JP2571214B2 - 多種燃料内燃エンジンの空燃比制御方法 - Google Patents

多種燃料内燃エンジンの空燃比制御方法

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JP2571214B2 JP61139496A JP13949686A JP2571214B2 JP 2571214 B2 JP2571214 B2 JP 2571214B2 JP 61139496 A JP61139496 A JP 61139496A JP 13949686 A JP13949686 A JP 13949686A JP 2571214 B2 JP2571214 B2 JP 2571214B2
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は多種燃料内燃エンジンの空燃比制御方法に関
する。
背景技術 内燃エンジンの排気ガス浄化、燃費改善等を目的とし
て、排気ガス中の酸素濃度を酸素濃度センサによって検
出し、この酸素濃度センサの出力信号に応じてエンジン
への供給混合気の空燃比を目標空燃比にフィードバック
制御する空燃比制御装置がある。
ところで、エンジンに供給される燃料としてはガソリ
ンが一般に用いられているが、ガソリンにアルコールを
混入した燃料が用いられる場合もある。ガソリン専用の
内燃エンジンにおいてアルコール含有燃料を用いると、
供給混合気の理論空燃比はガソリンのみの場合とは異な
るので酸素濃度に比例しないタイプの酸素濃度センサで
は第1図に示すように酸素濃度センサの出力特性がリッ
チ側に変化し、また酸素濃度比例型の酸素濃度センサ
(例えば、特開昭59−192955号公報)では第2図に示す
ように酸素濃度センサの出力特性がリッチ側に変化す
る。
またアルコール含有燃料を用いた場合にはアルコール
含有率に応じて内燃エンジンにおける燃焼状態が変化
し、排気成分も異なることが知られている。特に、CO
(一酸化炭素)濃度は第3図に示すように大きく変化す
る。一方、排気浄化を図るために排気管に設けられる三
元触媒による各排気有害成分の浄化率はH2(水素)濃
度、O2(酸素)濃度だけでなくCO濃度によっても左右さ
れ、第4図及び第5図に示すように理論空燃比付近では
CO濃度が高くなるほどNOx(窒素酸化物)の浄化率は上
昇する。しかしながら、アルコール含有燃料を用いた場
合にはガソリンのみの燃料を用いた場合に比べて理論空
燃比への空燃比フィードバック制御時の排気ガス中の平
均CO濃度は第3図に示すように低下し、NOx等の排出量
がCOの排出量よりも相対的に多くなるという問題点があ
った。
発明の概要 そこで、本発明の目的は、アルコール成分を含む燃料
を供給するエンジンにおいて三元触媒による排気浄化効
率の向上を図ることができる空燃比制御方法を提供する
ことである。
本発明の空燃比制御方法は、所定周期毎に酸素濃度セ
ンサによって検出された空燃比と理論空燃比との偏差に
応じた比例制御及び積分制御の少なくとも一方によって
基準値を補正して理論空燃比に対する出力値を決定し、
該出力値に応じて供給混合気の空燃比を制御し、燃料の
アルコール含有率に応じて比例制御又は積分制御の制御
定数を変化させることを特徴としている。
実 施 例 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
第6図及び第7図は本発明の空燃比制御方法を適用し
た電子制御燃料噴射装置を示している。本装置におい
て、酸素濃度センサ1は第1図に示した出力特性を有す
る酸素濃度に比例しないタイプのセンサであり、エンジ
ン2の排気管3の三元触媒コンバータ5より上流に配設
されている。酸素濃度センサ1の入出力はマイクロコン
ピュータからなる制御回路25に接続されている。
制御回路25には例えば、ポテンショメータからなり、
絞り弁26の開度に応じたレベルの出力電圧を発生する絞
り弁開度センサ31と、絞り弁26下流の吸気管27に設けら
れて吸気管27内の絶対圧に応じたレベルの出力電圧を発
生する絶対圧センサ32と、エンジンの冷却水温に応じた
レベルの出力電圧を発生する水温センサ33と、大気吸入
口28近傍に設けられて吸気温に応じたレベルの出力を発
生する吸気温センサ34と、エンジン2のクランクシャフ
ト(図示せず)の回転に同期したパルス信号を発生する
クランク角センサ35とが接続されている。またエンジン
2の吸気バルブ(図示せず)近傍の吸気管27に設けられ
たインジェクタ36が接続されている。
制御回路25は第7図に示すように酸素濃度センサ1、
絞り弁開度センサ31、絶対圧センサ32、水温センサ33及
