JPS61265338A - 車載内燃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】 技術分野 本発明は内燃エンジンの空燃比制御装置に関するＱ 背景技術 排気ガス浄化のために三元触媒を排気系に備えた内燃エ
ンジンにおいては、供給混合気の空燃比が理論空燃比（
例えば、１４．７：１）付近のとき三元触媒がもつとも
有効に作用することがら空燃比を調整すべく排気ガスの
濃度及びエンジン運転状態に応じて目標空燃比として理
論空燃比付近にフィードバック制御する空燃比制御装置
がある。

かかる空燃比制御装置においては、エンジンの低負荷時
にはエンジンの燃焼状態が不安定となるので空燃比フィ
ードバック制御が停止され、排気ガス浄化よシも燃焼状
態の安定を図るようになっている。例えば、特願昭５９
−９８２６９号においては絞り弁近傍の吸気管内壁面に
形成された負圧検出孔における負圧Ｐ。の大きさが所定
値以下゛であるときをエンジン低負荷としてこのとき空
燃比フィードバック制御を停止する吸気２次空気供給方
式の装置が示されている。

しかしながら、エンジンの低負荷時でも車輛がクルーズ
運転状態にあるときにはエンジンの燃焼状態が比較的安
定しているのでこのような運転状態においてはむしろ排
気ガス浄化を図ることが望まれていた。

発明の概要 そこで、本発明の目的はエンジンの低負荷時でもクルー
ズ運転状態にあるときの排気ガス浄化を図った車載内燃
エンジンの空燃比制御装置を提供することである。

本発明の空燃比制御装置はエンジン低負荷時でもクルー
ズ運転状態であるときには空燃比フィードバック制御を
行なうことを特徴としている。

実施例 第１図に示した本発明の一実施例たる吸気２次空気供給
方式の空燃比制御装置においては、吸入空気が大気吸入
口１からエアクリーナ２．気化器３を介してエンジン４
に供給される。気化器３には絞り弁５が設けられ、絞り
弁５の上流にはペンチエリ６が形成され、ベンチュリ６
よシ更に上流にはチョーク弁７が設けられている。絞り
弁５近傍には負圧検出孔８が形成され、負圧検出孔８は
絞り弁５の閉弁時に絞り弁５の上流に位置し、絞り弁５
の開度が所定小開度０１以上であるときには絞り弁５の
下流に位置する。

また絞り弁５の下流、すなわち吸気マニホールド１０と
エアクリーナ２の空気吐出口近傍とは２つの吸気２次空
気供給通路１１，１２によって連通される。吸気２次空
気供給通路１１には空気制御弁１６が設けられ、空気制
御弁１６は負圧室１６ａ５、弁室１６ｂ１ダイアフラム
１６ｃ１弁ばね１６ｄ及びテーパ状の弁体１６ｇとから
なり、負圧室１６ｃＬに作用する負圧の大きさに応じて
吸気２次空気供給通路１１の流路断面積を変化せしめ負
圧の大きさが犬になるに従って流路断面積が大きくなる
。

一方、吸気２次空気供給通路１２には電磁開閉弁１８が
設けられ、電磁開閉弁１８はそのソレノイド１８αの非
通電時に吸気２次空気供給通路１２を閉塞し１通電時に
吸気２次空気供給通路１２を連通せしめる。吸気２次空
気供給通路１２の電磁開閉弁１８よシ上流には絞り１９
が設けられている。なお、２つの吸気２次空気供給通路
１１．１２は図の如く吸気マニホールド１０に連通した
分流路として夫々形成しても良い。

電磁開閉弁１８と絞り１９との間の吸気２次空気供給通
路１２は空気制御弁１６の負圧室１６ｃＬと圧力供給通
路１７を介して連通されている。圧力供給通路１７には
負圧室１６αから吸気２次空気供給通路１２に向ってサ
ージタンク２０．逆止弁２１そして絞り２２が設けられ
ている。逆止弁２１は負圧室１６α方向への気体流に対
してのみ弁体２１ｃＬが移動して開弁じ、また弁体２１
αにはリーク孔２１ｂが形成されている。

