JPS6220645A - エンジンの空燃比制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は排気センサの出力に応じて混合気の空燃比をフ
ィードバック制御するエンジンの空燃比制御装置、特に
フィードバック制御に際して過去の制御に基く学習値を
用いるようにした空燃比制御装置に関する。

（従　　来　　技　　術） 一般にエンジンにおいては、燃焼室に供給される混合気
の空燃比を所定値に維持する空燃比制御が行われる。こ
の制御は、排気通路上に設買された排気センサにより例
えば排気ガス中の残存酸素濃度を検出して、燃焼室に供
給された混合気の空燃比がリーン状態（燃料不足の状態
）であるかリッチ状態（燃料過剰の状態）であるかを判
定すると共に、リーン状態にある場合はエンジンの運転
状態に対応する基本燃料供給間を増量補正し、またリッ
チ状態にある場合は減ｍ補正することにより、空燃比を
所定値に収束ざＵるようにフィードバック制御するもの
である。

ところで、この空燃比制御に際しては、例えば特開昭５
８−１１０８３１号公報に示されているように、過去の
制御時に作成した学習値を用いることによって制御の応
答性を向上させることが行われる。つまり、負荷や回転
数によって特定されるエンジンの運転領域が変化した場
合、これに応じて基本燃料供給量が変化するので、空燃
比を所定値に維持するためのフィードバック制御による
補正量も変化するのであるが、この補正Ｒの変化が排気
センサによって検出される空燃比のリーン、リッチ状態
を判定しながら徐々に行われるので、エンジンの運転領
域が変化した時に空燃比が所定値に復帰されるまでに時
間遅れが生じるのである。

そこで、当該運転領域での前回のフィードバック制御時
に出力した補正量を学習値として設定記憶しておくと共
に、次にこの運転領域でフィードバック制御を開始する
時に上記学習値を補正量の基準値として与え、これによ
り当該運転領域でのフィードバック制御の開始時に、補
正量が所定の空燃比を得るのに必要な量に設定された状
態で制御が開始されるようにして、空燃比が所定値に収
束されるまでの時＠遅れを解消させるのである。

然して、上記排気センサは、排気ガス中の残存酸素濃度
等に応じた値の信号を出力して、例えばその出力値が一
定値を超えた時に空燃比がリッチ状態であると判定して
燃料供給ｍを減車ざヒ、また燃料供給ｍの減Ｗによって
上記出力値が一定値以下に低下した時に空燃比がリーン
状態になったと判定して燃料供給量を増ωさせるように
動作し、従って該センサは、通常は第５図（ａ　）に示
すようにリッチ信号ａとリーン信号すとを所定周期で繰
り返し出力する。しかし、例えば長時間の低負荷運転等
にｊ；り排気ガスの湿度が低下すると該センサは不活性
状態となり、その場合、第５図（ａ　）に符号ｂ′で示
づように出力値が一定値以下のリーン信号のみを継続し
て出力することになる。そして、このような状態になる
と、フィードバック制御量（補正量）は第５図（ｂ　）
に示すように燃料供給量を増量させようとして次第に大
きくなり、そのためこのフィードバック制御１１１　ｆ
ｆｉに暴いて設定される学習値も著しく大きな値になる
。その結果、当該運転領域での次回の制御時に、空燃比
が過度にリッヂな状態から制御が開始されることになる
のである。

排気センサの不活性化に起因する上記のような不具合に
対して、上記公報で開示された発明では、リッチ信号と
リーン信号とが所定周期で繰り返し出力されなくなった
時に学習値の更新を停止し、その直前に更新した学習値
を用いて次回の制御を行うようにしている。しかし、排
気センサの不活性化は次第に進行するものであって、例
えば第５図に領域Ｃで示すように、所定周期でリッチ信
号ａとリーン信号すとが繰り返し出力されていてもその
出力値が異常となる時期があり、この時期においては該
出力値に対応するフィードバック制御量ないし該制御量
に基いて設定される学習値も異常となる。そのため、次
回のｌ制御時に不適切な学習値が用いられることになっ
て、制御開始時に空燃比に大きな誤差が生じることにな
る。

