JPS6296743A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

内燃機関の空燃比制御装置

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JPS6296743A
JPS6296743A JP23797085A JP23797085A JPS6296743A JP S6296743 A JPS6296743 A JP S6296743A JP 23797085 A JP23797085 A JP 23797085A JP 23797085 A JP23797085 A JP 23797085A JP S6296743 A JPS6296743 A JP S6296743A
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fuel
alcohol
internal combustion
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combustion engine
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健治 加藤
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

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】 [産業上の利用分野] 本発明は内燃機関の空燃比制御装置に関し、特に燃料に
アルコール混合燃料を用いる内燃機関の空燃比制御装置
に関する。
[従来技術] 従来アルコール混合燃料を用いる内燃機関を最適状態で
運転するものとして特開昭56−98540号公報に示
されている技術がある。該技術はアルコール混合燃料の
混合割合を検出して、その混合割合における最適の燃料
量をマツプ等で定め供給しようとするものである。
[発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、更に燃費を改善するために第13図に示
すようなリーン空燃比に対応した出力を発するリーンミ
クスチャセンサを用いて空燃比フィードバック制御する
ことを試みた。しかし、以下に示す問題点が新たに見い
だされた。すなわち上記リーンミクスチャセンサは、第
14図に示すようにガソリンに対しては酸素濃度に比例
した出力電流特性を示すが、そのガソリンをメタノール
に変更すると酸素濃度が低い領域で出力電流が多くなる
特性を示すものである。一方、バイアス電圧を変更して
第15図に示すようにメタノールの出力特性を比例する
ように設定するとガソリンに対しては酸素Ilaの高い
領域で出力電流が小さくなる特性を示す。
そのためメタノールとガソリンとが混合された燃料を上
記リーンミクスチャセンサを用いて空燃比フィードバッ
ク制御をした場合に、該フィードバック制御の基準とな
るリーンミクスチャセンサの出力電流がメタノールの混
合状態に応じて変化して空燃比制御が変動してしまう問
題点がある。
そこで、本発明は上記の問題点を解決して、適正な空燃
比制御を行なうことを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 上記の問題点を解決し目的を達成する手段として第1図
に示すように、 内燃機関M1ヘアルコールと他の燃料とを混合したアル
コール混合燃料を供給する燃料供給手段M2と、 バイアス電圧が印加された状態にて上記内燃機関M1の
排気系M3の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段M4
と、 上記酸素濃度検出手段M4の検出値に基づいて上記燃料
供給手段M2を制御して上記内燃機関M1の理論空燃比
と実際の空燃比との比である当量比を所定当量比にする
制御手段M5と、を備えた内燃機関の空燃比11111
装置であって、さらに、上記燃料供給手段M2が供給す
るアルコール混合燃料のアルコール濃度に基づいて酸素
濃度検出手段M4のバイアス電圧を補正するアルコール
