JPS5893949A - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエンジンの空燃比制御装置に係り、特に、排出
ガス中の残留酸素ガス濃度から混合気の空燃比を推定し
、この空燃比が理論空燃比近傍になるヨウにインテーク
マニホールド内に二次的に空気を導入するようにしたエ
ンジンの空燃比制御装置の改良に関する。

従来より、エキゾーストマニホールド内に突出して０２
センサを配置すると共に、インテークマニホールド内に
直接大気を導入する電気式空気制御弁ヲインテークマ二
ホールドに配置し、０２センサを含む各種センサからの
信号に基づいて電気式空気制御弁に印加される電圧波形
を求めこの電圧波形により電気式空気制御弁を開閉する
ようにしたエンジンの空燃比制御装置が知られている。

かかるエンジンの空燃比制御装置においては、エンジン
冷却水温またはエンジンオイル温から検出されるエンジ
ンの温度が所定値以下の冷間時に（才、空燃比リッチな
混合気が要求されることおよび０．センサの温度特性が
ら空燃比信号がリッチ側にずれること等がら空燃比制御
を停止するようにしている。また、スロットル弁全閉状
態近傍およびスロットル弁全開状態近傍のエンジンアイ
ドリング状態および高負荷時においでは、アイドリング
時のエンジ泪転数安定性および加速性能を良好にするた
めに、電気式空気制御弁を全閉にしで空燃比制御を停止
しでいるが、排出ガス’ｒ　Ａ　５．ｆにするために一
定時間経過した後に空燃比制御を停止にする時間遅延制
御を行なっている。

しかし、かかるエンジンの空燃比制御装置において１上
　空燃比リッチ化を要求されない冷間時の定速走行状態
時およびファーストアイドル放置時等においても空燃比
制御が停止されるために、空燃比リッチな混合気がエン
ジンに供給され燃費が悪化するという問題点がある。

本発明は、上記問題点を解消すべくなされたもので冷間
時の定速走行状態時およびファーストアイドル状態時等
のリッチ化混合気を要求されない領域において空燃比制
御を行なうようにしたエンジンの空燃比制御装置を提供
することを目的とする。

本発明は、エンジンの温度が所定値以下の冷間時および
所定値以上の温間時で制御信号を異ならせて空燃比制御
を行うと共に、冷間時の加速時等のようにリッチ化混合
気が要求される領域に゛おいで空気量制御弁を全閉にし
て空燃比をリッチにし、燃費の向上を図っている。本発
明は第１に、エンジンの温度が所定値以下の場合に空気
量制御弁に供給される電圧を補正して空燃比がリッチに
なるようにすることにより上記目的を達成しでいる。

また、本発明は第２に、エンジンの温度が所定値以下で
あってかつインテークマニホールド内）負圧が所定圧力
以下になった場合に空気量制御弁を全閉にして空燃比を
リッチにすることにより上記目的を達成している。この
結果、冷間時の加減速時等においては空燃比がリッチに
制御され、冷間時のファーストアイドル放置時等および
温間時においでは、空燃比が理論空燃比近傍に制御され
るため燃費の向上が図れる、という特有の効果が得られ
る。

以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図に本発明の第１実施例を示す。図に示すように、
エキゾーストマニホールド２内にハＯ，センサ４が突出
して配置され、インテークマニホールド６には電気式空
気制御弁８が設けられている。この電気式空気制御弁８
は、弁体８ａを囲繞するように配置された電磁コイル８
ｂを備えテイル。そして弁体８ａは、通常はリターンス
プリング８Ｃにより弁座８ｄの方向に押圧され電気式空
気制御弁８を閉弁状態としでいる。また、電磁コイル８
ｂが通電された場合には、電磁コイル８ｂがリターンス
プリング８ｃの弾発力に抗して弁体８ａを吸引して電気
式空気制御弁８を開弁状態とし大気をインテークマニホ
ールド６内に供給するようにする。

