JPH0278764A - 自動車用内燃機関の空燃比制御装置 - 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〕 本発明は自動車用内燃機関の空燃比制御装置に関する。

〔従来の技術〕

気化器を備えた自動車用内燃機関の排気組成を感知して
、内燃機関に供給する混合気の空燃比を略一定に制御す
る空燃比制御装置は、特公昭５７−５９９０５号公報に
開示されている。

このものは、燃料通路に接続する空気通路に電磁弁を設
置するか、あるいは燃料通路にバイパスを設け、このバ
イパスに電磁弁を設けることにより、設定温度以上で設
定負荷または設定回転数以下の運転範囲内で空燃比フィ
ードバックによる上記電磁弁のオン・オフ作動を行い、
その運転範囲内の排気の浄化と燃費の改善が図れ、又前
記運転範囲外ではフィードバック制御を停止させて、停
止時には前記電磁弁の開閉する空気通路あるいは燃料通
路の一部を開または閉制御して燃料増量を行って濃混合
気を生成する空燃比制御装置である。

〔発明が解決しようとする課題〕

この従来の空燃比制御装置においては、高エンジン回転
数検知により、空燃比を′ａ混合気化する方向に電磁弁
をオンあるいはオフ移動させた時。

電磁弁の位置移動による混合気の急激な変動のためショ
ックが１１れドライバビリティが悪くなった。また、こ
のショックを防ぐため電磁弁の移動速度を遅くすると、
濃混合気とするまでに時間がかかり、触媒装置を過熱す
る不都合があった。

そこで、本出願人は特開昭６１−１４９５５８号に示す
ステッピングモータを利用して気化器のスロー系、メイ
ン系への空気流量をフィードバック制御する技術を提案
した。このような技術により常時理想的な空燃比が得ら
れ、排気ガスの浄化装置の能力向上とドライバビリティ
の向上を図っている。

しかし、以上のような空燃比制御装置においても、触媒
装置の過熱防止のために空燃比を濃混合気化（リッチ化
）する必要があり、排気組成センサからの空燃比信号を
もとにフィードバック制御を行っている状態から１点火
信号の入力により高エンジン回転数と判定された場合、
空燃比制御装置は濃混合気となるような位置にアクチュ
エータを移動・停止させる。この時停止位置への移動直
前のアクチュエータの位置と停止位置との差が大きい場
合、アクチュエータの移動による空燃比の急激な変化に
より、車両走行時においてショックが現われドライバビ
リティが悪くなり、また、エンジン回転数の変化（上昇
）率が小さい場合には、ショックやドライバビリティの
悪化は顕著となる。

そこで、ショックを防ぐためにアクチュエータの移動を
遅くすると、移動量が大きいため、目標位置までの移動
時間がかかり、触媒過熱が問題となった。

そこで、本発明は高エンジン回転時における執媒過熱防
止とドライバビリティの向上が図れる空燃比制御装置を
提供する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の自動車用内燃機関の空燃比制御装置は、自動車
用内燃機関に燃料と吸入空気から成る混合気を供給する
燃料供給装置と、燃料供給装置に空気を供給するニード
ル弁と、ニードル弁を操作するアクチュエータを備えた
エアブリード制御装置と、エンジン回転数が規定（設定
）された高回転数に達したことを判定する回路とエアブ
リード制御装置の、アクチュエータの現在位置と目標位
置との差を演算し、規定（設定）した差との大小を比較
する回路とエンジン回転数が規定（設定）の高回転数に
達したときのエンジン回転数の変化率を演算し、規定（
設定）した変化率との大小を比較する回路を備え、これ
らの回路の出力信号に応じて前記エアブリード制御装置
のアクチュエータの移動速度の制御信号を出力する演算
制御装置とを具備している。