濃度補正手段M6と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置を
要旨とする。
上記内燃機関M1へ供給されるアルコール混合燃料にお
ける他の燃料とは、例えば、ガソリン、イソペンタン、
又はイソブタン等である。
上記燃料供給手段M2とは、例えばキャブレタ、又は燃
料噴射装置である。
酸素濃度検出手段M4とは、例えば第2図に示すように
、所定以上の温度条件下でジルコニア固体電解質ZSに
バイアス電圧■を印加し、強制的に電流■を流すと固体
電解質隔壁を通して酸素イオンの移動が起こる原理を利
用して、排気ガス中の酸素濃度を検出するリーンミクス
チャセンサである。該リーンミクスチャセンサは、第3
図に示すように酸素濃度がA%から4A%に濃くなるほ
ど出力電流が大きくなり、かつバイアス電圧が大きくな
ると出力電流が飽和して一定になる特性を示すものであ
る。そして、実際に検出素子として用いられる場合の構
造は、第4図に示すようなものである。該構造は第2図
に示されたリーンミクスチャセンサ部分が保護カバーで
覆われて排気ガス中に曝され、この曝されている部分の
反射面が大気側に開放されその部分にヒータが設けられ
ているものである。
制御手段M5とは、例えばマイクロコンピュータで構成
され、上記酸素濃度検出手段M4の出力電流が所定当量
比に対応する所定値になる方向へ上記燃料供給手段M2
を制御して供給燃料量を制御するものである。上記の当
量比は、当量比−理論空燃比/実際の空燃比である。
アルコール濃度補正手段M6とは、例えば上記燃料供給
手段M2が供給するアルコール混合燃料のアルコール濃
度に対応したバイアス電圧を酸素濃度検出手段であるリ
ーンミクスチャセンサに加えるものである。上記バイア
ス電圧は、アルコール濃度が既知の場合はスイッチにて
設定でき、一方未知の場合は燃料の誘電率の変化でアル
コール濃度を検出するアルコール濃度センサを用いてこ
の検出値にて設定できる。このアルコール濃度センサは
燃料タンクから噴射バルブ間のいずれに設けてもよいが
、噴射バルブに近いほどアルコール濃度が途中で変化す
る場合によく対応することができる。
[作用] 上記構成における酸素濃度検出手段M4の一例であるリ
ーンミクスチャセンサにおいてガソリンを用いた場合の
バイアス電圧と出力電流との特性は第5図の点線に示す
ような曲線になる。該特性はバイアス電圧の中間に平坦
な飽和領域を有する特性であり、酸素1lIIlfが高
いほど、つまりGr(リッチ空燃比)よりGM(リーン
空燃比)曲線の方が出力電流が大きい特性を示す。その
飽和領域の中間が図中のバイアス電圧■9であり、この
Vgにて酸素濃度を検出すると、第6図の点線に示すよ
うな右上がりの特性が得られる。
一方、アルコールを用いた場合を計測した結果が第5図
に実線で示すM文およびMr曲線である。
該曲線の飽和領域の中間が図中のバイアス電圧Vmであ
り、このVllにて酸素濃度を検出すると、第6図の実
線で示すようにガソリンに対するのと同一の右上がりの
特性が得られる。
従って、第5図に示すような飽和領域のほぼ中間にバイ
アス電圧を設定すること□で、第6図に示すように酸素
濃度に対応する出力電流が、アルコール濃度にかかわり
なく同一になる。
上記飽和領域におけるバイアス電圧VaおよびvIll
を補間した補正曲線が第7図である。該特性はバイアス
電圧V9からVmにアルコール濃度に比例して小さくな
るものである。この特性に従ってバイアス電圧を補正す
ることで、アルコール濃度が変わっても、一定のm素濃
度が検出されることになる。結果として空燃比検出装置
は所定の当量比に制御されることになる。
以下実施例について説明するが、本発明の実施例はこれ
に限るものではなく要旨を逸脱しない範囲で種々の態様
で実施可能である。
[実施例] 第8図は本発明の一実施例の構成図である。該構成図に
おける1はエンジンであり、このエンジン1は、周知の
排気ガスの酸素濃度を検出するリーンミクスチャセンサ
10、蝉薄吸気に強いスワールを発生させるためのスワ
ールコントロールバルブ12、吸気圧に応じてスワール
コントロールバルブ12を駆動するアクチュエータ14
、スロットルバルブ24、スロットル開度センサ26、
サージタンク28、吸気負圧に比例した出力電圧を発生
