JPS62265442A - 内燃エンジンの空燃比制御方法 - 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】 反１０１Ｍ 本発明は内だエンジンの空燃比ゐＩＩ　Ｗ方法に関する
。

血」Ｕえ」 内燃エンジンの排気ガス浄化、燃費改善前のために排気
ガス中の酸素濃度を酸素Ｑ度センサによって検出し、こ
の酸素濃度センナの出力レベルに応じてエンジンへの供
給混合気の空燃比をフィードバック制御する空燃比制御
装置が知られている。

この空燃比制御装置として気化器絞り弁下流に連通ずる
吸気２次空気供給通路に電磁弁を設けて＾々素澗度セン
ｆすの出ノｊレベルに応じて電磁弁の開度すなわら吸気
２次空気供給ωを制Ｕ（ｌするフィードバック制！２１
１用吸気２次空気供給方式の空燃比ゐＩＩ　１２１１装
置がある（例えば、特公昭５５−３５３３号）、。

このような従来の空燃比ル制御装置においては、酸素濃
度センサの出力レベルから供給混合気の空燃比が目標空
燃比に対してリーン又はリッチのいずれであるかが判別
され、その判別結果に応じて比例ω及び債分吊をδコ定
して吸気２次空気供給吊をＰＩ（比例積分）制御するこ
とが通常である。

ところで、エンジンのアイドル運転時には排気流量が定
常運転時等に比べて少なくなるので酸素濃度センサ等の
排気成分温度センサの温度が低下し、これにより酸素濃
度センサの検出感度が低下する。また気化器等からエン
ジンに供給される混合気量が少ないのでアイドル運転時
に排気浄化性能の向上のために上記したＰ　Ｉ　ｆｉｌ
ｌ　Ｉａを行なうと、酸素濃度センサによって検出され
た空燃比がり一ンからリッチへ、又はリッチからリーン
へ反転する反転周期が長くなる。この結果、空燃比変動
幅が大きくなり、エンジン回転数の変動をＩａ来すると
いう問題点があった。

凡旦Ｊ口ｉヱ そこで、本発明の目的は、アイドル運転時のエンジン回
転数の安定化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、エンジンのアイドル運転状
態を検出したときには積分制御のみによって空燃比制御
値を得ることを特徴としている。

災−」Ｌ一旦 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図に示した本発明の空燃比制御方法を適用した車載
内燃エンジンの吸気２次空気供給方式の空燃比制御ｌＩ
装買にＪ３いては、吸入空気が大気吸入口１からエアク
リーナ２、気化器３、そして吸気マニホールド４を介し
てエンジン５に供給される。

気化器３には絞り弁６が設けられ、絞り弁６の上流には
ベンチュリ７が形成されている。

吸気マニホールド４とエアクリーナ２の空気吐出口近傍
とは吸気２次空気供給通路８によって連通されている。

吸気２次空気供給通路８にはリニア型の電磁弁９が設け
られている。電磁弁９の開度はそのソレノイド９ａに供
給される゛市流直に比例して変化する。

一方、１０は吸気マニホールド４に設けられ吸気マニホ
ールド４内の絶対圧に応じたレベルの出力を発生する絶
対圧センサ、１１はエンジン５のクランクシャフト（図
示せず）の回転に応じてパルスを発生するクランク角セ
ンサ、１２はエンジン５の冷却水温に応じたレベルの出
力を発生する冷ＩＪ水温センサ、１４はエンジン５の排
気マニホールド１５に設けられ排気ガス中の醗素溌度に
応じた出力電圧を発生する酸素濃度センサである。

酸素濃度センサ１４の配設位置より下流の排気マニホー
ルド１５には排気ガス中の有害成分の低減を促進させる
ために触媒コンバータ３３が設けられている。電磁弁９
、絶対圧センサ１０．クランク角センサ１１、水温セン
サ１２及び酸素濃度センサ１４は制御回路２０に接続さ
れている。制御回路２０には更に車両の速度に応じたレ
ベルの出力を発生する車速センサ１６と、ポテンショメ
ータからなり、絞り弁６の開度に応じたレベルの出力を
発生する絞り弁開ｌセンサ１７とが接続されている。

