JPH11343903A - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents
Air-fuel ratio control device for internal combustion engineInfo
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- JPH11343903A JPH11343903A JP10151295A JP15129598A JPH11343903A JP H11343903 A JPH11343903 A JP H11343903A JP 10151295 A JP10151295 A JP 10151295A JP 15129598 A JP15129598 A JP 15129598A JP H11343903 A JPH11343903 A JP H11343903A
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のシリン
ダ内での燃焼により発生するイオンの量に応じて流れる
イオン電流に基づいて空燃比を制御する装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for controlling an air-fuel ratio based on an ionic current flowing according to an amount of ions generated by combustion in a cylinder of an internal combustion engine.
【0002】[0002]
【従来の技術】内燃機関の空燃比を検出する方法の一つ
として、シリンダ内に発生するイオンの量に応じたイオ
ン電流を測定し、そのイオン電流によって空燃比を検出
する方法が提案されている。すなわち、点火プラグによ
る放電が起き、シリンダ内の混合気が燃焼すると、その
混合気はイオン化する。混合気がイオン化した状態にあ
るときに、点火プラグに電圧を印加すると、イオン電流
が流れる。このイオン電流を検出し、その電流値に基づ
いて空燃比を検出することができる。2. Description of the Related Art As one of methods for detecting the air-fuel ratio of an internal combustion engine, a method has been proposed in which an ion current corresponding to the amount of ions generated in a cylinder is measured, and the air-fuel ratio is detected based on the ion current. I have. That is, when a discharge is caused by the ignition plug and the air-fuel mixture in the cylinder burns, the air-fuel mixture is ionized. When a voltage is applied to the ignition plug while the mixture is in an ionized state, an ionic current flows. This ion current can be detected, and the air-fuel ratio can be detected based on the current value.
【0003】例えば、特開平 7-19151号公報は、イオン
電流値と空燃比との関係を示す特性図をマップとして記
憶し、検出されるイオン電流値に基づいてそのマップを
参照することにより空燃比を算出する装置を開示してい
る。このような装置を用いて空燃比を検出し、その検出
される空燃比に基づいて機関への燃料供給量を調整する
ことによって、空燃比を制御することが可能となる。For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-19151 stores a characteristic diagram showing a relationship between an ion current value and an air-fuel ratio as a map, and refers to the map based on the detected ion current value to obtain an air-fuel ratio. An apparatus for calculating a fuel ratio is disclosed. The air-fuel ratio can be controlled by detecting the air-fuel ratio using such a device and adjusting the amount of fuel supplied to the engine based on the detected air-fuel ratio.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、イオン電流
値と空燃比との関係について検討すると、燃焼する混合
気の空燃比が同一であっても、湿度等の環境条件が変化
したり、点火プラグが劣化したりすると、イオン電流値
が変化してしまう。したがって、イオン電流に基づいて
空燃比を精度良く制御しようとする場合、イオン電流を
変化させる他の全ての要因の影響の度合いを考慮する必
要がある。しかし、かかる考慮をしつつイオン電流に基
づく空燃比制御を行うことは、現実的に困難である。Considering the relationship between the ion current value and the air-fuel ratio, the environmental conditions such as humidity change and the ignition plug change even when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to be burned is the same. Or the ion current value changes. Therefore, when trying to accurately control the air-fuel ratio based on the ionic current, it is necessary to consider the degree of influence of all other factors that change the ionic current. However, it is practically difficult to perform the air-fuel ratio control based on the ion current while taking such consideration into account.
【0005】かかる問題点に鑑み、本発明の目的は、イ
オン電流に基づく空燃比制御装置であって環境条件の変
化、点火プラグの劣化等にかかわらず精度良く空燃比を
制御することができるものを提供することにある。In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an air-fuel ratio control device based on ion current, which can accurately control the air-fuel ratio regardless of changes in environmental conditions, deterioration of a spark plug, and the like. Is to provide.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、内燃機関のシリンダ内の混合気が
燃焼することにより生ずるイオンの量に応じたイオン電
流を検出するイオン電流検出手段と、空気量から噴射量
を算出する際の係数である噴射係数を増減せしめること
により、前記イオン電流検出手段によって検出されるイ
オン電流値が最大となるときの噴射係数を検出し、該検
出される噴射係数を特定空燃比に対応する基準噴射係数
として学習する基準噴射係数学習手段と、前記基準噴射
係数学習手段によって学習される基準噴射係数に基づい
て燃料噴射量を制御する噴射制御手段と、を具備する、
内燃機関の空燃比制御装置が提供される。According to the present invention, there is provided an ion current detecting apparatus for detecting an ion current corresponding to an amount of ions generated by burning an air-fuel mixture in a cylinder of an internal combustion engine. Detecting means, by increasing or decreasing the injection coefficient, which is a coefficient when calculating the injection amount from the air amount, to detect the injection coefficient when the ion current value detected by the ion current detection means is maximum, Reference injection coefficient learning means for learning the detected injection coefficient as a reference injection coefficient corresponding to a specific air-fuel ratio, and injection control means for controlling the fuel injection amount based on the reference injection coefficient learned by the reference injection coefficient learning means And comprising:
An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine is provided.
