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JPH10159629A - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

エンジンの空燃比制御装置

Info

Publication number
JPH10159629A
JPH10159629A JP8323954A JP32395496A JPH10159629A JP H10159629 A JPH10159629 A JP H10159629A JP 8323954 A JP8323954 A JP 8323954A JP 32395496 A JP32395496 A JP 32395496A JP H10159629 A JPH10159629 A JP H10159629A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
air
fuel ratio
value
ratio feedback
correction amount
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8323954A
Other languages
English (en)
Inventor
Tatsuo Sato
立男 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP8323954A priority Critical patent/JPH10159629A/ja
Priority to KR1019970065491A priority patent/KR100241044B1/ko
Priority to US08/985,057 priority patent/US5970966A/en
Priority to DE19753814A priority patent/DE19753814C2/de
Publication of JPH10159629A publication Critical patent/JPH10159629A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1473Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method
    • F02D41/1474Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method by detecting the commutation time of the sensor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1497With detection of the mechanical response of the engine
    • F02D41/1498With detection of the mechanical response of the engine measuring engine roughness
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/1015Engines misfires

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動系との共振を防ぎつつもその一方で高負
荷域での運転性を改善する。 【解決手段】 センサ31は触媒を流れる排気中の酸素
濃度に応じた出力をする。設定手段32は空燃比フィー
ドバック制御による空燃比変動の目標値を駆動系の固有
振動数を外した位置に設定する。高負荷域であるかどう
かを判定手段33が判定し、この判定結果より高負荷域
で前記空燃比変動の計測値が前記目標値と一致しかつリ
ッチで運転される時間が長くなるように前記センサ出力
に基づいて空燃比フィードバック補正量αを演算手段3
4が演算し、この空燃比フィードバック補正量αを用い
て空燃比のフィードバック制御を空燃比フィードバック
制御手段35が行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はエンジンの空燃比
制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】空燃比フィードバック制御を行うことに
よる空燃比の変動周波数がトランスミッションの各シフ
ト位置における駆動系の固有振動数と一致するとき、空
燃比フィードバック制御の制御定数を変更することによ
って駆動系との共振が生じないようにしたものがある
(特開昭64−36941号公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、空燃比
フィードバック制御によるトルク変動の絶対値が大きい
高負荷域で上記の従来装置により空燃比の変動周波数が
小さくなる側(変動周期が長くなる側)に空燃比フィー
ドバック制御の制御定数を変更したのでは、リーンで運
転される時間が長くなり、そのあいだで運転性が悪くな
る。
【0004】なお、駆動系の固有振動数を外した位置に
目標周波数を設定するとともに、空燃比の変動周波数が
この目標周波数と一致するように空燃比フィードバック
制御の制御定数を制御するものがあるが(特開平7−2
69398号公報参照)、このものにおいても、定常時
の目標周波数が周波数の小さくなる側に設定されるの
で、上記の従来例と同様にリーンで運転される時間が長
くなり、そのあいだで運転性が悪くなる。
【0005】そこで本発明は、高負荷域において空燃比
フィードバック制御による空燃比の変動周波数を、駆動
