JPS5847135A - 内燃機関の空燃比制御方法 - Google Patents

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に係シ、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
ンジンに用いるに好適な、排気ガスの二次空燃比から求
められる実空燃比と目標空燃比との偏差に応じて、混合
気の空燃比をフィードバック制御すると共に、フィード
バック制御時の実空燃比と予め設定され九混会気の基本
空燃比との偏差に応じて、咳基本空燃比を学資補正する
ようＫし九内燃機関の空燃比制御方法の改良に関する。

内燃機関、％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、その排気ガスの
二次空燃比を厳書に理論空燃比近傍に保持する必要がＥ
ｌその丸め、例えば、排気ガスの二次空燃比を検出する
空燃比センサと、混合気の空燃比を制御する空燃比制御
手段とを用いて、前記空燃比センサ出力の排気ガスの二
次空燃比から求められる実空燃比と目標空燃比との偏差
に応じて、前記空燃比制御手段を制御して、混合気の空
燃比をフィードバック制御すると共に１フイ一ドバツク
制御時の実空燃比と予め設定された混合気の基本空燃比
との偏差に応じて、該基本空燃比を学習補正するようＫ
した内燃機関の空燃比制御方法が提案式れている。この
ような空燃比制御方法によれば、エンジン運転状態を検
出するための各種センナの経時変化等に応じて基本空燃
比が学習補正されるので、常に、目標空燃比に近い基本
空燃比で空燃比制御手段が制御されることとなシ、基本
空燃比を固定した場合に比べて、ライ−ドパツク制゛御
による遅れの少ない嵐好な空燃比制御を行なうことがで
きるものである。従って従来は、前記のような空燃比制
御を、通常の運転状態だけでなく、アイドル時にも適用
していた。

これによｐ１吸入空気量を検出するエア７０メータの調
整子゛良、或いは、経時変化による汚れ等によシ生ずる
アイドル時の基本空燃比の変化が、アイドル時の燃費性
能、排気ガス浄化性能等に悪影響を及ばずことを防止す
ることができるものであるが、一方、制御幅が大でアイ
ドル回転が落着かず、エンジンのアイドル安定性が著し
く損なわれることがあるという問題点を生じてい九〇本
発明は、前記従来の欠点を解消丁−るべくなされ九もの
で、アイドル安定性を損うことなく、アイドル時の排気
ガス浄化性能及び燃費性能を確保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。

本発明は、排気ガスの二次空燃比から求められる実空燃
比と目標空燃比との偏差に応じて、混合気Ｏ空燃比會フ
ィードバック制御すると共に、フィードバック制御時の
実空燃比と予め設定嘔れた混合気の基本空燃比との偏差
に応じて、峡基本空燃比を学習補正するようにした内燃
機関Ｏ空燃比制御方法において、アイドル時に、前記フ
ィードバック制御時の実空燃比と前記基本空燃比Ｏ偏差
が所定範囲内となった時は、前記フィードバック制御を
停止するようにして、前記目的を達成したものである。

