JPH0250305B2 - - Google Patents

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JPH0250305B2
JPH0250305B2 JP55100808A JP10080880A JPH0250305B2 JP H0250305 B2 JPH0250305 B2 JP H0250305B2 JP 55100808 A JP55100808 A JP 55100808A JP 10080880 A JP10080880 A JP 10080880A JP H0250305 B2 JPH0250305 B2 JP H0250305B2
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JP
Japan
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sensor
air
engine
fuel ratio
circuit
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Kazuo Ootsuka
Shin Narasaka
Shunpei Hasegawa
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Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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Priority to US06/284,225 priority patent/US4383409A/en
Publication of JPS5726236A publication Critical patent/JPS5726236A/ja
Publication of JPH0250305B2 publication Critical patent/JPH0250305B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1493—Details
    • F02D41/1496—Measurement of the conductivity of a sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1473—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method
    • F02D41/1474—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method by detecting the commutation time of the sensor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Control Of The Air-Fuel Ratio Of Carburetors (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃エンジンに供給される混合気の
空燃比制御装置に関し、特にかかる空燃比制御装
置の空燃比制御の開始タイミングを検出する暖機
検出装置に関する。
排気系に三元触媒を備える内燃エンジンに供給
される混合気の空燃比をエンジンの排気系に設け
られた排気ガス成分センサからの信号に応じてフ
イードバツク制御する装置は既に公知である。上
記の排気ガス成分センサとして、酸化ジルコニウ
ムをセンサ素子として用い、排気ガス中の酸素濃
度を検出するO2センサが一般に使用されている。
このO2センサは、その酸化ジルコニウムの内
部を大気中の酸素分圧と排気ガス中の酸素分圧の
差により酸素イオンの透過量が変化するのを利用
して該酸素濃度に応じた出力電圧の変化により酸
素濃度を検出するものである一方、O2センサの
内部抵抗はその活性化状態によつても変化する。
従つて、正確な空燃比フイードバツク制御を行う
にはO2センサが十分に活性化した状態に至つた
後に行う必要がある。
一方、内燃エンジンにおいては、一般にエンジ
ン冷機始動時等に濃い混合気をエンジンに供給す
るために気化器の空気取入口にチヨーク弁を開閉
可能に設けているが、自動式チヨーク弁の場合、
エンジンの温度変化により開閉制御される構成で
あつて、エンジン始動時にはエンジン温度が低い
ため弁は閉塞し濃い混合気をエンジンに送るよう
にしている。ところが、かかる状態のとき空燃比
のフイードバツク制御を行うと、エンジンに供給
される混合気の空燃比は理論空燃比に近い値をと
るため、チヨーク弁が所要の機能を発揮すること
ができない。従つて、チヨーク弁の作動要因であ
るエンジン温度が所定の値に上昇した後に空燃比
制御を開始することが望ましい。
本発明は上述した要請に応えるためになされた
もので、O2センサが活性化した時期と、エンジ
ン作動状態が理論空燃比の混合気の供給を必要と
するに至つた時期とを正確に検出する手段を用い
ることによつて空燃比制御開始のタイミングを決
定するようにした空燃比制御装置用暖機検出装置
を提供することである。
