JPH04203239A - 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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Publication number
JPH04203239A
JPH04203239A JP33114190A JP33114190A JPH04203239A JP H04203239 A JPH04203239 A JP H04203239A JP 33114190 A JP33114190 A JP 33114190A JP 33114190 A JP33114190 A JP 33114190A JP H04203239 A JPH04203239 A JP H04203239A
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JP
Japan
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fuel ratio
air
engine
value
calculated
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Pending
Application number
JP33114190A
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English (en)
Inventor
Yukio Miyashita
幸生 宮下
Hiroshi Ono
弘志 大野
Koji Mifune
三船 浩司
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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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
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をフィ
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)をエンジン運転状態に応じて設
定される目標空燃比にフィードバンク制御する空燃比制
御方法において、排気濃度センサの出力と目標空燃比と
に基づいて空燃比補正係数を算出するとともに、エンジ
ンの定常状態及び過渡状態のそれぞれにおいて、前記補
正係数と標準値との差を学習値として算出し、この学習
値を用いて供給空燃比を制御する方法が従来より提案さ
れている(特開昭62−203951号公報)。
(発明が解決しようとする課題) 」−記提案の手法では、エンジンのアイドル状態を考慮
した学習値の算出が行われていないため、以下のような
不具合が発生していた。
即ち、エンジンが減速してアイドル状態へ移行したよう
な場合には、移行直後は混合気の流速が速いこと、吸気
管内付着燃料が燃焼室に吸入されること、失火が発生し
易いこと等から、供給空燃比に対応した正確な空燃比の
検出をすることができない。そのため、アイドル状態に
移行後直ちに学習値の算出を行うと、学習値のずれが発
生し、その学習値を用いた場合には供給空燃比を適切に
制御することができない。
本発明はかかる不具合を解消するためになさ1+。
たちのであり、アイドル時の学習値のずれを防止するこ
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) −1−2目的を達成するため本発明は、内燃エンジンの
運転状態に応じて設定され、目標空燃比を表わす目標空
燃比係数と、前記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有する排気濃度センサの
出力及び前記目標空燃比係数に応じて設定される空燃比
補正係数とを用いて、エンジンに供給する燃料量を算出
し、エンジンに供給する混合気の空燃比を前記目標空燃
比にフィードバック制御すると共に前記空燃比補正係数
の平均値を算出し、前記フィードバック制御停止り状態
から前記フィードバック制御に移行した時に前記空燃比
補正係数の初期値として前記平均値を用いる内燃エンジ
ンの空燃比制御方法、あるいは前記平均値を前記フィー
ドバック制御停止時の空燃比補正係数として用いる内燃
エンジンの空燃比制御方法において、エンジンがアイド
ル状態へ移行したときには、該移行後所定時間経過後に
前記平均値の算出を行うようにしたものである。
また、本発明は、内燃エンジンの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と、前記エン
ジンの排気系に設けられ、排気ガス濃度に略比例する出
力特性を有する排気濃度センサの出力及び前記目標空燃
比係数に応じて設定される空燃比補正係数と、該空燃比
補正係数の平均値とを用いて、エンジンに供給する燃料
量を算出し、エンジンに供給する混合気の空燃比を前記
目標空燃比にフィードバック制御する内燃エンジンの空
燃比制御方法において、エンジンがアイドル状態へ移行
したときには、該移行後所定時間経過後に前記平均値の
算出を行う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苅に設けたI) OT−T C
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、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l′Hこはスロットルホデイ
3が設けられ、その内部にはスロソI・ル弁3′が配さ
れている。スロッI・ル弁3′にはスロットル弁開度(
