JPH03271541A - 内燃機関の空燃比フィードバック制御装置 - 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、内燃機関の空燃比フィードバック制御装置に
関する。

〈従来の技術） 内燃機関においては、排気浄化のため、排気系に三元触
媒を設けるが、この三元触媒を有効に機能させるために
は、三元触媒の転換効率が最も良い空燃比（触媒転換点
）を目標空燃比としてこれに制御する必要があり、この
ため、通常は理論空燃比に制御している。

例えば、電子制御燃料噴射装置に用いられる燃料噴射弁
は、機関の回転に同期して与えられる駆動パルス信号に
よって開弁じ、その量弁時間中、所定圧力の燃料を噴射
することになっている。従って、燃料噴射量は駆動パル
ス信号のパルス巾により制御され、このパルス巾をＴｉ
として燃料噴射量に相当する制御信号とすれば、目標空
燃比である理論空燃比を得るために、Ｔｉは次式によっ
て定められる。

Ｔｉ＝Ｔｐ−ＣＯＥＦ・α十Ｔｓ 但し、Ｔｉは基本燃料噴射量に相当する基本パルス巾で
便宜上基本燃料噴射量と呼ぶ。Ｔｐ＝Ｋ・Ｑ／Ｎで、Ｋ
は定数、Ｑは機関吸入空気流量、Ｎは機関回転数である
。Ｃ０ＥＦは水温補正、加速補正等の各種補正係数であ
る。αは後述する空燃比フィードバック制御のための空
燃比フィードバック補正係数である。Ｔｓは電圧補正分
で、バッテリ電圧の変動による燃料噴射弁の噴射流量変
化を補正するためのものである。

空燃比フィードバック制御については、排気系に０□セ
ンサを設けて実際の空燃比を検出し、空燃比が理論空燃
比（λ＝１）よりリッチかリーンかをスライスレベルに
より判定して制御するわけであり、このため、前記の空
燃比フィードバック補正係数αというものを定めて、こ
のαを変化させることにより理論空燃比に保っている。

ここで、空燃比フィードバック補正係数αΦ値は比例・
積分制？Ｉ　（Ｐ　Ｉ制？ｉ［ｌｌ）により変化させ、
安定した制御としている（実開平１−１６６７４０号公
報参照）。

すなわち、０２センサの出力電圧とスライスレベル電圧
とを比較して空燃比のリーン・リッチを判定し、例えば
空燃比がリーン（リッチ）の場合には始めに所定の比例
骨（Ｐ分）だけ上げて（下げて）、それから所定時間毎
に所定の積分分（１分）ずつ徐々に上げて（下げて）い
き、空燃比を理論空燃比に近づけるよう制御する。

尚、比例・積分制御のＰ分及び１分は、ＮとＴｐとをパ
ラメータとする４ｘ４＝１６格子程度のマツプにより設
定していた。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、燃料性状、具体的には重・軽質等により
、排気組成が変化する。

このため、第７図に示すように、通常燃料の場合は、０
□センサ出力反転点Ｓ０と触媒転換点Ｍ０とが一致する
が、重質燃料の場合は、これらが共にリッチ側に移動す
るも移動量が異なる結果、０２センサ出力反転点Ｓ、と
触媒転換点Ｍ１との間にズレＥを生じてしまい、空燃比
フィードバック制御が適切なものとならないという問題
点があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑み、燃料性状に
かかわらず、最適な空燃比フィードバック制御を行うこ
とができるようにすることを目的とする。

