JP3458425B2 - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents
Air-fuel ratio control device for internal combustion engineInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関への燃料供給
量を制御することにより同内燃機関への混合気の空燃比
を目標空燃比に制御する空燃比制御装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の空燃比制御装置として、
例えば特開平5−52140号公報がある。この公報に
よれば、空燃比センサの半暖機状態をセンサ温度から検
出し、空燃比センサが半暖機状態にある(センサ温度が
約400℃)と検出されると、比例・積分制御処理によ
り空燃比フィードバック制御を行うようにしている。ま
た、半暖機状態から暖機状態(センサ温度が約630
℃)になると現代制御処理によって空燃比フィードバッ
ク制御を行うようにしている。
【0003】現代制御処理による空燃比フィードバック
制御は空燃比を決定する内燃機関の動的なモデルに基づ
き現実の空燃比を目標空燃比に制御しており、このモデ
ルは内燃機関への燃料供給量と混合気の空燃比との間に
て正確に成立した動的なモデル関係でもって常に構成さ
れる必要がある。しかしながら、空燃比センサは所定温
度(約630℃)になるまで安定した出力が得られない
ため、この温度になるまでは現代制御処理による空燃比
フィードバック制御が実行できない。そこで、上記の従
来技術では、空燃比センサは所定温度になるまでは安定
した出力は得られないが、空燃比センサの出力である限
界電流のリッチリーン出力が半暖機状態で得られる(但
し、安定していない)ため、この出力に基づいて比例・
積分制御処理による空燃比フィードバック制御を行うよ
うにしている。これにより、空燃比フィードバック制御
を開始する時期を早めるようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においても空燃比センサが所定温度(約400
℃)になるまでは比例・積分制御が実行できないため、
その分空燃比制御が遅れ、エミッションが改善されるま
でには至っていない。本発明は空燃比制御の開始時期を
より早めることのできる内燃機関の空燃比制御装置を提
供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、図1
に示すように作動電圧が印加されていないときには内燃
機関の排出ガスから空燃比がリッチかリーンかのみを検
出し、作動電圧が印加されているときには空燃比を検出
する空燃比センサと、前記空燃比センサに作動電圧を印
加する電圧印加手段と、前記電圧印加手段による前記空
燃比センサへの作動電圧の印加を停止しているときの前
記空燃比センサの出力に基づいて空燃比制御を実行する
第1の空燃比制御実行手段と、前記電圧印加手段により
前記空燃比センサへ作動電圧を印加しているときの前記
空燃比センサの出力に基づいて空燃比制御を実行する第
2の空燃比制御実行手段と、前記空燃比センサから信号
が出力されているかを判定する信号判定手段と、前記空
燃比センサが活性化しているかを判定する活性化判定手
段とを含み、前記信号判定手段により前記空燃比センサ
から信号が出力されていると判定され、かつ、前記活性
化判定手段により前記空燃比センサが活性化していない
と判定されたとき、前記電圧印加手段による前記空燃比
センサへの作動電圧の印加を停止するとともに空燃比制
御手段として前記第1の空燃比制御手段を選択し、前記
活性化判定手段により前記空燃比センサが活性化してい
ると判定されたとき、前記電圧印加手段に前記空燃比セ
ンサへ作動電圧を印加させるとともに空燃比制御手段と
して前記第2の空燃比制御手段を選択する選択手段とを
備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置を提
供する。
【0006】
【作用】空燃比センサは作動電圧が印加されていないと
きには内燃機関の排出ガスから空燃比がリッチかリーン
かのみを検出し、作動電圧が印加されているときには空
燃比を検出する。また、電圧印加手段は前記空燃比セン
サに作動電圧を印加し、第1の空燃比制御実行手段は前
記電圧印加手段による前記空燃比センサへの作動電圧の
印加を停止しているときの前記空燃比センサの出力に基
づいて空燃比制御を実行する。第2の空燃比制御実行手
段は前記電圧印加手段により前記空燃比センサへ作動電
圧を印加しているときの前記空燃比センサの出力に基づ
いて空燃比制御を実行する。
【0007】そして、選択手段は、前記空燃比センサか
ら信号が出力されているかを判定する信号判定手段と、
前記空燃比センサが活性化しているかを判定する活性化
判定手段とを含み、前記信号判定手段により前記空燃比
センサから信号が出力されていると判定され、かつ、前
記活性化判定手段により前記空燃比センサが活性化して
いないと判定されたとき、前記電圧印加手段による前記
空燃比センサへの作動電圧の印加を停止するとともに空
燃比制御手段として前記第1の空燃比制御手段を選択
し、前記活性化判定手段により前記空燃比センサが活性
化していると判定されたとき、前記電圧印加手段に前記
空燃比センサへ作動電圧を印加させるとともに空燃比制
御手段として前記第2の空燃比制御手段を選択する。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面により説明す
る。本実施例は空燃比センサからリッチ信号が出力され
るまで(センサ温度が約300℃)はオープン制御を、
リッチ信号が出力されてから空燃比センサの活性化状態
が検出されるまで(センサ温度が約530℃)はスキッ
プ積分制御(以下、本実施例では比例・積分(PI)制
御とする)を、活性化状態が検出されてからは現代制御
によって空燃比制御を行うものである。
【0009】図2は、4気筒4サイクル型火花点火式内
燃機関(エンジン)1の燃料噴射制御システムに本発明
が適用された例を示している。エンジン1は、その作動
下にて、エアクリーナ10を通り吸気管20内に流入す
る空気流をこの吸気管20内のスロットルバルブ20a
およびサージタンク30を通りインテークマニホールド
40内に流入させ、この流入空気流をインテークマニホ
ールド40内に各燃料噴射弁41〜44により噴射され
る燃料タンクからの燃料と混合して混合気を形成し、か
つこの混合気を機関本体50の各気筒の燃焼室内に供給
して各点火プラグ51〜54の点火のもとに燃焼させイ
グゾーストマニホールド60および三元触媒70を通し
排気ガスとして排気管80内に排出する。なお、各点火
プラグ51〜54は、ディストリビュータ90から点火
回路100との協働により配電される高電圧を受けて点
火する。また、三元触媒70はインテークマニホールド
60からの排気ガス中の有害成分(CO,HC,NOx
等)を低減する役割を果たす。
【0010】燃料噴射システムは、回転数センサ110
を有しており、この回転数センサ110は、ディストリ
ビュータ90に配設されて、機関本体50の出力軸の現
実の回転数(エンジン1の現実の回転数に相当する)を
検出し、この検出結果に比例する周波数にてパルス信号
を順次発生する。ただし、回転数センサ110からのパ
ルス信号の発生数は、エンジン1の2回転(即ち、72
0°CA(クランク角))あたり24個である。
【0011】スロットルセンサ120は、スロットルバ
ルブ20aの現実の開度を検出し開度検出信号として発
生する。また、スロットルセンサ120は、アイドルス
イッチをも内蔵しており、このアイドルスイッチはスロ
