JPH066929B2 - 車載内燃エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

車載内燃エンジンの空燃比制御装置

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JPH066929B2
JPH066929B2 JP8117685A JP8117685A JPH066929B2 JP H066929 B2 JPH066929 B2 JP H066929B2 JP 8117685 A JP8117685 A JP 8117685A JP 8117685 A JP8117685 A JP 8117685A JP H066929 B2 JPH066929 B2 JP H066929B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は車載内燃エンジンの空燃比制御装置に関する。
背景技術 内燃エンジンの排気ガス浄化、燃費改善等を目的として
排気ガス中の酸素濃度を酸素濃度センサによって検出
し、この酸素濃度センサの出力レベルに応じてエンジン
への供給混合気の空燃比をフィードバック制御する空燃
比制御装置が知られている。
かかる空燃比制御装置においては、酸素濃度センサとし
て排気ガス中の酸素濃度に比例しないものが用いられる
ことが通常である。ところが、近時、エンジンへの供給
混合気の空燃比が理論空燃比よりリーンにあるとき排気
ガス中の酸素濃度に比例する出力を発生するリーン酸素
濃度センサが開発され、このリーン酸素濃度センサを用
いて空燃比を綿密にリーン領域の目標空燃比に制御する
空燃比制御方法も既に知られている(例えば、特開昭58
-59330号)。
かかるリーン酸素濃度センサを用いて供給混合気の空燃
比を目標空燃比にフィードバック制御する空燃比制御装
置においては、通常、絞り弁下流の吸気管内圧力とエン
ジン回転数とから目標空燃比が設定されている。しかし
ながら、車載内燃エンジンの場合、目標空燃比が車両の
負荷条件を加味した値でないことから空燃比を常に目標
空燃比に追従させるように制御しても走行燃費の改善が
特にエンジン低負荷域において良好でなかった。
発明の概要 そこで、本発明の目的は走行燃費の改善を図った車載内
燃エンジンの空燃比制御装置を提供することである。
本発明の空燃比制御装置は目標空燃比を変速機のシフト
位置に応じて補正することを特徴としている。
実施例 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
第1図に示した本発明の一実施例たる車載内燃エンジン
の吸気2次空気供給方式の空燃比制御装置においては、
吸入空気が大気吸入口1からエアクリーナ2、気化器
3、そして吸気マニホールド4を介してエンジン5に供
給される。気化器3には絞り弁6が設けられ、絞り弁6
の上流にはベンチュリ7が形成されている。
吸気マニホールド4とエアクリーナ5の空気吐出口近傍
とは吸気2次空気供給通路8によって連通されている。
吸気2次空気供給通路8には電磁開閉弁9が設けられて
いる。電磁開閉弁9はそのソレノイド9aへの通電により
開弁するようになっている。
一方、10は吸気マニホールド4に設けられ吸気マニホー
ルド4内の絶対圧に応じたレベルの出力を発生する絶対
圧センサ、11はエンジン5のクランクシャフト(図示せ
ず)の回転に応じてパルスを発生するクランク角セン
サ、12はエンジン5の冷却水温に応じたレベルの出力を
発生する冷却水温センサ、14はエンジン5の排気マニホ
ールド15に設けられ排気ガス中の酸素濃度に比例する出
力を発生するリーン酸素濃度センサである。酸素濃度セ
ンサ14は第2図に示すようにエンジン5への供給混合気
の空燃比が理論空燃比(14.7)よりリーンになるに従
って出力レベルが比例上昇する特性を有している。酸素
濃度センサ14の配設位置より下流の排気マニホールド15
には排気ガス中の有害成分の低減を促進させるために触
媒コンバータ33が設けられている。電磁開閉弁9、絶対
圧センサ10、クランク角センサ11、水温センサ12及び酸
