JP2001132511A - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents

Air-fuel ratio control device for internal combustion engine

Info

Publication number
JP2001132511A
JP2001132511A JP31856399A JP31856399A JP2001132511A JP 2001132511 A JP2001132511 A JP 2001132511A JP 31856399 A JP31856399 A JP 31856399A JP 31856399 A JP31856399 A JP 31856399A JP 2001132511 A JP2001132511 A JP 2001132511A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
air
fuel
fuel ratio
internal combustion
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
JP31856399A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akihiko Sumikata
章彦 角方
Yasunori Iwakiri
保憲 岩切
Teruyuki Ito
輝行 伊東
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 JP31856399A priority Critical patent/JP2001132511A/en
Publication of JP2001132511A publication Critical patent/JP2001132511A/en
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
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1439Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the position of the sensor
    • F02D41/144Sensor in intake manifold
    • 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
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/0065Specific aspects of external EGR control
    • F02D41/0072Estimating, calculating or determining the EGR rate, amount or flow
    • 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
    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1451Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the sensor being an optical sensor
    • 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
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect fuel density and EGR gas density in an intake passage directly without increasing intake resistance for air-fuel ratio control. SOLUTION: A pair of optical elements 27a, 27b are provided with a fixed interval inside of a hollow swirl control valve shaft 26 that rotates a swirl control valve 25. Light is guided from a light source to an optical element 27a through an optical fiber 24. Light is turned at right angle in direction by the optical element 27a to be parallel with the axis of the swirl control valve shaft 26 and is attenuated receiving absorption corresponding to fuel density and CO2 density in a gap part 28. The attenuated light is turned at right angle in direction by the optical element 27b, separated by a dichroic mirror 22 through the optical fiber 24 and is converted photo-electrically by a detector for fuel measurement 40 and a detector for CO2 measurement 41, respectively. The photoelectric conversion signal becomes to be an input to an air-fuel ratio calculation unit 12 and an EGR density calculation unit 14.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の空燃比
を制御する空燃比制御装置に係り、特に吸気通路内の燃
料濃度を直接測定した結果に基づいて空燃比制御するこ
とができる内燃機関の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 apparatus for controlling an air-fuel ratio of an internal combustion engine, and more particularly to an internal combustion engine capable of controlling the air-fuel ratio based on a result of directly measuring a fuel concentration in an intake passage. Related to an air-fuel ratio control device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の内燃機関の空燃比制御装置として
は、たとえば特開平11−36993号公報や特開平5
−263679号公報、特開平8−74651号公報に
示されているものがある。特開平11−36933号公
報記載の技術は、エンジン始動時や失火時の空燃比を適
正にするために、燃焼室に吸入される空気量と燃料量の
測定や燃焼室内での失火の検出を行い、燃料噴射量をコ
ントロールし、始動時から排出ガスの清浄化を図ろうと
するものである。
2. Description of the Related Art A conventional air-fuel ratio control device for an internal combustion engine is disclosed in, for example, JP-A-11-36993 and JP-A-5-36993.
-263679 and JP-A-8-74651. The technology described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-36933 measures the amount of air and fuel taken into the combustion chamber and detects misfire in the combustion chamber in order to optimize the air-fuel ratio at the time of engine start or misfire. The fuel injection amount is controlled to purify exhaust gas from the start.

【0003】また、特開平5−263679号公報記載
の技術は、吸入空気量を気筒毎に測定し、気筒毎のEG
Rを調整し、空燃比を最適化することでスモークやNO
x等の排出ガスの低減を図ろうとするものである。さら
に、特開平8−74651号公報記載の技術は、ガソリ
ン蒸気が選択的に吸収する波長の光を発光させ、この光
が燃焼室内を通過するときの強度変化に基づいて筒内の
ガソリン濃度、即ち空燃比、着火の有無等を検出するも
のである。
The technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-263679 measures the intake air amount for each cylinder, and determines the EG for each cylinder.
By adjusting R and optimizing the air-fuel ratio, smoke and NO
It is intended to reduce exhaust gas such as x. Furthermore, the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-74651 emits light having a wavelength that gasoline vapor selectively absorbs, and based on a change in intensity when the light passes through the combustion chamber, the gasoline concentration in the cylinder, That is, the air-fuel ratio, the presence or absence of ignition, and the like are detected.

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの従来
技術では、エンジンに吸入される燃料量、EGR量を直
接的に計測するわけではなく、主に吸入空気量と吸気通
路壁温等から算出しようとしているため、供給燃料量の
最適化が困難な上に、エンジンの始動時や再始動時に吸
気通路壁面に付着した燃料の蒸発やインジェクタ先端か
らの燃料漏れに起因して燃料噴射前に筒内にすでに存在
する燃料量を補正することができないという問題点があ
った。
However, in these prior arts, the amount of fuel and EGR taken into the engine are not directly measured but are calculated mainly from the amount of intake air and the temperature of the intake passage wall. In addition, it is difficult to optimize the amount of fuel to be supplied.In addition, when the engine is started or restarted, the fuel attached to the intake passage wall evaporates and the fuel leaks from the injector tip. There is a problem that it is not possible to correct the amount of fuel already existing in the vehicle.

【0004】また、従来より一般的に筒内空燃比は排気
通路上に設けたOセンサにより計測するが、この方
法においても始動時はOセンサが活性化しておらず
計測不可であったり、燃焼開始前の吸気通路内の燃料濃
度を知ることができない等の問題点があった。
Conventionally, the in-cylinder air-fuel ratio is generally measured by an O 2 sensor provided on the exhaust passage. However, even in this method, the O 2 sensor cannot be measured at the time of starting because the O 2 sensor is not activated. However, there is a problem that the fuel concentration in the intake passage before the start of combustion cannot be known.

【0005】一方、特開平8−74651号公報に開示
された技術を吸気通路に適用することにより吸気通路内
での空燃比を測定することが可能であると考えられる
が、この場合、吸気通路内に設ける検出部が吸気の障害
物となり、全負荷時の吸気抵抗を増加させてエンジン出
力を低下させるという問題点が生じる。
On the other hand, it is considered that the air-fuel ratio in the intake passage can be measured by applying the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-74651 to the intake passage. There is a problem in that the detection unit provided in the inside becomes an obstacle to intake and increases intake resistance at full load to lower engine output.

【0006】以上の問題点に鑑み本発明の目的は、吸気
通路上に新たな障害物を設けることなく、吸気通路内で
常に燃料濃度およびEGRガス濃度を直接計測すること
ができる内燃機関の空燃比制御装置を提供することであ
る。
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an air-conditioning system for an internal combustion engine that can always directly measure the fuel concentration and the EGR gas concentration in the intake passage without providing a new obstacle on the intake passage. It is to provide a fuel ratio control device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項1記載の発明は、気筒毎の吸気通路内にそれぞれ
設けられた燃料噴射弁と、運転条件に応じて前記吸気通
路の一部を開閉する筒内ガス流動制御弁と、該筒内ガス
流動制御弁を回動させる中空シャフトと、該中空シャフ
ト内に所定間隔をもって対向配置された発光側と受光側
とからなる一対の光学素子と、燃料に吸収される波長の
光を発する光源と、前記発光側の光学素子に前記光源か
らの光を導く第1の導光手段と、前記受光側の光学素子
に入射した光の強度を検出する光検出器と、前記受光側
の光学素子に入射した光を前記光検出器に導く第2の導
光手段と、前記光検出器の出力に基づいて空燃比を計算
する空燃比演算手段と、を備えたことを要旨とする内燃
機関の空燃比制御装置である。
According to one aspect of the present invention, there is provided a fuel injection valve provided in an intake passage for each cylinder and a portion of the intake passage depending on operating conditions. A gas flow control valve for opening and closing a cylinder, a hollow shaft for rotating the gas flow control valve in the cylinder, and a pair of optical elements each comprising a light emitting side and a light receiving side disposed to face each other at a predetermined interval in the hollow shaft. A light source that emits light having a wavelength that is absorbed by the fuel, a first light guiding unit that guides light from the light source to the light emitting side optical element, and a light intensity that is incident on the light receiving side optical element. A photodetector to detect, a second light guiding means for guiding light incident on the optical element on the light receiving side to the photodetector, and an air-fuel ratio calculating means for calculating an air-fuel ratio based on an output of the photodetector Air-fuel ratio control of an internal combustion engine, comprising: It is the location.

