JPH0742883B2 - 空燃比制御装置 - Google Patents

空燃比制御装置

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JPH0742883B2
JPH0742883B2 JP58146092A JP14609283A JPH0742883B2 JP H0742883 B2 JPH0742883 B2 JP H0742883B2 JP 58146092 A JP58146092 A JP 58146092A JP 14609283 A JP14609283 A JP 14609283A JP H0742883 B2 JPH0742883 B2 JP H0742883B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/06Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
    • F02D41/068Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for warming-up
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1486Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor with correction for particular operating conditions
    • F02D41/1487Correcting the instantaneous control value

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • 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】 この発明は、例えば電子制御燃料噴射装置の搭載された
自動車用のエンジン等の、特に暖機の状態に対応した制
御の行われる空燃比制御装置に関する。
エンジンの空燃比制御を行なうためには、エンジンの排
出ガス中の酸素濃度に応じたアナログ的な出力信号を発
生する空燃比センサが用いられる。このような空燃比セ
ンサを用いた空燃比制御システムとしては、例えば特開
昭57−165643号公報に開示されているように、空燃比セ
ンサの出力が予め記憶設定されている基準値となるよう
にフイードバック制御するものである。この場合、予め
定められた基準出力、すなわちフイードバック時の目標
となる空燃比は、エンジンの回転数と負荷を代表する値
例えば吸気圧力とによりマップ化して用いる。しかしな
がら、これは定常の運転状態のときはよいものである
が、リーンバーンエンジンは窒素酸化物NOxに対して触
媒の浄化に頼らないのが一般的であるため、設定空燃比
がずれると、排気エミッションの悪化が著しく、特に、
エンジンから排出されるNOxの特性は理論空燃比よりリ
ーン側の16近傍で最大となるため、リーンバーンエンジ
ンでは僅かな空燃比のずれでもNOxの排出量が増大し問
題となる。また、排気中の一酸化炭素COは略理論空燃比
15より濃い状態で増加が始まるため、空燃比制御のばら
つきを考慮して、理論空燃比より薄い値に空燃比を設定
することが重要である。
また、フィードバック制御をしない場合の空燃比のずれ
(ばらつき)の要因としては、ガソリン性状差による蒸
発率の変化、吸入空気量センサのばらつき、燃料噴射弁
のばらつき、エンジンのばらつき等が考えられる。
次に、エンジンが通常より高温の場合には、上述したば
らつき以外に、燃料噴射弁内でのガソリンベーパの発生
による噴射量のばらつきが大きく影響し、低温以上に空
燃比のばらつきが大となって、排気エミッション悪化が
促進される。すなわち、燃料噴射装置は、ベーパの発生
を抑えるために、燃料圧力を250kPa〜310kPa程度に高め
ているのが一般的であるが、燃料及び燃料噴射弁の温度
が高温になるとベーパが発生し、特に、燃料噴射弁内で
は、燃料を間欠的に噴射するため、噴射開始直後におけ
る圧力低下が生じてベーパが発生し、燃料噴射量が低下
し易い。この噴射量低下が生じる温度は、燃料噴射弁の
製造ばらつきにより固体差が大きく、エンジンの空燃比
ばらつきを助長することになる。
そこで本発明は上記のような点に鑑みてなされたもの
で、エンジンの高温時においても制御精度を高めた空燃
比制御が実行され、排気エミッションの悪化を確実に防
止することを目的とするものである。
そのため本発明は、空燃比に対応してアナログ的に検出
信号が変化する空燃比センサと、 空燃比フィードバック領域に対応してエンジン運転状態
に対応する理論空燃比よりも薄い側に設定した目標空燃
比データを記憶する手段と、 前記空燃比センサの活性状態でのエンジンの暖機状態を
判別する手段と、 前記暖機状態に対応して前記エンジンの温度が通常の暖
機温度より高い状態のときには、理論空燃比よりも薄い
側に設定した通常の目標空燃比より濃くかつ理論空燃比
よりは薄い補正空燃比データを記憶する手段と、 エンジンの運転状態に対応して前記目標空燃比データを
読み出し、さらに暖機状態に対応した補正空燃比データ
を読み出してこの補正空燃比データで前記読み出された
目標空燃比データを補正して目標空燃比のフィードバッ
ク制御をする手段とを備える空燃比制御装置を提供する
ものである。
以下図面を参照して、この発明の一実施例を説明する。
第1図は、空燃比制御装置の設けられるエンジン系の概
略的な構成を示すもので、エンジン11の吸気系にはエア
