JPH08261048A - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents

Air-fuel ratio control device for internal combustion engine

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Publication number
JPH08261048A
JPH08261048A JP6819295A JP6819295A JPH08261048A JP H08261048 A JPH08261048 A JP H08261048A JP 6819295 A JP6819295 A JP 6819295A JP 6819295 A JP6819295 A JP 6819295A JP H08261048 A JPH08261048 A JP H08261048A
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JP
Japan
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air
fuel ratio
ignition timing
ion concentration
ion
Prior art date
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Pending
Application number
JP6819295A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhisa Mogi
和久 茂木
Koichi Nakada
浩一 中田
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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 JP6819295A priority Critical patent/JPH08261048A/en
Publication of JPH08261048A publication Critical patent/JPH08261048A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • F02P17/12Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
    • F02P2017/125Measuring ionisation of combustion gas, e.g. by using ignition circuits

Landscapes

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)

Abstract

PURPOSE: To feedback control an air-fuel ratio during delay in angle by the use of an ion sensor on an exhaust gas passage in an engine where an ignition timing is delayed immediately after starting. CONSTITUTION: An ion sensor 32 is provided on an exhaust manifold in an air-fuel ratio control device which performs air-fuel ratio feedback control by means of an oxygen sensor. Ion density in exhaust gas from a combustion chamber 30 is detected in the case that an ignition timing is delayed in a warm-up condition immediately after starting an engine. An air-fuel ratio inside the combustion chamber is determined based on the ion density, for controlling the air-fuel ratio during warm-up of the engine. The sensed value of the ion sensor 32 is stored, and the air-fuel ratio is determined based on the mean value of the ion densities of specified cycles. When the delayed rate is varied, the sensed value of the ion sensor 32 after the delayed rate is varied is replaced with the value before the delayed rate is varied. In addition, the sensed value of the ion sensor is compared with the value at the activation time of the oxygen sensor, next determination of the ion density is accurately performed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の空燃比制御装
置に関し、特に、機関始動直後の空燃比の制御を燃焼室
から排出される排気ガス中のイオンの濃度に基づいて行
なう内燃機関の空燃比制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air-fuel ratio control system for an internal combustion engine, and more particularly to an internal combustion engine which controls the air-fuel ratio immediately after the engine is started based on the concentration of ions in the exhaust gas discharged from the combustion chamber. The present invention relates to an air-fuel ratio control device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、排気通路に設けた酸素センサで排
気ガス中の残留酸素濃度を検出することによって空燃比
を検出し、この空燃比の検出値を燃料噴射量の演算系に
フィードバックして、空燃比を所望の空燃比、例えば理
論空燃比にフィードバック制御する技術は既に知られて
いる。
2. Description of the Related Art Conventionally, an oxygen sensor provided in an exhaust passage detects the residual oxygen concentration in exhaust gas to detect an air-fuel ratio, and the detected value of the air-fuel ratio is fed back to a fuel injection amount calculation system. A technique for feedback-controlling an air-fuel ratio to a desired air-fuel ratio, for example, a stoichiometric air-fuel ratio is already known.

【0003】また、車両からの有害排気ガスは機関始動
直後で排気触媒が不活性な時に多く排出される。そこ
で、触媒の早期活性化を図るために、点火時期を遅角
し、触媒に燃焼中の高温ガスを供給する方法が知られて
いる。この時の空燃比は濃いほど未燃HCやCOが多く
排出されるため、機関が失火しない限り空燃比をリーン
状態に設定する方が良い。
Further, a large amount of harmful exhaust gas from the vehicle is discharged immediately after the engine is started and the exhaust catalyst is inactive. Therefore, a method is known in which the ignition timing is retarded and the hot gas being burned is supplied to the catalyst in order to achieve early activation of the catalyst. As the air-fuel ratio at this time is higher, more unburned HC and CO are discharged, so it is better to set the air-fuel ratio to the lean state unless the engine misfires.

【0004】しかしながら、従来から用いられている酸
素センサを用いた空燃比のフィードバック制御では、機
関の始動直後は機関が低温のために酸素センサは不活性
の状態にあり、始動後の数十秒間は空燃比の検出ができ
ない。そこで、酸素センサが不活性の時は固定空燃比を
用いたオープンループ制御が行なわれが、予め決められ
た空燃比に基づく燃料噴射量は、燃料性状(揮発性)に
よって燃焼に寄与できる混合気の空燃比が変化するた
め、その性状によって失火したり、有害排気ガスの増加
を招く問題がある。
However, in the conventional air-fuel ratio feedback control using an oxygen sensor, the oxygen sensor is in an inactive state immediately after the engine is started because the engine is at a low temperature, and several tens of seconds after the start. Cannot detect the air-fuel ratio. Therefore, when the oxygen sensor is inactive, open loop control using a fixed air-fuel ratio is performed, but the fuel injection amount based on a predetermined air-fuel ratio is a mixture that can contribute to combustion depending on the fuel property (volatility). Since the air-fuel ratio of is changed, there is a problem that it causes a misfire or an increase in harmful exhaust gas depending on its properties.

【0005】そこで、機関の冷間始動直後の触媒が活性
化するまでの空燃比の検出を、燃焼時に燃焼室に発生す
るイオン (C+ CH +,CHO+ 等)の量によって行な
おうとする試みがある。燃焼室内に発生するイオンの量
は、燃焼室内で混合気が燃焼する時にイオンと同時に発
生する電子をイオンセンサによってイオン電流として取
り込むことによって検出できる。燃焼室内の燃焼が強い
ほどイオンの発生量が多いため、このイオン電流が大き
いと燃焼室内の燃焼が良い。従って、空燃比が理論空燃
比の時のイオン電流が最大であり、空燃比がリッチ、リ
ーンに偏るとイオン電流の量は減ることになる。
Therefore, it is attempted to detect the air-fuel ratio immediately after the cold start of the engine until the catalyst is activated, by the amount of ions (C + CH + , CHO + etc.) generated in the combustion chamber during combustion. There is an attempt. The amount of ions generated in the combustion chamber can be detected by taking in electrons generated simultaneously with the ions when the air-fuel mixture burns in the combustion chamber as an ion current by an ion sensor. The stronger the combustion inside the combustion chamber, the larger the amount of generated ions. Therefore, the larger the ion current, the better the combustion inside the combustion chamber. Therefore, the ion current is maximum when the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio, and if the air-fuel ratio is rich or lean, the amount of ion current will decrease.

【0006】このようなイオンセンサを用いた燃焼室内
の空燃比の検出については特開平4−194336号公報に開
示がある。特開平4−194336号公報には、排気通路に設
けた酸素センサの計測データには機関の燃焼室内の実際
の燃焼から時間的な遅れがあるために、遅れ時間を考慮
した空燃比制御を行なわなければならないという理由か
ら、機関の燃焼室内にイオン電流を検出するイオン電流
検出手段を設け、イオン電流の検出情報に基づいて当該
気筒の燃料噴射弁の開弁時間を制御して空燃比を制御し
ようとする技術が記載されている。
The detection of the air-fuel ratio in the combustion chamber using such an ion sensor is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-194336. In Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-194336, there is a time delay in the measured data of the oxygen sensor provided in the exhaust passage from the actual combustion in the combustion chamber of the engine, so air-fuel ratio control is performed in consideration of the delay time. Since it must be, an ion current detection means for detecting an ion current is provided in the combustion chamber of the engine, and the opening time of the fuel injection valve of the cylinder is controlled based on the detection information of the ion current to control the air-fuel ratio. The technique to be tried is described.

【0007】なお、燃焼室内のイオン量の検出は、特開
平4−194336号公報に記載のように燃焼室内に専用のイ
オンセンサを設ける方法と、点火プラグを火花放電の作
用以外にイオンセンサとして使用する方法がある。
The ion amount in the combustion chamber can be detected by a method of providing an exclusive ion sensor in the combustion chamber as described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-194336 and by using an ignition plug as an ion sensor in addition to the effect of spark discharge. There is a method to use.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃焼室
内に専用のイオンセンサを設ける方法は、燃焼室内に取
付スペースが必要なためイオンセンサの搭載が困難であ
り、機関性能に何らかの犠牲が必要となるので実用性に
乏しいという問題点がある。また、点火プラグをイオン
センサとして使用する方法は、検出できるイオン電流値
が燃焼サイクル毎に大きくばらつき、空燃比判定は困難
であるという問題点がある。これは、点火プラグの放電
中は火花によるイオンが多く、燃焼によるイオンが見え
ないためである。
However, in the method of providing the dedicated ion sensor in the combustion chamber, it is difficult to mount the ion sensor because a mounting space is required in the combustion chamber, and some sacrifice is required in engine performance. Therefore, there is a problem that it is not practical. In addition, the method of using the spark plug as an ion sensor has a problem that the detectable ion current value greatly varies in each combustion cycle, and it is difficult to determine the air-fuel ratio. This is because there are many ions due to sparks and the ions due to combustion cannot be seen during discharge of the spark plug.

