JPH01177433A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、燃料噴射弁を介して燃焼室へ燃料を供給する
ように構成された内燃機関の空燃比制御装置に関するも
のである。

［従来の技術］ 近時の自動車には、排気ガス浄化手段の一つとして、三
元触媒が広く利用されている。ところが、かかる三元触
媒は、混合気の空燃比が理論空燃比近傍の値に維持され
ていないと、排気ガス中に含まれているＮｏ、　、ＨＣ
，Ｃｏのすべてを効率よく浄化することができない。そ
のため、燃料噴射弁を備えている自動車では、排気ガス
中の酸素濃度を検出する酸素センサの出力電圧に基づい
て、燃料補正係数を変化させることにより、燃料噴射弁
からの燃料噴射量を調節し、混合気を理論空燃比近傍に
維持させるようにしている。

詳述すると、酸素センサは、理論空燃比近傍に存在する
基準電圧を境にして、混合気の空燃比がリーンになれば
出力電圧が低下し、リッチになれば出力電圧が一ヒ昇す
る。そのため、かかる特性′を利用して、第６図および
本発明の先行技術として、例えば特開昭５６−１２４６
４７号公報に示されるように、酸素センサの出力電圧が
基準電圧を下回ると、燃料補正係数を一定値ｍ１だけ燃
料増量方向へステップ状に変化させた後、一定値ｎづつ
序々に増加させ、基準電圧を上回ると、燃料補正係数を
燃料減少方向へ一定値ｍ２だけステップ状に変化させた
後、一定値ｐづつ序々に減少させるように設定している
。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、酸素センサの出力電圧に基づいて調整された
混合気が燃焼して排出されるまでには、時間遅れがある
。そのため、燃料補正係数の増加値ｎおよび減少値ｐの
変化率を大きくすると、燃料噴射量の増減の変化速度が
速くなるとともに、空燃比の制御速度も速くなるが、走
行中などの時々刻々の空燃比の振れ幅が大きくなるため
、排気ガス中の有害成分が増加したり、ドライバビリテ
ィが悪化するという問題がある。

一方、燃料補正係数の増加値ｎおよび減少値ｐの変化率
を小さくすると、燃料噴射量の増減の変化速度が遅くな
るとともに、空燃比の制御速度も遅くなるため、加速時
などの過渡状況についていけず、追従性が悪くなる。ま
た、走行中などの時々刻々の空燃比の振れ幅は小さくな
るが、過渡期に排気ガス中の有害成分が増加したり、ド
ライバビリティを悪化させることになる。

本発明は、以上のような問題点を解消することができる
内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的として
いる。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、かかる目的を達成するために、次のような構
成を採用したものである。すなわち、本発明にかかる内
燃機関の空燃比制御装置は、燃焼室（３）へ燃料を供給
する燃料噴射弁（２）と、排気中の酸素濃度を検出する
酸素センサ（７）と、この酸素センサ（７）の出力電圧
と基準電圧との差の絶対値を検出する絶対値検出手段（
８）と、この絶対値検出手段（８）により検出された絶
対値に応じて燃料補正係数の変化率を変化させて、該燃
料補正係数を決定する燃料補正係数決定手段（９）と、
この燃料補正係数決定手段（９）により決定された燃料
補正係数に基づいて前記燃料噴射弁（２）からの燃料噴
射量を調節し、前記燃焼室（３）へ供給する混合気の空
燃比を理論空燃比近傍に維持するフィードバック制御手
段（１０）とを具備してなることを特徴とする。

［作用コ このような構成によれば、絶対値検出手段（８）によっ
て酸素センサ（７）の出力電圧と基準電圧との差の絶対
値が検出される。そして、燃料補正係数決定手段（９）
は、検出された絶対値が大きい場合には、燃料補正係数
の変化率を絶対値に対応させて大きな値に設定し、絶対
値が小さい場合には、燃料補正係数の変化率を小さな値
に設定して、燃料補正係数を決定する。すなわち、空燃
比が理論空燃比からリッチ側若しくはリーン側へ大きく
ずれた状況下では、燃料補正係数の変化率が大きくなり
、理論空燃比近傍では、燃料補正係数の変化率が小さく
なる。

しかして、フィードバック制御手段（１０）は、かかる
燃料補正係数に基づいて、燃料噴射弁（２）から燃焼室
（３）へ供給される燃料噴射量を調節することになる。

そのため、空燃比が理論空燃比からリッチ側若しくはリ
ーン側へ大きくずれた状況下では、燃料噴射量の増減量
が多くなって、増減の変化速度が速くなるとともに、空
燃比の制御速度も速くなる。一方、理論空燃比近傍では
、燃料噴射量の増減量が小さくなって、増減の変化速度
が遅くなるとともに、空燃比の制御速度も遅くなる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第２図〜第５図を参照して説
明する。

図面に示すエンジン１は、燃料噴射弁２を介して燃焼室
３への燃料供給を行うように構成された自動車用のもの
で、吸気管４に装着された上記燃料噴射弁２の開弁時間
が、電子制御装置５により調節されるようになっている
。

