JPH08296479A - フィードバックキャブレタの流量補正制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】フィードバックキャブレタの特性に応じて、特
定の運転領域で燃料を増量し、エミッション等の悪化を
防止する。 【構成】排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ_２センサの
出力電圧に基づいて、フィードバックキャブレタの流量
制御弁の開度を調節し燃焼室に供給する混合気の空燃比
を理論空燃比近傍に維持する空燃比フィードバック制御
を行う内燃機関において、流量制御弁の調節範囲を判定
し、その調節範囲の中心位置が理論空燃比よりリーン側
の空燃比に対応する場合に空燃比フィードバック制御を
行う運転領域の上限近傍において燃料を増量する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として自動車用の内
燃機関に装着されるフィードバックキャブレタの流量補
正制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、排気系に取り付けられたＯ_２セン
サからの出力信号に基づいて混合気の空燃比を理論空燃
比近傍に維持する空燃比フィードバック制御を行うもの
では、例えば特開平２−１０２３５７号公報に示される
もののように、エアブリード通路へ流入する空気量を流
量制御弁により制御し得るように構成されたフィードバ
ックキャブレタを装着して、混合気の空燃比を制御して
いる。このようなフィードバックキャブレタでは、流量
制御弁の調節範囲により制御できる空燃比幅は限られた
ものとなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した流
量制御弁の調節範囲は、空燃比フィードバック制御を実
行している際の中心となる空燃比すなわち理論空燃比近
傍を中心として、リーン側及びリッチ側に略等しい範囲
に分散している特性を有するものが好ましい。しかしな
がら、実際には、製造時の公差等に起因して、その調節
範囲はリーン側あるいはリッチ側に偏っていることがあ
る。一般に、このような調節範囲の偏ったもののうち、
リーン側に偏ったものを流量下限品、リッチ側に偏った
ものを流量上限品と呼称している。

【０００４】一方、図４に示すように、空燃比フィード
バック制御における運転領域の上限近傍すなわち負荷が
大きく理論空燃比よりリッチな出力空燃比での運転を必
要とするパワー領域近傍の領域では、通常の空燃比フィ
ードバック制御運転状態においても空燃比がリーンにな
りやすいものになっている。このような空燃比フィード
バック制御の特性に対して、流量下限品においては、そ
の調整範囲がリーン側に偏っているために、そのリーン
になりやすい領域に運転状態が移行すると、制御が追い
つかずさらに空燃比をリーンすることになり、エミッシ
ョンやドライバビリティを悪化させることがある。この
ことを考慮して、例えばフィードバック制御の運転領域
の上限近傍において燃料を増量するように構成すると、
流量上限品を使用した場合に、空燃比がその領域におい
てオーバーリッチになり、エミッション（ＣＯ，ＨＣ）
が悪くなる。このような不具合に鑑みて、フィードバッ
クキャブレタの調節範囲を小さくして製造すると、その
調節範囲内に入らない製品が多数生じ、不良率が増加す
る傾向にあった。

【０００５】本発明は、このような不具合を解消するこ
とを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような手段を講じたものであ
る。すなわち、本発明に係るフィードバックキャブレタ
の流量補正制御方法は、排気ガス中の酸素濃度を検出す
るＯ_２センサの出力電圧に基づいて、フィードバックキ
ャブレタの流量制御弁の開度を調節し燃焼室に供給する
混合気の空燃比を理論空燃比近傍に維持する空燃比フィ
ードバック制御を行う内燃機関において、流量制御弁の
調節範囲を判定し、その調節範囲の中心位置が理論空燃
比よりリーン側の空燃比に対応する場合に空燃比フィー
ドバック制御を行う運転領域の上限近傍において燃料を
増量することを特徴とする。

