JP3074408B2 - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

エンジンの空燃比制御装置

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JP3074408B2
JP3074408B2 JP03330431A JP33043191A JP3074408B2 JP 3074408 B2 JP3074408 B2 JP 3074408B2 JP 03330431 A JP03330431 A JP 03330431A JP 33043191 A JP33043191 A JP 33043191A JP 3074408 B2 JP3074408 B2 JP 3074408B2
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、排気通路に設けた触媒
装置の上流側にリニア空燃比センサを設け下流側にλ空
燃比センサを設けたエンジンの空燃比制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】エンジンの排気通路にO2センサを設
け、このO2センサの検出信号が所定のスライスレベル
より高いか低いかによってエンジンの空燃比がリッチで
あるかリーンであるかを判定し、その判定に基づいてエ
ンジンの空燃比をフィードバック制御するエンジンの空
燃比制御装置は従来から知られている。このような空燃
比制御装置においては、O2センサとして、理論空燃比
を境にして出力電圧がオンオフ的に切り替わる特性を有
するλO2センサを用いるのが普通であるが、例えば希
薄燃焼(リーバーン)を実現するために、空燃比に対し
て出力電圧がリニアに変化する特性を有するリニアO2
センサを用いることもある。また、その場合、リニアO
2センサは、排気通路に設けた触媒装置の上流側の燃焼
室にできるだけ近い位置に配置される。
【0003】ところで、リニアO2センサは、センサ個
々のバラツキが大きいために較正が必要である。そこ
で、このリニアO2センサの較正を、触媒装置の下流側
に設けたλO2センサの出力との比較によって行うこと
が提案されている。λO2センサは理論空燃比である1
4.7を正確に検出するので、λO2センサが14.7を
検出している時のリニアO2センサの出力を見ることに
よってリニアO2センサのずれが検出できる。なお、λ
2センサを空燃比検出に用いたものでは、例えば特開
昭61−234241号公報において、触媒装置の上流
側に加えて下流側にも別途O2センサを設け、この下流
側のO2センサの出力により上流側O2センサによる空燃
比フィードバック制御の制御特性を補正するようにした
所謂ダブルO2センサシステムが提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リニア
2センサを用いる空燃比制御装置の場合には、上述の
ようなダブルO2センサシステムをそのまま適用するこ
とはできず、また、下流側にλO2センサを設け、その
出力との比較でリニアO2センサを較正するにしても、
触媒装置のO2ストレージ効果による影響によって、触
媒の劣化度合により上流側と下流側のO2センサの出力
差が微妙な影響を受け、そのため、正確な較正を行うの
が困難であるという問題があった。つまり、触媒装置の
2ストレージ効果によってリニアO2センサとλO2
ンサとが同一空燃比を検出する時期がずれるため、λO
2センサが14.7の空燃比を検出したとしてもリニアO
2センサは異なった空燃比を検出している場合があり、
誤った較正をする懸念がある。
【0005】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であって、触媒装置の上流側に設けたリニア空燃比セン
サを下流側に設けたλ空燃比センサで較正する場合に、
触媒装置の浄化作用により誤った較正がなされるのを防
止することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、フィードバッ
ク制御の応答性をわざと悪化させて、触媒装置の上流側
のリニア空燃比センサの応答性が劣化したのと同じよう
に空燃比変動を大きくしてやると、触媒装置のO2スト
レージ効果が十分得られなくなって、触媒作用の影響を
受けなくなるという点に着目し、リニア空燃比センサの
較正時に触媒前の空燃比変動が大きくなる状況を作り出
すことによって該センサの較正を正確に行うことを可能
にしたものであり、その構成は図1に示すとおりであ
る。すなわち、本発明に係るエンジンの空燃比制御装置
は、エンジンの排気通路に設けた触媒装置の上流側に設
けられたリニア空燃比センサと、該触媒装置の下流側に
設けられたλ空燃比センサと、リニア空燃比センサの出
力に基づいてエンジン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フィードバック制御手段を備えた
エンジンの空燃比制御装置であって、触媒装置に流入す
る排気ガスの空燃比変動が大きくなって触媒装置の浄化
ウィンドウをはみ出すよう空燃比フィードバック制御手
段によるフィードバック制御の制御定数を変更可能とす
る制御定数変更手段と、制御定数変更手段により制御定
数が変更された状態におけるλ空燃比センサの出力に基
づいてリニア空燃比センサの出力を較正するリニア空燃
