(57)【要約】【課題】従来行われている排気ガス中の酸素、一酸化炭素、窒素などを検出して空燃比のフィードバック制御を行う手段が有する問題点である多数のセンサを要することや複雑な制御方式の簡略化を図り、廉価で高性能の空燃比制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関のエンジン本体１内の例えばエンジンブロックとシリンダブロックとの間に介装されたガスケットなどのようにエンジン本体１の内部に空燃比センサ１４を備えてエンジン本体１内の空燃比を直接検出し、検出した信号に基づきフィードバック制御を行って目標空燃比に制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン本体におけるシリンダ内部に備えた空燃比センサによりシリンダ内部の空燃比を直接検出し、その検出した信号に基づき目標空燃比になるようにフィードバック制御を行うことを特徴とする空燃比制御装置。
【請求項２】
前記空燃比センサが、エンジン本体のエンジンブロックとシリンダブロックとの間に介装されたガスケットに配置されている請求項１記載の空燃比制御装置。
【請求項３】
前記空燃比センサとして、画像認識センサを用いる請求項１または２記載の空燃比制御装置。
【請求項４】
前記空燃比センサとして、耐熱性半導体を用いる請求項１，２または３に記載の空燃比制御装置。
【請求項５】
前記フィードバック制御がインジェクタの通電開弁時間比率の制御である請求項１記載の空燃比制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンにおける空燃比（Ａ／Ｆ）制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の空燃比制御装置は、例えば内燃機関から排気される排気ガスに含まれるＯ2（酸素）、ＣＯｘ（炭素酸化物）、ＮＯｘ（窒素酸化物）等を、排気管内に配置した触媒センサや酸素濃度センサ等により検知して理論値からのずれを算出してコンピュータを介して種々のアクチュエータを駆動するフィードバック制御を行ってエンジン本体内の空燃比を目標空燃比に近づけることが主流であった（例えば、特開平１０−５４３０５号公報）。
【０００３】
しかしながら、前記従来の空燃比制御は、排気管内に備えた触媒センサや酸素濃度センサ等によって、離れた所からエンジン本体内の空燃比を間接的に検出している。そのために、上述の空燃比制御を行うには、多くの各種センサを必要としコストの高騰が懸念され、また正確な検出値が得られ難い。更に、検出データの数などが多いことからＥＣＵ（電子制御ユニット）内部においても、マイクロコンピュータの演算処理能力に多くの負荷をかけていた。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−５４３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記従来のフィードバック制御による空燃比制御装置が有する問題点を解決するためになされたものであり、センサの数を低減し、制御方式の簡略化を図り、廉価で高性能の空燃比制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するためになされた本発明に係る空燃比制御装置は、内燃機関のエンジン本体内に空燃比センサを備えて該エンジン本体内の空燃比を直接検出し、検出した信号に基づきフィードバック制御を行って目標空燃比になるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、エンジン本体内に空燃比センサを備えるので、エンジン本体内の空燃比を直接検出でき、空燃比を間接的に検出するための種々センサを備える必要がなくなり、センサの数を低減し制御方式の簡略化が図れ、廉価で高性能の空燃比制御装置が得られる。
【０００８】
また、エンジン本体内に備える空燃比センサを、シリンダブロックとシリンダヘッドの間に介装されたガスケットに配置するようにすれば、空燃比センサをエンジン本体内に備えるのにシリンダブロック等に特別な細工を必要とせず、比較的簡単に設置可能となる。
【０００９】
更に、空燃比センサに画像認識センサを使用すれば、エンジン本体内の空燃比を画像として捉えて、それを空燃比に変換することにより容易にフィードバック制御ができる。
【００１０】
更にまた、空燃比センサに耐熱性半導体を使用すれば、高温に対する耐久性が確保され、エンジン本体内の高温雰囲気の下で長期使用が可能となる。
【００１１】
加えて、フィードバック制御を、インジェクタの通電開弁時間比率を制御するようにすれば、燃料噴射量を制御して燃焼室内の空燃比を比較的簡単に目標空燃比になるように制御することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上の手段を有する本発明によれば、従来のセンサにより検出した信号に基づきフィードバック制御を行って目標空燃比になるようにした空燃比制御装置に比べてセンサの数を低減し、制御方式の簡略化が図られ、廉価で高性能の空燃比制御装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に示した本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態に係る空燃比制御装置の概略構成図、図２はその空燃比センサの設置構造を示す拡大図、図３はその空燃比制御のフローチャートである。