OTH)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l−(以”F r E CU J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I・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」;り燃料噴射弁の開弁時間が
制御される。
また、IE CU 5の出ノJ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17が接続され
ており、該電磁弁17の開閉作動がECU3により制御
される。電磁弁17は、バルブ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
16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1;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10はザーミスタ等から成り、エンジン水温く冷却
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rTDC信号パルスJという)を出力し、気筒判別
センサ]2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E Ct、J 5に供給される。
三元触媒〕4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I−I C、CO、N Ox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 L A、 Fセンサ」という)15は排気管
13の三元触媒]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。
E CU’ 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ノJ回
路5a、中央演算処理回路(以FrcPUJ という)
5b、CPU5b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
、電磁弁2】に駆動信号を供給する出ノJ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
御運転領域やオープ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。5,1を演算
する。
Tour=TtXKCMDMXKLAFXK1十に、・
(])1二に、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どに応じて決定され
る基本燃料噴射時間であり、この]゛】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。
K CM D M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1
標空燃比係数K CM Dに燃料冷却補正係数K ET
 Vを乗算することによって算出される。
補正係数K E T V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K CM D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。UTは増加する
ので、KCMD値及びK CM D M値はいわゆる空
燃比A/Fの逆数に比例する値となる。
K L A、 Fは、空燃比補正係数であり、空燃比フ
ィードバック制御11月まL A F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、オープ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L A Fセンサ15のセンサ本体(セン
サ素子部)及びその周辺回路の構成を示す図であり、同
図中のセンサ本体+00が排気管13に装着されている
上記センサ本体100は、第3図に併せて示すように、
はぼ長方体状をなし、酸素イオン伝導性の固体電解質材
(例えばZrO2(二酸化ジルコニウム))の基体20
から成る。
センサ本体100は、図示の場合は、」1下方向(縦型
式)の三素子型(電池素子及び酸素ポンプ素子を各1個
有する酸素濃度検出素子(センサ)を2組備える型式)
のものであり、基体20には第1及び第2の酸素イオン
伝導性固体電解質壁部21゜22が互いに平行に形成さ
れており、該両壁部21゜22間に、壁部21,22に
沿う方向く図中」1下方向)に第1検出素子用の第1気
体拡散室(拡散制限域)231及び第2検出素子用の第
2気体拡散室(拡散制限域)232が形成されている。
第1気体拡散室231は第1検出素子用の第1の導入孔
241を介して排気管内に連通し、該導入孔241を通
して排気ガスが導入されるようになっており、第2気体
拡散室232は両気体拡散室23z、  232を連通
する第2検出素子用の第2の導入孔242を介して第1
気体拡散室231から排気ガスが導入されるようになっ
ている。また、前記第1の壁部212該壁部21側に形
成された外壁部25との間には、気体参照室26が形成
され、大気(基準ガス)が導入されるようになっている
第1、第2の固体電解質壁部21.22の内外壁面」二
にはこれを挟んで対向するように電極対が各検出素子に
ついてそれぞれ設けられている。即ち、まず、前記第1
気体拡散室231の側に関しては、前記第1の壁部21
の両側面にはpt(白金)から成る一方の電極対(第1
電極対)271a。
271+)が互いに対向するように設けられて第1検出
素子用の電池素子(センシングセル)281をなし、前
記第2の壁部22の両側面には同様に他方の電極対(第
