JPH02102335A - 内燃エンジンの空燃比フィードバック制御方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、内燃エンジンの空燃比制御方法に関し、特に
低車速時のＧｏ（−酸化炭素）の排出及び高車速時のＮ
Ｏｘ　（窒素酸化物）の排出の低減を図るようにした内
１燃エンジンの空燃比フィードバック制御方法に関する
。

（従来の技術） 一般に内燃エンジンの排気浄化性能を向」ニさせるため
、エンジンに排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、
排ガス中のＧｏ、ＩＩＧ（炭化水素）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設された
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。そして、斯かる制御を行なうため、例えば、排気濃
度検出器により検出した排気濃度値と基準値とを比較し
て、混合気の空燃比が理論空燃比よりリーン側及びリッ
チ側にあることを夫々表わすリーン信号及びリッチ信号
を得、前記排気濃度検出器の検出値の変化に伴って、リ
ーン信号からリッチ信号への変化、又は、これとは逆の
変１ヒが生じたとき、所定の補正値を適用してフィード
バック制御信号を増減補正（比例制御）して所要のフィ
ードバック制御信号を得ている。

一方、三元触媒装置において、ＣＯ及びＩＩＧ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。又、排ガス浄化装置を構成する触媒装置の浄
化能力が最大となる空燃比は触媒装置の種類によって相
違する。従って、排ガス浄化装置の浄化効率の向−にの
ためには、混合気の空燃比を、浄化すべき有害物質の成
分及び排ガス浄化装置の種類に応じた所定（目標）空燃
比に制御することが必要である。

例えば、内燃エンジンの排気系に配設された排気濃度検
出器により検出した排気濃度値と基準値とを比較し、該
比較結果に応じてエンジンに供給される混合気の空燃比
を、排気濃度値が前記基準値に関してリッヂ側からリー
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、
及び排気濃度値が前記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、所定の目標空燃比にフィードバック制御する
空燃比制御方法が本出願人により提案されている（特開
昭６２−６７２５１号）。

ところで、」−記第１及び第２の補正値は、エンジン運
転状態を表わす吸気管内絶対圧とエンジン回転数の２つ
のパラメータによって夫々最適の値に設定されていた。

（発明が解決しようとする課題） ところが、」−記２つのパラメータによって決定される
エンジン運転状態が同一であっても、車速（又はギヤ変
速機がギヤシフト位置）が異なれば排気特性も異なる。

即ち、市街地走行のような低車速時にあっては、加減速
動作が多く、ＣＯの排出量が増え、逆に郊外地走行時の
ような高速クルージング（例えば６０〜１１００ｋ／ｌ
＋定速運転）時にあっては、ＮＯｘの排出量が多くなる
。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、低車速時の
ＣＯの排出及び高車速時のＮ　Ｏｘの排出を抑制して、
全車速に亘って排気特性の改善を図ることができる内燃
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
とを目的としている。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明は、内燃エンジンの排気
系に配設された排気濃度検出器により検出した排気濃度
値と基準値とを比較し、該比較結果に応じてエンジンに
供給される混合気の空燃比を所定の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、車速を検出し、前記基準値を車速に
応じて設定するようにした。

また、車速が高いほど前記基準値を、より高い値に設定
することが望ましい。

（作用） 従って、例えば、基準値を高車速時はど高い値に設定す
れば、混合気の空燃比がリーンと判別される頻度が高く
なり、その高くなった分だけ空燃比はリッチ側へ移行し
、結果的に、高車速時のＮＯｘの排出が抑制される一方
、低車速時には前記基準値を低い値に設定するのでｃｏ
の排出が抑制される。

（実施例） 以下本発明の一実施例を添１り図面に基づいて詳述する
。

第１図は本発明の制御方法を実施するための燃Ｖ’ｌ供
給制御装置の全体構成図であり、同図中１は内燃エンジ
ンで、その吸気管２途中にはスロットルボディ３が設け
られ、その内部にはスロットル弁３′が配設されている
。スロットル弁３′にはスロツトルブｒ開度（０■Ｉ＋
）センサ４が連結されている。このスロワＩ・ル弁開度
センサ４は、スロットル弁３′の開度を検出して、その
開度に対応する電気信号を出力して電子コントロールユ
ニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。

エンジン１とスロットル弁３′との間に位置し且つ吸気
管２の図示しない吸気弁の少し」１流側には、燃料噴射
弁６が各気筒毎に設けられている。

これら各燃料噴射弁６は、図示しない燃料ポンプに接続
されていると共に、ＥＣＵ３に電気的に接続されて、該
ＥＣＬＪ５からの信号により開弁（焼判噴射）時間が制
御される。

