JPH0792009B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は内燃機関（以後エンジンとも言う）の空燃比
制御装置に関するものである。

（従来技術） 従来のエンジンにおいては例えば第５図に示すようなも
のが知られており、１はエンジン本体、２はイグナイタ
及びクランク角センサ内臓式のディストリビュータ、３
はスタータ、４は燃料タンク、５は燃料ポンプ、６は燃
料ポンプリレー、７はバッテリ、８はスロットルボデ
ー、９はサージタンク、10はスロットルバルブである。
11は燃料制御回路、12はスロットルセンサ、13は吸気圧
センサ、14は冷却水温センサ、15は排気管32に取り付け
た空燃比センサ、16は吸気管29に取り付けた燃料噴射弁
である。

又第６図は燃料蒸気排出抑止装置を示し、チャコールキ
ャニスタ20は活性炭21を内臓しており、そのタンク側入
口22及び通気管17を介して燃料タンク４と連通し、又そ
の吸気通路側出口23、通気管18及びパージポート19を介
してスロットルボデー８と連通している。タンク側入口
22には鋼球24とスプリング25とからなるチェック弁が取
り付けられ、又吸気通路側出口23には鋼球26とスプリン
グ27とからなるチェック弁が取り付けられている。28は
大気解放口である。

上記の構成において燃料制御回路11は吸気圧センサ13の
信号とディストリビュータ２に内臓されたクランク角セ
ンサの信号とを基本とし、この基本信号をスロットルセ
ンサ12、水温センサ14、空燃比センサ15等の信号で補正
して燃料噴射量を決定し燃料噴射弁16に開弁信号を送
る。排気ガス浄化装置として三元触媒を使用しているシ
ステムでは混合気の空燃比は通常の場合空燃比センサ15
の信号に基づいて理論空燃比に保持されるが定常運転や
比較的に緩い加減速運転のように出力があまり大きくな
くエンジンが安定した状態で作動している場合には燃費
改善のため最近は空燃比センサ15によるフィードバック
制御を停止しNOx等の排出が問題にならない程度まで空
燃比を薄くするオープンループ制御を採用している。な
お、先行技術資料としてトヨタ技術第32巻第２号119〜1
20頁がある。この場合燃料噴射弁16の開弁時間は燃料制
御回路11が予め記憶した情報と各種センサの信号とに基
づいて所定の空燃比になるよう予測で決められている。

第６図において雰囲気温度の上昇により燃料タンク４内
で燃料蒸気が発生しタンク４内の圧力が上ると鋼球24が
スプリング25の弾力に抗して下方に押され、燃料蒸気が
チャコールキャニスタ20内に入って活性炭21に吸着され
る。エンジンの作動中、スロットルバルブ10が開いてパ
ージポート19にかぶさると吸気管の負圧により鋼球26が
スプリング27の弾力に抗して上方に引かれ、大気解放口
28からチャコールキャニスタ20内に導入された新気によ
り活性炭21から離脱した燃料蒸気は新気とともにパージ
ポート19からスロットルボデー８を経て吸気管29内に吸
入されていく。

上記のオープンループ制御中では燃料制御回路11は空燃
比センサ15によるフィードバック制御を行なわないで他
の信号を基にして予め決められた方法で燃料噴射量を決
定しており、実際の空燃比が予め決められた値から外れ
ていても燃料制御回路11はこのことを検出することがで
きない。通常チャコールキャニスタ20からパージされる
燃料蒸気の量は燃料噴射弁16から噴射される燃料の量に
比べると微量であるためパージ燃料が空燃比に与える影
響は小さいが高温時に高負荷で長時間運転をした時は燃
料タンク４内の燃料の温度が高くなり、蒸発する燃料量
が増加してパージポート19から吸い出される燃料量も多
くなる。このため空燃比が予め決められた値よりも濃く
なって燃費が悪くなり、排気ガス中のNOx、CO等の有害
成分が増加する等の問題があった。

（発明が解決しようとする問題点） この発明はオープンループ制御中に燃料蒸発量が所定値
を越えて混合気の空燃比が設定値より濃くなるような場
合にオープンループ制御を空燃比センサによるフィード
バック制御に切り変えて燃費の悪化と、排気ガス中の有
害成分の増加とを防止する空燃比制御装置の提供を課題
とする。

