログ入力。

例えば吸気管負圧を検知する圧力センサ１０９からの出
力電圧、冷却水温度あるいは吸入空気温度を検出するセ
ンサ１１０，１１１からの出力電圧などがＭＰＸ１０６
に接続されており、このＭＰＸ１０６はＭＰＵ１００か
らの指示により前記のアナログ入力のうち１つを選択し
てＡＤＣ１０７に接続する。するとＡＤＣ１０７が起動
されアナログ量がディジタル量に変換される。変換結果
は前述の変換結果格納レジスタに記憶される。

ＭＰＵ１００は適当なタイミングでこのレジスタの記憶
内容を取込み、必要に応じてＲＡＭ　１０１のある番地
をアクセスしてこの情報を記憶させておく、取込みが完
了するとＭＰＵ１００はＭＰＸ１０６の別な番地を選択
すべく指示を出し、別のアナログ入力をＡＤＣ１０７に
接続する。以下同様にして複数個のアナログ情報をディ
ジタル量に変換して取込む。Ｏｚセンサ３００は排気マ
ニホールドに取付けられその出力端はＭＰＸ１０６に接
続されている。したがって、第２図（ｂ）に示すような
Ｏｚセンサ３００の出力電圧は適当なサンプリング周期
で取込まれている。

参照番号１１２は回転数検出センサでｌ１０１０８に直
接入力されている。

以上において、本発明はエンジンの運転条件を検知し、
それに応じて制御ゲイン（積分成分Ｉ。

比例成分Ｐ）を修正し、過渡応答性の向上あるいは供給
空燃比の一定化など制御性を向上させることを目的とし
ている。そこで第２図を用いて動作を説明する。第２図
（ａ）に示す如く供給空燃比がソレノイドのオンデユー
テイ比が徐々に小さくなっていくため濃厚になり、次第
に３元点に近づき、ある時点で越える。この点から供給
空燃比はリッチとなるが、この混合気が吸気マニホール
ドを介してシリンダに吸入され、圧縮、爆発、排気の各
行程を経て０２センサ３００に達するまでには必ずその
運転状態で決まる遅れ時間が存在する。

即ち、ｂなる時間の後に０２センサ３００の出力電圧が
第２図（ｂ）の如く反転する。このことは適当なサンプ
リング周期で取込まれるＯｚセンサ３００情報から知れ
る。この電圧値が予め定めである値と比較して大なる場
合、供給空燃比は３元点を越えリッチになっている。つ
まり、３元点よりＣだけリッチとなっているので、この
時点で供給空燃比をリーンにするようにソレノイドのオ
ン・デユーティ比を一定値Ｐだけ大きくする。これは、
リッチであると判定した時点でデユーティ・レジスタに
設定されている時間データに前述の−定値Ｐに相当する
時間データを加算して再びデユーティ・レジスタに格納
することにより実現できる。その後、予め定められた割
合で徐々にソレノイドのオンデユーテイ比を大きくして
いくと第２図（ａ）の如く気筒内の空燃比はある時点を
境に徐々にリーンになっていく。そのまま３元点を越え
てリーンになる程ソレノイドのオン・デユーティ比を大
きくすると、前述のような遅れ時間の後にｏ２センサ３
００の出力電圧が前記比較レベルを下回る。このとき、
供給空燃比は３元点より希薄になってしまったことを知
る。そこで、供給空燃比をリッチにすべくソレノイドの
オン・デユーティ比を前記一定値Ｐだけ急激に小さくす
る。これは、リッチであると判定した時点でデユーティ
・レジスタに格納されている時間データから前記一定値
Ｐに相当する時間データを減算してデユーティ・レジス
タに再設定することにより実現できる。

しかしながら、ソレノイドのオン・デユーティ比を急激
に変えても気筒内の空燃比はすぐにはリッチになれず、
ある時点までリーン状態になっていてその後徐々にリッ
チになっていく。その後、予め定めである割合で徐々に
ソレノイドのオン・デユーティ比を小さくしていく。そ
の間に０２センサ３００の出力電圧が反転して３元点を
越えるタイミングが発生する。

