JPS61232340A - エンジンの空燃比制御装置 - 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） 本発明は、エンジンの空燃比制御装置に関するものであ
る。

（従来技術） エンジンの空燃比制御装置のうち、特開昭５７−２１０
１３７号公報に見られるように、所定の条件成立に伴な
って、空燃比をリッチからリーンへ移行させるようにし
たものがある０例えば、高負荷運転から低負荷運転への
移行等の運転状態の変動を条件としてのリーン移行（空
燃比の希薄化）の他に、始動時の増量補正、冷却水温増
量補正、学習制御の完了等を条件とする。同一運転状態
での゛リーン移行がある。

この種の空燃比制御装置にあっては、従来、リーン移行
の制御として、燃料供給量の絞り込みによってなされて
いた。

このように、燃料供給量の絞り込みによってリーン移行
させた場合、第８図に破線で示すように、トルクの急激
なる落込み現象を生じ、運転者にトルクショックを与え
てしまうという問題がある。

このことから、従来にあっては、上記燃料供給量の絞り
込みを徐々に行なうこととして、トルク変動の低減、つ
まりトルクショックの低減を図ることとされていた。

（発明の解決しようとする問題点） しかしながら、従来のリーン化の手法によるときには、
必然的に、排気ガス中のＮＯｘ濃度が最大となる空燃比
（Ａ／Ｆ）ｔｓ、を通ってリーン化されることとなるた
め（第８図、破線矢印）、リーン移行に伴なってＮＯＸ
・濃度が増大するという問題を生ずることとなり、ドル
クシ望ツクの低減という問題との間に二律背反の問題が
生じていた。

本発明は上記の問題を鑑みてなされたもので、リーン移
行に伴なうトルクショックを最小限に抑えつつ、ＮＯｘ
濃度の増大をも抑えるようにした空燃比制御装置の提供
を目的とするものである。

（問題点を解決するための技術的手段）本発明は、リー
ン化の手法として、燃料供給量を一定のまま吸気量を増
量することとした場合におけるトルク曲線（第８図中、
実線）に着目してなされたものである。

すなわち、第８図中、実線で示すように、空燃比制御範
囲におけるトルク変動は、ＮＯｘ濃度が最大となるＡ／
Ｆ１６近傍でピークとなり、その前後域における落ち込
みは極く僅かなものである。このことから、空燃比のリ
ーン移行を、現在の空燃比、例えば理論空燃比（例えば
入＝１）におけるトルクと同一のトルクとなる空燃比（
Ａ／Ｆ）１９となるように、燃量供給量を一定のまま吸
気量を増量する手法を採るとすれば、空燃比を一気にリ
ーン化したとしても、それに伴うトルク変動を抑えうる
こととなる。また、ＮＯｘ濃度が最大となるＡ／ＦＩＢ
を経由することなくリーン化を図りうるため、リーン移
行に伴うＮＯｘ濃度の増大を抑えうることとなる。

このような観点から、具体的な構成として、第１図に示
すように、リッチ運転からリーン運転への移行条件成立
を判別するリーン条件成立判別手段と、エンジンへの燃
料供給量を変えることなく吸気量を増量する吸気増量手
段と、前記リーン条件成立判別手段からの信号を受け、
リーン運転への移行条件成立に伴なって、ＮＯｘ濃度が
最大となる空燃比よりリーンとされる所定の空燃比とな
るように、前記吸気増量手段による吸気増量を制御する
吸気増量制御手段とを設ける構成としたものである。

このような構成とすることにより、リッチ運転からリー
ン運転へ移行か吸気量の増量によってなＧ　ｒＬるため
、トルクの急激なる落ち込みが防止できる。また、吸気
増量後の所定の空燃比が、ＮＯｘ濃度が最大となる空燃
比よりリーンに設定されているため、リーン化がＮＯｘ
濃度の最大となる空燃比を通ることなく、つまりジャン
プしてなされることとなり、空燃比移行に伴うＮＯｘ濃
度の増大という問題を解消することができる。

