JPH0794807B2

JPH0794807B2 - 内燃エンジンの空燃比制御方法

Info

Publication number: JPH0794807B2
Application number: JP61100383A
Authority: JP
Inventors: 豊平中島; 泰仕岡田; 敏幸三重野; 信之大野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1986-04-30
Filing date: 1986-04-30
Publication date: 1995-10-11
Anticipated expiration: 2010-10-11
Also published as: JPS62261629A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は内燃エンジンの空燃比制御方法に関する。

背景技術内燃エンジンの排気ガス浄化、燃費改善等を目的とし
て、排気ガス中の酸素濃度を酸素濃度センサによって検
出し、この酸素濃度センサの出力信号に応じてエンジン
への供給混合気の空燃比を目標空燃比にフィードバック
制御する空燃比制御装置がある。

このような空燃比制御装置に用いられる酸素濃度センサ
として被測定気体中の酸素濃度に比例した出力を発生す
るものがある。例えば、平板状の酸素イオン伝導性固体
電解質部材の両主面に電極対を設けて固体電解質部材の
一方の電極面が気体滞留室の一部をなしてその気体滞留
室が被測定気体と導入孔を介して連通するようにした限
界電流方式の酸素濃度センサが特開昭52−72286号公報
に開示されている。この酸素濃度センサにおいては、酸
素イオン伝導性固体電解質部材と電極対とが酸素ポンプ
素子として作用して間隙室側電極が負極になるように電
極間に電流を供給すると、負極面側にて気体滞留室内気
体中の酸素ガスがイオン化して固体電解質部材内を正極
面側に移動し正極面から酸素ガスとして放出される。こ
のときの電極間に流れ得る限界電流値は印加電圧に拘ら
ずほぼ一定となりかつ被測定気体中の酸素濃度に比例す
るのでその限界電流値を検出すれば被測定気体中の酸素
濃度を測定することができる。しかしながら、かかる酸
素濃度センサを用いて空燃比を制御する場合に排気ガス
中の酸素濃度からは混合気の空燃比が理論空燃比よりリ
ーンの範囲でしか酸素濃度に比例した出力が得られない
ので目標空燃比をリッチ領域に設定した空燃比制御は不
可能であった。また空燃比がリーン及びリッチ領域にて
排気ガス中の酸素濃度に比例した出力が得られる酸素濃
度センサとしては２つの平板状の酸素イオン伝導性固体
電解質部材各々に電極対を設けて２つの固体電解質部材
の一方の電極面各々が気体滞留室の一部をなしてその気
体滞留室が被測定気体と導入孔を介して連通し一方の固
体電解質部材の他方の電極面が大気室に面するようにし
たセンサが特開昭59−192955号に開示されている。この
酸素濃度センサにおいては一方の酸素イオン伝導性固体
電解質部材と電極対とが酸素濃度比検出電池素子として
作用し他方の酸素イオン伝導性固体電解質部材と電極対
とが酸素ポンプ素子として作用するようになっている。
酸素濃度比検出電池素子の電極間の発生電圧が基準電圧
以上のとき酸素ポンプ素子内を酸素イオンが気体滞留室
側電極に向って移動するように電流を供給し、酸素濃度
比検出電池素子の電極間の発生電圧が基準電圧以下のと
き酸素ポンプ素子内を酸素イオンが気体滞留室側とは反
対側の電極に向って移動するように電流を供給すること
によりリーン及びリッチ領域の空燃比において電流値は
酸素濃度に比例するのである。

このような酸素濃度比例型の酸素濃度センサを用いて空
燃比制御を行なう場合、従来の酸素濃度に比例しないタ
イプの酸素濃度センサを用いた空燃比制御の場合と同様
に、吸気管内圧力等のエンジン負荷に関するエンジン運
転パラメータに応じて空燃比制御の基準値を設定し、酸
素濃度センサの出力に応じて目標空燃比に対する基準値
の補正を行なって出力値を得てその出力値によって供給
混合気の空燃比を制御するようになっている。しかしな
がら、酸素濃度比例型の酸素濃度センサの出力からは排
気ガス中の酸素濃度レベルを得ることができ、このため
供給される混合気の空燃比を検出することができるので
従来の酸素濃度に比例しないタイプの酸素濃度センサを
用いた空燃比制御によりも高精度の空燃比制御によって
良好な運転性及び排気浄化性能を得られる空燃比制御方
法が望まれるのである。特に、加速又は減速運転等の過
渡運転時には空燃比制御の応答遅れにより空燃比の変化
が大きくなるので空燃比を高精度で制御することが非常
に難しいのであった。

かかる加減速時の空燃比制御方法としては、特開昭60−
224945号公報に開示された方法が公知であるが、加減速
時に負荷のみに応じて過渡増量係数を学習する方法で
は、過渡時の運転パラメータの変化量に応じて過渡増量
係数を学習していないので加減速時に学習補正の遅れが
生じて最適な過渡空燃比とならなかった。

