JPS62288339A - 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】 ３、発明の詳細な説明 技Ｊづ九野 本発明は内燃エンジンの空燃比制御方法に関する。

晋１え術 内燃エンジンの排気ガス浄化、燃費改善等を目的として
排気ガス中の酸素濃度を酸素濃度センサによって検出し
、酸素濃度センサの出力レベルに応じてエンジンへの供
給混合気の空燃比を目標空燃比にフィードバック制御す
る空燃比制御装置が知られている（例えば、特公昭５５
−３５３３＠公報）。

このような空燃比制御装置においては、エンジン負荷に
関する複数のエンジン運転パラメータに応じて空燃比制
御の基準値を設定し、所定円ＩＩ毎に酸素濃度センサ等
の排気成分濃度センサの出力値と目標空燃比に対応する
目標値とを比較し、その比較結果に応じて空燃比補正値
を定めその空燃比補正値によって基準値を補正すること
により出力値が決定され、出力値に応じて空燃比調整用
電磁弁の開度が制御されるようになっている。空燃比補
正値は例えば、排気成分濃度センサの出力値と目標値と
の比較結果に応じてＰＩ（比例積分）ルリ御により定め
られる比例量及び積分量、又は［（積分）制御のみによ
り定められる積分量からなる。

ところで、気化器の経時変化、又は劣化のために気化器
のペース空燃比が予め定めた値からずれることにより設
定された基準値が目標空燃比に対応しなくなり誤差が生
じてくることが普通である。

しかしながら、Ｍ単価の誤差が所定値以上に大きくなる
と、空燃比フィードバック制御によってエンジンに供給
される混合気の空燃比を目標空燃比に高精度で制御する
ことが不可能となり良好な排気浄化性能が得られなくな
るという問題点があった。

！ム そこで、本発明の目的は、基準値の誤差が所定値以上に
大となっても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基ｔＰ、１１の誤差を表わす
補正値を算出したときその補正値の大きさに応じて空燃
比補正値の単位比例量又は一単位積分量を補正すること
を特徴としている。

Ｘ−厘一旦 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屯載
内燃エンジンの吸気２次空気供給方式の空燃比制御装置
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、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Ｔｉ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のクランクシャフト（図
示せず）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酸素濃度に応
じた出力を発生する酸素濃度センサである。酸素濃度セ
ンサ１４の配設位置より下流の排気マニホールド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。リニア型の電磁弁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１６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
弁開度センサ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、酸素濃度セン勺１４、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
サ出力の１つを選択的に出力するマルチプレクサ２２と
、このマルチプレクサ２２から出力される信号をディジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２３と、クランク角セ
ンサ１１の出力信号を波形整形する波形整形回路２４と
、波形整形回路２４からパルスとして出力されるＴＤＣ
信号の発生間隔をクロックパルス発生回路（図示せず）
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を駆動する駆動回路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）２９と、各種の処理プログラム及びデータが
予め書き込まれたＲＯＭ３０と、ＲＡＭ３１とからなっ
ている。電磁弁９のソレノイド９ａは駆動回路２８の駆
動ト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２８、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、冷却水温、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、５ｍ５ｅｃ）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への供給電流値を表わす
出力値Ｔｏｕｒをデータとして算出し、その算出した出
力値ＴＯＬＩ丁を駆動回路２８に供給する。駆動回路２
８はソレノイド９ａに流れる電流値が出力１ｉｆｉＴｏ
　ＬＪ　Ｔに応じた値になるようにソレノイド９ａに流
れるＷ流値を閉ループ制御する。

