JPS633138B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、排気通路に設けた排気ガス成分濃度
センサの出力に応じてエンジンに供給される混合
気の空燃比をフイードバツク制御するようにした
エンジンの空燃比制御装置の改良に関するもので
ある。

（従来の技術） 従来より、エンジンの排気通路に触媒装置とし
て三元触媒を介設するとともに、エンジンに供給
される混合気の空燃比を理論空燃比に制御する
と、上記触媒装置における雰囲気が三元雰囲気と
なつて、CO，HC，NOxが同時に良好に浄化さ
れることはよく知られている。また、混合気の空
燃比を正確に制御するためのものとしては、触媒
装置の上流側の排気通路に吸入混合気の空燃比を
検出する排気ガス成分濃度センサを設置するとと
もに、比較回路、比例回路、積分回路、加算回路
およびデユーテイ比制御回路等を備えた空燃比制
御回路を設けて、排気ガス成分濃度センサの出力
に応じた空燃比制御回路からの出力により燃料調
量装置を作動させてエンジンに供給される混合気
の空燃比を予め設定された空燃比に制御するよう
にしたものが公知である。

しかるに、このような空燃比のフイードバツク
制御をエンジンの運転領域全般において行つて空
燃比を理論空燃比に制御すると、比較的濃い混合
気を要求する高負荷時には充分な出力が得られな
いという不具合を有する。そのために、この高負
荷時には燃料調量装置からの燃料流量を増加させ
て空燃比を理論空燃比よりもリツチ化し、運転性
を改善する高負荷補正装置を設けるようにしたも
の（例えば特開昭52−129834号公報参照）が提案
されている。この高負荷補正装置は、エンジンの
高負荷時を検出し上記排気ガス成分濃度センサの
出力に無関係な高負荷用補正信号に基づいて燃料
調量装置からの燃料流量を増加させるものであ
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記高負荷補正装置を備えた空
燃比制御装置では、エンジンの高地での使用時に
は空気密度の低下により空燃比がリツチになるた
め、高地における高負荷時には両者の相剰作用に
より空燃比がオーバリツチとなり、燃費の悪化お
よび排気ガスの未燃焼成分の増加などの不具合を
有するものである。

しかも、高地においては大気圧の低下によつて
充填効率が低下するため、平地での運転と同じ運
転性を得ようとすると、その燃料調量装置は高負
荷側に操作されるものであり、そのため、上記高
負荷補正装置は平地では作動しないような運転状
態であつても作動することになる。それ故、高地
では高負荷補正装置が作動する頻度、すなわちパ
ワーゾーン（エンリツチゾーン）の領域が多く、
オーバリツチとなる要因が増大し、燃費性および
エミツシヨン性の面からもこれに対処する必要が
生じている。つまり、本来、空燃比のフイードバ
ツク制御をしなければならない領域で不要に負荷
補正装置が作動するパワーゾーン（エンリツチゾ
ーン）に飛び込んでしまうという問題である。

そこで、本発明はかかる点に鑑み、高地による
大気圧低下時にはエンジンの高負荷運転状態を検
出しても高負荷補正装置の作動を制限し空燃比の
フイードバツク制御を継続することにより、高地
での空燃比フイードバツク域を拡大しエンリツチ
ゾーンを減少させて、高地において不要にエンリ
ツチゾーンに飛び込むのを防止し、高地における
高負荷時に空燃比がオーバリツチになるのを可及
的に防止し、よつて運転性および排気ガスの未燃
焼成分の浄化を改善しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明の講じた手
段は、エンジンの排気通路に介設した触媒装置の
上流側に設置され、吸入混合気の空燃比を検出す
る排気ガス成分濃度センサと、エンジンに供給さ
れる混合気の空燃比を補正する燃料調量装置と、
上記排気ガス成分濃度センサの出力を受け、該出
力に応じてエンジンに供給する混合気の空燃比を
予め設定された空燃比にすべく上記燃料調量装置
を制御する空燃比制御回路と、エンジンの高負荷
運転状態を検出する高負荷検出回路と、該高負荷
検出回路の出力を受け、高負荷運転時、上記排気
ガス成分濃度センサの出力とは無関係に上記燃料
調量装置からの燃料を増加させる高負荷補正装置
とを備えることを前提とする。そして、大気圧を
検出する大気圧センサと、該大気圧センサの出力
を受け、大気圧低下時、上記高負荷検出回路が高
負荷運転状態を検出しても上記高負荷補正装置の
作動を制限し空燃比制御回路による空燃比制御を
継続する高負荷補正制限装置とを備える構成とし
たものである。

