JPS6025616B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はエンジン吸気系への吸入空気量を検出し、三
元触媒を使用して排気ガスを高度に浄化するようにした
内燃機関に関するもので、制御に必ず生ずる制御遅れを
補正して理想的な排気ガス浄化を行なうようにしたもの
である。

空燃比センサを用いる吸入混合気を理論空燃比付近に正
確に制御し、三元触媒を用いてＣ○（一酸化炭素、以下
ＣＯと記載する）、ＨＣ（炭化水素、以下ＨＣと記載す
る）、およびＮ○×（窒素酸化物、以下Ｎ○×と記載す
る）を同時に浄化するシステムは良く知られている。

一般に車軸用エンジンにおいては、軍師の加減遠を行な
うと、加速時にＮＯ戊が多く排出され、減速時にはＣ０
、ＨＣが多く排出される傾向がある（第１図参照）。

一方、三元触媒の特性上、Ｎ○×の浄化には理論空燃比
よりやや濃い混合気を用いることが有利であり、Ｃ○、
ＨＣの浄化には理論空燃比よりやや薄い混合気を用いる
ことが有利であることが知られている。そして空燃比セ
ンサを用いて空燃比を制御する方式では、必らず制御遅
れを生ずる問題がある。これらのことより、エンジンの
吸入空気量に対する空燃比の設定を、吸入空気量の多い
ところ、すなわち加速減においては理論空燃比よりやや
小さくなるように、また、吸入空気量の少ないところ、
すなわち減速城において理論空燃比よりやや大きくなる
ようにすれば、加速した瞬間には空燃比センサの制御が
遅れる間、混合気はややリッチになってＮ○×が浄化さ
れ、減速した瞬間には空燃比センサの制御が遅れる間、
混合気はややリーン状態になって。

Ｃ○、ＨＣが浄化されることになる（第２図参照）。こ
の発明はこのような点に鑑みてなされたものである。

この発明の一実施例を第３図について説現すると、１は
燃料噴射式のエンジンであって、２は吸気マニホールド
、３は排気マニホールドでる。吸気マニホールド２のエ
ンジン１の直前部分には、燃料噴射ノズル４が設けられ
ており、ポンプ等の燃料供給装置５からエンジンに燃料
を供ｖ給するようになっている。燃料供Ｖ給装贋５への
指令信号は、後述するコンピュータ６から発せられるこ
とになる。吸気マニホールド２のこれより上流部分には
、ェァフローメ−夕７が介装されており、吸気マニホー
ルド２を流れる空気量によって内蔵されたポテンショメ
ータ８を駆動し、空気量に逆比例して直線的に変化する
電圧比の信号を発してコンピュータ６の一つの入力端に
加えるようになっている。

吸気マニホールド２のこれより更に上流の部分（図の左
方）は図示しないェアクリーナに接続されている。排気
マニホールド３のの適当個所には、たとえば酸素イオン
伝導性を有するセラミック材からなる空燃比セゾサ９が
螺着等の手段によって取り付けられている。

この空燃比９は、排気ガス中の酸素の量を、基準ガス、
たとえば大気の中に含まれる酸素量との比較において検
出し、この排気ガス中の酸素量と相関関係にある混合気
の空燃比を制御するための検出子であり、その検出され
た出力信号はコンピュータ６の他の入力端に加えられる
ようになっている。

このように構成されたこの内燃機関であっては、吸気マ
ニホールド２内を通過する吸入空気の量と、排気マニホ
ールド３内を通過する排気ガス中の酸素の量との関係で
決定される噴射量の燃料が、燃料噴射ノズル４からエン
ジン１に噴射されることになる。

燃料の噴射量はこのように、吸気マニホ−ルド２内を通
過する吸入空気の量と、排気マニホールド３内を通過す
る排気ガスの酸素の量との関係で決定されるので、前述
したようにエンジンの吸入空気量に対する空燃比すなわ
ちベース空燃此調整制御量の設定を、吸入空気量の多い
ところ、すなわち加速城において理論空燃比よりやや小
さくなるように、また吸入空気量の少ないところ、すな
わち減速城においては理論空燃辻七よりやや大きくなる
ようにする（第４図において■のようにする）には、吸
入空気量を検出して電気信号に変換して、コンピュータ
６に指示するポテンションメータ８の抵抗特性を第５図
■で示すようにすればよい。

これを換言して説明すれば、従釆、吸入空気量に対して
常に一定の空燃比（理論空燃比）を得る（第４図■）た
めに設定した、第５図■で示すようなポテンションメー
タ８の抵坑特性を、同図＠で示すようなものに変えるの
である。