1電極対)29xa、29xbが設けられて第1検出素
子用の酸素ポンプ素子(ボンピングセル)301をなし
ている。
また、前記第2気体拡散室232の側についても上記と
同様の構造であって、電極対(第2電極対)272a、
272bを有する第2検出素子用の電池素子282と、
電極対(第2電極対)29za。
292bを有する第2検出素子用の酸素ポンプ素子30
2がそれぞれ第1.第2の壁部2]、、22に設けられ
ている。
一方、前記外壁部25には各電池素子281゜282及
び酸素ポンプ素子30x、  302を加熱してその活
性化を促進するためのヒータ(加熱素子)31が設けら
れている。
第2図に示すように、第1検出素子用の電極のうちの内
側電極271b、2911)、即ち第1気体拡散室23
1側の電極は、共通に接続され(図示の例では、画電極
は気体拡散室231内において適宜の短絡(ショー1−
)部材により短絡されることによって共通に接続されて
いる)、ラインQを介して演算増幅回路(オペレー”ジ
ョンアンプ)4]の反転入力端に接続されている。
一方、第1検出素子用の電池素子281の外側電極27
1aは第1検出素子用の差動増幅回路421の反転入力
端に接続されている。該差動増幅回路421は、その非
反転入力端に接続される基準電圧源431とともに第1
検出素子用の電圧印加回路、即ち前記電池素子281側
の電極対27za。
271b間の電圧(本例の場合は、更にこれに」二記う
インQ上の電圧が加わった電圧)と」1記基準電圧源4
31側の基準電圧との差電圧に応じた電圧を酸素ポンプ
素子301側の電極対291a。
291b間に印加するための電圧印加手段を構成するも
のである。
前記基準電圧源431の基準電圧Vsoは、本例では、
通常時には、供給空燃比が理論混合比と等しいときに前
記電池素子281に生ずる電圧(例えば0.45V)と
前記演算増幅回路41の非反転入力端に印加される後述
の基準電圧Vagp (例えば2.5V)との和電圧(
−2,95V)に設定されている。
差動増幅回路421の出力端は、切換回路44のスイッ
チ441を介して前記酸素ポンプ素子301の外側電極
291aに接続されるようになっている。スイッチ回路
44は、第2検出素子用のスイッチ442をも含めて、
センザ本体100の活性、不活性の状態に応じて、更に
はエンジン運転状態に応じて制御されるものであって、
センザ本体100が不活性状態にあるときには、いずれ
のスイッチ441.4.42もオフに維持され、活性化
されていることを条件に、エンジン運転状態に応じて選
択的にいずれか一方のスイッチがオンとなるように切換
制御される。
上記スイッチ441がオンの場合に、酸素ポンプ素子3
01の外側電極291aに加わる電圧は、後述のように
、供給空燃比が理論混合比に対してリーン側かリッチ側
かで差動増幅回路421の出力レベルが正または負レベ
ルになるのに伴ってその印加電圧値が変わり、またこれ
に応じて酸素ポンプ素子301及びラインαを通して後
述のポンプ電流検出抵抗に流れるポンプ電流IFの向き
(正、負)も切り換わる。
前記演算増幅回路41の非反転入力端には基準電圧源4
5が接続されているとともに、演算増幅回路41の出力
端とラインQとの間、即ち演算増幅回路4]の反転入力
端との間に、ポンプ電流検出用の電流検出抵抗46が接
続されている。
センザ本体100の第2検出素子側についても、上記ど
同様の回路構成をもって第2検出素子使用時の電流検出
出力を取り出すように構成されている。
即ち、電圧印加回路、切換回路44に関しては、第2検
出素子用の差動増幅回路422、基準電圧源432及び
既述したスイッチ442がそれぞれ設けられ、該スイッ
チ442が酸素ポンプ素子302の外側電極292aに
接続されるとともに、電池素子282及び酸素ポンプ素
子302の各内側電極272b、2921)がともにラ
インQに接続されており、第2検出素子使用時には、酸
素ポンプ素子302に流れるポンプ電流IFが該ライン
Uに流れるようになっている。
電流検出抵抗46の両端電圧である演算増幅回路4Jの
出ノJ電圧T PVW及びライン氾の電圧VCENTは
、ECU3に供給されるとともに、差動増幅回路(オペ
レーションアンプ)47の各入力に供給される。
該差動増幅回路47は、定電圧特性を示す電圧VCEN
Tと演算増幅回路41の出力端側の電圧IPVWとの差
電圧を増幅し、ポンプ電流IP値のO付近、即ち空燃比
が理論空燃比近傍での所定範囲内の値を示すときの検出
電圧信号の精度を向上させるための増幅回路であって、
IPVW信号を所定倍O(例えば5倍)に拡大して電圧
IPVNとして取り出す。
差動増幅回路47の出力電圧TPVIJは次式、IPV
N=−5(IPVW−VcaNT)+VcεNTで与え
られ、該電圧TPVNもE CTJ 5に供給される。
」二記LAFセンザ15による酸素濃度の検出ば、空燃
比のリーン側、リッチ側において、下記のようにしてな
される。
まず、第2図に示すように切換回路44が第1検出素子
の選択状態にあるときには、第1検出素子使用時のセン
サ出ノJが取り出される。
即ち、エンジンの運転に伴い、排気ガスが第1の導入孔
241を介して第1気体拡散室231へ導入されると、
該気体拡散室23j内と大気が導入されている気体参照
室26内との間に酸素濃度差が生ずる。該酸素濃度差に
応じて電池素子281の電極271a、271bの間に
電圧が発生し、該電極271.a、  271.b間電
圧と」1記うインQ電圧VCENTとが加算された電圧
が差動増幅回路421の反転入力端に供給される。前述
したように該差動増幅回路421の非反転入力端に供給
される基準電圧Vsoは、供給空燃比が理論混合比に等
しいどきに電池素子281に生ずる電圧と前記演算増幅
回路41側の基1′II!電圧源電圧値Vxipとの和
電圧に設定されている。
したがって、供給空燃比がリーン側にあるときには、電
