JPH0742591A

JPH0742591A - 空燃比制御装置

Info

Publication number: JPH0742591A
Application number: JP5208586A
Authority: JP
Inventors: Koshi Shibata; 耕嗣柴田
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1993-07-31
Filing date: 1993-07-31
Publication date: 1995-02-10

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、燃焼変動そのものから生ずる物理
量の変動検出量を検出してリーンリミットとの対応関係
をよくすることができ、従来のものに比しよりリーンリ
ミットに接近した空燃比によってエンジンを運転するこ
とが可能となり、ＮＯｘの排出量を低減し得ることを目
的としている。【構成】このため、エンジンの排気系にリーン状態を
検出するリーンリミットセンサを設け、リーンリミット
センサからの検出信号を入力して変動検出量を算出し算
出した変動検出量に応じてインジェクタの燃料噴射量を
補正制御する制御手段を設けている。また、リーンリミ
ットセンサとして排気温度センサや炭化水素濃度センサ
を使用すべく構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は空燃比制御装置に係
り、特にインジェクタの燃料噴射量を制御するととも
に、リーンリミットセンサからの検出信号を入力して変
動検出量を算出し、算出した変動検出量に応じてインジ
ェクタの燃料噴射量を補正制御する空燃比制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近時、車両に搭載されるエンジンには、
混合気の空燃比を理論空燃比域（ストイキ域）及び希薄
空燃比域（リーン域）に制御する空燃比制御装置を設け
たものがある。

【０００３】この空燃比制御装置においては、制御部に
よって各センサの検出信号によりインジェクタを駆動制
御し、空燃比センサの検出信号に基づき混合気の空燃比
を理論空燃比域及び希薄空燃比域における夫々の目標値
になるように制御している。

【０００４】前記空燃比制御装置としては、特開昭６３
−１０５２６２号公報に開示されるものがある。この公
報に開示される希薄燃焼式内燃機関における空燃比の制
御方法は、吸気混合気の空燃比を理論空燃比よりもリー
ンな希薄混合気とした火花点火式内燃機関に、その燃焼
室内における燃焼光を検出するための光センサを設け、
光センサの出力が失火限界の空燃比に対応する値になる
用に、吸気系における空燃比を調節し、失火限界の空燃
比まで希薄化し、希薄化による効果をより助長するとと
もに、制御の精度を向上させている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のリー
ンバーン（希薄燃焼）用エンジンの空燃比制御装置にお
いては、図４（ａ）に示す如く、ＮＯｘの排出量が空燃
比（Ａ／Ｆ）に対して反比例、つまり空燃比が大（リー
ン）となるに連れてＮＯｘの排出量が減少するという特
性がある。

【０００６】このため、低公害という観点からは、空燃
比を大、すなわちリーン化すればよいものである。

【０００７】しかし、空燃比のリーン化を進めていった
場合に、リーン側の安定燃焼限界であるリーンリミット
が存在する。（図４（ａ）参照）。このリーンリミット
を越えるような値まで空燃比をリーン化すると、運転時
に安定した燃焼状態を得ることができず、実用上不利で
あるという不具合がある。

【０００８】この不具合を解消すべくリーンミックスチ
ャセンサにより空燃比を検出し、空燃比がリーンリミッ
トの少し手前側（リッチ側）に位置する値となるように
フィードバック制御するものがある。

【０００９】つまり、実際の制御においては、図４
（ａ）に示す如く、リーンリミットの少し手前側（リッ
チ側）に目標値たる目標空燃比（Ａ／Ｆ）を設定し、空
燃比をこの目標空燃比となるように制御している。ここ
で、目標空燃比とリーンリミットとの間には少許大きめ
の余裕幅を設けている。

【００１０】この余裕幅は、運転条件やエンジンのバラ
ツキ、燃料性状によって生ずる空燃比のズレ、つまり燃
焼変動によって決定されるリーンリミットの変化や、空
燃比センサの生産上のバラツキ等を許容するためのもの
である。