発明の概要そこで、本発明の目的は、酸素濃度比例型の酸素濃度セ
ンサを用いた高精度の空燃比制御により加速及び減速運
転時の運転性及び排気浄化性能の向上を図ることができ
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、排気ガス中の酸素濃度に比
例した出力を発生する酸素濃度センサを排気系に備えた
内燃エンジンの負荷に関する複数のエンジン運転パラメ
ータに応じた空燃比制御の基準値と、その酸素濃度セン
サの出力から検出した空燃比と目標空燃比との偏差に応
じて定めた空燃比制御値と、エンジン運転パラメータの
変化量に応じた加速又は減速時の過渡補正値とを用いて
加速又は減速時の出力値を決定し、該決定した出力値に
応じて供給混合気の空燃比を制御する内燃エンジンの加
減速時の空燃比制御方法であり、上記変化量に対応させ
て過渡補正修正値を記憶するデータマップを有し、加速
又は減速時に上記変化量の検出値に応じて過渡補正基本
値を設定し、上記変化量の検出値に対応した過渡補正修
正値をデータマップから読み出して設定した過渡補正基
本値を読み出した過渡補正修正値によって修正して上記
過渡補正値を得ると共に、酸素濃度センサの出力から検
出した空燃比と目標空燃比との偏差及び読み出した過渡
補正修正値に応じて新たな過渡補正修正値を算出し、上
記変化量の検出値に対応したデータマップの記憶位置に
書き込んで過渡補正修正値を更新することを特徴として
いる。

実施例以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図ないし第３図は本発明の空燃比制御方法を適用し
た電子制御燃料噴射装置を示している。本装置におい
て、酸素濃度センサ検出部１はエンジン２の排気管３の
三元触媒コンバータ５より上流に配設され、酸素濃度セ
ンサ検出部１の入出力がECU（Electronic Control Uni
t）４に接続されている。

酸素濃度センサ検出部１の保護ケース11内には第２図に
示すようにほぼ直方体状の酸素イオン伝導性固体電解質
部材12が設けられている。酸素イオン伝導性固体電解質
部材12内には気体滞留室13が形成されている。気体滞留
室13は固体電解質12外部から被測定気体の排気ガスを導
入する導入孔14に連通し、導入孔14は排気管３内におい
て排気ガス気体滞留質13内に流入し易いように位置され
る。また酸素イオン伝導性固体電解質部材12には大気を
導入する大気基準室15が気体滞留室13と壁を隔てるよう
に形成されている。気体滞留室13と大気基準室15との間
の壁部及び大気基準室15とは反対側の壁部には電極対17
a,17b,16a,16bが各々形成されている。固体電解質部材1
2及び電極対16a,16bが酸素ポンプ素子18として作用し、
固体電解質部材12及び電極対17a,17bが電池素子19とし
て作用する。また大気基準室15の外壁面にはヒータ素子
20が設けられている。

酸素イオン伝導性固体電解質部材12としては、ZrO₂（二
酸化ジルコニウム）が用いられ、電極16aないし17bとし
てはPt（白金）が用いられる。

第３図に示すようにECU4には差動増幅回路21、基準電圧
源22、抵抗23からなる酸素濃度センサ制御部が設けられ
ている。酸素ポンプ素子18の電極16b及び電池素子19の
電極17bはアースされている。電池素子19の電極17aには
差動増幅回路21が接続され、差動増幅回路21は電池素子
19の電極17a,17b間の電圧と基準電圧源22の出力電圧と
の差電圧に応じた電圧を出力する。基準電圧源22の出力
電圧は理論空燃比に相当する電圧（0.4〔Ｖ〕）であ
る。差動増幅回路21の出力端は電流検出抵抗23を介して
酸素ポンプ素子18の電極16aに接続されている。電流検
出抵抗23の両端が酸素濃度センサの出力端であり、マイ
クロコンピュータからなる制御回路25に接続されてい
る。

制御回路25には例えば、ポテンショメータからなり、絞
り弁26の開度に応じたレベルの出力電圧を発生する絞り
弁開度センサ31と、絞り弁26下流の吸気管27に設けられ
て吸気管27内の絶対圧に応じたレベルの出力電圧を発生
する絶対圧センサ32と、エンジンの冷却水温に応じたレ
ベルの出力電圧を発生する水温センサ33と、大気吸入口
28近傍に設けられて吸気温に応じたレベルの出力を発生
する吸気温センサ34と、エンジン２のクランクシャフト
（図示せず）の回転に同期したパルス信号を発生するク
ランク角センサ35とが接続されている。またエンジン２
の吸気バルブ（図示せず）近傍の吸気管27に設けられた
インジェクタ36が接続されている。

制御回路25は電流検出抵抗23の両端電圧をディジタル信
号に変換する差動入力のA/D変換器40と、絞り弁開度セ
ンサ31、絶対圧センサ32、水温センサ33及び吸気温セン
サ34の各出力レベルを変換するレベル変換回路41と、レ
ベル変換回路41を経た各センサ出力の１つを選択的に出
力するマルチプレクサ42と、このマルチプレクサ42から
出力される信号をディジタル信号に変換するA/D変換器4
3と、クランク角センサ35の出力信号を波形整形してTDC
信号として出力する波形整形回路44と、波形整形回路44
からの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45と、インジェクタ36を駆動する駆動
回路46と、プログラムに従ってディジタル演算を行なう
CPU（中央演算回路）47と、各種の処理プログラム及び
データが予め書き込まれたROM48と、RAM49と備えてい
る。A/D変換器40、43、マルチプレクサ42、カウンタ4
5、駆動回路46、CPU47、ROM48及びRAM49は入出力バス50
によって互いに接続されている。CPU47には波形整形回
路44からTDC信号が供給される。また制御回路25内には
ヒータ電流供給回路51が設けられている。ヒータ電流供
給回路51は例えば、スイッチング素子からなり、CPU47
からのヒータ電流供給指令に応じてスイッチング素子が
オンとなりヒータ素子20の端子間に電圧を印加させるこ
とによりヒータ電流が供給されてヒータ素子20が発熱す
るようになっている。なお、RAM49はイグニッションス
イッチ（図示せず）のオフ時にも記憶内容が消滅しない
ようにバックアップされる。

