JPS6397818A - 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〕 この発明は触媒コンバータを備えた内燃機関の空燃比制
御装置に関する。

〔従来の技術〕

触媒コンバータを備えた内燃機関では、空燃比制御装置
を設け、混合気の空燃比が理論空燃比となるように閉ル
ープ制御している。そして、エンジン低温時の触媒の活
性化のため、低温時には二次空気を触媒コンバータの上
流に導入するシステムが設置される。二次空気導入作動
時には空燃比は開ループ制御される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

触媒コンバータを備えた車両では、車庫入れや渋滞のと
きのように低速度アクセルペダルの踏込みと開放を繰り
返すような運転を′ｍ続すると、少し時間の経過後に触
媒臭が発生する問題点がある。

これは次の理由による。即ち、アクセルペダルを戻すと
、エアフローメータのオーバシュートに基づくリーンス
パイクの発生を防止するため、燃料の増量が行われる。

それからアクセルペダルを踏み込むと加速増量が行われ
る。アクセルペダルを戻した直後は触媒中に保持される
０□によって空燃比は丁度良い状態に保持されるが、そ
のアクセルペダルのオン、オフを繰り返すと０２がなく
なるため、触媒臭が出てくる。

この発明は、触媒コンバータにおける触媒臭の解消を図
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の装置は、第１図に示すように、排気管１に触
媒コンバータ１ａを配置した内燃機関において、触媒コ
ンバータの上流への二次空気の導入を制御する手段２と
、内燃機関に導入される混合気の空燃比を所定値に制御
するための手段３と、車輛の速度が所定値以下の状態を
検出する手段４と、アクセルペダルがアイドル状態から
踏み込まれた状態を検出する手段５と、車速か所定値以
下の状態において、アクセルペダルがアイドル状態より
踏み込まれた後の経過時間を検出するタイマ手段６と、
その時間の経過後に二次空気導入手段２を作動させる制
御手段７とを具備している。

〔実施例〕

第２図において、１２はピストン、１４はコネクティン
グロッド、１６は燃焼室、１８は点火栓、２０は吸気弁
、２１は吸気ボート、２２は排気弁、２３は排気ポート
である。吸気ボード２１は吸気管２４、サージタンク２
６、スロットル弁２８を介してエアフローメーター３０
に接続される。排気ポート２３は排気マニホルド３２、
排気管３４を介して触媒コンバータ３６に接続される。

燃料インジェクタ３８は各気筒毎において吸気ボート２
１の近傍の吸気管２４に取付られる。

４０はディストリビュータで、共通電極は点火装置４２
の点火コイルに接続される。また分配電極は各気筒の点
火栓１８に接続される。

二次空気導入システムはリード弁４４を備えた、所謂エ
アサクションシステムである。リード弁４４はその上流
側が空気フィルタ４６に接続され、下流は二次空気制御
弁４８及びエアサクション通路５０を介して排気マニホ
ルド３２に接続される。

二次空気制御弁４８は常態では閉じており、冷間時には
開放され、二次空気を導入することにより触媒コンバー
タにおける触媒の活性を促進するためのものである。リ
ード弁４４は二次空気制御弁４８の上流に設置されてい
るため、リード弁４４の弁体部及び弁座部への排気ガス
中のカーボン或いは凝縮水の付着が防止される。カーボ
ンや凝縮水の付着があると、排気ガスの逆流により熱害
の虞れがあるが、これを防止することができる。

二次空気制御弁４８は、この実施例では、負圧により駆
動されるもので、ダイヤフラム５４を備え、ダイヤフラ
ム５４は負圧通路５６を介して電磁切替弁５８に連結さ
れる。切替弁５８はダイヤフラム５４を空気フィルタ６
０に連通ずる位置と、サージタンク２６に連通ずる位置
とで切り替わる。

常態では、切替弁５８はダイヤフラム５４を大気圧倒に
接続し、このとき二次空気制御弁４８は閉弁するため二
次空気の導入は行われない。切替弁５８を励磁すること
によりダイヤフラム５４は負圧に連通され、二次空気制
御弁４８が開弁され、二次空気の導入が行われる。

制御回路６４はこの発明による空燃比制御を行なうため
のものであり、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６４はマイクロプロセシングユニッ
ト（ＭＰＵ）６６と、メモ＋７６８と、入力ポートロ９
と、出力ポードア０と、これらの要素を接続するバス７
１とより構成される。入力ポートロ９は各センサに接続
され、エンジン運転条件信号が入力される。エアフロー
メータ３０からは吸入空気量Ｑに応じた信号が入力され
る。ディストリビュータ４０にはクランク角センサ７２
　、７４が取付けられ、分配軸の回転、即ちクランク軸
の回転に応じたパルス信号が得られる。

即ち、第１のクランク角センサ７２はエンジンの１回転
、即ち７２０°ＣＡ毎のパルス信号Ｇを発生し、第２の
クランク角センサ７４は３０°ＣＡ毎のパルス信号を発
生し、エンジン回転数ＮＥを知ることができる。

