JPH01313640A - エンジンの空燃比制御装置 - 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） 本発明はエンジンの空燃比制御装置に関するものである
。

（従来技術） 最近のエンジンでは、排気ガス浄化対策等の観点から、
エンジンに供給する混合気の空燃比をフィードバック制
御することが多くなっている。

このため、エンジンの排気通路には、空燃比センサが設
けられる。

ト記空燃比センサとしては、一般に酸毒センサの名称で
呼ばれているように、理論空燃比を境としてＯＮ、ＯＦ
　Ｆされるタイプのものが多い。そして、この空燃比セ
ンサは、一般に、ジルコニアを主成分としたもので構成
されたものが多用されている。

方、最近では、空燃比センサとして、半導体で構成した
ものが提案されている（特公昭５７−３７８２４シ）公
報、特開昭６２−６０９４８号公報参照）。この半導体
からなる空燃比センサは、極めて安価に人手することが
でき、また理論空燃比を境にＯＮ、ＯＦＦされる形式の
ものは勿論のこと、排気ガス中の酸素余剰率の変化に応
じてその出力が連続可変式に変化するものもある。した
がって、今後の空燃比センサとしては、この半導体から
なる空燃比センサというものが注目されている。

ところで、空燃比センサを利用してエンジンに供給する
混合気の空燃比が所定の目標空燃比となるようにフィー
ドバック制御する場合、この空燃比センサの出力を所定
時間だけ遅延させることが多い（特開昭５３−２７７３
５号公報参照）。このような遅延時間の設定により、所
定の目標空燃比となるように安定して制御し得ることに
なる。

（発明が解決しようとする問題点） 上述のように、空燃比センサの出力を所定の遅延時間だ
け遅延させる場合、エンジンの運転状態が変化する過渡
時に、この遅延を起因として空燃比にハンチングを生じ
易い、という問題を生じる。

この点を一例を挙げて詳述すると、エンジンの空燃比制
御としては、フィードバック制御以外に、フィードバッ
ク制御時の目標空燃比とは異なる空燃比での運転が行わ
れるオーブンループ制御させるのが一般的である（例え
ば減速時や高回転あるいは高負荷時）。そして、このよ
うなオーブンループ制御からフィードバック制御へと移
行する過渡時にあっては、フィードバック制御へ移行し
た直後に空燃比センサ出力の遅延が行われると、実際の
空燃比がこの遅延分だけフィードバック制御時のＩＩ目
標空燃比らより大きくずれることになる。そして、フィ
ードバック制御によりこの人きくずれた空燃比に分だけ
大きく補＋Ｅが行われることになり、この大きな補ＩＦ
により＋Ｑび空燃比カ月」標空燃比からずれることにな
る。このような繰返しによりやがて所定の［１標空燃比
へと収束されるが、この収束までにかなり長い時間を要
してしまうことになる。

したがって、本発明の目的は、空燃比センサの出力に基
づいてエンジンに供給する混合気の空燃比が所定の目標
空燃比となるようにフィードバック制御すると共に、こ
のフィードバック制御に対してヒ記空燃比センサからの
出力が所定の遅延時間だけ遅延して反映されるようにし
たものを１１」提として、エンジンの運転状態が変化す
るときの過渡時における空燃比の大きな変動すなわちハ
ンチングを防出し得るようにしたエンジンの空燃比制御
装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段、作用）前述の目的を達
成するため、本発明にあっては次のような構成としであ
る。すなわち、第８図に示すように、 エンジンに燃料を供給する燃料供給手段と、エンジンの
排気通路に設けた空燃比センサの出力に基づいて、エン
ジンに供給する混合気の空燃比が所定の目標空燃比とな
るように１１１１記燃料供給手段からの供給燃料！４を
フィードバック制御するフィードバック促制御手段と。

１１１１記空燃比センサからの出力を前記フィードバッ
ク制御に所定の遅延時間だけ遅延して反映させるための
遅延手段と、 エンジンの運転状態が変化する過渡時であることを検出
する過渡時検出手段と、 前記過渡時検出手段により過渡時であることが検出され
たときに、前記遅延時間が小さくなるように変更する遅
延時間変更１段と、 を備えた構成としである。

このように１本発明では、エンジンの運転状態が変化す
る過渡時には遅延時間を小さくするので、この遅延時間
に起因する空燃比のハンチングを防１１−することがで
きる。勿論、この過渡時でなくなったときは、従来同様
に遅延時間がト分大きく設定されて、フィードバック制
御を安定して行うことができる。

（実施例） 以ド本発明の実施例を添付した図面に基づいて説明する
。

第１図において、ｌはエンジン本体で、その燃焼室２に
開［１する吸気ボート３、排気ボート４が、吸気弁５あ
るいは排気弁６により、エンジン回転と同期し−Ｃ所定
のタイミングで開閉される。

吸気ボート３に連なる吸気通路１１には、そのＥ流側よ
り下流側へ順次、エアクリーナ１２、エアフローメータ
１３、スロットル弁１４．燃料噴射弁１５が配設されて
いる。一方、排気ボート４に連なる排気通路１６には、
そのＬ流側より下流側へ順次、空燃比センサ１７、排気
ガス浄化触媒（実施例では三元触媒）１８が配設されて
いる。

