JPS627376B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、エンジンに供給する混合気の空燃
比を適正値に補正するようにした燃料噴射装置に
関し、特に空気流量計にチリ、ゴミが付着しても
空燃比を適正値に補正し得る装置に関する。

従来、エンジン用燃料噴射装置においては、空
気流量計により吸入空気流量を測定し、この測定
値に基いて燃料噴射量を決定し、さらに排気系に
設けられた空燃比センサの信号により上記燃料噴
射量を補正して混合気の空燃比を一定に保つよう
構成されている。

上記空燃比センサによる閉ループ制御は、大気
圧変化、吸気温度変化などの変化に対しても空燃
比を一定に制御し得るという点で有利であるが、
この種の空燃比センサは使用温度がある活性化温
度以上に上昇しないと空燃比を検出できないた
め、活性化温度以下の不活性状態では空燃比セン
サによる閉ループ制御を解除して空気流量計によ
る開ループ制御を行つている。

ところが、空気流量計は、長期間使用すると、
空気通路などにチリ、ゴミなどが付着することが
あり、チリ、ゴミなどの付着が発生すると吸入空
気流量の測定に誤差が生じ、このような状態で開
ループ制御を行うと、空燃比が初期設定空燃比
（例えば理論空燃比）からずれ、この結果エンジ
ンの排出ガスエミツシヨンが悪化するという問題
が起きる。

この発明は、上記の点に鑑みなされたもので、
空気流量計の空気通路などにゴミ、チリなどが付
着しても開ループ制御時に空燃比を初期設定値に
制御し得る燃料噴射装置を提供することを目的と
する。

特にこの発明は、空気流量計をバイパスするバ
イパス通路と、このバイパス通路の開口面積を調
整する調整手段と、所定のときにこの調整手段を
空燃比センサの処理手段の出力信号に応じて動作
させる補正手段とを備え、空気流量計の誤差を補
正するようにしたことを特徴としており、この構
成により上記問題に対処しようとするものであ
る。

以下この発明を図に示す実施例により説明す
る。全体構成を示す第１図において、エンジン１
は自動車駆動用の火花点火エンジンでその吸気系
にはエアクリーナ２、空気流量計３、吸気管４、
スロツトル弁５、電磁式燃料噴射弁６などが設け
られており、他方排気系には排気マニホールド
７、排気管８、空燃比センサ９、三元触媒コンバ
ータ１０などが設けられている。

ここで、空気流量計３は、測定板１１の回転変
位をポテンシヨメータにより電気信号に変換し、
吸入空気流量に応じた信号を出力するもので、こ
の他に測定板１１をバイパスして空気を流すバイ
パス通路１２、このバイパス通路１２の開口面積
を調整する調整スクリユー１３を備えている。

この空気流量計３は、より詳細には第２図に示
す構造となつており、アルミニウムダイキヤスト
などで空気通路１４及びバイパス通路１２が一体
的に構成されており、この空気通路１４の部分に
測定板１１が軸１５により回動可能に設置されて
いる。また、測定板１１にはダンパ板１６が一体
的に構成されており、さらに測定板１１は図示し
ない渦巻ばねにより一定トルクで全閉ストツパ１
７に当接するよう付勢されている。

バイパス通路１２の出口付近には調整スクリユ
ー１３が設置されており、このスクリユー１３に
は歯車機構１８を介して直流電動モータ１９が結
合されている。

第１図に戻つて、スロツトル弁５は、公知のバ
タフライ型のもので図示しないアクセルペダルに
よつて任意に操作される。また、このスロツトル
弁５の軸にはスロツトルスイツチ２０が連結され
ており、このスロツトルスイツチ２０はスロツト
ル弁５が全閉位置もしくはその近傍位置になると
オンする。

空燃比センサ９はジルコニア（ZrO₂）あるいは
チタニア（TiO₂）などにより排出ガス中の酸素濃
度を検出し、これと密接した関係にある空燃比に
応じて出力が変化するもので、例えばジルコニア
を用いた場合第３図に示すように理論空燃比ST
を境としてステツプ的に起電力Ｖが変化する。

