JP2694729B2 - 内燃エンジンの空燃比フィードバック制御方法 - Google Patents
内燃エンジンの空燃比フィードバック制御方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は内燃エンジンの空燃比フィードバック制御方
法に関し、特に排気ガス浄化装置の浄化効率を高めてエ
ンジンの排気浄化性能を向上させるようにした制御方法
に関する。 （従来の技術及びその問題点） 一般に内燃エンジンの排気浄化性能を向上させるた
め、エンジンに排気ガス浄化装置を装備し、エンジンか
ら排出される有害物質の排出量を低減させるようにして
いる。例えば排ガス浄化装置として三元触媒装置を用
い、排気ガス中のCO、HC及びNOxの三成分を同時に浄化
すべく、エンジンの排気系に配された排気濃度検出器の
出力値に応じて変化するフィードバック制御信号を用い
てエンジンに供給される混合気の空燃比を理論空燃比に
なるようにフィードバック制御している。 一方、三元触媒装置においてCO及びHC成分の浄化率は
混合気が理論混合比よりリーン側にあるときに、又、NO
x成分の浄化率はリッチ側にあるときに夫々増大する。
従って、排気ガス浄化装置の浄化効率向上のためには、
混合気の空燃比を浄化すべき有害物質の成分に応じて所
定（目標）空燃比に制御することが必要である。 斯かる課題を達成するための従来の制御方法として、
内燃エンジンの排気系に配された排気濃度検出器により
検出した排気濃度検出値と所定の基準値とを比較し、エ
ンジンに供給される混合気の空燃比を、排気濃度検出値
が前記所定の基準値に関してリッチ側からリーン側に又
はリーン側からリッチ側に変化したとき、前記空燃比を
第１の補正値により増減補正する比例制御、及び排気濃
度検出値が前記所定の基準値に関してリーン側又はリッ
チ側にあるとき、空燃比を夫々第２の補正値により所定
期間毎に増減補正する積分制御の少なくとも何れか一方
により目標空燃比にフィードバック制御する空燃比制御
方法が公知である（例えば、本出願人による特開昭58−
160528号公報）。 しかしながら、この従来の制御方法は高速走行時にお
ける空燃比の制御に改善の余地を残していた。即ち、こ
の従来の制御方法はエンジンの高負荷状態、特に加速時
における混合気のリッチ化に起因するCO及びHC成分の排
出量の増加を防止するために、リッチ方向へ補正する際
の前記第１の補正値を、エンジンの負荷が大きいときに
は小さい値に設定するように構成されているので、高速
走行時においてはエンジンの負荷が大、リッチ方向へ補
正する際の第１の補正値が小となることにより、混合気
の空燃比が全体としてリーン化し、これによりNOxの排
出量を抑制することが困難となる不具合がある。 （発明の目的） 本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたものであり、高負荷運転状態の加速時等におけるC
O、HC成分の排出量を抑制し、且つ高速・高負荷走行時
におけるNOx成分の排出量を低減できるようにした内燃
エンジンの空燃比フィードバック制御方法を提供するこ
とを目的とする。 （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、内燃エンジンの排
気系に配された排気濃度検出器により検出した排気濃度
検出値と所定の基準値とを比較し、エンジンに供給され
る混合気の空燃比を、排気濃度検出値が前記所定の基準
値に関してリッチ側からリーン側に又はリーン側からリ
ッチ側に変化したとき、前記空燃比を第１の補正値によ
り増減補正する比例制御、及び排気濃度検出値が前記所
定の基準値に関してリーン側又はリッチ側にあるとき、
空燃比を夫々第２の補正値により所定期間毎に増減補正
する積分制御の少なくとも何れか一方により目標空燃比
にフィードバック制御する内燃エンジンの空燃比フィー
ドバック制御方法において、リッチ方向へ補正する際の
前記第１の補正値及び前記第２の補正値の少なくとも一
方を、エンジンが高負荷側にあるほど小さな第１の値に
設定するとともに、エンジンの高負荷状態における所定
の定常運転時には前記第１の値より大きな第２の値に設
定するようにしたものである。 （実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 第１図は本発明の制御方法が適用される空燃比制御装
置を例示し、４気筒内燃エンジン１には吸気管２が接続
され、この吸気管２の途中には内部にスロットル弁３′
を配したスロットルボディ３が設けられている。スロッ
トル弁３′にはスロットル弁開度（θTH）センサ４が連
設されてスロットル弁３′の弁開度を電気的信号に変換
し電子コントロールユニット（以下「ECU」という）５
に送るようにされている。吸気管２のエンジン１とスロ
ットルボディ３間には、燃料調量装置（図示例では燃料
噴射弁（INJ）６）が設けられ、図示しない燃料ポンプ
に接続されると共に、ECU5に電気的に接続されており、
ECU5からの制御信号によって燃料噴射の開弁時間TOUTが
制御される。 一方、前記スロットルボディ３のスロットル弁３′の
直ぐ下流には吸気管内絶対圧（PBA）センサ８が設けら
れており、この絶対圧センサ８によって電気的信号に変
