JP2001193532A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

内燃機関の空燃比制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 空燃比検出装置の反応遅れ時間が変化しても
空燃比フィードバック制御が乱れないようにする。 【解決手段】比例項制御および積分項制御により空燃比
をリーンおよびリッチの間で一方から他方に反転させる
よう空燃比フィードバック係数を計算する手段と、前記
積分項を実行する時間の長さを、内燃機関の運転状態に
応じて設定する積分時間設定手段と、設定された時間に
基づいて積分項を算出する積分項算出手段と、空燃比フ
ィードバック係数をシフトさせる比例項を設定する比例
項設定手段とを備える空燃比制御装置において、積分項
を実行する前の空燃比フィードバック係数と、該積分項
を実行し、比例項だけ空燃比フィードバック係数をシフ
トさせた後の空燃比フィードバック係数との偏差を検出
し、偏差に応じて積分項を実行する時間の長さを補正
し、補正された積分時間に応じて積分項を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、内燃エンジンの
排気系に設けられた空燃比センサの出力に基づいて、エ
ンジンに供給する混合気の空燃比を制御する空燃比フィ
ードバック制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】エンジンの空燃比制御においては、排気
ガス浄化触媒の上流側に設けられたO2センサなどの空
燃比センサの出力に基づいて空燃比フィードバック係数
を算出し、空燃比が理論空燃比を中心としてその上下の
狭い範囲内で増加、減少を繰り返すよう制御することが
行われている。ここで、空燃比フィードバック係数は、
運転状態に応じて決められる燃料噴射装置(インジェク
タ)の燃料噴射時間を算出する際に用いられる係数であ
る。
【0003】特公平7-92008号公報には、この空燃比フ
ィードバック係数の比例積分制御において、現在のエン
ジンの運転状態に基づいて、次の比例制御移行時の比例
定数と、エンジンへの燃料供給量を変更した後に空燃比
センサによってリッチあるいはリーンへの空燃比の反転
が検出されるまでの時間とを予測することが記載されて
いる。この予測した比例定数と時間とから現在の積分制
御における積分定数を設定する。この積分定数により現
在の積分制御で空燃比フィードバック係数を増加あるい
は減少させた後、予測した比例定数により次回の比例制
御で空燃比フィードバック係数を増加あるいは減少させ
ることにより、空燃比の振れ幅および変化周期を小さく
し、空燃比を理論空燃比に速やかに収束させる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の手法では、O2センサが経年変化によって劣
化するなどの原因で、O2センサの反応遅れ時間が伸び
ると、O2センサの反応遅れ時間TRLまたはTLRに基づい
て算出される積分項の勾配で空燃比F/B係数KO2を変
化させたのでは、劣化後の大きな遅れで実際にO2セン
サの出力が反転するまでにKO2が大きく変化してしま
い、空燃比が三元触媒の浄化ウィンドウ幅を外れてしま
う懸念がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、この発明は、内燃機関の排気系に設けられた排
気ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段と、比例項制
御および積分項制御により空燃比フィードバック係数を
算出する空燃比フィードバック係数算出手段と、前記積
分項を実行すべき時間の長さを、前記内燃機関の運転状
態に応じて設定する時間設定手段と、前記時間設定手段
により設定された時間に基づいて前記積分項を算出する
積分項算出手段と、前記空燃比フィードバック係数をシ
フトさせる比例項を設定する比例項設定手段と、を備え
る内燃機関の空燃比制御装置において、前記積分項を実
行する前の空燃比フィードバック係数と、該積分項を実
行し、前記比例項設定手段が設定した比例項だけ空燃比
フィードバック係数をシフトさせた後の空燃比フィード
バック係数との偏差を検出する偏差検出手段と、前記検
出した偏差に応じて前記積分項を実行すべき時間の長さ
を補正する積分時間補正手段とを備えるという構成をと
る。
【0006】この発明による手法の基本的な概念を、図
