JPS5825543A - 内燃機関の空燃比制御方法 - 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】 本発明は、内燃機関の空燃比制御方法に係り、特に、三
元触媒を用いて排気ガス浄化対策が施された自動車用内
燃機関に用いるに好適な、触媒流入ガスの二次空燃比を
感知する空燃比センサと、混合気或い祉触媒流入ガスの
空燃比を制御する空燃比制御アクチュエータとを用い、
前記空燃比センサの出力に対して積分を含む処理を施す
ことによって得られる帰還制御信号により前記空燃比制
御アクチュエータを帰還制御して、混合気或いは触媒流
入ガスの空燃比を所望空燃比とする内燃機関の空燃比制
御方法の改良に関する。

内燃機関、特に、厳しい排気ガス浄化対策が要求される
自動車用内燃機関においては、近年、精密な空燃比制御
を行なうことが必要となっており、例えば、触媒流入ガ
ス中の残存酸素濃度から触媒流入ガスの二次空燃比を感
知するための散票濃度センサと、混合気或いは触媒流入
ガスの空燃比を制御する空燃比制御アクチュエータとを
備え、前記酸素濃度センナの出力に対して積分を含む処
理を施すことによって得られる帰還制御信号により前記
空燃比制御アクチュエータを帰還制御して、触媒流入ガ
ス中の残存酸素濃度を、理論空燃比の混合気を燃焼させ
た場合の残存酸素濃度と等しくするようにしたものが実
用化されている。

このような空燃比制御によれば、エンジン運転状態の変
化に拘らず、良好な排気ガス浄化性能を得ることができ
るとｂう特徴を有する。

しかしながら従来は、前記酸素濃度センサの出力に対し
て積分を含む処理を施す際に用いられる、反転遅延時間
、スキップ幅、積分定数等の帰還制御定数のうち、いず
れか１つを、エンジン回転速度に応じて切り換えるのみ
であった念め、エンジン回転速度及びエンジン負荷等に
より変化する酸素濃度センサの特性と、帰還制御定数の
値が十分に合わないことがあり１例えば、エンジン低負
荷域に合わせるとエンジン高負荷域で空燃比の中心値が
ずれてしまい、排気ガス浄化性能が低下して、有害な成
分が多（排出されてしまうことがあった。

本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなされたもの
で、エンジン回転速度及びエンジン負荷により変化する
空燃比センサの特性に合わせて、最適表帰還制御定数の
値を選択することができ、従って、空燃比制御精度を向
上して、排気ガス浄化性能を向上することができる内燃
機関の空燃比制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、触媒流入ガスの二次空燃比を感知する空燃比
センサと、混合気或いは触媒流入ガスの空燃比を制御す
る空燃比制御アクチュエータとを用い、前記空燃比セン
サの出力に対して積分を含む処理を施すことによって得
られる帰還制御信号により前記空燃比制御アクチュエー
タを帰還制御して、混合気或いは触媒流入ガスの空燃比
を所望空燃比とする内燃機関の空燃比制御方法において
、前記空燃比センサの出力に対して積分を含む処理を施
す際に用いられる帰還制御定数の少な（とも１種を、予
め、前記空燃比センサの特性に合わせてマツプ化してお
き、エンジン回転速度及びエンジン負荷に応じて、前記
マツプより読出した値により、前記空燃比センサの出力
を処理するようにして、前記目的を達成したものである
。

以下図面を参照して１本発明の実施例を詳細に説明する
。

本発明に係る内燃機関の空燃比制御方法が採用された電
子制御燃料噴射装置の実施例が配設された電子制御エン
ジンは、第１図及び第２図に示す如（、エンジンｌＯの
吸気通路１２のエアクリーナ１４より下流１１に配設さ
れ良、エンジンの吸入空気量を検出するためのエアフロ
ーメータ１６と、該エアフローメータ１６内に配設され
た、吸入空気温を検出するための吸気温センサ１８と、
エンジン回転に応じて回転する軸２０ａを有するディス
トリビュータ２０に内蔵され、エンジン回転に応じたパ
ルス信号を発生するクランク角センサ２２と、エンジン
ブロック２４に配設された、エンジン冷却水温を検出す
るための冷却水温センサ２６と、吸気通路１２に配設さ
れた、アクセルペダルと連動して開閉される吸気絞り弁
２８の開度及び開度変化速度を検出するためのスロット
ルポジションセンサ３０と、混合気の燃焼によって形成
された排気ガスが流入する排気マニホルド３２の下流側
に配設された、触媒、例えば三元触媒が充填された触媒
コンバータ３４Ｖｃ流入する触媒流入ガス中の残存酸素
濃度から触媒流入ガスの二次空燃比を感知するための酸
素濃度センサ３６と、変速機３８の出力軸の回転速度か
ら車両の走行速度、即ち、車速を検出するための車速セ
ンサ４゜と、エンジン１０の吸気マニホルド４２内に燃
料を噴射するためのインジェクタ４４と、吸気通路１２
の途中のサージタンク４６に配設された、アイドル時に
前記吸気絞り弁２８をバイパスする空気流量を制御する
ための、パルスモータ、電磁作動弁等からなるアイドル
回転速度制御弁４８と、エンジンの吸入空気量とエンジ
ン回転数に応じて基本の燃料噴射時間を算出すると共に
、算出された基本の燃料噴射時間に対して、前記酸素濃
度センサ３６の出力に対して積分を含む処理を施すこと
によって得られる帰還制御信号により空燃比帰還補正を
行ない、前記インジェクタ４４に燃料噴射信号を出力す
るデジタル電子制御回路５０とから構成されている。第
１図において、５２ａ点火プラグであり、１に２図にお
いて、５４はバッテリである。

