JPH0715272B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

内燃機関の空燃比制御装置

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JPH0715272B2
JPH0715272B2 JP1111796A JP11179689A JPH0715272B2 JP H0715272 B2 JPH0715272 B2 JP H0715272B2 JP 1111796 A JP1111796 A JP 1111796A JP 11179689 A JP11179689 A JP 11179689A JP H0715272 B2 JPH0715272 B2 JP H0715272B2
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air
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重幸 坂口
正 有賀
博嗣 円山
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Nissan Motor Co Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1486—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor with correction for particular operating conditions
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は内燃機関の空燃比制御装置、特にアイドル時に
空燃比のフィードバック制御を行うものに関する。
(従来の技術) アイドル状態においても空燃比のフィードバック制御を
行うと、フィードバック補正量に起因して却って空燃比
の変動を生じ、アイドル回転の不調を招くので、アイド
ル状態になってより所定時間あるいは所定周期の経過後
はフィードバック補正量を一定値に固定するものが提案
されている(特開昭56−143325号公報参照)。
これを比例積分制御で説明すると、実際の空燃比と目標
空燃比との偏差に基づいてフィードバック補正係数(比
例分Pと積分分I)αが演算され、実空燃比が目標空燃
比を横切るたびに、目標空燃比に引き戻すべく比例分P
にてステップ的にリッチ側へあるいはリーン側へと制御
される。これは、実空燃比が目標空燃比を中心にして緩
やかに波打っているようなほぼ目標空燃比が得られてい
る場合も同様である。
しかしながら、アイドル状態はもともと回転不安域にあ
るので、フィードバック補正係数に基づく僅かの燃料増
量や燃料減量があっても、回転変動が生ずる。したがっ
て、ほぼ目標空燃比が得られているとみれば、フィード
バック補正係数を固定したほうがアイドル回転は安定す
る。
ただし、フィードバック制御を全く行わなくすることも
妥当でない。たとえば、燃料噴射弁の特性等に関するば
らつきや経時変化に起因して、目標空燃比を大きく外れ
てリーン化していることがあり、このような場合にフィ
ードバック制御を行わないと、エンストに至ることが考
えられるからである。
そこで、第8図に示すように、アイドル状態になってか
ら所定時間Tの間だけはフィードバック制御を行うこと
により、空燃比が目標空燃比より大きくリーン化あるい
はリッチ化している場合に対処させ、その後は所定時間
T内のフィードバック補正係数の平均値をその後のフィ
ードバック補正係数として固定することにより、アイド
ル回転の安定を図るのである。なお、同図の上段はアイ
ドル状態かそうでない状態(オフアイドル状態)かを示
す信号、下段はフィードバック補正係数αの波形を示し
ている。
(発明が解決しようとする課題) ところが、このような制御だと、フィードバック補正に
対して安定したアイドル回転を保てるものの、例えば機
関の温度が比較的低く、濃い空燃比が要求される場合等
には対処しきれない。
即ち、上記制御では、ほぼ目標空燃比を得た後にフィー
ドバック補正量を機関の温度にかかわらずその平均値に
固定してしまうため、機関の温度が低いときには要求に
あった空燃比を供給できないのである。
このため、上記制御を行っていても、機関の温度状態に
よっては燃焼状態の悪化を招いてアイドル回転が不安定
となることが避けられないのであり、まだまだ改善の余
地がある。
この発明は、このような問題点を解決した空燃比制御装
置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) この発明は第1図に示すように、機関運転条件を検出す
る手段1と、実空燃比を検出する手段2と、前記機関運
転条件の検出値に応じて基本空燃比を得るための噴射量
を演算する手段3と、同じく運転条件の検出値に基づき
フィードバック制御域でかつアイドル状態にある運転域
かどうか判別する手段4と、この運転域が判別されてか
らの経過時間が所定時間になったかどうかを判別する手
段5と、これらの判別結果より前記運転域になってから
所定時間内は前記実空燃比の検出値に基づくフィードバ
ック補正量を演算する手段6と、この所定時間内のフィ
ードバック補正量の平均値を算出し、所定時間経過後は
今回算出したフィードバック補正量の平均値と前回算出