以下本発明の実施例を添付図面を参照して説明
する。
第１図は本発明の装置の全体の構成図であり、
符号１は内燃エンジンを示し、エンジン１に連る
吸気マニホルド２には全体として符号３で示す気
化器が設けられている。気化器３にはフロート室
４と一次側吸気通路とを連通する燃料通路５，６
が形成され、これらの通路は夫々空気通路８，８
を介して空燃比制御弁９に接続されている。更
に、気化器３にはフロート室４と二次側吸気通路
とを連通する燃料通路７1，７2が形成され、通路
７1は空気通路８3を介して空燃比制御弁９に接続
されると共に二次側通路のスロツトル弁３０の少
し上流側に開口している。通路７2は固定絞りを
有する空気通路８4を介してエアクリーナ内部と
連通している。該制御弁９は図示例では３個の流
量制御弁から成り、各流量制御弁はシリンダ１０
と、該シリンダ１０内に変位可能に挿入された弁
体１１と、該シリンダと弁体間に装架された弁体
を一方向に押圧するコイルばね１２とから構成さ
れている。各弁体１１の反コイルばね側端部１１
ａはテーパ状に形成されており、弁体１１の変位
に応じて弁体テーパ部１１ａが挿通されているシ
リンダ１０の対向端開口１０ａの開口面積が変化
するようになつている。各弁体１１の一端は往復
動可能で回り止めされたウオーム部材１４に連結
された連結プレート１５に当接している。ウオー
ム部材１４はその周囲にラジアル軸受１６を介し
て回転自在に配されたパルスモータ１３のロータ
１７とねじ係合しており、更にロータ１７の外周
にはソレノイド１８が配されている。ソレノイド
１８は電子コントロールユニツト（以下「FCU」
と云う）２０と電気的に接続されており、ECU
２０からの駆動パルスによりソレノイド１８が付
勢されてロータ１７が回転し、ロータ１７とねじ
係合したウオーム部材１４が図において左右方向
に変位する。従つて、ウオーム部材１４と連結し
たプレート１５が左右方向に変位する。
パルスモータ１３の固定ハウジング２１には永
久磁石２２とリードスイツチ２３とが対向して設
けられているとともに、前記プレート１５の周縁
には磁性材料から成る遮蔽板２４が永久磁石２２
とリードスイツチ２３間に出没しうるように取り
付けられている。上述のプレート１５の左右方向
の変位に伴い遮蔽板２４が左右に変位するが、こ
の変位に従つてリードスイツチ２３がオン・オフ
するようになつている。すなわち、空燃比制御弁
９の弁体位置が永久磁石２２、リードスイツチ２
３および遮蔽板２４の取付位置により決定される
基準位置を通過するとその移動方向に応じてリー
ドスイツチ２３がオンまたはオフに切り換えられ
リードスイツチ２３はこのオン・オフ切換に応じ
た二値信号をECU２０に供給する。
尚、ハウジング２１には大気と連通した空気取
入口２５が形成され、この取入口２５に挿着され
たフイルタ２６を介して大気を各流量制御弁に導
いている。
エンジン１の排気マニホルド２７内壁には排気
ガス成分センサであるO2センサ２８が突設され、
その出力はECU２０に供給される。また、エン
ジン温度センサであるサーミスタ２９が冷却水が
充満したエンジン気筒周壁内に挿着され、その出
力はECU２０に供給される。更に、排気マニホ
ルド２７のO2センサ上流側に連通して二次エア
供給弁３０が設けられている。この弁３０のケー
シング３１内に通孔３２ａを穿設されたプレート
３２が装架され、このプレート３２の側面にはリ
ード３３が通孔３２を開閉可能に一端を固着され
ている。ケーシング３１の一側壁には開口３１ａ
が穿設され、この開口を開閉可能にダイアフラム
３４がケーシング３１の端部に取り付けられてい
る。このダイアフラム３４はケーシング３１の該
端部に取り付けられたカバー３５と協働してそれ
らの間に負圧室３６を形成している。室３６内に
はコイルばね３４ａがダイアフラム３４を開口３
１ａに対し押圧するよう設けられている。またケ
ーシング３１にはエアクリーナに連通する空気取
入口３１ｂが形成されダイアフラム３４の後退時
に開口３１ａからケーシング３１内に大気を導入
するようにされている。ケーシング３１の反ダイ
アフラム側端壁は開口して管路３７を介して排気
マニホルド２７のO2センサ２８上流側に連通し
ている。また、負圧室３６は管路３８を介して電
磁弁３９のケーシング４０内の弁孔４０ａと連通
している。弁孔４０ａ内には磁性体から成る弁体
４１がコイルばね４２によりその一端をケーシン
グ４０の弁座部４０ｂに当接可能に収納されてい
る。ばね４２のばね座４３には管状部材４４が貫
設されその内方端は弁体４１の他端面に当接可能
に配され、その外方端はフイルタ４５を介して大
気と連通している。弁孔４０ａの周囲にはソレノ
イ４６を設けられ、ECU２０からの制御信号に
より付勢されるようになつている。一端側をケー
シング４０の弁孔４０ａと連通して管路４７が設
けられ、その他端側は吸気マニホルド２内のスロ
ツトル弁４８の下流側壁面に開口している。
ソレノイド４６の消勢時には弁体４１はばね４
２により押圧されて弁座４０ｂに着座されるので
管路４７の対向端側は閉塞される一方、大気がフ
イルタ４５、管状部材４４、弁孔４０ａ、管路３
８を介して負圧室３６内に導かれるので、ダイア
フラム３４はばね３４ａにより押されて開口３１
ａを閉塞し、従つてリード弁３０を介する排気マ
ニホルド２７内への大気の導入は生じない。一