制御回路２０は第２図に示すように絶対圧センサ−１０
、水温センサ１２、酸素濃度センサ１４、車速センサ１
６及び絞り弁開度センｌす１７の各出力レベルを変換す
るレベル変換回路２１と、レベル変換回路２１を経た各
センサ出力の１つを選択的に出力するマルチブレクリ２
２と、このマルチブレクリ２２から出力される信号をデ
ィジクル信号に変換するＡ／Ｄ変換ｉ’！！ｉ２３と、
クランク角センサ１１の出力信号を波形整形する波形整
形回路２４と、波形整形回路２４からパルスとして出力
される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２５と、電磁弁９を聞弁駆１ＦＩＪす
る駆動回路２８と、プログラムに従ってディジタル演幹
を行なうＣＰＵ　（中央演算回路）２つと、各種の処理
プログラム及びデータが予め占き込まれたＲＯＭ３０と
、ＲＡＭ３１とがらなっている。電磁弁９のソレノイド
９ａは駆動回路２８の駆動１−ランジスタ及び電流検出
用抵抗（共に図示せず）に直列に接続されてその直列回
路の両端間に電源電圧が供給される。マルチブレクリ−
２２、ハ／・′Ｄ変換器２３、カウンタ２５、駆動回路
２８、ＣＰＵ２９、ＲＯＭ３０及びＲＡ　Ｍ３１１；Ｌ
入出力バス３２にＪ、ってＨいに接続されている。

かかる構成においては、Ａ／Ｄ変換器２３から吸気マニ
ホールド４内の絶対圧、冷却水温、排気ガス中の酸素濃
度、車速及び絞り弁開度の情報が択一的に、またカウン
タ２５からエンジン回転数を表わす情報がＣＰＵ２９に
入出力バス３２を介して各々供給される。ＣＰＵ２９は
後）本の如く所定円ｆ９１Ｔ＋（例えば、５０ｍ５ｅｃ
）毎に内部に１迷信号を発生するようにされており、割
込信号に応じて電磁弁９のソレノイド９ａへの供給電流
値ＤＯＵＴをデータとして算出し、その０出した供給電
流値ＤＯＬＩＴを駆動回路２８に供給する。駆動回路２
８はソレノイド９ａに流れる電流値が供給電流値ＤＯＵ
Ｔになるようにソレノイド９ａに流れる電流値を閉ルー
プ制御する。

次に、かかる本発明による空燃比制御方法の手順を第３
図に示したＣＰＵ２９の動作フロー図に従って詳細に説
明する。

ＣＰＵ２９は、先ず、割込信号発生毎に車両の運転状］
フ（エンジンの運転状態を含む）が空燃比フィードバッ
ク（Ｆ　、／　Ｂ　）制御系Ｖ１．を充足しているか否
かを判別する（ステップ５１）。この判別は吸気マニホ
ールド内絶対汁、冷却水温、車速及びエンジン回転数か
ら決定され、例えば、低車速時及び低冷７Ｊ］水温１１
．１には空燃比フィードバック制御条件が充足されてい
ないとされる１、ここで、空燃比フィードバック制御条
イ′［を充足しないと判別したならば、電磁ブｔ９を閉
弁して空燃比フィードバック制御を停止するために供給
電流１ｉ１ｆｆ　Ｄ　ＯＬＪ　Ｔを○に等しくする（ス
テップ５２）。一方、空燃比フィードバック制り１１条
件を充足すると判別したならば、電磁弁９への供給電流
値のｖ準電流値ＤＥＩＡＳＥを設定する（ステップ５３
）、ＲＯＭ３０には第４図に示すように吸気マニホール
ド内絶対Ｆｆ、ＰＢＡとエンジン回転数Ｎｅとから定ま
るＪ１Ｚ準電流１直Ｄｅ　Ａ　Ｓ　ＥがＤＢＡＳＥデー
タマツプとして予め書き込まれているので、ＣＰＵ２９
は絶対圧ＰＥＡとエンジン回転数Ｎｅとを読み込み、読
み込んだ各値に対応する基４Ｌ電流１直Ｄａ　Ａ　Ｓ　
ＥをＤＢＡｓＥデータマツプから検索する。次に、酸素
濃度センサ１４の出力電仔ＶＯ２を酸素濃度センサとし
て読み込みその出力電圧ＶＯ２が目標空燃比に対応する
基準値ＶＲＥ　Ｆより小であるが否かを判別する（ステ
ップ５４）。ＶＯ２＜ＶＲＥＦの場合には、空燃比がリ
ーンであるので空燃比フラグＦＡＦがＯに等しいか否か
を判別する（ステップ５５〉。ＦＡ　Ｆ−０ならば、空
燃比がリーン状態を継続していると見做し、ＦＡＦ＝１
ならば、空燃比がリッチからリーンに反転したと見做す
。ＶＯ２≧ＶＲＥＦの場合には、空燃比がリッチである
ので空燃比フラグＦＡＦが１に等しいか否かを判別する
（ステップ５６）。ＦＡＦ＝１ならば、空燃比がリッチ
状態を継続していると見做し、ＦＡＥ＝Ｏならば、空燃
比がリーンがらリッチに反転したと見做ず。このように
空燃比が反転したときには変数Ｎを整数Ｎ＋　　（例え
ば、３）に等しくすることによりリセットしくステップ
５７）、アイドル運転状態か否かを判別する（ステップ
５８）。アイドル運転状態は例えば、絞り弁開度θｔｈ
、又は吸気マニホールド内絶対圧ＰＥＡから判別し、絞
り弁開度θｔｈが所定開度０１以下のとぎ、又は吸気マ
ニホールド内絶対汗ＰＢＡが所定圧１）Ｉ以下のときア
イドル運転時と判断する。