（課題を解決するための手段〉 このため、本発明は、第１図に示すように、機関排気成
分を検出しこれにより機関吸入混合気の空燃比のリーン
・リッチに応じて信号を出力する空燃比検出手段（ａ）
と、空燃比がリッチからリーンに反転した時に空燃比フ
ィードバック補正係数を所定の第１比例分増大させる空
燃比フィードバック補正係数第１比例制御手段（ｂ）と
、空燃比がリーンからリッチに反転した時に空燃比フィ
ードバック補正係数を所定の第２比例分減少させる空燃
比フィードバック補正係数第２比例制御手段（Ｃ）と、
空燃比のリーン・リッチに応じ空燃比フィードバッタ補
正係数を所定時間毎に所定の積分分増大又は減少させる
空燃比フィードバック補正係数積分制御手段（ｄ）と、
機関への燃料供給手段による燃料供給壁をそのときの空
燃比フィードバック補正係数で補正する燃料供給量補正
手段（ｅ）とを備える内燃機関の空燃比フィードバック
制御装置において、下記げ）、（ｇ）の手段を設ける構
成とする。

（ｆ）　　使用燃料の性状を検出する燃料性状検出手段 （（至）検出された燃料性状に応じて前記第１比例分と
前記第２比例分との比を変化させるように前記第１比例
分及び前記第２比例分をそれぞれ設定する比例分設定手
段 （作用〉 上記の構成においては、使用燃料の性状に応じで、空燃
比フィードバック制御におけるリッチからリーンへの反
転時の第１比例分とリーンからりッチへの反転時の第２
比例分の比を変化させる。

ここで、第１比例分の方を大きくすれば、検出される空
燃比のリーン・リッチの反転点にかかわらず空燃比をリ
ッチ側へ制御でき、逆に、第２比例分の方を大きくすれ
ば、検出される空燃比のリーン・リッチの反転点にかか
わらず空燃比をリーン側へ制御できる。

従って、使用燃料の性状に応じた触媒転換点に一致させ
る方向に空燃比フィードバック制御を補正することが可
能となる。

〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を説明する。

第２図において、機関１には、エアクリーナ２から、ア
クセルペダルに連動するスロットル弁３を介し、さらに
吸気マニホールド４を介して、空気が吸入される。

燃料供給手段としては、吸気マニホールド４のブランチ
部に各気筒毎に燃料噴射弁５が設けられている。燃料噴
射弁５はソレノイドに通電されて開弁じ通電停止されて
閉弁する電磁式燃料噴射弁であって、後述するコントロ
ールユニット１０からの駆動パルス信号により通電され
て開弁じ、図示しない燃料ポンプにより圧送されてプレ
ッシャレギュレータにより所定の圧力に調整された燃料
を噴射する。

機関１の燃焼室には点火栓６が設けられていて、これに
より火花点火して混合気を着火燃焼させる。

機関１からは排気マニホールド７を介して排気が排出さ
れ、三元触媒８にて浄化される。

コントロールユニット１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ。

ＲＡＭ等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備
え、各種のセンサからの入力信号に基づいて演算処理し
、燃料噴射弁５の作動を制御する。

前記各種のセンサとしては、スロットル弁３上流の吸気
通路に熱線式のエアフローメータ１１が設けられていて
、吸入空気流量Ｑを検出する。

また、クランク角センサ１２が設けられていて、例えば
４気筒の場合、クランク角１８０°毎の基準信号ＲＥＦ
とクランク角１〜２°毎の単位信号ＰＯ３とを出力する
。ここで、基準信号ＲＥＦの周期、あるいは所定時間内
における単位信号ＰＯ３の発生数を計測することにより
、機関回転数Ｎを算出可能である。

また、空燃比検出手段として、排気マニホールド７の集
合部にｏ２センサ１３が設けられている。

この０２センサ１３は、大気中の酸素濃度（一定）と排
気中の酸素濃度との比に応じた電圧信号を出力し、混合
気を理論空燃比で燃焼させたときを境として起電力が急
変する公知のセンサである。

さらに、燃料性状検出手段として、燃料性状センサ１４
が設けられている。この燃料性状センサ１４は燃料通路
中に一対の電極を設けてなり、電極間の抵抗値の変化に
より燃料の重・軽質を検出することができる。

