JPS6143238A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

内燃機関の燃料噴射制御装置

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JPS6143238A
JPS6143238A JP59164189A JP16418984A JPS6143238A JP S6143238 A JPS6143238 A JP S6143238A JP 59164189 A JP59164189 A JP 59164189A JP 16418984 A JP16418984 A JP 16418984A JP S6143238 A JPS6143238 A JP S6143238A
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JP
Japan
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faf
correction coefficient
flow rate
intake air
fuel ratio
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JP59164189A
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Kunihiko Sato
邦彦 佐藤
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Toyota Motor Corp
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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
    • 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
    • F02D41/1477Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation circuit or part of it,(e.g. comparator, PI regulator, output)
    • F02D41/1483Proportional component
    • 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
    • F02D41/1473Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method
    • F02D41/1474Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method by detecting the commutation time of the sensor

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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】 産業上の利用分野 本発明は空燃比フィードバック補正を行う内燃機関の燃
料噴射制御装置に関する。
従来の技術 、 排気ガス中の特定成分濃度を検出する濃度セン号、
例えば酸素成分濃度を検出する酸素濃度センサ(以下0
2センサと称する)からの検出信号に応じて空燃比フィ
ードバック補正係数を算出し、その補正係数を用いて機
関への燃料噴射量を補正し、機関空燃比を所望値に制御
する如き空燃比のフィードバック制御技術は良く知られ
ている。このように空燃比フィードバック制御を行うこ
とにより、三元触媒コンバータに流入する排気ガスの空
燃比状態を調整し排気ガス浄化特性を最適なものに制御
しているのである。
このような空燃比フィードバック制御を行った場合、三
元触媒の浄化性能が最大となる空燃比フィードバック補
正係数の変動周波数及び振幅が存在する。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、空燃比補正係数のフィードバック周波数
及び振幅は、そのときの排気ガス流量に応じて変化して
しまい、従来このフィードバック周波数及び振幅を制御
することは全く行われていなかったため、全ての運転条
件下で触媒の浄化性能を最大に維持することは不可能で
あった。
問題点を解決するための手段 このような不都合を解決する本発明の装置について第1
図を用いて説明すると、本発明は機関aの排気ガス中の
特定成分濃度を検出する手段すと、検出した特定成分濃
度に応じて空燃比フィードバック補正係数を求める手段
Cと、求めた空燃比フィードバック補正係数に応じて機
