JP2765062B2 - Air-fuel ratio measurement method for internal combustion engine - Google Patents
Air-fuel ratio measurement method for internal combustion engineInfo
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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(以下、必要に応じ「エンジン」
という)の空燃比を計測するための方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an internal combustion engine (hereinafter referred to as "engine"
) For measuring the air-fuel ratio.
[従来の技術] 従来より、内燃機関の空燃比を計測する方法として
は、例えば、排気ガスをサンプルしその成分より求める
排気ガス分析法やO2センサを用いて排気ガス中のO2濃度
から求める方法や吸入空気量と噴射燃料量を別々に計測
して求める方法等がある。[Prior art] Conventionally, methods for measuring the air-fuel ratio of an internal combustion engine include, for example, an exhaust gas analysis method that samples an exhaust gas and obtains the component thereof, and an O 2 concentration in the exhaust gas using an O 2 sensor. There are a method of obtaining the amount and a method of separately measuring the amount of intake air and the amount of injected fuel.
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このような従来の手段では、いずれも
定常的な空燃比は求められるが、過渡的に変化する空燃
比の計測は困難で、しかも多気筒エンジンでは、他の気
筒の排気ガスの干渉や燃料の輸送遅れや分配等の問題が
あるため、特定の気筒における空燃比の計測は容易では
ない。[Problems to be Solved by the Invention] However, all of the conventional means require a steady air-fuel ratio, but it is difficult to measure a transiently changing air-fuel ratio, and in a multi-cylinder engine, The measurement of the air-fuel ratio in a specific cylinder is not easy because there are problems such as interference of exhaust gas from other cylinders, delay in fuel transport and distribution.
本発明は、このような問題点を解決しようとするもの
で、内燃機関の圧縮行程がポリトロープ過程に従うこと
と、ポリトロープ指数が空燃比に依存することに着目し
て、この圧縮行程中の気筒内圧力から空燃比を計測でき
るようにした、内燃機関の空燃比計測方法を提供するこ
とを目的とする。The present invention is intended to solve such a problem, and pays attention to the fact that the compression stroke of an internal combustion engine follows a polytropic process and that the polytropic index depends on the air-fuel ratio. An object of the present invention is to provide an air-fuel ratio measurement method for an internal combustion engine, which can measure an air-fuel ratio from pressure.
[課題を解決するための手段] このため、本発明の内燃機関の空燃比計測方法は、次
のステップからなることを特徴としている。[Means for Solving the Problems] For this reason, an air-fuel ratio measuring method for an internal combustion engine according to the present invention is characterized by comprising the following steps.
(1)ポリトロープ過程に伴う内燃機関の圧縮行程にお
いて、該内燃機関の気筒内圧縮圧力を所要の2時点で計
測するステップ。(1) A step of measuring the in-cylinder compression pressure of the internal combustion engine at two required points in the compression stroke of the internal combustion engine accompanying the polytrope process.
(2)ポリトロープ指数を中間媒体情報として、各時点
での気筒内圧縮圧力から該気筒内の空燃比を計測するス
テップ。(2) A step of measuring the air-fuel ratio in the cylinder from the compression pressure in the cylinder at each time using the polytropic index as the intermediate medium information.
[作 用] 上述の本発明の内燃機関の空燃比計測方法では、ま
ず、内燃機関の気筒内圧縮圧力を所要の2時点で計測
し、ついでポリトロープ指数を中間媒体情報として、各
時点での気筒内圧縮圧力から該気筒内の空燃比を計測す
ることが行なわれる。[Operation] In the above-described method for measuring the air-fuel ratio of an internal combustion engine according to the present invention, first, the compression pressure in the cylinder of the internal combustion engine is measured at two required times, and then the polytropic index is set as intermediate medium information, and the cylinder at each time is measured. The air-fuel ratio in the cylinder is measured from the internal compression pressure.
[実 施 例] 以下、図面により本発明の一実施例としての内燃機関
の空燃比計測方法について説明すると、第1図は本方法
によって空燃比を計測されるべきエンジンシステムの概
略構成図、第2図は空燃比計測のためのブロック図、第
3図は本方法の実施要領を説明するためのブロック図、
第4図は圧縮圧力−クランク角特性図、第5図は空燃比
−ポリトロープ指数特性図である。[Embodiment] Hereinafter, an air-fuel ratio measurement method for an internal combustion engine as an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine system in which an air-fuel ratio is to be measured by the method. FIG. 2 is a block diagram for air-fuel ratio measurement, FIG. 3 is a block diagram for explaining the method of implementing the method,
FIG. 4 is a compression pressure-crank angle characteristic diagram, and FIG. 5 is an air-fuel ratio-polytropic index characteristic diagram.
