JPS62265441A - 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】 １血Ｈ１ 本発明は内燃エンジンの空燃比制御方法に関する。

貨ＩＬ伍 内燃エンジンの排気ガス浄化、燃費改善等のために排気
ガス中の酸素ｊｌ　Ｉ＋２を酸素濃度センサによって検
出し、この酸Ｘ　濃度センυの出力レベルに応じてエン
ジンへの供給ａ２６気の空燃比をフィードバック制御す
る空燃比制御値が知られている。

この′仝空燃比制御値して気化器絞り弁子・流に連通Ｊ
る吸気２次空気供給通路に４−［２磁弁を設けて酸青濃
度センサの出力レベルに応じて電磁弁の開度すなわち吸
気２次空気供給量を制御するフィードバック制御用吸気
２次空気供給力式の空燃比制御値がある（例えば、特公
昭５５−３５３３号）。

このような従来の空燃比制御値においては、酸素濃度セ
ンサの出力レベルから供給混合気の空燃比が目標空燃比
に対してリーン又はリッチのいずれであるかが判別され
、その判別結果に応じて比例量及び積分８を設定して吸
気２次空気供給量をＰＩ（比例積分）制御することが通
常である。

しかしながら、排気ガス中の酸素濃度等のり１気成分濃
度からエンジンに供給された混合気の空燃比を判別する
ため吸気系から排気系への伝達遅れによって空燃比検出
遅れが生ずるので目標空燃比に対する追従性が悪く運転
状態によっては良好な排気浄化性能が得られないという
問題点があった。

ｌ且ＬＩＩ そこで、本発明の目的は、空燃比制御の追従性の向上を
図って良好な排気浄化性能を得ることができる空燃比制
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、排気成分温度検出値と目０
値とを比較し、その比較結果及びυ１１成分淵度検出値
の単位時間当りの変化ｍに応じてエンジンへの供給混合
気の空燃比をフィードバック制御することを特徴として
いる。

尖−ｌ 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図に示した本発明の空燃比制御方法を適用した車載
内燃エンジンの吸気２次空気供給方式の空燃比制御値に
おいては、吸入空気が人気吸入口１からエアクリーナ２
、気化器３、そして吸気マニホールド４を介してエンジ
ン５に供給される。

気化器３には絞り弁６が設けられ、絞り弁６の上流には
ベンチュリ７が形成されている。

吸気マニホールド４とエアクリーナ２の空気吐出口近傍
とは吸気２次空気供給通路８によって連通されている。

吸気２次空気供給通路８にはリニア型の電磁弁９が設け
られている。電磁弁９の開度はそのソレノイド９ａに供
給される電流値に比例して変化する。

一方、１０は吸気マニホールド４に設けられ吸気マニホ
ールド４内の絶対圧に応じたレベルの出力を発生する絶
対圧センサ、１１はエンジン５のクランクシャツ１〜（
図丞ぜず）の回転に応じてパルスを発生するクランク角
センサ、１２はエンジン５の冷却水温に応じたレベルの
出力を発生する冷却水温センサ、１４はエンジン５の排
気マニホールド１５に設けられ排気ガス中のＭ青濃度に
応じた出力電圧を発生する酸素１度センサである。

酸素濃度センサ１４の配設位置より上流のＤ１気マニホ
ールド１５には排気ガス中の有害成分の低減を促進させ
るために触媒コンバータ３３が設けられている。電磁弁
９、絶対圧センサ１０、クランク角センサ１１、水温セ
ンサ１２及び酸素濃度センサ１４は制御回路２０に接続
されている。制御回路２０には更に車両の速度に応じた
レベルの出力を発生する車速センサ］６と、ポテンショ
メータからなり、絞り弁６の開度に応じたレベルの出力
を発生する絞り弁間ｊ良しンサ１７とが接続されている
。

