JPH03217635A - 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、空燃比かリッ
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６１−　５８
６５３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田力し、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、空燃比センサの製造上の誤差などに基づく
個体差または使用中の経時変化によって空燃比センサの
応答特性が基準状態から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。

そこで本発明は上記事情に鑑み、空燃比センサの応答特
性に個体差、経時変化があってもそれを修正して目標空
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エクタ等の
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。

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の出力か空燃比判定手段Ｄに出
力され、この空燃比判定手段Ｄ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ハック手
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Ｄ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に田力するものであ
る。

一方、前記空燃比判定手段Ｄ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は応答特性検出手段Ｈの出力を受け、空燃比セン
サＣの応答特性に関連する信号に基づいてディレー期間
を設定し、前記空燃比判定手段Ｄに出力するものである
。

上記応答特性検出手段Ｈは、フィードバック補正信号の
反転間隔、空燃比センサ出力の変動速度などがら空燃比
センサＣの応答特性に関連する信号を検出するものであ
って、該応答特性検出手段Ｈの信号を受けたディレー期
間設定手段Ｇは、制御空燃比のずれを吸収する方向にデ
ィレー期間を設定するものである。

（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
のデイ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、空燃比の応答特性に関
連する信号を応答特性検出手段によって検出し、この信
号に基づいて制御空燃比のずれを吸収する方向にディレ
ー期間を設定し、空燃比センサの個体差、経時変化によ
り応答特性が基準状態から変動し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実施例を説明する。

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の下流側にインジエクタ１０が配置されている
。このインジェクタｌＯには燃料タンク２５から燃料が
オイルポンプ２６によって圧送されると共に、燃圧レギ
ュレータ２７によって燃圧が調整される。

また、蒸発燃料がキャニスタ２８に吸着され、パージバ
ルブ２９の作動によって吸着燃料が吸気通路５に放出さ
れる。

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
、このインジエクタ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。また、前記パージバ
ルブ２９の作動も、このコントローラ１５からの制御信
号によって行われる。上記コントローラ１５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、スロッ
トル弁８の開度を検出するスロットル開度センサ２０か
らのスロットル開度信号、大気圧センサ２１からの大気
圧信号、吸気温センサ２２からの吸気温信号などがそれ
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、フィードバック実行条件が成立
した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。さらに、学習実行条件が成立した
学習領域では、空燃比センサ１７の応答特性に関連した
信号をフィードバック補正値から検出し、これに基づい
てディレー期間を学習補正する。

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、供給空燃比か（
Ａ）のように変化する際に、空燃比センサ１７の出力■
０２が（Ｂ）のように応答遅れＴ。Ｒ＋　ＴＯＬ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
てリーンカラリッチにもしくはリッチからリーンに移行
したａ，Ｃ点の時に、（Ｃ）のディレーカウンタにディ
レー期間ＴＬＲ，ＴＲＬをセットし、このディレー期間
か経過したｂ，ｄ点で、（Ｄ）に示す前記センサ出力ｖ
Ｏ２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
て反転し、次の反転まではＩ値によって増減するフィー
ドバック制御を行うものである。そして、上記フィード
バック補正値ＣＰＨの減少方向の反転間隔ＴＩ−もしく
は増加方向の反転間隔ＴＩ＋を求め、この反転間隔ＴＩ
−，ＴＩ＋は空燃比センサ１７の応答特性における応答
遅れＴ　ＯＲ＋　　”　Ｏｌ−を含んだ信号であり、基
準値と比較してその差に応じてディレー期間Ｔ　ＬＲ＋
　Ｔ　ＲＬを学習制御するものである。

第３図のメインルーチンで、制御スタート後、ステップ
Ｓ１で前記各種信号を入力し、これに基づいてフィード
バック実行条件が成立したか否かを判定する（Ｓ２）。

このフィードバック実行条件は、エンジン水温が所定値
以上の暖機状態で、始動後増量補正がされておらず、ま
た、空燃比センサ１７が活性状態にありかつその出力が
へばりつき状態でないことであり、ステップＳ２の判定
がＹＥＳでフィードバック条件が成立すると、ステップ
Ｓ３で第４図のサブルーチンに示すような、フィードバ
ック補正値ＣＦＢの演算に基づき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実行する。

