JPS6213499B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は触媒コンバータ等の内燃エンジンの排
気ガス浄化装置の温度が過度に高温となるのを空
燃比を調整することにより防止する排気ガス浄化
装置の過熱防止方法に関するものである。

従来の内燃エンジンでは、例えば触媒コンバー
タの温度が高くなる範囲を実験的に求め、該当す
る範囲の空燃比を前もつて濃く設定し触媒コンバ
ータの温度が高温にならないようにしていた。し
かしこの従来の構成では空燃比を濃くする範囲を
前もつて設定するため、エンジン単体毎の偏差に
より、この範囲を大きく取る必要があり、このこ
とは燃費の悪化、排気ガスの悪化等を招くという
問題がある。

本発明は上記問題を解消するもので、排気ガス
浄化装置の温度を検出して過熱状態か否かを判別
し、過熱判別時には空燃比を小さくなる方向に補
正すると共に、それ以外の時には空燃比が所定値
を超えない範囲で空燃比を大きくなる方向に補正
することにより、排気ガスの悪化、燃費の悪化を
最少にとどめかつ排気温度が過度の高温となるこ
とを確実に防ぐことを目的としている。

以下本発明を図に示す実施例につき説明する。
第１図は一実施例を示すもので、エンジン１は自
動車に積載される公知の４サイクル火花点火式エ
ンジンで、燃焼用空気をエアクリーナ２、吸気管
３、スロツトル弁４を経て吸入する。また燃料は
図示しない燃料系から各気筒に対応して設けられ
た電磁式燃料噴射弁５を介して供給される。燃焼
後の排気ガスは排気マニホールド６、排気管７、
排気ガスを浄化する触媒コンバータ８等を経て大
気に放出される。吸気管３にはエンジン１に吸入
される吸気量を検出し、吸気量に応じたアナログ
電圧を出力するポテンシヨメータ式吸気量センサ
１１及びエンジン１に吸入される空気の温度を検
出し、吸気温に応じたアナログ電圧（アナログ検
出信号）を出力するサーミスタ式吸気温センサ１
２が設置されている。また、エンジン１には冷却
水温を検出し、冷却水温に応じたアナログ電圧
（アナログ検出信号）を出力するサーミスタ式水
温センサ１３が設置されておりさらにコンバータ
８にはサーミスタ式温度センサ１４が設置されて
いる。回転速度（数）センサ１５は、エンジン１
のクランク軸の回転速度を検出し、回転速度に応
じた周波数のパルス信号を出力する。この回転速
度（数）センサ１５としては例えば点火装置の断
続部を用いればよく、点火コイルの一次側端子か
らの点火パルス信号を回転速度信号とすればよ
い。制御回路２０は、各センサ１１〜１５の検出
信号に基いて燃料噴射量を演算する回路で、電磁
式燃料噴射弁５の開弁時間を制御することにより
燃料噴射量を調整する。

第２図により制御回路２０について説明する。
１００は燃料噴射量を演算するマイクロプロセツ
サ（CPU）である。１０１は回転数カウンタで
回転速度（数）センサ１５からの信号よりエンジ
ン回転数をカウントする回転数カウンタである。
またこの回転数カウンタ１０１はエンジン回転に
同期して割り込み制御部１０２に割り込み指令信
号を送る。割り込み制御部１０２はこの信号を受
けると、コモンバス１５０を通じてマイクロプロ
セツサ１００に割り込み信号を出力する。１０３
はデジタル入力ポートで排気温度センサ１４の信
号によつて触媒コンバータ８が過熱状態か否かを
比較判別する比較回路１４Ａの出力や図示しない
スタータの作動をオンオフするスタータスイツチ
１６からのスタータ信号等のデジタル信号をマイ
クロプロセツサ１００に伝達する。１０４はアナ
ログマルチプレクサとＡ−Ｄ変換器から成るアナ
ログ入力ポートで吸気量センサ１１、吸気温セン
サ１２、冷却水温センサ１３からの各信号をＡ−
Ｄ変換して順次マイクロプロセツサ１００に読み
込ませる機能を持つ。これら各ユニツト１０１，
１０２，１０３，１０４の出力情報はコモンバス
１５０を通してマイクロプロセツサ１００に伝達
される。１０５は電源回路で後述するRAM１０
７に電源を供給する。１７はバツテリ、１８はキ
ースイツチであるが電源回路１０５はキースイツ
チ１８を通さず直接、バツテリー１７に接続され
ている。よつて後述するRAM１０７はキースイ
ツチ１８に関係無く常時電源が印加されている。
１０６も電源回路であるがキースイツチ１８を通
してバツテリー１７に接続されている。電源回路
１０６は後述するRAM１０７以外の部分に電源
を供給する。１０７はプログラム動作中一時使用
される一時記憶ユニツト（RAM）であるが前述
の様にキースイツチ１８に関係なく常時電源が印
加されキースイツチ１８をOFFにして機関の運
転を停止しても記憶内容が消失しない構成となつ
ていて不揮発性メモリをなす。後述する補正量
K₂もこのRAM１０７に記憶されている。１０８
はCPU１００の制御プログラムや各種の定数等
を記憶しておく読み出し専用メモリ（ROM）で
ある。１０９はレジスタを含む燃料噴射時間制御
用カウンタでダウンカウンタより成り、マイクロ
プロセツサ（CPU）１００で演算された電磁式
燃料噴射弁５の開弁時間つまり燃料噴射量を表す
デジタル信号を実際の電磁式燃料噴射弁５の開弁
時間を与えるパルス時間幅のパルス信号に変換す
る。１１０は電磁式燃料噴射弁５を駆動する電力
増幅部である。１１１はタイマーで経過時間を測
定しCPU１００に伝達する。

