JPH04101040A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は内燃機関の空燃比制御装置に関し、詳しくは、
無駄な空燃比のリッチ化を抑止しつつサジトルクを減少
させ得る空燃比制御装置に関する。

（従来の技術〉 従来から、内燃機関のおける排気浄化方法の１つとして
排気還流（Ｅｘｈａｕｓｔ　Ｇａｓ　Ｒｅｃｉｒｃｕｌ
ａｔｉｏｎ；ＥＧＲ）制御装置か良く知られている（実
開昭５８−１４６０６４号公報等参照）。

かかる排気還流装置は、吸気系に排気を還流させること
によって燃焼温度を下げ、以て、ＮＯｘの排出量を低減
させようとするものである。

ところで、上記の排気還流は、燃焼室内の不活性ガスを
増大させることになるから燃焼か不安定になり易く、サ
ージトルクの発生を招く原因となっており、かかるサー
ジトルクの発生を抑止するために燃料供給量を増大させ
て空燃比をリッチ化させることで燃焼の安定化を図り、
サージトルクを抑止するようにしている。

また、冷機時には、燃料の気化・混合か良好に行われな
いために、燃焼か不安定になるから、この場合にも燃料
を増大させることで、燃焼の安定化を図り、サージトル
クの発生を抑止するようにしている。

〈発明か解決しようとする課題〉 このように、従来ては、排気還流時や冷機時などで燃焼
が不安定になってサージトルクが発生する運転条件では
、空燃比をリッチ化させることで燃焼の安定化を図って
サージトルクの発生を抑止するようにしており、空燃比
のリッチ化によるサージトルク抑止か確実に行えるよう
に燃料性状の変化などを見込んて燃料を余分に増量させ
るようにしている。

このため、冷機時や排気還流時などのサージトルク発生
運転条件では、余分な燃料増量か燃費や排気性状に悪影
響を与えており、また、特に排気性状の悪化のために触
媒における貴金属使用量を増大させる必要か生じるなど
コスト面でも不利となっていた。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものてあり、空燃比
をリッチ化させて燃焼の安定化を図り、以て、サージト
ルクの発生を抑止するに当たって、無駄に空燃比がリッ
チ化されることを回避できるよう（こすることを目的と
する。

〈課題を解決するための手段〉 そのため本発明にかかる内燃機関の空燃比制御装置は第
１図に示すように構成される。

第１図において、筒内圧検出手段は内燃機関の筒内圧を
検出し、図示平均有効圧演算手段は、前記検出された筒
内圧に基づいて図示平均有効圧を演算する。

そして、変動周波数分析手段は、前記演算された図示平
均有効圧の変動周波数を分析し、空燃比調整手段は、上
記変動周波数分析手段で分析された変動周波数の特定周
波数成分のレベルか所定値に近つく方向に機関吸入混合
気の空燃比を調整する。

〈作用〉 かかる構成によると、図示平均有効圧の変動周波数の特
定周波数成分か所定レベルに近づく方向に機関吸入混合
気の空燃比か調整されるから、特定周波数成分をサージ
トルクのレベルを表す周波数（例えば車両駆動系のねじ
り振動の固有振動数に対応する１〜ｌ０Ｈｚの低周波数
域）に設定すれば、サージトルクの発生を検出すること
かでき、サージトルクの発生時（特定周波数成分か所定
レベルを越えるとき）には燃焼を安定させるように空燃
比をリッチ化させ、また、サージトルクの非発生時（特
定周波数成分か所定レベルを下回るとき）には空燃比を
リーン化させて、無駄に燃料か増量されることを回避で
きる。

〈実施例〉 以下に本発明の詳細な説明する。

一実施例を示す第２図において、４サイクル４気筒内燃
機関１には、エアクリーナ２．スロットルチャンバ３．
吸気マニホールド４を介して空気が吸入される。そして
、燃焼排気は、排気マニホールド５．排気ダクト６、三
元触媒７．マフラー８を介して大気中に排出される。

前記スロットルチャンバ３には、図示しないアクセルペ
ダルに連動して開閉するスロットル弁９か設けられてお
り、このスロットル弁９によって機関ｌの吸入空気量か
制御されるようになっている。

また、吸気マニホールド４の各ブランチ部には、各気筒
別に燃料を噴射供給するための電磁式燃料噴射弁１０ａ
−１０ｄかそれぞれ装着されており、マイクロコンピュ
ータを内蔵したコントロールユニット１１からの噴射パ
ルス信号に応じてそれぞれ独立して開制御されるように
なっている。前記電磁式燃料噴射弁１０ａ−１０ｄには
、図示しない燃料ポンプから圧送され、プレッシャレギ
ュレータで所定圧力に調整された燃料か供給されるよう
になっており、その量弁時間として燃料噴射量か制御で
きるようにしである。