０、センサ４の出力端は、マイクロコンピュータ１０の
リーフ化定数回路１０ａおよびインバータ１０ｄに接続
されている。インバータ１０ｄは、冷却水温またはエン
ジンオイル温によって切り換えられる温度スイッチ１０
ｅに接続され、温度スイッチ１０ｅには、リッチ化定数
回路１０ｂおよびイチ温時リッチ化定数回路１０ｃが並
列に接続されている。そして、リーン化定数回路１０ａ
１　リッチ化定数回路１０ｂおよび低温時リッチ化定数
回路１０Ｃは、積分回路１０ｆを介して電気式空気制御
弁８の電磁コイル８ｂに接続されている。

次に、本実施例の動作を説明する。エンジン温か所定値
以上の温間時においては、温度切り換えスイッチ１０ｅ
がリッチ化定数回路１σｂ側に接続されている。０．セ
ンサ４は、エキゾーストマニホールド２内の排出ガスの
残留酸素濃度を検出して、空燃比リッチの場合に１の信
号を、空燃比リーンの場合にＯの信号をコンピュータ１
０に出力する。１の信号が入力された場合には、リーン
化定数回路１０ａでリーン化定数Ｋｔ、が加えられ積分
回路１０ｆに入力される。また、０．センサ４からＯの
信号が入力された場合には、インバータ１０ｄで１の信
号に反転され、リッチ化定数回路１０ｂでリッチ化定数
ＫＲが加えられ積分回路１０ｆに入力される。積分回路
１０ｆでは、リーン化定数回路１０ａおよびリッチ化定
数回路１０ｂから入力される信号を積分して制御信号を
電気式空気制御弁８の電磁コイル８ｂに出力する。この
時の制御信号を第２図に示す。エンジンの温度が所定値
以下の場合には、温度切り換えスイッチ１０ｅが低温用
リッチ化定数回路１０ｃ側に切り換えられる。ここで、
低温用リッチ化定数回路１０ｃの低温用リッチ化定数Ｋ
Ｒ’は、リッチ化定数ＫＲより大きな値に設定されてい
る。従って、積分回路１０ｆからは前述と異なり第３図
に示錫御信号が電磁コイル８ｂに出力される。この結果
、温間時においては従来と同様に空燃比制御が行なわれ
るとともに、冷間時においでは、低温用リッチ化定数Ｋ
Ｒ’により空燃比のリッチ化がはかられるとともに冷間
時の加速時および減速時等のようにＯ２センサから空燃
比リーン信号が出力された場合には速やかに電気式空気
制御弁８が閉じ側に制御される。これにより、冷間時に
おいてエンジンストールおよびエンジンの息つきを防止
することができるという効果が得られる。

上記においては、リッチ化定数ＫＲを冷間時において低
温用リッチ化定数ＫＲ’に切り換える例について説明し
たが、リーン化定数Ｋｔ、をＫＬより小さな値に切り換
えるようにしてもよい。また、サーミスタ等を使用して
温度に応じて連続的にリッチ化定数ＫＲおよびリーン比
定数ＫＬ等を変化させるようにしてもよい。更に、第４
図に示すように従来使用されていた自動利得制御装置１
２と篩装置１２を通して従来のように制御イ言号が空気
制御弁８に出力されるが冷間時においては、温度切り換
えスイッチ１４がオンするためＯ，センサ４からの空燃
比信号が自動利得制御装置１２を迂回してコンピュータ
１０に入力される。

次に本発明の第２実施例を第５図に示す。尚、第５図に
おいて第１図と対応する部分には同一符号を付してその
説明を省略する。本実施例は、第５図に示すようにイン
テークマニホールド６に負圧切す換えバルブ１６を設け
て冷間時の加減速時において空燃比制御を停止するよう
にしたものである。負圧切り換えバルブ１６は、導電性
プレート１６ａを備えたダイヤフラム１６ｂによりＡ室
とＢ室とに分割されている。尚、プレー）１６ａにはオ
リフィス１６ｆが穿設されていム　このダイヤフラム１
６ｂは、Ａ室とＢ室との圧力が等しいときＡ室とＢ室と
の中央に位置するようにスプリング１６ｅにより支持さ
れている。また、Ａ室およびＢ室には、それぞれ接地さ
れた接点１６ｃおよび１６ｄが固定されでいる。負圧切
り換えバルブ１６のＡ室は、インテークマニホールド６
に連通され、負圧切り換えバルブ１６のプレート１６ａ
はコンピュータ１０の温度スイッチ１８を介して空気量
制御弁を制御する制御回路２０に接続されでいる。制御
回路２０は、第１図に示すリーン化定数回路１０ａ、Ｕ
ツチ化定数回路１０ｂおよび積分回路１０ｆ等から構成
されている。そして、Ｏ，センサ４は、制御回路２０を
介して電気式空気制御弁８の電磁コイル８ｂに接続され
でいる。

