JPS6248955A - 内燃機関用補正空気制御装置 - 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〕 本発明は内燃機関用補正空気制御装置に関するもので、
例えばパルスモータを用いて補正用空気通路に設けたバ
イパス弁の開度を制御する装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の装置例えば空燃比調整装置においては排
気ガス中の酸素濃度を検出する検出器を内燃機関の排気
管中に設け、該検出器からの出力信号により空燃比の大
小を判別する空燃比判別回路と、該空燃比判別回路によ
り駆動されるパルスモータと、該パルスモータに連結さ
れて気化器の補正用空気通路の通路面積を制御するバイ
パス弁とを更に設けて、内燃機関に供給される混合気の
空燃比を理論空燃比に近くなるように制御している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述の従来装置においては、内燃機関の
冷態始動時（内燃機関自体の温度が低く混合気の着火性
が悪い時）は排気管中に設けた排気ガス中の酸素濃度等
を検出する検出器が適性作動を行えないため、内燃機関
の温度が上昇して該検出器が適正に作動でき得る値にな
るまでは補正用空気通路に設けたバイパス弁の制御を一
時停止させている。従って内燃機関の冷態始動等におい
て、バイパス弁の位置がスムーズな内燃機関の始動を行
なえる空燃比（理論空燃比より少し小さい値）になるよ
うな位置にあればよいが、理論空燃比より大きな空燃比
になる位置にバイパス弁が位置した状態で、内燃機関の
冷態始動を行おうとすると、該バイパス弁は内燃機関の
温度がある値になるまでは制御されず、前述した始動時
における位置に保持されるため、冷態始動時には理論空
燃比よりは小さな空燃比の混合気が要求されるにもかか
わらず、理論空燃比より大きな空燃比の混合気しか内燃
機関には供給されず、スムーズな始動を行うことが出来
ないという問題点がある。

以上の問題点に鑑み、本発明の目的は、内燃機関の冷態
時の始動を順調に行わせることのできる内燃機関用補正
空気制御装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の問題点を解決するために、本発明においては、 内燃機関に供給される空気の量を機関状態に応じて補正
用空気通路により増減補正するようにした内燃機関用補
正空気制御装置において、前記補正用空気通路に設けら
れたバイパス弁と、コ亥バイパス弁の開度を調整する開
度調整手段と、内燃機関の始動状態を検出する始動検出
手段と、内燃機関の温度状態を検出する作動状態検出手
段と、該始動検出手段と該作動状態検出手段とからの信
号により内燃機関が冷態始動時であることを判別し、前
記開度調整手段を駆動して前記バイパス弁の開度を内燃
機関の始動時に要求される空燃比の混合気を供給できる
設定値に制御する始動開度設定手段とを備えたことを特
徴とする内燃機関用補正空気制御装置としている。

〔実施例〕

以下本発明を図に示す実施例について説明する。

本実施例は特に空燃比帰還制御に本発明を適用したもの
である。第１図において、■は気化器で、スロットルバ
ルブ１０により主混合気通路２の通路面積を制御して、
エアクリーナ９と内燃機関３の吸気マニホールド４とを
連通させている。該気化器１は更に前記エアクリーナ９
と前記スロットルバルブ１０の下流とを連通している補
正用空気通路１１と、該通路１１の通路面積を制御する
バイパス弁１２と該バイパス弁１２の開度制御を行う開
度調整手段を成すパルスモータ８と、前記バイパス弁１
２が内燃機関３の冷態始動時に要求される空燃比を供給
できる位置（以後設定位置と呼び、該設定位置はバイパ
ス弁が全閉位置にある時として説明する）にあるかどう
かを検出する設定位置検出器１３とを具備している。５
は内燃機関３の排気ガスが排出される排気マニホールド
で、触媒コンバータ６等の排気浄化装置を介して外気に
排気ガスを排出している。７は該排気マニホールド５に
設けられた二酸化ジルコニウム等の酸素濃度検出器を用
いた空燃比検出器で、排気ガス中の酸素濃度に応じた起
電力を発生するもので、特に理論空燃比付近でステップ
状の電力特性を有する。

１４は、内燃機関３が作動しているかどうかを検出する
始動検出器であり、例えば内燃機関３により駆動される
交流発電機から成る。１５は、内燃機関の作動状態、例
えば内燃機関の温度を検出する作動状態検出器で、特に
前記排気マニホールド５に設けた空燃比検出器７が通性
作動できる温度（約４００°Ｃ）に達したかどうかを検
出する。