【0007】また、本発明によれば、好ましくは、前記
噴射制御手段は、機関運転状態に応じた目標空燃比と前
記特定空燃比と前記基準噴射係数とに基づいて、該目標
空燃比を達成する噴射係数を算出し、該算出された噴射
係数と空気量とを乗算して得られる噴射量の燃料を噴射
する。According to the present invention, preferably, the injection control means achieves the target air-fuel ratio based on a target air-fuel ratio according to an engine operating state, the specific air-fuel ratio, and the reference injection coefficient. The fuel injection amount is calculated by multiplying the calculated injection coefficient and the air amount.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【0009】図1は、本発明に係る空燃比制御装置を備
えた電子制御式内燃機関の全体概要図である。内燃機関
1は、車両搭載用の直列多気筒4ストロークサイクルレ
シプロガソリン機関である。機関1は、シリンダブロッ
ク2及びシリンダヘッド3を備えている。シリンダブロ
ック2には、上下方向へ延びる複数個のシリンダ4が紙
面の厚み方向へ並設され、各シリンダ4内には、ピスト
ン5が往復動可能に収容されている。各ピストン5は、
コネクティングロッド6を介し共通のクランクシャフト
7に連結されている。各ピストン5の往復運動は、コネ
クティングロッド6を介してクランクシャフト7の回転
運動に変換される。FIG. 1 is an overall schematic diagram of an electronically controlled internal combustion engine provided with an air-fuel ratio control device according to the present invention. The internal combustion engine 1 is an in-line multi-cylinder four-stroke cycle reciprocating gasoline engine mounted on a vehicle. The engine 1 includes a cylinder block 2 and a cylinder head 3. In the cylinder block 2, a plurality of cylinders 4 extending in the up-down direction are arranged side by side in the thickness direction of the paper surface, and a piston 5 is accommodated in each cylinder 4 so as to be reciprocable. Each piston 5
It is connected to a common crankshaft 7 via a connecting rod 6. The reciprocating motion of each piston 5 is converted into a rotational motion of a crankshaft 7 via a connecting rod 6.
【0010】シリンダブロック2とシリンダヘッド3と
の間において、各ピストン5の上側は燃焼室8となって
いる。シリンダヘッド3には、その両外側面と各燃焼室
8とを連通させる吸気ポート9及び排気ポート10がそ
れぞれ設けられている。これらのポート9及び10を開
閉するために、シリンダヘッド3には吸気バルブ11及
び排気バルブ12がそれぞれ略上下方向への往復動可能
に支持されている。また、シリンダヘッド3において、
各バルブ11,12の上方には、吸気側カムシャフト1
3及び排気側カムシャフト14がそれぞれ回転可能に設
けられている。カムシャフト13及び14には、バルブ
11及び12を駆動するためのカム15及び16が取り
付けられている。カムシャフト13及び14の端部にそ
れぞれ設けられたタイミングプーリ17及び18は、ク
ランクシャフト7の端部に設けられたタイミングプーリ
19へタイミングベルト20により連結されている。[0010] Between the cylinder block 2 and the cylinder head 3, a combustion chamber 8 is provided above each piston 5. The cylinder head 3 is provided with an intake port 9 and an exhaust port 10 for communicating both outer surfaces thereof with the respective combustion chambers 8. In order to open and close these ports 9 and 10, an intake valve 11 and an exhaust valve 12 are supported on the cylinder head 3 so as to be able to reciprocate substantially vertically. In the cylinder head 3,
Above each valve 11, 12, an intake side camshaft 1 is provided.
3 and the exhaust-side camshaft 14 are provided rotatably. Cams 15 and 16 for driving the valves 11 and 12 are attached to the camshafts 13 and 14, respectively. Timing pulleys 17 and 18 provided at ends of the camshafts 13 and 14 are connected to a timing pulley 19 provided at an end of the crankshaft 7 by a timing belt 20.
【0011】吸気ポート9には、エアクリーナ31、ス
ロットルバルブ32、サージタンク33、吸気マニホル
ド34等を備えた吸気通路30が接続されている。機関
1外部の空気(外気)は、燃焼室8へ向けて吸気通路3
0の各部31,32,33及び34を順に通過する。ま
た、スロットルバルブ32をバイパスするアイドルアジ
ャスト通路35には、アイドル時の空気流量を調節する
ためのアイドル回転速度制御弁(ISCV)36が設け
られている。吸気マニホルド34には、各吸気ポート9
へ向けて燃料を噴射するインジェクタ40が取付けられ
ている。燃料は、燃料タンク41に貯蔵されており、そ
こから燃料ポンプ42によりくみ上げられ、燃料配管4
3を経てインジェクタ40に供給される。そして、イン
ジェクタ40から噴射される燃料と吸気通路30内を流
れる空気とからなる混合気は、吸気バルブ11を介して
燃焼室8へ導入される。The intake port 9 is connected to an intake passage 30 having an air cleaner 31, a throttle valve 32, a surge tank 33, an intake manifold 34 and the like. Air (outside air) outside the engine 1 is supplied to the intake passage 3 toward the combustion chamber 8.
0 sequentially passes through the respective parts 31, 32, 33 and 34. An idle adjustment passage 35 that bypasses the throttle valve 32 is provided with an idle rotation speed control valve (ISCV) 36 for adjusting the air flow during idling. Each intake port 9 is provided in the intake manifold 34.
An injector 40 for injecting fuel toward is mounted. The fuel is stored in a fuel tank 41, from which the fuel is pumped by a fuel pump 42, and a fuel pipe 4
3 and is supplied to the injector 40. Then, a mixture of fuel injected from the injector 40 and air flowing in the intake passage 30 is introduced into the combustion chamber 8 via the intake valve 11.
