JP2623469B2

JP2623469B2 - 内燃エンジンの空燃比フイードバツク制御方法

Info

Publication number: JP2623469B2
Application number: JP62020756A
Authority: JP
Inventors: 英哲秋山
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1987-01-30
Filing date: 1987-01-30
Publication date: 1997-06-25
Anticipated expiration: 2012-06-25
Also published as: JPS63189640A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は自動変速機を備えた内燃エンジンの空燃比フ
ィードバック制御方法に関し、特に自動変速機の変速状
態がドライブレンジにあるときの制御を適切に行えるよ
うにした空燃比フィードバック制御方法に関する。

（従来技術及びその問題点）従来、内燃エンジンの排気系に配された排気濃度検出
器により検出した排気濃度値と第１の基準値とを比較
し、該比較結果に応じてエンジンに供給される混合気の
空燃比を所定の目標空燃比にフィードバック制御し、以
て排気ガス特性や運転性能を向上を図り得るようにした
内燃エンジンの空燃比フィードバック制御方法が知られ
ている（例えば特開昭57−188743号公報）。

斯かる空燃比フィードバック制御方法においては前記
目標空燃比をフィードバック制御領域の全域に亘って理
論空燃比に一致させるようにしているので、自動変速機
を備えた内燃エンジンがアイドル運転状態にあり、且つ
自動変速機の変速状態がドライブレンジにあるときのフ
ィードバック制御を適切に行えないという問題点を有し
ていた。

即ち、自動変速機を備えた内燃エンジンにおいては、
エンジンがアイドル運転状態にある場合、自動変速機の
変速状態がドライブレンジにあるときには、エンジンに
より駆動されるオイルポンプから自動変速機のクラッチ
に油圧する供給する必要上、該油圧に応じた分だけエン
ジンに高い出力が要求されるため、自動変速機の変速状
態がニュートラルレンジまたはパーキングレンジにある
ときと比較し、エンジン回転数が高めに設定されるよう
になっている。

したがって、前記従来の空燃比フィードバック制御方
法を、自動変速機を備えた内燃エンジンに適用した場
合、エンジンがアイドル運転状態にあって自動変速機の
変速状態がドライブレンジにあるときには、エンジンに
供給される混合気の空燃比が目標空燃比に制御されるに
もかかわらず、エンジン回転数が高いためにエンジンの
燃焼温度が上昇し、この結果窒素酸化物（NOx）の排出
量が増加してエンジンの排気ガス特性の低下を招くとい
う不具合があった。

（発明の目的）本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたものでり、自動変速機を備えた内燃エンジンがアイ
ドル運転状態にあり、且つその変速状態がドライブレン
ジにあるときの排気ガス特性の向上を図るようにした内
燃エンジンの空燃比フィードバック制御方法を提供する
ことを目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明は前記目的を達成するため、自動変速機を備え
た内燃エンジンの排気系に配された排気濃度検出器によ
り検出した排気濃度値と第１の基準値とを比較し、該比
較結果に応じてエンジンに供給される混合気の空燃比を
所定の目標空燃比にフィードバック制御する内燃エンジ
ンの空燃比フィードバック制御方法において、前記自動
変速機の変速状態がドライブレンジであるか否かを検出
し、前記エンジンがアイドル状態にあるか否かを検出
し、前記エンジンがアイドル状態にあり、かつ前記変速
状態がドライブイレンジであることを検出した時は前記
排気濃度値と比較する基準値を前記第１の基準値よりも
大きい第２の基準値に設定し、前記混合気の空燃比をリ
ッチ側に補正するようにしたものである。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の方法が適用される空燃比制御装置の
全体構成を示している。図中符号１は例えば４気筒の内
燃エンジンを示し、エンジン１には自動変速機15が接続
され、エンジン１の駆動力は自動変速機15を介して車輌
の図示しない駆動輪に伝達される。また、自動変速機15
の変速状態は、図示しないレンジセレクトレバーによっ
てドライブレンジ、ニュートラルレンジ等に切り換えら
れる。