ットルバルブ20aの全閉時にこれを検出し全閉検出信
号を発生する。負圧センサ130は、吸気管20内のス
ロットルバルブ20aの下流に生ずる現実の負圧を検出
し、負圧検出信号として発生する。
【0012】水温センサ140は、機関本体50の冷却
系統内の現実の冷却水温を検出し、水温検出信号として
発生する。空気温センサ150は吸気管20内のスロッ
トルバルブ20aの上流に流入する空気流の現実の温度
を空気温検出信号として発生する。第1の空燃比センサ
160は、排気管80内の三元触媒70の上流における
排気ガス中の現実の未燃焼酸素濃度を検出し、酸素濃度
検出信号として発生する。
【0013】このとき、この酸素濃度検出信号は機関本
体50に供給される混合気の現実の空燃比λに対しリニ
アな値をとる。第2の空燃比センサ170は、排気管8
0内の三元触媒70の下流における排気ガス中の現実の
未燃焼酸素濃度を検出し酸素濃度検出信号として発生す
る。但し、この第2の空燃比センサ170からの酸素濃
度検出信号は、空燃比λが理論空燃比λ0 に対しリッチ
かリーンであるかを表す。
【0014】マイクロコンピュータ180は、CPU1
81,ROM182,RAM183,バックアップRA
M184,入力ポート185,出力ポート186および
バスライン187等により構成されており、CPU18
1は、回転数センサ110からのパルス信号、スロット
ルセンサ120からの開度検出信号および全閉検出信
号、負圧センサ130からの負圧検出信号、水温センサ
140からの水温検出信号、空気温センサ150からの
空気温検出信号、第1の空燃比センサ160からの酸素
濃度信号ならびに第2の空燃比センサ170からの酸素
濃度検出信号を入力ポート185およびバスライン18
7を通して受け、ROM182,RAM183およびバ
ックアップRAM184内の記憶データをバスライン1
87を通して受けて、コンピュータプログラムを実行
し、この実行中において、バスライン187および出力
ポート186を介し各燃料噴射弁41〜44および点火
回路100を駆動制御するために必要な演算処理を行
う。ただし、上述のコンピュータプログラムはROM1
82内にあらかじめ記憶されている。
【0015】また、マイクロコンピュータ180はバッ
テリBaから供給された電源を第1,第2の空燃比セン
サ160,170に供給するとともに、第1の空燃比セ
ンサ160への電源供給を制御している。詳細は後述す
る。次に、現代制御処理による空燃比制御を行うために
設定されている手法を説明する。
【0016】始めに、制御対象のモデリングについて説
明する。本実施例では、エンジン1の空燃比λを制御す
るシステムのモデルに、無駄時間P=3を有する次数1
の自己回帰移動平均モデルを用い、さらに、外乱dを考
慮して近似している。まず、自己回帰平均モデルを用い
た空燃比λを制御するシステムのモデルは、次の数式1
により近似できる。
【0017】
【数1】
λ(K)=a・λ(K−1)+b・FAF(K−3)
但し、この数式1において、符号FAFはフィードバッ
ク補正係数を表す。また、各符号a,bは定数を表す。
また、符号Kは、最初のサンプリング開始からの制御回
数を示す変数を表す。
【0018】さらに、外乱dを考慮すると、制御システ
ムのモデルは、つぎの数式2で近似できる。
【0019】
【数2】λ(K)=a・λ(K−1)+b・FAF(K
−3)+d(K−1)
以上のようにして近似したモデルに対し、ステップ応答
を用いた回転周期(360°CA(クランク角))サン
プリングで離散化して各定数a,bを定めること、即
ち、空燃比λを制御する系の伝達関数Gを求めることは
容易である。
【0020】次に、状態変数量IXの表示方法(但し、
IXはベクトル量である)について説明する。上述の数
式2を、次の数式3により表示される状態変数量IX
(K)を用いて書き直すと、数式4および数式5のよう
になる。
【0021】
【数3】IX(K)=〔X1(K),X2(K),X3
(K),X4(K)〕T
ただし、数式3において、符号Tは、転置行列を示す。
【0022】
【数4】
【0023】
【数5】X1 (K+1)=aX1 (K)+bX2 (K)
+d(k)=λ(K+1)
X2 (K+1)=FAF(K−2)
X3 (K+1)=FAF(K−1)
X4 (K+1)=FAF(K)
次に、レギュレータの設計について説明する。
【0024】上述の数式3〜数式5に基づいてレギュレ
ータ設計すると、フィードバック補正係数は、最適フィ
ードバックゲインIK(ベクトル量を有する)に関する
次の数式6、および状態変数量IX(K)に関する数式
7を用いて数式8のように表せる。
【0025】
【数6】IK=〔K1 ,K2 ,K3 ,K4 〕
【0026】
【数7】IXT (K)=〔λ(K),FAF(K−
3),FAF(K−2),FAF(K−1)〕
【0027】
【数8】FAF(K)=IK・IXT (K)
=K1・λ(K)+K2・FAF(K−3)+K3・F
AF(K−2)+K4・(K−1)
さらに、この数式8において、誤差を吸収させるための
積分項ZI(K)を加えると、フィードバック補正係数
は、次の数式9によって与えられる。
【0028】
【数9】FAF(K)=K1 ・λ(K)+K2 ・FAF
(K−3)+K3 ・FAF(K−2)+K4 ・FAF
(K−1)+Z1 (K)
なお、上述の積分項ZI(K)は、目標空燃比λTGおよ
び現実の空燃比λ(K)間の偏差と積分定数Kaとから
決まる値であって、次の数式10により与えられる。
【0029】
【数10】
ZI(K)=ZI(K−1)+Ka・(λTG−λ
(K))
図3は、上述のようにモデルを設計した空燃比λの制御
システムのブロック線図を表す。図3において、フィー
ドバック補正係数FAF(K)をFAF(K−1)から
導出するために(1/Z)変換を用いて表示したが、こ
れは過去のフィードバック補正係数FAF(K−1)を
RAM183に記憶しておき、次の制御タイミングで読
み出して用いている。
【0030】また、図3において、一点鎖線で囲まれた
ブロックP1が、空燃比λ(K)を目標空燃比λTGにフ
ィードバック制御している状態にて状態変数量IX
(K)を定める部分であり、ブロックP2が、積分項Z
1 (K)を求める部分(累積部)であり、かつ、ブロッ
クP3が、ブロックP1で定められた状態変数量IX
(K)とブロックP2で求められた積分項Z1 (K)と
から今回のフィードバック補正係数FAF(K)を演算
する部分である。
【0031】次に、最適フィードバックゲインIKおよ
び積分定数Kaの決定について説明する。最適フィード
バックゲインおよび積分定数Kaは、例えば、次の数式
11で示される評価関数Jを最小にすることで設定でき
る。
【0032】
【数11】
【0033】ただし、この数式11において、評価関数
Jは、フィードバック補正係数FAF(K)の動きを制
約しつつ空燃比λ(K)と目標空燃比λTGとの偏差を最
小にすることを意図したものである。また、フィードバ
ック補正係数FAF(K)に対する制約の重み付けは、
重みのパラメータQ,Rの値によって変更できる。従っ
て、重みのパラメータQ,Rの値を種々変えて最適な制
御特性が得られるまでシミュレーションを繰り返して、
最適フィードバックゲインIKおよび積分定数Kaを定
めればよい。
【0034】さらに、最適フィードバックゲインIKお
よび積分定数Kaは、量モデル定数a,bに依存してい
る。従って、現実の空燃比λを制御する系の変動(パラ
メータ変動)に対するシステムの安定性(ロバスト性)
を保証するためには、各モデル定数a,bの変動分を見
込んで最適フィードバックゲインIKおよび積分定数K
aを設定する必要がある。
【0035】よって、シミュレーションは、各モデル定
