JPH01219346A - 気化器の空燃比制御装置 - Google Patents

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、主として自動車に適用される気化器の空燃比
制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 近時の自動車には、排気ガス浄化手段の一つとして、三
元触媒が広く利用されている。ところが、かかる三元触
媒は、混合気の空燃比が理論空燃比近傍の値に維持され
ていないと、排気ガス中に含まれているＮｏ、、ＨＣ，
Ｃｏのすべてを効率よく浄化することができない。その
ため、気化器に関連させて空燃比制御装置を設け、燃焼
室へ供給する混合気の空燃比を理論空燃比近傍に維持さ
せるようにしている。

空燃比制御装置としては、通常、気化器のエアブリード
通路を開閉する流量制御弁と、排気ガス中の酸素濃度を
検出する酸素センサと、この酸素センサの出力電圧に基
づいて前記流量制御弁を開閉させるフィードバック制御
手段とを具備してなるものが知られている。

詳述すると、前記酸素センサは、理論空燃比近傍に存在
する基準電圧を境にして、混合気の空燃比がリーンにな
れば出力電圧が低下し、リッチになれば出力電圧が上昇
する。そのため、かかる特性を利用し、例えば本発明の
先行技術として、特開昭５６−１２４６４７号公報に示
されるように、酸素センサの出力電圧が基準電圧を下回
ると、流量制御弁の開度を一定値だけステップ状に絞り
、その後序々に一定値づつ一定速度で絞って吸入空気量
を減少させるようにしている。一方、酸素センサの出力
電圧が基準電圧を上回ると、流量制御弁の開度を一定値
だけステップ状に増加させ、その後序々に一定値づつ一
定速度で増加させて、吸入空気量を増量させるように設
定している。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、従来は、流量制御弁の開度をステップ状若し
くは序々に増減させる際の増減値をアイドリング時と非
アイドリング時とにより切替える程度である。すなわち
、前記増加値および減少値は、それぞれがほとんど一種
類の値に固定されている。そして、非アイドリング時の
場合、これらの固定値によってほとんどの運転領域がカ
バーされるようになっている。そのため、排気ガス量が
比較的少なく、空燃比が理論空燃比を境にして長い周期
で緩慢に変化している場合には、吸入空気の補正量が多
すぎてしまうことになる。他方、排気ガス量が比較的多
く、空燃比が理論空燃比を境にして該理論空燃比から離
れた領域間を短い周期で頻繁に変化している場合や過渡
期には、前記増加値および減少値にもとづいて適量の空
気を迅速に供給し難くなる。その結果、空燃比制御の追
従性が必ずしも良好とはならないため、空燃比のバラツ
キからドライバビリティや排気ガスの浄化効率が低下す
る場合が少なくない。

かかる不具合を解消するため、単に、前記増加値および
減少値を小さくすると、吸入空気の増減量が小さくなる
とともに、空燃比の制御速度も遅くなるため、加速時な
どの過渡状況についていけず、追従性が悪くなる。また
、走行中などの時々刻々の空燃比の振れ幅は小さくなる
が、制御速度の遅れにより、過渡期に排気ガス中の有害
成分が増加したり、ドライバビリティを悪化させること
になる。他方、前記増加値および減少値を大きくすると
、吸入空気の増減量が多くなるとともに、空燃比の制御
速度が速くなるが、走行中などの時々刻々の空燃比の振
れ幅も大きくなるため、排気ガス中の有害成分が増加し
たり、ドライバビリティが悪化するという問題を解消し
難い。