【0009】これを図10を用いて説明する。図10は
燃焼室内の空燃比(A/F)を変化させた時の点火プラ
グで検出したイオン電流値を、ピストンの吸気、圧縮、
燃焼、排出の行程を1サイクルとして、サイクル毎に平
均化した値の推移を示すが、10サイクルまでは空燃比
の検出値にばらつきが見られ、10サイクル以降は空燃
比の差によるイオン電流値の平均値に差が見えず、空燃
比の判定ができないことが分かる。
This will be described with reference to FIG. FIG. 10 shows the ion current value detected by the spark plug when the air-fuel ratio (A / F) in the combustion chamber is changed,
The transition of the averaged value is shown for each cycle with the stroke of combustion and discharge as one cycle, but the detected value of the air-fuel ratio varies up to 10 cycles, and the ion current value due to the difference in the air-fuel ratio after 10 cycles is shown. It can be seen that no difference can be seen in the average value of and the air-fuel ratio cannot be determined.

【0010】そこで、イオンセンサを排気マニホルドに
取り付ける方法も考えられる。しかしながら、機関の通
常運転条件では燃焼室内で生成されたイオンが消滅した
後、即ち、燃焼が終了した後、燃焼を終えた既燃ガスが
排気弁を通って排気通路に放出されるために、排気ガス
中に含まれるイオン量は極めて微量である。従って、排
気マニホルドに設けたイオンセンサではイオン量の検出
は原理的に非常に困難である。
Therefore, a method of attaching the ion sensor to the exhaust manifold can be considered. However, under normal operating conditions of the engine, after the ions generated in the combustion chamber are extinguished, that is, after the combustion is completed, the burned gas that has finished combustion is released to the exhaust passage through the exhaust valve, The amount of ions contained in the exhaust gas is extremely small. Therefore, it is theoretically very difficult to detect the amount of ions with the ion sensor provided in the exhaust manifold.

【0011】このような課題に対し、本発明者らは鋭意
検討を重ねた結果、理論空燃比では燃焼室内での燃焼が
速いので排気マニホルドに排出されるイオン量は少ない
が、機関始動直後の点火時期を遅角した状態の空燃比が
リーンの場合は、燃焼室内での燃焼が遅いために排気マ
ニホルドに排出される排気ガス中のイオン残存量が多
く、これを検出可能であることを見出し、本発明を成す
に至ったのである。
As a result of intensive studies made by the present inventors in response to such a problem, the amount of ions discharged to the exhaust manifold is small because the combustion in the combustion chamber is fast at the theoretical air-fuel ratio, but immediately after the engine is started. It was found that when the air-fuel ratio is lean when the ignition timing is retarded, the amount of ions remaining in the exhaust gas discharged to the exhaust manifold is large because the combustion in the combustion chamber is slow, and this can be detected. The present invention has been accomplished.

【0012】そこで、本発明の目的は、始動直後の触媒
暖機時に触媒の早期活性化を図るために点火時期が遅角
される場合に、この遅角中の空燃比を排気ガス通路に設
けたイオンセンサによって検出し、酸素センサが不活性
の時の空燃比をイオンセンサによってフィードバック制
御することができる内燃機関の空燃比制御装置を提供す
ることを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide the air-fuel ratio during the retardation in the exhaust gas passage when the ignition timing is retarded for the purpose of early activation of the catalyst when the catalyst is warmed up immediately after starting. Another object of the present invention is to provide an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, which can be detected by an ion sensor and can feedback-control the air-fuel ratio when the oxygen sensor is inactive by the ion sensor.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の内燃機関の空燃比制御装置の原理構成を図1(a)に
示す。第1の形態の内燃機関の空燃比制御装置は、内燃
機関の排気通路に設けた酸素センサAの出力に基づいて
燃料噴射量を調整し、空燃比のフィードバック制御を実
行する空燃比制御手段Bを備え、機関始動直後の所定期
間は排気通路に設けられた触媒を暖機するために点火時
期を基準点火時期から所定量遅角する内燃機関の空燃比
制御装置において、機関の始動直後の暖機状態を検出す
る暖機状態検出手段1と、機関の点火時期が遅角されて
いるか否かを検出する点火時期検出手段2と、機関が暖
機期間中であり、且つ点火時期検出手段2が点火時期の
遅角を検出した時に、機関の燃焼室から排出される排気
ガス中のイオン濃度を検出するイオン濃度検出手段3
と、イオン濃度検出手段3からの出力に基づいて機関暖
機中の空燃比を制御する暖機空燃比制御手段4とを備え
ることを特徴としている。
FIG. 1A shows the principle configuration of an air-fuel ratio control system for an internal combustion engine according to the present invention, which achieves the above object. An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to a first embodiment adjusts a fuel injection amount based on an output of an oxygen sensor A provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, and executes air-fuel ratio feedback control B. In an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, which retards the ignition timing by a predetermined amount from the reference ignition timing in order to warm up the catalyst provided in the exhaust passage for a predetermined period immediately after the engine is started, Warm-up state detecting means 1 for detecting the engine state, ignition timing detecting means 2 for detecting whether or not the ignition timing of the engine is retarded, engine is in the warm-up period, and ignition timing detecting means 2 Ion concentration detection means 3 for detecting the ion concentration in the exhaust gas discharged from the combustion chamber of the engine when the ignition timing is retarded.
And a warm-up air-fuel ratio control means 4 for controlling the air-fuel ratio during engine warm-up based on the output from the ion concentration detection means 3.

【0014】この場合、図1(b) に示すように、イオン
濃度検出手段3の検出値を記憶するイオン濃度記憶手段
5を更に備え、暖機空燃比制御手段4が、イオン濃度記
憶手段5に記憶された所定サイクル分のイオン濃度の平
均値を演算し、この平均値により空燃比を制御するよう
にしても良い。また、平均値を求める場合、図2(a) に
示すように、空燃比をパラメータとして、点火時期とイ
オン濃度との平均的な関係を予め求めて記憶した点火時
期−イオン濃度特性の記憶手段6と、機関の点火時期
が、所定量遅角された点火時期から基準点火時期までの
間の移行点火時期かを検出する移行点火時期検出手段7
と、点火時期がこの移行点火時期である場合に、所定量
遅角された点火時期とこの移行点火時期における平均的
イオン濃度を記憶手段に記憶された点火時期−イオン濃
度特性からそれぞれ求め、両者の平均的イオン濃度差を
演算する平均的イオン濃度差演算手段8と、移行点火時
期におけるイオン濃度検出手段からの実イオン濃度を記
憶する実イオン濃度記憶手段9と、移行点火時期におけ
る実イオン濃度に、平均的イオン濃度差を加えることに
より、移行点火時期における実イオン濃度を所定量遅角
された点火時期における実イオン濃度に換算する実イオ
ン濃度換算手段10とを更に備え、暖機空燃比制御手段
5が、この換算された実イオン濃度を用いて所定サイク
ル分のイオン濃度の平均値を演算し、この平均値により
空燃比を制御するようにしても良い。
In this case, as shown in FIG. 1B, an ion concentration storage means 5 for storing the detected value of the ion concentration detection means 3 is further provided, and the warm-up air-fuel ratio control means 4 is provided with the ion concentration storage means 5. It is also possible to calculate the average value of the ion concentration for a predetermined cycle stored in the above, and control the air-fuel ratio based on this average value. Further, in the case of obtaining the average value, as shown in FIG. 2 (a), the storage means of the ignition timing-ion concentration characteristic is obtained by previously obtaining and storing the average relationship between the ignition timing and the ion concentration using the air-fuel ratio as a parameter. 6 and transition ignition timing detection means 7 for detecting whether the ignition timing of the engine is a transition ignition timing between the ignition timing delayed by a predetermined amount and the reference ignition timing.
And when the ignition timing is this transition ignition timing, the ignition timing delayed by a predetermined amount and the average ion concentration at this transition ignition timing are respectively obtained from the ignition timing-ion concentration characteristics stored in the storage means. Average ion concentration difference calculating means 8 for calculating the average ion concentration difference, actual ion concentration storing means 9 for storing the actual ion concentration from the ion concentration detecting means at the transition ignition timing, and actual ion concentration at the transition ignition timing To the actual ion concentration conversion means 10 for converting the actual ion concentration at the transition ignition timing to the actual ion concentration at the ignition timing delayed by a predetermined amount by further adding an average ion concentration difference to the warm air-fuel ratio. The control means 5 uses the converted actual ion concentration to calculate the average value of the ion concentration for a predetermined cycle, and controls the air-fuel ratio based on this average value. Unishi and may be.