次に、かかる空燃比制御装置の動作を第３図に示したＣ
ＰＵ２９の動作フロー図に従って詳細に説明する。

ＧＰｔＪ２９は、第３図に示すようにＡ／Ｆルーチンに
おいて先ず、割込信号発生毎に電磁弁９への供給基準電
流値を表わす基準値Ｄ［３ＡＳＥを設定する（ステップ
５１）。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
る基準値ＤＢＡＳ巳がＤＯＡ　Ｓ　Ｅデータマツプとし
て予め占き込まれているので、ＣＰＵ２９は絶対圧ＰＥ
Ａとエンジン回転数Ｎｅとを読み込み、読み込んだ各個
に対応する基準値Ｄｏ　Ａ　Ｓ　ＥをＤｏ　Ａ　Ｓ　Ｅ
データマツプから検索する。基準（直１）８ＡＳＥの設
定後、車両の運転状Ｂ（エンジンの運転状態を含む）が
空燃比フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御条件を充足してい
るか否かを判別する（ステップ５２）。この判別は吸気
マニホールド内絶対圧Ｐａ　Ａ　Ｎ冷却水＠ＴＷ、車速
■及びエンジン回転数Ｎｅから決定され、例えば、低車
速時及び低冷却水温時に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、基準
値ＤＢＡＳＥに補正ｗ１）（ｒｅｒを乗算しその算出値
を出力値Ｔｏ　Ｕ　Ｔとする（ステップ５３）、ＲＡＭ
３１には第５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とに対応する領域毎の補正
ｆｎ　Ｋ　ｒｅｆがＫｒｅｆデータマツプとして書き込
まれているので、ＣＰＵ２９は絶対圧ＰＢＡとエンジン
回転数Ｎｅとに対応する補正値ＫｒｅｒをＫｒｅｒデー
タマツプから検索して出力値ＴａｕＴの算出に用いる。

一方、空燃比フィードバック制御条件を充足していると
判別したならば、ＣＰＬＪ２９の内部タイマカウンタＡ
（図示せず）の計数時間が所定時間Δｔｌだけ経過した
か否かを判別する（ステップ５６）。所定時間Δｔ１は
吸気２次空気を供給してからその結果が排気ガス中の酸
素濃度の変化として酸素濃度センサ１４によって検出さ
れるまでの応答遅れ時間に相当する。このタイムカウン
タＡがリセットされて計数を開始した時点から所定時間
Δｔ１が経過したならば、タイムカウンタＡをリセット
しかつ初期値から計数を開始させる（ステップ５７）。

すなわち、ステップ５７の実行によりタイムカウンタＡ
が初期値より計数を開始した後、所定時間Δｔ１が経過
したか否かの判別がステップ５６において行なわれてい
るのである。こうしてタイムカウンタＡによる所定時間
Δｔ１の計数が開始されると、酸素濃度の情報から酸素
濃度センサ１４の出力値ＬＯ２が目標空燃比に対応する
目標値Ｌ　ｒｅｆより大であるか否かを判別する（ステ
ップ５８）。すなわち、エンジン５への供給混合気の空
燃比が目標空燃比よりリーンであるか否かが判別される
のである。Ｌｏ２〉Ｌｒｅｆならば、空燃比が目標空燃
比よりリーンであるので前回のステップ５８の判別結果
を表わす空燃比フラグＦＡＦが“１”であるか否かを判
別する（ステップ５９）。ＦＡ　Ｆ　＝０ならば、前回
の空燃比がリッチであると判別されリッチからり一層に
反転したので比例減算値ＰＬを算出するくステップ６０
）。減算値ＰＬは定数に＋　　（＞１）と後述の積分減
算値ＩＬとを互いに乗算（Ｋ＋　　・ＩＬ）することに
より得られる。減算値ＰＬの算出後、このＡ／Ｆルーチ
ンの実行によって既に算出した空燃比補正値ｌ０ＬＪＴ
をＲＡＭ３１の記憶像ｆｆａ＋から読み出し、読み出し
た補正値１０ＬＪＴから減算値ＰＬを差し引きその算出
値を新たな補正値１０ＵＴとしかつＲＡＭ３１の記憶像
Ｒａ１に書ぎ込む（ステップ６１）。ＦＡ　Ｆ　＝　１
ならば、前回も空燃比がリーンであると判別されたので
積分減算値ＩＬを算出する（ステップ６２）。減算値［
しは定数に２、エンジン回転数Ｎｅ及び絶対圧ＰＢＡを
互いに乗算（Ｋ２・Ｎｅ−ＰＢ＾）することにより得ら
れ、エンジン５の吸入空気量に依存するようになってい
る。減算値ＩＬの算出後、このＡ／Ｆルーチンの実行に
よって既に算出した補正１ｆｌｌｏｕｖをＲＡＭ３１の
記憶位置ａ１から読み出し、読み出した補正値ｌ０ＵＴ
から減算値■しを差し引きその算出値を新たな補正１ｆ
ｆＩｌｏｕＴとしかつＲＡＭ３１の記憶像＠ａｔに書き
込む（ステップ６３）。ステップ６１又は６３において
補正値１ＯＬＩ丁の算出後、空燃比がリーンであること
を表わすために７ラグＦＡＦに１”をセットしくステッ
プ６４）、ステップ５１において設定した基準値ＤＢＡ
ＳＥに空燃比・補正値ＩｏｕＴを加算してその加算結果
を出力値Ｔｏ　ＬＪ　Ｔとする（ステップ６５）。一方
、ステップ５８においてＬＯ２≦Ｌ　ｒｅｆならば、空
燃比が目標空燃比よりリッチであるので空燃比フラグＦ
ＡＦが゛０″であるか否かを判別する（ステップ６６）
。ＦＡＦ−１ならば、前回の空燃比がリーンであると判
別しリーンからリッチに反転したので比例加算値ＰＲを
算出する（ステップ６７）。加算値ＰＲは定数に３（＞
１）と後述の積分加算値ＩＲとを互いに乗ｍ　（Ｋ３　
　・ＩＲ）することにより得られる。

