JPS63227937A - エンジンの空燃比制御方法 - Google Patents

エンジンの空燃比制御方法

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JPS63227937A
JPS63227937A JP62059735A JP5973587A JPS63227937A JP S63227937 A JPS63227937 A JP S63227937A JP 62059735 A JP62059735 A JP 62059735A JP 5973587 A JP5973587 A JP 5973587A JP S63227937 A JPS63227937 A JP S63227937A
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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〕 本発明はエンジンの空燃比制御方法に関するものである
。
〔従来の技術〕
近年、自動車分野においては、燃費の省約化。
排気公害の防止を図るために、エンジンの空燃比（Ａ／
Ｆ）を許容のリーンＡ／Ｆ値に設定して。
できるだけリーン燃焼限界に近い状態でエンジンを運転
する。リーンバーンシステムが実用化されつつある。こ
のようなリーンバーンシステムとしては、例えば排気通
路に空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）を設けて実際のＡ／
Ｆを検出し、この検出信号をマイクロコンピュータに入
力して目標のリーンＡ／Ｆになるよう閉ループ制御する
ものがある。ところで、リーンバーンシステムを実用化
するにあたっては、エンジンの経時変化により、空燃比
のリーン燃焼限界点が変化するため、失火を防止するた
めにはリーン燃焼限界点の変化？監視して、リーン燃焼
限界の変化に対応して目標リーンＡ／Ｆ値を補正する必
要がある。
このような目標リーンＡ／Ｆを補正するために、従来は
特開昭６０−１２５７３９号、同６０−１３５６３４号
公報等に開示されるように、エンジンの燃焼変動状態（
例えばトルク変動、筒内圧変動９回転数変動等）をラフ
ネスセンサで検出して、リーン燃焼限界点の変化を監視
する等が提案されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前述の如〈従来はエンジンの燃焼変動状態を、ラフネス
センサで検出したトルク変動、筒内圧変動、エンジン回
転数変動のいずれかのパラメータでとらえて、このパラ
メータに基づきリーン燃焼限界の変化を監視し、これに
対応して目標リーンＡ／Ｆを補正しているが、このよう
な方式によれば、エンジンの回転数、トルク変動、筒内
圧等のパラメータがエンジン（ピストン、コンロッド等
）の慣性、車体慣性、車体の振動系等の外的要因に大き
く影響されるため、燃焼変動のみを上記外的要因と分離
して検出することが困難であった。従って上記外的要因
の影響を受ける分だけ、リーン燃焼限界の検出精度、ひ
いては目標リーンＡ／Ｆの制御精度が犠牲になるおそれ
があった。
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、エンジンの経時変化に伴うリーン燃
焼限界の変化を正確に検出して、目標リーンＡ／Ｆの補
正ひいてはリーン空燃比制御を精度良く行い得る空燃比
制御法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、上記目的を達成するために、次のようにして
エンジンの空燃比を制御する。すなわち、空燃比センサ
を用いてエンジンの排気ガスから実空燃比を検出し、こ
の検出信号を目標リーン空燃比値と比較して偏差を求め
、この偏差に基づき制御すべき空燃比が目標のリーン空
燃比となるように閉ループ制御する空燃比制御方法にお
いて、前記空燃比センサの或るセンサ出力点におけるセ
ンサ出力変動量を検出し、このセンサ出力変動量をセン
サ出力変動の度合を知るための基準値と比較し、前記セ
ンサ出力変動量が前記基準値よりも大きい時には、エン
ジンの経時変化により空燃比のリーン燃焼限界点がリッ
