JP3493697B2 - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents
エンジンの空燃比制御装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、エンジンの実空燃比
をＯ2センサ(空燃比センサ)で検出し、該検出空燃比を
本来の目標空燃比に収束させるようにフィ−ドバック制
御するようにしたエンジンの空燃比制御装置に関し、特
に応答性が低い前記空燃比センサの半活性状態における
空燃比変動防止機能を備えたエンジンの空燃比制御装置
に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】最近の電子制御燃料噴射式エンジンで
は、例えば排気ガス中の酸素濃度をパラメータとした次
のようなエンジンの空燃比の制御技術が実用化されてい
る。 【０００３】すなわち、例えば図２に示すように、エン
ジン２の吸気系に設けられたフューエルインジェクタ６
から噴射供給される燃料の量は例えばマイクロコンピュ
−タよりなるエンジンコントロ−ラ(ＥＣＵ)８によって
制御される。そして、良く知られているように該エンジ
ンコントロ−ラ８は、エアーフローメーター１０で検知
した吸入空気量Ｑとディストリビュータ１２のエンジン
回転数ピックアップで検知したエンジン回転数Ｎｅとに
基づいて燃料供給量の基本値を演算するとともに、さら
に暖機増量補正、始動後増量補正、加速増量補正、高負
荷増量補正、吸気温補正、それに本願発明の対象である
空燃比のフィ−ドバック補正などの各種の補正を上記エ
ンジン２の具体的な運転状態に応じて適宜実行し、最終
的な燃料供給量を決定するようになっている。 【０００４】上記空燃比のフィ−ドバック補正は、エン
ジン回転数Ｎｅおよび負荷(スロットル開度)が所定の範
囲(空燃比フィ−ドバックゾーン)内にある等、その燃料
フィードバック制御実行条件が成立している場合に、例
えば図示エンジンの排気系に設けられたＯ2センサ(空燃
比センサ)１６の出力に基づいて行われるようになって
いる。 【０００５】そして、同Ｏ2センサ１６は、その特性よ
り図１３に示すように実際の空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比
(Ａ／Ｆ＝14.7、λ＝１)より濃いと高い起電力(出力電
圧)を出力し、薄いと低い起電力を出力する(反転す
る)。また、その起電力は特に理論空燃比(Ａ／Ｆ＝14.
7、λ＝１)の近傍で大きく変化する。エンジンコントロ
ーラ８は、該Ｏ2センサ１６の出力Ｖoと上記理論空燃比
に対応するある一定の基準電圧値(スライスレベル)Ｖs
とを比較し、上記Ｖoが基準電圧値Ｖsよりも高い場合に
はリッチと判定して供給燃料量を減少させる一方、逆に
上記Ｖoが基準電圧値Ｖsよりも低い場合にはリーンと判
断して供給燃料量を増量させ、それによって実空燃比を
理論空燃比(Ａ／Ｆ＝14.7)付近に保つように制御する。
なお、該制御はＰＩ制御(比例・積分制御)が採用されて
おり、図１２中のＰＲ,ＩＲはリーン制御時の比例値お
よび積分値、またＰＬ,ＩＬは同リッチ制御時の比例値
および積分値である。 【０００６】ところが、以上の説明は原則として上記Ｏ
2センサ１６が活性化(例えば排気ガス温度３００℃以
上)している場合のことであり、エンジン始動直後のよ
うに排気ガス温度が低くてＯ2センサ１６が活性化され
ていないような場合には、Ｏ2センサ１６の出力が高レ
ベル側又は低レベル側に膠着して変化しないので上述の
ような燃料噴射量のＯ2フィードバック制御を行うこと
はできない。 【０００７】一方、排気ガス温度が上昇してくると、次
第にＯ2センサ１６の出力は反転するようになるので、
一応上記燃料噴射量のＯ2フィードバック制御は可能と
なる。そして、該Ｏ2フィードバック制御は排ガス規制
の見地から言っても本来可能な限り早期に開始されるこ
とが望ましい。 【０００８】そこで、従来より上記Ｏ2センサ１６の活
性化状態を判定するための電圧値を上記基準電圧値と相
違させてエンジンに適合した値に設定することにより、
同Ｏ2センサ１６の活性状態および不活性状態を各々的
確に判定し、それによって速やかに空燃比フィ−ドバッ
ク補正制御システムの起動を行い得るようにした技術が
例えば、特公昭５８−２４６１０号公報により提案され
ている。 【０００９】該システムによれば、Ｏ2センサ１６の半
活性化状態からの速かな燃料噴射量のＯ2フィードバッ
ク制御が可能となる。 【００１０】 【発明が解決しようとする課題】ところが、上記半活性
化状態における実際の酸素濃度変化に対するＯ2センサ
出力の反転速度、すなわち応答性は活性化状態に比べて
遅い。従って、その状態のまま活性化時の応答速度を前
提として演算設定されている燃料噴射量のフィードバッ
ク制御開始時期でフィードバック制御を実行するとする
と、当然フューエルインジェクタに対して出力される燃
料噴射パルス幅の変動が活性化時よりも大きなものとな
り、相当な空燃比の変動を招くことになって場合によっ
てはサージングを発生させる問題を生じる。また、一方
リーン側の失火限界に余裕度が少なくなって、リーン失
火の恐れをも生じる。 【００１１】もちろん、上記Ｏ2センサの早期活性化を
図る技術的手段として、活性化ヒータを付設する技術思