数a,bの現実に生じうる変動を加味して行い、安定性
を満足する最適フィードバックゲインIKおよび積分定
数Kaを定める。以上、制御対象のモデリング、状態変
数量の表示方法、レギュレータの設計並びに最適フィー
ドバックゲインおよび積分定数の決定について説明した
が、これらは、予め決定されており、本実施例において
は、上述の数式7および数式8のみを用いて燃料噴射制
御システムにおける空燃比制御を行う。
【0036】以上のように構成した本実施例において、
燃料噴射制御システムを作動状態におけば、マイクロコ
ンピュータ180のCPU181が、図4のフローチャ
ートにしたがい、ステップ200にてコンピュータプロ
グラムの実行を開始し、ステップ300にて、エンジン
1の360°CA毎に回転数センサ110から生ずる各
パルス信号に応答し、同回転数センサ110から順次生
ずるパルス信号の周波数に応じて内燃機関1の回転数N
e を演算し、この回転数Ne 、負圧センサ130からの
負圧検出信号の値(以下、負圧PMという)等に基づ
き、インテークマニホールド40内への燃料の基本噴射
量Tp を演算し、コンピュータプログラムを空燃比演算
処理ルーチン400(図5参照)に進める。
【0037】このステップ400にて実行される処理を
示したフローチャートが図5である。ステップ400に
て空燃比演算処理(FAF設定処理)が実行されると、
まず、ステップ401においてフィードバック条件が成
立しているかを判定する。ここで、フィードバック条件
とは、例えば機関本体50の冷却水温が所定水温(20
℃)以上であること等である。
【0038】ここで、フィードバック条件が成立してい
ないときにはステップ402に進む。そして、ステップ
402においてオープン制御を実行する。このオープン
制御処理ルーチンを示したフローチャートが図6であ
る。図6において、オープン制御が実行されると、ステ
ップ409にてフィードバック補正係数FAFをFAF
=1とセットし、次のステップ410にて現代制御未実
施F1をF1=1とセットする。ただし、F1=1は現
代制御以外の制御で空燃比制御が実行されていることを
示している。このようにして、FAF設定ルーチン40
0がステップ410にて終了すると、CPU181が図
4のステップ500にてオープン制御のもとに、次の数
式12に基づき、ステップ300における基本噴射量T
p を補正係数FALLに応じ補正し、これを燃料噴射量
TAUとして設定する。
【0039】
【数12】TAU=FAF・TP ・FALL
一方、図5のステップ401にて、フィードバック条件
が成立していると判定されるとステップ403に進み、
第1の空燃比センサ160が活性化状態(安定した信号
を出力できる温度状態)にあるかを判定する。以下に、
具体的な活性化状態の判定方法を説明する。第1の空燃
比センサ160の活性化状態判定方法として、本実施例
では空燃比センサヒータ抵抗値によるものを採用してい
る。
【0040】図9(a)は素子温に対するヒータ温度の
関係を示したものである。この図において、第1の空燃
比センサ160が活性化する活性化温度(530℃)の
とき、ヒータ温度は600℃〜680℃となる。このば
らつきはヒータ熱効率のばらつきから生じるものであ
る。また、第1の空燃比センサ160のヒータ抵抗の抵
抗値はヒータ温度の上昇とともに大きくなる特性を有し
ている。この特性を示した図が図9(b)である。この
図において、ヒータ抵抗が2.3Ω以上のときはヒータ
温が少なくとも680℃以上となり、第1の空燃比セン
サ160が活性化していることがわかる。
【0041】なお、第1の空燃比センサ160の活性化
判定方法としては、上記方法に限らず、例えば第1の空
燃比センサ160の素子温と1対1の関係にある素子の
インピーダンスを直接測定するものでもよい。以上のよ
うな方法で第1の空燃比センサ160の活性化状態を判
定し、活性化状態でないと判定されるとステップ404
に進む。ステップ404では第1の空燃比センサ160
の素子に印加する電圧を0Vにする。このように印加電
圧を0Vとすることにより、空燃比センサ160は空燃
比がリッチのときに信号を出力するようになる。よっ
て、信号が出力されているときには空燃比がリッチ、信
号が出力されていないときには空燃比がリーンであると
判定することができる。次にステップ405に進み、第
1の空燃比センサ160から信号が出力されているかを
判定する。このとき、エンジン始動後はだいたいにおい
て空燃比はリッチ側に制御されているため、出力信号に
より空燃比のリッチ・リーンを判定できるまで空燃比セ
ンサ160が活性化しているとき(センサ温度が約30
0℃)にはリッチ信号が出力される。
【0042】ここで、空燃比センサ160から信号が出
力されていないときには、ステップ402に進み前述し
たオープン制御によりフィードバック補正係数FAFを
定めてこのルーチンを抜ける。リッチ・リーン信号が出
力されているときにはステップ406に進み、比例・積
分制御(PI制御)処理を実行する。以下、図7に示し
たフローチャートにしたがって、PI制御処理について
説明する。
【0043】ステップ406においてPI制御処理が実
行されると、ステップ422に進む。ステップ422で
は、空燃比がリッチであるかを判断する。本実施例で
は、空燃比センサ160から信号が出力されているとき
は空燃比がリッチであると判断する。ここで、信号が検
出され空燃比がリッチであると判断されるとステップ4
26に進む。ステップ426では前回の検出結果と比較
し、リーンからリッチに反転したか否かを判断する。こ
こで、リーンからリッチに反転したと判断されると、ス
テップ428においてフィードバック補正係数FAF−
α(αはスキップ量)を新たなフィードバック補正係数
FAFとするとともに、リーンからリッチに反転がない
とステップ426で判断されたときにはステップ427
でフィードバック補正係数FAF−β(βは積分量,α
>β)を新たなフィードバック補正係数FAFとする。
そして、ステップ429に進み、現代制御未実施フラグ
F1をF1=1にして、このルーチンを抜ける。その
後、図4のステップ500に進み、数式12に基づいて
ステップ300における基本燃料噴射量TP を、ステッ
プ427またはステップ428において算出されたフィ
ードバック補正係数FAFおよび補正係数FALLに応
じて補正し、これを燃料噴射量TAUと設定する。
【0044】また、ステップ422において、空燃比が
リッチでない、つまりリーンであると検出されたときに
はステップ423に進む。ステップ423では前回の検
出結果と比較してリッチからリーンに反転したか否かを
判断する。リッチからリーンに反転したと判断されると
ステップ424に進む。ステップ424ではフィードバ
ック補正係数FAF+α(αはスキップ量)を新たなフ
ィードバック補正係数FAFとする。ステップ423に
おいて、リッチからリーンへの反転がないと判断された
ときにはステップ425に進み、フィードバック補正係
数FAF−β(βは積分量)を新たなフィードバック補
正係数FAFとする。そして、ステップ429に進み、
現代制御未実施フラグF1をF1=1にして、このルー
チンを抜ける。その後、図4のステップ500に進み、
数式12に基づいてステップ300における基本燃料噴
射量TP を、ステップ424またはステップ425にお
いて算出されたフィードバック補正係数FAFおよび補
正係数FALLに応じて補正し、これを燃料噴射量TA
Uと設定する。
【0045】また、ステップ403において、第1の空
燃比センサ160が活性化状態にあると判定されたとき
にはステップ407に進む。ステップ407では空燃比
を検出する限界電流を出力するための電圧(例えば0.