【０００７】

【作用】このような構成のものであれば、フィードバッ
クキャブレタの流量制御弁の調節範囲が、理論空燃比よ
りリーン側に偏っているものに対して、空燃比フィード
バック制御を行う運転領域の上限近傍において燃料を増
量するので、流量制御弁の調節範囲における空燃比調整
がリーン側に推移しても、混合気の空燃比はリーンにな
ることがない。つまり、流量制御弁の調節範囲が理論空
燃比を中心に対応しておらず、理論空燃比よりもリーン
側に偏っている場合に、負荷が大きな状態で空燃比フィ
ードバック制御を行う運転領域で空燃比がリーンになり
やすい。このような運転状態において、前記調節範囲の
偏向を判定して燃料を増量する。したがって、調節範囲
の偏向に起因して空燃比が特定の領域でリーンになる傾
向にあっても、これを是正することが可能となる。その
結果、エミッションやドライバビリティの悪化が防止さ
れる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。

【０００９】図１において、１は、エンジンのインテー
クマニホルドに装着されたフィードバックキャブレタを
示しており、２はそのミキシングチャンバ、３はメイン
ノズル、４はスロットルバルブ、５はフロート室、６は
エアブリード、７はエアブリード通路、８は流量制御弁
をそれぞれ示している。なお、図示しないが、このフィ
ードバックキャブレタ１は、高負荷領域すなわち理論空
燃比より空燃比がリッチな状態となる出力空燃比で運転
する領域のために、燃料を増量するいわゆるパワー系シ
ステムを備えている。このパワー系システムは、後述す
る電子制御装置１６からの駆動信号により作動する制御
弁（以下、ＶＳＶと略称する）により制御される負圧に
応じて作動するパワーピストンにより、メインウェルに
連通する燃料通路を閉塞するパワーバルブを開成制御し
て、出力空燃比になるよう燃料を増量するように構成さ
れている。つまり、パワーバルブは、ＶＳＶの駆動信号
が印加されない場合、言い換えればスロットル開度が小
さく負圧がパワーピストンに加えられている場合には燃
料通路を閉塞しており、ＶＳＶに駆動信号が印加される
と、パワーピストンにより押し下げられて燃料通路を開
成し、メインウェル１ａにメイン系システムにおける供
給燃料に燃料を加算するものである。

【００１０】流量制御弁８は、エアブリード６の始端部
分をなすエアブリード通路７に設けられるもので、吸込
口８ａが大気に開放されている。この流量制御弁８は、
尖頭状の弁体９を弁座１０に対して進退させて、弁体９
と弁座１０との間に形成される空気通路の開口面積を変
化させるようにしたもので、弁体９はステッパモータ１
１の作動ロッド１２の先端部に取着してある。そして、
ステッパモータ１１を電子制御装置１３により制御し、
弁体９を全閉位置（０ステップ）〜全開位置（１００ス
テップ）のうち、空燃比フィードバック制御中は、理論
空燃比例えば１４．５近傍に設定された所定位置の前後
で進退するようにしてある。

【００１１】一方、排気系１４に設けた三元触媒コンバ
ータ１３の上流側には、Ｏ_２センサ１５を配置してあ
る。このＯ_２センサ１５は、混合気の空燃比が理論空燃
比よりもリーン側にあって排気ガス中の酸素濃度が高い
場合には、低い出力電圧しか発生せず、逆の場合つまり
リッチ側にある場合には高い出力電圧を発生するように
構成されている。

【００１２】１６は、流量制御弁８を制御するためのマ
イクロコンピュータシステムであり、中央演算装置（Ｃ
ＰＵ）１７と、記憶装置１８、入力インターフェイス１
９と、出力インターフェース２０とを有している。入力
インターフェース１９には、前記Ｏ_２センサ１５からの
電圧信号ａ、スロットルポジションセンサ２１からの位
置信号ｂ及びイグニッションコイル２２の端子に発生す
るエンジン回転数に比例したパルス信号ｃ等が入力され
るとともに、出力インターフェース２０から流量制御弁
８に向けて開度制御信号ｄ、パワー系システムのＶＳＶ
の開閉を制御する駆動信号ｅ等が出力されるようになっ
ている。

