JPS62199946A - 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】 産業上の利用分野 本発明は、暖気中及び高回転状態時に燃料噴射量を増量
補正するようにした内燃機関において、この増量に起因
する排気ガスの１１２Ｓ奥を防止するための２次空気供
給装置に関する。

従来の技術 内燃機関の排気系に触媒コンバータを設けて燃焼室から
排出されるガスの浄化を行なうようにした排気ガス浄化
シスデムにおいては、その触媒コンバータに送り込まれ
る排出ガスの空燃比状態を触媒コンバータの要求する所
定範囲内、多くの場合、理論空燃比近傍の所定範囲内に
収めることが、排気ガス浄化効率上の点から有利である
。このため、従来の排気ガスシステムにおいては、排気
ガス中の特定成分温度を検出することにより機関の実際
の空燃比状態を検出する空燃比センサを排気系に設け、
通常走行時にはその検出結果に応じて機関の吸気系に設
けられたインジェクタ等の燃料供給装置をフィードバッ
ク制御し、燃焼室に送り込まれる混合気の空燃比が理論
空燃比近傍になるようにしている。このような機関にお
いては、高負荷時（全開加速時等）あるいは暖気中には
、必要な出力を得るためにあるいは安定した機関回転数
を維持するために、混合気を通常より濃クシてやる必要
があり、また、機関高回転時には、混合気を理論空燃比
近傍にしておくと、排気温度が上昇しすぎて触媒コンバ
ータ過熟の問題を生ずるおそれがあり、これを防止する
ためにやはり混合気を濃クシてやる必要があり、これら
の場合には、前記フィードバック制御を実行せずに、単
位時間あたりの燃料供給量、例えば撚層噴！：）ｊ　ｆ
ｆｉを所定はだけ増量するようにしている。

発明が解決しようとする問題１１、 ところで、燃料中に含有される徴用のＳ（硫黄）は燃焼
してＳ０２を生成し、このＳ０２は更に酸化されてＳ０
３となって主に触媒コンバータ内に吸着されている。そ
のため、上記の増量補正が行なわれると排出ガスがいわ
ゆるリッチ雰囲気となり、触媒コンバータ内に吸着した
Ｓ０３が燃焼中間生成物のＨにより還元されてＨ２Ｓと
して外部に放出され、悪臭を発生させるという問題があ
る。この問題は、上記各増量補正のうち高負荷時のもの
については、車両が走行中のことでもありあまり顕著で
はないが、暖気中の増量補正及び機関高回転時の触媒過
熱防止のための増□□□補正がなされたときの漁のにつ
いては顕著であった。

そこで本発明は、暖気中及び機関高回転時に、１１゜Ｓ
に起因する悪臭を完全に防止することのできる２次空気
供給装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 上述した従来技術の問題は、第１図に示したように、機
関の負荷状態を検知する負荷検知手段１と、機関の回転
数を検知する回転数検知手段２と、前記負荷検知手段１
及び回転数検知手段２からの信号に基いて機関に供給す
る基本燃料噴射量を算出する基本燃料噴射量算出手段３
と、機関の温度を検知する温度センサ４と、この温度セ
ンサ４の検知温度が所定値よりも低く機関が暖気中と判
断されたときに燃料噴射量の暖気増量補正値を算出し、
前記回転数検知手段２の検知回転数が所定値よりも高く
機関が高回転状態にあると判断されたときに燃料噴射量
の過熱防止°増量補正値を算出する増量噴射量算出手段
５と、排気ガスの空燃比状態を検知する空燃比センサ６
と、この空燃比センサ６の信号により混合気の空燃比を
理論空燃比に維持するように補正するフィードバック制
御を、前記暖気増量補正値及び過熱防止増量補正値が算
出されていないときに行ない、それ以外のとぎには停止
する空燃比フィードバック制御手段７と、前記基本燃料
噴射量に前記各補正を行なった結果に応じて燃料を噴射
する燃料噴射手段８とを具備した内燃機関において、機
関の燃焼室から排出される排気ガスに２次空気を供給す
る２次空気供給手段９を設け、前記暖気増量補正値が算
出されている期間及び過熱防止増量補正値が算出されて
いるときであってこの過熱防止増量に対応した長さの期
間前記２次空気供給手段９を作動させそれ以外の期間に
は停止させるように制御する２次空気制御手段１０を設
けることにより解決される。

