JP2503453B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

内燃機関の空燃比制御装置

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JP2503453B2 JP61268127A JP26812786A JP2503453B2 JP 2503453 B2 JP2503453 B2 JP 2503453B2 JP 61268127 A JP61268127 A JP 61268127A JP 26812786 A JP26812786 A JP 26812786A JP 2503453 B2 JP2503453 B2 JP 2503453B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関を理論空燃比より稀薄な空燃比の
混合気で制御するようにした内燃機関の空燃比制御装置
に関する。
〔従来の技術〕
従来、空燃比制御において、内燃機関の燃費向上のた
めに、低負荷領域等では混合気の空燃比を理論空燃比
(A/F≒14.8)より稀薄側(A/F=15〜20)に設定し、こ
の設定された空燃比が維持されるよう、排気系にリーン
センサを設けて空燃比をフィードバック制御することが
知られている。この制御において、内燃機関のアイドリ
ング状態をスロットル弁の全閉を検出するスイッチで検
出し、アイドリング状態検出時には、アイドリング回転
数の安定性を保つため、空燃比を通常の低負荷域におけ
る稀薄な空燃比よりも濃い理論空燃比付近に制御するこ
とも知られている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、スロットル弁の戻り不良またはスロッ
トル弁の全閉検出スイッチの故障等が生ずると、アイド
リング状態を検出することが不可能になる。その結果、
アイドリング状態であるにもかかわらず、内燃機関への
混合気の空燃比が理論空燃比より稀薄な空燃比に制御さ
れてしまい、混合気の空燃比の僅かな変化等で内燃機関
の出力トルクがかなり変動し、アイドリング回転数が不
安定となってしまう。
本発明は、この不具合を解決することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的達成のために、本発明は第1図に図示のごと
く、内燃機関の吸気管圧力、回転数、吸入空気量のうち
少なくとも1つの動作状態に基づき機関負荷状態を検出
する負荷検出手段と、 前記内燃機関のアイドリング状態としてスロットル弁
の全閉状態を検出するスロットル弁全閉検出手段と、 アイドリング状態を含む低負荷状態では理論空燃比よ
りも稀薄な空燃比となるように前記負荷検出手段により
検出された負荷状態に応じて空燃比を設定する稀薄空燃
比設定手段と、 アイドリング状態での空燃比を大略理論空燃比に設定
するアイドリング空燃比設定手段と、 前記スロットル弁全閉検出手段によって前記スロット
ル弁の全閉状態が検出されていない時には前記稀薄空燃
比設定手段により設定された空燃比で、前記スロットル
弁全閉検出手段によって前記スロットル弁の全閉状態が
検出されている時には前記アイドリング空燃比設定手段
により設定された空燃比で前記内燃機関の混合気を制御
する空燃比制御手段と、 前記スロットル弁全閉検出手段の作動の異常を判別す
る異常判別手段と、 この異常判別手段により前記スロットル弁全閉検出手
段の異常が判別されると前記稀薄空燃比検出手段で設定
されるアイドリング状態に対応する低負荷状態での希薄
空燃比を大略理論空燃比に変更する空燃比変更手段とを
備える。
〔作用〕
上記構成によって、スロットル弁全閉検出手段の故障
等の異常が判別された場合には、稀薄空燃比設定手段で
設定された低負荷時の稀薄空燃比を空燃比変更手段によ
って大略理論空燃比に変更するため、内燃機関がアイド
リング状態となっても低負荷時の稀薄空燃比で運転され
ることがなく、変更された大略理論空燃比で運転され
る。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に示す実施例について説明する。
第2図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の一
