JPH08128347A - Air-fuel ratio control device - Google Patents

Air-fuel ratio control device

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Publication number
JPH08128347A
JPH08128347A JP6271130A JP27113094A JPH08128347A JP H08128347 A JPH08128347 A JP H08128347A JP 6271130 A JP6271130 A JP 6271130A JP 27113094 A JP27113094 A JP 27113094A JP H08128347 A JPH08128347 A JP H08128347A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel ratio
air
time constant
oxygen concentration
concentration sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP6271130A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Kimura
秋広 木村
Toru Hanabusa
徹 花房
Michihiro Ohashi
通宏 大橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP6271130A priority Critical patent/JPH08128347A/en
Publication of JPH08128347A publication Critical patent/JPH08128347A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To maintain excellent exhaust gas purifying performance by using catalytic converter rhodium to reduction in a time constant of an oxygen concentration sensor without requiring complicated control in an air-fuel ratio control device by considering the degradation of the oxygen concentration sensor. CONSTITUTION: An air-fuel ratio control device is provided with an air-fuel ratio control means 20 to control the air-fuel ratio on the basis of output of an oxygen concentration sensor 8 arranged upstream of catalytic converter rhodium so that the target air-fuel ratio is realized, a time constant detecting means to detect a present time constant of the oxygen concentration sensor 8 and a target air-fuel ratio changing means to largely change the target air-fuel ratio to the rich side from the stoicliometric air-fuel ratio as the present time constant detected by the time constant detecting means becomes large.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関における排気
ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサの劣化を考
慮しての空燃比制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air-fuel ratio control device in consideration of deterioration of an oxygen concentration sensor for detecting oxygen concentration in exhaust gas in an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】酸素濃度センサの出力に基づき吸入空気
量に対しての燃料噴射量を調節する空燃比制御が数々提
案されている。一般に、酸素濃度センサは、その特性
上、排気ガス中の酸素濃度の変化に対して、瞬間的にそ
の出力を変化させることはできず、ある程度の応答遅れ
を有している。このような応答遅れが劣化に伴い大きく
なると、現在の燃料噴射量補正に使用される酸素濃度セ
ンサの出力は、かなり以前の混合気空燃比に基づくもの
となり、燃焼又は排気ガス浄化に対して良好な空燃比制
御を実現できない可能性がある。
2. Description of the Related Art A number of air-fuel ratio controls have been proposed which adjust the fuel injection amount with respect to the intake air amount based on the output of an oxygen concentration sensor. In general, an oxygen concentration sensor cannot change its output instantaneously with respect to a change in oxygen concentration in exhaust gas due to its characteristics, and has a certain response delay. If such a response delay increases with deterioration, the output of the oxygen concentration sensor currently used for fuel injection amount correction is based on the air-fuel ratio of the air-fuel mixture long before, which is good for combustion or exhaust gas purification. Air-fuel ratio control may not be realized.

【0003】特開昭57−124248号公報には、全
気筒同時に燃料噴射量を意図的に増減させて1サイクル
単位で空燃比を所定変動波形に基づき変化させ、それに
応じて変化する酸素濃度センサの出力変動波形を空燃比
の所定変動波形と比較することにより酸素濃度センサの
現在の応答遅れ(以下、時定数)を把握することが記載
されている。
JP-A-57-124248 discloses an oxygen concentration sensor that intentionally increases or decreases the fuel injection amount in all cylinders simultaneously to change the air-fuel ratio on a cycle-by-cycle basis based on a predetermined fluctuation waveform, and changes accordingly. It is described that the current response delay (hereinafter, a time constant) of the oxygen concentration sensor is grasped by comparing the output fluctuation waveform of (1) with a predetermined fluctuation waveform of the air-fuel ratio.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術は、単
に酸素濃度センサの時定数を検出するものであり、この
時定数が所定値以上となった時に、この酸素濃度センサ
を交換するように運転者に警報することが考えられる
が、酸素濃度センサを頻繁に交換することはできないた
めに、この所定値は一般的に比較的緩く設定され、空燃
比制御における各種の設定値は酸素濃度センサの当初の
時定数に基づき決定されるものであるために、当初の時
定数が所定値まで劣化する間において、ある程度の空燃
比制御の悪化は犠牲にされる。
The above-mentioned prior art merely detects the time constant of the oxygen concentration sensor, and when the time constant exceeds a predetermined value, the oxygen concentration sensor should be replaced. Although it is possible to warn the driver, this predetermined value is generally set relatively loosely because the oxygen concentration sensor cannot be replaced frequently, and various set values in the air-fuel ratio control are set to the oxygen concentration sensor. Since it is determined based on the initial time constant of, the deterioration of the air-fuel ratio control to some extent is sacrificed while the initial time constant deteriorates to a predetermined value.

【0005】また、検出された時定数に基づき、酸素濃
度センサの出力を当初の時定数の時の出力に補正するこ
とも考えられるが、これは将来を予測することであり、
正確なものとはならない。一方、空燃比制御における各
種の設定値を酸素濃度センサの現在の時定数に応じて再
設定することは可能である。しかし、制御が非常に複雑
となるために、あまり現実的ではない。
It is also possible to correct the output of the oxygen concentration sensor to the output at the time of the initial time constant based on the detected time constant, but this is to predict the future,
It is not accurate. On the other hand, various set values in the air-fuel ratio control can be reset according to the current time constant of the oxygen concentration sensor. However, it is not very realistic because the control becomes very complicated.

