JPS5859321A - 内燃機関の空燃比制御方法 - Google Patents

内燃機関の空燃比制御方法

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JPS5859321A
JPS5859321A JP15694081A JP15694081A JPS5859321A JP S5859321 A JPS5859321 A JP S5859321A JP 15694081 A JP15694081 A JP 15694081A JP 15694081 A JP15694081 A JP 15694081A JP S5859321 A JPS5859321 A JP S5859321A
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Yoshiki Nakajo
中條 芳樹
Keiji Aoki
啓二 青木
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Toyota Motor Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/0015Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for using exhaust gas sensors
    • F02D35/0046Controlling fuel supply
    • F02D35/0092Controlling fuel supply by means of fuel injection

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  • 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方法に関する。
気体中の酸素濃度を検出する′ことのできる酸素濃度検
出器として例えば特開昭52−72286号会報に紀載
されているようにジルコニアのような酸素イオン休導性
固体電解質を用いた酸素濃度検出器が全知である。この
酸素濃度検出器ではジルコニア板の一儒表面上に陰極を
なす薄膜なコーティングすると共にジルコニア板の他側
表面上に陽極をなす薄膜をコーティングしてこれら陰極
と陽極との間に電圧を印加し、陰極に接触して電子を付
与された酸素分子が2ルコニア板内を通過し九後に陽極
において電子を放出するヒとにより陽極から陰極に向か
う電流が発生せしめられ、この電流がジルコニア板内を
通過する酸素分子の数、即ち陰極Kil触する気体中の
酸素の分圧に比例するのでこO電流値から酸素濃度を知
ゐととができる。従ってこの酸素濃度検出器を機関排気
通路内に取付けると排気通路内の酸素濃度を検出でき、
従って横積シリンダ内に供給される混合気の9!燥比を
知ることができる。この上うkこの酸素濃度検出器は排
気通路内の酸素濃度を検出するようKしているので機関
シリ?/(丙に供給される混合気が種薄混合気のときに
検出器としての機能を果し、斯くしてこのような酸素濃
度検出器を以後リーンセンサと称する。
このようなリーンセンサを用いて空燃比を制御する一つ
の方法として空燃比が予め定められ九空燃比となるよう
にリーンセンサの出力信号に基いて燃料噴射時間を直接
制御する方法があるが、多くの場合には機関回転数と吸
気管負圧から、或いはエアフローメータの出力信号から
予め定められた空燃比の混合気を形成するのに必要な基
本燃料噴射時間を計算し、この基本燃料噴射時間をリー
ンセ/すの出力信号に基いて補正するよう、にし1いる
。411関が要求する空燃比は機関の運転状態によって
異なシ、従って1fIIK機関回転数と吸気管負圧から
基本燃料噴射時間を計算する場合′には機関回転数と吸
気管負圧の関数として実験に・よシ求めた基本燃料噴射
時間を予め記憶させておいてこの記憶された基本燃料噴
射時間に基いて燃料を噴射するようKしている。しかし
ながらこのように記憶され九基本燃料噴射時間に基いて
燃料を噴射するようにした場合には燃料噴射弁の経時的
変化、例えば燃料噴射口のっまシ等によって燃料噴射量
が初期の噴射量よシも減少し、その結果基本燃料噴射時
間に基いて燃料が噴射されてもこの噴射燃料によって形
成される混合気の空燃比が予め定められた空燃比からず
れてしまう。このように空燃比が予め定められた空燃比
からずれたとしてもリーンセンサによるフィートノ4ツ
ク制御によって次第に予め定められた空燃比に一致せし
