JPS60243334A - 内燃エンジンの空燃比制御方法 - 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】 本発明は内燃エンジンの空燃比制御方法に関する。

排気浄化のために三元触媒が排気系に備えた内燃エンジ
ンにおいては、供給混合気の空燃比が理論空燃比（例え
ば、１４．７＞付近のとき三元触媒がもっとも有効に作
用する。よって、排気系に酸素濃度センサを設けて該酸
素濃度センサの出力信号に応じて供給混合気の空燃比を
理論空燃比にフィードバック制御することが一般になさ
れている。

この空燃比フィードバック制御は常時、行なわれるもの
ではなく、エンジンの特定運転状態、例えば低冷却水温
時、或いはエンジン高負荷時には運転状態を向上させる
ためにフィードバック制御を停止して酸素濃度センサの
出力信号に無関係なオープンループ制御をなすことによ
り空燃比がリッチ化されるのである。

ところで、近時、排気浄化効率の向上のためにエンジン
始動後における空燃比フィードバック制御開始判定用の
エンジン冷却水温のフィードバック制御開始温度を低下
させてフィードバック制御領域を広くする傾向にある。

一方、内燃エンジンにおいては、冷間始動後の冷却水温
が低いとぎにエンジンへの吸入空気間を自動的に制御し
て適正なアイドル回転数を与えるファーストアイドル装
置が通常設けられている。

このファーストアイドル装置は冷却水温の上昇に従って
スロットル弁開度又はスロットル弁を迂回する吸気通路
開度を自動的に減少させて冷却水温が所定温度に達する
と作動を停止する。ファーストアイドル装置の作動中に
は供給燃料量も増加するので供給混合気の空燃比はリッ
チとなるのである。

このようなファーストアイドル装置を備えた内燃エンジ
ンにおいては、上記の如く冷却水温のフィードバック制
御開始温度を低下させたことによりファーストアイドル
装置の作動中に空燃比フィ−ドバック制御が開始される
場合が生ずるのである。しかしながら、この場合、空燃
比はリッチ化要求に拘らずフィードバック制御により理
論空燃比に制御されるのでエンジンの運転状態が不安定
となり、アイドル時の如くエンジン低負荷時にはエンジ
ン回転数が低い故にエンジンストールを起こすことがあ
るという問題点があった。

そこで、本発明の目的は、低冷却水温時における良好な
排気浄化性能を確保しかつエンジンの運転状態の向上を
図った空燃比制御方法を提供することである。

本発明の空燃比制御方法は冷却水温がフィードバック制
御開始温度より大なるか否かを判別し、冷却水温がフィ
ードバック制御開始温度より小のときエンジン排気中の
酸素濃度に応じてエンジンへ供給する混合気の空燃比を
補正する空燃比フィードバック制御をなし、冷却水温が
フィードバック制御開始温度より大のとき酸素濃度に無
関係に混合気の空燃比を補正する空燃比オープンループ
制御をなす方法であり、フィードバック制御開始温度を
エンジン負荷の大きさに応じて変化せしめることを特徴
としている。

以下、本発明の実施例を第１図ないし第４図を参照しつ
つ説明する。

第１図に示した本発明による空燃比制御方法を適用した
車載内燃エンジン用電子制御式燃料噴射供給装置におい
ては、吸入空気が大気吸入口１からエアクリーナ２、吸
気路３を介してエンジン４に供給されるようになってい
る。吸気路３内にはスロットル弁５が設けられスロット
ル弁５の開度によってエンジン４の吸入空気量が変化す
るようになされている。エンジン４の排気路８には排ガ
ス中の有害成分（Ｇｏ、ＨＣ及びＮＯｘ　）の低減を促
進させるために三元触−媒９が設りられている。

