JPH10184419A - リーン空燃比補正方法 - Google Patents

リーン空燃比補正方法

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JPH10184419A
JPH10184419A JP34148396A JP34148396A JPH10184419A JP H10184419 A JPH10184419 A JP H10184419A JP 34148396 A JP34148396 A JP 34148396A JP 34148396 A JP34148396 A JP 34148396A JP H10184419 A JPH10184419 A JP H10184419A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】燃焼変動に基づいて希薄燃焼時の空燃比をフィ
ードバック制御する場合、過渡時等の実際には変動が生
じていない際にも誤って変動の発生を検出して、空燃比
をリッチ側に補正してしまう。 【解決手段】内燃機関の燃焼変動を検出し、その燃焼変
動に基づいて希薄燃焼時の燃料噴射量を補正するリーン
空燃比補正方法であって、燃焼変動の特異な変化を検出
し、検出した特異な変化に基づいて遅延時間を決定し、
その特異な変化を検出した時点から設定した遅延時間が
経過した後に燃焼変動に基づいて希薄燃焼時の燃料噴射
量を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主として自動車用の内
燃機関における稀薄燃焼時に燃焼変動を検出してその燃
焼変動の度合いに応じて空燃比を補正するリーン空燃比
補正方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、燃費向上のため、エンジンの空燃
比を理論空燃比よりもリーン側にして運転する必要性が
高まっている。このようなニーズに答えて、この種の内
燃機関では、エンジンの負荷を検出し、エンジンが所定
の過渡状態にある場合には理論空燃比によるフィードバ
ック制御を行い、定常走行の場合にはその理論空燃比よ
りリーン側に設定したリーン空燃比にて燃料の供給量を
制御するものが知られている。そして、このようなリー
ン空燃比の制御を行う場合には、例えば特開平6−42
384号公報に記載のもののように、イオン電流を利用
して制御限界を検出し、その制御限界に基づいて空燃比
を目標とする空燃比に制御することが検討されている。
具体的には、イオン電流の変動率を検出し、その変動率
が目標変動率となるように燃料噴射量をフィードバック
制御するものである。イオン電流の変動率は、図5の
(a)に示すように、一般的に、空燃比がリーンになる
ほど高くなる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うなイオン電流の変動率を利用する場合、加速等の過渡
時あるいは空燃比制御の切り替え時においては、イオン
電流が定常状態とは異なり大きく変動する。つまり、リ
ーン空燃比制御を実行している場合、フィードバック制
御により空燃比を徐々に高くしていき、その制御限界に
近づくにつれてイオン電流の変動率が大きくなり、目標
変動率の偏差に応じて空燃比をリッチ側に補正する。
【0004】これに対して、過渡時等では、図5の
(b)に示すように、リーン空燃比の制御とは関係なく
生じた特異な変動であるにもかかわらず、その時のイオ
ン電流の変動率に応じてフィードバック制御を実行する
と、目標変動率との偏差が大きいと判断して、実変動率
を抑制するためにリッチ側に燃料噴射量を補正する。し
かしながら、このイオン電流の変動は一時的なものであ
るため、これを本来の燃焼が安定性を欠いたと判断する
と誤った判定となる。この結果、補正により空燃比がリ
ッチになり、NOx等が増えることになった。
【0005】本発明は、このような不具合を解消するこ
とを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような手段を講じたものであ
る。すなわち、本発明に係るリーン空燃比補正方法は、
燃焼変動に基づいて燃料噴射量を補正する希薄燃焼運転
時に、燃焼変動の特異な変化を検出し、その変化に基づ
いて設定した遅延時間の経過後に燃料噴射量を補正する
構成である。このように、燃焼変動の特異な変化の状態
