JPS6232238A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

内燃機関の空燃比制御装置

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JPS6232238A
JPS6232238A JP17121785A JP17121785A JPS6232238A JP S6232238 A JPS6232238 A JP S6232238A JP 17121785 A JP17121785 A JP 17121785A JP 17121785 A JP17121785 A JP 17121785A JP S6232238 A JPS6232238 A JP S6232238A
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JP
Japan
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air
fuel ratio
correction coefficient
kgm
faf
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Application number
JP17121785A
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English (en)
Inventor
Hidehiro Oba
秀洋 大庭
Toshiaki Isobe
磯部 敏明
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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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〕 本発明は、空燃比センサからの信号により内燃機関の空
燃比状態をフィードバック制御する空燃比制御装置に関
する。
〔従来の技術〕
空燃比制御装置は、排気系に設けられて機関の空燃比状
態を検出する空燃比センサ、例えば排気ガス中の酸素濃
度を検出する0□センサを有し、この02センサの出力
信号に基いて燃料噴射量を制御する。すなわち、02セ
ンサの出力信号に基いて、高地走行における空燃比の変
化、あるいは吸入空気量センサや燃料供給系のバラツキ
による空燃比の変化を補正している。
さて、最近、0□センサ出力に基く空燃比補正係数の他
に、この空燃比補正係数を設定中心値の近傍で変化させ
るように、学習補正係数を空燃比補正係数に応じて変化
させ、02センサ出力による空燃比フィードバック制御
が停止した時にお−ける空燃比の最適化を行ない、ある
いはフィードバック中であっても空燃比補正係数が上下
限値あるいは上下限近傍値になってしまうことによる制
御性の悪化等の防止を行うものが知られている(特開昭
60−60231号公報)。
また、最近、低コスト化を目的としてカルマン渦を利用
したエアフロセンサを設け、これにより求められた吸入
空気量に基いて内燃機関の燃料噴射量制御を行うものも
増加している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
体積流量計により、吸入空気量を計測する燃料噴射量制
御装置においては、高地走行により空気密度が低下した
場合には空燃比がリンチになるため、前述の空燃比補正
係数や学習補正係数の下限値は通常の値よりもできるだ
け設定中心値に対して大きな差を持った所に設定しなけ
ればならない。
この傾向は特にカルマン渦エアフロセンサにおいて顕著
である。
しかして、0□センサがリッチ故障をおこして空燃比補
正係数や学習補正係数がともに下限値に至り、フィード
ハック制御を中止した場合、アクセルペダルが深く踏み
込まれた状態のまま各補正係数を急に1.0に戻すと、
空燃比が急に濃くなり、機関出力が急上昇して車両が急
加速するおそれがある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係る空燃比制御装置は、第1図に示すように、
排気系に設けられた空燃比センサ1と、空燃比の変化に
応じて補正係数を変化させる手段2と、上記補正係数に
基いて燃料噴射量を決定する手段3と、上記補正係数が
通常変化する範囲外に設定された限界値に達したとき、
空燃比センサlが故障したと判断する手段4と、空燃比
センサ1の故障時に上記補正係数を上記範囲内の一定値
に徐々に復帰させる手段5とを備えることを特徴として
いる。
〔実施例〕
以下図示実施例により本発明を説明する。
第2図は本発明の実施例を適用した内燃機関を示す、機
関本体10に形成されたシリンダボア11内にはピスト