又、前記フィードバック制御を、エンジン温度が所定範
囲内にあシ、エンジン回転速度が所定範囲内にあシ、ア
イドル状態になってから所定時間以上軽沸しておシ、絞
）弁が全閉状態で、且つ、吸入空気量が比較的小さい所
定範囲内にあ）、且つ、前記フィードバック制御時の実
空燃比と前記基本空燃比の偏差が所定範囲内となった時
に、停止するようにし丸亀のである・ 以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する
・ 本発明に係る内燃機関の空燃比制御方法が採用された電
子制御エンジンの実施例は、第１図及び第２図に示す如
く、エンジン１ｏの吸気通路１２のエアクリーナ１４よ
シ下流側に配設され友、エンジンの吸入空気量を検出す
るためのエア７０−メータ１６と、該エアフシ−メータ
１６内に配設された、吸入空気温を検出する丸めの吸気
温セン？１８と、エンジン回転に応じて回転する軸２゜
１を有するディストリビュータ２０に内蔵され、エンジ
ン回転に応じてパルス信号を発生するクランク角センサ
２２と、工／ジンブロック２４に配設された、二ンジ／
冷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に配設式れた、アクセルペダルと連動して開閉
される吸気絞〕弁２８の開度及び開度変化速度を検出す
み丸めのスロットルポジシ目ソセンｔ３０と１Ｆｆｉガ
スの二次空燃比を検出する丸めの、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、触媒、例えば三元触触媒が充填さ
れた触媒コンバータ３４に６ｍ人する触媒流入ガス中の
残存酸素濃度を感知する酸素濃度センサ３６と、混合気
の空燃比を制御する丸めの、エンジン１０・の吸気マニ
ホルド４２内１１Ｃｔｌ＆料を噴射するインジェクタ４
４と、吸気通路１２の途中のサージタンク４６に配設さ
れた、アイドル時に前記吸気絞シ弁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
等から表るアイドル回転速度制御弁４８と、工ンジンの
吸入空気量とエンジン回転速度に応じて混合気の空燃比
が予め設定された基本空燃比となるような基本の燃料噴
射時間を算出すると共に、通常運転時は、算出された基
本の燃料噴射時間に対して、前記酸素濃度センサ３６の
出力から求め、られる実空燃比に応じて、実空燃比が目
標空燃比、例えば理論空燃比、と一致するよう空燃比フ
ィードバック補正を行なって、前記インジェクタ４４に
燃料噴射信号を出力すると共に、更に、フィードバック
制御時の実空燃比、即ち、目標空燃比と基本空燃比の偏
差に応じて、前記基本空燃比を学習補正し、一方、アイ
ドル時に、エンジン冷却水温度が所定範囲内にあシ、エ
ンジン回転速度が所定範囲内にあ）、アイドル状ｌｌＫ
なってから所定時間以上経過しておシ、絞シ弁２８が全
閉状態で、且つ、吸入空気量が比較的小さい所定範囲内
にあシ、且つ、前記フィードバック制御時の実空燃比と
前記基本空燃比の偏差が所定範囲内となった時は、前記
フィードバック制御を停止して、空燃比フィードバック
補正を行なうことなく前記インジェクタ４４に燃料噴射
信号を出力するデジタル電子制御回路５０とから構成さ
れているｏ　ｊｌｌＩ　１図において、５２は点火プラ
グであシ、第２図においす如く、エア７ｐ−メータ１６
、吸気温センサ１８、冷却水温センサ２６、酸素濃度セ
ンｔ３６、及び、バッテリ５４出力のアナログ信号をデ
ジタル信号に賓換する丸めの、！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、前記クランク角
センサ２２１スロツトルボジクヨン七ンｔ３０出力のデ
ジタル信号を入力すると共くい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
した信号に変換する、バッファ機能を有する入出力イン
タ−７エース回路６２と、水晶発振器６４ｍ＋を備えた
中央演算鵡理回路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峰り７０とから構成されている０
以下動作を説明′する。まず、デジタル電子制御回路５
０は、エアフローメータ１６出力の吸入空気量Ｑとクラ
ンク角センサ２２出力から算出嘔れるエンジン回転速度
Ｎによシ、次式を用いて燃料の基本噴射時間Ｔｐを算出
する０ Ｔｐ＝に１曾　・・・・・・・・・（１）ここでＫは係
数である。

更に、各センナ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シ、有効同期噴射
時間τ１を算出する０ ｒｌ＝’ｌ’ｐ＊／　（Ａ／Ｆ）　・／　（ＷＬ）　・
／　（ＴＨＡ）ｘ、（１＋ｆ（Ａ２Ｂ）＋／（ＡＥＷ）
−ｈ７”（ＯＴＰ月ｘ（１−／（Ｒ８））・・・・・・
・・・（２） ここで、ｆ（λ／Ｆ）は空燃比フィートノ（ツク補正係
数、／（ＷＬ）は暖機増量補正係数、／（ＴＨＡ）は吸
気温補正係数、／（ムＳＢ）は始動後増量補正係数、／
（ＡＦｆＷ）は暖機時加速増量補正係数、ｆ（ＯＴＰ）
はオーバーヒート（出力）増量係数、Ｉ（Ｒ８）は減量
係数である０ このようにして求められる有効同期噴射時間τ１に、次
式に示す如く、バッテリ電圧が低下し九際のインジェク
タ４４の応答遅れ時間に対、応する無効噴射時間ＴＶを
加えることによシ、同期噴射時間Ｔ＄を算出する０ １、＝　　丁１　＋τＶ　　・・・φ・−−−１（３）
この同期噴射時間τ＄に対応する燃料噴射信号ｄＥ。