【0012】この混合気に着火するために、シリンダヘ
ッド3には点火プラグ50が取付けられている。点火時
には、点火信号を受けたイグナイタ51が、点火コイル
52の1次電流の通電及び遮断を制御し、その2次電流
が、点火ディストリビュータ53を介して点火プラグ5
0に供給される。In order to ignite this mixture, an ignition plug 50 is attached to the cylinder head 3. At the time of ignition, the igniter 51 that has received the ignition signal controls the supply and cutoff of the primary current of the ignition coil 52, and the secondary current is supplied to the ignition plug 5 via the ignition distributor 53.
0 is supplied.
【0013】燃焼した混合気は、排気ガスとして排気バ
ルブ12を介して排気ポート10に導かれる。排気ポー
ト10には、排気マニホルド61、触媒コンバータ62
等を備えた排気通路60が接続されている。触媒コンバ
ータ62には、不完全燃焼成分であるHC(炭化水素)
及びCO(一酸化炭素)の酸化と、空気中の窒素と燃え
残りの酸素とが反応して生成されるNOx (窒素酸化
物)の還元とを同時に促進する三元触媒が収容されてい
る。こうして触媒コンバータ62において浄化された排
気ガスが大気中に排出される。The burned air-fuel mixture is guided to the exhaust port 10 via the exhaust valve 12 as exhaust gas. The exhaust port 10 has an exhaust manifold 61 and a catalytic converter 62.
The exhaust passage 60 provided with the above is connected. HC (hydrocarbon), which is an incomplete combustion component, is supplied to the catalytic converter 62.
And a three-way catalyst that simultaneously promotes the oxidation of CO (carbon monoxide) and the reduction of NO x (nitrogen oxide) generated by the reaction of nitrogen in the air with unburned oxygen. . The exhaust gas thus purified in the catalytic converter 62 is discharged into the atmosphere.
【0014】機関1には各種のセンサが取付けられてい
る。シリンダブロック2には、機関1の冷却水の温度を
検出するための水温センサ74が取付けられている。吸
気通路30には、吸入空気流量を検出するためのエアフ
ローメータ70が取り付けられている。吸気通路30に
おいてエアクリーナ31の近傍には、吸入空気の温度を
検出するための吸気温センサ73が取付けられている。
吸気通路30において、スロットルバルブ32の近傍に
は、その軸の回動角度を検出するためのスロットル開度
センサ72が設けられている。また、スロットルバルブ
32が全閉状態のときには、アイドルスイッチ82がオ
ンとなり、その出力であるスロットル全閉信号がアクテ
ィブとなる。サージタンク33には、その内部の圧力
(吸気圧)を検出するためのバキュームセンサ71が取
付けられている。排気通路60の触媒コンバータ62よ
り上流側の部分には、排気ガスの空燃比が理論空燃比に
対してリッチかリーンかを検出するO2 センサ75が取
付けられている。Various sensors are attached to the engine 1. A water temperature sensor 74 for detecting the temperature of the cooling water of the engine 1 is attached to the cylinder block 2. An air flow meter 70 for detecting an intake air flow rate is attached to the intake passage 30. An intake air temperature sensor 73 for detecting the temperature of the intake air is attached near the air cleaner 31 in the intake passage 30.
In the intake passage 30, near the throttle valve 32, a throttle opening sensor 72 for detecting the rotation angle of the shaft is provided. When the throttle valve 32 is in the fully closed state, the idle switch 82 is turned on, and the throttle fully closed signal output from the idle switch 82 becomes active. The surge tank 33 is provided with a vacuum sensor 71 for detecting an internal pressure (intake pressure). An O 2 sensor 75 for detecting whether the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich or lean with respect to the stoichiometric air-fuel ratio is attached to a portion of the exhaust passage 60 upstream of the catalytic converter 62.
【0015】ディストリビュータ53には、クランクシ
ャフト7の回転に同期して回転する2個のロータが内蔵
されており、クランクシャフト7の基準位置を検出する
ために一方のロータの回転に基づいてクランク角(C
A)に換算して720°CAごとに基準位置検出用パル
スを発生させるクランク基準位置センサ80が設けら
れ、また、クランクシャフト7の回転速度を検出するた
めに他方のロータの回転に基づいて30°CAごとに回
転速度検出用パルスを発生させるクランク角センサ81
が設けられている。なお、車両には、トランスミッショ
ン出力軸の回転速度すなわち車速に比例した数の出力パ
ルスを単位時間当たりに発生する車速センサ83が取り
付けられている。The distributor 53 incorporates two rotors that rotate in synchronization with the rotation of the crankshaft 7, and detects the crank angle based on the rotation of one of the rotors to detect the reference position of the crankshaft 7. (C
A) is provided with a crank reference position sensor 80 that generates a reference position detection pulse every 720 ° CA in terms of A), and detects a rotation speed of the crankshaft 7 based on the rotation of the other rotor. Crank angle sensor 81 that generates a rotation speed detection pulse for each CA
Is provided. The vehicle is provided with a vehicle speed sensor 83 that generates a number of output pulses per unit time in proportion to the rotation speed of the transmission output shaft, that is, the vehicle speed.
【0016】機関電子制御装置(エンジンECU)90
は、燃料噴射制御、点火時期制御、アイドル回転速度制
御等を実行するマイクロコンピュータシステムである。
点火時期制御は、クランク角センサ81から得られる機
関回転速度及びその他のセンサからの信号により、機関
の状態を総合的に判定し、最適な点火時期を決定し、イ
グナイタ51に点火信号を送るものである。アイドル回
転速度制御は、アイドルスイッチ82からのスロットル
全閉信号及び車速センサ83からの車速信号によってア
イドル状態を検出するとともに、水温センサ74からの
機関冷却水温度等によって決められる目標回転速度と実
際の機関回転速度とを比較し、その差に応じて目標回転
速度となるように制御量を決定し、ISCV36を制御
して空気量を調節することにより、最適なアイドル回転
速度を維持するものである。Engine electronic control unit (engine ECU) 90
Is a microcomputer system that executes fuel injection control, ignition timing control, idle speed control, and the like.