前記エンジン１には吸気音２が接続されている。吸気
管２の途中にはスロットルボディ３が設けられ、内部に
スロットル弁３′が配されている。このスロットル弁
３′にはスロットル弁開度（θ_TH）センサ４が連結さ
れ、これによりスロットル弁３′の弁開度を電気信号に
変換して電子コントロールユニット（以下「ECU」とい
う）５に導くようにされている。

吸気管２のエンジン１及びスロットルボディ３の間に
は各気筒毎に、各気筒の吸気弁（図示せず）の少し上流
に夫々燃料噴射弁６が設けられている。燃料噴射弁６は
図示しない燃料ポンプに接続されていると共にECU5に電
気的に接続されており、後述するようにECU5からの駆動
信号により当該燃料噴射弁６の開弁時間が制御される。

一方、前記吸気管２のスロットル弁３′より下流側に
は絶対圧（P_BA）センサ７が管７′を介して配されてお
り、この絶対圧センサ７によって電気信号に変換された
絶対圧信号がECU5に導かれている。

エンジン１本体にはエンジン水温センサ（以下「Twセ
ンサ」という）８が設けられている。Twセンサ８はサー
ミスタ等から成り、冷却水が充満したエンジン気筒周壁
内に装着されて、その検出水温信号をECU5に供給する。

エンジン回転数（Ne）センサ９および気筒判別センサ
10がエンジン１の図示しないカム軸周囲又はクランク軸
周囲に取り付けられている。前記エンジン回転数センサ
９はエンジン１のクランク軸の180゜回転毎に各気筒の
上死点（TDC）前の所定のクランク角度位置で所定制御
信号（以下これを「TDC信号」という）パルスを、前記
気筒判別センサ10は特定の気筒の所定のクランク角度位
置で気筒判別信号パルスを夫々出力するもので、これら
の信号パルスはECU5に供給される。

他方エンジン１の排気管11には三元触媒12が配置され
排気ガス中のHC,CO,NOx成分の浄化作用が行なわれる。
この三元触媒12の上流側にはO₂センサ（排気濃度検出
器）13が排気管11に挿着されている。O₂センサ13は、そ
の検出した排気ガス中の酸素濃度を表す出力電圧値Vo₂
が後述する所定の基準値Vrを上廻るときリッチ信号を、
下廻るときリーン信号を夫々ECU5に出力する。両信号は
夫々混合気が目標空燃比よりリッチ又は、リーンである
ことを表わす。更に、ECU5には車速（Sp）センサ14が接
続されている。車速センサ14は車速を検出するもので、
その検出信号はECU5に供給される。

ECU5は、上記の各種センサからの入力信号波形を整形
し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値
をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路
5a,中央演算処理回路（以下「CPU」という）5b、このCP
U5bで実行される各種演算プログラムとその演算結果等
を記憶する記憶手段5c、及び燃料噴射弁６に駆動信号を
送出する出力回路5d等で構成されている。ECU5は、前記
各センサから導入した各種パラメータ信号に基づいて、
次式で与えられる燃料噴射弁６の燃料噴射時間T_OUTを演
算する。

T_OUT＝Ti×Ko₂×K₁＋K₂ …（１）ここに、Tiは燃料噴射弁６の基本燃料噴射時間を示
し、この基本噴射時間は、例えば吸気管内絶対圧P
_BAと、エンジン回転数Neとに基づいてECU5内の記録手段
5cから読み出される。Ko₂は後述する本発明に係る演算
プログラムフローチャート（第２図）より算出されるO₂
フィードバック補正係数である。又、K₁及びK₂は夫々各
種エンジンパラメータ信号に応じて演算される補正係数
及び補正変数であり、エンジン運転状態に応じた燃費特
性、エンジン加速特性等の諸特性の最適化が図られるよ
うな所要値に設定される。

ECU5は上述のようにして求めた燃料噴射時間T_OUTに基
づいて燃料噴射弁６を開弁させる駆動信号を燃料噴射弁
に供給する。

次に上述のように構成される空燃比制御装置に適用さ
れる本発明の空燃比フィードバック制御方法について説
明する。

第２図は本発明の制御方法に係るO₂フィードバック補
正係数Ko₂の算出サブルーチンのフローチャートを示し
ている。本プログラムはECU5によりTDC信号パルスの発
生毎に実行される。

