JP3006304B2 - 多種燃料エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

多種燃料エンジンの空燃比制御装置

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JP3006304B2 JP4242300A JP24230092A JP3006304B2 JP 3006304 B2 JP3006304 B2 JP 3006304B2 JP 4242300 A JP4242300 A JP 4242300A JP 24230092 A JP24230092 A JP 24230092A JP 3006304 B2 JP3006304 B2 JP 3006304B2
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多種燃料エンジンの空
燃比制御装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、供給燃料としてガソリンとメタノ
ールの混合比率が変わる多種燃料を使用するエンジンを
搭載した自動車(FFV)の実用化が望まれている(参
考文献…「メタノールエンジンの開発」、内燃機関,第
30巻,第379号、第64貢、1991年5月株式会
社山海堂発行)。
【0003】この多種燃料エンジンは、燃料供給通路の
途中にメタノール濃度を検出するメタノールセンサを設
け、ガソリンに対するメタノール濃度が増大するのに伴
って理論空燃比が大きく変化することに対応して、空燃
比をフィードバック制御するようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来装置にあっては、メタノールセンサが供給通路
の途中に介装されているため、異種燃料が給油された直
後は、センサ出力と実際に噴射される燃料のメタノール
濃度が相違し、空燃比のフィードバック制御を十分に追
従させることができないという問題点があった。
【0005】本発明は上記の問題点に着目し、多種燃料
エンジンにおいて、燃料交換時の空燃比を応答性よくフ
ィードバック制御することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】第一の発明は、供給燃料
としてガソリンとメタノールの混合比率が変わる多種燃
料エンジンにおいて、図1に示すように、エンジン負荷
Qと回転数Nをそれぞれ検出するセンサ1,2と、これ
らの検出値に基づいて基本燃料噴射量Tp(=K×Q/
N、ただしKは定数)を演算する手段3と、燃料のメタ
ノール濃度Vmを検出するセンサ4と、メタノール濃度
Vmに基づいて燃料補正量Kmを演算する手段5と、こ
の燃料補正量Kmと基本燃料噴射量(Tp)に基づいて
メタノール濃度に応じた燃料噴射量Te(=Tp×K
m)を演算する手段6と、実際の空燃比を検出するセン
サ7と、空燃比の検出値と目標空燃比の偏差に基づいて
空燃比のフィードバック補正量αを演算する手段8と、
メタノール濃度Vmに基づいてその変化率DVD(=|
dVm/dt|)を演算する手段9と、このメタノール
濃度の変化率DVDに基づいて燃料交換時を判断する手
段10と、通常のフィードバック補正量αを増大させて
燃料交換時のフィードバック補正量αm(=α×Kb、
ただしKbは定数)を演算する補正手段11と、このフ
ィードバック補正量αmに基づいて最終的な燃料噴射量
Ti(=Te×αm)を演算する手段12とを備える。
【0007】第二の発明は、供給燃料としてガソリンと
メタノールの混合比率が変わる多種燃料エンジンにおい
て、図2に示すように、エンジン負荷Qと回転数Nをそ
れぞれ検出するセンサ1,2と、これらの検出値に基づ
いて基本燃料噴射量Tp(=K×Q/N、ただしKは定
数)を演算する手段3と、燃料のメタノール濃度Vmを
検出するセンサ4と、メタノール濃度Vmに基づいて燃
料補正量Kmを演算する手段5と、この燃料補正量Km
と基本燃料噴射量(Tp)に基づいてメタノール濃度に
応じた燃料噴射量Te(=Tp×Km)を演算する手段
6と、実際の空燃比を検出するセンサ7と、空燃比の検
出値と目標空燃比の偏差に基づいて空燃比のフィードバ
ック補正量αを演算する手段8と、このフィードバック
補正量αを運転領域毎に学習するとともに、この学習値
Kbと新たに演算されたフィードバック補正量αとに基
づいて新たな学習値Kbを演算し、前記学習値Kbを新
たな学習値Kbに置き換える学習手段13と、メタノー
ル濃度Vmに基づいてその変化率DVD(=|dVm/
dt|)を演算する手段9と、このメタノール濃度の変
化率DVDに基づいて燃料交換時を判断する手段10
と、燃料交換時に前記学習値の変化割合を大きくする学
習値変化割合変更手段14と、前記フィードバック補正
