JP2780710B2 - 内燃エンジンの空燃比制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は内燃エンジンの空燃比制御方法に関する。 背景技術 内燃エンジンの排気ガス浄化、燃費改善等を目的とし
て、排気ガス中の酸素濃度を酸素濃度センサによって検
出し、この酸素濃度センサの出力信号に応じてエンジン
への供給混合気の空燃比を目標空燃比にフィードバック
制御する空燃比制御装置がある。 このような空燃比制御装置に用いられる酸素濃度セン
サとして被測定気体中の酸素濃度に比例した出力を発生
するものがある。例えば、平板状の酸素イオン伝導性固
体電解質部材の両主面に電極対を設けて固体電解質部材
の一方の電極面が気体滞留室の一部をなしてその気体滞
留室が被測定気体と導入孔を介して連通するようにした
限界電流方式の酸素濃度センサが特開昭52−72286号公
報に開示されている。この酸素濃度センサにおいては、
酸素イオン伝導性固体電解質部材と電極対とが酸素ポン
プ素子として作用して間隙室側電極が負極になるように
電極間に電流を供給すると、負極面側にて気体滞留室内
気体中の酸素ガスがイオン化して固体電解質部材内を正
極面側に移動し正極面から酸素ガスとして放出される。
このときの電極間に流れ得る限界電流値は印加電圧に拘
らずほぼ一定となりかつ被測定気体中の酸素濃度に比例
するのでその限界電流値を検出すれば被測定気体中の酸
素濃度を測定することができる。しかしながら、かかる
酸素濃度センサを用いて空燃比を制御する場合に排気ガ
ス中の酸素濃度からは混合気の空燃比が理論空燃比より
リーンの範囲でしか酸素濃度に比例した出力が得られな
いので目標空燃比をリッチ領域に設定した空燃比制御は
不可能であった。また空燃比がリーン及びリッチ領域に
て排気ガス中の酸素濃度に比例した出力が得られる酸素
濃度センサとしては２つの平板状の酸素イオン伝導性固
体電解質部材各々に電極対を設けて２つの固体電解質部
材の一方の電極面各々が気体滞留室の一部をなしてその
気体滞留室が被測定気体と導入孔を介して連通し一方の
固体電解質部材の他方の電極面が大気室に面するように
したセンサが特開昭59−192955号に開示されている。こ
の酸素濃度センサにおいては一方の酸素イオン伝導性固
体電解質部材と電極対とが酸素濃度比検出電池素子とし
て作用し他方の酸素イオン伝導性固体電解質部材と電極
対とが酸素ポンプ素子として作用するようになってい
る。酸素濃度比検出電池素子の電極間の発生電圧が基準
電圧以上のとき酸素ポンプ素子内を酸素イオンが気体滞
留室側電極に向って移動するように電流を供給し、酸素
濃度比検出電池素子の電極間の発生電圧が基準電圧以下
のとき酸素ポンプ素子内を酸素イオンが気体滞留室側と
は反対側の電極に向って移動するように電流を供給する
ことによりリーン及びリッチ領域の空燃比において電流
値は酸素濃度に比例するものである。 このような酸素濃度比例型の酸素濃度センサを用いて
空燃比制御を行なう場合、従来の酸素濃度に比例しない
タイプの酸素濃度センサを用いた空燃比制御の場合と同
様に、吸気管内圧力等のエンジン負荷に関するエンジン
運転パラメータに応じて空燃比制御の基準値を設定し、
酸素濃度センサの出力に応じて目標空燃比に対する基準
値の補正を行なって出力値を得てその出力値によって供
給混合気の空燃比を制御するようになっている。インジ
ェクタによって燃料を噴射してエンジンに供給する場合
には、空燃比制御の基準値として燃料噴射の基準噴射量
を設定し、その基準噴射量を酸素濃度センサの出力に応
じて補正して出力値である燃料噴射量を得ることが行な
われる。 特開昭57−165645号公報には、エンジンに供給される
混合気の空燃比を検出する酸素濃度センサの出力信号を
積分処理した積分補正値と、その積分補正値に基づいて
基準噴射量の誤差を補正するためのエンジン状態補正値
とを所定周期毎に算出し、次いで、こうして得た積分補
正値及びエンジン状態補正値と基準噴射量とに基づいた
燃料噴射量を決定し、その燃料噴射量に応じた量の燃料
を内燃エンジンに噴射供給することにより供給混合気の
空燃比を制御することが開示されている。 かかる従来の空燃比制御方法においては、エンジンの
経時的変化の故、真に要求される燃料量に対して算出さ
れる基準噴射量が正しく対応しなくなる。この算出され
る基準噴射量の誤差分を補う補正分は、空燃比を目標空
