JPH0621593B2

JPH0621593B2 - エンジンの空燃比制御装置

Info

Publication number: JPH0621593B2
Application number: JP24310585A
Authority: JP
Inventors: 克己岡崎; 忠良甲斐出; 清孝間宮; 友巳渡辺
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1985-10-30
Filing date: 1985-10-30
Publication date: 1994-03-23
Anticipated expiration: 2009-03-23
Also published as: JPS62101860A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、排気ガスの排気ガス成分濃度に感応するセン
サを用いて、空燃比が目標値になるように制御するエン
ジンの吸気装置に関する。

（従来技術）空燃比センサ等を用いて、エンジン空燃比の変化を検知
し、センサの出力に基づいて、空燃比を制御するように
したエンジンの吸気装置は公知である。例えば、特開昭
５７−２０３８４４号公報には、空燃比に対して出力信
号が連続的に変化する空燃比センサを用い、運転状態に
応じて目標空燃比を設定し、この目標空燃比に対して空
燃比が収束するようにフィードバック制御を行う空燃比
制御装置が開示されている。

（発明が解決しようとする問題点）上記エンジンでは、リッチ状態からリーン状態にわたる
運転領域で、目標空燃比を適宜変更しつつ、フィードバ
ック制御を行うようにしているが、フィードバック制御
を行うと、実際空燃比が目標空燃比付近で僅かに変動す
るという現象が不可避的に生じる。しかし、このような
空燃比の変動は安定した運転性を確保する面からは、極
力抑えることが望ましい。特に暖機運転時においては、
燃焼状態が不安定であり、このようなフィードバック制
御に基づく空燃比の変動が暖気性能に悪影響を与える恐
れがある。

また、空燃比をリッチ側から連続的に変化させることに
よって、理論空燃比よりもリーン側にフィードバック制
御するリーン制御に移行すれば、リーン制御開始時にお
いて、空燃比の急激な変化が生じないので、運転性の面
からは、好ましいが、リッチ側からリーン制御状態に達
する過程において、排気ガス中のNoxの発生率が最大と
なる空燃比での運転状態が存在し、エミッション性能の
面で問題が生じる。

（上記問題を解決するための手段）本発明は、空燃比フィードバック制御、特に空燃比を理
論空燃比よりもリーン側にフィードバック制御するリー
ン制御において空燃比の変動を極力抑えることができ、
良好な運転性を確保することができるエンジンの空燃比
制御装置を提供することを目的としている。本発明の装
置は、排気ガス中の排気ガス成分濃度に感応し、該排気
ガス成分濃度にほぼ比例した出力を発生するリニア排気
センサと該リニア排気センサからの出力に基づき実際空
燃比を検知する空燃比検知手段と、運転状態に応じて目
標空燃比を設定するとともに、少なくとも一部の運転状
態において、該目標空燃比を理論空燃比よりもリーンな
空燃比に設定する目標空燃比設定手段とを備え、実際空
燃比が目標空燃比になるようにフィードバック補正値を
定めて空燃比フィードバック制御を行うようになってい
る。

さらに、本発明の装置は、実際空燃比と前記設定された
目標空燃比との偏差が所定値以下であるか否かを判定す
る判定手段と、該判定手段からの出力に基づき、前記偏
差が前記所定値以下である場合には目標空燃比の変化に
かかわらず所定のフィードバック補正値を設定する一
方、偏差がリーン側に所定値を越える場合には該偏差を
解消するようにフィードバック補正値を第一制御ゲイン
に基づいて設定し、偏差がリッチ側に所定値を越える場
合には該偏差を解消するようにフィードバック補正値を
第一制御ゲインよりも大きい第二制御ゲインに基づいて
設定する設定手段とをさらに備えたことを特徴とする。

本発明の空燃比フィードバック制御においては、空燃比
と目標空燃比との偏差が一定値を越えない場合にはフィ
ードバック補正値は、目標空燃比の変化にかかわらず変
更されないようになっている。すなわち本発明の空燃比
制御では、一定の不感帯を設けるこの不感帯内では、上
記偏差に基づくフィードバック制御は、行なわれないよ
うになっており、不感帯を越える領域において、実際空
燃比と、目標空燃比との偏差に応じた新たなフィードバ
ック補正値を設定するようにしている。本発明の好まし
い態様では、上記不感帯を越えて上記偏差が生じた場合
において、リーン側にずれた場合には、まず不感帯の限
界値まで戻すようにフィードバック補正値が設定され、
その後、徐々に目標空燃比に近づくようにフィードバッ
ク補正値が設定される。また、リッチ側にずれた場合に
は、目標空燃比との偏差に応じて、フィードバック補正
値が設定される。

