JPH01195946A - 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） 本発明はエンジンの空燃比制御装置の改良に関し、特に
エンジンの吸気通路にホットワイヤ式のエアフローセン
サを配置したものにおいて、その経年劣化に起因する混
合気の空燃比の制御精度の低下防止対策に関する。

（従来の技術） 従来より、ホットワイヤ式のエアフローセンサでは、例
えば特開昭６２−５５５１５号公報や特開昭５９−１９
０６２４号公報に開示されるように、エンジンの吸気通
路に配置したホットワイヤ（感温素子）を通電により設
定温度に加熱保持する構成としておき、エンジンの運転
中では、その吸気通路を流通する吸入空気量の増減変化
に応じて該ホットワイヤの放熱量が大小変化することか
ら、その通電電流値の変化でもってエンジンの吸入空気
量を検出するようにしている。

ところで、上記の如きホットワイヤ式エアフローセンサ
では、吸気通路に配置される関係上、エアクリーナを通
過した微細な有機物、無機物等の粒子がホットワイヤに
付着し、このため同一吸気量時でも放熱量が異なるから
、周期的に（例えばイグニッションキーのオフ時毎に）
大電流を強制的に流して、付着した粒子を焼き切ること
が一般的に行われる。

（発明が解決しようとする課題） しかるに、大電流の通電時にも燃え残る粒子が存在して
、この粒子がホットワイヤのほぼ表面全体に付着凝固し
た経年劣化時には、吸入空気量の検出精度が低下し、そ
の結果、その検出した吸入空気量に基いて混合気の空燃
比を目標空燃比に制御する場合には、燃料供給量に誤差
が生じて、空燃比の制御精度も低下することになる。

特に、経年劣化時における空燃比の変化の様子は、本発
明者等の実験、研究によると、吸入空気量の少ないアイ
ドル運転時には、ホットワイヤ表面の凝固粒子にも電流
が流通して大電流値となり、その分吸入空気量を多く誤
検出して、エンジンへの燃料供給量も増大し、混合気の
空燃比はリッチになる。一方、吸入空気量の多い高負荷
運転時には、表面の凝固粒子が断熱材として作用して放
熱量が通常時よりも減少し、その結果、吸入空気量を少
なく誤検出してその分燃料噴射量が減り、混合気の空燃
比はリーンになることが判った。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、上記の如き中ツトワイヤの経年劣化を高負荷運転
時での空燃比のリーン状態で検出して、この経年劣化の
検出時に目標空燃比への空燃比制御の補正を開始させる
ことにより、その経年劣化時にも空燃比を目標空燃比に
精度良く調整可能にすることにある。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明の解決手段は、第１
図に示すように、エンジンの吸気通路に配置されて吸入
空気量を検出するホットワイヤ式のエアフローセンサ１
０を備えると共に、エンジンに燃料を供給する燃料供給
手段１１と、上記エアフローセンサ１０で検出する吸入
空気量に基いて混合気の空燃比が目標空燃比になるよう
上記燃料供給手段１１の燃料供給量を制御する燃料供給
量制御手段２６とを備えたエンジンの空燃比制御装置を
前提とする。そして、高負荷運転域で混合気の空燃比が
リーン側の設定空燃比以上にある状態を検出して上記エ
アフローセンサ１０の劣化を判定する劣化判定手段３０
を設けるとともに、この劣化判定手段３０の出力を受け
て、混合気の空燃比の補正を開始させる補正開始手段３
１を設ける構成としたものである。

（作用） 以上の構成により、本発明では、ホットワイヤ式エアフ
ローセンサ１０に経年劣化のない通常時には、はぼ実際
値に等しい吸入空気量が検出されるので、燃料供給量制
御手段２６で制御される燃料供給手段１１からの燃料量
は目標空燃比に対応する燃料量になって、混合気の空燃
比が目標空燃比に精度良く調整される。この時、目標空
燃比への精度良い調整状態の故に、劣化判定手段３０は
不作動状態にある。