燃比にフィードバック制御するための酸素濃度センサの
出力信号を積分処理した積分補正値に含まれる。そこ
で、エンジン状態補正値は通常、エンジン安定運転時の
積分補正値の大きさから算出されている。しかしなが
ら、エンジン状態補正値が新たに算出された後において
も、積分補正値にはその誤差分に対する補正分が依然と
して含まれたままであるので、そのような積分補正値、
算出されたエンジン状態補正値及び基準噴射量に基づい
て燃料噴射量を決定して燃料噴射することにより空燃比
制御すると、供給混合気の空燃比の目標空燃比に対する
収束性が良くなくなる。よって、エンジンの運転状態に
適した目標空燃比に直ちに収束しないので、良好なエン
ジンの運転性が得られないだけでなく、更に、目標空燃
比への収束遅れため排気中の有害成分が増えて良好な排
気浄化性能が得られないという問題点があった。 発明の概要 そこで、本発明の目的は、供給混合気の空燃比の目標
空燃比に対する収束性を上げて運転性及び排気浄化性能
の向上を図ることができる空燃比制御方法を提供するこ
とである。 本発明の空燃比制御方法は、排気系に設けられ排気ガ
ス中の酸素濃度に応じた出力を発生する酸素濃度センサ
を備えた内燃エンジンの負荷に関する複数のエンジン運
転パラメータに応じた燃料噴射の基準噴射量Tiと、エン
ジンに供給される混合気の空燃比を酸素濃度センサの出
力から検出し該出力から検出した空燃比と目標空燃比と
の偏差を示す第２補正値K_O2と、該第２補正値に基づい
て基準噴射量の誤差を補正するための第１補正値K_REFと
を所定周期毎に算出し、基準噴射量Tiと、第１補正値K
_REFと、第２補正値K_O2とに基づいた燃料噴射量T_OUTを決
定し、該燃料噴射量に応じた量の燃料を内燃エンジンを
噴射供給する空燃比制御方法であって、第２補正値K_O2
を所定周期毎に算出した第１補正値K_REFに応じて修正し
た後、燃料噴射量T_OUTの決定に用いることを特徴してい
る。 この構成により、所定周期毎に算出した第１補正値K
_REFに応じて第２補正値K_O2が修正され、その修正後の第
２補正値K_O2が燃料噴射量T_OUTの決定に用いられるの
で、その燃料噴射量T_OUTの決定に用いられる第２補正値
K_O2からは基準噴射量Tiの誤差分に対する補正分が除去
されていることになる。よって、基準噴射量Ti、第１補
正値K_REF及び修正後の第２補正値K_O2に基づいて燃料噴
射量T_OUTを決定し、その決定した燃料噴射量T_OUTに応じ
た量の燃料を内燃エンジンを噴射供給して供給混合気の
空燃比を制御するので、基準噴射量Tiの誤差分に対する
補正分が除去された第２補正値K_O2が適正な値に近い分
だけ目標空燃比に対する供給混合気の空燃比の収束性が
向上する。 実 施 例 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。 第１図ないし第３図は本発明の空燃比制御方法を適用
した電子制御燃料噴射装置を示している。本装置におい
て、酸素濃度センサ検出部１はエンジン２の排気管３の
三元触媒コンバータ５より上流に配設され、酸素濃度セ
ンサ検出部１の入出力がECU（Electronic Control Uni
t）４に接続されている。 酸素濃度センサ検出部１の保護ケース11内には第２図
に示すようにほぼ直方体状の酸素イオン伝導性固体電解
質部材12が設けられている。酸素イオン伝導性固体電解
質部材12内には気体滞留室13が形成されている。気体滞
留室13は固体電解質12外部から被測定気体の排気ガスを
導入する導入孔14に連通し、導入孔14は排気管３内にお
いて排気ガスが気体滞留室13内に流入し易いように位置
される。また酸素イオン伝導性固体電解質部材12には大
気を導入する大気基準室15が気体滞留室13と壁を隔てる
ように形成されている。気体滞留室13と大気基準室15と
の間の壁部及び大気基準室15とは反対側の壁部には電極
対17a,17b,16a,16bが各々形成されている。固体電解質
部材12及び電極対16a,16bが酸素ポンプ素子18として作
用し、固体電解質部材12及び電極対17a,17bが電池素子1
9として作用する。また大気基準室15の外壁面にはヒー
タ素子20が設けられている。 酸素イオン伝導性固体電解質部材12としては、Zro
₂（二酸化ジルコニウム）が用いられ、電極16aないし17