を検出して、燃料噴射量の補正を遅延時間分遅らせるこ
とにより、過渡時等には燃料噴射量の補正を行わないも
のである。したがって、誤った判定による燃料噴射量の
補正が防止でき、エミッションを低下させることを防止
できる。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明は、内燃機関の燃焼変動を
検出し、その燃焼変動に基づいて希薄燃焼時の燃料噴射
量を補正するリーン空燃比補正方法であって、燃焼変動
の特異な変化を検出し、検出した特異な変化に基づいて
遅延時間を決定し、その特異な変化を検出した時点から
設定した遅延時間が経過した後に燃焼変動に基づいて希
薄燃焼時の燃料噴射量を補正することを特徴とするリー
ン空燃比補正方法である。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。図1に概略的に示したエンジン100は自動
車用のもので、その吸気系1には図示しないアクセルペ
ダルに応動して開閉するスロットルバルブ2が配設さ
れ、その下流側にはサージタンク3が設けられている。
サージタンク3に連通する一方の端部近傍には、さらに
燃料噴射弁5が設けてあり、この燃料噴射弁5を、電子
制御装置6により後述する基本噴射量TPに基づいて開
成制御するようにしている。そして、燃焼室10の天井
部分に対応する位置には、スパークプラグ18が取り付
けてある。また排気系20には、排気ガス中の酸素濃度
を測定するためのO2センサ21が、図示しないマフラ
に至るまでの管路に配設された三元触媒22の上流の位
置に取り付けられている。
【0009】電子制御装置6は、中央演算処理装置7
と、記憶装置8と、入力インターフェース9と、出力イ
ンターフェース11とを具備してなるマイクロコンピュ
ータシステムを主体に構成されており、その入力インタ
ーフェース9には、サージタンク3内の圧力を検出する
ための吸気圧センサ13から出力される吸気圧信号a、
エンジン100の回転状態を検出するためのカムポジシ
ョンセンサ14から出力される気筒判別信号G1とクラ
ンク角度基準位置信号G2とエンジン回転数信号b、車
速を検出するための車速センサ15から出力される車速
信号c、スロットルバルブ2が全開になった際に全開信
号FSを出力するパワースイッチ16aを有し、スロッ
トルバルブ2の開閉状態を検出するためのスロットルセ
ンサ16から出力されるスロットル開度信号d及び全開
信号FS、エンジンの冷却水温を検出するための水温セ
ンサ17からの水温信号e、上記したO2センサ21か
らの電流信号hなどが入力される。一方、出力インター
フェース11からは、燃料噴射弁5に対して燃料噴射信
号fが、またスパークプラグ18に対してイグニッショ
ンパルスgが出力されるようになっている。なお、図示
しないが、電子制御装置6には、アナロク信号をディジ
タル信号に変換するA/D変換器が内蔵されている。
【0010】またスパークプラグ18には、高圧ダイオ
ード23を介してイオン電流を測定するためのバイアス
用電源24及びイオン電流測定用回路25が接続されて
いる。このバイアス用電源24を含むイオン電流測定用
回路25それ自体は、当該分野で知られている種々のも
のが使用できる。バイアス用電源24は高圧ダイオード
23を介して、点火後イオン電流を燃焼室10内に流す
べく高電圧をスパークプラグ18に印加する。また、イ
オン電流測定用回路25は、電気的に電子制御装置6の
入力インターフェース9に接続され、高電圧の印加によ
り発生したイオン電流をアナログ的に計測し、発生した
イオン電流に対応するアナログ信号を電子制御装置6に
入力する。
【0011】電子制御装置6には、ストイキ/パワー空
燃比制御では、吸気圧センサ13から出力される吸気圧
信号aとカムポジションセンサ14から出力される回転
数信号bとをおもな情報とし、エンジン状態に応じて決
まる各種の補正係数で基本噴射時間TPを補正して燃料
噴射弁開成時間すなわちインジェクタ最終通電時間Tを
決定し、その決定された通電時間により燃料噴射弁5を
制御して、エンジン負荷に応じた燃料を該燃料噴射弁5
から吸気系1に噴射させるためのプログラムが内蔵して
ある。
【0012】また、電子制御装置6では、理論空燃比よ
り高い空燃比において制御するリーン空燃比制御を行う
ものである。すなわち、リーン空燃比制御に対して、内
燃機関の燃焼変動を検出し、その燃焼変動に基づいて希