制御回路２０は第２図に示すように絶対圧センサ１０、
水温センサ１２、酸素濃度センサづ４、車速センサ１６
及び絞り弁開度センサ１７の各出力レベルを変換するレ
ベル変換回路２１と、レベル変換回路２１を経た各セン
υ出力の１つを選択的に出力するマルチプレク＋１２２
と、このマルチブレク１ノ２２から出力される信号をデ
ィジタル信号に変換する△／Ｄ変換器２３と、クランク
角センサ１１の出力信号を波形整形ザる波形整形回路２
４と、波形整形回路２４からパルスとして出力されるＴ
ＤＣ信号の発生間隔をクロックパルス発生回路（図丞ぜ
ず）から出力されるクロックパルス数によって計測する
カウンタ２５と、電磁弁９を量弁駆動づる駆動回路２８
と、プログラムに従ってディジタル演算を行なうＣＰＵ
　（中央演算回路）２つと、各種の処理プログラム及び
データが予め讐：４ぎ込まれｒコｌ’！　ＯＭ　３０　
ト、ＲＡＭ３１とからなっている。電磁弁９のソレノイ
ド９ａは駆ｖｊ回路２８の駆動１〜ランジスタ及び電流
検出用抵抗（共に図示せず）に直列に接続されてその直
列回路の両端間に電源電圧が供給される。マルチプレク
サ２２、Ａ／Ｄ変換器２３、カウンタ２５、駆動回路２
８、ＣＰＵ２９、ＲＯＭ３０及びＲＡＭ３１は入出力バ
ス３２によって互いに接続されている。

かかる構成においては、Ａ／Ｄ変換器２３から吸気マニ
ホールド４内の絶対圧、冷Ｗ水温、排気ガス中の酸素濃
度、車速及び絞り弁開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を表わす情報がＣＰＵ２９に
入出力バス３２を介して各々供給される。ＣＰＵ２９は
後述の如く所定周期Ｔ＋　　（例えば、５０ｍ５ｅｃ）
毎に内部割込信号を発生するようにされており、割込信
号に応じて電磁弁９のソレノイド９ａへの供給電流ＴＩ
ＥＤＯＵ丁をデータとして算出し、その算出した供給電
流値ＤＯＩＪＴを駆動回路２８に供給する。駆動回路２
８はソレノイド９ａに流れる電流値が供給電流値Ｄｏｕ
下になるようにソレノイド９ａに流れる電流値を閉ルー
プ制御する。

次に、かかる本発明による空燃比制御Ｉ力法の手順を第
３図に示したＣ　Ｐ　Ｕ　２９の動作フロー図に従って
３１細に説明する。

ＣＰＵ２９は、先ず、割込信号発生毎に車両の運転状態
（エンジンの運転状態を含む）が空燃比フィードバック
（Ｆ／［３）制御条件を充足しているか否かを判別する
（ステップ５１）。この判別は吸気マニホールド内絶対
圧、冷却＊温、車速及びエンジン回転数から決定され、
例えば、低重速時及び低冷却水４■こは空燃比フィード
バック制御条件が充足されていないとされる。ここで、
空燃比フィードバック制御条件を充足しないと判別した
ならば、電磁弁９を閉弁じて空燃比フィードバック制御
を停止するために供給電流値Ｄｏｕ丁をＯに等しくする
（ステップ５２）。一方、空燃比フィードバック制御条
件を充足すると判別したならば、電磁弁９への供給電流
（直の基準電流１直ＤＢＡＳＥを設定する（ステップ５
３）。ＲＯＭ３０には第４図に示すように吸気マニホー
ルド内絶対圧ＰＢＡとエンジン回転数Ｎｅとから定まる
ζ（準電流（直Ｄｓ　Ａ　Ｓ　ＥがＤａ　Ａ　Ｓ　Ｅデ
ータマツプとして予めよき込まれているので、ＣＰＵ２
９は絶対圧ＰＢＡとエンジン回転数Ｎｅとを読み込み、
読み込んだ各値に対応する基準電流値Ｄ８Ａ　Ｓ　Ｅを
Ｄａ　Ａ　Ｓ　Ｅデータマツプから検索する。次に、酸
素濃度センサ１４の出力電圧Ｖｏｚを酸素濃度検出値と
して読み込みその出力電圧ＶＯ２が目標空燃比に対応す
る基準１１７［ＶＲＥＦより小であるか否かを判別する
（ステップ５４）、ＶＯ２くＶＲＥＦの場合には、空燃
比がリーンであるので空燃比フラグＦＡＦがＯに等しい
か否かを判別する（ステップ５５）。ＦＡ　Ｆ　＝Ｏな
らば、空燃比がリーン状態を継続していると見做し、Ｆ
ＡＦ　＝１ならば、空燃比がリッチからリーンに反転し
たと児ｖｉ中。ＶＯ２≧ＶＲＥ　Ｆの場合には、空燃比
がリッチであるのＣ空燃比フラグＦＡＦが１に等しいか
否かを判別する（ステップ５６）。ＦＡ　＝　＝１なら
ば、空燃比がリッチ状態を継続していると見タタし、Ｆ
ＡＦ−〇ならば、空燃比がリーンからリッチに反転した
と見做す。このように空燃比が反転したときには変数Ｎ
を整数Ｎ１　（関えぼ、３）に等しくすることによりリ
セットしくステップ５７）、アイドル運転状態か否かを
判別する（ステップ５８）。アイドル運転状態は例えば
、絞り弁開度θｔｈ、又は吸気マニホールド内絶対圧Ｐ
ＢＡから判別し、絞り弁開度θｔｈが所定開度０１以下
のとき、又はｌｌＩ＆気マニホールド内絶対１３：Ｐｓ
Ａが所定圧Ｐ１以下のときアイドル運転時と判断する。