【００１５】
内燃機関のエンジン本体１は、従来のものと同様にシリンダブロック１ａとシリンダヘッド１ｂで構成され、両者の間には気密性を図るガスケット２が介装されている。シリンダブロック１ａにはピストン３が内蔵され、ピストン３，シリンダブロック１ａ及びシリンダヘッド１ｂで燃焼室４が構成されている。また、シリンダヘッド１ｂの一方側には吸気マニホールド５を介して吸気管６が接続され、他方側には排気マニホールド７を介して排気管８が接続されている。
【００１６】
吸気管６には、アクセルペダルに連動するスロットル弁９が備えられ、吸気マニホールド５には燃料を噴出するためのインジェクタ１０が備えられており、排気管８には、排気ガスを浄化する三元触媒を収容した触媒コンバータ１１が備えられている。また、シリンダヘッド１ｂには、燃焼室４内に供給された混合気に点火するための点火プラグ１２が備えられている。
【００１７】
また、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１３は、従来周知のデジタルコンピュータからなり、双方向性バスを介して相互に接続されたＲＯＭ（リードオンメモリ），ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ），ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）及び入力ポート，出力ポート等が具備されている。
【００１８】
特に、本実施の形態では、エンジン本体１には、燃焼室４内に供給された混合気の空燃比を直接検出する画像認識センサからなる空燃比センサ１４が備えられている。この空燃比センサ１４は、図２に示すようにガスケット２に一体成形若しくは挿入して埋入されており、燃焼室４内の空燃比を画像として捉え、それを画像処理して空燃比として検出している。このセンサ１４は、高温雰囲気に晒されているので、例えばＳＩＣ半導体等からなる耐熱性半導体を用いるのがよい。尚、画像処理としては例えばウェーブレット変換ＭＡＰ等を用いることもできる。
【００１９】
そして、排気管６のスロットル弁９が備えられた部分には、スロットルセンサ１５が取り付けられ、スロットル弁９の開度（ＴＨ）が検出される。このセンサ１５は、アイドルスイッチが内蔵されて略全閉である旨の検出信号を出力する。また、シリンダブロック１ａには、水温センサ１６が取り付けられ、内燃機関（エンジン）冷却水の冷却水温（Ｔｈｗ）が検出される。
【００２０】
そして、スロットル弁９を介して吸入された吸気とインジェクタ１０から噴射された燃料が混合されて、所定空燃比（Ａ／Ｆ）の混合気として各気筒（燃焼室４）に供給される。各燃焼室４の点火プラグ１２には、点火回路１７から分配電圧が供給され、点火プラグ１２により燃焼室４内の混合気を所定タイミングで点火している。燃焼後、各燃焼室４から排出される排気ガスは、排気マニホールド７及び排気管８を経て排気される訳であるが、途中で触媒コンバータ１１を通過して大気に排出される。この触媒コンバータ１１による処理は、リーン空燃比での燃焼時にＮＯｘを吸蔵し、リッチ空燃比での燃焼時に吸蔵したＮＯｘをリッチ成分（ＣＯ，ＨＣ等）で還元し放出する従来と同様の作用をするものである。
【００２１】
図３は、本装置を用いたときの空燃比制御フローチャートである。最初に画像認識センサからなる空燃比センサ１４により、燃焼室４内混合気の空燃比を画像として検出し、この検出した画像データを電子制御ユニット（ＥＣＵ）１３に取り込み（Ｓ１）。電子制御ユニット（ＥＣＵ）１３において、取り込んだデータを処理し、空燃比（Ａ／Ｆ）に変換する（Ｓ２）。
【００２２】
次に、検出された空燃比（Ａ／Ｆ）が、理論的に設定された目標空燃比と同じであるが否かが比較され（Ｓ３）、検出された空燃比（Ａ／Ｆ）が、理論的に設定された目標空燃比とが同じでない場合には、略同じになるように、ＰＩ（比例積分）制御するフィードバック制御を行って目標の空燃比にする（Ｓ４）。このフィードバック制御は、例えばインジェクタ１０の通電開弁時間比率を制御することにより実施する。このようにして、排気，燃費とも、理想の制御が可能となる。
【００２３】
このように、本実施の形態の空燃比制御装置においては、空燃比（Ａ／Ｆ）センサ１４により燃焼室４内の混合気を直接検出し、検出した信号（空燃比）に基づきフィードバック制御を行って目標空燃比になるようにするので、目標の空燃比に保たれて、排気及び燃費が理想のものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る空燃比制御装置の概略構成図である。
【図２】その空燃比センサの設置構造を示す拡大図である。
【図３】その空燃比制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【００２５】
１  エンジン本体、１ａ  シリンダブロック、１ｂ  シリンダヘッド、２  ガスケット、１０  インジェクタ、１３  電子制御ユニット、１４  空燃比センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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