JPS63246432A - 内燃エンジンの空燃比フィ−ドバック制御方法 - Google Patents

内燃エンジンの空燃比フィ−ドバック制御方法

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JPS63246432A
JPS63246432A JP62078337A JP7833787A JPS63246432A JP S63246432 A JPS63246432 A JP S63246432A JP 62078337 A JP62078337 A JP 62078337A JP 7833787 A JP7833787 A JP 7833787A JP S63246432 A JPS63246432 A JP S63246432A
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細井 秀一
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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) 本発明は内燃エンジンの空燃比フィードバック制御方法
に関し、特に排気ガス浄化装置の浄化効率を高めてエン
ジンの排気浄化性能を向上させるようにした制御方法に
関する。
(従来の技術及びその問題点) 一般に内燃エンジンの排気浄化性能を向上させるため、
エンジンに排気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
気ガス中のC01HC及び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。
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。従って、排気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すべき有害物質の成分に応じ
た所定(目標)空燃比に制御することが必要である。
斯かる課題を達成するための従来の制御方法として、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
法が公知である(例えば、本出願人による特開昭58−
160528号公報)。
しかしながら、この従来の制御方法は高速走行時におけ
る空燃比の制御に改善の余地を残していた。即ち、この
従来の制御方法はエンジンの高負荷状態0、特に加速時
における混合気のリンチ化に起因するCO及びHC成分
の排出量の増加を防止するために、リッチ方向へ補正す
る際の前記第1の補正値を、エンジンの負荷が大きいと
きには小さな値に設定するように構成されているので、
高速走行時においてはエンジンの負荷が大、リッチ方向
へ補正する際の第1の補正値が小となることにより、混
合気の空燃比が全体としてリーン化し、これによりNO
xの排出量を抑制することが困難となる不具合がある。
(発明の目的) 本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされ
たものであり、高負荷運転状態の加速時等におけるC0
1HC成分の排出量を抑制し、且つ高速・高負荷走行時
におけるNOx成分の排出量を低減できるようにした内
燃エンジンの空燃比フィードバック制御方法を提供する
ことを目的とする。
(問題点を解決するための手段) 本発明は上記目的を達成するため、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がらリッ
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、リッチ方向へ補正する細の前
記第1の補正値及び前記第2の補正値の少なくとも一方
を、エンジンが高負荷側にあるほど小さな値に設定する
とともに、エンジンの高負荷状態における所定の定常運
転時には大きな値に設定するようにしたものである。
(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明の制御方法が適用される空燃比制御装置
を例示し、4気筒内燃エンジン1には吸気管2が接続さ
れ、この吸気管2の途中には内部にスロットル弁3′を
配したスロットルボディ3が設けられている。スロット
ル弁3′にはスロットル弁開度(θTH)センサ4が連
設されてスロットル弁3′の弁開度を電気的信号に変換
し電子コントロールユニット(以下rECUJという)
5に送るようにされている。 吸気管2のエンジン1と
スロットルボディ3間には、燃料調量装置(図示例では
燃料噴射弁(TNJ)6)が設けられ、図示しない燃料
ポンプに接続されると共に、ECU3に電気的に接続さ
れており、ECU3からの制御信号によって燃料噴射の
開弁時間TOUTが制御される。
一方、前記スロットルボディ3のスロットル弁3′の直
ぐ下流には吸気管内絶対圧(PBA)センサ8が設けら
れており、この絶対圧センサ8によって電気的信号に変
換された絶対圧信号は前記ECU3に送られる。
エンジン1本体にはエンジン水温(T w)センサ10
が設けられ、このセンサ10はサーミスタ等から成り、
冷却水が充満したエンジン気筒周壁内に装着されて、そ
の検出水温信号をECU3に供給する。
