JP2666528B2 - 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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- F02D41/2458—Learning of the air-fuel ratio control with an additional dither signal
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- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- 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］ 本発明は内燃機関の排気系に設置される三元触媒の下
流に空燃比センサを設置し、この空燃比センサの出力に
基づき空燃比補正量を演算する内燃機関の空燃比制御装
置に関する。
流に空燃比センサを設置し、この空燃比センサの出力に
基づき空燃比補正量を演算する内燃機関の空燃比制御装
置に関する。
［従来の技術］ 空燃比センサの出力をフィードバックして内燃機関の
空燃比を制御する方法としては、空燃比センサを三元触
媒の上流に配置する方式と、三元触媒の下流に配置する
方式とが知られている。
空燃比を制御する方法としては、空燃比センサを三元触
媒の上流に配置する方式と、三元触媒の下流に配置する
方式とが知られている。
ところで空燃比センサを三元触媒の上流に配置する方
式においては、空燃比センサを排気系のできうるかぎり
燃焼室に近い場所に配置することが望ましく、実際には
排気マニホールドの集合部分に配置することが一般的で
ある。しかしながらこの場合には排気ガスの非平衡度、
例えば空燃比がリッチであるのにO2が存在したり、空燃
比がリーンであるのに未燃ガスが存在することにより、
空燃比センサの反転周期がずれたり、また多気筒内燃機
関においては気筒間に存在する空燃比のバラツキの影響
により空燃比制御の制御精度が低下するという問題があ
った。
式においては、空燃比センサを排気系のできうるかぎり
燃焼室に近い場所に配置することが望ましく、実際には
排気マニホールドの集合部分に配置することが一般的で
ある。しかしながらこの場合には排気ガスの非平衡度、
例えば空燃比がリッチであるのにO2が存在したり、空燃
比がリーンであるのに未燃ガスが存在することにより、
空燃比センサの反転周期がずれたり、また多気筒内燃機
関においては気筒間に存在する空燃比のバラツキの影響
により空燃比制御の制御精度が低下するという問題があ
った。
他方空燃比センサを三元触媒の下流に配置する方式に
おいては、排気ガスが非平衡であること、あるいは各気
筒間の空燃比のバラツキに起因する制御精度の低下は解
決されるものの、三元触媒の容量のために空燃比センサ
の応答が遅くなり、三元触媒の浄化性能を十分に発揮さ
せることができず、エミッションを悪化させるという問
題があった。
おいては、排気ガスが非平衡であること、あるいは各気
筒間の空燃比のバラツキに起因する制御精度の低下は解
決されるものの、三元触媒の容量のために空燃比センサ
の応答が遅くなり、三元触媒の浄化性能を十分に発揮さ
せることができず、エミッションを悪化させるという問
題があった。
そこで上記の問題を解決するものとして、空燃比補正
量の中に強制発振項を導入し、この強制発振項の中心値
である粗調整項を、三元触媒の下流に配置した空燃比セ
ンサの出力に応じて積分制御する方法が提案されている
（特開平１−66441号公報）。
量の中に強制発振項を導入し、この強制発振項の中心値
である粗調整項を、三元触媒の下流に配置した空燃比セ
ンサの出力に応じて積分制御する方法が提案されている
（特開平１−66441号公報）。
しかしながらこの方法においては粗調整項は三元触媒
下流に設置された空燃比センサの出力に基づき積分制御
されるが、空燃比センサの応答速度が遅いため三元触媒
に入る排気ガスと三元触媒から出て行く排気ガス間の位
相のずれに起因して、理論空燃比への収束に誤差が生
じ、この結果エミッションが悪化することを避けること
ができない。
下流に設置された空燃比センサの出力に基づき積分制御
されるが、空燃比センサの応答速度が遅いため三元触媒
に入る排気ガスと三元触媒から出て行く排気ガス間の位
相のずれに起因して、理論空燃比への収束に誤差が生
じ、この結果エミッションが悪化することを避けること
ができない。
このため本出願人は、粗調整項による空燃比制御に加
えて、三元触媒の下流に配置した空燃比センサの反転周
期が予め定められた所定値以下となった場合は、空燃比
は理論空燃比に収束したものとして、粗調整項の積分制
御を禁止し、誤修正を防止することを提案している（特
願平１−50985号公報）。
えて、三元触媒の下流に配置した空燃比センサの反転周
期が予め定められた所定値以下となった場合は、空燃比
は理論空燃比に収束したものとして、粗調整項の積分制
御を禁止し、誤修正を防止することを提案している（特
願平１−50985号公報）。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながらこの方式において、三元触媒が劣化した
場合には三元触媒の酸素蓄積効果が減少し、排気ガスが
三元触媒で十分に浄化されずに排出されるため、三元触
媒上流に空燃比センサを設置した場合と同じく変動の大
きい排気ガスの空燃比を検出することとなるため、空燃
比センサの反転周期が短くなり、粗調整項の積分制御が
禁止される結果、空燃比補正量の中心値が理論空燃比相
当値から偏倚したままとなる。
場合には三元触媒の酸素蓄積効果が減少し、排気ガスが
三元触媒で十分に浄化されずに排出されるため、三元触
媒上流に空燃比センサを設置した場合と同じく変動の大
きい排気ガスの空燃比を検出することとなるため、空燃
比センサの反転周期が短くなり、粗調整項の積分制御が
禁止される結果、空燃比補正量の中心値が理論空燃比相
当値から偏倚したままとなる。