【0006】従って、本発明の第一の目的は、複雑な制
御を必要としないで酸素濃度センサの時定数の悪化に対
して三元触媒を使用して良好な排気ガスの浄化性能を維
持可能な空燃比制御装置を提供することである。
Therefore, the first object of the present invention is to maintain good exhaust gas purification performance by using a three-way catalyst against deterioration of the time constant of the oxygen concentration sensor without requiring complicated control. To provide a simple air-fuel ratio control device.

【0007】また、本発明の第二の目的は、複雑な制御
を必要としないで酸素濃度センサの時定数の悪化に対し
て良好な空燃比制御を実現することができる空燃比制御
装置を提供することである。
A second object of the present invention is to provide an air-fuel ratio control device which can realize good air-fuel ratio control against deterioration of the time constant of the oxygen concentration sensor without requiring complicated control. It is to be.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による請求項1記
載の空燃比制御装置は、目標空燃比が実現されるように
三元触媒上流に配置された酸素濃度センサの出力に基づ
き空燃比を制御する空燃比制御手段と、前記酸素濃度セ
ンサの現在の時定数を検出するための時定数検出手段
と、前記時定数検出手段により検出される現在の時定数
が大きいほど、前記目標空燃比を理論空燃比から大きく
リッチ側に変更する目標空燃比変更手段、とを具備する
ことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an air-fuel ratio control device for adjusting an air-fuel ratio based on an output of an oxygen concentration sensor arranged upstream of a three-way catalyst so that a target air-fuel ratio is realized. Air-fuel ratio control means for controlling, time constant detection means for detecting the current time constant of the oxygen concentration sensor, the larger the current time constant detected by the time constant detection means, the more the target air-fuel ratio And a target air-fuel ratio changing means for largely changing the stoichiometric air-fuel ratio to the rich side.

【0009】また、本発明による請求項2記載の空燃比
制御装置は、酸素濃度センサの現在の時定数を検出する
ための時定数検出手段と、空燃比制御における各種設定
値を酸素濃度センサの当初の時定数より大きな所定時定
数に基づき良好な空燃比制御が実現されるように決定す
る設定値決定手段と、酸素濃度センサの出力を、前記時
定数検出手段により検出される現在の時定数に基づき、
前記酸素濃度センサが前記所定時定数となった時の出力
に補正する補正手段、とを具備し、前記補正手段により
補正された前記酸素濃度センサの出力を使用して空燃比
制御を実施することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an air-fuel ratio control device for detecting the current time constant of an oxygen concentration sensor, and various set values in the air-fuel ratio control for the oxygen concentration sensor. A set value determining means for determining so that a good air-fuel ratio control is realized based on a predetermined time constant larger than the initial time constant, and the current time constant detected by the time constant detecting means for the output of the oxygen concentration sensor. Based on
Correction means for correcting the output when the oxygen concentration sensor reaches the predetermined time constant, and performing air-fuel ratio control using the output of the oxygen concentration sensor corrected by the correction means. Is characterized by.

【0010】[0010]

【作用】前述の請求項1記載の空燃比制御装置は、空燃
比制御手段によって目標空燃比が実現されるように酸素
濃度センサの出力に基づき空燃比が制御され、補正手段
が、時定数検出手段により検出される現在の時定数が大
きいほど、目標空燃比を理論空燃比から大きくリッチ側
に変更するために、酸素濃度センサの時定数が大きくな
るほど、空燃比変動幅が大きくなるが、その変動中心が
リッチ側となるために、三元触媒の特性によって、変動
中心が理論空燃比である時に空燃比変動幅が大きくなる
場合に比較してNOx及びHCの浄化率を高く維持する
ことができる。
In the air-fuel ratio control device according to the first aspect, the air-fuel ratio is controlled based on the output of the oxygen concentration sensor so that the air-fuel ratio control means realizes the target air-fuel ratio, and the correction means detects the time constant. As the current time constant detected by the means is larger, the target air-fuel ratio is changed from the stoichiometric air-fuel ratio to the rich side to a large extent, so that the larger the time constant of the oxygen concentration sensor is, the larger the air-fuel ratio fluctuation range is. Since the center of fluctuation is on the rich side, the characteristics of the three-way catalyst can maintain the purification rate of NOx and HC higher than when the fluctuation range of the air-fuel ratio becomes large when the center of fluctuation is the stoichiometric air-fuel ratio. it can.

【0011】また、前述の請求項2記載の空燃比制御装
置は、設定値決定手段によって空燃比制御の各種設定値
が酸素濃度センサの当初の時定数より大きな所定時定数
に基づき良好な空燃比制御が実現されるように決定さ
れ、補正手段が、酸素濃度センサの出力を、時定数検出
手段により検出される現在の時定数に基づき、酸素濃度
センサが所定時定数となった時の出力に補正するため
に、酸素濃度センサの時定数が変化しても常に所定時定
数の場合の良好な空燃比制御が実現される。
Further, in the air-fuel ratio control apparatus according to the second aspect of the present invention, the set value determining means allows the various set values of the air-fuel ratio control to be good based on predetermined time constants larger than the initial time constant of the oxygen concentration sensor. It is determined that the control is realized, and the correction unit outputs the output of the oxygen concentration sensor to the output when the oxygen concentration sensor reaches the predetermined time constant based on the current time constant detected by the time constant detection unit. For the purpose of correction, even if the time constant of the oxygen concentration sensor changes, good air-fuel ratio control is always realized when the time constant is the predetermined time constant.

