JP4518363B2 - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents

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JP4518363B2 JP2001181225A JP2001181225A JP4518363B2 JP 4518363 B2 JP4518363 B2 JP 4518363B2 JP 2001181225 A JP2001181225 A JP 2001181225A JP 2001181225 A JP2001181225 A JP 2001181225A JP 4518363 B2 JP4518363 B2 JP 4518363B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の空燃比制御装置に関し、特に空燃比の急変によるショックを防止するための適切なフィードバック制御を行う空燃比制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関の空燃比制御においては、内燃機関の排気系に配置される空燃比センサの出力に応じて内燃機関に供給される混合気の空燃比を制御し、目標空燃比に維持することによって良好な排気特性を確保している。
【0003】
しかし、空燃比センサの出力の急変に追従させて空燃比フィードバック係数を変化させると、出力の急変によるショック(空燃比ショック)が発生してドライバビリティを低減させるおそれがある。そこで、フィードバック係数にリミットを設け、フィードバック係数がリミット値を超えて変化することがないようにして、空燃比ショックを防止する方法が従来より知られている。
【0004】
また、特公平7-117000号公報には、内燃エンジンの運転時に燃料タンク内の気化燃料が供給される空燃比フィードバック制御において、排気ガス濃度検出器の異常出力時における空燃比の過補正を防止するために、空燃比補正係数のリミットを燃料タンク内圧が大きいほど拡大する方法が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来技術においては、フィードバック係数を更新して燃料噴射量を修正すればさらに排気ガス特性の向上が見込まれるにも関わらず、ドライバビリティの要求からフィードバック係数の更新を実際のフィードバック限界よりも狭い範囲(すなわちリミット値)で止めてしまうため、それ以上の排気ガス特性の向上が望めなくなる。この課題に対処するために、例えば特公平7-117000号公報のリミット値を拡大する方法を適用したとしても、空燃比補正係数のリミットを単に拡大するだけでは排気ガス特性は改善されるが空燃比ショックを防止することはできない。
【0006】
従って本発明の目的は、空燃比ショック防止によるドライバビリティの維持と排気特性の改善とを両立す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にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は一形態において、内燃機関の排気系に設けられた空燃比センサの出力に基づいてフィードバック制御の補正係数を算出する空燃比フィードバック制御係数算出手段と、前記内燃機関に供給される混合気の空燃比を前記補正係数に基づいてフィードバック制御する空燃比フィードバック制御手段と、を有する内燃機関の空燃比制御装置において、前記補正係数が所定の上限しきい値または下限しきい値に到達したときに、前記補正係数のフィードバックゲインを調整するフィードバックゲイン調整手段をさらに有する内燃機関の空燃比制御装置を提供する。
【0008】
この形態によると、空燃比フィードバック制御において、フィードバック補正係数が空燃比ショック防止のために設けられたしきい値に達した場合においても、フィードバックゲインを設定し直すフィードバックゲイン調整手段を備えることによってフィードバック補正係数の更新を止めることなく空燃比フィードバックを継続するので、空燃比の追従性を悪化させることなく排気特性を改善することができると共に、空燃比ショックを防止することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の一実施形態の空燃比制御装置を備えた内燃機関(以下エンジンと言う)全体の構成を示す図である。
【0010】
エンジン1へ通ずる吸気管2の途中にはスロットル弁3が配置されている。スロットル弁3にはスロットル弁開度(TH)センサ4が連結されており、スロットル弁3の開度に応じた電気信号を出力して電子コントロールユニット(以下ECUと言う)5に供給する。ECU5の構成については後述する。
【0011】
吸気管2のエンジン1とスロットル弁3との間には燃料噴射弁6が設けられている。燃料噴射弁6はECU5に電気的に接続されており、ECU5からの信号により燃料噴射の開弁時間が制御される。噴射された燃料は吸気管2からの空気と混合され混合気となり、エンジン1に供給される。
【0012】
スロットル弁3の下流には吸気管内絶対圧(PBA)センサ7が取り付けられており、絶対圧を検出してECU5に電気信号として供給する。
【0013】
エンジン1にはエンジン冷却水温(TW)センサ10が設けられる。このTWセンサ10はサーミスタ等からなり、冷却水が充満したエンジン気筒周壁内に装着されて、その検出水温信号をECU5に供給する。
【0014】
エンジン1にはさらにエンジン回転数(NE)センサ11及び気筒判定(CYL)センサ12が取り付けられている。エンジン回転数センサ11は、エンジン1のクランク軸の180度回転毎に所定のクランク角度位置でパルス(以下TDCパルス信号と言う)を出力し、気筒判定センサ12は特定の気筒の所定のクランク角度位置で信号パルスを出力する。両パルスはECU5に供給される。
