JPH01219326A - 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］ 本発明は、燃料噴射弁を介して燃焼室に燃料を供給する
ように構成された内燃機関の空燃比制御装置に関するも
のである。

［従来の技術］ 近時の自動車には、排気ガス浄化手段の一つとして、三
元触媒が広く利用されている。ところが、かかる三元触
媒は、混合気の空燃比が理論空燃比近傍の値に維持され
ていないと、排気ガス中に含まれているＮｏ、　、Ｈｅ
、ＣＯのすべてを効率よく浄化することができない。そ
のため、燃料噴射弁を備えている自動車では、排気ガス
中の酸素濃度を検出する酸素センサの出力電圧に基づい
て、空燃比フィードバック補正係数を変化させることに
より、燃料噴射弁からの燃料噴射量を微細に調節し、混
合気を理論空燃比近傍に維持させるようにしている。

詳述すると、酸素センサは、理論空燃比近傍に存在する
基準電圧を境にして、混合気の空燃比がリーンになれば
出力電圧が低下し、リッチになれば出力電圧が上昇する
。そのため、かかる特性を利用し、例えば本発明の先行
技術として、特開昭５６−１２４６４７号公報に示され
るように、酸素センサの出力電圧が基準電圧を下回ると
、空燃比フィードバック補正係数を一定値だけ燃料増量
方向へステップ状に変化させ、その後序々に一定値づつ
一定速度で増加させるようにしている。−方、酸素セン
サの出力電圧が基準電圧を上回ると、空燃比フィードバ
ック補正係数を燃料減少方向へ一定値だけステップ状に
変化させ、その後序々に一定値づつ一定速度で減少させ
るようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、従来は、空燃比フィードバック補正係数のス
キップ定数および積分定数の増減値をアイドリング時と
非アイドリング時とにより切替える程度である。すなわ
ち、前記増加値および減少値は、それぞれがほとんど一
種類の値に固定されている。そして、非アイドリング時
の場合、これらの固定値によってほとんどの運転領域が
カバーされるようになっている。そのため、排気ガス量
が比較的少なく、空燃比が理論空燃比を境にして長い周
期で緩慢に変化している場合には、燃料供給の補正速度
が速すぎてしまうことになる。他方、排気ガス量が比較
的多く、空燃比が理論空燃比を境にして該理論空燃比か
ら離れた領域間を短い周期で頻繁に変化している場合や
過渡時には、前記増加値および減少値にもとづいて迅速
に燃料供給量が修正され難くなる。その結果、空燃比の
バラツキからドライバビリティや排気ガスの浄化効率が
低下する場合が少なくない。

かかる不具合を解消するため、単に、前記増加値および
減少値を小さくすると、燃料噴射量の増減の変化速度が
遅くなるとともに、空燃比の制御速度も遅くなるため、
加速時などの過渡状況についていけず、追従性が悪くな
る。また、走行中などの時々刻々の空燃比の振れ幅は小
さくなるが、過渡期に排気ガス中の有害成分が増加した
り、ドライバビリティを悪化させることになる。他方、
前記増加値および減少値を太き（すると、燃料噴射量の
増減の変化速度が速くなるとともに、空燃比の制御速度
が速くなるが、走行中などの時々刻々の空燃比の振れ幅
も太き（なるため、排気ガス中の有害成分が増加したり
、ドライバビリティが悪化するという問題を解消し難い
。

本発明は、以上のような不具合をことごとく解消するこ
とができる内燃機関の空燃比制御装置を提供することを
目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、かかる目的を達成するために、次のような構
成を採用したものである。すなわち、本発明にかかる内
燃機関の空燃比制御装置は、燃焼室（３）に燃料を供給
する燃料噴射弁（２）と、排気ガス中の酸素濃度を検出
する酸素センサ（７）と、この酸素センサ（７）の出力
電圧が理論空燃比近傍の基準電圧を過ぎる経過時間を計
測する計測手段（８）と、この計測手段（８）により計
測された前記経過時間に対応させて空燃比フィードバッ
ク補正係数を変化させる空燃比フィードバック補正係数
決定手段（９）と、この空燃比フィードバック補正係数
決定手段（９）により決定された空燃比フィードバック
補正係数に基づいて前記燃料噴射弁（２）からの燃料噴
射量を調節し、前記燃焼室（３）に供給する混合気の空
燃比を理論空燃比近傍に維持するフィードバック制御手
段（１０）とを具備してなることを特徴とする。

