JPH0830435B2 - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

エンジンの空燃比制御装置

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JPH0830435B2
JPH0830435B2 JP60201213A JP20121385A JPH0830435B2 JP H0830435 B2 JPH0830435 B2 JP H0830435B2 JP 60201213 A JP60201213 A JP 60201213A JP 20121385 A JP20121385 A JP 20121385A JP H0830435 B2 JPH0830435 B2 JP H0830435B2
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fuel ratio
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俊雄 西川
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Mazda Motor Corp
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、運転状態により目標空燃比を変えてフィー
ドバック制御を行なうようにしたエンジンの空燃比制御
装置に関するものである。
(従来技術) 従来、特開昭58−59330号公報に示されるように、排
気ガス中の酸素濃度を検出して空燃比に対応した信号
(例えば空燃比に比例した信号)を出力する空燃比セン
サを用いるとともに、運転状態に応じた目標空燃比を設
定し、上記空燃比センサの出力と目標空燃比に対応した
値とを比較して燃料供給量を制御するようにした空燃比
のフィードバック制御装置がある。この装置においては
上記空燃比センサで空燃比を広範囲に検出できるように
し、運転状態によって目標空燃比を変えることにより、
空燃比を種々の運転状態に適合するように制御してお
り、従って目標空燃比は、理論空燃比付近に設定される
時とリーン側に設定される時とがある。
ところで、この種の従来の装置では、目標空燃比が理
論空燃比付近に設定されているかリーン側に設定されて
いるかに拘らず、空燃比センサにより検出される空燃比
が目標空燃比よりもリッチ状態となれば燃料を減量し、
目標空燃比よりもリーン状態となれば燃料を増量する制
御を繰返し、従って空燃比は目標空燃比を中心にして多
少振れ動くように制御されている。しかし、経済走行等
のため目標空燃比がリーン側の着火可能な限界付近に設
定されているとき、空燃比がこれよりリーン側に振れる
と失火を生じる可能性があり、リーン側に振れる頻度が
高くなる程失火が生じ易くなる。従ってこの時には、フ
ィードバック制御によって空燃比が目標空燃比よりリー
ン側に振れることをできるだけ抑制したいという要求が
ある。
(発明の目的) 本発明はこのような事情に鑑み、目標空燃比がリーン
側に設定される運転域で、フィードバック制御によるオ
ーバリーンを抑制して失火を防止することのできるエン
ジンの空燃比制御装置を提供するものである。
(発明の構成) 本発明は、排気ガス中の酸素濃度を検出して空燃比に
対応した信号を出力する空燃比センサと、この空燃比セ
ンサの出力と運転状態に応じて設定された目標空燃比に
対応する値とを比較して燃料供給量あるいは空気量の少
なくとも一方を制御するフィードバック制御手段とを備
えたエンジンの空燃比制御装置において、上記フィード
バック制御手段に、上記目標空燃比が理論空燃比付近に
設定されたときにこの目標空燃比を中心に空燃比の変動
に応じて燃料供給量あるいは空気量の少なくとも一方を
増減させるようにフィードバック制御を行なう第1制御
手段と、目標空燃比が理論空燃比よりも所定値以上リー
ン側に設定されたときに、上記空燃比センサによって出
力される空燃比の検出値が目標空燃比に相当する値より
リーン状態になるとフィードバック制御を行い、上記検
