JPS5834656B2 - クウネンピセイギヨソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、排気ガス濃度を検出してフィードバック制御
することにより、エンジン吸入混合気の空燃比を設定空
燃比に維持するようにした空燃比制御装置の改良に関す
るものである。

通常の燃料調量装置（気化器や燃料噴射装置等）は吸入
空気量に応じて予め設定された燃料流量をエンジンに供
給するものであり、種々の運転状態の変化に対応して空
燃比を設定空燃比に維持するには難点があった。

この対策として、排気ガス通路に排気ガス濃度を検出す
る排気センサを設け、この検出信号を制御回路を介して
フィードバックすることにより、混合気の空燃比を予め
設定した値に収束させる電子制御式の燃料調量装置が提
案されている。

しかし従来の電子制御燃料調量装置においては、使用す
る排気センサの特性によって制御性や安定性が制約され
るという欠点があった。

例えば第１図Ａに示すごとく、空燃比の値がα１（例え
ば理論空燃比−ｉｌ ４．８ ）の点において出力電圧
が急変する特性を有する排気センサ（以下階段特性型セ
ンサと呼ぶ）を用いた場合には、温度変化や経時変化に
よって出力電圧が多少変化（図中の破線）しても、出力
電圧の急変点α、は変化しない。

したがって出力電圧が■ｓ以上のときには空燃比を大き
く（混合気を薄く）シ、■ｓ以下のとときには空燃比を
小さく（混合気を濃く）するように制御してやれば、温
度変化等にあまり影響されることなしに空燃比をα１に
収束させるように制御することが出来る。

しかし上記のごとき階段特性型センサにおいては、特性
の急変点α、以外の空燃比に制御することは困難であり
、また空燃比がα１より大きいか小さいかを判断するだ
けであって実際の空燃比とα１との偏差を量的に検出す
ることが出来ないので、制御系の時間遅れによって発生
するハンチングの幅が大きくなり、空燃比がα１を中心
として上下に大きく変動するおそれがある等の欠点があ
る。

また、第１図Ｂに示すごとく、出力電圧が空燃比に対応
して滑らかに変化する特性を有する排気センサ（以下傾
斜特性型センサと呼ぶ）を用いた場合には、基準となる
電圧Ｖｓの値を変化させることによって設定空燃比α１
の値を自由に設定することが出来、また実際の空燃比と
α１との偏差を量的に検出することが出来るので、ハン
チング幅を狭くすることが出来るという長所がある。

しかし温度変化、経時変化等によって出力電圧が変化（
図中の破線）すると、基準電圧■ｓを一定にしておいて
も、設定空燃比の値がα１からα２に変化してしまうと
いう欠点がある。

上記のように階段特性型センサの場合は、安定性は良い
が制御性が悪く、また傾斜特性型センサの場合は、制御
性は良いが安定性が悪いという欠点があった。

本発明は上記の欠点を解消し、制御性と安定性の両方に
優れた空燃比制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため本発明においては、階段特性
型センサと傾斜特性型センサとを用い、階段特性型セン
サの出力が急変する毎に、その時点における傾斜特性型
センサの出力を基準電圧として設定し、該基準電圧と傾
斜特性型センサの出力との偏差信号を検出することによ
って、傾斜特性型センサの制御性の良さを生かすと共に
、その安定性を向上させるように構成している。

以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明の一実施例のブロック図である。

第２図において、３および４は、エンジン１の排気管２
に設けられた排気センサである。

排気センサ３は第３図の３曲線のごとき特性を有する階
段特性型のセンサであり、排気センサ４は第３図の６曲
線のごとき特性を有する傾斜特性型のセンサである。

排気センサ４の出力は、増幅器６で増幅されたのち、差
動増幅器９の一方の入力端子に与えられると共に、アナ
ログスイッチ７を介してレベル記憶回路８へも与えられ
る。

そしてレベル記憶回路８の出力は差動増幅器９の他方の
入力端子に与えられる。

一方、階段特性を有する排気センサ３の出力は反転検出
回路５へ与えられる。

反転検出回路５は排気センサ３の出力が急変した時一定
パルス幅のパルスを出力し、このパルスが与えられてい
る期間アナログスイッチＩがオンになる。

アナログスイッチ７がオンになると、その時点における
増幅器６の出力がレベル記憶回路８に記憶され、レベル
記憶回路８は次にアナログスイッチ７がオンになるまで
その状態を維持する。

