JPH07113343B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

内燃機関の空燃比制御装置

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JPH07113343B2
JPH07113343B2 JP61300144A JP30014486A JPH07113343B2 JP H07113343 B2 JPH07113343 B2 JP H07113343B2 JP 61300144 A JP61300144 A JP 61300144A JP 30014486 A JP30014486 A JP 30014486A JP H07113343 B2 JPH07113343 B2 JP H07113343B2
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    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D35/0015Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for using exhaust gas sensors
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1477Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation circuit or part of it,(e.g. comparator, PI regulator, output)
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Control Of The Air-Fuel Ratio Of Carburetors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は気化器を備えた内燃機関の空燃比制御装置に関
する。
〔従来の技術〕
気化器を備えた内燃機関においては、その排気系に、排
気ガス中の特定成分濃度を検出するための濃度センサた
とえばO2センサ、および排気ガス中に含まれる有毒なH
C,CO,NOX成分を浄化する三元触媒コンバータを設け、O2
センサの出力に応じて機関の空燃比を理論空燃比に近づ
けるように空燃比のフィードバック制御が行われてい
る。その1つとして吸気系フィードバック制御は、O2
ンサの出力に応じて機関の吸気系に設けられた気化器を
制御して機関本体に送り込まれる混合気の空燃比を理論
空燃比近傍になるように調整する。つまり、気化器のフ
ロート室から燃料噴出ノズルへの燃料通路の途中に、空
気吸入通路が取付けられており、この空気吸入通路から
燃料中に空気が泡状になってエアブリード(吸入)さ
れ、燃料噴出ノズルから燃料が気化し易い状態で噴出さ
せる。従って、このエアブリード量を制御して空燃比を
理論空燃比近傍になるように調整できる。
従来、低温時、加速時、あるいは高出力時には、低温時
における機関の安定性、加速時および高出力時における
運転性を向上させるために、上述の空燃比フィードバッ
ク制御の停止、すなわちエアブリードの停止を行ってい
た(参照:実開昭52−137238号公報)。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上述の従来形においては、低温時、加速
時、あるいは高出力時には、空燃比フィードバック制御
が停止されて、空燃比がベース空燃比(通常、リッチ側
に設定されている)となり、HC,COエミッションが増大
し、この結果、ドライバビリィの悪化、燃費の低下等を
招くという問題点があった。
従って、本発明の目的は、低温時等においても、ドライ
バビリティの悪化、燃費の低下等を招かないようにした
気化器を備えた内燃機関の空燃比制御装置を提供するこ
とにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上述の問題点を解決するための手段は第1図に示され
る。第1図において、冷間時判別手段は機関の冷間時を
判別し、全負荷時判別手段は機関の全負荷時を判別し、
空燃比判別手段は機関の排気ガス中の特定成分濃度を検
出して該機関の空燃比を判別する。この結果、機関が、
非冷間時、非全負荷時、且つ機関の空燃比がリッチのと
きに、第1のエアブリード量最大ガード値設定手段がエ
アブリード量の第1の最大ガード値Imax1を設定し、他
方、機関が、冷間時、全負荷時、もしくは機関の空燃比
がリーンのときに、第2のエアブリード量最大ガード値
