JPH0646013B2 - 内燃エンジン用燃料供給装置の空燃比制御方法 - Google Patents

内燃エンジン用燃料供給装置の空燃比制御方法

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JPH0646013B2
JPH0646013B2 JP59104316A JP10431684A JPH0646013B2 JP H0646013 B2 JPH0646013 B2 JP H0646013B2 JP 59104316 A JP59104316 A JP 59104316A JP 10431684 A JP10431684 A JP 10431684A JP H0646013 B2 JPH0646013 B2 JP H0646013B2
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    • 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
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃エンジン用燃料供給装置の空燃比制御方法
に関する。
内燃エンジンへの適切な燃料供給をなすためにエンジン
回転数に同期した周期で吸気管内圧力等の基本的なエン
ジンパラメータに基づいて基本供給量を算出し、エンジ
ン冷却水温等の付随的なエンジンパラメータ或いはエン
ジンの過渡的変化に基づいて基本供給量を増量又は減量
補正することによって燃料供給量を算出し、燃料供給量
に対応する時間だけインジェクタ等の燃料供給器により
エンジンへ燃料供給を行なう燃料供給装置がある。
かかる燃料供給装置においては、排気浄化のために三元
触媒が排気系に設けられている場合、供給混合気の空燃
比が理論空燃比(例えば、14.7)付近のとき三元触
媒がもっとも有効に作用する。よって、エンジンパラメ
ータの1つとしてエンジン排気中の酸素濃度が排気系に
設けられた酸素濃度センサによって検出され、酸素濃度
センサの出力信号に応じて基本供給量を補正して供給混
合気の空燃比を理論空燃比にフィードバック制御するこ
とが一般になされている。
この空燃比フィードバック制御は常時、行なわれるもの
ではなく、エンジンの特定運転状態、例えば低冷却水温
時、或いはエンジン高負荷時には運転状態を向上させる
ためにフィードバック制御を停止して酸素濃度センサの
出力信号に無関係なオープンループ制御をなすことによ
り空燃比がリッチ化されるのである。
またエンジン高負荷時に燃料供給量を増量して空燃比を
リッチ化することはエンジン回転数が高回転数の空燃比
のリッチ化による燃料冷却効果によりノッキング、シリ
ンダ内壁温の上昇を防止してエンジンを保護するためで
もある。このエンジン高負荷時の燃料増量領域をエンジ
ン回転数と吸気管圧力とから判別する場合、第1図に示
すようにエンジン回転数に応じて吸気管圧力の判別基準
値が段階的に変化されており、エンジン回転数の上昇に
従って吸気管圧力判別基準値が低く設定されている。
一方、このような空燃比制御動作機能を備えた燃料供給
装置において、燃料供給量が所定量より大となった場合
には高負荷時と判断し、空燃比フィードバック制御を停
止してオープンループ制御をなす制御方法が特開昭59
−548 号公報にて開示されている。
しかしながら、上記の如くエンジン高負荷時の燃料増量
領域をエンジン回転数と吸気管圧力とから判別しかつエ
ンジン回転数に応じて吸気管圧力の判別基準値が変化す
ると、一方では燃料供給量が所定量以上で空燃比オープ
ンループ制御領域にあっても他方では燃料増量領域に属
さない制御状態が生じてリッチ化されないので運転状態
が悪化するという問題点があった。
そこで、本発明の目的は、高負荷時の燃料増量領域と空
燃比フィードバック領域とのオーバラップを防止して運
転状態の向上を図った空燃比制御方法を提供することで
ある。
本発明の空燃比制御方法は、エンジン回転数に応じて燃
料増量領域が変化する燃料増量機能を備え、排気系に排
気中の酸素濃度に応じて出力信号を発生する酸素濃度セ
ンサを備えた内燃エンジンにおいてエンジン負荷に関す
るエンジン運転パラメータに応じて基本供給量を算出
し、酸素濃度センサの出力信号に応じて空燃比フィード
バック制御補正値を算出し、排気中の酸素濃度以外の少