したがって本出願は上記問題点に鑑み、三元接触が劣
化した場合であっても、排気ガスの空燃比を理論空燃比
に制御することが可能な内燃機関の空燃比制御装置を提
案することを目的とする。
化した場合であっても、排気ガスの空燃比を理論空燃比
に制御することが可能な内燃機関の空燃比制御装置を提
案することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本出願に係る発明の構成を第１図に示す。
内燃機関の排気系に配置された三元触媒の下流に配置
され内燃機関の排気ガスの空燃比を検出する空燃比セン
サＡと、空燃比センサＡ出力を入力として出力反転時に
は比例制御演算を実行しまた出力反転でないときは積分
制御を実行することにより空燃比補正量の粗調整項を出
力する粗調整項演算手段Ｂと、粗調整項に基づいて内燃
機関の空燃比を調整する空燃比調整手段Ｃと、三元触媒
が劣化しているか否かを判定する三元触媒劣化判定手段
Ｄと、空燃比センサＡの出力の反転周期が予め設定され
た所定値以下であるか否かを判定する反転周期判定手段
Ｅと、空燃比センサ（Ａ）の出力のリッチ・リーンデュ
ーティ比を演算し、リッチ・リーンデューティ比が予め
設定された所定値であるか否かを判別するデューティ比
判定手段Ｆと、三元触媒劣化判定手段Ｄにより三元触媒
が劣化していないと判定されるときは反転周期判定手段
Ｅにより反転周期が前記予め設定された所定値以下であ
ると判定される場合に粗調整項演算手段Ｂの積分制御演
算の実行を禁止し三元触媒劣化判定手段Ｄにより三元触
媒が劣化していると判定される場合はデューティ比判定
手段Ｆによりデューティ比が予め設定された所定値とな
ったときに粗調整項演算手段Ｂによる積分制御を禁止す
る積分制御禁止手段（Ｇ）と、から構成される。
され内燃機関の排気ガスの空燃比を検出する空燃比セン
サＡと、空燃比センサＡ出力を入力として出力反転時に
は比例制御演算を実行しまた出力反転でないときは積分
制御を実行することにより空燃比補正量の粗調整項を出
力する粗調整項演算手段Ｂと、粗調整項に基づいて内燃
機関の空燃比を調整する空燃比調整手段Ｃと、三元触媒
が劣化しているか否かを判定する三元触媒劣化判定手段
Ｄと、空燃比センサＡの出力の反転周期が予め設定され
た所定値以下であるか否かを判定する反転周期判定手段
Ｅと、空燃比センサ（Ａ）の出力のリッチ・リーンデュ
ーティ比を演算し、リッチ・リーンデューティ比が予め
設定された所定値であるか否かを判別するデューティ比
判定手段Ｆと、三元触媒劣化判定手段Ｄにより三元触媒
が劣化していないと判定されるときは反転周期判定手段
Ｅにより反転周期が前記予め設定された所定値以下であ
ると判定される場合に粗調整項演算手段Ｂの積分制御演
算の実行を禁止し三元触媒劣化判定手段Ｄにより三元触
媒が劣化していると判定される場合はデューティ比判定
手段Ｆによりデューティ比が予め設定された所定値とな
ったときに粗調整項演算手段Ｂによる積分制御を禁止す
る積分制御禁止手段（Ｇ）と、から構成される。
［作 用］ このように構成された空燃比制御装置によれば、粗調
整項演算手段の積分制御は、三元触媒が劣化していない
ときには空燃比センサの出力の反転周期が予め設定され
た所定値以下となった場合に禁止され、三元触媒が劣化
しているときは空燃比センサの出力のリッチ・リーンデ
ューティ比が予め定められた所定値到達後に、粗調整項
演算手段の積分制御が禁止される。
整項演算手段の積分制御は、三元触媒が劣化していない
ときには空燃比センサの出力の反転周期が予め設定され
た所定値以下となった場合に禁止され、三元触媒が劣化
しているときは空燃比センサの出力のリッチ・リーンデ
ューティ比が予め定められた所定値到達後に、粗調整項
演算手段の積分制御が禁止される。
即ち粗調整項により空燃比制御の結果、空燃比が理論
空燃比に収束したか否かの判断を三元触媒が劣化してい
るか否かで切り替え、三元触媒が劣化していないと判定
される場合は空燃比センサの出力の反転周期が予め設定
された所定値以下となった場合に収束したものと判断
し、三元触媒が劣化していると判定される場合は空燃比
センサのリッチ・リーンデューティ比が予め設定された
所定値になった場合に収束したものと判断する。
空燃比に収束したか否かの判断を三元触媒が劣化してい
るか否かで切り替え、三元触媒が劣化していないと判定
される場合は空燃比センサの出力の反転周期が予め設定
された所定値以下となった場合に収束したものと判断
し、三元触媒が劣化していると判定される場合は空燃比
センサのリッチ・リーンデューティ比が予め設定された
所定値になった場合に収束したものと判断する。
［実施例］ 第２図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の１
つの実施例を示す図である。第２図において内燃機関１
の吸気通路２にはエアフローメータ３が設置されてい
る。エアフローメータ３は内燃機関が吸入する空気量を
計測するための機器であって吸入空気の体積流量に比例
した電気信号を出力する。この電気信号は制御回路10の
A/Dコンバータ101に供給される。
つの実施例を示す図である。第２図において内燃機関１
の吸気通路２にはエアフローメータ３が設置されてい
る。エアフローメータ３は内燃機関が吸入する空気量を
計測するための機器であって吸入空気の体積流量に比例
した電気信号を出力する。この電気信号は制御回路10の
A/Dコンバータ101に供給される。
ディストリビュータ４には、例えばクランク角度に換
算して720゜毎にパルス信号を出力するクランク角度セ
ンサ５およびクランク角度の換算して30゜毎にパルスを
出力するクランク角度センサ６が取り付けられている。
クランク角度センサのパルス出力は制御回路10の入出力
インターフェース102に供給される。
算して720゜毎にパルス信号を出力するクランク角度セ
ンサ５およびクランク角度の換算して30゜毎にパルスを
出力するクランク角度センサ６が取り付けられている。
クランク角度センサのパルス出力は制御回路10の入出力
