JPH03210036A - 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、エンジンに供給する混合気の空燃比を目標値
にフィードバック制御する空燃比制御装置に関するもの
である。

（従来の技術） 従来より、例えば排気センサによってエンジンに供給し
ている混合気の空燃比を検出し、この検出空燃比が目標
値となるように空燃比をフィードバック制御するについ
て、この空燃比センサ出力が例えば理論空燃比に相当す
る所定の判定値を横切る際の反応速度が、空燃比がリッ
チ方向に変化している場合とリーン方向に変化している
場合とでは異なること、その後の空燃比制御の応答差等
の要因で、この空燃比センサ出力にそのまま基づいて空
燃比のフィードバック制御を行うと、空燃比制御の平均
状態が上記反応速度差に応じて目標値からずれ、フィー
ドバック制御が全体としては目標値からリッチ側または
リーン側にずれることから、例えば特公昭８１−５８６
５３号公報に見られるように、空燃比センサ出力が判定
値を横切った際に、その方向によって所定のディレー期
間を経過した後に空燃比変化の検出信号を出力し、フィ
ードバック制御による空燃比の変動平均状態が目標値と
なるように制御する技術が公知である。

（発明が解決しようとする課題） しかして、上記のような空燃比のフィードバック制御を
行う場合に、暖機時のように特定の運転状態においては
燃料供給量を増大しており、この燃料増量状態でも空燃
比のフィードバック制御を実行するときには、さらに空
燃比センサの応答特性が変化するものであって、フィー
ドバック制御による空燃比変動の平均値が目標値からず
れる問題を有する。

すなわち、エンジン温度が低く燃焼安定性を確保しつつ
良好な運転性能を得るために、この暖機時に燃料供給量
を増量するものであるが、燃料増量に対応して排気ガス
の組成が変化し、例えばＨＣ排出量が増大し、排気ガス
中の酸素濃度（検出空燃比）が同一であっても、空燃比
センサの検出部にＨＣが多量に接触することによって酸
素の拡散が遅れ、その検出応答速度が遅れる傾向にあり
、理論空燃比近傍での応答速度に対応して設定された前
記ディレー時間では修正が不適切となるものである。

そこで本発明は上記事情に鑑み、燃料増量時においても
目標空燃比への収束性を向上す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を目的とするものである
。

（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の空燃比制御装置は、第
１図に基本構成を示すように、エンジンＥに供給する混
合気の空燃比は、吸気通路に配設したインジェクタ等の
燃料供給装置Ａからの燃料供給量を、この燃料供給装置
Ａに対する空燃比調整手段Ｂからの燃料噴射パルスなど
による制御信号によって調整して制御する。この空燃比
調整手段Ｂには、暖機時のように運転状態に応じて燃料
を増量補正する燃料増量手段Ｈからの信号が出力される
。

また、上記エンジンＥには、例えば排気通路に０２セン
サ等の混合気の空燃比を検出する空燃比センサＣを介装
する。該空燃比センサＣの出力が空燃比判定手段りに出
力され、この空燃比判定手段りは空燃比センサ出力が予
め設定された判定値を横切った後、後述のディレー期間
設定手段Ｇによって設定された所定のディレー期間が経
過したときに空燃比変化の判定信号をフィードバック手
段Ｆに出力する。

上記フィードバック手段Ｆは、前記空燃比判定手段りの
出力に基づいて検出された空燃比が予め設定された目標
空燃比となるように現在の制御量を増量もしくは減量補
正するフィードバック補正値を演算し、このフィードバ
ック補正値を前記空燃比調整手段Ｂに出力するものであ
る。

一方、前記空燃比判定手段りにディレー期間を設定する
ディレー期間設定手段Ｇを設ける。該ディレー期間設定
手段Ｇは前記燃料増量手段Ｈの出力を受け、増量値に基
づき増量値が大きいほどディレー期間が長（なるように
ディレー期間を設定し、前記空燃比判定手段りに出力す
るものである。

