JPH0452385B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0452385B2 JPH0452385B2 JP58135261A JP13526183A JPH0452385B2 JP H0452385 B2 JPH0452385 B2 JP H0452385B2 JP 58135261 A JP58135261 A JP 58135261A JP 13526183 A JP13526183 A JP 13526183A JP H0452385 B2 JPH0452385 B2 JP H0452385B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel ratio
- air
- engine
- lean
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1486—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor with correction for particular operating conditions
- F02D41/1488—Inhibiting the regulation
- F02D41/149—Replacing of the control value by an other parameter
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は酸素濃度検出器（リーンセンサ）と用
いた内燃機関の空燃比制御装置に関する。
いた内燃機関の空燃比制御装置に関する。
従来技術
近年、排気公害の防止と共に燃費対策として、
内燃機関（以下、エンジンとする）の空燃比をリ
ーン状態で運転するリーンバーンシステムが採用
されている。その１つとして、実開昭57−92159
号公報に示されるリーンセンサをエンジンの排気
管中に設け、このリーンセンサの出力信号を用い
てエンジンの空燃比をリーン側の任意の値になる
ようにフイードバツク制御するものがある。
内燃機関（以下、エンジンとする）の空燃比をリ
ーン状態で運転するリーンバーンシステムが採用
されている。その１つとして、実開昭57−92159
号公報に示されるリーンセンサをエンジンの排気
管中に設け、このリーンセンサの出力信号を用い
てエンジンの空燃比をリーン側の任意の値になる
ようにフイードバツク制御するものがある。
しかしながら、上述のリーンバーンシステムに
おいては、エンジンの空燃比をリーン側に大きく
ずらせば燃費の点で有利であるが、エンジンその
他燃料噴射弁等の個体ばらつきおよび特性劣化を
考慮すれば、フイードバツク制御する制御空燃比
を失火限界ぎりぎりのリーン領域までに設定して
おくと、失火が発生して運転性が劣化する恐れが
ある。従つて、実際には、失火限界から空燃比換
算で２以上リツチ側の安定領域に空燃比を設定し
ている。それにもかかわらず、リーンセンサの特
性が経時変化によつて変化すると、エンジンの空
燃比が失火限界に近づいて失火する恐れがある。
おいては、エンジンの空燃比をリーン側に大きく
ずらせば燃費の点で有利であるが、エンジンその
他燃料噴射弁等の個体ばらつきおよび特性劣化を
考慮すれば、フイードバツク制御する制御空燃比
を失火限界ぎりぎりのリーン領域までに設定して
おくと、失火が発生して運転性が劣化する恐れが
ある。従つて、実際には、失火限界から空燃比換
算で２以上リツチ側の安定領域に空燃比を設定し
ている。それにもかかわらず、リーンセンサの特
性が経時変化によつて変化すると、エンジンの空
燃比が失火限界に近づいて失火する恐れがある。
発明の目的
本発明の目的は、上述の従来形の問題点に鑑
み、エンジンの燃焼変動を検出することによりエ
ンジンの空燃比が失火限界に近づいたことを検出
するという構想にもとづき、エンジンの空燃比が
失火限界に近づいたときには空燃比フイードバツ
クの空燃比に限界を設定して空燃比がさらリーン
側に進行しないようにし、これにより、失火を防
止して運転性の劣化を防止することにある。
み、エンジンの燃焼変動を検出することによりエ
ンジンの空燃比が失火限界に近づいたことを検出
するという構想にもとづき、エンジンの空燃比が
失火限界に近づいたときには空燃比フイードバツ
クの空燃比に限界を設定して空燃比がさらリーン
側に進行しないようにし、これにより、失火を防
止して運転性の劣化を防止することにある。
発明の構成
上述の目的を達成するための本発明の構成は第
１図に示される。第１図において、リーン空燃比
センサは機関のリーン空燃比を検出して空燃比信
号Ｄを発生し、燃焼変動量検出手段は機関の燃焼
変動量ΔNn・maxを検出する。また、リーン空
燃比センサ判別手段は該検出された燃焼変動量
ΔNn・maxが所定値Ｃ４以上となる頻度により
リーン空燃比センサの正常、異常を判別する。こ
の結果、リーン空燃比センサが正常と判別された
ときに、リーン空燃比フイードバツク制御手段は
リーン空燃比センサの出力Ｄが所定の要求リーン
空燃比Ｃ２となるように機関の空燃比をフイード
バツク制御し、他方、リーン空燃比センサが異常
と判別されたときに、リーン空燃比限界フイード
バツク制御手段は燃焼変動量ΔNn・maxが所定
の要求燃焼変動量Ｃ６となるように機関の空燃比
をフイードバツク制御するものである。
１図に示される。第１図において、リーン空燃比
センサは機関のリーン空燃比を検出して空燃比信