（問題点を解決するための手段） 上記の課題を解決するためこの発明は燃料供給装置と、
燃料供給装置から内燃機関に供給される燃料の量を制御
する燃料制御回路と、排気系に設けた、前記燃料制御回
路に電気的に接続する空燃比センサとを有し、特定の運
転条件で前記燃料制御回路により空燃比センサの信号の
影響を受けないオープンループ制御が可能な燃料蒸気排
出抑止装置付き内燃機関において、前記燃料制御回路は
燃料タンクからの燃料蒸発量を判定する機構と電気的に
接続し、オープンループ制御中に燃料蒸発量が所定量を
越えたとの前記判定機構からの判定信号が入ったときに
オープンループ制御を空燃比センサの信号によるフィー
ドバック制御に切り変える機能を有する構成となってい
る。

（作用） 燃料タンクからの燃料蒸発量を判定する機構と電気的に
接続する燃料制御回路はオープンループ制御中おいては
排気系に取り付けた空燃比センサからの信号に無関係に
作動するがパージポートから吸い出される燃料蒸気によ
り混合気の空燃比が設定より濃くなるような場合にはオ
ープンループ制御を空燃比センサからの信号によるフィ
ードバック制御に切り変え空燃比を理論空燃比に保持す
る。

（実施例の説明） 以下実施例を示す第１図〜４図によりこの発明を説明す
る。なお、第５図、第６図と同じ構成要素に対しては同
じ番号を付しその説明を省く。第１図において燃料タン
ク４内にタンク温度センサ31が設けられ、燃料制御回路
11に電気的に接続されている。すなわちタンク温度セン
サ31の信号は燃料制御回路11に入力される。その他の構
成は第５、６図と同じである。

燃料制御回路11は第３図に示すようにA/Dコンバータ11
a、入力処理回路11b、CPU11c及び出力処理回路11dを内
臓し、又CPU11cはRAMA11e、ROM11fを内臓する。

上記の構成において燃料は燃料タンク４から図示しにな
い燃料ポンプで汲み上げられ、同じく図示しない燃料配
管を通って燃料噴射弁16に導かれ、その一部は吸気管29
内に噴射されて混合気となりさらにエンジンの燃焼室内
で燃焼して動力を発生する。吸気管29内に噴射されなか
った残りの燃料は図示しないリターン通路を経て燃料タ
ンク４に戻る。

高温時に高負荷で長時間運転するとエンジンで発生する
熱のためエンジンルーム内の温度が高くなり、そのため
燃料タンク４に戻る燃料の温度も高くなる。燃料タンク
４内の燃料の温度が50℃前後になると燃料の蒸発が盛ん
になり、チャコールキャニスタ20を通りスロットルボデ
ー８のパージポート19からスロットルボデー８を経て吸
気管29に流入する燃料蒸気の量が多くなり混合気の空燃
比が濃くなっていく。オープンループ制御中においてタ
ンク温度センサ31は燃料タンク４内の燃料の温度が設定
値以上（このことは吸気管29での混合気の空燃比が設定
より濃い可能性が高いことを意味する）になると信号を
燃料制御回路11に送りこれにより燃料制御回路11はオー
プンループ制御を空燃比センサ15の信号によるフィード
バック制御に切り変えて空燃比を理論空燃比に保持す
る。

第２図はこの実施例の効果を示す。従来オープンループ
制御中に燃料タンク４内の燃料の温度が上ると、NOxの
排出量の少ない値に決めれれていた混合気の空燃比が破
線（イ）のように、NOxの排出量が破線（ロ）のよう
に、又空燃比が理論空燃比を越えてさらに濃くなるとCO
の排出量が破線（ハ）のようにそれぞれ変化する。然し
この実施例ではタンク内の燃料の温度が設定値に達した
時に混合気の空燃比制御をオープンループ制御からフィ
ードバック制御に切り変えるので空燃比、NOx排出量及
びCO排出量はそれぞれ一点鎖線（ニ）、（ホ）、（ヘ）
のように改善され又燃費の悪化も防止される。

