JPS6388241A - 内燃機関の空燃比制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、リッチ側の空燃比を検出することが可能な
空燃比センサを用いて空燃比のフィードバック制御を行
うようにした内燃機関の空燃比制御装置に関し、特に機
関の冷態時における空燃比を精度よく保ち、燃費の向上
を図ったものである０〔従来の技術〕 第１図は従来および後述するこの発明の内燃機関の空燃
比制御装置の構成を示すものであり、従来の内燃機関の
空燃比制御装置の説明に際し、この第１図を援用して説
明する。

この第１図において、ＩＦｉ内燃機関、２はこの内燃機
関１に接続された吸気管、３はこの吸気管２内に設けら
れた絞り弁である。

この吸気管２内の圧力は圧力センサ４で検出され、その
検出圧力はＡＤコンバータ９１に送出するようになって
いる。さらに内燃機関１の冷却水温度を水温上ンサ１０
によって検出し、その検出出力もＡＤコンバータ９１に
送出される。

また、内燃機関１の回転をパルスとして回転センサ５で
検出するようにしており、この回転センサ５の出力は入
力回路９２に送出するようになっている。

さらに、吸気管２ヘインジエクタ６により燃料を噴射す
るようになっており、このインジェクタ６は出力回路９
６の出力で駆動されるようになっている。

また、内燃機関１に排気管７が接続されており、この排
気管７内の排ガス成分がら空燃比に対応した出力が空燃
比センサ（ａ）８からＡＤコンバータ９１に送出するよ
うにしている。

一方、９は圧力センサ４と回転センサ５と空燃比センサ
８などの情報から所要燃料ｆｌ−演算し、インジェクタ
６の駆動パルス＠全発生する制御装置である。

この制御装置９におけるＡＤコンバータ９１は空燃比セ
ンサ８および圧力センサ４などのアナログ信号をデジタ
ル値に変換してマイクロプロセッサ９３に送出するよう
になっている。

また、入力回路９２は回転センサ５のパルス入力信号を
レベル変換するための入力回路で、その出力もマイクロ
プロセッサ９３に送出するようになっている。

このマイクロプロセッサ９３はＡＤコンバータ９１およ
び入力回路９２から得られたデジタルおよびパルス信号
に基づいて内燃機関１へ供給すべき燃料量を演算し、そ
の結果にしたがってインジェクタ６の、駆動パルス幅を
出力するものである。

このマイクロプロセッサ９３の制御手順やデータを予め
ＲＯＭ９４で記憶しており％また。　ＲＡＭ９５で演算
過程におけるデータを一時的に格納するようにしている
。そして、マイクロプロセッサ９３の出力信号にしたが
って出力回路９６でインジェクタ６を駆動するようにし
ている。

上記第１図中の空燃比センサ（ａ）８は第７図に示すご
とく、理論空燃比においてその出力電圧がステップ状に
変化するもので、従来より広く用いられている。

この空燃比センサ（→８を用いた空燃比フィードバック
の方法は第８図のフローチャートに示すとおりであり、
既に周知の方法であるため簡単に説明する。

ステップ８１で回転センサ５から入力されるパルス信号
、すなわちエンジン回転数Ｎｅ　ｆ読み込み、ステップ
Ｓ２で圧力センサ４から得られた吸気管内圧力（絶対圧
力）の値ｐｂｔ読み込み、ステップＳ３で水温センサ１
０から入力される冷却水温度ＷＴを読み込み、ステップ
Ｓ４では既に読み込んだエンジン回転数Ｎｅと吸気圧力
ｐｂに対応して、予めＲＯＭ９４に設定された充填効率
マツプより充填効率ηｖをルックアップする。

次に、ステップＳ５で冷却水温度に対応する燃料増量係
数ＣｗＴを第５図に示すような予めＲＯＭ９４に設定さ
れた特性図からルックアップする。

このようにして求めた各種情報および係数を用いて、ス
テップＳ６で噴射パルス幅τ０を演算する。

この演算式はτｏ＝に−Ｐｂ・η７・ＣＷＴで表わされ
、Ｋはインジェクタ６のパルス幅対流量特性から決まる
定数である。

次にステップＳ７で空燃比センサ（→８の出力電圧ｖＯ
，を読み込み、ステップＳ８で実空燃比がリーン側かリ
ッチ側の何れにあるかを判断し、リッチであればステッ
プＳ９で補正係数ＣＢＰ；　’＆減少させ、リーンであ
ればステップＳ１０で補正係数ＣＢＦ、；を増加させる
。