先ずO₂センサ13の活性化が完了しているか否かを判別
する（ステップ201）。即ち、O₂センサ13の内部抵抗検
知方式によってO₂センサ13の出力電圧が活性化開始点Vx
（例えば0.6V）に至ったか否かを検知してVxに至ったと
き活性化されていると判定する。この答が否定（No）で
ある場合には係数値Ko₂を1.0に設定して本プログラムを
終了する（ステップ202）。

ステップ201の答が肯定（Yes）の場合には、エンジン
１がオープンループ制御領域にあるか否かを判定する
（ステップ203）。このオープン制御領域には高負荷運
転領域、低回転領域、高回転領域、混合気リーン化領域
等が含まれ、高負荷運転領域は例えば燃料噴射時間T_OUT
が所定値T_WOTよりも大きい値に設定される領域である。
ここでT_WOTは定数であってスロットル弁全開時等の高負
荷運転時に混合気のリッチ化に必要な燃料供給量の下限
値である。低回転領域はエンジン回転数Neが所定値N_LOP
（例えば700rpm）以下の領域であり、高回転領域は、エ
ンジン回転数Neが所定回転数N_HOP（例えば3000rpm）よ
りも大なる領域である。混合気リーン化領域は吸気管内
絶対圧P_BAがエンジン回転数Neの上昇と共により大きい
値に設定されている判別値P_BLSより小さい領域である。
前記ステップ203の答が肯定（Yes）、即ち上記の何れか
の領域にあるときには、前記ステップ202に進み、Ko₂を
1.0に設定して本プログラムを終了する。

一方、ステップ203の答が否定（No）ならばエンジン
１はフィードバック領域にあると判定してクローズドル
ープ制御に移り、先ずエンジンが前記フィードバック領
域内の特定の領域であるアイドル運転領域にあるか否か
を判別する（ステップ204）。このステップ204における
判別は、エンジン回転数Neが所定回転数N_IDL（例えば10
00rpm）よりも低く、且つθ_THセンサ４によりスロット
ル弁開度θ_THが実質的に全閉状態であるか否かにより判
別する。

ステップ204の答が肯定（Yes）、即ちエンジン１がア
イドル運転領域にあるときには、ステップ205に進み、
当該エンジンが搭載された車輌が自動変速機を備えた車
輌（以下「AT車」という）であるか、手動変速機を備え
た車輌（以下「MT車」という）であるか、並びにAT車で
あれば自動変速機15の変速状態がドライブレンジにある
か否かを判別する。当該車輌がAT車であるか否かの上記
判別は、例えばAT車またはMT車のいずれであるかに応じ
てON−OFF状態が切り換えられる図示しない変速機種別
スイッチの出力に基づいて行われる。

このステップ205の答が否定（No）、即ち当該車輌がM
T車であるとき、またAT車であっても自動変速機15の変
速状態がドライブレンジにないときには、O₂センサ13の
前記基準値Vrを第１の基準値Vr_ON（第１の基準値、例え
ば0.49V）に設定し（ステップ206）、次いで後述のステ
ップ211に進む。前記ステップ205の答が肯定（Yes）、
即ち当該車輌がAT車であって、且つ自動変速機15の変速
状態がドライブレンジにあるときには前記基準値Vrを前
記第１の基準値Vr_ONより大なる第２の基準値Vr_OD（第２
の基準値、例えば0.58V）に設定し（ステップ207）、次
いで前記ステップ211に進む。

後述するようにエンジン１に供給される混合気の空燃
比は基準値Vrに対応した目標空燃比となるように制御さ
れ、基準値Vrが大きいほど全体としてリッチ側となるよ
うに制御される。したがって、前述のステップ204〜207
の制御により、自動変速機を備えた内燃エンジンがアイ
ドル運転状態にあり、且つ自動変速機の変速状態がドラ
イブレンジにあるときの混合気の空燃比を全体としてリ
ッチ化させ、窒素酸化物（NOx）の排出量を低減させる
ことができる。

