JPH04325746A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の空燃比制御に
関わり、特に空燃比フィードバック制御を開始する装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の装置は、Ｕ．Ｓ．特許Ｎｏ．４，
２０８，９９３　に記載の様に、空燃比センサ出力ｒｉ
ｃｈ側及びｌｅａｎ側に設置した２個のスレッショルド
レベルと空燃比センサ出力値とを２個のコンパレータを
用いて比較し、空燃比センサ出力値がスレッショルドレ
ベルを横断したならば、空燃比フィードバック制御を開
始する装置であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術は、空
燃比センサ出力値が空燃比センサ出力ｒｉｃｈ側及びｌ
ｅａｎ側に設置した２個のスレッショルドレベルを横断
するまでは、空燃比フィードバック制御を開始せず、内
燃機関の始動直後の空燃比制御性能が、充分に考慮され
ているとはいえない。また、２個のスレッショルドレベ
ルを持つため、２個のコンパレータを必要であり、コス
ト面を充分に考慮しているとはいえない問題があった。

【０００４】本発明は上記従来の装置の問題点に鑑みて
、始動時水温で所定のディレイ時間を設定し、前記所定
ディレイ時間経過後、空燃比フィードバック制御が開始
されていなければ、空燃比変更手段により所定の空燃比
に変更し、これにより空燃比センサ出力値が所定のスレ
ッショルドレベルを横断したならば、空燃比フィードバ
ック制御を直ちに開始することで内燃機関の始動直後の
空燃比制御性能を向上させ、更に、１個のスレッショル
ドレベルを持つ手段により、装置に１個のコンパレータ
持つ点においてコスト面で優位な、かつ良好な空燃比が
得られる空燃比制御装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、空燃比を変更する装置、空燃比検出する装置、空燃
比検出値を保持するバッファ、始動時水温により所定の
スレッショルドレベルを設定する装置，空燃比検出値と
前記スレッショルドレベルとを比較する比較演算装置，
前記スレッショルドレベルを反転する装置，空燃比フィ
ードバック制御をおこなう装置、これらをシステムとし
て構築したものである。

【０００６】

【作用】上記の手段の空燃比変更は、空燃比が所定のス
レッショルドレベルを横断する様燃料を変更する動作を
行うが、空燃比が所定のスレッショルドレベルを横断す
る程度の微小燃料量変更及び、燃料量変更にリミッタを
設定するので、内燃機関の運転状態の異常動作は起きな
い。また、空燃比フィードバック制御動作時、空燃比フ
ィードバック係数の単位は、異常な燃料計算が成される
程度大きくは設定されず、更にリミッタも設定されるた
め内燃機関の運転状態の異常動作は起きない。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図に用いて説明す
る。

【０００８】図１は、本発明の全体の構成を説明する図
である。エンジン本体１には、エンジン冷却水温センサ
６，エンジン回転数センサ７，吸気通路２にはエアフロ
ーセンサ７，スロットルチャンバに取り付けたスロット
ルセンサ５、また排気通路３には、空燃比センサ８が配
設されている。これらの各センサより出力された信号情
報により、コントロールユニット１２では、燃料噴射量
，点火時期，アイドルスピードコントロールバルブ制御
量等が演算され、それぞれインジェクタ９，点火装置１
０，アイドルスピードコントロールバルブ１１に制御信
号を出力する。図２は、エンジン始動時から空燃比フィ
ードバック制御を開始する手段を説明する図である。 以下、空燃比センサには酸素センサを使用した説明例と
する。従来、エンジン始動後空燃比フィードバック制御
を開始する手段として、酸素センサ出力値が、理論空燃
比のｒｉｃｈ側及びｌｅａｎ側に予め設定された２個の
固定値を横断するとにより酸素センサの活性化を判定し
、空燃比フィードバック制御を開始している。しかし、
エンジン始動後空燃比は環境問題等により、常に理論空
燃比近傍で燃焼するよう制御される。このため、エンジ
ン始動後充分な空燃比フィードバック制御を行える程度
に酸素センサが活性化した後も、空燃比の小さな変動の
影響で、酸素センサの活性化を判定するに充分な酸素セ
ンサ出力値が得られないことにより、空燃比フィードバ
ック制御を開始できずに、エンジン始動後空燃比を悪化
させているエンジン運転状態が存在する。

