JP2722805B2 - 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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- JP2722805B2 JP2722805B2 JP27684690A JP27684690A JP2722805B2 JP 2722805 B2 JP2722805 B2 JP 2722805B2 JP 27684690 A JP27684690 A JP 27684690A JP 27684690 A JP27684690 A JP 27684690A JP 2722805 B2 JP2722805 B2 JP 2722805B2
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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 この発明は、触媒コンバータの上流側と下流側とに配
設した空燃比センサの出力に基づいて空燃比をフィード
バック制御するようにした内燃機関の空燃比制御装置に
関する。
設した空燃比センサの出力に基づいて空燃比をフィード
バック制御するようにした内燃機関の空燃比制御装置に
関する。
従来の技術 内燃機関の触媒コンバータの上流側および下流側にそ
れぞれ空燃比センサ例えばO2センサを配設し、上流側O2
センサの出力信号を主にして空燃比フィードバック制御
を実行するとともに、下流側O2センサの出力信号に基づ
いて、上流側O2センサによる空燃比フィードバック制御
の全体的な空燃比の片寄りを学習補正するようにした空
燃比制御装置が従来から知られている(例えば特開昭63
−205441号公報等参照)。
れぞれ空燃比センサ例えばO2センサを配設し、上流側O2
センサの出力信号を主にして空燃比フィードバック制御
を実行するとともに、下流側O2センサの出力信号に基づ
いて、上流側O2センサによる空燃比フィードバック制御
の全体的な空燃比の片寄りを学習補正するようにした空
燃比制御装置が従来から知られている(例えば特開昭63
−205441号公報等参照)。
すなわち、空燃比フィードバック制御の実行中には、
主に上流側O2センサの出力信号に基づいて例えば疑似的
な比例積分制御によりフィードバック補正係数αが演算
され、このフィードバック補正係数αを基本燃料噴射量
Tpに乗じることで、空燃比のクローズドループ制御がな
される。従って、実際の空燃比は1〜2Hz程度の周期で
リッチ,リーンの反転を繰り返すことになる。これに対
し、触媒コンバータの下流側では、触媒のO2ストレージ
能力により残存酸素濃度の変動が非常に緩やかなものと
なるので、下流側O2センサの出力信号としては、上流側
O2センサに比べて変動幅が小さく、かつ周期が長くな
る。つまり非常に緩く変化する形となる。
主に上流側O2センサの出力信号に基づいて例えば疑似的
な比例積分制御によりフィードバック補正係数αが演算
され、このフィードバック補正係数αを基本燃料噴射量
Tpに乗じることで、空燃比のクローズドループ制御がな
される。従って、実際の空燃比は1〜2Hz程度の周期で
リッチ,リーンの反転を繰り返すことになる。これに対
し、触媒コンバータの下流側では、触媒のO2ストレージ
能力により残存酸素濃度の変動が非常に緩やかなものと
なるので、下流側O2センサの出力信号としては、上流側
O2センサに比べて変動幅が小さく、かつ周期が長くな
る。つまり非常に緩く変化する形となる。
そして、上流側O2センサを用いた空燃比フィードバッ
ク制御による空燃比が経年変化等により全体としてリー
ン側に片寄っていれば、下流側O2センサの出力信号はリ
ーン側で連続したものとなり、また空燃比がリッチ側に
片寄っていればリッチ側で連続したものとなる。従っ
て、この空燃比の全体的な片寄りの傾向に応じて、例え
ば各運転領域毎に学習値PHOSを割り付けておき、リッチ
→リーン反転時およびリーン→リッチ反転時に与えられ
るフィードバック補正係数αの比例分PL,PR(第4図参
照)を上記学習値PHOSにより補正することで、上述した
経年変化等を補償することができる。
ク制御による空燃比が経年変化等により全体としてリー
ン側に片寄っていれば、下流側O2センサの出力信号はリ
ーン側で連続したものとなり、また空燃比がリッチ側に
片寄っていればリッチ側で連続したものとなる。従っ
て、この空燃比の全体的な片寄りの傾向に応じて、例え
ば各運転領域毎に学習値PHOSを割り付けておき、リッチ
→リーン反転時およびリーン→リッチ反転時に与えられ
るフィードバック補正係数αの比例分PL,PR(第4図参
照)を上記学習値PHOSにより補正することで、上述した
経年変化等を補償することができる。
一方、内燃機関の排気浄化の手段として排気系に2次
空気を導入することは従来から広く知られているが、上
記のような空燃比制御装置と組み合わせる場合には、主
にアイドル時において2次空気導入を行い、この2次空
気導入の間は、フィードバック補正係数αをα≒1の固
定値に保っていわゆるオープンループ制御を行わせるの
が一般的である。また、2次空気の導入位置としては、
当然のことながら触媒コンバータよりも上流側となる。
尚、上記のようにオープンループ制御となっている間
は、下流側O2センサを用いた学習補正は勿論停止され
る。
空気を導入することは従来から広く知られているが、上
記のような空燃比制御装置と組み合わせる場合には、主
にアイドル時において2次空気導入を行い、この2次空
