JPH03488B2 - - Google Patents

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に関する
ものである。

（従来技術） エンジンの空燃比制御装置のうち、特開昭57−
210137号公報に見られるように、所定の条件成立
に伴なつて、空燃比をリツチからリーンへ移行さ
せるようにしたものがある。例えば、高負荷運転
から低負荷運転への移行等の運転状態の変動を条
件としてのリーン移行（空燃比の希薄化）の他
に、始動時の増量補正、冷却水温増量補正、学習
制御の完了等を条件とする、同一運転状態でのリ
ーン移行がある。

この種の空燃比制御装置にあつては、従来、リ
ーン移行の制御として、燃料供給量の絞り込みに
よつてなされていた。

このように、燃料供給量の絞り込みによつてリ
ーン移行させた場合、第８図に破線で示すよう
に、トルクの急激なる落込み現象を生じ、運転者
にトルクシヨツクを与えてしまうという問題があ
る。

このことから、従来にあつては、上記燃料供給
量の絞り込みを徐々に行なうこととして、トルク
変動の低減、つまりトルクシヨツクの低減を図る
こととされていた。

（発明の解決しようとする問題点） しかしながら、従来のリーン化の手法によると
きには、必然的に、排気ガス中のNOx濃度が最
大となる空燃比（Ａ／Ｆ）16、を通つてリーン化
されることとなるため（第８図、破線矢印）、リ
ーン移行に伴なつてNOx濃度が増大するという
問題を生ずることとなり、トルクシヨツクの低減
という問題との間に二律背反の問題が生じてい
た。

本発明は上記の問題を鑑みてなされたもので、
リーン移行に伴なうトルクシヨツクを最小限に抑
えつつ、NOx濃度の増大をも抑えるようにした
空燃比制御装置の提供を目的とするものである。

（問題点を解決するための技術的手段） 本発明は、リーン化の手法として、燃料供給量
を一定のまま吸気量を増量することとした場合に
おけるトルク曲線（第８図中、実線）に着目して
なさたものである。

すなわち、第８図中、実線で示すように、空燃
比制御範囲におけるトルク変動は、NOx濃度が
最大となるＡ／F16近傍でピークとなり、その前
後域における落ち込みは極く僅かなものである。
このことから、空燃比のリーン移行を、現在の空
燃比、例えば理論空燃比（例えば入＝１）におけ
るトルクと同一のトルクとなる空燃比（Ａ／Ｆ）
19となるように、燃料供給量を一定のまま吸気量
を増量する手法を採るとすれば、空燃比を一気に
リーン化したとしても、それに伴うトルク変動を
抑えうることとなる。また、NOx濃度が最大と
なるＡ／F16を経由することなくリーン化を図り
うるため、リーン移行に伴うNOx濃度の増大を
抑えうることとなる。

このような観点から、具体的な構成として、第
１図に示すように、リツチ運転からリーン運転へ
の移行条件成立を判別するリーン条件成立判別手
段と、空燃比をリーン化するに際してエンジンへ
の燃料供給量を変えることなく吸気量を一気に増
量する吸気増量手段と、前記リーン条件成立判別
手段からの信号を受け、リーン運転への移行条件
成立に伴なつて、NOx濃度が最大となる空燃比
よりリーンとされる所定の空燃比となるように、
前記吸気増量手段による吸気増量を制御する吸気
増量制御手段とを設ける構成としたものである。

このような構成とすることにより、リツチ運転
からリーン運転へ移行が吸気量の増量によつてな
されるため、トルクの急激なる落ち込みが防止で
きる。また、吸気増量後の所定の空燃比が、
NOx濃度が最大となる空燃比よりリーンに設定
されているため、リーン化がNOx濃度の最大と
なる空燃比を通ることなく、つまりジヤンプして
なされることとなり、空燃比移行に伴うNOx濃
度の増大という問題を解消することができる。

