JP2510866B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents
内燃機関の空燃比制御装置Info
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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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は電子制御燃料噴射装置を有する内燃機関の空
燃比制御装置に関する。
燃比制御装置に関する。
〈従来の技術〉 内燃機関の電子制御燃料噴射装置は、機関吸気系に電
磁式燃料噴射弁を備え、機関に吸入される空気量に関与
する機関運転状態のパラメータ（例えば機関吸入空気流
量と機関回転数）に基づいて基本燃料噴射量を設定し、
これに空燃比フィードバック制御のためのフィードバッ
ク補正係数を乗じるなどして、最終的な燃料噴射量を求
め、この燃料噴射量に対応するパルス巾の駆動パルス信
号を機関回転に同期した所定のタイミングで燃料噴射弁
に出力することにより、燃料噴射量を制御して、機関に
最適な量の燃料を噴射供給する。
磁式燃料噴射弁を備え、機関に吸入される空気量に関与
する機関運転状態のパラメータ（例えば機関吸入空気流
量と機関回転数）に基づいて基本燃料噴射量を設定し、
これに空燃比フィードバック制御のためのフィードバッ
ク補正係数を乗じるなどして、最終的な燃料噴射量を求
め、この燃料噴射量に対応するパルス巾の駆動パルス信
号を機関回転に同期した所定のタイミングで燃料噴射弁
に出力することにより、燃料噴射量を制御して、機関に
最適な量の燃料を噴射供給する。
空燃比フィードバック制御については、機関排気系に
酸素センサを設けて機関排気中の酸素濃度を介してこれ
と密接な関係にある機関吸入混合気の空燃比を検出し、
検出された空燃比を目標空燃比である理論空燃比と比較
してリッチ・リーンを判定し、これに基づいてフィード
バック補正係数を変化させることにより、空燃比を理論
空燃比に制御している。
酸素センサを設けて機関排気中の酸素濃度を介してこれ
と密接な関係にある機関吸入混合気の空燃比を検出し、
検出された空燃比を目標空燃比である理論空燃比と比較
してリッチ・リーンを判定し、これに基づいてフィード
バック補正係数を変化させることにより、空燃比を理論
空燃比に制御している。
具体的には、第13図に示すように、酸素センサの出力
電圧をスライスレベル電圧と比較して、出力電圧大のと
きにリッチ、出力電圧小のときにリーンと判定し、この
判定結果に基づいて比例・積分（PI）制御によりフィー
ドバック補正係数を設定して制御する。すなわち、例え
ばリッチ（リーン）のときは、フィードバック補正係数
を始めに比例定数Ｐ分減少（増大）させ、それから時間
同期又は回転同期で積分定数Ｉ分ずつ減少（増大）させ
て、空燃比を理論空燃比に近づけるように制御する（特
開昭60-240840号公報参照）。
電圧をスライスレベル電圧と比較して、出力電圧大のと
きにリッチ、出力電圧小のときにリーンと判定し、この
判定結果に基づいて比例・積分（PI）制御によりフィー
ドバック補正係数を設定して制御する。すなわち、例え
ばリッチ（リーン）のときは、フィードバック補正係数
を始めに比例定数Ｐ分減少（増大）させ、それから時間
同期又は回転同期で積分定数Ｉ分ずつ減少（増大）させ
て、空燃比を理論空燃比に近づけるように制御する（特
開昭60-240840号公報参照）。
〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、かかる従来の空燃比フィードバック制
御においては、空燃比を目標空燃比との大小関係のみで
制御しており、また実際の空燃比変化に対する酸素セン
サの応答性は早いものでも100ms程度あり、酸素センサ
の出力電圧がスライスレベル電圧をよぎるときには実際
の空燃比は目標空燃比よりリッチ側あるいはリーン側へ
大きく変化してしまっていて、制御不良（第13図ハッチ
ング部分）をも生じる。このため、オーバーシュート，
アンダーシュート量が大きくなり、結果的に空燃比の変
動巾が大きく、目標空燃比への収束性が悪くなって、サ
ージトルクによる運転性の悪化やCO,HC,NOx等の排出量
の増大を招いている。
御においては、空燃比を目標空燃比との大小関係のみで
制御しており、また実際の空燃比変化に対する酸素セン
サの応答性は早いものでも100ms程度あり、酸素センサ
の出力電圧がスライスレベル電圧をよぎるときには実際
の空燃比は目標空燃比よりリッチ側あるいはリーン側へ
大きく変化してしまっていて、制御不良（第13図ハッチ
ング部分）をも生じる。このため、オーバーシュート，
アンダーシュート量が大きくなり、結果的に空燃比の変
動巾が大きく、目標空燃比への収束性が悪くなって、サ
ージトルクによる運転性の悪化やCO,HC,NOx等の排出量
の増大を招いている。
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、空燃比の
目標空燃比からの偏差及び空燃比の微分値（変化速度）
に基づいてフィードバック補正係数を設定する構成とす
ることにより、空燃比の変動をより効果的に抑制して目
標空燃比への収束性を高め、もって制御不良によるハン
チングを防止してサージトルク（車両前後振動）を低減
し運転性を向上させると共に、排気浄化性能を向上させ
ることを目的とする。
目標空燃比からの偏差及び空燃比の微分値（変化速度）
に基づいてフィードバック補正係数を設定する構成とす
ることにより、空燃比の変動をより効果的に抑制して目
標空燃比への収束性を高め、もって制御不良によるハン