系の固有振動数を外しかつ振動数の小さくなる側に設け
た目標周波数に保つとともにリッチで運転される時間を
長くすることにより、駆動系との共振を防ぎつつもその
一方で高負荷域での運転性を改善することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、図13に
示すように、触媒を流れる排気中の酸素濃度に応じた出
力をするセンサ31と、空燃比フィードバック制御によ
る空燃比変動の目標値を駆動系の固有振動数を外した位
置に設定する手段32と、高負荷域であるかどうかを判
定する手段33と、この判定結果より高負荷域で前記空
燃比変動の計測値が前記目標値と一致しかつリッチで運
転される時間が長くなるように前記センサ出力に基づい
て空燃比フィードバック補正量αを演算する手段34
と、この空燃比フィードバック補正量αを用いて空燃比
のフィードバック制御を行う手段35とを設けた。
【0007】第2の発明では、第1の発明において前記
空燃比フィードバック制御による空燃比変動が空燃比変
動周波数である。
【0008】第3の発明では、第1の発明において前記
空燃比フィードバック制御による空燃比変動が空燃比変
動周期である。
【0009】第4の発明では、第3の発明において前記
空燃比フィードバック補正量演算手段35が、高負荷域
で経過時間を計測値として計測する手段と、前記センサ
出力にもとづいて排気空燃比が一方の側から反対側へと
反転したのかそれとも同じ側を継続しているのかを判定
する手段と、この判定結果より前記センサ出力がリッチ
側に反転したタイミングで前記計測値が前記空燃比変動
周期の目標値に達していないとき前記空燃比フィードバ
ック補正量αのホールドを開始する手段と、その後は前
記計測値TIMERが前記空燃比変動周期の目標値Tf
と一致するタイミングで前記空燃比フィードバック補正
量αのホールドを終了する手段と、前記ホールドを終了
したタイミングで比例分PRだけステップ的に減少する
ことによって前記空燃比フィードバック補正量αを更新
するとともに前記計測値TIMERを初期値に戻す手段
と、その後は前記判定結果より前記センサ出力がリーン
側に反転するまで積分分IRずつ徐々に小さくすること
によって前記空燃比フィードバック補正量αを更新する
手段と、前記判定結果より前記センサ出力がリーン側に
反転したタイミングで比例分PLだけステップ的に増加
することによって前記空燃比フィードバック補正量αを
更新する手段と、その後は前記判定結果より前記センサ
出力がリッチに反転するまで積分分ILずつ徐々に大き
くすることによって前記空燃比フィードバック補正量α
を更新する手段とからなる。
【0010】第5の発明では、第3または第4の発明に
おいて前記空燃比変動周期の目標値Tfが、駆動系の固
有振動数に対する周期よりも大きくかつその周期よりあ
まり大きく外れすぎない値である。
【0011】第6の発明では、第3から第5までのいず
れか一つの発明において前記空燃比変動周期の目標値T
fがトランスミッションのギア位置に応じた値である。
【0012】第7の発明では、第3の発明において前記
空燃比フィードバック補正量演算手段35が、高負荷域
で経過時間を計測値として計測する第1手段と、前記セ
ンサ出力にもとづいて排気空燃比が一方の側から反対側
へと反転したのかそれとも同じ側を継続しているのかを
判定する手段と、この判定結果より前記センサ出力がリ
ッチ側に反転したタイミングで前記計測値が前記空燃比
変動周期の目標値に達していないとき前記空燃比フィー
ドバック補正量αのホールドを開始するとともに、前記
第1手段の計測値TIMERを初期値に戻す手段と、そ
の後は前記第1手段とは別の第2手段で前記ホールドを
開始してからの経過時間を計測するとともに、この第2
手段の計測値TDがディレイ時間学習値DLと一致する
直前まで前記空燃比フィードバック補正量αのホールド
を継続する手段と、前記第2手段の計測値TDが前記デ
ィレイ時間学習値DLと一致したタイミングで比例分P
Rだけステップ的に減少することによって前記空燃比フ
ィードバック補正量αを更新するとともに、前記第1手
段の計測値TIMERが前記空燃比変動周期の目標値T
fと一致するようにディレイ時間学習値DLを更新する
手段と、その後は前記判定結果より前記センサ出力がリ
ーン側に反転するまで積分分IRずつ徐々に小さくする
ことによって前記空燃比フィードバック補正量αを更新
する手段と、前記判定結果より前記センサ出力がリーン
側に反転したタイミングで比例分PLだけステップ的に
増加することによって前記空燃比フィードバック補正量
αを更新するとともに、前記第2手段の計測値TDを初
期値に戻す手段と、その後は前記判定結果より前記セン
サ出力がリッチに反転するまで積分分ILずつ徐々に大
きくすることによって前記空燃比フィードバック補正量
αを更新する手段とからなる。
【0013】第8の発明では、第7の発明において前記
空燃比変動周期の目標値Tfが、駆動系の固有振動数に
対する周期よりも大きくかつその周期よりあまり大きく
外れすぎない値である。
【0014】第9の発明では、第7または第8の発明に
おいて前記空燃比変動周期の目標値Tfがトランスミッ
ションのギア位置に応じた値である。
【0015】第10の発明では、第7から第9までのい
ずれか一つの発明において前記遅れ時間学習値DLが、
前記高負荷域を複数に分割した各領域毎の値である。
【0016】第11の発明では、第7から第9までのい
ずれか一つの発明において前記遅れ時間学習値DLが、
前記高負荷域を複数に分割した各領域とトランスミッシ
ョンのギア位置毎の値である。
【0017】第12の発明では、第7から第9までのい
ずれか一つの発明において前記遅れ時間学習値DLが、
