JPS6041222B2 - 内燃機関用補正空気制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関用補正空気制御装置に関するもので、
特にパルスモータを用いて補正用空気通路に設けたバイ
パス弁の開度を制御する装置に関するものである。

従釆、この種の装置例えば空燃比調整装置においては排
気ガス中の酸素濃度を検出する検出器を内燃機関の排気
管中に設け、該検出器からの出力信号により空燃比の大
小を判別する空燃比判別回路と、該空燃比判別回路によ
り駆動されるパルスモータと、該パルスモータに連結さ
れて気化器の補正用空気通路の通路面積を制御するバイ
パス弁とを更に設けて、内燃機関に供尊台羊れる混合気
の空燃比を理論空燃比に近くなるように制御している。

しかしながら、上述の従来装置においては、内燃機関の
冷態始動時（内燃機関自体の温度が低く混合気の着火性
が悪い時）は排気管中に設けた排気ガス中の酸素濃度等
を検出する検出器が適性作動を行なえないため、内燃機
関の温度が上昇して該検出器が適性に作動でき得る値に
なるまでは補正用空気通路に設けたバイパス弁の制御を
一時停止させている。従って内燃機関の冷態始動時にお
いて、バイパス弁の位置がスムーズな内燃機関の始動を
行なえる空燃比（理論空燃比より少し小こ値）になるよ
うな位置にあればよいが、理論空燃比より大きな空燃比
になる位置にバイパス弁が位置した状態で、内燃機関の
冷態始動を行なおうとすると、該バイパス弁は内燃機関
の温度がある値になるでは制御されず、前述した始動時
における位置に保持されるため、袷態始動時には理論空
燃比より小さな空燃比の混合気が要求されるにもかかわ
らず、理論空燃比より大きな空燃比の混合気しか内燃機
関には供給されず、スムーズな始動を行なうことが出釆
ないという欠点がある。そこで本発明は上記欠点を解消
するため、補正用空気通路を備えた内燃機関において、
内燃機関の始動状態を検出する始動検出手段を設け、機
関が始動状態にあることを判別すると補正用空気通路の
バイパス弁をパルスモータにより駆動し、バイパス弁の
開度を設定値に制御する構成とすることにより、内燃機
関の始動を順調に行なわせることができると共にパルス
モータの使用によりバイパス弁の関度制御が容易な内燃
機関用補正空気制御装置の提供を目的としている。

以下本発明を図に示す実施例について説明する。

本実施例は特に空燃比帰還制御に本発明を適用したもの
である。

第１図において〜 川ま気化器で、スロットルバルブ亀
川こより主演合気通路２の通路面積を制御して「 ヱア
クｌｊ−ナ９と内燃機関３の吸気マニホールド４とを蓮
通させている。該気化器川ま更に前記ェアクリーナ９と
前記スロットルバルブ１０の下流とを達通している補正
用空気通路１１と「該通路１１の通路面積を制御するバ
イパス弁１２と該バイパス弁１２の関度制御を行なうパ
ルスモ−夕８と「前記バイパス弁１２が内燃機関３の冷
態始動時に要求される空燃比を供給できる位置（以後設
定位置と呼び、該設定位置はバイパス弁が全開位置にあ
る時として説明する）にあるかどうかを検出する設定位
置検出器１３とを具備している。５は内燃機関３の排気
ガスが排出される排気マニホールドで、触媒コンパ−夕
６等の排気浄化装置を介して外気に排気ガスを排出して
いる。

７は該排気マニホールド５に設けられた二酸化ジルコニ
ウム等の酸素濃度検出器を用いた空燃比検出器で、排気
ガス中の酸素濃度に応じた起電力を発生するもので、特
に理論空燃比付近でステップ状の電力特性を有する。

１４は、内燃機関３が作動しているかどうかを検出する
始動検出器であり、例えば内燃機関３により駆動される
交流発電機から成る。

１５は、内燃機関の作動状態、例えば内燃機関の温度を
検出する作動状態検出器で、特に前記排気マニホールド
５に設けた空燃比検出器７が適性作動できる温度（約４
００００）に達したかどうかを検出する。