号Ｄを発生し、燃焼変動量検出手段は機関の燃焼
変動量ΔNn・maxを検出する。また、リーン空
燃比センサ判別手段は該検出された燃焼変動量
ΔNn・maxが所定値Ｃ４以上となる頻度により
リーン空燃比センサの正常、異常を判別する。こ
の結果、リーン空燃比センサが正常と判別された
ときに、リーン空燃比フイードバツク制御手段は
リーン空燃比センサの出力Ｄが所定の要求リーン
空燃比Ｃ２となるように機関の空燃比をフイード
バツク制御し、他方、リーン空燃比センサが異常
と判別されたときに、リーン空燃比限界フイード
バツク制御手段は燃焼変動量ΔNn・maxが所定
の要求燃焼変動量Ｃ６となるように機関の空燃比
をフイードバツク制御するものである。
実施例
第２図以降を参照して本発明の実施例を説明す
る。
る。
第２図は本発明の原理を説明するためのグラフ
である。第２図において、CO，HC，NOxは排
気ガス中の３つの有害成分を示し、空燃比Ａ／Ｆ
がリーンとなつて失火領域（斜線部分）に近づく
と、特に、NOx成分は低下する。また、燃料消
費率FCも減少するが、失火領域に入ると急激に
増加し、さらに、エンジンのトルク変化Δτも失
火領域に入ると急激に増加する。従つて、排気公
害の防止および燃費対策として、空燃比Ａ／Ｆを
リーン側にすることは好ましく、この場合、失火
領域までは空燃比Ａ／Ｆをリーン側にしないよう
にするためにエンジンのトルク変化Δτが一定の
範囲にあるように制御することを条件とすればよ
い。つまり、トルク変化Δτが急激に立上がる点
がリーン限界点であることから、トルク変化Δτ
が常に一定となるようにエンジンへの供給空燃比
をフイードバツク制御することにより、燃費の点
で最良のリーン限界点での運転が可能となる。
である。第２図において、CO，HC，NOxは排
気ガス中の３つの有害成分を示し、空燃比Ａ／Ｆ
がリーンとなつて失火領域（斜線部分）に近づく
と、特に、NOx成分は低下する。また、燃料消
費率FCも減少するが、失火領域に入ると急激に
増加し、さらに、エンジンのトルク変化Δτも失
火領域に入ると急激に増加する。従つて、排気公
害の防止および燃費対策として、空燃比Ａ／Ｆを
リーン側にすることは好ましく、この場合、失火
領域までは空燃比Ａ／Ｆをリーン側にしないよう
にするためにエンジンのトルク変化Δτが一定の
範囲にあるように制御することを条件とすればよ
い。つまり、トルク変化Δτが急激に立上がる点
がリーン限界点であることから、トルク変化Δτ
が常に一定となるようにエンジンへの供給空燃比
をフイードバツク制御することにより、燃費の点
で最良のリーン限界点での運転が可能となる。
上述のエンジンのトルク変化はエンジンの燃焼
変動によるものであり、つまり、エンジンの爆発
行程に現われる脈動的な回転速度の変動に一致し
ている（第９図Ｃ参照）。また、第３図Ａ，Ｂに
示すように、回転速度の変動量はエンジンの筒内
圧の変動量に比例する。従つて、本発明において
は、エンジン燃焼変動、たとえば回転速度の変
動、トルクセンサによるトルク変動、あるいは筒
内圧センサによる筒内圧変動によつて空燃比Ａ／
Ｆの監視を行うことによりリーン空燃比フイード
バツク制御によるリーン制御を中止するか否かを
実行している。
変動によるものであり、つまり、エンジンの爆発
行程に現われる脈動的な回転速度の変動に一致し
ている（第９図Ｃ参照）。また、第３図Ａ，Ｂに
示すように、回転速度の変動量はエンジンの筒内
圧の変動量に比例する。従つて、本発明において
は、エンジン燃焼変動、たとえば回転速度の変
動、トルクセンサによるトルク変動、あるいは筒
内圧センサによる筒内圧変動によつて空燃比Ａ／
Ｆの監視を行うことによりリーン空燃比フイード
バツク制御によるリーン制御を中止するか否かを
実行している。
な、第３図Ａ，Ｂにおいて、σ〓Nはエンジンの
回転速度変動量の標準偏差を示し、σpiはエンジ
ンの筒内圧の標準偏差を示す。
回転速度変動量の標準偏差を示し、σpiはエンジ
ンの筒内圧の標準偏差を示す。
第４図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装
置の一実施例を示す全体概要図である。
置の一実施例を示す全体概要図である。
エンジン１は自動車用の火花点火式エンジンで
あつて、燃焼用の空気はエアクリーナ２、エアフ
ローメータ３、吸入導管４を経て、エンジン１の
燃焼室に吸入される。吸入導管４には運転者によ
り任意に操作されるスロツトル弁５が設けられて
いる。燃料は吸入導管４に設置されたインジエク
タ６から噴射供給される。燃料と空気から成る混
合気は燃料室で燃焼し排気導管７を経て大気中に
放出される。
あつて、燃焼用の空気はエアクリーナ２、エアフ
ローメータ３、吸入導管４を経て、エンジン１の
燃焼室に吸入される。吸入導管４には運転者によ
り任意に操作されるスロツトル弁５が設けられて
いる。燃料は吸入導管４に設置されたインジエク
タ６から噴射供給される。燃料と空気から成る混
合気は燃料室で燃焼し排気導管７を経て大気中に
放出される。
制御回路１０はエンジン１の運転状態に応じて
エンジン１への燃料供給量を演算しインジエクタ
６を駆動し、エンジン１への供給燃料量を制御す
るものである。制御回路１０の入力にはエンジン
１の吸入空気量を検出するエアフローメータ３、
基準センサ８、角度センサ９、および排気導管７
における空燃比検出用のリーンセンサ１１の信号
が入力されている。
エンジン１への燃料供給量を演算しインジエクタ
６を駆動し、エンジン１への供給燃料量を制御す