3(B)に示す空燃比制御の例を用いて説明すると、空
燃比をリッチからリーン、さらにリーンからリッチに反
転させる際、積分項ILを実行する前の空燃比フィードバ
ック係数KO2SRLと、積分項ILを実行し、シフト量KO2WL
を加算した空燃比フィードバック係数KOSLRとの偏差に
応じて、次回以降の積分項の実行に要する時間を補正す
る。こうして補正された時間に基づいて積分項を算出す
るので、空燃比検出手段に経年変化などによる反応遅れ
を生じたときは、その遅れに応じて積分項の値が小さく
なる。したがって、空燃比検出手段出力が反転するまで
の期間に過大に空燃比フィードバック係数が変化される
のを防止することができる。こうして、空燃比検出手段
が劣化するなどして反応遅れ時間が変化した場合であっ
ても、空燃比フィードバック制御の乱れを低減すること
ができる。
【0007】また、請求項2の発明は、内燃機関の排気
系に設けられた排気ガスの空燃比を検出する空燃比検出
手段と、比例項制御および積分項制御により空燃比フィ
ードバック係数を算出する空燃比フィードバック係数算
出手段と、前記積分項を実行すべき時間の長さを、前記
内燃機関の運転状態に応じて設定する時間設定手段と、
前記時間設定手段により設定された時間に基づいて前記
積分項を算出する積分項算出手段と、前記空燃比フィー
ドバック係数をシフトさせる比例項を設定する比例項設
定手段と、を備える内燃機関の空燃比制御装置におい
て、前記積分項を実行する前の空燃比フィードバック係
数と、該積分項を実行し、前記比例項設定手段が設定し
た比例項だけ空燃比フィードバック係数をシフトさせた
後の空燃比フィードバック係数との偏差を検出する偏差
検出手段と、前記検出した偏差に応じて前記積分項を実
行すべき時間の長さを補正する積分時間補正手段と、前
記偏差に応じて前記空燃比検出手段の反応遅れを学習す
る手段と、前記学習手段の学習値が上限値に達すると
き、前記空燃比検出手段が劣化したと判定する劣化判定
手段と、を備えるという構成をとる。
【0008】この発明によると、空燃比フィードバック
制御における重要なデータ源である空燃比検出装置の劣
化を、通常の空燃比フィードバック制御のプロセス中に
検出することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】次にこの発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図1は、この発明を適用するエンジ
ンおよび空燃比フィードバック制御装置の概念図であ
り、エンジン1の吸気管2の途中にはスロットル弁3が
配置されている。スロットル弁3にはスロットル弁開度
(θTH)センサ4が設けられており、スロットル弁3の
開度に応じた電気信号を電子コントロールユニット(E
CU)5に送る。
【0010】吸気管2のスロットルボディ3をバイパス
する補助空気通路17の途中には、吸気二次空気制御装
置18(EACV)が配置され、ECU5から制御信号を受
ける。EACV18は、エンジン1のアイドル回転数を制御
するために補助空気を吸気二次エアとして吸気管に供給
する作用を行う。
【0011】燃料噴射弁6は、エンジン1とスロットル
弁3との間で気筒ごとに設けられており、図示しない燃
料ポンプに接続されており、ECU5からの信号により
開弁時間が制御される。
【0012】スロットル弁3の下流には管7を介して吸
気管絶対圧(PBA)センサ8が設けられており、EC
U5に吸気管の絶対圧を示す信号を送る。また、その下
流には吸気温(TA)センサ9が設けられており、吸気温
を示す信号をECU5に送る。
【0013】エンジン1の本体に設けられたエンジン水
温(TW)センサ10は、典型的にはサーミスタからな
り、エンジン水温を示す信号をECU5に送る。エンジ
ン回転数(NE)センサ11および気筒判別(CYL)セン
サ12がエンジン1のカム軸周囲またはクランク軸周囲
に設けられている。エンジン回転数センサは、クランク
軸の半回転ごとに所定のクランク角度位置(上死点)で
パルス(TDC)を出力し、気筒判別センサは、特定の気
筒の所定のクランク角度位置でパルスを出力する。
【0014】三元触媒(触媒コンバータ)14は、エン
ジン1の排気管13に配置されており、排気ガス中のH
C、CO、NOxなどの成分の浄化を行う。排気管13
の三元触媒14の上流側には空燃比検出器として酸素濃
度センサ16(O2センサ)が設けられている。O2セ
ンサは、理論空燃比を境として出力値がディジタル的に
変化する電気信号を発生する。