する吸気圧センサ30、インテークマニホルド32、燃
料噴射バルブ34、点火プラグ36、エフジ−ストマニ
ホールド38、点火コイル40、ディストリビュータ4
2、回転数センサ44、水温センサ46および電子制御
ユニット(ECU)48から構成されている。上記燃料
噴射バルブ34には、燃料タンク50、燃料ポンプ52
、誘電率を検出してアルコールm度に比例した出力電圧
を発生するアルコール濃度センサ54、を経由してアル
コール混合燃料が供給されている。上記リーンミクスチ
ャセンサ10.スロットル間度センサ26、吸気圧セン
サ30、回転数センサ44、水温センサ46、およびア
ルコール濃度センサ54の各センサはそれぞれECtJ
48に接続されている。
第9図に構成を示す電子制御ユニット(ECtJ)48
はディジタルコンピュータからなり、双方向性バス60
によって相互に接続されたROM(リードオンリメモリ
)62、RAM (ランダムアクセスメモリ)64、C
PU (マイクロプロセッサ)66、入力ポートロ8お
よび出力ポードア0を具備する。更に電子制御ユニット
48はマルチプレクサ機能を有するAD変換器72を具
備し、このAD変換器72は入力ポートロ8に接続され
る。
AD変換器72の入力端子には水温センサ46、スロッ
トル開度センサ26、アルコール濃度センサ54、吸気
圧センサ30およびリーンミクスチャセンサ10が接続
され、これら水温センサ46、スロットル開度センサ2
6、アルコール濃度センサ54、吸気圧センサ30およ
びリーンミクスチャセンサ10の出力信号はAD変換器
72を介して順次入力ポートロ8に入力される。更に、
入力ポートロ8には機関クランクシャフトが所定のクラ
ンク角だけ回転する毎に出力パルスを発生する回転数セ
ンサ44が接続される。また、出力ポードア0は駆動回
路74を介して燃料噴射バルブ34およびリーンミクス
チャセンサ10のバイアス電圧を出力するバイアス部7
6を介してリーンミクスチャセンサ10に接続される。
アルコール濃度センサ54は燃料噴射バルブ34から噴
射される燃料中のアルコール濃度を検出し、アルコール
濃度に比例した出力電圧を発生する。一方、リーンミク
スチャセンサ10は排気ガス中の酸素濃度に比例して出
力電流値が変化するがこの出力電流値は燃料中のアルコ
ール濃度によって変化する。これを第10図に示す。第
10図において縦軸はリーンミクスチャセンサ10の出
力′R電流値示し、横軸はバイアス電圧を示す。また、
第10図において実111M1ないしM4はアルコール
のみを供給した場合を示し、1点鎖線MG1ないしMG
4はガソリンとアルコールとをほぼ等量混合して供給し
た場合を示し、破11G1ないしG4はガソリンのみを
供給した場合を示す。上記M; 、 MG* 、および
Gi  (但しiは1ないし4)は同一の酸素濃度の場
合を示し、iが大きくなるほど酸素濃度の薄い状態を示
す。該第10図におけるバイアス電圧Vmは、アルコー
ルを燃焼した場合の酸素IIIの検出特性がほぼ直線に
なる場合の電圧であり、Miの飽和特性部分の中央部分
である。同様にVmoはアルコールとガソリンとをほぼ
等量混合した場合のバイアス電圧であり、■9はガソリ
ンの場合のバイアス電圧である。該バイアス電圧とアル
コール濃度との特性曲線を第11図に示す。従って、ア
ルコール濃度に応じて該第11図から求められるバイア
ス電圧をリーンミクスチャセンサ10に加えることで、
リーンミクスチャセンサ10の出力はアルコール濃度に
影響されなくなる。
次に本実施例の動作を示すフローチャートを第12図に
示し、説明する。該フローチャートは図示しない空燃比
制御ルーチンの処理の間に定期的に割り込み処理される
。まず、本バイアス電圧補正ルーチンが呼び出されると
、はじめにアルコール濃度センサ54の出力を読み込む
(ステップ100)。該アルコール濃度センサ54は、
アルコール濃度に比例した出力電圧を発生するものであ
る。次にアルコール濃度(アルコール/(アルコール+
ガソリン))X100%)に対応したバイアス電圧を上
記第11図に示したグラフに基づき算出する(ステップ
110)。次に得られたバイアス電圧をバイアス部76
へ設定する(ステップ120)。つまり、バイアス部7
