JP2003503624A - 内燃エンジンのａ／ｆ比を確定する方法および装置 - Google Patents

内燃エンジンのａ／ｆ比を確定する方法および装置

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アール．グリフィン ジョーゼフ
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Abstract

(57)【要約】 本発明の方法は、コンピュータを使用して内燃エンジンの空気対燃料（Ａ／Ｆ）比を確定する方法であって、エンジンのＡ／Ｆ比、エンジンの排気ガス温度、エンジンの速度およびエンジン負荷に関係づけられるパラメータを関係づけるエンジンに特有の情報を予めコンピュータに記憶するこの種の方法より成る。本方法は、エンジンの排気ガス温度を測定し、エンジンの速度を測定し、エンジン負荷に関係づけられるパラメータを測定し、予め記憶された情報、測定された排気ガス温度、測定された速度、負荷に関係づけられる測定されたパラメータに基づいてＡ／Ｆ比を計算し、Ａ／Ｆ比を表す信号を出力する諸ステップを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 ［発明の背景］ （発明の技術分野） 本発明は内燃エンジンに関し、特定すると、エンジンの排気ガス温度の測定値
に基づいて内燃エンジンの空気対燃料比を確定するための方法および装置に関す
る。
【０００２】 ［従来技術］ 内燃エンジンの排気ガス内の望ましくない放射物を低減するための手法は、（
１）エンジンの排気ガスマニホルドにて測定されるエンジン内で発生される望ま
しくない放出物を最小化するように特にセットされたエンジン動作パラメータで
エンジンを動作させ、（２）エンジン排気ガスの後処理を採用し、テイルパイプ
出口にて測定される望ましくない放出物を最小化するようにエンジン動作パラメ
ータを調節することを含む。
【０００３】 自動車両のような部分スロットルの応用物において使用されるエンジンの場合
、エンジン排気ガスの後処理のためにスリーウェイ触媒コンバータを使用するの
が現在の慣行である。１４.７の化学量論的空気対燃料（空気／燃料）比を有す
るエンジン排気ガスで動作するスリーウェイ触媒コンバータは、ＣＯ.ＨＣおよ
びＮＯＸのテイルパイプ放出物を減ずるのに特に有用である。しかしながら、望
ましくないテイルパイプ放出物の最大の低減を達成するためには、エンジン排気
ガスのＡ／Ｆは、１４.７の比に綿密に制御されねばならない。
【０００４】 自動車両の排気系のエンジン排気路に取り付けられるスイッチング形式の排気
ガス酸素（ＥＧＯ）センサは、一般に、エンジン排気ガスのＡ／Ｆ比が１４.７
の排気ガスＡ／Ｆ比の上にあるか下にあるかの指示を与えるのに使用される。
【０００５】 スイッチング形式のＥＧＯは、敏感で正確で廉価で丈夫であり、しかも触媒コ
ンバータにより必要とされる綿密に制御された排気ガスＡ／Ｆ比を提供するのに
よく適合している。燃料噴射式内燃エンジンとともに使用される自動車両放出物
制御システムは、普通、閉鎖ループ制御系に１または複数のＥＧＯを採用して、
各シリンダ事象に対するエンジン燃料噴射周期を調節することによってＡ／Ｆ比
を１４．７の平均値に調節する。
【０００６】 自動車両放出物についで、米国における内燃燃焼エンジンからの最も由々しい
空気汚染源は、芝刈り機を駆動するガソリン駆動内燃エンジンである。したがっ
て、芝刈り機からの望ましくない放出物を減ずるのが望ましい。
【０００７】 芝刈り機に（そして海洋船にも）使用されるもののような内燃エンジンは、連
続的高負荷状態で動作する。これらのエンジンは、普通、低エンジン重量とエン
ジンの容認し得る冷却状態を保ちながらエンジンから最大の動力を生ずるように
濃厚なＡ／Ｆ比（すなわち１４.７よりも相当に低いＡ／Ｆ比）で動作する。１
４.７のＡ／Ｆ比以外の値でのエンジン動作は、エンジン排気ガスの後処理のめ
にスリーウェイ触媒コンバータを使用することを阻む。したがって、芝刈り機を
駆動するエンジンおよび類似のエンジンからの望ましくない放出物を減ずる手段
は、スリーウェイ触媒コンバータの利益を利用せずにそのように動作しなければ
ならない。
【０００８】 エンジンの冷却は、芝刈り機や海洋船を駆動するもののような全負荷で動作す
るエンジンに重要である。内燃エンジンの冷却は、Ａ／Ｆが１４.７以下に減ず
るときに増される。他方、ＣＯまたはＨＣ放出物は、Ａ／Ｆ比が１４.７以下に
減ずるにつれ急速に増加する。
【０００９】 芝刈り機および海洋船の応用物においては、新しいエンジンのＡ／Ｆ比を、閉