【0015】ECU5は、各種のセンサからの入力信号
の波形を整形し、電圧レベルを修正し、アナログ信号を
ディジタル信号に変換するなどの機能を有する入力回路
5a、プロセッサ(CPU)5b、CPU5bが実行す
るプログラムおよび演算結果を記憶するメモリ5c、燃
料噴射弁6その他のアクチュエータに駆動信号を送る出
力回路5dを備えている。メモリ5cは、プログラムを
格納する読み取り専用メモリ(ROM)とCPU5bに
作業領域を提供する一時記憶メモリ(RAM)とで構成
することができ、この場合、ROMに代えてバックアッ
プ機能付きのRAMを使用することもできる。
【0016】CPU5bは、各種の運転状態を示す信号
に基づいて、排気ガスから検出される空燃比に応じたフ
ィードバック制御運転モード、オープンループ制御運転
モードなどの予め用意されたいくつかの運転モードに応
じてエンジン各部を制御する。その際、CPU5bは、
燃料噴射弁6の燃料噴射時間TOUTを次式により算出す
る。
【0017】
【数1】TOUT=T1 X KO2 X K1 + K2 ここで、T1は、エンジン回転数NEと吸気管圧力PBAをパ
ラメータとしてメモリ5cに用意されたマップから得ら
れる基本燃料噴射時間である。KO2は、O2センサ16
の出力に基づいて算出される空燃比フィードバック係数
であり、空燃比フィードバック制御中は、O2センサに
よって検出される空燃比が目標空燃比に一致するようフ
ィードバック制御され、オープンループ制御中は、エン
ジン運転状態に応じた値に設定される。K1およびK2は、
各種のパラメータ信号に応じて演算される空燃比フィー
ドバック係数および補正変数で、エンジン運転状態に応
じた燃料特性、加速特性などの諸々の特性の最適化を図
るよう設定される。
【0018】図2は、この発明を実施する一実施例にお
けるECU5の機能ブロック図である。リッチ・リーン
判定部21は、O2センサ16からの出力信号VO2に
基づいて空燃比がリッチ領域に入ったか、リーン領域に
入ったかを判定する。具体的には、図3(C)に示すよ
うにVO2が上のしきい値PVREFHを下から上に越えると
空燃比がリッチ領域に入ったと判定し、O2センサ反転
フラグF_PVREFを1にセットする。また、VO2が下の
しきい値PVREFLを上から下にクロスすると、空燃比がリ
ーン領域に入ったと判定し、O2センサ反転フラグF_PV
REFを0にリセットする。
【0019】図3(A)は、従来技術による空燃比フィ
ードバックにおいてO2センサ16が劣化したときの空
燃比フィードバック係数KO2と、空燃比検出手段の出
力VO2との関係を示す。図3(B)は、この発明によ
り積分時間を補正したときの空燃比フィードバック係数
KO2と、空燃比検出手段の出力VO2との関係を概念
的に示す。
【0020】F/B定数検索部22は、この発明の実施
例で必要となる諸々の定数を求める機能を担当する。図
3(B)を参照すると、これらの定数の一つは、リッチ
領域に入った後、空燃比フィードバック係数KO2をリッ
チ領域で一定に保つ時間、すなわちリーンに向かわせる
制御を開始するまでの遅れ時間RDLYである。空燃比をリ
ーン側からリッチ側に切り替える制御サイクルにおいて
は、図3(B)に示すLDLYがこの遅れ時間に対応する。
この時間は、運転状態に基づいて決定するが、この実施
例では、吸入空気量相関値(エンジン回転数に基本噴射
量を乗算した値)をパラメータとするテーブル(メモリ
5cに格納されている)から読み出される。このテーブ
ルは、一実施例ではメモリ5cの容量を節約するため補
間計算付きの10格子テーブルとして格納されている。
【0021】検索部22が検索するもう一つの定数は、
比例項(P項)と呼ばれる、リッチからリーン、リーン
からリッチに向けて空燃比フィードバック係数KO2をシ
フトさせるシフト量KO2WRおよびKO2WLである。この定数
もエンジンの運転状態に基づいて決められるが、この実
施例では吸入空気量相関値をパラメータとするテーブル
から読み出される。このテーブルも補間計算付きの10
格子テーブルとしてメモリ5cに格納されている。
【0022】検索部22が検索するさらにもう一つの定
数は、積分項(I項)制御に要する時間、すなわち図3
(B)の例において、RDLY時間後、比例項を空燃比をリ
ーンにシフトした後、空燃比がリーン領域に入り、O2
センサ出力VO2に基づいてリーン・リッチ判定部21
がO2センサ反転フラグF_PVREFを0にリセット(リー
ンを意味する)するまでに要するはずの時間である。
