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JPS62223427A - 空燃比制御装置 - Google Patents

空燃比制御装置

Info

Publication number
JPS62223427A
JPS62223427A JP61064557A JP6455786A JPS62223427A JP S62223427 A JPS62223427 A JP S62223427A JP 61064557 A JP61064557 A JP 61064557A JP 6455786 A JP6455786 A JP 6455786A JP S62223427 A JPS62223427 A JP S62223427A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
air
fuel ratio
temperature
fuel
lean
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
JP61064557A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshitsuna Terasaka
寺坂 克統
Makoto Saito
誠 斉藤
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 JP61064557A priority Critical patent/JPS62223427A/ja
Priority to US07/029,603 priority patent/US4729220A/en
Priority to DE19873709136 priority patent/DE3709136A1/de
Publication of JPS62223427A publication Critical patent/JPS62223427A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • 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
    • F02D41/1475Regulating the air fuel ratio at a value other than stoichiometry
    • 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
    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • 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
    • F02D41/1477Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation circuit or part of it,(e.g. comparator, PI regulator, output)
    • F02D41/1479Using a comparator with variable reference
    • 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
    • F02D2200/08Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0802Temperature of the exhaust gas treatment apparatus
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

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】 (産業上の利用分野) 本発明は、自動車等エンジンの空燃比を制御する装置に
関する。
(従来の技術) 近時、自動車エンジンに対する要求が高度化しており、
排出ガス低減、高出力、低燃費等の互いに相反する課題
について何れも高レベルでその達成が求められる傾向に
ある。
これらの課題に対応するため、超希薄空燃比下における
燃焼制御が試みられており、例えばそのようなものとし
ては「内燃機関、23巻12号J 1984年10月号
 33〜40頁 山海堂発行に記載の希薄燃焼装置があ
る。この装置では、リッチからリーンまで空燃比を広範
囲に検出可能なリーンセンサの出力に基づいて超希薄空
燃比領域まで空燃比のフイードバンク制御を行って上記
要求を達成しようとしている。この場合、定常走行にお
いては理論空燃比一定の特性と異なり、一部の加速領域
においてもリーンな空燃比を目標値としている。
例えば、通常の加速域では空燃比22.5、定常走行域
では空燃比21.5、アイドリング時は空燃比15゜5
としている。また、全負荷状態では出力空燃比12〜1
3を用い車両動力性能を確保しようとする。
このようなリーン空燃比に移行するにつれてNOXは極
めて減少する傾向にあり、近時におけるNOxエミツシ
ョンの低減化に沿うものである。また、排気浄化のため
白金ptやロジウムRh等を成分とする三元触媒を設け
、規制値を確保しようとしている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような従来の空燃比制御装置にあっ
ては、希薄燃焼により上述した相応の効果が得られるも
