JPH06200807A - 燃料制御方法 - Google Patents

燃料制御方法

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JPH06200807A
JPH06200807A JP5270371A JP27037193A JPH06200807A JP H06200807 A JPH06200807 A JP H06200807A JP 5270371 A JP5270371 A JP 5270371A JP 27037193 A JP27037193 A JP 27037193A JP H06200807 A JPH06200807 A JP H06200807A
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voltage polarity
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engine
signal
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Judith M Curran
エム．カーラン ジュディス
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジン内の理論空燃比燃焼を維持するよう
に配合燃料中のアルコール燃料に起因する排気ガス酸素
センサの出力電圧のオフセットを補償する。 【構成】 排気ガス酸素センサ４４の出力電圧は、配合
燃料中のアルコールの存在によって理論空燃比からオフ
セットされる。制御装置１０は、吸入空気流量測定値Ｍ
ＡＦ、センサ４４の出力を参照電圧と比較して得られる
帰還信号訂正信号ＥＧＯＳ、及び配合燃料中のパーセン
トメタノール信号ＰＭに応答して、比例・積分制御に基
づき得られたバイアス値を、パルス幅信号ｆｐｗを介し
てのエンジン２８への液体燃料の帰還制御に導入する結
果、センサ４４が理論空燃比以外でスイッチしても理論
空燃比燃焼を維持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルコール燃料とガソ
リン燃料との配合燃料で以て走行するように装備された
自動車用の空気／燃料制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】排気ガス酸素センサ（以下、ＥＧＯセン
サと称する）の出力電圧と理論空燃比燃焼に関連した参
照値との比較に応答してエンジンに送出される燃料を調
整する空気／燃料制御システムは、既知である。図１の
(a) 及び(b) に示されているように、このＥＧＯセンサ
の出力電圧１２が実線１４の示す参照値よりリッチであ
るとき、リーン訂正が発生される（図１(b) における信
号ＥＧＯＳが高値をとる）。ＥＧＯセンサの出力１２が
実線１４の参照値よりリーンであるとき、リッチ訂正が
発生される（図１(b) における信号ＥＧＯＳが低値をと
る）。
【０００３】しかしながら、その燃料がアルコール（エ
タノール又はメタノール）を含むとき、（図１(a) の破
線１６によって指示されているように）このＥＧＯセン
サの出力は理論空燃比よりリーン方向へシフトされる。
したがって、帰還訂正信号（図１(b) のＥＧＯＳ）は、
理論空燃比以外の値でスイッチする結果、理論空燃比よ
りリーンな空気／燃料動作を持たらす。
【０００４】米国特許第４，９４５，８８２号は、参照
値をシフトすることによって（例えば、図１(a) におい
て参照電圧を実線１４から破線１８へシフトすることに
よって）このリーンシフトを補償すること企図してい
る。本願の発明者は、参照電圧のこのようなシフトに伴
う問題を認識している。特に（図１(a) において破線１
６と破線１８との交差によって示されるように）、空燃
比の比較的大きい変化にＥＧＯセンサの出力電圧の比較
的小さい変化が相当するようなこの出力電圧の比較的平
坦な部分において参照値との比較が起こるであろう。そ
の結果の問題は、このような比較が雑音信号に極めて敏
感でありこの雑音が空気／燃料制御に悪影響を及ぼすと
云うことである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、配合
燃料中のアルコールの存在によって起こされるＥＧＯセ
ンサの出力電圧のオフセットを補償する空気／燃料制御
システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の目的及び先行調査