【0023】検索部22は、運転状態をパラメータとし
てメモリ5cに格納されているテーブルから設定TRLお
よび設定TLRであるSDTRLおよびSDTLRを読み出し、積分
時間設定部26に渡す。設定TRLまたは設定TLRは、O2
センサの反応遅れ時間である。設定TRLおよび設定TLR
は、運転状態をパラメータとするメモリ5cに格納され
ているテーブルから読み出される。この実施例では、設
定TRLおよび設定TLRは、吸入空気量相関値をパラメータ
とする補間計算付きの10点格子テーブルとしてメモリ
5cに格納されているテーブルから読み出される。
【0024】一方、O2センサ反応遅れ時間学習部23
は、O2センサの劣化によって生じることのある反応遅
れ時間の影響を学習し、設定TRLおよび設定TLRを補正す
る学習TRLおよび学習TLR(ODTRLおよびODTLR)を決定
し、積分時間設定部26に渡す。
【0025】学習TRLおよび学習TLRは、遅れ学習部23
が学習して書き換える、運転状態をパラメータとするテ
ーブルから読み出される。この実施例では、この学習テ
ーブルは、吸入空気量相関値(エンジン回転数X基本噴
射量)をパラメータとする補間計算付きの10点格子テ
ーブルとしてメモリ5cに記憶されている。
【0026】この発明の発明者は、O2劣化によるO2
センサの反応遅れを補正しない従来技術によると、O2
劣化によるO2センサの反応遅れが生じると、図3
(A)に見られるように、積分項ILを実行する前の空燃
比フィードバック係数KO2の値KO2SRLと、積分項ILを実
行し、続いて比例項を実行した後の空燃比フィードバッ
ク係数の値KO2SLRとの間に偏差が生じることに着目し
た。この偏差は、比例項KO2WRをシフトしたときの空燃
比フィードバック係数KO2の値KO2SRLと、比例項KO2WLを
シフトしたときの空燃比フィードバック係数の値KO2SLR
との間の偏差と見ることもできる。遅れ学習部23は、
前述の積分時間を適正に補正することができるよう、こ
の偏差とO2センサの追加的な反応遅れ時間との相関関
係に基づいて学習テーブルを定期的に更新する。この操
作の詳細は、図8から図10を参照して後に説明する。
【0027】積分時間設定部26は、定数検索部22か
ら設定されたO2センサ反応遅れ時間であるSDTRLおよ
びSDTLRを受け取り、O2センサ反応遅れ学習部23か
ら学習値ODTRLおよびODTLRを受け取り、比例項(I項)
の実行に要する時間、すなわち積分時間を設定する。
【0028】積分項算出部24は、定数検出部22から
得られるシフト量(比例項)KO2WL、KO2WR、および積分
時間設定部から得られる積分時間に基づいて、次の式に
より積分項を算出する。
【0029】
【数2】IL=KO2WL/(SDTRL+ODTRL) IR=KO2WR/(SDTLR+ODTLR) ここで、ILは、空燃比フィードバック係数をリッチ側か
らリーン側に変化させるときの積分時間における変化の
勾配である。IRは、逆にリーン側からリッチ側に空燃比
フィードバック係数を変化させるときの積分時間におけ
る変化勾配である。
【0030】KO2WLは、図3(B)に示されるように、
空燃比フィードバック係数をリーン側からリッチ側に変
化させるときのシフト量(比例項)であり、KO2WRは、
空燃比フィードバック係数をリッチ側からリーン側に変
化させるときのシフト量(比例項)である。このよう
に、空燃比フィードバック係数をリッチ側からリーン側
に変化させるときの積分項の累積は、続いてリーン側か
らリッチ側に変化させるときのシフト量(比例項)に等
しいから、リッチ側からリーン側にシフトした後の空燃
比フィードバック係数KO2SRLとリーン側からリッチ側に
シフトした後の空燃比フィードバック係数KO2SLRとは、
積分時間(SDTRL+ODTRL、またはSDTLR+ODTLR)が正確にO
2センサの反応遅れ時間に対応している限り、等しい。
【0031】空燃比フィードバック係数算出部25は、
定数検出部22から得られる保持時間(RDY、LDY)、シ
フト量(KO2WL、KO2WR)、および積分項算出部24から
得られる積分項(IL、IR)および積分時間(SDTRL+ODTR
L、SDTLR+ODTLR)にしたがって空燃比フィードバック係
数KO2算出し、燃料噴射制御部29に渡す。燃料噴射制
御部29は、渡された空燃比フィードバック係数を用い
て燃料の噴射量を制御する。
【0032】次にフローチャートを参照して図2に示す
各機能ブロックの詳細な働きを説明する。図4は、この
