JP2003083133A - 内燃機関の空燃比フィードバック制御装置 - Google Patents
内燃機関の空燃比フィードバック制御装置Info
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Abstract
安定にならないように空燃比フィードバックを行う装置
を提供する。 【解決手段】本発明の空燃比フィードバック制御装置
は、内燃機関の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前
記内燃機関の運転状態に応じて目標空燃比を設定する空
燃比設定手段と、前記目標空燃比と前記検出された空燃
比に基づいて空燃比をフィードバック制御するための空
燃比補正係数を演算する空燃比補正係数演算手段と、前
記内燃機関の始動時の温度に応じて前記空燃比補正係数
の下限値を制限する制限手段とを備える。この発明によ
ると、内燃機関の始動時の温度に応じて空燃比補正係数
の下限値が制限されるので、燃焼が正常に行われておら
ず、空燃比検出手段が空燃比を誤検出したときでも、空
燃比がリーンになりすぎて燃焼が不安定となることが無
くなる。
Description
フィードバック制御装置に関し、より詳細には、内燃機
関の冷間時に燃焼が不安定にならないように空燃比フィ
ードバック制御を行う装置に関する。
ク制御装置では、空燃比センサを用いて排気ガス中の酸
素濃度に基づき内燃機関の空燃比を検出し、検出した空
燃比を目標空燃比に近づける方向に作用する空燃比補正
係数を求め、この空燃比補正係数で燃料噴射弁の燃料噴
射時間を補正する空燃比フィードバック制御を行ってい
る。
では、エンジンの種々の運転状態に適切に対応した空燃
比制御を行っており、また空燃比の精度を向上させるた
めの学習制御も同時に行われている。
間時のパージ作動温度を低く設定した場合でも、空燃比
学習制御の精度を十分に高めることができるエンジンの
空燃比制御装置が開示されている。
ィードバック制御装置では、内燃機関の始動時に、空燃
比センサが活性化した後すぐにフィードバック制御を開
始してしまい、内燃機関における燃焼が正常に行われて
いるか否かは考慮していない場合がある。
ときのように内燃機関の燃焼室が比較的低温であった場
合は、クリアランスの関係でオイル下がりを起こし、エ
ンジンの燃焼室に入ったオイル成分または燃料が燃焼で
きずにそのまま排気されてしまい、空燃比センサの検出
部に付着することがある。このような場合、空燃比セン
サは実際の空燃比とは無関係にリッチ状態と認識し、こ
の検出空燃比に基づいてフィードバック制御が行われる
ために、燃料噴射量が減らされて空燃比がリーンになり
すぎてしまう場合がある。さらにこのような状態のとき
に空燃比の学習を行うと、誤検出に基づく値を学習して
しまうことになり好ましくない。
始動時にフィードバック空燃比がリーンになる状態を回
避できる空燃比制御装置を提供することを目的とする。
バック制御装置は、内燃機関の空燃比を検出する空燃比
検出手段と、前記内燃機関の運転状態に応じて目標空燃
比を設定する空燃比設定手段と、前記目標空燃比と前記
検出された空燃比に基づいて空燃比をフィードバック制
御する空燃比補正係数を算出する空燃比補正係数算出手
段と、前記内燃機関の始動時の温度に応じて前記空燃比
補正係数の下限値を制限する下限値制限手段とを備え
る。
度に応じて空燃比補正係数の下限値が制限されるので、
燃焼が正常に行われておらず、空燃比検出手段が空燃比
を誤検出したときでも、空燃比がリーンになりすぎて燃
焼が不安定となることが無くなる。なお空燃比検出手段
とは、例えば比例型酸素濃度センサ等の酸素センサであ
る。
は前記内燃機関の始動時の温度に応じて設定される期間
だけ継続されるように構成される。
値は、内燃機関の始動時の温度に応じて設定される期間
だけ制限を受けるので、内燃機関の温度が上昇して燃焼
が正常に行われるようになると、空燃比補正係数の算出
は制限を受けることなく通常どおり実施される。
フィードバック制御装置は、前記空燃比補正係数を学習
して学習補正項を算出する学習補正項算出手段と、前記
期間内は前記学習補正項の算出を禁止する禁止手段とを
さらに備える構成をとる。
度に応じて設定される期間は学習補正項の算出は禁止さ
れるので、燃焼が正常に行われていないときの誤検出さ
れた空燃比に基づく空燃比補正係数を学習することを回
避できる。
施形態を説明する。
ィードバック制御装置を含む、内燃機関(以下「エンジ
ン」という)及びその制御装置の全体の構成を示す図で
ある。エンジン1へ通ずる吸気管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(THA)センサ4が連結されており、スロットル
