JPH0711255B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

内燃機関の空燃比制御装置

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JPH0711255B2
JPH0711255B2 JP16356186A JP16356186A JPH0711255B2 JP H0711255 B2 JPH0711255 B2 JP H0711255B2 JP 16356186 A JP16356186 A JP 16356186A JP 16356186 A JP16356186 A JP 16356186A JP H0711255 B2 JPH0711255 B2 JP H0711255B2
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、空燃比センサの出力信号により内燃機関の空
燃比をフィードバック制御する空燃比制御装置に関す
る。
〔従来の技術および問題点〕 排気ガス中の有害成分であるHC,CO,NOx等を低減するた
め、排気通路内には通常三元触媒が設けられる。三元触
媒がNOx等の三成分を同時に浄化するには、排気ガスが
ほぼ理論空燃比でなければならず、このため排気通路内
には空燃比センサが設けられ、このセンサの出力信号に
基いて混合気の空燃比がフィードバック制御される。ま
た、三元触媒は所定の温度まで上昇していないと排気ガ
スを充分に浄化することができないため、冷間時に触媒
を速やかに暖機すべく排気通路内に二次空気を供給する
よう構成されることがある。この二次空気の量は、あま
り多すぎるとかえって触媒が冷えてしまうので、所定量
以下に抑えられて、排気ガスの空燃比がリーン状態にあ
るように制御される。ところが加速時には、排気脈動が
小さいこと、あるいは吸入空気量が相対的に多いこと等
により、二次空気の量が不足し、空燃比のフィードバッ
ク制御を停止したままの二次空気の供給を行なうと排気
ガスの空燃比がリッチ状態になり、触媒の暖機が充分に
行なわれないという問題を生じる。一方、二次空気を供
給しつつフィードバック制御を行なうと、排気ガスの空
燃比は理論空燃比に近くなるため、触媒の暖機が不充分
になってしまう。
なお、本出願人は既に実願昭61−4332号において、二次
空気の供給時に空燃比のフィードバック制御を停止する
構成を提案した。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決するため、本発明に係る空燃比制御装
置は、第1図の発明の構成図に示すような構成を有す
る。
すなわち本発明によれば、内燃機関の排気通路31に配置
された三元触媒を有する排ガスコンバータ32と、前記排
ガスコンバータ32の上流側の前記排気通路に配置され、
排気空燃比に応じた空燃比信号を出力する空燃比センサ
33と、前記空燃比センサ33の上流側の前記排気通路に二
次空気を供給する二次空気供給手段Aと、前記空燃比信
号に基づいて機関に供給する燃料をフィードバック制御
するフィードバック制御手段Bとを備え、前記フィード
バック制御手段Bは、前記二次空気供給手段Aの非作動
時には、前記空燃比センサ33がリッチ空燃比信号を出力
している時に機関に供給する燃料量を減量し、リーン空
燃比信号を出力している時に機関に供給する燃料量を増
量することにより排ガスコンバータ32に流入する排気空
燃比を理論空燃比にフィードバック制御し、前記二次空
気供給手段Aの作動時には、前記空燃比センサ33がリッ
チ空燃比信号を出力している時に機関に供給する燃料を
減量して排ガスコンバータ32に流入する排気空燃比を理
論空燃比にフィードバック制御し、前記空燃比センサ33
がリーン空燃比信号を出力している時に機関に供給する
燃料を増量するとともに、増量時の燃料供給量を制限
し、排ガスコンバータ32に流入する排気空燃比を理論空
燃比以上とする、内燃機関の空燃比制御装置が提供され
る。
〔実施例〕
以下図示実施例により本発明を説明する。
第2図は本発明の一実施例を適用した内燃機関を示す。
機関本体11に形成されたシリンダボア12内にはピストン
13が摺動自在に収容され、このピストン13の上方に燃焼
室14が形成される。燃焼室14に接続される吸気ポート15
および排気ポート16は、それぞれ吸気弁17および排気弁
