JPH0599041A - 内燃機関の電子制御燃料噴射装置 - Google Patents

内燃機関の電子制御燃料噴射装置

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JPH0599041A
JPH0599041A JP27891491A JP27891491A JPH0599041A JP H0599041 A JPH0599041 A JP H0599041A JP 27891491 A JP27891491 A JP 27891491A JP 27891491 A JP27891491 A JP 27891491A JP H0599041 A JPH0599041 A JP H0599041A
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cylinder
fuel injection
fuel
air
sensor
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Masami Nagano
正美 永野
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】O2 センサを使用して希薄燃焼制御が行えるよ
うにした内燃機関の電子制御燃料噴射装置を提供するこ
と。 【構成】多気筒エンジン6の何れか1個の気筒を特定の
気筒とし、これの排気管18-1にO2 センサ17を取付
け、この気筒だけO2 フィードバックによる空燃比学習
制御を行い、λ=1.0となるように燃料噴射量の制御
を行う。そして、残りの気筒の燃料噴射量は、この特定
の気筒の燃料噴射量を基準にして、所定のリーン空燃比
を得るのに必要な燃料噴射量を算定するようにしたも
の。 【効果】リーンセンサを用いることなく、O2 センサに
よる従来のシステムの小変更により、充分な精度で希薄
燃焼制御が可能になるので、開発工数を必要とせず、又
コストアップを伴うことなく燃費を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、O2 センサを用いた希
薄燃焼方式の内燃機関の電子制御燃料噴射装置に係り、
特に複数の気筒を有する自動車用内燃機関に好適な電子
制御燃料噴射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車用ガソリンエンジンなどの
内燃機関においては、燃費の向上と省エネルギー化の見
地から、希薄燃焼(リーンバーン)方式のエンジンが注目
されるようになっている。ところで、従来の希薄燃焼方
式のエンジンでは、例えば昭和59年12月発行「トヨ
タ技術 (第34巻第2号)」に記載のように、リーン状態
での空燃比制御のためのキーセンサとして、リーンセン
サ(リーンミクスチャセンサ)を使用している。
【0003】なお、この種の技術として、関連するもの
としては、特開昭60−230532号、特開昭62−
139943号、特開昭62−199943号の各公報
の開示を挙げることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、充分
に実用的な意味でのリーンセンサは、まだ実際には存在
せず、実用化のためには新規な開発を待たなければなら
ない点について配慮がされておらず、更にはこのセンサ
を使用した制御ロジックの開発が必要になることから、
開発工数及び費用が極めて多大なものとなるという問題
点があった。
【0005】本発明の目的は、既に広く使用されてい
て、比較的安価に供給されているO2センサを使用し
て、充分に精度良く希薄燃焼制御が行い得るようにした
内燃機関の電子制御燃料噴射装置を提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】現在、空燃比センサとし
て主流をなしているO2 センサを用い、これを多気筒内
燃機関の複数の気筒の内の何れか1個の気筒(シリンダ)
の排気管にだけ設け、それにより、この特定の気筒だけ
にO2 フィードバック制御による空燃比学習を施し、そ
の空燃比が、λ=1.0の状態になるように、燃料供給
量を制御する。
【0007】そして、残りの気筒の燃料供給量について
は、その空燃比が所定のリーン空燃比状態になるよう
に、上記特定の気筒に対する燃料供給量を基準にして、
それから所定量だけ少なくなるように補正演算するよう
にしたものである。
【0008】また、上記の補正演算のため、所定の領域
を所定のリーン空燃比に設定する為の空燃比設定マップ
を設けるようにしたものである。
【0009】更に、O2 フィードバック制御されてい
る、上記特定の気筒と、残りの他の気筒では空燃比が異
なることから、設定された空燃比に最適な点火時期が得
られるように2種の点火時期マップを設けるようにした
ものである。
【0010】
【作用】O2 センサが取付けられた特定の気筒は、O2
フィードバックによる空燃比学習を行い、常にλ=1.
