JPS62251442A - リ−ンバ−ンエンジンの空燃比制御装置 - 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】 【産業上の利用分野】

この発明は、希薄な混合気を完全燃焼させるだめのリー
ンバーンエンジンの空燃比フィードバック制御による空
燃比制御Ｉ！装置に関するものである。

【従来の技術】

従来、リーンバーンエンジンは、燃費と出力の両立とい
う点から、常用運転域では空燃比をリーンに、高［１時
には空燃比を理論空燃比のストイキより若干リッチ側に
、例えばＡ／Ｆ−１３程度にすることが望まれている。 このため、例えば、特開昭５８−４８７４９号公報で示
される空燃比制御方法によれば、理論空燃比近傍および
リーン空燃比域における混合気の空燃比を感知するリー
ンセンサを用い、空燃比のフィードバック制御を行うこ
とにより、理論空燃比またはリーン空燃比に精度よく制
御できるようにしたものである。 この空燃比の設定値は、例えば、予め運転状態に応じマ
ツプとして格納しておき、運転状態に応じてそのマツプ
を検索し、空気流ｆｆ１Ｑ、エンジン回転数Ｎ、及び係
数（Ｋ　Ｘ　ＫＡ、　）により基本燃料％ｒ！４胴量を
求め、暖機博聞および吸気温補正等の補正係数ＧｏεＦ
を乗じて補正燃料噴射量を計粋する。 これによる空燃比を設定値に精度よく制御するには、リ
ーンセンサによるフィードバックＩＩＪＩＩＩが必要で
あり、リーンセンサからの空燃比信号と空燃比の目標値
とのｆｍｐ！：によりフィードバック係数ＫＦＢ（偏差
がゼロの場合、ＫＦａ−１＞を変化させ、下記の式によ
って噴射時間Ｔｉを求める。 ’ｒｉ　　＝に−ＫＡｐ−Ｋｐ３−Ｑ／Ｎ−Ｃ０ＥＩ”
このようにして、空燃比のフィードバック１１１制御が
行われるが、エンジン、排気！およびリーンセンサ等の
フィードバック系には応答おくれがあるので、例えば、
特開昭５８−５９３３０号公報等に示される空燃比ｉ！
１１制御方法においては、酸素ｍａに比例した出力信号
を発生するリーンセンサの検出値に基づき、空燃比を目
ｗｉｉ１１に制御する際、空燃比の目標値が変化した時
は、リーンセンサの目標出力値が所定値を越えるまで、
通常より高く補正係数を加減補ｎ′シ、リーンセンサの
応答みくれを補償するようにしたものである。 ［発明が解決しようとする問題点］ 上記のように構成された従来の空燃比制御方法において
は、空燃比の目４！２狛が運転状態に応じて変化すると
、第６図に示すように、フィードバック系の応答おくれ
によって、燃料噴射ｍを所望の空燃比に変化させる補正
係数ＫＡＦは直ちに変化するがリーンセンサからの出力
値はおくれで変化するので、フィードバック制御系のハ
ンチングが生じる。このため、補正係数を加減してフィ
ードバック系の応答おくれを補償するようにしたものも
あったが、フィードバック系の応答おくれに基づく補償
ではなかったので、制御系のハンチングの要因を確実に
除去することはできなかった。 この発明は、空燃比の目標値が運転状態に応じて変化し
ても、フィードバック制御系におけるハンチングの発生
を防止できるようにすることを目的とする。

【問題点を解決するための手段】

この発明によるリーンバーンエンジンの空燃比制御装置
は、リーンセンサを用い、空燃比を運転条件に応じて算
出される空燃比設定値にフィードバック制御する空燃比
制御装置において、空燃比フィードバック系の応答むだ
時間を運転状態をパラメータとして近似して記憶してい
るむだ時１３０　ｌ出手段と、空燃比フィードバック系
の一次おくれ時定数を運転状態をパラメータとして近似
して記憶している一次おくれ時定数算出手段と、上記空
燃比設定値に上記むだ時間算出手段により求められたむ
だ時間の処理を行うむだ時間処理手段と、上記空燃比設
定−に上記一次おくれ時定数算出手段により求められた
一次おくれ時定数の処理をさらに行う一次おくれ時定数
処理手段とを設け、これ等の応答おくれ処理を施された
ものを空燃比フィードバックｌ＃ＩＩｍの目標値とした
ものである。