【0015】
触媒コンバータ14はエンジン1の排気管13に配置されており、排気ガス中のHC、CO、NOx等の成分の浄化を行う。触媒コンバータ14の上流側の排気管には、空燃比センサとして酸素濃度センサ15(以下O2センサと言う)が設けられている。このO2センサ15は排気ガス中の酸素濃度を検出し、その検出値に応じた電気信号を出力し、ECU5に供給する。
【0016】
ECU5はコンピュータで構成されており、プログラム及びデータを格納するROM、実行時に必要なプログラム及びデータを記憶して演算作業領域を提供するRAM、プログラムを実行するCPU、各種のセンサからの入力信号を処理する入力インターフェース、及びバルブ等に制御信号を送る駆動回路を有する。前述の各センサからの信号は入力インターフェースにより受信され、ROMに格納されたプログラムに従って処理される。図1では、このようなハードウェア構成を踏まえてECU5を機能ブロックで示してある。
【0017】
ECU5は、運転状態検出部21、フィードバック補正係数算出部22、補正係数判定部23、フィードバックゲイン調整部24、及びフィードバック制御部25の各機能ブロックを含む。
【0018】
運転状態検出部21は、各センサ信号の出力に基づいてエンジン1の各種の運転状態を判断する。
【0019】
フィードバック補正係数算出部22は、エンジン水温、エンジン回転数、エンジンの負荷状態、O2センサの活性状態等の各種エンジンパラメータ信号に基づいて、フィードバック制御運転領域やオープンループ制御運転領域等の種々のエンジン運転状態を判別すると共に、図2を参照して後述するKO2算出サブルーチンによりフィードバック補正係数KO2を算出する。
【0020】
補正係数判定部23は、算出された補正係数KO2が所定のしきい値を超えたか否かを判断する。しきい値を超えていない場合は、補正係数KO2はフィードバック制御部25に送られる。しきい値を超えている場合は、フィードバックゲイン調整部24に制御が渡される。
【0021】
フィードバックゲイン調整部24は、フィードバックゲインとして通常より小さいゲインを用いて補正係数KO2を算出し直す。
【0022】
フィードバック制御部25は、補正係数判定部23またはフィードバックゲイン調整部24から補正係数KO2を受け取り、前記TDC信号パルスに同期して、燃料噴射弁6の燃料噴射時間Toutを次式により算出する。
【0023】
【数1】
Tout=Ti×KO2×K1+K2 (1)
【0024】
ここでTiは基本燃料噴射時間であり、例えばエンジン回転数NEと吸気管内絶対圧PBAとに応じて所定のTiマップを検索することによって決定される。またK1及びK2は、それぞれ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及び補正変数であり、エンジン運転状態に応じた燃費特性や、エンジン加速性能等の諸特性の最適化が図られるような値に設定される。フィードバック制御部25は、算出したTOUTに基づいて燃料噴射弁6を開弁させる駆動信号を燃料噴射弁6に供給する。
【0025】
図2はフィードバック補正係数KO2の算出サブルーチンのフローチャートを示す。このサブルーチンはTDC信号パルスの発生毎に、これと同期して実行される。
【0026】
初めにステップ201において、O2センサ15の活性化が完了しているか否かを判定する。具体的には、O2センサ15の内部抵抗検知方式によってO2センサ15の出力電圧が活性化開始点Vx(例えば0.6V)に至ったか否かを検知し、Vxに至ったとき活性化されていると判定する。ステップ201の判定がNOの場合、すなわちO2センサ15の活性化が完了していないときは、ステップ202においてKO2を1.0に設定して、本プロセスを終了する。ステップ201の判定がYESの場合、すなわち活性化が完了している場合は、ステップ203においてエンジン1がオープンループ制御運転領域で運転されているか否かを判定する。このオープンループ制御運転領域は、内燃エンジンの全負荷域、低回転数域、高回転数域、及び混合気リーン化域等のことを指す。オープン制御運転領域で運転されている場合は、ステップ202へ進み、KO2を1.0に設定して本プロセスを終了する。
【0027】
ステップ203においてエンジン1の運転状態がフィードバック制御運転領域にあると判定された場合は、フィードバック制御を実行する。この場合はステップ204に進み、O2センサ15の出力レベルが反転したか否かを判定する。YESの場合、すなわちO2センサの出力レベルが反転したときには、後続するステップにより比例制御(P項制御)を行う。
【0028】
まずステップ205において、O2センサ15の出力レベルがローレベル(LOW)であるか否かを判定し、ローレベルにあるときにはECU5内のメモリ(図示せず)に記憶されたNE-tPRテーブルを検索して、エンジン回転数NEに応じた所定時間tPRを求める(206)。この所定時間tPRは、後述する第2の補正値PRの適用周期を全エンジン回転域にわたって一定に保つためのものであり、従ってエンジン回転数NEが大きいほど小さい値に設定される。
【0029】
次に第2の補正値PRの前回の適用時から所定時間tPRが経過したか否かを判定する(207)。ステップ207の判定がYESの場合、つまりtPRが経過したときにはメモリに記憶されたNE−PRテーブルよりエンジン回転数NEに応じた第2の補正値PR(208)を求める。ステップ207の判定がNOの場合、つまり所定時間tPRが経過していないときには、NE-PRテーブルとは別個にメモリに記憶されているNE−Pテーブルを検索して、エンジン回転数NEに応じた第1の補正値Pを求める(209)。この第1の補正値Pは前記第2の補正値PRより小さい値に設定されている。
【0030】
