JPS6093140A - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、酸素センサを用いるエンジンの空燃比制御
装置に関するものである。

〔従来技術〕

酸素センサによって排気ガス中の酸素濃度を検出し、検
出される酸素濃度に基づいて、混合気の空燃比が理論空
燃比になるようにエンジンへの燃料供給量をフィードバ
ンク制御する燃料供給量制御装置が知られている。

酸素センサは、センサ自体の温度が活性化温度まで上昇
しないと、正確に酸素濃度を検出できない。そこで、酸
素センサにヒータを付加して、酸素センサを加熱するこ
とが行われている。このヒータによる酸素センサの加熱
は、酸素センサの低温時にのみ必要で、センサの温度が
活性化温度に達して後の加熱は、逆にセンサの寿命を短
くするなどの悪影響を与える。

そのため、■、酸素センサの温度を直接検出して、ある
いは、■、酸素センサの出力信号を監視して、その特性
から酸素センサの活性化状況を判定し、ヒータの作動を
制御することが考えられる。

しかし、かかる方法による酸素センサの活性化状況の判
定は、■の場合、を温度センサの取り付けが困難、■の
場合、判定のための回路あるいはコンピュータプログラ
ムが複雑になるなどの問題がある。

〔発明の目的〕

このような従来の問題に鑑み、本発明の目的とするとこ
ろは、酸素センサの温度が低下するのが、長時間アイド
リング運転状態にあるとき、あるいはその後の発進加速
時であることに着目して、アイドリング運転状態にある
ときに酸素センサを加熱することによって、極簡単な構
成で、必要時に確実に酸素センサを加熱することにある
。

〔発明の構成〕

この目的を達成するための本発明の構成を第１図によっ
て説明する。

酸素センサによって、エンジンの排気ガス中の酸素濃度
を検出し、燃料供給量制御手段は、その酸素濃度に基づ
いて燃焼用混合気の空燃比が理論空燃比となるように燃
料供給量をフィードバック制御する。

一方、酸素センサを加熱して活性化するヒータおよびス
ロットル弁が全閉状態にあるか否かを検出するスロット
ルセンサを設け、ヒータ作動手段は、スロットルセンサ
によってスロワＩ・ル弁の全閉状態が検出されると、前
記ヒータを作動させる。

〔発明の効果〕

かかる本発明によれば、エンジンがアイドリング運転状
態にあるか否かは、スロットルセンサによって簡単に検
出できるので、その検出信号に基づいて、酸素センサを
加熱するヒータの作動を極めて簡単に制御することがで
きる。しかも、アイドリング運転状態にのみ、ヒータを
作動することにより、酸素センサは、必要時にのめ加熱
され、不要時に加熱されることはない。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面によっ”Ｃ説明する。

第２図は、一実施例の概略構成図であり、このエンジン
は、エアクリーナ（図示−１゛ず）の下流側に設けられ
た吸入空気量センサとしてのエア７１．１−メータ２を
備え、エアフローメーク２は、ダンピングチャンバ内に
回動自在に設けられたコンベンセーションプレート２Ａ
と、コンペンセーションプレート２Ａの開度を検出する
ポテンショメータ２Ｂとから構成されている。従って、
吸入空気量はポテンショメータ２Ｂから出力される電圧
として検出される。また、エアフローメータ２の近傍に
は、吸入空気の温度を検出する吸気温センサ４が設けら
れている。

エアフローメータ２の下流側には、スロワＩ・ル弁６が
配置され、スロットル弁６には、スロットル（＝フサ１
８が設けられていて、スロットル弁６が全閉状態にある
か否かが検出されるようになっている。また、スロット
ル弁６の下流側には、サージタンク８が設けられている
。このサージタンク８には、インテークマニホルド１０
が連結されており、このインテークマニホルド１０内に
燃料を供給するべく、燃料噴射弁１２が配置されている
。インテークマニホルド１０は、エンジン本体１４の燃
焼室１４Ａに接続され、エンジンの燃焼室１４Ａはエキ
ゾーストマニボルド１６を介して三元触媒を充填した触
媒コンバータ（図示せず）に接続されている。なお、２
０は点火プラグ、２４はエンジン冷却水温を検出する冷
却水温センサである。