気導入の間は、フィードバック補正係数αをα≒1の固
定値に保っていわゆるオープンループ制御を行わせるの
が一般的である。また、2次空気の導入位置としては、
当然のことながら触媒コンバータよりも上流側となる。
尚、上記のようにオープンループ制御となっている間
は、下流側O2センサを用いた学習補正は勿論停止され
る。
発明が解決しようとする課題 上記のように触媒コンバータの上流側および下流側に
O2センサ(空燃比センサ)を備え、かつアイドル時に2
次空気導入を行う構成においては、アイドル運転をある
程度の期間継続して行うと、触媒コンバータ上流で供給
される2次空気の影響により、下流側O2センサの出力は
第7図(ロ)に示すように連続したリーン状態となる。
また、この過剰な酸素は、触媒の有するO2ストレージ能
力により触媒に蓄積される。
O2センサ(空燃比センサ)を備え、かつアイドル時に2
次空気導入を行う構成においては、アイドル運転をある
程度の期間継続して行うと、触媒コンバータ上流で供給
される2次空気の影響により、下流側O2センサの出力は
第7図(ロ)に示すように連続したリーン状態となる。
また、この過剰な酸素は、触媒の有するO2ストレージ能
力により触媒に蓄積される。
従って、次にこのアイドル状態から第7図(イ)のよ
うに発進すると、実際の空燃比がリッチ傾向になったと
しても、触媒に蓄積されていた酸素が放出され続けるた
め、下流側O2センサの出力は、第7図の(ロ)のよう
に、しばらくリーン状態のままとなる。そのため、下流
側O2センサの出力に基づいて学習補正が行われると、学
習値PHOSは第7図の(ハ)のようにリッチ側へ補正すべ
く増加し続け、空燃比を過度にリッチ化させようとす
る。従って、発進後の空燃比の集束性が悪化し、排気浄
化性能や運転性が一時的に悪くなる虞れがあった。
うに発進すると、実際の空燃比がリッチ傾向になったと
しても、触媒に蓄積されていた酸素が放出され続けるた
め、下流側O2センサの出力は、第7図の(ロ)のよう
に、しばらくリーン状態のままとなる。そのため、下流
側O2センサの出力に基づいて学習補正が行われると、学
習値PHOSは第7図の(ハ)のようにリッチ側へ補正すべ
く増加し続け、空燃比を過度にリッチ化させようとす
る。従って、発進後の空燃比の集束性が悪化し、排気浄
化性能や運転性が一時的に悪くなる虞れがあった。
課題を解決するための手段 そこで、この発明は、2次空気が導入されるアイドル
時には、下流側空燃比センサの出力が理論空燃比相当と
なるように、該下流側空燃比センサによってフィードバ
ック制御を行うようにした。すなわち、この発明に係る
内燃機関の空燃比制御装置は、第1図に示すように、排
気通路に介装された触媒コンバータの上流側に配設さ
れ、かつ理論空燃比を境に出力が急変する特性の上流側
空燃比センサ1と、同じく理論空燃比を境に出力が急変
する特性を有し、かつ触媒コンバータの下流側に配設さ
れた下流側空燃比センサ2と、内燃機関の運転条件に応
じて基本燃料噴射量を設定する基本燃料噴射量設定手段
3と、内燃機関のアイドル状態を検出するアイドル判定
手段9と、所定のフィードバック制御条件成立時に上流
側空燃比センサ1の出力に基づいてフィードバック補正
係数を設定する通常時補正係数設定手段4と、この通常
時のフィードバック制御中に下流側空燃比センサ2の出
力に基づいて上記フィードバック補正係数を学習補正す
る学習補正手段5と、上記アイドル判定手段9によりア
イドル状態に移行したことを検出したときに、上記上流
側空燃比センサ1の出力に基づいて上記フィードバック
補正係数の平均値を算出する補正係数平均値算出手段10
と、この平均値の算出後に排気通路に2次空気の導入を
行う2次空気制御手段6と、この2次空気の導入開始後
に、上記平均値を初期値として、上記下流側空燃比セン
サ2の出力に基づき、該センサ2の出力が理論空燃比相
当となるようにフィードバック補正係数を設定するアイ
ドル時補正係数設定手段7と、上記フィードバック補正
係数を用いて上記基本燃料噴射量を補正する燃料噴射量
補正手段8とを備えたことを特徴としている。
時には、下流側空燃比センサの出力が理論空燃比相当と
なるように、該下流側空燃比センサによってフィードバ
ック制御を行うようにした。すなわち、この発明に係る
内燃機関の空燃比制御装置は、第1図に示すように、排
気通路に介装された触媒コンバータの上流側に配設さ
れ、かつ理論空燃比を境に出力が急変する特性の上流側
空燃比センサ1と、同じく理論空燃比を境に出力が急変
する特性を有し、かつ触媒コンバータの下流側に配設さ
れた下流側空燃比センサ2と、内燃機関の運転条件に応
じて基本燃料噴射量を設定する基本燃料噴射量設定手段
3と、内燃機関のアイドル状態を検出するアイドル判定
手段9と、所定のフィードバック制御条件成立時に上流
側空燃比センサ1の出力に基づいてフィードバック補正
係数を設定する通常時補正係数設定手段4と、この通常
時のフィードバック制御中に下流側空燃比センサ2の出
力に基づいて上記フィードバック補正係数を学習補正す
る学習補正手段5と、上記アイドル判定手段9によりア
イドル状態に移行したことを検出したときに、上記上流
側空燃比センサ1の出力に基づいて上記フィードバック
補正係数の平均値を算出する補正係数平均値算出手段10
と、この平均値の算出後に排気通路に2次空気の導入を
行う2次空気制御手段6と、この2次空気の導入開始後
に、上記平均値を初期値として、上記下流側空燃比セン
サ2の出力に基づき、該センサ2の出力が理論空燃比相
