JPH03500565A - 内燃機関の空気／燃料比の調整装置 - 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】 内燃機関の空気／燃料比の調整長置 従米の技術 不発Ｅ！ＡはｖＩｘ項１の上位概念に記載の調整製置が、内燃機関の排気ガスに ＠さｎている酸菓セン？（λセンサ）を胃し、ｒＲ素センサの出力電圧は金気ｉ ｋ刺早λのための尺夏を表し、この出力電圧はλ＝１の領域において実質的にス テップ変化する、内！２！＠関において保持丁べぎ空気過剰率λへの空気／燃料 比の調整のための調！ｌ装置（Ｃ関する。

主に有害動員取分（Ｎｏ、、　ＨＣ，Ｃｏ　）を低減するために三元触媒製置を 用いる暮台、層線装置の最適の効率の友めに、即’ｂ最大の変換率金得るために 、化字麓緬的な、空気／燃料混合″Ａ（７＝１　）が、λ＝１を中心とする所定 の領域（λつ・イントウ〕内で変°動丁−る空気過剰率、−２を守ることが必要 でるる。公知の調整ｆ装置におい：Ｃはこれに関連、して、燃料濃厚領域（λく １〕から燃料希薄領域（λ〉１）への移行の際又は燃料希薄領域（λ〉１）から 燃料濃厚領域（、？＜、１）への移行の際におけるλセンサの出力電圧のステッ プ特性が混合気調整のために評価とれるのであって、λの値自身が、評価される のでにない。この場合に２位置制御により、特性曲嫉装置に内燃機関の回転数及 び負荷（叔ｐ弁位置）に依存して記憶されている噴射時間値が補正係数と乗算さ れて補正される。通常は、補正係数を連続的に補正するためにＰ、Ｐ工特性ｔｌ する２位置副御器が用いられる。λ＝１の領域における出力電圧のステップ骨性 と、存在する遅れ時間（噴射弁から内燃機関を通ってλセンサＩでの混合気の搬 送時間、センサ応答時間）とによ９補正係数のための制？ｌ！４）振動が発生す る。

要求される空気過剰率λは従って平均において守るこ幅が増加すると、空気過剰 率λが一時的にλウィンドウの外で変動し、これにより排気ガスの有ＩＦａ：分 が急激に増加する。

制御のために、連続的な制御特性亡胃する制御装置が配置さｎているｖ４整装置 が公知である。この領域においてセンサ出力信号ａ比較的小てい勾配を臀するの で、迷秩謂整装置によ夕、通常の２位置制御に↓るより制御′ａ度を得ることが できる。上記の公開公報において、仁の連伏調整装置がλ＝１調整に対しては用 いることができなり、何故ならばλ＝ｉｉｃおいてはλセンサが急峻な電圧ステ ップを有しこれによｐ調整装置が常に燃料希薄ストッパ又は燃料濃厚ストッパに 位置するからであるということが説ＢＡさｎている。

発明が解決しようとする課題 本発明の課題は、ミに有害Ｎ？Ｄ質成分等のすべての放出を低減する面で、内燃 機関における空気／燃料比を調整する調整製置き改善することにある。

発明の利点 不発明は請求項１の特徴部分に記載の特徴又は請求項２の特徴部分に記載の特徴 により与えられている。

請求項１による′Ｓ決方法１（おいては、本発明の調整装置は運統詞整のための ′Ａ！装置金有し、従来技術ＯＬ５にλセンサの出力信号のステップ特注が混合 気調整のために評価されるのではなく、守るべき空気過剰率λからの空気過剰率 λの笑原の偏差が調整偏差として用いらｎる。この場合に空気過剰率λのその都 度の笑際１厘は、七の都度に測定でれたセンサ出力電圧を介して、センサ出力電 圧値とこれとＭ＠ｒされている空気過剰率λとの間の少なくとも近似的に前もっ て与えられているセンナ特注的関係との関連に２いてめられる。守るべき空気過 剰率λに対応する目標恒空気過剰率λが英琢値空気過剰率λから瓢算てｎ１形取 さｎる差により空気／燃料比が？ＪＩｌ東される。