るものである。制御回路１０の入力にはエンジン
１の吸入空気量を検出するエアフローメータ３、
基準センサ８、角度センサ９、および排気導管７
における空燃比検出用のリーンセンサ１１の信号
が入力されている。
なお本実施例ではエンジン１への吸入空気量と
してエアフローメータ３の信号を用いているが、
エアフローメータ３の代りにエンジン１のスロツ
トル弁５の下流に生ずる吸気管負圧とエンジン回
転速度から吸入空気量を求めてもよく、またエン
ジン１の回転に同期して回るプーリー、デイスト
リビユータ、カムシヤフト等から回転信号を検出
してもよい。
してエアフローメータ３の信号を用いているが、
エアフローメータ３の代りにエンジン１のスロツ
トル弁５の下流に生ずる吸気管負圧とエンジン回
転速度から吸入空気量を求めてもよく、またエン
ジン１の回転に同期して回るプーリー、デイスト
リビユータ、カムシヤフト等から回転信号を検出
してもよい。
基準センサ８、角度センサ９としては、たとえ
ば公知の磁気抵抗素子を用いており、磁性体であ
るデイストリビユータ内蔵の鉄片及びフライホイ
ールの歯の凸凹により磁気回路が変化して信号が
出力される。このフライホイールは30゜CA周期の
歯が切つてある。この結果、第９図Ａに示すよう
に基準センサ８からは720゜CA周期のTDC信号が
出力され、角度センサ９からは30゜CA周期の角度
信号が出力される。
ば公知の磁気抵抗素子を用いており、磁性体であ
るデイストリビユータ内蔵の鉄片及びフライホイ
ールの歯の凸凹により磁気回路が変化して信号が
出力される。このフライホイールは30゜CA周期の
歯が切つてある。この結果、第９図Ａに示すよう
に基準センサ８からは720゜CA周期のTDC信号が
出力され、角度センサ９からは30゜CA周期の角度
信号が出力される。
エアフローメータ３はたとえば公知ベーンタイ
プエアフローメータである。
プエアフローメータである。
リーンセンサ９は実開昭57−92159にあるよう
な限界電流式の酸素濃度センサであり、排気ガス
中の酸素濃度により第５図に示すように出力であ
るリーンセンサ９の限界電流値が変化する。
な限界電流式の酸素濃度センサであり、排気ガス
中の酸素濃度により第５図に示すように出力であ
るリーンセンサ９の限界電流値が変化する。
次に制御回路１０について第６図により説明す
る。基準センサ８からのTDC信号は整形回路１
０１で整形されCPU１０７とコンパレータ１１
０に入力され、CPU１０７では噴射燃料量の演
算の割り込み信号とし、コンパレータ１１０では
インジエクタ５の噴射パルスの開始用の信号とし
て用いられる。また、角度センサ９からの角度信
号は整形回路１０２で整形され回転速度計数回路
１０３、CPU１０７、コンパレータ１１０に入
力される。回転速度計数回路１０３は16ビツトの
２進カウンタで構成されており、角度信号の
30゜CAの周期を計数し入出力インターフエイス１
０４を介してCPU１０７に２進データで送り
CPU１０７はこれを逆数演算して回転速度とす
る。CPU１０７に入力された角度信号は回転速
度の読み込み及び回転数変動（燃焼変動）の演算
を行うCPU１０７の割り込み信号として作用し、
コンパレータ１１０に入力された角度信号は噴射
タイミングの角度計数に用いられる。エアフロー
メータ３の出力電圧はＡ−Ｄ変換回路１０５でデ
イジタル値に変換されCPU１０７に読み込まれ
吸入空気量Ｑを演算する。リーンセンサ９の出力
は第５図のように電流出力で得られるので電流電
圧変換回路１０６で電圧に変換され、さらにＡ−
Ｄ変換回路１０５でデイジタル値になりCPU１
０７に読み込まれ、排気ガス中の酸素濃度すなわ
ち燃料混合気の空燃比を知ることができる。
る。基準センサ８からのTDC信号は整形回路１
０１で整形されCPU１０７とコンパレータ１１
０に入力され、CPU１０７では噴射燃料量の演
算の割り込み信号とし、コンパレータ１１０では
インジエクタ５の噴射パルスの開始用の信号とし
て用いられる。また、角度センサ９からの角度信
号は整形回路１０２で整形され回転速度計数回路
１０３、CPU１０７、コンパレータ１１０に入
力される。回転速度計数回路１０３は16ビツトの
２進カウンタで構成されており、角度信号の
30゜CAの周期を計数し入出力インターフエイス１
０４を介してCPU１０７に２進データで送り
CPU１０７はこれを逆数演算して回転速度とす
る。CPU１０７に入力された角度信号は回転速
度の読み込み及び回転数変動（燃焼変動）の演算
を行うCPU１０７の割り込み信号として作用し、
コンパレータ１１０に入力された角度信号は噴射
タイミングの角度計数に用いられる。エアフロー
メータ３の出力電圧はＡ−Ｄ変換回路１０５でデ
イジタル値に変換されCPU１０７に読み込まれ
吸入空気量Ｑを演算する。リーンセンサ９の出力
は第５図のように電流出力で得られるので電流電
圧変換回路１０６で電圧に変換され、さらにＡ−
Ｄ変換回路１０５でデイジタル値になりCPU１
０７に読み込まれ、排気ガス中の酸素濃度すなわ
ち燃料混合気の空燃比を知ることができる。
Ａ−Ｄ変換回路１０５は公知の12ビツトＡ−Ｄ
変換器（たとえばバーブラウン社製ADC80）を
使用しており、CPU１０７は公知のテキサスイ
ンスツルメンツ社製16ビツトマイクロコンピユー
タTMS9900を使用している。また、コンパレー
タ１１０はCPU１０７で演算されたインジエク
タ５の噴射時間（バルブの開弁時間）の２進デー
タをパルス幅に変換するものであり、このパルス
によりインジエクタ６は駆動回路１１１を介して
駆動される。