The ignition timing control is based on the engine speed obtained from the crank angle sensor 81 and signals from other sensors, comprehensively determines the state of the engine, determines the optimal ignition timing, and sends an ignition signal to the igniter 51. It is. The idle rotation speed control detects an idle state based on a throttle fully-closed signal from an idle switch 82 and a vehicle speed signal from a vehicle speed sensor 83, and detects a target rotation speed determined by a coolant temperature from a water temperature sensor 74 and an actual rotation speed. The engine speed is compared with the engine speed, the control amount is determined so as to be the target speed in accordance with the difference, and the ISCV 36 is controlled to adjust the air amount, thereby maintaining the optimum idle speed. .
【0017】また、燃料噴射制御は、基本的には、機関
の吸入空気量に基づいて、所定の目標空燃比を達成する
燃料噴射量すなわちインジェクタ40による噴射時間を
演算し、所定のクランク角に達した時点で燃料を噴射す
べく、インジェクタ40を制御するものである。なお、
機関の吸入空気量は、エアフローメータ70により計測
される吸入空気流量とクランク角センサ81から得られ
る機関回転速度とから算出されるか、又はバキュームセ
ンサ71から得られる吸気管圧力と機関回転速度とによ
って推定される。そして、かかる燃料噴射量演算の際に
は、スロットル開度センサ72、吸気温センサ73、水
温センサ74等の各センサからの信号に基づく基本的な
補正、O2 センサ75からの信号に基づく空燃比フィー
ドバック補正、等が加えられる。In the fuel injection control, basically, based on the intake air amount of the engine, a fuel injection amount for achieving a predetermined target air-fuel ratio, that is, an injection time by the injector 40 is calculated, and a predetermined crank angle is calculated. At this time, the injector 40 is controlled to inject the fuel. In addition,
The intake air amount of the engine is calculated from the intake air flow rate measured by the air flow meter 70 and the engine rotation speed obtained from the crank angle sensor 81, or the intake pipe pressure and the engine rotation speed obtained from the vacuum sensor 71. Is estimated by Then, air applied when the fuel injection amount calculation is based on the signal from the basic correction, O 2 sensor 75 based on signals from various sensors such as the throttle opening sensor 72, intake air temperature sensor 73, coolant temperature sensor 74 Fuel ratio feedback correction, etc. are added.
【0018】また、この機関1には、燃焼後にシリンダ
内に発生するイオンに基づくラフな空燃比制御も行うこ
とができるようにするためにイオン電流検出回路110
が設けられている。図2は、点火装置及びイオン電流検
出回路110の回路構成を示す図である。点火コイル5
2の一次巻線52aの一端は、バッテリ100の正電極
に接続され、他の一端は、イグナイタ51内のスイッチ
ング用トランジスタ51aのコレクタに接続されてい
る。そのトランジスタ51aのエミッタは接地され、そ
のベースには点火信号が印加されるように構成されてい
る。点火コイル52の二次巻線52bの一端は、ダイオ
ード112のカソードに接続されている。ダイオード1
12のアノードは、ディストリビュータ53を介して点
火プラグ50の中心電極50aに接続されている。点火
プラグ50の外側電極50bは、接地されている。The engine 1 also includes an ion current detection circuit 110 for performing rough air-fuel ratio control based on ions generated in the cylinder after combustion.
Is provided. FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration of the ignition device and the ion current detection circuit 110. Ignition coil 5
One end of the second primary winding 52a is connected to the positive electrode of the battery 100, and the other end is connected to the collector of the switching transistor 51a in the igniter 51. The emitter of the transistor 51a is grounded, and an ignition signal is applied to its base. One end of the secondary winding 52b of the ignition coil 52 is connected to the cathode of the diode 112. Diode 1
The anode 12 is connected to the center electrode 50a of the ignition plug 50 via the distributor 53. The outer electrode 50b of the spark plug 50 is grounded.
【0019】ダイオード112とディストリビュータ5
3との接続点は、ダイオード114、定電圧電源116
及びイオン電流検出抵抗118を介して接地されてい
る。従って、点火プラグ50には、定電圧電源116に
より常時、一定電圧が印加されていることとなる。そし
て、定電圧電源116とイオン電流検出抵抗118との
接続点は、イオン電流検出回路110の出力(電圧信
号)を与える。そして、イオン電流検出回路出力は、エ
ンジンECU90へと導かれている。The diode 112 and the distributor 5
3 is connected to a diode 114 and a constant voltage power supply 116.
And an ion current detection resistor 118. Therefore, a constant voltage is always applied to the ignition plug 50 by the constant voltage power supply 116. A connection point between the constant voltage power supply 116 and the ion current detection resistor 118 gives an output (voltage signal) of the ion current detection circuit 110. Then, the output of the ion current detection circuit is guided to the engine ECU 90.