また圧力供給通路１７の逆止弁２１と絞＃）２２との間
は大気圧供給通路２６を介して大気と連通し、大気圧供
給通路２６の絞り２７及びその上流には電磁開閉弁２８
が設けられている。電磁開閉弁２８はそのソレノイド２
８αへの通電時に開弁じて大気圧供給通路２６を連通せ
しめる。

ソレノイド１８α、２８αは駆動回路３０又は３１を介
して制御回路３２に接続されている。制御回路３２には
排気マニホールド３３に設けられた酸素濃度センサ３４
が接続されている。酸素濃度センサ３４は排気ガス中の
酸素濃度に応じたレベルの出力電圧ＶＯ２を発生し、酸
素濃度がリッチになるに従って出力電圧ｖｏ２が上昇す
る。

また制御回路３２には駆動回路３０．３１及び酸素濃度
センサ３４の他にＰｃ負圧スイッチ３６、ＰＢ負圧スイ
ッチ３７、回転数センサ３８及び車速センサ３９が接続
されている。Ｐｃ負圧スイッチ３６は負圧検出孔８にお
ける負圧Ｐ。の大きさが所定圧力ｐｔ　（例えば３０’
ＩＩ！Ｋｇ）以下にあるときオンとなり−ｐＢスイッチ
３７は吸気マニホールド１０内の負圧ＰＢの大きさが所
定圧力Ｐ２（例えば、ｉ３ｏｍｍＨｇ）　　以上にある
ときオンとなる。負圧スイッチ３６．３７はオン時に電
圧ＶＨの高レベル信号を発生する。回転数センナ３８は
エンジン回転数Ｎ、に比例した電圧を出力し、車速セン
サ３９は車速Ｖ／、に比例した電圧を出力する。

制御回路３２は第２図に示すように酸素濃度センサ３４
の出力電圧Ｖ。２をバッファ４１を介して理論空燃比に
対応する所定電圧■ｒｏと比較する比較器４２と、Ｐｏ
負圧スイッチ３６の出力に接続されたインバータ４３と
、車速センサ３９の出力に接続されたクルーズ判定回路
４４と、回転数センサ３８の出力に接続された２つの比
較器４５゜４６と、クルーズ判定回路４４及び比較器４
５の各出力レベルの論理積を採るＡＮＤ回路４７と、イ
ンバータ４３及びＡＮＤ回路４７の各出力レベルの論理
和を採るＯＲ回路４８と、比較器４２及びＯＲ回路４８
の各出力レベルの論理積を採るＡＮＤ回路４９と、ＰＢ
負圧スイッチ３７及び比較器４６の各出力レベルの論理
積を採るＡＮＤ回路５０とからなる。ＡＮＤ回路４９の
出力信号が駆動回路３０に供給され、ＡＮＤ回路５０の
出力信号が駆動回路３１に供給される。クルーズ判別回
路４４は例えば、サンプリング回路、算術回路及び比較
器等からなシ、車速センサ３９の出力電圧を所定周期で
サンプリングしてそのサンプリング値に応じて単位時間
当９の車速変化を算出し、単位時間当シの車速変化Δ■
が所定値ΔＶＺ（例えば２ｈ／ｈ／５ｅａ）以下である
ときクルーズ運転状態として高レベル信号を発生する。

比較器４５は回転数センサ３８の出力電圧と所定回転数
Ｎ１（例えば９００　ｒ、　ｐ、ｔｎ、）に対応する所
定電圧ｖｒ１とを比較し、比較器４６は回転数センサ３
８の出力電圧と所定回転数Ｎ、よシ高い所定回転数Ｎ２
　（例えば１４００　ｒ、ｐ、ｍ、　）に対応する所定
電圧ｖ７□とを比較する。

ここで、センサ３８，３９、クルーズ判定回路４４、比
較器４５及びＡＮＤ回路４７がクルーズ運転状態を検出
する検出手段をなし、ＯＲ回路４８がエンジン低負荷時
であってもクルーズ運転状態が検出されているときフィ
ードバック制御を行なう制御手段をなしている。

