JPH03189347A - 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〕 この発明は、補助空気を導入することにより空燃比を理
論空燃比に制御する内燃機関の空燃比制御装置に関する
。

〔従来の技術〕

内燃機関の排気系に触媒コンバータ（３元触媒）を設け
、空燃比を理論空燃比に制御することにより内燃機関の
排気ガス中の有害物のエミッションを低減することがで
きる。空燃比を理論値に制御するため、内燃機関の吸気
系に開口する補助空気導入通路を設け、この補助空気導
入通路に補助空気量の制御のための制御弁を設け、内燃
機関の排気系に配置される０２センサ等の空燃比検出手
段からの信号によって制御弁の開度をフィードバック制
御し、空燃比を理論値に制御するものがある。

この場合、気化器による空燃比のベースとしての設定は
リッチ側であり、エミッションの低減が必要となる所定
モードの運転域において、フィードバックによって補助
空気量が増減制御される。アイドル運転時や高負荷運転
時等は空燃比フィードバック制御は行われず、電流値は
零であり、補助空気制御弁は閉鎖される。ここからフィ
ードバック域に入ると、制御弁に開放信号が印加され、
フィードバック制御が開始される。

この通常のフィードバックによる空燃比制御においては
非フィードバック域からフィードバック域に移行する過
渡時の空燃比の制御性を良好とするため、非フィードバ
ック域からフィードバック域への移行時に制御弁をスキ
ップ的に所定位置まで急速に開放される初期スキップ制
御が行われる。

即ち、非フィードバック域では制御弁は全閉であり、フ
ィードバックが開始されると制御弁は所謂積分信号によ
って制御されるが、積分制御のみではフィードバックに
よる空燃比制御の中心空燃比に収束するまでに幾分の時
間を要し、そのためその間において空燃比が目標値から
大きくはずれるおそれがある。そこで、非フィードバッ
ク域からフィードバック域への移行の過程で、制御弁を
定常のフィードバック制御における中心開度の付近まで
スキップによって強制的に開放することにより、目標空
燃比に対する収束を早めるように意図している。例えば
特開昭６３−６５１６２号参照。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来技術では、高地走行か平地走行かで初期スキップ量
を変えている。これは、高地走行するときは平地走行に
対し相対的に吸入空気量の密度が小さくなり１、リッチ
ずれするためその対策である。これは、高度が変化しな
い限りは初期スキップ量は一定であることを意味する。

ところが、高度が一定であっても初期スキップ量の最適
値は吸入空気量により変化する。即ち、吸入空気量が多
いときは、少ないときと比較して、同一の制御弁開度に
対する空燃比補正感度は変化する。即ち、吸入空気量が
多いときの方が感度は小さく、吸入空気量が少ないとき
は感度は大きく、同一制御弁の開度に対して空燃比の変
化は大きい。ところが従来技術では、高度が変わらない
限りは初期スキップ量が一定であったため、吸入空気量
の多い状態に適合したとすれば、吸入空気量の小さい状
態では空燃比補正感度が敏感となり過ぎ、フィードバッ
ク状態への以降の過渡状態において空燃比がリーン側に
過補正される結果となる。

この発明は、非フィードバツクからフィートノ＜ツク域
への移行の過程での空燃比補正感度が吸入空気量に応じ
て変化しないようにすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の内燃機関の空燃比制御装置は、第１図におい
て、内燃機関に空燃比制御用の補助空気を導入するため
の通路Ａ、該通路Ａに配置され、補助空気量の制御を行
う制御弁Ｂ１内燃機関に導入される混合気の空燃比を検
出する空燃比検出手段Ｃ１空燃比を所定値に制御するフ
ィードバック制御を行う内燃機関の運転条件を判別する
ためのフィードバック条件判別手段Ｄ１フィードバック
条件判別手段りがフィードバック条件と判別したときに
空燃比検出手段Ｃからの空燃比に応じて空燃比制御信号
を発生する空燃比制御信号発生手段Ｅ、空燃比制御信号
に応じて制御弁Ｂを駆動するための制御弁駆動信号を形
成する制御弁駆動信号形成手段Ｆ、非フィードバック条
件からフィードバック条件への移行時点を判別するフィ
ードバック条件移行時判別手段Ｇ、フィードバック条件
への移行時に制御弁Ｂが所定開度スキップ的に開放され
るように制御弁の駆動信号を形成する初期スキップ手段
Ｈ１内燃機関に導入される吸入空気量因子を検出する吸
入空気量因子検出手段Ｊ１並びに、吸入空気量因子に応
じて初期スキップ手段によって得られる初期スキップ量
を可変設定する初期スキップ量設定手段Ｋから構成され
る。