量αと学習値Kbとに基づいて最終的な燃料噴射量Ti
(=Te×αm×Kb)を演算する手段を備える。
【0008】
【0009】
【作用】ガソリンに対するメタノール濃度が増大するの
に伴って理論空燃比が変化することに対応して燃料噴射
量Teが演算されるが、第一の発明ではメタノール濃度
の異なる異種燃料が給油されるのに伴って、噴射燃料の
濃度が定常化するまでのしばらくの間は空燃比のフィー
ドバック補正量αmを増大させることにより、空燃比を
噴射燃料のメタノール濃度の変動に十分な応答性をもっ
て追従させることができ、燃料交換時に運転性が悪化し
たり排気エミッションが悪化することを防止できる。
【0010】第二の発明は、燃料交換後から噴射燃料の
メタノール濃度が定常化するまでの過渡的な運転状態
で、学習値の変化割合が大きくすることにより、空燃比
の制御追従性が向上する。
【0011】
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
【0013】図4において、19はエンジン本体、41
は吸気通路、51は排気通路、42は吸気弁、52は排
気弁、44は各気筒の吸気ポート毎に燃料を噴射するイ
ンジェクタ、45は燃焼室、46の混合気に点火する点
火栓である。
【0014】21は燃料タンク、22はポンプ25から
圧送される燃料を各インジェクタ44に供給する通路、
23は燃料噴射圧を一定に調節するプレッシャレギュレ
ータ、24はプレッシャレギュレータ23からの余剰燃
料をタンク21に戻す通路である。タンク21に供給さ
れる燃料としてガソリンとメタノールの混合比率が変わ
る多種燃料が用いられ、供給通路22の途中にはこれを
通過する燃料のメタノール濃度に応じた電圧Vmを出力
するメタノールセンサ35が設けられる。
【0015】排気通路51の途中には三元触媒53が設
けられ、排気中のHC、COを酸化するとともに、NO
xを還元する。
【0016】インジェクタ44からの噴射量を制御する
とともに、点火栓15に点火する点火装置26の点火時
期を制御するために、コントロールユニット31が設け
られる。
【0017】コントロールユニット31は三元触媒53
の転化効率を最大限に維持するために、インジェクタ4
4から噴射燃料が理論空燃比となるように、エアフロー
センサ(負荷センサ)32の検出する吸入空気量、回転
数センサ33の検出するエンジン回転数、メタノールセ
ンサ35の検出するメタノール濃度、エンジン冷却水温
センサ34の検出信号に応じて燃料噴射量を演算し、排
気通路51の途中に介装された酸素濃度センサ(空燃比
センサ)26の検出する空燃比に応じて燃料噴射量をフ
ィードバック制御する。
【0018】図5は燃料噴射パルス幅Tiを計算するた
めのプログラムで、一定周期で実行される。同図に示す
ようにTiは、基本パルス幅Tp(=K×Qa/Ne、
ただしKは定数)を各種係数Co、Tsとメタノールセ
ンサ濃度補正係数Kmと空燃比のフィードバック補正係
数αmおよび学習値Kbにて補正演算することにより最
終的に Ti=Tp×Km×Co×αm×Kb+Ts にて計算される(ステップ51〜57)。
【0019】ただし、Coは加減速時、冷間時、始動後
等の特定運転条件を改善するための各種補正係数の総
和、Tsは電圧補正分である。
【0020】一方、学習値Kbの記憶される学習領域
は、運転変数代表値TpとNを座標軸として各エリアに
分割されており、各エリア毎に個別に学習値の更新(学
習)が行われる。例えば、学習値Kbは数周期サンプリ
ングされる間のフィードバック補正係数αと基準値α0
(通常は1,0)とから求まる偏差値Δα(=α−
α0)と、そのエリアに現在入っていた学習値Kbとを
変数して(1)式によって算出される値であり、算出さ
れた値が改めて同一エリアに格納される。
【0021】Kb←Kb+Δα/M …(1) なお、偏差Δαのかわりにαの最大値を加算したものを
2で割った値を用いても良い。
【0022】図6はαmが周期的に変化する比例積分動
作、並びに通常のフィードバック補正量αを増大させて
燃料交換時のフィードバック補正量αmを演算する制御
内容を示すプログラムで、一定周期で実行される。
【0023】まずステップ81で空燃比センサ26の出
力を基準値O2Cと比較して空燃比が理論空燃比よりリ
ッチかリーンかを判定する。
【0024】ステップ81で空燃比がリーンからリッチ
に切替った場合に、ステップ82でこれを判定するフラ
ッグFLRが0であるのを確認して、ステップ83を経
てステップ84に進んで、αをステップ的に比例分PR
だけリーン側に変化させ、その後はステップ85に進ん
でαを積分分IP×Tiにて徐々にリーン側に変化させ
る。これに対して空燃比がリッチからリーンに切替った
場合にはステップ86でこれを判定するフラッグFLL
