JPH0819870B2 - リ−ンバ−ンエンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

リ−ンバ−ンエンジンの空燃比制御装置

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JPH0819870B2
JPH0819870B2 JP61083119A JP8311986A JPH0819870B2 JP H0819870 B2 JPH0819870 B2 JP H0819870B2 JP 61083119 A JP61083119 A JP 61083119A JP 8311986 A JP8311986 A JP 8311986A JP H0819870 B2 JPH0819870 B2 JP H0819870B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1477Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation circuit or part of it,(e.g. comparator, PI regulator, output)
    • F02D41/1481Using a delaying circuit
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1473Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、希薄な混合気を完全燃焼させるためのリー
ンバーンエンジンに関し、その空燃比をフィードバック
制御するリーンバーンエンジンの空燃比制御装置に関す
る。
【従来の技術】
従来、リーンバーンエンジンは、燃費と出力の両立と
いう点から、常用運転域では空燃比をリーンに、高負荷
時には空燃比を理論空燃比より若干リッチ側に、例えば
A/F 13程度にすることが望まれている。このため、例
えば、特開昭58−48749号公報で示される空燃比制御方
法によれば、理論空燃比近傍およびリーン空燃比域にお
ける混合気の空燃比を感知するリーンセンサを用いて空
燃比のフィードバック制御を行うことにより、空燃比を
理論空燃比またはリーン空燃比に精度よく制御できるよ
うにしている。 ここで空燃比の目標値は、例えば、予め運転状態に応
じたマップとして格納されて運転状態に応じマップ検索
されるのであり、空気流量Q、エンジン回転数N、及び
インジェクタ容量によって決まる係数K、空燃比を所望
の値に補正するため係数KAFにより基本燃料噴射量を求
め、さらにこの基本燃料噴射量に緩機増量および吸気温
補正等の補正係数COEFを乗じて補正燃料噴射量を計算
する。 これによる空燃比を目標値に精度よく制御するには、
リーンセンサによるフィードバック制御が必要であり、
リーンセンサからの空燃比信号と目標空燃比との偏差に
よりフィードバック係数KFB(偏差がゼロの場合、KFB
=1)を変化させ、下記の式によって燃料噴射量、即ち
燃料噴射時間Tiを求める。 Ti=K・KAK・KFB・Q/N・COEF このようにして、空燃比のフィードバック制御が行わ
れるが、エンジン、排気管およびリーンセンサ等のフィ
ードバック系には応答遅れがあるので、例えば、特開昭
58−59330号公報等に示される空燃比制御方法において
は、酸素濃度に比例した出力信号を発生するリーンセン
サの検出値に基づき、空燃比を目標値に制御する際、目
標空燃比が変化した時は、リーンセンサの出力値が所定
値を越えるまで、通常より高く補正係数を加減補正し、
リーンセンサを含むフィードバック系の応答遅れを補償
するようにしている。
【発明が解決しようとする課題】
前述のように構成された従来の空燃比制御方法におい
ては、空燃比の目標値が運転状態に応じて変化すると、
第6図に示すように、フィードバック系の応答遅れによ
って、空燃比を所望の値に変化させるためのフィードバ
ック係数KFBは直ちに変化するが、リーンセンサからの
出力値は遅れて変化するので、フィードバック制御系の
ハンチングが生じる。 このため、補正係数を加減してフィードバック系の応
答遅れを補償するようにしたものもあったが、フィード
バック系の応答遅れ時間に基づく補償ではなかったの
で、制御系のハンチングの要因を確実に除去することが
できなかった。 そこで本発明は、目標空燃比が運転状態に応じて変化
しても、フィードバック制御系におけるハンチングの発
生を防止できるようにしたリーンバーンエンジンの空燃