ここにおいて、コントロールユニット１０に内蔵された
マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）は、第３図〜第５図に
示すフローチャート（燃料噴射量演算ルーチン、比例・
積分制御ルーチン、比例分設定ルーチン）に基づ＜ＲＯ
Ｍ上のプログラムに従って、演算処理を行い、燃料噴射
量を制御する。

次に第３図〜第５図のフローチャートを参照しつつコン
トロールユニット１０内のマイクロコンピュータの演算
処理の様子を説明する。

第３図の燃料噴射量演算ルーチンにおいて、ステップ１
（図にはＳｌと記しである。以下同様）ではエアフロー
メータ１１からの信号によって得られる吸入空気流量Ｑ
とクランク角センサ１２からの信号によって得られる機
関回転数Ｎとから基本燃料噴射量Ｔｐ　＝Ｋ　−Ｑ／Ｎ
　（Ｋは定数）を演算する。ステップ２では必要に応し
各種補正係数Ｃ０ＥＦを設定する。ステップ３ではバッ
テリ電圧に基づいて電圧補正分子ｓを設定する。ステッ
プ４では後述する第４図の比例・積分制御ルーチンによ
って設定されている現在の空燃比フィードバック補正係
数αを読込む。

次のステップ５では燃料噴射量Ｔｉを次式に従って演算
する。

Ｔｉ＝Ｔｐ−ＣＯＥＦ・α＋Ｔｓ この演算における空燃比フィードバック補正係数αによ
る補正の部分が燃料供給量補正手段に相当する。

このようにして燃料噴射量Ｔｉが演算されると、このＴ
ｉのパルス巾の駆動パルス信号が機関回転に同期した所
定のタイミングで燃料噴射弁５に出力され、燃料噴射が
行われる。

次に第４図の比例・積分制御ルーチンについて説明する
。尚、このルーチンは所定時間毎にタイマ割込みにより
実行される。

ステップ１１では０□センサ１３の出力電圧ＶＯ２と理
論空燃比相当のスライスレベル電圧Ｖ　ＲＥＦとを比較
することにより空燃比のリーン・リッチを判定する。

空燃比がリーン（Ｖｏ２＜Ｖ□Ｆ）のときは、ステップ
１２へ進んでリッチからリーンへの反転時（反転直後）
であるか否かを判定し、反転時にはステップ１３へ進ん
で空燃比フィードバック補正係数αを前回値に対し所定
の第１比例分ＰＲ増大させる。反転時以外のときはステ
ップ１４へ進んで空燃比フィードバック補正係数αを前
回値に対し所定の積分分Ｉ増大させる。

空燃比がリッチ（Ｖｏｚ＞−ＶＢＦ）のときは、ステッ
プ１５へ進んでリーンからリッチへの反転時（反転直後
）であるか否かを判定し、反転時にはステップ１６へ進
んで空燃比フィードバック補正係数αを前回値に対し所
定の第２比例分ＰＬ減少させる。反転時以外のときはス
テップ１７へ進んで空燃比フィードバック補正係数αを
前回値に対し所定の積分分Ｉ減少させる。

ここで、ステップ１１．１２での判定に基づくステップ
１３の実行が空燃比フィードバック補正係数第１比例制
御手段に相当し、ステップ１１．１５での判定に基づく
ステップ１６の実行が空燃比フィードバック補正係数第
２比例制御手段に相当し、またステップ１４．１７の実
行が空燃比フィードバック補正係数積分制御手段に相当
する。

次に第５図の比例設定ルーチンについて説明する。この
ルーチンは所定時間毎にタイマ割込みにより実行され、
これにより設定される第１比例分Ｐ１及び第２比例分Ｐ
Ｌが第４図の比例・積分制御ルーチンにおいて用いられ
る。従って、このルーチンが比例分設定手段に相当する
。

