JPS5918126Y2 - 内燃機関に導入される燃料・空気混合ガス中の空気数λの調整装置 - Google Patents

内燃機関に導入される燃料・空気混合ガス中の空気数λの調整装置

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JPS5918126Y2
JPS5918126Y2 JP1982032440U JP3244082U JPS5918126Y2 JP S5918126 Y2 JPS5918126 Y2 JP S5918126Y2 JP 1982032440 U JP1982032440 U JP 1982032440U JP 3244082 U JP3244082 U JP 3244082U JP S5918126 Y2 JPS5918126 Y2 JP S5918126Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、排気管に設けられた排気ガス測定ゾンデ゛お
よび内燃機関の燃焼室内で燃焼される混合気中の燃料ま
たは空気のような成分の割合を調整するための電子的調
整回路を有する内燃機関に導入される燃料・空気混合ガ
ス中の空気数λの調整装置に関する。
内燃機関の排気管中に一酸化炭素の分圧を測定するゾン
デ゛を設けた装置は知られている。
気化器ないし噴射装置の燃料供給は排気ガス中の一酸化
炭素量に応じて調整される。
一酸化炭素測定の本質的欠点は、空気数（空気過剰率）
λが１より大きい場合には排気ガス中の一酸化炭素量が
殆んど変化しないことである。
それ故、内燃機関の一定の動作状態において要求される
ように極めて希薄な混合ガスに調整するには一酸化炭素
測定は不適当である。
本考案の目的は、空気数λをたとえばλ＝０゜７〜λ＝
１．４までの大きさ範囲にわたって調整することのでき
る測定ゾンテ゛装置およびこれに従属する電子的調整回
路を作ることにある。
さらに本考案の目的は温度の影響および周囲の影響に無
関係で、λ＝１の空気数に非常に正確に保持できる調整
装置を提供することである。
この目的は本考案によれば酸素イオン伝導性の固体電解
質を有し内燃機関の排気ガス中に配置されていて排気ガ
ス中の含有酸素に応動する排気ガス測定ゾンデおよび内
燃機関の燃焼室内で燃焼される燃料空気混合気中の燃料
または空気のような成分の割合を調整するための電子的
調整回路を有する内燃機関に導入される燃料・空気混合
ガス中の空気数λの調整装置において、排気ガス測定ゾ
ンデ゛の出力信号が空気数λ−１の際跳躍的変化をする
ようにし、排気ガス測定ゾンデに、電圧の跳躍的゛変化
に応動する閾値スイッチが後置接続されており、該閾値
スイッチの出力側を、電子的調整回路と接続し、さらに
、排気ガスゾンデと閾値スイッチとの間に低域フィルタ
を設け、さらに、内燃機関の排気ガスにさらされる温度
センサを設け、該温度センサに第２の閾値スイッチを後
置接続し、該第２の閾値スイッチによって、切換装置が
作動されるようにし、該切換装置によって、電子調整回
路の入力側が、第２の閾値スイッチにて調整可能な温度
閾値を下回った際、固定的に調整可能な制御電圧に切換
えられるようにしたことにより極めて有効に遠戚される
。
たとえば酸化ジルコンなどの固体電解質を有するこのよ
うな酸素測定ゾンデ゛は既に知られており、かかるゾン
デは数ミリ秒の極めて短かい応動時間を有し、その出力
信号は各気筒の排出過程中著しく変化する。
排気ガスの不均一性にもとづくこの出力信号の変化は、
調整回路において平均的な酸素分圧だけが処理されるよ
うに低域フィルタによりろ過される。
本考案の利点は空気数ないし酸素含有量に関して酸素測
定ゾンデ′の出力電圧の飛躍的変化の位置が、温度やそ
の他の周囲の影響に無関係であり、かつ低域フィルタに
より入力電圧閾値からの短時間の変位が調整作用に悪影
響を与えないようにして、この電圧の飛躍的変位を確実
に閾値スイッチで検出できることである。
したがって非常に迅速に作用する補正信号を閾値スイッ
チの出力側から取出すことか゛で゛きる。
本考案による調整装置では空気数λの調整は噴射内燃機
関並びにガス化内燃機関のいずれに対しても実施するこ
とができる。
噴射内燃機関の調整は本考案によれば、低域フィルタに
閾値スイッチを後置接続し、この閾値スイッチによりた
とえば調整ストローク制限器を介して燃料噴射装置に設
けられた制御マルチバイブレークのパルス持続時間を制
御することにより行われる。
他方ガス化内燃機関用の調整装置は、低域フィルタに差
動増幅器を接続し、補助空気絞り弁を差動増幅器により