前記ステップ204の答が否定（No）、即ちエンジン１
がアイドル運転領域にないときには、ステップ208に進
み当該車輌がAT車であるか否かを判別する。このステッ
プ208の答が否定（No）、即ち当該車輌がMT車であると
きには前記基準値Vrを第３の基準値Vr_1M（例えば0.55
V）に設定し（ステップ209）、次いで前記ステップ211
に進む。前記ステップ208の答が肯定（Yes）、即ち当該
車輌がAT車であるときには前記基準値Vrを前記第３の基
準値Vr_1Mより大なる第４の基準値Vr_1A（例えば0.60V）
に設定し（ステップ210）、次いで前記ステップ211に進
む。これにより、MT車と比較してより高いエンジン出力
が要求されるAT車に搭載されたエンジンが前記アイドル
運転領域以外の通常のフィードバック運転領域にあると
き、空燃比も全体としてリッチ化させることによって適
切なエンジン出力を確保することができる。

ステップ211ではO₂センサ13の出力レベルがTDC信号パ
ルスの前回入力時と今回入力時との間で反転したか否か
を判別し、その答が肯定（Yes）の場合にはステップ212
以下の比例項（Ｐ項）制御を、否定（No）の場合にはス
テップ217以下の積分項（Ｉ項）制御を行う。ステップ2
11の答が肯定（Yes）のときにはO₂センサ13の出力レベ
ルが前記ステップ206,207,209または210で設定した前記
基準値Vr（Vr_ON,Vr_OD,Vr_1MまたはVr_1A）に対し低レベル
（リーン信号）であるか否かを判別し（ステップ21
2）、その答が肯定（Yes）であれば、補正値P_Rを適用す
べく後述するP_R設定サブルーチン（第３図）によって補
正値P_Rを求める（ステップ213）。次いでステップ214に
おいてこの補正値P_Rを係数値Ko₂の前回値に加算し本プ
ログラムを終了する。

一方、ステップ212においてO₂センサ13の出力レベル
が前記基準値Vrに対し高レベル（リッチ信号）であると
判定されたときは、補正値P_Lを適用すべく後述するP_L設
定サブルーチン（第４図）によって補正値P_Lの求める
（ステップ215）。そしてステップ216において、前回ル
ープ時の係数値Ko₂からこの補正値P_Lを減算して本プロ
グラムを終了する。

次に、ステップ217以下の積分項（Ｉ項）制御は次の
ようにして行われる。先ずステップ211においてO₂セン
サ13の出力レベルVo₂が前記基準値Vrに対して前回ルー
プ時と同一レベル側にある場合にステップ217に進み、
そのO₂センサ13の出力がローレベル側にあるか否かを判
別する。この答が肯定（Yes）の場合は、TDC信号パルス
のカウント数N_ILに１を加え（ステップ218）、そのカウ
ント数N_ILが所定値N_I（例えば４）に達したか否かを判
別する（ステップ219）。この判別の結果、カウント数N
_ILがまだN_Iに達していない場合には係数値Ko₂を前回ル
ープ時の値に維持し（ステップ220）、カウント数N_ILが
N_Iに達した場合には、所定値ΔＫを適用すべく後述する
ΔＫ設定サブルーチン（第５図）によって所定値ΔＫを
求める（ステップ221）。次いでステップ222においてこ
の所定値ΔＫを係数値Ko₂の前回値に加算し、同時にTDC
信号パルスのカウント数N_ILを０にリセットして（ステ
ップ223）、本プログラムを終了する。即ち、所定値Δ
Ｋはカウント数N_ILがN_Iに達する毎に係数値Ko₂に加算さ
れる。

他方、前記ステップ217の答が否定（No）であった場
合には、TDC信号パルスのカウント数N_IHに１を加え（ス
テップ224）、そのカウント数N_INが所定値N_Iに達したか
否かを判定し（ステップ225）、この答が否定（No）の
場合には係数値Ko₂の値を前回ループ時の値に維持し
（ステップ226）、答が肯定（Yes）の場合には前記ステ
ップ221と同様に前記ΔＫ設定サブルーチンによって所
定値ΔＫの求める（ステップ227）。

次いで、係数値Ko₂から所定値ΔＫを減算し（ステッ
プ228）、前記カウント数N_IHを０にリセットし（ステッ
プ229）、本プログラムを終了して上述と同様にN_IHがN_I
に達する毎に係数値Ko₂から所定値ΔＫを減算するよう
にする。

