JPH04231634A - 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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JPH04231634A
JPH04231634A JP2414928A JP41492890A JPH04231634A JP H04231634 A JPH04231634 A JP H04231634A JP 2414928 A JP2414928 A JP 2414928A JP 41492890 A JP41492890 A JP 41492890A JP H04231634 A JPH04231634 A JP H04231634A
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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】
【０００１】
【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空燃比制御
方法に関する。
【０００２】
【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
転状態に応じて理論空燃比よりリーン側に設定される目
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、エンジン温度が低いとき（暖機時等）には、エン
ジン温度に応じて目標空燃比をリッチ方向へ変更するよ
うにしたものが従来より知られている（例えば特開昭５
９−２０８１４１号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に、目標空燃比を
理論空燃比よりリーン側に設定するいわゆるリーンバー
ン制御を、エンジン温度が低いときに行うと、混合気の
燃焼状態が悪いため、失火等によって運転性の低下を招
く。そのため、上記従来技術は、エンジン温度が低いと
きにはリーンバーン制御を行わないようにしている。
【０００４】しかしながら、上記従来技術はエンジン温
度のみ考慮しているため、リーンバーン制御が実行可能
であるにも拘らず、目標空燃比が理論空燃比若しくはそ
れよりリッチ側に設定される場合があり、燃費の点で改
善の余地が残されていた。
【０００５】本発明は上述の点に鑑みなされたものであ
り、リーンバーン制御が実行可能か否かの判定を適切に
行うことにより、運転性を悪化させることなく燃費の向
上を図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。
【０００６】
【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の空燃比をエンジンの運
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、エンジン温度が所定温度以上のとき前記目標空
燃比を理論空燃比よりリーン側に設定可能とする内燃エ
ンジンの空燃比制御方法において、前記所定温度を変速
機の変速状態に応じて変更するようにしたものである。
【０００７】また、前記所定温度は、変速機の変速比が
小さいほど低い値に設定することが望ましい。
【０００８】
【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。
【０００９】図１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」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。
【００１０】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（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「ＥＣＵ」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ＥＣＵ５に電気的に接続されて当該
ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射の開弁時間が制御さ
れる。
【００１１】また、ＥＣＵ５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ＥＣＵ５により
制御される。電磁弁２１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２０によって検出され、その検出信号がＥＣＵ５に
供給される。