池素子281の電極27za、27tb間発生電圧が低
下し、一方、ラインQの電圧VCENTは上記VREF
に維持されることから、電極27ta。
271b間電圧と電圧V cawTとの加算電圧が基準
電圧Vsoより小さくなる。これにより、差動増幅回路
421の出力レベルが正レベルとなり、この正レベル電
圧がスイッチ441を介して酸素ポンプ素子301に印
加される。この正レベル電圧の印加によって、酸素ポン
プ素子301が活性状態にあるときには、気体拡散室2
31内の酸素がイオン化して電極291b、第2の壁部
22及び電極291aを介して放出されることにより、
L A、 Fセンサ15の外部へ汲み出されるとともに
、ポンプ電流IFが電極291aから電極291bに向
かって流れ、ラインQを通して電流検出抵抗/16を流
れる。この場合は、ポンプ電流IFは、ラインQ側から
演算増幅回路41の出ノJ端側に向かう方向で該抵抗4
6中を流れることとなる。
一方、供給空燃比がリッチ側にあるときには、電池素子
281の電極271a、271+)間電圧とラインQ上
の電圧V CENTとの加算電圧が基′4(電圧Vso
よす大きくなることににす、差動増幅回路421の出力
レヘルが負レベルとなり、1−述と逆の作用によって、
外部の酸素が酸素ポンプ素子301を介して気体拡散室
231内へ汲み込まれるとともに、ポンプ電流IFが電
極2911)から電流291aに向かって流れる。この
場合には、ラインQ上のポンプ電流IPの方向は反転し
、」−述のリーン側の場合とは逆の向きでポンプ電流1
rが電流検出抵抗46中を流れる。
また、供給空燃比が理論混合比に等しいときは、電池素
子281の電極271a、2711)間電圧と電圧VC
ENTとの加算電圧が基準電圧Vsoと等しくなること
により、」二連のような酸素の汲出及び汲込は行われず
、したがってポンプ電流は流れない(即ちこの場合には
、ポンプ電流値1−rはIr=0である)。
以上のように、気体拡散室231内の酸素濃度が一定と
なるように酸素の汲出及び汲込が行われ、ポンプ電流が
流れるので、このポンプ電流値Trは供給空燃比のリー
ン側及びリッチ側において、排気ガスの酸素濃度に夫々
比例するものとなる。
電流検出抵抗46に流れるポンプ電流IPの大きさを検
出するための信号は、該抵抗46の両端電圧を示す電圧
IPVW信号、電圧VCENT信号更に信号圧IPVN
信号としてECU3に供給される。
第2検出素子使用時(即ち、切換回路44が第2図の切
換状態と逆の状態に切り換えられた場合)にも、−)二
記した第1検出素子の場合と同様の動作により上記3種
の各電圧信号が第2検出素子使用時の出力としてE C
U 5に供給される。
第4図は空燃比補正係数K L A F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tri:
 T I) C信号の発生毎にこれと同期して実行され
る。
ステップS1では、エンジン回転数NEか上限回転数N
LAFH(例えば6,500+pm)より高いか否かを
判別し、その答が1#定(YES)、即ぢNE > N
 L A F 14のときには、第5図のプログラムに
おいてフィードバック制御時の空燃比補正係数K L 
A Fの算出に用いる積分項KLAFT及び空燃比補正
係数K L A Fを、いずれも第1の高速バルブタイ
ミング学習値K RE F HOに設定するくステップ
520)とともに、フィードバンク制御中値1に設定さ
れるフラグF L A、 F F 13を値Oに設定し
て、本プログラムを終了する。1−記に、 REF I
−10は、第6図のプログラムにおいて高速バルブタイ
ミング選択中であって、目標空燃比が理論空燃比近傍に
あるときに算出される空燃比補正係数の学習値である。
前記ステップS]の答が否定(NO)、即ちNE≦Nl
、A、 F Hのときには、始動後燃料増量実行中か否
かを判別する(ステップ32>。その答か否定(No)
のときには、エンジン水温TWが所定水温TWLAF(
例えば−25℃)以下か否か、を判別する(ステップS
3)。ステップS2又はS3の答が[イ定(YES)、
即ち始動後燃料増量中又はTW≦TWLAFが成立する
ときには、前記K L A、 F I値及びK I−A
 F値を第1の低速バルブタイミング学習値K RE 
F L Oに設定しくステップS21.)、前記ステッ
プS22に進む。K REFLOは、第6図のプログラ
ムにおいて低速バルブタイミング選択「1コであって目
標空燃比が理論空燃比近傍にあるときに算出される空燃
比補正係数の学習値である。
前記ステップS3の答が否定(NO)、即ちTW > 
T W L A Fのときには、エンジンが所定高負荷
運転領域にあるとき値1に設定されるフラグFWOTが
値1であるか否かを判別する(ステップ54)1、この
答が否定(No)、即ちF WOTニ0であって所定高
負荷運転状態でないときには、直ちにステップS9に進
む一方、この答が肯定(YES)、即ちFWOT=1の
ときには、エンジン回転数NEが所定回転数NLAFW
O’l’(例えば5.00Orpm)以」二か否かを判
別する(ステップS5)、、ステップS5の答が否定(
No)、即ちN E < N L A F W OTの
ときには目標空燃比係数K CM Dが所定値KCMD
WOT (例えばAlI3−12.5に相当する値)よ
り大きいか否かを判別する(ステップ36)。ステップ
S6の答が否定(No)、即ちK CM D≦に、 C
M D W OTのときには、エンジン水温が高く燃料
増量を行うべき運転領域(高水温リッチ領域)にあるか
否かを判別する(ステップS7)。
前記ステップ85〜S7のいずれかの答が肯定(YES
)のとき、即ちNE≧N L A F W OT若しく
はKCMD>KCMDWOTが成立するとき、又はエン
ジンが高水温リッチ領域にあるときには、K、 L A
 F I値及びK 1. A F値をともに値1.0に
