JPH02294535A - 内燃エンジンの空燃比制御方法 - Google Patents

内燃エンジンの空燃比制御方法

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JPH02294535A
JPH02294535A JP11405489A JP11405489A JPH02294535A JP H02294535 A JPH02294535 A JP H02294535A JP 11405489 A JP11405489 A JP 11405489A JP 11405489 A JP11405489 A JP 11405489A JP H02294535 A JPH02294535 A JP H02294535A
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保樹 田村
Toyoaki Fukui
豊明 福井
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

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、内燃エンジンの空燃比制御方法に関し、特に
、三元触媒を有する排気ガス浄化装置により、最大の浄
化効率でGo,NOx等の有害成分を浄化するに好適な
空燃比に正確に制御することの出来る空燃比制御方法に
関する. (従来の技術) 内燃エンジンの排気ガス中の有害成分、例えば一酸化炭
素(CO),未燃炭化水素(HC),窒素酸化物(NO
x)等を浄化する装置して三元触媒の有する排気ガス浄
化装置を用いることは広く知られている.この三元触媒
は、空燃比を理論空燃比を中心とした、所謂ウィンド範
囲内に正確に制御することにより、CO,未燃炭化水素
とNOXの双方を同時に最大の効率で浄化することが知
られている.従来、排気通路に酸素検出手段( O t
センサ)を配設し、この0,センサの出力に応じて空燃
比を理論空燃比近傍にフィードバックII iHしてい
た. 即ち、02センサは、第6図に示すように、理論空燃比
(A/F)!ア。近傍でその出力V。tを大きく変化さ
せるスイッチング特性を存しており、このスイッチング
特性を利用して、出力V。!が基準値■χを横切ってリ
ンチ側に上昇すると燃料供給量を微小看宛漸減させ、リ
ーン側に下降すると微小量宛漸増させることにより、空
燃比を理論空燃比近傍にフィードハンク制御しようとし
ている.(発明が解決しようとする課題) ところで、従来の空燃比II 御方法では、上述の基1
町値Vxは、02センサの出力■。2がこの基準値VX
を横切るとき、その出力V。2が丁度理論空燃比に対応
するように設定されている。しかしながら、このような
基準値Vxを使用して前述のフィードハンク制御を行う
にも拘わらず、NOxが十分に浄化されないという現象
が知られている.このため、空燃比を僅かにリンチ側に
シフトさせる、所謂λシフトが行われている.このλシ
フトを必要とする理由について未だ十分に解明されてい
なかったために、各エンジン毎にマッチングテストを行
い、NOxlが最小となるシフト量を試行tii誤的に
決定していた. 本発明は斯かる問題点を解決するためになされたもので
、従来のような試行錯誤的マッチングテストを不要とし
、エンジンの運転状態が変化しても三元触媒が、Co,
NOx等を同時に最大の浄化効率で浄化できる所定の空
燃比に常に正確に制御できるように図った内燃エンジン
の空燃比制御方法を提供することを目的とする. (問題点を解決するための手段) 本1!971発明者等は、上述のλンフトを必要とする
理由を種々研究した結果、排気ガス中に含まれるNOx
は、空気中の窒素(N2)と、酸素(Ot)が高温状B
(約1500゜C以上)で結び付いて窒素酸化物NOx
になったものであり、そのNOx中の酸素分だけ02セ
ンサが感知ずる酸素量が減ることになり、02センサが
示す理論空燃比は、実際の値よりもリーン側になり、こ
れがλシフトを必要とする理由であることを突き止めた
. 本発明はこのような知見に基づいてなされたもので、本
発明に依れば、排気通路に三元触媒を有する排気ガス浄
化装置が配設され、前記排気通路に排出される排気ガス
中の酸素濃度を検出する酸素検出手段を設けた内燃エン
ジンに供給される混合気の空燃比を、前記酸素検出手段
の出力に応して所定値にフィードバンク制御する空燃比
制御方法において、前記酸素検出手段の出力を、排気ガ
ス中の窒素酸化物の濃度に応じて補正し、該補正値に応
じて空燃比を前記所定値にフィードバック制御すること
を特徴とする内燃エンジンの空燃比制御方法が提供され
る. (作用) 酸素検出手段が検出する理論空燃比が、排気ガス中の窒
素酸化物の濃度に応じてリーン側にシフトするのである
