JPS6321347A - 内燃機関の空燃比制御装置 - 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〕 本発明は、空燃比センサの出力信号により内燃機関の空
燃比をフィードハック制御する空燃比制御装置に関する
。

〔従来の技術および問題点〕

排気ガス中の存置成分であるＨＣ，Ｃｏ、　Ｎｏに等を
低減するため、排気通路内には通常三元触媒が設けられ
る。三元触媒がＮＯｘ等の三成分を同時に浄化するには
、排気ガスがほぼ理論空燃比でなければならず、このた
め排気１ｍ路内には空燃比センサが設けられ、このセン
サの出力信号に基いて混合気の空燃比がフィードバック
制御される。

また、二元触媒は所定の温度まで上昇していないと排気
ガスを充分に浄化することができないため、冷間時に触
媒を速やかに暖機すべく排気１ｆｆｌ路内に二次空気を
供給するよう構成されることがある。

この二次空気の量は、あまり多すぎるとかえって触媒が
冷えてしまうので、所定量以下に抑えられて、排気ガス
の空燃比がリーン状態にあるように制御される。ところ
が加速時には、排気脈動が小さいこと、あるいは吸入空
気量が相対的に多いこと等により、−次空気の量が不足
し、空燃比のフィードハック制御を停止したまま二次空
気の供給を行なうと排気ガスの空燃比がリッチ状態にな
り、触媒の暖機が充分に行なわれないという問題を生じ
る。一方、二次空気を供給しつつフィードハック制御を
行なうと、排気ガスの空燃比は理論空燃比に近くなるた
め、触媒の暖機が不充分になってしまう。

なお、本出願人は既に実願昭６１−４３３２号において
、二次空気の供給時に空燃比のフィードハック制御を停
止する構成を提案した。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため、本発明に係る空燃比制御装
置は、第１図の発明の構成図に示すような構成を有する
。

すなわち本発明に係る空燃比制御装置は、排気通路内に
三元触媒を有する排ガスコンバータが配設され、この排
ガスコンバータの上流側に空気を供給する二次空気供給
手段へが設けられた内燃機関であって、排気通路内に設
けられた空燃比センサと、この空燃比センサの出力信号
に応じて混合気が理論空燃比になるようフィードパ・７
り制御する手段Ｂとを備え、このフィードバック制御手
段Ｂは、上記二次空気供給手段への非作動時、フィード
ハック制御を行ない、上記二次空気供給手段Ａの作動時
、排気ガスが実質的にリッチ状態のときフィートバック
制御を行ない、排気ガスが実質的にリーン状態のとき混
合気をリッチ側へ変化させるフィードハック制御を制限
することを特徴としている。

〔実施例〕

以下図示実施例により本発明を説明する。

第２図は本発明の一実施例を適用した内燃機関を示す。

機関本体１１に形成されたシリンダボア１２内にはピス
トン１３が摺動自在に収容され、このピストン１３の−
Ｌ方に燃焼室１４が形成される。燃焼室１４に接続され
る吸気ボート１５および排気ポート１６は、それぞれ吸
気弁１７および排気弁１８により開閉される。

吸気ボート１５に連通ずる吸気１ｍ路２１は、その最も
−Ｌ流側にエアクリーナ２２を有し、そのすぐ下流側に
はエアフローメータ２３が設けられる。

絞り弁２４はエアフローメータ２３の下流側に配設され
る。燃料噴射弁２５は絞り弁２４よりも下流側であって
吸気ボート１５の近傍に設けられ、ポンプ２６によりタ
ンク２７から燃料を圧送されて吸気ボート１５内に燃料
を噴射する。一方、排気ポート１６に連通する排気通路
３１には、三元触媒を有する排ガスコンバータ３２が配
設され、この排ガスコンバータ３２よりも上流側には排
気ガス中の酸素濃度を検出する０□センサ３３すなわち
空燃比センサが設けられる。排気通路３１内であって０
２センサ３３の上流側に形成された開口４１は、エアク
リーナ２２に連結して設けられた二次空気制御弁４２に
供給管４３を介して接続される。なお、排ガスコンバー
タ３２には触媒の温度を検出する温度センサ４４が取付
けられる。

ディストリビュータ４５は、機関本体１１内に設けられ
たクランク軸（図示せず）に連結された軸４６を備え、
またこの軸４６を介してエンジン回転数を検出する回転
数センサ４７を有する。

マイクロコンピュータを備えた電子制御（ＥＣＵ）５１
は、エアフローメータ２３により検出された吸入空気量
Ｑ、回転数センサ４７により検出されたエンジン回転数
Ｎ、および０２センサ３３により検出された排気ガスの
空燃比等に基いて燃料噴射量を制御する。またＥＣＵ３
１は、触媒の温度が所定値より低い冷間時には、二次空
気制御弁４２を開放し、触媒の暖機後、この制御弁４２
を閉塞する。後述するようにＥＣＵ３１は、二次空気制
御弁４２の閉弁時、混合気が理論空燃比になるようにフ
ィードバック制御を行なうが、二次空気制御弁４２の開
弁時、排気ガスが実質的にり・ノチ状態にあればフィー
ドパ・ツク制御を行ない、排気ガスが実質的にリーン状
態にあれば混合気をりソチ側へ変化させるフィードハッ
ク制御を制限する。

ＥＣ［Ｊ５１は、各種の演算処理等を行なう中央演算処
理（ＣＰｔＪ）５２と、プログラムおよび各種定数を記
憶するり一ドオンリメモリ　（ＲＯＭ）５３と、データ
を一時的に記憶するランダムアクセスメモリ　（ＲＡＭ
）５４と、エアフローメータ２３等から出力されたアナ
ログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５５と
、回転数センサ４７等から出力されたデジタル信号を入
力するとともに燃料噴射弁２５および二次空気制御弁４
２への指令信号を出力するための入出力（Ｉ　１０）ボ
ート５６と、これらを相互に接続するハスライン５７と
を備え、また指令信号に基いて燃料噴射弁２５および二
次空気制御弁４２を駆動制御するための駆動回路５８．
５９を有する。

さて、燃料噴射量τは、 ｒ　−Ｋ　Ｘ　Ｆ　Ａ　Ｆ　Ｘ　Ｔ　ｐにより計算され
る。ここでＴ、は基本噴射量を示し、（吸入空気量Ｑ）
／（エンジン回転数Ｎ）により求められる。ＦＡＦは空
燃比補正係数を示し、０□センザ３３からの出力信号に
基いて１．０の前後で変化する。Ｋは修正係数であり、
冷却水温および吸入空気温等によって定まる。

第３図は空燃比補正係数ＦＡＦを変化させるプログラム
のフローチャートを示す。このルーチンは所定時間毎に
割込み処理される。

ステップ１０１ではフィードバック条件が成立している
か否かを判断する。フィードバック条件は定常運転状態
のとき成立し、このステップにおいて肯定判断するとス
テップ１０３以下のフィードバック制御を行ない、否定
判断するとステップ１０２へ進んで空燃比補正係数ＦＡ
Ｆを１．０に定め、このルーチンを終了する。

ステップ１０３では二次空気制御弁４２が開放している
かあるいは閉塞しているかを判断する。開弁時すなわち
排気通路３１に二次空気を供給している時、ステップ１
０４において空燃比補正係数ＦＡＦの上限値［■を１．
０に定め、閉弁時すなわち排気通路３１に二次空気を供
給してい雇い時、ステップ１０５において空燃比補正係
数ＦＡＦの１−限値１（をｊｍ常の値Ａ（例えば１．１
５）に定める。

ステップ１０６では、０□センサの出力信号■。２が基
準値７６以上か否か、すなわち空燃比がリッチかリーン
かを判断する。空燃比がリッチの場合、ステップ１１１
へ移ってフラグＣＡＦが“０”か否かを判別する。この
フラグＣＡＦは、それ以前に空燃比がリーンである場合
“０”に定められ、それ以前に空燃比がリッチである場
合“１”に定められるようになっている。したがってス
テップ１１１において肯定判断するということは、空燃
比がリーンからリッチに変わったことを意味し、次にス
テップ１１２において空燃比補正係数ＦＡＦからある大
きい値Ｆ１を減じる。そしてステップ１１３において、
空燃比がリッチであることを示ずべくフラグＣＡＦを“
ｌ”にし、このルーチンを終了する。一方、ステップ１
１１において否定判断した場合、これは空燃比がリッチ
状態を維持している場合であり、ステップ１１４へ進ん
で空燃比補正係ＩＦＡＦを小さい値ΔＦ１だけ滅しる。

そしく９） てステップ１１５，１１６において、空燃比補正係数Ｆ
ＡＦが下限値Ｉ７よりも小さくならないようにしてこの
ルーチンを終了する。

ステップ１０６において否定判断した場合、ずなわち空
燃比がリーンの場合、ステップ＋２１へ進み、フラグＣ
ＡＦが“１”か否かを判別する。空燃比がリッチからリ
ーンに変わった場合、ステップ１２１からステップ１２
２へ移り、空燃比補正係数ＦＡＦにある大きな値Ｆ２を
加える。そしてステップ１２３において、フラグＣＡＦ
を０”にしてこのルーチンを終了する。ステップ１２１
において、空燃比がリーン状態を維持している場合、ス
テップ１２４へ移って空燃比補正係数ＦＡＦに小さい値
ΔＦ２を加える。そしてステップ１２５，１２６におい
て、空燃比補正係数ＦＡＦが」二限値■］よりも大きく
ならないようにしてこのルーチンを終了する。

空燃比のフィードバンクの制御において、空燃比補正係
数ＦＡＦおよび排ガスコンバータ３２の入口部分におけ
る空燃比λが変化する状態を第４図（ａ）、（ｂ）、（
Ｃ）を参照して説明する。

０゜センサ３３がリーン信号を出力する間、第３図のプ
ログラムはステップ１０６，１２１，１２４，１２５の
順に実行され、空燃比補正係数ＦＡＦは符号Ａで示すよ
うに徐々に増加する。この状態において０□センサ２２
がリッチ信号を出力すると、プログラムはステップ１０
６，１１１，１１２，１１３の順に実行され、空燃比補
正係数ＦＡＦは符号Ｂで示すように急に減少する。その
後プログラムはステップ１０６゜１１２、２１４．１１
５の順に実行されるようになり、空燃比補正係数ＦＡＦ
は符号Ｃで示すように徐々に減少する。そして０２セン
サ２２がリーン信号を出力すると、プログラムはステッ
プ１０６．ＩＩＩ、１２１゜１２２．１２３の順に実行
され、空燃比補正係数ＦＡＦは符号りで示すように急に
増加する。以下同様にして、リーン信号とリッチ信号の
繰返しに伴い、空燃比補正係数ＦＡＦは増減を繰返す。

０□センサ２２が故障した場合を考慮し、空燃比補正係
数ＦＡＦは上限値Ｈおよび下限値■７の範囲内で変化す
るようになっている（ステップ１１６゜］２６）。上限
値１■は、二次空気制御弁４２が開弁じて排気通路３１
へ二次空気を供給している場合、すなわち触媒の暖機を
行なっている場合、ステップ１０４において１．０に定
められる。したがって、例えば符号Ｅで示すように空燃
比補正係数ＦＡＦは１．０を越えることはなくなり、本
来のフィードバック制御をする場合と比較し、斜線Ｆで
示した分だけ小さい値をとることとなる。

排ガスコンバータ３２の入口部分における排気ガスの空
燃比λは、フィードバック制御を行なわない場合、例え
ば二点鎖線Ｉで示すように変化するが、フィードバンク
制御により、実線Ｊで示すように一定値（理論空燃比）
をとる。二次空気制御弁４２が開弁じている場合、空燃
比補正係数ＦＡＦが常に１．０より小さい値をとる（排
気ガスの空燃比がリッチ状態）間（符号Ｐで示す）は、
フィードバック制御が通常通り行なわれて排ガスコンバ
ータ３２の入口部分における空燃比λはほぼ理論空燃比
（実線Ｊ）となり、空燃比補正係数ＦＡＦが１．０より
大きくなる傾向にある（排気ガスの空燃比がリーン状態
）間（符号Ｑで示す）は、この空燃比補正係数ＦＡＦが
１．０より大きくならないよう制限され、排ガスコンバ
ータ３２の入口部分における空燃比λは若干リーン側（
二点Ｍ線Ｉ）となる。

しかして、触媒の暖機のために二次空気を排気通路３１
に供給している間、この触媒に流入する排気ガスは理論
空燃比もしくはリーン状態となり、リッチ状態になるこ
とが防止される。したがって触媒は、エンジンが加速運
転されて二次空気の供給量が不足しやすい時であっても
、迅速に暖機され、排気ガスの浄化作用が向上する。

なお、二次空気制御弁４２の開弁時における空燃比補正
係数ＦＡＦの上限値は、１．０に限定されるものではな
く、空燃比をリーン側に制御すればよいので１．０より
も大きい値に定めることができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、エンジンの加速運転中で
あっても触媒の暖機が迅速に行なわれ、排ガスの浄化作
用が向上するという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、 第２図は本発明の一実施例を適用した内燃機関を示す断
面図、 第３図は空燃比補正係数の制御プログラムのフローチャ
ート、 第４図（ａ）は空燃比補正係数の変化を示すグラフ、 第４図（ｂ）は０２センサの出力信号を示すグラフ、 第４図（Ｃ）は排ガスコンバータの入口部分における空
燃比の変化を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、排気通路内に三元触媒を有する排ガスコンバータが
   配設され、この排ガスコンバータの上流側に空気を供給
   する二次空気供給手段が設けられた内燃機関であって、
   排気通路内に設けられた空燃比センサと、この空燃比セ
   ンサの出力信号に応じて混合気が理論空燃比になるよう
   フィードバック制御する手段とを備え、このフィードバ
   ック制御手段は、上記二次空気供給手段の非作動時、フ
   ィードバック制御を行ない、上記二次空気供給手段の作
   動時、排気ガスが実質的にリッチ状態のときフィードバ
   ック制御を行ない、排気ガスが実質的にリーン状態のと
   き混合気をリッチ側へ変化させるフィードバック制御を
   制限することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。