回転数カウンタ１０１は回転数センサ１５の出
力によりエンジン１回転に１回エンジン回転数を
測定し、その測定の終了時に割り込み制御部１０
２に割り込み指令信号を供給する。割り込み制御
部１０２はその信号から割り込み信号を発生し、
マイクロプロセツサ１００に燃料噴射量の演算を
行なう割り込み処理ルーチンを実行させる。

第３図はマイクロプロセツサ１００の概略フロ
ーチヤートを示すものでこのフローチヤートに基
づきマイクロプロセツサ１００の機能を説明する
と共に構成全体の作動をも説明する。キースイツ
チ１８並びにスタータスイツチ１６がONしてエ
ンジンが始動されると第１ステツプ１０００のス
タートにてメインルーチンの演算処理が開始され
ステツプ１００１にて初期化の処理が実行され、
ステツプ１００２においてアナログ入力ポート１
０４からの冷却水温、吸気温に応じたデジタル値
を読み込む。ステツプ１００３ではそのデジタル
値に対応した補正量K₁を演算し、結果をRAM１
０７に格納する。ステツプ１００４ではデジタル
入力ポート１０３より排気温センサ１４の出力か
ら過熱か否かを判別する比較回路１４Ａの信号を
入力し、タイマー１１１による経過時間の関数と
して後述する補正量（情報）K₂を増減しこの補
正量K₂をRAM１０７に格納する。第４図はこの
補正量K₂を増減する処理ステツプ１００４の詳
細なフローチヤートである。まずステツプ４００
では前回のステツプ１００４の処理からの経過時
間が単位時間△ｔ過ぎたか測定し、過ぎていなけ
ればK₂の補正をせずにこの処理ステツプ１００
４を終了する。時間が△ｔだけ経過しているとス
テツプ４０１に進み排気温センサ１４の信号によ
つて触媒コンバータ８が過熱状態か否かを比較判
別する比較回路１４Ａからの出力が過熱信号
（「１」）か否の信号（「０」）かつまり過熱か否か
を判定し過熱（YES）のときはステツプ４０２
に進み以前のサイクルで求めたRAM１０７に格
納してある第５図のマツプに示す如き補正量K₂
のうちそのときのエンジン状態に対応する補正量
Ｋ^ｍ _ｏを読み取りこのＫ^ｍ _ｏに所定値の修正分△K₂を
加算して（つまり空燃比が濃くなる方向に）Ｋ^ｍ _ｏ
を修正計算する。ステツプ４０１において触媒コ
ンバータ８が過熱状態でないと判定したときはス
テツプ４０３に進み、ステツプ４０３ではRAM
１０７内の補正量K₂のうちそのときのエンジン
状態に対応る補正量Ｋ^ｍ _ｏを読み取り、このＫ^ｍ _ｏが１
より大きいか否かを判定する。Ｋ^ｍ _ｏが１より大き
いときはステツプ４０４に進み、ステツプ４０４
ではＫ^ｍ _ｏから修正分△K₂を減算して（つまり空燃
比が理論空燃比に近づく方向に）Ｋ^ｍ _ｏを修正計算
する。ステツプ４０２並びに４０４で修正計算し
たＫ^ｍ _ｏはRAM１０７内の対応番地に格納され書き
換えられる。ステツプ４０３においてＫ^ｍ _ｏが１若
しくは１より小さいと判定されたときはＫ^ｍ _ｏの修
正計算はせずステツプ４０５に進んで元のままの
Ｋ^ｍ _ｏをRAM１０７内の対応番地に書き込む。メイ
ンルーチンでの上記ステツプ１００４が終了する
と再びステツプ１００２へもどる。なお補正量
K₂は吸入吸気量Ｑと、エンジン回転数Ｎとによ
つて第５図の様なマツプを形成している。吸気量
Ｑについてｍ番目、エンジン回転数Ｎについてｎ
番目に相当するマツプ上の補正量K₂をＫ^ｍ _ｏと表わ
している。本実施例ではこのRAM１０７内のマ
ツプはエンジン回転数Ｎについては200r.p.m.お
きにまた吸入吸気量Ｑについてはアイドルからフ
ルスロツトルまでを32分割している。

なおステツプ１００１の初期化の処理は次のこ
とをも実行する。すなわち車両の車検や修理の時
にバツテリをはずすことがある。このためRAM
１０７に格納された補正量K₂がこわれて無意味
な値になることがある。よつてバツテリがはずれ
たかどうかを検出するために通常RAM１０７の
特定の番地に、予め決められたパターンの定数を
入れておく。プログラムが起動した時にこの定数
の値がこわれているか否かつまり誤つた値である
か否かを判別し、誤つた値であるならバツテリー
がはずされたものとして、補正量K₂のすべての
値を１にイニシヤライズし、前記決められたパタ
ーンの定数を再設定する。次回の起動時にパター
ン定数がこわれていなかつたらK₂のイニシヤラ
イズは行わない。

通常は1002〜1002のメインルーチンの処理を制
御プログラムに従つてくり返し実行する。割り込
み制御部１０２からの燃料噴射量演算の割り込み
信号が入力されると、マイクロプロセツサ１００
はメインルーチンの処理中であつても直ちにその
処理を中断しステツプ１０１０の割り込み処理ル
ーチンに移る。ステツプ１０１１では回転数カウ
ンタ１０１からのエンジン回転数Ｎを表わす信号
を取り込み、次にステツプ１０１２にてアナログ
入力ポート１０４から吸入空気量（吸気量）Ｑを
表わす信号を取り込み、次にステツプ１０１３で
は回転数Ｎと吸気量Ｑをメインルーチンの演算処
理における補正量K₂の記憶処理のためのパラメ
ータとして使用するためにRAM１０７に格納す
る。次にステツプ１０１４にてエンジン回転数Ｎ
と吸入空気量Ｑから決まる基本的な燃料噴射量
（つまり電磁式燃料噴射弁５の噴射時間幅ｔ）を
計算する。計算式はｔ＝Ｆ×Ｑ／Ｎ（Ｆ：定数）であ る。次にステツプ１０１５ではメインルーチンで
求めた燃料噴射用の補正量K₁と補正量K₂のうち
のそのときのエンジン状態に対応する補正量Ｋ^ｍ _ｏ
とをRAM１０７から読み出し空燃比を決定する
噴射量（噴射時間幅）の補正計算を行う。噴射時
間幅Ｔの計算式はＴ＝ｔ×K₁×K₂である。次に
ステツプ１０１６にて補正計算した燃料噴射量の
データをカウンタ１０９にセツトする。次にステ
ツプ１０１７に進みメインルーチンに復帰する。
メインルーチンに復帰する際は割り込み処理で中
断したときの処理ステツプに戻る。マイクロプロ
セツサ１００の概略の機能は以上の通りである。

以上のとおり補正量K₂＝Ｋ^ｍ _ｏは排気ガス浄化装
置としての触媒コンバータ８が設定値以上の高温
（過熱状態）となつたときは燃料増加方向に修正
計算されていくため上記実施例のものでは、燃料
噴射量を増加させて空燃比が小さく（濃く）なる
ように制御でき、触媒コンバータ８の反応温度を
低下させていき過熱状態を続けることを防止す
る。また触媒コンバータ８が設定温度以下の通常
時は補正量K₂＝Ｋ^ｍ _ｏを１に近づけるよう修正計算
されるため空燃比を大きくしていき理論空燃比に
近づけるため空燃比を従来のように無駄に小さく
（濃く）することはなく排気ガス特性、燃費共悪
化させることはない。

なお上記実施例では補正量K₂をRAM１０７に
分割して格納するためのエンジン運転状態を表わ
すパラメータとして吸入吸気量とエンジン回転数
とを用い第５図に示す様に所定間隔毎に分割して
マツプを形成したが他に例えば噴射パルス幅や吸
入負圧、スロツトル弁開度等を用いてもよい。ま
た電子制御の燃料噴射においてのみでなく気化器
における燃料供給量或いは気化器をバイパスする
空気量、更には排気ガス浄化装置に導入する２次
空気量を制御して空燃比を調整することも可能で
ある。ただし２次空気量を制御する場合は排気ガ
ス浄化装置の過熱状態のときはこの浄化装置にお
ける空燃比を理論空燃比より大きい（薄い）方向
に修正することが望ましい。

また上記実施例では排気ガス浄化装置として触
媒コンバータ８を用いたものであつたが、他にも
例えばサーマルリアクタを用いてもよい。

以上述べたように本発明の方法では、エンジン
の排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置と、この
排気ガス浄化装置周辺の温度を検出する排気温セ
ンサとを備え、この排気温センサの出力信号に基
づいて空燃比を調整して前記排気ガス浄化装置の
過熱を防止する方法であつて、前記排気温センサ
の出力信号に基づいて前記排気ガス浄化装置が過
熱状態にあるか否かを判定し、過熱判別時には空
燃比を小さくする方向に補正すると共に、それ以
外の時には空燃比が所定値を越えない範囲で空燃
比を大きくなる方向に補正しているため、従来の
問題が解消される。なお、空燃比の補正を、エン
ジンの運転状態に対応させてメモリの各番地に記
憶した複数の空燃比補正情報のうちその処理時点
におけるエンジン運転状態に対応する番地の空燃
比補正情報を前記判定結果に基づいて所定値だけ
修正記憶し、前記メモリに記憶した空燃比補正情
報のうちそのときのエンジン運転状態に対応する
空燃比補正情報に応じて空燃比を調整する場合に
は、各エンジンおよび各排気ガス浄化装置毎のば
らつきを自動的に修正でき、かつエンジン運転状
態毎の空燃比補正も可能になる。更には、排気ガ
ス浄化装置の過熱が生じていない場合でも、空燃
比の稀薄化が制限されるため、排気ガス悪化、失
火等の問題もなく、また過去の空燃比補正情報の
修正記憶値を使用することにより、排気温センサ
の応答遅れによつて生じがちな制御応答性の問題
もなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、
第２図は第１図に示す制御回路のブロツク図、第
３図は第２図に示すマイクロプロセツサの概略の
フローチヤート、第４図は第３図に示すステツプ
１００４の詳細なフローチヤート、第５図は本発
明の作動を説明するために用いる補正量K₂のマ
ツプである。 １……エンジン、８……排気ガス浄化装置をな
す触媒コンバータ、１１……空気量センサ、１４
……排気温センサ、１５……回転速度センサ、２
０……制御回路、１００、マイクロフロセツサ
（CPU）、１０７……メモリをなす一時記憶ユニ
ツト（RAM）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンの排気ガスを浄化する排気ガス浄化
   装置と、この排気ガス浄化装置周辺の温度を検出
   する排気温センサとを備え、この排気温センサの
   出力信号に基づいてエンジンへの混合気の空燃比
   を調整して前記排気ガス浄化装置の加熱を防止す
   る方法であつて、 エンジンの運転状態に対応させて複数の空燃比
   補正情報をメモリに記憶しておき、 前記排気温センサの出力信号に基づいて前記排
   気ガス浄化装置が過熱状態にあるか否かを判定
   し、 過熱状態が判定されると、その時のエンジン運
   転状態に対応した前記メモリに記憶の前記空燃比
   補正情報を、空燃比が小さくなる方向に徐々に修
   正し、 過熱状態が判定されないと、その時のエンジン
   運転状態に対応した前記メモリに記憶の前記空燃
   比補正情報を、空燃比が所定の値を越えない範囲
   で空燃比が大きくなる方向に徐々に修正し、 この修正された空燃比補正状態を、前記メモリ
   に更新記憶し、 エンジンの運転状態に対応した前記メモリに更
   新記憶の空燃比補正情報に応じてエンジンへの混
   合気の空燃比を調整することを特徴とする排気ガ
   ス浄化装置の過熱防止方法。