（作用） このことにより、本発明では、大気圧低下時、
エンジンの高負荷運転状態が検出されても、高負
荷補正装置の作動つまり燃料増量によるエンリツ
チ運転が制限されて、空燃比の設定空燃比へのフ
イードバツク制御が継続されるので、高地におけ
る空燃比のオーバリツチを極力減少することがで
き、また高地において空燃比をフイードバツク制
御する必要のある領域の制御をより確実にしてエ
ミツシヨン性能を向上することができることにな
る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図において、１はエンジン、２は該エンジ
ン１の排気通路３に介設された三元触媒よりなる
触媒装置、４はエンジン１の吸気通路５に介設さ
れた気化器、６はエアクリーナであつて、該気化
器４には絞弁と別個に空燃比を調整するアクチユ
エータ７が付設され、この気化器４とアクチユエ
ータ７とにより吸気通路５を介してエンジン１に
供給される混合気の空燃比を補正する燃料調量装
置８が構成されている。この燃料調量装置８のア
クチユエータ７は、吸入通路５に供給する気化器
４のブリードエア量を増減するソレノイドバルブ
にて構成され、オン時に開作動して空燃比をリー
ン化するように設けられている。

また、９は触媒装置２の上流側の排気通路３に
配設されたO₂センサで構成された排気ガス成分
濃度センサ、１０は該排気ガス成分濃度センサ９
の出力に応じてエンジン１に供給される混合気の
空燃比を予め設定された空燃比（理論空燃比）に
するように上記燃料調量装置８のアクチユエータ
７の作動を調整制御する空燃比制御回路であり、
上記排気ガス成分濃度センサ９は排気ガス成分の
濃度検出により吸入混合気の空燃比と相関関係の
ある出力信号を出力する。

上記空燃比制御回路１０において、１１は上記
排気ガス成分濃度センサ９の出力と理論空燃比に
対応する設定値との偏差信号を出力する比較回
路、１２はこの偏差信号の比例信号を出力する比
例回路、１３は偏差信号の積分信号を出力する積
分回路、１４は比例信号と積分信号とを加算した
空燃比制御信号を出力する加算回路、１５は空燃
比制御信号に応じてデユーテイ比を制御するデユ
ーテイ比制御回路、１６はデユーテイ比制御回路
１５にトリガ信号を出力するトリガ信号発生回
路、１７はデユーテイ比制御回路１５からのデユ
ーテイ比に応じてアクチユエータ７を駆動するア
クチユエータ駆動回路である。

また、１８は高負荷時に上記排気ガス成分濃度
センサ９の出力とは無関係に燃料調量装置８から
の燃料流量を増加させる高負荷補正装置であつ
て、該高負荷補正装置１８は、エンジン１の高負
荷運転状態を絞弁開度、吸気負圧等により検出す
る高負荷検出回路１９と、該高負荷検出回路１９
からの高負荷信号により高負荷時に空燃比をリツ
チ化する高負荷補正信号を発生する補正信号発生
回路２０とを有し、高負荷時に補正信号発生回路
２０からのリツチ信号をアクチユエータ駆動回路
１７に入力するように構成されている。

さらに、２１は上記高負荷補正装置１８の高負
荷検出回路１９と補正信号発生回路２０との間に
介装された高負荷補正制限装置であつて、該高負
荷補正制限装置２１は、大気圧を検出する半導体
素子の歪ゲージ等よりなる大気圧センサ２２と、
該大気圧センサ２２の検出信号により大気圧が低
下するに従つて高負荷検出回路１９からの高負荷
信号を遅延させる遅延信号を出力する遅延回路２
３とを有し、上記補正信号発生回路２０からのリ
ツチ化信号を大気圧の低下に従つて遅延させるこ
とにより、高負荷検出回路１９が高負荷運転状態
を検出しても高負荷補正装置１８の作動を制限し
空燃比制御回路１０による空燃比制御（理論空燃
比へのフイードバツク制御）を所定時間継続する
ように構成されている。

