JPH05288106A - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents
Air-fuel ratio control device for internal combustion engineInfo
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- JPH05288106A JPH05288106A JP4087392A JP8739292A JPH05288106A JP H05288106 A JPH05288106 A JP H05288106A JP 4087392 A JP4087392 A JP 4087392A JP 8739292 A JP8739292 A JP 8739292A JP H05288106 A JPH05288106 A JP H05288106A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の空燃比制
御装置、特に触媒コンバータの下流側のみに空燃比セン
サを設けた空燃比制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, and more particularly to an air-fuel ratio control device provided with an air-fuel ratio sensor only on the downstream side of a catalytic converter.
【0002】[0002]
【従来の技術】空燃比センサを用いたフィードバック方
式の空燃比制御装置においては、一般に触媒コンバータ
の上流側に空燃比センサ例えばO2センサが配設されて
おり、その出力信号のリッチ,リーンの反転に基づき例
えば比例積分制御により燃料供給量をフィードバック制
御している。2. Description of the Related Art In a feedback type air-fuel ratio control device using an air-fuel ratio sensor, an air-fuel ratio sensor, for example, an O 2 sensor is generally arranged upstream of a catalytic converter and its output signal is rich or lean. Based on the reversal, the fuel supply amount is feedback-controlled by, for example, proportional integral control.
【0003】また、このほか、内燃機関の触媒コンバー
タの上流側および下流側にそれぞれ空燃比センサ例えば
O2センサを配設し、上流側O2センサの出力信号を主に
して空燃比フィードバック制御を実行するとともに、下
流側O2センサの出力信号に基づいて制御系全体の空燃
比の片寄りを補正するようにした空燃比制御装置が、例
えば特開平2−30915号公報等に開示されている。In addition, air-fuel ratio sensors such as O 2 sensors are provided upstream and downstream of the catalytic converter of the internal combustion engine, and air-fuel ratio feedback control is performed mainly by the output signal of the upstream O 2 sensor. An air-fuel ratio control device that is executed and corrects the deviation of the air-fuel ratio of the entire control system based on the output signal of the downstream O 2 sensor is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-30915. ..
【0004】尚、触媒コンバータの下流側では、触媒の
O2ストレージ能力により残存酸素濃度の変動が非常に
緩やかなものとなり、リッチ,リーンの反転周期が非常
に長くなってしまうため、下流側O2センサ単独では適
切なフィードバック制御を行うことができない。On the downstream side of the catalytic converter, the residual oxygen concentration changes very slowly due to the O 2 storage capacity of the catalyst, and the rich / lean inversion cycle becomes very long. Proper feedback control cannot be performed with two sensors alone.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように触媒コンバータ上流側に空燃比センサを配設する
と、排気熱による劣化が生じ易く、経時的な特性の変化
が問題となる。また、上流側,下流側の双方に空燃比セ
ンサを配設すると、部品コストが嵩むのは勿論のこと、
制御系も複雑となる。However, when the air-fuel ratio sensor is arranged on the upstream side of the catalytic converter as described above, deterioration due to exhaust heat is apt to occur and a change in characteristics over time becomes a problem. Further, if the air-fuel ratio sensors are arranged on both the upstream side and the downstream side, it goes without saying that the cost of parts increases.
The control system also becomes complicated.
【0006】そこで、本出願人は、先に、センサ出力に
基づく制御定数と適宜周期の疑似信号との合成信号とし
て空燃比補正係数を演算することにより、下流側空燃比
センサ単独でもって良好な空燃比制御を可能とした空燃
比制御装置を提案している(特願平3−154949
号)。Therefore, the present applicant previously calculated the air-fuel ratio correction coefficient as a composite signal of the control constant based on the sensor output and the pseudo signal of an appropriate period, and thus, the downstream side air-fuel ratio sensor alone can achieve good results. An air-fuel ratio control device capable of air-fuel ratio control has been proposed (Japanese Patent Application No. 3-154949).
issue).
【0007】すなわち、図7に示すように、下流側O2
センサの出力信号Esは(a)のように比較的長い周期
で変動し、これから比例積分制御により演算した制御定
数α1も(b)のように緩やかに変動する。これに対
し、(c)のように一定の周期,振幅を有する疑似信号
α2を生成し、該疑似信号α2と上記制御定数α1との合
成信号として(d)のような空燃比補正係数α3を演算
するのである。このようにすれば、触媒コンバータ入口
側の空燃比は疑似信号α2と同一の比較的短い周期で変
動し、触媒の転化性能を最適に維持できる。そして、そ
の平均的な補正量が制御定数α1に沿ったものとなるた
め、上流側にO2センサを配設した場合と同様に平均的
空燃比を理論空燃比近傍に保つことができる。Namely, as shown in FIG. 7, the downstream O 2
The output signal Es of the sensor fluctuates in a relatively long cycle as shown in (a), and the control constant α 1 calculated by proportional-plus-integral control from this also fluctuates gently as shown in (b). On the other hand, as shown in (c), a pseudo signal α 2 having a constant cycle and amplitude is generated, and as a synthetic signal of the pseudo signal α 2 and the control constant α 1 , an air-fuel ratio correction as shown in (d) is performed. The coefficient α 3 is calculated. By doing so, the air-fuel ratio on the inlet side of the catalytic converter fluctuates in a relatively short cycle which is the same as the pseudo signal α 2, and the conversion performance of the catalyst can be optimally maintained. Since the average correction amount is in line with the control constant α 1 , the average air-fuel ratio can be maintained near the stoichiometric air-fuel ratio as in the case where the O 2 sensor is arranged on the upstream side.