5V)を第1の空燃比センサ160の素子に印加する。
そして、次にステップ408において現代制御処理を実
行する。この現代制御処理を示したフローチャートが図
8である。以下、このフローチャートにしたがって説明
する。
【0046】ステップ408においてこのフローチャー
トが実行されると、まず、ステップ414においてセン
サ温度に応じた空燃比ガードを設定する。この空燃比ガ
ードは図10に示すように、ある素子温において限界電
流が安定する範囲で空燃比を取り込むようにしている。
詳しくは、空燃比センサ160の素子温が高くなるほど
限界電流が安定するため、空燃比の取り込み範囲を広く
している。次にステップ415において、運転状態に応
じた目標空燃比λTGを設定する。そして、次のステップ
416において現代制御未実施フラグF1がF1=1で
あるかを判定する。つまり、前回の空燃比制御が現代制
御以外の方法で実行されていたかを判定する。ここで、
現代制御未実施フラグF1がF1=1であったとき、次
のステップ417に進み、現代制御処理を実行するため
の初期設定を行う。
【0047】具体的には、まず、ステップ417におい
て最適フィードバックゲインをあらかじめ定めておいた
IKN (1,2,3,4,A)に設定し、次のステップ
418において現代制御未実施フラグF1をF1=0と
する。このとき、最適フィードバックゲインIKN は、
数式11の評価関数Jにおける重みパラメータQの重み
パラメータRに対する比(Q/R)を(1/5)に設定
することにより定められている。さらに、ステップ41
9において、次の数式13に基づいて積分項の初期値Z
I(K−1)を演算する。
【0048】
【数13】ZI(K−1)=FAF(K−1)+K2・
FAF(K−1)+K3・FAF(K−2)+K4・F
AF(K−3)−K1・λ(K)
ただし、この数式13において符号λ(K)は空燃比を
表す。また、この数式13は次の数式14より逆演算し
て求めたものである。
【0049】
【数14】FAF(K)=ZI(K)+K1・λ(K)
−K2・FAF(K−1)−K3・FAF(K−2)−
K4・FAF(K−3)
ただし、この数式14において、符号FAFはフィード
バック補正係数を表す。
【0050】ステップ419で積分項の初期値ZI(K
−1)を演算したあとはステップ420に進む。また、
ステップ416において現代制御未実施フラグF1がF
1=1でなかったとき、つまり、前回の空燃比制御が現
代制御にて実行されていたときには、ステップ417,
ステップ418,ステップ419を迂回してステップ4
20に進む。ステップ420では数式10に基づいて積
分項ZI(K)を演算する。そして、ステップ421で
数式14に基づいてフィードバック補正係数FAFを演
算する。フィードバック補正係数FAFが算出される
と、図4のステップ500において数式12の基づいて
ステップ300における基本燃料噴射量T p をステップ
421におけるフィードバック補正係数FAFおよび補
正係数FALLに応じて補正し、これを燃料噴射量TA
Uと設定する。
【0051】以上の処理を実行することにより、図11
に示すように、第1の空燃比センサ160の素子温が約
300℃となり、第1の空燃比センサ160からリッチ
・リーン信号が出力されるとオープン制御からPI制御
へと切り換えられるため、より早く空燃比制御を実行す
ることができるようになる。さらに、素子温が約530
℃となり第1の空燃比センサ160が活性化されると、
PI制御から現代制御へと切り換えられ、より正確に空
燃比制御が実行できる。
【0052】なお、本実施例において、ステップ40
4,ステップ407が電圧印加手段に、ステップ406
が第1の空燃比制御実行手段に、ステップ408が第2
の空燃比制御実行手段に、ステップ403,ステップ4
05が選択手段にそれぞれ相当し、機能する。また、上
記実施例においては、活性化状態でなく空燃比センサ1
60から信号が出力されるようになるとPI制御を、活
性化すると現代制御により空燃比制御を行っているが、
これに限ることはなく、例えば空燃比センサが活性化し
てから検出された空燃比に応じてスキップ量または積分
量を変化させるようなPI制御により空燃比制御を実行
するようにしてもよい。
【0053】
【発明の効果】以上に述べたように本発明によれば、作
動電圧を印加していないときに空燃比センサからリッチ
またはリーンを検出する信号が出力されると第1の空燃
比制御実行手段により空燃比制御を実行するので、従来
の空燃比制御開始時期より早く空燃比制御を実行するこ
とができる。さらに、空燃比センサが活性化すると空燃
比センサ出力の空燃比に応じた空燃比制御を実行するた
め、空燃比センサが活性化するとより正確な空燃比制御
を実行することができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the supply of fuel to an internal combustion engine.
Air-fuel ratio of the mixture to the internal combustion engine by controlling the amount
Related to an air-fuel ratio control device that controls the target air-fuel ratio
is there.
[0002]
2. Description of the Related Art Conventionally, as this kind of air-fuel ratio control device,
For example, there is JP-A-5-52140. In this gazette
According to this, the half-warmed state of the air-fuel ratio sensor is detected from the sensor temperature.
And the air-fuel ratio sensor is in a semi-warmed state (sensor temperature is
(Approximately 400 ° C), the proportional / integral control process
Air-fuel ratio feedback control. Ma
In addition, from a semi-warmed state to a warmed-up state (sensor temperature is about 630)
℃), the air-fuel ratio feedback by modern control processing
Control is performed.
Air-fuel ratio feedback by modern control processing
Control is based on a dynamic model of the internal combustion engine that determines the air-fuel ratio
The actual air-fuel ratio is controlled to the target air-fuel ratio when
Between the fuel supply to the internal combustion engine and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture
Is always composed of dynamic model relationships
Need to be done. However, the air-fuel ratio sensor
Temperature (about 630 ° C), stable output cannot be obtained
Therefore, the air-fuel ratio by modern control processing until this temperature is reached
Feedback control cannot be performed. Therefore,
With conventional technology, the air-fuel ratio sensor is stable until it reaches a predetermined temperature
Output cannot be obtained, but it is limited to the output of the air-fuel ratio sensor.
Rich lean output of field current is obtained in a semi-warmed state (however,
And is not stable).
Perform air-fuel ratio feedback control by integral control processing.
I'm trying. This allows air-fuel ratio feedback control
I try to have the time to start earlier.
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION
In the conventional technology, the air-fuel ratio sensor is operated at a predetermined temperature (approximately 400
℃), proportional / integral control cannot be executed.
The air-fuel ratio control is delayed by that amount, and the emission is improved.
Has not been reached. The present invention sets the start time of the air-fuel ratio control.
Providing an air-fuel ratio control device for internal combustion engines
The purpose is to provide.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides a method as shown in FIG.
When no operating voltage is applied as shown in
Detect only rich / lean air-fuel ratio from engine exhaust
Out and detect the air-fuel ratio when the operating voltage is applied
Air-fuel ratio sensor, and an operating voltage applied to the air-fuel ratio sensor.
Voltage applying means for applying the voltage;
Before stopping application of operating voltage to the fuel ratio sensor
Executing air-fuel ratio control based on the output of the air-fuel ratio sensor
The first air-fuel ratio control executing means and the voltage applying means
When the operating voltage is applied to the air-fuel ratio sensor
The second execution of the air-fuel ratio control based on the output of the air-fuel ratio sensor
And a signal from the air-fuel ratio sensor.
