JPH04143436A - 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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JPH04143436A
JPH04143436A JP2268097A JP26809790A JPH04143436A JP H04143436 A JPH04143436 A JP H04143436A JP 2268097 A JP2268097 A JP 2268097A JP 26809790 A JP26809790 A JP 26809790A JP H04143436 A JPH04143436 A JP H04143436A
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幸生 宮下
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Atsushi Matsubara
篤 松原
Kunio Noguchi
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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) 本発用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の空燃比を目標空
燃比にフィードバック制御する空燃比制御方法に関する
(従来の技術) 排気ガス濃度に略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
ク制御する空燃比制御方法において、排気濃度センサに
よって検出した空燃比と目標空燃比との偏差に応じた比
例項(P項)、積分項(1項)及び微分項(D項)を算
出し、これらのPID項によって供給空燃比をフィード
バック制御するようにしたものが従来提案されている(
特開昭62−251443号公報)。
(発明が解決しようとする課1w) しかしながら、上記提案の手法においては、PID項の
算出に使用されるフィ、−ドパツクゲインは、エンジン
回転数及び前記偏差に応じて設定され、他のエンジン運
転状態を考慮した設定がなされないため、以下のような
不具合が発生していた。
即ち、エンジンの所定加速運転時に燃料供給量の増量(
以下「加速増量」という)を行う場合、加速増量中は排
気濃度センサによる検出空燃比は目標空燃比に対してリ
ッチ側へずれるが、このずれに対応して燃料供給量を迅
速に減少させると、加速増量終了直後において供給空燃
比のリーン方向へのずれが大きくなり、エンジンの運転
性を悪化させるという不具合があった。
本発明はかかる不具合を解消するためなされたものであ
り、加速増量実行中において空燃比のフィードバック制
御を適切に行い、特に加速増量終了直後における運転性
の悪化を防止することができる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。
(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
えた排気濃度センナを用いてエンジンに供給する混合気
の空燃比を目標空燃比にフィードバック制御するととも
に、エンジンの所定の加速運転時にエンジンに供給する
燃料量を増量する内燃エンジンの空燃比制御方法におい
て、前記フィードバック制御による空燃比の補正速度は
、エンジンが前記所定の加速運転状態にあるときには、
該加速運転状態以外の運転状態にあるときよりも小さな
値に設定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、エンジンl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(θTH)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との間且つ
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からの信号により燃料噴射の開弁時間が制御さ
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(TV)セ
ンサ10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EC
U3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11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rTDC信号パルス」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(以下r
LAF−1?ンサJという)15は排気管13の三元触