変換器（たとえばバーブラウン社製ADC80）を
使用しており、CPU１０７は公知のテキサスイ
ンスツルメンツ社製16ビツトマイクロコンピユー
タTMS9900を使用している。また、コンパレー
タ１１０はCPU１０７で演算されたインジエク
タ５の噴射時間（バルブの開弁時間）の２進デー
タをパルス幅に変換するものであり、このパルス
によりインジエクタ６は駆動回路１１１を介して
駆動される。
また、ROM１０８はメインルーチン、燃料噴
射時間演算ルーチン等のプログラム、これらプロ
グラムの処理に必要な定数、マツプデータ等を記
憶しており、RAM１０９は一時的なデータを記
憶するものである。
射時間演算ルーチン等のプログラム、これらプロ
グラムの処理に必要な定数、マツプデータ等を記
憶しており、RAM１０９は一時的なデータを記
憶するものである。
次に、第４図の制御回路１０の動作を第７図の
フローチヤートを参照して説明する。第７図のフ
ローチヤートはメインルーチンの一部もしくは所
定クランク角毎に実行される割込みルーチンであ
る。スタートステツプ７０１からステツプ７０２
に進み、Ａ−Ｄ変換回路１０５からリーンセンサ
１１のデータＤを取込む。ステツプ７０３ではＡ
−Ｄ変換回路１０５から吸入空気量のデータＱ
を、ステツプ７０４では回転速度計数回路１０３
から回転速度データＮを取込む。次にステツプ７
０５にて、B1＝K1×QNの演算によりエンジン
１回転あたりの吸入空気量Ｂ１を求める。ステツ
プ７０６では、Ｂ１とＮとから２次元マツプ
MAP１を用いてフラグＦ１を求める。このMAP
１はＡ／Ｆ制御をリーンセンサ１１によるか、リ
ーン限界制御によるかの領域設定を行うものであ
り、リーンセンサ１１による制御領域はF1＝
“０”、リーン限界制御領域はF1＝“１”となつて
いる。従つて、ステツプ７０７にて、F1＝“０”
であればステツプ７０８に進み、F1＝“１”であ
ればステツプ７２２に進んでリーン限界制御を実
行する。ステツプ７０８ではリーンセンサ１１の
エラーフラグＦ２をチエツクしF2＝“１”であれ
ばステツプ７２２のループへ進む。すなわち、こ
フラグＦ２は後述するステツプ７１５から７２１
でリーンセンサ１１が異常と判定された場合はリ
ーンセンサによる制御を中止してリーン限界制御
を行うようにするためのものである。
フローチヤートを参照して説明する。第７図のフ
ローチヤートはメインルーチンの一部もしくは所
定クランク角毎に実行される割込みルーチンであ
る。スタートステツプ７０１からステツプ７０２
に進み、Ａ−Ｄ変換回路１０５からリーンセンサ
１１のデータＤを取込む。ステツプ７０３ではＡ
−Ｄ変換回路１０５から吸入空気量のデータＱ
を、ステツプ７０４では回転速度計数回路１０３
から回転速度データＮを取込む。次にステツプ７
０５にて、B1＝K1×QNの演算によりエンジン
１回転あたりの吸入空気量Ｂ１を求める。ステツ
プ７０６では、Ｂ１とＮとから２次元マツプ
MAP１を用いてフラグＦ１を求める。このMAP
１はＡ／Ｆ制御をリーンセンサ１１によるか、リ
ーン限界制御によるかの領域設定を行うものであ
り、リーンセンサ１１による制御領域はF1＝
“０”、リーン限界制御領域はF1＝“１”となつて
いる。従つて、ステツプ７０７にて、F1＝“０”
であればステツプ７０８に進み、F1＝“１”であ
ればステツプ７２２に進んでリーン限界制御を実
行する。ステツプ７０８ではリーンセンサ１１の
エラーフラグＦ２をチエツクしF2＝“１”であれ
ばステツプ７２２のループへ進む。すなわち、こ
フラグＦ２は後述するステツプ７１５から７２１
でリーンセンサ１１が異常と判定された場合はリ
ーンセンサによる制御を中止してリーン限界制御
を行うようにするためのものである。
ステツプ７０９〜７１４はリーンセンサ１１に
よる空燃比ルーチンである。すなわち、ステツプ
７０９ではＢ１とＮとから２次元マツプMAP２
を用いて、Ｂ１とＮで決まるエンジン条件での要
求Ａ／Ｆすなわちリーンセンサ１１のデータＤの
要求値Ｃ２を求める。ステツプ７１０では同様に
Ｂ１とＮとから２次元マツプMAP３を用いて要
求Ａ／Ｆとなるための演算の係数Ｃ３を求める。
ステツプ７１１ではデータＤと要求値Ｃ２を比較
しＤ＞Ｃ２であれば、Ａ／Ｆは要求値よりもリー
ンと判定しステツプ７１２にてリツチ補正をし、
そうでなければステツプ７１３でリーン補正をす
る。ここで、Ｋ２はＡ／Ｆをフイードバツク制御
するための係数の積分値であり、αは１回あたり
のＡ／Ｆの補正量である。ステツプ７１４では以
上計算されたＣ３，Ｋ２，Ｂ１からインジエクタ
６の開弁時間τを計算する。
よる空燃比ルーチンである。すなわち、ステツプ
７０９ではＢ１とＮとから２次元マツプMAP２
を用いて、Ｂ１とＮで決まるエンジン条件での要
求Ａ／Ｆすなわちリーンセンサ１１のデータＤの
要求値Ｃ２を求める。ステツプ７１０では同様に
Ｂ１とＮとから２次元マツプMAP３を用いて要
求Ａ／Ｆとなるための演算の係数Ｃ３を求める。
ステツプ７１１ではデータＤと要求値Ｃ２を比較
しＤ＞Ｃ２であれば、Ａ／Ｆは要求値よりもリー
ンと判定しステツプ７１２にてリツチ補正をし、
そうでなければステツプ７１３でリーン補正をす
る。ここで、Ｋ２はＡ／Ｆをフイードバツク制御
するための係数の積分値であり、αは１回あたり
のＡ／Ｆの補正量である。ステツプ７１４では以
上計算されたＣ３，Ｋ２，Ｂ１からインジエクタ
６の開弁時間τを計算する。
ステツプ７１５〜７２１はリーンセンサ１１が
異常か否かを判別するルーチンである。すなわ