18により開閉される。
吸気ポート15に連通する吸気通路21は、その最も上流側
にエアクリーナ22を有し、そのすぐ下流側にはエアフロ
ーメータ23が設けられる。絞り弁24はエアフローメータ
23の下流側に配設される。燃料噴射弁25は絞り弁24より
も下流側であって吸気ポート15の近傍に設けられ、ポン
プ26によりタンク27から燃料を圧送されて吸気ポート15
内に燃料を噴射する。一方、排気ポート16に連通する排
気通路31には、三元触媒を有する排ガスコンバータ32が
配設され、この排ガスコンバータ32よりも上流側には排
気ガス中の酸素濃度を検出するO2センサ33すなわち空燃
比センサが設けられる。排気通路31内であってO2センサ
33の上流側に形成された開口41は、エアクリーナ22に連
結して設けられた二次空気制御弁42に供給管43を介して
接続される。なお、排ガスコンバータ32には触媒の温度
を検出する温度センサ44が取付けられる。ディストリビ
ュータ45は、機関本体11内に設けられたクランク軸(図
示せず)に連結された軸46を備え、またこの軸46を介し
てエンジン回転数を検出する回転数センサ47を有する。
マイクロコンピュータを備えた電子制御(ECU)51は、
エアフローメータ23により検出された吸入空気量Q、回
転数センサ47により検出されたエンジン回転数N、およ
びO2センサ33により検出された排気ガスの空燃比等に基
いて燃料噴射量を制御する。またECU51は、触媒の温度
が所定値より低い冷間時には、二次空気制御弁42を開放
し、触媒の暖機後、この制御弁42を閉塞する。後述する
ようにECU51は、二次空気制御弁42の閉弁時、排ガスコ
ンバータに流入する排気の空燃比が理論空燃比になるよ
うに機関に供給する燃料量をフィードバック制御する
が、二次空気制御弁42の開弁時、排ガスコンバータに流
入する排気の空燃比がリッチ空燃比であれば上記フィー
ドバック制御を行って機関に供給する燃料量を減量し、
排ガスコンバータに流入する排気の空燃比がリーン空燃
比であれば上記フィードバック制御による燃料の増量を
制限して排ガスコンバータに流入する排気の空燃比が理
論空燃比以上(すなわち理論空燃比またはリーン空燃
比)になるようにする。
ECU51は、各種の演算処理等を行なう中央演算処理(CP
U)52と、プログラムおよび各種定数を記憶するリード
オンリメモリ(ROM)53と、データを一時的に記憶する
ランダムアクセスメモリ(RAM)54と、エアフローメー
タ23等から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変
換するA/D変換器55と、回転数センサ47等から出力され
たデジタル信号を入力するとともに燃料噴射弁25および
二次空気制御弁42への指令信号を出力するための入出力
(I/O)ポート56と、これらを相互に接続するバスライ
ン57とを備え、また指令信号に基いて燃料噴射弁25およ
び二次空気制御弁42を駆動制御するための駆動回路58,5
9を有する。
さて、燃料噴射量τは、 τ=K×FAF×TP により計算される。ここでTPは基本噴射量を示し、(吸
入空気量Q)/(エンジン回転数N)により求められ
る。FAFは空燃比補正係数を示し、O2センサ33からの出
力信号に基いて1.0の前後で変化する。Kは修正係数で
あり、冷却水温および吸入空気温等によって定まる。
第3図は空燃比補正係数FAFを変化させるプログラムの
フローチャートを示す。このルーチンは所定時間毎に割
込み処理される。
ステップ101ではフィードバック条件が成立しているか
否かを判断する。フィードバック条件は定常運転状態の
とき成立し、このステップにおいて肯定判断するとステ
ップ103以下のフィードバック制御を行ない、否定判断
するとステップ102へ進んで空燃比補正係数FAFを1.0に
定め、このルーチンを終了する。
ステップ103では二次空気制御弁42が開放しているかあ
るいは閉塞しているかを判断する。開弁時すなわち排気
通路31に二次空気を供給している時、ステップ104にお
いて空燃比補正係数FAFの上限値Hを1.0に定め、閉弁時
すなわち排気通路31に二次空気を供給していない時、ス
テップ105において空燃比補正係数FAFの上限値Hを通常
の値A(例えば1.15)に定める。
ステップ106では、O2センサの出力信号V02が基準値VB