（実施例） 第２図において、ｌはエンジン本体で、吸入空気は、エ
アクリーナ２で浄化された後、エアフローチャンバ３、
スロットルバルブボディ４、サージタンク５、吸気マニ
ホルド６、吸気弁７により開閉される吸気ポート８を経
て、燃焼室９へ供給され、上記エアクリーナ２から吸気
ポート８までの経路が、吸気通路ｌＯを構成している。

この吸気通路１０を流れる吸入空気は、スロットルバル
ブ１１により制御され、燃料噴射弁１３から吸気通路１
０内に噴射される燃料との混合気となって燃料室９内に
充填される。ここで、燃料噴射弁１３から噴射される燃
料の量は、エアフローメータ１２によって計測された吸
入空気量に基づいて算出されるものである。

燃焼室９からの排気ガスは、排気弁１４により開閉され
る排気ポート１５、排気マニホルド１６等を経て、大気
へ排出される。

前記吸気通路１０に対しては、バイパスエア通路１７が
付設されている。バイパス通路１７は、その上流側１７
ａがエアフローメータ１２の上流側において、またその
下流端１７ｂが該スロットルバルブ１１の下流側におい
て、それぞれ吸気通路ｌＯに接続され、バイパス通路１
７には、比例ソレノイド弁からなる電磁弁１８が介装さ
れている。すなわち、バイパスエア通路１７は、このバ
イパスエア通路１７を通って燃焼室９に流れ込むバイパ
スエアの量がエアフロ−メータ動よって計測されないよ
うに設けられており、燃料噴射弁１３により噴射される
燃料の量に影響を与えることなく吸入空気を増量する、
吸気増量手段を構成するものである。また、電磁弁１８
は、上記バイパスエアの量を制御する吸気増量手段を構
成するものである。この電磁弁１８の制御はコントロー
ル二二ッ）１９によりなされる。

第２図中、１９はマイクロコンピュータからなるコント
ロールユニットで、該コントロールユニッ）１９には、
エアフローメータ１２からの吸入空気量、イブニラシュ
ンコイル２０からのキースイッチのスタート位置信号、
水温センサ２１からのエンジン温度としての冷却水温の
他に、図示を省略したエンジン回転数センサからのエン
ジン回転数、アイドルスイッチからのスロットルバルブ
１１が全閉状態であるか否かのＯＮ、ＯＦＦ信号等、従
来の空燃比制御と同様の信号が入力され、該コントロー
ルユニット１９からは、燃料噴射弁１３に対して、噴射
量制御信号が出力され、電磁弁１８に対してはバイパス
エア最の制御信号が出力されるようになっている。尚、
電磁弁１８の開度は、コントロールユニット１９から出
力されるパルスのパルス幅に応じて制御、つまりデユー
ティ制御がなされるようになっており、デユーティ比が
大きいほど開度が大とされる（第３図参照）。

コントロールユニット１９により制御内容を以下に説明
するが、リーン運転移行条件として、実施例では、加速
状態から定常走行状態への移行、暖機運転の終了、学習
制御の完了を挙げ、説明を解り易くするため、夫々の制
御内容を分けて説明を加える。

（１）リーン移行条件を、加速状態から定常走行状態へ
の移行とする場合（第４図）。

同図中、矢印Ａで示す定常走行状態への移行を判別し、
定常走行状態への移行に伴なって、電磁弁１８のデユー
ティ比（Ｄｔ）が、０％からβ％に設定される。これに
よって、バイパスエアがバイパス通路１７を通って燃焼
室９に流入し、空燃比（Ａ／Ｆ）の希薄化がなされる。

この実施例では、電磁弁１８のデユーティ比（Ｄｔ）が
０％のとき理論空燃比（入＝ｉ）に、デユーティ比がβ
％のときＡ／Ｆ１８となるように設定されているため、
空燃比は、理論空燃比（入＝１）からＡ／Ｆ　１８に、
ＮＯ冨濃度が最大となる空燃比（Ａ／Ｆ　１６）を経由
することなく、−気に、リーン化がなされることとなる
（図中、矢印Ｂ）。その後目標リーン空燃比であるＡ／
Ｆ２０までは、所定時間（ｔ＝Ｔ）の間に、徐々に、電
磁弁１８のデユーティ比が増大（デユーティ比の加算処
理）され、デユーティ比（Ｄｔ）が１００％となったと
きにＡ／Ｆ２０となるようになっている（図中、矢印Ｃ
）。

