JPH0278746A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

内燃機関の空燃比制御装置

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JPH0278746A
JPH0278746A JP63229186A JP22918688A JPH0278746A JP H0278746 A JPH0278746 A JP H0278746A JP 63229186 A JP63229186 A JP 63229186A JP 22918688 A JP22918688 A JP 22918688A JP H0278746 A JPH0278746 A JP H0278746A
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fuel ratio
sensor
fuel
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Noriaki Kurita
典明 栗田
Masakazu Ninomiya
正和 二宮
Kazunori Kinoshita
和紀 木下
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NipponDenso Co Ltd
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    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
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    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
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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〕 この発明は内燃機関の排ガス中の酸素濃度を酸素濃度セ
ンサ(以下、0□センサという)によって検出し、この
検出値に基いて内燃機関に供給する混合気の空燃比を、
例えば理論空燃比付近にフィードバック制御する内燃機
関の空燃比制御装置に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、内燃機関の排気系に設置した0□センサの空燃比
に対する出力特性を考慮して、0□センサ出力電圧に対
応した0□センサ出力を積分し、この積分出力で燃料量
を補正するようにすることで、理論空燃比より実際の空
燃比が大きくずれているときには燃料量が急速に修正さ
れ、又、理論空燃比に実際の空燃比が近づいたときには
燃料量がゆるやかに修正されるようにした空燃比制御が
特開昭51−140021号公報にて開示されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで上記公報に示されるような制御は、あくまでも
、02センサの空燃比に対する出力特性が常に一定であ
るということに基づいて行われるものであるが、実際に
はOtセンサは劣化により出力特性が変化するために、
0□センサ変化時には設計当初の所望の制御性が維持で
きなくなり、エミッションの悪化を引き起こしてしまう
従って、本発明の目的は0□センサ劣化等により02セ
ンサの出力特性に変化が生じた場合であっても、所望空
燃比への制御精度を良好なものに維持できる内燃機関の
空燃比制御装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上述の課題を解決し、上記目的を達成するために、本発
明においては、第12図に示す如く、内燃機関の排気系
に設けられ、かつ、内燃機関の排ガス中の酸素濃度を検
出して機関に供給された混合気の空燃比に応じた信号を
出力する酸素濃度センサと、 機関に供給された混合気の空燃比に対する酸素濃度セン
サの出力特性に基いて、目標空燃比と前記供給された混
合気の空燃比との偏差と前記酸素濃度センサの出力との
関係を予め記憶した記憶手段と、 前記記憶手段に記憶されている前記関係に用いて、前記
酸素濃度センサの出力に対応して空燃比偏差を求める空