本発明は、以上のような不具合をことごとく解消するこ
とができる気化器の空燃比制御装置を提供することを目
的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、かかる目的を達成するために、次のような構
成を採用したものである。すなわち、本発明にかかる気
化器の空燃比制御装置は、燃焼室に供給する混合気の空
燃比を調節するために気化器（１）のエアブリード通路
（７）を開閉する流量制御弁（８）と、排気ガス中の酸
素濃度を検出する酸素センサ（１５）と、この酸素セン
サ（１５）の出力電圧が理論空燃比近傍の基準電圧を過
ぎる経過時間を計測する計測手段（１６）と、この計測
手段（１６）により計測された前記経過時間に対応させ
て前記流量制御弁（８）の開度を決定する開度決定手段
（１７）と、この開度決定手段（１７）により決定され
た開度に基づいて前記流量制御弁（８）の開度位置を調
節し、前記燃焼室へ供給する混合気の空燃比を理論空燃
比近傍に維持するフィードバック制御手段（１８）とを
具備してなることを特徴とする。

［作用コ このような構成によると、計測手段（１６）により計測
された経過時間によって、空燃比の変化状況を知ること
ができる。すなわち、計測された経過時間が長い場合は
、酸素センサ（１５）の出力電圧が基準電圧近傍で緩慢
に変化しているとともに、空燃比が理論空燃比近傍で緩
慢に変化していることになる。他方、計測された経過時
間が短い場合は、酸素センサ（１５）の出力電圧が頻繁
に基準電圧を過ぎっているとともに、空燃比が理論空燃
比を境にしてリッチ側とリーン側の理論空燃比から離れ
た領域間で頻繁に変化していることになる。

しかして、開度決定手段（１７）は、計測された前記経
過時間に対応させて、例えば、計測された経過時間が長
い場合には流量制御弁（８）の開度調節量を小さな値に
設定し、検出された時間が短い場合には流量制御弁（８
）の開度調節量を大きな値に設定する。そして、フィー
ドバック制御手段（１８）は、かかる開度に基づいて流
量制御弁（８）の開度を調節することになる。そのため
、空燃比が理論空燃比近傍で変化している場合には、流
量制御弁（８）の開度が小さな範囲内で調節され、空燃
比がリッチ側およびリーン側間を大きく変化している場
合には、流量制御弁（８）の開度が大きな範囲内で調節
される。その結果、空燃比が理論空燃比近傍で変化して
いる場合には、エアブリード通路（７）を介して燃焼室
へ供給される空気が微量の範囲内で増減されるため、空
燃比の変化度合いが小さくなる。他方、空燃比が理論空
燃比からリッチ側とリーン側間で大きく変化している場
合には、エアブリード通路（７）を介して燃焼室へ供給
される空気の増減量が多くなるため、空燃比の調節速度
が速まり、空燃比は速やかに理論空燃比近傍に収束され
ることになる。

［実施例コ 以下、本発明の一実施例を第２図〜第５図を参照して説
明する。

図中１はエンジンのインテークマニホールドに装着され
た気化器を示しており、２はそのミキシングチャンバ、
３はメインジェット、４はスロットルバルブ、５はフロ
ート室、６はエアブリードをそれぞれ示している。そし
て、このエアブリード６の始端部分をなすエアブリード
通路７に流量制御弁８を設け、この流量制御弁８の吸込
み口８ａを大気に開放している。

流量制御弁８は、尖頭状の弁体９を弁座１０に対して進
退させて、弁体９と弁座１０との間に形成される空気通
路の開口面積を変化させるようにしたもので、前記弁体
９はステッパモータ１１の作動ロッド１２の先端部に取
着しである。そして、上記ステッパモータ１１を電子制
御装置１３により制御し、第３図に概略的に示すように
、前記弁体９を全開位置（０ステツプ）〜全開位置（１
００ステツプ）のうち、空燃比フィードバック制御中は
、理論空燃比近傍に設定された所定位置の前後で進退す
るように設定しである。