燃料噴射弁２は、電磁コイルを内蔵しており、該電磁コ
イルに前記電子制御装置５から噴射信号ｅが印加される
と、噴射信号ｅに相当する世の燃料を吸気ポート近傍に
噴射するようになっている。

エンジン１の排気系に設けられた触媒コンバータ６の上
流には、酸素センサ７を配置しである。

この酸素センサ７は、第３図に示されるように、混合気
の空燃比が理論空燃比近傍、に存在する基準電圧Ｅ、よ
りもリーン側にあって、排気ガス中の酸素濃度が高い場
合には、低い出力電圧Ｅ１を発生し、混合気の空燃比が
基準電圧Ｅ。よりもリッチ側にあって、排気ガス中の酸
素濃度が低い場合には、高い出力電圧Ｅ工を発生し得る
ように構成されたものである。

電子制御装置５は、絶対値検出手段８と、燃料補正係数
決定手段９と、フィードバック制御手段１０との役割を
担っている。この電子制御装置５は、中央演算処理装置
１１と、記憶装置１２と、入・出力インターフェース１
３．１４等を備えている。そして、上記入力インターフ
ェース１３に、少なくとも前記酸素センサ７からの信号
ｆと、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ１５
からの水温信号ｇと、ディストリビュータ１６に設けら
れたクランク角センサ１７からの回転信号りとが入力さ
れ、出力インターフェース１４から、前記燃料噴射弁２
に向けて噴射信号ｅが出力されるようになっている。そ
して、噴射信号ｅに相当する量の燃料噴射量を決定する
ために、エンジン１の回転信号りや吸気圧などから算出
された吸入空気量に応じて基本噴射量を決定し、該基本
噴射量を各種の補正係数、例えば空燃比補正係数Ｔや該
補正係数Ｔを決定する燃料補正係数などで補正して、実
際に燃焼室３へ供給する燃料噴射量を逐次決定するよう
に設定しである。

また、上記電子制御装置５には、第５図に概略的に示す
ようなプログラムを内蔵しである。

先ず、ステップ５１では、エンジン冷却水の温度が設定
値以上で、かつフューエルカット実行中でないこと、あ
るいはエンジン１が高負荷・高速状態でないこと等の空
燃比フィードバック条件が成立しているか否かを、水温
センサ１５やクランク角センサ１７等からの情報によっ
て判断する。

空燃比フィードバック条件が成立していないと判断した
場合には、ステップ５２で空燃比補正係数Ｔを０にして
、酸素センサ７からの信号ｆによる空燃比フィードバッ
ク制御をせず、空燃比フィードバック条件が成立してい
ると判断した場合にはステップ５３へ進む。ステップ５
３では、酸素センサ７の出力電圧Ｅ１を読込み、ステッ
プ５４へ進む。ステップ５４では、第３図に示すように
、出力電圧Ｅ１と基準電圧Ｅ。との差の絶対値Ｅを読込
むとともに、第４図に概略的に示すように、絶対値Ｅに
対応させて燃料補正係数の修正値Ｋを算出し、ステップ
５５へ進む。ステップ５，５では、酸素センサ７の出力
電圧Ｅ工が基準電圧Ｅ。を上回っているか否か、換言す
れば、混合気の空燃比がリッチかリーンかを判断する。

空燃比がリッチであると判断した場合にはステップ５６
へ進み、リーンであると判断した場合にはステップ５７
へ進む。

ステップ５６では、燃料増量中か否かを判断し、燃料増
量中であると判定した場合にはステップ５８へ進み、燃
料増量中でないと判断した場合にはステップ５９へ進む
。ステップ５８では、燃料補正係数を一定値ｃ１だけス
テップ状に減少させる。

そして、この値Ｃ工を前回の空燃比補正係数Ｔ。

から減算して、今回の空燃比補正係数Ｔを決定する。ス
テップ５９では、単位時間毎の減量度合いを修正値にと
減少値すとを乗じた値（ＫＸｂ）に変更して、燃料補正
係数を減少させる。そして、かかる値（ＫＸｂ）を前回
の空燃比補正係数Ｔ。

から減算して、今回の空燃比補正係数Ｔを決定する。

一方、空燃比がリーン状態である場合には、ステップ５
７で燃料が減量制御中か否かが判定され、減量制御中で
ある場合にはステップ６０へ進み、減量制御中でない場
合にはステップ６１へ進む。

ステップ６０では、燃料補正係数を一定値Ｃだけステッ
プ状に増加させる。そして、この値Ｃを前回の空燃比補
正係数Ｔ。に加算して、今回の空燃比補正係数Ｔを決定
する。ステップ６１では、単位時間毎の増母度合いを修
正値にと増加値ａとを乗じた値（ＫＸａ）に変更して、
燃料補正係数を増加させる。そして、かかる値（ＫＸａ
）を前回の空燃比補正係数Ｔ。に加算して、今回の空燃
比補正係数Ｔを決定する。

