JPS58152147A

JPS58152147A - 内燃機関の空燃比制御方法

Info

Publication number: JPS58152147A
Application number: JP3606882A
Authority: JP
Inventors: Takehisa Yaegashi; 八重樫　武久; Toshimi Murai; 村井　俊水; Hiroyuki Domiyo; 道明　博之; Hiroki Matsuoka; 松岡　広樹; Yukio Kinugasa; 衣笠　幸夫
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1982-03-08
Filing date: 1982-03-08
Publication date: 1983-09-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、内燃機関の空燃比制御方法Ｋｉり、特に、三
元触媒を用いて排気ガス浄化対策が細された自動車用エ
ンジンに用いるＯＫ好適な、触媒流入ガスの二次空燃比
を感知する空燃比センサと。

混合気或いは触媒流入ガスの空燃比を制御する空燃比制
御手段とを用い、前記空燃比センサの出力に対して積分
を含む処理を施すことによって得られる帰還制御信号に
より＃配交燃比制御手段を帰還制御して、混合気或いは
触媒流入ガスの空燃比を目標空燃比とするようにし次内
燃機関の空燃比制御方法の改良に関する。

内燃機関、特に、三元触媒を用いて排気ガス浄化対策が
施された自動車用エンジンにおいては、触媒流入ガスの
二次空燃比を厳密に理論空燃比近傍に保持する必要があ
り、そのため、例えば、排、気ガス中の残存酸素製置か
らその二次空燃比を感知する酸素製置センサからなる空
燃比センサと。

燃料噴射量を制御することＫよって混合気の空燃比を制
御する電子制御燃料噴射装置からなる空働比制御手段と
を備え、前記空燃比センサの出力に対して積分を含む処
理を施すことによって得られる帰還制御信号により、前
記電子制御燃料噴射装置の燃料噴射量を帰還制御して、
触媒流入ガス中の残存酸素濃度を、理論空燃比の混合気
を燃焼させた場合の残存酸素ｆＩｋｒｔＬと等しくする
ようにしたものが実用化されている。

このような空燃比制御方法において、前記空燃比センサ
の出力に対して積分を含む処理を施す際に用いられる積
分定数を、エンジン回転速度に比例させて増減させる方
法が”Ｊ・案されており、このような方法によれば、エ
ンジン回転速度に拘らず積分定数を一定値とした場合に
比べて、帰還制御信号の振幅がほぼ一定となり、空燃比
を、三元触媒が有効に機能する範囲に保持するのが容易
であるという特徴を有する。しかしながら従来は、前記
積分定数に制限を設けていながったため、特にエンジン
の高速回転域で積分定数が大きくなりすぎ、帰還制御信
号の周波数が高くなりすぎると共に振幅が広がりすぎて
、空燃比が、三元触媒が奪還制御信号の位相がずれてし
まって、排気ガスを有効に浄化することができなくなる
場合があっ九。

このような欠点を解消するべく、積分定数を一率に小と
することも考えられるが、この場合には。

特にエンジンの低中速回転域で、帰還制御信号の周期が
長くなりすぎ、有効な排気ガス浄化が行われなくなると
いう問題点を有した。

本発明に、前記従来の欠点を解消するべくなされたもの
で、帰還制御信号の振幅をほぼ一定として、空燃比を、
三元触媒が有効に使える範囲に容易に保持できると共に
、エンジン高速回転域において積分定数が過大となるこ
とによって生じる排気ガス浄化性能の低下を防止するこ
とができる内燃機関の空燃比制御方法を提供することを
目的とする。

本発明に、触媒流入ガスの二次空燃比を感知する空燃比
センサと、混合気或いは触媒流入ガスの空燃比を制御す
る空燃比制御手段とを用い、前記空燃比センサの出力に
対して積分を含む処理を總丁ことによって得られる帰還
制御信号により！１１１紀空燃比重御手段を帰還制御し
て、混合気或いは触媒流入ガスの空燃比を目標空燃比と
するようにした内燃機関の空費比制御方法において、前
記空燃比センサの出力に対して積分を含む処理を施す際
に用いられる積分定数を、エンジン回転速度に比例させ
て増減させると共に、前記積分定数に上限値を設けるこ
とによって、前記目的を達成したものである。

又、＃紀積分定数に、上限値だけでな（、下限値も設け
ることによって、エンジン高速回転域における積分定数
の過大によって生じる排気ガス浄化性能の低下だけでな
く、エンジン低速回転域において積分定数が過小となる
ことによって生じる排気ガス浄化性能の低下も防止でき
るようにしたものである。