次に、補正係数KO2に、比例項フィードバックゲインPi、すなわち第1の補正値Pまたは第2の補正値PRを加算して、補正係数KO2を算出する(210)。
【0031】
ステップ205において、O2センサ15の出力がLOWでない場合は、ステップ209と同様にNE-Pテーブルからエンジン回転数NEに応じた第1の補正値Pを求め(211)、補正係数KO2から補正値(比例項フィードバックゲイン)Pを減算して補正係数KO2を算出する(212)。
【0032】
ステップ213において、算出された補正係数KO2が所定の上限値KO2PHを超えているか否かが判定される。超えている場合は、KO2は上限値に設定される(214)。上限値以下である場合は、続いて所定の下限値KO2PLを下回っているか否かが判定される(215)。下回っている場合は、KO2は下限値に設定される(216)。下限値以上であれは、KO2はそのままの値にされる。このように、比例制御においては補正係数KO2はリミットチェックを受ける。
【0033】
続いてステップ217において、ステップ210若しくは212で算出された、またはステップ214若しくは216でそれぞれ上下限値に設定された補正係数KO2の値を使用して、次式によってKO2の平均値KREFを算出し、図示しないメモリに記憶してこのプロセスを終了する。この平均値KREFは、図示しないKREF算出サブルーチンに基づき、フィードバック制御運転領域のうち今回のループが該当する運転領域毎に算出される。
【0034】
【数2】
KREFn=Cn×KO2P+(1-Cn)×KREFn’
ここで、値KO2Pは比例項(P項)動作直前または直後のKO2の値、Cnは各運転領域毎に実験により適当な値に設定される変数(但し0<Cn<1)であり、KREFn’は今回のループが該当する運転領域において前回までに得られたKO2Pの平均値である。
【0035】
変数Cnの値によって各P項動作時のKO2PのKREFnに対する割合が変化し、すなわち平均値KREFnの算出速度が変化するので、対象とする空燃比フィードバック装置及びエンジン等の仕様に応じてこのCn値を適切な値に設定することにより、最適なKREFnを得ることができる。
【0036】
再び図2を参照して、ステップ204で判定の結果がNO、すなわちO2センサ15の出力レベルが反転していないときは、ステップ218以降において積分制御(I項制御)を実行することになる。まず、ステップ205と同様に、O2センサ15の出力レベルがローレベル(LOW)であるか否かを判定する(218)。ステップ218の判定がYESの場合、すなわちO2センサ15の出力レベルがローレベルのときは、TDC信号パルスをカウントし(219)、そのカウント数NILが所定値NIに達したか否かを判定する(220)。
【0037】
ステップ220でNOの場合は、補正係数KO2をその直前の値に保持する(221)。YESの場合には、補正係数KO2に所定の積分項フィードバックゲインΔkを加算して新たな補正係数KO2を算出する(222)。
【0038】
ステップ223において、フィードバック補正係数KO2の積分制御時上限しきい値KO2IHを設定する。このしきい値は、空燃比の急変によるショックの防止のために設けられるものであり、実際のフィードバック限界よりも小さい値に設定される。このKO2IHは予め設定されている値でも良く、あるいはマップから運転状態に応じた値を検索することによって得ることもできる。
【0039】
続いて、ステップ222にて算出された補正係数KO2が、上側しきい値KO2IHより大きいか否かを判定する(224)。ステップ224の判定がNOの場合、すなわち上側しきい値以下であれば、補正係数KO2はそのままの値にされ、ステップ226に進む。ステップ224の判定がYESの場合、すなわち上側しきい値より大きければ、積分項フィードバックゲインΔkの代わりに通常よりも遅いゲインを用いる。具体的には、次式によりフィードバック補正係数KO2を算出し直す(225)。
【0040】
【数3】
KO2=KO2+Δk×KIH
【0041】
ここで、KIHは積分項フィードバックゲインを小さくするための係数であり、0<KIH<1の範囲で予め設定されている。あるいは、マップから運転状態に応じた値を検索することによってKIHを設定してもよい。
【0042】
補正係数KO2の値が最終的に決定すると、前記カウント数NILを0にリセットする(226)。このようにして、O2センサ19の出力がリーンレベルを持続するときには、これを補正する方向にTDC信号パルスがNI回発生するごとに(すなわちカウント数NILがNIに達するごとに)補正係数KO2にΔk、またはΔk×KIHを加算して積分制御を実行する。
【0043】
ステップ218において答がNOのときには、TDC信号パルス数をカウントし(227)、そのカウント数NIHが所定値NIに達したか否かを判定する(228)。ステップ228の判定がNOであれば、補正係数KO2はその直前に値に保持される(234)。ステップ228の判定がYESの場合には、補正係数KO2から所定値Δkを減算する(229)。
【0044】
ステップ230において、フィードバック補正係数KO2の積分制御時下限しきい値KO2ILを設定する。上述の上限しきい値KO2IHと同様に、このKO2ILは予め設定されている値でも良く、あるいはマップから運転状態に応じた値を検索することによって得ることもできる。
【0045】
続いて、ステップ229で算出されたフィードバック補正係数KO2が下側しきい値KO2ILより小さいか否かを判定する(231)。ステップ231の判定がNOの場合、すなわち下側しきい値以上であれば、KO2の値はそのままの値にされ、ステップ233に進む。ステップ231の判定がYESの場合、すなわち下側しきい値より小さければ、積分項フィードバックゲインΔkの代わりに通常よりも遅いゲインを用いる。具体的には、次式によりフィードバック補正係数KO2を算出し直す(232)。