この空燃比センサ９の出力信号は、処理回路３
０に入力され信号処理される。処理回路３０は、
センサ９の出力信号と基準電圧Vrefとを比較す
る比較器３１と、演算増幅器（以下OPアンプと
いう）３２、コンデンサ３３及びアナログスイツ
チ３４からなり、積分基準電圧Vintに基いて積分
を行う積分器３５と、空燃比センサ９が活性化状
態にあるかどうかを判断する活性モニタ回路３６
とから構成されている。

このうち活性モニタ回路３６は、空燃比センサ
９の内部インピーダンスから空燃比センサ９が活
性化状態にあるかどうかを判断する回路で、空燃
比センサ９の内部インピーダンスが高く不活性状
態にあるとオン信号を出力して積分器３５のアナ
ログスイツチ３４をオンさせて閉ループ制御を解
除し、開ループ制御とする。そして、空燃比セン
サ９が活性化状態となつて内部インピーダンスが
低くなるとオフ信号を出力してアナログスイツチ
３４をオフさせ閉ループ制御を開始させる。な
お、この回路の詳細については公知であるため説
明を省略する。

回転センサ２１は、エンジン１の回転速度を検
出するもので、この実施例では点火回路（イグナ
イタ）をセンサとして適用しており、エンジン回
転速度に比例した周波数のパルス信号を出力す
る。

水温センサ２２は、エンジン１の冷却水温を検
出するもので、例えばサーミスタから構成されて
いる。

燃料制御ユニツト２３は、電磁式燃料噴射弁６
の開弁時間を制御するもので、空気流量計３、ス
イツチ２０、センサ２１，２２及び処理回路３０
の信号が入力されており、基本的には空気流量計
３の信号に基いて上記開弁時間を決定し、処理回
路３０、即ち空燃比センサ９の信号に基いて開弁
時間を補正する。なお、この燃料制御ユニツト２
３の詳細回路については公知であるため、詳細な
説明を省略する。

補正ユニツト４０は、スイツチ２０、センサ２
１，２２及び処理回路３０の信号が入力されてお
り、これらの信号に基いて電動モータ１９の駆動
信号を出力する。

次に第４図によりこの補正ユニツト４０の詳細
回路について説明する。この補正ユニツト４０は
バツテリ４１により電力が供給されており、ダイ
オード４２はバツテリ４１を逆接続した場合電流
が流れるのを阻止し、各素子を保護する。

抵抗４３、ダイオード４４、コンデンサ４５及
び抵抗４６は、デイジタル―アナログ（Ｄ―Ａ）
変換器を構成しており、端子ａに入力される回転
センサ２１のパルス信号を直流電圧に変換する。
しかして、端子ｅからエンジン回転速度に対応し
た直流電圧が出力される。

入力抵抗４７、分割抵抗４８，４９、トランジ
スタ５０及び比較器５１は、電圧比較回路を構成
しており、トランジスタ５０がオンすると比較器
５１は端子ｅの電圧と、分割抵抗４８，４９で決
定される基準電圧との比較を行う。

分割抵抗５２，５３は、スロツトルスイツチ２
０がオンすると端子ｂに入力される電圧を分圧す
るよう構成されている。バイアス抵抗５４、入力
抵抗５５、分割抵抗５６，５７、比較器５８及び
ダイオード５９は、電圧比較回路を構成してお
り、比較器５９は端子Ｃに加わる電圧と、分割抵
抗５６，５７で決定される基準電圧との比較を行
う。

分割抵抗６０，６１，６２，６３，６４、トラ
ンジスタ６５、入力抵抗６６、比較器６７，６８
は、補正量比較回路を構成しており、端子ｄに入
力される処理回路３０の補正量信号VFと、端子
ｆ，ｇの基準電圧V₁，V₂との比較を比較器６
７，６８により行う。

