JP3603490B2 - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関の空燃比をフィードバック制御する技術に関し、特に、排気通路に備えられた空燃比センサの出力が、所定の目標値となるようにしたものにおいて、目標出力変更時の技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、車両用内燃機関においては、空燃比センサの出力に基づいて空燃比をフィードバック制御することが行われるが、機関の運転状態の変化やその他の理由によって、空燃比目標値に相当する空燃比センサの目標出力を変更するようにしたものがある。
【0003】
例えば、機関始動後、空燃比センサが活性化したか否かを、空燃比センサの出力が、機関暖機後の空燃比フィードバック時の目標空燃比に相当する第1の所定値とは異なる第2の所定値となったか否かで判断するものがあり、このような場合には、空燃比センサが活性化されたことを確認し、空燃比フィードバック制御を開始すると、前記センサの目標出力は、第2の所定値から第1の所定値に変更される。
【0004】
前記目標出力の変更に追従するために、空燃比フィードバック量は、目標出力が変更されない場合に比較して、目標出力の変化方向に対して大きくなる。例えば、目標出力がリーン側に変更される場合は、実空燃比もリーン側へ修正されるべくフィードバックが行われるから、フィードバック量のうち、リーン方向への修正量が大きくなる。
【0005】
低温時等の空燃比センサの応答が低下している状況下では、フィードバック過補正が生じやすく、上記のような目標出力の変更が行われると、フィードバック修正量が大きい分、過補正も大きくなってしまう。
空燃比センサの応答の低下に対し、過補正を防止するために種々の工夫が提案されている。
【0006】
このような工夫のひとつとして、例えば、特開昭61−232348号公報に開示された技術がある。この例では、空燃比センサ応答の低下その他の理由により空燃比フィードバック周期が長くなると、フィードバックゲインを減じて、フィードバック過補正を低減するようにしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来の方法では、空燃比センサの応答を何等かの手法によって検出し、その応答低下代に応じてフィードバックゲインを縮小するものの、前述のような空燃比センサ目標出力が変化するような場合では、目標出力の変化幅によって、要求されるフィードバックゲインの低減代が変動するが、この要求されるフィードバックゲインの低減代を算出するためには、従来の工夫では、前述したように、空燃比センサの応答を何等かの手法で検出しなければならないため、目標出力が変化した時点では、結局要求されるフィードバックゲインの低減代を算出できないことになってしまう。
【0008】
よって、空燃比フィードバック過補正を防止するために、余裕をもってフィードバックゲインを小さくしなければならず、この結果、逆に、空燃比の乱れに対する補正速度を低下させてしまい、空燃比の制御精度を低下させてしまう。あるいは、フィードバックゲインをあまり小さくせずに対応しようとすると、前記目標出力の変化速度を抑制しなければならず、したがって、空燃比が目標からそれてリッチあるいはリーンでいる期間を長期化させてしまう。このような場合には、空燃比の補正速度の低下によって、あるいは、目標空燃比のずれによって、空燃比が適切な値から外れてしまい、機関の運転性や排気エミッションにとって望ましくない場合を生じ得る。
【0009】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもので、空燃比センサの応答に応じた適切な速度で目標出力を変更することにより、空燃比の大きなずれを抑制しつつ良好な、空燃比のフィードバック制御が行われるようにした内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1に係る発明は図1に示すように、
排気中特定成分に感応して、機関に供給される混合気の空燃比を検出する空燃比センサと、
前記空燃比センサの出力が目標出力となるように、空燃比をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御手段と、
前記空燃比センサの目標出力を、変更する目標出力変更手段と、
を含んだ内燃機関の空燃比制御装置において、
前記空燃比センサの応答を計測する応答計測手段と、
前記計測された空燃比センサの応答に応じて、前記空燃比センサの目標出力の変更速度を設定する目標出力変更速度設定手段と、
を含んで構成され、前記目標出力の変更時に、該目標出力を前記設定された変更速度で変更することを特徴とする。
【0011】
(作用・効果)
空燃比センサの出力が目標出力となるように空燃比フィードバック制御を行うが、該目標出力を変更するときに空燃比センサの応答を計測し、該応答に応じて設定された変更速度で目標出力を変更する。