インターフェース102に供給される。
さらに内燃機関の吸気通路２には、制御装置10からの
指令にしたがって、各気筒毎に燃料を供給するための燃
料噴射弁７が設けられている。
指令にしたがって、各気筒毎に燃料を供給するための燃
料噴射弁７が設けられている。
また内燃機関１のウォータジャケット８には、冷却水
の温度を検出する水温センサ９が設置され、この出力も
A/Dコンバータ101に供給される。
の温度を検出する水温センサ９が設置され、この出力も
A/Dコンバータ101に供給される。
排気マニホールド11より下流の排気系には、排気ガス
中のHC、CO、Noxを同時に浄化する三元触媒12が配置さ
れている。
中のHC、CO、Noxを同時に浄化する三元触媒12が配置さ
れている。
三元触媒の下流側の排気管13には空燃比センサ14が設
置され、排気ガス中の酸素濃度が理論空燃比に対してリ
ッチ側かリーン側かに応じて異なった電圧を出力し、A/
Dコンバータ101に供給される。
置され、排気ガス中の酸素濃度が理論空燃比に対してリ
ッチ側かリーン側かに応じて異なった電圧を出力し、A/
Dコンバータ101に供給される。
制御回路10は例えばマイクロコンピュータシステムで
構成され、A/Dコンバータ101、入出力インターフェース
102、CPU103、ROM104、RAM105、バックアップRAM106、
クロック発生回路107等を含む。
構成され、A/Dコンバータ101、入出力インターフェース
102、CPU103、ROM104、RAM105、バックアップRAM106、
クロック発生回路107等を含む。
また吸気通路２に設置されているスロットル弁15には
スロットル弁15が全開か否かを検出するためのアイドル
スイッチ16が設けられ、この出力は入出力インターフェ
ース102を介して制御装置10に入力される。
スロットル弁15が全開か否かを検出するためのアイドル
スイッチ16が設けられ、この出力は入出力インターフェ
ース102を介して制御装置10に入力される。
また制御回路10において、ダウンカウンタ108、フリ
ップフロップ109および駆動回路110は燃料噴射弁７を制
御するためのものである。
ップフロップ109および駆動回路110は燃料噴射弁７を制
御するためのものである。
即ち燃料噴射量演算ルーチンで燃料噴射量TAUが演算
されると、その演算結果がダウンカウンタ108に設定さ
れ同時にフリップ・フロップ109もセット状態とされ
る。この結果駆動回路110が燃料噴射弁７を付勢する。
ダウンカウンタ108はクロックパルス（図示せず）の計
数を開始しダウンカウンタ108の値が零となったときに
フリップフロップ109をリセットし駆動回路110は燃料噴
射弁の付勢を停止する。
されると、その演算結果がダウンカウンタ108に設定さ
れ同時にフリップ・フロップ109もセット状態とされ
る。この結果駆動回路110が燃料噴射弁７を付勢する。
ダウンカウンタ108はクロックパルス（図示せず）の計
数を開始しダウンカウンタ108の値が零となったときに
フリップフロップ109をリセットし駆動回路110は燃料噴
射弁の付勢を停止する。
即ち燃料噴射量演算ルーチンで演算された期間だけ燃
料噴射弁７が付勢され、演算結果TAUに応じた燃料が内
燃機関１の各気筒に供給される。
料噴射弁７が付勢され、演算結果TAUに応じた燃料が内
燃機関１の各気筒に供給される。
本発明に基づく、内燃機関の空燃比制御装置におい
て、空燃比センサの反転周期が規定値以下となった場合
の空燃比補正量の演算は以下のように行われる。
て、空燃比センサの反転周期が規定値以下となった場合
の空燃比補正量の演算は以下のように行われる。
第３図は空燃比センサの反転周期、空燃比補正量の制
御中心および理論空燃比相当値の関係を示す図であり、
横軸に時間、縦軸に空燃比センサの出力Voxおよび空燃
比補正量をとる。
御中心および理論空燃比相当値の関係を示す図であり、
横軸に時間、縦軸に空燃比センサの出力Voxおよび空燃
比補正量をとる。
そして第３図に示すように、空燃比センサの出力の反
転周期Ｔが予め設定された所定値以下となり粗調整項の
積分制御が禁止された時に、制御中心値が正しい理論空
燃比相当値となっていない場合には、空燃比センサの出
力の反転周期Ｔにおけるリッチ状態を維持している時間
CNTRの割合（以下デューティ比という）は50％近傍の所
定の値ではない。
転周期Ｔが予め設定された所定値以下となり粗調整項の
積分制御が禁止された時に、制御中心値が正しい理論空
燃比相当値となっていない場合には、空燃比センサの出
力の反転周期Ｔにおけるリッチ状態を維持している時間
CNTRの割合（以下デューティ比という）は50％近傍の所
定の値ではない。
即ち（ａ）に示すように粗調整項で定まる制御中心が
理論空燃比相当値よりも−δ偏倚している場合にはデュ
ーティ比は50％近傍の所定の値以下となり、逆に（ｂ）
に示すように制御中心が＋δ偏倚している場合にはデュ
ーティ比は50％近傍の所定の値以上となる。
理論空燃比相当値よりも−δ偏倚している場合にはデュ
ーティ比は50％近傍の所定の値以下となり、逆に（ｂ）
に示すように制御中心が＋δ偏倚している場合にはデュ
ーティ比は50％近傍の所定の値以上となる。
ところで、三元触媒が劣化していない場合には、三元
触媒の酸素蓄積効果により、即ち触媒内の酸素量の程度
によりデューティ比が50％近傍の所定の値でなくても、
排気ガス浄化の上で最適な制御中心は理論空燃比相当値
から（ａ），（ｂ）に示す如く偏倚するために、むし
ろ、積分制御を禁止した方が好ましい。
触媒の酸素蓄積効果により、即ち触媒内の酸素量の程度
によりデューティ比が50％近傍の所定の値でなくても、
排気ガス浄化の上で最適な制御中心は理論空燃比相当値
から（ａ），（ｂ）に示す如く偏倚するために、むし
ろ、積分制御を禁止した方が好ましい。
しかしながら、三元触媒が劣化している場合には、三
元触媒の酸素蓄積効果がもはや機能しなくなるため、制
御中心は排気ガス浄化の上で最適な理論空燃比相当値に
制御する必要がある。
元触媒の酸素蓄積効果がもはや機能しなくなるため、制