bとしてはPt（白金）が用いられる。 第３図に示すようにECU4には差動増幅回路21、基準電
圧源22、抵抗23からなる酸素濃度センサ制御部が設けら
れている。酸素ポンプ素子18の電極16b及び電池素子19
の電極17bはアースされている。電池素子19の電極17aに
は差動増幅回路21が接続され、差動増幅回路21は電池素
子19の電極17a,17b間の電圧と基準電圧源22の出力電圧
との差電圧に応じた電圧を出力する。基準電圧源22の出
力電圧は理論空燃比に相当する電圧（0.4〔Ｖ〕）であ
る。差動増幅回路21の出力端は電流検出抵抗23を介して
酸素ポンプ素子18の電極16aに接続されている。電流検
出抵抗23の両端が酸素濃度センサの出力端であり、マイ
クロコンピュータからなる制御回路25に接続されてい
る。 制御回路25には例えば、ポテンショメータからなり、
絞り弁26の開度に応じたレベルの出力電圧を発生する絞
り弁開度センサ31と、絞り弁26下流の吸気管27に設けら
れて吸気管27内の絶対圧に応じたレベルの出力電圧を発
生する絶対圧センサ32と、エンジンの冷却水温に応じた
レベルの出力電圧を発生する水温センサ33と、大気吸入
口28近傍に設けられて吸気温に応じたレベルの出力を発
生する吸気温センサ34と、エンジン２のクランクシャフ
ト（図示せず）の回転に同期したパルス信号を発生する
クランク角センサ35とが接続されている。またエンジン
２の吸気バルブ（図示せず）近傍の吸気管27に設けられ
たインジェクタ36が接続されている。 制御回路25は電流検出抵抗23の両端電圧をディジタル
信号に変換する差動入力のA/D変換器40と、絞り弁開度
センサ31、絶対圧センサ32、水温センサ33及び吸気温セ
ンサ34の各出力レベルを変換するレベル変換回路41と、
レベル変換回路41を経た各センサ出力の１つを選択的に
出力するマルチプレクサ42と、このマルチプレクサ42か
ら出力される信号をディジタル信号に変換するA/D変換
器43と、クランク角センサ35の出力信号を波形整形して
TDC信号として出力する波形整形回路44と、波形整形回
路44からのTDC信号の発生間隔をクロックパルス発生回
路（図示せず）から出力されるクロックパルス数によっ
て計測するカウンタ45と、インジェクタ36を駆動する駆
動回路46と、プログラムに従ってディジタル演算を行な
うCPU（中央演算回路）47と、各種の処理プログラム及
びデータが予め書き込まれたROM48と、RAM49と備えてい
る。A/D変換器40、43、マルチプレクサ42、カウンタ4
5、駆動回路46、CPU47、ROM48及びRAM49は入出力バス50
によって互いに接続されている。CPU47には波形整形回
路44からTDC信号が供給される。また制御回路25内には
ヒータ電流供給回路51が設けられている。ヒータ電流供
給回路51は例えば、スイッチング素子からなり、CPU47
からのヒータ電流供給指令に応じてスイッチング素子が
オンとなりヒータ素子20の端子間に電圧を印加させるこ
とによりヒータ電流が供給されてヒータ素子20が発熱す
るようになっている。なお、RAM49はイグニッションス
イッチ（図示せず）のオフ時にも記憶内容が消滅しない
ようにバックアップされる。 かかる構成においては、A/D変換器40から酸素ポンプ
素子18を流れるポンプ電流値I_Pが、A/D変換器43から絞
り弁開度Θth、吸気管内絶対圧P_BA、冷却水温T_W及び吸
気温T_Aの情報が択一的に、またカウンタ45から回転パル
スの発生周期内における計数値を表わす情報がCPU47に
入出力バス50を介して各々供給される。CPU47はROM48に
記憶された演算プログラムに従って上記の各情報を読み
込み、それらの情報を基にしてTDC信号に同期して燃料
供給ルーチンにおいて所定の算出式からエンジン２への
燃料供給量に対応するインジェクタ36の燃料噴射時間
（燃料噴射量）T_OUTを演算する。そして、その燃料噴射
時間T_OUTだけ駆動回路46がインジェクタ36を駆動してエ
ンジン２は燃料を供給せしめるのである。 燃料噴射時間T_OUTは例えば、次式から算出される。 T_OUT＝Ti×K_O2×K_REF×K_WOT×K_TW＋T_ACC＋T_DEC ……（１） ここで、Tiはエンジン回転数Neと吸気管内絶対圧P_BA
とに応じてROM48からのデータマップ検索により決定さ