吸気管２のスロットル弁３′の直下流側には管７を介し
て吸気管内絶対圧（ＰＨ＾）センサ８が設けられている
。この吸気管内絶対圧センサ８は吸気管内絶対圧ＰＩＩ
Ａを検出して、その絶対圧に対応する電気信号を出力し
てＥＣＵ３に供給する。吸気管２の吸気管内絶対圧セン
サ８の直下流側には吸気温（Ｔ＾）センサ９が設けられ
ている。この吸気温センサ９は、吸気温′ｒ＾を検出し
て対応する電気信号を出力してＥＣＵ３に供給する。

エンジン１の本体には、サーミスタ等から成るエンジン
水温（１″Ｗ）センサ１０が装着されている。このエン
ジン水温センサ１０は、エンジン水温（エンジン冷却水
温）Ｔｗを検出して、その水温に対応する電気信号を出
力してＥＣＵ３に供給する。

エンジンｌの図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲
には、エンジン回転数（Ｎ　ｅ　）センサ１１及び気筒
判別（ＣＹＬ）センサ１２が取すイ１けられている。エ
ンジン回転数センサ１１は、エンジン１のクランク軸の
１８０度回転毎に所定のクランク角度位置で信号パルス
（以下ｒＴＤｃ信号パルスＪという）を出力し、気筒判
別センサ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に供給される。

エンジン１の排気管（排気系）１３には三元触媒１４が
配置されており、この三元触媒１４により排気ガス中の
ＩＩｃ、Ｇｏ、ＮＯｘ等の成分の浄化が行なわれる。排
気管１３の三元触媒】４の上流側には排気濃度検出器と
しての０２センサ１５が装着されている。この０２セン
サ１５は、排気ガス中の酸素濃度を検出して、その酸素
濃度に対応する電圧値から成る電気信号を出力してＥＣ
Ｕ３に供給する。ＥＣＵ３には大気圧Ｐ＾を検出する大
気圧センサ１６が接続されており、該大気圧センサ１６
は、大気圧ＰＡに対応する電気信号を出力してＥＣＵ３
に供給する。また、ＥＣＵ３には車速（ｓｐ）を検出す
る車速センサ１７が接続されており、該車速センサ１７
は、車速ＳＰに対応する電気信号を出力してＥＣＵ３に
供給する。

更に、ＥＣＵ３にはシフトレバー位置を検出するシフト
レバ−位置センサ１８が接続されており、該シフトレバ
ー位置センサ１８は、シフトレバ−位置に対応する電気
信号を出力してＥＣＵ３に供給する。また、ＥＣＵ３に
は図示していないが、当該車輌が自動変速機を備えた車
輌（以下、ＡＴ車という。）または、手動変速機を備え
た車輌（以下、ＭＴ車という。）に対応して、ＡＴ車用
またはＭＴ車用に切り換える切換手段が設けられている
。

ＥＣＵ３は各種センサからの入力信号波形を整形し、電
圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジ
タル信号値に変換する等の機能を有する入力回路５ａ、
中央演算処理回路（以下［ＣＰＵＪという）５ｂ、ＣＰ
Ｕ５ｂで実行される各種演算プログラムや演算結果等を
記憶する記憶手段５ｃ、及び燃料噴射弁６に駆動信号を
供給する出力回路５ｄ等から構成されている。

ＣＰＵ５ｂは上述した各種のエンジンパラメータ信号に
基づいて、フィードバック制御運転領域やオーブンルー
プ制御運転領域等の種々のエンジン運転状態を判別する
と共に、エンジン運転状態に応じて、次式（１）に基づ
き、前記ＴＤＣ信号パルスに同期する燃料噴射弁６の燃
料噴射時間ＴｏｔＩＴを演算する。

’Ｉ”０ＵＴ−Ｔ　ｉ　ｘ　ＫＯ２Ｘ　Ｋｔ　＋　Ｋ２
−　（１）但し、′１゛ｉは燃才゛１噴射弁６の噴射時
間ＴｏｕＴの基準値であって、エンジン回転数Ｎｅと吸
気管内絶対圧ＰＢ八に応じて決定される。

ＫＯ２は０２フイードバツク補正係数であって、空燃比
フィードバック制御時、排ガス中の酸素濃度に応じて演
算され、また、フィードバック制御を行なわない複数の
特定運転領域（オープンループ制御運転領域）では各運
転領域に応じて設定される。

Ｋ１及びに２は夫々他の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や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設定される。