御中心は排気ガス浄化の上で最適な理論空燃比相当値に
制御する必要がある。
本発明においては、三元触媒が劣化していない場合に
は、空燃比センサの出力の反転周期が予め設定された周
期T0以下となると粗調整項積分制御を禁止するものの三
元触媒が劣化したと判定された場合には、空燃比センサ
の出力の反転周期Ｔが予め設定された周期T0以下の場合
であってもデューティ比が50％近傍の所定の値となるま
で粗調整項積分制御を機能させる。
は、空燃比センサの出力の反転周期が予め設定された周
期T0以下となると粗調整項積分制御を禁止するものの三
元触媒が劣化したと判定された場合には、空燃比センサ
の出力の反転周期Ｔが予め設定された周期T0以下の場合
であってもデューティ比が50％近傍の所定の値となるま
で粗調整項積分制御を機能させる。
第９図は本発明に係る空燃比制御方法をタイミング図
に示したものであり、横軸に時間、縦軸に空燃比センサ
14の出力Voxおよび粗調整項をとる。
に示したものであり、横軸に時間、縦軸に空燃比センサ
14の出力Voxおよび粗調整項をとる。
以下第９図を参照しつつ各ルーチンを説明する。
第４図はスキップ的粗調整項と空燃比センサの反転周
期デューティ比を演算するためのルーチンであって、例
えば64ms毎に実行される。
期デューティ比を演算するためのルーチンであって、例
えば64ms毎に実行される。
第４図においてステップ401で空燃比フィードバック
制御を行う条件が成立しているか否かが判定される。例
えば燃料カット中、燃料カット解除後所定時間内、三元
触媒過熱防止のための燃料増量中、出力増量中等の場合
はフラグXFBは“0"であり条件が成立していないものと
して、ステップ402で三元触媒が劣化したことを示すフ
ラグXT＆Ａ＝０にリセットしてこのルーチンを終了す
る。
制御を行う条件が成立しているか否かが判定される。例
えば燃料カット中、燃料カット解除後所定時間内、三元
触媒過熱防止のための燃料増量中、出力増量中等の場合
はフラグXFBは“0"であり条件が成立していないものと
して、ステップ402で三元触媒が劣化したことを示すフ
ラグXT＆Ａ＝０にリセットしてこのルーチンを終了す
る。
空燃比制御条件が成立する場合には、ステップ401で
肯定判定されステップ403に進む。ステップ403では、空
燃比センサ14の出力VoxをA/Dコンバータ101を介して入
力し、ステップ404で空燃比センサ14の出力Voxが理論空
燃比相当値VR（例えば0.45V）と比較する。空燃比セン
サ15の出力Voxが理論空燃比相当値VRより小であれば、
ステップ405に進み、空燃比フラグXOX＝０にリセットす
る。次にステップ406に進み、前回このルーチンを実行
したときの空燃比フラグXOXOが“1"であるかを判定す
る。
肯定判定されステップ403に進む。ステップ403では、空
燃比センサ14の出力VoxをA/Dコンバータ101を介して入
力し、ステップ404で空燃比センサ14の出力Voxが理論空
燃比相当値VR（例えば0.45V）と比較する。空燃比セン
サ15の出力Voxが理論空燃比相当値VRより小であれば、
ステップ405に進み、空燃比フラグXOX＝０にリセットす
る。次にステップ406に進み、前回このルーチンを実行
したときの空燃比フラグXOXOが“1"であるかを判定す
る。
ステップ406で否定判定された場合はリーン状態が継
続しているものとしてステップ407に進む。ステップ407
でリーン側であることを示すカウンタCNTLを１だけ増加
し、ステップ408に進む。ステップ408で空燃比センサの
出力Voxは最小値を記憶するための変数Vminと比較さ
れ、今回実行前に記憶されていた値よりも小であればス
テップ408で肯定判定されステップ409で変数Vminを更新
してこのルーチンの実行を終了する。
続しているものとしてステップ407に進む。ステップ407
でリーン側であることを示すカウンタCNTLを１だけ増加
し、ステップ408に進む。ステップ408で空燃比センサの
出力Voxは最小値を記憶するための変数Vminと比較さ
れ、今回実行前に記憶されていた値よりも小であればス
テップ408で肯定判定されステップ409で変数Vminを更新
してこのルーチンの実行を終了する。
リーン状態が続行すれば、カウンタCNTLが増加し、変
数Vminには空燃比センサの出力Voxの最小値が記憶され
ることとなる。
数Vminには空燃比センサの出力Voxの最小値が記憶され
ることとなる。
リーン状態が継続するならば第９図の時刻t1以前に示
すように第５図の積分的粗調整項により空燃比補正量が
増加する。この結果第９図の時刻t1で排気ガスの空燃比
がリッチ側に反転すると空燃比センサ14の出力Voxが理
論空燃比相当値VR以上となりステップ404で否定判定さ
れステップ417で空燃比フラグXOX＝１にセットされた後
ステップ418に進む。ステップ418では前回の空燃比フラ
グXOXOが判定されるが、リーンからリッチに反転した場
合にはステップ418で肯定判定されステップ419に進む。
ステップ419ではフラグXOXO＝１とし、ステップ420で第
９図時刻t1に示すように粗調整項AFcをステップ的にΔA
Fcs減少する。次にステップ421でカウンタCNTRとCNTLに
記憶されていた値を加算して、空燃比センサの出力がリ
ッチになってからリーンに反転し再びリッチになるまで
の周期Ｔを求め、ついでステップ422でその周期Ｔ中で
リッチ状態であった時間が占める割合をデューティ比DR
として演算しステップ423に進む。ステップ423でカウン
タCNTR＝０およびCNT＝０にリセットし、ついでステッ
プ424で空燃比センサの出力の振幅Ａ＝Vmax−Vminを演
算した後、ステップ425で最大値を記憶する変数Vmax＝
０にリセットしてステップ429に進む。
すように第５図の積分的粗調整項により空燃比補正量が
増加する。この結果第９図の時刻t1で排気ガスの空燃比
がリッチ側に反転すると空燃比センサ14の出力Voxが理
論空燃比相当値VR以上となりステップ404で否定判定さ