当となるようにフィードバック補正係数を設定するアイ
ドル時補正係数設定手段7と、上記フィードバック補正
係数を用いて上記基本燃料噴射量を補正する燃料噴射量
補正手段8とを備えたことを特徴としている。
作用 所定のフィードバック制御条件が成立している場合に
は、上流側空燃比センサ1の出力に基づいてフィードバ
ック補正係数が設定され、燃料噴射量が補正される。ま
た、このとき下流側空燃比センサ2の出力は、経年変化
等による空燃比の全体的な片寄りを補償するように学習
補正のために用いられる。
は、上流側空燃比センサ1の出力に基づいてフィードバ
ック補正係数が設定され、燃料噴射量が補正される。ま
た、このとき下流側空燃比センサ2の出力は、経年変化
等による空燃比の全体的な片寄りを補償するように学習
補正のために用いられる。
一方、機関アイドル時には、アイドル判定手段9がア
イドル状態に移行したことを検出すると、2次空気の導
入に先立って、まず補正係数平均値算出手段10によっ
て、そのときのフィードバック補正係数の平均値が求め
られる。この平均値を求めた後に、2次空気の導入が開
始され、かつ、上流側空燃比センサ1によるフィードバ
ック制御が停止される。そして、これに代えて、下流側
空燃比センサ2の出力に基づき、該センサの出力が理論
空燃比相当となるようにフィードバック制御が実行され
る。このとき、この下流側空燃比センサ2によるフィー
ドバック制御は、上記平均値をフィードバック補正係数
の初期値として開始される。
イドル状態に移行したことを検出すると、2次空気の導
入に先立って、まず補正係数平均値算出手段10によっ
て、そのときのフィードバック補正係数の平均値が求め
られる。この平均値を求めた後に、2次空気の導入が開
始され、かつ、上流側空燃比センサ1によるフィードバ
ック制御が停止される。そして、これに代えて、下流側
空燃比センサ2の出力に基づき、該センサの出力が理論
空燃比相当となるようにフィードバック制御が実行され
る。このとき、この下流側空燃比センサ2によるフィー
ドバック制御は、上記平均値をフィードバック補正係数
の初期値として開始される。
従って、アイドル運転中に触媒コンバータに過剰酸素
が蓄積されることがなく、次に発進した際には、発進直
後から下流側空燃比センサ2において正確な出力が得ら
れる。
が蓄積されることがなく、次に発進した際には、発進直
後から下流側空燃比センサ2において正確な出力が得ら
れる。
特に、上記のように、アイドル判定後に、2次空気の
導入に先立って、排気組成に対して応答性の良い上流側
空燃比センサ1の出力に基いて、フィードバック補正係
数の平均値を求め、これを、2次空気導入開始後のフィ
ードバック補正係数の初期値とすることにより、2次空
気導入開始とともに下流側空燃比センサ2によるフィー
ドバック制御に移行した際に、直ちに適切なフィードバ
ック補正係数による燃料噴射量制御を実現できる。つま
り、触媒下流においては、空燃比の変化周期が長いの
で、理論空燃比を境に出力が急変する特性のいわゆるO
N,OFF型の下流側空燃比センサ2では、排気組成の変化
に対し出力変化が非常に緩慢に現れることになるが、本
発明では、上記のように初期値を定めることにより、直
ちに適切な制御を開始することができる。
導入に先立って、排気組成に対して応答性の良い上流側
空燃比センサ1の出力に基いて、フィードバック補正係
数の平均値を求め、これを、2次空気導入開始後のフィ
ードバック補正係数の初期値とすることにより、2次空
気導入開始とともに下流側空燃比センサ2によるフィー
ドバック制御に移行した際に、直ちに適切なフィードバ
ック補正係数による燃料噴射量制御を実現できる。つま
り、触媒下流においては、空燃比の変化周期が長いの
で、理論空燃比を境に出力が急変する特性のいわゆるO
N,OFF型の下流側空燃比センサ2では、排気組成の変化
に対し出力変化が非常に緩慢に現れることになるが、本
発明では、上記のように初期値を定めることにより、直
ちに適切な制御を開始することができる。
実施例 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。
明する。
第2図はこの発明の一実施例の機械的構成を示す構成
説明図であって、11は内燃機関、12はその吸気通路、13
は排気通路を示している。上記吸気通路12には、各吸気
ポートへ向けて燃料を供給する燃料噴射弁14が気筒毎に
配設されているとともに、スロットル弁15が介装されて
おり、その上流側に、吸入空気量を検出する例えば熱線
式のエアフロメータ16が配設されている。
説明図であって、11は内燃機関、12はその吸気通路、13
は排気通路を示している。上記吸気通路12には、各吸気
ポートへ向けて燃料を供給する燃料噴射弁14が気筒毎に
配設されているとともに、スロットル弁15が介装されて
おり、その上流側に、吸入空気量を検出する例えば熱線
式のエアフロメータ16が配設されている。
上記排気通路13には、三元触媒を用いた触媒コンバー
タ17が介装されているとともに、該触媒コンバータ17よ
りも上流位置に上流側O2センサ18が、下流位置に下流側
O2センサ19がそれぞれ配設されている。この空燃比セン
サとしてのO2センサ18,19は、排気中の残存酸素濃度に
応じた起電力を発生するもので、特に、理論空燃比を境
に起電力が急変し、理論空燃比より過濃側(リッチ側)
で高レベル(約1V程度)に、希薄側(リーン側)で低レ
ベル(約100mV程度)になる。
タ17が介装されているとともに、該触媒コンバータ17よ
りも上流位置に上流側O2センサ18が、下流位置に下流側