ち、ステツプ７１５ではＢ１とＮとから２次元マ
ツプMAP４を用いてリーンセンサを異常と判定
すべき回転速度変動ΔNの判定レベルＣ４を求め
る。なおリーンセンサ１１が正常である場合は、
Ｂ１とＮとから要求Ａ／Ｆと判定レベルＣ４とが
決定され、リーンセンサ１１の出力は要求Ａ／Ｆ
に一致している。
異常か否かを判別するルーチンである。すなわ
ち、ステツプ７１５ではＢ１とＮとから２次元マ
ツプMAP４を用いてリーンセンサを異常と判定
すべき回転速度変動ΔNの判定レベルＣ４を求め
る。なおリーンセンサ１１が正常である場合は、
Ｂ１とＮとから要求Ａ／Ｆと判定レベルＣ４とが
決定され、リーンセンサ１１の出力は要求Ａ／Ｆ
に一致している。
従つて判定レベルＣ４はリーンセンサ１１の出
力に対応した値として決定される。ここでＣ４と
してはたとえば第３図における特性グラフでは
Ａ／Ｆ＝21.5程度の失火領域あたりのΔNのデー
タとしておき、エンジンの失火もしくは失火直前
の燃焼変動を検出する。ステツプ７１６では本フ
ローチヤートの演算周期間における回転速度変動
ΔNnの最大値ΔNn,naxとＣ４を比較する。
力に対応した値として決定される。ここでＣ４と
してはたとえば第３図における特性グラフでは
Ａ／Ｆ＝21.5程度の失火領域あたりのΔNのデー
タとしておき、エンジンの失火もしくは失火直前
の燃焼変動を検出する。ステツプ７１６では本フ
ローチヤートの演算周期間における回転速度変動
ΔNnの最大値ΔNn,naxとＣ４を比較する。
ステツプ７１６〜７２１及び７３０では
ΔNn,nax＞Ｃ４の発生頻度を求めて、この頻度が
所定値Ｅ以上か否かを判別しており、このために
演算回数カウンタｎ１と発生頻度カウンタｎ２が
設けられており、それぞれステツプ７１７，７１
８でカウントが＋１される。なお判定レベルＣ４
はリーンセンサのバラツキあるいは経時変化によ
る誤診断が発生することを防止するために比較的
大きい値として決定される。ステツプ７１９，７
２０は過去100サイクルの演算のうちΔNn,nax＞
Ｃ４であつた回数ｎ２がＥ以上であればステツプ
７２１にてリーンセンサ異常フラツグを立てて、
リーン限界フイードバツク制御のステツプ７２２
〜７２７が実行されることになる。ステツプ７２
１′では前記カウンタｎ１とｎ２を０にして次サ
イクルからの演算にそなえる。
所定値Ｅ以上か否かを判別しており、このために
演算回数カウンタｎ１と発生頻度カウンタｎ２が
設けられており、それぞれステツプ７１７，７１
８でカウントが＋１される。なお判定レベルＣ４
はリーンセンサのバラツキあるいは経時変化によ
る誤診断が発生することを防止するために比較的
大きい値として決定される。ステツプ７１９，７
２０は過去100サイクルの演算のうちΔNn,nax＞
Ｃ４であつた回数ｎ２がＥ以上であればステツプ
７２１にてリーンセンサ異常フラツグを立てて、
リーン限界フイードバツク制御のステツプ７２２
〜７２７が実行されることになる。ステツプ７２
１′では前記カウンタｎ１とｎ２を０にして次サ
イクルからの演算にそなえる。
次に、リーン限界制御について説明すると、ス
テツプ７２２ではＢ１とＮとから２次元マツプ
MAP５を用いてＢ１とＮで決まるエンジン条件
での要求Ａ／Ｆとなるための演算の係数Ｃ５を求
める。ステツプ７２３では同様にしてＢ１とＮと
からリーン限界点のＡ／Ｆとなるための回転速度
変動ΔNnの設定値Ｃ６をMAP６を用いて求め
る。ステツプ７２４は本フローチヤートの演算周
期間における回転速度変動ΔNnの最大値ΔNn,nax
とＣ６を比較し小であれば燃焼変動が小さいので
ステツプ７２６でリーン補正し、大であれば燃焼
変動が大きいのでステツプ７２５でリツチ補正す
る。ここで、Ｋ３はＡ／Ｆをフイードバツク制御
するための係数の積分値であり、βは１回あたり
のＡ／Ｆ補正量である。ステツプ７２７は以上計
算されたＣ５，Ｋ３，Ｂ１からインジエクタ６の
開弁時間τを計算する。
テツプ７２２ではＢ１とＮとから２次元マツプ
MAP５を用いてＢ１とＮで決まるエンジン条件
での要求Ａ／Ｆとなるための演算の係数Ｃ５を求
める。ステツプ７２３では同様にしてＢ１とＮと
からリーン限界点のＡ／Ｆとなるための回転速度
変動ΔNnの設定値Ｃ６をMAP６を用いて求め
る。ステツプ７２４は本フローチヤートの演算周
期間における回転速度変動ΔNnの最大値ΔNn,nax
とＣ６を比較し小であれば燃焼変動が小さいので
ステツプ７２６でリーン補正し、大であれば燃焼
変動が大きいのでステツプ７２５でリツチ補正す
る。ここで、Ｋ３はＡ／Ｆをフイードバツク制御
するための係数の積分値であり、βは１回あたり
のＡ／Ｆ補正量である。ステツプ７２７は以上計
算されたＣ５，Ｋ３，Ｂ１からインジエクタ６の
開弁時間τを計算する。
ステツプ７２８では、ステツプ７１５もしくは
７２７にて求められたインジエクタ６の開弁時間
τをコンパレータ１１０に設定する。この結果、
駆動回路１１１は時間τに見合う時間だけインジ
エクタ６を付勢することになる。そして、第７図
のルーチンはステツプ７２９にて終了する。
７２７にて求められたインジエクタ６の開弁時間
τをコンパレータ１１０に設定する。この結果、
駆動回路１１１は時間τに見合う時間だけインジ
エクタ６を付勢することになる。そして、第７図
のルーチンはステツプ７２９にて終了する。
次に回転速度変動ΔNnの計測演算の詳細につ
いて第８図のフローチヤートで説明する。第４図
の角度センサ８の出力信号である30゜CAの角度信
号によつて割り込みステツプ８０１が開始する。