【0008】しかし、触媒コンバータにおける触媒が劣
化してくると、O2ストレージ能力の低下により、触媒
コンバータ上流側と下流側とで酸素濃度がそれ程変わら
なくなり、その結果、下流側に位置するO2センサの出
力信号Esは、図8の(a)のように、触媒コンバータ
入口側での空燃比変化の周期(つまり疑似信号の周期)
に近似した周期で反転を繰り返すようになる。この結
果、疑似信号α2と合成した空燃比補正係数α3が(d)
のようにハンチングを生じることがあり、空燃比偏差が
大きくなってしまう。このことは、特に、触媒コンバー
タが劣化している状況の下では好ましくない。However, when the catalyst deteriorates in the catalytic converter, the reduction of O 2 storage capability, the oxygen concentration is not changed so in the catalytic converter upstream side and a downstream side, as a result, O 2 located downstream The output signal Es of the sensor is, as shown in FIG. 8A, the cycle of the air-fuel ratio change on the inlet side of the catalytic converter (that is, the cycle of the pseudo signal).
Inversion will be repeated at a cycle close to. As a result, the air-fuel ratio correction coefficient α 3 combined with the pseudo signal α 2 becomes (d)
As described above, hunting may occur and the air-fuel ratio deviation becomes large. This is not desirable, especially in situations where the catalytic converter is degraded.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】そこで、この発明では、
触媒コンバータ下流側の空燃比センサのみを用い、かつ
触媒非劣化時と劣化時とでそれぞれ最適な制御に切り換
えるようにした。すなわち、この発明に係る内燃機関の
空燃比制御装置は、図1に示すように、排気通路に介装
された触媒コンバータの下流側に配設された空燃比セン
サ1と、この空燃比センサ1における検出空燃比のリッ
チ,リーンの反転に基づいて空燃比補正係数の基礎とな
る制御定数を演算する制御定数演算手段2と、所定の周
期,振幅を有する疑似信号を上記制御定数と合成して空
燃比補正係数を求める第1のフィードバック制御手段3
と、上記空燃比センサ1における検出空燃比のリッチ,
リーンの反転に基づいて空燃比補正係数を演算する第2
のフィードバック制御手段4と、上記検出空燃比のリッ
チ,リーンの反転の態様に基づいて触媒劣化を判定する
触媒劣化判定手段5と、非劣化と判定したときに上記第
1のフィードバック制御手段3を選択し、劣化と判定し
たときに上記第2のフィードバック制御手段4を選択す
る制御モード選択手段6と、選択されたフィードバック
制御手段3,4の空燃比補正係数を用いて燃料供給量を
補正する補正手段7とを備えて構成されている。Therefore, according to the present invention,
Only the air-fuel ratio sensor on the downstream side of the catalytic converter is used, and optimal control is switched between when the catalyst is not deteriorated and when it is deteriorated. That is, the air-fuel ratio control system for an internal combustion engine according to the present invention, as shown in FIG. 1, is an air-fuel ratio sensor 1 arranged downstream of a catalytic converter interposed in an exhaust passage, and this air-fuel ratio sensor 1. The control constant calculation means 2 for calculating the control constant which is the basis of the air-fuel ratio correction coefficient based on the rich / lean inversion of the detected air-fuel ratio in the above, and a pseudo signal having a predetermined cycle and amplitude are combined with the control constant. First feedback control means 3 for obtaining an air-fuel ratio correction coefficient
And the rich air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 1,
Second calculation of air-fuel ratio correction coefficient based on lean reversal
Feedback control means 4, a catalyst deterioration determination means 5 for determining catalyst deterioration based on the rich / lean inversion of the detected air-fuel ratio, and a first feedback control means 3 for determining non-deterioration. The fuel supply amount is corrected using the control mode selection means 6 for selecting the second feedback control means 4 when it is selected and determined to be deteriorated, and the air-fuel ratio correction coefficient of the selected feedback control means 3, 4. The correction means 7 is provided.
【0010】[0010]
【作用】触媒コンバータ下流に位置する空燃比センサ
は、触媒コンバータ通過後の排気ガスに反応するので、
触媒が劣化していなければ、触媒のO2ストレージ能力
により触媒コンバータ入口側の細かな空燃比変動は感知
しない。つまり、緩やかにリッチ,リーンの反転を繰り
返す。また触媒が劣化すると、入口側の細かな空燃比変
動にも影響される。従って、その反転周期などから触媒
劣化判定手段5により劣化の有無が判定される。Since the air-fuel ratio sensor located downstream of the catalytic converter reacts with the exhaust gas after passing through the catalytic converter,
If the catalyst is not deteriorated, the small air-fuel ratio fluctuation on the inlet side of the catalytic converter is not sensed by the O 2 storage capacity of the catalyst. That is, the inversion of rich and lean is gently repeated. Further, when the catalyst deteriorates, it is also affected by small air-fuel ratio fluctuations on the inlet side. Therefore, the presence or absence of deterioration is determined by the catalyst deterioration determination means 5 based on the reversal period and the like.
【0011】非劣化と判定した場合には、第1のフィー
ドバック制御手段3が選択される。この場合、所定の周
期,振幅を有する疑似信号と制御定数との合成信号とし
て空燃比補正係数が与えられる。上記制御定数は、検出
空燃比のリッチ,リーンの反転に基づく比例積分制御な
どにより求められる。従って、上記空燃比補正係数は、
疑似信号と同一の周期で変動する。When it is determined that the deterioration has not occurred, the first feedback control means 3 is selected. In this case, the air-fuel ratio correction coefficient is given as a composite signal of a pseudo signal having a predetermined cycle and amplitude and a control constant. The control constant is obtained by a proportional-integral control or the like based on rich or lean inversion of the detected air-fuel ratio. Therefore, the air-fuel ratio correction coefficient is
It fluctuates in the same cycle as the pseudo signal.