第５図に示すフローチャートは、上記制御例（第４図）
に対応するもので、同図に示すフローチャートにおいて
、先スステップ３０でイニシャライズされ、タイマｔが
ｒＱＪと、フラグエがｒＱＪとされる。このフラグＩは
ｒｌＪにあるとき、加速状態から定常走行状態への移行
に伴なう空燃比のリーン化が現在なされていることを意
味するものである。

次いで、ステップ３１において、エアフローメータ１２
からの吸入空気量、イグニッションコイル２０からのス
タート位置信号、冷却水温、エンジン回転数等の従来の
空燃比制御において必要とされる各種データが入力され
た後、次のステップ３２で、アクセルペダルの踏込み変
化率等により加速状態にあるか否かの判別がなされる。

加速状態にあるときにはステップ３３に移行し、ステッ
プ３３でデユーティ比（Ｄｔ）が０％に設定され、電磁
弁１８へ出力される。その後、ステップ３４．３５でフ
ラグ１を「０」に、タイマｔをｒＱＪに夫々セットし、
次のステップ３６へ移行する。

このステップ３６では、従来と同様に、エアフローメー
タ１２からの吸入空気量とエンジン回転数に基づく基本
燃料噴射量に対して、加速時の燃料増量補正、水温補正
、二次空燃比センサ（例えば、０２センサ）からのフィ
ードバック補正等の、各種補正を加える燃料噴射量の算
出がなされ、この燃料噴射量に対応するパルス信号が燃
料噴射弁１３に出力され、その後、ステップ３１にルー
プが回わされる。

加速状態から定常走行状態に移行した場合には、定常走
行状態に移行に伴なって、前記ステップ３７からステッ
プ３８に移行し、フラグＩの判別がなされる。定常走行
状態に移行した当初はフラグＩがｒＱＪとなっているの
で、ステップ３９に進み、このステップ３９でデユーテ
ィ比（Ｄｔ）をβ％とする処理がなされ、電磁弁１８へ
出力される。これによって、バイパスエアが燃焼室９に
流れ込み、ＮＯｘ濃度が最大となるＡ／Ｆ１６を経由す
ることなく、Ａ／Ｆ１８まで空燃比のリーン化がなされ
ることとなる。その後ステップ４０でフラグエを「１」
にセットされ、次のステップ４１でｔ＝Ｔとするタイマ
セットがなされた後、前述のステップ３６に移行するが
、バイパスエア量は、エアフローメータ１２で計測され
ないため、燃料噴射量は吸入空気量の増量に影響される
ことはない。

再びステップ３８に回わってきたときには（定常走行状
態）、フラグＩがｒｌＪになっているので、ステップ４
２へ移行する。このステップ４２でタイマが１＝０であ
るか否かの判別がなされるが、前述したステップ４１で
ｔ＝Ｔに設定されているので、ステップ４３へ進み、ス
テップ４３でデユーティ比（Ｄｔ）β％に対しデユーテ
ィ比の加算処理がなされ、次のステップ４４でタイマｔ
のカウントダウンが行なわれる。このことから、バイパ
スエフ量が徐々に増量され、空燃比はＡ／Ｆ１８から目
標リーン空燃比であるＡ／Ｆ２０まで徐々にリーン化さ
れることとなる。そして、所定時間（Ｔ）経過後には、
ステップ４２からステップ４５．４６に移行し、フラグ
Ｉ、タイマｔのリセットがなされ、加速状態から定常走
行状態への移行に伴なってなされる空燃比のリーン移行
が完了する。

尚、ステップ３７において、減速あるいはアイドル状態
にあると判別されると、ステップ４５に移行し、ステッ
プ４５でデユーティ比（Ｄｔ）が１００％に設定されて
、電磁弁１８へ出力され、空燃比のリーン化がなされる
ようになっている。

（２）リーン移行条件を、暖気運転の完了、学習制御の
完了とする場合（第６図）、尚、ここでは、Ａ／Ｆ１８
までのリーン化は上記制御例（１）と同様に吸気量の増
量のみの制御によりなされるが、その後目標リーン空燃
比（Ａ／　Ｆ２０）までは供給燃料の絞り込みによって
行なうこととされているが、前記制御例（１）と同様に
行なうようにしてもよいことは勿論である。