前記高負荷域の回転域を複数に分割した各領域毎の値で
ある。
【0018】第13の発明では、第7から第9までのい
ずれか一つの発明において前記遅れ時間学習値DLが、
前記高負荷域の回転域を複数に分割した各領域とトラン
スミッションのギア位置毎の値である。
【0019】第14の発明では、第1から第13までの
いずれか一つの発明において前記高負荷域以外で空燃比
フィードバック制御による空燃比変動の周波数を大きく
または空燃比フィードバック制御による空燃比変動の周
期を小さくする。
【0020】
【発明の効果】第1の発明では、高負荷域で空燃比フィ
ードバック制御による空燃比変動の計測値がその目標値
と一致しかつリッチで運転される時間が長くなるように
センサ出力に基づいて空燃比フィードバック補正量を演
算し、この空燃比フィードバック補正量を用いて空燃比
のフィードバック制御を行うので、駆動系との共振を避
けつつ、空燃比フィードバック制御によるトルク変動の
絶対値が大きい高負荷域での運転性を改善することがで
きる。
【0021】第4の発明では、空燃比フィードバック補
正量の変動周期が空燃比変動周期の目標値と一致すると
ともに、空燃比フィードバック補正量がホールドされる
時間だけリッチで運転される時間が相対的に長くなる。
また、従来例において空燃比変動周期を長くしたときに
は、そのぶん積分分が与えられる期間が長くなり、その
ために空燃比変動の振幅までが大きくなっていわゆるウ
ィンドウを外れる可能性も出てくるのであるが、第4の
発明では、空燃比フィードバック補正量がホールドされ
る時間だけ空燃比フィードバック補正量の一周期当たり
の積分分付与時間が短くなるので、空燃比変動周期が長
くても、空燃比振幅までが大きくなることはない。
【0022】第5と第8の各発明では、駆動系との共振
を避けつつ触媒の転換効率を高めることができる。
【0023】第6と第9の各発明では、トランスミッシ
ョンのギア位置に関係なく駆動系との共振を避けること
ができる。
【0024】第7の発明では、センサ出力の周期に代え
て空燃比フィードバック補正量の周期を計測することに
なる第4の発明と相違して、第4の発明より制御が多少
複雑になるものの、センサ出力の周期(つまり空燃比変
動周期)を直接に計測しているため、より確実に空燃比
変動周期をコントロールできる。
【0025】第10と第12の各発明では高負荷域の全
域できめ細かく空燃比変動周期をコントロールすること
ができる。
【0026】第11の発明では第10の発明の効果に加
えて、また第13の発明では第12の発明の効果に加え
て、トランスミッションのギア位置に関係なく駆動系と
の共振を避けることができる。
【0027】第14の発明では低負荷域での触媒の転換
効率がよくなり、排気エミッションが改善される。
【0028】
【発明の実施の形態】図1において、1はエンジン本体
で、その吸気通路8には吸気絞り弁5の下流に位置して
燃料噴射弁7が設けられ、コントロールユニット(図で
はC/Uで略記)2からの噴射信号により運転条件に応
じて所定の空燃比となるように、吸気中に燃料を噴射供
給する。
【0029】コントロールユニット2にはクランク角セ
ンサ4からのRef信号(基準位置信号)とPos信号
(1°信号)、エアフローメータ6からの吸入空気量信
号、水温センサ11からのエンジン冷却水温信号等が入
力され、これらに基づいて基本噴射パルス幅Tpを算出
する。
【0030】排気通路9には三元触媒10が設置され
る。この三元触媒10は理論空燃比を中心とするいわゆ
るウィンドウに空燃比がある場合に最大の転化効率をも
って排気中のNOx、HC、COを同時に浄化できるた
め、コントロールユニット2では、三元触媒10の上流
側に設けたO2センサ33からの出力信号に基づいて排
気空燃比が上記のウィンドウの範囲内で一定の周期をも
って振れるように空燃比のフィードバック制御を行う。
【0031】この場合に、三元触媒10の転換効率をよ
くするには、空燃比フィードバック制御による空燃比変
動の周波数が大きいことが必要である。
【0032】さて、空燃比フィードバック制御を行うこ
とによる空燃比の変動周波数がトランスミッションの各
シフト位置における駆動系の固有振動数と一致すると
き、空燃比フィードバック制御の制御定数を変更するこ
とによって駆動系との共振が生じないようにしたものや
駆動系の固有振動数を外した位置に目標周波数を設定す
るとともに、空燃比の変動周波数がこの目標周波数と一
致するように空燃比フィードバック制御の制御定数を制
御するようにしたものが公知である。
【0033】しかしながら、空燃比フィードバック制御
によるトルク変動の絶対値が大きい高負荷域で空燃比の
変動周波数が小さくなる側(変動周期が長くなる側)に
空燃比フィードバック制御の制御定数を変更したり、目
標周波数を周波数の小さくなる側に設定したのでは、リ
ーンで運転される時間が長くなり、そのあいだで運転性
が悪くなる。
【0034】これに対処するため本発明の第1実施形態
では、高負荷域において空燃比フィードバック制御によ
る空燃比の変動周波数を、駆動系の固有振動数を外しか
つ振動数の小さくなる側に設けた目標周波数に保つとと
もにリッチで運転される時間を長くすることにより、駆
動系との共振を防ぎつつもその一方で高負荷域での運転
性を改善する。
【0035】コントロールユニット2で実行されるこの
制御の内容を、以下のフローチャートにしたがって説明
する。
【0036】図2、図3のフローチャートは空燃比フィ
ードバック補正係数αを演算するためのもので、一定時
間毎(たとえば10ms毎)に実行する。なお、図2に
おいてステップ3、4、9、10、11、13、14、
15が、また図3においては、ステップ19、20、2