前記デジタル電子制御回路５０は、第２図に詳細に示す
如く、エア７０−メータ１６、吸気温センサ１８．冷却
水温センサ２６、酸素濃度センサ３６、及び、バッテリ
５４出力のアナログ信号をデジタル信号に変換するため
の、マルチプレクサ機能を有するアナログ−デジタル変
換器６０と、前記クランク角センサ２２及びスロットル
ポジションセンナ３０出力のデジタル信号を入力すると
共に、演算結果をインジェクタ４４及びアイドル回転速
度制御弁４８１Ｃ出力するのに適した信号に変換する、
バッファ機能を有する入出力インターフェース回路６２
と、水晶発振器６４ｍを備えた中央演算処理回路６４と
、リードオンリーメモリ６６と、ランダムアクセスメ、
そり６８と、電源バックアップ用のランダムアクセスメ
モリ７０とから構成されている。

以下動作を説明する。まず、デジタル電子制御回路５０
Ｆｉ、エアフローメータ１６出力の吸入空気ＩＱとクラ
ンク角センサ２２出力から算出されるエンジン回転速度
Ｎにより、次式を用いて燃料の基本噴射時間ＴＰを算出
する。

Ｔｐ＝に一−’　　　・・・・・・・・・・・・（１）
ここでに蝶係数である。

更に、各センサからの信号に応じて、次式を用めて前記
基本噴射時間Ｔｐ　を補正することにより、有効同期噴
射時間τ１を算出する。

τ１＝Ｔｐ　−／　（Ａ／Ｆ’　）　・ｆ（ＷＬ）　・
ｆ　（ＴＨＡ）Ｘ（１＋ｆ（ＡＳＥ）＋ｆ（ＡＦＷ）十
ｆ（ＯＴＰ）　）Ｘ（１−ｆ（Ｒ８）　）・・・・・・
・・・（２） ここで、ｆ（Ａ／Ｆ）は空燃比帰還補正係数、ｆ（ＷＬ
）は暖機増量補正係数、ｆ　（ＴＨＡ　）は吸気温補正
係数、ｆ（ＡＳＥ）１；１始動後増量補正係数、／（Ａ
ＥＷ）ｔ；ｊ暖機時加速増量補正係数、／（ＯＴＰ）は
オーバーヒート（出力）増量係数、ｆ（Ｒ８）Ｆｉ減量
係数である。

このようにして求められる有効同期噴射時間τ１に、次
式に示す如く、バッテリ電圧が低下した際のインジェク
タ４４の応答遅れ時間に対応する無効噴射時間ｒｖ　を
加えることにより、同期噴射時間τＳ　を算出する。

ｔＢ＊τ１＋τＶ　　・……−・・−・（３）この同期
噴射時間τＳに対応する燃料噴射信号が、インジェクタ
４４ＦＣ出方され、エンジン回転と同期してインジェク
タ４４が同期噴射時間τＳだけ開か九て、エンジンの吸
気マニホルド４２内に燃料が噴射される。

本実施例における空燃比帰還補正は次のようにして行な
われる。即ち、まず、第３図ＣＡＳＫ示すような前記酸
素濃度センサ３６の出方に対して、積分を含む処理を施
して、ｔａ３図（８１示すような空燃比帰還補正係数ｆ
　（Ａ／Ｆ　’）を得る際に用いられる、反転遅延時間
ＴＤｘ、　、　ＴＤＲ、スキラフ幅Ｒ８Ｌ。

Ｒ２Ｈ，積分定数ＫＩＩ、、　ＫＩＲ（添字Ｔ−は酸素
濃度センナの出力がリーンからリッチに変化した場合、
添字Ｒ１ｉ同じくリッチからり一ンに変化した場合にそ
れぞれ対応）等の帰還制御定数の少なくとも１種１例え
ば、リーンからリッチに変わった時の反転遅延時間ＴＤ
Ｘ、を、予め前記酸素濃度センサ３６の特性に合わせて
、エンジン−転速塵及び吸（手動変速機付車両の場合）
、或いＦｉ第２表（自動変速機付車両の場合）に示す如
くマツプ化しておき、前記デジタル電子制御回路５０の
す〜ドオンリーメモリ６６Ｖｃ記憶しておく。