【００１１】しかし、実際には、本来リーンバーン（希
薄燃焼）用エンジンの持っている限界能力値よりも前記
余裕幅の分だけＮＯｘの排出量が多くなっており、改善
が望まれていた。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述不都合を除去するために、エンジン内に噴射供給され
るインジェクタからの燃料噴射量を制御して空燃比を制
御する空燃比制御装置において、前記エンジンの排気系
にリーン状態を検出するリーンリミットセンサを設け、
このリーンリミットセンサからの検出信号を入力して変
動検出量を算出し算出した変動検出量に応じて前記イン
ジェクタの燃料噴射量を補正制御する制御手段を設けた
ことを特徴とする。また、エンジン内に噴射供給される
インジェクタからの燃料噴射量を制御して空燃比を制御
する第１制御部を設け、前記エンジンの排気系に排気温
度を検出する排気温度センサを設け、この排気温度セン
サからの検出信号を入力し排気温度センサの排気温度変
動の測定値から予め設定される排気温度変動の目標値を
減じて排気温度変動検出量を算出する第２制御部を設
け、第２制御部からの排気温度変動検出量を前記第１制
御部に入力させ排気温度変動検出量に応じて前記インジ
ェクタの燃料噴射量値を増減補正制御すべく前記第１制
御部と第２制御部とにより制御手段を構成したことを特
徴とする。更に、エンジン内に噴射供給されるインジェ
クタからの燃料噴射量を制御して空燃比を制御する第１
制御部を設け、前記エンジンの排気系に炭化水素濃度を
検出する炭化水素濃度センサを設け、この炭化水素濃度
センサからの検出信号を入力し炭化水素濃度センサの炭
化水素濃度変動の測定値から予め設定される炭化水素濃
度変動の目標値を減じて炭化水素濃度変動検出量を算出
する第２制御部を設け、第２制御部からの炭化水素濃度
変動検出量を前記第１制御部に入力させ炭化水素濃度変
動検出量に応じて前記インジェクタの燃料噴射量値を増
減補正制御すべく前記第１制御部と第２制御部とにより
制御手段を構成したことを特徴とする。

【００１３】

【作用】上述の如く発明したことにより、エンジン運転
時には、排気系のリーン状態をリーンリミットセンサに
よって検出し、このリーンリミットセンサからの検出信
号を入力して変動検出量を算出し、算出した変動検出量
に応じてインジェクタの燃料噴射量を制御手段により補
正制御している。

【００１４】また、エンジンの排気温度を排気温度セン
サによって検出した際には、この排気温度センサからの
検出信号を第２制御部に入力し、第２制御部によって排
気温度センサの排気温度変動の測定値から予め設定され
る排気温度変動の目標値を減じて排気温度変動検出量を
算出し、前記第２制御部からの排気温度変動検出量を第
１制御部に入力させ、第１制御部と第２制御部とからな
る制御手段によって排気温度変動検出量に応じてインジ
ェクタの燃料噴射量値を増減補正制御している。

【００１５】更に、エンジンの排気系の炭化水素濃度を
炭化水素濃度センサによって検出した際には、この炭化
水素濃度センサからの検出信号を第２制御部に入力し、
第２制御部によって炭化水素濃度センサの炭化水素濃度
変動の測定値から予め設定される炭化水素濃度変動の目
標値を減じて炭化水素濃度変動検出量を算出し、前記第
２制御部からの炭化水素濃度変動検出量を第１制御部に
入力させ、第１制御部と第２制御部とからなる制御手段
によって炭化水素濃度変動検出量に応じてインジェクタ
の燃料噴射量値を増減補正制御している。

【００１６】

【実施例】以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１７】図１〜図４はこの発明の実施例を示すもの
である。図３において、２はリーンバーン（希薄燃焼）
用エンジン、４は吸気通路、６は吸気弁、８は燃焼室、
１０は排気弁、１２は排気通路、１４は点火プラグであ
る。

【００１８】前記エンジン２は、シリンダブロック１６
と、このシリンダブロック１６上に載置したシリンダヘ
ッド１８と、吸気マニホルド２０と、排気マニホルド２
２とを有している。