方、ソレノイド４６が付勢されると、弁体４１は
磁性体から成るばね座４３の方向に引き付けられ
弁孔４０ａは管路４７と連通する一方、管状体４
４は弁体４１の対向端により閉塞されるから、ス
ロツトル弁４８の下流側に生じた負圧が管路４
７、弁孔４０ａ、管路３８を介して負圧室３６内
に導かれてダイアフラム３４をばね３４ａの力に
抗して後退動せしめ、大気が取入口３１ｂ、開口
３１ａを介してケーシング３１内のプレート３２
の通孔３２ａ、管路３７を通つて排気マニホルド
２７内に導される。
尚、第１図において、符号４９は排気ガス中の
HC，CO，NOxの各成分を浄化する三元触媒、
５０はデイストリビユータ、５１は点火コイル、
５２は点火スイツチでECU２０の電源スイツチ
を兼ねたもの、５３はバツテリでECU２０の供
給電源を兼ねたもの、５４は管路５５を介して吸
気マニホルド２内の絶対負圧を検出する負圧セン
サでその出力はECU２０に供給されるもの、お
よび５６は大気圧センサである。
以下に、上述した本発明に係る空燃比制御装置
及びその暖機検出装置の制御内容について、先に
説明した第１図を参照して説明する。
始動時の制御 先ず、エンジン始動時において、点火スイツチ
５２がオンにセツトされると、ECU２０がイニ
シヤライズ（初期化）され、ECU２０はリード
スイツチ２３を介してパルスモータ１３の基準位
置を検出し、次いでパルスモータ１３を該基準位
置からエンジンの始動に最適な所定の位置（プリ
セツト位置）（以下「PSCR」と云う）に至るまで
駆動し、初期空燃比を所定の対応する値にセツト
する。この初期空燃比の設定は、エンジン回転数
Neが所定の値NCR（例えば400rpm）以下でありか
つエンジンが完爆に至る前であることを条件とし
て行われる。但し、NCRはクランキング回転数よ
りも大で且つアイドル回転数より小である。
尚、上記基準位置は、第１図の説明において述
べたように、パルスモータ１３のリードスイツチ
２３がオン・オフするときの位置に基づいて検出
される。
次に、ECU２０はO2センサ２８の活性化状態
およびサーミスタ２９により検出されるエンジン
の冷却水温TWをモニタし、空燃比制御の開始の
条件が成立したか否かを決定する。空燃比フイー
ドバツク制御を正確に行うにはO2センサ２８が
十分に活性化した状態にあり且つ、エンジンが暖
機完了状態にあることが必要である。また酸化ジ
ルコニウム等から成るO2センサはその内部抵抗
が温度の上昇につれ減少してくる特性を持つてい
る。このO2センサにECU２０に内蔵される定電
圧源から適当な抵抗値を有する抵抗を介して電流
を供給すると不活性時には最初その出力電圧が定
電圧源の電圧（例えば5V）に近い値を示し、そ
の温度が上昇するにつれて出力電圧が低下する。
そこで、O2センサの出力電圧が所定の電圧VX（例
えば0.5V）まで低下した時に活性化信号を発生
し、その信号の発生から所定の時間tX（例えば１
分間）をカウントするタイマがカウントを完了し
た後であつて且つ冷却水温TWが空燃比のフイー
ドバツク制御が可能な開度まで自動チヨーク弁が
開くような所定の値TWXに達した後に空燃比フイ
ードバツク制御を開始する。尚、上記のように
O2センサ出力電圧が所定値VXに達した後所定時
間tXを設けたのは、暖機中には時間に対する出力
電圧の変化率がその電圧が小さくなる程小さくな
ることにより現実の比較回路等の性質上比較的高
い精度で検出しやすいように所定値VXを高い値
に設定したためで、この時点ではO2センサは末
だ不活性の状態にある。この所定値VX達成後適
当な時間の経過を待つてO2センサ出力電圧が十
分に低くなつた時点即ちO2センサが活性化した
時点から空燃比のフイードバツク制御を開始させ
るようにしたものである。
エンジンの暖機運転中即ちO2センサの不活性
時及び冷却水の低温時には、エンジンから末燃成
分が多量に排出される。二次エア供給弁はこの暖
機運転中に開弁し、O2センサ上流側の排ガス中
の酸素濃度を増大させることにより、O2センサ
活性化の検出をO2センサの雰囲気が理論空燃比
よりリーン側の状態で行うようにしている。これ
によつて、O2センサが活性状態にあるにもかか
わらず、末活性状態と誤認することを防止し、
O2センサの活性化検出を確実に行うことができ
る。また、二次エアの供給により、三元触媒を酸
化雰囲気で運転させることができ、上記末燃成分
を大幅に低減させることができる。
尚、パルスモータ１３は、このO2センサ活性
化および冷却水温TWの検出段階では前述の所定
位置PSCRに保持されており、後述の空燃比制御
の開始後エンジンの作動状態に応じた適当な位置
に駆動制御される。
基本空燃比制御 次に、上述した始動時の制御が終ると、基本空
燃比制御に移り、ECU２０は、O2センサ２８か
らの出力電圧、圧力センサ５４からの吸気マニホ
ルド２内の絶対圧PB、回転数センサ５０，５１
からのエンジン速度Neおよび大気圧センサ５６
からの大気圧PAを表わす各信号に応じてパルス
モータ１３を駆動して空燃比を制御する。より詳
細には、この基本空燃比制御は、スロツトル弁全
開時、アイドル時、減速時の各オーブンループ制
御並びに部分負荷時のクローズドループ制御から
成る。こらの制御はすべてエンジンが暖機完了状
態に至つた後に行われる。
先ず、スロツトル弁全開時のオープンループ制
