JPH04124435A - 内燃エンジンの空燃比制御方法 - 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） 本発明は内燃エンジンの空燃比制御方法に関し。

特に排気ガス濃度に略比例する出力特性を備えた排気濃
度センサを用いてエンジンに供給する混合気を目標空燃
比にフィードバック制御するとともに、エンジンの所定
の減速運転時にエンジンへの燃料供給を停止する空燃比
制御方法に関する。

（従来の技術） 排気ガス濃度に比例する出力特性を有する排気濃度セン
サを用いて、エンジンに供給する混合気の空燃比（以下
「供給空燃比」という）を目標空燃比にフィードバック
制御する手法においては、目標空燃比はエンジンの運転
状態に応じて設定される。

ところが、エンジンの所定減速運転時に燃料供給停止（
以下「ツユニルカットＪという）を行う場合、ツユニル
カット終了後の燃料供給再開時に、目標空燃比をその時
のエンジン運転状態に応じた値に直ちに設定すると、制
御系の遅れ等により目標空燃比と前記センサにより検出
した空燃比との偏差に基づくフィードバック制御が適切
に行えないという問題が発生する。

この問題を解決するため、フユエルカソト終了直後は、
目標空燃比をエンジン運転状態に応じた本来設定すべき
値よりリーン側の値に設定し、その後徐々にリッチ側へ
変化させるようにした制御手法が従来提案されている（
特開平２−１１８４２号公報）。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、ツユニルカット期間が比較的短時間であ
った場合には、エンジン運転状態はほとんど変化しない
一方、比較的長時間であった場合には、エンジン運転状
態が変化し、燃料供給再開時に直ちに供給空燃比をリッ
チ方向へ制御した方がよい場合もあり、目標空燃比を一
率にリーン側の値から徐々にリッチ方向へ変更する上記
提案の手法によると、燃料供給再開時に所望の供給空燃
比への迅速な制御が行えないことがあった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、フユエ
ルカソト終了直後の目標空燃比を適切に設定することに
よって供給空燃比を迅速に所望の値に制御することがで
きる空燃比制御方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明は、内燃エンジンの排気
系に設けられ、排気ガス濃度に略比例する出力特性を備
えた排気濃度センサを用いてエンジンに供給する混合気
をエンジンの運転状態に応じた目標空燃比にフィードバ
ック制御するとともに、エンジンの所定の減速運転時に
エンジンへの燃料供給を停止する内燃エンジンの空燃比
制御方法において、エンジンが前記所定の減速運転以外
の運転状態から前記所定の減速運転状態へ移行後所定時
間内は前記目標空燃比を該移行直前の値に保持し、前記
所定時間経過後は路理論空燃比に対応する値に保持し、
エンジンが前記所定の減速運転状態以外の運転状態に移
行したときには、前記保持した値を目標空燃比の初期値
としてフィードバック制御を開始するようにしたもので
ある。

（実施例） 以下本発明の実施例を添付図面に基づいて詳述する。

第１図は本発明の制御方法が適用される制御装置の全体
の構成図であり、同図中１は各シリンダに吸気弁と排気
弁（図示せず）とを各１対に設けたＤＯＨＣ直列４気筒
エンジンである。このエンジン１は、吸気弁及び排気弁
の作動特性（具体的には、弁の開弁時期及びリフト量、
以下［バルブタイミングＪという）を５エンジンの高速
回転領域に適した高速バルブタイミングと、低速回転領
域に適した低速バルブタイミングとに切換可能に構成さ
れている。

エンジン１の吸気管２の途中にはスロットルボディ３が
設けられ、その内部にはスロットル弁３′が配されてい
る。スロットル弁３′にはスロットル弁開度（θＴ）Ｉ
）　センサ４が連結されており、当該スロットル弁３の
開度に応じた電気信号を出力して電子コントロールユニ
ット（以下ｒＥＣＵＪという）５に供給する。

燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁３との間且っ
吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に
設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接
続されていると共にＥＣＵ３に電気的に接続されて当該
ＥＣＵ３がらの信号により燃料噴射の開弁時間が制御さ
れる。

