JPH0315637A - 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〕 本発明は内燃機関の空燃比制御装置、特に、触〔従来の
技術〕 触媒コンバータを有する内燃機関においては、排気エミ
ッションの軽減のために、触媒の早期活性化が必要であ
る。このため、機関の低温時においては、触媒等の暖機
のために、点火時期の遅角等を行って排気ガス温度自体
を上昇せしめている（参照：特開昭５６−７２２５７号
公報等）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、暖機中にあっても、低負荷時たとえば減
速時には、排気ガス量が少なく、排気ガス温度により触
媒温度を上昇させるのは困難であるという課題がある。

したがって、本発明の目的は、低温時且つ低負荷時にも
触媒の暖機を行えるようにすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上述の課題を解決するための手段は第１図に示される。

すなわち、触媒コンバータを有する内燃機関において、
機関温度判別手段は、機関が低温度状態か否かを判別し
、この結果、機関が低温度状態のときに、暖機増量手段
は、機関へ供給される燃料量を機関の温度に応じて増量
する（ＦＷＬ，ＰＡＳε〉。また、機関負荷判別手段は
、機関が低負荷状態か否かを判別し、この結果、機関が
低負荷状態のときに、減量手段は暖機増量手段による増
量を減量させるものである。

〔作　用〕

上述の手段によれば、低温且つ低負荷時には、排気ガス
量は少なくなるも、排気ガス中の０２濃度が高まるので
、触媒内での酸化反応（発熱反応）が促進され、したが
って触媒の暖機が促進される。

〔実施例〕

第２図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の一実
施例を示す全体概略図である。第２図において、機関本
体１の吸気通路２にはエアフローメータ３が設けられて
いる。エアフローメータ３と吸入空気量を直接計測する
ものであって、たとえばポテンショメー夕を内蔵して吸
入空気量に比例したアルログ電圧の出力信号を発生する
。この出力信号は制御回路１０のマルチブレクサ内蔵Ａ
／Ｄ変換器１０１に提供されている。ディストリビュー
タ４には、その軸がたとえばクランク角に換算して７２
０゜毎に基準位置検出用パルス信号を発生するクランク
角センサ５およびクランク角に換算して３０゜毎に基準
位置検出用パルス信号を発生するクランク角センサ６が
設けられている。これらのクランク角センサ５，６のパ
ルス信号は制御回路ｌＯの入出力インターフェース１０
２に供給され、このうちクランク角センサ６の出力はＣ
Ｐｔｌｌ０３の割込み端子に供給される。

さらに、吸気通路２には各気筒毎に燃料供給系から加圧
燃料を吸気ポートへ供給するための燃料噴射弁７が設け
られている。

また、機関本体１のシリンダブロックのウォータジャケ
ット８には、冷却水の温度を検出するための水温センサ
９が設けられている。水温センサ９の冷却水の温度ＴＨ
Ｗに応じたアナログ電圧の電気信号を発生する。この出
力もＡ／Ｄ変換器１０１に供給されている。

排気マニーホルド１１より下流の排気系には、排気ガス
中の３つの有毒或分ＨＣ　，　ＣＤ　，　ＮＯｘを同時
に浄化する三元触媒を収容する触媒コンバータｌ２が設
けられている。

排気マニーホルド１ｌには、すなわち触媒コンバータ１
２の上流側には０２センサ１３が設けられている。０２
センサｌ３は排気ガス中の酸素或分濃度に応じた電気信
号を発生する。すなわち、０２センサ１３は空燃比が理
論空燃比に対してリーン側かリッチ側かに応じて、異な
る出力電圧を制御回路１０のＡ／Ｄ変換器１０１に発生
する。制御回路１０は、たとえばマイクロコンピュータ
として構或され、Ａ／Ｄ変換器１０１、入出力インター
フェース１０２　、ＣＰＵ１０３の外に、ＲＡＭ１０４
　，　ＲＯＭ１０５．バックアップＲＡＭ１０６、クロ
ック発生回路１０７等が設けられている。

また、吸気通路２のスロットル弁ｌ４には、スロットル
弁１４が全閉か否かを示す信号ＬＬを発生するアイドル
スイッチ１５が設けられている。

このアイドル状態出力信号ＬＬは制御回路１０の人出力
インターフェース１０２　に供給される。

１６はスタータスイッチであって、キースイッチがスタ
ータ位置まで回転されたときにオンとなる。また、１７
はブレーキスイッチであって、ブレーキペダルに連動し
、該ブレーキペダルカＩ！　倒されたときにオンとなる
。これらの出力信号ＳＴ，ＢＫは制御回路１０の人出力
インターフェース１０２に供給される。

