JPH0833126B2 - 内燃機関の空燃比フィードバック制御装置 - Google Patents

内燃機関の空燃比フィードバック制御装置

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JPH0833126B2
JPH0833126B2 JP2069752A JP6975290A JPH0833126B2 JP H0833126 B2 JPH0833126 B2 JP H0833126B2 JP 2069752 A JP2069752 A JP 2069752A JP 6975290 A JP6975290 A JP 6975290A JP H0833126 B2 JPH0833126 B2 JP H0833126B2
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ratio feedback
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正信 大崎
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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、内燃機関の空燃比フィードバック制御装置
に関する。
〈従来の技術〉 内燃機関においては、排気浄化のため、排気系に三元
触媒を設けるが、この三元触媒を有効に機能させるため
には、三元触媒の転換効率が最も良い空燃比(触媒転換
点)を目標空燃比としてこれに制御する必要があり、こ
のため、通常は理論空燃比に制御している。
例えば、電子制御燃料噴射装置に用いられる燃料噴射
弁は、機関の回転に同期して与えられる駆動パルス信号
によって開弁し、その開弁時間中、所定圧力の燃料を噴
射することになっている。従って、燃料噴射量は駆動パ
ルス信号のパルス巾により制御され、このパルス巾をTi
として燃料噴射量に相当する制御信号とすれば、目標空
燃比である理論空燃比を得るために、Tiは次式によって
定められる。
Ti=Tp・COEF・α+Ts 但し、Tpは基本燃料噴射量に相当する基本パルス巾で
便宜上基本燃料噴射量と呼ぶ。Tp=K・Q/Nで、Kは定
数、Qは機関吸入空気流量、Nは機関回転数である。CO
EFは水温補正、加速補正等の各種補正係数である。αは
後述する空燃比フィードバック制御のための空燃比フィ
ードバック補正係数である。Tsは電圧補正分で、バッテ
リ電圧の変動による燃料噴射弁の噴射流量変化を補正す
るためのものである。
空燃比フィードバック制御については、排気系にO2
ンサを設けて実際の空燃比を検出し、空燃比が理論空燃
比(λ=1)よりリッチかリーンかをスライスレベルに
より判定して制御するわけであり、このため、前記の空
燃比フィードバック補正係数αというものを定めて、こ
のαを変化させることにより理論空燃比に保っている。
ここで、空燃比フィードバック補正係数αの値は比例
・積分制御(PI制御)により変化させ、安定した制御と
している(実開平1-166740号公報参照)。
すなわち、O2センサの出力電圧とスライスレベル電圧
とを比較して空燃比のリーン・リッチを判定し、例えば
空燃比がリーン(リッチ)の場合には始めて所定の比例
分(P分)だけ上げて(下げて)、それから所定時間毎
に所定の積分分(1分)ずつ徐々に上げて(下げて)い
き、空燃比を理論空燃比に近づけるよう制御する。
尚、比例・積分制御のP分及び1分は、NとTpとをパ
ラメータとする4×4=16格子程度のマップにより設定
していた。
〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、燃料性状、具体的には重・軽質によ
り、排気組成が変化する。
このため、第7図に示すように、通常燃料の場合は、
O2センサ出力反転点S0と触媒転換点M0とが一致するが、
重質燃料の場合は、これらが共にリッチ側に移動するも
移動量が異なる結果、O2センサ出力反転点S1と触媒転換
点M1との間にズレEを生じてしまい、空燃比フィードバ
ック制御が適切なものとならないという問題点があっ
た。
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、燃料性状
にかかわらず、最適な空燃比フィードバック制御を行う
ことができるようにすることを目的とする。
〈課題を解決するための手段〉 このため、本発明は、第1図に示すように、機関排気
成分を検出しこれにより機関吸入混合気の空燃比のリー
ン・リッチに応じて信号を出力する空燃比検出手段
(a)と、空燃比がリッチからリーンに反転した時に空
燃比フィードバック補正係数を所定の第1比例分増大さ
せる空燃比フィードバック補正係数第1比例制御手段
(b)と、空燃比がリーンからリッチに反転した時に空
燃比フィードバック補正係数を所定の第2比例分減少さ
せる空燃比フィードバック補正係数第2比例制御手段
(c)と、空燃比のリーン・リッチに応じ空燃比フィー
ドバック補正係数を所定時間毎に所定の積分分増大又は
減少させる空燃比フィードバック補正係数積分制御手段
(d)と、機関への燃料供給手段による燃料供給量をそ
のときの空燃比フィードバック補正係数で補正する燃料
供給量補正手段(e)とを備える内燃機関の空燃比フィ
ードバック制御装置において、下記(f),(g)の手
段を設ける構成とする。
(f) 使用燃料の重・軽質を検出する燃料性状検出手
段 (g) 検出された燃料の重・軽質に応じて前記第1比
例分と前記第2比例分との比を変化させ、重質のときに
前記第2比例分の方が大きくなり、軽質のときに前記第
1比例分の方が大きくなるように、前記第1比例分及び
前記第2比例分をそれぞれ設定する比例分設定手段 〈作用〉 上記の構成においては、使用燃料の性状に応じて、空
燃比フィードバック制御におけるリッチからリーンへの
反転時の第1比例分とリーンからリッチへの反転時の第
2比例分との比を変化させる。
ここで、第1比例分の方を大きくすれば、検出される
空燃比のリーン・リッチの反転点にかかわらず空燃比を
リッチ側へ制御でき、逆に、第2比例分の方を大きくす
れば、検出される空燃比のリーン・リッチの反転点にか
かわらず空燃比をリーン側へ制御できる。
従って、重質のときに第2比例分の方が大きくなり、
軽質のときに第1比例分の方が大きくなるようにするこ
とで、使用燃料の性状に応じた触媒転換点に一致させる
方向に空燃比フィードバック制御を補正することが可能
となる。
〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を説明する。
第2図において、機関1には、エアクリーナ2から、
アクセルペダルに連動するスロットル弁3を介し、さら
に吸気マニホールド4を介して、空気が吸入される。
燃料供給手段としては、吸気マニホールド4のブラン
チ部に各気筒毎に燃料噴射弁5が設けられている。燃料
噴射弁5はソレノイドに通電されて開弁し通電停止され
て閉弁する電磁式燃料噴射弁であって、後述するコント
ロールユニット10からの駆動パルス信号により通電され
て開弁し、図示しない燃料ポンプにより圧送されてプレ
ッシャレギュレータにより所定の圧力に調整された燃料
を噴射する。
機関1の燃焼質には点火栓6が設けられていて、これ
により火花点火して混合気を着火燃焼させる。機関1か
らは排気マニホールド7を介して排気が排出され、三元
触媒8にて浄化される。
コントロールユニット10は、CPU,ROM,RAM等を含んで
構成されるマイクロコンピュータを備え、各種のセンサ
からの入力信号に基づいて演算処理し、燃料噴射弁5の
作動を制御する。
前記各種のセンサとしては、スロットル弁3上流の吸
気通路に熱線式のエアフローメータ11が設けられてい
て、吸入空気流量Qを検出する。
また、クランク角センサ12が設けられていて、例えば
4気筒の場合、クランク角180°毎の基準信号REFとクラ
ンク角1〜2°毎の単位信号POSとを出力する。ここ
で、基準信号REFの周期、あるいは所定時間内における
単位信号POSの発生数を計測することにより、機関回転
数Nを算出可能である。
また、空燃比検出手段として、排気マニホールド7の
集合部にO2センサ13は、大気中の酸素濃度(一定)と排
気中の酸素濃度との比に応じた電圧信号を出力し、混合
気を急変する公知のセンサである。
さらに、燃料性状検出手段として、燃料性状センサ14
が設けられている。この燃料性状センサ14は燃料通路中
に一対の電極を設けてなり、電極間の抵抗値の変化によ
り燃料の重・軽質を検出することができる。
ここにおいて、コントロールユニット10に内蔵された
マイクロコンピュータ(CPU)は、第3図〜第5図に示
すフローチャート(燃料噴射量演算ルーチン,比例,積
分制御ルーチン,比例分設定ルーチン)に基づくROM上
のプログラムに従って、演算処理を行い、燃料噴射量を
制御する。
次に第3図〜第5図のフローチャートを参照しつつコ
ントロールユニット10内のマイクロコンピュータの演算
処理の様子を説明する。
第3図の燃料噴射量演算ルーチンにおいて、ステップ
1(図にはS1と記してある。以下同様)ではエアフロー
メータ11からの信号によって得られる吸入空気流量Qと
クランク角センサ12からの信号によって得られる機関回
転数Nとから基本燃料噴射量Tp=K・Q/N(Kは定数)
を演算する。ステップ2では必要に応じ各種補正係数CO
EFを設定する。ステップ3ではバッテリ電圧に基づいて
電圧補正分Tsを設定する。ステップ4では後述する第4
図の比例・積分制御ルーチンによって設定されている現
在の空燃比フィードバック補正係数αを読込む。
次のステップ5では燃料噴射量Tiを次式に従って演算
する。
Ti=Tp・COEF・α+Ts この演算における空燃比フィードバック補正係数αに
よる補正の部分が燃料供給量補正手段に相当する。
このようにして燃料噴射量Tiが演算されると、このTi
のパルス巾の駆動パルス信号が機関回転に同期した所定
のタイミングで燃料噴射弁5に出力され、燃料噴射が行
われる。
次に第4図の比例・積分制御ルーチンについて説明す
る。尚、このルーチンは所定時間毎にタイマ割込みによ
り実行される。
ステップ11ではO2センサ13の出力電圧V02と理論空燃
比相当のスライスレベル電圧VREFとを比較することによ
り空燃比のリーン・リッチを判定する。
空燃比がリーン(V02<VREF)のときは、ステップ12
へ進んでリッチからリーンへの反転時(反転直後)であ
るか否かを判定し、反転時にはステップ13へ進んで空燃
比フィードバック補正係数αを前回値に対し所定の第1
比例分PR増大させる。反転時以外のときはステップ14へ
進んで空燃比フィードバック補正係数αを前回値に対し
所定の積分分I増大させる。
空燃比がリッチ(V02>VREF)のときは、ステップ15
へ進んでリーンからリッチへの反転時(反転直後)であ
るか否かを判定し、反転時にはステップ16へ進んで空燃
比フィードバック補正係数αを前回値に対し所定の第2
比例分PL減少させる。反転時以外のときはステップ17へ
進んで空燃比フィードバック補正係数αを前回値に対し
所定の積分分I減少させる。
ここで、ステップ11,12での判定に基づくステップ13
の実行が空燃比フィードバック補正係数第1比例制御手
段に相当し、ステップ11,15での判定に基づくステップ1
6の実行が空燃比フィードバック補正係数第2比例制御
手段に相当し、またステップ14,17の実行が空燃比フィ
ードバック補正係数積分制御手段に相当する。
次に第5図の比例設定ルーチンについて説明する。こ
のルーチンは所定時間毎にタイマ割込みにより実行さ
れ、これにより設定される第1比例分PR及び第2比例分
PLが第4図の比例・積分制御ルーチンにおいて用いられ
る。従って、このルーチンが比例分設定手段に相当す
る。
ステップ21では燃料性状センサ14からの信号に基づい
て燃料の重・軽質割合を検出する。
ステップ22では機関回転数N,基本燃料噴射量Tp及び重
・軽質より、マップを参照して、第1比例分PR及び第2
比例分PLを設定する。
ここで、マップは、機関回転数N及び基本燃料噴射量
Tpをパラメータとして第1比例分PR及び第2比例分PL
定めたものであるが、重質(F120)、通常(F100),軽
質(F80)に対応して、3種設けられていて、こられの
間で第1比例分PR及び第2比例分PLの比を変化させてあ
る。
すなわち、通常(F100)マップにおいてPR=PLとすれ
ば、重質(F120)マップにおいてはPR<PLとし、軽質
(F80)マップにおいてはPR>PLとしてある。
尚、マップ間の値は補間演算により求める。
ステップ23では検索により設定された第1比例分PR
び第2比例分PLをレジスタにセットし、第4図の比例・
積分制御ルーチンにて使用させる。
従って、例えば重質燃料の場合は、PR<PLに設定さ
れ、第6図に示すように、空燃比フィードバック補正係
数αがリーン側で制御されるようになる。これにより、
第7図に示したように、O2センサ出力反転点がS1であっ
ても、ズレEに相当する分、空燃比をリーン側に制御し
て、触媒転換点M0に近づけることができ、触媒転換効率
の向上により、排気性能を向上させることができる。
尚、積分分Iの設定については説明を省略したが、機
関回転数N及び基本燃料噴射量Tpによりマップを参照し
て設定する。
〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、重・軽質の燃料
性状により、空燃比フィードバック制御の比例分を設定
して、リッチ方向とリーン方向との比を変化させること
により、空燃比のリーン・リッチの検出点と触媒転換点
とのズレを補正することができ、触媒転換効率の向上に
より、排気性能の向上を図ることができるという効果が
得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第2図は
本発明の一実施例を示すシステム図、第3図〜第5図は
制御内容を示すフローチャート、第6図は制御特性を示
す図、第7図は重・軽質によるO2センサ出力反転点及び
と触媒転換点の変化の様子を示す図である。 1……機関、5……燃料噴射弁、10……コントロールユ
ニット、11……エアフローメータ、12……クランク角セ
ンサ、13……O2センサ、14……燃料性状センサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】機関排気成分を検出しこれにより機関吸入
    混合気の空燃比のリーン・リッチに応じた信号を出力す
    る空燃比検出手段と、 空燃比がリッチからリーンに反転した時に空燃比フィー
    ドバック補正係数を所定の第1比例分増大させる空燃比
    フィードバック補正係数第1比例制御手段と、 空燃比がリーンからリッチに反転した時に空燃比フィー
    ドバック補正係数を所定の第2比例分減少させる空燃比
    フィードバック補正係数第2比例制御手段と、 空燃比のリーン・リッチに応じた空燃比フィードバック
    補正係数を所定時間毎に所定の積分分増大又は減少させ
    る空燃比フィードバック補正係数積分制御手段と、 機関への燃料供給手段による燃料供給量をそのときの空
    燃比フィードバック補正係数で補正する燃料供給量補正
    手段と を備える内燃機関の空燃比フィードバック制御装置にお
    いて、 使用燃料の重・軽質を検出する燃料性状検出手段と、 検出された燃料の重・軽質に応じて前記第1比例分と前
    記第2比例分との比を変化させ、重質のときに前記第2
    比例分の方が大きくなり、軽質のときに前記第1比例分
    の方が大きくなるように、前記第1比例分及び第2比例
    分をそれぞれ設定する比例分設定手段と を設けたことを特徴とする内燃機関の空燃比フィードバ
    ック制御装置。
JP2069752A 1990-03-22 1990-03-22 内燃機関の空燃比フィードバック制御装置 Expired - Lifetime JPH0833126B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3326000B2 (ja) * 1994-04-07 2002-09-17 株式会社ユニシアジェックス 内燃機関の燃料性状検出装置
JP3264221B2 (ja) 1997-07-28 2002-03-11 株式会社デンソー 内燃機関の空燃比制御装置
DE10327978A1 (de) * 2003-06-23 2005-01-20 Volkswagen Ag Bestimmung der Qualität von Kraftstoffen für Kraftfahrzeuge

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