JPH0826803B2 - 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］ この発明は内燃機関の空燃比制御装置に係り、特にア
イドル領域から加速領域に至った際の排気ガスの清浄化
を図る内燃機関の空燃比制御装置に関する。

［従来の技術］ 車両用内燃機関は、車両走行速度即ちエンジン回転速
度及び負荷の変動がきわめて大きく、この両変動要素を
組合せた各種の運転状態において、低燃費、少ない排気
有害成分等の性能が要請される。このため、各種の運転
状態において、空燃比を適正にすることが必要である。

空燃比を適正に制御するため、排気ガス中の濃度例え
ば酸素濃度を検出するO₂センサ信号によって、空燃比を
調整制御し、前述の各種運転状態に対して、常に最良の
燃焼状態を得るように空燃比をフィードバック制御する
空燃比制御装置が使用されている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、従来の内燃機関の空燃比制御装置において
は、排気ガス（特にCO）を低減させるために２段触媒を
使用し、その触媒間に２次エアを供給して酸化の促進を
図るものや、あるいは大型触媒を採用したものがある。

しかし、前記２段触媒や大型触媒、そして２次エア供
給装置を使用することにより、コストが高いという不都
合がある。

また、前記空燃比制御装置において、第７、８図に示
す如く、内燃機関加速時や一定速時におけるフィードバ
ック制御による空燃比の制御定数（ＰやＩ）が常に同じ
であり、同一制御を行っていた。

この結果、例えば一定速時のドライバビリティに照準
を合わせると、内燃機関発進時から加速時のCO排出量が
増大するという不都合がある。

特に、高地においては、空燃比が不要にリッチ化する
ため、フィードバック制御における有害な排気ガスの排
出量が増大していた。

［発明の目的］ そこでこの発明の目的は、上述不都合を除去するため
に、フィードバック制御による内燃機関の空燃比制御装
置において、高度状態を検出する高度センサを設け、ス
ロットル開度がアイドル領域から加速領域に入り、且つ
エンジン回転数が所定回転数を越えた時点から所定時間
だけ、前記高度センサによる高度に応じて、前記フィー
ドバック制御による空燃比の制御量に所定の時間間隔毎
にリーン側への補正信号を加えることにより、フィード
バック制御における所定高度の発進加速時にドライバビ
リティを悪化させることなく、CO、HC、NOxの有害な排
気ガスの低減を果し得る内燃機関の空燃比制御装置を実
現するにある。

また、比例分制御定数と積分分制御定数とを有する空
燃比の制御量を制御するフィードバック制御による内燃
機関の空燃比制御装置において、高度状態を検出する高
度センサを設け、スロットル開度がアイドル領域から加
速領域に入り、且つエンジン回転数が所定回転数を越え
た時点から所定時間だけ、前記高度センサによる高度に
応じて、前記フィードバック制御による空燃比の制御量
の比例分制御定数及び積分分制御定数を大きくすること
により、早期に理論空燃比に至らしめ、空燃比制御時の
追従性を良好とし得て、COの排出量を低減し得る内燃機
関の空燃比制御装置を実現するにある。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するためにこの発明は、エンジンに供
給する混合気の空燃比を、排気ガス中の酸素が過多にな
ったとき所定のリッチ側の空燃比へ移行させ、該リッチ
側では時間経過と共に所定の割合で漸次リッチ化させ、
排気ガス中の酸素が過小になったとき所定のリーン側の
空燃比へ移行させ、該リーン側では時間経過と共に所定
の割合で漸次リーン化させるフィードバック制御による
内燃機関の空燃比制御装置において、高度状態を検出す
る高度センサを設け、スロットル開度がアイドル領域か
ら加速領域に入り、且つエンジン回転数が所定回転数を
越えた時点から所定時間だけ、前記高度センサによる高
度に応じて、前記フィードバック制御による空燃比の制
御量に所定の時間間隔毎にリーン側への補正信号を加え
ることを特徴とする。

また、エンジンに供給する混合気の空燃比を、排気ガ
ス中の酸素が過多になったとき所定のリッチ側の空燃比
へ移行させ、該リッチ側では時間経過と共に所定の割合
で漸次リッチ化させ、排気ガス中の酸素が過小になった
とき所定のリーン側の空燃比へ移行させ、該リーン側で
は時間経過と共に所定の割合で漸次リーン化させるべく
比例分制御定数と積分分制御定数とを有する空燃比の制
御量を制御するフィードバック制御による内燃機関の空
燃比制御装置において、高度状態を検出する高度センサ
を設け、スロットル開度がアイドル領域から加速領域に
入り、且つエンジン回転数が所定回転数を越えた時点か
ら所定時間だけ、前記高度センサによる高度に応じて、
前記フィードバック制御による空燃比の制御量の比例分
制御定数及び積分分制御定数を大きくすることを特徴と
する。