発明をECU5のプログラムに組み込む場合のプログラ
ム・モジュールの構成を示す。エンジンの運転状態から
空燃比フィードバック制御運転を実行する条件が満足さ
れているどうかを判定し(101)、満足されていれ
ば、この発明を用いた空燃比フィードバック制御に入
る。
【0033】このプログラムは、O2センサの出力から
空燃比がリーンであるかリッチであるかを判定するルー
チン102、空燃比フィードバック定数を検索するルー
チン103、空燃比フィードバック制御を行うルーチン
104、空燃比フィードバック計数のリミットチェック
を行うルーチン105、O2センサの反応遅れを学習す
るルーチン106、およびO2センサの劣化を判定する
ルーチン107からなる。
【0034】図5は、リーン・リッチを判定するルーチ
ン102の詳細を示すフローチャートで、機能的には図
2のリッチ・リーン判定部21に対応する。このルーチ
ンは、一定の周期、たとえば10ミリ秒ごとに実行され
る。以下の図6から図8に示すルーチンも同様で、たと
えば10ミリ秒ごとに実行される。
【0035】O2センサ反転フラグF_PVREF(図3
(C)の波形参照)が1かどうかを判定し(201)、
1であると(リッチ状態)、センサ出力VO2が下側の
しきい値(第1のしきい値)PVREFLより下にあるかどう
かが判定される(202)。VO2が下側のしきい値、
すなわち第1しきい値PVREFLより下になると、反転フラ
グF_PVREFは0にリセットされ(204)、リーン状態
を示す。ステップ201で反転フラグが0のときは、セ
ンサ出力VO2が上側のしきい値、すなわち第2しきい
値PVREFHを越えているかどうかを点検し(203)、越
えていれば反転フラグを1にセットし(205)、リッ
チ状態を示す。ステップ202およびステップ203で
判定がNOのときは、それぞれステップ205、204
に進む。
【0036】図6は、この発明の実施例で使用する諸々
の定数をメモリ5cから検索するプロセスを示すフロー
チャートで、機能的には図2の定数検索部22に概ね対
応する。今の時点での吸入空気量相関値(エンジン回転
数X基本噴射量)に対応する空燃比フィードバック係数
のシフト量(比例項)をメモリ5cに格納されている振
幅テーブルから読み出す(301)。振幅テーブルは、
リッチからリーンへのシフト量を示すテーブルと、リー
ンからリッチへのシフト量を示すテーブルとが用意され
ている。前述したようにこれらのテーブルは補間計算付
きの10点格子テーブルの形でメモリ5cに格納されて
いる。
【0037】次にエンジンがアイドリング状態かどうか
が点検され(302)、アイドリング状態であれば、振
幅テーブルから読み出した値に1より小さい係数をかけ
てシフト量(比例項)KO2WRおよびKO2WLとする(30
4)。アイドリング状態でなければ、振幅テーブルから
読み出した値がそのままシフト量となる(303)。シ
フト量KO2WRおよびKO2WLについては図3(B)に関連し
て上で説明した。アイドリング中にKO2WRおよびKO2WLを
通常より小さくすることにより空燃比の変動を小さくす
ることができる。
【0038】ついで吸入空気量相関値NTIによる10点
格子テーブル(補間計算付き)から現在の吸入空気量相
関値に対応するO2センサ反応遅れ時間基本値(SDTR
L、SDTLR)を読み出す(305)。同様に吸入空気量相
関値NTIによる10点格子学習テーブル(補間計算付
き)から現在の吸入空気相関値に対応するO2センサ反
応遅れ学習値(ODTRL、ODTLR)を読み出す(306)。
こうして読み出された定数を用いて、上記の数2の式に
したがって、積分項ILおよびIRを算出する(307)。
【0039】同様に吸入空気量相関値NTIによる10点
格子テーブル(補間計算付き)から空燃比フィードバッ
ク係数KO2のシフト(比例項)を実行する遅れ時間LDL
Y、RDLYを読み出す(308)。遅れ時間LDLYおよびRDL
Yについては、図3(B)に関連してすでに記述した。
【0040】図7は、空燃比フィードバック制御におけ
る空燃比フィードバック係数KO2を算出するルーチンの
フローチャートで、機能的には図2のブロック25に概
ね対応する。O2センサ反転フラグ(図3(C)におけ
るF_PVREF)をモニターし、フラグの反転があったかど
うかを見る(401)。反転がなければ、比例項の遅れ
時間TRLDLYのタイマーが0になったか、すなわち比例項
遅れ時間が経過したかどうかを判定し(402)、経過
していなければ、タイマーをデクリメントし(41
