JPH0353459B2 - - Google Patents

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JPH0353459B2
JPH0353459B2 JP56134482A JP13448281A JPH0353459B2 JP H0353459 B2 JPH0353459 B2 JP H0353459B2 JP 56134482 A JP56134482 A JP 56134482A JP 13448281 A JP13448281 A JP 13448281A JP H0353459 B2 JPH0353459 B2 JP H0353459B2
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JP
Japan
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air
fuel ratio
control
engine
control system
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JP56134482A
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JPS5835246A (ja
Inventor
Takeshi Tsuchida
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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Publication of JPH0353459B2 publication Critical patent/JPH0353459B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1477Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation circuit or part of it,(e.g. comparator, PI regulator, output)
    • F02D41/1482Integrator, i.e. variable slope

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エンジンの空燃比制御装置に関し、
更には詳細には、エンジンの諸条件に応じ最も好
ましい空燃比でエンジンの運転が行なわれるよう
にする空燃比制御装置に関する。
排ガス対策のため排気系に触媒を備えたエンジ
ンにおいては、触媒の浄化能力が吸入混合気の空
燃比により変るところから、空燃比制御装置と排
ガス中の特定成分たとえば酸素成分の検出を行な
う排ガス成分センサとを設けて、検出される排ガ
ス成分の濃度に応じて空燃比の制御を行ない、触
媒の浄化能力を最大限に発揮されるようにしたも
のが知られている。エンジンがほぼ一定速度およ
び一定負荷で運転されている定常運転状態または
エンジン速度および負荷の変動が比較的ゆるやか
な運転状態では、このような空燃比制御で特に問
題はないが、エンジンの始動および冷間運転時、
アイドル運転時、加減速時などのような特定運転
領域においては、定常運転状態とは異なる空比燃
の混合気の供給を必要とする。このため、従来の
空燃比制御装置は、排ガス成分センサにより検出
された排ガス成分の濃度に応じて空燃比の制御を
行なう帰還制御のほかに、特定運転領域におい
て、その運転状態に応じた所定値に空燃比を設定
する固定制御を行ない、運転領域に応じて、帰還
制御と固定制御とを切り換えるように構成されて
いる。
ところが、こうした従来の空燃比制御装置は、
一運転状態が継続する場合には、満足な結果を与
えることは考えられるが、固定制御系から帰還制
御系に切り換わつたとき、固定制御時の設定空燃
比と帰還制御時の目標空燃比の間には相当の差が
あること、また帰還制御系においては通常積分制
御動作によつて制御を行なつているので、帰還制
御系によつて空燃比を特定運転時の空燃比から通
常運転時の目標空燃比に設定するには相当の時間
を要し、応答が遅いという欠点がある。
この空燃比制御の応答性を向上させるため、特
開昭54−7023号公報に記載された空燃比帰還式混
合気制御装置においては、特定運転のための固定
制御系から通常運転における帰還制御系への切換