比制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
この目的を達成する手段として本発明は、リーンセン
サを用いて空燃比を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空燃比制御装置において、目標空燃
比が運転状態に応じて変化する際には、リーンセンサを
含むフィードバック系の無駄時間と一次応答遅れ時定数
との和として予め運転状態に応じて設定されている所定
の停止時間の間、フィードバック制御を停止させるフィ
ードバック停止タイマ手段を設けたことを特徴とする。
【作用】
このような手段を採用した本発明では、目標空燃比が
運転状態に応じて変化する際には、リーンセンサを含む
フィードバック系の無駄時間と一次応答遅れ時定数との
和として読め運転状態に応じて設定されている所定の停
止時間の間、リーンセンサによる空燃比のフィードバッ
ク制御が停止され、その間フィードバック制御量は直前
値にホールドされる。
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して具体的に説
明する。 第1図は一実施例を示すリーンバーンエンジンの空燃
比制御系の構成図、第2図はリーンセンサの出力特性
図、第3図は空燃比制御装置のブロック図、第4図は一
実施例の動作を示すフローチャート、第5図は一実施例
のフィードバック制御における空燃比制御装置の過渡応
答図である。 第1図において、符号1はリーンバーンエンジン、2
はホットワイヤエアフローメータ、3はスロットルセン
サ、4はインジェクタ、5はリーンセンサを示し、この
リーンセンサ5は第2図に示すような空燃比−出力電流
のリーン側特性を有している。また符号6は排気ガス浄
化用の触媒、7は水温センサ、8はクランク角度セン
サ、10はマイクロコンピュータからなる空燃比制御装置
である。 前記空燃比制御装置10は、エアフローメータ2によっ
て検出される空気流量Qおよびクランク角度センサ8の
信号から求められるリーンバーンエンジン1の回転数N
に基づき、運転状態に応じた空燃比の目標値をマップよ
り求め、さらに回転数Nと空気流量Qにより基本の燃料
噴射量を計算し、これに水温センサ7による暖機状態や
インジェクタ特性による補正、更には、所定空燃比にな
るよう燃料噴射量換算のための補正を行って燃料噴射量
を、すなわち燃料噴射時間を決定してインジェクタ4を
駆動し、運転状態に応じた目標空燃比となるように燃料
を噴射する。 また、排気ガス中の空燃比は、排気マニホールドに設
置されているリーンセンサ5によって検出され、直前に
決定された運転状態に対応する目標空燃比と比較され、
その偏差に応じたフィードバック補正係数KFBを燃料噴
射量に乗じて補正を行い、フィードバック制御によって
精密な空燃比制御を行う。 この空燃比制御装置10は、第3図のブロック図のよう
に構成されており、図中符号11は目標空燃比設定手段
で、各運転状態に応じた空燃比の目標値がマップの形で
格納されている。また符号12は係数算出手段で、所定の
空燃比になるように補正するための燃料噴射量換算係数
KAF、及び暖機増量や吸気温補正のための補正係数COE
Fを算出する。 符号13は乗算器、14はTi算出手段で燃料噴射量算出回
路18と乗算器13からの出力信号が入力し、燃料噴射量、
即ち噴射時間Tiを求める。また符号15は目標空燃比設定
手段11で求めた目標空燃比とリーンセンサ5からの出力
値との偏差を求める加減算器、16は上記偏差からフィー
ドバック補正係数KFBを求めるKFB算出手段16、17はフ
ィードバック停止タイマ手段で、運転状態の変化によっ
て目標空燃比が変化した場合に空燃比のフィードバック
制御を一時停止させる機能を有し、その停止時間はリー
ンセンサ5を含むフィードバック系の無駄時間と一次応
答遅れ時定数との和とし、各運転状態に応じてマップの
形で予め格納されている。 次に、以上のように構成された一実施例につき、その
作用を第4図のフローチャートを参照して説明する。 目標空燃比設定手段11は、リーンバーンエンジン1の
回転数N、空気流量Qなどの機関運転状態の信号を入力
してマップを参照し、空燃比の目標値を出力する(ステ
ップ102)。そして、係数算出手段12で、所望の燃料噴
射量に換算するための燃料噴射量換算係数KAF(ステッ
プ103)、暖機増量や吸気温補正などの補正係数COEF
(ステップ104)をそれぞれ算出する。 一方、リーンバーンエンジン1からの排気ガス中の空
燃比はリーンセンサ5によって検出され、検出された空