次に、上記実施例の作動について説明すれば、
上記空燃比制御回路１０においては、エンジン１
に供給される混合気の空燃比に変動が生じ、この
変動を検出した排気ガス成分濃度センサ９の出力
が比較回路１１に入力されると、この比較回路１
１からは検出信号が理論空燃比に対応する設定値
を越えているとハイレベルの信号が、低いとロー
レベルの信号がそれぞれ偏差信号として出力され
る。よつて、積分回路１３による上記偏差信号の
積分信号は偏差信号がハイレベルにあるときには
徐々に高くなる一方、偏差信号がローレベルにあ
るときには徐々に低くなり所定の積分定数により
その信号の発生時間に対応して変動する信号とな
る。これに対応して加算回路１４から比例回路１
２の比例信号と加算して出力される空燃比制御信
号は、検出空燃比が理論空燃比よりリツチ側の場
合にはリーンとなるように、またリーン側のとき
にはリツチとなるように燃料調量装置８のアクチ
ユエータ７をその出力電圧に応じて作動させる空
燃比制御信号となる。

上記加算回路１４からの空燃比制御信号に対
し、デユーテイ比制御回路１５はトリガ信号発生
回路１６からトリガ信号が発生されたときの空燃
比制御信号の大きさ（電圧値）によりアクチユエ
ータ７駆動用のデユーテイ比を決定し、これによ
りアクチユエータ７は第２図ａに示す如く、オン
時間とオフ時間との比が変更されてその開閉が制
御される。つまり、前記排気ガス成分濃度センサ
９で検出した空燃比に対応した空燃比制御信号が
理論空燃比に相当する設定電圧より低いときに
は、空燃比制御信号の電圧値が低いほどアクチユ
エータ７のオン時間を長くしてデユーテイ比を大
きく、すなわちデユーテイ比を100％側に移行さ
せる一方、排気ガス成分濃度センサ９で検出した
空燃比に対応した空燃比制御信号が上記設定電圧
より高いときには、空燃比制御信号の電圧が高い
ほどアクチユエータ７のオン時間を短くしてデユ
ーテイ比を小さく、すなわちデユーテイ比を０％
側に移行させるものである。

上記空燃比制御回路１０に対し、高負荷補正装
置１８の高負荷検出回路１９がエンジン１の高負
荷時を検出した場合には、その高負荷信号により
補正信号発生回路２０から出力された空燃比をリ
ツチ化する高負荷用補正信号がデユーテイ比制御
回路１５からデユーテイ比制御信号と共にアクチ
ユエータ駆動回路１７に入力される。この高負荷
用補正信号は、デユーテイ比制御信号の変動に関
係なく例えばデユーテイ比を０％としてアクチユ
エータ７を全閉状態として燃料調量装置８からの
燃料流量を増加させて空燃比をリツチ化するもの
である。

さらに、高地における高負荷時には、高負荷補
正制限装置２１の大気圧センサ２２が大気圧の低
下を検知し、第２図ｂに示す如く大気圧が低下す
るに比例して出力電圧が増大する検知信号を出力
し、この検知信号により遅延回路２３が作動し
て、大気圧の低下に応じて上記高負荷信号を遅延
させる遅延信号が出力され、よつて上記高負荷用
補正信号による燃料調量装置８からの燃料流量の
増量時間を減少させて、空燃比のリツチ化を抑制
するものである。

第３図は空燃比制御回路１０の一部と高負荷補
正装置１８および高負荷補正制限装置２１の具体
的回路を示す。

デユーテイ比制御回路１５において、１５ａは
加算回路１４からの空燃比制御信号が入力される
入力端子であつて、空燃比制御信号およびトリガ
信号発生回路１６からのトリガ信号は発振回路２
４に入力され、このデユーテイ比制御回路１５の
出力は後述の補正信号発生回路２０のAND回路
３２を介してアクチユエータ駆動回路１７の第１
トランジスタ２５および第２トランジスタ２６に
入力され、この第２トランジスタ２６の出力がア
クチユエータ７のソレノイド７ａに接続されてい
る。