さて、本方法によって空燃比を計測されるべきエンジ
ンシステムを示すと、例えば第1図に示すようになる。
この第1図において、エンジンEは点火式内燃機関で、
3つの気筒1〜3を有する3気筒式エンジンとして構成
されている。FIG. 1 shows an engine system whose air-fuel ratio is to be measured by the present method.
In FIG. 1, an engine E is an ignition type internal combustion engine,
The engine is configured as a three-cylinder engine having three cylinders 1 to 3.
また、各気筒1〜3には、図示しない吸気弁を介して
吸気通路4が接続されるとともに、図示しない排気弁を
介して排気通路5が接続されている。An intake passage 4 is connected to each of the cylinders 1 to 3 via an intake valve (not shown), and an exhaust passage 5 is connected to the cylinders 1 to 3 via an exhaust valve (not shown).
さらに、吸気通路4の端末には、エアクリーナ6が設
けられており、更にこのエアクリーナ6の下流側には、
スロットル弁7が介装されている。Further, an air cleaner 6 is provided at a terminal of the intake passage 4, and further downstream of the air cleaner 6,
A throttle valve 7 is provided.
なお、各気筒1〜3へ燃料を供給しうるように、吸気
マニホルド部分には、3つの電磁式燃料噴射弁(インジ
ェクタ,電磁弁)8が設けられている。Note that three electromagnetic fuel injection valves (injectors, solenoid valves) 8 are provided in the intake manifold portion so that fuel can be supplied to each of the cylinders 1 to 3.
そして、このような構成のエンジンシステムについ
て、各気筒1〜3内の空燃比を計測するために、各気筒
内圧力を検出するための圧力センサ91〜93が設けられて
いる。In the engine system having such a configuration, pressure sensors 91 to 93 for detecting the pressures in the respective cylinders are provided in order to measure the air-fuel ratios in the respective cylinders 1 to 3.
また、圧縮行程における所要の2時点を計測するため
にクランク角センサ10(第2図参照)が設けられてい
る。A crank angle sensor 10 (see FIG. 2) is provided for measuring two required points in the compression stroke.
そして、これらのセンサ91〜93,10からの検出信号
は、第2図に示すように、空燃比計測手段の機能を有す
るコンピュータ11へ入力される。Then, the detection signals from these sensors 91 to 93, 10 are input to a computer 11 having an air-fuel ratio measuring means, as shown in FIG.
ところで、エンジンEの圧縮行程は、ポリトロープ過
程に従うことが知られている。ここで、ポリトロープ過
程とは、PVnの値が一定である場合の、気体の膨張ある
いは圧縮をいう。そして、PおよびVは気体の圧力およ
び体積で、nはポリトロープ指数である。Incidentally, it is known that the compression stroke of the engine E follows a polytropic process. Here, the polytropic process refers to expansion or compression of gas when the value of PV n is constant. P and V are the pressure and volume of the gas, and n is the polytropic index.
上記のPVn=一定という関係(この関係式を式とい
う)を、圧縮行程中にエンジンにあてはめると、Pは気
筒内圧縮圧力、Vは気筒内体積ということになる。When the above relationship of PV n = constant (this relational expression is referred to as an expression) is applied to the engine during the compression stroke, P is the compression pressure in the cylinder, and V is the volume in the cylinder.
今、Vは圧縮圧力を測定する時期(クランク角)を決
めれば一定となるから、このようにすればPはnによっ
て変化することが理解できる。Now, since V becomes constant if the timing (crank angle) for measuring the compression pressure is determined, it can be understood that P changes with n in this way.
また、nは筒内に入った燃料と空気との混合割合、即
ち空燃比によって、第5図に示すように変化するから、
圧力を測定する基準クランク角A0,A1を第4図のように
決めると、各クランク角度での体積V0,V1が決まり、V1/
V0は一定となる。Further, n changes as shown in FIG. 5 depending on the mixing ratio of the fuel and air entering the cylinder, that is, the air-fuel ratio.
When the reference crank angles A 0 and A 1 for measuring the pressure are determined as shown in FIG. 4, the volumes V 0 and V 1 at each crank angle are determined, and V 1 /
V 0 is constant.
従って、上記の式より、 (V1/V0)n=(P0/P1) …… という関係が成り立つ。Therefore, from the above equation, the relationship (V 1 / V 0 ) n = (P 0 / P 1 ) holds.
