JPH086620B2 - 内燃エンジンの空燃比フイ−ドバツク制御方法 - Google Patents

内燃エンジンの空燃比フイ−ドバツク制御方法

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JPH086620B2
JPH086620B2 JP61100404A JP10040486A JPH086620B2 JP H086620 B2 JPH086620 B2 JP H086620B2 JP 61100404 A JP61100404 A JP 61100404A JP 10040486 A JP10040486 A JP 10040486A JP H086620 B2 JPH086620 B2 JP H086620B2
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は内燃エンジンのアイドル時等の低負荷運転時
の空燃比フィードバック制御方法に関する。
(従来技術及びその問題点) 従来、内燃エンジンに供給される混合気の空燃比が、
エンジンの排気系に配設した排気濃度検出器(例えばO2
センサ)の出力信号レベルに即応して目標空燃比(例え
ば理論空燃比)となるように制御し、以て排気ガス特性
や運転性能の向上を図り得るようにした内燃エンジンの
空燃比フィードバック制御方法が知られている(例えば
特願昭57−188743号)。
斯かる空燃比フィードバック制御方法では、O2センサ
の検出電圧値と所定の基準電圧値とを比較し、前記検出
電圧値が前記所定の基準電圧値に関してリッチ側からリ
ーン側に又はリーン側からリッチ側に変化したと判別さ
れたとき前記混合気の空燃比を制御するための空燃比補
正係数に一定値を一時に増減させる比例項制御(以下
「P項制御」という)を行い、前記検出電圧値が前記所
定の基準電圧値に関してリーン側又はリッチ側でのみ変
化していると判別されたとき前記補正係数を一定値宛増
減させる積分項制御(以下「I項制御」という)を行な
って、空燃比をフィードバック制御領域の全域に亘って
目標空燃比に一致させるように制御している。
ところで、エンジンのアイドル時等の低負荷時には前
記O2センサの温度上昇が十分でなく、他のフィードバッ
ク制御領域に比べてO2センサの応答性が低下する。従っ
て、上述した従来方法のようにO2センサの検出電圧値が
単一の基準電圧値に関してリーン側にあるかリッチ側に
あるかの判別に応じて空燃比補正係数を増減補正するO2
フィードバック制御をエンジンのアイドル時に実行する
と、前記所定の基準電圧値に対するO2センサの検出電圧
値の反転周期が長くなるために、前記O2センサの応答性
が更に低下し、前記フィードバック制御による前記空燃
比補正係数の変化幅の増加により、エンジン回転数のハ
ンチングが生じるという不具合があった。
(発明の目的) 本発明は斯かる問題点を解決するためになされたもの
で、特にエンジンのアイドル時を含む低負荷運転時に空
燃比フィードバック制御により制御された空燃比の変化
幅の増大によるエンジン回転数のハンチングの防止を図
った内燃エンジンの空燃比フィードバック制御方法を提
供することを目的とする。
(発明の構成) 斯かる目的を達成するために本発明によれば、内燃エ
ンジンの排気系に配された排気濃度検出器により検出し
た排気濃度検出値と所定の基準値とを比較し、エンジン
に供給される混合気の空燃比を、排気濃度検出値が前記
所定の基準値に関してリッチ側からリーン側に又はリー
ン側からリッチ側に変化したとき、前記空燃比を第1の
補正値により増減補正する比例制御、及び排気濃度検出
値が前記所定の基準値に関してリーン側又はリッチ側に
あるとき、空燃比を夫々第2の補正値により増減補正す
る積分制御の少なくとも何れか一方により目標空燃比に
フィードバック制御する内燃エンジンの空燃比フィード
バック制御方法において、前記基準値として理論空燃比
よりもリッチ側の空燃比に対応する第1の基準値と、理
論空燃比よりもリーン側の空燃比に対応し前記第1の基
準値よりも小さい第2の基準値とを設定し、前記排気濃
度検出値が前記第1の基準値と前記第2の基準値との間
にあるときは、前記空燃比を補正するフィードバック制
御量を保持し、前記排気濃度検出値が前記第1の基準値
より大きいとき、又は前記排気濃度検出値が前記第2の
基準値より小さいときにのみ前記比例制御及び前記積分
制御の少なくとも一方により前記フィードバック制御量
を補正することにより空燃比フィードバック制御を行う
ことを特徴とする内燃エンジンの空燃比フィードバック
制御方法が提供される。
(発明の実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の方法を実施する空燃比制御装置を組
