JP2857176B2 - Exhaust gas purification device - Google Patents

Exhaust gas purification device

Info

Publication number
JP2857176B2
JP2857176B2 JP24884789A JP24884789A JP2857176B2 JP 2857176 B2 JP2857176 B2 JP 2857176B2 JP 24884789 A JP24884789 A JP 24884789A JP 24884789 A JP24884789 A JP 24884789A JP 2857176 B2 JP2857176 B2 JP 2857176B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
air
fuel ratio
output
engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP24884789A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH03111645A (en
Inventor
晃 高橋
正志 知野
徹 橋本
光浩 三宅
稔 西田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Mitsubishi Motors Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp, Mitsubishi Motors Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP24884789A priority Critical patent/JP2857176B2/en
Publication of JPH03111645A publication Critical patent/JPH03111645A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2857176B2 publication Critical patent/JP2857176B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、より詳し
くは、機関排気系に設けた空燃比センサを用いて空燃比
を所定値にフィードバック制御し、排気通路を設けた三
元触媒の浄化機能を最大限に発揮させるようにした排気
浄化装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, and more particularly, to feedback control of an air-fuel ratio to a predetermined value using an air-fuel ratio sensor provided in an engine exhaust system. Further, the present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus that maximizes the purifying function of a three-way catalyst provided with an exhaust passage.

[従来の技術] 内燃機関の排気ガス中の三有害成分(HC,CO,NOx)を
除去するためのいわゆる三元触媒を効果的に働かせるに
は、触媒に入る排気ガスの空燃比を理論空燃比近くに保
つ必要がある。このため従来より、気化器式あるいは燃
料噴射式であるを問わず、機関排気系内に空燃比センサ
(酸素濃淡電池作用によるいわゆるO2センサ)を用いて
吸入混合気の空燃比をフィードバック制御する排気浄化
システムが採用されている(例えば、特開昭52−48738
号,特公昭62−12379号参照)。このような空燃比シス
テムを用いた従来の空燃比制御方法を第8図を用いて簡
単に説明する。第8図(a),(b)は、排気ガス中の
O2濃度に応じた出力電圧を発生するO2センサの出力信号
であり、同図(b),(e)は、上記(a),(d)の
電圧信号を0.5vの基準電圧信号と比較して波形整形した
空燃比信号である。この波形整形された空燃比センサの
出力信号に対して(c),(f)に示すように空燃比を
比例積分制御(PI制御)する。
[Prior Art] In order to effectively operate a so-called three-way catalyst for removing three harmful components (HC, CO, NO x ) in exhaust gas of an internal combustion engine, the air-fuel ratio of exhaust gas entering the catalyst must be theoretically determined. It must be kept close to the air-fuel ratio. For this reason, the air-fuel ratio of the intake air-fuel mixture is feedback-controlled using an air-fuel ratio sensor (a so-called O 2 sensor based on the action of an oxygen concentration cell) in the engine exhaust system regardless of whether it is a carburetor type or a fuel injection type. An exhaust purification system is employed (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-48738).
No., JP-B-62-12379). A conventional air-fuel ratio control method using such an air-fuel ratio system will be briefly described with reference to FIG. FIGS. 8 (a) and 8 (b) show the relationship between
FIGS. 4B and 4E show output signals of the O 2 sensor that generates an output voltage corresponding to the O 2 concentration. FIGS. It is an air-fuel ratio signal whose waveform is compared and shaped. The air-fuel ratio is proportionally integrated (PI controlled) as shown in (c) and (f) with respect to the output signal of the air-fuel ratio sensor whose waveform has been shaped.

空燃比センサは、排気ガス中のO2濃度を検出するもの
で、機関燃焼室内での燃焼の際の空燃比が理論空燃比
(通常14.7程度)より小さい(以下リッチ状態と呼ぶ)
か、大きい(以下リーン状態と呼ぶ)かを判別するため
のものである。この判別信号に応じて機関に供給する燃
料量、すなわち空燃比λを以下のように制御する。まず
機関回転数(以下Neと略す)が低い場合には、第8図
(b)において空燃比センサ出力信号がリーン状態から
リッチ状態に反転したとき、帰還制御量信号(第8図
(c))を、遅延時間Dだけ遅らせて、リーン側に比例
分としてのスキップ量Bだけスキップさせる。以後、第
8図(b)の空燃比信号がリッチからリーン状態に反転
するまで積分定数(傾き)Cでリーン側に積分してい
く。そして、第8図(b)の空燃比信号がリッチからリ
ーンに反転すると、直ちにリッチ側にスキップ量Bだけ
スキップさせ、再びリーンからリッチに反転するまで傾
きCでリッチ側に積分していく。以下これを繰り返す。
第8図(e),(f)は機関回転数Neが高い場合の空燃
比センサ出力信号(第8図(e))に対する帰還制御量
信号(第8図(f))を示しており、制御方法は上記低
回転の場合と同じである。なお、遅延時間Dは空燃比セ
ンサの検知部周囲雰囲気がリーンからリッチ若しくはリ
ッチからリーンに反転したときの、空燃比センサ出力信
号の検出応答遅れの差を補償するものであり、第8図で
は説明のための長さに誇張して図示している。この制御
方法により平均空燃比を理論空燃比に制御し、三元触媒
の排気浄化機能を最大限に発揮させることができる。
The air-fuel ratio sensor detects the concentration of O 2 in the exhaust gas, and the air-fuel ratio during combustion in the engine combustion chamber is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio (usually about 14.7) (hereinafter referred to as a rich state).
This is to determine whether the state is large (hereinafter, referred to as a lean state). The amount of fuel supplied to the engine, that is, the air-fuel ratio λ is controlled in accordance with the determination signal as follows. First, when the engine speed (hereinafter abbreviated as Ne) is low, when the air-fuel ratio sensor output signal is inverted from the lean state to the rich state in FIG. 8B, a feedback control amount signal (FIG. 8C) ) Is delayed by a delay time D, and the lean side is skipped by a skip amount B as a proportional component. Thereafter, the air-fuel ratio signal in FIG. 8B is integrated toward the lean side with an integration constant (slope) C until the air-fuel ratio signal is inverted from rich to lean. Then, when the air-fuel ratio signal in FIG. 8B is inverted from rich to lean, the air-fuel ratio signal is immediately skipped to the rich side by the skip amount B, and integrated to the rich side with a slope C until the air-fuel ratio signal is inverted again from lean to rich. This is repeated below.
8 (e) and 8 (f) show a feedback control amount signal (FIG. 8 (f)) with respect to the air-fuel ratio sensor output signal (FIG. 8 (e)) when the engine speed Ne is high. The control method is the same as in the case of the low rotation described above. The delay time D compensates for the difference in the detection response delay of the output signal of the air-fuel ratio sensor when the atmosphere around the detection unit of the air-fuel ratio sensor changes from lean to rich or from rich to lean. The length is exaggerated for illustration. With this control method, the average air-fuel ratio can be controlled to the stoichiometric air-fuel ratio, and the exhaust gas purifying function of the three-way catalyst can be maximized.

