JP4412086B2 - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents
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Description
しかし、燃料の重軽質判定は、燃料性状センサで行うものでは、センサのコストが高くつき、また、回転変動等をみて判定する方法もあるが、特に始動直後の回転が不安定な状態で短時間で十分な精度を確保することも難しく、さらに、重質、軽質の2段階程度の判別しか行えず、中間的な性状である場合に良好に適合できるものではなかった。
図1は本発明の一実施形態を示すエンジン(内燃機関)のシステム図である。
エンジン1の各気筒の燃焼室には、エアクリーナ2から吸気ダクト3、スロットル弁4、吸気マニホールド5を経て空気が吸入される。吸気マニホールド5の各ブランチ部には各気筒毎に燃料噴射弁6が設けられている。但し、燃料噴射弁6は燃焼室内に直接臨ませる配置としてもよい。
エンジン1の各燃焼室からの排気は、排気マニホールド8を介して排出される。また、排気マニホールド8からEGR通路9が導出され、これによりEGR弁10を介して排気の一部を吸気マニホールド5に還流している。
ECU12は、CPU、ROM、RAM、A/D変換器及び入出力インターフェイス等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種センサからの入力信号を受け、後述のごとく演算処理して、燃料噴射弁6の作動を制御する。
S1では、エアフローメータにより検出される吸入空気量Qaと、クランク角センサにより検出されるエンジン回転速度Neとを読込む。尚、吸入空気量Qaについては、検出信号に基づいて平滑化処理を行うが、フローでは省略した。
Tp=K×Qa/Ne 但し、Kは定数。
S3では、後述のごとく設定される目標空燃比補正係数(始動後空燃比リッチ化補正係数)TFBYA、空燃比フィードバック補正係数ALPHAを読込み、次式により、最終的な燃料噴射量(噴射パルス幅)Tiを演算する。
目標空燃比補正係数TFBYA、空燃比フィードバック補正係数ALPHAは、共に、基準値(ストイキ相当値)を1とする。
尚、燃料噴射量(噴射パルス幅)Tiの演算には、この他、スロットル開度TVOの変化に基づく過渡補正や、バッテリ電圧に基づく無効噴射パルス幅の加算等がなされるが、ここでは省略した。
次に目標空燃比補正係数(始動後空燃比リッチ化補正係数)TFBYA、空燃比フィードバック補正係数ALPHAの設定について説明する。
S11では、始動時の水温Twを検出し、これに応じて、始動後増量率の初期値KAS、及び、その後の単位減量率ΔKを設定する(次式参照)。
ΔK=f2(Tw)
具体的には、始動時水温Twが低いほど始動後増量率の初期値KASを大きく設定し、また、始動時水温Twが低いほど時間をかけて減量するように単位減量率ΔKを小さく設定する。
TFBYA=1+KAS
ALPHA=1
ここでの設定値が始動後初回の燃料噴射量Tiの演算に用いられ、目標空燃比補正係数TFBYAにより、空燃比がリッチ化される。
S14では、O2センサが活性したかを判定する。具体的な活性判定方式としては、O2センサの出力電圧VO2が予め定めたリッチ側活性判定スライスレベルRSLを超えてから所定時間を経過したときに活性したと判定し、NOの場合は、S13へ戻って、目標空燃比補正係数TFBYAを減少させる。
O2センサが活性したと判定された場合は、S14からS15へ進み、O2センサの出力に基づく空燃比フィードバック制御を開始する。
具体的には、
TFBYA=1
ALPHA=1+KAS
と操作する。
その後、S17では、時間同期で、空燃比フィードバック補正係数ALPHAを空燃比フィードバック制御の積分分(積分定数)I0減少させる(次式参照)。
S18では、O2センサの出力電圧VO2が予め定めたストイキ判定スライスレベルSSLに達したか否かを判定し、NOの場合は、S16、S17へ戻って、必要により積分分Iを再設定し、空燃比フィードバック補正係数ALPHAを減少させる。
O2センサの出力電圧VO2がストイキ判定スライスレベルSSLに達した場合は、S18から、後述する図5のルーチンによる通常の空燃比フィードバック制御(通常λ制御)へ移行する。
S21では、O2センサ出力のリッチ度合い減少方向の変化量ΔVO2を次式のように算出する。
ΔVO2=VO2(n−1)−VO2(n)
VO2(n−1):O2センサ出力の前回値
VO2(n):O2センサ出力の今回値
S22では、前記変化量ΔVO2に基づいて、積分分ゲインDVO2Kを以下のように設定する。
ΔVSL1≦ΔVO2<ΔVSL2→DVO2K=1.5