【0020】次に、点火装置及びイオン電流検出回路1
10の動作について説明する。まず、点火信号がハイと
なり、トランジスタ51aがオンすると、点火コイル一
次巻線52aに電流が流れる。次いで、点火信号がロウ
とされてトランジスタ51aがオフにされることにより
一次電流が遮断されると、点火コイル52の二次巻線5
2bに高電圧が誘起され、その結果、点火プラグ50に
て火花放電が起こる。すなわち、点火プラグ50の中心
電極50aにマイナス極性の高電圧が印加されることに
より、中心電極50aと外側電極(接地電極)50bと
の間で火花放電が起こり、点火コイル二次巻線52bか
ら、点火プラグ50及びダイオード112を介して、二
次巻線52bへと一巡する電流が流れる。Next, an ignition device and an ion current detection circuit 1
The operation of No. 10 will be described. First, when the ignition signal becomes high and the transistor 51a is turned on, a current flows through the primary winding 52a of the ignition coil. Next, when the ignition signal is turned low and the transistor 51a is turned off to cut off the primary current, the secondary winding 5 of the ignition coil 52 is turned off.
A high voltage is induced in 2b, and as a result, a spark discharge occurs in the spark plug 50. That is, when a negative high voltage is applied to the center electrode 50a of the ignition plug 50, spark discharge occurs between the center electrode 50a and the outer electrode (ground electrode) 50b, and the ignition coil secondary winding 52b A current circulates through the ignition plug 50 and the diode 112 to the secondary winding 52b.
【0021】点火プラグ50における火花放電により、
燃焼室内の混合気が着火し燃焼すると、その混合気はイ
オン化する。混合気がイオン化した状態にあるときに
は、点火プラグ50の両電極間は導電性を有する。なお
かつ、定電圧電源116により点火プラグ50の両電極
間には常に電圧が印加されているため、イオン電流が流
れる。すなわち、このイオン電流は、定電圧電源116
の正端子から、イオン電流検出抵抗118、点火プラグ
50及びダイオード114を介して、定電圧電源116
の負端子へと流れる。そして、イオン電流検出抵抗11
8と定電圧電源116との接続点には“イオン電流値×
検出抵抗値”の電圧が現れ、その電圧はイオン電流検出
回路出力としてECU90に供給される。The spark discharge at the spark plug 50 causes
When the mixture in the combustion chamber ignites and burns, the mixture is ionized. When the air-fuel mixture is in an ionized state, there is conductivity between both electrodes of the ignition plug 50. In addition, since a voltage is always applied between both electrodes of the ignition plug 50 by the constant voltage power supply 116, an ionic current flows. That is, the ion current is supplied to the constant voltage power supply 116.
From the positive terminal through the ion current detection resistor 118, the ignition plug 50 and the diode 114,
To the negative terminal of Then, the ion current detection resistor 11
8 and the constant voltage power supply 116 have a connection point of “ion current value ×
A voltage of "detection resistance value" appears, and the voltage is supplied to the ECU 90 as an output of the ion current detection circuit.
【0022】なお、同一の燃焼状態にあっても、イオン
電流検出回路の出力電圧のピーク値(以下、単にイオン
出力と称する)は、燃焼ごとに変動する。しかし、同一
の燃焼状態にあるときに、ある程度の回数の燃焼にわた
りイオン出力を測定し、その平均値を求めると、かかる
平均値は空燃比と一定の相関関係にある。Note that, even in the same combustion state, the peak value of the output voltage of the ion current detection circuit (hereinafter, simply referred to as ion output) varies for each combustion. However, when the ion output is measured for a certain number of times of combustion in the same combustion state and the average value is obtained, the average value has a certain correlation with the air-fuel ratio.
【0023】図3は、空燃比と所定回数にわたるイオン
出力の平均値との関係を示す特性図である。この図に示
されるように、イオン出力平均値は、出力空燃比(出力
が最大となる空気と燃料との重量比(約12.5))付
近において最大となり、それよりリーン側の空燃比でも
リッチ側の空燃比でも減少する傾向を示す。FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the air-fuel ratio and the average value of ion output over a predetermined number of times. As shown in this figure, the ion output average value becomes maximum near the output air-fuel ratio (the weight ratio of air and fuel (about 12.5) at which the output becomes maximum), and the air-fuel ratio leaner than that also occurs. There is also a tendency for the air-fuel ratio on the rich side to decrease.
【0024】ところで、前述のように、湿度等の環境条
件が変化したり、点火プラグが劣化してくると、図4に
示されるように、イオン出力平均値は変化する。したが
って、環境変化時又はプラグ劣化時において、図3に示
されるマップを参照してイオン出力平均値から空燃比を
求めた場合には、検出される空燃比は真の空燃比からず
れていることとなる。By the way, as described above, when environmental conditions such as humidity change or the spark plug deteriorates, the ion output average value changes as shown in FIG. Therefore, when the air-fuel ratio is determined from the ion output average value with reference to the map shown in FIG. 3 when the environment changes or the plug is deteriorated, the detected air-fuel ratio is deviated from the true air-fuel ratio. Becomes
【0025】しかし、空燃比に対するイオン出力平均値
の特性が変化しても、出力空燃比付近でイオン出力平均
値が最大値をとることには変わりない。すなわち、環境
変化時又はプラグ劣化時に起こるイオン出力特性の変化
は、定量的な変化であって定性的なものではない。かか
る知見から、本発明では、イオン電流に基づく空燃比制
御を以下のように実現する。However, even if the characteristic of the ion output average value with respect to the air-fuel ratio changes, the ion output average value has the maximum value near the output air-fuel ratio. That is, the change in the ion output characteristic that occurs when the environment changes or when the plug is deteriorated is a quantitative change, not a qualitative change. From such knowledge, the present invention realizes the air-fuel ratio control based on the ion current as follows.