【作　　用１ 上記のように構成されたこの発明の空燃比制御ｉｆにお
りて、リーンセンサを用いたリーンバーン制御では、フ
ィードバック制御を行う時の空燃比の目ａ値が各運転条
件で異なるので、運転状態に応じて空燃比の目標値が変
化した場合、リーンセンナを含むフィードバック系の応
答おくれによってフィードバックｔＪＮｌｌＩ系にハン
チングが生じるおそれがあるので、フィードバック系の
応答おくれを運転状態に応じて、そのむだ時間および一
次おくれ時定数をそれぞれむだ時間算出手段および一次
おくれ時定数算出手段で求め、空燃比設定値算出手段で
運転状態に応じてマツプ検索された空燃比の設定値に対
して、むだ時間処理手段でむだ時間の処理を施し、さら
に一次おくれ処理手段で一次おくれ時定数の処理を施し
て、これをフィードバック制御系における空燃比の目標
値とし、リーンセンサからの出力−と比較し、そのｆｆ
ｊｆによつてフィードバーク補正係数を求め、これを先
に求めた空燃比の設定値に乗じてフィードバック制御を
行うようにしたので、空燃比の設定値が運転状態によっ
て変化しても、フィードバック補正係数には殆んど影響
を与えず、制御系のハンチングは生じない。 【実　施　例】 第１図〜第５図は、この発明の一実施例を示す図であり
、第１図はリーンバーンエンジンの空燃比制御の構成図
、第２図はリーンセンサの出力特性図、第３図はマイク
ロコンピュータからなる空燃比制御装置のブロック図、
第４図はこの発明の動作を示す７０−チャート、第５図
はこの発明の制御＠置による過渡応答図である。第１図
において、１はリーンバーンエンジン、２はホットワイ
ヤエアフローメータ、３はスロットルセンサ、４はイン
ジェクタ、５はリーンセンサで、第２図に示すような空
燃比−出力電流のリーン側特性を有している。６は排気
ガス浄化用の触媒、７は水温センサ、８はクランク角セ
ンサ、１０はマイクロコンピュータからなる空燃比制御
装置である。そして、空燃比１ｉ１１１装置ｆ１０は、
エアフローメータ２によって検出される空ス流ｆｆ１Ｑ
１クランク角センサ８の信号から求められるエンジン１
の回転数Ｎに基づき、運転状態に応じた空燃比の設定値
をマツプを参照して求め、さらに回転数と空気８１ｆｆ
ｉにより基本の燃料噴射量を計専しこれに水温センサ７
の信号によって判定される暖機状態等に応じた補正及び
設定空燃比になるように燃料量と換算するための補正が
行われて燃料噴射量、即ら噴射時間を決定し、インジェ
クタ４を駆動し、運転状態に応じたリーンバーンとなる
ように燃料を噴射する。 また、この空燃比は、排気マらホールドに設置されてい
るリーンセンサ５によって検出され、先に決定された運
転状態に対応乃る空燃比の目標値と比較され、そのＩ！
！！に応じたフィードバック補正係ａＫｐｅを燃料噴ｔ
Ｊ４量に乗じて補正を行い、フィードバックＩＩＩＩｌ
によって精密な空燃比制御を行う。 この空燃比制御装Ｗ！！ｉｏは、第３図のブロック図の
ように構成されており、図において、１１は空燃比設定
Ｉａ粋出出手段、各運転状態に応じた空燃比の設定値が
マツプの形で格納されている。１２は係数算出手段で、
所定空燃比になるよう補正する燃料量換算係数ＫＡＦ及
びａｍ増ｍや吸気温補正等のための補正係数Ｃｏｔｒ−
を算出づる。１３は乗ＦＩ器、１４は７ｉ算出手段で燃
料噴射ｆｆ１ｆｉ出回路２１の出力と乗算ＦＪ１３の出
力が入力して！！料噴射最、即ち噴射ＩＩ同Ｔｉを求め
る。１５は加減算器で、空燃比の目標値とリーンセンサ
５からの空燃比信号とを比較し、その偏差を求める。１
６は偏差に応じてフィードバック補正係数ＫＦＢを算出
するＫＦＢ算出手段、１１は運転状態に応じたフィード
バック系の応答むだ時間を運転状態をパラメータとして
近似して記憶しているむだ時間算出手段、１８はフィー
ドバック系の一次おくれ時定数を運転状態をパラメータ
として近似して記憶している一次おくれ時定数算出手段
、１９は空燃比設定値陣出手段１１による空燃比の設定
値にむだ時ｒＭｎ出手段１１で求めたむだ時間の処理を
施ずむだ時間処理手段、２０はむだ時間処理が施された
空燃比の設定値にさらに一次おくれ時定数の処理を施す
一次おくれ処理手段で、処理して空燃比の目標値を加減
算器１５へ出力する。 次に、この動作を第４図に承りフローチャートを参照し
て説明する。空燃比設定手段１１は、エンジン１の回転
数Ｎ１空気ＩＱ等の機関運転状態の信号を入力してマツ
プを参照し、空燃比の設定値を出力する（ステップ１０
２）。次に、係数算出手段１２で、燃１ＦＩＩ噴射最に
換罪するための係数ＫＡＦ（ステップ１０３　）　、暖
機増量や吸気温補正などの補正係数ＣｏεＶ（ステップ
１０４）を算出する。一方、エンジン１からの排気ガス
