JPS5824610B2 - クウネンピキカンシキネンリヨウフンシヤソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の排気ガス中の酸素濃度によって代表
される混合気の空燃比を検出、帰還して混合気の空燃比
を制御するようにした空燃比帰還式燃料噴射装置に関す
る。

従来、この種の装置は数多く提案されているが混合気の
空燃比を代表する排気ガス中の酸素濃度を検出する手段
すなわち酸素濃度検出器は排気ガスがほぼ４５０℃〜６
００℃程度にならないと不活性で作動せず、機関始動後
等の低温時での内燃機関運転時には望まれる最適空燃比
の制御が不可態であった。

すなわち、酸素濃度検出器が不活性状態で生ずる信号は
空燃比の小さいことを示す信□号と類似（設定値より大
きい）しているため、機関運転開始と共に帰還制御する
と混合気の空燃比はしだいに大きくなり、失火を招来し
てしまう。

したがって、酸素濃度検出器が不活性の間は帰還系の作
動を停止させることが提案されたが、排気ガス温度等で
酸素濃度検出器の活性、不活性を判別しているため、酸
素濃度検出器が活性状態に移ったと判別する時点に誤り
が生じ、誤った検出値の帰還補正に起因して空燃比制御
に悪影響を及ぼしている。

また、本発明者等はこれまで第１図乃至第３図に示すよ
うに、空燃比の設定値によって酸素濃度検出器が活性に
なったことを判別するものを提案している。

第１図において、内燃機関５の排気管６には温度上昇と
共に内部インピーダンスが減少し、かつ酸素濃度増加と
共に内部インピーダンスが減少する酸素濃度検出器１が
設置され、その出力端子は空燃比判別回路２に接続され
、制御の目標となる空燃比の設定値と共に酸素濃度検出
器１からの検出値が入力されている。

空燃比判別回路２は積分回路３を介して燃料噴射装置４
に接続され、かつ時限回路８を介して帰還系にある積分
回路３の作動を制御するための補正停止回路７に接続さ
れている。

そして、酸素濃度検出器１が活性状態（作動温度以上に
ある状態）にあれば混合安の空燃比が内燃機関５への燃
料噴射時間を規定する１つのパラメータとして燃料噴射
装置４に入丈され、不活性状態（作動温度以下になる状
態）Ｋあれば空燃比は燃料噴射装置４に入力されず、焼
料噴射装置４による燃料噴射時間は公知のごとく内燃機
関５の作動パラメータ、例えば吸入空気量回転数等、に
よって規定される。

第１図の帰還系構成を第２図に示してあり、同図におい
て前記各回路を詳細に説明する。

前記空燃比判別回路２は定電圧ダイオード２ａ、抵抗２
ｂ ｔ ２ ｃ ２２ ｅ ２２ ｆ ｔ ２ ｇ
、２ ｉｔ ２ ｊ ＋２ｋｐ、２１，２ｎｔ２ｏ、２
ｐｔ２ｑｔ２Ｓ。

２ｔ、トランジスタ２ｄ、２ｈ、２ｒ、２ｕ、比較器２
ｍから構成され、トランジスタ２ｈのベースは酸素濃度
検出器１の出力端子Ａに接続されている。

更に、比較器２ｍの非反転入力端子には抵抗２ ｉｔ
２１にて分圧されたＶｓ／２の電圧が印加され、その反
転入力端子には抵抗２ｆｔ２ｇにて分圧される電圧Ｖｏ
が印加されているが、トランジスタ２ｈのベース電圧す
なわち酸素濃度検出器１の出力電圧が抵抗２ｂの両端電
圧と等しくなると電圧ＶＯはＶＢ／２となるよう抵抗２
ｂは調整されている。

積分回路３は抵抗３ａ、３ｂ、演算増幅器２ｃ、積分用
コンデンサ３ｄがら構成され、空燃比判別回路２からの
電圧を積分して積分電圧を前記燃料噴射装置４０入力端
子が接続される出力端子Ｂに生ずる。

補正停止回路７はトランジスタ？ａ、７ｅ、抵抗７ｂ、
７ｄ ７７ｆ、７ｇおよびダイオード７ｃから構成され
、トランジスタ７ａが導通することによって前記積分回
路３の作動を停止し、空燃比帰還による燃料噴射時間の
補正を停止させる。

時限回路８はダイオード８ ａ 、８１、トランジスタ
８ｂ、抵抗８ｃ、８ｄ、８ｇ、８ｈ、８１，８ｊ、コン
デンサ８ｆおよび比較器８とから構成されている。

次に上記構成において作動を主に第２図に示した帰還系
について述べる。

燃料噴射装置４における空燃比の基本特性を制御の目標
値となる空燃比より多少（５％程度）大きく設定してお
く。

機関始動直後は酸素濃度検出器１が低温で不活性である
ため内部インピーダンスが高い。

それ故に酸素濃度検出器１の出力電圧は高く大略電源電
圧ＶＢに等しく、比較器２ｍの出力電圧は大略接地電位
に等しい低レベルであるため、トランジスタ８ｂは遮断
して比較器８には高レベルの電圧を生ずる。

