JPS6338648A

JPS6338648A - 空燃比制御装置

Info

Publication number: JPS6338648A
Application number: JP18305286A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Iwakura; 洋一岩倉
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 1986-08-04
Filing date: 1986-08-04
Publication date: 1988-02-19

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、主として自動車用エンジンに適用される混合
気の空燃比制御装置に関するものである。

［従来の技術］近時の自動車には、排気ガス浄化手段の一つとして、三
元触媒が広く利用されているが、かかる三元触媒は混合
気の空燃比が理論空燃比（１４゜５）付近の値に維持さ
れていないと、排気ガス中に含まれるＮｏ　　ＳＨＣ，
Ｃｏのすべてを効率よく浄化することが出来ない。その
ため、自動車に空燃比制御装置を設けて、エンジンに供
給する混合気の空燃比を前記理論空燃比付近に維持する
ようにしている。この空燃比制御装置は、通常、特開昭
５７−１２２１３５号公報にも示されるように、排気ガ
ス中の酸素濃度を検出する０２センサからの信号に基づ
いて、マイクロコンピュータにより前記空燃比がリーン
かリッチかを判定するとともに、この判定結果に基づい
てエンジンに供給される空気量または、燃料の供給量を
調整するようにしている。また、空燃比状態を判定する
際には、雑音等による誤判定の防止等のため、Ｏ２セン
サからの信号入力後に一定の遅延時間を設けるようにし
ているのが通常である。

ところが、混合気を常に理論空燃比付近に維持すること
は必ずしも好ましいことではなく、エンジンの状態に応
じてリーン側あるいはリッチ側に制御する方が好ましい
場合もある。しかしながら、空燃比をリーン側に制御し
た場合は、三元触媒の酸化反応が急激に促進されて高熱
となり、触媒の耐久性に支承を来たす。一般に、このよ
うな触媒温度の上昇はエンジンの負荷が高くなるにつれ
て増す傾向にあり、そして、温度上昇による二元触媒の
劣化は、触媒温度が一定温度（約８００°Ｃ）以」二で
、かつ空燃比がリーン側となった場合に促進されること
が判明している。

そのため、このような不具合を避ける方策として、Ｏ２
センサからの信号判定を空燃比がリッチ側となる方向に
一定時間遅延させて、空燃比の制御中心を常時リッチ側
にずらすようにしたものも考えられている。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、このような方策を採用した場合には、三
元触媒の温度上昇が抑制されて該三元触媒の劣化防止に
は好都合であるが反面、全体としての空燃比がリッチ側
となるため、燃料経済性の面からは不具合となる。

そこで、三元触媒と空燃比との関係をさらに考察した結
果、空燃比がリーン側であっても触媒温度は常に許容温
度を越えていない場合のあることが判明した。

本発明は、このような事情に着目してなされたもので、
その目的とするところは、空燃比制御領域における燃料
経済性の悪化を抑制しつつ、三元触媒の耐久性の劣化を
効果的に防止することの出来るエンジンの空燃比制御を
提供することを目的としている。

［問題点を解決するための手段］本発明は、かかる目的を達成するために、排気ガス中の
酸素濃度を検出する０２センサ（１）からの信号に基づ
いて一定の遅延時間後にエンジンに供給される混合気の
空燃比がリーンかリッチかを判定する空燃比判定手段（
１８）と、この空燃比判定手段（１８）からの信号に基
づいて前記空燃比を調整する空燃比調整機構（４）と、
排気ガスを浄化する三元触媒（３ａ）とを具備してなる
エンジンにおいて、前記三元触媒（３ａ）の温度が設定
値を上回ったか否かを判別する触媒温度判別手段（２１
）と、触媒温度が設定値を上回ったことを条件として前
記空燃比がリッチ側となる方向に前記遅延時間を変化さ
せる空燃比制御補正手段（１９）とを設けたことを特徴
とする。