（作用） 上記のようなエンジンの空燃比制御装置では、基本的に
は検出空燃比が目標空燃比となるようにフィードバック
制御で制御量の設定を行うものであり、その際、空燃比
センサの反応速度差等を補償することから、空燃比判定
手段は空燃比センサ出力が予め設定された判定値を横切
った後ディレー期間設定手段によって設定された所定の
ディレー期間が経過したときに空燃比変化の判定信号を
出力するものであり、この時点からフィードバック手段
は空燃比センサ出力の変化に対応したフィードバック補
正値を求めて反転演算するが、燃料増量が行われている
フィードバック状態では増量値に応じてディレー期間を
長く設定し、空燃比センサの応答性が遅れる燃料増量時
においても適正なディレー期間の設定によって制御空燃
比の目標値からのずれを低減し、良好な燃費性能、エミ
ッション性能を得るようにしている。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の詳細な説明する。

第２図は具体例の全体構成図である。

エンジン１のシリンダ３に摺動自在に嵌挿されたピスト
ン４により容積可変に燃焼室２が形成され、この燃焼室
２に吸気を供給する吸気通路５の一端はエアクリーナ６
を介して大気に連通し、燃焼室２からの排気ガスが排気
通路７よって排出される。上記吸気通路５には、スロッ
トル弁８の下流側にインジェクタ１０が配置されている
。また、燃焼室２において、吸気通路５の開口部分には
吸気弁１２が、排気通路７の開口部分には排気弁１３が
各々配置されている。

エンジン１に供給する混合気の空燃比は、前記インジェ
クタ１０からの燃料噴射量によって調整するものであり
、このインジェクタ１０には内部にＣＰＵ等を有するコ
ントローラ１５から制御信号（燃料噴射パルス）が出力
されてフィードバック制御される。上記コントローラ１
５には、吸気通路５に介装され吸入空気量を検出するエ
アフローメータ１６からの吸気量信号、排気通路７に配
置されて排気ガス中の酸素濃度成分により混合気の空燃
比を検出する空燃比センサ１７からの空燃比信号、エン
ジン回転数を検出するためにディストリビュータ１８か
らのエンジン回転信号（クランク角信号）、エンジン温
度を冷却水温度から検出する水温センサ１９からの水温
信号などがそれぞれ入力される。

上記コントローラ１５による燃料供給制御は、吸入空気
量とエンジン回転数に基づいて基本的な燃料噴射量を演
算し、これにエンジン水温に応じた暖機増量補正などの
各種補正を行うと共に、フィードバック領域では検出空
燃比が目標空燃比となるようにフィードバック制御を行
う一方、ディレー時間の設定によってフィードバック制
御の反転時期を調整するように制御する。

次に、上記コントローラ１５による空燃比のフィードバ
ック制御を第３図および第４図のフローチャートに基づ
いて説明する。

各ステップの処理を説明する前に、第５図にこのルーチ
ンによる各値の変化特性を示し、先ず、供給空燃比が（
Ａ）のように変化する際に、空燃比センサ１７の出力Ｖ
Ｏ２が（Ｂ）のように応答遅れＴ。Ｒ＋　Ｔ’ｏｔ、を
もって変化し、このセンサ出力ＶＯ２が例えば理論空燃
比λ〜１に相当する判定値Ｖｓ（スライスレベル）を横
切ってリーンからリッチにもしくはリッチからリーンに
移行したａ。

０点の時に、（Ｃ）のディレーカウンタにディレー期間
ＴＬＲ１ＴＲＬをセットし、このディレー期間が経過し
たす、　　ｄ点で、（Ｄ）に示す前記センサ出力ｖＯ２
の変化に対応して燃料供給量の増減補正を行うフィード
バック補正値ＣＦＢにおける増減方向をＰ値によって反
転するフィードバック制御を行うものである。

第３図のメインルーチンで、制御スタート後、ステップ
Ｓ１でエアフローメータ信号を入力し、これに基づいて
吸入空気量Ｑａを計測しくＳ２）、また、ステップＳ３
でクランク角信号に基づいてエンジン回転数Ｎｅを演算
し、吸入空気ｆｆ１Ｑａとエンジン回転数Ｎｅにより充
填効率Ｃｅ−Ｑ　ａ／Ｎｅを演算する（Ｓ４）。