第１表 第２表 Ｔ　Ｄｓ　＜　Ｔ　Ｄ４　、　Ｎｔ’　＜　Ｎｔ’、（
！Ｌ）　、ｔ　＜　（−Ｑ−）、ｚ、ＴＤ＋’＜ＮＮ Ｔ　Ｄｒ’＜　Ｔ　Ｄｓ’　＜　Ｔ　Ｄ４’　＜　Ｔ　
ＤＩ’である。

又、リッチからリーンに変化した時の反転遅延時間ＴＤ
Ｒは、例えば、エンジン回転速度Ｎ、エンとし、又、ス
キップ幅Ｒ８Ｌ　、　Ｒ２Ｈｔｉｔ、アイドル状態とオ
フアイドル状態で切り換え、更に、積分定数ＫＩＩ、、
ＫＩＲは、エンジン回転速度ＮＫ比例して変化するよう
にしておく。

このようにマツプ化された帰還制御定数を用いて、実際
の空燃比帰還制御に際しては、エンジン回転速度Ｎとエ
ンジン回転速度と吸入空気量の比ン運転条件に応じた反
転遅延時間ＴＤＸ、’に読出し、該読出した値を用いて
前記酸素濃度センサ３６の出力を処理することによって
、・・前出第３図０３１示すような空燃比帰還補正係数
ｆ　（Ａ／Ｆ　）　　を得て、前出（２）弐により、燃
料の基本噴射時間Ｔｐを補正する。

具体的には、まず、前出第１表或いは第２表に示したよ
うなマツプに応じて、下記第３表に示す如く、各データ
ＴＤＬ（ＩＸ）（ここでＩＸは、インデックスで０〜８
の数値をとる）を記憶しておく。

第３表 次いで、エンジン回転速度Ｎ及び吸入空気ｔＱから、第
４図に示すようなインデックス計算ルーチンに従って、
インデックスＩＸを計算する。更に、決定されたインデ
ックスＩＸに応じて、前出第３表のようにマツプ化され
ているデータから必要なデータを読出して、計算に用い
るものである。

尚、前記実施例においては、リーンからリッチに変化す
る時の反転遅延時間ＴＤＬのみをマツプ化するようにし
てい九が、他の帰、還制御定数についても、同様のマツ
プにより、或いは、切り分は方を変えたマツプによりマ
ツプ化することも勿論可能である。

前記実施例においては、本発明が、デジタル化された電
子制御燃料噴射装置により燃料噴射時間を制御するよう
にした電子制御エンジンに適用されていたが、本発明の
適用範囲はこれに限定されず、例えば、空燃比制御アク
チュエータを、混合気を形成するための燃料通路或いは
エアブリード通路の有効面積を制御することにより、或
いは、排気ガスに混入される２次空気の流ｔを制御する
ことＫより、混合気或いは触媒流入ガスの空燃比を制御
する制御電磁弁とすることによって、電子制御燃料噴射
装置分備えない一般の内燃機関にも同様に適用可能であ
る。

以上説明した通り、本発明によれば、エンジン回転速度
及びエンジン負荷により変化する空燃比センサの特性に
合わせて、最適な帰還制御定数の値を選択することがで
きる。従って、いずれかの領域を犠牲にすることなく、
全ての領域で空燃比制御精度を向上させることができ、
排気ガス浄化性能を向上することができるという優れた
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る内燃機関の空燃比制御方法が採
用された電子制御燃噴射装置の実施例が配設された電子
制御エンジンの構成を示す、一部ブロック線図を含む断
面図、第２図は、前記実施例におけるデジタル電子制御
回路の具体的構成を示すブロック線図、第３図は、同じ
く前記実施例における、酸素濃度センサ出力と空燃比帰
還補正係数の関係の一例を示す線図、第４図は、同じく
前記実施例における、マツプ化された帰還制御定数を読
出す際に用いられるインデックスを計算するためのルー
チンを示す流れ図である。 １０・・・エンジン、１６・・・エアフローメータ、２
０・・・ディストリビュータ、２２・・・クランク角セ
ンサ、２８・・・吸気絞り弁、３４・・・触媒コンバー
タ、３６・・・酸素濃度センサ、４４−・・インジェク
タ、５０・・・デジタル電子制御回路。 代理人　　高　矢　　　　論 （ほか１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）触媒流入ガスの二次空燃比を感知する空燃比セン
   サと、混合気或いは触媒流入ガスの空燃比を制御する空
   燃比制御アクチュエータとを用い、前記空燃比センサの
   出力に対して積分を含む処理を施すことによって得られ
   る帰還制御信号により前記空燃比制御アクチュエータを
   帰還制御して、混合気或いは触媒流入ガスの空燃比を所
   望空燃比とする内燃機関の空燃比制御方法において、前
   記空燃比センサの出力に対して積分を含む処理を施す際
   に用いられる帰還制御定数の少なくとも１種を、予め、
   前記空燃比センサの特性に合わせてマツプ化しておき、
   エンジン回転速度及びエンジン負荷に応じて、前記マツ
   プより読出しｔ値により、前記空燃比センサの出力を処
   理するようにしたことを特徴とする内燃機関の空燃比制
   御方法。