JPH0711254B2

JPH0711254B2 - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JPH0711254B2
Application number: JP12721786A
Authority: JP
Inventors: 博則別所
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1986-06-03
Filing date: 1986-06-03
Publication date: 1995-02-08
Anticipated expiration: 2010-02-08
Also published as: JPS62284943A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は触媒コンバータを備えた内燃機関の空燃比制
御装置に関する。

〔従来の技術〕

触媒コンバータを備えた内燃機関では、空燃比制御装置
を設け、混合気の空燃比が理論空燃比となるように閉ル
ープ制御している。そして、エンジン低温時の触媒の活
性化のため、低温時には二次空気を触媒コンバータの上
流に導入するシステムが設置される。二次空気導入作動
時には空燃比は開ループ制御される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

触媒コンバータを備えた車両では、車庫入れのように低
速時アクセルペダルの踏込みと解放を繰り返すような運
転を継続すると、少しの時間の経過後に触媒臭が発生す
る問題点がある。これは次の理由による。即ち、アクセ
ルペダルを戻すと、エアフローメータのオーバーシュー
トに基づくリーンスパイクの発生を防止するため、燃料
の増量が行われる。最初にアクセルペダルを戻した直後
は触媒中に保持されるO₂によって空燃比は丁度良い状態
に保持されるが、何度かアクセルペダルの踏込みと解放
とを繰り返すとO₂がなくなるため、触媒臭が出てくる。

この発明は、車庫入れ等の低速時アクセルペダルの踏み
込みと解放とを繰り返す際の触媒コンバータにおける触
媒臭の解消を図ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明によれば、第１図に示すように、排気管に触媒
コンバータ1aが配置され、この触媒コンバータ1aの上流
に二次空気を導入する二次空気導入手段２が設けられる
内燃機関の二次空気制御装置において、特徴点は、スロ
ットル開度を検出するスロットル開度検出手段３と、車
速を検出する車速検出手段４と、スロットル開度および
車速に基づき、低車速状態においてアクセルの踏み込み
と解放とが所定回数繰り返された後の運転状態を検出す
る触媒臭発生条件検出手段５と、低車速状態においてア
クセルの踏み込みと解放とが所定回数繰り返された後の
上記運転状態が検出されたときには上記二次空気導入手
段２を作動させる制御手段と６とを備えたことにある。

〔作用〕

スロットル開度検出手段３はスロットル開度を検出し、
車速検出手段４は車速を検出する。触媒臭発生条件検出
手段５は、スロットル開度検出手段３により検出される
スロットル開度および車速検出手段４により検出される
車速に基づき、低車速状態においてアクセルの踏み込み
と解放とが所定回数繰り返された後の運転状態を検出す
る。低車速状態においてアクセルの踏み込みと解放とが
所定回数繰り返された後の上記運転状態が検出されたと
きには、制御手段６は上記二次空気導入手段２を作動さ
せる〔実施例〕第２図において、12はピストン、14はコネクティングロ
ッド、16は燃焼室、18は点火栓、20は吸気弁、21は吸気
ポート、22は排気弁、23は排気ポートである。吸気ポー
ト21は吸気管24、サージタンク26、スロットル弁28を介
してエアフローメータ30に接続される。排気ポート23は
排気マニホルド32、排気管34を介して触媒コンバータ36
に接続される。

燃料インジェクタ38は各気筒毎において吸気ポート21の
近傍の吸気管24に取付られる。

40はディストリビュータで、共通電極は点火装置42の点
火コイルに接続される。また分配電極は各気筒の点火栓
18に接続される。

二次空気導入システムはリード弁44を備えた、所謂エア
サクションシステムである。リード弁44はその上流側が
空気フィルタ46に接続され、下流は二次空気制御弁48及
びエアサクション通路50を介して排気マニホルド32に接
続される。二次空気制御弁48は常態では閉じており、冷
間時には開放され、二次空気を導入することにより触媒
コンバータにおける触媒の活性を促進するためのもので
ある。リード弁44は二次空気制御弁48の上流に設置され
ているため、リード弁44の弁体部及び弁座部への排気ガ
ス中のカーボン或いは凝縮水の付着が防止される。カー
ボンや凝縮水の付着があると、排気ガスの逆流により熱
害の虞れがあるが、これを防止することができる。

