JP3761716B2 - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents

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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の気筒を有する内燃機関の空燃比制御装置に関し、特に複数の燃料噴射弁を同時期に開弁するいわゆる斉時噴射により燃料の供給を行うものに関する。
【0002】
【従来の技術】
複数の気筒を有する内燃機関の吸気管に設けられた複数の燃料噴射弁を同時期に開弁する斉時噴射を行うようにした内燃機関の制御装置は、従来より知られている(特開昭60−1349号公報)。また、内燃機関の排気系に酸素濃度センサを設け、この酸素濃度センサの出力に応じて、前記燃料噴射弁による燃料噴射量をフィードバック制御する技術も広く用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数の気筒を有する内燃機関のコストを低減するために特定の気筒のピストンの位置を検出するいわゆる気筒判別センサを設けない構成を採用し、各気筒の行程(吸気、圧縮、爆発、排気のいずれに行程にあるか)を判別せずに斉時噴射を実行するとともに、内燃機関の排気系に配置した酸素濃度センサの出力に応じた空燃比のフィードバック制御を行うようにすると、以下のような問題があった。
【0004】
すなわち、複数気筒に対して斉時噴射を行うと、噴射後直ちに燃焼室内に噴射燃料が吸入される気筒と、噴射後いくつかの行程を経た後でなければ吸入されない気筒とが存在することになり、吸気管に付着する燃料量のばらつき、あるいは噴射の実行から実際に燃焼して排気系に達するまでの時間遅れのばらつきなどに起因して、フィードバック制御による補正が気筒によっては不適切なものとなり、排気ガス特性が悪化する傾向があった。
【0005】
またフィードバック制御の補正が必ずしも適切に実行されない結果として、燃料噴射弁などの特性ばらつきの影響が十分に除かれないこととなり、その点も排気ガス特性を悪化させる一因となっていた。
【0006】
本発明はこの問題を解決するためになされたものであり、斉時噴射によって燃料供給を行う場合において、良好な排気ガス特性を得ることができる空燃比制御装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項1に記載の発明は、複数の気筒を有する内燃機関の排気系に設けられた酸素濃度センサと、前記気筒毎に設けられ、前記機関の吸気通路内に燃料を噴射する複数の燃料噴射弁と、前記酸素濃度センサ出力と基準値との比較結果に応じて、比例項及び積分項を用いて空燃比制御量を算出し、該空燃比制御量により前記燃料噴射弁の開弁時間を算出するフィードバック制御手段と、当該算出された前記開弁時間に亘って前記複数の燃料噴射弁を略同時期に開弁させる斉時噴射制御手段とを備え、燃料供給を常時斉時噴射によって行う内燃機関の空燃比制御装置において、前記フィードバック制御手段は、前記酸素濃度センサ出力が前記基準値より小さい状態から大きい状態へ、またはその逆に変化した時点から所定遅延時間経過後に前記比例項により前記空燃比制御量を更新することを特徴とする。
【0008】
この構成によれば、比例項による空燃比制御量の更新時期が、酸素濃度センサ出力の変化に対して相対的に遅延し、空燃比制御量の更新周期が従来より長くなる。そのため、排気系に設けられた三元触媒の酸素蓄積能力が有効に活用され、気筒毎のばらつきの影響が軽減され、また、特定の気筒のピストン位置を検出する気筒判別センサを設けない構成を採用することにより内燃機関のコストを低減することができ、もって内燃機関のコストを低減し且つ全体として排気ガス特性を向上させることが可能となる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0010】
図1は、本発明の実施の一形態に係る内燃機関(以下「エンジン」という)及びその空燃比制御装置の全体構成図であり、例えば3気筒のエンジン1の吸気通路2の途中にはスロットル弁3が配されている。スロットル弁3にはスロットル弁開度(θTH)センサ4が連結されており、当該スロットル弁3の開度に応じた電気信号を出力してエンジン制御用電子コントロールユニット(以下「ECU」という)5に供給する。
【0011】
燃料噴射弁6はエンジン1とスロットル弁3との間かつ吸気通路2の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にECU5に電気的に接続されて当該ECU5からの信号により燃料噴射弁6の開弁時間が制御される。
【0012】
一方、スロットル弁3の直ぐ下流には吸気管内絶対圧(PBA)センサ7が設けられており、この絶対圧センサ7により電気信号に変換された絶対圧信号は前記ECU5に供給される。また、その下流には吸気温(TA)センサ8が取付けられており、吸気温TAを検出して対応する電気信号を出力してECU5に供給する。
【0013】
エンジン1の本体に装着されたエンジン水温(TW)センサ9はサーミスタ等から成り、エンジン水温(冷却水温)TWを検出して対応する温度信号を出力してECU5に供給する。
【0014】