【０００９】そこで、本装置はエンジン始動時のエンジ
ン冷却水温により定まる所定のディレイ時間を設定し、
所定ディレイ時間Ｔ経過後、空燃比フィードバック制御
が開始されていなければ、燃料噴射量を増減して空燃比
を変更し、酸素センサ出力値が予め設定されたスレッシ
ョルドレベルを横断したならば、直ちに空燃比フィード
バック制御を開始するものである。

【００１０】図３は、エンジン始動時のエンジン冷却水
温により定まる所定ディレイ時間Ｔの設定を説明する図
である。エンジン始動後すぐには、充分な空燃比フィー
ドバック制御を行える程度酸素センサは活性化されてい
ない。このためエンジン始動直後に、図２に説明したよ
うに燃料噴射量を増減して空燃比を変更することは、逆
に空燃比を悪化させることに成りかねない。このことよ
り、エンジン始動後所定のディレイ時間Ｔを設定するこ
とにより、前記影響を回避できる。更に、エンジン暖機
完了後エンジン始動時とエンジン未暖機でのエンジン始
動時では、エンジン始動後の酸素センサが活性化するま
での時間に差が生じる。そこで、酸素センサが活性化さ
れるまでの時間は、エンジン始動時のエンジン冷却水温
を基準として設定することで、より正確なディレイ時間
Ｔの設定を行える。

【００１１】図４は、エンジン始動後、酸素センサの活
性化を判定する酸素センサ出力値スレッショルドレベル
Ｋの設定を説明する図である。前述したように、エンジ
ン暖機完了後エンジン始動時とエンジン未暖機でのエン
ジン始動時では、エンジン始動後の酸素センサが活性化
するまでの時間に差が生じる。これにより、エンジン始
動時のエンジン冷却水温を基準として、酸素センサの活
性化を判定する酸素センサ出力値スレッショルドレベル
Ｋが設定することで、エンジン始動後から酸素センサ活
性化後の空燃比フィードバック制御が開始するまでの時
間をより短縮するとともに、より的確な酸素センサ活性
化後の空燃比フィードバック制御の開始を行うことがで
きる。また、エンジン冷却水温を基準として設定される
ため、スレッショルドレベルＫは１つでよく、酸素セン
サ出力値との比較演算を１個のコンパレータで行う。

【００１２】図５は、空燃比を変更する際の燃料噴射量
を説明する図である。空燃比を変更する際の燃料噴射量
は、エンジン冷却水温を基準として設定することで、酸
素センサの応答に必要充分でかつ、空燃比を大きく悪化
させない最小限の変化量に制御することができる。

【００１３】図６は、図１から図５で説明した本発明の
１実施例についてのフローチャートを説明する図である
。始に、エンジン始動時のエンジン冷却水温により、デ
ィレイ時間Ｔの検索及び、酸素センサの活性化を判定す
る酸素センサ出力値スリッショルドレベルＫの検索をお
こなう。次に、酸素センサ出力値が酸素センサの活性化
を判定する酸素センサ出力値スレッショルドレベルＫを
横断したか否かの判定を行う。酸素センサ出力値が、ス
レッショルドレベルＫを横断していれば、空燃比フィー
ドバック制御を開始して終了する。横断していなければ
、エンジン始動後ディレイ時間Ｔ経過したか否かの判定
を行う。経過していなければ、また酸素センサ出力値が
酸素センサの活性化を判定する、酸素センサ出力値スレ
ッショルドレベルＫを横断したか否かの判定に戻り、酸
素センサ出力値がスレッショルドレベルＫを横断するか
、もしくはエンジン始動後デイレイ時間Ｔを経過するま
でループする。次に、酸素センサ出力値が酸素センサの
活性化を判定する酸素センサ出力値スレッショルドレベ
ルＫを横断せずに、ディレイ時間Ｔを経過したならば、
燃料噴射量を微量制御して空燃比を変更する。次に、酸
素センサ出力値が酸素センサの活性化を判定する酸素セ
ンサ出力値スレッショルドレベルＫを横断したか否かの
判定に移り、スレッショルドレベルＫを横断するまで所
定時間ループし、スレッショルドレベルＫを横断したな
ら直ちに空燃比フィードバック制御を開始して終了する
。所定時間経過後、スレッショルドレベルＫを横断しな
ければ、酸素センサが劣化したと判定して、酸素センサ
劣化診断後処理を行い終了する。