〔作用〕

演算制御装置により規定する高回転数を判定した場合、
エアブリード制御装置のアクチュエータの現在位置と、
目標とする混合気を得るための空気量を供給するアクチ
ュエータの位置（目標位置）との差およびエンジン回転
数の上昇（変化）率とをそれぞれ演算し、アクチュエー
タの目標位置までの移動量が規定する値以上であって、
かつエンジン回転数の上昇率が大きい時は、混合気の変
化によるショックは車両運行上問題とはならないので、
エアブリード制御装置にアクチュエータを高速移動させ
る出力信号を出し、燃料供給装置に供給する空気量を急
速で変化させ、空燃比を急速に変える。また、同条件で
エンジン回転数の上昇率が小さい時は、混合気の変化に
よるショックに敏感であるので、アクチュエータを低速
移動する出力信号を出し、空燃比を低速で変える。

〔実施例〕

本発明の空燃比制御’Ａ　ｔｎの実施例を図面により説
明する。

第１図は自動車用内燃機関の全体構成説明図であって、
内燃機関１の空燃比を制御する演算制御装置８は、排気
管２に取付けた酸素濃度センサ５からの空燃比信号９１
点火装置６から検知されるエンジン回転数信号７等の入
力信号をもとに、内燃エンジン１の燃料供給装置３に取
付けたエアブリード制御装置４に出力信号１０を送り、
内燃エンジン１の空燃比を制御する。また、排気管２に
は排気ガス浄化用の触媒袋″ｙ１１１が配設されている
。

第２図は燃料供給装置３とエアブリード制御装置４との
詳細を示す断面図である。

燃料供給装置３はエアクリーナに連通ずる吸気通路３１
を備え、吸気通路３１内にチョーク弁３２とアクセルペ
タルの踏込量に対応して回動する軸３３に設けるスロッ
トル弁３５とを配設する。

吸気通路３１の内部には大ベンチユリ３４ａと小ベンチ
ユリ３４ｂを設け、小ベンチユリ３４ｂの内部にメイン
ノズル３６の先端を開口する。メインノズル３６の他端
は燃料のフロート室３７に連通し、スロットル弁３５の
開度に応じて変化する小ベンチユリ３４ｂを通過する吸
気量に対応する量の燃料がメインノズル３６から吸い出
され。

混合気となってエンジン１に供給される。

吸気通路３１のスロットル弁３５の近傍には上部スロー
ポート３８ｂと下部スローポート３８ａが開口し、エン
ジン１のアイドル回転時等の混合気のための燃料を供給
する。この下部スローポート　３８ａは先端にニードル
３８ｄをもつスロー調整用のねじ３８ｃを設け、ニード
ルを前後させて下部スローボー１〜３８ａの開口度を調
節する。

エアブリード制御装置４は内部に２個のニードル弁をも
ち、気密性のあるケース４８で被覆され、該ケース４８
にはエアクリーナに連通ずる空気通路４１ａ、４１ｂの
端部がケース４８に開口し、一端がケース４８にに開口
する空気通路４４゜４５をそれぞれケース４８内で連通
し、空気流入路４２ａ、４３ａとなる。

ケース４８の内部には２本のニードル４２゜４３がホル
ダ４６に支持された状態で配備されている。ニードル４
２．４３はその位置に応じて空気流通路４２ａ、４３ａ
入口との開口面積を調節し、空気通路４４．４５への空
気流入量を調整する。

一方二−ドル４２が制御する空気流通路４２ａの出口側
は空気通路４４に連通し、空気通路４４の他端はメイン
ノズル３６に連通ずる。そこで、ニードル４２の位置に
応じた空気量がメインノズル３６に送り込まれる。即ち
、小ベンチユリ３４ｂを通過する吸入空気とメインノズ
ル３６からの燃料でつくられる混合気は濃混合気になる
ように設定しておき、エアブリード制御装置からメイン
ノズル３６へ送り込む空気（エアブリード）の量を制御
することによりエンジン１の運転状態に最適な空燃比を
確保することができる。