O2センサ19がそれぞれ配設されている。この空燃比セン
サとしてのO2センサ18,19は、排気中の残存酸素濃度に
応じた起電力を発生するもので、特に、理論空燃比を境
に起電力が急変し、理論空燃比より過濃側(リッチ側)
で高レベル(約1V程度)に、希薄側(リーン側)で低レ
ベル(約100mV程度)になる。
また上記排気通路13の触媒コンバータ17上流側に、2
次空気通路20の先端が接続されている。この2次空気通
路20は、2次空気導入用の空気ポンプ21を備えていると
ともに、その通路中に、2次空気の導入,停止を制御す
るための2次空気制御弁22が介装されている。尚、排気
脈動が十分大きく得られる場合には、リード弁等を介し
て圧力差により2次空気の導入を行い、上記空気ポンプ
21を省略することも可能である。
次空気通路20の先端が接続されている。この2次空気通
路20は、2次空気導入用の空気ポンプ21を備えていると
ともに、その通路中に、2次空気の導入,停止を制御す
るための2次空気制御弁22が介装されている。尚、排気
脈動が十分大きく得られる場合には、リード弁等を介し
て圧力差により2次空気の導入を行い、上記空気ポンプ
21を省略することも可能である。
また、23は内燃機関の冷却水温を検出する水温セン
サ、25は機関回転数を検出する回転数センサ、詳しくは
所定クランク角毎にパルス信号を発するクランク角セン
サ、25は機関アイドル状態の判定のためにスロットル弁
15の開度に応じた出力を発するスロットル開度センサを
それぞれ示している。
サ、25は機関回転数を検出する回転数センサ、詳しくは
所定クランク角毎にパルス信号を発するクランク角セン
サ、25は機関アイドル状態の判定のためにスロットル弁
15の開度に応じた出力を発するスロットル開度センサを
それぞれ示している。
上述した各種センサの検出信号が入力されるコントロ
ールユニット26は、所謂マイクロコンピュータシステム
を用いたもので、O2センサ18,19の出力信号に基づく燃
料噴射弁14の噴射量制御つまりフィードバック制御方式
による空燃比制御や、2次空気制御弁22を介した2次空
気制御等、内燃機関の種々の制御を実行するようになっ
ている。
ールユニット26は、所謂マイクロコンピュータシステム
を用いたもので、O2センサ18,19の出力信号に基づく燃
料噴射弁14の噴射量制御つまりフィードバック制御方式
による空燃比制御や、2次空気制御弁22を介した2次空
気制御等、内燃機関の種々の制御を実行するようになっ
ている。
次に上記実施例における制御の内容について説明す
る。
る。
先ず、通常の運転条件下における空燃比フィードバッ
ク制御の概略を説明する。この通常時の空燃比フィード
バック制御は、主に上流側O2センサ18の出力に基づいて
行われるもので、先ずエアフロメータ16が検出した吸入
空気量Qとクランク角センサ24が検出した機関回転数N
とからTp=Q/Nとして基本パルス幅Tp(基本燃料噴射
量)を演算する。そして、これに種々の増量補正やフィ
ードバック補正を加えて燃料噴射弁14の実際の駆動パル
ス幅Ti(燃料噴射量)を決定するのであり、具体的には
次式によってパルス幅Tiが求められる。
ク制御の概略を説明する。この通常時の空燃比フィード
バック制御は、主に上流側O2センサ18の出力に基づいて
行われるもので、先ずエアフロメータ16が検出した吸入
空気量Qとクランク角センサ24が検出した機関回転数N
とからTp=Q/Nとして基本パルス幅Tp(基本燃料噴射
量)を演算する。そして、これに種々の増量補正やフィ
ードバック補正を加えて燃料噴射弁14の実際の駆動パル
ス幅Ti(燃料噴射量)を決定するのであり、具体的には
次式によってパルス幅Tiが求められる。
Ti=Tp×CO×α+Ts ここでCOは各種増量補正係数であり、例えば水温に応
じた水温増量補正、高速高負荷時の空燃比補正などから
なる。Tsは、燃料噴射弁14の無効時間を補償するように
バッテリ電圧に応じて付加される電圧補正係数である。
じた水温増量補正、高速高負荷時の空燃比補正などから
なる。Tsは、燃料噴射弁14の無効時間を補償するように
バッテリ電圧に応じて付加される電圧補正係数である。
また、αは主に上流側O2センサ18の検出信号に基づい
て演算されるフィードバック補正係数である。すなわ
ち、上流側O2センサ18の出力信号を所定のスライスレベ
ル(理論空燃比に相当する)と比較し、かつそのリーン
側およびリッチ側への反転に基づく疑似的な比例積分制
御によって求められる値で、1以上であればリッチ側
へ、1以下であればリーン側へ空燃比が制御される。
て演算されるフィードバック補正係数である。すなわ
ち、上流側O2センサ18の出力信号を所定のスライスレベ
ル(理論空燃比に相当する)と比較し、かつそのリーン
側およびリッチ側への反転に基づく疑似的な比例積分制
御によって求められる値で、1以上であればリッチ側
へ、1以下であればリーン側へ空燃比が制御される。
第4図の(a)は、上流側O2センサ18の出力信号の一
例を示し、(b)はこれに対応するフィードバック補正
係数αの変化を示している。上記フィードバック補正係
数αは、上述したように疑似的な比例積分制御により求
められるもので、上流側O2センサ18の出力が所定のスラ
イスレベルS/Lを横切ってリッチ側からリーン側へ反転
すると、補正係数αには一定の比例分PLが加算され、か
つ所定の積分定数ILによる傾きで積分分が徐々に加算さ
れて行く。このフィードバック補正係数αは、前述した
ように基本燃料噴射量Tpに乗じられるので、実際の空燃