【００１４】図７は、エンジン始動時から空燃比フィー
ドバック制御を開始する手段において図２で説明した酸
素センサの活性化を判定する酸素センサ出力値スレッシ
ョルドレベルＫの反転を説明する図である。エンジン開
始動において、エンジン暖機完了後からのエンジン始動
とエンジン未暖機からのエンジン始動では、エンジン始
動直後の空燃比に差が生じる。エンジン暖機完了後から
のエンジン始動ではエンジン回転安定性の点から空燃比
が理論空燃比より多少ｒｉｃｈな領域で運転され、エン
ジン未暖機からのエンジン始動では、ガソリンベーパ等
の発生により空燃比が理論空燃比より多少ｌｅａｎな領
域で運転される。このため、図４で説明した、酸素セン
サの活性化を判定する酸素センサ出力値スレッショルド
レベルＫの設定において、エンジン未暖機とエンジン暖
機完了との中間的な領域におけるエンジン始動後の空燃
比が、理論空燃比より多少ｒｉｃｈな領域に移動する場
合と、多少ｌｅａｎな領域に移動する場合とが混在する
。そこで、図３で説明した空燃比変更ディレイ時間Ｔに
類似したディレイ時間Ｓを設定し、そのディレイ時間内
に酸素センサ出力値が酸素センサの活性化を判定する酸
素センサ出力値スレッショルドレベルＫを横断しなけれ
ば、図８に示すように酸素センサの活性化を判定する酸
素センサ出力値スレッショルドレベルＫを反転した値Ｒ
を与え、エンジン始動後から酸素センサ活性化空燃比フ
ィールドバック制御が開始するまでの時間をより短縮す
る。

【００１５】図９は、図６で説明した本発明の１実施例
において、図７及び図８の説明する手段を実施した場合
の例についてのフローチャートを説明する図である。始
に、エンジン始動時のエンジン冷却水温により、ディレ
イ時間Ｓの検索及び、酸素センサの活性化を判定する酸
素センサ出力値スレッショルドレベルＫの検索をおこな
う。次に、酸素センサ出力値が酸素センサの活性化を判
定する酸素センサ出力値スレッショルドレベルＫを横断
したか否かの判定を行う。酸素センサ出力値がスレッシ
ョルドレベルＫを横断していれば、空燃比フィードバッ
ク制御を開始して終了する。横断していなければ、エン
ジン始動時ディレイ時間Ｓ経過したか否かの判定を行う
。経過していなければ、また酸素センサ出力値が酸素セ
ンサの活性化を判定する酸素センサ出力値スレッショル
ドレベルＫを横断したか否かの判定に戻り、酸素センサ
出力値がスレッショルドレベルＫを横断するか、もしく
はエンジン始動後ディレイ時間Ｓを経過するまでループ
する。次に、酸素センサ出力値が酸素センサの活性化を
判定する酸素センサ出力値スレッショルドレベルＫを横
断せずに、ディレイ時間Ｓを経過したならば、酸素セン
サ出力値が酸素センサの活性化を判定する酸素センサ出
力値スレッショルドレベルＫの反転値Ｒを検索または計
算する。次に、酸素センサ出力値が酸素センサの活性化
を判定する酸素センサ出力値スレッショルドレベルＫの
反転値Ｒを横断したか否かの判定に移り、スレッショル
ドレベルＫの反転値Ｒを横断するまで所定時間ループし
、酸素センサ出力値がスレッショルドレベルＫの反転値
Ｒを横断したなら直ちに空燃比フィードバック制御を開
始して終了する。所定時間経過後、スレッショルドレベ
ルＫの反転値Ｒを横断しなければ、更に酸素センサ出力
値スレッショルドレベルＫを横断したか否かの判定を行
い、酸素センサ出力値がスレッショルドレベルＫを横断
したなら直ちに空燃比フィードバック制御を開始して終
了する。スレッショルドレベルＫを横断しなければ、酸
素センサが劣化したと判定して、酸素センサ劣化診断後
処理を行い終了する。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、内燃機関の始動後、充
分な空燃比フィードバック制御を行える程度酸素センサ
が活性化されたならば、直ちに空燃比フィードバック制
御を開始できる。また、エンジン冷却水温を基準として
設定されるスレッショルドレベルが１つでよく、酸素セ
ンサ出力値との比較演算を１個のコンパレータで行うこ
とができる。これらにより、以下に記載されるような効
果を奏する。