のの、希薄燃焼時における三元触媒の温度に対する配慮
がなされていないため、高温特定条件の下で触媒機能が
損われることがある。
本発明者はこれについての考察を試みた結果、触媒温度
が750″C以上のときリーン空燃比での運転が継続す
ると、三元触媒の主成分であるロジウム(Rh )が劣
化して排気浄化機能が低下するという事実を確認した。
(発明の目的) そこで本発明は、触媒温度が所定値以上でかつリーン空
燃比に維持されているとき目標空燃比を三元空燃比(例
えば、λ=1)あるいはこれよりリンチ側に変更するこ
とにより、三元触媒の劣化を防止して排気エミッション
のより一層の低減を図ることを目的としている。
(発明の構成) 本発明による空燃比制御装置はその基本概念図を第1図
に示すように、吸入混合気の空燃比を検出する空燃比検
出手段aと、エンジンの負荷を検出する負荷検出手段す
と、排気浄化触媒の温度を検出する温度検出手段Cと、
エンジン負荷に応じて目標空燃比を設定し、少なくとも
定常走行の一部において該目標空燃比を理論空燃比より
リーン側に設定する目標設定手段dと、空燃比検出手段
aの出力に基づいて目標空燃比となるように吸入空気あ
るいは燃料の供給量を制御するとともに、前記触媒温度
が所定値以上でかつ現空燃比がリーン側に制御されてい
るとき、空燃比が三元空燃比あるいは三元空燃比よりも
リンチなものとなるように該供給量を補正する制御手段
eと、制御手段eからの信号に基づいて吸入空気あるい
は燃料の供給量を操作する操作手段fと、を備えており
、三元触媒の劣化を防止するものである。
(実施例) 以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第2〜6図は本発明の第1実施例を示す図である。
まず、構成を説明する。第2図において、1はエンジン
であり、吸入空気はエアクリーナ2より吸気管3を通し
て各気筒に供給され燃料は噴射信号Siに基づいてイン
ジェクタ(操作手段)4により噴射される。そして気筒
内の混合気は点火プラグ5の放電作用によって着火、爆
発し、排気となって排気管6を通して触媒コンバータ7
に導入され、触媒コンバータ7内で排気中の有害成分(
Co、HC,N0x)を三元触媒により清浄化して排出
される。
吸入空気の流fiQaはフラップ型のエアフローメータ
8により検出され、吸気管3内の絞弁9によって制御さ
れる。絞弁9の開度TVOは絞弁開度センサ10により
検出され、吸気管3内における吸入空気の圧力PBは圧
力センサ11により検出される。また、吸気ボート近傍
の吸気管3内にはスワール弁12が設けられており、ス
ワール弁12は駆動弁13にかかる負圧を制御している
ソレノイド弁14に入力される制御信号Svに基づき開
閉して吸気ボートから気筒内にかけていわゆるスワール
を発生させて燃焼改善を行う。
エンジンlの回転数Nはクランク角センサ15により検
出され、ウォータジャケットを流れる冷却水の温度Tw
は水温センサ16により検出される。
さらに、排気中の酸素濃度は酸素センサ(空燃比検出手
段)17により検出され、酸素センサ17はその出力V
iがリッチからリーン領域まで広範囲な空燃比に対して
一義的に変化するタイプのもの等が用いられる。また、
触媒コンバータ7の入口部温度は排気温センサ(温度検
出手段)19により検出され、この入口部温度は触媒温
度Tcと成る相関にある。
上記エアフローメータ8およびクランク角センサ15は
負荷検出手段18を構成しており、負荷検出手段18お
よび各センサ10.11.16.17からの信号はコン
トロールユニット20に入力される。コントロールユニ
ット20はこれらのセンサ情報に基づいて空燃比制御、
点火時期制御およびスワール制御を行う。
すなわち、コントロールユニット20は目標設定手段お
よび制御手段としての機能を有し、CPU21、ROM
22、RAM23およびI10ボート24により構成さ
れる。CPU21はROM22に書き込まれているプロ
グラムにしたがってI10ボート24より必要とする外
部データを取り込んだり、またRAM23との間でデー
タの授受を行ったりしながら必要な処理値等を演算処理
し、必要に応じて処理したデータをI10ボート24へ
出力する。I10ボート24にはセンサ群l0111.
15.16.17.18.19からの信号が入力される
とともに、I10ボート24からは噴射信号Siおよび
制御信号SV(その他の点時期制御の信号もあるがここ
では省略する)が出力される。ROM22はCP 02
1における演算プログラムを格納しており、RAM23
は演算に使用するデータをマツプ等の形で記憶している
次に作用を説明する。
第3図は噴射量増量のプログラムを示すフローチャート
であり、本プログラムは所定時間毎に一度実行される。
まず、P+で触媒温度Tcが750 ’C以上であるか
否かを判別する。Tc<750℃のときは、さらにP2
で現在の制御空燃比がλ〉1の条件を満たしているか(
すなわち、三元空燃比よりもリーンであるか)否かを判
別する。なお、三元空燃比とは三元触媒本来の機能が有
効に発揮される空燃比であればよく、本実施例ではこれ
をλ−1の理論空燃比としている。リーンであるとき(
以下、このような状態を高温リーン状態という)はP、
で補正係数C0EFを所定値だけ増量してP4に進む。
C0EFは主に過渡時に燃料噴射量Ti  (詳細は後
述する)を増量補正する係数であり、その値は燃料の気
化や壁流割合等によって定められる他、上記高温リーン
状態のときに燃料を増量補正する性格を有する。P4で
はA≦1であるか(すなわち、三元空燃比と同等かある
いはリッチであるか)否かを判別し、λ〉1のときはP