かかる構成においては、A/D変換器40から酸素ポンプ素
子18を流れるポンプ電流値I_Pが、A/D変換器43から絞り
弁開度θth、吸気管内絶対圧P_BA、冷却水温T_W及び吸気
温T_Aの情報が択一的に、またカウンタ45から回転パルス
の発生周期内における計数値を表わす情報がCPU47に入
出力バス50を介して各々供給される。CPU47はROM48に記
憶された演算プログラムに従って上記の各情報を読み込
み、それらの情報を基にしてTDC信号に同期して燃料供
給ルーチンにおいて所定の算出式からエンジン２への燃
料供給量に対応するインジェクタ36の燃料噴射時間T_OUT
を演算する。そして、その燃料噴射時間T_OUTだけ駆動回
路46がインジェクタ36を駆動してエンジン２へ燃料を供
給せしめるのである。

燃料噴射時間T_OUTは例えば、次式から算出される。

T_OUT＝Ti×K_O2×K_REF×K_WOT×K_TW＋T_ACC＋T_DEC ……
（１）ここで、Tiはエンジン回転数Neと吸気管内絶対圧P_BAと
に応じてROM48からのデータマップ検索により決定され
る空燃比制御の基準値である基準噴射時間、K_O2は酸素
濃度センサの出力レベルに応じて設定する空燃比のフィ
ードバック補正計数、T_REFはエンジン回転数Neと吸気管
内絶対圧P_BAとに応じてRAM49からのデータマップ検索に
より決定される空燃比フィードバック制御自動補正係
数、K_WOTは高負荷時の燃料増量補正係数、K_TWは冷却水
温係数である。またT_ACCは加速時の過渡補正値としての
加速増量値、T_DECは減速時の過渡補正値としての減速減
量値である。これらTi、K_O2、K_REF、K_WOT、K_TW、T_ACC、
T_DECは燃料供給ルーチンのサブルーチンにおいて設定さ
れる。

一方、酸素ポンプ素子18へのポンプ電流の供給が開始さ
れると、そのときエンジン２に供給された混合気の空燃
比がリーン領域であれば、電池素子19の電極17a,17b間
に発生する電圧が基準電圧源22の出力電圧より低くなる
ので差動増幅回路21の出力レベルが正レベルになり、こ
の正レベル電圧が抵抗23及び酸素ポンプ素子18の直列回
路に供給される。酸素ポンプ素子18には電極16aから電
極16bに向ってポンプ電流が流れるので気体滞留室13内
の酸素が電極16bにてイオン化して酸素ポンプ素子18内
を移動して電極16aから酸素ガスとして放出され、気体
滞留室13内の酸素が汲み出される。

気体滞留室13内の酸素の汲み出しにより気体滞留室13内
の排気ガスと大気基準室15内の大気の間に酸素濃度差が
生ずる。この酸素濃度差に応じた電圧Vsが電池素子19の
電極17a,17b間に発生し、この電圧Vsは差動増幅回路21
の反転入力端に供給される。差動増幅回路21の出力電圧
は電圧Vsと基準電圧源22の出力電圧との差電圧に比例し
た電圧となるのでポンプ電流値は排気ガス中の酸素濃度
に比例し、ポンプ電流値は抵抗23の両端電圧として出力
される。

リッチ領域の空燃比のときには電圧Vsが基準電圧源22の
出力電圧を越える。よって、差動増幅回路21の出力レベ
ルが正レベルから負レベルに反転する。この負レベルに
より酸素ポンプ素子18の電極16a,16b間に流れるポンプ
電流が減少し、電流方向が反転する。すなわち、ポンプ
電流は電極16bから電極16a方向に流れるので外部の酸素
が電極16aにてイオン化して酸素ポンプ素子18内を移動
して電極16bから酸素ガスとして気体滞留室13内に放出
され、酸素が気体滞留室13内に汲み込まれる。従って、
気体滞留室13内の酸素濃度が常に一定になるようにポン
プ電流を供給することにより酸素を汲み込んだり、汲み
出したりするのでポンプ電流値I_Pはリーン及びリッチ領
域にて排気ガス中の酸素濃度に各々比例するのである。
このポンプ電流値I_Pに応じて上記したフィードバック補
正係数K_O2がK_O2算出サブルーチンにおいて設定される。