[発明が解決しようとする課題] 上記従来の空熱比制御方法の場合は、第8図でも明ら
かなように、機関の高回転,高負荷側では制御周期T,制
御振幅Aとも小さいのに対し、低回転,低負荷側ではT,
Aとも大きくなる。これは、制御された空燃比が実際に
反転してから空燃比センサ出力が反転するまでに、混合
気の燃焼室への吸入,燃焼,排気、さらに排気マニホル
ドを通過するまで等さまざまな伝達遅れ要因があり、そ
れによる伝達遅れが低回転,低負荷側で大きくなるから
である。さらに伝達遅れが大きくなると、第8図(c)
に示すように、空燃比センサ反転時に帰還制御量をBだ
けスキップさせても、帰還制御量信号は直ちには反転せ
ず、しばらく積分してやっと反転するという現象が生じ
る。したがって制御周期Tは、空燃比センサの反転から
帰還制御量の反転までの遅れ時間だけよけいに大きくな
り、それに伴い、制御振幅Aもより大きくなる。その結
果、特にアイドリング時等における機関振動(ハンチン
グ)によって運転者に不快感を与えたり、第8図
(c),(f)で明らかなように帰還制御量のリーンか
らリッチ又はリッチからリーンへの反転する際の波形が
機関低回転時と高回転時とで異なるため、空燃比センサ
自体が持つ反転時の検出応答遅れのばらつき(差)が微
妙にずれ、あらかじめ定められた第8図の検出応答遅れ
を補償する遅延時間Dが機関運転条件によっては適合で
きなくなって、制御空燃比が理論空燃比からずれ、三元
触媒の排気浄化特性を悪化させるという問題があった。
さらには、空燃比センサ特性のばらつきや経時変化もあ
って、各々の三元触媒について達成し得る最大の浄化特
性を常に実現しておくのは困難であるため、ある程度の
余裕を持たせた過大な容量の三元触媒を使用しなければ
ならないという問題もあった。
[Problems to be Solved by the Invention] In the case of the above-described conventional air-heat ratio control method, as is clear from FIG. 8, the control cycle T and the control amplitude A are small on the high engine speed and high load side. On the other hand, T,
A also increases. This is due to various transmission delays, such as the intake of the air-fuel mixture into the combustion chamber, combustion, exhaust, and further through the exhaust manifold, from the time the controlled air-fuel ratio is actually inverted to the time the air-fuel ratio sensor output is inverted. This is because there is a factor, and the transmission delay due to the factor becomes large on the low rotation speed and low load side. When the transmission delay further increases, FIG. 8 (c)
As shown in (2), even if the feedback control amount is skipped by B when the air-fuel ratio sensor is inverted, a phenomenon occurs in which the feedback control amount signal is not immediately inverted, but is integrated for a while and finally inverted. Therefore, the control cycle T is increased by the delay time from the inversion of the air-fuel ratio sensor to the inversion of the feedback control amount, and accordingly, the control amplitude A is further increased. As a result, the driver may feel uncomfortable due to engine vibration (hunting) particularly at the time of idling, or the feedback control amount may change from lean to rich or from rich to lean as is apparent in FIGS. 8 (c) and 8 (f). Since the waveform at the time of engine reversal is different between low engine speed and high engine speed, the variation (difference) in the detection response delay of the air-fuel ratio sensor itself at the time of inversion slightly shifts, and the predetermined value shown in FIG. There is a problem that the delay time D for compensating the detection response delay cannot be adapted depending on the engine operating conditions, the control air-fuel ratio deviates from the stoichiometric air-fuel ratio, and the exhaust gas purification characteristics of the three-way catalyst deteriorate.
Furthermore, due to variations in air-fuel ratio sensor characteristics and changes over time, it is difficult to always achieve the maximum purification characteristics that can be achieved for each three-way catalyst. There is also a problem that a large capacity three-way catalyst must be used.