【0008】上記目的を達成するため請求項2記載の発
明は、請求項1記載の内燃機関の空燃比制御装置におい
て、前記光源は、燃料に吸収される第1の波長の光に加
えて、COに吸収される第2の波長の光を発し、前
記光検出器は、第1及び第2の波長の光をそれぞれ別個
に検出することにより、前記吸気通路内の燃料濃度及び
EGRガス濃度を検出することを要旨とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the first aspect, wherein the light source includes, in addition to the first wavelength light absorbed by the fuel, The photodetector emits light of a second wavelength that is absorbed by CO 2 , and the photodetector separately detects the light of the first and second wavelengths, whereby the fuel concentration and the EGR gas concentration in the intake passage. The gist is to detect.

【0009】上記目的を達成するため請求項3記載の発
明は、請求項1または請求項2記載の内燃機関の空燃比
制御装置において、前記光源と、前記一対の光学素子
と、前記光検出器と、第1及び第2の導光手段が、各気
筒にそれぞれ配設されたことを要旨とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the first or second aspect, wherein the light source, the pair of optical elements, and the photodetector are provided. And that the first and second light guide means are disposed in each cylinder.

【0010】上記目的を達成するため請求項4記載の発
明は、請求項1ないし請求項3のいずれか1項記載の内
燃機関の空燃比制御装置において、前記空燃比演算手段
で計算された空燃比に応じて、前記燃料噴射弁の燃料噴
射量及び又は燃料噴射時期を制御することを要旨とす
る。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of the first to third aspects, wherein the air-fuel ratio calculated by the air-fuel ratio calculation means is provided. The gist is to control the fuel injection amount and / or fuel injection timing of the fuel injection valve according to the fuel ratio.

【0011】上記目的を達成するため請求項5記載の発
明は、請求項2記載の内燃機関の空燃比制御装置におい
て、各気筒毎に独立したEGR流量制御弁を備え、前記
光検出器により検出された光強度から算出された吸気通
路内EGRガス濃度に応じて、前記EGR流量制御弁を
制御することを要旨とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the second aspect, wherein an independent EGR flow control valve is provided for each cylinder, and the detection is performed by the photodetector. The gist is to control the EGR flow control valve in accordance with the EGR gas concentration in the intake passage calculated from the obtained light intensity.

【0012】上記目的を達成するため請求項6記載の発
明は、請求項2ないし請求項5のいずれか1項記載の内
燃機関の空燃比制御装置において、EGRを吸気に還流
させない運転条件の時のEGRガス濃度検出用の透過光
強度に基づいて、前記光検出器の出力値を補正すること
を要旨とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of the second to fifth aspects, wherein the operating condition is such that EGR is not returned to the intake air. The gist is that the output value of the photodetector is corrected based on the transmitted light intensity for detecting the EGR gas concentration.

【0013】上記目的を達成するため、請求項7記載の
発明は、請求項1ないし請求項6のいずれか1項記載の
内燃機関の空燃比制御装置において、燃料に吸収される
第1の波長が3.39μmであることを要旨とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of the first to sixth aspects, wherein the first wavelength is absorbed by fuel. Is 3.39 μm.

【0014】上記目的を達成するため、請求項8記載の
発明は、請求項2ないし請求項7のいずれか1項記載の
内燃機関の空燃比制御装置において、COに吸収さ
れる第2の波長が4.4μmであることを要旨とする。
[0014] To achieve the above object, an invention according to claim 8, in the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 2 to 7, the second to be absorbed CO 2 The gist is that the wavelength is 4.4 μm.

【0015】[0015]

【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、気筒毎の
吸気通路内にそれぞれ設けられた燃料噴射弁と、運転条
件に応じて前記吸気通路の一部を開閉する筒内ガス流動
制御弁と、該筒内ガス流動制御弁を回動させる中空シャ
フトと、該中空シャフト内に所定間隔をもって対向配置
された発光側と受光側とからなる一対の光学素子と、燃
料に吸収される波長の光を発する光源と、前記発光側の
光学素子に前記光源からの光を導く第1の導光手段と、
前記受光側の光学素子に入射した光の強度を検出する光
検出器と、前記受光側の光学素子に入射した光を前記光
検出器に導く第2の導光手段と、前記光検出器の出力に
基づいて空燃比を計算する空燃比演算手段と、を備えた
ことにより、吸気通路内に新たな障害物を設けることな
く、燃料濃度を直接計測し、この計測結果に基づいて正
確に空燃比を制御することができるので、未燃燃料、C
O及びNOxの排出を抑制するという効果がある。
According to the first aspect of the present invention, a fuel injection valve provided in each intake passage for each cylinder, and in-cylinder gas flow control for opening and closing a part of the intake passage according to operating conditions. A valve, a hollow shaft for rotating the in-cylinder gas flow control valve, a pair of optical elements including a light-emitting side and a light-receiving side disposed opposite to each other within the hollow shaft at a predetermined interval, and a wavelength absorbed by the fuel. A light source that emits light, and a first light guide unit that guides light from the light source to the light-emitting side optical element,
A photodetector for detecting the intensity of light incident on the light receiving side optical element, second light guiding means for guiding light incident on the light receiving side optical element to the photodetector, and Air-fuel ratio calculating means for calculating the air-fuel ratio based on the output, the fuel concentration is directly measured without providing a new obstacle in the intake passage, and the air concentration is accurately determined based on the measurement result. Since the fuel ratio can be controlled, unburned fuel, C
This has the effect of suppressing the emission of O and NOx.

【0016】請求項2記載の発明によれば、請求項1記
載の発明の効果に加えて、前記光源は、燃料に吸収され
る第1の波長の光に加えて、COに吸収される第2
の波長の光を発し、前記光検出器は、第1及び第2の波
長の光をそれぞれ別個に検出することにより、前記吸気
通路内の燃料濃度及びEGRガス濃度を検出するように
したので、EGRガス濃度を直接計測できるようにな
り、従来より正確なEGR制御を行ってNOxの排出量
を低減させることができるという効果がある。
According to the second aspect of the invention, in addition to the effect of the first aspect, the light source is absorbed by CO 2 in addition to the first wavelength light absorbed by the fuel. Second
Since the light detector emits light having a wavelength of, and the light detector detects the fuel concentration and the EGR gas concentration in the intake passage by separately detecting the light having the first and second wavelengths, Since the EGR gas concentration can be directly measured, there is an effect that the EGR control can be performed more accurately than in the past and the emission amount of NOx can be reduced.

【0017】請求項3記載の発明によれば、請求項1ま
たは請求項2記載の発明の効果に加えて、前記光源と、
前記一対の光学素子と、前記光検出器と、第1及び第2
の導光手段が、各気筒にそれぞれ配設されるようにした
ので、気筒毎に正確な空燃比及びEGRガス量を直接計
測し、きめ細かな空燃比制御及びEGR制御を行うこと
ができるという効果がある。
According to the third aspect of the invention, in addition to the effects of the first or second aspect, the light source and
The pair of optical elements, the photodetector, first and second
Is arranged in each cylinder, so that accurate air-fuel ratio and EGR gas amount can be directly measured for each cylinder, and fine air-fuel ratio control and EGR control can be performed. There is.

