JPH11173195A

JPH11173195A - エンジンの空燃比制御装置及び空燃比制御方法

Info

Publication number: JPH11173195A
Application number: JP9341747A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Takaku; 豊高久; Toshio Ishii; 俊夫石井; Nobuo Kurihara; 伸夫栗原; Hiroshi Kimura; 博史紀村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-12-11
Filing date: 1997-12-11
Publication date: 1999-06-29
Anticipated expiration: 2017-12-11
Also published as: JP3835911B2

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料を供給して燃焼後に空燃比センサで検出
されるまでの遅れ時間を補償して、空燃比の補正制御を
精度よく、かつ、高い応答性で行うことのできるエンジ
ンの空燃比制御装置と空燃比制御方法を提供する。【解決手段】排気ガス中の酸素濃度に応じた実空燃比
信号を出力する空燃比センサと、燃料を供給してから前
記空燃比信号が発生するまでの遅れ時間に関する値を運
転パラメータに応じて算出する遅れ時間演算手段と、前
記遅れ時間に関する値と前記実空燃比信号とに基づいて
前記実空燃比が目標空燃比となるように空燃比補正係数
を設定する空燃比補正係数設定手段と、前記空燃比補正
係数に基づいてエンジンに供給される混合気の空燃比を
制御する空燃比制御手段とを備えてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの空燃比
制御装置及び空燃比制御方法に係り、特に、実空燃比検
出の遅れ時間に対処し空燃比補正の応答性を高めたエン
ジンの空燃比制御装置及び空燃比制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のエンジンにおいては、エンジンの
排気管内の排気ガス中の酸素濃度を空燃比センサで検出
し、この検出値に基づいてエンジンに供給する混合気の
空燃比を所定の値、例えば理論空燃比付近にフィードバ
ックすることが行われており、その場合の空燃比制御の
一手段として、インジェクタで燃料が噴射されてから、
燃焼室で燃焼し、空燃比センサで酸素濃度が検出される
までのガス遅れ時間を考慮して、空燃比補正制御の応答
性を高めた技術が、特許第２６００８２４号公報に開示
されている。前記技術は、空燃比センサの出力信号の変
化が正から負、または負から正に反転変化したときにフ
ィードバック補正量を所定のスキップ量だけ変化させる
ことにより応答性を高めたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記技術
は、応答性はある程度高められるが、前述したガス遅れ
時間に基づいてスキップ量を求めていないので、ガス遅
れ時間に対する補償が十分でない場合がある。例えば、
近年特に北米において、エミッションに対する法規制値
が厳しくなってきており、さらなるエミッション低減が
求められている。また、エバポガスの放出に関する法規
制値も厳しくなってきているために、一旦キャニスタに
吸着したエバポガスを、大量にエンジンの吸気管内にパ
ージする必要があり、その際の空燃比のずれを最小限に
抑えて、エミッションの悪化を防止することも必要とな
っている。これらのためには、更なる空燃比補正制御に
おける応答性を高めることが必要であるが、従来技術で
は、ガス遅れ時間に対する十分な補償ができないのが現
状である。

【０００４】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的とするところは、燃料を供給
してから燃焼後に空燃比センサで検出されるまでの遅れ
時間を補償して、空燃比の補正制御を精度よく、かつ、
高い応答性で行うことのできるエンジンの空燃比制御装
置と空燃比制御方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本発明のエンジンの空燃比制御装置は、基本的には、排
気ガス中の酸素濃度に応じた実空燃比信号を出力する空
燃比センサと、燃料を供給してから前記空燃比信号が発
生するまでの遅れ時間に関する値を運転パラメータに応
じて算出する遅れ時間演算手段と、前記遅れ時間に関す
る値と前記実空燃比信号とに基づいて前記実空燃比が目
標空燃比となるように空燃比補正係数を設定する空燃比
補正係数設定手段と、前記空燃比補正係数に基づいてエ
ンジンに供給される混合気の空燃比を制御する空燃比制
御手段とを備えていることを特徴としている。

