JPH045451A - 内燃機関の空燃比制御方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、電子制御燃料噴射装置を備えた自動車等に適
用される内燃機関の空燃比制御方法に関する。

［従来の技術］ 排気ガス浄化手段の一つとして広く利用されている三元
触媒は、混合気の空燃比が理論空燃比を中心とした狭い
範囲（三元触媒のウィンドウ）内に維持されていないと
、排気ガス中に含まれているＣＯ，ＨＣ，ＮｏＸの全て
を効率よく浄化することができない。そのため、インジ
ェクタを備えたエンジンでは、排気ガス中の酸素濃度を
検出する０２センサの起電力が空燃比リッチ状態を示し
た場合には、燃料供給量を減少させて混合気の空燃比を
理論空燃比側に変化させ、前記起電力が空燃比リーン状
態を示した場合には、燃料供給量を増加させて混合気の
空燃比を理論空燃比側に変化させるようにしている。

また、本発明の先行技術として、例えば、特開昭５９−
１４７８４４号公報に示されるように、温度によって０
２センサの起電力にばらつきが生じるのを防止するため
に、０２センサのリッチ、リーン判定電圧を吸入空気量
に基づいて変化させることにより、混合気の空燃比を理
論空燃比近傍に維持するようにしているものもある。

しかしながら、空燃比を常に理論空燃比近傍に維持する
と、エンジン状況に即した空燃比制御を行うのが難しく
なる。そのため、通常は、所定の高負荷、高速領域にパ
ワー増量域を設定しておき、エンジンがパワー増量域に
移行した場合には、空燃比のフィードバック制御を休止
して混合気をリッチに変化させ、出力の向上を図るとと
もに、触媒温度を低下させるようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ ところか、パワー増量域に移行した際に直ちに燃料のパ
ワー増量をかける従来の手法では、エンジン個々の相違
や運転条件等によって空燃比のばらつきが大きく、制御
精度に難点がある。しかも、エンジンが空燃比フィード
バック域からパワー増量域に移行する際には、空燃比が
理論空燃比付近から急激にリッチに変化するため、この
付近でドライバビリティが急変すると同時に、エミッシ
ョンが急激に悪化する。

また、第６図に概略的に示すように、空燃比フィードバ
ックＦ／Ｂ域とパワー増量域との境界付近（斜線部）で
は、三元触媒が熱的に厳しい状況にある。このような不
具合を防止するために、早めに空燃比をリッチ化すると
、空燃比フィードバックＦ／Ｂ域が狭くなり、エミッシ
ョンの悪化する領域が広くなってしまう。

本発明は、このような不具合を解消することを目的とし
ている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するために、次のような構成
を採用している。

すなわち、本発明にかかる内燃機関の空燃比制御方法は
、排気ガス中の酸素濃度を検出する０２センサの起電力
に基づいて燃料供給量を調節し、燃焼室に供給する混合
気の空燃比を理論空燃比近傍に調節するための空燃比フ
ィードバック域と、所定の高負荷、高速時に混合気の空
燃比をリッチに調節するためのパワー増量域とを設定し
てなる内燃機関の空燃比制御方法において、前記空燃比
フィードバック域と前記パワー増量域との間で前記０２
センサのリッチ、リーン判定電圧をリッチ側に変化させ
るとともに、その判定電圧を基準にして空燃比のフィー
ドバック制御を行うようにしたことを特徴とする。

［作用］ このような構成によれば、空燃比フィードバック域では
、理論空燃比付近に存在するり１．チ、リーン判定電圧
を基準にして空燃比のフィードバック制御か行われ、混
合気の空燃比が三元触媒のウィンドウ内に維持される。

すなわち、０２センサの起電力が空燃比リッチ状態を示
した場合には、燃料供給量を減少させて混合気の空燃比
を理論空燃比側に変化させ、０２センサの起電力が空燃
比リーン状態を示した場合には、燃料供給量を増加させ
て混合気の空燃比を理論空燃比側に変化させることにな
る。

一方、エンジンが高負荷、高速回転状態になり、パワー
増量域に移行する隙には、先ず、前記判定電圧がリッチ
側に変更され、その判定電圧を基準にして空燃比のフィ
ードバック制御が行われる。

そのため、この領域では、空燃比の制御中心がリッチ側
にずれることになる。しかる後、空燃比のフィードバッ
ク制御か休止されるとともに、パワ増量域に移行して、
空燃比が全体的にリッチに制御されることになる。この
ため、画成間て空燃比が急激に変化するのを防止するの
が可能となる。

また、空燃比フィードバック域とパワー増量域との間で
、前記判定電圧を複数に設定しておき、各判定電圧を基
準にして空燃比のフィードバック制御を行うようにした
場合には、空燃比をさらにきめ細く変化させることも可
能になる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図から第５図を参照して
説明する。