チングを防止してサージトルク（車両前後振動）を低減
し運転性を向上させると共に、排気浄化性能を向上させ
ることを目的とする。
〈問題点を解決するための手段〉 このため、本発明は、第１図に示すように、下記のＡ
〜Ｋの手段を含んで内燃機関の空燃比制御装置を構成す
る。
〜Ｋの手段を含んで内燃機関の空燃比制御装置を構成す
る。
（Ａ）機関運転状態を検出する機関運転状態検出手段 （Ｂ）検出された機関運転状態に基づいて基本燃料噴射
量を設定する基本燃料噴射量設定手段 （Ｃ）機関排気成分を検出しこれにより機関に吸入され
る混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段 （Ｄ）検出された空燃比の目標空燃比からの偏差を演算
する偏差演算手段 （Ｅ）検出された空燃比の微分値を演算する微分値演算
手段 （F,G）前記偏差及び前記微分値をそれらの大きさに応
じてそれぞれ段階値に変換する段階値変換手段 （Ｈ）前記偏差の段階値と前記微分値の段階値とに対応
させてフィードバック補正係数段階値を定めたマップを
参照してフィードバック補正係数段階値を設定するフィ
ードバック補正係数段階値設定手段 （Ｉ）前記フィードバック補正係数段階値に対応させて
前記基本燃料噴射量をフィードバック補正するためのフ
ィードバック補正係数を設定するフィードバック補正係
数設定手段 （Ｊ）前記基本燃料噴射量設定手段で設定した基本燃料
噴射量と前記フィードバック補正係数設定手段で設定し
たフィードバック補正係数とに基づいて燃料噴射量を演
算する燃料噴射量演算手段 （Ｋ）演算された燃料噴射量に対応する駆動パルス信号
によりオンオフ的に機関に燃料を噴射供給する燃料噴射
手段 〈作用〉 機関運転状態検出手段Ａによって検出された機関運転
状態に基づき、基本燃料噴射量設定手段Ｂは目標空燃比
にほぼ対応する基本燃料噴射量を設定する。
量を設定する基本燃料噴射量設定手段 （Ｃ）機関排気成分を検出しこれにより機関に吸入され
る混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段 （Ｄ）検出された空燃比の目標空燃比からの偏差を演算
する偏差演算手段 （Ｅ）検出された空燃比の微分値を演算する微分値演算
手段 （F,G）前記偏差及び前記微分値をそれらの大きさに応
じてそれぞれ段階値に変換する段階値変換手段 （Ｈ）前記偏差の段階値と前記微分値の段階値とに対応
させてフィードバック補正係数段階値を定めたマップを
参照してフィードバック補正係数段階値を設定するフィ
ードバック補正係数段階値設定手段 （Ｉ）前記フィードバック補正係数段階値に対応させて
前記基本燃料噴射量をフィードバック補正するためのフ
ィードバック補正係数を設定するフィードバック補正係
数設定手段 （Ｊ）前記基本燃料噴射量設定手段で設定した基本燃料
噴射量と前記フィードバック補正係数設定手段で設定し
たフィードバック補正係数とに基づいて燃料噴射量を演
算する燃料噴射量演算手段 （Ｋ）演算された燃料噴射量に対応する駆動パルス信号
によりオンオフ的に機関に燃料を噴射供給する燃料噴射
手段 〈作用〉 機関運転状態検出手段Ａによって検出された機関運転
状態に基づき、基本燃料噴射量設定手段Ｂは目標空燃比
にほぼ対応する基本燃料噴射量を設定する。
一方、空燃比検出手段Ｃによって空燃比が検出され、
偏差演算手段Ｄは空燃比の目標空燃比からの偏差を演算
し、微分値演算手段Ｅは空燃比の微分値（変化速度）を
演算する。
偏差演算手段Ｄは空燃比の目標空燃比からの偏差を演算
し、微分値演算手段Ｅは空燃比の微分値（変化速度）を
演算する。
これらの偏差と微分値とにより空燃比の動向を予測し
得るから、これらに基づいてフィードバック補正係数を
設定する。このとき、先ず段階値変換手段F,Gにより、
前記偏差及び前記微分値をそれらの大きさに応じてそれ
ぞれ段階値（ファジィ数）に変換する。次にフィードバ
ック補正係数段階値設定手段Ｈにより、前記偏差の段階
値と前記微分値の段階値とに対応させてフィードバック
補正係数段階値（ファジィ量）を定めたマップを参照し
てフィードバック補正係数段階値を設定する。そして、
フィードバック補正係数設定手段Ｉにより、前記フィー
ドバック補正係数段階値に対応させてフィードバック補
正係数を設定する。
得るから、これらに基づいてフィードバック補正係数を
設定する。このとき、先ず段階値変換手段F,Gにより、
前記偏差及び前記微分値をそれらの大きさに応じてそれ
ぞれ段階値（ファジィ数）に変換する。次にフィードバ
ック補正係数段階値設定手段Ｈにより、前記偏差の段階
値と前記微分値の段階値とに対応させてフィードバック
補正係数段階値（ファジィ量）を定めたマップを参照し
てフィードバック補正係数段階値を設定する。そして、
フィードバック補正係数設定手段Ｉにより、前記フィー
ドバック補正係数段階値に対応させてフィードバック補
正係数を設定する。
燃料噴射量演算手段Ｊは、前記各設定手段B,Iによっ
て設定された基本燃料噴射量及びフィードバック補正係
数に基づいて燃料噴射量を演算する。そして、この燃料
噴射量に対応する駆動パルス信号により燃料噴射手段Ｋ
が作動する。
て設定された基本燃料噴射量及びフィードバック補正係
数に基づいて燃料噴射量を演算する。そして、この燃料
噴射量に対応する駆動パルス信号により燃料噴射手段Ｋ
が作動する。
〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を説明する。
第２図において、機関１にはエアクリーナ２から吸気
ダクト3,スロットル弁４及び吸気マニホールド５を介し
て空気が吸入される。吸気マニホールド５のブランチ部
には各気筒毎に燃料噴射手段としての燃料噴射弁６が設
けられている。燃料噴射弁６はソレノイドに通電されて
