JPH0237145A - 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係り、特に酸素
センサのような空燃比センサを用いて、空燃比をフィー
ドバック制御するようにしたエンジンの空燃比制御装置
の改良に関する。

（従来技術） 従来より、排気ガス浄化対策が施された自動車のエンジ
ンにおいては、排気通路に配設した触媒装置を用いて排
気ガスを浄化しているが、Ｃ０１ＨＣ，ＮＯＸの３成分
に対して同時に高い浄化率を得るためには、あらゆる条
件下において空燃比を理論空燃比付近の狭い領域内に正
確に制御する必要がある。このため従来は、例えば特開
昭５７４４７５２号公報に開示されているように、理論
空燃比近傍で急激な出力値変化を示す酸素センサを触媒
装置の上流側の排気通路に取付け、この酸素センサで排
気ガス中の酸素濃度を検出し、この検出に基づいてコン
トロールユニットから燃料噴射弁に出力する燃料噴射信
号のパルス幅を変更するというフィードバック制御を行
なっているが、その制御条件によりエミッション特性が
大きく影響を受けるため、これら制御条件の設定がきわ
めて重要になってくる。

従来の空燃比制御装置においては、第５図に示すように
、理論空燃比（λ！＝１）近傍で急激な出力値の変化を
示す酸素センサを用いるとともに、その酸素センサの出
力変化幅のほぼ中心に、リッチ方向およびリーン方向の
空燃比変化の判定基準となる判定レベルａ　（スライス
レベル）を設定し、酸素センサの出力カーブが、この判
定レベルａをリーン側からリッチ側に横切った時点をも
ってリッチ検出時点とし、また上記出力カーブが上記判
定レベルａをリッチからリーン側に横切った時点をもっ
てリーン検出時点としている。さらに燃料噴射弁から酸
素センサまでの燃焼ガスの伝達遅れ、および酸素センサ
自体の応答遅れ等を補償すべく、酸素センサ出力が上記
判定レベルａを横切ってリッチ−リーン、またはり−ン
→リッチに反転してから空燃比変更制御開始時点までの
遅延時間ＴＣ，。

およびＴＣｏを設けている。なお、第５閏の空燃比制御
信号波形において、Ｐはスキップ幅、■は制御信号波形
の傾斜を決定する積分率である。

ところで、触媒は一定の温度以上にならないと完全に活
性化せず、温度が低いと触媒の排気ガス浄化能力が低下
することが知られている。したがって、近年強化の一途
を辿っている排気ガス規制の条項をクリアするためには
、触媒装置を排気通路のできるだけ上流側に配置して、
より高温の排気ガスを触媒に当てるようにすればよいと
考えられるが、その場合、酸素センサは必然的に触媒装
置の下流側に設けることになる。

しかしながら、排気ガスが触媒を通過する際、空燃比が
リッチ状態で酸素濃度が低いときには還元反応によって
排気ガス中の酸素濃度が増大し、空燃比がリーン状態で
酸素濃度が高いときには酸素反応によって排気ガス中の
酸素濃度が低下するため、酸素センサを触媒装置の下流
側に設けた場合は、正確な酸素濃度を検知し得なくなる
。また、その場合、第６図に曲線Ｂで示すように、酸素
センサを触媒装置の上流側に設けた場合（曲線Ａ）より
も空燃比フィードバック制御の周期が長くなることが判
明している。

さらに前述のように、触媒は温度によって反応状態が異
なり、また触媒が新品で劣化していない場合と長期使用
によって劣化した場合とで反応状態は異なる。したがっ
て、酸素センサを触媒装置の下流側に設けた場合、触媒
の温度が変っても酸素センサが検出した空燃比と実際の
空燃比のフィードバック制御手段が誤動作して触媒装置
による排気ガス浄化能力の向上は図れなかった。

（発明の目的） そこで本発明は、空燃比センサを触媒装置の下流側に設
けるとともに、その場合の空燃比制御手段の誤動作を防
止して、触媒装置の排気ガス浄化能力の向上を図ったエ
ンジンの空燃比制御装置を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明は、空燃比センサを触媒装置の下流側の排気通路
に設けるとともに、上記触媒装置の排気ガス浄化能力に
関連する情輯を検出する手段を設け、この検出手段の出
力に応じて空燃比判定値またはフィードバック制御値を
補正するようにしたことを特徴とする。