設定しくステップS8)、前記ステップ322に進む。
ステップS5〜S7の答が全て否定(NO)のどきには
、エンジン回転数NEが下限回転数NLAFL(例えば
400rpm)以下か否かを判別するくステップS9)
。この答が否定(No)、即ちN E > N L A
 F Lのときには、ツユニルカッ1−(燃料供給遮断
)中であるか否かを判別する(ステップS]0)。
ステップS9又はS ]、 0の答が肯定(YES)の
どき、即ちNE≦N L A F Lが成立するとき又
はツユニルカット中のときには、フィードバンク制御実
行中に、所定時間t m D I−I L I) (例
えば1秒)に設定される(ステップS ]、、1)KL
AFホールドタイマtm、Dのカウント値が値Oである
か否かを判別する。この答が否定(NO)、即ぢtmD
>Oであってフィードバック制御停止状態となってから
所定時間t m、 D HL I)経過していないとぎ
には、空燃比補正係数の今回値K L A F fN+
を前回値KLAFth−nに設定しくステップ515)
、フラグF L A F F Bを値Oに設定して(ス
テップ316)、本プログラムを終了する。前記ステン
プ31.4の答が肯定(YES)、即ぢtmD=0であ
って所定時間t m D HL D経過後はK T−A
 PI (lf及びK L A F値を第6図のプログ
ラムにおいてエンジンがアイドル状態にあるときに算出
されるアイドル用学習値K RE F I D Lに設
定しくステップ51.7,31.8)、フラグF L 
A F F 13を。
値0に設定して(ステップS]、、9)、本プログラム
を終了する。
+tf前記ステップS9及びS ]、 0がともに否定
(NO)のときには、エンジン運転状態がフィードバッ
ク制御が実行可能な運転領域(以下「フィードバック制
御領域」という)にあると判別して、I(L A Fホ
ールドタイマt m Dに所定時間t m D HLD
を設定してこれをスタートさせ(ステップ511)、第
5図のプログラムによりK L A F値を算出しくス
テップ312)、フラグF L A、 F F Bを値
1に設定して(ステップ51.3)、本プログラムを終
了する。
第5図は、第4図のステップ31.2において空燃比補
正係数K L A Fを算出するプログラムのフローチ
ャートである。
ステップS3]では前記フラグKLAFFBがTDC信
号の前回発生時(第4図のプログラムの前回実行時)に
値1であったか否かを判別し、その答が否定(No) 
、即ちエンジン運転状態が前回フィードバック制御領域
になく、今回フィードバック制御領域に移行したときに
は、ステップS32に進み、エンジンがアイドル状態か
否かを判別する。ステップS32の答が肯定(YES)
のときには、KLAFI値及びK L A F値をとも
にアイドル用学習値KREFIDLに設定して(ステッ
プ534)、ステップ335に進む一方、ステップ33
2の答が否定(NO)のときには、KLAFI値及びK
 L A、 F値をともに前記第1の低速バルブタイミ
ング学習値K RE F L Oに設定して(ステップ
333)、ステップS35に進む。
ステップS35では、目標空燃比係数KCMDとL A
、 F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)との偏差の前回算
出値D K A F n+−t 、を値Oとするととも
に、間引きTDC変数NITDCを値とし、本プログラ
ムを終了する。ここで、間引きT I) C変数NIT
DC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NIだけ発生ずる毎に空燃比補正係数K 
L A Fの更新を行うための変数であり、後述するス
テップ337の答が肯定(YES)、即ちNITDC値
0のときには、ステップ340以下に進んでr< x−
Ap値の更新を行う。
前記ステップS31の答が肯定(YF、S)、即ちFL
 A F F B = 1であってエンジン運転状態が
前回もフィードバック制御領域にあったときには、目標
空燃比係数の前回値K CMD (N−11から検出空
燃比の今回値K A CT +rnを減算することによ
って、検出空燃比と目標空燃比との偏差1) K A、
 F onを算出しくステップ536)、間引きTDC
変数NI TDCが値Oであるか否かを判別する(ステ
ップ537)。この答が否定(No) 、即ちNTTD
C>Oのときには、NITDC値を値]だけデクリメン
トしくステップ338)、前記偏差の今回値D K A
 F 01)を前回値DKAF、N−1,とじて(ステ
ップ539)本プログラムを終了する。
前記ステップS37の答が肯定(YES)のときには、
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NIの算出を行
う(ステップ540)。KP。
Kl、KD及びNIは、エンジン回転数NE、吸気管内
絶対圧PBA等によって決定される複数のエンジン運転
領域毎に所定の値に設定されるものであり、検出したエ
ンジン運転状態に対応する値が読み出される。
ステップS41では、ステップS36で算出した偏差D
 K A Fの絶対値が所定値DKPID以下か否かを
判別し、その答が否定(No) 、即ちl DKAF 
l >DKPIDのときには、前記ステップ335に進
む一方、その答が肯定(YES)、即ちIDKAFI≦
DKPIDのときには、ステップ342に進む。ステッ
プ34.2では、次式%式% L A、 F T及びD項K r−A F Dを算出す
る。
K1.AP=DKAFゆ、XKP          
  ・・・・・ (2)KLAFI=KI、AF l 
+DKAF 、N、 x旧    ・・・(3)KLA
FI項  (DKAF工、−DKAF。*−11)XK
D・・・ (4)ステップ343〜346では■項KL