【0018】請求項4記載の発明によれば、請求項1な
いし請求項3記載の発明の効果に加えて、前記空燃比演
算手段で計算された空燃比に応じて、前記燃料噴射弁の
燃料噴射量及び又は燃料噴射時期を制御するようにした
ので、直接計測された空燃比に基づいて燃料噴射量及び
又は燃料噴射時期をさらに正確に制御することができ
る。
According to the fourth aspect of the present invention, in addition to the effects of the first to third aspects, the fuel of the fuel injection valve is controlled according to the air-fuel ratio calculated by the air-fuel ratio calculating means. Since the injection amount and / or the fuel injection timing is controlled, the fuel injection amount and / or the fuel injection timing can be more accurately controlled based on the directly measured air-fuel ratio.

【0019】請求項5記載の発明によれば、請求項2記
載の発明の効果に加えて、各気筒毎に独立したEGR流
量制御弁を備え、前記光検出器により検出された光強度
から算出された吸気通路内EGRガス濃度に応じて、前
記EGR流量制御弁を制御するようにしたので、直接計
測されたEGR流量に基づいてEGR流量をさらに正確
に制御することができる。
According to the fifth aspect of the present invention, in addition to the effects of the second aspect of the present invention, an independent EGR flow control valve is provided for each cylinder, and the EGR flow control valve is calculated from the light intensity detected by the photodetector. Since the EGR flow control valve is controlled according to the measured EGR gas concentration in the intake passage, the EGR flow can be more accurately controlled based on the directly measured EGR flow.

【0020】請求項6記載の発明によれば、請求項2な
いし請求項5記載の発明の効果に加えて、EGRを吸気
に還流させない運転条件の時のEGRガス濃度検出用の
透過光強度に基づいて、前記光検出器の出力値を補正す
るようにしたので、経年変化、光学素子の汚れ、及び光
軸のずれなどが生じても測定精度を保持できるという効
果がある。
According to the sixth aspect of the invention, in addition to the effects of the second to fifth aspects of the present invention, the transmitted light intensity for detecting the EGR gas concentration under the operating condition in which the EGR is not recirculated to the intake air is reduced. Since the output value of the photodetector is corrected based on this, there is an effect that the measurement accuracy can be maintained even if aging, contamination of the optical element, deviation of the optical axis, and the like occur.

【0021】請求項7記載の発明によれば、請求項1な
いし請求項6記載の発明の効果に加えて、燃料に吸収さ
れる第1の波長が3.39μmであるようにしたので、
燃料としてガソリンを用いた場合に、吸気に含まれる他
の物質に影響されることなく正確な燃料蒸気の濃度を計
測することができるという効果がある。
According to the seventh aspect of the present invention, in addition to the effects of the first to sixth aspects, the first wavelength absorbed by the fuel is set to 3.39 μm.
When gasoline is used as the fuel, there is an effect that the concentration of the fuel vapor can be accurately measured without being affected by other substances contained in the intake air.

【0022】請求項8記載の発明によれば、請求項2な
いし請求項7記載の発明の効果に加えて、COに吸
収される第2の波長が4.4μmであるようにしたの
で、燃料濃度や吸気に含まれる他の物質の影響を受ける
ことなく正確なCO濃度、ひいてはEGRガス濃度
を計測することができるという効果がある。
According to the eighth aspect of the invention, in addition to the effects of the second to seventh aspects, the second wavelength absorbed by CO 2 is set to 4.4 μm. There is an effect that the CO 2 concentration and the EGR gas concentration can be accurately measured without being affected by the fuel concentration or other substances contained in the intake air.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】次に図面を参照して、本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明に係る内燃
機関の空燃比制御装置の実施形態の構成を説明するシス
テム構成図である。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a system configuration diagram illustrating a configuration of an embodiment of an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to the present invention.

【0024】図1において、空燃比制御装置1は、水温
センサ2と、油温センサ3と、スロットル開度センサ4
と、エアフローセンサ5と、クランク角センサ6と、エ
ンジンコントロールユニット(以下、ECUと略す)1
0と、燃料に吸収される第1の波長の光を発する燃料測
定用レーザ20と、COに吸収される第2の波長の
光を発するCO測定用レーザ21と、第1の波長の
光と第2の波長の光を重畳または分離するダイクロイッ
クミラー22、22と、第1及び第2の導光手段として
の光ファイバ24、24と、筒内ガス流動制御弁として
のスワールコントロールバルブ25と、スワールコント
ロールバルブを回動する中空シャフトであるスワールコ
ントロールバルブシャフト26と、スワールコントロー
ルバルブシャフト26内に所定間隔をもって対向配置さ
れた一対の発光側光学素子27a及び受光側光学素子2
7bと、燃料測定用検出器40と、CO測定用検出
器41と、検出器信号を増幅する増幅器(以下、AMP
と略す)42、43と、気筒毎に設けられたEGR弁4
4と、気筒毎の吸気通路に設けられた燃料噴射弁45と
を備えている。
In FIG. 1, an air-fuel ratio control device 1 includes a water temperature sensor 2, an oil temperature sensor 3, a throttle opening sensor 4
, An air flow sensor 5, a crank angle sensor 6, and an engine control unit (hereinafter abbreviated as ECU) 1
0, the fuel measurement laser 20 that emits light of a first wavelength that is absorbed by the fuel, and CO 2 measurement laser 21 that emits light of a second wavelength which is absorbed by the CO 2, the first wavelength Dichroic mirrors 22, 22 for superimposing or separating light and light of the second wavelength, optical fibers 24, 24 as first and second light guide means, and a swirl control valve 25 as a gas flow control valve in the cylinder A swirl control valve shaft 26 which is a hollow shaft for rotating the swirl control valve; and a pair of a light emitting side optical element 27a and a light receiving side optical element 2 which are arranged inside the swirl control valve shaft 26 at a predetermined interval.
7b, a fuel measurement detector 40, a CO 2 measurement detector 41, and an amplifier (hereinafter, AMP) for amplifying the detector signal.
And EGR valves 4 provided for each cylinder.
4 and a fuel injection valve 45 provided in an intake passage for each cylinder.

【0025】燃料測定用レーザ20が発する燃料に吸収
される第1の波長は、例えばガソリンを燃料とすると
き、波長3.39μmの赤外光である。CO測定用
レーザ21が発するCOに吸収される第2の波長
は、例えば波長4.4μmの赤外光である。
The first wavelength absorbed by the fuel emitted by the fuel measuring laser 20 is, for example, infrared light having a wavelength of 3.39 μm when using gasoline as fuel. The second wavelength absorbed by CO 2 emitted from the CO 2 measuring laser 21 is, for example, infrared light having a wavelength of 4.4 μm.

【0026】燃料測定用レーザ20及びCO測定用
レーザ21は、例えば気体レーザ、液体レーザ、固体レ
ーザ及び半導体レーザを利用することができるが、レー
ザ装置の寸法、消費電力、耐震性等の車両搭載性からは
半導体レーザが好ましい。
The fuel measurement laser 20 and CO 2 measurement laser 21, for example a gas laser, a liquid laser, can utilize solid-state lasers and semiconductor lasers, the dimensions of the laser device, the power consumption, a vehicle such as shockproof A semiconductor laser is preferable from the viewpoint of mountability.