時に、燃料噴射量制御信号をエンジンの運転条件
に応じて最終的に補正する補正回路において、こ
の制御信号を、特定運転時と通常運転時との適正
空燃比の差に基づいて直接補正し、この補正した
制御信号によつて燃料噴射装置を制御している。
しかしながら、この空燃比帰還式混合気制御装
置においては、上述のように燃料噴射量制御信号
を特定運転時と通常運転時との適正空燃比の差に
基づいて直接補正しているので、上記した帰還制
御および積分制御による遅延はないが、制御系の
切換え時すなわち運転状態の切換え時に、空燃比
があまりには急激に変化するため、エンジンの運
転状態に衝撃的な変動を生ずるおそれがある。
そこで本発明は、固定制御系から帰還制御系へ
の切換え時の空燃比制御における上記したような
問題のない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。
本発明によるエンジンの空燃比制御装置は、空
燃比制御系が、通常運転時とは異なる特定運転時
の空燃比制御のための制御系による制御から通常
運転のための帰還制御系による制御に切り替わつ
たときに、空燃比が目標空燃比を通り過ぎて変化
するまでの期間は、帰還制御系の制御利得を通常
時よりも高める補正手段を設けたことを特徴とす
るものである。
制御利得を高めるための手段としては、帰還制
御のための積分係数を、固定制御から帰還制御へ
の切り換え後、一時的に通常の帰還制御時よりも
高い値に設定すればよい。ここに、本発明におけ
る「積分係数」とは、本発明の実施例を示す第2
図を参照して説明すれば、目標空燃比と実際の空
燃比との偏差に基づいて演算された値が積分器1
3からデユーテイ比制御信号S3として出力され
る際における、この制御信号S3の一回当たりの
出力値の大きさを意味するものである。したがつ
て、この積分係数の増減と、積分時定数の増減と
は逆の関係になる。すなわち、積分係数の値を大
きな値とすることによつて積分時定数は小さくな
り、制御利得は大きくなる。これとは逆に、積分
係数の値を小さくすると積分時定数は大きくな
り、制御利得は小さくなる。
本発明においては、大きな値から小さな値への
制御利得の切り換えは、空燃比が目標空燃比を通
り過ぎて変化したときに行われるのであるが、こ
の切り換えは、帰還制御手段の積分手段への入力
信号値が反転したことを検出して行えばよい。
このような構成の本発明のエンジン空燃比制御
装置によれば、制御性の切り換え時に帰還制御系
の制御利益を一時的に高めるので、切り換え時の
トルクシヨツクを抑制しながら、この切り換え時
の空燃比制御の応答性を向上させることができ
る。特に、本発明においては、制御利得を高い値
から通常の低い値に戻す時点を、空燃比が目標空
燃比を通り過ぎて変化したとき、としているの
で、タイマー等により制御系の切り換えから一定
期間の経過後に積分係数を高い値から通常の低い
値に戻す制御に比べて、正常な帰還制御への復帰
を早くすることが可能になる。また、タイマー等
による制御では、適性な時間設定が容易なく、空
燃比が目標空燃比を通り過ぎて変化しても、なお
高い積分係数での制御が維持される可能性があ
り、ハンチングの原因になるが、本発明の制御で
は、このような問題を確実に避けることが可能に
なる。
以下、添付図面を参照しつつ本発明の好ましい
実施例によるエンジンの空燃比制御装置について
説明する。
第1図は、本発明のエンジン1の空燃比制御装
置の全体構成図である。
エンジン1は、吸気通路2および排気通路3を
有している。この吸気通路2には吸気負圧センサ
4が、排気通路3には酸素濃度センサからなる排
気センサ5が、それぞれ配設されている。吸気管
路2の吸気負圧センサ4の上流側には、例えばエ
アブリーダを開閉する電磁弁からなるアクチユエ
ータ6を介して作動制御されて、混合気の空燃比
を調整する例えば気化器のような燃料調量装置7
が設けられている。この燃料調量装置7には、吸
気負圧センサ4の検出出力と排気センサ5の検出
出力とから混合気の空燃比を制御するための制御
回路8が接続されている。この制御回路8につい
ては、後に詳細に説明する。この制御回路8に
は、排気センサ5の濃度検出信号S1と設定電圧
発生回路9からの目標空燃比を示す設定電圧
Vrefとを比較し、その偏差を示す偏差信号S2
を発生する比較回路10が接続されている。な
お、図中、符号11はエアクリーナを、符号12
は排気通路3に介設された触媒装置をそれぞれ示
す。
次に、第2図を参照しつつ、本発明のエンジン