0の空燃比になるように、正確な燃料噴射量の制御が行
われる。そして、残りの気筒に対する燃料供給量は、こ
の特定の気筒に対する正確な燃料供給量から常に所定量
だけ減少された量になるので、正確なリーン空燃比に制
御されることになり、エンジン全体としては、1個の気
筒を除き、正確なリーン空燃比に制御されることにな
り、所定の希薄燃焼制御がO2 センサを用いて得られる
ことになる。
【0011】また、このとき、空燃比マップは、予め設
定された補正係数を与えるので、演算処理を容易に行な
うことができる。さらに、2種の点火マップは、O2
ィードバック気筒用と残りの気筒とで、異なった点火時
期を与えるので、何れの気筒でも常に適切な点火を得る
ことができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明による内燃機関の電子制御燃料
噴射装置について、図示の実施例により詳細に説明す
る。
【0013】図2は、本発明による内燃機関の電子制御
燃料噴射装置の一実施例が適用されたエンジンシステム
の一例を示したもので、図において、エンジンが吸入す
べき空気はエアクリーナ1から取り入れられ、吸気流量
を検出する熱線式空気流量計2と、吸気流量制御用の絞
弁が収容された絞弁ボディ3を通ってコレクタ4に入
る。また、このボディ3をバイパスする通路に設けられ
たISC制御用のバルブ5を通ってもコレクタ4に入
る。
【0014】そして、吸気は、このコレクタ4からエン
ジン6の各シリンダ(気筒)に接続されたそれぞれの吸気
管7に分配され、シリンダ内に導かれる。なお、本発明
の適用対象となるエンジンは複数のシリンダを有する多
気筒エンジンに限られるが、この実施例では4気筒エン
ジンとなっている。
【0015】一方、ガソリンなどの燃料は、燃料タンク
8から燃料ポンプ9により吸引、加圧された上で、燃料
ダンパ10、燃料フィルタ11、各気筒に配置された燃
料噴射弁(インジェクタ)12、それに燃圧レギュレータ
13が配管されている燃料系に供給される。
【0016】そして、この燃料は、上記した燃圧レギュ
レータ13により一定の圧力に調圧され、それぞれのシ
リンダ毎に独立に設けられている燃料噴射弁12から、
それぞれの吸気管7の中に噴射される。
【0017】又、上記空気流量計2からは吸気流量を表
わす信号が出力され、コントロールユニット14に入力
されるようになっており、更に、上記絞弁ボディ3には
絞弁5の開度を検出するスロットルセンサ15が取付け
てあり、その出力もコントロールユニット14に入力さ
れるようになっている。
【0018】次に、16はディスト(ディストリビュー
タ)で、このディスト16にはクランク角センサが内蔵
されており、これからクランク軸の回転位置を表わす基
準角信号REFと回転速度(回転数)検出用の角度信号P
OSとが出力され、これらの信号もコントロールユニッ
ト14に入力されるようになっている。
【0019】17はO2 センサで、このO2 センサ17
からの信号もコントロールユニット14に入力されるよ
うになっている。
【0020】ところで、このO2 センサ17は、周知の
ように、排気ガス中の酸素濃度を検出するためのもの
で、通常はエンジンの排気管の集合部に設けられ、全て
の気筒からの排気が全部混合された後の排気ガスから空
燃比を検出するようになっている。しかして、この実施
例では、図1に示すように、エンジン6の4個の気筒の
内の特定の1個の気筒、つまり、この場合では第1気筒
の個別排気管18-1に設けられ、この第1気筒の排気ガ
スだけから空燃比を検出するようになっている。
【0021】なお、この図1で、7-1、7-2、7-3、そ
れに7-4は、それぞれ第1気筒、第2気筒、第3気筒、
それに第4気筒に分岐した個別吸気管を表わし、同様
に、18-2、18-3、18-4は第2、第3、それに第4
の各気筒からの個別排気管を表わしている。
【0022】また、この実施例では、O2 センサ17の
取付位置を第1気筒、すなわち、この第1気筒を特定の
気筒としたが、第2気筒でも第4気筒でも、とにかく、
何れか1個の気筒に取付ければどこの気筒であっても良
い。
【0023】次に、コントロールユニット14は、図3
に示すように、MPUとROM、EP−ROM、I/O