なくとも1つのエンジン運転パラメータに応じて少なく
とも1つの燃料補正値を算出し、基本供給量を空燃比フ
ィードバック制御補正値及び燃料補正値に応じて補正し
て実際にエンジンに供給する燃料供給量を得て、燃料供
給量が基準量より大であるか否かを判別し、燃料供給量
が基準量より大であるときには酸素濃度センサの出力信
号に無関係に空燃比フィードバック制御補正値を所定値
とする燃料供給装置の空燃比制御方法であり、エンジン
回転数が上昇するに従って基準量を小さくしたことを特
徴としている。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
第2図に示した本発明による空燃比制御方法を適用した
電子制御式燃料噴射供給装置においては、吸入空気が大
気吸入口1からエアクリーナ2、吸気路3を介してエン
ジン4に供給されるようになっている。吸気路3内には
スロットル弁5が設けられスロットル弁5の開度によっ
てエンジン4の吸入空気量が変化するようになされてい
る。エンジン4の排気路8には排ガス中の有害成分(C
O,HC及びNOXの低減を促進させるために三元触媒
9が設けられている。
一方、10は例えばポテンショメータからなり、スロッ
トル弁5の開度に応じたレベルの出力電圧を発生するス
ロットル開度センサ、11はスロットル弁5下流に設け
られて圧力の大きさに応じたレベルの出力電圧を発生す
る絶対圧センサ、12はエンジン4の冷却水温に応じた
レベルの出力電圧を発生する冷却水温センサ、13はエ
ンジン4のクランクシャフト(図示せず)の回転に応じ
てパルス信号を発生するクランク角センサであり、クラ
ンクシャフトが例えば、120度回転する毎にパルスを
発生する。14は排ガス中の酸素濃度に応じたレベルの
出力電圧を発生する酸素濃度センサであり、排気路8の
三元触媒9の配置位置より上流に設けられている。15
はエンジン4の吸気バルブ(図示せず)近傍の吸気路3
に設けられたインジェクタである。スロットル開度セン
サ10、絶対圧センサ11、冷却水温センサ12、クラ
ンク角センサ13及び酸素濃度センサ14の各出力端と
インジェクタ15の入力端とは制御回路16に接続され
ている。また制御回路16には大気圧センサ17が接続
されている。
制御回路16は第3図に示すようにスロットル開度セン
サ10、絶対圧センサ11、水温センサ12、酸素濃度
センサ14及び大気圧センサ17の各出力レベルを修正
するレベル修正回路21と、レベル修正回路21を経た
各センサ出力の1つを選択的に出力する入力信号切替回
路22と、この入力信号切替回路22から出力されたア
ナログ信号をディジタル信号に変換するA/D変換器2
3と、クランク角センサ13の出力を波形整形する波形
整形回路24と、波形整形回路24から出力されるTD
C信号のパルス間の時間を計測するカウンタ25と、イ
ンジェクタ15を駆動する駆動回路26と、プログラム
に応じてディジタル演算動作を行なうCPU(中央演算
回路)27と、各種の処理プログラムが記憶されたRO
M28と、RAM29とからなっている。入力信号切替
回路22、A/D変換器23、カウンタ25、駆動回路
26、CPU27、ROM28及びRAM29は入出力
バス30によって接続されている。また波形整形回路2
4からTDC信号がCPU27に供給されるようになっ
ている。
かかる構成においてはA/D変換器23からスロットル
弁開度、吸気絶対圧、冷却水温、大気圧及び排気中の酸
素濃度の情報が択一的にまたカウンタ25からエンジン
回転数の逆数を表わすカウント値情報がCPU27に入
出力バス30を介して各々供給される。ROM28には
CPU27の演算プログラム及び各種データが予め記憶
されており、CPU27はこの演算プログラムに応じて
上記の各情報を読み込み、それらの情報を基にしてTD
C信号に同期して後述の算出式からエンジン4への燃料
供給量に対応するインジェクタ15の燃料噴射時間T
OUT を演算する。そして、その燃料噴射時間TOUT だけ
駆動回路26がインジェクタ15を駆動してエンジン4
へ燃料を供給せしめるのである。
燃料噴射時間TOUT は例えば、次式から算出される。
TOUT =Ti×KO2×KWOT ×KTW ここで、Tiはエンジン回転数と吸気管圧力とから決定
される基本供給量に対応する基本噴射時間、KO2は空燃
比のフィードバック補正係数、KWOT は高負荷時の燃料