上か否か、すなわち空燃比がリッチかリーンかを判断す
る。空燃比がリッチの場合、ステップ111へ移ってフラ
グCAFが“0"か否かを判別する。このフラグCAFは、それ
以前に空燃比がリーンである場合“0"に定められ、それ
以前に空燃比がリッチである場合“1"に定められるよう
になっている。したがってステップ111において肯定判
断するということは、空燃比がリーンからリッチに変わ
ったことを意味し、次にステップ112において空燃比補
正係数AFAからある大きい値F1を減じる。そしてステッ
プ113において、空燃比がリッチであることを示すべく
フラグCAFを“1"にし、このルーチンを終了する。一
方、ステップ111において否定判断した場合、これは空
燃比がリッチ状態を維持している場合であり、ステップ
114へ進んで空燃比補正係数FAFを小さい値ΔF1だけ減じ
る。そしてステップ115,116において、空燃比補正係数F
AFが下限値Lよりも小さくならないようにしてこのルー
チンを終了する。
ステップ106において否定判断した場合、すなわち空燃
比がリーンの場合、ステップ121へ進み、フラグCAFが
“1"か否かを判別する。空燃比がリッチからリーンに変
わった場合、ステップ121からステップ122へ移り、空燃
比補正係数FAFにある大きな値F2を加える。そしてステ
ップ123において、フラグCAFを“0"にしてこのルーチン
を終了する。ステップ121において、空燃比がリーン状
態を維持している場合、ステップ124へ移って空燃比補
正係数FAFに小さい値ΔF2を加える。そしてステップ12
5,126において、空燃比補正係数FAFが上限値Hより大き
くならないようにしてこのルーチンを終了する。
空燃比のフィードバック制御において、空燃比補正係数
FAFおよび排ガスコンバータ32の入口部分における空燃
比λが変化する状態を第4図(a),(b),(c)を
参照して説明する。
O2センサ33がリーン信号を出力する間、第3図のプログ
ラムはステップ106,121,124,125の順に実行され、空燃
比補正係数FAFは符号Aで示すように徐々に増加する。
この状態においてO2センサ22がリッチ信号を出力する
と、プログラムはステップ106,111,112,113の順に実行
され、空燃比補正係数FAFは符号Bで示すように急に減
少する。その後プログラムはステップ106,112,114,115
の順に実行されるようになり、空燃比補正係数FAFは符
号Cで示すように徐々に減少する。そしてO2センサ22が
リーン信号を出力すると、プログラムはステップ106,11
1,121,122,123の順に実行され、空燃比補正係数FAFは符
号Dで示すように急に増加する。以下同様にして、リー
ン信号とリッチ信号の繰返しに伴い、空燃比補正係数FA
Fは増減を繰返す。
O2センサ22が故障した場合を考慮し、空燃比補正係数FA
Fは上限値Hおよび下限値Lの範囲内で変化するように
なっている(ステップ116,126)。上限値Hは、二次空
気制御弁42が開弁して排気通路31へ二次空気を供給して
いる場合、すなわち触媒の暖機を行なっている場合、ス
テップ104において1.0に定められる。したがって、例え
ば符号Eで示すように空燃比補正係数FAFは1.0を越える
ことはなくなり、本来のフィードバック制御をする場合
と比較し、斜線Fで示した分だけ小さい値をとることと
なる。
排ガスコンバータ32の入口部分における排気ガスの空燃
比λは、フィードバック制御を行なわない場合、例えば
二点鎖線Iで示すように変化するが、フィードバック制
御により、実線Jで示すように一定値(理論空燃比)を
とる。二次空気制御弁42が開弁している場合、排ガスコ
ンバータ32に流入する排気ガス空燃比がリッチ空燃比の
時(上記空燃比フィードバック制御により空燃比補正係
数FAFが減少されるべき場合、すなわち第4(C)図に
符号Pで示す区間)はフィードバック制御が通常通り行
われて排ガスコンバータ32に流入する排気の空燃比λは
ほぼ理論空燃比(実線J)となる。一方、排ガスコンバ
ータ32に流入する排気ガス空燃比がリーンの場合(上記
空燃比フィードバック制御により空燃比補正係数FAFが
増大されるべき場合、すなわち第4(C)図に符号Qで
示す区間)には、空燃比補正係数FAFは1.0より大きくな
らないように制限される。通常、空燃比補正係数FAFが