【００１３】マイクロコンピュータシステム１６には、
Ｏ_２センサ１５から出力される電圧信号ａとアイドルス
イッチ２１から出力される位置信号ｂとを主な情報とし
て、流量制御弁８の弁体９を駆動するステッパモータ１
１のステップを変更して、算出された空燃比になるよう
に空燃比フィードバック制御をエンジンの運転状況に対
応させて選択して行うためのプログラムが内蔵してあ
る。また、このプログラムは、フィードバックキャブレ
タ１の流量補正を行うために、排気ガス中の酸素濃度を
検出するＯ_２センサ１５の出力電圧に基づいて、フィー
ドバックキャブレタ１の流量制御弁８の開度を調節し燃
焼室に供給する混合気の空燃比を理論空燃比近傍に維持
する空燃比フィードバック制御を行う内燃機関におい
て、流量制御弁８の調節範囲を判定し、その調節範囲の
中心位置が理論空燃比よりリーン側の空燃比に対応する
場合に空燃比フィードバック制御を行う運転領域の上限
近傍において燃料を増量するように構成してある。この
プログラムを実行するにあたって、流量制御弁８の調節
範囲を判定するために、空燃比フィードバック制御を実
行できる運転領域に、流量制御弁８のステップ数を学習
する学習領域ＬＥを負荷の大きさとエンジン回転数とを
パラメータにして設定している。学習領域ＬＥは、空燃
比フィードバック制御で略常用される運転領域に対応し
て設定すればよい。また、この流量制御弁８のステップ
数の学習は、当該分野で広く知られているものを適用す
ればよく、例えば、学習領域ＬＥに対応する運転状態に
おけるステップ数の平均値を演算して行われ、その平均
値を学習値として記憶装置１８に保存するものであって
よい。

【００１４】この流量補正制御プログラムの概要は、図
２に示すようなものである。なお、このプログラムは、
空燃比フィードバック制御中に実行されるものである。

【００１５】まずステップＳ１では、空燃比フィードバ
ック制御中か否かを判定する。空燃比フィードバック制
御は、エンジンの温度例えば冷却水温が所定温度以上で
あること、フューエルカット中でないこと、過渡状態で
ないこと等の条件が成立している場合に実行される。空
燃比フィードバック制御中である場合は、ステップＳ２
に進み、ない場合は別のルーチンに移行する。ステップ
Ｓ２では、この時の運転状態が学習領域ＬＥに対応する
か否かを判定する。判定は、エンジン回転数と負荷の大
きさとで行う。負荷の大きさは、例えば吸気圧で検出す
る。学習領域ＬＥに対応する運転状態である場合はステ
ップＳ３に進み、そうでない場合は別のルーチンに移行
する。ステップＳ３では、学習値が所定値以下であるか
否かを判定する。この所定値は、空燃比を理論空燃比近
傍に維持するために、流量制御弁８の開度をその調節範
囲の中央値より下回った値で制御しているものを判定す
るためのものであるので、例えば、ステップ数にして３
０程度を設定する。学習値が所定値以下の場合はステッ
プＳ４に進み、所定値を上回っている場合は別のルーチ
ンに移行する。ステップＳ４では、燃料を増量する領域
を設定する。この燃料増量域は、図３に示すように、空
燃比フィードバック制御を実施する運転領域の上限つま
りパワー領域との境界から、空燃比がリーンになりやす
い運転領域部分に設定する（ＡＡ´ＢＢ´で囲まれた領
域）。これにより、実質的にパワー領域の境界が空燃比
フィードバック制御領域側にまで拡大される。この燃料
増量域は、一旦設定されると電気的にリセットされるま
で設定が保持されるもので、設定後は空燃比フィードバ
ック制御中であっても、この領域に運転状態が推移した
場合には燃料が増量されるようになる。

