JPS58106152A - 内燃機関の燃料空気混合気を制御する装置 - Google Patents

内燃機関の燃料空気混合気を制御する装置

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JPS58106152A
JPS58106152A JP57215653A JP21565382A JPS58106152A JP S58106152 A JPS58106152 A JP S58106152A JP 57215653 A JP57215653 A JP 57215653A JP 21565382 A JP21565382 A JP 21565382A JP S58106152 A JPS58106152 A JP S58106152A
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    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1477Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation circuit or part of it,(e.g. comparator, PI regulator, output)
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
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    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1477Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation circuit or part of it,(e.g. comparator, PI regulator, output)
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

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】 発明の属する技術分野 本発明旨、内燃機関の中で燃・焼する燃料空気混合気を
、λゾンデを用いて制御する装置に関する。その場合こ
の装置は、燃料空気混合気を調整する制御架、胃と接続
され、かつλゾンデの動作率flit+状態を監視する
装置を有している。また、ソゞンデの動作可能状態に影
響を与えるゾンデ内部抵抗を検出するために、基準電圧
が抵抗を介してゾンデ電圧と逆方向に接続され、まだλ
ソゝンデの出力側に発生する合成電圧(UA)が、少く
とも2つの比較装置により、λゾンデの動作準備状態を
指示する最小変位に関して。
VIM々の閾値と比較可能となっている。さらに。
比較装置の出力電圧が、動作可能状態の基準として、評
価回路により評価可能であり、この評価回路は、制御装
置を遮断ないし作動接続する信号を発生する。
この種の装置(ドイツ連邦共和国特許出願公開第270
7383号公報参照)では、ゾンデ信号がある平均電圧
値と比べて大きいか小さいかを決定するために、比較装
置の1つが用いられる。その場合平均電圧値は、制御点
を定める電圧値として、λ=λ。の時のλゾンデ出力信
号の電圧変動範囲内に位置している。制御装置は、比較
装置の出力値によって制御される。2つの比較装置の出
力値は、λゾンデが作動準備状態にあるかどうかを表わ
す。この公知の装置では、作動可能状態を検出する温度
は混合気が濃い場合でも薄い場合でも同じである。しか
しこの装置にはy制御装置が何度も作動接続ないし遮断
されるために、この制御装置を迅速に使用することがで
きないという欠点がある。特に機関をアイドリングをさ
せて暖機運転している時には、制御装置を作動接続ない
し遮断する期間が何度も繰返される結果、不都合な機関
特性が生じ、所謂アイドリング時ののこ挽き音に似た音
が発生する。
発明の効果 これに対し、特許請求の範囲第1項記載の特徴を有する
本発明による燃料空気混合気制御用装置は、機関が制御
装置の再遮断を阻止する作動温度に達した時になって、
制御装置が作動接続されるという利点を有している。
特許請求範囲2記載の構成によって作動接続抵抗特性が
非対称となるので、制御装置の作動接続後直ちに良好な
制御特性が得られる。
実施例の説明 次に図面により実施例について本発明の詳細な説明する
本発明による装置は、ドイツ連邦共和国特許出願公開8
2707383号公報に記載された装置を、改良・発展
させたものである。本発明による装置の本質的な構成要
素は、公知の構造のλゾンデである。このλゾンデは、
内燃機関の排気系内に設置され、燃焼過程中に機関のシ
リンダ内で発生する排気ガスが、ゾンデの周りを流れる
ようになっている。ゾンデは、例えば二酸化ジルコニウ
ムのような、両側の面で接点接続された固体電解質の焼
結体から成っている。