【0012】劣化と判定した場合には、第2のフィード
バック制御手段4が選択される。この場合、検出空燃比
のリッチ,リーンの反転に基づく比例積分制御などによ
り空燃比補正係数が与えられる。尚、触媒が劣化状態に
あるため、空燃比補正係数の変動周期は比較的短いもの
となる。When it is judged that the deterioration has occurred, the second feedback control means 4 is selected. In this case, the air-fuel ratio correction coefficient is given by proportional-integral control based on rich or lean inversion of the detected air-fuel ratio. Since the catalyst is in a deteriorated state, the fluctuation cycle of the air-fuel ratio correction coefficient is relatively short.
【0013】[0013]
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
【0014】図2は、この発明に係る空燃比制御装置の
機械的構成を示す構成説明図であって、11は内燃機
関、12はその吸気通路、13は排気通路を示してい
る。上記吸気通路12には、各吸気ポートへ向けて燃料
を供給する電磁式燃料噴射弁14が配設されているとと
もに、スロットル弁15が介装されている。このスロッ
トル弁15の開度は、ポテンショメータからなるスロッ
トル開度センサ16にて検出される。またスロットル弁
15の上流側に、吸入空気量を検出する例えば熱線式の
エアフロメータ17が配設されている。FIG. 2 is a structural explanatory view showing a mechanical structure of the air-fuel ratio control device according to the present invention, in which 11 is an internal combustion engine, 12 is an intake passage thereof, and 13 is an exhaust passage. An electromagnetic fuel injection valve 14 for supplying fuel to each intake port is arranged in the intake passage 12, and a throttle valve 15 is interposed. The opening of the throttle valve 15 is detected by a throttle opening sensor 16 including a potentiometer. Further, on the upstream side of the throttle valve 15, for example, a hot wire type air flow meter 17 for detecting the intake air amount is arranged.
【0015】上記排気通路13には、例えば三元触媒を
用いた触媒コンバータ18が介装されているとともに、
該触媒コンバータ18よりも下流位置に空燃比センサと
してO2センサ19が配設されている。このO2センサ1
9は、排気中の残存酸素濃度に応じた起電力を発生する
もので、特に、理論空燃比を境に起電力がステップ状に
急変する特性を有している。A catalytic converter 18 using, for example, a three-way catalyst is interposed in the exhaust passage 13, and
An O 2 sensor 19 is arranged as an air-fuel ratio sensor at a position downstream of the catalytic converter 18. This O 2 sensor 1
No. 9 generates an electromotive force according to the residual oxygen concentration in the exhaust gas, and has a characteristic in which the electromotive force suddenly changes stepwise at the stoichiometric air-fuel ratio.
【0016】また、20は内燃機関11の冷却水温を検
出する水温センサ、21は機関回転数を検出するために
設けられた所定クランク角毎にパスル信号を発するクラ
ンク角センサを示している。Reference numeral 20 denotes a water temperature sensor for detecting the cooling water temperature of the internal combustion engine 11, and reference numeral 21 denotes a crank angle sensor which is provided for detecting the engine speed and which issues a pulse signal at every predetermined crank angle.
【0017】上述した各種センサの検出信号が入力され
るコントロールユニット22は、所謂マイクロコンピュ
ータシステムを用いたもので、CPU23、ROM2
4、RAM25、I/Oポート26等を主体として構成
されている。このコントロールユニット22は、エアフ
ロメータ17が検出する吸入空気量やO2センサ19の
検出信号等に基づき燃料噴射弁14の噴射量や噴射時期
を制御しているほか、機関の点火時期等を総合的に制御
している。The control unit 22 to which the detection signals of the various sensors described above are input uses a so-called microcomputer system, and includes a CPU 23 and a ROM 2.
4, the RAM 25, the I / O port 26, and the like. The control unit 22 controls the injection amount and injection timing of the fuel injection valve 14 based on the intake air amount detected by the air flow meter 17, the detection signal of the O 2 sensor 19 and the like, and also controls the ignition timing of the engine and the like. Control.
【0018】次に上記実施例における作用について説明
する。先ず、空燃比制御の概略を説明する。この空燃比
制御は、エアフロメータ17が検出した吸入空気量Qと
クランク角センサ21が検出した機関回転数Nとから基
本パルス幅Tp(基本噴射量)を、 Tp=(Q/N)×k (但し、kは定数) として演算し、かつこれに種々の増量補正やフィードバ
ック補正を加えて燃料噴射弁14の実際の駆動パルス幅
Ti(噴射量)を決定するのであり、具体的には次式に
よってパルス幅Tiが求められる。Next, the operation of the above embodiment will be described. First, the outline of the air-fuel ratio control will be described. In this air-fuel ratio control, the basic pulse width Tp (basic injection amount) is calculated from the intake air amount Q detected by the air flow meter 17 and the engine speed N detected by the crank angle sensor 21 as follows: Tp = (Q / N) × k (However, k is a constant), and various increase corrections and feedback corrections are added to this to determine the actual drive pulse width Ti (injection amount) of the fuel injection valve 14. Specifically, The pulse width Ti is obtained by the equation.