1、22、23、24、28、29、30、31、3
2、33、34が本発明により新たに設けた部分、それ
以外が従来と同じ部分である。
【0037】図2のステップ1では空燃比フィードバッ
ク制御条件(図ではF/B条件で略記)かどうかみて、
空燃比フィードバック制御条件でなければ、ステップ2
で空燃比フィードバック補正係数αに1.0を入れる
(αをクランプ)。続くステップ3、4ではタイマTI
MERに0を、フラグF3に“0”をそれぞれ入れて、
図2、図3のフローを終了する。
【0038】ここで、タイマTIMERとフラグF3は
空燃比フィードバック制御条件の成立時かつ高負荷域で
必要となるものであり、空燃比フィードバック制御条件
の非成立時には不要であるため、タイマTIMERに0
を、フラグF3に“0”をそれぞれ入れている。なお、
タイマTIMERは始動時に0に、また、フラグF3は
後述するフラグF1、F2とともに、始動時に“0”に
初期設定している。
【0039】空燃比フィードバック制御の停止条件は、
始動時、低水温時、アイドル時、O2センサの異常時、
2センサのリッチとリーンの反転周期が所定値以上に
なったときなどであり、これらの条件以外が空燃比フィ
ードバック制御条件の成立時である。
【0040】空燃比フィードバック制御条件の成立時に
はステップ5に進んでO2センサ出力OSR1をA/D
変換して取り込み、ステップ6においてこのOSR1と
スライスレベル(たとえば500mV付近)SL1を比
較する。OSR1≧SL1であればリッチ側にあると判
断し、ステップ7でフラグF1に“1”を入れ、OSR
1<SL1であるときはリーン側にあると判断し、ステ
ップ8においてフラグF1に“0”を入れる。F1=0
によりO2センサ出力がリーン側にあることを、F1=
1によりリッチ側にあることを表すわけである。
【0041】ステップ9では基本噴射パルス幅Tpと所
定値Tp1を比較し、Tp>Tp1であれば高負荷域で
あると判断し、ステップ10でフラグF2に“0”を、
Tp≦Tp1であるときは高負荷域以外であると判断し
ステップ13においてフラグF2に“1”を入れる。こ
の結果、F2=0は高負荷域を、F2=1は高負荷域以
外であることを表す。
【0042】高負荷域ではまたステップ11でタイマT
IMERをインクリメントするとともに、ステップ12
においてそのときのトランスミッションのギア位置から
図4を内容とするテーブルを検索して目標周期Tfを設
定する。
【0043】ここで、タイマTIMERは、後述するよ
うに比例分PRの減算タイミングからの経過時間を計測
するためのものである。
【0044】目標周期Tfは、図4に示すように駆動系
の固有振動数に対する周期よりも大きく設定するが、そ
の一方でその周期よりあまり大きく外れすぎないように
する。駆動系の固有振動数に対する周期より大きく外れ
ないようにするのは、目標周期が短いほど三元触媒10
の転換効率がよくなって排気エミッションがよくなるか
らである。
【0045】一方、高負荷域でないときはステップ1
4、15においてTIMERに0を、またフラグF3に
“0”を入れる。高負荷域でないときもTIMERとF
3とは不要であるからである。
【0046】続いて図3のステップ16ではフラグF1
の値が前回と今回で反転したかどうかみて、反転した場
合はステップ17以降に、反転していない場合はステッ
プ26以降に進む。以下場合分けして述べる。
【0047】〈1〉O2センサ出力が反転した場合 ステップ17ではフラグF1の値をみる。F1=0(リ
ッチからリーンへと反転した場合)であれば従来と同じ
にステップ18で前回の空燃比フィードバック補正係数
αに比例分PLを加算した値を今回の空燃比フィードバ
ック補正係数αとすることによってαを更新する。
【0048】ステップ19ではフラグF3に“0”を入
れて今回の操作を終了する。ここで、フラグF3は、後
述するように高負荷域において比例分PRの減算タイミ
ングよりその後にO2センサ出力がリーン側へと反転す
るタイミングまでのあいだで“1”となり、それ以外で
“0”となるフラグである。
【0049】F1=1(リーンからリッチへと反転した
場合)であるときはステップ20でフラグF2の値をみ
る。F2=0(高負荷域)であるときはステップ21で
タイマTIMERと目標周期Tfを比較し、TIMER
<Tfであるときはαの周期が目標周期に達していない
のでステップ22に進んで前回のαをそのまま今回のα
とし(αのホールド)、ステップ19の操作を実行して
今回の操作を終了する。
【0050】なお、TIMER≧Tfであるときはステ
ップ21より23、24、25に進み、TIMERに0
を、F3に“1”を入れ、αを更新する(前回のαから
比例分PRを差し引いた値を今回のαとする)。ここ
で、ステップ21より23、24、25へと流れるの
は、図6に示したように、O2センサ出力がリーンより
リッチに反転したタイミングですでにαの周期が目標周
期Tfを超えているときで、こういう状況は、たとえば
ギアが高い位置にありかつ駆動系の固有振動数が高いと
きなど、通常の空燃比フィードバック制御を行ってもα
の周期が駆動系の固有振動数より低い場合に生じる。こ
のような場合には、αのホールドによりリッチで運転さ
れる時間を長くしてやる必要がないので、通常(つまり
高負荷域以外)の空燃比フィードバック制御でよいわけ
である。
【0051】高負荷域でないときは従来と同じであり、
ステップ20よりステップ25に飛んで、ステップ25
の操作を実行する。
【0052】〈2〉O2センサ出力の反転時でない場合 ステップ26ではフラグF1の値をみる。F1=0(続
けてリーン側)であればステップ27で前回のαに積分
分ILを加算した値を今回のαとすることによってαを