エキゾーストマニホルド１６には、酸素センサ２２が取
り付けられていて、エキゾーストマニポルド１６を通っ
て、排出されるガス中の残留酸素濃度を検出するように
している。なお、酸素センサ２２には、これを加熱して
活性化さ−ｌるためのヒータ２２Ａが一体的に設けられ
ている。

エンジン本体１４の点火プラグ２０は、ディストリビュ
ータ２６に接続され、ディストリビュータ２６はイグナ
イタ２８に接続されている。このディストリビュータ２
６には、ピックアップとディストリビュータシャフトに
固定されたシグナルロータとで構成された、気筒判別セ
ンサ３０およびエンジン回転数センサ３２が設けられて
いる。

この気筒判別センサ３０は、例えば、４気筒エンジンで
あればクランク角１８０度毎、６気筒エンジンであれば
クランク角１２０度毎に気筒判別信号を制御回路３４へ
出力し、エンジン回転数センサ３２ば、例えば、クラン
ク角３０度毎にクランク角信号を制御回路３４へ出力す
る。

ｉ１ｉ＋制御面制御４は、マイクロコンピュータによっ
て構成されており、第３図に示すように、ランダム・ア
クセス・メモリ　（ＲＡＭ）３６と、リード・オンリ・
メモリ　（ＲＯＭ）３８と、中央処理装置（ＣＰＵ）４
．０と、第１の入出力ボート４２と、第２の入出力ボー
ト４４と、第１の出力ポート４６と、第２の出力ポート
４８とを含んでおり、ＲＡＭ３６、ＲＯＭ３８、ＣＰＵ
４０、第１の入出力ボート４２、第２の入出力ボート４
４、第１の出力ポート４６および第２の出力ポート４８
は、バス５０により接続されている。

第１の入出力ボート４２には、バッファ５２Ａ、５２Ｂ
、５２Ｃ，マルチプレクサ５４、アリ−ログ−ディジタ
ル（Ａ／Ｄ＞変換器５６を介して、エアフローメータ２
、冷却水温センサ２４および吸気温センサ４が接続され
ている。このマルチプレクサ５４およびＡ／Ｄ変換器５
６は、第１の入出力ボート４２から出力される信号によ
り制御され、エアフローメータ２、冷却水温センサ２４
および吸気温センサ４が検出するデータを順次ディジタ
ル信号に変換して、ＣＰＵ４０あるいはＲＡＭ３６に取
り込むようになっている。

第２の入出力ボート４４には、バッファ６０およびコン
パレータ６２を介して酸素センサ２２が接続され、駆動
回路５８を介して、酸素センサ２２に一体的に設けられ
たヒータ２２Ａが接続されている。酸素センサ２２が検
出する１）１気ガス中の残留酸素濃度に関する信号は、
バッファ６ｏを介して、コンパレータ６２に入力され、
コンパレータ６２において、検出された酸素濃度が予め
定められている基準値よりも濃いか薄いが、つまり、燃
焼室１４Ａにおける空燃比が理論空燃比よりもリッチか
リーンかの２値の信号として、ＣＰＵ４０あるいはＲＡ
Ｍ３６に取り込まれる。また、第２の入出力ボート４４
には、波形整形回路６４を介して気筒判別センサ３０お
よびエンジン回転数センサ３２が接続され、スロットル
センサ１８が接続されている。

第１の出力ポート４６は駆動回路７ｏを介してイグナイ
タ２８に接続され、第２の出力ポート４８は駆動回路７
２を介して燃料噴射弁１２に接続されている。

制御回路３４のＲＯＭ３８には、エンジン回転数と吸入
空気量とで表される基本点火進角のマツプおよび基本燃
料噴射量が予め記憶されており、ＣＰＵ４０によってエ
アフローメータ２からの信号およびエンジン回転数セン
サ３２からの信号により基本点火進角および基本燃料噴
射量が読み出されるとともに、冷却水温センサ２４およ
び吸気温センサ４からの信号を含む各種の信号により、
・上記基本点火進角および基本燃料噴射量に補正が加え
られ、イグナイタ２８および燃料噴射弁１２が制御され
る。

基本燃料噴射量に加えられる補正のうち、空燃比フィー
ドバック補正は、次のようにして行われる。すなわち、
コンパレータ６２からの信号がリッチであるときには、
空燃比フィードハック補正値を減少し、また、コンパレ
ータ６２がらの信号がリーンであるときには、空燃比フ
ィードバンク補正値を増大して行われる。

このような、点火進角および燃料噴ＪＩＪ量の制御は、
ＲＯＭ３８に格納されたプログラムの実行によって達成
されるが、このプログラムのうち、本発明において、特
徴的なヒータ制御ルーチンについて第４図のフローヂャ
ートに従って、説明する。

このヒータ制御ルーチンは、メインルーチンの中にあり
、ステップＳ１で、このルーチンが起動されると、まず
、ステップｓ２で、スロットルセンサ１８の信号に基づ
いて、スロットル弁６が全閉状態にあるか否かが判定さ
れる。いま、スロットル弁６が全閉状態にない場合には
、ステップＳ２が否定判断されて、ステップｓ４に進み
、ここで、ヒータ２２Ａをオフ、つまり、ヒータ２２Ａ
への通電を停止するべく、入出力ボート４４を介して駆
動回路５８へオフ信号を出力する。

一方、エンジンがアイドリング運転状態にあって、スロ
ットル弁６が全閉状態にあると、ステ・７プＳ２が肯定
判断されて、ステップＳ３に進み、ここでは、ヒータ２
２Ａをオン、つまり、ヒータ２２Ａを通電作動させるべ
く、駆動回路５８にオン信号を出力する。そして、その
後、ステップＳ５に進み、このルーチンの処理を終了す
る。

このように、スロットル弁６が全閉状態にあるときには
、ヒータ２２Ａを作動させて酸素センサ２２を加熱する
ことによって、アイドリング運転状態において、酸素セ
ンサ２２の温度が低下することが防止され、酸素センサ
２２は、活性化された状態を保持することができて、正
確な酸素濃度検出データに基づいて、正しい空燃比フィ
ードバック補正を行うことができる。また、スロットル
弁６が全閉状態にないときには、ヒータ２２Ａの作動を
停止するので、酸素センサ２２の過熱を防止することが
できる。

なお、第４図のフローチャートにおいて、ステップＳ２
．３は、本発明におけるヒータ作動手段に相当するもの
である。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、本発
明は、この実施例に限定されるものではなく、特許請求
の範囲に記載の範囲内で種々の実施態様が包含されるも
のであり、例えば、ヒータ２２Ａの作動制御をマイクロ
コンピュータによって行わス、スロットルセンサ１８を
、スロットル弁６の全閉状態においてオンとなるスイッ
チとし、ヒータ２２Ａを、このスイッチを介してバッテ
リに接続することによって、構成しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、クレーム対応図、第２図は、本発明の一実施
例の概略構成図、第３図は、第２図における制御回路の
詳細を示すブロック図、第４図は、第３図のコンピュー
タのプログラムの一部を示すフローチャートである。 ６−−−−−−スロソトル弁 １２−−−−一燃料噴射弁 １８〜−一−−−スロットルセンサ ２２−−−−−一酸素センサ ２２Ａ−−一−−−ヒータ １ ３４−−−−制御回路 出願人　トヨタ自動ｆ１粘（釦仕 ２ 第４図 手続補正書　（方式） １、事件の表示 昭和５８年特許願第２０１６５９号 ２、発明の名称 エンジンの空燃比制御装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　愛知県豊田布１・目夕町１番地　〒４７１昭和５
９年　１月３１日 ５、補正の対象 明細書 ６、補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、エンジンの排気ガス中の残留酸素濃度を検出する酸
   素センサと、 酸素センサによって検出される酸素濃度に基づいて、燃
   焼用混合気の空燃比が理論空燃比となるように燃料供給
   量をフィードバック制御する燃料供給量制御手段と、 酸素センサを加熱して活性化するヒータと、スロットル
   弁が全閉状態にあるか否かを検出するスロソトルセンザ
   と、 スロソトルセンザによってスロットル弁の全閉状態が検
   出されると、前記ヒータを作動させるヒータ作動手段と
   、 を備えることを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。