〔作用〕

フィードバック条件判別手段りによりフィードバック条
件と判別したときは、空燃比検出手段Ｃが検出する空燃
比に応じた、空燃比制御信号発生手段Ｅからの空燃比制
御信号に応じて、制御弁駆動信号形成手段Ｆは制御弁Ｂ
の駆動信号を形成する。

フィードバック条件移行時判別手段Ｇが非フィードバッ
ク条件からフィードバック条件への移行時点と判別した
ときは、初期スキップ手段Ｈは制御弁駆動信号にスキッ
プを入れる。そのため、制御弁Ｂは閉鎖位置からスキッ
プ的に開放される。

吸入空気量因子検出手段Ｊは吸入空気量因子を検出し、
初期スキップ量設定手段には初期スキップ手段Ｈによる
初期スキップ量を吸入空気量に応じて可変調整する。

〔実施例〕

二次空気供給システムを備えた気化器式の内燃機関に応
用したこの発明の全体構成を概略的に示す第２図におい
て、１０は内燃機関の本体、１２は吸気管、１４は排気
管である。１５は変速機である。気化器１６は吸気管１
２に接続され、スロットル弁１８、ベンチュリ２０、メ
ーンノズル２２、フロート室２４等を具備している。気
化器１６の上流にエアクリーナ２６が配置される。

２８はエアクリーナのフィルタエレメントである。

スロットル弁１８の下流の吸気管１２に補助空気制御弁
３０が取付られる。補助空気制御弁３０は弁体３２と、
スプリング３４と、ソレノイド３６とを具備する。ソレ
ノイド３６に通電されていない状態では弁体３２はスプ
リング３４によって閉鎖位置をとり、補助空気導入通路
４０は閉鎖され、補助空気の導入は行われない。ソレノ
イド３６が通電を受けると、弁体３２は持ち上げられ、
そのリフト量はソレノイド３６に印加される電流値に依
存して変化する。そのため、ソレノイド３６に印加され
る電流値に応じて補助空気通路４ｏからの補助空気導入
量が変化し、エンジン１０に入る混合気の空燃比が制御
される仕組みとなっている。

即ち、気化器１６による混合気のベース空燃比の設定は
理論空燃比よりリッチ側にあるため、補助空気量の増減
によって空燃比を理論空燃比にフィードバック制御する
ことができるのである。

排気管１４に３元触媒より成る触媒コンバータ４２が配
置される。触媒コンバータ４２の上流の排気管１４にエ
アサクション通路４４の一端が接続され、その他端はリ
ード弁４８を介してエアクリーナ２６に接続される。エ
アサクション通路４４にエアサクション制御弁５０が配
置され、エアサクション制御弁５０の開閉制御用電磁弁
５１が具備される。電磁弁５１は制御回路５２によって
駆動され、エアサクションの必要な所定運転時、例えば
アイドル運転時にＯＮとされ、二次空気の導入が行われ
る。エアサクション弁５０は、ダイヤフラム５０−１と
、スプリング５０−２と、ダイヤフラム室５０−３と、
弁体５０−４を有する。電磁弁５１がＯＦＦのときは大
気がダイヤフラム室５ｏ−３に導入され、スプリング５
０−２は弁体５０−４を閉鎖位置せしめる。

