JPS61241457A - 車載内燃エンジンの吸気２次空気供給装置 - 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 本発明は車載内燃エンジンの吸気２次空気供給装置に関
する。

内燃エンジンの排気ガス浄化、燃費改善等を図るために
排気ガス中の酸素濃度を酸素濃度センサによって検出し
、エンジンに供給する混合気の空燃比を酸素濃度センサ
の出力レベルに応じて目標空燃比にフィードバック制御
する空燃比制御装置が知られている。との空燃比制御装
置として気化器絞シ弁下流に連通ずる吸気２次空気供給
通路に開閉弁を設けて酸素濃度センサの出力レベルに応
じて開閉弁の開閉、すなわち吸気２次空気供給をデユー
ティ制御するフィードバック制御用吸気２・次空気供給
装置がある（特公昭５５−３５３３号）。

しかしながら、このような従来の吸気２次空気供給装置
においては、変速機のシフトダウン又はシフトアップに
よジエンジン負荷が変動した場合に供給混合気の空燃比
が目標空燃比から変動すると、その空燃比変動が排気ガ
ス中の酸素濃度変化として酸素濃度センサによって検出
されるまでに時間が掛かるので空燃比の制御遅れＫよシ
運転性の悪化を招来するという問題点があった。

そこで、本発明の目的は負荷変動時における運転性の悪
化を防止する車載内燃エンジンの吸気２次空気供給装置
を提供することである。

本発明の吸気２次空気供給装置は酸素濃度センサの出力
レベルから供給混合気の空燃比が目標空燃比に対してリ
ーン又はリッチのいずれであるかを判別しかつ所定周期
毎に所定の複数の工／ジン運転パラメータに応じて開閉
弁の基準開弁時間を設定しその設定した基準開弁時間を
少なくとも車両の変速機のシフト位置及び空燃比判別結
果に応じて補正して出力開弁時間とし所定周期内におい
て出力開弁時間だけ開閉弁を開弁することを特徴として
いる。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図に示した本発明の一実施例たる車載内燃エンジン
の吸気２次空気供給装置においては、吸入空気が大気吸
入口１からエアクリーナ２、気化器３、そして吸気マニ
ホールド４を介してエンジン５に供給される。気化器３
には絞シ弁６が設けられ、絞シ弁６の上流にはベンチ−
リフが形成されている。

吸気マニホールド４とエアクリーナ２の空気吐出口近傍
とは吸気２次空気供給通路８によって連通されている。

吸気２次空気供給通路８には電磁開閉弁９が設けられて
いる。電磁開閉弁９はそのンレノイド９αへの通電によ
シ開弁するようになっている。

一方、１０は吸気マニホールド４に設けられ吸気マニホ
ールド４内の絶対圧に応じたレベルの出力を発生する絶
対圧センサ、１１はエンジン５のクランクシャフト（図
示せず）の回転に応じてパルスを発生するクランク角セ
ンサ、１２はエンジン５の冷却水温に応じたレベルの出
力を発生する冷却水温センサ、１４はエンジン５の排気
マニホールド１５に設けられ排気ガス中の酸素濃度に比
例する出力を発生するリーン酸素濃度センサである。酸
素濃度センサ１４は第２図に示すようにエンジン５への
供給混合気の空燃比が理論空燃比（１４，７）よシリー
ンになるに従って出力レベルが比例上昇する特性を有し
ている。酸素濃度センサ１４の配設位置よシ下流の排気
マニホールド１５には排気ガス中の有害成分の低減を促
進させるために触媒コンバータ３３が設けられている。