比センサ出力較正手段を備えたことを特徴とする。
【0007】ここで、空燃比変動を大きくするために変
更する制御定数を空燃比センサ出力の判定を遅らせるフ
ィードバックディレーとし、リニア空燃比センサの較正
時に制御定数変更手段により該フィードバックディレー
を大きくするのが良い。
【0008】
【作用】リニア空燃比センサの較正時には、例えば空燃
比センサ出力の判定を遅らせるフィードバックディレー
を加えて、触媒装置に流入する排気ガスの空燃比変動の
振れ幅を大きくし、触媒装置の浄化ウィンドウをはみ出
すようにして、その時得られたλ空燃比センサの出力に
基づいてリニア空燃比センサの出力を較正する。こうす
ることで、触媒装置の上流側および下流側の各空燃比セ
ンサの出力差が触媒装置の浄化作用に影響されずに正確
に設定され、それにより、リニア空燃比センサの較正が
正確に行われる。
【0009】
【実施例】以下、実施例を図面に基づいて説明する。
【0010】図2は本発明の一実施例の全体システム図
である。この実施例において、エンジン1の燃焼室2に
は、吸気ポート3を開閉する吸気弁4および排気ポート
5を開閉する排気弁6がそれぞれ配設されている。ま
た、エンジン1の吸気通路7には、吸気ポート3に近接
して燃料噴射用のインジェクタ8が設けられ、サージタ
ンク9の上流にはスロットル弁10が、また、さらにそ
の上流には吸入空気量を計測するエアフローセンサ11
が設けられている。また、このエアフローセンサ11の
上流側はエアクリーナ12に接続されている。
【0011】排気ポート5につながる排気通路13には
排気ガス浄化のための触媒装置14が設けられ、この触
媒装置14の上流側(フロント側)および下流側(リア
側)には、排気中の酸素濃度を検出するリニアO2セン
サ15およびλO2センサ16がそれぞれ設けられてい
る。ここで、リニアO2センサ15は、空燃比(A/
F)の変化に対し出力電圧がリニアに変化する特性を有
するものであり、一方、λO2センサ16は、理論空燃
比(A/F=14.7)において出力電圧がオンオフ的
に切り替わる特性を有するものである。
【0012】燃焼用空気はエアクリーナ12から吸気通
路7に入り、インジェクタ8によって噴射される燃料と
ともに吸気弁4を介して燃焼室2に吸入される。また、
燃焼後の排気は排気ポート5を介して排気通路13に流
出し、触媒装置14を通って排出される。
【0013】インジェクタ8はマイクロコンピュータで
構成されたコントロールユニット17によって制御され
る。コントロールユニット17には、エアフローセンサ
11からの吸入空気量信号,ディストリビュータに付設
されたクランク角センサ18からのエンジン回転数信
号,エンジン1の冷却水ジャケットに設けられた水温セ
ンサ19からの水温信号,リニアO2センサ15および
λO2センサ16の出力信号等が入力される。そして、
それらに基づいて燃料噴射量等が演算され、インジェク
タ8等に出力される。
【0014】この実施例のエンジンの空燃比の制御は、
触媒装置14のフロント側に配置されたリニアO2セン
サ15の出力に基づいて燃料噴射量をフィードバック制
御することによって行われる。すなわち、燃料噴射量
は、基本的には、エアフローセンサ11によって検出さ
れる吸入空気量と、クランク角信号から演算されるエン
ジン回転数に基づいて設定され、リニアO2センサ15
の出力が所定のスライスレベルより高いか低いかによっ
て空燃比のリッチもしくはリーンの判定が行われ、その
判定に基づいて燃料噴射量のフィードバック補正量が演
算される。
【0015】上記リニアO2センサ15の出力は、例え
ばエンジンが始動して一回走行する毎に、触媒装置14
のリア側に配置されたλO2センサ16の出力によって
較正される。この較正は、リニアO2センサ15による
空燃比検出のフィードバックディレーを強制的に大きく
し、それによって触媒装置14のフロント側の空燃比変
動の周期および振れ幅を大きくして行い、その時得られ
たリニアO2センサ15とλO2センサ16の出力差に基
づいてリニアO2センサ15を較正する。
【0016】図3および図4は上記較正を行う際の制御
特性を示したものであり、図3(a)は通常のフィード
バック制御時におけるリニアO2センサ15の出力特性
を、また、図3(b)は較正時における補正された同セ
ンサ15の出力特性をそれぞれ示しており、一方、図4
(a)は上記センサ出力に対応する空燃比(A/F)の
出力特性を、また、図4(b)は同センサ15の較正時
の空燃比の出力特性をそれぞれ示している。なお、図4
(a)(b)において平行な2本の直線で示すのは触媒
装置14の浄化ウィンドウである。リニアO2センサ1
5の較正時に、フィードバックディレーを強制的に大き
くすると、センサ出力の周期は図3(b)に示すように
長くなり、また、空燃比変動は、図4(b)に示すよう
に、周期が長くかつ振れ幅が大きくなって、浄化ウィン
ドウをはみ出すこととなる。そのため、触媒装置14の
浄化能力が低下し、該触媒装置14のリア側の残留O2
が触媒装置14の浄化率の影響をほとんど受けなくなっ
て、リニアO2センサ15とλO2センサ16の出力差を
正確に検出することが可能となる。
【0017】次に、この実施例の制御を図5のフローチ
ャートによって説明する。なお、S1〜S10は各ステ
ップを示している。
【0018】このフローは、リニアO2センサ15の較
正時に実行されるものであって、スタートすると、ま