これにより、空燃比センサの応答が遅いときには、これに合わせて目標出力の変更速度を遅くすることで、空燃比フィードバック制御の過補正を防止し、また、空燃比センサの応答が早いときは、目標出力の変更速度を早めることで、最終的な目標出力に早期に収束させることができ、以て、常に適正な空燃比フィードバック制御行うことができ、排気浄化性能を向上させることができる。
【0015】
また、請求項4に係る発明は、
前記目標出力変更手段は、最終の目標出力を設定し、前記設定された変更速度で変更される目標出力が、前記最終の目標出力に達した時点で目標出力の変更を終了することを特徴とする。
(作用・効果)
前記活性化判定用の目標出力から目標空燃比判定用の目標出力に変更する場合など、最終の目標空燃比判定用の目標出力を設定し、空燃比センサの応答に応じて設定された変更速度で変更される目標出力が前記最終の目標出力に達した時点でそれ以上の変更が禁止される。このようにすれば、簡易で確実に目標出力を変更することができる。
【0016】
また、請求項5に係る発明は、
前記応答計測手段は、前記空燃比フィードバック制御の開始後に、前記空燃比センサの出力が、前回の目標出力をよぎってから今回の目標出力をよぎるまでの時間によって、応答を計測することを特徴とする。
(作用・効果)
空燃比センサの応答が相対的に早い場合は、空燃比センサの出力が目標出力を一度よぎってから、空燃比が該目標出力に近づけられるようにリーン又はリッチに制御され、その結果、再度目標出力をよぎるまでに要する時間が短く、逆に、空燃比センサの応答が遅い場合は、目標出力を一度よぎってから再度よぎるまでの時間が長くなるので、この時間を計測することによって空燃比センサの応答を計測することができる。
【0017】
また、請求項6に係る発明は、
前記応答計測手段は、前記空燃比フィードバック制御開始時の空燃比センサの出力値から、それより所定量ずらした設定値に変化するまでに要する時間によって、応答を計測することを特徴とする。
(作用・効果)
空燃比センサの出力値が、空燃比フィードバック制御開始時の出力値から、それより所定量ずらした設定値に変化するまでに要する時間は、空燃比センサの応答が早いときは短く、応答が遅いときは長くなるので、この時間を計測することによって空燃比センサの応答を計測することができる。
【0018】
また、短い時間内で応答を計測することができるため、その時々での応答に応じた変更速度で目標出力を変更させることができる。
また、請求項7に係る発明は、
前記空燃比センサは、理論空燃比よりリッチかリーンかを段階的に検出するものであることを特徴とする。
【0019】
(作用・効果)
いわゆる酸素センサ等の理論空燃比よりリッチかリーンかを段階的に検出する空燃比センサを利用した空燃比フィードバック制御に適用するができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
一実施形態の構成を示す図2において、機関11の吸気通路12には吸入空気流量Qを検出するエアフローメータ13及びアクセルペダルと連動して吸入空気流量Qを制御する絞り弁14が設けられ、下流のマニホールド部分には気筒毎に燃料供給手段としての電磁式の燃料噴射弁15が設けられる。
【0021】
燃料噴射弁15は、マイクロコンピュータを内蔵したコントロールユニット16からの噴射パルス信号によって開弁駆動し、図示しない燃料ポンプから圧送されてプレッシャレギュレータにより所定圧力に制御された燃料を噴射供給する。更に、機関11の冷却ジャケット内の冷却水温度Twを検出する水温センサ17が設けられると共に、排気通路18の排気中酸素濃度を検出することによって吸入混合気の空燃比を検出する空燃比センサ19が設けられ、更に下流側の排気中のCO,HCの酸化とNOX の還元を行って浄化する三元触媒20が設けられる。
【0022】
また、図示しないディストリビュータには、クランク角センサ21が内蔵されており、該クランク角センサ21から機関回転と同期して出力されるクランク単位角信号を一定時間カウントして、又は、クランク基準角信号の周期を計測して機関回転速度Nを検出する。
前記燃料噴射弁15からの燃料噴射量の演算は、前記冷却水温度等の条件によって理論空燃比以外となるように制御される場合もある。この燃料噴射量を演算するための補正係数と、以下に示す空燃比フィードバック補正係数αとの積によって、最終的な燃料噴射量は次式のように算出される。
【0023】
Ti=Tp×COEF×α
ここで、Ti:最終的な燃料噴射量
Tp:基本燃料噴射量
COEF:補正係数
α:空燃比フィードバック補正係数
上式に更に、空燃比フィードバック補正係数αを学習して記憶した空燃比学習値を加える場合もある。
【0024】
理論空燃比に制御しようとする場合に、更に精度良く、理論空燃比に空燃比を制御するため、前記空燃比センサ19の出力を基に空燃比をフィードバック補正する。
前記空燃比センサ19、例えば酸素センサと称されるものが用いられ、該酸素センサは、図3に示すように、理論空燃比付近でリッチ出力 (略1V) とリーン時出力 (略0) とが急激に反転する特性を有する。
【0025】