【0015】更に、図2(b) に示すように、酸素センサ
Aが活性であるか否かを判定する酸素センサ活性判定手
段11と、酸素センサAが活性になった時に空燃比制御
手段Bによって演算される空燃比補正量と、酸素センサ
Bが活性になる直前に暖機空燃比制御手段4によって演
算された空燃比補正量とのずれ量を演算する空燃比補正
量のずれ量演算手段12と、このずれ量に基づいて、暖
機空燃比制御手段4における次回のイオン濃度検出値に
基づいた空燃比補正量を較正する暖機空燃比補正量較正
手段13とを設け、イオン濃度センサの出力を較正する
ようにしても良い。
Further, as shown in FIG. 2B, an oxygen sensor activity determining means 11 for determining whether or not the oxygen sensor A is active, and an air-fuel ratio control means B when the oxygen sensor A is active. Deviation amount calculation means for calculating the deviation amount between the air-fuel ratio correction amount calculated by the above-mentioned equation and the air-fuel ratio correction amount calculated by the warm-up air-fuel ratio control means 4 immediately before the oxygen sensor B is activated. 12 and warm-up air-fuel ratio correction amount calibrating means 13 for calibrating the air-fuel ratio correction amount based on the next detected ion concentration value in the warm-up air-fuel ratio control means 4 based on this deviation amount. May be calibrated.

【0016】[0016]

【作用】本発明の内燃機関の空燃比制御装置によれば、
内燃機関の排気マニホルドにイオン濃度センサが設けら
れており、機関の冷間始動直後の酸素センサが不活性時
に、触媒の暖機のために点火時期が遅角された状態の機
関から排出される排気ガス中のイオン濃度がこのイオン
濃度センサによって検出される。そして、検出されたイ
オン濃度から燃焼室内の空燃比が演算され、この空燃比
に基づいて燃料噴射量が制御される。この結果、冷間始
動後の酸素センサが不活性の状態においても、燃焼室内
の空燃比がフィードバック制御される。
According to the air-fuel ratio control system for an internal combustion engine of the present invention,
An ion concentration sensor is installed in the exhaust manifold of the internal combustion engine, and when the oxygen sensor is inactive immediately after a cold start of the engine, it is emitted from the engine whose ignition timing is delayed due to warming up of the catalyst. The ion concentration sensor detects the ion concentration in the exhaust gas. Then, the air-fuel ratio in the combustion chamber is calculated from the detected ion concentration, and the fuel injection amount is controlled based on this air-fuel ratio. As a result, the air-fuel ratio in the combustion chamber is feedback-controlled even when the oxygen sensor after the cold start is inactive.

【0017】[0017]

【実施例】以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細
に説明する。図3は本発明の一実施例の空燃比制御装置
を備えた内燃機関20の要部断面を示している。図にお
いて21はシリンダボディ、22はシリンダボディに設
けられたウォータジャケット、23はピストン、24は
吸気弁25を備えた吸気ポート26および排気弁27を
備えた排気ポート28を有するシリンダヘッド、29は
排気マニホルド、30は点火プラグ31が設けられた燃
焼室である。この実施例では排気マニホルド29の排気
ポート28の近傍に燃焼中の排気ガス中のイオン電流を
測定するイオンセンサ32が設けられており、その下流
側に酸素センサ33が設けられている。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 3 shows a cross-sectional view of a main part of an internal combustion engine 20 equipped with an air-fuel ratio control device according to an embodiment of the present invention. In the drawing, 21 is a cylinder body, 22 is a water jacket provided on the cylinder body, 23 is a piston, 24 is a cylinder head having an intake port 26 having an intake valve 25 and an exhaust port 28 having an exhaust valve 27, and 29 is The exhaust manifold 30 is a combustion chamber provided with a spark plug 31. In this embodiment, an ion sensor 32 for measuring the ion current in the exhaust gas during combustion is provided near the exhaust port 28 of the exhaust manifold 29, and an oxygen sensor 33 is provided downstream thereof.

【0018】イオンセンサ32は電源34と抵抗35が
直列接続された検出回路36に接続されており、電源3
4と抵抗35の接続点には検出端子37が設けられてい
る。燃焼室30から排気ポート28を通じて排出される
燃焼中のガスに含まれるイオンの量は、電源34によっ
てプラスの電位が与えられているセンサ32に排気ガス
中の電子が引き込まれることによって生ずるイオン電流
によって検出される。このイオン電流が抵抗35を流れ
ると抵抗35の両端に電位差が生じる。この電位差を検
出端子37に現れる電圧として観測することにより、排
気ガス中のイオン電流の値が検出できる。検出端子37
の出力はECU(エンジン・コントロール・ユニット)
40に入力される。イオンセンサ32は各気筒毎に設け
ると検出力が高いが、排気マニホルドの排気集合部に1
個のイオンセンサ32を設けて検出ことも可能である。
The ion sensor 32 is connected to a detection circuit 36 in which a power source 34 and a resistor 35 are connected in series.
A detection terminal 37 is provided at a connection point between the resistor 4 and the resistor 35. The amount of ions contained in the burning gas discharged from the combustion chamber 30 through the exhaust port 28 is an ion current generated when electrons in the exhaust gas are drawn into the sensor 32 to which a positive potential is applied by the power source 34. Detected by. When this ionic current flows through the resistor 35, a potential difference is generated across the resistor 35. By observing this potential difference as the voltage appearing at the detection terminal 37, the value of the ion current in the exhaust gas can be detected. Detection terminal 37
Output is ECU (engine control unit)
40 is input. When the ion sensor 32 is provided for each cylinder, the detection power is high, but one is installed in the exhaust collecting portion of the exhaust manifold.
It is also possible to detect by providing the individual ion sensor 32.

【0019】一方、酸素センサ33の出力もECU40
に入力される。酸素センサ33が活性状態の時は、EC
U40の酸素センサ40の出力により燃料噴射量が演算
される。また、点火プラグ31の点火はECU40がイ
グナイタ39とコイル38を通じて行なわれる。なお、
排気ガス中のイオンは点火時期が遅角されていない場合
は、混合気が燃焼室30内でほぼ完全に燃えてしまうの
で排気マニホルド29に設けたイオンセンサ32では検
出することができない。ところが、点火時期の遅角時に
おいては燃焼室30内の燃焼の開始が遅いため、排気弁
27が開いた排気状態でも燃焼室内の燃焼が終わってお
らず、排気ガスとして燃焼中の混合気が排出される。こ
のため、排気ガス中には多量のイオンが含まれており、
このイオンの量を検出することによって空燃比の検出が
可能である。
On the other hand, the output of the oxygen sensor 33 is also output from the ECU 40.
Is input to When the oxygen sensor 33 is active, EC
The fuel injection amount is calculated by the output of the oxygen sensor 40 of U40. The ignition of the spark plug 31 is performed by the ECU 40 through the igniter 39 and the coil 38. In addition,
Ions in the exhaust gas cannot be detected by the ion sensor 32 provided in the exhaust manifold 29 because the air-fuel mixture burns almost completely in the combustion chamber 30 when the ignition timing is not retarded. However, when the ignition timing is retarded, the combustion in the combustion chamber 30 starts late, so the combustion in the combustion chamber has not ended even in the exhaust state in which the exhaust valve 27 is open, and the air-fuel mixture that is being burned is exhaust gas. Is discharged. Therefore, the exhaust gas contains a large amount of ions,
The air-fuel ratio can be detected by detecting the amount of this ion.

【0020】図4は点火時期が遅角制御された場合にお
ける排気ガス中のイオン電流と空燃比の関係を示すもの
である。図中の太線が遅角量が10°である場合の排気
ガス中のイオン電流と空燃比の関係であり、破線が遅角
量が5°である場合の排気ガス中のイオン電流と空燃比
の関係である。排気ガス中のイオン電流は遅角量が減っ
て点火時期が早くなると燃焼が早く始まるので小さくな
る。また、空燃比がリーンになるほど混合気の燃焼が遅
くなるので、排気ガス中のイオン量が多くなっている。
FIG. 4 shows the relationship between the ion current in the exhaust gas and the air-fuel ratio when the ignition timing is retarded. The thick line in the figure shows the relationship between the ion current and the air-fuel ratio in the exhaust gas when the retard amount is 10 °, and the broken line shows the ion current and the air-fuel ratio in the exhaust gas when the retard amount is 5 °. Relationship. The ion current in the exhaust gas becomes smaller because the combustion starts earlier when the retard amount decreases and the ignition timing advances. Further, the leaner the air-fuel ratio, the slower the combustion of the air-fuel mixture, so the amount of ions in the exhaust gas increases.

【0021】このイオン電流値は燃焼サイクル毎にばら
つきを持つが、検出したイオン電流値を平均化処理する
ことにより、図5に示すように空燃比に対して明確な差
が見られるようになる。図5は図3における排気管に設
けられたイオンセンサ32により検出された点火時期遅
角時における排気ガス中のイオン電流値を、燃焼サイク
ル毎に平均化したものの推移を表している。この図から
分かるように、サイクル数が10を越えるあたりからイ
オンセンサによって検出されるイオン電流の値は、空燃
比の違いによって明確に違うことが分かる。従って、サ
イクル数が10を越えた後は、イオン電流の検出値の平
均値を見ることによって、燃焼室内の空燃比を求めるこ
とができる。
The ion current value varies depending on the combustion cycle, but by averaging the detected ion current values, a clear difference can be seen with respect to the air-fuel ratio as shown in FIG. . FIG. 5 shows a transition of the ion current value in the exhaust gas detected by the ion sensor 32 provided in the exhaust pipe in FIG. 3 when the ignition timing is retarded, averaged for each combustion cycle. As can be seen from this figure, the value of the ion current detected by the ion sensor when the number of cycles exceeds 10 is clearly different depending on the difference in the air-fuel ratio. Therefore, after the number of cycles exceeds 10, the air-fuel ratio in the combustion chamber can be obtained by looking at the average value of the detected values of the ion current.