換された絶対圧信号は前記ECU5に送られる。 エンジン１本体にはエンジン水温（TW）センサ10が設
けられ、このセンサ10はサーミスタ等から成り、冷却水
が充満したエンジン気筒周壁内に装着されて、その検出
水温信号をECU5に供給する。 エンジン回転数（Ne）センサ11および気筒判別（CY
L）センサ12がエンジンの図示しないカム軸周囲又はク
ランク軸周囲に取り付けられており、前者11はエンジン
１のクランク軸の180°回転毎に所定のクランク角度位
置でパルス（以下「TDC信号パルス」という）を出力
し、後者12は特定の気筒の所定のクランク角度位置で信
号パルスを出力するものであり、これらの各信号パルス
はECU5に送られる。 エンジン１の排気管13には三元触媒14が配置され、排
気ガス中のHC,CO,NOx成分の浄化作用を行なう。この三
元触媒14の上流側には排気濃度検出器としてのO2センサ
15が排気管13に挿着され、このセンサ15は排気中の酸素
濃度を検出し、その検出値と所定の基準値Vrとの偏差信
号をECU5に供給する。即ち、O2センサ15は、その濃度検
出値が基準値Vrを上回るときリッチ信号を、下回るとき
リーン信号を夫々ECU5に出力する。両信号は夫々混合気
が理論混合比よりリッチ及びリーンであることを表わ
す。 ECU5は前記各種パラメータ信号に基づいて、TDC信号
パルスに同期して噴射弁６を開弁すべき燃料噴射時間T
OUTを次式によって算出する。 TOUT＝Ti×K1×KO2＋K2 …（１） ここに、Tiは燃料噴射弁６の基本燃料噴射時間を示
し、この基本噴射時間は例えば吸気管内絶対圧PBAとエ
ンジン回転数Neとに基づいてECU5内のメモリ装置から読
み出される。KO2は後に詳述する本発明に係るO2フィー
ドバック補正係数であり、K1及びK2は夫々各種エンジン
パラメータ信号に応じて演算される補正係数及び補正変
数であり、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジ
ン加速特性等の諸特性の最適化が図られるような所定値
に決定される。 ECU5は上述のようにして求めた燃料噴射時間TOUTに基
づいて燃料噴射弁６を開弁させる駆動信号を出力する。 第２図は、第１図のECU5内部の回路構成を示す図で、
エンジン回転数センサ11からの出力信号は波形整形回路
20で波形整形された後、TDC信号パルスとして中央処理
装置（以下「CPU」という）22に供給されると共に、Me
カウンタ24にも供給される。Meカウンタ24は、エンジン
回転数センサ11からの前回TDC信号パルスの入力時から
今回TDC信号パルスの入力時までの時間間隔を計数する
もので、その計数値Meはエンジン回転数Neの逆数に比例
する。Meカウンタ24は、この計数値Meをデータバス26を
介してCPU22に供給する。 一方、スロットル弁開度センサ４、絶対圧センサ８、
エンジン水温センサ10およびO2センサ15の出力信号は、
レベル修正回路28において所定電圧レベルにそれぞれ修
正された後、CPU22の指令に基づいて作動するマルチプ
レクサ30により順次A/Dコンバータ32に供給される。該A
/Dコンバータ32は、前述の各センサの出力信号をデジタ
ル信号に変換し、該デジタル信号をデータバス26を介し
てCPU22に供給する。 このCPU22は、さらに、データバス26を介してリード
オンリメモリ（以下「ROM」という）34、ランダムアク
セスメモリ（以下「RAM」という）36および駆動回路38
に接続されている。該ROM34は、CPU22で実行される制御
プログラム及び補正係数値等の諸データを記憶する。ま
た、該RAM36は、CPU22での演算結果等を一時的に記憶す
る。 そして、CPU22は、ROM34に記憶されている制御プログ
ラムに従って、前述の各センサの出力信号に応じた計数
値又は変数値をROM34から読み出し、前記算出式（１）
に基づき燃料噴射弁６の開弁時間TOUTを演算し、この演
算で得た値をデータバス26を介して駆動回路38に供給す
る。該駆動回路38は、算出された開弁時間TOUTにわたっ
て燃料噴射弁６を開弁させる制御信号を燃料噴射弁６に
供給する。 第３図はO2フィードバック補正係数KO2の算出サブル
ーチンのフローチャートを示す。本プログラムはTDC信
号パルスの発生毎に、これと同期して実行される。 先ずO2センサの活性化が完了しているか否かを判別す
る（ステップ301）。即ち、O2センサ15の内部抵抗検知
方式によってO2センサ15の出力電圧が活性化開始点Vx
（例えば0.6V）に至ったか否かを検知し、Vxに至ったと
き活性化されていると判定する。その答が否定（No）で
ある場合にはKO2を1.0に設定して（ステップ302）本プ
ログラムを終了し、肯定（Yes）の場合は、エンジン１
がオープンループ制御域（オープン域）で運転されてい
るか否かを判定する（ステップ303）。このオープンル
ープ制御域は、内燃エンジンの全負荷域、低回転数域、
高回転数域及び混合気リーン化域等である。 ステップ303の判別結果が肯定（Yes）であれば前記と
同様にKO2を1.0に設定して（ステップ302）本プログラ
ムを終了し、従来知られているように前式（１）の補正
係数値K1を運転状態に応じた値に設定し、これを適用し
てオープンループ制御を行なう。 一方、ステップ303の答が否定（No）のときにはエン