LSIなどを備え、エンジンの運転状態を検出する各種
のセンサなどからの信号を入力として取り込み、所定の
演算処理を実行し、この演算結果として算定された各種
の制御信号を出力し、上記したISCバルブ5と燃料噴
射弁13、及び点火コイル18などに所定の制御信号を
供給し、ISC制御、燃料供給量制御、それに点火時期
制御など、エンジンの運転に必要な各種の制御を遂行す
るのである。
【0024】次に、この実施例の動作について説明す
る。まず、この実施例では、図4に示したように、各気
筒毎に、順次、燃料を噴射するシーケンシャル燃料噴射
方式を採用しており、従って、燃焼噴射弁13は、図1
に表わされいる各気筒の個別吸気管7-1、7-2、7-3、
それに7-4にそれぞれ独立して、全体では4個、設けら
れている。
【0025】そこで、まず、第1気筒に対する出力燃料
噴射パルス幅Ti1の算出動作について説明する。な
お、これは、従来技術でも同じ方法で算出している。
【0026】この第1気筒に対する出力燃料噴射パルス
幅Ti1の算出動作は、周知のO2フィードバック制御方
式によるもので、O2 センサ17により第1気筒の排気
中の酸素(O2)の量を検出し、それがゼロに収斂するよ
うに、つまり14.7の理論空燃比に収斂するようにコ
ントロールユニット14が演算を行ない、燃料噴射量を
制御するようになっており、その演算の内容は次のよう
になっている。
【0027】 Ti1=Tp×COEF×α×KBLRC+Ts Tp=K・Qa/Ne COEF=1+KMR+KTW+KAS+・・・・・ ここで、Ti1:出力燃料噴射パルス幅 Tp:基本燃料噴射パルス幅 K:定数 Qa:吸入空気量 Ne:エンジン回転数 COEF:オープンループの混合比補正係数の和 KMR:混合比補正係数 KTW:水温による補正係数 KAS:始動後増量係数 α:O2フィードバック係数 KBLRC:空燃比学習値 Ts:燃料噴射弁の補正定数 次に、この実施例では、混合比(空燃比=A/F)を、図
5(a)に示すように、アイドル時Aと、アクセル全開時
及び高回転領域CではA/F=14.7とし、その他の
領域Bを希薄燃焼領域として、A/F=22.0に設定
してある。
【0028】一方、第1気筒では、上記したO2 フィー
ドバック制御により、その出力燃料噴射パルス幅Ti1
が制御されている結果、図5の(b)、(c)、(d)に示すよ
うに、この第1気筒では常にA/F=14.7に制御さ
れている。なお、ここで、TpIはスロットル開度がアイ
ドル状態のときでの基本燃料噴射パルス幅、TpWはスロ
ットル開度がワイドオープン状態のときでの基本燃料噴
射パルス幅、NeIはアイドル回転速度、そしてNeHは高
速回転速度をそれぞれ表わす。
【0029】そこで、この第1気筒以外の残りの気筒、
つまり第2〜第4の気筒では、図5の(b)、(d)に示すよ
うに、領域AとCでは第1気筒と同じ出力燃料噴射パル
ス幅Ti1でよいが、領域Bでは、A/F=22にする
必要があることから、第1気筒で算出された燃料噴射パ
ルス幅Ti1を補正する必要がある。ここで、第2気
筒、第3気筒、第4気筒の燃料噴射パルス幅をTi2、
Ti3、Ti4とすると、これらは全て同じなので、以
下、一括して燃料噴射パルス幅Tinと呼ぶ。
【0030】次に、この燃料噴射パルス幅Tinの補正
法について説明する。この実施例では、第1気筒の燃料
噴射パルス幅Ti1を補正して第2気筒〜第4気筒の燃
料噴射パルス幅Tinを得るための演算処理を、図6に
示すマップの検索処理により行なうようになっているも
ので、図6のマップは、第2気筒〜第4気筒までの空燃
比を設定する為の基本パスル幅Tpと、エンジン回転数
Neとを検索入力とし、領域Aと領域Cでは、燃料噴射
量補正係数K=1.0を与え、領域BではK=Xmn=
14.7/22.0が与えられるように、所定のデータが
記憶されているものである。
【0031】そして、第2気筒〜第4気筒の燃料噴射量
Tinは、第1気筒で算出された燃料噴射量Ti1から下
式により算出される。
【0032】Tin=Ti1×K そこで、コントロールユニット14は、逐次、所定のタ
イミング毎に図7に示す処理を実行し、これによって第
1気筒の燃料噴射パルス幅Ti1と、第2気筒〜第4気
筒の燃料噴射パルス幅Tinとを順次算出し、各気筒の