6にアルコール濃度に対応したバイアス電圧が設定され
る。従って、リーンミクスチャセンサ10のバイアス電
圧がアルコール濃度に影響されることなく高精度の酸素
濃度を示すように補正されることになる。
なお、上記リーンミクスチャセンサ10の出力電流を用
いて行なう空燃比制御の概略を説明する。
はじめにエンジン回転数と吸気圧とから基本噴tJ4I
lを求める。次に、各種運転状態から目標当量比(理論
空燃比/目標空燃比)を求める。その目標当量比に対応
する比較電流を算出し、リーンミクスチャセンサ10の
出力電流と比較する。該比較の結果に基づいて、上記基
本噴射量を増減補正する。以上が空燃比制御の概略であ
り一実行することでエンジン1の空燃比が目標目標当量
比に対応した値に制御される。
以上に説明した実施例を実行することで、例えば、燃料
温度等によって燃料中のアルコール濃度が運転中に変化
するような場合にもリーンミクスチャセンサ10の検出
出力が常に酸素濃度に対応した値に補正される。従って
、空燃比制御装置は、燃料のアルコール濃度が変化した
場合に常に高精度に空燃比制御を行なうことができる。
結果として、燃料のアルコール濃度の変動に基づく燃費
、公害対策、および運転性をよりよい状態に保つことが
できる。
[発明の効果] 以上に示した本発明は、酸素濃度検出手段M4の検出値
がアルコール濃度に応じて実際の当量比に対応した値に
なるように補正されている。従って内燃機関M1の当量
比をアルコール濃度に影響されることなく所定値に最適
に測部することができる。その結果、アルコール濃度が
変動しても、燃費、公害対策、および運転性を最適状態
に保つことができる内燃機関の空燃比制御装置の提供が
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基本的構成図、第2図は酸素センサの
原理説明図、第3図はその、出力特性グラフ、第4図は
リーンミクスチャセンサの構造図、第5図および第6図
はその出力特性グラフ、第7図は同バイアス電圧特性グ
ラフ、第8図は実施例の構成図、第9図は実施例のEC
LIの構成図、第10図はリーンミクスチャセンサの特
性グラフ、第11図はそのバイアス電圧特性グラフ、第
12図は実施例のバイアス電圧補正ルーチンのフローチ
ャート、第13図はガソリンに対する空燃比センサの出
力特性グラフ、第14図および第15図は酸素濃度セン
サの出力特性グラフである。 Ml・・・内燃機関 M2・・・燃料供給手段 M3・・・排気系 M4・・・酸素m度検出手段 M5・・・制御手段 M6・・・アルコール濃度補正手段 1・・・エンジン 10・・・リーンミクスチャセンサ 34・・・燃料噴射バルブ 48・・・電子制御ユニット 54・・・アルコール濃度センサ 第1図 第2図 第3図 1ぐイ7ス1J王 第4図 第5図 Vm  Vg 7ぐイアスミ圧 第6図 第7図 ’     i’Lニア−材、、   100%第11
図 丁ルコール温度 第12図 第13図 安゛晟比 第14図 第15図 酸1渫波

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 内燃機関へアルコールと他の燃料とを混合したアルコー
    ル混合燃料を供給する燃料供給手段と、バイアス電圧が
    印加された状態にて上記内燃機関の排気系の酸素濃度を
    検出する酸素濃度検出手段と、 上記酸素濃度検出手段の検出値に基づいて上記燃料供給
    手段を制御して上記内燃機関の理論空燃比と実際の空燃
    比との比である当量比を所定当量比にする制御手段と、 を備えた内燃機関の空燃比制御装置であつて、さらに、
    上記燃料供給手段が供給するアルコール混合燃料のアル
    コール濃度に基づいて酸素濃度検出手段のバイアス電圧
    を補正するアルコール濃度補正手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
JP23797085A 1985-10-24 1985-10-24 内燃機関の空燃比制御装置 Expired - Lifetime JPH0629580B2 (ja)

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