AFIのリミットチエツクを行う。即ち、K L A 
F I値と所定上下限値LAF I H,LA、F i
 Lとの大小関係を比較しくステップ343,34.4
)、その結果KLAFI項が」二限値LAFII−1を
越えるときにはその上限値に設定しくステップ545)
、上限値LAFIより小さいときには、その■ζ限値に
設定する(ステップ846)。
ステップ347では、PID項K L A F P 、
 KLAFI、KLAFDを加算することによって空燃
比補正係数K L A F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 
tN−+ lとしくステップ548)、さらに間引き変
数NITDCを前記ステップ310で算出した間引き数
Nlに設定して(ステップ349)、ステップS50゜
S5]に進む。
ステップS50では、K T−A F値のリミットチエ
ツクを行い、ステップ35]では第6図のプログラムに
より空燃比補正係数の学習値K RE Fの算出を行い
、本プログラムを終了する。
第6図のステップS6]〜S65では、学習値の算出が
可能な条件(以下「学習値算出条件」という)が成立す
るか否かを判別する。即ち、エンジン回転数NEが高回
転側の所定回転数N K REF(例えば6.OOOr
pm)より低いか否かくステップS6]j、エンジン水
温が所定水温TWRE F(例えば75℃)以」二か否
か(ステップ562)、ツユニルカット終了後一定時閣
内か否か(ステップ563)、吸気温TAが所定吸気温
TAREF(例えば60℃)より低いか否か(ステップ
564)、及び目標空燃比係数K CM Dは前回と同
じ値か否か(ステップ565)の判別を行い、ステップ
S6]〜365のいずれかの答が否定(No)のときに
は、学習値算出条件不成立と判定して、学習値算出条件
成立後の経過時間をカランI・するためのタイマt m
 RE F 1に所定時間tmREF(例えば1.5秒
)を七ッ)・シてこれをスタートさせ(ステップ366
)、ステップ391に進む。
前記ステップ362の判別は、エンジン水温が低いとき
には、吸気管内に噴射された燃料が充分に霧化されずに
燃焼室内に吸入されたり、失火等が発生してエンジン回
転が不安定となったりするため、L A、 Fセンサ1
5により正確な空燃比の検出ができない点を考慮したも
のである。またステップS64の判別は、高吸気温時は
、充填効率が低下するため、供給空燃比が所望値よりリ
ッチ側にずれる点を考慮したものである。従って、エン
ジン水温の低温時及び吸気温の高温時に学習値の算出を
禁止することにより、エンジン温度の変化によって検出
空燃比が変化し、学習値のずれが発生することを防止す
ることができる。
一方、前記ステップ361〜S65の答がいずれも肯定
(YES)の場合には、学習値算出条件成立と判定し、
前記タイマt m RE F ]のカウント値が値Oで
あるか否かを判別する(ステップ567)。その答が否
定(No>、即ちt m RE F]〉0であって、学
習値算出条件成立後所定時間t m RE F経過して
いないときには、学習値の算出を行わずにステップS9
]に進み、ステップS67の答が肯定(YES)となっ
た後、即ち所定時間t m RE F経過後、ステップ
368以下に進んでエンジン運転状態に応じた学習値の
算出を行う。
ここで、学習値算出条件が成立しても所定時間経過前は
学習値算出を行わないようにしたのは、特に以下の点を
考慮したものである。即ち、混合気が吸気系に供給され
てから、燃焼して排気系でその空燃比が検出されるまで
には遅れがあるため、目標空燃比を例えばA/F=1.
6から22へ変更した場合に、直ちに学習値を算出する
と、目標空燃比A、/F=1.6のときの空燃比が排気
系で検出され、該検出された空燃比に基づいて算出され
たK L A F値を用いて目標空燃比A、/F=22
のときの学習値が算出されることになる。その結果、目
標空燃比A/F=22に対応する学習値は本来の値より
リーン側の値(小さな値)となってしまい、特に目標空
燃比が理論空燃比よりリーン側に設定されているときに
は、学習値が更にリーン方向へずれるため、その学習値
を適用したときに失火を生ずるおそれがある。1そこで
、目標空燃比係数K CM Dが前回と同じ値であると
いう条件が成立しても、前記所定時間t m RE F
内1J、学習値の算出を行わないようにすることにより
、]−述したような不具合の発生を防止するようにして
いる。
ステップ568では、エンジンがアイドル状態にあるか
否かを判別する。この判別は、例えばエンジン回転数、
吸気管内絶対圧PBA及びスロットル弁開度OTHの検
出値に基づいて行う。ステップ368の答が肯定(YE
S)のときには、アイドル状態へ移行後の時間をカウン
トするためにステップ391で所定時間tmREFTD
L(例えば3秒)にセットされ、カウントが開始される
タイマt m RE F 2の値が値Oであるか否かを
判別する(ステップ569)。この答が否定(NO)で
あって、アイドル状態へ移行後所定時間tmRE F 
I D T−内は、学習値を算出することなく、本プロ
グラムを終了する。ステップS69の答が肯定(YES
)となった後、即ち所定時間tmREF I D L経
過後は、アイドル用学習値KREFID Lを算出しく
ステップ370)、該算出した学習値KREFTDLの
リミットチエツクを行って(ステップ371.)、本プ
ログラムを終了する。
−に連のように、アイドル状態へ移行後所定時間内は学
習値の算出を行わないようにすることにより、アイドル
用学習値K RE F T D Lのずれを防止するこ
とができる。即ち、エンジンが減速してアイドル状態へ
移行したような場合には、移行直後は混合気の流速が速
いこと、吸気管付着燃料が燃焼室に吸入されること、失
火が発生し易いこと等から、供給空燃比に対応した正確
な空燃比の検出をすることができない。そのため、アイ