【0019】Ti=Tp×COEF×α+Ts ここでCOEFは各種増量補正係数であり、例えば冷却
水温に基づく水温増量補正係数、高速高負荷時の空燃比
補正係数などからなる。Tsは、燃料噴射弁14の無効
時間を補償するようにバッテリ電圧に応じて付加される
電圧補正係数である。Ti = Tp × COEF × α + Ts Here, COEF is various amount increase correction coefficients, and includes, for example, a water temperature increase correction coefficient based on the cooling water temperature and an air-fuel ratio correction coefficient at high speed and high load. Ts is a voltage correction coefficient added according to the battery voltage so as to compensate the dead time of the fuel injection valve 14.
【0020】また、αは、後述するように、O2センサ
19の検出信号に基づいて演算される空燃比補正係数で
あり、このαの値が1以上であればリッチ側へ、1以下
であればリーン側へ空燃比が制御されるのである。これ
によってフィードバック制御領域では、実際の空燃比が
周期的に変化しつつ略理論空燃比近傍に維持される。ま
た、上述した高水温時や高速高負荷時には、空燃比補正
係数αが1に固定され、実質的にオープンループ制御と
なる。Further, α is an air-fuel ratio correction coefficient which is calculated based on the detection signal of the O 2 sensor 19, as will be described later. If the value of α is 1 or more, it goes to the rich side by 1 or less. If so, the air-fuel ratio is controlled to the lean side. As a result, in the feedback control region, the actual air-fuel ratio changes periodically and is maintained near the theoretical air-fuel ratio. Further, when the above-described high water temperature or high speed and high load is applied, the air-fuel ratio correction coefficient α is fixed to 1, and the open loop control is substantially performed.
【0021】次に、図3〜図6のフローチャートに基づ
いて上記空燃比補正係数αの演算について説明する。Next, the calculation of the air-fuel ratio correction coefficient α will be described with reference to the flow charts of FIGS.
【0022】図3は、所定クランク角毎に繰り返し実行
されるメインフローチャートを示している。この図3に
示す部分では、主として触媒コンバータ18における触
媒の劣化判定を行い、第1フィードバック制御手段に相
当するNORMFB(ステップ11、以下S11等と略
記する)のルーチンあるいは第2フィードバック制御手
段に相当するSUBFB(S12)のルーチンの選択を
行っている。そして、図4,図5は上記NORMFBの
ルーチンを、図6はSUBFBのルーチンをそれぞれ示
している。FIG. 3 shows a main flow chart which is repeatedly executed for each predetermined crank angle. In the portion shown in FIG. 3, the deterioration determination of the catalyst in the catalytic converter 18 is mainly performed, and the NORMFB (step 11, hereinafter abbreviated as S11 etc.) routine corresponding to the first feedback control means or the second feedback control means is equivalent. The SUBFB (S12) routine to be executed is selected. 4 and 5 show the NORMFB routine, and FIG. 6 shows the SUBFB routine.
【0023】先ず、図3のフローチャートのS1では、
機関吸入空気量Q,機関回転数N,冷却水温TW等の各
種信号を読み込み、かつS2で触媒の劣化判定が可能な
所定の運転状態かどうか判定する。例えば過渡時や空燃
比オープンループ制御時などには判定は行わない。S3
では、所定の判定期間を区切るタイマTIMEをインク
リメントし、かつS4でフラグFLを1とする。尚、こ
のフラグFLの状態に基づいて、NORMFBのルーチ
ンの中でO2センサ19の出力の反転回数CT1と疑似
信号α2の反転回数CT2とがカウントされる(S32
〜S34、S39〜S41)。そして、タイマTIME
の値が所定値T2を越えたら(S5)、O2センサ19
の出力の反転回数CT1と疑似信号α2の反転回数CT
2との比KK(=CT1/CT2)を算出し(S7)、
かつ該KKの値が所定値KK1を越えているか否か判定
する(S8)。また同時に、タイマTIMEおよびフラ
グFLをリセットする(S6)。つまり、上記の反転回
数CT1,CT2は、所定期間T2の間に検出された回
数を示す。First, in S1 of the flow chart of FIG.
Various signals such as the engine intake air amount Q, the engine speed N, the cooling water temperature TW, etc. are read, and it is determined in S2 whether or not the catalyst is in a predetermined operating state in which the catalyst deterioration can be determined. For example, the determination is not performed during a transition or during air-fuel ratio open loop control. S3
Then, the timer TIME delimiting a predetermined determination period is incremented, and the flag FL is set to 1 in S4. Based on the state of the flag FL, the number of inversions CT1 of the output of the O 2 sensor 19 and the number of inversions CT2 of the pseudo signal α 2 are counted in the NORMFB routine (S32).
-S34, S39-S41). And timer TIME
If the value of exceeds the predetermined value T2 (S5), the O 2 sensor 19
Number of inversion of output CT1 and number of inversion of pseudo signal α 2 CT
The ratio KK with 2 (= CT1 / CT2) is calculated (S7),
Moreover, it is determined whether or not the value of the KK exceeds the predetermined value KK1 (S8). At the same time, the timer TIME and the flag FL are reset (S6). That is, the above-described inversion times CT1 and CT2 indicate the number of times detected during the predetermined period T2.