関aへの燃料噴射量を調整する手段dと、機関の吸入空
気流量を検出する手段eと、検出した吸入空気流量に応
じて前記空燃比フィードバック補正係数の振幅2周波数
のうち少なくとも一方を制御する手段fとを備えたこと
を特徴としている。
作用 排気ガス流量にほぼ比例する吸入空気流量を検出し、そ
の検出流量に応じて空燃比フィードバック補正係数の振
幅1周波数のうちの少なくとも一方を制御するので、排
気ガス流量の変化した場合にもフィードバンク補正係数
の周波数、振幅等がそのときの最適値に常に制御せしめ
られることとなり、触媒の最大の浄化特性を全ての運転
条件下で得ることができる。
実施例 以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第2図には本発明の一実施例として、マイクロコンピュ
ータにより燃料噴射量制御を行う内燃機関の一例が概略
的に示されている。同図において、10は機関の吸入空
気流量を検出してその検出流量に応じた電圧を発生する
エアフローセンサ、12は機関の冷却水温度を検出して
その検出値に対応する電圧を発生する水温センサをそれ
ぞれ示している。エアフローセンサ10及び水温センサ
12の出力電圧は制御回路14に送り込まれる。
機関のディストリビュータ16には、そのディストリビ
ュータ軸16aが所定角度、例えばクランク角に換算し
て30゛回動する毎に角度位置信号を発生するクランク
角センサ18が設けられており、このクランク角センサ
からの角度位置信号は制御回路14に送り込まれる。
機関の排気系には排気ガス中の酸素濃度に応じて出力を
発生する、即ち、空燃比が理論空燃比に対して希薄側で
あるか過濃側であるかに応じて互いに異なる2値の出力
電圧を発生する。2センサ20が設けられており、その
出力電圧は制御回路14に送り込まれる。
02センサ20の下流には三元触媒コンバータ22が設
けられている。
制御回路14からは、燃料噴射弁24に噴射信号が送り
込まれ、これにより噴射弁24は図示しない燃料供給系
からの加圧燃料を吸気系に噴射する。
第3図は第2図の制御回路14の一例を表わすブロック
図である。
エアフローセンサlO1水温センサ12、及ヒ02セン
サ20の出力電圧は、アナログマルチプレクサを含むA
/D変換器30に送り込まれ、所定の変換周期で順次あ
るいは指定順序により2進の信号に変換される。
クランク角センサ18からのクランク角30°毎の角度
位置信号は、入力ポート32に送り込まれ、さらに、ク
ランク角同期割り込み信号として中央処理装置(CP[
I ) 34に送り込まれる。
出力ポート40の所定ビット位置に、CPU34からバ
ス42を介して噴射パルス幅TAUに等しい持続時間を
有する噴射信号が与えられると、この信号は駆動回路4
4を介して燃料噴射弁26に送り込まれ、その結果、上
記噴射パルス幅TAUだけこの噴射弁24が付勢される
A/D変換器30、入力ポート32及び出力ポート40
は、マイクロコンピュータの各構成要素であるCPU3
4、リードオンリメモリ (ROM > 46、ランダ
ムアクセスメモリ (RAM )4 B、及びクロック
発生回路36にバス42を介して接続されており、この
バス42を介して入出力データの転送が行われる。
なお、第3図には示されていないがマイクロコンピュー
タとしては、入出力制御回路、メモリ制御回路等が周知
の方法で設けられている。
ROM46内には、後述するメイン処理ルーチンプログ
ラム等のプログテムと、それらの演算処理に必要な種々
のデータ、定数等があらかじめ格納されている。
CPU34は所定時間毎にA/D変換開始指示をA/D
変換器30に対して行い、これによってエアフローセン
サ10、水温センサ12及び02センサ20の出力が順
次A/I)変換されてRAM48の所定位置に格納され
る。
クランク角センサ18からのクランク角30°毎のパル
スにより割込みが生じその都度フリーランカウンタの値
が読まれて前回の値と今回の値との差が算出される。こ
の差はクランク軸が30°回転するに要する時間に相当
し、その逆数が機関の回転速度に対応したものとなる。
このようにして得られる回転速度はRAM4Bの所定位
置に格納される。
次に第4図及び第5図のフローチャートを用いらて本実
施例の空燃比制御について説明を行う。
第4図は空燃比フィードバック補正係数FAFを算出す
る処理ルーチンであり、CPU 34は所定時間毎にこ
の処理ルーチンを実行する。
まずステップ50では、空燃比のフィードバック制御(
閉ループ制御)中であるかどうかを判別する。例えば、
水温センサ12の検出温度が所定温度以下のとき(暖機
中)等はフィードバック制御を行わない。この場合ステ
ップ51に進んで補正係数FAFをFAT=1.0とし
てステップ62へ進み、このFAFをRAM48に格納
した後、第4図の処理ルーチンを終了する。