ン12が摺動自在に収容され、このピストン12の上方
に燃焼室13が形成される。吸気通路14は、燃焼室1
3との接続部分において吸気弁15により開閉される。
吸気通路14内において、吸気弁15のすぐ上流側には
燃料噴射弁16が配設され、図示しないエアフィルタの
すぐ下流側にはカルマン渦エアフロメータ17が設けら
れる。またエアフロメータ17と燃料噴射弁16の間に
は吸気絞り弁18が設けられ、吸気絞り弁18とエアフ
ロメータ17の間には吸気温センサ19が設けられる。
一方排気通路20は、燃焼室13との接続部分において
排気弁21により開閉され、この排気弁21より下流側
には0□センサ22が配設される。なお、機関本体lO
のウオークジャケット23には水温センサ24が設けら
れ、また点火プラグ25に接続されるディストリビュー
タ26にはエンジン回転数を検出する回転数センサ27
が設けられる。
マイクロコンピュータを備えた電子制御部(ECU)3
0は、上記各センサからの信号に基き、後述するように
燃料噴射量を定めて燃料噴射弁16を制御し、また、0
□センサ22の故障時にウオーニングプラン29を点灯
させる。ECU 30は、多種の演算処理等を行なう中
央演算処理装置(CPU) 31と、プログラムおよび
各種定数を記憶するリードオンリメモリ(ROM) 3
2と、データを一時的に記憶するランダムアクセスメモ
リ(RAM) 33と、機関停止時にも補助電源から給
電されて記憶を保持できる不揮発性メモリ(B−RAM
) 34と、クロック発生回路(CLK) 35と、吸
気温センサ19等から出力されたアナログ信号をデジタ
ル信号に変換するA/D変換器36と、回転数センサ2
7等から出力されたデジタル信号を入力するとともに燃
料噴射弁16への指令信号を出力するための入出力ポー
ト37と、これらを相互に接続するパスライン38とを
備える。
燃料噴射量TAUは、 TAU=TPxFAFxKGMxK により計算される。ここで、TPは基本噴射時間を示し
、エアフロメータ17により計測された吸入空気量より
求められる。FAFは空燃比補正係数を示し、後述する
ように02センサ22からの信号に基いて1.0の前後
で変化する。KGMは不揮発性メモリ(B−RAM)3
4に記憶された学習補正係数であり、本実施例において
は、後述するように空燃比補正係数FAFが1.0に近
い時は1.0の近傍で変化し、空燃比補正係数FAFが
所定範囲を外れた時大きく変化する。Kは修正係数であ
り、水温センサ24により検出された冷却水温、吸気温
センサI9により検出された吸入空気温によって定まる
第3図は空燃比補正係数FAFを変化させるプログラム
のフローチャートを示す。このルーチンは所定時間毎に
割込み処理される。
ステップ101ではフィードバック条件が成立している
か否かを判断する。フィードバック条件は定常運転状態
のとき成立し、このステップにおいて肯定判断するとス
テップ103以下のフィードバック制御を行ない、否定
判断するとステップ102へ移って空燃比補正係数FA
Fを1.0に定め、このルーチンを終了する。
ステップ103では、0□センサ22の出力信号V 3
 zが基p、値VR以上か否か、すなわち空燃比がリッ
チかリーンかを判断する。空燃比がリッチの場合、ステ
ップ104へ移ってフラグCAFが“0”か否かを判別
する。このフラグCAFは、それ以前に空燃比がリーン
である場合“0”に定められ、それ以前に空燃比がリッ
チである場合“1”に定められるようになっている。し
たがってステ、7プ104において肯定判断するという
ことは、空燃比がリーンからリッチに変わったことを意
味し、次にステップ105において空燃比補正係数FA
Fからある大きい値F、を減じる。そしてステップ10
6において、空燃比がリッチであることを示すべくフラ
グCAFを“1”にし、このルーチンを終了する。一方
、ステップ104において否定判断した場合、これは空
燃比がリッチ状態を維持している場合であり、ステップ
107へ進んで空燃比補正係数FAFを小さい値ΔF、
たけ減じる。そしてステップ108 、109において
、空燃比補正係数FAFが下限値L1よりも小さくなら
ないようにしてこのルーチンを終了する。
ステップ103において否定判断した場合1.すなわち
空燃比がリーンの場合、ステップ110へ進み、フラグ
CAFが“1”か否かを判別する。空燃比がリッチから
リーンに変わった場合、ステップ110からステ・ノブ
111へ移り、空燃比補正係数FAFにある大きな値F
2を加える。そしてステップ112において、フラグC
AFを“0”にしてこのルーチンを終了する。ステップ
110において、空燃比がリーン状態を維持している場
合、ステップ113へ移って空燃比補正係数FAFに小
さい値ΔF2を加える。そしてステップ114 、11
5において、空燃比補正係数FAFが上限(lli¥H
+よりも大きくならないようにしてこのルーチンを終了
する。
この空燃比補正係数FAFの変化を第5図を参照して説
明する。
02センサ22がリーン信号を出力し続けている時第3
図のプログラムはステップ101.103.110゜1
13.114の順に実行され、空燃比補正係数FAFは
符号Aで示すように徐々に増加する。この状態において
02センサ22がリッチ信号を出力すると、プログラム
はステップ101,103,104,105,106の
順に実行され、空燃比補正係数FAFは符号Bで示すよ
うに急に減少する。その後プログラムはステップ101
,103,104,107,108の順に実行されるよ
うになり、空燃比補正係数FAFは符号Cで示すように
徐々に減少する、そして0□センサ22がリーン信号を
出力すると、プログラムはステップ101,103,1
10,111,112の順に実行され、空燃比補正係数
FAFは符号りで示すように急に増加する。以下同様に
して、リーン信号とリッチ信号の繰返しに伴ない空燃比
補正係数FAFは増減を繰返す。もし、0□センサ22
がリッチ信号を出力し続ければ、空燃比補正係数FAF
は符号Eで示すように減少し続けるが下限値し、におい
て制限される。
第4図は学習補正係数KGMを変化させるプログラムの
フローチャートを示す。このルーチンは所定時間毎に割
込み処理される。
ステップ201では空燃比補正係数FAF力月、0より
も小さい所定値P以下か否かを判断し、小さければステ
ップ202へ進んでカウンタCNT 1に1を加算する
。カウンタCNT lは初期設定において0にされてお
り、ステップ202を実行する毎に1ずつ増加する。ス
テップ203においてカウンタCNT 1が所定値81
以上であれば、ステ、ブ204゜205が実行され、学
習補正係数KGMから所定値Δに1を減算するとともに
カウンタCNT 1をクリアする。次にステップ206
 、207において、学習補正係数KGMが下限値L2
よりも小さくならないようにして、このルーチンを終了
する。ステップ203において否定判断するとステップ
204,205゜207をスキップし、このルーチンを
終了する。
ステップ201において空燃比補正係数FAFが所定値
Pよりも大きいと判断した場合ステップ208へ進んで
空燃比補正係11(FAFが1.0よりも大きい所定値
Q以上か否かを判断する。ステップ208において肯定
判断した場合、ステップ209へ移ってカウンタCNT
 2に1を加算する。次にステプ210においてカウン
タCNT 2が所定価32以上か否かを判断し、大きけ
ればステップ211 、212を実行して学習補正係数
KGMに所定値Δに2を加算するとともにカウンタCN
T 2をクリアする。
そしてステップ213 、214において、学習補正係
数KGMが上限値H2よりも大きくならないようにして
このルーチンを終了する。ステップ210において否定
判断すれば、ステップ211〜214をスキップしてこ
のルーチンを終了する。一方、ステップ208において
否定判断すれば、ステップ215216においてカウン
タCNTl 、 CNT2をそれぞれ0に設定してこの
ルーチンを終了する。
この学習補正係数KGMの変化を第5図を参照して説明
する。
02センサ22がリーン信号およびリッチ信号を繰返し
て出力している場合、空燃比補正係数FAFは所定値P
およびQの範囲内にあり、第4図のプログラムはステッ
プ201 、208においてそれぞれ否定判断して終了
する。したがって、学習補正係数KGMは符号Mで示す
ようにほぼ1.0を維持する。0□センサ22がリッチ
信号を出力し続け、空燃比補正係数FAFが符号Eで示
すように減少し続けて所定値Pより小さくなると、第4
図のプロ□グラムはステップ201,202.203の
順に実行され、カウンタCNT 1の値が所定値Slに
達する前は学習補正係数KGMはそのまま維持されるが
、カウンタCNT 1の値が所定値81以上になってい
ればステップ204 、205が実行されて学習補正値
KGMは単調に減少する。このように、カウンタCNT
 1の値が所定値S、になる毎に学習補正係数KGMは
Δに、ずつ減っていき、下限値し2において制限される
第6図はリッチ故障を判断するプログラムのフローチャ
ートを示す。このルーチンは所定時間毎に割込み処理さ
れる。
ステップ301では空燃比補正係数FAFが下限値し、
に達しているか否か判断し、達していればステップ 3
02へ進み、達していなければステップ307へ進んで
カウンタCNT 3をクリアする。ステップ302では
学習補正係数KGMが下限値L2に達しているか否か判
断し、達していればステップ303へ進み、達していな
ければステップ307へ進む。ずなわち、係数FAF 
 、XGMが共に下限値に達した時、ステップ303を
実行してカウンタCNT 3の値に1を加算する。ステ
ップ304ではカウンタCNT 3の値が所定値33以
上になったか否か判断し、肯定判断の場合、ステップ3
05 、306を実行してウオーニングランプ29を点
灯させ、故障フラグFFを1に定めるとともに空燃比補
正係数FAFを1.0にし、否定判断の場合、ステップ
305 、306をスキップしてこのルーチンを終了す
る。すなわち、第5図に示すように、係数FAF。
KGMが共に下限値L+  、Lzに達してから所定時
間S3だけ経過すると、02センサ22は故障している
と判断される。
第7図はリッチ故障中に学習補正係数KGMを1.0に
復帰させるプログラムのフローチャート彦示す。このル
ーチンは所定時間毎あるいは所定のエンジン回転毎に割
込み処理される。
ステップ401では故障フラグFFが1か否か判断し、
1でなければステップ406へ移ってカウンタCNT 
4をクリアし、■であればステップ402へ進む。ステ
ップ402では学習補正係数KGMが1.0より小さい
か否か判断し、大きければステップ407へ移って係数
KGMを強制的に1.0にし、小さければステップ40
3へ進む。ステップ403ではカウンタCNT 4の値
に1を加算し、ステップ404においてカウンタCNT
4が所定価S4より大きいか否か判断する。ここでカウ
ンタCNT 4が所定価S4を越えていなければ、ステ
ップ405,406をスキップしてこのルーチンを終了
するが、カウンタCNT 4が所定値S、を越えていれ
ば、ステップ405において学習補正係数KGMに6K
g  (例えば1 /256)を加算し、ステップ40
6においてカウンタCNT 4をクリアして、このルー
チンを終了する。
このような学習補正係数KGMの復習を第5図を用いて
説明する。
学習補正係数KGMが下限値L2に達して所定時間S3
を経過すると、その後、所定時間S、経過する毎に係数
KGMはΔに2ずつ増加していく。
この場合、第7図のプログラムはステップ401゜40
2.403,404,405,406の順に実行される
。係数K G Mが1.0に達すると、プログラムはス
テップ401.402,407の順に実行され、係数K
GMは1.0に固定される。
以上のように本実施例は、係数FAF  、KGMが共
に上下限値に達し、かつ所定時間経過すると、0□セン
サが故障したと判断し、またリッチ故障の時には学習補
正係数KGMを徐々に増加させるよう構成されている。
したがって、0□センサの故障を簡単かつ確実に検知す
ることができ、またリッチ故障時には、空燃比を徐々に
リンチ側へ変化させて車両が急加速するのを防止するこ
とができる。
なお、学習補正係数KGMを1.0に戻すときの係数K
GMの変化率の大きさは、必要に応じて適宜選択すれば
よい。
また上記実施例においては、リッチ故障時、空燃比補正
係数FAFを即座に1.0に戻し、学習補正係数KGM
のみを徐々に1.0に戻すようにしているが、逆に学習
補正係数KGMを急に1.0に戻し、空燃比補正係数F
AFのみを徐々に1.0に戻すようにしてもよく、ある
いは両係数FAF  、KGMを共に徐々に1.0に戻
すようにしてもよい。
さらに、リーン故障時にも同様に、係数FAFKGMを
徐々に1.0に戻すようにしてもよい。
〔発明の効果〕 以上のように本発明によれば、空燃比センサのリッチ故
障時に燃料噴射量が急に増量されることがなくなり、車
両の急加速を防止することができるという効果が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成図、 第2図は本発明の一実施例を適用した内燃機関を示す断
面図、 第3図は空燃比補正係数の制御プログラムのフローチャ
ート、 第4図は学習補正係数の制御プログラムのフローチャー
ト、 第5図は空燃比補正係数および学習補正係数の変化の様
子を示すグラフ、 第6図はリッチ故障を判断するプログラムのフローチャ
ート、              \第7図はリッチ
故障時に学習補正係数を1.0に復帰させるプログラム
のフローチャートである。 20・・・排気通路、 22・・・Otセンサ(空燃比センサ)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.排気系に設けられた空燃比センサと、空燃比の変化
    に応じて補正係数を変化させる手段と、上記補正係数に
    基いて燃料噴射量を決定する手段と、上記補正係数が通
    常変化する範囲外に設定された限界値に達したとき、空
    燃比センサが故障したと判断する手段と、空燃比センサ
    の故障時に上記補正係数を上記範囲内の一定値に徐々に
    復帰させる手段とを備えることを特徴とする内燃機関の
    空燃比制御装置。
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