JPH0427725A - 内燃機関の空燃比制御方法及び装置 - Google Patents

内燃機関の空燃比制御方法及び装置

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JPH0427725A
JPH0427725A JP2403996A JP40399690A JPH0427725A JP H0427725 A JPH0427725 A JP H0427725A JP 2403996 A JP2403996 A JP 2403996A JP 40399690 A JP40399690 A JP 40399690A JP H0427725 A JPH0427725 A JP H0427725A
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トーマス　メレディス　フーバー
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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】
［０００１］
【産業上の利用分野】
本発明は内燃機関の空燃比制御に係り、特に機関が失火
する空燃比の希薄限界において機関を動作させる方法と
装置に係るものである。 ［０００２］
【従来の技術】
多くの型の内燃機関が、それを超えると機関が失火する
か若しくはノッキング状態となる所謂空燃費の希薄限界
かその近傍においても、うまく動作することがこれまで
に言忍識されてきた。空燃比が希薄限界に向かって増加
すると、ポンプ作業における燃焼エネルギの失われ方が
少なくなり、単位燃料層たり走行距離とエンジン排ガス
を改善する。 ［０００３］
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、空燃比の超希薄化を示すエンジンのノッ
キング状態を検出するためのノックセンサ又は同様のも
のを種々包含してなる、空燃比希薄限界近くで動作させ
るこれまでの試みは、非常に複雑であり又高価なもので
あり、所望の信頼性を示さず、一般に広く受は入れるも
のとはならず成功するには到らなかった［０００４］ 従って本発明の目的は、同様の特性の従来技術と比較し
て改善された簡潔さと信頼性及び経済性を示す希薄限界
又はその近傍で内燃機関を動作させる方法及び装置を提
供することであり、特に、直接に燃焼燃料と空気とを燃
焼シリンダに別々に供給する所謂直接噴肘エンジンに好
適な応用を見出すことである。 ［０００５］
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、エンジンクラン
ク軸に結合されたピストンを持つ少なくとも一つのシリ
ンダと、燃料供給側に結合され、燃料供給側から直接的
にシリンダ内に燃料を供給するための電子信号に応える
燃料インジェクタと、シリンダに供給される燃焼空気の
量を制御する電子信号に応えるスロットル弁を含む空気
供給側とを備える内燃機関において、それを超えるとエ
ンジンが失火する希薄限界又はその近傍で燃焼するよう
にシリンダ内の空燃比を制御するための方法及び装置を
提供する。 ［０００６］
【作用】
実際の燃焼は、監視され、クランク角度の関数として希
薄燃焼限界での動作を示す予め定められた燃焼特性と比
較される。スロットル弁は、シリンダの燃焼が予め定め
られた希薄燃焼特性に近づくように燃焼シリンダへの空
気供給を制限するように合成誤差信号の関数として制御
される。 ［０００７］ 発明の好適実施例では、運転者によって要求されるエン
ジン出力は別々に検知され、燃料インジェクタは電子制
御ユニットによって運転者の要求を満足するようにシリ
ンダに充分な燃料を供給するように動作させられる。燃
焼室に結合されたセンサは、シリンダ内の燃焼を示す制
御ユニットへの信号を供給し、クランク軸に結合された
センサは、クランク角度を示す対応する信号を制御ユニ
ットに供給する。 ［０００８］ 制御ユニットは、希薄燃焼空燃比かその近傍において機
能するように空気スロットル弁を制御するために、予め
定められた希薄燃焼の燃焼特性に対してクランク角度の
関数としてシリンダ内の実際の燃焼を比較するための回
路を備える。燃焼センサは、シリンダ内の燃焼発光に応
える光センサがら成るが又はシリンダ内の燃料燃焼の増
大圧力に応える圧力センサから成っている。 ［０００９］
【実施例】
付加的な目的とそれらの特徴と長所を共にもつ本発明は
、以下の図面から最も良く理解される。 ［００１０］ 図１は、その内部に滑るように配置され、ロッド１６に
よってエンジンクランク軸に結合されているピストン１
４を持つ少なくとも一つのシリンダ１２を備えるエンジ
ン１０を示す。燃料インジェクタ２０は、シリンダ１２
の頭部にマウントされ、バルブ２２に対する電子制御信
号の関数として圧力下で燃料シリンダ１２に燃料を噴射
するために、電子バルブ２２によって燃料供給側２４に
結合されている。エンジン空気吸入マニホルド２６は、
モータ３０への電子制御信号の関数としてマニホルド２
６を通じてシリンダ１２に供給される空気量を制御する
するための電気モータ３０に結合されたスロットル弁２
８を備える。 ［００１１］ 電子制御ユニット又はＥＣＵ３２は、スロットルペダル