一方、ホットワイヤ表面全体に粒子が付着凝固した経年
劣化時には、吸入空気量の検出精度の低下に伴い燃料供
給量制御手段２６による燃料供給手段１１からの燃料供
給量が目標空燃比に良好に対応しなくなり、混合気の空
燃比は目標空燃比から外れ、アイドル運転時には凝固粒
子への電流の流通に伴いリッチ側に、高負荷運転時には
凝固粒子の断熱作用に伴いリーン側に移行する。しかし
、この状態では、高負荷運転域で空燃比がリーン側の設
定空燃比以上になれば、劣化判定手段３０によりホット
ワイヤ式エアフローセンサの劣化が判定されるので、補
正開始手段３１が作動して、混合気の空燃比が補正され
て、目標空燃比に調整されることになる。この場合、空
燃比の補正としては、ホットワイヤ式エアフローセンサ
で検出する吸入空気量の補正や、燃料供給手段１１から
の燃料供給量の補正がある。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第２図において１はエンジン、２はエンジン１のシリン
ダ３に摺動自在に嵌挿したピストン４により容積可変に
形成される燃焼室、５は一端がエアクリーナ６を介して
大気に連通し、他端が上記燃焼室２に開口して吸気を供
給するための吸気通路、７は一端が上記燃焼室２に連通
し他端が大気に開放されて排気を排出するための排気通
路である。上記吸気通路５には、吸入空気量を調整する
スロットル弁８が配設されていると共に、該スロットル
弁８上流側の吸気通路５には、該吸気通路５を流通する
吸入空気量を検出するエアフローセンサ１０が配置され
、スロットル弁８下流側の吸気通路５には、燃料をエン
ジン１に噴射供給する燃料供給手段としての燃料噴射弁
１１が配設されている。

上記エアフローセンサ１０は、図示しないが、吸気通路
５内に配置されたホットワイヤを有し、該ホットワイヤ
が通電により設定温度に加熱保持されるホットワイヤ式
のもので構成されていて、そのホットワイヤは、例えば
イグニッションキーのオフ時（エンジンの停止操作時）
毎に大電流が強制的に流通されて、これに付着する有機
物等の粒子を焼き切るバーンオフ回路（図示せず）を有
する。而して、該ホットワイヤ式エアフローセンサ１０
の吸入空気量の検出誤差は、第３図に示すように、その
新品時では、吸入空気量の大小、つまりエンジンｌのア
イドル運転時や高負荷運転時等のエンジン運転状態の変
化に拘らず破線で示す如くほぼ零値近傍の一定値にある
一方、ホットワイヤのほぼ表面全体に粒子が付着凝固し
た経年劣化時には、実線で示す如く、吸入空気量の少な
いアイドル運転時では、凝固粒子に電流が流通する分吸
入空気量を実際値よりも多く検出して、検出誤差が吸入
空気量の過大側に大きくなる一方、吸入空気量の多い高
負荷運転時では、凝固粒子の断熱作用による放熱量の減
少に伴い吸入空気量を少なく検出して、検出誤差が吸入
空気量の過小側に大きくなる特性を有している。

また、第２図において、排気通路７には、排気浄化用の
触媒装置１２が配設されていると共に、燃焼室２には、
吸気通路５の開口部に吸気弁１３が、排気通路７の開口
部に排気弁１４が各々配置され、また燃焼室２の頂部に
は該燃焼室２内の混合気に点火する点火プラグ１５が配
置されている。

加えて、１７は高電圧を発生する点火コイル、１８は該
点火コイル１７の高電圧を爆発行程となる気筒の点火プ
ラグ１７に配電する配電器であって、クランク角（エン
ジン回転数）を検出する回転数センサとして機能するも
のである。

加えて、２０は排気通路７の触媒装置１２上流側に配置
され、排気中の酸素濃度成分により空燃比を検出する空
燃比センサ、２１は触媒装置１２の温度を検出する触媒
温度センサであって、空燃比がリーン側に移行するに従
ってこの触媒装置１２の温度も上昇することから、該触
媒温度センサ２１で検出する触媒温度は空燃比の変化に
良好に対応して変化する。

而して、上記ホットワイヤ式エアフローセンサ１０及び
上記空燃比センサ２０．触媒温度センサ２１は、各々、
内部にＣＰＵ等を有するコントローラ２５に信号の送受
信可能に接続されていて、該コントローラｉ５により、
第４図に示す運転領域のうち、減速領域に相当する燃料
供給の力・ソト領域を除く空燃比のフィードバック領域
、及び吸入空気量が多くて出力性能が要求されるエン１
ルソチ領域で、上記ホットワイヤ式エアフローセンサ１
０で検出する吸入空気量に基いて、混合気の空燃比が上
記各領域での目標空燃比になるよう、燃料噴射量を演算
算出して噴射するよう燃料噴射弁１１を作動制御すると
共に、特に吸入空気量の少ないアイドル運転域を含む上
記空燃比フィードバック領域では、演算算出した燃料噴
射量を空燃比センサ２０で検出する混合気の空燃比でも
って補正して、空燃比を目標空燃比にフィードバック制
御するようにした燃料供給量制御手段２６を構成してい
る。