ところで、三元触媒は、均一な空燃比の混合気を機関
に供給した場合よりも、理論空燃比を中心にして、やや
リッチとややリーンの混合気を交互に繰り返して供給す
る場合の方が浄化効率が高くなるという実験結果が得ら
れている。さらに、その振動の振幅や周期を種々の値に
変え、触媒の容量を小さいものを用いて浄化効率特性を
測定した結果によれば、O2センサでリッチ及びリーンの
反転出力応答が得られる振動周期よりも1/5〜1/6の短い
周期で、理論空燃比を中心にしてリッチ,リーンの排気
ガスを触媒に供給する方が、浄化効率が向上することが
判明した。
By the way, the three-way catalyst is supplied with a slightly rich and slightly lean air-fuel mixture alternately around the stoichiometric air-fuel ratio, compared to a case where the air-fuel mixture with a uniform air-fuel ratio is supplied to the engine. Experimental results have shown that the purification efficiency is increased. Furthermore, changing the amplitude and period of the vibration to various values, according to the result of measuring the purification efficiency characteristics with small capacity of the catalyst, the rich and lean inverted output response is obtained by the O 2 sensor vibration It has been found that the purification efficiency is improved by supplying rich and lean exhaust gas to the catalyst with a cycle of 1/5 to 1/6 shorter than the cycle, with the stoichiometric air-fuel ratio as the center.

この発明は上記問題点および考察結果に鑑みてなされ
ったものであって、内燃機関の排気系に設けられた三元
触媒の排気浄化能力を十分に活用することのできる空燃
比のフィードバック制御を実現することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems and considerations, and provides an air-fuel ratio feedback control that can fully utilize the exhaust purification capability of a three-way catalyst provided in an exhaust system of an internal combustion engine. It is intended to be realized.

「課題を解決するための手段] この発明に係る排気浄化装置は、機関の排気系に配設
された空燃比センサと、基準信号を形成する基準信号形
成手段と、前記空燃比センサの出力信号と前記基準信号
形成手段からの基準信号を比較し、その偏差に基づいた
偏差信号を出力する比較手段と、所定の積分特性によっ
て前記偏差信号を積分する積分手段と、前記機関の運転
状態を検出する運転状態検出手段と、前記積分手段の出
力信号および前記運転状態検出手段の出力信号を受け、
前記積分手段の積分方向の反転後前記運転状態に応じて
予め定められた時間が経過したときの前記積分手段の出
力を、次に積分方向が反転するまで保持するように補正
する積分出力補正手段と、この積分出力補正手段により
補正された積分出力信号レベルを中心として、前記偏差
信号が反転する周期よりも短い周期と所定の振幅を持つ
振動信号を発生する振動信号発生手段と、前記偏差信号
を比例処理した信号と前記振動信号との加算信号に基づ
いて当該機関の空燃比をフィードバック制御する空燃比
制御手段とを備えたものである。
[Means for Solving the Problems] An exhaust gas purifying apparatus according to the present invention includes an air-fuel ratio sensor provided in an exhaust system of an engine, reference signal forming means for forming a reference signal, and an output signal of the air-fuel ratio sensor. And a reference signal from the reference signal forming means, comparing means for outputting a deviation signal based on the difference, integrating means for integrating the deviation signal by predetermined integration characteristics, and detecting an operating state of the engine. Operating state detecting means for receiving, an output signal of the integrating means and an output signal of the operating state detecting means,
Integral output correction means for correcting the output of the integrator when a predetermined time has elapsed according to the operating state after the inversion of the integration direction of the integrator is maintained until the integration direction is inverted again. And a vibration signal generating means for generating a vibration signal having a predetermined amplitude and a period shorter than a period in which the deviation signal is inverted with the integrated output signal level corrected by the integrated output correction means as a center; Air-fuel ratio control means for performing feedback control of the air-fuel ratio of the engine based on an addition signal of the signal obtained by proportionally processing the above and the vibration signal.

[作用] この発明においては、空燃比偏差信号を積分する積分
手段の積分方向が反転した後所定時間が経過したときの
積分出力を、次に積分する方向が反転するまで保持する
とともに、このように補正した積分出力信号レベルを中
心として周期の短い振動信号を発生し、この振動信号を
偏差信号の比例処理による信号に加えたものを空燃比フ
ィードバック制御信号として機関の空燃比を制御する。
[Operation] In the present invention, the integrated output obtained when a predetermined time has elapsed after the integration direction of the integration means for integrating the air-fuel ratio deviation signal has been inverted is held until the next integration direction is inverted. A vibration signal having a short cycle centering on the corrected integrated output signal level is generated, and a signal obtained by adding the vibration signal to a signal obtained by proportional processing of the deviation signal is used as an air-fuel ratio feedback control signal to control the air-fuel ratio of the engine.

