JPS60195340A - 内燃機関の燃料供給量制御方法 - 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】 し技術分野］ 本発明は酸素センサ（以下、０２Ｉ？ン１）とも呼・Ｓ
ｏ）を用いる内燃機関の燃料供給哨制御方法に関し、特
に０２センザ特性のバラツキや杆部変化に伴うエミッシ
ョンバラツキを吸収づる内燃機関の燃料供給ｆｆｉ　１
ｌｉｌｌ　ｌｉｔ方法に関Ｊる。

［従来技術１ 従来より、内燃機関の）Ｒ気公害対策としτ刊気中の一
酸化炭素、炭化水素おＪ、び窒素酸化物を同時に浄化づ
るための三元触媒が用いられてさた。

そして、この三元触媒の浄化率を向」−さＵるため酸素
センサ（以下０２センザと略り）にＪ−りＩｌｌ気ガス
中の残留酸素ｌ１１度を検出し吸気系の空燃比を１１【
定づることにより、その空燃比を理論空燃比に１１ｉ制
御している。

吸気系の空燃比を理論空燃比３ＪＬ傍に制御づるにあた
っては、例えば、吸入空気量とＵ開回転数ＮＦとによっ
て定まる基本燃ｒ１噴射時間τｐに、０２センサのリー
ン・リッチ信号をフィードバック積分定数に基づいて比
例積分して１りられる第１図に示づ空燃比フィードバッ
ク補正係数ＦＡＦを、型枠して燃料１射時間ＴＡＵをめ
、この燃料囁銅時間ＴＡＵを用いて燃料噴射弁を開閉制
御することににり行なわれている。

そして、図中、矢印Ｘで示されるリーン・リッチ信号が
リーンからリッチに移行覆る際のＦＡＦの低下をリーン
スキップといい、矢印Ｙで示されるリーン・リッヂ信号
がリッチからリーンに移行する際のＦＡＦの上昇をリッ
チスキップという。

前述した如く、ＦＡＦは運転条イ１に応じてｉ口’に式
等により設定された積分定数によりリーン・リッヂ信号
からめられる。例えば図中Ｆで示す如くリーン・リッチ
信号がリッチからり一ンになった時、リーン・リッチ信
号は積分定数に基づいて１分開始され、ＦＡＦは直線的
に増加づる。また図中Ｇで示す如く、リーン・リッチ信
号がリーンからリッチになった時、リーン・リッチ信号
は積分定数に基づいて積分され、当該積分値にて減ｎさ
れＦＡＦは直線的に減少する。これらの場合、積分定数
を予め設定づることによりＦＡＦの変化率が設定され、
燃料噴射時間「△Ｕが制御される。

このように０２セン４ノから出力されるリーン・リッチ
信号に基づいてフィードバックを行い、空燃比を制御す
るシステムについては、三元触媒の１７１気浄化性能を
充分に発揮１べく、０２ｔ？ンリ（ｉＴｉ　’＞号敗延
時間、フィードバック積分定数、制御信号のスキップ値
等の条件設定が行われていた。尚、制御Ｉ　（ｎ　丹の
スキップ値とは、図中］−１で示す（！ＩＩす、予め定
められたスキップ時のＦＡＦの上５１分または下降力で
ある。

ところが、これらの条ｆ′１設定は設ｂ１中心値的１）
性、つまりある程度のバラツキを持っ／ｊ特性データに
おける中心値的特性をイｉ″ｇる０２セン４ノに基づい
て定めれている。この場合、０２センリ−特性のバラツ
キや経時変化に対して修正がなされておらず、三元触媒
浄化性能を充分に発揮できないため、排気エミッション
の悪化を招くという欠点があった。

また上記システムにおいて、Ｑ２Ｉ？ン→ノ特）１のず
れを検出リベく、該特性ずれを判定づる判定レベルを設
け、判定レベルが常に同一であるｌ１ｉｌ制御が考えら
れる。しかし、常に判定レベルが変わらないため全運転
状態において充分な制御が行われず、特に高負向時の櫟
関状態においては、フィードバック周Ｊ’ｌＪ　Ｔが低
負荷時に比べて短くなるため、リーン・リッヂイＳ＠に
よるリーン・リッヂずれの判別が困ガであるという問題
もあった。