【0024】ここで触媒が劣化していなければ、図7の
(a)に示すように、触媒のO2ストレージ能力により
O2センサ19の出力Esのリッチ,リーンの反転周期
は長く、一定期間内での反転回転CT1は小さい。従っ
て、上記の比KKは、通常KK1以下の小さな値とな
る。これに対し、触媒がかなり劣化していると、図8の
(a)に示すように、触媒コンバータ18入口側の微小
な空燃比変動に伴ってO2センサ19の出力Esが変化
するため、反転回転CT1が大となる。従って、上記の
比KKがKK1を越えるようになる。このS8で、KK
>KK1と判定したら、カウンタPをインクリメントす
る(S9)。If the catalyst is not deteriorated, the rich / lean inversion cycle of the output Es of the O 2 sensor 19 is long due to the O 2 storage capacity of the catalyst, as shown in FIG. The reverse rotation CT1 inside is small. Therefore, the above-mentioned ratio KK is usually a small value of KK1 or less. On the other hand, when the catalyst is considerably deteriorated, as shown in FIG. 8A, the output Es of the O 2 sensor 19 changes due to a slight change in the air-fuel ratio on the inlet side of the catalytic converter 18, The reverse rotation CT1 becomes large. Therefore, the above-mentioned ratio KK exceeds KK1. In this S8, KK
When it is determined that> KK1, the counter P is incremented (S9).
【0025】S10では、上記のカウンタPの値が所定
値P1を越えたか判定し、P1以下であればS11へ進
んで第1フィードバック制御手段に相当するNORMF
Bを選択する(S11)。尚、カウンタPは機関の始動
時に0にインシャライズされるので、触媒劣化が検出さ
れるまでは、常にNORMFBが実行される。そして、
カウンタPがP1を越えたら、触媒が劣化しているもの
と判断し、第2フィードバック制御手段に相当するSU
BFBを選択する(S12)。また、一旦、P>P1と
なったら、P=P2に固定し(但し、P2>P1)、機
関停止までSUBFBを継続する(S13)。In S10, it is determined whether the value of the counter P exceeds a predetermined value P1, and if it is less than P1, the process proceeds to S11 and NORMF corresponding to the first feedback control means.
B is selected (S11). Since the counter P is initialized to 0 when the engine is started, NORMFB is always executed until the catalyst deterioration is detected. And
When the counter P exceeds P1, it is determined that the catalyst has deteriorated, and the SU corresponding to the second feedback control means.
BFB is selected (S12). Further, once P> P1, P = P2 is fixed (however, P2> P1), and SUBFB is continued until the engine is stopped (S13).
【0026】次に、図4,図5に基づいてS11のNO
RMFBのルーチンを説明する。Next, based on FIGS. 4 and 5, NO in S11.
The RMFB routine will be described.
【0027】先ず、S21で機関吸入空気量Q,機関回
転数N,冷却水温TW等の各種信号を読み込み、S22
で所定の空燃比フィードバック制御条件が成立したか否
かを判定する。ここでYESであれば、S23へ進み、
O2センサ19の出力電圧EsをA/D変換して読み込
む。S24では、この出力電圧Esを所定のスライスレ
ベルVREF(略理論空燃比に相当する)と比較し、リ
ッチ,リーンの判定を行う。つまり、Es≦VREFで
あればリーンであり、S25へ進む。E>VREFであ
ればリッチであり、S28へ進む。仮に、リーンであっ
たとすると、次にS25で前回のリッチ,リーン状態を
フラグC1に基づいて判定する。このフラグC1は、C
1=0が前回リーン状態であったことを示し、C1=1
が前回リッチ状態であったことを示す。S25でC1=
1つまり前回リッチ状態であった場合は、検出空燃比が
リッチ状態からリーン状態へ反転したことを意味し、フ
ラグC1を0にする(S26)とともに、S35で前回
の制御定数α1に所定の比例分Pを加算する。尚、同時
に、前述したフラグFLの判定を行い(S32)、該フ
ラグFLが1であればカウンタCT1をインクリメント
して反転回数をカウントする(S33)。フラグFLが
0であればカウンタCT1をリセットする(S34)。
またS25でC1=0つまり前回もリーン状態であった
場合は、リーン状態が継続していることを意味し、S2
7で前回の制御定数α1に所定の積分分Iを加算する。
一方、S24でリッチであったとすると、S28で同様
に前回のリッチ,リーン状態を判別し、リーン状態から
リッチ状態へ反転した場合には、フラグC1を1にセッ
ト(S29)するとともに、前回の制御定数α1から所
定の比例分Pを減算する(S30)。またリッチ状態が
継続している場合には、S31で前回の制御定数α1か
ら所定の積分分Iを減算する。以上の処理によって、O
2センサ19の出力信号に基づく比例積分制御が実現さ
れ、制御定数α1は、図7の(b)に示すように変化す
ることになる。First, various signals such as the engine intake air amount Q, the engine speed N, the cooling water temperature TW are read in S21, and S22
Then, it is determined whether or not a predetermined air-fuel ratio feedback control condition is satisfied. If YES here, proceed to S23,
The output voltage Es of the O 2 sensor 19 is A / D converted and read. In S24, the output voltage Es is compared with a predetermined slice level VREF (corresponding to a substantially stoichiometric air-fuel ratio) to make a rich / lean determination. That is, if Es ≦ VREF, it means lean and the process proceeds to S25. If E> VREF, it is rich, and the process proceeds to S28. If it is lean, then in S25, the previous rich or lean state is determined based on the flag C1. This flag C1 is C
1 = 0 indicates the previous lean state, and C1 = 1
Indicates that it was in the rich state last time. C1 = in S25
1, that is, the previous rich state means that the detected air-fuel ratio is inverted from the rich state to the lean state, the flag C1 is set to 0 (S26), and the previous control constant α 1 is set to the predetermined value in S35. Proportional P is added. At the same time, the above-mentioned flag FL is determined (S32), and if the flag FL is 1, the counter CT1 is incremented to count the number of inversions (S33). If the flag FL is 0, the counter CT1 is reset (S34).
Further, if C1 = 0 in S25, that is, if the lean state was the last time, it means that the lean state continues, and S2
In step 7, a predetermined integral I is added to the previous control constant α 1 .