エンジン1の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲には、エンジン回転数(NE)センサ10が取り付けられている。エンジン回転数センサ10は、エンジン1の各気筒の吸入行程開始時の上死点(TDC)に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で(3気筒エンジンではクランク角240゜毎に)TDC信号パルスを出力するものであり、このTDC信号パルスはECU5に供給される。
【0015】
排気管12には排気ガスを浄化する三元触媒16が設けられている。三元触媒16は、酸素蓄積能力を有し、エンジン1に供給される混合気の空燃比が理論空燃比近傍に制御されるときに、HC、CO及びNOxを最も効率的に低減する。三元触媒16の上流位置には、酸素濃度センサ(以下「O2センサ」という)14が設けられており、その検出信号がECU5に供給される。
【0016】
ECU5は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路5a、中央演算処理回路(以下「CPU」という)5b、CPU5bで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶手段5c、前記燃料噴射弁6に駆動信号を供給する出力回路5d等から構成される。
【0017】
CPU5bは、上述の各種エンジンパラメータ信号に基づいて、種々のエンジン運転状態を判別するとともに、該判別されたエンジン運転状態に応じて、次式(1)に基づき、前記TDC信号パルスに同期する燃料噴射弁6の燃料噴射時間TOUTを演算する。
【0018】
TOUT=TI×KO2×K1+K2…(1)
ここに、TI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及び吸気管内絶対圧PBAに応じて決定される。
【0019】
KO2は、O2センサ14の出力VO2に応じて後述するように比例項及び積分項を用いて算出される空燃比補正係数である。
【0020】
K1及びK2は夫々各種エンジンパラメータ信号に応じて演算される他の補正係数および補正変数であり、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン加速特性等の諸特性の最適化が図れるような所定値に決定される。
【0021】
CPU5bは上述のようにして求めた燃料噴射時間TOUTに基づいて燃料噴射弁6を駆動する信号を出力回路5dを介して燃料噴射弁6に供給する。本実施形態では、特定の気筒のピストン位置を検出する気筒判別センサを設けない構成を採用しているため、3つの気筒のそれぞれがどの行程にあるかをCPU5bが検出できないので、各気筒に対応して設けられた燃料噴射弁6を略同時期に開弁させる斉時噴射を行う。より具体的には、TDC信号パルスが3回発生する毎に1回の斉時噴射を行う。
【0022】
図2は、VO2反転判断処理のフローチャートであり、図3はこの反転判断処理で設定されるフラグの値に応じて空燃比補正係数KO2を算出するKO2算出処理のフローチャートである。これらの処理は、CPU5bでTDC信号パルスの発生に同期して実行される。
【0023】
VO2反転判断処理は、O2センサ出力VO2と基準値PVREFとの大小関係を判別し、空燃比が理論空燃比よりリッチ側にあることを「1」で示すリッチフラグFPVREFを設定するとともに、その大小関係の反転時点から所定遅延時間後に比例項PR、PLによる空燃比補正係数KO2の更新を行うために、比例項PR、PLによる空燃比補正係数KO2の更新タイミングであることを「1」で示す反転フラグFPO2REVを設定する処理である。
【0024】
図2のステップS11では、O2センサ出力VO2が、理論空燃比にほぼ対応する基準値PVREFより大きいか否かを判別し、VO2>PVREFであって空燃比が理論空燃比よりリッチ側にあるときは、リッチフラグFPVREFを「1」に設定し(ステップS12)、VO2≦PVREFであって、空燃比が理論空燃比よりリーン側にあるときは、リッチフラグFPVREFを「0」に設定し(ステップS13)、ステップS14に進む。
【0025】
ステップS14では、リッチフラグFPVREFが前回の値と等しいか否か、すなわちO2センサ出力VO2と基準値PVREFとの大小関係が同一であるか否かを判別し、同一であるときは、反転フラグFPO2REVを「0」に設定し(ステップS15)、前記所定遅延時間を計測するための遅延カウンタCVREFの値を「0」に設定して(ステップS24)、本処理を終了する。
【0026】
ステップS14で、リッチフラグFPVREFが前回の値と異なるとき、すなわち前記大小関係が反転したときは、反転フラグFPO2REVを「1」に設定し(ステップS16)、次いで遅延カウンタCVREFを「1」だけインクリメントする(ステップS19)。
【0027】
続くステップS20では、リッチフラグFPVREFが前回「1」であったか否かを判別し、前回FPVREF=1であったときは、所定カウント値NVREFをリッチ側所定値NVREFRに設定し(ステップS21)、前回FPVREF=0であったときは、所定カウント値NVREFをリーン側所定値NVREFLに設定して(ステップS22)、ステップS23に進む。
【0028】
ステップS23では、遅延カウンタCVREFの値が所定カウント値NVREFより小さいか否かを判別し、CVREF<NVREFである間はリッチフラグFPVREFを前回の値に戻すとともに(ステップS25)、反転フラグFPO2REVを「0」に戻して(ステップS26)、本処理を終了する。