次に、K_O2算出サブルーチンの手順を第４図に示したCPU
47の動作フロー図に従って説明する。

かかる手順において、CPU47は第４図に示すように酸素
濃度センサの活性化が完了したか否かを判別する（ステ
ップ61）。この判別は例えば、ヒータ素子20へのヒータ
電流供給開始からの経過時間、又は冷却水温Twによって
決定される。酸素濃度センサの活性化が完了したなら
ば、吸気温T_Aを読み込みその吸気温T_Aに応じた温度T_Wo2
を設定する（ステップ62）。ROM48には第６図に示すよ
うな特性で吸気温T_Aに対応する温度T_Wo2がT_Wo2データマ
ップとして予め記憶されており、読み込んだ吸気温T_Aに
対応する温度T_Wo2をT_Wo2データマップから検索する。温
度T_Wo2の設定後、各情報に応じて目標空燃比AF_TARを設
定し（ステップ63）、ポンプ電流値I_Pを読み込み（ステ
ップ64）、読み込んだポンプ電流値I_Pが表わす検出空燃
比AF_ACTをROM48内に予め記憶されたAFデータマップから
求める（ステップ65）。目標空燃比AF_TARは例えば、ROM
48内に予め記憶されたAFデータマップとは別のデータマ
ップからエンジン回転数Ne及び吸気管内絶対圧P_BAに応
じて検索され設定される。設定された目標空燃比AF_TAR
が14.2から15.2までの範囲の値であるか否かを判別する
（ステップ66）。AF_TAR＜14.2、又はAF_TAR＞15.2の場合
には、理論空燃比近傍以外の目標空燃比AF_TARに対して
フィードバック制御するために冷却水温Twを読み込みそ
の冷却水温Twが温度T_Wo2より大であるか否かを判別する
（ステップ67）。Tw≦T_Wo2ならば、検出空燃比AF_ACTか
ら許容値DAF₁を差し引いた値が目標空燃比AF_TARより大
であるか否かを判別する（ステップ68）。AF_ACT−DAF₁
＞AF_TARのときには検出空燃比AF_ACTが目標空燃比AF_TAR
よりリーンでありAF_ACT−（AF_TAR＋DAF₁）を今回の偏差
ΔAF_nとしてRAM49に記憶させ（ステップ69）、AF_ACT−D
AF₁≦AF_TARのときには検出空燃比AF_ACTに許容値DAF₁を
加算した値が目標空燃比AF_TARより小であるか否かを判
別する（ステップ70）。AF_ACT＋DAF₁＜AF_TARのときには
検出空燃比AF_ACTが目標空燃比AF_TARよりリッチでありAF
_ACT−（AF_TAR−DAF₁）を今回の偏差ΔAF_nとしてRAM49に
記憶させ（ステップ71）、AF_ACT＋DAF₁≧AF_TARのときに
は検出空燃比AF_ACTが目標空燃比AF_TARに対して許容値DA
F₁内にあり今回の偏差ΔAF_nを０としてRAM49に記憶させ
る（ステップ72）。

Tw＞T_Wo2ならば、後述の学習制御サブルーチンを実行し
（ステップ73）、その後、ステップ68を実行して偏差Δ
AF_nを算出する。

ステップ69、ステップ71又はステップ72において偏差Δ
AF_nを算出すると、ROM48に予め記憶されたK_OPデータマ
ップから比例制御係数K_OPをエンジン回転数Neと偏差AF
（＝AF_ACT−AF_TAR）とに応じて検索し（ステップ74）、
その比例制御係数K_OPに偏差ΔAF_nを乗算することにより
今回の比例分K_O2Pnを算出する（ステップ75）。また、R
OM48に予め記憶されたK_OIデータマップから積分制御係
数K_OIをエンジン回転数Neに応じて検索し（ステップ7
6）、前回の積分分K_O2I _n-1をRAM49から読み出し（ステ
ップ77）、積分制御係数K_OIに偏差ΔAF_nを乗算しかつ前
回の積分分K_O2I _n-1を加算することにより今回の積分分
K_O2Inを算出する（ステップ78）。更に前回の偏差ΔAF
_n-1をRAM49から読み出し（ステップ79）、前回の偏差Δ
AF_n-1から今回の偏差ΔAF_nを減算しかつ所定値の微分制
御係数K_ODを乗算することにより今回の微分分K_O2Dnを算
出する（ステップ80）。そして、算出した比例分
K_O2Pn、積分分_O2In及び微分分K_O2Dnを加算することによ
り空燃比フィードバック補正係数K_O2を算出する（ステ
ップ81）。

例えば、AF_ACT＝11、AF_TAR＝９、DAF₁＝１の場合、空燃
比がリーンと判別され、ΔAF_n＝１を用いて比例分
K_O2Pn、積分分_O2In及び微分分K_O2Dnが算出される。AF
_ACT＝７、AF_TAR＝９、DAF₁＝１の場合、空燃比がリッチ
と判別され、ΔAF_n＝−１を用いて比例分K_O2Pn、積分分
_O2In及び微分分K_O2Dnが算出される。またAF_ACT＝11、AF
_TAR＝10、DAF₁＝１の場合、検出空燃比AF_ACTが目標空燃
比AF_TARに対して許容値DAF₁内にありΔAF_n＝０とされ、
この状態が継続すれば、K_O2Pn＝K_O2Dn＝０となり、積分
分K_O2Inのみによるフィードバック制御となる。なお、
比例制御係数K_OPはエンジン回転数Ne及び偏差ΔAFとに
応じて設定することにより比例制御係数K_OPが検出空燃
比と目標空燃比との偏差及び吸入混合気速度を考慮した
値となるので空燃比の変化に対する応答性の向上を図る
ことができる。

一方、ステップ66において14.2≦AF_TAR≦15.2と判別さ
れた場合には理論空燃比の目標空燃比AF_TARに対してフ
ィードバック制御するためにλ＝1PID制御サブルーチン
を実行する（ステップ82）。