これによって吸入空気量と空燃比との関係は、第４図■
で示すような求めるものになる。なお、ポテンションメ
−夕８の抵坑特性を変えるのは、ポテンションメータが
巻線型のものであるときには巻線密度を変えれば良いし
、また巻線型でないものでは抵抗成分の長さに対する変
化率を変えるようにすれば、簡単に実施することができ
る。以上説明した実施例にあっては、ベースエンジンに
燃料噴射式のエンジンを用い、吸入空気量に対する空燃
比特性を変えるのにポテンションメータ８の抵抗特性を
変えたが、この発明はこれらの組合せに限られるもので
はなく、ベースエンジンとして一般型のエンジンを用い
、適当手段によって供Ｖ給燃料の量を変えるようにし、
またポテンションメータ８の抵抗特性は変えずに他の手
段、たとえばポテンションメータ８の駆動機構に適当形
状のカム等を用いて機械的に抵抗特性（回勤特性を変え
て抵抗特性を変える）を変えるようにしてもよいもので
ある。

本発明は、以上説明したように、三元触媒を使用して排
気ガスを高度に浄化するようにすると共に、排気ガス中
の酸素濃度を検出して燃料供聯合装置を制御するように
した内燃機関において、■ 吸入空気量を検知して検出
信号を出力する吸入空気量検出装置を機関吸気系中に装
着すると共に、■ 吸入空気量の少ない領域では理論空
燃此よりもやや大きい空燃比となるように、吸入空気量
の多い領域では理論空燃比よりもやや小さい空燃辻七と
なるように、■ 吸入空気量検出装置で検出した吸入空
気量に基づき決定されるベース空燃比制御量を設定する
ことにより空燃比を制御する、ように構成したので・、
■ 空燃比センサによる燃料供給装置の制御遅れに関係
なく、Ｃ○，ＨＣ，Ｎ○×の３種の有害成分を高度に除
去できる。

■ また、吸入空気量の多い領域（特に加速城）では諭
論空燃比よりもやや小さな空燃比（濃い空燃此）となる
ことにより、三元触媒に二次空気を供給したとしても、
燃料に対する空気の量が過剰とならないので、三元触媒
における温度が三元触媒の破壊される温度に達するのを
充分に抑制して、三元触媒の長寿命化を図ることができ
る。

■ しかも、吸入空気量の多い領域では諭論空燃比より
もやや小さな空燃比となることにより、燃焼時における
燃焼室内の有効圧力が増大するので、加速における出力
を向上させて、加速時におけるドライバビリティの向上
を図ることができ。

■ また、吸入空気量の少ない領域（特にスロットルバ
ルブが全閉域はこれに近い領域）では理論空燃比よりも
やや大きな空燃比（薄い空燃比）とすることにより、大
きな出力の不要な減速時の混合気を薄くして、無駄な燃
料消費を抑制できる。

■ 更に、フィードバック制御を働かせたままベース空
燃此制御量を予め設定するだけで空燃比制御をするよう
にしたので、余分な演算手続やダイヤ設定が不要になっ
てシステム構成を簡略化できるばかりか、有害ガスの効
率的な排出防止を行なえる。

等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は有害成分排出量と時間との関係を示す波形図、
第２図は吸入空気量の特性を示す波形図、第３図はこの
発明の構成を示すブロック図、第４図は空燃比と吸入空
気量との関係を示す波形図、第５図はェアフローメー外
こ取り付けたポテンションメータの抵坑値とェァフロー
メータの開度との関係を示す波形図である。 １・…・・エンジン、２・・・・・・吸気マニホールド
、３・・・・・・排気マニホールド、４・・・燃料噴射
ノズル、６……コンピュータ、７……エアフローメータ
、８・・・・・・ポテンショメータ、９・・・・・・空
燃比センサ。 第１図第２図 第３図 第ム図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 機関排気系中に装着した三元触媒により排気中の有
   害成分を浄化させると共に、排気ガス中の酸素濃度を空
   燃比センサで検出して燃料供給装置を制御するようにし
   た内燃機関において、吸入空気量を検知して検出信号を
   出力する吸入空気量検出装置を機関吸気系中に装着し、
   前記吸入空気量検出装置により検出した吸入空気量に基
   づき決定されるベース空燃比調整制御量を、吸入空気量
   の少ない領域では理論空燃比よりもやや大きな空燃比と
   なるように、また吸入空気量の多い領域では理論空燃比
   よりもやや小さな空燃比となるように、予め設定するこ
   とにより空燃比を制御することを特徴とする内燃機関。 ２ 前記吸入空気量検出装置の検出特性を、空燃比が一
   定となるようにした吸入空気量対電気特性をかえて、そ
   の検出特性を変更して、空燃比を吸入空気量に応じて補
   正しうるようにした特許請求の範囲第１項記載の内燃機
   関。