JPS6318122A

JPS6318122A - エンジンの二次エア供給装置

Info

Publication number: JPS6318122A
Application number: JP16090986A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ebino; 弘海老野
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1986-07-10
Filing date: 1986-07-10
Publication date: 1988-01-26
Also published as: JPH0435606B2

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】［ａ業上の利用分野］本発明は、排気ガス浄化のための二次エアの供給量を制
御するエンジンの二次エア供給装看に関し、特に排気ガ
ス浄化装置の劣化防止の改良に関する。

［従来の技術］二次エアは主に排気ガス浄化の観点から、排気ガス中に
供給され、排気ガス中のＨＣ，Ｃｏ等をエンジン下流の
浄化装置にて酸化せしめて、Ｈ２Ｏ，ＣＯ２等にして排
気ガスを浄化するものである。酸化には当然発熱が伴な
い、この発熱と浄化装置の耐熱温度の兼ね合いが問題と
なる。この耐熱温度は、触媒コンバータでは９０００Ｃ
が限界と言われている。従って、それ以上に高温になる
と浄化装置等が劣化するおそれがある。。

従来では、浄化装置が耐熱温度以上になろうとすると、
２告を発したりしていた。一方、特開昭５８−１１９９
５０号のように、冷機運転時に混合気をリッチにすると
共に二次エアをぶ入するようなシステムにおいては、エ
ンジンが所定温度以上になった場合は二次エアの供給を
遮断するようにしている。しかしこのようなシステムで
あっても、リッチな混合気が冷機運転時のエンジンに導
入されることとなり、そのために完全燃焼せず、その結
果大量の未燃焼ガスが浄化装置中に排出される事になり
、浄化装置の温度が急上昇し、浄化装置の劣化につなが
る可能性が高い。

［発明が解決しようとする問題点コ本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので
その目的は、エンジンの冷間始動時に排気ガス浄化を行
うと同時に、排気ガス浄化装置の温度過上昇を防ぐエン
ジンの二次エア供給装置を提案する点にある。

［問題を解決するための手段］上記課題を達成するための本発明の構成は、エンジンの
始動時を検知する始動検知手段と、エンジン温度を検知
する温度検知手段と、排気通路と介設されて排気ガスを
浄化する排気ガス浄化手段と、該排気ガス浄化装置の上
流に二次エアを供給する二次エア供給手段と、二次ニア
供給手段を制御する制御手段とからなる。

［作用コ上記構成の本発明において、始動検知手段が始動を検知
すると、制御手段は、前記二次エア供給手段が所定時間
二次エアを供給するとともに、エンジン温度の低さに応
じて、二次エアの供給を少なくするように制御する。

［実施例コ以下添付図面を参照して、本発明に係る実施例を詳細に
説明する。

〈実施例の構成〉第１図は本発明をいわゆるレシプロニンジンに適用した
一実施例である。図中、９はエンジンのシリンダーで、
このシリンダー内の冷却水通路内に水温センサ８（その
出力信号をＴＥＭＰとする）が設けられている。この水
温センサ８により、エンジンが冷機運転されているか否
かが判断される。触媒コンバータ６は排気管１４の途中
に設けられており、その内部温度を監視するために触媒
温度サンサ１７が内部に設けられている。

二次エアは、エアクリーナ（不図示）から導かれた浄化
された空気をエアーポンプ７が吸い込んで、触媒コンバ
ータ６の上流の排気管１４中に送り込むようにして供給
される。本実施例におけるエアポンプ７はエンジンのク
ランク軸からベルト駆動される例えばベーン式のエアポ
ンプである。

二次エアの排気管１４への供給の制御はエアコントロー
ルバルブ（ＡＣＶ）３により行われる。ＡＣＶ３は吸気
管１３中の吸気負圧によって動作すると共に、ＡＣＶソ
レノイド２を介してコントロールユニット１により開閉
制御される。二次エアを排気管１４中に供給しない場合
は、ソレノイド２によりＡＣＶ３は閉じており、その間
は二次エアはリリーフ通路４中へ逃げるようになってい
る。１８は燃料噴射弁であり、その駆動信号をＩＮＪと
する。

その他、二次エアを制御するための情報としては、エン
ジン始動を意味する始動信号、吸気系の吸気量を知るた
めのＱ□　（エアフローメータ１６から出力される）、
エンジン回転数ｒｐｍ、及びスロットルバルブ開度ＴＶ
Ｏ（スロットルバルブ１５から出力される）などがある
。これらの信号Ｑａ、ＴＶＯが必要なのは、未燃焼ガス
の量は空燃比、エンジン温度に大きく依存し、この空燃
比等はＱ、、ＴＶＯ，及びこれらの量によって決定され
るＩＮＪに大きく依存するからであり、それらを考慮し
て未燃焼ガスを酸化浄化しつつ、触媒を損傷しないよう
に二次エアを制御するのが本実施例の本旨である。