フロメータ12、スロットル弁13、スロットルセンサ14等
が設けられている。この吸気系から吸入された空気は、
マニホールド15に供給され、燃料噴射弁16から噴射され
る燃料と混合されて燃焼室17に供給される。そしてこの
燃焼室17では、燃料と空気の混合気がシリンダヘッド18
に設けられた点火プラグ19によって点火燃焼され、その
燃焼ガスは排気弁20を介して排気管21に排出される。こ
の排気管21には、排出ガス中の酸素濃度から空燃比を検
出する空燃比センサ22が設けられており、この空燃比セ
ンサ22の検出出力によって、空燃比がフイードバック制
御されるものである。この空燃比センサ22は、例えば限
界電流検出式の酸素センサであり、このセンサは所定温
度(例えば500℃〜600℃)以上に保持するためのヒータ
を内蔵している。
また、エンジン11のシリンダブロック23には、エンジン
冷却水温を検出する水温センサ24が設けられ、さらにイ
グナイタ25からの点火信号を各気筒に分配するディスト
リビュータ26には気筒判別センサ27および回転各センサ
28が内蔵される。そして、上記エンジン11の各運転状態
を検出する各センサからの検出信号は、制御装置29に供
給される。
制御装置29は、例えばマイクロコンピュータを用いて構
成されるもので、第2図はその構成を示している。すな
わち、演算処理を行なうCPU30に対して一時記憶等を行
なうRAM31、プログラムメモリ等として使用されるROM32
を備え、CPU30、RAM31、ROM32等はデータバス33によっ
て接続されている。このデータバス33には、入出力ポー
ト34、35、出力ポート36、37、38が接続されており、入
出力ポート34には空燃比センサ22、エアフロメータ12、
水温センサ24からの信号をマルチプレクサ39を介して取
り出し、A/D変換器40でディジタル信号に変換して供給
する。気筒判別センサ27および回転角センサ28からの信
号は、波形整形回路41で波形整形して入出力ポート35に
供給し、さらにスロットルセンサ15からの検出信号は入
力回路42で適宜A/D変換して入出力ポート35に供給す
る。出力ポート36、37、38それぞれからの出力信号は、
駆動回路43、44、45を介してイグナイタ25、燃料噴射弁
16および空燃比センサ22に内蔵されるヒータ22aに供給
し、点火制御および燃料噴射量の制御さらに空燃比セン
サの温度制御が行われる。46はクロック発振器であり、
CPU30等に対してタイミングクロック信号を与える。
ここで、ROM32にはエンジン回転数Nと吸入空気量Qに
よる値Q/Nによって定められるエンジン負荷領域を、フ
イードバック領域とオープンループ領域とに分けたマッ
プデータが格納されている。またこのROM32には、オー
プンループ領域における増量値の数値データ、フイード
バック領域におけるフイードバック補正のための設定値
の数値データや、フイードバック領域およびオープンル
ープ領域における各種エンジンの運転状態に応じた空燃
比に対応ずけられる燃料噴射時間の数値データ等を格納
する。
そして、ROM32にはさらにエンジン回転数Nとその1回
転に対応する吸入空気量Qに対応する値Q/Nとから定ま
るエンジン負荷領域に対して、その空燃比フイードバッ
ク領域で第3図に示すような目標空燃比データを格納す
る。ここで、通常の理論空燃比データは14.7程度であ
り、ここでROM32に格納された目標空燃比データは理論
空燃比よりも薄い側に設定されている。この場合、実際
のROM32の値では、空燃比を空燃比センサ22の出力に換
算するようになるもので、この目標空燃比データはその
ときの燃料噴射要求量F0に対応する。
このように構成される制御装置29では、エアフロメータ
12、回転角センサ28の検出出力により、エンジン11の運
転状態がフイードバック領域に属すると判定されたとき
には、空燃比センサ22の検出出力にもとずいて混合気の
空燃比を予め定めた目標空燃比にフイードバック制御す
るものである。
また、ROM32には冷却水温に関連する第4図に示すよう
な目標空燃比に対する補正量F1を設定して記憶格納して
おく。そして、水温センサ24により求めた冷却水温に対
応してこの補正量F1を読み出し、上記目標空燃比を補正
してこの補正された値により空燃比のフイードバック制
御をさせるようにする。例えば、冷却水温が80℃より低
い場合は、第3図に示した各運転域の目標空燃比を、水
温の関数として濃くする。また、水温が高い状態におい
ては、通常では理論空燃比より充分薄いリーンの状態と
されるものであるが、水温が95℃よりも高い状態となっ
たときには、第4図からも明らかなように補正量をやや
増大して、通常の目標空燃比と理論空燃比との間に設定
されるようにする。したがって、例えばエンジンの温度
の高い状態において燃料中にベーパが発生したような場
合においても、失火が確実に防止される。
第5図は上記装置の全体的な動作の流れを説明するもの
で、まずタイマーあるいはエンジンのクランク角度に基
づく割り込みで起動される。そして、ステップ100でエ
ンジン回転数N、吸入空気量Q、水温、その他のパラメ
ータを測定し、次のステップ101で上記測定読み出され
た各パラメータによる現在の運転領域に対応した燃料噴
射量F0を算出する。これは、第3図で示したマップより
読み出されるエンジンの各負荷領域における目標空燃比
にも対応するものである。次にステップ102でエンジン
が暖機中であれば客水温に対応した補正量F1を第4図に
基づき算出する。また、ステップ103で、フイードバッ
ク制御中であれば目標値に対する偏差補正量F2を読み出