【０００６】また、本発明のエンジンの空燃比制御装置
の好ましい態様は、前記空燃比補正係数設定手段が、前
記目標空燃比と前記実空燃比との空燃比偏差を検出する
空燃比偏差検出手段と、前記遅れ時間に関する値と前記
空燃比補正係数とに基づいて前記空燃比偏差を修正して
修正空燃比偏差を算出する空燃比偏差修正手段とを備
え、前記修正空燃比偏差に基づいて空燃比補正係数を設
定し、前記遅れ時間演算手段が、エンジンの回転速度、
負荷、吸入空気量の少なくともひとつの運転パラメータ
に応じて前記遅れ時間に関する値を求めることを特徴と
している。

【０００７】また、本発明のエンジンの空燃比制御装置
の好ましい他の態様は、該制御装置が、運転パラメータ
に応じて前記遅れ時間に関する値を予め記憶しておく遅
れ時間記憶手段を備え、前記遅れ時間演算手段が、実際
の運転パラメータに応じて前記遅れ時間記憶手段に記憶
された値に基づき前記遅れ時間に関する値を演算するこ
とを特徴とし、また前記制御装置が、混合気の空燃比を
変化させてから前記空燃比信号が変化するまでの遅れ時
間を検出する遅れ時間検出手段と、該遅れ時間の検出結
果に基づいて前記遅れ時間に関する値を修正する遅れ時
間修正手段を備えたことを特徴とし、かつ、前記制御装
置が、前記空燃比補正係数にリミッタを設けて該係数の
値を制限したことを特徴としている。

【０００８】更に、本発明のエンジンの空燃比制御方法
は、排気ガス中の酸素濃度に応じた実空燃比信号を出力
する空燃比センサにより実空燃比を検出し、燃料を供給
してから前記空燃比信号が発生するまでの遅れ時間に関
する値を運転パラメータに応じて算出し、前記遅れ時間
に関する値と前記実空燃比信号とに基づいて実空燃比が
目標空燃比となるように空燃比補正係数を設定し、前記
空燃比補正係数に基づいてエンジンに供給される混合気
の空燃比を制御することを特徴としている。

【０００９】更にまた、本発明のエンジンの空燃比制御
方法の好ましい態様は、排気ガス中の酸素濃度に応じた
実空燃比信号を出力する空燃比センサにより実空燃比を
検出し、実空燃比信号に基づいて空燃比が目標空燃比と
なるように空燃比補正係数を設定し、前記空燃比補正係
数に基づいてエンジンに供給される混合気の空燃比を制
御し、エンジンの運転状態の変化等に伴って、前記空燃
比補正係数を更新する際に、少なくとも、燃料を供給し
てから前記空燃比信号が発生するまでの遅れ時間よりも
短い時間内に前記更新を実質的に終了させること、及
び、エンジンの運転状態の変化等に伴って、前記空燃比
補正係数を更新する際に、前記空燃比補正係数を設定す
るための制御ゲインを初期に大きく設定し、順次減少さ
せることを特徴としている。

【００１０】前記の如く構成された本発明に係るエンジ
ンの空燃比制御装置及び空燃比制御方法は、排気ガス中
の酸素濃度に応じた実空燃比を検出すると共に、燃料を
供給してから前記空燃比信号が発生するまでの遅れ時間
に関する値を運転パラメータに応じて算出して、前記遅
れ時間に関する値と前記実空燃比信号とに基づいて実空
燃比が目標空燃比となるように空燃比補正係数を設定
し、前記空燃比補正係数に基づいてエンジンに供給され
る混合気の空燃比を制御するようにしたので、燃料を供
給して燃焼後に空燃比センサで検出されるまでの遅れ時
間を補償して、空燃比補正制御の応答性を高めることが
でき、エミッションを低減することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明のエンジ
ンの空燃比制御装置の一実施形態について詳細に説明す
る。図１は、本実施形態のエンジンの空燃比制御装置を
含むエンジンシステムの全体構成を示したもので、エン
ジン１は、シリンダ１ａを備え、該シリンダ１ａには吸
気管２０と排気管２１とが接続され、前記エンジン１に
は冷却水温センサ５が取付られていると共に、前記吸気
管２０側には、エアクリーナ２、吸入空気量を検出する
エアフローセンサ３、吸入空気量を制御するスロットル
弁１７、スロットル弁開度センサ４が備えられていると
共に、前記排気管２１側には、空燃比センサ６が備えら
れている。