【００１２】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ＥＣＵ５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ＥＣ
Ｕ５に供給する。
【００１３】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ＥＣＵ５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「ＴＤＣ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ＥＣＵ５に供給される。
【００１４】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「ＬＡＦセンサ」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ＥＣ
Ｕ５に供給する。
【００１５】ＥＣＵ５には更に大気圧（ＰＡ）センサ１
６、車速（ＶＳＰ）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ＥＣＵ５に供給される。
【００１６】ＥＣＵ５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、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２１に駆動信号を供給する出力回路５ｄ等か
ら構成される。
【００１７】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Ｔｏ
ｕｔを演算する。
【００１８】Ｔｏｕｔ＝Ｔｉ×ＫＣＭＤＭ×ＫＬＡＦ×
Ｋ１＋Ｋ２　　…（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マップが記憶手段５ｃに記憶さ
れている。
【００１９】ＫＣＭＤＭは、後述する図２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
Ｔｏｕｔは増加するので、ＫＣＭＤ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。
【００２０】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。
【００２１】Ｋ１及びＫ２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
速特性等の諸特性の最適化が図られるような値に設定さ
れる。
【００２２】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２
１の開閉制御を行なう。
【００２３】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。
【００２４】図２はエンジンが燃料増量を行うべき所定
の高負荷運転状態あるいは燃料供給遮断を行うべき低負
荷運転状態等ではなく、通常のエンジン運転状態にある
場合における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。
【００２５】ステップＳ１１では、後述する図３のプロ
グラムにより目標空燃比係数の基準値ＫＢＳＭを算出し
、この算出値を目標空燃比係数ＫＣＭＤとする（ステッ
プＳ１２）。ステップＳ１３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。
【００２６】ＫＣＭＤリミット処理の後、ステップＳ１
４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Ｓ１５）。次いでＫＣＭＤＭ値のリミ
ットチェックを行ない本プログラムを終了する。このリ
ミットチェックでは、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、ＫＣＭＤＭ値がその上限値又は下限値に設定される
。
【００２７】本プログラム実行後、空燃比フィードバッ
ク制御が可能なエンジン運転状態においては、算出され
た目標空燃比係数ＫＣＭＤ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
ＫＡＣＴとが一致するように、空燃比補正係数ＫＬＡＦ
が算出される。
【００２８】図３は図２のステップＳ１１において、目
標空燃比係数の基準値ＫＢＳＭの算出を行うサブルーチ
ンのフローチャートである。
【００２９】ステップＳ２１では、エンジン水温ＴＷが
第１の所定温度ＴＷＬＥＡＮ５（例えば６５℃）より低
いか否かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ）、即ちＴＷ
＜ＴＷＬＥＡＮ５のときには、エンジン水温ＴＷ及び吸