アイドル運転状態でない場合にはＰＩｊ、素′ａ度セン
サ１４の出力電圧ＶＯ２が目標空燃比に対応するＬ（準
値ＶＲＥ　Ｆより小であるか舌かを￥１１別する（ステ
ップ５つ）。ＶＯ２＜ＶＲＥＦならば、空燃比が目標空
燃比よりリーンであるので空燃比フラグＦＡＦをＯに等
しクシ（ステップ６０）、空燃比フィードバック補正係
数ＫＯ２から所定比１９１帛Ｐを減朝しその算出値を新
たに補正係数に、０２とする〈ステップ６１）。Ｖ○２
ンＶＲＥＦならば、空燃比が［コ標空燃比よりリッチで
あるので空燃比フラグＦＡＦを１に等しくシ（ステップ
６２）、空マδ比フィードバック補正係ａＫｏ２から所
定比倒置Ｐを加算しその口出値を新たに補正係数Ｋ。

２とする（ステップ６３）。ステップ６１又は６３にお
いて補正係数ＫＯ２の算出後、ステップ５３において設
定した基準゛電流値Ｄｅ　Ａ　Ｓ　Ｅに補正係数ＫＯ２
を乗算しその乗算結果を供給電流値Ｄｏｕｖとしくステ
ップ６４）、供給電流値ＤｏｕＴを駆動回路２８に対し
て出力する（ステップ６５）。またステップ５８におい
てアイドル運転状態であると判別した場合には直ちにス
テップ６４を実行して供給電流値ＤＯＩＪ丁を口出する
。

一方、ステップ５３ないし５６において空燃比が反転し
ていないと判別されたときには吸気マニホールド内絶対
圧Ｐ８Ａを読み込みその絶対圧ＰＢＡが４１　ＱｍｍＨ
ｇより人であるか否かを判別する（ステップ６６）、Ｐ
ＢＡ≦４１０ｍ１ｌｌＨ（ｌならば、低負荷であるので
変数Ｎを整数Ｎ１に等しくすることによりリセットしく
ステップ６７）、また単位積分子ｆｉ＋ｎを初期値１１
に等しクシ（ステップ６８）　、Ｐｓ　Ａ　＞４１　ｏ
ｍｍｕｑならば、低負荷でないので変数Ｎ　ｈ＜　ｏに
等しいか否かを判別する（ステップ６９）。Ｎ−Ｊ＝Ｏ
ならば、変数Ｎから１を滅わしその口出値を新たな変数
Ｎとしくステップ７０）、単位積分ａ［ｎを初期値１１
に等しくする（ステップ６８）。Ｎ＝Ｏならば、前回の
単位積分量Ｉ。をＩ。−１として読み出しその甲愉積分
迅Ｉ旧に係数に＋　　（例えば、１，１）を乗算してそ
の口出値を今回の単位積分量Ｉｎとしくステップ７１）
、今回の単位積分子り、　Ｉ　ｎがガード値１ｃ以上か
否かを判別する（ステップ７２）。Ｌン１ｃならば、今
回の単位積分子ｆｉｌ。をガード値１ｃに等しくシ（ス
テップ７３）、Ｉｎ　＜Ｉｃならば、ステップ７１にお
いて算出された単位積分子ｆｌ＋ｎを保持する。