【0029】
ステップS23でCVREF=NVREFとなると、前記ステップS24に進む。すなわち、この場合には、リッチフラグFPVREFが今回値に保持され、反転フラグFPO2REVが「1」に保持されるので、後述するように比例項PR,PLによる空燃比補正係数KO2の更新が実行される。
【0030】
図3の処理は図2の処理の終了後に実行され、先ずステップS41では、反転フラグFPO2REVが「1」であるか否かを判別し、FPO2REV=1であって比例項PR,PLによる更新タイミングであるときは、リッチフラグFPVREFが「1」であるか否かを判別する(ステップS42)。その結果、FPVREF=0であるときは、空燃比補正係数KO2を比例項PRを加算することにより更新し(ステップS43)、FPVREF=1であるときは、空燃比補正係数KO2を比例項PLを減算することにより更新して(ステップS44)、本処理を終了する。
【0031】
また、ステップS41でFPO2REV=0であるときは、ステップS45でリッチフラグFPVREFが「1」であるか否かを判別し、FPVREF=0であるときは、空燃比補正係数KO2を積分項IRを加算することにより更新し(ステップS46)、FPVREF=1であるときは、空燃比補正係数KO2を積分項ILを減算することにより更新して(ステップS47)、本処理を終了する。
【0032】
図4は、図2及び3の処理を説明するためのタイムチャートであり、時刻t1にO2センサ出力VO2が基準値PVREFより低下すると、遅延カウンタCVREFのインクリメントが開始され、そのカウント値が所定カウント値NVREFに達すると(時刻t2)、リッチフラグFPVREFが「0」に設定されるとともに、反転フラグFPO2REVが「1」に設定され、空燃比補正係数KO2が比例項PRを加算することにより更新される。時刻t2以後は、積分項IRによる更新が行われ、空燃比補正係数KO2の値は徐々に増加する。なお、遅延カウンタCVREFのカウント値及び反転フラグFPO2REVは、すぐに「0」に戻される。
【0033】
時刻t3になると、O2センサ出力VO2が基準値PVREFを越えるので、遅延カウンタCVREFのインクリメントが開始され、そのカウント値が所定カウント値NVREFに達すると(時刻t4)、リッチフラグFPVREFが「1」に設定されるとともに、反転フラグFPO2REVが「1」に設定され、空燃比補正係数KO2が比例項PLを減算することにより更新される。時刻t4以後は、積分項ILによる更新が行われ、空燃比補正係数KO2の値は徐々に減少する。以後同様にして、空燃比補正係数KO2の演算が実行される。なお、図示例では、リッチ側所定値NVREFR及びリーン側所定値NVREFLをともに10TDC(TDC信号パルスが10回発生する期間)に相当する値に設定した場合の動作を示している。
【0034】
このように本実施例では、斉時噴射とすることによる排気ガス特性の悪化を防止すべく、所定カウント値NVREFを比較的大きな値に設定するようにしている。これにより、空燃比が理論空燃比よりリッチ側に継続的に制御される期間及び理論空燃比よりリーン側に継続的に制御される期間が長くなる、すなわち空燃比の制御周期が長くなるので、三元触媒16の酸素蓄積能力を十分に活用することができ、排気ガス特性を向上させること、より具体的にはNOxの排出量を低減することが可能となる。
【0035】
図5は、所定カウント値NVREFを変化させたときの実験結果を示す図であり、同図(a)(b)(c)はそれぞれCO、HCおよびNOxの排出量(三元触媒16の下流側)の変化を示す。なお、この実験結果もリッチ側所定値NVREFR及びリーン側所定値NVREFLは同一値としている。
【0036】
この図から明らかなように、所定カウント値NVREFを増加させても、CO,HCの排出量はほとんど変わらないが、NOxの排出量は所定カウント値NVREFを増加させると、大幅に改善される。これは、三元触媒16の酸素蓄積能力が十分に活用され、斉時噴射を行うことによる気筒毎のばらつきの影響が軽減されるためであると考えられる。この実験例によれば、所定カウント値NVREFは、5以上の設定とすることが望ましい。ただし、所定カウント値NVREFを大きくし過ぎると、空燃比の変化によるエンジン出力の変動が大きくなり、エンジンの運転性を悪化させるので、運転性に悪化させない範囲(例えば15TDC程度以下)とする必要がある。
【0037】
本実施形態では、フィードバック制御手段及び斉時噴射制御手段は、ECU5のCPU5bによって構成され、より具体的には、図2及び3の処理がフィードバック制御手段に相当し、空燃比補正係数KO2が空燃比制御量に相当し、所定カウント値NVREFが所定遅延時間に相当する。
【0038】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、特許請求の範囲に記載した「所定遅延時間」は、カウンタCVREFによらず、実時間を計測するタイマを用いて計測するようにしてもよい。
【0039】