燃比偏差検出手段と、 前記空燃比偏差検出手段により検出された偏差に基いて
空燃比制?illを設定する制御量設定手段と、 前記制御量設定手段により設定された空燃比制御量に基
いて機関に供給される混合気の空燃比を前記目標空燃比
に制御する空燃比制御手段と、前記酸素濃度センサの空
燃比に対する出力特性の変化を検知する特性変化検知手
段と、前記特性変化検知手段の検知結果に対応して、前
記記憶手段に記憶されている前記関係を修正する修正手
段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置と
している。
〔作用] 上記構成によれば、記憶手段に記憶されている目標空燃
比と実際の空燃比との偏差と酸素濃度センサ出力との関
係を用いて得られる空燃比偏差に応して空燃比制御量が
定められ、機関に供給される混合気の空燃比が目標空燃
比にフィードバック僧1 ’<Inされる。
さらに、酸素濃度センサの出力特性の変化が検知される
と、上記関係が修正手段によって修正され、よって空燃
比偏差検出手段で検出される空燃比偏差は常に充分な精
度をもったものに維持でき、従って目標空燃比に対する
制御精度を充分なものに維持できる。
〔実施例] 以下、この発明を具体化した一実施例を図面に従って説
明する。
第1図は本実施例の空燃比制御装置が搭載された車両用
内燃機関(以下、エンジンという)及びその周辺装置を
示す概略系統図である。
エンジン1は大気より空気を吸入するとともに燃料噴射
弁2により噴射される燃料と空気とを混合して吸気ボー
ト3に導く吸気系4と、点火プラグ5にて点火された混
合気の燃焼エネルギをピストン6を介して回転運動とし
て取り出す燃焼室7と、燃焼後のガスを排気ボート8を
介して排出する排気系9とを備えている。
吸気系4は、大気を取入れるエアクリーナ(図示路)、
吸気空気量を制御するスロットルバルブ10、吸気空気
の脈動を平滑化するサージタンク11等により構成され
、サージタンク11には吸気管負圧を検出する吸気圧セ
ンサ12が設けられている。吸入空気量は、図示しない
アクセルペダルに連動したスロットルバルブ10の開度
によって制御される。なお、吸気系4には吸気圧センサ
I2の他に、前記スロットルバルブ10の開度に応じた
信号を出力する開度センサ13a(第2図参照)と、エ
ンジン1のアイドリング時にオン状態となるアイドルス
イッチ13b(第2図参照)とを備えたスロットルポジ
ションセンサ13や、吸気温センサ14等が設けられて
いる。
前記排気系9には、排気中の酸素濃度を検出する起電力
型の酸素濃度センサ(以下、02センサという)15が
設けられている。又、前記エンジン1の各気筒に設けら
れた点火プラグ5は、図示しないクランク軸の回転に同
期してイグナイタ16にて生成される高電圧を起電する
ディストリビュータ17に接続されている。このディス
トリビュータ17には、エン、ジン1の回転数NEに応
じてパルスを発生する回転数センサ18と、気筒判別セ
ンサ19とが設けられている。なお、エンジン1のシリ
ンダブロック1aは、循環する冷却水によって冷却され
ており、エンジンlの運転状態のひとつであるこの冷却
水の温度は、シリンダブロック1aに設けられた冷却水
温センサ20により検出される。
エンジン1の運転状態を検出する上記各センサ信号は、
電子制御回路(以下、ECUという)21に入力され、
前記燃料噴射弁2の燃料噴射量制御、点火プラグ5の点
火時期制御等に用いられる。
ECU21は、第2図に示すように、中央処理装置(C
PU)22a、  リードオンリメモリ (ROM)2
2b、ランダムアクセスメモリ(RAM)22c等を内
蔵したワンチップマイクロコンピュータ22を中心に構
成されている。このマイクロコンピュータ22の入出力
ボートには、前記回転数センサ18、気筒判別センサ1
9、イグナイタ16が直接接続されるとともに、マイク
ロコンピュータ22内部のA/D変換入力回路23と、
バッテリ24を電源として前記02センサ15の検出素
子15aを600°C程度の一定温度に加熱するための
ヒータ15bに通電する電力を制御するヒータ通電制御
回路25と、燃料噴射弁2を駆動する駆動回路26とが
接続されている。
A/D変換入力回路23には、吸気圧センサ12、スロ
ットルポジションセンサ13の開度センf13a、吸気
温センサ14、冷却水温センサ20等のアナログ信号を