また吸気路３にはスロットル弁５を迂回するように補助
吸気路６が形成され、補助吸気路６にはファーストアイ
ドル装置７が設けられている。

一方、１０は例えばポテンショメータからなり、スロッ
トル弁５の開度に応じたレベルの出力電圧を発生するス
ロワ１〜開度度センサ、１１はスロットル弁５下流に設
けられて圧力の大きさに応じたレベルの出力電圧を発生
する絶対圧センサ、１２はエンジン４の冷却水温に応じ
たレベルの出力電圧を発生する冷却水温センサ、１３は
エンジン４のクランクシャフトく図示せず）の回転に応
じてパルス信号を発生するクランク角センサであり、ク
ランクシャフトが例えば、１２０度回転する毎にパルス
を発生する。１４は排ガス中の酸素濃度に応じたレベル
の出力電圧を発生する酸素濃度センサであり、排気路８
の三元触媒９の配設位置より上流に設けられている。１
５はエンジン４の吸気バルブ（図示せず）近傍の吸気路
３に設けられたインジェクタである。スロットル開度セ
ンサ１０、絶対圧センサ１１、冷却水温センサ１２、ク
ランク角センサ１３及び酸素濃度センサ１４の各出力端
とインジェクタ１５の入力端とは制御回路１６に接続さ
れている。また制御回路１６には車両の速度が所定速度
以上にあるときオンなり高レベル信号を発生する車速ス
イッチ１７が接続されている。

制御回路１６は第２図に示すようにスロットル開度セン
サ１０、絶対圧センサ１１、水温センサ１２及び酸素濃
度センサ１４の各出力レベルを修正するレベル修正回路
２１と、レベル修正回路２１を経た各センサ出力の１つ
を選択的に出力する入力信号切替回路２２と、この入力
信号切替回路２２から出力されたアナログ信号をディジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２３と、クランク角セ
ンサ１３の出力を波形整形する波形整形回路２４と、波
形整形回路２４から出力されるＴＤＣ信号のパルス間の
時間を計測するカウンタ２５と、車速スイッチ１７の出
力レベルを修正するレベル修正回路２６と、このレベル
修正回路２６の出力を入力とするディジタル人力モジュ
ール２７と、インジェクタ１５を駆動する駆動回路２８
と、プログラムに応じてディジタル演算動作を行なうＣ
ＰＵ（中火演算回路）２９と、各種の処理プログラムが
記憶されたＲＯＭ３０と、ＲＡＭ３１とからなっている
。入力信号切替回路２２、Ａ／Ｄ変換器２３、カウンタ
２５、ディジタル入力モジュール２７、駆動回路２８、
ＣＰ　Ｕ　２９、ＲＯＭ３０及びＲＡＭ３１は入出力バ
ス３２によって接続されている。また波形整形回路２４
からＴＤＣ信号がＣＰＵ２９に供給されるようになって
いる。

かかる構成においては、Ａ／Ｄ変換器２３からスロット
ル弁開度、吸気絶対圧、冷却水温及び排気中の酸素濃度
の情報が択一的に、またカウンタ２５からエンジン回転
数の逆数を表わすカウント値情報がまたディジタル入力
モジュール２７がら車速スイッチ１７のオンオフ情報が
入出力バス３２を介してＣＰｔＪ２９に各々供給される
。ＲＯＭ３０にはＣＰＵ２９の演算プログラム及び各種
データが予め記憶されており、ＣＰＵ２９はこの演算プ
ログラムに応じて上記の各情報を読み込み、それらの情
報を基にしてＴＤＣ信号に同期して後）ホの算出式から
エンジン４への燃料供給量に対応するインジェクタ１５
の燃料噴射時間ＴＯＬＪＴを演算する。そして、その燃
料噴射時間ＴＯＬＪＴだけ駆動回路２８がインジェクタ
１５を駆動してエンジン４へ燃料を供給せしめるのであ
る。