【００１９】また、前記吸気通路４は、吸気マニホルド
２０内に形成される吸気マニホルド通路２４とシリンダ
ヘッド１８内に形成される吸気ポート２６とからなると
ともに、前記排気通路１２は、排気マニホルド２２内に
形成される排気マニホルド通路２８とシリンダヘッド１
８内に形成される排気ポート３０とからなる。

【００２０】前記燃焼室８は、シリンダブロック１６内
を摺動するピストン３２上面とシリンダヘッド１８内面
とにより形成される。

【００２１】そして、前記吸気マニホルド２０に、燃焼
室８に指向すべくインジェクタ３４を配設する。

【００２２】更に、前記エンジン２の排気系にリーン状
態を検出するリーンリミットセンサ、例えば排気温度を
検出する排気温度センサ３６を設け、この排気温度セン
サ３６からの検出信号を入力して変動検出量を算出し算
出した変動検出量に応じて前記インジェクタ３４の燃料
噴射量を補正制御する制御手段３８を設ける構成とす
る。

【００２３】詳述すれば、制御手段３８は、エンジン２
内に噴射供給されるインジェクタ３４からの燃料噴射量
を制御して空燃比を制御する第１制御部４０と、後述す
る機能を有する第２制御部４２とからなる。

【００２４】この第２制御部４２は、前記排気温度セン
サ３６からの検出信号を入力し排気温度センサ３６の排
気温度変動の測定値から予め設定される排気温度変動の
目標値を減じて排気温度変動検出量を算出するものであ
る。このとき、図４（ｂ）に示す如き、燃焼変動と空燃
比（Ａ／Ｆ）との関係と、図４（ｃ）に示す如き、排気
温度変動と空燃比（Ａ／Ｆ）との関係とが略同一である
ことにより、前記排気温度センサ３６からの検出信号が
使用されるものである。

【００２５】そして、前記制御手段３８の第１制御部４
０には、第２制御部４２からの排気温度変動検出量を入
力した際に、排気温度変動検出量に応じて前記インジェ
クタ３４の燃料噴射量値を増減補正制御する機能を付加
している。

【００２６】次に図１のリーンリミット算出用フローチ
ャートに沿って作用を説明する。

【００２７】プログラムがスタート（１００）すると、
前記排気温度センサ３６による排気温度の測定（１０
２）が行われ、この検出信号による排気温度変動の計算
（１０４）が開始される。

【００２８】つまり、排気温度センサ３６による排気温
度変動の測定値から予め設定される排気温度変動の目標
値を減じ（１０６）、排気温度変動検出値を算出する。

【００２９】そして、演算処理した計算結果たる排気温
度変動検出値を前記第１制御部４０へ出力（１０８）さ
せることにより、プログラムがエンド（１１０）とな
る。

【００３０】図２のエンジン２の空燃比制御用フローチ
ャートに沿って作用を説明する。

【００３１】プログラムがスタート（２００）すると、
先ず、図示しない各センサからの吸気管圧力、エンジン
（Ｅ／Ｇ）回転数等から燃料噴射量値を計算する（通常
ガソリンエンジン（Ｅ／Ｇ）における燃料噴射機能、つ
まり燃料噴射計算と同じ）（２０２）。

【００３２】そして、リーンリミットセンサ、例えば排
気温度を検出する排気温度センサ３６からの信号を読む
（２０４）。つまり、前記第２制御部４２が排気温度セ
ンサ３６による排気温度変動の測定値を読み込み、この
測定値から予め設定される排気温度変動の目標値を減じ
て算出した排気温度変動検出値は、第２制御部４２から
第１制御部４０へ出力されるものである。

【００３３】次に、リーンリミットセンサたる排気温度
センサ３６からの信号に応じて燃料噴射量値を補正する
（２０６）。つまり、補正する際には、以下の如く行
う。ａ）、リーンリミットセンサたる排気温度センサ３６か
らの信号が正の場合→リーンリミットを越えていると判
断し、燃料噴射量値を増大させて燃焼の安定化を図る。ｂ）、リーンリミットセンサたる排気温度センサ３６か
らの信号が負の場合→リーンリミットに対してまだ余裕
があると判断し、燃料噴射量値を減少させてＮＯｘの排
出量の低減を図る。