作　　　用 通常の運転状態においては、基本燃料噴射量算出手段３
により算出される基本燃料噴射セは、空燃比フィードバ
ック制御手段７にＪ：り補正され、補正された噴射量の
燃料が燃料噴射手段８に供給される。この場合には、２
次空気制御手段１０は、２次空気供給手段９を停止させ
るように機能する。

温度センサ４の検知温度が所定値よりも低（機関が暖気
中と判断されたとぎには、基本燃料噴射最算出手段３に
より算出される基本燃料噴射量は、増量噴射量算出手段
５により暖気増は補正され、増量補正された燃料が燃料
噴射装置８に供給される。この暖気増量補正がなされて
いる期間には、２次空気制御手段１０は２次空気供給手
段９を作動させて、排気系に２次空気が導入される。そ
のため、燃焼室を出たときの排出ガスがリッチ雰囲気で
あったとしても、この２次空気の導入によりリーンな状
態となり、Ｈ２Ｓの生成が抑制される。

この場合、空燃比フィードバック制御手段７は機能しな
い。

回転数検知手段２の検知回転数が所定値よりも高く機関
が高回転状態にあると判断されたときには、基本燃料噴
射ｆｄ算出手段３により算出される基本撚層噴１恐は、
増量噴射量算出手段５により過熱防止増伍補正され、増
量補正された燃料が燃料噴射装置８に供給される。過熱
防止増量がなされている場合には、当該増量に対応した
長さの期間、例えば当該珊量の実行時間に対応した長さ
の期間にわたり、２次空気制御手段１０が２次空気供給
手段９を作動させて排気系に２次空気を導入し、暖気中
間様にト（２Ｓの生成を抑制する。この場合も空燃比フ
ィードバック制御手段７は機能し　　　゛ない。

実　　施　　例 以下、本発明の望ましい実施例につき図面にもとづいて
説明することにする。

第２図を参照すると、本発明の適用される電子制御燃料
噴射式内燃機関の一例が表わされている。

同図において、１１は機関本体を表わしており、１２は
吸気通路、１４は一つの気筒の燃焼室、１６は排気通路
をそれぞれ表わしている。図示しないエアクリーナを介
して吸入される吸入空気は、エアフローセンサ１８によ
ってその流量が検出される。吸入空気最は、図示しない
アクセルペダルに連動するスロットル弁２０によって制
御される。

スロットル弁２０を通過した吸入空気は、サージタンク
２２及び各吸気弁２４を介して各気筒の燃焼室１４に導
かれる。

燃料噴射弁２６は、実際には各気筒毎に設けられでおり
、線２８を介して制御回路３０から送り込まれる電気的
な駆動パルスに応じて開閉制御せしめられ、図示しない
燃料供給系から送られる加圧燃料を、吸気弁２４近傍の
吸気通路１２内（吸気ボート部）に間欠的に噴射する。

燃焼室１４において燃焼した後の排気ガスは、排気弁３
２及び排気通路１６を介して、更に三元触媒コンバータ
３４を介して大気中に排出される。

エアフローセンサ１８は、スロットル弁２０の上流の吸
気通路１２に設けられ、吸入空気口に応じた電圧を発生
ずる。この出力電圧は、線３６を介して制御回路３０に
送り込まれる。

機関のディストリビュータ３８にはクランク角センサ４
０及び４２が取付けられており、これらのセンサ４０，
４２からは、クランク軸が３０度、３６０度回転する毎
にパルス信号がそれぞれ出され、これらのパルス信号は
線４４．４６をそれぞれ介して制御回路３０に送り込ま
れる。

スロットル弁２０と連動し、スロットル弁２０が全閉位
Ｅ（アイドル位置）にある際に閉成するスロットルポジ
ションスイッチ４８からの信号は、線５０を介して制御
回路３０に送り込まれる。

排気通路１６には、排気ガス中の酸素濃度に応答して出
力を発生する、即ち空燃比が理論空燃比に対してリーン
側にあ、るかリッチ側にあるかに応じて互いに異なる２
値の出力電圧を発生する０２センサ５２が設けられ、こ
の０２センサ５２の出力電圧は、線５４を介して制御回
路３０に送り込まれる。

三元触媒コンバータ３４は、ｏ２センサ５２の下流に設
けられており、排気ガス中の三つの有害成分である１１
０．Ｇｏ、Ｎｏ　　成分を同時に浄化する。

機関の冷却水温を検出し、その温度に応じた電圧を発生
する水温センサ５６は、シリンダブ１コツク５７に取付
けられている。この水温レンサ５６からの出力電圧は、
線５８を介して制御回路３０に送り込まれる。