れる空燃比制御の基準値である基準噴射時間（基準噴射
量）、K_O2は酸素濃度センサの出力レベルに応じて設定
する空燃比のフィードバック補正係数（第２補正値）、
K_REFはエンジン回転数Neと吸気管内絶対圧P_BAとに応じ
てRAM49からのデータマップ検索により決定される空燃
比フィードバック制御自動補正係数（第１補正値）、K
_WOTは高負荷時の燃料増量補正係数、K_TWは冷却水温係数
である。またT_ACCは加速増量値、T_DECは減速減量値であ
る。これらTi、K_O2、K_REF、K_WOT、K_TW、T_ACC、T_DECは燃
料供給ルーチンのサブルーチンにおいて設定される。 一方、酸素ポンプ素子18へのポンプ電流の供給が開始
されると、そのときエンジン２に供給された混合気の空
燃比がリーン領域であれば、電池素子19の電極17a,17b
間に発生する電圧が基準電圧源22の出力電圧より低くな
るので差動増幅回路21の出力レベルが正レベルになり、
この正レベル電圧が抵抗23及び酸素ポンプ素子18の直列
回路に供給される。酸素ポンプ素子18には電極16aから
電極16bに向ってポンプ電流が流れるので気体滞留室13
内の酸素が電極16bにてイオン化して酸素ポンプ素子18
内を移動して電極16aから酸素ガスとして放出され、気
体滞留室13内の酸素が汲み出される。 気体滞留室13内の酸素の汲み出しにより気体滞留室13
内の排気ガスと大気基準室15内の大気の間に酸素濃度差
が生ずる。この酸素濃度差に応じた電圧V_Sが電池素子19
の電極17a,17b間に発生し、この電圧V_Sは差動増幅回路2
1の反転入力端子に供給される。差動増幅回路21の出力
電圧は電圧V_Sと基準電圧源22の出力電圧との差電圧に比
例した電圧となるのでポンプ電流値は排気ガス中の酸素
濃度に比例し、ポンプ電流値は抵抗23の両端電圧として
出力される。 リッチ領域の空燃比のときには電圧V_Sが基準電圧源22
の出力電圧を越える。よって、差動増幅回路21の出力レ
ベルが正レベルから負レベルに反転する。この負レベル
により酸素ポンプ素子18の電極16a,16b間に流れるポン
プ電流が減少し、電流方向が反転する。すなわち、ポン
プ電流は電極16bから電極16a方向に流れるので外部の酸
素が電極16aにてイオン化して酸素ポンプ素子18内を移
動して電極16bから酸素ガスとして気体滞留室13内に放
出され、酸素が気体滞留室13内に汲み込まれる。従っ
て、気体滞留室13内の酸素濃度が常に一定になるように
ポンプ電流を供給することにより酸素を汲み込んだり、
汲み出したりするのでポンプ電流値I_Pはリーン及びリッ
チ領域にて排気ガス中の酸素濃度に各々比例するのであ
る。このポンプ電流値I_Pに応じて上記したフィードバッ
ク補正係数K_O2がK_O2算出サブルーチンにおいて設定され
る。 次に、K_O2算出サブルーチンの手順を第４図及び第５
図に示したCPU47の動作フロー図に従って説明する。 かかる手順において、CPU47は第４図に示すように酸
素濃度センサの活性化が完了したか否かを判別する（ス
テップ61）。この判別は例えば、ヒータ素子20へのヒー
タ電流供給開始からの経過時間、又は冷却水温Twによっ
て決定される。酸素濃度センサの活性化が完了したなら
ば、吸気温T_Aを読み込みその吸気温T_Aに応じた温度T_Wo2
を設定する（ステップ62）。ROM48には第６図に示すよ
うな特性で吸気温T_Aに対応する温度T_Wo2がT_Wo2データマ
ップとして予め記憶されており、読み込んだ吸気温T_Aに
対応する温度T_Wo2をT_Wo2データマップから検索する。温
度T_Wo2の設定後、各情報に応じて目標空燃比AF_TARを設
定し（ステップ63）、ポンプ電流値I_Pを読み込み（ステ
ップ64）、読み込んだポンプ電流値I_Pが表わす検出空燃
比AF_ACTをROM48内に予め記憶されたAFデータマップから
求める（ステップ65）。目標空燃比AF_TARは例えば、ROM
48内に予め記憶されたAFデータマップとは別のデータマ
ップからエンジン回転数Ne及び吸気管内絶対圧P_BAにら
応じて検索され設定される。設定された目標空燃比AF
_TARが14.2から15.2までの範囲の値であるか否かを判別
する（ステップ66）。AF_TAR＜14.2、又はAF_TAR＞15.2の
場合には、理論空燃比近傍以外の目標空燃比AF_TARに対