【００１２】本実施形態のエンジンシステムには、制御
ユニット（以下、ECUと云う）７が配備され、前記各セ
ンサの検出出力は、前記ＥＣＵ７に入力されるように配
備されている。前記ECU７は、エンジン１に供給される
混合気の空燃比制御や点火制御、アイドルスピード制御
（ISC）を行うように構成されている。燃料は、燃料タ
ンク14から燃料ポンプ11によって圧送されて、燃圧レギ
ュレータ12にて所定の圧力に保持され、インジェクタ８
に供給されて、該インジェクタ８から前記吸気管２０内
に噴射される。吸入空気は、スロットル弁17にてその流
量が調整される共に、ISCバルブ10を介してスロットル
弁17をバイパスするようになっており、該ISCバルブ10
によっても空気が調整されてアイドル時の回転速度等が
制御される。供給された燃料と空気は、エンジン１の燃
焼室１ｂ内に流入し、点火プラグ９にて点火されて燃焼
する。燃焼後の排気ガスは、排気管２１から触媒装置13
に流入し、該触媒装置13によって排気ガス中の有害成分
が浄化される。

【００１３】燃料タンク14内で発生したエバポガスは、
一旦キャニスタ15に吸着され、所定のエンジン運転状態
のときに、エンジン１の吸気系にパージされるが、その
パージ量は、パージコントロールバルブ16によって制御
される。空燃比センサ６は、燃焼後の排気ガス中の酸素
濃度に応じた信号を出力し、酸素濃度は、供給された混
合気の空燃比により決まるため、空燃比センサ６の信号
により実際の空燃比を検出することができる。

【００１４】空燃比と空燃比センサ信号との関係の一例
を示すと図２のようになる。本実施形態のエンジンの空
燃比制御装置は、前記空燃比センサ６にて検出した実空
燃比に基づいて、エンジン１が目標空燃比となるよう
に、該エンジン１に供給する混合気の空燃比をフィード
バック制御している。例えば、触媒13が酸化還元反応に
より有害成分を浄化する、いわゆる、３元触媒の場合に
は、十分な浄化効率を得るために、空燃比を理論空燃比
付近に保持する必要があるため、前記空燃比センサ６に
て検出した実空燃比に基づいて、エンジン１が理論空燃
比となるように、該エンジン１に供給する混合気の空燃
比をフィードバック制御している。

【００１５】図３は、前記ＥＣＵ７の内部構成を示した
ものであり、前記エアフローセンサ３、スロットル弁開
度センサ４、冷却水温センサ５、及び、空燃比センサ６
の各信号3a、4a、5a、6a、及び、図示しない回転速度セ
ンサ１８や気筒判別センサ１９の信号が入力回路２１に
入力される。ＣＰＵ２０は、ＲＯＭ２５に記憶されたプ
ログラムや定数に基づいて、これらの入力信号を読み込
み、演算処理を行う。更に、演算処理の結果として、点
火時期やインジェクタ駆動パルス幅がＩ/Ｏ２２を介し
て点火出力回路２３やインジェクタ駆動回路２４に出力
され、点火や燃料噴射が実行される。ＲＡＭ２６は、入
力信号の値や演算結果等の記憶に用いられる。

【００１６】ここで、インジェクター８から燃料を供給
してから前記空燃比センサ６で空燃比信号が発生するま
での間の遅れ時間について説明する。遅れ時間は、むだ
時間(輸送遅れ)と応答遅れ時間とからなっており、応答
遅れは、例えば、インジェクタ８から噴射された燃料の
一部が吸気管２０の内壁に付着して徐々に燃焼室内に流
入するために生じる。また、空燃比センサ６自体にも応
答遅れが存在する。通常、空燃比センサ６の信号には、
ハードおよび／またはソフトによるフィルタをかけてか
ら使用しているが、これらのフィルタも応答遅れとして
作用する。以上の応答遅れは、例えば、１次遅れや、２
次遅れにより近似できる。

【００１７】また、無駄時間は、インジェクタ８で噴射
された燃料が、燃焼室１ｂの入り口に輸送されるまでの
時間と、燃焼室１ｂに入ってから燃焼して排気されるま
での時間（４ストロークエンジンではクランク軸２回転
程度）と、排気ガスが、燃焼室１ｂから排気されてから
空燃比センサ６の設置された位置まで輸送されるまでの
時間とによって決定される。