また、ＥＣＵ３の出力側には、前記バルブタイミングの
切換制御を行なうための電磁弁２１が接続されており、
該電磁弁２１の開閉作動がＥＣＵ３により制御される。

電磁弁２１は、パルプタイミングの切換を行う切換機構
（図示せず）の油圧を高／低に切換えるものであり、該
油圧の高／低に対応してバルブタイミングが高速バルブ
タイミングと低速バルブタイミングに切換えられる。前
記切換機構の油圧は、油圧（ＰＯＩＬ）センサ２゜によ
って検出され、その検出信号がＥＣＵ３に供給される。

一方、スロットル弁３の直ぐ下流には管７を介して吸気
管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ８が設けられており、この
絶対圧センサ８により電気信号に変換された絶対圧信号
は前記ＥＣＵ３に供給される。また、その下流には吸気
温（ＴＡ）センサ９が取付けられており、吸気温ＴＡを
検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ３に供給す
る。

エンジン１の本体に装着されたエンジン水温（ＴＷ）セ
ンサ］０はサーミスタ等から成り、エンジン水温（冷却
水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出力してＥ　
ＣｔＪ　５に供給する。エンジン回転数（ＮＥ）センサ
１１及び気筒判別（ＣＹＬ）センサ１２はエンジン１の
図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲に取付けられ
ている。エンジン回転数センサ１］はエンジン１のクラ
ンク軸の１８０度回転毎に所定のクランク角度位置でパ
ルス（以下ＦＴＤＣ信号パルスＪという）を出力し、気
筒判別センサ１２は特定の気筒の所定のクランク角度位
置で信号パルスを出力するものであり、これらの各信号
パルスはＥＣＵ３に供給される。

三元触媒１４はエンジン１の排気管１３に配置されてお
り、排気ガス中のＨＣ，Ｃｏ、ＮＯｘ等の成分の浄化を
行う。排気濃度センサとしての酸素濃度センサ（０下ｒ
ＬＡＦセンサ」という）１５は排気管１３の三元触媒１
４の上流側に装着されており、排気ガス中の酸素濃度に
略比例するレベルの電気信号を出力しＥＣＵ３に供給す
る。

ＥＣＵ３には更に大気圧（ＰＡ）センサ１６゜車速（Ｖ
ＳＰ）センサ１７、クラッチの断続を検出するクラッチ
センサ１８及び変速機のシフト位置を検出するギヤ位置
センサ１９が接続されており、これらのセンサの検出信
号がＥＣＵ３に供給される。

ＥＣＵ、５は各種センサからの入力信号波形を整形し、
電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデ
ジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路５ａ
、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」という）５ｂ、Ｃ
ＰＵ５ｂで実行される各種演算プログラム及び演算結果
等を記憶する記憶手段５Ｃ１前記燃料噴射弁６、電磁弁
２１に駆動信号を供給する出力回路５ｄ等から構成され
る。

ＣＰＵ５ｂは上述の各種エンジンパラメータ信号に基づ
いて、排気ガス中の酸素濃度に応じたフィードバック制
御運転領域やオーブンループ制御運転領域等の種々のエ
ンジン運転状態を判別するとともに、エンジン運転状態
に応じ、次式（１）に基づき、前記ＴＤＣ信号パルスに
同期する燃料噴射弁６の燃料噴射時間Ｔ。Ｕアを演算す
る。

Ｔｏｕｒ＝Ｔｉ　ＸＫＣＭＤＭＸＫＬＡＦＸＫＩ　＋に
２　　”’　（１）ここに、Ｔ１は基本燃料量、具体的
にはエンジン回転数ＮＥと吸気管内絶対圧ＰＢＡとに応
じて決定される基本燃料噴射時間であり、このＴ１値を
決定するためのＴｉマツプが記憶手段５ｃに記憶されて
いる。