次に、λ＝1PID制御サブルーチンにおいては、第５図に
示すように冷却水温Twを読み込みその冷却水温Twが温度
T_Wo2より大であるか否かを判別する（ステップ101）。T
w≦T_Wo2ならば、検出空燃比AF_ACTから許容値DAF₂を差し
引いた値が目標空燃比AF_TARより大であるか否かを判別
する（ステップ102）。AF_ACT−DAF₂＞AF_TARのときには
検出空燃比AF_ACTが目標空燃比AF_TARよりリーンでありAF
_ACT−（AF_TAR＋DAF₂）を今回の偏差ΔAF_nとしてRAM49に
記憶させ（ステップ103）、AF_ACT−DAF₂≦AF_TARのとき
には検出空燃比AF_ACTに許容値DAF₂を加算した値が目標
空燃比AF_TARより小であるか否かを判別する（ステップ1
04）。AF_ACT＋DAF₂＜AF_TARのときには検出空燃比AF_ACT
が目標空燃比AF_TARよりリッチでありAF_ACT−（AF_TAR−D
AF₂）を今回の偏差ΔAF_nとしてRAM49に記憶させ（ステ
ップ105）、AF_ACT＋DAF₂≧AF_TARのときには検出空燃比A
F_ACTが目標空燃比AF_TARに対して許容値DAF₂内にあり今
回の偏差ΔAF_nを０としてRAM49に記憶させる（ステップ
106）。

Tw＞T_Wo2ならば、学習制御サブルーチンを実行し（ステ
ップ107）、その後、ステップ102を実行して偏差ΔAF_n
を算出する。

ステップ103、ステップ105又はステップ106において偏
差ΔAF_nを算出すると、ROM48に予め記憶されたK_OPデー
タマップから比例制御係数K_OPをエンジン回転数Neと偏
差ΔAF（＝AF_ACT−AF_TAR）とに応じて検索し（ステップ
108）、その比例制御係数K_OPに偏差ΔAF_nを乗算するこ
とにより今回の比例分K_O2Pnを算出する（ステップ10
9）。また、ROM48に予め記憶されたK_OIデータマップか
ら積分制御係数K_OIをエンジン回転数Neに応じて検索し
（ステップ110）、前回の積分分K_O2I _n-1をRAM49から読
み出し（ステップ111）、積分制御係数K_OIに偏差ΔAF_n
を乗算しかつ前回の積分分K_O2I _n-1を加算することによ
り今回の積分分K_O2Inを算出する（ステップ112）。更に
前回の偏差ΔAF_n-1をRAM49から読み出し（ステップ11
3）、前回の偏差ΔAF_n-1から今回の偏差ΔAF_nを減算し
かつ所定値の微分制御係数K_ODを乗算することにより今
回の微分分K_O2Dnを算出する（ステップ114）。そして、
算出した比例分K_O2Pn、積分分K_O2In及び微分分K_O2Dnを
加算することにより空燃比フィードバック補正係数K_O2
を算出する（ステップ115）。

空燃比フィードバック補正係数K_O2の算出後、検出空燃
比AF_ACTから目標空燃比AF_TAR差し引いた値の絶対値が0.
5以下であるか否かを判別する（ステップ116）。|AF_ACT
−AF_TAR|≦0.5ならば、補正係数K_O2を所定値K₁に等しく
し（ステップ117）、（−１）^ｎが０より大であるか否
かを判別し（ステップ118）、（−１）^ｎ＞０のときに
は補正係数K_O2に所定値P₁を加算した値を補正係数K_O2と
し（ステップ119）、（−１）^ｎ≦０のときには補正係
数K_O2から所定値P₁を減算した値を補正係数K_O2する（ス
テップ120）。|AF_ACT−AF_TAR|＞0.5ならば、ステップ11
5において算出した補正係数K_O2を保持する。所定値K₁は
例えば、空燃比を14.7に制御するときの補正係数K_O2の
値である。

よって、目標空燃比AF_TARが理論空燃比付近の値の時に|
AF_ACT−AF_TAR|≦0.5の状態が継続するならば、TDC信号
の発生毎K_O2＋P₁とK_O2−P₁とが交互に空燃比フィードバ
ック補正係数K_O2として設定される。この係数K_O2を用い
て式（１）によって燃料噴射時間T_OUTが算出され、燃料
噴射時間T_OUTだけインジェクタ36によって燃料がエンジ
ン２に噴射されるのでエンジンに供給される混合気の空
燃比はTDC信号に応じてほぼ14.7を中心にリッチ及びリ
ーンに小振動し、三元触媒による排気浄化効率の向上を
図るためにパータベーションが起きるのである。

ステップ62において、吸気温T_Aに対応する冷却水温Tw判
別用の温度T_Wo2を設定することは、低吸気温ほど吸気管
内壁の燃料付着量が多くなり、補正係数K_TWによって燃
料増量補正をしているが、学習制御サブルーチンにおけ
る空燃比フィードバック制御自動補正係数K_REFの算出に
補正係数K_O2を用いるので運転状態に応じて燃料付着量
が変動し酸素濃度センサによる供給混合気の空燃比検出
精度が低下し補正係数K_O2の精度も低下するためであ
る。よって、Tw＞T_Wo2のときに算出した補正係数K_O2を
用いて空燃比フィードバック制御自動補正係数K_REFを算
出して更新するのである。

次に、本発明に係わる学習制御サブルーチンについて説
明する。CPU47は第７図に示すように先ず、過渡運転フ
ラグF_TRSが１であるか否かを判別する（ステップ12
1）。F_TRS＝０の場合には、前回の学習制御サブルーチ
ンの実行時に定常運転であったことを表わすので現在、
加速運転であるか否かを判別し（ステップ122）、加速
運転でないときには更に減速運転であるか否かを判別す
る（ステップ123）。加速運転は例えば、絞り弁開度θt
hをこのルーチン実行毎に検出値として読み込みその絞
り弁開度θthの前回検出値θth_n-1から今回検出値θth_n
までの変化量Δθth（＝θth_n−θth_n-1）が所定値G⁺よ
り大であることを検出することにより判別され、また減
速運転は例えば、変化量Δθthが所定値G^-より小である
ことを検出することにより判別される。加速運転及び減
速運転のいずれでもないと今回判別したときにはエンジ
ン回転数Neと吸気管内絶対圧P_BAとから定まる現在の運
転領域における空燃比フィードバック制御自動補正係数
K_REFを算出して更新するためのK_REF算出サブルーチンを
実行し（ステップ124）、フラグF_STPを０に等しくする
（ステップ125）。