設定手段が第1の最大ガード値Imax1より小さいエアブ
リード量の第2の最大ガード値Imax2を設定する。そし
て、空燃比調整手段は、空燃比判別手段の判別結果に応
じてエアブリード量VFを演算し、この演算されたエアブ
リード量VFを第1の最大ガード値Imax1もしくは第2の
最大ガード値Imax2によりガードし、このガードされた
エアブリード量を燃料通路に連結された、エアブリード
通路から供給することにより、機関の空燃比を調整する
ものである。
〔作 用〕
上述の手段によれば、冷間時、加速時、もしくは空燃比
がリーンのときには、エアブリード量VFの最大ガード値
Imaxが小さくされ、つまり、通常値Imax1よりリッチ側
の値Imax2に設定されるが、空燃比フィードバック制御
は停止されない。従って元々のエアブリード量VFが、た
とえば第2A図に示すように、最大ガード値Imax2と最小
ガード値Iminとの間で制御されていれば、制御空燃比は
リッチ化されない。しかし、低温時、全負荷時、もしく
は空燃比がリーンのときに、エアブリード感度の増大、
外乱等によるリーン化がたとえば第2B図の点線のごとく
発生した場合には、あたかもスキップ量RSが大きくなっ
たように空燃比はリッチ化される。つまり、万一、エア
ブリード量VFが増大したときにはそれを小さい最大ガー
ド値Imax2にて歯止めするようにしたものである。
〔実施例〕
第3図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の一実
施例を示す概要図である。第3図において、気化器1の
フロート室2からメインノズル3、スローノズル4への
燃料通路の途中には、それぞれ、メインエアブリード通
路5、スローエアブリード通路6が設けられている。こ
れらの通路5,6にはエアブリード量制御弁(EBCV)7に
よって空気が泡状になって吸入され、この結果、各ノズ
ル3,4から燃料が気化し易い状態で噴出する。従って、
エアブリード量はEBCV7によって調整され、また、このE
BCV7は制御回路8によって制御される。
制御回路8には、種々の信号が供給されている。つま
り、排気ガス中の特定成分濃度たとえば酸素性分濃度を
検出して該濃度に応じた出力を発生するO2センサ9、吸
気管の負圧を検出してオン、オフ信号を発生する負圧ス
イッチ10、機関の冷却水温が所定値たとえば50℃以上を
検出してオン、オフ信号を発生する水温スイッチ11、機
関の冷却水温が所定値たとえば15℃以上を検出してオ
ン、オフ信号を発生する水温スイッチ12、および機関の
回転速度Neを検出する手段としてイグナイタ13の出力が
制御回路8に供給されている。
次に、制御回路8を第4図を参照して説明する。第4図
において、81はO2センサ9の出力VOXを比較電圧VR(た
とえば0.45V)と比較する比較回路であり、VOX≦VR(リ
ーン)であれば“0"レベル、VOX>VR(リッチ)であれ
ば“1"レベルを発生する。82〜86は比較回路81の出力に
応じてEBCV7を調整するための空燃比フィードバック回
路を構成するものであり、この空燃比フィードバック回
路の動作、停止は、アンド回路88によって決定され、ま
た、回路84の動作、停止はナンド回路89によって決定さ
れる。
積分/スキップ回路82は、たとえば、オペアンプにより
構成された積分回路より構成され、さらに、比較回路81
の出力の反転時に積分回路の出力がスキップするように
構成されたものである。つまり、比較回路81の出力が
“0"レベル(リーン)であれば、積分/スキップ回路82
の出力VFは所定時定数で徐々に減少され、他方、比較回
路81の出力が“1"レベル(リッチ)であれば、積分/ス
キップ回路82の出力VFは所定時定数で徐々に増大され
る。また、比較回路の出力が“1"から“0"レベルに変化
したときは、積分/スキップ回路82の出力VFは所定量大
きく減少され、他方、比較回路の出力が“0"から“1"レ
ベルに変化したときは、積分/スキップ回路82の出力VF
は所定量大きく増大される。
第1のガード回路83は積分/スキップ回路82の出力VFを
Imin〜Imax1の範囲でガードするものである。このた
め、第1のガード回路83は、出力VFをIminと比較する比
較回路、出力VFをImax1と比較する比較回路、およびこ
れらの比較回路の出力に応じてVFもしくはI
min(Imax1)を選択するセレクタを有している。このよ
うにしてVFは範囲Imin〜Imax1でガードされ、第2のガ
ード回路84に供給されるが、この第2のガード回路84は
後述の所定条件が満たされてナンド回路89の出力が“1"
レベルとなった場合のみ動作し、その他の場合には、第
1のガード回路83の出力がそのままスイッチ85を介して
