JPS60125740A - 内燃機関の空燃比制御装置 - 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】 ［技術分野］ 本発明は、内燃機関の負荷と温度に基づいて空燃比を制
御する内燃機関の空燃比制御！置に係るものである。

［従来技術］ 従来、排気管からの熱により触媒コンバータ、排気系周
辺等が悪影響を受けること〈１ｙ、下、熱害という。〉
があり、かかる熱害の対策として梗々の手段が講じられ
ている。例えば、熱害が顕著となる内燃機関の高負荷域
においては、空燃比／理論空燃比を０．８５より小さく
する、即ち、いわゆる過濃空燃比にして排気温度を下げ
る装置が挙げられる。

しかしながら、低負荷から高負荷に短時間で変わるとき
、換言すれば急加速するときは、排気温度が充分高くな
りきらないうちに過濃空燃比にされるため、出力、燃費
が悪化すると言った問題がある。

また、高負荷域においても排気温度を所定温度に保持す
る様に空燃比を制御していたが、排気温度の立ち上がり
が緩やかでないためオーバーシュートし余分な燃料噴射
が行なわれ出力、燃費が改善されないと言った問題があ
る。

［発明の目的］ 本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、機関温
度に応じて空燃比を制御することにより、負荷にかかわ
らず良好な出力と燃費が得られ、しかも、熱害による排
気系の問題を解決する内燃機関の空燃比制御装置を提供
することを目的としている。

Ｌ発明の構成コ かかる目的を達成するための本発明の構成は第１図の基
本的構成図に示す如く、 内燃機関ａの負荷を検出する負荷検出手段すと、内燃機
関ａの温度を検出するＩ量温度検出手段Ｃと、 内燃機関ａへ燃料を供給する燃料供給手段ｄと、前記負
荷検出手段すと機関温度検出手段ｄとからの信号に基づ
いて、内燃機関ａが低負荷である場合は、空燃比を理論
空燃比近傍に保持し、内燃機関ａが高負荷である場合に
は、前記機関温度に応じて空燃比を増減補正する制御信
舅を前記燃料供給手段ｄに出力する電子制御手段ｅとを
有する内燃機関ａの空燃比制御装置において、前記電子
制御手段ｅに、 内燃機関ａが低負荷であり、かつ、前記機関温度が所定
湿度以上である場合に、空燃比を減少補正する空燃比補
正手段ｆを備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制
御装置を要旨としている。

［実施例］ 以下に本発明を、実施例を挙げて図面と共に説明する。

まず第２図は本発明が適用される実施例の四ザイクル四
気筒内燃機関（エンジン）及びその周辺装置を表わす概
略系統図である。

１はエンジン、２はピストン、３は点火プラグ、４は排
気マニホールド、５は排気マニホールド４に備えられ、
排ガス中の残存酸素濃度を検出する酸素センサ、６は各
気筒に対してそれぞれ設けられ燃料を噴射する燃料噴射
弁、７は吸気マニホールド、７ａは吸気マニホールド７
の接続される吸気ボート、７ｂは吸気バルブ、８は吸気
マニホールド７に備えられ、エンジン本体１に送られる
吸入空気の温度を検出する吸気温センサ、９はエンジン
の冷却水温を検出する水温センサ、１０はスロットルバ
ルブ、１１はスロットルバルブ１０に連動し、スロット
ルバルブ１０の開度に応じた信号を出力するスロットル
ポジションセンサ、１２はスロットルバルブ１０を迂回
する空気通路であるバイパス路、１３はバイパス路１２
の開口面積を制御してアイドル回転数を制御するアイド
ルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣＶ）、１４は吸
入空気量を測定するエアフロメータ、１５は吸入空気を
浄化するエアクリーナをそれぞれ表わしている。

また、１６は点火コイルを備え点火に必要な高電圧を出
力づるイグナイタ、１７は図示していないクランク軸に
連動し上記イグナイタ１６で発生した高電圧を各気筒の
点火プラグ３に分配供給するディストリビュータ、１８
はディストリビュータ１７内に取り付けられ、ディスト
リビュータ１７の１回転、即ちクランク軸２回転に２４
発のパルス信号を出力する回転角センサ、１９はディス
トリビュータ１７の１回転に１発のパルス信号を出力す
る気筒判別センサ、２０は電′子制御１１回路をそれぞ
れ表わしている。

更に２１はエンジン冷間時に、スロワ１−ルバルブを迂
回して流れる空気の通路、即ちファーストアイドル用バ
イパス路を示している。そして２２はファーストアイド
ル用バイパス路２１を通る空気量を制御するエアバルブ
を示している。尚エアバルブ２２はエンジン冷間時に暖
機運転に必要なエンジン回転数を確保するために７アー
ストアイドル用バイパス路２１を開くように作動する。