すなわち、第４図のフィードバック補正値演算サブルー
チンにおいては、ステップＳ２ｌてセンサ出力ｖＯ２が
判定値Ｖｓを横切って反転するのを待つ。この判定がＹ
ＥＳでセンサ出力Ｖ０２が反転した場合には、ステップ
Ｓ２２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で検出空燃比かリーンからリッチ
に反転した場合には、ステップＳ２３で後述の学習値Ｔ
Ｒ，Ｌ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Ｓ２４でディレー期間
ＴＲＬかＯ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３２Ｂでタイマーの減算を
行って、ステップＳ２７でフィードバック補正値ＣＦＢ
を徐々にＩ値ずつ減少させる。また、ステップＳ２４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Ｓ２５に進んでフィードバック補正値ＣＰＢ
にＰ値を加算してフィードバック補正値ＣＦＢを増加方
向に反転する。

一方、前記ステップＳ２２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Ｓ２８
て学習値ＴＬＲＬに応じてデイレー期間ＴＬＲをディレ
ータイマーに設定する。そして、ステップＳ２９でディ
レー期間ＴＬＲがＯ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Ｓ３１でタイマー
の減算を行って、ステップＳ３２でフィードバック補正
値ＣＦＢを徐々にＩ値ずつ増加させる。また、ステップ
Ｓ２９の判定かＹＥＳとなってディレー期間ＴＬＲが終
了すると、ステップＳ３０に進んでフィードバック補正
値ＣＰＢからＰ値を減算してフィードバック補正値ＣＦ
Ｂを減少方向に反転する。

上記のようなフィードバック制御の実行に続いて、第３
図のステップＳ４で運転領域が学習領域Ｌにあるか否か
を判定する。この学習領域Ｌは、第６図に示すように、
負荷Ｃｅ（充填効率）とエンジン回転数Ｎｅのマップに
おいて、空燃比センサ１７の温度か略同一となる領域Ｉ
　−ＩＩＩに区分すると共に、この領域１〜■内の代表
ゾーンを学習領域Ｌ（１〜３）に設定し、この学習領域
して学習設定した学習値ＴＬＲＬ，　ＴＲＬＬに基づい
て上記領域１〜■の各域のディレー期間ＴＬＲ２ＴＲＬ
を設定するものである。

前記ステップＳ４の判定がＹＥＳで学習領域Ｌにある場
合には、ステップＳ５で学習実行条件が成立しているか
否かを判定する。この学習実行条件は、スロットル開度
が所定値以下で、エンジン水温、吸気温度および大気圧
か所定範囲内の定常運転状態である。

上記ステップＳ５の判定がＹＥＳで学習実行条件が成立
すると、ステップＳ６でパージバルブ２９をＯＦＦ状態
に作動して蒸発燃料の供給を停止し、ステップＳ７に進
んでフィードバック補正値ＣＦＢの増加反転間隔ＴＩ＋
Ｌ（ｉ）および低減反転間隔ＴＩ−Ｌ（ｉ）をそれぞれ
求める。このサンプル値Ｔ　Ｉ　”　Ｌ（ｉ）　，　Ｔ
　Ｉ−　Ｌ（ｉ）が上下限値（通常の制御で生じ得る上
下限値）と比較するガード処理をステップＳ８で行い、
ステップＳ９でサンプルカウント値ｉをインクリメント
する。このカウント値ｉが所定回数Ｎに達すると（Ｓｌ
Ｏ）、スチップＳｌｌでディレー期間学習値ＴＬＲＬ（
ｎ）　，　Ｔ肌ｔ（ｎ）の学習更新を行い、学習終了に
伴ってステップＳ１２でパージバルブ２９をＯＮ状態（
作動可能状態）にする。

