JPS63113143A - 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丘皇１ 本発明は内燃エンジンの空燃比制御方法に関する。

九且韮韮 内燃エンジンの排気ガス浄化、燃費改善等のために排気
ガス中の酸素濃度を酸素濃度センサによって検出し、こ
の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。

この空燃比制御装置として気化器絞り弁下流に連通ずる
吸気２次空気供給通路に電磁弁を設けて酸素濃度センサ
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装置がある（例えば、特公昭５５
−３５３３号）。

このような従来の空燃比制御装置においては、エンジン
負荷に関する複数の運転パラメータに応じて吸気２次空
気供給吊を表わす空燃比制御基準値を設定し、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を判別し
、その判別結果に応じて所定周期毎に空燃比補正値を比
例囲又は積分口だけ増減し、空燃比補正値に応じて空燃
比制御基準値を補正制御するＰＩ（比例積分）制御が通
常行なわれている。

ところで、気化器の経年変化、又は劣化のために気化器
のベース空燃比が予め定められ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
を生じてくることが通常である。よって、運転領域毎に
基準値の誤差を補正するための基準補正値を算出し新し
い基準補正値を記憶する学習制御を行ない、空燃比制御
精度の向上を図ったものがある。

このような空燃比フィードバック制御もエンジンの暖機
中は停止し、空燃比をリッチ化して燃焼状態の安定化を
図ることが通常である。しかしながら、暖機中でもエン
ジン温度が常温より高くなると空燃比フィードバック制
御を開始するほどの運転状態には至らないまでもリッチ
化による効果が少なくなり、反ってリッチ化による排気
未燃焼成弁、特にｃｏ　＜−ｍ化炭素）の増加及び燃費
の悪化の方が問題とされる可能性がある。

ｌ豆立且Ｉ そこで、本発明の目的は、エンジン温度が常温より上昇
した後の暖機中の排気未燃焼成弁の低減及び燃費の向上
を図ることができる内燃エンジンの空燃比制御方法を提
供することである。

本発明の内燃エンジンの空燃比制御方法は、空燃比フィ
ードバック制御条件を充足しない場合にエンジン温度が
所定温度以上のときには基準値、基準補正値及びエンジ
ン温度に応じて空燃比制御出力値を決定し、エンジンに
供給される混合気の空燃比を制御出力値に応じて調整す
ることを特徴としている。

尖−」Ｌ−豊 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ｔ１１
１装置においては、気化器１の絞り弁３より下流の吸気
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。′Ｆｉ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。

絞り弁３近傍の気化器１内壁面には負圧検出ボート６が
設けられている。負圧検出ボート６は絞り弁３が所定開
度以下のときに絞り弁３の上流に位置し、絞り弁３が所
定開度より大のときに絞り弁３の下流に位置する。負圧
検出ボート６における負圧は負圧通路６ａを介して負圧
スイッチ７に供給される。負圧スイッチ７は絞り弁３の
閉弁状態を検出するために設けられており、負圧検出ボ
ート６における負圧が例えば、３０　ｍｍ１１ｇ以下の
ときオンとなる。

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、１３は吸気温を検出する
吸気温センサ、１４はエンジン５の排気マニホールド１
５に設けられ排気ガス中の酸素濃度に応じた出力電圧を
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。

負圧スイッチ７、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、吸気温センサ１３及
び酸素濃度センサ１４は制御回路２０に接続されている
。負圧スイッチ７はオフ時に低レベル出力を発生し、オ
ン時に高レベル出力を発生する。

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、吸気温センサ１３、酸素濃度センサ１
４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２
２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信号の発生開隔をクロッ
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、負圧スイッ
チ７の出力レベルを変換するレベル変換回路２６と、そ
の変換出力をディジタルデータとするディジタル入カモ
シュレータ２７と、電磁弁９を開弁駆動する駆動回路２
８と、プログラムに従ってディジタル演算を行なうＣＰ
Ｕ　（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Ｒ　ＯＭ　３０と、ＲＡＭ
３１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、ディジタル入カモシュレー
タ２７、駆動回路２８、ＣＰＵ２９、ＲＯＭ３０及びＲ
ＡＭ３１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、吸気温、及び排気ガ
ス中の酸素濃度の情報が択一的に、カウンタ２５からエ
ンジン回転数を表わす情報が、またディジタル入カモシ
ュレータ２７から負圧スイッチ７のオンオフがＣＰＬＪ
２９に入出力バス３２を介して各々供給される。ＣＰＵ
２９は後述の如く所定周期Ｔ＋　　（例えば、５０１１
１ＳｌｌｉＣ）毎に処理プログラムを実行することによ
り電磁弁９のソレノイド９ａへの供給電流値を表わす空
燃比制御出力値ＤＯＵＴをデータとして算出し、その算
出した出力値ＤＯＵＴを駆動回路２８に供給する。