On the other hand, if it is rich in S24, the previous rich and lean states are similarly determined in S28, and if the lean state is reversed to the rich state, the flag C1 is set to 1 (S29) and the previous A predetermined proportional amount P is subtracted from the control constant α 1 (S30). If the rich state continues, a predetermined integral I is subtracted from the previous control constant α 1 in S31. By the above processing, O
(2) Proportional-integral control based on the output signal of the sensor 19 is realized, and the control constant α 1 changes as shown in FIG. 7B.
【0028】次に図5のS36へ進み、ここで前回のタ
イマT1の値に所定値Tを加える。このタイマT1は、
図7の(c)に示す疑似信号α2の立ち上がりの度にリ
セットされ(S42)、従って、ここからの経過時間を
カウントする形となる。そして、S17,S18で上記
のタイマT1の値をそれぞれ所定値TL1およびTL2
(但し、TL2≒2・TL1)と比較し、T1がTL1
以下であればS45で疑似信号α2の値をα2=1とす
る。T1がTL1〜TL2の間にあればS44で疑似信
号α2の値をα2=0とする。またT1がTL2に達した
ら、前述したようにタイマT1をリセットする(S4
2)。同時に、前述したフラグFLの判定を行い(S3
9)、該フラグFLが1であればカウンタCT2をイン
クリメントして疑似信号α2の反転回数をカウントする
(S40)。フラグFLが0であればカウンタCT2を
リセットする(S41)。Next, in S36 of FIG. 5, a predetermined value T is added to the value of the previous timer T1. This timer T1
It is reset every time the pseudo signal α 2 shown in FIG. 7C rises (S42). Therefore, the elapsed time from here is counted. Then, in S17 and S18, the value of the timer T1 is set to the predetermined values TL1 and TL2, respectively.
(However, compared with TL2 ≒ 2 · TL1), T1 is TL1
If the following is true, the value of the pseudo signal α 2 is set to α 2 = 1 in S45. If T1 is between TL1 and TL2, the value of the pseudo signal α 2 is set to α 2 = 0 in S44. When T1 reaches TL2, the timer T1 is reset as described above (S4
2). At the same time, the flag FL described above is determined (S3
9) If the flag FL is 1, the counter CT2 is incremented to count the number of inversions of the pseudo signal α 2 (S40). If the flag FL is 0, the counter CT2 is reset (S41).
【0029】以上のS36以降の処理により、図7の
(c)に示す疑似信号α2が生成される。この疑似信号
α2は、0〜1の一定振幅でかつ一定周期(TL2)の
パルス信号となり、TL1がそのパルス幅に相当する。
尚、この周期TL2は、触媒コンバータ18における転
化性能が最良となるように設定されるもので、例えば2
Hz程度に与えられるが、詳しくは、TL1,TL2と
もに、吸入空気量Q,機関回転数N,冷却水温TWをパ
ラメータとするマップから検索して設定される。By the processing of S36 and thereafter, the pseudo signal α 2 shown in FIG. 7C is generated. The pseudo signal α 2 becomes a pulse signal having a constant amplitude of 0 to 1 and a constant period (TL2), and TL1 corresponds to the pulse width thereof.
The period TL2 is set so that the conversion performance of the catalytic converter 18 is the best, and is, for example, 2
Although given in the order of Hz, more specifically, both TL1 and TL2 are set by searching from a map using the intake air amount Q, the engine speed N, and the cooling water temperature TW as parameters.
【0030】そして、S43において、上記の制御定数
α1と疑似信号α2の値とを次式のように合成して、空燃
比補正係数α3を求め、これを前述した空燃比補正係数
αとして用いる。Then, in S43, the control constant α 1 and the value of the pseudo signal α 2 are combined as shown in the following equation to obtain the air-fuel ratio correction coefficient α 3 , which is calculated as described above. Used as.
【0031】α3=α1+K1(α2−K2) ここで、K1およびK2は定数であり、やはり吸入空気
量Q,機関回転数N,冷却水温TWをパラメータとする
マップから検索して設定される。このようにして求めら
れた空燃比補正係数α3は、図7の(d)に示すよう
に、疑似信号α2の周期でもって比較的細かく変動する
ものとなり、しかもその平均的な変化の傾向は、破線で
示すように、制御定数α1に沿ったものとなる。従っ
て、O2センサ19の検出信号に基づくフィードバック
系が構成され、平均的空燃比が応答性良く略理論空燃比
近傍に維持される。そして、触媒コンバータ18入口側
の空燃比がO2センサ19のリッチ,リーンの反転周期
とは無関係に適宜周期で変動するようになり、触媒コン
バータ18での転化性能が良好なものとなる。Α 3 = α 1 + K 1 (α 2 −K 2 ) Here, K 1 and K 2 are constants, which are also set by searching from a map using the intake air amount Q, the engine speed N, and the cooling water temperature TW as parameters. To be done. The air-fuel ratio correction coefficient α 3 thus obtained, as shown in FIG. 7D, changes relatively finely with the period of the pseudo signal α 2 , and its average change tendency Is along the control constant α 1 as shown by the broken line. Therefore, a feedback system based on the detection signal of the O 2 sensor 19 is formed, and the average air-fuel ratio is maintained with good responsiveness in the vicinity of substantially the theoretical air-fuel ratio. The air-fuel ratio on the inlet side of the catalytic converter 18 fluctuates in an appropriate cycle regardless of the rich / lean inversion cycle of the O 2 sensor 19, and the conversion performance in the catalytic converter 18 becomes good.
【0032】次に、触媒劣化時に選択されるS12のS
UBFBのルーチンを図6に基づいて説明する。Next, S of S12 selected when the catalyst deteriorates.