更に、上記コントローラ２５は、ホットワイヤ式エアフ
ローセンサ１０の経年劣化時を触媒温度センサ２１から
の触媒温度に基いて判定し、この経年劣化の判定時に第
５図の制御フローに基いて燃料噴射弁１１からの燃料噴
射量の増減補正でもって混合気の空燃比の補正制御を行
う機能を有する。

すなわち、第５図において、スタートして、ステップＳ
１でエンリッチ補正値修正係数ＣＥＲＣをＣａ：Ｒｃ−
０に初期設定した後、ステップｓ２でホットワイヤ式エ
アフローセンサ１ｏがらの吸入空気量Ｑ及び、配電器１
８からのエンジン回転数ＮＥを各々入力して、ステップ
ｓ３で燃料噴射弁１１からの基本噴射量Ｔｐを上記吸入
空気ｆｆ１Ｑ及びエンジン回転数ＮＥに基いて下記式Ｔ
ｐ−に−Ｑ／Ｎ　　　（Ｋは定数） で算出する。

しかる後、ステップＳ４で吸入空気量を設定吸入空気ｍ
ＱＡと大小比較し、Ｑ＜ＱＡの場合には、ステップＳ５
で最終燃料噴射ｆｌＴを、上記基本噴射量ＴＰ％エンジ
ン水温等に基く各種補正係数０１エンリツチ補正係数Ｃ
Ｅρ（エンリッチ領域外で０）、エンリッチ補正値修正
°係数ＣＥＲＣでもって下記式 ％式％） で算出して、上記ステップｓ２に戻る。

一方、上記ステップｓ４で吸入空気ｉ１ＱがＱ≧ＱＡの
場合には、ホットワイヤ式エアフローセンサ１０の経年
劣化の有無を判別すべく、ステップＳ６で触媒温度セン
サ２１で検出した触媒温度ＴＣＡＴを、ホットワイヤ式
エアフローセンサ１゜の経年劣化時に空燃比が取るリー
ン側の設定空燃比に相当する設定触媒温度値ＫＴＣＡ　
Ｔと比較し、ＴｃＡＴくＫＴｃＡＴ場合には、経年劣化
のない通常時と判断して、エンリッチ補正値修正係数Ｃ
Ｅ’ＲＣをＣＥＲ’Ｃ−０を保持したまま直ちにステッ
プＳ５進んで最終燃料噴射量Ｔを通常通り算出する。こ
れに対し、’ｒｃ　Ａ　Ｔ≧ＫＴｃ　Ａ　Ｔ場合には、
ホットワイヤ式エアフローセンサ１０の経年劣化時と判
断してステップＳ７で出力性能の要求される高負荷運転
域を含むエンリッチ領域での空燃比のリーン側移行を防
止すべく、エンリッチ補正値修正係数ＣＥＲＣを例えば
ＣＥρｃ−０，０６に設定して、ステップＳ５で最終燃
料噴射ｆｆ１Ｔをその分増量する。

よって、上記第５図の制御フローにおいて、ステップＳ
６により、高負荷運転域にて触媒装置１２の温度ＴｃＡ
Ｔが設定触媒温度値ＫＴＣＡ　７以上になることの検出
でもって混合気の空燃比がリーン側の設定空燃比以上に
ある状態を検出して、ホットワイヤ式エアフローセンサ
１０の劣化を判定するようにした劣化判定手段３０を構
成している。また、ステップＳ７及びＳ５により、上記
劣化判定手段３０の出力を受けて、エンリッチ補正値修
正係数ＣＥＲＣでもってエンリッチ補正係数ＣＥＲを大
きく補正して、燃料噴射弁１１からの最終燃料噴射量Ｔ
をその分増量して、混合気の空燃比の補正を開始させる
ようにした補正開始手段３１を構成している。

したがって、上記実施例においては、ホットワイヤ式エ
アフローセンサ１０に経年劣化のない通常時には、その
吸入空気量の検出誤差が第３図の破線特性の如く零値近
傍で検出精度が良好であるので、その検出した吸入空気
量に応じた燃料噴射量が演算されると、この燃料噴射量
は目標空燃比に対応する噴射量にほぼ一致していて、空
燃比が目標空燃比に良好に制御される。