【0022】図6は排気イオン検出時と酸素センサ活性
時の図3のECU40による燃料噴射量の制御の一実施
例を示すフローチャートである。なお、この図6に示す
ルーチンは機関の始動時に実行されるものとし、始動時
に空燃比センサが活性化していない時には点火時期が所
定遅角量だけ遅角されるものとする。ステップ601で
は機関回転数、吸入空気量、冷却水温度、バッテリ電圧
等の機関の運転状態パラメータの読み込みを行なう。続
くステップ602では読み込んだ運転状態パラメータを
用いて基本燃料噴射量F0を演算する。この基本燃料噴
射量F0は、機関に失火が発生しないように燃料性状を
考慮してややリッチめの空燃比になるように設定してお
くことが望ましい。そして、ステップ603において酸
素センサ33が活性状態か否かを判定する。
FIG. 6 is a flow chart showing an embodiment of the control of the fuel injection amount by the ECU 40 of FIG. 3 when the exhaust ion is detected and the oxygen sensor is activated. The routine shown in FIG. 6 is executed when the engine is started, and the ignition timing is retarded by a predetermined retard amount when the air-fuel ratio sensor is not activated at the time of starting. In step 601, engine operating condition parameters such as engine speed, intake air amount, cooling water temperature, and battery voltage are read. In the following step 602, the basic fuel injection amount F0 is calculated using the read operating condition parameter. It is desirable that the basic fuel injection amount F0 be set to a slightly rich air-fuel ratio in consideration of the fuel property so that misfire does not occur in the engine. Then, in step 603, it is determined whether the oxygen sensor 33 is in the active state.

【0023】(1) 酸素センサ33が非活性状態の時 この時は点火時期が基準点火時期から所定量遅角された
点火時期になっているのでステップ604に進み、イオ
ンセンサ32のイオン電流の検出値Iion を読み込んで
記憶し、続くステップ605において読み込んだ回数
(サイクル数)Nを計数する。ステップ606ではこの
サイクル数を計数し、N<10の場合はステップ607
に進み、燃料噴射量の補正量FCを固定値FKとしてス
テップ617に進む。
(1) When the oxygen sensor 33 is in an inactive state At this time, the ignition timing is an ignition timing delayed by a predetermined amount from the reference ignition timing, so the routine proceeds to step 604, where the ion current of the ion sensor 32 is changed. The detection value Iion is read and stored, and in the subsequent step 605, the number of read times (cycle number) N is counted. In step 606, the number of cycles is counted, and when N <10, step 607.
Then, the correction amount FC of the fuel injection amount is set to the fixed value FK and the process proceeds to step 617.

【0024】一方、ステップ606でN≧10の場合は
ステップ608に進み、記憶した全てのイオン電流Iio
n の平均値IionAV を演算する。ECU40には図5で
説明したサイクル数に対応するイオン電流平均値がマッ
プ等の形で記憶されているので、ステップ609では演
算したイオン電流の平均値IionAV をこの特性に当ては
めて空燃比を判定する。記憶した特性がマップの場合は
補間計算によって空燃比を判定する。
On the other hand, if N ≧ 10 in step 606, the flow advances to step 608 to store all the stored ion currents Iio.
The average value IionAV of n is calculated. Since the ECU 40 stores the ion current average value corresponding to the number of cycles described in FIG. 5 in the form of a map or the like, in step 609 the calculated ion current average value IionAV is applied to this characteristic to determine the air-fuel ratio. To do. If the stored characteristic is a map, the air-fuel ratio is determined by interpolation calculation.

【0025】このようにして酸素センサ33が非活性状
態の時の空燃比が求められると、ステップ610におい
て燃焼室30内の空燃比が所望の空燃比、例えば理論空
燃比に対するずれ量を求め、このずれ量を補正するため
の燃料噴射量の補正量F1を演算する。続くステップ6
11ではステップ610で演算した補正量F1を燃料噴
射量の補正量FCとしてステップ617に進む。なお、
基本噴射量F0を前述のようにややリッチ気味の設定に
した場合は、補正量F1は負の値になる。
When the air-fuel ratio when the oxygen sensor 33 is in the inactive state is obtained in this manner, the deviation amount of the air-fuel ratio in the combustion chamber 30 from the desired air-fuel ratio, for example, the stoichiometric air-fuel ratio is obtained in step 610. A correction amount F1 of the fuel injection amount for correcting this deviation amount is calculated. Continued Step 6
In step 11, the correction amount F1 calculated in step 610 is set as the correction amount FC of the fuel injection amount, and the process proceeds to step 617. In addition,
When the basic injection amount F0 is set to be slightly rich as described above, the correction amount F1 has a negative value.

【0026】(2) 酸素センサ33が活性状態の時 この時は点火時期の遅角は実行されていないのでステッ
プ612に進み、酸素センサ33の検出値を読み込み、
続くステップ613では前述のサイクル数Nをクリアす
る。そして、ステップ614において酸素センサ33の
検出値に基づいて空燃比の判定を行なう。
(2) When the oxygen sensor 33 is in an active state At this time, since the ignition timing is not retarded, the routine proceeds to step 612, where the detected value of the oxygen sensor 33 is read,
In the following step 613, the above-mentioned cycle number N is cleared. Then, in step 614, the air-fuel ratio is determined based on the detection value of the oxygen sensor 33.

【0027】このようにして酸素センサ33が活性状態
の時の空燃比が求められると、ステップ615において
燃焼室30内の空燃比が所望の空燃比、例えば理論空燃
比に対するずれ量を求め、このずれ量を補正するための
燃料噴射量の補正量F2を演算する。続くステップ61
6ではステップ615で演算した補正量F2を燃料噴射
量の補正量FCとしてステップ617に進む。
When the air-fuel ratio when the oxygen sensor 33 is in the active state is obtained in this way, the deviation amount of the air-fuel ratio in the combustion chamber 30 from the desired air-fuel ratio, for example, the stoichiometric air-fuel ratio is obtained in step 615. A correction amount F2 of the fuel injection amount for correcting the deviation amount is calculated. Continued Step 61
In step 6, the correction amount F2 calculated in step 615 is set as the correction amount FC of the fuel injection amount, and the process proceeds to step 617.

【0028】(3) 最終燃料噴射量Fの演算 ステップ617では最終燃料噴射量FがF=F0+FC
によって演算される。F0はステップ602で演算され
た値であり、FCは酸素センサ33が非活性の時はステ
ップ607またはステップ611で演算された値であ
り、酸素センサ33が活性の時はステップ616で演算
された値である。そして、噴射時期がきた時はステップ
618に進んでステップ617で演算した最終燃料噴射
量Fによって燃料が噴射される。
(3) Calculation of the final fuel injection amount F At step 617, the final fuel injection amount F is F = F0 + FC
Is calculated by F0 is the value calculated in step 602, FC is the value calculated in step 607 or step 611 when the oxygen sensor 33 is inactive, and FC is calculated in step 616 when the oxygen sensor 33 is active. It is a value. Then, when the injection timing comes, the routine proceeds to step 618, where the fuel is injected by the final fuel injection amount F calculated at step 617.

【0029】以上説明した空燃比の制御においては点火
時期の遅角量を一定として説明した。一方、内燃機関の
排気通路に設けられた触媒が暖機されてくると、所定量
遅角された点火時期は徐々に進角され、通常の点火時期
に戻される。この過程で排気ガス中のイオン量は点火時
期によってイオンセンサの検出イオン量が変わるために
補正が必要になる。実際に、排気ガス中のイオン量に応
じて検出されるイオン電流値は、図8に示すように点火
時期と空燃比(A/F)によって変化する。
In the control of the air-fuel ratio described above, the retard amount of the ignition timing is constant. On the other hand, when the catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine is warmed up, the ignition timing retarded by a predetermined amount is gradually advanced and returned to the normal ignition timing. In this process, the amount of ions in the exhaust gas needs to be corrected because the amount of ions detected by the ion sensor changes depending on the ignition timing. Actually, the ion current value detected according to the amount of ions in the exhaust gas changes depending on the ignition timing and the air-fuel ratio (A / F) as shown in FIG.