素濃度センサ14は制御回路20に接続されている。制御回
路20には更に車両の速度に応じたレベルの出力を発生す
る車速センサ16が接続されている。
制御回路20は第3図に示すように絶対圧センサ10、水温
センサ12、酸素濃度センサ14及び車速センサ16の各出力
レベルを変換するレベル変換回路21と、レベル変換回路
21を経た各センサ出力の1つを選択的に出力するマルチ
プレクサ22と、このマルチプレクサ22から出力される信
号をディジタル信号に変換するA/D変換器23と、クラ
ンク角センサ11の出力信号を波形整形する波形整形回路
24と、波形整形回路24からパルスとして出力されるTD
C信号の発生間隔を計測するカウンタ25と、電磁開閉弁
9を開弁駆動する駆動回路28と、プログラムに従ってデ
ィジタル演算を行なうCPU(中央演算回路)29と、各
種の処理プログラム及びデータが予め書き込まれたROM3
0と、RAM31とからなっている。マルチプレクサ22、A/
D変換器23、カウンタ25、駆動回路28、CPU29,ROM30及
びRAM31は入出力バス32によって互いに接続されてい
る。
かかる構成においては、A/D変換器23から吸気マニホ
ールド4内の絶対圧、冷却水温、排気ガス中の酸素濃度
及び車速の情報が択一的に、またカウンタ25からエンジ
ン回転数を表わす情報がCPU29に入出力バス32を介して
各々供給される。CPU29は1デューティ周期TSOL(例え
ば、100msec)毎に内部割込信号を発生するようにされ
ており、この割込信号に応じて後述の如く吸気2次空気
供給をデューティ制御するための動作を行なう。
次に、かかる本発明による吸気2次空気供給方式の空燃
比制御装置の動作を第4図,第5図及び第6図に示した
CPU29の動作フロー図に従って説明する。
CPU29においては、先ず、割込信号発生毎に第4図に示
したメインルーチンの実行を開始するので電磁開閉弁9
を閉弁させるべく駆動回路28に対して開弁駆動停止指令
が発生される(ステップ51)。これはCPU29の演算動作
中の電磁開閉弁9の誤動作を防止するためである。次
に、電磁開閉弁9の閉弁時間TAFが1デューティ周期T
SOLに等しくされ(ステップ52)、そして電磁開閉弁9
の開弁時間TOUTを算出するために第5図に示したA/
Fルーチンが実行される(ステップ53)。
A/Fルーチンでは先ず、車両の運転状態(エンジンの
運転状態を含む)が空燃比フィードバック(F/B)制
御条件を充足しているか否かが判別される(ステップ53
1)。この判別は吸気マニホールド内絶対圧、冷却水
温、車速及びエンジン回転数から決定され、例えば、低
車速時、低冷却水温時、変速機のシフト位置が第1速、
第2速及びニュートラル位置にあるときには空燃比フィ
ードバック制御条件が充足されていないとされる。ここ
で、空燃比フィードバック制御条件を充足しないと判別
されたならば、空燃比フィードバック制御を停止すべく
開弁時間TOUTが"0"とされる(ステップ532)。一方、
空燃比フィードバック制御条件を充足したと判別された
ならば、1デューティ周期TSOLに対する2次空気供
給、すなわち電磁開閉弁9の開弁の基準デューティ比
(期間)DBASEが設定される(ステップ533)。ROM30に
は第7図に示すように吸気マニホールド内絶対圧PBA
エンジン回転数Neとから定まる基準デューティ比D
BASEがDBASEデータマップとして予め書き込まれている
ので、CPU29は絶対圧PBAとエンジン回転数Neとを読み
込み、読み込んだ各値に対応する基準デューティ比D
BASEをDBASEデータマップから検索する。次に、CPU29
の内部タイムカウンタA(図示せず)の計数時間が所定
時間Δt1だけ経過したか否かが判別される(ステップ53
4)。所定時間Δt1は吸気2次空気を供給してからその
結果が排気ガス中の酸素濃度の変化として酸素濃度セン
サ14によって検出されるまでの応答遅れ時間に相当す
る。このタイムカウンタAがリセットされて計数を開始
した時点から所定時間Δt1が経過したならば、タイムカ
ウンタAがリセットされかつ初期値から計数が開始され
る(ステップ535)。すなわち、ステップ535の実行によ