弁3の開度に応じた電気信号を出力して電子制御装置
(以下「ECU」という)5に供給する。ECU5の構成
については後述する。
3との間でかつ吸気管2の図示しない吸気弁の少し上流側
に各気筒に設けられている。燃料噴射弁6には、燃料タ
ンク20内の燃料が図示しない燃料ポンプにより吐出され
て供給されるようになっている。燃料噴射弁6は、EC
U5に電気的に接続されており、ECU5からの信号によ
り燃料噴射の開弁時間が制御される。噴射された燃料は
吸気管2からの空気と混合され混合気となり、エンジン1
に供給される。
および吸気温(TA)センサ9が取り付けられており、
それぞれ吸気管内の圧力、吸気温を検出してECU5に
電気信号として供給する。
却水温(TW)センサ10はサーミスタ等からなり、エン
ジン冷却水温を検出して対応する温度信号を出力してE
CU5に供給する。
クランク軸周囲には、エンジン回転数(NE)センサ11
及び気筒判別(CYL)センサ12が取り付けられてい
る。エンジン回転数センサ11は、エンジン1の各気筒の
吸入行程開始時の上死点(TDC)毎にパルス(以下
「TDC信号パルス」という)を出力し、気筒判別セン
サ12は特定の気筒の所定のクランク角度位置で信号パル
スを出力する。両パルスはECU5に供給される。
る。三元触媒14は、エンジン1に供給される混合気の空
燃比が理論空燃比よりリーン側に設定され排気中のO2
濃度が比較的高い排気リーン状態では、排気ガス中のO
2を蓄積し、逆にエンジン1に供給される混合気の空燃
比が理論空燃比よりリッチ側に設定され、排気ガス中の
O2濃度が低くHC、CO成分が多い排気リッチ状態で
は、蓄積したO2により排気ガス中のHC、COを酸化
する機能を有している。
ンサ17(以下「LAFセンサ」という)が付設されてい
る。このLAFセンサ17は、排気中の酸素濃度(空燃
比)にほぼ比例した電気信号を出力し、ECU5に供給
する。
り、プログラムおよびデータを格納するROM、実行時
に必要なプログラムおよびデータを記憶して演算作業領
域を提供するRAM、プログラムを実行するCPU、各
種のセンサからの入力信号を処理する入力インターフェ
ース、および燃料噴射弁6等に制御信号を送る駆動回路
を有している。前述の各センサからの信号は入力インタ
ーフェースにより受信され、ROMに格納されたプログ
ラムに従って処理される。図1では、このようなハード
ウェア構成を踏まえて、ECU5を機能ブロックで示し
てある。
量算出手段33、空燃比補正係数算出手段35、下限値制限
手段37、学習補正項算出手段39、及び禁止手段41の各機
能ブロックを含む。
数NE、スロットル弁開度THA、エンジン冷却水温T
W等のエンジンパラメータに基づいて、種々のエンジン
状態に応じた目標空燃比KCMDを設定する。
ードバック制御の実行条件が成立するとき、LAFセン
サ17の出力から算出される検出空燃比KACTが目標空
燃比KCMDに一致するように空燃比をフィードバック
制御する空燃比補正係数KAFを算出する。
Wに応じて設定される期間、空燃比補正係数KAFが所
定のまたはエンジン冷却水温TWに応じた下限値を下回
らないように制限をかける。
KAFを学習して学習補正項KREFを算出する。学習
補正項KREFは、エンジン個体差で発生する空燃比の
ばらつきを補正するために、各種エンジン条件における
空燃比補正係数の学習値を算出し、空燃比補正係数の代
替値または初期値に使用することで空燃比制御の向上を
図るためのものである。
燃比補正係数の下限値が制限されている間は、学習補正
項KREFの算出を禁止する。これは、燃焼が正常に行
われていないときの誤検出された空燃比に基づく空燃比
補正係数を学習してしまわないようにするためである。
燃料噴射時間TOUTを図2に示すフローチャートに従
って算出する。
算出する。基本燃料量TIMは、具体的には燃料噴射弁
6の基本燃料噴射時間であり、エンジン回転数NE及び
吸気管内圧力PBに応じて設定された図示しないTIマ
ップを検索して決定される。TIマップは、エンジン回
転数NE及び吸気管内圧力PBに対応する運転状態にお
いて、エンジン1に供給される混合気の空燃比がほぼ理
論空燃比になるように設定されている。すなわち、基本
燃料量TIMは、エンジンの単位時間当たりの吸入空気
量にほぼ比例する。
係数KAF、基本燃料量TIM、および検出された種々
のエンジンパラメータに基づいて、下記の式(1)により
燃料噴射時間TOUTを算出する(S203)。
温TA、大気圧等から算出される補正係数を一括して示
した係数である。
て、上記のようにして求められたTOUTだけ燃料噴射
弁6を開弁するように制御する。
バック補正項を算出する処理のフローチャートである。