以下本実施例の動作を説明する。温間時においては温度
スイッチ１８がオフされでいるので従来と同様にＯ，セ
ンサ４からの空燃比信号に基づいて制御回路２０から電
磁コイル８ｂに第２図に示す制御信号が出力されて従来
と同様に空燃比制御が行なわれる。冷間時においては、
温度スイッチ１８がオンするので負圧切り換えバルブ１
６からの信号に基づいて空燃比制御が行なわれる、すな
わち、スロットル弁２２を全開状態近傍にした加速時に
おいては、インテークマニホールド６内の負圧が低下す
るためこの負圧が切り換えバルブ１６のＡ室に作用し、
プレート１６ａがＢ室側に移動して接点１６ｄと接触す
る。この結果、負圧切り換えバルブ１６からは０の信号
が出力され温度スイッチ１８を介して制御回路２０に入
力される。従って、制御回路２０からは空燃比制御停止
信号が電磁コイル８ｂに入力され電流が遮断されるので
空気制御弁８が閉弁状態となる。また、スロットル弁２
２を全閉状態近傍にした減速時においては、インテーク
マニホールド６内に高負圧が発生するため、プレー）１
６ａが負圧切り換えバルブ１６のＡ室側に移動して接点
１６ｃと接触する。この結果、制御回路２０に前述と同
様の０の信号が入力され電気式空気制御弁８が全閉状態
にされる。

尚、プレート１６ａには、オリフィス１６ｆが穿設され
ているためプレート１６ａが接点１６ｃまたは接点１６
ｄに接触した後一定時間後に中立位置に復起する。

一方、加減速時以外の状態ではインテークマニホールド
６内の負圧が急激に変化しないので、プレート１６ａは
中立の位置に保持される。従って、負圧切り換えバルブ
１６から１の信号が制御回路２０に出力され電気式空気
制御弁８は前述と同様に制御回路２０からの制御信号に
より制御される。

以上のように本実施例によれば冷間時における加減速時
においてのみ空燃比制御が停止されその他の状態におい
ては０２センサ４からの空燃比信号に基づいて電気式空
気制御弁８が制御される。

次ｌへ本実施例の変形例を第６図に示す。本変形例は、
第５図の負圧切り換えバルブ１６の接点１６Ｃを省略し
たものである。第６図の負圧切り換えバルブ１６を用い
れば加速時のみ空燃比制御が停止される。このように加
速時のみ空燃比制御を停止するようにしたのは、加速時
は高負荷が働くため空燃比リッチにする要求が減速時よ
りも大であるからである。

本発明の第３実施例を第７図に示す。尚、第７図におい
て第５図と対応する部分には同一符号を付してその説明
は省略する。図に示すように、スロットル弁２２の僅か
上流側にはアドバンスボート２４が穿設されこのアドバ
ンスボート２４には所定負圧（例えば１００　ｍＨｆ　
）を境界としてオンオフする負圧スイッチ２６が接続さ
れている。この負圧スイッチ２６は、温度スイッチ１８
と遅延回路２８との並列回路を介して制御回路２０に接
続されている。

以下本実施例の動作を説明する。アドバンスボート２４
に発生する負圧は、第８図に示すようにスロットル開度
に応じて変化する。負圧スイッチ２６は、所定負圧（例
えば１００　ｍＨｔ　、）以上のとぎ１の信号を出力し
、所定負圧以下のとぎＯの信号を出力する。ここで、エ
ンジンの温度が所定値以上の温間時においては温度スイ
ッチ１８がオフしており、負圧スイッチ２６から出力さ
れる信号は遅延回路２８で所定時間遅延された後制御回
路２０に入力される。従って、アイドリング状態および
高負荷状態においては、所定時間Ｔ遅延された後空燃比
制御が停止されるとともに、その他の定常状態において
はＯ，センサ４からの空燃比信号に基づいて空燃比制御
が行なわれる。