（実施例） 第２図において、１はエンジン本体で、吸入空
気は、エアクリーナ２で浄化された後、エアフロ
ーチヤンバ３、スロツトルバルブボデイ４、サー
ジタンク５、吸気マニホルド６、吸気弁７により
開閉される吸気ポート８を経て、燃焼室９へ供給
され、上記エアクリーナ２から吸気ポート８まで
の経路が、吸気通路１０を構成している。この吸
気通路１０を流れる吸入空気は、スロツトルバル
ブ１１により制御され、燃料噴射弁１３から吸気
通路１０内に噴射される燃料との混合気となつて
燃料室９内に充填される。ここで、燃料噴射弁１
３から噴射される燃料の量は、エアフローメータ
１２によつて計測された吸入空気量に基づいて算
出されるものである。

燃料室９からの排気ガスは、排気弁１４により
開閉される排気ポート１５、排気マニホルド１６
等を経て、大気へ排出される。

前記吸気通路１０に対しては、バイパスエア通
路１７が付設されている。バイパス通路１７は、
その上流側１７ａがエアフローメータ１２の上流
側において、またその下流端１７ｂが該スロツト
ルバルブ１１の下流側において、それぞれ吸気通
路１０に接続され、バイパス通路１７には、比例
ソレノイド弁からなる電磁弁１８が介装されてい
る。すなわち、バイパスエア通路１７は、このバ
イパスエア通路１７を通つて燃焼室９に流れ込む
バイパスエアの量がエアフロメータ１２によつて
計測されないように設けられており、燃料噴射弁
１３により噴射される燃料の量に影響を与えるこ
となく吸入空気を増量する、吸気増量手段を構成
するものである。また、電磁弁１８は、上記バイ
パスエアの量を制御する吸気増量手段を構成する
ものである。この電磁弁１８の制御はコントロー
ルユニツト１９によりなされる。

第２図中、１９はマイクロコンピユータからな
るコントロールユニツトで、該コントロールユニ
ツト１９には、エアフローメータ１２からの吸入
空気量、イグニツシユンコイル２０からのキース
イツチのスタート位置信号、水温センサ２１から
のエンジン温度としての冷却水温の他に、図示を
省略したエンジン回転数センサからのエンジン回
転数、アイドルスイツチからのスロツトルバルブ
１１が全閉状態であるか否かのON，OFF信号
等、従来の空燃比制御と同様の信号が入力され、
該コントロールユニツト１９からは、燃料噴射弁
１３に対して、噴射量制御信号が出力され、電磁
弁１８に対してはバイパスエア量の制御信号が出
力されるようになつている。尚、電磁弁１８の開
度は、コントロールユニツト１９から出力される
パルスのパルス幅に応じて制御、つまりデユーテ
イ制御がなされるようになつており、デユーテイ
比が大きいほど開度が大とされる（第３図参照）。

コントロールユニツト１９により制御内容を以
下に説明するが、リーン運転移行条件として、実
施例では、加速状態から定常走行状態への移行、
暖機運転の終了、学習制御の完了を挙げ、説明を
解り易くするため、夫々の制御内容を分けて説明
を加える。

(1) リーン移行条件を、加速状態から定常走行状
態への移行とする場合（第４図）。

同図中、矢印Ａで示す定常走行状態への移行を
判別し、定常走行状態への移行に伴なつて、電磁
弁１８のデユーテイ比（Dt）が、０％からβ％
に設定される。これによつて、バイパスエアがバ
イパス通路１７を通つて燃焼室９に流入し、空燃
比（Ａ／Ｆ）の希薄化がなされる。この実施例で
は、電磁弁１８のデユーテイ比（Dt）が０％の
とき理論空燃比（入＝１）に、デユーテイ比がβ
％のときＡ／F18となるように設定されているた
め、空燃比は、理輪空燃比（入＝１）からＡ／
F18に、NOx濃度が最大となる空燃化（Ａ／
F16）を経由することなく、一気に、リーン化が
なされることとなる（図中、矢印Ｂ）。その後目
標リーン空燃比であるＡ／F20までは、所定時間
（ｔ＝Ｔ）の間に、徐々に、電磁弁１８のデユー
テイ比が増大（デユーテイ比の加算処理）され、
デユーテイ比（Dt）が100％となつたときにＡ／
F20となるようになつている（図中、矢印Ｃ）。