まず、三元触媒14の上流に設置されたLAFセンサ17の
出力に各エンジンパラメータを考慮することによって、
排気の検出空燃比KACTを算出する(S301)。次に、各
種エンジン状態を考慮して、ドライバビリティを最適に
するための目標空燃比KCMDを算出する(S303)。そし
て図4を用いて説明する、空燃比(以下LAF)フィー
ドバック制御のメインルーチンを実行する(S305)。
ンルーチンのフローチャートである。この処理では、フ
ィードバック制御実施の条件判定を行った後に、LAF
センサ17の出力等に基づいて空燃比補正係数KAFを算
出して、STR(Self Tuning Regulator:適応制御
器)フィードバック制御を実行する。
示すフラグF-FCが1であるか否かを判定する(S40
1)。F-FC=0であり燃料カット中でなければ、目標
空燃比KCMDがスロットル全開時の空燃比KCMDW
OT以下であるか否かを判定する(S403)。このKCMD
WOTは、LAFセンサ17が検出精度を補償している空
燃比よりリーン側に設定される。KCMD≦KCMDW
OTであるときは、図5を参照して後述する空燃比補正
係数KAFの算出処理を実行する(S405)。続いて、LA
Fフィードバックを実行するための条件が成立している
ことを「1」で示すフラグF-LAFFBに1がセット
される(S407)。これによりLAFフィードバック制御が
実行される。
またはステップS403でKCMD>KCMDWOTであ
り、空燃比が大きくリッチ側であるときは、空燃比補正
係数KAFに1.0をセットし(S411)、フラグF-LAFF
Bに0がセットされ(S413)、本ルーチンを終了する。こ
のように、燃料カット中、またはアクセルが全開で出力
が必要であるときには、LAFフィードバック制御は実
行されない。
燃比補正係数KAFの算出処理を示すフローチャートで
ある。この処理では、検出空燃比KACTが種々のパラ
メータより決定される各種エンジン状態に応じた最適な
空燃比となるように、空燃比補正係数KAFを算出す
る。
の適応パラメータを算出する(S501)。ここで算出された
パラメータは、図6のステップS601におけるKSTR算
出において使用される。次に、図6を参照して後述する
適応制御用の補正項KSTRの算出処理を実行する(S50
3)。算出された適応制御用補正項KSTRを目標空燃比
KCMDで除した値を空燃比補正係数KAFとしてセッ
トし(S505)、図8を参照して後述するKAFの学習値K
REFの算出処理を実行して(S507)、本処理を終了す
る。
処理のフローチャートである。
されたパラメータを用いて、所定の式に従って適応制御
用補正項KSTRを算出する(S601)。次に、図7を参照
して後述する空燃比補正係数(KAF)の下限値LAF
LMTLの算出処理を行う(S603)。そして、ステップS6
01で算出された適応制御用補正項KSTRが、KAF上
限値LAFLMTHと目標空燃比KCMDとの積以上か
否かを判定する(S605)。KSTR<LAFLMTH・K
CMDであり、上限値に達していない場合は、KSTR
がステップS603で算出されたKAF下限値LAFLMT
Lと目標空燃比KCMDとの積以下か否かを判定する(S
607)。
H・KCMDである場合は、KSTRにLAFLMTH
・KCMDの値をセットし、「1」で通常の下限値を使
用することを示すフラグF-LAFLMTに1をセット
する(S613)。また、ステップS607でKSTR≦LAFL
MTL・KCMDである場合は、KSTRにLAFLM
TL・KCMDの値をセットし、フラグF-LAFLM
Tに1をセットする(S613)。このように適応制御用補正
項KSTRが上限値以上である場合、または下限値以下
である場合は、KSTRにそれぞれ上限値または下限値
をセットする。
・KCMDであり、KSTRが上下限値の間にあるとき
は、フラグF-LAFLMTに0をセットして(S609)、
本処理を終了する。以上説明したように、図6に示す処
理では、適応制御用補正項KSTRの値に応じてリミッ
ト値を持ちかえるように動作する。
TL算出処理のフローチャートである。この処理では、
エンジンの運転状態に応じたKAFの下限値LAFLM
TLを算出する。
-STMODが1であるか否かを判定する(S701)。F-S
TMOD=0であってエンジンの始動モードでなけれ
ば、直接ステップS707へ進む。F-STMOD=1であ
って始動モードであれば、エンジン冷却水温TWに応じ
て決まる下限値テーブル(図8参照)を検索した値をカ
ウンタ判定値TLAFLMTLにセットする(S703)。こ
の下限値テーブルは、エンジン冷却水温TWが上昇する
につれて低下するように予め決定されている。カウンタ