出力増幅器および調整素子を介して制御することにより
行われる。
以下図面について本考案の実施例を詳細に説明する。
第１図には空気数λに依存する測定ゾンデの出力信号が
示される。
曲線６５．６６、６７はそれぞれ一酸化炭素測定ゾンデ
の出力電圧、温度検出器の出力電圧および酸素測定ゾン
デ゛２１の出力電圧を示す。
第２図は実施例の結線図で、排気管２０には酸素測定ゾ
ンデ゛２１の他に温度修正に使用される熱電素子８０が
設けられる。
実施例は主要構成要素として低域フィルタ２２、差動増
幅器８１．調整増幅器８３、閾値スイッチ８２、調整ス
トローク制限器８４および切換増幅器８５を有する。
低域フィルタ２２は実施例では演算増幅器２２１を持つ
能動低域フィルタとして構成される。
演算増幅器２２１の非反転入力側は２つの抵抗２２４．
２２５からなる分圧器のタップに、反転入力側は酸素測
定ゾンデ２１の出力側に接続される。
低域フィルタ特性は、演算増幅器２２１の負帰還路にコ
ンテ゛ンサ２２３と抵抗２２２からなる直列回路を設け
ることにより得られる。
熱電素子８０には差動増幅器８１の反転入力側が接続さ
れるのに対し、その非反転入力側は分圧器８１１、８１
２のタップに接続される。
両演算増幅器２２１．８１の出力側はそれぞれ抵抗８３
５、８３６を介して調整増幅器８３の能動素子を形成す
る演算増幅器８３０の反転入力側に接続される。
演算増幅器８３０は抵抗８３１を負帰還されるので、比
例調整器の特性を有する。
演算増幅器８３０の非反転入力側は抵抗８３２を介して
分圧器８３３．８３４のタップに接続される。
調整ストローク制限器８４はトリマ抵抗から構成される
。
閾値スイッチ８２は抵抗８２１を介して正帰還される演
算増幅器８２０として形成される。
演算増幅器８２０の反転入力側は抵抗８２３を介して差
動増幅器８１の出力側に接続される。
非反転入力側は抵抗８２２を介して分圧器８２４．８２
５のタップに接続される。
演算増幅器８２０の出力側には切換器８６を作動するた
めの切換増幅器８５が接続される。
切換器８６の出力側は制御マルチバイブレータ３０の修
正入力側３１４に接続される。
切換器８６の第１の入力側は調整ストローク制限器８４
に、第２の入力側は分圧器８７．８８のタップに接続さ
れる。
第３図は空気数λに依存する内燃機関の排気ガスの組成
を示す。
曲線９６．９７．９８．９９はそれぞれ窒素酸化物、不
完全燃焼炭化水素、一酸化炭素および二酸化炭素の排気
ガス中の量を示す。
一酸化炭素および二酸化炭素の量は百分率で、炭化水素
および窒素酸化物の量はｐｐｍで、即ち百方分率で示さ
れている。
第３図から明らかなように排気ガスの３つの有害成分、
即ち窒素酸化物、不完全燃焼炭化水素および一酸化炭素
が同時に最小値をとるような空気数λは存在しない。
それ故排気ガスの無害化には２つの基本的な場合がある
。
第１の場合においては空気数＾は１．０の近くでは一酸
化炭素および不完全燃焼炭化水素の量が最小なので、こ
の値のごく近くに調整するものである。
この範囲では窒素酸化物の量は最大値を示すので、排気
管に窒素酸化物を置換するための触媒を有するリアクタ
を設ける必要がある。
この第１の場合において用いられるような触媒リアクタ
は公知装置においては複数個必要としたのであるが、本
発明においては唯１つ設けるだけでよいようになるので
ある。
第２の場合において極めて濃厚な混合ガス（空気数約０
．８および０．９）又は極めて希薄な混合ガス（空気数
約１゜４）で走行することにある。
この第２場合では不完全燃焼炭化水素および一酸化炭素
を再燃焼するためのいわゆるサーマリアクタを排気管に
設ける必要がある。
排気ガスリアクタはそれ故いずれにしても必要である。
窒素酸化物を置換するための触媒リアクタはサーマリア
クタよりも全体的に無害な排気ガスを放出する利点を有
する。
しかし触媒リアクタは製作費が高価であり、頻繁な保守
点検を必要とする。
これに対しサーマリアクタは製作費は低順であるが、排
気ガスの無害化能力の点で劣る。
本考案による装置の利点は上記の第１および第２の場合
において効果を発揮し得るのである。
即ち上記の第２の場合においては排気ガス再燃焼用に簡
単なサーマリアクタを使用できるようにするものであり
、上記の第１の場合におけるように触媒リアクタを必要
とするときは公知技術の場合（公知の場合は複数触媒リ
アクタを要する）と異なって唯１つの触媒リアクタで済
ませ得るというメリットがある、即ち、触媒リアクタが
必要なときは２つのりアクタを要しないで１つのりアク
タ（所謂１台式リアクタ）で済むことにある。