駆動回路２８はソレノイド９ａに流れる電流値が出力値
ＤＯＵＴ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＆１Ｊｔ１１方法の手
順を第３図に示したＣＰＬＪ２９の動作フロー図に従っ
て詳細に説明する。

ＣＰＬＩ２９は第３図に示すように先ず、吸気絶対圧Ｐ
　ｅ　Ａｓ冷却水温７ｗ、吸気ｆｆ１ＴＡ１工ンジン回
転数Ｎｅ及び酸素濃度０２を各々読み込み（ステップ５
１）、吸気温ＴＡが所定温度Ｔ１（例えば、２５℃）よ
り大であるか否かを判別する（ステップ５２）。ＴＡ　
＞ＴＩならば、冷却水ｍＴｗが所定温度Ｔ２　　（例え
ば、８０℃）より大であるか否かを判別する（ステップ
５３）。

Ｔ　Ｗ　＞　７２ならば、空燃比フィードバック制御条
件を充足しているとして電磁弁９へ供給する基準電流値
を表わす基準値ＤＢＡＳεを検索する（ステップ５４）
。ＲＯＭ３０には第４因に示すように絶対圧ＰＢＡとエ
ンジン回転数Ｎｅとから定まる基準値Ｄ８ＡＳεがＤＢ
Ａ　Ｓ　Ｅデータマツプとして予め書き込まれているの
で、ＣＰＵ２９は読み込んだ絶対圧ＰＢＡとエンジン回
転数Ｎｅとに対応する基準値ＤＢＡ　Ｓ　ＥをＤＢＡＳ
εデータマツプから検索する。基準値ＤｓＡｓεの検索
後、酸素濃度が目標空燃比に対応する基準濃度よりリー
ンであるか否かを、すなわち酸素濃度センサ１４の出力
電圧ＶＯ２が基準値Ｖｒｅｆ　　（０，５（Ｖ））より
小であるか否かを判別する（ステップ５５）。Ｖｏｚ＜
Ｖｒｅｆ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５５の判別結果を表わす空燃比フラ
グＦＡＥが１であるか否かを判別する（ステップ５６）
。ＦＡ　Ｆ　＝Ｏ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リーンに反転したので空燃比補正
係数ＫＯ２（空燃比補正値）から比例制御分ＰＬを減算
しその算出値を今回の補正係数ＫＯ２としくステップ５
７）、空燃比フラグＦＡＦを１に等しく設定する（ステ
ップ５８）。ＦＡ　Ｆ　−１ならば、前回も空燃比がリ
ーンであると判別したので空燃比補正係数ＫＯ２から積
分制御分ＩＬを減算しその算出値を今回の補正係数ＫＯ
２とする（ステップ５９）。一方、ステップ５５におい
てＶＯ２≧Ｖ　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ＦＡＦが０であるか否か
を判別する（ステップ６０　）　ａ　Ｆ　Ａｐ　−１な
らば、前回の空燃比がリーンであると判別されリーンか
らリッチに反転したので空燃比補正係数ＫＯ２に比例制
御分ＰＲを加算しその算出値を今回の補正係数に０２と
しくステップ６１）、空燃比フラグＦＡＦを０に等しく
設定する（ステップ６２）。ＦＡ　Ｆ　＝０ならば、前
回も空燃比がリッチであると判別したので空燃比補正係
数ＫＯ２に積分制御分ＩＲを加算しその算出値を今回の
補正係数ＫＯ２とする（ステップ６３）。ステップ５８
又は６２の実行後は、タイマＡ（図示せず）に所定時間
（例えば、２．０８ｅＣ）をセットしダウン計測を開始
させる（ステップ６４）。タイマＡはクロックパルスを
計数することにより時間を計測するダウンカウンタから
なる。タイマＡが所定時間の計測を開始すると、吸気マ
ニホールド絶対圧ＰＥＡとエンジン回転数Ｎｅとに応じ
た補正係数）（ｒｅｆ（基準補正値）をＫ　ｒｅｆデー
タマツプから検索する〈ステップ６５）、Ｋｒｅｆデー
タマツプはＲＡＭ３１に形成されており、第５図に示す
ように吸気マニホールド絶対圧ＰＢＡとエンジン回転数
Ｎｅとに応じて定まる複数の運転領域毎に補正係数Ｋｒ
ｅｒが書き込まれる。この各補正係数Ｋ　ｒｅｆは制御
回路２０への電源投入時にの初期化され、初期値は１゜
０である。補正係数Ｋ　ｒｅｆを検索すると、その補正
係数Ｋｒｅｒを用いて次式により補正係数Ｋｒｅｒを算
出する（ステップ６６）。