ジンの運転状態がフィードバック運転領域にあると判別
し、フィードバック制御を行なう。即ち、O2センサ15の
出力レベルが反転したか否かを判別し（ステップ30
4）、その答が肯定（Yes）の場合には比例制御（Ｐ項制
御）を行なうべくO2センサ15の出力レベルが低レベル
（リーン信号）であるか否かを判別し（ステップ30
5）、その答が肯定（Yes）であればステップ306に移行
して第２図のROM34に記憶されたNe−tPRテーブルより補
正値PRの前回適用時のエンジン回転数Neに応じた所定期
間tPR（第４図）を求める。この所定期間tPRは補正値PR
（第１の補正値）をO2センサ15の出力の変動周期の所定
数倍の周期で適用させるためのパラメータであり、本実
施例では補正値PRをO2センサ15の出力の変動周期Ｔの２
倍の周期で適用すべく所定期間tPRを例えば変動周期ｔ
の1.25倍の値に設定している。そして変動周期ｔはエン
ジン回転数Neが高くなるにつれて短くなるので、第４図
のように所定期間tPRをエンジン回転数Neが大きいほど
小さい値に設定し、全エンジン回転域に亘って補正値PR
の適用周期を一定（＝2T）に保つようにしている。所定
期間tPRは例えば第４図に示すように、エンジン回転数N
eが1000rpm未満では値tPR1に、1000rpm以上4000rpm未満
では値tPR2（＜tPR1）に、4000rpm以上の場合は値tPR3
（＜tPR2）に設定される。 ステップ306に続いて補正値PRの前回適用時から所定
期間tPRが経過したか否かを判別し（ステップ307）、そ
の答が肯定（Yes）ならば補正値PRを適用すべく、第５
図に示すPR算出サブルーチンよりエンジン回転数Ne及び
吸気管内絶対圧PBA等に応じた補正値PRを求める（ステ
ップ308）。 このPR算出サブルーチンでは、まず吸気管内絶対圧P
BAが第１の所定値PBAHWY（例えば310mmHg）より大きい
か否かを判別し（ステップ501）、その答が肯定（Yes）
のときにはエンジン回転数Neが所定回転数NeHWY（例え
ば2,200rpm）より大きいか否かを判別する（ステップ50
2）。その答が肯定（Yes）、即ちPBA＞PBAHWYかつNe＞N
eHWYが成立し、したがってエンジン１が高速・高負荷運
転状態あるときには、該運転状態に移行した後、所定時
間tHWY（例えば10秒）が経過したか否かを判別する（ス
テップ503）。その答が肯定（Yes）のときには補正値PR
を高速・高負荷用の補正値PRHWY（例えば0.7）に設定す
る（ステップ504）。 前記ステップ501、502、503のいずれかの答が否定（N
o）、即ちPBA≦PBAHWY又はNe≦NeHWYが成立し、若しく
は高速・高負荷運転状態への移行後、所定時間tHWAYが
経過していないときには、吸気管内絶対圧PBAが前記第
１の所定値PBAHWYより大なる第２の所定値PBAR（例えば
410mmHg）より大きいか否かを判別する（ステップ50
5）、その答えが否定（No）、即ちPBA≦PBARが成立し、
したがってエンジン１が低負荷状態にあるときには、補
正値PRを、前記高速・高負荷用の補正値PRHWYより小な
る低負荷用の補正値PR1（例えば0.6）に設定する（ステ
ップ506）、前記ステップ505の答が肯定（Yes）、即ちP
BA＞PBARが成立し、したがってエンジン１が高負荷状態
にあるときには、補正値PRを前記低負荷用の補正値PR1
より小なる高負荷用の補正値PR2（例えば0.5）に設定す
る（ステップ507）。 第３図に戻り、前回ループ時のO2フィードバック補正
係数KO2に前記ステップ308で求めた補正値Pi（PRHWY、P
R1又はPR2）を加算し（ステップ310）、本プログラムを
終了する。 一方、前記ステップ307の答が否定（No）即ち補正値P
Rの前回適用時から所定期間tPRが経過していないと判別
されたならば、ステップ309に移行してROM34に記憶され
たNe−Ｐテーブルからエンジン回転数Neに応じた補正値
Ｐ（第１の補正値）を求め、次の前記ステップ310を実
行し、前回ループ時のKO2値に補正値Pi（＝Ｐ）を加算
して本プログラムを終了する。 前記ステップ305の答が否定（No）、即ちO2センサ15
の出力レベルが高レベル（リッチ信号）ならばステップ
311に移行して前述のNe−Ｐテーブルよりエンジン回転
数Neに応じた補正値Ｐを求め、次いで前回ループ時のK
O2値から斯く求めた補正値Ｐを減算して（ステップ31
2）本プログラムを終了する。 以上のように、第１の補正値は、O2センサ15の出力レ
ベルがリッチ側からリーン側へ反転した場合、即ち空燃
比をリッチ方向へ制御する場合、所定の周期に該当する
ときには補正値PRが適用され、これ以外のとき及び空燃
比をリーン方向へ制御する場合には補正値Ｐが適用され
る。また、前述したように、エンジン１が高負荷運転状
態にあるときは、低負荷運転状態にあるときと比較し
て、補正値PRがより小さな値（PR2＜PR1）に設定される
ことにより、混合気の空燃比が全体としてリーン側にシ
フトするように制御されるので、高負荷運転状態の加速
時における混合気のリッチ化を防止でき、したがってCO
及びHC成分の排出量を抑制することができる。 更に、エンジン１が高速・高負荷運転状態を継続する
