JPH08270484A - 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Info
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Abstract
る触媒の早期活性化を確実にする。 【構成】 水温TWに基づいて第1の燃料増量率として
水温増量率KTWを設定するS2。2次空気導入時(エ
アポンプON)でかつアイドル運転時(アイドルスイッ
チON)に、触媒入口空燃比が理論空燃比よりもリーン
側の所定値になるように第2の燃料増量率として2次空
気対応増量率KAPを演算するS3〜S5。それ以外は
KAP=0にするS6。そして、水温増量率KTWと2
次空気対応増量率KAPとのうち大きい方を選択して、
最終的な増量率KMを設定しS7、燃料噴射量Tiの算
出に用いるS8。
Description
所定の運転条件にて2次空気を導入する2次空気導入装
置を備える内燃機関の空燃比制御装置に関する。
て、排気通路に2次空気を導入して排気中の有害成分で
あるCO,HCを再燃焼させると共に、その燃焼熱によ
って下流側の排気浄化用の触媒の早期活性化を図るよう
にしたものがある(特開平6−81696号公報参
照)。
機関温度が低い場合に2次空気を導入し、2次空気導入
時には、機関の回転変動等に基づいて安定度を検出し、
安定状態である限りにおいて燃料供給量を増量補正して
空燃比をリッチ化するように制御している。
うな従来の内燃機関の空燃比制御装置にあっては、2次
空気導入時に機関が安定状態である限りにおいて単に燃
料供給量を増量補正しているだけのため、2次空気分を
超える燃料増量のし過ぎにより、触媒入口空燃比がリッ
チ(触媒入口の空気過剰率が 1.0以下)の状態になるこ
とがあり得るため、触媒の早期活性化を達成できない恐
れがあった。
暖機状態(冷却水温)に応じて低温時に燃料供給量を増
量補正(水温増量補正)しているから、水温増量補正と
2次空気対応増量補正とが重なることで、触媒入口空燃
比が更にリッチ化することがあり得るという問題点があ
った。本発明は、このような従来の問題点に鑑み、2次
空気の導入による触媒の早期活性化を確実ならしめるこ
とを目的とする。
る発明では、排気通路の触媒上流に所定の運転条件にて
2次空気を導入する2次空気導入装置を備える内燃機関
において、図1に示すように、機関の暖機状態に応じて
燃料供給量の増量率を設定する第1の燃料増量率設定手
段と、2次空気導入装置による2次空気導入状態を検出
する2次空気導入状態検出手段と、アイドル運転状態を
検出するアイドル運転状態検出手段と、2次空気導入時
でかつアイドル運転時に、触媒入口空燃比が理論空燃比
よりもリーン側の所定値になるように燃料供給量の増量
率を設定する第2の燃料増量率設定手段と、前記第1及
び第2の燃料増量率設定手段により設定される2つの増
量率のうち大きい方を選択する燃料増量率選択手段と、
選択された増量率によって機関への燃料供給量を補正す
る燃料供給量補正手段とを設けて、内燃機関の空燃比制
御装置を構成する。
増量率設定手段は、機関吸入空気流量と、2次空気導入
流量と、触媒入口空燃比の前記所定値とから、燃料供給
量の増量率を計算するものであることを特徴とする。請
求項3に係る発明では、前記第2の燃料増量率設定手段
は、計算された燃料供給量の増量率を予め定めた上限値
と比較して、燃料供給量の増量率の上限値を規制する手
段を有していることを特徴とする。
増量率設定手段は、機関冷却水温に基づいて、触媒入口
空燃比が理論空燃比よりもリーン側の所定値になるよう
な燃料供給量の増量率を推定するものであることを特徴
とする。請求項5に係る発明では、前記第2の燃料増量
率設定手段は、2次空気導入時でかつアイドル運転時の
条件が成立したときに燃料供給量の増量率を触媒入口空
燃比が理論空燃比よりもリーン側の所定値になるような
増量率になるまで時間経過と共に漸増して設定し、前記
条件が不成立になったときに燃料供給量の増量率を時間