ここで、Ｃｒｅｒは定数であり、１００００Ｈは１６進
数の１ｏｏｏｏである。

一方、ステップ５９．６３において積分制御をしたなら
ば、タイマＡが所定時間を計測してその計測値Ｔ’ｒ　
ｎがＯに達したか否かを判別する（ステップ６７　）　
ａ　Ｔ　ｒ　ｎ　−０ならば、ステップ６４゜６５．６
６を実行して補正係数Ｋ　ｒｅｆを算出する。

補正係数Ｋ　ｒｅｒを算出した場合、絶対圧ＰＥＡとエ
ンジン回転数Ｎｅとに対応するＫ　ｒｅｆデータマツプ
の領域に算出した補正係数Ｋ　ｒｅｒを書き込み（ステ
ップ６８）、アイドル運転域であるか否かを判別する（
ステップ６９）。Ｔｚｎ＞０ならば、吸気マニホールド
絶対圧ＰＢＡとエンジン回転数Ｎｅとに応じた補正係数
Ｋ　ｒｅｆをＫ　ｒｅｆデータマツプから検索しくステ
ップ７０）、ステップ６９においてアイドル運転域であ
るか否かを判別する。アイドル運転域でないならば、基
準値Ｄ８ＡＳεと空燃比補正係数に０２と基準補正係数
Ｋｒｅｆとを乗算することによりに出力（ｉｆｌＤｏ　
ｕ　ｖを算出する（ステップ７１）。アイドル運転域な
らば、ステップ６５において検索したアイドル運転域に
おける補正係数Ｋｒｅｒ１すなわち）（ｒｅｆｏに所定
値ＲＬＭを加算することにより空燃比補正係数ＫＯ２の
上限値ＫＯ２）１を算出しくステップ７２）、また補正
係数）（ｒｅｆｏから所定値ＬＬＭを減算することによ
り空燃比補正係数ＫＯ２の下限値ＫＯ２Ｌを算出する（
ステップ７３）。そして空燃比補正係数ＫＯ２が上限値
ＫＯ２Ｈより大であるか否かを判別する（ステップ７４
）。ＫＯ２＞Ｋｏｚ＋のときには空燃比補正係数ＫＯ２
を上限１ｉｆｉＫｏｚ＋に等しクシ（ステップ７５）、
Ｋ。

２≦Ｋｏｚ＋のときには空燃比補正係数ＫＯ２が下限値
ＫＯ２Ｌより小であるか否かを判別する（ステップ７６
）。ＫＯ２＜ＫＯ２Ｌのときには空燃比補正係数ＫＯ２
を下限値ＫＯ２Ｌに等しくする（ステップ７７）。この
ようにアイドル運転域の場合には空燃比補正係数ＫＯ２
を上限値に０２Ｈ及び下限値ＫＯ２Ｌの間の値にした後
、ステップ７１を実行して制御出力値ＤＯＬＪＴを算出
する。ステップ７１の実行後、算出した出力値ＤＯＬ、
ｌＴを駆動回路２８に対して出力する（ステップ８４）
。

一方、ステップ５２においてＴＡ≦Ｔ１の場合、又はス
テップ５３においてＴｗ≦Ｔ２ならば、暖機中であり、
空燃比フィードバック制御条件を充足していないので冷
却水温Ｔｗが所定温度Ｔ３（例えば、３０℃であり、Ｔ
３　＜Ｔ２　）より大であるか否かを判別する（ステッ
プ７８）。Ｔｗ≦Ｔ３のときには出力値ＤＯＬＩＴを０
に等しくしくステップ７９）、空燃比フィードバック係
数Ｋｏ２を１に等しくする（ステップ８０）。ＴＷ＞Ｔ
３のときには基準値Ｄ８＾ＳεをＤ８Ａ　Ｓ　Ｅデータ
マツプから検索しくステップ８１）、基準補正値Ｋ　ｒ
ｅｆをＫ　ｒｅｆデータマツプから検索しくステップ８
２）、次式によって出力値ＤＯＵＴを算出する（ステッ
プ８３）。

Ｄｏ　ｕ　ｙ　−Ｄｓ　ＡＳ　Ｅ　Ｘ）（ｒｅｆ−１（
ｘＴｗ−（２）ここで、Ｋは定数であり、冷却水温ＴＷ
の上昇に従ってＫｘＴｗは減少する。

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
制御出力値ＤＯＵＴ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ＤＯＬＪＴが表わす
大きさの電流が流れ、ソレノイド９ａ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。また出力値ＤＯＵＴが０の場合には
電磁弁９が開弁して吸気２次空気の供給が停止される。

