JPH0452385B2 - - Google Patents

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JPH0452385B2
JPH0452385B2 JP58135261A JP13526183A JPH0452385B2 JP H0452385 B2 JPH0452385 B2 JP H0452385B2 JP 58135261 A JP58135261 A JP 58135261A JP 13526183 A JP13526183 A JP 13526183A JP H0452385 B2 JPH0452385 B2 JP H0452385B2
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JP
Japan
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fuel ratio
air
engine
lean
sensor
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JP58135261A
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Japanese (ja)
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JPS6027748A (en
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Toshikazu Ina
Hideki Oohayashi
Tokio Kohama
Hisashi Kawai
Takashi Shigematsu
Setsuo Tokoro
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Toyota Motor Corp
Soken Inc
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Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
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Application filed by Nippon Soken Inc, Toyota Motor Corp filed Critical Nippon Soken Inc
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Publication of JPS6027748A publication Critical patent/JPS6027748A/en
Publication of JPH0452385B2 publication Critical patent/JPH0452385B2/ja
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    • 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
    • F02D41/1486Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor with correction for particular operating conditions
    • F02D41/1488Inhibiting the regulation
    • F02D41/149Replacing of the control value by an other parameter

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は酸素濃度検出器(リーンセンサ)と用
いた内燃機関の空燃比制御装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field The present invention relates to an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine using an oxygen concentration detector (lean sensor).

従来技術 近年、排気公害の防止と共に燃費対策として、
内燃機関(以下、エンジンとする)の空燃比をリ
ーン状態で運転するリーンバーンシステムが採用
されている。その1つとして、実開昭57−92159
号公報に示されるリーンセンサをエンジンの排気
管中に設け、このリーンセンサの出力信号を用い
てエンジンの空燃比をリーン側の任意の値になる
ようにフイードバツク制御するものがある。
Conventional technology In recent years, as a fuel efficiency measure as well as preventing exhaust pollution,
A lean burn system is adopted in which the internal combustion engine (hereinafter referred to as the engine) is operated at a lean air-fuel ratio. One of them is Utsukai Showa 57-92159.
There is a system in which a lean sensor is provided in the exhaust pipe of the engine, and the output signal of the lean sensor is used to feedback-control the air-fuel ratio of the engine to an arbitrary value on the lean side.

しかしながら、上述のリーンバーンシステムに
おいては、エンジンの空燃比をリーン側に大きく
ずらせば燃費の点で有利であるが、エンジンその
他燃料噴射弁等の個体ばらつきおよび特性劣化を
考慮すれば、フイードバツク制御する制御空燃比
を失火限界ぎりぎりのリーン領域までに設定して
おくと、失火が発生して運転性が劣化する恐れが
ある。従つて、実際には、失火限界から空燃比換
算で2以上リツチ側の安定領域に空燃比を設定し
ている。それにもかかわらず、リーンセンサの特
性が経時変化によつて変化すると、エンジンの空
燃比が失火限界に近づいて失火する恐れがある。
However, in the lean burn system described above, it is advantageous in terms of fuel efficiency if the air-fuel ratio of the engine is significantly shifted to the lean side, but if individual variations and characteristic deterioration of the engine and fuel injection valves are taken into consideration, feedback control is necessary. If the control air-fuel ratio is set to a lean region that is close to the misfire limit, misfires may occur and drivability may deteriorate. Therefore, in reality, the air-fuel ratio is set in a stable region that is 2 or more richer than the misfire limit in terms of air-fuel ratio. Nevertheless, if the characteristics of the lean sensor change over time, there is a risk that the air-fuel ratio of the engine will approach the misfire limit and cause a misfire.

発明の目的 本発明の目的は、上述の従来形の問題点に鑑
み、エンジンの燃焼変動を検出することによりエ
ンジンの空燃比が失火限界に近づいたことを検出
するという構想にもとづき、エンジンの空燃比が
失火限界に近づいたときには空燃比フイードバツ
クの空燃比に限界を設定して空燃比がさらリーン
側に進行しないようにし、これにより、失火を防
止して運転性の劣化を防止することにある。
OBJECT OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems of the conventional type, an object of the present invention is to detect combustion fluctuations in the engine to detect that the air-fuel ratio of the engine approaches the misfire limit. When the fuel ratio approaches the misfire limit, a limit is set on the air-fuel ratio of the air-fuel ratio feedback to prevent the air-fuel ratio from moving further toward the lean side, thereby preventing misfires and deterioration of drivability. .

発明の構成 上述の目的を達成するための本発明の構成は第
1図に示される。第1図において、リーン空燃比
センサは機関のリーン空燃比を検出して空燃比信
号Dを発生し、燃焼変動量検出手段は機関の燃焼
変動量ΔNn・maxを検出する。また、リーン空
燃比センサ判別手段は該検出された燃焼変動量
ΔNn・maxが所定値C4以上となる頻度により
リーン空燃比センサの正常、異常を判別する。こ
の結果、リーン空燃比センサが正常と判別された
ときに、リーン空燃比フイードバツク制御手段は
リーン空燃比センサの出力Dが所定の要求リーン
空燃比C2となるように機関の空燃比をフイード
バツク制御し、他方、リーン空燃比センサが異常
と判別されたときに、リーン空燃比限界フイード
バツク制御手段は燃焼変動量ΔNn・maxが所定
の要求燃焼変動量C6となるように機関の空燃比
をフイードバツク制御するものである。
Structure of the Invention The structure of the present invention for achieving the above object is shown in FIG. In FIG. 1, the lean air-fuel ratio sensor detects the lean air-fuel ratio of the engine and generates an air-fuel ratio signal D, and the combustion fluctuation amount detection means detects the combustion fluctuation amount ΔN n ·max of the engine. Further, the lean air-fuel ratio sensor determining means determines whether the lean air-fuel ratio sensor is normal or abnormal based on the frequency with which the detected combustion fluctuation amount ΔN n ·max exceeds a predetermined value C4. As a result, when the lean air-fuel ratio sensor is determined to be normal, the lean air-fuel ratio feedback control means feedback-controls the air-fuel ratio of the engine so that the output D of the lean air-fuel ratio sensor becomes a predetermined required lean air-fuel ratio C2. On the other hand, when the lean air-fuel ratio sensor is determined to be abnormal, the lean air-fuel ratio limit feedback control means feedback-controls the air-fuel ratio of the engine so that the combustion fluctuation amount ΔN n ·max becomes a predetermined required combustion fluctuation amount C6. It is something to do.