電磁弁５１がＯＮとされると、吸気管１２の負圧がダイ
ヤフラム室５０−３に導入され、弁体５ｏ−４は開放位
置するため、リード弁４８を介して通路４４よリニアサ
クションが行われる。

制御回路５２はマイクロコンピュータシステムとして構
成され、各センサからの信号によって運転条件を判別し
、補助空気制御弁３０の作動信号を形成し、空燃比のフ
ィードバック制御が行われる。センサとして排気管１４
の触媒コンバータ４２の上流に酸素濃度検出手段として
の０２センサ５４が配置され、空燃比に応じた信号Ｏｘ
が得られる。

ここの信号ＯＫは周知のように混合気が理論空燃比に対
してリッチ側にあると旧ｇｈレベルの信号となり、混合
気が理論空燃比に対してリーン側にあるとＬｏｗレベル
の信号となる。５６はエンジンの回転数を検出するエン
ジン回転数検出器であり、５８はスロットルスイッチで
あり、スロットル弁１８のアイドル位置でＯＮ、スロッ
トル弁がアイドル位置より踏み込まれるとＯＦＦ　とな
るものとする。

５９は車速センサであり、変速機１５の出力軸の回転数
、即ち車速ＳＰＤを検出する。

次に、制御回路５２による補助空気制御弁３０の作動を
第３図のフローチャートによって説明する。この第３図
のルーチンは一定時間毎に実行されるものとする。時間
割り込み要求が入るとこのルーチンはステップ７０より
実行に入り、ステップ７１ではスロットルスイッチ５８
がＯＮか否か、即ちスロットル弁がアイドル位置か否か
検出される。ステップ７２ではエンジン回転数ＮＥ＞Ｎ
Ｅｏか否か判別する。ＮＥｏはアイドル回転数より幾分
大きいアイドルアップ回転数（例えば１４００ＲＰＭ）
に設定される。スロットル弁がアイドル位置であり（ス
テップ７１でＹｅｓ）、ＮＥ≦ＮＥｏのときはフィード
バックは行われない。非フィードバック域（オープンル
ープ制御）と判別したときは、ステップ７２よりステッ
プ７４に進み、フラグＦＢがリセット（０）される。こ
のフラグはオープン制御よりフィードバック制御に移行
されるとセット（１）される。ステップ７６では補助空
気量制御弁３ｏへの電流値Ｉが零にセットされ、ステッ
プ８ｏで制御弁３゜のソレノイド３６の電流とされる。

そのため、制御弁３０は閉鎖され、補助空気の導入は行
われない。そのため、エンジンに入る混合気の空燃比は
気化器で設定されるリッチ側となる。

スロットル弁がアイドル位置ではない場合（ステップ７
１でＮｏ）、又はスロットル弁がアイドル位置でもＮＥ
＞ＮＥＯ（空調機負荷等のためのアイドル制御時）はフ
ィードバック制御条件であり、ステップ７２よりステッ
プ７８に進みＦＢ＝１か否か判別される。非フィードバ
ック域からフィードバック域へ移行してからこのルーチ
ンが最初に実行される時点とすれば、ＦＢ＝Ｏであり（
ステップ７４）、ステップ８０に進み、ＦＢ＝１とセッ
トされる。ステップ８２では車速ＳＰＤ＞５ＰＤＩか否
か判別される。

ここに車速は吸入空気量因子であり、５ＰＤＩ　（例え
ば３５ｋｍ／ｈ程度）より車速が高い領域では高吸入空
気量域とみて後述のように初期スキップ量を高く設定し
ている。ステップ８４では車速ＳＰＤ＞５ＰＤ２か否か
判別される。５ＰＤ２＜５ＰＤＩであり（例えばＳＰＤ
２＝１５ｋｍ／ｈ程度）、ステップ８６ではエンジン回
転数ＮＥ＞ＮＥＩか否か判別される。ＮＥＩはステップ
７２のＮＥＯに近い値又は等しい値に設定され、ステッ
プ８４．８６との組合せで５ＰＤ２　＜　ＳＰＤ≦５Ｐ
ＤＩでかつＮＥ＞ＮＥＩであれば、吸入空気量が多い運
転域とみて初期スキップ量を高く設定するものである。

