JP2655639B2 - 内燃エンジンの空燃比制御方法 - Google Patents

内燃エンジンの空燃比制御方法

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JP2655639B2
JP2655639B2 JP61259212A JP25921286A JP2655639B2 JP 2655639 B2 JP2655639 B2 JP 2655639B2 JP 61259212 A JP61259212 A JP 61259212A JP 25921286 A JP25921286 A JP 25921286A JP 2655639 B2 JP2655639 B2 JP 2655639B2
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厚志 戸恒
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啓 伊倉
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は内燃エンジンの空燃比制御方法に関する。
背景技術 内燃エンジンの排気ガス浄化、燃費改善等のために排
気ガス中の酸素濃度を酸素濃度センサによって検出し、
この酸素濃度センサの出力レベルに応じてエンジンへの
供給混合気の空燃比をフィードバック制御する空燃比制
御装置が知られている。この空燃比制御装置として気化
器絞り弁下流に連通する吸気2次空気供給通路に電磁弁
を設けて酸素濃度センサの出力レベルに応じて電磁弁の
開度すなわち吸気2次空気供給量を制御するフィードバ
ック制御用吸気2次空気供給方式の空燃比制御装置があ
る(例えば、特公昭55−3533号)。
このような従来の空燃比制御装置においては、エンジ
ン負荷に関する複数の運転パラメータに応じて吸気2次
空気供給量を表わす空燃比制御基準値を設定し、酸素濃
度センサの出力レベルから供給混合気の空燃比が目標空
燃比に対してリーン又はリッチのいずれであるかを判別
し、その判別結果に応じて所定周期毎に空燃比補正値を
比例量又は積分量だけ増減し、空燃比補正値に応じて空
燃比制御基準値を補正制御するPI(比例積分)制御が通
常行なわれている。この比例量及び積分量は通常、各々
一定値か、又は吸収空気量に応じた値になるようにされ
ている。
しかしながら、エンジンの吸入空気量が同一量でも高
エンジン回転数、低吸気絶対圧の運転時と、低エンジン
回転数、高吸気絶対圧の運転時とがあり、前者の場合に
は高エンジン回転数のため酸素濃度センサ等の排気成分
濃度センサの出力値が目標空燃比に対応する基準値に対
して反転する回数が多くなり、供給混合気の空燃比の変
動が大きいので後者の場合に比して良好な運転性が得ら
れないという問題点があった。
発明の概要 そこで、本発明の目的は、高エンジン回転数、低吸気
絶対圧の運転時でも良好な運転性を得ることができる空
燃比制御方法を提供することである。
本発明の空燃比制御方法は、エンジン回転数及び該エ
ンジン回転数以外の吸気絶対圧等のエンジン負荷に関す
る運転パラメータを検出し、エンジン回転数の検出値に
第1係数を乗算し、上記運転パラメータの検出値に第1
係数より大なる第2係数を乗算し、その各乗算結果を加
算して比例量、又は積分量を得ることを特徴としてい
る。
実 施 例 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
第1図に示した本発明の空燃比制御方法を適用した車
載内燃エンジンの吸気2次空気供給方式の空燃比制御装
置においては、気化器1の絞り弁3より下流の吸気マニ
ホールド4とエアクリーナ2の空気吐出口近傍とは吸気
2次空気供給通路8によって連通されている。吸気2次
空気供給通路8にはリニア型の電磁弁9が設けられてい
る。電磁弁9の開度はそのソレノイド9aに供給される電
流値に比例して変化する。
一方、10は吸気マニホールド4に設けられ吸気マニホ
ールド4内の絶対圧に応じたレベルの出力を発生する絶
対圧センサ、11はエンジン5のクランクシャフト(図示
せず)の回転に応じてパルスを発生するクランク角セン
サ、12はエンジン5の冷却水温に応じたレベルの出力を
発生する冷却水温センサ、14はエンジン5の排気マニホ
ールド15に設けられ排気ガス中の酸素濃度に応じた出力