ΔVO2≧ΔVSL2→DVO2K=1.0
なお、ΔVSL1は0に近い値、ΔVSL2は実際に起こり得る最大の変化量に近い値に設定されている。また、ΔVSL1=0、ΔVSL2=最大変化量として、これらに対応する積分分ゲインDVO2Kを設定し(例えば、2.0,1.0)、実変化量ΔVO2と、ΔVSL1、ΔVSL2との偏差に応じてDVO2Kを補間演算して算出するようにしてもよい。
I0=I×DVO2K
I:通常λ制御時の積分分
図5は通常の空燃比フィードバック制御(通常λ制御)において時間同期で実行されるルーチンのフローチャートである。
リーンの場合は、S32へ進み、リッチ→リーンへの反転時(前回リッチ)か否かを判定する。リッチ→リーンへの反転時の場合は、S33へ進んで、空燃比フィードバック補正係数ALPHAを比較的大きく設定した比例分(比例定数)P増加させて、更新する(ALPHA=ALPHA+P)。リーン状態継続中の場合は、S34へ進んで、空燃比フィードバック補正係数ALPHAを微小の積分分(積分定数)I増加させて、更新する(ALPHA=ALPHA+I)。
目標空燃比補正係数TFBYAの設定により、始動直後に空燃比をリッチ化し、その後の時間経過と共に空燃比を徐々にストイキに収束させるように制御している。
O2センサの出力がリッチ側活性判定スライスレベルRSLを超えてから所定時間経過して、O2センサの活性を検出した時点で、目標空燃比補正係数TFBYAによる増量分(KAS=KAS1)を0にすると共に、その増量分(KAS=KAS1)を空燃比フィードバック補正係数ALPHAに上乗せする。
ここで、重質燃料使用時は燃料の気化性が低いので、空燃比フィードバック制御開始時点での空燃比のリッチ度合いが低く、引き続く、燃料増量分の減少によって短時間でストイキに収束しようとする。この場合、積分分I0が大きいと増量分の減少速度が早すぎてストイキよりリーン側に大きくアンダーシュートを生じてしまい、安定した運転性が得られなくなってしまう。本発明では、O2センサの出力状態に基づいて、前記したようにリッチ度合い減少方向の変化量が大きくなるほど積分分I0を小さい値に設定することにより、空燃比のリーン化速度が緩やかとなり、大きなアンダーシュートを生じることなくストイキに収束し、安定した通常λ制御を開始できる。
また、上記ストイキ収束までの制御を、特別燃料性状を検出するセンサを設けることなく、O2センサの出力状態をモニターするだけで低コストで行える。
また、上記実施形態のように空燃比がリッチからリーンに移行するときの積分分ゲインDVO2Kを1.0として、積分分I0が通常λ制御時と同一の積分分Iとなるようにしたので、通常λ制御に移行後も速やかにストイキへに収束させることができ、より排気浄化性能を向上できる。
出力値が小さいときは積分分を小さくするような構成とすることもできる。
6 燃料噴射弁
12 ECU
17 O2センサ
Claims (5)
- 始動直後に空燃比をリッチ化し、空燃比センサの活性後に該空燃比センサの出力に基づく空燃比フィードバック制御を開始するエンジンの制御装置であって、
空燃比リッチ状態で前記空燃比フィードバック制御が開始されたとき、空燃比がストイキに収束されるまでの間、空燃比センサ出力値のリッチ度合い減少方向の変化量が小さいときは、該空燃比フィードバック制御の積分分を大きくし、前記変化量が大きいときは前記積分分を小さく設定することを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。 - 前記空燃比センサ出力値のリッチ度合い減少方向の変化量が小から大になるにしたがって前記積分分を大きい値から小さい値に切り換えることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの空燃比制御装置。
- 前記空燃比がストイキに収束されるまでに設定される積分分の最小値を、ストイキ収束後の空燃比フィードバック制御における積分分と同一値に設定することを特徴とする請求項2に記載のエンジンの空燃比制御装置。
- 前記空燃比センサ出力値のリッチ度合いが大きいときは、同一のリッチ度合い減少方向の変化量に対し積分分を大きくすることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載のエンジンの空燃比制御装置。
- 前記空燃比センサは、排気中の酸素濃度に感応する酸素センサであることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載のエンジンの空燃比制御装置。
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