JPS6241946A - 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】

〔産業上の利用分野〕 この発明は内燃機関、特に気化器式内燃機関の空燃比制
御装置に関する。 〔従来の技術〕 気化器式の内燃機関において空燃比を理論空燃比にフィ
ードバック制御しているものがある。この場合フィード
バック制御は機関温度が所定値以上でかつ機関の負荷が
所定値以下のとき実行される。（例えば、特開昭５７−
４６０４１号公報参照。）フィードバック条件を温度で
区切っているのは機関の低温時は混合気の霧化状態が不
良で、吸気管内壁に燃料が付着して混合気が希薄化し、
そのままでは排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）及び−酸化
炭素（ＣＯ）の量が増加する問題があるので、オープン
ループ制御によって気化器で設定される混合気をリンチ
とすることにより空燃比を適当に補償するものである。 また負荷で区切っているのは高負荷時にフィードバック
制御を行なうと、機関の加速性能が悪く運転性からみて
好ましくないからである。 〔発明が解決しようとする問題点〕 フィードバックを開始する温度はエンジンが完全には暖
機していない温度に設定される。これは排気エミッショ
ンの要求に基づくものである。一方、フィードバックを
行なうか停止するかをきめる１−限負荷は従来は一定値
であった。この場合、完全には暖機していない状態での
運転性を確保するにはフィー１ハツクを実行するときの
＊荷の（二１恨値は小さく設定する必要がある。しかし
ながら、１″１．荷の設定値を小さくすると暖機後には
フィー１゛バツク域が必要以上に縮小されるため燃料消
費率は当然悪化することになる。 従って、この発明は運転性と燃料消費率とを調和させて
フィードバック制御とオープンループ制御とを切替え可
能とすることにある。 〔問題点を解決するだめの手段〕 この発明によれば、第１図のように、内燃機関の空燃比
を制御する手段Ａと、空燃比のオープンループ制御手段
Ｂと、空燃比のフィードバック制御手段Ｃと、内燃機関
の温度条件を検知する手段［）と、その検知された温度
条件に応じて空燃比のフィードバック制御を行なう負荷
条件Ｅを設定する手段と、内燃機関の負荷状態を検知す
る手段Ｆと、検知されたｆ＋荷を設定手段ｌ慎こよって
設定された負荷因子とを比較することによりオープンル
ープ制御手段Ｂ又はフィー１−ハック制御手段Ｃを切替
え的ζこ空燃１１−制御手段Ａに連結する切替え手段Ｇ
とより成る内燃機関の空燃比制御装置が提供される。 （作　用） 温度検知手段りは機関の温度条（４を検知し、設定手段
Ｅは温度が低いときにはフィー１′バンクを行なう負荷
の上限を低くし、温度が高いときにはその値を高くする
。負荷因子検知手段Ｆにより検知される負荷が設定され
た値以下のときはフィードバックが行われ、以」−では
オープンループ制御が行われる。 〔実施例〕 第２図において、気化器１はヘンチュリ部２を備え、そ
の上流に小ベンチユリ３が、下流にスロノ１、ル弁４が
位置する。小ベンチユリ３にメインノスル５が開口され
、メイン燃料ｉｍ路６を介してフロート室７に連１ｆｆ
ｌされる。メイン燃料ｉｌ路６よりス

【コー燃事ＩＪ路
８が分岐され、スローボート９及びアイドルボート１０
に連通される。１２はアイドル調整ねしである。 空燃比制御弁１４は弁体１５と、弁体１５の駆動用のソ