が0であるのを確認して、ステップ87を経てステップ
88に進んで、αをステップ的に比例分PLだけリッチ
側に変化させ、その後はステップ89に進んでαを積分
分IL×Tiにて徐々にリッチ側に変化させる。
【0025】続いてステップ90で後述する図5のルー
チンで算出したフラグFAFCから異種燃料給油直後の
補正領域と判定された場合は、ステップ91に進んでα
に所定の補正係数Kcをかけて最終的なパルス幅Tlを
Tp×αとして算出する。なお、このステップ90と9
1における制御内容が図1における燃料交換時のフィー
ドバック補正量αmの演算手段11の機能を果たす。
【0026】図5は燃料交換が行われた直後の補正領域
を判定するためのプログラムで、一定周期で実行され
る。
【0027】図中FLFは燃料交換が行われたか否かを
判定するフラグであり、燃料の性状が変化しない運転時
は0となり、燃料交換が行われてから噴射燃料が定常化
する一定時間だけ1になる。
【0028】ステップ61でFLFが0であると判定さ
れた場合、ステップ62に進んでメタノールセンサ35
の出力Vmの微分値DVD(=|dVm/dt|)を算
出する。
【0029】ステップ63でDVDが所定の判定レベル
Dcを超えるか否かを判定し、判定レベルDc以上と判
定された場合は燃料交換が行われたものとして、ステッ
プ64に進んでFLFを1とし、かつ燃料交換時からの
経過時間を測定するTMを0とする。続いてステップ6
5で燃料交換直後の補正領域にあるか否かを判定するフ
ラグFAFCを1とする。
【0030】なお、ステップ63でDVDが所定の判定
レベルDcより小さいと判定された場合は、ステップ6
6に進んでフラグFAFCを0とする。
【0031】ステップ61でFLFが1であると判定さ
れた場合、ステップ67に進んで異種燃料給油時からの
経過時間TMが空燃比制御定数を変更する必要のある所
定時間TMCを経過したか否かを判定し、TMCを越え
ていない場合、ステップ68に進んでTM=TM+1と
し、ステップ69でフラグFAFCを1とする。
【0032】ステップ67に進んで所定時間TMCを経
過したと判定された場合、ステップ70に進んでFLF
=0、TM=0とし、ステップ71でフラグFAFCを
0とする。
【0033】このように構成され、図8に示すように、
燃料タンク21にメタノール濃度が0%の燃料残量が1
/10となった状態から、メタノール濃度85%の燃料
が給油された場合、噴射燃料濃度が定常化するまでの運
転状態では、メタノールセンサ35がフューエルチュー
ブ22の途中に介装されているため、センサ出力と実際
に噴射される燃料のメタノール濃度が相違する。本発明
では、メタノール濃度の検出値に基づいて燃料交換後か
ら噴射燃料のメタノール濃度が定常化するまでの過渡的
な運転状態で空燃比のフィードバック補正量αmを増大
することにより、実際の空燃比をメタノール濃度に応じ
た理論空燃比に十分な応答性をもって追従させることが
できる。
【0034】また他の実施例として、燃料交換後から噴
射燃料のメタノール濃度が定常化するまでの過渡的な運
転状態では、空燃比の学習値Kbの重み付けを落として
もよい。
【0035】この場合、図9のフローチャートに示すよ
うに、ステップ90でFAFC≠0と判定されると、ス
テップ92に進んで前記学習値Kbの更新式(1)にお
ける係数Mを小さい値M1とし、ステップ92でFAF
C=0と判定されると、ステップ93に進んで係数Mを
小さい値M2(M1≦M2)とする。これにより今回のフ
ィードバック補正係数が学習値に大きく反映するので、
学習値の変化割合が大きくなり、制御追従性が向上す
る。
【0036】また他の実施例として、燃料交換後から噴
射燃料のメタノール濃度が定常化するまでの過渡的な運
転状態では、空燃比の学習値Kbの重み付けをキャンセ
ルしてもよい。
【0037】この場合、図10のフローチャートに示す
ように、ステップ90でFAFC≠0と判定されると、
ステップ94に進んで前記学習値Kbを1に固定する。
これにより、最終的な燃料噴射量を演算するとき、学習
値Kbが反映されないので、制御追従性が向上する。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、多種燃料
エンジンの空燃比制御装置において、ガソリンに対する
メタノール濃度が増大するのに伴って理論空燃比が変化
することに対応して燃料噴射両を演算する一方で、メタ
ノール濃度の異なる異種燃料給油されるのに伴って噴射
燃料の濃度が定常化するまでの過渡的な運転状態では空
燃比のフィードバック補正量を増大させる、または学習
値の変化割合を大きくすることにより、空燃比を噴射燃
料のメタノール濃度の変動に十分な応答性をもって追従
させることができ、燃料交換直後に運転性が一時的に悪
