JP4103334B2

JP4103334B2 - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP4103334B2
Application number: JP2001004143A
Authority: JP
Inventors: 健二郎幡山; 均加村
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2001-01-11
Filing date: 2001-01-11
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2021-01-11
Also published as: JP2002206442A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関し、特に高負荷及び／又は高回転運転領域での運転時の空燃比制御に用いて好適の装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン（内燃機関）が高負荷及び／又は高回転領域で運転される場合の触媒の過度な温度上昇を抑制する方法としては、エンジンに供給する混合気の空燃比をリッチ化することが一般的である。これは燃料が蒸発するときの気化潜熱を利用してエンジンを冷却する、いわゆる燃料冷却と呼ばれる技術であるが、触媒の過度な温度上昇を抑制できる反面、燃料消費の増大を招いてしまう。
【０００３】
このような燃料冷却による燃料消費の増大をできるかぎり抑制するため、従来様々な技術が提案されている。例えば、特許２７１２０８６号公報に開示された技術では、エンジンの運転状態が高負荷領域に突入した場合に直ぐに空燃比をリッチ化させるのではなく、所定時間は空燃比フィードバック制御を続行し、所定時間経過後にフィードバック制御を停止して空燃比をリッチ化させることにより、触媒温度の過上昇の抑制と燃料消費の抑制との両立を図っている。そして、さらにこの技術では、上記の所定時間の設定を細かく行うことにより、具体的には、高負荷領域に突入する直前のフィードバック制御を継続した時間に応じて上記所定時間の加算補正を行い、前回、高負荷領域で運転したときの運転時間に応じて上記所定時間の減算補正を行うことにより、触媒温度の過上昇の確実な抑制と燃料消費のさらなる抑制とを図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術の場合、直前のフィードバック制御の継続時間に応じて上記所定時間の加算補正を行っているが、これはフィードバック制御が行われればその継続時間に応じて単純に所定時間を増大するものであり、フィードバック制御中のエンジンの運転状態については考慮していない。即ち、上記従来技術では、かなりの温度上昇が予想される高負荷領域寸前の領域において運転されている場合でも、フィードバック制御領域に入っているかぎりは上記所定時間を増大させてしまうことになる。このため、このような状態から高負荷領域での運転状態に移行した場合には、増大された上記所定時間内に触媒の温度が過度に上昇して耐熱温度を超えてしまう虞がある。
【０００５】
このような課題の解決方法としては、フィードバック制御領域を温度上昇に対する安全率が高い領域のみ、即ち、比較的低負荷領域に限定して設定することが考えられる。しかしながら、この場合にはフィードバック制御領域を比較的狭くせざるを得ず、結果的に近年の燃費向上要求に応えることができなくなってしまう。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、高負荷及び／又は高回転領域への突入後のフィードバック制御の継続時間を内燃機関の運転状態の履歴に応じて適切に設定することにより、排気系に設けられる触媒温度の過度な上昇を確実に抑制するとともに、フィードバック制御領域の拡大により燃料消費のさらなる抑制を可能にした、内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の内燃機関の空燃比制御装置は、運転状態検出手段により内燃機関が所定の第１運転領域で運転されていることが検出されるときは、内燃機関の排気系に設けられ空燃比に相関するパラメータを検出する排気センサの出力に基づいて、上記内燃機関の空燃比をフィードバック制御すると共に、上記運転状態検出手段により上記内燃機関が上記フィードバック運転領域よりも高負荷及び／又は高回転側の所定の第２運転領域で運転されていることが検出されるときは、上記第２運転領域での運転が所定時間継続した後に上記フィードバック制御を停止して空燃比をリッチ化する。その際、上記運転状態検出手段により上記内燃機関が上記第１運転領域内の上記第２運転領域との境界近傍の所定の第３運転領域で運転されていることが検出されるときは、上記第３運転領域での運転継続時間に応じて上記所定時間を減少させる。
【０００８】
そして、上記運転状態検出手段により上記内燃機関が上記第１運転領域内の上記第３運転領域よりも低負荷及び／又は低回転側の所定の第４運転領域で運転されていることが検出されるときは、上記第４領域での運転継続時間に応じて上記所定時間を増加させ上記運転状態検出手段により上記内燃機関が上記第２運転領域よりも高負荷及び／又は高回転側の運転領域で運転されていることが検出されるときは上記所定時間の経過状態にかかわらず直ちに上記フィードバック制御を停止して空燃比をリッチ化するよう構成され、上記内燃機関の運転領域が低回転側の運転領域では、上記第３および第４運転領域から高負荷側の運転領域へ運転状態が移行する場合、上記第２運転領域を経ることなく上記第２運転領域よりも高負荷及び／又は高回転側の上記運転領域へ直接突入するように各領域が設定されているようにする。