［作用］このような構成を具備したものであれば、その作用は次
のようにして行われることになる。

まず、触媒温度判定手段（２１）により得られる三元触
媒（３ａ）の温度が設定値を上回っていない場合は、空
燃比判定手段（１８）は０２センサ（１）からの信号に
基づいて、空燃比が通常の理論空燃比付近に保持される
ように、一定の遅延時間後に空燃比のリーンまたはリッ
チ判定を行う。

一方、三元触媒（３ａ）の温度が設定値を上回っている
と判定された場合には、空燃比制御補正手段（１９）は
、この判定結果に基づいて空燃比かりッチ側となる方向
に前記遅延時間を変化させる。そして、この信号に基づ
いて空燃比調整機構（４）は、遅延された時間のもとに
、全体としての空燃比がリッチ側となる方向に作動され
るため、エンジンに供給される混合気の空燃比はリッチ
側に調整されて、三元触媒（３ａ）の温度が低減される
。

［実施例］以下、本発明の一実施例を第２図から第４図を参照して
説明する。

図面において１は自動車用エンジンの排気管２に設けら
れた０　センサを示している。０２センす１は、触媒コ
ンバータ３の上流側に配置されて排気ガス中の酸素濃度
を検出するためのもので、エンジンに供給される混合気
の空燃比が理論空燃比（１４，５）に一致する基準値（
出力電圧がＡ。

ｖ）ｍよりもリーン側にあって排気ガス中の酸素濃度が
高い場合は、起電力を発生せず、逆に混合気の空燃比が
前記基準値ｍよりもリッチ側にあって排気ガス中の酸素
濃度が低い場合には、高い起電力を発生するように構成
された通常と同様の特性を有したものである。

触媒コンバータ３は、その容器内に、排気ガスを浄化す
る三元触媒３ａが詰め込まれており、容器内を排気ガス
が通過すると排気ガス中のＣ０１ＨＣ，Ｎｏ　　が浄化
されるようになっている。

一方、このエンジンの吸気系側には、該エンジンに供給
される混合気の空燃比を調整するための空燃比調整機構
４が設けられている。空燃比調整機構４は、インテーク
マニホールドに装着された気化器５と、この気化器５の
エアブリード通路６．７を開閉制御する流量制御弁８と
、この流量制御弁８を稼働させるステッパモータ９とを
具備して構成されている。気化器５は、通常と変りなく
、フロート室１１に連通ずるメイン系およびスロー系の
通路１２．１３とエアブリード通路６．７とを接続して
構成され、メイン系の通路１２の先端には、メインジェ
ット１４が設けられており、そのメインジェット１４の
下流側には、スロットルバルブ１５およびミキシングチ
ャンバ１６がそれぞれ設けられている。流量制御弁８は
、前記エアブリード通路６．７の始端部に設けられてお
り、その吸込口８ａは大気に開放している。そして、尖
頭状の弁体８ｂを弁座８ｃに対して進退させることによ
り、弁体８ｂと弁座８Ｃとの間に形成される空気通路の
開口面積を変化させて、空気の吸込み量を調節するよう
にしである。ステッパモータ９は、電気信号に基づいて
作動ロッド９ａが進退することにより、該作動ロッド９
ａの先端に取着された前記弁体８ｂを進退させるように
なっている。

１７は、各種の情報に基づいて」二記空燃比調整機構４
の作動を制御するマイクロコンピュータシステムであり
、空燃比判定手段１８と、触媒温度判別手段１９と、空
燃比制御補正手段２１との役割を担っている。このマイ
クロコンピュータシステム１７は、中央演算処理装置２
２と、メモリ２３と、インターフェース２４．２５とを
具備している。そして、前記インターフェース２４に少
なくとも前記０２センサ１からの信号ａと触媒温度セン
サ２６からの信号すがそれぞれ入力されるとともに、前
記イン−フェース２５から前記空燃比調整機構１８のス
テッパモータ９に向けてフィードバック制御信号Ｃが出
力されるようになっている。

