JPH0718360B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の空燃比制御装置に関する。

〔従来の技術〕

機関暖機完了前には機関シリンダ内に濃混合気を供給
し、機関暖機完了後には機関排気通路に設けた酸素濃度
検出器の出力信号に基いて機関シリンダ内に供給される
混合気の空燃比を理論空燃比に制御するようにした内燃
機関が公知である（特開昭57-46041号公報参照）。機関
暖機完了前には燃料の気化が十分ではなく、安定した燃
焼を得るためには機関シリンダ内に濃混合気を供給する
必要がある。従って上述のように機関暖機完了前には機
関シリンダ内に濃混合気を供給し、酸素濃度検出器の出
力信号に基づくフィードバック制御を停止するようにし
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら暖機完了前において加速運転が行なわれる
と気化器を用いている場合には供給燃料が吸気マニホル
ド内壁面に付着して即座に機関シリンダ内に供給されな
いために混合気が予想以上に稀薄となり、また燃料噴射
弁を用いた場合にも噴射燃料が吸気ポート内壁面や吸気
弁のかさ部背面に付着するために混合気が予想以上に稀
薄となる。特にアルコール混合ガソリンを用いた場合に
は理論空燃比の値が小さくなるので一層稀薄になりやす
くなる。ところがこのように加速運転時に混合気が稀薄
になりすぎると機関の出力が低下し、斯くして良好な加
速運転が得られないという問題を生ずる。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本発明によれば機関暖機完
了後には機関排気通路に設けた酸素濃度検出器の出力信
号に基いて機関シリンダ内に供給される混合気の空燃比
を理論空燃比にフィードバック制御し、機関暖機完了前
には空燃比を理論空燃比にするフィードバック制御を停
止して機関シリンダ内に濃混合気を供給するようにした
空燃比制御装置において、空燃比を理論空燃比にするフ
ィードバック制御が停止せしめられている機関暖機完了
前において酸素濃度検出器がリーン信号を発したときに
機関シリンダ内に供給される燃料量を増量せしめる燃料
供給装置を具備している。

〔実施例〕

第１図を参照すると、１は機関本体、２は吸気マニホル
ド、３は気化器、４は排気マニホルドを夫々示す。気化
器３はチョーク弁５と、スロットル弁６と、メインノズ
ル７と、スロー燃料ポート８と、アイドルポート９と、
フロート室10とを具備する。メインノズル７はメイン燃
料通路11およびメインジェット12を介してフロート室10
内に連結される。一方、メイン燃料通路11からはスロー
燃料通路13が分岐され、このスロー燃料通路13はスロー
燃料ポート８およびアイドルポート９に連結される。メ
インノズル７はエアブリード管14を介してエアブリード
制御弁15に連結され、スロー燃料通路13はエアブリード
管16を介してエアブリード制御弁15に連結される。エア
ブリード制御弁15はエアブリード管14の大気開孔17の開
口量を制御するリード弁18と、エアブリード管16の大気
開孔19の開口量を制御するリード弁20と、これらのリー
ド弁18,20を作動する可動プランジャ21と、可動プラン
ジャ21を吸引するソレノイド22とにより構成される。ソ
レノイド22は電子制御ユニット30に接続され、電子制御
ユニット30の発する制御信号によって大気開孔17,19の
開口量が制御される。即ち、エアブリード制御弁15のソ
レノイド22に供給される制御パルスのデューティ比或い
は制御電流値が大きくなればなるほど大気開孔17,19の
開口量が増大するためにメインノズル７内およびスロー
燃料通路13内に供給されるエアブリード量が増大する。

