JPS6148626B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエンジンの空燃比制御装置に係り、特
に気化器によつて混合気を供給されるエンジンの
空燃比制御装置に係る。

気化器方式のエンジンに於て、三元触媒コンバ
ータを有効に作動させ、且燃費の改善を図る目的
で、エンジンへ供給される混合気の空燃比を理論
空燃比付近の或るかなり狭い範囲に制御する空燃
比制御装置は従来から提案されている。

この種の空燃比制御装置の一つとして、O₂セ
ンサの如き排気センサによりエンジンより排出さ
れる排気ガスの排気成分の濃度を検出しつつ気化
器のエアブリード量をフイードバツク制御して空
燃比を制御するものが知られている。

ところで、エンジンが低負荷運転されている時
には排気ガス中のNOx濃度が小さく、エンジン
に供給される混合気の空熱比を理論空燃比より偏
倚した空燃比に修正する程度で排気ガス中の
NOx濃度を十分小さい値に維持することができ
る。

本発明は上述の如き事実に着目し、エンジンが
低負荷運転されている時にはフイードバツク制御
を中止してエンジンへ理論空燃比より大きい空燃
比の希薄混合気が供給されるようにし、更にアイ
ドリング運転時には安定したアイドリング運転状
態が得られ、また高負荷運転時には高出力運転状
態が得られるようエンジンへ理論空燃比より小さ
い空燃比の濃混合気が供給されるようにし、燃費
の向上と排気ガスの浄化の両立と運転性の改善を
図つた改良されたフイードバツク制御式の空燃比
制御装置を提供することを目的としている。

かかる目的は、本発明によれば、エンジンより
排出される排気ガスの排気成分の濃度を検出する
排気センサと、前記排気センサが発生する信号に
基きエンジンに供給された混合気の空燃比を表わ
す信号を発生する演算装置と、前記演算装置が発
生する信号に基き駆動され空燃比が理論空燃比付
近の空燃比になるよう気化器のエアブリード量を
フイードバツク制御するエアブリード制御装置
と、アイドリング運転時を除く低負荷運転時に前
記フイードバツク制御を禁止して空燃比が理論空
燃比より実質的に大きい空燃比になるよう前記エ
アブリード制御装置によるエアブリード量を増加
せしめるエアブリード増加修正装置と、アイドリ
ング運転時或いは高負荷運転時には前記フイード
バツク制御を禁止して空燃比が理論空燃比より実
質的に小さい空燃比になるよう前記エアブリード
制御装置によるエアブリード量を減少せしめるエ
アブリード減少修正装置と、前記エアブリード増
加修正装置の作動に対して時間的遅延を与える遅
延装置とを有していることを特徴とするエンジン
の空燃比制御装置によつて達成される。

上述の如き構成によれば、エアブリード制御装
置のエアブリード量の制御によりエンジンの運転
状態に応じてエンジンへ供給する混合気の空燃比
が理論空燃比と希薄空燃比とに選択的に切換わり
しかも前記エアブリード制御装置のエアブリード
量の制御により特別なエンリツチ装置やパワー装
置を必要とすることなくアイドリング運転時或い
は高負荷運転時には濃混合気がエンジンへ供給さ
れるようになり、安定したアイドリング運転状態
或いは高出力運転状態が得られるようになる。ま
た上述の如き希薄空燃比に対する空燃比の切換わ
りは遅延装置により時間的遅延を与えられて行わ
れるから、エンジンの運転状態がその切換条件下
にて頻繁に繰返し変化してもそれに即応して空燃
比が頻繁に繰返し切換わることが回避され、ハン
チング現象が生じることが回避される。

以下に添付の図を用いて本発明を実施例につい
て詳細に説明する。添付の第１図は本発明による
空燃比制御装置の一つの実施例を示す概略構成図
である。図に於て、１はエンジンを示しており、
エンジン１は気化器２により燃料と空気との混合
気をマニホールド３を経て吸入し、排気ガスを排
気マニホールド４へ排出する。

