JPS5872647A - 内燃機関の空燃比制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、空燃比センサのばらつきを補償して空燃比を
適切に制御することができる内燃機関の空燃比制御方法
に関する。

従来の空燃比の帰還制御方法では排気ガス中の酸素濃度
を検出する空燃比センサをできるだけ燃焼室に近い排気
系の個所、すなわち触媒コンバータより上流である排気
分岐管の集合部分に我け、この空燃比センサからの帰還
信号に基づいて燃料供給量あるいは空気供給量を補正し
ているが、空燃比センサの出力特性のばらつきのために
空燃比の制御精度の改善に支障が生じ・ている。空燃比
センサの出力特性のばらつきの原因を列挙すると、次の
とおりである。

（１）　　空燃比センサ自体の個体差 （２）　　燃料噴射弁および排気ガス再循環弁等の部品
の機関への組付は位置の公差に因る空燃比センサの個所
における排気ガスの混合の不拘（３）　　空燃比センサ
の出力特性の経時あるいは経年的な変化 （４）燃料噴射弁、排気ガス再循環流量、タペツトクリ
アランス等の機関状態の経時的あるいは経年的な変化に
因る排気ガスの混合の不均一性の変化および拡大 本発明の目的は、上記原因に伴う空燃比センサの出力特
性のばらつきを補償して空燃比の制御精度を改善するこ
とができる内燃機関の空燃比制御方法を提供することで
ある。

この目的を達成するために本発明では、触媒コンバータ
より下流の排気系に設けられる第２の空燃比センサの出
力特性のばらつきが次の理由により非常に小さいことに
着目する。

（１）触媒コンバータの下流では排気ガスは十分に混合
されている。

（２１触媒コンバータの下流では、排気ガス中の酸素濃
度は平衡状態に近い値になっており、空燃比センサの個
体差による特性変化がなく、理論空燃比を正確に検出す
ることができる。

（３）空燃比センサの耐久性に因る空燃比センサの出力
特性の経□時変化が小さい。

こうして本発明では触媒コンバータより上流に設けられ
ている第１の空燃比センサの出力の反転に伴う燃料供給
量あるいは空気供給量の補正処理の遅延時間を第２の空
燃比センサの出力に関係して遅延させる。

図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図において本発明が適用される電子制御燃料噴射機
関全体を概略的に説明すると、エアクリーナ１から吸入
された空気は、スロットルボデー２に設けられて運転室
の加速ペダル３に連動する絞り弁４により流量を制御さ
れ、その後サージタンク５、吸気管６、および吸気弁７
を介して機関本体８の燃焼室９へ供給される。

燃焼室９で燃焼された混合気は排気ガスとして排気弁ｌ
Ｏを介して排気分岐管１１へ放出される。

触媒コンバータ１２は、排気ガス中の未燃成分の酸化と
窒素酸化物の還元とを同時に促進する三元触媒１３を収
容し、排気分岐管１１より下流の排気系に設けられてい
る。電磁式燃料噴射弁１４は各燃焼室９に対応して吸気
管６に設けられる。

電子制御装置１５は、絞り弁２の全閉を検出するスロッ
トルスイッチ１６、機関本体８のウォータジャケラ）　
１７に取付けられる水温上ンサ１８、エアクリーナ１と
絞り弁４との間に設けられて吸入空気流量を検出するエ
アフローメータ１９、吸気温度を検出する吸気温センサ
２０、ピストン２Ｉに連接棒２２を介して結合している
クランク軸の回転角を検出するためにクランク軸に結合
するディストリビュータシャフトの回転角を検出するク
ランク角センサ２３、排気分岐管１１に設けられて排気
ガス中の酸素濃度を検出する第１の空燃比センサ２４、
および車速センサ２５等から入力信号を受ける。クラン
ク角センサ２３は、クランク軸の２回転につき１つのパ
ルスを発生する部分２６と、所定のクランク角度、例え
ば３０°ごとにパルスを発生する部分２７とを備える。

゛燃料噴射弁１４へは燃料通路２９を介して燃料タンク
３０がら燃料ポンプ３１により燃料が圧送される。本発
明ではさらに、触媒コンバータ１２の下流端近傍の排気
管２８に、排気ガス中の酸素濃度を検出する第２の空燃
比センサ３４が設けられ、第２の空燃比センサ３４の出
力が電子制御装置１５へ送られる。

電子制御装置１５は、マイクロプロセッサおよびプログ
ラムを記憶するＲＯＭ（読出し専用記憶装置）を含み、
種々の入力信号に基づいて燃料噴射時期 スを燃料噴射弁１４へ送るとともに、点火時期を計算し
、点火コイル３２へ信号を送る。点火コイル３２の二次
電流はディストリビュータ３３へ送られる。なお噴射弁
１４は、電子制御装置１５からパルスを受信している期
間だけ開状態に維持される。

