JPS6036743A - 空気‐燃料制御装置 - Google Patents

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】 本発明は空気又は他の酸化剤中の燃料の燃焼によりパワ
を与えらる］−ンジン、特に空燃比（ａｉｒ−ｆｕｅｌ
　ｒａｔｌｏ）の電子工学的制御に関する。

内燃エンジンは普通多様な車輪及び機械を駆動するため
に使用される。エンジンはガス状又は液体形態の炭化水
素燃料を燃焼させることができる。

燃焼の生成物、水、未燃焼炭化水素、炭素の酸化物及び
窒素の酸化物は、エンジンの入口における空燃比に部分
的に依存してそれらのそれぞれの濃度で変る。エンジン
の効率も空燃比に依存している。従って、多くの状況に
おいて、所望のレベルのエンジン放出及び効率を与える
ように燃料と化合しなかった酸素の如き少なくとも１つ
出口ガスの関数として空燃比を制御することは重要であ
る。

普通に使用されている電子工学的制御装置の１つの形態
は、空燃制ｍ混合システム又は混合弁の如き手段が排出
Ｉｌ！素の濃度に応答して操作される帰還回路を具備す
る。酸素は電解質としてジルコニアを使用する固体状態
電気化学的セルを使用してしばしば感知される。かかる
ジルコニア探針は排気ガス中の酸素の濃度に依存して約
３０ｉ＋Ｖ−１０００ｍＶ（ミリボルト）の範囲の電圧
を生じる。故に、空気−燃料制御の正確さは空燃比に対
してジルコニアセンサにより生じた電圧の正確さに依存
している。

５− 特性的セン４ノ出力曲線は排気ガス中の条件により及び
温度条件に依存してジルコニアセンサの老化（ａｐｌｎ
ｏ　）により影響を受けるという点で問題が生じる。１
９Ｂ（ｌｔ’２月２５日刊行された“Ｔ　ｈｒｅｅ　Ｙ
　ｅａｒｓ　Ｆ　Ｉｅｌｄ　Ｅ　ｘｐｅｒｉｅｎｃｅ　
ｗｉｔｈｔｈｅ　ｌａｍｂｄａ−３ｅｎｓｏｒ　Ｉｎ　
Ａ、ｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　Ｑｏｎｔｒｏ１３ｙｓｔｅｌ
Ｒｓ”と題する５ｏｃｌｅｔｙ　ｏｆ　Ａｕｔｏｍｏｔ
ｉｖｅＥ　ｎｇｉｎｅｅｒ　’　ｓ　ｔｅｃｈｎｉｃａ
ｌ　ｐａｐｅｒ　８０００１７を参照。故に、特定の空
燃比の制御のための所定の設定点電圧を使用する制御シ
ステムは特性的出力曲線のシフトにより同じ設定点電圧
に対して異なった空燃比を与える。

帰還ループの一部として排気放出の感知を使用する制御
システムにおける例として、下記特許が興味深い。１９
７８年１０月１７日に７ジシロー（Ｆ　ｕＪｉｓｈｌｒ
ｏ）を出願人として発行された米国特許第４１２０２６
９号はジルコニアプローブの補償におけるキャパシタを
檜切って蓄積された電圧の比とし採用された基準信号を
開示する。

６一 １９７８年１２月２６日に７シシ日−等を出願人と（）
て発行された米国特許第４１３１０８９号は第４図及び
第４欄においてジルコニアプローブの特性における補償
のための基準電圧の揺動に対する限定を開示している。

１９７９年３月６日にアサノ（Ａ　５ａｎｏ）等を出願
として発行された米国特許第４１４２４８２号は自動車
排気センサにおけるシフトに対する補償においてｉ！準
電圧の揺動に対する制限のための回路（第１図及び第４
図の部材１２）を同様に示している。この機構がパ制御
された摂動（ｃｏｎｔｒｏ−ｌｌｅｄ　ｐｅｒｔｕｒｂ
ａｔｉｏｎｓ）又は振動２′に基づいているかどうかは
明らかでない。しかしながら、この開示はセンサ基準電
圧として振動のｒｉｃｈ　ｐθａｋｓを利用し、次いで
空燃比制御のための設定点としてその基準電圧の特定の
７ラクシヨンを採用するこの方法においてはシステムは
センサ老化を補償する。