（発明の効果） 本発明によれば、触媒の反応により触媒装置の下流側の
酸素濃度が変っても、空燃比センサの検出値を補正する
手段が設けられているので、空燃比のフィードバック制
御に狂いを生じることなしに、触媒装置を排気通路の上
流側に設けることができ、排気ガス浄化能力の向上を図
ることができる。

（実　施　例） 以下、図面を参照して本発明の実施例について詳細に説
明する。

第１図は、本発明による空燃比制御装置を備えたエンジ
ンの概略的構成図を示し、エンジンｌの吸気通路２には
、その上流側から下流側へ向ってエアクリーナ３、吸入
空気量を検出するエアフローメータ４、スロットル弁５
、吸入空気の脈動を吸収するサージタンク６および燃料
噴射弁７が順に配列され、混合気は吸気弁８を介して燃
焼室９内に供給される。エンジン１の排気は燃焼室９内
から排気弁１０を介して排気通路１１に排出されるが、
この排気通路１１には、排気ガスを浄化する触媒コンバ
ータ１２が配設され、この触媒コンバータ１２の下流側
の排気通路１１に、排気ガス中の残存酸素濃度を検出す
る酸素センサ１３が配設されている。１４は触媒コンバ
ーク１２内の触媒の温度を検出する温度センサである。

さらに吸気通路２には、アイドル運転時にスロットル弁
５をバイパスして燃焼室９内に空気を供給するためのバ
イパス通路１５が設けられ、このバイパス通路１５の途
中に、この通路１５を通る空気量を制御するための電磁
開閉弁１６が配設されている。

１７は点火に必要な高電圧を発生するイグナイタ、１８
は図示していないクランク軸に連動して上記イグナイタ
１７に発生した高電圧を各気筒の点火プラグ１９に分配
供給するディストリビュータ、２０はディストリビュー
タ１８内に取付けられて、クランク軸の回転に応じたパ
ルス信号を発生するエンジン回転数センサ、２１はコン
トロールユニットである。また、２２は吸気温センサ、
２３はアイドルスイッチ付きスロットル開度センサ、２
４は水温センサである。また２５は、ギヤ位置がニュー
トラルでありかつクラッチが遮断されていないときにＯ
Ｎになるスイッチである。

上記コントロールユニット２１は、前述した第５図に示
すように、酸素センサ１３の出力値についての判定レベ
ルとしてスライスレベルａを設定し、酸素センサの出力
値がスライスレベルａをリッチ側からリーン側へ横切っ
た時点によってリーン検出を行ない、また酸素センサの
出力値がスライスレベルａをリーン側からリッチ側へ横
切った時点によってリッチ検出をｊテなって、第５図に
示すような空燃比のフィードバック制御を行なっている
。

次に、上記コントローラ２１による空燃比のフィードバ
ック制御を第２図の制御フローに基づいて説明する。

まずステップＳ１において、スロットル開度センサ２３
がらのスロットルバルブ開度信号および回転角センサ２
０からのエンジン回転数信号に基づいて、運転領域が低
、中負荷域の空燃比フィードバック制ｊＢ　６Ｎ域にあ
るか否かを判定し、フィードバック制御領域にある場合
に限り、ステップＳ２へ進んでフィードバック条件が成
立しているか否かを判定する。ステップＳｔの判定結果
が「ＮＯ」であれば、ステップＳ３で他の運転領域で運
転する。またステップＳ２の判定結果がｒＮＯＪのとき
は、ステップＳ４でオープン制御を行なう、またステッ
プＳ２の判定結果がｒＹＥｓＪであれば、ステップＳ５
でリーン・リッチ判定基準となるスライスレベルａに基
づいて空燃比のフィードバック制御を行なう。この場合
のスライスレベルａの決定に際し、制御の初回は、新品
の触媒が完全活性状態にあるときの触媒コンバータ■２
の下流側の酸素濃度変化を基準として設定した初期設定
値を基準スライスレベル値とし、この基準スライスレベ
ル値に、第３図のマツプに示すような、触媒温度センサ
１４の出力から得られる触媒温度に応じてリッチ側とリ
ーン側とで互いに値の異なる温度補正係数に１を乗じた
値をスライスレベル値とする。この補正により、触媒温
度が完全活性温度ＳＪｌ域よりも低いときは、リーン判
定レベル値は基準スライスレベル値よりも大きくなり、
リーン判定レベル値は基準スライスレベル値よりも小さ
くなる。次にステップＳ６へ進んでフィードバックサン
プリング条件が成立しているか否かを判定する。