また、上述した実施形態において「所定遅延時間」に相当するリッチ側所定値NVREFR及びリーン側所定値NVREFLを同一の値とした動作例(図4)を示したが、O2センサの出力特性などに応じて異なる値に設定するようにしてもよく、またO2センサ出力が基準値PVREFのリッチ側からリーン側に移行したとき適用されるリッチ側所定値NVREFR、またはO2センサ出力が基準値PVREFのリーン側からリッチ側に移行したとき適用されるリーン側所定値NVREFLのいずれか一方を「0」とし、O2センサ出力が基準値PVREFのリッチ側からリーン側に移行したとき、またはO2センサ出力が基準値PVREFのリーン側からリッチ側に移行したときのいずれか一方のみにおいて、空燃比補正係数KO2の更新を遅延させるようにしてもよい。
【0040】
また、エンジンの気筒数は3気筒に限るものではなく、4気筒や5気筒などであってもよい。
【0041】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、比例項による空燃比制御量の更新時期が、酸素濃度センサ出力の変化に対して相対的に遅延し、空燃比制御量の更新周期が従来より長くなる。そのため、排気系に設けられた三元触媒の酸素蓄積能力が有効に活用され、気筒毎のばらつきの影響が軽減され、また、特定の気筒のピストン位置を検出する気筒判別センサを設けない構成を採用することにより内燃機関のコストを低減することができ、もって内燃機関のコストを低減し且つ全体として排気ガス特性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその空燃比制御装置の構成を示す図である。
【図2】酸素濃度センサ出力に応じて図3の処理で使用するフラグの設定を行う処理のフローチャートである。
【図3】空燃比補正係数(KO2)の算出処理のフローチャートである。
【図4】図2及び3の処理を説明するためのタイムチャートである。
【図5】本発明の効果を説明するための図である。
【符号の説明】
1 内燃機関
2 吸気通路
5 電子コントロールユニット(フィードバック制御手段、斉時噴射制御手段)
6 燃料噴射弁
12 排気管
14 酸素濃度センサ
16 三元触媒
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine having a plurality of cylinders, and more particularly, to a fuel supply by so-called simultaneous injection that opens a plurality of fuel injection valves at the same time.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a control device for an internal combustion engine that performs simultaneous injection that opens a plurality of fuel injection valves provided in an intake pipe of an internal combustion engine having a plurality of cylinders at the same time has been known (Japanese Patent Laid-Open No. Sho). 60-1349). Further, a technique is widely used in which an oxygen concentration sensor is provided in an exhaust system of an internal combustion engine, and the fuel injection amount by the fuel injection valve is feedback controlled according to the output of the oxygen concentration sensor.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to reduce the cost of an internal combustion engine having a plurality of cylinders, a configuration is adopted in which a so-called cylinder discrimination sensor that detects the position of a piston of a specific cylinder is not provided, and the stroke (intake, compression, explosion, exhaust) of each cylinder is adopted. When the simultaneous injection is executed without determining which is in the stroke) and the feedback control of the air-fuel ratio is performed according to the output of the oxygen concentration sensor arranged in the exhaust system of the internal combustion engine, the following is performed: There was a serious problem.