鎖ループＡ／Ｆ比制御の利益に預かることなく、エンジン動力出力および冷却要
件により指示される予定された濃厚値にプリセットするのが一般的慣行である。
したがって、プリセットされたエンジンのＡ／Ｆ比は、エンジンが摩耗するとと
もにより高いＡ／Ｆ比値にドリフトすることがよく知られている。したがって、
高負荷条件下で動作するように設計された新しいエンジンのＡ／Ｆ比を、容認し
得るエンジン冷却および動力要件に必要であるよりも低い値にプリセットし、適
切なエンジンの冷却がエンジンの全寿命にわたり維持されるのを保証するのが実
際の慣行である。Ａ／Ｆ比は、一般に、エンジンの寿命の殆どにわたり容認し得
るエンジンの動作に必要とされるよりも低くセットされるから、エンジンにより
発生される望ましくない放出物は、Ａ／Ｆ比がエンジンの寿命中により最適であ
るように維持される場合に発生されるよりも高くなる。
【００１０】 エンジン排気ガスの実際のＡ／Ｆ比が直接的に測定できるならば、濃厚なＡ／
Ｆ比をもつエンジン動作は、現在一般に採用されているよりも高いＡ／Ｆ比値を
セットしそれを維持するように閉鎖ループ制御システムにより制御され、それに
より容認し得る動作性能を維持し、同時に望ましくないＣＯおよびＨＣエンジン
放出物を減ずることができよう。しかしながら、自動車両の応用物において使用
されるような、スイッチング形式のＥＧＯセンサは、Ａ／Ｆ比が１４.７の値に
中心をおかれるときに排気ガスＡ／Ｆ比を測定するのにのみ適当である。かくし
て見出された唯一の代替的方法で動作内燃エンジンのＡ／Ｆ比を正確に測定する
のに実際的なものは、万能排気ガス酸素（ＵＥＧＯ）センサの使用である。しか
しながら、ＵＥＧＯセンサは、芝刈り機エンジンのような応用物には高価すぎ、
海上応用物で遭遇するような水に曝されるとき信頼性に欠けることが分かった。
したがって、芝刈り機や海洋船を駆動するのに使用されるエンジンは、普通、エ
ンジン排気ガスのＡ／Ｆ比の閉鎖ループ制御の利益に預からずに動作する。
【００１１】 多くの研究者は、エンジン排気ガスの温度や自動車両応用物内の触媒コンバー
タの温度を計算する方法を開発した。これらの方法は、一般に、排気ガスＡ／Ｆ
比の測定値に基づいて排気ガス温度や触媒コンバータ温度を計算することを包含
する。例えば、米国特許第4,656,829号は、排気ガスＡ／Ｆ比、質量空気流量お
よび特定のエンジン／触媒コンバータの組合せに特有の経験的データ基づいて触
媒コンバータ温度を計算する分析方法を教示している。同様に、米国特許第5,30
3,168号は、Ａ／Ｆ比、排気ガス再循環（ＥＧＲ）レート、スパーク時間、質量
空気流量およびエンジン速度に基づいてエンジン排気ガス温度を計算する方法を
開示している。このように、エンジンのＡ／Ｆ比とエンジンの排気ガス温度との
間には予測可能な関係があることが示唆された。
【００１２】 エンジン排気ガスＡ／Ｆ比とエンジン排気ガス温度との間にある関係があるこ
とが示唆されたが、Ａ／Ｆ比／排気ガス温度関係を表す先に開発されたモデルは
すべて、触媒コンバータを採用する運搬機に使用されるような部分スロットル（
絞り）応用物に対してであり、この場合エンジンは化学量論的条件下で動作する
。さらに上述の各モデルは、測定されたＡ／Ｆ比から排気ガス温度を計算し、そ
してＡ／Ｆ比の測定に加えて、質量空気流量のような多数の他のセンサ入力を必
要とする。これらの方法のどれも、非化学量論的条件下で一組のエンジン測定値
からＡ／Ｆ比を確定する逆の方法を開示ないし教示していない。したがって、例
えば芝刈り機や海洋船内のエンジンの形式のような高出力が持続される状態下で
濃厚なＡ／Ｆ比で動作する内燃エンジンのＡ／Ｆ比を正確に測定し、廉価で信頼
性のあるセンサに排他的に依存する装置の必要性が存在する。
【００１３】 ［発明の概要］ 簡単に述べると、本発明は、コンピュータを使用して内燃エンジンの空気対燃
料（Ａ／Ｆ）比を確定する方法であって、エンジンのＡ／Ｆ比、エンジンの排気
ガス温度、エンジンの速度およびエンジンの負荷に関係づけられるパラメータを
関係づけるエンジンに特有の情報を予めコンピュータに記憶する方法より成る。
本方法は、排気ガス温度、速度および負荷に関係づけられるパラメータを測定し
、予め記憶された情報、測定された排気ガス温度、測定された速度、負荷に関係
づけられる測定されたパラメータに基づいてＡ／Ｆ比を計算し、そしてＡ／Ｆ比
を表す信号を出力する諸ステップを含む。
【００１４】 本発明はまた、内燃エンジンの空気対燃料（Ａ／Ｆ）比を確定するためのシス
テムを提供する。本システムは、エンジンのＡ／Ｆ比、排気ガス温度、速度およ
び負荷に関係づけられるパラメータを関係づけるエンジンの特有の情報を記憶す