の濃度は、リーンセンサ５によって検出され、検出され
た空燃比信号は加減器１５で空燃比の目標値と比較され
（ステップ１１０　）　、その偏とに基づいてＫｐＢＷ
出手段１６・は、フィードバック補正係数ＫｐＢ（１！
ｆｆがゼロの場合はＫｐｓ＝１＞を算出する（ステップ
１１１　、１１２または１１３　、１１４　）。そして
、これ等の各係数は乗粋１１１３でＫｔ算されてＴｉ算
出手段１４に入力され、ここで、燃料噴射ｆｆｉ篩出回
出回路の燃料＃ｎ射出が乗粋固よりの補正係数で補正さ
れ、即ち燃料噴射時間Ｔ１で、 一１°ｉ　＝に−ＫＡＦ−ＫＦ−Ｂ’　Ｑ／Ｎ−Ｃ０Ｅ
　ｒ計口され（ステップ１１３　）　、インジェクタ４
を介してエンジン１の各気筒に噴射する。 このような空燃比のフィードバック制御において、リー
ンセンサ５を含むフィードバック系の応答おくれを補ｔ
ｒｉするために、フィードバック系の応答おくれを回転
数Ｎや空気流１ｆｔＱなどの運転状態をアドレス信号と
して、そのむだ時間をむだ時間弾出手段１７より（ステ
ップ１０６　）　、その一次おくれ時定数を一次おくれ
時定数算出手段１８より（ステップ１０１）より読み出
す。この読み出された応答おくれは、先ず、むだ時間処
理手段１９において、空燃比設定ＩＩｌ′Ｉｉ出手段１
１より運転状態に応じて出力される空燃比の設定値に、
むだ時間処理が施され（ステップ１０８　）　、次に、
一次おくれ処Ｆ）１手段２０において、さらに一次おく
れ時定数の処理が施され（ステップ１０９　）　、空燃
比の目標として加１０器１５へ出力する。従って、空燃
比の設定値が運転状態の変化で急変しても、第５図に示
すように、フィ・−ドパツク系の応答おくれに相当する
応答６くれ処理された空燃比の目標値は、一点鎖線のよ
うに徐々に変化し、その過渡応答曲線はリーンセンサ５
より得られるむだ時間と一次応答おくれをもった破線の
ような空燃比信号の曲線と略一致するので、偏差による
フィードバック補正係数ＫＦ８の変化は殆ｌυど生じず
、このため、フィードバック制御によるオーバーシュー
トはな（４アつ、ハンチングすることなく空燃比は目標
（山に迅速に収束づ、る。 【発明の効果１ この発明は以上説明したとおり、運転状態に応じて設定
される空燃比の設定値を、リーンセンサを含むフィード
バック系の応答おくれのむだ時間と一次おくれ時定数に
よって処理し、空燃比フィードバック制御の目標値とし
て出力するようにしたので、フィード系の応答おくれを
確実に補償することができ、空燃比フィードバック制御
系のハンチングの発生を防止し、目標空燃比への収束性
を向上させることができる。また、付随効果として、排
気エミッションの改善や、運転フィーリングの向上など
の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図はこの発明の一実施例を示Ｖ図図であり
、第１図は空燃比制卸系の構成図、第２図はリーンセン
サの出力特性、第３図は空燃比１〕１ｔｉ１１装置のブ
ロック図、第４図は本発明の動作を示すフローチャート
、第５図は本発明の制御＠置による空燃比の過渡応答図
、第６図は従来の制御装置による空燃比の過渡応答図で
ある。 １・・・リーンバーンエンジン、５・・・リーンセンサ
、１０・・・空燃比制御装置、１１・・・空燃比設定値
算出手段、１２・・・係数律出手段、１４・・・Ｔｉｅ
出手段、１６・・・ＫＦ−８算出手段、１７・・・むだ
時間算出手段、１８・・・一次おくれ時定数算出手段、
１９・・・むだ時間処理手段、２０・・・一次おくれ処
理手段。 特許出願人　　　　富士重工業株式会社代理人　弁理士
　　小　槙　信　浮 量　　弁理士　　村　井　　　進 リーシ仁〉す出力電シ旭 峰デ？匂メ（イヒ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 リーンセンサを用い、空燃比を運転条件に応じて算出さ
   れる空燃比設定値にフィードバック制御する空燃比制御
   装置において、 空燃比フィードバック系の応答むだ時間を運転状態をパ
   ラメータとして近似して記憶しているむだ時間算出手段
   と、空燃比フィードバック系の一次おくれ時定数を運転
   状態をパラメータとして近似して記憶している一次おく
   れ時定数算出手段と、上記空燃比設定値に上記むだ時間
   算出手段により求められたむだ時間の処理を行うむだ時
   間処理手段と、 上記空燃比設定値に上記一次おくれ時定数算出手段によ
   り求められた一次おくれ時定数の処理をさらに行う一次
   おくれ時定数処理手段とを設け、これ等の応答おくれ処
   理を施されたものを空燃比フィードバック制御の目標値
   としたことを特徴とするリーンバーンエンジンの空燃比
   制御装置。