燃料タンク４内の燃料の蒸発量はエンジンルーム内の雰
囲気温度からも判定することができる。例えばタンク温
度センサ31の代りに吸気温センサ30を使用して燃料タン
クからの燃料蒸発量を判定することが可能であるし、吸
気管29や燃料通路の温度を検出して判定することができ
る。又これらの温度検出と時間経過とを組み会わせて判
定することも可能である。

第４図はタンク温度検出と経過時間とを組み会わせた場
合のこの発明の空燃比制御のフローチャートを示す。ス
テップST1において空燃比A/Fをリーンに制御するための
オープンループ制御が行われているか否かを判断し、オ
ープンループ制御が行われていると判断した時はステッ
プST2に移行する。一方ステップST1の判断結果がNOの時
はステップST5に移行する。ステップST2においてタンク
温度センサ31からの出力信号により燃料タンクの温度が
設定値以上であるか否かを判断し、設定値以上であれば
ステップST3に移行する。一方ステップST2の判断により
設定値未満であればステップST8に移行し、ステップST8
で温度と時間の要素を組み合せたホットタイマーをリセ
ットした後他のルーチンに移行する。前記ステップST3
でタンク温度が設定値以上になり、かつ設定値以上の状
態で所定時間経過したか否かを判断し、所定時間オーバ
ーしたと判断した場合はステップST4に移行する。判断
結果がNOの場合は他のルーチンに移行する。ステップST
4ではタンク内の蒸発燃料による空燃比A/Fの変化を防止
するためのフィードバック（以後F/Bと記載する）制御
条件成立を示すフラグをセットし、その後他のルーチン
に移行する。ステップST5では蒸発燃料によるA/F変化を
防止するためのF/B制御が行われているか否かを判断
し、F/B制御中であると判断した場合はステップST6に移
行する。一方ステップST5の判断結果がNOであれば他の
ルーチンに移行する。ステップST6でタンク温度が未だ
設定値以上であるか否かを判断し、設定値以上であると
判断した場合は他のルーチンに移行する。一方ステップ
ST6の判断結果がNOの場合はステップST7に移行する。ス
テップST7ではF/B制御条件成立を示すフラッグをリセッ
トし、その後他のルーチンに移行する。

さらに燃料蒸気の温度信号と空燃比センサの出力信号と
を組み合わせても燃料タンク４内の蒸発燃料によって混
合気が設定空燃比より濃くなったことが検出でき、これ
によってオープンループ制御を空燃比センサ15によるフ
ィードバック制御に切り変えて理論空燃比に保持するこ
とができる。

（発明の効果） この発明の空燃比制御装置は上記のように燃料制御回路
によるオープンループ制御中に燃料蒸発量が所定値を越
えたとの信号により混合気の空燃比が設定より濃くなっ
たと判断してオープンループ制御を空燃比センサの信号
によるフィードバック制御に切り変える機能を有するの
で排気ガス中のNOx及びCOの排出量を低減させて大気の
汚染と燃費の悪化とを防止する効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の正面図を示し、第２図は
この発明による空燃比、NOx及びCOの排出量と従来のエ
ンジンのそれらとの比較を示す図である。第３図は燃料
制御回路の詳細図を示す。第４図はこの発明の空燃比制
御のフローチャートを示す。第５図は従来のエンジンの
正面図を示す。第６図は燃料蒸気排出抑止装置の正面図
を示す。 １……エンジン本体、４……燃料タンク、15……空燃比
センサ、30……吸気温度センサ、31……タンク温度セン
サ（燃料タンクからの燃料蒸発量を判定する機構）、32
……排気管（排気系）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料供給装置と、燃料供給装置から内燃機
   関に供給される燃料の量を制御する燃料制御回路と、排
   気系に設けた、前記燃料制御回路に電気的に接続する空
   燃比センサとを有し、特定の運転条件で前記燃料制御回
   路により空燃比センサの信号の影響を受けないオープン
   ループ制御が可能な燃料蒸気排出抑止装置付き内燃機関
   において、前記燃料制御回路は燃料タンクからの燃料蒸
   発量を判定する機構と電気的に接続し、オープンループ
   制御中に燃料蒸発量が所定量を越えたとの前記判定機構
   からの判定信号が入ったときにオープンループ制御を空
   燃比センサの信号によるフィードバック制御に切り変え
   るよう構成されていることを特徴とする空燃比制御装
   置。