Signal determination means for determining whether or not
Activation determining means for determining whether the fuel ratio sensor is activated
And an air-fuel ratio sensor by the signal determination means.
It is determined that a signal is output from the
The air-fuel ratio sensor is not activated by the activation determination means
Is determined, the air-fuel ratio by the voltage applying means
Stop applying the operating voltage to the sensor and control the air-fuel ratio
Selecting the first air-fuel ratio control means as the control means,
The activation determination means has activated the air-fuel ratio sensor.
When it is determined that the air-fuel ratio
The operating voltage is applied to the
And selecting means for selecting the second air-fuel ratio control means.
An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine
Offer.
[0006]
[Action] The air-fuel ratio sensor must be operated when no operating voltage is applied.
When the air-fuel ratio is rich or lean from the exhaust gas of the internal combustion engine
Only when the operating voltage is applied.
Detect fuel ratio. Further, the voltage application means is provided with the air-fuel ratio sensor.
The first air-fuel ratio control execution means applies an operating voltage to the
The operating voltage to the air-fuel ratio sensor by the voltage applying means.
Based on the output of the air-fuel ratio sensor when the application is stopped
Then, the air-fuel ratio control is executed. Second air-fuel ratio control execution procedure
The stage is operated by the voltage applying means to the air-fuel ratio sensor.
Pressure based on the output of the air-fuel ratio sensor.
To execute the air-fuel ratio control.
[0007] Then, the selection means is provided by the air-fuel ratio sensor.
Signal determination means for determining whether a signal is output from the
Activation for determining whether the air-fuel ratio sensor is activated
Determining means for determining the air-fuel ratio by the signal determining means.
It is determined that a signal is being output from the sensor, and
The air-fuel ratio sensor is activated by the activation determination means.
When it is determined that there is no
Stop applying the operating voltage to the air-fuel ratio sensor and
Select the first air-fuel ratio control means as the fuel ratio control means
The activation determination means activates the air-fuel ratio sensor.
When it is determined that the
Apply operating voltage to air-fuel ratio sensor and control air-fuel ratio
The second air-fuel ratio control means is selected as the control means.
[0008]
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
You. In this embodiment, a rich signal is output from the air-fuel ratio sensor.
Open control until the sensor temperature is about 300 ° C.
Activation state of air-fuel ratio sensor after rich signal is output
Until the sensor is detected (sensor temperature is about 530 ° C).
Integral control (hereinafter, in this embodiment, proportional-integral (PI) control
Control after the activation state is detected.
This controls the air-fuel ratio.
FIG. 2 shows a four-cylinder four-cycle spark ignition system.
The present invention is applied to a fuel injection control system of a fuel engine (engine) 1.
Has been applied. Engine 1 operates
Below, flows into the intake pipe 20 through the air cleaner 10
Air flow through the throttle valve 20a in the intake pipe 20.
And intake manifold passing through surge tank 30
40, and this air flow is taken into the intake manifold.
Is injected into the fuel injection valve 40 by the fuel injection valves 41 to 44.
Mixes with fuel from the fuel tank to form an air-fuel mixture.
The mixture is supplied to the combustion chamber of each cylinder of the engine body 50.
To burn under the ignition of each of the spark plugs 51-54.
Through exhaust manifold 60 and three-way catalyst 70
It is discharged into the exhaust pipe 80 as exhaust gas. In addition, each ignition
Plugs 51 to 54 are ignited from distributor 90
In response to the high voltage distributed in cooperation with the circuit 100,
To fire. The three-way catalyst 70 is an intake manifold.
Harmful components (CO, HC, NOx
Etc.).
The fuel injection system includes a rotation speed sensor 110
The rotation speed sensor 110 is
The output shaft of the engine body 50 is
The actual speed (equivalent to the actual speed of the engine 1)
Detect and pulse signal at a frequency proportional to the detection result
Are sequentially generated. However, the power from the rotation speed sensor 110
The number of occurrences of the loose signal is two revolutions of the engine 1 (that is,
The number is 24 per 0 ° CA (crank angle).
[0011] The throttle sensor 120 is provided with a throttle bar.
The actual opening of the lube 20a is detected and issued as an opening detection signal.
Live. Also, the throttle sensor 120 is
Switch is built-in.
This is detected when the throttle valve 20a is fully closed, and the
Issue a signal. The negative pressure sensor 130 is connected to a switch in the intake pipe 20.
Detects actual negative pressure generated downstream of the rotary valve 20a
Then, it is generated as a negative pressure detection signal.
The water temperature sensor 140 cools the engine body 50.
Detects the actual cooling water temperature in the system and uses it as a water temperature detection signal
appear. The air temperature sensor 150 is a slot in the intake pipe 20.
The actual temperature of the airflow flowing upstream of the torvalve 20a
Is generated as an air temperature detection signal. First air-fuel ratio sensor
160 is upstream of the three-way catalyst 70 in the exhaust pipe 80.
The actual unburned oxygen concentration in the exhaust gas is detected and the oxygen concentration
Generated as a detection signal.
At this time, this oxygen concentration detection signal is
The actual air-fuel ratio λ of the mixture supplied to the body 50 is
Take a good value. The second air-fuel ratio sensor 170 is connected to the exhaust pipe 8
0 in the exhaust gas downstream of the three-way catalyst 70
Detects unburned oxygen concentration and generates it as oxygen concentration detection signal
You. However, the oxygen concentration from the second air-fuel ratio sensor 170
The air-fuel ratio λ is the theoretical air-fuel ratio λ0Rich against
Or lean.
The microcomputer 180 has a CPU 1
81, ROM 182, RAM 183, backup RA
M184, input port 185, output port 186 and
The bus 18 comprises a bus line 187 and the like.
1 is a pulse signal from the rotation speed sensor 110, a slot
Opening detection signal and full closing detection signal from the
Signal, negative pressure detection signal from negative pressure sensor 130, water temperature sensor
The water temperature detection signal from the air temperature sensor 150
Air temperature detection signal, oxygen from first air-fuel ratio sensor 160
Oxygen from the concentration signal and the second air-fuel ratio sensor 170
The density detection signal is input to the input port 185 and the bus line 18.
7, ROM 182, RAM 183 and
The data stored in the backup RAM 184 is transferred to the bus line 1
Received through 87 and run a computer program
During this execution, the bus line 187 and the output
Each fuel injection valve 41-44 and ignition via port 186
Performs arithmetic processing necessary to drive and control the circuit 100.
U. However, the above computer program is stored in the ROM 1
82 is stored in advance.
The microcomputer 180 has a battery
The power supplied from the battery Ba is divided into first and second air-fuel ratio sensors.
To the first and second air-fuel ratio sensors.
The power supply to the sensor 160 is controlled. See below for details.
You. Next, in order to perform air-fuel ratio control by modern control processing
The method that has been set will be described.
First, the modeling of the controlled object will be described.
I will tell. In this embodiment, the air-fuel ratio λ of the engine 1 is controlled.