チ側に移行したものとして、前記目標リーン空燃比値を
、前記センサ出力変動量の変動度合に比例する補正値或
いは一定の補正値分だけ小さくして、該目標リーン空燃
比値をリッチ側に補正する。一方、前記センサ出力変動
量が前記基準値よりも小さい時には、エンジンの経時変
化により前記リーン燃焼限界点が更にリーン側に移行し
たものとして、前記目標リーン空燃比値を、前記センサ
出力変動量の変動度合に比例する補正値或いは一定の補
正値分だけ大きくして、前記目標リーン空燃比値をリー
ン側に補正する。そしてこれらの補正後の目標リーン空
燃比値に基づき空燃比制御を行う。
〔作用〕
排気ガス中の成分（例えば酸素濃度）に比例した出力を
出す空燃比センサを用いて、空燃比閉ループ制御時のエ
ンジンの実空燃比を検出する場合、そのセンサ出力は空
燃比がリーン燃焼限界（失火限界）を超えない場合には
、センサ出力中に含まれる変動成分（時間的に変化する
脈動成分）がほとんどなく、一方、空燃比がリーン燃焼
限界点を超えるとセンサ出力中の変動成分が失火の度合
に応じて大きくなる。これは、エンジンが失火すると、
排気ガス中の酸素濃度が失火の生じてる気筒の排気時に
対応して脈動的に顕著にあられれ、これがセンサ出力の
変動成分として顕ねれるためである。
一方、エンジンのリーン燃焼限界は、エンジンの経時変
化により変化するので、或るセンサ出力点（例えば当初
の失火限界点）におけるセンサ出力変動量もリーン燃焼
限界の変化に伴い変化する。
従って、このようなセンサ出力変動量（出力変動率）を
検出し、このセンサ出力変動量と、従前。
例えば当初の基準となるセンサ出力変動量を比較すれば
、エンジンの経時変化に伴うリーン燃焼限界点の変化も
知ることができる。そして、このセンサ出力変動量が従
前よりも大きい時には、失火に至る空燃比値が今までよ
りもリッチ側に移行している場合であり、反対にセンサ
出力変動量が従前よりも小さい時には、失火に至る空燃
比値が今までよりもリーン側に移行しである場合である
。
しかして、本発明は、検出される出力変動量をセンサ出
力変動の度合を知るための基準値と比較し、現在のセン
サ出力変動量が基準値よりも大きい時には、目標リーン
空燃比値をセンサ出力変動度合に比例する補正値分或い
は一定の補正値分だけ小さくして、目標リーン空燃比値
をリッチ側に補正し、一方、現在のセンサ出力変動量が
基準値よりも小さい時には、目標リーン空燃比値をセン
サ出力変動度合に比例する補正値分或いは一定の補正値
分だけ大きくして、目標リーン空燃比値をリーン側に補
正するので、補正後の目標リーン空燃比値を、エンジン
の経時変化に伴い変化するリーン燃焼限界点ぎりぎりの
所に常に設定できる。
従って、この補正目標リーン空燃比値に基づき常に適確
な空燃比閉ループ制御を行うことができ。
しかも目標空燃比値をリーン燃焼限界点に極力近づけて
、エンジンのリーン燃焼運転を行うことができる。
〔実施例〕
本発明の第１実施例を第１図ないし第７図に基づき説明
する。
第１図は本実施例の自動車エンジンの制御システムを示
す構成図であり、図中、１はスロットルチャンバ、２は
絞り胛、３は燃料噴射弁、４は点火プラグ、５は気筒内
の燃焼室、６はエンジンの冷却水温を検出する水温セン
サ、７はクランク角センサ、８は排気管、９は空燃比セ
ンサ（以下、Ａ／Ｆセンサと略する）、１０はＡ／Ｆセ
ンサ９の制御回路、１１はヒータ駆動回路、１２は感応
コイル、１３は空燃比制御を行うマイクロコンピュータ
である。
本実施例における自動車エンジン制御システムでは、エ
ンジンの回転数、負荷、水温等により制御したいＡ／Ｆ
　（目標Ａ／Ｆ）がマイクロコンピュータ１３で決定さ
れ、この決定値に基づき噴射弁３が出力される。そして
、スロットルチャンバ１において形成された混合気は燃
焼室５に入り。
点火プラグ４により点火され、その後、排気ガスが排気
管８に流れる。このとき、Ａ／Ｆセンサ９が排気ガス中
の酸素濃度に比例した出力信号Ｖａｕｔを出力して実Ａ
／Ｆを検出し、その信号をマイクロコンピュータ１３に
入力して、マイクロコンピュータ１３が目標Ａ／Ｆ値と
実Ａ／Ｆ値との偏差を求め、この偏差に基づき閉ループ
制御（Ｐ・工制御）して目標Ａ／Ｆとなるよう空燃比制
御を行う。
ここで目標リーンＡ／Ｆ制御は、リーン燃焼限界（失火