また、上記第３運転領域と、上記第４運転領域との間に、運転継続時間にかかわらず上記所定時間を保持する領域、すなわち、設定時間を減少も増加もさせない領域を設定してもよい。
【０００９】
また、上記制御手段は、上記所定時間を制御するためのタイマを有し、上記内燃機関が第３運転領域で運転されていることが検出されるとタイマの値を減算補正し、上記内燃機関が第４運転領域で運転されていることが検出されるとタイマの値を加算補正する処理を所定の制御周期毎に行うことが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の空燃比制御装置が適用されるエンジン（内燃機関）のシステム構成図である。図１に示すように、エンジン１の吸気通路２には、上流から順にエアクリーナ５，スロットル弁６及び燃料噴射弁７が設けられている。そして、エアクリーナ５の下流側には、吸入空気量を検出するエアフローセンサ１４が備えられ、スロットル弁６にはスロットル開度を検出するスロットル開度センサ１１が連結されている。
【００１１】
また、エンジン１の排気通路３には、その上流から順に排ガス浄化用の触媒８と図示しないマフラとが設けられている。そして、触媒８の上流側には、排ガス中の酸素濃度を検出するＯ₂センサ（排気センサ）１２が備えられている。Ｏ₂センサ１２としては、排ガス中の酸素濃度に応じて空燃比がストイキオよりもリッチの場合にはオン信号を出力し、リーンの場合にはオフ信号を出力するタイプのセンサでもよく、或いは、排ガス中の酸素濃度に応じてリニアに信号を出力するいわゆるリニアＯ₂センサでもよい。さらに、エンジン１の本体には、エンジン回転速度Ｎｅを検出するエンジン回転速度センサ１３が備えられている。
【００１２】
さらに、このエンジン１を制御するために、制御手段としての電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が車室内に備えられている。ＥＣＵ１０の入力側には上記の各センサ１１〜１４が接続され、出力側には燃料噴射弁７が接続されている。ＥＣＵ１０は、上記各センサ１１〜１４からの信号に基づいて燃料噴射弁７を駆動して、燃焼室内に供給される混合気の空燃比を制御している。本実施形態では、ＥＣＵ１０は図２に示す制御マップを用いて空燃比制御を行っている。
【００１３】
図２に示す制御マップは、エンジン１の制御モードを設定するためのマップであり、車両の運転状態に応じて制御モードが設定されるようになっている。車両の運転状態はエンジン回転速度Ｎｅとエンジン負荷とで決まるが、ここではエンジン負荷をエアフローセンサ１４の出力とエンジン回転速度Ｎｅとに基づいて算出される吸気充填効率Ｅｖで代表しており、エンジン回転速度Ｎｅと吸気充填効率Ｅｖとに応じて制御モードが設定されるようになっている。したがって、本実施形態では、エンジン回転速度センサ１３とエアフローセンサ１４とが本発明にかかる運転状態検出手段を構成している。
【００１４】
図２に示すように、制御マップ中には制御モードに応じて４つの領域Ａ〜Ｄが設定されている。領域Ａ，Ｂは、従来の空燃比制御におけるフィードバック制御領域（第１運転領域）に相当し、領域Ａ，Ｂよりも高負荷或いは高回転領域である領域Ｃ，Ｄは、従来の空燃比制御におけるリッチ運転領域（オープンループ制御領域）に相当している。即ち、領域Ａ，Ｂにおいては、Ｏ₂センサ１２の出力に基づいて空燃比が理論空燃比近傍（或いはスライトリーン）に維持されるようにフィードバック制御が行われる。また、領域Ｃ，Ｄにおいては、触媒８の温度上昇を抑制するためにフィードバック制御が停止され、オープンループ制御による空燃比のリッチ化が行われる。ただし、フィードバック制御領域との境界に近い領域Ｃ（第２運転領域）については、領域Ｃへの突入後、所定の時間が経過するまでは燃費向上のためフィードバック制御が継続される。
【００１５】
本発明は、領域Ｃへの突入後にフィードバック制御を停止して空燃比をリッチ化するタイミングを適切に制御することで、触媒８の温度上昇の確実な抑制とさらなる燃費向上とを図ったものである。本実施形態では、ＥＣＵ１０は、領域Ｃへの突入後にフィードバック制御を継続する時間を内蔵するタイマ１０Ａによって制御しており、このタイマ１０Ａの現在値（上記の所定時間）Ｔをフィードバック制御領域中の各領域Ａ，Ｂでの運転継続時間に応じて加減算することによって、空燃比をリッチ化するタイミングの適切化を図っている。
【００１６】
具体的には、ＥＣＵ１０は、フィードバック制御領域中の比較的高回転側、即ち、領域Ｃ或いは領域Ｄとの境界近傍の領域Ｂ（第３運転領域）では、運転継続時間に応じてタイマ１０Ａの現在値Ｔを減算補正している。同じフィードバック制御領域Ａ，Ｂ内であっても高回転側（高負荷側でも同様）の領域Ｂほど排気温度が高くなるため、このような領域Ｂでの運転継続時間が長ければ触媒温度は上昇する。このため、領域Ｂよりさらに高回転側（或いは高負荷側）の領域Ｃに移行したときに、領域Ｃにおいてフィードバック制御を続行できる許容時間は領域Ｂでの運転で触媒温度が上昇した分だけ短くなる。そこで、ＥＣＵ１０は、領域Ｂでの運転継続時間に応じてタイマ１０Ａの現在値Ｔを減算補正、具体的には、運転継続時間に応じて所定のゲインＧ２で現在値Ｔを減少させることにより、領域Ｃへの突入後のフィードバック制御によって触媒温度が過上昇するのを抑制しているのである。なお、領域Ｂについては、領域Ｂ内での運転継続時間が長時間になった場合でも触媒温度が許容温度を超えることはないように、その上限域は触媒８の許容温度に対応して設定されている。したがって、運転モードが領域Ｂにあるときは、ＥＣＵ１０は、運転継続時間が長時間になりタイマ１０Ａの現在値Ｔが０になった場合でもフィードバック制御を継続する。