同様に、ニードル４３が制御する空気流通路４３ａの出
口も空気通路４５を介して上部スローポート３８ｂと下
部スローポート３８ａに連通し、上下のスローポート３
８ａ、３８ｂに送り込む空気量を制御して最適な空燃比
を確保する。

第３図はエアブリード制御装置の詳細を示すもので、２
本のニードル４２．４３はホルダー４６に支持され、ホ
ルダー４６の中心には軸４７が回転自在に挿入する。軸
４７はニードル４２．４３を軸方向へ移動させるアクチ
ュエータの回転軸であって、本発明においてはアクチュ
エータとしてステッピングモータ４９を用いる。

ステッピングモータ４９は演算制御装置８からの入力信
号１０に応じて回転方向と回転角度が制御される公知の
もので、モータの回転は回転軸に設けたウオーム４９１
に伝達され、ウオーム４９１と一体の軸４７は回転しつ
つ軸線方向に移動する。

この移動に応じてホルダ４６に支持された２本のニード
ル４２．４３は軸線方向に同時に移動する。

このように、エンジンに送り込む空気量を制御するニー
ドル弁の開閉をするアクチュエータであるステッピング
モータ４９の回転移動速度は、空燃比制御の応答性を高
めるためにはある程度の速度を必要とする。

以上のように構成した空燃比制御装置にあって。

通常のエンジン１の運転状態においては演算制御装置８
は酸素濃度センサ５から送られてくる空燃比信号９にも
とすいて、そのときのエンジン１の運転状態に最も適し
た空燃比となるようにエアブリード制御装置４をフィー
ドバック制御する。

このようにエンジン１の運転状態からアクセルペダルを
踏み込んだり、エンジンの負荷が変化することによりエ
ンジン１の回転数が上昇すると。

エンジン１の排気ガス浄化用の触媒装置１１の温度が上
昇する。この触媒装置１１の過熱を防止するためには混
合気の空燃比をリッチ（濃混合比）にする必要がある。

そこで、演算制御装置８は、エンジン１の回転数を検知
する点火装置９からの倍電７がある規定回転数以上であ
ることを検知すると、フィードバック制御をやめて空燃
比がリッチになるようにエアブリード制御装置４のステ
ッピングモータ４９に信号１０を送り、ステッピングモ
ータ４９を移動してニードル弁の開度を調節して空燃比
をリッチ（濃混合比）にする位置にステッピングモータ
４９をホールド制御する。

この際にアクチュエータであるステッピングモー・夕４
９の移動量が小さい時にはステッピングモータ４９の移
動速度は高速のままでも運転性能に不都合が生じないが
、ステッピングモータ４９の移動量が太き時にはステッ
ピングモータ５１を高速移動すると、特にエンジン回転
数の上昇率（変化）が小さい場合には、空燃比の急速な
変化によるショックが生じ、ドライバビリティを悪化さ
せる場合が生ずる。

このショックを防止するために、ステッピングモータ４
９の移動速度を低速にしておくと、ステッピングモータ
４９の移動量が大きくエンジン回転数の上昇率が大きい
場合には、ニードル４２゜４３の最適エアブリード調節
位置まで移動させるための目標位置までステッピングモ
ータ４９の移動到達時間が長くかがり、触媒過熱条件の
中にさらされる時間が大となる不都合が生ずる。

そこで１本発明では演算制御装置８によりステッピング
モータ４９の移動量およびエンジン回転数の上昇率によ
り最適なステッピングモータ４９の移動速度をエアブリ
ード制御装置４に指示する構成とした。

次に本発明の演算制御装置８を説明する。

演算制御装置８のＥＣＵ　（エレクトリック・コントロ
ール・ユニット）に入ってくる信号は、エンジン回転数
、酸素濃度センサからの空燃比信号。

車速、ステッピングモータの位置等であり、これ等の信
号をもとにステッピングモータの回転速度、移動速度を
決定する。

第４図は目標混合気を得るためのステッピングモータの
夢動位置を目標位置またはホールド位置とした時、エン
ジンの回転数の上昇率およびステッピングモータの目標
位置（ホールド位置）と現在位置との関係を表すグラフ
である。