【００１８】応答遅れと無駄時間とは、エンジンの運転
状態の影響を受ける。即ち、インジェクタ８や空燃比セ
ンサ６の設置位置等にもよるが、例えば、回転速度と負
荷、又は、吸入空気量によって決まるものである。更
に、エンジン１が冷えているときには、応答遅れが大き
くなるが、この応答遅れは、例えば冷却水温で推定する
ことができる。また、空燃比センサの温度でも応答遅れ
が変化することがあり、その他、燃料の性状でも多少変
化するので、燃料の性状を検出する手段を設けて、その
検出結果に応じて推定することが望ましい。更に、エン
ジン１の吸気バルブにデポジットが付着しても、応答遅
れは大きくなるので、例えば走行距離や燃料噴射量の累
計値等で推定することが望ましい。

【００１９】図４は、本実施形態のエンジンの空燃比制
御装置の機能構成を示す制御ブロック図である。エンジ
ン１の各検出手段で各運転パラメータを検出し、該検出
された運転パラメータ、例えば、回転速度、負荷、吸入
空気量に基づいて、遅れ時間演算手段30で、燃料を供給
してから空燃比信号が発生するまでの遅れ時間に関する
値を求める。遅れ時間に関する値としては、前述の如
く、無駄時間や応答遅れ時間、または、応答遅れに相当
するフィルタを構成するためのフィルター定数等があ
る。これらの値は、前記運転パラメータに対応して、RO
M25に記憶しておくか、運前記転パラメータから算出す
るために、式をROM25にプログラミングしておけばよ
い。

【００２０】次に、空燃比補正係数設定手段31で、前記
遅れ時間に関する値と空燃比センサ６からの空燃比信号
とに基づいて、空燃比補正係数を設定する。更に、設定
された空燃比補正係数に基づいて、空燃比制御手段32に
て、インジェクタ８の駆動パルス幅を設定して、エンジ
ン１に供給される混合気の空燃比を制御する。図５は、
エンジン１の各検出手段で検出した各運転パラメータか
ら遅れ時間に関する値を演算するまでの制御過程の例を
示した制御ブロック図である。遅れ時間記憶手段３９に
は、前記エンジン１の運転パラメータに応じた遅れ時間
に関する値を予め記憶しておく。

【００２１】遅れ時間検出手段３８では、混合気の空燃
比を変化させてから前記空燃比センサ６の空燃比信号が
変化するまでの実際の遅れ時間を検出し、遅れ時間修正
手段４０では、前記遅れ時間検出結果と前記遅れ時間記
憶手段３９に予め記憶してある遅れ時間に関する値とに
基づいて遅れ時間に関する値の修正値を演算する。この
修正値は、例えば、実際の遅れ時間と予め記憶された値
との比や差であるが、これらに限定するものではない。

【００２２】前記遅れ時間演算手段３０は、前記修正値
と前記予め記憶してある遅れ時間に関する値とに基づい
て遅れ時間に関する値を演算して、空燃比補正係数設定
手段３１に出力する。図６は、前記空燃比補正係数設定
手段31の詳細な機能構成を示す制御ブロック図である。
空燃比偏差検出手段33にて空燃比センサ６の信号と目標
空燃比とから空燃比偏差を検出する。検出された空燃比
偏差と、遅れ時間演算手段30にて求めた遅れ時間に関す
る値と、空燃比補正係数設定手段31の出力である空燃比
補正係数とから空燃比偏差修正手段３４にて修正空燃比
偏差を求める。さらに、PIコントローラ35により上記修
正空燃比偏差をなくすように空燃比補正係数を設定す
る。

【００２３】図７は、空燃比補正係数を設定するまでの
処理の制御フローを説明したものである。この処理は、
例えば、所定時間毎（例えば、10ms毎）に実行される。
まず、ステップS101で、空燃比センサ信号LAFを読み込
む。なお、このステップについては、より速い周期（1
から2ms）で実行し、ソフトフィルタをかけることが好
ましい。次に、ステップS102で、空燃比センサ信号LAF
から実空燃比RAFを検索する。図２に示した空燃比セン
サの特性をROM25に記憶しておき、テーブル検索により
求めることができる。