経過と共に漸減して設定するものであることを特徴とす
る。
に、特にアイドル運転時のようにガス流速が遅いときは
サーマルリアクタ効果が起こるため、2次空気導入時で
かつアイドル運転時に燃料供給量の増量率を増加させる
ように第2の増量率(2次空気対応増量率)を設定し、
2次空気非導入を前提として設定された機関の暖機状態
に応じた第1の増量率(一般には水温増量率)と比較し
て、大きい方を燃料供給量の補正に用いる。
ては、触媒入口空燃比を理論空燃比よりもリーン側の所
定値になるように設定し、触媒入口空燃比のリーン化に
より、触媒の早期活性化を図る。また、所定以上のリー
ンにならないため、2次空気によって熱が奪われず、排
気温度の低下も少ないので、これによっても触媒の早期
活性化が可能になる。
量率を、機関吸入空気流量や2次空気導入流量などから
計算により設定するので、正確な制御が可能となる。請
求項3に係る発明では、計算された2次空気対応増量率
の上限値を規制する。過度な増量率は機関の失火を招く
からである。請求項4に係る発明では、2次空気対応増
量率を、機関冷却水温に基づいて推定するので、簡易な
制御が可能となる。このような推定が可能となるのは、
アイドル運転時の吸入空気流量は水温によって変化する
ため、触媒入口空燃比を所定値とするように、水温から
2次空気対応増量率を求められるからである。
でかつアイドル運転時の条件が成立したときに、燃料供
給量の増量率を時間経過と共に漸増して、触媒入口空燃
比がリーン側の所定値になるような増量率まで、緩やか
に変化させる。また、前記条件が不成立になったとき
は、燃料供給量の増量率を時間経過と共に漸減して、緩
やかに変化させる。従って、水温増量率と2次空気対応
増量率との切換時に、急激な増量率の変更がなく、滑ら
かに変化するため、機関の安定度や排気性能への影響を
和らげることができる。
の実施例について図2〜図4により説明する。図2はシ
ステム図である。機関1には、エアクリーナ2から吸気
通路3を通ってスロットル弁4の制御を受けつつ空気が
吸入される。吸気通路3のマニホールド部分には燃料供
給手段として各気筒毎に燃料噴射弁5が設けられてい
て、燃料が噴射供給される。
からの駆動パルス信号により通電されて開弁し、通電停
止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁であって、駆動パル
ス信号のパルス幅によって燃料噴射量が制御され、この
燃料噴射量の制御により空燃比が制御される。機関1の
各気筒内で混合気は点火栓(図示せず)により着火され
て燃焼し、この燃焼により生じた排気は排気通路6より
排出される。
Oxを酸化・還元して浄化するための三元触媒7が介装
されている。また、排気通路6の触媒7上流に2次空気
を導入する2次空気導入装置として、電動式エアポンプ
8と、このエアポンプ8からの2次空気を排気通路6の
触媒7上流に導入する2次空気導入管9とが設けられて
いる。ここにおいて、エアポンプ8はコントロールユニ
ット10からの指令によりオン・オフ制御され、所定の運
転条件にて作動して所定流量Qapの2次空気を2次空気
導入管9を介して排気通路6の触媒7上流に導入する。
ルユニット10にはエアフローメータ11、クランク角セン
サ12、水温センサ13、アイドルスイッチ14等から信号が
入力されている。エアフローメータ11は、吸気通路3の
スロットル弁4上流に設けられていて、吸入空気流量Q
を検出する。
号と単位クランク角信号とを出力するもので、基準クラ
ンク角信号の周期又は単位クランク角信号の周波数から
機関回転数Nを算出可能である。水温センサ13は、機関
1のウォータジャケット内に臨んで、冷却水温TWを検
出する。
全閉状態になるとONとなるものである。ここにおい
て、コントロールユニット10に内蔵のマイクロコンピュ
ータは、図3に示す燃料噴射量演算ルーチンを実行する
ことにより、燃料噴射量Tiを定め、このTiに相当す
るパルス幅の駆動パルス信号を機関回転に同期した所定
のタイミングで燃料噴射弁5に出力して、燃料噴射を行