【0030】そこで、このような場合は、図8に示すよ
うな点火時期とイオン電流値の特性を表すマップを予め
ECU40の中に記憶させておき、空燃比をイオン電流
値と点火時期のマップから判定して燃料噴射を実行す
る。また、始動時に所定量遅角された点火時期がそのま
ま固定されている間はイオンセンサ32からのイオン電
流値で空燃比を判定し、触媒が暖機されて点火時期を進
角して基準点火時期に戻す過程においては、所定量進角
された点火時期から進角した点火時期におけるイオンセ
ンサ32のイオン電流の検出値を、所定量進角された点
火時期(初期値)における値に換算して空燃比判定を行
なうようにしても良い。この制御について図7を用いて
説明する。なお、図7の制御は図6において説明した制
御の一部を変更したものであるので、図6と同じステッ
プには同じステップ番号を付して説明すると共に、図6
の制御と同じ部分の一部はその記載と説明を省略してあ
る。
Therefore, in such a case, a map showing the characteristics of the ignition timing and the ion current value as shown in FIG. 8 is stored in advance in the ECU 40, and the air-fuel ratio is mapped to the ion current value and the ignition timing. Then, the fuel injection is executed. Further, while the ignition timing retarded by a predetermined amount at the time of starting is fixed as it is, the air-fuel ratio is determined by the ion current value from the ion sensor 32, the catalyst is warmed up, and the ignition timing is advanced to advance the reference ignition. In the process of returning to the timing, the detected value of the ion current of the ion sensor 32 at the ignition timing advanced from the ignition timing advanced by the predetermined amount is converted into the value at the ignition timing (initial value) advanced by the predetermined amount. Alternatively, the air-fuel ratio may be determined. This control will be described with reference to FIG. Note that the control in FIG. 7 is a modification of part of the control described in FIG. 6, and therefore the same steps as those in FIG.
The description and description of some of the same parts as those of the control are omitted.

【0031】図7は図6に示した図3のECUによる燃
料噴射量の制御の変形実施例を示すフローチャートであ
る。なお、この図7に示すルーチンにおいても機関の始
動時に実行されるものとし、始動時に空燃比センサが活
性化していない時には点火時期は所定量遅角された点火
時期であるものとする。ステップ601では運転状態パ
ラメータの読み込みを行ない、ステップ602では読み
込んだ運転状態パラメータを用いて基本燃料噴射量F0
を演算する。そして、ステップ603において酸素セン
サ33が活性状態か否かを判定する。
FIG. 7 is a flow chart showing a modified embodiment of the control of the fuel injection amount by the ECU of FIG. 3 shown in FIG. Note that the routine shown in FIG. 7 is also executed when the engine is started, and the ignition timing is delayed by a predetermined amount when the air-fuel ratio sensor is not activated at the time of starting. In step 601, the operating condition parameter is read, and in step 602, the basic fuel injection amount F0 is read using the read operating condition parameter.
Is calculated. Then, in step 603, it is determined whether the oxygen sensor 33 is in the active state.

【0032】(1) 酸素センサ33が非活性状態の時 点火時期の遅角が行なわれているのでステップ604に
進み、イオンセンサ32のイオン電流の検出値Iion を
読み込んで記憶する。ステップ604が終了するとステ
ップ701に進み、始動時に所定量遅角された点火時期
が進角されたか否かを判定する。点火時期が所定量遅角
された状態から進角されていない時はステップ605に
進み、以後は図6で説明した制御と同様の制御を行な
う。
(1) When the oxygen sensor 33 is in the inactive state Since the ignition timing is retarded, the routine proceeds to step 604, where the detected value Iion of the ion current of the ion sensor 32 is read and stored. When step 604 ends, the routine proceeds to step 701, where it is determined whether or not the ignition timing retarded by a predetermined amount at the time of starting is advanced. When the ignition timing is not advanced from the state where it is retarded by the predetermined amount, the routine proceeds to step 605, and thereafter, the same control as the control described in FIG. 6 is performed.

【0033】一方、ステップ701で点火時期が所定量
遅角された状態から進角されたと判定した場合はステッ
プ702に進み、記憶したイオン電流値Iion を進角前
の遅角された点火時期におけるイオン電流値に換算して
再記憶する。そして、続くステップ605において読み
込んだ回数(サイクル数)Nを計数する。以後は図6で
説明した制御と同様の制御が行なうので、その説明を省
略する。
On the other hand, when it is determined in step 701 that the ignition timing is advanced from the state where it is retarded by a predetermined amount, the routine proceeds to step 702, where the stored ion current value Iion is set at the retarded ignition timing before the advance. Convert to ion current value and store again. Then, in the subsequent step 605, the number of read times (cycle number) N is counted. After that, the same control as that described with reference to FIG. 6 is performed, and thus the description thereof is omitted.

【0034】ここで、ステップ702における換算につ
いて図8を用いて説明する。機関の始動後、イオンセン
サ32の出力により、空燃比が理論空燃比である14.
5に制御されているとする。また、基準点火時期を0°
とする。この状態で点火時期が進角側に変化した時、イ
オンセンサ32によって検出したイオン電流値の平均値
は図8の線W上を変化することを予め求めておき、EC
U40にこの特性を記憶しておくものとする。
The conversion in step 702 will be described with reference to FIG. After the engine is started, the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio based on the output of the ion sensor 32.
It is assumed that it is controlled to 5. Also, the reference ignition timing is 0 °
And In this state, when the ignition timing changes to the advance side, it is obtained in advance that the average value of the ion current value detected by the ion sensor 32 changes on the line W in FIG.
It is assumed that this characteristic is stored in U40.

【0035】始動後に点火時期が10°遅角され、この
状態がしばらく続いた時、イオンセンサ32によるイオ
ン電流の検出値の平均値が、線W上の遅角量が10°の
点Xにおけるイオン電流値Ixであったとする。そし
て、ある時点で触媒が暖機されたと判断され、点火時期
の遅角量が10°から5°に進角された時に、イオンセ
ンサ32が検出したイオン電流値が図8のA点における
イオン電流値Iaであったとする。
When the ignition timing is retarded by 10 ° after the start and this state continues for a while, the average value of the ion current detected by the ion sensor 32 is at point X where the retard amount on the line W is 10 °. It is assumed that the ion current value is Ix. Then, when it is determined that the catalyst has been warmed up at a certain point and the retard amount of the ignition timing is advanced from 10 ° to 5 °, the ion current value detected by the ion sensor 32 is the ion current at point A in FIG. It is assumed that the current value is Ia.

【0036】このような場合、ステップ702では、A
点におけるイオン電流値Iaに、X点のイオン電流値I
xとY点のイオン電流値Iyの差Z=(Ix−Iy)を
加えた電流値Ib=Ia+Z=Ia+Ix−Iyを、遅
角量10°のB点におけるイオン電流値とし、これを遅
角量10°におけるイオン電流の検出値のばらつきと見
なして遅角量10°におけるイオン電流値の平均値を求
める際の母数に加えている。
In such a case, in step 702, A
To the ion current value Ia at the point I
The current value Ib = Ia + Z = Ia + Ix-Iy obtained by adding the difference Z = (Ix-Iy) between the ion current values Iy at the x and Y points is set as the ion current value at the point B with the retard amount of 10 °, and this is the retard angle. It is considered as the variation of the detected value of the ion current at the amount of 10 ° and is added to the parameter when obtaining the average value of the ion current value at the amount of retard of 10 °.

【0037】現在、遅角量10°のX点のイオン電流値
Ixは遅角量が5°になれば、線W上のY点のイオン電
流値Iyになるはずである。しかしながら、実際には検
出値がイオン電流値IaのA点になった場合は、これは
ばらつきによって生じたものと見なして、X点とY点と
のイオン電流の差Ix−IyをA点のイオン電流値Ia
に加えることにより、これを遅角量10°におけるばら
つきに換算することができ、次回の遅角量10°におけ
る平均値を演算する際の母数として扱うことができるの
である。
At present, the ion current value Ix at the X point with the retard amount of 10 ° should become the ion current value Iy at the Y point on the line W when the retard amount becomes 5 °. However, when the detected value actually reaches the point A of the ion current value Ia, it is considered that this is caused by the variation, and the difference Ix-Iy of the ion current between the point X and the point Y is calculated as the point A. Ion current value Ia
In addition, it is possible to convert this into a variation in the delay angle amount of 10 °, and it can be treated as a parameter when calculating the average value in the next delay angle amount of 10 °.

【0038】(2) 酸素センサ33が活性状態の時 この場合は図6で説明した制御と同じであるので、ステ
ップ612以降の説明は省略する。なお、以上説明した
方法に加えて、機関の始動後に所望の空燃比に制御した
後、基本噴射量から補正した補正噴射量F1を学習して
おき、次回の始動時に反映させ、始動から即刻噴射量の
制御を行なうことも可能である。こうすれば、始動時
(クランキング時)の噴射量が燃料性状に依存すること
なく最適化でき、また、始動後も即刻噴射量制御が実行
できる。学習制御は通常の酸素センサによる空燃比フィ
ードバック制御において公知のものを採用すれば良い。
(2) When the oxygen sensor 33 is in the active state In this case, the control is the same as that described with reference to FIG. In addition to the method described above, after controlling the air-fuel ratio to a desired value after starting the engine, the corrected injection amount F1 corrected from the basic injection amount is learned, reflected at the next starting, and injected immediately after starting. It is also possible to control the quantity. This makes it possible to optimize the injection amount at the time of starting (at the time of cranking) without depending on the fuel property, and to execute the injection amount control immediately after the starting. As the learning control, a well-known one in the air-fuel ratio feedback control using a normal oxygen sensor may be adopted.

