JPS6394049A - 内燃機関の空燃比制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、リーンからリッチまで検出可能な空燃比セ
ンサを用いて空燃比のフィードバック制御を行うように
した内燃機関の空燃比制御装置に関し、特に過大な空燃
比誤差を検出したときでも、機関を安定に運転できるよ
うにしたものである。

〔従来の技術〕

第１図は従来および後述するこの発明の内燃機関の空燃
比制御装置の構成を示すものであシ、従来の内燃機関の
空燃比制御装置の説明に際し、この第１図を援用して説
明する。

この第１図において、１は内燃機関、２はこの内燃機関
１に接続された吸気管、３はこの吸気管２内に設けられ
た絞夛弁である。

この吸気管２内の圧力は圧力センサ４で検出し、その検
出出力はＡＤコンバータ９１に送出するようになってい
る。

また、内燃機関１の回転を−ξルスとして回転センサ５
で検出するようにしておシ、この回転センサ５の出力は
入出力回路９２に送出するようＶＣなっている。

さらに、吸気管２ヘインジエクタ６によシ燃料全噴射す
るようになっており、このインジエクタ６は出力回路９
６の出力で駆動されるようになっている。

また、内燃機関１に排気管７が接続されておシ、この排
気管７内の排ガス成分から空燃比に対応した出力が空燃
比センサ８からＡＤコンバータ９１に送出するようＫし
ている。

一方、９は圧力センサ４と回転センサ５と空燃比センサ
８などの情報からＰＪ＋要燃料量を演算し、インジェク
タ６の駆動パルス幅全発生する制御装置である。

この制御装置９におけるＡＤコンバータ９１は空燃比セ
ンサ８および圧力センサ４などのアナログ信号をデジタ
ル値に変換してマイクロプロセッサ９３に送出するよう
になっている。

また、入力回路９２は回転センサ５のパルス入力信号を
レベル変換するための入力回路で、その出力もマイクロ
プロセッサ９３に送出するようになっている。

このマイクロプロセッサ９３はＡＤコンバータ９１およ
び入力画路９２から得られたデジタルおよび、ｏルス信
号に基づいて内燃機関１へ供給すべき燃料ｉ；ｋを演算
し、その結果にしたがってインジェクタ６の駆動パルス
幅を出力するものである。

このマイクロプロセッサ９３の制御手順やデータを予め
ＲＯＭ９４で記憶しておシ、またＲＡＭ９５で演算過程
におけるデータを一時的に格納するようにしている。そ
して、マイクロプロセッサ９３の出力信号にしたがって
出力回路９６でインジェクタ６を駆動するようにしてい
る。

上記第１図中の空燃比センサ８は第５図に示すように構
成されており、８１は酸素ポンプセル、８２は酸素電池
セル、８３ａおよび８３ｂは多孔質でできた１！極、８
４は拡散室、８５は基準電圧源、８６は比較増幅器、８
７はポンプ駆動回路、８８はポンプの電流を検出するた
めの抵抗である。

この空燃比センサ８の構成は既に公知（特開昭５９−１
９０６４６号公報および特開昭６０−１２８３４９号公
報）のものでちゃ、基準電圧源８５を約０．４　Ｖに設
定し、この電圧と酸素電池セル８２の電圧を比較増幅器
８６にて比較し、その偏差が零になるようにポンプ駆動
回路８７を介して酸素ポンプセル８１に電流を流し込む
ことによって、拡散室８４内の排気ガスが理論空燃比相
当となるように作用させるものである。

このような原理を用いて理論空燃比よシもり−ン、リッ
チ側ともに検出可能であシ、そのｍｌｌ定結果は抵抗８
８の両端の電圧として取シ出すことができ、第６図に示
すように広い空燃比の範囲に対して線形な出力電圧を得
ることができる。

次に、上記空燃比センサ８を用いた空燃比フィードバッ
クの従来の制御方法について第７図にし友がって説明す
る。この第７図は第１図に示す制御装置９０制御手順を
フローチャートで表わしたものである。