【００１６】このような構成において、エンジンが空燃
比フィードバック制御により運転されている場合、流量
制御弁８は開度制御信号ｄにより混合気の空燃比が理論
空燃比近傍となるように開閉制御される。そして、負荷
及びエンジン回転数が変化し、運転状態が学習領域ＬＥ
に達した際には、その運転状態における空燃比フィード
バック制御により調節される流量制御弁８のステップ数
を学習する。そして、その学習したステップ数より、装
備されたフィードバックキャブレタ１が流量下限品か上
限品かを判定して、空燃比フィードバック制御を行う運
転領域内に燃料増量域を設定するか否かを決定する。す
なわち、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３と制御が進み、学習
値が所定値以下の場合にフィードバックキャブレタ１が
流量下限品と判定する。したがって、パワー領域に至る
空燃比フィードバック制御領域の上限付近で空燃比がリ
ーンになりやすいので、ステップＳ４と制御が進んで燃
料増量域を設定する。この後、運転状態が燃料増量域に
達した場合、電子制御装置１６は、パワー系システムの
ＶＳＶに駆動信号ｅを出力し、パワーバルブを開成して
空燃比フィードバック制御中において、出力空燃比の制
御時の同様に燃料の増量を行う。

【００１７】一方、学習値が所定値を上回っている場合
には、装着されているフィードバックキャブレタ１が流
量上限品であると判定し、ステップＳ３から別のルーチ
ンに移行して燃料増量域の設定は行わない。したがっ
て、流量上限品のフィードバックキャブレタでは、空燃
比フィードバック制御中はパワー系システムによる燃料
の増量は行われない。

【００１８】このようにして、フィードバックキャブレ
タ１の特性が判定され、その特性に応じて空燃比フィー
ドバック制御領域内に燃料を増量する領域を設定するの
で、流量下限品の特性上空燃比フィードバック制御を行
っているにもかかわらず空燃比がリーンになりがちな運
転領域においても、理論空燃比近傍に空燃比を維持する
ことができる。これに対し、流量上限品においては、燃
料増量域の設定が行われないので、空燃比フィードバッ
ク制御領域内ではパワー系システムを駆動しての燃料の
増量が行われないため、パワー領域近傍の空燃比フィー
ドバック制御領域において空燃比がリッチになることが
ない。この結果、フィードバックキャブレタ１の特性に
かかわらず、つまり流量下限品であろうと流量上限品で
あろうと空燃比フィードバック制御を実行してる状態で
は空燃比がリーンやリッチになりにくく、対応するその
全運転領域において空燃比を理論空燃比近傍に維持する
ことができ、エミッションやドライバビリティが悪くな
ることを防止することができる。また、フィードバック
キャブレタ１を製造するにあたって、その調節範囲を小
さくする必要がなくなり、それゆえ調節範囲を大きくで
き、製造を容易にすることができ不良率を減少させるこ
とができる。

【００１９】なお、本発明は以上説明した実施例に限定
されるものではない。

【００２０】その他、各部の構成は図示例に限定される
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変
形が可能である。

【００２１】

【発明の効果】本発明は、以上に詳述したように、フィ
ードバックキャブレタの流量制御弁の調節範囲が、理論
空燃比よりリーン側に偏っているものに対して、空燃比
フィードバック制御を行う運転領域の上限近傍において
燃料を増量するので、空燃比フィードバック制御中に流
量制御弁の調節範囲内での空燃比調整がリーン側に推移
しても、混合気の空燃比を理論空燃比近傍に維持するこ
とができる。したがって、調節範囲の偏向に起因して空
燃比が特定の領域でリーンになる傾向にあっても、これ
を是正することができ、その結果、エミッションやドラ
イバビリティの悪化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概略的な構成を示す説明
図。

【図２】同実施例の制御手順を概略的に示すフローチャ
ート。

【図３】同実施例の作用説明図。

【図４】従来例の作用説明図。

【符号の説明】

１…フィードバックキャブレタ ８…流量制御弁 １５…Ｏ_２センサ １６…電子制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ_２セン
   サの出力電圧に基づいて、フィードバックキャブレタの
   流量制御弁の開度を調節し燃焼室に供給する混合気の空
   燃比を理論空燃比近傍に維持する空燃比フィードバック
   制御を行う内燃機関において、流量制御弁の調節範囲を
   判定し、その調節範囲の中心位置が理論空燃比よりリー
   ン側の空燃比に対応する場合に空燃比フィードバック制
   御を行う運転領域の上限近傍において燃料を増量するこ
   とを特徴とするフィードバックキャブレタの流量補正制
   御方法。