リーン移行条件成立、つまり暖気運転の完了、学習制御
の完了、定常走行状態の全ての条件成立に伴なって、デ
ユーティ比（Ｄｔ）がＤ％に設定され、瞬時に、空燃比
が理論空燃比（入＝１）からＡ／Ｆ１８に希薄化され、
その後、目標リーン空燃比Ａ／Ｆ２０までのリーン移行
は、燃料補正係数Ｋを徐々に小とすることによって燃料
の絞り込みがなされ（第５図中、矢印Ｄ）、徐々にリー
ン化されるようになっている。尚、燃料供給量（燃料噴
射弁１３からの噴射量）は、前述のデユーティ比（Ｄｔ
）が０％、つまりバイパスエア通路が遮断されていると
きに、理論空燃比（入＝１）となるように設定されてお
り、電磁弁１８がデユーティ比Ｄ％で開弁制御されてい
るときには燃料補正係数０．９でＡ／Ｆ１８となるよう
になっている。また、この実施例では、リーン移行完了
後、Ａ／Ｆ２０を維持しつつ電磁弁１８を閉弁状態、つ
まりデユーティ比Ｄｔを０％に復帰させる制御、すなわ
ち、前述燃料補正係数にと共にデユーティ比（Ｄｔ）を
徐々に小さくする制御がなされるようになっており、最
終的な燃料補正係数に＝０．７３５に基づいて演算され
た燃料噴射量によってＡ／Ｆ２０のリーン運転が維持さ
れるようになっている（第５図中、矢印Ｅ）。

第７図に示すフローチャートは上記制御例（２）（第６
図）に対応するものである。先ず、ステップ５０でイニ
シャライズされ、フラグエが「０」にセットされる。次
いで、ステップ５１でリーン運転移行条件が成立してい
るか否か、つまり、冷却水温が所定値以上（例えば８０
度Ｃ以上）、学習制御の完了、定常運転状態の全ての条
件が満足されているか否かの判別がなされる。このリー
ン移行条件が成立していないと判別されると、ステップ
５２、ステップ５３、ステップ５４へ順次移行し、ステ
ップ５２でフラグＩがｒＱＪにセットされ、ステップ５
３で燃料補正係数かに＝１に、ステップ５４でデユーテ
ィ比（Ｄｔ）０％に設定される。

前述ステップ５１でリーン移行条件が成立したと判別が
なされると、ステップ５４へ移行し、このステップ５４
でフラグｉが「１」であるか否かの判別がなされるが、
ステップ５０あるいはステップ５２でフラグＩが「０」
にセットされているため、リーン移行条件が成立した当
初においてはステップ５５に進み、このステップ５５で
、デユーティ比（Ｄｔ）がＤ％に設定されて電磁弁１８
へ出力される。次のステップ５６でフラグＩがｒｌＪに
セットされた後、ステップ５７で燃料補正係数に＝１に
設定されて、ステップ５１ヘループが回わされる。これ
によってバイパスエア通路１７を通ってバイパスエアが
燃焼室９に流入し、空燃比が理論空燃比（入＝１）から
Ａ／Ｆ１８ヘリーン化されることとなる。

再びステップ５４に回わってきたときには、フラグＩが
ｒｌＪになっているので、ステップ５８に進み、ステッ
プ５８において、燃料補正係数Ｋが０６９より大である
か否かの判別がなされるが、ステップ５７でに＝１に設
定されているので、ステップ５９に移行して、燃料補正
係数に＝１からαを減算した燃料補正係数に＝１−αが
設定され、徐々に、燃料補正係数Ｋを小さくする処理が
なされる。このことから、デユーティ比Ｄｔ＝Ｏ％の状
態を維持したまま、徐々に燃料噴射量の絞り込みがなさ
れ、Ａ／Ｆ１８から徐々にリーン化がなされることとな
る（第５図中、矢印りに対応する）、そして、燃料補正
係数に＝０．９になると、すなわち目標リーン空燃比で
あるＡ／Ｆ２０になるとステップ６０へ進む。