比は徐々に濃化する。そして、次に上流側O2センサ18の
出力がリーン側からリッチ側へ反転すると、補正係数α
から一定の比例分PRが減算され、かつ所定の積分定数IR
による傾きで積分分が徐々に減算されて行く。このよう
な作用の繰り返しによって、実際の空燃比は、1〜2Hz
程度の周期で変化しつつ略理論空燃比近傍に維持され
る。
例を示し、(b)はこれに対応するフィードバック補正
係数αの変化を示している。上記フィードバック補正係
数αは、上述したように疑似的な比例積分制御により求
められるもので、上流側O2センサ18の出力が所定のスラ
イスレベルS/Lを横切ってリッチ側からリーン側へ反転
すると、補正係数αには一定の比例分PLが加算され、か
つ所定の積分定数ILによる傾きで積分分が徐々に加算さ
れて行く。このフィードバック補正係数αは、前述した
ように基本燃料噴射量Tpに乗じられるので、実際の空燃
比は徐々に濃化する。そして、次に上流側O2センサ18の
出力がリーン側からリッチ側へ反転すると、補正係数α
から一定の比例分PRが減算され、かつ所定の積分定数IR
による傾きで積分分が徐々に減算されて行く。このよう
な作用の繰り返しによって、実際の空燃比は、1〜2Hz
程度の周期で変化しつつ略理論空燃比近傍に維持され
る。
尚、何らかの燃料増量を行う必要がある低水温時や高
速高負荷時、あるいは減速中のフューエルカット時等の
非フィードバック制御条件時には上記フィードバック補
正係数αが1にクランクされ、実質的にオープンループ
制御となる。
速高負荷時、あるいは減速中のフューエルカット時等の
非フィードバック制御条件時には上記フィードバック補
正係数αが1にクランクされ、実質的にオープンループ
制御となる。
一方、そのような通常の空燃比フィードバック制御中
には、下流側O2センサ19の出力信号が、上流側O2センサ
18によるフィードバック制御の全体的な片寄りの学習補
正のために用いられる。
には、下流側O2センサ19の出力信号が、上流側O2センサ
18によるフィードバック制御の全体的な片寄りの学習補
正のために用いられる。
すなわち、上流側O2センサ18によるフィードバック制
御の結果、実際の空燃比が理論空燃比を中心として周期
変化していれば、下流側O2センサ19の出力信号は緩やか
にリッチ,リーンの反転を繰り返す形となるが、上流側
O2センサ18の経年変化等により空燃比が全体としてリッ
チ傾向にあれば、下流側O2センサ19の出力信号はリッチ
側で連続したものとなる。また空燃比が全体としてリー
ン傾向にあれば、下流側O2センサ19の出力信号はリーン
側で連続したものとなる。従って、この空燃比の全体的
な片寄りの傾向に応じて、各運転領域に予め学習値PHOS
を割り付けておき、リッチ→リーン反転時の比例分PLお
よびリーン→リッチ反転時の比例分PRを、それぞれ PL=PL+PHOS PR=PR−PHOS として補正するのである。詳しくは、機関回転数Nと負
荷(例えば基本燃料噴射量Tp)をパラメータとして運転
領域を複数個(n個)の区画に分け、それぞれの区画に
対応する学習PHOS1〜PHOSnが、車載バッテリにバックア
ップされた読み書き可能なメモリ内に記憶されている。
そして、この学習値の中でそのときの運転条件に対応す
る値が読み出され、これによって上述のように比例分
PL,PRの補正がなされるのである。
御の結果、実際の空燃比が理論空燃比を中心として周期
変化していれば、下流側O2センサ19の出力信号は緩やか
にリッチ,リーンの反転を繰り返す形となるが、上流側
O2センサ18の経年変化等により空燃比が全体としてリッ
チ傾向にあれば、下流側O2センサ19の出力信号はリッチ
側で連続したものとなる。また空燃比が全体としてリー
ン傾向にあれば、下流側O2センサ19の出力信号はリーン
側で連続したものとなる。従って、この空燃比の全体的
な片寄りの傾向に応じて、各運転領域に予め学習値PHOS
を割り付けておき、リッチ→リーン反転時の比例分PLお
よびリーン→リッチ反転時の比例分PRを、それぞれ PL=PL+PHOS PR=PR−PHOS として補正するのである。詳しくは、機関回転数Nと負
荷(例えば基本燃料噴射量Tp)をパラメータとして運転
領域を複数個(n個)の区画に分け、それぞれの区画に
対応する学習PHOS1〜PHOSnが、車載バッテリにバックア
ップされた読み書き可能なメモリ内に記憶されている。
そして、この学習値の中でそのときの運転条件に対応す
る値が読み出され、これによって上述のように比例分
PL,PRの補正がなされるのである。
尚、比例分PL,PRに代えて、あるいはこれに加えて積
分定数IL,IRを補正することもできる。
分定数IL,IRを補正することもできる。
そして、上記の学習値PHOSは、機関運転条件が運転領
域の各区画内に一定期間とどまっていたときに修正かつ
更新される。つまり、下流側O2センサ19の出力信号がな
おもリッチ側にあれば、学習値PHOSから所定量ΔPHOSを
差し引き、新たな学習値PHOSとして記憶内容を更新す
る。同様に、下流側O2センサ19の出力信号がなおもリー
ン側にあれば、学習値PHOSに所定量ΔPHOSを加算して、
新たな学習値PHOSとして記憶内容を更新する。
域の各区画内に一定期間とどまっていたときに修正かつ
更新される。つまり、下流側O2センサ19の出力信号がな
おもリッチ側にあれば、学習値PHOSから所定量ΔPHOSを
差し引き、新たな学習値PHOSとして記憶内容を更新す
る。同様に、下流側O2センサ19の出力信号がなおもリー