燃料噴射弁12に、これらの燃料噴射パルス幅Ti1、
Tinを出力して燃料を供給してやるのである。
【0033】図7において、燃料噴射パルス幅Ti1、
Ti2〜Ti4は予め定められたタスクで処理され、それ
ぞれ処理される毎に所定のアドレスに格納される。そし
て、図8の処理ブロック図に示すように、割込みタスク
により第1気筒の燃料噴射タイミングが来たときには、
燃料噴射パルス幅Ti1が格納されている格納RAMか
らデータを引き出し、噴射弁駆動回路に信号として送
り、第1気筒の噴射弁13をTi1時間の間だけ開弁さ
せ、同様に、第2〜第4の気筒の燃料噴射タイミングが
来たときには、それぞれ燃料噴射パルス幅Ti2〜Ti4
が格納されている格納RAMからデータを引き出し、噴
射弁駆動回路に信号として送り、対応する気筒の噴射弁
13をTi2〜Ti4時間の間だけ開弁させるのである。
【0034】従って、この実施例によれば、図5、図6
の領域Cにおいては、第1気筒を除く第2〜第4の気筒
について、A/F=22.0を得ることができ、エンジ
ン全体としては、所定の希薄燃焼状態が得られることに
なる。
【0035】そして、このときの第2気筒〜第4気筒の
ための燃料噴射パルス幅Tinについては、それらは、
2 フィードバック制御により常に正確にA/F=1
4.7に制御されている第1気筒の燃料噴射パルス幅Ti
1に基づいて算定されているため、これによって制御さ
れている第2気筒〜第4気筒のA/F=22.0の状態
も充分に正確に保たれ、従って、この実施例によれば、
リーンセンサを用いること無く、O2 センサ17を用い
るだけで、充分な精度の希薄燃焼方式によるエンジンの
空燃比制御を容易に、しかも確実に得ることができ、自
動車の燃費の向上を充分に図ることができる。
【0036】なお、図示してないが、この実施例では、
エンジンの運転性を考慮して、上記の領域Aと領域B、
及び領域Cと領域Bの各相互間での移行に際して、燃料
噴射量補正係数Kの切換がステップ状にあらわれるので
はなくて、所定の傾斜を持って変化してゆくようにして
あり、従って、この実施例によれば、過渡状態でもエン
ジンの運転状態に大きな変化を与えてしまう虞れがな
い。
【0037】ところで、エンジンの点火時期は、図9に
示すように、混合比により最適点火時期が異なる。そこ
で、この実施例では、図10の(a)、(b)に示すように、
2種の点火時期マップを設定すると共に、コントロール
ユニット14により図11に示す処理が逐次、所定のタ
イミング毎に実行され、これにより、次のような点火時
期制御が行なわれるようにしてある。まず、1気筒用の
点火時期と、第2気筒〜第4気筒の点火時期をマップ検
索により算出する。そして、それらは、それぞれ算出さ
れる毎に所定のアドレスに格納される。そして、割込み
タスクにより第1気筒の点火タイミングが来たときに
は、第1気筒の点火時期が格納されている格納RAMか
らデータを引き出し、点火出力回路に信号として送り、
点火プラグで火花を飛ばす。以下、第2気筒から第4気
筒においても同様に処理するのである。
【0038】そこで、この実施例によれば、第1気筒
と、残りの第2〜第4の気筒とでは、点火時期を変える
制御が与えられ、従って、全ての気筒に常に適切な点火
時期が得られるようになり、アイドル領域でも希薄燃焼
を行う場合は、エンジンの安定性を考慮して各気筒の出
力が同じくなるようにすると共に、その他の領域では、
とにかく最大出力が得られるように、各々の場合に応じ
て常に適切な点火時期を設定することができる。
【0039】
【発明の効果】本発明によれば、O2 センサを使用した
従来システムの小変更により、エンジンの希薄燃焼制御
が可能になるので、開発工数を必要とせず、又コストア
ップを伴うことなしに燃費を向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による内燃機関の電子制御燃料噴射装置
の一実施例におけるO2 センサの取付位置を示す説明図
である。
【図2】本発明の一実施例が適用されたエンジンシステ
ムの一例を示す構成図である。
【図3】本発明の一実施例におけるコントロールユニッ
トのブロック図である。
【図4】本発明の一実施例における燃料噴射タイミング
の説明図である。