Order 1 having a dead time P = 3 in the model of the system
Using the autoregressive moving average model of
It is approximated with consideration. First, using the autoregressive average model
The model of the system that controls the air-fuel ratio λ is
Can be approximated by
[0017]
(Equation 1)
λ (K) = a · λ (K-1) + b · FAF (K-3)
However, in Equation 1, the symbol FAF is
Represents the correction coefficient. Each symbol a and b represents a constant.
The code K represents the control cycle from the start of the first sampling.
Represents a variable that indicates a number.
Further, considering the disturbance d, the control system
The model of the system can be approximated by the following equation (2).
[0019]
Λ (K) = a · λ (K−1) + b · FAF (K
-3) + d (K-1)
Step response to the model approximated as above
(360 ° CA (crank angle))
Determine each constant a and b by discretizing by pulling,
That is, obtaining the transfer function G of the system for controlling the air-fuel ratio λ is
Easy.
Next, a method of displaying the state variable quantity IX (however,
IX is a vector quantity). The above number
Equation 2 is converted to a state variable quantity IX expressed by the following equation 3.
When rewritten using (K), Equation 4 and Equation 5 are obtained.
become.
[0021]
IX (K) = [X1 (K), X2 (K), X3
(K), X4 (K)]T
However, in Equation 3, the symbol T indicates a transposed matrix.
[0022]
(Equation 4)
[0023]
X1 (K + 1) = aX1 (K) + bX2 (K)
+ D (k) = λ (K + 1)
X2 (K + 1) = FAF (K-2)
X3 (K + 1) = FAF (K-1)
X4 (K + 1) = FAF (K)
Next, the design of the regulator will be described.
The regulation based on the above equations (3) to (5) is performed.
When the data is designed, the feedback correction coefficient
Feedback gain IK (with vector quantity)
The following Expression 6 and Expression relating to the state variable amount IX (K)
7, and can be expressed as Expression 8.
[0025]
## EQU6 ## IK = [K1, K2, K3, K4]
[0026]
IXT(K) = [λ (K), FAF (K−
3), FAF (K-2), FAF (K-1)]
[0027]
## EQU8 ## FAF (K) = IK.IXT(K)
= K1 · λ (K) + K2 · FAF (K-3) + K3 · F
AF (K-2) + K4 ・ (K-1)
Further, in the equation (8), the
By adding the integral term ZI (K), the feedback correction coefficient
Is given by the following Equation 9.
[0028]
## EQU9 ## FAF (K) = K1.lambda. (K) + K2.FAF
(K-3) + K3 · FAF (K-2) + K4 · FAF
(K-1) + Z1 (K)
Note that the above integral term ZI (K) is calculated based on the target air-fuel ratio λTG and
And the deviation between the actual air-fuel ratio λ (K) and the integration constant Ka
This value is determined and is given by the following equation (10).
[0029]
(Equation 10)
ZI (K) = ZI (K−1) + Ka · (λTG−λ
(K))
FIG. 3 shows the control of the air-fuel ratio λ for which the model is designed as described above.
1 represents a block diagram of the system. In FIG.
The feedback correction coefficient FAF (K) is calculated from FAF (K-1).
It is shown using (1 / Z) transformation to derive it.
This is based on the past feedback correction coefficient FAF (K-1).
The data is stored in the RAM 183 and read at the next control timing.
I use it.
Also, in FIG.
Block P1 converts the air-fuel ratio λ (K) to the target air-fuel ratio λTG.
The state variable IX in the state of feedback control
(K), and the block P2 is an integral term Z
1 This is the part (accumulation part) for which (K) is calculated, and
P3 is the state variable IX determined in block P1.
(K) and the integral term Z1 (K) obtained in block P2.
Calculates the current feedback correction coefficient FAF (K) from
This is the part to do.
Next, the optimum feedback gain IK and
The determination of the integral constant Ka will be described. Optimal feed
The back gain and the integration constant Ka are, for example,
It can be set by minimizing the evaluation function J indicated by 11.
You.
[0032]
[Equation 11]
However, in this equation 11, the evaluation function
J controls the movement of the feedback correction coefficient FAF (K).
While reducing the deviation between the air-fuel ratio λ (K) and the target air-fuel ratio λTG.
It is intended to be small. Also, the feedback
The weight of the constraint on the lock correction coefficient FAF (K) is
It can be changed by the values of the weight parameters Q and R. Follow
Therefore, the optimal control is performed by changing the values of the weight parameters Q and R in various ways.
Repeat the simulation until the characteristic is obtained,
Determine optimal feedback gain IK and integration constant Ka
Just turn it on.
Further, the optimum feedback gain IK and
And the integral constant Ka depend on the quantity model constants a and b.
You. Therefore, the fluctuation of the system that controls the actual air-fuel ratio λ (para
System stability against robustness (robustness)
In order to guarantee, the variation of each of the model constants a and b is checked.
The optimum feedback gain IK and the integration constant K
It is necessary to set a.
Therefore, the simulation is performed for each model.
Stability is performed taking into account the actual possible fluctuations of numbers a and b
Feedback gain IK and integral constant satisfying
The number Ka is determined. The modeling of the control target and the state change
How to display quantity, regulator design and optimal fee
Explained the determination of the feedback gain and the integration constant
However, these are determined in advance, and in this embodiment,
Is the fuel injection control using only Equations 7 and 8 above.
Performs air-fuel ratio control in the control system.
In this embodiment configured as described above,
When the fuel injection control system is in operation,
The CPU 181 of the computer 180
In step 200, the computer program
Start executing the program, and in step 300, the engine
1 generated from the rotation speed sensor 110 every 360 ° CA
In response to the pulse signal, the signals are sequentially generated from the rotation speed sensor 110
The rotational speed N of the internal combustion engine 1 according to the frequency of the shear pulse signal
eIs calculated, and this rotation speed NeFrom the negative pressure sensor 130
Based on the value of the negative pressure detection signal (hereinafter referred to as negative pressure PM), etc.
Basic injection of fuel into intake manifold 40
Quantity TpAnd calculate the air-fuel ratio by computer program
Proceed to processing routine 400 (see FIG. 5).
The processing executed in step 400 is
The flowchart shown is FIG. To step 400
When the air-fuel ratio calculation process (FAF setting process) is executed,
First, in step 401, the feedback condition is satisfied.
Determine whether it is standing. Where the feedback condition
This means that, for example, the cooling water temperature of the engine
℃) or more.
Here, the feedback condition is satisfied.
If not, the process proceeds to step 402. And step
At 402, open control is executed. This open
FIG. 6 is a flowchart showing the control processing routine.
You. In FIG. 6, when the open control is executed,
In step 409, the feedback correction coefficient FAF is
= 1 and in the next step 410
Application F1 is set to F1 = 1. However, F1 = 1 is the current
That the air-fuel ratio control is being executed
Is shown. Thus, the FAF setting routine 40
0 ends in step 410, the CPU 181 returns to FIG.
In step 500 of 4 under the open control,
Based on equation 12, the basic injection amount T in step 300
pIs corrected according to the correction coefficient FALL, and this is
Set as TAU.
[0039]
[Expression 12] TAU = FAF · TP・ FALL
On the other hand, in step 401 of FIG.
When it is determined that is established, the process proceeds to step 403,
The first air-fuel ratio sensor 160 is in the activated state (stable signal
(A temperature state in which the output can be output). less than,
A specific method of determining the activation state will be described. The first air-fuel
The present embodiment is used as a method for determining the activation state of the ratio sensor 160.