した平均値との平均値に所定値を加算した値を固定補正
量として演算する手段7と、この固定補正量または前記
フィードバック補正量にて前記基本噴射量を補正演算し
てアイドル燃料噴射量を演算する手段8とを備えると共
に、機関温度を検出する手段9と、前記フィードバック
補正量の平均値に加算する所定値を機関温度に応じて段
階的に決定する手段10とを設ける。
(作用) したがって、アイドル状態で所定時間だけフィードバッ
ク制御した後は、今回のフィードバック補正量の平均値
に前回のフィードバック補正量の平均値とから求めた平
均値に、機関温度に応じて段階的に設定された所定値が
加算され、この加算値に応じて燃料噴射量が制御され
る。アイドル状態に移行直後のフィードバック補正量の
平均値は、アイドル状態に移行する直前の運転条件の影
響を受け、運転条件によっては所定時間経過後の安定状
態での要求値と相違することがあるが、フィードバック
補正量の平均値として、今回平均値と前回平均値との平
均値を取るので、直前の運転条件が通常の運転条件と大
きく相違する場合でも、所定時間経過後(安定後)の要
求値から大きくずれることがない。同時に機関温度が低
ければそれだけ燃料が増量されるように噴射量が段階的
に制御され、これらの結果、あらゆる条件下において、
きわめて安定したアイドル回転が維持される。
(実施例) 第2図は本発明をL−ジェトロニック方式の燃料噴射機
関に適用した制御系のシステム図である。同図に示すよ
うに制御系は各種のセンサ類(11〜16)と、これらの信
号が入力されるコントロールユニット21と、コントロー
ルユニット21からの制御信号が出力される燃料噴射弁22
から構成される。
各種センサ類については、吸入空気量Qaを検出するセン
サ(例えばフラップ式やホットワイヤ式等)11、機関ク
ランク角の基準位置と単位角度を検出するクランク角セ
ンサ(たとえばディストリビュータ内蔵等)12、機関の
冷却水温Twを検出するセンサ13が機関各部に配設され
る。ここにクランク角の単位角度信号からは機関回転数
Nが計算され、単位角度と基準位置の両信号からは気筒
判別がなされる。
また、排気マニホールドには排気の実空燃比を検出する
センサ(たとえば酸素センサ)14が装着される。この信
号は空燃比のフィードバック制御時に使用される。
さらに、機関アイドル状態を判別するため、吸入絞り弁
が全閉位置になるとONとなる信号を出力するスイッチ
(アイドルスイッチ)15が設けられる。なお、アイドル
状態は車速や吸入負圧の検出値あるいは機関回転数から
も判別することができることはいうまでもない。
また、機関の始動を判別するため、イグニッションスイ
ッチ16からの信号が入力される。
コントロールユニット21では一定燃圧の作用する燃料噴
射弁22を制御対象として、燃料噴射パルス幅の制御を行
う。第3図と第4図はコントロールユニット21を主にマ
イクロコンピュータで構成した場合に、CPU内で実行さ
れる制御ルーチンである。
噴射弁22に付与する燃料噴射パルス幅TiはTi=Tp×COEF
×α+Tsなる基本式にて第3図に示すように計算される
(ステップ31〜36)。同式において、Tpは基本空燃比を
得るための噴射量に相当するパルス幅(=K×Qa/N、た
だし、Kは定数,Qaは吸入空気量,Nは機関回転数)、COE
Fは各種の補正係数(たとえば冷却水温Twに基づく水温
増量補正係数等)の総和、αは空燃比のフィードバック
補正係数、Tsはバッテリ電圧VBに基づく無効パルス幅で
あり、従来より知られているところである。
第4図はαの計算ルーチンである。同ルーチンはイグニ
ッションスイッチ16からの信号がOFFからONとなること
より開始され、以後一定周期で実行される。
このルーチンを説明する前に、同ルーチンにて計算され
るαの内容を第5図にて先に説明すると、同図はフィー
ドバック制御条件を満たし、かつアイドル状態になった
場合に演算されるαの変化波形を示すもので、アイドル
状態では4周期の制御区間だけ実空燃比と目標空燃比の
偏差に基づくαの計算が行われ、その後は両空燃比によ
らず4周期区間内のαのピーク値(α11〜α18)の平均
値に所定値IDLを加算した値に固定(クランプ)され
る。そして、この所定値IDLがそのときの冷却水温に応
じて設定されるのである。
即ち、第4図において、冷却水温Twが所定値以上等のフ
ィードバック制御条件を満たし、かつアイドル状態に入
った場合に(ステップ42、43)、実空燃比と目標空燃比
の偏差に基づきαが算出されると共に、このアイドル状
態のまま4周期区間が経過すると、4周期区間内のαの
ピーク値の平均値αAVRGが算出される(ステップ45〜4
7)。
この際、フラグFLGが1にセットされ、またカウンタ値C
NTはインクリメントされ(ステップ48、49)、CNTによ
りαAVRGの算出が初めてであればαAVRGがαCIPとし
て、初めてでなければαAVRGと前回のαCLPの加重平均
がαCLPとして求められる(ステップ50〜52)。
そして、次に冷却水温Twに応じて第6図のように設定し
た所定値IDL(リッチ化係数)を読出し、この所定値IDL
を前記αCLPに加算した値が4周期区間経過後のα(固
定補正量)としてセットされる(ステップ53〜55)。
なお、アイドル状態からはずれると、再び実空燃比と目
標空燃比の偏差に基づきαが算出され、またフィードバ
ック制御条件を満たしていないときは、αは1.0に固定