［作用］ このような構成によると、計測手段（８）により計測さ
れた経過時間によって、空燃比の変化状況を知ることが
できる。すなわち、計測された経過時間が長い場合は、
酸素センサ（７）の出力電圧が基準電圧近傍で緩慢に変
化しているとともに、空燃比が理論空燃比近傍で緩慢に
変化していることになる。他方、計測された経過時間が
短い場合は、酸素センサ（７）の出力電圧が頻繁に基準
電圧を過ぎっているとともに、空燃比が理論空燃比を境
にしてリッチ側とリーン側の理論空燃比から離れた領域
間で頻繁に変化していることになる。

しかして、空燃比フィードバック補正係数決定手段（９
）は、計測された前記経過時間に対応させて、例えば、
検出された経過時間が長い場合には空燃比フィードバッ
ク補正係数の臘を小さな値に設定し、検出された経過時
間が短い場合には空燃比フィードバック補正係数の値を
大きな値に設定する。そして、フィードバック制御手段
（１０）は、かかる空燃比フィードバック補正係数に基
づいて燃料供給量を調節することになる。そのため、空
燃比が理論空燃比近傍で変化している場合には、燃料調
節量が減少されて空燃比の制御速度がより遅（なり、空
燃比はさらに理論空燃比近傍に維持される。他方、空燃
比が理論空燃比からリッチ側とリーン側間で大きく変化
している場合には、フィードバック制御手段（１０）は
燃料調節量を大きな値で以て増減させるため、空燃比の
制御速度が速くなって空燃比は速やかに理論空燃比近傍
に収束される。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第２図〜第５図を参照して説
明する。

図面に示すエンジン１は、燃料噴射弁２を介して燃焼室
３への燃料供給を行うように構成された自動車用のもの
で、吸気管４に装着した上記燃料噴射弁２の開弁時間を
電子制御装置５により調節するようにしている。

燃料噴射弁２は、電磁コイルを内蔵しており、該電磁コ
イルに前記電子制御装置５から噴射信号ａが印加される
と、噴射信号ａに相当する量の燃料を吸気ポート近傍に
噴射するようになっている。

一方、エンジン１の排気系に設けられた触媒コンバータ
６の上流には、酸素センサ７を配置しである。この酸素
センサ７は、第３図に示されるように、混合気の空燃比
が理論空燃比近傍に存在する基準電圧Ｅ。よりもリーン
側にあって、排気ガス中の酸素濃度が高い場合には、低
い出力電圧Ｅ１を発生し、混合気の空燃比が基準電圧Ｅ
。よりもリッチ側にあって、排気ガス中の酸素濃度が低
い場合には、高い出力電圧Ｅ１を発生し得るように構成
されたものである。

電子制御装置５は、計測手段８と、空燃比フィードバッ
ク補正係数決定手段９と、フィードバック制御手段１０
との役割を担っている。この電子制御装置５は、中央演
算処理装置１１と、記憶装置１２と、入・出力インター
フェース１３．１４等を備えている。そして、上記入力
インターフェース１３に少なくとも前記酸素センサ７か
らの信号すと、エンジン冷却水の温度を検出する水温セ
ンサ１５からの水温信号Ｃと、ディストリビュータ１６
に設けたクランク角センサ１７からの回転信号ｄとが入
力され、出力インターフェース１４から前記燃料噴射弁
２に向けて噴射信号ａを出力するように設定しである。

また、上記電子制御装置５には、空燃比のフィードバッ
ク制御下で空燃比フィードバック補正係数Ｆの値を適宜
変化させて、前記燃料噴射弁２から燃焼室３へ供給する
燃料を微細に調節し、空燃比を理論空燃比近傍に維持さ
せるように設定しである。そして、このような制御を実
行するために、上記電子′制御装置５には、第５図に概
略的に示すようなプログラムを内蔵しである。

先ず、ステップ５１では、エンジン冷却水の温度が設定
値以上で、かつフューエルカット実行中でないこと、あ
るいはエンジン１が高負荷中高速状態でないこと等の空
燃比フィードバック条件が成立しているか否かを、水温
センサ１５やクランク角センサ１７等からの情報によっ
て判断する。

そして、空燃比フィードバック条件が成立していないと
判断した場合には次のルーチンへ移行し、空燃比フィー
ドバック条件が成立していると判断した場合にはステッ
プ５２へ進む。ステップ５２では酸素センサ７の出力電
圧Ｅ１が基準電圧Ｅ。

を過ぎった現在の時刻Ｔ１を読み込み、ステップ５３へ
進む。ステップ５３では、空燃比のフィードバック開始
時か否かを判断し、開始時であると判断した場合にはス
テップ５４へ移行し、すてに空燃比のフィードバック制
御中であると判断した場合にはステップ５５へ進む。