開弁し通電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁であっ
て、後述するコントロールユニット12からの駆動パルス
信号により通電されて開弁し、図示しない燃料ポンプか
ら圧送されてプレッシャレギュレータにより所定の圧力
に調整された燃料を噴射供給する。尚、この例はマルチ
ポイントインジェクションシステムであるが、スロット
ル弁の上流などに全気筒共通に単一の燃料噴射弁を設け
るシングルポイントインジェクションシステムであって
もよい。
ダクト3,スロットル弁４及び吸気マニホールド５を介し
て空気が吸入される。吸気マニホールド５のブランチ部
には各気筒毎に燃料噴射手段としての燃料噴射弁６が設
けられている。燃料噴射弁６はソレノイドに通電されて
開弁し通電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁であっ
て、後述するコントロールユニット12からの駆動パルス
信号により通電されて開弁し、図示しない燃料ポンプか
ら圧送されてプレッシャレギュレータにより所定の圧力
に調整された燃料を噴射供給する。尚、この例はマルチ
ポイントインジェクションシステムであるが、スロット
ル弁の上流などに全気筒共通に単一の燃料噴射弁を設け
るシングルポイントインジェクションシステムであって
もよい。
機関１の燃焼室には点火栓７が設けられていて、これ
により火花点火して混合気を着火燃焼させる。
により火花点火して混合気を着火燃焼させる。
そして、機関１からは、排気マニホールド8,排気ダク
ト9,三元触媒10及びマフラー11を介して排気が排出され
る。三元触媒10は、排気成分中のCO,HCを酸化し、またN
Oxを還元して、他の無害な物質に転換する排気浄化装置
であり、その転換効率は吸入混合気の空燃比と密接な関
係にある。
ト9,三元触媒10及びマフラー11を介して排気が排出され
る。三元触媒10は、排気成分中のCO,HCを酸化し、またN
Oxを還元して、他の無害な物質に転換する排気浄化装置
であり、その転換効率は吸入混合気の空燃比と密接な関
係にある。
コントロールユニット12は、CPU,ROM,RAM,A/D変換器
及び入出力インタフェイスを含んで構成されるマイクロ
コンピュータを備え、各種のセンサからの入力信号を受
け、後述の如く演算処理して、燃料噴射弁６の作動を制
御する。
及び入出力インタフェイスを含んで構成されるマイクロ
コンピュータを備え、各種のセンサからの入力信号を受
け、後述の如く演算処理して、燃料噴射弁６の作動を制
御する。
前記各種のセンサとしては、吸気ダクト３中に熱線式
のエアフローメータ13が設けられていて、吸入空気流量
Ｑに応じた電圧信号を出力する。
のエアフローメータ13が設けられていて、吸入空気流量
Ｑに応じた電圧信号を出力する。
また、クランク角センサ14が設けられていて、４気筒
の場合、クランク角180°毎の基準信号とクランク角１
°又は２°毎の単位信号とを出力する。ここで、基準信
号の周期、あるいは所定時間内における単位信号の発生
数を計測することにより、機関回転数Ｎを算出可能であ
る。
の場合、クランク角180°毎の基準信号とクランク角１
°又は２°毎の単位信号とを出力する。ここで、基準信
号の周期、あるいは所定時間内における単位信号の発生
数を計測することにより、機関回転数Ｎを算出可能であ
る。
また、機関１のウォータジャケットに冷却水温Twを検
出する水温センサ15等が設けられている。
出する水温センサ15等が設けられている。
これらエアフローメータ13,クランク角センサ14など
が機関運転状態検出手段である。
が機関運転状態検出手段である。
また、排気マニホールド８の集合部に空燃比検出手段
としての酸素センサ16が設けられ、排気中の酸素濃度を
介して吸入混合気の空燃比を検出する。
としての酸素センサ16が設けられ、排気中の酸素濃度を
介して吸入混合気の空燃比を検出する。
酸素センサ16は、例えば有底円筒状で閉塞端部が排気
中に臨ませられ濃淡電池用固体電解質として用いられる
酸素イオン導電体であるジルコニア（ZrO2）チューブの
内側の大気と外側の排気との酸素濃度の比により起電力
を発生させるものである。そして、ジルコニアチューブ
の外側の面に酸化触媒として機能する白金を蒸着してな
る白金触媒層を設け、一般的にリッチ混合気で燃焼させ
たときに僅かに存在するO2とCOなどの未燃成分とを結合
させて外側の酸素濃度を略ゼロにすることにより内外の
酸素濃度比を大きくして大きな起電力を発生させるよう
にしたものが周知である（第３図の破線の特性）。
中に臨ませられ濃淡電池用固体電解質として用いられる
酸素イオン導電体であるジルコニア（ZrO2）チューブの
内側の大気と外側の排気との酸素濃度の比により起電力
を発生させるものである。そして、ジルコニアチューブ
の外側の面に酸化触媒として機能する白金を蒸着してな
る白金触媒層を設け、一般的にリッチ混合気で燃焼させ
たときに僅かに存在するO2とCOなどの未燃成分とを結合
させて外側の酸素濃度を略ゼロにすることにより内外の
酸素濃度比を大きくして大きな起電力を発生させるよう
にしたものが周知である（第３図の破線の特性）。
しかし、本実施例では、特開昭59-109853号公報など
により知られる如く白金触媒層をなましたり、白金の粒
子を大きくしたりして、いわゆる半触媒化してある。
により知られる如く白金触媒層をなましたり、白金の粒
子を大きくしたりして、いわゆる半触媒化してある。
この結果、ジルコニアチューブの外側の低濃度酸素を
未燃成分と良好に反応させて酸素濃度を速やかにゼロに
することができず、その起電力は酸素濃度が急変する理
論空燃比を境界として変化するも全体としてなだらかに
変化することになる（第３図の実線の特性）。