ＫＣＭＤＭは、後述する第２図のプログラムによって設
定される修正目標空燃比係数であり、エンジン運転状態
に応じて設定され、目標空燃比を表わす目標空燃比係数
ＫＣＭＤに燃料冷却補正係数ＫＥＴＶを乗算することに
よって算出される。

補正係数ＫＥＴＶは、燃料を実際に噴射することによる
冷却効果によって供給空燃比が変化することを考慮して
燃料噴射量を予め補正するための係数であり、目標空燃
比係数ＫＣＭＤの値に応じて設定される。なお、前記式
（１）から明らかなように、目標空燃比係数ＫＣＭＤが
増加すれば燃料噴射時間Ｔ。Ｕ７は増加するので、ＫＣ
ＭＤ値及びＫＣＭＤＭ値はいわゆる空燃比Ａ／Ｆの逆数
に比例する値となる。

ＫＬＡＦは、空燃比補正係数であり、空燃比フィードバ
ック制御中はＬＡＦセンサ１５によって検出された空燃
比が目標空燃比に一致するように設定され、オーブンル
ープ制御中はエンジン運転状態に応じた所定値に設定さ
れる。

Ｋ、及びに、は夫々各種エンジンパラメータ信号に応じ
て演算される他の補正係数及び補正変数であり、エンジ
ン運転状態に応じた燃費特性、エンジン加速特性等の諸
物件の最適化が図られるような値に設定される。

ＣＰＵ５ｂは更にエンジン運転状態に応じてバルブタイ
ミングの切換指示信号を出力して電磁弁２１の開閉制御
を行なう。

ＣＰＵ５ｂは上述のようにして算出、決定した結果に基
づいて、燃料噴射弁６および電磁弁２１を駆動する信号
を、出力回路５ｄを介して出力する。

第２図は前記目標空燃比係数ＫＣＭＤ及び修正目標空燃
比係数ＫＣＭＤＭを算出するプログラムのフローチャー
トである。本プログラムはＴＤＣ信号の発生毎にこれと
同期して実行される。

ステップ３１１では目標空燃比係数の前回算出値Ｋ　Ｃ
Ｍ　Ｄ　＋−Ｉ、を記憶手段５ｃに格納する。記憶手段
５ｃは、例えば１５個分のＫＣＭＤ値を記憶可能とし、
最大で１５回前に算出されたＫ　ＣＭ　Ｄ値を読み出し
て使用することができるようにしている。ステップＳ１
２ではシストチェンジ中であるか否かを判別する。この
判別は、前記クラッチセンサ１８によってクラッチが接
続されているか否かを検出することによって行う。ステ
ップ５１２の答が肯定（ＹＥＳ）、即ちシフトチェンジ
中のときにはシフトチェンジ終了後の経過時間を計測す
るシフトチェンジデイレイタイマｔｍＫＢＳに所定のシ
フトチェンジデイレイ時間（例えば５００ミリ秒）ｔｍ
ＤＬＹＢｓをセントしてこれをスタートさせ（ステップ
５１３）、更にツユニルカットの継続時間を計測するＦ
／ＣデイレイタイマｔｍＡＦＣに所定のＦ／Ｃデイレイ
タイムｔ　ｍ　Ａ　Ｆ　ＣＤ　Ｌ　Ｙ　（３００ミリ秒
）をセットしてこれをスタートさせ（ステップ５１７）
、ＫＣＭＤの今回値ＫＣＭＤ　Ｍ　＋　Ｎ　ｌを前回値
Ｋ　ＣＭ　Ｄ　＋Ｎ−１１と同じ値に設定しくステップ
５２２）、ステップ３３４に進む。