研究の問題は、ガソリンとアルコールの配合燃料を供給
されるエンジン内で理論空燃比燃焼を維持する制御シス
テム及び制御方法の両方を提供することによって、達成
され及び克服される。本発明の特定の態様によれば、そ
の方法は次を含む。すなわち、ＥＧＯセンサの出力を単
一参照値と比較して、排気ガスが単一参照値よりリッチ
であるときリッチ指示を提供し及びこの排気ガスがこの
単一参照値よりリーンであるときリーン指示を提供する
ステップ、そのリッチ指示とそのリーン指示とを積分し
て燃料送出訂正信号を提供するステップ、この配合燃料
中のアルコールのパーセントアルコール測定値の関数と
してこの積分をバイアスして変調訂正信号を提供するス
テップ、及びこのパーセントアルコール測定値とこの変
調訂正信号との両方に関数としてこのエンジンに燃料を
送出して理論空燃比燃焼を維持するステップ。
【０００７】本発明の上述の態様の利点は、そのＧＥＯ
センサが理論空燃比以外においてスイッチしても理論空
燃比における正確空気／燃料制御が達成されると云うこ
とにある。
【０００８】
【実施例】本願の特許請求の範囲及び他の箇所で主張さ
れた本発明の目的と利点は、本発明が好適に使用される
実施例についての次の説明を付図参照して読むことによ
って更に明確に理解される。これらの付図において、図
１の(a) 及び(b) はＥＧＯセンサの種々の出力を説明す
るためのグラフ図、図２は本発明の制御方法に使用され
る制御システムの好適実施例のブロック線図、図３及び
図４は本発明の方法に従って図２に示された実施例の部
分によって遂行される種々のステップを示す高水準流れ
図、図５の(a),(b) 、図６の(a),(b)及び図７の(a),(b)
は図２に示された実施例の部分によって発生される種
々の電気信号の波形図である。
【０００９】制御装置１０は、従来のマイクロコンピュ
ータとして図２のブロック線図に示され、次を含む。す
なわち、マイクロプロセッサユニット１２、入力ポート
１４、出力ポート１６、制御プログラム記憶用読出し専
用メモリ１８、計数器又はタイマ用にも使用される一時
データ記憶用ランダムアクセスメモリ２０、学習値を記
憶するキープアライブメモリ２２、及び従来のデータバ
ス。特に、残りの図を参照して後に更に詳細に説明され
るように、制御装置１０は、空気流量センサ３２からの
吸入空気流量測定値ＭＡＦ、及びフィルタ回路３８から
の出力帰還訂正信号ＥＧＯＳに応答してパルス幅信号ｆ
ｐｗを介して、エンジン２８に供給される液体燃料を制
御する。図１Ａ及び１Ｂに示されているように、信号Ｅ
ＧＯＳは、ＥＧＯセンサ４４の出力電圧（破線１６）を
ＥＧＯセンサ４４の出力電圧のピークピーク値の中点に
おいて選択された参照電圧（実線１４）と比較すること
によって発生される。
【００１０】この特定の例においては、ＥＧＯセンサ４
４は、従来の触媒コンバータ５２の上流の、エンジン２
８の排気マニホルド５０に結合されて示されている。エ
ンジン２８の吸気マニホルド５８は、スロットルボディ
５４に結合されて示されており、このスロットル本体は
これの内で位置決めされるプライマリースロットル板６
２を有する。スロットル本体５４は、なおまた、制御装
置１０からのパルス幅信号ｆｐｗのパルス幅に比例して
液体燃料を送出するためスロットルボディ５４に結合さ
れた燃料インジェクタ７６を有するように示されてい
る。燃料は、燃料タンク８０、燃料ポンプ８２、及び燃
料レール８４を含む従来の燃料システムによって燃料イ
ンジェクタ７６に送出される。
【００１１】パーセントメタノールセンサ８６、すなわ
ち、この特定の例においては従来の容量性誘電体センサ
は、パーセントメタノール信号ＰＭを提供するために燃
料配管８４に結合されて示されている。この特定の例に
おいては８５％までのメタノールと１５％ガソリンの配
合が想定されているが、ここに説明される本発明の概念
は、メタノール又はエタノールのような他のアルコール
基剤のいかなる配合にも好適に使用され得る。
【００１２】エンジン２８を制御するために制御装置１
０によって実行される液体燃料送出ルーチンが、図３に
示された流れ図を参照して、いまから説明される。この
配合燃料中のメタノールのパーセンテージの読み（ステ
ップ９０）に応答して、利用される特定の配合燃料に対
する理論空燃比燃焼を達成するために、ステップ９２に
おいて、所望、すなわち、参照空燃比ＡＦｄが計算され
る。
【００１３】次いで、所望液体燃料の開ループ計算が、
ステップ１０２において計算される。特に吸入空気流量