未燃成分と良好に反応させて酸素濃度を速やかにゼロに
することができず、その起電力は酸素濃度が急変する理
論空燃比を境界として変化するも全体としてなだらかに
変化することになる（第３図の実線の特性）。
すなわち、白金の触媒作用がないと、リッチ混合気で
燃焼させたときに残存する酸素によってジルコニアチュ
ーブ内外の酸素濃度の比が小さくなって充分な起電力を
得ることができないため、白金の触媒作用で低濃度の酸
素を消費し、大きな起電力を得られるようにするが、そ
の触媒作用を弱めることにより起電力の立上がりを鈍ら
せ、第３図に実線で示すような傾斜型の出力特性を有す
る酸素センサ16としたものである。
燃焼させたときに残存する酸素によってジルコニアチュ
ーブ内外の酸素濃度の比が小さくなって充分な起電力を
得ることができないため、白金の触媒作用で低濃度の酸
素を消費し、大きな起電力を得られるようにするが、そ
の触媒作用を弱めることにより起電力の立上がりを鈍ら
せ、第３図に実線で示すような傾斜型の出力特性を有す
る酸素センサ16としたものである。
これによって空燃比が理論空燃比に対してリッチであ
るかリーンであるかのオンオフ的な検出だけでなく、空
燃比を特定して検出できるのである。
るかリーンであるかのオンオフ的な検出だけでなく、空
燃比を特定して検出できるのである。
ここにおいて、コントロールユニット12に内蔵された
マイクロコンピュータのCPUは、第４図にフローチャー
トとして示すROM上のプログラム（燃料噴射量演算ルー
チン）に従って演算処理を行い、燃料噴射を制御する。
マイクロコンピュータのCPUは、第４図にフローチャー
トとして示すROM上のプログラム（燃料噴射量演算ルー
チン）に従って演算処理を行い、燃料噴射を制御する。
尚、基本燃料噴射量設定手段，偏差演算手段，微分値
演算手段，段階値変換手段，フィードバック補正係数段
階値設定手段，フィードバック補正係数設定手段及び燃
料噴射量演算手段としての機能は前記プログラムにより
達成される。
演算手段，段階値変換手段，フィードバック補正係数段
階値設定手段，フィードバック補正係数設定手段及び燃
料噴射量演算手段としての機能は前記プログラムにより
達成される。
次に第４図のフローチャートを参照しつつコントロー
ルユニット12内のマイクロコンピュータの演算処理の様
子を説明する。
ルユニット12内のマイクロコンピュータの演算処理の様
子を説明する。
この燃料噴射量演算ルーチンは機関回転に同期して又
は所定時間毎に実行される。
は所定時間毎に実行される。
ステップ１（図にはS1と記してある。以下同様）では
エアフローメータ13からの信号に基づいて検出される吸
入空気流量Q,クランク角センサ14からの信号に基づいて
検出される機関回転数N,水温センサ15からの信号に基づ
いて検出される水温Twを入力する。また、酸素センサ16
の出力電圧V02を入力する。
エアフローメータ13からの信号に基づいて検出される吸
入空気流量Q,クランク角センサ14からの信号に基づいて
検出される機関回転数N,水温センサ15からの信号に基づ
いて検出される水温Twを入力する。また、酸素センサ16
の出力電圧V02を入力する。
ステップ２では吸入空気流量Ｑと機関回転数Ｎとから
単位回転当りの吸入空気量に対応する基本燃料噴射量Tp
＝Ｋ・Q/N（Ｋは定数）を演算する。このステップ２の
部分が基本燃料噴射量設定手段に相当する。
単位回転当りの吸入空気量に対応する基本燃料噴射量Tp
＝Ｋ・Q/N（Ｋは定数）を演算する。このステップ２の
部分が基本燃料噴射量設定手段に相当する。
ステップ３では水温Twに応じた水温補正係数KTWなど
を含む各種補正係数COEF＝１＋KTW＋…を設定する。
を含む各種補正係数COEF＝１＋KTW＋…を設定する。
ステップ４では所定の空燃比フィードバック制御条件
が成立しているか否かを判定する。ここで、所定の空燃
比フィードバック制御条件とは、水温Twが所定値以上で
あり、また、酸素センサ16が活性かつ正常でその出力電
圧V02の上下のピーク値が例えば720mV以上,230mV以下と
なっていることを条件とする。かかる条件が満たされて
いない場合は、空燃比フィードバック制御を停止すべ
く、ステップ５へ進んでフィードバック補正係数LAMBDA
を基準値である1.0にクランプする。
が成立しているか否かを判定する。ここで、所定の空燃
比フィードバック制御条件とは、水温Twが所定値以上で
あり、また、酸素センサ16が活性かつ正常でその出力電
圧V02の上下のピーク値が例えば720mV以上,230mV以下と
なっていることを条件とする。かかる条件が満たされて
いない場合は、空燃比フィードバック制御を停止すべ
く、ステップ５へ進んでフィードバック補正係数LAMBDA
を基準値である1.0にクランプする。
空燃比フィードバック制御条件の成立時は、ステップ
６へ進んでマップを参照し酸素センサ16の出力電圧V02
を空燃比λに変換する。
６へ進んでマップを参照し酸素センサ16の出力電圧V02
を空燃比λに変換する。
尚、本実施例では酸素センサ16の出力電圧V02を空燃
比λに変換して処理しているが、出力電圧V02そのもの
を空燃比と見て処理することも可能である。
比λに変換して処理しているが、出力電圧V02そのもの
を空燃比と見て処理することも可能である。
次にステップ７へ進んで機関運転状態のパラメータで
ある機関回転数Ｎと基本燃料噴射量Tpとに応じて機関運
転状態のエリア別に目標空燃比λtgを定めたマップを参
照し、実際のＮのTpとに対応する目標空燃比λtgを検索
する。尚、目標空燃比λtgは、低中回転低中負荷領域で
は理論空燃比に、高回転又は高負荷領域ではリッチ側に
設定される。
ある機関回転数Ｎと基本燃料噴射量Tpとに応じて機関運
