JPH01142237A - 内燃エンジンの空燃比制御方法 - 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】 技術分野 本発明は内燃エンジンの空燃比制御方法に関する。

背景技術 車載内燃エンジンの排気ガス浄化、燃費改善等のために
排気ガス中の酸素濃度等の排気成分濃度を排気成分濃度
センサによって検出し、エンジンに供給される混合気の
空気量、又は燃料量を排気成分濃度センサによる検出値
に応じて調整することにより供給混合気の空燃比をフィ
ードバック制御する空燃比制御装置が例えば、特公昭５
５−３５３３号公報により知られている。

ところで、車載内燃エンジンの場合には長時間の高速走
行後等においてエンジンを一旦停止させて、その後、エ
ンジン温度が高い状態で再びエンジンを始動する場合が
ある。かかる場合にはエンジン停止中に気化器のフロー
ト室や燃料通路の燃料が高温のため気化して蒸気（ペー
パー）となり、その気泡によるボンピング作用により燃
料がノズルから多量に吐出するパーコレーション現象が
起き得る。よって、エンジン高温始動直後には供給混合
気の空燃比がリッチ化されるのでＣｏ（−酸化炭素）　
、ＨＣ（炭化水素）等の未燃焼成分の排出量が増加する
という問題点があった。

またエンジン高温始動後のアイドル状態で高吸気温時に
は気化器からのベーパーの他に空気密度の低下によって
空燃比が過濃化され、更にはエンジン燃焼室内における
充填効率が低下するので空燃比がオーバリッチとなる。

アイドル時の比例積分制御による空燃比補正量は小さく
、オーバリッチとなった空燃比に対する２次空気等によ
る補正速度が遅い故、上記のような高温始動後のアイド
ル状態ではエンジン回転数の低下が起きる。空燃比のオ
ーバリッチは吸気管に付着したベーパーの吸収が完了す
るまで継続するので、その間の特にＣ０１ＨＣの排出量
が多くなるのであった。

発明の概要 そこで、本発明の目的は、エンジン高温始動直後の排気
浄化性能の向上及びエンジン回転数の安定化を図った空
燃比制御方法を提供することである。

本発明の内燃エンジンの空燃比制御方法においては、排
気成分濃度センサによって検出された排気成分濃度検出
値と基準値とを比較し、その比較結果に応じて空燃比補
正値を調整し、供給混合気の空燃比を空燃比補正値に応
じて制御する方法であり、エンジン始動時にエンジン温
度が所定温度以上の高温状態であるときにはエンジン始
動動作終了直後における所定時間内には空燃比補正値の
調整速度を増加させることを特徴としている。

実施例 以下、本発明の実施例につき添付図面を参照しつつ詳細
に説明する。

第１図は本発明の空燃比制御方法を適用した車裁内燃エ
ンジンの空燃比制御装置を示している。

この空燃比制御装置においては、エアクリーナ２の空気
吐出口近傍から気化器１の絞り弁３より下流の吸気マニ
ホールド４内に達する吸気２次空気供給通路８が設けら
れている。吸気２次空気供給通路８にはリニア型流量調
整弁として電磁弁９が設けられている。電磁弁９の開度
はそのソレノイド９ａに供給される電流値に比例して変
化する。

絞り弁３近傍の吸気通路内壁面には負圧検出ボート６が
設けられている。負圧検出ボート６は絞り弁３が所定開
度以下のときに絞り弁３の上流に位置し、絞り弁３が所
定開度より大のときに絞り弁３の下流に位置する。負圧
検出ボート６における負圧ＰＣは負圧通路６ａを介して
負圧スイッチ７に供給される。負圧スイッチ７は絞り弁
３の閉弁状態を検出するために設けられており、負圧検
出ボート６における負圧が例えば、３０　ｍｓＨｇ以下
のときオンとなる。

一方、絶対圧センサ１０は吸気マニホールド４に設けら
れ吸気マニホールド４内の絶対圧ＰＢＡに応じたレベル
の出力を発生し、クランク角センサ１１はエンジン５の
クランクシャフト（図示せず）の回転に同期したパルス
、例えば、ＴＤＣパルスを発生し、冷却水温センサ１２
はエンジン５の冷却水温Ｔｗに応じたレベルの出力を発
生し、吸気温センサ１３は吸入空気の温度ＴＡに応じた
出力電圧を発生し、酸素濃度センサ１４は排気成分濃度
センサとしてエンジン５の排気マニホールド１５に設け
られ排気ガス中の酸素濃度に応じた出力電圧を発生する
。酸素濃度センサ１４は例えば、理論空燃比において出
力電圧が急変するλ−１型のセンサである。この酸素濃
度センサ１４の配設位置より下流の排気マニホールド１
５には排気ガス中の有害成分の低減を促進させるために
触媒コンバータ３４が設けられている。負圧スイッチ７
、絶対圧センサ１０、クランク角センサ１１、水温セン
サ１２、吸気温センサ１３、及び酸素濃度センサ１４の
各出力は制御回路２０に供給される。制御回路２０には
更に車両の速度Ｖに応じたレベルの出力を発生する車速
センサ１６と、大気圧ＰＡに応じて出力を発生する大気
圧センサ１７と、クラッチペダル（図示せず）が踏み込
まれるとオフとなるクラッチスイッチ１８とが接続され
ている。負圧スイッチ７及びクラッチスイッチ１８はオ
フ時に低レベル出力を発生し、オン時に電圧Ｖｓの高レ
ベル出力を発生する。

制御回路２０は第２図に示すように絶対圧センサ１０、
水温センサ１２、吸気温センサ１３、酸素濃度センサ１
４、車速センサ１６、大気圧センサ１７の各出力レベル
を変換するレベル変換回路２１と、レベル変換回路２１
を経た各センサ出力の１つを選択的に出力するマルチプ
レクサ２２と、このマルチプレクサ２２から出力される
信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２３と、
クランク角センサ１１の出力信号を波形整形する波形整
形回路２４と、波形整形回路２４の出力パルスの発生間
隔をクロックパルス発生回路（図示せず）から出力され
るクロックパルス数によって計測してエンジン回転数Ｎ
ｅデータを出力するカウンタ２５と、負圧スイッチ７及
びクラッチスイッチ１８の出力レベルを変換するレベル
変換回路２６と、その変換出力をディジタルデータとす
るディジタル入カモシュレータ２７と、電磁弁９を開弁
駆動する駆動回路２８と、警報用の発光ダイオード１９
を点灯駆動する駆動回路３３と、プログラムに従ってデ
ィジタル演算を行なうＣＰＵ　（中央処理装置）２９と
、各種の処理プログラム及びデータが予め書き込まれた
ＲＯＭ３０と、ＲＡＭ３１とからなっている。電磁弁９
のソレノイド９ａは駆動回路２８の駆動トランジスタ及
び電流検出用抵抗（共に図示せず）に直列に接続されて
その直列回路の両端間に電源電圧が供給される。マルチ
プレクサ２２、Ａ／Ｄ変換器２３、カウンタ２５、ディ
ジタル入カモシュレータ２７、駆動回路２８，３３、Ｃ
ＰＵ２９、ＲＯＭ３０及びＲＡＭ３１は入出力バス３２
によって互いに接続されている。なお、ＣＰＵ２９はタ
イマＡ（図示せず）を内蔵し、またＲＡＭ３１は不揮発
性である。

かかる構成においては、Ａ／Ｄ変換器２３から吸気マニ
ホールド４内の絶対圧Ｐ　Ｂ　Ａ　ｓ冷却水温Ｔｗ、吸
気温ＴＡ％排気ガス中の酸素濃度０２、車速ｖ１及び大
気圧ＰＡの情報が択一的に、カウンタ２５からエンジン
回転数Ｎｅを表わす情報が、またディジタル入カモシュ
レータ２７から負圧スイッチ７及びクラッチスイッチ１
８のオンオフ情報がＣＰＵ２９に入出力バス３２を介し
て各々供給される。ＣＰＵ２９はイグニッションスイッ
チ（図示せず）がオンされるとクロックパルスに応じて
後述のプログラム処理を繰り返すことにより電磁弁９の
ソレノイド９ａへの供給電流値を表わす空燃比制御出力
値ＡＦＯＬＪ　Ｔをデータとして算出又は設定し、その
出力値ＡＦｏＵＴを駆動回路２８に供給する。駆動回路
２８はソレノイド９ａに流れる電流値が出力値ＡＦｏ　
ＬＪ　Ｔになるようにソレノイド９ａに流れる電流値を
閉ループ制御する。

次に、かかる空燃比制御装置の動作を第３図ないし第５
図に示したＣＰＵ２９の動作フロー図に従って詳細に説
明する。

ＣＰＵ２９は第３図に示すように先ず、絶対圧Ｐ　Ｂ　
Ａ　ｓ冷却水温ＴＷ、吸気温ＴＡｓ排気ガス中の酸素濃
度０２、車速ｖ１大気圧Ｐ　Ａ　ｓエンジン回転数Ｎｅ
、負圧スイッチ７及びクラッチスイッチ１８のオンオフ
の各情報を読み込む（ステップ５０）。次いで、エンジ
ン温度を表わすパラメータとしての冷却水温Ｔｗがエン
ジン高温判別温度ＴＷＨＯＴＩ　　（例えば、９５℃）
より大であるか否かを判別する（ステップ５１）。Ｔｗ
＞ＴＷＨＯＴＩの場合にはエンジン高温時である訳であ
り、この場合には車速Ｖが低車速判別速度Ｖ＋　　（例
えば、１７ｋｍ／ｈ）より大であるか否かを判別する（
ステップ５２）。Ｖ≦ｖｌならば、車両発進前を含む低
車速状態であるのでエンジン回転数Ｎｅがクランキング
回転数Ｎｅ１　（例えば、４００ｒｐ１１）より大であ
るか否かを判別する（ステップ５３）。Ｎｅ≦Ｎ　ｅ　
１ならば、エンジン高温時の始動動作が終了していない
のでフラグＦ’ＨＯＴを０にリセットしくステップ５４
）、タイマＡに所定時間１＋　　（例えば、２ｓｅｃ）
をセットしてダウン計測を開始させ（ステップ５５）、
空燃比制御出力値ＡＦＯＵＴをＡＦｏｕ　Ｔデータマツ
プから検索する（ステップ５６）。空燃比制御出力値Ａ
ＦＯＵＴは電磁弁９のソレノイド９ａへの供給電流値を
表わしており、ＲＯＭ３０には第６図に示すようなＴｗ
−ＡＦＯＵ丁特性でＡＦｏｕＴデータマツプが予め書き
込まれているのでＣＰＵ２９は冷却水温Ｔｗに対応する
空燃比制御出力値ＡＦＯＵＴをＡＦＯＬＪ　Ｔデータマ
ツプから検索する。なお、Ｔｗ−ＡＦｏＵＴ特性におい
てＴＷＩ−１０７２は例えば、１００℃、Ｔｗ　ＨＯＴ
　３は例えば、１１０℃である。空燃比制御出力値ＡＦ
ＯＵＴを検索設定すると、その出力値ＡＦｏＵＴを駆動
回路２８に対して出力する（ステップ５７）。駆動回路
２８の電磁弁９の開弁駆動により、電磁弁９はソレノイ
ド９ａに流れる電流値に比例した開度となるので出力値
ＡＦｏｕＴに応じた量の吸気２次空気がエンジン高温始
動時に吸気マニホールド４内に供給される。

一方、ステップ５３においてＮｅ＞Ｎｅ１ならば、エン
ジン高温始動動作が終了したので、タイマＡの計測値Ｔ
ＨＯＴが０に達したか否かを判別する（ステップ５８）
。ＴＨＯＴ＞Ｏの場合にはエンジン始動動作終了時点か
ら時間ｔ１が経過していない訳であり、この場合にはフ
ラグＰＩ−１０７に１をセットしくステップ５９）、次
いで空燃比制御ルーチンを実行する（ステップ６０）。

一方、Ｔｌ−１０７−０の場合にはエンジン始動動作終
了時点から時間ｔ１が経過した訳であり、この場合には
フラグＦＨＯＴを０にリセットしくステップ６１）、そ
の後、ステップ６０に進んで空燃比制御ルーチンを実行
する。

なお、ステップ５３においてＮ　ｅ　＞　Ｎ　ｅ　ｌの
場合には所定時間ｔ２　（例えば、１ｓｅｃ）、或いは
まではステップ５４に進んで高温始動時の吸気２次空気
供給を継続させるようにし、Ｎ　ｅ　＞　Ｎ　ｅ　１と
なってから時間ｔ２或いはｔ）−！ＯＴ経過後にステッ
プ５８に進むようにしても良い。

ステップ５１においてＴｗ≦”ｒｗ　）−１０７ｌの場
合にはエンジン高温始動ではなく、またステップ５２に
おいてＶ＞Ｖｌの場合には車両が発進して低車速でなく
なったのであり、これらの場合にはエンジン始動の際の
吸気２次空気供給は必要ないのでフラグＦＨＯＴを０に
リセットしくステップ６２）、タイマＡの計測値Ｔ）−
１０７を０に等しくしくステップ６３）、次いで空燃比
制御ルーチン（ステップ６０）に移行する。

空燃比制御ルーチンにおいては、第４図に示すように読
み込んだ各情報に基づいて空燃比フィードバック制御条
件を充足したか否かを判別する（ステップ７１）。例え
ば、高エンジン回転数時、高車速で減速中等には空燃比
フィードバック制御条件を充足していないと判別して空
燃比をオーブンループ制御するために空燃比制御出力値
ＡＦＯＬＩＴを０に等しくシ（ステップ７２）、空燃比
補正値ｌ０ＵＴを０に等しくシ（ステップ７３）、更に
後述する計数値ＣＦＢを１に等しくする（ステップ７４
）。一方、空燃比フィードバック制御条件を充足する場
合には、空燃比制御基本値ＤＢＡＳＥを検索す名（ステ
ップ７５）　。ＲＯＭ３０には絶対圧ＰＢＡとエンジン
回転数Ｎｅとから定まる基本値ＤＢ　Ａ　Ｓ　ＥがＤＢ
　Ａ　Ｓ　Ｅデータマツプとして予め書き込まれている
ので、ＣＰＵ２９は読み込んだ絶対圧ＰＢＡとエンジン
回転数Ｎｅとに対応する基本値ＤＢ　Ａ　Ｓ　ＥをＤＢ
ＡＳＥデータマツプから検索する。なお、基本値ＤＢ　
Ａ　Ｓ　ＥはＤＢＡＳＥデータマツプにおいて格子間は
補間計算して求める。。

基本値ＤＢ　Ａ　Ｓ　Ｅを設定すると、次に酸素濃度セ
ンサ１４の出力電圧ＶＯ２が基準電圧Ｖ　ｒｅｆ（例え
ば、０．５Ｖ）より大であるか否かを判別する（ステッ
プ７６）　、　Ｖｏ　２　＞Ｖｒｅｆの場合には供給混
合気の空燃比が理論空燃比よりリッチであると判断して
、フラグＦＰが１に等しいか否かを判別する（ステップ
７７）。Ｆｐ−１のときには空燃比が理論空燃比に対し
てリーンからリッチに反転した直後であるので空燃比補
正値１０ＬＪＴに比例量ＰＲ（−Ｑ’ＲＸＮｅｘＰＢ　
Ａ＋　ただしαＲは定数）を加算してその算出値を新た
な空燃比補正値ｌ０ＵＴとしくステップ７８）　、Ｆｐ
　＝０のときには空燃比がリッチ状態を継続しているの
で計数値ＣＦＢから１を減算しくステップ７９）、その
計数値ＣＦＢが０に等しいか否かを判別する（ステップ
８０）。ＣＦＢ−０ならば、空燃比補正値ｌ０ＵＴに積
分量１　（＝ＫｘＮｅＸＰＢＡ。

ただしＫは定数）を加算してその算出値を新たな空燃比
補正値１０ＬＪＴとしくステップ８１）、計数値ＣＦＢ
を設定するＣＦ８設定サブルーチンを実行する（ステッ
プ８２）。このＣＦＢ設定サブルーチンについては後述
する。ステップ７８又は８２の実行後、今回の処理サイ
クルにおいて空燃比がリッチ状態であったことを表わす
ためにフラグＦＰを０にリセットする（ステップ８３）
。

一方、ｖ０２≦Ｖ　ｒｅｒの場合には供給混合気の空燃
比が理論空燃比よりリーンであると判断して、フラグＦ
Ｐが０に等しいか否かを判別する（ステップ８４）。Ｆ
ｐ　＝０のときには空燃比が理論空燃比に対してリッチ
からリーンに反転した直後であるので空燃比補正値１０
ＵＴから比例量ｐＬ（＝（ＺＬＸＮｅＸＰＢ　Ａ、ただ
しαＬは定数でａＬ’ＦαＲである）を減算してその算
出値を新たな空燃比補正値１０ＵＴとしくステップ８５
）、Ｆｐ＝１のときには空燃比がリーン状態を継続して
いるので計数値ＣＦ８から１を減算しくステップ８６）
、その計数値ＣＦ８がＯ１′：Ｆ等しいか否かを判別す
る（ステップ８７）。ＣＦＢ　−０ならば、空燃比補正
値１０ＵＴから積分量■を減算してその算出値を新たな
空燃比補正値１０ＬＪＴとしくステップ８８）、ＣＦＢ
設定サブルーチンを実行する（ステップ８９）。ステッ
プ８５又は８９の実行後、今回の処理サイクルにおいて
は空燃比がリーン状態であったことを表わすためにフラ
グＦＰに１をセットする（ステップ９０）。ステップ８
３又は９０の実行後は、空燃比制御基本値ＤＢＡＳεに
算出した空燃比補正値ｌ０ＵＴを加算することにより空
燃比制御出力値ＡＦＯＵＴを算出する（ステップ９１）
。このステップ９１はステップ８０又は８７においてＣ
ＦＢ＞０の場合には直ちに実行される。その算出した出
力値ＡＦＯＵ　Ｔはステップ５７において駆動回路２８
に対して出力される。よって、出力値ＡＦｏｕＴに応じ
た量の吸気２次空気が吸気マニホールド４内に供給され
、供給混合気の空燃比が理論空燃比に向けてフィードバ
ック制御される。また、オーブンループ制御の場合には
酸素濃度センサ１４の出力に無関係に出力値ＡＦＯＵＴ
が０に設定されるので電磁弁９は閉弁して吸気２次空気
の供給が停止される。

ステップ８２及び８９におけるＣＦＢ設定サブルーチン
においては、第５図に示すようにフラグＦ）−１０７が
１に等しいか否かを判別する（ステップ１０１）。ＦＨ
ＯＴ””１の場合には、エンジン高温始動動作終了から
所定時間１．が経過していないので計数値ＣＦＢを所定
値ＣＦＢＨＯＴに等しく設定する（ステップ１０２）。

一方、ＦＨＯＴ−０の場合には、エンジンが高温でない
、或いはエンジンが高温でも始動動作終了から所定時間
ｔ１が経過したり、車両発進後であり、この場合にはエ
ンジン運転状態がアイドル状態であるか否かを判別する
（ステップ１０３）。アイドル状態は例えば、負圧スイ
ッチ７のオン、Ｖ＜３にα／ｈかつＮ　ｅ　＜　１００
０　ｒＮを検出することにより判別される。アイドル状
態ならば、読み込んだ吸気温ＴＡに応じて計数値ＣＦＢ
を設定しくステップ１０４）、アイドル状態以外の運転
状態ならば、読み込んだエンジン回転数Ｎｅに応じて計
数値ＣＦＢを設定する（ステップ１０５）。すなわち、
吸気温ＴＡに対応した値ＣＦＢＩＤ及びエンジン回転数
Ｎｅに対応した値ＣＦＢＮ巳がデータとしてＲＯＭ３０
に予め定められているので、ＣＰＵ２９は読み込んだ吸
気温ＴＡに応じた値ＣＦＢＩＤを計数値ＣＦＢとし、ま
た読み込んだエンジン回転数Ｎｅに応じた値ＣＦＢＮＥ
を計数値ＣＦＢとする。

所定値ＣＦ３Ｈ０Ｔは値ＣＦ８１０．ＣＦＢＮ巳より小
さく設定されているので、ＦＨｏｒ−１の場合、すなわ
ちエンジン高温始動動作終了から所定時間ｔ１が経過す
るまで期間における空燃比フィードバック制御において
は単位時間当りのステップ８１又は８８の実行回数が多
くなる。ステップ８１又は８８の実行周期は、例えば、
ＦＨＯＴ−１の場合、２０ＩＩｓｅｃになり、ＦＨＯＴ
　−０の場合、例えば、８０　ａ＋ｓｅｅ以上となる。

よって、エンジン高温始動動作終了から所定時間ｔ１が
経過するまで期間における積分制御による空燃比補正値
ｌ０ＵＴの変化速度、すなわち調整速度が速くなる。

なお、上記した本発明の実施例においては、高吸気温時
に単位時間当りのステップ８１及び８８の実行回数を増
加させたが、これに限らず、積分ｆｆ１ｌの算出の際に
おける定数ＫをＦＨＯＴ−１の場合には増加させること
により空燃比補正値の調整速度を速くさせても良い。

また、上記した本発明の実施例においては、λ−１型の
酸素濃度センサを用いてエンジンに供給される混合気の
空燃比を理論空燃比に制御する場合について説明したが
、排気ガス中の酸素濃度等の排気成分濃度に比例した出
力を発生する排気成分濃度センサを用いて理論空燃比以
外の所望空燃比に供給混合気の空燃比を制御する場合に
も本発明を適用することができる。また本発明は吸気２
次空気供給方式の空燃比制御方法に限らず、気化器燃料
通路の燃料流量を制御する方式の空燃比制御方法にも本
発明を適用することができる。

発明の効果 以上の如く、本発明の空燃比制御方法においては、エン
ジン高温始動終了直後における所定時間内には空燃比フ
ィードバック制御における空燃比補正値の変化速度、す
なわち調整速度を速くするので、パーコレーション現象
により吐出した燃料による空燃比のオーバリッチを防止
することができる。よって、エンジン高温始動直後にお
いてエンジンから排出されるＣＯ，ＨＣ等の未燃焼成分
を低減させることができ、排気浄化性能の向上を図るこ
とができる。°また、高温始動直後のアイドル運転時の
エンジン回転数の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の空燃比制御方法を適用した装置の概略
を示す構成図、第２図は第１図の装置中の制御回路の具
体的構成を示すブロック図、第３図、第４図及び第５図
はＣＰＵの動作を示すフロー図、第６図はＴｗ−ＡＦＯ
ＬＪＴ特性を示す図である。 主要部分の符号の説明 １・・・・・・気化器 ２・・・・・・エアクリーナ ３・・・・・・絞り弁 ４・・・・・・吸気マニホールド ７・・・・・・負圧スイッチ ８・・・・・・吸気２次空気供給通路 ９・・・・・・リニア型電磁弁 １０・・・・・・絶対圧センサ １１・・・・・・クランク角センサ １２・・・・・・冷却水温センサ １４・・・・・・酸素濃度センサ １５・・・・・・排気マニホールド １６・・・・・・車速センサ １７・・・・・・大気圧センサ １８・・・・・・クラッチスイッチ 出願人　　　本田技研工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気系に気化器を備えかつ排気系に排気成分濃度センサ
   を備えた内燃エンジンにおいて前記排気成分濃度センサ
   によって検出された排気成分濃度検出値と基準値とを比
   較し、その比較結果に応じて空燃比補正値を調整し、供
   給混合気の空燃比を前記空燃比補正値に応じて制御する
   空燃比制御方法であって、エンジン始動時にエンジン温
   度が所定温度以上の高温状態であるときにはエンジン始
   動動作終了直後における所定時間内には前記空燃比補正
   値の調整速度を増加させることを特徴とする空燃比制御
   方法。