本発明の調整装置に２いては、・前もって与えられている空気過剰率λ＝１から の偏差は、通常の２位置制御系におけるより迅速に調整され、これによ夕有害な 排気ガス取分の排出は低減される。今萱での試験によれば、通常の２位置制御に 比して係数１．５ないし３倍の制御周波数の増７１０が得ら、れ、これは有害物 質放出の低減に貢献し、特に回転数が低く負荷が大きい場合にはｌ０Ｅｉ燃機関 の低騒音運転度を改善する。λ＝ｉ　ｏｙｃメ利点は、本発明のｖ４整装ｒｔが 通常の２位置市υ御に比して１′す′ダのばらつ＠が強い場合（クミ力ルノイズ が強い場合〕にセンサ信号の雑音に対して大幅に麺かにしか応答しな贋点である 。クミ力ルノイズに−Ｃり）２位ｆｉｒＣ制御１１、燃桝誕厚領域から燃料希薄 極値への移行及び燃料希、渾領域から１？５料濃厚領域への移行の都度に、高め ら７′Ｌ′ｆｃ周波数で燃料濃厚極値と燃料希薄極値との間を＃、躍し、こｎは 内燃機関の排ガス特注及び運転骨性に対して望ｌしくなく作用する。連続調整特 性を胃する本発明の調整装置の使用にょ夕、高められた周波数で作動δｎる２つ の極値の間の切換動作に回避される。

請求項２に記載の本発明の調整装置において、遅吠調整のｆｃめの調整装置金膜 げ、目標値として、守るべき空気過剰率差その都度のセンを特注に対応している センサ電圧を用い、その都度に測定さ几７′Ｃ笑際値線センサ電圧と目標値セン ナ電圧との差七ブｒして、センサ電圧差値とこれと結会されている空気過剰率差 値との間の少なくとも近似的に前もって与えられているセン？ｔ＃注的関係との 関連ＩＣおいて空気過剰率差をめ、この空気過剰率差によｐ空気／燃料比ｔ−調 整する。この調整装置により従来の技術に比して、空気／燃料比の調整の際に請 求項１に記載の調整装置と同一の利点が得ら几る。

請求項１及び２に記載の本発明の調整装置の上記利点はしかしλ＝１への調整に 対してに、λ＝１の領域におけるλセンサの出力電圧がただは／’！ステップ変 化する′だけてしって数学的に理想的にステップ変化するのではない場合、即ち 空気過５ｔ！Ｊ率λとセンサ出力電圧とをＭ会する関数がλ＝１の領域において 胃鐵の勾配七有する場合のみ得られる。

有利には、センサ電圧と空気過剰率との間の又はセンサ電圧差と亜気Ａ剰率差と の間のセンサ特注的関係ぼ特性白線製置に格納する。本発明の別の１つの有利な 実施ｆ！ｌにおいてに、この特性白線製置の入力パラメータとして−１ではセン サ電圧又にセンサ電圧差を用い、センナ電圧又はセンサ電圧差と温度との間の、 温度に依存する関係を考慮する次めに、温度１ｃ依存するセンサ内部抵抗又は七 ンサ温屓自身を用いる。

記憶場所及び計算時間上節約するためにこの′＃江囲？ａ装置の特窪四線群全１ 平均の又は特に頻繁に発生するセンナ温度に対応する１つの特注曲線だけを用い るようにすると有利でらることが分かった。

記憶５ｉｈ所を節約するために、センナ置注的関係を数学的関数の使用によタル ＃：すると有利でるることが分か夕、λセンサの通常のセンサ特注全基礎にして 、数学的関数として３次の放物線音用いると特に有利であることが分かった。

本発明の別の１つの有利な実施例においては、有利には３％の調整偏差でてのλ ＝１への調整（即ちλ＝０．９７ないしλ＝　１．０３）においては、迷萩特注 金有する調整装置き用い、３％よ夕大きい調整偏差においては連秩詞整から２位 置制御へ切換る。評価に用いられる、λ＝１の周夕狭幅なλ帯域への制限により 、センサの＠度変化による採用でれたセンサ特性における誤夕の影＃は比較的／ ＪＳさいといり利点が侍られる、何故ならばλ＝１の領域をておけるセンサ特性 に非常に温度安定性が高いからである。従って、行うべきセンサ電圧の零点オフ セット補正の猜度を低減することができる、何故ならばλ帯域の外の、温度に依 存する領域においては２位置制御が適用されるからである。