このフィードバック周期のサンプリング条件は、第１（
ｆｆｌの触媒温度センサ１４および水温センサ２４の出
力からエンジンが完全にｖｓｍされていることが検知さ
れ、かつ、アイドルスイッチ付きスロットル開度センサ
２３、エンジン回転数センサ２０およびニュートラル・
タラソチスイソチ２５の出力からアイドル運転状態にあ
ることが検知されたことをもって成立する。そしてステ
ップＳ６でフィードバック周期のサンプリング条件が成
立したと判定された場合は、ステップＳ７へ進み、フィ
ードバック周期を所定回数サンプリングしてフィードバ
ック周期の勇足を行なう０次のステップＳ８ではサンプ
リングが終了したか否かを判定し、この判定結果がｒＹ
ＥｓＪであれば、ステップＳ９で、測定したフィードバ
ック周期と基準フィードバック周期とを比較し、その比
較結果から、第４図のマツプから、リンチ側とリーン側
とで互いに値の異なる補正係数に２を求め、ステップ３
１０で現在の基準スライスレベル値に補正係数に２を乗
じて基準スライスレベル値を補正する。この補正により
、フィードバック周期が基準周期よりも短いときには、
リーン判定レベル値が大きくなり、リーン判定レベル値
は小さくなる。一方、フィードバック周期が基準周期よ
りも長いときには、リッチ判定レベル値は小さくなり、
リーン判定レベル値は大きくなる。このようにしてフィ
ードバック周期の学習補正を行ない、ステップＳ１に戻
る。

そして２回目以降の制御では、ステップＳ５において前
回に補正した基準スライスレベル値に触媒の温度係数に
１を乗じた値をスライスレベル値としてフィードバック
制御を行なう。

以上の説明で、本発明による空燃比制御装置の一実施例
の構成およびその動作が明らかとなったが、本実施例で
は、触媒の温度およびフィードバック周期を、コンバー
タ１２の排気ガス浄化能力に関連する情報として検出し
、この検出にもとづいて空燃比のリンチ・リーンの判定
基準であるスライスレベル値を補正しているが、このス
ライスレベル値の補正の代りに、第５図におけるスキッ
プ幅Ｐ、積分率■および遅延時間Ｔ　Ｃｔ。、Ｔ　ｅ　
ｌ＋等のフィードバック制御値を補正するようにしても
本発明の目的を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるエンジンの空燃比制御装置の実施
例の構成を示す概略図、第２回はその空燃比フィードバ
ック制御のフローチャート、第３閏は触媒温度に関連す
る補正係数決定用マツプ、第４図はフィードバック周期
に関連する補正係数決定用マツプ、第５図は従来のエン
ジンの空燃比制御装置における酸素センサ出力と空燃比
フィードバック制御信号との関係を示す線図、第６図は
酸素センサの設置位置でフィードバック周期が変化する
ことを示す線図である。 １−エンジン　　　　　　２−吸気通路４−・−エアフ
ローメータ　　５−スロットル弁７−燃料噴射弁　　　
　　１１−排気通路１２−４媒コンバータ　　１３−酸
素センサ１４〜触媒温度センサ ２０−・−エンジン回転数センサ ２１−コントロールユニント ２３−　アイドルスイッチ付き スロットル開度センサ ２４・−水温センサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 混合気の空燃比を検出して理論空燃比近傍で急激な出力
   値変化を示す空燃比センサと、排気ガスを浄化する触媒
   装置とを排気通路に備え、上記空燃比センサの出力値と
   予め設定された空燃比判定値との比較に基づいて混合気
   の空燃比をフィードバック制御するエンジンの空燃比制
   御装置において、 上記空燃比センサを上記触媒装置の下流側の排気通路に
   設けるとともに、上記触媒装置の排気ガス浄化能力に関
   連する情報を検出する手段を設け、この検出手段の出力
   に応じて上記空燃比判定値またはフィードバック制御値
   を変更するようにしたことを特徴とするエンジンの空燃
   比制御装置。