わせる。
明する。ステップ1(図にはS1と記してある。以下同
様)では、エアフローメータ11からの信号に基づいて検
出される吸入空気流量Qと、クランク角センサ12からの
信号に基づいて算出される機関回転数Nとから、機関に
吸入される空気量に対応する理論空燃比相当の基本燃料
噴射量Tp=K・Q/N(Kは定数)を算出する。
に基づいて検出される冷却水温TWから、マップを参照
して、第1の増量率としての水温増量率KTWを設定す
る。尚、水温増量率KTWは冷却水温TWが低い程大き
く設定される。この部分が第1の燃料増量率設定手段に
相当する。ステップ3では、エアポンプ8がON(2次
空気導入状態)か否かを判定し、ONの場合はステップ
4へ進む。この部分が2次空気導入状態検出手段に相当
する。
N(アイドル運転状態)か否かを判定し、ONの場合は
ステップ5へ進む。この部分がアイドル運転状態検出手
段に相当する。ステップ5では、2次空気導入時でかつ
アイドル運転時であるので、触媒入口空燃比が理論空燃
比よりもリーン側の所定値(触媒入口の空気過剰率で所
定値λ;λ>1.0 )になるように第2の増量率としての
2次空気対応増量率KAPを演算する。この部分が第2
の燃料増量率設定手段に相当する。
ーチンを実行することにより、2次空気対応増量率KA
Pを演算する。図4のKAP演算サブルーチンについて
説明する。ステップ101 では、機関吸入空気流量Qと、
2次空気導入流量Qap(エアポンプ8により定まる一定
値)と、触媒入口の目標空気過剰率λとから、次式によ
り、2次空気対応増量率KAPを計算する。
KAPを予め定めた上限値と比較して、KAP>上限値
の場合にステップ103 で2次空気対応増量率KAPを上
限値に規制する。過度な増量率は機関の失火に至るから
である。一方、ステップ3の判定でエアポンプ8がOF
F、又はステップ4での判定でアイドルスイッチ14がO
FFの場合は、ステップ6へ進み、2次空気対応増量率
KAP=0とする。
テップ7では、水温増量率KTWと2次空気対応増量率
KAPとから、次式に示されるように大きい方を選択し
て、最終的な増量率KMを設定する。この部分が燃料増
量率選択手段に相当する。 KM=MAX(KTW,KAP) ステップ8では、基本燃料噴射量Tpに対し、次式のご
とく、増量率KMによる補正を施して、最終的な燃料噴
射量Tiを算出する。この部分が燃料供給量補正手段に
相当する。
正(加速補正、空燃比フィードバック補正、電圧補正
等)が施されるが、ここでは説明を省略する。このよう
にして燃料噴射量Tiが算出されると、これが所定のレ
ジスタにセットされ、所定の燃料噴射タイミングにてT
iのパルス幅の駆動パルス信号が燃料噴射弁5に出力さ
れて、燃料噴射が行われる。
イドル運転時には、2次空気対応増量率KAPが設定さ
れ、水温増量率KTWと比較されて、大きい方が燃料噴
射量の補正に用いられる。そして、2次空気対応増量率
KAPの設定に際しては、触媒入口空燃比を理論空燃比
よりもリーン側の所定値になるように設定し、触媒入口
空燃比のリーン化により、触媒7の早期活性化を図るこ
とができる。また、所定以上のリーンにならないため、
2次空気によって熱が奪われず、排気温度の低下も少な
いので、これによっても触媒7の早期活性化が可能にな
る。
する。この実施例は、図3の燃料噴射量演算ルーチンの
ステップ5において、2次空気導入時でかつアイドル運
転時に、触媒入口空燃比が理論空燃比よりもリーン側の
所定値になるように第2の増量率としての2次空気対応
増量率KAPを演算する際に、図5に示すKAP演算サ
ブルーチンを実行することにより、2次空気対応増量率
KAPを演算するようにしたものである。
明する。ステップ201 では、冷却水温TW(又は始動時
に記憶した始動時水温TWst)から、マップを参照し
て、触媒入口空燃比が理論空燃比よりもリーン側の所定
値(触媒入口の空気過剰率で所定値λ;λ>1.0 )にな
るような2次空気対応増量率KAPを設定する。
Wによって変化するため、触媒入口空燃比を所定値とす