［作用］ 上述の如く構成したことにより、アイドル領域から加
速領域に入った際のフィードバック制御による空燃比の
制御量に、エンジン回転数が所定回転数を越えた時点か
ら所定時間だけ、高度センサによる高度に応じて、所定
の時間間隔毎にリーン側への補正信号を加え、空燃比の
不要なリッチ化を防止するとともに、ドライバビリティ
を悪化させることなく、CO等の排気ガスの低減を行う。

また、アイドル領域から加速領域に入った際に、エン
ジン回転数が所定回転数を越えた時点から所定時間だ
け、高度センサによる高度に応じて、フィードバック制
御による空燃比の制御量の比例分制御定数及び積分分制
御定数を大きくし、空燃比制御時の追従性を良好とし得
て、COの排出量の低減を行う。

［実施例］ 以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１〜６図はこの発明の実施例を示すものである。第
１図において、２はエアクリーナ、４は吸気通路、６は
気化器、８はエンジン、10は排気通路、12は三元触媒か
らなる触媒コンバータである。前記気化器６には後述す
る制御部14により開閉制御される電磁弁16を設ける。

また、機関運転状態を検知するために、スロットルバ
ルブ開度を検知する開度センサ18を設けるとともに、機
関温度を検知する水温スイッチ20を設ける。また、吸気
温センサ22や大気圧センサ24、そして排気ガス濃度の例
えばO₂濃度を検知する排気センサたるO₂センサ26を前記
排気通路10内に装着する。更に、高度を検知する高度セ
ンサ28を設けるとともに、イグニションコイル30からエ
ンジン回転数を検知すべく配設する。

前記開度センサ18と水温スイッチ20、吸気温センサ2
2、大気圧センサ24、そしてO₂センサ26等のセンサ類の
夫々の検知信号を受ける制御部14を設ける。

前記制御部14は、エンジン８に供給する混合気の空燃
比を、排気ガス中の酸素が過多になったとき所定のリッ
チ側の空燃比へ移行させ、該リッチ側では時間経過と共
に所定の割合で漸次リッチ化させ、排気ガス中の酸素が
過小になったとき所定のリーン側の空燃比へ移行させ、
該リーン側では時間経過と共に所定の割合で漸次リーン
化させるフィードバック制御を行っている。

そして、スロットル開度によって決定される領域がア
イドル領域から加速領域に入り、しかもエンジン回転数
が所定回転数、例えば1000rpmを越えた時点から、所定
時間、例えばＴ秒間（通常10〜30秒間）だけ、前記高度
センサ28による高度に応じて、前記フィードバック制御
による空燃比の制御量に所定の時間間隔毎にリーン側へ
の補正信号たるリーン化信号ΔＰを加える構成を有す
る。

そしてこのとき、リーン化信号ΔＰによるリーン化幅
を、ΔＰ％の大きさと時間間隔ΔＴとによって制御する
とともに、所定の時間間隔毎、つまり信号出力割合を、
１回/secに設定する。

また、前記高度センサ28により高度変化に応じて次表
の如く、ΔＰを段階的に変化させる構成とする。そして
このとき、補正信号たるリーン化信号ΔＰは、高度セン
サ28による高度の増加に応じてリーン化傾向を大とする
ものである（次表参照）。

次に第５図のフローチャートに沿って説明する。

まず、車両が始動することによりスタートからエンジ
ン回転数が300rpm以上か否かの判断を行い、NOの場合に
は出力停止モードを実行し、YESの場合には冷却水温が
ノーマルか否かの判断を行う。そして、NOの場合には吸
気温センサ22が16℃以下か否かの判断を行い、YESの場
合にはO₂センサ26によりO₂が活性化したかの判断を行
う。この判断がNOの場合には前述と同様の吸気温度セン
サ22が16℃以下か否かを判断し、YESの場合にはID（ア
イドル）スイッチがON状態を経てOFFになったか否かを
判断する。

ここで、前記吸気温センサ22による判断以降の動作に
ついて説明する。吸気温センサ22が16℃以下か否かの判
断を行った際に、NOの場合にはIDスイッチがONか否かの
判断を行い、YESの場合には低温開ループ制御を行う。

この低温開ループ制御とは、吸気温センサ22が16℃以
下の条件時（例えば寒冷時や始動直後）に空燃比をリッ
チ側に固定する制御をいう。

また、IDスイッチがONの際にはID開ループ制御を行
い、OFFの際にはPT開ループ制御を行い、その後WOTスイ
ッチはONか否かの判断に進む。

前記ID開ループ制御とは、IDスイッチがONの条件時
（始動直後のアイドル（ID）運転）に空燃比を固定する
制御をいう。そして、PT開ループ制御とは、PT（パーシ
ャル）時、つまり部分負荷時に空燃比を固定する制御を
いう。

