JPH0536613B2 - - Google Patents

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JPH0536613B2
JPH0536613B2 JP56156119A JP15611981A JPH0536613B2 JP H0536613 B2 JPH0536613 B2 JP H0536613B2 JP 56156119 A JP56156119 A JP 56156119A JP 15611981 A JP15611981 A JP 15611981A JP H0536613 B2 JPH0536613 B2 JP H0536613B2
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JP
Japan
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air
fuel ratio
engine
rotational speed
pressure
Prior art date
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JP56156119A
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JPS5859327A (ja
Inventor
Kenji Kato
Toshio Yamada
Soichi Matsushita
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP15611981A priority Critical patent/JPS5859327A/ja
Publication of JPS5859327A publication Critical patent/JPS5859327A/ja
Publication of JPH0536613B2 publication Critical patent/JPH0536613B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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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
    • F02D41/0205Circuit arrangements for generating control signals using an auxiliary engine speed control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、超希薄燃焼式内燃機関の空燃比制御
方法に関する。
理論空燃比よりはるかにリーン側の超リーン空
燃比、例えばA/F≧20に機関の空燃比を制御す
れば、排気ガス中のNOX成分が減少し、また燃
料消費率が向上する。しかしながら、全ての運転
領域でこの種の超リーン空燃比制御を行うと次の
如き問題が生じる。即ち、低回転運転領域もしく
は低負荷運転領域では、空燃比が希薄すぎると失
火等が生じトルク変動が発生する。また、機関の
低回転域では、スロツトル弁を動かした場合に、
機関の回転速度変化は少ないが、負荷変化は大き
くなり、従つて、空燃比を決定する際に負荷の影
響を大きくすると空燃比が大きく変わつたり、ス
ロツトル操作に敏感に反応して、空燃比が頻繁に
変化する。そしてこの結果、ドライバビリテイが
悪化する。
本発明は、超希薄燃焼を行つた場合の上述した
如き問題点を解決するものである。即ち、本発明
の目的は、超リーン空燃比により運転を行う内燃
機関において低回転運転領域における運転特性を
向上させることにある。
上述した目的を達成する本発明の特徴は、機関
の回転速度と吸気管内圧力もしくは吸入空気流量
とを機関の運転状態パラメータとして検出し、該
検出した運転状態パラメータに応じて機関に供給
する混合気の空燃比を制御する空燃比制御方法に
おいて、吸気管圧力が所定圧力以下に相当する運
転領域では、機関回転速度が所定回転速度以上の
領域において空燃比を超リーン空燃比に制御する
と共に、回転速度が前記所定回転速度以下の領域
において回転速度が単位回転速度変化する毎に空
燃比が所定範囲内で変化するように空燃比制御
し、吸気管内圧力が前記所定圧力以上に相当する