以下図面を参照して、本発明に係る空燃比制御方法が採
用された。自動車用エンジンの・電子制御燃料噴射装置
の実施例を詳細に一説明する。

本実施例は、第１図及び第２図に示す如く、エンジン１
０の吸気通路１２のエアクリーナ１４より下流側に配設
された、エンジンの吸入空気流量を検出するためのエア
フローメータ１６と、該エアフローメータ１６内に配設
された。吸入空気温を検出するための吸気温センサ１８
と、エンジン回転に応じて回転する軸２０ａを有するデ
ィストリビュータ２０に内蔵され、エンジン回転に応じ
たパルス信号を発生するクランク角センサ２２と。

エンジンブロック２４に配設された、エンジン？ｔ？ｒ
却水温を検出するための冷却水温センサ２６と。

吸気通路１２に配設され念、アクセルペダル２７と連動
して開閉される絞り弁２８の間質を検出するための、絞
り弁全閉状態を検出するアイドルスイッチを含むスロッ
トルセンサ３０と、混合気の燃焼によって形成された排
気ガスが流入する排気マニホルド３２の下流側に配設さ
れた、三元触媒が充填された触媒コンバータ３４に流入
する触媒流入ガス中の残存酸素濃度から触媒流入ガスの
二次空燃比を感知するための酸素濃度センサ３６と、エ
ンジン１０の吸気マニホルド４２内に燃料を噴射するた
めのインジェクタ４４と、吸気通路１２の途中のサージ
タンク４６に配設され念、アイドル時に前記吸気絞り弁
２８をバイパスする空気流量を制御するための、パルス
モータ、電磁作動弁等からなるアイドル回転速度制御弁
４８と、エンジンの吸入空気流量とエンジン回転数に応
じて基本の燃料噴射時間を算出すると共に、算出された
基本の燃料噴射時間に対して、前記酸素１ｕｌｌ：セン
サ３６の出力に対して積分を含む処理を施すことによっ
て得られる帰還制御信号により空燃比帰還補正を行ない
、前記インジェクタ４４に燃料噴射信号を出力するデジ
タル制御回路５０とを備えた自動車用エンジン１０の電
子制御燃料噴射装置において、前記デジタル制御回路５
０内で、前記酸素製置センサ３６の出力に対して積分を
含む処理を施す際に用いられる積分定数を、通常運転状
態では、エンジン回転速度に比例させて所定範囲内で増
減させ、一方、アイドル運転状態でに、所定の一定値と
するようにしたものである。

図において、５２は点火プラグ、５４はバッテリである
。

前記デジタル制御回路５０は、纂２図に詳細に示す如く
、エアフローメータ１６、吸気温センナ１８、冷却水温
センサ２６、酸素濃度センサ３６、及び、バッテリ５４
出力のアナログ信号をデジタル信号に変換するための、
マルチプレクサ機能を有するアナログ−デジタル変換器
６０と、＊紀りランク角センサ２２及びスロットルセン
サ３０出力のデジタル信号を入力すると共に、演算結果
をインジェクタ４４及びアイドル回転速度制御弁４８に
出力するのに適し九信今に変換する、バッファ機能を有
する入出力インターフェース回路６２と、水晶発振器６
４ｇを備えた中央演算処理回路６４と、リードオンリー
メモリ６６と、ランダムアクセスメモリ６８と、電源バ
ックアップ用のランダムアクセスメモリ７０とから構成
されている。

以下作用を説明する。

まず、デジタル制御回路５０は、エアフローメータ１６
出力の吸入空気量Ｑとクランク角セ／１２２出力から算
出されるエンジン回転速ＩＩＮＥにより１次式を用いて
燃料の基本噴射時間Ｔｐを算出する。

Ｔ、＝Ｃ，」し　　・・・・・・・・・・・・（１）Ｎ
ＥここでＣは係数である。

更に、酸素濃質センサ３６を含む各センサからの信号に
応じて、次式を用いて前記基本噴射時間Ｔｐ　を補正す
ることにより、有効噴射時間τ、を算出する。

τ＋＝　Ｔｐ−Ｆ　Ａ　Ｆ−Ｆ　　　・・・・・・・・
・・・・　（２）ここで、ＦＡＦは、空燃比帰還補正を
行うための空燃比補正係数、Ｆは、他の補正を行うため
の補正係数を代表的に表したものである。

このようにして求められる有効噴射時間τ１に、次式に
示す如く、バッテリ電圧が低下した際のインジェクタ４
４の応答遅れ時間に対応する無効噴射時間τＶを加える
ことにより、同期噴射時間τＳを算出する。