限界）点ぎりぎりのところで行う。その理由を第４図に
基づき説明する。第４図は、エンジンのＡ／Ｆと、排気
ガス中のＨＣガス、燃費Ｆ及びＡ／Ｆセンサ９の出力特
性Ｖ　ｏ　ｕ　ｔを示すものである６図示するように排
気ガス中０有害成分であるＩＣ及び燃費Ｆは、Ａ／Ｆが
リーンとなって失火領域（斜線部分）に近づくと最も減
少するが、失火領域に入ると急激に増加する。従って、
排気公害対策及び燃費の省約化を図るためには、Ａ／Ｆ
をリーン燃焼限界ぎりぎりのところに設定することが好
ましく、以上の見地から目標リーンＡ／Ｆをリーン燃焼
限界近くの点に定めるものである。
また、本実施例のＡ／Ｆセンサ９は、酸化ジルコニウム
等の固体電解質よりなり、排気ガス中の酸素濃度量に比
例した出力信号を取り出せるもので、第４図に示すよう
にＡ／Ｆが大きくなると、排気ガス中の酸素濃度が増加
するため、これに比例してＡ／Ｆセンサ９の出力Ｖ　ｏ
　ｕ　ｉも大きくなる。そして、このＡ／Ｆセンサの出
力特性により前述した如く排気ガス中の実Ａ／Ｆを検出
するものである。なお、Ａ／Ｆセンサ９は、使用してい
る固体電解質の特性上、高温に加熱しなければならない
ので、ヒータ駆動回路１１を設けである。
しかして、このような空燃比制御を行う場合の目標リー
ンＡ／Ｆは、常に一定に保てば安定した運転が保障され
るわけではなく、リーンＡ／Ｆを一定にしてもエンジン
等の経時変化に伴い失火領域の限界（リーン燃焼限界）
が変化するので、このような失火領域の限界の変化に対
応して目標リーンＡ／Ｆを補正する必要がある。第２図
（ａ）は、エンジンの経時変化に伴う失火領域の変動状
態を表わすもので、同図の特性線は空気過剰率λＶｏｕ
ｔの変化を表わし、現在のリーン燃焼限界がＡの位置す
なわち空気過剰率でいえばλ＾の所にあり、当初はこの
１６手前ぎりぎりの空気過剰率λ０（λｏくλ＾）を閉
ループ制御目標値とすると、λ０に対応するＡ／Ｆセン
サ９の出力値Ｖ。ｕｔ　９０を基にセンサ出力がＶｏｕ
ｔ　ｙ　Ｏになるように燃料噴射量が閉ループ制御され
る。ここで、エンジンの経時変化によりリーン燃焼限界
点がリッチ側のＢ点（λＢ）に変わると、空気過剰率が
λ０〉λＢとなるので、閉ループ制御の目標出力値Ｖ　
Ｏｕ　ｔ　ｐＯをそのままにしておけば失火が生じる。
一方、リーン燃焼限界がリーン側の０点（λＣ）に変わ
ると、空気過剰率がλ０（λＣとなるので、現在のλ０
よりもリーン側での運転が可能となる。
そして、本実施例では以上のリーン燃焼限界の変動を配
慮して、次のようにしてリーン空燃比閉ループ制御の基
準となる目標センサ出力値すなわち目標Ａ／Ｆ　（空気
過剰率）を補正する。ここで、このような補正を説明す
るに先立ち、Ａ／Ｆセンサ９の出力変動特性について説
明する。第５図はＡ／Ｆの変化とＡ／Ｆセンサ９の出力
変動幅ΔＶ　ｏ　ｕ　ｔの関係及びＨＣの変動幅ΔＨＣ
の関係を表わし、またグラフの上部には、実際のＡ／Ｆ
センサ９の出力信号の様子を表わしている。同図に示す
ように、排気されるＨＣガスの排出量の変動量ΔＨＣは
、失火領域限界ぎりぎりのＡ／Ｆ　（本例ではＡ／Ｆ値
が１８．８の位Ｉｔりに至るまではほぼ一定であるが、
機関の気筒のうち少なくとも１つに失火が発生すると、
ＨＣの排出量が時間的に変動する。このような現象は、
失火した気筒から排気されるＨＣ排出量が脈動的に増加
するためであり、その変動量ΔＨＣは、グラフからも明
らかなように失火領域のＡ／Ｆの大きさ、すなわち失火
の程度に比例する。また、このＨＣ排出量の変動幅ΔＨ
Ｃが大きくなるにつれて、Ａ／Ｆセンサ９の出力変動幅
ΔＶ　ｏ　ｕ　ｔも、第４図のセンサ信号の波形及びこ
の波形（出力変動幅）グラフに示すように大きくなる。
これは、失火によりＨＣガスの排出量が時間的に変動す
ると、この変動ΔＨＣに対応して排気ガス中の酸素濃度
もＡ／Ｆに比例して時間的に変動し、ひいてはＡ／Ｆセ
ンサ９の出力信号の変動量ΔＶ　ｏ　ｕ　ｔが大きくな
る。
以上のようｉ：Ａ／Ｆセンサ９は、その出力特性からし
て失火が始まると、その出力レベルＶｏｕｔは勿論のこ
と、更には出力レベルの時間的な変動度合ΔＶＯｕｔも
失火の程度に比例して大きくなる。
しかして、本実施例では、このようなＡ／Ｆセンサ９の