第１図に概略的に示したエンジンは、自動車に利用され
るもので、電子制御燃料噴射装置１を備えている。電子
制御燃料噴射装置１は、吸気管２に装着したインジェク
タ３と、インジェクタ３から燃焼室４に供給する燃料の
量をエンジン状況に応じて調節する電子制御装置５とを
具備してなり、この電子制御装置５に燃料供給量等を調
節するための種々の情報が入力されるようになっている
。

インジェクタ３は、電磁コイルを内蔵しており、その電
磁コイルに前記電子制御装置５から燃料噴射信号ａが印
加されると、その印加時間に相当する量の燃料を吸気ポ
ート付近に噴射するように構成されたものである。

電子制御装置５は、中央演算処理装置６と、メモリー７
と、入力インターフェース８と、出力インターフェース
９を備えたマイクロコンピュータユニットからなり、前
記入力インターフェース８には、少なくとも、クランク
角センサ１０からのエンジン回転信号すと、圧力センサ
１１からの吸気圧信号Ｃと、０□センサ１２からの信号
ｄ等がそれぞれ入力されるようになっている。出力イン
ターフェース９からは、前記燃料噴射弁３に向けて燃料
噴射信号ａが出力されるようになっている。

クランク角センサ１０は、エンジン回転に対応する信号
を出力するように構成されたもので、ディストリビュー
タ１３に内蔵しである。圧力センサ１１は、吸気管圧力
に比例した信号を出力するようになっており、サージタ
ンク１４に設けである。０２センサ１２は、排気ガス中
の酸素濃度を検出するためのもので、三元触媒コンバー
タ１５の上流に配置しである。この０２センサ１２は、
混合気の空燃比か理論空燃比近傍に存在する変換点より
もリーン側にあって、排気ガス中の酸素濃度か高い場合
には低い電圧を発生し、混合気の空燃比が前記変換点よ
りもリッチ側にあって、排気ガス中の酸素濃度が低い場
合には高い電圧を発生し得るように構成されたものであ
る。

また、前記電子制御装置５は、エンジン回転信号すおよ
び吸気圧信号Ｃ等から吸入空気量を算出し、その吸入空
気量に応じて基本噴射量ＴＰを決定するように設定しで
ある。そして、この基本噴射ｉＴＰを、０２センサ１２
からの信号ｅにより決まる空燃比フィードバック補正係
数ＦＡＰや、エンジンの状況に応じて決まる各種補正係
数Ｋ、および、無効噴射時間ＴＡＬＩＶで補正して、イ
ンジェクタ３への最終通電時間Ｔを下記式に基づいて決
定し、その時間Ｔに相当する量の燃料をインジェクタ３
から噴射させる役割等を担っている。

Ｔ　＝ＴＰｘＦＡＦ　ｘＫ　＋ＴＡＬＩＶさらに、この
電子制御装置５には、第２図に概略的に示すようなプロ
グラムを内蔵しである。ステップ５１で、エンジン回転
信号すと吸気圧信号Ｃにより、エンジンＥ／Ｇ回転と吸
気管圧力をそれぞれ読み込み、ステップ５２に進む。ス
テップ５２では、第３図に示すように、エンジン回転Ｎ
Ｅ及び吸気管圧力ＰＭに基づき、燃焼室４に供給する混
合気の空燃比を理論空燃比近傍に調節するための理論空
燃比フィードバックＦ／Ｂ域であるか否かを判別する。

理論空燃比フィードバックＦ／Ｂ域であると判断した場
合には、ステップ５３に進み、理論空燃比フィードバッ
クＦ／Ｂ域でないと判断した場合には、ステップ５４に
進む。ステップ５３では、０２センサ１２のリッチ、リ
ーン判定電圧を理論空燃比付近に存在する判定電圧Ｖ工
にセットする。ステップ５４では、混合気の空燃比を若
干リッチよりに調節するためのパワー空燃比フィトバッ
クＦ／Ｂ域であるか否かを、エンジン回転ＮＥ及び吸気
管圧力ＰＭに基づいて判断する。パワー空燃比フィード
バックＦ／Ｂ域であると判断した場合には、ステップ５
５に進み、パワー空燃比フィードバックＦ／Ｂ域でない
と判断した場合には、ステップ５６に進む。ステップ５
５では、０２センサ１２のリッチ、リーン判定電圧を空
燃比リッチ側に存在する判定電圧Ｖ２にセットする。ス
テップ５６では、混合気の空燃比をリッチに調節するた
めの燃料増量（パワー増量）を行う。