運転領域では、吸気管内圧力が単位圧力変化する
毎に空燃比が所定範囲内で変化するように空燃比
制御することにある。
以下図面を用いて本発明を詳細に説明する。
第1図には本発明の一実施例として、マイクロ
コンピユータにより燃料噴射量制御を行いこれに
よつて空燃比制御を行う内燃機関の一例が概略的
に示されている。同図において、10は機関の吸
気通路12の途中に設けられたスロツトル弁であ
り、このスロツトル弁10の下流の吸気通路12
には、吸気管内絶対圧を検出してその検出値に対
応する電圧を発生する圧力センサ14の圧力取出
しポート14aが開口している。圧力センサ14
の出力電圧は、線16を介して制御回路18に送
り込まれる。
機関のデイストリビユータ20には、そのデイ
ストリビユー軸20aが所定角度、例えばクラン
ク角に換算いて30°回動する毎に角度位置信号を
発生するクランク角センサ22が設けられてい
る。クランク角センサ22からの角度位置信号
は、線24を介して制御回路18に送り込まれ
る。
制御回路18からは、線26を介して単数又は
複数の燃料噴射弁28に噴射信号が送り込まれ、
これにより噴射弁28は図示しない燃料供給系か
らの加圧燃料を吸気ポート部に間欠的に噴射す
る。
第2図は第1図の制御回路18の一例を表わす
ブロツク図である。
圧力センサ14からの出力電圧は本発明と直接
関係しないため図示されていない他のセンサから
の電圧と共に、アナログマルチブレクサを含む
A/D変換器30に送り込まれる。A/D変換器
30において、入力電圧は、所定の変換周期で順
次2進信号に変換される。
クランク角センサ22からのクランク角30°毎
の角度位置信号は、速度信号形成回路32に送り
込まれ、さらに、クランク角同期割込み信号とし
て中央処理装置(CPU)34に送り込まれる。
この速度信号形成回路32は、クランク角30°毎
の上述の信号によつて開閉制御されるゲートとこ
のゲートを通過するクロツク発生回路36からの
クロツクパルスの数を計数するカウンタとを備え
ており、機関の回転速度に応じた値を有する2進
の速度信号を形成する。なお、速度信号形成回路
32を設けず、CPU34内でソフトウエアによ
り速度信号を形成するようにしても良い。
CPU34からバス38を介して出力ポート4
0の所定位置に噴射時間τに等しい持続時間を有
する噴射信号が与えられると、この信号は駆動回
路42を介して燃料噴射弁28に送り込まれ、そ
の結果、時間τだけ噴射弁28が付勢され、この
時間τに応じた量の燃料が機関の燃焼室に送り込
まれる。
A/D変換器30、速度信号形成回路32、及
び出力ポート40は、マイクロコンピユータの各
構成要素であるところのCPU34、リードオン
リメモリ(ROM)44、ランダムアクセスメモ
リ(RAM)46、及びクロツク発生回路36に
バス38を介して接続されており、このバス38
を介して入出力データの転送を行う。なお、第2
図には示されていないが、マイクロコンピユータ
としては、さらに入出力制御回路、メモリ制御回
路等が周知の方法で設けられている。
ROM44内には、後述するメイン処理ルーチ
ンプログラム等のプログラムと、それらの演算処
理に必要なテーブル、定数等があらかじめ格納せ
しめられている。
次に、上述のマイクロコンピユータの燃料噴射
制御(空燃比制御)の処理内容を第3図を用いて
概略的に説明する。同図に示す如く、CPU34
は電源投入が行われるとイニシヤライズルーチン
50を実行し、RAM46の内容のリセツト処理
及び各定数の初期値セツト処理等を行う。次いで
メインルーチン51へ進み、後述する燃料噴射量
演算等を繰り返して実行する。また、クランク角
センサ22からのクランク角30°毎のクランク角
同期割込み信号による割込ルーチン52が所定回
実行される毎、例えば、クランク角120°あるいは
180°毎に噴射信号を形成し、これを出力ポート4
0に転送する燃料噴射処理を実行する。なお、こ
の燃料噴射処理は、所定周期毎のタイマ割込み信
号により割込みルーチン53によつて実行しても
良い。
一方、CPU34は、メイン処理ルーチン中、
あるいは他の割込みルーチン中で機関の回転速度
Nを表わすデータを速度信号形成回路32から取
り込み、RAM46内の所定領域に格納する。ま
た、所定時間毎もしくは所定クランク角度位置毎
に実行されるA/D変換割込みルーチンが終了す
ると、吸気管内絶対圧Pを表わすデータをA/D
変換器30から取り込み、RAM46内の所定領
域に格納する。