［発明の目的］ 本発明の目的は０２センυ特性と密接な相関関係を有す
るフィードバック周期Ｔを検出づることによってＯｚｔ
ンυ持性のバラツキや経時変化を補正し、フィードバッ
ク周ＩＩＩＩＴから粘度良く、０２Ｉ？ン勺特竹を感知
し、０２センザ特竹のバラツキや経時変化を充分吸収し
て常に最適な空燃比を確保し、良好なエミッション性能
を保持し１９る内燃機関の燃利供給聞制御方法を提供づ
ることにある。

［発明の構成Ｊ そこで、かかる目的を達成Ｊる為になされた本光明の構
成は、第２図の基本的（ｊ４構成に承り如く、（Ｐｌ）
内燃機関の排気系に備えた酸系セン９のリーン・リッヂ
信号の出力及びその周期を検出し、 （Ｐ６）該出力に基づき、予め設定した空燃比となるよ
う内燃機関への燃料供給且をノイードバック制御すると
ともに、 （Ｐ２）内燃機関の運転状態を検出し、（Ｐ４）該運転
状態に対応して予め設定されｌＪフィードバック目標出
力周期又は上記酸素センサの目標出力円ＩＩと実測され
た出力周期との偏差をめ、 （１）　５　’）該偏差に応じて、燃わ１惧給ｎ）を補
正し、上記酸素センサの出力周期を修正づる内燃機関の
燃料供給ｆｆｉ　ＩＩＪＩ１１方法であって、（Ｐ３〉
内燃機関の運転状態に対応して予め設定されたフィード
バック目標高ツノ周１！Ｑ又はＦ）素しンサの目標出力
周期を有し、当該目標出力周期の増減率が、運転状態に
応じて変化づる関係で・あることを特徴と覆る内燃機関
の燃料供給吊制御Ｉｊ法を要目としている。

以下に本発明を実施例を挙げて図面と其に説明づる。

［実施例］ 第３図は実施例に係る車両用内燃ｍ関及びその周辺装置
を表わＪ゛概略系統図である。１０はエンジン（内ｖ６
機関〉、１１はエンジンの各気筒に設置）られ／、、：
　点火プラグ、１２はピストン、１３は排気バルブ、１
４は排気マニホールド、１５は排気マニホールド１４に
備えられ、排ガス中の残存酸素１１度を検出づる酸素セ
ンサ、１６は吸気バルブ、１７は各気筒の吸気マニホー
ルド１８に対し′１．それぞれ説りられ燃料を噴射Ｊる
燃料噴射弁、１９は燃料噴射弁１７へ燃料タンク２０よ
り燃＄３１を加圧してを送る燃料ポンプ、２１は吸気マ
ニホールド１８に接続されて吸入空気の脈動を吸収りる
サージタンク、２２はサージタンク２１とＪ−アクリー
ナ２３を結ぶ空気通路としての吸気管、２４は吸気管２
２に備えられたスロワ１〜ルバルブ、２５番よスロット
ルバルブを間開するアクセルペダル、２６はスロットル
バルブ２４の１ｔｆｌ　ＩＱを検出ηるスロットル１７
１度センザ、２７は吸気管２２に備えられ、吸入空気ｍ
を測定するエアフ［１メータ、２８はエンジン１０の冷
却水温を検出づる水温セン（ｙをそれぞれ表わしている
。

また、３０は点火コイルを備え点火に必要な高電圧を出
力づるイグナイタ、３１は図示していないクランク軸に
連動し上記イグナイタ３０で発生した高電圧を各気筒の
点火プラグ１１に分配供給づるディストリビュータ、３
２　Ｇ；Ｌディスリビ］−タ３１内に取り付りられ、デ
ィストリビュータの１回転、即ちクランク軸２回転に２
４発のパルス信号を出力Ｊるクランク角センサ、３３は
ディストリピコ−９３１０１回転に１光のパルス（、’
ｉ　Ｆ３を出力づる気筒判別センサーを表ね１．５０は
各セン１）からの信号に暴づいて燃料噴用頓、点火時ｌ
ｖｌ等の演算を行う演算制御回路である。

