JPS5944497B2 - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関へ供給する混合気の空燃比を制御す
る燃料供給装置に関する。

内燃機関へ供給される燃料−空気混合気の空燃比を理論
空燃比付近に正確に維持し、該理論空燃比付近において
一酸化炭素（ＣＯ）、未燃炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化
物（ＮＯｘ）の有害三成分すべてに対し浄化能力を有す
る三元触媒を用いて有害排気成分を除去する内燃機関は
ＳＡＥ Ｐａｐｅｒ７３０００５、同７３０５６６な
どにより公知となっている。

また排気ガス中の酸素濃度から内燃機関の空燃比を測定
し、この測定された空燃比信号をもとに内燃機関に供給
される燃料−空気混合気を所定の値とする燃料供給装置
も米国特許３、７３８．３４１号、同３，７５９，２３
２号などにより公知である。

このような三元触媒を有する内燃機関において、機関が
アイドリング運転、エンジンブレーキ状態または絞り弁
をほとんど閉じた状態での定常運転などの低負荷運転状
態にあるときは、機関の特性上ＣＯおよびＨＣが多く発
生される。

しかも該低負荷運転状態においては供給される燃料の量
が少なく、吸入される空気の状態やその他の機関運転条
件のわずかな変化により空燃比の変動を生じ易い。

従って機関低負荷運転においてはＣＯ，ＨＣを十分に除
去できないという欠点を有していた。

本発明の目的は、アイドリング時およびエンジンブレー
キ時等の機関の低負荷運転時における有害成分放出量お
よび燃料消費量を抑制することができる内燃機関の燃料
供給装置を提供することである。

この目的を達成するために本発明の内燃機関の燃料供給
装置によれば、機関の作動パラメータと空燃比センサか
らの帰還信号とに応じて噴射弁から吸気系への燃料供給
量を演算しこの演算結果に基づいて噴射弁の作動を制御
する演算部を備え、かつ排気系に三元触媒を備えている
内燃機関の燃料供給装置において、吸気系絞り弁が所定
開度以下にあることを検出する検出器、この検出器の出
力に応動してコンデンサを充放電するスイッチング手段
、コンデンサの両端電圧に応動して出力電圧のレベルを
変化させるコンパレータ、およびスイッチング手段の出
力とコンパレータの出力との論理積を出力として発生す
る論理積手段を備え、前記演算部が、論理積手段の出力
に対応する信号を入力として受け、吸気系絞り弁が所定
開度以下に維持されている時間が所定値に達した時刻か
ら吸気系絞り弁が次に所定開度以上になるまで混合気の
空燃比が理論空燃比より大きな値となるように噴射弁を
作動させる。

このような低負荷運転状態ではＮＯｘがほとんど発生せ
ず、ＮＯｘの還元の必要がないので、このような低負荷
運転状態では混合気の空燃比を理論空燃比より大きい値
とし、ＨＣ，ＣＯの発生量を著しく減少させるとともに
、燃料消費量を減少させる。

本発明の１実施例を図面に基づいて説明する。

吸気系１内に設けられている流量センサ２は吸入空気の
流量を電気信号へ変換し、基本空燃比設定回路３へ送る
。

点火配電器４は、点火コイルの一次電流が切られる回数
から機関回転数を示すパルス信号を発生し、基本空燃比
設定回路３へ送る。

基本空燃比設定回路３はこれらの信号により、噴射弁５
を開く暫定的な期間を決める。

排気系６に設けられている空燃比センサ７は固体電解質
を有する燃料電池から成り、排気ガスの実際の空燃比を
検出し、電気信号へ変換して空燃比補正回路８へ送る。

空燃比補正回路８は、内燃機関９へ供給される混合気が
理論空燃比になるように、前述の基本空燃比設定回路が
決めた暫定的な期間を空燃比センサ７からの信号によっ
て補正する。

基本空燃比設定回路３および空燃比補正回路８は吸入空
気流量等の機関の作動パラメータと空燃比センサ７から
の帰還信号とに応じて噴射弁５から吸気系への燃料供給
量を演算し、この演算結果に基づいて噴射弁５の作動を
制御する演算部としての機能をもつ。

噴射弁５は空燃比補正回路８からの信号によって開閉さ
れ、噴射ポンプ１０から送られてくる燃料は、この噴射
弁５ヘパルスが入力されている間、吸気分岐管１１へ噴
射される。

絞り弁に連動するスピンドルスイッチ２１は、絞り弁２
２が一定開度以下にあるとき閉じ、該一定開度より開か
れているとき開いている。

該一定開度は機関のＮＯｘの発生特性より設計的に決定
される。

スピンドルスイッチ２１の一端りは、ベース抵抗Ｒ１を
介して、直流電源の正端子Ｅへ接続されているとともに
、ベース抵抗Ｒ２を介してＮＰＮｌ−ランジスタＴＲ１
のベースに接続されており、他端は接地されている。

