JPH057479Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、O₂センサ等空燃比検出手段の出力
に基づいて空燃比をフイードバツク制御するエン
ジンの空燃比制御装置、特に、空燃比検出手段が
活性化温度に達した後フイードバツク制御を開始
させるようにしたエンジンの空燃比制御装置に関
する。

（従来技術） 三元触媒を用いて排気中のCO，HCおよび
NOxの浄化を図るエンジンでは、通常、三元触
媒上流側の排気通路に二酸化ジルコニウム
（ZrO₂）を用いたO₂センサが設けられて、エンジ
ンの空燃比が三元触媒により最も効果的な排ガス
浄化を行うことのできる理論空燃比付近に保たれ
るよう、O₂センサの出力に基づいたフイードバ
ツク制御が行われる。

ところで、O₂センサ等の空燃比検出器には活
性化温度というものがあつて、活性化温度に達す
るまでは正確な検出器の出力が得られない。例え
ばO₂センサの場合だと、活性化温度である約400
℃までセンサの温度が上昇するまでは実際の空燃
比に関係なく常にリーン判定の出力がなされる。
そこで、通常、このようなフイードバツク制御を
行うエンジンの制御装置においては、始動時特に
冷間始動時にセンサが活性化するまでセンサ出力
に基づいたフイードバツク制御を停止させてい
る。例えば特公昭61−18015号公報に記載された
ものでは、冷間始動時イグニツシヨンスイツチを
オンしてエンジンを始動させた後、O₂センサが
活性化温度に達したかどうかをO₂センサ自身の
出力から判定し、O₂センサの出力が活性状態と
判定し得る設定値に達するまではフイードバツク
制御を停止させるようにしている。このように
O₂センサ自身の出力によつて活性、不活性を判
定するようにすれば活性判定用の専用の温度検出
器を設ける必要がない。

しかしながら、上記のようなO₂センサ自身の
出力による活性判定によつて燃料噴射式エンジン
における噴射量のフイードバツク補正を開始する
よう制御装置を構成して運転を行うと、エンジン
が冷えた状態での始動は順調であつても、エンジ
ンが一旦暖まつた後停止して再始動するようない
わゆる温間始動後に、アクセルの踏み込み加減に
よつては回転落ちやラフアイドル、さらにはエン
ジンストールが起きるといつた問題があり、それ
らの不都合な現象はつぎのような原因によるもの
であることが明らかとなつた。

つまり、エンジンを一旦停止して、O₂センサ
が活性温度を若干下回る程度の半活性状態でイグ
ニツシヨンをオンして再始動するような時、スロ
ツトルバルブがアイドル開度のままだと、O₂セ
ンサは徐々に温度上昇していつてまもなく活性状
態となり、以降安定したフイードバツクが行われ
るのであるが、アクセルを踏み込みスロツトルバ
ルブを開いた状態でエンジンをかけると、高温多
量の排気ガスによつて一時的にO₂センサが活性
化し、その後アクセルを戻すことによつて再び不
活性状態に戻つてしまうといつたことが起きる。
このようなことが起きると、O₂センサが一時的
に活性化した時点でフイードバツク制御が開始さ
れてしまうため、再び不活性となつたときに、
O₂センサの不活性状態での出力すなわちリーン
判定の出力を読み込んでリツチ側に張りついた空
燃比補正を行うことになるので、O₂センサが真
に活性化状態となるまでの間はオーバーリツチが
進む。これが温間始動時に回転落ちやラフアイド
ル、さらにはエンジンストールといつた不都合を
引き起こす原因となつている。

（考案の目的） 本考案は、O₂センサの活性化をO₂センサ自身
の出力によつて判定した空燃比フイードバツク制
御を開始させるについての上記問題点とその原因
を見い出しこれを解決するためになされたもので
あつて、O₂センサが半活性状態の温間始動時に
一時的な活性化によつてフイードバツク制御系が
誤作動を起こすのを防止することを目的としてい
る。

（考案の構成） 本考案は、温間始動時のフイードバツク制御系
の誤作動のもとになるO₂センサの一時的な活性
化が、エンジン始動直後１秒程度の短い期間に発
生するものであり、したがつて、O₂センサ活性
化の判定を所定期間遅らせることで上記問題点を
解決し得ることを見い出したものであつて、その
構成はつぎのとおりである。すなわち、本考案に
係るエンジンの空燃比制御装置は、エンジンの空
燃比を検出する空燃比検出手段と、該空燃比検出
手段の出力に基づいて空燃比フイードバツク制御
量を決定するフイードバツク制御量決定手段と、
エンジン始動後前記空燃比検出手段の出力が所定
値に達したことを検出して該空燃比検出手段の活
性化の判定を行い、該空燃比検出手段の出力に基
づいた空燃比フイードバツク制御を開始させる活
性判定手段と、エンジンが始動したことを判定す
る始動判定手段と、該始動判定手段の出力を受け
て、エンジン始動後所定期間前記活性判定手段に
よる前記判定を禁止する活性判定禁止手段とを備
えたことを特徴としている。