判定値TLAFLMTLは、エンジン冷却水温TWに応
じて下限値を制限する期間に相当する。続いて、フラグ
F-LAFLMTLに0をセットする(S705)。
イマT20ACRが、ステップS703で求められたカウン
タ判定値TLAFLMTLを越えたか否かを判定する(S
707)。初めはT20ACR≦TLAFLMTLであるの
で、固定値またはエンジン冷却水温TWに応じた値であ
る下限値LAFLMTLが、図9で説明するパージ無し
時学習値KREFXと下限値の最終値LAFLMTLF
との積より小さいか否かを判定する(S709)。LAFLM
TL<KREFX・LAFLMTLFであるときは、下
限値LAFLMTLにこの値をセットして(S711)、本処
理を終了する。このように下限値を制限することで、エ
ンジン始動直後のLAFセンサ17の誤検出によって空燃
比がリーンになりすぎて燃焼が不安定となる事態を避け
ることができる。
ウンタ判定値TLAFLMTLを越えたときは、フラグ
F-LAFLMTLに1をセットし(S713)、LAFLM
Tに最終値LAFLMTLFをセットする(S715)。
FX・LAFLMTLFであるときは、下限値を制限す
ることなく、LAFLMTに最終値LAFLMTLFを
セットする(S715)。
処理のフローチャートである。学習値KREFは、エン
ジンの個体差で発生する空燃比のばらつきを吸収するた
めに各種条件のKAFを学習し、KAFの代替値や初期
値として使用して空燃比検出精度の向上を図るためのも
のである。
Fより大きいか否かを判定する(S801)。TW≦TWRE
Fであれば、エンジン冷却水温が低く学習値KREFを
算出するべきではないので、直接ステップ813に進む。
ステップS801でTW>TWREFであれば、フラグF-
LAFLMTLが1であるか否かを判定する(S803)。F
-LAFLMTL=0であるときは、エンジン始動時か
ら所定の期間が経過していないので、学習値KREFを
算出することなくステップS813に進む。
なると、パージディレーフラグF-PGDLYが1であ
るか否かを判定する(S805)。F-PGDLY=0であり
パージディレー中でなければ、図示しない処理によりパ
ージあり時のKAF学習値KREFを算出する(S807)。
次にパージオフタイマTPGOFFが0であるか否かを
判定する(S809)。TPGOFF=1であればパージ中で
あることを示しており、ステップS813に進んでフラグF
-PGDLYが1であるか否かを再度判定する。今回は
NOであるので、本処理は終了する。
とき、またはステップS809でTPGOFF=0であると
きは、パージが行われていないので、図示しない処理に
よりパージなし時のKAF学習値KREFXを算出する
(S811)。続いてステップS813においてフラグF-PGD
LYが1であるか否かを判定する。ステップS805でF−
PGDLY=1であったときは、ステップS811で算出さ
れたKREFXをKREFにセットする(S815)。ステッ
プS809でTPGOFF=0であったときは、F-PGD
LY=0であるので、ステップS815はスキップされ、本
処理を終了する。
ジン及び空燃比フィードバック制御装置の動作は以下の
ようになる。
1)、エンジン冷却水温TWに応じて下限値を制限する期
間が決まり(S703)、下限値を制限するためにフラグF-
LFLMTLに0がセットされる(S705)。上記期間は、
エンジンの燃焼室の温度が十分に上昇するまでの期間で
ある。この期間の間は、下限値LAFLMTLがパージ
なし時学習値KREFXとLAFLMTLの最終値との
積と比較され(S707、S709)、下回っていると判定される
と、下限値LAFLMTLは制限される(S711)。
Rの下限値を算出するために使用され(S607)、KSTR
はKAFの算出に用いられるので(S505)、LAFLMT
Lを制限することは、空燃比補正係数KAFの下限値を
制限していることになる。従って、上記期間の間は空燃
比補正係数KAFの下限値は制限を受ける。
ると、すぐにフィードバック制御を開始してしまい、エ
ンジンにおける燃焼の状態を考慮していなかった。この
ため、エンジンの燃焼室が低温であった場合、オイル成
分が燃焼されずに排気され、LAFセンサ17の検出部に
付着して、排気リッチ状態と認識してしまう場合があっ
た。この場合、空燃比をリーンにするようなフィードバ
ック制御が行われてしまうことになる。そこで本実施形
態ではかかる事態を防止するために、上記説明したよう
に、エンジン冷却水温TWにより決まる期間は、LAF
センサ17が空燃比の誤検出をしていた場合でも、空燃比
補正係数KAFは下限値以下には設定され無いようにす
る。従って空燃比がリーンになりすぎて燃焼が不安定に