薄燃焼時の燃料噴射量を補正して、空燃比がリッチ側に
移行するように制御するするフィードバック制御プログ
ラムも内蔵している。このリーン空燃比制御では、燃焼
変動の特異な変化を検出し、検出した特異な変化に基づ
いて遅延時間を決定し、その特異な変化を検出した時点
から設定した遅延時間が経過した後に燃焼変動に基づい
て希薄燃焼時の燃料噴射量を補正するようにプログラム
されている。
【0013】このリーン空燃比補正プログラムの概要は
図2に示すようなものである。イオン電流は、点火直後
にバイアス用電源24からスパークプラグ18にバイア
ス電圧を印加すると、正常燃焼の場合、急激に流れた
後、上死点TDC手前で減少した後再び増加し、燃焼圧
が最大となるクランク角近傍でその電流値が最大となる
ピーク値になるように燃焼室10内に流れる。このよう
な挙動を示すイオン電流を所定の気筒において点火毎に
イオン電流の流れている時間を計測する。具体的には、
イオン電流の発生時間は、例えば、所定電流レベルを設
定しておき、その電流レベルを上回っている時間を計測
することにより得るものである。そして、計測した発生
時間に基づいて、イオン電流の変動率Hを演算する。
【0014】変動率Hは、例えば次式で計算する。すな
わち、変動率Hは、今回測定した発生時間TCMBTI
nとそれ以前に測定した例えば7個の,発生時間TC
MBTIMとから発生時間TCMBTIMの移動平均T
CMBTIMavを演算し、その移動平均TCMBTIM
avと今回の発生時間TCMBTIMnとの差の絶対値と
移動平均TCMBTIMavとの偏差ΔTCMBTIMを
演算し、その偏差ΔTCMBTIMと移動平均TCMB
TIMavとから演算するものである。 TCMBTIMav =(TCMBTIMn+TCMBTIMn-1+……+TCMBTIM
n-7)/8 ΔTCMBTIM =(|TCMBTIMav−TCMBTIMn|)/8 H = ΔTCMBTIM/TCMBTIMav ただし、TCMBTIMnは今回のイオン電流の発生時
間の値で、1回前に計測された値をTCMBTIMn-1
とし、8回前に計測された値をTCMBTIMn-7とす
る。
【0015】図2において、ステップS1では、リーン
フィードバック制御条件が成立したか否かを判定する。
リーンフィードバック制御条件としては、冷却水温が所
定温度以上である、スロットル開度が所定値以上であ
る、車速が所定値以上である、変動率Hが所定値以下で
ある等を設定する。ステップS2では、遅延時間を計時
するためのカウンタのカウンタ値CLNTRSが0か否
かを判定する。ステップS3では、リーンオープン制御
を実行する。ステップS4では、リーンフィードバック
制御を実行する。
【0016】カウンタ値は、図3に示すように、運転状
態に基づいて設定する。まず、ステップS11では、特
異な燃焼変動、言い換えれば燃料噴射量がそれまでとは
不連続に突出して増減する状態が発生する場合として、
燃料カットを実行する、過渡時空燃比補正係数が過渡時
初期値KLNWETを上回っている(加速時)、及びス
トイキ/パワー空燃比制御実行中を設定しており、運転
状態が少なくともその内の1つと一致するか否かを判定
する。ステップS12では、カウンタ初期値KLNTR
Sとして、燃料カットに対応して設定した燃料カット初
期値KLNFCTと、過渡時初期値KLNWETと、ス
トイキ/パワー空燃比制御に対応して設定したストイキ
初期値KLNSTCとの中の、ステップS11で判定し
た運転状態に対応するものを、カウンタ初期値KLNT
RSとする。燃料カット初期値KLNFCTと過渡時初
期値KLNWETとストイキ初期値KLNSTCとにお
いて、燃料カット初期値KLNFCTが最も大きな値に
設定してあり、ストイキ初期値KLNSTC、過渡時初
期値KLNWETの順で設定してある。
【0017】ステップS13では、この時点のカウンタ
値CLNTRSが決定したカウンタ初期値KLNTRS
を下回っているか否かを判定する。ステップS14で
は、カウンタ値CLNTRSとして、決定したカウンタ
初期値KLNTRSを設定する。ステップS15では、
カウンタ値CLNTRSをデクリメントする。このよう
な構成において、図4に示すように、演算した変動率H
が、例えば加速によりそれまでとは別段の特異な変化を
呈した場合、ステップS11で過渡時空燃比補正係数が
過渡時初期値KLNWETを上回ったことを判定すれ