【0026】一般に、燃料噴射量(質量)は、シリンダ
内に吸入される空気量(質量)に応じて決定され、その
係数は、噴射係数と呼ばれる。すなわち、燃料噴射量を
GFI NJ、シリンダ内空気量をGACYL、噴射係数をKINJ
とすれば、 GFINJ←KINJ *GACYL と表される。そして、噴射係数KINJ を変化させること
により、機関の空燃比を変化させ、目標空燃比を達成す
る。Generally, the fuel injection amount (mass) is determined according to the amount of air (mass) sucked into the cylinder, and its coefficient is called an injection coefficient. That is, the fuel injection amount G FI NJ, cylinder air amount G ACYL, the injection coefficient K INJ
Then, it is represented as G FINJ ← K INJ * G ACYL . Then, the air-fuel ratio of the engine is changed by changing the injection coefficient K INJ to achieve the target air-fuel ratio.
【0027】ここで、噴射係数KINJ を増減せしめるこ
とによりイオン出力が最大となるときの噴射係数KINJ
を検出すれば、その噴射係数KINJ は、図4に示される
ように、環境変化やプラグ劣化に関係なく、特定の空燃
比すなわち出力空燃比12.5を達成する噴射係数であ
る。そこで、本発明では、まず、イオン出力の変化より
出力空燃比12.5を達成する噴射係数を求め、それを
基準噴射係数KINJREFとする。次いで、目標空燃比R
AFTGT と出力空燃比12.5と基準噴射係数KIN JREFと
に基づいて、その目標空燃比RAFTGT を達成する噴射係
数KINJ を算出するようにしている。例えば、噴射係数
の定義より、空燃比と噴射係数とは、ほぼ逆比例の関係
にあるとみなして、 KINJ ←KINJREF*(12.5/RAFTGT ) なる演算により、目標空燃比RAFTGT を達成する噴射係
数KINJ を求めることができる。[0027] Here, the injection coefficient K INJ when ion output is maximized by allowed to increase or decrease the injection coefficient K INJ
Is detected, the injection coefficient K INJ is an injection coefficient that achieves a specific air-fuel ratio, that is, an output air-fuel ratio of 12.5, irrespective of environmental changes and plug deterioration, as shown in FIG. Therefore, in the present invention, first, an injection coefficient that achieves an output air-fuel ratio of 12.5 is obtained from a change in the ion output, and is set as a reference injection coefficient K INJREF . Next, the target air-fuel ratio R
Based on the AFTGT , the output air-fuel ratio 12.5, and the reference injection coefficient K IN JREF , an injection coefficient K INJ that achieves the target air-fuel ratio R AFTGT is calculated. For example, according to the definition of the injection coefficient, the air-fuel ratio and the injection coefficient are regarded as having an inversely proportional relationship, and the target air-fuel ratio R AFTGT is calculated by the following calculation: K INJ ← K INJREF * (12.5 / RAFTGT ) it can be obtained an injection coefficient K INJ to achieve.
【0028】図5は、基準噴射係数KINJREFを学習する
処理のフローチャートであって上述の説明を具体化する
ものである。この学習処理は、定常走行状態にあるとき
に1回実行されるようにすることが好ましい。まず、ス
テップ202では、所定回数(例えば64回)の燃焼に
わたり各燃焼ごとに検出されるイオン出力の平均値を算
出し、それをI1 とする。次いで、ステップ204で
は、現在の噴射係数KIN J を所定値ΔKだけ増大せしめ
る。次いで、ステップ206では、ステップ202と同
様に、所定回数の燃焼にわたり各燃焼ごとに検出される
イオン出力の平均値を算出し、それをI2 とする。FIG. 5 is a flowchart of a process for learning the reference injection coefficient K INJREF and embodies the above description. This learning process is preferably executed once when the vehicle is in a steady running state. First, in step 202, it calculates the average value of the ion output detected for each combustion over the combustion of a predetermined number of times (e.g. 64 times) to it as I 1. Next, at step 204, the current injection coefficient K IN J is increased by a predetermined value ΔK. Then, in step 206, as in step 202, calculates the average value of the detected ion output for each combustion over the combustion of a predetermined number of times, that it with I 2.
【0029】ステップ208では、噴射係数KINJ を増
大させたことによるイオン出力平均値の増大量“I2 −
I1 ”が所定の判定基準値ΔIREF より大きいか否かを
判定する。“I2 −I1 >ΔIREF ”のとき即ち空燃比
が出力空燃比12.5付近よりリーン側にあると判定さ
れるときには、ステップ210においてI2 を新たにI
1 として記憶した後、ステップ204にループバックす
る。[0029] In step 208, increase the amount of ion output average value due to the increased injection coefficient K INJ "I 2 -
It is determined whether or not “I 1 ” is greater than a predetermined determination reference value ΔI REF . When “I 2 −I 1 > ΔI REF ”, that is, it is determined that the air-fuel ratio is leaner than the vicinity of the output air-fuel ratio 12.5. If so, step 210 replaces I 2 with a new I 2
After storing as 1 , the process loops back to step 204.
【0030】一方、ステップ208において“I2 −I
1 ≦ΔIREF ”と判定されるときには、ステップ212
に進み、イオン出力平均値の減少量“I1 −I2 ”が所
定の判定基準値ΔIREF より大きいか否かを判定する。
“I1 −I2 >ΔIREF ”のとき即ち空燃比が出力空燃
比12.5付近よりリッチ側にあると判定されるときに
は、ステップ214に進み、I2 を新たにI1 として記
憶する。次いで、ステップ216では、現在の噴射係数
KINJ を所定値ΔKだけ減少せしめる。次いで、ステッ
プ218では、所定回数の燃焼にわたり各燃焼ごとに検
出されるイオン出力の平均値を算出し、それをI2 とし
た後、ステップ212にループバックする。On the other hand, in step 208, "I 2 -I
When it is determined that 1 ≦ ΔI REF ”, step 212
Then, it is determined whether or not the decrease amount “I 1 −I 2 ” of the ion output average value is larger than a predetermined determination reference value ΔI REF .