インジェクタ６の駆動パルス幅τｌはステップ８１１て
この補正係数ＣＢＦ、ｔ−既に求めた噴射パルス幅τ０
に乗算することにより得られる。

以上の動作が繰り返され、空燃比は理論空燃比に制御さ
れるが、この空燃比センサ（ａ）８によるフィードバッ
ク制御は、空燃比センサ（ａ）８が所定の温度に到達し
、活性化されているときのみ有効に作用し、非活性時は
ステップ８１〜８６″！、での動作が繰り返される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の内燃機関の空燃比制御装置にあって
は１機関始動から暖機完了までの間は空燃比センサ（ａ
）８の温度が低く、活性化しないため、冷却水温度に応
じた燃料増量をオープンループ制御で行ってい九〇 したがって、圧力センサ４やインジェクタ６が有するバ
ラツキによって機関へ供給される燃料量の精度は必らず
しもよくない。

また、機関の要求する燃料量はシリンダ内で燃焼に寄与
するものと、ピストンからクランクケースへ漏れるもの
との合計であるが、実際にはこの合計値が機関の製造過
程でのバラツキと経時変化によって個々の機関で大きく
変化しているのが実態である。

このため、これらの変化を考慮して一定の燃料量を機関
に供給せざるを得ないため、余分な燃料を供給すること
となり、燃費を損なうという問題点を有していた。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、圧力センナやインジェクタのパラツキタらびに機
関の要求燃料量のバラツキによって生ずる燃焼時におけ
る実空燃比の変動を抑制し、常に安定な燃焼を維持する
とともに燃費の悪化を防止することができる内燃機関の
空燃比制御装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係わる空燃比制御装置は、空燃比のリッチ度
合に応じた出力を発生するヒーメ付空燃比センサと、こ
の空燃比センサを用いて目標空燃比にフィードバック制
御する手段とを設けたものである。

〔作　用〕

この発明においては、機関が冷態時に冷却水温度に応じ
て供給燃料量を増量補正するとともに、ヒータ付リッチ
空燃比検出可能なセンサを用いて実空燃比を目標空燃比
にフィードバック制御する。

〔実施例〕

以下に、この発明の内燃機関の空燃比制御装置の実施例
について図面に基づき説明する。この発明の構成は第１
図のものと全く同一であるが、卸制御装置９内のマイク
ロプロセッサ９３を中心とする演算処理やデータ設定方
法が従来とは異なυ、さらに空燃比センサΦ）８の特性
が従来の空燃比センサ（ａ）８とは異なる。この空燃比
センサ（ｂ）８は第４図に示すように空燃比に対してリ
ニアな出力を有する。

この上うな空燃比センサ［有］）８は第３図に示すよう
に構成されており、８１は酸素ポンプセル、８２は酸素
電池セル、８３ａおよび８３ｂは多孔質でできた電極、
８４は拡散室、８５は基準電圧源、８６は比較増幅器、
８７はポンプ駆動回路、８８はポンプの電流を検出する
ための抵抗、１０３は電気的な絶縁体、１００＃ｉこの
電気的絶縁体１０３の上に形成された電熱ヒータの役目
をする抵抗体、１０４は抵抗体１００に電力を印加する
ための電源、１０２はエアギャップである。

との空燃比センサ８の構成は既に公知（％開昭５９−１
９０６４６号公報および特開昭６０−１２８３４９号公
報）のものであり、基準電圧源８５を約０．４　Ｖに設
定し、この電圧と酸素電池セル８２の電圧を比較増幅器
８６にて比較し、その偏差が零になるようにポンプ駆動
回路８７を介して酸素ポンプセル８１に電流を流し込む
ことによって、拡散室８４内の排気ガスが理論空燃比相
当となるように作用させるものである。

このような原理を用いて理論空燃比よυもリーン、リッ
チ側とも検出可能であり、その測定結果は抵抗８８０両
端の電圧として取り出すことができ、第４図に示すよう
に広い空燃比の範囲に対して線形な出力電圧を得ること
ができる。