３６に結合されたセンサ３４からの第１の入力信号を受
けて、かくしてエンジン１０に対する運転者の要求を示
す。第１のセンサ３４は、何らかの適当な位置センサの
形を取り得る。 ［００１２］ 第２のセンサ３８は、クランク軸１８に隣接して位置さ
せられて、クランク軸の位置を示すＥＣＵ３２への対応
する入力信号を供給する。センサ３８は、何らかの適当
な電磁若しくは光センサから成っている。 ［００１３］ 第３のセンサ４０は、シリンダ１２内の燃焼を示すＥＣ
Ｕ３２への入力信号を供給する。センサ４０は、燃料燃
焼を直接的に示す信号をＥＣＵ３２に展開するなめに、
ＥＣＵ３２内のフォトトランジスタ又は同等物に光ファ
イバによって結合されたシリンダ１２の側壁にある光用
窓の様な発光センサから成っている。それに替わってセ
ンサ４０は、燃料燃焼を示す電子信号をエンジンシリン
ダ内の増大する圧力の関数として展開するための圧力セ
ンサから成ることもある。 ［００１４］ 図２は、エンジン１０の異なった動作モードに対してク
ランク角度の関数としてのシリンダ１２内の圧力又は放
射（発光）のグラフ表示（理想化されて尺度通りではな
いもの）である。 ［００１５］ 特に曲線５０は、エンジンのコールドモータリングの間
のクランク角度の関数として圧力又は放射を表示してい
る。燃料燃焼の無い場合でさえ、圧力又は放射は下死点
（ＢＤＣ）近くの極小から上死点（ＴＤＣ）近くの尖頭
値まで増加し、それからクランク軸の次のＢＤＣ位置の
極小まで減少する。 ［００１６］ 曲線５２によって表示された正常燃焼動作の間にも、圧
力又は放射は、コールドモータリングにおけると同様に
ＢＤＣからＴＤＣに近づくまで増加する。ＴＤＣの直前
の燃焼の開始後、圧力又は放射は、コールドモータリン
グの間よりは大きな速度でＴＤＣに続く尖頭値まで増加
し、それから急速にクランク軸の次のＢＤＣ位置におけ
る極小まで減少する（曲線５２及び本発明は、共に２ス
トロークエンジン又は４ストロークエンジンに関して用
いられることに注意）。 ［００１７］ しかしながら、もし空燃比が余りに希薄に成り過ぎると
、即ち希薄限度を超えると、シリンダ圧力又は放射は曲
線５４に従い、そしてそれはＴＤＣまでコールドモータ
リング曲線５０を辿り、それから正常動作曲線５２と比
較されるようにＴＤＣと次のＢＤＣの間のより大きい角
度における尖頭値を辿る。 ［００１８］ かくしてＴＤＣにおいて又はＴＤＣ近辺のクランク角度
において、曲線５２に沿う正常動作と白線５４に沿う超
希薄動作の間には重大な相違があって、それはモータ３
０とスロットル弁２８を制御するためにＥＣＵ３２によ
って検出される。例えば、ＴＤＣにおける圧力又は放射
の振幅は、正常動作曲線５２は超希薄動作曲線５４に沿
うよりは非常に大きい。 ［００１９］ 希薄空燃比限界における正常動作を示す曲線５２は、如
何なるエンジン形態に対しても経験的に又は設計上得る
ことが出来る。そして、対応する曲線特性はＥＣＵ３２
内に記憶される。それから、実際の動作がセンサ３８．
４０の手段によって監視され、ＥＣＵ３２において曲線
５２によって示された所望の希薄限界動作と比較される
。 ［００２０１ 例えば、ＥＣＵ３２はＴＤＣにおけるセンサ３８がらの
出力の傾斜を評価し、対応するエンジン設計に対して予
め定められた希薄限界特性に対するそのような傾斜と比
較する。電気モータ３０は、如何なる対応する誤差信号
の関数としても制御される。その様な実施例では、ＥＣ
Ｕ３２はアナログ構成がデジタル構成の何れかである。 マイクロプロセッサに基づ＜ＥＣＵ３２構成の特別な有
用性を持つ他の実施例では、所望の動作曲線５２は、違
った空気密度と温度に対する分枝を持つ単一曲線か又は
違った空気密度と空気温度に対する曲線群としてデジタ
ルメモリ中の照合表として記憶される。 ［００２１］ 動作に関しては、エンジン１０への運転者のトルク要求
はセンサ３４によって確立され、ＥＣＵ３２はそれに従
ってバルブ２２の活性化時間を特定する。かくしてシリ
ンダ１２に噴射される燃料の量は、運転者の要求によっ
て直接的に決定される。 ［００２２］ ＥＣＵ３２はまた、本発明とは室液的には関係しない種
々の通常の計算に基づくスロットル弁２８に対する始め
の所望の位置を確立し、モータ３０をそれに従って動作
させる（スロットル弁２８は、実際のスロットル位置を
ＥＣＵ３２にフィードバックするなめに通常はよくセン
サと一緒に装備されている）。それから燃焼は、クラン
ク角度の関数として監視され、曲線５２によって示され
た所望の希薄限界動作と比較され、スロットル弁２８は
それに従って調節される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の現在の好適実施例と一致する内燃機関の空燃比
制御装置の概観図である。
【図２】 本発明の詳細な説明するために有用なグラフ表示である
。
【符号の説明】
１０　エンジン １２　シリンダ １４　ピストン １８　クランク軸 ２０　燃料インジェクタ ２２　電子バルブ ２４　燃料供給側 ２８　スロットル弁 ３０　電気モータ ３２　電子制御ユニット（ＥＣＵ） ３４　センサ ３８　センサ ４０　センサ ５０　コールドモータリング曲線 正常動作曲線 超希薄動作お線
【書類芯】
【図１】
【図２】 図面

