JPH0874632A - 内燃機関の空燃比制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高地におけるオーバーリッチを防止する。 【構成】内燃機関の排気系に設けられたＯ_２センサに出
力信号に基づいて基本燃料噴射量を少なくともフィード
バック補正係数により補正して混合気の空燃比を理論空
燃比近傍に維持するとともに、前記フィードバック補正
係数を学習して基本燃料噴射量に反映させる内燃機関の
空燃比制御方法において、前記フィードバック補正係数
を補正する補助係数を設定し、前記フィードバック補正
係数がその可変限界に達してから以降の経過時間を測定
し、測定した経過時間が所定時間を超えた際に前記補助
係数をあらかじめ設定された所定値に基づいて変更し、
変更された補助係数により前記フィードバック補正係数
を定常値になるよう補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として自動車に適用
される内燃機関の空燃比制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の空燃比制御方法として、例
えば、特開昭６３−２９０３９号公報に記載のもののよ
うに、スロットルバルブの開度とエンジンの回転数とを
パラメータとする運転領域毎に対応する吸入空気量を記
憶しておき、運転時の前記開度と回転数とを検出して、
それぞれの検出値に対応する記憶された吸入空気量を検
索して、その検索された吸入空気量とスロットルバルブ
をバイパスするバイパス通路の開閉弁の開成あるいは閉
成状態に応じて設定される吸入空気量とに基づいて燃料
噴射量を決定するものが知られている。このように、燃
料噴射量を決定する際にバイパス通路を流れる吸入空気
量を加味することにより、サージタンクに入った空気量
をほぼ正確に把握して燃料噴射量を決定することができ
る。

【０００３】また、特開平３−１３４２４６号公報に記
載のもののように、混合気の空燃比を理論空燃比近傍に
維持するべく、酸素センサの出力電圧に基づいて燃料噴
射量を調節し、空燃比の学習制御を行うようにしたフィ
ードバック制御及び学習制御を併用する空燃比制御方法
も知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、圧力センサ
を用いて吸気管圧力を検出することなく、上記した公報
のもののように、スロットル開度とエンジン回転数とか
ら基本となる燃料噴射量を決定する方法にあっては、大
気圧を測定する手段を別個に装備しないと、高地を判定
することはできない。すなわち、高地においては平地に
比較して気圧が下がり、吸入する空気量が平地に比べて
減少するため、平地と同じ基準で基本となる燃料噴射量
を決定すると、空燃比が常にリッチ側に偏ってしまうこ
とになる（図６のａ）。そして、平地から高地に移動す
る場合に、混合気の空燃比を制御する学習制御を禁止し
た状態で高地に到着すると、高地の判定ができないため
に平地と同様にして燃料噴射量を決定し、その結果フィ
ードバック制御におけるフィードバック補正係数がオー
バーリッチとなる値に固定してしまう事態に陥り、運転
性が低下した。

【０００５】また、この逆に、高地で走行し、高地にお
けるフィードバック補正係数ＦＡＦに対して学習を実行
した後平地に移動した場合には、大気圧の変化により吸
入空気量が増加し、空燃比がオーバーリーンになること
があった（図６のｂ）。

【０００６】本発明は、このような不具合を解消するこ
とを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような手段を講じたものであ
る。すなわち、本発明に係る内燃機関の空燃比制御方法
は、内燃機関の排気系に設けられたＯ_２センサに出力信
号に基づいて基本燃料噴射量を少なくともフィードバッ
ク補正係数により補正して混合気の空燃比を理論空燃比
近傍に維持するとともに、前記フィードバック補正係数
を学習して基本燃料噴射量に反映させる内燃機関の空燃
比制御方法において、前記フィードバック補正係数を補
正する補助係数を設定し、前記フィードバック補正係数
がその可変限界に達してから以降の経過時間を測定し、
測定した経過時間が所定時間を超えた際に前記補助係数
をあらかじめ設定された所定値に基づいて変更し、変更
された補助係数により前記フィードバック補正係数を定
常値になるよう補正することを特徴とする。