ここで、グラフ（１）、（２）、（３）とも曲線Ａは、
時間経過によるエンジン回転数を表し、線Ｂは時間経過
によるステッピングモータの移動位置を表しており、ａ
ｂはステッピングモータ４９をホールド制御する目標位
置である。各曲線Ａともエンジン回転数が高エンジン回
転数ＮＥＨＩとしてＥＣＵが判定する回転数に達し、な
お回転数を上昇している。

判定エンジン回転数ＮＥＨＩに達した時点でのステッピ
ングモータの位置ｂ１と目標ステッピングモータの位置
しどの差ＳＴ、が、ある設定値（ＳＴＣ）より小さい場
合〔第４図（１）図示〕→ステッピングモータは高速の
まま目標位置に移動する。

判定エンジン回転数に達した時点でのステッピングモー
タの位置ｂ２と目標ステッピングモータの位置すとの差
ＳＴ、がある設定値（ＳＴＣ）より大きい場合であって
、エンジン回転数の上昇率ΔＮｅ２がある設定上昇率Δ
ＮＥより大きい場合〔第４図（２）図示〕→ステッピン
グモータは高速で目標位置に移動する。

判定エンジン回転数に達した時点でのステッピングモー
タの位置す、と［Ｊ標ステッピングモータの位置すとの
差ＳＴ３がある設定値（ＳＴＣ）より大きい場合であっ
て、エンジン回転数の上昇率ΔＮｅ、がある設定上昇率
へＮＥより大きい場合〔第４図（３）図示〕→ステッピ
ングモータは低速で目標位置に移動する。

即ち、演算制御装置８が高エンジン回転数を判定した場
合、ステッピングモータ４９の現在位置とホールド制御
する目標位置との差と、エンジン回転数の上昇（変化）
率をそれぞれ求め、ステッピングモータ４９の目標位置
までの移動量がある値凧上の時であって、エンジン回転
数の上昇率が大きい時は混合気の変化によるショックが
車両運行上問題とならないし、又、より高回転となり触
媒過熱となる条件が出てくるのでステッピングモータ４
９を高速で移動して、空燃比を急速にリッチ化する。エ
ンジン回転数の上昇率が小さい時は車両運行上ショック
に対して敏感であり、また触媒が過熱条件にさらされる
までの時間的な余裕があるために、ステッピングモータ
４９を低速で回転しても間にあい、ショックを避けるこ
とができる。

この制御形態を第５図の制御フローチャートで説明する
。

１００のステップからスタートし、１１０ステツプで高
エンジン回転数に達っしたかを判定する。

高エンジン回転数に達っしていないと判定した時はＮｏ
回路に進み、１４５ステツプで終了する。

高エンジン回転数を判定すると１２０ステツプに進む。

１２０ステツプでステッピングモータの現在位置と［１
標位置との差が設定値より大が小かを判定する。設定値
より小さいとＮｏ回路に進み、ステッピングモータは高
速にて移動させる指令を１４０ステツプで出し、１４５
ステツプで＃ｒする。

１２０ステツプでステッピングモータの現在位置と目標
位置との差が設定値より大きいとＹｅｓｌ路に進み、１
３０ステツプでエンジン回転数の上昇率を判定する。上
昇率が設定上昇率より大きいとＹｅｓ回路に進み、１４
０ステツプでステッピングモータを高速にて移３りＪす
る指令を出し、１４５ステツプで終了する。

１３０ステツプでエンジン回転数の上昇率が設定上昇率
より小さいとＮｏ回路を進み、１５ｏステツプでステッ
ピングモータを低速で移動する指令を出し、１５５ステ
ツプで終了する。