ＣＰＵ５ｂは上述のようにして求めた燃料噴射時間ＴＯ
ＵＴに基づいて、燃料噴射弁６を開弁させる駆動信号を
出力回路５ｄを介して燃料噴射弁６に供給する。

第２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１・を示す。

先ず、０２センサ１５の活性化が完了しているか否かを
判別する（ステップ１）。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
知して、Ｖｘに至ったとき活性化されていると判別する
。ステップｌの答が否定（Ｎｏ）の場合はＫＯ２を１．
０に設定する（ステップ２）。一方、ステップＩの答が
１定（Ｙｅｓ）の場合は、エンジン１がオープンループ
制御領域（オープン領域）で運転されているか否かを判
別する（ステップ３）。

ステップ３の判別結果が肯定（Ｙｅｓ）であれば前記と
同様にＫＯ２を！、０に設定すると共に（ステップ２）
、従来知られているように前記式（１）の補正係数に＋
の値をエンジン１の運転状態に応じた値に設定し、これ
を適用してオープンループ制御を行なう。

一方、ステップ３の答が否定（ＮＯ）のときは、エンジ
ン１の運転状態がフィードバック制御領域で運転されて
いると判別し、フィードバック制御を行なう。即ち、０
２センサ１５の出力レベルが反転したか否かを判別しく
ステップ４）、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１５の出力レ
ベルが基準値（基７１ｆ！電圧値）　ＶＲＥＦより低レ
ベル（Ｌｏｗ）か否かを判別しくステップ５）、その答
が肯定（Ｙｅｓ）であればステップ９に移行して第１図
の記憶手段５ｃに記憶されたＮ″ｅ−Ｐテーブルより補
正値ＰＲが求められる。

この補正値ＰＲが得られれば、ステップｌＯにて前回時
のＫＯ２値にこのＰｌ！値が加算されて今回時のに、０
２値が算出される。

一方、ステップ５の判別の答が否定（Ｎｏ）ならば、ス
テップ１１に進み、第１図に示す記憶手段５ｃに記憶さ
れたＮｅ−Ｐテーブルより補正値ＰＬが求められる。

この補正値ＰＬが得られれば、ステップ１２にて前回時
のＫＯ２値からこのＰｔ値が減算されて今回時のＫＯ２
値が算出される。

ステップ５及び後述するステップＩ３において、０２セ
ンサＩ５の出力と比較される基準値ＶｇεＦは第４図に
示すプログラムによって下記のように設定される。

先ずステップ４０１において、エンジン１の運転領域が
アイドル域にあるか否かを判別する。

このアイドル域にあるか否かの判別は例えば第３図に示
すようにして行なう。即ち、エンジン回転数Ｎｅがアイ
ドル回転数ＮＩＤＬ（例えば＋２０Ｏｒｐｍ）よりも低
いか否かを判別しくステップ３ｏ１）、その答が肯定（
Ｙｅｓ）のときには、スロットル弁開度θ丁＋１がアイ
ドルスロットル弁開度Ｏ■Ｄしく例えば２°）よりも低
いか否かを判別する（ステップ３０２）。

このステップ３０２の答が肯定（Ｙｅｓ）のときにはア
イドル運転領域にあると判別する（ステップ３０３）　
。ステップ３０１又は３０２の答が否定（Ｎｏ）のとき
には、アイドル運転領域外にあると判別する（ステップ
３０４）。第４図に戻って、ステップ４０１の答が肯定
（Ｙｅｓ）、即ちエンジンｌがアイドル運転領域にある
ときには、ステップ４０２に進み、当該エンジン１が搭
載された車輌の自動変速機（Ａ’ｒ）の変速状態がドラ
イブ（Ｄ）レンジにあるか否かを判別する。

このステップ４０２の答が否定（ＮＯ）、即ち自動変速
機の変速状態がドライブレンジでないときには、基ｆｌ
’１ｌｆｌＶＰ！［：ｐを第１の基準値Ｖｌ！ＥＦＯＮ
　（例えば０．４４Ｖ）に設定しくステップ４０３）　
、本プログラムの実行を終了する。前記ステップ４０２
の答が肯定（Ｙｅｓ）、即ち自動変速機の変速状態がド
ライブレンジにあるときには基準値ＶＲＥＦを前記第１
の基準値Ｖｌ！ＥＦＯＮより大なる第２の基準値Ｖｌ！
ＥＦＯＤ（例えば０，５９Ｖ）に設定しくステップ４０
４）　、本プログラムの実行を終了する。