【００３４】前記排気温度センサ３６からの信号によっ
て補正用増減値が決定した後に、制御信号によってイン
ジェクタ３４を駆動させ（２０８）、燃料噴射量の増減
補正が行われ、プログラムがエンド（２１０）となる。

【００３５】これにより、リーンリミットセンサとして
排気温度センサ３６を使用し、検出した排気温度から排
気温度変動を検出でき、燃焼変動そのものから生ずる物
理量の変動検出量を検出することができ、リーンリミッ
トとの対応関係がよく、従来のものに比し、よりリーン
リミットに接近した空燃比によってエンジンを運転する
ことが可能となり、ＮＯｘの排出量を低減し得て、実用
上有利である。

【００３６】また、前記排気温度センサ３６と第２制御
部４２とを設けるのみで対処し得ることにより、構成が
徒に複雑化することがなく、製作が比較的容易であり、
コストを低廉に維持し得て、経済的に有利である。

【００３７】なお、この発明は上述実施例に限定される
ものではなく、種々の応用改変が可能である。

【００３８】例えば、この発明の実施例においては、リ
ーンバーン（希薄燃焼）用エンジンについて説明した
が、通常のガソリンエンジンの冷機時やアイドリング
時、そして過渡領域における燃焼不安定状態の検出に応
用することができるとともに、通常の空燃比制御にも応
用することが可能である。

【００３９】また、この発明の実施例においては、リー
ンリミットセンサとして排気温度を検出する排気温度セ
ンサを使用したが、図４（ｄ）に示す如く、炭化水素濃
度変動と空燃比（Ａ／Ｆ）との関係が、図４（ｂ）に示
す如き、燃焼変動と空燃比（Ａ／Ｆ）との関係と略同一
であることにより、排気温度センサの代わりに、排気系
の炭化水素濃度を検出する炭化水素濃度センサを使用す
ることもできる。

【００４０】

【発明の効果】以上詳細に説明した如くこの発明によれ
ば、インジェクタからの燃料噴射量を制御して空燃比を
制御する空燃比制御装置のエンジンの排気系にリーン状
態を検出するリーンリミットセンサを設け、リーンリミ
ットセンサからの検出信号を入力して変動検出量を算出
し算出した変動検出量に応じてインジェクタの燃料噴射
量を補正制御する制御手段を設けたので、リーンリミッ
トセンサからの検出信号から燃焼変動そのものから生ず
る物理量の変動検出量を検出することができ、リーンリ
ミットとの対応関係がよく、従来のものに比しよりリー
ンリミットに接近した空燃比によってエンジンを運転す
ることが可能となり、ＮＯｘの排出量を低減し得るもの
である。

【００４１】また、インジェクタからの燃料噴射量を制
御して空燃比を制御する第１制御部を設け、エンジンの
排気系に排気温度を検出する排気温度センサを設け、排
気温度センサからの検出信号を入力し排気温度センサの
排気温度変動の測定値から予め設定される排気温度変動
の目標値を減じて排気温度変動検出量を算出する第２制
御部を設け、第２制御部からの排気温度変動検出量を第
１制御部に入力させ排気温度変動検出量に応じてインジ
ェクタの燃料噴射量値を増減補正制御すべく第１制御部
と第２制御部とにより制御手段を構成したので、排気温
度センサの検出した排気温度から排気温度変動を検出で
き、この排気温度変動から燃焼変動そのものから生ずる
物理量の変動検出量を検出することができ、リーンリミ
ットとの対応関係がよく、従来のものに比し、よりリー
ンリミットに接近した空燃比によってエンジンを運転す
ることが可能となり、ＮＯｘの排出量を低減し得て、実
用上有利である。また、前記排気温度センサと第２制御
部とを設けるのみで対処し得ることにより、構成が徒に
複雑化することがなく、製作が比較的容易であり、コス
トを低廉に維持し得て、経済的に有利である。