上記ステップＳｌｌにおける学習値ＴＬｔ＋Ｌ（ｎ），
Ｔ＋ｕ．Ｌ（ｎ）の更新は、サンプル値ＴＩ＋Ｌ（ｉ）
，ＴＩ−Ｌ（ｉ）のＮ回平均値と基準値ＴＩ”Ｌｏ，Ｔ
Ｉ−Ｌｏとの偏差の１／２を前回学習値ＴＬＲＬ，（ｎ
−１）　，　Ｔ　ＲＬ　Ｌ　（ｎ−１）に加算するもの
で、サンプル値が基準値に近付くように更新する。上記
基準値ＴＩ”　Ｌｏ，ＴＩ−　Ｌｏは、基準特性を有す
る空燃比センサ１７による値に基づいて設定したもので
ある。なお、上記サンプル値ＴＩ”Ｌ（ｉ），７１−Ｌ
（ｉ）は、前記第５図に示したようにそれぞれ応答遅れ
Ｔ。Ｒ＋　　ＴＯＬおよびディレー期間ＴＬＲ，ＴＲＬ
を含んだ値であり、応答遅れＴ。，ｌ，ＴｏＬが大きく
なると反転間隔ＴＩ”，ＴＩ−も大きな値を示すことに
なり、その場合には反転間隔ＴＩ＋ＴＩ−すなわちサン
プル値が基準値に近付くようにディレー期間ＴＬＬ　”
肌を小さな値に学習補正して、制御空燃比かすれるのを
修正しているものである。

また、前記ステップＳ４もしくはＳ５の判定がＮＯで、
学習領域Ｌにないか、学習実行条件が不成立の場合には
、ステップＳｌ３で前回学習値ＴＬＲＬ　（ｎ−１）　
，　Ｔ　ＲＬ　Ｌ　（ｎ−１）を今回学習値ＴｔＲＬ（
ｎ），ＴｂＬＬ（ｎ）に設定し、ステップＳ１４でカウ
ンタリセットを行う。

前記第６図のように学習領域１〜■を設定して学習する
のは、空燃比センサ１７はその温度条件によって空燃比
検出出力が変化し、単一温度条件で学習補正すると他の
温度条件ではかえって検出精度が低下することになるこ
とから複数の温度域で学習して制御精度を高めるように
している。

上記のような実施例によれば、フィードバック実行条件
か成立した定常運転状態においては、エンジンの運転状
態か代表学習領域Ｌにありかつ学習実行条件が成立した
際に、空燃比センサ１７の応答特性に関連する信号とし
てフィードバック補正値ＣＰＨの反転間隔を測定して、
応答特性の変動に対してディレー期間Ｔ　ＬＲ＋　Ｔ　
ＲＬを制御空燃比がリッチ側もしくはリーン側にずれる
のを低減する方向に修正するように調整することで、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。

なお、上記実施例においては空燃比センサ１７の応答特
性に関連する信号として、定常運転時におけるフィード
バック補正値ＣＦＢの変動特性から検出するようにして
いるが、これはその他の信号から検出するようにしても
良い。例えば、空燃比センサ１７の出力波形は第５図（
Ｂ）のような傾向で変化するもので、この出力波形を測
定し、空燃比センサ出力がリッチ側もしくはリーン側の
一定電圧状態から変化し始めた時点より判定値Ｖｓを横
切るまでの時間の測定によって空燃比センサの応答特性
に関連する信号を求め、これを基準時間と比較してディ
レー期間を補正するように、空燃比センサの実測波形を
基準波形とを比較することで行うようにしてもよいもの
である。

（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、空燃比センサの応答特性に関連する信号を検出し、
この信号に基づき制御空燃比のずれを吸収する方向にデ
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、空燃比センサの応答特性の状態に応じてデ
ィレー期間を設定し、空燃比センサの個体差、経時変化
により応答特性が基準状態から変動しても適正なディレ
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、良好な燃費性能、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図および第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図は学習領域を示す特性図である。 Ｅ，１・・・・・・エンジン、Ｂ・・・・・・空燃比調
整手段、Ｃ，１７・・・・・・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・・・
・・・応答特性検出手段、１０・・・・・・インジエク
タ、１５・・・・・・コントローラ。

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、空燃比センサの応
   答特性に関連する信号を検出する応答特性検出手段と、
   該応答特性検出手段の信号に基づき制御空燃比のずれを
   吸収する方向に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。