以上のような制御回路を内蔵した演算制御装置８は制御
回路からの指令を信号１ｏに変換してエアブリード制御
装置のアクチュエータへ送る。アクチュエータは低速又
は高速で規定の空燃比を得る位置まで移動する。

エンジン１の回転数が設定した回転数より低くなると通
常のフィードバック制御に復帰する。

〔発明の効果〕

本発明の空燃比制御装置はエンジンに送り込む空気量を
電磁弁でオン・オフ調整する従来の空燃比制御装置に比
して緩急自在に段階的に空燃比を制御することができる
。

また、空気量を制御するアクチュエータは空燃比制御の
応答性を良好にするためある程度の高速移動を行ってい
たが、アクチュエータの目標位置までの移動量が大きい
場合でエンジンの回転数の上品率が小さい場合には、ア
クチュエータを高速で変化させると空燃比の急激な変化
によるショックのためのドライバビリティを悪化させる
場合があり、ショックを防ぐためアクチュエータを低速
にすると触媒過熱をおこす場合があったが、本発明の空
燃比制御装置はアクチュエータの１１標位置までの移動
量とエンジン回転数の上昇率とを関連させてアクチュエ
ータの移動速度を決めているので、ドライバビリティの
向上と触媒過熱防止が同時に達成できる。

即ち、アクチュエータの目標位置までの移動量が大きい
場合であって、エンジン回転数の上昇率が大きい場合に
はアクチュエータを高速移動して混合気を急速にリッチ
化することにより触媒過熱が防止でき、さらにエンジン
回転数の上昇率の小さい場合には低速で混合気を変化さ
せることによりショックを防止するので、ドライバビリ
ティが向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動車用内燃機関の全体構成説明図。 第２図は燃料供給装置とエアブリード制御装置の断面図
、 第３図はエアブリード制御装置の要部断面図、第４図は
エンジン回転数とステッピングモータのステップ位置を
表すグラフ。 第５図は制御フローチャートである。 １・・・・・・・・・・・・内燃機関、３・・・・・・
・・・・・・燃料供給装置、４・・・・・・・・・・・
・エアブリード制御装置、５・、・・・・・・・・・・
酸素濃度センサ、６・・・・・・・・・・・・点火装置
、７・・・・・・・・・・・・エンジン回転センサ、８
・・・・・・・・・・・・演算制御装置、４１．４２・
・・・・・・・・・・・ニードル、４９・・・・・・・
・・・・・ステッピングモータ、４９１・・・・・・・
・・・・・ウオーム。 特許出願人　　愛三工業株式会社 代理人　弁理士　　鈴木　８明　（外２名）第４図 騒

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）自動車用内燃機関に燃料と吸入空気から成る混合
   気を供給する燃料供給装置と、燃料供給装置に空気を供
   給するニードル弁とニードル弁を操作するアクチュエー
   タを備えたエアブリード制御装置と、エンジンの点火装
   置に設けた回転数を検知するエンジン回転センサと、排
   気管に設けた酸素濃度センサと、エンジン回転センサの
   信号と酸素濃度センサからの入力信号に基いてエアブリ
   ード制御装置へアクチュエータの制御信号を出力する演
   算制御装置から成る自動車用内燃機関の空燃比制御装置
   において、 前記演算制御装置は、エンジン回転数が規定された高回
   転数に達したことを判定する回路と、エアブリード装置
   のアクチュエータの現在位置と目標位置との差を演算し
   、規定した差との大小を比較する回路と、エンジン回転
   数が規定の高回転数に達したときのエンジン回転数の変
   化率を演算し、規定した変化率との大小を比較する回路
   を備え、これらの回路の出力信号に応じて前記エアブリ
   ード制御装置のアクチュエータの移動速度を制御するこ
   とを特徴とする自動車用内燃機関の空燃比制御装置。