また２３は排気中の有害物質を除去する排気浄化装置、
２４は排気浄化装置２３の触媒に取り付けられ、触媒温
度を検出する排気温センサを表わ寸。

次に第３図は電子制御回路２０のブロック図を表わして
いる。

３０は各センサより出力されるデータを制御プログラム
に従って入力及び演算覆ると共に、燃料噴射弁６．ｌ５
ＣＶ１３等の各種装置を作動制御等するための処理を行
うセントラルプロセシングユニット（以下、単にＣＰＵ
と呼ぶ。）、３１は前記制御プログラムや燃料噴射量演
算のためのマツプ等のデータが格納されるリードオンリ
メモリ（以下、単にＲＯＭと呼ぶ。）、３２は電子制御
回路２０に入ノ〕されるデータや演算制御に必要なデー
タが一時的に読み書きされるランダムアクセスメモリ（
以下、単にＲＡＭと呼ぶ。）、３３は図示せぬキースイ
ッチがオフされても以後のエンジン作動に必要な学習値
データ等を保持するようバッテリによってバックアップ
されたバックアップランダムアクセスメモリ（以下、単
にバックアップＲＡＭと呼ぶ。）、３４は図示していな
い入力ボートや必要に応じて設けられる波形整形回路。

各センサの出力信号をＣＰＵ３０に選択的に出力するマ
ルチプレクサ、アナログ信号をデジタル信号に変換する
Ａ／Ｄ変換器等が備えられた入力部をそれぞれ表わして
いる。３５は図示しでいない入力ボート等の他に出力ボ
ートが設けられその他必要に応じて燃料噴射弁６．ｌ５
ＣＶ１３等をＣＰＵ３０の制御信号に従って駆動づる駆
動回路等が備えられた入・出力部、３６はＣ１）Ｕ３０
．ＲＯＭ３１等の各素子、入ツノ部３４及び入・出力部
３５を結び各データが送られるパスラインをそれぞれ表
わしている。

上記ＣＰＵ３０による燃料噴射弁６の制御は、演算され
た燃料噴射聞に相当する時間だけ低レベルとなるパルス
信号を燃料噴射弁６に出力することにより実行される。

上記の如き構成において、スロットルポジションセンサ
１１は負荷検出手段すに、排気温センリ−２４は機関温
度検出手段Ｃに、燃１′３１哨川弁６は燃料供給手段ｄ
に、電子制御回路２０は電子制御手段ｅに相当する。

次に本発明の実施例の制御プログラムについて説明づ゛
る。この制御プログラムは排気温１１ｕに応じて燃料の
増量割合を変えるものである。第４図に制御プログラム
のフローチャー１〜をサブルーチンの形で示す。

このサブルーチンは電子制御回路２０が行なう図示せぬ
一連の処理のうちの一処理として繰り返し処理が実行さ
れる。

まず、処理が開始されると、ステップ１０１においては
、排気温センサ２４からの信号に基づき排気温度Ｔを検
出する。

続くステップ１０２においては、スロツ］−ルポジショ
ンセンサ１１からの信号に基づいて機関の負荷を示すス
ロットル開度ＴＡを検出し、ステップ１０３へ移行する
。

ステップ１０３においては、前述ステップ１０２にて検
出されたスロッＩヘル開度ＴＡが、設定値。

例えば４０’以上か否かを判定する。ＴＡ＜４０°、即
ち低負荷であると判定されたならばステップ１０４へ移
行づる。

ステップ１０４においては、ステップ１０１にて検出さ
れた排気温度Ｔ′ｈ＜設定値、例えば８００℃以上か否
かを判定する。Ｔ＜８００℃と判定されたならば、Ｆ／
Ｂザブルーチン１０５に移行し、■≧８００℃と判定さ
れたならば、ステップ１０６へ移行する。

Ｆ／Ｂサブルーヂン１０５においては酸素センサ５から
の信号に基づいて空燃比を検出し、該空燃比を理論空燃
比近傍に保持するよう燃料噴射聞をフィードバック制御
する。

ステップ１０６においては、ＲＡＭ３２中に格納された
変数である燃料増量係数ＫＦに、設定値、例えば１゜０
８をス］〜アする。

続くステップ１０７においては、燃料噴射聞く時間）を
演算する。即ち、運転状態に基づいて設定された基本燃
料噴射量（時間）に燃料増量係数ＫＦ（１，０８）を掛
けて燃料噴射聞を演算し、ステップ１０８へ移行する。