増量補正係数、KTWは冷却水温係数である。KO2,K
WOT ,KTW等の補正係数は燃料噴射時間TOUT の算出ル
ーチンのサブルーチンにおいて算出又は設定される。
例えば、燃料増量補正係数KWOT は制御回路16によっ
て第4図の動作フロー図の手順で設定される。
本手順においては、制御回路16は先ず、TDC信号に
同期してスロットル弁5開度θthがほぼ全開である所定
開度θWOT より大であるか否かを判別し(ステップ4
1)、θth>θWOT ならば、燃料増量補正係数KWOT を
1.1として燃料増量により空燃比をリッチ化せしめる
(ステップ42)。θth≦θWOT ならば、エンジン回転
数Neが第1図に示した所定回転数NZ1より大か否かを
判別し(ステップ43)、Ne>NZ1ならば、吸気管絶
対圧PBAが所定圧力PBWOT2 より大か否かを判別する
(ステップ44)。PBA>PBWOT2 ならばステップ42
に移行し、PBA≦PBWOT2 ならば燃料増量領域でないと
して燃料増量補正係数KWOT を1とする(ステップ4
5)。一方、ステップ43においてNe≦NZ1ならばエ
ンジン回転数Neが所定回転数NZ1より小の所定回転数
NZ φよりは大なるか否かを判別する(ステップ4
6)。Ne>NZ φならば、吸気管絶対圧PBAが所定圧力
PBWOT2 より大の所定圧力PBWOT1 より大なるか否かを
判別し(ステップ48)、PBA>PBWOT1 ならば、ステ
ップ42に移行し、PBA≦PBWOT1 ならば、ステップ4
5に移行する。ステップ46においてNe≦NZ φならば、
吸気管絶対圧PBAが所定圧力PBWOT1 より大の所定圧力
PBWOT φより大なるか否かを判別し、(ステップ4
7)、PBA>PBWOT φならば、ステップ42に移行し、
PBA≦PBWOT φならば、ステップ45に移行する。
次に、制御回路16によって実行される本発明による空
燃比制御方法の手順を第5図の動作フロー図に従って説
明する。
本手順において、制御回路16はn番目(今回)のTD
C信号に同期して酸素濃度センサ14の活性化が完了し
たか否かを判別する(ステップ51)。
この活性化判別は例えば、酸素濃度センサ14がリーン
雰囲気下において暖機されるに従って所定時間tO2以前
に酸素濃度センサ14の出力電圧VO2が一旦所定電圧V
X以上に上昇後、再び所定電圧VX以下に低下するよう
に変化することから酸素濃度センサ14の出力電圧VO2
が所定電圧VXより小となりかつその後、更に所定時間tX
が経過したか否かによって行なわれる。
酸素濃度センサ14の活性化が完了していないと判断し
た場合にはフィードバック補正係数KO2をほぼ1とする
ことにより空燃比制御素をオープンループとする(ステ
ップ52)。酸素濃度センサ14の活性化が完了したと
判断した場合には冷却水温TWがフィードバック制御開始
温度TWO1 以上にあるか否かを判別する(ステップ5
3)。TW<TWO1 ならば、ステップ52に移行してオ
ープンループ制御が行なわれる。一方、TW≧TWO1なら
ば、エンジン回転数Ne及び大気圧PAに応じた基準値T
rをROM28に予め記憶されたデータマップから検索
する(ステップ54)。基準値Trは第6図に示すよう
に所定回転数NZ φを閾値として第1及び第2所定値T
r 1,Tr 2のいずれか一方に設定される。すなわち、N
e<NZ φの基本モードでは第1所定値Tr 1がデータマ
ップから抽出されて基準値Trとされ、Ne≧NZ φの中
速モードでは第2所定値Tr 2がデータマップから抽出
されて基準値Trとされる。また第7図に示すように大
気圧PAが所定圧力PA φ以下に低下すると基本モード(破
線A)、中速モード(実線B)で共に第2所定値Tr 2
より小の値がデータマップから抽出されて基準値Trと
される。こうして、基準値Trを設定すると、制御回路
16はn−1番目(前回)のTDC信号に同期して算出
した燃料噴射時間TOUT が基準値Trより大か否かを判
別する(ステップ55)。TOUT >Trならば、エンジ
ン高負荷状態としてステップ52に移行してオープンル
ープ制御とする。TOUT ≦Trならば、他のオープンル
ープ制御を必要とする運転条件が成立しているか否かを
判別する(ステップ56)。燃料カット、アイドル時等
のオープンループ制御を必要とする運転状態の場合には
ステップ52に移行する。一方、他のオープンループ制