一方、冷間時においては温度スイッチ１８がオンするの
で、負圧スイッチ２６からの信号は、遅延回路２８を迂
回して直接制御回路２０に入力される。この結果、イン
テークマニホールド６内の負圧が所定値以上の場合にお
いては通常の状態で空燃比制御が行なわれるが、加減速
時等のスロットル弁が全閉または全開近傍状態においで
は、遅延することなく直ちに空燃比制御が停止される。

このように、冷間時において遅延時間を設けることなく
直ちに空燃比制御を停止するのは、冷間時の加減速時に
おいて空燃比制御を行なうとエンジンストールおよびエ
ンジン息つきの原因となるためである。

本発明の第４実施例を第９図に示す。尚、第９図におい
て第７図と対応する部分においては同一符号を付しその
説明は省略する。本実施例は、アドバンスボート２４の
僅か上流側に第２のボート２８を設け、このポート２８
に負圧スイッチ２６より設定圧の高い第２の負圧スイッ
チ３ｏを接続したものである。負圧スイッチ３０は、温
度スイッチ１８を介してアンド回路３２の一方の入力端
に接続され、アンド回路３２の他方の入力端には負圧ス
イッチ２６が接続されている。そして、アンド回路３２
の出力端は制御回路２０に接続されている。ここで、負
圧スイッチ２６の設定圧は例えば１００　ｗＨｙであり
、負圧スイッチ３ｏの設定圧は例えば３００ＩＩｌ＋＋
１４．である。

以下本実施例の動作を説明する。アドバンスポート２４
に発生する負圧は第１０図に示すαのようになり、第２
のポート２８に発生する負圧は第１０図のβのようにな
る。従って、スロットル弁２２の開度が大きくなるに従
っで負圧スイッチ２６および３０がインテークマニホー
ルド６内の負圧を検出し、例えば１００−（ｒにおいて
負圧スイッチ２６から１の信号が出力され、例えば３０
０　＋ｍＨｙにおいて負圧スイッチ３０から１の信号が
出力される。ここで、温間時においては温度スイッチ１
８がオフしているため負圧スイッチ３０の信号はアンド
回路３２に入力されない。このため負圧スイッチ２６か
らの信号によってのみ空燃比制御および空燃比制御停止
が行なわれる。すなわち、インテークマニホールド６内
の負圧が所定圧力以上の場合においては負圧スイッチ２
６Ｊ従ってアンド回路３２から１の信号が出力斥れ通常
と同様に空燃比制御が行なわれる。一方、インテークマ
ニホールド内の負圧が所定圧力以下の場合においては負
圧スイッチ２６、従ってアンド回路３２からＯの信号が
出力されるため、制御回路２０から電気式空気制御弁８
に空燃比停止信号が出力され電気式空気制御弁８が全閉
状態とされる。

冷間時においては温度スイッチ１８がオンされているた
め前述の温間時の制御に加え、負圧スイッチ３０からの
１またはＯの信号により空燃比制御または空燃比制御停
止が行なわれる。このように負圧スイッチ２６および負
圧スイッチ３０を設けることにより負圧スイッチ２６め
設定圧以下および負圧スイッチ３０の設定圧以下におい
て空燃比制御は停止される。

本実施例によれば、空燃比制御の停止領域が広げられる
という効果が得られる。

本発明の第５実施例を第１１図に示す。尚、第１１図に
おいて第９図と対応する部分には同一符号を付してその
説明を省略する。第２のポート２８は、チェックパルプ
３８およびエンジン冷却水温等により開閉される温度切
り換えバルブ３６に接続されている。鏡切り換えバルブ
３６は、チェックバルブ３８および負圧切り換えバルブ
４ｏのダイヤフラム室に接続されている。また、アドバ
ンスポート２４は、負圧切り換えバルブ４ｏのＡ管に接
続され、負圧切り換えバルブのＣ管は負圧スイッチ３４
を介して制御回路２０に接続されている。また負圧切り
換えバルブ４０のＢ管は大気に開放されている。

