JPH0778364B2

JPH0778364B2 - 内燃機関の二次空気供給制御装置

Info

Publication number: JPH0778364B2
Application number: JP61178918A
Authority: JP
Inventors: 博則別所
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1986-07-31
Filing date: 1986-07-31
Publication date: 1995-08-23
Anticipated expiration: 2010-08-23
Also published as: JPS6336015A

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二次空気
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、エンジン減速又はアイドル
運転時のHC（炭化水素）及びCO（一酸化炭素）成分の排
出量の低減を目的として、同運転時に二次空気を触媒コ
ンバータの上流に導入し、かつ空燃比を開ループ制御す
るシステムが設置される。そして、シフトチェンジによ
る一時的なスロット弁のアイドル位置への復帰の際に二
次空気が導入されるとすると、触媒過熱するので、この
ようなことがないように、スロットル弁がアイドル位置
になってから所定時間経過後に二次空気の導入が行われ
るようになっている。（例えば、特開昭57−70929号参
照）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

シフトチェッジ時にスロットル弁が一時的にアイドル位
置をとったときに二次空気が導入されると空燃比の変動
という好ましくないことが起こるので、二次空気が供給
されないように遅延させているため、極低速域でスロッ
トル弁をアイドル位置に戻したり、踏み込んだりを短時
間に繰り返す渋滞時や車庫入れ等の走行時には、触媒臭
が発生する問題点がある。即ち、異臭は燃料中の硫黄分
が触媒表面に付着することにより発生するが、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ため硫黄分は燃焼され
付着することはなく異臭は発生しない。しかしながら、
アクセルペダルを戻すと、エアフローメータのオーバシ
ュートによるリーンスパイクを防止するため、燃料増量
が行われる。従って、アクセルペダルを戻す度に燃料が
過剰になり、暫く経過するとO₂がなくなるため、車庫入
れや渋滞等により加速減速の繰返しを何回も行なうと、
触媒コンバータ中に保持される酸素の量が徐々に減少
し、硫黄分は燃焼されず触媒表面に付着し、触媒臭が出
てくるのである。

この発明は、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〕

この考案によれば、排気管１に触媒コンバータ1aを配置
した車両用内燃機関において、触媒コンバータ1aの上流
への二次空気の導入を制御する手段２と、スロットル弁
1bのアイドル開度検出手段３と、アイドル開度検出後に
二次空気導入制御手段２が作動するまでの所定の遅延を
持たせる手段４と、触媒コンバータ1aから異臭が発生し
易い運転条件を検出する手段５と、異臭がし易い運転条
件の継続時間を代表する因子を検出する手段６と、前記
継続時間が長くなるとともに短くなるように遅延手段４
での遅延時間を設定する手段７とから構成される。

〔作用〕

減速又はアイドル運転時は、遅延手段４は車速によって
変化する遅延時間経過後に二次空気制御手段２は二次空
気の供給を行なう。そして車庫入れや渋滞等の触媒臭気
の発生し易い運転条件に入っているときは、その継続時
間が長くなるに従って遅延は短縮される。そのため、、
触媒コンバータに保持される酸素が少なくなると、即座
に二次空気が供給される。

〔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36における触媒の活性を促進するためのもの
である。

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はサージタンク26の負圧に連通され、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
ンバーダ36の上流に設置される。空燃比センサ75はなる
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。ブレーキスイッチ80はブレーキペダル82の踏込
み時ON、解除時にOFFされる。車速センサ84は車両速度S
PD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×Tp×（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
クにより補正係数である。Ａは減速増量である。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105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りエ
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105よりステップ110
に進み、フィードバック条件か否か判別される。例え
ば、アイドル時や高負荷時はフィードバック条件ではな
く、スロットル弁108に進む。フィードバック条件のと
きはステップ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115はLLスイッチ78
がONか否か判別され、Yesのときはスイッチ116で前回こ
のルーチンを実行したときLLスイッチ78がONであったか
否か判別される。LLスイッチ78のONへの切り替わり時点
ではステップ117に進み、減速増量Ａが初期値に設定さ
れる。次にこのルーチン実行時にはステップ116よりス
テップ118に進み、Ａはαだけ減量され、ステップ119で
Ａ≦０となるとステップ120でＡ＝０に固定される。即
ち、減速増量Ａは、アクセルペダルをアイドル位置に戻
すと、時間の経過とともに零まで減少され、これにより
アクセルペダルを戻したときのエアフローメータのオー
バシュートによるリーンスパイクが防止される。