[0004]
That is, when simultaneous injection is performed on a plurality of cylinders, there are cylinders in which the injected fuel is sucked into the combustion chamber immediately after injection, and cylinders that are not sucked in only after several strokes after injection. Because of variations in the amount of fuel adhering to the intake pipe, or variations in the time delay from the execution of injection until it actually burns and reaches the exhaust system, correction by feedback control is inappropriate for some cylinders. The exhaust gas characteristics tended to deteriorate.
[0005]
Further, as a result of the feedback control correction not being properly executed, the influence of the characteristic variation such as the fuel injection valve is not sufficiently removed, which also contributes to the deterioration of the exhaust gas characteristic.
[0006]
The present invention has been made to solve this problem, and an object of the present invention is to provide an air-fuel ratio control apparatus that can obtain good exhaust gas characteristics when fuel is supplied by simultaneous injection.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is directed to an oxygen concentration sensor provided in an exhaust system of an internal combustion engine having a plurality of cylinders, and fuel provided in an intake passage of each of the cylinders. An air-fuel ratio control amount is calculated using a proportional term and an integral term in accordance with a comparison result between a plurality of fuel injection valves to be injected and an output of the oxygen concentration sensor and a reference value, and the fuel injection is calculated based on the air-fuel ratio control amount. comprising a feedback control means for calculating the opening time of the valve, and a simultaneous injection control means for over the valve opening time of the calculated opened on approximately the same time the plurality of fuel injection valves, the fuel supply at all times the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine performed by simultaneous injection, said feedback control means, predetermined from the time the oxygen concentration sensor output to large shifts from being smaller than the reference value, or changed to the reverse By the proportional term after extended time and updates the air-fuel ratio control amount.
[0008]
According to this configuration, the update timing of the air-fuel ratio control amount based on the proportional term is delayed relative to the change in the output of the oxygen concentration sensor, and the update cycle of the air-fuel ratio control amount becomes longer than before. For this reason, the oxygen storage capacity of the three-way catalyst provided in the exhaust system is effectively utilized, the influence of variations among cylinders is reduced, and a cylinder discrimination sensor for detecting the piston position of a specific cylinder is not provided. By adopting, it is possible to reduce the cost of the internal combustion engine, thereby reducing the cost of the internal combustion engine and improving the exhaust gas characteristics as a whole.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0010]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) and an air-fuel ratio control device thereof according to an embodiment of the present invention. For example, a throttle is placed in the middle of an intake passage 2 of a three-cylinder engine 1. Valve 3 is arranged. A throttle valve opening (θTH) sensor 4 is connected to the throttle valve 3, and an electric signal corresponding to the opening of the throttle valve 3 is output to output an engine control electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 5. To supply.
[0011]
The fuel injection valve 6 is provided for each cylinder between the engine 1 and the throttle valve 3 and slightly upstream of the intake valve (not shown) in the intake passage 2, and each injection valve is connected to a fuel pump (not shown). At the same time, it is electrically connected to the ECU 5 and the valve opening time of the fuel injection valve 6 is controlled by a signal from the ECU 5.
[0012]
On the other hand, an intake pipe absolute pressure (PBA) sensor 7 is provided immediately downstream of the throttle valve 3, and the absolute pressure signal converted into an electric signal by the absolute pressure sensor 7 is supplied to the ECU 5. Further, an intake air temperature (TA) sensor 8 is attached downstream thereof, detects the intake air temperature TA, outputs a corresponding electric signal, and supplies it to the ECU 5.
[0013]
An engine water temperature (TW) sensor 9 mounted on the main body of the engine 1 is composed of a thermistor or the like, detects the engine water temperature (cooling water temperature) TW, outputs a corresponding temperature signal, and supplies it to the ECU 5.
[0014]
An engine speed (NE) sensor 10 is attached around the camshaft or crankshaft (not shown) of the engine 1. The engine speed sensor 10 generates a TDC signal pulse at a crank angle position a predetermined crank angle before the top dead center (TDC) at the start of the intake stroke of each cylinder of the engine 1 (every crank angle 240 ° in a three-cylinder engine). This TDC signal pulse is supplied to the ECU 5.
[0015]
The exhaust pipe 12 is provided with a three-way catalyst 16 for purifying exhaust gas. The three-way catalyst 16 has an oxygen storage capacity, and most effectively reduces HC, CO, and NOx when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine 1 is controlled near the stoichiometric air-fuel ratio. An oxygen concentration sensor (hereinafter referred to as “O2 sensor”) 14 is provided upstream of the three-way catalyst 16, and a detection signal thereof is supplied to the ECU 5.