第４図は演算制御回路５０とてのＩ！Ｉ連部弁部分ブロ
ック図を表わしている。

５１は各センサより出ツノされるデータを制御プログラ
ムに従って入力及び演算すると共に、各種装置を作動制
御等Ｊるための処理を行なうセントクルプロセッシング
１ニツト（以下、単にＣＰＵと呼ぶ。）、５２は制御プ
ログラム及び初期デ二夕が格納されるリードメンメモリ
（以下、単にＲＯＭと呼ぶ。）、５３は演算制御回路５
０に入力されるデータや演算制御に必要なデータが一時
的に読み自きされるランダムアクセスメモリ（以下、単
にＲＡＭと呼ぶ。）、５４は各センυの出力信号をＣＰ
Ｕ５１に選択的に出ノ〕するマルチプレクリ、５５はア
ナログ信号をデジタル信号に変換する△１０変換器、そ
して５Ｇはクランク角センサ３２、気筒判別ヒンジ３３
の出力信号の波形を整形づる波形整形回路を表わし、セ
ンサ信号は波形整形回路５６から入カポ−１へ５７を介
してＣＰＵ５１に送られる。５８【よＣＰＵ５１からの
制御信号を後述づる駆動回路へ出力づる出力ボートであ
る。

また、５９はクランク角センサ３２及び気筒判別セン（
）３３からの信号に基づいて、後述する制御プログラム
の！Ｉ！１１！Ｉ！を所定間隔ごとに実行１１るための
実行タイミングの信号を介りし、その信シ３をＣＰＵ５
１へ出力Ｊるタイミング光」−回路である。

更に、６０は出カポ−１〜５８を介してＣＩ）Ｕ　５１
からの制御信号にＪ：ってイグナイタ３０を駆動する駆
動回路、６１は同じく燃料噴射弁１７を駆動りる駆動回
路をそれぞれ表わしている。Ｊ、た６２は信号やデータ
の通路となるパスライン、６３はＣＰＵ５１を始めＲＯ
ｆｖ１５２．ＲＡＭ５３等へ所定の間隔で演弾制御タイ
ミングとなるクロック信号を送るクロック光」二回路、
６４はＷ１素セン４ノ１５の出ノＪをｍ準電圧と比較し
高・イ１（二値のデジタル信号を出力づる＝１ンバレー
タを表わしＣいる。

ここで、演算制御回路５０の動作を簡単に説明すると、
先ず、ＣＰＵ５１は」ニアフロメーク２７により検出さ
れた吸入空気聞及びクランク角センｖ３２により検出さ
れＩＣエンジン回転数のデータを入力ボート５７を介し
て入力し、これらのデータから基本燃料噴射５１を締出
づる。そして、この基本燃料噴射但を、酸素センサ１５
の出力に塁づいて補１１シ、実燃料噴則量が伜出される
。そして、この実燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁１７
をか制御し、内燃機関１０の運転状態に適合した燃料噴
射つまり最適な燃料供給が行われる。

同様に、内燃機関回転数、吸入空気ｍ等に基づいて例え
ばＲＯＭ５２内のデータマツプを使用して厖３ａ＋Ｎ＋
火時期を粋出され、これに基づいて点火時期信号がイグ
ナイタ３０に送られ、内燃機関回転数等の内燃機関の運
転状態に応じた点火時開制御が行われる。

次に本実施例の制御プログラムについて説明する。第５
図にこの制御ブト１グラムのフローチト−１−を１ノブ
ルーヂンの形で示づ。

この号ブルーヂンは演算制御回路５０が行なう図示せぬ
一連の処理のうちの一処理として繰り返し行なわれる。

まず処理が開始されると、ステップ１００においては第
６図に示Ｊ如きフィードバック制ｔａｌｌ波形がリーン
スキップのタイミング、即ち信号立ち下りのタイミング
であるか否かが判定され、リーンスキップのタイミング
でないと判定されたならば本ルーチンの処］！ＩＩをそ
のまま終了し、一方、リーンスキップのタイミングぐあ
ると判定されたならば次ステツプ１１０の処理に移行づ
る。