そして、空燃比は、前記空燃比センサ19の出力 (以下VO2という) と理論空燃比相当の目標出力SL (=SLN) とを比較し、VO2>SLであればリッチと判定し、VO2<SLであればリーンと判定される。
空燃比センサがリッチと検出した場合には燃料を減じてリーンに補正し、空燃比がリーンと検出したときには、燃料を増量してリッチに補正する。このようにして、空燃比は触媒20上流側の空燃比センサ19の出力値を基に補正される。
【0026】
また、始動後、前記空燃比センサ19が活性化されたかを判定するため、まず空燃比センサの出力VO2を、理論空燃比相当の値よりリッチ側に設定された活性化判定用の出力SL (=SL1H) と比較する。そして、空燃比センサ19の出力が前記活性化判定用の出力SLHに達すると、空燃比センサ19が活性化されたと判定し、その後、目標出力をSLHから前記理論空燃比判定用の目標出力SL (=SLN) に変更し、空燃比を該理論空燃比に近づける空燃比フィードバック制御を開始する。
【0027】
このように空燃比センサの目標出力を変更する場合、その変更分を空燃比出力が追いかける分だけ、空燃比補正を余分に行うことになる。空燃比センサでの空燃比の検出に遅れがないか、遅れが小さい場合には、この追いかけ分はさほど問題とならないが、空燃比センサの応答が遅い場合には、この応答の遅れによる追いかけ時間が長引き、従って空燃比補正は大きく過補正されることとなる。なお、既述の酸素センサでは理論空燃比付近でリッチ出力とリーン時出力 ( 略0 ) とが急激に反転する特性を有しているので、目標出力を変更しても制御に影響ないようにみえるが、空燃比センサの応答が低い場合は、目標出力が変化すると目標出力までの追いかけ時間の変化が大きくなり、したがって、目標出力の変更速度を適切に設定することで過補正を防止できる。
【0028】
空燃比センサの出力VO2が目標出力SLの移動に追いつくのに、あまり時間を要さないように、SLの移動量を小さくすることが考えられるが、あまりSLをゆっくりと移動させると、SLが最終の目標出力に到達するのに多くの時間を要してしまい、適切な空燃比になかなか制御されないこととなり、その間の運転性能,排気浄化性能に影響を与える。
【0029】
そこで、本発明では、空燃比センサの応答を計測しつつ、その応答結果に応じて設定された変更速度でSLを変更することにより、空燃比センサの応答が遅いときの空燃比フィードバックの過補正を防止すると共に、空燃比センサの応答が早いときには、最終目標値への収束を早めて適切な空燃比フィードバック制御が行われるようにする。
【0030】
以下に、コントロールユニット16による前記空燃比センサの目標出力を変更しつつ行われる空燃比フィードバック制御を含む空燃比制御ルーチンを図4及び図5のフローチャートに従って説明する。
ステップ(図ではSと記す)1では、空燃比フィードバック制御が可能な条件か否かを、判断する。空燃比フィードバック制御が可能でない条件とは、空燃比センサ19が活性化していないとき、いわゆる燃料カット制御中のとき、その他機関の運転性が不安定なときなどで、それ以外は空燃比フィードバック制御が可能である。
【0031】
ステップ1で、空燃比フィードバック制御が可能な条件ではないと判定されたときは、ステップ13へ進んでフラグFLGFBの値を0 にリセットし、更にステップ100 へ進んで、空燃比フィードバック補正係数αを100 % (=1) にクランプして、空燃比フィードバック制御を停止し、空燃比をフィードフォワード制御する。
【0032】
一方、ステップ1で空燃比フィードバック制御が可能な条件と判定されたときはステップ2へ進み、空燃比センサ19が十分な出力を発生可能な状態に至った、つまり活性化されたか否かを、前記フラグFLGFBの値を読み出すことによって判断する。
ステップ2でFLGFB=0である場合は、これまで空燃比センサ19が十分な出力を発生可能な状態になっていなかった、つまり非活性状態であったと判定してステップ10へ進む。ステップ10とステップ11とで、今回の判定で空燃比センサ19の出力が十分な値となったか否かを判断する。
【0033】
即ち、ステップ10では、空燃比センサ19の活性化判定用の出力SL1Hをセットし、ステップ11では、空燃比センサが前記SL1H以上の十分な出力VO2を発生したか否かを判定する。
そして、空燃比センサ19の出力VO2が十分出ている (VO2≧SL1H) と判定された場合は、ステップ12へ進んで前記フラグFLGFBの値を1にセットし、出力VO2が十分出ていない( VO2<SL1H) と判定された場合は、ステップ13へ進んでフラグFLGFBの値を0にリセットする。この段階では、まだ空燃比フィードバック制御を開始していないので、その後ステップ100 へ進み、α=100 %として、空燃比のフィードフォワード制御を継続する。
【0034】
このように、空燃比フィードバック制御条件の成立直後で、まだ空燃比センサ19の活性化判定をする前ではステップ2→ステップ10と進み、必ず1回は活性化判定を行ってから空燃比フィードバック制御を開始することになる。