このような構成によると、エンジン冷却水の温度か設定
温度を一ヒ回っていること、減速フューエルカット中で
ないこと、エンジン始動後所定時間経過していること、
および、圧力センサ１１が正常であること、エンジンが
空燃比フィードバック域にあること等の諸条件が全て成
立している場合には、理論空燃比付近に存在する判定電
圧Ｖ１を基準にして空燃比のフィードバック制御が行わ
れる。具体的には、第４図に示すように、ｏ２センサ１
２の起電力が前記判定電圧Ｖ１を上回った場合には、所
定の遅延時間Ｔ１後にフィードバック補正係数ＰＡＰを
スキップ値だけ減少側にスキップさせ、次に積分定数に
基づいて一定値づつ徐々に減少させる。その結果、イン
ジェクタ３からの燃料供給量が絞られて、混合気の空燃
比Ａ／Ｆが理論空燃比側に変化することになる。他方、
０２センサ１２の起電力が前記判定電圧Ｖ１を下回った
場合には、所定の遅延時間Ｔ２後にフィードバック補正
係数ＦＡＦをスキップ値だけ増加側にスキップさせ、次
に積分定数に基づいて一定値づつ徐々に増加させる。そ
の結果、インジェクタ３からの燃料供給量が増加して、
混合気の空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比側に変化することに
なる。

一方、エンジンが高負荷、高速回転状態になり、パワー
空燃比フィードバックＦ／Ｂ域に移行する場合には、第
４図及び第５図に示すように、リッチ、リーン判定電圧
が前記判定電圧Ｖ１から他の判定電圧■２に変更される
。そして、この判定電圧Ｖ２を基準にして空燃比のフィ
ードバック制御が行われるため、空燃比の制御中心はリ
ッチ側にわずかに変化する。パワー増量域へ移行する場
合には、空燃比のフィードバック制御が休止されるとと
もに、混合気が空燃比リッチ側でオープン制御されるこ
とになる。

なお、以上の制御は、エンジン運転中に繰り返し実行さ
れるようになっている。

このような構成によれば、空燃比フィルドパック域から
パワー増量域に移行する際には、空燃比が理論空燃比か
られずかにリッチ側に調節された後、燃料のパワー増量
が行われてリッチ制御されることになるので、エンジン
個々の相違や運転性等に左右され難く、確実に混合気を
所定の空燃比に制御することが可能となる。そして、こ
のようなものであれば、制御領域が変わる際に空燃比が
急激に変化するのが防止できるので、かかる領域でのド
ライバビリティが向上できるとともに、エミッションを
改善することができる。

また、このように、フィードバック制御を行いつつ、空
燃比を理論空燃比から徐々にリッチ側に変化させれば、
空燃比のフィードバック域が広まり、エミッションが改
善できるとともに、負荷の上昇によって熱的に厳しくな
る三元触媒１５の過熱を有効に抑えることができる。

なお、空燃比フィルドパック域とパワー増量域との間で
、前記判定電圧を複数に設定しておき、各判定電圧を基
準にして空燃比のフィードバック制御を行うようにして
もよい。

また、本発明はエアフロメータで吸入空気量を直接に検
出するものにも有効に適用可能である。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明では、空燃比のフィードバ
ック域とパワー増量域との間で空燃比をわずかにリッチ
側でフィードバック制御しつつ徐々に変化させるように
しているので、空燃比の制御領域が変化する際にドライ
バビリティが急激に変化するのを有効に防止できるとと
もに、エミッションを改善することができる制御精度に
優れた内燃機関の空燃比制御方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図は本発明の一実施例を示し、第１図は
概略的な全体構成図、第２図は制御手順を概略的に示す
フローチャート図、第３図は制御領域を示す図、第４図
は制御態様を示すタイミングチャート図、第５図は０□
センサの起電力を示す図である。第６図は従来例におけ
る不具合を示す図である。 １・・・電子制御燃料噴射装置 ３・・・インジェクタ ４・・・燃焼室 ５・・・電子制御装置 １０・・・クランク角センサ １１・・・圧力センサ １２・・・０２センサ １５・・・三元触媒コンバータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ＿２センサの起電力
   に基づいて燃料供給量を調節し、燃焼室に供給する混合
   気の空燃比を理論空燃比近傍に調節するための空燃比フ
   ィードバック域と、所定の高負荷、高速時に混合気の空
   燃比をリッチに調節するためのパワー増量域とを設定し
   てなる内燃機関の空燃比制御方法において、前記空燃比
   フィードバック域と前記パワー増量域との間で前記Ｏ＿
   ２センサのリッチ、リーン判定電圧をリッチ側に変化さ
   せるとともに、その判定電圧を基準にして空燃比のフィ
   ードバック制御を行うようにしたことを特徴とする内燃
   機関の空燃比制御方法。