媒14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rCPUJ 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5c、前記燃料噴射弁6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。L17を演算
する。
TOUT=TiXKCMDMXKLAFXKl+に2 
 ・= (1)ここに、Ti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Ti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、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。L12は増加するので、K
CMD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、後述する第2図のプログラムにより算出さ
れる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。
K1及びに2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緒
特性の最適化が図られるような値に設定される。
CPU5bは上述のようにして算出した結果に基づいて
、燃料噴射弁6を駆動する信号を、出力回路5dを介し
て出力する。
第2図は前記空燃比補正係数KLAFを算出するプログ
ラムのフローチャートであり、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S21では、排気ガスの到達遅れをTDC信号
の発生回数で示す遅れTDC変数PTDCを吸気管内絶
対圧PBAに応じて設定されたPTDCテーブルから読
み出す。PTDCテーブルは、エンジンに供給された混
合気がLAFヤンセン5に到達するまでの遅れが、吸気
管内圧力に応じて変化することに着目して設定されてお
り、吸気管内絶対圧PBAが高いほど小さな値に設定さ
れている。
ステップS22では、空燃比フィードバック制御実行中
値1に設定されるフラグFLAFFBがTDC信号の前
回発生時(本プログラムの前回実行時)に値1であった
か否かと判別し、その答が肯定(YES)のときには直
ちにステップS24に進み、否定(No)のときには、
LAFセンサ15によって検出された空燃比を示す当量
比(以下単に「検出空燃比」という)と目標空燃比KC
MDとの偏差の前回算出値D K A F tH−4,
を値0とするとともに、P回前の目標空燃比係数KCM
D +N−p+を検出空燃比の今回値K A CT +
Nlに設定して(ステップ323)、ステップS24に
進む。
ここで「P」は前記ステップS21で算出したPTDC
値に等しい。
ステップ324では、P回前の目標空燃比係数KCM 
D +N−p+から検出空燃比の今回値K A CT 
+Nlを減算することによって、前記偏差の今回値DK
AF+Nlを算出する。ステップ323を経由して本ス
テップに至ったときにはK CM D LN−0=KA
 CT +Nlであるから、D K A F t、l+
 = 0となる。
ステップS25では、間引きTDC変数NITDCが値
0であるか否かを判別し、その答が否定(NO)のとき
には、NITDCを値1だけデクリメントして(ステッ
プ526)、本プログラムを終了する。間引きTDC変
数NITDCは、TDC信号がエンジン運転状態に応じ
て設定された間引き数Nlだけ発生する毎に空燃比補正
係数KLAFの更新を行うための変数であり、ステップ
S25の答が肯定(YES)、即ちNITDC=0とと
きには、ステップ527以下に進んでKLAF値の更新
を行う。
ステップ327では、第3図のプログラムにより、フィ
ードバックゲインに相当する比例項(P項)係数KP、
積分項(1項)係数KI、微分項(D項)係数KD及び
前記間引き数Nlの算出を行う。
第3図のステップS41ではエンジンがアイドル状態に
あるか否かを判別し、その答が肯定(YES)のときに
は、間引き数Nl及び係数KI。
KP、KDの各位をそれぞれアイドル用の所定値NI 
IDL、KIIDL、KPIDL、KDIDL(例えば
それぞれ4.0.063. 0. 0) !:設定する
(ステップ542)。ステップ541の答が否定(No
)、即ちエンジンがアイドル状態にないときには、ツユ
ニルカット直後が否かを判別する(ステップ543)。
ここでツユニルカット直後とは、ツユニルカット終了後
所定TDC数経過するまでの期間(所定期間)をいい、
ステップS43の答が肯定(YES)、即ちツユニルカ
ット直後のときには、NI、Kl、KP、KDの各位を
それぞれツユニルカット直後用の所定値NIAFC,K
IAFC,KPAFC,KDAFC(例えばそれぞれ2
.0.6.1.2.0.8)に設定する(ステップ54
4)。
ここでツユニルカット直後用の間引き数NIAFCは、