（発　　明　　の　　目　　的） 本発明は、排気センサの出力に基く空燃比のフィードバ
ック制御に際して過去の制御時に作成更新した学習値を
用いる場合において、上記排気センサの不活性化に起因
して不適切な学習値が設定され、これに伴って次回の制
ｍ＋開始時に空燃比に大ぎな誤差が生じることを防止す
るものであり、これにより空燃比の異常によるエンジン
の運転状態や排気性能の悪化等を防止することを目的と
する。

（発　　明　　の　　構　　成） 本発明に係るエンジンの空燃比制Ｗ装置は上記目的を達
成ずべく次のように構成したことを特徴とする。

即ち、第１図に示すように例えば排気ガス中の残存酸素
濃度等から燃焼室に供給された混合気の空燃比がリッチ
状態であるかリーン状態であるかを検出する排気センサ
１と、該センサ１の出力を受け、空燃比がリッチ状態に
ある場合は燃料供給間を減最し、また空燃比がリーン状
態にある場合は燃料供給間を増ｆｉｌして該空燃比を所
定値に収束させるように燃料供給手段２による燃料供給
量を補正するフィードバック手段３と、該フィードバッ
ク手段３による補正量に基いて学習値を作成更新する学
習値設定手段４とが備えられて、′空燃比のフィードバ
ック制御に際して学習値を用いるようにした構成におい
て、上記排気センサ１の出力に基いてエンジン作動中に
該センサ１が活性状態から不活性状態になったことを判
定する不活性判定手段５と、該判定手段５が排気センサ
１の不活性を判定した時に上記学習値設定手段４に設定
記憶されている学習値を無効にする無効手段６とを備え
る。

このような構成によれば、排気センサ１が活性状態にあ
る時は、前回制御時に学習値設定手段４によって更新設
定された学習値が次回のフィードバック制御における補
正量の基準値として与えられて、空燃比が直ちに所定値
又はこれに近い値に収束設定されることになる。一方、
排気センサ１の出力が周期的に変化しなくなることによ
って該センサ１の不活性化が判定された時には、無効手
段６によって上記の学習値が全て無効とされるので、排
気センサ１の不活性化の前兆段階として出力値の異常が
発生した時に設定された不適切な学習値を用いることが
防止される。

（発　　明　　の　　効　　果） 以上のように本発明によれば、排気セン１すの出力に基
く空燃比のフィードバック制御に際して、エンジンの運
転領域ないし基本燃料供給量の変化時にお番ノる空燃比
の所定値への復帰遅れを防止するため学習値を用いるよ
うにした場合において、上記排気センサが不活性状態と
なった時に学習値を無効にするようにしたから、該セン
サの不活性化に起因して設定された不適切な学習値を用
いることによる空燃比の異常が防止される。これにより
、運転領域が変化した場合等における空燃比の異常によ
るエンジンの運転性能や排気性能の悪化等が未然に防止
されることになる。

（実　　施　　例） 以下、図面に示す本発明の実施例について説明する。

第２図に示すように、エンジン１０は吸、排気弁１１．
１２を介して夫々燃焼室１３に通じる吸気通路１４及び
排気通路１５を有すると共に、吸気通路１４には上流側
からエアクリーナ１６と、燃焼室１３への吸入空気量を
検出するエア７０−センサ１７と、吸入空気量ないしエ
ンジン出力をコントロールするスロットルバルブ１８と
、燃焼室１３に燃料を供給する燃料噴射弁１９とが備え
られており、また排気通路１５には排気ガス中の残存酸
素濃度から燃焼室１３に供給された混合気の空燃比を検
出する０２センサ２０が設置されている。

また、このエンジン１０には上記エアフローセンυづ７
から出力される吸入空気量信号へと、該エンジン１０の
回転数を検出する回転センサ２１からのエンジン回転数
信号Ｂと、上記ｏ２センサ２０から出力される空燃比信
号Ｃと、点火装置（図示せず）から出力されるイグニッ
ション信号（パルス信号）Ｄとが入力され、これらの信
号Ａ〜Ｄに基いて上記燃料噴射弁１９に燃料制御信号Ｅ
を出力するコントローラ２２が備えられている。