ステップ１００で回転センサ５から入力されるパルス信
号、すなわち、エンジン回転数Ｎｅを読み込み、ステッ
プ１０１で圧力センサ４から得られた吸気管内圧力（絶
対圧力）の値ｐｂｉｈｃみ込み、ステップ１０２ではス
テップ１００および１０１で読み込まれた情報を基にイ
ンジェクタ６の基本駆動・ぐルス幅τｏｆ演算する。

演算式はτｏ＝Ｋｅｐｂ＊ηＶ　で表わされ、Ｋは定数
、ηＶは吸気圧力ｐｂとエンジン回転数Ｎｅに対応して
予め定められた充填効率である。

次に、ステップ１０３で目標空燃比（Ａ／Ｆ）３が設定
される。この目標空燃比（Ａ／Ｆ）Ｓはエンジン回転数
Ｎｅと吸気圧力ｐｂに対応して最適な動力性能と燃費を
得るように予め設定されているが、さらにエンジンの温
度や加減速状態などによって変化されてもよい。ステッ
プ１０４では空燃比センサ８の出力信号（Ａ／Ｆ）Ｒ＊
ｗみ込み、ステップ１０５で空燃比の偏差ｅ　＝　（Ａ
／Ｆ　）ｓ　−（Ａ／Ｆ　）Ｒを求め、この値を適当な
ゲインＫＩで積分し、空燃比フィートノクック補正係数
ＣＦＢを算出する。

次に、ステップ１０６で噴射パルス幅τをステップ１０
２で先に求めた基本噴射ノξルス幅τ０に上記空燃比フ
ィードバック補正係数ＣＦ１１に乗算することにより求
める。

以上の動作が繰シ返されて、空燃比は目標値＜Ａ／Ｆｌ
ｓ　　になるようにフィードバック１間両される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の内燃機関の空燃比制御装置にあって
は、機関の失火などによる過大な空燃比偏差を生じた場
合、この過大な空燃比偏差に基づいて算出した過大なフ
ィードバック補正係数ＣＰＢに基づいて燃料を急故に均
量し、機関の失火を助長する問題があった。

また、空燃比を短い時間で目標空燃比に制御するために
積分ゲインＫＩの値を大きくすると、制御系のループゲ
インが増大しているために空燃比偏差が零付近で空燃比
が振動し、発振し、機関不調を招来し、運転フィーリン
グが悪化する問題があった。

この発明は、かかる問題点全解決するため罠なされたも
ので、過大な空燃比偏差が生じたときにでも、誤ったフ
ィードバック補正による機関不調を回避し、かつ空燃比
が目標値に近すいたときでも、過大なゲインによる空燃
比の発振を防ぎ、常に安定な燃焼を得ることができる内
燃機関の空燃比制御装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る内燃機関の空燃比制御装置は、空燃比偏
差の絶対値ｌｅｔ　　に応じて空燃比フィードバック比
例ゲインＫｐおよび指分ゲインＫｒ？制御する手段を設
けたものである。

〔作　用〕

この発明においては、空燃比偏差の絶対値ｌｅｔが所定
値以上の場合は比例ゲインＫｐおよび積分ゲインに！ｔ
ｌ−所定値に固足し、この空燃比偏差の絶対値ｔｅｌ　
　が所定値以下の場合は、この絶対値Ｉｅｌ　　が小き
くなるに応じて比例ゲインＫｐ　　および積分ゲインＫ
ｒ　ｋ小さくした値を用いて機関の空燃比を目標空燃比
にフィードバック制御する。

〔実施例〕

以下、この発明の内燃機関の空燃比制御装置の実施例に
ついて図面に基づき説明するが、この発明の構成は前述
の第１図のものと全く同一であるが、制御装置９内のマ
イクロプロセッサ９３を中心とする演算部における演算
処理およびデータ設定の方法が従来装置とは異なシ、そ
の演算手順は第２図の７０−チャートに示されている。

この第２図のフローチャートのステラ７”２００のエン
ジン回転数Ｎｅ読み込みからステラ２２０４の実空燃比
の読み込みまでは従来例を示した第７図のフローチャー
トのステップ１００〜１０４までと同様なので説明を省
略する。