るメモリと、エンジンの排気ガス温度を測定するためのセンサと、エンジンの速
度を測定するためのセンサと、エンジンの負荷に関係づけられるパラメータを測
定するためのセンサと、記憶されたエンジン情報と、測定された排気ガス温度と
、測定されたエンジン速度と、エンジン負荷に関係づけられる測定されたパラメ
ータに基づく計算からＡ／Ｆ比を確定し、かつＡ／Ｆ比を表す信号を出力するコ
ンピュータとを備える。
【００１５】 本発明はさらに、コンピュータで読取り可能な媒体上に記憶され、内燃エンジ
ンの空気対燃料（Ａ／Ｆ）を計算するためのコンピュータで実行可能なソフトウ
ェアコードを含む。ソフトウェアコードは、Ａ／Ｆ比、排気ガス温度、エンジン
速度およびエンジン負荷に関係づけられるパラメータに関するエンジンに特有の
情報と、エンジン排気ガス温度の測定値の受信に応答するコードと、エンジン速
度の測定値の受信に応答するコードと、エンジン負荷に関係づけられるパラメー
タの測定値の受信に応答するコードと、測定された排気ガス温度、測定されたエ
ンジン速度、エンジン負荷に関係づけられる測定されたパラメータ、Ａ／Ｆ比、
エンジン排気ガス温度、エンジン速度およびエンジン負荷に関係づけられるパラ
メータを関係づける情報に基づいてＡ／Ｆ比を計算するためのコードとを含む。
【００１６】 ［具体例の説明］ 本発明および上述の概要は、図面を参照して行った以下の本発明の好ましい具
体例についての以下の詳細な説明から一層明らかとなろう。本発明を例示するた
め、図面には好ましい具体例が示されている。しかしながら、本発明は、ここに
図示される配置およびおよび機器設定に限定されるものではないことを理解され
たい。
【００１７】 全図を通じて、同じ部材を指示するには同じ参照番号が使用されている。 図１には、エンジンの動作に特有の情報を収集するため、５００ｃｃガソリン
エンジン上で行われた一連の実験の結果が示されている。図１に示されるデータ
は、１２：１〜１４：１のＡ／Ｆ比の範囲にわたる内燃エンジンの空気対燃料（
Ａ／Ｆ）比、排気ガス温度、速度およびスロットル位置間の一価関係を示す。
【００１８】 図２を参照すると、この図には、システム１０に予め記憶されており図１に示
されるようなエンジン１４に特有の情報と、エンジン１４の排気ガス温度、速度
およびスロットル位置の測定値に基づいて内燃エンジン１４のＡ／Ｆ比を確定す
るためのシステム１０の好ましい具体例の概略ブロック図が示されている。
【００１９】 システム１０の好ましい具体例において、エンジン１４は燃料としてガソリン
を使用し、ガソリンおよび空気の濃厚な混合物、すなわち約１２〜１３の範囲の
Ａ／Ｆ比を有する混合物で動作せしめられて、エンジン１４から最大に近い理論
的動力出力を得る。エンジン１４からの排気生成物は、排気系３４により大気に
排出される。排気系３４はマフラを具備してよいが、普通触媒コンバータのよう
な汚染物後処理装置を具備しない。技術に精通したものであれば、システム１０
は、エンジンが１２〜１３のＡ／Ｆ比内で、すなわち濃厚混合物でまたは後処理
装置なしで動作するように制御することに限定されない。例えば、希薄Ａ／Ｆ比
で動作するエンジンも本発明の技術思想内にある。
【００２０】 当技術に精通したものには周知であるように、エンジン速度とエンジン排気ガ
ス温度とエンジン負荷との間には相互依存性がある。好ましい具体例において、
エンジン負荷は、スロットル位置センサ（ＴＰＳ）２８でスロットル位置のよう
な負荷に関係づけられるパラメータを測定することによって確定される。しかし
て、スロットル位置は、芝刈り機に使用されるエンジンのような小形エンジンの
負荷を測定するのに特に適合される。好ましい具体例において、ＴＰＳ２８は抵
抗性ポテンショメータであり、その腕はスロットルの本体に取り付けられており
、スロットルのシャフトとともに回転して、スロットルの位置について信号する
。当技術に精通したものに周知のように、エンジンの負荷は、以下のものを測定
するセンサの出力のような負荷に関係づけられる他のパラメータから確定し得る
。すなわち、（１）エンジン速度と吸気マニホルド空気圧力、（２）吸気マニホ
ルド内の質量空気流量、または（３）クランクシャフトの位置を測定するセンサ
の出力のような負荷に関係づけられる他のパラメータから確定し得る。したがっ
て、当技術に精通したものにより認められるように、本発明は、スロットル位置
を測定することによってエンジン負荷を測定することに限定されない。上述のよ
うにエンジン負荷を測定する他の方法も、本発明の技術思想内にあるものである
。
【００２１】 好ましい具体例において、エンジン速度はエンジン速度センサ（ＥＳＳ）３０