なお、以上の手順は、空燃比のフィードバック制御中に
繰返し実行されるようになっている。

このような構成によると、空燃比のフィードバックを行
うための諸条件が成立している場合には、酸素センサ７
からの信号ｆに基づいて、空燃比の調整が行われる。す
なわち、酸素センサ７の出力電圧Ｅ１が基準電圧Ｅ。を
上回り、空燃比がリッチである場合には、燃料補正係数
が単位時間毎に修正値にと予め設定された減少値すとを
乗じた値（ＫＸｂ）づつ減少されるとともに、空燃比補
正係数Ｔも上記値（Ｋｘｂ）に相当する分づつ序々に減
少されることになる。その際、酸素センサ７の出力電圧
Ｅ１が比較的高い場合、換言すれば、空燃比がオーバリ
ッチよりにある場合には、燃料補正係数の減少率が比較
的急となるため、空燃比補正係数も比較的急激に減少さ
れる。そのため、燃料噴射弁２から燃焼室３へ供給され
る燃料噴射量は、理論空燃比から離れた領域では比較的
急激に絞られ、理論空燃比付近では緩やかに絞られるこ
とになる。

一方、酸素センサ７の出力電圧Ｅ１が基準電圧Ｅｏを下
回り、空燃比がリーンである場合には、燃料補正係数が
単位時間毎に修正値にと増加値ａとを乗じた値（ＫＸａ
）づつ増加されるとともに、空燃比補正補正係数Ｔも上
記値（ＫＸａ）に相当する分づつ序々に増加されること
になる。その際、酸素センサ７の出力電圧Ｅ１が比較的
低い場合、換言すれば、空燃比が理論空燃比から離れた
領域にある場合には、燃料補正係数の増加率が比較的急
となるため、空燃比補正係数も比較的急激に増加される
。そのため、燃料噴射弁２から燃焼室３へ供給される燃
料噴射量は、理論空燃比から離れた領域では比較的急激
に増量され、理論空燃比近傍では緩やかに増量されるこ
とになる。

したがって、以上のような構成によると、空燃比が理論
空燃比から離れた領域では、燃焼室３への燃料供給量が
比較的急激に増減されるため、空燃比の制御速度が速め
られて、速やかに理論空燃比近傍に収束されることにな
る。一方、空燃比が理論空燃比近傍にある場合には、燃
焼室３への燃料供給量が緩やかに増減されるため、空燃
比の制御速度が緩やかとなり、空燃比のリッチ・リーン
への変化も緩やかなものとなる。その結果、走行中など
の時々刻々の空燃比の振れ幅が小さくなり、空燃比が常
に理論空燃比近傍に維持されるため、触媒コンバータ６
内での排気ガスの浄化効率が高められる。しかも、加速
時などの過渡域では、空燃比の制御速度が速くなるため
、ドライバビリティを向上させることができる。

なお、上記実施例では、酸素センサの出力電圧と基準電
圧との差の絶対値に応じて燃料補正係数の修正値を求め
、この修正値を予め設定された増量値および減少値に乗
じて燃料補正係数の増減度合いを決定するようにしたが
、燃料補正係数の増減度合いは、このような算出手順に
限定さないのは勿論である。例えば、酸素センサの出力
電圧と基準電圧との差の絶対値に応じて、予め、燃料補
正係数の増減度合いをマツプ化しておくようにしてもよ
い。

［発明の効果コ 以上叙述の如く、本発明では、酸素センサの出力電圧と
基準電圧との差の絶対値に応じて、燃焼室への燃料供給
量を調節するようにしているので、理論空燃比から離れ
た領域では、空燃比の制御速度が速められ、理論空燃比
近傍では空燃比の制御速度を緩やかにすることができる
。その結果、空燃比が従来のものに比して、さらに理論
空燃比近傍に維持されるので、エミッションの悪化が無
理なく防止できるとともに、過渡期のドライバビリティ
を略確実に向上させることができる制御精度に優れた内
燃機関の空燃比制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を明示するための構成説明図、第２図
から第５図は本発明の一実施例を示し、第２図は概略的
な構成説明図、第３図および第４図は制御の設定条件を
示す図、第５図は制御手順を示すフローチャート図であ
る。第６図は従来例を示す図である。 １・・・エンジン ２・・・燃料噴射弁 ′　３・・・燃焼室 ５・・・電子制御装置 ７・・・酸素センサ ８・・・絶対値検出手段 ９・・・燃料補正係数決定手段 １０・・・フィードバック制御手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃焼室へ燃料を供給する燃料噴射弁と、排気中の酸素濃
   度を検出する酸素センサと、この酸素センサの出力電圧
   と基準電圧との差の絶対値を検出する絶対値検出手段と
   、この絶対値検出手段により検出された絶対値に応じて
   燃料補正係数の変化率を変化させて、該燃料補正係数を
   決定する燃料補正係数決定手段と、この燃料補正係数決
   定手段により決定された燃料補正係数に基づいて前記燃
   料噴射弁からの燃料噴射量を調節し、前記燃焼室へ供給
   する混合気の空燃比を理論空燃比近傍に維持するフィー
   ドバック制御手段とを具備してなることを特徴とする内
   燃機関の空燃比制御装置。