JPH0123664B2

JPH0123664B2 -

Info

Publication number: JPH0123664B2
Application number: JP56005613A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Obara; Hideo Yabuhara
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd; Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1981-01-16
Filing date: 1981-01-16
Publication date: 1989-05-08
Also published as: FR2498256A1; US4452209A; JPS57119152A; GB2092335B; DE3201117C2; GB2092335A; DE3201117A1; FR2498256B1

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、エンジンの排気系に排気ガス浄化用
の三元触媒を具備するものにおいて、吸入混合気
の空燃比を三元触媒が最も有効に働く理論空燃比
付近に常に保つように制御する空燃比制御装置に
関し、特に、エンジンの高負荷時において空燃比
制御信号を特定の値にホールドさせ、しかもその
ホールドさせる値（デユーテイ比）をエンジン回
転数によつて変動できるようにし、空燃比制御の
切換えにより生ずる運転性の悪化を防ぐことがで
きる空燃比制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、空燃比制御装置は排気ガス中の酸素濃度
をO₂センサ（オーツーセンサ・標準空気と比較
し、酸素濃度を電位差として変換できる素子）に
より検出し、混合気がリツチであるかリーンであ
るかを判断し、検出したのと反対方向に補正量を
調整し、三元触媒が有効に作用する理論空燃比付
近に収束させるよう動作させていた。この空燃比
制御において、スロツトルバルブが全開又は全開
に近く、エンジンに高負荷を加えている場合には
その高負荷であることを検出し、前述のO₂セン
サによるフイードバツク制御を停止して、ややリ
ツチな混合比になるように補正量をホールドし、
運転性を良好にさせることが行われていた。この
制御領域を第５図によつて示すと、エンジンの出
力トルクを縦軸にエンジン回転数を横軸にとり、
両者の関連におけるエンジンの最大出力曲線はや
やカマボコ型になる。このWOT曲線（Wide
Open Throttle・弁全開時の最大出力曲線）より
少し下方には負圧センサ（吸入管負圧の浅深によ
り作動するスイツチ等）による負荷検出曲線があ
り、この負荷検出曲線よりも下方の軽負荷の領域
ではO₂センサによるフイードバツク制御が行わ
れ、WOT曲線と負荷検出曲線の間の領域では空
燃比制御信号を特定の値（例えば、デユーテイ比
を40％にする）にホールドさせてO₂センサによ
るフイードバツク制御を開放させていた。

なお、機関高負荷時にフイードバツク制御を解
除することが実開昭51−63021号公報に、エンジ
ンの非定常時に燃料調量装置を制御する制御信号
を予め設定した値に維持するものが特開昭52−
18534号公報に、また、機関の運転状態に対応し
て最適空燃比に制御することが特開昭55−49560
号公報に示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような空燃比制御において、急発進のよう
にあまり回転数が高くならない状態で高負荷にな
る場合の出力トルクとエンジン回転数の特性は第
５図中Ｙで示す曲線となる。この曲線では負荷検
出曲線より上方のホールド領域になると適性な要
求出力空燃比を得ることができないために、出力
低下の原因となつていた。

この欠点を改善するために高負荷時における適
性な出力空燃比を気化器本体で改良することも考
えられるが、構成が複雑となるため容易には実現
できないものである。また、高負荷領域の全てに
おいて空燃比が濃くなるようにホールド値（例え
ばデユーテイ比20％）を設定すると、低回転時に
は要求出力空燃比を得ることができるが、高回転
時には過濃となつてしまう不都合が生じていた。