一方、第３図を参照すると、本発明の２次空気供給装置
の望ましい実施例が示されている。同図において、エア
クリーナー６０のＦ流側、即ちエアフローセンサ１８の
上流側と排気マニホールド６４とは、導管６６、エアス
イッチングバルブ（ＡＳＶ）６８、導管９０．！Ｊ−ド
弁９２、及ヒ導管９４を介して接続されている。ＡＳＶ
６８はバキュームスイッチングバルブ（ＶＳＶ）９６に
接続され、このＶＳＶ９６は、線９８を介して制御回路
３０から送られる電気的な信号により、吸気管負圧ある
いは大気圧を選択的にＡＳＶ６８に導入する。ＡＳＶ６
８に吸気管負圧が導入されているときにはΔ５Ｖ６８は
開状態となり、このとき２次空気は、排気マニホールド
６４内の脈動により開閉するリード弁９２を介して、排
気ガスに混入される。

第４図は、第２図及び第３図に示した制御回路３０の一
構成例を表わすブロック図である。

エアフローセンサ−１８からの電圧信号、０２センサ５
２からの電圧信号、及び水温センサ５６からの電圧信号
は、アナログマルチプレクサ機能を有するアナログ−デ
ジタル（Ａ／Ｄ）変換器７０に送り込まれ、マイクロブ
【１セツ１す（ＭＰＵ）７２からの指示に従って順次２
進信号に変換せしめられる。

クランク角センサ４０からのクランク角３０度毎のパル
ス信号は、入出力回路（Ｉｌｏ）回路７４内に設けられ
た周知の速度信号形成回路に送り込まれ、これにより機
関の回転速度を表わす２進信号が形成される。クランク
角センサ４２からのクランク角３６０度毎のパルス信号
は同じ＜Ｉ１０回路７４に送り込まれ、クランク角３０
度毎の上述のパルス信号と協働して、燃料噴射パルス幅
演口のための割込み要求信号、燃料噴射開始信号、及び
気筒判別信号等の形成に利用される。

スロットルポジションスイッチ４８からの２進信号は、
同じ＜Ｉ１０回路７４の所定ビット位置に送り込まれ一
時的に記憶される。

入出力回路（Ｉ１０回路）７６内には、プリセッタブル
カウンタ及びレジスタ等を含む周知の燃料噴射制御回路
が設けられており、ＭＰＵ７２から送り込まれる噴射パ
ルス幅に関する２進のデータからそのパルス幅を有する
噴射パルス信号を形成する。この噴射パルス信号は、図
示しない駆動回路を介して燃料噴射弁２６ａ乃至２６ｄ
に順次あるいは同時に送り込まれ、これらを付勢する。

これにより、噴射パルス信号のパルス幅に応じた最の燃
料が噴射せしめられることになる。また、このＩ１０回
路７６は、後述する所定の条件が満たされた場合に、所
定時間にねたりＶＳＶ９６を駆動する信号をも形成する
。　　　　。

Ａ／ｒ）変換器７０、Ｉ／ｌ路７４及び７６は、マイク
ロコンピュータの主要構成要素であるＭＰＵ７２、ラン
ダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７８、及びリードオンリ
メモリ（ＲＯＭ）８０に共通バス８２を介して接続され
てＪ３す、このバス８２を介してデータ及び命令の転送
等が行なわれる。

ＲＯＭ８０内には、メイン処理ルーチンプログラム、燃
料噴射パルス幅演算用の割込み処理ルーチンプログラム
、パージ１１ルリーン補正係数等の係数演算用の割込み
処理ルーチンプログラム、２次空気導入時間算出ルーチ
ンプログラム、及びその他のプログラム、更にそれらの
演算処理に必要な種々のデータがあらかじめ記憶されて
いる。

制御回路３０としては、以上説明した構成と異なる種々
の構成のものが適用できる。例えば１１０回路７４内に
速度信号形成回路を設けることなく所定クランク角毎の
パルス信号を直接ＭＰＵ７２が受は取り、ソフトウェア
で速度信号を形成する如く構成づることも可能であるし
、又、■／○７０回路７６内料噴射制御回路を設けるこ
となく、ソフトウェアにより、噴射パルス幅に相当する
時間だけ′１″の論理値となる信号を形成する如く構成
してもよい。

