JPH071021B2 - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、暖機完了時に希薄空燃比でエンジンの燃焼状
態のコントロールを行うエンジンの空燃比制御装置に関
するものである。

（従来技術） 従来、上記のように冷間状態から暖機状態に移行した時
点で所定の希薄空燃比でエンジンの燃焼状態をコントロ
ール（リーンバーン運転）するようにした空燃比制御装
置として、例えば特開昭58−211544号公報に記載された
ものがある。

このようなエンジンの空燃比制御装置では、一般に上記
空燃比制御の基準となる制御パラメータとしてエンジン
冷却水の温度を検出し、この冷却水温度の検出値に応じ
て基本となる燃料噴射量を決定するようになっている。

ところが、上記エンジンの冷却水温度は、ラジエータに
冷却水を循環させるサーモスタットの温度センサー設置
場所（エンジンの冷却水ジャケット出口側）の関係で冷
間状態から温間状態に移行した時点で当該サーモスタッ
トが開作動すると、それにより冷却水がラジエータ側へ
循環することから、例えば第５図のグラフに示すように
大きな水温変動（最大±10〜20℃）を示す。このような
水温変動が生じると、燃焼室温度および吸排気マニホー
ルドの壁面温度も変動するので、それによって燃焼状態
そのものにも悪影響を与え、燃焼安定性を害する問題が
ある。

（発明の目的） 本発明は、上述の問題を改善するためになされたもの
で、所定設定温度以上の温間状態に移行した暖機完了時
に当該暖機状態に移行したことを検出して、それ以後の
所定期間は冷間状態の空燃比よりも薄く、かつ目標希薄
空燃比よりも濃い所定の中間空燃比で燃焼状態のコント
ロールを行うことにより、良好な燃焼安定性を得るよう
にしたエンジンの空燃比制御装置を提供することを目的
とするものである。

（目的を達成するための手段） 本発明は、上記の目的を達成するために、吸入空気量と
燃料噴射量との比率を所定の値に調整する空燃比設定手
段と、エンジンが所定設定温度以上の暖機状態になった
ことを検出する暖機検出手段と、この暖機検出手段の検
出信号に基き上記空燃比設定手段を制御して、上記エン
ジン暖機後の空燃比を冷間状態に比べ希薄な値へ変化さ
せる希薄燃焼制御手段と、エンジンの冷間状態時に非作
動、暖機状態時に作動となるエンジン冷却手段と、上記
希薄燃焼制御手段の設定空燃比を、上記暖機状態検出直
後のエンジン冷却手段の作動に伴うエンジン温度変動期
間は過渡的に冷間状態の空燃比よりも薄く、かつ目標希
薄空燃比よりも濃い中間空燃比に設定する中間空燃比設
定手段とを備えてなるものである。

（作 用） 上記の手段によると、エンジンの運転状態が所定設定温
度以上の温間状態に移行しても水温変動が予想される所
定期間内は、過渡的に冷間状態の空燃比よりも薄く、か
つ本来の目標希薄空燃比よりも濃い所定の中間空燃比で
燃焼状態が制御されるようになる。従って、サーモスタ
ット等のエンジン冷却手段の作動状態に対応した冷却水
温の変動に拘わらず安定した燃焼状態を維持することが
できる。

（実施例） 先ず、第２図ないし第４図は、本発明の実施例に係るエ
ンジンの空燃比制御装置を示示すものであり、第２図は
上記実施例装置の制御システムの概略図、第３図および
第４図は上記実施例装置の動作を説明するフローチャー
ト、また第５図は上記実施例装置における制御動作を説
明する特性グラフである。

先ず、最初に第２図を参照して本発明実施例の上記制御
システムの概略を説明し、その後要部の制御の説明に入
る。

第２図において、符号１はエンジン本体であり、このエ
ンジン本体１のシリンダブロック12内ボア部にはピスト
ン14が遊嵌され、その上部のシリンダヘッド13側には該
シリンダヘッド13との間に燃焼室４が形成されている。
シリンダヘッド13は、上記シリンダブロック12の上端に
一体的に取付けられており、左右両方向に分かれて吸気
ポート15と排気ポート16とが形成されている。これら吸
気ポート15と排気ポート16とにはそれぞれ所定のタイミ
ングで開閉される吸気弁２と排気弁３が設けられ、その
開閉により上記燃焼室４内の吸・排気を行うようになっ
ている。

そして、吸気ポート15は吸気マニホールド17に接続され
た吸気管５を介してエアクリーナ７に接続されている。
また、排気ポート16は、排気マニホールド18を介して排
気管６に接続されている。