してフィードバック制御するために冷却水温Twを読み込
みその冷却水温Twが温度T_Wo2より大であるか否かを判別
する（ステップ67）。Tw≦T_Wo2ならば、検出空燃比AF
_ACTから許容値DAF₁を差し引いた値が目標空燃比AF_TARよ
り大であるか否かを判別する（ステップ68）。AF_ACT−D
AF₁＞AF_TARのときには検出空燃比AF_ACTが目標空燃比AF
_TARよりリーンでありAF_ACT−（AF_TAR＋DAF₁）を今回の
偏差ΔAF_nとしてRAM49に記憶させ（ステップ69）、AF
_ACT−DAF₁≦AF_TARのときには検出空燃比AF_ACTに許容値D
AF₁を加算した値が目標空燃比AF_TARより小であるか否か
を判別する（ステップ70）。AF_ACT＋DAF₁＜AF_TARのとき
には検出空燃比AF_ACTが目標空燃比AF_TARよりリッチであ
りAF_ACT−（AF_TAR−DAF₁）を今回の偏差ΔAF_nとしてRAM
49に記憶させ（ステップ71）、AF_ACT＋DAF₁≧AF_TARのと
きには検出空燃比AF_ACTが目標空燃比AF_TARに対して許容
値DAF₁内にあり今回の偏差ΔAF_nを０としてRAM49に記憶
させる（ステップ72）。 TW＞T_Wo2ならば、エンジン回転数Neと吸気管内絶対圧
P_BAとから定まる現在の運転領域における空燃比フィー
ドバック制御自動補正係数K_REFを算出して更新するため
のK_REF算出サブルーチンを実行し（ステップ73）、その
後、ステップ68を実行して偏差ΔAF_nを算出する。 ステップ69、ステップ71又はステップ72において偏差
ΔAF_nを算出すると、ROM48に予め記憶されたK_OPデータ
マップから比例制御係数K_OPをエンジン回転数Neと偏差
ΔAF（＝AF_ACT−AF_TAR）とに応じて検索し（ステップ7
4）、その比例制御係数K_OPに偏差ΔAF_nを乗算すること
により今回の比例分K_O2Pnを算出する（ステップ75）。
また、ROM48に予め記憶されたK_OIデータマップから積分
制御係数K_OIをエンジン回転数Neに応じて検索し（ステ
ップ76）、前回の積分分K_O2In-1をRAM49から読み出し
（ステップ77）、積分制御係数K_OIに偏差ΔAF_nを乗算し
かつ前回の積分分K_O2In-1を加算することにより今回の
積分分K_O2Inを算出する（ステップ78）。更に前回の偏
差ΔAF_n-1をRAM49から読み出し（ステップ79）、前回の
偏差ΔAF_n-1から今回の偏差ΔAF_nを減算しかつ所定値の
微分制御係数K_ODを乗算することにより今回の微分分K
_O2Dnを算出する（ステップ80）。そして、算出した比例
分K_O2Pn、積分分K_O2In及び微分分K_O2Dnを加算すること
により空燃比フィードバック補正係数K_O2を算出する
（ステップ81）。 例えば、AF_ACT＝11、AF_TAR＝９、DAF₁＝１の場合、空
燃比がリーンと判別され、ΔAF_n＝１を用いて比例分K
_O2Pn、積分分K_O2In及び微分分K_O2Dnが算出される。AF
_ACT＝７、AF_TAR＝９、DAF₁＝１の場合、空燃比がリッチ
と判別され、ΔAF_n＝−１を用いて比例分K_O2Pn、積分分
K_O2In及び微分分K_O2Dnが算出される。またAF_ACT＝11、A
F_TAR＝10、DAF₁＝１の場合、検出空燃比AF_ACTが目標空
燃比AF_TARに対して許容値DAF₁内にありΔAF_n＝０とさ
れ、この状態が継続すれば、K_O2Pn＝K_O2Dn＝０となり、
積分分K_O2Inのみによるフィードバック制御となる。な
お、比例制御係数K_OPはエンジン回転数Ne及ひ偏差ΔAF
とに応じて設定することにより比例制御係数K_OPが検出
空燃比と目標空燃比との偏差及び吸入混合気速度を考慮
した値となるので空燃比の変化に対する応答性の向上を
図ることができる。 一方、ステップ66において14.2≦AF_TAR≦15.2と判別
された場合には理論空燃比の目標空燃比AF_TARに対して
フィードバック制御するためにλ＝1PID制御サブルーチ
ンを実行する（ステップ82）。 次に、λ＝1PID制御サブルーチンにおいては、第５図
に示すように冷却水温Twを読み込みその冷却水温Twが温
度T_Wo2より大であるか否かを判別する（ステップ10
1）。Tw≦T_Wo2ならば、検出空燃比AF_ACTから許容値DAF₂