この高レベルの電圧によってトランジスタ７ａが導通し
てコンデンサ３ｄの両端を短絡するため、積分器３は作
動停止され出力端子ＢにはｖＢ／２の電圧が生ずる。

この積分電圧ｖＢ／２によって燃料噴射装置は燃料噴射
時間を補正することはない。

その後、時間の経過に伴ない酸素濃度検出器１の温度が
上昇して時点ｔ。

で出力電圧（検出値が設定電圧（設定値）と等しくなる
と、この時点での内部インピーダンスは低くなっている
。

したがって、トランジスタ２ｈが導通し、混合気の空燃
比が前述の通り多少大きく設定しであるため出力端子Ａ
の電圧も徐々に低下し、比較器２ｍの反転入力端子に印
加される電圧Ｖｏも徐々に低下してＶＢ／２’［下にな
る。

しかして、比較器２ｍは時点ｔ。

後に高レベルの電圧を生じてトランジスタ８ｂを導通さ
せ、コンデンサ８ｆを充電する。

コンデンサ８ｆの充電によって比較器８には低レベルの
電圧を生じてトランジスタ７ａを遮断し、積分器３の積
分作動を時点ｔ。

以後開始させる。

この積分器３からの積分電圧によって燃料噴射装置４は
公知のごとく燃料噴射時間を制御して、混合気の空燃比
を目標値に制御する。

このように、酸素濃度検出器１が時点ｔ。

で活性状態になると同時に空燃比帰還系が作動し、空燃
比帰還制御がなされている間は公知のごとく酸素濃度検
出器１の出力電圧は第３図Ａに示すごとく、帰還制御の
目標とする空燃比の設定値に応じて設定された設定電圧
より大きくなったり小さくなったりする。

この大小変化に対応して積分器３からの積分電圧は第３
図Ｂに示すごとく電圧ＶＢ／２以上で変化する。

燃料噴射装置４は積分電圧に応じて燃料噴射時間を補正
（本例では増加）する。

ところで、時点ｔ１ 以後酸素濃度検出器１が何らかに
よって急冷され不活性となっても、その内部インピーダ
ンスが高くなるため前述のごとく比較器２ｍは低レベル
の電圧を生じてトランジスタ８ｂを遮断する。

それ故、時点ｔ１ は以前にコンデンサ８ｆに充電され
ていた電荷は主に抵抗８ｅを介して放電され、比較器８
にの反転入力電圧より第３図Ｃに示すごとく低くなると
比較器８には第３図りに示すごとく高レベルの電圧を生
ずる。

この高レベルの電圧によって補正停止回路７は積分回路
３の作動を停止させる。

したがって、帰還系によって空燃比補正は行なわれず、
混合気の空燃比は燃料噴射装置４によって設定された基
本特性に従う。

なお、上記例においては酸素濃度検出器１の検出値が目
標とする空燃比の検出値が目標とする空燃比の設定値に
達したことにより酸素濃度検出器１が活性状態になった
と判別して空燃比の帰還補正停止を解除しているが、酸
素濃度検出器１が不活性状態から活性状態に移る時の出
力電圧と目標とする空燃比の設定電圧とは一般的に極く
小さいため補正停止解除時の帰還制御の誤差もほとんど
生じない。

本発明は上記したような空燃比帰還式燃料噴射装置をさ
らに改良したものである。

すなわち、本発明の目的は、空燃比の大小関係を判別す
る第１の設定値に影響されることなく機関に適合した最
適な値に第２の設定値を設定して酸素濃度検出器が活性
状態に至ったことを適確に判定し、速やかに空燃比の帰
還制御を開始させることを可能にすることにある。

さらに、帰還制御動作中においても酸素濃度検出器が例
えば急冷され不活性となった場合には、速やかに帰還匍
脚動作の停止を可能にすることにある。

そのため本発明では、内燃機関の排気ガス中の酸素濃度
を検出する酸素濃度検出器と、この酸素濃度検出器から
の検出値を第１の設定値と比較判別する空燃比判別回路
と、この空燃比判別回路からの判別値を積分処理し混合
気の空燃化を帰還補正する制御手段を備えた空燃比帰還
式燃料噴射装置において、前記第１の設定値とは別に前
記酸素濃度検出器が活性状態に移ったことを判別する第
２の設定値を有し、この第２の設定値と前記酸素濃度検
出器からの検出値とを比較する状態判別で段、及びこの
状態判別手段の出力状態を検出しその出力が所定時間以
上変化しないとき前記酸素濃度検出器が不活性と判断し
て前記制御手段における積分手段に基づく帰還補正を停
止する時限手段を備えたことを特徴とする。

以下本発明の実施例を第４図乃至第６図を用いて説明す
る。

第４図におし・て、酸素濃度検出器１は空燃比判別回路
９及び状態判別回路９に接続され、またこの回路９は第
１、第２図に示した時限回路８に接続されている。

そして、空燃比判別回路２に設定値１を入力し状態判別
回路９には設定値１とは異なる設定値２を入力すること
によって空燃比の大小判別と酸素濃度検出器１の活性、
不活性状態の判別とを別々に行なう。