[実施例] 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明のシステム全体図である。機関(1)
は通常の自動車に搭載される公知の4気筒4サイクル火
花点火式機関で、燃焼用空気をエアクリーナ(2),吸
気管(4),スロットル弁(6)を通じて吸入する。
(3)はこの吸入される空気量を検知する吸気量センサ
である。なお、吸気量センサ(3)の代わりに吸気管圧
力センサ(15)を採用することも可能である。吸気量セ
ンサ(3)としては、ポテンショメータ式,ヒートワイ
ヤ式,カルマン渦式,超音波式等種々のものを用いるこ
とができる。(5)は吸気温センサ、(10)に機関冷却
水温センサで、サーミスタ式が一般に使用されている。
燃料は図示しない燃料系から各気筒に対応して設けられ
ているインジェクタ(8)を通じて供給される。インジ
ェクタ(8)は噴射圧一定タイプのもので、噴射量は開
弁時間に比例する。燃焼後の排気ガスは排気マニホルド
(11),排気管(13),触媒コンバータ(14)等を経て
大気中に放出される。排気管(13)中に設けられた空燃
比センサ(12)は、排気ガス中の酸素濃度、すなわち理
論空燃比からの実際の空燃比のずれを電圧として検出す
るもので、理論空燃比より小さい(リッチ)とは約1V、
理論空燃比より大きい(リーン)ときは約0.1Vの出力を
得る。触媒コンバータ(14)の中には有機排気ガス3成
分(NOx,CO,HC)を同時に浄化する三元触媒が詰まって
おり、理論空燃比付近で最も優れた浄化性能を示す。回
転センサ(9)は点火コイルの一次側端子の信号を回転
同期信号として用い、この信号で、噴射開始タイミング
の制御および回転数の算出を実行させる。制御回路
(7)は前記各センサ(3),(15),(5),
(9),(10),(12)並びにバッテリー(16)の信号
に基づいて、最適燃料噴射量を演算し、インジェクタ
(8)の開弁時間を制御する。
FIG. 1 is an overall view of the system of the present invention. Organization (1)
Is a known four-cylinder four-cycle spark ignition engine mounted on a normal automobile, and sucks combustion air through an air cleaner (2), an intake pipe (4), and a throttle valve (6).
(3) is an intake air amount sensor for detecting the amount of air to be taken in. Note that an intake pipe pressure sensor (15) may be employed instead of the intake air amount sensor (3). Various sensors such as a potentiometer type, a heat wire type, a Karman vortex type, and an ultrasonic type can be used as the intake air amount sensor (3). (5) is an intake air temperature sensor, and (10) is an engine cooling water temperature sensor, and a thermistor type is generally used.
Fuel is supplied from a fuel system (not shown) through injectors (8) provided for each cylinder. The injector (8) is of a constant injection pressure type, and the injection amount is proportional to the valve opening time. The exhaust gas after combustion is discharged into the atmosphere via an exhaust manifold (11), an exhaust pipe (13), a catalytic converter (14), and the like. The air-fuel ratio sensor (12) provided in the exhaust pipe (13) detects the oxygen concentration in the exhaust gas, that is, the deviation of the actual air-fuel ratio from the stoichiometric air-fuel ratio as a voltage, and is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio. (Rich) is about 1V,
When it is larger than the stoichiometric air-fuel ratio (lean), an output of about 0.1 V is obtained. Organic exhaust gas 3 component in the catalytic converter (14) (NO x, CO , HC) is filled with three-way catalyst for simultaneously purifying shows the best purification performance in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio. The rotation sensor (9) uses the signal of the primary terminal of the ignition coil as a rotation synchronization signal, and controls the injection start timing and calculates the rotation speed using this signal. The control circuit (7) includes the sensors (3), (15), (5),
(9) Based on the signals from (10) and (12) and the battery (16), the optimum fuel injection amount is calculated, and the valve opening time of the injector (8) is controlled.

つぎに、第2図により、制御回路(7)(以下ECUと
記す)について説明する。(70)はECU(7)の主要部
となるマイクロコンピュータで、その内部は公知のROM,
RAM,マイクロプロセッサ,タイマコントローラ等で構成
され、ディジタル式の情報入出力,演算よおび記憶機能
を持つ。マイクロコンピュータ(70)へは、上記各セン
サの内の吸気温センサ(5)および冷却水温センサ(1
0)と、バッテリー(16)からの検出信号、それに、空
燃比センサ(12)を基にしたフィードバック信号が、入
力インタフェース(71)およびA/Dコンバータ(72)を
介して入力される。また、吸気量センサ(3)からの検
出信号(カルマン渦式であれば空気流量に比例したパル
ス信号),回転センサ(9)の検出信号およびキースイ
ッチの入力信号(17)がもう一つの入力インタフェース
(73)を介してマイクロコンピュータ(70)の入力ポー
トに入力される。一方、空燃比センサ(12)の出力信号
は、比較器(20)の一方の入力端子に入力され、別の入
力端子には基準信号形成回路(21)の出力信号Vrefが入
力されている。比較器(20)の出力信号は、積分回路
(22),比例増幅回路(23)および反転タイミング検出
回路(24)に入力される。反転タイミング検出回路(2
4)は、比較器(20)の出力信号が“High"又は“Low"レ
ベルに切り換わるタイミングで短い時間のパルス信号を
出力するもので、この出力信号は、マイクロコンピュー
タ(70)に送られ、マイクロコンピュータ(70)におい
て、後述する積分補正回路(25)の動作を時限制御する
ための補正信号を発生するときの時間計測の基準とな
る。振動信号発生回路(26)は、いわゆる電圧制御発振
器であって、積分補正回路(25)で補正変更された積分
回路(22)の出力信号と、マイクロコンピュータ(70)
からD/Aコンバータ(74)を介して送出される周波数制
御用の信号Vfreqとを受け、前記積分回路(22)の出力
信号レベルを中心として矩形波の振動信号を発生し、ま
た、その振動信号の周波数を前記信号Vfreqの電圧レベ
ルに応じて可変設定する。前記比例増幅回路(23)の出
力信号と振動信号発生回路(26)の出力信号は、加算器
(27)で加算され、空燃比フィードバック制御信号とし
て前記入力インタフェース(71),A/Dコンバータ(72)
を介しマイクロンコンピュータ(70)に入力される。
Next, the control circuit (7) (hereinafter referred to as ECU) will be described with reference to FIG. (70) is a microcomputer which is a main part of the ECU (7), and has a well-known ROM,
It is composed of RAM, microprocessor, timer controller, etc., and has digital information input / output, calculation and storage functions. The microcomputer (70) receives an intake air temperature sensor (5) and a cooling water temperature sensor (1
0), a detection signal from the battery (16), and a feedback signal based on the air-fuel ratio sensor (12) are input via the input interface (71) and the A / D converter (72). A detection signal from the intake air amount sensor (3) (a pulse signal proportional to the air flow rate in the case of the Karman vortex type), a detection signal from the rotation sensor (9), and an input signal (17) from the key switch are input to another input terminal. The data is input to the input port of the microcomputer (70) via the interface (73). On the other hand, the output signal of the air-fuel ratio sensor (12) is input to one input terminal of the comparator (20), and the output signal Vref of the reference signal forming circuit (21) is input to another input terminal. . The output signal of the comparator (20) is input to an integration circuit (22), a proportional amplification circuit (23), and an inversion timing detection circuit (24). Inversion timing detection circuit (2
4) Outputs a short-time pulse signal at the timing when the output signal of the comparator (20) switches to “High” or “Low” level, and this output signal is sent to the microcomputer (70). The microcomputer (70) serves as a reference for time measurement when generating a correction signal for time-limiting the operation of an integration correction circuit (25) described later. The vibration signal generation circuit (26) is a so-called voltage controlled oscillator, and outputs the output signal of the integration circuit (22) corrected and changed by the integration correction circuit (25) and the microcomputer (70).
Receives a frequency control signal V freq sent from the D / A converter (74) through the D / A converter (74), and generates a rectangular wave vibration signal centered on the output signal level of the integration circuit (22). The frequency of the vibration signal is variably set according to the voltage level of the signal Vfreq . The output signal of the proportional amplification circuit (23) and the output signal of the vibration signal generation circuit (26) are added by an adder (27), and the input interface (71) and the A / D converter ( 72)
Is input to the micron computer (70).