アイドル運転状態でない場合に（よ酸素濃度セント±１
４の出力電圧ＶＯ２が目標空燃比に対応する基準１直Ｖ
ＲＥ　ｒ：より小ぐあるか否かを判別する（ステップ５
つ）。Ｖｏ２＜ＶｎＥｐならば、空燃比が目標空燃比よ
りリーンであるので空燃比フラグＦＡ＋：を０１．：等
しくシ（ステップ６０）、空燃比フィードバック補正係
数ＫＯ２から所定比＋ｘ＋　：ｎ　ｐを減０しその算出
値を新たにｉ１ｊ正係数ＫＱ２とする（ステップ６１）
。ＶＯ２≧ＶＲａｒ／、；らぼ、空燃比が目標空燃比よ
りリッチであるので空燃比フラグＦＡＦを１に等しくシ
くステップ６２）、空燃比フィードバック補正係数ＫＯ
２がら所定比例ｆｆ１Ｐを加算しその算出圃を新たに補
正係数Ｋ。

２とＴる（ステップ６３）、ステップ６１又は６３にＪ
３いて補正系ＦＪ　Ｋ　０２の（）出後、ステップ５３
において設定した基準電流賄Ｄｅ　Ａ　Ｓ　Ｅに補正係
数Ｋｏ２を東点しその重態結果を供給電流値ＤＯＵＴと
しくステップ６４）、供給電流値Ｄｏｕ下を駆動回路２
８に対して出力する（ステップ６５）。またステップ５
８においてアイドル運転状態であると判別した場合には
直ちにステップ６４を実行して供給電流値Ｄ　ｏ　ｕ　
ｒ　＠算出する。

一方、ステップ５３ないし５６において空燃比が反転１
ノていないと判別されたときには吸気マニホールド内絶
対圧ＰＢＡを読み込みその絶対圧ＰＢ△が４１０　ｍｍ
１１ｇより大であるか否かを判別する（ステップ６６）
、Ｐ８Ａ≦４１０　ｍｍ１１ｇならば、低負荷であるの
で変数Ｎを整数Ｎ１に等しくすることによりリセットし
くステップ６７）、また単位積分子ｌＪｉ　Ｉ　ｎを初
期圃１１に等しクシ（ステップ６８）　、Ｐａ　Ａ　＞
４１０ＩＩ１ｍｌ１ｇならば、４ｒＸ　負？ｍ　テｔｘ
いので変ｖ！ＩＮがＯ（、：′ｙｒしいか否かを判別す
る（ステップ６９）。Ｎ≠０ならば、変数Ｎから１を減
算しその→出値を新たな変数Ｎとしくステップ７ｏ）、
単位積分Φ１．を初期値Ｉｔに等しくする（ステップ６
８）。Ｎ＝Ｏならば、前回の中位積分ｍｌｎを■。−１
として読み出しその単位積分子ｆｉ−１旧に係数に＋　
　（例えば、１．１）を乗（′Ｉしてそのｐ出値を今回
の中位積分子ｆｉｌｎとしくステップ７１）、今回の単
位積分母Ｉｎがガードｌｆｌ　Ｉ　ｃ以上か否かを判別
する（ステップ７２）。Ｉｎ≧ｔｃならば、今回の単（
Ｑ積分量Ｉ。をガード値１ｃに等しくシ（ステップ７３
）、Ｉｎ　＜Ｉｃならば、ステップ７１において算出さ
れた中位積分Ｉｎ　Ｉ　ｎを保持する。