電磁開閉弁９、絶対圧センサ１０、クランク角センサ１
１、水温センサ１２及び酸素濃度センサ１４は制御回路
２０に接続されている。

制御回路２０には更に車両の速度に応じたレベルの出力
を発生、する車速センサ１６及び大気圧に応じたレベル
の出力を発生する大気田七ンサ１７が接続されている。

制御回路２０は第３図に示すように絶対圧センサ１０、
水温センサ１２、酸素濃度センサ１４、車速センサ１６
及び大気田七ンサ１７の各出力レベルを変換するレベル
変換回路２１と、レベル変換回路２１を経た各センサ出
力の１つを選択的に出力するマルチプレクサ２２と、こ
のマルチプレクサ２２から出力される信号なディジタル
信号に変換するＡ／Ｄ変換器おと、クランク角センサ１
１の出力信号を波形整形する波形整形回路２４と、波形
整形回路２４からパルスとして出力されるＴＤＣ信号の
発生間隔を計測するカウンタ２５と、電磁開閉弁９を開
弁駆動する駆動回路２８と、プログラムに従ってディジ
タル演算を行なうＣＰＵ　（中央演算回路）２９と、各
種の処理プログラム及びデータが予め書き込まれたＲＯ
Ｍ３０と、ＲＡＭ、３１とからなっている。マルチプレ
クサ２２、Ａ／Ｄ変換器２３、カウンタ２５、駆動回路
２８、ＣＰＵ２９、ＲＯＭ３０及びＲＡＭ３１は入出力
バス３２によって互いに接続されている。

かかる構成においては、Ａ／Ｄ変換器２３から吸気マニ
ホールド４内の絶対圧、冷却水温、排気ガス中の酸素濃
度、車速及び大気圧の情報が択一的に、またカウンタ２
５からエンジン回転数を表わす情報がＣＰＵ　２９に入
出力バス３２を介して各々供給される。

ＣＰＵ２９は１デユ一テイ周期ＴｓｏＬ（例えば、ｔｏ
ｏｍ−、）毎に内部割込信号を発生するようにされてお
シ、この割込信号に応じて後述の如く吸気２次空気供給
をデユーティ制御するための動作を行なう。

次に、かかる本発明による吸気２次空気供給装置の動作
を第４図ないし第７図に示したＣＰＵ２９の動作フロー
図に従って説明する。

ＣＰＵ２９においては、先ず、割込信号発生毎に第４図
に示したメインルーチンの実行を開始するので電磁開閉
弁９を閉弁させるべく駆動回路２８に対して開弁駆動停
止指令が発生される（ステップ５１）。

これはＣＰＵ２９の演算動作中の電磁開閉弁９の誤動作
を防止するためである。次Ｋ、電磁開閉弁９の閉弁時間
ＴＡＦが１デューティ周期Ｔｌ１ＯＬに等しくされ（ス
テップ５２）、そして電磁開閉弁９の開弁時間Ｔ。ＵＴ
を算出するために第５図に示したＡ／Ｆルーチンが実行
される（ステップ５３）。

Ａ／Ｆルーチンでは先ず、車両の運転状態（エンジンの
運転状態を含む）が空燃比フィードバック（Ｆ／Ｂ　）
制御条件を充足しているか否かが判別される（ステップ
５３１）。この判別は吸気マニホールド内絶対圧、冷却
水温、車速及びエンジン回転数から決定され、例えば、
低車速時、低冷却水温時、変速機のシフト位置が第１速
、第２速及びニュートラル位置にあるときには空燃比フ
ィードバック制御条件が充足されていないとされる。こ
こで、空燃比フィードバック制御条件を充足しないと判
別されたならば、空燃比フィードバック制御を停止すべ
く開弁時間Ｔ。Ｕｉ’が“０”とされる（ステップ５３
２）。一方、空燃比フィードバック制御条件を充足した
と判別されたならば、１デューティ周期ＴｓＯＬに対す
る電磁開閉弁９の基準開弁時間ＴＢＡＩＩＩ！算出サブ
ルーチンが実行される（ステップ５３３）。

基準開弁時間ＴＢＡＩＩＫ算出サブルーチンでは、第６
図に示すように先ず、エンジン回転数Ｎｇ及び絶対圧Ｐ
ＢＡが読み込まれ（ステップ３３１）、読み込まれたエ
ンジン回転数Ｎｇ及び絶対圧ＰＢＡとから定まる基準開
弁時間ＤＩＩＡ８゜がＤＩＡ８Ｉデータマツプから検索
される（ステップ３３２）。ＲＯＭ３０には第８図に示
すようにエンジン回転数Ｎｇと絶対圧ＰＢＡとから定ま
る基準開弁時間ＤＢＡｓＥがＤＢＡｓ！、データマソッ
として予め書き込まれている。基準開弁時間ＤＢＡ８Ｉ
、が検索されると、車両の５段変速機のシフト位置が第
３速であるか否かが判別される（ステップ３３３）。シ
フト位置が第３速ならば、シフト位置補正係数α８．が
所定値α３（例えば、１８μｓ）に等しくされ（ステッ
プ３３４）、シフト位置が第３速でないならば、変速機
のシフト位置が第４速であるか否かが判別される（ステ
ップ３３５）。シフト位置が第４速ならば、シフト位置
補正係数α８．が所定値α３より大なる所定値α４（例
えば、３８μｓ）に等しくされ（ステップ３３６）、シ
フト位置が第４速でないならば、変速機のシフト位置が
第５速であるか否かが判別される（ステップ３３７）。