そして、ステップＳ５で後述の第４図のサブルーチンに
よってフィードバック補正係数ｃｐａを演算し、また、
ステップＳ６でエンジン水温に応じて暖機増量係数Ｃｗ
を演算し、さらに、ステップＳ７でその他の各種補正量
を演算する。これらに基づいてステップＳ８で燃料噴射
時間Ｔｉ（噴射量）を演算しくＫは定数、Ｔｖはバッテ
リ電圧補正値）、ステップＳ９でガード処理を行った後
、ステップＳＩＯで噴射パルスをインジェクタ１０に出
力して燃料噴射を実行する。

前記ステップＳ５でのフィードバック制御を行う際のフ
ィードバック条件は、運転状態がエンジン負荷が低、中
負荷領域でかつエンジン回転数が低、中回転域にあり、
さらに、エンジン水温が４０℃以上の反暖機状態を含む
暖機完了時である。

また、前記ステップＳ６での水温に応じた暖機増量係数
Ｃｗは、第６図に示すように、水温８０℃以下の領域で
水温の低下に応じて大きな増量係数となるように設定さ
れている。この暖機増量条件と前記フィードバック条件
とは温度条件（４〜８０℃）において重複して設定され
ている。

なお、上記増量条件とフィードバック条件を１複設定し
ている理由は次のとおりである。燃料（増量した状態で
フィードバック制御を行うと、＝イードパック補正係数
ＣＰＢは空燃比をリーン側１゜移行させる値に設定され
ており、この状態で加力されるとフィードバック制御が
停止されてオー：ンルーブ制御に移行することになり、
上記フィードバック補正係数ｃｐｓは０にリセットされ
る。これにより、前記空燃比のリーン側への補正が停Ｊ
され、その結果、速やかに燃料が増量側に補正きれて加
速性の向上効果が得られるようにしだも（である。

一方、前記フィードバック補正係数ｃＦＢの演ぷを行う
第４図のサブルーチンにおいては、ステップＳｉｔで前
記空燃比センサ１７がらの検出出力化号■０２を入力し
、ステップＳ１２で空燃比センダ１７が活性状態になっ
ているが否がを判定し、体活性（ＮＯ）の場合にはステ
ップ５１３でフィードバック補正係数ｃｐｓを一定値に
設定する。

次に、ステップＳ１４でこのセンサ出力■ｏ２が判定値
Ｖｓを横切って反転するのを待つ。この判定がＹＥＳで
センサ出力ｖｏ２が反転した場合には、ステップＳ１５
で前回検出空燃比がリッチであったか否かを判定し、こ
の判定がＹＥＳで検出空燃比がリーンからリッチに反転
した場合には、ステップ８１６で水温に応じてディレー
期間ＴＲＬをディレータイマーに設定する。そして、ス
テップＳ１７でディレー期間ＴＲＬが０になったか否か
を判定し、ディレー期間中（ＮＯ）の場合には、ステッ
プＳ１９でタイマーの減算を行って、ステップ５２０で
フィードバック補正係数ＣＦＢを徐々にＩ値ずつ減少さ
せる。また、ステップＳ１７の判定がＹＥＳとなってデ
ィレー期間ＴＲＬが終了すると、ステップＳ１８に進ん
でフィードバック補正係数ＣＦＢにＰ値を加算してフィ
ードバック補正係数ＣＰＢを増加方向に反転する。

一方、前記ステップＳ１５の判定がＮＯで検出空燃比が
リッチからリーンに反転した場合には、ステップＳ２１
で水温に応じてディレー期間ＴＬＲをディレータイマー
に設定する。そして、ステップＳ２２でディレー期間Ｔ
ＬＲがＯになったか否かを判定し、ディレー期間中（Ｎ
ｏ）の場合には、ステップＳ２４でタイマーの減算を行
って、ステップＳ２５でフィードバック補正係数ＣＰＢ
を徐々に■値ずつ増加させる。また、ステップＳ２２の
判定がＹＥＳとなってディレー期間ＴＬＲが終了すると
、ステップＳ２３に進んでフィードバック補正係数ＣＦ
ＢからＰ値を減算してフィードバック補正係数ＣＦＢを
減少方向に反転する。