【００１７】
また、フィードバック制御領域中の比較的低回転側の領域Ａ（第４運転領域）では、ＥＣＵ１０は、逆に運転継続時間に応じてタイマ１０Ａの現在値Ｔを加算補正している。具体的には、運転継続時間に応じて所定のゲインＧ１で現在値Ｔを増加させている。低回転側（低負荷側でも同様）の領域では排気温度が低くなるため、触媒８の温度も排気温度に応じて低下していく。したがって、このような領域での運転継続時間が長いほど触媒８の温度は低くなり、領域Ｃへの突入後にフィードバック制御を続行できる許容時間は長くなる。そこで、ＥＣＵ１０は、領域Ａでの運転継続時間に応じてタイマ１０Ａの現在値Ｔを加算補正することにより、領域Ｃへの突入後のフィードバック制御時間の拡大を図っている。なお、タイマ１０Ａの現在値Ｔを加算補正するに当たり、現在値Ｔは所定の上限値以上には増加しないよう処理される。
【００１８】
一方、オープンループ制御領域では、ＥＣＵ１０は、フィードバック制御領域に近い比較的低負荷低回転側の領域Ｃと、領域Ｃよりも高負荷或いは高回転側の領域Ｄとで異なる空燃比制御を行っている。まず、領域Ｃに突入した場合、ＥＣＵ１０は、タイマ１０Ａをスタートさせてフィードバック制御を続行する。ＥＣＵ１０は、フィードバック制御時間に応じて所定のゲインＧ３でタイマ１０Ａを現在値Ｔからカウントダウンしていき、やがてタイマ１０Ａの現在値Ｔが０になったところでフィードバック制御を停止する。そして、オープンループ制御に移行して空燃比をリッチ化する。このとき、ＥＣＵ１０は、所定の初期値（例えば理論空燃比やスライトリーン空燃比）からリッチ空燃比へ空燃比を徐々にテーリングさせていく。これは、フィードバック制御からオープンループ制御（リッチ空燃比）への移行に伴うトルク段差を低減するための制御である。
【００１９】
運転状態が領域Ｄに突入した場合には、ＥＣＵ１０は、タイマ１０Ａの現在値Ｔを強制的に０にしてフィードバック制御を行うことなく直ちにオープンループ制御を開始する。領域Ｄのように高負荷及び／又は高回転領域でフィードバック制御を行うと触媒温度が急上昇する虞があるため、空燃比をリッチ化して速やかに触媒温度の上昇を抑制する必要があるからである。この速やかなオープンループ制御への移行処理は、フィードバック制御領域Ａ，Ｂから直接領域Ｄに突入したときも、領域Ｃを経由して領域Ｄに突入したときも共に行われる。ただし、この場合も、フィードバック制御からオープンループ制御への移行に伴うトルク段差を低減するため、空燃比のリッチ化はテーリング制御によって徐々に行われる。
【００２０】
次に、図３に示すフローチャートを用いて、ＥＣＵ１０による空燃比制御の流れについて説明する。なお、以下の制御は一定の周期ｔで行われる。
まず、ＥＣＵ１０は、エンジン回転速度センサ１３，エアフローセンサ１４を用いて車両の運転状態、即ち、エンジン回転速度Ｎｅと吸気充填効率Ｅｖとを検出する（ステップＳ１０）。そして、検出した車両の運転状態が図２に示す制御マップにおいて領域Ａに属するか否か判定する（ステップＳ２０）。車両の運転状態が領域Ａに属する場合には、ＥＣＵ１０は、制御周期ｔに所定のゲインＧ１を乗じた値をタイマ１０Ａの現在値Ｔに加算し（ステップＳ３０）、Ｏ₂センサ１２の出力に基づいて空燃比が理論空燃比近傍（或いはスライトリーン）に維持されるようにフィードバック制御を行う（ステップＳ４０）。
【００２１】
ステップＳ２０の判定で車両の運転状態が領域Ａに属さない場合には、ＥＣＵ１０は、車両の運転状態が領域Ｂに属するか否か判定する（ステップＳ５０）。そして、車両の運転状態が領域Ｂに属する場合には、ＥＣＵ１０は、制御周期ｔに所定のゲインＧ２を乗じた値をタイマ１０Ａの現在値Ｔから減算し（ステップＳ６０）、ステップＳ４０に進んで空燃比のフィードバック制御を行う。
【００２２】
また、ステップＳ５０の判定で車両の運転状態が領域Ｂに属さない場合には、ＥＣＵ１０は、次に車両の運転状態が領域Ｃに属するか否か判定する（ステップＳ７０）。そして、車両の運転状態が領域Ｃに属する場合には、ＥＣＵ１０は、タイマ１０Ａをスタートさせ、制御周期ｔに所定のゲインＧ３を乗じた値をタイマ１０Ａの現在値Ｔから減算する（ステップＳ８０）。続いて、ＥＣＵ１０は、タイマ１０Ａの現在値Ｔが０に達したか否か判定し（ステップＳ９０）、タイマ１０Ａの現在値Ｔが０になるまではステップＳ４０に進んで空燃比のフィードバック制御を行う。そして、タイマ１０Ａの現在値Ｔが０に達したら、ステップＳ１００に進み、オープンループ制御によって空燃比をリッチ化する。ただし、フィードバック制御からオープンループ制御への切り換え時には、テーリング制御によって空燃比を徐々にリッチ化する。
【００２３】
ステップＳ７０の判定で車両の運転状態が領域Ｃに属さない場合には、ＥＣＵ１０は、車両の運転状態が領域Ｄに属するものとみなし、タイマ１０Ａの現在値Ｔを強制的に０に設定する（ステップＳ１１０）。そして、ステップＳ１００に進み、オープンループ制御によって空燃比をリッチ化する。この場合も、フィードバック制御からオープンループ制御への切り換え時には、テーリング制御によって空燃比を徐々にリッチ化する。
【００２４】