5)、比例項実行フラグF_KO2WINを0にリセットする
(416)。
【0041】ステップ402で比例項遅れ時間が経過し
ていると、O2センサ反転フラグF_PVREFが1(リッ
チ)であるか0(リーン)であるか判定し(403)、
リーン状態にあればステップ404に進み、比例項が実
行されたかどうか、すなわち空燃比フィードバック係数
がシフト量KO2WLだけシフトされたかどうか、比例項実
行フラグF_KO2WINを見て判定する(404)。比例項が
実行されていなければ、F_KO2WINは0なので、空燃比フ
ィードバック係数の現在の瞬時値KO2Tにシフト量KO2WL
を加算し、これを空燃比フィードバック係数の新しい瞬
時値とする(406)。このシフトされたばかりの新し
い瞬時値をパラメータKO2SLRとしてメモリ5cの所定の
記憶領域に記憶しておく(407)。そして比例項実行
フラグF_KO2WINを1にセットして(408)処理を抜け
る。
【0042】ステップ404で比例項実行フラグが1に
なっていると、ステップ405に進み、空燃比フィード
バック係数の現在の瞬時値KO2Tに積分項のIRを加算した
値を新しい空燃比フィードバック係数の瞬時値として設
定して処理を抜ける。
【0043】ステップ403でO2センサ反転フラグが
1でリッチ状態を示すと、ステップ410に進み、比例
項実行フラグが1になっているかどうか判定し、1でな
いとき、すなわち比例項が実行されていないときは、空
燃比フィードバック係数の現在の瞬時値KO2Tから上で求
められたシフト量KO2WRを引き、これを新しい空燃比フ
ィードバック係数の瞬時値とする(411)。こうして
シフトしたばかりの空燃比係数の瞬時値を変数KO2SRL
(図3(B)参照)として、メモリ5cの所定の記憶領
域に記憶させる(412)。ついで、比例項実行フラグ
を1にセットして(408)、処理を抜ける。
【0044】ステップ410で比例項実行フラグが1に
なっていると、空燃比フィードバック係数の現在の瞬時
値KO2Tから上で求めた積分項ILを引き、その値を新しい
瞬時値KO2Tとして設定して処理を抜ける。
【0045】ステップ401でO2センサ反転フラグの
反転が検出されると、反転フラグF_PVREFからリッチ状
態なのかリーン状態なのかを判断し(420)、リーン
状態であれば、図6のブロック308で求めたKO2シフ
トの遅れ時間LDLYをタイマーTRLDLYにセットする(42
2)。このタイマーは、上述したステップ402で点検
され、ステップ415でデクリメントされる。ついで、
比例項実行フラグF_KO2WINをリセットして処理を抜ける
(425)。
【0046】ステップ420でリッチ状態であると、ブ
ロック424で、図6のブロック308で求めたシフト
の遅れ時間RDLYをタイマーTRLDLYにセットする(42
4)。ついで、比例項実行フラグF_KO2WINをリセットし
て処理を抜ける(425)。
【0047】図8は、O2センサの反応遅れ時間を学習
するルーチンで、機能的には図2の学習部23に概ね対
応する。比例項実行フラグF_KO2WIN(図7のブロック4
08で1にセットされる)が0から1に変化したかどう
かを点検し(501)、変化しているとO2センサ反転
フラグF_PVREFが1かどうかを点検し(502)、1で
あれば、図7のブロック407でメモリ5cに記憶され
た変数KO2SLRとブロック412でメモリ5cに記憶され
た変数KO2SRLとの偏差DKO2TLRを算出する(503)。
同様にO2センサ反転フラグが0のときは、変数KO2SRL
と変数KO2SLRとの偏差DKO2TRLを算出する(509)。
次に比例項実行から次の比例項実行までの時間HPVO2
(図9参照)を計測するカウンタCHPVO2の値を読みとり
(504)、カウンタを0にリセットする(505)。
【0048】ついで読みとられた期間HPVO2が予め定め
た範囲内にあるかどうかを判定し(507)、範囲内に
なければ処理を抜ける。これは、なんらかの原因で期間
HPVO2が一時的に大幅に短くなったとき、および逆に大
幅に長くなったときのパラメータを学習に反映させない
ようにするためである。この判定で使用する上限値およ
び下限値は、図10(A)に示す吸入空気量相関値NTI
をパラメータとする10点格子テーブル(補間計算付
き)から読み出される。
【0049】期間HPVO2が図10(A)のテーブルから
読み出される上限値と下限値の間にあるときは、O2セ
ンサ反転フラグF_PVREFが1(リッチ)であれば、ブロ