４ｙジエクタ４４に出力され、工ンジｙ回転と同期して
インジェクタ４４が同期噴射時間τ島だけ開かれて、エ
ンジンの吸気！ニホルド４２内に燃料が噴射される。

本実施例における、基本空燃比を学資補正するための学
習補正用データは、第３図のようにして算出される。即
ち、まず、ステップＩＱＩで、エアフロメータ１６の検
出信号がら空燃比フィート。

パック制御２サイクルｍｂの吸入空気量の平均値Ｑを算
出する０ついで、ステップ１０２で、ステップ１０１の
２サイクルと同じ２サイクルにおける平均フィードバッ
ク空燃比の目標空燃比に対する偏差りを算出するＯこの
偏差りの単位は例えば−とし、目標空燃比に対して希薄
側の偏”差りは正、目標空燃比に対して過濃側の偏差り
は負とするＯ更に、ステップ１０３で、スＩットルポジ
ションセンサ３０の出力に応じて、絞シ弁２８が全閉状
態であるか否かが判別され、絞夛弁２８が全閉状態であ
る場合にはステップ１０４に進み、一方、絞シ弁２８が
開かれているときにはステップ１０５に進む０ステツプ
１０４では、吸入空気量の平均値Ｑがアイドル時に対応
する第１の領域Ｑｌ−Ｑ２（Ｑｌ＜Ｑ２）内にあるか否
かを判別し、第１の領域内にある場合Ｋａミステップ０
６に進み、一方、第１の領域内にない場合にはこのプロ
グラムを終了する＠ステップ１０６では、次式で示す如
く、第１の領域のために設けられているＭｌの記憶部Ｍ
１の学習補正用データＭ人と、偏差りの和の−を新たな
データＭＡとする。

このデータＭ人は、エンジンの運転を停止した時にクリ
アされる。ここで偏差りをそのｔｔ新たなデータＭＡと
せず、ＭＡ＋Ｄを新たなデータＭＡとしているのは、不
測の原因によ〕データＭムが全く関係のない値となるの
を防止して、データＭＡの信頼性を高めるえめである。

ステップ１０７では、第１の領域の丸めに設けられてｉ
る第１のカウｙ−タの値０１を１だけ加算する。この第
１のカウンタの値Ｏ１は１、工ンジ／の運転を停止した
時にクリアされる・絖いて、ステップ１０８では、第１
のカウンタの値Ｏ１が３以上であるか否かを判別し、０
１が３以上であればステップ１０９へ□進み−０１が３
未満であればプログラムを終了する。ステップ１０９で
は、第１の領域のデータの使用許可フラグＦＡを０から
ＩＫする。ζこで、フラグｐｈが１となっている状態は
、学習が進み、データＭＡが十分に信頼できる状態にな
ったことを意味している。

一方、ステップ１０５では、吸入空気量０平均値Ｑが、
エンジンの低負荷時に対応する第２の領域Ｑ３〜Ｑ４（
Ｑ２＜Ｑ３＜Ｑ４）内にあるか否かを判別し、第１の領
域内にある場合Ｋａミステップｌｌ０進み、一方、＃！
２の領域内にない場合に紘ステップ１１１に進む。ステ
ップ１１０，１１２．１１３．１１４は、前述のステッ
プ１０６．１０７．１０８．１０９に対応している。即
ち、ステップ１１０では、次式に示す如く、第２の領域
のために設けられている第２の記憶部Ｍ２の学習補正用
データＭＢと、偏差りとの和の１を新たなデータＭＢと
する。