ステツプ８０２では、レジスタの値をRAM１０
９に退避する。次いで、ステツプ８０３は第９図
ＡのTDC信号をチエツクするためのものであり、
YESすなわちTDCであればステツプ８０５で回
転位置のカウンタｍを０にし、NOであればステ
ツプ８０４でカウンタを１増加させる。ステツプ
８０６でカウンタｍが１，３，７，９，１３，１
５，１９，２１のいずれかであればステツプ８０
７以降に進み、それ以外はステツプ８１４へジヤ
ンプする。ステツプ８０７では回転速度計数回路
１０３から周期のデータを取込み、ステツプ８０
８で逆数演算して回転速度Ａ２を求め、ステツプ
８０９でRAM領域Nc,nに格納する。このRAM
領域Nc,nはカウンタｍのとりうる値、すなわち
１，３，７，９，１３，１５，１９，２１に対応
して８個準備される。すなわち、領域Nc,1には第
１気筒の爆発行程においてクランクシヤフトが30
度から60度まで回転する場合の平均回転速度が記
憶され、メモリNc,21には回転速度変動測定サイ
クルの最後の気筒である第２気筒の爆発行程にお
いてクランクシヤフトが90度から120度まで回転
する場合の平均回転速度が記憶される。ステツプ
８１０ではカウンタｍの内容が３，９，１５，２
１のいずれかであればステツプ８１１以降に進
み、それ以外はステツプ８１４へジヤンプする。
ステツプ８１１では、ステツプ８０７，８０８，
８０９で算出されてRAM領域Nc,nに記憶した所
定の気筒の所定のクランクシヤフト回転角におけ
る平均回転速度と、前測定サイクルで算出してメ
モリNa,nと、Nb,nに記憶した所定の気筒の所定の
クランクシヤフト回転角における平均回転速度と
から所定の気筒の回転速度変動ΔNnを計算する。
すなわち、 ΔNn＝｛（Na,n-2−Na,n）−（Nb,n-2−Nb,n）｝−｛（
Nb,n-2−Nb,n）−（Nc,n-2−Nc,n）｝ を計算する。上式中、ｍは第１、第３、第４、第
２の各気筒に対応して３，９，15，21の値とな
る。上式について詳しく説明すると、 （Na,n-2−Na,n），（Nb,n-2−Nb,n），（Nc,n-2−
Nc,n）にてエンジンの燃焼に対応した、しかも路
面状態に影響されない値を得ることができる。さ
らに過渡状態での回転速度変化により生ずる感度
変化にも影響を受けない。
いて第８図のフローチヤートで説明する。第４図
の角度センサ８の出力信号である30゜CAの角度信
号によつて割り込みステツプ８０１が開始する。
ステツプ８０２では、レジスタの値をRAM１０
９に退避する。次いで、ステツプ８０３は第９図
ＡのTDC信号をチエツクするためのものであり、
YESすなわちTDCであればステツプ８０５で回
転位置のカウンタｍを０にし、NOであればステ
ツプ８０４でカウンタを１増加させる。ステツプ
８０６でカウンタｍが１，３，７，９，１３，１
５，１９，２１のいずれかであればステツプ８０
７以降に進み、それ以外はステツプ８１４へジヤ
ンプする。ステツプ８０７では回転速度計数回路
１０３から周期のデータを取込み、ステツプ８０
８で逆数演算して回転速度Ａ２を求め、ステツプ
８０９でRAM領域Nc,nに格納する。このRAM
領域Nc,nはカウンタｍのとりうる値、すなわち
１，３，７，９，１３，１５，１９，２１に対応
して８個準備される。すなわち、領域Nc,1には第
１気筒の爆発行程においてクランクシヤフトが30
度から60度まで回転する場合の平均回転速度が記
憶され、メモリNc,21には回転速度変動測定サイ
クルの最後の気筒である第２気筒の爆発行程にお
いてクランクシヤフトが90度から120度まで回転
する場合の平均回転速度が記憶される。ステツプ
８１０ではカウンタｍの内容が３，９，１５，２
１のいずれかであればステツプ８１１以降に進
み、それ以外はステツプ８１４へジヤンプする。
ステツプ８１１では、ステツプ８０７，８０８，
８０９で算出されてRAM領域Nc,nに記憶した所
定の気筒の所定のクランクシヤフト回転角におけ
る平均回転速度と、前測定サイクルで算出してメ
モリNa,nと、Nb,nに記憶した所定の気筒の所定の
クランクシヤフト回転角における平均回転速度と
から所定の気筒の回転速度変動ΔNnを計算する。
すなわち、 ΔNn＝｛（Na,n-2−Na,n）−（Nb,n-2−Nb,n）｝−｛（
Nb,n-2−Nb,n）−（Nc,n-2−Nc,n）｝ を計算する。上式中、ｍは第１、第３、第４、第
２の各気筒に対応して３，９，15，21の値とな
る。上式について詳しく説明すると、 （Na,n-2−Na,n），（Nb,n-2−Nb,n），（Nc,n-2−
Nc,n）にてエンジンの燃焼に対応した、しかも路
面状態に影響されない値を得ることができる。さ
らに過渡状態での回転速度変化により生ずる感度
変化にも影響を受けない。
ステツプ８１２，８１３ではRAM領域Nb,nの
内容をNa,nに、Nc,nの内容をNb,nに移す。ステツ
プ８１４では演算プログラムの最初にメモリに退
避した割り込み前のレジスタの内容を復帰し、ス
テツプ８１５にて第８図のルーチンは終了する。
内容をNa,nに、Nc,nの内容をNb,nに移す。ステツ
プ８１４では演算プログラムの最初にメモリに退
避した割り込み前のレジスタの内容を復帰し、ス
テツプ８１５にて第８図のルーチンは終了する。
第８図の回転速度変動演算プログラムは第９図
Ｂに示す30°CAの角度信号の立下りごとに起動せ
しめられ、RAM領域Na,nNb,nないしNc,nには第
９図Ｃに模式的に示すような平均回転速度が記憶
される。図中棒グラフの高さは平均回転速度の大