実施例 第2図以降を参照して本発明の実施例を説明す
る。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 and subsequent figures.

第2図は本発明の原理を説明するためのグラフ
である。第2図において、CO,HC,NOxは排
気ガス中の3つの有害成分を示し、空燃比A/F
がリーンとなつて失火領域(斜線部分)に近づく
と、特に、NOx成分は低下する。また、燃料消
費率FCも減少するが、失火領域に入ると急激に
増加し、さらに、エンジンのトルク変化Δτも失
火領域に入ると急激に増加する。従つて、排気公
害の防止および燃費対策として、空燃比A/Fを
リーン側にすることは好ましく、この場合、失火
領域までは空燃比A/Fをリーン側にしないよう
にするためにエンジンのトルク変化Δτが一定の
範囲にあるように制御することを条件とすればよ
い。つまり、トルク変化Δτが急激に立上がる点
がリーン限界点であることから、トルク変化Δτ
が常に一定となるようにエンジンへの供給空燃比
をフイードバツク制御することにより、燃費の点
で最良のリーン限界点での運転が可能となる。
FIG. 2 is a graph for explaining the principle of the present invention. In Figure 2, CO, HC, and NO x represent three harmful components in exhaust gas, and the air-fuel ratio A/F
When the engine becomes lean and approaches the misfire region (shaded area), the NO x component in particular decreases. Further, the fuel consumption rate FC also decreases, but increases rapidly when entering the misfire region, and furthermore, the engine torque change Δτ also increases rapidly when entering the misfire region. Therefore, in order to prevent exhaust pollution and take fuel efficiency measures, it is preferable to set the air-fuel ratio A/F to the lean side. The condition may be that the torque change Δτ is controlled to be within a certain range. In other words, since the point where the torque change Δτ suddenly rises is the lean limit point, the torque change Δτ
By controlling the air-fuel ratio supplied to the engine in a feedback manner so that the ratio is always constant, operation at the lean limit point, which is optimal in terms of fuel efficiency, is possible.

上述のエンジンのトルク変化はエンジンの燃焼
変動によるものであり、つまり、エンジンの爆発
行程に現われる脈動的な回転速度の変動に一致し
ている(第9図C参照)。また、第3図A,Bに
示すように、回転速度の変動量はエンジンの筒内
圧の変動量に比例する。従つて、本発明において
は、エンジン燃焼変動、たとえば回転速度の変
動、トルクセンサによるトルク変動、あるいは筒
内圧センサによる筒内圧変動によつて空燃比A/
Fの監視を行うことによりリーン空燃比フイード
バツク制御によるリーン制御を中止するか否かを
実行している。
The engine torque change described above is due to engine combustion fluctuations, that is, it corresponds to the pulsating rotational speed fluctuations that appear during the engine's explosive stroke (see FIG. 9C). Further, as shown in FIGS. 3A and 3B, the amount of variation in rotational speed is proportional to the amount of variation in cylinder pressure of the engine. Therefore, in the present invention, the air-fuel ratio A/F is adjusted based on engine combustion fluctuations, such as engine speed fluctuations, torque fluctuations detected by a torque sensor, or cylinder pressure fluctuations detected by a cylinder pressure sensor.
By monitoring F, it is determined whether or not to cancel the lean control based on the lean air-fuel ratio feedback control.

な、第3図A,Bにおいて、σ〓Nはエンジンの
回転速度変動量の標準偏差を示し、σpiはエンジ
ンの筒内圧の標準偏差を示す。
In FIGS. 3A and 3B, σ〓 N indicates the standard deviation of the engine rotational speed fluctuation amount, and σ pi indicates the standard deviation of the engine cylinder pressure.

第4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概要図である。
FIG. 4 is an overall schematic diagram showing an embodiment of an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to the present invention.

エンジン1は自動車用の火花点火式エンジンで
あつて、燃焼用の空気はエアクリーナ2、エアフ
ローメータ3、吸入導管4を経て、エンジン1の
燃焼室に吸入される。吸入導管4には運転者によ
り任意に操作されるスロツトル弁5が設けられて
いる。燃料は吸入導管4に設置されたインジエク
タ6から噴射供給される。燃料と空気から成る混
合気は燃料室で燃焼し排気導管7を経て大気中に
放出される。
The engine 1 is a spark ignition type engine for an automobile, and combustion air is taken into the combustion chamber of the engine 1 through an air cleaner 2, an air flow meter 3, and an intake conduit 4. The suction conduit 4 is provided with a throttle valve 5 that can be operated arbitrarily by the driver. Fuel is injected and supplied from an injector 6 installed in the intake conduit 4. The mixture of fuel and air is combusted in the fuel chamber and discharged into the atmosphere via the exhaust conduit 7.