以上のような空燃比制御が行われることにより、高回転側（或いは高負荷側）のフィードバック制御領域Ｂでの運転により触媒８の温度が上昇した場合でも、その運転継続時間に応じて高回転（或いは高負荷）領域Ｂへの突入後にフィードバック制御を停止して空燃比をリッチ化させるタイミングが早められるので、排気通路３に配設された触媒８の過度の温度上昇を確実に抑制することができる。そして、その結果、フィードバック制御領域の拡大も可能となって燃費向上を図ることも可能になる。
【００２５】
また、低回転側（或いは低負荷側）のフィードバック制御領域Ａでは触媒８の温度は低下するので、上記の空燃比制御のように領域Ａでの運転継続時間に応じて領域Ｂへの突入後のフィードバック制御の継続時間を増加させても、温度上昇に対する安全度を見込むことができ、触媒８の過度の温度上昇を有効に抑制しながら、さらなる燃費向上を図ることが可能になる。
【００２６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施しうるものである。例えば、上述の実施形態では、フィードバック制御領域を２つの領域Ａ，Ｂに分けてタイマ１０Ａの現在値Ｔを補正しているが、より細かく領域を分けて補正を行ったり、或いは、タイマ１０Ａの現在値Ｔが高回転側から低回転側へ及び／又は高負荷側から低負荷側へリニアに大きくなっていくようにしたりしてもよい。また、領域Ａと領域Ｂとの間にタイマ１０Ａの現在値を増加も減少もさせず保持する領域を設けてもよい。
【００２７】
また、本発明にかかる制御領域の設定は、図２に示す設定に限定されるものではない。図２に示す制御領域の設定はあくまでも一例である。ただし、図２に示すように比較的低回転側の領域では、フィードバック制御領域Ａ，Ｂから高負荷側へ運転状態が移行する場合、領域Ｃを経ることなく直接領域Ｄへ突入するような設定にする。これは、低回転高負荷領域は排気温度が高くなりやすく、フィードバック運転を継続できる時間が極めて短いためである。
【００２８】
さらに、本発明は上述の実施形態のように吸気通路２内に燃料を噴射する形式のエンジンにのみ適用されるものではなく、燃焼室内に直接燃料を噴射する形式のエンジンにも適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の内燃機関の空燃比制御装置によれば、フィードバック制御が行われる第１運転領域内の第１運転領域よりも高負荷及び／又は高回転側の第２運転領域との境界近傍の第３運転領域で内燃機関が運転されているときには、その第３運転領域での運転継続時間に応じて第２運転領域への突入後にフィードバック制御を継続する所定時間を減少させるので、排気系に設けられる触媒の過度の温度上昇を確実に抑制することができるとともに、フィードバック制御領域の拡大も可能となり燃費向上を図ることができるという効果がある。
【００３０】
また、内燃機関が第３運転領域よりも低負荷及び／又は低回転側の第４運転領域で運転されているときに、上記第４運転領域での運転継続時間に応じて第２運転領域への突入後にフィードバック制御を継続する所定時間を増加させることにより、温度上昇に対する安全度を見込んで上記所定時間を長く設定することができ、触媒の過度の温度上昇を有効に抑制しながら、さらなる燃費向上を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるエンジンのシステム構成図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる空燃比制御用の制御マップである。
【図３】本発明の一実施形態にかかる空燃比制御の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１エンジン
２吸気通路
３排気通路
６スロットル弁
７燃料噴射弁
８触媒
１０ＥＣＵ（エンジン出力制御装置）
１０Ａタイマ
１１スロットル開度センサ
１２Ｏ₂センサ（排気センサ）
１３エンジン回転速度センサ
１４エアフローセンサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to an apparatus suitable for use in air-fuel ratio control during operation in a high load and / or high speed operation region.
[0002]
[Prior art]
As a method for suppressing an excessive temperature rise of the catalyst when the engine (internal combustion engine) is operated in a high load and / or high rotation range, it is common to enrich the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine. It is. This is a so-called fuel cooling technique that uses the latent heat of vaporization when the fuel evaporates to cool the engine, but it can suppress an excessive increase in the temperature of the catalyst, but causes an increase in fuel consumption.