このコントローラ２２は、第３図に示すように、基本的
には上記吸入空気量信号Ａとエンジン回転数信号Ｂとを
入力して１サイクル当りの吸入空気Ｍに対応する基本燃
料噴ｔＡはを設定する基本噴射量設定手段２３と、該手
段２３によって設定された基本噴０１ωを補正する補正
手段２４と、イグニッション信号りを入力した時に上記
補正手段２４によって補正された噴射量に対応するパル
ス幅の噴射パルスを発生する噴射パルス発生手段２５と
、この噴射パルスを受けて燃料噴射弁１９を駆１＋する
駆動手段２６とで構成され、該駆動手段２６から上記燃
料制御信号Ｅが出力されて、上記噴射パルスのパルス幅
に対応する慣の燃料が燃料噴射弁１９から噴射されるよ
うになっている。また、このコントローラ２２には、上
記０２センサ２０からの空燃比信号Ｃを入力して該信号
Ｃが示す値が一定値以上の時（Ｍ素８１度が一定値以下
の時）には空燃比がリッチ状態であると判定して噴射量
を減量させるように、また上記値が一定値以下の時（酸
素濃度が一定値以上の時）は空燃比がリーン状態である
と判定して噴射ｍを増量させるようにフィードバック制
御量を設定するフィードバック手段２７と、このフィー
ドバック手段２７から出力されるフィードバック制御ｌ
ｌ量に基いて学習値を作成更新する学習値設定手段２８
と、この学習値設定手段２８で設定された学習値と上記
フィードバック手段２７から出力されるフィードバック
制御量とを加算して補正量を算出する加算手段２９とが
備えられ、この加算手段２９から出力される補正量を上
記補正手段２４に入力して基本噴ｒＡｆｉを補正するよ
うになっている。ここで、上記学習値設定手段２８は０
２センサ２０の出力に応じて周期的に変化するフィード
バック制御量の極大、極小値を平均することにより学習
値を作成すると共に、この学習値を上記フィードバック
制御量の変化に応じて逐次更新するようになっている。

そして、この学習値と上記フィードバック制御量とが加
算されてなる補正量によって空燃比を所定値に維持する
ように基本噴射量が補正される。

以上の構成に加えて、このコントローラ２２には上記０
２センサ２０の出力信号（空燃比信号）Ｃを入力して該
センサ２０の活性、不活性を判定する不活性判定手段３
０が備えられ、該判定手段３０が０２センサ２０の不活
性を判定した時に上記学習値設定手段２８によって設定
された学習値を無効にするようになっている。

次に上記コントローラ２２の作動、特に学習値を用いた
フィードバック制御に関する作動を第４図のフローチャ
ートに従って説明する。

先ず、コントローラ２２はエンジン始動時に第４図のフ
ローチャートのステップＳ１でカウンタＫを“０″にイ
ニシャライズした後、ステップＳ２で０２センサ２０の
出力値Ｘが不活性の判定基準値Ｘｏを超えたか否かを判
定するが、エンジン始動直後においては排気ガスの温度
が低いため０２センサ２０は不活性の状態にあり、その
ため該センサ２０の出力値Ｘは上記基準ＩＸｏ以下とな
っている。従って、コントローラ２２はステップ８１．
８２を繰り返し実行し、０２センサ２０の活性化、即ち
出力値Ｘが基準値ｘＯを超えるのを持つ。そして、該出
力値Ｘが基準値Ｘｏを超えた時点でステップ８３．３４
を実行して上記カウンタＫに１を加算すると共に、該カ
ウンタにの値が１１２　ＩＴになったか否かを判定する
。つまり、ステップＳ２で０２センサ２０の出力値Ｘが
２回連続して基準値Ｘｏを超えたことが判定された時に
該センサ２０が活性化したものと判断し、その上で以下
の制御を実行するのである。

このようにして０２センサ２０の活性化が確認されると
、コントローラ２２は次にステップＳ５でタイマＴを初
期値Ｔｏにイニシャライズすると共に、ステップＳ６で
エンジン１０の運転領域が例えば中負荷中回転領域等の
空燃比のフィードバック制御を行う領域にあるか否かを
判定し、またステップＳ１で例えばエンジン１０の暖機
が完了していること等のフィードバック制御を行う条件
が成立しているか否かを判定する。そして、フィードバ
ック制御を行う領域にあり且つフィードバック制御を行
う条件が成立している時にステップＳ８でフィードバッ
ク制御を行う。このフィードバック制御は、０２センサ
２０の出力信号が燃焼空に供給された混合気の空燃比が
リッチ状態にあることを示す＋１５には基本噴射量を次
第に減Ｊさせるように補正し、またこの減債補正によっ
て０２ヒンサ２０の出力信号が示す空燃比がリーン状態
に転じた時には上記基本噴射量を次第に増ωさせ。