第５図に示すフローチヤートは、上記制御例
（第４図）に対応するもので、同図に示すフロー
チヤートにおいて、先ずステツプ３０でイニシヤ
ライズされ、タイマｔが「０」と、フラグＩが
「０」とされる。このフラグＩは「１」にあると
き、加速状態から定常走行状態への移行に伴なう
空燃比のリーン化が現在なされていることを意味
するものである。

次いで、ステツプ３１において、エアフローメ
ータ１２からの吸入空気量、イグニツシヨンコイ
ル２０からのスタート位置信号、冷却水温、エン
ジン回転数等の従来の空燃比制御において必要と
される各種データが入力された後、次のステツプ
３２で、アクセルペダルの踏込み変化率等により
加速状態にあるか否かの判別がなされる。

加速状態にあるときにはステツプ３３に移行
し、ステツプ３３でデユーテイ比（Dt）が０％
に設定され、電磁弁１８へ出力される。その後、
ステツプ３４，３５でフラグ１を「０」に、タイ
マｔを「０」に夫々セツトし、次のステツプ３６
へ移行する。

このステツプ３６では、従来と同様に、エアフ
ローメータ１２からの吸入空気量とエンジン回転
数に基づく基本燃料噴射量に対して、加速時の燃
料増量補正、水温補正、二次空燃比センサ（例え
ば、O₂センサ）からのフイードバツク補正等の、
各種補正を加える燃料噴射量の算出がなされ、こ
の燃料噴射量に対応するパルス信号が燃料噴射弁
１３に出力され、その後、ステツプ３１にループ
が回わされる。

加速状態から定常走行状態に移行した場合に
は、定常走行状態に移行に伴なつて、前記ステツ
プ３７からステツプ３８に移行し、フラグＩの判
別がなされる。定常走行状態に移行した当初はフ
ラグＩが「０」となつているので、ステツプ３９
に進み、このステツプ３９でデユーテイ比（Dt）
をβ％とする処理がなされ、電磁弁１８へ出力さ
れる。これによつて、バイパスエアが燃焼室９に
流れ込み、NOx濃度が最大となるＡ／F16を経由
することなく、Ａ／F18まで空燃比のリーン化が
なされることとなる。その後ステツプ４０でフラ
グＩを「１」にセツトされ、次のステツプ41でｔ
＝Ｔとするタイマセツトがなされた後、前述のス
テツプ３６に移行するが、バイパスエア量は、エ
アフローメータ１２で計測されないため、燃料噴
射量は吸入空気量の増量に影響されることはな
い。

再びステツプ３８に回わつてきたときは（定常
走行状態）、フラグＩが「１」になつているので、
ステツプ４２へ移行する。このステツプ４２でタ
イマがｔ＝０であるか否かの判別がなされるが、
前述したステツプ４１でｔ＝Ｔに設定されている
ので、ステツプ４３へ進み、ステツプ４３でデユ
ーテイ比（Dt）β％に対しデユーテイ比の加算
処理がなされ、次のステツプ４４でタイマｔのカ
ウントダウンが行なわれる。このことから、バイ
パスエア量が徐々に増量され、空燃比はＡ／F18
から目標リーン空燃比であるＡ／F20まで徐々に
リーン化されることとなる。そして、所定時間
（Ｔ）経過後には、ステツプ４２からステツプ４
５，４６に移行し、フラグＩ、タイマｔのリセツ
トがなされ、加速状態から定常走行状態への移行
に伴なつてなされる空燃比のリーン移行が完了す
る。

尚、ステツプ３７において、減速あるいはアイ
ドル状態にあると判別されると、ステツプ４５に
移行し、ステツプ４５でデユーテイ比（Dt）が
100％に設定されて、電磁弁１８へ出力され、空
燃比のリーン化がなされるようになつている。

(2) リーン移行条件を、暖気運転の完了、学習制
御の完了とする場合（第６図）。尚、ここでは、
Ａ／F18までのリーン化は上記制御例(1)と同様
に吸気量の増量のみの制御によりなされるが、
その後目標リーン空燃比（Ａ／F20）までは供
給燃料の絞り込みによつて行なうこととされて
いるが、前記制御例(1)と同様に行なうようにし
てもよいことは勿論である。

リーン移行条件成立は、つまり暖気運転の完
了、学習制御の完了、定常走行状態の全ての条件
成立に伴なつて、デユーテイ比（Dt）がＤ％に
設定され、瞬時に、空燃比が理論空燃比（入＝
１）からＡ／F18に希薄化され、その後、目標リ
ーン空燃比Ａ／F20までのリーン移行は、燃料補
正係数Ｋを徐々に小とすることによつて燃料の絞
り込みがなされ（第５図中、矢印Ｄ）、徐々にリ
ーン化されるようになつている。尚、燃料供給量
（燃料噴射弁１３からの噴射量）は、前述のデユ
ーテイ比（Dt）が０％、つまりバイパスエア通
路が遮断されているときに、理論空燃比（入＝
１）となるように設定されており、電磁弁１８が
デユーテイ比Ｄ％で開弁制御されているときには
燃料補正係数0.9でＡ／F18となるようになつてい
る。また、この実施例では、リーン移行完了後、
Ａ／F20を維持しつつ電磁弁１８を閉弁状態、つ
まりデユーテイ比Dtを０％に復帰させる制御、
すなわち、前述燃料補正係数Ｋと共にデユーテイ
比（Dt）を徐々に小さくする制御がなされるよ
うになつており、最終的な燃料補正係数Ｋ＝
0.735に基づいて演算された燃料噴射量によつて
Ａ／F20のリーン運転が維持されるようになつて
いる（第５図中、矢印Ｅ）。

第７図に示すフローチヤートは上記制御例(2)
（第６図）に対応するものである。先ず、ステツ
プ５０でイニシヤライズされ、フラグＩが「０」
にセツトされる。次いで、ステツプ５１でリーン
運転移行条件が成立しているか否か、つまり、冷
却水温が所定値以上（例えば80度Ｃ以上）、学習
制御の完了、定常運転状態の全ての条件が満足さ
れているか否かの判別がなされる。このリーン移
行条件が成立していないと判別されると、ステツ
プ５２、ステツプ５３、ステツプ５４へ順次移行
し、本考案５２でフラグＩが「０」にセツトさ
れ、ステツプ５３で燃料補正係数がＫ＝１に、ス
テツプ５４でデユーテイ比（Dt）０％に設定さ
れる。

前述ステツプ５１でリーン移行条件が成立した
と判別がなされると、ステツプ５４へ移行し、こ
のステツプ５４でフラグＩが「１」であるか否か
の判別がなされるが、ステツプ５０あるいはステ
ツプ５２でフラグＩが「０」にセツトされている
ため、リーン移行条件が成立した当初においては
ステツプ５５に進み、このステツプ５５で、デユ
ーテイ比（Dt）がＤ％に設定されて電磁弁１８
へ出力される。次のステツプ５６でフラグＩが
「１」にセツトされた後、ステツプ５７で燃料補
正係数Ｋ＝１に設定されて、ステツプ５１へルー
プが回わされる。これによつてバイパスエア通路
１７を通つてバイパスエアが燃焼室９に流入し、
空燃比が理論空燃比（入＝１）からＡ／F18へリ
ーン化されることとなる。

再びステツプ５４に回わつてきたときには、フ
ラグＩが「１」になつといるので、ステツプ５８
に進み、ステツプ５８において、燃料補正係数Ｋ
が0.9より大であるか否かの判別がなされるが、
ステツプ５７でＫ＝１に設定されているので、ス
テツプ５９に移行して、燃料補正係数Ｋ＝１から
αを減算した燃料補正係数Ｋ＝１−αが設定さ
れ、徐々に、燃料補正係数Ｋを小さくする処理が
なされる。このことから、デユーテイ比Dt＝０
％の状態を維持したまま、徐々に燃料噴射量の絞
り込みがなされ、Ａ／F18から徐々にリール化が
なされることとなる（第５図中、矢印Ｄに対応す
る）。そして、燃料補正係数Ｋ＝0.9になると、す
なわち目標リーン空燃比であるＡ／F20になると
ステツプ６０へ進む。

そしてステツプ６１で燃料補正係数をα減算し
たＫ＝１−αに設定され、更にステツプ６２でデ
ユーテイ比Dtをβ減算したDt＝Ｄ−β％に設定
され、徐々に燃料補正係数Ｋと共にデユーテイ比
Dtを小さくする処理がなされる。（第６図中、矢
印Ｅに対応する）。

これによつて、バイパスエア量Qaと共に燃料
噴射量の絞り込みがなされることとなる。勿論、
燃料補正係数Ｋの減算値αと、デユーテイ比Dt
の減算値βとはＡ／F20を維持しうる対応関係を
もつて設定されているため、空燃比はＡ／F20が
維持される。燃料補正係数Ｋが0.735になると、
ステツプ６０からステツプ６３に移行してデユー
テイ比が０％に設定され、バイパス通路１７が遮
断される。この燃料補正係数Ｋ＝0.735は前述し
たようにＡ／F20に対応するものであり、その後
においても引き続きＡ／F20のリーン運転がなさ
れることとなる。

第９図は、他の実施例を示すもので、前述の実
施例と同一の要素には同一の符号を付すことによ
り説明を省略し、特徴箇所について説明する。

本実施例では、気化器６５を備えたエンジンに
本発明を適用した例を示すものである。本実施例
におけるバイパス通路１７はその上流端１７ａが
気化器６５のベンチエリ上流に接続され、バイパ
ス通路１７の下流端１７ｂがスロツトルバルブ１
１の下流に接続されて、エンジン１への燃料供給
量を変えることなく吸気量を増量する吸気増量手
段が形成されている。

以上本発明の実施例について説明したが、本発
明はこれに限らず例えば、以下の変形例をも含む
ものである。

(1) 電磁弁１８の開度を調整するには、これに出
力されるパルスの周期を変えることによつて行
なうようにしてもよい。

(2) コントロールユニツト１９は、アナログ式、
デジタル式のいずれのコンピユータによつても
構成することができる。

(3) リツチ、リーン運転における空燃比は、相対
的なものであり、実施例における数値に限定さ
れるものではない。また、吸入空気の増量によ
るリーン化はＡ／F18に限られるものでなく、
少なくとも、NOx濃度が最大となる空燃比を
ジヤンプするに足りるリーン空燃比であればよ
い。

（発明の効果） 本発明は、以上の説明から明らかなように、ト
ルク落ち込みの少ない吸入空気の増量によつてリ
ーン化することとしたので、空燃比移行に伴うト
ルクシヨツクを最小限に抑えることができると共
に、そのリーン化がNOx濃度の最大となる空燃
比をジヤンプして行なわれるため、NOx濃度の
増大を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成図、第２図は本発明
の一実施例を示す全体系統図、第３図は電磁弁の
デユーテイ制御を示す説明図、第４図は実施例の
一制御例を示す図、第５図は第４図に示す制御例
を実行するフローチヤート、第６図は実施例の他
の制御例を示す図、第７図は第６図に示す制御例
を実行するフローチヤート、第８図は空燃比とト
ルク変動、NOx濃度の変動との関係を示す説明
図、第９図は本発明の他の実施例を示す全体系統
図である。 １０：吸気通路、１７：バイパスエア通路、１
８：電磁弁、１９：コントロールユニツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 予め設定された条件の成立に伴なつてリツチ
   運転からリーン運転へと空燃比を制御するエンジ
   ンの空燃比制御装置において、 リツチ運転からリーン運転への移行条件成立を
   判別するリーン条件成立判別手段と、 空燃比をリーン化するに際してエンジンへの燃
   料供給量を変えることなく吸気量を一気に増量す
   る吸気増量手段と、 前記リーン条件成立判別手段からの信号を受
   け、リーン運転への移行条件成立に伴なつて、
   NOx濃度が最大となる空燃比よりリーンとされ
   た所定の空燃比となるように、前記吸気増量手段
   による吸気増量を制御する吸気増量制御手段と、 を備えていることを特徴とするエンジンの空燃比
   制御装置。