空燃比センサ（例えば０．センサ又はリーンセンサ）７
５は排気管３４において二次空気導入通路５０の下流で
、触媒コンバータ３６の上流に設置される。空燃比セン
サ７５はなるべく排気マニホルド３２から離れて設置さ
れ、排気ガスの熱的な影響から遮断することができる。

水温センサ７６はエンジンのウォータジャケットに設置
され、エンジン冷却水の温度に応じた信号ＴＩＩＷを発
生する。ＬＬスイッチ７８はスロットル弁２８に連結さ
れ、スロットル弁２８がアイドル位置のときＯＮ、それ
以外のときＯＦＦされる。

車速センサ８４は車両速度Ｖに応した信号を発生するも
ので、例えば、変速機の出力軸上に設置することができ
る。

メモリ６８にはこの発明に従って空燃比制御及びエアサ
クシラン制御ｎを行なうためのプログラムが格納される
。出力ポードア０は、燃料インジェクタ３８、ｔｍ切替
弁５８、更に点火装置４２のイグナイタに接続される。

以下制御回路６４の作動をフローチャートによって説明
する。第３図は燃料噴射量（ＴＡＵ）の演算ルーチンを
示す、このルーチンは燃料噴射を開始すべき、例えば吸
気行程の初めのクランク角度をクランク角センサ７２　
、７４からの信号によって検知することにより実行が開
始される。ステップ１００では基本噴射ｆｆ１Ｔｐの演
算が、Ｔｐ−ｋＸＱ／ＮＥ によって実行される。には定数である。

によって演算される。ここにＦＡＦは空燃比フィードバ
ックによる補正係数である。ここにα、β。

Ｔは減速時のエアフローメータ３０のオーバシュートに
よるリーンスパイクを防止するための減速増量や、加速
時の出力増のための加速増量、及びその他の補正因子を
代表している。

ステップ１０４では演算された燃料噴射量信号ＴＡＵが
出力ポードア２より出力される。そのため、演算された
量の燃料がインジェクタ３８より噴射される。

第４図は空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦＵ　　　
の演算ルーチンであり、このルーチンは一定時間毎に実
行される。ステップ１０５ではフィードバック条件か否
かが判別される。例えば高負荷時や、低温時はフィード
バック条件ではない、ステップ１０６ではフラグＦＸ＝
１か否か判別される。このフラグＦＸは後述のエアサク
ション制御ルーチンによりエアサクション実行時に′０
″とリセットされ、エアサクシランを行わない通常時は
“１”とセントされる。

非フイードバツク条件のとき又はフィードバック条件で
もエアサクション実行時はステップ１０８に進み、フィ
ードバック補正係数ＦＡＦ＝１とされる。そのため、空
燃比は間ループ制ｍ（非フィードバンク制御）となる。

フィードバック条件でエアサクシラン非実行時はステッ
プ１０６よりステップ１１０に進み、空燃比センサ７５
からの信号０ｘ−１か否か判別される。

空燃比が理論空燃比又は設定空燃比よりリッチのときは
空燃比をリーン側に動かすためステップ１１２に進み、
ＦＡＦδ、たけデクリメントされる。

空燃比が理論空燃比よりリーンのときは空燃比をリッチ
側に動かすため、ステップ１１０より１１４に進み、Ｆ
ＡＦ６ｚだけインクリメントされる。ステップ１１２．
１１４における閉ループ制御（フィードバック制７１１
）により空燃比は所定値に７１１　？ＴＨされる。

第５図はエアサクシラン制御ルーチンを示すものであり
、このルーチンも一定時間毎に処理されるルーチンであ
る。ステップ１２０ではエンジン水温ＴＨＷが所定値Ｔ
Ｉ（例えば１０℃）より大きいか否か判別される。ＴＨ
Ｖ１５Ｔ、のときは、ステップ１２２に進み、フラグ「
がリセットされる。このカウンタ、フラグの意味は後で
説明する。ステップ１２３ではフラグＦＸがセットされ
る。ステップ１２４ではｔｉｔｔ弁５８がＯＦＦされ、
そのため二次空気ｗＩｍ弁４８が閉となり、二次空気導
入は停止される。ＴＨＷ＜　１０℃で二次空気導入を停
止するのは低温時の触媒加熱の対策である。

ＴＨＷ＞１０℃のときはステップ１２６に進み、ＴＨＷ
が所定値Ｔ２（例えば４０℃）以上か否か判別する。１
０℃＜ＴＨＷ＜４０℃のときはステップ１２６よりステ
ップ１２８に進み、フラグＦＸがリセットされ、そのた
めフィードバック条件でもフィードバックが禁止される
。ステップ１３０では、電磁弁５８に駆動信号が印加さ
れる。そのため、吸気管負圧がダイヤフラム５４に作用
され、二次空気制御弁４８は開弁される。そのため、空
気フィルタ４６からの二次空気がリード弁４４より、二
次空気導入通路５０を介して排気マニホルド３２に導入
される。これにより暖機促進される。