シフト位置が第５速ならば、シフト位置補正係数α８．
が所定値α４より犬なる所定値α５（例えば、５８μｓ
）に等しくされ（ステップ３３８）、シフト位置が第５
速でないならば、シフト位置は第１速。

第２速又はニュートラル位置であるのでＡ／Ｆルーチン
の実行が終了されたとされてＣＰＵ２９はメインルーチ
ンの実行に戻る。シフト位置補正係数α８゜が設定され
ると、大気圧ＰＡが読み込まれ（ステップ３３９）、そ
の読み込まれた大気圧ＰＡから定まる大気圧補正係数α
ＰＡがαＰＡデータマツプから検索される（ステップ３
３１０　）。ＲＯＭ３０には大気圧ＰＡから定まる大気
圧補正係数α、ＡがαＰＡデータマツプとしてＤ１１Ａ
８１データマツプとは別に予め書き込まれている。また
大気圧ＰＡが低下するほど大気圧補正係数αＰＡは大き
く設定される。次いで、ＴＢＡＩＩＥ　＝ＤＩｍＡ８Ｅ
　＋ＫＯ（α、Ａ＋αｇｊ）・ＰＢＡ−Ｎｅ（Ｋｏは定
数）なる式を用いて基準開弁時間ＴＢＡＳｇが算出され
る（ステップ３３１１）。

なお、シフト位置が第１速、第２速又は二−−トラル位
置にある場合にはステップ５３１において空燃比フィー
ドバック制御条件を充足していないと判別されるのでス
テップ３３７０判別は省略しても良い。また変速機のシ
フト位置は第１ないし第５速毎に車速ｖＨとエンジン回
転数Ｎｇとから定まる領域が異なるので車速ｖ８とエン
ジン回転数Ｎｇとから検出される。

このように基準開弁時間ＴＢＡＢＥが算出されると、Ｃ
ＰＵ２９はφルーチンの実行に戻り、内部タイムカウン
タＡ（図示せず）の計数時間が所定時間Δｔ１だけ経過
したか否かを判別される（ステップ５４３）。所定時間
Δｔ、だけは吸気２次空気を供給してからその結果が排
気ガス中の酸素濃度の変化として酸素濃度センサ１４に
よって検出されるまでの応答遅れ時間に相当する。

このタイムカウンタＡがリセットされて計数を開始した
時点から所定時間ΔＣ１が経過し麺ならば、タイムカウ
タＡがリセットされかつ初期値から計数が開始される（
ステップ５３５）。すなわち、ステップ５３５の実行に
よりタイムカウンタＡが初期値より計数を開始した後、
所定時間Δｔ１が経過したか否かの判別がステップ５３
４において行なわれているのである。こうしてタイムカ
ウンタＡによる所定時間Δｔ１の計数が開始されると、
目標空燃比を設定するために第７図に示した目標空燃比
設定サブルーチンが実行される（ステップ５３６）。

目標空燃比設定サブルーチンでは先ず、エンジン回転数
Ｎｅ及び絶対圧ＰＢＡが読み込まれ（ステップ３６１）
、読み込まれたエンジン回転数Ｎｇ及び絶対圧ＰＢＡと
から定まる目標空燃比λ７がＡ／Ｆデータマツプから検
索される（ステップ３６２）。ＲＯＭ３０にはＤＢＡＩ
！２データマツプと同様にエンジン回転数Ｎｇと絶対圧
ＰＢＡとから定まる目標空燃比λ１がＡ／Ｆデータマツ
プとしてＤＩＩＡ８にデータマツプとは別に予め書き込
まれている。目標空燃比λアが検索されると、車両の５
段変速機のシフト位置が第３速であるか否かが判別され
る（ステップ３６３）。シフト位置が第３速ならば、検
索された目標空燃比λ７が保持され、シフト位置が第３
速でないならば、変速機のシフト位置が第４速であるか
否かが判別される（ステップ３６４）。シフト位置が第
４速ならば、検索された目標空燃比λアに０．４が加算
されてその算出値が新たな目標空燃比λアとされ（ステ
ップ３６５）、シフト位置が第４速でないならば、変速
機のシフト位置が第５速であるか否かが判別される（ス
テップ３６６）。シフト位置が第５速ならば、検索され
た目標空燃比λ１に０．６が加算されてその算出値が新
たな目標空燃比λアとされ（ステップ３６７）、シフト
位置が第５速でないならば、シフト位置は第１速、第２
速又はニュートラル位置であるのでＡ／Ｆルーチンの実
行が終了されたとされてＣＰＵ２９はメインルーチンの
実行に戻る。またステップ３６６の判別はステップ３３
７と同様に省略しても良い。