制御回路10はエンジン1の運転状態に応じて
エンジン1への燃料供給量を演算しインジエクタ
6を駆動し、エンジン1への供給燃料量を制御す
るものである。制御回路10の入力にはエンジン
1の吸入空気量を検出するエアフローメータ3、
基準センサ8、角度センサ9、および排気導管7
における空燃比検出用のリーンセンサ11の信号
が入力されている。
The control circuit 10 calculates the amount of fuel supplied to the engine 1 according to the operating state of the engine 1, drives the injector 6, and controls the amount of fuel supplied to the engine 1. The input of the control circuit 10 includes an air flow meter 3 that detects the intake air amount of the engine 1;
Reference sensor 8, angle sensor 9, and exhaust conduit 7
The signal from the lean sensor 11 for air-fuel ratio detection is input.

なお本実施例ではエンジン1への吸入空気量と
してエアフローメータ3の信号を用いているが、
エアフローメータ3の代りにエンジン1のスロツ
トル弁5の下流に生ずる吸気管負圧とエンジン回
転速度から吸入空気量を求めてもよく、またエン
ジン1の回転に同期して回るプーリー、デイスト
リビユータ、カムシヤフト等から回転信号を検出
してもよい。
In this embodiment, the signal from the air flow meter 3 is used as the intake air amount to the engine 1.
Instead of the air flow meter 3, the intake air amount may be determined from the intake pipe negative pressure generated downstream of the throttle valve 5 of the engine 1 and the engine rotation speed. The rotation signal may be detected from a camshaft or the like.

基準センサ8、角度センサ9としては、たとえ
ば公知の磁気抵抗素子を用いており、磁性体であ
るデイストリビユータ内蔵の鉄片及びフライホイ
ールの歯の凸凹により磁気回路が変化して信号が
出力される。このフライホイールは30゜CA周期の
歯が切つてある。この結果、第9図Aに示すよう
に基準センサ8からは720゜CA周期のTDC信号が
出力され、角度センサ9からは30゜CA周期の角度
信号が出力される。
As the reference sensor 8 and the angle sensor 9, for example, known magnetoresistive elements are used, and a signal is output by changing the magnetic circuit due to the unevenness of the teeth of the flywheel and the iron piece built in the distributor, which is a magnetic material. . This flywheel has teeth with a period of 30° CA. As a result, as shown in FIG. 9A, the reference sensor 8 outputs a TDC signal with a 720° CA cycle, and the angle sensor 9 outputs an angle signal with a 30° CA cycle.

エアフローメータ3はたとえば公知ベーンタイ
プエアフローメータである。
The air flow meter 3 is, for example, a known vane type air flow meter.

リーンセンサ9は実開昭57−92159にあるよう
な限界電流式の酸素濃度センサであり、排気ガス
中の酸素濃度により第5図に示すように出力であ
るリーンセンサ9の限界電流値が変化する。
The lean sensor 9 is a limiting current type oxygen concentration sensor as disclosed in Utility Model Application No. 57-92159, and the limiting current value of the lean sensor 9, which is the output, changes depending on the oxygen concentration in the exhaust gas, as shown in Fig. 5. do.

次に制御回路10について第6図により説明す
る。基準センサ8からのTDC信号は整形回路1
01で整形されCPU107とコンパレータ11
0に入力され、CPU107では噴射燃料量の演
算の割り込み信号とし、コンパレータ110では
インジエクタ5の噴射パルスの開始用の信号とし
て用いられる。また、角度センサ9からの角度信
号は整形回路102で整形され回転速度計数回路
103、CPU107、コンパレータ110に入
力される。回転速度計数回路103は16ビツトの
2進カウンタで構成されており、角度信号の
30゜CAの周期を計数し入出力インターフエイス1
04を介してCPU107に2進データで送り
CPU107はこれを逆数演算して回転速度とす
る。CPU107に入力された角度信号は回転速
度の読み込み及び回転数変動(燃焼変動)の演算
を行うCPU107の割り込み信号として作用し、
コンパレータ110に入力された角度信号は噴射
タイミングの角度計数に用いられる。エアフロー
メータ3の出力電圧はA−D変換回路105でデ
イジタル値に変換されCPU107に読み込まれ
吸入空気量Qを演算する。リーンセンサ9の出力
は第5図のように電流出力で得られるので電流電
圧変換回路106で電圧に変換され、さらにA−
D変換回路105でデイジタル値になりCPU1
07に読み込まれ、排気ガス中の酸素濃度すなわ
ち燃料混合気の空燃比を知ることができる。
Next, the control circuit 10 will be explained with reference to FIG. The TDC signal from the reference sensor 8 is sent to the shaping circuit 1
01 formatted CPU 107 and comparator 11
The CPU 107 uses this signal as an interrupt signal for calculating the amount of fuel to be injected, and the comparator 110 uses it as a signal for starting the injection pulse of the injector 5. Further, the angle signal from the angle sensor 9 is shaped by a shaping circuit 102 and input to a rotational speed counting circuit 103, a CPU 107, and a comparator 110. The rotational speed counting circuit 103 is composed of a 16-bit binary counter, and calculates the angle signal.
Count the period of 30゜CA and input/output interface 1
Send binary data to CPU107 via 04
The CPU 107 calculates the reciprocal of this value to obtain the rotation speed. The angle signal input to the CPU 107 acts as an interrupt signal for the CPU 107, which reads the rotation speed and calculates the rotation speed fluctuation (combustion fluctuation).
The angle signal input to the comparator 110 is used to count the angle of injection timing. The output voltage of the air flow meter 3 is converted into a digital value by the A-D conversion circuit 105, and read into the CPU 107 to calculate the intake air amount Q. Since the output of the lean sensor 9 is obtained as a current output as shown in FIG.
It becomes a digital value in the D conversion circuit 105 and is sent to the CPU 1.
07, and it is possible to know the oxygen concentration in the exhaust gas, that is, the air-fuel ratio of the fuel mixture.