単位積分φ］ｎが定まると、酸素温度センサ１４の出力
型Ｉ′１Ｆｖｏ２が目標空だ比に対応する基準値ＶＲＥ
　Ｆより小であるか否かを判別する（ステップ７４）。

ＶＯ２＜ＶＲＥＦならば、空燃比が目標空燃比よりリー
ンであるので空燃比フラグＦＡＦをＯｌ、：等しクシ（
ステップ７５）、前回の出力電圧■０２ｎ−１と今回の
出力電圧ＶＯ２との変化量ΔＶＯ２（＝ＶＯ２Ｖｏ２ｎ
−＋）が所定値Δ■０２Ｈ（負の埴）より小であるか否
かを判別する（ステップ７６）。ΔＶＯ２＜Δ■ｏ２Ｈ
ならば、空燃比のリーン化が継続しているので補正係数
に０２からｍ位積分子ｆｉ　Ｉ　ｎを減算しその弾出１
直を今回の補正係数ＫＯ２とする（ステップ７７）。Δ
ＶＯ２≧ΔＶ０２Ｈならば、空燃比のリーン化具合が低
下したので単位積分追Ｉ。の増加を防止するために単位
積分子ｆｉｌ。を初期値１１に等しくしくステップ７８
）、そしてステップ７７の実行により補正係数ＫＯ２か
ら単位積分子ｆｉＩｎを減算しその算出１直を今回の補
正係数ＫＯ２とする。ステップ７４においてＶＯ２≧Ｖ
ＲＥ　Ｆならば、空燃比が目標空燃比よりリッチである
ので空燃比フラグＦＡ・を１に等しクシくステップ７９
）、前回の出力電圧Ｖ　Ｏ２ｎ−＋と今回の出力電圧Ｖ
Ｏ２との変化ｈ１△Ｖｏ　２　　（＝Ｖｏ　２−ＶＯ２
ｎ−＋）が所定値Δ■０２し　（正の値）より大である
か否かを判別する（ステップ８０）。ΔＶＯ２＞ΔＶＯ
２Ｌならば、空燃比のリッチ化が継続しているので補正
係数ＫＯ２に単位積分量Ｉｎを加算しその口出値を今回
の補正係数ＫＯ２とする（ステップ８１）。

ΔＶ○２≦ΔＶ０２しならば、空燃比のリッチ化具合が
低下したので中位積分１１゜の増加を防止するためにｉ
１１位積分子ｆｌ　＋　ｎを初期値１１に苦しくしくス
テップ８２）、そしてステップ８１の実行により補正係
数ＫＯ２に単位積分ｍ　Ｉ　ｎを加算しその（１出値を
今回の補正係数ＫＯ２とする。

このように、ステップ７７又は８１にＪ５いて補正（ｆ
＋数ＫＯ２を決定すると、ステップ６４．６５の実行に
より供給電流値Ｄｏｕｖとし、供給電流１ｉ１１Ｄｏｕ
ｖを駆動回路２８に対して供給する。

駆りＪ回路２８は電磁弁９のソレノイド９ａに流れる電
流値を電流検出用抵抗によって検出してその検出電流値
と供給電流値ＤＯＵＴとを比較し、比較結果に応じて駆
動トランジスタをオンオフすることによりソレノイド９
ａに電流を供給する。

よって、ソレノイド９ａには供給電流値ＤＯＬＪＴの電
流が流れ、ソレノイド９ａに流れる電流値に比例した量
の吸気２次空気が吸気マニホールド４内に供給されるの
である。また供給電流１直ＤｏｕＴがＯの場合にはＭ　
［ａ弁９が１１１弁して吸気２次空気の供給が口出され
る。