出力するセンサが接続されている。従って、CPU22
aはエンジン1の運転状態を反映した種々のパラメータ
をA/D変換入力回路23を介して読み込み、逐次知る
ことができる。又、このA/D変換入力回路23には、
0!センサ15のヒータ15bに電圧を印加するヒータ
通電制御回路25の出力、電流検出用抵抗器2日の端子
電圧の出力及び検出素子15aの端子が接続されており
、ヒータ15bの印加電圧、検出素子15aで発生する
起電力及びヒータ15bに流れる電流を検出することが
できる。
一方、マイクロコンピュータ22は、直接イグナイタ1
6に駆動信号を出力したり、駆動回路26を介して燃料
噴射弁2に制御信号を出力するなどして、これらのアク
チュエータを駆動する。
このように構成した本実施例のECU21においては、
エンジンlの運転状態を読み込んで種々の制御処理を実
行するが、燃料噴射量制御、空燃比制御等に用いるため
、エンジン1の排気中の酸素濃度の検出を行い、その検
出結果に基いて空燃比補正係数の算出を行うようになっ
ている。
次に、このECU21により実行される空燃比補正係数
算出処理を第3図に示すフローチャートに基いて説明す
る。
この空燃比補正係数算出処理は所定時間(この実施例で
は数ms)毎に実行されるものである。
まず、ステップ100にて目標空燃比(理論空燃比(λ
=1))に対するフィードバック(F/B)実行条件が
成立しているかを検出されたエンジン運転状態に基づき
判断する。例えば冷却水温が80℃以上の暖機完了後で
ある、始動後である、スロットル開度が高負荷を示す開
度にない、回転数が高回転(3500rpm以上)でな
い。加速状態でない、燃料カット状態でない等の条件が
すべて成立しているかを判断する。そしてF/B実行条
件が成立していないと判断すると、本処理を終了し、逆
に成立していると判断すると、ステップ110に進み、
°ステップ101では今回の0□センサ15の出力電圧
OXを読み込む。次のステップ102では後述する空燃
比偏差算出パターン選択処理にて選択されたマツプパタ
ーン(第4図参照)がどれかを判断し、そのパターンに
従ってステップ103,104,105のいずれかで理
論空燃比に対する実際の空燃比の空燃比偏差Δλを算出
する。
なお、第4図に示すパターン■、■、■はいずれもRO
M22 b内に予め別々に記憶されており、いずれのパ
ターンもエンジンに供給された混合気の空燃比に対する
。2センサ15の出力特性に基づいて定められており、
また0□センサ15の劣化による出力特性の変化に対応
してそれぞれのパターンが定められている。
続くステップ106ではROM22 b内に記憶した第
5図に示す積分値マツプ及び第6図に示す比例値マツプ
より上記空燃比偏差Δλに対応して積分補正値IN及び
比例補正値PRを求める。
そして、ステップ107に進んでRAM22c内に記憶
している前回の空燃比補正係数FAFに前記ステップ1
06で求めた比例補正値PR及び積分補正値INを加算
するとともに、前回の比例補正値PROを減算して今回
の空燃比補正係数を算出し、次回のルーチンで使用する
空燃比補正係数FAFとしてRAM22 c内に記憶さ
せる。
次にステップ108にて前記ステップ106にて求めた
比例補正値PRを次回のルーチンで使用する比例値補正
量PROとしてRAM22c内に記憶させて、本処理を
終了する。
そして、ECU21は公知の燃料噴射量算出処理におい
て上記の空燃比補正係数算出処理を実行して算出した空
燃比補正係数FAFに基いて吸気圧と回転数とにより定
められた基本噴射時間Tpを乗算補正して実効噴射時間
Teを定めて、さらにバッテリ電圧に応じた無効噴射時
間を加算補正して燃料噴射弁2の駆動パルス時間幅を決
定する。
このようにして定められた駆動パルス時間幅のパルス信
号が噴射弁2に印加されることで、エンジンlに供給さ
れる混合気の空燃比は目標(理論)空燃比近傍にフィー
ドバック制御されるようになる。
ところで、既に述べたように0□センサ15の空燃比に
対する出力特性は劣化(経時変化)により第7図に示す
ように初期の特性■から特性■。
◎へと変化していく。そのために、上述の如く、選択さ
れたマツプパターンを用いて空燃比偏差Δλを算出して
いる。これは劣化を考慮せずに一定のマツプパターンを
用いていたのでは、実際の特性とマツプパターンを定め
たときの特性との相違により、そのときのo2センサ1
5の出力より正しく空燃比偏差Δλを算出できず、空燃