電子制御ユニット30はディジタルコンピュータからな
り、双方向性バス31によって相互に接続されたROM（リ
ードオンリメモリ）32、RAM（ランダムアクセスメモ
リ）33、CPU（マイクロプロセッサ）34、入力ポート35
および出力ポート36を具備する。排気マニホルド４には
酸素濃度検出器37が取付けられ、この酸素濃度検出器37
はコンパレータ38を介して入力ポート35に接続される。
酸素濃度検出器37は機関シリンダ内に供給される混合気
が稀薄であって排気ガスが酸化雰囲気のときには0.1ボ
ルト程度の出力電圧即ちリーン信号を発生し、機関シリ
ンダ内に供給される混合気が過濃であって排気ガスが還
元雰囲気のときに0.9ボルト程度の出力電圧即ちリッチ
信号を発生する。酸素濃度検出器37の出力電圧はコンパ
レータ38において基準電圧と比較され、コンパレータ38
は混合気が稀薄のときはリーン信号を、混合気が過濃の
ときはリッチ信号を入力ポート35に送り込む。酸素濃度
検出器37はその内部に加熱ヒータ39を内蔵している。こ
の加熱ヒータ39の一端は接地され、他端はイグニッショ
ンスイッチ40を介して電源41に接続される。従ってイグ
ニッションスイッチ40がオンになるとヒータ39の加熱作
用が開始され、それによって酸素濃度検出器37が暖機さ
れる。一方、機関本体１には機関冷却水温に比例した出
力電圧を発生する水温センサ42が取付けられ、この水温
センサ42はAD変換器43を介して入力ポート35に接続され
る。出力ポート36は駆動回路44を介してエアブリード制
御弁15のソレノイド22に接続される。

次に第２図に示すタイムチャートを参照して本発明によ
る空燃比制御方法について説明する。

第２図には４つの線図が図示されており、上から順に説
明するとＶは車速を示し、A/Fは機関シリンダ内に供給
される混合気の空燃比を示し、リーン、リッチ信号は酸
素濃度検出器37の発する信号を示し、Ｉはエアブリード
制御弁15のソレノイド22に供給される制御電流値を示
す。また、第２図においてＡは機関始動時を示し、Ｂは
暖機運転中を示し、Ｃは酸素濃度検出器37が作動してい
ない期間を示し、Ｄは暖機完了後を示す。

酸素濃度検出器37は或る一定温度以上にならないと検出
動作を開始しない。酸素濃度検出器37が作動していない
ときには酸素濃度検出器37は出力電圧を発生しておら
ず、従ってこのときには期間Ｃに示されるようにコンパ
レータ38はリーン信号を発生し続ける。酸素濃度検出器
37がヒータ39を内蔵しているときはこの期間Ｃは比較的
短かく、ヒータ39を内蔵していないときはこの期間Ｃは
比較的長くなる。

一方、ソレノイド22に供給される制御電流値Ｉは暖機運
転中原則として一定値I₀に維持される。この一定値I₀は
暖機完了後におけるフィードバック制御時の基準制御電
流値Ｆよりも小さい。制御電流値Ｉが一定値I₀に維持さ
れると大気開孔17,19の開口量が一定の小さな開口量に
維持され、従ってこのとき少量のエアがメインノズル７
およびスロー燃料通路13内にブリードされる。気化器３
の燃料供給系およびチョーク弁５はこのとき最適な濃混
合気が機関シリンダ内に供給されるように予め設定され
ている。

暖機運転が開始されたときにはチョーク弁５が閉弁して
おり、従って機関シリンダ内には過濃な混合気が供給さ
れている。次いで期間Ｃが経過し、酸素濃度検出器37が
作動を開始するとこのときには機関シリンダ内には過濃
な混合気が供給されているので酸素濃度検出器37はリッ
チ信号を発生する。即ち、暖機運転を開始した後にリッ
チ信号が発生すると酸素濃度検出器37が作動を開始した
ことがわかる。暖機が進行するとチョーク弁５が徐々に
開弁し、斯くして機関シリンダ内に供給される混合気は
次第に薄くなっていく。

一方暖機運転中にE,F,Gで示されるように加速運転が行
なわれると供給燃料量は増大するが燃料が吸気マニホル
ド２の内壁面に付着して即座に機関シリンダ内に供給さ
れない。その結果、従来では破線で示す如く加速運転時
に空燃比A/Fがかなり大きくなる。ところが本発明では
空燃比A/Fが理論空燃比14.6よりも大きくなってリーン
信号が発生したときにソレノイド22に供給される制御電
流Ｉが最小値、例えば零とされる。その結果、大気開孔
17,19が閉鎖せしめられるためにエアブリード作用が停
止され、メインノズル７等から供給される燃料が増量さ
れる。斯くして加速運転時であっても混合気が極度に薄
くなることはなく、斯くして良好な加速運転を確保する
ことができる。なお、このとき第２図に示すように空燃
比A/Fが理論空燃比よりもわずかばかり大きい場合には
リーン信号が発生し続けるが空燃比A/Fが理論空燃比よ
りも小さくなればリッチ信号が発生して再びソレノイド
22に一定電流値I₀が供給される。従ってこの場合には混
合気の空燃比が理論空燃比に制御される。