次に、上述したマイクロコンピュータの動作を説明する
。

ＭＰｔＪ７２は、そのメイン処理ルーチンの途中で、機
関の回転速度Ｎを表わす最新のデータをＩ１０回路７４
から取り込み、ＲＡＭ７８に格納する。また、Ａ／Ｄ変
換器７０からのＡ／Ｄ変換完了割り込みにより、機関の
吸入空気ｆｆ１Ｑを表わす最新のデータ、０２センサ５
２の出力電圧に対応した値■。Ｘを有する最新のデータ
、及び冷却水温度Ｔ　ＨＷを表わす最新のデータを取り
込み、ＲＡＭ７８に格納する。

ＭＰＵ７２は、所定クランク角度位置で生じる割込み要
求信号に応じて、第５図に示す如き処理ルーチンを実行
し、燃料噴射パルス幅τの算出を行なう。この種の処理
ルーチンは周知であるが、その内容について簡単に説明
する。ＭＰＵ７２は、先ず、ステップ１００において、
ＲＡＭ７８より吸入空気■データＱ及び回転速度データ
を取込み、ステップ１０１において、基本噴射パルス幅
τ０を、τｏ＝に−Ｑ／Ｎから算出する。但し、Ｋは定
数である。次いで、ステップ１０２において、基本噴射
パルス幅τ０、パージｔｙルリーン補正係数ＣＰ１、フ
ィードバック補正係数ＣＦＢ、冷却水温Ｔ　Ｉ−（Ｗ並
びに機関回転速度等に応じて定まる暖気増量補正係数及
び過熱防止増量補正係数等のその他の補正係数Ｃ８、及
び燃料噴射弁の無効噴射時間に相当する値τ　から最終
的な噴射パルス幅τ■ を次式からＣ７出する。

τ＝τ　φＣ−Ｃ−Ｃ＋τ ＯＰＬ　　　ＦＢ　　　ＯＶ 次のステップ１０３では、算出した噴射パルス幅τに相
当するデータがＩ１０回路７６の前述のレジスタにセッ
トされ、このデータに基いて形成されるパルス信号によ
り実際に燃料噴射が実行される。

一方、本発明に特徴的な２次空気導入時間算出ルーチン
プログラムは、第６図に示す如くなっている。先ず、ス
テップ１１０で機関冷却水温ＴＨＷが所定値Ａ以上であ
ると判断されると、機関は暖気終了しているものとみな
され、ステップ１１１に進み、ここで過熱防止増Ｕ（Ｏ
ＴＰ増吊増量なされているか否かが判断される。この判
断は、前述した補正係数Ｃ８に対応するフラグにより判
断してもよいし、あるいは直接機関回転数Ｎの値からＯ
ＴＰ増量域にあるか否かを判断してもよい。

ＯＴＰ増■がなされていないと判断された場合には、本
ルーチンを終了し、２次空気の導入は行なわない。

ステップ１１１でＯＴＰ増徂がなされていると判断され
た場合には、ステップ１１２でＯＴＰ増伍増量動時間を
計測するタイマーを作動開始し、ステップ１１３でこの
タイマーの積算を行なう。

次にステップ１１４で、前記８！［算されたＯＴＰ総作
動時間を求め、この総作動時間に対応してＲＯＭ８０内
に記憶されている２次空気供給時間（ＡＳ時間）のデー
タをテーブルサーチする。この場合、２次空気供給時間
は、ＯＴＰ総作動時間と例えば第７図に示したような関
係でＲＯＭ８０内に記憶されている。即ち、生成される
Ｈ２Ｓの聞は、一般にＯＴＰ総作動時間に比例するため
、これらに比例する時間にわたり２次空気を供給するよ
うにしている。次にステップ１１５では、機関がアイド
ル状態（スロットルポジションスイッチ４８がオンの状
ｒｒ！！、）にあるか否かを判断され、アイドル状態に
ないと判断された場合には、Ｈ２Ｓの発生はそれほど問
題とはならないので本ルーチンを終了する。アイドル状
態にあると判断された場合には、ステップ１１６に進み
、ＡＳＶ６８に吸気マニホールド負圧を作用させるべき
信号をＶＳｖ９６に送り、２次空気の供給を開始する。