レノイド１６と、空気導入口１７及び１８とを備え、弁
体１５の位置に応して空気導入［１１７及び１８が空気
フィルタ２０を介して外気に選択的に連通される。空気
導入口Ｉ７及び１８は夫々空気導入通路２１及び２２を
介してメイン燃ネーｈｍ路６及びスロー燃料通路８に連
ｊｍされる。 後述のように空燃比制御弁１４のソレノイド１６には成
る周期でＯＮとＯＦＦとを繰り返すデユーティ信号が印
加され、そのデヱーティ比に応じて空燃比制御弁１４の
開度は制御され、空燃比フィードバック制御又はオープ
ンループ制御によって空燃比を設定値に制御する働きを
する。 気化器１は吸気マニホルド２４を介してエンジン本体２
５に接続される。エンジン本体２５は更に排気マニホル
ド２６に接続される。 ２８　＋；Ｉ空燃比制御弁１４の制御回路であり、マイ
クロコンピュータシステムとして構成される。 制御回路２８は中央処理装置（Ｃ１”’ｔＪ）２９と、
メモリ３０と、入力ポート３１と、出力ボート３２と、
これらの要素を接続するハス３３とを備える。人力ボー
ト３１には種々のセンサが接続される。３２は吸気管圧
カセンザであり、スロットル弁４の下流の吸気管負圧に
応した信号Ｐを人力ボート３１に印加している。吸気管
圧力は機関の負荷を代表している。スロットル弁４の弁
軸４゛にスロットルセンサ３４が設けられ、スロットル
弁４の開度に応じた信号ＴＡを発生し、入力ポート３１
に印加している。エンジン本体２５に水温センサ３６が
設けられウォータシャケ・７ト（図示せず）内のエンジ
ン冷却水の水温に応じた信号Ｔを発生し、入力ポート３
１に印加している。排気マニホルド２６に０２センサ３
７が設けられ、空燃比に応した信号ＯＸを発生し、入カ
ポ−１・３１に印加している。制御回路２８は各センサ
からの信号を受け、メモリ３０に格納されたプログラム
に従って演算を実行し、出力ボート３２より空燃比制御
弁１４の駆動信号を形成する。この駆動信号はデユーテ
ィ信号として構成することができる。 デユーティ信号はＯＮ、（’）ＦＦを一定のＩ’ｉｌ　
！ＩＪＩで繰り換えずことにより構成される信号であり
、−周間におけるＯＮ時間（又はＯＦＦ時間の割合）の
割合であるデユーティ比はソレノイド１６の電流と等価
である。従ってデユーティ比に応して空燃比制御弁１４
の弁体１５のリフト、即ち流計が変化され、デユーティ
比に応して空気導入通路２１゜２２より気化器への導入
空気鼠、換言すれば空燃比の制御が行われる。 次にこの発明の第１実施例における制御回路の作動を第
３図及び第４図のフＩｉ−チャー１・並びに第５図のダ
イヤグラムによって説明する。尚、第３図及び第４図の
作動を実現するプログラムは第２図のメモリ３０内に格
納されであることは言うまでもない。 第３図はフィードバックフラグの制御ルーチンを示し、
このルーチンは一定時間毎に実行される時間割り込みル
ーチンである。先ず、６０のステップでは水温センサ３
６からのエンジン水温信号Ｔが入力される。６１のステ
ップではこの実測される水温Ｔが所定値Ｔ１　（例えば
１５℃）以上か否か判定される。冷却水温Ｔが所定値Ｔ
１より大きくないときはステップ６２に進み、フィーｌ
−バンクフラグＡ　Ｆ　Ｆ　Ｂが０にリセットされる。 そのため、後述のように空燃比はオープンループ制御が
行われる。 水ｆＪ、　′ｐが所定値Ｔ１より大きいときはステップ
６３に進み、圧カセンザ３２からの吸気管負圧Ｐが入力
される。ステップ６４では負圧Ｐがアイドル相当の所定