ステップ２０４で実空燃比の読み込みを行った後、この
発明においては、ステップ２０５において空燃比偏差ｅ
を目標空燃比（Ａ／Ｆ）ｓ　　と実空燃比（Ａ／Ｆ）Ｈ
の偏差ｅ　＝　（Ａ／Ｆ　）ｓ　−（Ａ／Ｆ　）Ｒとし
て算出する。

次に、ステップ２０６において、空燃比フィードバック
比例ゲインＫｐ　’ｅ前記璧燃の比偏差ｅの絶対値ｌｅ
ｔ　　に対してたとえば第３図に示すごとく関係となる
ように設定する。

さらに、ステップ２０７においても、ステップ２０６と
同様にして、積分ゲインＫＩｋ偏差ｅの絶対値ｔｅｌ　
　に対して設定する。

ステラ７’２０６および２０７で定めた比例ゲインＫｐ
および積分ゲインＫｌｋ用いて、ステップ２０８におい
て偏差ｅに比例ゲインＫｐ　ｋ乗算した値と偏差ｅを秋
分して積分ゲインＫｒ　ｋ乗算した値との和として、フ
ィードバック係数ＣＦＢを算出する。

ステップ２０９で噴射ノξルス幅τを基本噴射、。

ルス幅τ０にフィードバック補正係数Ｃｒａ、Ｔｈ乗算
することＫよシ求める。以上の動作金繰シ返すことによ
って、空燃比の偏差が零になるように制御される。

なお、上記実施例ではステップ２０６および２０７にお
いて、第３図のよりな関係を用いて比例ゲインＫｐおよ
び秋分ゲインＫｌ　を設定したが、第４図の関係を用い
て比例ゲインＫｐおよび積分ゲインＫｌ　を設定しても
よい。

また、上記実施例の説明においては、燃料噴射システム
としてスピードデンシティ方式の燃料噴射装置との具体
例としたが、エアーフローセンサど用いた燃料噴射装置
−Ｐ電子制御気化器にも適用できるのは云うまでもない
。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、空燃比フィードバック
比例ゲインＫｐおよび積分ゲインＫＸを空燃比偏差の絶
対値に応じて制御するように空燃比制御装置を構成した
ので、過大な空燃比偏差が原因で発生する異常なを燃比
フィードバックを防ぎ、かつ空燃比の発振も防ぎ目槓窒
燃比を維持制御し、空燃比変動による機関出力不調？き
たすことがなく、常に良好な連転フィーリングを得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明および従来装き′の内燃機関のを燃比
制御装置の構成を示す図、第２図はこの発明の内燃機関
の空燃比制御装置の動作を表わすフローチャート、第３
図および第４図はこの発明の内燃機関の空燃比制御装置
における空燃比フィードバック積分ゲインおよび比例ゲ
インの特性図、第５図はこの発明および従来の内燃機関
の空燃比制御装置における空燃比センナの構成を示す図
、第６図はこの発明および従来の内燃機関の空燃比制御
装置における空燃比センサの特性図、第７図は従来の内
燃機関の空燃比制御装置の動作を表わしたフローチャー
トである。 １・・・内燃機関、２・・・吸気管、４・・・圧力セン
サ、５・・・回転センサ、６・・・インジェクタ、８・
・・空燃比センサ、９・・・制御装置、８１・・・ｒＲ
素ポンプセル、８２・・・酸素電池セル、９３・・・マ
イクロプロセッサ、９４・・・ＲＯＭ、９５・・・ＲＡ
Ｍ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関の排ガス成分からリッチ側およびリーン側の空
   燃比が検出可能な空燃比センサと、この空燃比センサの
   出力信号と目標空燃比信号との偏差ｅに基づいて空燃比
   をフィードバック制御する空燃比の制御手段とを備えた
   内燃機関において、機関の吸入空気量に対応した燃料供
   給量を上記偏差に比例した値に比例ゲインを乗算した値
   および上記偏差ｅを積分した値に積分ゲインを乗算した
   値の和に応じて補正するとともに、空燃比の偏差の絶対
   値に応じて前記比例ゲインおよび積分ゲインを変化させ
   るように制御する手段を備えたことを特徴とする内燃機
   関の空燃比制御装置。