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】クランク軸に結合されたピストンを持つ少
    なくとも一つのシリンダと、該シリンダに直接的に燃焼
    燃料を噴射するための手段と、該シリンダに供給される
    燃焼空気の量を制御するためのスロットル弁を包含する
    手段と、エンジン要求を設定するために運転者に応える
    手段を持つ内燃機関の空燃比制御方法において、 （ａ）運転者によって確立されたエンジン要求を検出す
    るステップと、（ｂ）検出された要求の直接の関数とし
    て該シリンダに該要求を満足する該燃料のある量を噴射
    するべく該燃料噴射手段を動作させるステップと、（ｃ
    ）該シリンダ内の燃焼を監視するステップと、（ｄ）そ
    の比を超えると該エンジンが失火する該空燃比の希薄限
    界において動作させるために充分な空気を該シリンダに
    入れるように該スロットル弁を調節するステップと、 から成ることを特徴とする内燃機関の空燃比制御方法。
  2. 【請求項２】該ステップ（ｃ）が、 （ｃ１）該希薄限界における燃焼を示す該エンジンの特
    性を確立するステップと、 （ｃ２）該シリンダ内の燃焼を誤差信号を展開するため
    に該確立された特性と比較し、そこでは該ステップ（ｄ
    ）が該誤差信号の関数として該スロットル弁を制御する
    ステップと、 から成ることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の
    空燃比制御方法。
  3. 【請求項３】該ステップ（ｃ１）が該燃焼特性をエンジ
    ンクランク角度の関数として確立するステップから成る
    もので、そこでは該スッテプ（ｃ２）が該シリンダ内の
    燃焼をクランク角度の関数として監視するステップから
    成ることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の空燃
    比制御方法。
  4. 【請求項４】該ステップ（ｃ２）が該シリンダ内の発光
    をクランク角度の関数として監視するステップから成る
    ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の空燃比制
    御方法。
  5. 【請求項５】該ステップ（ｃ２）が該シリンダ内の圧力
    をクランク角度の関数として監視するステップから成る
    ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の空燃比制
    御方法。
  6. 【請求項６】クランク軸に結合されたピストンと共に少
    なくとも一つのシリンダと、燃料供給に結合され該供給
    から直接的に該シリンダに燃料を供給するための電子信
    号に応える燃料インジェクタと、該エンジンに対する運
    転者の要求を検出する手段と、該要求の関数として噴射
    する燃料の量を運転者の要求の直接の構成物として制御
    する様に該インジェクタに電子信号を供給する手段と、
    該シリンダへの燃焼する空気燃料の量を制御するための
    電子信号に応えるスロットル弁を包含する燃焼空気を該
    シリンダへ供給する手段とを備える内燃機関の空燃比制
    御装置において、 クランク角度の関数として所望の希薄燃焼特性を確立す
    るための手段と、該シリンダにおける実際の燃焼をクラ
    ンク角度の関数として監視する手段と、誤差信号を展開
    するために実際の燃焼を該燃焼特性と比較する手段と、
    それを超えると該エンジンが失火する希薄空燃比限界に
    おいて該エンジンを動作させる様に該スロットル弁に該
    誤差信号の関数として電子制御信号を供給する手段と、 からなることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
JP2403996A 1989-12-04 1990-12-04 内燃機関の空燃比制御方法及び装置 Pending JPH0427725A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/445,408 US5018498A (en) 1989-12-04 1989-12-04 Air/fuel ratio control in an internal combustion engine
US07/445408 1989-12-04

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JPH0427725A true JPH0427725A (ja) 1992-01-30

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JP2403996A Pending JPH0427725A (ja) 1989-12-04 1990-12-04 内燃機関の空燃比制御方法及び装置

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EP (1) EP0431393A3 (ja)
JP (1) JPH0427725A (ja)

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