ステップ２１では燃料性状センサ１４がらの信号に基づ
いて燃料の重・軽質割合を検出する。

ステップ２２では機関回転数Ｎ、基本燃料噴射量Ｔｐ及
び重・軽質より、マツプを参照して、第１比例分Ｐｉ及
び第２比例分ＰＬを設定する。

ここで、マツプは、機関回転数Ｎ及び基本燃料噴射量Ｔ
Ｐをパラメータとして第１比例分Ｐ、及び第２比例分Ｐ
、を定めたものであるが、重質（Ｆ１２０）、通常（Ｆ
ｌｏｏ）、軽質（Ｆ２Ｏ）に対応して、３種設けられて
いて、こられの間で第１比例分Ｐ、及び第２比例分Ｐ、
の比を変化させである。

すなわち、通常（Ｆｌｏｏ）マツプにおいてＰＲ＝ＰＬ
とすれば、重質（Ｆ１２０）マツプにおいてはＰ　＊　
＜　Ｐｔとし、軽質（Ｆ２Ｏ）マツプにおいてはＰ　Ｒ
＞　Ｐ　Ｌとしである。

尚、マツプ間の値は補間演算により求める。

ステップ２３では検索により設定された第１比例分ＰＲ
及び第２比例分ＰＬをレジスタにセットし、第４図の比
例・積分制御ルーチンにて使用させる。

従って、例えば重質燃料の場合は、ＰＩ　＜ＰＬに設定
され、第６図に示すように、空燃比フィードバック補正
係数αがリーン側で制御されるようになる。これにより
、第７図に示したように、０□センサ出力反転点が３１
であっても、ズレＥに相当するの分、空燃比をリーン側
に制御して、触媒転換点Ｍ０に近づけることができ、触
媒転換効率の向上により、排気性能を向上させることか
できる。

尚、積分分Ｉの設定についてｔよ説明を省略したが、機
関回転数Ｎ及び基本燃料噴射量Ｔｐによりマツプを参照
して設定する。

また、燃料性状として、重・軽質の他、アルコール含有
量を検出して制御することが考えられ、この場合も同様
のセンサを用いて検出し、同様の方向に制御すればよい
。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、重・軽質等の燃料
性状により、空燃比フィードバンク制御の比例骨を設定
して、リッチ方向とリーン方向との比を変化させること
により、空燃比のリーン・リッチの検出点と触媒転換点
とのズレを補正することができ、触媒転換効率の向上に
より、排気性能の向上を回ることができるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第２図は
本発明の一実施例を示すシステム図、第３図〜第５図は
制御内容を示すフローチャート、第６図は制御特性を示
す図、第７図は重・軽質による０２センサ出力反転点及
びと触媒転換点の変化の様子を示す図である。 １・・・機関　　５・・・燃料噴射弁　　１０・・・コ
ントロールユニット　　１１・・・エアフローメ−９１
２・・・クランク角センサ　　１３・・・０□センサ　
　１４・・・燃料性状センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関排気成分を検出しこれにより機関吸入混合気の空燃
   比のリーン・リッチに応じた信号を出力する空燃比検出
   手段と、空燃比がリッチからリーンに反転した時に空燃
   比フィードバック補正係数を所定の第１比例分増大させ
   る空燃比フィードバック補正係数第１比例制御手段と、
   空燃比がリーンからリッチに反転した時に空燃比フィー
   ドバック補正係数を所定の第２比例分減少させる空燃比
   フィードバック補正係数第２比例制御手段と、空燃比の
   リーン・リッチに応じ空燃比フィードバック補正係数を
   所定時間毎に所定の積分分増大又は減少させる空燃比フ
   ィードバック補正係数積分制御手段と、機関への燃料供
   給手段による燃料供給量をそのときの空燃比フィードバ
   ック補正係数で補正する燃料供給量補正手段とを備える
   内燃機関の空燃比フィードバック制御装置において、使
   用燃料の性状を検出する燃料性状検出手段と、検出され
   た燃料性状に応じて前記第１比例分と前記第２比例分と
   の比を変化させるように前記第１比例分及び前記第２比
   例分をそれぞれ設定する比例分設定手段とを設けたこと
   を特徴とする内燃機関の空燃比フィードバック制御装置
   。