また、制御回路１０において、ダウンヵウンタ１０８、
フリップフロップ１０９、および駆動回路１１０は燃料
噴射弁７を制御するためのものである。すなわち、後述
のルーチンにおいて、燃料噴射量ＴＡＵが演算されると
、燃料噴射量ＴＡＵがダウンカウンタ１０８　にプリセ
ットされると共にフリッブフロップ１０９　もセットさ
れる。この結果、駆動回路１１０が燃料噴射弁７の付勢
を開始する。他方、ダウンカウンタ１０８がクロック信
号（図示せず）を計数して最後にそのボローアウト端子
が“１”レベルとなったときに、フリップフロップ１０
９がセットされて駆動回路１１０は燃料噴射弁７の付勢
を停止する。つまり、上述の燃料噴射量ＴＡＵだけ燃料
噴射弁７は付勢され、従って、燃料噴射量ＴＡＵに応じ
た量の燃料が機関本体ｌの燃焼室に送り込まれることに
なる。

なお、ＣＰＵ１０３の割込み発生は、Ａ／Ｄ変換器１０
１のＡ／Ｄ変換終了後、人出力インターフェース１０２
がクランク角センサ６のパルス信号を受信した時、クロ
ック発生回路１０７からの割込み信号を受信した時、等
である。

エアフローセンサ３の吸入空気量データＱ及び冷却水温
データＴＨＷは所定時間毎に実行されるＡ／Ｄ変換ルー
チンによって取込まれてＲＡＭ１０５の所定領域に格納
される。つまり、ＲＡＭ１０５におけるデータＱおよび
ＴＨＷは所定時間毎に更新されている。また、回転速度
データＮｅはクランク角センサ６の３０゜ＣＡ毎の割込
みによって演算されてＲＡＭ１０５の所定領域に格納さ
れる。

第２図の制御回路１０の動作を第３図を参照して説明す
る。

第３図は噴射量演算ルーチンであって、所定クランク角
毎たとえば３６０゜ＣＡに実行される。ステップ３０１
では、スタータスイッチ１６がオンか否か、すなわち始
動状態か非始動状態かを判別す・る。

始動状態（ＳＴ＝“ｌ”）であればステップ３０２〜３
０４のフローが実行され、非始動状態であれば（ＳＴ＝
“０”〉であればステップ３０５〜３１３のフローが実
行される。

ステップ３０２〜３０４について説明する。ステップ３
０２では、ＲＡＭ１０５より水温データＴＨＷを読出し
てＲＯＭ１０４に格納された一次元マップを用いて始動
後増量値ＦＡＳＥ　（初期値〉を補間計算する。ステッ
プ３０３では水温データＴＨＷによりＲＯＭ１０４に格
納された一次元マップを用いて始動時基本噴射量ＴＡＵ
ＳＴＡを補間計算し、ステップ３０４では、最終噴射量
ＴＡＵを、 ＴＡＵ ←　ＴＡＵＳＴＡ・α ただし、αは他の運転状態パラメータによって定まる補
正量である。そして、ステップ３１４に進む。

次に、ステップ３０５〜３１３について説明する。

ステップ３０５ではＲＡＭ１０５より吸入空気量データ
Ｑ及び回転速度データＮｅを読出して基本噴射量ＴＡＵ
Ｐを演算する。たとえばＴＡＵＰ　一一ｆｊ−（：Ｌ／
Ｎｅ　　（αは定数）とする。ステップ３０６では、始
動後増量値ＦＡＳＥを、 ＦＡＳ［Ｅ　　−　　ＦＡＳＢ−ΔＦＡＳ８ただし、Δ
ＦＡＳＥは一定値、により演算し、ステップ３０７．　
３０８にて始動後増量値ＦＡＳＢを０でガードする。こ
のようにして、機関が非始動状態に移行すると、始動後
増量値ＦＡＳＥは３６０゜Ｃ＾毎にΔＦＡＳＥだけ小さ
くされる。ＦＡＳＥ＞Ｑの状態はたとえば３０Ｓ程度持
続する。ステップ３０９ではＲＡＭ１０５より水温デー
タＴＨＷを読出しＲＯＭ１０４に格納された一次元マッ
プを用いて暖機増量値ＦＷＬを補間計算する。

ステップ３１０では、水温データＴＨＷにより機関が低
温状態か否かを判別し、ステップ３１１では、ブレーキ
スイッチ１７によりブレーキオン（ＢＫ＝“１”）か否
か、すなわち機関が減速時（低負荷時〉か否かを判別す
る。この結果、機関が低温状態且つ減速時のときのみス
テップ３１３に進み、他の場合にはステップ３１２に進
む。ステップ３１２では、最終噴射量ＴＡＵを、 ＴＡＵ −　　ＴＡＵＰ・（１＋ＦＡＳＥ）−（１＋ＦＷＬ）−
ｒ＋δただし、Ｔ，δは他の運転状態パラメータにより
決定される補正量、により演算し、ステップ３１３では
、 最終噴射量ＴＡＵを、 ＴＡＵ ←　ＴＡ［ＩＰ−ｒ＋δ により演算する。すなわち、ステップ３１３では、始動
後増量値ＦＡＳＥ及び暖機増量値ＦＷＬを共に０とした
ものである。そして、ステップ３１４に進む。

ステップ３１４では、噴射量ＴＡＵをダウンカウンタ１
０８　にセットすると共にフリップフロップ１０９をセ
ットして燃料噴射を開始させる。そして、ステップ３１
５にてこのルーチンは終了する。