なることによるエミッションの悪化やドライバビリティ
の低下を防止することができる。
L=0であるので(S705)、KAF学習項KREFの算出
は行われない(S803)。
LMTLに1がセットされ(S713)、通常の(制限されな
い)下限値を使用するモードに入る(S715)。これは、十
分な時間が経過してオイルが燃焼する程度に燃焼室の温
度が上昇したと判断されるので、下限値を制限する必要
がなくなったからである。またこのとき学習値KREF
(またはKREFX)の算出が開始される(S807)が、こ
れは空燃比フィードバック係数のLAFセンサによる誤
検出が無くなるからである。
したが、本発明はこれらに限られるものではなく、種々
の変形及び代替も本発明の範囲に含まれる。例えば、空
燃比補正係数の下限値の制限は、エンジン冷却水温に応
じて決定される期間行われるとしているが、エンジン冷
却水温が所定の温度に達したときに下限値の制限が終了
するようにしてもよい。
て空燃比補正係数の下限値を制限する手段を備えるの
で、内燃機関の始動時に空燃比センサが本来の空燃比よ
りリッチな状態を示す場合でも、空燃比がリーンになり
すぎて燃焼が不安定になることによるエミッションの悪
化及びドライバビリティの低下を防止することができ
る。
している間、空燃比の学習補正項の算出を禁止する手段
を備えるので、誤った空燃比の学習を回避することがで
きる。
るエンジンの全体的な構成を示すブロック図である。
チャートである。
フローチャートである。
ーチャートである。
チャートである。
ローチャートである。
る処理のフローチャートである。
TLAFLMTLを検索するためのテーブルである。
チャートである。
Claims (3)
- 【請求項1】内燃機関の空燃比を検出する空燃比検出手
段と、 前記内燃機関の運転状態に応じて目標空燃比を設定する
空燃比設定手段と、 前記目標空燃比と前記検出された空燃比に基づいて空燃
比をフィードバック制御する空燃比補正係数を算出する
空燃比補正係数算出手段と、 前記内燃機関の始動時の温度に応じて前記空燃比補正係
数の下限値を制限する下限値制限手段と、 を備える内燃機関の空燃比フィードバック制御装置。 - 【請求項2】前記下限値の制限は前記内燃機関の始動時
の温度に応じて設定される期間だけ継続される、請求項
1に記載の内燃機関の空燃比フィードバック制御装置。 - 【請求項3】前記空燃比補正係数を学習して学習補正項
を算出する学習補正項算出手段と、 前記期間内は前記学習補正項の算出を禁止する禁止手段
と、 をさらに備える請求項2に記載の内燃機関の空燃比フィ
ードバック制御装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2001279814A JP3789336B2 (ja) | 2001-09-14 | 2001-09-14 | 内燃機関の空燃比フィードバック制御装置 |
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JP3789336B2 JP3789336B2 (ja) | 2006-06-21 |
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JP2001279814A Expired - Lifetime JP3789336B2 (ja) | 2001-09-14 | 2001-09-14 | 内燃機関の空燃比フィードバック制御装置 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1674701A2 (en) | 2004-12-24 | 2006-06-28 | Honda Motor Co., Ltd. | Air-fuel ratio feedback control apparatus for engines |
US7650225B2 (en) | 2006-05-11 | 2010-01-19 | Hitachi, Ltd. | Engine controller |
US9234466B2 (en) | 2010-02-26 | 2016-01-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Device for controlling internal combustion engine |
-
2001
- 2001-09-14 JP JP2001279814A patent/JP3789336B2/ja not_active Expired - Lifetime
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