【図5】本発明の一実施例における空燃比制御領域の説
明図である。
【図6】本発明の一実施例における燃料供給量補正係数
マップの説明図である。
【図7】本発明の一実施例の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。
【図8】本発明の一実施例における制御処理ブロック図
である。
【図9】エンジンにおける点火時期と空燃比の関係を示
す特性図である。
【図10】本発明の一実施例における点火時期マップの
説明図である。
【図11】本発明の一実施例における点火時期制御動作
を表わすフローチャートである。
【符号の説明】
1 エアクリーナ 2 熱線式空気流量計 3 絞弁ボディ 4 コレクタ 5 ISC制御用のバルブ 6 エンジン 7 吸気管 7-1、7-2、7-3、7-4 個別吸気管 8 燃料タンク 9 燃料ポンプ 10 燃料ダンパ 11 燃料フィルタ 12 燃料噴射弁(インジェクタ) 13 燃圧レギュレータ 14 コントロールユニット 15 スロットルセンサ 16 ディスト(ディストリビュータ) 17 O2 センサ 18-1、18-2、18-3、18-4 個別排気管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02D 45/00 370 Z 8109−3G 376 C 8109−3G F02P 5/15 B 9150−3G

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも2個の気筒を有する内燃機関
    において、上記少なくとも2個の気筒の内の何れか1個
    の気筒を特定の気筒とし、この気筒の個別排気管部に配
    置したO2 センサと、上記特定の気筒の空燃比をλ=
    1.0に制御するのに必要な燃料供給量を上記O2 セン
    サの信号による空燃比フィードバック制御により算出す
    る第1の制御手段と、上記特定の気筒以外の気筒に対す
    る燃料供給量を上記特定の気筒の空燃比をλ=1.0に
    制御するのに必要な燃料供給量から算定する第2の制御
    手段とを設け、上記特定の気筒以外の気筒の空燃比を所
    定の希薄燃焼状態に制御するように構成したことを特徴
    とする内燃機関の電子制御燃料噴射装置。
  2. 【請求項2】 請求項1の発明において、上記第2の制
    御手段が、マップ検索により上記特定の気筒以外の気筒
    に対する燃料供給量を算出するように構成されているこ
    とを特徴とする内燃機関の電子制御燃料噴射装置。
  3. 【請求項3】 請求項1の発明において、上記特定の気
    筒の点火時期と、上記特定の気筒以外の気筒の点火時期
    とをそれぞれ独立に制御する点火時期制御手段が設けら
    れていることを特徴とする内燃機関の電子制御燃料噴射
    装置。
JP27891491A 1991-10-01 1991-10-01 内燃機関の電子制御燃料噴射装置 Pending JPH0599041A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011247241A (ja) * 2010-05-31 2011-12-08 Suzuki Motor Corp 船外機用内燃機関の空燃比制御装置、空燃比制御方法およびプログラム
JP2011252389A (ja) * 2010-05-31 2011-12-15 Suzuki Motor Corp 船外機用内燃機関の空燃比制御装置、空燃比制御方法およびプログラム

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JP2011247241A (ja) * 2010-05-31 2011-12-08 Suzuki Motor Corp 船外機用内燃機関の空燃比制御装置、空燃比制御方法およびプログラム
JP2011252389A (ja) * 2010-05-31 2011-12-15 Suzuki Motor Corp 船外機用内燃機関の空燃比制御装置、空燃比制御方法およびプログラム

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