次に本発明の詳細な説明する。冷間時においては温度切
り換えバルブ３６が開弁されるため、第２のポート２８
に発生する負圧Ｐ２が温度切り換えバルブ３６を介しで
負圧切り換えバルブ４ｏのダイヤフラム室に作用する。

この場合において、第１２図に示すように負圧切り換え
バルブのダイヤフラム室に作用する負圧（Ｐ２）が負圧
切り換えバルブの設定圧Ｐ。よりも低い場合にはＢ管と
Ｃ管とが連通し、負圧スイッチ３４に大気が作用して、
この大気が負圧スイッチ３４の設定圧Ｐ３より低い場合
には、負圧スイッチ３４から０の信号が出力され空燃比
制御が停止される。一方、第２のポート２８に発生する
負圧Ｐ、が負圧切り換えバルブ４゜の設定圧Ｐ。より高
い場合にはＡ管とＣ管とが連通シ負圧スイッチ３４にア
ドバンスポート２４の負圧が作用する。従って、負圧ス
イッチ３４の設定圧Ｐ３より高い負圧が負圧スイッチに
作用し、負圧スイッチ３４からは１の信号が出力されて
空燃比の制御が行なわれる。よって、冷゛間時において
は第２のポート２８の負圧が負圧切り換えバルブ４゜の
設定圧Ｐ。より高いときのみ空燃比制御が行なわれへ 一方、温間状態においては温度切り換えバルブ３６が閉
弁されるので、負圧切り換えバルブ４゜のダイヤフラム
室にはチェックバルブ３８を介して高負圧が作用する。

従って、負昂切り換えバルブ４０は、常にＡ管とＣ管と
が連通状態となり、゛負圧スイッチ３６にアドバンスポ
ート２４の負圧が直接作用する。この場合において７ド
バンスボート２４の負圧Ｐ、が負圧スイッチ３４の設定
圧Ｐ。

以上になった場合負圧スイッチ３４から１の信゛号が出
力されて空燃比制御が行なわれる。　次に、本発明の第
６実施例を第１３図に示す。

尚、第１３図において第１１図と対応する部分には同一
符号を付して説明を省略する。本実施例は、第５実施例
の温度切り換えバルブに代えてサーモワックスを充填し
た温度切り換えバルブを用いると共に、第２のポートに
代えてスロットル弁下流側に負圧ポートを設けたもので
ある。温度切り換えバルブ４２は、図に示すように、サ
ーモワックス４２ａと弁体４２ｂとを備えており、エン
ジンの温度によりサーモワックス４２ａが膨張、収縮す
るに伴い、弁体４２ｂが移動してＤ管、Ｅ管およびＦ管
を相互に連通状態にするように構成されでいる。温度切
り換えバルブ４２のＤ管は、負圧切す換えバルブ４０の
Ａ管に接続され、温度切り換エバルブ４２のＥ管は、オ
リフィスを設けた管を介して大気に連通されると共に負
圧切り換えバルブ４０のダイヤフラム室に接続され、温
度切り換えバルブ４２のＦ管は、インテークマニホール
ド６に穿設された負圧ボート４４に接続されている。ま
た、負圧切り換えバルブ４０のＢ管は、アドバンスポー
ト２４に接続され、負圧切り換えバルブ４０のＥ管は、
負圧スイッチ３４を介して制御回路２０に接続されてい
る。

次に本実施例の動作について説明する。冷間時において
は、温度切り換えバルブ４２の弁体４２ｂは第１３図の
４爛に位置し、Ｅ管とＦ管とを連通している。従って、
負圧ボート４４に発生する負圧が温度切り換えバルブ４
２を介して負圧切り換えバルブ４０のダイヤフラム室に
作用する。この時、ダイヤフラム室に作用する負圧が負
圧切り換えバルブ４０の設定圧Ｐ。より高い場合には、
負圧切り換えバルブ４０のＢ管とＥ管とが連通し、アド
バンスポート２４の負圧が負圧切り換えバルブ４０を介
して負圧スイッチ３４に作用する。また、ダイヤフラム
室に作用する負圧が負圧切り換えバルブ４０の設定圧Ｐ
０より高い場合には、負圧切り換えバルブ４０のＡ管と
Ｅ管とが連通し、大気圧が温度切り換えバルブ４２のＤ
管から負圧切り換えバルブ４０を介して負圧スイッチ３
４に作用する。この結果、第１４図に示すように、負圧
スイッチ３４に働らく負圧が、負圧スイッチ３４の設定
圧Ｐ３より低い場合には空燃比制御が停止され、高い場
合、すなわち中負荷領域において、空燃比制御が行なわ
れる。