【０００８】

【作用】このような構成のものであれば、フィードバッ
ク補正係数は、その可変限界に達した後に所定時間を超
えて時間が経過すると、所定値に基づいて変更された補
助係数により補正されて、可変限界に停滞することを停
止されて定常値となるように制御される。したがって、
フィードバック補正係数は、前記所定時間が経過するま
ではその可変限界に停滞して混合気の空燃比がリッチあ
るいはリーン側に偏るが、その後は補助係数により補正
されて前記定常値に移行するようになるので、混合気の
空燃比がオーバーリッチあるいはオーバーリーンになる
ことが解消される。このため、大気圧により混合気の空
燃比を補正することなく理論空燃比に近傍に維持するこ
とが可能になり、運転中に大気圧の変化が発生してもオ
ーバーリッチやオーバーリーンになることが防止できる
とともに、トルクを上げることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。

【００１０】図１に概略的に示したエンジン１００は自
動車用のもので、その吸気系１には図示しないアクセル
ペダルに応動して開閉するスロットルバルブ２が配設さ
れ、その下流側にはサージタンク３が設けられている。
サージタンク３に連通する吸気系１の吸気マニホルド４
の一方の端部近傍には、さらに燃料噴射弁５が設けてあ
り、この燃料噴射弁５を、電子制御装置６により制御す
るようにしている。また排気系２０には、排気ガス中の
酸素濃度を測定するためのＯ_２センサ２１が、図示しな
いマフラに至るまでの管路に配設された三元触媒２２の
上流の位置に取り付けられている。このＯ_２センサ２１
からは、酸素濃度に対応して電圧信号ｈが出力される。

【００１１】電子制御装置６は、中央演算処理装置７
と、記憶装置８と、入力インターフェース９と、出力イ
ンターフェース１１とを具備してなるマイクロコンピュ
ータシステムを主体に構成され、入力されるアナログ信
号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器（図示しな
い）が内蔵されている。その入力インターフェース９に
は、サージタンク３内の圧力を検出するための吸気圧セ
ンサ１３から出力される吸気圧信号ａ、エンジン回転数
ＮＥ、圧縮上死点（気筒判別）、及びクランク角度基準
位置を検出するためのカムポジションセンサ１４から出
力される回転数信号Ｎｅ、気筒判別信号Ｇ１、及びクラ
ンク角度基準位置信号Ｇ２、車速を検出するための車速
センサ１５から出力される車速信号ｃ、スロットルバル
ブ２の開度すなわちスロットル開度ＴＡを検出するため
のスロットルセンサ１６から出力されるスロットル開度
信号ｄ、エンジンの冷却水温を検出するための水温セン
サ１７から出力される水温信号ｅ、上記したＯ_２センサ
２１から出力される電圧信号ｈなどが入力される。一
方、出力インターフェース１１からは、燃料噴射弁５に
対して燃料噴射信号ｆが、またスパークプラグ１８に対
してイグニッションパルスｇが出力されるようになって
いる。

【００１２】電子制御装置６には、スロットルセンサ１
６から出力されるスロットル開度信号ｄとカムポジショ
ンセンサ１４から出力される回転数信号ＮＥとを主な情
報とし、エンジン状況に応じて決まる各種の補正係数、
例えば、フィードバック補正係数ＦＡＦ、補助係数ＦＡ
ＦＧ、学習値ＫＧ等で基本噴射時間ＴＰを補正して燃料
噴射弁開成時間すなわち有効噴射時間ＴＡＵを決定し、
その決定された通電時間により燃料噴射弁５を制御し
て、エンジン負荷に応じた燃料を該燃料噴射弁５から吸
気系１に噴射させるためのプログラムが内蔵してある。
有効噴射時間ＴＡＵの演算は、例えば次に示す式により
行われるものであってよい。