【0027】上記第1及び第2の波長の赤外光源として
利用可能な半導体レーザには、鉛カルコゲナイド系の半
導体レーザやGaInAsSb系半導体レーザが知られ
ている。鉛カルコゲナイド系半導体とは、鉛(Pb)と
酸素族元素(狭義には硫黄族元素、S、Se、Te)と
の化合物を含む半導体であり、EuPbSeTe,Eu
PbTe,PbCdS,PbSSe等が前記波長帯の半
導体レーザとして利用可能である。
As a semiconductor laser that can be used as an infrared light source of the first and second wavelengths, a lead chalcogenide semiconductor laser and a GaInAsSb semiconductor laser are known. The lead chalcogenide-based semiconductor is a semiconductor containing a compound of lead (Pb) and an oxygen group element (sulfur group element, S, Se, Te in a narrow sense), and includes EuPbSeTe, Eu.
PbTe, PbCdS, PbSSe, etc. can be used as the semiconductor laser in the above wavelength band.

【0028】尚、これら測定用の光源は、必ずしもコヒ
ーレントな光を必要とせず、上記半導体材料を用いた赤
外発光ダイオードを光源として用いることもできる。
Incidentally, these light sources for measurement do not necessarily require coherent light, and an infrared light emitting diode using the above-mentioned semiconductor material can be used as a light source.

【0029】燃料測定用検出器40やCO測定用検
出器41には、InAs系、鉛カルコゲナイド系の半導
体(PbS、PbSe、PbTeなど)の光導電型素子
を利用することができる。
As the fuel measuring detector 40 or the CO 2 measuring detector 41, a photoconductive element of InAs-based or lead-chalcogenide-based semiconductor (PbS, PbSe, PbTe, etc.) can be used.

【0030】ECU10は、燃料測定用検出器40の検
出信号に基づいて空燃比を計算する空燃比演算部12
と、空燃比演算部12が計算した空燃比に基づいて燃料
噴射弁45からの燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御す
る燃料噴射制御部13と、CO 測定用検出器41の
検出信号に基づいてEGRガス濃度を計算するEGRガ
ス濃度演算部14と、EGRガス濃度演算部14が計算
したEGRガス濃度に基づいてEGR弁44を制御する
EGR弁制御部15と、CO測定用検出器41の検
出信号に基づいてAMP42の増幅度制御信号を出力す
るゲイン設定部11とを備えている。
The ECU 10 detects the fuel measuring detector 40.
Air-fuel ratio calculator 12 for calculating the air-fuel ratio based on the output signal
And the fuel based on the air-fuel ratio calculated by the air-fuel ratio calculation unit 12.
The fuel injection amount and the fuel injection timing from the injection valve 45 are controlled.
Fuel injection control unit 13 and CO 2Measuring detector 41
EGR gas for calculating the EGR gas concentration based on the detection signal
Concentration calculation unit 14 and EGR gas concentration calculation unit 14
EGR valve 44 is controlled based on the detected EGR gas concentration
EGR valve control unit 15 and CO2Detection of measuring detector 41
Output the amplification control signal of the AMP42 based on the output signal.
And a gain setting unit 11.

【0031】次に、図1を参照して本実施形態の全体の
動作説明を行う。燃料測定用レーザ20及びCO
定用レーザ21を発した光は、ダイクロイックミラー2
aで同軸に重ね合わされ、光ファイバ24の一端部に設
けられたホルダ23から光ファイバ24に入射する。光
ファイバ24で搬送された光は、その他端部に設けられ
たホルダ23からスリット孔30を介して一方(発光
側)の光学素子27aに入射し、この光学素子27aに
よりスワールコントロールバルブシャフト26の軸方向
へ90°向きを変えて、間隙部28を介して他方(受光
側)の光学素子27bへ入射する。
Next, the overall operation of this embodiment will be described with reference to FIG. The light emitted from the laser 20 for fuel measurement and the laser 21 for CO 2 measurement is reflected by the dichroic mirror 2.
The optical fiber 24 is superposed coaxially at a and enters the optical fiber 24 from a holder 23 provided at one end of the optical fiber 24. The light conveyed by the optical fiber 24 is incident on one (light emitting side) optical element 27a through a slit hole 30 from a holder 23 provided at the other end, and the optical element 27a causes the swirl control valve shaft 26 to rotate. The light is turned 90 ° in the axial direction and enters the other (light receiving side) optical element 27 b via the gap 28.

【0032】光が間隙部28を横切る際に、この空間に
存在する燃料濃度及びCO濃度に応じた吸収よる減
衰を受ける。他方の光学素子27bは、スワールコント
ロールバルブシャフト26と同軸方向から入射した光を
90°方向変換させて光ファイバ24の一端部のホルダ
23から光ファイバ24に入射させる。光ファイバ24
により搬送された光は、その他端部のホルダ23からダ
イクロイックミラー22に入射して波長別に分離され、
それぞれ燃料測定用検出器40、CO測定用検出器
41に入射し、それぞれ光電変換され電気信号となる。
As the light crosses the gap 28, it is attenuated by absorption according to the fuel concentration and the CO 2 concentration existing in this space. The other optical element 27b converts the light incident from the coaxial direction with the swirl control valve shaft 26 in the direction of 90 ° and makes the light enter the optical fiber 24 from the holder 23 at one end of the optical fiber 24. Optical fiber 24
Is incident on the dichroic mirror 22 from the holder 23 at the other end and is separated by wavelength.
The light enters the fuel measurement detector 40 and the CO 2 measurement detector 41, respectively, and is photoelectrically converted into an electric signal.

【0033】燃料測定用検出器40の出力信号は、AM
P42で増幅され、空燃比演算部12へ入力される。空
燃比演算部12は、燃料測定用検出器40の信号に基づ
いて、吸気通路内の燃料濃度または空燃比を計算し、こ
の値を燃料噴射制御部13に伝送する。燃料噴射制御部
13は、この吸気通路内の燃料濃度または空燃比を参照
して、エンジン始動時または再始動時の燃料噴射量を制
御する。
The output signal of the fuel measuring detector 40 is AM
The signal is amplified at P42 and input to the air-fuel ratio calculation unit 12. The air-fuel ratio calculation unit 12 calculates the fuel concentration or the air-fuel ratio in the intake passage based on the signal of the fuel measurement detector 40, and transmits this value to the fuel injection control unit 13. The fuel injection control unit 13 controls the fuel injection amount at the time of starting or restarting the engine with reference to the fuel concentration or the air-fuel ratio in the intake passage.

【0034】尚、燃料噴射制御部13は、水温センサ
2、油温センサ3、スロットル開度センサ4、エアフロ
ーメータ5、及びクランク角センサ6から得られる信号
を利用しているが、これは従来技術における燃料噴射制
御部の動作と同様であるので、詳細な説明は省略する。
The fuel injection control unit 13 uses signals obtained from the water temperature sensor 2, the oil temperature sensor 3, the throttle opening sensor 4, the air flow meter 5, and the crank angle sensor 6. Since the operation is the same as the operation of the fuel injection control unit in the technology, detailed description will be omitted.

【0035】また、CO測定用検出器41の出力信
号は、AMP43で増幅され、EGRガス濃度演算部1
4へ入力される。EGRガス濃度演算部14は、測定さ
れたCO濃度信号に基づいて、CO濃度及びE
GRガス濃度を計算し、計算した濃度値をEGR弁制御
部15に引き渡す。EGR弁制御部15は、この濃度値
に基づいて各気筒毎のEGR弁44の開度を制御し、運
転状態に応じた最適なEGR濃度となるように制御す
る。
The output signal of the CO 2 measuring detector 41 is amplified by the AMP 43 and is output from the EGR gas concentration calculating unit 1.
4 is input. The EGR gas concentration calculator 14 calculates the CO 2 concentration and E based on the measured CO 2 concentration signal.
The GR gas concentration is calculated, and the calculated concentration value is delivered to the EGR valve control unit 15. The EGR valve control unit 15 controls the degree of opening of the EGR valve 44 for each cylinder based on the concentration value, and controls the EGR valve 44 so that the optimal EGR concentration according to the operating state is obtained.