により感知される。好ましい具体例において、ＥＳＳ３０は、エンジン１４のカ
ムシャフト１４に結合されるホール効果デバイスである。当技術に精通したもの
により認められるように、可変リラクタンスセンサのような他の形式のエンジン
速度センサも、エンジン１４の速度を感知するために本発明の技術思想内で使用
してよい。
【００２２】 好ましい具体例はまた、排気系３４を介してエンジン１４により排出されるガ
スの温度を測定するための、排気システム３４に結合される排気ガス温度センサ
（ＥＧＴＳ）２０を具備する。ＥＧＴＳ２０は、排気ガスの瞬間温度に比例する
、またはそれを表す電気的出力信号を発生する。第１の具体例において、ＥＧＴ
Ｓ２０は、Heraeus Sensor-Nite製型番号ECO-TS200s白金抵抗温度検出センサで
あり、このセンサは、０〜１０００℃の感知温度範囲にわたり抵抗に実質的に直
線的変化を与える。技術に精通したものにより理解されるように、適当な精度と
、安定性と、信頼性を有する他の製造者からの他の形式の温度センサも、ＥＧＴ
Ｓ２０として本発明の技術思想内において使用できよう。
【００２３】 好ましい具体例において、スロットル位置センサ２８、エンジン速度センサ３
０および排気ガス温度センサ２０からの信号出力は、エンジン制御モジュール１
２に供給される。好ましい具体例において、エンジン制御モジュール１２は、商
業的に入手可能なコンピュータを具備するが、このコンピュータは、中央処理ユ
ニット、揮発性ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、非揮発性プログラマブルリ
ードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）およびアナログ−ディジタルタコンバータおよ
びディジタル−アナログコンバータ信号入力／出力部品を含む。エンジンコント
ローラ１２は、エンジンに特有の情報を含むコンピュータで実施可能なソフトウ
ェアコードをコンピュータＰＲＯＭ内に記憶する。コンピュータで実施可能なソ
フトウェアコードは、コントローラ１２内のアナログ−ディジタルタコンバータ
を制御して、ＥＳＳ、ＥＧＴＳおよびＴＰＳ２０，２８，３０からの入力信号を
受信し、ソフトウェアコードとエンジンに固有の記憶情報に従ってアナログ−デ
ィジタルタコンバータから受信される信号を処理し、そしてエンジン１４のＡ／
Ｆ比を表す出力信号を発生する。
【００２４】 技術に精通したものにより認められるように、エンジンコントローラ１２は、
商業的に入手し得るコンピュータを含むことに限定されない。例えば、コントロ
ーラ１２は、別個の電子部品から構成されたハードコード化論理要素として、記
憶コンピュータプログラムまたはハードワイヤードロジックを合体したアプリケ
ーションに特有の集積回路（ＡＳＩＣ）としてまたは上述のすべての組合せとし
て実施できよう。さらに、そして当技術に精通したものにより認められるように
、エンジンコントローラ１２は、別個のデバイスであることを要せず、他の制御
機能のために使用された既存の電子アセンブリの一部としてよい。この種のアセ
ンブリは、時分割方式でＡ／Ｆ比制御機能を支持するようにプログラムされてい
る。
【００２５】 好ましい具体例において、Ａ／Ｆ比を表す出力信号が、内燃エンジン１４のＡ
／Ｆ比の閉鎖ループ制御に対する基準として使用される。したがって、Ａ／Ｆ比
出力信号は、コンピュータのメモリに記憶されていたＡ／Ｆ比の複数の予定値の
選択されたものとコンピュータにおいて比較される。Ａ／Ｆ比出力信号とＡ／Ｆ
比の予定値の選択されたものとの代数的差は、エンジン１４に取り付けられたＡ
／Ｆ比アクチュエータ３２の制御のため、閉鎖ループＡ／Ｆ比制御信号５０を発
生するのに使用される。燃料噴射手段を備えるエンジンの場合、Ａ／Ｆ比アクチ
ュエータ３２は、各シリンダ事象に対するエンジン１４の燃料噴射周期を調節す
ることによってエンジン排気ガスを制御する。キャブレータを具備するエンジン
のＡ／Ｆ比は、パージ弁を使用するベンチュリ管から空気を吐出することによっ
て調節される。
【００２６】 好ましい具体例において、Ａ／Ｆ比の第１の予定値は、排気ガス温度が予定値
より低いか予定値に等しいとき複数の予定値から選択され、排気ガス温度が予定
値より高いときはＡ／Ｆ比の第２の予定値が選択される。Ａ／Ｆ比の第１予定値
は、エンジン１４が冷状態にあるときにエンジン１４を制御するのに使用され、
第２の予定値は、エンジン１４が暖状態にあるときエンジン１４を制御するのに
使用されるべきものである。コントローラ１２は、下記のステップにより、第１
