JP2870240B2 - 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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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、空燃比検出器(A/
Fセンサ)を用いた空燃比制御装置に係るものであり、
特に加減速補正量の学習を行い、その学習値に基づいて
燃料噴射量制御を行う内燃機関の空燃比制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の運転において、加減速等の過
渡時に加速増量の補正をフィードバック制御を用いて行
う過渡時学習を行う空燃比制御方法は、例えば特公昭6
3−38533号公報に示されている。この方法は、リ
ッチおよびリーンの状態を酸素濃度センサを用いて検出
し、リッチの状態あるいはリーンの状態の時間の長さに
基づいて学習する。
【0003】しかし、この方法では空燃比の偏差判定が
リッチ若しくはリーン状態の時間判定という間接的な判
定基準を用いるものであり、誤学習を懸念して学習速度
を上げることができない。
【0004】この様な問題を解決する手段として、例え
ば特開昭60−32949号公報に示されるような空燃
比制御装置が考えられている。この空燃比制御装置にあ
っては、A/Fセンサを用いて、内燃機関の空燃比の状
態を直接的に検出し、その検出値に基づいて学習補正量
を決定している。そして、ここで示された空燃比制御手
段にあっては、加速判定区間内に空燃比偏差が特定され
る設定値以上であることが判別されたときに学習を行
う。
【0005】図7(A)を用いて加速増量不足時を例に
して説明すると、フィードバック制御がオープンの状態
のときには、図に破線で示すように補正量が加速リーン
の後にある程度の時間をかけてベースレベルに戻るよう
になり、特にリッチ側にずれることがない。
【0006】しかし、実線で示すようにフィードバック
による補正を行うようにすると、リーンの時間は少なく
なるが、空燃比のリーンの状態が大きい場合には空燃比
補正係数が大きくなって、加速増量と空燃比補正係数と
の和が過補正となり、過補正によってオーバリッチの状
態が発生する。
【0007】一般にこの様なフィードバック制御におい
ては、判定区間においてA/Fセンサ出力がリーン側と
リッチ側とで、どちらに大きく現れるかを判別してリー
ンであるかリッチであるかを判断している。このため、
このオーバリッチの状態が、過渡学習の加速判定区間内
に学習値更新のための判定スレッショルドレベルを越え
るようなると、実質的にリーンでありながらリッチであ
るとする誤学習の虞がある。同図の(B)は加速増量過
大の場合を示している。
【0008】この様な学習が行われると、加速最初のリ
ーンは加速増量の減量により大きくなり、ドライバビリ
ティ不良、失火、触媒のウインド域を外れる等の問題が
生ずるため、エミッションの悪化が考えられる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、フィードバック制御による
オーバリッチまたはオーバリーンの状態に惑わされるこ
とがなく、空燃比補正量の学習値の増減を判定すること
ができ、常に適切な燃料噴射量が算出されるようにする
内燃機関の空燃比制御装置を提供しようとするものであ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明に係る内燃機関
の空燃比制御装置にあっては、加速区間を判定し、この
加速区間でリッチピーク状態およびリーンピーク状態の
いずれが先に発生したかを判定し、前記リッチ若しくは
リーンのピーク値がスレッショルドレベルを越えている
か否かを判定する。そして、この判定結果に対応してリ
ッチ若しくはリーンの学習値を算出し、その算出値に基
づいて学習値を更新し、この学習値に基づいて燃料噴射
量制御が実行されるようにする。
【0011】
【作用】この様に構成される空燃比制御装置において
は、フィードバック制御を行うに際して、加速判定期間
において例えばリッチピークの状態が先に発生すれば、
その後オーバリーンの状態が発生したとしても、先にリ
ッチとなった状況が優先されて学習値の更新が行われ
る。したがって、オーバリッチあるいはオーバリーンに
惑わされることなく学習値増減の判定が行われ、加減速
時における空燃比制御が円滑に行われるようになる。