トランジスタＴＲ１において、そのコレクタはコレクタ
抵抗Ｒ３を介して電源端子Ｅに接続され、１ミツタは接
地されている。

コンデンサＣにおいて一端は抵抗Ｒ４を介してトランジ
スタＴＲ１のコレクタ（コレクタ端子をａとする）に接
続され、他端は接地されている。

トランジスタＴＲＩはコンデンサＣのスイッチング手段
としての機能をもつ。

コンデンサＣと抵抗Ｒ４とは積分回路を構成し、コンデ
ンサＣの一端はコンパレータ３０の正側入力端子すへ接
続されている。

電源端子Ｅとアースとの間に直列に接続されている抵抗
Ｒ５と抵抗Ｒ６とは、コンパレータ３０の負側入力端子
ｂ′の電圧を設定電圧に保持する役割を果たす。

ＮＰＮ）ランジスタＴＲ２において、エミッタは接地さ
れ、ベースはベース抵抗Ｒ７および抵抗Ｒ８を介して電
源端子Ｅに接続され、コレクタはコイルＬを介して電源
端子Ｅに接続されている。

ベース抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ８との接続点ｄは、ダイオード
Ｄ１を介してトランジスタＴＲ１のコレクタ端子ａに接
続されているとともに、ダイオードＤ２を介してコンパ
レータ３０の出力端子Ｃに接続されている。

ダイオードＤ１とＤ２とはＡＮＤ回路の役割を果たす。

切り換えスイッチＳＷは、コイルＬの消勢暗抵抗Ｒ９を
介して接地されているが、コイルＬの付勢時は吸引され
て、抵抗ＲＩＯを介して接地される。

抵抗Ｒ９とＲＩＯとはその値が異なり、基本空燃比設定
回路３は、スイッチＳＷがこれら抵抗Ｒ９とＲ１０のど
ちらへ接続されているかを示す信号も入力される。

空燃比補正回路８は、抵抗Ｒ７とＲ８との接続点ｄの電
圧信号を入力される。

スロットルスイッチ２１が開かれているとき、すなわち
通常運転時、トランジスタＴＲ１のベース電圧は正であ
り、トランジスタＴＲＩは導通している。

したがってコレクタ端子ａの電圧Ｖａは零であるので、
コンパレータ３０の入力端子すの電圧ｖｂも零である。

こうしてコンパレータ３０の出力端子Ｃの電圧Ｖｃもま
た零であり、ダイオードＤ１．Ｄ２にはともに順方向の
電圧が加わるので、接続点ｄの電圧Ｖｄは零である。

つまりトランジスタＴＲ２は非導通であり、コイルＬは
付勢されず、スイッチＳＷは抵抗Ｒ９側へ接続されてい
る。

スイッチＳＷのこの状態を感知している基本空燃比設定
回路３は、内燃機関９へ供給され−る混合気が理論空燃
比になるような噴射弁５の開き期間を計算し、空燃比補
正回路８は、空燃比センサ７からフィードバックされて
くる信号によりその開き期間を補正し、その信号を噴射
弁５へ送る。

絞り弁２２が一定開度以下になるときとして次の状態が
考えられる。

（１）内燃機関がエンジンブレーキの状態にある。

（２）内燃機関がアイドリング状態にある。

（すなわち暖機運転や道路交差点における赤信号等によ
り車両が停止しているとき）。

（３）加速方向へのギヤチェンジのため加速ペダルが一
時的に離されている。

いずれのときもスロットルスイッチ２１は閉じられるの
で、抵抗Ｒ１とＲ２との接続点の電圧は零になり、トラ
ンジスタＴＲ１は非導通状態になる。

こうしてコンパレータの入力端子すの電圧ｖｂはコンデ
ンサＣによって過渡的に上昇される。

しかし状態３のときスロットルスイッチ２１が閉じられ
ている期間は短かいので、第２図のグラフの破線で示さ
れる通り、コンパレータ入力端子すの電圧ｖｂは、コン
パレータ３０の負側の電圧■ｂ′より大きくなることな
く、再び零へ戻る。

したがってコンパレータ出力端子Ｃの電圧Ｖｃは正にな
らない。

状態（１）および（２）のとき、スロットルスイッチ２
１が閉じられている期間は所定値Ｔ以上である。

したがって第２図の実線で示されるようにコンパレータ
３０の正側入力端子すの電圧ｖｂはｖｂ′以上に達する
。

第３図に示されるように、時刻ｔ０においてスロットル
スイッチ２１が閉じられると同時に接続点りの電圧ｖｈ
が零になってから所定期間Ｔ後の時刻ｔ２において、コ
ンパレータ３０の出力側端子Ｃの電圧Ｖｃは正になる。