【００１３】ＴＡＵ＝ＴＰ＊ＦＡＦ＊ＦＡＦＧ＊ＫＧ しかもこのプログラムにおいては、内燃機関であるエン
ジン１００の排気系２０に設けられたＯ_２センサ２１に
出力信号に基づいて基本燃料噴射量を少なくともフィー
ドバック補正係数ＦＡＦにより補正して混合気の空燃比
を理論空燃比近傍に維持するとともに、前記フィードバ
ック補正係数ＦＡＦを学習して基本燃料噴射量に反映さ
せるもので、前記フィードバック補正係数ＦＡＦを補正
する補助係数ＦＡＦＧを設定し、前記フィードバック補
正係数ＦＡＦがその可変限界に達してから以降の経過時
間を測定し、測定した経過時間が所定時間を超えた際に
前記補助係数ＦＡＦＧをあらかじめ設定された所定値に
基づいて変更し、変更された補助係数ＦＡＦＧにより前
記フィードバック補正係数ＦＡＦを定常値になるよう補
正するするようにプログラミングされているものであ
る。

【００１４】この空燃比制御プログラムの概要は、図２
に示すようなものである。ただし、定常運転時における
種々の補正係数を考慮して有効噴射時間ＴＡＵを演算す
るプログラム自体は、従来知られているものを利用でき
るので図示及び説明を省略する。

【００１５】まずステップＳ１０では、フィードバック
補正係数ＦＡＦがその上限値ＦＡＦＭＡＸであるか否か
を判定し、上限値ＦＡＦＭＡＸに達していない場合はス
テップＳ１１に進み、達している場合はステップＳ２０
に移行する。ステップＳ１１では、フィードバック補正
係数ＦＡＦがその下限値ＦＡＦＭＩＮであるか否かを判
定し、下限値ＦＡＭＭＩＮに達していない場合はステッ
プＳ１２に進み、達している場合はステップＳ３０に移
行する。ステップＳ１２では、フィードバック補正係数
ＦＡＦが初期値（例えば１．０）か否かを判定し、初期
値であればステップＳ１３に進み、初期値でない場合は
ステップＳ１４に移行する。ステップＳ１３では、学習
を可能にする学習フラグＸＫＧをオン（＝１）に設定す
る。ステップＳ１４では、学習フラグＸＫＧをオフ（＝
０）に設定する。ステップＳ１５では、フィードバック
補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶがフィードバック補
正係数ＦＡＦの補正上限を設定する補正上限値ＫＳＦＡ
ＦＡＶ１以上であるか否かを判定し、以上である場合は
ステップＳ２０に進み、未満の場合はステップＳ１６に
移行する。ステップＳ１６では、平均値ＦＡＦＡＶが補
正下限を設定する補正下限値ＫＳＦＡＦＡＶ２以下か否
かを判定し、以下である場合はステップＳ３０に進み、
上回っている場合は別のルーチンに移行する。

【００１６】ステップＳ２０では、フィードバック補正
係数ＦＡＦが上限値ＦＡＦＭＡＸに達した後から計測し
た経過時間ＣＦＡＦＭＡＸがあらかじめ設定された所定
時間ＫＴＦＡＦＧ１以上になったか否かを判定し、所定
時間ＫＴＦＡＦＧ１以上経過している場合はステップＳ
２１に進み、未満の場合はステップＳ２２に移行する。
ステップＳ２１では、その時点の補助係数ＦＡＦＧに変
更分ＫＳＴＥＰＧを加算して新たに補助係数ＦＡＦＧに
設定するとともに、計測した経過時間ＣＦＡＦＭＡＸを
クリア（＝０）する。ステップＳ２２では、補助係数Ｆ
ＡＦＧがその補助上限値ＫＴＦＡＦＧＭＡＸ以上である
か否かを判定し、以上である場合はステップＳ２３に進
み、未満の場合は別のルーチンに移行する。ステップＳ
２３では、学習値ＫＧの平均値ＫＧＭが所定値ＫＳＫＧ
Ｍを下回っているか否かを判定し、下回っている場合は
ステップＳ２４に進み、以上である場合は別のルーチン
に移行する。ステップＳ２４では、補助係数ＦＡＦＧを
初期値（＝１．０）に設定する。ステップＳ２５では、
エンジン回転数ＮＥ及び演算された吸気管圧力により設
定される複数の例えば１６（ｉ＝１〜１６）の学習ゾー
ンの学習値ＫＧを初期化（＝１．０）する。