更に、各気筒（＃ｌ〜＃４）毎に筒内圧を検出する筒内
圧検出手段としての筒内圧センサ１２ａ〜１２ｄを設け
である。

尚、上記筒内圧センサ１２ａ〜１２ｄは、実開昭６３−
１７４３２号公報等に開示されるように点火栓の座金と
して装着されるタイプのものであっても良いが、センサ
部を直接燃焼室内に臨ませて筒内圧を絶対圧として検出
するタイプのセンサの使用がより望ましい。

また、機関１の図示しないカム軸には、カム軸の回転を
介してクランク角を検出するクランク角センサ１３が設
けられており、気筒間の行程位相差に相当するクランク
角１８０°毎（例えばＢＴＤＣ７０°毎）の基準角度信
号ＲＥＦと、単位クランク角毎の単位角度信号ＰＯ３と
をそれぞれ出力する。

更に、前記スロットル弁９には、ポテンショメータによ
って該スロットル弁９０開度ＴＶＯを検出するスロット
ルセンサ１４か付設され、スロットル弁９の上流側には
、機関１の吸入空気流ＩＱを検出する熱線式などのエア
フローメータ１５が設けられている。

また、排気ダクト６には、排気中の酸素濃度を検出する
酸素センサ１６か設けられており、これにより空燃比に
よって変動する排気中の酸素濃度を検出して、機関吸入
混合気の空燃比を間接的に検出できるようになっている
。

コントロールユニット１１は、前記燃料噴射弁１０ａ〜
１０ｄによる燃料噴射量（燃料供給量）Ｔｉを、エアフ
ローメータ１５て検出される吸入空気流量Ｑとクランク
角センサ１３からの検出信号に基ついて算出される機関
回転速度Ｎとに基つき演算した基本燃料噴射量Ｔｐ　（
←ＫＸＱ／Ｎ；には定数）に各種の補正を施すことによ
って設定するか、第３図のフローチャートに示すように
サージトルク吸収のためにかかる燃料噴射量Ｔｉの増減
補正（機関吸入混合気の空燃比調整）を行うようになっ
ている。

尚、本実施例において、図示平均有効圧演算手段、変動
周波数分析手段、空燃比調整手段としての機能は、前記
第３図のフローチャートに示すように前記コントロール
ユニット１１かソフトウェア的に備えている。

第３図のフローチャートに示すプログラムにおいて、ま
ず、ステップ１　（図中ではＳｌとしである。以下同様
）では、筒内圧センサ１２ａ〜１２ｄで検出される筒内
圧Ｐを、前記クランク角センサ１３て検出される単位ク
ランク角毎にＡ／Ｄ変換して読み込む。

そして、ステップ２ては、前記読み込んだ筒内圧Ｐに基
づいてｌサイクル当たりの図示平均有効圧Ｐｉ　（＝ｆ
ＰｄＶ；Ｖ＝容積）を演算する。

次のステップ３では、このようにしてｌサイクル毎に演
算される図示平均有効圧Ｐｉの過去何回かに渡ってのデ
ータを記憶する。

そして、ステップ４では、ステップ３て記憶されている
複数の図示平均有効圧Ｐｉのデータに基づいてフーリエ
変換演算によって図示平均有効圧Ｐｉの変動周波数をス
ペクトル分析し、特定周波数成分として１〜ＩＯＨＺの
周波数成分を抽出する。

機関ｌにおいてサージトルクか発生すると、車両駆動系
のねじり振動か発生し、この振動の主成分がｌ〜ＩＯＨ
ｚ程度であり、この周波数域か乗員か最も敏感に感じる
周波数域と重なるために、出力変動から１〜ＩＯＨＺの
周波数成分を特に抽出するようにしであるものであり、
この１〜１０Ｈｚの周波数成分のレベルが高いときには
、サージトルクによって乗員に不快な振動か伝わってい
るものと推測できる。

次のステップ５ては、機関１か定常運転状態であるか否
かを判別する。機関１の定常運転は、例えばスロットル
センサ１４て検出されるスロットル弁９の開度ＴＶＯか
略一定て、かつ、クランク角センサ１３から出力される
検出信号に基づいて演算される機関回転速度Ｎか略一定
であるときとする。

機関１か定常運転されてなく過渡運転状態であるときに
は、サージトルクに対する要求レベルが一定速度走行時
よりも厳しくないので、本発明にがかる空燃比調整を施
すことなくそのまま本プログラムを終了させる。