後述するようにエンジン１に供給される混合気の空燃比
は基準値Ｖｌ！ＥＦに対応した目標空燃比となるように
制御され、基準値ＶＲｅｐが大きいほど全体として空燃
比がリッチ側となるように制御される。従って、前述の
ステップ４０１〜４０４の制御により、自動変速機を備
えた内燃エンジンがアイドル運転状態にあり、且つ自動
変速機の変速状態がドライブレンジにあるときの混合気
の空燃比を全体としてリッチ化させ、ＮＯｘの排出量を
低減させることができる。

即ち、自動変速機を備えた内燃エンジンにおいては、エ
ンジンがアイドル運転状態にある場合、自動変速機の変
速状態がドライブレンジにあるときには、エンジンによ
り駆動されるオイルポンプから自動変速機のクラッチに
油圧を供給する必要」−１該油圧に応じた分だけエンジ
ンに高い出力が要求されるため、自動変速機の変速状態
がニュートラルレンジまたはパーキングレンジにあると
きと比較し、基ンｊＩＩ値Ｖｐｂｐが大きく設定される
ことにより、エンジン回転数が高めに設定される。

前記ステップ４０１の答が否定（Ｎｏ）、即ちエンジン
１の運転領域がオフアイドル域にあるときには、大気圧
センサ１６により検出される大気圧ＰＡが所定大気圧Ｐ
ＡＲＥＦ（例えば６６５＋＋＋＋ｎｌ１ｇ）より高いか
否かを判別する（ステップ４０５）。ステップ４０５の
答が肯定（Ｙｅｓ）、即ちＰ　Ａ＞　Ｐ　ＡＲＥＦが成
立するときには低地であると判別し、ステップ４０６に
進み当該車輌がＡ′ｒ車であるか否かを判別する。

このステップ４０６の答が否定（Ｎｏ）、即ち当該車輌
がＭＴ車であるときには、基準値ＶＲＥＦを第１の基準
値ＶＩ！ＥＦＯＮより大で第２の基準値ＶＲＥＦＯＤよ
り少なる第３の基ンｉｌｌ値Ｖｇｐｐ＋ｒ＋（例えば０
．５３Ｖ）　ニ設定しくステップ４０７）、本プログラ
ムの実行を終了する。前記ステップ４０６の答が肯定（
Ｙｅｓ）、即ち当該車輌がＡＴ車であるときには前記基
準値Ｖ　ＲＥＦを第２の基準値ＶＲＥｐｏｏより小で第
３の基準値ＶｐＥｐ＋＋１より大なる第４の基準値ＶＲ
ＥＦＩ＾（例えば０，５５Ｖ）に設定しくステップ４０
８）　、本プロゲラムの実行を終了する。これによりＭ
Ｔ車と比較して、より高いエンジン出力が要求されるＡ
Ｔ車に搭載されたエンジンが前記アイドル運転領域以外
の通常のフィードバック運転領域にあるとき、空燃比を
全体としてリッチ化させることによって適切なエンジン
出力を確保することができる。

前記ステップ４０５の答が否定（Ｎｏ）、即ちＰ＾≦Ｐ
ＡＲＥＦが成立するときには高地であると判別し、当該
車速ｓｐが所定車速ＳＰＩ！ＥＦ（例えば７２ｋｍ／１
１）より高いか否かを判別する（ステップ４ｏ９）。こ
のステップ４０９の答が否定（Ｎｏ）、即ち、ＳＰ≦５
Ｐａ５．ｐが成立するときは、」二連したステップ４０
６を実行する。又、ステップ４０９の答がｂ定（Ｙｅｓ
）、即ち、車速ｓｐが所定車速５ＰＲＥＦより高いとき
は、次のステップＩＯに進んで、当該車輌がＡＴ車か否
かを判別する。このステップ４１０の答が否定（Ｎｏ）
、即ち、ＭＴ車であれば、基準値Ｖｌ！ＥＦを第２の基
準値Ｖｌ！ＥＦＯＤと同じ大きさの第５の基ｒＦｉｌｌ
Ｉ！ＶｐＥｐ２ｒ＋　（例えば０．５９Ｖ）に設定して
（ステップ４１１）、本プログラムの実行を終了する。