値Ｐｏより小さいか否か判定される。 アイドルのときはＮｏと判定され、前述６２のステップ
に進む。アイドル相当の負圧Ｐｏより小さいとき、即ち
スロットル弁４がアイドル位置より開放時はステップ６
５に進み、空燃比フィードパツクを行なう負荷の」−限
値ＰＦ／Ｈの演算がエンジン冷却水温Ｔに応じて実行さ
れる。即ち、第５図において吸気管負圧Ｐと水温Ｔに対
して斜線の領域が空燃比フィードバックを実行する領域
、他はオープンループを行なう領域を示す。水温が′ｒ
１　とＴ２の間では吸気管負圧がＰ２に相当する負荷よ
り小さい負荷でフィードバックが行われ、水温が′「２
より大きいときは吸気管負圧がＰｌに相当する負荷より
小さい負荷でフィードバックが実行される。吸気管負圧
レヘルと負荷とは反比例するから、エンジン水温がＴ１
とＴ２との間（暖機途中）では水温がＴ２より大きいと
きと比較して、フィードバックを実行する上限の負荷が
小さく設定されることを意味する。メモリ３０には第５
図におけるフィードバックを行なう負荷の上限であるβ
に相当するマツプＭＡＰＩが格納されてあり、そのとき
の水温Ｔよりフィードバックとオープンループとの切替
えの基準となる吸気管負圧の所定値ＰＦ／Ｂが演算され
る。ステップ６６ではこのようにして演算された所定値
ＰＦ／Ｂが実測の吸気管負圧Ｐに対して比較される。Ｐ
　＞　Ｐ　Ｆ／Ｂでないとき（負荷が負圧設定値ＰＦ／
Ｂに相当する負荷に達しているとき）は前述のステップ
６２に進み、フィードバックフラグＡＦＦＢがリセット
される。Ｐ＞ＰＦ／Ｂのとき（負荷が負圧設定値ＰＦ／
Ｂに相当する負荷に達していないとき）は６７に進みフ
ィードバックフラグＡＦＦＢがセットされる。 第４図は空燃比制御ルーチンを示し、このルーチンも一
定時間毎に実行される時間割り込みルーチンとする。ス
テップ７０ではフィードバックフラグＡＦＦＢが１か否
か判定される。第３図で説明したようにこのフィードバ
ックフラグＡＦＦＢはフィードバック条件が成立してい
るとき１となり、不成立のときＯとされる。フィードバ
ック条件不成立時は７０より７２に進み、空燃比制御弁
１４へのデユーティ信号におけるデユーティ比データＤ
　Ｕ　Ｔ　Ｙが０に設定される。デユーティ比が０のと
きは空燃比制御弁１４は全閉に相当し、エアブリードは
行われない。そのため、空燃比は気化器１のヘース空燃
比となり、これは理論空燃比よりリソチイ則の（直にな
る。 空燃比フィードバック条件成立時はＡ　Ｆ　Ｆ　Ｂ　＝
１であり、７２より７３に進み、前回このルーチンを実
行したときのフィードバックフラグの内容を格納したア
ドレスＡＦＦＢＯの内容が１か否か判定する。オープン
ループ条件からフィードバック条件への切り替わりでは
ＡＦＦＢＯ＝Ｏであるから７３より７４に進み、水温Ｔ
が入力され、次にステップ７５では水’／Ａ　Ｔが所定
値Ｔ３　　（例えば６０°Ｃ）より大きいか否か判定さ
れる。Ｔ＜Ｉ３のときは７６に流れ、デユーティ比Ｄ　
Ｕ　Ｔ　ＹにＡＦＯを入れる。このＡＦＯの値は空燃比
制御弁１４の開度の初期設定値である。Ｔ＜Ｉ３でない
ときはステップ７５よりステップ７７に進み、デユーテ
ィ比ｒ）　Ｕ　Ｔ　ＹにＡＰＩを入れる。このＡＦ】は
デユーティ比１’）ＵＴＹの学習値であり、空燃比を概
ね理論空燃比とするデユーティ比ｒ）ＵＴＹの（直であ
る。 ＡＦＦＢＯ＝１のときは前回このルーチンを実行したと
のもフィードバック制御中を示し、このときはステップ
７８に進み、０２センサ３７からの空燃比信号Ｏｘが人