前記のごとく、差動増幅器９の二つの入力端子には、増
幅器６の出力とレベル記憶回路８の出力とが与えられ、
差動増幅器９は上記両人力の差の電圧を出力する。

すなわちレベル記憶回路８の出力が基準電圧となる。

上記の関係を第３図を用いて詳しく説明する。

例えば、排気センサ４の特性が第３図Ａｂ曲線の場合に
は、レベル記憶回路８の出力すなわち差動増幅器９の基
準電圧は■１になり、差動増幅器９の出力は増幅器６の
出力と■１との差に比例した電圧となる。

また、温度変化等によって排気センサ４の特性がｂ′曲
線のように変化した場合には、基準電圧は■２に変化す
るので、差動増幅器９の出力は増幅器６の出力と■２と
の差に比例した電圧となる。

したがって差動増幅器９の出力は、実際の空燃比と設定
空燃比α１との差に対応した電圧となり、この関係は排
気センサ４の特性が上下に移動しても変化しない。

この関係は、第３図Ｂ、Ｃに示す如く、傾斜特性型セン
サが放物線状出力特性を持つＨＣセンサ、あるいは、正
比例状特性を持っＣＯ全センサあっても同様であり、更
に、各センサを組み合わせて用いても差し支えない。

すなわち、第２図の回路においては、安定性の良い階段
特性型の排気センサ３の出力が急変する毎に、その時点
における排気センサ４の出力を基準電圧として設定して
いるので、温度変化等によって排気センサ４の出力が変
化しても、差動増幅器９の出力には影響が及ばなくなり
、差動増幅器９の出力は常に空燃比と設定空燃比α１と
の差に対応した値となる。

したがって制御回路１０においては、差動増幅器９の出
力に対応して、空燃比が設定空燃比α１より小さい（混
合気過濃）場合は燃料供給量を減少させ、α１より大き
い（混合気希薄）場合は燃料供給量を増加させるような
制御信号を作り、この制御信号によって燃料調量装置１
１の燃料供給量を調節するアクチュエータを制御すれば
、空燃比を設定空燃比α、に維持するように制御するこ
とが出来る。

この制御回路１０としては、差動増幅器９の出力の比例
分信号、積分分信号および微分分信号のいずれか一つの
信号、またはそれらの信号を組合せた信号を出力する回
路等を用いることが出来る。

なお、レベル記憶回路８の出力を増幅器または減衰器を
介して差動増幅器９に与えるように構成すれば、設定空
燃比をα１以外の任意ｍ１ｔｔこ設定することが出来る
。

上記の設定空燃比を、例えば排気浄化装置１２の動作に
適合した排気ガスを排出するような値に設定すれば、排
気ガス中の有害成分を効率よく減少させることが出来る
。

例えば、排気浄化装置１２として、ＨＣ（未燃の炭化水
素）、Ｃ０（−酸化炭素）およびＮ０ｘ（窒素酸化物）
を同時に低減する機能をもった三元触媒を使用する場合
には、エンジンの吸入混合気の空燃比がほぼ理論空燃比
（ガソリンの理論空燃比はほぼ１４．８ ）のとき、三
元触媒がその三元性（ＨＣとＣＯの酸化及びＮＯｘの還
元）を最も良く発揮するので、上記の設定空燃比を理論
空燃比に設定する。

排気浄化装置として酸化触媒、還元触媒、酸化触媒と還
元触媒との組合せ、あるいはリアクタ等を使用する場合
にも、それぞれ使用する排気浄化装置に適合した空燃比
に設定すればよい。

次に、第４図は第２図の反転検出回路５、増幅器６、ア
ナログスイッチ７、レベル記憶回路８および差動増幅器
９の部分（第２図の破線で囲まれた部分）の一実施例の
回路図であり、図中第２図と同符号は同一物を示す。