第２図はコントロールユニット１中の本実施例における
制御を機能ブロック別に表わしたものである。コントロ
ールユニット１への人力は、エンジン吸気量Ｑａ　、回
転数ｒｐｍ、シリンダ内水塩ＴＥＭＰ、スロットル開度
ＴＶＯである。出力は燃料噴射弁１８の噴射タイミング
であるＩＮＪ。

ＡＣＶ３の開閉を制御するソレノイド２への信号ＡＣＶ
Ｓである。

まずブロック３０が燃料基本噴射量をＱ２゜γＰｍに基
づいて演算する。最終的な燃料噴射ユＩＮＪは、信号Ｔ
ＥＭＰに基づいた水温補正、スロットル間度ＴＶＯ等を
加味して燃料増量率を決定した（ブロック３６）後に、
決定される（ブロック３５）。このときの空燃比のＴＥ
ＭＰ依存性は、冷間運転時では混合気がリッチになるよ
うなものである。二次エア制御信号ＡＣＶＳについては
以下のようである。ブロック３２では二次エア供給その
ものを行うような運転状態にあるのかを判定するととも
に、そのような運転領域であるならば、どの程度の二次
エア量をどの位の時間供給するのかをブロック３３で設
定し、信号ＡＣＶＳによりソレノイド２を動作させる。

第３図は上記コントロールユニット１０回路例である。

４０はマイクロコンピュータ等のＣＰＵである。４１は
Ｉ１０ポートであり、エンジンの始動信号を人力する。

４２は割込み制御であり、ｒｐｍを人力して単位時間当
りの割込み数からエンジン回転数を知る。４３はＡＤ変
換器であり、前述のＴＶＯ，Ｑ、、ＴＥＭＰ等を入力す
る。４４は篤５図の如き制御手順のプログラムを格納す
るＲＯＭである。ドライバ４６は燃料噴射弁１８を駆動
するＩＮＪ及びソレノイド２を１勤する信号ＡＣＶＳを
付勢する。第４図（Ａ）は後述の制御に必要な制御パラ
メータを格納するＲＯＭ４４の構成図である。第４ｆｆ
ｉ　（Ｂ）はＲＡＭ４５の構成を示し、内部には前記信
号ＡＣＶＳの出力を制御するＡＣＶＳフラグ等を格納す
る領域が確保されている。

〈実施例の制御手順〉第５図は実施例に係る制御のフローチャートである。先
ず、ステップＳ１でエンジンの運転状態を読み込む。こ
れら運転状態に関する情報は、例えば前述のエンジン回
転数ｒｐｍ、スロットル開度ＴＶＯ，吸気量Ｑａである
。ステップＳ２で、これらの情報に基づいて先ず基本の
燃料噴射量（Ｔｅ２）を演算する。ここでＴｅ２は次式
に従って計算される。

Ｔｅ２＝に−Ｑａ／ｒｐｍ　　（ｋは所定の係数である
）このＴｅ２は第４図に示した如＜　ＲＯＭ　４４にマツ
プとしてあらかじめ格納しておいてもよい。

次にステップＳ３で、例えば第６図（Ａ）の如き特性に
従ってあらかじめＲＯＭ４４内に格納されている水温補
正量ＣＴを設定する。この特性はＴＥＭＰが低い程大き
いようなものである。低温時には混合気をリッチにする
必要があるからである。ステップＳ４では各種補正量（
Ｃよ）を設定する。この各種補正は軽負荷時、アイドリ
ング時等、一定の運転状態では混合気をリッチにする必
要があるからである。又、このステップＳ４では、特開
昭５８−２７８４４号に示されている如く、始動後の燃
料をエンジン水温に応じて増量補正し、時間の経過とと
もに、この増補正を減少させる制御も行う。

ステップＳ５で、ＴＥＭＰが所定温度（定数ａ）以下か
を調べる。ＴＥＭＰが定数ａより小か、否かでフローは
２つに別れる。もし、ステップＳ５でＴＥＭＰがａより
低温であると判断されたのなら、ステップＳ６でエンジ
ン始動直後か否かを調べる。この判定はコントロールユ
ニット１へ始動信号が入力してから一定の短い時間内を
始動直後と判断するようにすればよい。エンジン始動直
後であれば、ステップＳ７で二次エアタイマＴを初期値
（Ｘ）にセットする。−度、二次エアタイマＴをセット
すれば、以降は始動直後でなくなるので、それ以降は二
次エアタイマＴはステップ３１１で減数ｙだけカウント
ダウンする。