即ち、ＳＰＤ＞５ＰＤＩでかつＮＥ＞　ＮＥＩのとき、
または５ＰＤ２＜ＳＰＤ≦５ＰＤＩのときはステップ８
８に進み、初期スキップ量■にＩ。Ｌが入れられる。Ｉ
ＯＬは吸入空気量が多い運転域での初期スキップ量であ
る。

また、ＳＰＤ　≦５ＰＤ２または５ＰＤ２　＜　ＳＰＤ
≦５ＰＤＩでもＮＥ≦ＮＥＩのときは吸入空気量が少な
い運転域とみてステップ９０に進み、初期スキップ量■
にＩ。５（＜Ｉ。Ｌ）が入れられる。ＳＯＳは吸入空気
量が少ない運転域に適合した初期スキップ量である。

次にこのルーチンに入ってきたとして、依然としてフィ
ードバック条件が成立していれば、ステップ７８でＦＢ
＝１であるからステップ９２に進み、空燃比センサ５４
より空燃比が理論空燃比より高い（混合気としてはリー
ン）ことを示す信号（Ｌｏｗレベル）が出ているか否か
判別される。リーンと判断すればステップ９４に進み、
リッチからり−ンへの切換点か否か、即ち前回の制御で
はリッチ信号が出ていたか否か判別される。リッチから
リーンへの切換点であれば、ステップ９６に進み、Ｉが
Ａだけデクリメントされる（比例制御又はフィードバッ
ク制御におけるスキップ制御）。リッチからリーンへの
切換点でなければ、ステップ９８に進み、工はａ（＜＜
Ａ）だけデクリメントされる（積分制御）。

空燃比センサより空燃比が理論空燃比より低い（混合気
としてはリッチ）ことを示す信号（Ｈｉｇｈレベル）が
出ていると判断すればステップ１００に進み、リーンか
らリッチへの切換点か否か、即ち前回の制御ではリーン
信号が出ていたか否か判別される。リーンからリッチへ
の切換点であれば、ステップ１０２に進み、■がＢだけ
インクリメント（フィードバックスキップ）される。リ
ーンからリッチへの切換点でなければ、ステップ１０４
に進み、Ｉはｂ（＜＜８）だけインクリメントされる。

第４図はエアサクション制御の概略を示しており、ステ
ップ１０６でフィードバック条件（ＦＢ・１）と判定さ
れたときはステップ１０８に進み、電磁弁５１（ＶＳＶ
）にこれをＯＦＦとする信号が印加され、ダイヤフラム
室５０−３に大気圧が導入され、制御弁５０は閉鎖され
、エアサクションは停止される。ステップ１０６で非フ
ィードバック条件（ＦＢ・０）と判定されたときはステ
ップ１１０に進み、電磁弁５１　（ＶＳＶ）にこれをＯ
Ｎとする信号が印加され、ダイヤフラム室５０−３に負
圧が導入され、制御弁５０は開放され、リード弁４８を
介してエアサクションが開始される。即ち、アイドル運
転時にエアサクションされるが、これは、触媒コンバー
タ４２の上流に空気を導入することにより、酸化を行わ
せ、アイドル時に問題となるＣＯ及びＩＣ成分の排出低
減を計るものである。