A−D変換回路105は公知の12ビツトA−D
変換器(たとえばバーブラウン社製ADC80)を
使用しており、CPU107は公知のテキサスイ
ンスツルメンツ社製16ビツトマイクロコンピユー
タTMS9900を使用している。また、コンパレー
タ110はCPU107で演算されたインジエク
タ5の噴射時間(バルブの開弁時間)の2進デー
タをパルス幅に変換するものであり、このパルス
によりインジエクタ6は駆動回路111を介して
駆動される。
The A-D conversion circuit 105 is a known 12-bit A-D converter.
A converter (eg, Burr-Brown ADC80) is used, and the CPU 107 is a known 16-bit microcomputer TMS9900 made by Texas Instruments. Further, the comparator 110 converts the binary data of the injection time (valve opening time) of the injector 5 calculated by the CPU 107 into a pulse width, and the injector 6 is driven by this pulse via the drive circuit 111. Ru.

また、ROM108はメインルーチン、燃料噴
射時間演算ルーチン等のプログラム、これらプロ
グラムの処理に必要な定数、マツプデータ等を記
憶しており、RAM109は一時的なデータを記
憶するものである。
Further, the ROM 108 stores programs such as a main routine and a fuel injection time calculation routine, constants necessary for processing these programs, map data, etc., and the RAM 109 stores temporary data.

次に、第4図の制御回路10の動作を第7図の
フローチヤートを参照して説明する。第7図のフ
ローチヤートはメインルーチンの一部もしくは所
定クランク角毎に実行される割込みルーチンであ
る。スタートステツプ701からステツプ702
に進み、A−D変換回路105からリーンセンサ
11のデータDを取込む。ステツプ703ではA
−D変換回路105から吸入空気量のデータQ
を、ステツプ704では回転速度計数回路103
から回転速度データNを取込む。次にステツプ7
05にて、B1=K1×QNの演算によりエンジン
1回転あたりの吸入空気量B1を求める。ステツ
プ706では、B1とNとから2次元マツプ
MAP1を用いてフラグF1を求める。このMAP
1はA/F制御をリーンセンサ11によるか、リ
ーン限界制御によるかの領域設定を行うものであ
り、リーンセンサ11による制御領域はF1=
“0”、リーン限界制御領域はF1=“1”となつて
いる。従つて、ステツプ707にて、F1=“0”
であればステツプ708に進み、F1=“1”であ
ればステツプ722に進んでリーン限界制御を実
行する。ステツプ708ではリーンセンサ11の
エラーフラグF2をチエツクしF2=“1”であれ
ばステツプ722のループへ進む。すなわち、こ
フラグF2は後述するステツプ715から721
でリーンセンサ11が異常と判定された場合はリ
ーンセンサによる制御を中止してリーン限界制御
を行うようにするためのものである。
Next, the operation of the control circuit 10 shown in FIG. 4 will be explained with reference to the flowchart shown in FIG. 7. The flowchart in FIG. 7 is a part of the main routine or an interrupt routine executed at every predetermined crank angle. From start step 701 to step 702
Then, the data D of the lean sensor 11 is fetched from the A-D conversion circuit 105. In step 703, A
-Intake air amount data Q from the D conversion circuit 105
In step 704, the rotation speed counting circuit 103
Retrieve rotational speed data N from . Next step 7
At step 05, the amount of intake air B1 per engine rotation is determined by calculating B1=K1×QN. In step 706, a two-dimensional map is created from B1 and N.
Find flag F1 using MAP1. This MAP
1 is for setting the range of A/F control by lean sensor 11 or lean limit control, and the control range by lean sensor 11 is F1=
F1 is "0", and the lean limit control region is F1="1". Therefore, in step 707, F1="0"
If so, the process advances to step 708, and if F1="1", the process advances to step 722 to execute lean limit control. In step 708, the error flag F2 of the lean sensor 11 is checked, and if F2="1", the process proceeds to a loop of step 722. That is, this flag F2 is set in steps 715 to 721, which will be described later.
If it is determined that the lean sensor 11 is abnormal, control by the lean sensor is stopped and lean limit control is performed.