気化器２はその吸気ボア５内にラージベンチユ
リ６を有している。ラージベンチユリ６より下流
側の吸気ボア５内にはスロツトルバルブ７が設け
られており、又ラージベンチユリ６より上流側の
吸気ボア５内にはチヨークバルブ８が設けられて
いる。ラージベンチユリ６の喉部にはスモールベ
ンチユリ９が設けられており、このスモールベン
チユリの喉部にはメイン燃料ノズル１０が開口し
ている。メイン燃料ノズル１０にはフロート室１
１内に貯容されたガソリンの如き液体燃料がメイ
ン燃料ジエツト１２によりその流量を調整されつ
つメイン燃料通路１３を経て供給されるようにな
つている。メイン燃料通路１３の途中にはウエル
１４が形成されており、このウエル１４内には複
数個の小孔を有するエアブリードチユーブ１５が
設けられている。エアブリードチユーブ１５は固
定のエアブリードジエツト３８に接続されてい
る。メイン燃料ノズル１０の根元部にはエアブリ
ード導管１６が接続されており、又この導管には
該導管を流れる空気の流量を制御する比例アクチ
ユエータ１７が接続されている。比例アクチユエ
ータ１７は一つの流量制御弁であり、この装置
は、弁ポート１８を備えた円筒状のガイドチユー
ブ１９と、ガイドチユーブ１９の外周にあつてそ
の軸線方向に移動し弁ポート１８の実効開口面積
を制御するスライドスリーブ２０とを含んでい
る。スライドスリーブ２０には電磁コイル２１が
取付けられており、該スライドスリーブ２０はそ
の電磁コイルに供給される電流の増大に応じて永
久磁石２２との共働により圧縮コイルばね２３の
作用に抗して図にて右方へ移動し、弁ポート１８
の実効開口面積を増大するようになつている。電
磁コイル２１に対する通電制御は後述するコンピ
ユータ２４によつて行なわれるようになつてい
る。

又、気化器２にはスローポート２５が設けられ
ており、このスローポート２５にはメイン燃料通
路１３を通つて流れる燃料の一部が該通路の途中
より分岐して設けられたスロー燃料通路２６を経
て且その途中に設けられたスロージエツト２７ａ
及びエコノマイザジエツト２７ｂによりその流量
を調整されつつ供給されるようになつている。又
スローポート２５の部分にはアイドルアジヤスト
スクリユ２８が設けられている。又、スロー燃料
通路２６の途中には固定エアブリードジエツト２
９が設けられている。

又スローポート２５の部分にはエアブリード導
管３０が接続されており、この導管には比例アク
チユエータ３１が接続されている。比例アクチユ
エータ３１は、比例アクチユエータ１７と同様
に、弁ポート３２を備えたガイドチユーブ３３
と、電磁コイル３５を取付けられたスライドスリ
ーブ３４と、永久磁石３６と、圧縮コイルばね３
７とを含み、前記比例アクチユエータと同様に作
動し、その作動をコンピユータ２４によつて制御
されるようになつている。比例アクチユエータ３
１はこれの弁ポート３２が全開とされたとき、ス
ローポート２５より吸気ボア５へ燃料が吐出され
ることを実質的に阻止する程度の比較的大きいエ
アブリード量によるエアブリードが行なわれるよ
うその弁ポートの大きさが設定されている。

排気マニホールド４にはO₂センサ４０が取付
けられている。O₂センサ４０は排気マニホール
ド４内を流れる排気ガス中の余剰酸素を検出し、
それに応じた電気信号を発生するようになつてい
る。このO₂センサ４０は空燃比が理論空燃比よ
り小さいとき約1.0Vの電圧信号を出力し、これ
に対し空燃比が理論空燃比より大きいとき、即ち
リーン時には約0.1V程度の電圧信号を出力し、
これら電圧信号はコンピユータ２４に入力され
る。