転状態のエリア別に目標空燃比λtgを定めたマップを参
照し、実際のＮのTpとに対応する目標空燃比λtgを検索
する。尚、目標空燃比λtgは、低中回転低中負荷領域で
は理論空燃比に、高回転又は高負荷領域ではリッチ側に
設定される。
次にステップ８へ進んで空燃比λの目標空燃比λtgか
らの偏差（エラー量）Ｅ＝λ−λtgを演算する。このス
テップ８の部分が偏差演算手段に相当する。
らの偏差（エラー量）Ｅ＝λ−λtgを演算する。このス
テップ８の部分が偏差演算手段に相当する。
次にステップ９へ進んで今回の空燃比λから前回の空
燃比λoLdを減算して単位回転当り又は単位時間当りの
空燃比の変化量すなわち空燃比の微分値（変化速度）Δ
Ｅ＝λ−λoLdを演算する。このステップ９の部分が微
分値演算手段に相当する。
燃比λoLdを減算して単位回転当り又は単位時間当りの
空燃比の変化量すなわち空燃比の微分値（変化速度）Δ
Ｅ＝λ−λoLdを演算する。このステップ９の部分が微
分値演算手段に相当する。
次にステップ10へ進んで前記偏差Ｅ及び微分値ΔＥを
それぞれ第５図及び第６図のマップを参照して段階値
（ファジィ数）に変換する。このステップ10の部分が段
階値変換手段に相当する。
それぞれ第５図及び第６図のマップを参照して段階値
（ファジィ数）に変換する。このステップ10の部分が段
階値変換手段に相当する。
すなわち、偏差Ｅについては、第５図に示すように正
の最大値PB,正の中間値PM,正の最小値PS,ゼロ0,負の最
小値NS,負の中間値NM,負の最大値NBの７段階の値に変換
し、微分値ΔＥについても、第６図に示すように同様の
７段階の値に変換する。
の最大値PB,正の中間値PM,正の最小値PS,ゼロ0,負の最
小値NS,負の中間値NM,負の最大値NBの７段階の値に変換
し、微分値ΔＥについても、第６図に示すように同様の
７段階の値に変換する。
次にステップ11へ進んで前記偏差Ｅ及び微分値ΔＥの
各段階値に対してフィードバック補正係数LAMBDAの段階
値（ファジィ量Ｕ）を定めた第７図のマップを参照して
フィードバック補正係数LAMBDAの段階値（ファジィ量
Ｕ）を設定する。このステップ11の部分が空燃比フィー
ドバック補正係数段階値設定手段に相当する。
各段階値に対してフィードバック補正係数LAMBDAの段階
値（ファジィ量Ｕ）を定めた第７図のマップを参照して
フィードバック補正係数LAMBDAの段階値（ファジィ量
Ｕ）を設定する。このステップ11の部分が空燃比フィー
ドバック補正係数段階値設定手段に相当する。
ここでのフィードバック補正係数LAMBDAの設定に際し
ては、いわゆるファジィ推論を適用し、その場合のファ
ジィ量Ｕを演算する。
ては、いわゆるファジィ推論を適用し、その場合のファ
ジィ量Ｕを演算する。
ファジィ推論（制御）とは、簡単に述べれば、例えば
入力量（検出値）に対して操作量（制御量）を正又は負
にせよという命題等の確かさ（ファジィ量）を考慮し、
このファジィ量を重み付けして操作量を設定するように
したものである。
入力量（検出値）に対して操作量（制御量）を正又は負
にせよという命題等の確かさ（ファジィ量）を考慮し、
このファジィ量を重み付けして操作量を設定するように
したものである。
ファジィ量の設定の方式としては制御偏差の一段差分
や二段差分に対して夫々ファジィ量を設定し、各ファジ
ィ量から集合的に求める等複雑なものもあるが、本実施
例では、比較的簡易に済む方式として、微分値ΔＥに対
し、偏差Ｅを加味した重み付けを行うことにより、第７
図に示す如くファジィ量Ｕを設定する。
や二段差分に対して夫々ファジィ量を設定し、各ファジ
ィ量から集合的に求める等複雑なものもあるが、本実施
例では、比較的簡易に済む方式として、微分値ΔＥに対
し、偏差Ｅを加味した重み付けを行うことにより、第７
図に示す如くファジィ量Ｕを設定する。
すなわち、空燃比の変化速度に相当する微分値ΔＥが
正の大きな値のとき、つまり空燃比のリッチ方向への変
化が大のときはオーバーシュートにより空燃比が過剰に
リッチ化することを抑制すべく、空燃比をリーン方向に
制御するためにフィードバック補正係数LAMBDAを小さく
すべきである。但し、同じく微分値ΔＥが正の大きな値
であっても、空燃比の目標空燃比からの偏差Ｅが正の大
きな値、つまり空燃比がリッチであるときはフィードバ
ック補正係数LAMBDAを小さくすべきであるが、偏差Ｅが
負の大きな値、つまり空燃比がリーンであるときはフィ
ードバック補正係数LAMBDAを余り小さくすべきでない。
正の大きな値のとき、つまり空燃比のリッチ方向への変
化が大のときはオーバーシュートにより空燃比が過剰に
リッチ化することを抑制すべく、空燃比をリーン方向に
制御するためにフィードバック補正係数LAMBDAを小さく
すべきである。但し、同じく微分値ΔＥが正の大きな値
であっても、空燃比の目標空燃比からの偏差Ｅが正の大
きな値、つまり空燃比がリッチであるときはフィードバ
ック補正係数LAMBDAを小さくすべきであるが、偏差Ｅが
負の大きな値、つまり空燃比がリーンであるときはフィ
ードバック補正係数LAMBDAを余り小さくすべきでない。
そこで、ファジィ量Ｕをその正の値をリッチ方向への
フィードバック補正係数LAMBDAの増大設定、負の値をリ
ーン方向へのフィードバック補正係数LAMBDAの減少設定
に対応させ、絶対値の大きさを夫々の増減設定を行うこ
との確かさに対応させると、ΔＥが正の値で大きく、か
つＥの値が正の値で大きい程、ファジィ量Ｕは負の値で
大きくし、ΔＥが負の値で大きく、かつＥの値が負の値
で大きい程、ファジィ量Ｕは正の値で大きくする。
フィードバック補正係数LAMBDAの増大設定、負の値をリ
ーン方向へのフィードバック補正係数LAMBDAの減少設定
に対応させ、絶対値の大きさを夫々の増減設定を行うこ