上記の所謂１台式リアクタは窒素酸化物の還元のため触
媒作用する物質を一個だけ有する。
これに反し、公知の装置では複数個の触媒リアクタ体を
含む排気ガスリアクタが必要であり、唯１つの触媒リア
クタで済むようになっていない。
第２図の実施例は原理的には排気ガス中の酸素分圧に応
じてたとえば１．４の大きな空気数の調整に使用される
。
容量的に負帰還された演算増幅器２２１を有する能動低
域フィルタ２２の実施例が示されている。
低域フィルタ２２の出力側には簡単な調整増幅器８３が
接続され、２つの差動増幅器は接続されていない。
調整増幅器８３は制御マルチバイブレーク３０のパルス
接続時間を、切換器８６が図示の位置をとる限り連続的
に調整する。
それ故二位置調整ではなく、連続調整が行われる。
実施例は酸素測定ゾンデ２１の温度変化の補償を行うこ
とができる。
このため抵抗８３６を介して排気ガス温度に比例する電
圧が調整増幅器８３の入力側に与えられる。
排気ガス温度に比例する電圧は更に抵抗８２３を介して
閾値スイッチ８２にも導かれるので、切換器８６を介し
て全調整装置は内燃機関がまだ冷状態にあるときはしゃ
断せしめられる。
この場合制御マルチバイブレーク３０の修正入力側３１
４には分圧器８７．８８の一定のタップ電圧が導かれる
。
この内燃機関の冷状態における調整装置のしゃ断は、酸
素測定ゾンデ２１がその出力電圧を曲線６７に示したよ
うに酸素分圧に正確に依存せしめるには約７００°Ｃの
動作温度を必要とするので有利である。
閾値スイッチ８２、切換増幅器８５および切換器８６を
有するしゃ断装置は、酸素測定ゾンデ２１に付加的な電
気加熱装置を設け、内燃機関の冷状態時にも必要な動作
温度を確実に得るようにすれば省略することができる。
以上説明した本考案の実施例により燃料・空気混合ガス
が濃厚な場合にもおよび希薄な場合にも空気数λの正確
な調整が可能となる。
酸素分圧を検出するための公知の測定原理を利用するこ
とができれば特に有利である。
酸素測定ゾンデ゛２１では酸素イオン伝導固体電解質を
有する電池の出力電圧が測定される。
【図面の簡単な説明】
第１図、第３図は、本考案装置の動作を説明するための
ダイアダラム、第２図は実施例のブロック結線図である
。 ２０・・・・・・排気管、２１・・・・・・酸素測定ゾ
ンデ゛、２２・・・・・・低域フィルタ、２３．８２・
・・・・・閾値スイッチ、２４・・・・・・フィードバ
ック回路、２５．８４・・・・・・調整ストローク制限
器、２６・・・・・・トリガスイッチ、２７・・・・・
・出力増幅器、２８・・・・・・噴射弁、２９・・・・
・・吸気管、３０・・・・・・制御マルチバイブレータ
、８１・・・・・・差動増幅器、８３・・・・・・調整
増幅器、８５・・・・・・切換増幅器。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 酸素イオン伝導性の固体電解質を有し内燃機関の排気ガ
    ス中に配置されていて排気ガス中の含有酸素に応動する
    排気ガス測定ゾンデおよび内燃機関の燃焼室内で燃焼さ
    れる燃料空気混合気中の燃料または空気のような成分の
    割合を調整するための電子的調整回路を有する内燃機関
    に導入される燃料・空気混合ガス中の空気数λの調整装
    置において、排気ガス測定ゾンデ２１の出力信号が空気
    数λ−１の際跳躍的変化るするようにし、排気ガス測定
    ゾンデ゛に、電圧の跳躍的変化に応動する閾値スイッチ
    ８３が後置接続されており、該閾値スイッチの出力側を
    、電子的調整回路と接続し、さらに、排気ガス測定ゾン
    デ２１と閾値スイッチ８３との間に低域フィルタ２２を
    設け、さらに、内燃機関の排気ガスにさらされる温度セ
    ンサ８０を設け、該温度センサに第２の閾値スイッチ８
    ２を後置接続し、該第２の閾値スイッチによって、切換
    装置８６が作動されるように、該切換装置によって、電
    子調整回路の入力側が、第２の閾値スイッチ８２にて調
    整可能な温度閾値を下回った際、固定的に調整可能な制
    御電圧に切換えられるようにして成る内燃機関に導入さ
    れる燃料・空気混合ガス中の空気数λの調整装置。
JP1982032440U 1971-04-02 1982-03-08 内燃機関に導入される燃料・空気混合ガス中の空気数λの調整装置 Expired JPS5918126Y2 (ja)

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