【００１７】ステップＳ３０では、フィードバック補正
係数ＦＡＦが下限値ＦＡＦＭＩＮに達した後から計測し
た経過時間ＣＦＡＦＭＩＮが所定時間ＫＴＦＡＦＧ１以
上になったか否かを判定し、以上である場合はステップ
Ｓ３１に進み、そうでない場合はステップＳ３２に移行
する。ステップＳ３１では、その時点の補助係数ＦＡＦ
Ｇに変更分ＫＳＴＥＰＧを減算して新たに補助係数ＦＡ
ＦＧに設定するとともに、計測した経過時間ＣＦＡＦＭ
ＡＸをクリア（＝０）する。ステップＳ３２では、補助
係数ＦＡＦＧがその補助下限値ＫＴＦＡＦＧＭＩＮ以下
であるか否かを判定し、以下である場合はステップＳ３
３に進み、上回っている場合は別のルーチンに移行す
る。ステップＳ３３では、補助係数ＦＡＦＧを補助下限
値ＫＴＦＡＦＧＭＩＮに設定する。

【００１８】以上の構成において、暖機運転が終了して
十分にＯ_２センサ２１の温度も上昇してフィードバック
運転状態になると、Ｏ_２センサ２１から出力される電圧
信号に基づいてその時の運転状態に応じてフィードバッ
ク補正係数ＦＡＦが設定される。いま、平地から高地に
移動して、図３に示すように、フィードバック補正係数
ＦＡＦが下限値ＦＡＦＭＩＮに到達してしまった運転状
態となったとする。この場合、制御は、ステップＳ１０
→Ｓ１１→Ｓ３０と進み、その後の経過時間ＣＦＡＦＭ
ＩＮが所定時間ＫＴＦＡＦＧ１以上である場合は、その
後制御は、ステップＳ３１→Ｓ３２と進み、補助係数Ｆ
ＡＦＧを変更値ＫＳＴＥＰＧだけ小さくして、有効噴射
時間ＴＡＵが短くなるように制御する。そして、変更さ
れた補助係数ＦＡＦＧが補助下限値ＫＴＦＡＦＧＭＩＮ
以下でない場合には、この制御を終了する。すなわち、
フィードバック補正係数ＦＡＦが下限値ＦＡＦＭＩＮに
達して後、設定された所定時間ＫＴＦＡＦＧ１以上を経
過し、かつ補助係数ＦＡＦＧが補助下限値ＫＴＦＡＦＧ
ＭＧ１以下になっていない場合には、ステップＳ１０→
Ｓ１１→Ｓ３０→Ｓ３１→Ｓ３２と制御が進み、経過時
間ＣＦＡＦＭＩＮが所定時間ＫＴＦＡＦＧ１以上になる
ごとに補助係数ＦＡＦＧが小さくされる。その後、補助
係数ＦＡＦＧが補助下限値ＫＴＦＡＦＧＭＩＮ以下にな
ると、制御は、ステップＳ１０→Ｓ１１→Ｓ３０→Ｓ３
１または→Ｓ３２→Ｓ３３と進み、補助係数ＦＡＦＧを
補助下限値ＫＴＦＡＦＧＭＩＮに設定する。これによっ
て、有効噴射時間ＴＡＵは、フィードバック補正係数Ｆ
ＡＦによる補正量をもっとも少なくし、混合気の空燃比
をリーン側に変化させる。したがって、高地に移動した
場合にオーバーリッチになるのを防止することができ
る。