１６は制御手段で、前記の空燃比検出器７、設定位置検
出器１３「始動検出器１４及び作動状態検出器１５から
の出力により、内燃機関の生常作動時は排気ガス中の酸
素濃度から内燃機関に供給された混合気の空燃此の大小
を判別し、パルスモータ８を介してバイパス弁百２の闇
度を制御して、内燃機関に供給される混合気の空燃比を
理論空燃比になるように制御すると同時に、内燃機関の
冷態始動時には「もしバイパス弁１２が設定位置にない
時、警報手段翼叫こより始動不調を運転者に警報さすも
のである。

次に該制御手段亀６である制御回路の詳細について、第
２図において説明する。

亀６−２は始動検出回路で、抵抗２１，２２，２３「コ
ンデンサ２４、そしてトランジスタ２５から構成され、
該トランジスタ２５のベースは抵抗２亀を介して始動検
出器１４に接続され「そのコレクタは抵抗２３を介して
、更にキースィッチ１０Ｇを介して直流電源ＩＱＩに後
続されている。

始動検出器１４と始動検出回路１６一２は始動検出手段
をなすものでｔ内燃機関の回転数がある値になるまで、
即ち始動検出器１４をなす交流発電機の出力電圧がある
値になるまではトランジスタ２５は非導適状態であるた
め、出力端子１６−２ａには“１”レベルの信号が発生
し、内燃機関が始動開始してその回転数が所定値を超え
ると「トランジスタ２５は導適状態となって、出力端子
亀６−２ａには“０”レベルの信号が発生する。亀８−
３は設定位置検出回路で「抵抗３１，３２、トランジス
タ３３、及びインバータ３４から構成され、該トランジ
スタ３３のベースは設定位置検出器１３に接続され、そ
のコレクタは抵抗３２、キースィッチ１０８を介して電
源１０１に接続されている。

設定位置検出器１３はスイッチからなり、該スイッチは
バイパス弁１２が設定位置、即ち内燃機関の冷態始動時
に要求これる空燃比（理論空燃比よりやや小さい値）の
混合気を供給できる位置（バイパス弁１２の全閉位置に
セットする）にある時のみ開成する。従って、出力端子
１６−３ａには、バイパス弁１２が設定位置以外のとこ
ろに位置してるときに、“１”レベルが発生する。１６
−７はＡＮＤゲートからなる判別手段で、前記の始動検
出回路及び設定位置検出回路のそれぞれの出力端子１６
−２ａ，１６−３ａに接続されるもので、両出力端子１
６一２ａ，１６−３ａ共に“１”レベルの信号を発生し
ている時、即ち内燃機関の回転数が所定値に達しておら
ずかつバイパス弁が設定位置にない時のみ、該ＡＮＤゲ
ートの出力端子に“１”レベルの信号を発生する。

１６−８は警報回路で、抵抗８１，８２、ダイオード８
３、警報手段８４（例えば、ランプ、ブザー等）、及び
トランジスタ８５から構成される。該トランジスタ８５
のベースは抵抗８１を介して前記ＡＮＤゲートに接続さ
れ、そのコレク夕はダイオード８３，抵抗８２、警報手
段８４の並列回路を介して前記電源１０１に接続されて
いる。従って、トランジスタ８５は判別手段１６−７が
“１”レベルの信号を発生している時に導通して警報手
段８４に通電し警報を発する。１６−４は作動状態検出
回路で、抵抗４１，４２，４３、コンデンサ４４、及び
比較器４５から構成され、該比較器４５の反転入力端子
は前記作動状態器１５に接続され、その非反転入力端子
は抵抗４２，４３により電源１０１の鰭圧を分圧した設
定電圧が印加されている。

前記作動状態検出器１５はサーミスタ等から構成され、
内燃機関の温度が高い程、小さな抵抗値を示し、前記設
定電圧は前記空燃比検出器７が適性作動できる温度（約
４０００Ｃ）に対応した値に設定してあるため作動状態
検出器１５の抵抗値と抵抗４１の抵抗値とにより得られ
る電源１０１の分圧電圧が設定電圧以下になると、出力
端子１６−４ａに“１”レベルの信号を発生する。１６
−５は抵抗５１、コンデンサ５４、比較器５５、該比較
器５５の反転入力端子に設定電位を入力する分圧抵抗５
２，５３から構成される空燃比判別回路で、前記比較器
５５の非反転入力端子は抵抗５１を介して前記空燃比検
出器７に接続されている。