【0012】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図1は空燃比制御が行われるエンジン11とそ
の周辺装置を示すもので、エンジン11の点火時期Ig お
よび燃料噴射量TAU 等の制御は電子制御回路(ECU)
12において行われる。
【0013】エンジン11は、例えば4気筒4サイクルの
火花点火式で構成されるもので、エアクリーナ13、吸気
管14、サージタンク15、さらに吸気分岐管16を介して吸
入空気が取り込まれる。この場合、吸気管14部に設定さ
れる図示しないアクセルペダルによって駆動されるよう
になるスロットルバルブ17によって、吸入空気量が制御
される。
【0014】エンジン11の吸気分岐管16部に各気筒それ
ぞれに対応して設定される燃料噴射弁181 〜184 には、
図示しない燃料タンクから圧送された燃料が供給され、
電子制御回路12からの指令によって開弁制御される燃料
噴射弁181 〜184 の開弁時間に対応した量の燃料が、エ
ンジン11の各気筒に噴射されるようにする。
【0015】また、エンジン11の各気筒それぞれに対応
して点火プラグ191 〜194 が設けられ、この点火プラグ
191 〜194それぞれにはディストリビュータ20を介して
点火回路21からの高電圧の点火信号が分配供給される。
【0016】ディストリビュータ20は、エンジン11によ
って回転される例えば磁気材料によって構成された歯車
を備え、この歯車の外周に近接して設定した回転センサ
22によって、エンジン11の回転数Ne が検出されるよう
にする。この回転センサ22からは、エンジン11の2回
転、すなわち720°CAに24個のパルス信号が発生さ
れる。
【0017】この回転センサ22からの検出信号Ne は、
電子制御回路12の入力ポート121 に供給されるもので、
この入力ポート121 には、さらにスロットルバルブ17の
開度THを検出するスロットルセンサ23、スロットルバル
ブ17の下流側の吸気圧PMを検出する吸気圧センサ24、さ
らに吸気温Tamを検出する吸気温センサ25からのそれぞ
れ検出信号が供給される。スロットルセンサ23からは、
さらにスロットルバルブ14がほぼ全閉であることを検出
するアイドルスイッチ(図示せず)からのオン・オフ信
号も出力される。
【0018】エンジン11の排気管26には、エンジン11か
ら排出される排気ガス中の有害成分(CO、HC、NO
x 等)を低減させる三元触媒27が設定される。この三元
触媒27の上流側には、エンジン11に供給される混合気の
空燃比λに応じたリニアな検出信号を出力する酸素濃度
センサである空燃比センサ28が設けられ、さらに下流側
にはエンジン11に供給された混合気の空燃比λが理論空
燃比λo に対してリッチかあるいはリーンかに対応した
信号を出力するO2 センサ29が設けられる。そして、こ
れらセンサ28および29からの検出信号は、電子制御回路
12の入力ボート121 に入力される。
【0019】電子制御回路12は、一般に知られているよ
うにCPU122 、ROM123 、RAM124 、さらにバッ
クアップRAM125 等を中心に算術論理演算回路として
構成され、入力ポート121に入力された情報に基づいて
演算された結果は、出力ポート126 から出力されるよう
に構成されている。
【0020】この電子制御回路12では、入力ポート121
を介して入力される吸気圧PM、吸気温Tam、スロットル
開度TH、冷却水温Thw、空燃比λ、さらに回転数Ne に
基づいて適性燃料噴射量TAU 、点火時期Ig を算出する
もので、燃料噴射量TAU に基づいて燃料噴射弁181 〜18
4 の開弁時間を制御し、また算出された点火時期Igに
よって点火回路21を制御するようにしている。
【0021】この様な電子制御回路12において実行され
る空燃比制御について説明すると、まず燃料噴射量TAU
を設定する処理は、図2に示す流れによって行われる。
この処理はエンジン11の回転に同期(例えば同時噴射方
式のエンジンでは360°CA毎) に実行されるもので、
まず最初のステップ101 で吸気圧PM、回転数Ne 等に応
じて基本燃料噴射量Tp が演算される。そして、次のス
テップ102 で空燃比λが目標空燃比λTGとされるように
空燃比補正係数FAF が設定される。
【0022】ステップ103 では、現在所定の加速状態に
あるか否かを判別し、所定の加速状態であることが判別