１９７９年９月１８日にホサカ（Ｈｏｓａｋａ　）等を
出願人として発行された米国特許第４１６７９２５号は
第３図及び第４図に開示された如きセンサ電圧における
最大揺動に雄づくガスセンサにおける変動の補償のため
の回路機構を使用する。

１９７９年１０月１６日アオノ（ＡＯ口０）を出願人と
して発行された米国特許第４１７０９６５号は、排気セ
ン１ノの平均値をキャパシタが記憶する平均値回路（第
４図及び第４欄）、それにカップリングされて排気セン
サにおける補償において基準信号を与える比回路（ｒａ
ｔｉｏ　ｃｉｒｃｕｌｔ　）を開示する。

１９８０年５月２９日にアオノ（Ａｏｎｏ）等を出願人
として発行された米国特許第４２０３３９４号はセンサ
出力の揺らぎを補償する平均回路（第２図の項目１８及
び欄２の底部）を開示する。

上記特許は空燃比の制御された摂動又は振動に基づく放
出制御システムを開示する。本発明はかかる摂動を持た
なければ又必要ともしない。ＣＯ及び特にＮＯＸの如き
汚染物は本発明において制御することはＪ：り容易であ
る。これは特に非摂動システムにおける定常状態、低Ｒ
ＰＭエンジン操作環境において言える。

更に下記米国特許はこの分野において一般的に興味深い
；第４１７７７７０号；第４１７７７８７号；第４１２
１５４８号；第４１１７８１５号；第４０１９４７４号
：第３９８４９７６号。

本願と同じ出願人に譲渡された米国同時係属特許出願で
ある１９８２年１０月７日に出願されたＫ　ｅｎｎｅｔ
ｈ　Ｒ、Ｂ　ｕｒｎｓ及びＪｏｈｎ　Ｊ、Ｅａｒｌｙ；
５ｅｒｉａｌ　Ｎｏ、４３３１９９；による標題が”Ｍ
ｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　１ｙｌｅａｎｓ　ｆｏｒ　Ｃｏｎ
ｔｒｏｌｌｌｎｇ　Ａｉｒ−ｔｏ−Ｆｕｅｌ　Ｒａｔｉ
ｏ”　、である米国特許出願番号第４３３１９９号も参
照されたい。この同時係属出願及び他の特許及び本明細
書に引例された刊行物は本願にそっくりそのまま引照に
より加入する。

特に老化の関数としてジルコニアセンサ出力電圧におけ
るドリフト（ｄｒｉｆｔ　）を補償するため本発明に従
う自動校正手続き（ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｃａｌｌｂｒ
ａ−ｔｌｏｎ　ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）を使用する、シ／
Ｌ／　ｍｌ　ニア　フロー９− ブ（ｚｉｒｃｏｎｉａ　ｐｒｏｂｅ）を使用する空気燃
料制御システムにより前記問題は克服されそして他の利
点が得られる。本システムはウオームアツプ手順（ｗａ
ｒｍ−ｕｐ　ｐｒｏｃｏｄｕｒｅ　）も備えており、こ
の手順期間中シルコニアブ１］−ブはエンジン排気口（
ｅｎ（ｌｉｎｅ　ｅｘｈａｕｓｔ　ｐｏｒｔ　）でウオ
ームアツプして校正の前に安定な出力電圧のための安定
な温度に達することを許容する。本発明の主な目的はジ
ルコニアセンサの老化に対する電気的補償を与えること
である。

本発明は混合弁の如き空燃混合手段（ａｉｒ−ｆｕｅｌ
ｍｉｘｔｕｒｅ　ｉθａｎｓ　）に接続されたマイクロ
プロセッサ及びエンジンに取付けられているジルコニア
センサプローブを使用する。エンジンの操作期間中記述
された（ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ　）時間に、制御システム
の校正は酸化剤−燃料混合手段の使用により具現される
。弁は、指令されたルーチン（ｐｒｅｓｃｒ　ｌ　ｂｅ
ｄｒＯＬＩ　ｔ　Ｉ　ｎｅ　）に従って削碑された設定
点電圧（５ｅｔｐｏｉｎｔ　ｖｏｌｔａｇｅ　）の領域
においてセンサの出力を１０− 変え且つ保持するように操作され、このルーチン期間中
ジルコニアセンサの電圧出力はモニタされる。