出値が目標空燃比に相当する値よりリッチ状態になると
フィードバック制御を停止する制御手段を設けたもので
ある。
つまり、目標空燃比が所定値よりリーン側に設定され
たとき、空燃比検出値が目標空燃比に相当する値よりリ
ーン状態になると燃料増量等により空燃比をリッチ方向
へ制御するが、空燃比検出値が目標空燃比に相当する値
よりリッチ状態になれば燃料減量等によるリーン方向へ
のフィードバック制御は行なわず、空燃比のリーン方向
への振れを避けるようにしたものである。
(実施例) 第1図は本発明装置の一実施例を示し、この図におい
て、11はエンジン10のシリンダ、12はシリンダ11内の燃
焼室、13は吸気通路、14は排気通路である。上記吸気通
路13には、上流側から順にエアクリーナ15、エアフロー
メータ16、スロットル弁17および燃料噴射弁18が配設さ
れている。また排気通路14には排気浄化装置19の上流に
空燃比センサ20が設けられている。このほかに燃料噴射
量の制御に必要な検出要素として、エンジンのクランク
角変化によってエンジン回転数を検出する回転数センサ
21、エンジンの負荷に相当する吸気負圧を検出する圧力
センサ22、吸気温を検出する吸気温センサ23、エンジン
の冷却水温を検出する水温センサ24が配備されている。
上記空燃比センサ20は排気ガス中の酸素濃度を検出す
ることによって空燃比を検出し、空燃比に対応した信号
を出力するもので、例えば第2図に示すように、空燃比
(A/F)に比例した出力電圧を発生するようになってい
る。
30は制御ユニットであって、CPU31、メモリ32、入力
部33および燃料噴射弁18の駆動回路34等を備え、上記エ
アフローメータ16と各センサ20〜24とからの検出信号を
入力し、燃料噴射弁18に駆動信号を出力するようにして
おり、この駆動信号は噴射パルスによって与えられ、こ
の噴射パルスのパルス幅によって燃料噴射量(燃料供給
量)が制御されるようになっている。
上記制御ユニット30は、運転状態に応じた目標空燃比
を設定して、上記空燃比センサ20の出力電圧と目標空燃
比とを比較し、それに基いて燃料噴射量を制御するフィ
ードバック制御手段を構成し、特に本発明では、後に詳
述するような制御を行なうことにより、目標空燃比が理
論空燃比付近に設定されたときの制御を行なう第1の制
御手段と、目標空燃比が所定空燃比よりリーン側に設定
されたときの制御を行なう第2の制御手段とを含んでい
る。第2図中に示したように、第1の制御手段による制
御範囲と第2の制御手段による制御範囲との境界となる
所定空燃比Y1は理論空燃比(λ=1)よりもかなりリー
ン側に設定され、例えばA/F=18に設定されている。ま
たこの第2図中には、上記所定空燃比Y1よりもリーン側
(例えばA/F=20)とされるリーン運転時の目標空燃比Y
tとこれに対応する目的電圧Vt、およびこのことに空燃
比がリッチ側へずれる方向の許容範囲(Y′は許容限
度)に対応した出力電圧変動許容範囲αとその下限値
(Vt−α)を示しており、これらについては後にフロー
チャート中で説明する。
上記制御ユニット30による制御の具体例を、第3図の
フローチャートによって説明する。この具体例では、空
燃比センサ20の出力と目標電圧とに基いてフィードバッ
ク制御により燃料噴射量を補正するとともに、運転状態
の区分毎に、例えば複数回のフィードバック制御による
補正値の平均値を求め、これを学習値としてメモリ32の
マップに記憶させておき、この学習値をフィードバック
制御に反映させ、つまりフィードバック制御による補正
値と上記学習値とを併用して燃料噴射量を制御してい
る。
このフローチャートにおいては、先ずステップS1でシ
ステムを初期化してから、ステップS2でエンジン回転
数、吸気負圧、水温、吸気温、空燃比センサ出力、エア
フローメータ出力を入力する。次にステップS3で、エン
ジン回転数とエアフローメータ出力とにより基本噴射パ
ルス幅Tpを算出し、ステップS4でエンジン回転数と基本
噴射パルス幅Tpとにより目標空燃比Ytを算出する。この