[0016]
The ECU 5 shapes an input signal waveform from various sensors, corrects the voltage level to a predetermined level, converts an analog signal value into a digital signal value, and the like, and a central processing circuit (hereinafter referred to as “CPU”). 5b, storage means 5c for storing various calculation programs executed by the CPU 5b, calculation results, and the like, an output circuit 5d for supplying a drive signal to the fuel injection valve 6, and the like.
[0017]
The CPU 5b discriminates various engine operating states based on the various engine parameter signals described above, and the fuel synchronized with the TDC signal pulse based on the following equation (1) according to the determined engine operating states. The fuel injection time TOUT of the injection valve 6 is calculated.
[0018]
TOUT = TI × KO2 × K1 + K2 (1)
Here, TI is the basic fuel injection time of the fuel injection valve 6 and is determined according to the engine speed NE and the intake pipe absolute pressure PBA.
[0019]
KO2 is an air-fuel ratio correction coefficient calculated using a proportional term and an integral term as will be described later according to the output VO2 of the O2 sensor 14.
[0020]
K1 and K2 are other correction coefficients and correction variables that are calculated according to various engine parameter signals, respectively, and are predetermined values that can optimize various characteristics such as fuel efficiency characteristics and engine acceleration characteristics according to engine operating conditions. To be determined.
[0021]
The CPU 5b supplies a signal for driving the fuel injection valve 6 to the fuel injection valve 6 through the output circuit 5d based on the fuel injection time TOUT obtained as described above. In the present embodiment, since a configuration in which a cylinder discrimination sensor for detecting the piston position of a specific cylinder is not provided is employed, the CPU 5b cannot detect which stroke each of the three cylinders is in, so that it corresponds to each cylinder. Thus, simultaneous injection is performed to open the provided fuel injection valve 6 at substantially the same time. More specifically, one simultaneous injection is performed every time the TDC signal pulse is generated three times.
[0022]
FIG. 2 is a flowchart of the VO2 inversion determination process, and FIG. 3 is a flowchart of the KO2 calculation process for calculating the air-fuel ratio correction coefficient KO2 in accordance with the flag value set in the inversion determination process. These processes are executed in synchronization with the generation of the TDC signal pulse by the CPU 5b.
[0023]
The VO2 inversion determination process determines the magnitude relationship between the O2 sensor output VO2 and the reference value PVREF, sets a rich flag FPVREF indicating that the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and sets its magnitude In order to update the air-fuel ratio correction coefficient KO2 with the proportional terms PR and PL after a predetermined delay time from the time of inversion of the relationship, the update timing of the air-fuel ratio correction coefficient KO2 with the proportional terms PR and PL is indicated by “1”. This is processing for setting the inversion flag FPO2REV.
[0024]
In step S11 of FIG. 2, it is determined whether or not the O2 sensor output VO2 is larger than a reference value PVREF substantially corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio, and when VO2> PVREF and the air-fuel ratio is on the rich side from the stoichiometric air-fuel ratio. Sets the rich flag FPVREF to “1” (step S12), and when VO2 ≦ PVREF and the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the rich flag FPVREF is set to “0” (step S12). S13), the process proceeds to step S14.
[0025]
In step S14, it is determined whether or not the rich flag FPVREF is equal to the previous value, that is, whether or not the magnitude relationship between the O2 sensor output VO2 and the reference value PVREF is the same. If they are the same, the inversion flag FPO2REV is determined. Is set to “0” (step S15), the value of the delay counter CVREF for measuring the predetermined delay time is set to “0” (step S24), and this process is terminated.
[0026]
When the rich flag FPVREF is different from the previous value in step S14, that is, when the magnitude relationship is inverted, the inversion flag FPO2REF is set to “1” (step S16), and then the delay counter CVREF is incremented by “1”. (Step S19).
[0027]
In the following step S20, it is determined whether or not the rich flag FPVREF was “1” last time. If the previous FPVREF = 1, the predetermined count value NVREF is set to the rich side predetermined value NVREFR (step S21). When FPVREF = 0, the predetermined count value NVREF is set to the lean side predetermined value NVREFL (step S22), and the process proceeds to step S23.
[0028]
In step S23, it is determined whether or not the value of the delay counter CVREF is smaller than the predetermined count value NVREF. While CVREF <NVREF, the rich flag FPVREF is returned to the previous value (step S25), and the inversion flag FPO2REF is set to “ The value is returned to “0” (step S26), and this process is terminated.