一万、温間時においては、温度切り換えバルブ４２の弁
体４２ｂが第１５図の状態に位置し、Ｄ管とＦ管とを連
通ずる。また、負圧切り換えバルブ４０のダイヤフラム
室には大気圧が作用し、負圧切り換えバルブ４０のＡ管
とＥ管とを連通ずる。従って、負圧ボート４４の負圧が
温度切り換えバルブ４２および負圧切り換えバルブ４０
を介して負圧スイッチ３４に作用し、第１６図に示すよ
うに、負圧スイッチ３４に作用する負圧が負圧スイッチ
３４の設定圧Ｐ３より高いときは空燃比制御が行なわれ
、設定圧Ｐ、より低いときは空燃比制御が停止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例を示すブロック線図、第
２図および第３図は、前記第１実施例における温間時お
よび冷間時における制御電流を示す線図、第４図は、前
記第１実施例の変形例を示すブロック線図、第５図は、
本発明の第２実施例を示すブロック線図、第６図は、前
記第２実施例の負圧切り換えバルブの変形例を示す断面
図、第７図は、本発明の第３実施例を示すブロック線図
、第８図は、前記第３実施例におけるアドバンスポート
に発生する負圧を示す線図、第９図は、本発明の第４実
施例を示すブロック線図１．第１０図は、前記第４実施
例におけるアドバンスポートおよび第２のポートに発生
する負圧を示す線図、第１１図は、本発明の第５実施例
を示すブロック線図、第１２図は、前記第５実施例にお
けるアドバンスポートの負圧および第２のポートの負圧
を示す線図、第１３図は、本発明の第６実施例を示すブ
ロック線図、第１４図は、前記第６実施例における冷間
時の負圧スイッチの負圧を示す線図、第１５図は、前記
第６実施例における温間時の温度切り換えバルブの切り
換え状態を示す説明図、第１６図は、前記第６実施例に
おける温間時の負圧スイッチの負圧を示す線図である。 ２・・・エキゾーストマニホールド、 ４・・・０２センサ ６・・・インテークマニホールド ８・・・電気式空気制御弁、 １０・・・コンピュータ 第１図 ０ （２３） 第５図 ウラ ６へ 第１Ｉ図 第１２図 ス０・ン　トＩしＶ夷ａ 第１３図 −に眞 第１４　＋ｒ 小嘴−一−−伽六

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）排出ガス中の残留酸素ガス濃度を検出する０２セ
   ンサと、エンジンの温度を検出するエンジン温センサと
   、インテークマニホールド内に導入される空気量を制御
   する空気量制御弁と、通常は前記０、センサからの空燃
   比信号に基づき前記空気量制御弁に制御信号を出力する
   と共に、前記エンジン温センサにより所定温度以下の温
   度が検出されたとぎ空燃比リッチ側になるように前記制
   御信号を補正して前記空気制御弁に補正制御信号を出力
   する制御回路とを含むエンジンの空燃比制御装置。
2. （２）　　排出ガス中の残留酸素ガス濃度を検出する０
   ２センサと、エンジンの温度を検出するエンジン温セン
   サと、インテークマニホールド内負圧を検出する負圧セ
   ンサと、前記インテークマニホールド内に導入される空
   気量を制御する空気量制御弁と、通常は前記Ｏ，センサ
   からの空燃比信号に基づき前記空気量制御弁に制御信号
   を出力すると共に、前記エンジン温センサにより所定温
   度以下の温度が検出されかつ前記負圧センサにより所定
   圧力以下の負圧が検出されたとき前記空気量制御弁に全
   開信号を出力する制御回路とを含むエンジンの空燃比制
   御装置。