想も提案されているが、該方法では特殊なヒータ構造を
必要とするためにコストが高い難点がある。 【００１２】 【課題を解決するための手段】本願の請求項１記載の発
明は、上記の問題を解決することを目的としてなされた
ものであって、次のように構成されている。 【００１３】(１) 請求項１記載の発明の構成 この発明のエンジンの空燃比制御装置は、エンジンの排
気系に設けられたＯ2センサと、該Ｏ2センサにより検出
された排気ガス中の酸素濃度に応じてエンジンに供給さ
れる燃料噴射量をフィードバック制御する燃料噴射量フ
ィードバック制御手段とを備えてなるエンジンにおい
て、上記Ｏ2センサ出力の応答性を検出するＯ2センサ出
力応答性検出手段と、燃料増量制御実行時、該Ｏ2セン
サ出力応答性検出手段によって検出されたＯ2センサ出
力の応答性に応じて上記燃料噴射量フィードバック制御
手段の燃料噴射量フィードバック制御開始時期を変更す
るフィードバック制御開始時期変更手段とを設け、上記
Ｏ 2 センサ出力応答性検出手段が、Ｏ 2 センサ出力の応答
性を上記Ｏ 2 センサ出力の所定時間内の変化量に基いて
検出するようになっているとともに、上記燃料噴射量フ
ィードバック制御手段が同Ｏ 2 センサ出力の所定時間内
の変化量が小さい時ほどその燃料噴射量フィードバック
補正量のリーン側下限値を小さくするようになっている
ことを特徴としている。 【００１４】 【作用】本願の請求項１記載の発明のエンジンの空燃比
制御装置は、上記の構成に対応して次のような作用を奏
する。 【００１５】(１) 請求項１記載の発明の作用 この発明のエンジンの空燃比制御装置の構成では、上述
の如く、エンジンの排気系に設けられたＯ2センサと、
該Ｏ2センサにより検出された排気ガス中の酸素濃度に
応じてエンジンに供給される燃料噴射量をフィードバッ
ク制御する燃料噴射量フィードバック制御手段とを備え
てなるエンジンにおいて、上記Ｏ2センサ出力の応答性
を検出するＯ2センサ出力応答性検出手段と、例えば加
速時等一般に空燃比変化が顕著となる燃料増量制御実行
時に、該Ｏ2センサ出力応答性検出手段によって可及的
早期に検出されたＯ2センサ出力の応答性に応じて上記
燃料噴射量フィードバック制御手段の燃料噴射量フィー
ドバック制御開始時期を変更するフィードバック制御開
始時期変更手段とを設けて構成されている。 【００１６】したがって、燃料噴射量フィードバック制
御手段の燃料噴射量フィードバック制御開始時期は、Ｏ
2センサ出力応答性検出手段によって検出された活性化
度合に応じた応答性、すなわちＯ2センサ出力のその時
の反転速度に対応して適切なタイミングに調整設定され
るようになり、最終的な燃料噴射パルス幅も適正なもの
となって可及的に空燃比の変動、サージング、リーン失
火などが防止されるようになる。 【００１７】また、この発明のエンジンの空燃比制御装
置の構成では、上記Ｏ 2 センサ出力応答性検出手段が、
Ｏ 2 センサ出力の応答性を上記Ｏ 2 センサ出力の所定時間
内の変化量に基いて検出するようになっているととも
に、上記燃料噴射量フィードバック制御手段が同Ｏ 2 セ
ンサ出力の所定時間内の変化量が小さい時ほどその燃料
噴射量フィードバック補正量のリーン側下限値を小さく
するように構成されている。 【００１８】したがって、上記Ｏ 2 センサ出力の応答
性、すなわち反転速度が、当該Ｏ 2 センサ出力の所定時
間内の変化量に基いて正確に検出され、それに対応して
当該検出された出力変化量が小さい低応答性時ほど上記
燃料噴射量フィードバック制御手段のフィードバック補
正量のリーン側の下限値を小さくするようにして、Ｏ 2
セ ンサ半活性化時の余裕度の低いリーン側失火限界に到
らないようにする。 【００１９】その結果、可及的にリーン失火が生じにく
くなる。従って、例えば目標空燃比を可及的にリーン状
態に設定したリーンバーンエンジンなどにとっても有効
なものとなる。 【００２０】 【発明の効果】以上の結果、本願発明のエンジンの空燃
比制御装置によると、排気ガス温度低いＯ2センサ半活
性化状態においても可及的早期に安定した空燃比のフィ
ードバック制御が行えるようになり、又リーン失火の恐
れも解消されてドライバビリティーの向上と排気エミッ
ション改善効果の両効果が実現される。 【００２１】 【実施例】(１) 第１実施例 以下、本願発明の第１実施例について添付の図２〜図１
１を参照しながら詳細に説明する。 【００２２】本実施例は、例えば自動車用４気筒エンジ
ンに本願発明を適用した場合の一例である。 【００２３】図２は、該本願発明の実施例に係るエンジ
ンの空燃比制御装置の全体構成を示すものである。先ず
最初に、同図１を参照して本願発明実施例の制御システ
ムの概略を説明し、その後要部の制御の説明に入る。 【００２４】図１において、先ず符号２はエンジン本体
であり、吸入空気は吸気管１上流のエアクリーナＡ／Ｃ
を介して外部より吸入され、その後エアフロメータ１
０、スロットルチャンバ４を経て各シリンダに供給され
る。また燃料は燃料ポンプにより燃料タンクからエンジ
ン側に供給されてフューエルインジェクタ６により噴射
されるようになっている。そして、車両走行時等アクセ
ルペダル操作時における上記シリンダへの吸入空気の量
は、上記スロットルチャンバ４内に設けられているスロ
ットル弁５によって制御される。スロットル弁５は、上