【0036】図2ないし図4は、この発明の実施形態に
おける濃度計測部の構造を示す図である。また、図5は
実施形態における光の透過通路と中空シャフトの関係を
示したものである。これらの構成をおおむね光の進行方
向に沿って説明する。
FIGS. 2 to 4 are views showing the structure of the concentration measuring section according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 shows the relationship between the light transmission path and the hollow shaft in the embodiment. These configurations will be described generally along the traveling direction of light.

【0037】各気筒の吸気通路内に筒内ガス流動を制御
する開閉弁としてスワールコントロールバルブ25と、
吸気通路である吸気ポート壁46を貫通してスワールコ
ントロールバルブ25を回動する中空のスワールコント
ロールバルブシャフト26とが設けられている。スワー
ルコントロールバルブシャフト26にはネジ孔を有する
台座26aが設けられ、スワールコントロールバルブ2
5のビス孔25aを通して2本のビス31、31により
スワールコントロールバルブ25がスワールコントロー
ルバルブシャフト26に固定されている。これにより、
スワールコントロールバルブシャフト26の回動により
スワールコントロールバルブ25が開閉されて、運転条
件に従った筒内ガス流動の制御ができるようになってい
る。
A swirl control valve 25 as an on-off valve for controlling the in-cylinder gas flow in the intake passage of each cylinder;
A hollow swirl control valve shaft 26 that rotates the swirl control valve 25 through an intake port wall 46 that is an intake passage is provided. The swirl control valve shaft 26 is provided with a pedestal 26a having a screw hole.
The swirl control valve 25 is fixed to the swirl control valve shaft 26 by two screws 31, 31 through the 5 screw holes 25 a. This allows
The swirl control valve 25 is opened and closed by the rotation of the swirl control valve shaft 26, so that the in-cylinder gas flow can be controlled according to the operating conditions.

【0038】図外の光源から発せられたガソリン燃料の
蒸気により吸収される波長3.39μmの赤外光は、光
ファイバ24により吸気通路内のスワールコントロール
バルブシャフト26内部に設けた光学素子27aへと搬
送される。
The infrared light having a wavelength of 3.39 μm absorbed by gasoline fuel vapor emitted from a light source (not shown) is transmitted by an optical fiber 24 to an optical element 27 a provided inside a swirl control valve shaft 26 in an intake passage. Is conveyed.

【0039】図4に示すように光ファイバ24の両端部
には、凸レンズ23aを内蔵するホルダ23が取り付け
られ、光の入出射の際にロスが少ないようにしてある。
光ファイバ24の一端部のホルダ23が吸気通路に固定
され、スワールコントロールバルブシャフト26に設け
たスリット孔30を通して、入射側の光学素子27aに
光が照射される。
As shown in FIG. 4, holders 23 each having a built-in convex lens 23a are attached to both ends of the optical fiber 24 so as to reduce loss when light enters and exits.
The holder 23 at one end of the optical fiber 24 is fixed to the intake passage, and light is emitted to the optical element 27a on the incident side through the slit hole 30 provided in the swirl control valve shaft 26.

【0040】図5に示すように、スワールコントロール
バルブ25は略90°の範囲で回動されるためスワール
コントロールバルブ25の開閉位置に係わらず光が通過
するように、スワールコントロールバルブシャフト26
の周方向に伸延する2つのスリット孔30、30が設け
てある。
As shown in FIG. 5, since the swirl control valve 25 is rotated within a range of approximately 90 °, the swirl control valve shaft 26 is adapted to transmit light regardless of the open / close position of the swirl control valve 25.
Are provided with two slit holes 30, 30 extending in the circumferential direction.

【0041】一対の光学素子27a、27bは、スワー
ルコントロールバルブシャフト26の半径方向から入射
する光をスワールコントロールバルブシャフト26の軸
方向へ略90°曲げて測定用の間隙部28を通過させ、
またスワールコントロールバルブシャフトの軸方向の光
を略90°曲げてスワールコントロールバルブシャフト
の半径方向へ出射させるように、スワールコントロール
バルブシャフト26の軸方向に対して略45度傾いた反
射面をそれぞれ有している。
The pair of optical elements 27a and 27b bends the light incident from the radial direction of the swirl control valve shaft 26 by approximately 90 ° in the axial direction of the swirl control valve shaft 26, and passes through the gap 28 for measurement.
The swirl control valve shaft 26 has a reflection surface inclined at approximately 45 degrees with respect to the axial direction of the swirl control valve shaft 26 so as to bend the light in the axial direction of the swirl control valve shaft by approximately 90 ° and emit the light in the radial direction of the swirl control valve shaft. are doing.

【0042】光学素子27a、27bは、スワールコン
トロールバルブシャフト26と一体となって回動するよ
うに構成してもよいし、光学素子27a、27bは回動
せずに、スワールコントロールバルブシャフト26及び
スワールコントロールバルブ25が回動するように構成
してもよい。
The optical elements 27a and 27b may be configured to rotate integrally with the swirl control valve shaft 26, or the optical elements 27a and 27b may not rotate and the swirl control valve shaft 26 and the swirl control valve shaft 26 may rotate. The swirl control valve 25 may be configured to rotate.

【0043】光学素子27a、27bとスワールコント
ロールバルブシャフト26とが一体となって回動する構
成では、スワールコントロールバルブシャフト26の軸
周りの約90°の回転に対して光路が同一となるために
は、光学素子27a、27bの反射面は高さと底面半径
が等しく少なくとも中心角90°を有する部分円錐面と
して形成することができる。
In the configuration in which the optical elements 27a and 27b and the swirl control valve shaft 26 rotate integrally, the optical path becomes the same for about 90 ° rotation about the axis of the swirl control valve shaft 26. The reflecting surfaces of the optical elements 27a and 27b can be formed as partial conical surfaces having the same height and bottom radius and having at least a central angle of 90 °.

【0044】光学素子27a、27bが回動しない構成
では、スリット孔30を介して光学素子27a、27b
を固定するとともに、このスリット孔30を介して光の
入出射を行うように構成することができる。
In a configuration in which the optical elements 27a and 27b do not rotate, the optical elements 27a and 27b
Can be fixed, and light can enter and exit through the slit holes 30.

【0045】スワールコントロールバルブシャフト26
の軸方向に略垂直な方向から一方のスリット孔30を介
して発光側の光学素子27aに入射した光は、前記反射
面で反射されて吸気通路内の測定間隙部28へと向か
う。一対の光学素子27a、27bは吸気通路内に所定
の間隙を有して対向するように気筒毎に設けられてお
り、発光側の光学素子27aを通過して、吸気通路を横
切った光は、光学素子27a、27b間に存在する気化
した燃料により吸収され減衰して、受光側の光学素子2
7bへ入射する。
Swirl control valve shaft 26
The light incident on the light emitting side optical element 27a from the direction substantially perpendicular to the axial direction through one slit hole 30 is reflected by the reflection surface and travels to the measurement gap portion 28 in the intake passage. A pair of optical elements 27a and 27b are provided for each cylinder so as to face each other with a predetermined gap in the intake passage, and light passing through the light-emitting side optical element 27a and crossing the intake passage is: The optical element 2 on the light receiving side is absorbed and attenuated by the vaporized fuel existing between the optical elements 27a and 27b.
7b.