一方、機関ｌか定常運転されているときには、僅かのサ
ージトルク発生でも乗員に不快感を与える惧れかあるの
で、空燃比調整によるサージトルクの吸収制御を行うべ
くステップ６へ進む。

ステップ６ては、図示平均有効圧Ｐｉの変動周波数を分
析して得たｌ〜ＩＯＨＺの周波数成分のレベルＰｉ　（
ｆ）と所定値とを比較する。

前記所定値は、許容されるサージトルクレベルを規定す
るものであり、ｌ〜ＩＯＨｚの周波数成分レベルＰｉ　
（ｆ）かこの所定値を越える場合には、許容レベルを越
えるサージトルクが発生しているものと判断し、ステッ
プ７へ進んで空燃比をリッチ化させるべく燃料噴射量Ｔ
ｉを増量補正して、燃焼の安定化によるサージトルクの
回避を図る。

一方、１〜１０Ｈｚの周波数成分レベルＰｉ　（ｆ）か
前記所定値を下回るときには、乗員に不快感を与えるよ
うなサージトルクか発生していないものと判断し、空燃
比をリーン化させるべく燃料噴射量Ｔｉを減量補正して
、無駄な増量が極力行われないようにする。

また、１〜ＩＯＨｚの周波数成分レベルＰｉ　（ｆ）と
前記所定値とを路間−である場合には、サージトルクの
発生・非発生の境界域であるから、空燃比調整を実行す
ることなく本プログラムをそのまま終了させる。

従って、本実施例によれば、燃焼の不安定化によるサー
ジトルクの発生を監視しつつ、空燃比を調整することか
できるから、サージトルクの発生を回避するための空燃
比リッチ化を無駄なく行え、サージトルク抑止のための
燃料増量による燃費・排気特性の悪化を最小限に抑える
ことができるものである（第４図参照）。

ここで、上記サージトルク吸収制御に関わる空燃比調整
のための燃料噴射量Ｔｉの増減補正は、例えば以下のよ
うにして行われる。

即ち、前記燃料噴射量Ｔｉは、前述のように基本燃料噴
射量Ｔｐに各種の補正を施すことによって設定されるよ
うになっており、かかる補正には所定フィードバック運
転領域における空燃比フィードバック補正、バッテリ電
圧補正、水温補正などが含まれており、前記水温補正は
、冷却水温度（機関温度）か低く燃焼か不安定であると
きほと（サージトルクか発生し易いときほど）燃料を増
量補正するためのものであるから、かかる水温補正をサ
ージトルクの発生レベルに応じて増減補正することて空
燃比の調整を図れば、冷機時のサージトルク回避のため
の燃料増量を無駄なく行わせることかてきる。

また、ＥＧＲ装置を備える機関では、前述のように筒内
圧に基ついて演算した図示平均有効圧の特定変動周波数
成分のレベルに基づいてサージ発生の有無を判断し、か
かる判断に従ってＥＧＲ運転領域における燃料噴射量Ｔ
ｉの増量割合を補正して空燃比を調整するようにすれば
、ＥＧＲによって燃焼か不安定になることによるサージ
トルクの発生を最小限の燃料増量で抑止できるようにな
る。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によると、サージトルクの発
生レベルを監視しつつ、空燃比を調整することで、サー
ジトルクの発生を抑止しつつ無駄な空燃比のリッチ化か
回避てきるので、サージトルクを回避するための空燃比
のリッチ化を無駄なく行わせ、燃費・排気特性を改善で
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例を示すシステム概略図、第３図は同上実施
例における空燃比調整制御の内容を示すフローチャート
、第４図は同上実施例における空燃比調整の様子を示す
線図である。 １・・・内燃機関　　９・・・スロットル弁　　１０ａ
〜１０ｄ・・・燃料噴射弁　　１１・・・コントロール
ユニット１２ａ〜１２ｄ・・・筒内圧センサ　　１３・
・・クランク角センサ　　１４・・・スロットルセンサ
　　１５・・・エアフローメータ 特許出願人　日本電子機器株式会社 代理人　弁理士　笹　島　富二雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、該筒内
   圧検出手段によって検出された筒内圧に基づいて機関の
   図示平均有効圧を演算する図示平均有効圧演算手段と、 該図示平均有効圧演算手段で演算された図示平均有効圧
   の変動周波数を分析する変動周波数分析手段と、 該変動周波数分析手段で分析された変動周波数の特定周
   波数成分のレベルが所定値に近づく方向に機関吸入混合
   気の空燃比を調整する空燃比調整手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の空燃比
   制御装置。