込んだキャブレタ式内燃エンジンを示す全体構成図であ
る。
第1図において、1は例えば4気筒の内燃エンジンで
あり、このエンジン1の吸気管3には大気吸入口4、エ
アクリーナ5、及びベンチュリ6を備える周知のキャブ
レタ7が設けてある。吸気管3のベンチュリ6下流側に
はスロットル弁8が設けてある。
また、9は二次空気供給通路であり、この二次空気供
給通路9は一端がベンチュリ6の上流側のエアクリーナ
5に、他端が吸気管3のスロットル弁8下流側に夫々連
通し、その途中には比例制御弁としてのリニアソレノイ
ド型電磁弁10が介設されている。電磁弁10のソレノイド
10aは制御回路(以下「ECU」という)2に接続されてい
る。ソレノイド10aがECU2により付勢制御されることに
より電磁弁10は供給される電流量に比例した開口面積で
開弁して二次空気供給量を制御するようになっている。
一方、吸気管3のスロットル弁8下流側には絶対圧
(PB)センサ11が設けてあり、この絶対圧センサ11によ
り検出された絶対圧信号PBはECU2に送られる。
エンジン本体1には冷却水温(Tw)センサ12が設けら
れ、このTwセンサ12はサーミスタ等からなり、冷却水が
充満したエンジン気筒周壁内に装着されて、その検出水
温信号TwをECU2に供給する。
また、エンジン回転数センサ(以下「Neセンサ」とい
う)13がエンジンの図示しないカム軸周囲又はクランク
軸周囲に取り付けられている。このNeセンサ13は、エン
ジン回転数信号即ちエンジンのクランク軸の180゜回転
毎に所定クランク角度位置で発生するパルス信号(以下
「TDC信号」という)を出力するものであり、このTDC信
号はECU2に送られる。
前記スロットル弁8にはスロットル開度センサ14が連
結されており、当該スロットル弁8の開度(以下「スロ
ットル開度」という)θTHに応じた電気信号をECU2に供
給する。
エンジン1の排気管15には三元触媒16が配置され排気
ガス中のHC,CO及びNOx成分の浄化作用を行なう。この三
元触媒16の上流側には酸素濃度検出器としてのO2センサ
17が排気管15に装着され、このO2センサ17は排気中の酸
素濃度を検出し、その検出信号Vo2をECU2に供給する。
ECU2は、上述の各種エンジンパラメータセンサからの
出力信号に応じてエンジンの運転状態を判別し、判別し
た運転状態に応じて電磁弁10の開口面積を制御する。
この電磁弁10の開口面積の制御はソレノイド10aの通
電デューティ比IOuTを次式に基づいて演算することによ
り行なわれる。
IOuT=DBASE×KO2 ここで、DBASEはソレノイド10aの通電デューティ比の
基準値であり、エンジン回転数Neと吸気管内絶対圧PB
に応じて決定される。KO2は空燃比補正係数であって、
前記判別した運転状態がアイドル運転領域にあるときに
は後述するO2センサ17の出力信号Vo2に応じて決定され
る。
ECU2は上述するようにして求めた通電デューティ比I
OuTに基づいて電磁弁10を開弁させる駆動信号をソレノ
イド10aに供給する。
第2図は第1図のECU2内部の回路構成を示す図で、Ne
センサ13からのエンジン回転数信号は波形整形回路201
で波形整形された後、Meカウンタ202に供給される。Me
カウンタ202は、Neセンサ13からの前回TDC信号の入力時
から今回TDC信号の入力時までの時間間隔を計数するも
ので、その計数値Meはエンジン回転数Neの逆数に比例す
る。Meカウンタ202はこの計数値Meをデータバス210を介
して中央処理装置(以下「CPU」という)203に供給す
る。
絶対圧(PB)センサ11、冷却水温センサ12、O2センサ
17等の各種センサからの夫々の出力信号はレベル修正回
路204で所定電圧レベルに修正された後、マルチプレク
サ205により順次A/Dコンバータ206に供給される。A/Dコ
ンバータ206は前述の各センサからの出力信号を順次デ
ジタル信号に交換して該デジタル信号をデータバス210
を介してCPU203に供給する。
CPU203は、更に、データバス210を介してリードオン
リメモリ(以下「ROM」という)207、ランダムアクセス
メモリ(以下「RAM」という)208、及び駆動回路209に
接続されており、RAM208はCPU203での演算結果等を一時
的に記憶し、ROM207はCPU203で実行される制御プログラ
ム、吸気管内絶対圧PBとエンジン回路数Neとに基づいて
基準通電デューティ比DBASEを読み出すための基準通電
デューティ比DBASEマップ等を記憶している。
CPU203は前述したようにROM207に記憶されている制御
プログラムに従って、前述の各種エンジンパラメータ信
号に応じたソレノイド10aの通電デューティ比IOuTを演