【００２４】次に、ステップS103で、空燃比偏差DAF＝R
AF−目標空燃比を求める。次に、ステップS104にて修正
空燃比偏差DAFRを演算する。詳細は、後述する。次に、
ステップS105にていわゆるPI制御を行う。P分LPをDAFR
とゲインKPを用いて求める。I分LIをゲインKIとDAFRとL
Iの前回の値とから求める。燃料補正係数LALPをLPとLI
とから求める。ゲインKPとKIとは、ROM25に、例えば回
転速度と負荷とのマップデータとして記憶しておき、マ
ップ検索により求める。

【００２５】次に、空燃比偏差修正手段34の構成を図８
に基づき詳細に説明する。遅れ時間演算手段30にて、エ
ンジン1の運転パラメータに基づいて演算された応答遅
れに相当するフィルタを構成するためのフィルター定数
と、むだ時間とが求められ、該フィルター定数は、フィ
ルター手段37に入力され、応答遅れに相当するフィルタ
が構成される。むだ時間は、遅延手段36に入力される。
この例では、応答遅れを一次遅れとして近似し、その時
定数（63％応答時間）をτcとする。むだ時間はLcとす
る。実際の応答遅れをτe、むだ時間をLeとすると、理
想的には、τc＝τe、Lc＝Leとすることが好ましいが、
Lc／Le＝0.9〜1.1程度であれば、実用上問題無いことを
確認している。さらに、τc／τe＝0.5〜２程度まで実
用上問題無い。なお、運転状態や、インジェクタ８や空
燃比センサ６の位置等にもよるが、τeもLeも100msから
１ｓ程度である。

【００２６】また、遅延手段36は、例えば、RAM26にデ
ータを時系列的に記憶して、所定回数前のデータを出力
するように構成すればよい。処理フローの起動周期毎に
データを記憶すると、大量のRAMを必要とするため、例
えば、20から100ms毎に記憶するようにしてもよい。イ
ンジェクタ８から空燃比センサ６の位置までの距離が非
常に近い場合等で、むだ時間が主に回転数に依存する場
合には、遅延手段36を回転同期で処理するようにしても
よい。

【００２７】フィルター手段37は、空燃比補正係数LALP
を入力し、フィルター後出力Ｘを出力する。ここで、空
燃比補正係数から空燃比相当の単位換算も行う。遅延手
段36は、フィルター後出力Ｘを入力し、遅延後出力Ｙを
出力する。さらに、Ｚ（＝Ｘ−Ｙ）を求め、空燃比偏差
DAFから減算して、修正空燃比偏差DAFRを求める。DAFR
は、PIコントローラ35に入力され、空燃比補正係数LALP
が出力される。

【００２８】図９は、目標空燃比をステップ状に変化さ
せた場合の各信号の挙動を示したものである。この例
は、理想的にτc＝τe、Lc＝Leとした場合の例であり、
誤差がある場合には、多少挙動が異なるが、前記の誤差
範囲であれば、実用上は問題無い。本実施形態における
利点は、修正後空燃比偏差DAFRに対してフィードバック
制御（本実施例ではPI制御）を行っていることであり、
空燃比センサ６により検出される空燃比偏差RAF、が変
化するよりも前に、制御を収束させることが可能であ
る。

【００２９】また、空燃比偏差DAFと修正後空燃比偏差D
AFRとを比較して分かるように、見かけ上の空燃比偏差
（修正空燃比偏差）が急速に０に収束するので、前記の
PI制御のゲインKP、KIを本実施形態によらない場合のゲ
インに対して、２〜10倍程度に大きく設定することがで
きる。本実施形態によらない通常のPI制御でそのように
大きなゲインを設定すると、発振が発生してしまう。こ
のことにより、空燃比の応答性を高めることが可能であ
る。

【００３０】なお、空燃比センサ６で検出される空燃比
RAFの応答性の向上のみを目的として、PI制御のゲイン
を大きくしていくと、図１０に示すように、空燃比補正
係数LALPがスパイク状にオーバーシュートする。このた
め、例えば、エンジン1の燃焼室内の混合気の空燃比が
リーンになりすぎて失火したり、リッチになりすぎて未
燃焼ガスが多量に発生したり、失火したりすることがあ
る。このためLALPに対して上下限のリミッタを設け、制
限することが好ましい。リミッタとしては、固定値の
他、目標空燃比の変化に応じて設定してもよい。