加速運転又は減速運転であるときには排気ガス中の酸素
濃度に応じた空燃比フィードバック制御を停止するため
に空燃比フィードバック補正係数K_O2を１に等しくし
（ステップ126）、過渡運転フラグF_TRSに１をセットし
（ステップ127）、そして加減速A/Fディレイ時間ts及び
加減速継続時間tcを設定する（ステップ128）。加減速A
/Fディレイ時間tsは加速又は減速運転時に吸気系におけ
る燃料供給からその燃料供給結果が排気系に出力される
までに要する時間である。ROM48には第８図に示すよう
な特性でエンジン回転数Neに対応する加減速A/Fディレ
イ時間tsがtsデータマップとして予め記憶されており、
その時のエンジン回転数Neに対応する加減速A/Fディレ
イ時間tsをtsデータマップから検索する。また加減速継
続時間tcは１回の加減速による燃料増量又は燃料減量時
間である。加減速A/Fディレイ時間tsと同様にROM48には
第９図に示すような特性でエンジン回転数Neに対応する
加減速継続時間tcがtcデータマップとして予め記憶され
ており、その時のエンジン回転数Neに対応する加減速継
続時間tcをtcデータマップから検索する。加減速A/Fデ
ィレイ時間ts及び加減速継続時間tcの設定後、タイマT_A
の計測値を０にリセットしタイマT_Aの作動を開始させ、
またタイマT_Bの計測値を０にリセットしタイマT_Bの作動
を開始させ（ステップ129）、そして過渡時学習中断フ
ラグF_STPが１であるか否かを判別する（ステップ13
0）。F_STP＝０ならば、絞り弁開度θthの変化量Δθth
とエンジン回転数Neとから定まる現在の運転領域、すな
わちRAM49に形成されるK_TREFデータマップの記憶位置
（g,h）における空燃比時空燃比フィードバック制御自
動補正係数K_TREF（過渡補正修正値）を読み出し（ステ
ップ131）、偏差合計値Ｔを０に等しくすることにより
リセットし（ステップ132）、そして加速又は減速運転
検出から時間tsが経過したか否かをタイマT_Aの計測値に
よって判別する（ステップ133）。時間tsが経過したな
らば、目標空燃比AF_TARと検出空燃比AF_ACTとの偏差ΔAF
を算出し（ステップ134）、その偏差ΔAFに偏差合計値
Ｔを加算しその算出値を新たな偏差合計値Ｔとして記憶
する（ステップ135）。そして偏差合計値Ｔを時間ts経
過時点から時間tc経過時点までの時間で割算しかつ収束
係数C_ADを乗算することにより積分値Ｓを算出する（ス
テップ136）。収束係数C_ADは第10図に示すように加速運
転時と減速運転時とでは異なる値に設定される。次い
で、加速又は減速運転検出から時間tcが経過したか否か
をタイマT_Bの計測値によって判別する（ステップ13
7）。時間tcが経過していないならば、K_O2算出サブルー
チンに戻り今回のK_O2算出処理を終了したとする。時間t
cが経過したならば、ステップ136においては時間ts経過
時点から時間tc経過時点までの偏差合計値Ｔから算出さ
れた積分値Ｓが得られるので、その積分値Ｓに定数Ａを
乗算しかつステップ131において読み出した補正係数K
_TREFを加算することにより補正係数K_TREFを新たに算出
しK_TREFデータマップの記憶位置（g,h）に書き込み（ス
テップ138）、過渡運転フラグF_TRS及び過渡時学習中断
フラグF_STPをリセットしてF_TRS＝０、F_STP＝０とする
（ステップ139）。ステップ130においてF_STP＝１なら
ば、過渡時学習中断中であるので積分値Ｓを０に等しく
し（ステップ140）、直ちにステップ137を実行する。な
お、タイマT_A、T_BはCPU47内のレジスタ等を利用して形
成され、クロックパルスの係数により時間を計測する。
また記憶位置（g,h）のｇはエンジン回転数Neの大きさ
に対応して1,2……ｖまでに分類され、ｈは変化量Δθt
hの大きさに対応して、1,2……ｗまでに分類される。