空燃比センサ１７は、実施例では、半導体から構成され
て理論空燃比を境にしてＯＮ、ＯＦＦ的に作動するもの
が用いられている。第２図に示すように、空燃比センサ
１７は、基準電圧を発生する基準電源Ｖ１に対して、抵
抗器Ｒ１と直列に接続されている。これにより、抵抗器
Ｒ１の各端の電圧差をその出力として、空燃比すなわち
排気ガス中の酸素余剰率が検出される（理論空燃比を境
にして、ヒ記出力電圧が大きく変化する）。

第１図のΔ部分を詳細に示す第２図において、空燃比セ
ンサ１７に対しては、その近傍において、加熱り段とし
てのヒータ２１が配設されている（一般には所定の取付
基板に対して空燃比センサ１７とヒータ２１とが組込ま
れる）。このヒータ２１は、バッテリ２２を電源として
おり、これにより空燃比センサ１７は、ヒータ２１によ
って加熱されて所定の活性温度（例えば７２０℃）に維
持される。

第１図中Ｕは、マイクロコンピュータを利用して構成さ
れた制御ユニットである。この制御ユニット【Ｊには、
エアフローメータ１３からの吸入空気：、１信り、空燃
比センサ１７からの空燃比信号および回転センサ２５か
らのエンジン回転数信号が人力される。また、制御ユニ
ットＵからは、燃料噴射弁１５に出力される。なお、制
御ユニットＵは、基本的に、ＣＩ’Ｕ、ｌｌ０Ｍ、ＲＡ
Ｍ、Ｃｌ−０ＣＫを備える他、入出力インタフェイスさ
らにはｒ）／ΔあるいはＡ／Ｄ変換器を有するが、これ
簀はマイクロコンピュータを利用する場合の既知の構成
なのでその詳細な説明は省略する。なお、後述する第３
図のマツプは、ｒ？ＯＭに記憶されているものである。

さて次に、制御ユニット１ノの制御内容について説明す
る。先ず、空燃比の制御態様が、エンジンの運転状態に
応じて、フィードバック制御またはオーブンループ制御
との間で切換えられ、このような制御領域の設定例を第
３図に示しである。この第３図では、エンジン回転数と
エンジンで１荷（例えば吸入空気量）とをパラメータと
して設定されている。より具体的には、オーブンループ
制御（０／　ｌ−）は１次の■〜■の３つの領域で行な
われ、これ以外の領域では理論空燃比（λ＝１）のフィ
ードバック制御となる。

■アイドル付近（アイドル時を含む）で、空燃比は例え
ば１９というようにフィードバック制御時の空燃比より
もリーンとされる。

■エンジン負荷がノーロードライン（Ｎ／Ｌ）よりも小
さくなる減速時で、このときは燃料カットが行なわれる
（リーン）。

■高回転あるいは高負ｔ；１時で、空燃比は例えば１２
というようにフィードバック制御時の空燃比よりもリッ
チとなる。

ト記空燃比制御に際しては、基本的に、吸入空気１１１
とエンジン回転数とに基づいて燃料噴射晴が決定される
。そして、オーブンループ制御の場合はこの決定された
燃料噴射ｒｄに対応した信号がそのまま燃料噴射弁１５
に出力される。これに対してフィードバック制御時には
、【九己決定された燃料噴射晴が、空燃比センサ１７か
らの出力に基づいて補４Ｆされて、この補正後の燃料噴
射晴に対応した（＋ｊ号が燃料噴射弁１５に出力される
。

フィードバック制御の詳細について、第４図を参照しつ
つ説明する。先ず、空燃比センサ１７からの出力（電圧
）は、既知のようにして設定されたスライスレベル（基
準比較電圧で理論空燃比に対応）と比較されて、スライ
スレベルよりも大きいときはハイ信号（リッチ判定）が
、またスライスレベルよりも小さいときはロー信号（リ
ーン判定）がコンパレータ（図示略）より出力される。

一方、フィードバック補正項（補正係数の場合もある）
　ＣＦＩ３は、空燃比センサ１７で検出される空燃比が
リッチ過ぎるときは小さくなるように、またこの空燃比
がリーン過ぎるときは大きくなるように設定される。こ
のフィードバック補正項の設定の際、コンパレータ出力
がハイとローとの間で反転したときから所定の遅延時間
は、この反転する前の状態であるとして設定される。す
なわち、コンパレータ出力がローからハイ（リーン判定
からリッチ判定）へと変化したときの遅延時間がＴＲと
され、またコンパレータ出力がハイからローへと変化し
たときの遅延時間がＴＩ−とされる。