第２図はコンピユータ２４の一つの実施例を示
す電気回路図である。O₂センサ４０が発生する
電圧信号はボルテージフオロワ４１、可変利得増
幅器（AGC）４２、抵抗素子４３を経て比較器
４４の非反転端子に入力される。比較器４４は可
変利得増幅器４２の出力電圧Vxとその反転端子
に入力される定電圧発生回路４５の設定電圧Vr
とを比較して、Vx≧Vrのとき、換言すれば空燃
比が所定空燃比（理論空燃比）より小さいとき高
レベルの電圧信号“１”信号を出力し、Vx＜Vr
のとき低レベルの電圧信号“０”を出力する。即
ち、比較器４４は空燃比の変動に応じたパルス信
号を出力する。このパルス信号は互いに並列に接
続された積分器４６と反転増幅器４７の反転端子
に各々入力される。積分器４６は演算増幅器４６
ａと抵抗素子４６ｂとコンデンサ４６ｃとから成
り、抵抗素子４６ｂとコンデンサ４６ｃとによつ
て決まる積分定数に従つて入力電圧を積分し、そ
の積分した値に比例した電圧信号を出力する。積
分器４６の非反転端子は定電圧発生回路４６ｄに
接続されている。反転増幅器４７は演算増幅器４
７ａと抵抗素子４７ｂ，４７ｃとを有しており、
入力信号を反転増幅する。反転増幅器４７の非反
転端子は定電圧発生回路４７ｄに接続されてい
る。積分器４６と反転増幅器４７の出力信号は
各々加算器４８の反転端子に入力される。加算器
４８は演算増幅器４８ａと抵抗素子４８ｂ，４８
ｃ，４８ｄとを有し、前記両信号を非同相加算
し、スキツプを有する積分信号を出力する。加算
器４８の非反転端子は定電圧発生回路４８ｅに接
続されている。この出力信号はアナログスイツチ
４９、抵抗素子５０を経て比較器５１の非反転端
子に選択的に入力される。比較器５１はその反転
端子に三角波発生回路５２が発生する三角波を抵
抗素子５３を経て与えられ、この三角波と加算器
４８よりの信号との比較を行ない、その比較結果
に基いたデユーテイレシオのパルス信号を発生す
る。三角波発生回路５２が発生する三角波は200
Hz程度の周波数のものであつて良い。

比較器５１は加算器４８より信号を与えられて
いる時には空燃比が小さいほど、即ち混合気がリ
ツチであるほど大きいデユーテイレシオのパルス
信号を発生する。

比較器５１が発生するパルス信号は抵抗素子５
４，５５を経てトランジスタ５６，５７のベース
端子に各々入力される。トランジスタ５６はその
コレクタ端子にて前記比例アクチユエータ１７の
電磁コイル２１に接続され、エミツタ端子にてア
ースされている。トランジスタ５７はそのコレク
タ端子にて前記比例アクチユエータ３１の電磁コ
イル３５に接続され、エミツタ端子にてアースさ
れている。またトランジスタ５６，５７の各々の
ベース端子とコレクタ端子とはコンデンサ５８，
５９を介して接続されている。

比較器５１が発生するパルス信号はトランジス
タを経て比例アクチユエータの電磁コイルに入力
される。電磁コイルに与えられるパルス信号は
200Hz程度の周波数のパルス信号であるため、こ
のパルス信号は電磁コイルに平均化された直流電
流信号として作用し、そのデユーテイレシオが大
きいほどスライドスリーブを第１図で見て右方に
駆動して弁ポートの実効開口面積を増大するよう
になる。

また、前記比較器５１の非反転端子には定電圧
発生回路６０が発生する定電圧がアナログスイツ
チ６１を経て選択的に入力されるようになつてい
る。定電圧発生回路６０が発生する定電圧がアナ
ログスイツチ６１を経て比較器５１に入力されて
いる時には、比較器５１は比較的大きい所定のデ
ユーテイレシオのパルス信号を発生する。このパ
ルス信号が電磁コイル２１及び３５に与えられて
いる時には比例アクチユエータ１７及び３１はエ
ンジン１に供給される混合気の空燃比が理論空燃
比より大きくなるよう、例えば１８程度になるよ
う弁ポート１８，３２の実効開口面積を調整す
る。

アナログスイツチ４９及び６１は各々そのゲー
ト端子に“１”信号を与えられてる時には導通状
態になり、そのゲート端子に“０”信号が与えら
れている時には非導通状態になる。