【0039】排気ガス中のイオン電流による空燃比の判
定には平均化処理が必要なため、図6と図7で説明した
制御のままでは空燃比を判定するまでの間に固定空燃比
で運転する期間が必要であるが、このように、学習制御
を取り入れれば、始動後に即刻適正な燃料噴射量制御を
実行することができる。図9は排気ガス中のイオンを検
出して空燃比を制御する場合の最終的な空燃比を、酸素
センサが活性になって初めて検出された空燃比と比べる
ことにより、イオンセンサの検出値によって判定した空
燃比の誤差を較正する例を示すフローチャートである。
なお、図9の実施例のルーチンにおいても、図6,図7
で説明した処理と同じ処理を示すステップには同じ符号
を付してある。
Since the averaging process is necessary for the determination of the air-fuel ratio by the ion current in the exhaust gas, if the control described in FIGS. 6 and 7 is left as it is, the engine is operated at a fixed air-fuel ratio until the air-fuel ratio is determined. However, if learning control is incorporated in this way, proper fuel injection amount control can be executed immediately after starting. FIG. 9 compares the final air-fuel ratio in the case of controlling the air-fuel ratio by detecting ions in the exhaust gas with the air-fuel ratio detected only after the oxygen sensor becomes active. 7 is a flowchart showing an example of calibrating an error of the determined air-fuel ratio.
Note that, also in the routine of the embodiment of FIG.
The same reference numerals are given to steps indicating the same processing as the processing described in.

【0040】ステップ601では運転状態パラメータの
読み込みを行ない、ステップ900では機関が始動か否
かを判定する。機関が始動中である場合はステップ90
1に進み、始動時噴射量F0をステップ601で読み込
んだ機関の運転状態パラメータを用いて演算する。そし
て、ステップ902において空燃比補正量FCを前回の
始動後にイオンセンサによって判定された空燃比により
求められた最終の燃料噴射量F1を定数K倍したものと
してステップ617に進む。
In step 601, the operating condition parameters are read, and in step 900 it is determined whether the engine is started. Step 90 if the engine is starting
In step 1, the fuel injection amount F0 at startup is calculated using the engine operating condition parameters read in step 601. Then, in step 902, the air-fuel ratio correction amount FC is assumed to be a constant K times the final fuel injection amount F1 obtained from the air-fuel ratio determined by the ion sensor after the previous start, and the routine proceeds to step 617.

【0041】一方、ステップ901で始動中でないと判
定した場合はステップ602に進み、ステップ601で
読み込んだ運転状態パラメータを用いて基本燃料噴射量
F0を演算する。そして、ステップ603において酸素
センサ33が活性状態か否かを判定する。 (1) 酸素センサ33が非活性状態の時 点火時期の遅角が行なわれているのでステップ604に
進み、イオンセンサ32のイオン電流の検出値Iion を
読み込んで記憶する。ステップ604が終了すると図7
で説明したステップ701,702の処理を行なった後
にステップ605に進み、以後はステップ607を除い
てステップ611まで図6で説明した制御と同様の制御
を行なうのでその説明を省略する。なお、燃料噴射量の
補正量F1はステップ610において図4の特性に等価
のマップによって演算される。
On the other hand, if it is determined at step 901 that the engine is not being started, the routine proceeds to step 602, where the basic fuel injection amount F0 is calculated using the operating condition parameters read at step 601. Then, in step 603, it is determined whether the oxygen sensor 33 is in the active state. (1) When the oxygen sensor 33 is inactive The ignition timing is retarded, so the routine proceeds to step 604, where the ion current detection value Iion of the ion sensor 32 is read and stored. When step 604 ends, FIG.
After performing the processing of steps 701 and 702 described in step 605, the process proceeds to step 605, and thereafter, the same control as that described in FIG. 6 is performed up to step 611 except step 607, and thus the description thereof will be omitted. The correction amount F1 of the fuel injection amount is calculated in step 610 by a map equivalent to the characteristic shown in FIG.

【0042】ステップ611で演算した燃料噴射量の補
正量F1は、酸素センサ33が非活性時に常にステップ
611において更新するので、酸素センサ33が活性状
態になった時には酸素センサ33が非活性状態の時にイ
オンセンサ32によって検出した最後の空燃比によって
求めた燃料噴射量の補正量である。そして、この燃料噴
射量の補正量は次回の始動直後にステップ606におい
てサイクル数Nが10未満の時、ステップ607におい
て燃料噴射量の補正量FCとして使用する。
Since the correction amount F1 of the fuel injection amount calculated in step 611 is constantly updated in step 611 when the oxygen sensor 33 is inactive, the oxygen sensor 33 is inactive when the oxygen sensor 33 is active. It is the correction amount of the fuel injection amount obtained by the final air-fuel ratio detected by the ion sensor 32 at times. The correction amount of the fuel injection amount is used as the correction amount FC of the fuel injection amount in step 607 when the cycle number N is less than 10 in step 606 immediately after the next start.

【0043】(2) 酸素センサ33が活性状態の時 この時はステップ612で酸素センサ33の検出値を読
み込み、ステップ613でサイクル数Nをクリアし、ス
テップ614で酸素センサ33の検出値に基づいて空燃
比の判定を行なう。そして、ステップ615において燃
料噴射量の補正量F2を演算し、ステップ616でこの
補正量F2を燃料噴射量の補正量FCとする。ここまで
のステップ612〜616の処理は図6で説明した処理
と同じである。
(2) When the oxygen sensor 33 is in an active state At this time, the detection value of the oxygen sensor 33 is read in step 612, the cycle number N is cleared in step 613, and based on the detection value of the oxygen sensor 33 in step 614. To determine the air-fuel ratio. Then, the correction amount F2 of the fuel injection amount is calculated in step 615, and this correction amount F2 is set as the correction amount FC of the fuel injection amount in step 616. The processing in steps 612 to 616 up to this point is the same as the processing described in FIG.

【0044】このようにして酸素センサ33が活性時の
燃料噴射量の補正量FCを求めた後は、ステップ903
において酸素センサ33が活性直後か否かを判定する。
そして、酸素センサ33が活性直後でなければ図6の処
理と同じようにステップ617以降に進むが、酸素セン
サ33が活性直後の場合はステップ904に進む。ステ
ップ904では酸素センサ33が活性状態になって初め
て検出した空燃比に基づいて演算した燃料噴射量の補正
量F2から、酸素センサ33が活性状態になる直前にイ
オンセンサ32で検出した空燃比に基づいて演算した燃
料噴射量の補正量F1を減算し、イオンセンサ32の検
出値の空燃比センサ33の検出値からのずれ量Vを演算
する。
After obtaining the correction amount FC of the fuel injection amount when the oxygen sensor 33 is activated in this way, step 903 is performed.
At, it is determined whether or not the oxygen sensor 33 has just been activated.
If the oxygen sensor 33 has not just been activated, the process proceeds to step 617 and thereafter similarly to the process of FIG. 6, but if the oxygen sensor 33 has just been activated, the process proceeds to step 904. In step 904, the correction amount F2 of the fuel injection amount calculated based on the air-fuel ratio detected for the first time when the oxygen sensor 33 is activated is changed to the air-fuel ratio detected by the ion sensor 32 immediately before the oxygen sensor 33 is activated. The correction amount F1 of the fuel injection amount calculated based on this is subtracted to calculate the deviation amount V of the detection value of the ion sensor 32 from the detection value of the air-fuel ratio sensor 33.

【0045】イオンセンサ32の検出値の空燃比センサ
33の検出値からのずれ量Vが大きい場合には、イオン
センサ32によって検出した空燃比が酸素センサ33に
よって検出した空燃比からずれていることになる。この
ずれはイオンセンサ32の検出値から空燃比を演算する
過程で生じるので、続くステップ905ではこのずれ量
Vの大きさに基づいて図4に示したイオン電流値と空燃
比との関係を表すマップ値を較正する。これは、イオン
センサ32によって検出したイオン電流値に応じた空燃
比は図4に示したイオン電流値と空燃比との関係を表す
マップ値に基づいて演算されるからである。
When the deviation amount V of the detection value of the ion sensor 32 from the detection value of the air-fuel ratio sensor 33 is large, the air-fuel ratio detected by the ion sensor 32 is deviated from the air-fuel ratio detected by the oxygen sensor 33. become. Since this deviation occurs in the process of calculating the air-fuel ratio from the detection value of the ion sensor 32, in the following step 905, the relationship between the ion current value and the air-fuel ratio shown in FIG. 4 is expressed based on the magnitude of this deviation amount V. Calibrate map values. This is because the air-fuel ratio corresponding to the ion current value detected by the ion sensor 32 is calculated based on the map value shown in FIG. 4 that represents the relationship between the ion current value and the air-fuel ratio.