本発明の別の１つの有利な実施例に２いては、センサ電圧Ｕ８の調整目標値な、 測定される最小及び最大センサ電圧に依存して式 ％式％（） に従って適応される。但しＫは、センサ電圧差により決する一定の係数でろる。

調整目標値の補正は付加的に低域フィルタを介して行われる。更に、測定てれた センサ電圧極値は記憶され、センサ電圧の新極値が測定されなりｖＩＩ合には漸 次補償調整される。この適応によ夕、センサの経年変化又は温度変化によるセン サ電圧の調整目標値のシフトを考慮することが可能でるる。

図　面 次に本発明七芙尾例に基づき図を用いて説明する。

第１図は＠Ｘ項１に記載の内燃機関における空気／燃料比の調整のための調整装 置上方する回路の藺単化されたブロック回路図、Ｍ２図は請求項２に記載の内燃 機関における空気／燃料比のＶ＠整のための本発明の調整装置の調整回路全売す かしかし全回路ではなく請求項１の調整回路と異なる請求項２の構成菓子の釡を 示すブロック回路図でるる。

実施例 第１図に水石れているｖ４曵装置は、調整菓子としてのｆ５科噴射弁ＣＥＶ）　 １１と、調整装置１２と（破線により囲１れている〕、内忽壁関の排気ガスの中 に配置芒れているλセン？１３と、基本特注曲線装置１４とを有する調整区間と しての内燃機関（ＢＫＭ）　１０を有する。基本特性曲線装置１４は有利ににＲ ＯＭとして形成され、このＲＯＭは、供給される作動ｔ（この場合には回転１ｅ ｎ及び絞夕弁位置αンによりアドレス指定される。こｎらのアドレスに依存して その都度に、内燃機関１０の撚科噴射弁１１の対応する噴射時間ｔＬが基本特注 曲線装置１４から脱出される。λセンサ１３は出力信号（出力電圧ＵＳ）を送出 し、この出力信号は調整器１２に供給さｎる。調整器１２に操作量とじて補正係 数ＩＦを送出し、補正係数ＫＦは、基本特性曲線装置１４から出力される噴射時 間ｔＬと乗算されて、これにより、補正された噴射時間ｔＩ、□が得られる。更 に′ｖＩ４整器１２には空気過剰率λの調整目標値１５が供給てれ、調整目標値 １５に叔夕弁位置αと内燃機関１０の回転数ｎとに依存することもらる。３元触 媒装置を用いる場合にはこの目標値は１にされる、何故卒らば化学−Ｘ論ＥＦＪ 混合気（λ＝１）が存在する場合には触媒装、ｆ（７）最適の変換特性を保証す るからである。

調整器１２は変換装置１６．を有し、変換装置１６を用いてλセンサ１３のセン サ出力信号Ｕｓがλ値に、λ値とセンサ電圧との間のセンサ特性的関係に対応し て、に換される。このセンサ特性的関係を形灰するためには数学の関数又はテー ブル又は特性曲線装置を用いる。センサ特性はλ＝１より大きい領域及び小ざい 領域ｉＣおけるセンサ温度により強く影＃七受ける。調整精度を高めるために従 って、λ値の決定の際に例えば特性曲線装置からセンサ電圧Ｕ８の他【てセンサ の温度、又は温度にｇ、存するセンサ内部抵抗を入力パラメータとして用いると 有利でらる。

調整器１２の中で、変換装置１６に時間素子１１が後置接続嘔れ、時間素子１１ に、補正係数ＫＦｔ−計算する補正装置１８が接伏されている。この補正係数Ｋ Ｆは乗算ユニット１９に供給され、乗算ユニット１９は補正係数ＫＦを、基本特 注曲線装置１４から出力石れる噴射時間ｔＬと乗算する。補正係数ＩＦ　Ｏ出力 はスイッチ２０により中断することができ、スイッチ２０は調整イネーブル装置 ２１を介して切換えられる。内燃機関の特定のフェーズ（例えばスタートフェー ズ、暖機運転７エーズ秦、不安定７エーズ〕においては、前もって与えらｎてい る固定の空気過剰率λへの調整は望１しくない。これらの場合には調査イネーブ ル装置２１によりスイッチ２０ｆｆｉ介して補正係数ＫＦの出力が中断される。