場合、上記基本噴射パルス幅Tpおよび目標空燃比Ytは、
エンジン回転数とエアフローメータ出力、あるいはエン
ジン回転数と基本噴射パルス幅Tpとで調べられる運転状
態に応じた値を予めマップとしてメモリ32に記憶させて
おき、これに基づいて求めるようにすればよい。続いて
ステップS5で、第2図に示す空燃比センサ20の出力特性
に基づいて目標空燃比Ytに対応した目標電圧Vtを求め
る。
次にステップS6で、冷却水温や運転状態がフィードバ
ック制御を行なうべき条件となったか否かを調べ、その
判定結果がNOであれば、ステップS7で後記学習値Csおよ
びフィードバック制御用の補正値Cfを0としてから、後
記ステップS18に移る。
ステップS6での判定結果がYESとなれば、ステップS8
で学習済みか否かを調べ、つまり現在の運転状態に対応
する学習値用のマップの記憶領域に学習値Csが既に記憶
されているか否かを調べる。この学習値Csを求める処理
についてはフローチャートで示していないが、例えば、
同一の運転状態区分内で後述のステップS12〜S14による
処理が複数回繰返されたときに補正Cfの平均値を求め、
これを学習値として学習値用のマップに記憶させるよう
にすればよい。上記ステップS8での判定結果がNOのとき
は、学習値Csを求めるまでの初期的段階の処理として、
ステップS9で学習Csを0としてから、後述のステップS
12〜S14によるフィードバック制御を行なう。こうして
当実施例では、学習値Csを求める初期的段階の処理を終
えてから、次に述べるような本発明の要部となる処理を
行なうようにしている。
ステップS8での判定結果がYESとなると、ステップS10
で運転状態に対応する学習値Csをマップより読出してか
ら、ステップS11で目標空燃比が所定空燃比(実施例で
は18)以上か否かを調べる。そしてこの判定結果がNOで
あれば、第1の制御手段の処理として、空燃比センサ20
の出力電圧Vsと目標電圧との差が正か負かにより、実際
の空燃比が目標空燃比よりもリーン状態かリッチ状態か
を調べ(ステップS12)、リーン状態であれば、フィー
ドバック制御用の補正値Cfを一定値ΔCだけ増加させ
(ステップS13)、リッチ状態であれば上記補正値Cfを
一定値ΔCだけ減少させる(ステップS14)。つまり、
目標空燃比を中心に空燃比のずれに応じて上記補正値Cf
を増減させるフィードバック制御を行なう。それからス
テップS18に移る。
一方、ステップS11での判定結果がYESであれば、第2
の制御手段の処理として、上記出力電圧Vsと目標電圧Vt
との差が正か負かの判定(ステップS15)に基づき、実
際の空燃比が目標空燃比よりリーン状態であればステッ
プS13に移って上記補正値Cfを増加させるフィードバッ
ク制御を行ない、目標空燃比よりリッチ状態であればフ
ィードバック制御を停止し、つまり上記補正値Cfを変化
させない。但しこの場合に当実施例では、空燃比が過渡
にリッチ側にずれることを防止するため、前述の第2図
中に示したように上記出力電圧Vsが目標電圧Vtより低く
なる側(目標空燃比よりリッチ側)に許容範囲を設定
し、この許容範囲内でフィードバック制御を停止してい
る。つまり、ステップS15でリッチ状態と判定したとき
さらにステップS16で出力電圧Vsと許容範囲下限電圧(V
t−α)との差を調べ、これに基いて許容範囲であれば
そのままステップS18に移り、許容範囲よりリッチ側に
なれば、上記補正値Cfを一定値ΔCだけ減少(ステップ
S17)させてからステップS18に移る。
ステップS18では、基本噴射パルス幅Tpと、水温や吸
気温等の諸条件に応じた補正係数Cと、フィードバック
制御用の補正値Cfと、学習値Csとに基づき、最終噴射パ
ルス幅Tiを[Ti=Tp×C×(1+Cf+Cs)]と演算し、
次にステップS19でこの最終噴射パルス幅Tiの噴射パル
スを出力し、燃料噴射量を制御する。
このような制御によると、第4図に示すように、目標
空燃比Ytが理論空燃比付近に設定される運転域Aとリー
ン側に設定される運転域Bとにより、空燃比の変動の仕
方が異なる。すなわち、前者の運転域Aでは、前記のス