【0046】また、スワールコントロールバルブシャフ
ト26およびスワールコントロールバルブ25は、図2
および図3に示すように、光学素子27a、27b間の
間隙部28付近を吸気が通過できるように孔29および
切り欠き部25bが設けてある。間隙部28に存在する
燃料蒸気の吸収により減衰した光は受光側の光学素子2
7bに入射後、45度面にて反射されて方向を変え、入
射側と同様な光ファイバ24に入射し、図外の光検出器
へと搬送される。
Further, the swirl control valve shaft 26 and the swirl control valve 25 are arranged as shown in FIG.
As shown in FIG. 3, a hole 29 and a notch 25b are provided so that the intake air can pass near the gap 28 between the optical elements 27a and 27b. The light attenuated by the absorption of the fuel vapor existing in the gap 28 is transmitted to the optical element 2 on the light receiving side.
After being incident on 7b, the light is reflected by the 45-degree surface and changes its direction, is incident on an optical fiber 24 similar to the incident side, and is conveyed to a photodetector (not shown).

【0047】EGR濃度を検出するために、第2の波長
の光を同時に入射する場合も光の経路は前記と同様であ
る。この場合、図6,図7に示すように、一方の波長の
光は透過し、他方の波長の光は反射するダイクロイック
ミラー22を45度に傾け、2つの光源を略90°をな
して一体的に配置し、前記ダイクロイックミラー22に
入射させることにより、同軸として光ファイバ24に入
射される。
When the light of the second wavelength is simultaneously incident to detect the EGR concentration, the light path is the same as described above. In this case, as shown in FIGS. 6 and 7, the dichroic mirror 22 that transmits one wavelength of light and reflects the other wavelength of light is inclined at 45 degrees, and the two light sources are integrated at approximately 90 degrees. The optical fiber 24 is coaxially incident on the optical fiber 24 by arranging the optical fiber 24 and incident on the dichroic mirror 22.

【0048】光検出器側も光源側と同様にダイクロイッ
クミラー22を設け、2つの波長の光を分離し、燃料測
定用検出器40、CO測定用検出器41にそれぞれ
の波長毎に入射され、間隙部28を透過した光の強度を
検出する。
[0048] The photodetector side like the light source side dichroic mirror 22 is provided, the light of the two wavelengths are separated are incident for each wavelength in the fuel measuring detector 40, CO 2 measuring detector 41 , The intensity of the light transmitted through the gap 28 is detected.

【0049】図8は、直列4気筒エンジンに実施形態の
空燃比制御装置を適用した場合の構成を示すもので、各
気筒に1つの燃料噴射弁45と、各気筒毎に流量を調節
可能なEGR弁44を設け、それぞれの気筒毎に吸気通
路内の燃料濃度、EGRガス濃度を計測する。燃料濃度
測定用の波長の光の透過率と燃料濃度、CO濃度測
定用の波長の光の透過率とCO濃度との関係、およ
びCO濃度の計測値とEGRガス濃度の関係は予め
調べ、ECU10に組み込まれており、ECU10のE
GR濃度演算部14において検出器出力からEGRガス
濃度を算出する。
FIG. 8 shows a configuration in which the air-fuel ratio control device of the embodiment is applied to an in-line four-cylinder engine. One fuel injection valve 45 is provided for each cylinder, and the flow rate can be adjusted for each cylinder. An EGR valve 44 is provided to measure the fuel concentration and the EGR gas concentration in the intake passage for each cylinder. Transmittance and fuel concentration of the light wavelength for the fuel concentration measurement, the CO 2 concentration relationship between the transmittance and the CO 2 concentration of the light of a wavelength for measurement, and CO 2 concentration of the relationship between the measured value and the EGR gas concentration previously Investigation, built into ECU10, E10 of ECU10
The GR concentration calculator 14 calculates the EGR gas concentration from the detector output.

【0050】これらの計測結果、および、図1に示した
ように、水温センサ2、油温センサ3、スロットル開度
センサ4、エアフローメータ5、クランク角センサ6等
の出力に応じて、目標空燃比を各燃焼室に供給するよう
燃料噴射量、燃料噴射時期、EGR弁44の開度が設定
される。また、例えば全負荷運転時等のEGR弁44が
閉であり、吸気に排気ガスが還流されない場合、CO
分子による吸収は殆ど無くなるため、この場合のC
測定用検出器41の出力信号に基づいてAMP4
2、43増幅率を変化させて、燃料濃度及びCO
度の検出感度を校正することができる。
According to the results of these measurements and, as shown in FIG. 1, the outputs of the water temperature sensor 2, the oil temperature sensor 3, the throttle opening sensor 4, the air flow meter 5, the crank angle sensor 6, etc. The fuel injection amount, the fuel injection timing, and the opening of the EGR valve 44 are set so as to supply the fuel ratio to each combustion chamber. Further, for example, when the EGR valve 44 is closed during full load operation and the exhaust gas is not recirculated to the intake,
Since the absorption by two molecules is almost eliminated, the C
Based on the output signal of the O 2 measuring detector 41 AMP4
The detection sensitivity of the fuel concentration and the CO 2 concentration can be calibrated by changing the amplification factor of 2,43.

【0051】なお、図8においては、光学素子27a、
27bが配設されているスワールコントロールバルブシ
ャフト26は全気筒を連通しており、運転条件の切り替
わりに応じて一斉に回動されるものとする。
In FIG. 8, the optical elements 27a,
The swirl control valve shaft 26 provided with 27b communicates with all cylinders, and is rotated simultaneously according to switching of operating conditions.

【0052】本実施形態の変形例として、燃料濃度測定
のみを行ってEGR濃度測定を行わない場合には、CO
測定用レーザ21、ダイクロイックミラー22、C
測定用検出器41、AMP43、及びEGRガス濃
度演算部14を除去した構成により、吸気通路内の燃料
濃度を直接測定して、空燃比制御に用いることができ
る。
As a modification of this embodiment, the fuel concentration measurement
If only EGR concentration measurement is not performed, CO
2Measurement laser 21, dichroic mirror 22, C
O2 Measurement detector 41, AMP43, and EGR gas concentration
By removing the degree calculation unit 14, the fuel in the intake passage
The concentration can be measured directly and used for air-fuel ratio control.
You.

【0053】さらに、EGRそのものを行わない構成で
あれば、EGR弁制御部15及びEGR弁44も不要で
ある。
Further, if the EGR itself is not performed, the EGR valve controller 15 and the EGR valve 44 are not required.

【0054】れる。[0054]

【0055】以上説明した実施形態の構成により、吸気
通路内に吸気抵抗の増加を招く新たな障害物や凹部を設
けることなく、吸気通路内での空燃比の計測やEGRガ
ス濃度の直接的な計測が可能となり、エンジン始動時お
よび再始動時に吸気ポート壁面に付着した燃料やインジ
ェクタ先端からもれた燃料などの燃料噴射前に吸気通路
内に存在する燃料濃度を予め検出でき、且つ気筒毎の毎
サイクルの燃料濃度、EGRガス濃度を最適化すること
ができ、エンジン排出ガスの低減が可能となる。
According to the configuration of the embodiment described above, the measurement of the air-fuel ratio in the intake passage and the direct measurement of the EGR gas concentration can be performed without providing any new obstacles or recesses that may increase the intake resistance in the intake passage. It is possible to measure the fuel concentration existing in the intake passage before fuel injection such as fuel adhering to the intake port wall or fuel leaking from the injector tip at the time of starting and restarting the engine. The fuel concentration and the EGR gas concentration in each cycle can be optimized, and the engine exhaust gas can be reduced.