1.0の場合には機関燃焼室内の燃焼空燃比は、ほぼ理論
空燃比に近くなっているため、二次空気供給中は、FAF
を1.0以下に制限することにより排ガスコンバータ32に
流入する排気の空燃比λは理論空燃比以上(理論空燃比
またはリーン空燃比)となる。
また、FAFの値を1.0以下に制限しても排ガスコンバータ
32に流入する排気空燃比がリッチになるような場合に
は、第3図ステップ106、111から116が実行されて空燃
比補正係数FAFが減少されるため、排ガスコンバータ32
に流入する排気空燃比は速やかに理論空燃比に復帰す
る。このため二次空気供給中は排ガスコンバータ32に流
入する排気の空燃比は理論空燃比よりリッチになること
はない(第4(C)図二点鎖線I)。
しかして、触媒の暖機のために二次空気を排気通路31に
供給している間、この触媒に流入する排気ガスは理論空
燃比もしくはリーン状態となり、リッチ状態になること
が防止される。したがって触媒は、エンジンが加速運転
されて二次空気の供給量が不足しやすい時であっても、
迅速に暖機され、排気ガスの浄化作用が向上する。
なお、二次空気制御弁42の開弁時における空燃比補正係
数FAFの上限値は、1.0に限定されるものではなく、空燃
比をリーン側に制御すればよいので1.0よりも小さい値
に定めることができる。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、エンジンの加速運転中で
あっても触媒の暖機が迅速に行なわれ、排ガスの浄化作
用が向上するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成図、 第2図は本発明の一実施例を適用した内燃機関を示す断
面図、 第3図は空燃比補正係数の制御プログラムのフローチャ
ート、 第4図(a)は空燃比補正係数の変化を示すグラフ、 第4図(b)はO2センサの出力信号を示すグラフ、 第4図(c)は排ガスコンバータの入口部分における空
燃比の変化を示すグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関の排気通路に配置された三元触媒
    を有する排ガスコンバータと、前記排ガスコンバータの
    上流側の前記排気通路に配置され、排気空燃比に応じた
    空燃比信号を出力する空燃比センサと、 前記空燃比センサの上流側の前記排気通路に二次空気を
    供給する二次空気供給手段と、 前記空燃比信号に基づいて機関に供給する燃料をフィー
    ドバック制御するフィードバック制御手段とを備え、 前記フィードバック制御手段は、 前記二次空気供給手段の非作動時には、前記空燃比セン
    サがリッチ空燃比信号を出力している時に機関に供給す
    る燃料量を減量し、リーン空燃比信号を出力している時
    に機関に供給する燃料量を増量することにより排ガスコ
    ンバータに流入する排気空燃比を理論空燃比にフィード
    バック制御し、 前記二次空気供給手段の作動時には、前記空燃比センサ
    がリッチ空燃比信号を出力している時に機関に供給する
    燃料を減量して排ガスコンバータに流入する排気空燃比
    を理論空燃比にフィードバック制御し、前記空燃比セン
    サがリーン空燃比信号を出力している時に機関に供給す
    る燃料を増量するとともに、増量時の燃料供給量を制限
    し、排ガスコンバータに流入する排気空燃比を理論空燃
    比以上とする、内燃機関の空燃比制御装置。
JP16356186A 1986-07-14 1986-07-14 内燃機関の空燃比制御装置 Expired - Fee Related JPH0711255B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104403678B (zh) * 2014-10-13 2016-08-31 浙江安吉双虎竹木业有限公司 一种炭化炉结构

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104403678B (zh) * 2014-10-13 2016-08-31 浙江安吉双虎竹木业有限公司 一种炭化炉结构

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