[0003]
In order to suppress such an increase in fuel consumption due to fuel cooling as much as possible, various techniques have been proposed. For example, in the technique disclosed in Japanese Patent No. 2712086, the air-fuel ratio is not enriched immediately when the engine operating state enters the high load region, but the air-fuel ratio feedback control is continued for a predetermined time, By stopping the feedback control after the lapse and enriching the air-fuel ratio, both suppression of an excessive increase in catalyst temperature and suppression of fuel consumption are achieved. Further, in this technology, by performing the setting of the predetermined time in detail, specifically, the addition correction of the predetermined time is performed according to the time of continuing the feedback control immediately before entering the high load region, By performing subtraction correction of the predetermined time according to the operation time when operating in the high load region last time, it is possible to surely suppress an excessive increase in catalyst temperature and further suppress fuel consumption.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the above-described prior art, the addition correction of the predetermined time is performed according to the duration of the immediately preceding feedback control. However, when the feedback control is performed, the predetermined time is simply set according to the duration. The operating state of the engine during feedback control is not considered. That is, in the above prior art, even when the vehicle is operated in a region just before the high load region where a considerable temperature increase is expected, the predetermined time is increased as long as the feedback control region is entered. For this reason, when shifting from such a state to an operation state in a high load region, the temperature of the catalyst may excessively rise within the increased predetermined time and exceed the heat resistant temperature.
[0005]
As a solution to such a problem, it can be considered that the feedback control region is set only in a region where the safety factor against temperature rise is high, that is, in a relatively low load region. However, in this case, the feedback control region must be made relatively narrow, and as a result, it becomes impossible to meet recent demands for improving fuel consumption.
[0006]
The present invention has been devised in view of such problems, and appropriately sets the duration of feedback control after entering the high load and / or high rotation range in accordance with the history of the operating state of the internal combustion engine. Thus, an object of the present invention is to provide an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine that reliably suppresses an excessive increase in the temperature of the catalyst provided in the exhaust system and further suppresses fuel consumption by expanding a feedback control region. To do.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention provides an exhaust of the internal combustion engine when the operating state detecting means detects that the internal combustion engine is operating in a predetermined first operating region. The air-fuel ratio of the internal combustion engine is feedback-controlled based on the output of an exhaust sensor that detects a parameter correlated with the air-fuel ratio provided in the system, and the internal combustion engine is higher than the feedback operation region by the operating state detecting means. When it is detected that the vehicle is operating in a predetermined second operating region on the load and / or high speed side, after the operation in the second operating region continues for a predetermined time, the feedback control is stopped and the air-fuel ratio is To enrich. At this time, when it is detected by the operating state detection means that the internal combustion engine is operating in a predetermined third operating region in the vicinity of the boundary with the second operating region in the first operating region, The predetermined time is decreased according to the operation continuation time in the third operation region.
[0008]
Then, it is detected by the operating state detecting means that the internal combustion engine is operating in a predetermined fourth operating region at a lower load and / or lower rotation side than the third operating region in the first operating region. The predetermined time is increased according to the operation continuation time in the fourth region, and the operation state detection means causes the internal combustion engine to operate at a higher load and / or higher rotation side than the second operation region. When it is detected that the engine is operating, the feedback control is immediately stopped regardless of the lapse of the predetermined time, and the air-fuel ratio is enriched. In the operation region, when the operation state transitions from the third and fourth operation regions to the operation region on the high load side, the load is higher and / or higher than the second operation region without passing through the second operation region. Each region so as to rush directly into the operating region of the side is the so that have been set.
Further, a region that holds the predetermined time regardless of the operation duration, that is, a region that does not decrease or increase the set time may be set between the third operation region and the fourth operation region. .
[0009]
Also, the control means comprises a timer for controlling the predetermined time, when the internal combustion engine that is detected that is operated in the third operating region is subtracted corrects the value of the timer, the internal combustion When it is detected that the engine is operating in the fourth operating region, it is preferable to perform a process of adding and correcting the timer value every predetermined control cycle.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a system configuration diagram of an engine (internal combustion engine) to which the air-fuel ratio control apparatus of the present invention is applied. As shown in FIG. 1, an air cleaner 5, a throttle valve 6, and a fuel injection valve 7 are provided in the intake passage 2 of the engine 1 in order from the upstream side. An air flow sensor 14 that detects the intake air amount is provided downstream of the air cleaner 5, and a throttle opening sensor 11 that detects the throttle opening is connected to the throttle valve 6.
[0011]
The exhaust passage 3 of the engine 1 is provided with an exhaust gas purifying catalyst 8 and a muffler (not shown) in order from the upstream side. An upstream side of the catalyst 8 is provided with an O ₂ sensor (exhaust sensor) 12 that detects the oxygen concentration in the exhaust gas. The O ₂ sensor 12 may be a sensor that outputs an on signal when the air-fuel ratio is richer than stoichiometric, and outputs an off signal when lean, depending on the oxygen concentration in the exhaust gas. A so-called linear O ₂ sensor that linearly outputs a signal according to the oxygen concentration in the exhaust gas may be used. Further, the main body of the engine 1 is provided with an engine rotation speed sensor 13 for detecting the engine rotation speed Ne.