記アクセルペダルに連動して操作され減速走行状態及び
アイドル運転状態では、最小開度状態に維持される。そ
して、該最小(全閉)開度状態では、アイドルスイッチＩ
Ｄ・ＳＷがＯＮになる。 【００２５】また吸気管１途中の上記スロットルチャン
バ４には、上記スロットル弁５をバイパスしてバイパス
吸気通路３が設けられており、該バイパス吸気通路３に
はアイドル時およびダッシュポットエア供給時のエンジ
ン回転数制御のための吸入空気量調整手段となる電流制
御型電磁弁(ＩＳＣバルブ)７が設けられている。従っ
て、アイドル運転状態およびダッシュポットエア供給状
態では、上記エアフロメータ１０を経た吸入空気は、上
記バイパス吸気通路３を介して各シリンダに供給される
ことになり、その供給量は上記電磁弁７によって調節さ
れる。この電磁弁７は、エンジンコントロ−ラ(以下、
ＥＣＵと略称する)８より供給される制御信号のデュー
ティ比によってその開閉状態が制御される。さらに、符
号１３は、例えばその排気通路途中に３元触媒コンバー
タ(キャタリストコンバータ)１４を備えた排気ガス浄化
装置を持った排気管を示している。そして、該排気管１
０の上記３元触媒コンバータ１４の上流部には、排気ガ
ス中の酸素濃度(Ａ／Ｆ)を検出するためのＯ2センサー
１６が設けられている。 【００２６】そして、エンジン運転時の空燃比は、上記
ＥＣＵ８における電子制御燃料噴射装置側の空燃比制御
システムにおいて、例えば上記エアフロメータ１０等の
出力値とエンジン回転数Ｎeとに基づいて先ず基本燃料
噴射量を決定する一方、さらに上記Ｏ2センサ１６を用
いて実際のエンジン空燃比Ａ／Ｆを検出し、該検出値と
設定された目標空燃比との偏差に応じて上記基本燃料噴
射量をフィ−ドバック補正することによって常に上記設
定空燃比(一般には理論空燃比近傍の値)に維持するよう
な燃料噴射量フィードバック制御システムが採用されて
いる。 【００２７】従って、該空燃比のコントロ−ルシステム
における最終燃料噴射量Ｔiの一般的な算出式は、次の
ようになる。 【００２８】Ｔi＝Ｔp・ＣＦＢ・(１＋ＣＴＷ＋ＣＡＳ
＋ＣＡＩ＋Ｃer−ＣＲＥＣ)＋Ｔs 但し Ｔp :基本燃料噴射量 ＣＦＢ :Ｏ2センサ出力に基づく空燃比のフィードバッ
ク補正係数 ＣＴＷ :水温補正係数 ＣＡＳ :始動時補正係数 ＣＡＩ :アイドリング後増量補正係数 Ｃer :空燃比(混合比)高負荷増量補正係数 ＣＲＥＣ:減量補正係数(減速燃料カット補正係数) Ｔs :電圧補正係数 一方、符号１１は、上記エンジン本体２のシリンダヘッ
ド部に設けられた点火プラグであり、該点火プラグ１１
にはディストリビュータ１２、イグナイタ１５を介して
所定の点火電圧が印加されるようになっており、その印
加タイミング、すなわち点火時期は上記ＥＣＵ８より上
記イグナイタ１５に供給される点火時期制御信号によっ
てコントロ−ルされる。 【００２９】上記ＥＣＵ８は、例えば演算部であるマイ
クロコンピュ−タ(ＣＰＵ)を中心とし、吸入空気量、燃
料噴射量、点火時期等の各種制御回路、メモリ(ＲＯＭ
及びＲＡＭ)、インターフェース(Ｉ／Ｏ)回路などを備
えて構成されている。そして、このＥＣＵ８の上記イン
ターフェース回路には上述の各検出信号の他に例えば図
示しないスタータスイッチからのエンジン始動信号(Ｅ
ＣＵトリガー)、ディストリビュータ１２側エンジン回
転数ピックアップからのエンジン回転数検出信号Ｎｅ、
水温センサ１７により検出されたエンジンの冷却水温度
の検出信号Ｔw、スロットル開度センサにより検出され
たスロットル開度検出信号ＴＶＯ、エアフロメータ１０
によって検出された吸入空気量検出信号Ｑ等のエンジン
空燃比のコントロ−ルに必要な各種の検出信号が各々入
力されるようになっている。 【００３０】次に上記ＥＣＵ８による本実施例の空燃比
の制御動作について図３のフロチャート並びに図４〜図
１１のタイムチャート並びに各種制御特性、マップ図を
参照して詳細に説明する。 【００３１】先ず図３のフローチャートに示すステップ
Ｓ1で、後述するエンジン空燃比の制御に必要な各種の
データ信号(上述の各センサによって検出されたエンジ
ンパラメータ)を読み込む。そして、次のステップＳ2で
現在のエンジン運転状態が上述したエンジン空燃比のＯ
2フィードバック制御を行うべき領域(Ｆ／Ｂ領域)であ
るか否かを条件判定し、ＹＥＳのＦ／Ｂ領域の場合に
は、続くステップＳ3で上記Ｏ2センサ１６の現在の出力
電圧Ｖo(i)を読み込む。 【００３２】そして、その上でステップＳ4に進み、先
ず上記今回読み込まれたＯ2センサ１６の出力電圧Ｖo
(i)が図４の(b)に示す基準電圧(スライスレベル)Ｖsよ
りも高くなっているか否か、すなわちエンジン始動後の
加速増量によりＡ／Ｆがリッチ状態となっているか否か
を判定する。また、次にステップＳ5で、前回読み込ま
れたＯ2センサ１６の出力電圧Ｖo(i−１)が上記基準電
圧Ｖs以下であったか否か、つまり上記Ｏ2センサ出力の
加速増量に対応したリッチ側への移行が今回初めてなさ
れたものであり、Ｏ2センサ１６の半活性化を示すもの
であるか否かを判定する。 【００３３】その結果、ＹＥＳの既に加速増量がなさ
れ、かつ、それに対応したリッチ方向への反転によりＯ
2センサ１６が半活性化状態となったと認め得る時は、
次にステップＳ6に進んで、上記Ｏ2センサ１６の出力の