更新し、ステップ19の操作を実行して今回の操作を終
了する。
【0053】F1=1(続けてリッチ側)であるときは
ステップ28でフラグF2の値をみる。F2=0(高負
荷域)であるときはステップ29でさらにフラグF3を
みる。F3=0のときはステップ30でタイマTIME
Rと目標周期Tfを比較し、TIMER<Tfであるあ
いだはステップ31に進んでαをホールドし、ステップ
19の操作を実行して今回の操作を終了する。
【0054】このタイマTIMERは高負荷域にある限
り、図2のステップ11でインクリメントが繰り返され
るため、やがてTIMER≧Tfになったときステップ
32でTIMERに0を入れるとともに、ステップ33
において前回のαから比例分PRを差し引いた値を今回
のαとすることによりαを更新する。
【0055】ここで、ステップ30でのTIMERの値
は、比例分PRの減算タイミングを起点とするαの一周
期を表している。
【0056】ステップ34ではフラグF3に“1”を入
れる。このフラグF3の“1”へのセットによりF1=
1(続けてリッチ側)かつF2=0(高負荷域)である
かぎり次回からはステップ29よりステップ35に進
み、前回のαより積分分IRを減算した値を今回のαと
することによりαを更新する。
【0057】この積分分IRの減算によりその後にO2
センサ出力がリッチ側よりリーン側へと反転した場合
は、ステップ16、17、18、19と流れてフラグF
3が“1”から“0”に切換わる。この結果、フラグF
3は、高負荷域において比例分PRの減算タイミングよ
りその後にO2センサ出力がリーン側へと反転するタイ
ミングまでのあいだで“1”となり、それ以外で“0”
となるフラグである。
【0058】一方、高負荷域でないときは従来と同じで
あり、ステップ28よりステップ35に進み、ステップ
35の操作を実行する。
【0059】上記の比例分PR、PL、積分分IR、I
Lは、空燃比変動周波数が大きくなるようにマッチング
する。
【0060】図5の波形図は、運転条件が高負荷域へと
移ったときの空燃比フィードバック補正係数αの変化
を、O2センサ出力OSR1、タイマTIMER、3つ
のフラグF1、F2、F3とともに示したものである。
同図において、TpがTp1を越えたt1のタイミング
でフラグF2が“1”から“0”に切換わり、タイマT
IMERのインクリメントが開始されている。この場合
に、空燃比変動の一周期のうちの代表点(図示のa、
b、c、d、e、f、gの各点)に対して図3のフロー
チャート上ではどのような操作が実行されるのかを説明
する。
【0061】a点:O2センサ出力がリーン側へと反転
する場合であるためステップ16→17→18→19と
流れる。このときαが比例分PLだけステップ的に大き
くなる。フラグF3は“1”から“0”へと切換わる。
【0062】b点:O2センサ出力がリーンを継続する
場合であり、ステップ16→26→27→19と流れ
る。このときαが積分分ILだけ大きくなる。フラグF
3は“0”である。
【0063】c点:O2センサ出力がリッチ側へと反転
する場合であり、ステップ16→17→20→21→2
2→19と流れる。このときαがホールドされる。フラ
グF3は“0”のままである。
【0064】d点:O2センサ出力がリッチを継続する
場合であり、ステップ16→26→28→29→30→
31→19と流れる。このときもαがホールドされる。
フラグF3は“0”のままである。
【0065】e点:O2センサ出力のリッチ継続中にタ
イマTIMERが目標周期Tf以上となったときであ
り、ステップ16→26→28→29→30→32→3
3→34と流れる。このときαが比例分PRだけステッ
プ的に減少する。F3は“0”から“1”に切換わる。
【0066】f点:O2センサ出力のリッチ継続中にタ
イマTIMERが目標周期Tf以上となった少し後であ
り、ステップ16→26→28→29→35と流れる。
このときαが積分分IRだけ減少する。F3は“1”で
ある。
【0067】g点:a点と同じである。
【0068】このようにして算出された空燃比フィード
バック補正係数αを用い、図示しないフローにより、イ
ンジェクタ4に与える燃料噴射パルス幅Tiが一定時間
毎(たとえば10ms毎)に Ti=Tp×Co×α×αm×2+Ts …(1) ただし、Tp:基本噴射パルス幅 Co:1と各種補正係数との和 αm:空燃比学習補正係数 Ts:無効パルス幅 の式で計算される。この計算したTiの値は、これも図
示しないが噴射タイミングで出力レジスタに転送され、
エンジン2回転毎に1回、各気筒毎に噴射される。な
お、(1)式においてTpは吸入空気量Qaとエンジン
回転数NとからTp=K×Qa/N(ただしKは定数)
の式により計算される値である。
【0069】ここで、第1実施形態の作用をふたたび図
5を参照しながら説明する。
【0070】高負荷域以外では、比例分PR、PLと積
分分IR、ILを用いての空燃比フィードバック制御が
行われる。この場合に、比例分PR、PLと積分分I
R、ILは、空燃比変動周波数が大きくなるようにマッ
チングしているので、低負荷域で空燃比変動周波数が大
きくなり、これによって低負荷域での触媒の転換効率が
よくなり、排気エミッションが改善される。
【0071】一方、高負荷域になると、図5に示したよ
うに 1)O2センサ出力がリッチ側に反転したタイミングで
αのホールドを開始し、 2)その後はタイマTIMERが目標周期Tfと一致す
るタイミングでαのホールドを終了し、 3)タイマTIMERが目標周期Tfと一致するタイミ
ングでαを比例分PRだけステップ的に減少するともに
タイマTIMERを0に戻し、 4)その後はタイマTIMERによりふたたび経過時間
を計測するとともに、O2センサ出力がリーン側に反転