二次空気制御弁48は、この実施例では、負圧により駆動
されるもので、ダイヤフラム54を備え、ダイヤフラム54
は負圧通路56を介して電磁切替弁58に連結される。切替
弁58はダイヤフラム54を空気フィルタ60に連通する位置
と、サージタンク26に連通する位置とで切り替わる。常
態では、切替弁58はダイヤフラム54を大気圧側に接続
し、このとき二次空気制御弁48は閉弁するため二次空気
の導入は行われない。切替弁58を励磁することによりダ
イヤフラム54は負圧に連通され、二次空気制御弁48が開
弁され、二次空気の導入が行われる。

制御回路64はこの発明による空燃比制御を行なうための
ものであり、マイクロコンピュータシステムとして構成
される。制御回路64はマイクロプロセシングユニット
（MPU）66と、メモリ68と、入力ポート70と、出力ポー
ト72と、これらの要素を接続するバス74とより構成され
る。入力ポート70は各センサに接続され、エンジン運転
条件信号が入力される。エアフローメータ30からは吸入
空気量Ｑに応じた信号が入力される。ディストリビュー
タ40にはクランク角センサ72,74が取付けられ、分配軸
の回転、即ちクランク軸の回転に応じたパルス信号が得
られる。即ち、第１のクランク角センサ72はエンジンの
１回転、即ち720゜CA毎のパルス信号Ｇを発生し、第２
のクランク角センサ74は30゜CA毎のパルス信号を発生
し、エンジン回転数NEを知ることができる。

空燃比センサ（例えばO₂センサ又はリーンセンサ）75は
排気管34において二次空気導入通路50の下流で、触媒コ
ンバータ36の上流に設置される。空燃比センサ75は成る
べく排気マニホルド32から離れて設置され、排気ガスの
熱的な影響から遮断することができる。

水温センサ76はエンジンのウォータジャケットに設置さ
れ、エンジン冷却水の温度に応じた信号THWを発生す
る。LLスイッチ78はスロットル弁28に連結され、スロッ
トル弁28がアイドル位置のときON、それ以外のときOFF
される。また、ブレーキスイッチ80は足ブレーキ82が踏
まれたときON、それ以外でOFFとなる。

車速センサ84は車両速度Ｖに応じた信号を発生するもの
で、例えば、変速機の出力軸上に設置することができ
る。

メモリ68にはこの発明に従って空燃比制御及びエアサク
ション制御を行なうためのプログラムが格納される。出
力ポート72は、燃料インジェクタ38、電磁切替弁58、更
に点火装置42のイグナイタに接続される。

以下制御回路64の作動をフローチャートによって説明す
る。第３図は燃料噴射量（TAU）の演算ルーチンを示
す。このルーチンは燃料噴射を開始すべき、例えば吸気
行程の初めのクランク角度をクランク角センサ72,74か
らの信号によって検知することにより実行が開始され
る。ステップ100では基本噴射量Tpの演算が、 Tp＝ｋ×Q/NE によって実行される。ｋは定数である。

ステップ102では燃料噴射量TAUの演算が TAU＝FAF（１＋α）β＋γ＋Ａによって演算される。ここにFAFは空燃比フィードバッ
クによる補正係数である。Ａは減速時のエアフローメー
タ30のオーバシュートによるリーンスパイクを防止する
ための減速増量を示す。また、α、β、γはこの発明と
直接関係しない他の補正係数、補正量を代表的に示すも
のである。

ステップ104では演算された燃料噴射量信号TAUが出力ポ
ート72より出力される。そのため、演算された量の燃料
がインジェクタ38より噴射される。

第４図は空燃比フィードバック補正係数FAFの演算ルー
チンであり、このルーチンは一定時間毎に実行される。
ステップ106ではフラグFX＝１か否か判別される。この
フラグFXは後述のエアサクション制御ルーチンによるエ
アサクション実行時に“1"とセットされ、エアサクショ
ンを行わない通常時は“0"とリセットされる。

エアサクション実行時はステップ108に進み、フィード
バック補正係数FAF＝１とされる。そのため、空燃比は
開ループ制御（非フィードバック制御）となる。

エアサクション非実行時はステップ106よりステップ110
に進み、空燃比センサ75からの信号Ox＝１か否か判別さ
れる。空燃比が理論空燃比又は設定空燃比よりリッチの
ときは空燃比をリーン側に動かすためステップ112に進
み、FAFがδ_１だけデクリメントされる。空燃比が理論
空燃比よりリーンのときは空燃比をリッチ側に動かすた
め、ステップ110より114に進み、FAFがδ_２だけインク
リメントされる。ステップ112,114における閉ループ制
御（フィードバック制御）により空燃比は所定値に制御
される。