ステップ１１０にＪｊいては、前回のリーンスキップの
タイミングの時から今回のリーンスー１−ツゾのタイミ
ングの時まで要しＩζ時間、即ちフィードバック制御波
形に表われる一波長分の時間を表ゎづフィードバック周
期−「が演暉され、検出される。

続くステップ１２０にａ３いては、エアフ［］メータ２
７の出ツノに基づいて、Ｕ＝Ｃ／吸入空気吊（Ｃ：定数
）の′ｔ４ｎ式によって粋出されＪアノ１−１メ一タ信
号Ｕの値が読み込まれる。エアフ【］メータ信９Ｕを読
み込む埋山としては、ｒｅ、索廿ンリ１５の特性と相関
の深いフィードバック周期■が、ニアフロメータ信Ｑ　
ＬＪの大きさに比例ηることがら、前ステップ１１０に
て検出されたフィードバック周期１゛を次スフツブ１４
０ないし１７０に（補正づるために、■アフロメータイ
Ａ　８　Ｕを読み込む必要のあることが挙げられる。

このフィードバック周期Ｔとニアノロメータ仁ｐ　Ｕと
についての０２センザ特性の一例を第７図に示す。図中
実直線で示ずｒ　ｏ　ｉ、を設旧中央値の特性であり、
点Ｆｌｌぐ示ず［Ｌ　はリーンずれした０２センサ特性
であり、点線で示ず咥　はリッチずれした０２センサ特
性、一点鎖線は従来のｆｏである。

一般にバラツキ、経年変化等でリーン側にずれた０２セ
ンリは、フィードバック周期Ｔが大きくなる傾向を示し
ている。これらの直線は、増減率、即ち、直線の傾きが
エアフロメータ信号Ｕにより変化している。つまり、こ
の例においては、エアフ［１メータ信＠Ｕが０．１５に
て傾きが人さく変化してくる。

ここでフィードバック周期［はエアフロメータ信号Ｔの
１次関数で表わされることがら、Ｕ＞Ｏ。

１５の時、即ち低角？ｉ！ｌＵ１．ｌ側では［０はＴ＝
ａｏＵ十ＣＯから設ｈ１中央値での傾きａｏ＝　＜Ｔ−
Ｇｏ　）　／Ｕがめられる。同様にリッチずれ特性を示
″９ｒ、の場合ａＲ−（Ｔ−ＣＲ）／Ｕをめ、リーンず
れ特性を示−ＩＪｆＬ　の場合ａＬ”　（１−ＯＬ　＞
／Ｕをめる。又同様に高負荷ＵＬ側でも同様にまる。つ
まりフィードバック問朋Ｔと−１７）ｉコメータ信号Ｕ
から常にａ値を計詐し、ａ　＝　ａｏｌ！：１３　＋７
値とし、このａＯを、ａがａＯより大きいくａＬ　側）
か小さい（ａ、側）かを判定づる判定レベルどＪる。尚
、ａのめ方は前記方法のみならり′、ａ　−＝Ｔ−Ｃｘ
Ｕ　（Ｃ：傾斜係数〉等神々化えられる。

この様な方法で、傾きａ値をＵ　ｉｉｆ＋により細分化
りることにより０２セン号特性が判別ぐさることになる
。

そこでステップ１３０においては、前述ステップ１２０
にＣ読み込まれた１アフロメ一タｌｉＭ　３’ｊ　Ｕが
０．１５以下であるか否かを判定し、Ｕ≦０゜１５が成
立すれば、ステップ１４０へ移行し、Ｕ＞０．１５であ
ればスフツブ１６０へ移（−ｊづる。。

ステップ１４０にＪ３いては、ステップ１１０にて検出
されたフィードバック周期１のｉ！′５負仙ＵＬ側での
傾きａＬＸを予め設定された第７図ｔこ示・１如さマツ
プからめる。即ち、実測された：ｌｌラフｊメータ信号
Ｕと実測されたフィードバック周期１とから傾きａＬＸ
をめ、ステップ１５ｏｌ＼移行する。