を差し引いた値が目標空燃比AF_TARより大であるか否か
を判別する（ステップ102）。AF_ACT−DAF₂＞AF_TARのと
きには検出空燃比AF_ACTが目標空燃比AF_TARよりリーンで
ありAF_ACT−（AF_TAR＋DAF₂）を今回の偏差ΔAF_nとしてR
AM49に記憶させ（ステップ103）、AF_ACT−DAF₂≦AF_TAR
のときには検出空燃比AF_ACTに許容値DAF₂を加算した値
が目標空燃比AF_TARより小であるか否かを判別する（ス
テップ104）。AF_ACT＋DAF₂＜AF_TARのときには検出空燃
比AF_ACTが目標空燃比AF_TARよりリッチでありAF_ACT−（A
F_TAR−DAF₂）を今回の偏差ΔAF_nとしてRAM49に記憶させ
（ステップ105）、AF_ACT＋DAF₂≧AF_TARのときには検出
空燃比AF_ACTが目標空燃比AF_TARに対して許容値DAF₂内に
あり今回の偏差ΔAF_nを０としてRAM49に記憶させる（ス
テップ106）。 Tw＞T_Wo2ならば、エンジン回転数Neと吸気管内絶対圧
P_BAとから定まる現在の運転領域における空燃比フィー
ドバック制御自動補正係数K_REFを算出して更新するため
のK_REF算出サブルーチンを実行し（ステップ107）、そ
の後、ステップ102を実行して偏差ΔAF_nを算出する。 ステップ103、ステップ105又はステップ106において
偏差ΔAF_nを算出すると、ROM48に予め記憶されたK_OPデ
ータマップから比例制御係数K_OPをエンジン回転数Neと
偏差ΔAF（＝AF_ACT−AF_TAR）とに応じて検索し（ステッ
プ108）、その比例制御係数K_OPに偏差ΔAF_nを乗算する
ことにより今回の比例分K_O2Pnを算出する（ステップ10
9）。また、ROM48に予め記憶されたK_OIデータマップか
ら積分制御係数K_OIをエンジン回転数Neに応じて検索し
（ステップ110）、前回の積分分K_O2In-1をRAM49から読
み出し（ステップ111）、積分制御係数K_OIに偏差ΔAF_n
を乗算しかつ前回の積分分K_O2In-1を加算することによ
り今回の積分分K_O2Inを算出する（ステップ112）。更に
前回の偏差ΔAF_n-1をRAM49から読み出し（ステップ11
3）、前回の偏差ΔAF_n-1から今回の偏差ΔAF_nを減算し
かつ所定値の微分制御係数K_ODを乗算することにより今
回の微分分K_O2Dnを算出する（ステップ114）。そして、
算出した比例分K_O2Pn、積分分K_O2In及び微分分K_O2Dnを
加算することにより空燃比フィードバック補正係数K_O2
を算出する（ステップ115）。 空燃比フィードバック補正係数K_O2の算出後、検出空
燃比AF_ACTから目標空燃比AF_TAR差し引いた値の絶対値が
0.5以下であるか否を判別する（ステップ116）。|AF_ACT
−AF_TAR|≦0.5ならば、補正係数K_O2を所定値K₁に等しく
し（ステップ117）、（−１）^ｎが０より大であるか否
かを判別し（ステップ118）、（−１）^ｎ＞０のときに
は補正係数K_O2に所定値P₁を加算した値を補正係数K_O2と
し（ステップ119）、（−１）^ｎ≦０のときには補正係
数K_O2から所定値P₂を減算した値を補正係数K_O2する（ス
テップ120）。|AF_ACT−AF_TAR|＞0.5ならば、ステップ11
5において算出した補正係数K_O2を保持する。所定値K₁は
例えば、空燃比を14.7に制御するときの補正係数K_O2の
値である。 よって、目標空燃比AF_TARが理論空燃比付近の値の時
に|AF_ACT−AF_TAR|≦0.5の状態が継続するならば、TDC信
号の発生毎K_O2＋P₁とK_O2−P₂とが交互に空燃比フィード
バック補正係数K_O2として設定される。この係数K_O2を用
いて式（１）によって燃料噴射時間T_OUTが算出され、燃
料噴射時間T_OUTだけインジェクタ36によって燃料がエン
ジン２に噴射されるのでエンジンに供給される混合気の
空燃比はTDC信号に応じてほぼ14.7を中心にリッチ及び
リーンに小振動し、三元触媒による排気浄化効率の向上
を図るためにパータベーションが起きるのである。 ステップ62において、吸気温T_Aに対応する冷却水温Tw
判別用の温度T_Wo2を設定することは、低吸気温ほど吸気