するまで積分分IRずつαを徐々に小さくし、 5)O2センサ出力がリーン側に反転したタイミングで
αを比例分PLだけステップ的に増加し、 6)その後はO2センサ出力がリッチに反転するまでα
を積分分ILずつ徐々に大きくし、 この後は上記の1)から6)までを繰り返すようにした
ことから、αの変動周期が目標周期Tfと一致するとと
もに、αがホールドされる期間だけリッチで運転される
時間が相対的に長くなり、これによって駆動系との共振
を避けつつ、空燃比フィードバック制御によるトルク変
動の絶対値が大きい高負荷域での運転性を改善すること
ができる。
【0072】また、従来例において空燃比変動周期を長
くしたときには、そのぶん積分分が与えられる期間が長
くなり、そのために空燃比変動の振幅までが大きくなっ
ていわゆるウィンドウを外れる可能性も出てくるのであ
るが、本発明では、αがホールドされる時間だけαの一
周期当たりの積分分付与時間が短くなるので、空燃比変
動周期が長くても、空燃比振幅までが大きくなることは
ない。
【0073】図7、図8のフローチャートは第2実施形
態で、それぞれ図2、図3に対応する。
【0074】図7において図2と相違するのはステップ
41、42であり、 空燃比フィードバック制御条件の非成立時、 空燃比フィードバック制御条件の成立時かつ高負荷域
でないとき のいずれの場合もタイマTDを用いないため、タイマT
D(始動時に0に初期設定)に0を入れている。なお、
タイマTDは、後述するようにO2センサ出力のリッチ
側への反転時からの経過時間を計測するためのものであ
る。
【0075】図8において図3と相違する部分を述べる
と、O2センサ出力がリッチ側へと反転した場合かつ高
負荷域でステップ16、17、20からステップ44、
45に進み、 DL=DL(old)+K1×(Tf−TIMER) …(2) ただし、DL(old):前回のDL K1:更新割合(正の定数) の式によりディレイ時間学習値DLを更新し、タイマT
IMERに0を入れる。
【0076】ここで、タイマTIMERはO2センサ出
力がリッチ側へと反転したタイミングで0に戻されるた
め、ステップ44でのTIMERの値は、第1実施形態
と相違して、O2センサ出力の一周期を表している。
【0077】(2)式のディレイ時間学習値DLは、目
標周期TfよりタイマTIMERが小さいときは増加す
る側に更新され、この逆にTfよりTIMERが大きく
なると、減少する側に更新される値であり、学習が進め
ばO2センサ出力の周期(つまり空燃比の実際の変動周
期)が目標周期Tfと一致することになる。DLはバッ
クアップRAMに保存する。
【0078】O2センサ出力がリッチを継続する場合か
つ高負荷域では、ステップ16、26、28よりステッ
プ46に進んでタイマTDとディレイ時間学習値DLを
比較し、TD<DLのあいだはステップ47、31に進
んでタイマTDをインクリメントするとともにαをホー
ルドする。
【0079】このタイマTDのインクリメントの繰り返
しによりTD≧DLとなれば、ステップ46よりステッ
プ29以降に進む。ステップ29以降は図3の場合と同
様である。つまりステップ29に初めて進んだときはF
3=0であるので、ステップ33、34で前回のαより
PRを減算することによってαを更新するとともに、フ
ラグF3に“1”を入れる。このフラグF3への“1”
へのセットによりF1=1(続けてリッチ側)かつF2
=0(高負荷域)であるかぎり次回からステップ29よ
りステップ35に進み、前回のαより積分分IRを減算
した値を今回のαとすることによりαを更新する。
【0080】また、O2センサ出力がリーン側へと反転
する場合とリーンを継続する場合にステップ43に進ん
でタイマTDに0を入れる。なお、タイマTDがディレ
イ時間学習値DLと一致したタイミングよりその後にO
2センサ出力がリーン側へと反転するタイミングまでは
タイマTDの値がホールドされる。
【0081】図9の波形図は高負荷域でのα、O2セン
サ出力OSR1、タイマTIMER、3つのフラグF
1、F2、F3、タイマTD、ディレイ時間学習値DL
の各変化を示したものである。
【0082】図5の場合とはタイマTIMERの動きが
異なり、第2実施形態ではタイマTDとディレイ時間学
習値DLが新たに追加されているので、これらTIME
R、TD、DLが空燃比変動の一周期のうちの代表点
(図示のa、b、c、d、e、f、gの各点)に対して
図8のフローチャート上ではどのような操作が実行され
るのかを説明する。
【0083】a点:ステップ16→17→18→43→
19と流れる場合である。このときタイマTDが0に戻
される。
【0084】b点:ステップ16→26→27→43→
19と流れる場合である。このときタイマTDは0のま
まである。
【0085】c点:ステップ16→17→20→44→
45→22→19と流れる場合である。このときディレ
イ時間学習値DLが更新され、タイマTIMERが0に
戻される。
【0086】d点:ステップ16→26→28→46→
47→31→19と流れる場合である。このときタイマ
TDがインクリメントされる。
【0087】e点:ステップ16→26→28→46→
29→33→34と流れる場合である。このときタイマ
TDがホールドされる。
【0088】f点:ステップ16→26→28→46→
29→35と流れる場合である。このときもタイマTD
がホールドされる。
【0089】g点:a点と同じである。
【0090】図9によれば、タイマTDは、O2センサ
出力がリッチ側へと反転したタイミングよりの経過時間
を計測する。また、O2センサ出力がリッチ側に反転し
たタイミングでαのホールドが開始され、タイマTDが
ディレイ時間学習値DLと一致したタイミングでαのホ