前記所定期間経過後の値より小さな値に設定され、PI
D項係数KPAFC,KIAFC。
KDAFCはより大きな値に設定されている。これは、
ツユニルカット中は、空燃比補正係数に−LAFを一定
値として、フィードバック制御を停止していることを考
慮したものであり、上記設定により、ツユニルカット終
了直後における検出空燃比と目標空燃比との偏差DKA
Fに応じた供給空燃比の補正の速度が大きくなり、供給
空燃比を目標空燃比へ迅速に追従させることができる。
その結果、ツユニルカット終了直後における排気ガス特
性や運転性の悪化を防止することができる。
前記ステップS43の答が否定(NO)、即ちツユニル
カット直後でないときには、加速増量(エンジンの加速
時における燃料増量)中であるか否かを判別する(ステ
ップ545)。この答が肯定(YES)のときには、N
l、KI、KP。
KDの各位をそれぞれ加速増量時用の所定値NIACC
,KIACC,KPACC,KDACC(例えばそれぞ
れ4.0.063. O,O)に設定する(ステップ8
46)。
加速増量時用の間引き数NIACCは、エンジンが他の
運転状態にあるときより大きな値に設定され、P I 
D項係数KPACC,KIACC,KDACCはより小
さな値に設定される。これは加速増量中においては、他
の加速燃料増量係数により検出空燃比は目標空燃比に対
してリッチ側へずれるが、このずれに対応して迅速に空
燃比補正係数KLAFを変更すると、加速増量が終了し
たとき供給空燃比のリーン方向へのずれが大きくなる、
即ち過補正になることを考慮したものであり、上記設定
により、供給空燃比の補正速度が小さくなり、加速増量
中は供給空燃比が比較的緩やかに目標空燃比に追従し、
加速増量終了直後の運転性悪化を防止することができる
前記ステップS41.S43.S45の答がいずれも否
定(NO)のとき、即ちエンジン運転状態がアイドル状
態又はツユニルカット直後又は加速増量中のいずれでも
ないときには、ステップS47〜S69において、エン
ジン回転数NEと吸気管内絶対圧PBAとに応じて、第
4図に示すように間引き数Nl及びPID項係数KP、
Kl。
KDの各位を設定する。即ち、検出したエンジン回転数
NEと所定回転数NENII〜NENI3(例えばそれ
ぞれ1000.2500.400Orpm)との°大小
関係及び検出した吸気管内絶対圧PBAと所定圧PBN
I 1.PBNl 2(例えばそれぞれ360,560
w )] 1g)との大小関係に応じて以下のように設
定される。なお、本実施例ではこれらの大小関係の判別
(第3図のステップ347,348.350゜S53,
354,356.359,560.S62、S65,3
67.369)にはヒステリシスを付けるようにしてい
る。
(1)  NE≦NENIIが成立するとき(]−1)
PBA<PBNI 1であれば、N1=N111(例え
ば4) 、KI=KI 11(例えば0.25)、KP
=KP11  (例えばO)、KD=KD11(例えば
0)とする。
(+−2)PBN11≦PBA<PBNI2であれば、
N1=N111(例えば4)、KI=K112(例えば
0.6) 、KP=KP 12(例えば1.2)、KD
=KD12 (例えば0.8)とする。
(]−3) PBN I 2≦PBAであれば、N1=
N111(例えば2> 、KI=KI 13(例えば0
.6)、KP=KP13  (例えば0.95)、KD
=KD13 (例えば0.25)とする。
(2)  NENI 1<NE’;NENI 2が成立
するとき (2−1)PBA<PBNI 1であれば、N1=NI
24(例えば4)、KI=KI21(例えば0.3)、
KP=KP21  (例えば1.15)、KD=KD2
1  (例えば0.4)とする。
(2−2)PBNI 1≦PBA<PBNI2であれば
、N1=NI24(例えば2)、KI=KI22(例え
ば0.3) 、 KP=KP 22(例えば1.05>
、KD=KD22 (例えば0.4)とする。
(2−3)PBNI 2≦PBAであれば、N1=NI
24(例えば2)、KI=KI 23(例えば0.35
)、KP=KP23(例えば0.95)、KD=KD2
3  (例えば0.25) とする。
(3)  NENI2<NE≦NENI3が成立すると
き (3−1)PBA<PBNI 1であれば、N1=NI
31(例えば4) 、KI=KI 31(例えば0.3
)、KP=KP31 (例えば1.1)、KD=KD3
1  (例えば0.4)とする。
(3−2)PBNI 1≦PBA<PBNI2であれば
、N1=NI24例えば2)、KI=KI32(例えば
0.35) 、 KP=KP 32(例えば0.95)
、KD=KD32 (例えば0.4)とする。
(3−3)PBNI 2≦PBAであれば、N1=NI
24(例えば2)、KI=KI 33(例えば0.4)
、KP=KP33(例えば0.85)、KD=KD33
 (例えば0.3)とする。
(4)  NE>NENI3が成立するとき(4−1)
PBA<PBNI 1であれば、N1=NI41(例え
ば2)、KJ=KI41(例えば0.35)、KP=K