（発明の効果）本発明によれば、実際空燃比がフィードバック制御時の
目標空燃比の不感帯内にある場合には、フィードバック
補正値は、変更されないようになっている。従って、空
燃比の変動を極力抑えることができ、良好な運転性を確
保することができる。また、不感帯を越えて偏差が生じ
た場合、リーン側に生じた場合には、不感帯の限界値ま
では、一気に偏差を解消するようにし、不感帯まで回復
した後は、徐々に補正値を変化させるようにしているの
で運転性の悪化を招くことはない。さらに、不感帯を越
えてリッチ側にずれた場合には、一気に偏差を解消する
ように制御される。これによって、リーン制御を行って
いる場合において、理論空燃比よりもややリーン側に存
在するNoxの発生率が最大となるような運転状態を避け
ることができ、従って、エミッション性能の悪化を防止
することができる。

（実際例の説明）以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ説明
する。第１図を参照すれば、本例のエンジン１は、シリ
ンダブロック２を備えており、該シリンダブロック２に
は、内部をピストン３が往復摺動するシリンダボア４が
形成されている。該シリンダブロック２には、上方から
シリンダヘッド５が結合されるようになっており、該シ
リンダヘッド５に形成される下部凹部と、シリンダブロ
ック２のシリンダボア４の上部とで画成される空間は、
燃焼室６を形成する。燃焼室６には、吸気ポート７及び
排気ポート８が開口しており、該ポート７、８には、そ
れぞれ吸気弁９及び排気弁、１０が組合わされる。エン
ジン１は、上記吸気ポート７、排気ポート８にそれぞれ
連通する吸気通路１１、及び排気通路１２を備えてい
る。吸気通路１１の上流端には、エアクリーナ１３が設
けられ、該エアクリーナ１３には、吸気温度を検出する
吸気温センサ１４が取付けられる。エアクリーナ１３の
下流側には、吸入空気量を検出するためのエアフロメー
タ１５が設けられる。さらに、エアフローメータ１５の
下流には、吸気量を調整するスロットル弁１６が配置さ
れるとともに、該スロットル弁１６下流には、サージタ
ンク１７が設けられる。また、スロットル弁１６には、
該スロットル弁１６の開度を検出するスロットル開度セ
ンサ１８が取付けられる。さらに、吸気通路１１の吸気
ポート８付近には、通路内を流通する吸気中に燃料を噴
射するインジェクタ１９が配置されて吸気系を構成す
る。排気通路１２内には、排気を浄化するための触媒コ
ンバータ２０が設けられる。また、この触媒コンバータ
２０の上流側の吸気通路には排気ガスの中の酸素濃度に
感応して、該酸素濃度にほぼ比例した出力を発生するリ
ニア排気センサ２１が設置される。されにエンジン１の
内部及び周辺部には、エンジンを冷却するための冷却水
通路２２が形成されるとともに、冷却水通路２２には、
冷却水温度を検出する水温センサ２３が取付けられる。
また、本例のエンジン１は、エンジンの回転数の変化に
応じた所定のタイミングで、イグナイタ２４に対して、
点火信号を出力するディストリビュータ２５及び各種の
電気装置の電源としてのバッテリ２６を備えている。さ
らに、本例のエンジン１は、好ましくは、マイクロコン
ピュータを組込んで構成される電子コントロールユニッ
ト２７を備えている。コントロールユニット２７には、
吸気温センサ１４からの吸気温度を表わす信号、エアフ
ロメータ１５からの吸気通気量表わす信号、スロットル
開度センサ１８からの信号、排気センサ２１からの排気
ガス中の酸素濃度を表わす信号、水温センサ２３からの
エンジン冷却水温を表わす信号、さらには、ディストリ
ピュータ２５からのエンジン回転数に対応した信号がそ
れぞれ入力される。コントロールユニット２７は、これ
らの信号に基づいて運転状態に応じて目標空燃比を定
め、インジェクタ１９に対して、上記目標空燃比に対応
した適正な噴射パルス信号を出力する。