ン側にあれば、学習値PHOSに所定量ΔPHOSを加算して、
新たな学習値PHOSとして記憶内容を更新する。
従って、上流側O2センサ18の経年変化や各部の個体差
による全体的な空燃比の片寄りが一層精度良く、かつ応
答性良く補正され、フィードバック補正係数αがα=1
を中心として周期変化するようになる。
による全体的な空燃比の片寄りが一層精度良く、かつ応
答性良く補正され、フィードバック補正係数αがα=1
を中心として周期変化するようになる。
また上記のような空燃比フィードバック制御が実行さ
れている間は、触媒コンバータ17での酸化,還元作用を
有効に発揮させるために、2次空気の導入はなされな
い。これに対し、機関アイドル時には、排気成分の酸化
を促進するために、2次空気制御弁22がONとなって、2
次空気の導入が行われる。そして、この場合には、上述
した上流側O2センサ18による空燃比フィードバック制御
は停止され、これに代わって下流側O2センサ19による空
燃比フィードバック制御が実行される。
れている間は、触媒コンバータ17での酸化,還元作用を
有効に発揮させるために、2次空気の導入はなされな
い。これに対し、機関アイドル時には、排気成分の酸化
を促進するために、2次空気制御弁22がONとなって、2
次空気の導入が行われる。そして、この場合には、上述
した上流側O2センサ18による空燃比フィードバック制御
は停止され、これに代わって下流側O2センサ19による空
燃比フィードバック制御が実行される。
次に、第3図のフローチャートを参照して、このアイ
ドル時のフィードバック制御について説明する。
ドル時のフィードバック制御について説明する。
この第3図に示すルーチンは、所定時間もしくは所定
クランク角毎に繰り返し実行されるもので、先ずステッ
プ1でアイドル状態か否かの判定を行う。これは例えば
スロットル弁15の開度と車速等から判定される。ここで
非アイドル状態と判定した場合には、2次空気制御弁22
をOFFとし(ステップ11)、2次空気導入を停止すると
ともに、フラグFIFBEを0とする(ステップ12)。そし
て、前述した通常の空燃比フィードバック制御を実行す
る(ステップ13)。
クランク角毎に繰り返し実行されるもので、先ずステッ
プ1でアイドル状態か否かの判定を行う。これは例えば
スロットル弁15の開度と車速等から判定される。ここで
非アイドル状態と判定した場合には、2次空気制御弁22
をOFFとし(ステップ11)、2次空気導入を停止すると
ともに、フラグFIFBEを0とする(ステップ12)。そし
て、前述した通常の空燃比フィードバック制御を実行す
る(ステップ13)。
一方、ステップ1でアイドル状態と判定した場合に
は、ステップ2に進んでフラグFIFBEの判定を行う。ア
イドルへ移行した直後はFIFBE=0であるから、ステッ
プ2からステップ7へ進み、フィードバック補正係数α
の比例積分制御の演算を4周期分行ったか否か判定す
る。この4周期が終了するまでは、それまでのフィード
バック制御が継続される(ステップ11〜13)。
は、ステップ2に進んでフラグFIFBEの判定を行う。ア
イドルへ移行した直後はFIFBE=0であるから、ステッ
プ2からステップ7へ進み、フィードバック補正係数α
の比例積分制御の演算を4周期分行ったか否か判定す
る。この4周期が終了するまでは、それまでのフィード
バック制御が継続される(ステップ11〜13)。
上記の比例積分制御の演算を4周期分行ったら、ステ
ップ7からステップ8へ進み、アイドル中のフィードバ
ック補正係数αの初期値を求める。詳しくは、第5図に
示すようにフィードバック補正係数αの4周期における
8個のピーク値α1〜α8を記憶しておき、そのピーク
値の平均値αMを求めるとともに、これに機関冷却水温
に基づく補正分αIDLを加算して補正係数αの初期値と
する。従って、アイドル移行直後の補正係数αには、そ
れまでの学習の影響や機関冷却水温の影響が反映され、
空燃比の急激な変動や機関の不安定化を来すようなこと
がない。尚、この時点で上流側O2センサ18を用いた通常
のフィードバック制御は停止され、また下流側O2センサ
19による学習補正も停止される。
ップ7からステップ8へ進み、アイドル中のフィードバ
ック補正係数αの初期値を求める。詳しくは、第5図に
示すようにフィードバック補正係数αの4周期における
8個のピーク値α1〜α8を記憶しておき、そのピーク
値の平均値αMを求めるとともに、これに機関冷却水温
に基づく補正分αIDLを加算して補正係数αの初期値と
する。従って、アイドル移行直後の補正係数αには、そ
れまでの学習の影響や機関冷却水温の影響が反映され、
空燃比の急激な変動や機関の不安定化を来すようなこと
がない。尚、この時点で上流側O2センサ18を用いた通常
のフィードバック制御は停止され、また下流側O2センサ
19による学習補正も停止される。
そして、2次空気制御弁22をONとし、2次空気の導入
を開始する(ステップ9)。同時に、フラグFIFBEを1
とする(ステップ10)。
を開始する(ステップ9)。同時に、フラグFIFBEを1
とする(ステップ10)。
従って、以後はステップ2からステップ3以降へ進
み、下流側O2センサ19を用いたフィードバック制御が開
始される。これは、第6図にも示すように、下流側O2セ
ンサ19の出力VRO2が理論空燃比相当の所定範囲(ISLL〜
ISLH)内に集束するように、フィードバック補正係数α
の加減算を行うもので、ステップ3で下流側O2センサ19
の出力VRO2を下限値ISLLと比較し、VRO2<ISLLであれ