【００４２】更に、インジェクタからの燃料噴射量を制
御して空燃比を制御する第１制御部を設け、エンジンの
排気系に炭化水素濃度を検出する炭化水素濃度センサを
設け、炭化水素濃度センサからの検出信号を入力し炭化
水素濃度センサの炭化水素濃度変動の測定値から予め設
定される炭化水素濃度変動の目標値を減じて炭化水素濃
度変動検出量を算出する第２制御部を設け、第２制御部
からの炭化水素濃度変動検出量を第１制御部に入力させ
炭化水素濃度変動検出量に応じてインジェクタの燃料噴
射量値を増減補正制御すべく前記第１制御部と第２制御
部とにより制御手段を構成したので、炭化水素濃度セン
サの検出した炭化水素濃度から炭化水素濃度変動を検出
でき、この炭化水素濃度変動によって燃焼変動そのもの
から生ずる物理量の変動検出量を検出することができ、
リーンリミットとの対応関係がよく、従来のものに比
し、よりリーンリミットに接近した空燃比によってエン
ジンを運転することが可能となり、ＮＯｘの排出量を低
減し得て、実用上有利である。また、前記炭化水素濃度
センサと第２制御部とを設けるのみで対処し得ることに
より、構成が徒に複雑化することがなく、製作が比較的
容易であり、コストを低廉に維持し得て、経済的に有利
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示すリーンリミット算出用
フローチャートである。

【図２】エンジンの空燃比制御用フローチャートであ
る。

【図３】空燃比制御装置の概略構成図である。

【図４】リーンリミットを示すものであり、（ａ）はＮ
Ｏｘの排出量と空燃比（Ａ／Ｆ）との関係を示す図、
（ｂ）は燃焼変動と空燃比（Ａ／Ｆ）との関係を示す
図、（ｃ）は排気温度変動と空燃比（Ａ／Ｆ）との関係
を示す図、（ｄ）は炭化水素濃度変動と空燃比（Ａ／
Ｆ）との関係を示す図である。

【符号の説明】

２エンジン４吸気通路６吸気弁８燃焼室１０排気弁１２排気通路１４点火プラグ１６シリンダブロック１８シリンダヘッド２０吸気マニホルド２２排気マニホルド２４吸気マニホルド通路２６吸気ポート２８排気マニホルド通路３０排気ポート３２ピストン３４インジェクタ３６排気温度センサ３８制御手段４０第１制御部４２第２制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジン内に噴射供給されるインジェク
タからの燃料噴射量を制御して空燃比を制御する空燃比
制御装置において、前記エンジンの排気系にリーン状態
を検出するリーンリミットセンサを設け、このリーンリ
ミットセンサからの検出信号を入力して変動検出量を算
出し算出した変動検出量に応じて前記インジェクタの燃
料噴射量を補正制御する制御手段を設けたことを特徴と
する空燃比制御装置。
【請求項２】エンジン内に噴射供給されるインジェク
タからの燃料噴射量を制御して空燃比を制御する第１制
御部を設け、前記エンジンの排気系に排気温度を検出す
る排気温度センサを設け、この排気温度センサからの検
出信号を入力し排気温度センサの排気温度変動の測定値
から予め設定される排気温度変動の目標値を減じて排気
温度変動検出量を算出する第２制御部を設け、第２制御
部からの排気温度変動検出量を前記第１制御部に入力さ
せ排気温度変動検出量に応じて前記インジェクタの燃料
噴射量値を増減補正制御すべく前記第１制御部と第２制
御部とにより制御手段を構成したことを特徴とする空燃
比制御装置。
【請求項３】エンジン内に噴射供給されるインジェク
タからの燃料噴射量を制御して空燃比を制御する第１制
御部を設け、前記エンジンの排気系に炭化水素濃度を検
出する炭化水素濃度センサを設け、この炭化水素濃度セ
ンサからの検出信号を入力し炭化水素濃度センサの炭化
水素濃度変動の測定値から予め設定される炭化水素濃度
変動の目標値を減じて炭化水素濃度変動検出量を算出す
る第２制御部を設け、第２制御部からの炭化水素濃度変
動検出量を前記第１制御部に入力させ炭化水素濃度変動
検出量に応じて前記インジェクタの燃料噴射量値を増減
補正制御すべく前記第１制御部と第２制御部とにより制
御手段を構成したことを特徴とする空燃比制御装置。