御条件は上記圧力センサ５４で検出された絶対圧
PBと大気圧センサ５６の大気圧PA（絶対圧）との
差PA―PB（ゲージ圧）が所定の差ΔPWOTより低い
時に成立する。ECU２０は上記センサ５４，５
６の出力信号間の差とその内部に記憶された所定
の差ΔPWOTとを比較し、上記のPA―PB＜ΔPWOTな
る条件が成立するときはパルスモータ１３を全開
時のオープンループ制御条件の消滅時にエンジン
のエミツシヨンに最適となる所定位置（プリセツ
ト位置）PSWOTに至るまで駆動し該所定位置に停
止させる。全開時には公知のエコノマイザ（図示
せず）等が作動しエンジンにはRICH（空燃比が
小）な混合気が供給される。
アイドル時のオープンループ制御条件は、エン
ジン回転数Neが所定のアイドル回転数NIDL（例え
ば1000rpm）より低いときに成立する。ECU２
０は回転センサ５０，５１の出力信号Neとその
内部に記憶された所定の回転数NIDLとを比較し、
上記のNe＜NIDLの条件が成立するときは、パル
スモータ１３をエンジンのエミツシヨンに最適な
所定のアイドル位置（プリセツト位置）PSIDLに
至るまで駆動し、該所定位置に停止させる。
次に、減速時のオープンループ制御条件は、吸
気マニホルド内の絶対圧PBが所定の絶対圧PBDEC
より低いときに成立する。ECU２０は圧力セン
サ５４の出力信号PBとその内部に記憶された所
定の絶対圧PBDECとを比較し、上述のPB＜PBDECの
条件が成立するときはパルスモータ１３を所定の
減速位置（プリセツト位置）PSDECに至るまで駆
動し該所定位置に停止させる。
上述の減速時の制御条件の根拠は、減速により
吸気マニホルド内の絶対圧PBが所定値以下に低
下すると排気ガス中の末燃HCが増大し、その結
果O2センサの検出値信号に基づく空燃比フイー
ドツク制御が正確に出来ず理論混合比が得られな
いことにある。従つて、上述のように圧力センサ
５４により検出された吸気マニホルド２内の絶対
圧PBが所定値PBDECより小さいときアクチユエー
タ（パルスモータ）をエンジンのエミツシヨンに
最適な所定の位置（プリセツト位置）PSDECに移
動してオープンループによる制御を行うようにし
たものである。この減速の初期にはシヨツトエア
弁（図示せず）により吸気マニホルドに空気が供
給され末燃成分の発生を防止している。
尚、上記スロツトル弁全開時、アイドル時、減
速時の各オープンループ制御には、後述するよう
に大気圧PAに応じて夫々のパルスモータ１３の
所定位置PSWOT，PSIDL，PSDECは夫々適当に補正
される。
一方、部分負荷時のクローズドループ制御条件
は、エンジンが前述した各オープンループ制御条
件の成立時以外の作動状態にあるときに成立す
る。このクローズドループ制御においてECU２
０は、回転センサ５０，５１により検出されたエ
ンジン回転数NeとO2センサ２８の出力電圧に応
じてフイードバツクに依る比例制御（以下「Ｐ項
制御」と云う）または積分制御（以下「項制
御」と云う）を行う。
より詳細には、O2センサ２８の出力電圧が所
定電圧Vrefより高レベル側または低レベル側で
のみ変化する場合はＩ項修正、即ちO2センサの
出力電圧が所定電圧Vrefに対し、高レベル側或
るいは低レベル側にあることに相当する二値信号
を積分した値に従つてパルスモータ１３の位置を
修正し、安定した正確な位置制御を行うようにし
ている。一方O2センサ２８の出力信号が高レベ
ルから低レベルにまたは低レベルから高レベルに
変化した場合はＰ項修正、即ちO2センサの出力
電圧の変化に直接比例した値に従つてパルスモー
タ１３の位置を修正し、Ｉ項修正に比しより迅速
で効率のよい制御を行う。
上述のＩ項制御においては、O2センサの出力
電圧の変化に基く二値信号を積分して得られる値
に従つてパルスモータの位置を変化させるが、毎
秒当り増減するステツプ数はエンジンの回転数に
対応して変えている。すなわち、低い回転域にお
けるＩ項修正による毎秒当り増減するステツプ数
は少ないが、回転数の上昇に応じて増加し、高い
回転数における毎秒当りのステツプ増減数は多く
なるように制御する。
また、所定電圧Vrefに関して高レベルから低
レベルへのO2センサ出力の変化またはその反対
方向への変化があつたときに行われるＰ項制御に
おいては、毎秒当り増減するパルスモータのステ
ツプ数はエンジン回転数と無関係に一律に同一の
所定値（例えば、６ステツプ）に設定されてい
る。
また、エンジンの加速（ゼロ発進―加速）時の
空燃比制御はエンジン回転数Neが低速回転域か
ら高速回転域に移行する段階で前述した基準アイ
ドル回転数NIDLを越えたとき、即ち、Ne＜NIDL
の状態からNe≧NIDLの状態に変つたときを条件
として行われる。この時点においてECU２０は
パルスモータ１３を所定の加速時位置（プリセツ
ト位置）PSACCに急速に移行させる。この後、
ECU２０は前述した空燃比フイードパツク制御
を開始する。このPSACCについても、後述のよう
に大気圧PAに対応して適当に補正される。
上述のように、エンジンの加速時にはアチユエ
ータ位置を有害ガス排出量の少ない所定の値
PSACCに移行させるので、特に停車位置から加速
するいわゆるゼロ発進において、排気ガス対策上
有利であるとともにその後の空燃比フイードバツ