また、前記ステップ４１０の答が肯定（Ｙｅｓ）、即ち
Ａ　Ｔ　ｌ（であれば、基準値ＶＲＥＦを、第４の基準
値ＶＲＥＦＩ＾より大で、第２及び第５の基準値ｖ？Ｉ
１．ＦＯＤ及びＶＲＥＦ２Ｍより小なる第６の基準値Ｖ
ｌ！ＥＦ２Ａ（例えば０．５７Ｖ）　ニ設定しテ（ステ
ップ４１２）、本プログラムの実行を終了する。このよ
うに、本発明において特徴とするところは、車速ＳＰに
応じて基準値ＶＲＥＦを設定し、車速ｓＰが高いほど基
準値Ｖ　ｌ！ＥＦをより高い値に設定することにより、
市街地走行の如き低車速時には、空燃比をリーン側に制
御してＣＯの排出量を抑制する一方、郊外走行時の如き
高車速時には、空燃比をリッチ側に制御してＮＯｘの排
出量を抑制することにある。

なお、ステップ４１０〜４＋２において、当該車輌がＡ
Ｔ車かＭＴ車かによって、基準値ＶＲＥＦの値を変えた
ことにより、上述したステップ４０６〜４０８の場合と
同様に適切なエンジン出力を確保できる。

第２図に戻って、前記ステップ４の答が否定（Ｎｏ）の
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０２センサ１５の出力レベルがＬ　ｏ　ｗか否
かを判別しくステップ１３）、その答が肯定（Ｙｅｓ）
の場合は、前回時のカウント数ＮＩＬに１を加算して１
’ＤＣ信号のパルス数をカウントしくステップ１４）、
そのカウント数ＮＩＬが所定値Ｎｔ（例えば３０パルス
）に達したか否かを判別しくステップ１５）、まだ達し
ていない場合、即ち、ステップ１５の答が否定（Ｎｏ）
の場合はＫＯ２をその直前の値に維持しくステップ１６
）、ＮＩＬがＮ！に達した場合、即ち、ステップ１５の
答が１定（Ｙｅｓ）の場合は、ＫＯ２に所定値Δｋ（例
えばＫＯ２の０．３％程度）を加算する（ステップ１７
）。同時にそれまでカウントしたパルス数ＮｒＬをＯに
セットして（ステップ１８）、ＮＩｔがＮ！に達する毎
にＫＯ２に所定値Δｋを加算する。他方、ステップ１３
の答が否定（ＮＯ）の場合は、ＴＤＣ信号のパルス数を
カウントしくステップ１９）、そのカウント数Ｎ！１１
が所定値Ｎｒに達したか否かを判別しくステップ２０）
、その答が否定（Ｎｏ）の場合にはＫＯ２の値はその直
前の値に帷持しくステップ２１）、答が肯定（Ｙｅｓ）
の場合にはＫｏｚから所定値Δｋを減算しくステップ２
２）、前記カウントシたパルス数ＮｒＬをＯにリセット
しくステップ２３）、上述と同様にＮｎ＋がＮｚに達す
る毎にＫＯ２から所定値Δｋを減算する。

（発明の効果） 以上ＮＹ述したように本発明は、内燃エンジンの排気系
に配設された排気濃度検出器により検出した排気濃度値
と基準値とを比較し、該比較結果に応じてエンジンに供
給される混合気の空燃比を所定の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、車速を検出し、前記基準値を車速に応
じて設定するから、低車速時のＣＯの排出量を低減し、
高車速時のＮＯｘの排出量を低減するように混合気の空
燃比を設定することができ、全車速域に亘って排気特性
の改善を図ることができる。

また、車速か高いほど基準値を、より高い値に設定する
から、高車速時には空燃比がリーンと判４゜ 別される頻度が高くなり、必然的に加算側に制御するか
らそれだけ空燃比がリッチとなり、排ガス温度が低下し
、ＮＯｘの発生がより一層抑制される一方、低車速時に
は逆に空燃比がリーンとなりＣＯの発生が抑制される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法が適用される空燃比制御装置を示す
全体構成図、第２図は０２フイードバツク補正係数ＫＯ
２の算出サブルーチンのフローチャート、第３図はアイ
ドル判別サブルーチンを示すフローチャート、第４図は
基準値ＶＲＥＦを設定する手順を示すフローチャートで
ある。 ■・・・内燃エンジン、１３・・・排気管（排気系）、
１５・・・０２センサ（排気濃度検出器）、１７・・・
車速センサ。 出願人　　本田技研工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃エンジンの排気系に配設された排気濃度検出器
   により検出した排気濃度値と基準値とを比較し、該比較
   結果に応じてエンジンに供給される混合気の空燃比を所
   定の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、車速を検出
   し、前記基準値を車速に応じて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。 ２、車速が高いほど前記基準値を、より高い値に設定す
   ることを特徴とする請求項１記載の内燃エンジンの空燃
   比フィードバック制御方法。