エンジンの暖機時はＴＨＷ＞Ｔ、であるのでステップ１
２６よりステップ１３２に進み、車速Ｖが所定値、例え
ば４１ｕｍより小さいか否か判別される。

■≦４ｋｍのときは、ステップ１３４に進み、力づンタ
Ｃをインクリメントする。ステップ１３６ではＬＬスイ
ッチ７８がＯＦＦか否か、即ち、アクセルペダルがアイ
ドル位置から踏み込まれたか否か判別される。ステップ
１３８では、ＬＬスイッチがＯＮからＯＦＦの切替り、
すなわちその時点がアクセルペダルの踏み込み開始時点
か否か判別される。ステップ１４０ではフラグｆ＝ｏか
否か判別される。このフラグｆは、暖機走行において、
４１ｍ／ｈ以下の最初のアクセルペダルの踏み込み、即
ち車庫入れ、渋滞のような走行に入ると、セットされ、
車速か４　ｋｍ　／　ｈを超えるとリセットされる。

車庫入れのような走行開始時はｆ＝０であり、ステップ
１４２に進み、カウンタＣ＝０、フラグｆ＝１とされ、
以下１２３，１２４に進む。即ち、■〈４　ｋｍ　／　
ｈであってもアクセルペダルの踏み込み直後は、触媒具
が発生しないので、二次空気の導入は未だ行われない。

Ｖ　＜　４　ｋｍ／　ｈの運転をｍｕすると、ステップ
１３６　　、１３８　、又は１４０よりステップ１４６
に入る。

ステップ１４６ではカウンタＣ≧Ｃｏか否か判別してい
る。このカウンタＣはＶ＜　４　ｋｍ　／　ｈにおいて
、ＬＬスイッチが最初にＯＮからＯＦＦに切替った後、
即ち車庫入れのような運転状態に入った後の経過後の時
間を計測している。ステップ１４２ではカウンタＣの値
く所定値Ｃ１のとき、即ち触媒具が発生し初めるまでの
時間が経過していないときはステップ１２３，１２４に
進み、二次空気制御弁４８は閉弁され匠アサクションは
行われない。また、フラグＦＸ＝１とされる。Ｃ≧Ｃｏ
のとき、即ち触媒具が発生し始める時間が経過するとス
テップ１４６よりステップ１４８に進み、カウンタＣ＝
Ｃｏに固定され、次いでステップ１２８，１３０に進み
二次空気制御弁４８が開弁され、エアサクシロンが実行
される。二次空気の導入により触媒コンバータ３６での
空気不足状態が解消され、触媒具が無くなる。

第６図は本発明の詳細な説明するタイミング図である。

時刻ｔ、で減速運転に入るとＬＬスイッチＯＮとなる（
ハ）。時刻ｔ２で車速か４　ｋｍ　／　ｈ以下となり、
ｔ、で停車し、アイドル運転に入る。

ｔ４で加速を始め、曲線Ａに示すように、車速が直ぐ４
　ｋ＋ｍ　／　ｈを超える通常の運転時は、ＶＳｖはＯ
ＦＦに維持され、二次空気導入はされない（ニ）。

車速４　ｋｍ　／　ｈ以下で、アクセルペダルのＯＮ　
−ＯＦＦを繰り返す車庫入れのような運転時（破線Ｂ）
は、最初にＬＬスイッチ７ＢがＯＮ　−ＯＦＦに切替っ
た後、即ちｃ＝Ｃｏに相当するＴ秒後に（時刻ｔｓ）、
電磁弁５８は作動され（ニ）、エアサクシロンが開始さ
れ、且つフラグＦＸがリセットされ、空燃比は間ループ
制御になる。

〔発明の効果〕

この発明では低速でアクセルペダルのＯＮ　−ＯＦＦを
繰返し的に行なう車庫入れのような運転において所定時
間後エアサクションを行わせることにより、触媒具の発
生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示す図。 第２図はこの発明の実施例の構成を示す図。 第３図から第５図は第２図の制御回路の作動を説明する
フローチャート。 第６図はこの発明の詳細な説明するタイミング図。 ２４・・・吸気管、　　　　　　２８・・・スロットル
弁、３０・・・エアフローメータ、３４・・・排気管、
３６・・・触媒コンバータ、 ３８・・・燃料インジェクタ、４４・・・リード弁、４
８・・・二次空気制御弁、　５８・・・電磁切替弁、６
゛４・・・制御回路、 ７２　、７４・・・クランク角センサ、７６・・・水温
センサ、　　　　７８・・・ＬＬスイッチ。 １前出願人 トヨタ自動車株式会社 Ｗ訂出願代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 排気管に触媒コンバータを配置した車輛用内燃機関にお
   いて、 触媒コンバータの上流への二次空気の導入を制御する手
   段、 内燃機関に導入される混合気の空燃比を所定値に制御す
   るための手段、 車輛の速度が所定値以下の状態を検出する手段、アクセ
   ルペダルがアイドル状態から踏み込まれた状態を検出す
   る手段、 車速が所定値以下の状態において、アクセルペダルがア
   イドル状態より踏み込まれた後の経過時間を検出するタ
   イマ手段、 その時間の経過後に二次空気導入手段を作動させる制御
   手段より成る内燃機関の空燃比制御装置。