との確かさに対応させると、ΔＥが正の値で大きく、か
つＥの値が正の値で大きい程、ファジィ量Ｕは負の値で
大きくし、ΔＥが負の値で大きく、かつＥの値が負の値
で大きい程、ファジィ量Ｕは正の値で大きくする。
尚、ファジィ量Ｕの場合もE,ΔＥと同様、正の最大値
PB〜負の最大値NBまで７段階に設定する。
PB〜負の最大値NBまで７段階に設定する。
次にステップ12へ進んでファジィ量Ｕの段階値に対応
させてフィードバック補正係数LAMBDAの値を定めた第８
図のマップを参照してフィードバック補正係数LAMBDAを
設定する。このステップ12の部分が空燃比フィードバッ
ク補正係数設定手段に相当する。
させてフィードバック補正係数LAMBDAの値を定めた第８
図のマップを参照してフィードバック補正係数LAMBDAを
設定する。このステップ12の部分が空燃比フィードバッ
ク補正係数設定手段に相当する。
すなわち、第８図に示すように、ファジィ量Ｕが正の
値で大きい程、フィードバック補正係数LAMBDAを大きく
し（例えばPB→1.10,PM→1.05）、ファジィ量Ｕ＝０の
ときは、LAMBDA＝1.0とし、ファジィ量Ｕが負の値で大
きい程、フィードバック補正係数LAMBDAを小さくする
（例えばNB→0.09,NM→0.95）。
値で大きい程、フィードバック補正係数LAMBDAを大きく
し（例えばPB→1.10,PM→1.05）、ファジィ量Ｕ＝０の
ときは、LAMBDA＝1.0とし、ファジィ量Ｕが負の値で大
きい程、フィードバック補正係数LAMBDAを小さくする
（例えばNB→0.09,NM→0.95）。
尚、第９図はフィードバック補正係数LAMBDAが設定さ
れる様子を示してある。
れる様子を示してある。
このようにしてフィードバック補正係数LAMBDAを設定
した後は、ステップ13でバッテリ電圧に基づいて電圧補
正分Tsを設定する。これはバッテリ電圧の変動による燃
料噴射弁６の噴射流量変化を補正するためのものであ
る。
した後は、ステップ13でバッテリ電圧に基づいて電圧補
正分Tsを設定する。これはバッテリ電圧の変動による燃
料噴射弁６の噴射流量変化を補正するためのものであ
る。
そして、ステップ14で燃料噴射量Tiを次式に従って演
算する。このステップ14の部分が燃料噴射量演算手段に
相当する。
算する。このステップ14の部分が燃料噴射量演算手段に
相当する。
Ti＝Tp・COEF・LAMBDA＋Ts このようにして燃料噴射量Tiが演算されると、これが
出力用レジスタにセットされ、予め定められた機関回転
同期の燃料噴射タイミングになると、最新にセットされ
たTiのパルス巾をもつ駆動パルス信号が燃料噴射弁６に
出力されて、燃料噴射が行われる。
出力用レジスタにセットされ、予め定められた機関回転
同期の燃料噴射タイミングになると、最新にセットされ
たTiのパルス巾をもつ駆動パルス信号が燃料噴射弁６に
出力されて、燃料噴射が行われる。
かかる燃料噴射制御においては、空燃比フィードバッ
ク制御に際し、フィードバック補正係数LAMBDAは、空燃
比の目標空燃比からの偏差Ｅ及び空燃比の微分値（変化
速度）ΔＥに基づいて、すなわち空燃比の変化状態を予
測して設定できるため、空燃比の目標空燃比への収束性
が向上し、制御不良によるハンチングが防止されてサー
ジトルクが低減し運転性が改善されると共に、排気浄化
性能を高めることができる。
ク制御に際し、フィードバック補正係数LAMBDAは、空燃
比の目標空燃比からの偏差Ｅ及び空燃比の微分値（変化
速度）ΔＥに基づいて、すなわち空燃比の変化状態を予
測して設定できるため、空燃比の目標空燃比への収束性
が向上し、制御不良によるハンチングが防止されてサー
ジトルクが低減し運転性が改善されると共に、排気浄化
性能を高めることができる。
次に酸素センサ16を変更した場合の実施例につき説明
する。
する。
傾斜型の酸素センサにおける半触媒とした白金触媒層
を囲んで、特願昭62-65844号において提案しているよう
に、酸化チタン（TiO2）あるいは酸化ランタン（La
2O3）を担体として、これにロジウム（Rh）やルテニウ
ム（Ru）等のNOx還元触媒を担持させてなるNOx還元触媒
層を形成する。
を囲んで、特願昭62-65844号において提案しているよう
に、酸化チタン（TiO2）あるいは酸化ランタン（La
2O3）を担体として、これにロジウム（Rh）やルテニウ
ム（Ru）等のNOx還元触媒を担持させてなるNOx還元触媒
層を形成する。
すると、排気中のNOx濃度が高いときには、この高濃
度のNOxが還元されてO2が生成されるため、このNOxの還
元によって得られたO2も含めて酸素濃度が検出されるこ
とにより、第10図（ａ）に示すようにNOx還元機能を有
しない酸素センサに較べその出力特性がリッチ側にシフ
トすることになる。
度のNOxが還元されてO2が生成されるため、このNOxの還
元によって得られたO2も含めて酸素濃度が検出されるこ
とにより、第10図（ａ）に示すようにNOx還元機能を有
しない酸素センサに較べその出力特性がリッチ側にシフ
トすることになる。
但し、第10図（ａ）に示した出力特性は、NOx還元機
能を有しない酸素センサの出力を基準とした場合の見掛
け上の特性である。
能を有しない酸素センサの出力を基準とした場合の見掛
け上の特性である。
排気中の真の酸素濃度という観点から考えれば、これ
はNOxに含まれる酸素分も含めて検出されるべきもので
あるため、NOx還元機能を有しない酸素センサでは、排
気中のNOx濃度が高い場合には、このNOx中の酸素分が酸
素濃度として検出されず、本来酸素濃度が高いリーン混
合気の燃焼時にも酸素濃度を低く検出してしまい、酸素
センサの出力特性は、第10図（ｂ）に破線で示すよう
に、真の理論空燃比からNOx濃度に応じリーン側にずれ