第4図は燃料噴射量演算処理ルーチンを示すフ
ローチヤートである。CPU34は、メインルー
チンの途中で第4図に示す演算処理を実行する。
まずステツプ60において、RAM46から、回転
速度Nを表わす検出データを取込み、次のステツ
プ61において、吸気管内圧力Pを表わす検出デー
タをRAM46から取込む。次いでステツプ62に
おいて、基本噴射ノズル幅τBを回転速度N及び吸
気管内圧力Pからマツプを用いて算出する。
ROM44内には第5図もしくは第6図に示す如
き回転速度N及び吸気管内絶対圧Pに対する基本
噴射パルス幅τBの特性がマツプの形であらかじめ
格納されており、ステツプ62ではRAM46から
取込んだN及びPからこのマツプを用いてτBが算
出される。この場合、必要に応じて補間計算が用
いられることもある。次いで、ステツプ63におい
て、最終的に燃料噴射パルス幅τが、基本的噴射
パルス幅τB、バツテリ電圧等に応じて定められる
無効噴射時間τV、吸気温、加速度合、暖機度合等
に応じて定められる補正計数αから次式の如く算
出される。
τ=τB・α+τV このようにして算出された燃料噴射パルス幅τ
は、次のステツプ64において、RAM46の所定
領域に格納される。この格納されたτは、第3図
に示した燃料噴射処理割込みルーチン52もしく
は53で読み出され、噴射信号に変換されて出力
ポート40に送り出され、斯くして、燃料噴射量
制御、従つて、空燃比制御が行われる。
次に、第5図もしくは第6図のマツプを用いて
基本噴射パルス幅τBを算出することにより、空燃
比がどのように制御されるかを説明する。第5図
及び第6図において、τB14は空燃比(A/F)が
14、τB16はA/F=16、τB18はA/F=18、τB20
はA/F=20、τB22はA/F=22に制御される如
き噴射パルス幅をそれぞれ表わしている。従つ
て、機関の回転速度N及び吸気管内圧力Pに応じ
て空燃比は、第5図もしくは第6図に対応して上
述の如く制御される。
即ち、本発明によれば、回転速度が1200rpm以
上の領域もしくは、1200〜2400rpmの領域で空燃
比は20〜24程度に制御され、回転速度が800rpm
及び2800rpmの付近では空燃比が13〜15程度に制
御される。そして、800〜1200rpmの領域もしく
は2400〜2800rpmの領域では、回転速度が
100rpm変化する場合に空燃比が1.25〜2.75変化す
るように制御される。
なお、上述の空燃比の変化率1.25は、 1.25/100rpm=20−15/1200rpm−800rpm= 20−15/2800rpm−2400rpmから算出され、また変化率 2.75は、 2.75/100rpm=24−13/1200rpm−800rpm= 24−13/2800rpm−2400rpmから算出されるものである。
第7図に示す如く、空燃比を20以上に制御すれ
ば、NOX排出量が大幅に低減化される。さらに
燃料消費率も非常に小さくなる。しかしながら、
空燃比を超リーンとした場合、回転速度の低い領
域では、第8図に示す如く、失火等によつてトル
ク変動が著しく大きくなつてしまう。従つて、
1200rpm以下では空燃比をリツチ方向に変化さ
せ、800rpmのアイドル回転速度では空燃比が13
〜15程度となるように制御することにより、超リ
ーン空燃比制御式の機関においても低回転速度領
域における運転特性向上を計ることができる。な
お、2400rpm以上の回転速度領域においては、
NOX排出量を制御するよりも、機関の出力を増
大させることが先決であるため、空転比をリツチ
方向に変化させ、2800rpm以上では空燃比が13〜
15程度となるように制御せしめるられる。
また、本発明によれば、吸気管内圧力が640mm
Hg以下の領域で、空燃比は20〜24程度に制御さ
れ、吸気管内圧力が760mmHgの付近では空燃比が
12〜14程度に制御される。そして640〜760mmHg
の領域では吸気管内圧力が10mmHg変化する場合
に空燃比が0.5〜1.0変化するように制御される。
なお、上述の空燃比の変化率0.5は、 0.5/10mmHg=20−14/760mmHg−640mmHgから算出され
、 また、変化率1.0は、 1.0/10mmHg=24−12/760mmHg−640mmHgから算出され
る ものである。640mmHg以上の吸気管内圧力領域
(高負荷領域)においては、NOX排出量を抑制す
るよりも、機関の出力を増大させることが優先さ
れるため、空燃比をリツチ方向に変化させ、760