されたならばステップ104 に進み、そうでないときはス
テップ105 に進む。この加速状態であるか否かの判別
は、スロットルバルブ17の開度THが所定開度以上である
か否かに基づいて行われる。
【0023】ステップ104 では加速状態であることから
通常のエンジン11への燃料噴射量より大とすべく補正す
るために、後述する方法で算出する学習値KGを考慮し
て、燃料噴射量TAU を補正する。詳しくは次式に基づい
て設定する。 TAU =FAF ×Tp ×FALL×KG ここで、FAF はステップ102 で算出した空燃比補正係数
であり、FALLは吸気温Tam等により決定されるその他の
補正係数である。
【0024】また、ステップ105 では次式に基づいて燃
料噴射量TAU を補正する。 TAU =FAF ×Tp ×FALL そして、この様にして求められた燃料噴射量TAU にした
がって得られた作動信号が燃料噴射弁181 〜184 に供給
されるようになる。
【0025】ここで、ステップ104 における燃料噴射量
TAU を算出するに際して、学習補正量サブルーチン200
からの補正量が供給されるもので、例えばエンジン11の
過渡的な運転状況に対応した燃料噴射量TAU の補正が行
われる。
【0026】図3乃至図5はこの学習補正サブルーチン
を示しているもので、まず図3で示すステップ201 にお
いて学習フラグがセットされているか否かの判定を行
い、セットされていることが確認されたならば、ただち
に図4で示す(A)ルーチンに入る。またセットされて
いないことが確認されたときは、ステップ202 に進んで
吸気圧力の変化量DLPMが設定圧力差20mmHg を越えて
いるか否かを判定する。この設定圧力差を越えていれば
ステップ203 で学習フラグをセットし、さらに加速カウ
ンタCDPC1 をセットする。
【0027】図4で示す(A)ルーチンにおいては、最
初のステップ301 において加速カウンタCDPC1 の値に基
づいて加速検出区間であるか否かを判定する。そして、
加速判定区間であることが確認されたならば、ステップ
302 で空燃比値AFが目標空燃比値AFTG(λ=1)より大
きいか否かを判定し、AFが大きいと判定されたときはス
テップ303 に進んでこの空燃比値AFがリーン側のA/F
ピーク値PAFLより大きいか否かを判定する。また、ステ
ップ302 で空燃比値AFが目標空燃比値より小さいと判断
されたときは、ステップ304 に進んでこのAFがリッチ側
のA/Fピーク値より大きいか否かを判定する。
【0028】ステップ303 で空燃比値AFがピーク値PAFL
より大きいと判定されたときは、ステップ305 に進んで
このピーク値PAFLをこのときの空燃比値AFとし、ピーク
カウンタCPAFL を加速カウンタCDPC1 値に設定する。ま
た、ステップ304 で空燃比値AFがピーク値PAFRより大き
いと判定されたときは、ステップ306 に進んでこのピー
ク値PAFRをこのときの空燃比値AFとし、ピークカウンタ
CPAFR を加速カウンタCDPC1 値に設定する。すなわち、
このステップ302 〜306 において、ピーク値とその時の
加速カウンタ値CDPC1 を検出するようになる。
【0029】ステップ307 では加速カウンタCDPC1 の値
を設定値“26”と比較し、加速期間が終了したか否か
を判定する。そして、まだ加速区間が終了していないと
判定されたときは、ステップ308 に進んで加速カウンタ
CDPCに“1”を加算してリターンする。
【0030】ステップ307 で加速区間の終了が確認され
たならば、ステップ309 に進んで加速カウンタCDPC1 を
クリアすると共に学習フラグをクリアし、さらに次のス
テップ310 でピークカウンタの値CPAFL とCPAFR とを比
較し、リーンピークとリッチピークのいずれが先に発生
したかを判定する。
【0031】ステップ310 の判定結果に対応して図5で
示すステップ311 あるいはステップ312 に進むもので、
このステップ311および312 においては、リッチ時のピ
ークA/F値PAFRおよびリーン時のピークA/F値PAFL
が、それぞれ設定されたスレッショルドレベルを越えて
いるか否かを判定する。そして、それぞれスレッショル
ドレベルを越えていると判定されたときに、ステップ31
3 および314 において学習値KGの計算を行う。ここで、
ΔA/Fは、PAFLとPAFRと目標A/Fとの差、またはPA
FRと目標A/F(AFTG)との差である。
【0032】ステップ315 および316 においては、それ