燃比信号は加減算器15で目標空燃比と比較され(ステッ
プ108)、その偏差に基づいてKFB算出手段16は、フィ
ードバック補正係数KFB(偏差がゼロの場合はK=1)
を算出する(ステップ109,110または111,112)。 そして、これ等の各係数は乗算器13で乗算されてTi算
出手段14に入力され、ここで、燃料噴射量、即ち燃料噴
射時間Tiが、 Ti=K・KAF・KFB・Q/N・COEF の演算式により計算され(ステップ116)、燃料噴射時
間Tiに応じて燃料がインジェクタ4を介してエンジン1
の各気筒に噴射される。 このような空燃比のフィードバック制御において、リ
ーンセンサ5を含むフィードバック系の応答遅れを補償
するために、フィードバック停止タイマ手段17は、運転
状態の変化によって目標空燃比設定手段11から出力され
る目標空燃比が急変すると、これを検知し(ステップ10
6)、マップに格納されているフィードバック停止時間
をその運転状態に応じて検索してフィードバック停止時
間を求め(ステップ113)、その停止時間をタイマセッ
トする(ステップ114)と共に、KFB算出手段16に指令
を与え、フィードバック補正係数KFBを運転状態の変化
前の値にホールドし、フィードバック系の応答遅れであ
る無駄時間と一次応答遅れ時定数との和に相当する時間
だけ、フィードバック制御を停止する。 従って、フィードバック停止タイマ手段17の設定時限
に達してフィードバック補正係数KFBのホールドを解除
する時点(ステップ115)では、第5図に示すように、
点線で示すリーンセンサ5から得られる空燃比信号は目
標空燃比に接近しているので、加減算器15からの偏差、
すなわちKFB算出手段16から出力されるフィードバック
補正係数KFBの変動は極めて少なくなり、制限のオーバ
ーシュートも極めて小さく、ハンチングが生じることな
く空燃比は目標値に早期に収束するようになる。
【発明の効果】
以上説明したとおり本発明によれば、目標空燃比が運
転状態に応じて変化する際には、リーンセンサを含むフ
ィードバック系の無駄時間と一次応答遅れ時定数との和
として予め運転状態に応じて設定されている所定の停止
時間の間、リーンセンサによる空燃比のフィードバック
制御が停止され、その間フィードバック制御量は直前値
にホールドされるので、フィードバック系の応答遅れを
適切に補償して空燃比フィードバック制御系のハンチン
グの発生を防止することができ、目標空燃比への収束性
を向上させることができる。 また、目標空燃比への収束性を向上させることができ
ることから、排気エミッションの改善や、運転フィーリ
ングの向上などの効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第5図は本発明の一実施例を示し、第1図は空
燃比制御系の構成図、第2図はリーンセンサの出力特性
図、第3図は空燃比制御装置のブロック図、第4図は一
実施例の動作を示すフローチャート、第5図は一実施例
の作用を示す空燃比の過渡応答図、第6図は従来例によ
る空燃比の過渡応答図である。 1……リーンバーンエンジン、2……ホットワイヤエア
フローメータ、 3……スロットルセンサ、4……インジェクタ、 5……リーンセンサ、6……触媒、 7……水温センサ7、8……クランク角度センサ、 10……空燃比制御装置、11……目標空燃比設定手段、 12……係数算出手段、13……乗算器、 14……Ti算出手段、15……加減算器、 16……KFB算出手段、17……フィードバック停止タイマ
手段、 18……燃料噴射量算出回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】リーンセンサを用いて空燃比を運転状態に
    応じた目標空燃比にフィードバック制御する空燃比制御
    装置において、 目標空燃比が運転状態に応じて変化する際には、リーン
    センサを含むフィードバック系の無駄時間と一次応答遅
    れ時定数との和として予め運転状態に応じて設定されて
    いる所定の停止時間の間、フィードバック制御を停止さ
    せるフィードバック停止タイマ手段を設けたことを特徴
    とするリーンバーンエンジンの空燃比制御装置。
JP61083119A 1986-04-09 1986-04-09 リ−ンバ−ンエンジンの空燃比制御装置 Expired - Fee Related JPH0819870B2 (ja)

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