比の制御精度の悪化を引き起こしてしまうからである。
従って、第4図に示した各マツプパターン■、■。
■は各々第7図の各特性■、■、■に基づいて理論空燃
比λ=1を基準として定められている。
次に、0!センサ15の劣化度合に基いて第4図に示す
マツプパターンのいずれを選択するかを決める空燃比偏
差算出パターン選択処理について、第8図により説明す
る。なお、第8図に示す処理も所定時間毎に実行される
。まずステップ200では現在の運転状態がスロットル
バルブ10が高負荷を示す所定開度より開かれていて、
燃料の出力増量が実行されている状態にあるかを判断し
、出力増量中であればステップ201に進んで、現在の
0□センサ15の出力電圧○Xを読み込む。
次にステップ202にて、ステップ201で読み込んだ
0□センサ15の出力電圧OXと前回本処理において読
み込んだ02センサ15の出力電圧OXOとの偏差の絶
対値が所定値により小さいかを判断し、小さい場合は、
ステップ203に進むステップ203ではカウンタCP
Wをインクリメントし、ステップ204にてカウンタC
PWが所定値00以上となっているかを判断する。ステ
ップ204でCPW≧C0と判断した場合はステップ2
05以降に進む。
上述のステップ200〜204の処理では出力増量の制
御が継続して行われていて、増量により空燃比が第7図
の破線■で示す理論空燃比よりリッチな状態でほぼ安定
していることを検出している。そして、このような状態
では第7図に示す如く、0□センサ15が劣化していな
い初期の特性■では0□センサ15の出力電圧OXは■
1を示し、劣化していくに従って、出力電圧OXは■2
 ・■、と低下していく。よって、ステップ205以降
はこれらV、、V、、V、を使って、どのマツプパター
ンを選択するか判断する。
ステップ205では第1の比較電圧(vl+vz)/2
と0□センサ出力電圧OXとを比較し、(■1+Vz)
/2≦OXであれば、はとんど劣化していないと判断し
て、ステップ206にてマツプパターン■を選択する。
また(v、+Vz )/2≦○Xでなければ、ステップ
207にて第2の比較電圧(V2+Vi)/2と02セ
ンサ出力電圧OXとを比較し、(V、 +V3 )/2
≦OXで、ltば、ステップ208に進んで、マツプパ
ターン■を、また(■2+■3)/2≦oXでなければ
、ステップ209に進んでマツプパターン■をそれぞれ
Otセンサ15の劣化度合に応じて選択する。
なお、上記ステップ200,202にて「NO」と判定
された場合は、ステップ210にてカウンタCPWをリ
セットする。
そして上述の各ステップを経てステップ211に進むと
、ステップ211では今回読み込んだ0□センサ出力電
圧OXを次回の処理に備えてOXOとしてRAM22 
C内に記憶してから本処理を終了する。
従って、本実施例によれば、0□センサ15が劣化し、
0□センサ出力特性が変化しても、その変化に対応して
空燃比変化マツプパターンを変更し、その変更したマツ
プパターンを用いてOtセンサ出力より空燃比偏差Δλ
を求めているので、精度よく偏差Δλを求められ、よっ
て実際の空燃比を目標とする理論空燃比に精度よく制御
できるようになる。
次に第9図、第10図、第11図を用いて第2実施例を
述べる。
第9図の処理も所定時間毎に実行されるもので、ステッ
プ300〜304、ステップ306、ステップ307は
上記実施例の第8図図示の処理におけるステップ200
〜204、ステップ210、ステップ211と同一であ
る。そして本処理では、出力増量中における0、センサ
出力電圧OXの安定値■PWをステップ305にて記憶
している。
そして、第10図の処理においては上記実施例の第3図
図示の処理におけるステップ100とステップ101と
同じ処理をステップ400、ステップ401で行った後
、ステップ402において第11図に示す二次元マツプ
より第9図図示の処理により得た安定電圧■PWと02
センサ出力電圧OXとに基づき空燃比偏差Δλを補間算
出する。
なお、第11図のマツプの内容も第7図に示すようなO
tセンサ出力特性に基づいて定められている。
そしてこのようにして求まった偏差Δλに応じて上記実
施例の第3図図示の処理におけるステップ106,10
7.108と同じ処理をステップ403.404.40
5にて実行して、今回の空燃比補正係数FAFを求める
以上の処理によっても第1実施例と同様な作用効果が得