化したり排気エミッションが悪化することを防止でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一の発明のクレーム対応図である。
【図2】第二の発明のクレーム対応図である。
【図3】第三の発明のクレーム対応図である。
【図4】実施例を示すシステム図である。
【図5】同じく燃料噴射量Tiの演算内容を示すフロー
チャートである。
【図6】同じくフィードバック補正量αmの演算内容を
示すフローチャートである。
【図7】同じく燃料交換時を判定する演算内容を示すフ
ローチャートである。
【図8】同じく作用を説明するための線図である。
【図9】他の実施例を示すフィードバック補正量αmの
演算内容を示すフローチャートである。
【図10】さらに他の実施例を示すフィードバック補正
量αmの演算内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 負荷センサ 2 回転数センサ 3 基本燃料噴射量の演算手段 4 メタノールセンサ 5 メタノール濃度補正係数の演算手段 6 メタノール濃度に応じた燃料噴射量演算手段 7 空燃比センサ 8 フィードバック補正量αの演算手段 9 メタノール濃度変化率の演算手段 10 燃料交換時の判定手段 11 燃料交換時のフィードバック補正量αmの演算手
段 12 最終的な燃料噴射量の演算手段 13 学習手段 14 学習値変化割合変更手段 15 最終的な燃料噴射量の演算手段 16 学習禁止手段 17 最終的な燃料噴射量の演算手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02M 25/00 F02M 25/00 P (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 19/08 F02D 41/00 - 41/40 F02D 43/00 - 45/00 F02M 25/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 供給燃料としてガソリンとメタノールの
    混合比率が変わる多種燃料を使用するエンジンにおい
    て、エンジン負荷と回転数をそれぞれ検出するセンサ
    と、これらの検出値に基づいて基本燃料噴射量を演算す
    る手段と、燃料のメタノール濃度を検出するセンサと、
    メタノール濃度の検出値に基づいて燃料補正量を演算す
    る手段と、この燃料補正量に基づいて燃料噴射量を補正
    する手段と、実際の空燃比を検出するセンサと、空燃比
    の検出値と目標空燃比の偏差に基づいて空燃比のフィー
    ドバック補正量を演算する手段と、メタノール濃度の変
    化率を演算する手段と、メタノール濃度の変化率に基づ
    いて燃料交換時を判断する手段と、燃料交換時に空燃比
    のフィードバック補正量を増大する補正手段と、この補
    正されたフィードバック補正量に基づいて最終的な燃料
    噴射量を演算する手段を備えたことを特徴とする多種燃
    料エンジンの空燃比制御装置。
  2. 【請求項2】 供給燃料としてガソリンとメタノールの
    混合比率が変わる多種燃料を使用するエンジンにおい
    て、エンジン負荷と回転数をそれぞれ検出するセンサ
    と、これらの検出値に基づいて基本燃料噴射量を演算す
    る手段と、燃料のメタノール濃度を検出するセンサと、
    メタノール濃度の検出値に基づいて燃料補正量を演算す
    る手段と、この燃料補正量に基づいて燃料噴射量を補正
    する手段と、実際の空燃比を検出するセンサと、空燃比
    の検出値と目標空燃比の偏差に基づいて空燃比のフィー
    ドバック補正量を演算する手段と、このフィードバック
    補正量を運転領域毎に学習するとともに、この学習値と
    新たに演算されたフィードバック補正量とに基づいて新
    たな学習値を演算し、前記学習値を新たな学習値に置き
    換える学習手段と、メタノール濃度の変化率を演算する
    手段と、メタノール濃度の変化率に基づいて燃料交換時
    を判断する手段と、燃料交換時に前記学習値の変化割合
    を大きくする学習値変化割合変更手段と、前記フィード
    バック補正量と学習値とに基づいて最終的な燃料噴射量
    を演算する手段を備えたことを特徴とする多種燃料エン
    ジンの空燃比制御装置。
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JP4672048B2 (ja) * 2008-06-09 2011-04-20 三菱電機株式会社 内燃機関制御装置
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