の空燃比制御装置の制御回路8について詳細に説
明する。
制御回路8は、比較器10に接続された積分演
算器13を備えており、この積分演算器13は、
その積分係数が、通常運転時用の積分係数k1、
およびこの積分係数k1より大きな値の積分係数
k2のいずれかに選択的に設定されるようになつ
ている。積分演算器13は、通常運転時において
比較器10からの偏差信号S2に基づき積分係数
k1に従つて積分演算し、デユーテイ比制御信号
S3を出力するようになつている。この積分演算
器13には、駆動回路14が接続されており、こ
の駆動回路14は、上記デユーテイ比制御信号S
3に基づきアクチユエータ6を駆動制御する。制
御回路8は、地上により通常運転時の帰還制御系
を構成する。
一方、符号15は、エンジン1の特定運転時用
の固定制御系の固定制御信号出力回路を示し、こ
の固定制御信号出力回路15は、ゲート16を介
して積分演算器13に接続されている。積分演算
器13は、固定制御信号出力回路15からの固定
制御信号S4を受けたとき、その積分作用を停止
し、入力をそのままの状態で出力するようになつ
ている。ゲート16は、運転状態検出回路17に
接続されており、この運転状態検出回路17は、
負圧センサ4の検出出力に基づいてエンジンの運
転状態を検出し、このエンジン1の運転状態が高
負荷運転状態等の特定運転状態のときゲート16
を開くものである。
運転状態検出回路17には、積分係数設定器1
8が接続されており、この積分係数設定器18
は、運転状態検出回路17が、エンジン1が特定
運転状態から通常運転状態に切り換つたことを検
出したとき、積分器13の積分係数をk1からk
2に切り換えるように指示するものである。すな
わち、エンジンが特定運転状態に移る前の通常運
転状態では、積分係数は通常運転のための低い値
k1であり、特定運転状態では、積分係数を使用
しないが、積分係数自体は、この特定運転状態の
期間中もこの値k1に維持されている。そして、
エンジン運転状態がこの特定運転状態から通常運
転状態に切り換わつたときに、積分係数設定器1
8の指示により、積分係数がk1からk2に切り
換えられる。この積分係数設定器18には、スイ
ツチング回路19が反転器20を介して、あるい
はこの反転器20を介さずに直接接続されてい
る。反転器20は、積分係数k1,k2を反転、
すなわち−k1,−k2となすものである。スイ
ツチング回路19は、比較器10の出力である偏
差信号S2に基づき積分器13の積分係数をk
1,k2,−k1,−k2のいずれかに設定するも
のである。積分係数設定器18には比較器10の
出力が接続されており、積分係数設定器18は、
比較器10の出力が後述するように0から1また
は1から0に反転したときに積分係数をk2から
k1に切り換える。
次に、第2図に示す構成をもつ制御回路8の作
用を第3図および第4図を参照しながら説明す
る。
例えば、エンジン1の通常運転時において、エ
ンジン1に供給される混合気の空燃比が第3図A
のように変動したとすると、これに応じて排気セ
ンサ5は、濃度検出信号S1を出力する。比較器
10は、この濃度検出信号S1と設定電圧発生回
路9からの設定電圧Vrefとを比較して第3図Bに
示されているような偏差信号S2を出力する。こ
の偏差信号S2は、濃度検出信号S1が設定電圧
Vrefより大きいことを示す高レベル部分すなわち
“1”の部分と、濃度検出信号S1が設定電圧
Vrefより小さいことを示す低レベル部分すなわち
“0”の部分とからなつている。積分演算器13
は、この偏差信号S2に基づき積分係数k1,−
k1で積分演算し第3図Cに示されているような
デユーテイ比制御信号S3を出力する。駆動回路
14は、このデユーテイ比制御信号S3を基づき
アクチユエータ6を駆動制御し、吸入混合気の空
燃比が設定空燃比に収束するように帰還空燃比制
御を行なう。
以上説明したような帰還空燃比制御を行なつて
いるとき、運転状態検出回路17が負圧センサ4
の検出出力によつて通常運転状態から特定運転状
態、例えば高負荷運転状態に切り換わつたことを
検出すると、この運転状態検出回路17は、ゲー
ト16を開く。従つて、固定制御信号出力回路1
5からの固定制御信号S4は、積分演算器13に
供給され、積分演算器13の作用を停止して、帰
還制御系を停止する。この結果、固定制御信号S
4は、そのままの状態で駆動回路14に出力され
る。かくして、駆動回路14は、固定制御信号S
4に基づきアクチユエータ6を固定制御して、吸