本発明は、ジルコニアセンサ電圧対空燃比が曲線として
グラフで描くことができる規定された（　ｐｒｅｓｃｒ
　ｌ　ｂｅｄ　）関数関係に従うことを認めた。この曲
線は与えられた空燃比条件に対して減少した出力電圧を
生じる老化期間中所定の位置にシフトする。

前記曲線の利用に際し考慮されるべき１つのファクター
は空燃比が１　（ｕｎｉｔｙ　）に等しい場合である化
学量論値を空燃比が通過するときに起こる出力電圧の迅
速な降下である。かくしてシルコニアブローブの出力電
圧は空燃比が濃い（ｒｉｃｈ）から薄い（１ｅａｎ）へ
通過するにつれて急速に低ドすることがわかる。゛濃い
パという用語は化学量論的条件に対して必要とされる燃
料より過剰の燃料があるということを意味し、−ｈ″′
薄い″という用韻は化学量論的条件に対して必要とされ
る燃料に対して燃料が不足していることを意味する。

この曲線は、空燃比の相対的に小さいシフトに対して電
圧の相対的に大きい変化が起こるという点で空燃比の値
の非常に精密な分解能（ｒａｓｏｌｕ−ｔｉｏｎ）を与
える。故に、本発明は化学量論的値の付近で空燃比を制
御することが所望される状況において特に有用である。

特に、本発明は化学問論的値の僅かに濃い側への操作の
ための使用を見出すものであり、従って本発明の好まし
い態様は化学量論的値の濃い側に空燃比を保持する制御
システムに関して説明されるであろう。

１つの態様においては、空気−燃料混合弁を僅かに濃い
からより濃い操作に変わる各システム校正運転期間中、
電Ｆモ曲線の頂部は測定された電圧における最小の差値
（ｄＢｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｖａｌｕｅ）　ニヨり決定
される。そこで制御システムは先に決定された娼だＧＪ
バックＡノ１ノで（ｂａｃｋ　ｏｆｆ）システム操作を
所望の空気−燃料条件に相当する曲線上の所望の設定点
電圧に導き、そしてジルコニアセンザの老化とは実質的
に無関係である。老化は曲線の頂部の位置に関する決定
及び曲線の頂部からのバックΔフの量の変動により補償
される。これらの特徴の両方共、老化プロセスのために
起こる如き変動を考慮して、曲線の性質により決定され
る。

それにより所望の空燃比がセン４ｊの老化にかかわりな
く保持される。

第１図を参照すると、エンジン２２の制御のための本発
明を編入したシステム２０が示される。

Ｊレジン２２はたとえばプロパン、天然ガス、ダイジェ
スタガス（ｄｉｇｅｓｔｅｒ　ｇａｓ）　、埋め立てこ
み処理地ガス（ｌａｎｄｆｉｌｌ　ｇａｓ）　、ガソリ
ン、アルコール等を燃焼するオツトーサイクル機関であ
ることができる。第１図に示された鋳型的状況において
は、エンジン２２は気化器２４を介してその燃料及び空
気を受け入れ、そして排気ガスは接触コンバータ２６を
介して放出される。コンバータ２６は、燃料を遮断する
ことによる如き、慣用のデザインのエンジン遮断回路（
ｅｎｇｌｎｅ　５ｈｕｔ−ｏｆｆ１３− ｃｉｒｃｕ目）（示されていない）に電気的にカップリ
ングされている過温度スイッチ（ｏｖｅｒ−ｔｅｍｐｅ
　−ｒａｔｕｒｅ　５ｗ１ｔｃｈ　）　２　Ｂにより過
度に高０温度に対して保護されている。気化器２４に燃
料を供給するための２つの燃料ライン、即ち直接ライン
××及び制御ユニット３８トに燃料が入ることを許容す
るラインＹＹが設【プられている。気化器２４は、燃料
がラインＹＹを介して１口えられていないときエンジン
に薄い混合気を与えるように調節されなければならない
。かくして、燃料がラインＹＹにより加えられることは
、空燃比が薄い状態から濃い状態（ｒｉｃｈ　Ｃ０ｎｄ
ｉｔｌｏ＋１）に変えられることを許容する。