このようにして、空燃比センサ19が活性化され、十分な出力VO2が発生可能と判断されると、次回のルーチンでステップ2での判定でフラグFLGFBの値が1であると判定してステップ3以降へ進み、空燃比フィードバック制御を開始する。
【0035】
ステップ3では、空燃比センサ19の出力VO2を読み込み、リッチならばステップ4へ、リーンならばステップ5へ進む。
ステップ4では、前回の判定結果を参照し、前回はリーン (即ち、今回リーン→リッチと変わった) 場合はステップ6へ進み、前回もリッチであればステップ7へ進む。
【0036】
空燃比センサ19の出力が、前記目標値SL1Hを超えて活性化されたと判定された直後は、この状態が持続して空燃比のリッチ判定状態が継続するので、ステップ7へ進み、空燃比フィードバック補正係数αからリーン補正方向の積分分IRを減じると共に、ステップ42へ進んで、リッチ状態の継続時間としてTTSLを積算する。
【0037】
この積算時間TTSLは、本図のフローが時間同期で実行される場合は、リッチ状態の継続時間となり、また、機関の回転同期で実行される場合は、リッチ状態である機関の継続回転回数となる。
また、例えばこのフローについては機関の回転同期で実行するが、前記リッチ継続については時間の計測を行いたい場合は、ステップ7で積算するΔTは本フローとは別の計時手段により計測される経過時間を参照して、前回ステップ42を実行したときの時刻と今回の時刻との差を用いればよい。
【0038】
同様に、ステップ5→ステップ9と進んだ場合は、空燃比がリーンであり続けるので、ステップ9でリーン継続時間を測定する。
ステップ6へ進んだ場合は、空燃比がリーンからリッチとなったので、比例分P (リーン時はPL) を加えると共に、ステップ21でこれまでのTTSLの積算結果、即ち、最終的なリーン継続時間を参照し、この時間を第1の基準時間TTSと比較する。
【0039】
そして、リーン継続時間TTSLが基準時間TTSより長いと判定されたときは、SLの単位時間当りの変更幅つまり変更速度を大きくすると、前述したようにオーバーシュートが懸念されるので、ステップ24へ進んでSL変更幅DSLをDDSL分小さくする。
逆に、リーン継続時間TTSLが基準時間TTSより短いと判定されたときは、空燃比センサ19の応答が早くなったと判断して、ステップ23へ進んで変更幅DSLをDDSL分大きくする。
【0040】
いずれにも該当せず、リーン継続時間TTSLが基準時間TTSと略等しいと判定されたときは、変更幅DSLの値を現状に維持する。
以上のように適宜修正された変更幅DSLを用いて、ステップ25では、SLをDSL分だけ減少する変更を行い、その結果をステップ26で下限値SLNと比較し、SLが下限値SLN以下となったときには、ステップ27でSLを下限値SLNに固定する。
【0041】
ステップ41では、DDSL=0として、この後のリッチ時間の計測に備える。同様にして、ステップ5で空燃比がリッチからリーンに反転したと判定されたときは、ステップ8以降へ進んで、リッチ継続時間TTSLに応じて変更幅DSLを修正しつつ、SLをDSLで変更した後、TTSL=0として、この後のリーン時間の計測に備える。
【0042】
このようにして、本実施形態では、SLを空燃比センサ19の応答に応じた変更速度 (変更幅) で変更するようにしたため、応答が遅いときは変更速度を小さくして過補正を防止すると共に、応答が早いときは変更速度を大きくして速やかにに理論空燃比相当のSLに変更して良好な空燃比制御精度を得ることができる。本実施形態では、目標出力を最終の目標出力まで変更するものを示したが、この他、目標出力の変更幅を積算し、その積算値が所定値となるまで、変更を行うような構成としてもよい。
【0043】
また、本実施形態では、空燃比センサ19の応答を、空燃比センサ19の出力が前回の目標出力をよぎってから、今回の目標出力をよぎるまでに要する時間をもって計測する構成としたが、この他、空燃比センサ19の出力が第1の設定値から第2の設定値まで変化するのに要した時間をもって計測する構成としてもよい。このように空燃比センサ19の応答を計測する別の実施形態の動作を、図6及び図7のフローチャートに示す。
【0044】
前記図4,図5と異なる部分についてのみ説明すると、まず、空燃比センサ19の出力VO2が第1の設定値VO2Hから第2の設定値VO2Lに変化するのに要する時間を測定するために、出力VO2がリッチである場合、即ち、ステップ4からステップ7へ進んで空燃比フィードバック補正係数αから積分分IRを減じている場合に、空燃比センサ19の出力VO2の変化を観察し、出力VO2が第1の設定値VO2H以下で第2の設定値VO2L以上となっている時間を計測する。
【0045】
即ち、ステップ51でVO2>VO2Hと判定されたときに、ステップ41へ進んでTTSLを0にリセットしておき、αを減じていくことで空燃比がリーンとなり、出力VO2が下がってVO2H以下となったとき、ステップ51→ステップ52→ステップ42と進んで、TTSLをΔTずつカウントアップする。