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で、後述のカ
ウンタTDをクリヤした後、ステップ122に進み、電磁弁5
8に駆動信号が印加される。そのため、吸気管負荷がダ
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。スロットル弁がアイドル位置にないときはステップ
130に進み、カウンタTDがクリヤされる。次いで、ステ
ップ132に進み、電磁弁58は消磁され、ダイヤフラム54
は空気フィルタ60に連通される。そのため、二次空気空
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134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）。

スロットル弁がアイドル位置のときはステップ126より
ステップ136に進み、車速SPDが所定値、例えば24km/hよ
り大きいか否か判別される。SPD＞24km/hのときはステ
ップ137に進み、ブレーキスイッチ82がONか否か判別さ
れる。ステップ138ではスイッチフラグfSW＝１か否か判
別される。このフラグはブレーキスイッチ80がONのとき
１、OFFのとき０とされる。従って、ブレーキ82を解放
状態から踏込み状態に移行したときはフラグ＝０である
ことからステップ139に進み、カウンタFLAGnがインクリ
メントされる。このカウンタは、車速SPD≦24km/hの状
態においてブレーキスイッチ80のON−OFFの繰返しの回
数を計測しており、車庫入れや、渋滞走行の継続時間を
見る手段ということができる。ステップ140ではスイッ
チフラグfSWがセットされる。ブレーキスイッチ137がOF
Fのときはステップ141に進み、スイッチフラグfSWがリ
セットされる。

ステップ142ではアイドル、又は減速に移行後の二次空
気導入の遅延時間設定値TD₁が、 TD₁＝ｆ（500ms−ｋ×ｎ）により計算される。即ち、遅延時間は基本的には500m秒
であるが、車庫入れや渋滞等の触媒異臭の発生し易い運
転状態が継続しているときはその継続時間が長ければ長
い程短縮される。ステップ142では、500m秒から、その
ような運転状態の継続に応じた時間を引いた遅延時間と
するカウンタの所定値に係数ｆを乗算することによって
換算が行われる。

車庫入れや渋滞ではないときはステップ136よりステッ
プ143に進み、カウンタFLAGnは０とされる。従って、通
常の500m秒だけの遅延が行われる。

ステップ143では、カウンタTDの値がステップ142で設定
される所定値TD₁より大きいか否か判別される。その時
間が経過していないときはTD≦TD₁であり、ステップ144
に進み、カウンタTDのインクリメントが実行され、つい
で前述のステップ132,134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、フラグFX＝０とされる。そのため閉ルー
プ制御となる。

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、TD＞TD₁であり、ステップ143よりステッ
プ123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。アクセルペダルを戻したときに減
速増量が実行されるため、アクセルペダルを頻繁にON−
OFFすると燃料が過剰になり、異臭が発生しやすくなる
が、二次空気の導入により触媒コンバータ36での空気不
足状態が解消され、触媒臭が無くなる。

第７図はこの発明の作動を説明するタイミング図であ
る。車庫入れや、減速中は（イ）で示すように車速SPD
は増減し、この間スロットル弁28が戻される度にLLスイ
ッチ78がONとなり（ロ）、ブレーキ82が踏まれる度にブ
レーキスイッチ80がONとなる（ハ）。ブレーキスイッチ
80がOFFからONに切り替わる度にカウンタFLAGnはインク
リメントされる（ニ）。そして、電磁弁58はアイドル移
行後（LLスイッチ78がONされてから）遅延時間TD₁,T
D₁′,TD₁″の経過後にONされ、二次空気空気の導入を行
なうがその遅延時間は渋滞走行や、車庫入れ走行の経過
時間が長くなる程短縮される（ニ）。車速24km/hを超え
ると、カウンタFLAGnはリセットされ、その後は遅延時
間は通常の値500m秒に戻る。

〔発明の効果〕

この発明では、車庫入れや渋滞走行の継続時間を検出
し、その継続時間が長い程二次空気導入までの遅延時間
を短縮することにより、触媒コンバータ内での酸素蓄積
効果が減少しても、その分早目に二次空気導入が行われ
ることから触媒コンバータからの異臭の発生を抑制する
ことができる。

また、遅延時間を徐々に短くしているため、最初から短
くした場合問題となる触媒過熱の虞れはない。

【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図はこの発明の作動を説明するタイミング図。 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、 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を配置した車両用
内燃機関において、触媒コンバータの上流への二次空気の導入を制御する手
段、内燃機関のアイドル開度検出手段、アイドル開度検出後に二次空気導入制御装置が作動する
までの所定の遅延を持たせる手段、触媒コンバータから異臭が発生し易い運転条件を検出す
る手段、異臭がし易い運転条件の継続時間を代表する因子を検出
する手段、前記継続時間が長くなるとともに短くなるように遅延手
段での遅延時間を設定する手段。