該空燃比検出器７の起電力電圧特性は第３図に示す如く
、理論空燃比（ａ点で示す）より検出された空燃比が小
さいと大きな電圧を発生し、理論空燃比より大きくなる
とステップ状に減少して小さな電圧を発生する。分圧抵
抗５２，５３による設定電圧は理論空燃比付近の空燃此
検出器の出力電圧よりはやや低く設定してある。従って
、空燃比が４・さく出力電圧が高いとき、即ち混合気が
濃いときは出力端子１６−５ａに“１”レベルの信号が
発生する。１６一６はＮＯＲゲート６１，６２、抵抗６
３、コンデンサ６４から礎成されるパルス発生器である
。

該パルス発生器１６一６のパルス信号はＮＯＲゲート９
３，９４のそれぞれ一方の入力端子に印加されている。

前記作動状態検出回路竃６−４の出力端子１６一４ａは
ＮＡＮＤゲート９５の一方の入力端子と、インバータ９
０を介してＮＯＲゲート９１の一方の入力端子にそれぞ
れ接続され、また前記空燃比判別回路１６一５の出力端
子１６一５ａは前記ＮＡＮＤゲート９５と前記ＮＯＲゲ
ート９１のそれぞれ他の入力端子に接続されている。前
記ＮＡＮＤゲート９５の出力端子は前記ＮＯＲゲート９
３の他の入力端子に接続され、前記ＮＯＲゲート９１の
出力端子はＮＯＲゲート９２の他の入力端子に接続され
ており、該ＮＯＲゲート９２の出力様子が前記ＮＯＲゲ
ート９４の他の入力端子に接続されている。前記の出力
端子１６−４ａ及び１６山５ａ共に“１”レベルの信号
が発生している時、即ち内燃機関の温度が前記空燃比検
出器７が適性作動を行なえる温度に達しておりしかも前
記空燃比判別回路ｉ６一５が混合気の空燃比が理論空燃
比より４・ごし・（混合気が濃い）ことを検出した時、
ＮＡＮＤゲート９５は“０”レベルの信号をＮＯＲゲー
ト９３の他の入力端子に印加し、該ＮＯＲゲート９３は
その一方の入力端子印加されているパルス発生器１６−
６からのパルス信号をシフトレジスタ９６の第１の入力
端子０に印加する。

該第１の入力端子０にパルス信号が入力されると、出力
端子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４が順次シフトされ、抵抗１
０２〜１０５を介し出力端子ＱＩ〜Ｑ４に接続されるト
ランジスタ１０６〜１０９が順次導通制御され、パルス
モータ８の界磁コイルＣＩ，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が順次通
電され、図中矢印の方向にパルスモータが駆動され、バ
イパス弁１２が開の方向に動く。

また前記出力端子１６−４ａに“１”レベルの信号が、
そして前記出力端子１６一５ａに“０”レベルの信号が
発生している時、即ち内燃機関の温度が前記空燃此検出
器７が適性作動を行なえる温度に達しておりしかも前記
空燃比判別回路１６−５が混合気の空燃比が理論空燃比
より大きい（混合気が薄い）ことを検出している時、Ｎ
ＯＲゲート９１は“１”レベルの信号をＮＯＲゲート９
２の他の入力端子に印加し、そして該ＮＯＲゲート９２
は、“０”レベルの信号をＮＯＲゲート９４の他の入力
端子に印加するため、該ＮＯＲゲート９４はその一方の
入力端子に印加されているパルス発生器１６−６からの
パルス信号を前記シフトレジスタ９６の第２の入力端子
Ｐに印加する。

該第２の入力端子Ｐにパルス信号が入力されると出力端
子Ｑ４，Ｑ３，Ｑ２，ＱＩと順次シフトされ、パルスモ
ータ８は矢印とは反対方向に回転し、バイパス弁１２を
閉の方向に駆動する。ダイオード１１０，１１１，１１
２，１１３は逆起動電力吸収用ダイオードである。１
６−９は前記ＮＯＲゲート９２から成る始動位置補正手
段で、その一方の入力端子が前記判別手段１６−７に接
続されており、談判別手段１６一７から入力信号を受け
て前記ＮＯＲゲート９４に“０”レベルの信号を印加し
、シフトレジスタ９６の第２の入力端子Ｐにパルス信号
を印加する。

更に詳記すれば判別手段１６一７が、内燃機関が始動状
態にありかつバイパス弁が設定位置にないことを判別し
、その出力端子に“１”レベルの信号を発するとき、前
記ＮＯＲゲ−ト９２は“０”レベルの信号を前記ＮＯＲ
ゲート９４の他の入力端子に印加し、該ＮＯＲゲート９
４はその一方の入力端子に到来している前記パルス発生
器１６一６からのパルス信号をシフトレジスタ９６の第
２の入力端子Ｐに印加し、バイパス弁１２を開の方向に
駆動させ、その結果、バイパス弁１２は設定位置に位置
せられる。次に上記実施例の動作についてまとめる。

今、内燃機関３の始動に際し、始動検出器１４である交
流発電機の出力電圧が充分でないとき、即ち内燃機関の
回転数が所定値に達していないときにはトランジスタ２
５のベース電位は該トランジスタ２５を導通制御するの
に充分でなく、始動検出回路１６−２の出力端子１６−
２ａに“１”レベルの信号が発生する。この時、バイパ
ス弁１２が設定位置になく設定位置検出器１３のスイッ
チが開離している時、設定位置検出器１６一３の出力端
子１６−３ａにも“１”レベルの信号が発生し、判別手
段１６−７の出力が“１”レベルとなって警報手段８４
に通電し、運転者に始動不調の原因がバイパス弁の位置
にあたることを警報すると同時に、始動位置補正手段１
６一９がパルス信号をシフトレジスタ９６の第２の入力
端子Ｐに印加せしめ、バルスモ−夕８を矢印と反対方向
に回転させバイパス弁１２を開の方向に駆動して、設定
位直に位鷹させる。

内燃機関が始動を完了して交流発電機１４の出力鰭氏が
充分大きくなった時、あるいは、バイパス弁１２が設定
位置まで駆動された時は、判別手段１６−７は“０”レ
ベルの信号を発生し、警報手段８４による警報を停止さ
すと同時に、ＮＯＲゲート９４からのシフトレジスタ９
６への入力信号も消滅する。そして内燃機関が作動し始
めて、作動状態検出器１５が、内燃機関の温度が空燃比
検出器７の適性作動温度に達していないことを検出する
こと、出力端子１６−４ａには“０”レベルの信号が発
生して、該“０”レベルの信号が１方の入力端子に印加
されるＮＡＮＯゲート９５は、‘‘１”レベルの信号を
前記ＮＯＲゲート９３の他の入力端子に印加するため、
該ＮＯＲゲート９３がパルス信号をシフトレジスタ９６
の第１の入力端子に印加することはない。

また、前記出力端子１６一４ａにおける“０”レベルの
信号はィンバータ９０により反転され、“１”レベルの
信号がＮＯＲゲート９１の一方の入力端子に印加される
ため、該ＮＯＲゲート９１は“０”レベルの信号を前記
始動位置補正手段１６一９であるＮＯＲゲート９２の他
の入力端子に印加する。

この時前述した如く、前記判別手段１６−７は“０”レ
ベルの信号をＮＯＲゲート９２の一方の入力端子に印加
しているため、該ＮＯＲゲート９２は前記ＮＯＲゲート
９４の他の入力端子に“１”レベルの信号を印加するた
め、該ＮＯＲゲート９４はパルス発生器１６−６からの
パルス信号をシフトレジスタ９６の第２の入力端子Ｐに
は印加せず、バイパス弁１２は設定位置に保持さたまま
である。やがて、内燃機関の温度が上昇して、空燃比検
出器７が適性作動を行なえる値にまでなると、作動状態
検出回路１６一４はその出力端子１６−４ａに“１”レ
ベルの信号を発生し、そして空燃比検出器７が、内燃機
関に供聯合された混合気の空燃此が理論空燃辻七より小
さいことを検出すると、空燃比判別回路１６一５の出力
端子１６−５ａに“１”レベルの信号が発生してＮＡＮ
Ｄゲート９５は“０”レベルの信号をＮＯＲゲート９３
の他の入力端子に印加するため、該ＮＯＲゲート９３は
パルス信号をシフトレジスタ９６の第１の入力端子０に
印加し、バイパス弁１２を関の方向に駆動して混合気の
空燃比を理論空燃比になるよう制御する。また、バイパ
ス弁１２がある程度開き、空燃此検出器７が、内燃機関
に供給された混合気の空燃比が理論空燃比より大きいこ
と則ち、混合気濃度が薄いことを検出すると、空燃比判
別回路１６−５の出力端子１６一５ａに“０”レベルの
信号が発生し、該“０”レベルの信号がＮＯＲゲート９
１の他の入力端子に印加される。

該ＮＯＲゲート３１の一方の入力端子にはィソバータ９
０１こより反転された“０”レベルの信号が印加されて
いるため、該ＮＯＲゲート９１は“１”レベルの信号を
ＮＯＲゲート９２の他の入力端子に印加する。従って該
ＮＯＲゲート９２は“０”レベルの信号をＮＯＲゲート
９４の他の入力端子に印力０して、該ＮＯＲゲート９４
がシフトレジスタ９６の第２の入力端子Ｐにパルス発生
器１６一６からのパルス信号を印加して、パルスモータ
８を矢印とは反対方向に駆動し、バイパス弁１２を開の
方向に移動せしめ、混合気の空燃比を理論空燃比になる
よう制御する。なお上述の実施例においては、バイパス
弁１２の設定位置を全閉位置として説明したが、それ以
外の位置を設定位置としてもよく、その場合はバイパス
弁の位置を検出するポテンショメータ等からなる位置検
出手段と、該位置検出手段と前記判別手段からの信号に
応じてシフトレジスタの第１あるいは第２の入力端子に
入力制御する制御手段とを設ければよいことは勿論でる
。

また、上述の判別手段１６−７は、始動検出手段と設定
位置検出手段とに接続されてし、から、内燃機関の冷態
始動時でない時（内燃機関の温度が充分高い時）にも、
警報手段８４が警報を発したり、バイパス弁１２が設定
位置に位置せられたりするが、冷態始動時でない時は特
にそのような制御が必要のないことが多いため、作動状
態検出回路１６−４の出力を第２図破線で示す如くィン
バータを介して判別回路１６−７に入力して、袷馳始動
時のみ警報を発したり、バイパス弁を設定位簿に位置さ
せるようにしてもよいことは勿論である。

以上述べたように、本発明においては、内燃機関に供給
される空気の量を機関状態に応じて補正用空気通路によ
り増減補正するようにした内燃機関用補正空気制御装置
において、前記補正用空気通路に設けられたバイパス弁
と、内燃機関の始動状態を検出する始動検出手段と、該
始動検出手段からの信号により内燃機関が始動時である
ことを判別し、記パルスモータを駆動してバイパス弁の
関度を設定値に制御する始動関度設定手段けたから、始
動不調が生ずることなく、内燃機関の始動を円滑に行な
え、またパルスモータの使用によりバイパス弁の関度制
御を容易に行なうことができるという優れた効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明袋贋の一実施例を示す構成断面図、第２
図は第１図図示の制御回路の電気結線図、第３図は第１
図図示空燃比検出器の特性図である。 ３…・・・内燃機関、８・・・・・・パルスモータ、１
１・・・・・・補正用空気通路、１２・・・・・・バイ
パス弁、１３，１６−３・・…・設定位置検出手段を成
す裏群定位層検出器及び設定位置検出回路、１４，１６
一２・・・・・・始動検出手段を成す始動検出器及び始
動検出回路、１６・・・・・・制御回路、１６一７，１
６一９・・・・・・始動開度設定手段の主要部をなす判
別手段、始動位置補正手段。 第１図 第３図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関に供給される空気の量を機関状態に応じて
   補正用空気通路により増減補正するようにした内燃機関
   用補正空気制御装置において、前記補正用空気通路に設
   けられたバイパス弁と、該バイパス弁の開度を調整する
   パルスモータと、内燃機関の始動状態を検出する始動検
   出手段と、該始動検出手段からの信号により内燃機関が
   始動時であずことを判別し、前記パルスモータを駆動し
   て前記バイパス弁の開度を設定値に制御する始動開度設
   定手段とを備えたことを特徴とする内燃機関用補正空気
   制御装置。