出力信号Ｖ　ｏ　ｕ　ｔから変動成分ΔＶｏｕｔ　をと
り出し、この変動度ΔＶｏｕｔが顕著にあられれる現象
をとらえて失火ぎりぎりのリーン燃焼限界を監視（検出
）し、このリーン燃焼限界がエンジンの経時変化により
変化した場合には、これに対応できるように目標リーン
Ａ／Ｆを補正しようとするものである。
以下、上記目標リーンＡ／Ｆを補正する具体的手段につ
いて説明する。
第６図（ａ）はＡ／Ｆセンサ９の信号Ｖ　ｏ　ｕ　ｔか
ら変動成分ΔＶ　ｏ　ｕ　ｔを取出すための回路例を示
すもので、この回路は変動する信号Δｖｏｕｔを全波整
流するものである。ここで、第６図（ｂ）に示すような
動変成分ΔＶ　ｏ　ｕ　ｔを含むセンサ信号Ｖ。ｕｔを
入力すると、コンデンサ１４により直流分をカットして
交流成分（変動成分）ΔＶｏｕｔが取り出される。次い
で、アンプ１５．１６により構成された回路により第５
図（ｂ）の点線より上部の半波が抽出され、また、アン
プ１７よりなる回路で点線より下部の半波が抽出される
。更にアンプ１８よりなる回路で夫ぞれ抽出された半波
を合せて整流し、ΔＶ　ｏ　ｕ　ｔに比例したアナログ
処理出力することができる。そして、このようにして取
出された検出信号ΔＶ　ｏ　ｕ　ｔが第１図に示すマイ
クロコンピュータ１３に入力される。ΔＶ　ｏ　ｕ　ｔ
　に比例したアナログ値を得るのに、マイクロコンピュ
ータによるデジタル処理も可能であるが、処理時間。
コンピュータの容量を考慮すれば、前述の如く予めアナ
ログ処理した方が好ましい。マイクロコンピュータ１３
は、上記検出信号ΔＶ　ｏ　ｕ　ｔをリーンＡ／Ｆ設定
（補正）モード時に求め、この検出信号ΔＶ　ｏ　ｕ　
ｔ　を基にして目標リーンＡ／Ｆを次のように補正する
。第２図（ａ）、（ｂ）は、この補正を行うための説明
図で、同図（ａ）は空気過剰率（Ａ／Ｆ）に対するエン
ジン経時変化の失火領域の変動を表わし、同図（ｂ）は
空気過剰率に対するエンジン経時変化のセンサ出力変動
量ΔＶｏｕｔ特性線の変化を表おす。ここで、当初のエ
ンジン状態における失火限界領域がＡ点（空気過剰率λ
＾）にあるものとし、当初はこのλ＾のぎりぎり手前の
空気過剰率λ０が初期の目標リーンＡ／Ｆとして、この
λ０に対応するセンサ出力Ｖｏｕｔ　、　Ｏを目標閉ル
ープ制御値（リーンＡ／Ｆ値）として。
Ａ／Ｆセンサの出力がＶｏｕｔ　、　Ｏになるように、
マイクロコンピュータ１３が燃料噴射量を制御している
ものとする。また、エンジンの経時変化に伴う目標リー
ンＡ／Ｆの補正を行うための基準値を失火限界領域のセ
ンサ出力変動ΔＶｏｕｉ　＝ε（第２図（ｂ）参照）に
設定する。しかして、このような条件の下でエンジンの
経時変化により、失火限界領域Ａが第２図Ｃａ＞のリッ
チ側のＢ点に移行すると、第２図（ｂ）の２点鎖線Ｂ′
に示す如くセンサ出力変動の立上りが早まる。従って、
初期の失火限界領域Ａのセンサ出力値Ｖｏｕｔ　、　Ａ
を基準にして、その時の初期の失火基準センサ出力変動
値εとエンジンの経時変化後のセンサ出力変化量ΔＶ　
ｏ　ｕ　ｔ　１とを比較して、エンジン経時変化後の失
火の程度が判断できる。そして、本例では、ΔＶ　ｏ　
ｕ　ｔ　１は基準のセンサ出力変動値εより大きいので
、ΔＶ　ｏ　ｕ　ｔ　１−εに相当するα分だけリーン
Ａ／Ｆを補正すればよい。この場合の補正後の空気過剰
率（目標リーンＡ／Ｆ値）λ１は（１）式で表わされる
。
λ、＝λ０−に１α　　　　　　　　・・・・・・・・
・（１）ここで、Ｋ１は補正係数、λ０はもとの空気過
剰率である。このような補正を行うことにより、第２図
（ａ）に示す如く新たな目標リーンＡ／Ｆすなわちλ１
がエンジン経時変化後の失火限界点Ｂの手前ぎりぎりに
設定できる。そして、この場合には、センサ出力特性に
基づきλ、に対応するＶｏｕｔ　、　ｍを求め、補正後
はこのＶｏｕｔ　ｅ　ｍを目標センサ出力として、Ａ／
Ｆの閉ループ制御が行われる。
逆に、失火限界領域Ａが第２図（ａ）のリーン側の０点
に移行した場合には、第２図（ｂ）の破線Ｃ′に示す如
く、センサ出力変動の立上りが遅まる。この場合には初
期の失火限界Ａ点における。
基準センサ出力変動値εとエンジン経時変化のセンサ出
力変動量ΔＶ　ｏ　ｕ　ｔ　２．とを比較して、エンジ
ン経時変化後の失火の程度が判断できる。そして、本例