ック512に進み、ブロック503で求めた偏差DKO2TL
Rをパラメータとして図10(B)に示すようなテーブ
ルから更新量DODTLRを検索する(512)。ついでブロ
ック513に進み、ODTLR学習テーブル(吸入空気量相
関値NTIをパラメータとする10点格子テーブル(補間
計算付き))から前回までの学習値ODTLRを検索する。
こうして読み出した学習値ODTLRにブロック512で求
めた更新量を加算する(514)。学習値ODTLRが求め
られると、この値が限界値(図10(C)のテーブルか
ら読み出されたリミット値ODTLRH、ODTLRL)を超えてい
ないかどうかのチェックを行い(515)、今回算出し
た学習値ODTLRでODTLR学習値テーブルを置換する(51
6)。こうして、学習値テーブルは、偏差DKO2TLRが生
じると、図10(B)のテーブルで示す値だけ変更され
る。図10(B)のテーブルの値は、O2センサの劣化
による反応時間の遅れと偏差DKO2TLRとの相関関係を実
験およびシミュレーションによって求め、この相関関係
にしたがって設定する。
【0050】ブロック511でO2センサ反転フラグが
0であると、ブロック521に進み、ブロック509で
求めた偏差DKO2TRLに基づいて、図10(B)に示すの
と同様のDODTRL用のテーブルから定数DODTRLを検索する
(521)。ODTRL学習テーブルから学習値ODTRLを検索
する(522)。検索された前回学習値ODTRLにブロッ
ク521で検索した定数DODTRLを加える(523)。つ
いで図10(C)と同様のテーブルにより検索されたリ
ミット値によりリミットチェックを行って(524)、
今回算出した学習値ODTRLに学習値テーブルを置換する
(525)。
【0051】また、ブロック501で比例項実行フラグ
F_KO2WINが0のときは、ブロック508に進み、比例項
実行の間隔を測定するカウンタCHPVO2をインクリメント
する。ここで、図10に示すテーブルは、F_PVREF=1の
場合と、0の場合で別の設定にすることもできる。
【0052】こうして、ブロック514および523で
得られた学習値ODTLRおよびODTRLが、図6のブロック3
07において積分項、すなわち空燃比フィードバック係
数を変化させる勾配の算出に用いられる。
【0053】図11は、劣化の判定を行うルーチンを示
し、図8のステップ515のリミットチェックにおいて学
習値ODTLRが上限値ODTLRHに達していて(601)、かつ図
8のステップ503で算出した偏差DKO2TLRが劣化判定値DK
O2LMT以上であるとき(604)、O2センサに劣化がある
と判定する(605)。また、図8のステップ524のリミッ
トチェックにおいて学習値ODTRLが上限値ODTRLHに達し
ていて(602)、かつ図8のステップ509で算出した偏差
DKO2TRLがD劣化判定値KO2LMTより大きいとき(603)、O
2センサに劣化があると判定する(605)。
【0054】以上にこの発明を具体的な実施例について
記述したが、この発明は、このような実施例に限定され
るものではなく、当業者にとって明らかな変形は、この
発明に含まれる。たとえば、エンジンの運転状態の判定
は、様々なパラメータに基づいて行うことができる。
【0055】
【発明の効果】この発明によると、空燃比検出手段が劣
化するなどして反応遅れ時間が変化した場合であって
も、空燃比フィードバック制御の乱れを低減することが
できる。
【0056】また、請求項2の発明によると、空燃比フ
ィードバック制御のプロセス中に空燃比検出手段の劣化
を検出することができる
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明を適用するエンジン・システムの全体
的な構成を示す図。
【図2】この発明に一実施例の空燃比フィードバック制
御装置の全体的な機能ブロック図。
【図3】(A)は、O2センサ劣化による反応遅れ時間
を生じたときの従来技術における空燃比フィードバック
係数KO2とセンサ出力VO2の関係を示し、(B)は、この
発明に従ってO2センサ劣化による反応遅れ時間を学習
した制御によるKO2とVO2の関係を示し、(C)はO2セ
ンサの検出出力とO2センサ反転フラグの関係を示す
図。
【図4】この発明をプログラムで実施する実施例におけ
る、プログラム・ルーチンの全体的な構成を示す図。
【図5】リーン・リッチの判定を行うルーチンのフロー
チャート。
【図6】この発明の一実施例で使用する定数を検索する
ルーチンのフローチャート。