続くステップ１５０においては、第６図のフィードバッ
ク１ｌＩｌｌＩｌｌ波形で表わす区１１Ａの間のリーン
側におけるｌｌ１ｌＪ　ＩＩＩに用いられるフィードバ
ック積分定数を修正するための修正係数ＴＬ％が第８１
圀（イ）に示１　ｔＡｌき予め定められたマツプよりめ
られる。

なお、第８図（イ）は傾きａと修正係数゛［Ｌとの関係
から修正係数丁、８をめるマツプを示している。即ち、
ａ−ａＬ、、の時、修正係数を１，０とし、ａｍ＝ａＬ
、Ｌの時、修正係数を１．２とし、ａ−ａＬＬの時、修
正係数を０．８としマツプを設定しである。もちろんマ
ツプに限らず単なる８１終でも良い。

又、このマツプを前記Ｕ−、ＵＮ用として２ヶ以上有す
る事により更に精度の向上が得られる。

そして次ステツプ１８０においては、従来より一般に行
なわれている、リーンス４−ツブの時点でスキップ分の
補正演算、つまりフィードバック積分定数に修正係数Ｔ
Ｌ＜を乗粋してリーンスキップ制御が実行され、本ルー
チンの処理を終える。

その結果、フィードバックａｉｌＪ御波形にお（プるリ
ーン側の積分定数が変えられ、区間へにお（Ｊるυ制御
波形の傾きが変えられ、Ｆ△Ｆの減少率が変えられ、空
燃比の補正、即ち燃Ｉ！ｌ噴躬ｍの補正がｔｌなわれる
。したがって、酸素ヒンサ１５から出力されるリーン・
リッチ信号が変化りるまでの時間が変化することにより
フィードバック周１νＩＴが補正される。

一方ステップ１３０にてＵ＞０．１５が成立した場合に
行われるステップ１６０にｊ３いては、ステップ１４０
と同４ｉにＵＨ側での傾きａＨヶがめられる。

次ステツプ１７０においては、ステップ１５０と同様、
区間Ａで使う積分定数の修正係数■Ｈｘを第８図（ロ）
に示す如きマツプから８１算づる。

そして次ステツプ１８０においては、従来Ｊ、り一般に
行なわれている、リーンスキップの時１ユで゛スキップ
分の補正演算つまりフィードバック積分定数に上記修正
係数ＴＨＸを乗鋒してリーンスキップ制御が実行され、
本ルーチンの処理を終える。

よって燃料ｊＪ［ｆｆｉの補正が行われ、フィードバッ
ク周期ｌ゛が補正される。

以上の如き処理が行なわれることにより、フィードバッ
ク周期下が正確に補正され、ＩＩ！ＪＲセンサ１５の１
１時的変化や、バラツキを常に吸収して、空燃化を常に
適性に保つよう燃料噴射ｍのフィードバック１ｌｉｌｌ
　１１１が行なわれることになる。

この結果、第９図で示づように従来、暖機走行七−ドに
おいてＸ印で示す（ＩのＮＯｘ、、ＣＯ排気状態となる
ＩＩＩ御傾向のＩＩＩ索［ンサ１５であっても本実施例
によれば０印で示す値となるようなＮＯｘ　、Ｃｏ（７
）ＩＩ気状態に改善される。また、高負荷域での制御性
、追従性の向Ｆを図ることができる。

尚、本実施例にａ３いては運転状態を示タパラメータと
じてはエアフロメータ信号を使用しているが、他に機関
回転ｒ！ＩＮＥ、Ｑ／Ｎ、インテークマ二ボールドのｎ
：力を使用しても良い。又、リーンスキップのタイミン
グよりフィードバック周期をめ、区間へで示すリーン側
の積分定数を修正づるようにしているが、フィードバッ
ク制御波形がリッチ側にスキップリ°る場合のりラチス
キラＩのタイミングよりフィードバック周期をめ、リッ
チ側の積分定数を修正するようにしても、同様の効果を
１ｑることが可能となる。