前記ステップＳ１２の答が否定（ＮＯ）、即ち、シフト
チェンジ中でないときには、シフトチェンジデイレイタ
イマのカウント値が値Ｏか否かを判別する（ステップ５
１４）。この答が肯定（ＹＥＳ）、即ちシフトチェンジ
終了後、所定時間ｔ　ｍ　Ｄ　Ｌ　ＹＢＳ経過したとき
は、直ちにステップＳ１８に進み、この答が否定（Ｎｏ
）、即ちシフトチェンジ終了後、所定時間ｔ　ｍ　Ｄ　
Ｌ　Ｙ　Ｂ　Ｓ経過していないときには、バルブタイミ
ングが変更されたか否かを判別する（ステップ５１５）
。ステップ５１５の答が否定（Ｎｏ）のときには、前記
ステップ３１７に進み、肯定（ＹＥＳ）のときにはシフ
トチエ〉ジディレイタイマｔ　ｍ　Ｋ　Ｂ　Ｓを値０に
リセットしてステップ３１８に進む。

このように、シフトチェンジ中及びシフトチェンジ終了
後所定時間ｔｍＤＬＹＢｓ経過前は、目標空燃比係数Ｋ
ＣＭＤは前回値に保持される。ただし、バルブタイミン
グが変更されたときには、直ちにステップ３１８に進む
。これにより、シフトチェンジ中及びシフトチェンジ直
後のエンジン運転状態の変動によって目標空燃比が大き
く変動し、供給空燃比が所望の値からずれることを防止
することができる。また、本実施例では高速バルブタイ
ミングを選択したときには、ＫＣＭＤ値を理論空燃比（
Ａ／Ｆ＝１４．７）よりリーン側の値に設定しないよう
にしている（いわゆるリーンバーンを禁止している）が
、バルブタイミングが変更されたときＫＣＭＤ値の前回
値保持を継続すると高速バルブタイミング選択時にリー
ンバーンが実行される場合があるため、かかる事態を回
避すべく、バルブタイミング変更時は直ちにＫＣＭＤ値
の前回値保持を中止するようにしている。

ステップ３１８では、ツユニルカント中か否かを判別し
、その答が肯定（ＹＥＳ）のときには、ＴＤＣカウンタ
ＮＦＢに所定値ＮＴＤＣＸ　（例えば６）をセントしく
ステップ３１９）、Ｆ／Ｃデイレイタイマｔ　ｍ　Ａ　
Ｆ　Ｃのカウント値が値Ｏか否かを判別する（ステップ
５２０）。ＴＤＣカウンタＮＦＢは、ツユニルカット終
了後のＴＤＣ信号パルス数に応じて空燃比フィードバッ
ク制御の制御ゲインを変更するために設けられている。

ステップ５２０の答が否定（Ｎｏ）、即ちツユニルカッ
ト継続期間が前記所定時間ｔｍＡＦＣＤＬＹ未満のとき
には、前記ステップ３２２に進み、ＫＣＭＤ値を前回値
に保持する。ステップＳ２０の答が肯定（ＹＥＳ）、即
ちツユニルカットが所定時間ｔｍＡＦＣＤＬＹ以上継続
したときには、ＫＣＭＤ値を略理論空燃比ＣＡ／Ｆ　＝
１４．７）に相当する所定値Ｋ　ＣＭＤ　Ｆ　Ｃに設定
してステップ３３３に進む。

上述のように、ツユニルカット継続期間が短時間（ｔ　
ｍ　Ａ　Ｆ　ＣＤ　Ｌ　Ｙ未満）のときには、ＫＣＭＤ
値は前回値に保持され、ツユニルカット継続期間がｔｍ
ＡＦＣＤＬＹ以上のときには、略理論空燃比相当の所定
値Ｋ　ＣＭＤ　Ｆ　Ｃに設定されるので、ツユニルカッ
ト終了直後の供給空燃比を適切に制御することができる
。即ち、ツユニルカット継続期間が短時間の場合には、
エンジン運転状態がほとんど変化しないので、ツユニル
カット直前の値からフィードバック制御を開始すること
により、迅速に所望の供給空燃比を得ることができる。

また、ツユニルカット継続期間が長時間の場合には、Ｋ
ＣＭＤ値は略中心値に設定されるので、ツユニルカット
終了後のエンジン運転状態に応じて設定されるＫＣＭＤ
値がリーン側又はリッチ側のいずれも側の値であっても
、迅速に追従することができる。