ドル状態に移行後所定時間経過してから学習値を算出す
ることにより、安定した状態での検出空燃比に基づく空
燃比補正係数が得られ、学習値のずれを防止することが
できる。
前記ステップS70における学習値KREFの算出は下
記式(5)によって行なう。
CREF        (i5536−CREFKR
EF=−□X KLAFI +−X KREF 、N、
・  (5) ここで、CREFはエンジン運転状態に応じて1〜65
53Gの範囲で適切な値に設定される変数、K RE 
F +s−+ 、は学習値K RE Fの前回算出値で
ある。
上記式(5)によれば、学習値K R,E Fは、積分
項に、LAFrの平均値として算出されるが、積分項に
、 L A F Iは定常状態では補正係数K T−A
、 Fと略等しくなる。従って学習値に、 RE Fは
K T−AF値の平均値とみなすことができる。
また、前記ステップS71におけるリミットチエツクは
、算出した学習値を所定の上下限値と比較し、該」二下
限値の範囲外のときには、学習値をその上限値又は下限
値に設定するものである。
前記ステップS68の答が否定(No)、即ちアイドル
状態でないときには、選択したバルブタイミングが高速
バルブタイミングか否かを判別する(ステップ572)
。この答が否定(NO)、即ち低速バルブタイミングを
選択しているときには、エンジン回転数NEが低回転側
の所定回転数NR,EF(例えば500rpm)以上か
否かを判別する(ステップ580)。ステップS80の
答が否定(No)、即ぢNE<NREF2のときには、
学習値の算出を行うことなくステップ391に進む。
ステップS80の答が肯定(YES)、即ちNE≧NR
EF2のときには、ステップS8]〜387により、目
標空燃比係数K CM Dと第1〜第4の所定空燃比K
CMDZL、KCMDZML、KCMDZMI(、KC
MDZHとの大小関係に基づいて設定される下記(Ll
)〜(L3)の範囲について、学習値の算出を行い(ス
テップ382.S86.589)、該算出値のリミッI
・チエツクを行った後(ステップ383,387,39
0)、ステップ591に進む。なお、第1〜第4の所定
空燃比KCMDZL、KCMDZML、KCMDZMH
及びKCMDZHはそれぞれ例えばA/F=20.0.
15.0.14.3.13.0相当の値に設定されてお
り、KCMDZL<KCMDZML<KCMDZMH<
KCMDZHなる関係がある。
(Ll)  KCMD≦KCMDZLが成立する範囲(
ステップ381の答が否定(NO)のとぎ)低速バルブ
タイミングを選択し、1]標空燃比が理論空燃比よりリ
ーン側に設定されているときには、リーンバーン学習値
KREFLIを前記式(5)によって算出する。
(L  2  )     K  CM D  Z  
M  L  ≦ K  CM D  ≦ K  CM 
I)ZMHが成立する範囲(ステップ38]の答が肯定
(YES)で、ステップ384,388の答がともに否
定(No)のとき) 低速バルブタイミングを選択し、目標空燃比が理論空燃
比近傍にあるときには、第1の低速バルブタイミング学
習値K R,E F L Oを前記式(5)によって算
出する。
(L3)  KCMD≧KCMDZHが成立する範囲(
ステップS8]、、S84の答がともに肯定(YES)
でステップS85の答が否定(No)のとき) 低速バルブタイミングを選択し、目標空燃比が高負荷運
転状態に対応する値のときには、第2の低速バルブタイ
ミング学習値K RE F L 2を前記式(5)によ
って算出する。
一方、KCM’DZL<KCMD<K、CMDZMLが
成立する範囲(ステップS88の答が肯定(YES)の
とき)及びK CM D Z M H< K CM D
< K CM l) Z Hが成立する範囲(ステップ
S85の答が肯定(YES)のとき)については、学習
値を算出することなくステップS9]に進む。
ステップS9]では、前記タイマt m RE F 2
に所定時間t m RE F I D Lをセラl−し
てこれをスタートさせ、本プログラムを終了する。
前記ステップS72の答が肯定(YES)、即ち高速バ
ルブタイミングを選択しているときには、ステップ37
3〜S79により、目標空燃比係数K CM Dと前記
第2〜第4の所定空燃比KCMDZML、KCMDZM
H,KCMDZHとの大小関係に基づいて設定される下
記(I(1,) 、  (H2)の範囲について学習値
の算出を行い(ステップ876.378)、該算出値の
リミットチエツクを行った後(ステップS77.579
)、ステップS9]に進む。
(Hl、)      KCMDZML  ≦ K  
CM I)  ≦ K、CM DZMHが成立する範囲
(ステップ373.S74の答がともに否定(NO)の
とき) 高速バルブタイミングを選択し、目標空燃比が理論空燃
比近傍にあるときには、第1の高速バルブタイミング学
習値J(RE F HOを前記式(5)によって算出す
る。
(H2)  KCMD≧KCMDZIIが成立する範囲
くステップ373の答が肯定(YES)でステップS7
5の答が否定(NO)のとき)高速バルブタイミングを
選択し、目標空燃比が高負荷運転状態に対応する値のと
きには、第2の高速バルブタイミング学習値K RE 
]? l−72を前記式(5)によって算出する。
一方、K CM D < K CM D Z M Lが
成立する範囲(ステップ374の答が肯定(YES)の
とき)及びK CM D Z M H< K CM D
 < K CM I) Z IIが成立する範囲(ステ
ップS75の答が肯定(YES)のとき)ついては、学
習値を算出することなくステップS9]に進む。
以」〕のように第6図のプログラムによれば、目標空燃
比が理論空燃比近傍にある場合、理論空燃化よりリーン
側の場合、リッチ側の場合のそれぞれに対応して学習値
が算出されるが、これはLADセンセン5の特性劣化を