び吸気温センサ34の各出力レベルを変換するレベル変換
回路41と、レベル変換回路41を経た各センサ出力の1つ
を選択的に出力するマルチプレクサ42と、このマルチプ
レクサ42から出力される信号をディジタル信号に変換す
るA/D変換器43と、クランク角センサ35の出力信号を波
形整形してTDC信号として出力する波形整形回路44と、
波形整形回路44からのTDC信号の発生間隔をクロックパ
ルス発生回路(図示せず)から出力されるクロックパル
ス数によって計測するカウンタ45と、インジェクタ36を
駆動する駆動回路46と、プログラムに従ってディジタル
演算を行なうCPU(中央演算回路)47と、各種の処理プ
ログラム及びデータが予め書き込まれたROM48と、RAM49
と備えている。A/D変換器43、マルチプレクサ42、カウ
ンタ45、駆動回路46、CPU47、ROM48及びRAM49は入出力
バス50によって互いに接続されている。CPU47には波形
整形回路44からTDC信号が供給される。
なお、RAM49はイグニッションスイッチ(図示せず)
のオフ時にも記憶内容が消滅しないようにバックアップ
される。
かかる構成においては、A/D変換器43から酸素濃度L
o2、絞り弁開度th、吸気管内絶対圧PBA、冷却水温TW
及び吸気温TAの情報が択一的に、またカウンタ45から回
転パルスの発生周期内における計数値を表わす情報がCP
U47に入出力バス50を介して各々供給される。CPU47はRO
M48に記憶された演算プログラムに従って上記の各情報
を読み込み、それらの情報を基にしてTDC信号に同期し
て燃料供給ルーチンにおいて所定の算出式からエンジン
2への燃料供給量に対応するインジェクタ36の燃料噴射
時間TOUTを演算する。そして、その燃料噴射時間TOUT
け駆動回路46がインジェクタ36を駆動してエンジン2へ
燃料を供給せしめるのである。
燃料噴射時間TOUTは例えば、次式から算出される。
TOUT=Ti×Ko2×KREF×KWOT ×KTW+TACC+TDEC ……(1) ここで、Tiはエンジン回転数Neと吸気管内絶対圧PBA
とに応じてROM48からのデータマップ検索により決定さ
れる空燃比制御の基準値である基準噴射時間、Ko2は酸
素濃度センサの出力レベルに応じて設定する空燃比のフ
ィードバック補正係数、KREFはエンジン回転数Neと吸気
管内絶対圧PBAとに応じてRAM49からのデータマップ検索
により決定される空燃比フィードバック制御自動補正係
数、KWOTは高負荷時の燃料増量補正係数、KTWは冷却水
温係数である。またTACCは加速増量値、TDECは減速減量
値である。これらTi、KO2、KREF、KWOT、KTW、TACC、T
DECは燃料供給ルーチンのサブルーチンにおいて設定さ
れる。
次に、本発明の空燃比制御方法に係わるKO2算出サブ
ルーチンの手順を第8図に示したCPU47の動作フロー図
に従って説明する。
かかる手順において、CPU47は第8図に示すように酸
素濃度センサ1の活性化が完了したか否かを判別する
(ステップ61)。この判別は例えば、冷却水温Twによっ
て決定される。酸素濃度センサの活性化が完了したなら
ば、補正係数Krefを算出する(ステップ62)。補正係数
Krefは、Kref=α・KO2n-1+(1−α)・Krefn-1なる
式から算出される。ここで、αは定数、Krefn-1は前回
のステップ62の実行によって得られた補正係数Kref、K
O2n-1後述のステップ68又は69の実行により前回得られ
た補正係数KO2である。算出された補正係数Krefがこの
ときの吸気マニホールド内絶対圧PBAとエンジン回転数N
eとに対応するRAM31のKrefデータマップの位置に記憶さ
れる。次いで、この算出された補正係数Krefが所定値Δ
Krefより大であるか否かを判別する(ステップ63)。補
正係数Krefはエンジン、装置の経年変化等により基準噴
射時間Tiにずれが生ずることに対する補正を行なうため
の補正係数であるのでアルコール含有率の上昇に従って
大きくなり理論空燃比の変更を要するほどのアルコール
含有燃料の場合にはガソリンのみの燃料の場合より所定
値ΔKref以上の大きな値となる。Kref>ΔKrefのときに
は燃料がアルコール含有のものであるので第9図に示す
ような特性でROM48に予め記憶されたβデータマップか
ら補正係数Krefに応じて燃料中のアルコール含有率βを
検索し(ステップ64)、リーン側積分単位量Δにアル
コール含有率βを乗算しその算出値をリッチ側積分単位
量Δとする(ステップ65)。Kref≦ΔKrefのときには
空燃比フィードバック制御時の理論空燃比を変更させる