負圧スイツチ６２はエンジン１の吸気管負圧に
感応し、それが所定値より大きい時、例えば−
300mmHgより大きくとき“１”信号を発生し、そ
の信号をANDゲート６３に出力する。アイドリ
ングスイツチ６４は、例えばスロツトルバルブ７
の開度に感応し、スロツトルバルブがアイドリン
グ位置もしくはそのアイドリング位置付近にある
とき“１”信号を発生し、その信号をNOTゲー
ト６５を経てANDゲート６３に出力する。従つ
て、ANDゲート６３はアイドリング運転時を除
く低負荷運転時のみ“１”信号を発生する。

もう一つの負圧スイツチ６６はエンジン１の吸
気管負圧に感応し、それが所定値より小さい時、
例えば−100mmHgより小さいとき“１”信号を発
生し、それを遅延回路６７及びNOTゲート６８
を経てもう一つのANDゲート６９に出力する。

ANDゲート６３の出力信号は遅延回路７０を
経てアナログスイツチ６１のゲート端子に入力さ
れ、またNOTゲート７１を経てANDゲート６９
に入力される。NOTゲート６５の出力信号は
ANDゲート６９に入力される。ANDゲート６９
の出力信号はアナログスイツチ４９のゲート端子
に入力される。

上述の如き構成から成る空燃比制御装置は次の
如く作動する。エンジン１が中負荷運転されてい
る時には、負圧スイツチ６２、アイドリングスイ
ツチ６４、負圧スイツチ６６の各々が“０”信号
を出力しているので、アナログスイツチ６１のゲ
ート端子には“０”信号が、アナログスイツチ４
９のゲート端子には“１”信号が入力される。こ
の時にはアナログスイツチ４９が導通状態にな
り、加算器４８が発生する電圧信号がアナログス
イツチ４９を経て比較器５１に入力される。従つ
てこの時にはO₂センサ４０が発生する信号に基
いて決定されたデユーテイレシオのパルス信号に
よつて電磁コイル２１及び３５が駆動され、それ
によつて弁ポート１８及び３２の実効開口面積が
制御されてエアブリード量がフイードバツク制御
される。このエアブリード制御によりエンジン１
には理論空燃比付近の空燃比の混合気が供給され
るようになる。尚、この運転時に於ては排出系に
設けられた三元触媒コンバータはHC、CO、NOx
の三成分を同時に浄化する三元触媒コンバータと
して作用する。

エンジン１が低負荷運転されている時には負圧
スイツチ６２が“１”信号を発生し、アイドリン
グスイツチ６４と負圧スイツチ６６が各々“０”
信号を発生するので、アナログスイツチ４９のゲ
ート端子には“０”信号が、アナログスイツチ６
１のゲート端子には“１”信号が入力されるよう
になる。従つてこの時には比較器５１には定電圧
発生回路６０が発生する電圧が入力され、比較器
５１がそれに基いた比較的大きい所定のデユーテ
イレシオのパルス信号を発生する。これにより比
例アクチユエータ１７及び３１の電磁コイル２１
及び３５に供給される電流が実質的に増大し、そ
れに応じて弁ポート１８及び３２の実効開口面積
が増大する。この結果、エアブリード量が大きく
なり、エンジン１には理論空燃比より大きい例え
ば１８程度の空燃比を有する希薄混合気が供給さ
れるようになる。尚、この運転時に於ては排気系
に設けられている三元触媒コンバータはHC、CO
の如き未燃焼成分の浄化を行なう酸化触媒コンバ
ータとして作用する。

遅延回路７０はANDゲート６３の出力信号が
アナログスイツチ６１のゲート端子に伝達される
ことを遅らせ、エンジン１が所定時間以上連続し
て低負荷運転された時のみアナログスイツチ６１
が導通状態になるよう作用する。

エンジン１がアイドリング運転されている時に
は負圧スイツチ６２が“１”信号を発生するが、
アイドリングスイツチ６４も“１”信号を発生す
るのでANDゲート６３及び６９は共に“０”信
号を出力するようになる。この時にはアナログス
イツチ４９と６１が共に非導通状態となり、電磁
コイル２１及び３５に電流が与えられないから、
弁ポート１８及び３２は全閉になり、気化器２は
アイドリング運転に必要な比較的濃い混合気をエ
ンジン１に供給するようになる。