次に、上記空燃比センサ争）８を用いた空燃比フィード
バック制御平頭を第２図のフローチャートにしたがって
説明する。この第２図のフローチャートのステップ２０
０のエンジン回転数読込みからステップ２０５の噴射パ
ルス幅τ０の演算までは従来例を示した第８図フローチ
ャートのステップ８１〜Ｓ６までと同様なので説明を省
略する。

ステップ２０５で噴射パルス幅τ０を演算した後、この
発明においてはステップ２０２で得られた冷起水温度ｗ
Ｔに対してステップ２０６で目標空燃比（Ｌ／Ｆ）Ｓが
設定される（第６図）。

この目標空燃比（Ａ／Ｆ　）　Ｓは機関の燃焼を安定化
するために冷却水温度が低い程リッチ側に設定される。

次に、ステップ２０７で空燃比センサ（ｂ）８の出力電
圧ｖ（１を読み込み、ステップ２０８で出力電圧ｖＱに
対応して第４図に示す特性にしたがつ几実窒燃比（Ａ／
Ｆ）Ｒｆ、ルックアップする。

この実空燃比（Ａ／Ｆ）Ｒと目標空燃比（Ａ／Ｆ　）　
Ｓとをステップ２０９で大小比較し、実空燃比（Ａ／Ｆ
　）　Ｒがリーン側にあれば、ステップ２１０ａで補正
係数ＣＦＢを増加させ、逆にリッチ側にあれば、ステン
プ２１０ｂで補正係数ＣＦ１３を減少させる。

次に、ステップ２１１でインジェクタ６の駆動パルス幅
τｌをτｌ＝τｏ　Ｘ　ＣＦＢの式にし九がって演算す
る０ 以上の動作を繰り返すことによって、実際の空燃比が機
関の温度に対応して予め定められた目標を燃比と一致す
るように制御される。

なお、空燃比センサΦ）８は、機関の冷態時でも活性化
が可能なように抵抗体１００からなる電熱ヒータを肩し
、機関運転中は通電され酸素ポンプセル８１と酸素電池
セル８２は加熱され、活性化される。

また、この説明においては、燃料供給システムとしてス
ピード・デンシティ方式の燃料噴射装置を具体例とした
が、エアフローセンサを用いた燃料噴射装置や電子制御
気化器にも適用できるのは言うまでもない。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、機関の温度が低い状態
のときに冷却水温度に応じた目標空燃比（リッチ側）を
設定し、排気ガス成分からリッチの度合を検出可能な空
燃比センサを設け、実際の空燃比が常に目標空燃比に一
致するようにフィードバック制御するようにし友ので、
燃料供給系のセンナやアクチェータのバラツキならびに
機関の要求燃料量の変動の影響を除去し、機関の塩度が
低いときでも空燃比の精度を維持でき、機関の燃焼の安
定化と燃費の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明および従来装置の内燃機関の空燃比制
御装置の構成図、第２図はこの発明の空燃比制御の動作
を表わ丁フローチャート、第３図はこの発明に用いた空
燃比センサの構成図、第４図は第３図に示したを燃比セ
ンサの特注図、第５図および第６図はこの発明に関係す
る冷却水温度に対する特性図、第７図は従来の空燃比セ
ンサの特注図、第８図は従来の空燃比制御の動作を表わ
丁７０−チャートである。 １・・・内燃機関、２・・・吸気管、４・・・圧力セン
サ、５・・・回転センサ、６・・・インジェクタ、８・
・・空燃比センサ、９・・・制御装置、１０・・・水温
センサ、８１０１．酸素ポンプセル、８２・・・酸素電
池セル、９３・・・マイクロプロセッサ、９４・・・Ｒ
ＯＭ、９５・・・ＲＡ　Ｍ。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す０ 代理人　　　　大　　岩　　増　　雄 第１図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 Σ！論Ｔ然ル　　　　　　ニ、１７ｊｌ：。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関の排出ガス成分からリッチ側の空燃比が検出可
   能な空燃比センサと、機関の吸入空気量に対応した燃料
   供給量を冷却水温度に応じて増量補正するとともに冷却
   水温度に応じて予め設定された目標空燃比と上記空燃比
   センサから得られる空燃比出力とが一致するように上記
   空燃比をフィードバック制御する手段とを設けたことを
   特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。