システム２０は、気化器２４により空気と混合されるべ
きである燃料の邑の調節のためモータ３２により増分的
に（ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌｌｙ　）開閉される弁３０
を更に具備する。モータ３２は一連のステップにより弁
３０の操作を許容するようにステッピングモータＣある
ことができる。エンジン２２１４− が使用されていないとき燃料の流れを遮断するための、
ソレノイド３６により操作されそして弁３０と直列に接
続された弁３４も設けられＣいる。

電子工学的制御コニット３８は弁３０及び３４の操作の
制御信号を与えそして排気ガスセンサ４０及び真空４２
から受け取った信号に応答する。センサ４０はエンジン
排気内の特定のガスの濃度を感知するため、エンジン２
２の排気口（ｏｕｔｐｕｔｐｏｒＢと接触コンバータ２
６の入口（１ｎｐｕｔ　ｐｏｒｔ）との間で排気ガスラ
インに配置される。場合により、センサは接触コンバー
タ２６の排出流中に配置されてもよい。

本発明の好ましい態様においては、センサ４０は排気の
酸素含有率を決定するためのジルコニアプローブである
。真空スイッチ４２は吸気真空（１ｎｔａｋｅ　ｖａｃ
ｕｕｍ　）を感知するため気化器２４の排気口及びエン
ジン２２の吸気マニホルドの接続部（ｊｕｎｃｔｉｏｎ
＞と接続しており、かかる真空はエンジン２２が操作さ
れていることの指示である。

真空の終了は、Ｌレジン２２が停止されたことを示す。

電気的ウィン４４及び７１６はそれぞれモータ３２及び
ソレノイド３６を制御ユニツ１〜３８に接続し、それに
よりコニツｌ−３８の制御信号は弁３０及び３／ｌの操
作のため印＋１＋１される。電気的ライン４８はセンサ
４０の出力電圧を制御ユニッ１へ３８にカップリングし
そして電気的ライン５０はスイッチ４２からの真空信号
を制御ユニット３８にカップリングする。イれにより、
ユニツＩ−３８は帰）！装置（ｆｅｅｄｂａｃｋ　ａｒ
ｒａｎｇｅｍｅｎｔ）の一部となり、それにおいては、
センサ４０により感知されたエンジン排気中の酸素の′
ａ度に応答して、ユニツ１〜３８は気化器２４における
空気と混合された燃料の量を変えるたダ）のモータ３２
を操作する信号をライン４４に沿って与えで、所望の空
燃比を保持する。

第２図は化学量論比が値１　、、　ＯＯ（ｕｎｉｔｙ　
）を割当てられている規格化された空燃比（ｎｏｒｍａ
ｌ　１−ｚｅｄ　ａｉｒ−ｆｕｅｌ　ｒａｔｉｏ）に対
してセンサ４０の出力電圧の関係を示す。第２図のグラ
フはそれぞれ新らしいセンサの特性曲線及び老化センサ
（ａｇｅｄｓｅｎｓｏｒ　）の特性曲線を表わす実線及
び点線図形を有１゛る。空燃比の関数としての出力電圧
の最も速い変化は１の比の付近で起こることがわかる。

空気及び燃料の僅かに濃い混合物（ｒｉｃｈ　ｍ１ｘｔ
ｕｒｅ）における操作に対しては、出力電圧は廿ン＋Ｊ
の年齢（ａｇｅ）に依存して、第２図に示された図にお
いて約７００　ｍＶ−９００ｍＶの範囲にある。曲線は
センサ４０の老化（ａｌｌｌｌｎｉｌｌ　）と共にシフ
トしていることが注目される。かくして、制御ユニット
３８（第１図）がセンサの老化に伴なう曲線のシフトに
対して補償することが必要である。このファンクション
を与える制御ユニット３８の構成部品は第３図を参照し
てこれにより説明する。