りタイムカウンタAが初期値より計数を開始した後、所
定時間Δt1が経過したか否かの判別がステップ534にお
いて行なわれているのである。こうしてタイムカウンタ
Aによる所定時間Δt1の計数が開始されると、目標空燃
比を設定するために第6図に示した目標空燃比設定サブ
ルーチンが実行される(ステップ536)。
目標空燃比設定サブルーチンでは先ず、エンジン回転数
e及び絶対圧PBAが読み込まれ(ステップ361)、読み
込まれたエンジン回転数Ne及び絶対圧PBAから定まる
目標空燃比λTがA/Fデータマップから検索される
(ステップ362)。ROM30にはDBASEデータマップと同様
にエンジン回転数Neと絶対圧PBAとから定まる目標空
燃比λTがA/FデータマップとしてDBASEデータマッ
プとは別に予め書き込まれている。目標空燃比λTが検
索されると、車両の5段変速機のシフト位置が第3速で
あるか否かが判別される(ステップ363)。シフト位置
が第3速ならば、検索された目標空燃比λTが保持さ
れ、シフト位置が第3速でないならば、変速機のシフト
位置が第4速であるか否かが判別される(ステップ36
4)。シフト位置が第4速ならば、検索された目標空燃
比λTに0.4が加算されてその算出値が新たな目標空燃比
λTとされ(ステップ365)、シフト位置が第4速でない
ならば、変速機のシフト位置が第5速であるか否かが判
別される(ステップ366)。シフト位置が第5速なら
ば、検索された目標空燃比λTに0.6が加算されてその算
出値が新たな目標空燃比λTとされ(ステップ367)、シ
フト位置が第5速でないならば、シフト位置は第1速,
第2速又はニュートラル位置であるのでA/Fルーチン
の実行が終了されたとされてCPU29はメインルーチンの
実行に戻る。なお、シフト位置が第1速,第2速又はニ
ュートラル位置にある場合にはステップ531において空
燃比フィードバック制御条件を充足していないと判別さ
れるのでステップ366の判別は省略しても良い。また変
速機のシフト位置は第1ないし第5速毎に車速VHとエ
ンジン回転数Neとから定まる領域が異なるので車速VH
とエンジン回転数Neとから検出される。
このように目標空燃比λTが設定されると、排気ガス中
の酸素濃度として検出されたエンジン5への供給混合気
の空燃比が目標空燃比λTよりリーンであるか否かが判
別される(ステップ537)。これは酸素濃度レベルLO2
と目標空燃比λTに対応するレベルLλとを比較するこ
とにより判別される。供給混合気の空燃比が目標空燃比
よりリーンであると判別されたならば、減算値ILが算
出される(ステップ538)。減算値ILは定数K1、エン
ジン回転数Ne及び絶対圧PBAを互いに乗算(K1・Ne
・PBA)することにより得られ、エンジン5の吸入空気
量が依存するようになっている。減算値ILの算出後、
このA/Fルーチンの実行によって既に算出されている
補正値IOUTがRAM31の記憶位α置1から読み出され、読
み出された補正値IOUTから減算値ILが差し引かれてそ
の算出値が新たな補正値IOUTとされかつRAM31の記憶位
置α1に書き込まれる(ステップ539)。一方、ステップ
537において、空燃比が目標空燃比よりリッチであると
判断されたならば、加算値IRが算出される(ステップ53
10)。加算値IRは定数K2(≠K1)、エンジン回転数Ne
及び絶対圧PBAを互いに乗算(K2・Ne・PBA)するこ
とにより得られ、エンジン5の吸入空気量に依存するよ
うになっている。加算値IRの算出後、A/Fルーチン
の実行によって既に算出されている補正値IOUTがRAM31
の記憶位置α1から読み出され、読み出された補正値I
OUTに加算値IRが加算されその算出値が新たな補正値I
OUTとされかつRAM31の記憶位置α1に書き込まれる(ス
テップ5311)。こうして補正値IOUTがステップ539又は
5311において算出されると、その補正値IOUTとステッ
プ533において設定された基準デューティ比DBASEとが
加算されてその加算結果が開弁時間TOUTとされる(ス
テップ5312)。
なお、タイマカウンタAがステップ535においてリセッ