１６は制御手段で、前記の空燃比検出器７、設定位置検
出器１３、始動検出器１４及び作動状態検出器１５から
の出力により、内燃機関の正常作動時は排気ガス中の酸
素濃度から内燃機関に供給された混合気の空燃比の大小
を判別し、パルスモータ８を介してバイパス弁１２の開
度を制御して、内燃機関に供給される混合気の空燃比を
理論空燃比になるよう制御すると同時に、内燃機関の冷
態始動時には、もしバイパス弁１２が設定位置にない時
、警報手段８４により始動不調を運転者に警報さすもの
である。

次に該制御手段１６である制御回路の詳細について、第
２図において説明する。

１６−２は始動検出回路で、抵抗２１，２２゜２３、コ
ンデンサ２４、そしてトランジスタ２５から構成され、
該トランジスタ２５のベースは抵抗２１を介して始動検
出器１４に接続され、そのコレクタは抵抗２３を介して
、更にキースイッチ１００を介して直流電源１０１に接
続されている。

始動検出器１４と始動検出回路１６−２は始動検出手段
をなすもので、内燃機関の回転数がある値になるまで、
即ち始動検出器１４をなす交流発電機の出力電圧がある
値になるまではトランジスタ２５は非導通状態であるた
め、出力端子１６−２ａには“１”レベルの信号が発生
し、内燃機関が始動開始してその回転数が所定値を超え
ると、トランジスタ２５は導通状態となって、出力端子
１６−２ａには“０”レベルの信号が発生する。

１６−３は設定位置検出回路で、抵抗３１．３２、トラ
ンジスタ３３、及びインバータ３４がら構成され、該ト
ランジスタ３３のベースは設定位置検出器１３に接続さ
れ、そのコレクタは抵抗３２、キースイッチ１００を介
して電源１０１に接続されている。設定位置検出器１３
はスイッチがらなり、該スイッチはバイパス弁１２が設
定位置、即ち内燃機関の冷態始動時に要求される空燃比
（理論空燃比よりやや小さい値）の混合気を供給できる
位置（バイパス弁１２の全閉位置にセットする）にある
時のみ閉成する。従って、出力端子１６−３ａには、バ
イパス弁１２が設定位置以外のところに位置していると
きに１１１１ルベルが発生する。

１６−７はＡＮＤゲートからなる判別手段で、前記の始
動検出回路及び設定位置検出回路のそれぞれの出力端子
１６−２ａ、１６−３ａに接続されるもので、両出力端
子１６−２ａ、１６−３ａ共に“１”レベルの信号を発
生している時、即ち内燃機関の回転数が所定値に達して
おらずかつバイパス弁が設定位置にない時のは、＋ｉｆ
　Ａ　Ｎ　Ｄゲートの出力端子に“１”レベルの信号を
発生する。

１６−８は警報回路で、抵抗８１，８２、ダイオード８
３、警報手段８４（例えば、ランプ、ブザー等〕、及び
トランジスタ８５から構成される。

該トランジスタ８５のベースは抵抗８１を介して前記Ａ
ＮＤゲートに接続され、そのコレクタはダイオード８３
、抵抗８２、警報手段８４の並列回路を介して前記電源
１０１に接続されている。従って、トランジスタ８５は
判別手段１６−７が“１”レベルの信号を発生している
時に導通して警報手段８４に通電し警報を発する。

１６−４は作動状態検出回路で、抵抗４１，４２．４３
、コンデンサ４４、及び比較器４５から構成され、該比
較器４５の反転入力端子は前記作動状態器１５に接続さ
れ、その非反転入力端子は抵抗４２．４３により電５ｔ
ｏ１の電圧を分圧した設定電圧が印加されている。該作
動状態検出回路１６−４と前記作動状態検出器１５とは
作動状態検出手段をなすもので、前記作動状態検出器１
５はサーミスタ等から構成され、内燃機関の温度が高い
程、小さな抵抗値を示し、前記設定電圧は前記空燃比検
出器７が適性作動できる温度（約４００°Ｃ）に対応し
た値に設定しであるため、作動状態検出器１５の抵抗値
と抵抗４１の抵抗値とにより得られる電ａ１０１の分圧
電圧が設定電圧以下になると、出力端子１６〜４ａに“
１”レヘルの信号を発生する。