前記IDスイッチがON状態からOFFとなったか否かを判
断し、YESの場合にはエンジン回転数が1000rpmを越えた
か否か判断するとともに、NOの場合にはIDスイッチがON
か否かの判断を行う。このIDスイッチのON状態か否かの
判断において、NOの場合にはPT閉ループ制御を行い、YE
Sの場合にはエンジン回転数が2500rpm以上か否かの判断
を行う。

前記PT閉ループ制御とは、PT（パーシャル）時、つま
り部分負荷時に空燃比のフィードバック制御を実行する
ことをいう。

そして、エンジン回転数が2500rpm以上の際には減速
開ループ制御を行うとともに、エンジン回転数が2500rp
m未満の際にはID閉ループ制御を行い、その後WOTスイッ
チはONか否かの判断に進む。

前記減速開ループ制御とは、減速時に燃料カット等の
減速動作をして条件固定運転を行う制御をいう。また、
ID閉ループ制御とは、アイドル（ID）運転時に空燃比の
フィードバック制御を実行することをいう。

前記エンジン回転数が1000rpmを越えた際には、越え
た時からＴ秒間（約10〜30秒）以内かを判断し、YESの
場合にのみ高度は500m以下かを高度センサ28からの信号
によって判断する。そして、YESの場合にはΔＰ＝０と
してPT閉ループ制御を行い、NOの場合には前述表に基づ
いて高度変化に応じてΔＰを設定し、PT閉ループ制御を
行う。その後WOTスイッチはONか否かの判断を行い、NO
の場合にはスタートにジャンプし、YESの場合にはWOTコ
ントロールを行った後にスタートにジャンプする。

上述の如きフローチャートに示される通り、高地にお
いては、内燃機関発進時から減速時には、第４図に示す
如く、パーシャルのフィードバック制御にΔＰを入れる
ことにより空燃比をＴ秒間だけリーン化することができ
る。

これにより、第２、３図に示す如く、マニュアル車や
オートマチック車に使用した際には、正確な空燃比制御
によって応答性等の機関性能を向上できるものである。

また、第６図に示す如く、所定条件を満足する加速時
のみを制御することにより、ドライバビリティを悪化さ
せる不都合がなく、COの排出量を低減させることがで
き、実用上有利である。

更に、高度センサ28を設けたことにより、高度変化に
応じた空燃比制御を行うことができ、排気ガスの低減に
寄与し得る。

更にまた、空燃比制御用プログラムの変更のみで空燃
比制御を良好に果すことができ、コストを低廉とし得
る。

なお、この発明は上述実施例に限定されるものではな
く、種々の応用改変が可能である。

例えば、この発明の実施例においては、リーン化幅を
ΔＰとΔＴとによって設定し、リッチ化している空燃比
をリーン化する構成としたが、スロットル開度によって
決定される領域がアイドリング領域からパーシャル領域
に入り、しかもエンジン回転数が1000rpmを越えた際
に、Ｔ秒間（通常10〜30秒間）だけ、フィードバック制
御における空燃比の制御量の比例分制御定数のＰ値（Ｐ
（Ｒ）、Ｐ（Ｌ））や積分分制御定数のＩ値（Ｉ
（Ｒ）、Ｉ（Ｌ））を大きくする構成とすることもでき
る。

すなわち、排気ガス中のO₂濃度を検出するO₂センサ
は、空燃比が理論空燃比（約14.7）に対してリーン化あ
るいはリッチ化しているかを判定するものであり、O₂セ
ンサからの検出信号によって空燃比を理論空燃比（約1
4.7）に収束させるべく空燃比の制御量をフィードバッ
ク制御している。このとき、空燃比の制御量の比例分制
御定数のＰ値（Ｐ（Ｒ）、Ｐ（Ｌ））や積分分制御定数
のＩ値（Ｉ（Ｒ）、Ｉ（Ｌ））を大きく設定すると、リ
ーン時及びリッチ時に早期に理論空燃比に至ることとな
り、空燃比制御時の追従性を良好とし得て、COの排出量
を低減し得る。

前記比例分制御定数は、第４図のＰ（Ｒ）やＰ（Ｌ）
部分の量を示し、積分分制御定数は、第４図のＩ（Ｒ）
やＩ（Ｌ）部分の傾きを示している。

また、この発明の実施例においては、高度変化に応じ
てリーン化信号ΔＰを段階的に設定する構成としたが、
次表及び第５図の１点鎖線で示す如く、高度変化に応じ
て比例分制御定数Ｐや積分分制御定数Ｉを段階的に設定
することもできる。