さらに、この式の両辺について対数をとると、 nlog(V1/V0)=log(P0/P1) …… となるが、この式を変形すると、 n=log(P0/P1)/log(V1/V0) …… となる。このようにして、ポリトロープ指数nを求める
ことができるのである。Furthermore, taking the logarithm on both sides of this equation, the nlog (V 1 / V 0) = log (P 0 / P 1) becomes a ..., transforming this equation, n = log (P 0 / P 1 ) / Log (V 1 / V 0 ) …… Thus, the polytropic index n can be obtained.
また、ポリトロープ指数nと空燃比A/Fとの関係は、
第5図のような関係になるので、このポリトロープ指数
から気筒内の空燃比を計測することができるのである。The relationship between the polytropic index n and the air-fuel ratio A / F is
Since the relationship is as shown in FIG. 5, the air-fuel ratio in the cylinder can be measured from the polytropic index.
そして、上記のコンピュータ11が、気筒内圧縮圧力情
報とクランク角情報とを受け取って、上記のような演算
を行なうことにより、筒内空燃比を演算により計測する
のである。なお、この空燃比計測結果は、空燃比値表示
手段12に表示されるようになっている。Then, the computer 11 receives the in-cylinder compression pressure information and the crank angle information and performs the above-described calculation, thereby measuring the in-cylinder air-fuel ratio by the calculation. The air-fuel ratio measurement result is displayed on the air-fuel ratio value display means 12.
さらに、上記コンピュータ11についての空燃比計測機
能をブロック図にして示すと、第3図のようになるが、
この第3図において、111はサンプルデータA/D変換手段
で、このサンプルデータA/D変換手段111は、圧力センサ
からの圧力信号およびクランク角センサからの基準クラ
ンク角信号を取り込んで、A/D変換するものである。FIG. 3 is a block diagram showing the air-fuel ratio measurement function of the computer 11, as shown in FIG.
In FIG. 3, reference numeral 111 denotes sample data A / D conversion means. The sample data A / D conversion means 111 takes in a pressure signal from a pressure sensor and a reference crank angle signal from a crank angle sensor, and performs A / D conversion. D conversion.
また、112は演算手段で、この演算手段112は、上記
式を演算する手段と、第5図に示す関係を予めテーブル
に記憶しておく記憶手段とを有しており、上記式を演
算したあと、上記記憶手段を検索して、計算したポリト
ロープ指数nから空燃比A/Fを求めるようになってい
る。なお、A/F=f(n)という関数関係がわかってい
れば、ポリトロープ指数nを得たあと、更に演算により
空燃比A/Fを求めてもよい。したがって、この場合は、
上記式を変形して、 A/F=f(n)=f(log(P0/P1)/log(V1/V0)) …… から直接空燃比を求めることも可能である。Numeral 112 denotes arithmetic means. This arithmetic means 112 has means for calculating the above equation, and storage means for preliminarily storing the relationship shown in FIG. 5 in a table. Then, the air-fuel ratio A / F is determined from the calculated polytropic index n by searching the storage means. If the functional relationship of A / F = f (n) is known, the air-fuel ratio A / F may be further calculated by obtaining the polytropic index n. So, in this case,
By modifying the above equation, A / F = f (n ) = f (log (P 0 / P 1) / log (V 1 / V 0)) it is also possible to determine the air-fuel ratio directly from ....
さらに、113は得られた空燃比情報をD/A変換するD/A
変換手段であるが、空燃比値表示手段12がアナログ式で
はなくディジタル式の場合は、このD/A変換手段113は不
要である。Further, D / A 113 converts D / A of the obtained air-fuel ratio information.
As the conversion means, when the air-fuel ratio value display means 12 is not an analog type but a digital type, the D / A conversion means 113 is unnecessary.
なお、第3図において、1aは燃焼室、1bはピストン、
1cは吸気弁、1dは排気弁、1eは点火プラグである。In FIG. 3, 1a is a combustion chamber, 1b is a piston,
1c is an intake valve, 1d is an exhaust valve, and 1e is a spark plug.
さらに、第3図においては、1つの気筒(例えば、気
筒1)についての計測・信号処理系を示しているが、3
つの気筒についても同様の構成になる。FIG. 3 shows a measurement / signal processing system for one cylinder (for example, cylinder 1).
The same configuration applies to one cylinder.
このように、排気ガスからではなく、圧縮行程中の気
筒内圧力(1サイクルごとの)から空燃比を計測するこ
とができるので、過渡的な空燃比の変化を1サイクルご
とに計測できるほか、多気筒エンジンでは、各気筒ごと
の空燃比を容易に計測することができる。As described above, the air-fuel ratio can be measured not from the exhaust gas but from the in-cylinder pressure during the compression stroke (every cycle), so that a transient change in the air-fuel ratio can be measured every cycle. In a multi-cylinder engine, the air-fuel ratio for each cylinder can be easily measured.