ところで、二次エアタイマＴにセットされる値Ｘは第６
図（Ｂ）に示したように水温が低い程短くなっている。

即ち、エンジン温度が低ければ低い程、二次エア供給時
間を短くするためである。

これは前述したように水温が低ければ低い程、混合気は
リッチになり、未燃焼ガス成分が多いために触媒温度が
より高く上昇する恐れがあるので、二次エア供給時間を
短くして、触媒温度が危険温度に達するのを防ぐのであ
る。

ステップＳ８では二次エアタイマＴのタイムアウトを調
べる。タイムアウトしていなければ、ステップＳ９で二
次エア供給領域であるか否かを信号ＴＶＯ，ｒｐｍによ
り判定する。この判定は第６図（Ｃ）に示した領域（こ
れは第４図のＲＯＭ４４中の二次エア供給領域マツプに
よって判定される）内でエンジンが運転されているか否
かを調べるものである。かかる領域内では未燃焼ガスが
理論的に発生する筈のためである。

ステップＳ９で二次エア供給領域かの判定を行なった後
に、その判定の結果にかかわらず、タイマＴの減算を行
う（ステップ５１１）わけであるが、その前にステップ
Ｓ１０で減数ｙ自体の演算を行っておく（ステップ５１
０）。これは、第５図に示した制御では、二次エアタイ
マＴのセット時間ＸをＴＥＭＰに従って可変とする事で
基本的に触媒コンバータ６の過熱化は防げるのであるが
、ステップ３１０以下の減算ルーチンにより排気ガスが
多い領域で更に過熱を正確に防止するために、前記タイ
ムアウト時間を排気ガス量に応じて可変として、精密な
制御を達成するものである。即ち、ステップＳ１０では
Ｑａ、ｒｐｍを考慮して減数ｙを決定する。この時、ｂ
、ｃはＲＯＭ４４に格納されている所定の係数であって
、Ｑ、Ｘｒｐｍが大の時は排ガス量も増えるので、その
ような場合は二次エア供給時間をより少なくする（減数
ｙを大とする）ようなり、ｃが前もって設定されている
。ステップＳｌｌでタイマＴの減算を行い、ステップＳ
１２で、ステップＳ９の判定が二次エア供給領域（エア
インジェクション領域）であったかを調べる。そのよう
な領域であったのであれば、ステップＳ１３でＲＡＭ４
５中のＡＣＶＳフラグをＯＮする。二次エア供給領域で
なかったのならば、ステップＳ１４でＡＣＶＳフラグを
ＯＦＦにする。二次エア供給領域であるかないかにかか
わらず、ステップＳＩＯで減数ｙを吸気量Ｑａ、回転数
ｒｐｍに応じた二にしているのは、タイマＴがタイムア
ウト前であれば二次エア供給領域でなくても、未燃焼ガ
スが多い可能性があり、それによる浄化装置の温度上昇
を防ぐためである。

ステップ３２３では、Ｉ　ＮＪ＝Ｔｅ２　ＸＣＴ　ｘＣ
２に基づいて最終燃料噴射量ＩＮＪを演算し、ステップ
Ｓ２４で前記ＩＮＪ、ＡＣＶＳフラグに基づいてドライ
バ４６を駆動させる。このＡＣＶＳフラグがＯＮになっ
ているとき、ステップＳ２４で制御値出力を行うと、ド
ライバ４６を介してソレノイド２が付勢される。

上記のステップをステップＳ８でタイマＴがタイムアウ
トしたと判断されるまで繰返す。−度タイマＴがタイム
アウトすると、ステップＳ５でＴＥ　Ｍ　Ｐ≧ａと判断
されない限り、ソレノイド２はオフしたままである。こ
れは、タイマＴのセット時間Ｘは、未燃焼ガス成分がか
なり減少し、かつ触媒コンバータを破壊しないような最
大時間を設定しているので、ソレノイド２をオフしてお
いても排気ガス浄化上も問題ないからである。