一方、上記吸気マニホールド17内の吸気通路は隔壁21に
よって大径の主吸気通路Ａと無・軽負荷時に燃焼室４内
に吸気スワールを発生させるべく設けられた小径の副吸
気通路Ｂとの２通路に分割され、吸気ポート15の部分で
共通に連通するようになっている。そして、上記主吸気
通路Ａにはスワール弁７が設けられており、無・軽負荷
時にこのスワール弁７が閉じることにより副吸気通路Ｂ
の吸気流速が高められて吸気スワール流が発生する。吸
入空気は吸気管５の上流側よりエアクリーナ７を介して
吸入され、その後エアフロメータ８、スロットル弁９を
経て吸気通路A,Bより各シリンダに供給され、また燃料
は後述のエンジンコントローラ19によって制御されるフ
ューエルインジェクタ10・・・により噴射されるように
なっている。そして、上記燃焼室４への吸入空気の量
は、上記スロットル弁９によって制御され、その量はエ
アフロメータ８によって検出される。また、スロットル
弁９は、アクセルペダルに連動して操作される。

エンジンコントローラ19は、例えばマイクロプロセッサ
（CPU）を中心とし、メモリ（ROMとRAM）およびインタ
ーフェース（I/O）回路を備えて構成されている。そし
て、このエンジンコントローラ19の上記インターフェー
ス回路には例えばサーミスタ11により検出されたエンジ
ン本体１の冷却水ジャケット入口部の冷却水温度の検出
信号Ｔ、例えばポテンショメータ9aにより検出されるス
ロットル弁９の開度信号Ｇ、エアフロメータ８によって
検出される吸入空気量検出信号Ｄ、クランク角センサ20
によって検出されるクランク角信号Ｅが各々入力され
る。

また、各シリンダに対応するフューエルインジェクタ10
・・・は、エンジンコントローラからの燃料噴射量制御
信号Ｆ_１〜Ｆ_４によってコントロールされる。

次に、上記制御システムの制御動作について第３図〜第
５図を参照して説明する。

先ず第３図に上記制御システムの制御動作の全体の基本
概略フローを示す。

すなわち、上記実施例の空燃比制御は、次のように行わ
れる。先ず制御動作スタート後、各制御要素のイニシャ
ライズ（ステップＳ_１）が完了すると、最初の動作（ス
テップＳ_２）で最も低い上記エンジンの冷却水ジャケッ
ト入口の冷却水温Ｔ（℃）を読み込んでモニターする。
そして、次に当該モニターされた冷却水温Ｔ（℃）が所
定の設定値Ｔ_１（℃）以上、すなわち暖機完了であるこ
とを確認（ステップＳ_３）し、YESの場合には、リーン
バーン、すなわち希薄空燃比での運転を行う。

他方、NOの場合（暖機未了の場合）にはステップＳ_４の
方に移ってリッチ運転を継続し、上述の冷却水温Ｔ
（℃）が設定水温Ｔ_１（℃）以上になった時点で初めて
リーンバーン運転（ステップＳ_５）に移行する。

次に、上記第３図のステップＳ_５でリーンバーン運転に
移行する際の空燃比コントロールについての制御動作に
ついて第４図を参照して具体的に説明する。

すなわち、制御動作がスタートすると、先ずステップＳ
_１で上記のエンジン冷却水ジャケット入口の冷却水温Ｔ
（℃）を所定周期でモニターし、次にステップＳ_２で当
該モニター値により単位時間ｔ当たりの水温変化量dT/d
tを演算する。この水温変化量の演算は、第５図に示す
エンジン冷間状態から温間状態移行時に於ける冷却水温
の上下変動（うねり現象）の変動量を検出するものであ
る。

そして、さらにステップＳ_３に進み、上記ステップＳ_２
で演算された単位時間ｔ当たりの水温変化量dT/dtの値
が０よりも小さい（負）か否かを判断する。その結果、
YESの場合には、さらにステップＳ_４に進んで上記演算
値dT/dtが０に近い所定の値ｋよりは大きいか否かを判
断する。一方、上記ステップＳ_３でNOの場合には、再度
ステップＳ_１に戻ってさらにステップＳ_１〜Ｓ_３の動作
を行う。