一方、排気系に設けられた触媒コンバータ１４の上流に
は、酸素センサ１５を配置しである。この酸素センサ１
５は、第３図に示すように、混合気の空燃比が理論空燃
比近傍に存在する基準電圧Ｅｏよりもリーン側にあって
、排気ガス中の酸素濃度が高い場合には低い出力電圧Ｅ
工を発生し、混合気の空燃比が基準電圧Ｅ。よりもリッ
チ側にあって、排気ガス中の酸素濃度が低い場合には高
い出力電圧Ｅ□を発生し得るように構成されたものであ
る。

前記電子制御装置１３は、計測手段１６と、開度決定手
段１７と、フィードバック制御手段１８との役割を担っ
ている。この電子制御装置１３は、中央演算処理装置１
９と、記憶装置２ｏと、入・出力インターフェース２１
．２２等を備えている。

そして、上記入力インターフェース２１に、少なくとも
前記酸素センサ１５からの信号ａが入力され、出力イン
ターフェース２２から前記流量制御弁８に向けてフィー
ドバック制御信号すが出方されるように設定しである。

また、上記電子制御装置１３には、空燃比のフィードバ
ック制御下で流量制御弁８の開度Ｆを適宜変化させて、
エアブリード通路７から燃焼室へ供給する空気の量を微
細に調節し、空燃比を理論空燃比近傍に維持させるよう
に設定しである。そして、このような制御を実行するた
めに、上記電子制御装置１３には、第５図に概略的に示
すようなプログラムを内蔵しである。

先ず、ステップ５１では、エンジン冷却水の温度が設定
値以上で、かつフューエルカット実行中でないこと、あ
るいはエンジン１が高負荷・高速状態でないこと等の空
燃比フィードバック条件が成立しているか否かを判断す
る。そして、空燃比フィードバック条件が成立していな
いと判断した場合には次のルーチンへ移行し、空燃比フ
ィードバック条件が成立していると判断した場合にはス
テップ５２へ進む。ステップ５２では酸素センサ１５の
出力電圧Ｅ１が基準電圧Ｅ。を過ぎった現′在の時刻Ｔ
１を読み込み、ステップ５３へ進む。

ステップ５３では、空燃比のフィードバック開始時か否
かを判断し、開始時であると判断した場合にはステップ
５４へ移行し、すてに空燃比のフィードバック制御中で
あると判断した場合にはステップ５５へ進む。

ステップ５４では、酸素センサ７の出力電圧Ｅ１が基準
電圧Ｅ。を上回っているか否かを判別し、上回っている
場合には空燃比がリッチであると判断してステップ５６
へ移行し、上回っていない場合には空燃比がリーンであ
ると判断してステップ５７へ進む。ステップ５６では、
流量制御弁８の開度Ｆの基準値Ｆ。に、酸素センサ１５
の出力電圧Ｅ１が基準電圧Ｅ。を上回る毎に瞬間的に増
加させる瞬時増加値す、の基準定数［ｂ工］。を加算し
て流量制御弁８の開度Ｆを決定し、一定値づつ序々に増
加させる増加値ａ１に基準定数［ａ、］０をセットした
後、ステップ５８へ進む。ステップ５７では、前記基準
値Ｆ。から酸素センサ１５の出力電圧Ｅ１が基準電圧Ｅ
。を下回る毎に瞬間的に減少させる瞬時減少値ｂ２の基
準定数［ｂｚｌ。を減算して、流量制御弁８の開度Ｆを
決定し、一定値づつ序々に減少させる減少値ａ２に基準
定数［ａ２］０をセットした後、ステップ５８へ進む。

ステップ５８では、酸素センサ１５の出力電圧Ｅ１が基
準電圧Ｅ。を過ぎった現在の時刻Ｔ１を番地Ｔｏにセッ
トする。

一方、前記ステップ５５では、酸素センサ１５の出力電
圧Ｅ１が基準電圧Ｅ。を上回っているか否かを判別し、
上回っている場合には空燃比がリッチであると判断して
ステップ５９へ移行し、上回っていない場合には空燃比
がリーンであると判断してステップ６０へ進む。ステッ
プ６０では、空気を増量中か否かを判別し、増量中であ
ると判断した場合にはステップ６１へ移行し、増量中で
ないと判断した場合にはステップ６５へ移行する。