または第２の予定されたＡ／Ｆ比にて動作するようにエンジン１４を制御する。
すなわち、ＥＧＴＳ２０，ＴＰＳ２８およびＥＳＳ３０により発生される信号を
受け入れ、ＥＧＴＳ２０，ＴＰＳ２８およびＥＳＳ３０により発生される信号と
ＰＲＯＭに記録されるエンジンに特有な情報に基づいてＡ／Ｆ比を計算し、計算
されたＡ／Ｆ比を第１または第２の予定されたＡ／Ｆ比と比較し、第１または第
２の予定されたＡ／Ｆ比と計算されたＡ／Ｆ比との間の代数差を表す誤差信号ε
を発生し、誤差信号εに基づくＡ／Ｆ比制御信号５０をエンジンアクチュエータ
３２に出力してエンジンのＡ／Ｆ比を制御し、それにより計算されたＡ／Ｆ比と
、第１または第２の予定されたＡ／Ｆ比間の差を最小化することによって、エン
ジン１４を第１または第２の予定されたＡ／Ｆ比で動作するように制御する。
【００２７】 好ましい具体例において、ＰＲＯＭに記憶されるエンジンに関する情報は、エ
ンジン１４の特性を表しかつエンジン１４のＡ／Ｆ比を計算するための経験的に
誘導された代数式の係数として使用される一組の定数である。第１の具体例にお
いて採用される代数式は、
【数１】 ここで、（Ａ／Ｆ）Ｃは計算されたＡ／Ｆ比、ＴＰは全スロットルのパーセント
で表した測定されたスロットル位置、ＥＧＴは排気ガスの測定温度℃、そしてＲ
ＰＭはエンジンの測定速度、単位分当たりの回転数である。当技術に精通したも
のにより理解されるように、代数式の特定の係数および形式は、内燃エンジンご
とに異なりやはり修正されたデータに従う。したがって、本発明は式（１）に示
される特定の係数や形式に限定されるものではない。エンジン負荷、エンジン速
度およびエンジン排気ガス温度に基づきＡ／Ｆ比を計算するための他の係数また
は代数式も、本発明の技術思想内にあるものである。
【００２８】 図３Ａおよび図３Ｂは、式（１）を全領域車両に使用される形式の５００ｃｃ
１シリンダガソリンエンジンのＡ／Ｆ比を計算するのに適用した例を描くもので
ある。図３Ａにおいて、式（１）により計算されるＡ／Ｆ比は、異なる速度およ
びスロットルパラメータについてホリバＡ／Ｆ比分析器により測定されるＡ／Ｆ
比と比較される。図３Ｂにおいては、式（１）により計算されるＡ／Ｆ比は、異
なる形式の燃料についてホリバＡ／Ｆ比分析器により測定されたＡ／Ｆ比と比較
される。
【００２９】 制御システム１０の代替具体例においては、図４に略示される複数の経験的に
誘導されたルックアップテーブルが、エンジン１４のＡ／Ｆ比を計算するために
非揮発性のメモリに記憶される。図４に示されるように、代替具体例は、複数の
ルックアップテーブルを含んでおり、各ルックアップテーブルは予定された範囲
のエンジン速度とエンジンスロットル位置を包含しており、各テーブルは排気ガ
ス温度の所与の値についてＡ／Ｆ比の単一の値を提供する。当技術に精通したも
のにより認められるように、Ａ／Ｆ比は、記憶されたルックアップテーブルまた
は代数式以外の方法により計算してもよい。例えば、Ａ／Ｆ比を計算するために
ニューラルネットワークを使用できようが、これも本発明の技術思想内にある。
【００３０】 好ましい具体例において、コンピュータで実行可能なソフトウェアコードは、
エンジン１４のＡ／Ｆ比を計算するためにエンジンの制御モジュール１２内にあ
る。好ましい具体例において、ソフトウェアコードは、エンジン１４のＡ／Ｆ比
と、エンジン１４の排気ガス温度と、エンジン１４の速度と、エンジン１４の負
荷に関係づけられるパラメータの測定値との間の関係を与えるエンジン１４に特
有の情報と、エンジン１４の排気ガス温度の測定値の受信に応答するコードと、
エンジン１４の速度の測定値の受信に応答するコードと、エンジン１４の負荷に
関係づけられるパラメータの測定値の受信に応答するコードと、エンジン１４の
測定された排気ガス温度、エンジン１４の測定された速度、エンジン１４の負荷
に関係づけられるパラメータの測定値ならびに、エンジン１４のＡ／Ｆ比、エン
ジン１４の排気ガス温度、エンジン１４の速度およびエンジン１４の負荷に関係
づけられるパラメータを関係づける情報に基づいてエンジン１４のＡ／Ｆ比を計
算するためのコードとを含む。ソフトウェアコードはさらに、Ａ／Ｆ比の複数の
予定値と、計算されたＡ／Ｆ比をＡ／Ｆ比の複数の予定値の一つと比較するため
のコードと、計算されたＡ／Ｆ比と複数の予定値の一つとの間の差に基づきＡ／
Ｆ比制御信号を発生するためのコードとを含む。当技術に精通したものより認め
られるように、コンピュータで実施可能なソフトウェアコードは、エンジン制御
モジュール１２に存在することを要せず、別個のデバイスに存在してよい。さら
に、Ａ／Ｆ比の計算は、記憶された実施可能なソフトウェアコードではなく他の