ＭＡＦの測定値が、所望空燃比ＡＦｄによって除算され
る。閉ループ、すなわち、帰還燃料制御が所望されると
云う判定（ステップ１０４）がなされた後、ステップ１
０６において、開ループ燃料計算が燃料帰還変量（変
数）ＦＦＶによって除算されて、所望燃料信号ｆｄを発
生する。この所望燃料信号は燃料インジェクタ７６を駆
動するために燃料パルス幅信号ｆｐｗに変換される（ス
テップ１１０）。
【００１４】燃料帰還変量ＦＦＶを発生するために及び
メタノールのパーセンテージに応答して空気／燃料動作
を適当にバイアスするために制御装置１０によって実行
される空気／燃料帰還ルーチンは、図４に示された流れ
図を参照して、いまから説明される。ステップ１２０に
おいて、閉ループ（すなわち、帰還）空気／燃料制御が
所望されると云うことが判定された後、ステップ１２２
においてパーセントメタノールセンサ８６が読まれる。
この配合燃料中のメタノール（又は他のアルコール構成
物質）のパーセンテージに比例してステップ１２４にお
いて空気／燃料動作バイアスが計算される。後ほど更に
詳細に説明されるように、このバイアスは、比例・積分
帰還制御システムの比例項Ｐｉ、Ｐｊ及び積分項Δｉ、
Δｊの選択によるアルコール燃料含有量によって起こさ
れるＥＧＯセンサ４４の出力電圧のオフセットを補償す
る。
【００１５】もし計算されたバイアス値がゼロならば
（ステップ１２８）、積分項Δｉ及びΔｊは各々値Ｘに
等しくセットされる。同様に、ステップ１２８から計算
されたバイアス値がゼロのとき、比例項Ｐｉ及びＰｊは
各々値Ｙに等しくセットされる。計算されたバイアス値
がゼロより大きく（ステップ１２８）、しかし予選択バ
イアス値Ｂ１より小さいとき（ステップ１３４）、積分
項Δｉ及びΔｊは各々予選択値Ｘに等しくセットされる
（ステップ１３６）。比例項Ｐｊは所定値Ｙに等しくセ
ットされる（ステップ１３６）。及び比例項Ｐｉは比例
項Ｐｊの予選択パーセンテージに等しくセットされる
（ステップ１３６）。
【００１６】ステップ１２４において計算されたバイア
ス値が所定バイアス値Ｂ１より大きいとき（ステップ１
３４）、比例項Ｐｊは所定値Ｙに等しくセットされかつ
比例項Ｐｉはゼロに等しくセットされる（ステップ１３
８）。同時に、積分項Δｉが予選択値ｘに等しくセット
される。及び積分項Δｊは、積分項Δｉより所定パーセ
ンテージだけ増大される（ステップ１３８）。
【００１７】積分項Δｉ、Δｊ及び比例項Ｐｉ、Ｐｊが
判定され後、ＥＧＯセンサの出力のフィルタされた二状
態帰還訂正信号ＥＧＯＳがステップ１５０、１５４、及
び１７４においてにサンプルされる。信号ＥＧＯＳが低
く（ステップ１５０）、しかし先行バックグラウンドル
ープにおいて高かったとき（ステップ１５４）、比例項
Ｐｊが帰還変量信号ＦＦＶから減算される（ステップ１
５８）。
【００１８】同様に、信号ＥＧＯＳが高く（ステップ１
５０）、かつまた制御装置１０の先行バックグラウンド
ループにおいても高かったとき（ステップ１７４）、積
分項Δｉが帰還変量信号ＦＦＶに加算される（ステップ
１７８）。信号ＥＧＯＳが高く（ステップ１５０）、し
かし先行バックグラウンドループにおいて低かったとき
（ステップ１７４）、比例項Ｐｉが帰還変量信号ＦＦＶ
に加算される（ステップ１８２）。
【００１９】図４に示された流れ図を参照して特に上に
説明された動作は、図５の(a),(b)、図６の(a),(b) 及
び図７の(a),(b) で示された波形図によって表示された
動作の例を検討することによって理解を深められる。特
に、図５(a) は、計算されたバイアス値がゼロ（すなわ
ち、燃料のアルコール含有量が無視可能）である状態の
下で時間の関数としての帰還変量ＦＦＶを示す。帰還変
量ＦＦＶの平均は単位量として示されており、したがっ
て、図５(b) に示されている相当する信号ＥＧＯＳは５
０％デューティサイクル（すなわち、無バイアス）にあ
る。
【００２０】図６(a) 及び６(b) は、計算されたバイア
ス値（図４のステップ１２８、１３４、及び１３６参
照）がゼロより大きいが、しかし所定値Ｂ１より小さい
ときの動作を示す。注意するのは、（液体燃料送出を減
少させる方向の）比例項Ｐｉは、（液体燃料送出を増加
さえる方向の）比例項Ｐｊのパーセンテージをなしてい
ることである。したがって、帰還変量ＦＦＶの平均値
は、単位量よりも少ない値にバイアスされる。このよう
にして、リッチバイアスがこの空気／燃料帰還制御シテ
ムに導入されて、この配合燃料中の特定パーセントアル
コール含有量によって起こされるＥＧＯセンサ４４の出
力電圧のリーンオフセットを補償する。換言すれば、Ｅ
ＧＯセンサ４４の出力電圧が理論空燃比からのオフセッ
ト値においてスイッチしても平均的に理論空燃比での空
気／燃料運転が達成される。このような状態の下で、注
意するのは、信号ＥＧＯＳのデューティサイクルが、図
６(b)に示されているように“高”電圧側で５０％より
大きいと云うことである。
【００２１】制御装置１０による帰還燃料ＦＦＶの発生
は、（図４のステップ１３０、１３４、及び１３８にお
いて説明されたように）計算されたバイアス値が所定バ
イアス値Ｂ１より大きい状態の下で図７(a) 及び７(b)
に示されている。図７(a) に示されているように、（リ
ーン燃料訂正を提供する方向の）比例項Ｐｉは、ゼロに
等しくセットされる。同時に、（リッチ燃料訂正を提供
する方向の）積分項Δｊは、（リーン燃料訂正を提供す
る方向の）積分項Δｉより大きい値にセットされる。し
たがって、帰還変量ＦＦＶの平均値は単位量より小さい
値にバイアスされ、これによって、この配合燃料中のア
ルコールの特定パーセンテージ含有量によって起こされ
るＥＧＯセンサ４４の出力電圧のオフセットを訂正す
る。空気／燃料制御への導入のこのバイアスの効果は、
（リッチ出力指示に向けて可なりバイアスされることを
指示を施された図７(b) に示された）信号ＥＧＯＳによ
って表示される。
【００２２】本発明を実際に移す実施例の１例がここに
説明されたが、この他にも説明しようとすればできる多
数の他の実施例がある。例えば、マイクロプロセッサで
はなく、アナログ装置又は離散ＩＣも好適に使用され
る。したがって、本発明は、前掲の特許請求の範囲によ
ってのみ規定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＥＧＯセンサの種々の出力電圧を説明するため
のグラフ図であって、(a) は出力電圧の変化と参照電圧
の変化との関係を示す電圧対空燃比グラフ図、(b) はＥ
ＧＯセンサの出力帰還訂正信号ＥＧＯＳの変化を示すグ
ラフ図。
【図２】本発明の制御方法に使用される制御システムの
好適実施例のブロック線図。
【図３】本発明の方法に従い、図２において制御装置に
よって実行される液体燃料送出ルーチンの流れ図。
【図４】本発明の方法に従い、図２において制御装置に
よって実行される空気／燃料帰還ルーチンの流れ図。
【図５】図２に示された実施例の部分によって発生され
る種々の電気信号の波形図、(a) は制御量への計算され
たバイアス値がゼロ状態下での時間の関数としての帰還
変量ＦＦＶの波形図、(b) は同上状態下での帰還訂正信
号ＥＧＯＳの波形図。
【図６】図２に示された実施例の部分によって発生され
る種々の電気信号の波形図、(a) は制御量への計算され
たバイアス値がゼロより大きいが、しかし所定値より小
さい状態下での時間の関数としての帰還変量ＦＦＶの波
形図、(b) は同上状態下での帰還訂正信号ＥＧＯＳの波
形図。
【図７】図２に示された実施例の部分によって発生され
る種々の電気信号の波形図、(a) は制御量への計算され
たバイアス値がゼロより大きく、かつまた所定値より大
きい状態下での時間の関数としての帰還変量ＦＦＶの波
形図、(b) は同上状態下での帰還訂正信号ＥＧＯＳの波
形図。
【符号の説明】
１０ 制御装置 １２ マイクロプロセッサユニット １８ 読出し専用メモリ ２０ ランダムアクセスメモリ ２２ キープアライブメモリ ２８ エンジン ３２ 空気流量センサ ３８ フィルタ回路 ４４ ＥＧＯセンサ ５０ 排気マニホルド ５４ スロットルボディ ５８ 吸気マニホルド ７２ ソレノイドバルブ ７６ 燃料インジェクタ ８０ 燃料タンク ８４ 燃料配管 ８６ パーセントメタノールセンサ ＡＦｄ 所望空燃比 ＥＧＯＳ 帰還訂正信号 ＦＦＶ 燃料帰還変量 ｆｐｗ パルス幅信号 ＭＡＦ 吸入空気流量測定値 ＰＭ パーセントタノール信号

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガソリンとアルコールの配合燃料を供給
    されるエンジン内で理論空燃比燃焼を維持する燃料制御
    方法であって、 排気ガス酸素センサの出力を前記単一参照値と比較して
    排気ガスが単一参照値よりリッチであるときリッチ指示
    を提供し及び前記排気ガスが前記単一参照値よりリーン
    であるときリーン指示を提供するステップと、 前記リッチ指示と前記リーン指示とを積分して燃料送出
    訂正信号を提供するステップと、 前記配合燃料中のパーセントアルコール測定値の関数と
    して前記積分をバイアスして変調訂正信号を提供するス
    テップと、 前記パーセントアルコール測定値と前記訂正信号との両
    方の関数として前記エンジンに燃料を送出して理論空燃
    比燃焼を維持するステップと、を含む制御方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の制御方法において、前記
    燃料を送出するステップは、前記パーセントアルコール
    測定値の関数として所望空燃比を発生するステップと、
    前記所望空燃比と前記燃料送出訂正信号との両方によっ
    て前記エンジン内へ吸入される空気流量測定値を除算す
    るステップとを更に含む、制御方法。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の制御方法において、前記
    配合燃料中の前記アルコールはメタノールを含む、制御
    方法。
  4. 【請求項４】 理論空燃比燃焼を維持するために、エン
    ジンの空気／燃料吸気口内へガソリンとアルコールとの
    配合燃料を送出する燃料制御方法であって、排気ガス酸
    素レベルが参照値の下になるとき第１電圧極性を有しか
    つ前記排気ガス酸素レベルが前記参照の上になるとき前
    記第１電圧極性と反対の第２電圧極性を有する電気信号
    を提供するステップと、 前記電気信号を積分して燃料送出訂正信号を提供するス
    テップと、 前記配合燃料中のパーセントアルコール測定値の関数と
    して前記第２電圧極性の方向に前記積分をオフセットす
    るステップと、 前記パーセントアルコール測定値と関連して前記エンジ
    ンに送出される燃料を増加しかつ前記訂正信号に関連し
    て前記エンジンに送出される燃料を減少させるステップ
    と、を含む制御方法。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の制御方法において、前記
    積分は離散ステップにおいて遂行され、かつ前記パーセ
    ントアルコール測定値が所定パーセンテージに増大する
    とき前記第２電圧極性における積分ステップが前記第１
    電圧極性における積分ステップより大きくセットされ
    る、制御方法。
  6. 【請求項６】 請求項４記載の制御方法において、前記
    参照値は前記電気信号のピークピーク値の中点である、
    制御方法。
  7. 【請求項７】 理論空燃比燃焼を維持するために、エン
    ジンの空気／燃料吸気口内へガソリンとアルコールとの
    配合燃料を送出する燃料制御方法であって、 排気ガス酸素レベルが参照値の下になるとき第１電圧極
    性を有しかつ前記排気ガス酸素レベルが前記参照の上に
    あるとき前記第１電圧極性と反対の第２電圧極性を有す
    る電気信号を提供するステップと、 各サンプリング時間に所定のステップにおいて前記電気
    信号を積分することによって制御信号を発生し、かつ前
    記電気信号が前記第２電圧極性から前記第１電圧極性へ
    スイッチするとき前記第１電圧極性を有する第１予選択
    値を加算しかつ前記電気信号が前記第１電圧極性から前
    記第２電圧極性へスイッチするとき前記第２電圧極性を
    有する第２予選択値を加算するステップと、 前記配合燃料中のパーセントアルコール測定値に関連し
    て前記第２予選択値に対して前記第１予選択値を減少さ
    せるステップと、 前記パーセントアルコール測定値に関連して前記エンジ
    ンに送出される燃料を増加しかつ前記制御信号に関連し
    て前記エンジンに送出される燃料を減少させるステッ
    プ、を含む制御方法。
  8. 【請求項８】 請求項７記載の制御方法において、前記
    パーセントアルコール測定値が所定パーセンテージに増
    大するとき前記第１予選択値がゼロに減少される、制御
    方法。
  9. 【請求項９】 請求項７記載の制御方法において、前記
    パーセントアルコール測定値が所定パーセンテージに増
    大するとき前記第２電圧極性における前記積分ステップ
    が前記第１電圧極性における前記積分ステップより大き
    くセットされる、制御方法。
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