加算値ＰＲの算出後、このＡ／Ｆルーチンの実行によっ
て既に算出している補正値ｆｏｕｒをＲＡＭ３１の記憶
位置ａ１から読み出し、読み出した補正１ｉ１１ｏｕｒ
と加ｎ値ＰＲとを加算してその算出値を新たな補正値１
０ＬＪＴとしかつＲＡＭ３１の記憶像１ａ＋に書き込む
（ステップ６８）。ステップ６６においてＦＡ　Ｆ　＝
Ｏならば、前回も空燃比がリッチであると判別したので
積分加算値ＩＲを算出する（ステップ６９）。加算値Ｉ
Ｒは定数に４　　（≠に２）、エンジン回転数Ｎｅ及び
絶対圧Ｐ８Ａを互いに乗ｎ（Ｋ４　・Ｎｅ−Ｐ６Ａ）す
ることにより得られ、エンジン５の吸入空気量に依存す
るようになっている。加算値ＩＲの算出後、Ａ／Ｆルー
チンの実行によって既に算出した補正値１０Ｕ丁をＲＡ
Ｍ３１の記憶像１１ａ＋から読み出し、読み出した補正
値１０ＬＪＴに加算値ＩＲを加算しその算出値を新たな
補正値１０ＬＪＴとしかつＲＡＭ３１の記憶像［ａ＋に
書き込む（ステップ７０）。ステップ６８又は７０にお
いて補正値１０ＵＴの算出後、空燃比がリッチであるこ
とを表わすためにフラグＦＡＦに“０”をセットしくス
テップ７１）、補正値Ｋｒｅｒを算出する（ステップ７
２）。補正値Ｋｒａｒは、Ｋｒｅｆ−α１０Ｕ丁＋（１
−α）・ＫｒｅｆＩ）Ｉなる式から算出される。ここで
、αは定数、）（ｒｅｆｎ−＋は前回のステップ７２の
実行によって得られた補正値Ｋ　ｒｅｆである。算出さ
れた補正値Ｋｒｅｒがこのときの吸気マニホールド内絶
対圧ＰＢＡとエンジン回転数Ｎｅに対応するＲＡＭ３１
のＫ　ｒｅｆデータマツプの位置に記憶される。算出さ
れた補正値Ｋ　ｒｅｆが０゜９より大でかつ１．１より
小であるか否かを判別する（ステップ７３）、０．９＜
Ｋｒｅｆ　＜１．１ならば、直ちにステップ６５の実行
により出力値ＴＯＵＴを算出する。ＫｒＱｆ≦０．９、
又はＫｒｅｒ≧１．１ならば、気化器のベース空燃比の
ずれにより補正値Ｋ　ｒｅｆの大きさが大きいと見做し
て単位比例量である比例域ｔｓｆｆｉＰＬを補正しくス
テップ７４）、その後、ステップ６５の実行により出力
値Ｔｏｕｖを算出する。例えば、第６図に示すような特
性で補正値Ｋｒｏｆに対応する比例減算ｍＰＬがＲＯＭ
３０にＰＬデータマツプとして予め記憶されており、）
（ｒｅｆ≦０．９、又はＫｒｅｆ≧１．１ならば、補正
値Ｋｒｃｆに対応する比例減算ｆｆ１ＰＬをＰＬデータ
マツプから検索する。補正値Ｋ　ｒｅｆが１．１以上に
なることは気化器のベース空燃比がリッチ側にずれてい
るので比例域ＣｕｔＰＬが大きくされ、補正値Ｋｒｅｒ
が０．９以下になることは気化器のベース空燃比がリー
ン側にずれているので比例減算ＩＰ＋−が小さくされる
のである。ステップ５３又は６５において出力値ＴＯＬ
ＪＴの算出後、駆動回路２８に対して出力値Ｔ。