ステッ′プ５４では、酸素センサ７の出力電圧Ｅ、が基
準電圧Ｅ。を上回っているか否かを判別し、上回ってい
る場合には空燃比がリッチであると判断してステップ５
６へ移行し、上回っていない場合には空燃比がリーンで
あると判断してステップ５７へ進む。ステップ５６では
、空燃比フィードバック補正係数Ｆの基準値Ｆ、から酸
素センサ７の出力電圧Ｅ１が基準電圧Ｅｏを上回る毎に
瞬間的に減少させる瞬時減少値ｂ２の基準定数［ｂ２］
０を減算して、空燃比フィードバック補正係数Ｆを決定
し、一定値づつ序々に減少させる減少値ａ２に基準定数
［ａ２］０をセットした後、ステップ５８へ進む。ステ
ップ５７では、酸素センサ７の出力電圧Ｅ工が基準電圧
Ｅ０を下回る毎に瞬間的に増加させる瞬時増加値ｂ工の
基準定数［ｂ□］。を前記基準値Ｆ。に加算し、一定値
づつ序々に増加させる増加値ａ、に基準定数［ａ、］ｏ
をセットしてステップ５８へ進む。ステップ５８では、
酸素センサ７の出力電圧Ｅ１が基準電圧Ｅ。を過ぎった
現在の時刻Ｔ１を番地Ｔ。にセットする。

一方、前記ステップ５５では、酸素センサ７の出力電圧
Ｅ１が基準電圧Ｅ。を上回っているか否かを判別し、上
回っている場合には空燃比がリッチであると判断してス
テップ５９へ移行し、上回っていない場合には空燃比が
リーンであると判断してステップ６０へ進む。ステップ
５９では、燃料増量中か否かを判別し、燃料増量中であ
ると判断した場合にはステップ６１へ移行し、燃料増量
中でないと判断した場合にはステップ６５へ移行する。

ステップ６１では、酸素センサ７の出力電圧Ｅ工が基準
電圧Ｅ。を過ぎった現在の時刻Ｔ１から前回の時刻Ｔ。

を減算して双方間の経過時間Ｔを計測するとともに、第
４図に概略的に示すように、前記経過時間Ｔに反比例さ
せて予め設定した修正値Ｋをマツプから選定してステッ
プ６２へ移行する。ステップ６２では、酸素センサ７の
出力電圧Ｅ１が基準電圧Ｅ。を上回っている場合に、一
定値づつ序々に減少させる減少値ａ２の基準定数［ａ２
］。と前記修正値にとを乗算して上記減少値ａ２を決定
する他、前記瞬時減少値ｂ２の基準定数［ｂ２　］。と
修正値にとを乗算して瞬時減少値ｂ２を決定し、ステッ
プ６３へ移行する。ステップ６３では、空燃比フィード
バック補正係数Ｆ４−ら瞬時減少値ｂ２を減算した値を
番地Ｆにセットして、ステップ６４へ移行する。ステッ
プ６４では、酸素センサ７の出力電圧Ｅ１が基準電圧Ｅ
ｏを過ぎった現在の時刻Ｔ□を番地Ｔ。にセットする。

ステップ６５では、空燃比フィードバック補正係数Ｆか
ら前記減少値ａ２を減算した値を番地Ｆにセットする。

ステップ６０では、燃料減量中か否かを判別し、燃料減
量中であると判断した場合にはステップ６６へ移行し、
燃料減量中でないと判断した場合にはステップ７０へ移
行する。ステップ６６では、酸素センサ７の出力電圧Ｅ
ｌが基準電圧ＥＯを過ぎった現在の時刻Ｔ１から前回の
時刻Ｔ。を減算して双方間の経過時間Ｔを計測するとと
もに、第４図に概略的に示すように、前記経過時間Ｔに
反比例させて予め設定した修正値Ｋをマツプから選択し
てステップ６７ベ移行する。ステップ６７では、酸素セ
ンサ７の出力電圧Ｅ１が基準電圧Ｅ。

を下回っている場合に、一定値づつ序々に増加させる増
加値ａ１の基準定数［ａ工］。と前記修正値にとを乗算
して上記増加値ａ工を決定する他、前記瞬時増加値ｂ１
の基準定数［ｂよ］。と修正値にとを乗算して瞬時増加
値ｂ工を決定し、ステップ６８へ移行する。ステップ６
８では、空燃比フィードバック補正係数Ｆに瞬時増加値
ｂ２を加算した値を番地Ｆにセットして、ステップ６９
へ移行する。ステップ６９では、酸素センサ７の出力電
圧Ｅ１が基準電圧Ｅ。を過ぎった現在の時刻Ｔ１を番地
Ｔ。にセットする。ステップ７０では、空燃比フィード
バック補正係数Ｆに前記増加値ａ１を加算した値を番地
Ｆにセットする。