ステップ６１では、酸素センサ１５の出力電圧Ｅ、が基
準電圧Ｅ。を過ぎった現在の時刻Ｔ１から前回の時刻Ｔ
。を減算して双方間の経過時間Ｔを計測するとともに、
第４図に概略的に示すように、前記経過時間Ｔに反比例
させて予め設定した修正値Ｋをマツプから選定してステ
ップ６２へ移行する。ステップ６２では、酸素センサ１
５の出力電圧Ｅ１が基準電圧Ｅ。を下回っている場合に
、−定値づつ序々に減少させる減少値ａ２の基準定数［
ａ２］。と前記修正値にとを乗算して上記減少値ａ２を
決定する他、前記瞬時減少値ｂ２０基準定数［ｂｚｌ。

と修正値にとを乗算して瞬時減少値ｂ２を決定し、ステ
ップ６３へ移行する。ステップ６３では、流量制御弁８
の開度Ｆから瞬時減少値ｂ２を減算した値を番地Ｆにセ
ットして、ステップ６４へ移行する。ステップ６４では
、酸素センサ１５の出力電圧Ｅ１が基準電圧Ｅ。を過ぎ
った現在の時刻Ｔ１を番地Ｔｏにセットする。ステップ
６５では、流量制御弁８の開度Ｆから前記減少値ａ２を
減算した値を番地Ｆにセットする。

ステップ５９では、空気を減量中か否かを判別し、減量
中であると判断した場合にはステップ６６へ移行し、減
量中でないと判“断した場合にはステップ７０へ移行す
る。ステップ６６では、酸素センサ１５の出力電圧Ｅ工
が基準電圧Ｅ。を過ぎった現在の時刻Ｔ１から前回の時
刻Ｔ。を減算して双方間の経過時間Ｔを計測するととも
に、第４図に概略的に示すように、前記経過時間Ｔに反
比例させて予め設定した修正値Ｋをマツプから選択して
ステップ６７へ移行する。ステップ６７では、酸素セン
サ１５の出力電圧Ｅ工が基準電圧Ｅ。を上回っている場
合に、一定値づつ序々に増加させる増加値ａ１の基準定
数［、、］、と前記修正値にとを乗算して上記増加値ａ
１を決定する他、前記瞬時増加値ｂ１の基準定数［ｂ１
］。と修正値にとを乗算して瞬時増加値ｂ１を決定し、
ステップ６８へ移行する。ステップ６８では、流量制御
弁８の開度Ｆに瞬時増加値ｂ１を加算した値を番地Ｆに
セットして、ステップ６９へ移行する。ステップ６９で
は、酸素センサ１５の出力電圧Ｅ１が基準電圧Ｅ。を過
ぎった現在の時刻Ｔ１を番地Ｔｏにセットする。ステッ
プ７０では、流量制御弁８の開度Ｆに前記増加値ａ工を
加算した値を番地Ｆにセットする。

なお、以上の手順は、空燃比のフィードバック制御中に
繰返し実行されるようになっている。

以上のような構成によると、空燃比のフィードバック制
御を行うための諸条件が成立している場合には、酸素セ
ンサ１５の出力電圧Ｅ１が基準電圧Ｅ。を過ぎる経過時
間Ｔに対応して、流量制御弁８の開度Ｆが適宜変更され
る。すなわち、計測された経過時間Ｔが比較的長い場合
は、該経過時間Ｔに反比例して流量制御弁８の開度Ｆの
増減値ａ１、ａ２および瞬時増減値ｂ１、ｂ２がそれぞ
゛　れ小さな値に変更される。このため、エアブリード
通路７を介して燃焼室へ供給される空気は、微量づつ増
減されることになる。