第５図はこの発明の詳細な説明する模式的なタイミング
図であり、減速運転からの加速を再開した場合を想定し
ている。【。の時点でスロットルスイッチがＯＮからＯ
ＦＦに代わり、非フィードバック状態からフィードバッ
ク状態に移行する。エアサクションは非フィードバック
状態において実行されるが（４）、フィードバック状態
に移行するとエアサクションは中止される。非フィード
バツクからフィードバックへの移行の過程において、制
御弁３０はその弁体は全開位置からスキップ量に応じた
開度スキップ的に開放する。このスキップ量は第５図に
おいて■のように吸入空気量が小さいエンジン回転数Ｎ
Ｅ＜ＮＥＩとすれば、Ｉ＝Ｉ。５に設定される。

また、■のように吸入空気量が大きいエンジン回転数Ｎ
Ｅ＞ＮＥＩとすれば、■・■。、に設定される。

このように非フィードバック域からフィードバック域へ
の移行時の初期スキップ量を吸入空気量に応じて切り換
えることにより空燃比の過渡の荒れを防止することがで
きる。例えば、■の吸入空気量が小さい領域において吸
入空気量が多い■と同様の初期スキップ量（１＝Ｉ。Ｌ
）とすると、この吸入空気量が少ない場合の初期スキッ
プによる空燃比の補正感度は吸入空気量が多い場合の初
期スキップによる空燃比の補正感度より大きくなるため
、リーン側に過補正となり、−点鎖線ｌのように空燃比
（Ａ／Ｆ）がリーン側に荒れる。しかし、この発明では
吸入空気量が小さいときには初期スキップ量はそれに応
じて小さく設定されるため、適度な空燃比補正感度が得
られ、空燃比のリーン側への過補正を防止することがで
き、吸入空気量に係わらず適正な空燃比制御が実現する
。

〔発明の効果〕

この発明では、初期スキップ量を吸入空気量因子に応じ
て変化させることにより非フィードバック域からフィー
ドバック域への移行時における過渡的な空燃比の荒れを
、そのときの吸入空気量の大小にかかわらず押さえ、排
気ガスの浄化を効率的に行うことができ、かつ運転性を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示す概略図。 第２図はこの発明の実施例の内燃機関の構成を示す図。 第３図、第４図は制御回路の作動を説明するフローチャ
ート。 第５図は制御回路の作動を説明するタイミング図。 １０・・・エンジン本体、 １４・・・排気管、 １８・・・スロットル弁、 ３０・・・補助空気制御弁、 ３６・・・ソレノイド、 ４８・・・リード弁、 ５０・・・エアサクション制御弁 ５１・・・電磁弁、５２・・・制御回路、５４・・・Ｏ
，センサ ５６・・・回転数センサ、 ５８・・・スロットルスイッチ ５９・・・車速センサ。 １２・・・吸気管 １６・・・気化器 ２６・・・エアクリーナ ３２・・・弁体 ４２・・・触媒コンバータ、 第 ４ 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 以下の構成要素からなる内燃機関の空燃比制御装置、 内燃機関に空燃比制御用の補助空気を導入するための通
   路、 該通路に配置され、補助空気量の制御を行う制御弁、 内燃機関に導入される混合気の空燃比を検出する空燃比
   検出手段、 空燃比を所定値に制御するフィードバック制御を行う内
   燃機関の運転条件を判別するためのフィードバック条件
   判別手段、 フィードバック条件判別手段がフィードバック条件と判
   別したときに空燃比検出手段からの空燃比に応じて空燃
   比制御信号を発生する空燃比制御信号発生手段、 空燃比制御信号に応じて制御弁を駆動するための制御弁
   駆動信号を形成する制御弁駆動信号形成手段、 非フィードバック条件からフィードバック条件への移行
   時点を判別するフィードバック条件移行時判別手段、 フィードバック条件への移行時に制御弁が所定開度スキ
   ップ的に開放されるように制御弁の駆動信号をスキップ
   させる初期スキップ手段、 内燃機関に導入される吸入空気量因子を検出する吸入空
   気量因子検出手段、 吸入空気量因子に応じて初期スキップ手段によって得ら
   れる初期スキップ量を可変設定する初期スキップ量設定
   手段。