され、同時にフラグFLGが0にセットされる(ステップ4
2、43→56〜58)。
このようにアイドル時には、空燃比のフィードバック補
正量が、アイドル初期から所定時間内におけるフィード
バック補正係数αの平均値及び前回に同じくアイドル時
の平均値とから求めた加重平均値と、そのときの冷却水
温Twに応じたリッチ化係数IDLとの加算値に固定される
ので、このため、アイドル運転に移行する直前の運転条
件の影響を少なくして、最適なアイドル空燃比を維持
し、かつ機関の温度状態にあった最適な空燃比が確保さ
れる。なお、第7図の左側は冷却水温Twが所定値以下
で、フィードバック制御条件を満たしていない暖機時の
制御空燃比を示している。
したがって、フィードバック補正に起因するアイドル回
転への影響が防止されると共に、機関温度が比較的低い
場合であっても、良好な燃焼状態を維持することがで
き、この結果アイドル回転の安定性が著しく向上する。
(発明の効果) 以上のように本発明によれば、機関運転条件を検出する
手段と、実空燃比を検出する手段と、前記機関運転条件
の検出値に応じて基本空燃比を得るための噴射量を演算
する手段と、同じく運転条件の検出値に基づきフィード
バック制御域でかつアイドル状態にある運転域かどうか
判別する手段と、この運転域が判別されてからの経過時
間が所定時間になったかどうかを判別する手段と、これ
らの判別結果より前記運転域になってから所定時間内は
前記実空燃比の検出値に基づくフィードバック補正量を
演算する手段と、この所定時間内のフィードバック補正
量の平均値を算出し、所定時間経過後は今回算出したフ
ィードバック補正量の平均値と前回算出した平均値との
平均値に所定値を加算した値を固定補正量として演算す
る手段と、この固定補正量または前記フィードバック補
正量にて前記基本噴射量を補正演算してアイドル燃料噴
射量を演算する手段とを備えると共に、機関温度を検出
する手段と、前記フィードバック補正量の平均値に加算
する所定値を機関温度に応じて段階的に決定する手段と
を設けたので、したっがってアイドル状態に移行直後の
フィードバック補正量の平均値は、アイドル状態に移行
する直前の運転条件の影響を受け、運転条件によっては
所定時間経過後の安定状態での要求値と相違することが
あるが、フィードバック補正量の平均値として、今回と
前回との平均値を取るので、直前の運転条件が通常の運
転条件と大きく相違する場合でも、アイドル安定後の要
求値から大きくずれることがなく、同時に機関温度が低
ければそれに対応して燃料が増量され、この結果、あら
ゆる条件下において、きわめて安定したアイドル回転を
維持できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成図、第2図は本発明の実施例を示
す制御系のブロック図、第3図、第4図は制御内容を示
すフローチャート、第5図〜第7図は制御波形図とデー
タ例を示すグラフと制御特性図、第8図は従来例を説明
する制御波形図である。 11…空気量センサ、12…クランク角センサ、13…冷却水
温センサ、14…酸素センサ、15…アイドルスイッチ、21
…コントロールユニット、22…燃料噴射弁
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−86540(JP,A) 特開 昭58−30445(JP,A) 特開 平1−195940(JP,A) 実開 平1−134749(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】機関運転条件を検出する手段と、実空燃比
    を検出する手段と、前記機関運転条件の検出値に応じて
    基本空燃比を得るための噴射量を演算する手段と、同じ
    く運転条件の検出値に基づきフィードバック制御域でか
    つアイドル状態にある運転域かどうか判別する手段と、
    この運転域が判別されてからの経過時間が所定時間にな
    ったかどうかを判別する手段と、これらの判別結果より
    前記運転域になってから所定時間内は前記実空燃比の検
    出値に基づくフィードバック補正量を演算する手段と、
    この所定時間内のフィードバック補正量の平均値を算出
    し、所定時間経過後は今回算出したフィードバック補正
    量の平均値と前回算出した平均値との平均値に所定値を
    加算した値を固定補正量として演算する手段と、この固
    定補正量または前記フィードバック補正量にて前記基本
    噴射量を補正演算してアイドル燃料噴射量を演算する手
    段とを備えると共に、機関温度を検出する手段と、前記
    フィードバック補正量の平均値に加算する所定値を機関
    温度に応じて段階的に決定する手段とを設けたことを特
    徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
JP1111796A 1989-04-28 1989-04-28 内燃機関の空燃比制御装置 Expired - Lifetime JPH0715272B2 (ja)

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JPH02291441A JPH02291441A (ja) 1990-12-03
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