ステップ１０８においては、電子制御回路２０から燃料
噴射弁６へ制御信号が出力され燃料噴射が実行され本サ
ブルーチンの処理は終了する。

一方、ステップ１０３にてＴΔ≧４００、即ち高負荷で
あると判定された場合に処理されるステップ１０９にお
いては、ＲＡＭ３２内の変数Δの値を読み、この値を、
燃料増量係数ＫＦにストアする。Ａの初期値は１．１５
に設定されて（する。

続りステップ１１０においては、排気Ｉ　Ｉｔ　Ｔ　′
ｂ（設定値、例えば８５０℃以上か否かを判定し、Ｔ〈
８５０℃、即ち熱害が発生する渇邸にならなレー旨、判
定されたならばステップ１１１へ移行する。

ステップ１１１においては、ステップ１０９にて、スト
アされた燃料増量係数ＫＦの値から設定値、例えば０．
０１を減算し、この値を新たに燃料増量係数Ｋ　Ｆにス
トアしステップ１１２へ移行する。

ステップ１１２においては、前述ステップ１１１にてめ
た燃料増量係数ＫＦが出力１Ｉｔｉ係数、例えば１．１
５以上か否かを判定づ−る。ＫＦ＞１゜１５であると判
定されたならば、ステップ１１３へ移行し、ＫＦ≦１．
１５であると判定されたならばステップ１１４へ移行す
る。

ステップ１１４においては、燃料増量係数ＫＦに１．１
５をストアし、ステップ１１３へ移行する。

一方、ステップ１１０にて１５８５０℃（熱害発生温度
）と判定された場合に処理されるステップ１１５におい
ては、燃料増量係数ＫＦの値を読み、この値に設定値、
例えば０．０１を加暮し、新たな燃料増量係数ＫＦとし
、ステヱプ１１６へ移行する。

ステップ１１６においては前述ステップ１１５にてめら
れた燃料増量係数Ｋ　Ｆの値が過濃空燃比でエンジンが
不調にならない燃料増量係数、例えば１．２５より小さ
いか否かを判定覆る。ＫＦ＜１．２５と判定されたなら
ば、ステップ１１３へ移行し、Ｋ　Ｆ≧１．２５と判定
されたならば、ステップ１１７へ移行するっ ステップ１１７においては、燃料増量係数Ｋ　Ｆに１．
２５をストアしステップ１１３へ移行する。

ステップ１１３においては、燃料噴射ｍ（時間）を演算
する。即ち、基本燃料噴射（６）（時間）に現在の燃料
増量係数ＫＦを掛けて燃料噴！）Ｊｆｆｉを演算する。

続くステップ１１４においては、燃料増量係数ＫＦにス
トアされている値を読み、この値を変数Δにストアし、
ステップ１０８へ移行する。

ステップ１０８においては、燃料噴射が実行され本サブ
ルーチンの処理を終了する。尚、上述したステップ１０
３，１０４，１０６．１０７及び１０８の一連の処理は
空燃比補正手段１に相当する。

上記の如く、制御プログラムが実行されたー結果例を第
５図に示す。第５図は時間と共に、燃料増量係数ＫＦ、
排気温度Ｔがどのように変化するかを示すグラフである
。

図においてまず低負荷にて運転が開始されると、時点ｔ
１にて排気温度Ｔが８００℃になるまではＦ／Ｂザブル
ーチンが実行され理論空燃比近傍に空燃比は制御される
。従来、図中２点鎖線で示す如＜Ｆ／Ｂサブルーチンは
時点ｔ２に至るまで実行されてＪ３す、時点ｔ２にてＴ
Ａ＝４０’となり高負荷域に入るとに＝１．２５として
燃料増量が行なわれていた。であるから点ＭＡで示す如
く排ず、燃料増量が行なわれ、過濃な空燃比にされ、あ
るいは、点線Ｂで示す如く排気温度が８５０℃を大幅に
越えてしまうことがあった。しかし、本実施例は時点ｔ
１〜ｔ２間にて、ＴＡ＜４０°かつＴ≧８００℃が成立
しているため燃料増■係数ＫＦは１．０８とされ、排気
温度Ｔの上昇は緩やかにされ、上記した従来の欠点は解
消された。時点ｔ２〜ｔ３間にては、ＴＡ≧４０°かつ
Ｔ〈８５０℃が成立しているため、燃料増量係数Ｋ　Ｆ
は１．１５とされる。時点１３〜１４間にてはＴＡ≧４
０℃かつ１５８５０℃が成立しているため燃料増量係数
Ｋ　ＦはＯ，’０１ずつ徐々に増加する。