更に、出力VO2が下がってVO2L未満となったとき、ステップ52からステップ53と進んで、TTSLが0であるか否かを判定する。ここで、VO2H>VO2Lと設定しておけば、ステップ42を一度は通過するためVO2がVO2L未満となってから最初にステップ53を通過する時点では、TTSL (≧ΔT) が0ではないので、ステップ31以下へ進み、前記実施形態と同様にTTSLを基準時間TTSと比較しつつ空燃比センサ19の応答を判断して、該応答に応じたSLの変更を行い、ステップ43でTTSLを0にリセットする。但し、基準時間TTSは、前記実施形態とは異なる値に設定されている。
【0046】
この後に、ステップ52からステップ53に進んだ場合は、TTSL=0となっているので、ステップ31には進まずSLの変更は行われない。即ち、1回リッチとなる毎にSLを1回変更することになる。勿論、リーン時にも同様にしてSLを変更することも可能であるが、本実施形態ではリッチ時のみにSLを変更する例を示したので、リーン時、即ちステップ5以下を実行した際は、SLを変更することなくステップ44でTTSLを0にリセットしている。
【0047】
このように本実施形態では、空燃比センサ19の出力の応答を、第1の設定値から第2の設定値に至る時間を以て計測する構成としており、図8に示すように、第1の実施形態に比較して、応答計測結果をSL変更に反映するまでのラグが短縮されるので、空燃比センサ19の応答特性が急変する場合には、そのときそのときの特性に、より適合した形でSLの変更が可能である。なお、第1の実施形態において、図8の点線矢印のリッチ継続期間を計測しないのは、リッチ継続期間を計測すると該計測結果を基にSL変更を行った結果、SLが更に低い値になってしまうと、空燃比センサの出力が再度SLをよぎることとなり、SL変更を複数行うことになり、SL変更幅を変更回数に応じて修正しなくてはならず、アルゴリズムが複雑になってしまうためである。
【0048】
なお、空燃比センサの応答特性が急変する場合とは、例えば、機関始動直後等の低温時かつ低負荷時で、センサが活性途中にあり、また、センサ表面付近でのガス交換速度が低下してセンサ応答の低下している状態から、機関が加速状態に移り、排気温度が上昇すると共にガス交換速度も回復してセンサ応答性が急変する場合がある。
【0049】
以上のように本発明によれば、空燃比センサの応答が低下しているときには、目標出力の変更速度を小さくして過補正を低減し、また、応答が良いときは、変更速度を大きくして速やかに最終の目標出力に近づけることが可能であり、空燃比の適切な補正が可能となり、ひいては排気浄化性能を改善できると共に、良好な運転性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成・機能を示すブロック図。
【図2】本発明の一実施形態のシステム構成を示す図。
【図3】同上実施形態で使用する空燃比センサの出力特性を示す線図。
【図4】第1の実施形態に係る空燃比制御ルーチンの前段を示すフローチャート。
【図5】同上のフローチャートの後段を示すフローチャート。
【図6】第2の実施形態に係る空燃比制御ルーチンの前段を示すフローチャート。
【図7】同上のフローチャートの後段を示すフローチャート。
【図8】第1の実施形態と第2の実施形態の制御による各状態の様子を示すタイムチャート。
【符号の説明】
11 機関
15 燃料噴射弁
16 コントロールユニット
19 空燃比センサ[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a technology for performing feedback control of an air-fuel ratio of an internal combustion engine, and more particularly to a technology for changing a target output when an output of an air-fuel ratio sensor provided in an exhaust passage has a predetermined target value. .
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an internal combustion engine for a vehicle, feedback control of the air-fuel ratio is performed based on the output of an air-fuel ratio sensor, but the air-fuel ratio corresponding to the air-fuel ratio target value is changed due to a change in the operating state of the engine and other reasons. In some cases, the target output of the sensor is changed.