第５図は減速増量の演算ルーチンを示す。このルーチン
も一定時間毎に実行されるルーチンである。ステップ11
5ではLLスイッチ78がONか否か、即ちスロットル弁28が
アイドル位置か否か判別される。アイドル位置とすれ
ば、ステップ116に進み、前回LLスイッチがOFFか否か判
別される。スロットル弁28がアイドル位置に戻されたと
きステップ116よりステップ117に進み、減速増量Ａは初
期値に制御される。次にこのルーチンに入ったときステ
ップ116よりステップ118に進み減速増量がａだけデクリ
メントされる。ステップ119ではＡ≦０か否か判別さ
れ、Yesのときはステップ120でＡ＝０に固定される。こ
の第５図のルーチンではスロットル弁28がアイドル位置
に戻されたとき徐々に０に向けて減少する減速増量Ａが
得られる。この増量は、スロットル弁をアイドルに戻す
ときエアフローメータ30の検出値のオーバーシュートに
よって生ずる吸入空気量の過大を修正し、リーンスパイ
クを補償するものである。

第６図はエアサクション制御ルーチンを示すものであ
り、このルーチンも一定時間毎に処理されるルーチンで
ある。ステップ121ではエンジン水温THWが所定値T₀より
大きいか否か判別される。エンジン冷間時にはTHW≦T₀
であるので、ステップ121よりステップ122に進み、電磁
弁58に駆動信号が印加される。そのため、吸気管負圧が
ダイヤフラム54に作用され、二次空気制御弁48は開弁さ
れる。そのため、空気フィルタ46からの二次空気がリー
ド弁44より、二次空気導入通路50を介して排気マニホル
ド32に導入される。ステップ124ではエアサクションフ
ラグFX＝１とされる。その結果、空燃比は開ループ制御
（FAF＝１）となる（第４図のステップ108）。

エンジンの暖機時はTHW＞T₀であるのでステップ121より
ステップ126に進み、LLスイッチ78がONか否か判別され
る。スロットル弁28がアイドル位置にあるときは後述の
ステップ128,130を介してステップ132に進み、フラグfL
L＝１とされる。ステップ134ではブレーキスイッチ80が
ONか否か判別される。足ブレーキが作動中はステップ13
6に進み、減速増量ＡがΔだけ減量される。ブレーキが
踏まれたときに増量を減量せしめても、減速時における
“シャクリ感”や“ガクガク感”を防止することができ
る。

ステップ138では車速Ｖが所定値、例えば4kmより小さい
か否か判別される。Ｖ≦4kmのときはアイドル運転時と
判断される。このときはステップ140に進み、カウンタ
ｃがインクリメントされる。このカウンタｃはアイドル
運転への移行からの時間を計測している。ステップ142
ではカウンタｃの値≧所定値c₁か否か判別される。この
所定値c₁はアイドル運転に移行後触媒臭が発生し始める
時間、例えば30秒、に設定される。触媒臭が発生し初め
るまでの時間が経過していないときはステップ144に進
み、電磁弁58は消磁され、ダイヤフラム54は大気圧側60
に連通される。そのため、二次空気制御弁48は閉弁され
エアサクションは行われない。また、ステップ146でフ
ラグFX＝０とされる。そのため閉ループ制御となる（第
４図のステップ112,114）。

アイドル運転に移行してから触媒臭が発生し始める時間
が経過するとステップ142よりステップ122に進み、二次
空気制御弁48が開弁され、エアサクションが実行され
る。二次空気の導入により触媒コンバータ36での空気不
足常態が解消され、触媒臭が無くなる。

次に車庫入れのようにアクセルペダルの少しの踏込みと
解放とを繰り換えす運転時のエアサクションについて説
明する。アクセルペダルを踏み込むときはLLスイッチ78
がONとなるのでステップ126よりステップ128に流れ、fL
L＝０か否か判別される。前回このルーチンの実行時、
アクセルペダルが踏まれていた場合はフラグfLL＝０で
あり（ステップ160）、アクセルペダルの踏込み状態か
ら解放状態への切り替わりのときはステップ128の判断
結果はYesとなり、ステップ130に進み、アクセルペダル
の踏込み−解放の繰返し回数のカウンタLLのインクリメ
ントが実行される。