このような遅延時間ＴＲ，ＴＬの設定により、所定の目
標空燃比（実施例では理論空燃比）に安定して収束され
ることになる。

一方、過渡時すなわち実施例においてはオーブンループ
制御からフィードバック制御へと移行した際には、Ｆ記
遅延時間ＴＲあるいはＴＬは、コンパレータ出力の１回
口の反転分についてのみ零とされ、２回１］以降の反転
の際には第４図に示すようなＴＲ，Ｔ１．とがそのまま
用いられる。このような１回［１の反転についてＴＲあ
るいは且を零とする効果を、零としない従来の場合と比
較して示したのが第５図である。この第５図では、フィ
ードバック制御時の空燃比よりもリーンな運転を行うオ
ーブンループ制御からフィードバック制御へと移行する
ときの過渡時の様ｒを示しである。この第５図から明ら
かなように、従来のものでは、この過渡時において空燃
比が一時的に大きくオーバリッチになってしまうのに対
して１本発明ではこのようなオーバリッチが防出される
。これにより、排気ガス中のＣＯの排出：ｉｔが、第６
図に示すように低減される。なお、第６図でのＣＯ排出
：Ｊｌは、三元触媒１８Ｆ流での検出値である。

前述した制御ユニットＵによる制御内容について示した
のが第７図であり、以下の説明でＰはスデップを示す。

先ず、Ｐｌでシステムイニシャライズが行われ、このと
きフラグＭが０にセットされる。なお、このフラグＭは
「０」のときがオーブンループ制御が行われたことを示
す。次いで、Ｐ２において各センサからの信号が読込ま
れた後、１）３において、第３図に示すマツプに照して
、現在フィードバック制御する運転領域であるか否かが
判別される。

Ｆ記Ｐ３の判別でＮＯのときは、Ｐ４においてフラグＭ
を０にリセットした後、Ｐ５において空燃比のオーブン
ループ制御が行われる。

＋３０記Ｐ３の判別でＹ　Ｅ　Ｓのときは、［）６にお
いて、フラグＭが０であるか否かが判別される。この１
）６の判別でＹＥＳのときは、曲間までオーブンループ
制御されていて、このオーブンループ制御からフィード
バック制御へ移行する過渡時である。このときは、Ｐｌ
において、遅延時間ＴＲ。

Ｔ　Ｌが共にＯにセットされる。この後は、Ｐ８におい
て空燃比のフィードバック制御を行った後、Ｐ９におい
て、空燃比センサ１７の出力がスライスレベルを横切っ
たか否か、すなわちコンパレータの出力が反転したが否
かが判別される。このＰ９の判別でＹＥＳのときは１）
ＩＯにおいてフラグＭを１にセットした後Ｐ２へ戻り、
またＰ９の判別でＮｏのときは１）１０を経ることなく
そのまま［）２へ戻る。

１１訂記Ｐ６の判別でＮＯのときは、オーブンループ制
御からフィードバック制御への移行する過渡時ではない
ときであり、このときはｐＨにおいて、遅延時間ＴＲ，
ＴＬが所定のイｉｌ’ｉ（＞０）にセットされて、Ｐ８
以降の処理が行われる。

以上実施例について説明したが、空燃比センサ１７とし
ては現在多用されているジルコニアを利用したものであ
ってもよい。また、エンジンの運転状態が変化する過渡
時としては、例えばフィードバック制御される運転領域
中での加速時専、適宜のときとされる。

（発明の効果） 本発明は以ト述べたことから明らかなように、空燃比セ
ンサの出力を所定の遅延時間たけ遅延させて空燃比のフ
ィードバック制御に反映させるようにしたものにおいて
、エンジンの運転状態が変化する過渡時における空燃比
の変動すなわちハンチングを防出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体系統図。 第２図は空燃比センサとヒータとの部分の回路構成例を
示す図。 第３図はフィードバック制御とオーブンループ制御との
切換えを行なうための運転領域の設定例を示す図。 第４図はエンジンの運転状態が安定しているときの空燃
比センサ出力とコンパレータ出力とフィードバック補１
Ｆ項と遅延時間との関係を示す図。 第５図はオーブンループ制御からフィードバック制御へ
と移行する過渡時における様子を、本発明と従来のもの
とを比較して示す図。 第６図は排気ガス中のＣＯ排出：１１によって本発明の
効果を従来のものと比較してい示す図。 第７図は本発明の制御例を示すフローチャート。 第８図は本発明の全体構成をブロック図的に示す図。 Ｕ：制御ユニット １：エンジン本体 ｌｌ：吸気通路 １５：燃料噴射弁 １６：排気通路 １７：空燃比センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンに燃料を供給する燃料供給手段と、 エンジンの排気通路に設けた空燃比センサの出力に基づ
   いて、エンジンに供給する混合気の空燃比が所定の目標
   空燃比となるように前記燃料供給手段からの供給燃料量
   をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、 前記空燃比センサからの出力を前記フィードバック制御
   に所定の遅延時間だけ遅延して反映させるための遅延手
   段と、 エンジンの運転状態が変化する過渡時であることを検出
   する過渡時検出手段と、 前記過渡時検出手段により過渡時であることが検出され
   たときに、前記遅延時間が小さくなるように変更する遅
   延時間変更手段と、 を備えていることを特徴とするエンジンの空燃比制御装
   置。