[0003]
For example, after the engine is started, whether or not the air-fuel ratio sensor has been activated is determined by determining whether the output of the air-fuel ratio sensor is different from the first predetermined value corresponding to the target air-fuel ratio at the time of air-fuel ratio feedback after engine warm-up. In such a case, when it is confirmed that the air-fuel ratio sensor has been activated and the air-fuel ratio feedback control is started, the target output of the sensor becomes , From the second predetermined value to the first predetermined value.
[0004]
In order to follow the change in the target output, the air-fuel ratio feedback amount increases in the direction in which the target output changes as compared with the case where the target output is not changed. For example, when the target output is changed to the lean side, feedback is performed so that the actual air-fuel ratio is also corrected to the lean side, so that the amount of the feedback amount in the lean direction is increased.
[0005]
In a situation where the response of the air-fuel ratio sensor is low, such as at low temperatures, feedback overcorrection is likely to occur, and when the target output is changed as described above, the overcorrection increases as the feedback correction amount increases. Would.
Various devices have been proposed to prevent overcorrection of the response of the air-fuel ratio sensor.
[0006]
As one of such measures, for example, there is a technique disclosed in JP-A-61-232348. In this example, if the air-fuel ratio feedback cycle becomes longer due to a decrease in air-fuel ratio sensor response or other reasons, the feedback gain is reduced to reduce feedback overcorrection.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in these conventional methods, although the response of the air-fuel ratio sensor is detected by some method, and the feedback gain is reduced in accordance with the response reduction margin, the above-described method in which the target output of the air-fuel ratio sensor changes is used. In such a case, the required amount of feedback gain reduction varies depending on the variation width of the target output.However, in order to calculate the required amount of feedback gain reduction, the conventional contrivance requires an empty space as described above. Since the response of the fuel ratio sensor has to be detected by some method, when the target output changes, the required reduction margin of the feedback gain cannot be calculated.
[0008]
Therefore, in order to prevent the air-fuel ratio feedback overcorrection, the feedback gain must be reduced with a margin, and consequently, the correction speed for the disturbance of the air-fuel ratio is reduced, and the control accuracy of the air-fuel ratio is reduced. Lower it. Alternatively, if an attempt is made to reduce the feedback gain without making it too small, the rate of change of the target output must be suppressed, and the period during which the air-fuel ratio is rich or lean from the target will be prolonged. . In such a case, the air-fuel ratio deviates from an appropriate value due to a decrease in the correction speed of the air-fuel ratio or a deviation of the target air-fuel ratio, which may be undesirable in terms of engine operability and exhaust emission. .
[0009]
The present invention has been made in view of such a conventional problem, and by changing the target output at an appropriate speed according to the response of the air-fuel ratio sensor, it is possible to suppress a large deviation in the air-fuel ratio and improve the output. An object of the present invention is to provide an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine in which air-fuel ratio feedback control is performed.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the invention according to
An air-fuel ratio sensor that detects an air-fuel ratio of an air-fuel mixture supplied to the engine in response to a specific component in the exhaust;
Air-fuel ratio feedback control means for feedback-controlling the air-fuel ratio so that the output of the air-fuel ratio sensor becomes the target output,
Target output changing means for changing a target output of the air-fuel ratio sensor,
In an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine including
Response measurement means for measuring the response of the air-fuel ratio sensor,
Target output change speed setting means for setting a change speed of a target output of the air-fuel ratio sensor according to the measured response of the air-fuel ratio sensor,
And when the target output is changed, the target output is changed at the set change speed.
[0011]
(Action / Effect)
The air-fuel ratio feedback control is performed so that the output of the air-fuel ratio sensor becomes the target output. When the target output is changed, the response of the air-fuel ratio sensor is measured, and the target output is changed at a change speed set in accordance with the response. To change.
Thereby, when the response of the air-fuel ratio sensor is slow, the over-correction of the air-fuel ratio feedback control is prevented by slowing down the change speed of the target output in accordance with this, and when the response of the air-fuel ratio sensor is fast, By accelerating the change speed of the target output, it is possible to quickly converge on the final target output, so that appropriate air-fuel ratio feedback control can always be performed, and exhaust purification performance can be improved.
[0015]
The invention according to
The target output changing means sets a final target output, and ends the change of the target output when the target output changed at the set change speed reaches the final target output. I do.
(Action / Effect)
For example, when changing from the target output for activation determination to the target output for target air-fuel ratio determination, the final target output for target air-fuel ratio determination is set, and the change speed set in accordance with the response of the air-fuel ratio sensor. When the target output to be changed reaches the final target output, further changes are prohibited. This makes it possible to easily and reliably change the target output.