【0012】[0012]

【実施例】図1は、本発明による空燃比制御装置が取り
付けられた内燃機関の概略図である。同図において、1
は四気筒エンジンであり、その点火順序は一番気筒#
1、三番気筒#3、四番気筒#4、二番気筒#2の順と
なっている。2はサージタンクであり、四本の吸気管3
によってエンジン1の各気筒と接続されている。また、
サージタンク2の吸気上流側には、スロットル弁4が配
置された上流側吸気通路5が接続されている。各吸気管
3には、各気筒毎に燃料を噴射するための燃料噴射弁6
が配置されている。
1 is a schematic diagram of an internal combustion engine equipped with an air-fuel ratio control device according to the present invention. In the figure, 1
Is a four-cylinder engine, and its ignition order is the first cylinder #
The order is 1st, 3rd cylinder # 3, 4th cylinder # 4, 2nd cylinder # 2. 2 is a surge tank, and 4 intake pipes 3
Is connected to each cylinder of the engine 1. Also,
An upstream intake passage 5 in which a throttle valve 4 is arranged is connected to an upstream side of intake of the surge tank 2. A fuel injection valve 6 for injecting fuel into each cylinder is provided in each intake pipe 3.
Is arranged.

【0013】エンジン1の各気筒には排気管7が接続さ
れ、排気管7の集合部7aには排気ガス中の酸素濃度
(但し、混合気空燃比がリッチである場合にはその程度
に応じたマイナス値となる)を検出するための酸素濃度
センサ8が設置されている。さらに、排気管7の酸素濃
度センサ8の下流側には三元触媒コンバータ9が配置さ
れ、その下流側には、理論空燃比近傍で出力が急変する
ジルコニア固体電解質を用いた通常の濃淡電池式のリア
酸素センサ10が設置されている。20は、酸素濃度セ
ンサ8及びリア酸素センサ10の出力に基づく空燃比制
御を担当する制御装置であり、機関運転状態を把握する
ための各センサ、例えば、吸入空気量を測定するための
エアフローメータ21、機関回転数を測定するための回
転センサ22、機関温度として冷却水温を測定するため
の冷却水温センサ23等が接続されている。
An exhaust pipe 7 is connected to each cylinder of the engine 1, and an oxygen concentration in the exhaust gas is provided in a collecting portion 7a of the exhaust pipe 7 (provided that the oxygen concentration in the exhaust gas is rich when the air-fuel mixture is rich. Oxygen concentration sensor 8 for detecting the negative value) is installed. Furthermore, a three-way catalytic converter 9 is arranged on the exhaust pipe 7 downstream of the oxygen concentration sensor 8, and on the downstream side thereof, a normal concentration battery type using a zirconia solid electrolyte whose output suddenly changes near the stoichiometric air-fuel ratio is used. The rear oxygen sensor 10 is installed. Reference numeral 20 denotes a control device that is in charge of air-fuel ratio control based on the outputs of the oxygen concentration sensor 8 and the rear oxygen sensor 10, and each sensor for grasping the engine operating state, for example, an air flow meter for measuring the intake air amount. 21, a rotation sensor 22 for measuring the engine speed, a cooling water temperature sensor 23 for measuring the cooling water temperature as the engine temperature, etc. are connected.

【0014】制御装置20によって行われる空燃比制御
は、燃料噴射弁6から噴射される燃料の衝突位置、例え
ば、吸気弁の傘裏部には、デポジットが付着し、燃料噴
射弁6から噴射された燃料の一部がこのデポジット吸収
されて気筒内へ供給されず、これまでにデポジットに吸
収された燃料の一部がデポジットから排出されて気筒内
へ供給されることを考慮して、目標空燃比を実現するよ
うに燃料噴射量を制御するものであり、この制御には、
燃料挙動を示す次式が使用される。 fwk+1 = Pfwk + Rfik fck = (1−P)fwk +(1−R)fik ここで、fwはデポジットに吸収されている燃料量、f
iは燃料噴射量、fcは気筒内へ供給された燃料量であ
り、係数Pはデポジットに吸収されている燃料のうち気
筒内へ供給されない割合、係数Rは噴射された燃料のう
ちデポジットに吸収される割合をそれぞれ示している。
In the air-fuel ratio control performed by the control device 20, a deposit is attached to the collision position of the fuel injected from the fuel injection valve 6, for example, the back of the intake valve, and the fuel is injected from the fuel injection valve 6. Considering that part of the fuel that has been absorbed by the deposit is not supplied to the cylinder and that part of the fuel that has been absorbed by the deposit is discharged from the deposit and supplied to the cylinder, The fuel injection amount is controlled so as to realize the fuel ratio.
The following equation is used to describe the fuel behavior. fw k + 1 = Pfw k + Rfi k fc k = (1-P) fw k + (1-R) fi k where fw is the amount of fuel absorbed in the deposit, f
i is the fuel injection amount, fc is the amount of fuel supplied to the cylinder, coefficient P is the ratio of the fuel absorbed in the deposit that is not supplied to the cylinder, and coefficient R is the amount of fuel injected into the deposit The respective percentages are shown.

【0015】この空燃比制御は、前述の式を現代制御理
論等を使用して解く一般的に公知のものであり、酸素濃
度センサ8の出力により、吸入空気量に基づき気筒内へ
供給された燃料量fcが算出され、目標空燃比を実現す
るための燃料噴射量fiを決定するものである。リア酸
素センサ10は、三元触媒コンバータ10下流におい
て、理論空燃比に設定された目標値と出力値との偏差に
基づき、酸素濃度センサ8の理論空燃比に対する基準出
力を補正するために使用される。
This air-fuel ratio control is generally known by solving the above equation using modern control theory and the like, and is supplied into the cylinder based on the intake air amount by the output of the oxygen concentration sensor 8. The fuel amount fc is calculated and the fuel injection amount fi for realizing the target air-fuel ratio is determined. The rear oxygen sensor 10 is used downstream of the three-way catalytic converter 10 to correct the reference output for the theoretical air-fuel ratio of the oxygen concentration sensor 8 based on the deviation between the target value set for the theoretical air-fuel ratio and the output value. It

【0016】このような空燃比制御において、酸素濃度
センサ8が劣化して時定数が大きくなると、現在の燃焼
における気筒内へ供給された燃料量fcの算出が、かな
り遅れることになり、目標空燃比を中心とする空燃比変
動幅が大きなものとなる。
In such air-fuel ratio control, if the oxygen concentration sensor 8 deteriorates and the time constant becomes large, the calculation of the fuel amount fc supplied into the cylinder in the current combustion will be considerably delayed, and the target air-fuel ratio will be delayed. The fluctuation range of the air-fuel ratio centering on the fuel ratio becomes large.