ールドが終了される。つまり、αのホールドの開始は第
1実施形態と同じであるの対して、αのホールドの終了
が第1実施形態と相違している。
【0091】図9はさらに、タイマTIMERが目標周
期Tfよりも短かったときにディレイ時間学習値DLが
どのように変化するのかをも示しており、このときには
DL(つまりαのホールド時間)が徐々に大きくなり、
タイマTIMERが目標周期Tfと一致したときのDL
に落ち着く。
【0092】第2実施形態では、 1)O2センサ出力がリッチ側に反転したタイミングで
αのホールドを開始するとともに、タイマTIMERを
0に戻し、 2)その後はタイマTIMERによりふたたび経過時間
を計測するとともに、タイマTDがディレイ時間学習値
DLと一致する直前までαのホールドを継続し、 3)タイマTDがディレイ時間学習値DLと一致したタ
イミングでαを比例分PRだけステップ的に減少すると
もに、ディレイ時間学習値DLを更新し、 4)その後はO2センサ出力がリーン側に反転するまで
積分分IRずつαを徐々に小さくし、 5)O2センサ出力がリーン側に反転したタイミングで
αを比例分PLだけステップ的に増加するとともに、タ
イマTDを0に戻し、 6)その後はO2センサ出力がリッチに反転するまでα
を積分分ILずつ徐々に大きくし、 この後は上記の1)から6)までを繰り返すようにした
ことから、第1実施形態より制御が多少複雑になるもの
の、O2センサ出力の周期に代えてαの周期を計測する
第1実施形態と相違して、O2センサ出力の周期(つま
り空燃比変動周期)を直接に計測しているため、より確
実に空燃比変動周期をコントロールできる。
【0093】図10はバックアップRAMに格納される
第3実施形態のディレイ時間学習値DLのマップ特性図
である。これは、同一のギア位置において高負荷域での
吸入空気量QaがQ1以上Q2未満まで、Q2以上から
Q3未満まで、Q3以上Q4以下の3つに分割してお
り、各負荷域毎にディレイ時間学習値DLを格納するよ
うにしたものである(図11参照)。ただし、所定値Q
1、Q2、Q3、Q4の間にはQ1<Q2<Q3<Q4
なる関係がある。
【0094】第3実施形態によれば、高負荷域の全域で
きめ細かく空燃比変動周期をコントロールすることがで
きる。
【0095】なお、高負荷域に限れば吸入空気量Qaに
回転数Nがほぼ比例するので、図12に示したように、
高負荷域での回転数を複数に分割し、同一のギア位置に
おいて分割した各回転域毎にディレイ時間学習値をバッ
クアップRAMに格納させてもかまわない。
【0096】実施形態では、空燃比フィードバック制御
中のαやO2センサ出力の各周期が目標周期と一致する
ように制御する場合で説明したが、駆動系の固有振動数
を外した位置に目標周波数を設定し、空燃比フィードバ
ック制御中のαやO2センサ出力の各周波数がこの目標
周波数と一致するように制御するようにすることもでき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態の制御システム図である。
【図2】空燃比フィードバック補正係数αの演算を説明
するためのフローチャートである。
【図3】空燃比フィードバック補正係数αの演算を説明
するためのフローチャートである。
【図4】目標周期Tfのテーブル特性図である。
【図5】第1実施形態の作用を説明するための波形図で
ある。
【図6】第1実施形態の作用を説明するための波形図で
ある。
【図7】第2実施形態の空燃比フィードバック補正係数
αの演算を説明するためのフローチャートである。
【図8】第2実施形態の空燃比フィードバック補正係数
αの演算を説明するためのフローチャートである。
【図9】第2実施形態の作用を説明するための波形図で
ある。
【図10】第3実施形態のディレイ時間学習値DLのマ
ップ特性図である。
【図11】同一のギア位置に対するディレイ時間学習値
DLの特性図である。
【図12】第4実施形態のディレイ時間学習値DLのマ
ップ特性図である。
【図13】第1の発明のクレーム対応図である。
【符号の説明】
2 コントロールユニット 3 O2センサ(空燃比センサ) 10 三元触媒

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】触媒を流れる排気中の酸素濃度に応じた出
    力をするセンサと、 空燃比フィードバック制御による空燃比変動の目標値を
    駆動系の固有振動数を外した位置に設定する手段と、 高負荷域であるかどうかを判定する手段と、 この判定結果より高負荷域で前記空燃比変動の計測値が
    前記目標値と一致しかつリッチで運転される時間が長く
    なるように前記センサ出力に基づいて空燃比フィードバ
    ック補正量を演算する手段と、 この空燃比フィードバック補正量を用いて空燃比のフィ
    ードバック制御を行う手段とを設けたことを特徴とする
    エンジンの空燃比制御装置。
  2. 【請求項2】前記空燃比フィードバック制御による空燃
    比変動は空燃比変動周波数であ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。
  3. 【請求項3】前記空燃比フィードバック制御による空燃
    比変動は空燃比変動周期であ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。
  4. 【請求項4】前記空燃比フィードバック補正量演算手段
    は、 高負荷域で経過時間を計測値として計測する手段と、 前記センサ出力にもとづいて排気空燃比が一方の側から
    反対側へと反転したのかそれとも同じ側を継続している
    のかを判定する手段と、 この判定結果より前記センサ出力がリッチ側に反転した