れステップ417で空燃比フラグXOX＝１にセットされた後
ステップ418に進む。ステップ418では前回の空燃比フラ
グXOXOが判定されるが、リーンからリッチに反転した場
合にはステップ418で肯定判定されステップ419に進む。
ステップ419ではフラグXOXO＝１とし、ステップ420で第
９図時刻t1に示すように粗調整項AFcをステップ的にΔA
Fcs減少する。次にステップ421でカウンタCNTRとCNTLに
記憶されていた値を加算して、空燃比センサの出力がリ
ッチになってからリーンに反転し再びリッチになるまで
の周期Ｔを求め、ついでステップ422でその周期Ｔ中で
リッチ状態であった時間が占める割合をデューティ比DR
として演算しステップ423に進む。ステップ423でカウン
タCNTR＝０およびCNT＝０にリセットし、ついでステッ
プ424で空燃比センサの出力の振幅Ａ＝Vmax−Vminを演
算した後、ステップ425で最大値を記憶する変数Vmax＝
０にリセットしてステップ429に進む。
ステップ429において内燃機関がアイドリング状態で
あることを示すフラグLLが判定され、アイドリング状態
であればステップ433に進みフラグXT＆Ａ＝０にリセッ
トしてこのルーチンの処理を終了する。
あることを示すフラグLLが判定され、アイドリング状態
であればステップ433に進みフラグXT＆Ａ＝０にリセッ
トしてこのルーチンの処理を終了する。
一方通常運転状態であればステップ429で否定判定さ
れ、ステップ430に進み、空燃比センサの反転周期Ｔが
予め設定された値T0と比較される。反転周期が規定値T0
よりも大であれば三元触媒はまだ劣化していないものと
見なしステップ430で否定判定され、ステップ433に進
む。逆に反転周期Ｔが規定値T0よりも小であればステッ
プ430で肯定判定され、ステップ431で空燃比センサの出
力の振幅Ａが予め設定された値A0と比較される。振幅Ａ
がA0よりも小であれば三元触媒はまだ劣化していないも
のと見なしてステップ431で否定判定され、ステップ433
に進む。逆に振幅ＡがA0よりも大であればステップ431
で肯定判定され、ステップ432で三元触媒が劣化したも
のと見なしてフラグXT＆Ａ＝１にセットする。
れ、ステップ430に進み、空燃比センサの反転周期Ｔが
予め設定された値T0と比較される。反転周期が規定値T0
よりも大であれば三元触媒はまだ劣化していないものと
見なしステップ430で否定判定され、ステップ433に進
む。逆に反転周期Ｔが規定値T0よりも小であればステッ
プ430で肯定判定され、ステップ431で空燃比センサの出
力の振幅Ａが予め設定された値A0と比較される。振幅Ａ
がA0よりも小であれば三元触媒はまだ劣化していないも
のと見なしてステップ431で否定判定され、ステップ433
に進む。逆に振幅ＡがA0よりも大であればステップ431
で肯定判定され、ステップ432で三元触媒が劣化したも
のと見なしてフラグXT＆Ａ＝１にセットする。
スキップ的に粗調整項AFcが減少してもリッチ状態を
継続する場合にはステップ401、403、404、417の処理を
経由してステップ418に進む。ステップ418においては、
前回このルーチンの演算時ステップ419において前回の
空燃比フラグXOXO＝１にセットされているため否定判定
されステップ426に進む。ステップ426ではリッチ状態の
継続時間をしめすカウンタCNTRが１増加され、空燃比セ
ンサの出力Voxの値がそれまでに記憶されている最大値V
maxと比較され、Vmaxよりも大であれば変数Vmaxを更新
する。
継続する場合にはステップ401、403、404、417の処理を
経由してステップ418に進む。ステップ418においては、
前回このルーチンの演算時ステップ419において前回の
空燃比フラグXOXO＝１にセットされているため否定判定
されステップ426に進む。ステップ426ではリッチ状態の
継続時間をしめすカウンタCNTRが１増加され、空燃比セ
ンサの出力Voxの値がそれまでに記憶されている最大値V
maxと比較され、Vmaxよりも大であれば変数Vmaxを更新
する。
リッチ状態が継続すれば第９図の時刻t1からt2に示す
ように第５図の積分的粗調整項により空燃比補正量が積
分的に減少する。この結果第９図の時刻t2に示すように
再びリーンに反転するとステップ404で肯定判定され
る。そして空燃比フラグXOX＝０にリセットしたのちス
テップ406で前回の空燃比フラグXOXOが判定される。リ
ーンからリッチへ反転した場合はステップ406で否定判
定され、ステップ410で前回の空燃比フラグXOXO＝０に
リセットし、ステップ411で第９図の時刻t2に示すよう
に粗調整項AFcをスキップ的にΔAFcs増量する。その後
ステップ412で反転周期Ｔ、ステップ413でデューティ比
DRを演算し、ステップ414でカウンタCNTLおよびCNTをリ
セット、ステップ415で空燃比センサの出力の振幅Ａを
演算、ステップ416で変数Vminをリセットした後ステッ
プ429に進む。
ように第５図の積分的粗調整項により空燃比補正量が積
分的に減少する。この結果第９図の時刻t2に示すように
再びリーンに反転するとステップ404で肯定判定され
る。そして空燃比フラグXOX＝０にリセットしたのちス
テップ406で前回の空燃比フラグXOXOが判定される。リ
ーンからリッチへ反転した場合はステップ406で否定判
定され、ステップ410で前回の空燃比フラグXOXO＝０に
リセットし、ステップ411で第９図の時刻t2に示すよう
に粗調整項AFcをスキップ的にΔAFcs増量する。その後
ステップ412で反転周期Ｔ、ステップ413でデューティ比
DRを演算し、ステップ414でカウンタCNTLおよびCNTをリ
セット、ステップ415で空燃比センサの出力の振幅Ａを
演算、ステップ416で変数Vminをリセットした後ステッ
プ429に進む。
次回演算実行時もリーン状態が継続していればステッ
プ406で否定判定され、ステップ407に進む。ステップ40
7以後の処理は前述した通りである。