Adopts an air-fuel ratio sensor based on heater resistance.
You.
FIG. 9A shows the relationship between the heater temperature and the element temperature.
It shows the relationship. In this figure, the first air-fuel
The activation temperature (530 ° C.) at which the ratio sensor 160 is activated
At this time, the heater temperature is between 600C and 680C. This case
Fluctuations result from variations in heater thermal efficiency.
You. Also, the resistance of the heater resistance of the first air-fuel ratio sensor 160
The resistance value has the characteristic that it increases as the heater temperature rises.
ing. FIG. 9B shows this characteristic. this
In the figure, when the heater resistance is 2.3Ω or more, the heater
Temperature becomes at least 680 ° C. and the first air-fuel ratio
It can be seen that the support 160 is activated.
The activation of the first air-fuel ratio sensor 160
The determination method is not limited to the above method.
Of the elements having a one-to-one relationship with the element temperature of the fuel ratio sensor 160
The impedance may be directly measured. That's all
The activation state of the first air-fuel ratio sensor 160 is determined by an appropriate method.
And if it is determined that it is not in the activated state, step 404
Proceed to. In step 404, the first air-fuel ratio sensor 160
The voltage to be applied to the element is set to 0V. Thus, the applied voltage
By setting the pressure to 0 V, the air-fuel ratio sensor 160
A signal is output when the ratio is rich. Yo
When the signal is output, the air-fuel ratio is rich,
When the signal is not output, the air-fuel ratio is lean.
Can be determined. Next, proceed to step 405,
1 to determine whether a signal is output from the air-fuel ratio sensor 160.
judge. At this time, after starting the engine, it almost smells
Because the air-fuel ratio is controlled to the rich side, the output signal
Air-fuel ratio setting until rich / lean can be determined.
When the sensor 160 is activated (the sensor temperature is about 30
0 ° C.), a rich signal is output.
Here, a signal is output from the air-fuel ratio sensor 160.
If not, go to step 402 and
Feedback control coefficient FAF by open control
Determine and exit this routine. Rich / lean signal
If it is, the process proceeds to step 406,
The minute control (PI control) process is executed. Hereinafter, shown in FIG.
The PI control process according to the flowchart
explain.
In step 406, PI control processing is executed.
If executed, the process proceeds to step 422. At step 422
Determines whether the air-fuel ratio is rich. In this embodiment
Means that a signal is output from the air-fuel ratio sensor 160
Determines that the air-fuel ratio is rich. Here, the signal is detected.
When it is determined that the air-fuel ratio is rich
Proceed to 26. In step 426, the result is compared with the previous detection result.
Then, it is determined whether or not lean has been inverted to rich. This
Here, if it is determined that the air conditioner has changed from lean to rich,
In step 428, the feedback correction coefficient FAF−
α (α is the skip amount) is the new feedback correction coefficient
With FAF, there is no reversal from lean to rich
Is determined in step 426, step 427
And a feedback correction coefficient FAF-β (β is an integral amount, α
> Β) as a new feedback correction coefficient FAF.
Then, the process proceeds to step 429, and the modern control non-execution flag is set.
Set F1 to F1 = 1 and exit this routine. That
Thereafter, the process proceeds to step 500 in FIG.
Basic fuel injection amount T in step 300PTo
Step 427 or step 428
Feedback correction coefficient FAF and correction coefficient FALL.
This is set as the fuel injection amount TAU.
In step 422, the air-fuel ratio
When it is detected as not rich or lean
Goes to step 423. In step 423, the previous inspection
To see if it's flipped from rich to lean
to decide. When it is determined that rich has turned lean
Proceed to step 424. In step 424, the feedback
A new correction coefficient FAF + α (α is the skip amount).
The feedback correction coefficient FAF is used. To step 423
It was determined that there was no reversal from rich to lean
Sometimes, the process proceeds to step 425, where the feedback correction
The number FAF-β (β is an integral amount) is added to a new feedback
This is a positive coefficient FAF. Then, the process proceeds to step 429,
By setting the modern control non-execution flag F1 to F1 = 1,
Get out of the chin. Thereafter, the process proceeds to step 500 in FIG.
Based on Equation 12, the basic fuel injection in step 300 is performed.
Radiation TPIn step 424 or step 425
The feedback correction coefficient FAF calculated by
The correction is made according to the positive coefficient FALL, and this is corrected by the fuel injection amount TA.
Set to U.
In step 403, the first empty
When it is determined that the fuel ratio sensor 160 is in the activated state
Go to step 407. In step 407, the air-fuel ratio
For outputting a limiting current for detecting
5V) is applied to the element of the first air-fuel ratio sensor 160.
Then, in step 408, the modern control processing is executed.
Run. A flowchart showing this modern control process is shown in FIG.
8 Hereinafter, the description will be made according to this flowchart.
I do.
In step 408, the flow chart
First, in step 414, when the
Set the air-fuel ratio guard according to the temperature. This air-fuel ratio
As shown in FIG.
The air-fuel ratio is taken in the range where the flow is stable.
Specifically, as the element temperature of the air-fuel ratio sensor 160 increases,
Limiting current is stable, so air-fuel ratio capture range is wide
are doing. Next, at step 415, depending on the operating state,
Set the target air-fuel ratio λTG. And the next step
At 416, the modern control non-execution flag F1 is set to F1 = 1.
It is determined whether there is. In other words, the previous air-fuel ratio control was
It is determined whether it was executed by a method other than control. here,
When the modern control non-execution flag F1 is F1 = 1, the next
Proceed to step 417 to execute the modern control process.
Make the initial settings for.
Specifically, first, in step 417,
To determine the optimal feedback gain in advance
Set IKN (1,2,3,4, A) and next step
At 418, the modern control non-execution flag F1 is set to F1 = 0.
I do. At this time, the optimal feedback gain IKN is
Weight of weight parameter Q in evaluation function J of equation 11
Set the ratio (Q / R) to parameter R to (1/5)
It is determined by doing. Step 41
9, the initial value Z of the integral term is calculated based on the following equation (13).
Calculate I (K-1).
[0048]
## EQU13 ## ZI (K-1) = FAF (K-1) + K2 ·
FAF (K-1) + K3 · FAF (K-2) + K4 · F
AF (K-3) -K1λ (K)
However, in Equation 13, the symbol λ (K) represents the air-fuel ratio.
Represent. Equation 13 is inversely calculated from Equation 14 below.
It is what I asked for.
[0049]
## EQU14 ## FAF (K) = ZI (K) + K1.lambda. (K)
-K2 • FAF (K-1) -K3 • FAF (K-2)-
K4 ・ FAF (K-3)
However, in Equation 14, the code FAF is
Represents the back correction coefficient.
At step 419, the initial value ZI (K
After calculating -1), the process proceeds to step 420. Also,
In step 416, the modern control non-execution flag F1 is set to F
When 1 = 1 is not satisfied, that is, when the previous air-fuel ratio control
When the control is being executed under the alternative control, step 417,
Step 4 bypassing steps 418 and 419
Go to 20. In step 420, the product is
Compute the fractional term ZI (K). And in step 421
The feedback correction coefficient FAF is calculated based on Equation 14.
Calculate. Feedback correction coefficient FAF is calculated
And in step 500 of FIG.
Basic fuel injection amount T in step 300 pStep
421, the feedback correction coefficient FAF
The correction is made according to the positive coefficient FALL, and this is corrected by the fuel injection amount TA.