第２図は電子制御装置１５において行なわれる第１およ
び第２の空燃比センサ２４　、３４の出力に基づく処理
の説明図である。第１および第２の空燃比センサ２４　
、３４は、排気ガス中の酸素濃度が所定値より大きい場
合、すなわち混合気が希薄である場合には、低レベル電
圧を発生し、排気ガス中の酸素濃度が所定値より小さい
場合、すなわち混合気が過濃である場合には高レベル電
圧を発生する（　ＡＩ、　Ａ４　）。第１および第２の
空燃比センサ２４　、３４の出力は、比較器により所定
の基準値と比較され整形される（　Ａ２．Ａ４　）。

従来の空燃比制御方法ではＡ３に示されるように、Ａ２
の波形を直接積分し、積分波形Ａ３と所定の三角波との
比較から燃料噴射パルスが形成されている。すなわち、
Ａ２がＯから１へ反転する時刻Ｈにおいて積分量が直ち
に所定量ａ（スギツブ量）だけ増大して、Ａ２が１に維
持されている期間では積分量は所定の時定数すで増大し
、また、Ａ２が１からＯへ反転する時刻ｔ２におし・て
積分量は所定量ａだけ減少し、Ａ２がＯＫ維持されてい
る期間では積分量は所定の時定数すで減少している。こ
の積分量は所定の三角波と比較され、積分量が三角波の
電圧より太き（・期間だけ燃料噴射弁１４は付勢状態に
されて燃料を噴射する。燃料の噴射弁１４へ送られる態
別噴射パルスのパルス幅は、燃料噴射量にほぼ比例し、
第１の空燃比センサ２４が希薄信号を発生している場合
は増大され、第１の空燃比センサ２４が過濃信号を発生
している場合は減少する。本発明ではＡ２の積分量は第
２の空燃比センサ３４の出力に基づいて補正される。第
２の空燃比３４の出力Ａ４を整形した波形Ａ５は八６に
示されるように積分される。すなわち、Ａ５が１から０
へ反転する時刻（例えばｔ３）においては積分波形へ６
は所定１ｔＣ（スキップ量）減少し、Ａ５がＯに維持さ
れ−Ｃいる期間では所定の時間間隔ごとに所定の量ｄず
つ減少し、また、Ａ５が０から１へ反転する時刻（例え
ば１４）におし・ては積分波形Ａ６は所定）ｄ″ＣＣ増
大Ａ５が１に維持されている期間では所定の時間間隔ご
とに所定数ｄずつ増大する。

積分波形Ａ６は積分波形Ａ７のスキップ時刻の遅延時間
を決める。積分波形が基準線（積分量＝０）Ａ６ｒより
上にある期間では、すなわち混合気が過濃であると判定
される期間では、積分波形Ａ７の立上がりスキップの時
刻の遅延時間は増大され、立下がり時刻の遅延時間は減
少する。

こｐ結果、積分波形Ａ７におし・て、燃料供給量を減少
させるべきことを指示する低レベルの期間が長くなる。

また、積分波形Ａ６が基準ＩｆｓＡ、６　ｒより下にあ
る期間では、すなわち混合気が希薄であると判定される
期間では積分波形Ａ７の立上がりスキップの時刻の遅延
時間は減少され、立下がりスキップ時刻の遅延時間は増
大し、この結果、積分波形Ａ７において燃料供給量を増
大させるべきことを指示する高レベルの期間が増大する
。

第３図は、第２図の積分波形Ａ６を形成するプログラム
のフローチャートである。ステップ４１では、第１の空
燃比センサ２４の出力から第２図の積分波形Ａ３のスキ
ップを実施する時刻か否かを判別し、判別結果が正であ
ればステップ４２へ進み、否であればステップ４６へ進
む。ステップ４２では積分波形Ａ３のスキップを実施す
る。

すなわち第１の空燃比センサ２４の出力が過濃信号から
希薄信号へ反転した時、積分波形Ａ３は所定量ａだけ増
大し、その反対の時では積分波形Ａ３は所定量ａだげ減
少する。ステップ４３では第２の空燃比センサ３４の出
力を検出する。ステップ伺では、ステップ４３で読込ん
だ第２の空燃比センサ３４の出力に基づいて、積分波形
Ａ６を増減する。第２の空燃比センサ３４の出力がＯす
なわち希薄信号であるならば積分Ｎ’ｙ−）１８Ａ、６
を所定量だけ増大し、第２の空燃比センサ３４の出力が
１、すなわち過濃信号であるならば積分波形Ａ６を所定
、量Ｃだけ減少する。ステップ４６では、積分波形Ａ３
を増減する。第１の空燃比センサ２４の出力が１、すな
わち過濃信号であるならば積分波形Ｍを所定の時、定数
すで減少させ、第１の空燃比センサ２４の出力が０、す
なわち希薄信号であるならば、積分波形Ａ３を所定の時
定数すで増大させる。ステップ４８では、その時の第２
の空燃比センサ３４の出力が過濃信号か否かを判別し、
判別結果が正であればステップ４９へ、否であればステ
ップ５０へそれぞれ進む。ステップ４９では前回、第２
の空燃比センサ３４の出力が過濃信号であったか否かを
判別し、判別結果が正であればこのプログラムを終了し
、否であればステップ５１へ進む。ステップ５０では、
前回、第２の空燃比センサ３４の出力が過濃信号であっ
たか否がを判別し、判別結果が正であればステップ５１
へ進み、否であればこのプログラムを終了する。第２の
空燃比センサ３４の出力に反転があった場合のみ、すな
わち第２の空燃比センサ３４が前回は過濃信号を発生し
て今回は希薄信号を発生している場合、あるいは前回は
希薄信号を発生して今回は過濃信号を発生している場合
、ステップ５１が実行される。ステップ５１では積分波
形Ａ６のスキップを形成する。