【0017】ところで、三元触媒コンバータ10の排気
ガス浄化性能は、その特性上、図2に示すように、混合
気空燃比が理論空燃比近傍であれば、各有害成分を良好
に浄化することができる。それにより、酸素濃度センサ
8の時定数が比較的小さく、空燃比変動幅を小さく抑え
ることができる時には、目標空燃比を理論空燃比とする
ことでNOx及びHCは良好に浄化される(図2の空燃
比変動幅A参照)。しかしながら、前述のように時定数
が大きくなり、空燃比変動幅が大きくなる時には、目標
空燃比が理論空燃比とされていると、HCの浄化率は比
較的高く維持されるが、NOxの浄化率が非常に悪化す
る(図2の空燃比変動幅B参照)。
By the way, as shown in FIG. 2, the exhaust gas purification performance of the three-way catalytic converter 10 is such that, as shown in FIG. 2, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is near the stoichiometric air-fuel ratio, each harmful component can be purified well. You can Thus, when the time constant of the oxygen concentration sensor 8 is relatively small and the fluctuation range of the air-fuel ratio can be suppressed to a small value, NOx and HC are satisfactorily purified by setting the target air-fuel ratio to the theoretical air-fuel ratio (FIG. 2). Refer to the air-fuel ratio fluctuation range A). However, when the time constant becomes large and the fluctuation range of the air-fuel ratio becomes large as described above, if the target air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio, the purification rate of HC is maintained relatively high, but the purification rate of NOx is reduced. The rate is extremely deteriorated (see the air-fuel ratio fluctuation range B in FIG. 2).

【0018】この問題を解決するために、制御装置20
は、図3に示す第1フローチャートに従って前述の空燃
比制御における目標空燃比λtを変更するようになって
いる。この第1フローチャートは機関始動と共に実行さ
れ、所定時間毎に繰り返されるものである。
In order to solve this problem, the control device 20
Is adapted to change the target air-fuel ratio λt in the above-mentioned air-fuel ratio control according to the first flowchart shown in FIG. This first flow chart is executed when the engine is started and is repeated every predetermined time.

【0019】まず、ステップ101において、フラグF
が0であるかどうかが判断される。フラグFは機関停止
と共に0にリセットされるものであり、当初、この判断
は肯定されてステップ102に進む。ステップ102に
おいて、酸素濃度センサ8が活性化しているかどうか
が、一般的な方法、例えば機関始動後の経過時間が所定
時間以上であるか、又は冷却水温が所定温度以上である
か等によって判断される。この判断が否定される時には
そのまま終了するが、肯定される時にはステップ103
に進む。
First, in step 101, the flag F
Is determined to be zero. The flag F is reset to 0 when the engine is stopped, and this determination is initially affirmed and the routine proceeds to step 102. In step 102, it is judged whether or not the oxygen concentration sensor 8 is activated by a general method, for example, whether the elapsed time after the engine is started is a predetermined time or more, or the cooling water temperature is a predetermined temperature or more. It If this judgment is denied, the process ends, but if affirmed, step 103
Proceed to.

【0020】ステップ103において、前述の通常運転
時の空燃比制御が実行されているかどうかが判断され
る。この判断が否定される時にはそのまま終了するが、
肯定される時にはステップ104に進む。ステップ10
4において、冷却水温THWがTHW1より高くTHW
2より低いかどうかが判断される。これは、エンジン1
が暖機後でありオーバーヒートしていない正常状態であ
ることを判断している。この判断が否定される時にはそ
のまま終了するが、肯定される時にはステップ105に
進む。ステップ105において、ステップ104の判断
が肯定された後の積算吸入空気量QTが所定値QT1以
上であるかどうかが判断される。この判断が否定される
時にはそのまま終了するが、肯定される時には、エンジ
ン1の燃焼が十分に安定している時であり、ステップ1
06に進む。
At step 103, it is judged if the air-fuel ratio control during the normal operation is being executed. When this judgment is denied, it ends as it is,
When affirmative, it progresses to step 104. Step 10
4, the cooling water temperature THW is higher than THW1 and THW
It is judged whether it is lower than 2. This is the engine 1
Has warmed up and is in a normal state without overheating. When this determination is negative, the process ends as it is, but when the determination is affirmative, the process proceeds to step 105. In step 105, it is determined whether the integrated intake air amount QT after the determination in step 104 is affirmative is equal to or greater than a predetermined value QT1. When this judgment is denied, the process ends as it is, but when this judgment is affirmed, it means that the combustion of the engine 1 is sufficiently stable.
Proceed to 06.