前記空燃比判定手段１８は、Ｏ２センサ１からの信号ａ
に基づいて一定の遅延時間（Ｂ　ｍ５ｅｃ）後に、エン
ジンに供給される混合気の空燃比がり一ンかリッチかを
判定するためのものである。具体的には、前記０２セン
サ１の出力電圧が基準値（Ａｖ　）ｍを下回った場合お
よび基準値（Ａｖ　）ｍを上回った場合には、それぞれ
同様に、一定時間（Ｂ　ｍ５ｅｃ）後にリーンおよびリ
ッチ判定を行うようにしている。

触媒温度検出手段２１は、触媒コンバータ３に設けられ
た触媒温度センサ２６からの信号Ｃに基づいて三元触媒
３ａの温度が設定値（７００’　Ｃ）を上回ったか否か
を判別する。

空燃比制御補正手段１９は、上記判定結果に基き触媒温
度が設定値（７００’）を上回ったことを条件として、
空燃比がリッチ側となる方向に前記遅延時間（Ｂ　ｍ５
ｅｃ）を変化させるためのものである。詳述すると、０
２センサ１の出力電圧が基準値（Ａｖ）ｍを上回った場
合には、空燃比のリッチ判定をリーン判定時期（Ｂ　ｍ
５ｅｃ）より延長した一定時期（Ｃｍ５ｅｃ）後に遅延
して行うようにしであるそして、前記マイクロコンピュータシステム１７には、
第３図に概略的に示すようなプログラムが内臓させであ
る。

まず、ステップ５１で、触媒温度センサ２６からの信号
すに基づいて触媒温度が設定値（７００’　Ｃ）を上回
っているか否かを判定し、設定温度（７００’　Ｃ）を
上回っていないと判定すれば、ステップ５２に進む。ス
テップ５２では、通常の遅延時間（Ｏ２ＤＬＹＩ）のも
とに空燃比を理論空燃比近傍に保持するように０２フイ
ードバツク制御を行う。

一方、触媒温度が設定値（７００°Ｃ）を上回っている
と判定すれば、ステップ５２へ進む。ステップ５２では
、空燃比がリーンからリッチに切替わった旨の０２セン
サ１からの信号入力から一定の遅延時間（Ｃｍ５ｅｃ）
のちとに０２フイードバツク制御を行う。

次に、この実施例の作動を説明する。

マイクロコンピュータシステム１７の中央演算処理装置
２２は、Ｏ２センサ１および触媒温度センサ２６からの
信号ａ、ｂにもとずいて周期的に空燃比状態および触媒
温度を判断する。そして触媒温度が設定値（７００°Ｃ
）未満であれば、０２センサ１からの信号ａに基づき、
一定の遅延時間（Ｂ　ｍ５ｅｃ’）によって、通常の０
２フイードバツク制御（０２ＤＬＹ１）を行い（ステッ
プ５２）、空燃比を理論空燃比（１４，５）近傍に保つ
。すなわち、Ｏ２センサ１の出力電圧が理論空燃比に一
致する基準値ｍより低ければ、その信号変換点ｎから一
定の遅延時間（Ｂ　ｍ５ｅｃ）後に空燃比のリーン判定
を行うとともに、インターフェース２５を介してフィー
ドバック制御信号Ｃをステッパモータ９へ出力し、流量
制御弁８の弁体８ｂを閉成方向に移動させて空気の供給
量を減少させる。また、０９センサ１の出力電圧が理論
空燃比に一致する基準値ｍより高くなれば、その信号ａ
の変換点りから一定の遅延時間（Ｂ　ｍ５ｅｃ）後に空
燃比のリッチ判定を行うとともに、インターフェース２
５を介してフィードバック制御信号Ｃをステッパモータ
９へ出力し、流量制御弁８の弁体８ｂを開成方向に移動
させて空気の供給量を増加させる。