ＩＪＴを出力する（ステップ７５）。

なお、第６図に示したように補正値Ｋ　ｒｅｆに対して
比例減算ｆｆｉ　Ｐ　Ｌが段階的に定まるようになって
いるが、補正値Ｋ　ｒｅｆに対して比例域１３　ｆｉｔ
　Ｐ　Ｌを連続的に定めても良いのである。またＲＡＭ
３１はエンジン５の作動停止時にも記憶内容が揮発しな
い不揮発性であり、Ｋ　ｒｅ４データマツプの各Ｋ　ｒ
ａｆは本装置の使用前に１に初期設定される。

駆動回路２８は電磁弁９のソレノイド９ａに流れる電流
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
出力値Ｔｏ　Ｕ　Ｔ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。よって、ソレノイド９ａには出力値
Ｔｏｕｒが表わす電流が流れ、電磁弁９のソレノイド９
ａに流れる電流値に比例した量の吸気２次空気が吸気マ
ニホールド４内に供給されるのである。

なお、タイムカウンタＡがステップ５７においてリセッ
トされて初期値からの計数が開始された後、所定時間Δ
ｔ１が経過していないとステップ５６において判別され
たならば、直ちにステップ６５が実行され、この場合、
前回までのＡ／Ｆルーチンの実行によって得られた空燃
比補正値１ＯＬＩＴが読み出される。

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装置について説明したが、電
磁ＩＩｉ閉弁を吸気２次空気供給通路に備え、所定周期
毎に電磁開閉弁の１ｍ弁時間Ｔ。

ＬＪＴ（＝基準開弁時間ＴＢＡｓＥ十補正値ｔａｕ下）
を算出しその量弁時間ＴＯＵＴだけ電磁開閉弁を開弁さ
せる空燃比制御装置に６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、補正！ＩＩ
　Ｋ　ｒｅｆの大きさに応じて比例減算ｆｆ１ＰＬのみ
を補正したが、減算ｆｆ１ＰＲ１■し、ＩＲも補正して
も良いのである。

ユ」」と１里 以上の如く、本発明の空燃比制御方法においては、基準
値の誤差を表わす補正値を算出したときその補正値の大
きさに応じて空燃比補正値の単位比例量又は単位積分量
を補正するので気化器のベース空燃比のずれが大きくな
っても空燃比を高精度で目標空燃比に制御することがで
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装置を示す
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ＣＰＬＪの動作を示すフ
ロー図、第４図はＲＯＭに書き込まれたＤｅＡｓｃデー
タマツプを示す図、第５図はＲＡＭに古き込まれた）（
ｒｅｆデータマツプを示す図、第６図は補正値Ｋ　ｒｅ
ｆ−比例減算値ＰＬ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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 排気系に排気ガス中の排気成分濃度に応じた出力を発生
   する排気成分濃度センサを備えた内燃エンジンにおいて
   エンジン負荷に関する複数のエンジン運転パラメータに
   応じて空燃比制御の基準値を設定し、所定周期毎に前記
   排気成分濃度センサの出力値と目標値とを比較してその
   比較結果に応じて比例制御、又は積分制御の空燃比補正
   値を得て、設定した基準値を前記空燃比補正値に応じて
   補正して目標空燃比に対する出力値を決定すると共に前
   記基準値の誤差を表わす補正値を算出する空燃比制御方
   法であって、前記補正値を算出したときの前記補正値の
   大きさに応じて前記空燃比補正値の単位比例量又は単位
   積分量を補正することを特徴とする空燃比制御方法。