第４図に示した実施例の帰還系を示す第５図において、
状態判別回路９は空燃比判別回路２と同一構成で、定電
圧ダイオード９ａ、抵抗９ｂ。

９ｃ、９ｅｔ９ｆ、９ｇｔ９１，９ｊ＋９ｋ。

９１．９ｎ、ｈランラスタ９ｃｉ、９ｈおよび比較器９
ｍを有する。

そして、酸素濃度検出器１の出力端子は空燃比判別回路
２および状態判別回路９に接続されている。

更に、空燃比判別回路２において酸素濃度検出器１の出
力電圧が設定値１の設定電圧になると比較器２ｍの出力
電圧レベルが反転し、状態判別回路９においては酸素濃
度検出器１の出力電圧が設定値２の設定電圧になると比
較器９ｍの出力電圧レベルが反転するようにそれぞれ抵
抗２ｂ 、９ｂが調整されている。

上記構成になる帰還系の作動を、設定値１が設定値２よ
り犬である場合について第６図を援用して略述する。

機関始動後酸素濃度検出器１の出力電圧は徐々に低下し
設定値１の設定電圧に達するが、この時点においては比
較器９ｍが低レベルの出力電圧を生じて酸素濃度検出器
１が不活性状態にあると判別されるため、補正停止回路
７によって積分回路３の積分作動は停止されている。

その後、第６図Ａに示すごとく時点ｔ。

で酸素濃度検出器１の出力電圧が設定値２の設定電圧に
達すると、状態判別回路９の比較器９ｍが高レベルの出
力電圧を生じて酸素濃度検出状態に移ったと判別され、
時限回路８の比較器８ｋが第６図Ｃに示すごと（低レベ
ルの電圧を生じて補正停止回路７のトランジスタ７ａ、
７ｅを遮断するため、積分回路３が積分作動を開始する
。

酸素濃度検出器１が活性状態になった後の帰還系の作動
は前述の第１図乃至第３図に示すものと同一であり、も
しくは酸素濃度検出器１の温度が低下して不活性状態に
なると、時限回路８のコンデンサ８ｆが抵抗８ｅを介し
て第６図Ｂに示すごとく放電を持続するため時点ｔ１
で比較器８ｋが再び高レベルの電圧を生じ、補正停止回
路７によって積分回路３の積分作動は停止される。

したがって燃料噴射時間は燃料噴射装置４０基本特性に
従って制御される。

しかして、酸素濃度検出１が不活性状態にある一合は空
燃比帰還補正は停止され、誤った検出値の帰還による空
燃比の大きな変動が防止される。

なお、本実施例において設定値２が設定値１より大きい
場合についても、酸素濃度検出器１が活性状態に移ると
同時に空燃比の帰還補正が行なわれることは明らかであ
る。

以上述べたように本発明においては、混合気の空燃比を
代表する排気ガス中の酸素濃度を検出して積分処理し、
空燃比の帰還補正を行なう空燃比帰還式燃料噴射装置に
おいて、空燃比の大小関係を判別する第１の設定値に影
響されることなく機関に適合した最適な値に第２の設定
値を設定した状態判別手段を設けているから酸素濃度検
出器が活性状態に至ったことを適確に判定し、速やかに
空燃比の帰還制御を開始させることができ、かつ前記状
態判別手段の出力状態を検出しその出力が所定時間以上
変化しないとき酸素濃度検出器が不活性と判断する時限
手段を設けているから、帰還制御動作中においても酸素
濃度検出器が例えば急冷され不活性となった場合には、
速やかに帰還制御動作を停止でき、不活性状態での帰還
制御に起因する空燃比の変動を解消できるという優れた
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明者等が提案してきた一例を示す概要構成
図、第２図のその帰還系構成を示す電気結線図、第３図
はその作動説明に供する帰還系の各部信号波形図、第４
図は本発明の実施例を示す概要構成図、第５図は実施例
の帰還系構成を示す電気結線図、第６図は実施例の作動
説明に供する帰還系の各部信号波形図である。 １・・・・・・酸素濃度検出器、２・・・・・・空燃比
判別回路、３・・・・・・積分回路、４・・・・・・燃
料噴射装置、５・・・・・・内燃機関、７・・・・・・
補正停止回路、８・・・・・・時限回路、９・・・・・
・状態判別回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃
   度検出器と、この酸素濃度検出器からの検出値を第１の
   設定値と比較判別する空燃比判別回路と、この空燃比判
   別回路からの判別値を積分処理し混合気の空燃比を帰還
   補正する制御手段を備えた空燃比帰還式燃料噴射装置に
   おいて、前記第１の設定値とは別に前記酸素濃度検出器
   が活性状態に移ったことを判別する第２の設定値を有し
   、この第２の設定値と前記酸素濃度検出器からの検出値
   とを比較する状態判別手段、及びこの状態刺刃１１手段
   の出力状態を検出しその出力が所定時間以上変化しない
   とき前記酸素濃度検出器が不活性と判断して、前記制御
   手段における積分処理に基づく帰還補正を停止する時限
   手段を備えたことを特徴とする空燃比帰還式燃料噴射装
   置。