ステツプ709〜714はリーンセンサ11に
よる空燃比ルーチンである。すなわち、ステツプ
709ではB1とNとから2次元マツプMAP2
を用いて、B1とNで決まるエンジン条件での要
求A/Fすなわちリーンセンサ11のデータDの
要求値C2を求める。ステツプ710では同様に
B1とNとから2次元マツプMAP3を用いて要
求A/Fとなるための演算の係数C3を求める。
ステツプ711ではデータDと要求値C2を比較
しD>C2であれば、A/Fは要求値よりもリー
ンと判定しステツプ712にてリツチ補正をし、
そうでなければステツプ713でリーン補正をす
る。ここで、K2はA/Fをフイードバツク制御
するための係数の積分値であり、αは1回あたり
のA/Fの補正量である。ステツプ714では以
上計算されたC3,K2,B1からインジエクタ
6の開弁時間τを計算する。
Steps 709 to 714 are an air-fuel ratio routine performed by the lean sensor 11. That is, in step 709, a two-dimensional map MAP2 is created from B1 and N.
Using this, the required A/F under the engine condition determined by B1 and N, that is, the required value C2 of the data D of the lean sensor 11 is determined. In step 710, a two-dimensional map MAP3 is similarly used from B1 and N to obtain a coefficient C3 for calculation to obtain the required A/F.
In step 711, the data D and the required value C2 are compared, and if D>C2, it is determined that the A/F is leaner than the required value, and rich correction is performed in step 712.
If not, lean correction is performed in step 713. Here, K2 is the integral value of the coefficient for feedback controlling the A/F, and α is the amount of A/F correction per time. In step 714, the valve opening time τ of the injector 6 is calculated from C3, K2, and B1 calculated above.

ステツプ715〜721はリーンセンサ11が
異常か否かを判別するルーチンである。すなわ
ち、ステツプ715ではB1とNとから2次元マ
ツプMAP4を用いてリーンセンサを異常と判定
すべき回転速度変動ΔNの判定レベルC4を求め
る。なおリーンセンサ11が正常である場合は、
B1とNとから要求A/Fと判定レベルC4とが
決定され、リーンセンサ11の出力は要求A/F
に一致している。
Steps 715 to 721 are a routine for determining whether the lean sensor 11 is abnormal. That is, in step 715, a two-dimensional map MAP4 is used from B1 and N to determine a determination level C4 of the rotational speed fluctuation ΔN at which the lean sensor should be determined to be abnormal. If the lean sensor 11 is normal,
The required A/F and judgment level C4 are determined from B1 and N, and the output of the lean sensor 11 is determined based on the required A/F.
matches.

従つて判定レベルC4はリーンセンサ11の出
力に対応した値として決定される。ここでC4と
してはたとえば第3図における特性グラフでは
A/F=21.5程度の失火領域あたりのΔNのデー
タとしておき、エンジンの失火もしくは失火直前
の燃焼変動を検出する。ステツプ716では本フ
ローチヤートの演算周期間における回転速度変動
ΔNnの最大値ΔNn,naxとC4を比較する。
Therefore, the determination level C4 is determined as a value corresponding to the output of the lean sensor 11. Here, C4 is data of ΔN around the misfire region of A/F=21.5 in the characteristic graph shown in FIG. 3, for example, and engine misfire or combustion fluctuation immediately before misfire is detected. In step 716, C4 is compared with the maximum value ΔN n ,nax of the rotational speed fluctuation ΔN n during the calculation cycle of this flowchart.

ステツプ716〜721及び730では ΔNn,nax>C4の発生頻度を求めて、この頻度が
所定値E以上か否かを判別しており、このために
演算回数カウンタn1と発生頻度カウンタn2が
設けられており、それぞれステツプ717,71
8でカウントが+1される。なお判定レベルC4
はリーンセンサのバラツキあるいは経時変化によ
る誤診断が発生することを防止するために比較的
大きい値として決定される。ステツプ719,7
20は過去100サイクルの演算のうちΔNn,nax
C4であつた回数n2がE以上であればステツプ
721にてリーンセンサ異常フラツグを立てて、
リーン限界フイードバツク制御のステツプ722
〜727が実行されることになる。ステツプ72
1′では前記カウンタn1とn2を0にして次サ
イクルからの演算にそなえる。
In steps 716 to 721 and 730, the frequency of occurrence of ΔN n,nax >C4 is determined, and it is determined whether this frequency is greater than or equal to a predetermined value E. For this purpose, a calculation number counter n1 and an occurrence frequency counter n2 are provided. and steps 717 and 71 respectively.
At 8, the count is incremented by 1. Furthermore, judgment level C4
is determined to be a relatively large value in order to prevent misdiagnosis from occurring due to variations in the lean sensor or changes over time. Step 719,7
20 is ΔN n,nax of the calculations in the past 100 cycles >
If the number of times n2 at C4 is equal to or greater than E, a lean sensor abnormality flag is set at step 721,
Lean limit feedback control step 722
~727 will be executed. Step 72
At step 1', the counters n1 and n2 are set to 0 in preparation for the calculation from the next cycle.

次に、リーン限界制御について説明すると、ス
テツプ722ではB1とNとから2次元マツプ
MAP5を用いてB1とNで決まるエンジン条件
での要求A/Fとなるための演算の係数C5を求
める。ステツプ723では同様にしてB1とNと
からリーン限界点のA/Fとなるための回転速度
変動ΔNnの設定値C6をMAP6を用いて求め
る。ステツプ724は本フローチヤートの演算周
期間における回転速度変動ΔNnの最大値ΔNn,nax
とC6を比較し小であれば燃焼変動が小さいので
ステツプ726でリーン補正し、大であれば燃焼
変動が大きいのでステツプ725でリツチ補正す
る。ここで、K3はA/Fをフイードバツク制御
するための係数の積分値であり、βは1回あたり
のA/F補正量である。ステツプ727は以上計
算されたC5,K3,B1からインジエクタ6の
開弁時間τを計算する。
Next, to explain lean limit control, in step 722, a two-dimensional map is created from B1 and N.
Using MAP5, calculate the calculation coefficient C5 to obtain the required A/F under the engine conditions determined by B1 and N. In step 723, similarly, from B1 and N, the set value C6 of the rotational speed fluctuation ΔN n to achieve the A/F at the lean limit point is determined using MAP6. Step 724 calculates the maximum value ΔN n,nax of the rotational speed fluctuation ΔN n during the calculation cycle of this flowchart.
and C6 are compared, and if it is small, the combustion fluctuation is small, so a lean correction is performed in step 726, and if it is large, the combustion fluctuation is large, so a rich correction is performed in step 725. Here, K3 is the integral value of the coefficient for feedback controlling the A/F, and β is the amount of A/F correction per time. Step 727 calculates the valve opening time τ of the injector 6 from C5, K3, and B1 calculated above.