力される。７９のステップでは空燃比信号Ｏｘより空燃
比がリッチか否かが判定される。リッチの判定の場合は
８０に進み、デユーティ比データＤ　［Ｊ　Ｔ　Ｙが所
定値αだけインクリメントされる。リーンの判定の場合
は７９より８１に進みデユーティ比データＤＵＴＹがβ
だけデクリメントされる。このようなフィードバック制
御によって空気導入通路２Ｌ２２からの空気導入量は空
燃比が理論空燃比より希薄であれば減少され、過濃であ
れば増加され、このようなフィードバックによって空燃
比が理論空燃比に制御されることになる。 ステップ８２では現在のＡＦＦＢの値がＡＦＦＢＯに格
納される。 ステップ８３ではデユーティ信号発生処理が実行され、
出力ポート３２より空燃比制御弁Ｉ４にステップ７２，
７６．７７．８０及び８１で演算されたデユーティ比を
持った駆動信号が印加される。その結果空燃比制御弁は
計算されたデユーティ比をもって駆動され、そのデユー
ティ比に応じた量の空気が気化器に空気導入通路２１　
、２２を介して導入され、空燃比はフィードバックまた
はオープン制御されることになる。 第２実施例では第１実施例のように吸気管負圧Ｐでフィ
ードバック領域を決定する代わりにスロットル弁開度に
よってフィードバック領域を決定する。第２実施例の作
動を第６図及び第７図によって説明する。この第２実施
例では第１実施例と比較して圧力センサ３２によって吸
気管負圧を検知することにより機関負荷を判定する代わ
りにスロットルセンサ３４からのスロットル弁４の開度
によって負荷を判定している。第６図のルーチンを第３
図のルーチンと相違するところを中心に説明する。水４
Ｔが所定値Ｔ１より大きいときは（ステップ６１でＹｅ
　ｓ）ステップ８５でスロットルセンサ３４からのスロ
ットル弁３４の開度ＴＡが入力される。ステップ８６で
はスロットル弁開度ＴＡがアイドル相当の所定値ＴＡＩ
より太きいか否かが判定される。第７図に示すようにス
ロットル弁開度ＴＡが所定値ＴＡ１より大きいときがフ
ィードバック域であり、ステップ８７ではフィードバッ
クを行なう上限のスロットル弁開度の所定値ＴＡＦ／Ｂ
が水温Ｔに応じて演算される。 即ち、第７図においてフィードバックを行なうスロット
ル弁開度の上限は直線ｍによって表される。 即ち、水温がＴ１以下では全域オープンループ、Ｔ１−
Ｉ２ではスロットル弁開度ＴＡ２、Ｉ２−Ｉ３では傾斜
直線、Ｔ３以下ではＴＡ３が夫々フィードバック域の上
限となる。メモリ３０にはこの直線ｍに相当するマツプ
ＭＡＰ２が温度Ｔとスロットル弁開度所定値との組合せ
とて格納されてあり、水温センサ３６によって実測され
る水温に対する所定値ＴＡＦ／Ｈの演算が実行される。 ステップ８８ではスロットルセンサ３４で計測したスロ
ットル弁開度ＴＡと所定値ＴＡＦ／Ｈの大小関係が判定
され、スロットル弁開度ＴＡが所定値ＴＡＦ／Ｒより小
さいときはステップ８９でフィードバックフラグＡＦＦ
Ｂがセントされ、それ以（Ｉ４） り１ではステップ８９でフラグＡＦＦＲはリセットされ
る。このようにしてフィードバックフラグＡＦＦＢが制
御され、第４図と同様なルーチンによって空燃比のオー
プンループ又はフィードバック制御が実行される。 第８図は第３実施例の構成を示す。この実施例では感温
切替弁９１と負圧スイッチ１００との配置を工夫するこ
とにより最小の数のセンサによって第１又は第２実施例
と同等の作動を実現するものである。感温切替弁９１は
ハウジング９２内に感温伸縮部材、例えばサーモワック