フィードバック制御中である場合は、ステップ52へ進
み、02センサ20の出力に対応する入力データをRA
M48から読み出す。ステップ53ではこの入力データ
と比較基準値とを比較し、排気ガス中の酸素濃度が理論
空燃比に対応する値より低いか否か、即ち、機関の空燃
比が理論空燃比に対してリンチ側にあるかリーン側にあ
るかを判別し、リンチ側にある場合はリッチフラグを“
1”、リーン側にある場合はこれを“θ″とする。
次のステップ54では、リッチフラグが“1”から“O
”あるいはその逆に反転した直後であるかどうかを判別
する。反転直後はステップ55へ進んで補正係数FAF
の変化量を大きくすべく、ステップ57で求める積分定
数によりはるかに大きな一定値RをXに入れる(スキッ
プ処理)。なお、上述したステップ52〜54の処理は
、第4図とは別のルーチンで行っても良い。
反転直後(スキップ処理のタイミング)ではなかった場
合は、ステップ56へ進み、吸入空気流量Qの入力デー
タをRAM48から読み出す。次いで、ステップ57に
おいて、このQに応じた積分定数Kを求める。ROM4
6には、Qに対するKの第6図に示す如き関係の関数テ
ーブルがあらかじめ用意されており、ステップ57では
Qに対するKG内挿法等を用いて求める。このテーブル
は、吸入空気流量Qが少ない場合はKが小さく、Qが多
くなるにつれてKが大きくなるような関係となっている
。次いでステップ58において、求めたKをXに入れる
次のステップ59ではステップ53で求めたリッチフラ
グが1lxl+であるかどうかを判別し、“1”の場合
はステップ60に進んで FTP−FAF−X、”O”の場合はステップ61に進
んでFAF4−FAF+Xの演算を行う。即ち、空燃比
がリッチの場合はFAFを減少させ、リーンの場合は増
大せしめる。
次いでステップ62において、求めたFAFをRAM4
8に格納しこの処理ルーチンを終了する。
CPU34は、所定クランク角毎、あるいはメインルー
チンの途中で第5図の処理ルーチンを実行する。
まずステップ70において、RAM48から吸入空気流
量Q及び回転速度Nに関する入力データを読み出し、ス
テップ71において燃料噴射弁24の基本噴射パルス幅
TPを次式から算出する。
TP−Go ・ □ ただしCoは定数である。次いでステップ72において
液絡的な噴射パルス幅TAUがこのTP、第4図の処理
ルーチンで求めた空燃比フィードバック補正係数FAF
、その他の補正係数α、βを用いて、次式から算出され
る。
TAU  =TP  −FAF   ・ α + β次
いでステップ73において、このようにして算出された
TAUがRAM48に格納される。このTAIJは燃料
噴射処理ルーチンにおいて読み出され、噴射信号に変換
されて出力ボート40に送り出される。
以上述べた実施例によれば、空燃比フィードバック補正
係数FAFの積分定数Kが吸入空気流量Qに応じて第6
図に示すように、即ち、Qが多くなればKが太き(、Q
が少(なればKが小さくなるように制御される。
一般に、吸入空気流量QとFAFの周波数(フィードバ
ック周波数)とは第7図に示す如き関係にあり、FAF
の波形は低空気流量の場合は第8図(’A )の実線a
に示す如くなり、高空気流量の場合は第8図(B)に示
す如くなる。即ち、低空気流量の場合、周波数が低くな
るため、FAFの振幅が高空気流量の場合より大きくな
ってしまう。しかしながら、本実施例の如く、低空気流
量の場合に積分定数Kを小さくすることにより、第8図
(A)の破線すに示す如<、FAFの積分の傾きがなだ
らかとなり、振幅を高空気流量の場合と同じに制御する
ことができる。即ち、運転条件によらず、振幅を一定に
保つことができる。その結果、触媒コンバータの浄化性
能を最大に保つことができる。第9FyJは本実施例に
よる触媒の浄化性能の向上を示す実験結果であり、白丸
の従来技術から黒丸の本実施例まで、排気ガス中のHC
、NOx及びCO酸成分共に大幅に低下している。
第1θ図は本発明の他の実施例におけるFAFの算出処
理ルーチンを示している。
この処理ルーチンは、FAFのスキップ量Rを吸入空気
流量Qに応じて可変としたものであり、第4図の処理ル
ーチンのステップ55〜58の代りにステップ80〜8
3が設けられている。ステップ54で反転直後であると
判断されるとステップ8oに進み、吸入空気流量Qの入
力データをRAM4Bがら読み出す。次いでステップ8
1において、このQに応じたスキップ量Rを求める。R
OM46には、Qに対するRの第11図に示す如き関係
の関数テーブルがあらかじめ用意されており、ステップ
81ではQに対するRを内挿法等を用いて求める。
次いでステップ82において、求めたRをXに入れる。
一方、反転直後ではないとステップ54で判断した場合
は、ステップ83へ進み、一定値の積分定数KをXに入
れる。
本実施例によれば、FAFのスキップ量RがQが多くな