P41 (例えば1.05)、KD=KD41  (例
えば0.4)とする。
(4−2)PBN11≦PBA<PBNI2であれば、
N1=NI24 =KI42(例えば0.35) 、 KP=KP42(
例flfO,9)、KD=KD42 (例えば0.4)
とする。
(4−3)PBNI 2≦PBAであれば、N1=NI
43(例えば2) 、KI=KI43(例えば0.4)
、KP=KP43 (例えば0.8)、KD=KD43
 (例えば0.35)とする。
第2図にもどり、ステップ328では、ステップS24
で算出した偏差の今回値D K A F +Nlの絶対
値が所定値DKPIDより大きいか否かを判別し、その
答が否定(NO)、即ち D K A F +N+≦D
KPIDのときには、直ちにステップ330に進む一方
、その答が肯定(YES)、即ちD K A F +N
l l > D K P I Dのときには、偏差の前
回値D K A F +N−+1及び今回値D K A
 F +N+をともに値0として(ステップ329)、
ステップ330に進む。ステップ330では、次式(2
)〜(4)によってP項KLAFP、I項KLAF■及
びD項KLAFDを算出する。
KLAF = DKAF ts+ X KP     
   −−(2)KLAFI=KLAFI+DKAF+
、+ xKI    ・・・・・・(3)KLAFD=
 (DKAF +NI  DKAF pi−c+ ) 
X K D・・・(4)従って、前記ステップ328の
答が肯定(YES)であって、l D K A F +
N、I > D K P I Dが成立するときには、
D K A F +Nl及びDKAF+N−nがいずれ
も値0とされるので、KLAFP=KLAFD=0、K
LAF I =KLAF Iとなる。即ち、P項及びD
項によるフィードバック制御は停止され、1項は前回値
に保持される。
これにより、加速初期や失火発生時のような検出空燃比
KACTが大きく変動するような場合には、 D K 
A F +N1  > D K P I Dとなって、
P項及びD項によるフィードバック制御は停止されると
ともに、1項が前回値保持されるので、供給空燃比が大
きく変動して運転性あるいは排ガス特性が悪化すること
を防止することができる。
ステップS31〜S34では■項KLAF Iのリミッ
トチエツクを行う。即ち、KLAF I値と所定上下限
値LAFIH,LAFILとの大小関係を比較しくステ
ップS31,532)、その結果KLAF 1項が上限
値LAFIHを越えるときにはその上限値に設定しくス
テップ533)、下限値LAF Iより小さいときには
、その下限値に設定する(ステップ534)。
ステップS35では、P’ID項KLAFP、KLAF
I、KLAFDを加算することによって空燃比補正係数
KLAFを算出し、次いで偏差の今回算出値D K A
 F noを前回値D K A F +N−11としく
ステップ536)、さらに間引き変数N I TDCを
前記ステップS27で算出した間引き数Nlに設定して
(ステップS 37’) 、本プログラムを終了する。
(発明の効果) 以上詳述したように本発明によれば、エンジンに供給す
る燃料量を増量する所定の加速運転状態においては、フ
ィードバック制御による供給空燃比の補正速度が、エン
ジンの他の運転状態にあるときより小さな値に設定され
るので、供給空燃比が比較的緩やかに目標空燃比に追従
し、加速増量終了直後に供給空燃比が急激にリーン化し
て運転性が悪化することを防止することができる。
【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図は空燃比補正係数KLAFを算出
するプログラムのフローチャート、第3図は間引き数(
Nl)及びフィードバック制御のゲイン(Kl、KP、
KD)を設定するプログラムのフローチャート、第4図
は第3図のプログラムによる設定結果を示す図である。 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)。 出 願 人 本 田 技 研 工 業 株 式

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の空燃比を目標空燃比にフィー
    ドバック制御するとともに、エンジンの所定の加速運転
    時にエンジンに供給する燃料量を増量する内燃エンジン
    の空燃比制御方法において、前記フィードバック制御に
    よる空燃比の補正速度は、エンジンが前記所定の加速運
    転状態にあるときには、該加速運転状態以外の運転状態
    にあるときよりも小さな値に設定することを特徴とする
    内燃エンジンの空燃比制御方法。
JP2268097A 1990-10-05 1990-10-05 内燃エンジンの空燃比制御方法 Expired - Fee Related JP2770273B2 (ja)

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