１Ｇ−５は抵抗５１、コンデンサ５４、比較器５５、該
比較器５５の反転入力端子に設定電圧を人力する分圧抵
抗５２．５３から構成される空燃比判別回路で、前記比
較器５５の非反転入力端子は抵抗５１を介して前記空燃
比検出器７に接続されている。該空燃比検出器７の起電
力電圧特性は第３図に示す如く、理論空燃比（ａ点で示
す）より検出された空燃比が小さいと大きな電圧を発生
し、理論空燃比より太き（なるとステップ状に残少しで
小さな電圧を発生する。分圧抵抗５２．５３による設定
電圧は理論空燃比付近の空燃比検出器の出力電圧よりや
や低く設定しである。

従って、空燃比が小さく出力電圧が高いとき、即ち混合
気が濃いときは出力端子１６−５ａに“１”レベルの信
号が発生する。

１６−６はＮＯＲゲー）６１，６２、抵抗６３、コンデ
ンサ６４から構成されるパルス発生器である。

ｇＫ　パルス発生２Ｈ６−６のパルス信号はＮＯＲゲー
ト９３．９４のそれぞれ一方の入力端子に印加されてい
る。前記作動状態検出回路１６−４の出力端子１６−４
ａはＮＡＮＤゲート９５の一方の入力端子と、インバー
タ９０を介してＮＯＲゲート９１の一方の入力端子にそ
れぞれ接続され、また前記空燃比判別回路１６−５の出
力端子１６−５ａは前記ＮＡＮＤゲート９５と前記ＮＯ
Ｒゲート９１のそれぞれ他の入力端子に接続されている
。前記ＮＡＮＤゲート９５の出力端子は前記ＮＯＲゲー
ト９３の他の入力端子に接続され、前記ＮＯＲゲート９
１の出力端子はＮＯＲゲート９２の他の入力端子に接続
されており、該ＮＯＲゲート９２の出力端子が前記ＮＯ
Ｒゲート９４の他の入力端子に接続されている。

前記の出力端子１６−４ａ及び１６−５ａ共に“１”レ
ベルの信号が発生している時、即ち内燃機関の温度が前
記空燃比検出器７が適性作動を行える温度に達しており
、しかも前記空燃比判別回路１６−５が混合気の空燃比
が理論空燃比より小さい（混合気が濃い）ことを検出し
た時、ＮＡＮＤゲート９５は″０″レベルの信号をＮＯ
Ｒゲート９３の他の入力端子に印加し、該ＮＯＲゲート
９３はその一方の入力端子に印加されているパルス発生
器１６−６からのパルス信号をシフトレジスタ９６の入
力端子Ｏに印加する。

該第１の入力端子Ｏにパルス信号が入力されると、出力
端子Ｑｌ、Ｑ２．ｑ、、　　Ｑａが順次シフトされ、抵
抗１０２〜１０５を介し出力端子Ｑｌ−Ｑ４に接続され
るトランジスタ１０６〜１０９が順次導通制御され、パ
ルスモータ８の界磁コイルＣ１゜Ｃ２，Ｃａ１．Ｃａが
順次導通され、図中矢印の方向にパルスモータが駆動さ
れ、バイパス弁１２が開の方向に動く。

また前記出力端子１６−４ａに“１”レベルの信号が、
そして前記出力端子１６−５ａに“０”レベルの信号が
発生している時、即ち内燃機関の温度が前記空燃比検出
器７が適性作動を行なえる温度に達しておりしかも前記
空燃比判別回路１Ｇ−５カ＜／Ｒ合気の空燃比が理論空
燃比より大きい（混合気が薄い）ことを検出している時
、ＮＯＲゲート９１は“１”レベルの信号をＮＯＲゲー
ト９２の他の入力端子に印加し、そして該ＮＯＲゲート
９２は″０″レベルの信号をＮＯＲゲート９４の他の入
力端子に印加するため、該ＮＯＲゲート９４はその一方
の入力端子に印加されているパルス発注品１６〜６から
のパルス信号を前記シフトレジスタ９６の第２の入力端
子Ｐに印刷する。

該第２の入力端子Ｐにパルス信号が入力されると出力端
子Ｑ、、ｑ＝、Ｑ２．Ｑ、、　　と順次シフトされ、パ
ルスモータ８は矢印とは反対方向に回転し、バイパス弁
１２を閉の方向に駆動する。

ダイオード１１０，１１１，１１２，１１３は逆起電力
吸収用ダイオードである。

１６−９は前記ＮＯＲゲート９２から成る始動位置補正
手段で、その一方の入力端子が前記判別手段１６−７に
接続されており、該判別手段１６−７から入力信号を受
けて前記ＮＯＲゲート９４に“０”レベルの信号を印加
し、シフトレジスタ９６の第２の入力端子Ｐにパルス信
号を印加する。

更に詳記すれば判別手段１６−７が、内燃機関が始動状
態にありかつバイパス弁が設定位置にないことを判別し
、その出力端子に“１”レベルの信号を発するとき、前
記ＮＯＲゲート９２は“０”レベルの信号を前記ＮＯＲ
ゲート９４の他の入力端子に印加し、該ＮＯＲゲート９
４はその一方の入力端子に到来している前記パルス発生
器１６−６からのパルス信号をシフトレジスタ９６の第
２の入力端子Ｐに印加し、バイパス弁１２を閉の方向に
駆動させ、その結果、バイパス弁１２は設定位置に位置
せられる。

次に上記実施例の動作についてまとめる。今、内燃機関
３の始動に際し、始動検出器１４である交流発電機の出
力電圧が充分でないとき、罪ち内燃機関の回転数が所定
値に達していないときにはトランジスタ２５のベース電
位は該トランジスタ２５を導通制御するのに充分でなく
、始動検出回路１６−２の出力端子１６−２ａに＊ｘｌ
ルベルの信号が発生する。

この時、バイパス弁１２が設定位置になく設定位置検出
器１３のスイッチが開離している時、設定位置検出回路
１６−３の出力端子１６−３ａにも“１”レベルの信号
が発生し、判別手段１６−７の出力が“１”レベルとな
って警報手段８４に通電し、運転者に始動不調の原因が
バイパス弁の位置にあたることを警報すると同時に、始
動位置補正手段１６−９がパルス信号をシフトレジスタ
９６の第２の入力端子Ｐに印加せしめ、パルスモータ８
を矢印と反対方向に回転させバイパス弁１２を閉の方向
に駆動して、設定位置に位置させる。

内燃機関が始動を完了して交流発電機１４の出力電圧が
充分大きくなった時、あるいは、バイパス弁１２が設定
位置まで駆動された時は、判別手段１６−７は“０″レ
ベルの信号を発生し、警報手段８４による警報を停止さ
すと同時に、ＮＯＲゲート９４からのシフトレジスタ９
６への入力信号も消滅する。

そして内燃機関が作動し始めて、作動状［Ｈｉ出器１５
が、内燃機関の温度が空燃比検出器７の適性作動温度に
達していないことを検出すると、出力端子１６−４ａに
はｏ”レベルの信号が発生して、該“０”レベルの信号
が一方の入力端子に印加されるＮＡＮＤゲート９５は、
１”レベルの信号を前記ＮＯＲゲート９３の他の入力端
子に印加するため、該ＮＯＲゲート９３がパルス信号を
シフトレジスタ９６の第１の入力端子０に印加すること
はない。

また、前記出力端子１６−４ａにおける“０”レベルの
信号はインバータ９０により反転され、“１”レベルの
信号がＮＯＲゲート９１の一方の入力端子に印加される
ため、該ＮＯＲゲート９１は“０”レベルの信号を前記
始動位置補正手段１６−９であるＮＯＲゲート９２の他
の入力端子に印加する。この時前述した如く、前記判別
手段１６−７は“０″レベルの信号をＮＯＲゲート９２
の一方の入力端子に印加しているため、該ＮＯＲゲート
９２は前記ＮＯＲゲート９４の他の入力端子に“１”レ
ベルの信号を印加するため、３９　Ｎ　□Ｒゲート９４
はパルス発生器１６−６からのパルス信号をシフトレジ
スタ９６の第２の入力端子Ｐには印加せず、バイパス弁
１２は設定位置に保持されたままである。やがて、内燃
機関の温度が上昇して、空燃比検出器７が適性作動を行
なえる値にまでなると、作動状態検出回路１６−４はそ
の出力端子１６−４ａに“ｌ”レベルの信号を発生し、
そして空燃比検出器７が、内燃機関に供給された混合気
の空燃比が理論空燃比より小さいことを検出すると、空
燃比判別回路１６−５の出力端子１６−５　ａに“１”
レベルの信号が発生してＮＡＮＤゲート９５は“０”レ
ベルの信号をＮＯＲゲート９３の他の入力端子に印加す
るため、該ＮＯＲゲート９３はパルス信号をシフトレジ
スタ９６の第１の入）ｊ端子０に印加し、バイパス弁１
２を開の方向に駆動して混合気の空燃比を理論空燃比に
なるよう制御する。