二酸化ジルコニウム焼結体の片面は排気ガスに、もう1
つの面は基準媒質に曝されるようになってりる。従って
、固体電解質の両面での酸素分圧比の差が、接点接続部
に電位差を発注する。
λゾンデの出力電圧は、空気過剰率λがλ。の時、飛躍
的に変化する。例えば、空気過剰率λがλ0より小さい
時、λゾンデの出力電圧値は750〜900 mVであ
り、この場合ゾンデは、高温状態にあって動作可能であ
る。空気過剰率λがλ。を上回ると、出力電圧は約10
0 mVに下がる。
しかしこのλゾンデには次のような欠点がある、すなわ
ち、低温状態ではゾンデの内部抵抗が極めて大きくなり
、ゾンデの出力側には、制併用の電圧信号が全く現われ
ない、特に電圧の際立って急激な変化が生じないのであ
る。第1図には、1ざ電源2と温度に依存する内部抵抗
3から成る等価回路として、λゾンデ1を示している。
このゾンデは、内燃機関の排気系(図示せず)の中に配
置されている。内燃機関には、気化器によって燃料空気
混合気が供給され、この混合気は機関の燃焼室の中で燃
焼する。空気に対する燃料の比は、気化器の中で調整・
制御され、制御装置によって補正される。
排気ガス中の有害物質を除去する装置との関係から、燃
料および空気調量の制御装置を、機関の始動後できるだ
け早い時間に作動させるよう努力がなされてきた。制御
装置により十分確実に評価可能なゾンデ信号が、V>つ
発生するかを検出するだめに、前述のドイツ連邦共和国
特許出願公開第270738′名号公報に1つの回路が
提案されている。この回路は、内部抵抗の値と共に変化
するゾンデの出力電圧を、閾値スイッチにより検出する
。その場合、出力電圧が所定の閾値を上回ると、制御を
開始させる信号が発生する。
第1図はこの回路装置の一部分のブロック回路を示す。
λゾンデ1は、信号源2と温度依存抵抗3を有している
。前置抵抗4を備えた直流電源5が、λゾンデ1と直列
に接続されている。
λゾンデ1からは電圧UAが取出され、閾値増幅器9,
100入力側に供給される。電圧UAは、別の線路を介
して図示していない制御装置にも供給されている。3つ
の抵抗6.γ、8が圧電諒とアースの間に接続されてい
る。抵抗6,7の間から閾値増幅器9への信号が取出さ
れ、それにより作動上限閾値が定められる。抵抗7゜8
の間からは、別の信号が取出されて閾値増幅器10へ供
給される。この信号によシ下限IJlfが定められる。
閾値スイッチの出力信号は、例えばドイツ連邦共和国特
許出願公開第2707383号公報に記載されているよ
うに処理される。
公知の回路装置は、第2図に示すような特性を持ってい
る。温度依存抵抗3の抵抗値が所定の値の場合、λゾン
デの出力電圧Uが、下限量値増幅器10が定めるスイッ
チ閾値に達した時、この電圧は実効スイッチ閾値Umi
nと呼ばれる。
これに対して、温度依存抵抗3の所定の値で、電圧UA
が、閾値増幅器9で調整される上限スイッチ閾値に達し
た時、この電圧は実効スイン・チ閾値U工ゆと呼ばれる
。Uma xとUm工□は第2図に示されている。さら
に、使用時における最大および最小ゾンデ電圧の変化が
、実線で示されている。
ゾンデの温度の経過において、温度が所定の値T1よシ
低いと、閾値U11aXもUminも得られない。監視
期間の経過後、調整器は固定制御値にセットされる。普
通、暖機運転中は、排気ガスの混合比は濃厚である(λ
は1よシ小さい)。
温度がT1に達すると、閾値Umaxを上回り、PT調
整器は制御側へ切換えられる。その際PI調整器は、混
合気を稀薄にするように制御する。
しかし、最大制御範囲(λ=1.2)でも閾値Umi□
が得られないので、ゾンデ電圧USは閾値Umlnを下
回らない。待ち期間が過ぎると、PI調整器は再び遮断
され、固定制御値が設定される。λ=1,2の時に下限
閾値Uminを下回る程度に、ゾンデの温度が上昇する
まで、この過程は繰返される。この過程が何度も繰返さ
れて、その所要時r#jjが大きくなると、機関の運転
特性に悪い影響を与える。このような状態の時アイドリ
ング時に起るのこ挽き音に似た音が生ずる。
第6図は、本発明による構成を採用した時の特性曲線を
表わす線図である。この場合も、電源5の電圧U0と抵
抗4は一定である。その際電圧Uoは、閾値スイッチ9
,1002つの閾値の間に設定される。ゾンデ電圧U8
は、温度と排気ガス組成との関数である。抵抗゛3も温
度依存抵抗である。本発明による回路装置は、PI調整
器の動作方向が下限閾値に対する出力電圧UAの状態に
のみ依存するという効果を利用している。つまり、ゾン
デ電圧が上限閾値Umaxを上回るか、または”ff1
a工と−0゜の間にある時は、P工調整器は燃料混合気
を稀薄にする方向に制御を行なう。U  からUmin
の範囲で監視aX 期間が付加的に設けられている。監視期間の経過後、P
I調整器はある制御値にセットされる。
制御動作が行なわれている間、出力電圧UAが下限閾値
を下回った時にのみ、燃料混合気は濃厚に制御される。
従って、制御特性を変えなくとも、比較的高温になった
時調整器が作動されるように、上限閾値電圧UmaXを