When “I 1 −I 2 > ΔI REF ”, that is, when it is determined that the air-fuel ratio is on the rich side from the vicinity of the output air-fuel ratio of 12.5, the process proceeds to step 214, and I 2 is newly stored as I 1 . Next, at step 216, the current injection coefficient K INJ is reduced by a predetermined value ΔK. Then, in step 218, calculates the average value of the ion output detected for each combustion over the combustion of a predetermined number of times, it was the I 2, it loops back to step 212.
【0031】ステップ212において“I1 −I2 ≦Δ
IREF ”と判定されるときには、現在の噴射係数KINJ
により出力空燃比12.5付近の空燃比が達成されてい
ると判断される。そこで、ステップ220に進み、現在
の噴射係数KINJ を基準噴射係数KINJREFとして記憶す
る。以上の処理により、基準噴射係数KINJREFの学習処
理が完了する。In step 212, "I 1 -I 2 ≤Δ
When it is determined to be I REF ”, the current injection coefficient K INJ
It is determined that the air-fuel ratio of about 12.5 has been achieved. Therefore, the routine proceeds to step 220, where the current injection coefficient K INJ is stored as the reference injection coefficient K INJREF . With the above processing, the learning processing of the reference injection coefficient K INJREF is completed.
【0032】図6は、イオン電流に基づく空燃比制御を
行う場合の燃料噴射量算出処理のフローチャートであ
る。まず、ステップ302では、各種センサからの出力
より現在の機関運転状態を検出する。次いで、ステップ
304では、検出された運転状態に基づき、吸気行程に
おいてシリンダ内に吸入される空気量GACYLを算出す
る。また、ステップ306では、検出された運転状態に
基づき、目標空燃比RAFTG T を決定する。次いで、ステ
ップ308では、前述のように、例えば、 KINJ ←KINJREF*(12.5/RAFTGT ) なる演算により、目標空燃比RAFTGT を達成する噴射係
数KINJ を求める。最後に、ステップ310では、 GFINJ←KINJ *GACYL なる演算により、燃料噴射量GFINJを決定する。FIG. 6 is a flowchart of a fuel injection amount calculation process in the case where the air-fuel ratio control based on the ion current is performed. First, in step 302, a current engine operating state is detected from outputs from various sensors. Next, at step 304, based on the detected operation state, the amount of air G ACYL drawn into the cylinder during the intake stroke is calculated. In step 306, the target air-fuel ratio R AFTG T is determined based on the detected operating state. Next, at step 308, as described above, the injection coefficient K INJ that achieves the target air-fuel ratio R AFTGT is obtained by the calculation of, for example, K INJ ← K INJREF * (12.5 / RAFTGT ). Finally, at step 310, the fuel injection amount G FINJ is determined by the calculation G FINJ ← K INJ * G ACYL .
【0033】以上、本発明の実施形態について述べてき
たが、もちろん本発明はこれに限定されるものではな
く、様々な実施形態を採用することが可能である。例え
ば、イオン電流検出回路としては、各種の回路構成が考
えられる。また、出力空燃比とその出力空燃比を達成す
る基準噴射係数とを用いて、目標空燃比を達成する噴射
係数を算出する方法も、例示した演算式に限られない。Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and various embodiments can be adopted. For example, various circuit configurations can be considered as the ion current detection circuit. Further, the method of calculating the injection coefficient that achieves the target air-fuel ratio using the output air-fuel ratio and the reference injection coefficient that achieves the output air-fuel ratio is not limited to the above-described arithmetic expression.
【0034】[0034]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
イオン電流に基づく空燃比制御装置において、環境条件
の変化、点火プラグの劣化等にかかわらず、精度良く空
燃比を制御することが可能になる。As described above, according to the present invention,
In the air-fuel ratio control device based on the ionic current, the air-fuel ratio can be accurately controlled regardless of changes in environmental conditions, deterioration of the spark plug, and the like.
【図1】本発明の一実施形態に係る空燃比制御装置を備
えた電子制御式内燃機関の全体概要図である。FIG. 1 is an overall schematic diagram of an electronically controlled internal combustion engine including an air-fuel ratio control device according to one embodiment of the present invention.
【図2】点火装置及びイオン電流検出回路の回路構成を
示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration of an ignition device and an ion current detection circuit.
【図3】空燃比とイオン電流検出回路の出力電圧のピー
ク値(イオン出力)の平均値との関係を示す特性図であ
る。FIG. 3 is a characteristic diagram illustrating a relationship between an air-fuel ratio and an average value of a peak value (ion output) of an output voltage of an ion current detection circuit.
【図4】環境変化、プラグ劣化等により、空燃比に対す
るイオン出力平均値の特性が変化する様子を説明するた
めの図である。FIG. 4 is a diagram for explaining how the characteristics of the average ion output value with respect to the air-fuel ratio change due to environmental changes, plug deterioration, and the like.
【図5】基準噴射係数KINJREFを学習する処理のフロー
チャートである。FIG. 5 is a flowchart of a process for learning a reference injection coefficient K INJREF .
【図6】イオン電流に基づく空燃比制御を行う場合の燃
料噴射量算出処理のフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart of a fuel injection amount calculation process when performing air-fuel ratio control based on ion current.
