JPS6189945A - 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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JPS6189945A
JPS6189945A JP21042284A JP21042284A JPS6189945A JP S6189945 A JPS6189945 A JP S6189945A JP 21042284 A JP21042284 A JP 21042284A JP 21042284 A JP21042284 A JP 21042284A JP S6189945 A JPS6189945 A JP S6189945A
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JP
Japan
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fuel ratio
concentration
air
output
sensor
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Pending
Application number
JP21042284A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshimi Kashiwakura
利美 柏倉
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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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP21042284A priority Critical patent/JPS6189945A/ja
Publication of JPS6189945A publication Critical patent/JPS6189945A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F02D41/1455Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with sensor resistivity varying with oxygen concentration

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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、主な運転領域で理論空燃比よりリーン側の目
標空燃比に空燃比を閉ループ制御する内燃機関の空燃比
制御装置に関する。
従来の技術 リーン燃焼式の内燃機関において、排気ガス中の酸素成
分濃度を濃度センサによって検出し、この濃度センサの
出力を理論空燃比よりリーン側の目標空燃比に相当する
値と比較することにより、現在の空燃比と目標空燃比と
のずれを知り、このずれに基づいて空燃比フィードバッ
ク補正係数FAFを求め閉ループにより空燃比制御を行
う技術は既に知られている。このように、リーン空燃比
に閉ループ制御を行うために、リーンセンサと呼ばれる
濃度センサが用いられる。
発明が解決しようとする問題点 リーン空燃比であると、定常運転時には充分なトルクが
得られるが、加速時に必要な大トルクを得ることが困難
となる。このため、通常運転時にはり−ン空燃比とし、
加速時には空燃比を理論空燃比とすることが行われる。
この加速時にも閉ループ制御を行うために、従来はリー
ンセンサの他に理論空燃比近傍で出力特性の変化する通
常の酸素濃度センサ(0□センサと称する)を設け、通
常運転時はリーンセンサを用いてリーン空燃比に閉ルー
プ制御し、加速時は02センサを用いて理論空燃比近傍
に閉ループ制御していた。このように2種類の濃度セン
サを用いることは、センサ自体及びその周辺回路の分だ
けコストアップにつながり、また製造工程も煩雑となっ
しまう。
問題点を解決するための手段 上述の問題を解消する本発明の特徴について第1図を用
いて説明すると、本発明は、排気ガス中の酸素濃度に応
じた出力を発生する濃度センサaと、機関すが加速運転
時かどうかを検出する手段Cと、前記濃度センサaの出