次に、上記ステップＳ_４の判断において、NOの場合に
は、当該判断動作がYES、すなわちdT/dt＞ｋとなるまで
繰り返し当該判断結果を継続する。このステップＳ_４の
判断結果がYESになると、さらにステップＳ_５に進み、
当該YESとなった時点でのエンジン冷却水ジャケット入
口の冷却水温Ｔ（℃）を再びモニターし、その後ステッ
プＳ_６で当該モニターされた冷却水温Ｔ（℃）に応じた
燃料噴射量Ｆ_Ｔを演算し、この制御信号Ｆ_Ｔでフューエ
ルインジェクタ10・・・を制御し、エンジン冷間時の空
燃比よりは薄く、かつ本来の目標希薄空燃比より所定量
濃い中間空燃比を設定するための燃料を噴射する（ステ
ップＳ_７）。これにより、以後の所定時間内中間空燃比
での過渡的なリーンバーン運転が行われる。ここで行わ
れるリーンバーン運転状態の空燃比A/Fは、上述のよう
に当該時点での吸入空気量に対し、上記のように冷却水
温低下時の低下量が略０となった時の水温、すなわち変
動時の最低水温に合わせて本来のリーンバーン目標空燃
比よりも所定量リッチな所定空燃比A/Fに設定されるこ
とになる訳である。従って、冷却水ジャケット出口部の
水温上昇によりサーモスタットが開作動して第５図のよ
うな温度の変動が生じても混合気空燃比は冷間時の空燃
比よりは薄く、本来の目標リーンバーン空燃比よりもや
やリッチな所定空燃比で燃焼状態が制御されるので、燃
焼安定性が向上するようになる。

なお、冷間状態から温間状態への移行が確実に完了し所
定時間経過した時点では第５図に示すように上記サーモ
スタットの開作動による冷却水温の変動は一応安定状態
に収束するが、この状態でも今度は冷却水温が一定値以
上に上昇する（例えば暖機直後に高速走行してすぐ低速
走行に移行したような場合）とラジエータファンが始動
されることから、上述の場合と同様な新たな冷却水温の
変動が生じる。従って、このような場合にはさらに上記
ステップＳ_７に続けてステップＳ_８の制御動作を組合せ
て、当該ラジエータファンの始動を監視し、ラジエータ
ファンの始動が認められたら、再度上述のステップＳ_１
〜Ｓ_７の動作を行わせ、本来の目標希薄空燃比をさらに
上記と同様に中間空燃比に再セットするようにすればよ
い。

（発明の効果） 本発明は、以上に説明したように、吸入空気量と燃料噴
射量との比率を所定の値に調整する空燃比設定手段と、
エンジンが所定設定温度以上の暖機状態になったことを
検出する暖機検出手段と、この暖機検出手段の検出信号
に基き上記空燃比設定手段を制御して、上記エンジン暖
機後の空燃比を冷間状態に比べ希薄な値へ変化させる希
薄燃焼制御手段と、エンジンの冷間状態時に非作動、暖
機状態時に作動となるエンジン冷却手段と、上記希薄燃
焼制御手段の設定空燃比を、上記暖機状態検出直後のエ
ンジン冷却手段の作動に伴うエンジン温度変動期間は過
渡的に冷間状態の空燃比よりも薄く、かつ目標希薄燃空
燃比よりも濃い中間空燃比に設定する中間空燃比設定手
段とを備えてなるものである。

従って、本発明によると、エンジンの運転状態が所定設
定温度以上の温間状態に移行しても水温変動が予想され
る所定期間内は、過渡的に冷間状態の空燃比よりも薄
く、かつ本来の目標希薄空燃比よりも濃い所定の中間空
燃比で燃焼状態が制御されるようになる。従って、サー
モスタット等のエンジン冷却手段の作動状態に対応した
冷却水温の変動に拘わらず安定した燃焼状態を維持する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のクレーム対応図、第２図は、本発明
の実施例に係るエンジンの空燃比制御装置の制御システ
ム図、第３図は、同実施例装置の基本的な制御動作を示
すフローチャート、第４図は、同実施例装置の具体的な
制御動作を示すフローチャート、第５図は、冷間状態か
ら温間状態に移行する際のエンジン冷却水温度の変動を
示すグラフである。 １……エンジン本体 ２……吸気弁 ３……排気弁 ４……燃焼室 ５……吸気管 ６……排気管 ７……スワール弁 ８……エアフロメータ ９……スロットル弁 10……フューエルインジェクタ 11……サーミスタ 12……シリンダブロック 15……吸気ポート 16……排気ポート 19……エンジンコントローラ 20……クランク角センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸入空気量と燃料噴射量との比率を所定の
   値に調整する空燃比設定手段と、エンジンが所定設定温
   度以上の暖機状態になったことを検出する暖機検出手段
   と、この暖機検出手段の検出信号に基き上記空燃比設定
   手段を制御して、上記エンジン暖機後の空燃比を冷間状
   態に比べ希薄な値へ変化させる希薄燃焼制御手段と、エ
   ンジンの冷間状態時に非作動、暖機状態時に作動となる
   エンジン冷却手段と、上記希薄燃焼制御手段の設定空燃
   比を、上記暖機状態検出直後のエンジン冷却手段の作動
   に伴うエンジン温度変動期間は過渡的に冷間状態の空燃
   比よりも薄く、かつ目標希薄空燃比よりも濃い中間空燃
   比に設定する中間空燃比設定手段とを備えてなるエンジ
   ンの空燃比制御装置。