められるがこの間空燃比が予め定められた空燃比がらず
れてしまうので良好な運転が得られないばかりでなく排
気エミッシ冒ンが悪化するという問題がある。
本発明は燃料噴射量の経時的変化を相殺するように基本
燃料噴射時間を補正し、それKよって噴射燃料によって
形成される混合気の空燃比を予め定められた空燃比に一
欽奢しめるようにした空燃比制御方法を提供することに
ある。
以下、添附図面を参照して本発明の詳細な説明する。
嬉1図を参照すると、1.4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はシリンダゾロツク2上に固締されたシリ
ンダヘッド、5はピストン3とシリンダヘッド4間に形
成された燃焼室、6は燃焼室5内に配置された点火役、
7は吸気/−)、8は吸気弁、9は排気1−)、toは
排気弁を夫夫示す、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、一方排気?−ト9は
排気マニホルド13に連結される。各枝管11には電子
制御エニット14の出力信号によって制御される焼料噴
射弁15が夫々設けられ、これらの燃料噴射弁15から
対応する吸気−一)7に向けて燃料が噴射される。サー
ジタンク12は吸気管16を介して図示しないエアクリ
ーナに接続され、この吸気管16内にアクセルベタルに
連結されたスロットル弁17が配置される。サージタン
ク12内には負圧センttSが取付けられ、との負圧セ
ンサ18並びに回転数センナ19は電子制御ユニット1
4に接続される。一方、排気マニホルド13にはリーン
センサ20が取付けられ、このリーンセンサ20は電子
制御二二ツ)14に接続される。り一ンセンサ20は例
えば第2図に示すようにジルコニアからなるカッl状の
酸素イオン伝導性固体電解質21と、その外周面を覆う
多孔質セラきツク22とを具備し、この多孔質上ラミ、
ツク22が排気ガス流中に配置される。tた、酸素イオ
ン伝導性固体電解質21の内周面並びに外周面上には夫
々陽極用白金薄膜並びに陰極用白金薄膜がコーティング
され、これら白金薄膜に接続されたリード線23,24
間には電圧が印加さ、れる・排気ガス中の酸素分子は多
孔質セラミック22内を拡散により通過して酸素イオン
伝導性固体電解質21の陰極用白金薄膜に到達し、こむ
で電子を付与され九酸素分子が酸素イオン伝導性固体電
解質21内を通過した後に酸素イオン伝導性固体電解質
21の陽極用白金薄膜と接触して電子を放出することに
より電流が発生せしめられる。
第5図は排気fス中の酸素濃度P(重量・譬−セント)
と発生電流A(m^)との関係を示す、第5図において
実線区で示されるように発生電流入は酸素濃[Kはぼ比
例することがわかる。なお、排気Iス中の酸素濃度がわ
かれば機関シリンダ内に供給される空燃比がわか9、こ
の空燃比を第5図の横軸ル乍に示す。従って第5図から
発生電流がわかれば機関シリンダ内に供給される混合気
の空燃比を検出できることがわかる。
第3図に電子制御ユニット14を示す。第3図を参照す
ると、電子制御ユニット14はディ2タルコンビ、−夕
からなり、各種の演算処理を行なうマイクロゾロセッサ
(MPU ) 30 、ランダムアクセスメモリ(RA
M ) 31 、制御グロダラム、演算定数等が予め格
納されているリードオンリメモIJ (ROM ) 3
2、入力ポート33並びに出力−一ト34が双方向パス
35を介して互に連結されている。爽に、電子制御ユニ
ット14内には各種のクロック信号を発生するクロック
発生器36が設けられる。第3図に示されるように負圧
センサ18はバッファ37並びにAD変換器38を介し
て入力ポート33に接続される。負圧セ/す18はサー
ジタンク12内に発生する負圧、即ち吸気管負圧Pに比
例した出力電圧を発生し、この出力電圧がAD変換器3
8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−一ト33並びにパス35を介してMPU 30に入
力される。一方、回転数センサ19はバッファ39を介
して入力ポート、33に接続される。この回転数センサ
19は機関クランクシャフトが所定のクランク角度回転
する毎に・臂ルスを発生し、このノ4ルスが入力−一ト
33並びに/母ス35を介してMPU 30に入力され
る。Wυ30では回転数センサ19の出カッ4ルスから
機関回転数が計算される。また、リーンセンサ20は電
流電圧変換器40.増巾器41並びにAD変換器42を
介して入力/ −) 33に接続される。リーンセンサ