単位積分量Ｉ。が定まると、酸素濃度レンサ１４の出力
型Ｈ，Ｖ　Ｏ２が目標空燃比に対応する基準値ＶＲＥ　
Ｆより小であるか否かを判別する（ステップ７４）。Ｖ
Ｏ２＜ＶρεＦならば、空燃比が目標空燃比よりリーン
であるので空燃比フラグＦＡ「をＯに等しクシくステッ
プ７５）、前回の出力電圧ＶＯ２□と今回の出力電圧Ｖ
Ｏ２との変化量ΔＶＯ２（＝０２−ＶＯ２ｎ−＋）が所
定値ΔＶ○２）−１（負の値）より小であるか否かを判
別する（ステップ７６）。ΔＶＯ２＜ΔＶＯ２Ｈならば
、空燃比のリーン化が継続しているので補正係数Ｋｏ２
から単位積分子ｆｔ１ｎを減緯しその淳出値を今回の補
正係数ＫＯ２とする（ステップ７７）。ΔＶＯ２≧ΔＶ
Ｏ２Ｈならば、空燃比のリーン化具合が低下したので単
位積分量Ｉｎの増力口を防止するために単位積分ｍ　Ｉ
　ｎを初期値１１に等しくしくステップ７８）、そして
ステップ７７の実行により補正係数ＫＯ２から単位積分
子ｎＩｎを減算しその算出圃を今回の補正係数ＫＯ２と
する。ステップ７４においてＶＯ２≧ＶＲＥＦならば、
空燃比が目；゛ス空燃比よりリッチであるので空燃比フ
ラグＦＡＦを１に等しくシ（ステップ７９）、前回の出
力電圧０２　ｎ−１と今回の出力電圧ＶＯ２との変化Ｍ
Δ０２　　（＝ＶＯ２−ＶＯ２ｎ−＋）が所定値へＶｏ
ｚし　（正の＋ｔｎ　＞より大であるか否かを判別する
（ステップ８０）。ΔＶ○２〉Δ■０２しならば、空燃
比のリッチ化が継続しているので補正係数ＫＯ２に単位
積分量Ｉｎを加算しその欝出値を今回の補正係数に○２
とする（ステップ８１）。

ΔＶＯ２≦ΔＶＯ２Ｌならば、空燃比のリッチ化具合が
低下したので単位積分子ｆｉｌｎの増加を防止するため
に中位積分子ｆｉ＋。を初期値１１に等しくしくステッ
プ８２）、そしてステップ８１の実行により補正係数Ｋ
Ｏ２に単位積分けＩｎを加算しその口出（直を今回の補
正係数ＫＯ２とする。

このように、ステップ７７又は８１において補正係数Ｋ
Ｏ２を決定すると、ステップ６４．６５の実行により供
給電流値ＤＯＵＴとし、供給電流値ＤＯＬＪＴを駆動回
路２８に対して供給する。

駆動回路２８は電磁片９のソレノイド９ａ１．：流れる
電流値を電流検出用抵抗によって検出してその検出電流
値と供給電流値Ｄｏｕ丁とを比較し、比較結果に応じて
駆動トランジスタをオンオフすることによりソレノイド
９ａに電流を供給する。

Ｊ、って、ソレノイド９ａには供給電流ｆｉＱＤｏ　ｕ
　Ｔの電流が流れ、ソレノイド９ａｌ、：流れる電流値
に比例した量の吸気２次空気が吸気マニボールド４内に
供給されるのである。また供給電流値ＤｏｕＴがＯの場
合には電磁弁９が閉弁して吸気２次空気の供給が停止さ
れる。

かかる本発明の空燃比制御方法を適用した装置において
は、酸素濃度から検出した空燃比が目標空燃比に対して
反転したときにアイドル運転状態でないならば、先ず、
補正係数ＫＯ２の比例量を反転方向と逆の空燃比方向に
変化させ、それに続いて補正係数ＫＯ２の積分ωを徐々
に変化させるＰＩ（比例積分）制御が行なわれる。この
ＰＩ制ｒＥ時にリッチ又はリーン状態が継続しかつ低負
荷でなければ、空燃比反転後は供給混合気の空燃比の変
化に対する応答性の向上を図るために第５図に示すよう
に単位当りの積分ωが時間経過に従って増加され、その
後、空燃比の単位時間当りの変化が暖ヤかになると空燃
比反転までは反転後のオーバーシュートを防止するため
に積分口が初期値１１に固定される。よって、供給混合
気の空燃比が目標空燃比にほぼ安定しているときには空
燃比の反転周期が早くなるので単位当りの積分量の増加
は行なわれない。一方、アイドル運転時には空燃比制御
７１１によるエンジン回転数の変動を防止するために補
正係数ＫＯ２の積分量のみを徐々に変化させる１制御２
Ｄが行なわれる。