【００３１】図１１は、エバポガスをステップ的にパー
ジした場合の空燃比等の挙動の従来方式（PI制御）との
比較を示したものである。空燃比が理論空燃比からずれ
ている部分の面積が、エミッション悪化につながるが、
本実施形態では、その面積を従来方式に対して大幅に低
減することが可能となっている。図１２は、目標空燃比
を変化させた場合の空燃比等の挙動の従来方式（PI制
御）との比較を示したものであり、従来方式に対して、
実空燃比を高応答に目標空燃比に追随させることが可能
である。従来方式では、図１１のように、応答性が悪い
ので、目標空燃比が変化するような場合、一旦フィード
バック制御を止めて、空燃比補正係数を目標空燃比の変
化分だけスキップさせた後に、所定時間後フィードバッ
クを再開する等の処理が必要になる。本実施形態では、
フィードバックを停止する必要がないので、処理の簡素
化、定数の適合工数低減、さらに外乱等で空燃比がずれ
た場合の修正が可能である等の利点がある。

【００３２】以上記載した本実施形態は、PI制御を用い
る場合について説明したものであるが、これに限定され
るものではなく、例えば、PID制御やP制御等であっても
本発明は適用できる。更に、遅れ時間に関する値に基づ
いて、空燃比偏差を修正し、修正空燃比偏差に対してフ
ィードバック制御する場合について説明したが、これに
限定するものではない。例えば、空燃比補正係数を設定
するための制御ゲインを初期には大きく設定しておい
て、空燃比補正係数が急変した時に、遅れ時間に関する
値に基づいて制御ゲインを減少させるようにしてもよ
い。この例の場合、初期値として常に制御ゲインを大き
な値に設定しておくと、小さな外乱等により過剰な空燃
比補正を行ってしまう可能性があるので、例えば、通常
は、小さめの制御ゲインに設定しておき、パージコント
ロールバルブ16を制御する際や、スロットル弁17が変化
したことをスロットル弁開度センサ４の信号の変化で検
出した際等、空燃比が変化することが予想されるような
条件が成立した場合にのみ初期値として大きな制御ゲイ
ンを設定することが好ましい。

【００３３】次に、混合気の空燃比を変化させてから空
燃比RAFが変化するまでの遅れ時間を検出し、検出結果
に基づいて遅れ時間に関する値を修正する方法について
説明する。図１３に示すように、空燃比補正係数にわず
かな振幅の摂動を重畳し、無駄時間Lxと応答遅れτxを
測定し、Lcやτcと比較する。あるいはτxに相当するフ
ィルター定数に換算してτcに相当する値として設定さ
れているフィルター定数と比較する。そして大幅にずれ
ている場合には、ずれを小さくする方向に補正する。無
駄時間はずれることが少ないが、応答遅れは、前述した
ような各種条件により変化することが多い。補正の仕方
としては、例えば、補正係数を設け、フィルター定数に
かけて使用するようにすればよい。さらに、 Lxとτxを
複数回測定し、平均してから比較に用いることが好まし
い。

【００３４】なお、補正係数をエンジンの全運転領域に
わたって測定、演算する必要はなく、特定の運転領域で
測定し、他の運転領域はその測定結果から推定し演算す
ればよい。例えば、エンジンの劣化（吸気管等への汚れ
の付着等）による応答遅れの増大は、初期の応答遅れに
掛け合わせる係数を補正係数として設定すれば、特定の
運転領域での測定、演算結果を他の運転領域にも適用す
ることが可能である。

【００３５】また、摂動を重畳しないでも、例えば、目
標空燃比を変化させたときの空燃比RAFの挙動等からも
同様に遅れ時間に関する値を修正することが可能であ
る。以上の実施形態は、空燃比センサを使う場合につい
て説明したが、これに限定されるものではない。排気ガ
ス中の未燃焼ガス（HC）濃度を検出するHCセンサを用い
て、未燃焼ガスの濃度を所定の目標値にフィードバック
制御する場合にも本発明を適用することが可能である。