mmHg、即ち、大気圧(スロツトル全開)で空燃
比が12〜14程度となるように制御せしめられる。
なお、回転速度の変化及び吸気管内圧力の変化
に対する前述した空燃比の変化は、階段状に変化
するものであつても良いし、また連続的に変化す
るものであつても良い。
吸気管内圧力を圧力センサで検出する代りに、
スロツトル弁開度、吸入空気流量と回転速度との
比等を検出して吸気管内圧力の代用とすることも
可能である。
上述の実施例では、空燃比制御を燃料噴射弁か
らの噴射量を制御することによつて実行している
が、電子制御式キヤプレタ等により、燃料供給量
もしくはエアブリード量を制御することによつて
も空燃比制御は可能である。さらにまた、2次空
気流量、EGR量等を制御しても空燃比は制御可
能である。
以上説明したように本発明によれば、機関の回
転速度と負荷を機関の運転状態パラメータとして
検出し、該検出した運転状態パラメータに応じて
機関に供給する混合気の空燃比を制御する空燃比
制御方法において、機関回転速度が所定回転速度
以上の領域では、空燃比を超リーン空燃比に制御
せしめ、回転速度が前記所定回転速度以下の領域
では、高負荷領域を除いて、回転速度に応じて空
燃比を変化させているため、超リーン空燃比によ
り運転を行う機関、特にガソリン機関において、
低回転運動領域における空転比決定に際してこの
負荷の影響が小さくなるような制御が行われ、ト
ルク変動が抑えられて車両のドライバビリテイが
向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の概略図、第2図は
第1図の制御回路のブロツク図、第3図はマイク
ロコンピユータの処理内容の概略説明図、第4図
はマイクロコンピユータの制御プログラムの一部
のフローチヤート、第5図、第6図は回転速度及
び吸気管内圧力に対する基本噴射パルス幅の特性
図、第7図は空燃比に対するNOX排出量及び燃
料消費率の特性図、第8図は回転速度に対するト
ルク変動の特性図である。 14……圧力センサ、18……制御回路、22
……クランク角センサ、28……燃料噴射弁、3
0……A/D変換器、32……速度信号形成回
路、34……CPU、40……出力ポート、44
……ROM、46……RAM。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 機関の回転速度と吸気管内圧力もしくは吸入
    空気流量とを機関の運転状態パラメータとして検
    出し、該検出した運転状態パラメータに応じて機
    関に供給する混合気の空燃比を制御する空燃比制
    御方法において、 吸気管圧力が所定圧力以下に相当する運転領域
    では、機関回転速度が所定回転速度以上の領域に
    おいて空燃比を超リーン空燃比に制御すると共
    に、回転速度が前記所定回転速度以下の領域にお
    いて回転速度が単位回転速度変化する毎に空燃比
    が所定範囲内で変化するように空燃比制御し、 吸気管内圧力が前記所定圧力以上に相当する運
    転領域では吸気管内圧力が単位圧力変化する毎に
    空燃比が所定範囲内で変化するように空燃比制御
    する、ことを特徴とする内燃機関の空燃比制御方
    法。
JP15611981A 1981-10-02 1981-10-02 内燃機関の空燃比制御方法 Granted JPS5859327A (ja)

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JPS5859327A JPS5859327A (ja) 1983-04-08
JPH0536613B2 true JPH0536613B2 (ja) 1993-05-31

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ID=15620730

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JP15611981A Granted JPS5859327A (ja) 1981-10-02 1981-10-02 内燃機関の空燃比制御方法

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Families Citing this family (5)

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