JP4883000B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents
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Description
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、空燃比フィードバック制御を行う内燃機関において、冷却水温によって変化する排気ガスセンサ(A/Fセンサ)の応答性に応じて、空燃比フィードバック制御ゲインを可変に設定する点にある。このようなゲイン設定により、機関低水温時における制御系の安定性を確保することができる。
具体的に、本発明は、内燃機関の排気通路に配置された排気ガスセンサと、空燃比フィードバック制御実行条件が成立した場合に、前記排気ガスセンサの出力に基づいて排気ガスの空燃比が目標空燃比に一致するように燃料噴射量を制御する空燃比フィードバック制御手段とを備えた内燃機関の空燃比制御装置を前提としている。そして、このような空燃比制御装置において、前記内燃機関の冷却水温を検出する水温センサと、前記水温センサにて検出される冷却水温に応じて前記空燃比フィードバック制御のゲインを可変に設定するゲイン設定手段と、前記水温センサの故障を検出する故障検出手段とを備えていることを特徴としている。さらに、空燃比フィードバック制御手段は、排気ガスセンサの出力に基づいて比例及び積分動作による空燃比フィードバック制御を実行する。また、ゲイン設定手段は、機関回転数、機関負荷率及び冷却水温をパラメータとする比例ゲイン算出用マップを参照して空燃比フィードバック制御の比例ゲインを設定するとともに、機関回転数、機関負荷率及び冷却水温をパラメータとする積分ゲイン算出用マップを参照して空燃比フィードバック制御の積分ゲインを設定し、かつ、水温センサにて検出される冷却水温が低い場合は高い場合と比較して、比例ゲインを大きい側に設定し、積分ゲインを小さい側に設定する。比例ゲイン算出用マップおよび積分ゲイン算出用マップは、機関回転数、機関負荷率及び冷却水温をパラメータとする3次元マップであり、3次元マップは、複数枚の2次元マップによって構成され、2次元マップは、機関回転数及び機関負荷率をパラメータとしている。そして、水温センサが故障しているときには、複数枚の2次元マップのうち、機関暖機後の冷却水温で適合したマップを用いる。
図1は本発明を適用するエンジン1の一例を示す概略構成を示す図である。なお、図1にはエンジン1の1気筒の構成のみを示している。
ECU100は、図2に示すように、CPU101、ROM102、RAM103及びバックアップRAM104などを備えている。
まず、三元触媒8の浄化特性は、エンジン1の燃焼状態を示す空燃比(A/F)に依存し、その空燃比が理論空燃比近傍であるときに三元触媒8は最も有効に機能し、排気ガス中のHC、CO、NOxの有害3成分を良好に浄化させることができる。このような三元触媒8の浄化性能を維持するために、この例では空燃比フィードバック制御を実行している。
ここで、偏差=[目標空燃比−実空燃比(A/Fセンサ27の出力値)]、GnP:比例ゲイン、GnI:積分ゲインである。
ところで、空燃比フィードバック制御では、上述したように、エンジン1の冷却水温THWが空燃比フィードバック制御開始温度に達したことを条件に開始されるが、冷却水温THWが空燃比フィードバック制御開始温度からエンジン暖機温度に達するまでの間(低温時)において、A/Fセンサ27の応答性が悪くなる。例えば、冷却水温THWがエンジン暖機温度よりも低い温度(例えば空燃比フィードバック制御開始温度に近い温度)である場合、燃料噴射量の変化(増量・減量)、排気ガス空燃比に影響を与える外乱に対するA/Fセンサ27の応答性が悪くなるため制御系が不安定となり、図7(b)に示すように、排気空燃比が理論空燃比に対して大きく変動(ハンチング)する。こうした状況になると、排気エミッションが悪化し、また、ドライバビリティが低下する。
以上の例では、排気通路に三元触媒が配置されたエンジンの空燃比制御に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、排気ガス中の空燃比が理論空燃比近傍にある条件下において、排気ガス中の各種有害成分を高い転化効率で無害成分に転化する機能を有する他のタイプの触媒が排気通路に配置されたエンジンの空燃比制御にも適用可能である。
2 インジェクタ
8 三元触媒
11 吸気通路
12 排気通路
21 水温センサ
22 エアフロメータ
24 クランクポジションセンサ(エンジン回転数センサ)
27 A/Fセンサ(排気ガスセンサ)
100 ECU
Claims (2)
- 内燃機関の排気通路に配置された排気ガスセンサと、空燃比フィードバック制御実行条件が成立した場合に、前記排気ガスセンサの出力に基づいて排気ガスの空燃比が目標空燃比に一致するように燃料噴射量を制御する空燃比フィードバック制御手段とを備えた内燃機関の空燃比制御装置において、
前記内燃機関の冷却水温を検出する水温センサと、前記水温センサにて検出される冷却水温に応じて前記空燃比フィードバック制御のゲインを可変に設定するゲイン設定手段と、前記水温センサの故障を検出する故障検出手段とを備え、
前記空燃比フィードバック制御手段は、前記排気ガスセンサの出力に基づいて比例及び積分動作による空燃比フィードバック制御を実行し、
前記ゲイン設定手段は、機関回転数、機関負荷率及び冷却水温をパラメータとする比例ゲイン算出用マップを参照して前記空燃比フィードバック制御の比例ゲインを設定するとともに、前記機関回転数、前記機関負荷率及び前記冷却水温をパラメータとする積分ゲイン算出用マップを参照して前記空燃比フィードバック制御の積分ゲインを設定し、かつ、前記水温センサにて検出される冷却水温が低い場合は高い場合と比較して、前記比例ゲインを大きい側に設定し、前記積分ゲインを小さい側に設定し、
前記比例ゲイン算出用マップおよび前記積分ゲイン算出用マップは、前記機関回転数、前記機関負荷率及び前記冷却水温をパラメータとする3次元マップであり、
前記3次元マップは、複数枚の2次元マップによって構成され、
前記2次元マップは、前記機関回転数及び前記機関負荷率をパラメータとし、
前記水温センサが故障しているときには、前記複数枚の2次元マップのうち、機関暖機後の冷却水温で適合したマップを用いることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 - 請求項1に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記排気ガスセンサは、A/Fセンサであることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
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