一方、計測された経過時間Ｔが比較的短い場合は、該経
過時間Ｔに反比例して流量制御弁８の開度Ｆの増減値ａ
１、ａ２および瞬時増減値ｂ１、ｂ２がそれぞれ大きな
値に変更される。このため、エアブリード通路７を介し
て燃焼室へ供給される空気の量は、急激に増減されるこ
とになる。

したがって、このような構成によれば、空燃比が理論空
燃比近傍で緩慢に変化している場合には、燃焼室へ供給
される空気の量がさらに微量づつ増減されるため、空燃
比の制御速度が緩やかとなる。

このため、空燃比のリッチ・リーンへの相互変化も緩や
かとなり、空燃比をより理論空燃比に近い状態に維持す
ることができる。

他方、空燃比がリッチおよびリーン側の理論空燃比から
離れた領域間で理論空燃比を境にして頻繁に変化してい
る場合には、エアブリード通路７を介して燃焼室へ供給
される空気の増減量が大きくなるため、空燃比の制御速
度が速められて、速やかに理論空燃比近傍に収束される
ことになる。

その結果、走行中などの時々刻々の空燃比の振れ幅が小
さくなり、空燃比が常に理論空燃比近傍に維持されるた
め、触媒コンバータ１４内での排気ガスの浄化効率が高
められる。しかも、加速時などの過渡域では、空燃比の
制御速度が速くなるため、ドライバビリティを確実に向
上させることができる。

なお、上記実施例では、酸漿センサの出力電圧が基準電
圧を過ぎった際にステップ状に増減させる値と、前記出
力電圧がリッチ側およびリーン側にある場合に序々に増
減させる値との双方の値を出力電圧が基準電圧を過ぎる
経過時間に対応させて変化させるようにしたが、いづれ
かの値を変化させるようにしてもよい。あるいは、酸素
センサの出力電圧が基準電圧を過ぎる経過時間に対応さ
せて、上記いづれの値をも異なった変化量を以て、予め
マツプ化しておくようにしてもよい。しかして、このよ
うにすれば、運転状況に応じてさらにきめ細かく空燃比
を制御することが可能である。

［発明の効果］ 以上のような構成からなる本発明によると、燃焼室へ供
給する空気の量を空燃比状態の変化に応じてきめ細かく
調節することができるとともに、理論空燃比近傍では空
燃比の制御速度が緩やかとなり、理論空燃比から離れた
領域では空燃比の制御速度が速められる。その結果、運
転状況の変化に対して空燃比制御の追従性が良くなり、
空燃比をより理論空燃比近傍に維持することができるの
で、エミッションの悪化が無理なく防止できるとともに
、過渡期のドライバビリティを確実に向上させることが
できる制御精度に優れた気化器の空燃比制御装置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を明示するための構成説明図、第２図
から第５図は本発明の一実施例を示し、第２図は概略的
な構成説明図、第３図および第４図は制御の設定条件を
示す図、第５図は制御手順を示すフローチャート図であ
る。 １・・・気化器 ７・・・エアブリード通路 ８・・・流量制御弁 １３・・・電子制御装置 １５・・・酸素センサ １６・・・計測手段 １７・・・開度決定手段 １８・・・フィードバック制御手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃焼室に供給する混合気の空燃比を調節するために気化
   器のエアブリード通路を開閉する流量制御弁と、排気ガ
   ス中の酸素濃度を検出する酸素センサと、この酸素セン
   サの出力電圧が理論空燃比近傍の基準電圧を過ぎる経過
   時間を計測する計測手段と、この計測手段により計測さ
   れた前記経過時間に対応させて前記流量制御弁の開度を
   決定する開度決定手段と、この開度決定手段により決定
   された開度に基づいて前記流量制御弁の開度位置を調節
   し、前記燃焼室へ供給する混合気の空燃比を理論空燃比
   近傍に維持するフィードバック制御手段とを具備してな
   ることを特徴とする気化器の空燃比制御装置。