し、ステップ104に進む。このステップ104では、上記燃
料要求量F0、補正量F1およびF2の総和により総要求量F
(F=F0+F1+F2)を算出し、ステップ105でこのFに
対応した燃料量をエンジンに供給するように出力セット
する。
第6図は上記ステップ103に対応するフイードバック処
理に関する流れを示したもので、まずステップ200で空
燃比センサ22が活性であるか否かを判定し、さらにステ
ップ201でエンジンの運転領域がフイードバック可能領
域であるか否かを判定する。そして、センサ22が活性で
ありかつフイードバック可能領域であると判定でステッ
プ202に進み、暖機状態に応じた目標空燃比の値を決定
する。この値は「F=F1+F2」に一致し、エンジンの負
荷領域の目標値となる。次にステップ203で空燃比セン
サ22の出力より算定される現在の空燃比を求め、ステッ
プ204でこの値と上記目標値とを比較してその偏差を求
めて、目標空燃比と現在の空燃比との偏差を零に導くた
めの補正量F2を算出するものである。また、前記ステッ
プ200および201でそれぞれ「NO」と判定されたときはス
テップ205に進み、補正量F2を「0」にする。そして、
このようにして得られた補正量を用いることによって、
第5図に示したルーチンで総要求量Fが求められるよう
になるものである。
尚、上記実施例では目標空燃比を水温に対して連続的に
変化させるようにしたが、水温70℃以下と以上とで目標
空燃比が変わるように、段階的に変化させるようにして
もよい。
また、エンジンの暖機状態の検出を実施例では冷却水温
で行なったが、これはエンジンの油温を利用するように
してもよい。
以上のようにこの発明によれば、エンジンの温度が通常
より高い時には、燃料中にベーパが発生し、燃料噴射弁
の開弁時間が一定であっても、気筒中に噴射される燃料
の量が一定とはならず、燃料噴射量がばらついて燃料噴
射量の制御が不安定な状態となり、空燃比が変動して失
火が生じることにより、未燃料HCが多量に発生したり、
窒素酸化物NOxが増大したりして排気エミッションが悪
化する恐れがあるが、本発明においては、エンジンが高
温の状態となった時には、理論空燃比よりリーン側にあ
る通常の状態よりも空燃比を濃くかつ理論空燃比よりは
薄くなるようにフィードバック制御することにより、燃
料中にベーパが発生しても失火を確実に防止することが
できて未燃焼HCの排出を抑え、さらにNOxの発生も抑え
ることができるのみならず、一酸化炭素COの発生をも良
好に抑えることができて、排気エミッションの悪化を確
実に防止することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係る空燃比制御装置を説
明するためのエンジン系を概略的に示す構成図、第2図
は上記実施例で使用される制御装置を説明する構成図、
第3図は上記制御装置を構成するROMに格納される目標
空燃比データのマップを説明する図、第4図は目標空燃
比に対する補正量を説明する図、第5図は上記装置の動
作の状態を説明する流れ図、第6図は上記動作の流れに
おけるフイードバック制御状態を説明する流れ図であ
る。 11……エンジン、12……エアフロメータ、14……スロッ
トルセンサ、16……燃料噴射弁、22……空燃比センサ、
24……水温センサ、27……気筒判別センサ、28……回転
角センサ、29……制御装置。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】空燃比に対応してアナログ的に検出信号が
    変化する空燃比センサと、 空燃比フィードバック領域に対応してエンジン運転状態
    に対応する理論空燃比よりも薄い側に設定した目標空燃
    比データを記憶する手段と、 前記空燃比センサの活性状態でのエンジンの暖機状態を
    判別する手段と 前記暖機状態に対応して前記エンジンの温度が通常の暖
    機温度より高い状態のときには、理論空燃比よりも薄い
    側に設定した通常の目標空燃比より濃くかつ理論空燃比
    よりは補正空燃比データを記憶する手段と、 エンジンの運転状態に対応して前記目標空燃比データを
    読み出し、さらに暖機状態に対応した補正空燃比データ
    を読み出してこの補正空燃比データで前記読み出された
    目標空燃比データを補正して目標空燃比のフィードバッ
    ク制御をする手段とを備える空燃比制御装置。
  2. 【請求項2】前記暖機状態を判別する手段は、エンジン
    の冷却水温を検出する水温センサで構成するようにした
    特許請求の範囲第1項記載の空燃比制御装置。
  3. 【請求項3】前記暖機状態を判別する手段は、エンジン
    の油温を検出する手段で構成するようにした特許請求の
    範囲第1項記載の空燃比制御装置。
  4. 【請求項4】前記補正空燃比データは、前記エンジンの
    温度が低い状態のときに通常の目標空燃比よりも濃い状
    態に設定されている特許請求の範囲第1項または第2項
    または第3項記載の空燃比制御装置。
JP58146092A 1983-08-10 1983-08-10 空燃比制御装置 Expired - Lifetime JPH0742883B2 (ja)

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JPS6036742A JPS6036742A (ja) 1985-02-25
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