抵抗７０〜７８及びトランジスタ７９〜８２
は、モータ駆動回路を構成しており、比較器６
７，６８の出力信号に応じて電動モータ１９の駆
動、停止、回転方向の制御を行う。

上記構成において作動を説明する。空気流量計
３の測定板１１は、空気通路１４を通る吸入空気
流量に応じて回転角θが変化するが、空気流量計
３が正常なときは吸入空気量が正確に測定される
ので、エンジン１に供給される空燃比は一定に保
たれ、かつ処理回路３０の出力電圧VFも第５図
の期間T₁で示すように積分基準電圧Vint近傍で
変化する。

空気流量計３が長期間使用され、第２図の矢印
Ｄで示すようにチリ、ゴミなどが付着すると、測
定板１１の先端と通路１４の壁面との間の開口面
積が小さくなる。このため測定板１１は、ゴミ付
着前に比べて回転角θが大きくなり、流量測定に
誤差が出てこの流量計３の信号を受ける燃料制御
ユニツト２３は燃料噴射量を増量して空燃比を小
さくしようとする。

しかし、空燃比センサ３が活性化状態にあり、
空燃比センサ３による空燃比の閉ループ制御を行
つている場合には、処理回路３０の出力電圧Ｖ_F
が第５図の期間T₂の実線で示すように積分基準
電圧Vintより低下して燃料制御ユニツト２３によ
り燃料噴射量を減量補正させるため、空気流量計
３にゴミが付着しても空燃比は、理論空燃比に保
たれ、三元触媒コンバータ１０は高浄化率で
NOx、HC，COを浄化する。

この状態でエンジン１を一端停止させ、冷えた
状態で始動したときのように空燃比センサ９が不
活性状態になると、処理回路３０の活性モニタ回
路３６がアナログスイツチ３４をオンさせて、処
理回路３０の出力電圧Ｖ_Fを基準電圧Vintに固定
しまう。

このため、従来では出力電圧Ｖ_Fが基準電圧
Vintより低い状態で空燃比が理論空燃比に保たれ
るにもかかわらず、出力電圧Ｖ_FがVintに設定さ
れるため空燃比が理論空燃比からリツチ側にずれ
てしまう。

これに対して、この発明ではエンジン１を停止
させる直前のようにエンジン１がホツトアイドル
運転状態（例えばエンジン回転速度900rpm、エ
ンジン冷却水温80℃、スロツトルスイツチオン）
になると、第４図のＣ端子の電圧が抵抗５６，５
７で決定される基準電圧より低くなつて比較器５
８が１レベル信号を出力し、かつスロツトルスイ
ツチ２０がオンするため、トランジスタ５０がオ
ンする。

この際、エンジン回転速度に反比例するｅ端子
の電圧は、抵抗４８，４９で決定される基準電圧
よりも高くなるため、比較器５１は１レベル信号
を出力する。

これによりｆ端子に基準電圧V₁が発生し、ま
たトランジスタ６５がオンするためｇ端子にも基
準電圧V₂が発生する。これらの基準電圧V₁，V₂
は、処理回路３０の積分器３５に適用される積分
基準電圧Vintを中心として若干差を持たせてあ
り、次式のように設定されている。

V₁＜Vint＜V₂ 比較器６７，６８はこれら基準電圧とｄ端子か
ら入力される処理回路３０の出力電圧Ｖ_Fを比較
する。

空気流量計３にチリ、ゴミなどが付着した場
合、上述したように処理回路３０の出力電圧が低
下し、ｆ端子の基準電圧V₁より小さくなるので
比較器６７はＯレベル信号、他方の比較器６８は
１レベル信号を出力する。