エンジン回転数(Ne)センサ11および気筒判別(C
YL)センサ12がエンジンの図示しないカム軸周囲又
はクランク軸周囲に取り付けられており、前者11はエ
ンジン1のクランク軸の180゜回転毎に所定のクラン
ク角度位置でパルス(以下rTDC信号パルス」という
)を出力し、後者12は特定の気筒の所定のクランク角
度位置で信号パルスを出力するものであり、これらの各
信号パルスはECU3に送られる。
エンジン1の排気管13には三元触媒14が配置され、
排気ガス中のHC,Co、NOx成分の浄化作用を行な
う。この三元触媒14の上流側には排気濃度検出器とし
ての02センサ15が排気管13に挿着され、このセン
サ15は排気中の酸素濃度を検出し、その検出値と所定
の基準値Vrとの偏差信号をECU3に供給する。即ち
、02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、下回るときリーン信号を夫々E
CU3に出力する。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。
ECU3は前記各種パラメータ信号に基づいて、TDC
信号パルスに同期して噴射弁6を開弁すべき燃料噴射時
間TOLITを次式によって算出する。
’roUT=’rtxl(2XKo2 +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PBA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フイードバツク補正係数であり、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じた
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。
ECU3は上述のようにして求めた燃料噴射時間’l’
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
、エンジン回転数センサ11からの出力信号は波形整形
回路20で波形整形された後、TDC信号パルスとして
中央処理装置(以下「CPU)という)22に供給され
ると共に、Meカウンタ24にも供給される。Meカウ
ンタ24は、エンジン回転数センサ11からの前回TD
C信号パルスの入力時から今回TDC信号パルスの入力
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2
4は、この計数値Meをデータバス26を介してCPU
22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および02センサ15の出力信号
は、レベル修正回路28において所定電圧レベルにそれ
ぞれ修正された後、CPU22の指令に基づいて作動す
るマルチプレクサ3゜により順次A/Dコンバータ32
に供給される。
該A/Dコンバータ32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
26を介してCPU22に供給する。
このCPU22は、さらに、データバス26を介してリ
ードオンリメモリ (以下rROMJという)34、ラ
ンダムアクセスメモリ (以下rRAM」という)36
および駆動回路38に接続されている。該ROM34は
、CPU22で実行される制御プログラム及び補正係数
値等の諸データを記憶する。また、該R,AM36は、
CPU22での演算結果等を一時的に記憶する。
そして、CPU22は、ROM34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ROM34から読み出し、前記
算出式(1)に基づき燃料噴射弁6の開弁時間TOLJ
Tを演算し、この演算で得た値をデータバス26を介し
て駆動回路38に供給する。該駆動回路38は、算出さ
れた開弁時間TOUTにわたって燃料噴射弁6を開弁さ
せる制御信号を燃料噴射弁6に供給する。
第3図は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を示す。本プログラムはTD
C信号パルスの発生毎に、これと同期して実行される。
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301)。即ち、02センサ15の内部抵
抗検知方式によって02センサ15の出力電圧が活性化
開始点Vx(例えば0.6V)に至ったか否かを検知し
、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1.0に設定
して(ステップ302)本プログラムを終了し、肯定(
Yes)の場合は、エンジン1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(ス
テップ303)。このオープンループ制御域は、内燃エ
ンジンの全負荷域、低回転数域、高回転数域及び混合気
リーン化域等である。
このPR算出サブルーチンでは、まず吸気管内絶対圧P
BAが第1の所定値PBAHWY (例えば310 m
Hg)より大きいか否かを判別しくステップ501)、
その答が肯定(Yes)のときにはエンジン回転数Ne
が所定回転数N15HWY(例えば2.200rpm)