電圧を発生する酸素濃度センサである。酸素濃度センサ
14の配設位置より下流の排気マニホールド15には排気ガ
ス中の有害成分の低減を促進させるために触媒コンバー
タ33が設けられている。電磁弁9、絶対圧センサ10、ク
ランク角センサ11、水温センサ12、及び酸素濃度センサ
14は制御回路20に接続されている。
制御回路20は第2図に示すように絶対圧センサ10、水
温センサ12、酸素濃度センサ14の各出力レベルを変換す
るレベル変換回路21と、レベル変換回路21を経た各セン
サ出力の1つを選択的に出力するマルチプレクサ22と、
このマルチプレクサ22から出力される信号をディジタル
信号に変換するA/D変換器23と、クランク角センサ11の
出力信号を波形整形する波形整形回路24と、波形整形回
路24からパルスとして出力されるTDC信号の発生間隔を
クロックパルス発生回路(図示せず)から出力されるク
ロックパルス数によって計測するカウンタ25と、電磁弁
9を開弁駆動する駆動回路28と、プログラムに従ってデ
ィジタル演算を行なうCPU(中央演算回路)29と、各種
の処理プログラム及びデータが予め書き込まれたROM30
と、RAM31とからなっている。電磁弁9のソレノイド9a
は駆動回路28の駆動トランジスタ及び電流検出用抵抗
(共に図示せず)に直列に接続されてその直列回路の両
端間に電源電圧が供給される。マルチプレクサ22、A/D
変換器23、カウンタ25、ディジタル入力モジュレータ2
7、駆動回路28、CPU29、ROM30及びRAM31は入出力バス32
によって互いに接続されている。
かかる構成においては、A/D変換器23から吸気マニホ
ールド4内の絶対圧、冷却水温、及び排気ガス中の酸素
濃度の情報が択一的に、カウンタ25からエンジン回転数
を表わす情報がCPU29に入出力バス32を介して各々供給
される。CPU29は後述の如く所定周期T1(例えば、50mse
c)毎に処理プログラムを実行することにより電磁弁9
のソレノイド9aへの供給電流値を表わす空燃比制御出力
値DOUTをデータとして算出し、その算出した出力値DOUT
を駆動回路28に供給する。駆動回路28はソレノイド9aに
流れる電流値が出力値DOUTになるようにソレノイド9aに
流れる電流値を閉ループ制御する。
次に、かかる本発明による空燃比制御方法の手順を第
3図に示したCPU29の動作フロー図に従って詳細に説明
する。
CPU29は、第3図(a),(b)に示すように先ず、
空燃比フィードバック(F/B)制御条件を充足している
か否かを判別する(ステップ51)。エンジンの冷却水温
が定温である、酸素濃度センサ14が不活性状態である等
のため空燃比フィードバック制御条件を充足していない
ならば、出力値DOUTを0に等しくし(ステップ52)、空
燃比フィードバック制御条件を充足しているならば、電
磁弁9へ供給する基準電流値を表わす空燃比制御基準値
DBASEを検索する(ステップ53)。ROM30には第4図に示
すように絶対圧PBAとエンジン回転数Neとから定まる基
準値DBASEがDBASEデータマップとして予め書き込まれて
いるので、CPL29は読み込んだ絶対圧PBAとエンジン回転
数Neとに対応する基準値DBASEをDBASEデータマップから
検索する。基準値DBASEの検索後、酸素濃度が目標空燃
比に対応する基準濃度よりリーンであるか否かを、すな
わち酸素濃度センサ14の出力電圧VO2が基準電圧Vref
(0.5〔V〕)より小であるか否かを判別する(ステッ
プ54)。VO2<Vrefならば、空燃比が目標空燃比よりリ
ーンであるので前回のステップ54の判別結果を表わす空
燃比フラグFAFが1であるか否かを判別する(ステップ5
5)。FAF=0ならば、前回の空燃比がリッチであると判
別されリッチからリーンに反転した直後であるので、吸
気絶対圧PBA及びエンジン回転数Neを読み込みその吸気
絶対圧PBA及びエンジン回転数Neと第1係数PLNと第2係
数PLP(ただし、PLN<PLP)とを用いて次式によって比
例量Pnを算出する(ステップ56)。
Pn=Ne×PLN+PBA×PLP ……(1) 比例量Pnの算出後、その比例量Pnが上限値PLHより大
であるか否かを判別し(ステップ57)、Pn>PLHなら
ば、比例量Pnを上限値PLHに等しくし(ステップ58)、P
