JPH0325625B2 - - Google Patents

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JPH0325625B2
JPH0325625B2 JP56156940A JP15694081A JPH0325625B2 JP H0325625 B2 JPH0325625 B2 JP H0325625B2 JP 56156940 A JP56156940 A JP 56156940A JP 15694081 A JP15694081 A JP 15694081A JP H0325625 B2 JPH0325625 B2 JP H0325625B2
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JP
Japan
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fuel ratio
air
fuel injection
value
engine
Prior art date
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JP56156940A
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JPS5859321A (ja
Inventor
Yoshiki Nakajo
Keiji Aoki
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPS5859321A publication Critical patent/JPS5859321A/ja
Publication of JPH0325625B2 publication Critical patent/JPH0325625B2/ja
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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

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)

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号公報
に記載されているようにジルコニアのような酸素
イオン伝導性固体電解質を用いた酸素濃度検出器
が公知である。この酸素濃度検出器ではジルコニ
ア板の一側表面上に陰極をなす薄膜をコーテイン
グすると共にジルコニア板の他側表面上に陽極を
なす薄膜をコーテイ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
された酸素分子がジルコニア板内を通過した後に
陽極において電子を放出することにより陽極から
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
極に接触する気体中の酸素の分圧に比例するので
この電流値から酸素濃度を知ることができる。従
つ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、従つて
機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比を知
ることができる。このように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にしてい
るので機関シリンダ内に供給される混合気が稀薄
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た空
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
ンセンサの出力信号に基いて補正するようにして
いる。機関が要求する空燃比は機関の運転状態に
よつて異なり、従つて特に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り求め
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
するようにしている。しかしながらこのように記
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つまり等によつて燃料噴射量
が初期の噴射量よりも減少し、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
料によつ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イードバツク制御によつて次
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からずれて
しまうので良好な運転が得られないばかりでなく
排気エミツシヨ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、それによつて噴
射燃料によつ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致せ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を詳細に説明
する。
第1図を参照すると、1は機関本体、2はシリ
ンダブロツク、3はシリンダブロツク2内におい
て往復動するピストン、4はシリンダブロツク2
上に固締されたシリンダヘツド、5はピストン3
とシリンダヘツド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栓、7は吸気ポー
ト、8は吸気弁、9は排気ポート、10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、一方排気ポー
ト9は排気マニホルド13に連結される。各枝管
11には電子制御ユニツト14の出力信号によつ
て制御される燃料噴射弁15が夫々設けられ、こ
れらの燃料噴射弁15から対応する吸気ポート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内にアクセルペタルに連
結されたスロツトル弁17が配置される。サージ
タンク12内には負圧センサ18が取付けられ、
この負圧センサ18並びに回転数センサ19は電
子制御ユニツト14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は電子制御ユニツト1
4に接続される。リーンセンサ20は例えば第2
図に示すようにジルコニアからなるカツプ状の酸
素イオン伝導性固体電解質21と、その外周面を
覆う多孔質セラミツク22とを具備し、この多孔
質セラミツク22が排気ガス流中に配置される。
また、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イングされ、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
ミツク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、
ここで電子を付与された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図は排気ガス中の酸素濃度P(重量パ
ーセント)と発生電流A(mA)との関係を示す。
第5図において実線Kで示されるように発生電流
Aは酸素濃度にほぼ比例することがわかる。な
お、排気ガ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り、この空燃比を
第5図の横軸A/Fに示す。従つて第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図に電子制御ユニツト14を示す。第3図
を参照すると、電子制御ユニツト14はデイジタ
ルコンピユータからなり、各種の演算処理を行な
うマイクロプロセツサ(MPU)30、ランダム
アクセスメモリ(RAM)31、制御プログラ
ム、演算定数等が予め格納されているリードオン
リメモリ(ROM)32、入力ポート33並びに
出力ポート34が双方向バス35を介して互に連
結されている。更に、電子制御ユニツト14内に
は各種のクロツク信号を発生するクロツク発生器
36が設けられる。第3図に示されるように負圧
センサ18はバツフア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。負圧セン
サ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38において対応する2
進数に変換されてこの2進数が入力ポート33並
びにバス35を介してMPU30に入力される。
一方、回転数センサ19はバツフア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は機関クランクシヤフトが所定のクランク角
度回転する毎にパルスを発生し、このパルスが入
力ポート33並びにバス35を介してMPU30
に入力される。MPU30では回転数センサ19
の出力パ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を介して入力ポー
ト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
力ポート33並びにバス35を介してMPU30
に入力される。第5図において実線Kで示す関係
は予めROM32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、従つて