力を零より大きい目標酸素濃度時の濃度センサ出力値と
比較する第1比較手段dと、加速運転時に前記濃度セン
サaの出力を酸素濃度零のときの濃度センサ出力値と比
較する第2比較手段eと、加速運転時と異なる際の空燃
比閉ループ制御時は前記第1比較手段dの出力を用い、
加速運転中の空燃比閉ループ制御時は前記第2比較手段
eの出力を用いて閉ループ制御を行う手段fとを備えた
ことを特徴としている。
作用 加速と異なる運転状態時であって空燃比閉ループ制御を
行う場合は、リーンセンサの実際の出力を目標酸素濃度
時のリーンセンサ出力値と比較して閉ループ制御を行い
、一方、加速中で空燃比閉ループ制御を行う場合は、そ
のリーンセンサの実際の出力を酸素濃度零の時のリーン
センサ出力値と比較して閉ループ制御を行う。従って通
常運転時も加速時も同一のリーンセンサの出力に応じて
閉ループ制御を行い、それぞれ所望のリーン空燃比、理
論空燃比に制御することができる。
実施例 以下実施例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
タによって燃料噴射制御される内燃機関が概略的に示さ
れている。同図において、IOはエアクリーナ12に連
結される吸気管、14は吸気管10の途中に設けられる
スロットル弁である。
スロットル弁14は図示しないアクセルペダルに連動し
て吸入空気流量を制御する。
スロットルスイッチ16は、スロットル弁14の回動輪
に連結しており、スロットル弁14が全閉状態(アイド
ル位置)であるときに閉成してその旨の信号を発生する
。このスロットル全閉信号は、電子制御ユニ・ノド(E
CU) 180入出力(Ilo)ポート18bに送り込
まれる。
吸気管10は連結されるサージタンク20には、吸気管
内絶対圧力を検出する圧力センサ22が取付けられてい
る。圧力センサ22からは、検出した吸気管内圧力に相
当する電圧が出力され、この出力電圧は、ECU 18
のアナログ・デジタル(A/D)変換器18aに送り込
まれる。
サージタンク20は吸気マニホールド24に連結されて
おり、この吸気マニホールド24は各気筒の燃焼室26
に連結される。各気筒の吸気ポート部には燃料噴射弁2
8がそれぞれ取付けられている。ECU 18よりI1
0ボート18b及び駆動回路18Cを介して各燃料噴射
弁28に噴射信号がそれぞれ送り込まれ、これにより各
燃料噴射弁28は間欠的に開閉し、図示しない燃料供給
系から送られる加圧燃料を間欠噴射する。
排気管(あるいは排気マニホールド)30には排気ガス
中の酸素成分濃度に応じて第3図に示す如き電流を発生
するリーンセンサ32が取付けられている。このような
リーンセンサ32の構造、特性及び使用例等は、特開昭
58−143108号公報等により公知となっている。
リーンセンサ32の出力はECU 18内の変換回路1
8dにより電流−電圧変換された後、A/D変換器18
aに印加される。第4図は電流−電圧変換されたリーン
センサ32の出力特性を表わしている。同図に示すよう
に、空燃比が14.5以上のリーン領域では空燃比に応
じた主力値を示すが1485以下では零となる。
ディストリビュータ34には、クランク角センサ36及
び38が取付けられている。これらのクランク角センサ
36 、3gからは、機関の図示しないクランク軸が3
0°、720°回転する毎にそれぞれパルス信号が出力
され、ECU 18のI10ポート18bに印加される
ECU 18は、前述したA/D変換器18a、I10
ポート18b、駆動回路18C1変換回路18dの他に
中央処理装置(CPU) 18 e 、ランダムアクセ
スメモリ(RAM) 18 f 、及びリードオンリメ
モリ(ROM) 18g等をさらに備えている。A/D
変換器18aはマルチプレクサ機能をも有するものであ
り、CPU18eから所定時間毎に与えられる指示信号
に応じて圧力センサ22の出力電圧あるいはリーンセン
サ32の出力電流に対応する電圧を選択し、2逓信号に
変換する。得られた2逓信号、即ち吸気管内圧力PMを
表わすデータ及びリーンセンサ32の出力LNSRに対
応するデータ、はRAM18fに格納される。
クランク角センサ36及び38からのパルス信号はI1
0ボート18bを介してCPU18eに送り込まれ、気
筒判別、クランク角位置判別、回転速度算出等に用いら
れる。例えば、クランク軸が180゜回動するに要する
時間を図ることによって回転速度NEを知ることができ
る。このようにして得た’      NEはRAM1