n≦PLHならば、算出した比例量Pnを保持する。そして、
空燃比補正係数(空燃比補正値)KO2から比例量Pnを減
算することにより空燃比補正係数KO2を算出し(ステッ
プ59)、フラグFAFを1に等しくする(ステップ60)。
VO2≧Vrefならば、空燃比が目標空燃比よりリッチで
あるので前回のステップ54の判別結果を表わす空燃比フ
ラグFAFが0であるか否かを判別する(ステップ61)。F
AF=1ならば、前回の空燃比がリーンであると判別され
リーンからリッチに反転した直後であるので、吸気絶対
圧PBA及びエンジン回転数Neを読み込みその吸気絶対圧P
BA及びエンジン回転数Neと第1係数PRNと第2係数P
RP(ただし、PRN<PRP)とを用いて次式によって比例量
Pnを算出する(ステップ62)。
Pn=Ne×PRN+PBA×PRP ……(2) 比例量Pnの算出後、その比例量Pnが上限値PRHより大
であるか否かを判別し(ステップ63)、Pn>PRHなら
ば、比例量Pnを上限値PRHに等しく(ステップ64)、Pn
≦PRHならば、算出した比例量Pnを保持する。そして、
空燃比補正係数KO2に比例量Pnを加算することにより空
燃比補正係数KO2を算出し(ステップ65)、フラグFAF
0に等しくする(ステップ66)。ステップ60又は66の実
行後、フラグFFBIを0に等しくする(ステップ67)。
一方、ステップ55において、FAF=1ならば、空燃比
がリーンの状態が継続しているので、またステップ61に
おいて、FAF=0ならば、空燃比がリッチの状態が継続
しているのでフラグFFBIが1に等しいか否かを判別する
(ステップ69)。FFBI=0ならば、空燃比が目標空燃比
に対して反転した後の1回目の積分制御であるので吸気
絶対圧PBA及びエンジン回転数Neを読み込みその吸気絶
対圧PBA及びエンジン回転数Neと第1係数IF1と第2係数
IF2(ただし、IF1<IF2)とを用いて次式によって積分
量Inを算出する(ステップ70)。
In=Ne×IF1+PBA×IF1 ……(3) 積分量Inの算出後、フラグFFBIを1に等しくする(ス
テップ71)。FFBI=1ならば、積分制御を続けているの
で前回の積分量In-1に係数KIを乗算することにより積分
量Inを算出する(ステップ72)。そして、このように算
出した積分量Inが上限値IGHより大であるか否かを判別
し(ステップ73)、In<IGHならば、積分量Inを上限値I
GHに等しくし(ステップ74)、In≦IGHならば、積分量I
nが下限値IGLより小であるか否かを判別する(ステップ
75)。In<IGLならば、積分量Inを下限値IGLに等しくし
(ステップ76)、In≧IGLならば、算出した積分量In
保持する。次いで、今回の酸素濃度センサ14の出力電圧
VO2と前回の出力電圧VO2n-1との変化量ΔVO2を算出し
(ステップ77)、酸素濃度センサ14の出力電圧VO2が基
準電圧Vrefより小であるか否かを判別する(ステップ7
8)。VO2<Vrefのときには空燃比がリーンであるので変
化量ΔVO2が0より小であるか否かを判別し(ステップ7
9)、ΔVO2≧0ならば、更に、変化量ΔVO2が所定値ΔV
O2Hより大であるか否かを判別する(ステップ80)。ΔV
O2<0又はΔVO2≦ΔVO2Hの場合、空燃比補正係数KO2
ら積分量Inを減算することにより空燃比補正係数KO2
算出する(ステップ81)。ΔVO2>ΔO2Hの場合、酸素濃
度センサ14の出力電圧VO2は基準電圧Vrefに向って上昇
中で、早期に空燃比がリッチに反転することが予測され
るので積分量Inを小さくして空燃比のオーバシュートを
防止するために所定値I1に等しくし(ステップ82)、そ
して空燃比補正係数KO2を算出する(ステップ81)。VO2
≧Vrefのときには空燃比がリッチであるので変化量ΔV
O2が0より大であるか否かを判別し(ステップ83)、Δ
VO2≦0ならば、更に、変化量ΔVO2の絶対値が所定値Δ
VO2Lより小であるか否かを判別する(ステップ84)。Δ
VO2>0又は|ΔVO2|<ΔVO2Lの場合、空燃比補正係数K
O2に積分量Inを加算することにより空燃比補正係数KO2
を算出する(ステップ85)。|ΔVO2|≧ΔO2Lの場合、
酸素濃度センサ14の出力電圧VO2は基準電圧Vrefに向っ
て降下中で、早期に空燃比がリーンに反転することが予