【００３６】更に、燃料の供給量を補正することにより
空燃比を制御する場合について説明したが、これに限定
するものではない。例えば、スロットル弁17の開度をモ
ータ等により制御可能なシステムにおいて、スロットル
弁開度を開閉して吸入空気量を制御することにより空燃
比を目標空燃比にフィードバック制御する場合や、ISC
バルブ10により吸入空気量を制御することにより空燃比
を目標空燃比にフィードバック制御する場合にも適用が
可能である。

【００３７】例えば、スロットル弁17を開けても、空気
は、まず吸気系の空間に充填されるために、燃焼室に吸
入されるまでに遅れ時間が存在する。その後は、燃料供
給の場合と同様な遅れ時間が存在するため、結果とし
て、空燃比センサで空燃比として検出されるまでに種々
の遅れ時間が存在する。それらの遅れ時間を運転パラメ
ータに応じて求めるようにして、燃料供給の場合の実施
形態と同様に空燃比補正係数を設定して、空燃比補正係
数に応じてスロットル弁17の開度や、ISCバルブ10の制
御量を補正制御する構成とすればよい。ただし、この場
合には、遅れ時間に影響する運転パラメータは燃料供給
の場合と異なる。例えば、スロットル弁17の開度、吸入
空気量、回転速度、吸入負圧（または負荷）であり、冷
却水温や、燃料性状の影響は少ない。

【００３８】また、急激に吸入空気量を変化させた場合
には、吸入負圧が急変することにより燃料の蒸発速度も
急変するため、結果として供給燃料の遅れ時間も急変し
てしまう。したがって、吸入空気量の制御だけで目標空
燃比を保持する構成の場合には、吸入空気の遅れ時間の
中には、供給燃料の遅れ時間も考慮しなければならない
運転領域があると云うことである。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明によるエンジンの空燃比制御装置と空燃比制御方法
は、燃焼室に燃料を供給して燃焼し、その燃焼排ガスが
空燃比センサで検出されるまでの遅れ時間を、エンジン
の運転パラメータに応じて求めて、その遅れを補償する
ようにしたので、空燃比補正制御の応答性を高めること
ができ、エミッションを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のエンジンの空燃比制御装
置を備えたエンジンシステムの全体構成図。