【0046】
【数4】
KO2=KO2−Δk×KIL
【0047】
KILはフィードバックゲインを小さくするための係数であり、KIHと同様に、0<KIL<1の範囲で予め設定されているか、またはマップから運転状態に応じた値を検索することによって設定される。
【0048】
補正係数KO2の値が決定すると、カウント数NIHを0にリセットする(233)。このようにして、O2センサ19の出力がリッチレベルを持続するときには、これを補正する方向にTDC信号パルスがNI回発生するごとに(すなわちカウント数NIHが所定値NIに達するごとに)補正係数KO2からΔk、またはΔk×KILを減算して積分制御を実行する。
【0049】
以上説明したように、積分制御においては比例制御の場合と異なり、補正係数KO2が上側しきい値より大きくなった場合、あるいは下側しきい値より小さくなった場合は、フィードバックゲインを通常より小さく設定し直してフィードバック補正係数の更新を継続する。
【0050】
図3は、従来方法による制御と本実施形態による制御とを比較した図である。図3において、(1)は補正係数にリミットをかける従来の方法によるフィードバック制御を適用した場合であり、(2)は図2に示した本実施形態によるフィードバック制御を適用した場合を示す。(1)、(2)のそれぞれにおいて(a)はフィードバック補正係数の推移を示し、(b)はエンジン1に供給される混合気の実際の空燃比を示している。
【0051】
従来方法の制御(1)においては、時点Aでフィードバック補正係数KO2が下限しきい値KO2Lに達すると、算出されるKO2が下限しきい値を上回る時点(B)までは下限しきい値に等しく設定されるため、空燃比が一時的にリッチ側に大きく振れてしまっており、これによって排気特性が悪化してしまう。
【0052】
一方、本実施形態による制御(2)においては、時点Aでフィードバック補正係数KO2が下限しきい値KO2Lに達した場合でも、フィードバックゲインを小さく設定し直すものの補正係数KO2の更新は継続する。従って、(1)の従来方法と比較すると、空燃比リッチ量が大きく減少しており、排気特性の悪化を抑制できることがわかる。
【0053】
【発明の効果】
本発明によれば、フィードバック補正係数が空燃比ショック防止のために設けられたしきい値に達した場合でも、フィードバックゲインとして通常より小さいゲインを用いてフィードバック補正係数の更新を止めることなく空燃比フィードバックを継続するので、空燃比の追従性を悪化させることなく排気特性を改善することができると共に、フィードバック補正係数の急変を抑制することにより空燃比ショックを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の空燃比制御装置を備える内燃機関の構成を示す図である。
【図2】フィードバック補正係数KO2の算出サブルーチンのフローチャートである。
【図3】(1)は従来のフィードバック制御におけるフィードバック補正係数(a)及び実空燃比(b)の推移を示した図であり、(2)は本発明によるフィードバック制御におけるフィードバック補正係数(a)及び実空燃比(b)の推移を示した図である。
【符号の説明】
1 内燃機関(エンジン)
5 電子コントロールユニット(ECU)
6 燃料噴射弁
11 エンジン回転数センサ
15 空燃比センサ
21 運転状態検出部
22 フィードバック補正係数算出部
24 フィードバックゲイン調整部
25 フィードバック制御部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to an air-fuel ratio control apparatus that performs appropriate feedback control to prevent a shock due to a sudden change in the air-fuel ratio.
[0002]
[Prior art]
In the air-fuel ratio control of the internal combustion engine, it is good by controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine according to the output of the air-fuel ratio sensor arranged in the exhaust system of the internal combustion engine and maintaining the target air-fuel ratio. Exhaust characteristics are ensured.
[0003]
However, if the air-fuel ratio feedback coefficient is changed in response to a sudden change in the output of the air-fuel ratio sensor, a shock (air-fuel ratio shock) due to the sudden change in output may occur and drivability may be reduced. Therefore, a method for preventing an air-fuel ratio shock by providing a limit for the feedback coefficient so that the feedback coefficient does not change beyond the limit value is conventionally known.