[0029]
If CVREF = NVREF in step S23, the process proceeds to step S24. That is, in this case, since the rich flag FPVREF is held at the current value and the inversion flag FPO2REF is held at “1”, the air-fuel ratio correction coefficient KO2 is updated by the proportional terms PR and PL as described later. The
[0030]
The processing in FIG. 3 is executed after the processing in FIG. 2 is completed. First, in step S41, it is determined whether or not the inversion flag FPO2REV is “1”, and FPO2REV = 1 and the update timing by the proportional terms PR and PL. If it is, it is determined whether or not the rich flag FPVREF is “1” (step S42). As a result, when FPVREF = 0, the air-fuel ratio correction coefficient KO2 is updated by adding the proportional term PR (step S43). When FPVREF = 1, the air-fuel ratio correction coefficient KO2 is updated by the proportional term PL. It updates by subtracting (step S44), and this process is complete | finished.
[0031]
If FPO2REFV = 0 in step S41, it is determined in step S45 whether the rich flag FPVREF is “1”. If FPVREF = 0, the air-fuel ratio correction coefficient KO2 is set to the integral term IR. The value is updated by addition (step S46). When FPVREF = 1, the air-fuel ratio correction coefficient KO2 is updated by subtracting the integral term IL (step S47), and this process is terminated.
[0032]
FIG. 4 is a time chart for explaining the processing of FIGS. 2 and 3. When the O2 sensor output VO2 falls below the reference value PVREF at time t1, the delay counter CVREF starts incrementing, and the count value is a predetermined count. When the value NVREF is reached (time t2), the rich flag FPVREF is set to “0”, the inversion flag FPO2REF is set to “1”, and the air-fuel ratio correction coefficient KO2 is updated by adding the proportional term PR. The After time t2, updating with the integral term IR is performed, and the value of the air-fuel ratio correction coefficient KO2 gradually increases. Note that the count value of the delay counter CVREF and the inversion flag FPO2REV are immediately returned to “0”.
[0033]
At time t3, since the O2 sensor output VO2 exceeds the reference value PVREF, the delay counter CVREF starts incrementing. When the count value reaches the predetermined count value NVREF (time t4), the rich flag FPVREF is set to “1”. In addition, the inversion flag FPO2REV is set to “1”, and the air-fuel ratio correction coefficient KO2 is updated by subtracting the proportional term PL. After time t4, updating is performed with the integral term IL, and the value of the air-fuel ratio correction coefficient KO2 gradually decreases. Thereafter, the calculation of the air-fuel ratio correction coefficient KO2 is similarly performed. In the illustrated example, the operation when both the rich side predetermined value NVREFR and the lean side predetermined value NVREFL are set to values corresponding to 10 TDC (period in which the TDC signal pulse is generated 10 times) is shown.
[0034]
As described above, in this embodiment, the predetermined count value NVREF is set to a relatively large value in order to prevent deterioration of exhaust gas characteristics due to simultaneous injection. Thereby, the period in which the air-fuel ratio is continuously controlled to the rich side from the stoichiometric air-fuel ratio and the period in which the air-fuel ratio is continuously controlled to the lean side from the stoichiometric air-fuel ratio become longer, that is, the control cycle of the air-fuel ratio becomes longer. The oxygen storage capacity of the three-way catalyst 16 can be fully utilized, and the exhaust gas characteristics can be improved, more specifically, the NOx emission amount can be reduced.
[0035]
FIG. 5 is a diagram showing experimental results when the predetermined count value NVREF is changed. FIGS. 5A, 5B, and 5C show the CO, HC, and NOx emission amounts (downstream of the three-way catalyst 16, respectively). Side). In this experiment result, the rich side predetermined value NVREFR and the lean side predetermined value NVREFL are set to the same value.
[0036]
As is apparent from this figure, even if the predetermined count value NVREF is increased, the CO and HC emission amounts hardly change, but the NOx emission amount is greatly improved when the predetermined count value NVREF is increased. This is considered to be because the oxygen storage capacity of the three-way catalyst 16 is fully utilized, and the influence of variation among cylinders due to simultaneous injection is reduced. According to this experimental example, the predetermined count value NVREF is desirably set to 5 or more. However, if the predetermined count value NVREF is excessively increased, the engine output fluctuates due to the change in the air-fuel ratio and deteriorates the operability of the engine. Therefore, it is necessary to make the range within which the operability is not deteriorated (for example, about 15 TDC or less). is there.