なお、以上の手順は、空燃比のフィードバック制御中に
繰返し実行されるようになっている。

以上のような構成によると、空燃比のフィードバック制
御を行うための諸条件が成立している場合には、酸素セ
ンサ７の出力電圧Ｅ１が基準電圧Ｅ、を過ぎる経過時間
Ｔに対応して、空燃比フィードバック補正係数Ｆが適宜
変更される。すなわち、計測された経過時間Ｔが比較的
長い場合は、該経過時間Ｔに反比例して空燃比フィード
バック補正係数Ｆの増減値ａｌ、ａ２および瞬時増減値
ｂ１、ｂ２がそれぞれ小さな値に変更される。このため
、空燃比フィードバック補正係数Ｆにかかる燃料調節量
が減少されるとともに、燃料噴射弁２から燃焼室３へ供
給される燃料噴射量も微量づつ増減されることになる。

一方、計測された経過時間Ｔが比較的短い場合は、該経
過時間Ｔに反比例して空燃比フィードバック補正係数Ｆ
の増減値ａｌ、ａ２および瞬時増減値ｂ１、ｂ２がそれ
ぞれ大きな値に変更される。

このため、空燃比フィードバック補正係数Ｆにかかる燃
料調節量が大きな値で増減されるとともに、燃料噴射弁
２から燃焼室３へ供給される燃料噴射量も急激に増減さ
れることになる。

したがって、このような構成によれば、空燃比が理論空
燃比近傍で緩慢に変化している場合には、燃焼室３への
燃料供給量がさらに微量づつ増減されるため、空燃比の
制御速度が緩やかとなる。このため、空燃比のリッチ・
リーンへの相互変化も緩やかとなり、空燃比をさらに理
論空燃比に近い状態に維持することができる。

他方、空燃比がリッチおよびリーン側の理論空燃比から
離れた領域間で理論空燃比を境にして頻繁に変化してい
る場合には、燃焼室３への燃料供給量が急速に増減され
るため、空燃比の制御速度が速められて、速やかに理論
空燃比近傍に収束される。その結果、走行中などの時々
刻々の空燃比の振れ幅が小さくなり、空燃比が常に理論
空燃比近傍に維持されるため、触媒コンバータ６内での
排気ガスの浄化効率が高められる。しかも、加速時など
の過渡域では、空燃比の制御速度が速くなるため、ドラ
イバビリティを確実に向上させることができる。

なお、上記実施例では、酸素センサの出力電圧が基準電
圧を過ぎった際にステップ状に増減させる値と、前記出
力電圧がリッチ側およびリーン側にある場合に序々に増
減させる値との双方の値を出力電圧が基準電圧を過ぎる
経過時間に対応させて変化させるようにしたが、いづれ
かの値を変化させるようにしてもよい。あるいは、酸素
センサの出力電圧が基準電圧を過ぎる経過時間に対応さ
せて、上記いづれの値をも異なった変化量を以て、予め
マツプ化しておくようにしてもよい。しかして、このよ
うにすれば、運転状況に応じてさらにきめ細かく空燃比
を制御することが可能である。

［発明の効果コ 以上のような構成からなる本発明によると、燃焼室に供
給する燃料を空燃比状態の変化に応じてきめ細かく調節
することができるとともに、理論空燃比近傍では空燃比
の制御速度が緩やかとなり、理論空燃比から離れた領域
では空燃比の制御速度が速められる。その結果、運転状
況の変化に対して空燃比制御の追従性が良くなり、空燃
比をより理論空燃比近傍に維持することができるので、
エミッションの悪化が無理なく防止できるとともに、過
渡期のドライバビリティを確実に向上させることができ
る制御精麦に優れた内燃機関の空燃比制御装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を明示するための構成説明図、第２図
から第５図は本発明の一実施例を示し、第２図は概略的
な構成説明図、第３図および第４図は制御の設定条件を
示す図、第５図は制御手順を示すフローチャート図であ
る。 １・・・エンジン ２・・・燃料噴射弁 ３・・・燃焼室 ５・・・電子制御装置 ７・・・酸素センサ ８・・・計測手段 ９・・・空燃比フィードバック補正係数決定手段１０・
・・フィードバック制御手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃焼室に燃料を供給する燃料噴射弁と、排気ガス中の酸
   素濃度を検出する酸素センサと、この酸素センサの出力
   電圧が理論空燃比近傍の基準電圧を過ぎる経過時間を計
   測する計測手段と、この計測手段により計測された前記
   経過時間に対応させて空燃比フィードバック補正係数を
   変化させる空燃比フィードバック補正係数決定手段と、
   この空燃比フィードバック補正係数決定手段により決定
   された空燃比フィードバック補正係数に基づいて前記燃
   料噴射弁からの燃料噴射量を調節し、前記燃焼室へ供給
   する混合気の空燃比を理論空燃比近傍に維持するフィー
   ドバック制御手段とを具備してなることを特徴とする内
   燃機関の空燃比制御装置。