[0004]
In Japanese Patent Publication No. 7-117000, in air-fuel ratio feedback control in which vaporized fuel in the fuel tank is supplied during operation of the internal combustion engine, overcorrection of the air-fuel ratio at the time of abnormal output of the exhaust gas concentration detector is prevented. In order to achieve this, a method for expanding the limit of the air-fuel ratio correction coefficient as the fuel tank internal pressure increases is disclosed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional technology, if the fuel injection amount is corrected by updating the feedback coefficient, although the exhaust gas characteristics are expected to improve further, the feedback coefficient is updated from the actual feedback limit due to the demand for drivability. Since it stops in a narrow range (that is, a limit value), further improvement in exhaust gas characteristics cannot be expected. In order to deal with this problem, for example, even if the method of enlarging the limit value disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 7-117000 is applied, the exhaust gas characteristic is improved by simply increasing the limit of the air-fuel ratio correction coefficient, but the exhaust gas characteristic is improved. It is not possible to prevent a fuel ratio shock.
[0006]
Accordingly, it is an object of the present invention to provide an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that can maintain both drivability and improve exhaust characteristics by preventing air-fuel ratio shocks.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In one aspect, the present invention provides an air-fuel ratio feedback control coefficient calculating means for calculating a correction coefficient for feedback control based on an output of an air-fuel ratio sensor provided in an exhaust system of the internal combustion engine, and an air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine. And an air-fuel ratio feedback control means for feedback-controlling the air-fuel ratio of the engine based on the correction coefficient, when the correction coefficient reaches a predetermined upper limit threshold or lower limit threshold Further, the present invention provides an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine further comprising feedback gain adjusting means for adjusting the feedback gain of the correction coefficient.
[0008]
According to this aspect, in the air-fuel ratio feedback control, even when the feedback correction coefficient reaches the threshold value provided for preventing the air-fuel ratio shock, the feedback gain adjusting means for resetting the feedback gain is provided to provide feedback. Since the air-fuel ratio feedback is continued without stopping the update of the correction coefficient, the exhaust characteristic can be improved and the air-fuel ratio shock can be prevented without deteriorating the followability of the air-fuel ratio.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) provided with an air-fuel ratio control apparatus according to an embodiment of the present invention.
[0010]
A throttle valve 3 is arranged in the middle of the intake pipe 2 leading to the engine 1. A throttle valve opening (TH) sensor 4 is connected to the throttle valve 3, and an electric signal corresponding to the opening of the throttle valve 3 is output and supplied to an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 5. The configuration of the ECU 5 will be described later.
[0011]
A fuel injection valve 6 is provided between the engine 1 of the intake pipe 2 and the throttle valve 3. The fuel injection valve 6 is electrically connected to the ECU 5, and the valve opening time of the fuel injection is controlled by a signal from the ECU 5. The injected fuel is mixed with the air from the intake pipe 2 to become an air-fuel mixture and supplied to the engine 1.
[0012]
An intake pipe absolute pressure (PBA) sensor 7 is attached downstream of the throttle valve 3 to detect the absolute pressure and supply it to the ECU 5 as an electrical signal.
[0013]
The engine 1 is provided with an engine coolant temperature (TW) sensor 10. The TW sensor 10 is composed of a thermistor or the like, and is mounted in an engine cylinder peripheral wall filled with cooling water, and supplies a detected water temperature signal to the ECU 5.
[0014]
Further, an engine speed (NE) sensor 11 and a cylinder determination (CYL) sensor 12 are attached to the engine 1. The engine speed sensor 11 outputs a pulse (hereinafter referred to as a TDC pulse signal) at a predetermined crank angle position every 180 degrees rotation of the crankshaft of the engine 1, and the cylinder determination sensor 12 is a predetermined crank angle of a specific cylinder. Output signal pulse at position. Both pulses are supplied to the ECU 5.
[0015]
The catalytic converter 14 is disposed in the exhaust pipe 13 of the engine 1 and purifies components such as HC, CO, and NOx in the exhaust gas. The exhaust pipe upstream of the catalytic converter 14 is provided with an oxygen concentration sensor 15 (hereinafter referred to as an O2 sensor) as an air-fuel ratio sensor. The O2 sensor 15 detects the oxygen concentration in the exhaust gas, outputs an electrical signal corresponding to the detected value, and supplies it to the ECU 5.
[0016]
The ECU 5 is composed of a computer, a ROM for storing programs and data, a RAM for storing programs and data necessary for execution and providing a calculation work area, a CPU for executing programs, and input signals from various sensors. It has an input interface for processing and a drive circuit for sending control signals to valves and the like. Signals from the aforementioned sensors are received by the input interface and processed according to a program stored in the ROM. In FIG. 1, the ECU 5 is shown as a functional block based on such a hardware configuration.
[0017]
The ECU 5 includes functional blocks of an operating state detection unit 21, a feedback correction coefficient calculation unit 22, a correction coefficient determination unit 23, a feedback gain adjustment unit 24, and a feedback control unit 25.
[0018]
The operation state detection unit 21 determines various operation states of the engine 1 based on the output of each sensor signal.
[0019]
Based on various engine parameter signals such as engine water temperature, engine speed, engine load state, and O2 sensor active state, the feedback correction coefficient calculation unit 22 performs various engines such as a feedback control operation region and an open loop control operation region. The operating state is determined, and a feedback correction coefficient KO2 is calculated by a KO2 calculation subroutine which will be described later with reference to FIG.