ス９３を配置し、サーモワックス９３はロッド９４を介
してピストン９５に連結される。ばね９５Ａによって付
勢されるピストン９５の下方の第１のピストン室９６は
バイブ９７を介して吸気マニホルド２４に連通される。 ピストン９５の−Ｌ方に第２のピストン室９８が形成さ
れる。第２のピストン室９Ｂは空気フィルタ９９によっ
て常時大気に連ｉ１Ｌでいる。 負圧スイッチ１００はダイヤフラム１０１　と、可動接
点１０２と、固定接点１０３と、ばね１０４とよりな（
］５） る。ダイヤフラム１０１の片側に形成される負圧室１０
５は通路１０６を介して、通路１０７，１０８に分岐し
ている。一方、感温切替弁９１のハウジング９２に切替
えボート１１０，１１１が形成され、夫々分岐通路１０
７，１０８に連通される。ピストン９５はサーモワック
ス９３の伸縮によって切替えボート１１０゜１１１　を
第１ピストン室９６又は第２ピストン室９８に切替え連
通ずる。尚、分岐通路１０７．１０８内には流量制御用
の絞り１１３，１１４が形成される。可動接点１０２は
制御回路２８に接続される。制御回路の構成は第１図の
ものと同じである。１１５はスロットルスイッチであり
、スロットル弁４がアイドル位置のときＯＮ、アイドル
位置から開放されるとＯＦＦとなり、アイドル状態でフ
ィードバックを解除するため設置される。 この第３実施例における水温検知機９１と負圧スイッチ
１００との組合せの作動を述べると、エンジン低温時（
例えば１５°Ｃ以下）にはサーモワックス９３は収縮し
ばね９５Ａの力によってピストン９５はボート１１０よ
り下方に位置する。そのため、空気フィルタからの大気
圧が第２室９８、分岐通路１０７．１０８．　ｉｌｌ路
１０６を介して負圧スロットル弁１００の負圧室１０５
に導入され、可動接点１０２はばね１０４の付勢によっ
て固定接点１０３から離れ、スイッチ１００はＯＦＦと
なる。 暖機途中（例えば水温が１５°Ｃ−６０’Ｃ）では、サ
ーモワックス９３はばねに抗してやや伸張し、ボー目１
０と１１１　との間に位置する。そのため、負圧スイッ
チ１００の負圧室１０５は分岐通路１０７を介して第１
ピストン室９６に、分岐通路１０Ｂを介して第２ピスト
ン室９Ｂに連通される。 第１ピストン室９６は吸気管負圧下にあり、一方策２ピ
ストン室９８は大気圧下にあるから、負圧スイッチの負
圧室１０５の負圧レベルは吸気管負圧より大気圧導入分
だけ弱められた負圧となる。従って、負圧スイッチ１０
０の可動接点１０２が固定接点と接触し始めるときの負
圧レベルをＰ】とすればこれより大きい負圧レベルＰ２
においてスイッチ】００はＯＮとなる。 暖機完了（水温が６０°Ｃ以上）時にはサーモワックス
９３は完全に伸張され、ピストン９５の位置は双方のボ
ート１１０．１１１　を第１ピストン室９６に連３ｍす
るものとなる。したがって、負圧スイッチは吸気管負圧
が２１以上のときＯＮ、以下でＯＦＦとなる。第９図は
吸気管負圧と負圧スイッチの負圧室１０５内の負圧レベ
ルとの関係を示す。 ｑはピストン９５がボート１１１の上方に位置する完全
暖機時で、両者の圧力は等しい。これに対し、ピストン
９５がボー目１０とＩＩＩ　との中間に位置していると
きはｑ＋に示すように負圧スイッチの負圧は吸気管負圧
に対して弱められる。そのため、スイッチがＯＮとなる
吸気管負圧Ｐ２はＰｌより大きくなる。即ち、スイッチ
１００がＯＮとなるときの検知される負荷は小さくなる
。 この第３実施例におけるフィードバックフラグ設定ルー
