JPS58197451A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

内燃機関の空燃比制御装置

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JPS58197451A
JPS58197451A JP8071782A JP8071782A JPS58197451A JP S58197451 A JPS58197451 A JP S58197451A JP 8071782 A JP8071782 A JP 8071782A JP 8071782 A JP8071782 A JP 8071782A JP S58197451 A JPS58197451 A JP S58197451A
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JP
Japan
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air
fuel ratio
heater
fuel
combustion engine
Prior art date
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Pending
Application number
JP8071782A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshio Yamada
敏生 山田
Kenichiro Shindo
進藤 健一郎
Soichi Matsushita
宗一 松下
Kenji Kato
健治 加藤
Tokuta Inoue
井上 悳太
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1493Details
    • F02D41/1494Control of sensor heater

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

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】 本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に係り、特に、燃
料噴射式エンジンを備えた自動軍勢の車両用内燃機関に
用いるに好適な内燃機関の空燃比制御装置に関する。
酸素濃度検出糸子を備え排気ガス中の酸素濃度を検出す
る酸素セン+F′(以下O,センサという。)と、混合
気の空燃比を制御する空燃比制御装置を用い、0.セン
サの出力に基ついて混合気の空燃比が目標空燃比nとな
るよう、空燃比制御装置1に帰還制御する各棟の方法が
提案されている。そしてこのうち、0.センサの01m
度−出力電圧の関係を安定化するために、素子加熱用の
ヒータを備え、該ヒータに通電して素子會績足の良度に
加熱して0.濃度を検知する方法がある。しかるにこの
方法に於いては加熱に要する電力が、例えば数十〜百数
十ワットと大きな消費となる。そのため常時素子加熱用
のビー。夕に通電しているとバッテリに過大な負担をか
けることになり、ジェネレータ、バッテリ容量の増大郷
の対策をしなければならない。
本発明の目的は上記従来の問題点を解消し、バッテリ容
量、ジェネレータ能力を増大させる必要がない内燃機関
の制御方法を提供することにある。
この目的を達成するために、本発明の内燃機関の空燃比
制御装置は、酸素濃度検出素子と該素子加熱用ヒータと
を有する酸素センサを排気ガス通路に取り付は機関に吸
入される混合気の空燃比が目標空燃比となるよう燃料供
給装置を制御する内燃機関の空燃比制御装置に゛おいて
、所定の測定時−期になったときに前記ヒータを作動し
て素子を所定温度まで加熱した後、排)隼ガス中の酸素
濃度を検出して実際の空燃比を求め、該実際の空燃比と
前記目標空燃比との偏差にもとづく補正信号を発生し、
該補正信号を記憶すると共に燃料供給装置を制御し、前
記ヒータの非作動期間は前記補正信号にもとづいて前記
燃料供給装置を制御するようにしたものである。
以下図面會参照して本発明の詳細な説明する。
第1図i本発明が適用された自動車用の電子制御燃料噴
射式内燃機関のシステム図である。
エアクリーナ1から吸入された空気はエアフロメータ2
、絞り弁3、サージタンク4、吸気ボート5、および吸
気弁6を含む吸気通路12を介して機関本体7の燃焼室
8へ送られる。絞り弁6は運転室の加速ペダル13に連
動する。燃焼室8はシリンダヘッド9、シリンダブロッ
ク10、およびピストン11によって区画され、混合気
の燃焼によって生成された排気ガスは排気弁15、排気
ボート16、排気多岐管17、および排気管18を介し
て大気へ放出される。バイパス通路21は絞り弁3の上
流とサージタンク4とを接続し、バ1、′・ イパス流量制御弁22はバイパス通路21の流通#面積
を制御してアイドリンク時の機関回転速度を一定に維持
する。窒素酸化物の発生を抑制するために排気ガスを吸
気系へ導く排気ガス再循3JI(EGR)通路23は、
排気多気管17とサージタンク4とを接続し、オンオフ
弁形式の排気ガス再循jJ(EGR)制御弁24は電気
パルスに応動してEGR通路23を開閉する。吸気温セ