ステップＳ５でＴＥＭＰ≧ａと判断される時とは、エン
ジン始動前から既にエンジンが暖まっていて、エンジン
始動後のタイマＴがタイムアウトしないうちにＴ　Ｅ　
Ｍ　Ｐ≧ａとなったような場合と、通常のエンジン運転
領域でエンジンが定常温度状態にある時である。このよ
うな時は、エンジンは定常回転時てあり、未燃焼ガス成
分は少ないから、触媒コンバータの高熱化は余り問題に
ならないので、主に排気ガス浄化の観点からのみ、二次
エアを制御するために第６図（Ｃ）に従ってＴＶＯ，ｒ
ｐｍに基づいて二次エア併給領域かを判断して、その判
断に基づいて（ステップ５２１）、ステップＳ２２又は
ステップＳｌｌでフラグをＯＮ又はＯＦＦする。

〈実施例の効果〉 ■：エンジンの冷間時におけるエンジン始動後に、エン
ジンの冷却水の温度が低ければ低い程二次エア供給時間
を短くして、触媒コンバータの過熱化、触媒劣化等を防
止しつつ、排ガス浄化も併せて達成する。

■：エンジン始動後の二次エア供給時間は、水温の他に
更にエンジン回転数、吸気量を考慮して決定される。こ
れらが大の時は排気ガス量も増えるから未燃焼ガス成分
の絶対量も増えるので、触媒温度上昇も急であるから、
二次エア供給時間をより短くする必要があるからである
。このようにする事により、触媒コンバータの侃謹がよ
り精密に行なわれる。

■二上記■、■のエンジン始動時以外でも、■と同じ理
由から、高負荷時に二次エア供給を制御して排ガス浄化
を行っている。

くその他の実施例〉本発明は以下の場合に変形して適用が可能である。

■：エンジンをレシプロエンジンの代りに、ロータリー
エンジンにも適用した場合、 ■：排気ガス浄化装置としてサーマルリアクターを用い
た場合、 ■：二次エア導入をエアポンプによらず、排気脈動を利
用したリードバルブによるエアサクション方式を適用し
た場合、 ■：エアコントロールバルブの代りに電磁ソレノイドを
応用した場合、 ■二次エア供給量を供給時間の長短ではなく、単位時間
当りの供給量を制御する場合、■：燃料噴射式エンジン
の代りに気化器式エンジンに適用した場合、 ■：エンジン温度を冷却水水温により検知する代りにエ
ンジンオイル等により検知する場合等である。■の単位
時間当りの二次エア供給量を、例えばｒｐｍｘ負荷×タ
イマＴ（固定）Ｘ単位時間当りの供給量＝一定となるよ
うに、前もってマツプとして設定しておけばよい。

［発明の効果〕以上説明したように本発明によれば、エンジン始動後に
エンジン温度の低さに応じて二次エア供給量を短くする
事により、排気ガス浄化と共に浄化装置の破壊、劣化防
止を同時に達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例の二次エア供給制御装置の
構成図、第２図はコントロールユニット内の機能ブロック図、第３図はコントロールユニットの一例としての回路図、第４図（Ａ）、（Ｂ）は、夫々ＲＯＭ４４及びＲＡＭ４
５の構成図、第５図は実施例の制御手順に係るフローチャート、第６図（Ａ）は水桶正係数の特性、第６図（Ｂ）はタイマ値Ｔの水温特性図、第６図（Ｃ）
は二次エア供給領域マツプの図である。図中、１・・・コントロールユニット、２・・・ソレノ
イド、３・・・エアコントロールバルブ（ＡＣＶ）、４
・・・リリーフ通路、６・・・触媒コンバータ、７・・
・エアーポンプ、８・・・水温センサ、９・・・シリン
ダ、１０・・・排気弁、１１・・・点火プラグ、１２・
・・吸気弁、１３・・・吸気管、１４・・・排気管、１
５・・・スロットルバルブ、１６・・・エアフローメー
タ、１７・・・触媒温度センサ、１８・・・燃料噴射弁
である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）エンジンの始動時を検知する始動検知手段と、エ
ンジン温度を検知する温度検知手段と、排気通路と介設
されて排気ガスを浄化する排気ガス浄化手段と、該排気
ガス浄化装置の上流に二次エアを供給する二次エア供給
手段と、前記始動検知手段が始動を検知すると所定時間
二次エアを供給するとともに、エンジン温度の低さに応
じて、二次エアの供給を少なくするように前記二次エア
供給手段を制御する制御手段とを有するエンジンの二次
エア供給装置。
（２）前記制御手段は二次エア供給時間の長短を制御す
る事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のエンジン
の二次エア供給装置。
（３）前記制御手段は単位時間あたりの二次エア供給量
を制御する事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
エンジンの二次エア供給装置。