【００１９】その後、フィードバック補正係数ＦＡＦが
増加し、上限値ＦＡＦＭＡＸと下限ＦＡＦＭＩＮとの間
の値となった場合は、制御は、ステップＳ１０→Ｓ１１
→Ｓ１２と進み、補助係数ＦＡＦＧが初期値になってい
る場合はステップＳ１３を実行してフィードバック補正
係数ＦＡＦの学習を開始し、上記したように、例えば補
助下限値ＫＴＦＡＦＧＭＩＮになっている場合にはステ
ップＳ１４に進み、学習フラグＸＫＧをオフにして学習
を禁止する。そして、その時のフィードバック補正係数
ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶが補正上限値ＫＳＦＡＦＡＶ
１以上である場合には、制御は、さらにステップＳ１５
からステップＳ２０に進み、所定の条件を満たす運転状
態となれば補助係数ＦＡＦＧを増加する。すなわち、フ
ィードバック補正係数ＦＡＦが上限値ＦＡＦＭＡＸと下
限ＦＡＦＭＩＮとの間にあり、学習が禁止された状態で
平均値ＦＡＦＡＶが補正上限値ＫＳＦＡＦＡＶ１以上
で、かつ経過時間ＣＦＡＦＭＡＸが所定時間ＫＴＦＡＦ
Ｇ１以上経過した場合は、制御は、ステップＳ１０→Ｓ
１１→Ｓ１２→Ｓ１４→Ｓ１５→Ｓ２０→Ｓ２１と進
み、補助係数ＦＡＦＧを増加させる。この補助係数ＦＡ
ＦＧの増加制御は、上記の条件が変わらなければ、所定
時間ＫＴＦＡＦＧ１毎に補助係数ＦＡＦＧが補助上限値
ＫＴＦＡＦＧＭＡＸ以上になるまで繰り返される。

【００２０】そして、補助係数ＦＡＦＧが補助上限値Ｋ
ＴＦＡＦＧＭＡＸ以上になると、制御は、ステップＳ２
３を実行し、その時の平均値ＫＧＭの値により、別のル
ーチンに移行するか、もしくはステップＳ２４→Ｓ２５
に進む。この場合、学習値ＫＧの平均値ＫＧＭが所定値
ＫＳＫＧＭを下回っている場合、つまり学習の結果が学
習値ＫＧの減少傾向を示す場合に補助係数ＦＡＦＧを初
期値に設定し、かつすべてのゾーンの学習値ＫＧを初期
値に設定する。これにより、誤学習が防止できる。

【００２１】さらに、図４に示すように、フィードバッ
ク補正係数ＦＡＦが上限値ＦＡＦＭＡＸに達した場合、
つまり空燃比がリーンでありフィードバック補正係数Ｆ
ＡＦが大きくなった場合は、制御は、ステップＳ１０→
Ｓ２０と進み、上限値ＦＡＦＭＡＸに達してから所定時
間ＫＴＦＡＦＧ１が経過した場合には、その後ステップ
Ｓ２１→Ｓ２２と進み、補助係数ＦＡＦＧが補助上限値
ＫＴＦＡＦＧＭＡＸ以上とならず、かつ学習値ＫＧの平
均値ＫＧＭが所定値ＫＳＫＧ以上である場合には、所定
時間ＫＴＦＡＦＧ１毎に補助係数ＦＡＦＧ増加される。
この制御に付随して、大気圧が低下した場合にトルクの
低下を防止するために点火時期の進角制御が実行され
る。この進角制御のプログラムは、図５に示すように、
補助係数ＦＡＦＧが大気圧に基づいて設定される所定値
ＫＡＰＡＧ以下であるか否かを判定し（ステップＳ５
０）、以下である場合に学習値ＫＧの平均値ＧＡＭが初
期値であるか否かを判定し（ステップＳ５１）、初期値
以下である場合に補助係数ＦＡＦＧの値に基づいて大気
圧補正による進角値ＡＰＡを計算する（ステップＳ５
２）。進角値ＡＰＡは、補助係数ＦＡＦＧに対するマッ
プが設定してあり、補間計算を行いその時点の補助係数
ＦＡＦＧに応じた数値を決定する。