より大きいか否かを判別する(ステップ502)。その
答が肯定(Yes)、即ちPa A>PB AHWYか
つNe>NeHwY成立し、したがってエンジン1が高
速・高負荷運転状態あるときには、該運転状態に移行し
た後、所定時間tH’wy(例えば10秒)が経過した
か否かを判別する(ステップ503)。その答が肯定(
Yes)のときには補正値PRを高速・高負荷用の補正
値PRHWY (例えば0.7)に設定する(ステップ
504)。
前記ステップ501.502.503のいずれかの答が
否定(No)、即ちPBA≦PBAHWY又はNe≦N
eHwyが成立し、若しくは高速・高負荷運転状態への
移行後、所定時間tHWAYが経過していないときには
、吸気管内絶対圧PBAが前記第1の所定値PBAHW
Yより大なる第2の所定値PBAR(例えば410 n
+8g)より大きいか否かを判別する(ステップ505
)、その答が否定(No)、即ちPB ASPB AR
が成立し、したがってエンジン1が低負荷状態にあると
きには、補正値PRを、前記高速・高負荷用の補正値P
RHWYより小なる低負荷用の補正値PR+(例えば0
,6)に設定する(ステップ506)、前記ステップ5
05の答が肯定(Yes)、即ちPa A>Pa AR
が成立し、したがってエンジン1が高負荷状態にあると
きには、補正値PRを前記低負荷用の補正値PR1より
小なる高負荷用の補正値PR2(例えば0.5)に設定
する(ステップ507)。
第3図に戻り、前回ループ時の02フイードバフク補正
係数Ko2に前記ステップ308で求めた補正値Pi 
 (PRHWY、PR+又はPB2 )を加算しくステ
ップ310)、本プログラムを終了する。
一方、前記ステップ307の答が否定(No)即ち補正
値PRの前回適用時から所定期間tpRが経過していな
いと判別されたならば、ステップ309に移行してRO
M34に記憶されたNe−Pテーブルからエンジン回転
数Neに応じた補正値P(第1の補正値)を求め、次に
前記ステップ310を実行し、前回ループ時のKo2値
に補正値Pi(=P)を加算して本プログラムを終了す
る。
前記ステップ305の答が否定(No)、即ち02セン
サ15の出力レベルが高レベル(リンチ信号)ならばス
テップ311に移行して前述のNe−Pテーブルよりエ
ンジン回転数Neに応じた補正値Pを求め、次いで前回
ループ時のKo2値から斯く求めた補正値Pを減算して
(ステップ312)本プログラムを終了する。
以上のように、第1の補正値は、o2センサ15の出力
レベルがリッチ側からリーン側へ反転した場合、即ち空
燃比をリッチ方向へ制御する場合、所定の周期に該当す
るときには補正値PRが適用され、これ以外のとき及び
空燃比をリーン方向へ制御する場合には補正値Pが適用
される。また、前述したように、エンジン1が高負荷運
転状態にあるときは、低負荷運転状態にあるときと比較
して、補正値PRがより小さな値(PR2<PRI )
に設定されることにより、混合気の空燃比が全体として
リーン側にシフトするように制御されるので、高負荷運
転状態の加速時における混合気のリッチ化を防止でき、
したがってco及びIC成分の排出量を抑制することが
できる。
更に、エンジン1が高速・高負荷運転状態を継続する場
合には、補正値PRが最大値(=PRHWY)に設定さ
れることにより、混合気の空燃比が全体としてリッチ側
ヘシフトするように制御されるので、この場合の混合気
のり−ン化を防止でき、したがってNOx成分の排出量
を低減することができる。
上記空燃比のシフ)Iは、補正値PR,Pの大きさ及び
補正値PRの通用周期を適宜設定することにより、所要
の値に制御される。
前記ステップ304の答が否定(No)である場合、即
ち02センサ15の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)を行なう。即ち、先ずス
テップ305と同様に、o2センサの出力レベルが低レ
ベルであるか否かを判別しくステップ313)、その答
が肯定(Yes)の場合には前回時のカウント数NIL
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314)、そのカウント数N工しが所定値Nxに
達したか否かを判別する(ステップ315)。
その答が否定(No)のときにはKo2を前回ループ時
の値に維持しくステップ316)、肯定(Yes)のと
きにはKO2に所定値Δk(第2の補正値)を加算する
(ステップ317)。次にそれまでカウントしたパルス
数NxLをOにセットして(ステップ318)本プログ
ラムを終了し、NxりがNxに達する毎にKo2に所定
値Δkを加算するようにする。
他方、前記ステップ313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319 ) 、そのカウント数Nzが所定値Nxに達
したか否かを判別する(ステップ320)。その答が否
定(No)の場合にはKo2の値を前回ループ時の値に
維持しくステップ321)、肯定(Yes)の場合には
Ko2から所定値Δkを減算しくステップ322)、前
記カウントしたパルス数NxHをOにリセットして(ス
テップ323)本プログラムを終了し、上述と同様にN
xHがNxに達する毎にKo2から所定値Δkを減算す
るようにする。
なお、本実施例においては、エンジンの負荷状態に応じ