マイクロコンピュータ(70)からは後述の手法で演算
された燃料噴射用制御信号がドライバ(75)を介して出
力され、4つのインジェクタ(8)を順次駆動させてゆ
く。
From the microcomputer (70), a control signal for fuel injection calculated by a method described later is output via a driver (75), and sequentially drives the four injectors (8).

かかる燃料噴射制御(電磁弁駆動時間制御)を機能ブ
ロック図で示すと、第3図のようになる。すなわちECU
(7)は、まずインジェクタ(8)のための基本駆動時
間TBを決定する基本駆動時間決定手段(30)を有してお
り、この基本駆動時間決定手段(30)は吸気量センサ
(3)からの吸入空気量Qa情報と回転センサ(9)から
の機関回転数Ne情報とから機関1回転あたりの吸入空気
量Qa/Ne情報を求め、この情報に基づき基本駆動時間TB
を決定する。また、つづいて、機関冷却水温に応じて補
正係数KWTを設定する冷却水温補正手段(31),吸気温
に応じて補正係数KATを設定する吸気温補正手段(32),
Qa/Neの変化率に応じて加速増量用の補正係数KACを設定
する加速増量補正手段(33),バッテリ電圧に応じて駆
動時間を補正するためデッドタイム(無効時間)TDを設
定するデットタイム補正手段(34)によってそれぞれの
補正係数を決定する。また、O2センサ(12)の検出信号
によるフィードバック動作の結果、その補正係数KAF
上記各補正係数と同様の意味をもって決定する。つぎ
に、その動作を第4図を用いて説明する。
FIG. 3 is a functional block diagram showing such fuel injection control (electromagnetic valve drive time control). Ie ECU
(7), first has an injector (8) basic drive time determining means (30) for determining a basic drive time T B for this basic drive time determining means (30) is the intake air quantity sensor (3 determine the intake air quantity Qa / Ne information per revolution engine from the engine speed Ne information from the intake air quantity Qa information and the rotation sensor (9) from), the basic drive time T B based on this information
To determine. Subsequently, a cooling water temperature correcting means (31) for setting a correction coefficient K WT according to the engine cooling water temperature, an intake temperature correcting means (32) for setting a correction coefficient K AT according to the intake air temperature,
Acceleration increase correction means (33) that sets correction coefficient K AC for acceleration increase according to the rate of change of Qa / Ne, and sets dead time (invalid time) T D to correct the drive time according to the battery voltage Each correction coefficient is determined by dead time correction means (34). Further, as a result of the feedback operation based on the detection signal of the O 2 sensor (12), the correction coefficient K AF is determined in the same meaning as each of the correction coefficients. Next, the operation will be described with reference to FIG.

第4図(a)は、前記比較器(20)への入力信号を示
すものであって、実線は空燃比センサ(12)の検出出
力、一点鎖線はリッチ,リーンの判定レベルを決める基
準信号(Vref)である。比較器(20)でリッチ(“Low"
出力)またはリーン(“High"出力)判定された空燃比
信号(第4図(b))は、積分器(22)で第4図(c)
で示すように積分される。一方、前記空燃比判定信号の
反転タイミングを示すパルスが反転タイミング検出回路
(24)から第4図(d)に示すように出力され、マイク
ロコンピュータ(70)に入力される。マイクロコンピュ
ータ(70)では、予め運転状態、例えば吸入空気流量Q
a,機関回転数Ne等に応じて設定記憶しておいた時間Td
メモリーから読み出し、前記パルスの入力時刻を基準に
して時間Tdを内蔵のタイマーを用いて計測し、Td時間経
過すると、第4図(e)に示すような積分補正信号を積
分補正回路(25)に出力する。積分補正回路(25)は、
前記補正信号を受けて、積分信号(c)を第4図(f)
の実線に示す如く補正処理する。振動信号発生回路(2
6)では、上記積分補正回路(25)の出力信号レベルを
中心として、矩形波の振動信号が発生し第4図(f)の
破線の如く出力される。第4図(g)は、上記の振動信
号と、比較器(20)の出力信号(第4図(b))を所定
の比例ゲインで比例増幅した信号とを加え合わせたもの
で、加算器(27)から出力される信号である。
FIG. 4 (a) shows an input signal to the comparator (20), wherein a solid line is a detection output of the air-fuel ratio sensor (12), and a dashed line is a reference signal for determining a rich / lean determination level. (V ref ). Rich (“Low”) in the comparator (20)
The air-fuel ratio signal (FIG. 4 (b)) determined to be (output) or lean (“High” output) is output by the integrator (22) in FIG. 4 (c).
Is integrated as shown by On the other hand, a pulse indicating the inversion timing of the air-fuel ratio determination signal is output from the inversion timing detection circuit (24) as shown in FIG. 4 (d) and input to the microcomputer (70). In the microcomputer (70), the operation state, for example, the intake air flow rate Q
a, the time Td set and stored according to the engine speed Ne or the like is read from the memory, and the time Td is measured using a built-in timer with reference to the input time of the pulse, and the time Td elapses. Then, an integration correction signal as shown in FIG. 4 (e) is output to the integration correction circuit (25). The integration correction circuit (25)
In response to the correction signal, the integrated signal (c) is changed to that shown in FIG.
The correction processing is performed as shown by the solid line. Vibration signal generation circuit (2
In 6), a square wave vibration signal is generated around the output signal level of the integration correction circuit (25) and output as shown by the broken line in FIG. 4 (f). FIG. 4 (g) shows the sum of the vibration signal and the signal obtained by proportionally amplifying the output signal (FIG. 4 (b)) of the comparator (20) with a predetermined proportional gain. This is the signal output from (27).