算して、該演算値をデータバス210を介して電磁弁の制
御用駆動回路209に供給する。駆動回路209は前記演算値
に応じて電磁弁10を開弁させる駆動信号をソレノイド10
aに供給する。
第3図はエンジンのアイドル運転領域における前記補
正係数Ko2を算出するためのプログラムを示すフローチ
ャートで、該プログラムは前記TDC信号のパルス発生毎
に実行される。
先ず、ステップ11で02センサ17の活性化が完了してい
るか否かを判別する。即ち、02センサ17の内部抵抗検知
方式によって02センサ17の出力電圧が活性化電圧値Vx
(例えば0.6V)に至ったか否かを検知してVxに至ったと
き活性化されていると判定する。この判別結果が否定
(No)である場合には係数値Ko2を1.0に設定する(ステ
ップ12)。一方、判別結果が肯定(Yes)の場合には、
エンジンがアイドル運転領域にあるか否かを判別する
(ステップ13)。この判別はエンジン回転数Neが所定の
回転数NeIDL(例えば1000rpm)より小さく、かつスロッ
トル開度θTHが所定開度θIDLよりも小さいか否かを判
別することによって行なわれる。
ステップ13の判別結果が否定(No)のときは前記ステ
ップ12に進み、Ko2の値を1.0に設定して本プログラムを
終了する。一方、判別結果が肯定(Yes)のときはステ
ップ14以降の空燃比フィードバック制御を行なう。
以下空燃比フィードバック制御を02センサの出力電圧
値Vo2の時間変化と本発明に依る補正係数Ko2の時間変化
とを夫々示すタイミングチャートである第4図(a),
(b)を用いて説明する。
先ず、ステップ14では、02センサ17の出力電圧値Vo2
が、リッチ側の第1の基準値VR(例えば0.8V)より大き
いか否かを判別する。この第1の基準値VRは、理論空燃
比(=14.7)よりも僅かにリッチ側の空燃比(例えば1
4.6)に対応した値に設定される。
次いで、ステップ15では、O2センサ17の出力電圧値Vo
2が、リーン側の第2の基準値VL(例えば0.4V)より小
さいか否かを判別する。この第2の基準値VLは、理論空
燃比よりも僅かにリーン側の空燃比(例えば14.8)に対
応した値に設定される。
前記ステップ14,15の判別結果が共に否定(No)のと
き、即ち混合気の空燃比が理論空燃比に略等しいときは
(第4図(a)t0〜t2時点間)ステップ16で補正係数Ko
2の値を保持して(第4図(b)t0〜t2時点間)、判別
フラグFPを1に設定し(ステップ17)、本体プログラム
を終了する。
補正係数Ko2の値が斯く保持されている状態から混合
気の空燃比リッチ側に変化して、ステップ14の判別結果
が肯定(Yes)になると(第4図(a)t2時点)、ステ
ップ18に進み判別フラグFPが1であるか否かを判別す
る。この場合は、判別結果が肯定(Yes)となり、保持
されていた補正係数Ko2に補正値Pを加算して(ステッ
プ19)P項制御を行ない、判別フラグFPを0に設定し
(ステップ20)、本プログラムを終了する。
次のループで引き続きステップ14の判別結果が肯定
(Yes)である場合には(第4図(a)t2〜t3時点
間)、前記ステップ18の判別結果が否定(No)となり、
ステップ21に進んで前回ループで設定された補正係数Ko
2に補正値Iを加算してI項制御を行い、本プログラム
を終了する。この補正値Iの加算による補正係数Ko2
補正即ちI項制御は、O2センサ17の出力電圧値Vo2が前
記第1の基準値VRを上廻っている間継続される(第4図
(b)t2〜t3時点間)。
P項制御及びI項制御により増加補正された補正係数
Ko2によって、空燃比がリーン側に制御され理論空燃比
に略等しくなると(第4図(a)t3〜t5時点間)、前記
ステップ14,15の判別結果が共に否定(No)になり、ス
テップ16で再び補正係数Ko2が保持され(第4図(b)t
3〜t5時点間)、判別フラグFPが1に設定される(ステ
ップ17)。
一方、補正係数Ko2の値が斯く保持されている状態か
ら空燃比リーン側に変化して、ステップ15の判別結果が
肯定(Yes)になると(第4図(a)t5時点)、ステッ
プ22に進み判別フラグFPが1であるか否かを判別する。
この場合は、判別結果が肯定(Yes)となり、保持され
ていた補正係数Ko2から補正値Pを減算して(ステップ2
3)P項制御を行ない、判別フラグFPを0に設定し(ス
テップ24)、本プログラムを終了する。
次のループで引き続きステップ15の判別結果が肯定
(Yes)である場合には(第4図(a)t5〜t6時点
間)、前記ステップ22の判別結果が否定(No)となり、
ステップ25に進んで前回ループで設定された補正係数Ko
2から補正値Iを減算してI項制御を行い、本プログラ