τＳ−τ、＋τＶ　　・・・・・・・・・・・・（３）
この同期噴射時間τｓＫ対応する燃料噴射信号が、イン
ジェクタ４４に出力され、エンジン回転と同期してイン
ジェクタ４４が同期噴射時間τＢだけ開かれて、エンジ
ンの吸気マニホルド４２内に燃料が同期噴射される。

本実施例における空燃比帰還補正は次のようにして行わ
れる。

即ち、まず、前記スロットルセンサ３０のアイドルスイ
ッチの状態、及び、前記クランク角センサ２２の出力か
ら求められるエンジン回転速［ＮＥに応じて、第３図に
示すようなメインルーチンにより、回転割り込み毎に空
燃比補正係数ＦＡＦに加算或いは減算される量Ｋ（積分
定数に対応）を求める。具体的には、まず、スラップ１
０１で。

前記スロットルセンサ３０のアイドルスイッチがオンで
あるか否かを判定する。１判定結果が正である場合には
、アイドル運転状態であるので、ステップ１０２に進み
、アイドル時に適した一定値ＫＩをその時のエンジン回
転速ｆＮｇで除した値に上を１回転毎の加（減）算分に
として、このプロＥダラムを終了する。

一方、前出ステップ１０１における判定結果が否である
場合には、ステップ１０３に進み、エンジン回転速ｆＮ
Ｅが、積分定数の上限値に対応する比例上限回虻速度Ｎ
ＥＵ未満であるが否かを判定する。判定結果が否である
場合には、ステップ１０４に進み、比例範囲の定数ＫＭ
に比例上限回転速ｇＮＥＵを乗じ、更に、その時のエン
ジン回転速ｆＮＥで除した値ＫＭ×ＮＥＵ　を、１回転
毎Ｅの加（減）部分にとして、このプログラムを終了する。

一方、前出ステップ１０３における判定結果が正である
場合には、ステップ１０５に進み、エンジン回転速［Ｎ
Ｅが、積分定数の下限値に対応する比例下限回転速［Ｎ
ＥＬを超えているが否がを判定する。判定結果が否であ
る場合には、ステップ１０６に進み、比例範囲の定数Ｋ
Ｍに比例下限回転速［ＮＥＬを乗じ、更に、その時のエ
ンジン回転速度ＮＥで除した値ＫＭｘΣＥＬを、１回転
Ｅ毎の加（減）部分にとして、このプログラムを終了する
。

一方、前出ステップ１０３及び１０５における判定結果
がいずれも正である場合・Ｋは、エンジン回転速ｆＮＥ
が比例範囲内にあるので、ステップ１０７に進み、比例
範囲の定数ＫＭｔ−１回転毎の回転域）部分にとして、
このプログラムを終了する。

ｗ、３図に示すようなメインルーチンにより求められた
１回転毎の加（減）部分Ｋを用いた空燃比補正係数ＦＡ
Ｆの積分部分の算出は、第４図に示すような１回転割り
込みルーチンによって行われる。即ち、ｔずステップ１
１ｏにおいて、酸素濃質センサ３６の出力がリッチであ
るが否かを判定する。判定結果が正である場合には、ス
テップ１１１に進み、その時の空燃比補正係数ＦＡＦか
ら、１回転毎の加（減）部分Ｋを減算した値を。

新たな空燃比補正係数ＦＡＦとして、このプログラムを
終了する。

一方、前出ステップ１１０における判定結果が否である
場合、即ち、酸素濃度センサ３６の出力かり一ンである
場合には、ステップ１１２に進み。

その時の空燃比補正係数ＦＡＦに、１回転毎の加（滅）
部分Ｋを加算した値を御所たな空燃比補正係数ＦＡＦと
して、このプログラムを終了する。

なお第４図は、空燃比補正係数ＦＡＦの積分部分を算出
するためのプログラムを示したものであり、スキップ等
を行う部分については、従来と同様であるので説明を省
略している。

本実施例におけるエンジン回転速度と積分定数及び１回
転毎の加（減）算■の関係を第５図に。

又、実際の運転状態における。空燃比補正係数、積分定
数、エンジン回転速度、アイドルスイッチ出力の関係の
一例を第６図に、実線で示す。第５図及び第６図から明
らかなように、エンジン回転速度が非常に高い場合成い
に低い場合においては、積分定数が、その比例範囲の上
限値と同一の一定値ＫＭＸＮＥＵ、或いに、比例範囲の
下限値と同一の一定値ＫＭＸＮＥＬとなるので、積分定
数が過大成いに過小となることがなく、良好な排気ガス
浄化性能を得ることができる。これに対して従来に、第
５図に破ＩＩＩＡで示す如く、積分定数がエンジン回転
速度に比例して、ニンジン高速回転域では過大になり、
エンジン低速回転域では過小となっていたので、このよ
うな運転域で良好な排気ガス浄化性能を得ることができ
なかったものである。