よって、ＴＷ＞Ｔ３の場合には冷却水温ＴＷの上昇に従
って出力値ＤＯＵＴはＤａ　Ａ　Ｓ　Ｅ　ｘｌ＜ｒｅｒ
に向ッテ大きくなり、吸気２次空気量が増加する。すな
わち暖機の完了に近付くことに従って供給混合気の空燃
比は徐々に目標空燃比に向ってリーン化されるのである
。

なお、上記した本発明の実施例においては、ＴＷ＞Ｔ３
の場合に出力値ＤＯＬＩＴの減衰量をに×ＴＷによる計
算により求めたが、第６図に示すような特性の冷却水ｍ
ＴＷに対する減衰量ΔＤｏｕＴを予めデータマツプとし
てＲＯＭ３０等に記憶させて置き検出した冷却水ｍＴＷ
に応じて減衰量ΔＤｏｕｖをデータマツプから検索する
ようにしても良い。

また、アイドル運転域は例えば、次の如く判別される。

ＣＰＵ２９は、第７図に示すように先ず、負圧スイッチ
７がオンであるか否かを判別する（ステップ９１）。負
圧スイッチ７がオンならば、吸気マニホールド４内の絶
対圧Ｐａ＾が所定値ＰｓＡｒｅｒ（例えば、４６０〜４
８Ｃ）ｍｍｌ１ｇ）より小であるか否かを判別する（ス
テップ９２）。ＰａＡ＜ＰｓＡｒｅｆならば、吸気マニ
ホールド４内には多きな負圧が存在し絞り弁３が全閉し
ているとし、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ１ＤＬ　
（例えば、９００〜１０００ｒ、ｌ）、１１１　）より
小であるか否かを判別する（ステップ９３）。Ｎｅ＜Ｎ
ｅ■ＤＬならば、アイドル運転域であると判断するので
ある。

泣貝ｌ弧里 以上の如く、本発明の空燃比制御方法においては、空燃
比フィードバック制御条件を充足しない場合にエンジン
温度が所定温度以上の暖機中のときには目標空燃比に対
する空燃比制御出力値をエンジン温度に応じた借だけ空
燃比を目標空燃比よりリッチ化した値にするので暖機中
のエンジン温度の上昇に従って供給混合気の空燃比がリ
ーン化され目標空燃比に近付くのである。よって、エン
ジン温度が常温より上昇したような暖機中において安定
した燃焼状態を確保すると共に燃費の向上を図り、また
排気未燃焼成力の減少を図ることができるのである。ま
た暖機中にチョーク弁開度によって空燃比をリッチ化制
御する場合にはチョーク弁開度のバラツキによって空燃
比が変動するが、本発明の空燃比制御方法によれば、暖
機中にチョーク弁を早く開弁させることによりチョーク
弁開度に頼らずに特にアイドル運転等の軽負荷時に安定
した空燃比制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の空燃比ｉｉ制御方法を適用した装置の
概略構成図、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図及び第７図はＣＰＵの
動作を示すフロー図、第４図はＤＢＡＳεデータマツプ
を示す図、第５図はｌ（ｒｅｆデータマツプを示す図、
第６図は冷却水温ＴＷ−減衰母ΔＤＯＵＴ特性を示す図
である。 主要部分の符号の説明 １・・・・・・気化器 ２・・・・・・エアクリーナ ３・・・・・・絞り弁 ４・・・・・・吸気マニホールド ７・・・・・・負圧スイッチ 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 １１・・・・・・クランク角センサ １２・・・・・・冷却水温センサ １４・・・・・・酸素濃度センサ １５・・・・・・排気マニホールド ３３・・・・・・触媒コンバータ 出願人　　　本田技研工業株式会社 代理人　　　弁理士　　藤村元彦 ｒ、ｐ、ｍ。 −Ｎ　ｅ 第６図 第７図 手続補正力 昭和６３年１月２７日

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
   応じた空燃比制御基準値を予め設定し、空燃比フィード
   バック制御条件を充足するとき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空
   燃比補正値を設定しかつ前記複数のエンジン運転パラメ
   ータの検出値に対応する前記基準値の誤差を補正するた
   めの基準補正値を算出して前記複数のエンジン運転パラ
   メータによって定めた運転領域に対応させて記憶し、前
   記複数のエンジン運転パラメータの検出値に対応する前
   記基準値を前記空燃比補正値に応じて補正して目標空燃
   比に対する空燃比制御出力値を決定し、エンジンに供給
   される混合気の空燃比を前記制御出力値に応じて調整す
   る空燃比制御方法であって、前記空燃比フィードバック
   制御条件を充足しない場合にエンジン温度が所定温度以
   上のときには前記基準値、基準補正値及びエンジン温度
   に応じて前記制御出力値を決定することを特徴とする空
   燃比制御方法。