一方、ステップ121においてF_TRS＝１の場合には、前回
の学習制御サブルーチンの実行時に過渡運転であったこ
とを表わすので過渡時学習中断フラグF_STPが１に等しい
か否かを判別する（ステップ141）。F_STP＝０の場合に
は、過渡時学習中断中でないので現在、加速運転か否か
を判別し（ステップ142）、加速運転でないときには更
に減速運転であるか否かを判別する（ステップ143）。
ステップ122において加速運転検出後の過渡時学習制御
中に加速運転が再度検出されないとき、又はステップ12
3において減速運転検出後の過渡時学習制御中に減速運
転が再度検出されないときには直ちにステップ133を実
行する。またステップ122において加速運転検出後の過
渡時学習制御中に加速運転が再度検出されたとき、又は
ステップ123において減速運転検出後の過渡時学習制御
中に減速運転が再度検出されたときには空燃比が大きく
変動し時間tcまでの偏差ΔAFからは正確な補正係数K
_TREFを得ることができないので過渡時学習制御を中断す
るために過渡時学習中断フラグF_STPに１をセットし（ス
テップ144）、加速又は減速運転検出から経過時間txを
タイマT_Bの計測値から読み出し（ステップ145）、時間t
xが時間tsより大であるか否かを判別する（ステップ14
6）。tx≦tsならば、積分値Ｓを０に等しくし（ステッ
プ147）、tx＞tsならば、目標空燃比AF_TARと検出空燃比
AF_ACTとの偏差ΔAFを算出し（ステップ148）、その偏差
ΔAFに偏差合計値Ｔを加算しその算出値を新たな偏差合
計値Ｔとして記憶する（ステップ149）。そして偏差合
計値Ｔを時間ts経過時点から時間tx経過時点までの時間
で割算しかつ収束係数C_ADを乗算することにより積分値
Ｓを算出し（ステップ150）、積分値Ｓに定数Ａを乗算
しかつステップ131において読み出した補正係数K_TREFを
加算することにより補正係数K_TREFを新たに算出しK_TREF
データマップの記憶位置（g,h）に書き込む（ステップ1
51）。この補正係数K_TREF算出更新後、ステップ128以下
のステップを実行し新たに加減速継続時間tcを設定して
タイマT_Bを用いて計測する。よって、加速運転又は減速
運転が加減速A/Fディレイ時間ts経過するまでに再度検
出されたならば、それから新たに設定された加減速継続
時間tcだけ経過するまでは補正係数K_TREFの更新、すな
わち学習制御は中断される。また加速運転又は減速運転
が加減速A/Fディレイ時間ts経過から加減速継続時間tc
経過するまでに再度検出されたならば、再度検出時点ま
でに得た偏差ΔAFを用て補正係数K_TREFを算出更新し、
それから新たに設定された加減速継続時間tcだけ経過す
るまでは学習制御は中断されるのである。

ステップ141においてF_STP＝１の場合には、加速又は減
速運転検出から時間tcが経過したか否かをタイマT_Bの計
測値によって判別する（ステップ152）。時間tcが経過
していないならば、現在、加速運転か否かを判別し（ス
テップ153）、加速運転でないときには更に減速運転で
あるか否かを判別する（ステップ154）。過渡時学習中
断中に加速運転が検出されないとき、又は過渡時学習中
断中に減速運転が検出されないときには積分値Ｓを０に
等しくし（ステップ155）、そしてステップ137を実行す
る。また過渡時学習中断中に加速運転が検出されたと
き、又は過渡時学習中断中に減速運転が検出されたとき
にはステップ128以下のステップを実行し新たに加減速
継続時間tcを設定してタイマT_Bを用いて計測する。よっ
て、それから新たに設定された加減速継続時間tcだけ経
過するまでは学習制御は中断される。加速運転又は減速
運転を再検出した時点から時間tcが経過したならば、次
回の本ルーチンの処理時に過渡学習制御を可能にするた
めに過渡運転フラグF_TRS及び過渡時学習中断フラグF_STP
をリセットしてF_TRS＝０、F_STP＝０とし（ステップ15
6）、元のルーチンに戻る。

次に、T_ACC、T_DEC算出サブルーチンにおいては、CPU47
は第11図に示すように先ず、加速運転であるか否かを判
別し（ステップ161）、加速運転のときには絞り弁開度
θthの変化量Δθthに対応する加速増量値T_ACCをROM48
に予め記憶されたT_ACCデータマップから検索し（ステッ
プ162）、加速運転でないときには減速運転であるか否
かを判別する（ステップ163）。減速運転のときには絞
り弁開度θthの変化量Δθthに定数C_DECを乗算すること
により減速減量値T_DECを算出する（ステップ164）。こ
のステップ162で検索される加速増量値T_ACC及びステッ
プ164で算出される減速減量値T_DECが過渡補正基本値で
ある。このように加速増量値T_ACC、又は減速減量値T_DEC
を設定すると、絞り弁開度θthの変化量Δθthとエンジ
ン回転数Neとから定まる現在の運転領域、すなわちRAM4
9に形成されるK_TREFデータマップの記憶位置（g,h）に
おける過渡時空燃比フィードバック制御自動補正係数K
_TREFを読み出す（ステップ165）。読み出される補正係
数K_TREFは上記した学習制御サブルーチンの実行により
更新された値となっている。そして加速運転であるか否
かを再度判別し（ステップ166）、加速運転のときには
加速増量値T_ACCに補正係数K_TREFを乗算しその算出値を
新たな加速増量値T_ACCとし（ステップ167）、減速減量
値T_DECを０にセットする（ステップ168）。加速運転で
ない、すなわち減速運転のときには減速減量値T_DECに補
正係数K_TREFを乗算しその算出値を新たな減速減量値T
_DECとし（ステップ169）、加速増量値T_ACCを０にセット
する（ステップ170）。加速及び減速運転のいずれでも
ないときには加速増量値T_ACC、減速減量値T_DECを０に各
々セットする（ステップ171,172）。