[0020]
The correction coefficient determination unit 23 determines whether or not the calculated correction coefficient KO2 exceeds a predetermined threshold value. If the threshold value is not exceeded, the correction coefficient KO2 is sent to the feedback control unit 25. When the threshold value is exceeded, control is passed to the feedback gain adjustment unit 24.
[0021]
The feedback gain adjustment unit 24 recalculates the correction coefficient KO2 using a smaller gain than usual as the feedback gain.
[0022]
The feedback control unit 25 receives the correction coefficient KO2 from the correction coefficient determination unit 23 or the feedback gain adjustment unit 24, and calculates the fuel injection time Tout of the fuel injection valve 6 by the following equation in synchronization with the TDC signal pulse.
[0023]
[Expression 1]
Tout = Ti × KO2 × K1 + K2 (1)
[0024]
Here, Ti is the basic fuel injection time, and is determined, for example, by searching a predetermined Ti map according to the engine speed NE and the intake pipe absolute pressure PBA. K1 and K2 are other correction coefficients and correction variables that are calculated according to various engine parameter signals, respectively, and optimize various characteristics such as fuel efficiency characteristics and engine acceleration performance according to engine operating conditions. It is set to such a value. The feedback control unit 25 supplies the fuel injection valve 6 with a drive signal for opening the fuel injection valve 6 based on the calculated TOUT.
[0025]
FIG. 2 shows a flowchart of a subroutine for calculating the feedback correction coefficient KO2. This subroutine is executed in synchronism with the generation of each TDC signal pulse.
[0026]
First, in step 201, it is determined whether activation of the O2 sensor 15 is completed. Specifically, the internal resistance detection method of the O2 sensor 15 detects whether the output voltage of the O2 sensor 15 has reached the activation start point Vx (for example, 0.6 V), and is activated when it reaches Vx. Is determined. If the determination in step 201 is NO, that is, if the activation of the O2 sensor 15 is not completed, KO2 is set to 1.0 in step 202, and this process ends. If the determination in step 201 is YES, that is, if the activation has been completed, it is determined in step 203 whether or not the engine 1 is operating in the open loop control operation region. This open-loop control operation region refers to a full load region, a low rotational speed region, a high rotational speed region, an air-fuel mixture leaning region, and the like of the internal combustion engine. If the operation is in the open control operation area, the process proceeds to step 202, KO2 is set to 1.0, and this process is terminated.
[0027]
If it is determined in step 203 that the operation state of the engine 1 is in the feedback control operation region, feedback control is executed. In this case, the process proceeds to step 204, and it is determined whether or not the output level of the O2 sensor 15 has been reversed. In the case of YES, that is, when the output level of the O2 sensor is inverted, proportional control (P term control) is performed in the subsequent steps.
[0028]
First, in step 205, it is determined whether or not the output level of the O2 sensor 15 is low level (LOW). When the output level is low level, the NE-tPR table stored in a memory (not shown) in the ECU 5 is searched. Then, a predetermined time tPR corresponding to the engine speed NE is obtained (206). This predetermined time tPR is for keeping the application period of the second correction value PR, which will be described later, constant over the entire engine speed range, and is therefore set to a smaller value as the engine speed NE is larger.
[0029]
Next, it is determined whether or not a predetermined time tPR has elapsed since the previous application of the second correction value PR (207). If the determination in step 207 is YES, that is, if tPR has elapsed, a second correction value PR (208) corresponding to the engine speed NE is obtained from the NE-PR table stored in the memory. When the determination in step 207 is NO, that is, when the predetermined time tPR has not elapsed, the NE-P table stored in the memory is searched separately from the NE-PR table, and the engine speed NE is determined. A first correction value P is obtained (209). The first correction value P is set to a value smaller than the second correction value PR.
[0030]
Next, the proportional coefficient feedback gain Pi, that is, the first correction value P or the second correction value PR is added to the correction coefficient KO2 to calculate the correction coefficient KO2 (210).
[0031]
In step 205, if the output of the O2 sensor 15 is not LOW, the first correction value P corresponding to the engine speed NE is obtained from the NE-P table as in step 209 (211), and the correction value is calculated from the correction coefficient KO2. The correction coefficient KO2 is calculated by subtracting (proportional term feedback gain) P (212).
[0032]
In step 213, it is determined whether or not the calculated correction coefficient KO2 exceeds a predetermined upper limit value KO2PH. If so, KO2 is set to the upper limit (214). If it is less than or equal to the upper limit value, it is subsequently determined whether it is below a predetermined lower limit value KO2PL (215). If so, KO2 is set to the lower limit (216). If it is above the lower limit, KO2 is left as it is. Thus, in proportional control, the correction coefficient KO2 is subjected to a limit check.
[0033]
Subsequently, in step 217, the average value KREF of KO2 is calculated by the following equation using the correction coefficient KO2 calculated in step 210 or 212 or set to the upper and lower limit values in step 214 or 216, respectively. Then, the process is terminated by storing in a memory (not shown). This average value KREF is calculated for each operation region corresponding to the current loop in the feedback control operation region, based on a KREF calculation subroutine (not shown).