られる。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明によれば、酸素濃度センサの
状態変化等により特性が変化しても、目標空燃比に対す
る実空燃比の空燃比偏差が正確に得られるので、長期に
わたって目標空燃比に精度良く制御できるようになると
いう優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例が備えられたエンジン及びそ
の周辺機器の構成を示す構成図、第2図は第1図図示の
制御回路の構成を示すブロック図、第3図は空燃比補正
係数算出処理を示すフローチャート、第4図、第5図、
第6図は第3図図示の処理で用いられるマツプのパター
ンを示す特性図、第7図は空燃比に対する0□センサの
出力特性を示す特性図、第8図は空燃比偏差算出パター
ン選択処理を示すフローチャート、第9図、第10図は
本発明の第2実施例におけるフローチャート、第11図
は第10図図示の処理に用いられるマツプ内容を示すテ
ーブル、第12図は本発明の概略構成を示すブロック図
である。 1・・・エンジン、2・・・燃料噴射弁、4・・・吸気
系。 9・・・排気系、12・・・吸気圧センサ、15・・・
酸素濃度センサ、18・・・回転数センサ、21・・・
制御回路。 22・・・マイクロコンピュータ、22a・・・CPU
。 22b・・・ROM、22c・・・RAM。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 内燃機関の排気系に設けられ、かつ、内燃機関の排
    ガス中の酸素濃度を検出して機関に供給された混合気の
    空燃比に応じた信号を出力する酸素濃度センサと、 機関に供給された混合気の空燃比に対する酸素濃度セン
    サの出力特性に基いて、目標空燃比と前記供給された混
    合気の空燃比との偏差と前記酸素濃度センサの出力との
    関係を予め記憶した記憶手段と、 前記記憶手段に記憶されている前記関係に用いて、前記
    酸素濃度センサの出力に対応して空燃比偏差を求める空
    燃比偏差検出手段と、 前記空燃比偏差検出手段により検出された偏差に基いて
    空燃比制御量を設定する制御量設定手段と、 前記制御量設定手段により設定された空燃比制御量に基
    いて機関に供給される混合気の空燃比を前記目標空燃比
    に制御する空燃比制御手段と、前記酸素濃度センサの空
    燃比に対する出力特性の変化を検知する特性変化検知手
    段と、 前記特性変化検知手段の検知結果に対応して、前記記憶
    手段に記憶されている前記関係を修正する修正手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 2 請求項1記載の内燃機関の空燃比制御装置において
    、 前記記憶手段には前記関係が予め複数記憶されており、
    前記修正手段は前記特性変化検知手段の検知結果に対応
    して前記記憶手段に記憶されている複数の前記関係のい
    ずれか一つを選択することを特徴とする内燃機関の空燃
    比制御装置。 3 請求項1又は2記載の内燃機関の空燃比制御装置に
    おいて、さらに機関の運転状態を検出する運転状態検出
    手段と、 前記運転状態検出手段にて検出された運転状態が所定の
    運転状態であるとき、前記酸素濃度センサからの出力信
    号とは無関係に機関に供給される混合気の空燃比を前記
    目標空燃比より濃化する空燃比濃化手段とを備えており
    、 前記特性変化検知手段は、前記空燃比濃化手段により混
    合気の空燃比が前記目標空燃比より濃くされている状態
    での前記酸素濃度センサの出力信号により前記出力特性
    の変化を検知することを特徴とする内燃機関の空燃比制
    御装置。 4 請求項1又は2又は3記載の内燃機関の空燃比制御
    装置において、前記目標空燃比は理論空燃比であること
    を特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
JP63229186A 1988-09-13 1988-09-13 内燃機関の空燃比制御装置 Pending JPH0278746A (ja)

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