【００２２】このような制御に加えて、フィードバック
補正係数ＦＡＦの平均値ＦＡＦＡＶが補正下限値ＫＳＦ
ＡＦＡＶ２以下となった場合、つまり混合気の空燃比が
リーン側に偏った場合は、平均値ＦＡＦＡＶが補正下限
値ＫＳＦＡＦＡＶ２を上回るまで、所定時間ＫＴＦＡＦ
Ｇ１毎に補助係数ＦＡＦＧを減じるように制御する。す
なわち、フィードバック補正係数ＦＡＦが上限値ＦＡＦ
ＭＡＸと下限ＦＡＦＭＩＮとの間にあり、学習が禁止さ
れた状態で平均値ＦＡＦＡＶが補正上限値ＫＳＦＡＦＡ
Ｖ１以下であり、かつ平均値ＦＡＦＡＶか補正下限値Ｋ
ＳＦＡＦＡＶ２以下である場合には、所定時間ＫＴＦＡ
ＦＧ１が経過するごとに補助係数ＦＡＦＧを減少する制
御が行われ、上記の条件が変わらなければその制御が補
助係数ＦＡＦＧが補助下限値ＫＴＦＡＦＧＭＩＮとなる
まで繰り返される。

【００２３】このように、フィードバック補正係数ＦＡ
Ｆが上限値ＦＡＦＭＡＸあるいは下限値ＦＡＦＭＩＮに
所定時間ＫＴＦＡＦＧ１以上連続してなった場合には、
補助係数ＦＡＦＧを変更することにより有効噴射時間Ｔ
ＡＵを補正するので、フィードバック補正係数ＦＡＦが
その限界値に固定したままで制御が続行され、オーバー
リッチやオーバーリーンになることを有効に防止するこ
とができる。すなわち、スロットル開度ＴＡとエンジン
回転数ＮＥとに基づいて基本噴射時間ＴＰを決定する燃
料噴射制御方式のものにおいて、大気圧の変化を検出す
ることなく、フィードバック補正係数ＦＡＦの変化を検
知して補助係数ＦＡＦＧにより補正をすることにより、
フィードバック補正の応答性を低下させることなく、ま
た学習不能に陥ることなく、空燃比が過剰あるいは過少
な状態となることを防止することができる。

【００２４】なお、本発明は以上説明した実施例に限定
されるものではない。

【００２５】その他、各部の構成は図示例に限定される
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変
形が可能である。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、以上に詳述したように、フィ
ードバック補正係数を、その可変限界に達した後に所定
時間を超えて時間が経過した際に所定値に基づいて変更
した補助係数により補正し、可変限界に停滞することを
禁止するので、所定時間が経過するまではその可変限界
に停滞して混合気の空燃比がリッチあるいはリーン側に
偏るが、その後は補助係数により補正されて前記定常値
に移行するようになるので、混合気の空燃比がオーバー
リッチあるいはオーバーリーンになることを防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略構成説明図。

【図２】同実施例の制御手順を示すフローチャート。

【図３】同実施例の作用説明図。

【図４】同実施例の作用説明図。

【図５】同実施例の制御手順を示すフローチャート。

【図６】従来例の作用説明図。

【符号の説明】

２…スロットルバルブ ４…吸気マニホルド ５…燃料噴射弁 ６…電子制御装置 ７…中央演算処理装置 ８…記憶装置 ９…入力インターフェース １１…出力インターフェース ２０…排気系 ２１…Ｏ_２センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の排気系に設けられたＯ_２センサ
   に出力信号に基づいて基本燃料噴射量を少なくともフィ
   ードバック補正係数により補正して混合気の空燃比を理
   論空燃比近傍に維持するとともに、前記フィードバック
   補正係数を学習して基本燃料噴射量に反映させる内燃機
   関の空燃比制御方法において、 前記フィードバック補正係数を補正する補助係数を設定
   し、 前記フィードバック補正係数がその可変限界に達してか
   ら以降の経過時間を測定し、 測定した経過時間が所定時間を超えた際に前記補助係数
   をあらかじめ設定された所定値に基づいて変更し、 変更された補助係数により前記フィードバック補正係数
   を定常値になるよう補正することを特徴とする内燃機関
   の空燃比制御方法。