るように、水温TWから2次空気対応増量率KAPを求
めることができるからである。ここでの2次空気対応増
量率KAPは冷却水温TW(又は始動時水温TWst)が
高い程大きく設定される。次に第3の実施例について図
6により説明する。
チンの代わりに、図6に示す燃料噴射量演算ルーチンを
実行するようにしたものである。図6の燃料噴射量演算
ルーチンについて説明する。ステップ11では、エアフロ
ーメータ11からの信号に基づいて検出される吸入空気流
量Qと、クランク角センサ12からの信号に基づいて算出
される機関回転数Nとから、機関に吸入される空気量に
対応する理論空燃比相当の基本燃料噴射量Tp=K・Q
/N(Kは定数)を算出する。
に基づいて検出される冷却水温TWから、マップを参照
して、第1の増量率としての水温増量率KTWを設定す
る。尚、水温増量率KTWは冷却水温TWが低い程大き
く設定される。この部分が第1の燃料増量率設定手段に
相当する。ステップ13では、エアポンプ8がON(2次
空気導入状態)か否かを判定し、ONの場合はステップ
14へ進む。この部分が2次空気導入状態検出手段に相当
する。
N(アイドル運転状態)か否かを判定し、ONの場合は
ステップ15へ進む。この部分がアイドル運転状態検出手
段に相当する。ステップ15では、2次空気導入時でかつ
アイドル運転時であるので、触媒入口空燃比が理論空燃
比よりもリーン側の所定値になるように2次空気対応増
量率KAPを演算する。
示すKAP演算サブルーチンを実行することにより、2
次空気対応増量率KAPを演算する。但し、このステッ
プ15で設定される2次空気対応増量率KAPを以下では
「目標2次空気対応増量率」と呼び、これに基づいて過
渡時を考慮して設定される2次空気対応増量率MKAP
と区別する。
は、ステップ16へ進む。ステップ16では、増量率KMを
徐々に増大させるべく、2次空気対応増量率MKAPを
次式のごとく現在の増量率KMに所定値ΔKAPを加算
することにより設定する。 MKAP=KM+ΔKAP 次にステップ17では、2次空気対応増量率MKAPを目
標2次空気対応増量率KAPと比較し、MKAP>KA
Pの場合にステップ18で2次空気対応増量率MKAP=
KAPに固定する。
OFF、又はステップ14での判定でアイドルスイッチ14
がOFFの場合は、ステップ19へ進む。ステップ19で
は、増量率KMを徐々に減少させるべく、2次空気対応
増量率MKAPを次式のごとく現在の増量率KMから所
定値ΔKAPを減算することにより設定する。
手段に相当する。これらの後は、ステップ20,21へ進
む。ステップ20では、水温増量率KTWと2次空気対応
増量率MKAPとから、次式に示されるように大きい方
を選択して、最終的な増量率KMを設定する。この部分
が燃料増量率選択手段に相当する。
とく、増量率KMによる補正を施して、最終的な燃料噴
射量Tiを算出する。この部分が燃料供給量補正手段に
相当する。 Ti=Tp・(1+KM) このようにして燃料噴射量Tiが算出されると、これが
所定のレジスタにセットされ、所定の燃料噴射タイミン
グにてTiのパルス幅の駆動パルス信号が燃料噴射弁5
に出力されて、燃料噴射が行われる。
に、2次空気導入時でかつアイドル運転時の条件が成立
したときに、燃料供給量の増量率KMを時間経過と共に
漸増して、触媒入口空燃比がリーン側の所定値になるよ
うな増量率KAPまで、緩やかに変化させる。また、前
記条件が不成立になったときは、燃料供給量の増量率K
Mを時間経過と共に漸減して、緩やかにKM=KTWま
で変化させる。従って、水温増量率TWと目標2次空気
対応増量率KAPとの切換時に、急激な増量率の変更が
なく、滑らかに変化するため、機関の安定度や排気性能
への影響を和らげることができる。
によれば、2次空気導入時でかつアイドル運転時に触媒
入口空燃比を理論空燃比よりもリーン側の所定値になる
ように設定し、触媒入口空燃比のリーン化により、触媒
の早期活性化を図ることができ、また、所定以上のリー
ンにならないため、2次空気によって熱が奪われず、排