【図２】空燃比と空燃比センサの出力信号との関係を示
す図。

【図３】図１の空燃比制御装置の制御ユニット（ECU）
の内部構成図。

【図４】図１のエンジンの空燃比制御装置の全体の制御
ブロック図。

【図５】図４の制御ブロックの遅れ時間演算手段の詳細
な制御ブロック図。

【図６】図４の制御ブロックの空燃比補正係数設定手段
の詳細な制御ブロック図。

【図７】図１のエンジンの空燃比制御装置の制御フロー
チャート。

【図８】図６の制御ブロックの空燃比偏差修正手段の詳
細な制御ブロック図。

【図９】図１のエンジンの空燃比制御装置の空燃比等の
挙動を示す図。

【図１０】図１のエンジンの空燃比制御装置の他の空燃
比等の挙動を示す図。

【図１１】図１のエンジンの空燃比制御装置と従来方式
との空燃比等の挙動の差を説明した図。

【図１２】図１のエンジンの空燃比制御装置と従来方式
との他に空燃比等の挙動の差を説明した図。

【図１３】図１のエンジンの空燃比制御装置の遅れ時間
の測定方法を説明した図。

【符号の説明】

１…エンジン、６…空燃比センサ、７…制御ユニット、
８…インジェクタ、３０…遅れ時間演算手段、３１…空
燃比補正係数設定手段、３２…空燃比制御手段、３３…
空燃比偏差検出手段、３４…空燃比偏差修正手段、３８
…遅れ時間検出手段、３９…遅れ時間記憶手段、４０…
遅れ時間修正手段、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者紀村博史茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気ガス中の酸素濃度に応じた実空燃比
信号を出力する空燃比センサと、燃料を供給してから前
記空燃比信号が発生するまでの遅れ時間に関する値を運
転パラメータに応じて算出する遅れ時間演算手段と、前
記遅れ時間に関する値と前記実空燃比信号とに基づいて
前記実空燃比が目標空燃比となるように空燃比補正係数
を設定する空燃比補正係数設定手段と、前記空燃比補正
係数に基づいてエンジンに供給される混合気の空燃比を
制御する空燃比制御手段とを備えていることを特徴とす
るエンジンの空燃比制御装置。
【請求項２】前記空燃比補正係数設定手段は、前記目
標空燃比と前記実空燃比との空燃比偏差を検出する空燃
比偏差検出手段と、前記遅れ時間に関する値と前記空燃
比補正係数とに基づいて前記空燃比偏差を修正して修正
空燃比偏差を算出する空燃比偏差修正手段とを備え、前
記修正空燃比偏差に基づいて空燃比補正係数を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの空燃比制
御装置。
【請求項３】前記遅れ時間演算手段は、エンジンの回
転速度、負荷、吸入空気量の少なくともひとつの運転パ
ラメータに応じて前記遅れ時間に関する値を求めること
を特徴とする請求項１に記載のエンジンの空燃比制御装
置。
【請求項４】運転パラメータに応じて前記遅れ時間に
関する値を予め記憶しておく遅れ時間記憶手段を備え、
前記遅れ時間演算手段は、実際の運転パラメータに応じ
て前記遅れ時間記憶手段に記憶された値に基づき前記遅
れ時間に関する値を演算することを特徴とする請求項３
記載のエンジンの空燃比制御装置。
【請求項５】混合気の空燃比を変化させてから前記空
燃比信号が変化するまでの遅れ時間を検出する遅れ時間
検出手段と、該遅れ時間の検出結果に基づいて前記遅れ
時間に関する値を修正する遅れ時間修正手段を備えたこ
とを特徴とする請求項１記載のエンジンの空燃比制御装
置。
【請求項６】前記空燃比補正係数にリミッタを設けて
値を制限したことを特徴とする請求項１記載のエンジン
の空燃比制御装置。
【請求項７】排気ガス中の特定成分の濃度に応じた特
定成分濃度信号を出力する特定成分濃度センサと、燃料
を供給してから前記特定成分濃度信号が発生するまでの
遅れ時間に関する値を運転パラメータに応じて算出する
遅れ時間演算手段と、前記遅れ時間に関する値と前記特
定成分濃度信号とに基づいて特定成分濃度が目標濃度と
なるように空燃比補正係数を設定する空燃比補正係数設
定手段と、前記空燃比補正係数に基づいてエンジンに供
給される混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段とを
備えたことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
【請求項８】排気ガス中の酸素濃度に応じた実空燃比
信号を出力する空燃比センサにより実空燃比を検出し、
燃料を供給してから前記空燃比信号が発生するまでの遅
れ時間に関する値を運転パラメータに応じて算出し、前
記遅れ時間に関する値と前記実空燃比信号とに基づいて
実空燃比が目標空燃比となるように空燃比補正係数を設
定し、前記空燃比補正係数に基づいてエンジンに供給さ
れる混合気の空燃比を制御することを特徴とするエンジ
ンの空燃比制御方法。
【請求項９】排気ガス中の酸素濃度に応じた実空燃比
信号を出力する空燃比センサにより実空燃比を検出し、
実空燃比信号に基づいて空燃比が目標空燃比となるよう
に空燃比補正係数を設定し、前記空燃比補正係数に基づ
いてエンジンに供給される混合気の空燃比を制御する方
法において、エンジンの運転状態の変化等に伴って、前記空燃比補正
係数を更新する際に、少なくとも、燃料を供給してから
前記空燃比信号が発生するまでの遅れ時間よりも短い時
間内に前記更新を実質的に終了させることを特徴とする
エンジンの空燃比制御方法。
【請求項１０】排気ガス中の酸素濃度に応じた実空燃
比信号を出力する空燃比センサにより実空燃比を検出
し、実空燃比信号に基づいて空燃比が目標空燃比となる
ように空燃比補正係数を設定し、前記空燃比補正係数に
基づいてエンジンに供給される混合気の空燃比を制御す
る方法においてエンジンの運転状態の変化等に伴って、前記空燃比補正
係数を更新する際に、前記空燃比補正係数を設定するた
めの制御ゲインを初期に大きく設定し、順次減少させる
ことを特徴とするエンジンの空燃比制御方法。