Ｖ≧4kmであるから、ステップ138よりステップ150に進
み、車速Ｖ＜24kmか否か判別される。車庫入れの場合は
Ｖ＜24kmと考えられるのでステップ150よりステップ152
に進みカウンタLL≧２か否か判別される。アクセルペダ
ルの踏込み−解放の繰返し回数が１回のみのときはステ
ップ152よりステップ144に分岐し、エアサクションは停
止され、空燃比は閉ループ制御される。

アクセルペダルの踏込み−解放の繰返し回数が２回以上
のときはステップ152よりステップ154に進み、カウンタ
ｃがインクリメントされる。カウンタｃは、ここでは、
アクセルペダルの踏込み−解放が２回繰り換えされてか
らの経過時間を計測するものである。ステップ156では
カウンタｃの値が車庫入れ等の際に触媒臭が出始めるま
での時間、例えば６秒、に応じた所定値c₂より大きいか
否か判別される。その時間が未経過のときはステップ14
4に進み、エアサクションの停止、空燃比閉ループ制御
が維持される。そして、その時間が経過するとステップ
156でYesとなるのでステップ122に進み、エアサクショ
ンが開始され、空燃比は開ループ制御に切り替わる。そ
のため、触媒臭の発生を抑制することができる。

尚、LLスイッチ78がOFFのときはステップ160に進み、フ
ラグfLL＝０とされる。

また、アイドル運転でないとき、または車庫入れ操作等
のアクセルペダルの踏込み−解放を繰り返す運転時でな
いときはステップ150よりステップ162に進み、カウンタ
LLがリセットされ、ステップ164でカウンタｃがリセッ
トされる。

第７図はアイドル運転時における作動を説明するタイミ
ング図である。時刻t₁でアイドル運転に入るとLLスイッ
チはONに維持される（イ）。車速Ｖは０である（ロ）。
カウンタｃはアイドル運転の開始からインクリメントを
初め、時刻t₂になり、30秒経過すると、即ちｃ＝c₁にな
ると、電磁弁58は作動され（ヘ）、エアサクションが開
始され、且つフラグFXがリセットされ、空燃比は開ルー
プ制御になる（ト）。

第８図は車庫入れ等においてアクセルペダルの踏込み−
解放を繰り返す運転の場合の作動を示す。アクセルペダ
ルの踏込み−解放を繰り返すとLLスイッチ78はON−OFF
を繰り返す（イ）。そのため、車速Ｖも増減を繰り返す
（ロ）。そして、繰返しの度にフラグLLがインクリメン
トされる（ハ）。２回目の繰返しになると（時刻t₃）カ
ウンタｃはインクリメントを開始し（ニ）、ｃ＝c₂とな
り、６秒経過すると（時刻t₄）、電磁弁58は作動され、
エアサクションが開始され（ホ）、かつフラグFXがリセ
ットされ、閉ループ制御に切替えられる。

〔発明の効果〕

この発明では、アクセルペダルのON−OFFを繰返し的に
行なう車庫入れのような運転においてエアサクションを
行わせることにより、触媒臭の発生を抑制することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示す図。第２図はこの発明の実施例の構成を示す図。第３図から第６図は第２図の制御回路の作動を説明する
フローチャート。第７図はアイドル運転時の作動を説明するタイミング
図。第８図は車庫入れ時の作動を説明すタイミング図。 24……吸気管、28……スロットル弁、 30……エアフローメータ、34……排気管、 36……触媒コンバータ、 38……燃料インジェクタ、44……リード弁、 48……二次空気制御弁、 58……電磁切替弁、64……制御回路、 72,74……クランク角センサ、 76……水温センサ、78……LLスイッチ、 80……ブレーキスイッチ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気管に触媒コンバータが配置され、この
触媒コンバータの上流に二次空気を導入する二次空気導
入手段が設けられる内燃機関の二次空気制御装置におい
て、スロットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、スロットル開度および車速に基づき、低車速状態におい
てアクセルの踏み込みと解放とが所定回数繰り返された
後の運転状態を検出する触媒臭発生条件検出手段と、低車速状態においてアクセルの踏み込みと解放とが所定
回数繰り返された後の上記運転状態が検出されたときに
は上記二次空気導入手段を作動させる制御手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の二次空気制御装
置。