プ406で否定判定され、ステップ407に進む。ステップ40
7以後の処理は前述した通りである。
第５図は粗調整項の積分項を演算するルーチンであ
り、例えば64msごとに実行される。
り、例えば64msごとに実行される。
ステップ501において第４図のステップ401と同様に空
燃比制御条件が成立しているか否かが判定され、否定判
定されればそのままこのルーチンを終了する。肯定判定
の場合にはステップ502でカウンタCNTの値が判定され
る。
燃比制御条件が成立しているか否かが判定され、否定判
定されればそのままこのルーチンを終了する。肯定判定
の場合にはステップ502でカウンタCNTの値が判定され
る。
この値が規定値KCNT以下の場合にはステップ503に進
みカウンタCNTは１だけ増加される。
みカウンタCNTは１だけ増加される。
リーン状態が続行してカウンタCNTが規定値KCNT以上
となれば、ステップ502で否定判定され、ステップ504に
進む。ステップ504においてカウンタCNTをリセットした
後、ステップ505で空燃比フラグXOXが判定される。空燃
比フラグXOX＝０の場合はステップ505で肯定判定され、
ステップ506で粗調整項AFcはΔAFciだけ増量される。
となれば、ステップ502で否定判定され、ステップ504に
進む。ステップ504においてカウンタCNTをリセットした
後、ステップ505で空燃比フラグXOXが判定される。空燃
比フラグXOX＝０の場合はステップ505で肯定判定され、
ステップ506で粗調整項AFcはΔAFciだけ増量される。
即ちカウンタCNTが規定値KCNTに到達する毎に粗調整
項AFcはΔAFciづつ積分的に増量されることとなる。
項AFcはΔAFciづつ積分的に増量されることとなる。
逆にステップ505で否定判定された場合は、ステップ5
07で粗調整項AFcは一定量ΔAFciだけ減量され、その後
カウンタCNTが規定値KCNTに到達する度にΔAFci減量さ
れる。この結果粗調整項AFcはカウンタCNTが規定値KCNT
に到達する毎に積分的に減量されることとなる。
07で粗調整項AFcは一定量ΔAFciだけ減量され、その後
カウンタCNTが規定値KCNTに到達する度にΔAFci減量さ
れる。この結果粗調整項AFcはカウンタCNTが規定値KCNT
に到達する毎に積分的に減量されることとなる。
空燃比センサの出力の反転周期が小となると、第４図
のステップ414および423でカウンタCNTが頻繁にリセッ
トされるようになるため、第５図のステップ502で否定
判定されることがなくなり、第９図の時刻t3以後に示す
ように粗調整項の積分制御は行われず、スキップ的粗調
整項のみで空燃比補正量の演算が実行される。
のステップ414および423でカウンタCNTが頻繁にリセッ
トされるようになるため、第５図のステップ502で否定
判定されることがなくなり、第９図の時刻t3以後に示す
ように粗調整項の積分制御は行われず、スキップ的粗調
整項のみで空燃比補正量の演算が実行される。
従って三元触媒が劣化した場合にはスキップ的粗調整
項の制御中心が正しく理論空燃比相当値となっているこ
とは必ずしも保証されない。
項の制御中心が正しく理論空燃比相当値となっているこ
とは必ずしも保証されない。
この課題を解決するため空燃比センサの出力のデュー
ティ比に着目してデューティ比50％となるまで粗調整項
AFcを調整する。
ティ比に着目してデューティ比50％となるまで粗調整項
AFcを調整する。
第６図はデューティ比制御を行うためのルーチンであ
って、例えば64ms毎に実行される。空燃比センサの出力
の反転周期Ｔが規定値T0以下となり、かつ振幅Ａが規定
値A0以上となると三元触媒が劣化したものと見なし第４
図のステップ432でフラグXT＆Ａ＝１にセットされ、第
９図の時刻t4以降に示すようにデューティ比制御が実行
される。
って、例えば64ms毎に実行される。空燃比センサの出力
の反転周期Ｔが規定値T0以下となり、かつ振幅Ａが規定
値A0以上となると三元触媒が劣化したものと見なし第４
図のステップ432でフラグXT＆Ａ＝１にセットされ、第
９図の時刻t4以降に示すようにデューティ比制御が実行
される。
即ちこの場合は第６図のステップ601で肯定判定され
ステップ602に進む。ステップ602でデューティ比が50％
より大であるか否かが判定される。否定判定された場合
は、ステップ604に進みデューティ比が50％未満である
か否かが判定され、肯定判定であれば第９図の時刻t4以
降に示すようにステップ605で粗調整項AFcはαだけ増加
する。
ステップ602に進む。ステップ602でデューティ比が50％
より大であるか否かが判定される。否定判定された場合
は、ステップ604に進みデューティ比が50％未満である
か否かが判定され、肯定判定であれば第９図の時刻t4以
降に示すようにステップ605で粗調整項AFcはαだけ増加
する。
そしてステップ604で否定判定されれば、デューティ
比が50％になったものとして粗調整項AFcの更新を中止
する。
比が50％になったものとして粗調整項AFcの更新を中止
する。
一方ステップ602で肯定判定された場合はステップ603
に進み粗調整項AFcをαだけ減量する。
に進み粗調整項AFcをαだけ減量する。
粗調整項の積分速度は過修正を防止するために比較的
小さな値に設定されるため、理論空燃比相当値からのず
れが大きい場合には修正動作に時間がかかることとな
る。
小さな値に設定されるため、理論空燃比相当値からのず
れが大きい場合には修正動作に時間がかかることとな
る。
この点を改善するため本空燃比制御装置においてもス
トレージ項を使用する。ストレージ項の演算方法につい
ては既に本出願人が例えば特願平１−297680や特願平２
−22141において提案しているものを使用することがで
きる。
トレージ項を使用する。ストレージ項の演算方法につい
ては既に本出願人が例えば特願平１−297680や特願平２
−22141において提案しているものを使用することがで
きる。
第７図および第８図にストレージ項を演算するための
ルーチンの１例を示す。