手段により実施できよう。例えば、Ａ／Ｆ比は、別個の電子部品により実施され
るハードワイヤードロジック、またはアプリケーションに特有の集積回路（ＡＳ
ＩＣ）または上述のものの組合せにより計算できようが、これも本発明の技術思
想の範囲にある。
【００３１】 図５を参照すると、この図には、本発明に従いエンジン１４のＡ／Ｆ比を制御
するための好ましい方法のフローチャート１００が示されている。ステップ１０
１にてエンジン１４の点火を発動することに続いて、ＥＧＴセンサ２０からの排
気ガス温度がステップ１０２にてコントローラ１２に読み込まれる。もしもステ
ップ１０４にて、測定された排気ガス温度が、予定される温度Ｔｃ、普通７５０
℃の近傍にある、より低いか等しいことが決定されると、エンジン１４は冷状態
にあることが決定され、ステップ１０６にて、コントローラ１２は、Ａ／Ｆ比制
御信号５０をアクチュエータ３２に出力して、Ａ／Ｆ比をその第１の予定値に実
質的に等しくなるように制御する。好ましい方法においては、エンジンＡ／Ｆ比
の制御は、排気ガス温度がＴｃより低いかそれに等しいときには開放ループであ
る。
【００３２】 図５のフローチャートに従うと、コントローラ１２は、ステップ１０２にて排
気ガス温度を読み続け、排気ガス温度がＴｃよりも高いことが決定されるまで、
ステップ１０４にて排気ガス温度をＴｃと比較する。排気ガス温度がＴｃよりも
高いことが決定されると、コントローラ１２は、Ａ／Ｆ比の閉鎖ループ制御に対
する制御設定点としてＡ／Ｆ比の第２の予定値を選択する。ステップ１１４にて
、エンジン速度センサ３０の出力は、コントローラ１２に読み込まれ、ステップ
１１６にて、スロットル位置センサ２８の出力がコントローラ１２に読み込まれ
る。ステップ１１８にて、コントローラ１２は、記憶されたエンジン１４に特有
の情報と、排気ガス温度、エンジン速度およびスロットル位置の測定値を使用し
てエンジン１４のＡ／Ｆ比１４を計算する。ステップ１２０にて、コントローラ
１２により計算されたＡ／Ｆ比は、Ａ／Ｆ比の第２の予定値と比較されて、Ａ／
Ｆ比制御信号５０を発生する。ステップ１２２にて、Ａ／Ｆ比制御信号５０はＡ
／Ｆ比アクチュエータ３２に出力される。好ましい方法においては、コンピュー
タプログラムは、毎秒約１０の反復割合でステップ１０を通って循環し続けて、
エンジン１４のＡ／Ｆ比を第１または第２予定値のいずれかに維持する。当技術
に精通したものには明らかなように、本発明は、Ａ／Ｆ比をその第１および第２
の予定値に制御することに限定されるものでなく、また図５に例示される特定の
制御スキームに限定されるものでない。エンジンのＡ／Ｆ比の計算を排気ガス温
度、速度および負荷から行う基準となる他のエンジン制御スキームも本発明の技
術思想内にある。
【００３３】 当技術に精通したものであれば、本発明の技術思想から逸脱することなく上述
の具体例に種々の変化をなすことができることが認められよう。例えば、本発明
は、芝刈り機や海洋船に限定されるものでなく、エンジンのＡ／Ｆ比が決定され
るべき任意の内燃エンジンの動作に等しく適用し得る。それゆえ、本発明は、こ
こに開示される特定の具体例に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載に
開示される本発明の技術思想内にある種々の変形を保護することが意図されるこ
とを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 異なる値のスロットル位置およびエンジン速度についての空気対燃料比および
排気ガス温度の関係を示すグラフである。
【図２】 本発明に従う内燃エンジンのＡ／Ｆ比を制御するためのシステムの好ましい具
体例を示す概略ブロック図である。
【図３Ａ】 異なる値のエンジン速度およびスロットル位置について好ましい具体例により
計算されるＡ／Ｆ比の値を示すグラフである。
【図３Ｂ】 異なる種類の燃料に対して異なる値のスロットル位置およびエンジン速度につ
いての好ましい具体例により計算されるＡ／Ｆ比を示すグラフである。
【図４】 代わりのＡ／Ｆ比計算モデルを例示する線図である。
【図５】 本発明に従う内燃エンジンのＡ／Ｆ比を設定する好ましい方法を示す流れ図で
ある。
【符号の説明】
１０ システム １２ エンジンコントローラまたはエンジン制御モジュール １４ 内燃エンジン ２０ 排気ガス温度センサ ２８ スロットル位置センサ ３０ エンジン速度センサ ３２ Ａ／Ｆ比アクチュエータ ３４ 排気系 ５０ Ａ／Ｆ比制御信号
