JPS5877153A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

内燃機関の空燃比制御装置

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JPS5877153A
JPS5877153A JP17447981A JP17447981A JPS5877153A JP S5877153 A JPS5877153 A JP S5877153A JP 17447981 A JP17447981 A JP 17447981A JP 17447981 A JP17447981 A JP 17447981A JP S5877153 A JPS5877153 A JP S5877153A
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air
fuel ratio
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integrator
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JP17447981A
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Atsushi Takahashi
淳 高橋
Takeshi Shiozawa
塩沢 健
Kiyoshi Asada
浅田 潔
Takayoshi Nakagawa
中川 孝義
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • 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)
    • F02D41/1482Integrator, i.e. variable slope

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (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】 本発明は、機関の排気系の酸素濃度を検出する空燃比セ
ンサの出力に関係して吸気系への空気の供給量を制御弁
により制御し、これによす混合気の空燃比を制御する内
燃機関の空燃比制御装置に関する。
このような空燃比制御装置では、空燃比センサの出力を
積分する積分器が設けられ、この積分器の出力に関係し
て制御弁の作動が制御されている。機関の減速中では、
燃料消費効率の改善および未燃成分の排出抑制を図るた
めに、開ループ制御による燃料カットが行なわれ、機関
が減速状態からアイドリンク状態になると、再び帰還制
御が再開されている。従来の空燃比制御装置では、アイ
ドリンク期間における帰還制御中はアイドリンク開始時
から積分器の時定数は同一の値に設定されており、機関
が減速状態からアイドリンク状態になって空燃比制御が
開ループ制御から帰還制御へ変化した時に、積分器の出
力が定常値に近い値まで移行するのが遅れ、空燃比が過
濃側へずれて、排気ガス中の未燃成分量が増大している
という問題が起きている。
本発明の目的は、機関が減速状態からアイドリング状態
へ移行して空燃比制御が開ループ制御から帰還制御に変
化した時の空燃比の制御精度を改善することができる内
燃機関の空燃比制御装置を提供することである。
この目的を達成するために本発明によれば、機関が減速
状態からアイドリンク状態に変化した時から所定時間は
積分器の時定数を小さくし、積分器の出力が速やかに定
常値に近い値へ変化するようにする。
図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図において機関の吸気系は、上流から順番にエアク
リーナ1、気化器2、および吸気分岐管3から構成され
、機関本体4に接続されている。機関本体4の燃焼室で
燃焼された混合気は、排気ガスとなって排気分岐管5、
排気管6を介して大気へ放出される。気化器2は、運転
室の加速ペダルに連動する絞り弁7を有し、理論空燃比
より小さい、すなわち少し過濃の混合気を生成する。バ
イパス通路8はエアクリーナ1のエアフィルタ9の内側
に設けられているボート10と、吸気分岐管3の集合部
分に設けられているポート11とを接続し、電磁制御弁
12により流通断面積を制御される。触媒コンバータ1
3は排気管6に設けられ、−酸化炭素および炭化水素の
酸化と窒素酸化物の還元とを同時に行なう三元触媒を収
容している。三元触媒の触媒効果を有効に達成するため
には、混合気は空燃比制御装置によりほぼ理論空燃比に
維持される必要がある。空燃比センサ14は、排気分岐
管5の集合部分に設けられ、排気ガス中の酸素濃度、す
なわち空燃比を検出する。回転速度スイッチ20は、機
関の回転速度を検出し、機関回転速度が100Or、 
p、 m、以上である場合では1 、100Or、pm
未満である場合ではOの出力を発生する。負圧スイッチ