The UBFB routine will be described with reference to FIG.
【0033】このSUBFBのルーチンは、基本的に
は、前述した制御定数α1の演算と同様の比例積分制御
を行っており、先ず、S51で機関吸入空気量Q,機関
回転数N,冷却水温TW等の各種信号を読み込み、S5
2で所定の空燃比フィードバック制御条件が成立したか
否かを判定する。ここでYESであれば、S53へ進
み、O2センサ19の出力電圧EsをA/D変換して読
み込む。S54では、この出力電圧Esを前述のS24
と同様にスライスレベルVREFと比較し、リッチ,リ
ーンの判定を行う。Es≦VREFであればリーンであ
り、S55へ進む。Es>VREFであればリッチであ
り、S59へ進む。仮に、リーンであったとすると、次
にS55で前回のリッチ,リーン状態をフラグC2に基
づいて判定する。このフラグC2は、C2=0が前回リ
ーン状態であったことを示し、C2=1が前回リッチ状
態であったことを示す。S55でC2=1つまり前回リ
ッチ状態であった場合は、検出空燃比がリッチ状態から
リーン状態へ反転したことを意味し、フラグC2を0に
する(S56)とともに、S57で前回の空燃比補正係
数α4に所定の比例分P´を加算する。またS55でC
2=0つまり前回もリーン状態であった場合は、リーン
状態が継続していることを意味し、S58で前回の空燃
比補正係数α4に所定の積分分I´を加算する。一方、
S54でリッチであったとすると、S59で同様に前回
のリッチ,リーン状態を判別し、リーン状態からリッチ
状態へ反転した場合には、フラグC2を1にセット(S
60)するとともに、前回の空燃比補正係数α4から所
定の比例分P´を減算する(S61)。またリッチ状態
が継続している場合には、S62で前回の空燃比補正係
数α4から所定の積分分I´を減算する。そして、この
SUBFBにおいては、上記のようにして求めたα4の
値を、そのまま空燃比補正係数αとして用いる。This SUBFB routine basically performs the proportional-integral control similar to the calculation of the control constant α 1 described above. First, at S51, the engine intake air amount Q, the engine speed N, and the cooling water temperature. Read various signals such as TW, S5
At 2, it is determined whether or not a predetermined air-fuel ratio feedback control condition is satisfied. If YES here, the flow proceeds to S53, where the output voltage Es of the O 2 sensor 19 is A / D converted and read. In S54, this output voltage Es is changed to S24 described above.
Similarly to, the slice level VREF is compared and the rich / lean determination is made. If Es ≦ VREF, it means lean and the process proceeds to S55. If Es> VREF, it is rich and the process proceeds to S59. If it is lean, then in S55, the previous rich or lean state is determined based on the flag C2. This flag C2 indicates that C2 = 0 was the lean state last time, and C2 = 1 indicates the previous rich state. If C2 = 1 in S55, that is, the previous rich state, the detected air-fuel ratio is inverted from the rich state to the lean state, the flag C2 is set to 0 (S56), and the previous air-fuel ratio correction is performed in S57. A predetermined proportional amount P ′ is added to the coefficient α 4 . In addition, C in S55
When 2 = 0, that is, when the lean state is present also in the previous time, it means that the lean state continues, and in S58, a predetermined integral I'is added to the previous air-fuel ratio correction coefficient α 4 . on the other hand,
If it is rich in S54, the previous rich and lean states are similarly determined in S59, and when the lean state is reversed to the rich state, the flag C2 is set to 1 (S
60), and a predetermined proportional amount P ′ is subtracted from the previous air-fuel ratio correction coefficient α 4 (S61). If the rich state continues, a predetermined integral I'is subtracted from the previous air-fuel ratio correction coefficient α 4 in S62. Then, in this SUBFB, the value of α 4 obtained as described above is used as it is as the air-fuel ratio correction coefficient α.
【0034】従って、触媒劣化時には、図8の(a)の
ように出力されるO2センサ19の検出信号に対し、空
燃比補正係数α4(=α)が同図(e)のように与えら
れ、該空燃比補正係数α4でもって燃料噴射量Tpが補
正される。従って、(d)に示すような疑似信号α2と
の干渉に起因したハンチングを生じることがなく、偏差
の少ない安定した制御を行うことができる。尚、この状
態では、触媒コンバータ18入口側の空燃比変動がO2
センサ19に影響するので、空燃比補正係数α4の変動
周期が自然と短くなり、過度に長い周期による系の応答
性悪化や転化性能の低下を招くことはない。Therefore, when the catalyst is deteriorated, the air-fuel ratio correction coefficient α 4 (= α) is as shown in FIG. 8 (e) with respect to the detection signal of the O 2 sensor 19 output as shown in FIG. 8 (a). The fuel injection amount Tp is corrected by the given air-fuel ratio correction coefficient α 4 . Therefore, hunting due to interference with the pseudo signal α 2 as shown in (d) does not occur, and stable control with a small deviation can be performed. In this state, the fluctuation of the air-fuel ratio on the inlet side of the catalytic converter 18 is O 2
Since it affects the sensor 19, the fluctuation cycle of the air-fuel ratio correction coefficient α 4 naturally shortens, and the system responsiveness is not deteriorated and the conversion performance is not deteriorated due to an excessively long cycle.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
に係る内燃機関の空燃比制御装置によれば、触媒の劣化
判定に基づき、非劣化と判定したときには疑似信号の周
期でもって空燃比補正係数を強制的に変動させるので、
触媒コンバータ下流側の空燃比センサのみで触媒転化性
能の高いフィードバック制御を実現でき、空燃比センサ
の熱劣化の問題を回避できる。また触媒が劣化したとき
には、疑似信号との合成が停止され、触媒コンバータ下
流側の空燃比センサにおける検出空燃比のリッチ,リー
ンの反転に基づいて空燃比補正係数が直接演算されるの
で、空燃比のハンチングが防止され、空燃比偏差の増加
を回避できる。As is apparent from the above description, according to the air-fuel ratio control system for an internal combustion engine according to the present invention, when it is determined that the catalyst is not deteriorated based on the deterioration determination of the catalyst, the air-fuel ratio is determined by the cycle of the pseudo signal. Since the correction coefficient is forcibly changed,
Feedback control with high catalyst conversion performance can be realized only by the air-fuel ratio sensor downstream of the catalytic converter, and the problem of thermal deterioration of the air-fuel ratio sensor can be avoided. When the catalyst deteriorates, the synthesis with the pseudo signal is stopped, and the air-fuel ratio correction coefficient is directly calculated based on the rich / lean inversion of the detected air-fuel ratio in the air-fuel ratio sensor on the downstream side of the catalytic converter. Hunting is prevented, and an increase in air-fuel ratio deviation can be avoided.