端子ａ ＋ Ｃの電圧がともに正になると、ダイオード
Ｄｉ、Ｄ２ともに非導通になるので接続点ｄの電圧Ｖｄ
は正になる。

この正になった接続点ｄの電圧ＶｄはトランジスタＴＲ
２のベースへ送られて、トランジスタＴＲ２は導通状態
になり、コイルＬは付勢される。

したがってスイッチＳＷはコイルＬ（７）吸引力によっ
て抵抗ＲＩＯへ接続されて、このスイッチＳＷの状態は
基本空燃比設定回路３によって感知される。

また空燃比補正回路８は、接続点ｄの電圧Ｖｄの変化を
検出する。

こうして基本空燃比設定回路３は、内燃機関９へ供給さ
れる混合気の空燃比が理論空燃比より大きくなるように
、噴射弁５の開き期間を計算する。

空燃比補正回路８は、接続点ｄの電圧Ｖｄが正である間
、空燃比センサ７からのフィードバック信号を切る。

こうして基本空燃比設定回路３から大きな空燃比をつく
る信号が、空燃比補正回路８によって補正されることな
く、噴射弁５へ送られる。

したがってこのとき内燃機関９へ供給される混合気は希
薄になる。

状態（１）および（２）から、絞り弁２２が開度より大
きく開かれる状態へ移行するとき、すなわち時刻ｔ３に
おいてトランジスタＴＲ１は導通状態になる。

コンパレータ入力端子すの電圧ｖｂは抵抗Ｒ４を介して
放電されるので、コンパレータ３０の正側入力端子すの
電圧ｖｂが負側入力端子ｂ′の電圧ｖｂ′より小さくな
るのは時刻ｔ３より遅延されて時刻ｔ４である。

しかし接続点ｄの電圧Ｖｄは端子ａとＣの信号の論理積
であるので、時刻ｔ３から接続点ｄの電圧Ｖｄは零にな
る。

つまりスイッチＳＷは、絞り弁２２が一定開度より開か
れると同時に、抵抗Ｒ９へ接続され、混合気が理論空燃
比になるようにフィードバック制御される。

このように本発明によれば、内燃機関が低負荷運転状態
にあるとき、すなわち絞り弁が長く一定開度以下に維持
されるようなとき、希薄混合気が内燃機関へ供給される
。

したがってこのときの排気ガス中の有害成分と燃料消費
量をともに低下させることができる。

また本発明によれば、論理積手段（ダイオードＤｉ、Ｄ
２）はコンデンサの両端電圧とスイッチング手段（トラ
ンジスタＴＲ１）の出力とを入力としており、その出力
は、吸気系絞り弁が所定開度以下になると直ちに反転す
ることなく、所定開度以下に維持されている時間が所定
値に達した時刻において反転し、吸気系絞り弁が次に所
定開度以上になると直ちに元の出力値へ戻る。

したがって吸気系絞り弁が所定開度以下に維持されてい
る時間が所定値に達した時刻から吸気系絞り弁が次に所
定開度以上になるまで、混合気が希薄となり、エンジン
ブレーキ時およびアイドリング時がギヤチェンジ時から
区別され、ギヤチェンジ時では混合気は希薄にされるこ
となく、窒素酸化物の放出を抑制でき、さらに、吸気系
絞り弁が所定開度以上になると直ちに空燃比をほぼ理論
空燃比にして有害成分の放出量を抑制することができる
。

なお絞り弁が短時間しか所定開度以下にならないギヤチ
ェンジ時に混合気を希薄にしないのは、もし希薄にする
と、ギヤチェンジ後の過渡時のＮＯｘの除去能力が低下
するからである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す構成図、第２図はコン
パレータの正側入力端子の電圧の変化を示すグラフ、第
３図は実施例の作用を示すパルス図である。 １・・・・・・吸気系、２・・・・・・流量センサ、３
・・・・・・基本空燃比設定回路、５・・・・・・噴射
弁、７・・・・・・空燃比センサ、８・・・・・・空燃
比補正回路、９・・・・・・内燃機関、２１・・・・・
・スロットルスイッチ、２２・・・・・−１ｔｃｌ）弁
、３０・・・・・・コンパレータ、ＴＲ１・・・・・・
トランジスタ、Ｃ・・・・・・コンデンサ、ＤＩ、Ｄ２
・・・・・・ダイオード、ＳＷ・・・・・・スイッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 機関の作動パラメータと空燃比センサからの帰還信
   号とに応じて噴射弁から吸気系への燃料供給量を演算し
   この演算結果に基づいて噴射弁の作動を制御する演算部
   を備え、かつ排気系に三元触媒を備えている内燃機関の
   燃料供給装置において、吸気系絞り弁が所定開度以下に
   あることを検出する検出器、この検出器の出力に応動し
   てコンデンサを充放電するスイッチング手段、コンデン
   サの両端電圧に応動して出力電圧のレベルを変化させる
   コンパレータ、およびスイッチング手段の出力とコンパ
   レータの出力との論理積を出力として発生する論理積手
   段を備え、前記演算部が、論理積手段の出力に対応する
   信号を入力として受け、吸気系絞り弁が所定開度以下に
   維持されている時間が所定値に達した時刻から吸気系絞
   り弁が次に所定開度以上になるまで混合気の空燃比が理
   論空燃比より大きな値となるように噴射弁を作動させる
   ことを特徴とする、内燃機関の燃料供給装置。