以上のようにして、空燃比フィードバック制御信号
(第4図(g)の実線波形)が生成される。この信号は
前記空燃比補正係数KAFに相当する電圧信号で、インタ
フェース(71),A/Dコンバータ(72)を介してディジタ
ル信号としてマイクロンコンピュータ(70)に入力され
る。
As described above, the air-fuel ratio feedback control signal (solid waveform in FIG. 4 (g)) is generated. This signal is a voltage signal corresponding to the air-fuel ratio correction coefficient KAF , and is input to the microcomputer (70) as a digital signal via the interface (71) and the A / D converter (72).

第5図は、上記で説明した振動信号の発生周波数が運
転状態に応じて変化することを説明するための動作波形
図である。第5図(a)は第4図(a)と同様空燃比セ
ンサ(12)の検出出力である。第5図(b)は、マイク
ロコンピュータ(70)からD/Aコンバータ(74)を介し
て振動信号発生回路(26)に入力される周波数制御用の
電圧信号Vfreqで、この場合は機関回転数Neに比例した
電圧が送出されている。なお、機関回転数Neに代えて機
関が吸入する空気流量Qaに比例した電圧とすることも可
能である。上記に加えてさらに冷却水温Twにも応じて、
振動信号の周波数が変化するようにすることが可能であ
る。そうすれば、触媒作用の温度特性変化に適合させる
ことができ、浄化作用向上の効果がより大きくなる。振
動信号発生回路(26)は、上記周波数制御用信号Vfreq
を受けて、機関回転数Neに応じて周波数を変更制御す
る。第5図(c)は、機関回転数Neが大きくなるにした
がって振動周波数が高くなっていく様子を示している。
FIG. 5 is an operation waveform diagram for explaining that the generation frequency of the vibration signal described above changes according to the operating state. FIG. 5 (a) shows the detection output of the air-fuel ratio sensor (12) as in FIG. 4 (a). FIG. 5 (b) shows a frequency control voltage signal V freq input from the microcomputer (70) to the vibration signal generation circuit (26) via the D / A converter (74). A voltage proportional to the number Ne is transmitted. Note that a voltage proportional to the air flow rate Qa sucked by the engine may be used instead of the engine speed Ne. Further according to the coolant temperature T w in addition to the above,
It is possible to make the frequency of the vibration signal change. Then, it is possible to adapt to the change in the temperature characteristic of the catalytic action, and the effect of improving the purifying action is further increased. The vibration signal generation circuit (26) performs the frequency control signal V freq
In response to this, the frequency is changed and controlled according to the engine speed Ne. FIG. 5 (c) shows how the vibration frequency increases as the engine speed Ne increases.

上述の動作により、インジェクタの駆動時間Tinjを下
記の式にしたがって計算することができる。そして、こ
の駆動時間Tinjでインジェクタ(8)を所定のタイミン
グで、この場合は機関の回転に同期して1回転に2回ず
つ、開弁動作をさせ、燃料を機関に供給する。
With the above operation, the injector drive time T inj can be calculated according to the following equation. Then, during this drive time T inj , the injector (8) opens the valve at a predetermined timing, in this case, twice per rotation in synchronization with the rotation of the engine, and supplies fuel to the engine.

Tinj=TB×KWT×KAT×KAC×KAFS+TD 上記燃料噴射制御(空燃比制御)は、第4図を用いて
説明した空燃比補正係数KAF相当の電圧信号生成のため
のフィードバック制御回路を除いては、既に公知の技
術、例えば特公昭62−12379号等に記載の方法により実
現されるものであるので、ここではフローチャート等に
よるプログラムの動作説明は省略する。
T inj = T B × K WT × K AT × K AC × K AFS + T D The above-described fuel injection control (air-fuel ratio control) uses the voltage signal generation corresponding to the air-fuel ratio correction coefficient K AF described with reference to FIG. Except for the feedback control circuit, the circuit is realized by a known technique, for example, the method described in Japanese Patent Publication No. 62-12379, and the description of the operation of the program by a flowchart or the like is omitted here.

なお、この実施例では、第4図に示されるフィードバ
ック動作をアナログ的に実現する動作について説明した
が、例えば、比較器(20)の入力信号を空燃比センサの
応答時間よりも十分短い時間でA/D変換し、そのA/D変換
に同期して、その後の動作、即ち積分回路(22)などの
動作をマイクロコンピュータ(70)内でディジタル式に
実行させれば、多少離散的な動作にはなるが、第4図で
示す動作と全く同様の動作が実現でき、その交換につい
ても全く同様のものが得られることはいうまでもない。
In this embodiment, the operation for realizing the feedback operation shown in FIG. 4 in an analog manner has been described. For example, the input signal of the comparator (20) is output in a time sufficiently shorter than the response time of the air-fuel ratio sensor. If the A / D conversion is performed and the subsequent operation, that is, the operation of the integrating circuit (22), is performed digitally in the microcomputer (70) in synchronization with the A / D conversion, the operation is somewhat discrete. However, it goes without saying that the operation exactly the same as the operation shown in FIG. 4 can be realized, and the same exchange can be obtained.