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６６ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６６Ｚ ３７０ ３７０Ｂ ３７２ ３７２Ｚ 41/14 ３１０ 41/14 ３１０Ｅ Ｆターム(参考） 3G084 BA09 DA04 DA25 EA11 EB06 EB08 EB11 EC04 FA10 FA11 FA26 FA27 FA38 3G301 HA28 MA01 NA08 NA09 NB02 NC01 NC02 ND01 PA07Z PA11Z PA17Z PD01Z PD11Z PD16Z PE03Z

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コンピュータを使用して内燃エンジンの空気対燃料（Ａ／Ｆ
    ）比を確定するための方法であって、エンジンのＡ／Ｆ比、エンジンの排気ガス
    温度、エンジンの速度およびエンジン負荷に関係づけられるパラメータを関係づ
    けるエンジンに特有の情報をコンピュータに予め記憶させておく空気対燃料比確
    定方法であって、 排気ガス温度を測定し、 速度を測定し、 負荷に関係づけられるパラメータを測定し、 先に記憶された情報と、測定された排気ガス温度と、測定された速度と、負荷
    に関係づけられる測定されたパラメータとに基づいてＡ／Ｆ比を計算し、そして Ａ／Ｆ比を表す信号を出力する 諸ステップを含むことを特徴とする内燃エンジンの空気対燃料比確定方法。
  2. 【請求項２】 前記負荷に関係づけられる測定されたパラメータがエンジン
    の質量空気流量である請求項１記載の内燃エンジンの空気対燃料比確定方法。
  3. 【請求項３】 前記負荷に関係づけられる測定されたパラメータがエンジン
    のスロットル位置である請求項１記載の内燃エンジンの空気対燃料比確定方法。
  4. 【請求項４】 前記負荷に関係づけられる測定されたパラメータがエンジン
    の圧縮ストローク継続時間対膨張ストローク継続時間の比である請求項１記載の
    内燃エンジンの空気対燃料比確定方法。
  5. 【請求項５】 前記負荷に関係づけられる測定されたパラメータがエンジン
    の吸気マニホルド圧力である請求項１記載の内燃エンジンの空気対燃料比確定方
    法。
  6. 【請求項６】 前記エンジンに特有の情報が、複数の経験的に誘導されたル
    ックアップテーブルの形式で記憶され、各テーブルが、予定された範囲のエンジ
    ン速度とエンジン負荷に関係づけられるパラメータを包含し、排気ガス温度の所
    与の値に対してＡ／Ｆ比の単一の値を提供する請求項１記載の内燃エンジンの空
    気対燃料比確定方法。
  7. 【請求項７】 前記エンジンに特有の情報が、経験的に誘導された代数式の
    一組の係数として記憶され、前記代数式が、排気ガス温度と、速度と、負荷に関
    係づけられるパラメータを変数として有する請求項１記載の内燃エンジンの空気
    対燃料比確定方法。
  8. 【請求項８】 前記Ａ／Ｆ比の複数の予定値がコンピュータに予め記憶され
    ており、Ａ／Ｆ比を表す出力信号をＡ／Ｆ比の複数の予定値の一つと比較し、比
    較に基づいて制御信号を出力する諸ステップを含む請求項１記載の内燃エンジン
    の空気対燃料比確定方法。
  9. 【請求項９】 排気ガス温度が予定値に等しいかそれより低いときＡ／Ｆ比
    の第１の予定値をＡ／Ｆ比の複数の予定値から選択し、排気ガス温度が予定値よ
    りも高いときＡ／Ｆ比の第２の予定値をＡ／Ｆ比の複数の予定値から選択する請
    求項８記載の内燃エンジンの空気対燃料比確定方法。
  10. 【請求項１０】 内燃エンジンの空気対燃料比（Ａ／Ｆ）を確定するための
    システムであって、 エンジンのＡ／Ｆ比と排気ガス温度と速度と負荷に関係づけられるパラメータ
    とを関係づけるエンジンに特有の情報の記憶するためのメモリと、 エンジンの排気ガス温度を測定するためのセンサと、 エンジンの速度を測定するためのセンサと、 エンジンの負荷に関係づけられるパラメータを測定するためのセンサと、 記憶されたエンジン情報と、測定された排気ガス温度と、測定された速度と、
    エンジン負荷に関係づけられる測定されたパラメータとに基づく計算からＡ／Ｆ
    比を確定し、そしてＡ／Ｆ比を表す信号を出力するためのコンピュータと を備えることを特徴とする内燃エンジンの空気対燃料（Ａ／Ｆ）比確定システム
    。
  11. 【請求項１１】 前記エンジン負荷に関係づけられるパラメータを測定する
    ためのセンサが質量空気流量センサより成る請求項１０記載の内燃エンジンの空