ば、αに所定量I0を加算して新たなフィードバック補正
係数αとする(ステップ6)。つまり空燃比がリッチ側
へ向かうように補正する。またステップで上限値ISLHと
比較し、ISLH≦VRO2であれば、αから所定量I0を減算し
て新たなフィードバック補正係数αとする(ステップ
5)。つまり、空燃比がリーン側へ向かうように補正す
る。尚、VRO2がISLL〜ISLHの範囲であれば、フィードバ
ック補正係数αはそのままの値に保つ。
み、下流側O2センサ19を用いたフィードバック制御が開
始される。これは、第6図にも示すように、下流側O2セ
ンサ19の出力VRO2が理論空燃比相当の所定範囲(ISLL〜
ISLH)内に集束するように、フィードバック補正係数α
の加減算を行うもので、ステップ3で下流側O2センサ19
の出力VRO2を下限値ISLLと比較し、VRO2<ISLLであれ
ば、αに所定量I0を加算して新たなフィードバック補正
係数αとする(ステップ6)。つまり空燃比がリッチ側
へ向かうように補正する。またステップで上限値ISLHと
比較し、ISLH≦VRO2であれば、αから所定量I0を減算し
て新たなフィードバック補正係数αとする(ステップ
5)。つまり、空燃比がリーン側へ向かうように補正す
る。尚、VRO2がISLL〜ISLHの範囲であれば、フィードバ
ック補正係数αはそのままの値に保つ。
これによって、フィードバック補正係数αは、第6図
の(b)に示すように緩やかに変化し、触媒コンバータ
17下流側にある下流側O2センサ19の出力が理論空燃比相
当となるように空燃比が維持される。特に、上記のよう
にフィードバック補正係数αの初期値として、2次空気
導入開始前において算出されたフィードバック補正係数
αの平均値が与えられるので、下流側O2センサ19による
フィードバック制御に移行したときに、直ちに適切な制
御を開始できる。
の(b)に示すように緩やかに変化し、触媒コンバータ
17下流側にある下流側O2センサ19の出力が理論空燃比相
当となるように空燃比が維持される。特に、上記のよう
にフィードバック補正係数αの初期値として、2次空気
導入開始前において算出されたフィードバック補正係数
αの平均値が与えられるので、下流側O2センサ19による
フィードバック制御に移行したときに、直ちに適切な制
御を開始できる。
従って、2次空気による排気浄化性能を十分に維持し
つつ触媒コンバータ17での過剰酸素の蓄積が防止され
る。そのため、第7図に示すように、アイドル状態から
発進して通常のフィードバック制御に移行した際に、触
媒コンバータ17からの放出酸素に下流側O2センサ19が影
響されることがなく、発進直後から適切な学習値PHOSの
演算が行われる。すなわち、触媒コンバータ17に蓄積し
ていた酸素の放出による誤学習の虞れがなく、発進直後
の空燃比の集束性の悪化や排気性能の悪化が防止される
(第7図(ニ),(ホ)参照)。
つつ触媒コンバータ17での過剰酸素の蓄積が防止され
る。そのため、第7図に示すように、アイドル状態から
発進して通常のフィードバック制御に移行した際に、触
媒コンバータ17からの放出酸素に下流側O2センサ19が影
響されることがなく、発進直後から適切な学習値PHOSの
演算が行われる。すなわち、触媒コンバータ17に蓄積し
ていた酸素の放出による誤学習の虞れがなく、発進直後
の空燃比の集束性の悪化や排気性能の悪化が防止される
(第7図(ニ),(ホ)参照)。
発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係る内燃機
関の空燃比制御装置によれば、2次空気の導入が行われ
る機関アイドル時に、下流側空燃比センサの出力が理論
空燃比相当となるように空燃比のフィードバック制御を
行うので、過剰な酸素が触媒コンバータに蓄積されるこ
とがなく、非アイドル状態に移行した直後の下流側空燃
比センサへの悪影響を防止できる。従って、下流側空燃
比センサの出力に基づく誤学習が防止され、集束性の悪
化や一時的な排気性能の悪化といった不具合を生じるこ
とがない。特に、排気組成に対して応答性の良い上流側
空燃比センサの出力に基いて算出したフィードバック補
正係数の平均値を、2次空気導入開始後のフィードバッ
ク補正係数の初期値とすることにより、排気組成の変化
に対する応答性が低い下流側空燃比センサによるフィー
ドバック制御に移行したときに、直ちに適切なフィード
バック補正係数による燃料噴射量制御を開始できる。
関の空燃比制御装置によれば、2次空気の導入が行われ
る機関アイドル時に、下流側空燃比センサの出力が理論
空燃比相当となるように空燃比のフィードバック制御を
行うので、過剰な酸素が触媒コンバータに蓄積されるこ
とがなく、非アイドル状態に移行した直後の下流側空燃
比センサへの悪影響を防止できる。従って、下流側空燃
比センサの出力に基づく誤学習が防止され、集束性の悪
化や一時的な排気性能の悪化といった不具合を生じるこ
とがない。特に、排気組成に対して応答性の良い上流側
空燃比センサの出力に基いて算出したフィードバック補
正係数の平均値を、2次空気導入開始後のフィードバッ
ク補正係数の初期値とすることにより、排気組成の変化
に対する応答性が低い下流側空燃比センサによるフィー
ドバック制御に移行したときに、直ちに適切なフィード
バック補正係数による燃料噴射量制御を開始できる。
第1図はこの発明に係る空燃比制御装置の構成を示すク
レーム対応図、第2図はこの発明に係る空燃比制御装置
の一実施例を示す構成説明図、第3図はこの実施例にお
ける制御の要部を示すフローチャート、第4図は通常時