次いで期間Ｄで示されるように暖機が完了すると酸素濃
度検出器37の出力信号が基くフィードバック制御が開始
され、混合気が理論空燃比となるように制御される。こ
のとき第２図に示されるようにソレノイド20に印加され
る制御電流値Ｉは基準電流値Ｆを中心として上下動す
る。

第３図は第２図に基いて説明した空燃比制御を実行する
ためのフローチャートを示す。なお、第３図に示すルー
チンは一定時間毎の割込みによって実行される。

第３図を参照するとまず始めにステップ50において水温
センサ42の出力信号から機関冷却水温Ｔが予め定められ
た設定温度T₀よりも高いか否か、即ち暖機が完了したか
否かが判別される。暖機が完了していないときにはステ
ップ51に進んで空燃比制御を実行すべきであることを示
すフラグがセットされているか否かが判別される。機関
開始後始めてステップ51に進んだときにはフラグはリセ
ットされているのでステップ52に進む。ステップ52では
リッチ信号が発生しているか否かが判別され、リッチ信
号が発生していない場合にはステップ53に進む。ステッ
プ53ではデューティ比DTが予め定められた一定値I₀とさ
れる。デューティ比DTは出力ポート36に出力され、次い
で駆動回路44において対応する制御電流値I₀に変換され
てソレノイド22に供給される。この制御電流値I₀は第２
図のI₀に対応する。従って機関始動後リーン信号が発生
している間は制御電流値Ｉが一定値I₀に維持される。

一方、第２図の期間Ｃが経過してリッチ信号が発生する
とステップ52からステップ54に進んでフラグがセットさ
れる。従って以後、ステップ51からステップ55に進む。
ステップ55ではリーン信号が発生しているか否かが判別
され、リーン信号が発生していないときにはステップ53
に進む。従ってこのときには制御電流値Ｉが一定値I₀に
維持される。一方、リーン信号が発生せしめられるとス
テップ56に進んでデューティ比DTが最小値MIN、例えば
零とされる。その結果制御電流値Ｉは零となってエアブ
リード制御が停止される。

一方、Ｔ＞T₀になると、即ち暖機が完了すると混合気を
理論空燃比に一致させる処理57に進む。この処理57は実
際にはもう少し複雑であるが第３図には基本的な処理に
ついて示してある。即ち、ステップ58ではリッチ信号が
発生しているか否かが判別され、リーン信号が発生して
いる場合にはステップ59に進んでデューティ比DRが一定
値αだけ減少せしめられる。従ってリーン信号が発生し
ている間、デューティ比DRのαずつ減少せしめられるの
でエアブリード量は徐々に減少せしめられ、機関シリン
ダ内に供給される混合気は次第に濃くなっていく。一
方、リッチ信号が発生しているときにはステップ60に進
んでデューティ比DRが一定値αだけ増大せしめられる。
従ってエアブリード量が増大せしめられるために機関シ
リンダ内に供給される混合気は次第に薄くなっていく。
このようにして混合気の空燃比は理論空燃比に一致せし
められる。

なお、燃料供給装置として燃料噴射弁を用いた場合にも
同様の方法で暖機運転中の空燃比を制御することができ
る。

〔発明の効果〕

暖機運転中に加速運転が行なわれた場合であっても混合
気が極度に薄くなるのを阻止することができ、斯くして
暖機運転中であっても良好な加速運転を確保することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は内燃機関の全体図、第２図は本発明による空燃
比制御を説明するためのタイムチャート、第３図は本発
明による空燃比制御を実行するためのフローチャートを
示す。 ３……気化器、15……エアブリード制御弁、37……酸素
濃度検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関暖機完了後には機関排気通路に設けた
   酸素濃度検出器の出力信号に基いて機関シリンダ内に供
   給される混合気の空燃比を理論空燃比にフィードバック
   制御し、機関暖機完了前には空燃比を理論空燃比にする
   フィードバック制御を停止して機関シリンダ内に濃混合
   気を供給するようにした空燃比制御装置において、空燃
   比を理論空燃比にするフィードバック制御が停止せしめ
   られている機関暖機完了前において酸素濃度検出器がリ
   ーン信号を発したときに機関シリンダ内に供給される燃
   料量を増量せしめる燃料供給装置を具備した内燃機関の
   空燃比制御装置。