このデータＭＢは、エンジンの運転を停止した時にクリ
アされる。゛ついで、ステップ１１２では、第２の領域
のために設けられてｂる第２のカウンタの値０２を１だ
け加算する０この第、２のカラン１０値０２は、エンジ
ンの運転を停止した時にクリアされる。更に、ステップ
１１３では、第２のカウンタの値０２が３以上であるか
否かを判別し、０２が３以上であればステップ１１４へ
進み、０２が３未満であればこのプログラムを終了する
０ステツプ１１４では、第２の領域のデータの使用許可
フラグＦＢを０から１にする０ 又、ステップ１１１で杜、吸入空気量の平均値ｑｌが、
ニンジンの高負荷時に対応する第３の領域Ｑ５〜Ｑ６（
Ｑ４＜Ｑ５＜Ｑ６）内にあるか否・かを判別し、第３の
領域内にある場合にはステップ１１５へ進み、一方、第
３の領域内にない場合にはこのプログラムを終了する０
ステツプ１１５．１１６．１１７．１１８は、前述のス
テップ１０６．１０７．１０８．１０９にそれぞれ対応
しているＯ即ち、ステップ１１５では、次式に示す如く
、第３の領域のために設けられている第３の記憶部Ｍ３
の学習補正用データＭＯと、偏ｉＤとの和のｉを新九表
データＭＯとする。

このデータＭＯｄ、エンジンの運転を停止した時にクリ
アされる◎ついで、ステップ１１６では、第３の領域の
ために設けられている第３のカラ／りの値０３を１だけ
加算する。この第３のカウンタの値ＯＳａ、エンジンの
運転を停止した時にクリアされる。更に、ステップ１１
７では、ＩＫ３のカラ／りの値０３が３以上であるか否
かを判別し、Ｃ３が３以上であればステップ１１８へ進
み、０３が３未満であればこのプログラムを終了７る。

ステップ１１８では、第３の領域のデータの使用許可フ
ラグＦＣをＯから１にする。

このようＫして算出された学習補正用データＭＡ、ＭＢ
、或いはＭＯを用いて、例えば、吸入空気量を学習補正
していくことによシ、基本空燃比を学習補正して、目標
空燃比に近い基本空燃比の燃料噴射時間を得ることがで
きる。

前記のように１吸入空気量の学習補正を、吸入空気量の
平均値ＱＫ応じて、アイドル時、低負荷時、高負荷時の
各領域の学習補正値に基いて行なうようＫした場合は、
きめこまかな学習補正が行なわれる。なお、吸入空気量
の平均値に拘らず、学習補正を一括して行りうことも可
能である〇本発明におけるアイドル時のフィードバック
制御の停止は、次のようにして行なわれる。即ち、第４
図に示す如く、まず、エンジン冷却水温ＴＨＷが所定範
囲、例えば７０＠〜９５℃内にあるか否かがステップ２
０１で判別される・エンジン冷却水温Ｔ、ＨＷが７０℃
〜９５℃の範囲内にある場合には、ついで、エンジン回
転速度ＮＥが所定範囲１例えば５５０〜７００−の範囲
にあるか否かがステップ２０２で判別される。エンジン
回転速度ＮＥがｓ５０〜７００−の範囲内にある場合に
は、］！！に、ステップ２０３で４、アイドル状態にな
ってから所定時間、例えば１５秒以上経過したか否かが
判別式れる０アイドル状態となってから１５秒以上経過
した時、即ち、学習補正が成る騙度行なわれた状態にあ
る時には、ステップ２０４で、前記第１の領域（アイド
ル時）のデータＭＡの使用許可フラグ１人が１であるか
否かが判別てれる〇第１の領域のデータＭＡの使用許可
フラグＦＡが１となっている時、即ち、ｊｇｉの領域の
データＭ人が十分信頼性のあるデータとなっている時に
は亀ステップ２０５で、フィードバック制御時の実空燃
比、即ち、目標空燃比と学習補正されている基本空燃比
との偏差Ｘ（第Ｓ図）に対応する学習補正用データＭＡ
の絶対値が所定範囲内、例えばｌ−未満であるか否かが
判別される。データＭＡの絶対値が１−未満である場合
には、学習補正された基本空燃比が十分目標空燃比に近
づいているので、アイドル安定性を優先嘔せて、ステッ
プ２０６で空燃比フィードバック制御を停止して開ルー
プ制御とする０この際において、基本空燃比を、その時
の基本空燃比に固定して開ループ制御を行なうだけでな
く、例えば、基本空燃比を、その時の基本空燃比から強
制的に希薄側或いは過濃側に所定菫、例えば５％ずらし
た値によル開ループ制御を行なう事も可能である〇 一方、前記ステップ２０１．２０２．２０３．２０４．
２０５のいずれかの条件が満足されない場合には、二／
ジ／が十分な安定状態に達していないと判断して、空燃
比制御を優先させ、従来と同様の空燃比フィードバック
制御（閉ループ制御）を行なう（ステップ２０７）。