気管内絶対圧ＰＢＡに応じてＫＴＷＬＡＦテーブルから
低水温目標空燃比係数ＫＴＷＬＡＦを読み出す（ステッ
プＳ２４）。
【００３０】ＫＴＷＬＡＦテーブルは、図４に示すよう
に、吸気管内絶対圧ＰＢＡが設定圧ＰＢＬＡＦ１以下の
場合に適用されるＫＴＷＬＡＦ１（同図（ａ）の破線）
と、吸気管内絶対圧ＰＢＡが設定圧ＰＢＬＡＦ２以上の
場合に適用されるＫＴＷＬＡＦ２（同図（ａ）の実線）
が設定されたものであり、設定水温ＴＷＬＡＦ１〜ＴＷ
ＬＡＦ４のそれぞれに対して、ＫＴＷＬＡＦ１１，２１
〜ＫＴＷＬＡＦ１４，２４が設定されている。従ってス
テップＳ２４においては、ＰＢＡ≧ＰＢＬＡＦ２又はＰ
ＢＡ≦ＰＢＬＡＦ１が成立する場合には、エンジン水温
ＴＷに応じてＫＴＷＬＡＦ２又はＫＴＷＬＡＦ１を読み
出し（設定温度以外は補間による）、ＰＢＬＡＦ１＜Ｐ
ＢＡ＜ＰＢＬＡＦ２が成立する場合には、エンジン水温
ＴＷに応じてＫＴＷＬＡＦ２及びＫＴＷＬＡＦ１を読み
出し、ＰＢＡ値に応じて補間を行うことにより、ＫＴＷ
ＬＡＦ値を算出する。なお、ＫＴＷＬＡＦテーブルの設
定値はいずれも理論空燃比相当の値よりリッチ側の値で
あり、基準値ＫＢＳＭをＫＴＷＬＡＦ値に設定すること
により、低水温時の燃料増量が行われる。
【００３１】ステップＳ２５では、ステップＳ２４で読
み出したＫＴＷＬＡＦ値が所定値ＫＢＳＭ０（例えばＡ
／Ｆ＝１４．３〜１４．７相当の値）より小さいか否か
を判別し、この答が否定（ＮＯ）のときには、目標空燃
比係数の基準値ＫＢＳＭをステップＳ２４で読み出した
ＫＴＷＬＡＦ値に設定し（ステップＳ２６）、ステップ
Ｓ３０に進む。一方、ステップＳ２５の答が肯定（ＹＥ
Ｓ）、即ちＫＴＷＬＡＦ＜ＫＢＳＭ０のときには、ＫＢ
ＳＭ値を所定値ＫＢＳＭ０に設定して（ステップＳ２７
）、ステップＳ３０に進む。
【００３２】前記ステップＳ２１の答が否定（ＮＯ）、
即ちＴＷ≧ＴＷＬＥＡＮ５のときには、エンジン水温Ｔ
Ｗが前記第１の所定水温ＴＷＬＥＡＮ５より高い第２の
所定水温ＴＷＬＥＡＮ（例えば７５℃）より低いか否か
を判別する（ステップＳ２２）。この答が否定（ＮＯ）
、即ちＴＷ≧ＴＷＬＥＡＮのときには、低水温目標空燃
比係数ＫＴＷＬＡＦを理論空燃比相当の値ＫＴＷＬＡＦ
０に設定し（ステップＳ２８）、ＫＢＳＭマップの検索
を行って（ステップＳ２９）、ステップＳ３０に進む。 ＫＢＳＭマップには、例えば図５に示すように、２０個
の所定エンジン回転数ＮＥＭ１〜ＮＥＭ２０及び１０個
の所定吸気管内絶対圧ＰＢ１〜ＰＢ１０によって決まる
格子点に対して所定の基準値ＫＢＳＭ（１，１）〜ＫＢ
ＳＭ（２０，１０）が設定されており、検出したエンジ
ン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡの予測値（以下
「予測ＰＢＡ値」という）に応じて読み出される。エン
ジン回転数ＮＥの検出値又は予測ＰＢＡ値が格子点以外
の値の場合には、基準値ＫＢＳＭは補間によって算出さ
れる。 なお、予測ＰＢＡ値の算出方法は例えば特開昭６０−９
０９４８号公報により公知である。また、上記検索には
予測ＰＢＡ値ではなく、検出した吸気管内絶対圧ＰＢＡ
を用いてもよい。
【００３３】上記ＫＢＳＭマップは、エンジンの所定低
負荷運転状態において、理論空燃比よりリーン側の値に
設定されている。従って、前記ＫＴＷＬＡＦテーブルで
はなくＫＢＳＭマップからの読み出し値を目標空燃比の
基準値とする場合には、前記所定低負荷運転状態におい
てリーンバーン制御が行われる。
【００３４】前記ステップＳ２１の答が否定（ＮＯ）で
、ステップＳ２２の答が肯定（ＹＥＳ）のとき、即ちＴ
ＷＬＥＡＮ５≦ＴＷ＜ＴＷＬＥＡＮが成立するときには
、変速機のシフト位置が５速か否かを判別する（ステッ
プＳ２３）。ステップＳ２３の答が否定（ＮＯ）、即ち
シフト位置が５速以外のときには、前記ステップＳ２４
に進む一方、ステップＳ２３の答が肯定（ＹＥＳ）、即
ちシフト位置が５速のときには、前記ステップＳ２８に
進む。
【００３５】従って、シフト位置が５速以外にある場合
においては、エンジン水温が第２の所定水温ＴＷＬＥＡ
Ｎ以上のときに、リーンバーン制御可能とされているの
に対し、シフト位置が５速にある場合には、第２の所定
水温ＴＷＬＥＡＮより低い第１の所定水温ＴＷＬＥＡＮ
５以上のときに、リーンバーン制御可能とされる。これ
は、シフト位置が５速にある場合には、大きな出力トル
クを必要としないため、混合気の燃焼状態が安定してい
る点に着目したものであり、これにより、シフト位置が
５速にある場合にリーンバーン制御が実行されるエンジ
ン温度範囲が拡大され、運転性を悪化させることなく燃
費の向上を図ることができる。
【００３６】ステップＳ３０では、エンジンがアイドル
運転状態にあるか否かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ
）のときには、ステップＳ２９で検索した基準値ＫＢＳ
Ｍがアイドル用の基準値ＫＢＳＩＤＬ（例えばＡ／Ｆ＝
１４．７相当の値）より小さいか否かを判別する（ステ
ップＳ３１）。ステップＳ３１の答が否定（ＮＯ）、即
ちＫＢＳＭ≧ＫＢＳＩＤＬのときには直ちに本ルーチン
を終了し、肯定（ＹＥＳ）、即ちＫＢＳＭ＜ＫＢＳＩＤ
Ｌのときには、ＫＢＳＭ＝ＫＢＳＩＤＬとして（ステッ
プＳ３２）、本ルーチンを終了する。従って、エンジン
がアイドル運転状態にあるときには、基準値ＫＢＳＭは
ＫＢＳＩＤＬ値以上（よりリッチ側）の値に設定される
。
【００３７】前記ステップＳ３０の答が否定（ＮＯ）、
即ちエンジンがアイドル運転状態にないときには、車速
ＶＳＰが所定車速ＶＳＰＬＡＦ（例えば１０ｋｍ／時間
）より低いか否かを判別する（ステップＳ３３）。その
答が肯定（ＹＥＳ）、即ちＶＳＰ＜ＶＳＰＬＡＦのとき
には、低車速ディレイタイマｔｍＬＶに所定ディレイ時
間ｔｍＤＬＹＬＶ（例えば３００ミリ秒）をセットして
これをスタートさせ（ステップＳ３４）、ステップＳ２
９で検索した基準値ＫＢＳＭが低車速用の基準値ＫＢＳ
ＷＬＦ（例えばＡ／Ｆ＝１４．７に相当する値）より小
さいか否かを判別する（ステップＳ３６）。この答が否
定（ＮＯ）、即ちＫＢＳＭ≧ＫＢＳＷＬＦのときには、
直ちに本ルーチンを終了し、この答が肯定（ＹＥＳ）、
即ちＫＢＳＭ＜ＫＢＳＷＬＦのときには、ＫＢＳＭ＝Ｋ
ＢＳＷＬＦとして（ステップＳ３７）本ルーチンを終了
する。
【００３８】前記ステップＳ３３の答が否定（ＮＯ）、
即ちＶＳＰ≧ＶＳＰＬＡＦのときには、前記低車速ディ
レイタイマｔｍＬＶのカウント値が値０であるか否かを
判別する（ステップＳ３５）。その答が否定（ＮＯ）、
即ちｔｍＬＶ＞０のときには前記ステップＳ３６に進み
、肯定（ＹＥＳ）、即ちｔｍＬＶ＝０のときには本ルー
チンを終了する。ステップＳ３３〜Ｓ３７によれば、低
車速時（ＶＳＰ＜ＶＳＰＬＡＦ）及び低車速から高車速
へ移行後所定ディレイ時間ｔｍＤＬＹＬＶ経過前は、Ｋ
ＢＳＭ値は低車速用の基準値ＫＢＳＷＬＦ以上に設定さ
れる。
【００３９】図３のプログラムによれば、ＫＴＷＬＡＦ
テーブルとＫＢＭＳマップの使い分けは、図６に示すよ
うに行われる。即ち、（ｉ）ＴＷ＜ＴＷＬＥＡＮ５が成
立するときには、ＫＴＷＬＡＦテーブルが使用され、（
ｉｉ）ＴＷ≧ＴＷＬＥＡＮが成立するときには、ＫＢＳ
Ｍマップが使用され、（ｉｉｉ）ＴＷＬＥＡＮ５≦ＴＷ
＜ＴＷＬＥＡＮか成立するときには、シフト位置が５速
にあればＫＢＳＭマップが使用され、５速以外にあれば
ＫＴＷＬＡＦテーブルが使用される。
【００４０】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、リ
ーンバーン制御実行可能か否かを判別するための所定エ
ンジン温度が、変速機の変速状態に応じて変更されるの
で、リーンバーン制御を実行するエンジン温度範囲が適
切に拡大され、エンジンの運転性を悪化させることなく
、燃費の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御方法を適用する燃料供給制御装置
の全体構成図である。
【図２】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。
【図３】目標空燃比係数の基準値（ＫＢＳＭ）を算出す
るプログラムのフローチャートである。
【図４】低水温目標空燃比係数のテーブル（ＫＴＷＬＡ
Ｆテーブル）を示す図である。
【図５】目標空燃比係数の基準値のマップ（ＫＢＳＭマ
ップ）を示す図である。
【図６】ＫＴＷＬＡＦテーブル及びＫＢＳＭマップの選
択される領域を示す図である。
【符号の説明】
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

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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、エンジン温度が所定温度以上のとき前記
    目標空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定可能とする
    内燃エンジンの空燃比制御方法において、前記所定温度
    を変速機の変速状態に応じて変更することを特徴とする
    内燃エンジンの空燃比制御方法。
  2. 【請求項２】　　前記所定温度は、変速機の変速比が小
    さいほど低い値に設定することを特徴とする請求項１記
    載の内燃エンジンの空燃比制御方法。
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