応答性を示す前回から今回までのサンプリング周期Δt
中のＯ2センサ１６の出力電圧Ｖo(i−１)、Ｖo(i)の変
化量ΔＶo(ΔＶo＝Ｖo(i)−Ｖo(i−１))を演算(検出)す
る(図６参照)。 【００３４】そして、さらにステップＳ7に進み、該演
算値(Ｏ2出力の応答性)ΔＶoに基き、該ΔＶoの値が小
さいほど図７に示すように空燃比フィードバック補正係
数ＣＦＢのＰ値およびＩ値を小さくするとともに図８お
よび図９に示すように当該空燃比フィードバック補正係
数ＣＦＢのリーン側下限値ＣＦＢminを小さくし、図１
０および図１１に示すように上記空燃比フィードバック
制御の制御開始時期が遅くなるように変更するとともに
リーン側の余裕度を高くして上述した空燃比のフィード
バック補正制御を実行する。 【００３５】該場合において、上記制御開始時期遅延時
間は、リーン側デイレイタイムＴＬＤＬに比較してリッ
チ側デイレイタイムＴＲＤＬの方を小さく設定するよう
にし、平均Ａ／Ｆとしてはリッチになるようにしてい
る。 【００３６】この結果、例えば図４の(b)および図５の
(a)に示すように上記Ｏ2センサ１６の出力の応答性が低
い(反転速度が遅い)半活性時には、空燃比フィードバッ
ク補正係数ＣＦＢも図４の(c)および図５の(b)に示すよ
うに、それに対応してリッチ側でＴＲＤＬ、リーン側で
ＴＲＤＬだけ制御開始時期が遅延され、最終的な燃料噴
射パルス幅も小さく設定されることになる。従って、従
来のような空燃比の変動やそれに基くサージングが解消
される。又その時の空燃比フィードバック補正係数ＣＦ
Ｂのリーン側下限値ＣＦＢminをＯ2センサ出力の応答性
が低いほど小さく設定するとともに上記制御開始時期遅
延時間は、リッチ側ディレイ時間ＴＲＤＬをリーン側遅
延時間ＴＬＤＬに比較して小さくすることによって平均
空燃比がリッチになるようにしている結果、リーン側失
火限界に余裕ができて、従来のようなリーン失火の可能
性もなくなる。 【００３７】(２) 第２実施例 上記第１実施例の構成では、上述の図４〜図６から明ら
かなように、エンジン始動後における加速増量実行時の
リーン状態からリッチ状態へのＯ2センサ出力の反転時
において、当該Ｏ2センサ出力の応答性(反転速度)ΔＶo
を演算するようにしたが、該加速時のアクセル踏み込み
加減はドライバーによって個人差が大きい。 【００３８】したがって、上記Ｏ2センサ出力の応答性
(反転速度)ΔＶoの演算は、例えば第２実施例として図
１２に示すように、加速増量完了後、Ｏ2センサ出力が
一旦リッチになった状態からリーン状態に移行する時の
反転状態において行うようにする方がより好ましい。 【００３９】このような構成にすると、ドライバーの個
人差に関係なく空燃比の変化割合(傾き)が常に一定の状
態でＯ2センサ出力の応答性を検出することができ、よ
り高精度な制御開始時期の可変制御が可能となる。 【００４０】なお、以上の２つの実施例では、Ｏ2セン
サ出力の立上り又は立下りの何れか一方で応答性を検出
するようにしたが、この他にも例えば、 １ 常時立ち上り、立ち下りの応答性の平均を求める、 ２ 一定時間内でのＯ2センサ出力反転回数で検出する
などの方法が考えられる。
をＯ2センサ(空燃比センサ)で検出し、該検出空燃比を
本来の目標空燃比に収束させるようにフィ−ドバック制
御するようにしたエンジンの空燃比制御装置に関し、特
に応答性が低い前記空燃比センサの半活性状態における
空燃比変動防止機能を備えたエンジンの空燃比制御装置
に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】最近の電子制御燃料噴射式エンジンで
は、例えば排気ガス中の酸素濃度をパラメータとした次
のようなエンジンの空燃比の制御技術が実用化されてい
る。 【０００３】すなわち、例えば図２に示すように、エン
ジン２の吸気系に設けられたフューエルインジェクタ６
から噴射供給される燃料の量は例えばマイクロコンピュ
−タよりなるエンジンコントロ−ラ(ＥＣＵ)８によって
制御される。そして、良く知られているように該エンジ
ンコントロ−ラ８は、エアーフローメーター１０で検知
した吸入空気量Ｑとディストリビュータ１２のエンジン
回転数ピックアップで検知したエンジン回転数Ｎｅとに
基づいて燃料供給量の基本値を演算するとともに、さら
に暖機増量補正、始動後増量補正、加速増量補正、高負
荷増量補正、吸気温補正、それに本願発明の対象である
空燃比のフィ−ドバック補正などの各種の補正を上記エ
ンジン２の具体的な運転状態に応じて適宜実行し、最終
的な燃料供給量を決定するようになっている。 【０００４】上記空燃比のフィ−ドバック補正は、エン
ジン回転数Ｎｅおよび負荷(スロットル開度)が所定の範
囲(空燃比フィ−ドバックゾーン)内にある等、その燃料
フィードバック制御実行条件が成立している場合に、例
えば図示エンジンの排気系に設けられたＯ2センサ(空燃
比センサ)１６の出力に基づいて行われるようになって
いる。 【０００５】そして、同Ｏ2センサ１６は、その特性よ
り図１３に示すように実際の空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比
(Ａ／Ｆ＝14.7、λ＝１)より濃いと高い起電力(出力電
圧)を出力し、薄いと低い起電力を出力する(反転す
る)。また、その起電力は特に理論空燃比(Ａ／Ｆ＝14.