ほど燃料中にアルコールが含まれていないことを表わす
のでリッチ側積分単位量Δをリーン側積分単位量Δ
に等しくする(ステップ66)。リッチ側積分単位量Δ
を定めると、酸素濃度センサ1の出力値の酸素濃度LO2
を読み込み(ステップ67)、酸素濃度Lo2が理論空燃比
に対応する比較基準値Lrefより大であるか否かを判別す
る(ステップ68)。LO2≦Lrefならば、エンジンに供給
される混合気の空燃比が理論空燃比よりリッチであるの
で空燃比フィードバック補正係数KO2からリーン側積分
単位量Δを減算しその算出値を補正係数KO2とし(ス
テップ69)、LO2>Lrefならば、供給混合気の空燃比が
目標空燃比よりリーンであるので空燃比フィードバック
補正係数KO2にリッチ側積分単位量Δを加算しその算
出値を補正係数KO2とする(ステップ70)。この係数KO2
を用いて式(1)によって燃料噴射時間TOUTが算出さ
れ、燃料噴射時間TOUTだけインジェクタ36によって燃料
がエンジン2に噴射されるのでエンジンに供給される混
合気の空燃比は理論空燃比より若干リッチ側に制御され
るのである。
ステップ61において酸素濃度センサ1の活性化が完了
していないと判別した場合には空燃比フィードバック制
御を停止するために補正係数KO2を1に等しくする(ス
テップ71)。
なお、上記した本発明の実施例においては、酸素濃度
センサによって検出された空燃比と理論空燃比との偏差
に応じた積分制御のみが行なわれているが、比例制御と
積分制御とを組み合わせてその比例単位量、積分単位量
等の制御定数を燃料のアルコール含有率に応じて変化さ
せても良いのである。
発明の効果 以上の如く、本発明の空燃比制御方法においては、所
定周期毎に酸素濃度センサによって検出された空燃比と
理論空燃比との偏差に応じた比例制御及び積分制御の少
なくとも一方によって基準値を補正して理論空燃比に対
する出力値を決定し、該出力値に応じて供給混合気の空
燃比を制御し、燃料のアルコール含有率に応じて比例制
御又は積分制御の制御定数を変化させることが行なわれ
る。よって、エンジンに供給される混合気の空燃比は理
論空燃比より若干リッチ側に制御されるので従来より平
均CO濃度が高くなり、第4図及び第5図に示したことか
ら分かるように三元触媒による、特にNOxの浄化率を向
上させることができる。また平均CO濃度は高くなるが、
アルコール含有燃料の場合にはCO排出濃度が元来小さい
のでCO浄化率への悪影響はほとんどないのである。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は酸素濃度センサの出力値−空燃比の
関係を示す図、第3図はガソリンのみの燃料の場合とア
ルコール含有燃料の場合との空燃比に対するCO濃度を示
す図、第4図は触媒コンバータ床温度−排気浄化率特性
を示す図、第5図はCO濃度−排気浄化率特性を示す図、
第6図は本発明の空燃比制御方法を適用した電子制御燃
料噴射装置を示す図、第7図は制御回路の具体的構成を
示す回路図、第8図はCPUの動作を示すフロー図、第9
図は補正係数Kref−アルコール含有率β特性を示す図で
ある。 主要部分の符号の説明 1……酸素濃度センサ 3……排気管 5……三元触媒コンバータ 25……制御回路 27……吸気管 31……絞り弁開度センサ 36……インジェクタ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】排気系における三元触媒の配設位置より上
    流に酸素濃度センサを備えたアルコール成分を含む多種
    燃料内燃エンジンにおいてエンジン負荷に関する複数の
    エンジン運転パラメータに応じて空燃比制御の基準値を
    設定し、所定周期毎に前記酸素濃度センサによって検出
    された空燃比と理論空燃比との偏差に応じた比例制御及
    び積分制御の少なくとも一方によって前記基準値を補正
    して前記理論空燃比に対する出力値を決定し、該出力値
    に応じて供給混合気の空燃比を制御する空燃比制御方法
    であって、燃料のアルコール含有率に応じて前記比例制
    御又は積分制御の制御定数を変化させることを特徴とす
    る空燃比制御方法。
  2. 【請求項2】燃料のアルコール含有率は基準値の誤差を
    補正するための補正係数の大きさに応じて検出すること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の空燃比制御方
    法。
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