    気対燃料比確定システム。
  12. 【請求項１２】 前記エンジン負荷に関係づけられるパラメータを測定する
    ためのセンサがスロットル位置センサより成る請求項１０記載の内燃エンジンの
    空気対燃料比確定システム。
  13. 【請求項１３】 前記エンジン負荷に関係づけられるパラメータを測定する
    ためのセンサがクランクシャフト位置センサより成る請求項１０記載の内燃エン
    ジンの空気対燃料比確定システム。
  14. 【請求項１４】 前記エンジン負荷に関係づけられるパラメータを測定する
    ためのセンサが吸気マニホルド空気圧力センサより成る請求項１０記載の内燃エ
    ンジンの空気対燃料比確定システム。
  15. 【請求項１５】 前記排気ガス温度を測定するためのセンサが白金抵抗性素
    子より成る請求項１０記載の内燃エンジンの空気対燃料比確定システム。
  16. 【請求項１６】 前記メモリが、Ａ／Ｆ比の複数の予定値を記憶し、コンピ
    ュータがＡ／Ｆ比を表す出力信号をＡ／Ｆ比の複数の予定値の一つと比較し、比
    較に基づいて制御信号を出力する請求項１０記載の内燃エンジンの空気対燃料比
    確定システム。
  17. 【請求項１７】 エンジンに連結されたＡ／Ｆ比アクチュエータを備え、エ
    ンジンのＡ／Ｆ比を前記一つの予定値に実質的に等しくなるように制御するため
    、制御信号をアクチュエータに供給する請求項１６記載の内燃エンジンの空気対
    燃料比確定システム。
  18. 【請求項１８】 コンピュータで読取り可能な媒体上に記憶され、内燃エン
    ジンの空気対燃料（Ａ／Ｆ）比を計算するためのコンピュータで実施可能なソフ
    トウェアコードであって、 Ａ／Ｆ比と、排気ガス温度と、エンジン速度と、エンジン負荷に関係づけられ
    るパラメータに特有の情報と、 エンジンの排気ガス温度の測定値の受信に応答するコードと、 エンジン速度の測定値の受信に応答するコードと、 エンジン負荷に関係づけられるパラメータの測定値の受信に応答するコードと
    、 測定された排気ガス温度と、測定されたエンジン速度と、エンジン負荷に関係
    づけられる測定されたパラメータと、Ａ／Ｆ比、エンジン排気ガス温度、エンジ
    ン速度、エンジン負荷に関係づけられるパラメータを関係づける情報に基づいて
    Ａ／Ｆ比を計算するためのコードと を含むことを特徴とするコンピュータで実施可能なソフトウェアコード。
  19. 【請求項１９】 前記情報が、複数の経験的に誘導されたルックアップテー
    ブルの形式で記憶され、各テーブルが、予定された範囲のエンジン速度とエンジ
    ン負荷に関係づけられるパラメータを包含し、排気ガス温度の所与の値に対して
    Ａ／Ｆ比の単一の値を提供し、前記ソフトウェアコードが、エンジンの測定され
    た速度とエンジンの負荷に関係づけられる測定されたパラメータに基づいて前記
    複数のテーブルの一つを選択し、その後測定された排気ガス温度の値からＡ／Ｆ
    比を決定することによってＡ／Ｆ比を決定する請求項１８記載のソフトウェアコ
    ード。
  20. 【請求項２０】 前記エンジンの負荷に関係づけられるパラメータがスロッ
    トルの位置である請求項１９記載のソフトウェアコード。
  21. 【請求項２１】 前記情報が経験的に誘導された代数式の一組の係数として
    記憶され、前記ソフトウェアが、この係数を使用した代数式を排気ガス温度の測
    定値、エンジンの測定された速度およびエンジンの負荷に関係づけられる測定さ
    れたパラメータとの組合せで解くことによってＡ／Ｆ比を確定する請求項１８記
    載のソフトウェアコード。
  22. 【請求項２２】 エンジンの負荷に関係づけられるパラメータがスロットル
    の位置である請求項２１記載のソフトウェアコード。
  23. 【請求項２３】 Ａ／Ｆ比の複数の予定値を記憶し、計算されたＡ／Ｆ比を
    Ａ／Ｆ比の記憶された予定値の一つと比較し、計算されたＡ／Ｆ比とＡ／Ｆ比の
    前記一つの予定値との差に基づいて制御信号を出力するためのコードを含む請求
    項１８記載のソフトウェアコード。
  24. 【請求項２４】 排気ガス温度が予定値より低いかそれに等しいとき第１の
    予定値をＡ／Ｆ比の複数の予定値からＡ／Ｆ比の選択し、排気ガス温度が予定値
    よりも高いときＡ／Ｆ比の第２の予定値を選択するためのコードを含む請求項２
    ３記載のソフトウェアコード。
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