ルーチンの１例を示す。
第10図は最終的な燃料噴射量TAUを演算するためのル
ーチンであって、所定のクランク角度毎に実行される。
ーチンであって、所定のクランク角度毎に実行される。
ステップ1001でエアフローメタ３で検出された吸入空
気量Ｑおよびクランク角度センサ５、６から求められる
内燃機関回転数Neから第（１）式により基本噴射量TAUP
を演算する。
気量Ｑおよびクランク角度センサ５、６から求められる
内燃機関回転数Neから第（１）式により基本噴射量TAUP
を演算する。
TAUP＝β×Q/Ne （１） ただし β＝定数 次にステップ1002で第（２）式により最終の燃料噴射
量TAUが演算される。
量TAUが演算される。
TAU＝TAUP×（AFc＋AFCCRO＋γ）＋δ （２） ただし AFc＝粗調整項 AFCCRO＝ストレージ項 γ、δ＝定数 上述の実施例はマイクロコンピュータを使用したディ
ジタル回路により構成されているが、アナログ回路によ
り構成することも可能である。
ジタル回路により構成されているが、アナログ回路によ
り構成することも可能である。
［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、三元触媒が劣化し
た場合において、空燃比センサの出力の反転周期が短く
なり、粗調整項による積分的な空燃比補正がなされなく
なった後であっても、空燃比センサの出力のデューティ
比が50％近傍の所定の値となるように粗調整項を調整す
ることにより、制御中心を理論空燃比相当値に一致させ
ることが可能となり、三元触媒の浄化能力を最大限に発
揮させることができる。
た場合において、空燃比センサの出力の反転周期が短く
なり、粗調整項による積分的な空燃比補正がなされなく
なった後であっても、空燃比センサの出力のデューティ
比が50％近傍の所定の値となるように粗調整項を調整す
ることにより、制御中心を理論空燃比相当値に一致させ
ることが可能となり、三元触媒の浄化能力を最大限に発
揮させることができる。
第１図は本発明の基本構成を示す図、 第２図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の実施
例の構成を示す図、 第３図は空燃比センサの出力のデューティ比と粗調整項
の関係を示す図、 第４図、第５図、第６図、第７図、第８図および第10図
は第２図に示す空燃比制御装置の動作を説明するための
フローチャート、 第９図はフローチャートを補足説明するためのタイミン
グ図である。 図において、 Ａ……空燃比センサ、 Ｂ……粗調整項演算手段、 Ｃ……空燃比調整手段、 Ｄ……三元触媒劣化判定手段、 Ｅ……反転周期判定手段、 Ｆ……デューティ比判定手段、 Ｇ……積分制御禁止手段。
例の構成を示す図、 第３図は空燃比センサの出力のデューティ比と粗調整項
の関係を示す図、 第４図、第５図、第６図、第７図、第８図および第10図
は第２図に示す空燃比制御装置の動作を説明するための
フローチャート、 第９図はフローチャートを補足説明するためのタイミン
グ図である。 図において、 Ａ……空燃比センサ、 Ｂ……粗調整項演算手段、 Ｃ……空燃比調整手段、 Ｄ……三元触媒劣化判定手段、 Ｅ……反転周期判定手段、 Ｆ……デューティ比判定手段、 Ｇ……積分制御禁止手段。
Claims (1)
- 【請求項１】内燃機関の排気系に配置された三元触媒の
下流に配置され、該内燃機関の排気ガスの空燃比を検出
する空燃比センサ（Ａ）と、 該空燃比センサ（Ａ）出力を入力として出力反転時には
比例制御演算を実行し、また出力反転でないときは積分
制御を実行することにより空燃比補正量の粗調整項を出
力する粗調整項演算手段（Ｂ）と、 該粗調整項に基づいて前記内燃機関の空燃比を調整する
空燃比調整手段（Ｃ）と、からなる内燃機関の空燃比制
御装置において、 前記三元触媒が劣化しているか否かを判定する三元触媒
劣化判定手段（Ｄ）と、 該空燃比センサ（Ａ）の出力の反転周期が予め設定され
た所定値以下であるか否かを判定する反転周期判定手段
（Ｅ）と、 前記空燃比センサ（Ａ）の出力のリッチ・リーンデュー
ティ比を演算し、該リッチ・リーンデューティ比が予め
設定された所定値であるか否かを判別するデューティ比
判定手段（Ｆ）と、 前記三元触媒劣化判定手段（Ｄ）により前記三元触媒が
劣化していないと判定されるときは前記反転周期判定手
段（Ｅ）により反転周期が前記予め設定された所定値以
下であると判定される場合に前記粗調整項演算手段
（Ｂ）の積分制御演算の実行を禁止し、前記三元触媒劣
化判定手段（Ｄ）により前記三元触媒が劣化していると
判定される場合は前記デューティ比判定手段（Ｆ）によ
り前記デューティ比が前記予め設定された所定値となっ
たときに前記粗調整項演算手段（Ｂ）による積分制御を
禁止する積分制御禁止手段（Ｇ）と、を備えたことを特
徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2175416A JP2666528B2 (ja) | 1990-07-04 | 1990-07-04 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| US07/718,022 US5103640A (en) | 1990-07-04 | 1991-06-20 | Air-fuel ratio feedback control system having a single air-fuel ratio sensor downstream of a three-way catalyst converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2175416A JP2666528B2 (ja) | 1990-07-04 | 1990-07-04 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0463939A JPH0463939A (ja) | 1992-02-28 |