本発明は上述の欠点に鑑み、エンジン回転数に
より高負荷時のホールド値を変化させ、低回転数
域から高回転数域までを適性な要求出力空燃比に
することができる空燃比制御装置を提供するもの
である。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、エンジン
の排気ガス中の酸素濃度により空燃比を検出する
O₂センサと、上記エンジンの吸入管負圧によつ
て負荷状態を検出する負圧センサと、上記エンジ
ンの回転数を検出する回転数センサと、上記各セ
ンサからの信号を入力して電磁弁駆動用の制御信
号を出力する制御回路と、気化器の補正通路に設
けられて上記制御回路からの信号により開閉する
電磁弁とを具備し、上記エンジンに高負荷が加え
られていない場合には上記O₂センサの検出出力
により気化器の混合気を理論空燃比に収束するよ
う制御し、上記エンジンに高負荷が加えられてい
る場合には上記電磁弁の作動周期を特定の値にホ
ールドさせる空燃比制御装置において、上記制御
回路には、上記回転数センサによつて検出された
信号を入力し、所定回転数に基づく所定値とを比
較する比較回路と、上記負圧センサによつて検出
された信号と上記比較回路からの信号とを入力し
て出力するナンドゲートと、上記電磁弁を駆動す
る駆動回路を上記ナンドゲートからの信号により
オン・オフするスイツチとを有し、上記エンジン
が高負荷時で、上記回転数センサによつて検出さ
れたエンジン回転数が所定回転数以下の時には上
記スイツチをオフして、所定回転数以上の高負荷
時における上記電磁弁の固定作動周期と異なら
せ、所定回転数以下の高負荷時には空燃比をリツ
チに、所定回転数以上の高負荷時には空燃比を所
定回転数以下の高負荷時における空燃比よりリー
ンとするように構成されている。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を図面により説明する。

第１図において本発明の装置の概略を説明する
と、符号１はエンジン本体２の上流側に連設され
る気化器であり、この気化器１のフロートチヤン
バ３からベンチユリー４のノズル５に至るメイン
燃料通路６の途中のエアブリード７に空気補正通
路８が連通している。また、メイン燃料通路６か
ら分岐してスロツトル弁９の付近に開口するスロ
ーポート１０に至るスロー燃料通路１１の途中の
エアブリード１２にも空気補正通路１３が連通し
ている。そしてこれらの各空気補正通路８，１３
に開閉用の電磁弁１４，１５が設けられ、この電
磁弁１４，１５の吸入側がエアクリーナ１６を介
して大気に連通している。次いでエンジン本体下
流側の排気管１７には排気ガス浄化用三元触媒コ
ンバータ１８が介設され、それよりエンジン本体
側にO₂センサ１９が排気ガス中の酸素濃度によ
り空燃比を検出すべく設けられている。

そして、吸入管のスロツトル弁９の下流には吸
入管負圧を検出する負圧センサ（負圧スイツチ）
２０が設けられ、これらのセンサ１９，２０の信
号が制御回路２２に入力され、またエンジン２の
回転数を検出する回転数センサとしてのイグニツ
シヨンパルス２１も入力し、この制御回路２２か
ら出力する信号で電磁弁１４，１５を或るデユー
テイ比で開閉することで、空気補正通路８，１
３、エアブリード７，１２を介して燃料系に多量
の空気を補給して混合気の空燃比をリーンにした
り、その空気補給量を減じて空燃比をリツチにす
るようになつている。

第２図は前記制御回路２２の構成を示すもの
で、前記O₂センサ１９の出力は制御回路２２内
の比較回路２３に入力し、比較回路２３の出力は
アナログスイツチ２４を介してPI制御回路２５
に入力し、PI制御回路２５の出力は比較回路２
６により、三角波発生回路２７の出力である三角
波と比較される。この比較回路２６の出力はアナ
ログスイツチ２８を介して駆動回路２９に入力
し、駆動回路２９で増幅された信号は電磁弁１
４，１５に伝えられている。次に、負圧スイツチ
２０の出力（高負荷になるとローレベルに切換わ
る）はアナログスイツチ２４と反転回路３０に入
力しており、反転回路３０の出力は、PI制御回
路２５、設定回路３１、ナンドゲート３２にそれ
ぞれ入力しており、設定回路３１の出力はPI制
御回路２５に入力し、ナンドゲート３２の出力は
アナログスイツチ２８に入力している。また、前
記イグニツシヨンパルス２１は整流回路３３に入
力し、整流回路３３の出力は反転回路３４、変換
回路３５を介して比較回路３６に入力し、比較回
路３６の出力はナンドゲート３２に入力してい
る。第３図は第２図における制御回路２２のより
具体的な電気回路図であり、対応する構成には同
一符号を付してある。

次に、本実施例の作用を第４図とともに説明す
る。

軽負荷でエンジン２を作動させている場合。

軽負荷の時には吸入管負圧は深く、負圧スイツ
チ２０はオフしており、出力はハイレベルとなつ
ているのでアナログスイツチ２４はオンしてい
る。この負圧スイツチ２０の出力は反転回路３０
でローレベルに反転されてナンドゲート３２に伝
えられるのでナンドゲート３２の出力はハイレベ
ルとなり、アナログスイツチ２８はオンしてい
る。このためO₂センサ１９によつて検出された
排気ガス中の空燃比は比較回路２３によつて基準
電圧と比較され、リツチであるかリーンであるか
を判別され、その判別信号をアナログスイツチ２
４を介してPI制御回路２５に伝える。PI制御回
路２５では比較回路２３からの信号を比例Ｐおよ
び積分Ｉの演算を行い、その演算結果を比較回路
２６に伝える。比較回路２６は演算結果と三角波
発生回路２７からの三角波を比較し、所定のパル
ス幅のパルス波を合成し、このパルス波のデユー
テイ比が補正空気量となる。比較回路２６の出力
はアナログスイツチ２８を介して駆動回路２９に
伝えられ、このパルス波は駆動回路２９で増幅さ
れて電磁弁１４，１５を開閉させ、理論空燃比に
収束するようにフイードバツク制御を行う。この
制御の領域は第４図中Ａで示す範囲である。ま
た、第３図中においては、アナログスイツチ
SW₁，SW₃（２４，２８に対応）はオンしており、
アナログスイツチSW₂，SW₅はオフしている。

高負荷で、かつ高い回転数でエンジン２を作動
させている場合。

高負荷でスロツトルバルブ９を全開近くまで開
けている場合には吸入管負圧は浅くなり、負圧ス
イツチ２０はオンして、その出力はローレベルと
なる。このためアナログスイツチ２４はオフし、
反転回路３０の出力はハイレベルとなる。この反
転回路３０のハイレベルとなつた出力はPI制御
回路２５、設定回路３１、ナンドゲート３２に伝
えられ、PI制御回路２５はその演算機能を停止
されるとともに、設定回路３１からの所定の設定
信号により出力信号を固定させる。このPI制御
回路２５の出力は比較回路２６で三角波と比較さ
れてパルス波を合成するのであるが、PI制御回
路２５の出力は所定値に固定されているので、比
較回路２６の出力のデユーテイ比は特定値にホー
ルドされる。よつて、高負荷で高回転時には空燃
比補正を行わず補正空気量を特定値に固定するこ
とで、ややリツチな混合気を供給させて運転性を
良好にさせることができる。このとき、後述する
ように、例えば2000r.p.m.よりも高い回転時では
オペアンプOP₈はハイレベルなので、比較回路３
６の出力はローレベルであることから、ナンドゲ
ート３２の出力はハイレベルであり、アナログス
イツチ２８はオンしている。そして第４図中にお
ける作動領域はＢで示される範囲となる。この動
作を第３図により説明すると、負圧スイツチ２０
がオンすることで抵抗R₁₇が接地され、出力がロ
ーレベルとなり、アナログスイツチSW₁がオフす
る。この負圧スイツチ２０の出力はインバータ
INV₁でハイレベルに反転されるためアナログス
イツチSW₂，SW₅はオンする。アナログスイツチ
SW₂がオンすることでオペアンプOP₂は積分器と
しての機能を停止し、増幅器としての機能を持つ
ことになる。そしてこのオペアンプOP₂には抵抗
R₁₅，R₁₆により分圧された正電位が、アナログ
スイツチSW₅を介して印加され、PI制御回路２
５の出力は所定の電圧に保持される。次にイグニ
ツシヨンパルス２１はトランジスタTr₂のベース
に印加されて、トランジスタTr₂をスイツチング
させてイグニツシヨンパルスをオン・オフのパル
ス波に整形する。この整流回路３３からの出力は
ノイズを含んでいるので、コンパレータOP₆で整
形されたきれいなパルス波形とする。

この整形されたパルス波はオペアンプOP₇、コ
ンデンサC₅、ダイオードD₂、抵抗R₂₄より成る変
換回路３５に入力し、パルス波の周波数に比例し
た直流電圧に変換させる。この変換回路３５の出
力はオペアンプOP₈に入力し、抵抗R₂₅，R₂₆によ
り分圧された電圧と比較し、ハイレベル或いはロ
ーレベルの信号を出力する。エンジン回転数が設
定値、例えば2000r.p.m.よりも高い時にはオペア
ンプOP₈はハイレベルを出力し、インバータ
INV₂でローレベルに反転されてナンドゲート
NAND₁に伝えられる。ナンドゲートNAND₁に
はインバータINV₁からのハイレベルの信号が入
力しているが、インバータINV₂の出力がローレ
ベルなため、ナンドゲートNAND₁はハイレベル
となり、アナログスイツチSW₃はオンしている。

高負荷で、かつ低回転数でエンジン２を作動さ
せている場合。

エンジン２の回転数が所定値、例えば2000r.p.
m.以下の時には前述のように比較回路３６はハ
イレベルの信号を出力する。また、吸入管負圧が
浅ければ負圧スイツチ２０はオンしてローレベル
の信号を出力し、反転回路３０によりハイレベル
に反転されナンドゲート３２に入力する。このた
め、ナンドゲート３２の出力はローレベルとな
り、アナログスイツチ２８はオフされ、電磁弁１
４，１５は駆動されなくなる。よつて、気化器１
には補正空気が供給されず、気化器１の特性であ
るリツチな混合気がエンジン２に供給されること
になり、高負荷に要求される濃い空燃比となる。
この場合の作動領域は第４図中Ｃで示される範囲
となる。

なお、本実施例では高負荷におけるホールド値
の変更を２つの区分にしてあるが、この実施例に
限らず、もつと細かく制御領域を区分して精密な
制御を行うこともできる。

〔発明の効果〕

本発明は、上述のように構成したので、エンジン高負荷時における電磁弁の固定作動周
期を所定回転数以上と以下とで異ならせ、所定回
転数以下の高負荷時には空燃比をリツチとしたの
で、出力補償を行なうことができ、所定回転数以
上の高負荷時には空燃比を空燃比を所定回転数以
下の高負荷時における空燃比よりリーンとしたこ
とで、排気ガスの有害成分を減少させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略図、第２
図は制御回路の構成を示すブロツク図、第３図は
第２図における具体的な電気回路図、第４図は作
動領域を示すグラフ、第５図は従来の装置におけ
る作動領域を示すグラフである。１……気化器、２……エンジン、８，１３……
空気補正通路、１４，１５……電磁弁、１９……
O₂センサ、２０……負圧センサ、２１……イグ
ニツシヨンパルス、２２……制御回路。

Claims

【特許請求の範囲】１エンジンの排気ガス中の酸素濃度により空燃
比を検出するO₂センサと、上記エンジンの吸入
管負圧によつて負荷状態を検出する負圧センサ
と、上記エンジンの回転数を検出する回転数セン
サと、上記各センサからの信号を入力して電磁弁
駆動用の制御信号を出力する制御回路と、気化器
の補正通路に設けられて上記制御回路からの信号
により開閉する電磁弁とを具備し、上記エンジン
に高負荷が加えられていない場合には上記O₂セ
ンサの検出出力により気化器の混合気を理論空燃
比に収束するよう制御し、上記エンジンに高負荷
が加えられている場合には上記電磁弁の作動周期
を特定の値にホールドさせる空燃比制御装置にお
いて、上記制御回路には、上記回転数センサによつて
検出された信号を入力し、所定回転数に基づく所
定値とを比較する比較回路と、上記負圧センサに
よつて検出された信号と上記比較回路からの信号
とを入力して出力するナンドゲートと、上記電磁
弁を駆動する駆動回路を上記ナンドゲートからの
信号によりオン・オフするスイツチとを有し、上記エンジンが高負荷時で、上記回転数センサ
によつて検出されたエンジン回転数が所定回転数
以下の時には上記スイツチをオフして、所定回転
数以上の高負荷時における上記電磁弁の固定作動
周期と異ならせ、所定回転数以下の高負荷時には
空燃比をリツチに、所定回転数以上の高負荷時に
は空燃比を所定回転数以下の高負荷時における空
燃比よりリーンとしたことを特徴とする空燃比制
御装置。