、に戻って再びC0EFを増量補正する。そして、本ル
ーチンの繰り返しによりλ≦1になった時点でP4を抜
けてリターンする。
一方、上記ステップP+ 、PzでNo命令に従うとき
、すなわち高温リーン状態でないときはそのままリター
ンし、目標空燃比に維持しておく。
このようにして補正したC0EFに基づく燃料噴射量T
iは他のプログラムにおいて次式■で与えられる。
T i =QACYL¥KMI’1XCOEFXALP
HA+Ts・・・・・・■ 但し、Ti:インジェクタのパルス幅で表される ALPHA:空燃比のフィードバンク補正係数 TS:無効パルス幅(電圧補正分) 0式において、QACYLは1気筒当りの空気流量に相
当しており、吸気温度による補正等も加味されている。
この場合、本実施例ではQACYLは定常状態ではエア
フローメータ8の出力に基づいて算出され、過渡状態に
移行すると絞弁開度TVOおよび圧力センサー1の信号
PBに基づく補正が加えられて算出される。
このようなQACYLの演算を行うのは、過渡時におい
ても正確な空気流量情報を得るためで、この情報精度が
悪いと空燃比制御において噴射量l桑作の実効が図れな
いからであり近時の精密な空燃比制御に対応するためで
ある。これについては詳細を後述する。
KMRは目標空燃比を与える変数であり、その値は運転
状態と機関暖機状態によって決定される。
この目標空燃比KMRは従来例と同様に主に希薄空燃比
頭載において幅広く設定され、いわゆる希薄燃焼システ
ムを考慮したものとなる。
A L P HAは酸素センサ17によって検出された
空燃比□に基づいて目標空燃比となるように噴射量をフ
ィードバック制御するときの補正係数である。
このような燃料供給制御において、高温リーン状態にな
ると直ちに噴射lTiが増量補正される。
この増量補正はステップP3とP4の繰り返し処理より
直ちに行われるから、目標空燃比とλ=1との間の開き
が大きい程、増量分が大きなものとなる。そして、これ
により空燃比が少なくともλ=1を含むリッチ側に制御
される。したがって、仮りに触媒温度Tcが750 ’
C以上であってもリーンな状態を避けて高温リーン状態
から外れて三元触媒のロジウムRhの機能低下を防止す
ることができ、従来に比して排気エミッション(特にN
X)のより一層の低減を図ることができる。
ここで、本実施例の最後に前述の気筒流入空気IQA 
CY Lの算出について説明する。
QACYLの演算を加速の場合を一例として図示すると
第4図のように示される。
第4図において、1=0なるタイミングでアクセルの踏
込が開始されて絞弁開度TVOが変化し始めると、圧力
センサ11の主波形PBを信号処理した波形PBXは脈
動抑制効果のため期間L2だけ遅れて変化し始める。ま
た、PBXを基に予測処理した圧力補正流量値QACY
L’もかなり補正されてはいるものの、やはり期間t+
(j+<tz)の遅れをもって変化し始めており、気筒
に吸入されたと予想される真の空気流量QACYLとは
図中のハンチング部分(ΔQACYL)のズレがある。
したがって、このような過渡時に空気流量の検出精度が
低下する。本実施例ではこれを是正している。
まず、QACYL′は次式■に従って演算される。
QACYL ’ =PBX+αΔPB  ・・・・・・
00式において、PBXは圧力センサ11の出力を脈動
抑制のために信号処理した波形であり、ΔPBは吸気圧
力PBの所定の単位時間内における差分値である。また
、αは回転数Nの関数である。
このような演算を行うのは、空気の方が燃料よりも遅く
まで気筒に吸入されるため噴射量を決定する際に気筒に
入る空気量を予測するためであり、圧力センサ11の出
力を脈動処理したものにΔPBをα倍したものをつけ加
えて予測している。
一方、上述のハンチング部分のズレを補正するために、
最も早く動き出す絞弁開度TVOに着目し、次式■に従
ってズレの補正骨である流量補正値ΔQACYLを演算
する。
ΔQACYL= (ΔTVO/N)X INTQA・・
・・・・■ 0式において、INTQAは過渡初期の空気流IQAc
YLであり、例えば絞弁開度TVOの変化を用いる。こ
の0式は、ΔTVO/Nすなわち1回転当たりの差分値
ΔTVO(絞弁開度TVOの所定、iii位時開時間の
差)がある運転条件では空気流量を代表しており、これ
にI NTQAを乗じてやれば実際の空気流量とセンサ
情報に基づく流量算出量との相関のズレを十分に補正で
きることを意味している。このΔQACYLをQACY
L′に加えたもの(QACYL=ΔQACYL+QAC
YL ′)は図に示すように絞弁開度TVOの変化に相
関しており、気筒に吸入されたと予想される真の空気流
量に正確に対応したものとなる。
すなわち、加速時における吸入空気の算出を正確なもの
として気筒内に吸入される空気流量の検出精度を飛躍的
に高めることがでる。なお、検出精度の向上は上述した
加速の例に限らず、減速の場合にも発揮されることは勿
論である。
そして、ΔQACYLによる補正が終了するとQACY
L′によって空気流量が算出され、さらにQACYL 
′がPBXに等しくなると以後はフラップ型エアフロー
メータ8の出力に基づいて空気流量が算出される。但し
、QACYL’=PBXとなった以降は圧力センサ11
の出力から直接に空気流量を算出してもよい。
このように、正確な空気流量情報に基づいているから、
前述のフィードバンク制御も精密なものとなる。
第5図は本発明の第2実施例を示す図であり、本実施例
は触媒温度Tcを運転領域毎に予想したものである。
第5図のプログラムにおいて、まず、P、でエンジン1
の運転領域毎に分割される所定の二次元のテーブルマツ