変位させることができる。その場合、暖機運転時などの
混合気の濃い状態(λく1)で機関が作動している時に
は、温度T2になった時に始めてUmaxになる。調贅
器は温度T2で作動接続され、燃料空気混合気を稀薄方
向に制御する。PI調整器がその極端な稀薄限界(λ=
L2)に達するまで、λ=1,2で閾値Uminを下回
る程度にゾンデは加熱される。この時PI調整器は、再
び混合気が濃厚になるように制御する。つまり、制御値
への切換えが省、略される。従って、多様な制御動作を
何度も繰返すことなく、即座に制御準備状態になる。こ
の構成により、機関にのこ挽き音に似た音を発生させる
ことなく、早期に制御を開始することができる。
実際の使用例では、ゾンデ1.抵抗4および直流電源5
を有する本発明のゾンデ入力回路は、次のように構成さ
れている。即ち、実効スイッチ閾値U酩アが0.8■の
時、ゾンデ内部抵抗3は濃厚混合気作動接続抵抗として
働く。また、実効づイッチ閾値Umlnが0.I Vの
時、ゾンデ内部抵抗は稀薄混合気作動接続抵抗として働
く。
公知の回路装置では、混合気が濃厚な侍と稀薄な時のゾ
ンデ内部抵抗は、それぞれ等しく定められ、1〜2MΩ
の範囲内にあった。本発明による新しいゾンデ人力回路
の構成は、作動接続抵抗の状りにおいて、従来の構成と
異なっている。つまり、混合気が濃厚な時の作動接続抵
抗が小さい(例えば100〜200にΩ)ので、′スイ
ッチ電圧Uma、Xは、高温の方向へ変位した。
また混合気が稀薄な時の作動接続抵抗を元の値(1〜2
MΩ)に保ったので、下限電圧Umlnは元のま贅とな
っている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による装置の実施例のブロック回路図、
第2図は公知の制御装置の動作を説明する線図、第′6
図は本発明による制御装置の動作を説明する線図である
。 1・・・λゾンデ、2・・・信号源、3・・・温度依存
抵抗、4・・・前置抵抗、5・・・直流電源、6,7.
8・・・抵抗、9,10・・・閾値増幅器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 内燃機関の中で燃焼する燃料空気混合気を、λゾ
    ンデを用いて制御する装置であって、燃料空気混合気を
    調整する制御装置と接続され、かつλゾンデの動作準備
    状態を監視する装置を有しており、その際、ゾンデの動
    作準備状態に影響を与えるゾンデ内部抵抗を検出するた
    めに、基準電圧が抵抗を介してゾンデ電圧と逆方向に接
    続され、またλゾンデの出力側に発生する合成電圧(U
    A)が、少くとも2つの比較装置により、λゾンデの動
    作準備状態を指示する最小変位に関して、種々の閾値と
    比較可能であり、比較装置の出力電圧が、動作可能状態
    の基準として、評価回路により評価可能であり、この評
    価回路が、制御装置を遮断ないし作動接続する信号を発
    生する、内燃機関の燃料空気混合気を制御する装置にお
    いて、混合気が濃厚な場合に、ゾンデを作動接続する温
    度をより高くし、投入抵抗の抵抗値をより小さくしたこ
    とを特徴とする内燃機関の燃料空気混合気を制御する装
    置。 2、内燃機関の中で燃焼する燃料空気混合気を、λゾン
    デを用いて制御する装置であって、燃料空気混合気を調
    整する制御装置と接続され、かつλゾンデの動作準備状
    態を監視する装置を有しており、その際、ゾンデの動作
    準備状態に影響を与えるゾンデ内部抵抗を検出するため
    に、基準電圧が抵抗を介してゾンデ電圧と逆方向に接続
    され、またλゾンデの出力側に発生する合成電圧(UA
    )が、少くとも2つの比較装置により、λゾンデの動作
    準備状態を指示する最小変位に関して、種々の閾値と比
    較可能であり、比較装置の出力電圧が、動作可能状態の
    基準として、評価回路により評価可能であり、この1価
    回路が、制御装置を遮断ないし作動接続する信号を発生
    する、内燃機関の燃料空気混合気を制御する装置におい
    て混合気が濃厚な場合に、ゾンデを作動接続する温度を
    より高ぐし投入抵抗の抵抗値をより小さくし、燃料空気
    混合気が稀薄な場合に、ゾンデを作動接続する温度を低
    く設定し、投入抵抗を高く設定した内燃機関の燃料空気
    混合気を制御する装置。
JP57215653A 1981-12-11 1982-12-10 内燃機関の燃料空気混合気を制御する装置 Granted JPS58106152A (ja)

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JPS58106152A true JPS58106152A (ja) 1983-06-24
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