気温度の低下も少ないので、これによっても触媒の早期
活性化が可能になるという効果が得られる。
応増量率を、機関吸入空気流量や2次空気導入流量など
から計算により設定するので、正確な制御が可能となる
という効果が得られる。請求項3に係る発明によれば、
計算された2次空気対応増量率の上限値を規制するの
で、過度な増量による機関の失火を防止できるという効
果が得られる。
応増量率を、機関冷却水温に基づいて推定するので、簡
易な制御が可能となるという効果が得られる。請求項5
に係る発明によれば、増量率の切換時に、増量率が滑ら
かに変化するため、機関の安定度や排気性能への影響を
和らげることができるという効果が得られる。
のフローチャート
のフローチャート
Claims (5)
- 【請求項1】排気通路の触媒上流に所定の運転条件にて
2次空気を導入する2次空気導入装置を備える内燃機関
において、 機関の暖機状態に応じて燃料供給量の増量率を設定する
第1の燃料増量率設定手段と、 2次空気導入装置による2次空気導入状態を検出する2
次空気導入状態検出手段と、 アイドル運転状態を検出するアイドル運転状態検出手段
と、 2次空気導入時でかつアイドル運転時に、触媒入口空燃
比が理論空燃比よりもリーン側の所定値になるように燃
料供給量の増量率を設定する第2の燃料増量率設定手段
と、 前記第1及び第2の燃料増量率設定手段により設定され
る2つの増量率のうち大きい方を選択する燃料増量率選
択手段と、 選択された増量率によって機関への燃料供給量を補正す
る燃料供給量補正手段と、 を設けたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 - 【請求項2】前記第2の燃料増量率設定手段は、機関吸
入空気流量と、2次空気導入流量と、触媒入口空燃比の
前記所定値とから、燃料供給量の増量率を計算するもの
であることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の空燃
比制御装置。 - 【請求項3】前記第2の燃料増量率設定手段は、計算さ
れた燃料供給量の増量率を予め定めた上限値と比較し
て、燃料供給量の増量率の上限値を規制する手段を有し
ていることを特徴とする請求項2記載の内燃機関の空燃
比制御装置。 - 【請求項4】前記第2の燃料増量率設定手段は、機関冷
却水温に基づいて、触媒入口空燃比が理論空燃比よりも
リーン側の所定値になるような燃料供給量の増量率を推
定するものであることを特徴とする請求項1記載の内燃
機関の空燃比制御装置。 - 【請求項5】前記第2の燃料増量率設定手段は、2次空
気導入時でかつアイドル運転時の条件が成立したときに
燃料供給量の増量率を触媒入口空燃比が理論空燃比より
もリーン側の所定値になるような増量率になるまで時間
経過と共に漸増して設定し、前記条件が不成立になった
ときに燃料供給量の増量率を時間経過と共に漸減して設
定するものであることを特徴とする請求項1〜請求項4
のいずれか1つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07188895A JP3601101B2 (ja) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
US08/622,395 US5720166A (en) | 1995-03-29 | 1996-03-27 | Fuel supply control device for an engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07188895A JP3601101B2 (ja) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08270484A true JPH08270484A (ja) | 1996-10-15 |
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