[0012]
Further, in order to control the engine 1, an electronic control unit (ECU) 10 as a control means is provided in the vehicle interior. The sensors 11 to 14 are connected to the input side of the ECU 10, and the fuel injection valve 7 is connected to the output side. The ECU 10 controls the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber by driving the fuel injection valve 7 based on the signals from the sensors 11 to 14. In the present embodiment, the ECU 10 performs air-fuel ratio control using the control map shown in FIG.
[0013]
The control map shown in FIG. 2 is a map for setting the control mode of the engine 1, and the control mode is set according to the driving state of the vehicle. The driving state of the vehicle is determined by the engine rotational speed Ne and the engine load. Here, the engine load is represented by the intake charging efficiency Ev calculated based on the output of the air flow sensor 14 and the engine rotational speed Ne. The control mode is set according to the rotational speed Ne and the intake air charging efficiency Ev. Therefore, in the present embodiment, the engine rotation speed sensor 13 and the air flow sensor 14 constitute an operation state detection unit according to the present invention.
[0014]
As shown in FIG. 2, four areas A to D are set in the control map according to the control mode. Regions A and B correspond to a feedback control region (first operation region) in the conventional air-fuel ratio control, and regions C and D that are higher loads or higher rotation regions than regions A and B are conventional air-fuel ratio control. This corresponds to the rich operation region (open loop control region). That is, in regions A and B, feedback control is performed based on the output of the O ₂ sensor 12 so that the air-fuel ratio is maintained near the stoichiometric air-fuel ratio (or light lean). In regions C and D, the feedback control is stopped to suppress the temperature rise of the catalyst 8, and the air-fuel ratio is enriched by open loop control. However, in the region C (second operation region) close to the boundary with the feedback control region, after entering the region C, the feedback control is continued to improve fuel consumption until a predetermined time elapses.
[0015]
In the present invention, the feedback control is stopped after entering the region C and the timing of enriching the air-fuel ratio is appropriately controlled, so that the temperature rise of the catalyst 8 is surely suppressed and the fuel consumption is further improved. is there. In the present embodiment, the ECU 10 is controlled by a timer 10A having a built-in time during which feedback control is continued after entering the region C, and the current value (the predetermined time) T of the timer 10A is set in the feedback control region. Appropriate timing for enriching the air-fuel ratio is achieved by adding and subtracting according to the operation continuation time in each of the regions A and B.
[0016]
Specifically, the ECU 10 controls the timer 10A according to the operation duration time on the relatively high rotation side in the feedback control region, that is, in the region B (third operation region) near the boundary with the region C or the region D. The current value T is corrected by subtraction. Even within the same feedback control region A, B, the exhaust temperature becomes higher in the region B on the high rotation side (same on the high load side), so the catalyst temperature rises if the operation continuation time in such region B is longer To do. For this reason, when shifting to the region C on the higher rotation side (or higher load side) than the region B, the allowable time during which the feedback control can be continued in the region C is shorter by the increase in the catalyst temperature in the operation in the region B. Become. Therefore, the ECU 10 subtracts and corrects the current value T of the timer 10A according to the driving duration in the region B. Specifically, the ECU 10 decreases the current value T by a predetermined gain G2 according to the driving duration. The feedback control after entering the region C prevents the catalyst temperature from rising excessively. For the region B, the upper limit region is set corresponding to the allowable temperature of the catalyst 8 so that the catalyst temperature does not exceed the allowable temperature even when the operation continuation time in the region B becomes long. Has been. Therefore, when the operation mode is in the region B, the ECU 10 continues the feedback control even when the operation duration time is long and the current value T of the timer 10A becomes zero.
[0017]
Further, in the relatively low rotation side region A (fourth operation region) in the feedback control region, the ECU 10 conversely corrects the current value T of the timer 10A by addition according to the operation continuation time. Specifically, the current value T is increased by a predetermined gain G1 according to the operation duration time. In the region on the low rotation side (same on the low load side), the exhaust temperature becomes low, so the temperature of the catalyst 8 also decreases according to the exhaust temperature. Therefore, the longer the operation continuation time in such a region, the lower the temperature of the catalyst 8, and the longer the allowable time during which feedback control can be continued after entering the region C. Therefore, the ECU 10 increases the feedback control time after entering the region C by adding and correcting the current value T of the timer 10A according to the operation continuation time in the region A. In addition, when adding and correcting the current value T of the timer 10A, the current value T is processed so as not to increase beyond a predetermined upper limit value.
[0018]
On the other hand, in the open loop control region, the ECU 10 performs different air-fuel ratio control in the region C on the relatively low load and low rotation side close to the feedback control region and the region D on the higher load or high rotation side than the region C. Yes. First, when entering the region C, the ECU 10 starts the timer 10A and continues the feedback control. The ECU 10 counts down the timer 10A from the current value T with a predetermined gain G3 according to the feedback control time, and eventually stops the feedback control when the current value T of the timer 10A becomes zero. Then, the process shifts to open loop control to enrich the air-fuel ratio. At this time, the ECU 10 gradually tails the air-fuel ratio from a predetermined initial value (for example, a theoretical air-fuel ratio or a slight lean air-fuel ratio) to a rich air-fuel ratio. This is a control for reducing a torque step accompanying a shift from feedback control to open loop control (rich air-fuel ratio).