では、ΔＶ　ｏ　ｕ　ｔ　ｚはεより小さいので、もつ
とリーン側での運転が可能であると判断して、制御目標
とする補正後の空気過剰率λ□をε−ΔＶｏｕｔｚに相
当するβ分だけ大きくなるように補正すればよい。この
場合の補正後の空気過剰率λ、は（２）式で表わされる
。
λ７＝λＯ＋ＸＺβ　　　　　　　　・・・・・・・・
・（２）Ｋ２は補正係数である。そして、この補正によ
り新たな目標Ａ／Ｆ、λ、がエンジン経時変化後の失火
限界領域Ｃの手前ぎりぎりに設定される。
また予め定めたセンサ出力特性に基づきλ。に対応する
Ｖｏｕｔ　ｐ　ｎを求め、補正後はこのＶｏｕｔ。
ｎを目標センサ出力として、Ａ／Ｆの閉ループ制御が行
われる。
なお、このような補正後に再度エンジンの経時変化によ
り失火限界領域が変動した場合には、上記同様の補正が
なされるが、この場合には、失火限界Ｂ点或いは０点が
基準の失火限界点とみなして、この時のＥとエンジン経
時変化後のＢ点、０点におけるΔＶｏｕｉの差に相当す
るα分、或いはβ分に基づき目標空気過剰率を補正すれ
ばよい。
以上のような制御を行うフローチャートを第３図に示す
。同図に示すように、目標リーンＡ／Ｆの補正を行う場
合には、始めに１部分負荷運転時のようなリーン限界運
転域であるか否かを、エンジン回転数とアクセル開度（
負荷）を基に判断する。次にリーン限界を検出するモー
ドになると。
リーンＡ／Ｆの閉ループ制御を一時中断し、開ループ制
御とする。その理由は、リーンＡ／Ｆの閉ループ制御の
ままでは、センサ信号に制御動作の影響が出てしまい、
出力Ｖｏｕｔ　ｐ　Ａ時点の失火によるΔＶ　ｏ　ｕ　
ｔの成分を抽出できず、補正困戴となるためである。５
ｇループとした後にΔＶｏｕｔ　　（本例ではΔＶｏｕ
ｔｚ或いはΔＶ　ｏ　ｕ　ｔ工）を検出し、既述の如く
ΔＶ　ｏ　ｕ　ｔ　とεの差を求め、ΔＶ　ｏ　ｕ　ｔ
≧εの場合はα（＝ΔＶ　ｏ　ｕ　Ｌ−ε）分だけλ０
を補正し、ΔｖＯ１ｌｔ〈εの場合はβ（＝ε−ΔＶｏ
ｕｔ）の分だけλ０を補正する。そして、この補正後の
空気過剰率λ１．λ。に対応するＡ／Ｆセンサ出力に基
づき、Ａ／Ｆを再び閉ループ制御することにより、エン
ジンが経時変化して失火限界領域が変動しても常に失火
限界領域ぎりぎりの所でのリーン燃焼運転が可能となる
。
以上の動作をＡ／Ｆ制御マツプで示すと第７図のように
なる。第７図の横軸はエンジンの負荷状態で、縦軸は制
御目標とする空気過剰率λである。
このマツプに示すようにスロットル全開でλく１．０　
とリッチ側にするほかは、はとんどリーン運転であり、
特に燃焼の安定する部分負荷運転時には、失火ぎりぎり
のリーン限界運転となる。ここで、失火限界領域が変化
した後の検出センサ変動量ΔＶ　ｏ　ｕ　ｔがΔｖｏｕ
ｔ〉εと判断された場合には、現状のＡ／Ｆ制御では失
火が生じるものとされるので、既述の如く空気過剰率λ
０をＫｘａ分だけリッチ側λ、に変更される。また、逆
にΔＶ　ｏ　ｕ　ｔがΔＶｏｕｔ＜εと判断された場合
には、失火域に至るまで余裕があるのでλ０がＫｇβ分
だけリーン側λ。に変更される。このような補正はリー
ン限界域の全ての負荷領域で行われ、このようにしてＡ
／Ｆ制御マツプが書き換えられる。
しかして、本実施例によれば、Ａ／Ｆセンサにより直接
、失火の度合が検出できるので、機関の慣性、振動等の
外部因子に影響されることなく精度良く失火の度合を検
出し、ひいては、この検出信号に基づき高精度にリーン
限界運転を行うことができる。また、既存のＡ／Ｆを利
用してリーンＡ／Ｆ補正を行い得るのでコスト的にも有
利である。
第８図は、本発明の第２実施例を示すフローチャートで
あり、本実施例は基本的には前述の第１実施例と同様に
検出すべきセンサ出力変動量ΔＶ　ｏ　ｕ　ｔに基づき
目標空気過剰率の補正を行うものであるが、異なる点は
、ΔＶ　ｏ　ｕ　ｔ≧εとΔＶ　ｏ　ｕ　ｔくεの両者
の場合において補正値をある一定値α′とする予め定め
るものである。すなわち。
ΔＶ　ｏ　ｕ　Ｌ≧Ｅでは、λ、＝λ０−α′として空
気過剰率λを一定値だけ小さくする。また、ΔＶｏｕｔ
〈Ｅの場合には、λイ＝λθ＋α′として空気過剰率を
一定値だけ大きくできる。このような制御方式によれば
、制御を簡単に行い得ると共に、更にα′に充分な幅を