ンサ28はエアフロメータ2内に設けられて吸気温を検
出し、スロットル位置センサ29は、絞り弁3の開度を
検出する。水温センサ30はシリンダブロックlOに取
付けられて冷却水温度を検出し、01センサ31は排気
多岐管17の集合部分に取付けられて集合部分に於ける
酸素濃度を検出し、クランク角七ンサ32は、機関本体
7のクランク軸(図示せず)に結合する配電器33の軸
34の回転からクランク軸のクランク角を検出する。車
速センサ35は変速機36の出力軸の回転速度を検出す
る。45は多うンク軸回転数検出セ/すである。
これらのセンサ2.28.29.30.31.32.3
5.45の出力、および蓄電池37の電圧は電子制御部
40へ送られる。またOtセンサ31には制御部40よ
り電源電圧が印加可能とされている。燃料噴射弁41は
各気筒に対応して各吸気ボート5の近傍にそれぞれ設け
られ、ポンプ42は燃料タンク43からの燃料通路44
を介して燃料噴射弁41へ送る。電子制御部40は各セ
ンサからの入力信号をパラメータとして燃料噴射量を計
算し、計算した燃料噴射量に対応したパルス幅の電気パ
ルスを燃料噴射弁41へ送る。該弁41線該パルス幅に
応じて開弁し燃料を噴射する。電子制御部40はまた、
バイパスtItt制御弁22、EGRflllllKl
弁24、および点火コイル46を制御する。点火コイル
46の二次側は配電器33へ接続されている。
第2図は本発明が適用された異なる内燃機関のシステム
図である。この第2図に於いて第1図と同一部分は−j
−符号をもって示されている。第2図のシステムに於い
ては、エアフロメータ2の替りに吸気通路12に負圧セ
ンサ48が設けられており、この負圧センサ48は電子
制御部40に接続されている。即ち第2図に於いては、
少なくとも負圧センサ48の出力値とエンジン回転検出
センサ45との出力値に基づいて、空燃比が目標値とな
るよう噴射弁41からの燃料噴射量を制御する。
第1図のものはいわゆるL−J方式のものであり、エア
フロメータで直接吸入空気量で計測し、エンジン回転数
と計測した吸入空気量から噴射すべき燃料量をインジェ
クタの開弁パルス時間として演算制御する方式である。
第2図のものはいわゆるD−J方式のものであり、吸気
負圧を針側しエンジン回転数による補正を加え基本噴射
パルス時間を演算制御する方式である。パルス時間は、
この基本パルス幅にエンジン始動、暖機状態の補正、過
渡拘止ならびにO,センナフィードバック補正などが行
なわれて決定される。なお、本発明に於いてリーン域に
目標空燃比を設定する場合にはO,センサフィードバッ
ク補正は常時には行なわない。
第3図はO,センサ31の構造およびその入出力回路図
であるう図中71紘センサ素子であって、安定化ジルコ
ニア素子が採用されており、入出力端子72.73を介
してA/D器60(第5図参照)に接続されている。し
かしてとの0.センサ31は素子に電源電圧を印加する
いわゆる電圧印加方式によるO3検知を行なうものであ
る。即ち、安定化ジルコニア素子を備えたO、センサは
第4図の線αの如き、理論空燃比(λ=1)に於ける急
激な出力電圧変化特性を有し、排気ガス中の空燃比が理
論空燃比より濃い(リッチ)場合は電圧を発生し、薄い
(リーン)場合は電圧を発生しないいわゆるON、OF
FFF出力特性金石ため、0、センサに基ついて理論空
燃比およびその近傍の極めて狭い空燃比を制御すること
ができるものの、その他の領域では出力が変化しないた
め、例えば、燃料が薄くなるリーンな空燃比では採用で
きない。電圧印加方式によれば、第4図の線すの如く、
リーンになるに従って出力電圧が上昇するのでリーン域
に於ける空燃比制御が可能である。
第3図に於いて、74.75はこの電源電圧を印加する
ためのバッテリおよび抵抗、76はスイッチである。
77は素子71加熱用のヒータであって、バッテリ78
から電磁スイッチ79を介して通電される。なお電磁ス
イッチ79のコイル通電用端子の一方はI10器61(
第5図参照)に接続されている。
なお第3図のAで囲まれる部分は、第1図及び第2図の
電子制御部400Aで示される部分に格納されている。
第5図は電子制御部40の詳細を示すブロック図である
。電子制御部40は、マイクロプロセッサから成り演算
ならびに制御を行なうCPU (中央処理装置)56、
後述する補正処理プログラムおよびその他のEGR制御
処理郷を行なうためのプログラムが格納されるROM 
(リードオンリメモ!J)57、データを一時的に記憶
するRAM (ランタームアクセスメモリ)58、機関
停止時にも補助電源より給電を受け、必須のデータの記
憶を保持する不揮発性記憶素子としての第2のRAM5
9、A/D (アナログ/デジタル)変換器60、およ
び工10(入力/出力)器61はパス62を介して互い
に接続されている。エアフロメータ2(又は負圧センサ
48)、吸気温センサ28、水温センサ30、空燃比セ
ンサ31、および蓄電池37の出力はA/D変換器60
へ送られる。また、スロットル位置センサ29、クラン
ク角センサ32および回転数センサ45の出力はI10
器61へ送られ、パイ゛パス流量制御弁22、EGR制
御弁24、燃料噴射弁41、点火コイル46、およびス
イッチ76.79はI10器61を介してCPO56か
ら入力を受ける。なおエアフロメータ2のかわりに電圧
センサ48を用いる場合は(第2図の場合)、エアフロ