【0056】以上好ましい実施形態について説明した
が、これは本発明を限定するものではない。実施形態で
はガソリンエンジンに適用した例を説明したが、例え
ば、アルコール等の他の燃料を使用する内燃機関にも本
発明を適用することができる。この場合、燃料アルコー
ルが吸収する光の波長に光源の波長を合わせることは言
うまでもない。また筒内ガス流動制御弁としてスワール
コントロールバルブに代えて筒内に縦方向の旋回流を起
こすタンブル制御弁を用いることもできる。さらに水平
対向エンジンやV型エンジンにおいては、筒内ガス流動
制御弁を開閉させる中空シャフトは、バンク毎に設けら
れることができる。
Although the preferred embodiment has been described above, this does not limit the present invention. In the embodiment, an example in which the invention is applied to a gasoline engine has been described. However, for example, the invention can be applied to an internal combustion engine using another fuel such as alcohol. In this case, it goes without saying that the wavelength of the light source is adjusted to the wavelength of the light absorbed by the fuel alcohol. Also, a tumble control valve that generates a vertical swirling flow in the cylinder can be used as the in-cylinder gas flow control valve instead of the swirl control valve. Further, in a horizontally opposed engine or a V-type engine, a hollow shaft for opening and closing the in-cylinder gas flow control valve can be provided for each bank.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の実施
形態の構成を説明するシステム構成図である。
FIG. 1 is a system configuration diagram illustrating a configuration of an embodiment of an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to the present invention.

【図2】測定部の構造を示す平面図(a)及び側面図
(b)である
FIG. 2 is a plan view (a) and a side view (b) showing the structure of a measuring unit.

【図3】筒内ガス流動制御弁としてのスワールコントロ
ールバルブの形状(a)及びその取付構造(b)を示す
図である。
FIG. 3 is a view showing a shape (a) of a swirl control valve as an in-cylinder gas flow control valve and a mounting structure (b) thereof.

【図4】光ファイバ先端部のホルダの構造を説明する断
面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the structure of a holder at the tip of an optical fiber.

【図5】スワールコントロールバルブシャフトの形状と
測定用光路を説明する斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view illustrating the shape of a swirl control valve shaft and a measurement optical path.

【図6】2波長の光源と光ファイバとの接続部の構造を
示す部分断面図である。
FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a structure of a connection portion between a two-wavelength light source and an optical fiber.

【図7】2波長の光検出器と光ファイバとの接続部の構
造を示す部分断面図である。
FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing a structure of a connecting portion between a two-wavelength photodetector and an optical fiber.

【図8】4気筒エンジンに本発明の空燃比制御装置を適
用した場合の構成を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration in which the air-fuel ratio control device of the present invention is applied to a four-cylinder engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 空燃比制御装置 10 ECU 11 ゲイン設定部 12 空燃比演算部 13 燃料噴射制御部 14 EGRガス濃度演算部 15 EGR弁制御部 20 燃料測定用レーザ 21 CO測定用レーザ 22 ダイクロイックミラー 24 光ファイバー 25 スワールコントロールバルブ 26 スワールコントロールバルブシャフト 27a、27b 光学素子 28 間隙部 29 孔 40 燃料測定用検出器 41 CO測定用検出器 42、43 AMP 44 EGR弁 45 燃料噴射弁1 air-fuel ratio control system 10 ECU 11 gain setting unit 12 air-fuel ratio calculating section 13 the fuel injection controller 14 EGR gas concentration calculating section 15 EGR valve control unit 20 the fuel measurement laser 21 CO 2 measurement laser 22 dichroic mirror 24 optical fibers 25 swirl control valve 26 swirl control valve shaft 27a, 27b the optical element 28 gap 29 holes 40 fuel measuring detector 41 CO 2 measuring detector 42, 43 AMP 44 EGR valve 45 fuel injection valve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02M 25/07 F02M 25/07 G01N 21/35 G01N 21/35 Z (72)発明者 伊東 輝行 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 Fターム(参考) 2G059 AA01 BB01 BB04 CC20 EE01 EE11 FF06 GG01 GG02 GG03 HH01 HH06 JJ07 JJ17 KK01 KK03 MM01 3G062 AA08 BA02 BA04 BA05 CA01 FA17 GA00 GA01 GA04 GA08 GA24 3G084 BA09 BA13 BA15 BA20 BA21 CA01 CA04 DA04 DA10 EA04 EC03 FA00 FA07 FA10 FA37 FA38 3G092 AA01 AA05 AA10 AA15 AA17 AB02 AB05 BA04 BB01 BB06 DC06 DC09 DC10 DF05 EA25 EB05 FA15 GA01 GA06 HA00Z HA01Z HA06Z HB05Z HD07X HD07Z HE03Z HE08Z 3G301 HA08 HA13 HA17 HA23 JA21 KA01 KA04 KA09 LA05 LB01 MA01 MA11 MA18 NB03 NB18 PA00Z PA01Z PA11Z PD15Z PE03Z PE08Z ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F02M 25/07 F02M 25/07 G01N 21/35 G01N 21/35 Z (72) Inventor Teruyuki Ito Yokohama, Kanagawa 2F0-term in Nissan Motor Co., Ltd. 2 Takaracho, Kanagawa-ku, Nissan (reference) BA20 BA21 CA01 CA04 DA04 DA10 EA04 EC03 FA00 FA07 FA10 FA37 FA38 3G092 AA01 AA05 AA10 AA15 AA17 AB02 AB05 BA04 BB01 BB06 DC06 DC09 DC10 DF05 EA25 EB05 FA15 GA01 GA06 HA00Z HA01Z HA06Z HB05Z07Z08 HD07X07 LA05 LB01 MA01 MA11 MA18 NB03 NB18 PA00Z PA01Z PA11Z PD15Z PE03Z PE08Z