なお、上記した本発明の実施例においては、ステップ７
１におけるＩｎ　＝に＋　　・Ｉ　ｎ−１の演粋により
中位当りの積分量が変化するようになっているが、これ
に限らず、Ｉｎ　＝に＋　２　・Ｉ　ｎ−＋の如く単位
当りの積分量を変化させても良いのである。

また、上記した本発明の実施例においては、リニア型の
電磁弁を備えた空燃比制御値について説明したが、電！
６　ｒｉｌ　ｒＪ］弁を吸気２次空気供給通路に備え所
定周期毎に電磁開閉弁の量弁時間Ｔｏｕ、（＝Ｉ準開弁
時間Ｔｓ　Ａ　Ｓ　Ｅ　Ｘ補正係数に０２）を算出しそ
の間か時間ＴＯＬＩＴだけ電磁開閉弁を開弁さぜる空燃
比制御値にも本発明を適用することができる。

更に、上記した本発明の実施例においては、吸気２次空
気供給方式の空燃比制御２１Ｄ装置に本発明の空燃比制
御方法を適用したが、インジェクタによって燃料を噴射
供給しその噴射量を制御する方式の装置にも本発明を適
用することができるのである。

！１里 以上の如く、本発明の空燃比制御方法においては、排気
成分濃度検出値と目標値との比較結果と共に排気成分濃
度検出値の単位時間当りの変化量に応じてエンジンへの
供給混合気の空燃比の変化状況を予測した空燃比制御を
行なうので空燃比のハンチングを減少させ目標空燃比に
対する良好な追従性を１ｑることができ、排気浄化性能
の向上を図ることができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の空燃比制御方法を適用した空燃比制御
値を示す概略図、第２図は第１図の装置中の制御回路の
具体的構成を示すブロック図、第３図はＣＰＵの動作を
示すフロー図、第４図はＲＯＭに書き込まれたデータマ
ツプを示す図、第５図は単位積分量Ｉｎの変化特性を示
す図である。 主要部分の符号の説明 ２・・・・・・エアクリーナ ３・・・・・・気化器 ４・・・・・・吸気マニホールド ６・・・・・・絞り弁 ７・・・・・・ベンチュリ ８・・・・・・吸気２次空気供給通路 ９・・・・・・リニア型電磁弁 １０・・・・・・絶対圧センサ ゴト・・・・・クランク角センサ １２・・・・・・冷ｕｌ水温ゼンザ １４・・・・・・酸Ｍｃｉ度センサ １５・・・・・・排気マニホールド １７・・・・・・絞り弁開度センサ ３３・・・・・・触媒］ンバ〜り 出願人　　　本田技研工業株式会社 代理人　　　弁理士　　岐村元彦 第１図 第４図 ｒ、ｐ、ｍ 第５図 １２３４５６　　　　　ｎ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃エンジンの排気系に設けられた排気成分濃度
   センサによって検出された排気成分濃度検出値と目標値
   とを比較し、その比較結果及び前記排気成分濃度検出値
   の単位時間当りの変化量に応じてエンジンへの供給混合
   気の空燃比をフィードバック制御することを特徴とする
   空燃比制御方法。
2. （２）エンジンの複数の運転パラメータに応じて空燃比
   制御の基準値を設定し、前記比較結果及び前記排気成分
   濃度検出値の単位時間当りの変化量に応じて補正係数を
   増減させ、その補正係数を前記基準値に乗算して空燃比
   制御値を決定することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の空燃比制御方法。
3. （３）前記比較結果が空燃比のリッチを表わすとき前記
   補正係数を徐々に増加させることにより空燃比をリーン
   化させ、前記比較結果が空燃比のリーンを表わすとき前
   記補正係数を徐々に減少させることにより空燃比をリッ
   チ化させ、かつ前記排気成分濃度検出値の単位時間当り
   の変化量が第１所定値以上である時間、又は第２所定値
   以下である時間に応じて前記補正係数の単位増減量を異
   ならしめることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   の空燃比制御方法。