また、バイパス弁１２がある程度開き、空燃比検出器７
が、内燃機関に供給された混合気の空燃比が理論空燃比
より大きいこと即ち、混合気濃度が薄いことを検出する
と、空燃比判別回路１６−５の出力端子１６−５３に“
０”レベルの信号が発生し、該″０″レベルの信号がＮ
ＯＲゲート９１の他の入力端子に印加される。該ＮＯＲ
ゲート９１の一方の入力端子にはインバータ９０により
反転された“Ｏ”レベルの信号が印加されているため、
該ＮＯＲゲート９１は“１”レベルの信号をＮＯＲゲー
ト９２の他の入力端子に印加する。

従って該ＮＯＲゲート９２は“０”レベルの信号をＮＯ
Ｒゲート９４の他の入力端子に印加して、該ＮＯＲゲー
ト９４がシフトレジスタ９６の第２の入力端子Ｐにパル
ス発生器１６−６からのパルス信号を印加して、パルス
モータ８を矢印とは反対方向に駆動し、バイパス弁１２
を閉の方向に移動せしめ、混合気の空燃比を理論空燃比
になるよう制御する。

なお上述の実施例においては、バイパス弁１２の設定位
置を全閉位置として説明したが、それ以外の位置を設定
位置としてもよく、その場合はバイパス弁の位置を検出
するポテンショメータ等からなる位置検出手段と、該位
置検出手段と前記判別手段からの信号に応じてシフトレ
ジスタの第１あるいは第２の入力端子に入力する制御手
段とを設ければよいことは勿論である。

また、上述の判別手段１６−７は、始動検出手段と設定
位置検出手段とに接続されているから、内燃機関の冷態
始動時でない時（内燃機関の温度が充分高い時）にも、
警報手段８４が警報を発したり、バイパス弁１２が設定
位置に位置せられたりするが、冷態始動時でない時は特
にそのような制御が必要のないことが多いため、作動状
Ｂ検出回路１６−４の出力を第２図破線で示す如（イン
バータを介して判別回路１６−７に入力して、冷態始動
時のみ警報を発したり、バイパス弁を設定位置に位置さ
せるようにしてもよいことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明においては、内燃機関に供給
される空気の量を機関状態に応じて補正用空気通路によ
り増減補正するようにした内燃機関用補正空気制御装置
において、前記補正用空気通路に設けられたバイパス弁
と、該バイパス弁の開度を調整する開度調整手段と、内
燃機関の始動状態を検出する始動検出手段と、内燃機関
の温度状態を検出する作動状態検出手段と、該始動検出
手段と該作動状態検出手段とからの信号により内燃機関
が冷態始動時であることを判別し、前記開度調整手段を
駆動して前記バイパス弁の開度を内燃機関の始動時に要
求される空燃比の混合気を供給できる設定値に制御する
始動開度設定手段とを備えたことを特徴とする内燃機関
用補正空気制御装置としたことから、 始動不調を生ずることなく、内燃機関の冷態時の始動を
円滑に行え、内燃機関の冷態時における始動性が極めて
向上するようになるという極めて優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す構成断面図、第２
図は第１図図示の制御回路の電気結線図、第３図は第１
図図示空燃比検出器の特性図である。 ３・・・内燃機関、８・・・開度調整手段を成すパルス
モータ、１１・・・補正用空気通路、１２・・・バイパ
ス弁、１３．１６−３・・・設定位置検出手段を成す設
定位置検出器及び設定位置検出回路、１４．１６−２・
・・始動検出手段を成す始動検出器及び始動検出回路、
１５．１６−４・・・作動状態検出手段を成す作動状態
検出器及び作動状態検出回路、１６・・・制御手段、１
６−７．１６−９・・・始動開度設定手段の主要部をな
す判別手段、始動位置補正手段。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関に供給される空気の量を機関状態に応じ
   て補正用空気通路により増減補正するようにした内燃機
   関用補正空気制御装置において、前記補正用空気通路に
   設けられたバイパス弁と、該バイパス弁の開度を調整す
   る開度調整手段と、内燃機関の始動状態を検出する始動
   検出手段と、内燃機関の温度状態を検出する作動状態検
   出手段と、該始動検出手段と該作動状態検出手段とから
   の信号により内燃機関が冷態始動時であることを判別し
   、前記開度調整手段を駆動して前記バイパス弁の開度を
   内燃機関の始動時に要求される空燃比の混合気を供給で
   きる設定値に制御する始動開度設定手段とを備えたこと
   を特徴とする内燃機関用補正空気制御装置。
2. （２）前記内燃機関の始動時に要求される空燃比の混合
   気が供給できる設定値とは、理論空燃比よりも小さな空
   燃比の混合気となる設定値であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の内燃機関用補正空気制御装置。
3. （３）前記開度調整手段はパルスモータから構成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載の内燃機関用補正空気制御装置。