第6図は上記実施例の効果を示す実験結果の一例であ
る。使用した三元触媒は現在実用化されているものと同
じで、その容量を小さくしている。なお、この三元触媒
は、通常の容量ならば90%以上の浄化効率を示すもので
ある。この図に示すように、有害成分であるHC,CO,NOx
によって浄化効率特性の様相が異なってはいるが、いず
れにしても、平均空燃比が理論空燃比付近に保たれてい
るときの浄化効率が従来のものより向上している。
FIG. 6 is an example of an experimental result showing the effect of the above embodiment. The three-way catalyst used is the same as that currently in practical use, and its capacity is reduced. This three-way catalyst shows a purification efficiency of 90% or more in a normal capacity. As shown in this figure, a harmful components HC, CO, NO x
Although the aspect of the purification efficiency characteristics differs depending on the type, in any case, the purification efficiency when the average air-fuel ratio is maintained near the stoichiometric air-fuel ratio is improved as compared with the conventional one.

第7図は本発明の別の実施例を示すシステム全体図で
ある。この図の場合、第1図とは空燃比センサ(12)の
設置場所が異なっているだけで、他は全く同じである。
この実施例では、空燃比センサ(12)が排気系より下流
側で、触媒の浄化作用を一部受けた排出ガス中に位置す
るよう設置されているが、この場合でも、この発明によ
れば、第4図(e)中に示した時間Tdの設定値を変更す
ることで、第4図(b)で示されるリッチ/リーンの反
転周期は長くなるが機関に供給される空燃比の変動幅は
ほとんど大きくなることがないようにすることが可能で
あり、第1図の場合と同様の効果が得られる。また、こ
の第7図の実施例では、空燃比センサ(12)の触媒の浄
化作用を一部受けた状態の排出ガス中に設けられるた
め、空燃比センサ自信の経時劣化が第1図の場合よりは
小さくなり、空燃比制御特性の変動やばらつきがより小
さくなることも期待できる。
FIG. 7 is an overall system diagram showing another embodiment of the present invention. 1 is the same as FIG. 1 except that the location of the air-fuel ratio sensor (12) is different.
In this embodiment, the air-fuel ratio sensor (12) is installed downstream of the exhaust system so as to be located in the exhaust gas that has been partially subjected to the purifying action of the catalyst. By changing the set value of the time Td shown in FIG. 4 (e), the rich / lean reversal cycle shown in FIG. 4 (b) becomes longer, but the air-fuel ratio supplied to the engine becomes longer. It is possible to make the fluctuation width hardly increase, and the same effect as in the case of FIG. 1 can be obtained. In the embodiment shown in FIG. 7, since the air-fuel ratio sensor (12) is provided in the exhaust gas which has been partially subjected to the purifying action of the catalyst, the deterioration of the air-fuel ratio sensor itself with the passage of time in FIG. Therefore, it can be expected that the fluctuation and variation of the air-fuel ratio control characteristics become smaller.

[発明の効果] 以上のようにこの発明によれば、内燃機関の排気系に
設けられた三元触媒の達成し得る排気ガス浄化能力を十
分に活用するように空燃比をフィードバック制御するこ
とが可能になり、広い制御領域で高い排気ガス浄化能率
を維持することができる。したがって、また、触媒容量
を小さくすることができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to feedback-control the air-fuel ratio so as to make full use of the exhaust gas purifying ability achievable by the three-way catalyst provided in the exhaust system of the internal combustion engine. This makes it possible to maintain high exhaust gas purification efficiency over a wide control range. Therefore, the catalyst capacity can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明による排気浄化装置の一実施例に係る
全体構成図、第2図は同実施例における制御回路の構成
図、第3図は同実施例における制御回路の動作を説明す
る機能ブロック図、第4図および第5図は同実施例にお
ける空燃比センサ検出信号による空燃比のフィードバッ
ク制御動作を説明するための動作波形図、第6図は同実
施例の動作結果を従来装置のものと比較して示す実験デ
ータの一例、第7図はこの発明による排気浄化装置の別
の実施例に係る全体構成図、第8図は従来装置における
空燃比センサを用いたフィードバック制御の動作波形図
である。 図において、(1)は機関、(3)は吸気量センサ、
(7)は制御回路、(8)はインジェクタ、(9)は回
転センサ、(12)は空燃比センサ、(14)は触媒コンバ
ータ、(15)は吸気管圧力センサ、(20)は比較器、
(21)は基準信号形成回路、(22)は積分回路、(23)
は比較増幅回路、(25)は積分補正回路、(26)は振動
信号発生回路、(27)は加算器である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an exhaust gas purifying apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a control circuit in the embodiment, and FIG. 3 is a function for explaining the operation of the control circuit in the embodiment. FIG. 4 is a block diagram, FIG. 4 and FIG. 5 are operation waveform diagrams for explaining an air-fuel ratio feedback control operation based on an air-fuel ratio sensor detection signal in the embodiment, and FIG. FIG. 7 is an overall configuration diagram of another embodiment of an exhaust gas purification apparatus according to the present invention, and FIG. 8 is an operation waveform of feedback control using an air-fuel ratio sensor in a conventional apparatus. FIG. In the figure, (1) is an engine, (3) is an intake air amount sensor,
(7) is a control circuit, (8) is an injector, (9) is a rotation sensor, (12) is an air-fuel ratio sensor, (14) is a catalytic converter, (15) is an intake pipe pressure sensor, and (20) is a comparator. ,
(21) is a reference signal forming circuit, (22) is an integrating circuit, (23)
Is a comparison amplifier circuit, (25) is an integration correction circuit, (26) is a vibration signal generation circuit, and (27) is an adder.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 徹 東京都港区芝5丁目33番8号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 三宅 光浩 東京都港区芝5丁目33番8号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 西田 稔 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機株式会社産業システム研究所内 (56)参考文献 特開 昭64−66441(JP,A) 特開 昭56−23531(JP,A) 実開 昭53−48915(JP,U) 特許2728744(JP,B2) 特公 平7−33788(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02D 41/14──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Toru Hashimoto 5-33-8 Shiba, Minato-ku, Tokyo Inside Mitsubishi Motors Corporation (72) Mitsuhiro Miyake 5-33-8 Shiba, Minato-ku, Tokyo Inside Mitsubishi Motors Corporation (72) Inventor Minoru Nishida 8-1-1 Tsukaguchi Honmachi, Amagasaki City, Hyogo Mitsubishi Electric Corporation Industrial Systems Research Institute (56) References JP-A-64-66441 (JP, A) JP-A-56-23531 (JP, A) JP-A-53-48915 (JP, U) Patent 2728744 (JP, B2) JP-B-7-33788 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. . 6 , DB name) F02D 41/14