又、アイドルスイッチがオンとなった時刻ｔ１〔第６図
）以降は、積分定数が、＠５図に一点鎖線Ｂで示すよう
な、アイドル状態に適した所定の一定値ＫＩとされるの
で、ファストアイドル等に拘らず空燃比変動が大となる
ことがなく、良好なアイドル運転状態を維持することが
できる。これに対して従来は、特に７アストアイドル等
によりアイドル回転装置が高められる低温アイドル時Ｋ
。

空燃比変動が大となって、アイドルハンチングを引き起
こすことがあつ念ものである。

本実施例においては、積分定数に上限値を設けるだけで
なく、下限値も設けるようＫしているので、エンジン高
速回転域だけでなく、エンジン低速回転域に卦いても、
良好な排気ガス浄化性能を得ることができる。なお、エ
ンジン低速回転域における排気ガス浄化性能の低下が問
題とならない場合には、積分定数の下限値を省略し、上
限値だけを設けることも可能である。

又１本実施例においては、アイドル運転状態では、積分
定数を所定の一定値とするようにしているので、ファス
トアイドル等により低温時にアイドル回転連間が、前記
比例上限回転速１ｆＮＥＵ未溝の所定回転速度迄高めら
れた場合でも、アイドルハンチングを引き起こすことが
なく、良好なアイドル運転状Ｍを維持することができる
。なお、アイドルハンチングが問題とならない場合には
、アイドル運転状態でも１通常運転状態と同じ制御を行
５ことが可能である。

？ｉＪ記実施例においては１本発明が、電子制御燃料噴
射装置を備えた自動車用エンジンに適用されてい九が、
本発明の適用範囲はこれに限定されず、例えば、空燃比
制御手段を、混合気を形成するための燃料通路或いはエ
アーブリード通路の有効面積を制御することにより、或
いは、排気ガスに混入される二次空気の流量全制御する
ことにより。

混合気或いは触媒流入ガスの空燃比を制御する制御電磁
弁とすることによって１本発明を、電子制御燃料噴射装
置を備えない一般の内燃機関にも同様に適用することが
可能である。

以上説明した通り、本発明によれば、帰還制御信号の振
幅をほぼ一定として、空燃比を、三元触媒が有効に使え
る範囲に容易に維持できると共に、エンジン高速回転域
における積分定数過大による排気ガス浄化性能の低下を
防止することがてきるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明に係る内燃機関の空燃比制御方法が採
用された自動車用エンジンの電子制御燃料噴射装置の実
施例の構成を示すブロック線図。第２図は、前記実施例で用いられているデジタル制御回
路の構成を示すブロック線図、纂３図扛、同シく、スロ
ットルセンナのアイドルスイッチとエンジン回転速ｆＫ
応じて１回転ＩＲ９込み毎に加算又は減算する量を決定
するためのメインルーチくを示す流れ図、１１４図は、
同じく、空燃比補正係数の積分部分を決定するための回
転割り込みルーチンを示す流れ図、第５図は、同じく前
記実施例における。エンジン回転速度と積分定数及び１
回転毎の加Ｃ減）算量の関係を示す線図、第６図は、同
じく、空燃比補正係数、積分定数、エンジン回転速ｌ及
びアイドルスイッチ出力の関係を示す線図である。ｌＯ・・・エンジン、１６・・・エアフローメータ。２２・・・クランク角センサ、２８・・・絞り弁。３０・・・スロットルセンサー３４・・・Ｗｉｔ媒コア
バー１．３６・・・酸素濃度センサ、４４・・・インジ
ェクタ、５０・・・デジタル制御回路。代理人　　高　矢　　　論（ほか１名）第２図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　触媒流入ガスの二次空燃比を感知する空燃比
センサと、混合気或いは触媒流入ガスの空燃比を制御す
る空燃比制御手段とを用い、前記空燃比センサの出力に
対して積分を含む処理を施すことによって得られる帰還
制御信号により前記空燃比制御手段を帰還制御して、混
合気或いは触媒流入ガスの空燃比を目標空燃比とするよ
うにした内燃機関の空燃比制御方法において、前記空燃
比センサの出力に対して積分を含む処理を施す際に用い
られる積分定数を、エンジン回転速度に比例させて増減
さ讐ると共に、前記積分定数に上限値を設けたことを特
徴とする内燃機関の空燃比制御方法。
（２）前記積分定数に、上限値だけでな（、下限値も設
けられている特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の
空燃比制御方法。