もたせることにより、εを充分小さくしてもリーンＡ／
Ｆの補正を行うことができる。
第９図は、目標リーンＡ／Ｆマツプを書き換える別の例
（第３実施例）を示すもので、本例では失火限界領域変
化後の所定のセンサ出力（例えば閉ループ制御の目標セ
ンサ出力）時のΔＶ　ｏ　ｕ　ｔ　を検出したら、目標
リーンＡ／Ｆ値、λ′を。
λ′＝λｏ　−ｆ（ΔＶｏｕｔ　）　　　　”’・・・
・・・（３）の式で補正する。ここで、ｆ（ΔＶｏ工ｔ
）は、ΔＶ　ｏ　ｕ　ｔ　が大きくなると（３）式左辺
の目標リーンＡ／Ｆ、　λ′　が小さくなり、ΔＶ　ｏ
　ｕ　ｔ　が小さくなるとλ′が大きくなるような量体
を設定する。例えば、 のような関係を用いてλ′を書き換える。この場合は、
ＫｉがΔＶ　ｏ　ｕ　ｔの大きさを知る基準値的役割を
なす。本例では、閉ループ制御時の目標センサ出力Ｖ　
ｏ　ｕ　を時点の出力変動量ΔＶ　ｏ　ｕ　ｔからλ′
を設定することも可能であり、リーンＡ／Ｆ補正を空燃
比の閉ループ制御時に行い得る。
第１０図（ａ）、（ｂ）及び第１１図は本発明の第４実
施例を示すものである。本実施例は気筒別に失火を検出
して目標リーンＡ／Ｆを個別に補正するもので、第１０
図（ａ）にその原理を示す。
同図（ａ）の（イ）はクランクが２回転ごとに出る気筒
判別基準信号、（ロ）は排気の流動遅れ等。
Ａ／Ｆセンサ９に排気が到達するまでの遅れ時間ｔｄを
配慮した気筒判別基準信号ＰＬである。パルス間の時間
をｔ、とする６　（ハ）はＡ／Ｆセンサ９の出力信号で
あり、失火している気筒に対応する部分でセンサ出力変
動値ΔＶ　ｏ　ｕ　ｔは大きくなる。この大きくなる時
期をコンパレータ等でパルス信号ｐ２に変換したのが（
ニ）の信号である。
しかして、（ニ）の信号が（ロ）の気筒判別基準信号か
らｔｃだけ遅れて発生したとすれば（ｔｃは気筒判別信
号ｐｔとセンサ信号ｐ２との発生周期の時間差として表
わされる）、ｔｃ／ｌｒ　を求めることにより現在とこ
の気筒が失火しているかを検出することができる。なお
、第１０図（ｂ）に示すように、遅れ時間ｔ、はエンジ
ン回転数Ｎ等により変化するので、予めマイクロコンピ
ュータ内にエンジン回転数に対する遅れ時間ｔｄの関係
を記憶しておく必要がある。第１１図は、このような原
理に基づき気筒別に目標Ａ／Ｆを補正する方法を表わす
フローチャートである。第１１図の補正方法においては
、先ずｎ回分のｔｃの平均値ｍを求める。すなわちｎ回
分のｔｃをｒ（＝ｔｃ＋ｒ′）で表わすと、平均値ｍは
、ｍ＝ｒ／ｎとなる。そして１ｍとパルス間の時間ｔｒ
との比Ｑ＝ｍ／ｌｒ　を求める。また、マイクロコンピ
ュータ等の記憶領域にＱと比較して失火気筒を知らせる
基準数値εｌ、ε２．ε３．ε４が記録されており、例
えば４気筒の場合には、Ｑ≦ε１の時は第１気筒が失火
しているものと判断し、εＬ＜Ｑ≦ε２の時は第２気筒
が、εｚ＜Ｑ≦ε８の時は第３気筒が、εｓ＜Ｑの時は
第４気筒が失火しているものと判断する。そし・て、失
火が生じた各気筒別毎に目標リーンＡ／Ｆ、λ′を補正
する。なお、第１１図のフローチャート中の、λｌ、λ
２．λ８゜λ番は各気筒の補正前の目標リーンＡ／Ｆ、
λ／、。
λ′２．λ′３．λ′番は補正後の目標リーンＡ／Ｆで
ある。
以上の実施例は全てＡ／Ｆセンサの信号の変動分により
失火を検出し、この変動分ΔＶ　ｏ　ｕ　ｔに基づき目
標リーンＡ／Ｆを補正するものであるが、第１２図から
第１５図には、これと異なる目標リーンＡ／Ｆの補正方
法を示す。
第１２図（ａ）、（ｂ）及び第１３図に示す実施例は、
Ａ／Ｆ閉ループ制御〔例えば比例−積分（Ｐ・■）制御
）〕中の、操作量βの変動値Δβを検出して、失火を判
断し、且つ目標リーンＡ／Ｆの補正を行うようにしたも
のである。すなわち。
第１２図（ａ）に示すように、通常、Ａ／Ｆの閉ループ
制御では、エンジン回転数Ｎと負荷による制御目標値の
空燃比（Ａ　／　Ｆ　）　ｒｅｚのマツプを設定して、
このマツプより、（Ａ／Ｆ）ｒｅｔの指令を出して、Ａ
／Ｆセンサで検出された実空燃比（Ａ／　Ｆ）　ｔｅａ
直と比較し、両者の偏差ｅに対するＰ値（比例値、Ｐ＝
Ｋｅ　）　、Ｉ値（積分値、Ｉ＝に’　ｆｅａｔ）の操
作量β（＝Ｐ＋Ｉ）を算出し、次式により、燃料噴射時
間Ｔｔ　を決定する。