なお、排気マニホールド３３の酸素濃度センサ３４の配
設位置よシ下流には三元触媒コンバータ５０が設けられ
ている。

次に、かかる構成の本発明による吸気２次空気供給方式
の空燃比制御装置の動作を説明する。

先ず、制御回路３２においては、酸素濃度センサ３４の
出力電圧■。２が所定電圧Ｖア。よシ大（Ｐｏ２≧Ｖ７
．ｏ）となる場合には空燃比がリッチであシ、比較器４
２の出力レベルは高レベルとなる。

出力電圧Ｖ。２が所定電圧ｖｒｏより小（Ｐｏ２＜ｖＴ
、。）となる場合には空燃比がリーンであシ、比較器４
２の出力レベルは低レベルとなる。暖機完了後の通常運
転時にはＰｃ負圧スイッチ３６がオフとなるのでインバ
ータ４３の出力レベルが高レベルとなる。この高レベル
はＯＲ回路４８を介してＡＮＤ回路４９に供給されるの
でＡＮＤ回路４９の出力レベルは比較器４２の出力レベ
ル変化に等しくなシ、酸素濃度センサ３４の出力レベル
がら空燃比がリッチであると判別された場合にはＡＮＤ
回路４９の出力レベルが高レベルとなり、その高レベル
がリッチ信号として駆動回路３０に供給される。

また空燃比がリーンであると判別された場合にはＡＮＤ
回路４９の出力レベルが低レベルとなり、その低レベル
がり−ン信号として駆動回路３０に供給される。

駆動回路３０はリッチ信号に応じてソレノイド１８αへ
の通電によシミ磁開閉弁１８を開弁駆動して吸気２次空
気供給通路１２を連通せしめ、リーン信号に応じてソレ
ノイド１８Ｌ０Ｌの非通電によシミ磁開閉弁１８の開弁
駆動を停止して吸気２次空気供給通路１２を閉塞せしめ
る。

エンジンの高負荷時においては吸気マニホールド１０内
の負圧ＰＢの大きさが所定圧力Ｐ２以下となる。ＰＢ＜
Ｐ２のときにはＰＢ負圧スイッチ３７がオフとなるので
ＡＮＤ回路５０のＰＢ負圧スイッチ３７からの入力ライ
ンは低レベルとなシ、ＡＮＤ回路５０の出力レベルも低
レベルとなる。

また吸気マニホールド１０内の負圧Ｐ８の大きさが所定
圧力２２以上となるようなエンジン低負荷時にはＰＢ負
圧スイッチ３７がオンとなる。ＰＢ負圧スイッチ３７の
オンによりＰＢ負圧スイッチ３７から高レベル信号がＡ
ＮＤ回路５０に供給される。このとき、エンジン回転数
Ｎ、が所定回転数Ｎ２よシ高いならば、比較器４６から
低レベル信号がＡＮＤ回路５０に供給される。よってｈ
ＰＢ負圧スイッチ３７がオンでもＡＮＤ回路４６の出力
レベルは低レベルとなる。このようにＡＮＤ回路４Ｇの
出力レベルが低レベルになるときＫは電磁開閉弁２８が
閉弁して大気圧供給通路２６を閉塞せしめる。

電磁開閉弁２８の閉弁時に電磁開閉弁１８が開弁すると
、２次空気が吸気２次空気供給通路１２の絞り１９、そ
して電磁開閉弁１８を介して吸気マニホールド１０内に
流入する。同時に、吸気マニホールド１０内の負圧ＰＢ
が吸気２次空気供給通路１２の電磁開閉弁１８．圧力供
給通路１７の絞り２２１逆止弁２１のリーク孔２１６及
びサージタンク２０を負圧室１６αに供給される。負王
室１６８内の圧力は負圧室１６ｃＬ及びサージタンク２
０内の残留圧及びリーク孔２１６によシ徐々に負圧ＰＢ
に近づくので空気制御弁１６の開度、すなわち吸気２次
空気供給通路１１の流路断面積が徐々に増大して吸入空
気量も増大する。よって、吸気２次空気供給通路１１．
１２を流れる吸気２次空気が加算されてエンジン４に供
給されるので混合気の空燃比はリーン方向に制御され、
エンジン４に供給される吸気２次空気量は時間と共に増
大する。また、このとき、負圧ＰＢは吸気２次空気供給
通路１２のエアクリーナ２側から流入する大気によって
稀釈されるが、絞り１９によりその稀釈量は僅かである
。

次に、電磁開閉弁２８の閉弁時に電磁開閉弁１８が閉弁
すると、直ちに吸気２次空気供給通路１２が閉塞される
ので大気が吸気２次空気供給通路１２の絞り１９、圧力
供給通路１７の絞り２２、逆止弁２１及びサージタンク
２０を介して負圧室１６（Ｚに供給される。負王室１６
α内の圧力は大気圧に急速に近づくので空気制御弁１６
の開度、すなわち吸気２次空気供給通路１１の流路断面
積が急速に減少し吸気２次空気量も減少する。よって、
吸気２次空気供給通路１２が閉塞されても吸気２次空気
は吸気２次空気供給通路１１を介してエンジン４に供給
され、その吸気２次空気量は時間と共に減少するのであ
る。

従って、空燃比をフィードバック制御する場合、電磁開
閉弁２８の開閉に拘らずリッチ信号とり一ン信号とが交
互に連続して発生するので吸気２次空気供給通路１１に
おいては吸気２次空気量がリッチ信号の存在時には増大
し、リーン信号の存在時に減少するので積分ＣＩ）制御
が行なわれる。

また吸気２次空気供給通路１２においては吸気２次空気
が断続的に流れるので比例（Ｐ）制御が行なわれる。よ
って、吸気マニホールド１０内に供給される吸気２次空
気量は比例制御分と積分制御分とが加算された量となる
。

一方、負圧ＰＢの大きさが所定圧力２２以上でもエンジ
ン回転数Ｎ、が所定回転数Ｎ２よシ低い場合には比較器
４６の出力レベルが高レベルとなるのでＡＮＤ回路５０
の入力レベルが全て高レベルとなる。よって、ＡＮＤ回
路５０の出力レベルが高レベルとなシ、この高レベルに
応じて駆動回路３１が電磁開閉弁２８を開弁駆動して大
気圧供給通路２６を連通せしめる。大気圧供給通路２６
の連通によシ犬気が大気圧供給通路２６の電磁開閉弁２
８及び絞り２７を介して圧力供給通路１７の絞り２２と
逆止弁２１との間に供給され、更に逆止弁２１そしてサ
ージタンク２０を介して負圧室１６αに供給される。故
に、負圧室１６ｃＬ内の圧力は急速に大気圧に等しくな
るので空気制御弁１６は電磁開閉弁２８が開弁すると電
磁開閉弁１８の開閉に拘らず急速に閉弁状態となシ、吸
気２次空気供給通路１１が閉塞される。

次に、絞り弁５の開度が所定小開度θ、以下となること
によジエンジン負荷が低負荷となると、負圧検出孔８に
おける負圧Ｐｃの大きさが所定圧力Ｐ０以下とな’）、
Ｐｃ負圧スイッチ３６がオンとナル。Ｐｏ負圧スイッチ
３６のオンによシ負圧スイッチ３６から高レベル信号が
インバータ４３に供給され、インバータ４３の出力レベ
ルは低レベルとなる。

かかるエンジン低負荷時において、エンジン回転数Ｎ、
が所定回転数Ｎ１よシ高ければ、比較器４５の出力レベ
ルは高レベルとなる。このとき、車速ｖｈの単位時間当
シの変化速度ΔＶが所定値Δｖ１以下であると、クルー
ズ運転状態とみなされてクルーズ判定回路４４の出力レ
ベルが高レベルとなるのでＡＮＤ回路４７の出力レベル
が高レベルとなる。よって、インバータ４３の出力レベ
ルが低レベルでも０ＲＤＯｊ１３４８の出力レベルカ高
レベルとなり、ＡＮＤ回路４９の出力レベルは比較器４
２の出力レベルに等しくなるので上記した空燃比フィー
ドバック制御が行なわれる。