プからそのときの触媒温度Tcをルンクアノプする。こ
のテーブルマツプは広範囲な運転領域毎に触媒温度Tc
を予め測定して作成される。したがって、触媒温度Tc
を測定しな(でもそのときの運転領域からリアルタイム
で触媒温度Tcがわかる。この場合、Tc5750℃と
なるゾーン(領域)では空燃比がλ≦1の状態となるよ
うに噴射量が規制される。
すなわち、現在の制御空燃比を検出して高温リーン状態
のとき空燃比をフィードバック制御してλ≦1の状態に
補正するという方式でなく、Tc5750℃のゾーンで
はフィードフォワード制御により予め空燃比をλ≦1の
状態に補正する。したかって、第1実施例以上に応答性
よく触媒の機能低下のより一層の防止を図ることができ
る。
次いで、P1□で現在の運転領域が触媒温度Tcの75
0℃以上のゾーンであるか否かを判別する。
750°C以上のゾーンであれば、PI3でフユエルカ
ソト(F/C)ディレー中であるか否かを判別する。7
50°C以上のゾーンでは空燃比がλ≦1の状態に補正
されることは前述の通りであるが、例外としてフユエル
カソト中においては空燃比の補正ができず、フユエルカ
ソト中は排気管6内がリーンな状態となる。これはTc
5750℃のときフユエルカソトが行われると、必然的
に高温リーン状態になることを意味する。
そこで、このような不具合を避けるためにフユエルカソ
トディレー中のときはPI4でディレーの継続処理を実
行し、PISでディレーフラグDFを七ノドしてステッ
プP1.にリターンする。
一方、ステップP、□、PI3でそれぞれNo命令に従
うときは本ルーチンを終了する。したがって、本実施例
ではツユニルカットを含めた広範囲な運転条件に対して
触媒機能の低下を防止することができる。
(効 果) 本発明によれば、高温リーン状態の継続を速やかに避け
て三元触媒の劣化を防止することができ、排気エミッシ
ョンのより一層の低減を図ることができる。その結果、
希薄燃焼を行うシステムにマツチし、近時の高レベルな
要求に沿う空燃比制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基本概念図、第2〜4図は本発明の第
1実施例を示す図であり、第2図はその全体構成図、第
3図はその噴射量増量のプログラムを示すフローチャー
ト、第4図はその加速時における空気流量算出の作用を
説明するための波形図、第5図は本発明の第2実施例を
示すその高温リーン状態回避のプログラムを示すフロー
チャートである。 1・・・・・・エンジン、 4・・・・・・インジェクタ(操作手段)、7・・・・
・・触媒コンバータ、 I8・・・・・・負荷検出手段 19・・・・・・排気温センサ(温度検出手段)、20
・・・・・・コントロールユニット(目標設定手段、制
御手段)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 a)吸入混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、 b)エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、c)排
    気浄化触媒の温度を検出する温度検出手段と、 d)エンジン負荷に応じて目標空燃比を設定し、少なく
    とも定常走行の一部において該目標空燃比を理論空燃比
    よりリーン側に設定する目標設定手段と、 e)空燃比検出手段の出力に基づいて目標空燃比となる
    ように吸入空気あるいは燃料の供給量を制御するととも
    に、前記触媒温度が所定値以上でかつ現空燃比がリーン
    側に制御されているとき、空燃比が三元空燃比あるいは
    三元空燃比よりもリッチなものとなるように該供給量を
    補正する制御手段と、 f)制御手段からの信号に基づいて吸入空気あるいは燃
    料の供給量を操作する操作手段と、 を備えたことを特徴とする空燃比制御装置。
JP61064557A 1986-03-20 1986-03-20 空燃比制御装置 Pending JPS62223427A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61064557A JPS62223427A (ja) 1986-03-20 1986-03-20 空燃比制御装置
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Applications Claiming Priority (1)

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JP61064557A JPS62223427A (ja) 1986-03-20 1986-03-20 空燃比制御装置

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JPS62223427A true JPS62223427A (ja) 1987-10-01

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JP61064557A Pending JPS62223427A (ja) 1986-03-20 1986-03-20 空燃比制御装置

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JP (1) JPS62223427A (ja)
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