（作用） イグニツシヨンスイツチを入れスタータを回わ
してエンジンを作動させると、エンジンが始動状
態を脱したところで始動判定手段が活性判定禁止
手段に始動信号を出力する。フイードバツク制御
量決定手段は、空燃比検出手段の出力が空燃比検
出手段の活性化を示す所定値に達したことを活性
判定手段が判定すると空燃比検出手段の出力の読
み込みとフイードバツク制御量の演算を開始する
が、活性判定手段による空燃比検出手段活性化の
判定は活性判定禁止手段によつてエンジン始動後
所定期間停止される。このようにして、エンジン
始動後所定期間がたつた後で空燃比検出手段の出
力に基づいたフイードバツク制御量が決定されて
燃料噴射装置等の空燃比調整手段が駆動され、エ
ンジンの空燃比が所定値にフイードバツク制御さ
れる。この間、温間始動時等に半活性状態の空燃
比検出手段が一時的に活性化してまた元の半活性
状態に戻ることがあるが、そのような現象は活性
判定停止期間に起こるので、これによつて活性判
定手段が活性化判定の信号を出力することはな
い。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第２図は燃料噴射式エンジンに適用した本考案
の一実施例を示すものである。同図に示すよう
に、エンジン１の吸気通路２の上流位置には、エ
アフローセンサ３が設けられ、また下流側には燃
料噴射弁４が配設されている。また、排気通路５
にはその入口部近接位置にO₂センサ６が、また
下流位置に三元触媒７が設けられている。三元触
媒は、周知のようにエンジンの空燃比が理論空燃
比（14.7）近傍にあるとき最も効率よくCO，HC
およびNOxを同時に浄化することができるもの
である。

コントロールユニツト８は、エンジン回転数と
エアフローセンサ３によつて検出した吸入空気量
によつて基本的な燃料噴射量を演算し、それに水
温や吸気温といつたフアクターによる各種補正を
加え、また、O₂センサ６の出力に基づいてフイ
ードバツク補正を行つて最終噴射量を決定し、こ
のように決定した噴射量に見合うパルス巾の噴射
パルスを出力して燃料噴射弁４を作動させる。
O₂センサ６は二酸化ジルコニウム（ZrO₂）を用
いた通常の酸素濃度検出装置であつて、周知のよ
うに理論空燃比付近を境に起電力が急変する。こ
れを検出することで、エンジン空燃比が理論空燃
比よりリツチであるかリーンであるかを判定す
る。ただし、O₂センサ出力の読み込みは、始動
後O₂センサが活性化してその出力が所定のレベ
ルに達するまでは開始されない。また、コントロ
ールユニツト８は、スタータのオン・オフとエン
ジン回転数とからエンジンの始動状態を判定し、
また始動時のスロツトル開度を判定する。そし
て、スロツトルが開いた状態でエンジンが始動を
脱したという場合には、予め設定した期間O₂セ
ンサ出力の読み込みを禁止する。

このような空燃比制御装置において、通常の冷
間始動では、エンジンスタート後排気ガスの温度
が徐々に高くなり、O₂センサは徐々に暖まつて
いくので、O₂センサが活性化するまでの時間は
読込禁止期間をはるかに越える。したがつて、冷
間始動時には、アクセルの踏み込み状態に関係な
く、O₂センサが活性化した時点で直ちにO₂セン
サの出力が読み込まれてフイードバツク補正が開
始される。

また、エンジンが暖まった状態で再始動すると
き、アクセルを踏み込まない状態での再始動では
半活性状態のO₂センサが活性化され次第フイー
ドバツク補正が開始される。

しかし、アクセルを踏み込んでの温間始動にお
いては、第３図ａに示すように始動後エンジンは
一時的に高回転となるため高温の排気ガスが多量
に出てO₂センサを急速に暖める。そのためO₂セ
ンサは活性化されて同図ｂに示すようにその出力
は一時的に活性判定レベルを越える。しかし、ア
クセルが戻されて排気ガス温度が下がるとO₂セ
ンサは再び半活性状態に戻り、その後徐々に暖ま
つていつて活性化する。したがつて、この実施例
ではこのようなときに同図ｃに示すようにO₂セ
ンサ出力の読込をエンジン始動後の所定期間禁止
している。こうすることによつて、O₂センサの
真の活性化が判定され、それに基づいて同図ｄに
示すように空燃比フイードバツク補正が開始され
る。このようにしてO₂センサの一時的な活性化
によるフイードバツク制御系の誤動作が防止され
るので、そのような誤作動によるオーバーリツチ
とそれに寄因する回転落ちやラフアイドル、それ
にエンジンストールといつたものが発生しない。