7、λ＝１)の近傍で大きく変化する。エンジンコントロ
ーラ８は、該Ｏ2センサ１６の出力Ｖoと上記理論空燃比
に対応するある一定の基準電圧値(スライスレベル)Ｖs
とを比較し、上記Ｖoが基準電圧値Ｖsよりも高い場合に
はリッチと判定して供給燃料量を減少させる一方、逆に
上記Ｖoが基準電圧値Ｖsよりも低い場合にはリーンと判
断して供給燃料量を増量させ、それによって実空燃比を
理論空燃比(Ａ／Ｆ＝14.7)付近に保つように制御する。
なお、該制御はＰＩ制御(比例・積分制御)が採用されて
おり、図１２中のＰＲ,ＩＲはリーン制御時の比例値お
よび積分値、またＰＬ,ＩＬは同リッチ制御時の比例値
および積分値である。 【０００６】ところが、以上の説明は原則として上記Ｏ
2センサ１６が活性化(例えば排気ガス温度３００℃以
上)している場合のことであり、エンジン始動直後のよ
うに排気ガス温度が低くてＯ2センサ１６が活性化され
ていないような場合には、Ｏ2センサ１６の出力が高レ
ベル側又は低レベル側に膠着して変化しないので上述の
ような燃料噴射量のＯ2フィードバック制御を行うこと
はできない。 【０００７】一方、排気ガス温度が上昇してくると、次
第にＯ2センサ１６の出力は反転するようになるので、
一応上記燃料噴射量のＯ2フィードバック制御は可能と
なる。そして、該Ｏ2フィードバック制御は排ガス規制
の見地から言っても本来可能な限り早期に開始されるこ
とが望ましい。 【０００８】そこで、従来より上記Ｏ2センサ１６の活
性化状態を判定するための電圧値を上記基準電圧値と相
違させてエンジンに適合した値に設定することにより、
同Ｏ2センサ１６の活性状態および不活性状態を各々的
確に判定し、それによって速やかに空燃比フィ−ドバッ
ク補正制御システムの起動を行い得るようにした技術が
例えば、特公昭５８−２４６１０号公報により提案され
ている。 【０００９】該システムによれば、Ｏ2センサ１６の半
活性化状態からの速かな燃料噴射量のＯ2フィードバッ
ク制御が可能となる。 【００１０】 【発明が解決しようとする課題】ところが、上記半活性
化状態における実際の酸素濃度変化に対するＯ2センサ
出力の反転速度、すなわち応答性は活性化状態に比べて
遅い。従って、その状態のまま活性化時の応答速度を前
提として演算設定されている燃料噴射量のフィードバッ
ク制御開始時期でフィードバック制御を実行するとする
と、当然フューエルインジェクタに対して出力される燃
料噴射パルス幅の変動が活性化時よりも大きなものとな
り、相当な空燃比の変動を招くことになって場合によっ
てはサージングを発生させる問題を生じる。また、一方
リーン側の失火限界に余裕度が少なくなって、リーン失
火の恐れをも生じる。 【００１１】もちろん、上記Ｏ2センサの早期活性化を
図る技術的手段として、活性化ヒータを付設する技術思
想も提案されているが、該方法では特殊なヒータ構造を
必要とするためにコストが高い難点がある。 【００１２】 【課題を解決するための手段】本願の請求項１記載の発
明は、上記の問題を解決することを目的としてなされた
ものであって、次のように構成されている。 【００１３】(１) 請求項１記載の発明の構成 この発明のエンジンの空燃比制御装置は、エンジンの排
気系に設けられたＯ2センサと、該Ｏ2センサにより検出
された排気ガス中の酸素濃度に応じてエンジンに供給さ
れる燃料噴射量をフィードバック制御する燃料噴射量フ
ィードバック制御手段とを備えてなるエンジンにおい
て、上記Ｏ2センサ出力の応答性を検出するＯ2センサ出
力応答性検出手段と、燃料増量制御実行時、該Ｏ2セン
サ出力応答性検出手段によって検出されたＯ2センサ出
力の応答性に応じて上記燃料噴射量フィードバック制御
手段の燃料噴射量フィードバック制御開始時期を変更す
るフィードバック制御開始時期変更手段とを設け、上記
Ｏ 2 センサ出力応答性検出手段が、Ｏ 2 センサ出力の応答
性を上記Ｏ 2 センサ出力の所定時間内の変化量に基いて
検出するようになっているとともに、上記燃料噴射量フ
ィードバック制御手段が同Ｏ 2 センサ出力の所定時間内
の変化量が小さい時ほどその燃料噴射量フィードバック
補正量のリーン側下限値を小さくするようになっている
ことを特徴としている。 【００１４】 【作用】本願の請求項１記載の発明のエンジンの空燃比
制御装置は、上記の構成に対応して次のような作用を奏
する。 【００１５】(１) 請求項１記載の発明の作用 この発明のエンジンの空燃比制御装置の構成では、上述
の如く、エンジンの排気系に設けられたＯ2センサと、
該Ｏ2センサにより検出された排気ガス中の酸素濃度に
応じてエンジンに供給される燃料噴射量をフィードバッ
ク制御する燃料噴射量フィードバック制御手段とを備え
てなるエンジンにおいて、上記Ｏ2センサ出力の応答性
を検出するＯ2センサ出力応答性検出手段と、例えば加
速時等一般に空燃比変化が顕著となる燃料増量制御実行
時に、該Ｏ2センサ出力応答性検出手段によって可及的
早期に検出されたＯ2センサ出力の応答性に応じて上記
燃料噴射量フィードバック制御手段の燃料噴射量フィー
ドバック制御開始時期を変更するフィードバック制御開
始時期変更手段とを設けて構成されている。 【００１６】したがって、燃料噴射量フィードバック制
御手段の燃料噴射量フィードバック制御開始時期は、Ｏ
2センサ出力応答性検出手段によって検出された活性化
度合に応じた応答性、すなわちＯ2センサ出力のその時
の反転速度に対応して適切なタイミングに調整設定され
るようになり、最終的な燃料噴射パルス幅も適正なもの
となって可及的に空燃比の変動、サージング、リーン失
火などが防止されるようになる。 【００１７】また、この発明のエンジンの空燃比制御装
置の構成では、上記Ｏ 2 センサ出力応答性検出手段が、
Ｏ 2 センサ出力の応答性を上記Ｏ 2 センサ出力の所定時間
内の変化量に基いて検出するようになっているととも
に、上記燃料噴射量フィードバック制御手段が同Ｏ 2 セ
ンサ出力の所定時間内の変化量が小さい時ほどその燃料