きさを示し、各グラフの上部に各平均回転速度が
記憶されるメモリを示す。
Ｂに示す30°CAの角度信号の立下りごとに起動せ
しめられ、RAM領域Na,nNb,nないしNc,nには第
９図Ｃに模式的に示すような平均回転速度が記憶
される。図中棒グラフの高さは平均回転速度の大
きさを示し、各グラフの上部に各平均回転速度が
記憶されるメモリを示す。
クランクシヤフトの30度毎の平均回転速度は各
気筒の爆発行程に伴なつて図中点線で示すように
周期的な脈動を示す。第８図のフローチヤートで
示した如く、各気筒の爆発行程についてフランク
シヤフトの30度から60度までおよび90度から120
度までの平均回転速度のみを計算している。これ
を図中実線で示す。そして例えば第１気筒の回転
速度変動ΔN1は ΔN1＝｛（Na,1−Na,3）−（Nb,1−Nb,3）｝−｛（Nb,1
−Nb,3）−（Nc,1−Nb,3）｝ で算出され、この回転変動ΔN1より第１気筒の
出力変動が知られる。
気筒の爆発行程に伴なつて図中点線で示すように
周期的な脈動を示す。第８図のフローチヤートで
示した如く、各気筒の爆発行程についてフランク
シヤフトの30度から60度までおよび90度から120
度までの平均回転速度のみを計算している。これ
を図中実線で示す。そして例えば第１気筒の回転
速度変動ΔN1は ΔN1＝｛（Na,1−Na,3）−（Nb,1−Nb,3）｝−｛（Nb,1
−Nb,3）−（Nc,1−Nb,3）｝ で算出され、この回転変動ΔN1より第１気筒の
出力変動が知られる。
なお、上記実施例ではエンジンの出力変動を回
転速度変動によつて検出していたが、前述のごと
く、トルクあるいは気筒内圧力の変化によつても
同様の検出が可能である。
転速度変動によつて検出していたが、前述のごと
く、トルクあるいは気筒内圧力の変化によつても
同様の検出が可能である。
また、上記実施例では回転速度に30°CAごとの
平均回転速度を用いているが、30°CAよりも短か
い間隔での平均回転速度とすればエンジンとの燃
焼の相関はさらに向上させることができる。
平均回転速度を用いているが、30°CAよりも短か
い間隔での平均回転速度とすればエンジンとの燃
焼の相関はさらに向上させることができる。
さらに上記実施例では第７図のフローチヤート
におけるＡ／Ｆ制御のための係数の積分値Ｋ２，
Ｋ３をそれぞれ１つで行つているが、Ｂ１とＮで
決まるエンジン条件についてそれぞれもたせるこ
とにより制御のスピードと制御性の向上をはかる
ことができる。
におけるＡ／Ｆ制御のための係数の積分値Ｋ２，
Ｋ３をそれぞれ１つで行つているが、Ｂ１とＮで
決まるエンジン条件についてそれぞれもたせるこ
とにより制御のスピードと制御性の向上をはかる
ことができる。
また、上記実施例の第８図のフローチヤートで
求められた回転速度変動値ΔNnについて統計処
理してたとえば標準偏差等を求めることにより、
回転速度変動の検出精度をさらに向上させること
ができる。
求められた回転速度変動値ΔNnについて統計処
理してたとえば標準偏差等を求めることにより、
回転速度変動の検出精度をさらに向上させること
ができる。
発明の効果
以上説明したように本発明によれば、リーンセ
ンサによるＡ／Ｆのリーン制御と、エンジンの燃
焼変動を検出してＡ／Ｆを失火直前の燃費最良点
にリーン限界制御することにより、排気ガスの浄
化と燃費の向上を同時に達成することができる。
さらに、本発明においては、リーンセンサによる
Ａ／Ｆ制御中においても燃焼変動検出器（本実施
例においては回転速度変動ΔNを求めている）に
よりエンジンの燃焼変動を常に計測しているの
で、たとえばリーンセンサの経時変化（リーン側
への特性変化）によつて、リーン側に制御された
Ａ／Ｆがさらにリーン側にずれ、失火が発生した
場合でも、この失火を検出することができるの
で、この場合にはリーンセンサによるＡ／Ｆ制御
を中止しＡ／Ｆが失火域になるのを回避すること
ができるというすぐれた効果がある。
ンサによるＡ／Ｆのリーン制御と、エンジンの燃
焼変動を検出してＡ／Ｆを失火直前の燃費最良点
にリーン限界制御することにより、排気ガスの浄
化と燃費の向上を同時に達成することができる。
さらに、本発明においては、リーンセンサによる
Ａ／Ｆ制御中においても燃焼変動検出器（本実施
例においては回転速度変動ΔNを求めている）に
よりエンジンの燃焼変動を常に計測しているの
で、たとえばリーンセンサの経時変化（リーン側
への特性変化）によつて、リーン側に制御された
Ａ／Ｆがさらにリーン側にずれ、失火が発生した
場合でも、この失火を検出することができるの
で、この場合にはリーンセンサによるＡ／Ｆ制御
を中止しＡ／Ｆが失火域になるのを回避すること
ができるというすぐれた効果がある。
第１図は本発明の構成を説明するための全体ブ
ロツク図、第２図は本発明の原理を説明するため
の空燃比特性図、第３図Ａ，Ｂはエンジン回転速
度変化量とエンジン筒内圧との関係を示すグラ
フ、第４図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御
装置の一実施例を示す全体概要図、第５図は第４
図のリーンセンサ１１の出力特性図、第６図は第
４図の制御回路１０の詳細なブロツク図、第７
図，第８図は第４図の制御回路１０の動作を説明
するためのフローチヤート、第９図Ａ，Ｂ，Ｃは
第８図のフローチヤートを補促説明するためのタ
イミング図である。 １…機関本体、３…エアフローメータ、６…イ
ンジエクタ、８…基準センサ、９…角度センサ、