一方、ホットワイヤ式エアフローセンサ１０の経年劣化
時には、その表面上の凝固粒子の存在により吸入空気量
の検出に誤差が生じて、高負荷時を含む第４図のエンリ
ッチ領域では、凝固粒子の断熱作用に伴い吸入空気量を
実際値よりも過小側に検出する。このため、エンリッチ
領域では、空燃比のフィードバック制御を行わないため
に、燃料噴射弁１１からの燃料噴射量が少量になって、
混合気の空燃比がリーンになり、−旦はこのり一ン側の
設定空燃比以上になる。

しかし、この経年劣化時には、空燃比のリーンへの移行
に伴い触媒装置１２の温度Ｔｅ　Ａ　Ｔも上昇して設定
触媒温度ＫＴＣＡ　７以上になり、劣化判定手段３０が
ホットワイヤ式エアフローセンサ１０の経年劣化時と判
定する。このことにより、補正開始手段３１が作動して
、空燃比のフィードバック制御を行わないエンリッチ領
域では、エンリッチ補正値修正係数ＣＥＲＣでもってエ
ンリッチ補正係数ＣＥＲが大きく補正されて、燃料噴射
弁１１からの燃料量の増量分が増量補正されることによ
り、コントローラ２５による空燃比の補正制御が開始さ
れて、エンジン１への燃料噴射量が適正値になり、混合
気の空燃比が目標空燃比になって、エンジン１の出力性
能が所期通り良好に発揮されることになる。

よって、ホットワイヤ式エアフローセンサ１０の経年劣
化時にも適切な空燃比制御を行うことができる。

尚、上記実施例では、第４図のフィードバック領域で空
燃比センサ２０に基づく空燃比のフィードバック制御を
行ったが、この制御を行わない場合には、経年劣化時に
空燃比がリッチになるアイドル運転領域で、燃料噴射量
を減少補正するよう空燃比の補正制御を開始してもよい
のは勿論である。

また、上記実施例では、経年劣化時に燃料噴射弁１１か
らの燃料量の補正でもって空燃比を補正したが、ホット
ワイヤ式エアフローセンサ１０で検出する吸入空気量自
体を正しく補正して空燃比を補正してもよい。さらに、
劣化検出手段３０は触媒温度センサ２１に限らず、リニ
ア空燃比センサ等で構成してもよいのは言うまでもない
。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のエンジンの空燃比制御装
置によれば、吸入空気量の検出誤差の生じるホットワイ
ヤ式エアフローセンサの経年劣化時には、この経年劣化
時を高負荷運転時での空燃比のリーン移行でもって簡易
に検出して、空燃比の補正制御を開始させるようにした
ので、ホットワイヤ式エアフローセンサの経年劣化時に
も、空燃比を目標空燃比に調整して、適切な空燃比制御
を可能にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。 第２図ないし第５図は本発明の実施例を示し、第２図は
全体構成図、第３図はホットワイヤ式エアフローセンサ
の新品時と経年劣化時での吸入空気量の検出誤差特性を
示す図、第４図は空燃比のフィードバック制御領域及び
エンリッチ領域を示す図、第５図はコントローラによる
ホットワイヤ式エアフローセンサの経年劣化時での空燃
比補正を示すフローチャート図である。 １・・・エンジン、１０・・・ホットワイヤ式エアフロ
ーセンサ、１１・・・燃料噴射弁（燃料供給手段）、２
１・・・触媒温度センサ、２５・・・コントローラ、２
６・・・燃料供給量制御手段、３０・・・劣化判定手段
、３１・・・補正開始手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの吸気通路に配置され、吸入空気量を検
   出するホットワイヤ式のエアフローセンサと、エンジン
   に燃料を供給する燃料供給手段と、上記エアフローセン
   サで検出する吸入空気量に基いて混合気の空燃比が目標
   空燃比になるよう上記燃料供給手段の燃料供給量を制御
   する燃料供給量制御手段とを備えるとともに、高負荷運
   転域で混合気の空燃比がリーン側の設定空燃比以上にあ
   る状態を検出して上記エアフローセンサの劣化を判定す
   る劣化判定手段と、該劣化判定手段の出力を受け、混合
   気の空燃比の補正を開始させる補正開始手段とを備えた
   ことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。