第２図には、本例の制御のフローチャートが示されてい
る。

第２図を参照すれば、コトロールユニット２７は、ま
ぜ、システムの初期化を行う。次に、吸気温センサから
の出力に基づき吸気温度補正係数Ｃ_AIRを算出するとと
もに、ディストリビュータ２５からの出力に基づいてエ
ンジン回転数Ｎｅを算出する。そして、上記吸気温度補
正係数Ｃ_AIR及びエンジン回転数Ｎｅに基づき、１サイ
クル当たりの吸気量Ｔｐを算出する。さらに、コントロ
ールユニット２７は上記吸気量Ｔｐに基づき理論空燃比
に対応する基本燃料噴射パルス巾Ｔ_BASEを算出するとと
もに、運転状態に応じた目標空燃比ＡＦを設定する。ま
た、コントロールユニット２７は、各種センサからの出
力に基づき、運転状態に応じた基本燃料噴射パルス巾Ｔ
_BASEの各種の補正係数を演算する。この補正係数には、
エンジンの暖機運転時に燃料の増量補正を行うための水
温補正係数Ｃｗ高負荷高回転運転時等に、燃料の増量補
正を行うためのエンリッチ補正係数Ｃ_Ｅ、加速時及び減
速時に燃料の増減を行なうための加速補正係数Ｃ_ACC及
び減速補正係数Ｃ_DEC等が含まれる。また、コントロー
ルユニット２７は、バッテリ電圧の値に応じてインジェ
クタ１９の無効噴射時間Ｔｖを算出する。次に、コント
ロールユニット２７には、各種センサからの出力に基づ
き、運転状態に応じて空燃比Ｖ_SRが目標空燃比Ｖ_SRにな
るように空燃比補正係数Ｃ_AFを算出する。この補正係数
Ｃ_AFは、理論空燃比制御を行う場合には、Ｃ_AF＝１に設
定され、リーン制御を行う場合にはＣ_AF＜１の所定値に
設定される。次に、コントロールユニット２７は、フィ
ードバック制御によって、空燃比を目標空燃比に収束さ
せるためのフィードバック補正値Ｃ_STDYを算出する。こ
のフィードバック補正値Ｃ_STDYは、第３図のフローチャ
ートに示すような手順で行なわれる。第３図においてコ
ントロールユニット２７は、各種センサからの出力に基
づき、運転状態がリーンフィードバック制御を行う条件
に合致しているかどうかの判断を行なう。合致している
場合には次に、運転状態に応じた目標空燃比Ｖ_SOを算出
する。リーンフィードバック制御は、通常、エンジンの
運転状態が、定常状態、すなわち、暖機状態を脱し、加
減速状態にないとき等に行なわれるようになっている。
このリーン制御においては、目標空燃比Ｖ_SOが理論空燃
比よりもリーン側になるように目標空燃比ＡＦの補正係
数Ｃ_AFが決定され、リーンセンサ２１からの出力に基づ
き、実際空燃比と目標空燃比Ｖ_SOとの偏差に応じてフィ
ードバック制御が行なわれる。