【0046】このようにして図4に示したイオン電流値
と空燃比との関係のマップ値を較正しておくと、次回の
機関の始動後にイオンセンサ32で検出されたイオン電
流値に基づいてステップ609で演算される空燃比の値
が酸素センサ33によって検出される空燃比の値に近づ
くことになる。 (3) 最終燃料噴射量Fの演算 ステップ607、611、905が終了した後はステッ
プ617に進み、最終燃料噴射量FがF=F0+FCに
よって演算される。F0はステップ602で演算された
基本燃料噴射量またはステップ901で演算された始動
時燃料噴射量である。また、FCは酸素センサ33が非
活性の時はステップ607またはステップ611で演算
された値であり、酸素センサ33が活性の時はステップ
616で演算された値である。そして、図示は省略する
が、ステップ618で噴射時期か否かが判定され、噴射
時期の時はステップ619に進んでステップ617で演
算した最終燃料噴射量Fによって燃料が噴射される。こ
の結果、機関の始動時は燃料性状(揮発性)の影響を補
正した始動時の噴射量を確保できる。
When the map value of the relationship between the ion current value and the air-fuel ratio shown in FIG. 4 is calibrated in this way, based on the ion current value detected by the ion sensor 32 after the next engine start-up. The value of the air-fuel ratio calculated in step 609 approaches the value of the air-fuel ratio detected by the oxygen sensor 33. (3) Calculation of final fuel injection amount F After completion of steps 607, 611, and 905, the process proceeds to step 617, and the final fuel injection amount F is calculated by F = F0 + FC. F0 is the basic fuel injection amount calculated in step 602 or the starting fuel injection amount calculated in step 901. FC is the value calculated in step 607 or step 611 when the oxygen sensor 33 is inactive, and is the value calculated in step 616 when the oxygen sensor 33 is active. Then, although illustration is omitted, in step 618, it is determined whether or not it is the injection timing, and when it is the injection timing, the process proceeds to step 619, and the fuel is injected by the final fuel injection amount F calculated in step 617. As a result, at the time of starting the engine, it is possible to secure the injection amount at the time of starting in which the influence of the fuel property (volatile) is corrected.

【0047】排気ガス中のイオン電流を検出するイオン
センサは排気ガス中に含まれる煤などにより絶縁性が低
下したり、電極表面に付着物が堆積するため、検出能力
が経時的に劣化し易い。そこで、毎始動時にこのように
してイオンセンサ32による空燃比の検出値を空燃比セ
ンサ33による空燃比の検出値によって較正しておけ
ば、機関の始動後にイオンセンサ32で空燃比を判定す
る場合の空燃比の検出値を適正な状態に保つことができ
る。
The ion sensor for detecting the ion current in the exhaust gas is liable to deteriorate in its detection capability over time because its insulating property is deteriorated due to soot contained in the exhaust gas and deposits are deposited on the electrode surface. . Therefore, if the detection value of the air-fuel ratio by the ion sensor 32 is calibrated by the detection value of the air-fuel ratio by the air-fuel ratio sensor 33 at each start in this way, when the air-fuel ratio is determined by the ion sensor 32 after the engine is started. The detected value of the air-fuel ratio can be maintained in an appropriate state.

【0048】以上説明したように、請求項1に記載の発
明では、機関始動時に点火時期を遅角している機関にお
いて、酸素センサが不活性の時にイオン濃度を検出する
ことにより空燃比制御を実行することができる。また、
イオンセンサを排気マニホルドに設置しているために、
イオンセンサを点火プラグと共用することによるイオン
電流の乱れや、共用せずに燃焼室内に設ける場合の燃焼
室内形状の複雑化を防ぐことができる。また、請求項2
に記載の発明では、平均値により空燃比制御を実行する
ことにより、制御精度の向上が図れる。更に、請求項3
に記載の発明では、点火時期により同じ空燃比でもイオ
ン濃度の検出値は異なるため、点火時期が固定遅角値か
ら進角中の時は平均値を求めることはできないが、前回
の平均値を利用することにより、検出値のばらつきによ
る空燃比制御精度の悪化を防止することができる。更に
また、請求項4に記載の発明では、酸素センサが活性化
した後、酸素センサの空燃比補正量とイオンセンサの空
燃比補正量とのずれ量を産出し、イオンセンサの検出値
の補正を行うことにより、空燃比制御の精度を向上させ
ることができる。
As described above, according to the first aspect of the invention, in the engine in which the ignition timing is retarded when the engine is started, the air-fuel ratio control is performed by detecting the ion concentration when the oxygen sensor is inactive. Can be executed. Also,
Because the ion sensor is installed in the exhaust manifold,
It is possible to prevent the ion current from being disturbed by sharing the ion sensor with the ignition plug, and to prevent the shape of the combustion chamber from being complicated when the ion sensor is provided in the combustion chamber without being shared. In addition, claim 2
In the invention described in (1), the control accuracy can be improved by executing the air-fuel ratio control based on the average value. Further, claim 3
In the invention described in, since the detected value of the ion concentration is different depending on the ignition timing even with the same air-fuel ratio, the average value cannot be obtained when the ignition timing is advancing from the fixed retard value, but the previous average value is By using this, it is possible to prevent the deterioration of the air-fuel ratio control accuracy due to the variation in the detected value. Furthermore, in the invention according to claim 4, after the oxygen sensor is activated, a deviation amount between the air-fuel ratio correction amount of the oxygen sensor and the air-fuel ratio correction amount of the ion sensor is produced, and the detection value of the ion sensor is corrected. By performing the above, the accuracy of the air-fuel ratio control can be improved.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
始動直後の触媒暖機時に触媒の早期活性化を図るために
点火時期が遅角される場合に、この遅角中の空燃比を排
気ガス通路に設けたイオンセンサによって検出すること
により、酸素センサが不活性の時にも空燃比をイオンセ
ンサによってフィードバック制御することができるとい
う効果がある。そして、イオンセンサを排気マニホルド
に設置しているために、イオンセンサを点火プラグと共
用することによるイオン電流の乱れや、共用せずに燃焼
室内に設ける場合の燃焼室内形状の複雑化を防ぐことが
できるという効果がある。また、イオンセンサの出力を
平均化した値により空燃比制御を実行したり、空燃比セ
ンサ活性後の空燃比によりイオンセンサによって検出し
た空燃比を較正すれば制御精度の一層の向上が図れる。
As described above, according to the present invention,
When the ignition timing is retarded for early activation of the catalyst during warm-up of the catalyst immediately after start-up, the oxygen sensor is detected by the air-fuel ratio during this retardation by the ion sensor provided in the exhaust gas passage. There is an effect that the air-fuel ratio can be feedback-controlled by the ion sensor even when is inactive. Since the ion sensor is installed in the exhaust manifold, it prevents the ion current from being disturbed by sharing the ion sensor with the spark plug and the complication of the shape of the combustion chamber when the ion sensor is installed in the combustion chamber without sharing it. There is an effect that can be. Further, if the air-fuel ratio control is executed by an averaged value of the output of the ion sensor or the air-fuel ratio detected by the ion sensor is calibrated by the air-fuel ratio after activation of the air-fuel ratio sensor, the control accuracy can be further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(a) は本発明の内燃機関の空燃比制御装置の原
理構成を示すブロック構成図、(b) は(a) の変形例の構
成を示すブロック構成図である。
FIG. 1 (a) is a block configuration diagram showing a principle configuration of an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine of the present invention, and FIG. 1 (b) is a block configuration diagram showing a configuration of a modified example of (a).

【図2】(a) は図1(a) の構成の変形例の構成を示すブ
ロック構成図、(b) は図1(a)の更に別の変形例を示す
ブロック構成図である。
2A is a block configuration diagram showing a configuration of a modified example of the configuration of FIG. 1A, and FIG. 2B is a block configuration diagram showing another modified example of FIG. 1A.

【図3】イオンセンサを備えた本発明の内燃機関の空燃
比制御装置の全体構成を示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing an overall configuration of an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine of the present invention equipped with an ion sensor.

【図4】イオンセンサによって検出されたイオン電流値
と空燃比との関係を示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between an ion current value detected by an ion sensor and an air-fuel ratio.

【図5】異なる空燃比の混合気が燃焼した場合のイオン
センサの検出値を燃焼サイクル毎に平均化処理したもの
の推移を示す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a transition of averaging processing of detection values of an ion sensor for each combustion cycle when a mixture of different air-fuel ratios burns.

【図6】排気イオン検出時と酸素センサ活性時の図3の
ECUによる燃料噴射量の制御の一実施例を示すフロー
チャートである。
FIG. 6 is a flow chart showing an example of control of a fuel injection amount by the ECU of FIG. 3 at the time of detecting exhaust ions and activating the oxygen sensor.

【図7】図6に示した図3のECUによる燃料噴射量の
制御の変形実施例を示すフローチャートである。
7 is a flowchart showing a modified example of the control of the fuel injection amount by the ECU of FIG. 3 shown in FIG.