さすれば、高度変化に応じた正確な空燃比制御を行い
得て、CO等の有害な排気ガスの低減に寄与し得るもので
ある。

［発明の効果］ 以上詳細に説明した如くこの発明によれば、フィード
バック制御による内燃機関の空燃比制御装置において、
高度状態を検出する高度センサを設け、スロットル開度
がアイドル領域から加速領域に入り、且つエンジン回転
数が所定回転数を越えた時点から所定時間だけ、前記高
度センサによる高度に応じて、前記フィードバック制御
による空燃比の制御量に所定の時間間隔毎にリーン側へ
の補正信号を加えるので、ドライバビリティを悪化させ
ることなく、CO、HC、NOxの有害な排気ガスの低減を果
し得る。また、空燃比制御用コンピュータの変更のみに
より容易に空燃比制御を行うことができ、コストを低減
し得る。更に、この空燃比制御装置をマニュアル車やオ
ートマチック車に装備することもでき、実用上有利であ
る。更にまた、高度センサを設けることにより、高度変
化に応じた正確な空燃比制御を行うことができ、あらゆ
る高度における排気ガスの低減に寄与し得る。

また、比例分制御定数と積分分制御定数とを有する空
燃比の制御量を制御するフィードバック制御による内燃
機関の空燃比制御装置において、高度状態を検出する高
度センサを設け、スロットル開度がアイドル領域から加
速領域に入り、且つエンジン回転数が所定回転数を越え
た時点から所定時間だけ、前記高度センサによる高度に
応じて、前記フィードバック制御による空燃比の制御量
の比例分制御定数及び積分分制御定数を大きくするの
で、早期に理論空燃比に至らしめることができ、空燃比
制御時の追従性を良好とし得て、COの排出量を低減し得
る。

【図面の簡単な説明】

第１〜６図はこの発明の実施例を示し、第１図は内燃機
関の制御状態を示す図、第２図はオートマチック車の空
燃比制御を示す図、第３図はマニュアル車の空燃比制御
を示す図、第４図は空燃比制御時のデューティを示す
図、第５図は空燃比制御のフローチャート、第６図はCO
排出量を示す図である。 第７、８図はこの発明の従来技術を示し、第７図は空燃
比制御時のデューティを示す図、第８図はCO排出量を示
す図である。 図において、２はエアクリーナ、４は吸気通路、６は気
化器、８はエンジン、10は排気通路、12は触媒コンバー
タ、14は制御部、16は電磁弁、18は開度センサ、20は水
温スイッチ、22は吸気温センサ、24は大気圧センサ、26
はO₂センサ、28は高度センサ、30はイグニションコイル
である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンに供給する混合気の空燃比を、排
   気ガス中の酸素が過多になったとき所定のリッチ側の空
   燃比へ移行させ、該リッチ側では時間経過と共に所定の
   割合で漸次リッチ化させ、排気ガス中の酸素が過小にな
   ったとき所定のリーン側の空燃比へ移行させ、該リーン
   側では時間経過と共に所定の割合で漸次リーン化させる
   フィードバック制御による内燃機関の空燃比制御装置に
   おいて、高度状態を検出する高度センサを設け、スロッ
   トル開度がアイドル領域から加速領域に入り、且つエン
   ジン回転数が所定回転数を越えた時点から所定時間だ
   け、前記高度センサによる高度に応じて、前記フィード
   バック制御による空燃比の制御量に所定の時間間隔毎に
   リーン側への補正信号を加えることを特徴とする内燃機
   関の空燃比制御装置。
2. 【請求項２】エンジンに供給する混合気の空燃比を、排
   気ガス中の酸素が過多になったとき所定のリッチ側の空
   燃比へ移行させ、該リッチ側では時間経過と共に所定の
   割合で漸次リッチ化させ、排気ガス中の酸素が過小にな
   ったとき所定のリーン側の空燃比へ移行させ、該リーン
   側では時間経過と共に所定の割合で漸次リーン化させる
   べく比例分制御定数と積分分制御定数とを有する空燃比
   の制御量を制御するフィードバック制御による内燃機関
   の空燃比制御装置において、高度状態を検出する高度セ
   ンサを設け、スロットル開度がアイドル領域から加速領
   域に入り、且つエンジン回転数が所定回転数を越えた時
   点から所定時間だけ、前記高度センサによる高度に応じ
   て、前記フィードバック制御による空燃比の制御量の比
   例分制御定数及び積分分制御定数を大きくすることを特
   徴とする内燃機関の空燃比制御装置。