噴射量フィードバック補正量のリーン側下限値を小さく
するように構成されている。 【００１８】したがって、上記Ｏ 2 センサ出力の応答
性、すなわち反転速度が、当該Ｏ 2 センサ出力の所定時
間内の変化量に基いて正確に検出され、それに対応して
当該検出された出力変化量が小さい低応答性時ほど上記
燃料噴射量フィードバック制御手段のフィードバック補
正量のリーン側の下限値を小さくするようにして、Ｏ 2
セ ンサ半活性化時の余裕度の低いリーン側失火限界に到
らないようにする。 【００１９】その結果、可及的にリーン失火が生じにく
くなる。従って、例えば目標空燃比を可及的にリーン状
態に設定したリーンバーンエンジンなどにとっても有効
なものとなる。 【００２０】 【発明の効果】以上の結果、本願発明のエンジンの空燃
比制御装置によると、排気ガス温度低いＯ2センサ半活
性化状態においても可及的早期に安定した空燃比のフィ
ードバック制御が行えるようになり、又リーン失火の恐
れも解消されてドライバビリティーの向上と排気エミッ
ション改善効果の両効果が実現される。 【００２１】 【実施例】(１) 第１実施例 以下、本願発明の第１実施例について添付の図２〜図１
１を参照しながら詳細に説明する。 【００２２】本実施例は、例えば自動車用４気筒エンジ
ンに本願発明を適用した場合の一例である。 【００２３】図２は、該本願発明の実施例に係るエンジ
ンの空燃比制御装置の全体構成を示すものである。先ず
最初に、同図１を参照して本願発明実施例の制御システ
ムの概略を説明し、その後要部の制御の説明に入る。 【００２４】図１において、先ず符号２はエンジン本体
であり、吸入空気は吸気管１上流のエアクリーナＡ／Ｃ
を介して外部より吸入され、その後エアフロメータ１
０、スロットルチャンバ４を経て各シリンダに供給され
る。また燃料は燃料ポンプにより燃料タンクからエンジ
ン側に供給されてフューエルインジェクタ６により噴射
されるようになっている。そして、車両走行時等アクセ
ルペダル操作時における上記シリンダへの吸入空気の量
は、上記スロットルチャンバ４内に設けられているスロ
ットル弁５によって制御される。スロットル弁５は、上
記アクセルペダルに連動して操作され減速走行状態及び
アイドル運転状態では、最小開度状態に維持される。そ
して、該最小(全閉)開度状態では、アイドルスイッチＩ
Ｄ・ＳＷがＯＮになる。 【００２５】また吸気管１途中の上記スロットルチャン
バ４には、上記スロットル弁５をバイパスしてバイパス
吸気通路３が設けられており、該バイパス吸気通路３に
はアイドル時およびダッシュポットエア供給時のエンジ
ン回転数制御のための吸入空気量調整手段となる電流制
御型電磁弁(ＩＳＣバルブ)７が設けられている。従っ
て、アイドル運転状態およびダッシュポットエア供給状
態では、上記エアフロメータ１０を経た吸入空気は、上
記バイパス吸気通路３を介して各シリンダに供給される
ことになり、その供給量は上記電磁弁７によって調節さ
れる。この電磁弁７は、エンジンコントロ−ラ(以下、
ＥＣＵと略称する)８より供給される制御信号のデュー
ティ比によってその開閉状態が制御される。さらに、符
号１３は、例えばその排気通路途中に３元触媒コンバー
タ(キャタリストコンバータ)１４を備えた排気ガス浄化
装置を持った排気管を示している。そして、該排気管１
０の上記３元触媒コンバータ１４の上流部には、排気ガ
ス中の酸素濃度(Ａ／Ｆ)を検出するためのＯ2センサー
１６が設けられている。 【００２６】そして、エンジン運転時の空燃比は、上記
ＥＣＵ８における電子制御燃料噴射装置側の空燃比制御
システムにおいて、例えば上記エアフロメータ１０等の
出力値とエンジン回転数Ｎeとに基づいて先ず基本燃料
噴射量を決定する一方、さらに上記Ｏ2センサ１６を用
いて実際のエンジン空燃比Ａ／Ｆを検出し、該検出値と
設定された目標空燃比との偏差に応じて上記基本燃料噴
射量をフィ−ドバック補正することによって常に上記設
定空燃比(一般には理論空燃比近傍の値)に維持するよう
な燃料噴射量フィードバック制御システムが採用されて
いる。 【００２７】従って、該空燃比のコントロ−ルシステム
における最終燃料噴射量Ｔiの一般的な算出式は、次の
ようになる。 【００２８】Ｔi＝Ｔp・ＣＦＢ・(１＋ＣＴＷ＋ＣＡＳ
＋ＣＡＩ＋Ｃer−ＣＲＥＣ)＋Ｔs 但し Ｔp :基本燃料噴射量 ＣＦＢ :Ｏ2センサ出力に基づく空燃比のフィードバッ
ク補正係数 ＣＴＷ :水温補正係数 ＣＡＳ :始動時補正係数 ＣＡＩ :アイドリング後増量補正係数 Ｃer :空燃比(混合比)高負荷増量補正係数 ＣＲＥＣ:減量補正係数(減速燃料カット補正係数) Ｔs :電圧補正係数 一方、符号１１は、上記エンジン本体２のシリンダヘッ
ド部に設けられた点火プラグであり、該点火プラグ１１
にはディストリビュータ１２、イグナイタ１５を介して
所定の点火電圧が印加されるようになっており、その印
加タイミング、すなわち点火時期は上記ＥＣＵ８より上
記イグナイタ１５に供給される点火時期制御信号によっ
てコントロ−ルされる。 【００２９】上記ＥＣＵ８は、例えば演算部であるマイ
クロコンピュ−タ(ＣＰＵ)を中心とし、吸入空気量、燃
料噴射量、点火時期等の各種制御回路、メモリ(ＲＯＭ
及びＲＡＭ)、インターフェース(Ｉ／Ｏ)回路などを備
えて構成されている。そして、このＥＣＵ８の上記イン
ターフェース回路には上述の各検出信号の他に例えば図
示しないスタータスイッチからのエンジン始動信号(Ｅ
ＣＵトリガー)、ディストリビュータ１２側エンジン回
転数ピックアップからのエンジン回転数検出信号Ｎｅ、
水温センサ１７により検出されたエンジンの冷却水温度
の検出信号Ｔw、スロットル開度センサにより検出され
たスロットル開度検出信号ＴＶＯ、エアフロメータ１０
によって検出された吸入空気量検出信号Ｑ等のエンジン
空燃比のコントロ−ルに必要な各種の検出信号が各々入
力されるようになっている。 【００３０】次に上記ＥＣＵ８による本実施例の空燃比