テップS12〜S14による第1の制御手段としての処理が行
なわれることにより、目標電圧Vtよりリッチ状態になれ
ばリーン状態になるまで燃料が増量され、リーン状態に
なればリッチ状態になるまで燃料が減量される処理が繰
返されるため、実際の空燃比は目標空燃比Ytを中心に振
れ動く。この場合、理論空燃比付近ではこのような空燃
比の制御がエンジンの作動に悪影響を及ぼすことがな
く、かつ平均的には目標空燃比Ytとなるように空燃比が
制御される。
一方、後者の運転域Bでは、前記のステップS15を経
て行なわれる第2の制御手段としての処理により、目標
空燃比Ytよりリーン状態となったときには燃料が増量さ
れるが、目標空燃比Ytより多少リッチ状態となったとき
にはフィードバック制御による燃料の減量が行なわれ
ず、空燃比のリーン側への振れが避けられる。従って、
このような目標空燃比Ytがリーン側に設定される運転域
Bでは、空燃比が目標空燃比Yt以上にリーン状態となる
ことが極力抑制され、オーバリーンによる失火が防止さ
れる。
また、実施例のように上記運転域Bで目標空燃比Ytよ
りリッチ側に許容範囲以上に空燃比がずれたとき燃料を
減量させるようにすれば、空燃比が目標空燃比Ytから大
きくずれることはない。さらに、前述の学習値Csを制御
に反映させるようにすれば、運転状態の変化に対して空
燃比制御の応答性が高められるとともに、フィードバッ
ク制御停止時の空燃比のずれを抑制することができる。
なお、上記実施例では燃料供給量を制御しているが、
気化器を用いたエンジン等では、例えば吸気通路にスロ
ットル弁をバイパスするバイパス通路を設けてその流量
を制御することにより、吸入空気量を上記実施例に準じ
て制御するようにしてもよい。
(発明の効果) 以上のように本発明は、運転状態に応じた目標空燃比
を設定して空燃比のフィードバック制御を行なう場合
に、目標空燃比が所定値よりもリーン側に設定されてい
る場合に、空燃比の検出値が目標空燃比よりリーン状態
となったときのリッチ方向への空燃比のフィードバック
制御は行なうが、空燃比の検出値が目標空燃比よりリッ
チ状態となったときのリーン方向への空燃比のフィード
バック制御は停止するようにしているため、オーバリー
ンによる失火の発生を防止することができるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例装置の概略図、第2図は空燃
比センサの出力特性を示す説明図、第3図は制御のフロ
ーチャート、第4図は目標空燃比が理論空燃比付近に設
定されたときとリーン側に設定されたときとにおける空
燃比変動を示す説明図である。 18…燃料噴射弁、20…空燃比センサ、30…制御ユニット
(第1の制御手段および第2の制御手段を備えたフィー
ドバック制御手段)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】排気ガス中の酸素濃度を検出して空燃比に
    対応した信号を出力する空燃比センサと、この空燃比セ
    ンサの出力と運転状態に応じて設定された目標空燃比に
    対応する値とを比較して燃料供給量あるいは空気量の少
    なくとも一方を制御するフィードバック制御手段とを備
    えたエンジンの空燃比制御装置において、目標空燃比が
    理論空燃比よりも所定値以上リーン側に設定されたとき
    に、上記空燃比センサによって出力される空燃比の検出
    値が目標空燃比に相当する値よりリーン状態になるとフ
    ィードバック制御を行い、上記検出値が目標空燃比に相
    当する値よりリッチ状態になるとフィードバック制御を
    停止する制御手段を設けたことを特徴とするエンジンの
    空燃比制御装置。
JP60201213A 1985-09-11 1985-09-11 エンジンの空燃比制御装置 Expired - Lifetime JPH0830435B2 (ja)

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