JPH0861112A - 内燃機関の燃料噴射量制御装置 - Google Patents

内燃機関の燃料噴射量制御装置

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JPH0861112A
JPH0861112A JP6196753A JP19675394A JPH0861112A JP H0861112 A JPH0861112 A JP H0861112A JP 6196753 A JP6196753 A JP 6196753A JP 19675394 A JP19675394 A JP 19675394A JP H0861112 A JPH0861112 A JP H0861112A
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    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディーゼル機関において空燃比を正確に目標
空燃比に一致させる。 【構成】 サージタンク3と排気マニホルド6とをEG
Rガス通路9により連結し、排気マニホルド6内に酸素
濃度センサ11を配置する。サージタンク3内に供給さ
れるEGRガス量を求め、酸素濃度センサ11により検
出された酸素濃度を用いてこのEGRガス中の空気量を
求める。この空気量とエアフローメータ4により検出さ
れた吸入空気量との和よりシリンダ内に供給される空気
量を求め、この空気量に基いて燃料噴射量を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の燃料噴射量制
御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】スロットル弁下流の吸気通路内の負圧お
よび機関回転数が定まると機関シリンダ内に供給される
吸入空気量が定まるが吸気通路内に再循環排気ガス(以
下、EGRガスと称する)が供給されると同じ負圧およ
び同じ機関回転数であっても機関シリンダ内に供給され
る吸入空気量が減少する。従ってスロットル弁下流の吸
気通路内の負圧および機関回転数に基いて燃料噴射量を
定めるようにした内燃機関では吸気通路内にEGRガス
を供給すると空燃比が目標空燃比からずれてしまうこと
になる。
【0003】そこでEGRガスが供給されても空燃比が
目標空燃比からずれないようにするために、吸気通路内
に酸素濃度センサを配置し、この酸素濃度センサにより
EGRガスの供給による酸素濃度の変化を検出してEG
Rガス供給されても空燃比が目標空燃比に維持されるよ
うに酸素濃度に応じ燃料噴射量を補正するようにした内
燃機関が公知である(特開昭62−165538号公報
参照)。なお、酸素濃度センサは活性化温度、例えば3
50℃以上の高温にならないと正規の出力を発生しない
ので上述の内燃機関において用いられている酸素濃度セ
ンサには電気ヒータが埋め込まれており、この電気ヒー
タによって酸素濃度センサを常時加熱するようにしてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
に吸気通路内に酸素濃度センサを配置すると酸素濃度セ
ンサは吸入空気流により常時冷却され、このように常時
冷却される酸素濃度センサの温度を活性化温度以上に上
昇させるためにはかなりの電力が必要であるばかりでな
く、酸素濃度センサは機関運転中継続して加熱しなけれ
ばならないために酸素濃度センサの加熱のために多量の
電力が必要になるという問題がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに1番目の発明によれば、排気ガス再循環装置を具え
かつ空気過剰のもとで燃料を燃焼せしめるようにした内
燃機関において、機関吸気通路に流入する吸入空気量を
検出する吸入空気量検出手段と、機関吸気通路内に再循
環される再循環排気ガス量を求める再循環排気ガス量検
出手段と、機関から排出された排気ガスと接触して排気
ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサと、酸素濃
度センサにより検出された排気ガス中の酸素濃度と機関
吸気通路内に再循環される再循環排気ガス量と機関吸気
通路に流入する吸入空気量から機関シリンダ内に供給さ
れる空気量を検出してこの空気量に基き燃料噴射量を算
出する燃料噴射量算出手段とを具備している。
【0006】また、上記問題点を解決するために2番目
の発明では上記1番目の発明において、酸素濃度センサ
の応答遅れをカバーするために排気ガス中の酸素濃度を
予測推定する予測推定手段を具備している。
【0007】
【作用】1番目の発明では、酸素濃度センサが排気ガス
と接触せしめられるために酸素濃度センサは排気ガスに
よって加熱され、この酸素濃度センサにより検出された
排気ガス中の酸素濃度と再循環排気ガス量と吸入空気量
から機関シリンダ内に供給される空気量を検出してこの
空気量に基き燃料噴射量が算出される。
【0008】2番目の発明では、予測推定手段によって
酸素濃度センサの応答遅れがカバーされる。
【0009】
【実施例】図1は空気過剰のもとで燃料が燃焼せしめら
れるディーゼル機関を示している。なお、本発明は空気
過剰のもとで燃料が燃焼せしめられる内燃機関であれば
いかなる形式の内燃機関でも適用することができるので
本発明はリーン混合気を燃料せしめるガソリン機関にも
適用することができる。
【0010】図1を参照すると、1はディーゼル機関本
体、2は吸気枝管、3はサージタンク、4はエアフロー
メータ、5はエアクリーナ、6は排気マニホルド、7は
排気管、8は各気筒に対して設けられた燃料噴射弁を夫
々示す。排気マニホルド6はEGRガス通路9を介して
サージタンク3に接続され、このEGRガス通路9内に
はサージタンク3内に供給されるEGRガス量を制御す
るためのEGRガス制御弁10が配置される。はた、排
気マニホルド6内には排気ガスの酸素濃度を検出するた
めの酸素濃度センサ11が配置される。この酸素濃度セ
ンサ11は常時高温の排気ガスにさらされるので高温に
保持される。
【0011】電子制御ユニット20はディジタルコンピ
ュータからなり、双方向性バス21によって相互に接続
されたROM(リードオンリメモリ)22、RAM(ラ
ンダムアクセスメモリ)23、CPU(マイクロプロセ
ッサ)24、入力ポート25および出力ポート26を具
備する。エアフローメータ4は吸入空気量Gaに比例し
た出力電圧を発生し、この出力電圧は対応するAD変換
器27を介して入力ポート25に入力される。酸素濃度
センサ11は排気ガス中の酸素濃度O2 に比例した出力
電圧を発生し、この出力電圧が対応するAD変換器27
を介して入力ポート25に入力される。また、アクセル
ペダル12の踏込み量Accpに比例した出力電圧を発
生する負荷センサ13が設けられ、この負荷センサ13
の出力電圧が対応するAD変換器27を介して入力ポー
ト25に入力される。更に、入力ポート25には機関回
転数Neを表わす出力パルスを発生する回転数センサ1
4が接続される。一方、出力ポート26は駆動回路28
を介して各燃料噴射弁8に燃料を供給する燃料ポンプ1
5に接続される。この燃料ポンプ15からの燃料吐出
量、即ち燃料噴射量は電子制御ユニット20の出力信号
に基いて制御される。
【0012】ガソリン機関においてはもとよりディーゼ
ル機関においても良好な燃焼を得るためには機関の運転
状態に応じた最適な空気過剰率、即ち最適な空燃比が存
在する。ところで機関シリンダ内における空燃比が最適
な空燃比となるように燃料噴射量を決定するには機関シ
リンダ内に供給される吸入空気量を正確に検出しなけれ
ばならない。EGRガスの再循環が停止せしめられてい
るときには機関シリンダ内に供給される吸入空気量はエ
アフローメータ4を介してサージタンク3内に供給され
る吸入空気量Gaに一致し、従ってこの場合にはエアフ
ローメータ4の出力信号から機関シリンダ内に供給され
る吸入空気量を正確に検出することができる。
【0013】ところで図1に示す実施例では空気過剰の
もとで燃焼が行われるので排気ガス中には過剰な空気が
含まれており、従ってEGRガスの再循環が行われると
サージタンク3内に供給されるEGRガス中には過剰な
空気が含まれていることになる。従ってこの場合、機関
シリンダ内に供給される吸入空気量はエアフローメータ
4の出力信号のみから検出することができず機関シリン
ダ内に供給される吸入空気量はエアフローメータ4によ
り検出された吸入空気量Gaとサージタンク3内に供給
されたEGRガス中に含まれる空気量との和となる。従
ってこの場合機関シリンダ内に供給される吸入空気量を
正確に検出するにはEGRガス中に含まれる空気量を正
確に検出しなければならないことになる。そこで本発明
による実施例では酸素濃度センサ11により検出された
酸素濃度O2 を用い、以下のようにして機関シリンダ内
に供給されるEGRガス中の空気量を算出するようにし
ている。
【0014】即ち、ディーゼル機関では機関の運転状態
が定まると各シリンダの体積効率が定まり、体積効率が
定まると各シリンダ内に供給されるガス量Gf が定ま
る。従って機関の運転状態が定まると各シリンダ内に供
給されるガス量Gf が定まることになり、このガス量G
f は図2に示されるようにアクセルペダル12の踏込み
量Accpと機関回転数Neの関数としてマップの形で
予めROM22内に記憶されている。
【0015】ところで各シリンダ内に供給されるガス量
f はエアフローメータ4により検出された吸入空気量
Gaとサージタンク3内に供給されたEGRガス量Ge
との和であり、従ってEGRガス量GeはGe=Gf
Gaで表わすことができる。即ち、EGRガス量Geは
エアフローメータ4の出力信号と図2に示すマップから
求まることになる。
【0016】一方、EGRガス中の酸素濃度は酸素濃度
センサ11により検出された酸素濃度O2 に等しく、こ
の酸素濃度O2 をパーセントで表わし、空気中の酸素の
割合が21パーセントであることを考慮するとサージタ
ンク3内に供給されるEGRガス中の空気量は(O2
21)・Geで表わされることになる。このようにして
機関シリンダ内に供給されるEGRガス中の空気量(O
2 /21)・Geを算出することができる。
【0017】ところで各シリンダ内に供給される吸入空
気量GcはこのEGRガス中の空気量(O2 /21)・
Geとエアフローメータ4により検出された吸入空気量
Gaとの和であるので各シリンダ内に供給される吸入空
気量GcはGc=Ga+(O 2 /21)・Geで表わさ
れる。従って目標空燃比を(A/F)0 とすると空燃比
を目標空燃比にするのに必要な燃料噴射量Qは1/(G
c・(A/F)0 )で表わされることになる。この目標
空燃比(A/F)0 は図3に示すようにアクセルペダル
12の踏込み量Accpと機関回転数Neの関数として
マップの形で予めROM22内に記憶されている。この
ようにして空燃比を目標空燃比(A/F)0 とするのに
必要な燃料噴射量Qを算出することができる。
【0018】ところで酸素濃度センサ11には応答遅れ
があり、従って過渡運転時に精度よく酸素濃度O2 を検
出するにはこの応答遅れを考慮して酸素濃度O2 の推定
値を予測することが好ましい。従って本発明ではオブサ
ーバを用いた酸素濃度O2 の予測推定手段を設けてお
り、次にこの予測推定手段について説明する。酸素濃度
センサ11の出力電圧は前述したように酸素濃度O2
比例して変化する。云い換えると酸素濃度センサ11の
出力電圧は空燃比が変化するとそれに伴なって変化す
る。ここで空燃比の代表値として燃料噴射量Q/吸入空
気量Gaを用い、酸素濃度センサ11の出力電圧Vの取
込み順に図4に示すk,k+1,…k+iなる番号を付
すとk番目の空燃比Qk /Gak と(k+1)番目の空
燃比Qk+1 /Gak+1 との差に比例して次式に示す如く
酸素濃度センサ11の出力電圧Vが変化する。
【0019】
【外1】
【0020】
【外2】
【0021】図6は燃料噴射量の算出ルーチンを示して
おり、このルーチンは例えば一定クランク角毎の割込み
によって実行される。図6を参照するとステップ60で
は図2に示すマップから各シリンダ内に供給されるガス
量Gf が算出され、次いでステップ61ではこのガス量
f と吸入空気量Gaから再循環されているEGRガス
量Geが算出される。次いでステップ62ではこのEG
Rガス量Ge、吸入空気量Gaおよび図5に示すルーチ
ンにより算出された酸素濃度O2 から各シリンダ内に供
給される空気量Gcが算出され、次いでステップ63で
はこの空気量Gcと図3に示すマップから求められた目
標空燃比(A/F)0 を用いて燃料噴射量Qが算出され
る。
【0022】
【発明の効果】1番目の発明では酸素濃度センサの加熱
のために多量の電力を消費することなく機関シリンダ内
に供給される空気量に応じた最適の燃料噴射量を算出す
ることができる。2番目の発明では機関シリンダ内に供
給される空気量に応じた一層最適な燃料噴射量を算出す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ディーゼル機関の全体図である。
【図2】機関シリンダ内に供給されるガス量Gf のマッ
プを示す図である。
【図3】目標空燃比(A/F)0 のマップを示す図であ
る。
【図4】酸素濃度センサの出力電圧Vを示す線図であ
る。
【図5】酸素濃度を算出するためのフローチャートであ
る。
【図6】燃料噴射量を算出するためのフローチャートで
ある。
【符号の説明】
3…サージタンク 4…エアフローメータ 6…排気マニホルド 9…EGRガス通路 11…酸素濃度センサ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気ガス再循環装置を具えかつ空気過剰
    のもとで燃料を燃焼せしめるようにした内燃機関におい
    て、機関吸気通路に流入する吸入空気量を検出する吸入
    空気量検出手段と、機関吸気通路内に再循環される再循
    環排気ガス量を求める再循環排気ガス量検出手段と、機
    関から排出された排気ガスと接触して排気ガス中の酸素
    濃度を検出する酸素濃度センサと、酸素濃度センサによ
    り検出された排気ガス中の酸素濃度と機関吸気通路内に
    再循環される再循環排気ガス量と機関吸気通路に流入す
    る吸入空気量から機関シリンダ内に供給される空気量を
    検出してこの空気量に基き燃料噴射量を算出する燃料噴
    射量算出手段とを具備した内燃機関の燃料噴射量制御装
    置。
  2. 【請求項2】 酸素濃度センサの応答遅れをカバーする
    ために排気ガス中の酸素濃度を予測推定する予測推定手
    段を具備した請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射量制
    御装置。
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