ステツプ728では、ステツプ715もしくは
727にて求められたインジエクタ6の開弁時間
τをコンパレータ110に設定する。この結果、
駆動回路111は時間τに見合う時間だけインジ
エクタ6を付勢することになる。そして、第7図
のルーチンはステツプ729にて終了する。
In step 728, the valve opening time τ of the injector 6 obtained in step 715 or 727 is set in the comparator 110. As a result,
The drive circuit 111 energizes the injector 6 for a time corresponding to the time τ. The routine of FIG. 7 then ends at step 729.

次に回転速度変動ΔNnの計測演算の詳細につ
いて第8図のフローチヤートで説明する。第4図
の角度センサ8の出力信号である30゜CAの角度信
号によつて割り込みステツプ801が開始する。
ステツプ802では、レジスタの値をRAM10
9に退避する。次いで、ステツプ803は第9図
AのTDC信号をチエツクするためのものであり、
YESすなわちTDCであればステツプ805で回
転位置のカウンタmを0にし、NOであればステ
ツプ804でカウンタを1増加させる。ステツプ
806でカウンタmが1,3,7,9,13,1
5,19,21のいずれかであればステツプ80
7以降に進み、それ以外はステツプ814へジヤ
ンプする。ステツプ807では回転速度計数回路
103から周期のデータを取込み、ステツプ80
8で逆数演算して回転速度A2を求め、ステツプ
809でRAM領域Nc,nに格納する。このRAM
領域Nc,nはカウンタmのとりうる値、すなわち
1,3,7,9,13,15,19,21に対応
して8個準備される。すなわち、領域Nc,1には第
1気筒の爆発行程においてクランクシヤフトが30
度から60度まで回転する場合の平均回転速度が記
憶され、メモリNc,21には回転速度変動測定サイ
クルの最後の気筒である第2気筒の爆発行程にお
いてクランクシヤフトが90度から120度まで回転
する場合の平均回転速度が記憶される。ステツプ
810ではカウンタmの内容が3,9,15,2
1のいずれかであればステツプ811以降に進
み、それ以外はステツプ814へジヤンプする。
ステツプ811では、ステツプ807,808,
809で算出されてRAM領域Nc,nに記憶した所
定の気筒の所定のクランクシヤフト回転角におけ
る平均回転速度と、前測定サイクルで算出してメ
モリNa,nと、Nb,nに記憶した所定の気筒の所定の
クランクシヤフト回転角における平均回転速度と
から所定の気筒の回転速度変動ΔNnを計算する。
すなわち、 ΔNn={(Na,n-2−Na,n)−(Nb,n-2−Nb,n)}−{(
Nb,n-2−Nb,n)−(Nc,n-2−Nc,n)} を計算する。上式中、mは第1、第3、第4、第
2の各気筒に対応して3,9,15,21の値とな
る。上式について詳しく説明すると、 (Na,n-2−Na,n),(Nb,n-2−Nb,n),(Nc,n-2
Nc,n)にてエンジンの燃焼に対応した、しかも路
面状態に影響されない値を得ることができる。さ
らに過渡状態での回転速度変化により生ずる感度
変化にも影響を受けない。
Next, details of the measurement calculation of the rotational speed fluctuation ΔN n will be explained with reference to the flowchart of FIG. 8. An interrupt step 801 is started by an angle signal of 30° CA, which is the output signal of the angle sensor 8 in FIG.
In step 802, the register value is transferred to RAM10.
Evacuate to 9. Next, step 803 is for checking the TDC signal of FIG. 9A,
If YES, that is, TDC, the rotational position counter m is set to 0 in step 805, and if NO, the counter is incremented by 1 in step 804. At step 806, the counter m is set to 1, 3, 7, 9, 13, 1.
5, 19, or 21, step 80
The process proceeds to step 7 and thereafter, and otherwise jumps to step 814. In step 807, period data is fetched from the rotational speed counting circuit 103, and in step 80
In step 809, the rotational speed A2 is obtained by performing reciprocal calculation, and in step 809, it is stored in the RAM area Nc ,n . This RAM
Eight regions N c,n are prepared corresponding to possible values of the counter m, that is, 1, 3, 7, 9, 13, 15, 19, and 21. In other words, in the region N c,1 , the crankshaft is 30
The average rotation speed when the crankshaft rotates from 90 degrees to 60 degrees is stored, and the memory N c,21 stores the average rotation speed when the crankshaft rotates from 90 degrees to 120 degrees during the explosion stroke of the second cylinder, which is the last cylinder in the rotation speed fluctuation measurement cycle. The average rotational speed when rotating is stored. At step 810, the contents of counter m are 3, 9, 15, 2.
1, the process proceeds to step 811 and subsequent steps; otherwise, the process jumps to step 814.
In step 811, steps 807, 808,
The average rotational speed at a predetermined crankshaft rotation angle of a predetermined cylinder calculated in step 809 and stored in the RAM area N c,n , and the average rotation speed at a predetermined crankshaft rotation angle calculated in the previous measurement cycle and stored in memories N a,n and N b,n. The rotation speed fluctuation ΔN n of the predetermined cylinder is calculated from the average rotation speed of the predetermined cylinder at a predetermined crankshaft rotation angle.
That is, ΔN n = {(N a,n-2 −N a,n )−(N b,n-2 −N b,n )}−{(
N b,n-2 −N b,n )−(N c,n-2 −N c,n )} is calculated. In the above formula, m has values of 3, 9, 15, and 21 corresponding to the first, third, fourth, and second cylinders. To explain the above formula in detail, (N a,n-2 −N a,n ), (N b,n-2 −N b,n ), (N c,n-2
N c,n ), it is possible to obtain a value that corresponds to engine combustion and is not affected by road surface conditions. Furthermore, it is not affected by changes in sensitivity caused by changes in rotational speed during transient conditions.