調整イネーブル装置２１が調整全イネーブルにすると、内燃機関１０の排気ガス の中に配置されているλセンサの出力信号が変換器ｆｌｉｋ１６に供給される。

補正係′ｅＫＦ″の計算（＝有利にμ耐犀機吟よｐ行わルるので０、アナログ七 ンサ出・力信号は増幅後に゛、藁１図に示でれていないＡ　／　Ｄ変換器を介し てデジタル信号に変換でれる。、変換装置１６にλセンサ１３の出力信号から、 センサの出力電圧と空気過剰率λとの間の前もって与えられているセンサの特注 η関係から、その都度に測定でれる実際値空気Ａ刺率λを計算する。これに胱い て行われる空気過剰率λの実際値と目標値１５との比較により調整偏差Δλが得 られ、調整偏差△λは時間素子１７に供給される。時間素子１１は次いで信号を 補正装置１８に送出し、補正装置１８は補正係数、ＫＦの計算を行う。

補正係数ＫＦは次いで、基本特性曲線装置１４から出力される噴射時間ｔＬと乗 算され、これにより、補正された噴射時間ｔＬＫが得られる。噴射弁１１の遅れ 時間の影＃全考慮した噴射時間ｔ８と、噴射時間ｔＬＫとの加算により最終的に 笑捺の噴射時間ｔｌを得る。

デジタルで計算される噴射時間ｔ工が、第１図に示されていない最終段に供給て れ、アナログ開放時間信号として噴射弁１１に送出される。

第２図に示されている調整回路は実質的に、例えば第１図のｖ４１！１回路に頑 似の構成含有する。同一の構成素子は第１図と同一の参ｐ＠番号を有し、ここで は再度の説明を省略する。第１図に示されている調整回路との相違は、調整偏差 Δλが別の方法でめられる点でるる。Ｘ１ｉ目標値として目標値電圧２２が用い られ、目標値電圧２２は絞り弁位置α又は回転数ｎに依存することもめる。

更に第２図の調整回路は換算ユニット２３を胃し、換算、ユニット２３はセンサ 電圧差と、これと関係している空気過剰率差との間のセンサのｔ＃住的関係を記 憶と目標値センサ電圧２２との比較の後に調整偏差Δσ８が供給され、調整偏差 ΔＵ８から調整偏差Δλが計算される。後続の調整経過は第１図の調整回路の調 整経過に対応し−１従って繰返しを避けるためにここでは再度の説明を省略する 。

特に有利には、調整速度を高めるために、時間素子１１のＲＩＤ特性を有する連 続調整器が用いられ、その都度のｐｇ分、工底分、ＤＲ分に対して調整偏差が、 回転は及び負荷に依存して特注曲線装置（（格納されている適当な係数と乗算さ れる。

センサ質量と、図示されていないアナログ／デジタル変換器の買置との間の質量 のずれはセンサ電圧の測定結果を誤らせる２゜従って補正装置がこの質量のずれ 全相殺する。この相殺は補正装置が、より長く持続するエンジンブレーキフェー ズにおいて（例えば８００ｍ　ｓｅｃの後に〕、発生する最小センサ電圧を測定 し、予測最小値に対する差′ｔ−フィルタを介して、測定するセンサ電圧の九め の補正室として記憶することにエフ行われる。負の買置ずｆ′Ｌを検出するため にセンサ電圧がアナログ／デジタル変換器の前でノ１−ドウエフ的に固定電圧個 分だけ高められる。質量ずｎのこの相殺により、センサ出力電圧の検出において よ夕高い精度が得られ、これにより連続調整装置のより高い調整精度が得られる 〇 この補正装置は他方において、例えば経年変化によりより燃料が希薄な特性曲線 部分のドリフト（高１り〕の補償に用いられる。質量ずｎの補償だけならば、場 合に応じて差動増幅器の使用によっても行われる。