前記ステップＳｌＢおよびＳ２１におけるディレー期間
ＴＲＬ、ＴＬＲの設定は、第７図に示すように、水温に
対し８０℃以下の前記暖機増量補正（第６図）が行われ
ている領域では、その暖機増量係数Ｃｗの大きさに対応
して各ディレー期間ＴＲＬｒ　ＴＬＲが長くなるような
特性で設定されている。

なお、ディレー期間ＴＲＬ、ＴＬＲは、第７図のように
水温変化にリニアに連続的に設定するほか、段階的に切
換変更するように設定してもよい。

上記のような実施例によれば、例えば、エンジン水温が
８０℃以下の状態で暖機増量補正を行っている状態で、
エンジン水温が４０℃に達してフィードバック制御条件
の成立に伴ってフィードバック制御を開始した時には、
上記暖機増量に対応して燃料増量値が大きいほど長いデ
ィレー期間を設定し、空燃比センサ１７の出力ｖＯ２が
判定値Ｖｓを横切ってからフィードバック補正係数ＣＰ
Ｂを反転させるまでの期間を空燃比センサ１７の応答性
の低下に対応して調整することで、検出空燃比を目標空
燃比に収束させるためのフィードバック制御における制
御精度を高めることができる。

（発明の効果） 上記のような本発明によれば、空燃比のフィードバック
制御で、空燃比センサ出力が予め設定された判定値を横
切った後、所定のディレー期間が経過したときに空燃比
判定手段よって空燃比変化の判定信号を出力するについ
て、エンジンの運転状態に応じて燃料を増量する増量手
段による燃料増量値に基づき増量値が大きいほど長いデ
ィレー期間を前記空燃比判定手段に設定するようにした
ことにより、燃料増量が行われているフィードバック状
態では増量値に応じてディレー期間を長く設定し、空燃
比センサに多量のＨＣが接触することによって空燃比セ
ンサの応答性が遅れる燃料増量時においても適正なディ
レー期間の設定を行うことができ、制御空燃比の目標値
からのずれを低減して、燃料増量による良好な運転性能
を得つつ、燃費性能、エミッション性能を確保すること
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を明示するための全体構成図、 第２図は本発明の具体例を示すエンジンの空燃比制御装
置の全体構成図、 第３図ｈ゛よプ第４図はコントローラの処理を説明する
ためのフローチャート図、 第５図はフィードバック制御における各値の変化例を示
す説明図、 第６図は暖機増量特性を示す特性図、 第７図はディレー期間の設定特性を示す特性図である。 Ｅ、　　１・・・・・・エンジン、Ｂ・・・・・・空燃
比調整手段、Ｃ１１７・・・・・・空燃比センサ、Ｄ・
・・・・・空燃比判定手段、Ｆ・・・・・・フィードバ
ック手段、Ｇ・・・・・・ディレー期間設定手段、Ｈ・
・・・・・増量手段、１０・・・・・・インジェクタ、
１５・・・・・・コントローラ、１９・・・・・・水温
センサ。 第 図 第 ３ 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）空燃比センサ出力が予め設定された判定値を横切
   った後、所定のディレー期間が経過したときに空燃比変
   化の判定信号を出力する空燃比判定手段と、該空燃比判
   定手段の出力に基づいて演算したフィードバック補正値
   によりエンジンに供給される混合気の空燃比を目標値に
   フィードバック制御するフィードバック手段とを備えた
   エンジンの空燃比制御装置において、エンジンの運転状
   態に応じて燃料を増量する増量手段と、該増量手段によ
   る燃料増量値に基づき増量値が大きいほど長いディレー
   期間を設定し前記空燃比判定手段に出力するディレー期
   間設定手段を備えたことを特徴とするエンジンの空燃比
   制御装置。（２）前記増量手段による燃料増量領域とフ
   ィードバック手段によるフィードバック領域とが温度条
   件において一部重複していることを特徴とする請求項１
   記載のエンジンの空燃比制御装置。