[0034]
[Expression 2]
KREFn = Cn x KO2P + (1-Cn) x KREFn '
Here, the value KO2P is the value of KO2 immediately before or immediately after the proportional term (P term) operation, Cn is a variable (where 0 <Cn <1) that is set to an appropriate value by experiment for each operating region, and KREFn 'Is the average value of KO2P obtained up to the previous time in the operation region corresponding to this loop.
[0035]
The ratio of KO2P to KREFn at the time of each P-term operation changes depending on the value of variable Cn, that is, the calculation speed of average value KREFn changes, so this Cn value depends on the specifications of the target air-fuel ratio feedback device, engine, etc. An optimal KREFn can be obtained by setting to an appropriate value.
[0036]
Referring to FIG. 2 again, if the result of determination in step 204 is NO, that is, if the output level of the O2 sensor 15 is not inverted, integral control (I-term control) is executed in step 218 and thereafter. First, as in step 205, it is determined whether or not the output level of the O2 sensor 15 is at a low level (LOW) (218). If the determination in step 218 is YES, that is, if the output level of the O2 sensor 15 is low, the TDC signal pulse is counted (219), and it is determined whether or not the count number NIL has reached a predetermined value NI. (220).
[0037]
If NO in step 220, the correction coefficient KO2 is held at the immediately preceding value (221). In the case of YES, a new correction coefficient KO2 is calculated by adding a predetermined integral term feedback gain Δk to the correction coefficient KO2 (222).
[0038]
In step 223, the feedback control coefficient KO2 is set to the integral control upper limit threshold value KO2IH. This threshold value is provided to prevent a shock due to a sudden change in the air-fuel ratio, and is set to a value smaller than the actual feedback limit. This KO2IH may be a preset value or may be obtained by searching a value corresponding to the driving state from a map.
[0039]
Subsequently, it is determined whether or not the correction coefficient KO2 calculated in step 222 is larger than the upper threshold value KO2IH (224). If the determination in step 224 is NO, that is, if it is equal to or less than the upper threshold value, the correction coefficient KO2 is left as it is, and the process proceeds to step 226. If the determination in step 224 is YES, that is, if it is larger than the upper threshold value, a gain slower than normal is used instead of the integral term feedback gain Δk. Specifically, the feedback correction coefficient KO2 is recalculated by the following equation (225).
[0040]
[Equation 3]
KO2 = KO2 + Δk × KIH
[0041]
Here, KIH is a coefficient for reducing the integral term feedback gain, and is preset in the range of 0 <KIH <1. Or you may set KIH by searching the value according to the driving | running state from the map.
[0042]
When the value of the correction coefficient KO2 is finally determined, the count number NIL is reset to 0 (226). In this way, when the output of the O2 sensor 19 continues to be at a lean level, every time the TDC signal pulse is generated NI times in the direction of correcting this (that is, every time the count number NIL reaches NI), the correction coefficient KO2 is set. Integration control is executed by adding Δk or Δk × KIH.
[0043]
If the answer in step 218 is NO, the number of TDC signal pulses is counted (227), and it is determined whether the count number NIH has reached a predetermined value NI (228). If the determination in step 228 is NO, the correction coefficient KO2 is held at the value immediately before (234). If the determination in step 228 is YES, a predetermined value Δk is subtracted from the correction coefficient KO2 (229).
[0044]
In step 230, a lower limit threshold value KO2IL for integral control of the feedback correction coefficient KO2 is set. Similar to the upper limit threshold value KO2IH described above, KO2IL may be a preset value or may be obtained by searching a value corresponding to the operating state from a map.
[0045]
Subsequently, it is determined whether or not the feedback correction coefficient KO2 calculated in step 229 is smaller than the lower threshold KO2IL (231). If the determination in step 231 is NO, that is, if it is greater than or equal to the lower threshold value, the value of KO2 is left as it is, and the process proceeds to step 233. If the determination in step 231 is YES, that is, if it is smaller than the lower threshold value, a gain slower than normal is used instead of the integral term feedback gain Δk. Specifically, the feedback correction coefficient KO2 is recalculated by the following equation (232).
[0046]
[Expression 4]
KO2 = KO2−Δk × KIL
[0047]
KIL is a coefficient for reducing the feedback gain, and is set in advance in the range of 0 <KIL <1, or is set by searching a value corresponding to the driving state from the map, like KIH.
[0048]
When the value of the correction coefficient KO2 is determined, the count number NIH is reset to 0 (233). In this way, when the output of the O2 sensor 19 remains at the rich level, every time the TDC signal pulse is generated NI times in the direction of correcting the output (that is, every time the count number NIH reaches the predetermined value NI), the correction coefficient. Integral control is executed by subtracting Δk or Δk × KIL from KO2.
[0049]
As explained above, in the integral control, unlike the proportional control, when the correction coefficient KO2 is larger than the upper threshold value or smaller than the lower threshold value, the feedback gain is made smaller than usual. Re-set and continue updating the feedback correction coefficient.