また、高負荷補正制限装置２１の遅延回路２３
において、２７は第１アナログスイツチ、２８は
コンデンサ、２９はインバータ、３０は第２アナ
ログスイツチであつて、上記第１アナログスイツ
チ２７は、高負荷検出回路１９の開放時にONし
て、大気圧センサ２２からの出力電圧がコンデン
サ２８に充電されるとともに補正信号発生回路２
０のコンパレータ３１の＋側入力端子に入力され
るように接続されており、また上記第２アナログ
スイツチ３０は高負荷検出回路１９の閉成時にイ
ンバータ２９の反転によりONし、上記コンパレ
ータ３１の＋側入力端子の電圧を低下させるよう
に接続されている。

さらに、補正信号発生回路２０には、上記コン
パレータ３１からの出力が入力されるAND回路
３２を有し、該AND回路３２はデユーテイ比制
御回路１５とアクチユエータ駆動回路１７との間
に介装され、上記コンパレータ３１からの出力お
よびデユーテイ比制御回路１５からの出力が入力
され、この両入力信号を演算した後アクチユエー
タ駆動回路１７に出力するように接続されてい
る。

上記高負荷補正装置１８および高負荷補正制限
装置２１の作用を説明すれば、エンジン１が高負
荷運転状態にあるときには、気化器４の絞弁全開
状態等を感知することにより高負荷検出回路１９
は閉成状態となつてその高負荷状態を検出し、高
負荷信号を発生し、第１アナログスイツチ２７が
OFFし、第２アナログスイツチ３０がONする。

平地においては、上記のように高負荷信号の発
生により第１アナログスイツチ２７がOFFした
際、大気圧センサ２２からの出力電圧がコンパレ
ータ３１の−側入力端子に入力される設定電圧よ
り低く、しかもコンデンサ２８にはほとんど充電
されておらず、上記第１アナログスイツチ２７の
OFFと同時にコンパレータ３１の＋側入力端子
の入力電圧が第２アナログスイツチ３０のONに
より低下して、該コンパレータ３からOFF信号
が出力され、このOFF信号がAND回路３２に入
力されることにより、デユーテイ比制御回路１５
からのデユーテイ比制御信号に関係なくAND回
路３２の出力を常にOFF状態とするので、アク
チユエータ駆動回路１７の第１トランジスタ２５
および第２トランジスタ２６がOFFとなり、ア
クチユエータ７としてのソレノイド７ａは励磁さ
れることなく常に全閉状態、すなわちデユーテイ
比が０％の状態にあつてブリードエア量を減少さ
せて燃料調量装置８からの燃料流量を増加させ空
燃比をリツチ化し、高負荷時の運転性を改善する
ものである。

一方、高地においては、高負荷信号の発生によ
り第１アナログスイツチ２７がOFFした際、上
記大気圧センサ２２の出力電圧がコンパレータ３
１の−側入力端子に入力される設定電圧より高く
且つ大気圧の低下に応じて増大するために上記コ
ンデンサ２８には大気圧の低下に応じた充電がな
されているため、上記第１アナログスイツチ２７
のOFFと同時にコンパレータ３１はOFFせず、
上記コンデンサ２８からの放電時間の間コンパレ
ータ３１はON状態が保持され、その後OFF状態
に移行する、すなわち放電時間だけ遅延されるこ
とにより、AND回路３２からのONからOFF状
態への移行も一定時間遅延され、一定時間経過し
た後上記平地の場合と同様にアクチユエータ駆動
回路１７のOFFによつてアクチユエータ７とし
てのソレノイド７ａを全閉状態にしてブリードエ
ア量を減少させ燃料調量装置８からの燃料流量を
増加させ空燃比をリツチ化する。よつて、上記大
気圧の低下に応じたコンデンサ２８の放電時間の
間だけ燃料調量装置８からの燃料流量の増量時間
が減少することになり、リツチ化を抑制する。
尚、上記高負荷検出回路１９が開放された際に
は、第１アナログスイツチ２７がONし、第２ア
ナログスイツチ３０がOFFしてコンパレータ３
１から直ちにON信号が発生するため、通常の空
燃比制御回路１０による空燃比フイードバツク制
御に直ちに復帰する。

尚、上記実施例においては、高負荷補正装置１
８の高負荷用補正信号をアクチユエータ駆動回路
１７に入力するようにしたが、その他空燃比制御
回路１０の何れの回路に入力してもよく、また排
気ガス成分濃度センサ９の出力と共に空燃比制御
回路１０に入力してもよい。