またエンジン低負荷時において、エンジン回転数Ｎ、が
所定回転数Ｎ□よシ高く比較器４５の出力レベルが高レ
ベルであるとき、車速ｖｈの単位時間当シの変化速度Δ
Ｖが所定値ΔＶ□以上であると、クルーズ運転状態とは
みなされずクルーズ判定回路４４の出力レベルが低レベ
ルとなる。ＡＮＤ回路４７の一方の入力レベルが低レベ
ルとなるのでＡＮＤ回路４７の出力レベルが低レベルと
なる。

インバータ４３の出力レベルも低レベルであるのでＯＲ
回路４８の出力レベルが低レベルとなる。

よって、ＡＮＤ回路４９は比較器４２の出力レベル、す
なわち酸素濃度センサ３４の出力レベルに拘らず低レベ
ルを駆動回路３０に供給する。駆動回路３０はリーン信
号が供給された場合と同様に電磁開閉弁１８の駆動を停
止するので電磁開閉弁１８は閉弁状態となる。故に、空
気制御弁１６の負圧室１６αに大気圧が供給され続ける
ので吸気２次空気供給通路１１．１２が閉塞され、空燃
比のフィードバック制御が停止される。

なお、エンジン低負荷時においてエンジン回転数Ｎ、が
所定回転数Ｎ１以下であるときにはアイドル状態又は非
常に低車速状態であシ、クルーズ運転状態ではないので
上記と同様にＡＮＤ回路４９の出力、レベルが低レベル
となシ、空燃比フィードバック制御が停止される。

上記した本発明の実施例においては、クルーズ運転状態
を車速Ｖｈの単位時間当シの変化速度ΔＶのみから判別
しているが、更に車載■ｈが例えば、１５〜３５ｂ／ｈ
の範囲であるという条件を加えても良い。またクルーズ
運転状態を車速から判別することに限らず、例えば吸気
マニホールド内負圧ＰＢ等の他の運転パラメータから判
別しても良いのである。

また上記した本発明の実施例においては、エンジン低負
荷を絞り弁近傍の負圧Ｐｃから判別しているが、これに
限らず、例えば吸気マニホールド内負圧ＰＢ％絞り弁開
度等の他の運転パラメータから判別しても良いのである
。

以上の如く１本発明の車載内燃エンジンの空燃比制御装
置においては、エンジンの低負荷時でもクルーズ運転状
態であるときには空燃比フィードバック制御が行なわれ
供給混合気の空燃比が理論空燃比に制御されるので排気
ガス浄化を図ることができ、またこのときにはエンジン
の燃焼状態が比較的安定しているので運転性が悪化する
ことがないのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す構成図、第２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であ
る。 主要部分の符号の説明 ２・・・エアクリーナ　　　３・・・気化器５・・・絞
り弁　　　　　　６・・・ベンチュリ７・・・チョーク
弁　　　　８・・・負圧検出孔１０・・・吸気マニホー
ルド １１．１２・・・吸気２次空気供給通路１６・・・空気
制御弁　　　１７・・・圧力供給通路１８．２８・・・
電磁開閉弁 １．９，２２，２７・・・絞り ２０・・・サージタンク　　２１・・・逆止弁２６・・
・大気圧供給通路 ３３・・・排気マニホールド ３４・・・酸素濃度センサ ３６．３７・・・負圧スイッチ ３８・・・回転数センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）車載内燃エンジンの排気成分濃度に応じてエンジ
   ンに供給する混合気の空燃比を目標空燃比にフィードバ
   ック制御し、エンジン低負荷時に空燃比のフィードバッ
   ク制御を停止する空燃比制御装置であって、車輛のクル
   ーズ運転状態を検出する検出手段と、エンジン低負荷時
   であっても前記検出手段によってクルーズ運転状態が検
   出されているときにフィードバック制御を行なう制御手
   段とを有することを特徴とする空燃比制御装置。
2. （２）エンジン低負荷は絞り弁近傍吸気管内壁面に形成
   された負圧検出孔における負圧の大きさから判別される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の空燃比制
   御装置。