から、酸素検出手段の出力を窒素酸化物の濃度に応じて
補正すれば、真の理論空燃比が検出できることになる。
そして、この補正値を用いて空燃比をフィードバノク制
御すれば、空燃比を所定値(理論空燃比)近傍に常に保
持することができることになり、排気ガス浄化装置によ
り高効率でCOやNOxが同時に浄化される。
(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る. 第l図は、本発明方法を実施する内燃エンジンの空燃比
制御装置の概略構成を示す.エンジンE?、例えば4気
筒ガソリンエンジンであり、その吸気側には吸気通路2
が接続されている。吸気通路2の大気側端にはエアクリ
ーナ6が取り付けられており、吸気通路2の途中にはス
ロソトル弁7が配設されている.また、吸気通路2の大
気側開口端部にはカルマン渦式のエアフローセンザl3
が取り付けられており、このエアフローセンサl3は後
述する電子制御装置(EC[J)20の入力側に電気的
に接続され、カルマン渦が発生する毎にカルマン渦発生
信号rを電子制御装置20に供給する。そして、吸気通
路2の各気筒近傍には電磁燃料噴射弁8がそれぞれ配設
され、各燃料噴射弁8は電子制御装置20の出力側に電
気的に接続され、電子制御装置20からの駆動信号によ
り開弁駆動されて燃料を各気筒に噴射供給する.エンジ
ンEの排気側には排気通路3が接続されており、該排気
通路3の途中には三元触媒を備えた排気ガス浄化装置9
が配設されている.そして、この排気ガス浄化装置9の
上流の排気通路3には0■センサI7が取り付けられて
いる.02センサl7は電子制御装置20に接続されて
おり、02センサl7は排気通路3に排出される排気ガ
ス中の酸素濃度に応じた出力■。エを電子制御装置20
に供給する. 電子制御装置20には上述したセンサ以外にも種々のセ
ンサ、例えばエンジン回転数Neを検出するエンジン回
転数センサ15、エアクリーナ6内に取り付けられ、吸
気温度Taを検出する吸気温度センサ】B、エンジン冷
却水温度Twを検出する水温センサ、スロットル弁7の
弁開度θLhを検出するスロシトル間度センサ等が接続
されており、これらのセンサは電子制御装置20に検出
信号を供給している. 次に、上述のように構成される空燃比制御装置による空
燃比制御手順を第2図のフローチャートを参照して説明
する. 第2図に示すルーチンは、所定の制御信号の入力毎、例
えば所定クランク角度位置を検出する毎に電子制御装置
20により実行されるもので、電子制御装置20は、先
ず、ステップSIOにおいナl7の出力■。ア、エンジ
ン回転数センサ15が検出ずるエンジン回転数Ne、エ
アフローセンサl3が検出するカルマン渦発生信号f等
を読み込み、これらを記憶しておく。そして、電子制御
装R720は、カルマン渦発生信号r及びエンジン回転
数Ne等に基づいて1吸気行程当たりに気筒が吸入する
吸気量(A/N)を演算し、この演算値(A/N)及び
エンジン回転数Neに応し、予め記憶されているマップ
からNOχ量を読み出す(ステップsll). 第3図は吸気ffi (A/N)とエンジン回転数Ne
とに応じて読み出されるNoχ量のマノブ図を示す.空
燃比が理論空燃比近傍にフィードハンク制1′nされる
場合、吸気it (A/N)とエンジン回転数Neとで
規定されるエンジン運転状態に対応してNOx 壇を決
定することができる.このマンプ図は予め実験的に求め
て記憶したものであり、このマップから、検出した吸気
fi (A/N)とエンジン回転数Neとに応じてNO
x fJを読み出すと、エ?ジンEの運転状態に対応し
て排気ガス中のNOX量を正確に予測することができる
, 次に、電子制御装置20は0■センサ17の出力v0,
と基準値Vxとの偏差ΔVを演算し(ステップ312)
、この偏差Δ■が0以上であるか否かを判別してその正
負を判別する(ステップ514).判別結果が肯定(Y
es)であり、偏差Δ■がO以上の場合にはステップ5
16に進み、空燃比リン千時のゲインG,を、第4図の
テーブルから、上述のステップSllで求めたNOxl
に応じて読み出し、これを空燃比フィードバンクゲイン
C■とする(G■一G,).一方、偏差Δ■が負の値で
ある場合にはステップ518に進み、空燃比りーン時の
ゲインGLを、第5図のテーブルからNow景に応じて
読み出し、これを空燃比フィードバックゲインGF@と
する(G■一GL)。第4図及び第5図は、NOx景と
リッチゲインGR、及びNOx量とリーンゲインCL 
との関係を示し、このゲインG.,G.により、0■セ
ンサ17の出力VOZが後述するように補正されること
になる.?子制御装置20は上述のようにして求めた空
燃比フィードバックゲインG■を用い、Otセンサl7
の出力の積分{a I。8を次式(1)により演算する