なお前記のようにして空燃比フィートノ（ツク制御を停
止した際には、所定の時間経過毎に実空燃比の変動状態
を監視し、著しく実空燃比が変動した場合には、再び空
燃比フィートノ（ツク制御を再開して、基本空燃比を学
習補正するＯ 本実施例にかける、アイドル進行状態と基本空燃比の変
化状態及び−空燃比制御状態の関係の一例を第５図に示
す。

なお前記実施例は、本発明を、電子制御燃料噴射装置を
備えた電子制御エンジンに適用したものであシ、若干の
プルグラムの追加によシ十分なアイドル性能が期待でき
る亀のであるが、本発明の適用範囲はこれに限定されず
、電子制御燃料噴射装置のみを備えた内燃機関、或いは
気化器等管備えた一般の内燃機関にも同様に適用可能で
ある０以上説明し九通）、本発明によれば、アイドル安
定性を損うことなく、アイドル時の排気ガス浄化性能及
び燃費性能を確保できるという優れた効果を有する０

【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
用石れた電子制御エンジンの実施例の全体構成を示す、
一部ブロック線図を含む断爾図、第２図は、前記実施例
における、デジタル電子制御回路の回路構成を示すブ日
ツク線図、第３図は、同じく前記実施例における、基本
空燃比を学習補正するための学習補正用データの算出方
法を示す流れ図、第４図は、同じく前記実施例における
、本発明によるアイドル時のフィードバック制御を停止
する方法を示す流れ図、第５図は、同じく前記実施例に
おける、アイドル進行状態と基本空燃比の変化状態及び
空燃比制御状態の関係の一例を示す線図である・ １０−・・エンジン、１６・・・エアフロメータ、２２
−・・り２ンク角センサ、 ２６・・・冷却水温センサ、２８・・・吸気絞ル弁、３
０・・・スロットルポジシロンセンナ、３６・・・酸素
濃度センナ、４４・・・インジェクタ、５０・・・デジ
タル電子制御回路・ 代通人　　高　矢　　　論 （ほか１名）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　排気ガスの二次空燃比から求められる実空燃
   比と目標空燃比との偏差に応じて、混合気の空燃比をフ
   ィードバック制御すると共に、フィードバック制御時の
   実空燃比と予め設定された混合気の基本空燃比との偏差
   に応じて、絨基本空燃比を学習補正するようにした内燃
   機関の空燃比制御方法において、アイドル時に、前記フ
   ィードバック制御時の実空燃比と前記基本空燃比の偏差
   が所定範囲内となった時は、前記フィードバック制御を
   停止するようにしたことを特徴とする内燃機関の空燃比
   制御方法。
2. （２）　　前記フィードバック制御を、エンジン温度が
   所定範囲内に６６、エンジン回転速度が所定範囲内にあ
   シ、アイドル状態になってから所定時間以上軽遇してお
   シ、＃ｌｌり弁が全閉状態で、且つ、吸入空気量が比較
   的小さい所定範囲内にあり、且つ、前記フィードバック
   制御時の実空燃比と前記基本空燃比の偏差が所定範囲内
   となった時に、停止するようにした特許請求の範囲第１
   項に記載の内燃機関の空燃比制御方法。