なお、上述のごとく、噴射量ＴＡＵに相当する時間が経
過すると、ダウンカウンタ１０８のボローアウト信号に
よってフリップフロップ１０９がリセットされる燃料噴
射は終了する。

第３図のルーチンによれば、第４図に示すように、減速
期間（車速ＳＰＤが減少）　　１ｔ〜１２，１，〜１４
，１５〜　　であって、冷却水温ＴＨＷがＴＨＷＯ未満
である期間ｔ　＋　〜ｔ　２，　ｔ　３　〜ｔ　４　１
：オイては、増量値ＦＡＳＥ　＋　ＦＷＬは０とされ、
したがって、これらの期間ｔ，〜１，，１３〜ｔ４では
、空燃比Ａ／Ｆは理論空燃比近傍となる。この結果、触
媒は０２戊分により酸化反応を起こし、触媒の暖機が進
むことになる。

なお、第４図に示すように、期間ｔ，〜１２，１３〜ｔ
，において、ＦＡＳＥ！　，　ＦＷＬを共に０としなく
とも、一点鎖線で示すごとく、減量比を大きくしたり、
あるいは一定値だけ減量するようにしても、従来に比較
すれば触媒は酸化反応して触媒の暖機は進むことになる
。

ま゛た、上述の機関の温度検出手段として、水温センサ
以外に、他のセンサたとえば排気温センサでもよく、ま
た、機関の負荷（減速）検出手段としては、ブレーキス
イッチ以外に、車速ＳＰＤの変化、Ｑ／Ｎｅ等の演算で
もよい。

さらにまた、上述の実施例では、低温且つ低負荷時の増
量の減量対象として始動後増量ＦＡＳＥ及び暖機増量値
ＦＷＬとしたが、いずれか一方のみでもよく、また、新
たな別の係数を導入して直接燃料噴射量を減量させても
よい。

さらにまた、本発明は触媒下流にのみ空燃比センサを設
けたシングル空燃比センサシステムにも適用し得る。

また、吸入空気量センサとして、エアフローメータの代
りに、エルマン渦センサ、ヒートワイヤセンサ等を用い
ることもできる。

さらに、上述の実施例では、吸入空気量および機関の回
転速度に応じて燃料噴射量を演算しているが、吸入空気
圧および機関の回転速度、もしくはスロットル弁開度お
よび機関の回転速度に応じて燃料噴射量を演算してもよ
い。

さらに、上述の実施例では、燃料噴射弁により吸気系へ
の燃料噴射量を制御する内燃機関を示したが、キャブレ
タ式内燃機関にも本発明を適用し得る。たとえばエレク
トリック・エア・コントロールバルブ（ＦＡＣＶ）によ
り機関の吸入空気量を調整して空燃比を制御するもの、
エレクトリック・ブリード・エア・コントロールバルブ
によりキャブレタのエアブリード量を調整してメイン系
通路およびスロー系通路への大気の導入により空燃比を
制御するもの、機関の排気系へ送り込まれる２次空気量
を調整するもの、等に本発明を適用し得る。

この場合には、ステップ３０３．　３０５における基本
噴射量ＴＡＵＳＴ＾もしくはＴＡＵＰ相当の基本燃料噴
射量がキャブレタ自身によって決定され、すなわち、吸
入空気量に応じて吸気管負圧と機関の回転速度に応じて
決定され、ステップ３０４，　３１２．　３１３にて最
終燃料噴射量ＴＡＵに相当する供給空気量が演算される
。

さらに、上述の実施例では、空燃比センサとして０２セ
ンサを用いたが、Ｃ○センサ等を用いることもできる。

特に、空燃比センサとしてＴｉｅ２センサを用いると、
制御応答性が向上する。

さらに、上述の実施例はマイクロコンピュータすなわち
ディジタル回路によって構或されているが、アナログ回
路により構戒することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、低温時且つ低負荷
時においても、触媒の暖機は促進するので、触媒の活性
化が早まり、この結果、エミッションの低減に役立つも
のである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の構或を説明するための全体ブロック図
、 第２図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の一実
施例を示す全体概略図、 第３図は第２図の制御回路の動作を説明するためのフロ
ーチャート、 第４図は第３図のフローチャートを補足説明するタイミ
ング図である。 １・・・機関本体、　　　　２・・・エアフローメータ
、４・・・ディストリビュー夕、 ５・６・・・クランク角センサ、 １０・・・制御回路、　　１２・・・触媒コンバータ、
１３・・・０２センサ、　　ｌ５・・・アイドルスイッ
チ、１６・・・スタータスイッチ、 １７・・・ブレーキスイッチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、触媒コンバータを有する内燃機関において、該機関
   が低温度状態か否かを判別する機関温度判別手段と、 該機関が低温度状態のときに該機関へ供給される燃料量
   を該機関の温度に応じて増量をする暖機増量手段と、を
   具備する内燃機関の空燃比制御装置において、 前記機関が低負荷状態か否かを判別する機関負荷判別手
   段と、 該機関が低負荷状態のときに前記暖機増量手段による増
   量を減量させる減量手段と、 を具備することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置
   。