【図7】この発明の一実施例における空燃比フィードバ
ック係数KO2を算出するルーチンのフローチャート。
【図8】この発明の一実施例におけるO2センサの反応
遅れ時間を反映して空燃比フィードバック係数KO2の算
出に使用する定数を学習するルーチンのフローチャー
ト。
【図9】空燃比フィードバック係数KO2、比例項実行フ
ラグF_KO2WIN、およびO2センサ反転フラグF_PVREFの
タイミング関係を示す図。
【図10】(A)は、比例項実行の間隔の上限および下
限を求めるテーブルを示し、(B)は、空燃比フィード
バック係数KO2の偏差に基づく遅れ時間の補正量を求め
るテーブルを示し、(C)は、運転状態に応じた遅れ時
間補正量を示す学習テーブルの概念図。
【図11】O2センサの劣化を判定するプロセスのフロ
ーチャート。
【符号の説明】
16 O2センサ(空燃比検出手段) 21 リッチ・リーン判定部 22 定数検索部 23 O2センサ反応遅れ学習部 24 積分項算出部 25 空燃比フィードバック係数算出部 26 積分時間設定部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3G084 BA06 BA09 BA10 CA03 DA12 DA27 EA04 EA11 EB13 EB16 EB18 EB24 FA02 FA10 FA11 FA20 FA29 FA33 FA38 FA39 3G301 JA06 JA13 JB09 KA07 LA04 LA08 MA01 NA03 NA04 NA08 NB15 NC02 NC06 NC08 ND01 ND05 ND15 ND17 ND22 ND26 NE17 PA07Z PA10Z PA11Z PE01Z PE03Z PE04Z PE05Z PE08Z

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関の排気系に設けられた排気ガスの
    空燃比を検出する空燃比検出手段と、比例項制御および
    積分項制御により空燃比フィードバック係数を算出する
    空燃比フィードバック係数算出手段と、前記積分項を実
    行すべき時間の長さを、前記内燃機関の運転状態に応じ
    て設定する時間設定手段と、前記時間設定手段により設
    定された時間に基づいて前記積分項を算出する積分項算
    出手段と、前記空燃比フィードバック係数をシフトさせ
    る比例項を設定する比例項設定手段と、を備える内燃機
    関の空燃比制御装置において、 前記積分項を実行する前の空燃比フィードバック係数
    と、該積分項を実行し、前記比例項設定手段が設定した
    比例項だけ空燃比フィードバック係数をシフトさせた後
    の空燃比フィードバック係数との偏差を検出する偏差検
    出手段と、 前記検出した偏差に応じて前記積分項を実行すべき時間
    の長さを補正する積分時間補正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。
  2. 【請求項2】内燃機関の排気系に設けられた排気ガスの
    空燃比を検出する空燃比検出手段と、比例項制御および
    積分項制御により空燃比フィードバック係数を算出する
    空燃比フィードバック係数算出手段と、前記積分項を実
    行すべき時間の長さを、前記内燃機関の運転状態に応じ
    て設定する時間設定手段と、前記時間設定手段により設
    定された時間に基づいて前記積分項を算出する積分項算
    出手段と、前記空燃比フィードバック係数をシフトさせ
    る比例項を設定する比例項設定手段と、を備える内燃機
    関の空燃比制御装置において、 前記積分項を実行する前の空燃比フィードバック係数
    と、該積分項を実行し、前記比例項設定手段が設定した
    比例項だけ空燃比フィードバック係数をシフトさせた後
    の空燃比フィードバック係数との偏差を検出する偏差検
    出手段と、 前記検出した偏差に応じて前記積分項を実行すべき時間
    の長さを補正する積分時間補正手段と、 前記偏差に応じて前記空燃比検出手段の反応遅れを学習
    する手段と、 前記学習手段の学習値が上限値に達するとき、前記空燃
    比検出手段が劣化したと判定する劣化判定手段と、 を備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
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