[0037]
In the present embodiment, the feedback control means and the simultaneous injection control means are constituted by the CPU 5b of the ECU 5, more specifically, the processing of FIGS. 2 and 3 corresponds to the feedback control means, and the air-fuel ratio correction coefficient KO2 is the air-fuel ratio. It corresponds to the control amount, and the predetermined count value NVREF corresponds to the predetermined delay time.
[0038]
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made. For example, the “predetermined delay time” described in the claims may be measured using a timer that measures the actual time, without using the counter CVREF.
[0039]
Further, in the above-described embodiment, the operation example (FIG. 4) in which the rich side predetermined value NVREFR corresponding to the “predetermined delay time” and the lean side predetermined value NVREFL are the same value is shown. A different value may be set in response to this, and the rich side predetermined value NVREFR applied when the O2 sensor output shifts from the rich side to the lean side of the reference value PVREF, or the O2 sensor output is lean of the reference value PVREF. One of the lean side predetermined values NVREFL applied when shifting from the rich side to the rich side is set to “0”, and the O2 sensor output shifts from the rich side to the lean side of the reference value PVREF, or the O2 sensor output is the reference Only when one of the values PVREF shifts from the lean side to the rich side, the air-fuel ratio correction coefficient KO2 is changed. It may be to delay.
[0040]
Further, the number of cylinders of the engine is not limited to three, and may be four or five.
[0041]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the update timing of the air-fuel ratio control amount by the proportional term is relatively delayed with respect to the change in the oxygen concentration sensor output, and the update cycle of the air-fuel ratio control amount is longer than before. Become. For this reason, the oxygen storage capacity of the three-way catalyst provided in the exhaust system is effectively utilized, the influence of variations among cylinders is reduced, and a cylinder discrimination sensor for detecting the piston position of a specific cylinder is not provided. By adopting, it is possible to reduce the cost of the internal combustion engine, thereby reducing the cost of the internal combustion engine and improving the exhaust gas characteristics as a whole.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an internal combustion engine and an air-fuel ratio control device thereof according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart of a process for setting a flag used in the process of FIG. 3 in accordance with an oxygen concentration sensor output.
FIG. 3 is a flowchart of an air-fuel ratio correction coefficient (KO2) calculation process.
FIG. 4 is a time chart for explaining the processing of FIGS. 2 and 3;
FIG. 5 is a diagram for explaining the effect of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Internal combustion engine 2 Intake passage 5 Electronic control unit (feedback control means, simultaneous injection control means)
6 Fuel injection valve 12 Exhaust pipe 14 Oxygen concentration sensor 16 Three-way catalyst

Claims (1)

複数の気筒を有する内燃機関の排気系に設けられた酸素濃度センサと、前記気筒毎に設けられ、前記機関の吸気通路内に燃料を噴射する複数の燃料噴射弁と、前記酸素濃度センサ出力と基準値との比較結果に応じて、比例項及び積分項を用いて空燃比制御量を算出し、該空燃比制御量により前記燃料噴射弁の開弁時間を算出するフィードバック制御手段と、当該算出された開弁時間に亘って前記複数の燃料噴射弁を略同時期に開弁させる斉時噴射制御手段とを備え、燃料供給を常時斉時噴射によって行う内燃機関の空燃比制御装置において、
前記フィードバック制御手段は、前記酸素濃度センサ出力が前記基準値より小さい状態から大きい状態へ、またはその逆に変化した時点から所定遅延時間経過後に前記比例項により前記空燃比制御量を更新することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
An oxygen concentration sensor provided in an exhaust system of an internal combustion engine having a plurality of cylinders; a plurality of fuel injection valves provided for each of the cylinders for injecting fuel into an intake passage of the engine; and an output of the oxygen concentration sensor; Feedback control means for calculating an air-fuel ratio control amount using a proportional term and an integral term according to a comparison result with a reference value, and calculating a valve opening time of the fuel injection valve based on the air-fuel ratio control amount; and the calculation An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, which comprises a simultaneous injection control means for opening the plurality of fuel injection valves at substantially the same time over the valve opening time, and performs fuel supply by simultaneous simultaneous injection ,
The feedback control means updates the air-fuel ratio control amount by the proportional term after a lapse of a predetermined delay time from the time when the oxygen concentration sensor output changes from a state smaller than the reference value to a larger state or vice versa. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine characterized by the above.
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