ステツプ812,813ではRAM領域Nb,n
内容をNa,nに、Nc,nの内容をNb,nに移す。ステツ
プ814では演算プログラムの最初にメモリに退
避した割り込み前のレジスタの内容を復帰し、ス
テツプ815にて第8図のルーチンは終了する。
In steps 812 and 813, the contents of the RAM area N b,n are moved to Na ,n , and the contents of N c,n are moved to N b,n . In step 814, the contents of the register before the interrupt, which were saved in the memory at the beginning of the arithmetic program, are restored, and in step 815, the routine of FIG. 8 ends.

第8図の回転速度変動演算プログラムは第9図
Bに示す30°CAの角度信号の立下りごとに起動せ
しめられ、RAM領域Na,nNb,nないしNc,nには第
9図Cに模式的に示すような平均回転速度が記憶
される。図中棒グラフの高さは平均回転速度の大
きさを示し、各グラフの上部に各平均回転速度が
記憶されるメモリを示す。
The rotational speed fluctuation calculation program shown in FIG. 8 is activated every time the angle signal of 30 ° CA shown in FIG . The average rotational speed as schematically shown in Figure C is stored. The height of the bar graph in the figure indicates the magnitude of the average rotational speed, and the upper part of each graph indicates the memory in which each average rotational speed is stored.

クランクシヤフトの30度毎の平均回転速度は各
気筒の爆発行程に伴なつて図中点線で示すように
周期的な脈動を示す。第8図のフローチヤートで
示した如く、各気筒の爆発行程についてフランク
シヤフトの30度から60度までおよび90度から120
度までの平均回転速度のみを計算している。これ
を図中実線で示す。そして例えば第1気筒の回転
速度変動ΔN1は ΔN1={(Na,1−Na,3)−(Nb,1−Nb,3)}−{(Nb,1
−Nb,3)−(Nc,1−Nb,3)} で算出され、この回転変動ΔN1より第1気筒の
出力変動が知られる。
The average rotational speed of the crankshaft every 30 degrees exhibits periodic pulsations as shown by the dotted line in the figure as the explosion stroke of each cylinder occurs. As shown in the flowchart in Figure 8, for the explosion stroke of each cylinder, the flankshaft ranges from 30 degrees to 60 degrees and from 90 degrees to 120 degrees.
It only calculates the average rotational speed up to degrees. This is shown by the solid line in the figure. For example, the rotational speed fluctuation ΔN 1 of the first cylinder is ΔN 1 = {(N a,1 −N a,3 )−(N b,1 −N b,3 )}−{(N b,1
−N b,3 )−(N c,1 −N b,3 )}, and the output fluctuation of the first cylinder is known from this rotational fluctuation ΔN 1 .

なお、上記実施例ではエンジンの出力変動を回
転速度変動によつて検出していたが、前述のごと
く、トルクあるいは気筒内圧力の変化によつても
同様の検出が可能である。
In the above embodiment, engine output fluctuations are detected based on rotational speed fluctuations, but as described above, similar detection is also possible using changes in torque or cylinder pressure.

また、上記実施例では回転速度に30°CAごとの
平均回転速度を用いているが、30°CAよりも短か
い間隔での平均回転速度とすればエンジンとの燃
焼の相関はさらに向上させることができる。
In addition, in the above example, the average rotational speed every 30°CA is used as the rotational speed, but if the average rotational speed is used at intervals shorter than 30°CA, the correlation between combustion and the engine will be further improved. Can be done.

さらに上記実施例では第7図のフローチヤート
におけるA/F制御のための係数の積分値K2,
K3をそれぞれ1つで行つているが、B1とNで
決まるエンジン条件についてそれぞれもたせるこ
とにより制御のスピードと制御性の向上をはかる
ことができる。
Furthermore, in the above embodiment, the integral value K2 of the coefficient for A/F control in the flowchart of FIG.
Although only one K3 is used, the control speed and controllability can be improved by providing the engine conditions determined by B1 and N respectively.

また、上記実施例の第8図のフローチヤートで
求められた回転速度変動値ΔNnについて統計処
理してたとえば標準偏差等を求めることにより、
回転速度変動の検出精度をさらに向上させること
ができる。
Further, by statistically processing the rotational speed fluctuation value ΔN n obtained in the flowchart of FIG. 8 of the above embodiment to obtain, for example, the standard deviation,
The detection accuracy of rotational speed fluctuations can be further improved.