【0021】ステップ106において、機関回転数N及
び吸入空気量Qが一定であることにより現在の運転状態
が定常運転状態であるかどうかが判断される。この判断
が否定される時にはそのまま終了するが、肯定される時
にはステップ107に進む。ステップ107において、
計算上、一番気筒及び三番気筒の空燃比が理論空燃比λ
よりリッチな空燃比λ1となるように、また二番気筒及
び四番気筒の空燃比が理論空燃比λよりリーンな空燃比
λ2となるように、所定期間の間、現在の吸入空気量Q
に基づき各燃料噴射弁6の燃料噴射量を決定し、この燃
料噴射量を固定して噴射する第1燃料噴射量固定制御を
実行する。
In step 106, it is determined whether the present operating condition is a steady operating condition because the engine speed N and the intake air amount Q are constant. When this determination is negative, the process ends as it is, but when the determination is affirmative, the process proceeds to step 107. In step 107,
In calculation, the air-fuel ratio of the first cylinder and the third cylinder is the theoretical air-fuel ratio λ
The present intake air amount Q is maintained for a predetermined period so that the air-fuel ratio λ1 becomes richer and the air-fuel ratios of the second cylinder and the fourth cylinder become an air-fuel ratio λ2 leaner than the theoretical air-fuel ratio λ.
The fuel injection amount of each fuel injection valve 6 is determined based on the above, and the first fuel injection amount fixing control for fixing and injecting the fuel injection amount is executed.

【0022】次にステップ108において、ステップ1
07の燃料噴射量固定制御での各気筒毎の燃料噴射回数
nが所定回数n1以上であるかどうかが判断される。こ
の判断は肯定されるまで繰り返されてステップ109に
進む。ステップ109において、ステップ108が肯定
されてからの燃料噴射量に基づき算出される第1空燃比
変動波形と、排気ガスが酸素濃度センサ8に到達する時
間を考慮して酸素濃度センサ8の出力に基づき算出され
る第2空燃比変動波形とを比較する。第1空燃比変動波
形は、図4に示すように、連続して点火される一番気筒
及び三番気筒の燃焼において理論空燃比λよりリッチな
空燃比λ1であり、その後に連続して点火される四番気
筒及び二番気筒の燃焼において理論空燃比λよりリーン
な空燃比λ2である。
Next, in step 108, step 1
It is determined whether or not the number of fuel injections n for each cylinder in the fuel injection amount fixed control of 07 is a predetermined number of times n1 or more. This determination is repeated until the determination is affirmative, and the process proceeds to step 109. In step 109, the output of the oxygen concentration sensor 8 is set in consideration of the first air-fuel ratio fluctuation waveform calculated based on the fuel injection amount after step 108 is affirmed and the time for the exhaust gas to reach the oxygen concentration sensor 8. The second air-fuel ratio fluctuation waveform calculated based on the above is compared. The first air-fuel ratio fluctuation waveform is, as shown in FIG. 4, the air-fuel ratio λ1 richer than the theoretical air-fuel ratio λ in the combustion of the first cylinder and the third cylinder that are continuously ignited, and the ignition is continuously performed after that. The air-fuel ratio λ2 is leaner than the theoretical air-fuel ratio λ in the combustion of the fourth cylinder and the second cylinder.

【0023】前述の第1空燃比変動波形は、前述のデポ
ジットが存在していても、ステップ107の燃料噴射量
固定制御で各気筒毎の燃料噴射量は固定されており、各
気筒において、噴射された燃料の一部がデポジットに吸
収されるが、それと同量の燃料がデポジットから排出さ
れ、噴射された燃料量と同量の燃料が気筒内へ供給され
て混合気が形成されるために、実際の空燃比変動に一致
するものである。ステップ107の燃料噴射開始直後
は、燃料噴射量がそれ以前の燃料噴射量に対して変化す
る可能性があり、この時にはデポジットによる燃料吸収
量とデポジットからの燃料排出量とが等しくなく、噴射
された燃料量に対応する空燃比とならないために、ステ
ップ108により、この時の空燃比変動を第1空燃比変
動波形に含めないようになっている。
In the above-mentioned first air-fuel ratio fluctuation waveform, the fuel injection amount for each cylinder is fixed by the fuel injection amount fixing control in step 107 even if the above-mentioned deposit is present, and the injection is performed in each cylinder. Part of the injected fuel is absorbed by the deposit, but the same amount of fuel is discharged from the deposit, and the same amount of fuel as the injected fuel is supplied into the cylinder to form an air-fuel mixture. , Which corresponds to the actual fluctuation of the air-fuel ratio. Immediately after the start of fuel injection in step 107, the fuel injection amount may change with respect to the fuel injection amount before that, and at this time, the fuel absorption amount by the deposit and the fuel discharge amount from the deposit are not equal and the fuel is injected. Since the air-fuel ratio does not correspond to the fuel amount, the air-fuel ratio fluctuation at this time is not included in the first air-fuel ratio fluctuation waveform in step 108.

【0024】ステップ109における二つの波形の比較
には、一般的に行われているように、バンドパスフィル
タを使用して両者の振動成分を抽出し、第1空燃比変動
波形の振動成分に対する第2空燃比変動波形の振動成分
のクロススペクトル値Sを算出する。このクロススペク
トル値Sは、両者の位相差及び振幅差に基づき算出され
る値である。
To compare the two waveforms in step 109, as is generally done, a vibration component of the two is extracted using a bandpass filter, and a first component for the vibration component of the first air-fuel ratio fluctuation waveform is extracted. 2 The cross spectrum value S of the vibration component of the air-fuel ratio fluctuation waveform is calculated. The cross spectrum value S is a value calculated based on the phase difference and the amplitude difference between the two.