前記ステップ３１８の答が否定（ＮＯ）、即ちツユニル
カット中でないときには、ＫＣＭＤの前回値ＫＣＭＤ＋
、、−ｏと、ＬＡＦセンサ１５の出力に基づいて算出さ
れ、検出された空燃比を表わす当量比（以下「検出空燃
比」という）の前回算出値ＫＡＣＴ、Ｎ、、との偏差の
絶対値が所定値ＤＫＡＦＣ（例えばＡ／Ｆ換算で０．８
に相当する値）以下か否かを判別する（ステップ５２３
）。その答が肯定（ＹＥＳ）、即ち前記偏差が所定値Ｄ
　Ｋ、　ＡＦＣ以下のときには、ＴＤＣカウンタＮＦＢ
のカウント値を値０にリセットする（ステップ５２５）
方、否定（ＮＯ）のときにはＮＦＢのカウント値を値１
だけデクリメントして（ステップ５２４）、ステップＳ
２６に進む。

ステップ３２３〜Ｓ２５により、ツユニルカット終了直
後において、目標空燃比係数ＫＣＭＤと検出空燃比ＫＡ
ＣＴとの偏差が大きい（ＤＫＡＦＣ以上）ときには、Ｔ
ＤＣカウンタＮＦＢのカウント値は値１以上となり、空
燃比フィードバック制御の制御ゲインがＮＦＢ＝Ｏのと
きより大きな値に設定される。

ステップＳ２６では、前記Ｆ／Ｃデイレイタイマに所定
時間ｔ　ｍ　Ａ　Ｆ　ＣＤ　Ｌ　Ｙをセットしてこれを
スタートさせ、次いで目標空燃比係数の基準値ＫＢＳＭ
の算出処理（ステップ５２７）及びエンジンが所定の高
負荷運転状態にあるとき適用される高負荷目標値ＫＷＯ
Ｔの算出処理（ステップ５２８）を行い、ステップＳ２
９に進む。

ステップＳ２７において基準値ＫＢＳＭは、通常はエン
ジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定
されたＫＢＳＭマツプから読み出されるが、エンジン冷
却水温ＴＷが低い場合にはエンジン冷却水温ＴＷ及び吸
気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定されたＫＴＷＬＡＦマ
ツプから読み出された値に設定される。ＫＢＳＭマツプ
は、高速バルブタイミング選択時に使用される高速バル
ブタイミング用マツプと、低速バルブタイミング選択時
に使用される低速バルブタイミング用マツプとが設けら
れている。

ステップＳ２８において高負荷目標値ＫＷＯＴは、エン
ジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定
されたＫＷＯＴマツプから読み出される。ＫＷＯＴマツ
プも高速バルブタイミング用と低速バルブタイミング用
とが設けられている。

ステップＳ２９では、エンジンが所定の高負荷運転状態
にあるとき値１に設定されるフラグＦＷＯＴが値１であ
るか否かを判別し、その答が否定（Ｎｏ）、即ちエンジ
ンが所定高負荷運転状態にないときには、前記ステップ
Ｓ２７で算出した基準値ＫＢＳＭを目標空燃比係数の今
回値Ｋ　ＣＭ　Ｄ　＋＋１＋としてステップ３３３に進
む。ステップＳ２９の答が肯定（ＹＥＳ）、即ちエンジ
ンが所定高負荷運転状態にあるときには、前記高負荷目
標値ＫＷＯＴが基準値ＫＢＳＭ以上か否かを判別する（
ステップ５３０）。この答が否定（Ｎｏ）、即ちＫＷＯ
Ｔ＜ＫＢＳＭのときには前記ステップＳ３２に進み、こ
の答が肯定（ＹＥＳ）、即ちＫＷＯＴ≧ＫＢＳＭのとき
には、Ｋ　ＣＭ　Ｄ　（Ｍｌ　＝　Ｋ　Ｗ　ＯＴとして
ステップ５３３に進む。