第４図は第２図の積分波形Ａ７のスキップの遅延時間を
計算するプログラムのフローチャートである。ステップ
５３では第２の空燃比センサ３４の出力が過濃信号であ
るか否かを判別し、判別結果が正であればステップ６４
へ、否であればステップ５６へそれぞれ進む。ステップ
５６ないし６１とステップ６４ないし６９とはそれぞれ
対応しているので、ステップ５６ないし６１のみを説明
する。

ステップ５６では、すなわち第２の空燃比センサ３４の
出力が希薄信号である場合、立上がりステップの遅延時
間１）Ｒから、その時の積分波形へ〇の絶対値を引いた
値を、新たなりＲとする。ステップ５６の実行によりＤ
Ｒは減少する。ステップ５７ではＤＲが負か否かを判別
し、判別結果が正であればステップ５８へ進み、否であ
ればステップ７ｏへ進む。ステップ５８では立下がりス
キップの遅延時間ＤＦからＤＲ，を引いた値を新たなり
Ｆとする。

ＤＲは負であるので、ステップ５８の実施によりＤＦは
増大する。ステップ５９ではＤＲを０にする。ステップ
６０ではＤＦが上限値ＤＦｍａｘより大きいが否かを判
別し、判別結果が正であればステップ６】へ進み、否で
あればステップ７ｏへ進む。ステップ６１ではＪＴをＤ
Ｆ）ｎａ　ｘとする。ステップ７０では、第１の空燃比
センサ２４の出力の変化に伴う積分波形Ａ７のスキップ
時刻の遅延時間なりＲ，ＤＦに従って制御する。この結
果、第２の空燃比センサ３４が希薄信号を発生している
期間が長し・程、積分波形Ａ７において、燃料供給量を
増大させる高レベルの期間が長くなり、また、第２の空
燃比センサ３４が過濃信号を発生している期間が長い程
、積分波形Ａ７において、燃料供給量を減少させる低レ
ベルの期間が長くなる。

なお実施例では、燃料噴射弁により吸気系へ燃料供給量
を制御する内燃機関を示したが、気化器の燃料通路にお
いてエアブリード量を制御することにより空燃比を制御
する内燃機関、気化器において過濃混合気を生成し、吸
気分岐管へ直接供給される空気の供給量を制御すること
により空燃比を制御する内燃機関にも、本発明を適用で
きることはいうまでもない。

このように本発明によれば、触−コンバータより上流の
排気系に設けられている第１の空燃比セ／すの出力の反
転に伴う燃料供給量あるいは空気供給量の補正処理の遅
延時間を、触媒コンバータより下流の排気系に設けられ
ている第２の空燃比センサの出力に関係して制御するの
で、第１の空燃比センサの出力特性の変化が補償され、
空−比センサの個体差等に因る空燃比センサの出力特性
のばらつきの影響を回避して、空燃比の制御精度を著し
く改善することができる。さらに帰還信号を発生する第
１の空燃比センサの耐久性変化に因る出力特性の変化が
第２の空燃比センサにより矯正可能となることは空燃比
センサの交換等の保守を省略すること、ができ、保守上
、大きな利点を生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される電子制御機関の全体の概略
図、第２図は本発明の詳細な説明する波形図、第３図は
遅延時間の計算の基礎となる積分波形を形成するプロ、
ダラムのフローチャート、第４図は遅延時間を計算する
プログラムのフローチャートである。 】】・・・排気分岐管、１２・・・触媒コンバータ、１
３・・・三元触媒、１４・・・燃料噴射弁、１５・・・
電子制御装置、２４・・・第１の空燃比センサ、２８・
・・排気管、３４・・・第２の空燃比センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 三元触媒を収容する触媒コンバータを排気系に備え、排
   気ガス中の酸素濃度に応動して出力を反転する第１の空
   燃比センサを触媒コンバータより上流の排気系に設け、
   第１の空燃比センサからの帰還信号に基づいて吸気系へ
   の燃料供給量あるいは空気供給量を補正して空燃比を制
   御する内燃機関の空燃比制御方法におし・て、排気ガス
   中の酸素濃度に基づいて出力を反転する第２の空燃比セ
   ンサを触媒コンバータより下流の排気系に設げ、第１の
   空燃比センサの出力の反転に伴う燃料供給量ある℃・は
   空気供給量の補正処理の遅延時間を第２の空燃比センサ
   の出力に関係して制御することを特徴とする、内燃機関
   の空燃比制御方法。