次いで、K_REF算出サブルーチンにおいては、第12図に示
すように先ず、エンジン回転数Ne及び吸気管内絶対圧P
_BAに応じて定まる現在の運転領域、すなわちK_REFデータ
マップの記憶位置（i,j）に記憶された補正係数K_REFを
読み出しその補正係数K_REFを前回値K_REF _n-1とする（ス
テップ181）。記憶位置（i,j）のｉはエンジン回転数Ne
の大きさに対応して1,2…ｘまでに分類され、ｊは吸気
管内絶対圧P_BAの大きさに対応して1,2……ｙまでに分類
される。そして、検出空燃比AF_ACTから目標空燃比AF_TAR
を差し引いた値の絶対値が所定値DAF₄（例えば、１）以
下か否かを判別する（ステップ182）。|AF_ACT−AF_TAR|
＞DAF₄の場合、K_REF算出サブルーチンの実行を中止して
元のルーチンの実行に戻る。|AF_ACT−AF_TAR|≦DAF₄の場
合、絶対値|AF_ACT−AF_TAR|が所定値DAF₅（DAF₄＞DAF₅、
例えば、0.5）以下か否かを判別する（ステップ183）。
|AF_ACT−AF_TAR|≦DAF₅のときには補正係数K_REFを次式に
よって算出してK_REFデータマップの記憶位置（i,j）に
記憶させる（ステップ184）。

K_REF＝C_REFN・（K_O2−1.0）＋K_REF _n-1 ……（２）ここで、C_REFNは収束係数である。

一方、|AF_ACT−AF_TAR|＞DAF₅のときには、補正係数K_REF
を次式によって算出してK_REFデータマップの記憶位置
（i,j）に記憶させる（ステップ185）。

K_REF＝C_REFW・（AF_ACT・K_O2−AF_TAR）＋K_REF _n-1 ……
（３）ここで、C_REFWは収束係数であり、C_REFW＞C_REFNであ
る。

このようにK_REFデータマップの記憶位置（i,j）の補正
係数K_REFが算出されかつ更新されると、その補正係数K
_REFの逆数IK_REFを算出し（ステップ186）、前回の積分
分K_O2I _n-1をRAM49から読み出し（ステップ187）、前回
の積分分K_O2I _n-1、前回値K_REF _n-1、逆数IK_REFを乗算
しその算出値を前回の積分分K_O2I _n-1としてRAM49に記
憶させる（ステップ188）。このステップ188において算
出された前回の積分分K_O2I _n-1はステップ78又はステッ
プ112において今回の積分分K_O2Inの算出に用いられ、こ
れにより空燃比変動に対する応答性の向上を図ることが
できる。

発明の効果以上の如く、本発明の空燃比制御方法においては、加速
又は減速運転を検出したときには加速又は減速の大きさ
に応じた過渡補正値を設定しその過渡補正値によって基
準値を補正して出力値を決定し、かつ加速又は減速運転
の検出時には酸素濃度センサの出力から検出した空燃比
と目標空燃比との偏差に応じて学習制御により過渡補正
修正値を更新して過渡補正値を早急に適正な値にし得る
ので空燃比制御の応答遅れが減少し加速及び減速運転時
の空燃比を高精度で制御することができ、運転性の向上
と共に排気浄化性能の向上を図ることができるのであ
る。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の空燃比制御方法を適用した電子制御燃
料噴射装置を示す図、第２図は酸素濃度センサ検出部内
を示す図、第３図はECU内の回路を示す回路図、第４
図、第５図、第７図、第11図及び第12図はCPUの動作を
示すフロー図、第６図は吸気温T_A−温度T_Wo2特性を示す
図、第８図はエンジン回転数Ne−加減速A/Fディレイ時
間ts特性を示す図、第９図はエンジン回転数Ne−加減速
継続時間tc特性を示す図、第10図は絞り弁開度の変化量
Δθthに対する収束係数C_AD、C_REFW、C_REFNを示す図で
ある。主要部分の符号の説明１……酸素濃度センサ検出部３……排気管４……ECU 12……酸素イオン伝導性固体電解質部材 13……気体滞留室 14……導入孔 15……大気基準室 18……酸素ポンプ素子 19……電池素子 25……制御回路 27……吸気管 36……インジェクタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大野信之埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (56)参考文献特開昭60−224945（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−18440（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−43137（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−143136（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−34447（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−159347（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気ガス中の酸素濃度に比例した出力を発
生する酸素濃度センサを排気系に備えた内燃エンジンの
負荷に関する複数のエンジン運転パラメータに応じた空
燃比制御の基準値と、前記酸素濃度センサの出力から検
出した空燃比と目標空燃比との偏差に応じて定めた空燃
比制御値と、エンジン運転パラメータの変化量に応じた
加速又は減速時の過渡補正値とを用いて加速又は減速時
の出力値を決定し、該決定した出力値に応じて供給混合
気の空燃比を制御する内燃エンジンの加減速時の空燃比
制御方法であって、前記変化量に対応させて過渡補正修
正値を記憶するデータマップを有し、加速又は減速時に
前記変化量の検出値に応じて過渡補正基本値を設定し、
前記変化量の検出値に対応した前記過渡補正修正値を前
記データマップから読み出して設定した前記過渡補正基
本値を読み出した過渡補正修正値によって修正して前記
過渡補正値を得ると共に、前記酸素濃度センサの出力か
ら検出した空燃比と目標空燃比との偏差及び前記読み出
した過渡補正修正値に応じて新たな過渡補正修正値を算
出し、前記変化量の検出値に対応したデータマップの記
憶位置に書き込んで前記過渡補正修正値を変更すること
を特徴とする内燃エンジンの加減速時の空燃比制御方
法。