燃料噴射時間Ｔｏ　Ｕ　Ｔは、例えば、エンジン始動期
間後の基本モードでは次式から算出される。

Ｔｏｕｖ＝Ｔｉ　Ｘ　（ＫハＰＫＡｓｒ　０ＫＡｐｃ　
６ＫｗｏＴ０’Ｋｏ　２　・ＫＬ　ｓ　）　・・・・・
・（１）ここで、Ｔｉはエンジン回転数と吸気絶対圧と
から決定される基本供給量に対応する基本噴射時間、Ｋ
ＴＷは冷却水温増量係数、ＫＡ　Ｓ　Ｔは始動後増量係
数、ＫＡＦＣは燃料カット後増量係数、ＫｗＯＴはスロ
ットル弁６の全開時のリッチ化係数、ＫＯ２は空燃比の
フィードバック補正係数、ＫＬＳはリーン化係数である
。ＫＴＷ等の補正係数は燃料噴射時間下ＯＬＩ　Ｔの基
本モード算出ルーチンのサブルーチンにおいて各々算出
される。

次に、制御回路１６によって実行される本発明による空
燃比制御方法の手順を第３図の動作フロー図に従って説
明する。

本手順において、制御回路１６は、ＴＤＣ信号に同期し
て酸素濃度センサ１４の活性化が完了したか否かを判別
づ′る（ステップ５１）。

この活性化判別は例えば、酸素濃度センサ１４がリーン
雰囲気下において暖機されるに従って所定時間ｊｏｚ以
前に酸素濃度レンサ１４の出力電圧ＶＯ２が一旦所定電
圧ｖ×以上に上昇後、再び所定電圧Ｖｘ以下に低下する
ように変化することから酸素濃度センサ１４の出力電圧
ＶＯ２が所定電圧×より小となりかつその後、更に所定
時間ｔ×が経過したか否かの判別によって行なわれる。

酸素濃度センサ１４の活性化が完了していないと判断し
た場合にはフィードバック補正係数Ｋ。

２をほぼ１とすることにより空燃比制御系をオープンル
ープとする（ステップ５２）。酸素濃度センサ１４の活
性化が完了したと判断した場合には車速に応じた冷却水
温のフィードバック制御開始温度Ｔｗｏ＋をＲＯＭ３０
に予め記憶されたデータから検索する（ステップ５３）
。車速Ｖｃは車速スイッチ１７がオフのとき所定速度Ｖ
ｅｒ以下にあり、車速スイッチ１７がオンのとぎ所定速
度Ｖｅｒ以上にあるのでフィードバック制御開始温度Ｔ
ｗｏ＋　は第４図に示すように所定速度Ｖｅｒを閾値と
して第１及び第２所定温度Ｔｗ＋−，７ｗ２のいがれか
一方に設定される。すなわち、Ｖｃ≧Ｖｅｒならば、第
１所定温度Ｔｗ＋がデータから抽出されてフィードバッ
ク制御開始温度Ｔｗ。

１とされ、Ｖｃ　＜Ｖｅ　ｒならば、ファ゛−ストアイ
ドル装置７が作動を停止する温度にほぼ等しい第２所定
温度ＴＷ２がデータから抽出されてフィードバック制御
開始温度Ｔｗｏ＋　とされる。こうしてフィードバック
制御開始温度Ｔｗｏ＋を設定すると、冷却水温Ｔｗがこ
のフィードバック制御開始温度Ｔｗｏ＋以上にあるか否
かを判別する（ステップ５４）。Ｔｗ≦Ｔｗｏ＋ならば
、ステップ５２に移行してオープンループ制御が行なわ
れる。

一方、Ｔｗ＞Ｔｗｏ＋ならば、他のオープンループ制御
を必要とする運転条件が成立ているか否かを判別する（
ステップ５５）。燃料カット、アイドル時等のオープン
ループ制御を必要とする運転状態の場合にはステップ５
２に移行する。しかし、他のオープンループ制御を必要
とする運転条件が成立していない場合にはフィードバッ
ク制御すべくフィードバック係数に○２を締出する（ス
テップ５６）。