[0050]
FIG. 3 is a diagram comparing the control according to the conventional method and the control according to the present embodiment. In FIG. 3, (1) shows a case where the feedback control according to the conventional method for limiting the correction coefficient is applied, and (2) shows a case where the feedback control according to the present embodiment shown in FIG. 2 is applied. In each of (1) and (2), (a) shows the transition of the feedback correction coefficient, and (b) shows the actual air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine 1.
[0051]
In the control (1) of the conventional method, when the feedback correction coefficient KO2 reaches the lower threshold KO2L at time A, it is equal to the lower threshold until the calculated KO2 exceeds the lower threshold (B). As a result, the air-fuel ratio temporarily fluctuates greatly toward the rich side, which deteriorates the exhaust characteristics.
[0052]
On the other hand, in the control (2) according to the present embodiment, even when the feedback correction coefficient KO2 reaches the lower limit threshold KO2L at the time point A, the correction coefficient KO2 is continuously updated although the feedback gain is reset to a smaller value. Therefore, it can be seen that the air-fuel ratio rich amount is greatly reduced compared with the conventional method of (1), and the deterioration of the exhaust characteristics can be suppressed.
[0053]
【The invention's effect】
According to the present invention, even when the feedback correction coefficient reaches the threshold value provided for preventing the air-fuel ratio shock, the air-fuel ratio is maintained without stopping the update of the feedback correction coefficient by using a smaller gain as the feedback gain. Since the feedback is continued, the exhaust characteristic can be improved without deteriorating the followability of the air-fuel ratio, and an air-fuel ratio shock can be prevented by suppressing a sudden change in the feedback correction coefficient.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an internal combustion engine including an air-fuel ratio control apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart of a subroutine for calculating a feedback correction coefficient KO2.
FIG. 3 is a diagram showing transitions of a feedback correction coefficient (a) and an actual air-fuel ratio (b) in conventional feedback control, and (2) is a feedback correction coefficient (a in feedback control according to the present invention). ) And the actual air-fuel ratio (b).
[Explanation of symbols]
1 Internal combustion engine
5 Electronic control unit (ECU)
6 Fuel injection valve
11 Engine speed sensor
15 Air-fuel ratio sensor
21 Operating state detector
22 Feedback correction coefficient calculator
24 Feedback gain adjuster
25 Feedback control unit

Claims (2)

内燃機関の排気系に設けられた空燃比センサの出力に基づいて空燃比フィードバック制御の補正係数を算出する空燃比フィードバック制御係数算出手段と、
前記内燃機関に供給される混合気の空燃比を前記補正係数に基づいてフィードバック制御する空燃比フィードバック制御手段と、を有する内燃機関の空燃比制御装置において、
前記空燃比センサの出力レベルがリッチレベルからリーンレベルヘ、またはリーンレベルからリッチレベルへ反転したか否かを判定する判定手段を有し、
前記空燃比フィードバック制御係数算出手段は、前記空燃比センサの出力レベルが反転していない場合に、所定のタイミング毎に前記補正係数を所定のフィードバックゲインに基づいて算出し、
前記補正係数が所定の上側しきい値より大きくなったときは、前記補正係数が所定の上側しきい値より小さいときより、前記補正係数のフィードバックゲインを所定割合小さくし、前記補正係数が所定の下側しきい値より小さくなったときは、前記補正係数が所定の下側しきい値より大きいときより、前記補正係数のフィードバックゲインを所定割合小さくする、フィードバックゲイン調整手段をさらに有する内燃機関の空燃比制御装置。
Air-fuel ratio feedback control coefficient calculating means for calculating a correction coefficient for air-fuel ratio feedback control based on the output of an air-fuel ratio sensor provided in the exhaust system of the internal combustion engine;
An air-fuel ratio feedback control means for feedback-controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine based on the correction coefficient,
Determination means for determining whether or not the output level of the air-fuel ratio sensor has changed from a rich level to a lean level, or from a lean level to a rich level;
The air-fuel ratio feedback control coefficient calculation means calculates the correction coefficient based on a predetermined feedback gain at every predetermined timing when the output level of the air-fuel ratio sensor is not reversed.
When the correction coefficient is greater than a predetermined upper threshold value, the feedback gain of the correction coefficient is decreased by a predetermined percentage and when the correction coefficient is smaller than the predetermined upper threshold value, An internal combustion engine further comprising feedback gain adjusting means for reducing a feedback gain of the correction coefficient by a predetermined percentage when the correction coefficient is smaller than a lower threshold value than when the correction coefficient is larger than a predetermined lower threshold value. Air-fuel ratio control device.
前記フィードバックゲイン調整手段は、前記空燃比センサの出力レベルが反転していない場合に、前記所定のタイミング毎に前記補正係数と前記所定の上側しきい値または所定の下側しきい値とを比較することを特徴とする、請求項1に記載の内燃機関の空燃比制御装置。The feedback gain adjusting means compares the correction coefficient with the predetermined upper threshold value or the predetermined lower threshold value at each predetermined timing when the output level of the air-fuel ratio sensor is not reversed. The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein:
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