の制御動作について図３のフロチャート並びに図４〜図
１１のタイムチャート並びに各種制御特性、マップ図を
参照して詳細に説明する。 【００３１】先ず図３のフローチャートに示すステップ
Ｓ1で、後述するエンジン空燃比の制御に必要な各種の
データ信号(上述の各センサによって検出されたエンジ
ンパラメータ)を読み込む。そして、次のステップＳ2で
現在のエンジン運転状態が上述したエンジン空燃比のＯ
2フィードバック制御を行うべき領域(Ｆ／Ｂ領域)であ
るか否かを条件判定し、ＹＥＳのＦ／Ｂ領域の場合に
は、続くステップＳ3で上記Ｏ2センサ１６の現在の出力
電圧Ｖo(i)を読み込む。 【００３２】そして、その上でステップＳ4に進み、先
ず上記今回読み込まれたＯ2センサ１６の出力電圧Ｖo
(i)が図４の(b)に示す基準電圧(スライスレベル)Ｖsよ
りも高くなっているか否か、すなわちエンジン始動後の
加速増量によりＡ／Ｆがリッチ状態となっているか否か
を判定する。また、次にステップＳ5で、前回読み込ま
れたＯ2センサ１６の出力電圧Ｖo(i−１)が上記基準電
圧Ｖs以下であったか否か、つまり上記Ｏ2センサ出力の
加速増量に対応したリッチ側への移行が今回初めてなさ
れたものであり、Ｏ2センサ１６の半活性化を示すもの
であるか否かを判定する。 【００３３】その結果、ＹＥＳの既に加速増量がなさ
れ、かつ、それに対応したリッチ方向への反転によりＯ
2センサ１６が半活性化状態となったと認め得る時は、
次にステップＳ6に進んで、上記Ｏ2センサ１６の出力の
応答性を示す前回から今回までのサンプリング周期Δt
中のＯ2センサ１６の出力電圧Ｖo(i−１)、Ｖo(i)の変
化量ΔＶo(ΔＶo＝Ｖo(i)−Ｖo(i−１))を演算(検出)す
る(図６参照)。 【００３４】そして、さらにステップＳ7に進み、該演
算値(Ｏ2出力の応答性)ΔＶoに基き、該ΔＶoの値が小
さいほど図７に示すように空燃比フィードバック補正係
数ＣＦＢのＰ値およびＩ値を小さくするとともに図８お
よび図９に示すように当該空燃比フィードバック補正係
数ＣＦＢのリーン側下限値ＣＦＢminを小さくし、図１
０および図１１に示すように上記空燃比フィードバック
制御の制御開始時期が遅くなるように変更するとともに
リーン側の余裕度を高くして上述した空燃比のフィード
バック補正制御を実行する。 【００３５】該場合において、上記制御開始時期遅延時
間は、リーン側デイレイタイムＴＬＤＬに比較してリッ
チ側デイレイタイムＴＲＤＬの方を小さく設定するよう
にし、平均Ａ／Ｆとしてはリッチになるようにしてい
る。 【００３６】この結果、例えば図４の(b)および図５の
(a)に示すように上記Ｏ2センサ１６の出力の応答性が低
い(反転速度が遅い)半活性時には、空燃比フィードバッ
ク補正係数ＣＦＢも図４の(c)および図５の(b)に示すよ
うに、それに対応してリッチ側でＴＲＤＬ、リーン側で
ＴＲＤＬだけ制御開始時期が遅延され、最終的な燃料噴
射パルス幅も小さく設定されることになる。従って、従
来のような空燃比の変動やそれに基くサージングが解消
される。又その時の空燃比フィードバック補正係数ＣＦ
Ｂのリーン側下限値ＣＦＢminをＯ2センサ出力の応答性
が低いほど小さく設定するとともに上記制御開始時期遅
延時間は、リッチ側ディレイ時間ＴＲＤＬをリーン側遅
延時間ＴＬＤＬに比較して小さくすることによって平均
空燃比がリッチになるようにしている結果、リーン側失
火限界に余裕ができて、従来のようなリーン失火の可能
性もなくなる。 【００３７】(２) 第２実施例 上記第１実施例の構成では、上述の図４〜図６から明ら
かなように、エンジン始動後における加速増量実行時の
リーン状態からリッチ状態へのＯ2センサ出力の反転時
において、当該Ｏ2センサ出力の応答性(反転速度)ΔＶo
を演算するようにしたが、該加速時のアクセル踏み込み
加減はドライバーによって個人差が大きい。 【００３８】したがって、上記Ｏ2センサ出力の応答性
(反転速度)ΔＶoの演算は、例えば第２実施例として図
１２に示すように、加速増量完了後、Ｏ2センサ出力が
一旦リッチになった状態からリーン状態に移行する時の
反転状態において行うようにする方がより好ましい。 【００３９】このような構成にすると、ドライバーの個
人差に関係なく空燃比の変化割合(傾き)が常に一定の状
態でＯ2センサ出力の応答性を検出することができ、よ
り高精度な制御開始時期の可変制御が可能となる。 【００４０】なお、以上の２つの実施例では、Ｏ2セン
サ出力の立上り又は立下りの何れか一方で応答性を検出
するようにしたが、この他にも例えば、 １ 常時立ち上り、立ち下りの応答性の平均を求める、 ２ 一定時間内でのＯ2センサ出力反転回数で検出する
などの方法が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本願発明のクレーム対応図である。
【図２】図２は、本願発明の第１実施例に係るエンジン
の空燃比制御装置の制御システムの構成を示すシステム
図である。 【図３】図３は、同装置の空燃比制御動作を示すフロー
チャートである。 【図４】図４は、同図３の制御動作に対応したタイムチ
ャートである。 【図５】図５は、同図４のタイムチャートの要部の拡大
説明図である。 【図６】図６は、図３の制御におけるＯ2センサ出力電
圧の変化と応答性の検出方法を示す概略説明図である。 【図７】図７は、図３の制御において使用されるＯ2セ
ンサ出力電圧の変化量ΔＶoと空燃比フィードバック補
正係数の値(Ｐ値／Ｉ値)との関係を示すマップ特性図で
ある。 【図８】図８は、図３の制御において使用されるＯ2セ
ンサ出力電圧の変化量ΔＶoと空燃比フィードバック補
正係数ＣＦＢ(リーン側下限値)の関係を示すマップ特性
図である。 【図９】図９は、図３の制御におけるＯ2センサ出力電
圧の変化量ΔＶoと空燃比フィードバック補正係数ＣＦ
Ｂのリーン側下限値ＣＦＢminの関係を示すマップ特性
図である。 【図１０】図１０は、図３の制御におけるＯ2センサ出