てしまう。このため、NOx濃度が高いときには、空燃比
が真の理論空燃比よりもリーン側に制御されることにな
って、NOx濃度増大を更に助長させることになってしま
う。
はNOxに含まれる酸素分も含めて検出されるべきもので
あるため、NOx還元機能を有しない酸素センサでは、排
気中のNOx濃度が高い場合には、このNOx中の酸素分が酸
素濃度として検出されず、本来酸素濃度が高いリーン混
合気の燃焼時にも酸素濃度を低く検出してしまい、酸素
センサの出力特性は、第10図（ｂ）に破線で示すよう
に、真の理論空燃比からNOx濃度に応じリーン側にずれ
てしまう。このため、NOx濃度が高いときには、空燃比
が真の理論空燃比よりもリーン側に制御されることにな
って、NOx濃度増大を更に助長させることになってしま
う。
これに対し、酸素センサにNOx還元機能をもたせれ
ば、NOx中の酸素分をも含めて真の酸素濃度を検出する
ことができるため、第10図（ｂ）に実線で示すように、
NOx濃度にかかわらず真の理論空燃比を検出できること
になり、かかる酸素センサの出力電圧に応じて空燃比フ
ィードバック制御することで、排気中のNOx濃度に影響
されることなく空燃比を理論空燃比に制御でき、NOx排
出量の大巾な低減を図ることができる。また、NOx低減
効果によってEGRを廃止し得るから、CO,HC排出量も低減
し得る。
ば、NOx中の酸素分をも含めて真の酸素濃度を検出する
ことができるため、第10図（ｂ）に実線で示すように、
NOx濃度にかかわらず真の理論空燃比を検出できること
になり、かかる酸素センサの出力電圧に応じて空燃比フ
ィードバック制御することで、排気中のNOx濃度に影響
されることなく空燃比を理論空燃比に制御でき、NOx排
出量の大巾な低減を図ることができる。また、NOx低減
効果によってEGRを廃止し得るから、CO,HC排出量も低減
し得る。
しかも、NOx還元触媒層を傾斜型の酸素センサに持た
せて本制御を行えば、理論空燃比への収束性が向上する
から、よりNOx低減効果を発揮させることができる。
せて本制御を行えば、理論空燃比への収束性が向上する
から、よりNOx低減効果を発揮させることができる。
但し、傾斜型の酸素センサのみならず、第11図に示す
ような出力特性を有する通常のオンオフ型の酸素セン
サ、あるいはこの通常のオンオフ型の酸素センサにNOx
還元触媒層を設けてNOx濃度の増大時にも真の理論空燃
比を境として出力電圧が反転する出力特性を持たせたも
のを用いても、本制御を行うことは可能である。
ような出力特性を有する通常のオンオフ型の酸素セン
サ、あるいはこの通常のオンオフ型の酸素センサにNOx
還元触媒層を設けてNOx濃度の増大時にも真の理論空燃
比を境として出力電圧が反転する出力特性を持たせたも
のを用いても、本制御を行うことは可能である。
第12図にはオンオフ型の酸素センサあるいはこれにNO
x還元触媒層を設けた酸素センサを用いる場合の燃料噴
射量演算ルーチンを示してある。
x還元触媒層を設けた酸素センサを用いる場合の燃料噴
射量演算ルーチンを示してある。
異なるところは、偏差Ｅを酸素センサの出力電圧V02
からスライスレベル電圧SL（例えば500mV）を減算して
求め、微分値ΔＥを今回の出力電圧V02から前回の出力
電圧V02oLdを減算して求めている。
からスライスレベル電圧SL（例えば500mV）を減算して
求め、微分値ΔＥを今回の出力電圧V02から前回の出力
電圧V02oLdを減算して求めている。
〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、検出された空燃
比の目標空燃比からの偏差と検出された空燃比の微分値
とに基づいて空燃比変化を予測しつつフィードバック制
御することで、目標空燃比への収束性を高め、もってサ
ージトルクの低減による運転性の改善を達成できると共
に、排気浄化性能の向上を図ることができるという効果
が得られる。また、前記偏差と前記微分値とに基づいて
空燃比フィードバック補正係数を設定する際、前記偏差
及び前記微分値の各段階値を求め、これらの段階値から
マップを参照してフィードバック補正係数の段階値を求
め、この段階値に対応させてフィードバック補正係数を
設定するので、積分制御等が不要となり、制御を簡素化
できるという利点がある。
比の目標空燃比からの偏差と検出された空燃比の微分値
とに基づいて空燃比変化を予測しつつフィードバック制
御することで、目標空燃比への収束性を高め、もってサ
ージトルクの低減による運転性の改善を達成できると共
に、排気浄化性能の向上を図ることができるという効果
が得られる。また、前記偏差と前記微分値とに基づいて
空燃比フィードバック補正係数を設定する際、前記偏差
及び前記微分値の各段階値を求め、これらの段階値から
マップを参照してフィードバック補正係数の段階値を求
め、この段階値に対応させてフィードバック補正係数を
設定するので、積分制御等が不要となり、制御を簡素化
できるという利点がある。
第１図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第２図は
本発明の一実施例を示すシステム図、第３図は酸素セン
サの出力電圧特性図、第４図は燃料噴射量演算ルーチン
のフローチャート、第５図〜第８図は同上ルーチンで用
いるマップを示す図、第９図はフィードバック補正係数
が設定される様子を示す図、第10図（ａ），（ｂ）及び
第11図は他の実施例として示す酸素センサの出力電圧特
性図、第12図は他の実施例として示す燃料噴射量演算ル
ーチンのフローチャート、第13図は従来においてフィー
ドバック補正係数が設定される様子を示す図である。 １……機関、６……燃料噴射弁、12……コントロールユ