[0016]
The invention according to
The response measuring means measures the response by the time from when the output of the air-fuel ratio sensor crosses the previous target output to when it crosses the current target output after the start of the air-fuel ratio feedback control. I do.
(Action / Effect)
When the response of the air-fuel ratio sensor is relatively fast, after the output of the air-fuel ratio sensor once crosses the target output, the air-fuel ratio is controlled to be lean or rich so that the air-fuel ratio approaches the target output. If the time required to cross the output is short, and conversely, if the response of the air-fuel ratio sensor is slow, the time required to cross the target output once and cross again will be long. Can be measured.
[0017]
The invention according to
The response measuring means measures a response based on a time required until the output value of the air-fuel ratio sensor at the start of the air-fuel ratio feedback control changes to a set value shifted by a predetermined amount from the output value.
(Action / Effect)
The time required for the output value of the air-fuel ratio sensor to change from the output value at the start of the air-fuel ratio feedback control to a set value shifted by a predetermined amount from the output value is short when the response of the air-fuel ratio sensor is fast, and the response is slow. Since the time becomes longer, the response of the air-fuel ratio sensor can be measured by measuring this time.
[0018]
In addition, since the response can be measured within a short time, the target output can be changed at a change speed according to the response at each time.
The invention according to
The air-fuel ratio sensor detects stepwise whether the air-fuel ratio is richer or leaner than the stoichiometric air-fuel ratio.
[0019]
(Action / Effect)
The present invention can be applied to air-fuel ratio feedback control using an air-fuel ratio sensor such as a so-called oxygen sensor that detects whether the air-fuel ratio is richer or leaner than the stoichiometric air-fuel ratio.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In FIG. 2 showing a configuration of an embodiment, an
[0021]
The
[0022]
A distributor (not shown) has a built-in
The calculation of the fuel injection amount from the
[0023]
Ti = Tp × COEF × α
Here, Ti: final fuel injection amount Tp: basic fuel injection amount COEF: correction coefficient α: air-fuel ratio feedback correction coefficient Further, the air-fuel ratio learning value obtained by learning and storing the air-fuel ratio feedback correction coefficient α is added to the above equation. May be added.
[0024]
When the stoichiometric air-fuel ratio is to be controlled, the air-fuel ratio is feedback-corrected based on the output of the air-
The air-
[0025]
The air-fuel ratio is determined by comparing the output of the air-fuel ratio sensor 19 (hereinafter referred to as VO2) with a target output SL (= SLN) corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio. If VO2> SL, it is determined that the air-fuel ratio is rich, and VO2 <SL If so, it is determined to be lean.
When the air-fuel ratio sensor detects that the air-fuel ratio is rich, the fuel is reduced to make a lean correction, and when the air-fuel ratio is detected that the air-fuel ratio is lean, the fuel is increased to make a rich correction. Thus, the air-fuel ratio is corrected based on the output value of the air-
[0026]
Further, after starting, in order to determine whether the air-
[0027]
When the target output of the air-fuel ratio sensor is changed in this way, the air-fuel ratio correction is extraly performed by the amount that the air-fuel ratio output follows the change. If the detection of the air-fuel ratio by the air-fuel ratio sensor is not delayed or the delay is small, this chasing does not matter much, but if the response of the air-fuel ratio sensor is slow, the chasing time due to this response delay is Therefore, the air-fuel ratio correction is largely overcorrected. Since the above-described oxygen sensor has a characteristic in which the rich output and the lean output ( approximately 0 ) are rapidly reversed near the stoichiometric air-fuel ratio , changing the target output does not affect the control. As can be seen, when the response of the air-fuel ratio sensor is low, if the target output changes, the change in the chase time until the target output increases, and therefore, by appropriately setting the target output change speed, overcorrection can be prevented.
[0028]
It is conceivable to reduce the amount of movement of the SL so that the output VO2 of the air-fuel ratio sensor does not take much time to catch up with the movement of the target output SL. It takes a lot of time to reach the final target output, and it is difficult to control the air-fuel ratio to an appropriate value, which affects the driving performance and the exhaust purification performance during that time.
[0029]
Therefore, in the present invention, while the response of the air-fuel ratio sensor is measured, the SL is changed at a change speed set in accordance with the response result, thereby overcorrecting the air-fuel ratio feedback when the response of the air-fuel ratio sensor is slow. And when the response of the air-fuel ratio sensor is fast, the convergence to the final target value is expedited so that appropriate air-fuel ratio feedback control is performed.