御を必要とする運転条件が成立していない場合にはフィ
ードバック制御すべくフィードバック係数KO2を算出す
る(ステップ57)。
よって、かかる本発明による空燃比制御方法において
は、エンジン回転数が所定回転数NZ φより小なるとき
にはステップ55においてTOUT >Tr 1の判別が行なわ
れ、TOUT >Tr 1の場合には空燃比フィードバック制
御が停止されてオープンループ制御となる。またエンジ
ン回転数が所定回転数より大なるときにはステップ55
においてTOUT >Tr 2の判別が行なわれ、TOUT>Tr
2の場合には空燃比フィードバック制御が停止されてオ
ープンループ制御となる。
なお、空燃比のフィードバック制御は空燃比が常に理論
空燃比になるように排気ガス中の酸素濃度の情報から空
燃比を判断し、空燃比がリッチのときにはリーン方向
に、リーンのときにはリッチ方向になるように、フィー
ドバック係数KO2を決定することにより行われる。
このように、本発明の空燃比制御方法によれば、エンジ
ンへ供給する燃料供給量が基準量より大なる場合にはフ
ィードバック制御を停止してオープンループ制御をなし
かつその基準量をエンジン回転数に応じて変化せしめる
のでエンジン高負荷時の燃料増量領域に応じて空燃比フ
ィードバック制御領域を設定することができる。よっ
て、燃料増量領域と空燃比フィードバック制御領域との
オーバラップを防止できる故に高負荷時の運転状態の向
上が図れるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は燃料増量領域のエンジン回転数に対する吸気管
絶対圧の判別基準値の設定特性図、第2図は本発明によ
る空燃比制御方法を適用した電子制御式燃料噴射供給装
置を示す構成図、第3図は第2図の装置中の制御回路の
具体的構成を示すブロック図、第4図は燃料増量補正係
数の設定手順を示すフロー図、第5図は本発明の実施例
を示す制御回路の動作フロー図、第6図はエンジン回転
数に対する燃料噴射時間の判別基準値の設定特性図、第
7図は大気圧に対する燃料噴射時間の判別基準値の設定
特性図である。 主要部分の符号の説明 2……エアクリーナ、3……吸気路 5……スロットル弁、8……排気路 9……三元触媒 10……スロットル開度センサ 11……絶対圧センサ、12……冷却水温センサ 13……クランク角センサ 14……酸素濃度センサ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジン回転数に応じて燃料増量領域が変
    化する燃料増量機能を備え、排気系に排気中の酸素濃度
    に応じて出力信号を発生する酸素濃度センサを備えた内
    燃エンジンにおいてエンジン負荷に関するエンジン運転
    パラメータに応じて基本供給量を算出し、前記酸素濃度
    センサの出力信号に応じて空燃比フィードバック制御補
    正値を算出し、排気中の酸素濃度以外の少なくとも1つ
    のエンジン運転パラメータに応じて少なくとも1つの燃
    料補正値を算出し、前記基本供給量を前記空燃比フィー
    ドバック制御補正値及び燃料補正値に応じて補正して実
    際にエンジンに供給する燃料供給量を得て、前記燃料供
    給量が基準量より大であるか否かを判別し、前記燃料供
    給量が基準量より大であるときには前記酸素濃度センサ
    の出力信号に無関係に空燃比フィードバック制御補正値
    を所定値とする内燃エンジンの内燃エンジン用燃料供給
    装置の空燃比制御方法であって、エンジン回転数が上昇
    するに従って前記基準量を小さくしたことを特徴とする
    空燃比制御方法。
  2. 【請求項2】前記燃料供給装置は燃料噴射供給装置であ
    り、前記燃料供給量に対応する燃料噴射時間が前記基準
    量に対応する基準値より大なるか否かを判別することを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の空燃比制御方
    法。
JP59104316A 1984-05-23 1984-05-23 内燃エンジン用燃料供給装置の空燃比制御方法 Expired - Lifetime JPH0646013B2 (ja)

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