発明の効果 以上説明したように本発明によれば、リーンセ
ンサによるA/Fのリーン制御と、エンジンの燃
焼変動を検出してA/Fを失火直前の燃費最良点
にリーン限界制御することにより、排気ガスの浄
化と燃費の向上を同時に達成することができる。
さらに、本発明においては、リーンセンサによる
A/F制御中においても燃焼変動検出器(本実施
例においては回転速度変動ΔNを求めている)に
よりエンジンの燃焼変動を常に計測しているの
で、たとえばリーンセンサの経時変化(リーン側
への特性変化)によつて、リーン側に制御された
A/Fがさらにリーン側にずれ、失火が発生した
場合でも、この失火を検出することができるの
で、この場合にはリーンセンサによるA/F制御
を中止しA/Fが失火域になるのを回避すること
ができるというすぐれた効果がある。
Effects of the Invention As explained above, according to the present invention, lean control of the A/F using a lean sensor and lean limit control of the A/F to the best fuel efficiency point immediately before a misfire are performed by detecting engine combustion fluctuations. , it is possible to simultaneously achieve purification of exhaust gas and improvement of fuel efficiency.
Furthermore, in the present invention, even during A/F control using the lean sensor, the combustion fluctuation detector (in this embodiment, the rotational speed fluctuation ΔN is determined) constantly measures the combustion fluctuation of the engine. Even if the lean sensor changes over time (changes in characteristics toward the lean side), the A/F controlled to the lean side shifts further to the lean side, and a misfire occurs, this misfire can be detected. In this case, there is an excellent effect that the A/F control by the lean sensor can be stopped and the A/F can be prevented from entering the misfire range.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の構成を説明するための全体ブ
ロツク図、第2図は本発明の原理を説明するため
の空燃比特性図、第3図A,Bはエンジン回転速
度変化量とエンジン筒内圧との関係を示すグラ
フ、第4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概要図、第5図は第4
図のリーンセンサ11の出力特性図、第6図は第
4図の制御回路10の詳細なブロツク図、第7
図,第8図は第4図の制御回路10の動作を説明
するためのフローチヤート、第9図A,B,Cは
第8図のフローチヤートを補促説明するためのタ
イミング図である。 1…機関本体、3…エアフローメータ、6…イ
ンジエクタ、8…基準センサ、9…角度センサ、
10…制御回路、11…リーンセンサ。
Fig. 1 is an overall block diagram for explaining the configuration of the present invention, Fig. 2 is an air-fuel ratio characteristic diagram for explaining the principle of the present invention, and Figs. 3 A and B are engine rotational speed changes and engine cylinders. A graph showing the relationship with internal pressure, FIG.
6 is a detailed block diagram of the control circuit 10 of FIG. 4, and FIG. 7 is a detailed block diagram of the control circuit 10 of FIG.
8 are flowcharts for explaining the operation of the control circuit 10 of FIG. 4, and FIGS. 9A, B, and C are timing charts for explaining the flowchart of FIG. 8. 1... Engine main body, 3... Air flow meter, 6... Injector, 8... Reference sensor, 9... Angle sensor,
10...Control circuit, 11...Lean sensor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 内燃機関のリーン空燃比を検出して空燃比信
号Dを発生するリーン空燃比センサ11と、 前記機関の燃焼変動量(ΔNn・max)を検出
する燃焼変動量検出手段と、 該検出された燃焼変動量が所定値C4以上とな
る頻度により前記リーン空燃比センサの正常、異
常を判別するリーン空燃比センサ判別手段と、 該リーン空燃比センサが正常と判別されたとき
に前記リーン空燃比センサの出力が所定の要求リ
ーン空燃比C2となるように前記機関の空燃比を
フイードバツク制御するリーン空燃比フイードバ
ツク制御手段と、 該リーン空燃比センサが異常と判別されたとき
に前記燃焼変動量が所定の要求燃焼変動量C6と
なるように前記機関の空燃比をフイードバツク制
御するリーン空燃比限界フイードバツク制御手段
と、 を具備する内燃機関の空燃比制御装置。 2 前記燃焼変動量が前記機関の回転速度変動で
ある特許請求の範囲第1項に記載の内燃機関の空
燃比制御装置。 3 前記燃焼変動量が前記機関のトルク変動であ
る特許請求の範囲第1項に記載の内燃機関の空燃
比制御装置。 4 前記燃焼変動量が前記機関の筒内圧変動であ
る特許請求の範囲第1項に記載の内燃機関の空燃
比制御装置。
[Claims] 1. A lean air-fuel ratio sensor 11 that detects a lean air-fuel ratio of an internal combustion engine and generates an air-fuel ratio signal D; and a combustion fluctuation amount detection unit that detects a combustion fluctuation amount (ΔN n・max) of the engine. means, lean air-fuel ratio sensor determining means for determining whether the lean air-fuel ratio sensor is normal or abnormal based on the frequency with which the detected combustion fluctuation amount is equal to or higher than a predetermined value C4; and the lean air-fuel ratio sensor is determined to be normal. lean air-fuel ratio feedback control means for feedback-controlling the air-fuel ratio of the engine so that the output of the lean air-fuel ratio sensor becomes a predetermined required lean air-fuel ratio C2; and when the lean air-fuel ratio sensor is determined to be abnormal; an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, comprising: lean air-fuel ratio limit feedback control means for feedback-controlling the air-fuel ratio of the engine so that the combustion fluctuation amount becomes a predetermined required combustion fluctuation amount C6. 2. The air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the combustion fluctuation amount is a rotational speed fluctuation of the engine. 3. The air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the combustion fluctuation amount is a torque fluctuation of the engine. 4. The air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the combustion fluctuation amount is a cylinder pressure fluctuation of the engine.
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