8fに格納される。
ROM18gには、後述する制御プログラム及び関数テ
ーブル等があらかじめ格納されている。
次にフローチャートを用いて本実施例の動作を説明する
第5図は燃料噴射パルス幅TAUを算出するための制御
プログラムであり、CPU18eはメインルーチンの途
中で所定クランク角毎、例えば180°、クランク角毎
にこの処理ルーチンを実行する。
ステップ100では、RAM18fに格納されている回
    −転速度NE及び吸気管内圧力PMのデータか
ら基本パルス幅TPが求められる。この基本パルス幅T
Pの演算には、ROM18g内にあらかじめ格納されて
いるNE 、 PM及びTPの関数テーブルが用いられ
る。
次のステップ101では、燃料パルス幅TAUがこの基
本パルス幅TP、空燃比フィードバック補正係数FAF
 、リーン補正係数FLEAN 、及びその他の補正係
数α、βを用いて次式から求められる。
TAU=TP −FAF −FLEAN・α+βFAF
は空燃比の閉ループ制御を行うための係数であり、第6
図の処理ルーチンで算出される。閉ループ制御とする場
合は、FAF= 1.0に固定される。
FLEANは目標空燃比を理論空燃比よりリーン側の値
にするための補正係数であり、第9図の処理ルーチンで
機関の運転状態に応じて求められる。目標空燃比を理論
空燃比とする場合は、FLHAN= 1.0に設定され
る。第7図は設定すべき目標空燃比とFLEANとの関
係を示している。次のステップ102では、求められた
燃料噴射パルス幅TAUがRAM18fに格納される。
各気筒の所定クランク角位置毎に実行される割込み処理
ルーチン中で、この燃料噴射パルス幅TAUから噴射開
始時刻及び噴射終了時刻が求められ、これらの時刻の間
噴射信号がI10ポート18bの該当気筒位置に出力さ
れる。その結果、前述した如く燃料噴射が行われる。
第6図は空燃比フィードバック補正係数FAFを算出す
る処理ルーチンの一例を示している。
まずステップ200では、閉ループ制御実行条件が成立
しているか否かを判別する。例えば、機関始動中、冷却
水温度が50℃以下のとき、あるいは始動後4秒経過し
てないときは閉ループ条件が不成立であり、その他の場
合は閉ループ条件成立である。閉ループ条件が成立しな
ければステップ ′201へ進んでFAF= 1.0と
し、閉ループ制御を行う。
閉ループ条件成立の場合は、ステップ202へ進んでリ
ーン補正係数FLEANがFLEAN = 1.0であ
る   、。
かどうかを判別する。前にも述べたように目標空   
  、 −燃比を理論空燃比とする場合はFLEAN 
= 1.0.で゛あるからこのステップ202では、目
標空燃比が理論空燃比であるのかリーン空燃比であるの
かを判別していることになる。
FLEAN≠1、即ち目標空燃比がリーン空燃比である
場合は、ステップ203へ進み、リーンセンサ32の出
力LNSRと零ではない比較基準値IRとを比較し、現
在の空燃比が比較基準IRによって定まる目標空燃比よ
りリッチ側にあるかリーン側にあるかを判別する。この
比較基準値IRは一定値でも良いが運転状態に応じた可
変値とすることにより目標空燃比を機関運転状態に応じ
て可変制御することができる。例えば、第8図に示す如
く、IRをFLEANに一応じて変化させても良い。
LNSR>lRの場合、即ち、現在の空燃比がり−ンの
目標空燃比よりリーン側にある場合はステップ204へ
進み、空燃比フィードバック補正係数FAFを一定値K
iだけ増大させる。一方LNSR≦IRの場合、即ち、
リーンの目標空燃比よりリンチ側にある場合はステップ
205へ進み、FAFを一定値Kiだけ減少させる。こ
のようにFAFはLNSRがIRより大きいかどうかに
よりKiに対応する速度で徐々に増大もしくは減少せし
められる。
一方、ステップ202でFLEAN= 1 、即ち目標
空燃比が理論空燃比であると判別した場合は、ステップ
206へ進む。ステップ206ではLNSRが“0.0
”であるかどうかを判別し、LNSR= 0.0の場合
は、現在の空燃比が理論空燃比よりリンチ側にあると判
別してステップ205へ進む。またLNSR≠0.0の
場合、即ちLNSR> 0.0 (LNSRは必ず正の
値か零のため)の場合は、理論空燃比よりリーン側にあ
ると判別してステップ204へ進む。
上述のように、目標空燃比より現在の空燃比がリーン側
にあるかリンチ側にあるかによりFAFか増減されその
結果燃料の噴射量が増減されるので、空燃比は目標空燃