ぞれ求められた学習値KGを前回の学習値KGO1と比較し、
その比較結果に対応してステップ317 〜320 で学習値の
更新を行う。この学習値の更新が終了したならば、ステ
ップ321 でピーク値、ピークカウンタをクリアし、この
処理が終了される。
【0033】以上述べたような処理を実行することによ
り、リッチが先に現れたかリーンが先に現れたかを確実
に判断することができると共に、これに応じた学習値KG
の更新をすることができる。したがって、実質的にリー
ンでありながら、空燃比補正係数FAF によって燃料が増
量されて、その後大きくリッチ側にA/Fセンサ出力が
移行した際に、リッチであると誤判定して、学習値KGが
減少方向に更新されることを防止できる。
【0034】図6はさらに実施例装置の効果を明確にす
るためにこのA/Fセンサを用いた学習の状態を示すも
ので、(A)図の今回の学習において、もしオーバシュ
ートのリッチの状態が大きくなったような場合において
も、リーンが先に発生したことによって学習値が設定さ
れるものであるため、誤学習することはない。したがっ
て、(B)図で示す次回の加速時においてもさらに大き
なリーンを招くようなことはない。
【0035】
【発明の効果】以上のようにこの発明に係る内燃機関の
空燃比制御装置によれば、加速判定区間において、リッ
チが先かあるいはリーンが先かを判定することによっ
て、フィードバック制御によるオーバリッチまたはオー
バリーンに惑わされることなく、学習値の増減が判断で
きる。したがって、燃料噴射量の演算に供される学習値
が誤りなく更新されるものであり、円滑な効率のよい空
燃比制御が保証されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係る空燃比制御装置を説
明するための全体的な構成を示す図。
【図2】燃料噴射量の算出処理を説明するフローチャー
ト。
【図3】燃料噴射量の算出に用いられる学習補正量を得
るサブルーチンを説明するフローチャート。
【図4】図3に続く流れを説明するフローチャート。
【図5】図4にさらに続く処理の流れを説明するフロー
チャート。
【図6】A/Fによる学習の状態を説明する図。
【図7】(A)および(B)はそれぞれ従来における加
速増量不足状態および過大状態における学習の状態を説
明する図。
【符号の説明】
11…エンジン、12…電子制御回路、13…エアクリーナ、
14…吸気管、17…スロットルバルブ、181 〜184 …燃料
噴射弁、191 〜194 …点火プラグ、20…ディストリビュ
ータ、21…点火回路、22…回転センサ、23…スロットル
センサ、24…吸気圧センサ、25…吸気温センサ、27…三
元触媒、28…空燃比センサ、29…酸素濃度センサ。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−75327(JP,A) 特開 昭64−56938(JP,A) 特開 昭63−32949(JP,A) 特開 昭63−75327(JP,A) 特開 昭64−56938(JP,A) 特開 昭63−32949(JP,A) 特公 昭63−38533(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02D 41/14 310 F02D 45/00 340

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の排気ガス中に含まれる酸素濃
    度に応じてアナログ的な信号を出力する酸素濃度センサ
    と、 前記内燃機関の過渡的な状態に基づいて定まる所定の判
    定区間内で、前記酸素濃度センサのリッチピーク状態と
    リーンピーク状態とを検出し、リッチピーク状態とリー
    ンピーク状態のいずれが先に発生したかを判定するピー
    ク発生判定手段と、 前記酸素濃度センサの出力が所定のスレッショルドレベ
    ルを越えていると判断したときに、前記ピーク発生判定
    手段の判定結果に基づいて学習値を更新する学習値更新
    手段と、 この学習値更新手段の更新結果に基づいて前記内燃機関
    の燃料噴射量を設定する燃料噴射量設定手段と、 を具備したことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装
    置。
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