[0019]
When the operating state enters the region D, the ECU 10 forcibly sets the current value T of the timer 10A to 0 and immediately starts open loop control without performing feedback control. This is because if the feedback control is performed in a high load and / or high rotation region as in region D, the catalyst temperature may increase rapidly, so it is necessary to enrich the air-fuel ratio and quickly suppress the catalyst temperature increase. . This rapid transition processing to open loop control is performed both when the vehicle enters the region D directly from the feedback control regions A and B and when it enters the region D via the region C. However, in this case as well, the air-fuel ratio enrichment is gradually performed by the tailing control in order to reduce the torque step accompanying the shift from the feedback control to the open loop control.
[0020]
Next, the flow of air-fuel ratio control by the ECU 10 will be described using the flowchart shown in FIG. The following control is performed at a constant cycle t.
First, the ECU 10 detects the driving state of the vehicle, that is, the engine rotation speed Ne and the intake charging efficiency Ev using the engine rotation speed sensor 13 and the air flow sensor 14 (step S10). Then, it is determined whether or not the detected driving state of the vehicle belongs to region A in the control map shown in FIG. 2 (step S20). When the driving state of the vehicle belongs to the region A, the ECU 10 adds a value obtained by multiplying the control cycle t by a predetermined gain G1 to the current value T of the timer 10A (step S30), and outputs it to the output of the O ₂ sensor 12. Based on this, feedback control is performed so that the air-fuel ratio is maintained near the theoretical air-fuel ratio (or light lean) (step S40).
[0021]
When the driving state of the vehicle does not belong to the region A in the determination of step S20, the ECU 10 determines whether or not the driving state of the vehicle belongs to the region B (step S50). When the driving state of the vehicle belongs to the region B, the ECU 10 subtracts a value obtained by multiplying the control cycle t by a predetermined gain G2 from the current value T of the timer 10A (step S60), and proceeds to step S40. Performs air-fuel ratio feedback control.
[0022]
If the driving state of the vehicle does not belong to the region B in the determination in step S50, the ECU 10 next determines whether or not the driving state of the vehicle belongs to the region C (step S70). When the driving state of the vehicle belongs to the region C, the ECU 10 starts the timer 10A and subtracts a value obtained by multiplying the control period t by a predetermined gain G3 from the current value T of the timer 10A (step S80). . Subsequently, the ECU 10 determines whether or not the current value T of the timer 10A has reached 0 (step S90), and proceeds to step S40 until the current value T of the timer 10A becomes 0 to perform air-fuel ratio feedback control. Do. When the current value T of the timer 10A reaches 0, the process proceeds to step S100, and the air-fuel ratio is enriched by open loop control. However, when switching from feedback control to open loop control, the air-fuel ratio is gradually enriched by tailing control.
[0023]
If the driving state of the vehicle does not belong to the region C in the determination of step S70, the ECU 10 regards that the driving state of the vehicle belongs to the region D and forcibly sets the current value T of the timer 10A to 0 ( Step S110). In step S100, the air-fuel ratio is enriched by open loop control. Also in this case, the air-fuel ratio is gradually enriched by tailing control when switching from feedback control to open loop control.
[0024]
By performing the air-fuel ratio control as described above, even when the temperature of the catalyst 8 rises due to the operation in the feedback control region B on the high rotation side (or high load side), the high rotation speed is increased according to the operation duration time. (Or high load) After entering the region B, the feedback control is stopped and the timing of enriching the air-fuel ratio is advanced, so that an excessive temperature rise of the catalyst 8 disposed in the exhaust passage 3 is surely suppressed. Can do. As a result, the feedback control area can be expanded, and fuel consumption can be improved.
[0025]
In addition, since the temperature of the catalyst 8 decreases in the feedback control region A on the low rotation side (or low load side), after entering the region B according to the operation continuation time in the region A as in the air-fuel ratio control described above. Even if the duration of the feedback control is increased, the degree of safety against temperature rise can be expected, and further improvement in fuel consumption can be achieved while effectively suppressing excessive temperature rise of the catalyst 8.
[0026]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the current value T of the timer 10A is corrected by dividing the feedback control region into two regions A and B. However, the correction is performed by dividing the region more finely, or the timer 10A The current value T may increase linearly from the high rotation side to the low rotation side and / or from the high load side to the low load side. Further, an area for holding the current value of the timer 10A without increasing or decreasing may be provided between the area A and the area B.
[0027]
Further, the setting of the control area according to the present invention is not limited to the setting shown in FIG. The setting of the control area shown in FIG. 2 is merely an example. However , as shown in FIG. 2 , in the region on the relatively low rotation side, when the operation state shifts from the feedback control regions A and B to the high load side, the setting is made such that the vehicle directly enters the region D without passing through the region C. you to. This low-speed and high-load region tends to be high exhaust temperature, Ru der has an extremely short time to continue the feedback operation.
[0028]
Furthermore, the present invention is not only applied to an engine that injects fuel into the intake passage 2 as in the above-described embodiment, but can also be applied to an engine that directly injects fuel into the combustion chamber. it can.