よって、かかる本発明による空燃比制御方法に４５いて
は、車速Ｖｃが所定速度Ｖｅｒより小のとき、すなわち
エンジン低負荷時にはステップ５４ニオイでＴＶ＞ＴＶ
２の判別が行なわれ、Ｔｗ≦ＴＷ２の場合にはフィード
バック制御は停止されてオープンループ制御により空燃
比がリッチ化される。また車速Ｖｃが所定速度Ｖｅｒよ
り大のとき、すなわち高負荷時にはステップ５４におい
てＴ、ｗ＞Ｔｗ＋の判別が行なわれ、Ｔｗ≦Ｔｗ＋の場
合には空燃比フィードバック制御が停止されてオープン
ループ制御により空燃比がリッチ化されるのである。

なお、空燃比のフィードバック制御は空燃比が常に理論
空燃比になるように排気ガス中の酸素濃度の情報がら空
燃比を判断し、空燃比がリッチのときにはリーン方向に
、リーンのときにはリッチ方向になるように、フィード
バック係数ＫＯ２を決定することにより行なわれる。

上記した本発明の実施例においては車速に応じてフィー
ドバック制御開始温度を段階的に変化させたが、車速に
応じてフィードバック制御開始温度を連続的に変化させ
ても良いことは明らかである。

また上記した本発明の実施例においてはエンジン負荷の
大きさを車速から判別したが、吸気管圧力、エンジン回
転数、或いはスロット・ル弁開度等から判別しても良い
のである。

このように、本発明のオープンループにおいては、エン
ジン冷却水温がフィードバック制御開始温度より大のと
きに空燃比フィードバック制御がなされ、エンジン冷却
水温がフィードバック制御開始温度より小のとぎには空
燃比オープンループ制御をなされかつそのフィードバッ
ク制御開始温度がエンジン負荷の大きさに応じて変化さ
れる。

よって、エンジン低負荷時にはファーストアイドル装置
の作動が終了する冷却水温までは空燃比フィードバック
制御が開始されず空燃比がリッチ化されるので冷間始動
後のアイドル時等にはファーストアイドル装置によりエ
ンジン回転数が上昇しエンジンの運転状態の安定を図る
ことができる。

またエンジン高負荷時にはフィードバック制御開始温度
が低負荷時より低く設定されるが、エンジン回転数が高
いので理論空燃比にフィードバック制御されてもエンジ
ンの運転状態の安定性は保たれる故に良好な排気浄化性
能が得られるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による空燃比制御方法を適用した電子制
御式燃料噴射供給装置を示す構成図、第２図は第１図の
装置中の制御回路を具体的に示すブロック図、第３図は
本発明の実施例を示す制御回路の動作フロー図、第４図
はフィードバック制御開始温度の設定特性図である。 主要部分の符号の説明 ２・・・・・・エアクリーナ ３・・・・・・吸気路 ５・・・・・・スロットル弁 ６・・・・・・補助吸気路 ７・・・・・・ファーストアイドル装置８・・・・・・
排気路 ９・・・・・・三元触媒 １０・・・・・・スロットル開度センサ１１・・・・・
・絶対圧センサ １２・・・・・・冷却水温センサ １３・・・・・・クランク角センサ １４・・・・・・酸素濃度センサ １５・・・・・・インジェクタ 出願人　本田技研工業株式会社 代理人　弁理士　藤村元彦 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃エンジンの冷却水温がフィードバック制御開始温度
   より大なるか否かを判別し、前記冷却水温が前記フィー
   ドバック制御開始温度より大のときエンジン排気中の酸
   素濃度に応じてエンジンへ供給する混合気の空燃比を補
   正する空燃比フィードバック制御をなし、前記冷却水温
   が前記フィードバック制御開始温度より小のとき前記酸
   素濃度に無関係に前記混合気の空燃比を補正づる空燃比
   オープンループ制御をなす空燃比制御方法であって、前
   記フィードバック制御開始温度をエンジン負荷の大きさ
   に応じて変化せしめることを特徴とする空燃比制御方法
   。