λ　　　　　Ｎ ここで、λ：設定空燃比に対する空気過剰率に：噴射弁
によって定まる定数 ΣＣ０ＥＦ　：各種補正係数の和 Ｑ＆：負荷 Ｔｓ：バッテリー電圧補正 このβを測定すると、第１２図（ｂ）のようになる。す
なわち、同図（イ）に示すように、失火が発生していな
いと、（Ａ　／　Ｆ　）　ｒｅａｍの変動が少ない分だ
け（Ａ／Ｆ）＝ｅｔと（Ａ／Ｆ）ｒｅａｔの偏差ｅが小
さくなるので、その分Ｐ、Ｉ値ひいてはβの変動値Δβ
も小さくなり、逆に、（ロ）に示すように、失火が生じ
（（Ａ　／　Ｆ　）　ｒｅａｍの変動が大きくなると、
偏差ｅの大きくなる分、βの変動値Δβは大きくなる。
従って、この操作量βの変動値Δβを検出することで失
火が検出可能となり、更には、Δβを基に目標リーンＡ
／Ｆを補正することができる。第１３図は、このような
Δβを検出して、目標リーンＡ／Ｆ値の補正ひいてはリ
ーン限界運転を可能にするための、フローチャートの一
例である。リーン限界運転の時、ＰＩ制御中常にΔβを
第６図Ｃａ）〜（ｃ）の同様の信号検出方法で検出する
。そして、Δβ≧ε（基準値）の場合には、失火と判断
し、下式に基づき（Ａ／Ｆ）ｒｅｔを小さくする。
（Ａ／ｌ’）ｒｅｚ＝（Ａ／Ｆ）’　ｒｌｌｆｆｉ−に
−Δβ　・（６）ここで、（Ａ／Ｆ）’　ｒｅｘは補正
前の目標リーンＡ／Ｆ、には補正係数である。
また、Δβ〈εの場合には、失火まで余裕があると判断
し、下式に基づき（Ａ　／　Ｆ　）　ｒｅｔ　を太きく
する。
（Ａ／　Ｆ）ｒｅｚ＝（Ａ７Ｆ）’　ｒｅｘ＋　ａ　　
　−−（７）ここでは、αは（Ａ／Ｆ）ｒｅｚ　を適度
に大きくするために設定された定数値である。しかして
、このようなＡ／Ｆ補正方法によれば、常にリーン限界
運転が可能であり、且つＡ／Ｆの閉ループ制御中の操作
量βの変動値Δβを検出することにより、目ＭＡ　（Ａ
／Ｆ）　ｒｅｚ　を補正できる。
第１４図（ａ）、（ｂ）及び第１５図の実施例は、Ａ／
Ｆセンサ９を加熱するためのヒータ２０の電気量を検出
して、この値を基に、Ａ／Ｆ制御目標値を補正しようと
する原理図を示すものである。第１４図（ａ）は、Ａ／
Ｆと、ヒータ電流値ＩＨ，ＨＣの関係を示した。Ａ／Ｆ
を大きくしてゆくと、失火が始まり、ＨＣが多く排出さ
れるようになると、失火度合が進行し燃焼温度が低くな
るために、Ａ／Ｆセンサ周りの排気温度も低くなる。一
方、この種のヒータ２ｏは、センサ温度を一定に保とう
とする機能が働くよう設定しであるため、排気温度が低
くなるとヒータ電流ＩＨを大きくする。このためＩＨを
検出すれば、失火による燃焼温度の低下、すなわち失火
度合が検出できる。
第１４図（ｂ）は、ＩＨを検出するための実際のヒータ
制御回路を示すもので、同図に示すようにタイミング制
御回路２１により制御された所定のタイミングでヒータ
９の固体電解質２０の両側の電極２２ａ、２２ｂ間に、
定電流回路２３により定電流Ｉｃを流す、この時、固体
電解質２０の内部抵抗ｒに比例した電圧をサンプルホー
ルド回路２４により同期して取り込み、基準値Ｖｒｅｔ
と比較して、ＩＨを制御し、内部抵抗ｒを一定に保つよ
うに制御する。このため、排気温が低下し。
センサの温度が低下すると、ＩＨを大きくして、ヒータ
温度を上げセンサ温度を一定に保つようにする。すなわ
ち、ＩＨで排気温を検出できる。ここではＩＨを検出す
るために、抵抗Ｒを介してＶＨを測定しており、このｖ
ＩＩの度合で失火の程度が判断できる。
第１５図に、上記ＶＨを基に目標リーンＡ／Ｆの補正を
行うためのフローチャートを示す。このフローチャート
に示すようにリーン運転域で、リーン限界検出モードに
なると検出信号Ｖ）ｌがリードされる。次にエンジン回
転数Ｎをリードして、回転数Ｎの値によって、ＶＨと比
較する基準値εを決定する（ｉｌ〜εｎ）。ここでエン
ジン回転数Ｎによってεを変化させるのは、Ｎにより、
排気温の度合が異なるためである。すなわちエンジン回
転Ｎの変化に対応して基準値εを１１〜ε。
まで種々設定し、現在のエンジン回転数に対応する基準
値εよりも、ＶｏがＶ）Ｉ≧Ｅの場合には、制御目標リ
ーンＡ／Ｆ　（λ′）を、 λ′＝λ０−α　　　　　　　　・・・・・・・・・（
８）により補正し、 ＶｏがＶＨ＜εの場合には、 λ′＝λ０＋α　　　　　　　　・・・・・・・・・（
９）により補正する。