【0025】次に、ステップ110に進む。クロススペ
クトル値Sは、ステップ107の燃料噴射量制御が実行
されている所定期間の機関回転数Nと吸入空気量Qとに
応じて変化する値であるために、次式によりクロススペ
クトル値Sの正規化が実施される。 S’= A*S+B ここで、A,Bは図5及び図6に示す第1及び第2マッ
プから決定される変数である。図5において、Aは、実
験に基づき、機関回転数Nに関して、低回転数から所定
回転数まで徐々に小さくなりその後回転数の上昇に伴い
徐々に大きくなるように、また吸入空気量Qに関して、
所定回転数を境に低回転側では吸入空気量が少ないほど
大きく高回転側では吸入空気量が少ないほど小さくなる
ように設定されている。一方、図6において、Bは、実
験に基づき、吸入空気量が少なく低回転ほど大きくなる
ように設定されている。
Next, the process proceeds to step 110. Since the cross spectrum value S is a value that changes according to the engine speed N and the intake air amount Q for a predetermined period during which the fuel injection amount control of step 107 is being executed, the cross spectrum value S Normalization is performed. S ′ = A * S + B Here, A and B are variables determined from the first and second maps shown in FIGS. 5 and 6. In FIG. 5, A is based on an experiment so that the engine speed N gradually decreases from a low speed to a predetermined speed and then gradually increases with an increase in the rotation speed, and the intake air amount Q:
It is set so that the lower the rotation speed, the smaller the intake air amount, and the higher the rotation speed, the smaller the intake air amount. On the other hand, in FIG. 6, B is set based on an experiment so that the intake air amount is small and becomes large as the rotation speed is low.

【0026】次にステップ111に進み、図7に示す第
3マップから正規化されたクロススペクトル値S’によ
り酸素濃度センサ8の時定数Kが決定され、ステップ1
12においてフラグFが1に設定される。次にステップ
113に進み、この時定数Kが所定時定数K1以上であ
るかどうかが判断される。この判断が否定される時に
は、酸素濃度センサ8の時定数Kが比較的小さく、空燃
比変動幅を十分に小さく抑えることが可能であるため
に、ステップ114に進み、酸素濃度センサ8の目標空
燃比λtは理論空燃比λとして終了する。
Next, the routine proceeds to step 111, where the time constant K of the oxygen concentration sensor 8 is determined by the cross spectrum value S'normalized from the third map shown in FIG.
At 12, the flag F is set to 1. Next, the routine proceeds to step 113, where it is judged whether or not this time constant K is greater than or equal to a predetermined time constant K1. When this determination is denied, the time constant K of the oxygen concentration sensor 8 is relatively small, and the fluctuation range of the air-fuel ratio can be suppressed sufficiently small. The fuel ratio λt ends as the theoretical air-fuel ratio λ.

【0027】一方、酸素濃度センサ8の劣化が進行して
ステップ113における判断が肯定されるようになる
と、ステップ115に進み、この時の時定数Kに基づき
図8に示す第4マップから決定された空燃比λt’を目
標空燃比λtとして終了する。図8に示す第4マップか
らわかるように、酸素濃度センサ8の劣化により時定数
Kが大きくなるほど、目標空燃比λtは理論空燃比から
大きくリッチ側に変更されるようになっている。
On the other hand, when the oxygen concentration sensor 8 deteriorates and the judgment in step 113 becomes affirmative, the routine proceeds to step 115, where it is determined from the fourth map shown in FIG. 8 based on the time constant K at this time. The target air-fuel ratio λt is set to the target air-fuel ratio λt ′. As can be seen from the fourth map shown in FIG. 8, the target air-fuel ratio λt is changed from the stoichiometric air-fuel ratio to the rich side as the time constant K increases due to the deterioration of the oxygen concentration sensor 8.

【0028】図2に示すように、三元触媒コンバータ1
0の特性上、混合気空燃比が理論空燃比からリーン側に
ずれると、NOxの浄化率は急激に低下するが、リッチ
側にずれてもHCの浄化率はそれほど低下しない。従っ
て、前述のように、酸素濃度センサ8の時定数Kに応じ
て目標空燃比λtが変更されると、空燃比変動幅におけ
る最大リーン空燃比は常に理論空燃比近傍に維持される
ために、NOxの浄化率は高く維持することができ、一
方、空燃比変動幅が大きくなるに伴って最大リッチ空燃
比は徐々に理論空燃比から離れるようになるが、HCの
浄化率はそれほど低下しないために、両方の浄化率を比
較的高く維持することができる(図2の空燃比変動幅C
参照)。
As shown in FIG. 2, the three-way catalytic converter 1
According to the characteristic of 0, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture shifts from the stoichiometric air-fuel ratio to the lean side, the purification rate of NOx sharply decreases, but even if it shifts to the rich side, the purification rate of HC does not decrease so much. Therefore, as described above, when the target air-fuel ratio λt is changed according to the time constant K of the oxygen concentration sensor 8, the maximum lean air-fuel ratio in the air-fuel ratio fluctuation range is always maintained near the stoichiometric air-fuel ratio. The NOx purification rate can be maintained high, while the maximum rich air-fuel ratio gradually deviates from the stoichiometric air-fuel ratio as the air-fuel ratio fluctuation range increases, but the HC purification rate does not decrease so much. In addition, both purification rates can be maintained relatively high (air-fuel ratio fluctuation range C in FIG. 2).
reference).