    タイミングで前記計測値が前記空燃比変動周期の目標値
    に達していないとき前記空燃比フィードバック補正量の
    ホールドを開始する手段と、 その後は前記計測値が前記空燃比変動周期の目標値と一
    致するタイミングで前記空燃比フィードバック補正量の
    ホールドを終了する手段と、 前記ホールドを終了したタイミングで比例分だけステッ
    プ的に減少することによって前記空燃比フィードバック
    補正量を更新するとともに前記計測値を初期値に戻す手
    段と、 その後は前記判定結果より前記センサ出力がリーン側に
    反転するまで積分分ずつ徐々に小さくすることによって
    前記空燃比フィードバック補正量を更新する手段と、 前記判定結果より前記センサ出力がリーン側に反転した
    タイミングで比例分だけステップ的に増加することによ
    って前記空燃比フィードバック補正量を更新する手段
    と、 その後は前記判定結果より前記センサ出力がリッチに反
    転するまで積分分ずつ徐々に大きくすることによって前
    記空燃比フィードバック補正量を更新する手段とからな
    ることを特徴とする請求項3に記載のエンジンの空燃比
    制御装置。
  5. 【請求項5】前記空燃比変動周期の目標値は、駆動系の
    固有振動数に対する周期よりも大きくかつその周期より
    あまり大きく外れすぎない値であることを特徴とする請
    求項3または4に記載のエンジンの空燃比制御装置。
  6. 【請求項6】前記空燃比変動周期の目標値はトランスミ
    ッションのギア位置に応じた値であることを特徴とする
    請求項3から5までのいずれか一つに記載のエンジンの
    空燃比制御装置。
  7. 【請求項7】前記空燃比フィードバック補正量演算手段
    は、 高負荷域で経過時間を計測値として計測する第1手段
    と、 前記センサ出力にもとづいて排気空燃比が一方の側から
    反対側へと反転したのかそれとも同じ側を継続している
    のかを判定する手段と、 この判定結果より前記センサ出力がリッチ側に反転した
    タイミングで前記計測値が前記空燃比変動周期の目標値
    に達していないとき前記空燃比フィードバック補正量の
    ホールドを開始するとともに、前記第1手段の計測値を
    初期値に戻す手段と、 その後は前記第1手段とは別の第2手段で前記ホールド
    を開始してからの経過時間を計測するとともに、この第
    2手段の計測値がディレイ時間学習値と一致する直前ま
    で前記空燃比フィードバック補正量のホールドを継続す
    る手段と、 前記第2手段の計測値が前記ディレイ時間学習値と一致
    したタイミングで比例分だけステップ的に減少すること
    によって前記空燃比フィードバック補正量を更新すると
    ともに、前記第1手段の計測値が前記空燃比変動周期の
    目標値と一致するようにディレイ時間学習値を更新する
    手段と、 その後は前記判定結果より前記センサ出力がリーン側に
    反転するまで積分分ずつ徐々に小さくすることによって
    前記空燃比フィードバック補正量を更新する手段と、 前記判定結果より前記センサ出力がリーン側に反転した
    タイミングで比例分だけステップ的に増加することによ
    って前記空燃比フィードバック補正量を更新するととも
    に、前記第2手段の計測値を初期値に戻す手段と、 その後は前記判定結果より前記センサ出力がリッチに反
    転するまで積分分ずつ徐々に大きくすることによって前
    記空燃比フィードバック補正量を更新する手段とからな
    ることを特徴とする請求項3に記載のエンジンの空燃比
    制御装置。
  8. 【請求項8】前記空燃比変動周期の目標値は、駆動系の
    固有振動数に対する周期よりも大きくかつその周期より
    あまり大きく外れすぎない値であることを特徴とする請
    求項7に記載のエンジンの空燃比制御装置。
  9. 【請求項9】前記空燃比変動周期の目標値はトランスミ
    ッションのギア位置に応じた値であることを特徴とする
    請求項7または8に記載のエンジンの空燃比制御装置。
  10. 【請求項10】前記遅れ時間学習値は、前記高負荷域を
    複数に分割した各領域毎の値であることを特徴とする請
    求項7から9までのいずれか一つに記載のエンジンの空
    燃比制御装置。
  11. 【請求項11】前記遅れ時間学習値は、前記高負荷域を
    複数に分割した各領域とトランスミッションのギア位置
    毎の値であることを特徴とする請求項7から9までのい
    ずれか一つに記載のエンジンの空燃比制御装置。
  12. 【請求項12】前記遅れ時間学習値は、前記高負荷域の
    回転域を複数に分割した各領域毎の値であることを特徴
    とする請求項7から9までのいずれか一つに記載のエン
    ジンの空燃比制御装置。
  13. 【請求項13】前記遅れ時間学習値は、前記高負荷域の
    回転域を複数に分割した各領域とトランスミッションの
    ギア位置毎の値であることを特徴とする請求項7から9
    までのいずれか一つに記載のエンジンの空燃比制御装
    置。
  14. 【請求項14】前記高負荷域以外で空燃比フィードバッ
    ク制御による空燃比変動の周波数を大きくまたは空燃比
    フィードバック制御による空燃比変動の周期を小さくす
    ることを特徴とする請求項1から13までのいずれか一
    つに記載のエンジンの空燃比制御装置。
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