ムを終了する。この補正値Iの減算による補正係数Ko2
の補正即ちI項制御は、O2センサ17の出力電圧値Vo2
前記第2の基準値VLを下廻っている間継続される(第4
図(b)t5〜t6時点間)。
P項制御及びI項制御により減少補正された補正係数
Ko2によって、空燃比リッチ側に制御され理論空燃比に
略等しくなると(第4図(a)t6〜t8時点間)、前記ス
テツプ14,15の判別結果が共に否定(No)になり、ステ
ップ16で再び補正係数Ko2が保持され(第4図(b)t6
〜t8時点間)、判別フラグFPが1に設定される(ステッ
プ17)。
従って、上述したようにO2センサ17の出力電圧値Vo2
が前記第1の基準値VRより高いとき、及び前記第2の基
準値VLより低いとき、P項制御及びI項制御の何れか一
方による応答性の良い空燃比フィードバック制御が行な
われ、一方、前記出力電圧値Vo2が前記第1の基準値VR
と前記第2の基準値VLとの間にあるときには補正係数Ko
2の値は前回ループ時の設定値に保持される。
この結果、補正係数Ko2は、出力電圧値Vo2を単一の基
準値Vref(=0.6)と比較する従来方法(第4図
(c))に比べ、その変化幅が減少する。
(発明の効果) 以上詳述したように本発明によれば、内燃エンジンの
アイドル時等の低負荷運転時に排気濃度検出値と比較す
る基準値として、理論空燃比よりもリッチ側の空燃比に
対応する第1の基準値と、理論空燃比よりもリーン側の
空燃比に対応し前記第1の基準値より小さい第2の基準
値とを設定し、前記排気濃度検出値が前記第1の基準値
と前記第2の基準値との間にあるときは、前記空燃比を
補正するフィードバック制御量を保持し、前記排気濃度
検出値が前記第1の基準値より大きいとき、又は前記排
気濃度検出値が前記第2の基準値より小さいときにのみ
混合気の空燃比を第1の補正値により増減補正する比例
制御、及び第2の補正値により増減補正する積分制御の
何れか一方を行うことにより前記フィードバック制御量
を補正することにより空燃比フィードバック制御を行う
ようにしたので、特にエンジンのアイドル時を含む低負
荷運転時に、空燃比フィードバック制御により制御され
た空燃比の変化幅の増大によるエンジン回転数のハンチ
ングの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法を実施する空燃比制御装置の全体
構成を示すブロック図、第2図は第1図の制御回路の内
部構成を示すブロック図、第3図は本発明の制御方法の
手順を示すプログラムフローチャート、第4図はO2セン
サの出力電圧値Vo2の時間変化と、本発明による補正係
数Ko2の時間変化と、従来方法による補正係数Ko2の時間
変化との関係を示すタイミングチャートである。 1……内燃エンジン、2……制御回路(ECU)、3……
吸気管、7……キャブレタ、9……二次空気供給通路、
10……電磁弁、10a……ソレノイド、15……排気管、17
……O2センサ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃エンジンの排気系に配された排気濃度
    検出器により検出した排気濃度検出値と所定の基準値と
    を比較し、エンジンに供給される混合気の空燃比を、排
    気濃度検出値が前記所定の基準値に関してリッチ側から
    リーン側に又はリーン側からリッチ側に変化したとき、
    前記空燃比を第1の補正値により増減補正する比例制
    御、及び排気濃度検出値が前記所定の基準値に関してリ
    ーン側又はリッチ側にあるとき、空燃比を夫々第2の補
    正値により増減補正する積分制御の少なくとも何れか一
    方により目標空燃比にフィードバック制御する内燃エン
    ジンの空燃比フィードバック制御方法において、前記基
    準値として理論空燃比よりもリッチ側の空燃比に対応す
    る第1の基準値と、理論空燃比よりもリーン側の空燃比
    に対応し前記第1の基準値よりも小さい第2の基準値と
    を設定し、前記排気濃度検出値が前記第1の基準値と前
    記第2の基準値との間にあるときは、前記空燃比を補正
    するフィードバック制御量を保持し、前記排気濃度検出
    値が前記第1の基準値より大きいとき、又は前記排気濃
    度検出値が前記第2の基準値より小さいときにのみ前記
    比例制御及び前記積分制御の少なくとも一方により前記
    フィードバック制御量を補正することにより空燃比フィ
    ードバック制御を行うことを特徴とする内燃エンジンの
    空燃比フィードバック制御方法。
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