第３図は第２図のステップ213で実行される係数値Ko₂
のリッチ化方向の補正値P_Rの設定サブルーチンである。

まず、ステップ301において、エンジン１がアイドル
運転状態にあるか否かを判別する。この判別は第２図の
ステップ204と同様の手法によって行われる。この答が
肯定（Yes）、即ちエンジン１がアイドル運転状態にあ
るときには補正値P_Rをアイドル用の第１の補正値P
_R0（例えば0.15）に設定し（ステップ302）、否定（N
o）、即ちエンジン１がアイドル運転状態にないときに
は補正値P_Rを前記第１の補正値P_R0より大なるオフアイ
ドル用の第２の補正値P_R1（例えば0.80）に設定する
（ステップ303）。これによりエンジン１が燃焼状態の
不安定なアイドル運転状態にあるときの空燃比の大幅な
変動が抑制される。

第４図は第２図のステップ215で実行される係数値Ko₂
のリーン化方向の補正値P_Lの設定サブルーチンである。

まず、ステップ401においてエンジン１がアイドル運
転状態にあるか否かを判別する。この判別の手法も第２
図のステップ204及び第３図のステップ301と同様であ
る。この答が肯定（Yes）、即ちエンジン１がアイドル
運転状態にあるときにはステップ402に進み、補正値P_L
がアイドル用の第１の補正値P_L0（例えば0.15）に設定
する。

前記ステップ401の答が否定（No）、即ちエンジン１
がアイドル運転状態にないときにはステップ403に進
み、車速Spが所定判別値Sp_FD（例えば72kmh）より大き
いか否かを判別する。このステップ403の答が否定（N
o）、即ちSp≦Sp_FDが成立するときにはステップ404に進
み、当該車輌がAT車であるか否かを判別する。この判別
は第２図のステップ208における判別と同様の手法によ
って行われる。このステップ404の答が肯定（Yes）、即
ち当該車輌がAT車であるときにはステップ405に進み、
吸気管内絶対圧P_BAがAT車用の所定判別値P_BAA（例えば4
60mmHg）より大きいか否かを判別する。このステップ40
5の答が否定（No）、即ちP_BA≦P_BAAが成立するときには
補正値P_Lを低・中速低負荷時のAT車用の第２の補正値P
_L1LA（例えば0.8）に設定し（ステップ406）、肯定（Ye
s）、即ちP_BA＞P_BAAが成立するときには補正値P_Lを低・
中速高負荷時のAT車用の第３の補正値P_L1HA（例えば0.9
0）に設定する（ステップ407）。

前記ステップ404の答が否定（No）、即ち当該車輌MT
車であるときにはステップ408に進み、吸気管内絶対圧P
_BAがMT車用の所定判別値P_BAM（例えば360mmHg）より大
きいか否かを判別する。このステップ408の答が否定（N
o）、即ちP_BA≦P_BAMが成立するときには補正値P_Lを低・
中速高負荷時のMT車用の第４の補正値P_L1LM（例えば0.8
5）に設定し（ステップ409）、肯定（Yes）、即ちP_BA＞
P_BAMが成立するときには補正値P_Lを低・中速高負荷時の
MT車用の第５の補正値P_L1HM（例えば0.76）に設定する
（ステップ410）。

前記ステップ403の答が肯定（Yes）、即ちSp＞Sp_FDが
成立するときには、ステップ411に進み当該車輌がAT車
であるか否かを判別する。このステップ411の答が肯定
（Yes）、即ち当該車輌がAT車であるときには補正値P_L
を高速時のAT車用の第６の補正値P_L2A（例えば0.90）に
設定し（ステップ412）、否定（No）、即ち当該車輌MT
車であるときには補正値P_Lを高速時のMT車用の第７の補
正値P_L2M（例えば0.78）に設定する（ステップ413）。

以上のように、係数値Ko₂のリーン化方向の補正値P_L
はエンジン１がアイドル運転状態にあるか否か、車速、
AT車とMT車の別、吸気管内絶対圧等に応じて最適な値に
設定されるので、O₂センサ13の出力レベルがリッチ側に
反転したときの空燃比のリーン化方向への制御を適切に
行うことができる。