力電圧変化量ΔＶoと空燃比フィードバック補正係数Ｃ
ＦＢのリーン側遅延時間ＴＬＤＬとの関係を示すマップ
特性図である。 【図１１】図１１は、図３の制御におけるＯ2センサ出
力電圧変化量ΔＶoと空燃比フィードバック補正係数Ｃ
ＦＢのリッチ側遅延時間ＴＲＤＬとの関係を示すマップ
特性図である。 【図１２】図１２は、本願発明の第２実施例に係るエン
ジンの空燃比制御装置の空燃比制御におけるＯ2センサ
出力電圧の変化と応答性の検出方法を示す説明図であ
る。 【図１３】図１３は、従来の一般的な空燃比Ｏ2フィー
ドバック制御の動作を示すタイムチャートである。 【符号の説明】 １は吸気管、２はエンジン本体、６はフューエルインジ
ェクタ、８はエンジンコントローラ、１６はＯ2センサ
である。
の空燃比制御装置の制御システムの構成を示すシステム
図である。 【図３】図３は、同装置の空燃比制御動作を示すフロー
チャートである。 【図４】図４は、同図３の制御動作に対応したタイムチ
ャートである。 【図５】図５は、同図４のタイムチャートの要部の拡大
説明図である。 【図６】図６は、図３の制御におけるＯ2センサ出力電
圧の変化と応答性の検出方法を示す概略説明図である。 【図７】図７は、図３の制御において使用されるＯ2セ
ンサ出力電圧の変化量ΔＶoと空燃比フィードバック補
正係数の値(Ｐ値／Ｉ値)との関係を示すマップ特性図で
ある。 【図８】図８は、図３の制御において使用されるＯ2セ
ンサ出力電圧の変化量ΔＶoと空燃比フィードバック補
正係数ＣＦＢ(リーン側下限値)の関係を示すマップ特性
図である。 【図９】図９は、図３の制御におけるＯ2センサ出力電
圧の変化量ΔＶoと空燃比フィードバック補正係数ＣＦ
Ｂのリーン側下限値ＣＦＢminの関係を示すマップ特性
図である。 【図１０】図１０は、図３の制御におけるＯ2センサ出
力電圧変化量ΔＶoと空燃比フィードバック補正係数Ｃ
ＦＢのリーン側遅延時間ＴＬＤＬとの関係を示すマップ
特性図である。 【図１１】図１１は、図３の制御におけるＯ2センサ出
力電圧変化量ΔＶoと空燃比フィードバック補正係数Ｃ
ＦＢのリッチ側遅延時間ＴＲＤＬとの関係を示すマップ
特性図である。 【図１２】図１２は、本願発明の第２実施例に係るエン
ジンの空燃比制御装置の空燃比制御におけるＯ2センサ
出力電圧の変化と応答性の検出方法を示す説明図であ
る。 【図１３】図１３は、従来の一般的な空燃比Ｏ2フィー
ドバック制御の動作を示すタイムチャートである。 【符号の説明】 １は吸気管、２はエンジン本体、６はフューエルインジ
ェクタ、８はエンジンコントローラ、１６はＯ2センサ
である。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 エンジンの排気系に設けられたＯ2セン
サと、該Ｏ2センサにより検出された排気ガス中の酸素
濃度に応じてエンジンに供給される燃料噴射量をフィー
ドバック制御する燃料噴射量フィードバック制御手段と
を備えてなるエンジンにおいて、上記Ｏ2センサ出力の
応答性を検出するＯ2センサ出力応答性検出手段と、燃
料増量制御実行時、該Ｏ2センサ出力応答性検出手段に
よって検出されたＯ2センサ出力の応答性に応じて上記
燃料噴射量フィードバック制御手段の燃料噴射量フィー
ドバック制御開始時期を変更するフィードバック制御開
始時期変更手段とを設け、 上記Ｏ 2 センサ出力応答性検出手段が、Ｏ 2 センサ出力の
応答性を上記Ｏ 2 センサ出力の所定時間内の変化量に基
いて検出するようになっているとともに、上記燃料噴射
量フィードバック制御手段が同Ｏ 2 センサ出力の所定時
間内の変化量が小さい時ほどその燃料噴射量フィードバ
ック補正量のリーン側下限値を小さくするようになって
いる ことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28263193A JP3493697B2 (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | エンジンの空燃比制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28263193A JP3493697B2 (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | エンジンの空燃比制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07133737A JPH07133737A (ja) | 1995-05-23 |
| JP3493697B2 true JP3493697B2 (ja) | 2004-02-03 |
Family
ID=17655036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28263193A Expired - Fee Related JP3493697B2 (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | エンジンの空燃比制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3493697B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3603490B2 (ja) * | 1996-07-30 | 2004-12-22 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
-
1993
- 1993-11-11 JP JP28263193A patent/JP3493697B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07133737A (ja) | 1995-05-23 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |