JPS6267251A

JPS6267251A - 内燃エンジンの空燃比フイ−ドバツク制御方法

Info

Publication number: JPS6267251A
Application number: JP20729085A
Authority: JP
Inventors: Fumio Yatabe; 谷田部　文夫; Yoshio Wazaki; 和崎　嘉夫
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1985-09-19
Filing date: 1985-09-19
Publication date: 1987-03-26

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、内燃エンジンの空燃比制御方法に関し、特に
低車速時のＣＯの排出及び高車速時のＮＯｘの排出の低
減を図るようにした内燃エンジンの空燃比フィードバッ
ク制御方法に関する。

（従来の技術）一般に内燃エンジンの排気浄化性能を向上させるため、
エンジンに排ガス浄化装置を装備し、エンジンから排出
される有害物質の排出量を低減させるようにしている。

例えば排ガス浄化装置として三元触媒装置を用い、排ガ
ス中のＣｏ、ＩＩＣ＆びＮＯｘの三成分を同時に浄化す
べく、エンジンの排気系に配された排気濃度検出器の出
力値に応じて変化するフィードバック制御信号を用いて
エンジンに供給される混合気の空燃比を理論空燃比にな
るようにフィードバック制御している。そして、斯かる
制御を行うため例えば排気濃度検出器による濃度検出値
と所定の基準値とを比較して混合気が理論混合比よりリ
ーン側及びリッチ側にあることを夫々表わすリーン信号
及びリッチ信号を得、前記検出器の検出値の変化に（１
′ってリーン信号からリッチ信号への変化又はこれとは
逆の変化が生じたとき所定の補正値を通用してフィード
バック制御信号を増減補正（比例制御）し所要のフィー
ドバック制御信号を得ている。

一方、三元触媒装置においてＣＯ及びＨＣ成分の浄化率
は混合気が理論混合比よりリーン側にあるときに、又、
ＮＯｘ成分の浄化率はリッチ側にあるときに夫々増大す
る。又、排ガス浄化装置を構成する触媒装置の浄化能力
が最大となる空燃比は触媒装置の種類によって相違する
。従って、排ガス浄化装置の浄化効率向上のためには、
混合気の空燃比を浄化ずべき有害物質の成分及び排ガス
浄化装置の種類に応じた所定（目標）空燃比に制御する
ことが必要である。

例えば、内燃エンジンの排気系に排された排気濃度検出
器により検出した排気濃度検出値と所定の基準値とを比
較し、エンジンに供給される混合気の空燃比を、排気濃
度検出値が前記所定の基準値に関してリッチ側からリー
ン側に又はリーン側からリッチ側に変化したとき、前記
空燃比を第１の補正値により増減補正する比例制御、及
び排気濃度検出値が前記所定の基準値に関してリーン側
又はリッチ側にあるき、空燃比を夫々第２の補正値によ
り所定期間毎に増減補正する積分制御の少なくとも何れ
か一方により目標空燃比にフィードバック制御する空燃
比制御方法が本出願人により提案されている（特願昭５
８−２４３４９１号）。

ところで、上記第、１及び第２の補正値は、エンジン運
転状態を表わす吸気管内絶対圧とエンジン回転数の２つ
のパラメータによって夫々最適の値に設定されていた。

（発明が解決しようとする問題点）ところが、上記２つのパラメータによって決定されるエ
ンジン運転状態が同一であっても、車速（又はギヤ変速
機のギヤシフト位置）が異なれば排気特性も異なる。即
ち、市街地走行のような低車速時にあっては、加減速動
作が多く、ＣＯの排出量が増え、逆に郊外地走行時のよ
うな高速クルージング（例えば６０〜１１００ｋ／　ｈ
定速運転）時にあっては、ＮＯｘの排出量が多くなる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目
的とする処は、低車速時のＣＯの排出及び高車速時のＮ
Ｏｘの排出を抑制して全車速に亘って排気特性の改善を
図ることができる内燃エンジンの空燃比フィードバック
制御方法を提供するにある。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成すべく本発明は、内燃エンジンの排気系
に排された排気濃度検出器により検出した排気濃度検出
値と所定の基準値とを比較し、エンジンに供給される混
合気の空燃比を、排気濃度検出値が前記所定の基準値に
関してリッチ側からリーン側に又はリーン側からリッチ
側に変化したとき、前記空燃比を第１の補正値により増
減補正する比例制御、及び排気濃度検出系が前記所定の
基準値に関してリーン側又はリッチ側にあるとき、空燃
比を夫々第２の補正値により所定期間毎に増減補正する
積分制御の少なくともいずれか一方により目標空燃比に
フィードバック制御する内燃エンジンの空燃比フィード
バック制御方法において、前記第１及び第２の補正値の
少なくとも一方を車速又は変速機のギヤシフト位置に応
じて変えるようにした。

（作用）したがって、例えば上記第１又は第２の補正値を高車速
時または高ギヤシフト位置程設大きく設定すれば、混合
気の空燃比はリッチ側へ移行し、結果的に、高車速時の
ＮＯｘの排出が抑制され、低車速時のＣＯの排出が抑制
される。

６一（実施例）以下に本発明の一実施例を添ＦＨ［１面に基づいて詳細
に説明する。

第１図は本発明の方法が通用される内燃エンジンの燃料
供給制御装置の全体構成を示すブロック図である。符号
１は例えば４気筒の内燃エンジンを示し、該エンジンｌ
には吸気管２が接続され、該吸気管２の途中にはスロッ
トル弁３が設けられでいる。該スロットル弁３にはその
弁開度θＴＨを検出し、電気的な信号を出力するスロッ
トル弁開度センサ４が接続されており、該検出されたス
ロットル弁開度信号は以下で説明するように空燃比等を
算出する演算処理等を実行する電子コントロールユニッ
ト（以下ｒ　Ｆ、　（’、　（１，１という）５に送ら
れる。

前記エンジンｌとスロットル弁３との間には燃料噴射弁
６が設けられている。該燃料噴射弁６は前記エンジン１
の各気筒毎に設けられており、図示しない燃料ポンプに
接続され、前記Ｅ　ＣｔＪ　５から供給される駆動信号
によって燃料を噴射する開弁時間を制御している。

一方、前記スロットル弁３の下流の吸気管２には、管７
を介して該吸気管２内の絶対圧ＰＢを検出する吸気管内
絶対圧センサ８が接続されており、その検出信号はＥ　
ＣＵ　５に送られる。更に管７の下流の吸気管２には吸
気温度Ｔ＾を検出する吸気温度センサ９が取り付けられ
、その検出信号はＥＣｔＪ　５に送られる。

冷却水が充満されている前記エンジン１の気筒周壁には
、例えばサーミスタからなり、冷却水の温度Ｔｗを検出
するエンジン冷却水温度センサ１０が設けられ、その検
出信号は前記ＥＣＵ３に送られる。エンジン回転数セン
サ（以下、Ｎｅセンサという）１１及び気筒判別（ＣＹ
Ｌ）センサ１２が前記エンジン１の図示していないカム
軸又はクランク軸周囲に取り付けられ、前者のＮｅセン
サ１１はクランク軸の１８０°回転毎に１パルスの信号
を出力し、後者の気筒判別センサ１２は気筒を判別する
信号をクランク軸の所定角度位置で１パルス出力し、こ
れらのパルス信号は前記ＥＣＵ３に送られる。

前記エンジン１の排気管１３には三元触媒１４が接続さ
れ、該三元触媒１４は排気ガス中のＩＣ。

Ｃｏ、ＮＯＸ成分の浄化作用を行う。この三元触媒１４
の上流側の排気管１３には排気ガス濃度センサである０
２センサ１５が装着され、該０２センサ１５は排ガス中
の酸素ガス濃度を検出し、その検出信号を前記ＥＣＵ３
に供給している。

更に、前記ＥＣＵ３には、他のエンジン運転パラメータ
センサ、例えば車速センサ１６が接続され、該車速セン
サ１６はその検出信号を前記ＥＣＵ３に供給している。

該Ｅ　ＣｔＪ　５は上述の各種信号を入力し、前記燃料
噴射弁６の燃料噴射時間ＴＯＵＴを次式により演算する
。

Ｔｏｕｖ＝”ｒｌｘＫ＋　ＸＫＯ２＋に２−　（１）こ
こに、Ｔｉは燃料噴射弁６の基本燃料噴射時間を示し、
この基本噴射時間は例えば吸気管内絶対圧Ｐａとエンジ
ン回転数Ｎｅとに基づいてＥＣＵｓ内のメモリ装置から
読み出される。ＫＯ２は後に詳述する本発明に係る０２
フィードバック補正係数であり、Ｋ１及びに２は夫々各
種エンジンパラメータ信号に応じて演算される補正係数
及び補正変数であり、エンジン運転状態に応した燃費特
性、エンジン加速特性等の緒特性の最適化が図られるよ
うな所定値に決定される。

ＥＣ［Ｊ　５は上述のようにして求めた燃料噴射時間Ｔ
ＯＵＴに基づいて燃料噴射弁６を開弁させる駆動信号を
出力する。

第２図は、第１図のＥＣＵ３内部の回路構成を示す図で
、Ｎｅセンサ１１からのエンジン回転角度位置信号は波
形整形回Ｉｉ＆５０１で波形整形された後、ＴＤＣ信号
として中央処理装置（以下、ＣＰ　Ｕと称する）５０３
に供給されると共に、エンジン回転数計測用カウンタ（
以下Ｍｅカウンタと称する）５０２にも供給される。Ｍ
ｅカウンタ５０２は、Ｎｅセンサ１１からの前回ＴＤＣ
信号の入力時から今回ＴＤＣ信号の入力時までの時間間
隔を計数するもので、その計数値Ｍｅはエンジン回転数
Ｎｅの逆数に比例する。Ｍｅカウンタ５０２は、この計
数値Ｍｅをデータバス５１０を介してＣＰＵ３０３に供
給する。

一方、スロットル弁開度センサ４、絶対圧センサ８、エ
ンジン水温センサ１０、Ｎｅセンサ１１及び０２センサ
１５からの出力信号は、夫々、レベル修正回路５０４に
印加され、該回路５０４において所定電圧レベルに修正
されたＩＳ　ｃ　Ｐ　ＩＪ　５０３の指令に基づいて作
動するマルチプレクサ５０５により順次アナログ−デジ
タル変換器５０６に供給される。該変換器５０６は、前
述の各センサの出力信号をデジタル信号に変換し、該デ
ジタル信号をデータバス５１０を介してＣＰ　ｔＪ　５
０３に供給する。

このＣＰ　ｔＪ　５０３は、さらに、データバス５１０
を介してリードオンリメモリ　（以下、Ｔ？ＯＭと称す
る）５０７、ランダムアクセルメモリ　（以下、ＲＡＭ
と称する）５０８及び駆動回路５０９に接続されている
。該ＲＯＭ５０７は、ＣＰ　Ｕ　５０３で実行される制
御プログラム及び補正けいず等の諸データを記憶する。

また、該ＲＡＭ５０８は、ＣＰＵ５０３での演算結果等
を一時的に記憶する。

そして、ＣＰ　ｔＪ　５０３は、ＲＯＭ５０７に記憶さ
れている制御プログラムに従って前述の各センサの出力
信号に応じた係数値又は変数値をＲＯＭ５０７から読み
出して上記算出式（］）に基づき燃料噴射弁６の開弁時
間ＴｏｕＴを演算し、この演算で得た値をデータバス５
１０を介して駆動回路５０９に供給する。該駆動回路５
０９は、算出された開弁時間Ｔ　ＯＩＪ　Ｔにわたって
燃料噴射弁６を開弁させる。

第３図は本発明の一実施例に係る空燃比フィードバック
制御方法を示す線図である。同図（ａ）に示すように０
２センサ１５の出力はエンジンの運転中変動し、その変
動周期Ｔはエンジン回転数Ｎｅに依存して変化し、高回
転時側はど短くなる。

そして該センサ１５は、その濃度検出値が基準値Ｖｒを
上回るときリッチ信号を、下回るときり一ン信号を夫々
出力する。両信号は夫々混合気が理論混合比よりリッチ
及びリーンであることを表わす。

本実施例では、第４図に示す如く、吸気管内絶対圧ＰＢ
、エンジン回転数Ｎｅによって区画される運転領域を更
に車速Ｖによって低車速域■　（例えばＶ＜４５ｋｍ／
ｈの領域）と高車速域Ｔｌ　（例えばＶ　＞　４５ｋｍ
／ｈ　）に分けている。そして、高車速域■における空
燃比を低車速域Ｉにおけるそれよりもリッチ側に移行せ
しめて、高車速時（高ギヤシフト位置時）のＮＯｘの発
生を抑制する。

ところで、第３図（ｂ）に示ず如く、０２センサ出力が
リッチ信号からリーン信号に変化したときは、第１の補
正値ＰＲを用いて０２フイードバンク補正係数ＫＯ２を
増大補正し、逆にリーン信号からリッチ信号に変化した
ときは、別の第１の補正値ＰＬを用いて０２フイードバ
ツク補正係数ＫＯ２を減少補正するが、低車速時と高車
速時とで上記補正値ＰＲ，ＰＬの値を異ならせ、且つ再
補正値ＰＲ，ＰＬの間にＰＲ＞ＰＬの関係を保たせてい
る。即ち、第３図（ｂ）に示す如く、高車速時の各補正
値ＰＲ，ＰＬの値を低車速時のそれよりも大きく設定し
ているため、高車速時の補正係数Ｋｏ２の平均値口は低
車速時のそれ犯７−よりも大きく、したがって高車速時
の空燃比の方が低車速時のそれよりもリッチ側に移行す
る。しかも、前述の如く補正値ＰＲ，ＰＬの間にはＰＲ
＞ＰＬなる関係が保たれるため、混合気の空燃比は理論
空燃比より小さい値に偏倚（リンチ化）される。そして
、斯かる偏倚の大きさ、したがって混合気の空燃比は補
正値ＰＲ，ｐｔ、の大きさを適宜設定することにより所
要の値に制御される。

尚、０２センサ出力の信号が変化しない場合は、後述の
積分制御にてＫｏ２値を第２の補正値によって漸増及び
漸減させて所要の係数値Ｋｏ２を得るが、この第２の補
正値を車速（ギヤシフト位置）に応じて変えることによ
っても上記と同様の結果が得られるが、本実施例におい
ては第１の補正値ＰＲ，ＰＬのみと変えることとしてい
る。

第５図は第３図の実施例に係るｏ２フィードバック補正
係数Ｋｏ２の算出サブルーチンのフローチャートを示す
。

先ず、０２センサの活性化が完了しているか否かを判別
する（ステップ１）。即ち、０２センサの内部抵抗検知
方式によって０２センサの出力電＝１４− 圧が活１１１化開始点Ｖｘ（例えば０．６Ｖ）に至った
か否かを検知してＶｘに至ったとき活性化されていると
判定する。その答が否定（Ｎｏ）である場合にはＫｏ２
を１に設定する（ステップ２）一方、答が肯定（Ｙｅｓ
）の場合は、エンジンがオープンループ制御域（オープ
ン域）で運転されているか否かを判定するくステップ３
）。

ステップ３の判別結果が肯定（Ｙｅｓ）であれば前記と
同様にＫｏ２を１に設定すると共に（ステップ２）、従
来知られているように前式（１）の補正係数値に１を運
転状態に応じた値に設定し、これを通用してオープンル
ープ制御を行う。

一方、ステップ３の答が否定（ＮＯ）のときにはエンジ
ンの運転状態がフィートハック運転領域にあると判別し
、フィードバック制御を行う。即ち、０２センサの出力
レベルが反転したか否かを判別しくステップ４）、その
答が肯定（Ｙｅｓ）の場合には比例制御（Ｐ項制御）を
行うべく０２センサ１５の出力レベルが低レベル（リー
ン信号）であるか否かを判定しくステップ５）、その答
が肯定（Ｙｅｓ）であればステップ９に移行して第１図
のＲＯＭ５０７に記憶されたＮｅ−Ｐテーブルより補正
値ＰＲが求められる。そして、このステップ９では第６
図に示すサブルーチンプログラムが実行され、車速の大
小によって選択すべきＰＲを求めるテーブルが区別され
る。即ち、車速か４５ｋｍ／ｈ以上であるかが判定され
（第６図のステップ１）、その答が肯定（Ｙｅｓ）であ
れば、高車連用のＮｅ−Ｐテーブルの中から補正値ＰＲ
が選択され（ステップ２）、否定（Ｎｏ）であれば、低
車速用のＮｅ−Ｐテーブルの中から補正値ＰＲが選択さ
れる（ステップ３）。

上記高車連用のＮｅ−ＰテーブルにおけるＰＲの値は、
第７図中実線で示す如くエンジン回転数Ｎｅによって３
段階に変化する。即ち、０＜Ｎｅ〈Ｎｅ１　（例えば１
１０００ｒｐ　）ではＰＲ＝ＰＲ＋、Ｎｅ＋　＜Ｎｅ＜
Ｎｅ２　（例えば２０００ｒｐｍ　）ではＰＲ＝ＰＲ２
Ｈ，Ｎｅ＞Ｎｅ２ではＰＲ＝ＰＲ３Ｈの値が夫々選択さ
れる。又、低車速用のＮｅ−ＰテーブルにおけるＰＲの
値も、第７図中、破線にて示す如く変化する。即ち、Ｏ
＜Ｎｅ＜Ｎ＋ｚでＬ；！Ｐｎ＝ＰＲ２（これは高車連用
のテーブル中の値にひとじて）　、Ｎｅ＋　＜Ｎｅ＜Ｎ
ｅ２ではＰＲ＝ＰＲ２Ｈ，、Ｎｅ＞Ｎｅ２ではＰＲ＝Ｐ
Ｒ３Ｌの値が夫々選択される。そして、第７図から明ら
かな如く以上の各ＰＲ値の間には、次なる関係が成立し
ている。

ＰＲ２Ｈ＞ＰＲ２Ｌ　　　　　　　　　　・・・　　（
２）ＰＲ３Ｈ＞ＰＲ３Ｌ　　　　・・・（３）而して、
上記ＰＲが得られれば、ステップ１０にて前回時のＫｏ
２値にこのＰＲ値が加算されて今回時のＫｏ２値が算出
される。

一方、ステップ５の判別の答が否定（Ｎｏ）ならば、ス
テップ１１に進み、第１図に示すＲＯＭ５０７に記憶さ
れたＮｅ−Ｐテーブルより補正値ＰＬが求められる。そ
して、ここでも第６図にその処理フローを示すサブルー
チンプロラムが実行され、車速の大小によって選択すべ
きＰＬを求めるテーブルが区別されるが、そのテーブル
の内容は第８図に示される。尚、第８図中、実線は高車
１７一連用のＮｅ−Ｐテーブルの内容を、破線は低車速用のそ
れを夫々示す。

而して、上記ＰＬが得られれば、ステップ１２にて前回
時のＫＯ２値からこのＰＬ値が減算されて今回時のＫｏ
２値が求められる。

以上のように、車速の大小によって補正値ＰＲ。

ｐｔ、を選択すべきテーブルを区別し、高車速時の補正
値を低車速時のそれよりも大きく設定したため、高車速
時の空燃比がリッチ側へ移行してＮＯＸの排出量が抑制
されるとともに、低車速時のＣＯの発生も抑制され、全
軍速幅に亘って排気特性が改善される。

前記ステップ４の答が否定（ＮＯ）である場合、即ち０
２センサ出力レベルが同一に持続されている場合には積
分制御（１項制御）を行う。即ち、先ず０２センサの出
力レベルがＬｏｗか否かを判別しくステップ１３）、そ
の答が肯定（Ｙｅｓ）の場合には前回時のカウント数Ｎ
ＩＬに１を加算してＴＤＣ信号のパルス数をカウントし
くステップ１４）、そのカウント数ＮＩＬが所定値Ｎｘ
　　（例えば３０パルス）に達したか否かを判別しくス
テップ１５）、まだ達していない場合にはＫＯ２をその
直前の値に維持しくステップ１６）、ＮＩＬがＮＩに達
した場合にはＫＯ２に所定値Δｋ（例えばＫＯ２の０．
３％程度）を加える（ステップ１７）。

同時にそれまで力うントしたパルス数Ｎ工りを０にセン
トして（ステプ１８）、ＮＩりがＮＩに達する毎にＫＯ
２に所定値Δｋを加えるようにする。

他方、前記ステップ１３で答が否定（Ｎｏ）であった場
合には、ＴＤＣ信号のパルス数をカウントしくステップ
１９）、そのカウント数Ｎ工が所定値ＮＩに達したか否
かを判別しくステップ２０）、その答が否定（Ｎｏ）の
場合にはＫＯ２の値はその直前の値に維持しくステップ
２１）、答が肯定（Ｙｅｓ）の場合にはＫＯ２から所定
値Δｋを減算しくステップ２２）、前記カウントしたパ
ルス数ＮＩＬをＯにリセットしくステップ２３）、上述
と同様にＮＩ＋がＮＩに達する毎にＫＯ２から所定値Δ
ｋを減算するようにする。

（発明の効果）以上詳述したように本発明の内燃エンジンの空燃比フィ
ードバック制御方法によれば、内燃エンジンの排気系に
配された排気濃度検出器により検出した排気濃度検出値
と所定の基準値とを比較し、エンジンに供給される混合
気の空燃比を、排気濃度検出値が前記所定の基準値に関
してリッチ側からリーン側に又はリーン側からリッチ側
に変化したとき、前記空燃比を第１の補正値により増減
補正する比例制御、及び排気濃度検出系が前記所定の基
準値に関してリーン側又はリッチ側にあるとき、空燃比
を夫々第２の補正値により所定期間毎に増減補正する積
分制御の少なくともいずれか一方により目標空燃比にフ
ィードバック制御する内燃エンジンの空燃比フィードバ
ック制御方法において、前記第１及び第２の補正値の少
なくとも一方を車速又は変速機のギヤシフト位置に応じ
て変えるようにしたため、低車速時のＣＯの排出量を低
減し、高車速時のＮｏｘの排出量を低減するように混合
気の空燃比を設定することができ、全車速幅に亘って排
気特性の改善を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法が適用される空燃比制御装置を例
示する全体構成図、第２図は第１図の電子コントロール
ユニットを示すブロック回路図、第３図は本発明の一実
施例を示す線図、第４図はエンジンの運転領域図、第５
図は第３図の実施例に係る０２フイードバツク補正係数
ＫＯ２の算出サブルーチンのフローチャート、第６図は
２項決定サブルーチンのフローチャート、第７図及び第
８図は、夫々、補正値ＰＲ及びＰＬの設定例を示すグラ
フである。１・・・内燃エンジン、５・・・電子コントロールユニ
ット、６・・・燃料噴射弁、１１・・・エンジン回転数
センサ、１３・・・排気管、１４・・・三元触媒、１５
・・・０２センサ。

Claims

【特許請求の範囲】１、内燃エンジンの排気系に配された排気濃度検出器に
より検出した排気濃度検出値と所定の基準値とを比較し
、エンジンに供給される混合気の空燃比を、排気濃度検
出値が前記所定の基準値に関してリッチ側からリーン側
に又はリーン側からリッチ側に変化したとき、前記空燃
比を第１の補正値により増減補正する比例制御、及び排
気濃度検出値が前記所定の基準値に関してリーン側又は
リッチ側にあるとき、空燃比を夫々第２の補正値により
所定期間毎に増減補正する積分制御の少なくともいずれ
か一方により目標空燃比にフィードバック制御する内燃
エンジンの空燃比フィードバック制御方法において、前
記第１及び第２の補正値の少なくとも一方を車速又は変
速機のギヤシフト位置に応じて変えることを特徴とする
内燃エンジンの空燃比フィードバック制御方法。２、前記少なくとも一方の補正値は高車速時又は高速ギ
ヤシャフト位置時程大きい値に設定されることを特徴と
する前記特許請求の範囲第１項記載の内燃エンジンの空
燃比フィードバック制御方法。３、前記第１及び第２の補正値は、前記排気濃度検出値
がリッチ側にあるときはリーン側にあるときよりもより
小さい値に設定されることを特徴とする内燃エンジンの
空燃比フィードバック制御方法。