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】機関の排気系に配設された空燃比センサ
と、基準信号を形成する基準信号形成手段と、前記空燃
比センサの出力信号と前記基準信号形成手段からの基準
信号を比較し、その偏差に基づいた偏差信号を出力する
比較手段と、所定の積分特性によって前記偏差信号を積
分する積分手段と、前記機関の運転状態を検出する運転
状態検出手段と、前記積分手段の出力信号および前記運
転状態検出手段の出力信号を受け、前記積分手段の積分
方向の反転後前記運転状態に応じて予め定められた時間
が経過したときの前記積分手段の出力を、次に積分方向
が反転するまで保持するように補正する積分出力補正手
段と、該積分出力補正手段により補正された積分出力信
号レベルを中心として、前記偏差信号が反転する周期よ
りも短い周期と所定の振幅を持つ振動信号を発生する振
動信号発生手段と、前記偏差信号を比例処理した信号と
前記振動信号との加算信号に基づいて当該機関の空燃比
をフィードバック制御する空燃比制御手段とを備えたこ
とを特徴とする排気浄化装置。
An air-fuel ratio sensor disposed in an exhaust system of an engine, reference signal forming means for forming a reference signal, and an output signal of the air-fuel ratio sensor and a reference signal from the reference signal forming means are compared. Comparison means for outputting a deviation signal based on the deviation, integration means for integrating the deviation signal by a predetermined integration characteristic, operation state detection means for detecting an operation state of the engine, and an output signal of the integration means Receiving the output signal of the operating state detecting means, and inverting the output of the integrating means when a predetermined time elapses according to the operating state after inverting the integrating direction of the integrating means, and then inverting the integrating direction. An integral output correction means for correcting so as to hold the signal until a predetermined period is reached, and a cycle shorter than a cycle in which the deviation signal is inverted with respect to the integrated output signal level corrected by the integral output corrector. Vibration signal generation means for generating a vibration signal having an amplitude; and air-fuel ratio control means for feedback-controlling the air-fuel ratio of the engine based on an addition signal of a signal obtained by proportionally processing the deviation signal and the vibration signal. An exhaust purification device characterized by the above-mentioned.
JP24884789A 1989-09-25 1989-09-25 Exhaust gas purification device Expired - Fee Related JP2857176B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24884789A JP2857176B2 (en) 1989-09-25 1989-09-25 Exhaust gas purification device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24884789A JP2857176B2 (en) 1989-09-25 1989-09-25 Exhaust gas purification device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03111645A JPH03111645A (en) 1991-05-13
JP2857176B2 true JP2857176B2 (en) 1999-02-10

Family

ID=17184307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP24884789A Expired - Fee Related JP2857176B2 (en) 1989-09-25 1989-09-25 Exhaust gas purification device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2857176B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH03111645A (en) 1991-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH109022A (en) Air-fuel ratio control device of internal combustion engine
JP2001050086A (en) Air-fuel ratio control unit for internal combustion engine
JP3262157B2 (en) Fuel supply control device for internal combustion engine
JPH06330741A (en) Air fuel ratio controller of lean burn engine
KR930011560B1 (en) Exhaust gas cleaning device for internal combustion engine
US6035839A (en) Method and apparatus for controlling the air-fuel ratio of an internal combustion engine
JPH0745840B2 (en) Air-fuel ratio atmospheric pressure correction method for internal combustion engine
JP3819494B2 (en) Fuel supply control device for internal combustion engine
JP2001050082A (en) Air-fuel ratio control system
JPH11107827A (en) Catalyst temperature controller for internal combustion engine
JP2857176B2 (en) Exhaust gas purification device
JP2694729B2 (en) Air-fuel ratio feedback control method for an internal combustion engine
JP2728744B2 (en) Exhaust gas purification device
JPH06137242A (en) Air-fuel ratio control device of engine
JP3123438B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4064092B2 (en) Engine air-fuel ratio control device
JP2807554B2 (en) Air-fuel ratio control method for internal combustion engine
JPH0733788B2 (en) Exhaust gas purification device
JP3470405B2 (en) Air-fuel ratio controller for lean-burn engines
JP2683418B2 (en) Air-fuel ratio control device
JP3561142B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2796182B2 (en) Air-fuel ratio control method for internal combustion engine
JP3593388B2 (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JP4060427B2 (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JP3972925B2 (en) Catalyst deterioration detection device for internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees