JPH02267340A - 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、予め設定した運転条件の場合に燃料を希薄燃
焼させて燃費の向上を企図した内燃機関の空燃比制御装
置に関し、特に希薄燃焼への移行の際に発生するトルク
ダウンを阻止したものである。

〈従来の技術〉 内燃機関に送られる混合気中の空気と燃マ、４との重量
比、即ち空燃比を車両の運転状態に応じて変化させ、排
気ガス中の有害成分を低く抑えると共に機関の熱効率を
高める目的と、燃費の低減や走行フィーリングの向上と
をバランス良く組み合わせるようにした方法が考えられ
ている。

一段に、燃費の低減を目的とする場合には空燃比を大き
な値（リーン）に設定して希薄燃焼を行わせれば良いが
、空燃比を大きくすると排気ガス中の有害成分の景が多
くなると共にアクセル開度の変化に対する機関の追従性
が悪くな９、走行フィーリングの低下を招来する。この
ため、加減速を頻繁に行う市街地等での走行の場合には
、空燃比を三元触媒が最も有効に機能する理論空燃比（
ストイキオ）の値に保持し、更に高負荷の運転状態では
走行フィーリングを重視して空燃比を小さな値（リッチ
）に設定することが望ましい。

乙のため、従来では車両の運転状態に応じて空燃比を適
宜切り換えるようにしており、例えば車両が加速状態か
ら正常走行に移行する場合には、空燃比を理論空燃比か
或いはリンチな状態からリーンな状態へ変化させている
。このようにして、車両の運転状態に応じて燃費や排気
ガス或いは走行フィーリング等の問題に対し、適切な処
置を施している。

〈発明が解決しようとする課題〉 車両の運転状態に応じて空燃比を変えるようにした従来
のものにおいては、車両の運転状態が機関の回転数とこ
の機関に対する負荷とで予め設定された領域内にあり且
つアクセル開度の変化率が零か或いは小さい場合、空燃
比がリッチな状態か理論空燃比状態からリーンな状態に
移行することが普通である。

この場合、運転者がアクセル開度を一定に保って機関の
吸入空気量が変化しないまま、機関に対する燃料供給量
が漸減して行＜を二め、機関のトルクが次第に低下して
走行フィーリングの低下をもたらす欠点があった。特に
、加速状態から定速状態に移行して希薄燃焼が始まるよ
うな場合には、乗員が大きな失速感を持つ虞があった。

く課題を解決するための手段〉 本発明による内燃機関の空燃比制剤装置は、機関の吸入
空気量をＦＡ整する空気量ｙＪ整手段と、前記機関に対
する燃料供給量を調整する燃料ｉ調整手段と、アクセル
の状態を検出するアクヒル開度センサと、前記機関の回
転数を検出するクランク角センサと、前記吸入空気量を
検出するエアフローセンサと、これらアクセル開度セン
サ及びクランク角センサ及びエアフローセンサからの検
出信号に基づいて車両が予め調定したリーン運転状態に
移行すべきかどうか判定するり−ン判定手段と、とのり
一ン判定手段により前記車両がリーン運転状態に移行す
べきと判定された場合に０１記空気凰調整手段を介して
前記吸入空気量を増量させつつ空燃比が理論空燃比より
もＩＪ　−ンとなるように前記燃＄４量調整手段を介し
て前記燃料供給量を減量させる制却Ｊ装置とを兵火たも
のである。

く作　　　用〉 リーン判定手段がアクセル開度センサ及びクランク角セ
ンサ及びエアフキ−センサからの検出信号に基づいて車
両がリーン運転状態に移行すべきと判断した場合には、
制御装置が空気量調整手段を操作して機関の吸入空気量
を増大させっつ空燃比が理論空燃比よりもリーンとなる
ように燃料量調整手段を操作して機関に対する燃料供給
量を減胤させ、機関を希ｒ４燃焼させる。つまり、空燃
比をリーンにする直前の状態よりも吸入空気量を増加さ
せることにより、８！関のトルク低下を阻止している。

く実　施　例〉 本発明による内燃機関の空燃比制御装置の一実施例の概
念を表す第１図に示すように、機関１１の燃焼室１２内
に吸気弁１３を介して基端側が連通する給気管１４の先
端には、エアクリーナエレメント１５を収納するエアク
リーナ１６が連結されている。このエアクリーナ１６内
には、機関１１の燃焼室１２（こ対する吸入空気量を検
出するカルマン隅流量計等のエアフローセンサ１７が組
付けられ、このエアフローセンサ１７からの検出信号が
電子洞部装置１８に出力される。

前記給気管１４の途中には、図示しないアクセルペダル
の操作に連動して給気管１４に形成された給気通路１９
の開度を変化させ、燃焼室１２内に供給される吸入空気
量を調整するスロットル弁２０が組み付けられており、
このスロットル弁２０には当該スロットル弁２０の開度
を検出して前記電子制御装置１８に出力するスロットル
開度センサ２１が組み付けられている。スロットル弁２
０の上流（Ｉｌｌと下流側とで両端が給気通路１９に連
通するバイパス通路２２には、このバイパス通路２２の
開度を調整し得る針状弁２３が設けられ、この針状弁２
３には前記電子制御装置１１１８によって制御されるソ
レノイド２４が連結されている。又、針状弁２３とバイ
パス通路２２を形成ずろバイパス管２５との間には、バ
イパス通ＰＲ１Ｉ２２を塞ぐように針状弁２３を付勢す
る圧縮コイルばね２６が介装されている。

従って、この圧縮コイルばね２６のばね力に抗して電子
制御装置１８によりソレノイド２４がデユーティ駆動さ
れると、運転者によるアクセルペダルの操作とは関係な
く、針状弁２３の開弁時間が制御され、バイパス通路２
２を介して燃焼室１２内へ空気が吸い込まれるようにな
っている。これらバイパス通路２２や針状弁２３は、機
関１１のアイドリング時に可能な限り機関１１の回転数
を落として燃費を向上させる目的のものであるが、本実
施例ではこれらを空気量調整手段として利用する。つま
り、スロットル弁２０が電子制御値′Ｅ１１８によって
作動を制御されるステッパモータ等に直結された構造の
ものを採用した場合には、これを本発明の空気量調整手
段として使うと良い。但し、乙の場合に（よスロットル
弁２０及びアクセルペダルの動作が一対一に対応しない
ので、スロワ）・ル開度センサ２１に代えてアクセル開
度センサを１史用する必要がある。

一方、排気弁２７を介して機関１１の燃焼室１２に連通
ずる排気通路２８を形成した排気管２９には、燃焼室１
２から送り出されて来る排気ガス中の酸素濃度を検出す
る０センサ３０が排気通路２８に臨んｔ！状態て組み付
けられている。この０２センサ３０からの検出信号は、
電子制御値Ｗ１１８に出力されるようになっており、電
子制御装置１８は０２センサ３０からの検出信号に基づ
いて燃料供給１を補正するようになっている。

前記吸気通路１９の下流端側には、機関１１の燃焼室１
２内へ図示しない燃料を吹き出す燃料噴射装置の燃料噴
射ノズル３１が設けられ、前記電子制御装置１８により
デユーティ制御される電磁弁３２を介して燃料が燃料噴
射ノズル３１に供給される。つまり、電磁弁３２の開弁
時間を制御することで燃焼室１２に対する燃料の供給量
が調整され、所定の空燃比となって燃焼室１２内で点火
プラグ３３により点火されるようになっている。

なお、前記電子制御装置１８にはクランク角センサ３４
からの検出化−号も出力され、これに基づいて電子制御
装置１８は機関１１の回転数Ｎｉｅ演算し、更にこの回
転数Ｎと前述したエアフローセンサ１７からの検出信号
とから機関１１に対する負荷Ａ／Ｎ　（ｉ関１１の１ス
トローク当りの吸入空気Ｍ）を算出する。

本実施例のフローチャートを表す第２図及び空燃比と燃
料消費量とスロットル弁２０の開度と吸入空気量と機関
１１の出力トルクとの関係を模式的に表す第６図に示す
ように、電子制御装置１８は予めこの電子制御装置１８
に記憶された機関１１の回転数Ｎと負荷Ａ／Ｎとの二次
元マツプから車両が希薄燃焼領域にあるかどうか判定す
る。車両が希薄燃焼領域にない場合、例えば機関１１の
始動時や急加速時或いは冷却水ン晶が予め設定された値
より低い場合には、空燃比を小さくしてリンチ状態にさ
せる。又、通常の走行時で希薄燃焼領域にない場合には
、０２センサ３０からの検出信号を受けて空燃比が理論
空燃比となるようにフィードバック制御される。一方、
スロットル開度センサからの検出信号でスロットル弁開
度の変化率が零か或いは予め設定した値より小さくなっ
た場合、車両が上述した希薄燃焼領域にあることを判断
すると、図示しないタイマを用いて例えば０３秒間程度
のカウントダウンを開始する。

このカウントダウン中に空燃比を所定の空燃比まで漸次
リーン化させて行くが、理論空燃比である１４．７をカ
ウントに対応した過渡空燃比で除算し、過渡リーン化率
町を演算する。そして、この電子制御装置１８に予め記
憶された第３図に示す如きリーン化率にと針状弁２３の
開始時間との関係を表すマツプから、過渡リーン化率町
に対応する針状弁２３の基本補正開度θ８を読み出し、
更に第４図及び第５図に示す如きマツプから機関１１に
対する負荷Ａ／Ｎに対応した負荷補正係数ＫＡ２，１及
び＠関１１の回転数Ｎに対応した回転数補正係数ＫＮを
必要に応じてそれぞれ読み出す。

しかるのち、機関１１に対する負荷Ａ／Ｎ及び回転数Ｎ
に応じて前記基本補正開度θ８に負６；ｊ補正係数ＫＡ
、、及び回転数補正係数ＫＮを必要こ応して乗算し、過
渡補正開度θ６を求めてこれに対応した時間だけソレノ
イド２４を駆動し、バイパス通Ｉ￥８２２を開いて吸入
空気量を増量させろと同時に、電磁弁３２０聞度を制御
し、燃料の供給呈を減少させる。

このようにして、カウントダウンが終了するまで漸次空
燃比を大きくして行く。この時、第６図の実線で示すよ
うに吸入空気量を漸次増量して機関１１の出力トルクを
ほぼ一定に保っているため、希ｆ４燃焼への移行に際し
て失速感等の走行フィーリングの低下は起こらない。し
かし、従来のものでは一点鎖線で示すように、ｆｈＲ燃
焼への移行に際して吸入室９Ｆ％量を変えずにいるｔコ
め、機関１１のトルク低下が発生し、走行フィーリング
が低下してしまうのである。

なお、カウントダウンが終了した時点て目標とする空燃
比に対応した最終リーン化率Ｋ。

に基づいて第３図に示すマツプから基本補正開度θ８を
読み出し、先と同様に（）て最終補正開度θ１を５１２
算したのち、この最終補正開度θ１に対応してソレノイ
ド２４及び電磁弁３２を駆動する。

このように、本実施例では電子制御装置１８に本発明の
り−ン判定手段を組み込んｔ！が、別体で構成すること
も可能である。又、燃料量調整手段として電磁弁３２を
有する燃料噴射装置を採用したが、電子制御気化器を利
用するようにしても良い。更に、希薄燃焼に移行する際
の吸入空気量の増量制御として、本実施例以外の方法で
も何ら問題はない。

〈発明の効果〉 本発明の内燃機関の空燃比制御装置によると、希薄燃焼
への移行の際に運転者のアクセル操作とは関係なく空気
量調整手段を強制的に作動して吸入空気量を増量させる
ようにしたので、機関の出力トルクが低下せず、失速感
のない良好な走行フィーリングを得られろ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による内燃機関の空燃比制御装置の一実
施例の概念図、第２図はそのフローヂャ−１・、第３図
はリーン化率と吸入空気量の増量具合との関係を模式的
に表すグラフ、第４図は機関に対する負荷と負荷補正係
数との関係を模式的に表すグラフ、第５図は機関の回；
１〃数と回転数補正係数との関係を模式的に表すグラフ
、第６図は希薄燃焼への移行に際して空燃比及び燃料消
費量とスロットル弁開度と吸入空気量と機関の出力トル
クの変化状態を模式的に表すグラフである。 又、図中の符号で１１は機関、１４は燃焼室、１４１；
Ｊ：吸気’［７，１７はエアフローセンサ、１８（、■
電子制御装置、１９ζよ吸気通路、２０１よスロットル
、ｆＰ、２１はスロットル開度センサ、２２ハバイパス
通路、２３は別状弁、２４はソレノイド、２５はバイパ
ス管、２６は圧（１ｈコイルばれ、３０（よ０２センサ
、３１は燃利噴ＱＪノズル、３２（１電磁弁、３４はク
ランク角センサである。 １０Ｚ 低− 第 図 第 図 機関自問（Ａ／Ｎ） １００″／。 第６ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関の吸入空気量を調整する空気量調整手段と、前記機
   関に対する燃料供給量を調整する燃料量調整手段と、ア
   クセルの状態を検出するアクセル開度センサと、前記機
   関の回転数を検出するクランク角センサと、前記吸入空
   気量を検出するエアフローセンサと、これらアクセル開
   度センサ及びクランク角センサ及びエアフローセンサか
   らの検出信号に基づいて車両が予め調定したリーン運転
   状態に移行すべきかどうか判定するリーン判定手段と、
   このリーン判定手段により前記車両がリーン運転状態に
   移行すべきと判定された場合に前記空気量調整手段を介
   して前記吸入空気量を増量させつつ空燃比が理論空燃比
   よりもリーンとなるように前記燃料量調整手段を介して
   前記燃料供給量を減量させる制御装置とを具えた内燃機
   関の空燃比制御装置。