また、上記実施例では高負荷補正制限装置２１
を高負荷補正装置１８の高負荷検出回路１９と補
正信号発生回路２０との間に介装したが、その他
高負荷補正装置１８の何れの箇所に設けてもよ
く、例えば高負荷検出回路１９に入力するように
して該高負荷検出回路１９の検出を一定時間遅ら
せるようにしてもよいが、上記実施例の如くすれ
ば、高負荷時から低負荷時に移行した際直ちに通
常の空燃比フイードバツク制御に復帰するので好
ましい。また、上記高負荷補正制限装置２１とし
ては、上記実施例の如き電気式の他に機械式のも
のを用いてもよいのは勿論である。また、上記実
施例では高負荷補正装置１８の作動を遅延するこ
とにより、空燃比のフイードバツク制御領域を実
質的に拡大するようにしたが、高負荷補正装置１
８を作動させるための高負荷信号をより高いレベ
ルにするようにしてもよい。さらに、上記実施例
の如く高負荷補正装置１８を遅延するほか、高負
荷運転状態を検出しても高負荷補正装置１８の作
動を制限し、空燃比制御回路１０による空燃比フ
イードバツク制御を継続するようにしてもよい。

さらに、上記実施例では気化器４とそのブリー
ドエア量を調整するアクチユエータ７により空燃
比を制御する燃料調量装置８の例を示したが、こ
の混合気の空燃比を変更する手段はその他公知の
技術が適宜採用可能である。

（発明の効果） 従つて、以上のような本発明によれば、高負荷
時に燃料調量装置からの燃料流量を増加させる高
負荷補正装置を有するフイードバツク制御の空燃
比制御装置において、大気圧低下時、高負荷運転
状態を検出しても上記高負荷補正装置の作動を制
限し空燃比のフイードバツク制御を継続する高負
荷補正制限装置を設けて、高地でのエンリツチゾ
ーンを減少させフイードバツクゾーンを拡大する
ことにより、高地において不要にエンリツチゾー
ンに飛び込むのを防止して、高地における高負荷
時にエンジンに供給される空燃比がオーバリツチ
になるのを極力防止することができるので、燃費
および排気ガス中の未燃焼成分の浄化を改善する
ことができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を例示するもので、第１
図は全体構成図、第２図ａおよびｂはデユーテイ
比制御回路からのデユーテイ比信号および大気圧
センサからの検知信号を示す信号波形図、第３図
は空燃比制御回路の一部、高負荷補正装置および
高負荷補正制限装置の具体的回路を示す回路図で
ある。 １……エンジン、２……触媒装置、３……排気
通路、４……気化器、５……吸気通路、６……エ
アクリーナ、７……アクチユエータ、８……燃料
調量装置、９……排気ガス成分濃度センサ、１０
……空燃比制御回路、１１……比較回路、１２…
…比例回路、１３……積分回路、１４……加算回
路、１５……デユーテイ比制御回路、１６……ト
リガ信号発生回路、１７……アクチユエータ駆動
回路、１８……高負荷補正装置、１９……高負荷
検出回路、２０……補正信号発生回路、２１……
高負荷補正制限装置、２２……大気圧センサ、２
３……遅延回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンの排気通路に介設した触媒装置の上
   流側に設置され、吸入混合気の空燃比を検出する
   排気ガス成分濃度センサと、エンジンに供給され
   る混合気の空燃比を補正する燃料調量装置と、上
   記排気ガス成分濃度センサの出力を受け、該出力
   に応じてエンジンに供給する混合気の空燃比を予
   め設定された空燃比にすべく上記燃料調量装置を
   制御する空燃比制御回路と、エンジンの高負荷運
   転状態を検出する高負荷検出回路と、該高負荷検
   出回路の出力を受け、高負荷運転時、上記排気ガ
   ス成分濃度センサの出力とは無関係に上記燃料調
   量装置からの燃料を増加させる高負荷補正装置
   と、大気圧を検出する大気圧センサと、該大気圧
   センサの出力を受け、大気圧低下時、上記高負荷
   検出回路が高負荷運転状態を検出しても上記高負
   荷補正装置の作動を制限し空燃比制御回路による
   空燃比制御を継続する高負荷補正制限装置とを備
   えたことを特徴とするエンジンの空燃比制御装
   置。