クを最適に行うことが可能となる。尚、この加速
時の制御も暖機完了状態で行われる。
上述した種々のオープンループ制御から部分負
荷時のクローズドループ制御への移行またはその
逆の移行の際オープンループ状態とクローズドル
ープ状態間の切換は次のように行われる。先ず、
クローズドループからオープンループに切換える
ときは、ECU２０はパルスモータ１３を、各オ
ープンループ状態に入る前のその位置と無関係
に、後述の方法により大気圧補正された所定の位
置Psi（PA）に移動させ該所定位置に停止させる。
この所定位置Psi（PA）とは後述したパルスモー
タのオープンループ時の種々のプリセツト位置
PSCR，PSWOT，PSIDL，PSDEC，PSACCであつて、後
述のように大気圧に対応して補正されたものを示
す。上述の夫々の所定位置へのパルスモータ１３
の位置セツトにより夫々のオープンループ制御を
即座に行うことが出来る。
一方、オープンループからクローズドループへ
の切換時には、ECU２０からの指令によりパル
スモータ１３はＩ項モードにより空燃比フイード
パツク制御を開始する。すなわち、オープンルー
プからクローズドループへ切換わるタイミングに
対してO2センサの出力信号レベルが高レベルか
ら低レベルにまたはその逆方向に切換わるタイミ
ングが多少変化することがあり、この時にはＰ項
モードにより空燃比フイードバツク制御を開始す
る場合に比してＩ項モードによりかかる制御を開
始する場合のほうが上記タイミングの差異により
生ずるクローズドループに切換わつた直後のパル
スモータ１３の位置差はかなり小さくなるので、
正確な空燃比制御が早期に可能となり、高いエミ
ツシヨンの安定性が得られるのである。
また、オープンループによる空燃比制御時およ
びオープンループからクローズドループへの移行
時に大気圧の変化に拘らず最良の排気ガスミツシ
ヨン特性を得るようにするためには、オープンル
ープ時のパルスモータ１３の位置を大気圧の変化
に応じて補正する必要がある。本発明の空燃比制
御に依れば、直述したパルスモータ１３の各オー
プンループ制御時の所定値（プリセツト値）
PSCR，PSWOT，PSIDL，PSDEC，PSACCを下記の式に
より大気圧PAの変化に対してリニア補正するよ
うにしている。
PSi（PA）＝PSi＋（760−PA）×Ci 但し、ｉはCR，WOT，IDL，DEC，ACCの
うちのいずれか１つを表わし、従つてPSiは１気
圧（＝760mmHg）におけるPSCR，PSWOT，PSIDL，
PSDEC，PSACCのうちいずれか１つ、Ciは補正係数
であつて、CCR，CWOT，CIDL，CACCのうちのいず
れか１つを夫々表わす。尚、PSi，CiはECU２０
の内部に予め記憶されている。
ECU２０は、各オープンループ制御に固有の
係数PSi，Ciを上述の式に適用して、該式により
オープンループ時のパルスモータ１３の位置PSi
（PA）を計算し、パルスモータ１３を該計算によ
り求められた位置PSi（PA）まで移動せしめる。
このようにしてオープンループ制御時の空燃比
を大気圧に対応して補正することにより、最良の
運転性の確保、点火プラグのくすぶり等の防止と
云う従来周知の効果に加え、上述のオープンルー
プ時のパルスモータ位置はその後のクローズドル
ープ制御の開始点となるため、Ciの値を適当に選
ぶことにより最適なエミツシヨン特性を得ること
ができる。
更に、空燃比制御弁９のアクチユエータとして
使用されるパルスモータ１３の位置はECU２０
内の位置カウンタによりモニターされているが、
このパルスモータの脱調・乱調によりカウンタの
内容とパルスモータの実際の位置との間にずれ・・が
生じることがあり得る。このような場合、ECU
２０はカウンタのカウント値をパルスモータ１３
の実際の位置と見做して作動することになるが、
パルスモータ１３の実際の位置を正しく把握する
ことが必要であるオープンループ制御においては
制御操作において支障を来たす。
このため、本発明の空燃比制御システムにおい
ては、前述したように、ECU２０がパルスモー
タ１３を駆動してリードスイツチ２３が開閉する
パルスモータ位置を基準位置（例えば50ステツ
プ）として把握することから成る初期位置検出に
加え、パルスモータ１３がリードスイツチ２３の
開閉点を通過すると同時にECU２０内に記憶さ
れた基準位置ステツプ数（例えば、50ステツプ）
を位置カウンタにシフトすることにより、その後
の制御精度を確保するようにしている。
第２図は、上述した本発明に係る空燃比制御装
置及びその暖機検出装置に使用されるECU２０
の内部構成を示すブロツク図である。
符号２０１は、O2センサ活性化検出回路であ
り、その入力側には第１図のO2センサ２８の出
力電圧が入力される。前記回路２０１は出力電圧
が所定値Vref以下になつてから所定時間TX経過
後活性化判定回路２０２に活性化信号S1を供給す
る。活性化判定回路２０２の入力側には第１図の
サーミスタ２９からのエンジン冷却水信号TWも
入力される。しかして、活性化判定回路２０２は
前記活性化信号と所定値TWXを越えた値の水温信
号TWと共に入力されたとき空燃比制御開始信号
S2をPI制御回路２０３に供給し、PI制御回路２
０３をこの制御開始信号により作動開始状態に至
らしめる。空燃比判定回路２０４は、O2センサ