そしてステップ６１で燃料補正係数をα減算したに＝１
−αに設定され、更にステップ６２でデユーティ比Ｄｔ
をβ減算したＤｔ＝Ｄ−β％に設定され、徐々に燃料補
正係数にと共にデユーティ比Ｄｔを小さくする処理がな
される。（第６図中、矢印Ｅに対応する）。

これによって、バイパスエア量Ｑａと共に燃料噴射量の
絞り込みがなされることとなる。勿論、燃料補正係数に
の減算値αと、デユーティ比Ｄｔの減算値βとはＡ／Ｆ
２０を維持しうる対応関係をもって設定されているため
、空燃比はＡ／Ｆ２０が維持される。燃料補正係数Ｋが
０．７３５になると、ステップ６０からステップ６３に
移行してデユーティ比が０％に設定され、バイパス通路
１７が遮断される。この燃料補正係数に＝０．７３５は
前述したようにＡ／Ｆ２０に対応するものであり、その
後においても引き続きＡ／Ｆ２０のリーン運転がなされ
ることとなる。

第９図は、他の実施例を示すもので、前述の実施例と同
一の要素には同一の符号を付すことにより説明を省略し
、特徴箇所について説明する。

本実施例では、気化器６５を備えたエンジンに本発明を
適用した例を示すものである。本実施例におけるバイパ
ス通路１７はその上流端１７ａが気化器６５のベンチエ
リ上流に接続され、バイパス通路１７の下流端１７ｂが
スロットルバルブ１１の下流に接続されて、エンジン１
への燃料供給量を変えることなく吸気量を増量する吸気
増量手段が形成されている。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこれ
に限らず例えば、以下の変形例をも含むものである。

（１）電磁弁１８の開度を調整するには、これに出力さ
れるパルスの周期を変えることによって行なうようにし
てもよい。

（２）コントロールユニット１９は、アナログ式、デジ
タル式のいずれのコンピュータによっても構成すること
ができる。

（３）リッチ、リーン運転における空燃比は、相対的な
ものであり、実施例における数値に限定されるものでは
ない。また、吸入空気の増量によるリーン化はＡ／Ｆ１
８に限られるものでなく、少なくとも、ＮＯｘ濃度が最
大となる空燃比をジャンプするに足りるリーン空燃比で
あればよい。

（発明の効果） 本発明は、以上の説明から明らかなように、トルク落ち
込みの少ない吸入空気の増量によってリーン化すること
としたので、空燃比移行に伴うトルクショックを最小限
に抑えることができると共に、そのリーン化がＮＯｘ濃
度の最大となる空燃比をジャンプして行なわれるため、
ＮＯｘ濃度の増大を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成図、 第２図は本発明の一実施例を示す全体系統図、第３図は
電磁弁のデユーティ制御を示す説明図、 第４図は実施例の一制御例を示す図、 第５図は第４図に示す制御例を実行するフローチャート
、 第６図は実施例の他の制御例を、示す図。 第７図は第６図に示す制御例を実行するフローチャート
。 第８図は空燃比とトルク変動、ＮＯｘ濃度の変動との関
係を示す説明図、 第９図は本発明の他の実施例を示す全体系統図である。 １０：吸気通路 １７：バイパスエア通路 １８：電磁弁 １９：コントロールユニット 第１図 第２図 第４図 第６図 第７図 １２　　　１４人＝Ｉ１６　　　　１８　　　　２０　
　　　２２登寝比 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）予め設定された条件の成立に伴なってリッチ運転
   からリーン運転へと空燃比を制御するエンジンの空燃比
   制御装置において、 リッチ運転からリーン運転への移行条件成立を判別する
   リーン条件成立判別手段と、 エンジンへの燃料供給量を変えることなく吸気量を増量
   する吸気増量手段と、 前記リーン条件成立判別手段からの信号を受け、リーン
   運転への移行条件成立に伴なって、ＮＯｘ濃度が最大と
   なる空燃比よりリーンとされた所定の空燃比となるよう
   に、前記吸気増量手段による吸気増量を制御する吸気増
   量制御手段と、を備えていることを特徴とするエンジン
   の空燃比制御装置。