Set to U.
By executing the above processing, FIG.
As shown in FIG. 5, the element temperature of the first air-fuel ratio sensor 160 is about
300 ° C., rich from the first air-fuel ratio sensor 160
・ PI control from open control when a lean signal is output
The air-fuel ratio control earlier.
Will be able to Further, the element temperature is about 530.
° C and the first air-fuel ratio sensor 160 is activated.
Switch from PI control to modern control, more accurately empty
Fuel ratio control can be performed.
In this embodiment, step 40
4. Step 407 is a step for applying voltage to the voltage applying means.
Is the first air-fuel ratio control execution means, and step 408 is the second air-fuel ratio control execution means.
Step 403, Step 4
05 corresponds to the selection means and functions. Also on
In this embodiment, the air-fuel ratio sensor 1 is not activated.
When the signal is output from 60, PI control is activated.
The air-fuel ratio control is performed by modern control when
The present invention is not limited to this. For example, when the air-fuel ratio sensor is activated,
Skip amount or integration depending on the detected air-fuel ratio
Executing air-fuel ratio control by PI control that changes the amount
You may make it.
[0053]
According to the present invention, as described above,
Rich from air-fuel ratio sensor when no dynamic voltage is applied
Or, when a signal for detecting lean is output, the first air-fuel
Since the air-fuel ratio control is executed by the ratio control execution means,
The air-fuel ratio control should be executed earlier than the air-fuel ratio control
Can be. Furthermore, when the air-fuel ratio sensor is activated,
Executes air-fuel ratio control according to the air-fuel ratio of the ratio sensor output.
More accurate air-fuel ratio control when the air-fuel ratio sensor is activated
Can be performed.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成要件を示したブロック図である。
【図2】本発明を用いた実施例の概略構成図である。
【図3】現代制御理論における動的なモデルのブロック
図である。
【図4】CPUにて実行されるTAU設定処理のフロー
チャートである。
【図5】CPUにて実行されるFAF設定処理のフロー
チャートである。
【図6】CPUにて実行されるオープン制御処理のフロ
ーチャートである。
【図7】CPUにて実行されるPI制御処理のフローチ
ャートである。
【図8】CPUにて実行される現代制御処理のフローチ
ャートである。
【図9】(a),(b)は空燃比センサの活性化状態を
判定する方法の説明を示した説明図である。
【図10】空燃比と各空燃比センサとセンサ温度との関
係において空燃比の取り込み範囲を示すグラフである。
【図11】各空燃比センサのセンサ電流iとセンサ温度
との関係を空燃比A/Fをパラメータとして示すグラフ
である。
【符号の説明】
1 エンジン
41〜44 燃料噴射弁
160 第1の空燃比センサ
180 マイクロコンピュータ
Ba バッテリBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing components of the present invention. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an embodiment using the present invention. FIG. 3 is a block diagram of a dynamic model in modern control theory. FIG. 4 is a flowchart of a TAU setting process executed by a CPU. FIG. 5 is a flowchart of an FAF setting process executed by the CPU. FIG. 6 is a flowchart of an open control process executed by a CPU. FIG. 7 is a flowchart of a PI control process executed by the CPU. FIG. 8 is a flowchart of a modern control process executed by the CPU. FIGS. 9A and 9B are explanatory diagrams showing a method of determining the activation state of the air-fuel ratio sensor. FIG. 10 is a graph showing an intake range of the air-fuel ratio in the relationship between the air-fuel ratio, each air-fuel ratio sensor, and the sensor temperature. FIG. 11 is a graph showing a relationship between a sensor current i and a sensor temperature of each air-fuel ratio sensor using an air-fuel ratio A / F as a parameter. [Description of Signs] 1 Engines 41 to 44 Fuel injection valve 160 First air-fuel ratio sensor 180 Microcomputer Ba Battery
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−52140(JP,A) 特開 昭61−19960(JP,A) 特開 昭60−6037(JP,A) 特開 昭62−182645(JP,A) 特開 昭63−223347(JP,A) 特開 平1−219327(JP,A) 実開 昭62−190840(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/00 - 41/40 Continuation of the front page (56) References JP-A-5-52140 (JP, A) JP-A-61-19800 (JP, A) JP-A-60-6037 (JP, A) JP-A-62-182645 (JP, A) JP-A-63-223347 (JP, A) JP-A-1-219327 (JP, A) JP-A-62-190840 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB Name) F02D 41/00-41/40
Claims (1)
燃機関の排出ガスから空燃比がリッチかリーンかのみを
検出し、作動電圧が印加されているときには空燃比を検
出する空燃比センサと、 前記空燃比センサに作動電圧を印加する電圧印加手段
と、 前記電圧印加手段による前記空燃比センサへの作動電圧
の印加を停止しているときの前記空燃比センサの出力に
基づいて空燃比制御を実行する第1の空燃比制御実行手
段と、 前記電圧印加手段により前記空燃比センサへ作動電圧を
印加しているときの前記空燃比センサの出力に基づいて
空燃比制御を実行する第2の空燃比制御実行手段と、 前記空燃比センサから信号が出力されているかを判定す
る信号判定手段と、前記空燃比センサが活性化している
かを判定する活性化判定手段とを含み、前記信号判定手
段により前記空燃比センサから信号が出力されていると
判定され、かつ、前記活性化判定手段により前記空燃比
センサが活性化していないと判定されたとき、前記電圧
印加手段による前記空燃比センサへの作動電圧の印加を
停止するとともに空燃比制御手段として前記第1の空燃
比制御手段を選択し、前記活性化判定手段により前記空
燃比センサが活性化していると判定されたとき、前記電
圧印加手段に前記空燃比センサへ作動電圧を印加させる
とともに空燃比制御手段として前記第2の空燃比制御手
段を選択する選択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。(57) [Claim 1] When the operating voltage is not applied, only the rich or lean air-fuel ratio is detected from the exhaust gas of the internal combustion engine, and when the operating voltage is applied, the air-fuel ratio is detected. An air-fuel ratio sensor that detects an air-fuel ratio sensor, a voltage application unit that applies an operating voltage to the air-fuel ratio sensor, and an air-fuel ratio sensor that stops applying the operation voltage to the air-fuel ratio sensor by the voltage application unit. First air-fuel ratio control execution means for executing air-fuel ratio control based on the output; and air-fuel ratio based on the output of the air-fuel ratio sensor when an operating voltage is applied to the air-fuel ratio sensor by the voltage application means. Second air-fuel ratio control executing means for executing control; signal judging means for judging whether a signal is output from the air-fuel ratio sensor; and activity for judging whether the air-fuel ratio sensor is activated. When the air-fuel ratio sensor is determined to be output from the air-fuel ratio sensor by the signal determination means, and when it is determined that the air-fuel ratio sensor is not activated by the activation determination means, The application of the operating voltage to the air-fuel ratio sensor by the voltage application unit is stopped, the first air-fuel ratio control unit is selected as the air-fuel ratio control unit, and the activation determination unit activates the air-fuel ratio sensor. And an selecting means for selecting the second air-fuel ratio control means as the air-fuel ratio control means while causing the voltage application means to apply the operating voltage to the air-fuel ratio sensor when it is determined that the internal combustion engine is operating. Engine air-fuel ratio control device.
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