出力回路86に供給される。
第2のガード回路84は、出力VFをImax2(<Imax1)と比
較する比較回路、およびこの比較回路の出力に応じてVF
もしくはImax2を選択するセレクタを有している。この
ようにして、上記所定条件が満たされていればVFは範囲
Imin〜Imax2でガードされることになる。
次に、第2のガード回路84の動作を決定するナンド回路
89について説明する。ナンド回路89の各入力には、比較
回路81の出力、負圧スイッチ10の出力、および水温スイ
ッチ11の出力が供給されている。ここで、第2のガード
回路84の動作を決定するナンド回路89の出力が“1"レベ
ルとなる条件は、 i)比較回路81の出力が“0"レベル、すなわち、O2セン
サ9の出力VOXがローレベル(リーン)のとき、 ii)負荷スイッチ10の出力が“0"レベル、すなわち、全
負荷(WOT)時(あるいは高負荷時)のとき、 iii)水温スイッチ11の出力が“0"レベル、すなわち冷
却水温THW<50℃のとき(冷間時)、 のいずれか1つが成立したときである。
また、空燃比フィードバック回路(82−86)は、空燃比
フィードバック条件が成立したときに動作する。ここ
で、空燃比フィードバック条件は、 i)水温スイッチ12の出力が“1"レベル、すなわち冷却
水温THWが15℃以上、且つ ii)回転速度判別回路87の出力が“1"レベル、すなわ
ち、回転速度Neが所定範囲N1〜N2内である。
である。なお、これらの空燃比フィードバック条件は適
宜変更もしくは付加される。たとえば、スロットル弁が
非全閉(LL=“0")となってから所定時間経過後等が付
加される。この結果、空燃比フィードバック条件の少な
くとも1つが満たされなければ、オープンループ制御と
なる。つまり、積分/スキップ回路82の動作は停止さ
れ、また、スイッチ85はオフとされ、従って、出力回路
86はEBCV7を閉じる。この結果、エアブリード量は減少
して制御空燃比はベース空燃比となる。
このように、冷間時(THW<50℃)、全負荷(WOT)時
(もしくは高負荷時)、または空燃比がリーンであれ
ば、エアブリード量の最大ガード値Imaxは小さくされる
が、空燃比フィードバック制御は停止されない。従っ
て、万一エアブリード量が不安定となって増大しても、
空燃比の過大なリーン化は防止できる。
第4図の制御回路は、第5図に示すごとく、マイクロコ
ンピュータを用いても構成される。第5図においては、
第4図の水温スイッチ11,12の代りの水温センサ11′
を、また、イグナイタ13の代りにクランク角センサ13′
を用いている。制御回路8′は、A/D変換器501、入出力
インターフェイス502,CPU503,ROM504,RAM505、クロック
発生回路506、D/A変換器507、出力回路508等が設けられ
ている。なお、CPU503の割込み発生は、A/D変換器501の
A/D変換終了時、入出力インターフェース502がクランク
角センサ13′のパルス信号を受信した時、クロック発生
回路506からの割込信号を受信した時、等である。
冷却水温データTHWは所定時間毎に実行されるA/D変換ル
ーチンによって取り込まれてRAM505の所定領域に格納さ
れる。つまり、RAM505におけるデータTHWは所定時間毎
に更新されている。また、回転速度データNeはクランク
角センサ13′の30゜CA毎の割込みによって演算されてRA
M505の所定領域に格納される。
第5図の制御回路8′の動作を第6図、第7図のフロー
チャートを参照して説明する。
第6図は最大ガード値を設定するルーチンであって、所
定時間毎に実行される。ステップ601では、RAM505より
冷却水温データTHWを読出して THW<50℃ か否かを判別し、ステップ602では、負圧スイッチ10の
出力を取込んで 全負荷時(WOT) か否かを判別し、ステップ603では、O2センサ9の出力V
OXを取込んでステップ604にて、 VOX<VR(=0.45V) か否かを判別する。この結果、THW≧50℃(非冷間
時)、非全負荷時、且つVOX≧VR(リッチのときには、
ステップ605にて、最大ガード値Imaxを、 Imax←Imax1 とし、他方、THW<50℃(冷間時)、全負荷(WOT)時、
且つVOX<VR(リーン)のときには、ステップ606にて、
最大ガード値Imaxを、 Imax←Imax2 とする。ただし、Imax1>Imax2である。そして、ステッ
プ607にてこのルーチンは終了する。このようにして、
最大ガード値Imaxは設定される。
第7図は空燃比フィードバック制御ルーチンであって、
所定時間毎に実行される。ステップ701では、空燃比フ
ィードバック条件が満たされているか否かを判別する。
たとえば、冷却水温THW<50℃、回転速度Neが所定範囲
(N1<Ne<N2)外、スロットル弁が非全閉(LL=“0")
になってから所定時間経過前、O2センサ9が非活性、燃
料カット中、等はいずれも空燃比フィードバック条件が
不成立であり、その他の場合が空燃比フィードバック条
件成立である。空燃比フィードバック条件が不成立のと
きには、ステップ714に進んでエアブリード量VFを所定
値VFO(ベース空燃比相当)とする。
ステップ702では、O2センサ9の出力VOXをA/D変換して
取込み、ステップ703にてVOXが比較電圧VR以下か否かを
判別する、つまり、空燃比がリッチかリーンかを判別す
る。リーン(VOX≦VR)であれば、ステップ704〜708に
進み、リッチ(VOX>VR)であれば、ステップ709〜713
に進む。
ステップ704では、空燃比がリッチからリーンへの反転
か否かを判別し、反転であればステップ705にてエアブ
リード量VFを、VF←VF−RSとスキップ的に減少させ、非
反転であればステップ706にてエアブリード量VFを、VF
←VF−KRと徐々に減少させる。そして、ステップ707,70
8にて、エアブリード量VFを、最小ガード値Iminにより
ガードする。これにより、何らかの原因でエアブリード
量VFが小さくなり過ぎて空燃比がオーバリッチになるの
を防ぐ。
同様にステップ709では、空燃比がリーンからリッチへ
の反転か否かを判別し、反転であればステップ710にて
エアブリード量VFを、VF←VF+RSとスキップ的に増大さ
せ、非反転であれば、ステップ711にてエアブリード量V
Fを、VF←VF+KLと徐々に増大させる。そして、ステッ
プ712,713にて、エアブリード量VFを、最大ガード値I
maxによりガードする。これにより、何らかの原因でエ
アブリード量VFが大きくなり過ぎて空燃比がオーバリー
ンになるのを防ぐ。
なお、積分定数KR,KIはスキップ定数RSより十分小さく
設定されており、つまり、KR(KI)<RSである。
次に、ステップ715にて、演算されたエアブリード量VF
をD/A変換器507を介して出力回路508に送出し、この結
果、EBCV7は制御され、そして、ステップ716にてこのル
ーチンは終了する。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、エアブリード量VF
は最大ガード値Imaxによりガードされるが、冷間時、全
負荷時、もしくは空燃比がリーンのときには、特にその
最大ガード値ImaxはImax2と小さくされ、この結果、万
一の空燃比の過度のリーン化が防止される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基本構成を示すブロック図、 第2A図、第2B図は本発明の作用を説明するタイミング
図、 第3図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の一実
施例を示す概要図、 第4図は第3図の制御回路の詳細な回路図、 第5図は第4図の変更例を示す回路図、 第6図、第7図は第5図の回路動作を示すフローチャー
トである。 1……気化器、2……フロート室、 3……メインノズル、4……スローノズル、 5……メインエアブリード通路、 6……スローエアブリード通路、 7……EBCV、8,8′……制御回路、 9……O2センサ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関の冷間時を判別する冷間時判別手
    段と、 前記機関の全負荷時を判別する全負荷時判別手段と、 前記機関の排気ガス中の特定成分濃度を検出して該機関
    の空燃比を判別する空燃比判別手段と、 前記機関が、非冷間時、非全負荷時、且つ該機関の空燃
    比がリッチのときに、エアブリード量の第1の最大ガー
    ド値を設定する第1のエアブリード量最大ガード値設定
    手段と、 前記機関が、冷間時、全負荷時、もしくは該機関の空燃
    比がリーンのときに、前記第1の最大ガード値より小さ
    いエアブリード量の第2の最大ガード値を設定する第2
    のエアブリード量最大ガード値設定手段と、 前記空燃比判別手段の判別結果に応じて前記エアブリー
    ド量を演算し、該演算されたエアブリード量を前記第1
    もしくは第2の最大ガード値によりガードし、該ガード
    されたエアブリード量を燃料通路に連結されたエアブリ
    ード通路から供給することにより、前記機関の空燃比を
    調整する空燃比調整手段と、 を具備する内燃機関の空燃比制御装置。
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