したがって、この計測法を応用すれば、従来のように
O2センサを用いたフィードバック制御を行なわなくて
も、この計測法で得られた空燃比情報を用いて空燃比制
御を行なうこともできるものである。Therefore, if this measurement method is applied,
Even without performing the feedback control using the O 2 sensor, the air-fuel ratio control can be performed using the air-fuel ratio information obtained by this measurement method.
[発明の効果] 以上詳述したように、本発明の内燃機関の空燃比計測
方法によれば、ポリトロープ過程に伴う内燃機関の圧縮
行程において、該内燃機関の気筒内圧縮圧力を所要の2
時点で計測し、ポリトロープ指数を中間媒体情報とし
て、各時点での気筒内圧縮圧力から該気筒内の空燃比を
計測することが行なわれるので、過渡的な空燃比の変化
を内燃機関1サイクルごとに計測することができるほ
か、多気筒エンジンでは、各気筒ごとの空燃比を容易に
計測できる利点がある。[Effects of the Invention] As described above in detail, according to the method for measuring the air-fuel ratio of an internal combustion engine of the present invention, during the compression stroke of the internal combustion engine accompanying the polytrope process, the compression pressure in the cylinder of the internal combustion engine is set to a required value of 2
The air-fuel ratio in the cylinder is measured from the compression pressure in the cylinder at each time using the polytrope index as the intermediate medium information, and the transient air-fuel ratio change is measured every cycle of the internal combustion engine. In addition, the multi-cylinder engine has an advantage that the air-fuel ratio of each cylinder can be easily measured.
第1〜5図は本発明の一実施例としての内燃機関の空燃
比計測方法を示すもので、第1図は本方法によって空燃
比を計測されるべきエンジンシステムの概略構成図、第
2図は空燃比計測のためのブロック図、第3図は本方法
の実施要領を説明するためのブロック図、第4図は圧縮
圧力−クランク角特性図、第5図は空燃比−ポリトロー
プ指数特性図である。 1〜3……気筒、1a……燃焼室、1b……ピストン、1c…
…吸気弁、1d……排気弁、1e……点火プラグ、4……吸
気通路、5……排気通路、6……エアクリーナ、7……
スロットル弁、8……電磁弁、10……クランク角セン
サ、11……コンピュータ、12……空燃比値表示手段、91
〜93……圧力センサ、111……サンプルデータA/D変換手
段、112……演算手段、113……D/A変換手段、E……エ
ンジン。1 to 5 show a method of measuring the air-fuel ratio of an internal combustion engine as one embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine system whose air-fuel ratio is to be measured by the method. Is a block diagram for measuring the air-fuel ratio, FIG. 3 is a block diagram for explaining the method of implementing the method, FIG. 4 is a characteristic diagram of compression pressure-crank angle, and FIG. 5 is a characteristic diagram of air-fuel ratio-polytropic exponent. It is. 1-3: Cylinder, 1a: Combustion chamber, 1b: Piston, 1c ...
... intake valve, 1d ... exhaust valve, 1e ... spark plug, 4 ... intake passage, 5 ... exhaust passage, 6 ... air cleaner, 7 ...
Throttle valve 8, electromagnetic valve 10, crank angle sensor 11, computer 12, air-fuel ratio value display means 91
-93: pressure sensor, 111: sample data A / D conversion means, 112: calculation means, 113: D / A conversion means, E: engine.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02D 45/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) F02D 45/00
Claims (1)
程において、該内燃機関の気筒内圧縮圧力を所要の2時
点で計測し、ポリトロープ指数を中間媒体情報として、
各時点での気筒内圧縮圧力から該気筒内の空燃比を計測
することを特徴とする、内燃機関の空燃比計測方法。In a compression stroke of an internal combustion engine according to a polytrope process, a compression pressure in a cylinder of the internal combustion engine is measured at two required times, and a polytrope index is used as intermediate medium information.
An air-fuel ratio measurement method for an internal combustion engine, comprising: measuring an air-fuel ratio in a cylinder from a compression pressure in the cylinder at each time point.
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---|---|---|---|
JP15804289A JP2765062B2 (en) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | Air-fuel ratio measurement method for internal combustion engine |
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---|---|---|---|
JP15804289A JP2765062B2 (en) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | Air-fuel ratio measurement method for internal combustion engine |
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Publication Number | Publication Date |
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CN106337750B (en) * | 2015-07-10 | 2019-07-19 | 本田技研工业株式会社 | The control device of internal combustion engine |
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1989
- 1989-06-20 JP JP15804289A patent/JP2765062B2/en not_active Expired - Lifetime
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