〔発明の効果〕 以上のように本発明によれば、失火の度合を直接示す空
燃比センサの出力信号変動量を基に目標リーンＡ／Ｆの
補正を行うので、エンジンの経時変化に伴うリーン燃焼
限界点の変化を正確に検知し、このリーン燃焼限界点ぎ
りぎりに目標リーンＡ／Ｆを常に設定して、高精度且つ
安定したリーンＡ／Ｆ制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の適用対象となる自動車エンジン制御シ
ステム図、第２図（ａ）、（ｂ）は本発明のＡ／Ｆ制御
法における第１実施例を説明するための空気過剰率−セ
ンサ出力特性線図、第３図は上記第１実施例のＡ／Ｆ制
御法を表わすフローチャート、第４図は上記第１実施例
に使用するＡ／Ｆセンサの出力と燃費、ＨＣガスの関係
を表わす特性線図、第５図は上記Ａ／Ｆセンサのセンサ
出力変動成分とＡ／Ｆとの関係を表わす特性線図。 第６図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は上記Ａ／Ｆセンサの出
力変動成分を取出す回路及び波形説明図、第７図は上記
第１実施例のＡ／Ｆ制御マツプの補正前と補正後の状態
を表わす線図、第８図は本発明の第２実施例を示すフロ
ーチャート、第９図は本発明の第３実施例を示すフロー
チャート、第１０図（ａ）、（ｂ）は本発明の第４実施
例を示す動作波形図及び特性線図、第１１図は上記第４
実施例のフローチャート、第１２図（ａ）、（ｂ）〜第
１５図は本発明の変形例を表わす説明図である。 １・・・スロットルチャンバ、２・・・絞り弁、３・・
・燃料噴射弁、５・・・エンジン（燃焼室）、８・・・
排気通路、９・・・Ａ／Ｆセンサ、１３・・・マイクロ
コンピュータ（空燃比制御ユニット、リーン空燃比補正
手段）。 １４〜１８・・・センサ出力変動量検出回路。 Ｖｏじ 第　４−巳 で 第５の ／Ｉ／Ｆ ＄／：）（２） ｔ４〜ｔｇ・°°ぞン゛す゛出力麦動量小剣出す股・ｐ
　イ甲　　　　　　π・トル４〉ｑ宥１め８０ 箒７０　（！１ ０す Ｃｂ） Ｎ（ｒｅ犀ン 第１１０ 椿／’Ｚ　［Ｊ （ｂ） 牛１４　［Ｕ 夢　１１１；　［Ｕ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、空燃比センサを用いてエンジンの排気ガスから実空
    燃比を検出し、この検出信号を目標リーン空燃比値と比
    較して偏差を求め、該偏差に基づき制御すべき空燃比が
    目標のリーン空燃比となるように閉ループ制御する空燃
    比制御方法において、前記空燃比センサの或るセンサ出
    力点におけるセンサ出力変動量を検出し、このセンサ出
    力変動量をセンサ出力変動の度合を知るための基準値と
    比較し、前記センサ出力変動量が前記基準値よりも大き
    い時には、エンジンの経時変化により空燃比のリーン燃
    焼限界点がリッチ側に移行したものとして、前記目標リ
    ーン空燃比値を、前記センサ出力変動量の変動度合に比
    例する補正値分或いは一定の補正値分だけ小さくして、
    該目標リーン空燃比値をリッチ側に補正し、一方、前記
    センサ出力変動量が前記基準値よりも小さい時には、エ
    ンジンの経時変化により前記リーン燃焼限界点が更にリ
    ーン側に移行したものとして、前記目標リーン空燃比値
    を、前記センサ出力変動量の変動度合に比例する補正値
    分或いは一定の補正値分だけ大きくして、前記目標リー
    ン空燃比値をリーン側に補正し、この補正後の目標リー
    ン空燃比値に基づき空燃比制御を行うことを特徴とする
    エンジンの空燃比制御方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記目標リーン空
    燃比値の補正は、検出される前記センサ出力変動量の検
    出信号の発生周期と、予め設定された基準周期パルスと
    の時間差に基づき、該検出信号の生じているエンジンの
    気筒を割出すことにより、各気筒別毎に目標リーン空燃
    比値の補正を行うエンジンの空燃比制御方法。
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