したがつて、トランジスタ８１，８２がオン
し、電動モータ１９を反時計方向に回転させ、調
整スクリユ１３を後退させてバイパス通路１２の
開口面積を大きくする。この結果、エンジン１の
吸入空気のうち、バイパス通路１２を通過する量
が多くなつて空気通路１４を通過する量が少なく
なり、測定板１１の回転角θがゴミ付着前の回転
角に復帰し、回転角の誤差は自動的に補正され
る。そして、処理回路３０の出力電圧Ｖ_Fが基準
電圧V₁より大きくなり、ほぼ積分基準電圧Vint
に等しくなると、比較器６７，６８は共に０レベ
ル信号を出力してトランジスタ７９〜８２をオフ
させ電動モータ１９を停止させる。

このため、処理回路３０の出力電圧Ｖ_Fは、第
５図期間T₂の破線で示すように再び積分基準電
圧Vint付近で変化し、この状態で空燃比は理論空
燃比に制御される。

そして、このような状態から一度エンジン１を
停止し、その後エンジン１を冷えた状態で運転し
た場合、空燃比センサ９が活性化状態でなく、処
理回路３０の活性モニタ回路３６がアナログスイ
ツチ３４をオンして積分器３５の出力電圧Ｖ_Fを
積分基準電圧Vintに固定し、空燃比の開ループ制
御を行つても上述したように空気流量計３の誤差
は補正されているので、チリ、ゴミなどの付着に
関係なくエンジン１は設定したとおりの空燃比で
運転され、排出ガスエミツシヨンは良好なものと
なる。

なお、上記の場合は測定板１１の回転角θが初
期設定より大きくなる場合の補正について述べた
が、何らかの原因により測定板１１の回転角θが
初期設定より小さくなつた場合においては、処理
回路３０の出力電圧Ｖ_Fがｇ端子の基準電圧V₂よ
り大きくなるため、ホツトアイドル時に電動モー
タ１９が時計方向に回転してバイパス通路１２の
開口面積を小さくし、測定板１１の回転角θはこ
の場合も良好に補正される。

なお、上記実施例においては、バイパス通路の
開口面積を調整スクリユー１３により変化させた
が、他の形式の調整弁であつてもよく、また調整
スクリユーなどを駆動するものとしても、電動モ
ータに限らず電磁ソレノイド、リニアモータ、ダ
イヤフラム機構などの他の形式ものであつてもよ
い。

以上述べたようにこの発明によれば、空気流量
計にチリ、ゴミなどが付着しても良好に空気流量
計の誤差を補正できて、開ループ制御時において
も空燃比を初期設定値に制御できて、排出ガスエ
ミツシヨンの悪化を防止できるという優れた効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す全体構成
図、第２図は第１図図示の空気流量計を示す拡大
断面図、第３図は第１図図示の空燃比センサの出
力特性図、第４図は第１図図示の補正ユニツトを
示す電気回路図、第５図は作動説明に供するグラ
フである。 １……エンジン、３……空気流量計、９……空
燃比センサ、１２……バイパス通路、１３，１９
……調整手段をなす調整スクリユー、電動モー
タ、２３……燃料制御ユニツト、３０……処理回
路、４０……補正ユニツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンの吸気系に設けられた空気流量計
   と、エンジンの排気系に設けられた空燃比センサ
   と、この空燃比センサの出力信号を信号処理する
   処理手段と、前記空気流量計の出力信号に基いて
   燃料噴射量を決定し、かつ前記空燃比センサの出
   力信号に基いて燃料噴射量を補正する燃料制御手
   段とを備える燃料噴射装置において、前記空気流
   量計をバイパスするバイパス通路と、このバイパ
   ス通路の開口面積を調整する調整手段と、所定の
   ときにこの調整手段を前記処理手段の出力信号に
   応じて動作させる補正手段とを備え、前記空気流
   量計の誤差を補正するようにしたことを特徴とす
   る燃料噴射装置。 ２ 前記補正手段がエンジンのホツトアイドル時
   に前記調整手段を動作させるよう構成されている
   特許請求の範囲第１項記載の燃料噴射装置。