ニット、13……エアフローメータ、14……クランク角セ
ンサ、16……酸素センサ
本発明の一実施例を示すシステム図、第３図は酸素セン
サの出力電圧特性図、第４図は燃料噴射量演算ルーチン
のフローチャート、第５図〜第８図は同上ルーチンで用
いるマップを示す図、第９図はフィードバック補正係数
が設定される様子を示す図、第10図（ａ），（ｂ）及び
第11図は他の実施例として示す酸素センサの出力電圧特
性図、第12図は他の実施例として示す燃料噴射量演算ル
ーチンのフローチャート、第13図は従来においてフィー
ドバック補正係数が設定される様子を示す図である。 １……機関、６……燃料噴射弁、12……コントロールユ
ニット、13……エアフローメータ、14……クランク角セ
ンサ、16……酸素センサ
Claims (1)
- 【請求項１】機関運転状態を検出する機関運転状態検出
手段と、 検出された機関運転状態に基づいて基本燃料噴射量を設
定する基本燃料噴射量設定手段と、 機関排気成分を検出しこれにより機関に吸入される混合
気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、 検出された空燃比の目標空燃比からの偏差を演算する偏
差演算手段と、 検出された空燃比の微分値を演算する微分値演算手段
と、 前記偏差及び前記微分値をそれらの大きさに応じてそれ
ぞれ段階値に変換する段階値変換手段と、 前記偏差の段階値と前記微分値の段階値とに対応させて
フィードバック補正係数段階値を定めたマップを参照し
てフィードバック補正係数段階値を設定するフィードバ
ック補正係数段階値設定手段と、 前記フィードバック補正係数段階値に対応させて前記基
本燃料噴射量をフィードバック補正するためのフィード
バック補正係数を設定するフィードバック補正係数設定
手段と、 前記基本燃料噴射量設定手段で設定した基本燃料噴射量
と前記フィードバック補正係数設定手段で設定したフィ
ードバック補正係数とに基づいて燃料噴射量を演算する
燃料噴射量演算手段と、 演算された燃料噴射量に対応する駆動パルス信号により
オンオフ的に機関に燃料を噴射供給する燃料噴射手段
と、 を含んで構成されることを特徴とする内燃機関の空燃比
制御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62226607A JP2510866B2 (ja) | 1987-09-11 | 1987-09-11 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| US07/236,223 US4926826A (en) | 1987-08-31 | 1988-08-25 | Electric air-fuel ratio control apparatus for use in internal combustion engine |
| EP88114203A EP0305998B1 (en) | 1987-08-31 | 1988-08-31 | Electric air-fuel ratio control apparatus for use in internal combustion engine |
| DE8888114203T DE3875205T2 (de) | 1987-08-31 | 1988-08-31 | Elektrische steuerung des luft-kraftstoff-verhaeltnisses fuer einen brennkraftmotor. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62226607A JP2510866B2 (ja) | 1987-09-11 | 1987-09-11 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6473146A JPS6473146A (en) | 1989-03-17 |
| JP2510866B2 true JP2510866B2 (ja) | 1996-06-26 |
Family
ID=16847848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62226607A Expired - Lifetime JP2510866B2 (ja) | 1987-08-31 | 1987-09-11 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2510866B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02188644A (ja) * | 1989-01-14 | 1990-07-24 | Nok Corp | 燃料噴射制御装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0660591B2 (ja) * | 1984-03-07 | 1994-08-10 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| JPS60216043A (ja) * | 1984-04-12 | 1985-10-29 | Nissan Motor Co Ltd | 空燃比制御装置 |
-
1987
- 1987-09-11 JP JP62226607A patent/JP2510866B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6473146A (en) | 1989-03-17 |
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