以上に説明したように、０２センサ３００の出力電圧を
常時監視してソレノイドのオン・デユーティ比を制御す
ることにより、供給空燃比が３元点に対して大きくズレ
ないようにできる。そのためには前記の一定値Ｐ（これ
を比例成分Ｐと称する）とオン・デユーティ比の増減量
（これを積分成分工と称する）を、エンジンの運転条件
１例えばエンジン回転数、負荷、冷却水温度、スロット
ル弁の開度等もしくはこれらの組合せによって、正確に
制御する必要がある。これを第３図により更に詳細に説
明する。

第３図は本制御の基本的な流れを示すもので、Ｏｚセン
サ出力はステップ１０でＡ／Ｄ変換を行い、デジタル値
とする。その値と基準値であるスライスレベルＳ／Ｌと
をステップ２０で比較しリッチ、リーンの判定を行なう
、しかしリッチの場合でもリーンからリッチに移った時
は前述の如く比例成分Ｐを考慮せねばならなく、判定が
必要となりそれをステップ３０で行なう。ステップ３０
の結果ＹＥＳならば比例成分Ｐの処理をステップ５０で
行い、Ｎｏならばステップ４０でデユーティサイクルＤ
Ｓを漸減させるために積分成分Δｄをデユーティサイク
ルＤＳ値から減算する。そしてステップ９０にてデユー
ティサイクルＤＳの値ヲハルス出力Ｐ　ａｓ　ｔ　Ｐ　
ｏｚに出してソレノイド５ＱＬ１．５ＯＬ２を動かす。

その後ステップ１０に戻って再び同一の処理を繰返す。

以上はリッチと判定された場合であるが、リーンと判定
された場合は、ステップ６０，７０．８０を通ることと
なり、比例成分工と積分成分Δｄの符号が異るのみで同
様な処理を行なう。

そして、本発明においては制御信号である比例成分Ｐ、
積分成分工は次の通りのようにして求められる。

すなわち、前記比例成分Ｐ、積分成分工をエンジン運転
条件に対する１つの情報としてあらかじめＲＯＭ１０２
あルイはＲＯＭ１０３に格納シテおく。ＭＰＵ１００が
ＲＯＭ１０２に記憶しである第４図に示すような制御プ
ログラムにもとづいて本ルーチンによると、ステップ１
５で各種の運転条件を取り込み、ステップ２５でこれに
対応した比例成分Ｐ、積分成分■を求める。ここでは積
分成分ＩＲ、Ｉｔ、が求められている。

次に積分成分工について述べると、ステップ３５でＯＸ
センサ３００の出力電圧の判定結果に基づいて今リッチ
にしようとしているのかリーンにしようとしているのか
を判別する。

ステップ３５で判別結果が求まるとステップ４５．５５
で補正時間ΔＴ　ｏ　ｎが積分成分ＩＲ，ＩＬより求め
られる。

次にステップ６５で前回求められている補正時間Ｔｏｎ
（ｔ、−ｔ）から増減して補正時間Ｔｏ□（１）を求め
、この結果に基づいてステップ１５でデユーティ・レジ
スタにオン・デユーティ比が設定される。

更に比例成分Ｐは０２センサ３００の出力電圧が予め定
めである値に対して反転した時点で、すでに各運転状態
に応じて求めである値を用いて設定される。

以上述べた通り、本発明によれば記憶素子に比例成分と
積分成分を格納しておき、比例制御と積分制御を行う時
に適当な比例成分と積分成分を読み出して燃料制御信号
を決定するようにしているため、最適な制御ゲインが得
られきめ細かい制御が可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図はセンサ特性図に対す
る制御信号の特性図、第３図、第４図は本発明のフロー
チャートである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、排気管に設けられたＯ＿２センサの出力信号に基づ
   いて比例成分、積分成分を含む制御信号を発生する制御
   手段からの信号によつて混合気の空燃比を制御する空燃
   比制御装置において、前記比例成分、積分成分の値を記
   憶素子に記憶させておき、前記制御手段は前記記憶素子
   から選ばれた比例成分、積分成分を用いて制御信号を発
   生するようにしたことを特徴とする空燃比制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記記憶素子に記
   憶されている比例成分、積分成分は内燃機関の動作状態
   に対応してそれぞれ異つた値に定められていることを特
   徴とする空燃比制御装置。