【図1】この発明の構成を示すクレーム対応図。FIG. 1 is a claim correspondence diagram showing a configuration of the present invention.
【図2】この発明に係る空燃比制御装置の一実施例を示
す構成説明図。FIG. 2 is a structural explanatory view showing an embodiment of an air-fuel ratio control device according to the present invention.
【図3】空燃比補正係数αの演算処理の流れを示すフロ
ーチャート。FIG. 3 is a flowchart showing a flow of calculation processing of an air-fuel ratio correction coefficient α.
【図4】NORMFBのルーチンの前半部を示すフロー
チャート。FIG. 4 is a flowchart showing the first half of the NORMFB routine.
【図5】NORMFBのルーチンの後半部を示すフロー
チャート。FIG. 5 is a flowchart showing the latter half of the NORMFB routine.
【図6】SUBFBのルーチンを示すフローチャート。FIG. 6 is a flowchart showing a SUBFB routine.
【図7】触媒非劣化時における各信号を対比して示す波
形図。FIG. 7 is a waveform diagram showing, in comparison, each signal when the catalyst is not deteriorated.
【図8】触媒劣化時における各信号を対比して示す波形
図。FIG. 8 is a waveform diagram showing, in comparison, each signal when the catalyst is deteriorated.
1…空燃比センサ 2…制御定数演算手段 3…第1のフィードバック制御手段 4…第2のフィードバック制御手段 5…触媒劣化判定手段 6…制御モード選択手段 7…補正手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Air-fuel ratio sensor 2 ... Control constant calculation means 3 ... 1st feedback control means 4 ... 2nd feedback control means 5 ... Catalyst deterioration determination means 6 ... Control mode selection means 7 ... Correction means
Claims (1)
下流側に配設された空燃比センサと、この空燃比センサ
における検出空燃比のリッチ,リーンの反転に基づいて
空燃比補正係数の基礎となる制御定数を演算する制御定
数演算手段と、所定の周期,振幅を有する疑似信号を上
記制御定数と合成して空燃比補正係数を求める第1のフ
ィードバック制御手段と、上記空燃比センサにおける検
出空燃比のリッチ,リーンの反転に基づいて空燃比補正
係数を演算する第2のフィードバック制御手段と、上記
検出空燃比のリッチ,リーンの反転の態様に基づいて触
媒劣化を判定する触媒劣化判定手段と、非劣化と判定し
たときに上記第1のフィードバック制御手段を選択し、
劣化と判定したときに上記第2のフィードバック制御手
段を選択する制御モード選択手段と、選択されたフィー
ドバック制御手段の空燃比補正係数を用いて燃料供給量
を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする内燃機
関の空燃比制御装置。1. A base of an air-fuel ratio correction coefficient based on an air-fuel ratio sensor disposed downstream of a catalytic converter interposed in an exhaust passage and rich / lean inversion of a detected air-fuel ratio in this air-fuel ratio sensor. Control constant calculating means for calculating a control constant, first feedback control means for synthesizing a pseudo signal having a predetermined period and amplitude with the control constant to obtain an air-fuel ratio correction coefficient, and detection by the air-fuel ratio sensor. Second feedback control means for calculating an air-fuel ratio correction coefficient based on rich / lean inversion of the air-fuel ratio, and catalyst deterioration determination means for determining catalyst deterioration based on the manner of the detected air-fuel ratio rich / lean inversion. When the non-deterioration is determined, the first feedback control means is selected,
A control mode selection unit that selects the second feedback control unit when it is determined to be deteriorated and a correction unit that corrects the fuel supply amount using the air-fuel ratio correction coefficient of the selected feedback control unit are provided. An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, which is characterized.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4087392A JP2979833B2 (en) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | Air-fuel ratio control device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4087392A JP2979833B2 (en) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | Air-fuel ratio control device for internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05288106A true JPH05288106A (en) | 1993-11-02 |
JP2979833B2 JP2979833B2 (en) | 1999-11-15 |
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Family Applications (1)
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JP (1) | JP2979833B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023074030A1 (en) * | 2021-11-01 | 2023-05-04 | 日立Astemo株式会社 | Catalyst degradation diagnosing device |
-
1992
- 1992-04-09 JP JP4087392A patent/JP2979833B2/en not_active Expired - Fee Related
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WO2023074030A1 (en) * | 2021-11-01 | 2023-05-04 | 日立Astemo株式会社 | Catalyst degradation diagnosing device |
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