場合には、補正値PRが最大値（＝PRHWY）に設定される
ことにより、混合気の空燃比が全体としてリッチ側へシ
フトするように制御されるので、この場合の混合気のリ
ーン化を防止でき、したがってNOx成分の排出量を低減
することができる。 上記空燃比のシフト量は、補正値PR、Ｐの大きさ及び
補正値PRの適用周期を適宜設定することにより、所要の
値に制御される。 前記ステップ304の答が否定（No）である場合、即ちO
2センサ15の出力レベルが同一に持続されている場合に
は積分制御（Ｉ項制御）を行なう。即ち、先ずステップ
305と同様に、O2センサの出力レベルが低レベルである
か否かを判別し（ステップ313）、その答が肯定（Yes）
の場合には前回時のカウント数NILに１を加算してTDC信
号のパルス数をカウントし（ステップ314）、そのカウ
ント数NILが所定値NIに達したか否かを判別する（ステ
ップ315）。その答が否定（No）のときにはKO2を前回ル
ープ時の値に維持し（ステップ316）、肯定（Yes）のと
きにはKO2に所定値Δｋ（第２の補正値）を加算する
（ステップ317）。次にそれまでカウントしたパルス数N
ILを０にセットして（ステップ318）本プログラムを終
了し、NILがNIに達する毎にKO2に所定値Δｋを加算する
ようにする。 他方、前記ステップ313で答が否定（No）であった場
合には、TDC信号のパルス数をカウントし（ステップ31
9）、そのカウント数NIが所定値NIに達したか否かを判
別する（ステップ320）。その答が否定（No）の場合に
はKO2の値を前回ループ時の値に維持し（ステップ32
1）、肯定（Yes）の場合にはKO2から所定値Δｋを減算
し（ステップ322）、前記カウントしたパルス数NIHを０
にリセットして（ステップ323）本プログラムを終了
し、上述と同様にNIHがNIに達する毎にKO2から所定値Δ
ｋを減算するようにする。 なお、本実施例においては、エンジンの負荷状態に応
じた補正値の設定を第１の補正値について適用している
が、本発明はこれに限らず、第１の補正値に代えて、又
はこれとともに第２の補正値に対して適用してもよい。
即ち、リッチ方向へ補正する際の第２の補正を小さな値
に設定すれば、その分だけ空燃比がリーン側に長い時間
留まることになり、混合気は全体としてリーン側にシフ
トされるとともに、大きな値に設定すれば上記と逆の作
用により混合気は全体としてリッチ側にシフトされるの
で、第１の補正値に適用した実施例の場合と同様の効果
を得ることができる。 （発明の効果） 以上詳述したように本発明の内燃エンジンの空燃比フ
ィードバック制御方法によれば、リッチ方向へ補正する
際の前記第１の補正値及び前記第２の補正値の少なくと
も一方を、エンジンが高負荷側にあるほど小さな第１の
値に設定するものであるので、高負荷運転状態の加速時
等における混合気のリッチ化防止により、このときのCO
及びHC成分の排出量を抑制できるとともに、エンジンの
高負荷状態における所定の定常運転時には前記第１の値
より大きな第２の値に設定するものであるので、高速・
高負荷走行時における混合気のリーン化の防止により、
このときのNOx成分の排出量を低減できるという効果を
奏する。
法に関し、特に排気ガス浄化装置の浄化効率を高めてエ
ンジンの排気浄化性能を向上させるようにした制御方法
に関する。 （従来の技術及びその問題点） 一般に内燃エンジンの排気浄化性能を向上させるた
め、エンジンに排気ガス浄化装置を装備し、エンジンか
ら排出される有害物質の排出量を低減させるようにして
いる。例えば排ガス浄化装置として三元触媒装置を用
い、排気ガス中のCO、HC及びNOxの三成分を同時に浄化
すべく、エンジンの排気系に配された排気濃度検出器の
出力値に応じて変化するフィードバック制御信号を用い
てエンジンに供給される混合気の空燃比を理論空燃比に
なるようにフィードバック制御している。 一方、三元触媒装置においてCO及びHC成分の浄化率は
混合気が理論混合比よりリーン側にあるときに、又、NO
x成分の浄化率はリッチ側にあるときに夫々増大する。
従って、排気ガス浄化装置の浄化効率向上のためには、
混合気の空燃比を浄化すべき有害物質の成分に応じて所
定（目標）空燃比に制御することが必要である。 斯かる課題を達成するための従来の制御方法として、
内燃エンジンの排気系に配された排気濃度検出器により
検出した排気濃度検出値と所定の基準値とを比較し、エ
ンジンに供給される混合気の空燃比を、排気濃度検出値
が前記所定の基準値に関してリッチ側からリーン側に又
はリーン側からリッチ側に変化したとき、前記空燃比を
第１の補正値により増減補正する比例制御、及び排気濃
度検出値が前記所定の基準値に関してリーン側又はリッ
チ側にあるとき、空燃比を夫々第２の補正値により所定
期間毎に増減補正する積分制御の少なくとも何れか一方
により目標空燃比にフィードバック制御する空燃比制御
方法が公知である（例えば、本出願人による特開昭58−
160528号公報）。 しかしながら、この従来の制御方法は高速走行時にお
ける空燃比の制御に改善の余地を残していた。即ち、こ
の従来の制御方法はエンジンの高負荷状態、特に加速時
における混合気のリッチ化に起因するCO及びHC成分の排
出量の増加を防止するために、リッチ方向へ補正する際
の前記第１の補正値を、エンジンの負荷が大きいときに
は小さい値に設定するように構成されているので、高速
走行時においてはエンジンの負荷が大、リッチ方向へ補
正する際の第１の補正値が小となることにより、混合気
の空燃比が全体としてリーン化し、これによりNOxの排
出量を抑制することが困難となる不具合がある。 （発明の目的） 本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたものであり、高負荷運転状態の加速時等におけるC
O、HC成分の排出量を抑制し、且つ高速・高負荷走行時
におけるNOx成分の排出量を低減できるようにした内燃
エンジンの空燃比フィードバック制御方法を提供するこ
とを目的とする。 （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、内燃エンジンの排
気系に配された排気濃度検出器により検出した排気濃度
検出値と所定の基準値とを比較し、エンジンに供給され
る混合気の空燃比を、排気濃度検出値が前記所定の基準
値に関してリッチ側からリーン側に又はリーン側からリ
ッチ側に変化したとき、前記空燃比を第１の補正値によ
り増減補正する比例制御、及び排気濃度検出値が前記所
定の基準値に関してリーン側又はリッチ側にあるとき、
空燃比を夫々第２の補正値により所定期間毎に増減補正
する積分制御の少なくとも何れか一方により目標空燃比
にフィードバック制御する内燃エンジンの空燃比フィー
ドバック制御方法において、リッチ方向へ補正する際の
前記第１の補正値及び前記第２の補正値の少なくとも一
方を、エンジンが高負荷側にあるほど小さな第１の値に
設定するとともに、エンジンの高負荷状態における所定
の定常運転時には前記第１の値より大きな第２の値に設
定するようにしたものである。 （実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 第１図は本発明の制御方法が適用される空燃比制御装
置を例示し、４気筒内燃エンジン１には吸気管２が接続
され、この吸気管２の途中には内部にスロットル弁３′
を配したスロットルボディ３が設けられている。スロッ
トル弁３′にはスロットル弁開度（θTH）センサ４が連
設されてスロットル弁３′の弁開度を電気的信号に変換
し電子コントロールユニット（以下「ECU」という）５
に送るようにされている。吸気管２のエンジン１とスロ
ットルボディ３間には、燃料調量装置（図示例では燃料
噴射弁（INJ）６）が設けられ、図示しない燃料ポンプ
に接続されると共に、ECU5に電気的に接続されており、
ECU5からの制御信号によって燃料噴射の開弁時間TOUTが
制御される。 一方、前記スロットルボディ３のスロットル弁３′の
直ぐ下流には吸気管内絶対圧（PBA）センサ８が設けら
れており、この絶対圧センサ８によって電気的信号に変
換された絶対圧信号は前記ECU5に送られる。 エンジン１本体にはエンジン水温（TW）センサ10が設
けられ、このセンサ10はサーミスタ等から成り、冷却水
が充満したエンジン気筒周壁内に装着されて、その検出
水温信号をECU5に供給する。 エンジン回転数（Ne）センサ11および気筒判別（CY
L）センサ12がエンジンの図示しないカム軸周囲又はク
ランク軸周囲に取り付けられており、前者11はエンジン
１のクランク軸の180°回転毎に所定のクランク角度位
置でパルス（以下「TDC信号パルス」という）を出力
し、後者12は特定の気筒の所定のクランク角度位置で信
号パルスを出力するものであり、これらの各信号パルス
はECU5に送られる。 エンジン１の排気管13には三元触媒14が配置され、排
気ガス中のHC,CO,NOx成分の浄化作用を行なう。この三
元触媒14の上流側には排気濃度検出器としてのO2センサ
15が排気管13に挿着され、このセンサ15は排気中の酸素
濃度を検出し、その検出値と所定の基準値Vrとの偏差信
号をECU5に供給する。即ち、O2センサ15は、その濃度検
出値が基準値Vrを上回るときリッチ信号を、下回るとき
リーン信号を夫々ECU5に出力する。両信号は夫々混合気
が理論混合比よりリッチ及びリーンであることを表わ
す。 ECU5は前記各種パラメータ信号に基づいて、TDC信号
パルスに同期して噴射弁６を開弁すべき燃料噴射時間T
OUTを次式によって算出する。 TOUT＝Ti×K1×KO2＋K2 …（１） ここに、Tiは燃料噴射弁６の基本燃料噴射時間を示
し、この基本噴射時間は例えば吸気管内絶対圧PBAとエ
ンジン回転数Neとに基づいてECU5内のメモリ装置から読
み出される。KO2は後に詳述する本発明に係るO2フィー
ドバック補正係数であり、K1及びK2は夫々各種エンジン
パラメータ信号に応じて演算される補正係数及び補正変
数であり、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジ
ン加速特性等の諸特性の最適化が図られるような所定値
に決定される。 ECU5は上述のようにして求めた燃料噴射時間TOUTに基
づいて燃料噴射弁６を開弁させる駆動信号を出力する。 第２図は、第１図のECU5内部の回路構成を示す図で、
エンジン回転数センサ11からの出力信号は波形整形回路
20で波形整形された後、TDC信号パルスとして中央処理
装置（以下「CPU」という）22に供給されると共に、Me
カウンタ24にも供給される。Meカウンタ24は、エンジン
回転数センサ11からの前回TDC信号パルスの入力時から
今回TDC信号パルスの入力時までの時間間隔を計数する
もので、その計数値Meはエンジン回転数Neの逆数に比例
する。Meカウンタ24は、この計数値Meをデータバス26を
介してCPU22に供給する。 一方、スロットル弁開度センサ４、絶対圧センサ８、
エンジン水温センサ10およびO2センサ15の出力信号は、
レベル修正回路28において所定電圧レベルにそれぞれ修
正された後、CPU22の指令に基づいて作動するマルチプ
レクサ30により順次A/Dコンバータ32に供給される。該A
/Dコンバータ32は、前述の各センサの出力信号をデジタ
ル信号に変換し、該デジタル信号をデータバス26を介し
てCPU22に供給する。 このCPU22は、さらに、データバス26を介してリード
オンリメモリ（以下「ROM」という）34、ランダムアク
セスメモリ（以下「RAM」という）36および駆動回路38
に接続されている。該ROM34は、CPU22で実行される制御
プログラム及び補正係数値等の諸データを記憶する。ま
た、該RAM36は、CPU22での演算結果等を一時的に記憶す
る。 そして、CPU22は、ROM34に記憶されている制御プログ
ラムに従って、前述の各センサの出力信号に応じた計数
値又は変数値をROM34から読み出し、前記算出式（１）
に基づき燃料噴射弁６の開弁時間TOUTを演算し、この演
算で得た値をデータバス26を介して駆動回路38に供給す
る。該駆動回路38は、算出された開弁時間TOUTにわたっ
て燃料噴射弁６を開弁させる制御信号を燃料噴射弁６に
供給する。 第３図はO2フィードバック補正係数KO2の算出サブル
ーチンのフローチャートを示す。本プログラムはTDC信
号パルスの発生毎に、これと同期して実行される。 先ずO2センサの活性化が完了しているか否かを判別す
る（ステップ301）。即ち、O2センサ15の内部抵抗検知
方式によってO2センサ15の出力電圧が活性化開始点Vx
（例えば0.6V）に至ったか否かを検知し、Vxに至ったと
き活性化されていると判定する。その答が否定（No）で
ある場合にはKO2を1.0に設定して（ステップ302）本プ
ログラムを終了し、肯定（Yes）の場合は、エンジン１
がオープンループ制御域（オープン域）で運転されてい
るか否かを判定する（ステップ303）。このオープンル
ープ制御域は、内燃エンジンの全負荷域、低回転数域、
高回転数域及び混合気リーン化域等である。 ステップ303の判別結果が肯定（Yes）であれば前記と
同様にKO2を1.0に設定して（ステップ302）本プログラ
ムを終了し、従来知られているように前式（１）の補正
係数値K1を運転状態に応じた値に設定し、これを適用し
てオープンループ制御を行なう。 一方、ステップ303の答が否定（No）のときにはエン
ジンの運転状態がフィードバック運転領域にあると判別
し、フィードバック制御を行なう。即ち、O2センサ15の
出力レベルが反転したか否かを判別し（ステップ30
4）、その答が肯定（Yes）の場合には比例制御（Ｐ項制
御）を行なうべくO2センサ15の出力レベルが低レベル
（リーン信号）であるか否かを判別し（ステップ30
5）、その答が肯定（Yes）であればステップ306に移行
して第２図のROM34に記憶されたNe−tPRテーブルより補
正値PRの前回適用時のエンジン回転数Neに応じた所定期
間tPR（第４図）を求める。この所定期間tPRは補正値PR
（第１の補正値）をO2センサ15の出力の変動周期の所定
数倍の周期で適用させるためのパラメータであり、本実
施例では補正値PRをO2センサ15の出力の変動周期Ｔの２
倍の周期で適用すべく所定期間tPRを例えば変動周期ｔ
の1.25倍の値に設定している。そして変動周期ｔはエン
ジン回転数Neが高くなるにつれて短くなるので、第４図
のように所定期間tPRをエンジン回転数Neが大きいほど
小さい値に設定し、全エンジン回転域に亘って補正値PR
の適用周期を一定（＝2T）に保つようにしている。所定
期間tPRは例えば第４図に示すように、エンジン回転数N
eが1000rpm未満では値tPR1に、1000rpm以上4000rpm未満
では値tPR2（＜tPR1）に、4000rpm以上の場合は値tPR3
（＜tPR2）に設定される。 ステップ306に続いて補正値PRの前回適用時から所定
期間tPRが経過したか否かを判別し（ステップ307）、そ
の答が肯定（Yes）ならば補正値PRを適用すべく、第５
図に示すPR算出サブルーチンよりエンジン回転数Ne及び
吸気管内絶対圧PBA等に応じた補正値PRを求める（ステ
ップ308）。 このPR算出サブルーチンでは、まず吸気管内絶対圧P
BAが第１の所定値PBAHWY（例えば310mmHg）より大きい
か否かを判別し（ステップ501）、その答が肯定（Yes）
のときにはエンジン回転数Neが所定回転数NeHWY（例え
ば2,200rpm）より大きいか否かを判別する（ステップ50
2）。その答が肯定（Yes）、即ちPBA＞PBAHWYかつNe＞N
eHWYが成立し、したがってエンジン１が高速・高負荷運
転状態あるときには、該運転状態に移行した後、所定時
間tHWY（例えば10秒）が経過したか否かを判別する（ス
テップ503）。その答が肯定（Yes）のときには補正値PR
を高速・高負荷用の補正値PRHWY（例えば0.7）に設定す
る（ステップ504）。 前記ステップ501、502、503のいずれかの答が否定（N
o）、即ちPBA≦PBAHWY又はNe≦NeHWYが成立し、若しく
は高速・高負荷運転状態への移行後、所定時間tHWAYが
経過していないときには、吸気管内絶対圧PBAが前記第
１の所定値PBAHWYより大なる第２の所定値PBAR（例えば
410mmHg）より大きいか否かを判別する（ステップ50
5）、その答えが否定（No）、即ちPBA≦PBARが成立し、
したがってエンジン１が低負荷状態にあるときには、補
正値PRを、前記高速・高負荷用の補正値PRHWYより小な
る低負荷用の補正値PR1（例えば0.6）に設定する（ステ
ップ506）、前記ステップ505の答が肯定（Yes）、即ちP
BA＞PBARが成立し、したがってエンジン１が高負荷状態
にあるときには、補正値PRを前記低負荷用の補正値PR1
より小なる高負荷用の補正値PR2（例えば0.5）に設定す
る（ステップ507）。 第３図に戻り、前回ループ時のO2フィードバック補正
係数KO2に前記ステップ308で求めた補正値Pi（PRHWY、P
R1又はPR2）を加算し（ステップ310）、本プログラムを
終了する。 一方、前記ステップ307の答が否定（No）即ち補正値P
Rの前回適用時から所定期間tPRが経過していないと判別
されたならば、ステップ309に移行してROM34に記憶され
たNe−Ｐテーブルからエンジン回転数Neに応じた補正値
Ｐ（第１の補正値）を求め、次の前記ステップ310を実
行し、前回ループ時のKO2値に補正値Pi（＝Ｐ）を加算
して本プログラムを終了する。 前記ステップ305の答が否定（No）、即ちO2センサ15
の出力レベルが高レベル（リッチ信号）ならばステップ
311に移行して前述のNe−Ｐテーブルよりエンジン回転
数Neに応じた補正値Ｐを求め、次いで前回ループ時のK
O2値から斯く求めた補正値Ｐを減算して（ステップ31
2）本プログラムを終了する。 以上のように、第１の補正値は、O2センサ15の出力レ
ベルがリッチ側からリーン側へ反転した場合、即ち空燃
比をリッチ方向へ制御する場合、所定の周期に該当する
ときには補正値PRが適用され、これ以外のとき及び空燃
比をリーン方向へ制御する場合には補正値Ｐが適用され
る。また、前述したように、エンジン１が高負荷運転状
態にあるときは、低負荷運転状態にあるときと比較し
て、補正値PRがより小さな値（PR2＜PR1）に設定される
ことにより、混合気の空燃比が全体としてリーン側にシ
フトするように制御されるので、高負荷運転状態の加速
時における混合気のリッチ化を防止でき、したがってCO
及びHC成分の排出量を抑制することができる。 更に、エンジン１が高速・高負荷運転状態を継続する
場合には、補正値PRが最大値（＝PRHWY）に設定される
ことにより、混合気の空燃比が全体としてリッチ側へシ
フトするように制御されるので、この場合の混合気のリ
ーン化を防止でき、したがってNOx成分の排出量を低減
することができる。 上記空燃比のシフト量は、補正値PR、Ｐの大きさ及び
補正値PRの適用周期を適宜設定することにより、所要の
値に制御される。 前記ステップ304の答が否定（No）である場合、即ちO
2センサ15の出力レベルが同一に持続されている場合に
は積分制御（Ｉ項制御）を行なう。即ち、先ずステップ
305と同様に、O2センサの出力レベルが低レベルである
か否かを判別し（ステップ313）、その答が肯定（Yes）
の場合には前回時のカウント数NILに１を加算してTDC信
号のパルス数をカウントし（ステップ314）、そのカウ
ント数NILが所定値NIに達したか否かを判別する（ステ
ップ315）。その答が否定（No）のときにはKO2を前回ル
ープ時の値に維持し（ステップ316）、肯定（Yes）のと
きにはKO2に所定値Δｋ（第２の補正値）を加算する
（ステップ317）。次にそれまでカウントしたパルス数N
ILを０にセットして（ステップ318）本プログラムを終
了し、NILがNIに達する毎にKO2に所定値Δｋを加算する
ようにする。 他方、前記ステップ313で答が否定（No）であった場
合には、TDC信号のパルス数をカウントし（ステップ31
9）、そのカウント数NIが所定値NIに達したか否かを判
別する（ステップ320）。その答が否定（No）の場合に
はKO2の値を前回ループ時の値に維持し（ステップ32
1）、肯定（Yes）の場合にはKO2から所定値Δｋを減算
し（ステップ322）、前記カウントしたパルス数NIHを０
にリセットして（ステップ323）本プログラムを終了
し、上述と同様にNIHがNIに達する毎にKO2から所定値Δ
ｋを減算するようにする。 なお、本実施例においては、エンジンの負荷状態に応
じた補正値の設定を第１の補正値について適用している
が、本発明はこれに限らず、第１の補正値に代えて、又
はこれとともに第２の補正値に対して適用してもよい。
即ち、リッチ方向へ補正する際の第２の補正を小さな値
に設定すれば、その分だけ空燃比がリーン側に長い時間
留まることになり、混合気は全体としてリーン側にシフ
トされるとともに、大きな値に設定すれば上記と逆の作
用により混合気は全体としてリッチ側にシフトされるの
で、第１の補正値に適用した実施例の場合と同様の効果
を得ることができる。 （発明の効果） 以上詳述したように本発明の内燃エンジンの空燃比フ
ィードバック制御方法によれば、リッチ方向へ補正する
際の前記第１の補正値及び前記第２の補正値の少なくと
も一方を、エンジンが高負荷側にあるほど小さな第１の
値に設定するものであるので、高負荷運転状態の加速時
等における混合気のリッチ化防止により、このときのCO
及びHC成分の排出量を抑制できるとともに、エンジンの
高負荷状態における所定の定常運転時には前記第１の値
より大きな第２の値に設定するものであるので、高速・
高負荷走行時における混合気のリーン化の防止により、
このときのNOx成分の排出量を低減できるという効果を
奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の制御方法が適用される空燃比制御装置
を例示する全体構成図、第２図は第１図の電子コントロ
ールユニットを示すブロック回路図、第３図はO2フィー
ドバック補正係数KO2の算出サブルーチンのフローチャ
ート、第４図は所定期間tPRの設定例を示すグラフ、第
５図は第３図のステップ308で実行される補正値PRの算
出サブルーチンのフローチャートである。 １……内燃エンジン、５……電子コントロールユニット
（ECU）、８……吸気管内絶対圧センサ、13……排気
管、15……O2センサ（排気濃度検出器）。
を例示する全体構成図、第２図は第１図の電子コントロ
ールユニットを示すブロック回路図、第３図はO2フィー
ドバック補正係数KO2の算出サブルーチンのフローチャ
ート、第４図は所定期間tPRの設定例を示すグラフ、第
５図は第３図のステップ308で実行される補正値PRの算
出サブルーチンのフローチャートである。 １……内燃エンジン、５……電子コントロールユニット
（ECU）、８……吸気管内絶対圧センサ、13……排気
管、15……O2センサ（排気濃度検出器）。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．内燃エンジンの排気系に配された排気濃度検出器に
より検出した排気濃度検出値と所定の基準値とを比較
し、エンジンに供給される混合気の空燃比を、排気濃度
検出値が前記所定の基準値に関してリッチ側からリーン
側に又はリーン側からリッチ側に変化したとき、前記空
燃比を第１の補正値により増減補正する比例制御、及び
排気濃度検出値が前記所定の基準値に関してリーン側又
はリッチ側にあるとき、空燃比を夫々第２の補正値によ
り所定期間毎に増減補正する積分制御の少なくとも何れ
か一方により目標空燃比にフィードバック制御する内燃
エンジンの空燃比フィードバック制御方法において、リ
ッチ方向へ補正する際の前記第１の補正値及び前記第２
の補正値の少なくとも一方を、エンジンが高負荷側にあ
るほど小さな第１の値に設定するとともに、エンジンの
高負荷状態における所定の定常運転時には前記第１の値
より大きな第２の値に設定することを特徴とする内燃エ
ンジンの空燃比フィードバック制御方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62078337A JP2694729B2 (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | 内燃エンジンの空燃比フィードバック制御方法 |
| US07/164,796 US4858581A (en) | 1987-03-31 | 1988-03-07 | Air-fuel ratio feedback control method for internal combustion engines |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62078337A JP2694729B2 (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | 内燃エンジンの空燃比フィードバック制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP2694729B2 true JP2694729B2 (ja) | 1997-12-24 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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1987
- 1987-03-31 JP JP62078337A patent/JP2694729B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1988
- 1988-03-07 US US07/164,796 patent/US4858581A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63246432A (ja) | 1988-10-13 |
| US4858581A (en) | 1989-08-22 |
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