のフィードバック制御における上流側O2センサの出力信
号とフィードバック補正係数とを対比して示す波形図、
第5図はアイドル移行直後のフィードバック補正係数を
示す説明図、第6図はアイドル時のフィードバック制御
における下流側O2センサの出力信号とフィードバック補
正係数とを対比して示す波形図、第7図は下流側O2セン
サの出力信号および学習値の変化を従来のものと比較し
て示す説明図である。 1……上流側空燃比センサ、2……下流側空燃比セン
サ、3……基本燃料噴射量設定手段、4……通常時補正
係数設定手段、5……学習補正手段、6……2次空気制
御手段、7……アイドル時補正係数設定手段、8……燃
料噴射量補正手段、9……アイドル判定手段、10……補
正係数平均値算出手段。
レーム対応図、第2図はこの発明に係る空燃比制御装置
の一実施例を示す構成説明図、第3図はこの実施例にお
ける制御の要部を示すフローチャート、第4図は通常時
のフィードバック制御における上流側O2センサの出力信
号とフィードバック補正係数とを対比して示す波形図、
第5図はアイドル移行直後のフィードバック補正係数を
示す説明図、第6図はアイドル時のフィードバック制御
における下流側O2センサの出力信号とフィードバック補
正係数とを対比して示す波形図、第7図は下流側O2セン
サの出力信号および学習値の変化を従来のものと比較し
て示す説明図である。 1……上流側空燃比センサ、2……下流側空燃比セン
サ、3……基本燃料噴射量設定手段、4……通常時補正
係数設定手段、5……学習補正手段、6……2次空気制
御手段、7……アイドル時補正係数設定手段、8……燃
料噴射量補正手段、9……アイドル判定手段、10……補
正係数平均値算出手段。
Claims (1)
- 【請求項1】排気通路に介装された触媒コンバータの上
流側に配設され、かつ理論空燃比を境に出力が急変する
特性の上流側空燃比センサと、同じく理論空燃比を境に
出力が急変する特性を有し、かつ触媒コンバータの下流
側に配設された下流側空燃比センサと、内燃機関の運転
条件に応じ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、内燃機関のアイドル状態を検出するアイド
ル判定手段と、所定のフィードバック制御条件成立時に
上流側空燃比センサの出力に基づいてフィードバック補
正係数を設定する通常時補正係数設定手段と、この通常
時のフィードバック制御中に下流側空燃比センサの出力
に基づいて上記フィードバック補正係数を学習補正する
学習補正手段と、上記アイドル判定手段によりアイドル
状態に移行したことを検出したときに、上記上流側空燃
比センサの出力に基づいて上記フィードバック補正係数
の平均値を算出する補正係数平均値算出手段と、この平
均値の算出後に排気通路に2次空気の導入を行う2次空
気制御手段と、この2次空気の導入開始後に、上記平均
値を初期値として、上記下流側空燃比センサの出力に基
づき、該センサの出力が理論空燃比相当となるようにフ
ィードバック補正係数を設定するアイドル時補正係数設
定手段と、上記フィードバック補正係数を用いて上記基
本燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段とを備えた
ことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27684690A JP2722805B2 (ja) | 1990-10-16 | 1990-10-16 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27684690A JP2722805B2 (ja) | 1990-10-16 | 1990-10-16 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04153538A JPH04153538A (ja) | 1992-05-27 |
JP2722805B2 true JP2722805B2 (ja) | 1998-03-09 |
Family
ID=17575224
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27684690A Expired - Lifetime JP2722805B2 (ja) | 1990-10-16 | 1990-10-16 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2722805B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007247412A (ja) * | 2006-03-13 | 2007-09-27 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の空燃比制御装置 |
-
1990
- 1990-10-16 JP JP27684690A patent/JP2722805B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007247412A (ja) * | 2006-03-13 | 2007-09-27 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04153538A (ja) | 1992-05-27 |
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