チンを第１０図に示す。ステップ１２０ではスロットル
スイッチ１１５がＯＮか否か判定され、ＯＮ（アイドル
）のときは１２１でフラグはリセットされる。そのため
、空燃比のオープンループ制御が実行される。ＯＦＦの
ときはステップ１２２で負圧スイッチ１００がＯＮか否
か判定される。負圧スイッチは既に説明した通り、エン
ジン水温が１５°０から６０°Ｃの範囲では吸気管負圧
がＩ）２以１−（即ち■）２に相当する負荷以下）でＯ
Ｎとなり、水温が６０°Ｃ以上では吸気管負圧がＰｌ以
−１二（即ちＰｌに相当する負荷以下）でＯＮとなる。 負圧ｐ、　、ｐ２に相当する負荷以下のときは１２３に
進み、フィードバックフラグＡＦＦＢはセントされる。 負圧スイッチは水温が１５’Ｃ以下では必ず、水温が１
５°Ｃから６０°Ｃでは負圧Ｐ２以下、６０°Ｃ以−１
−では負圧Ｐ１以下でＯＦＦとなり、このときは１２２
のステップでフィードバックフラグがリセツトされる。 空燃比制御ルーチンは第４図と同じである。この実施例
では水温感知切替弁と負圧スイッチとの組合せによって
フィードバック域を極めて簡単な構成によって検知する
ことができる。尚、フィードバック域は第５図と同じで
ある。フィードバックを行なう下限は負圧Ｐｏではなく
、スロットルスイッチ１１５のＯＮかＯＦＦかで判定さ
れるが、実質的には同し作動が得られる。 〔効　果〕 この発明によればフィードバックを行なう負荷の上限の
値を水温に応じて変化させることにより、低温時には高
負荷領域での混合気の希薄及びこれに伴う運転性の悪化
が防１１−され、−力筒温時は高負荷までフィードバッ
クが行われることによりエミッションの規制の要求を充
足できるとともに燃料消費率を向上することができ、運
転性と燃料消費率との矛盾する要求を適合させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の全体構成図。 第２図から第４図はこの発明の詳細な説明するフローチ
ャート図。 第５図はフィードバック域を示すダイヤグラム図。 第６図は第２実施例のフローチャート図。 第７図は第２実施例のフィードバック域を示ずシ ダイヤグラム図。 第８図は第３実施例の構成図。 第９図は第３実施例における負圧スイッチの作動を示す
図。 第１Ｏ図は第３実施例のフローチャート図。 １・・・気化器、 ４・・・スロットル弁、 １４・・・空燃比制御弁、 ２８・・・制御回路、 ３４・・・スロットルセンサ、 ３６・・・水温センサ、 ３７・・・０２センサ、 ９Ｉ・・・感温切替弁、 ９３・・・サーモワックス、 ９５・・・ピストン、 ９６・・・第１ピストン室、 ９日・・・第２ピストン室、 １００・・・負圧スイッチ、 １１０・・・第１切替えボート、 １１１・・・第２切替えポート。 示１図 弔５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関の空燃比を制御する手段と、空燃比のオープン
   ループ制御手段と、空燃比のフィードバック制御手段と
   、内燃機関の温度条件を検知する手段と、その検知され
   た温度条件に応じて空燃比のフィードバック制御を行な
   う負荷条件を設定する手段と、内燃機関の負荷状態を検
   知する手段と、検知された負荷を設定手段によって設定
   された負荷因子とを比較することによりオープンループ
   制御手段又はフィードバック制御手段を切替え式に空燃
   比制御手段に連結する切替え手段とより成る内燃機関の
   空燃比制御装置。