【図8】図7のステップ702のイオン電流値の換算を
説明するための点火時期−イオン電流値の関係を示す特
性図である。
8 is a characteristic diagram showing the relationship between ignition timing and ion current value for explaining the conversion of the ion current value in step 702 of FIG.

【図9】排気イオン検出時と酸素センサ活性時の図3の
ECUによる燃料噴射量の制御の更に別の実施例を示す
フローチャートである。
9 is a flowchart showing yet another embodiment of the control of the fuel injection amount by the ECU of FIG. 3 at the time of detecting exhaust ions and activating the oxygen sensor.

【図10】イオンセンサが点火プラグに組み込まれてい
る従来の内燃機関において、異なる空燃比の混合気が燃
焼した場合のイオンセンサの検出値を燃焼サイクル毎に
平均化処理したものの推移を示す特性図である。
FIG. 10 is a characteristic showing a transition of the detection value of the ion sensor averaged for each combustion cycle when a mixture of different air-fuel ratios burns in a conventional internal combustion engine in which the ion sensor is incorporated in a spark plug. It is a figure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…暖機状態検出手段 2…点火時期検出手段 3…イオン濃度検出手段 4…暖機空燃比制御手段 5…イオン濃度記憶手段 6…点火時期−イオン濃度特性の記憶手段 7…点火時期移行検出手段 8…平均的イオン濃度差演算手段 9…実イオン濃度記憶手段 10…実イオン濃度換算手段 11…酸素センサ活性判定手段 12…ずれ量演算手段 13…暖機空燃比比補正量較正手段 20…内燃機関 27…排気弁 28…排気ポート 29…排気マニホルド 30…燃焼室 31…点火プラグ 32…イオンセンサ 33…酸素センサ 34…電源 35…抵抗 36…検出回路 37…検出端子 40…ECU(エンジン・コントロール・ユニット) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Warm-up state detection means 2 ... Ignition timing detection means 3 ... Ion concentration detection means 4 ... Warm-up air-fuel ratio control means 5 ... Ion concentration storage means 6 ... Ignition timing-ion concentration characteristic storage means 7 ... Ignition timing transition detection Means 8 ... Average ion concentration difference calculation means 9 ... Actual ion concentration storage means 10 ... Actual ion concentration conversion means 11 ... Oxygen sensor activity determination means 12 ... Deviation amount calculation means 13 ... Warm-up air-fuel ratio correction amount calibration means 20 ... Internal combustion engine 27 ... Exhaust valve 28 ... Exhaust port 29 ... Exhaust manifold 30 ... Combustion chamber 31 ... Spark plug 32 ... Ion sensor 33 ... Oxygen sensor 34 ... Power supply 35 ... Resistor 36 ... Detection circuit 37 ... Detection terminal 40 ... ECU (engine control unit)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02P 17/12 F02P 17/00 E ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location F02P 17/12 F02P 17/00 E

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関の排気通路に設けた酸素センサ
の出力に基づいて燃料噴射量を調整し、空燃比のフィー
ドバック制御を実行する空燃比制御手段を備え、機関始
動直後の所定期間は排気通路に設けられた触媒を暖機す
るために点火時期を基準点火時期から所定量遅角する内
燃機関の空燃比制御装置において、 機関の始動直後の暖機状態を検出する暖機状態検出手段
と、 機関の点火時期が遅角されているか否かを検出する点火
時期検出手段と、 機関が暖機期間中であり、且つ前記点火時期検出手段が
点火時期の遅角を検出した時に、機関の燃焼室から排出
される排気ガス中のイオン濃度を検出するイオン濃度検
出手段と、 前記イオン濃度検出手段からの出力に基づいて機関暖機
中の空燃比を制御する暖機空燃比制御手段と、 を備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
1. An air-fuel ratio control means for adjusting a fuel injection amount based on an output of an oxygen sensor provided in an exhaust passage of an internal combustion engine to perform feedback control of an air-fuel ratio, and exhausting gas for a predetermined period immediately after starting the engine. In an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine that retards the ignition timing by a predetermined amount from the reference ignition timing in order to warm up the catalyst provided in the passage, a warm-up state detection means for detecting the warm-up state immediately after the engine is started, and An ignition timing detection means for detecting whether or not the ignition timing of the engine is retarded, and an ignition timing detection means for detecting that the ignition timing is retarded when the engine is in the warm-up period and the ignition timing detection means detects the retarded ignition timing. Ion concentration detection means for detecting the ion concentration in the exhaust gas discharged from the combustion chamber, and warm-up air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio during engine warm-up based on the output from the ion concentration detection means, Be equipped with Air-fuel ratio control apparatus characterized by.
【請求項2】 請求項1に記載の内燃機関の空燃比制御
装置であって、 前記イオン濃度検出手段の検出値を記憶するイオン濃度
記憶手段を更に備え、 前記暖機空燃比制御手段が、前記イオン濃度記憶手段に
記憶された所定サイクル分のイオン濃度の平均値を演算
し、この平均値により空燃比を制御することを特徴とす
る内燃機関の空燃比制御装置。
2. The air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising ion concentration storage means for storing a detection value of the ion concentration detection means, wherein the warm-up air-fuel ratio control means comprises: An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, wherein an average value of ion concentrations for a predetermined cycle stored in the ion concentration storage means is calculated, and the air-fuel ratio is controlled by this average value.
【請求項3】 請求項2に記載の内燃機関の空燃比制御
装置であって、 空燃比をパラメータとして、点火時期とイオン濃度との
平均的な関係を予め求めて記憶した点火時期−イオン濃
度特性の記憶手段と、 機関の点火時期が、前記所定量遅角された点火時期から
前記基準点火時期までの間の移行点火時期かを検出する
移行点火時期検出手段と、 点火時期がこの移行点火時期である場合に、前記所定量
遅角された点火時期とこの移行点火時期における平均的
イオン濃度を前記記憶手段に記憶された点火時期−イオ
ン濃度特性からそれぞれ求め、両者の平均的イオン濃度
差を演算する平均的イオン濃度差演算手段と、 前記移行点火時期における前記イオン濃度検出手段から
の実イオン濃度を記憶する実イオン濃度記憶手段と、 前記移行点火時期における実イオン濃度に、前記平均的
イオン濃度差を加えることにより、前記移行点火時期に
おける実イオン濃度を前記所定量遅角された点火時期に
おける実イオン濃度に換算する実イオン濃度換算手段と
を更に備え、 前記暖機空燃比制御手段が、この換算された実イオン濃
度を用いて所定サイクル分のイオン濃度の平均値を演算
し、この平均値により空燃比を制御することを特徴とす
る内燃機関の空燃比制御装置。
3. The air-fuel ratio control system for an internal combustion engine according to claim 2, wherein an ignition timing-ion concentration stored in advance by averaging an average relationship between the ignition timing and the ion concentration using the air-fuel ratio as a parameter. Characteristic storage means, transition ignition timing detection means for detecting whether the engine ignition timing is the transition ignition timing between the ignition timing delayed by the predetermined amount and the reference ignition timing, and the ignition timing is the transition ignition timing. If the ignition timing is retarded by a predetermined amount and the average ion concentration at the transition ignition timing is obtained from the ignition timing-ion concentration characteristics stored in the storage means, the average ion concentration difference between the two is obtained. An average ion concentration difference calculating means for calculating, an actual ion concentration storage means for storing the actual ion concentration from the ion concentration detecting means at the transition ignition timing, and the transition ignition timing An actual ion concentration conversion means for converting the actual ion concentration at the transition ignition timing to the actual ion concentration at the ignition timing delayed by the predetermined amount by adding the average ion concentration difference to the actual ion concentration. The internal combustion engine, wherein the warm-up air-fuel ratio control means calculates an average value of ion concentrations for a predetermined cycle by using the converted actual ion concentration, and controls the air-fuel ratio by this average value. Air-fuel ratio controller.
【請求項4】 請求項1に記載の内燃機関の空燃比制御
装置であって、 前記酸素センサが活性であるか否かを判定する酸素セン
サ活性判定手段と、 前記酸素センサが活性になった時に前記空燃比制御手段
によって演算される空燃比補正量と、前記酸素センサが
活性になる直前に前記暖機空燃比制御手段によって演算
された空燃比補正量とのずれ量を演算する空燃比補正量
のずれ量演算手段と、 このずれ量に基づいて、前記暖機空燃比制御手段におけ
る次回のイオン濃度検出値に基づいた空燃比補正量を較
正する暖機空燃比補正量較正手段と、 を更に備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装
置。
4. The air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the oxygen sensor activation determining means determines whether the oxygen sensor is active, and the oxygen sensor is activated. An air-fuel ratio correction that calculates a deviation amount between the air-fuel ratio correction amount that is calculated by the air-fuel ratio control means and the air-fuel ratio correction amount that is calculated by the warm-up air-fuel ratio control means immediately before the oxygen sensor is activated. And a warm-up air-fuel ratio correction amount calibrating means for calibrating the air-fuel ratio correction amount based on the next detected ion concentration value in the warm-up air-fuel ratio control means based on the shift amount. An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, further comprising:
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