このように目標空燃比λ７が設定されると、排気ガス中
の酸素濃度として検出されたエンジン５へ°の供給混合
気の空燃比が目標空燃比λ７より’Ｊ−ンであるか否か
が判別される（ステップ５３７）。これは酸素濃度レベ
ルＬ０２と目標空燃比λアに対応するノベルＬλとを比
較することによシ判別される。

供給混合気の空燃比が目標空燃比よりリーンであると判
別されたならば、減算値■、が算出される（ステップ５
３８）。減算値ＩＬは定数に１、エンジン回転数Ｎｅ及
び絶対圧ＰＢＡを互いに乗算（Ｋ１゜Ｎｅ−ＰＢＡ）す
ることにより得られ、エンジン５の吸入空気量に依存す
るようになっている。減算値ＩＬの算出後、とのＡ／Ｆ
ルーチンの実行によって既に算出されている補正値Ｉ。

ＩＪＴがＲＡＭ　３１の記憶位置ｃＬ１から読み出され
、読み出された補正値■。ＵＴから減算値ＩＬが差し引
かれてその算出値が新たな補正値Ｉ。。アとされかつＲ
ＡＭ　３１の記憶位置α、に書き込まれる（ステップ５
３９）。一方、ステップ５３７において、空燃比が目標
空燃比よシリッチであると判別されたならば、加算値Ｉ
Ｒが算出される（ステップ５３１０　）。加算値工、は
定数に２（≠に１）エンジン回転数Ｎｅ及び絶対圧ＰＢ
Ａを互いに乗算（Ｋ２・Ｎｅ−ＰＢＡ）することによシ
得られ、エンジン５の吸入空気量に依存するようになっ
ている。

加算値工、の算出後、Ａ／Ｆルーチンの実行によって既
に算出されている補正値工。ＵＴがＲＡＭ３１の記憶位
置α、から読み出され、読み出された補正値ＩｏＵＴに
加算値■８が加算されその算出値が新たな補正値Ｉ。Ｕ
ＴとされかつＲＡＭ　３１の記憶位置α、に書き込まれ
る（ステップ５３１１　）。こうして補正値Ｉ。ｔＴＴ
がステップ５３９又は５３１１において算出されると、
その補正値工。ＵＴとステップ５３３において算出され
た基準開弁時間ＴＢＡｓつとが加算されてその加算結果
が出力開弁時間Ｔ。ＵＴとされる（ステップ５３１２　
）。

なお、タイムカウンタＡがステップ５３５においてリセ
ットされて初期値からの計数が開始された後、所定時間
Δｔ１が経過していないとステップ５３４において判別
されたならば、直ちにステップ５３１２が実行され、こ
の場合、前回までのＡ／Ｆルーチンの実行によって得ら
れた補正値Ｉ。ＵＴが読み出さ、れる。

Ａ／Ｆルーチンの実行が終了すると、■デユーティ周期
Ｔｌｌ０Ｌから開弁時間Ｔ。ＵＴを差し引くことによシ
閉弁時間ＴＡＦが求められる（ステップ５４）。

次に、その閉弁時間ＴＡＦに応じた値がＣＰＵ２９の内
部タイムカウンタＢ（図示せず）にセットされ、タイム
カウンタＢのダウン計数が開始される（ステップ５５）
。そしてタイムカウンタＢの計数値が“０”に達したか
否かが判別され（ステップ５６）、タイムカウンタＢの
計数値が“０”に達したならば、駆動回路２８に対して
開弁駆動指令が発生される（ステップ５７）。この開弁
駆動指令に応じて駆動回路２８が電磁開閉弁９を開弁駆
動し、この開弁駆動状態は次にステップ５１が実行され
をまで継続される。ステップ５６においてタイムカウン
タＢの計数値が“０”に達しないならば、ステップ５６
が繰シ返し実行される。