ればRが大きく、Qが少くなればRが小さくなるように
制御される。その結果、低空気流量の場合は振幅を低減
させる方向に、また高空気流量の場合はその逆に制御さ
れるので、結果として運転条件に係りなく FAFの振
幅を一定に保つことができ、第4図の場合と同様の効果
が得られる。
第12図は本発明のさらに他の実施例におけるFAFの
算出処理ルーチンを示している。
この処理ルーチンは02センサ出力のデータの比較基準
値S refを吸入空気流量に応じて可変としたもので
あり、第4図のステップ53〜58の代りにステップ9
0〜95が設けられている。ステップ52で02センサ
20の出力に対応する入力データをRAM4Bから読み
出した後、ステップ90で吸入空気、流量Qの入力デー
タをRAM48から読み出す。次いでステップ91にお
いて、このQに応じた比較基準値S refを求める。
ROM46には、Qに対する5refの第13図に示す
如き関係の関数テーブルがあらかじめ用意されており、
ステップ91ではQに対するS refを内挿法等を用
いて求める。次いでステップ92において02センサ出
力の入力データとこの比較基準値S refとを比較し
、リッチフラグを作成する。次のステップ93ではリッ
チフラグが反転直後かどうかを判別し、反転直後の場合
はステップ95で一定値のスキップ量RをXに入れ、反
転直後でない場合はステップ95で一定値の積分定数K
をXに入れる。
本実施例によれば、02センサ出力と比較する比較基準
値5refが、Qが多くなればS refが低くなり、
Qが少(なればS refが高くなるように制御される
。その結果、低空気流量のときはFAFの周波数が高い
方向に制御され、また高空気流量のときは低い方向に制
御される。その結果、運転条件に係りなく FAFの周
波数そして振幅を一定に保つことができ、第4図の場合
と同様の効果が得られる。なお、比較基準値S ref
の代りに02センサ出力の遅れ時間を吸入空気流量Qに
応じて第14図の如く制御しても本実施例と同様の効果
が得られる。
発明の詳細 な説明したように本発明によれば、空燃比フィードバッ
ク補正係数の振幅1周波数のうちの少なくとも一方を吸
入空気流量に応じて制御しているので、触媒コンバータ
の最大浄化性能を全ての運転条件下で得ることが可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成図、第2図は本発明の一実施例の
概略図、第3図は第2図の制御回路のブロック図、第4
図及び第5図は第2図の実施例における制御プログラム
の一部のフローチャート、第6図はQ−に関数テーブル
の特性図、第7図は吸入空気流量とフィードバック周波
数との関係を表わす特性図、第8図は空燃比フィードバ
ック補正係数の波形図、第9図は第4図の処理ルーチン
による浄イヒ性能の向上を説明する図、第10図は本発
明の他の実施例における制御プログラムの一部のフロー
チャート、第11図はQ−R関数テーブルの特性図、第
12図は本発明のさらに他の実施例における制御プログ
ラムの一部のフローチャート、第13図はQ−Sref
関数テーブルの特性図、第14図は吸入空気流量と02
センサ出力遅れ時間との関数の特性図である。 10−・・エアフローセンサ、 14−制御回路、18
−・・クランク角センサ、   20−02センサ、2
2−三元触媒コンバータ、 24−燃料噴射弁、30・
−A/D変換器、    32−人力ボート、3 、l
−CP U、         40−出力ボート、4
4−・−駆動回路、      46−・−ROM、4
8−・・RAM。 第50 第6ソ 吸入空気流量Q 吸入空気流量Q 第8国 (A)低吸入空気流量時     (B)高吸入空気流
量時((]/m1le) HC(97mjle)      Co  (CI/m
jDe)第13し 第14図 吸入空気流量Q 吸入空気流量Q

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、機関の排気ガス中の特定成分濃度を検出する手段と
    、検出した特定成分濃度に応じて空燃比フィードバック
    補正係数を求める手段と、求めた空燃比フィードバック
    補正係数に応じて機関への燃料噴射量を調整する手段と
    、機関の吸入空気流量を検出する手段と、検出した吸入
    空気流量に応じて前記空燃比フィードバック補正係数の
    振幅、周波数のうち少なくとも一方を制御する手段とを
    備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
JP59164189A 1984-08-07 1984-08-07 内燃機関の燃料噴射制御装置 Pending JPS6143238A (ja)

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