また、エンジン１が高負荷運転されると、負圧
スイツチ６２とアイドリングスイツチ６４が
“０”信号を発生し、負圧スイツチ６６が“１”
信号を発生するのでこの時もANDゲート６３と
６９は共に“０”信号を発生する。従つてこの時
にもアナログスイツチ４９と６１が共に非導通状
態となり、電磁コイル２１及び３５に電流が与え
られないから、弁ポート１８及び３２は全閉にな
り、気化器２は高負荷運転に必要な比較的濃い混
合気をエンジン１に供給するようになる。尚、遅
延回路６７の作用により、高負荷運転時に上述の
如く比較的濃い混合気が供給されるのは中負荷運
転より高負荷運転へ移行されてから所定の時間が
経過した後である。

以上に於いては、本発明を特定の実施例につい
て詳細に説明したが、本発明はこれに限られるも
のではなく本発明の範囲内にて種々の実施例が可
能であることは当業者にとつて明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるエンジンの空燃比制御装
置の一つの実施例を示す概略構成図、第２図は本
発明による空燃比制御装置の電気回路図である。 １〜エンジン、２〜気化器、３〜吸気マニホー
ルド、４〜排気マニホールド、５〜吸気ボア、６
〜ラージベンチユリ、７〜スロツトルバルブ、８
〜チヨークバルブ、９〜スモールベンチユリ、１
０〜メイン燃料ノズル、１１〜フロート室、１２
〜メイン燃料ジエツト、１３〜メイン燃料通路、
１４〜ウエル、１５〜エアブリードチユーブ、１
６〜エアブリード導管、１７〜比例アクチユエー
タ、１８〜弁ポート、１９〜ガイドチユーブ、２
０〜スライドスリーブ、２１〜電磁コイル、２２
〜永久磁石、２３〜圧縮コイルばね、２４〜コン
ピユータ、２５〜スローポート、２６〜スロー燃
料通路、２７ａ〜スロージエツト、２７ｂ〜エコ
ノマイザジエツト、２８〜アイドルアジヤストス
クリユ、２９〜エアブリードジエツト、３０〜エ
アブリード導管、３１〜比例アクチユエータ、３
２〜弁ポート、３３〜ガイドチユーブ、３４〜ス
ライドスリーブ、３５〜電磁コイル、３６〜永久
磁石、３７〜圧縮コイルばね、４０〜O₂セン
サ、４１〜ボルテージフオロワ、４２〜可変利得
増幅器、４３〜抵抗素子、４４〜比較器、４５〜
定電圧発生回路、４６〜積分器、４７〜反転増幅
器、４８〜加算器、４９〜アナログスイツチ、５
０〜抵抗素子、５１〜比較器、５２〜三角波発生
回路、５３〜抵抗素子、５４，５５〜抵抗素子、
５６，５７〜トランジスタ、５８，５９〜コンデ
ンサ、６０〜定電圧発生回路、６１〜アナログス
イツチ、６２〜負圧スイツチ、６３〜ANDゲー
ト、６４〜アイドリングスイツチ、６５〜NOT
ゲート、６６〜負圧スイツチ、６７〜遅延回路、
６８〜NOTゲート、６９〜ANDゲート、７０〜
遅延回路、７１〜NOTゲート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンより排出される排気ガスの排気成分
   の濃度を検出する排気センサと、前記排気センサ
   が発生する信号に基きエンジンに供給された混合
   気の空燃比を表わす信号を発生する演算装置と、
   前記演算装置が発生する信号に基き駆動され空燃
   比が理論空燃比付近の空燃比になるよう気化器の
   エアブリード量をフイードバツク制御するエアブ
   リード制御装置と、アイドリング運転時を除く低
   負荷運転時に前記フイードバツク制御を禁止して
   空燃比が理論空燃比より実質的に大きい空燃比に
   なるよう前記エアブリード制御装置によるエアブ
   リード量を増加せしめるエアブリード増加修正装
   置と、アイドリング運転時或いは高負荷運転時に
   は前記フイードバツク制御を禁止して空燃比が理
   論空燃比より実質的に小さい空燃比になるよう前
   記エアブリード制御装置によるエアブリード量を
   減少せしめるエアブリード減少修正装置と、前記
   エアブリード増加修正装置の作動に対して時間的
   遅延を与える遅延装置とを有していることを特徴
   とするエンジンの空燃比制御装置。