このために、排気温度は８５０’Ｃ近傍に保持される。

時点ｔ４〜ｔぢ　間はＫＦ＞１．２５が成立ＪるためＫ
Ｆ＝１．２５とされＫＦは一定値に保たれる。時点ｔ５
　〜ｔ６　にてはＴＡ≧４０°かつＴ〈８５０℃が成立
しているため、燃料増量係数ＫＦは０．０１ずつ徐々に
減少される。時点ｔ６　〜１ｑ　間にては、ＫＦ＜１．
２５が成立するため、Ｖ　Ｉ：　Ｌ−＋　１　つ　ら　
Ｊ−−ｋ　η　Ｖ　Ｉ：　１寸−悩ｚ　イ６　Ｌ−イ♀
を−η　ス　−時間ｔ９　〜ｔ、にて憾ＴＡ≧４０°か
つＴ≧８５０℃かつＫＦ≦１．２５が成立してるため燃
料増量係数ＫＦは０．０１ずつ徐々に増加される。時点
ｔ８　にてＫＦ＞１．２５が成立するとＫＦ＝１゜２５
とされ、以後同様な結果となる。

以上詳述した如く、本実施例は低負荷域にてＴ＜８００
℃が成立すれば空燃比フィードバックが行なわれ１２８
００℃が成立する場合は、燃料増量係数ＫＦは１．０８
に設定される。一方、高負荷域にては、ＫＦは１．１５
と１．２５の間に設定され王が８５０℃近傍を保持する
よう制御している。

このため低負荷域は理論空燃比に、高負荷域は出力空燃
比に制御されるため第６図に示す如く出力と燃費が改善
される。また低負荷から高負荷に移行する場合に、排気
温度の立ち上りを緩やかにして、高負荷域における燃料
増量制御の開始を遅延させ排気温度に応じた適切な空燃
比にて制御される。そして排気温度が所定温度近傍に抑
制され熱害による排気系のトラブルが発生しにくく、し
かも、緻密に燃料を制御し、高負荷域における出力、燃
費がさらに向上する。

尚、機関温度検出手段としての排気温センサはターボチ
ャージャ、酸素センサ等に設けても良く、また排気温度
センサの代用として水温センサを使用して良く、また負
荷検出手段としてエア７０メータ（吸入空気量）、吸気
圧センサ（吸気管負圧）、回転角センサ（エンジン回転
数）等を用いても良く、さらに制御プログラムで用いた
排気温度Ｔの設定値については、設定値（ステップ１１
ｏ）〉設定値（１０４）、燃料増量係数ＫＦの設定値に
ついては、設定値（ステップ１１６）＞設定値（ステッ
プ１１２＞＞設定値（ステップ１０６）〉１．０である
限り適宜変更して良く、その池水発明の要旨を越えない
限り実施例に限定されるものではない。

［発明の効果］ 本発明は、内燃機関が低負荷である場合は、空燃比を理
論空燃比近傍に保持し、さらに低負荷時で、かつ、機関
温度が所定温度以上である場合に空燃比を減少補正し１
、また内燃機関が高負荷である場合は、ｌｆｉｌｌｌ１
ｍ度に応じて空燃比を増減補正するよう構成している。

このため、内燃機関の負荷及び機関温度に応じた最適な
空燃比にて制御され出力、燃費を向上しく！する。

しかも高負荷にては機関温度が所定温度近傍に制御され
、排気系のトラブルが抑制され得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図は本発明が適用
された内燃機関及び周辺装置を表わす概略系統図、第３
図は電子制御回路のブロック図、第４図は制御ブ［１グ
ラムのフローチャート、第５図はｈ間と燃料増量係数、
排気温度との関係を示すグラフ、第６図は空燃比と軸出
力との関係を示づ゛グラフを夫々表わす。 ５・・・酸素センサ ６・・・燃お１噴射弁 ８・・・吸気温センサ ９・・・水温センサ １１・・・スロットルポジションセンサ２０・・・電子
制御回路 ２３・・・排気管 ２４・・・排気温センサ 代理人　弁理士　定立　勉 他１名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と、内燃機関の
   温度を検出する機関温度検出手段と、内燃機関へ燃料を
   供給する燃料供給手段と、前記負荷検出手段と機関温度
   検出手段とからの信号に基づいて、内燃機関が低負荷で
   ある場合は、空燃比を理論空燃比近傍に保持し、内燃機
   関が高負荷である場合には、前記機関温度に応じて空燃
   比を増減補正する制御信号を前記燃料供給手段に出力す
   る電子制御手段とを有する内燃機関の空燃比制御装置に
   おいて、 前記電子制御手段に、 内燃機関が低負荷であり、かつ、前記機関温度が所定温
   度以上である場合に、空燃比を減少補正する空燃比補正
   手段を備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装
   置。