メータ2のかわりに負圧センサ48がA/D変換器60
に人力される。
以上の構成を用いて目標空燃比からの実際の空燃比のず
れを解消する例を次に貌明する。なおこの例は自動車に
係るものである。また処理のためのプログラムはROM
57に格納されている。
第6図はこの処理を行なうためのフローチャートでめる
ステップ101に於いて、自動車が一定距離(例えば1
000k)走行したか否かを判断し、YESと判断され
る場合にはステップ102に進み、学習制御条件は良い
か否かを判断する。学習制御条件が良いとは、少なくと
も、暖機後であり、かつバッテリ電圧が充分高い状態を
いう。ステップ102でYESと判断されるとステップ
103に進み、スイッチ79t−ONとしセンサ31の
ヒータ77に通電し、素子71を加熱する。次いでステ
ップ104に於いてセンサ素子71の温度は設定温度で
あるか否かを判別する(設定温度は例えば700〜80
0℃の間で選択される)。素子71の温度が設定温度で
あるならばステップ105に進み、センサ31の出力を
読み込んだ後、ステップ106に進み目標空燃比(A/
F)を絖み込む。そしてこれを空燃比へ換算し次いでス
テップ107に進み、読み込まれた実際の空燃比と目標
空燃比との比率を求め、この比率をRAM58に記憶す
る。しかして空燃比の制御を行なうには、例えば、目標
空燃比にこの比率を乗じた値となるように噴射弁41を
開弁させる電気パルス幅を制御する。
上記ステップ101に於いて、一定距離走行したかどう
かを判断したが、一定の時間例えば1ケ月経過したかど
うか判断するようにしても良い。
以上説明した通り、本発明によればセンサ素子を常時加
熱して0.濃度を検知する必要が無く、その丸め素子加
熱に消費される電力が小さくなり、バッテリ容量、ジェ
ネレータ能力を増大させる必要がない。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明が適用された内燃機関のン
ステム図、第3図はO,センサの構造およびその入出力
回路図、第4図は01センサの出力特性を示すグラフ、
第5図は電子制御部のブロック図、第6図は空燃比制御
を行なうためのフローチャートである。 2・・・エアフロメータ、4・・・サージタンク、8・
・・燃焼室、11・・・ピストン、16・・・排気ボー
ト、21・・・バイパス通路、22・・・バイパス流量
制御弁、23・・・EGR通路、2B・・・吸気温セン
サ、30・・・水温センサ、31・・・01センサ、3
2・・・クランク角センサ、40・・・電子制御部、5
6・・・CPU。 57・・・ROM、58.59・・・RAM、60・・
・A/D変換器、61・・・I10器、62・・・パス
、77・・・ヒータ。 代理人  鵜  沼  辰 之 (ほか2名) 第3図 91 :f、 4 I”/1 一−リーン 空前に(練1廖良) 第5図 第6図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  elk素濃度検出素子と咳素子加熱用ヒータ
    とを有する酸素センサを排気ガス通路に取り付は機関に
    吸入される混合気の空燃比が目標空燃比となるよう燃料
    供給装置を制御する内燃機関の空燃比制御装置において
    、所定の測定時期になったときに前記ヒータを作動して
    素子を所定温度まで加熱した後、排気ガス中のM素練度
    を検出して実際の空燃比を求め、該実際の空燃比と前記
    目標空燃比との偏差にもとづく補正信号を発生し、該補
    正信号を記憶すると共に燃料供給装置を制御し、前記ヒ
    ータの非作動期間は前記補正信号にもとづいて前記燃料
    供給装置を制御するようにしたことを特徴とする内燃機
    関の空燃比制御装置。
  2. (2)  前記内燃機関は自動車に搭載されており、前
    記所定の測定時期は骸自動車が所定の距離を走行した時
    でめることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の内
    燃機関q空燃比制御装置。
  3. (3)  少なくとも吸気管負圧と機関回転数とを検知
    し、それにも4づいて、目標空燃比となるよう燃料供給
    装置を制御する特許請求の範囲第1項記載の内燃機関の
    空燃比制御装置。
JP8071782A 1982-05-13 1982-05-13 内燃機関の空燃比制御装置 Pending JPS58197451A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19743644C2 (de) * 1997-10-02 1999-12-16 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betrieb eines Gassensors

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19743644C2 (de) * 1997-10-02 1999-12-16 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betrieb eines Gassensors

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