比にフィードバック制J111されることとなる。
第9図はリーン補正係数FLEANを算出する処理ルー
チンであり、CPU18eはメインルーチンの途中でこ
の処理ルーチンを実行する。
ステップ300ではNE及びPMに応じたリーン補正係
数FLEANを求める。RAM18fには、NEに応じ
たFLEANNE及びPMに応じたFLEANPMの第
10図、第11図に示す如き関係を有する関数テーブル
が用意されており、ステップ300では、これらの関数
テーブルを用いて求めたFLEANNE及びFLEAN
PMから、FLEANを次式によって求める。
FLEAN= FLEANNE−FLEANPM次のス
テップ301ではこのようにして求めたFLEANをR
AM18fに格納する。
以上述べたように、本発明では単一のリーンセンサ32
のみを用いてリーン空燃比及び理論空燃比へのフィード
バック制御を行っている。第12図は、パーシャルリー
ンの10モ一ド走行時における空燃比パターンとリーン
センサ32の出力特性を示している。同図からも明らか
のように定常走行時は、目標空燃比がリーン空燃比であ
るため、リーンセンサ32の零より大きい出力を用いて
閉ループ制御し、加速時には目標空燃比が理論空燃比で
あるため、リーンセンサ32の出力が零であるか否かに
よってリッチ、リーンを判別し閉ループ制御している。
なお、以上述べた実施例は燃料噴射制御式の内燃機関で
あるが、本発明は電子制御式キャブレタを有する内燃機
関についても適用することができる。
発明の効果 単一の濃度センサによってリーン空燃比にも理論空燃比
にも閉ループ制御できるので、コストの低減、周辺回路
の筒易化を図ることができる。
【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図及び第4図はリーンセンサの特性図、第
5図及び第6図は制御プログラムの一部のフローチャー
ト、第7図はFLEANの特性図、第8図はIRの特性
図、第・9図は制御プログラムの一部のフローチャート
、第10図及び第11図はFLEAN及びFLEANP
Mの特性図、第12図はパーシャルリーンlOモードに
おける空燃比パターンとリーンセンサの出力特性を表わ
す図である。 10・・・吸気官、   12・・・エアクリーナ、1
4・・・スロットル弁、14・・・スロットルスイッチ
、18・ECU、   18a−A/D変換器、18b
・・・I/−0ボート、18c・・・駆動回路、18 
d ・・・変換回路、  18e・CPU。 1E?f・・・RAM、    −18,g・・・RO
M422・・・圧力センサ、  24・・・吸気マニホ
ールド、26・・・燃焼室、   28・・・燃料噴射
弁、30・・・排気管あるいは排気マニホールド、32
・・・リーンセンサ、34・・・ディストリビュータ、
36 、38・・・クランク角センサ。 第3図 第4図 第7図     第8図 $9図 第10図 第11図 吸気管内圧力 )’M

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、排気ガス中の酸素濃度に応じた出力を発生する濃度
    センサと、機関が加速運転時かどうかを検出する手段と
    、前記濃度センサの出力を零より大きい目標酸素濃度時
    の濃度センサ出力値と比較する第1比較手段と、加速運
    転時に前記濃度センサの出力を酸素濃度零のときの濃度
    センサ出力値と比較する第2比較手段と、加速運転時と
    異なる際の空燃比閉ループ制御時は前記第1比較手段の
    出力を用い、加速運転中の空燃比閉ループ制御時は前記
    第2比較手段の出力を用いて閉ループ制御を行う手段と
    を備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
JP21042284A 1984-10-09 1984-10-09 内燃機関の空燃比制御装置 Pending JPS6189945A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62137352U (ja) * 1986-02-24 1987-08-29

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62137352U (ja) * 1986-02-24 1987-08-29

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