一方、触媒温度が設定値（７００°Ｃ）以上であると判
定すれば、空燃比がリッチ（１４，２）気味となる方向
に前記遅延時間（Ｂ　ｍ５ｅｃ）を、変化させた０２フ
イードバツク制御（０２ＤＬＹ２）を行う。詳述すれば
、Ｏ２センサ１の出力電圧が基準値ｍより低い場合は、
上記と同様に信号ａの変換点ｎから一定の遅延時間（Ｂ
　ｍ５ｅｃ）後に空燃比のリーン判定を行うとともに、
インターフェース２５を介してフィードバック制御信号
Ｃをステッパモータ９へ出力し、流量制御弁８の弁体８
ｂを閉成方向に移動させて空気の供給量を減少させる。

また、ｏ２センサ１の出力電圧が前記基準値ｍより高く
なり空燃比がリッチであれば、その信号ａの変換点り時
から一定の延長された遅延時間（Ｃｍ５ｅｃ）後に空燃
比のリッチ判定を行うとともに、インターフェース２５
を介してフィードバック制御信号Ｃをステッパモータ９
へ出力し、流量制御弁８の弁体８ａを開成方向に移動さ
せて空気の供給量を増加させる。

このようにして、三元触媒３ａの温度が許容温度（約８
００°Ｃ）内である場合と、許容温度を越えた場合とに
別けて、フィードバック制御を行う領域内での空燃比を
切替えるようにしている。

その結果、三元触媒３ａの温度が許容領域内では、エン
ジンに供給される混合気の空燃比は理論空燃比（１４，
５）付近に保持されて燃料経済性が改善される。また、
三元触媒３ａの温度が許容範囲を超えた領域では、混合
気の空燃比が若干リッチ気味（１４，２）となるため、
三元触媒３ａの温度が低減されて、該三元触媒３ａの劣
化防止が図られる。

なお、前記実施例では、マイクロコンピュータシステム
からの信号に基づいて混合気の空燃比を調整する空燃比
調整機構として、空気の供給量を調節する流量制御弁等
を具備した気化器を利用しているが、これを、マイクロ
コンピュータにより作動を制御されるインジェクタを吸
気系に設け、該インジェクタからの燃料供給量を調節す
ることにより、空燃比を調整するようにしてもよい。

また、触媒温度判別手段においては、スロットルバルブ
開度とエンジン回転数により求められるエンジン負荷と
三元触媒の温度との関係を求めるようにすれば、間接的
に三元触媒の温度をとらえることができる。したがって
、このようにすれば、触媒温度センサは不要となる。

［発明の効果コ以上のような本発明によれば、触媒温度の許容範囲によ
り、空燃比状態を切替えるようにしているため、空燃比
制御領域における燃料経済性の悪化が抑制されるととも
に、三元触媒の耐久性の劣化を効果的に防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明を明示するための構成説明図、第２図か
ら第４図は本発明の一実施例を示し、第２図は概略シス
テム説明図、第３図は制御手順を示すフローチャート図
、第４図は０２センサの信号出力と空燃比の判定時期と
の関係を示す図である。１・・・・・・０２センサ３・・・・・・触媒コンバータ３ａ・・・・・・三元触媒４・・・・・・空燃比調整機構５・・・・・・気化器６．７・・・・・・エアブリード通路８・・・・・・流量制御弁１５・・・・・・スロットルバルブ１７・・・・・・マイクロコンピュータシステム１８・
・・・・・空燃比判定手段１９・・・・・・空燃比制御補正手段２１・・・・・・触媒温度判別手段節　１　　ｍ

Claims

【特許請求の範囲】

排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ＿２センサからの信
号に基づいて一定の遅延時間後にエンジンに供給される
混合気の空燃比がリーンかリッチかを判定する空燃比判
定手段と、この空燃比判定手段からの信号に基づいて前
記空燃比を調整する空燃比調整機構と、排気ガスを浄化
する三元触媒とを具備してなるエンジンにおいて、前記
三元触媒の温度が設定値を上回ったか否かを判別する触
媒温度判別手段と、触媒温度が設定値を上回ったことを
条件として前記空燃比がリッチ側となる方向に前記遅延
時間を変化させる空燃比制御補正手段とを設けたことを
特徴とする空燃比制御装置。