管内壁の燃料付着量が多くなり、補正係数K_TWによって
燃料増量補正をしているが、空燃比フィードバック制御
自動補正係数K_REFの算出に補正係数K_O2を用いるので運
転状態に応じて燃料付着量が変動し酸素濃度センサによ
る供給混合気の空燃比検出精度が低下し補正係数K_O2の
精度も低下するためである。よって、Tw＞T_Wo2のときに
算出した補正係数K_O2を用いて空燃比フィードバック制
御自動補正係数K_REFを算出して更新するのである。 次いで、本発明に係わるK_REF算出サブルーチンにおい
ては、第７図に示すようにCPU47は先ず、エンジン回転
数Ne及び吸気管内絶対圧P_BAに応じて定まる現在の運転
領域、すなわちK_REFデータマップの記憶位置（i,j）に
記憶された補正係数K_REFを読み出しその補正係数K_REFを
前回値K_REFn-1とする（ステップ121）。なお、記憶位置
（i,j）のｉはエンジン回転数Neの大きさに対応して1,2
……ｘまでに分類され、ｊは吸気管内絶対圧P_BAの大き
さに対応して1,2……ｙまでに分類される。そして、補
正係数K_REFを次式によって算出してK_REFデータマップの
記憶位置（i,j）に記憶させる（ステップ122）。 K_REF＝C_REF・（K_O2−1.0）＋K_REFn-1 ……（２） ここで、C_REFは収束係数である。 このようにK_REFデータマップの記憶位置（i,j）の補
正係数K_REFが算出されかつ更新されると、その補正係数
K_REFの逆数IK_REFを算出し（ステップ123）、前回の積分
分K_O2In-1をRAM49から読み出し（ステップ124）、前回
の積分分K_O2In-1、前回値K_REFn-1、逆数IK_REFを乗算し
その算出値を前回の積分分K_O2In-1をしてRAM49に記憶さ
せる（ステップ125）。このステップ125において算出さ
れた前回の積分分K_O2In-1はステップ78又はステップ112
において今回の積分分K_O2Inの算出に用いられ、これに
より空燃比変動に対する応答性の向上を図ることができ
る。 かかるK_REF算出サブルーチンにおいては、常時、補正
係数K_O2が1.0になるように補正係数K_REFが算出され、そ
のときの運転領域の補正係数K_REFが更新されていわゆる
学習制御が行なわれる。なお、上記した実施例におい
て、酸素濃度センサ検出部１、並びに差動増幅回路21,
基準電圧源22及び抵抗23からなる酸素濃度センサ制御部
が特許請求の範囲の請求項１の「排気系に設けられ排気
ガス中の酸素濃度に応じた出力を発生する酸素濃度セン
サ」に対応する。 また、特許請求の範囲の請求項１の「内燃エンジンの
負荷に関する複数のエンジン運転パラメータに応じた燃
料噴射の基準噴射量（Ti）と、エンジンに供給される混
合気の空燃比を前記酸素濃度センサの出力から検出し該
出力から検出した空燃比と目標空燃比との偏差を示す第
２補正値（K_O2）と、該第２補正値（K_O2）に基づいて前
記基準噴射量（Ti）の誤差を補正するための第１補正値
（K_REF）とを所定周期毎に算出し、前記基準噴射量（T
i）と、前記第１補正値（K_REF）と、前記第２補正値（K
_O2）とに基づいた燃料噴射量（T_OUT）を決定し、」は、
上記の式（１）の算出式を用いて燃料噴射時間T_OUTがTD
C信号に同期して演算されることに対応している。「燃
料噴射の基準噴射量（Ti）」は上記の実施例の基準噴射
時間Tiに対応する。「第１補正値（K_REF）」は実施例の
空燃比フィードバック制御自動補正係数K_REFに対応し、
式（２）を用いて第７図のステップ122で算出される。
「第２補正値（K_O2）」は実施例のフィードバック補正
係数K_O2に対応する。また、「燃料噴射量（T_OUT）」は
実施例の燃料噴射時間T_OUTに対応し、例えば、実施例の
ように基準噴射時間Ti、空燃比フィードバック制御自動
補正係数K_REF及びフィードバック補正係数K_O2を乗算す
ることにより決定される。 請求項１の「該燃料噴射量（T_OUT）に応じて供給混合
気の空燃比を制御する」は実施例では燃料噴射時間T_OUT
だけ駆動回路46がインジェクタ36を駆動してエンジン２
へ燃料を供給することに対応する。 更に、請求項１の「前記第２補正値（K_O2）を前記所
定周期毎に算出した前記第１補正値（K_REF）に応じて修
正した後、前記燃料噴射量（T_OUT）の決定に用いる」に