【0029】ところで、前述したように、係数P,R等
の各種設定値や各種変数を酸素濃度センサ8の現在の時
定数Kに応じて変更することにより、酸素濃度センサ8
が劣化した場合でも空燃比変動幅を比較的小さく抑える
ことが可能である。しかしながら、このような複数の設
定値を同時に変更するためには、非常に複雑な計算を必
要とするために、制御装置20は、第1フローチャート
のステップ113以降を実行することに代えて、以下の
制御を実行することにより、酸素濃度センサ8の時定数
の増大に伴う空燃比変動幅の増加を防止する。
By the way, as described above, by changing various set values such as the coefficients P and R and various variables according to the current time constant K of the oxygen concentration sensor 8, the oxygen concentration sensor 8 can be changed.
It is possible to keep the variation range of the air-fuel ratio to a relatively small value even when the fuel cell deteriorates. However, in order to change such a plurality of setting values at the same time, a very complicated calculation is required. Therefore, instead of executing step 113 and the subsequent steps of the first flowchart, By executing the control of 1, the increase of the air-fuel ratio fluctuation range due to the increase of the time constant of the oxygen concentration sensor 8 is prevented.

【0030】空燃比制御における各種設定値は、酸素濃
度センサ8の劣化があるていど進行して、時定数が比較
的大きくなっている場合の酸素濃度センサ8の出力に対
して空燃比変動を小さく抑えるような値に、実験又は計
算により当初から設定されている。
The various set values in the air-fuel ratio control are changed depending on the output of the oxygen concentration sensor 8 when the oxygen constant sensor 8 is deteriorated and the time constant is relatively large. The value is set to a small value from the beginning by experiments or calculations.

【0031】このように各種設定値が設定されている空
燃比制御において、酸素濃度センサ8の出力は、次式に
よってなました値を使用するようになっている。 Vx = VX-1 +(Vi −VX-1 )/C ここで、Vx は今回制御に使用する出力値、VX-1 は前
回制御に使用した出力値、Vi は今回測定した酸素濃度
センサの出力値、VX-1 は前回測定した酸素濃度センサ
の出力値、及びCはなまし値である。
In the air-fuel ratio control in which various set values are set in this way, the output of the oxygen concentration sensor 8 uses the value obtained by the following equation. Where V x = V X-1 + (V i -V X-1) / C, the output value V x is used for this control, V X-1 is the output value as the previous control, V i is the current The measured output value of the oxygen concentration sensor, V X-1 is the output value of the oxygen concentration sensor measured last time, and C is the smoothed value.

【0032】なまし値Cは、第1フローチャートのステ
ップ112以前と同様なフローチャート(図示せず)に
よって検出される酸素濃度センサ8の現在の時定数Kに
基づき図9に示す第5マップから決定される値である。
第5マップにおいて、所定時定数K2は各種設定値を設
定する際に考慮された時定数であり、実際の時定数Kが
この値となる時には、なまし値Cは1となり、今回制御
に使用する出力値Vxと今回測定した酸素濃度センサの
出力値Vi とは一致するようになっている。
The smoothing value C is determined from the fifth map shown in FIG. 9 based on the current time constant K of the oxygen concentration sensor 8 detected by the same flowchart (not shown) as before step 112 of the first flowchart. Is the value to be set.
In the fifth map, the predetermined time constant K2 is a time constant taken into consideration when setting various setting values, and when the actual time constant K becomes this value, the smoothed value C becomes 1 and is used for the control this time. The output value V x to be performed and the output value V i of the oxygen concentration sensor measured this time match.

【0033】このように、制御に使用される酸素濃度セ
ンサ8の出力値は、常に、酸素濃度センサ8の時定数が
所定時定数K2となった時の出力値に補正されるため
に、この所定時定数K2に合わせて各種設定値が設定さ
れている空燃比制御において、酸素濃度センサ8の劣化
により時定数が大きくなっても、少なくとも所定時定数
K2を越えるまでは、空燃比変動幅をほぼ一定にして空
燃比を制御することができる。
As described above, the output value of the oxygen concentration sensor 8 used for control is always corrected to the output value when the time constant of the oxygen concentration sensor 8 becomes the predetermined time constant K2. In the air-fuel ratio control in which various set values are set in accordance with the predetermined time constant K2, even if the time constant becomes large due to deterioration of the oxygen concentration sensor 8, the fluctuation range of the air-fuel ratio is kept at least until it exceeds the predetermined time constant K2. The air-fuel ratio can be controlled to be almost constant.

【0034】[0034]

【発明の効果】このように、請求項1記載の空燃比制御
装置によれば、空燃比制御手段によって目標空燃比が実
現されるように酸素濃度センサの出力に基づき空燃比が
制御され、補正手段が、時定数検出手段により検出され
る現在の時定数が大きいほど、目標空燃比を理論空燃比
から大きくリッチ側に変更するために、酸素濃度センサ
の時定数が大きくなるほど、空燃比変動幅が大きくなる
が、その変動中心がリッチ側となるために、空燃比変動
の最大リーン空燃比は理論空燃比近傍に維持され、三元
触媒の特性によりNOxの浄化率を高く維持することが
できると共に、最大リッチ空燃比は理論空燃比から徐々
に離れるが、三元触媒の特性によりHCの浄化率はそれ
ほど低下せず、酸素濃度センサの時定数が大きくなって
も、このような簡単な制御によって、両方の浄化率を比
較的高く維持することができる。
As described above, according to the air-fuel ratio control device of the first aspect, the air-fuel ratio is controlled and corrected based on the output of the oxygen concentration sensor so that the air-fuel ratio control means realizes the target air-fuel ratio. The larger the current time constant detected by the time constant detecting means, the larger the time constant of the oxygen concentration sensor, so that the target air-fuel ratio is changed from the stoichiometric air-fuel ratio to the rich side. However, since the center of fluctuation is on the rich side, the maximum lean air-fuel ratio of the air-fuel ratio fluctuation is maintained near the stoichiometric air-fuel ratio, and the NOx purification rate can be maintained high due to the characteristics of the three-way catalyst. At the same time, the maximum rich air-fuel ratio gradually deviates from the stoichiometric air-fuel ratio, but the purification rate of HC does not decrease so much due to the characteristics of the three-way catalyst, and even if the time constant of the oxygen concentration sensor becomes large, such a simple reduction occurs. By Do control can be maintained relatively high both purification rate.