この場合、本例の制御では、フィードバック制御の不感
帯が設定されており、コントロールユニット２７は、実
際空燃比Ｖ_SRが目標空燃比Ｖ_SOの不感帯内にあるかどう
かの判断を行う。不感帯のリーン側限界値は、目標空燃
比Ｖ_SDに一定の補正係数Ｋ_SLを掛けることによって設定
される。また、不感帯のリッチ側限界値は、同様に目標
空燃比Ｖ_SOに補正係数Ｋ_SRを掛けて設定される。この場
合、コントロールユニット２７は、実際空燃比Ｖ_SRが不
感帯内にある場合には、第２図のフローチャートで示す
手順で算出されたフィードバック補正値Ｃ_STDYを修正せ
ず、従って、該補正値は、一定に保持される。また、実
際空燃比Ｖ_SRが不感帯を越える場合には、コントロール
ユニット２７は、さらにリーン側に越えたのか、リッチ
側に越えたのかの判断を行う。リーン側にずれた場合に
は、限界値Ｖ_SDｘＫ_SLと実際空燃比Ｖ_SRとの偏差△Ｖ＝
Ｖ_SR−Ｖ_SOｘＫ_SLの大きさに応じて補正値Ｃ_FBを算出
し、この補正値Ｃ_FBによって新たなフィードバック補正
値Ｃ_STDYを算出する。そして、この場合、第４図に示す
ように、その後の段階では、補正値Ｃ_FBを予め定められ
た値Ｋ_FBに設定して、実際空燃比Ｖ_SRか目標空燃比Ｖ_SO
に徐々に収束するようにフィードバック補正値Ｃ_STDYを
設定するようになっている。一方、実際空燃比がリッチ
側に不感帯を越えた場合には、補正値Ｃ_FBは、実際空燃
比Ｖ_SRと目標空燃比Ｖ_SOとの偏差△Ｕ＝Ｖ_SR−Ｖ_SOの大
きさに応じて設定される。従ってこの場合には、一気に
目標空燃比に収束するようにフィードバック補正値Ｃ
_STDYが決定される。

以上のような手順で、フィードバック補正値Ｃ_STDYを算
出した後、コントロールユニット２７は、各補正値に基
づいて最終燃量噴射パルス巾Ｔｉを算出する。

本例の以上の制御によれば、フィードバック制御に基づ
く空燃比変動を極力抑えることができ良好な運転性を確
保することができる。また不感帯を越えた場合、リーン
側にずれた場合には、フィードバック補正値Ｃ_STDYが徐
々に変更されるので、大きな空燃比変動が生じることは
なく、運転性に対する悪影響は生じない。また、リッチ
側にずれた場合には、迅速に目標空燃比に収束するよう
に制御するのでＮ_OX発生率がピークとなるＡ／Ｆ≒１６
付近での運転状態を回避することができエミッション性
能の面でも良好な結果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】第１図は、本発明の１実施例に係るエンジンの概略図、
第２図は、本発明の１実施例に係る制御のフローチャー
ト、第３図はフィードバック補正値を算出するための手
順を示すフローチャート、第４図は、不感帯の説明図で
ある。１……エンジン、２……シリンダブロック、３……ピストン、４……シリンダボア、５……シリンダヘッド、６……燃焼室、７……吸気ポート、８……排気ポート、９……吸気弁、１０……排気弁、１１……吸気通路、１２……排気通路、１３……エアクリーナ、１４……吸気温センサ、１５……エアフロメータ、１６……スロットル弁、１８……スロットル開度センサ、１９……インジェクタ、２１……リーンセンサ、２２……冷却水通路、２３……水温センサ、２４……イグナイタ、２５……ディストリビュータ、２６……バッテリ、２７……電子コントロールユニット、２８……比較器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡辺友巳広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (56)参考文献特開昭60−216044（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気ガス中の排気ガス成分濃度に感応し、
該排気ガス成分濃度にほぼ比例した出力を発生するリニ
ア排気センサと該リニア排気センサからの出力に基づき
実際空燃比を検知する空燃比検知手段と、運転状態に応
じて目標空燃比を設定するとともに少なくとも一部の運
転状態において該目標空燃比を理論空燃比よりもリーン
な空燃比に設定する目標空燃比設定手段とを備え、実際
空燃比が目標空燃比になるようにフィードバック補正値
を定めて空燃比フィードバック制御を行うようにしたエ
ンジンの空燃比制御装置において、実際空燃比と前記設
定された目標空燃比との偏差が所定値以下であるか否か
を判定する判定手段と、該判定手段からの出力に基づ
き、前記偏差が前記所定値以下である場合には目標空燃
比の変化にかかわらず所定のフィードバック補正値を設
定する一方、偏差がリーン側に所定値を越える場合には
該偏差を解消するようにフィードバック補正値を第一制
御ゲインに基づいて設定し、偏差がリッチ側に所定値を
越える場合には該偏差を解消するようにフィードバック
補正値を第一制御ゲインよりも大きい第二制御ゲインに
基づいて設定する設定手段とをさらに備えたことを特徴
とするエンジンの空燃比制御装置。