測されるので積分量Inを小さくして空燃比のオーバシュ
ートを防止するために所定量I1に等しくし(ステップ8
6)、そして空燃比補正係数KO2を算出する(ステップ8
5)。
ステップ67、81又は85の実行後、基準値DBASEに空燃
比補正係数KO2Wを乗算することにより空燃比制御出力値
DOUTを算出し(ステップ87)、そして出力DOUTを駆動回
路28に対して出力する(ステップ88)。
駆動回路28は電磁弁9のソレノイド9aに流れる電流値
を電流検出用抵抗によって検出してその検出電流値と制
御出力値DOUTとを比較し、比較結果に応じて駆動トラン
ジスタをオンオフすることによりソレノイド9aに電流を
供給する。よって、ソレノイド9aには出力値DOUTが表わ
す大きさの電流が流れ、ソレノイド9aに流れる電流値に
比例した量の吸気2次空気が吸気マニホールド4内に供
給されるのである。また出力値DOUTが0の場合には電磁
弁9が閉弁して吸気2次空気の供給が停止される。
発明の効果 以上の如く、本発明の空燃比制御方法においては、エ
ンジン回転数の検出値に第1係数を乗算し、吸気絶対圧
等の負荷を表わす運転パラメータの検出値に第2係数を
乗算し、その各乗算結果を加算して比例量、又は積分量
を得ることにより比例量、積分量が吸入空気量に応じて
変化するので運転状態に対する良好な応答性を確保する
ことができる。また第2係数を第1係数より大きくする
ことにより吸入空気量が同一な場合でも高エンジン回転
数の際には比例量、又は積分量を小さくできるので空燃
比の変動幅を小さくすることができ、運転性の向上を図
ることができるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の空燃比制御方法を適用した装置の概略
構成図、第2図は第1図の装置中の制御回路の具体的構
成を示すブロック図、第3図はCPUの動作を示すフロー
図、第4図はDBASEデータマップを示す図である。 主要部分の符号の説明 1……気化器 2……エアクリーナ 3……絞り弁 4……吸気マニホールド 8……吸気2次空気供給通路 9……リニア型電磁弁 10……絶対圧センサ 11……クランク角センサ 12……冷却水温センサ 14……酸素濃度センサ 15……排気マニホールド 33……触媒コンバータ
フロントページの続き (72)発明者 伊倉 啓 和光市中央1丁目4番1号 株式会社本 田技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−171044(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃エンジンの排気系に設けられた排気成
    分濃度センサによって検出された排気成分濃度検出値と
    基準値とを比較し、その比較結果に応じて排気成分濃度
    検出値が前記基準値に対して大から小に、又は小から大
    に反転したことを検出したときには空燃比補正値を比例
    量だけ変化させる比例制御と、所定周期毎に前記比較結
    果に応じて前記空燃比補正値を積分量だけ変化させる積
    分制御との少なくとも一方を行ない、エンジンに供給さ
    れる混合気の空燃比を前記空燃比補正値に応じて制御す
    る空燃比制御方法であって、エンジン回転数及びエンジ
    ン負荷に関する運転パラメータを検出し、エンジン回転
    数の検出値に第1係数を乗算し、前記エンジン負荷に関
    する運転パラメータの検出値に前記第1係数より大なる
    第2係数を乗算し、その各乗算結果を加算して前記比例
    量、又は積分量を得ることを特徴とする空燃比制御方
    法。
JP61259212A 1986-10-30 1986-10-30 内燃エンジンの空燃比制御方法 Expired - Lifetime JP2655639B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS57171044A (en) * 1981-04-15 1982-10-21 Nippon Denso Co Ltd Air to fuel ratio control system for internal-combustion engine

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