ば、制御は、ステップS12→S13と進む。この時、
過渡時初期値KLNWETがカウンタ値CLNTRSよ
り大きければ、その過渡時初期値KLNWETをカウン
タ値CLNTRSとして遅延時間を設定する。そして、
リーンフィードバック制御条件が成立していない運転条
件、つまり加速状態にある場合は、制御は、ステップS
1→S3と進み、燃料噴射量をあらかじめ設定した補正
量で補正するリーンオープン制御を実行する。このよう
に、リーンオープン制御を実行することにより、空燃比
は固定することができ、リッチ側に変化してエミッショ
ンを抑制することができる。
【0018】この後、加速が終了してリーンフィードバ
ック制御条件が成立すると、カウンタ値CLNTRSの
制御は、ステップS11→S15と進み、減算を開始す
る。また、空燃比の制御は、ステップS1→S2→S3
と進み、設定した遅延時間が経過するまでリーンオープ
ン制御を続行する。そして、カウンタ値CLNTRSが
0になると、制御は、ステップS1→S2→S4と進
み、リーンフィードバック制御を実行する。したがっ
て、過渡時等の変動率が特異な変化をした場合に、その
後にリーンフィードバック制御条件が成立し、かつ設定
した遅延時間が経過した後に初めてリーンフィードバッ
ク制御を開始するので、空燃比が変動率Hに応じてリッ
チ側に変化することを防止できる。
【0019】また、過渡時空燃比補正係数が過渡時初期
値KLNWETより大きいことによりリーンオープン制
御を実行している間、つまりカウンタ値CLNTRSが
0になるまでに、アクセルペダルが踏み込まれて全開に
なった場合、空燃比制御がストイキ/パワー空燃比制御
に切り替わるので、カウンタ値CLNTRSは、その時
点のカウンタ値CLNTRSがストイキ初期値KLNS
TCより小さければ、ストイキ初期値KLNSTCに再
設定される。したがって、遅延時間は、図4に一点鎖線
で示すように、実質的に延長されることになり、リーン
フィードバック制御を開始する時間がさらに遅らされる
ものとなる。これにより、過渡時等の変動率の特異な変
化、言い換えれば燃料噴射量の不連続な変化が生じた場
合に、その変化が確実に収拾した時点で空燃比が変動率
に基づいて補正されるリーンフィードバック制御に切り
替わるものである。
【0020】なお、本発明は以上説明した実施例に限定
されるものではない。上記実施例では、燃焼の変動をイ
オン電流の変動により検出するものを説明したが、例え
ば、エンジンの排気系に取り付けられて、ストイキから
リーンまでリニアに空燃比に応じた信号を出力する空燃
比センサにより検出するものであってもよい。その他、
各部の構成は図示例に限定されるものではなく、本発明
の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【0021】
【発明の効果】本発明は、以上に詳述したように、燃焼
変動の特異な変化を検出した場合に、その変化の状況に
応じた遅延時間を設定して、その遅延時間後に希薄燃焼
の燃料噴射量を補正するので、燃焼変動を誤判定するこ
とを防止できる。したがって、実際には燃焼変動が生じ
ていないのに、空燃比をリッチ側に補正するといった誤
った制御をすることが防止でき、NOx等の増加を回避
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す概略構成説明図。
【図2】同実施例の制御手順を示すフローチャート。
【図3】同実施例の制御手順を示すフローチャート。
【図4】同実施例の作用説明図。
【図5】従来例の作用説明図。
【符号の説明】
5…燃料噴射弁 6…電子制御装置 7…中央演算処理装置 8…記憶装置 9…入力インターフェース 11…出力インターフェース

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関の燃焼変動を検出し、その燃焼変
    動に基づいて希薄燃焼時の燃料噴射量を補正するリーン
    空燃比補正方法であって、 燃焼変動の特異な変化を検出し、 検出した特異な変化に基づいて遅延時間を決定し、 その特異な変化を検出した時点から設定した遅延時間が
    経過した後に燃焼変動に基づいて希薄燃焼時の燃料噴射
    量を補正することを特徴とするリーン空燃比補正方法。
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