以上本発明の一実施例を説明したが、本発明ｔよ実施例
に何等限定されることなく本発明の要旨を逸脱しない範
囲において種々なる＠様（”実施し得ることは勿論であ
る。

［Ｆｅ明の効果］ 本発明に係る内燃ＩＩＩ閏の燃わ１供給ｍυＩ　ｆｉｌ
ｌ　Ｂ法はは内燃機関の排気系に備えた酸素センサのリ
ーン・リッチ信号の出力及びその周期を検出し、該出力
に基づき、予め設定した空燃比となるよう内燃機関への
燃料供給量をフィードバックυｊυ１１′ｇるとともに
、 内燃機関の運転状態を検出し、該運転状態に対応して予
め設定されたフィードバック目標出力周期又は上記酸素
センサの目標出力周期と実測された出ノＪ周期との偏差
をめ、該偏差に応じで、燃料供給ｍを補正し、上記酸素
センνの出力周ｊすＪを修正づ゛る内燃ｔｌｌ関の燃料
供給最制御方法Ｃあって、内ｍ機関の運転状態に対応し
て予め設定されたフィードバック目標出力周期又は＠素
センサの目標出力周期を有し、当該目標出力周期の増減
率が、運転状態に応じて変化覆る関係であるよう構成し
ている。

この為、本発明にＪ：れば、酸素センサ特性に相関の深
いフィードバック周ｍ−ｒを的確に補正して酸素セン９
−にひ在Ｊるバラツキや、同センサの紅時的変化に対応
して常に運転状態の変化に影響を受【ノることなく適切
な燃料１１則ｍの制御を行なうことがひき、良好な空燃
比に保持しくｑる。その結束、■ミッションの改善、燃
費の向上を図ることがぐきる。更には保守のｌ！！ｌ素
化と言つ７．：Ｉｉｉ’１次的効采も（りられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術にＪ３Ｉプる酸素センザから出力され
る空燃比信号とフィードバック周期との関係を示タグラ
フ、第２図は本発明の基本的構成を表わづフローチャー
ト、第３図ｔよ本発明が適用された実施例の内１１１！
ｉ機関及びその周辺装置を示づ概略系統図、第４図は演
算制９１１回路５０を表わづブ【−１ツク図、第５図（
よ実施例の制御プログラムをλわづ〕Ｕ−ヂャー１〜、
第６図（よフィードバックυｌ　ｔｉｌｌ波形を示すグ
ラフ、第７図（ま１アノＯメータ信８Ｕとフィードバッ
クＩ？ｉｌ　ＩＩＩ　Ｔとの関係及びｍｇｔ＝ン（１特
性のバラツキを承りグラフ、第８図（イ）は高負荷側の
修正係数ＴＬ　とリーン・リッヂずれを示り傾きａとの
マツプを承りグラフ、第８図（１」）は低角向側の修正
係数王Ｈとリーン・リップずれを示づ傾きａとのマツプ
を示づグラフ、第９図は本実施例の効果を説明りるグラ
フである。 １０・・・内燃機関 １５　・・・ｒ杉才累　Ｌビ　ン１ノ １７・・・燃料噴射弁 ２７・・・エアフロメータ ５０・・・演惇制御回路 代理人　弁理士　定立　勉 他１名 第１図 第２ｒ″Ｉ 第５図 第６図 第７図 Ｕイセ 第８０ （イ） −Ｃ 魂さ　ａ７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃Ｉ幾関の排気系に嚇えた酸素センサのリーン・リッ
   チ信号の出力及びその周期を検出し、該出力に基づき、
   予め設定した空燃比となるよう内燃機関への燃料供給量
   をフィードバック制御するとともに、 内燃機関の運転状態を検出し、該運転状態に対応して予
   め設定されたフィードバック目標出力周期又は上記酸素
   セン１ノの［１標出力周期と実測された出力周期との偏
   差をめ、該偏差に応じて、燃料供給ｍを補正し、上記酸
   素センサの出力周！１１１を修正する内燃機関の燃料供
   給量制御方法であって、内燃機関の運転状態に対応して
   予め設定されたフィードバック目標出力周期又は酸素セ
   ンサの目標出力周期を有し、当該目標出力周期の増減率
   が、運転状態に応じて変化する関係であることを特徴と
   づる内燃機関の燃料ｆハ拾ｍ制陣方法。