た補正値の設定を第1の補正値について適用しているが
、本発明はこれに限らず、第1の補正値に代えて、又は
これとともに第2の補正値に対して適用してもよい。即
ち、リッチ方向へ補正する際の第2の補正を小さな値に
設定すれば、  4その分だけ空燃比がリーン側に長い
時間留まることになり、混合気は全体としてリーン側に
シフトされるとともに、大きな値に設定すれば上記と逆
の作用により混合気は全体としてリッチ側にシフトされ
るので、第1の補正値に適用した実施例の場合と同様の
効果を得ることができる。
(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、リッチ方向へ補正する際
の前記第1の補正値又は前記第2の補正値を、エンジン
が高負荷側にあるほど小さな値に設定するものであるの
で、高負荷運転状態の加速時等における混合気のリッチ
化防止により、このときのCO及びIC成分の排出量を
抑制できるとともに、エンジンの高負荷状態における所
定の定常運転時には大きな値に設定するものであるので
、高速・高負荷走行時における混合気のリーン化の防止
により、このときのNOx成分′の排出量を低減できる
という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の制御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4図は所定期間tpnの設定例を示すグラ
フ、第5図は第3図のステップ308で実行される補正
値PRの算出サブルーチンのフローチャートである。 ■・・・内燃エンジン、5・・・電子コントロールユニ
ッ) (ECU) 、8・・・吸気管内絶対圧センサ、
13・・・排気管、15・・・02センサ(排気濃度検
出器)。 出願人  本田技研工業株式会社 代理人  弁理士 渡 部 敏 彦 エンジ:/回転畝Ne 手続補正書(自船 昭和62年10月12日 3、補正をする者 事件との関係   特許出願人 住 所  東京都港区南青山二丁目1番1号名 称 (
532)  本田技研工業株式会社代表者   久  
 米    是  志4、代理人 住 所  東京都港区新橋5丁目lO番8号笹屋伊藤ビ
ル (1)明細書の発明の詳細な説明の欄 6、補正の内容 (1)明細書第12頁第5行目と第6行目の間に下記を
加入する。 記 [ステップ303の判別結果が肯定(Yes)であれば
前記と同様にKo2を1.0に設定して(ステップ30
2)本プログラムを終了し、従来知られているように曲
成(1)の補正係数値に1を運転状態に応じた値に設定
し、これを適用してオーブンループ制御を行なう。 一方、ステップ303の答が否定(NO)のときにはエ
ンジンの運転状態がフィードバンク運転領域にあると判
別し、フィードバック制御を行なう。即ち、02センサ
ー5の出力レベルが反転したか否かを判別しくステップ
304.)、その答が肯定(Yes)の場合には比例制
御(P項制御)を行なうべく02センサー5の出力レベ
ルが低レベル(リーン信号)であるか否かを判別しくス
テップ305)、その答が肯定(Yes)であればステ
ップ306に移行して第2図のlマOM 34に記憶さ
れたNe−tpRテーブルより補正値PRの前回適用時
のエンジン回転数Neに応じた所定期間tpR(第4図
)を求める。この所定期間tpRは補正値PR(第1の
補正値)を02センサ15の出力の変動周期の所定数倍
の周期で通用させるためのパラメータであり、本実施例
では補正値PRをo2センサ15の出力の変動周期Tの
2倍の周期で適用すべく所定期間tpRを例えば変動周
期tの1.25倍の値に設定している。そして変動周期
tはエンジン回転数Neが高くなるにつれて短(なるの
で、第4図のように所定期間tpRをエンジン回転数N
eが大きいほど小さい値に設定し、全エンジン回転域に
亘って補正値PRの通用周期を一定(= 27)に保つ
ようにしている。 所定期間tpRは例えば第4図に示すように、エンジン
回転数Neが1100Orp未満では値tpR1に、1
1000rp以上4000rpm未満では値tpR2(
<tpR+)に、4000rpm以上の場合は値tpn
−3(<tpR2)に設定される。 ステップ306に続いて補正値PRの前回通用時から所
定期間tpRが経過したか否かを判別しくステップ30
7)、その答が肯定(Yes)ならば補正値PRを適用
すべく、第5図に示すPR算出サブルーチンよりエンジ
ン回転数Ne及び吸気管内絶対圧PBA等に応じた補正
値PRを求める(ステップ308)。」

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 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、リッ
    チ方向へ補正する際の前記第1の補正値及び前記第2の
    補正値の少なくとも一方を、エンジンが高負荷側にある
    ほど小さな値に設定するとともに、エンジンの高負荷状
    態における所定の定常運転時には大きな値に設定するこ
    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。
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