21は、吸気管負圧を検出し、吸気管負圧が33011
11Hg以上である場合では1.330酊Hg未満であ
る場合では0の出力を発生する。電子制御装置19は、
空燃比センサ14、回転速度スイッチ20.および負圧
スイッチ21から入力信号を受けて、電磁制御弁12を
制御する。
第2図は第1図の電子制御装置19に含まれている時定
数選択回路の論理回路図である。回転速度スイッチ20
の出力は、インバータ36を介してAND回路35へ、
インバータ38を介してAND回路37へ、およびAN
D回路40へ送られる。負圧スイッチ21の出力はAN
D回路35へ、インバータ39を介してAND回路37
へ、インバータ41を介してAND回路40へ送られる
。AND回路35の出力は、タイマ45へ、およびAN
D回路46へ送られる。タイマ45の出力は、インバー
タ47を介してAND回路46へ、およびAND回路5
1 、52へ送られる。AND回路46の出力はAND
回路48 、49へ送られる。空燃比センサ14の出力
はインバータ50を介してAND回路49へ、インバー
タ53を介してAND回路52へ、AND回路56へ、
およびインバータ58を介してAND回路57へ送られ
ている。OR回路55はAND回路37 、40から入
力を受け、AND回路56 、57へ出力を送っている
。AND回路52 、51 、48 、49 、56゜
57の出力は時定数設定器60ないし65へそれぞれ送
られ、時定数設定器60ないし65は、入力lの場合に
それぞれ時定数に2 、 Kl 、 Kl’、 K2’
 、 K3 、 K4を発生する。時定数Kl 、 K
2はアイドリング中の帰還制御用時定数として設定され
、時定数に3゜、  K4は加速および通常走行中のよ
うな非アイドリング期間の帰還制御用時定数として設定
され、時定数Kl 、 K2はそれぞれに3 、 K4
より大きく、また、時定数Kl’ 、 K2’は機関が
減速状態からアイドリンク状態へ変化した時から所定時
間Tが経過するまでの帰還制御用時定数として設定され
、それぞれに1とに3、およびに2とに4の中間の値に
設定される( Kl > Kl’ > K3、K2 >
 K2’ > K4 )。時定数設定器60ないし65
の出力はOR回路66を介して積分器へ送られ、積分器
の時定数はこれらの入力信号に関係して変化する。
第3図は第2図の論理回路図のタイミングチャートであ
る。また第4図は、機関が減速状態からアイドリンク状
態へ変化する場合の空燃比センサ14の出力、積分器の
出力電圧、空燃比、および車速の時間変化を示している
。第3図において各Sは、その添字に対応する第2図の
論珪素子の出力を示し、第4図において破線は従来装置
の特性を、実線は本発明の実施例の特性を示している。
なお高レベル電圧を1、低レベル電圧なOとそれぞれ定
義する。848 、849 。
S51 、 S52 、 S56 、857が1である
ことは積分器の時定数がそれぞれKl’ 、 K2’ 
、 Kl 、 K2 、 K3 、 K4に設定されて
いることを意味する。回転速度スイッチ20および負圧
スイッチ21の出力と機関の運転状態との関係は次表に
示す通りである。
すなわち機関の減速状態では機関回転速度Nが100O
r、 P−m、以上でかつ吸気管負圧Pが330111
Hg未満であり(場合A)、車両の通常走行時では機関
回転速度Nは1000 r、p、m、以上であり、また
、絞り弁7はアイドリング開度より大きく開いているの
で吸気管負圧Pは330mllHg未満であり(場合B
)、機関のアイドリング状態では機関回転速度Nが10
0Or、p、m、未満でありかつ吸気管負圧Pは330
glHg以上であり(場合C)、機関がアイドリンクか
ら加速される場合では機関回転速度Nはなお1000 
r、 p、m、未満でありかつ吸気管負圧Pは300朋
Hg未満であるC )4 + Dれ時刻t1からt2ま
でおよび時刻t4からt5まではそれぞれB、Dであり
、これらの場合、回転速度スイッチ20の出力S20が
1であるがあるいは負圧スイッチ21の出力821が0
であるので、AND回路35の出力S35はOであり、
時定数Kl 、 K2 。
Kl’ 、 K2:が選択されることはない。場合Bで
はAND回路40の出力S40が1であり、場合りでは
AND回路37の出力837が1であるので、OR回路
55の出力855が1となり、したがって空燃比センサ
14の出力S14か1である場合はAND回路56の出
力S56が1となって時定数かに3に設定され、また、
空燃比センサf4の出力が0である場合はAND回路5
7の出力857が1となって時定数はに4に設定される
。第4図に示されるように、コンデンサを含む積分器の
出力は、空燃比センサの出力が1である期間では時定数
に3で上昇し、空燃比センサの出力がOである期間では
時定数に4で下降する。また、空燃比センサ14の出力
が反転した時には、応答性を改善するために、積分器の
出力には所定のスキップ処理が施されている。積分器の