１０…制御回路、１１…リーンセンサ。
ロツク図、第２図は本発明の原理を説明するため
の空燃比特性図、第３図Ａ，Ｂはエンジン回転速
度変化量とエンジン筒内圧との関係を示すグラ
フ、第４図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御
装置の一実施例を示す全体概要図、第５図は第４
図のリーンセンサ１１の出力特性図、第６図は第
４図の制御回路１０の詳細なブロツク図、第７
図，第８図は第４図の制御回路１０の動作を説明
するためのフローチヤート、第９図Ａ，Ｂ，Ｃは
第８図のフローチヤートを補促説明するためのタ
イミング図である。 １…機関本体、３…エアフローメータ、６…イ
ンジエクタ、８…基準センサ、９…角度センサ、
１０…制御回路、１１…リーンセンサ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関のリーン空燃比を検出して空燃比信
号Ｄを発生するリーン空燃比センサ１１と、 前記機関の燃焼変動量（ΔNn・max）を検出
する燃焼変動量検出手段と、 該検出された燃焼変動量が所定値Ｃ４以上とな
る頻度により前記リーン空燃比センサの正常、異
常を判別するリーン空燃比センサ判別手段と、 該リーン空燃比センサが正常と判別されたとき
に前記リーン空燃比センサの出力が所定の要求リ
ーン空燃比Ｃ２となるように前記機関の空燃比を
フイードバツク制御するリーン空燃比フイードバ
ツク制御手段と、 該リーン空燃比センサが異常と判別されたとき
に前記燃焼変動量が所定の要求燃焼変動量Ｃ６と
なるように前記機関の空燃比をフイードバツク制
御するリーン空燃比限界フイードバツク制御手段
と、 を具備する内燃機関の空燃比制御装置。 ２ 前記燃焼変動量が前記機関の回転速度変動で
ある特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の空
燃比制御装置。 ３ 前記燃焼変動量が前記機関のトルク変動であ
る特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の空燃
比制御装置。 ４ 前記燃焼変動量が前記機関の筒内圧変動であ
る特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の空燃
比制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13526183A JPS6027748A (ja) | 1983-07-26 | 1983-07-26 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13526183A JPS6027748A (ja) | 1983-07-26 | 1983-07-26 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6027748A JPS6027748A (ja) | 1985-02-12 |
| JPH0452385B2 true JPH0452385B2 (ja) | 1992-08-21 |
Family
ID=15147564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13526183A Granted JPS6027748A (ja) | 1983-07-26 | 1983-07-26 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6027748A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6263157A (ja) * | 1985-09-13 | 1987-03-19 | Mazda Motor Corp | エンジンの空燃比制御装置 |
| US5016593A (en) * | 1989-05-01 | 1991-05-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for preventing surging of vehicle having internal combustion engine |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5827837A (ja) * | 1981-08-11 | 1983-02-18 | Nippon Soken Inc | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| JPS5859321A (ja) * | 1981-10-03 | 1983-04-08 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の空燃比制御方法 |
| JPH0623553B2 (ja) * | 1983-06-21 | 1994-03-30 | 日本電装株式会社 | エンジンの空燃比制御方法 |
-
1983
- 1983-07-26 JP JP13526183A patent/JPS6027748A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6027748A (ja) | 1985-02-12 |
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