20の発生電流は電流電圧変換器40において対応する
電圧に変換され、次いでこの電圧がAD変換器42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/ 
−) 33並びに・譬ス35を介してMPU 30に入
力さAる。第5図において実線にで示す関係は予めYO
A32内に記憶されているがこの場合第′5図の縦軸が
電圧Vとして表わされ、従っ、て′ROM32内にa@
5図の実線にで示す電圧Vと酸素濃度Pとの間係がデー
タテーブル或いは関数の形で記憶されている。
出力ポート34は燃料噴射弁15を作動するだめのデー
タを出力するために設けられており、この出力/ −)
 34には2進数のデータが!IIIPIJ 30から
パス35を介して書き込まれる。出力ポート34の各出
力端子はダウンカラ/り43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43はMPU 30
か、ら書き込まれた2進数のデータをそれに対応する時
間の長さに変換するために設ケられており、このダウン
カウンタ43は出力、l!−)34から送シ込まれたデ
ータのダウンカウントをクロック発生器36のクロック
信簸によって開始し、カウント値が0になるとカウント
を完了して出力端子にカウント完了信号を発生する。
S −R71Jツグフロツデ44のリセット入力端子R
はダウンカウンタ43の出力端子に接続され、S−Rフ
リッグフロッf44のセット入力端子Sはクロック発生
器36に接続される。このS−Rフリ□ツゾフロッノ4
4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43のカウント完了信号によってリセ
ットされる。従うて8−Rフリクグフはツf44の出力
端子Qはダウンカウントが行なわれている間高しくルと
なる。、S−Rフリツイフロツ!44の出力端子Qは電
力増巾回路45を介して燃料噴射弁15に接続されてお
り、従って燃料噴射弁15はダウンカウンタ43がダウ
ンカウントしている間付勢されることがわかる。
次に第4図を参゛照して本発明による空燃比制御装置の
作動について説明する。第4図を参照するとまず始めに
ステラ7”50において負圧センサ18と回転数センサ
ー9の出力信号A為ら目標空燃比が設定される。この目
標空燃比は例えば第7図に示すように吸気管負圧Pと機
関回転数Nの関数として予めROM 32内に記憶され
ている。なお、第1図中の数値は空燃比を示す。従って
ステラ!50では第7図に示す関係から目標空燃屁が計
算に される0次いで目標空燃比が決まるとステッグ5゛1に
おいて第5図からリーンセンサ20の目標比、力電圧値
V。が計算され、次いでステップ52において基本燃料
噴射時間τ。が計算される。この基本燃料噴射時間!、
は第7図に示すような空燃比の混合気を形成するのに必
要な時間であシ、この基本燃料噴射時間τ。は第7図に
示すのと同様に吸気管負圧Pと機関回転数Nの関数とし
てマツプの形で予めROM 32内に記憶されている。
次いでステップ53において吸気管負圧P並びに機関回
゛転数Nが予め定められた範囲内にあるか否かが判別さ
れ、吸気管、負圧P並びに機関回転数Nが予め定められ
た範囲内にないときはステラf54に進んでΣfを0と
した後ステラf55に進む。ステツノ55ではリーンセ
ンサ20の現在の出力電圧値Vが目標電圧値V。よシも
小さくないか否かが判別される。ステラf55において
現在の出力電圧値Vが目標電圧値V。よりも小さくない
と判別されたときはステラ!56において補正係数fに
一定値αを加算し、その加算結果をfとした後にステッ
プ57に進む。一方、ステップ55において現在の出力
電圧値Vが目標電圧値v0よりも小さいと判別されたと
きはステップ58において補正係数fから一定値βを減
算し、その減算結果をfとした後にステラf57に進む
、ステップ57では基本燃料噴射時間τ。に補正係数f
が乗算されて燃料噴射時間τが計算され、この燃料噴射
時間τに対応した時間だけ燃料が燃料噴射弁15から噴
射される。
第6図はり−ンセンサ20の出力電圧Vと補正係数fの
変化を示す、第6図に示すようにリーンセンサ20の出
力電圧Vが目標電圧値v0よりも大きくなると、即ち空
燃比が目標空燃比よシも大きくなると補正係数fがαづ
つ増大せしめられるために燃料噴射量が増大せしめられ
、一方リーンセンサ20の出力電圧Vが目標電圧値v0
よりも小さくなると、即ち空燃比が目標空燃比よシも小
さくなると補正係数fがβづつ減少せしめられるために