出力電圧は比較器において所定の三角波電圧と比較され
、積分器の出力電圧が三角波電圧より高い期間は電磁制
御弁12ヘパルスが送られて電磁制御弁12が開かれる
ので、積分器の出力電圧が高いとき程、制御弁12によ
りバイパス通路8の流通断面積が増大されて吸気管3へ
の空気供給量が増大し、空燃比はほぼ理論空燃比に維持
される。K3 、 K4はKl 、 K2より小さく、
所定の応答性が確保される。
時刻t2からt3までは場合Aであり、この場合、AN
D回路35 、37 、40の出力835 、837 
、 S40はいずれもOとなって、いずれの時定数も選
択されない。積分器のコンデンサの両端は短絡され、第
4図に示されるように積分器の出力は零に維持され、燃
料カットが行なわれる。
時刻t3からt4までは場合Cであり、時刻t3におい
て機関は減速状態からアイドリンク状態へ変化し、時刻
t3からt4まで機関はアイドリンク状態に維持されて
いる。時刻t3において回転速度スイッチ20の出力5
2ofJ″−0になり、負圧スイッチ21の出力S21
が1になり、これによりAND回路37 、40の出力
が0となるとともに、AND回路35の出力S35が1
になる。タイマ45の出力は、AND回路35がOから
1に変化した時刻t3において1からOへ変化し、時刻
t3から所定時間Tが経過した時刻t3aまで0に維持
される。したがってAND回路51 、52は時刻t3
がら時刻t4までなお出力をOに維持され、時定数はK
l、に2には設定されず、AND回路46の出力が1に
維持され、空燃比センサ14の出力S14が1である場
合にはAND回路48の出力S48が1になって時定数
はKl’に設定され、また空燃比センサ14の出力S1
4が0である場合にはAND回路49の出力849が1
になって時定数はに2’に設定される。第4図に示され
るように、時刻t3において積分器のコンデンサの両端
は正の所定値Vにされ、積分器の出力電圧は小さな時定
数Kl’ 、 K2’ (Kl’(Kl 、 K2’ 
(K2 )で増減し、定常値近傍へ速やかに移行する。
従来装置では、アイドリンク中の時定数は常にKl。
K2に設定されており、積分器の出力電圧の上昇が遅れ
て、空燃比が過濃側にずれて(第4図W)、排気ガス中
の未燃成分量が増大していた。なお時刻t3において空
燃比センサ14からの入力信号は強制的に1にされ、積
分器の出力電圧の上昇を図ルが、このことは従来装置と
同様である。
時刻t3aになるとタイマ45の出力845は再び1に
なるので、AND回路46の出力846はOとなって時
定数はKl’ 、 K2’には設定されず、空燃比セン
サ14の出力S14が1である場合にはAND回路51
の出力851は1になって時定数はKlに設定され、空
燃比センサ14の出力814がOである場合にはAND
回路52の出力S52が1となって時定数はに2に設定
される。アイドリンク中の時定数Kl、に2は所定の安
定性を確保するために、K3 、 K4より大きい値に
設定されている。
このように本発明によれば、機関が減速状態からアイド
リンク状態へ変化して空燃比制御が開ループ制御から帰
還制御に変化した時、その変化時から所定時間は積分器
の時定数が小さい値に維持される。この結果、積分器の
出力は帰還制御中の定常値へ速やかに変化して、変化直
後における空燃比の制御精度を大幅に改善することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の構成図、第2図は積分器の時
定数を選択する装置の論理回路図、第3図は第2図の論
理回路のタイミングチャート、第4図は積分器の出力電
圧等の変化を示すグラフである。 5・・・排気分岐管1.7・・・絞り弁、12・・・電
磁制御弁、14・・・空燃比センサ、19・・・電子制
御装置、20・・・回転速度スイッチ、21・・・負圧
スイッチ、45・タイマ、46 、48 、49 、5
1 、52・・AND回路。 第3図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 排気系の酸素濃度を検出する空燃比センサの出力を積分
    する積分器、絞り弁より下流の吸気系への空気の供給量
    を制御する制御弁、および積分器の出力に関係して制御
    弁を駆動する駆動手段を備えている内燃機関の空燃比側
    ゛御装置において、機関が減速状態からアイドリンク状
    態へ変化した時から所定時間の経過を計測するタイマ、
    およびこのタイマの出力に応動して該所定時間中のアイ
    ドリンク期間では該所定時間経過のアイドリンク期間よ
    り積分器の時定数を小さい値へ切換える切換手段を備え
    ていることを特徴とする、内燃機関の空燃比制御装置。
JP17447981A 1981-11-02 1981-11-02 内燃機関の空燃比制御装置 Granted JPS5877153A (ja)

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