かかる本発明の空燃比ｉ、１１１２１１方法を適用した
装置においては、酸素濃度から検出した空燃比が目標空
燃比に対して反転したときにアイドル運転状態でないな
らば、先ず、補正係数ＫＯ２の比例量を反転方向と逆の
空燃比方向に変化させ、それに続いて補正係数ＫＯ２の
積分ｍを徐々に変化さゼるＰＩ（比例積分）制御が行な
われる。このＰＩ副制御時リッチ又はリーン状態が継続
しかつ低負荷でなければ、空燃比反転後は供給混合気の
空燃比の変化に対する応答性の向上を図るために第５図
に示すように単位当りの積分量が時間経過に従って増加
され、その後、空燃比の単位時間当りの変化が緩やかに
なると空燃比反転までは反転後のオーバーシュートを防
止するために積分量が初期値１１に固定される。よって
、供給混合気の空燃比が目標空燃比にほぼ安定している
とぎには空燃比の反転周期が中くなるので単位当りの積
分ａの増加は行なわれない。一方、アイドル運転時には
空燃比制御によるエンジン回転数の変動を防止するため
に補正係数ＫＯ２の積分量のみを徐々に変化させるＩ制
御が行なわれる。

なお、上記した本発明の実施例においては、ステップ７
１におけるＩｎ　＝に＋　　・１１−１の演篇により単
位当りの積分（ｄが変化するようになっているが、これ
に限らず、Ｉｎ　＝に＋　’　　・Ｉ　ｎ−＋の如く単
位当りのに分、Ｉａを変化させても良いのである。

また、上記した本発明の実施例においては、リニア型の
電磁弁を備えた空燃比制御装置について説明したが、電
磁開閉弁を吸気２次空気供給通路に協え所定周期毎に電
磁開閉弁の開弁面間ＴｏｕＴ（＝基準開弁時間ＴＯＡ　
Ｓ　Ｅ　Ｘ補正係ＨＫｏ２）を口出しその量弁時間ＴＯ
ＵＴだけ電磁開閉弁を６１１弁さＵる空燃比制御装置に
も本発明を適用することができる。

更に、上記した本発明の実施例においては、吸気２次空
気供給方式の空燃比制御ｇ首に本発明の空燃比制御方法
を適用したが、インジェクタによって燃料を噴射供給し
その噴射迅を制御する方式の装置にも本発明を適用する
ことができるのである。

λ」Ｊと廟ヌ 以上の如く、本発明の空燃比制御方法においては、エン
ジンのアイドル運転状態を検出したときにはＰ制闘を停
止してＩ　１ｔｌＪ御のみによって空燃比制ｉｎ　［を
得て供給混合気の空燃比を徐々に変化させるので空燃比
の変動がＰＩ制御した場合に比して小さくなり、エンジ
ン回転数を安定化させることができるのである。

４、♂いの命中な説明 第１図は本発明の空燃比制御方法を適用した空燃比制御
装置を示す概略図、第２図は第１図の装置中の制御回路
の具体的構成を示すブロック図、第３図はＣＰＵの動作
を示すフロー図、第４図はＲＯＭに書き込まれたデータ
マツプを示す図、第５図は単位積分量Ｉｎの変化特性を
示す図である。

主要部分の符号の説明 ２・・・・・・エアクリーナ ３・・・・・・気化器 ４・・・・・・吸気マニホールド ６・・・・・・絞り弁 ７・・・・・・ベンチュリ ８・・・・・・吸気２次空気供給通路 ９・・・・・・リニア型電磁弁 １０・・・・・・絶対圧センサ １１・・・・・・クランク角センサ １２・・・・・・冷却水温センサ １４・・・・・・酸素濃度センサ １５・・・・・・排気マニホールド １７・・・・・・絞り弁開度センサ ３３・・・・・・触媒コンバータ 出願人　　　本田技研工業株式会社 代理人　　　弁理士　　藤利元彦 第４図 ｒ、　ｐ、ｍ 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃エンジンの排気系に設けられた排気成分濃度センサ
   によって検出された排気成分濃度検出値と目標空燃比に
   対応する基準値と比較し、該比較結果から前記排気成分
   濃度検出値が前記目標値より大から小に、又は小から大
   に反転したことを検出したときに空燃比制御値を変化さ
   せる比例制御と、所定周期毎に前記比較結果に応じて前
   記空燃比制御値を増減させる積分制御との少なくとも一
   方を行ない、エンジンに供給される混合気の空燃比を前
   記空燃比制御値に応じて補正する空燃比制御方法であっ
   て、エンジンのアイドル運転状態を検出したときには前
   記積分制御のみによって前記空燃比制御値を得ることを
   特徴とする空燃比制御方法。