ついては、第７図のステップ125、並びに第５図のステ
ップ112及び115又は第４図のステップ78及び81が対応す
る。ステップ115又は81で得られたフィードバック補正
係数K_O2が修正された第２補正値であり、これが上記の
算出式（１）で燃料噴射量である燃料噴射時間T_OUTの決
定に用いられるのである。 発明の効果 以上の如く、本発明の空燃比制御方法においては、第
２補正値を所定周期毎に算出した第１補正値に応じて修
正した後、燃料噴射量の決定に用いるので、燃料噴射量
の決定に用いられる第２補正値からは基準噴射量の誤差
分に対する補正分が除去されることになる。よって、そ
の算出した第１補正値、修正した第２補正値及び基準噴
射量に基づいて決定した燃料噴射量を用いて供給混合気
の空燃比を制御するので、基準噴射量の誤差分に対する
補正分が除去された第２補正値が適正な値に近い分だけ
目標空燃比に対する供給混合気の空燃比の収束性を向上
させることができる。この結果、従来に比べて供給混合
気の空燃比がエンジンの運転状態に適した目標空燃比に
早急に達するので、良好なエンジンの運転性が得られ、
更に、目標空燃比への収束が早い分だけ排気中の有害成
分が減少されて良好な排気浄化性能を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の空燃比制御方法を適用した電子制御燃
料噴射装置を示す図、第２図は酸素濃度センサ検出部内
を示す図、第３図はECU内の回路を示す回路図、第４
図、第５図及び第７図はCPUの動作を示すフロー図、第
６図は吸気温T_A−温度T_Wo2特性を示す図である。 主要部分の符号の説明 １……酸素濃度センサ検出部 ３……排気管 ４……ECU 12……酸素イオン伝導性固体電解質部材 13……気体滞留室 14……導入孔 15……大気基準室 18……酸素ポンプ素子 19……電池素子 25……制御回路 27……吸気管 36……インジェクタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三重野 敏幸 和光市中央１丁目４番１号 株式会社本 田技術研究所内 (72)発明者 大野 信之 和光市中央１丁目４番１号 株式会社本 田技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−224945（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．排気系に設けられ排気ガス中の酸素濃度に応じた出
   力を発生する酸素濃度センサを備えた内燃エンジンの負
   荷に関する複数のエンジン運転パラメータに応じた燃料
   噴射の基準噴射量（Ti）と、エンジンに供給される混合
   気の空燃比を前記酸素濃度センサの出力から検出し該出
   力から検出した空燃比と目標空燃比との偏差を示す第２
   補正値（K_O2）と、該第２補正値（K_O2）に基づいて前記
   基準噴射量（Ti）の誤差を補正するための第１補正値
   （K_REF）とを所定周期毎に算出し、 前記基準噴射量（Ti）と、前記第１補正値（K_REF）と、
   前記第２補正値（K_O2）とに基づいた燃料噴射量
   （T_OUT）を決定し、 該燃料噴射量（T_OUT）に応じた量の燃料を前記内燃エン
   ジンを噴射供給する空燃比制御方法であって、 前記第２補正値（K_O2）を前記所定周期毎に算出した前
   記第１補正値（K_REF）に応じて修正した後、前記燃料噴
   射量（T_OUT）の決定に用いることを特徴とする空燃比制
   御方法。 ２．前記第２補正値は前記酸素濃度センサの出力から検
   出した空燃比と前記目標空燃比との偏差に応じた比例分
   （K_O2Pn）、積分分（K_O2In）及び微分分（K_O2Dn）から
   なり、前記所定周期毎に算出した前記第１補正値に応じ
   て前記積分分を修正することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の空燃比制御方法。 ３．前記第１補正値は前記基準噴射量に乗算される補正
   係数K_REFであり、前記第２補正値は前記基準噴射量に乗
   算される補正係数K_O2であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の空燃比制御方法。