考慮したものである。
即ちL A Fセンサ15は、正常時においては、第7
図の実線で示すような特性を有するが、特性が劣化する
と同図に破線で示すように理論空燃比よリリーン側では
出力値が減少する方向へ変化し、リッチ側では増加する
方向に変化し、理論空燃比近傍は変化しない。従って、
目標空燃比と理論空燃比との相対関係で決まる領域毎に
学習値を算出することによって、より適切な供給空燃比
の設定が可能となる。
また、本実施例では、選択されたバルブタイミングのそ
れぞれに対応して学習値を算出するようにしたので、バ
ルブタイミングの変更によって学習値が変動することが
なく、選択したバルブタイミンクに対応して適切な学習
値を得ることができる。
更に、エンジン高回転時(NE>NLAFH)には、高
速バルブタイミングが選択されるため第1の高速バルブ
タイミング学習値K RE F 1−T Oを用いたオ
ープンループ制御を行う一方(第4図、ステップ320
)、始動後燃料増量実行中又はエンジン水温の低温時(
TW≦T W L A F )には、低速バルブタイミ
ングが選択されるため、第1の低速バルブタイミング学
習値K RE F L Oを用いたオープンループ制御
を行う(第4図、ステップ521)ようにしたので、こ
れらのオープンループ制御において、より適切な供給空
燃比の設定を行うことができる。
なお、」二連した実施例では空燃比補正係数KLAFを
算出した学習値K RE Fに設定する(KLA、 F
 = K RE Fとする)ことによって、学習値KR
EFを用いるようにしたが、下記式(1′)によって燃
料噴射時間T。LITを算出することにより、学習値K
 RE Fを用いるようにしてもよい。
ToUT−TiXKCMDMXKLAFXKREFXK
l 十に2・ (1′ ) (発明の効果) 以」二詳述したように本発明によれば、エンジンがアイ
ドル状態へ移行したときには、移行後所定時間経過後に
学習値としての平均値の算出が行われるので、混合気の
流速が低下し安定した燃焼状態における学習を行うこと
ができ、学習値のずれを防止することができる。その結
果、その学習値を用いて燃料供給量を算出することによ
り、適切な空燃比制御を行うことができる。
【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図は排気濃度センサの構成を示す図
、第3図は排気濃度センサ本体の斜視図、第4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5図は排気濃度センサの出力に基づいて空
燃比補正係数を算出するプログラムのフローチャー1・
、第6図は空燃比補正係数の学習値(KREF)を算出
するプログラムのフローチャート、第7図は排気濃度セ
ンサの出力特性を示す図である。 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)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、内燃エンジンの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と、前記エンジンの排気系
    に設けられ、排気ガス濃度に略比例する出力特性を有す
    る排気濃度センサの出力及び前記目標空燃比係数に応じ
    て設定される空燃比補正係数とを用いて、エンジンに供
    給する燃料量を算出し、エンジンに供給する混合気の空
    燃比を前記目標空燃比にフィードバック制御すると共に
    前記空燃比補正係数の平均値を算出し、前記フィードバ
    ック制御停止状態から前記フィードバック制御に移行し
    た時に前記空燃比補正係数の初期値として前記平均値を
    用いる内燃エンジンの空燃比制御方法において、エンジ
    ンがアイドル状態へ移行したときには、該移行後所定時
    間経過後に前記平均値の算出を行うことを特徴とする内
    燃エンジンの空燃比制御方法。 2、内燃エンジンの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と、前記エンジンの排気系
    に設けられ、排気ガス濃度に略比例する出力特性を有す
    る排気濃度センサの出力及び前記目標空燃比係数に応じ
    て設定される空燃比補正係数とを用いて、エンジンに供
    給する燃料量を算出し、エンジンに供給する混合気の空
    燃比を前記目標空燃比にフィードバック制御すると共に
    前記空燃比補正係数の平均値を算出し、該平均値を前記
    フィードバック制御停止時の空燃比補正係数として用い
    る内燃エンジンの空燃比制御方法において、エンジンが
    アイドル状態へ移行したときには、該移行後所定時間経
    過後に前記平均値の算出を行うことを特徴とする内燃エ
    ンジンの空燃比制御方法。 3、内燃エンジンの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と、前記エンジンの排気系
    に設けられ、排気ガス濃度に略比例する出力特性を有す
    る排気濃度センサの出力及び前記目標空燃比係数に応じ
    て設定される空燃比補正係数と、該空燃比補正係数の平
    均値とを用いて、エンジンに供給する燃料量を算出し、
    エンジンに供給する混合気の空燃比を前記目標空燃比に
    フィードバック制御する内燃エンジンの空燃比制御方法
    において、エンジンがアイドル状態へ移行したときには
    、該移行後所定時間経過後に前記平均値の算出を行うこ
    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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