入混合気の空燃比が例えば一定のリツチな値とな
るように固定空燃比制御を行なう。この運転状態
では、積分係数は制御に使用されないが、積分係
数設定器18はk1の積分定数を出力するように
設定されている。
一方、運転状態検出回路17が、特定運転状態
から通常運転状態に変化したことを検出したと
き、積分係数設定器18は、スイツチング回路1
9を介して積分演算器13の積分係数をk2ある
いは−k2に切り換える。積分器13は、積分係
数k2または−k2によつて比較器10の偏差信
号S2に基づき積分演算し、デユーテイ比制御信
号S3を出力する。比較器10から積分定数設定
器18に入力される信号S2が1から0または0
から1に反転すると、積分定数設定器18により
積分定数がk2からk1に切り換えられ、積分演
算器13は再び積分係数k1,−k1に基づいて
その作用を行なう。この制御の結果による空燃比
の変化を第4図の曲線Rに示す。この第4図から
明らかなように、特定運転時の固定制御において
空燃比がリツチな状態の一定値R1にあつたとす
ると、固定制御から帰還制御に切り換わつたと
き、空燃比は積分係数k2の作用により部分R2
のように望ましい勾配で過渡的に変化し、空燃比
が第4図に設定値として示される通常運転時の目
標空燃比にほぼ到達した後は、積分係数k1の作
用により部分R3のように通常の帰還制御が行な
われる。なお、第4図において、鎖線は補正手段
なしに固定制御から帰還制御に切り換わつた場合
の空燃比の変化の状態を示し、破線は特開昭54−
7023号の空燃比帰還式混合気制御装置による上記
と同様の場合の空燃比の変化の状態を示す。
上記実施例においては、比較器10の偏差信号
S2を積分するのに積分演算器13すなわちコン
ピユータを用いたが、この積分演算器13の代り
に、コンデンサの充、放電を利用する通常の積分
器を用いることができ、この場合は反転器20を
必要としない。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明のエンジンの空燃比制御装置
の全体構成図、第2図は、第1図に示されたエン
ジンの空燃比制御装置の制御回路の一例を示すブ
ロツク図、第3図A,B,Cは、それぞれ空燃
比、濃度検出信号、デユーテイ比制御信号の変化
を示す波形図、第4図は、固定制御系から帰還制
御系への切換え時に、本発明のエンジンの空燃比
制御装置によつて制御された空燃比の変化を示す
波形図である。 1……エンジン、4……負圧センサ、5……排
気センサ、6……アクチユエータ、7……燃料調
量装置、8……制御回路、9……設定電圧発生回
路、10……比較回路、13……積分演算器、1
5……固定制御信号出力回路、17……運転状態
検出器、18……積分係数設定器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 エンジンの運転状態を検出する運転状態検出
    手段と、エンジンに供給される混合気の空燃比を
    検出する空燃比検出手段と、エンジンの通常運転
    時に前記空燃比検出手段により検出された実際の
    空燃比を目標空燃比と比較して両空燃比の差を検
    出しこの両空燃比の差に基づいて空燃比が前記目
    標空燃比になるように帰還制御する第1制御系
    と、エンジンの通常運転時とは異なる特定運転時
    に空燃比が前記目標空燃比とは異なるように制御
    する第2制御系とからなる空燃比制御装置におい
    て、前記第1制御系の制御利得を通常時より高め
    る補正手段が設けられ、前記第2制御系による制
    御から前記第1制御系による制御への移行の際
    に、空燃比が前記目標空燃比を通り過ぎて変化す
    るまでは、前記補正手段により前記第1制御系の
    制御利得を通常時より高め、空燃比が前記目標空
    燃比を通り過ぎて変化したときに、前記第1制御
    系の制御利得を通常時の値とすることを特徴とす
    るエンジンの空燃比制御装置。
JP13448281A 1981-08-27 1981-08-27 エンジンの空燃比制御装置 Granted JPS5835246A (ja)

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JPS5835246A JPS5835246A (ja) 1983-03-01
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