実施例を示す全体構成図である。第1図において、内燃
機関1の吸気通路2のサージタンク3には機関負荷とし
て吸気通路2の吸気圧Pm(吸入空気の絶対圧)を検出す
るための圧力センサ4が設けられており、その出力は制
御回路10のマルチプレクサ内蔵A/D変換器101に供給され
ている。また、内燃機関1の吸気通路2に設けられたス
ロットル弁5の回転軸には、スロットル弁5の開度を検
出するためのスロットルセンサが設けられている。この
スロットルセンサはスロットル弁5の開度θが全閉に相
応するθ(たとえば1.5゜)以下になったときにのみ
オンとなる全閉スイッチ6を内蔵しており、このスイッ
チ6のオン・オフ出力は制御回路10の入出力インターフ
ェイス103に供給されている。さらに、機関1の排気通
路7には空燃比のフィードバック制御のために排気ガス
中の酸素濃度を検出する公知のリーンセンサ8が設けら
れている。リーンセンサ8の出力は排気ガス中の酸素濃
度、即ち内燃機関1に供給された混合気の空燃比に応じ
た電流出力で得られるので、制御回路10の電流電圧変換
回路102で電圧に変換してからA/D変換器101に供給され
る。
ディストリピュータ9には、内燃機関1の回転位置お
よび回転数等の検出を行うために、その軸がたとえばク
ランキ角に換算して720゜毎に基準位置検出用パルス信
号を発生するクランク角センサ11およびクランク角に換
算して30゜毎に角度位置検出用パルス信号を発生するク
ランク角センサ12が設けられている。これらクランク角
センサ11,12のパルス信号は制御回路10の入出力インタ
ーフェイス103に供給される。
さらに、吸気通路2には、制御回路10の駆動回路104
で駆動され、各気筒毎に燃料供給系からの加圧燃料を吸
気ポートへ供給するための燃料噴射弁13が設けられてお
り、燃料噴射量を制御して混合気の空燃比を制御する。
車速センサ14は、内燃機関1を搭載した図示しない車両
の走行速度を検出するもので、車両が所定距離だけ走行
する毎に制御回路10の入出力インターフェイス103にパ
ルスを供給する。
前記制御回路10はたとえばマイクロコンピュータとし
て構成され、前述のA/D変換器101,電流−電圧変換回路1
0,インターフェイス103の外に、CPU105,ROM106,RAM107
が設けられている。なお、ROM106にはCPU105の演算を制
御するプログラムおよびこの演算に用いる各種データが
予め記憶されている。このデータとして、特に内燃機関
1の運転状態に応じて予めROM106に設定記憶されている
空燃比特性を第3図および第4図に例示する。RAM107に
は前記各センサにて検出された検出値およびCPU105の演
算により求められる各種演算値がその都度一時記憶され
る。
次に、制御回路10のCPU105によって実行される演算処
理を第5図および第6図に図示のフローチャートによっ
て本実施例の全体作動と共に説明する。
第5図は、アイドル状態を検出する全閉スイッチ6の
異常を検出するルーチンであり、メインルーチンの一部
又は所定時間もしくは所定クランク角毎に実行されるも
のである。まず、ステップ501では、車速センサ14から
のパルスの計数によりインターフェイス103で求められ
る車速のデータにより、車両が走行状態(車速>0)か
否かを判定する。車速=0(車両停止)であれば、ステ
ップ502で全閉スイッチ6の出力の判定を行う。もし、
全閉スイッチ6がオフ状態を示す出力であれば、ステッ
プ503で車両が走行状態から停止した直後か否かを示す
後述のフラグSの内容を判定し、その内容がそれ以前の
車両走行を示す“0"であれば、ステップ504で全閉スイ
ッチ6の出力がオフとなった回数を計測するカウンタCF
iDLの前回の値に1を加えてカウントアップする。ステ
ップ505でCFiDLの値が所定値(例えば8)以上、すなわ
ち車両が走行直後の停止状態(この場合、スロットル弁
5は全閉されたアイドリング状態で全閉スイッチ6はオ
ンの筈)において、全閉スイッチ6の出力がオフの状態
が8回以上検出された場合に全閉スイッチ6が異常と判
断し、ステップ506で全閉スイッチ異常判定フラグFを
全閉スイッチ6の異常作動を示す“1"にする。ステップ
507では、CFiDLの値がオーバーフローしない様に所定値
(8)を代入する。次のステップ508では、フラグSの
車両の停止状態持続を示す“1"にして、フラグSが再度
“0"になるまでステップ504〜507を迂回する様にする。
即ち、ステップ504〜507は車両が走行状態から停止状態
になった直後のみ1回だけ実行される。
ステップ501で、車両が走行状態であると判定される
と、それ以後に車両が停止した時点で前記ステップ504
〜507を実行させるため、ステップ509で前記フラグSを
“0"にする。
以上の処理により、車両が走行状態から停止状態に移
った時に、全閉スイッチ6の出力がオフの状態が所定回
数(8回)以上検出されると、全閉スイッチ6の作動異
常と判定し、フラグFを“1"にしている。
一方、ステップ502で全閉スイッチ6の出力が全閉状
態を示すオンであれば、全閉スイッチ6が正常であると
判定し、ステップ510でカウンタCFiDLを“0"にクリヤ
し、ステップ511でフラグFを全閉スイッチ6の正常作
動を示す“0"にする。第6図は、空燃比演算ルーチンで
あり、メインルーチンの一部としてあるいは所定時間も
しくは所定クランク角毎に実行される。まずステップ60
0で、吸気圧Pm,回転数Ne、更にはリーンセンサ8で検出
された混合気の空燃比の検出値等を取込む。次のステッ
プ601では、前述のアイドリング状態検出用の全閉スイ
ッチ6の異常判定フラグFの内容により、全閉スイッチ
6の正常異常をチェックし、正常な場合(フラグF=
0)はステップ602へ移り、全閉スイッチ6の出力がオ
ンすなわちスロットル弁開度θがθ(1.5゜)以下で
あるか否かを判定する。もし、全閉スイッチ6の出力が
オンであれば、アイドル状態であるとして、第3図に示
すごとく、回転数Neに対して予め設定されている空燃比
の特性M3から、その時の回転数に応じた稀薄空燃比をス
テップ603で演算する。逆に、全閉スイッチの出力がオ
フあれば、アイドル状態でないと判断し、第4図に示す
ごとく、吸気圧力Pmに対して予め設定されている空燃比
の特性M2から、その時の吸気圧Pmに応じた稀薄空燃比を
ステップ604で演算する。ステップ601でフラグFが“1"
すなわち全閉スイッチ6が異常であれば、第4図に図示
の空燃比特性M1から、その時の吸気圧Pmに応じた空燃比
をステップ605で演算する。
即ち、アイドリング時における空燃比は、全閉スイッ
チ6が正常てある限りは第3図に示すごとく回転数Neに
応じて理論空燃比(A/F≒14.8)より稀薄側にステップ6
03で設定されるのであるが、全閉スイッチ6が異常であ
るとステップ603が実行できないため、第3図に図示の
空燃比特性M3とは無関係にステップ605で第4図の空燃
比特性M1によって、特にアイドリング状態に相応する吸
気圧Pm<400mmHgでは大略理論空燃比に設定される。
上述のごとくステップ603〜605で目標となる空燃比が
設定されると、以下の公知の制御がなされる。略述する
と、ステップ606でこの目標空燃比が達成されるようそ
の時の吸気圧Pm,回転数Ne等に応じて燃料噴射量、即ち
燃料噴射時間を演算する。ステップ607では、リーンセ
ンサ8によって検出された混合気の空燃比によって、ス
テップ606で演算された燃料噴射時間をフィードバック
補正する。即ち、リーンセンサ8で検出された空燃比が
目標空燃比より過濃な場合には燃料噴射時間を短縮し、
逆の場合には燃料噴射時間を延長して、リーンセンサ8
の出力を用いた空燃比のフィードバック制御を行う。ス
テップ608では、ステップ607で補正された燃料噴射時間
を駆動回路104にセットして、燃料噴射弁13を作動させ
る。
上記実施例において、全閉スイッチ6およびステップ
602が本発明のスロットル弁全閉検出手段に相当し、ス
テップ501〜511が本発明の異常判別手段に相当し、ステ
ップ600が本発明の負荷検出手段に相当し、ステップ60
1、605が本発明の空燃比変更手段に相当し、ステップ60
3が本発明のアイドリング空燃比設定手段に相当し、ス
テップ604が本発明の稀薄空燃比設定手段に相当し、ス
テップ606〜608が本発明の空燃比制御手段に相当する。
なお上記実施例では、エンジンの作動状態に応じて空
燃比特性M1,M2を第4図のごとく吸気圧Pmに応じて設定
したが、第7図および第8図にそれぞれ示すごとく回転
数Neおよび吸入空気量Qa等によって設定しても良く、更
には第9図に示すごとく吸気圧Pmおよび回転数Neの双方
によって設定しても良い。
更には上記実施例では、アイドリング状態を検出する
全閉スイッチ6の異常作動を車両が走行状態から停止し
た時点での全閉スイッチ6の出力状態によって判定した
が、この判定を車両の停止状態が持続している場合に行
っても良い。この場合、車両の変速機がニュートラル状
態で吸気圧,回転数,燃料噴射時間等がスロットル弁全
閉のアイドリング時に相当する値であるにもかかわら
ず、全閉スイッチ6の出力がスロットル弁の開弁を示す
オフであることを検出すれば良い。
〔発明の効果〕 上述の通り、本発明によれば、スロットル弁全閉検出
手段の異常が判別されると、アイドリング状態に対応す
る低負荷状態での空燃比が自動的に理論空燃比付近に設
定されるため、スロットル弁全閉検出手段の異常時にも
混合気が稀薄空燃比となってアイドル回転数が大幅に不
安定になるのを確実に防止することができるという優れ
た効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の概略構成を示す機能ブロック図、第2
図は本発明の実施例の全体構成を示す全体構成図、第3
図はアイドリング時の回転数に対する空燃比を示す空燃
比特性図、第4図はアイドリング時以外の吸気圧に対す
る空燃比を示す空燃比特性図、第5図は第2図図示の制
御回路の実行する異常検出ルーチンを示すフローチャー
ト、第6図は第2図図示の制御回路の実行する空燃比演
算ルーチンを示すフローチャート、第7図乃至第9図は
第4図図示の空燃比特性の他の例を示す空燃比特性図で
ある。 1……内燃機関,4……負荷検出手段としての圧力セン
サ,6……アイドリング検出手段としての全閉スイッチ,1
0……稀薄空燃比設定手段,アイドリング空燃比設定手
段,混合気制御手段,異常判別手段,空燃比変更手段を
含む制御回路。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関の吸気管圧力、回転数、吸入空気
    量のうち少なくとも1つの動作状態に基づき機関負荷状
    態を検出する負荷検出手段と、 前記内燃機関のアイドリング状態としてスロットル弁の
    全閉状態を検出するスロットル弁全閉検出手段と、 アイドリング状態を含む低負荷状態では理論空燃比より
    も希薄な空燃比となるように前記負荷検出手段により検
    出された負荷状態に応じて空燃比を設定する希薄空燃比
    設定手段と、 アイドリング状態での空燃比を大略理論空燃比に設定す
    るアイドリング空燃比設定手段と、 前記スロットル弁全閉検出手段によって前記スロットル
    弁の全閉状態が検出されていない時には前記希薄空燃比
    設定手段により設定された空燃比で、前記スロットル弁
    全閉検出手段によって前記スロットル弁の全閉状態が検
    出されている時には前記アイドリング空燃比設定手段に
    より設定された空燃比で前記内燃機関の混合気を制御す
    る空燃比制御手段と、 前記スロットル弁全閉検出手段の作動の異常を判別する
    異常判別手段と、 この異常判別手段により前記スロットル弁全閉検出手段
    の異常が判別されると前記希薄空燃比検出手段で設定さ
    れるアイドリング状態に対応する低負荷状態での希薄空
    燃比を大略理論空燃比に変更する空燃比変更手段とを備
    えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
  2. 【請求項2】前記異常判別手段は、車両が走行状態から
    停止状態へ移行した時に、前記スロットル弁全閉検出手
    段が前記スロットル弁の全閉を検出していない場合に、
    前記スロットル弁全閉検出手段が異常であると判別する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の内燃機関
    の空燃比制御装置。
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JPS6158945A (ja) * 1984-08-29 1986-03-26 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の燃料噴射制御装置

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