[0029]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the second operation on the higher load and / or higher rotation side than the first operation region in the first operation region in which feedback control is performed. When the internal combustion engine is operated in the third operation region near the boundary with the region, the predetermined time for continuing the feedback control after entering the second operation region is reduced according to the operation continuation time in the third operation region Therefore, it is possible to surely suppress an excessive temperature rise of the catalyst provided in the exhaust system, and it is possible to increase the feedback control region and improve fuel efficiency.
[0030]
Further, when the internal combustion engine is operated in the fourth operation region on the lower load side and / or the low rotation side than the third operation region, the second operation region is entered according to the operation continuation time in the fourth operation region. By increasing the predetermined time during which feedback control is continued after entering the engine, it is possible to set the predetermined time longer in anticipation of the degree of safety against temperature rise. There is an effect that improvement can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of an engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a control map for air-fuel ratio control according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing a flow of air-fuel ratio control according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Engine 2 Intake Passage 3 Exhaust Passage 6 Throttle Valve 7 Fuel Injection Valve 8 Catalyst 10 ECU (Engine Output Control Device)
10A timer 11 throttle opening sensor 12 O ₂ sensor (exhaust sensor)
13 Engine rotation speed sensor 14 Air flow sensor

Claims

内燃機関の排気系に設けられ空燃比に相関するパラメータを検出する排気センサと、
上記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
上記運転状態検出手段により上記内燃機関が所定の第１運転領域で運転されていることが検出されるときは上記排気センサの出力に基づいて上記内燃機関の空燃比をフィードバック制御すると共に、上記運転状態検出手段により上記内燃機関が上記第１運転領域よりも高負荷及び／又は高回転側の所定の第２運転領域で運転されていることが検出されるときは上記第２運転領域での運転が所定時間継続した後に上記フィードバック制御を停止して空燃比をリッチ化する制御手段と、
を備えた内燃機関の空燃比制御装置において、
上記制御手段は、
上記運転状態検出手段により上記内燃機関が上記第１運転領域に含まれる上記第２運転領域との境界近傍の所定の第３運転領域で運転されていることが検出されるときは上記第３運転領域での運転継続時間の増加に応じて上記所定時間を減少させるとともに、
上記運転状態検出手段により上記内燃機関が上記第１運転領域に含まれる上記第３運転領域よりも低負荷及び／又は低回転側の所定の第４運転領域で運転されていることが検出されるときは上記第４運転領域での運転継続時間の増加に応じて上記所定時間を増加させ、
上記運転状態検出手段により上記内燃機関が上記第２運転領域よりも高負荷及び／又は高回転側の運転領域で運転されていることが検出されるときは上記所定時間の経過状態にかかわらず直ちに上記フィードバック制御を停止して空燃比をリッチ化するよう構成され、
上記内燃機関の運転領域が低回転側の運転領域では、上記第３および第４運転領域から高負荷側の運転領域へ運転状態が移行する場合、上記第２運転領域を経ることなく上記第２運転領域よりも高負荷及び／又は高回転側の上記運転領域へ直接突入するように各領域が設定されている
ことを特徴とする、内燃機関の空燃比制御装置。An exhaust sensor provided in an exhaust system of the internal combustion engine for detecting a parameter correlated with an air-fuel ratio;
Operating state detecting means for detecting the operating state of the internal combustion engine;
When the operation state detection means detects that the internal combustion engine is operating in a predetermined first operation region, the air-fuel ratio of the internal combustion engine is feedback controlled based on the output of the exhaust sensor, and the operation When it is detected by the state detection means that the internal combustion engine is operating in a predetermined second operating region at a higher load and / or higher speed than the first operating region, the operation in the second operating region is performed. Control means for stopping the feedback control and enriching the air-fuel ratio after a predetermined time has elapsed,
In an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine comprising:
The control means includes
When the operating state detection means detects that the internal combustion engine is operating in a predetermined third operating region in the vicinity of the boundary with the second operating region included in the first operating region, the third operating While decreasing the predetermined time according to the increase in operation duration in the region,
The operating state detecting means detects that the internal combustion engine is operating in a predetermined fourth operating region at a lower load and / or lower speed than the third operating region included in the first operating region. When the predetermined time is increased in accordance with the increase in operation duration in the fourth operation region ,
When it is detected by the operating state detection means that the internal combustion engine is operating in a higher load and / or higher speed operating region than the second operating region, immediately regardless of the elapsed state of the predetermined time. Configured to stop the feedback control and enrich the air-fuel ratio,
When the operating range of the internal combustion engine is in the operating range on the low rotation side, when the operating state transitions from the third and fourth operating range to the operating range on the high load side, the second operating range is not passed through. The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine , wherein each region is set so as to directly enter the operation region on the higher load and / or higher rotation side than the operation region .

上記制御手段は、上記所定時間を制御するためのタイマを有し、上記内燃機関が第３運転領域で運転されていることが検出されるとタイマの値を減算補正し、上記内燃機関が第４運転領域で運転されていることが検出されるとタイマの値を加算補正する処理を所定の制御周期毎に行う
ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。The control means has a timer for controlling the predetermined time, and when it is detected that the internal combustion engine is operating in the third operation region, the timer value is subtracted and corrected, and the internal combustion engine 2. The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein when it is detected that the engine is operating in four operating regions, a process of adding and correcting the timer value is performed at predetermined control cycles.