第４図はこの実施例の制御特に上記のような活
性判定を実行するフローチヤート（サブルーチ
ン）であり、また第５図は、活性判定に基づいた
フイードバツク制御のフローチヤート（メインル
ーチン）である。

第４図において、まず、スタート（S₁）してイ
ニシヤライズする（S₂）。イニシヤライズでは後
述の活性フラツグを落とし、また後述のタイマを
セツトする。

そして、スタータがオンかどうかを見て（S₃）、
YESすなわちスタータが回わつていれば、つぎ
にエンジン回転数が500rpm以上かどうかを見る
（S₄）。500rpm以上なければ始動中であると判断
して元に戻る。また、エンジン回転数が500rpm
以上のときは、スタータが入つていても、もう完
爆し始動を脱したと判断して下のS₆へ行く。

一方、S₃でNOということは、スタータが切れ
たということで、このときはS₅でやはりエンジン
回転数が500rpm以上かどうかを見て、500rpm以
上でなければ元に戻り、500rpm以上のときは既
に始動を脱したということでS₆に行く。

そして、いずれにしても始動を脱して、要する
にエンジン回転数が500rpm以上となつたという
ときS₆へ行つて、そのときスロツトルバルブがア
イドル開度であるかどうかを判定し、アイドル開
度であればそのまま後述のS₉へ行く。また、アイ
ドル開度でない、つまりアクセルを踏み込んでい
るということであれば、S₇へ行つて、先のイニシ
ヤライズ（S₂）でセツトしたタイマがゼロである
かどうかを見るが、最初はゼロではないのでS₈へ
行きカウントダウンする。そして、何度か回わり
タイマがゼロになつて始めてつぎのS₉へ行く。タ
イマがゼロになるまでの期間は始動後数秒間に相
当するよう設定されている。

S₉ではO₂センサの出力V₀を読み込み、ついで
S₁₀でV₀が所定値V₁以上になつたかどうかの判定
つまり活性判定を行う。そして、V₀≧V₁でない、
つまりO₂センサが活性化していないときはその
まま元に戻り、V₀≧V₁であるときはS₁₁へ行つて
活性フラツグを立てる。

つぎに、第５図のメインルーチンでは、まずス
タートし（M₁）、つぎに活性フラツグがオンかど
うかを見る（M₂）。そして、オンでなければ元に
戻り、オンつまりO₂センサが活性化していると
いうことであれば、M₃へ行つてフイードバツク
ゾーンであるかどうかの判定を行う。このM₃で
は、エンジンが中・低負領域にあつて水温が所定
値以上のときフイードバツクゾーンであると判定
する。そして、フイードバツクゾーンであれば
M₄に行つてフイードバツク補正を行う。

なお、上記実施例ではアクセルを踏み込んだ状
態であることを活性判定の禁止条件に入れたが、
アクセルの踏み込みに関係なく活性判定を所定期
間禁止するようにすることも可能である。また、
上記実施例では空燃比検出手段としてO₂センサ
を用いたものを説明したが、本考案はその他の空
燃比検出手段を用いたものに対しても適用するこ
とができる。勿論、活性化判定の禁止期間はそれ
ぞれの空燃比検出手段の活性化温度に応じたもの
とする。

また、本考案は、燃料噴射弁の制御に限らず、
気化器式エンジンの場合だと気化器自体あるいは
エアバイパスの制御による空燃比フイードバツク
制御等に対しても適用することができる。

本考案はその他いろいろな態様で実施すること
ができる。

（考案の効果） 本考案は以上のように構成されているので、
O₂センサの活性化をO₂センサ自身の出力で判定
してフイードバツク制御を開始させるエンジンの
空燃比制御装置において、温間始動時に半活性状
態のO₂センサが一時的に活性状態になることに
起因する誤作動を防止することができ、したがつ
て、温間始動時の回転落ちやラフアイドル、それ
にエンジンストールといつたものを防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の全体構成図、第２図は本考案
の一実施例の全体図、第３図は同実施例の制御を
説明するためのタイムチヤート、第４図および第
５図は同実施例の制御を実行するフローチヤート
である。 １……エンジン、３……エアフローメータ、４
……燃料噴射弁、６……O₂センサ、８……コン
トロールユニツト。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. エンジンの空燃比を検出する空燃比検出手段
   と、該空燃比検出手段の出力に基づいて空燃比フ
   イードバツク制御量を決定するフイードバツク制
   御量決定手段と、エンジン始動後前記空燃比検出
   手段の出力が所定値に達したことを検出して該空
   燃比検出手段活性化の判定を行い、該空燃比検出
   手段の出力に基づいた空燃比フイードバツク制御
   を開始させる活性判定手段と、エンジンが始動し
   たことを判定する始動判定手段と、該始動判定手
   段の出力を受けて、エンジン始動後所定期間前記
   活性判定手段による前記判定を禁止する活性判定
   禁止手段とを備えたことを特徴とするエンジンの
   空燃比制御装置。