このように、目標空燃比係数Ｋ　ＣＭ　Ｄ　ｔＮ、は。

エンジンが所定高負荷運転状態以外の状態にあるときに
は、基準値ＫＢＳＭに設定され、エンジンが所定高負荷
運転状態にあるときには、基準値ＫＢＳＭ又は高負荷目
標値ＫＷＯＴのいずれか値の大きい方に設定される。

ステップ３３３では、ＫＣＭＤ値のリミット処理を行う
。このリミット処理は、ＫＣＭＤの前回値と今回値の差
が、エンジン運転状態に応じて設定される上限値を超え
ないようにして、ＫＣＭＤ値を急激に変更しないように
するものである。ただし、ＫＣＭＤ値が理論空燃比より
リーン側にある場合において、アクセルペダルが急激に
踏み込まれたようなときには、理論空燃比相当の値まで
直ちに増加させるようにしている。

ＫＣＭＤリミット処理の後、ステップ３３４では、燃料
冷却補正係数ＫＥＴＶをＫＣＭＤ値に応じて設定された
テーブルから読み出し、ＫＣＭＤ値に乗算することによ
って、修正目標空燃比係数ＫＣＭＤＭを算出する（ステ
ップ５３５）。次いでＫＣＭＤＭ値のリミットチエツク
を行ない本プログラムを終了する。このリミットチエツ
クでは、ＫＣＭＤＭ値が所定の上下限値の範囲内にある
か否かが判別され、該範囲外の値のときには、ＫＣＭＤ
Ｍ値がその上限値又は下限値に設定される。

本プログラム実行後、空燃比フィートバンク制御が可能
なエンジン運転状態においては、Ｐ回前に算出された目
標空燃比係数Ｋ　ＣＭ　Ｄ　ｔＮ−ｐ＋と、前記検出空
燃比の今回値Ｋ　Ａ　ＣＴ　＋Ｎ＋とが一致するように
、空燃比補正係数Ｋ　＋−１ＡＦが算出される。

（発明の効果） 以上詳述したように本発明によれば、エンジンがツユニ
ルカットを行う所定の減速状態以外の運転状態から該所
定減速状恕へ移行後所定時間内は、目標空燃比は移行直
前の値に保持され、所定時間経過後は略中心値に設定さ
れるので、ツユニルカット終了直後の供給空燃を適切に
制御することができるという効果を奏する。即ち、ツユ
ニルカット継続期間が短時間の場合には、エンジン運転
状態がほとんど変化しないので、ツユニルカット直前の
値からフィードバック制御を開始することにより、迅速
に所望の供給空燃比を得ることができる。また、ツユニ
ルカット継続期間が長時間の場合には、目標空燃比は略
中心値に設定されるので、１プゴルカツト終了後のエン
ジン運転状態に応じて設定される目標空燃比がリーン側
又はリッチ側のいずれの側であっても、迅速に追従する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御方法を適用する燃料供給制御装置
の全体構成図、第２図は目標空燃比係数（ＫＣＭＤ）及
び修正目標空燃比係数（ＫＣＭＤＭ）を算出するプログ
ラムのフローチャートである。 １・・・内燃エンジン、５・・・電子コントロールユニ
ット（ＥＣＵ）、６・・・燃料噴射弁、１５・・・排気
濃度センサ（酸素濃度センサ）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、内燃エンジンの排気系に設けられ、排気ガス濃度に
   略比例する出力特性を備えた排気濃度センサを用いてエ
   ンジンに供給する混合気をエンジンの運転状態に応じた
   目標空燃比にフィードバック制御するとともに、エンジ
   ンの所定の減速運転時にエンジンへの燃料供給を停止す
   る内燃エンジンの空燃比制御方法において、エンジンが
   前記所定の減速運転以外の運転状態から前記所定の減速
   運転状態へ移行後所定時間内は前記目標空燃比を該移行
   直前の値に保持し、前記所定時間経過後は略理論空燃比
   に対応する値に保持し、エンジンが前記所定の減速運転
   状態以外の運転状態に移行したときには、前記保持した
   値を目標空燃比の初期値としてフィードバック制御を開
   始することを特徴とする内燃エンジンの空燃比制御方法
   。