(ステノプ320). IQ!= Iox十Gvm×ΔV   ・−・(o即ち
、前回までに求めた積分値■。2に今回の補正埴Grg
XΔ■を順次加算して行《ことにより今回の積分値I。
2が演算される。
そして、求めた積分{i1i 1。2を用いて、次式(
2)により燃料噴射弁8の開弁時間T。,,が演算され
る(ステップS22)。
T0。t=(II。2)×Tお×K ・・・(2)ここ
に、T.は、基本開弁時間であり、前述の吸気ffi 
(A/N)とエンジン回転数Neとに応じてマップから
読み出される.Kは、エンジン冷却水温度Tw、吸気温
度Ta等に応じて設定される補正係数である。
電子制御装置20は、今回ルーチンで燃料を噴射供給す
べき気筒に対応する燃料噴射弁8に、演算した開弁時間
T。LITに応じた駆動信号を出力し−9貴べ− ?これを開弁させ、開弁時間T。LI7に応した燃料量
を当該気筒に供給する.かくして、0■センサ17の出
力■。8はNOx 量に応じて補正され、空燃比は各エ
ンジシ運転状態に拘わらず正確に理論空燃比にフィード
バック制御されることになる.なお、上述の実施例では
、積分値■。2のみにより開弁時間T o II Tを
求めたが、開弁時間T。U,の演算方法には種々の態様
が適用することができ、積分値に加え偏差Δ■に比例す
る比例項値を用いる公知の方法により演算することもで
きる。
また、実施例に用いたOxセンサ17は、所謂λ型のセ
ンサであるが、本発明はこれに限定されず、所謂リニア
型02センサであってもよい.この場合、前述したステ
ノブ512において、出力VCIと基準値Vxとの偏差
Δ■を求める代わりに、酸素ポンプ電流と基準電流との
偏差を求め、この偏差から積分ゲインを求めるようにす
ればよい。
そして、リニア型Otセンサにより、空燃比を理論空燃
比よりリーン側の所定値にフィードバック制御する場合
には、空燃比をこのリーン側の所定値近傍に制御したと
きに得られる第3図と同様なマンプを予め準備しておき
、このマップからNOx量を読み出すようにすればよい
更に、マンブに予め記憶したNOχ量は、上述の実施例
のように吸気量(A/N)とエンジン回転数Neとに応
じて読み出したが、これに限定されず、例えば吸気通路
内負圧とエンジン回転数とに応して読み出すようにして
もよい。
更にまた、エンジンに燃料を供給する装置としては実施
例のように電磁燃料噴射弁であってもよいし、電子式気
化器等であってもよい。
(発明の効果) 以上詳述したように本発明の内燃エンジンの空燃比制御
方法に依れば、酸素検出手段の出力を、排気ガス中の窒
素酸化物の濃度に応じて補正し、該補正値に応じて空燃
比を所定値にフィードバック制御するようにしたので、
三元触媒が、CONOx等を同時に最大の浄化効率で浄
化できる所定の空燃比に常に正確に制御することができ
、排気ガス特性の向上が図れると共に、従来のような4
?行錯誤的に行っていたマッチングテストが不要となり
、その分、エンジンの空燃比制御が容易になる等の優れ
た効果を奏する.
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示し、第1図は本発明方法を
実施する空燃比制御装置の概略構成を示すブロソク図、
第2図は第1図に示す電子制御装置20による空燃比フ
ィードバンク制御手順を示すフローチャート、第3図は
吸気量(A/N)とエンジン回転数Neにより読み出さ
れるNOxilのマンブ例を示すグラフ、第4図はNO
xlとリッチゲインG,との関係を示すグラフ、第5図
はNO x量とリーンゲインGL との関係を示すグラ
フ、第6図は空燃比と02センサの出力■。2との関係
を示すグラフである. E・・・エンジン、2・・・吸気通路、3・・・排気通
路、7・・・スロットル弁、8・・・燃料噴射弁、9・
・・排気ガス浄化装置(三元触媒)、13・・・エアフ
ローセンサ、l5・・・エンジン回転数センサ、17・
・・0■センサ(酸素検出手段)、l8・・・吸気温度
センサ、20・・・電子制御装置.

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 排気通路に三元触媒を有する排気ガス浄化装置が配設さ
    れ、前記排気通路に排出される排気ガス中の酸素濃度を
    検出する酸素検出手段を設けた内燃エンジンに供給され
    る混合気の空燃比を、前記酸素検出手段の出力に応じて
    所定値にフィードバック制御する空燃比制御方法におい
    て、前記酸素検出手段の出力を、排気ガス中の窒素酸化
    物の濃度に応じて補正し、該補正値に応じて空燃比を前
    記所定値にフィードバック制御することを特徴とする内
    燃エンジンの空燃比制御方法。
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