1…直列多気筒4ストロークサイクルレシプロガソリン
機関 2…シリンダブロック 3…シリンダヘッド 4…シリンダ 5…ピストン 6…コネクティングロッド 7…クランクシャフト 8…燃焼室 9…吸気ポート 10…排気ポート 11…吸気バルブ 12…排気バルブ 13…吸気側カムシャフト 14…排気側カムシャフト 15…吸気側カム 16…排気側カム 17,18,19…タイミングプーリ 20…タイミングベルト 30…吸気通路 31…エアクリーナ 32…スロットルバルブ 33…サージタンク 34…吸気マニホルド 35…アイドルアジャスト通路 36…アイドル回転速度制御弁(ISCV) 40…インジェクタ 41…燃料タンク 42…燃料ポンプ 43…燃料配管 50…点火プラグ 51…イグナイタ 52…点火コイル 53…点火ディストリビュータ 60…排気通路 61…排気マニホルド 62…触媒コンバータ 70…エアフローメータ 71…バキュームセンサ 72…スロットル開度センサ 73…吸気温センサ 74…水温センサ 75…O2 センサ 80…クランク基準位置センサ 81…クランク角センサ 82…アイドルスイッチ 83…車速センサ 90…機関ECU 100…バッテリ 110…イオン電流検出回路DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... In-line multi-cylinder 4-stroke cycle reciprocating gasoline engine 2 ... Cylinder block 3 ... Cylinder head 4 ... Cylinder 5 ... Piston 6 ... Connecting rod 7 ... Crankshaft 8 ... Combustion chamber 9 ... Intake port 10 ... Exhaust port 11 ... Intake valve 12 ... Exhaust valve 13 ... Intake side camshaft 14 ... Exhaust side camshaft 15 ... Intake side cam 16 ... Exhaust side cam 17,18,19 ... Timing pulley 20 ... Timing belt 30 ... Intake passage 31 ... Air cleaner 32 ... Throttle valve 33 ... Surge tank 34 Intake manifold 35 Idle adjust passage 36 Idle speed control valve (ISCV) 40 Injector 41 Fuel tank 42 Fuel pump 43 Fuel pipe 50 Spark plug 51 Igniter 52 Ignition coil 53 Ignition distributor 60 ... exhaust passage 61 ... exhaust manifold 62 ... catalytic converter 70 ... air flow meter 71 ... vacuum sensor 72 ... Throttle opening sensor 73 ... intake air temperature sensor 74 ... water temperature sensor 75 ... O 2 sensor 80 ... crank reference position sensor 81 ... Crank angle sensor 82 Idle switch 83 Vehicle speed sensor 90 Engine ECU 100 Battery 110 Ion current detection circuit
Claims (2)
ることにより生ずるイオンの量に応じたイオン電流を検
出するイオン電流検出手段と、 空気量から噴射量を算出する際の係数である噴射係数を
増減せしめることにより、前記イオン電流検出手段によ
って検出されるイオン電流値が最大となるときの噴射係
数を検出し、該検出される噴射係数を特定空燃比に対応
する基準噴射係数として学習する基準噴射係数学習手段
と、 前記基準噴射係数学習手段によって学習される基準噴射
係数に基づいて燃料噴射量を制御する噴射制御手段と、 を具備する、内燃機関の空燃比制御装置。An ion current detecting means for detecting an ion current according to an amount of ions generated by combustion of an air-fuel mixture in a cylinder of an internal combustion engine, and an injection which is a coefficient for calculating an injection amount from an air amount. By increasing or decreasing the coefficient, the injection coefficient at which the ion current value detected by the ion current detection means becomes maximum is detected, and the detected injection coefficient is learned as a reference injection coefficient corresponding to a specific air-fuel ratio. An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, comprising: a reference injection coefficient learning unit; and an injection control unit that controls a fuel injection amount based on a reference injection coefficient learned by the reference injection coefficient learning unit.
じた目標空燃比と前記特定空燃比と前記基準噴射係数と
に基づいて、該目標空燃比を達成する噴射係数を算出
し、該算出された噴射係数と空気量とを乗算して得られ
る噴射量の燃料を噴射するものである、請求項1に記載
の内燃機関の空燃比制御装置。2. The injection control means calculates an injection coefficient for achieving the target air-fuel ratio based on a target air-fuel ratio according to an engine operating state, the specific air-fuel ratio, and the reference injection coefficient. The air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the fuel is injected at an injection amount obtained by multiplying the obtained injection coefficient by the air amount.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10151295A JPH11343903A (en) | 1998-06-01 | 1998-06-01 | Air-fuel ratio control device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10151295A JPH11343903A (en) | 1998-06-01 | 1998-06-01 | Air-fuel ratio control device for internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11343903A true JPH11343903A (en) | 1999-12-14 |
Family
ID=15515569
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10151295A Pending JPH11343903A (en) | 1998-06-01 | 1998-06-01 | Air-fuel ratio control device for internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11343903A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014218907A (en) * | 2013-05-06 | 2014-11-20 | ダイヤモンド電機株式会社 | Air-fuel ratio control device for internal combustion engine using ion current |
JP2014218906A (en) * | 2013-05-06 | 2014-11-20 | ダイヤモンド電機株式会社 | Air-fuel ratio control device for internal combustion engine using ion current |
-
1998
- 1998-06-01 JP JP10151295A patent/JPH11343903A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014218907A (en) * | 2013-05-06 | 2014-11-20 | ダイヤモンド電機株式会社 | Air-fuel ratio control device for internal combustion engine using ion current |
JP2014218906A (en) * | 2013-05-06 | 2014-11-20 | ダイヤモンド電機株式会社 | Air-fuel ratio control device for internal combustion engine using ion current |
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