ROM32内には第5図の実線Kで示す電圧Vと
酸素濃度Pとの関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を作動するた
めのデータを出力するために設けられており、こ
の出力ポート34には2進数のデータがMPU3
0からバス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ウンタ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MPU30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
ために設けられており、このダウンカウンタ43
は出力ポート34から送り込まれたデータのダウ
ンカウントをクロツク発生器36のクロツク信号
によつて開始し、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−Rフリツプフロツプ44のリセツト入
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フリツプフロツプ44のセツト入力
端子Sはクロツク発生器36に接続される。この
S−Rフリツプフロツプ44はクロツク発生器3
6のクロツク信号によりダウンカウント開始と同
時にセツトされ、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つてリセツ
トされる。従つてS−Rフリツプフロツプ44の
出力端子Qはダウンカウントが行なわれている間
高レベルとなる。S−Rフリツプフロツプ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、従つて燃料噴射弁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図に参照する
とまず始めにステツプ50において負圧センサ18
と回転数センサ19の出力信号から目標空燃比が
設定される。この目標空燃比は例えば第7図に示
すように機関負荷、例えば吸気管負圧Pと機関回
転数Nの関数として予めROM32内に記憶され
ている。なお、第7図中の数値は空燃比を示す。
従つてステツプ50では第7図に示す関係から目標
空燃比が計算される。次いで目標空燃比が決まる
とステツプ51において第5図からリーンセンサ2
0の目標出力電圧値V0が計算され、次いでステ
ツプ52において基本燃料噴射時間τ0が計算され
る。この基本燃料噴射時間τ0は第7図に示すよう
に空燃比の混合気を形成するのに必要な時間であ
り、この基本燃料噴射時間τ0は第7図に示すのと
同時に機関負荷、例えば吸気管負圧Pと機関回転
数Nの関数としてマツプの形で予めROM32内
に記憶されている。次いでステツプ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
ときはステツプ54に進んでΣfを0とした後ステ
ツプ55に進む。ステツプ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V0よりも小
さくないか否かが判別される。ステツプ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
さくないと判別されたときはステツプ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とした後にステツプ57に進む。一方、ステツプ
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ツプ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とした後にステツプ57に進む。ステツプ
57では基本燃料噴射時間τ0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図はリーンセンサ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
燃比より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
空燃比より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、ステツプ53では前述したように機関回転
数Nが予め定められた範囲、例えば1980r.p.m(=
N1)<N<2020r.p.m(=N2)にあり、かつ吸気管
負圧Pが予め定められた範囲、例えば−360mmHg
(=P1)<P<−340mmHg(=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ツプ59
に進む。ステツプ59では5秒経過したか否かが判
別され、5秒経過したときにはステツプ60に進ん
で補正係数fの加算を行なう。次いでステツプ61
では更に5秒が経過したか否かがが判別され、5
秒経過するとステツプ62に進む。従つてこのとき
Σfは5秒間の補正係数fの合計を示している。
ステツプ62ではΣfをステツプ60における加算回
数nで除算し、その除算結果をとする。従つて
このは5秒間における補正係数fの平均値を示
している。次いでステツプ63においてをf0で除
算し、その除算結果をKとする。このf0は第6図
に示されるように補正係数fに対する予め定めら
れた基準値であり、この基準値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1980r.
p.m<N<2020r.p.mの範囲にありかつ吸気管負
圧Pが−360mmHg<P<−340mmHgの範囲にある
ときには第7図からわかるように目標空燃比が22
であり、従つて基本燃料噴射時間τ0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つ
ている。しかしながら経時的変化によつて例えば
噴射弁ノズル口がつまると基本燃料噴射時間τ0
け燃料が噴射されても燃料噴射量がが減少し、例
えば基本燃料噴射時間τ0に基いて噴射される燃料
により形成される空燃比は25程度になつてしま
う。このとき空燃比はリーンセンサ20によつて
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fの値は大きくなつてしまう。従つて
上述のK=/f0は予め定められた空燃比に対す
る基本燃料噴射時間τ0のずれを示している。従つ
てステツプ64ではマツプに記憶された基本燃料噴
射時間τ0にKを乗算し、その乗算結果を基本燃料
噴射時間τ0とする。即ち、これはマツプに記憶さ
れた基本燃料噴射時間τ0を書き直したことにな
る。次いでステツプ65においてΣfに0を入れた
後にステツプ55に進む。
以上述べたように本発明によれば機関回転数お
よび機関負荷に応じて変化する目標空燃比と、空
燃比を目標空燃比とするのに必要な基本燃料噴射
量と、目標空燃比に対応したリーンセンサの目標
出力値とを予め記憶しておき、リーンセンサ出力
値が目標出力値となるように基準値を中心として
増大減少せしめられる補正係数によつて基本燃料
噴射量を増大減少補正することにより空燃比を目
標空燃比に正確に制御することができる。また、
補正係数の平均値を計算すると共に補正係数の平
均値が基準値からずれたときには補正係数の平均
値が基準値となるように基本燃料噴射量の記憶値
を更新することによつて経時変化により例えば燃
料噴射口のつまり等が発生しても基本燃料噴射量
に基いて燃料噴射を行えば空燃比が目標空燃比と
なる。その結果、経時変化により例えば燃料噴射
口のつまり等が発生しても機関の運転状態が変わ
つて目標空燃比が変化したときに空燃比が目標空
燃比の変化に追従して応答性よく変化し、斯くし
て良好な機関の運転を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
子制御ユニツトの回路図、第4図は空燃比制御装
置の作動を説明するためのフローチヤート、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……サージタンク、13……排気マニホル
ド、14……電子制御ユニツト、15……燃料噴
射弁、17……スロツトル弁、18……負圧セン
サ、19……回転数センサ、20……リーンセン
サ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 空燃比に応じて出力値が変化するリーンセン
    サを機関排気通路内に配置し、機関回転数および
    機関負荷に応じて変化する目標空燃比を機関回転
    数および機関負荷の関数として予め記憶してお
    き、更に空燃比を目標空燃比とするのに必要な基
    本燃料噴射量を機関回転数および機関負荷の関数
    として予め記憶しておくと共に目標空燃比に応じ
    たリーンセンサ出力値を目標出力値として予め記
    憶しておき、リーンセンサ出力値が目標出力値と
    なるように基準値を中心として増大減少せしめら
    れる補正係数によつて基本燃料噴射量を増大減少
    補正することにより空燃比が目標空燃比に制御さ
    れ、該補正係数の平均値を計算すると共に該補正
    係数の平均値が該基準値からずれたときには該補
    正係数の平均値が該基準値となるように基本燃料
    噴射量の記憶値を更新するようにした内燃機関の
    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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