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 気筒毎の吸気通路内にそれぞれ設けられ
た燃料噴射弁と、 運転条件に応じて前記吸気通路の一部を開閉する筒内ガ
ス流動制御弁と、 該筒内ガス流動制御弁を回動させる中空シャフトと、 該中空シャフト内に所定間隔をもって対向配置された発
光側と受光側とからなる一対の光学素子と、 燃料に吸収される波長の光を発する光源と、 前記発光側の光学素子に前記光源からの光を導く第1の
導光手段と、 前記受光側の光学素子に入射した光の強度を検出する光
検出器と、 前記受光側の光学素子に入射した光を前記光検出器に導
く第2の導光手段と、 前記光検出器の出力に基づいて空燃比を計算する空燃比
演算手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
A fuel injection valve provided in an intake passage for each cylinder; an in-cylinder gas flow control valve for opening and closing a part of the intake passage in accordance with operating conditions; A pair of optical elements each including a light-emitting side and a light-receiving side that are arranged opposite to each other at a predetermined interval in the hollow shaft; a light source that emits light having a wavelength that is absorbed by fuel; and the light-emitting side. First light guiding means for guiding light from the light source to the optical element, a photodetector for detecting the intensity of light incident on the light receiving side optical element, and light incident on the light receiving side optical element. An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, comprising: a second light guide unit that guides the light to the photodetector; and an air-fuel ratio calculation unit that calculates an air-fuel ratio based on an output of the photodetector.
【請求項2】 前記光源は、燃料に吸収される第1の波
長の光に加えて、COに吸収される第2の波長の光
を発し、 前記光検出器は、第1及び第2の波長の光をそれぞれ別
個に検出することにより、前記吸気通路内の燃料濃度及
びEGRガス濃度を検出することを特徴とする請求項1
記載の内燃機関の空燃比制御装置。
2. The light source emits light of a second wavelength absorbed by CO 2 in addition to light of the first wavelength absorbed by fuel, and the light detector comprises first and second light. The fuel concentration and the EGR gas concentration in the intake passage are detected by separately detecting the light having the wavelengths of:
An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to the above.
【請求項3】 前記光源と、前記一対の光学素子と、前
記光検出器と、第1及び第2の導光手段とが、各気筒に
対応してそれぞれ配設されたことを特徴とする請求項1
または請求項2記載の内燃機関の空燃比制御装置。
3. The light source, the pair of optical elements, the photodetector, and the first and second light guide means are respectively provided corresponding to each cylinder. Claim 1
3. An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to claim 2.
【請求項4】 前記空燃比演算手段で計算された空燃比
に応じて、前記燃料噴射弁の燃料噴射量及び又は燃料噴
射時期を制御することを特徴とする請求項1ないし請求
項3のいずれか1項記載の内燃機関の空燃比制御装置。
4. The fuel injection valve according to claim 1, wherein the fuel injection amount and / or the fuel injection timing of the fuel injection valve is controlled in accordance with the air-fuel ratio calculated by the air-fuel ratio calculation means. The air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to claim 1.
【請求項5】 各気筒毎に独立したEGR流量制御弁を
備え、前記光検出器により検出された光強度から算出さ
れた吸気通路内EGRガス濃度に応じて、前記EGR流
量制御弁を制御することを特徴とする請求項2記載の内
燃機関の空燃比制御装置。
5. An independent EGR flow control valve is provided for each cylinder, and the EGR flow control valve is controlled in accordance with an EGR gas concentration in an intake passage calculated from a light intensity detected by the photodetector. 3. The air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein:
【請求項6】 EGRを吸気に還流させない運転条件の
時のEGRガス濃度検出用の透過光強度に基づいて、前
記光検出器の出力値を補正することを特徴とする請求項
2ないし請求項5のいずれか1項記載の内燃機関の空燃
比制御装置。
6. An output value of the photodetector is corrected based on transmitted light intensity for detecting an EGR gas concentration under an operating condition in which EGR is not recirculated to intake air. 6. The air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to claim 5.
【請求項7】 燃料に吸収される第1の波長が3.39
μmであることを特徴とする請求項1ないし請求項6の
いずれか1項記載の内燃機関の空燃比制御装置。
7. The first wavelength absorbed by the fuel is 3.39.
7. The air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the air-fuel ratio is μm.
【請求項8】 COに吸収される第2の波長が4.
4μmであることを特徴とする請求項2ないし請求項7
のいずれか1項記載の内燃機関の空燃比制御装置。
8. The second wavelength absorbed by CO 2 is 4.
8. The structure according to claim 2, wherein the thickness is 4 μm.
An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to any one of the preceding claims.
JP31856399A 1999-11-09 1999-11-09 Air-fuel ratio control device for internal combustion engine Pending JP2001132511A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31856399A JP2001132511A (en) 1999-11-09 1999-11-09 Air-fuel ratio control device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31856399A JP2001132511A (en) 1999-11-09 1999-11-09 Air-fuel ratio control device for internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001132511A true JP2001132511A (en) 2001-05-15

Family

ID=18100540

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP31856399A Pending JP2001132511A (en) 1999-11-09 1999-11-09 Air-fuel ratio control device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001132511A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006322339A (en) * 2005-05-17 2006-11-30 Toyota Motor Corp Internal combustion engine
JP2009042192A (en) * 2007-08-11 2009-02-26 Okayama Univ Gas concentration detection device
JP2009203874A (en) * 2008-02-27 2009-09-10 Toyota Motor Corp Gas concentration measuring method and gas concentration measuring instrument in internal combustion engine
WO2010105905A1 (en) * 2009-03-17 2010-09-23 Robert Bosch Gmbh Control assembly for an exhaust gas recirculation system, exhaust gas recirculation system, and method for operating an exhaust gas recirculation system
JP2010538248A (en) * 2007-08-31 2010-12-09 エスピースリーエイチ A device for centralized measurement and data management of liquid and gas flows required for the operation of a combustion engine
WO2015046875A1 (en) * 2013-09-25 2015-04-02 한국생산기술연구원 Air-fuel ratio measurement system comprising optical sensor
GB2551178A (en) * 2016-06-09 2017-12-13 Caterpillar Energy Solutions Gmbh System for controlling operating of engine
JP2018512591A (en) * 2015-04-10 2018-05-17 ジーイー・ヘルスケア・バイオサイエンス・アクチボラグ Optical flow cell for optical measurement devices

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006322339A (en) * 2005-05-17 2006-11-30 Toyota Motor Corp Internal combustion engine
JP2009042192A (en) * 2007-08-11 2009-02-26 Okayama Univ Gas concentration detection device
JP2010538248A (en) * 2007-08-31 2010-12-09 エスピースリーエイチ A device for centralized measurement and data management of liquid and gas flows required for the operation of a combustion engine
JP2009203874A (en) * 2008-02-27 2009-09-10 Toyota Motor Corp Gas concentration measuring method and gas concentration measuring instrument in internal combustion engine
WO2010105905A1 (en) * 2009-03-17 2010-09-23 Robert Bosch Gmbh Control assembly for an exhaust gas recirculation system, exhaust gas recirculation system, and method for operating an exhaust gas recirculation system
WO2015046875A1 (en) * 2013-09-25 2015-04-02 한국생산기술연구원 Air-fuel ratio measurement system comprising optical sensor
JP2018512591A (en) * 2015-04-10 2018-05-17 ジーイー・ヘルスケア・バイオサイエンス・アクチボラグ Optical flow cell for optical measurement devices
US11137342B2 (en) 2015-04-10 2021-10-05 Cytiva Sweden Ab Optical flow cell for an optical measuring device
GB2551178A (en) * 2016-06-09 2017-12-13 Caterpillar Energy Solutions Gmbh System for controlling operating of engine
GB2551178B (en) * 2016-06-09 2019-10-09 Caterpillar Energy Solutions Gmbh System for controlling operating of engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4948117B2 (en) Fuel property detection device
JP2001132511A (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
Hentschel et al. Measurement of wall film thickness in the intake manifold of a standard production SI engine by a spectroscopic technique
JP2003004633A (en) Apparatus for measuring fuel concentration of engine
JP3368687B2 (en) Air-fuel ratio detection device for internal combustion engine
FR2533316A1 (en) QUICK-RESPONSE METHOD AND DEVICE FOR DETECTING POOR COMBUSTION
JPH01263536A (en) Apparatus of detecting content ratio of alcohol
JP3784768B2 (en) Gas concentration sensor
JP2008002279A (en) Combustion control device of laser ignition type internal combustion engine
JP2003056385A (en) Cylinder condition measurement device and cylinder condition controller for internal combustion engine
JP4294603B2 (en) Laser ignition device for internal combustion engine
JP2932887B2 (en) Air-fuel ratio detection device for internal combustion engine
JP2000314345A (en) Laser type physical quantity measuring device for engine
JPS59100841A (en) Smoke detector for internal-combustion engine
JP3250491B2 (en) Air-fuel ratio detection device for internal combustion engine
Gessenhardt et al. Hybrid endoscopes for laser-based imaging diagnostics in IC engines
JPH0472549A (en) Fuel form detecting device
JPH11229949A (en) Fuel concentration detector for internal combustion engine
JP2003014640A (en) Fuel concentration measuring apparatus of engine
JP2950107B2 (en) Control device for spark ignition engine
JPH07279731A (en) Fuel supply device for internal combustion engine
JPS59100840A (en) Smoke detector for internal-combustion engine
JPS6039527A (en) Smoke detecting device of internal-combustion engine
Hall Mid-IR fiber optic sensors for internal combustion engines
JPH01237435A (en) Air-fuel ratio measuring method of engine