トされて初期値からの計数が開始された後、所定時間Δ
t1が経過していないステップ534において判別されたな
らば、直ちにステップ5312が実行され、この場合、前回
までのA/Fルーチンの実行によって得られた補正値I
OUTが読み出される。
A/Fルーチンの実行が終了すると、1デューティ周期
SOLから開弁時間TOUTを差し引くことにより閉弁時間
AFが求められる(ステップ54)。次に、その閉弁時間
AFに応じた値がCPU29の内部タイムカウンタB(図示
せず)にセットされ、タイムカウンタBのダウン計数が
開始される(ステップ55)。そしてタイムカウンタBの
計数値が"0"に達したか否かが判別され(ステップ5
6)、タイムカウンタBの計数値が"0"に達したならば、
駆動回路28に対して開弁駆動指令が発生される(ステッ
プ57)。この開弁駆動指令に応じて駆動回路28が電磁開
閉弁9を開弁駆動し、この開弁駆動状態は次にステップ
51が実行されるまで継続される。ステップ56においてタ
ウムカウンタBの計数値"0"に達しないならば、ステッ
プ56が繰り返し実行される。
よって、かかる本発明による吸気2次空気供給装置にお
いては、第8図に示すように割込信号INTの発生に応じ
て直ちに電磁開閉弁9が閉弁されてエンジン5への吸気
2次空気の供給が停止される。また1デューティ周期T
SOLにおける電磁開閉弁9の閉弁時間TAFが算出され割
込信号の発生時点から閉弁時間TAFが経過すると、電磁
開閉弁9が開弁されてエンジン5へ吸気2次空気が吸気
2次空気供給通路8を介して供給される。この動作が繰
り返される故に吸気2次空気がデューティ制御されるの
である。このように吸気2次空気をデューティ制御する
ことによりエンジン5への供給混合気の空燃比は目標空
燃比に制御されるのである。また吸気2次空気供給指令
に対する応答性及び空燃比制御精度の向上が図れる。更
に、エンジンの運転状態に応じて基準デューティ比D
BASEを定めることにより運転状態の変化に基づいた制御
遅れを補償することができる。
なお、上記した本発明の実施例においては吸気2次空気
供給方式の空燃比制御装置について説明したが、燃料供
給量を調整する方式の空燃比制御装置にも本発明を適用
することができる。
発明の効果 以上の如く、本発明の車載内燃エンジンの空燃比制御装
置においては、目標空燃比を変速機のシフト位置に応じ
て補正するので車両走行時の負荷状態に適合した目標空
燃比に補正することができる。すなわち、変速機が高速
シフト位置ほど低負荷になるので目標空燃比をリーン側
に補正することにより特に低負荷域における走行燃費の
向上を図ることができるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す概略図、第2図は第1図
の装置中の酸素濃度センサの出力特性を示す図、第3図
は第1図の装置中の制御回路の具体的構成を示すブロッ
ク図、第4図,第5図及び第6図はCPUの動作を示す
フロー図、第7図はROMに書き込まれたデータマップ
を示す図、第8図は第1図の装置の動作タイミングを示
す図である。 主要部分の符号の説明 2…エアクリーナ 3…気化器 4…吸気マニホールド 6…絞り弁 7…ベンチュリ 8…吸気2次空気供給通路 9…電磁開閉弁 10…絶対圧センサ 11…クランク角センサ 12…冷却水温センサ 14…酸素濃度センサ 15…排気マニホールド 33…触媒コンバータ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車載内燃エンジンの排気ガス中の酸素濃度
    に比例した出力を発生する酸素濃度センサを有し、所定
    のエンジン運転パラメータに応じて目標空燃比を設定し
    その目標空燃比を車両の変速機のシフト位置に応じて補
    正し、エンジンに供給する混合気の空燃比を前記酸素濃
    度センサの出力レベルに応じて補正後の前記目標空燃比
    にフィードバック制御することを特徴とする空燃比制御
    装置。
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