第４図において、入力端子１３には排気センサ３の出力
が入力し、入力端子１４には排気センサ４の出力が入力
する。

反転検出回路５は、比較器１６と、トランジスタＱ１、
コンデンサＣ２，Ｃ３，ダイオードＤ、 、 Ｄ２等か
らなるパルス発生回路とから構成されている。

比較器１６は排気センサ３の出力と、電源電圧ＶＯＯを
抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧した基準電圧■。

（例えば第３図の■□に設定する）との大小関係によっ
て異なった出力を送出し、パルス発生回路は比較器１６
の出力が変化したとき一定幅のパルスを出力する。

このパルスによってアナログスイッチ７がオンになり、
コンデンサＣ１で構成されたレベル記憶回路８に増幅器
６の出力を与える。

レベル記憶回路８は、次にアナログスイッチ７がオンに
なるまで、同じレベルの電圧を出力する。

また差動増幅器９は、増幅器６の出力とレベル記憶回路
８の出力との差を検出し、その出力は出力端子１５から
制御回路１０へ送られる。

次に、第５図はレベル記憶回路８の池の実施例図である
。

第５図の回路は、コンデンサＣ１に非反転増幅器１７（
入力と出力が同位相の増幅器）と、抵抗Ｒ３，Ｒ，から
なる減衰器とを付加したものでありコンデンサＣ１の電
圧を増幅または減衰させて差動増幅器９へ送るようにし
たものである。

このように構成することによって、設定空燃比を第３図
のα１以外の任意の点（増幅すれば設定空燃比がα、よ
り小、減衰すればα、より犬）に設定することが出来る
。

なお上記の説明においては、排気センサ３，４として空
燃比が小さい場合に出力電圧が増加する特性のものを使
用した例を示したが、逆に空燃比が大きいとき出力が増
加する特性のものでもよい。

以上説明したごとく本発明によれば、制御回路へ送られ
る信号（差動増幅器９の出力）が、実際の空燃比と設定
空燃比との差（設定空燃比からのずれの大きさ）に対応
した値になる。

したがって設定空燃比からのずれの大きさを量的に制御
信号に反映させることが出来るので、ハンチング幅の狭
い良好な空燃比制御を行なわせることが出来る。

またレベル記憶回路の出力を増幅または減衰させること
によって、設定空燃比を任意の値に設定することが極め
て容易に出来る。

また、安定性の良い階段特性型センサの出力が急変する
毎に、その時点における傾斜特性型センサの出力を基準
電圧とすることによって傾斜特性型センサの温度変化、
経時変化等を補償しているので、安定性も極めて良好に
なる等多くの利点があり、制御性に優れ、かつ安定性の
良い空燃比制御装置を実現することが出来るという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は排気センサの特性例図、第２図は本発明の一実
施例図、第３図は第２図の装置に用いた排気センサの特
性例図、第４図は本発明の一部分の回路の一実施例図、
第５図はレベル記憶回路の一実施例図である。 符号の説明、１・・・・・・エンジン、２・・・・・・
排気管、３・・・・・・階段特性型センサ、４・・・・
・・傾斜特性型センサ、５・・・・・・反転検出回路、
６・・・・・・増幅器、７・・・・・・アナログスイッ
チ、８・・・・・・レベル言醜回路、９・・・・・・差
動増幅器、１０・・・・・・制御回路、１１・・・・・
・燃料調量装置、１２・・・・・・排気浄化装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンの排気ガス濃度を検出して燃料調量装置を
   フィードバック制御することにより、エンジン吸入混合
   気の空燃比を設定空燃比に維持するようにした空燃比制
   御装置において、所定の空燃比で出力が急変する階段特
   性型センサと、空燃比に対応して出力が連続的に変化す
   る傾斜特性型センサと、上記階段特性型センサの出力が
   急変するごとにその時点における上記傾斜特性型センサ
   の出力を記憶するレベル記憶回路とを具備し、上記レベ
   ル記憶回路の出力と該出力を増幅もしくは減衰させた出
   力の少くとも１つと上記傾斜特性型センサの出力との差
   に対応した制御信号によって空燃比を制御することを特
   徴とする空燃比制御装置。