るように補正することにより行われ、これにより空燃比
が所定値に収束されることになる。

そして、このようなフィードバック制御中にコン］・ロ
ーラ２２はステップＳ９で学習値を作成する条件が成立
しているか否か、即らエンジンの運転状態が加速時等を
除く定常運転状態にあるか否かを判定し、この学習値作
成条件が成立している時に学習値の作成更新制御を行う
。この制御は、上記ステップＳ８によるフィードバック
制御において出力された基本噴射量に対する補正量（フ
ィードバック制御量）の極大値と極小値とを平均するこ
とによって学習値を算出し且つこれを逐次更新するよう
に行われる。そして、このようにして設定された学習値
は次回のフィードバック制御時に補正量の基準値として
利用される。そのため、次回以時の制御においては、基
本噴射量が上記学習値によって概ね補正された上で、史
に空燃比を所定値に収束させるために必要な微妙な補正
についてのみ０２セン（Ｊ２０の出力に基づくフィード
バック制御が行われることになる。従って、特にエンジ
ン１０の運転領域の変化に伴って基本噴射ｍが変化した
場合には、当該運転領域での前回の制御時に作成記憶さ
れた学習値によって空燃比を所定値に維持するのに必要
な補正固の大部分が直ちに与えられることになって、空
燃比が速かに所定値に収束されることになり、これによ
り基本噴射量が変化した場合に空燃比を維持りるための
補正ωの全゛Ｃをフィードバック制御によって確保する
場合のような時間遅れが解消されることになる。

然して、上記のような学習値を用いた空燃比の制御にお
いて、０２センリ°２０が不活性化し、その出力値Ｘが
不活性判定基準値ＸＯ以下に低下すると、コントローラ
２２は上記ステップＳ１０からステップＳ１１を経てス
テップ８１２以下を実行する。

つまり、先ずステップＳ　１２で上記タイマ下から１を
減じると共に、ステップＳ　１３で該タイマＴの値が“
０パであるか否かを判定覆る。そして、上記０２センサ
２０の出力値Ｘが判定基準値ＸＯ以下である間、ス−７
ツプＳ＋ｚ、Ｓ１３を繰り返し実行し、タイマＴ＝Ｏと
なった時、即ち、０２センサ２０の出力値Ｘ′／Ｊ＜基
準値×ｏ以下に低下してから一定時間が経過した時にコ
ント・ローラ２２は該レンチ２０が不活性状態となった
判定し、ステップＳ　１４で上記の学習値を無効にする
。これにより、次の制御時には基本噴射量の補正がフィ
ードバック制御のみによって行われることにへり、０２
センサ２０が不活性化づる前段階において該センサ２０
の異常な出力に基づいで設定される不適切な学習値が制
御に用いられることが防止され、このような不適切な学
習値を用いることによる空燃比の異常が回避されること
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成を示すブロック図、第２図は
本発明の実ＩＭ例における制御システム図、第３図は該
実施例におけるコントローラの構成を示すブロック図、
第４図は該実施例におりるコンＩ・ローラの作動を示す
フローチャート図である。 また、第５図は排気センサの不活性化に伴う異常の説明
図である。 １０・・・エンジン、２０・・・排気センサ（０２セン
サ）、２２・・・コントローラ（２７・・・フィードバ
ック手段、２８・・・学習値設定手段、３０・・・不活
性判定手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）排気センサの出力に基いてエンジンに供給される
   混合気の空燃比をフィードバック制御するフィードバッ
   ク手段と、該フィードバック手段の出力に基いて逐次学
   習値を作成更新する学習値設定手段とを備え、この学習
   値設定手段で設定された学習値を用いて空燃比制御を行
   うようにしたエンジンの空燃比制御装置であって、エン
   ジン作動中、上記排気センサが活性状態から不活性状態
   になったことを判定する不活性判定手段と、この判定手
   段が排気センサの不活性を判定した時に上記学習値設定
   手段によって設定された学習値を無効にする無効手段と
   を備えたことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。