【0035】また、請求項2記載の空燃比制御装置によ
れば、設定値決定手段によって空燃比制御の各種設定値
が酸素濃度センサの当初の時定数より大きな所定時定数
に基づき良好な空燃比制御を実現するように決定され、
補正手段が、酸素濃度センサの出力を、時定数検出手段
により検出される現在の時定数に基づき、酸素濃度セン
サが所定時定数となった時の出力に補正するために、各
種設定値を酸素濃度センサの時定数に応じて変更するよ
うな複雑な制御を必要とすることなく、酸素濃度センサ
の時定数が変化しても常に所定時定数の場合の良好な空
燃比制御を実現することができる。
Further, according to the air-fuel ratio control device of the second aspect, the various set values for the air-fuel ratio control are set by the set value determining means on the basis of predetermined time constants larger than the initial time constants of the oxygen concentration sensor, thereby achieving a good air-fuel ratio. Decided to achieve control,
The correction unit corrects the output of the oxygen concentration sensor to the output when the oxygen concentration sensor reaches a predetermined time constant based on the current time constant detected by the time constant detection unit, and various set values are set to oxygen. Even if the time constant of the oxygen concentration sensor changes, good air-fuel ratio control can always be achieved when the time constant of the oxygen concentration sensor changes without requiring complicated control such as changing according to the time constant of the concentration sensor. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による空燃比制御装置が取り付けられた
内燃機関の概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of an internal combustion engine equipped with an air-fuel ratio control device according to the present invention.

【図2】空燃比に対する三元触媒の浄化率を示すグラフ
である。
FIG. 2 is a graph showing the purification rate of the three-way catalyst with respect to the air-fuel ratio.

【図3】目標空燃比変更のためのフローチャートであ
る。
FIG. 3 is a flowchart for changing a target air-fuel ratio.

【図4】実際の空燃比変動に相当する第1空燃比変動波
形を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a first air-fuel ratio fluctuation waveform corresponding to an actual air-fuel ratio fluctuation.

【図5】クロススペクトル値を正規化するための変数A
を決定するための第1マップである。
FIG. 5: Variable A for normalizing cross spectrum values
It is a 1st map for determining.

【図6】クロススペクトル値を正規化するための変数B
を決定するための第1マップである。
FIG. 6 is a variable B for normalizing the cross spectrum value.
It is a 1st map for determining.

【図7】酸素濃度センサの時定数Kを決定するための第
3マップである。
FIG. 7 is a third map for determining the time constant K of the oxygen concentration sensor.

【図8】目標空燃比を決定するための第4マップであ
る。
FIG. 8 is a fourth map for determining a target air-fuel ratio.

【図9】なまし値を決定するための第4マップである。FIG. 9 is a fourth map for determining a smoothed value.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…エンジン 3…吸気管 6…燃料噴射弁 7…排気管 8…酸素濃度センサ 9…三元触媒コンバータ 10…リア酸素センサ 20…制御装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine 3 ... Intake pipe 6 ... Fuel injection valve 7 ... Exhaust pipe 8 ... Oxygen concentration sensor 9 ... Three-way catalytic converter 10 ... Rear oxygen sensor 20 ... Control device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01N 27/409 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical indication G01N 27/409

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 目標空燃比が実現されるように三元触媒
上流に配置された酸素濃度センサの出力に基づき空燃比
を制御する空燃比制御手段と、前記酸素濃度センサの現
在の時定数を検出するための時定数検出手段と、前記時
定数検出手段により検出される現在の時定数が大きいほ
ど、前記目標空燃比を理論空燃比から大きくリッチ側に
変更する目標空燃比変更手段、とを具備することを特徴
とする空燃比制御装置。
1. An air-fuel ratio control means for controlling an air-fuel ratio based on an output of an oxygen concentration sensor arranged upstream of a three-way catalyst so that a target air-fuel ratio is realized, and a current time constant of the oxygen concentration sensor. A time constant detecting means for detecting and a target air-fuel ratio changing means for changing the target air-fuel ratio from the stoichiometric air-fuel ratio to a rich side as the current time constant detected by the time constant detecting means is larger, An air-fuel ratio control device comprising.
【請求項2】 酸素濃度センサの現在の時定数を検出す
るための時定数検出手段と、空燃比制御における各種設
定値を酸素濃度センサの当初の時定数より大きな所定時
定数に基づき決定する設定値決定手段と、酸素濃度セン
サの出力を、前記時定数検出手段により検出される現在
の時定数に基づき、前記酸素濃度センサが前記所定時定
数となった時の出力に補正する補正手段、とを具備し、
前記補正手段により補正された前記酸素濃度センサの出
力を使用して空燃比制御を実施することを特徴とする空
燃比制御装置。
2. A time constant detecting means for detecting the current time constant of the oxygen concentration sensor, and a setting for determining various set values in the air-fuel ratio control based on a predetermined time constant larger than the initial time constant of the oxygen concentration sensor. A value determining means, and a correcting means for correcting the output of the oxygen concentration sensor to an output when the oxygen concentration sensor reaches the predetermined time constant, based on the current time constant detected by the time constant detecting means. Equipped with,
An air-fuel ratio control device for performing air-fuel ratio control using the output of the oxygen concentration sensor corrected by the correction means.
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