ず、S1で、フロント側のリニアO2センサ15がλ=
1制御、すなわち理論空燃比へのフィードバック制御を
行っているかどうかを判定し、YESの場合には、S2
へ行って、リニアO2センサ15のキャリブレーション
(較正)の実行条件が成立しているかどうかを判定す
る。このキャリブレーションの実行条件とは、例えばエ
ンジンを始動して一回の走行当たりに一回キャリブレー
ションを実行する等の予め設定された条件である。
【0019】S2の判定でキャリブレーション実行条件
が成立していない時にはそのままリターンし、一方、成
立しているという時には、次に、S3で、リニアO2
ンサ15のフィードバックディレーを増加させる。そし
て、次に、S4で、リニアO2センサ出力の周期が所定
値(K)より大きくなったかどうかを判定し、所定値K
以下の場合には、S5でリニアO2センサ15のフィー
ドバックディレーを更に増加させてS3に戻り、また、
所定値Kより大きくなった時には次のステップへ進む。
【0020】次のステップでは、S6で、リニアO2
ンサ15とλO2センサ16の出力差を検出し、次い
で、S7で、この出力差に基づいてリニアO2センサ1
5をキャリブレーションする。そして、S8で、キャリ
ブレーションが終了したかどうかを判定し、終了してい
なければS6へ戻ってS6,S7の各ステップを再度実
行し、一方、キャリブレーションが終了したというとき
には、S9へ進んでリニアO2センサ15のフィードバ
ックディレーを元に戻してリターンする。
【0021】また、S1の判定がNOすなわちリニアO
2センサ15がλ=1制御を実行していないという時に
は、S10へ進んで、S10でリニアO2センサ15の
リーン制御を実行してリターンする。
【0022】この実施例によれば、触媒装置の浄化率が
どのような状態にあっても、フロント側のリニアO2
ンサ15とリア側のλO2センサ16の出力差を正確に
検出することができ、その出力差を補正量としてリニア
2センサ15のキャリブレーションを正確に行うこと
ができる。
【0023】なお、上記実施例では、リニアO2センサ
のフィードバックディレーを増加させることによって、
触媒装置に流入する排気ガスの空燃比変動を大きくする
ようにしたが、空燃比変動を大きくするための手段とし
ては、その他、例えばフィードバックゲイン,I値,P
値等のフィードバック制御定数を変更するなど、いろい
ろな手段が可能である。
【0024】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、触媒装置の上流側に設けたリニア空燃比センサを下
流側に設けたλ空燃比センサで較正する場合に、触媒装
置の浄化作用により誤った較正がなされるのを防止する
ことができ、正確な較正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の全体構成図
【図2】本発明の一実施例の全体システム図
【図3】上記実施例におけるリニアO2センサの出力特
性図
【図4】上記実施例における空燃比変動を示す特性図
【図5】上記実施例の制御を実行するフローチャート
【符号の説明】
1 エンジン 8 インジェクタ 13 排気通路 14 触媒装置 15 リニアO2センサ 16 λO2センサ 17 コントロールユニット
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−258947(JP,A) 特開 平3−175129(JP,A) 特開 昭61−234241(JP,A) 特開 昭64−53038(JP,A) 特開 平1−121538(JP,A) 特開 昭64−53046(JP,A) 特開 昭58−174142(JP,A) 特開 平4−124438(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/14 310

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンの排気通路に設けた触媒装置の
    上流側に設けられたリニア空燃比センサと、該触媒装置
    の下流側に設けられたλ空燃比センサと、前記リニア空
    燃比センサの出力に基づいてエンジンの空燃比を目標空
    燃比にフィードバック制御する空燃比フィードバック制
    御手段を備えたエンジンの空燃比制御装置であって、前
    記触媒装置に流入する排気ガスの空燃比変動が大きくな
    って触媒装置の浄化ウィンドウをはみ出すよう前記空燃
    比フィードバック制御手段によるフィードバック制御の
    制御定数を変更可能とする制御定数変更手段と、前記制
    御定数変更手段により制御定数が変更された状態におけ
    る前記λ空燃比センサの出力に基づいて前記リニア空燃
    比センサの出力を較正するリニア空燃比センサ出力較正
    手段を備えたことを特徴とするエンジンの空燃比制御装
    置。
  2. 【請求項2】 空燃比変動を大きくするために変更する
    制御定数が空燃比センサ出力の判定を遅らせるフィード
    バックディレーであり、リニア空燃比センサの較正時に
    制御定数変更手段により該フィードバックディレーが大
    きくされる請求項1記載のエンジンの空燃比制御装置。
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