燃料噴射量が減少せしめられる。
一方、ステップ53では前述したように機関回転数Nが
予め定められ九範囲、例えば1980r−p−m (=
Nt )<N<202 Or、p、m (e=N2 )
にあシ、かつ吸気管負圧Pが予め定められた範囲、例え
ば−360−旬(=w−P、 ) (P (−340I
IaHg(=P2)にあるか否かが判別され、上述の範
囲内にある場合はステラf59に進む。ステツ7”59
では5秒経過し丸か否かが判別され、5秒経過したとき
にはステラ7”6Gに進んで補正係数fの加算を行なう
0次いでステラ7”61では更に5秒が経過したか否か
が判別され、5秒経過するとステップ62に進む。従っ
てこのときΣfは5秒間の補正係数tの合計を示してい
る。ステラf62ではΣfをステップ60における加算
回数nで除算し、その除算結果を7とする。従ってこの
7は5秒間における補正係数fの平均値を示している。
次いでステラ7’63においてfをfoで除算し、その
除この補正係数f0は例えば1.0である。上述のよう
に例えば機関回転数Nが198 Or、p、m(N(2
020riponの範囲にあ)かつ吸気管負圧Pが一3
60■Hg(P(−340■Hgの範囲にあるときには
第7図かられかるように目標空燃比が22でアシ、従つ
て基本燃料噴射時間T0は目標空燃比22の混合気を形
成するのに必要な噴射時間となっている。しかしながら
経時的変化によって例えば噴射弁ノズル口がつまると基
本燃料噴射時間τ。だ叶燃料が噴射されても燃料噴射量
が減少し、例えば基本燃料噴射時間τ。に基いて噴射さ
れる燃料はよ多形成される空燃比は25程度になってし
まう、このとき空燃比はリーンセンサ20によりて目標
空燃比22となるように制御されるので必然的に補正係
数!の値は大きくなってしまう、従って上述のに=f/
fは予め定められた空燃比に対する基本燃料噴射時間τ
。のずれを示している。
従りてステラ!64ではマツ!に記憶され九基本燃料噴
射時間T0にKを乗算し、その乗算結果を基本燃料噴射
時間τ。とする、即ち、これはマッグに記憶され九基本
燃料噴射時間τ。を書き直し九ことになる0次いでステ
ップ65においてΣfKoを入れた後にステラf55に
進む。
以上述べたように本発明に′よればマツプに記憶され九
基本燃料噴射時間を補正係数によって、即ちリーンセン
サの出力信号を利用して書舞直すことによりマッグに記
憶された基本燃料噴射時間によって予め設定され圧空燃
比の混合気を形成することができる。従って目標空燃比
が変化しても機関シリンダ内に供給される混合気の空燃
比はこれに追従して応答性よく変化するので良好な機関
の運転が確保することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る内燃機関の側面断面図、第2図は
リーンセンサの側面断面図、第3図は電子1ttll 
mユニットの回路図、第4図は空燃比制御装置の作動を
説明するだめのフローチャート、第5図はリーンセンサ
の出力と酸素濃度の関係を示す図、第6図は補正係数の
変化を示す図、′第7図は目標空燃比を示す図である。 12・・・サーノタンク、13・・・排気マニホルド、
14・・・電子制御ユニット、15・・・燃料噴射弁、
17・・・スロットル弁、18・・・負圧センサ、19
・・・回転数センサ、20・・・リーンセンサ。 鳩 1 I2 第2図 第5図 第6図 第7図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 機関排気通路に咳排気通路内の酸素濃度に比例した出力
    信号を発生するリーンセンサを取付けると共に該リーン
    センサを電子制御ユニットに接続し、該電子制御ユニッ
    トが機関回転数或いは吸気管負圧により定まる燃料噴射
    量のマツプを具備し、該マツ!から得られた燃料噴射量
    を上記リーンセンサの出力信号によシ補正して空燃比を
    予め定められた空燃比に制御するようにし九内燃機関の
    空燃比制御方法において、上記リーンセンサの出力信号
    に基いて上記マツプに記憶された燃料噴射量を予め定め
    られた空燃比が得られるように補正するようにしに内燃
    機関の空燃比制御方法。
JP15694081A 1981-10-03 1981-10-03 内燃機関の空燃比制御方法 Granted JPS5859321A (ja)

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