| JP2666528B2 true JP2666528B2 (ja) | 1997-10-22 |
Family
ID=15995718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2175416A Expired - Fee Related JP2666528B2 (ja) | 1990-07-04 | 1990-07-04 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5103640A (ja) |
| JP (1) | JP2666528B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH051600A (ja) * | 1991-06-26 | 1993-01-08 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| DE4128718C2 (de) * | 1991-08-29 | 2001-02-01 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zur Kraftstoffmengenregelung für einen Verbrennungsmotor mit Katalysator |
| CA2096382C (en) * | 1992-05-19 | 1998-05-05 | Ken Ogawa | Air-fuel ratio control system for internal combustion engines |
| US5622047A (en) * | 1992-07-03 | 1997-04-22 | Nippondenso Co., Ltd. | Method and apparatus for detecting saturation gas amount absorbed by catalytic converter |
| DE4441432A1 (de) * | 1994-11-22 | 1996-05-23 | Roth Technik Gmbh | Anordnung zur Überwachung der Funktionsfähigkeit von Katalysatoren und/oder Lambda-Sonden |
| DE102005024872A1 (de) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer Sauerstoffspeicherkapazität des Abgaskatalysators einer Brennkraftmaschine und Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer Dynamik-Zeitdauer für Abgassonden einer Brennkraftmaschine |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5319887A (en) * | 1976-08-08 | 1978-02-23 | Nippon Soken | Deterioration detecting apparatus for oxygen concentration detector |
| JPS56138437A (en) * | 1980-03-28 | 1981-10-29 | Nippon Denso Co Ltd | Air-fuel ratio controller |
| JPS5848745A (ja) * | 1981-09-07 | 1983-03-22 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気ガス浄化方法 |
| JPH0230935A (ja) * | 1988-04-25 | 1990-02-01 | Mazda Motor Corp | 自動変速機付車両用エンジンの制御装置 |
| US5052177A (en) * | 1989-03-03 | 1991-10-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Air-fuel ratio feedback control system having single air-fuel ratio sensor downstream of or within three-way catalyst converter |
| US5070693A (en) * | 1989-11-21 | 1991-12-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Air-fuel ratio feedback control system having single air-fuel ratio sensor downstream of or within three-way catalyst converter |
| JP2692319B2 (ja) * | 1989-12-29 | 1997-12-17 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
-
1990
- 1990-07-04 JP JP2175416A patent/JP2666528B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-06-20 US US07/718,022 patent/US5103640A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0463939A (ja) | 1992-02-28 |
| US5103640A (en) | 1992-04-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |