JPS58135343A - 内燃機関の空燃比制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 不発明は内燃機関の空燃比制御方法に関する。

機関排気系に酸素濃度検出器全取付けてこの酸素濃度検
出器の出力信号により機関シリンダ内に供給される混合
気の空燃比を理論空燃比に一致せしめるようにした空・
撚比割何装置は公知である。

この酸素濃度検出器は押Ｆ気ガスが還元雰囲気から酸化
搭囲気に変化したときり一ン信号全発生し。

ｇ化雰囲気から還元雰囲気に変化したときリッチ信号全
発生するがリーン信号の発生遅れ時間がリッチ信号の発
生遅れ時間よりも長く、従ってリーン信号が発生したと
きには比較的早い速朋で燃料を増量し、リッチ１Ｍ号が
発生したときには比較的遅い速度で燃料全減量して空燃
比を早く補正できるようにしている。しかしながらアイ
ドリンク運転時のように、燃ｆ＋噴射作用によって空燃
比が変化してからこの空燃比変化全酸素濃度検出器が検
出するｌでに時間全装する場合において上述のようにリ
ーン信号が発生したときに比較的早い速度で燃料全増量
すると空燃比がかな！ｌｌ濃くなってからでなくてはリ
ッチ信号が発生せず１次いで燃料が遅い速度で減量せし
められるので空燃比のリッチ、リーンの繰返し周期が長
くなってし１う。このように空燃比のリッチ、リーンの
繰返し周期が長くなることは空燃比が理論空燃比から大
きくずれている時間が長くなること全意味しており、従
って排気ガス中の有害成分が増大することを意味してい
る。従って従来よシアイドリング運転時に２ける空燃比
のチッチ、リーンの繰返し周期を短かくするためにアイ
ドリンク運転時にはリーン信号が発生した場合でも比較
的遅い速度で燃料全増量せしめるようにしている。しか
しながらこのような空燃比制御装置では燃料噴射作用に
よって空燃比が変化してからこの空燃比変化を酸素濃度
検出器が検出する１でに時間を要する軽負荷運転時にも
リーン信号が発生した場合に比較的早い速度で燃料が増
量せしめられるので軽負荷運転時において空燃比のリッ
チ、リーンの繰返し周期が長く（３ン なり、斯くして排気ガス中の有害成分が増大するばかり
でなく空燃比がリッチとなる時間が長くなるために・燃
料消費率が低下するという問題がある。

不発明は軽負荷運転時における空燃比のリッチ。

リーンの繰返し周期全短かくすることにより排気ガス中
の有害成分の低減と燃料消費率の同上を図った空燃比制
御方法全提供することにある。

以下、添附図面全参照して本発明の詳細な説明する０ 第１図全参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロ
ック、３はシリンダブロック２内において往復動するピ
ストン、４はシリンダフロック２上に固締芒れたクラン
クへノド、５はピストン３とシリンダー−ノド４間に形
成きれた燃焼室、６は燃堺室５内に配置された点火栓、
７は吸気ボート。

８は吸気弁、９は排気ボート、１０は排気升？夫々示す
。吸気ポート７は枝管１１を介して共通のサージタンク
１２に連結され、−万排気ボート９は排気マニホルド１
３に連結される。各枝管１１には′成子制御ユニット１
４の出力信号によって制（４） 御される燃料噴射弁１５が夫々設けられ、これらの燃料
噴射９Ｐ１５から対応する吸気ポート７に向けて燃料が
噴射される０サージタンク１２は吸気管１５　、　ｘ、
７７０−メータ１７並びに図示しないエアクリーナ？介
して大気に連結される０吸気管１６内にはスロットル升
１８が配置され、このスロットル升１８は車両運転室に
設けられたアクセルペタルに連結されるｏ機関本体１に
取付けられたディストピユータ１９にはクランクシャフ
トの回転速度全検出するための回転角センサ２０が取付
けられ、この回転角センサ２０は電子制御ユニット１４
に接続される。−万、排気マニホルド１３には酸素濃度
検出器２２が取付けられ、この酸素濃度検出器２２は電
子制御ユニット１４に接続される０酸素濃度検出器２２
は機関シリンダに供給された混合気の空燃比が理論空燃
比よジも大きなとき、即ち排気ガスが酸化雰囲気のとき
に０．１ボルト程度の出力電圧、即ちリーン信号全発生
し９機関シリンダ内に供給きれた混合気の空燃比が理論
空燃比よＶも小さなとき、即ち排気ガスが還元謬囲気の
ときに０．９ボルト程度の出力電圧。

即ちリッチ信号全発生する。−万、スロット７１升１８
にはスロットル升開度に応動するスロットルスイッチ２
３が取付けられ、こ扛らエアフローメータ１７とスロッ
トルスイッチ２３は電子制御ユニット１４に接続される
０エア７０−メータ１７は吸入空気量に応じて回転する
計量板２４全有し。

この肘童板２４の（ロ）転量が電圧に変換される０この
電圧は吸入空気量に比例しており、この吸入空気量に比
例した電圧が電子制御ユニット１４に送り込１れる。ｌ
た。サージタンク１２にはサージタンク１２の負圧を検
出する負圧スイッチ２５が取付けられ、この負圧スイッ
チ２５は電子制御ユニット１４に接続される０ 第２図に成子制御ユニット１４全示す。第２図を診拙す
ると、電子制御ユニット１４はディジタルコンピュータ
からなり１％樵の演算処理を行なうマイクロプロセッサ
（ＭＰＵ）３０．ランダムアクセスメモリＣＲＡＭ）　
３１　、制御プログラム、演算定数等が予め格納されて
いるリードオンリメモリ（ＲＯＭ）３２．入力ポート３
３並びに出力ポート３４が双方向バス３５全介して互に
連結されている。更に、電子制御ユニット１４内には各
種のクロック伯＠を発生するクロック発生器３６が設け
られる。第２図に示されるようにエアフローメータ１７
はバッファ増巾器３７並びにＡＤ変換器３８全介して入
力ボート３３１ｃ接続される０エアフローメータ１７は
前述したように吸入空気量に比例した出力′電圧紫発生
し、この電圧がＡＤ変換器３８において対応する２進数
に変換されてこの２進数が入力ポート３３並びにバス３
５全介してＡＩＰＵ　　３０に読み込ｌれる。−万、負
圧スイッチ２５並びにスロットルスイッチ２３は対応す
るバッファ増巾器３９，４０に介して入力ポート３３に
接続される。負圧スイッチ２５はサージタンク１２内の
負圧が設定負圧９例えば−３００１ｍＨ？よりも大きな
ときにオンとなジ、サージタンク１２内の負圧が設定負
圧よりも／Ｊ％さなときにオフとなる。互た。スロット
ルスイッチ２３はスロットル９Ｐ１８がアイドリンク位
置にあるときにオン（７） とな９．スロットル升１８が開弁するとオフとなる。−
万、酸素濃度検出器２２の出力信号はバッファ増巾器４
１を介してコンパレータ４２に送り込１れる。このコン
パレータ４２では酸素濃度検出器２２の出力電圧と０．
４ボルト程度の基準電圧とが比抄され１例えば酸素濃度
検出器２２の出力電圧が基準電圧よＶも抵いときコンパ
レータ４２の一万の出力端子に表われる電圧ホ尚レベル
となり、酸素濃度検出器２２の出力電圧が基準電圧より
モ高いときコンパレータ４２の他方の出力端子に表われ
る電圧は高レベルとなる。コンパレータ４２の出力′電
圧は入力ポート３３並びにバス３５を介してＭＰＵ　３
０　Ｋ読み込１れ、それによって酸素濃度検出器２２が
リーン信号を発しているかリッチ信号奮発しているかが
ＭＰＵ　３０によって常時監視されている。−万、Ｎ転
角センサ２０はバッファ増巾器４３を介して入力ポート
３３に接続される。この回転角センサ２０はクランクシ
ャフトが所定クランク角度回転する毎にパルス全発生し
、このパルスが入力ポート３３並びにバス（８） ３５全介してＭＰＵ　３０に読み込１れる０出力ボート
３４は燃料噴射弁１５金作動するためのデータ？出力す
るために設けられており、この出力ポート３４には２進
数のデータがＭＰＵ３０からバス３５全介して書き込ｌ
れる。出力ポート３４の各出力端子はダウンカウンタ４
４の対応する各入力端子に接続されている。このダウン
カウンタ４４はＭＰＵ　３０から書き込１れた２進数の
データ？それに対応する時間の長さに変換するために設
けられてｈ！１１．このダウンカウンタ４４は出力ポー
ト３４から送ジ込１れたデータのダウンカウント全クロ
ック発生器３６のクロック信号によって開始し、カウン
ト値が０になるとカウント？完了して出力端子にカウン
ト児了１百号全発生する。Ｓ−Ｒフリップフロップ４５
のリセット入力端子Ｒはダウンカウンタ４４の出力端子
に接続さし＋　Ｓ　　Ｒ７リツプ７０ツブ４５のセット
入力端子Ｓなりロック発生器３６に接続される。この５
−Ｒ７リップフロップ４５はクロック発生器３６のクロ
ック信号によりダウンカウント開始と同時にセットされ
、ダウンカウント完了時にダウンカウンタ４４のカウン
ト完了信号によってリセットきれる０従ってＳ−Ｒフリ
ップフロップ４５の出力端子Ｑはダウンカウントが行な
われている間高レベルとなる。５−Ｒ７リップフロップ
４５の出力端子Ｑは車力増巾回路４６を介して燃料噴射
弁１５に接続されて２ジ、従って燃料噴射弁１５はダウ
ンカウンタ４４がダウンカウントしている間付努される
ことがわかる。

燃料噴射時間Ｔは基本的には次式で衣わ芒れる０Ｔ＝Ｔ
　　−Ｆ（Ａ／Ｆ）・Ｋ十Ｔａ ここでエア　：基本噴射時間 Ｆ（Ａ／Ｆ）：　フィードバック補正係数Ｋ　：吸気温
度等で決する補正値 Ｔａ　　ａ無効噴射時間 である。

基本噴射時間Ｔアは吸入空気量と機関（ロ）転数から定
められる。即ち１回転角センサ２０の出力信号からＭＰ
Ｕ　３０内に２いて機関ｊ四転数全８↑真し。

この機関（ロ）転数とエアフローメーター７の出力侶号
とによりＭＰＵ　３０内において基本噴射時間Ｔｐが計
算される。

フィードバック補正係数Ｆ　（Ａ／Ｆ　）は酸素濃度検
出器２２の出力信号から計算される。次いでこれについ
て第３図全参照して説明する。第３図（ａＪは排気マニ
ホルド１３内の排気ガスが還元雰囲気（＃にあるか酸化
雰囲気ＣＬ）であるかを示して詮り。

第３図（ｂ）は酸素濃度検出器２２の出力電圧Ｖを示し
て２９．第３図ＩＣ）はフィードバック補正係数Ｆ金示
している。第３図かられかるように時刻法においてリッ
チ信号が発生するとフィードバック補正係数Ｆは一定量
Ｒ，だけスキソゲして減少せしめられ１次いで一定の積
分定数に、でもって減少せしめられる。−万１時刻軸に
おいてリーン信号が発生するとフィードバック補正係数
Ｆは一定量Ｒ２だけスキップして増大せしめられ１次い
で一定の積分定数に、でもって増大せしめられる。この
ようなフィードバック補正係数Ｆの計算はＭＰＵ３０内
において行なわれる。

次いで第４図に示す７０−チャート全参照して不発明に
よる空燃比制御方法について説明する。

第４図全診照すると、Ｉず始めにステップ５０において
基不燃料噴射責Ｔｐが計算され１次いでステップ５１に
おいてスロットルスイッチ２３がオンであるか否かが判
別される。スロットルスイッチ２３がオンのとき、即ち
アイドリンク運転のときはステップ５２に進み、酸素濃
度検出器１３がリーン信号を発生しているか否かが判別
される。

−万、ステップ５１においてスロットルスイッチ２３が
オンでないと判別されたときはステップ５３に進んで負
圧スイッチ２５がオンであるか否かが判別式れる０ステ
ツプ５３において負圧スイッチ２５がオンであると判別
されたとき、即ちサージタンク１２同の負圧が設定負圧
よりも大きなときにはステップ５２に進む。ステップ５
２において酸素濃度検出器１３がリーン信号を発生して
いると判別されたときはステップ５４において積分定数
Ｋにに２が入れられ１次いでステップ５５に進む。−万
、ステップ５２において酸素濃度検出器１３がリッチ信
号音発生していると判別式れたときはステップ５６に進
んで積分定数Ｋにに！が入れられ１次いでステップ５５
に進む。ステップ５５では積分定数Ｋからフィードバッ
ク補正係数Ｆが計算され１次いでステップ５７に詮いて
燃料噴射時間が計算さｎる０−刀、ステップ５３におい
て負圧スイッチ２５がオンでないと判別されたときはス
テップ５８に進んで酸素ａ度検出器１３がリーン信号全
発生しているか否かが判別される。ステップ５８におい
て酸素濃度検出器１３がリーン信号全発生しているとき
にはステップ５９に進んで前述のに、に２が乗算され、
その乗Ｊ４箱果ｆＫとする。従ってこのときには積分定
数Ｋがステップ５４で得られる積分定数にの２倍になっ
ていることがわかる０−万、ステップ５８において酸素
濃度検出器１３がリッチ信号を発生しているときにはス
テップ５６に進み、積分定数Ｋにに、が入れられる０ 上述の説明かられかるように本発明によればスロットル
升１８が開弁しておりかつサージタンク１２内の負圧が
設定負圧よりも小さなときには酸素濃度検出器１３がリ
ーン信号全発生したときに積分定数ＫがＫｔの２倍に増
大せしめられ、その結果比教的早い速度で燃料が増量さ
れるので空燃比のずれ金早く補正することができる。こ
れに対してアイドリンク運転時、若しくはサージタンク
１２内の負圧が設定負圧よりも大きな軽負荷運転時には
酸素濃度検出器１３がリーン信号全発生したときの積分
定数Ｋかに、となって不等ぐなるために比較的遅い速度
で燃料が増量せしめられる。

その鞘釆、アイドリング運転時にもとよ、！ｌｌｌ軽負
荷運転時に２ける空燃比のリッチ、リーンの繰返し周期
？短かくできるので排気ガス中の有害成分全低減できる
と共に燃料消費率上向上することができる０

【図面の簡単な説明】

第１図は不発明に係る内燃機関の側面断面図。 第２図は第１図の電子制御ユニットの回路図。 第３図はフィードバック補正係数を説明するための線図
、第４図はフローテ＋−）ｉ示す。 １４・・・電子制御ユニット、１５・・・燃料噴射弁。 １８・・・スロットル升、　　２２・・・酸累績度検田
器。 ２３・・・スロットルスイッチ、２５・・・負圧スイッ
チ。 ％許出願人 トヨタ自動車工業株式会社 特許出願代理人 弁理士　背水　朗 弁理士　　西　舘　オロ　之 弁理士　中山恭介 弁理士　　山　口　昭　之

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関排気系に取付けた酸素濃度検出器からのリッチ信号
   丑びにリーン信号全電子制御ユニットにより制御信号に
   変換して該制御信号によ５ｆｆｉ料噴射升の＠料噴射゛
   皺全制御し、該酸素濃度検出器の出力侶号かり一ン信号
   からリッチ信号に、或いはリッチ信号からり一ン信号に
   変化したときに上記制御信号レベルを予め定められた積
   分値でもって徐々に減少或いは増量せしめて上記燃料噴
   射量全制御するようにした９燃比制御方法において、ス
   ロットル弁開度並びにスロットル升後流の負圧を検出し
   てスロットル弁開度がアイドリング開度であるか、若し
   くは該負圧が予め定められた設定負圧よジも大きなとき
   に上記制御信号レベルを第１の積分値でもって増力口せ
   しめ、スロットル升が開弁しかつスロットル升後流の負
   圧が該設定負圧よりも小嘔いときに上記制御信号レベル
   全該第１槓分１直よりも大きな第２の積分１直でもって
   増力口させるようにした内燃機関の空燃比制御方法。