よって、かかる本発明による吸気２次空気供給装置にお
いては、第９図に示すように割込信号ＩＮＴの発生に応
じて電磁開閉弁９が閉弁されてエンジン５への吸気２次
空気の供給が停止される。

また１デ工−テイ周期Ｔｌｌ０Ｌにおける電磁開閉弁９
の閉弁時間ＴＡＦが算出され割込信号の発生時点から閉
弁時間ＴＡＦが経過すると、電磁開閉弁９が開弁されて
エンジン５へ吸気２次空気が吸気２次空気供給通路８を
介して供給される。この動作が繰）返される故に吸気２
次空気がデューティ制御されるのである。このように吸
気２次空気をデューティ制御することによジエンジン５
への供給混合気の空燃比は目標空燃比に制御されるので
ある。

また吸気２次空気供給指令に対する応答性及び空燃比制
御精度の向上が図れる。

また、かかる本発明による吸気２次空気供給装置におい
ては、変速機のシフト位置が高速シフトになるほど、シ
フト位置補正係数α８．が大きくなシ基準開弁時間ＴＢ
Ａｌｉ！ｔが長くなるので供給混合気の空燃比がリーン
化される。また車両の走行高度が高くなシ大気圧が低下
するほど、大気圧補正係数αＰＡは大きくなシ基準開弁
時間ＴＢＡ８Ｋが長くなるので供給混合気の空燃比がリ
ーン化される。

発明の効果 以上の如く、本発明の車載内燃エンジンの吸気２次空気
供給装置においては、基準開弁時間を少なくとも車両の
変速機のシフト位置と酸素濃度センサの出力レベルによ
る空燃比判別結果とて応じて補正することによシ出力開
弁時間が設定され、その出力開弁時間だけ開閉弁が開弁
される。よって、変速機のシフトダウンが行なわれると
、空燃比が直ちにリッチ方向に制御されリーン化が防止
されるので高負荷への変動時の運転性の向上が図れ、シ
フトアップが行なわれると、空燃比が直ちにリーン方向
に制御されリッチ化が防止されるので低負荷への変動時
に運転性を悪化することなく燃費改善を図ることができ
るのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す概略図、第２図は第１図
の装置中の酸素濃度センサの出力特性を示す図、第３図
は第１図の装置中の制御回路の具体的構成を示すブロッ
ク図、第４ないし第７図はＣＰＵの動作を示すフロー図
、第８図はＲＯＭに書き込まれたデータマツプを示す図
、第９図は第１図の装置の動作タイミングを示す図であ
る。 主要部分の符号の説明 ２・・・エアクリーナ　　　　３・・・気化器４・・・
吸気マニホールド　　６・・・絞り弁７・・・ベンチエ
リ　　　　　８・・・吸気２次空気供給通路９・・・電
磁開閉弁　　　　　１０・・・絶対圧センサ１１・・・
クランク角七ンサ　１２・・・冷却水温センサ１４・・
・酸素濃度センサ　　１５・・・排気マニホールド１６
・・・車速センサ　　　　１７・・・大気圧センサ３３
・・・触媒コンバータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 車載内燃エンジンの気化器絞り弁下流に連通する吸気２
   次空気供給通路と、該吸気２次空気供給通路に設けられ
   た開閉弁と、エンジンの排気ガス通路に設けられた酸素
   濃度センサと、該酸素濃度センサの出力レベルから供給
   混合気の空燃比が目標空燃比に対してリーン又はリッチ
   のいずれであるかを判別しかつ所定周期毎に所定の複数
   のエンジン運転パラメータに応じて前記開閉弁の基準開
   弁時間を設定しその基準開弁時間を少なくとも車両の変
   速機のシフト位置及び前記空燃比の判別結果に応じて補
   正して出力開弁時間とし更に前記出力開弁時間だけ前記
   開閉弁を開弁せしめるデューティ制御手段とからなるこ
   とを特徴とする吸気２次空気装置。