第５図は第２図のステップ221またはステップ227で実
行される所定値ΔＫの設定サブルーチンである。

まず、ステップ501においてエンジン１がアイドル運
転状態にあるか否かを判別する。この答が肯定（Ye
s）、即ちエンジン１がアイドル運転状態にあるときに
は、アイドル運転状態となった後に所定時間T_G（例えば
10秒）が経過したか否かを判別する（ステップ502）。
このステップ502の答が否定（No）、即ちエンジン１が
アイドル運転状態となった後に所定時間T_Gが経過してし
ないときには所定値ΔＫを第１の所定値ΔKo₁（例えば
0.06）に設定し（ステップ503）、肯定（Yes）、即ちア
イドル運転状態となった後に所定時間T_Gが経過したとき
には所定値ΔＫを第２の所定値ΔKo₂（例えば0.03）に
設定する（ステップ504）。

前記ステップ501の答が否定（No）、即ちエンジン１
がアイドル運転状態にないときには当該車輌がAT車であ
るか否かを判別する（ステップ505）。このステップ505
の答が否定（No）、即ち当該車輌がMT車であるときには
所定値ΔＫを前記アイドル用の第１及び第２の所定値Δ
Ko₁及びΔKo₂より大なるMT車用の第３の所定値ΔK
_1M（例えば0.15）に設定し（ステップ506）、肯定（Ye
s）、即ち当該車輌がAT車であるときには、所定値ΔＫ
を前記第３の所定値ΔK_1Mより大なるAT車用の第４の所
定値ΔK_1A（例えば0.25）に設定する（ステップ507）。

以上のような設定により所定値ΔＫはエンジン１がア
イドル運転状態にあるか否か、AT車とMT車の別に応じて
最適に設定でき、したがって、O₂センサ13の出力レベル
がリッチ側またはリーン側のレベルを持続するときの空
燃比を、目標空燃比に補正する方向に適切に制御でき
る。

（発明の効果）以上詳述したように本発明は内燃エンジンの自動変速
機の変速状態がドライブレンジである場合であって、エ
ンジンがアイドル運転状態にあるときには混合気の空燃
比が全体としてリッチ化されるので、窒化酸化物（NO
x）の排出量を低減でき、これにより排気ガス特性の向
上を図ることができるという効果を奏する。また、エン
ジン回転数は、空熱比がリーン側にあるとき、その変動
の幅が大きいので、上記空燃比のリッチ化によってエン
ジン回転数の変動の幅を低減し、これによってアイドル
運転状態時の運転性を高めることができるという利点を
も備えるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される空燃比制御装置の全体構成
図、第２図はO₂フィードバック補正係数Ko₂の算出手順
を示すフローチャート、第３図は第２図のステップ213
で実行される補正値P_Rの設定サブルーチンのフローチャ
ート、第４図は第２図のステップ215で実行される補正
値P_Lの設定サブルーチンのフローチャート、第５図はス
テップ221またはステップ227で実行される所定値ΔＫの
設定サブルーチンのフローチャートである。１……内燃エンジン、５……電子コントロールユニット
（ECU）、13……O₂センサ（排気濃度検出器）、15……
自動変速機。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】自動変速機を備えた内燃エンジンの排気系
に配された排気濃度検出器により検出した排気濃度値と
第１の基準値とを比較し、該比較結果に応じてエンジン
に供給される混合気の空燃比を所定の目標空燃比にフィ
ードバック制御する内燃エンジンの空燃比フィードバッ
ク制御方法において、前記自動変速機の変速状態がドラ
イブレンジであるか否かを検出し、前記エンジンがアイ
ドル状態にあるか否かを検出し、前記エンジンがアイド
ル状態にあり、かつ前記変速状態がドライブイレンジで
あることを検出した時は前記排気濃度値と比較する基準
値を前記第１の基準値よりも大きい第２の基準値に設定
し、前記混合気の空燃比をリッチ側に補正することを特
徴とする内燃エンジンの空燃比フィードバック制御方
法。