そして、ステップ１１７で、前記ステップ１１４で求め
た２次空気供給時間が経過したか否かを判断し、経過し
ていない場合にはステップ１１６に戻り２次空気の供給
を継続し、経過した場合にはステップ１１８に進み、Ａ
ＳＶ６８に大気圧を作用させるべき信号をＶＳＶ９６に
送り、２次空気の供給を停止して本ルーチンを終了する
。

一方、ステップ１１０で機関冷却水温が所定値Ａ未満で
ある場合、即ち機関が暖気中であると判断された場合に
は、ステップ１１９に進み、ステップ１１６と同様に２
次空気の供給を開始し、ステップ１２０において機関冷
却水温が所定値Ａ以上となるまでこの動作を継続する。

冷却水温が所定値Ａ以上となった場合には、ステップ１
１８に進み２次空気の供給を停止して、本ルーチンを柊
了する。

発明の詳細 な説明したとおり、本発明によれば、過熱防止増６１あ
るいは暖気増量を行なっている場合に、所定時間にわた
り２次空気を供給するようにしたので、これら燃料の増
ｍ補正に起因して排気ガスがリッチとなったとしても、
この２次空気によりリーンな状態となり未燃焼中間生成
物としてＨ２が生じなくなるので、 Ｓｏ　　　　千　４　　ト１　　　　　　・・　　　Ｉ
−１２８＋３Ｈ２０で示される反応式によるＨ２Ｓの生
成が防止される。

また、２次空気により排気ガスが希釈され、燃料中のＳ
（硫黄）の燃焼により生ずるＳ０２及びＳ０３の濃度が
低下するという効果もある。

更に、スＩコツドルがアイドル位置にあるときに２次空
気を供給するようにして実施した場合には、アイドル時
あるいは減速時に排出されるＨＣ及びＣＯの１度が低減
されると共に、長板路減速時等には、２次空気の供給に
より触媒コンバータ内を通過づ−る排気ガスの速度が増
加し、触媒反応率の低下により触媒過熱防止を行イ【う
ことかできるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の２次空気供給装置の基本構成図、 第２図は、本発明の適用される電子制御燃料噴射式内燃
機関の概略構成図、 第３図は、同機関に付設した本発明の２次空気供給装置
の一実施例を示した概略構成図、第４図は、制御回路の
ブロック図、 第５図は、燃料噴射パルス幅算出ルーチンプログラムの
フローチャート、 第６図は、２次空気供給時間算出ルーチンプログラムの
フローチャート、 第７図は、ＯＴＰ総作動時間とト１２Ｓ発生吊及び２次
空気供給時間との関係を示したグラフである。 １１・・・機関本体、　　１２・・・吸気通路、１８・
・・エアフローメータ、　３０・・・制御回路、３４・
・・触媒コンバータ、　５６・・・水温センサ、６６．
９０．９４・・・導管、 ６８・・・エアスイッチングバルブ（ＡＳＶ）、９６・
・・バキュームスイッチングバルブ（ＶＳＶ）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関の負荷状態を検知する負荷検知手段と、機関の回転
   数を検知する回転数検知手段と、前記負荷検知手段及び
   回転数検知手段からの信号に基いて機関に供給する基本
   燃料噴射量を算出する基本燃料噴射量算出手段と、機関
   の温度を検知する温度センサと、この温度センサの検知
   温度が所定値よりも低く機関が暖気中と判断されたとき
   に燃料噴射量（７）暖気増量補正値を算出し、前記回転
   数検知手段の検知回転数が所定値よりも高く機関が高回
   転状態にあると判断されたときに燃料噴射量の過熱防止
   増量補正値を算出する増量噴射量算出手段と、排気ガス
   の空燃比状態を検知する空燃比センサと、この空燃比セ
   ンサの信号により混合気の空燃比を理論空燃比に維持す
   るように補正するフィードバック制御を、前記暖気増量
   補正値及び過熱防止増量補正値が算出されていないとき
   に行ない、それ以外のときには停止する空燃比フィード
   バック制御手段と、前記基本燃料噴射量に前記各補正を
   行なつた結果に応じて燃料を噴射する燃料噴射手段とを
   具備した内燃機関において、機関の燃焼室から排出され
   る排気ガスに２次空気を供給する２次空気供給手段を設
   け、前記暖気増量補正値が算出されている期間及び過熱
   防止増量補正値が算出されているときであつてこの過熱
   防止増量に対応した長さの期間前記２次空気供給手段を
   作動させそれ以外の期間には停止させるように制御する
   ２次空気制御手段を設けたことを特徴とする２次空気供
   給装置。