【００１７】内燃機関の始動直後の空燃比制御性能を向
上させることにより、良好な空燃比が得られることで、
排気ガス清浄効果が高められ、環境問題を克服できる効
果を奏する。装置に１個のコンパレータ持つ点において
コスト面で安価で、かつ良好な空燃比が得られる空燃比
制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の１実施例の全体構成図である。

【図２】エンジン始動時から空燃比フィードバック制御
を開始する手段を説明する図である。

【図３】エンジン始動時のエンジン冷却水温により定ま
る所定ディレイ時間Ｔの設定を説明する図である。

【図４】エンジン始動時、酸素センサの活性化を判定す
る酸素センサ出力値スレッショルドレベルＫの設定を説
明する図である。

【図５】空燃比を変更する際の燃料噴射量を説明する図
である。

【図６】図１から図５で説明した本発明の１実施例につ
いてのフローチャート図である。

【図７】エンジン始動時から空燃比フィードバック制御
を開始する手段において図２で説明した酸素センサの活
性化を判定する酸素センサ出力値スレッショルドレベル
Ｋの反転を説明する図である。

【図８】酸素センサの活性化を判定する酸素センサ出力
値スレッショルドレベルＫを反転した値Ｒを説明した図
である。

【図９】図６で説明した本発明の１実施例において、図
７及び図８の説明する手段を実施した場合の例について
のフローチャート図である。

【符号の説明】

１…エンジン本体、２…吸気通路、３…排気通路、４…
エアフローセンサ、５…スロットルセンサ、６…水温セ
ンサ、７…エンジン回転数センサ、８…空燃比センサ、
９…インジェクタ、１０…点火装置、１１…アイドルス
ピードコントロールバルブ、１２…コントロールユニッ
ト。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の運転状態を検出する運転状態検
   出手段、内燃機関の排気経路に配設された少なくとも一
   つの空燃比検出手段、前記空燃比検出値をもとに空燃比
   を変更することにより、空燃比フィードバック制御を行
   う手段、前記空燃比フィードバック制御は、空燃比検出
   値に少なくとも一つのスレッショルドレベルを有し、空
   燃比検出値がスレッショルドレベルを横断することによ
   り空燃比フィードバック制御を開始する手段、とを有す
   る内燃機関において、始動時水温で所定のディレイ時間
   を設定し、所定ディレイ時間経過後、空燃比フィードバ
   ック制御が開始されていなければ、空燃比変更手段によ
   り所定の空燃比を変更し、前記スレッショルドレベルを
   横断したならば、空燃比フィードバック制御を開始すこ
   とを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の装置は、始動時水温により
   前記スレッショルドレベルを少なくとも一つを設定する
   ことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の装置は、前記スレッショル
   ドレベルを設定後、所定時間経過してもスレッショルド
   レベルを横断しなければ、前記スレッショルドレベルを
   変更することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。