触媒装置の変換効率ｔ−監視するために有利には、触媒装置から下流に第２のλ センサが配置てれ、このセンサ框、排気ガス有害物質を信号特性に最適に変換し た場合には、温度安定値λ＝１を中心に僅かな脈状特性を有する信号を送出する 。この温度安定点りムらのずれは有利ににセン？出力電圧のオフセット補正／オ フセット適応に用いられる。

Ｆｉｇ、Ｓ Ｆｉｇ、　２ 国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．内燃機関の排気ガスに曝されている酸素センサ（λセンサ）（１３）が設け られており、酸素センサ（１３）の出力電圧は空気過剰率λのための尺度を表し 、この出力電圧はλ＝１の領域において実質的にステップ変化する、内燃機関（ １０）において保持すべき空気過剰率λへの空気／燃料比の調整装置において、 連続調整のための調整器（１２）を設け、調整器（１２）はその都度の実際値空 気過剰率λを、その都度に測定されるセンサ出力電圧を介して、センサ出力電圧 値とこれと関連している空気過剰率λとの間の少なくとも近似的に与えられてい るセンサの特性的関係との関連において求め、保持すべき空気過剰率λに対応す る目標価空気過剰率λを実際値空気過剰率λから減算し、形成される差を基礎に して空気／燃料比を調整することを特徴とする内燃機関の空気／燃料比の調整装 置。
2. ２．連続調整のための調整器（１２）を設け、調整器（１２）は、保持すべき空 気過剰率λにその都度のセンサ特性に対応して割当てられているセンサ電圧を目 標値として用い、その都度に測定される実際値センサ電圧と目標値センサ電圧と の差を介して、センサ電圧差値とこれと関連している空気過剰率差値との間の少 なくとも近似的に与えられている関係との関連において空気過剰率差を求め、こ の空気過剰率差を基礎にして空気／燃料比を調整することを特徴とする請求項１ に記載の内燃機関の空気／燃料比の調整装置。
3. ３．センサの特性的関係が特性曲線装置（１６；２３）に格納されていることを 特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の空気／燃料比の調整装置。
4. ４．センサ電圧又はセンサ電圧差と、センサ温度に依存する１つの値を特性曲線 装置（１６；２３）の入力パラメータとして用いることを特徴とする請求項３に 記載の内燃機関の空気／燃料比の調整装置。
5. ５．センサの特性的関係を数学の関数の使用により形成することを特徴とする請 求項１又は２に記載の内燃機関の空気／燃料比の調整装置。
6. ６．３次の放物線を用いることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の空気／ 燃料比の調整装置。
7. ７．λ＝１への調整の場合に調整器（１２）が、例えば３％等の前もって与えら れている小さい調整偏差までは連続調整特注を有し、より大きい調整偏差におい ては調整器（１２）は調整特性を、例えば６％等のより大きい調整偏差を有する ２位置制御に対応した調整を有することを特徴とする請求項１ないし６のうちの いずれか１項に記載の内燃機関の空気／燃料比の調整装置。
8. ８．センサ電圧ＵＳ（Ｓｏｌｌ）の調整目標値を、測定される最大及び最小セン サ電圧（ＵＳ（ｍａｘ），ＵＳ（ｍｉｎ））に依存して ＵＳ（Ｓｏｌｌ）＝（ＵＳ（ｍａｘ）−ＵＳ（ｍｉｎ）×Ｋ＋ＵＳ（ｍｉｎ）） に対応して適応する（但しＫは、センサ特性に基づいて求められる一定の係数で ある）ことを特徴とする請求項２ないし７のうちのいずれか１項に記載の内燃機 関の空気／燃料比の調整装置。
9. ９．その都度に測定されたセンサ電圧をオフセット補正に重量させることを特徴 とする請求項１ないし８のうちのいずれか１項に記載の内燃機関の空気／燃料比 の調整装置。
10. １０．調整器（１２）を、連続的なＰＩＤ特性を有する装置として構成すること を特徴とする請求項１ないし９のうちのいずれか１項に記載の内燃機関の空気／ 燃料比の調整装置。