２８の出力電圧が所定電圧Vrefより大きいか小
さいかに応じてエンジン排気ガスの空燃比を判定
し、斯く得られた空燃比を表わす二値信号S3を
PI制御回路２０３に供給する。一方、第１図の
エンジン回転センサ５０，５１からのエンジン回
転数信号Ne、圧力センサ５４からの絶対圧信号
PBおよび大気圧センサ５６から大気圧信号PAが
又第２図の活性化判定回路２０２からの開始信号
S2がECU２０内のエンジン状態検出回路２０５
に入力され、この回路２０５は、これらの信号に
対応した制御信号S4をPI制御回路２０３に供給
する。PI制御回路は、従つて、空燃比判定回路
２０４からの空燃比信号S3と、エンジン状態検出
回路２０５からの制御信号S4中エンジン回転数
Neに応ずる信号分とに応じてＰ項およびＩ項に
よる必要なパルスモータ制御パルス信号S5を後述
する切換回路２０９に供給する。更にエンジン状
態検出回路２０５はエンジン回転数Ne、吸気マ
ニホルド絶対圧PB、大気圧PA、空燃比制御開始
信号S2とに応じた信号分を含む該制御信号S4を
PI制御回路２０３に供給する。該信号分がPI制
御回路２０３に与えられる時該回路２０３は作動
を停止する。PI制御回路２０３は該信号分の供
給が停止される時、積分項から初まるパルス信号
S5を切換回路２０９に出力するよう構成される。
一方、プリセツト値レジスタ２０６にはエンジン
の種々の状態に適用されるパルスモータのプリセ
ツト値PSCR，PSWOT，PSIDL，PSDEC，PSACCの基本
値とこれらの大気圧補正係数CCR，CWOT，CIDL，
CDEC，CACCとが記憶保持されている。エンジン状
態検出回路２０５はエンジンの状態をO2センサ
の活性化の有無、エンジン回転数Ne、吸気通路
絶対圧PB、大気圧PAにより検出してレジスタ２
０６から夫々のエンジン状態に対応したプリセツ
ト値の基本値とその補正係数とを選択して演算処
理回路２０７に読み出す。演算処理回路２０７は
大気圧信号PAに応じて、前述したPSi（PA）＝PSi
＋（760−PA）×Ciなる式により演算処理し、得ら
れたプリセツト値は比較器２１０に印加される。
一方、基準位置検出信号処理回路２０８は基準
位置検出装置（リードスイツチ）２３の開閉によ
る出力信号に応じてエンジン始動時からパルスモ
ータが基準位置に到達したことを検出する迄の間
レベル信号S6を発生し、該信号は切換回路２０９
に供給され、この切換回路２０９はこのレベル信
号を印加されている間PI制御回路２０３からパ
ルスモータ駆動信号発生装置２１１に制御信号S5
が伝達されるのを遮断し、パルスモータの初期位
置設定とPI制御の両操作同志の干渉を回避する。
基準位置検出信号処理回路２０８は又基準位置を
検出する為に基準位置検出装置２３からの出力信
号に応じてパルスモータ及びステツプ数の増加又
は減少方向に動作することを許容するパルス信号
S7を発生する。このパルス信号S7はパルスモータ
駆動信号発生装置２１１に直接供給されて該装置
をしてパルスモータ１３を基準位置を検出するま
で駆動せしめる。更に基準位置検出信号処理回路
２０８は基準位置を検出する毎にパルス信号S8を
発生する。このパルス信号S8はパルスモータ１３
の基準位置（50ステツプ）の内容が記憶保持され
た基準位置レジスタ２１２に供給され、該レジス
タはこの信号に応じてその記憶値を比較器２１０
の一方の入力端子と、アツプダウンカウンタ２１
３とに印加する。アツプダウンカウンタ２１３は
パルスモータの駆動信号発生装置２１１からの出
力パルス信号S9を供給されてパルスモータ１３の
実際位置をカウントするものであるが、上記所定
値レジスタ２１２からの信号を印加されたときそ
のカウント値がパルスモータの基準位置の内容に
書き換えられる。
斯く書き換えられたカウント値は比較器２１０
の他方の入力端子に印加されるが、比較器２１０
は前記一方の入力端子にも同じパルスモータ基準
位置内容が印加されているので、比較器２１０か
らパルスモータ駆動信号発生装置への比較出力
S10が出力されず、パルスモータは基準位置に確
実に位置付けられる。その後O2センサ２８の不
活性時には比較器２１０の前記一方の入力端子に
演算処理回路２０７から大気圧補正されたプリセ
ツト値PSCRが入力されこのプリセツト値とアツ
プダウンカウンタ２１３のカウント値の差に対応
した比較出力S10が比較器２１０からパルスモー
タ駆動信号発生装置２１１に入力され、正確なパ
ルスモータ１３の位置制御を行うことができる。
尚エンジン状態検出回路２０５で他のオープンル
ープ条件を検出した時も同様な作動がなされる。
第３図は、前述した本発明の空燃比制御開始タ
イミングの検出を行うためにECU２０内に設け
られた電気回路を示す。
第１図に示したO2センサ２８と電源５３との
間には定電流回路２１４が接続され、O2センサ
２８に定電流を供給している。符号２１５はO2
センサ２８の内部抵抗判別回路を示し、回路は、
電源５３とアース間に直列に接続された抵抗R1，
R2から成る分圧回路と、正入力端子をこれら抵
抗R1，R2間の結合点に、負入力端子を定電流回
路２１４とO2センサ２８との結合点に夫々接続
された比較器COMP1とから構成されている。上
記抵抗R1とR2との結合点の電圧は前述した所定
の電圧VXで、比較的高い電圧、例えば、0.5Vに
設定されている。内部抵抗回路２１５の出力側に
は信号遅延タイマー回路２１６が接続されてい
る。この回路２１６においては、比較器COMP2
の正入力端子が抵抗R3とコンデンサＣとから成
る時定数回路を介して比較器COMP1の出力端子
に接続されている。比較器COMP2の負入力端子
は電源５３とアース間に直列に接続された抵抗
R4，R5から成る分圧回路の抵抗の結合点に接続
される。比較器COMP2の出力側はAND回路２１
７の一入力端子と接続され、該回路２１７の出力
側には、インバータ２１８および抵抗R9を介し
てNPNトランジスタTRのベースと接続されて
いる。このトランジスタTRのエミツタは接地さ
れ、このコレクタには第１図の二次エア供給弁３
０を制御する電磁弁３９のソレノイド４６が図示
しない正電圧電源と直列に接続されている。従つ
て、AND回路２１７の出力がＯのときは、イン
バータ２１８の存在によりトランジスタTRはオ
ンになりソレノイド４６は付勢されて二次エア供
給弁３０が作動状態にあり、排気マニホルドへ大
気を供給する。
一方、第１図のサーミスタ２９はエンジン温度
判別回路２１９に接続されている。この回路２１
９においては、サーミスタ２９の出力側は電源５
３に抵抗R6を介して接続されると共に、比較器
COMP3の負入力端子に接続されている。比較器
COMP3の正入力端子は、電源５３とアース間に
直列に接続された抵抗R7とR8との結合点に接続
されている。該結合点での電圧はエンジン冷却水
の所定の温度TWX（例えば35℃）に対応するサー
ミスタ２９の端子電圧と等しく設定されている。
比較器COMP3の出力側はAND回路２１７の他方
の入力端子及び故障判別回路２２０の一部を成す
フリツプフロツプFLのＳ入力端子に接続されて
いる。このフリツプフロツプFLのＲ入力端子は
内部抵抗判別回路２１５の比較器COMP1の出力
側に、その出力側はタイマー回路Ｔに夫々接続さ
れている。
上述した構成の第３図の電気回路の作動を述べ
ると、エンジン始動時はO2センサ２８は末だ活
性化していないのでその出力電圧は抵抗R1とR2
との結合点での電位（0.5V）より高く、従つて
比較器COMP1の出力電圧は低レベルであるが、
O2センサの活性化に伴いその出力電圧が0.5Vよ
り低下すると比較器COMP1の出力電圧は高レベ
ルになる。この高レベルの出力電圧はタイマー回
路２１６の時定数回路R3，Ｃに印加されこの印
加後回路R3，Ｃの時定数に対応する所定の時間
（例えば、１分間）が経過すると抵抗R3とコンデ
ンサＣの結合点の電圧が抵抗R4，R5の結合点の
電圧を越えるので比較器COMP2はその高レベル
の出力電圧をAND回路２１７の一方の入力端子
に印加する。
一方、サーミスタ２９は温度の上昇に対して内
部抵抗が低下する負の温度係数を有するので、エ
ンジン始動時にエンジン冷却水温TWが低いとき
はその端子電圧は抵抗R7とR8との結合点におけ
る電位より高く従つて比較器COMP3の出力電圧
は低レベルである。その後エンジンの暖機運転に
より冷却水温TWが上昇し所定の温度（35℃）を
越えるとサーミスタ２９の端子電圧は抵抗R7と
R8との結合点における電位より低くなり、その
結果比較器COMP3の出力電圧は高レベルになる。
この高レベルの出力電圧はAND回路２１７の他
方の入力端子に印加される。上述のようにAND
回路２１７はその前記一方の入力端子にはタイマ
ー回路２１６からの出力が印加されているので、
高レベルの出力を発生し、この出力は第２図の活
性化信号S2としてPI制御回路２０３に印加され
る。このAND回路２１７の出力は同時にインバ
ータ２１８および抵抗R9を介してトランジスタ
TRをオフにし、第１図の電磁弁３９のソレノイ
ドの通電を遮断し、二次エア供給弁３０を不作動
状態におき、排気マニホルド２７への大気導入を
中断せしめる。
一方、活性化判別回路２１５の出力とエンジン
温度判別回路２１９の出力は夫々故障判別回路２
２０のフリツプフロツプFLのＲ入力端子とＳ入
力端子に印加される。このとき、エンジン温度判
別回路２１９の出力が高レベルである一方、O2
センサ２８の活性化判別回路２１５の出力が低レ
ベルである場合フリツプフロツプFLの出力端子
Ｑからは高ベルの出力がタイマーＴに印加され
る。この状態が所定の時間（例えば、10分間）継
続すると、タイマーＴは出力を発生する。この出
力はO2センサ２８の故障判別信号として適当な
フエイルセーフ機能の実行に用いられる。
本発明の空燃比制御装置において上述した暖機
検出装置としての空燃比制御開始タイミング検出
回路構成を採用したことにより下記のような効果
が得られる。
(イ) O2センサの出力電圧と比較する所定の電圧
VXを高い値に設定するとともに、タイマー回
路２１６を設けたので、O2センサ活性化の検
出が高精度で行うことができ信頼性が高い。す
なわち、上記電圧VXを十分小さく設定すれば
タイマー回路２１６は不要となるが、かかる場
合現実の回路において暖機中には時間に対する
O2センサの端子電圧の変化率がその電圧が小
さくなる程小さくなることによりVXを小さく
する程比較器の切り換わり時点に大きな変動を
生じさせやすく、且つ雑音等の影響を受けやす
く、十分な精度が信頼性が得られない。このた
め、上記電圧VXを比較的高い検出精度が得や
すい高い値に設定して早い時期にO2センサの
活性状態を検出し、タイマー回路２１６により
適当な遅れを設けたのである。
(ロ) エンジン温度判別回路２１９を設けたのでエ
ンジン始動時のエンジン運転性且つ正確なフエ
イルセーフ機能が期待できる。すなわち、O2
センサはエンジンの排気ガスの温度によつて暖
められて活性化するのであるが、O2センサの
活性化が回路２１５，２１６により検出された
時点ではエンジン冷却水温TWが末だ自動チヨ
ーク弁をフイードバツク制御可能な開度まで開
放する所定値TWXまで上昇していない場合があ
り、かかる場合空燃比フイードバツク制御を開
始すると理論空燃比またはそれに近い値の混合
気がエンジンに供給されえない一方、空燃比
が、チヨーク弁で設定されるべき値より大きく
なるので、チヨーク弁の本来の機能が発揮され
ず、運転性が低下する。
また、O2センサ故障によるフエイルセーフ
機能実行の条件にエンジン温度TWが所定値を
越えた旨の条件を含めるべくエンジン温度判別
回路２１９を設けたので、O2センサが正常に
作動しうるにもかかわらず、特定のエンジン作
動状態下においてフエイルセーフ回路が作動し
てしまう現象を回避でき、正確なフエイルセー
フ機能を担保することができる。
(ハ) O2センサの活性化完了後に二次エア供給弁
３０を不作動状態、即ち閉弁状態とする、換言
すれば二次エア供給弁３０を開弁させた状態で
O2センサの活性化検出を行うようにしたので、
O2センサの雰囲気が理論空燃比よりリーン側
の状態で活性化検出が行われ、O2センサが活
性状態にあるにもかかわらず末活性状態と誤認
することを防止し、活性化検出を確実に行うこ
とができる。
尚、第１図の実施例では排気マニホルドへの二
次エア供給手段としてリード弁を使用したがこの
形式に限定されるものではなく、例えばポンプ式
の二次エア導入供給装置を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る空燃比制御装置及びその
暖機検出装置の全体を示す構成図、第２図は第１
図のECU内に設けられた本発明の空燃比制御を
行うための電気回路の全体を示すブロツク図、お
よび第３図は同じく第１図のECU内に設けられ
た空燃比制御開始タイミング検出のための電気回
路図である。 １…内燃エンジン、２…吸気マニホルド、３…
気化器、９…空燃比制御弁、１３…パルスモー
タ、２０…ECU、２３…リードスイツチ、２７
…排気マニホルド、２８…O2センサ、２９…サ
ーミスタ、３０…二次エア供給弁、３９…電磁
弁、４９…三元触媒、２１４…定電流回路、２１
５…内部抵抗判別回路、２１６…タイマー回路、
２１７…AND回路、２１９…エンジン温度判別
回路、２１０…故障判別回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃エンジンの排気系に設けられた三元触媒
    と、エンジンと前記三元触媒間に配置されエンジ
    ンの排気ガス中の酸素濃度を検出するO2センサ
    と、エンジンに供給される混合気を生成する燃料
    調量装置と、前記O2センサの出力信号に応じ混
    合気の空燃比を設定値にフイードバツク制御する
    ように前記O2センサを前記燃料調量装置に結合
    する電気回路を備えて成る、内燃エンジンに供給
    される混合気の空燃比をフイードバツク制御する
    空燃比制御装置用暖機検出装置において、O2セ
    ンサに電流を供給する手段と、前記エンジンの排
    気系のO2センサ上流側に連通し、O2センサ上流
    側の排気ガス中の酸素濃度を増大させ、O2セン
    サの雰囲気を理論空燃比よりリーン側にする二次
    エア供給装置と、該二次エア供給装置の作動中に
    O2センサの出力電圧を基準電圧と比較し、O2セ
    ンサの出力電圧が基準電圧より低くなつたとき出
    力を発生するO2センサ内部抵抗判別手段と、前
    記判別手段に接続され、その出力の発生から所定
    時間経過後出力を発生するタイマ回路と、エンジ
    ン温度を検出する手段と、前記エンジン温度検出
    手段に接続され、エンジン温度が設定値を越えた
    とき出力を発生するエンジン温度判別回路と、タ
    イマ回路とエンジン温度判別回路に接続され、両
    出力が入力されたときフイードバツク制御開始の
    ための信号を前記電気回路に供給する信号発生手
    段とから成ることを特徴とする空燃比制御装置用
    暖機検出装置。 ２ 前記二次エア供給装置は前記信号発生手段と
    電気的に接続され該信号発生手段からのフイード
    バツク制御開始信号により不作動状態にされるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の空燃
    比制御装置用暖機検出装置。 ３ O2センサ内部抵抗判別手段が出力を発生し
    ないとき前記エンジン温度判別回路が所定時間に
    亘つて出力を継続して発生した後出力を発生する
    故障判別回路を有して成ることを特徴とする特許
    請求の範囲第１項記載の空燃比制御装置用暖機検
    出装置。
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