[0030]
Hereinafter, the air-fuel ratio control routine including the air-fuel ratio feedback control performed while changing the target output of the air-fuel ratio sensor by the
In step (denoted by S in the figure) 1, it is determined whether or not the condition is such that air-fuel ratio feedback control is possible. Conditions under which the air-fuel ratio feedback control is not possible include when the air-
[0031]
If it is determined in
[0032]
On the other hand, when it is determined in
If FLGFB = 0 in
[0033]
That is, in
If it is determined that the output VO2 of the air-
[0034]
As described above, immediately after the air-fuel ratio feedback control condition is satisfied and before the activation determination of the air-
In this way, when the air-
[0035]
In
In
[0036]
Immediately after it is determined that the output of the air-
[0037]
This accumulated time TTSL is the duration of the rich state when the flow of this figure is executed in time synchronization, and the continuous rotation number of the engine in the rich state when the flow is executed in synchronization with the rotation of the engine. Become.
Further, for example, this flow is executed in synchronization with the rotation of the engine, but if it is desired to measure the time for the rich continuation, the ΔT to be integrated in
[0038]
Similarly, when the process proceeds from
When the process proceeds to step 6, since the air-fuel ratio has changed from lean to rich, the proportional component P (PL when lean) is added, and in
[0039]
When it is determined that the lean continuation time TTSL is longer than the reference time TTS, if the change width of the SL per unit time, that is, the change speed is increased, the overshoot is concerned as described above. To reduce the SL change width DSL by DDSL.
Conversely, if it is determined that the lean continuation time TTSL is shorter than the reference time TTS, it is determined that the response of the air-
[0040]
If none of the above applies and it is determined that the lean duration time TTSL is substantially equal to the reference time TTS, the value of the change width DSL is maintained as it is.
Using the change width DSL appropriately corrected as described above, in
[0041]
In
[0042]
As described above, in the present embodiment, the SL is changed at the change speed (change width) according to the response of the air-
[0043]
Further, in the present embodiment, the response of the air-
[0044]
4 and 5 will be described. First, in order to measure the time required for the output VO2 of the air-
[0045]
That is, when it is determined in
Further, when the output VO2 decreases and becomes less than VO2L, the process proceeds from
[0046]
Thereafter, when the process proceeds from
[0047]
As described above, in the present embodiment, the response of the output of the air-
[0048]
The case where the response characteristic of the air-fuel ratio sensor changes abruptly is, for example, when the temperature is low and the load is low, such as immediately after the start of the engine, the sensor is being activated, and the gas exchange rate near the sensor surface decreases. As a result, the engine response may be changed from a state in which the sensor response is lowered to an accelerated state, and the exhaust gas temperature may be increased and the gas exchange rate may be restored, so that the sensor response may suddenly change.
[0049]
As described above, according to the present invention, when the response of the air-fuel ratio sensor is decreasing, the change speed of the target output is reduced to reduce overcorrection, and when the response is good, the change speed is increased. As a result, the target output can be quickly brought close to the final target output, and the air-fuel ratio can be appropriately corrected. As a result, the exhaust purification performance can be improved, and good driving performance can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration and functions of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a system configuration according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing output characteristics of an air-fuel ratio sensor used in the embodiment.
FIG. 4 is a flowchart showing a first stage of an air-fuel ratio control routine according to the first embodiment.
FIG. 5 is a flowchart showing a latter part of the flowchart of the above.
FIG. 6 is a flowchart showing a first stage of an air-fuel ratio control routine according to the second embodiment.
FIG. 7 is a flowchart showing a latter part of the flowchart of the above.
FIG. 8 is a time chart showing the state of each state under the control of the first embodiment and the second embodiment.
[Explanation of symbols]
11
Claims (5)
前記空燃比センサの出力が目標出力となるように、空燃比をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御手段と、
前記空燃比センサの目標出力を、変更する目標出力変更手段と、
を含んだ内燃機関の空燃比制御装置において、
前記空燃比センサの応答を計測する応答計測手段と、
前記計測された空燃比センサの応答に応じて、前記空燃比センサの目標出力の変更速度を設定する目標出力変更速度設定手段と、
を含んで構成され、前記目標出力の変更時に、該目標出力を前記設定された変更速度で変更することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。An air-fuel ratio sensor that detects an air-fuel ratio of an air-fuel mixture supplied to the engine in response to a specific component in the exhaust;
Air-fuel ratio feedback control means for feedback-controlling the air-fuel ratio so that the output of the air-fuel ratio sensor becomes the target output,
Target output changing means for changing a target output of the air-fuel ratio sensor,
In an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine including
Response measurement means for measuring the response of the air-fuel ratio sensor,
Target output change speed setting means for setting a change speed of a target output of the air-fuel ratio sensor according to the measured response of the air-fuel ratio sensor,
And an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, wherein the target output is changed at the set change speed when the target output is changed.
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