第３図に示された通り、制御ユニット３８は、クロック
５２、クロック５２により駆動されるタイマ５４、読み
出し専用メモリ５６、クロック５２１７− により駆動されそしてメモリ５６をアドレスするプログ
ラムカウンタ５８を具備する。下記するファンクション
を与えるためのメモリ５６からプ１１グラム命令を受け
取りそしてタイマ５４の信号に応答する論理−１ニツ１
−６０も設けられている。

制胛ユニツ］・３８は、センサ４０のアナログ電圧出力
をディジタルｌｉに変換するためのアナ【］グデイジタ
ル変換器６２、演紳装置（ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃｕｎｉ
＋）　６４　、変換器６２及び演樟装置６４のｉｌｌ力
信号を受け取る比較器６６を更に具備する。ユニット３
８には、Ｔ−夕の１°ントリーのキーボードを有するラ
ンダム７りｔ？スメモリ６８及び論理ユニット６０から
の指令信号に応答して弁モータ３２の操作のための信号
を発生するモータ制御ユニット７２も含まれる。

第４図のタイミング図も参照すると、システム２０（第
１図）の使用の方法はグラフの第１ラインに示された如
き］−ンジン２２の始動と共に始まる。鈎型的には、こ
れは、エンジンシャフトに回１８− 転を付与しそして気化器２４からの入口（１ｎｌｅｔ　
）において真空を発生する電気的始動器（ｅｌｅｃｔｒ
ｉｃＳｔａｒｔａｒ）　（示されていない）により達成
される。

次いで、スイッチ４２はグラフの第２ラインに示された
如く動作して、論理ユニット６０にエンジン２２は現在
操作されているという信号を送る。

システム２０に：おける操作の手順におけるステップは
第５ａ図乃至第５ｂ図のフローチャートを参照すること
によってもわかる。次いで論理ユニット６０はタイマ５
４を活性化して、グラフの第３ラインに示された２分の
時間遅れを開始してエンジン２２及びセンサ４０のウオ
ームアツプ（ｗａｒｌｌｌ−ｕｐ　）を許容する。

良く知られている通り、シルコニアブローブ（ｚｉｒｃ
ｏｎｌａ　ｐｒｏｂｅ）は瀧麿に鋭敏であり、従って、
センサ４０の正確な使用はエンジン排気において十分に
＾められた温度で操作後にのみ得られる。

さもないと、センサ４０の出力電圧における潤度依存性
変動を補償するために更に他の補償回路機構が使用され
得る。この回路機構はシステム２０の複雑性を増す。２
分の時間遅れ期間中のセンサのウオーミングアツプは第
４図のグラフの第４のラインに示されている。

システム２０の操作における次のステップはセンサ４０
の特性的出力曲線に応答してシステム校正を与えること
である。これは、グラフの第５のラインに示された如く
モータを備えた弁（ｍｏｔｏｒｉｚｅｄ　ｖａｌｕｅ　
）　３　Ｑを先ず閉じ、そこで弁３ｏ及びソレノイド弁
３４（グラフの一定のライン）の両方共閉じられること
にＪ：り達成される。このモードにおいては、燃料はラ
インＸ×を経由してのみ気化器に供給される。２分の時
間遅れの終りに、論理ユニット６０はソレノイド３６を
操作してグラフの第６のラインに示された如く弁３４を
開く。

燃料供給ラインＹＹは弁３０を経由して気化Ｂ２４に燃
料を入れるため令聞かれ、従って空燃比の変動によるセ
ン１ｊ４０の応答の特性は今開始することができ、そし
てグラフの第７ラインに示された如く繰返されることが
できる。又電子工学的制御ユニット３８はエンジンの始
動の時に真空スイッチ４２の操作に応答して活性化され
た。

制御ユニット３８が校正プロセスを開始するにつれて、
モータを備えた弁３ｏはゆっくりと少しずつ増分Ｌ　Ｔ
　（Ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ−ｂｙ−ｉｎｃｒｃｖｅｎｔ）
　Ｈキ始める。各増分は、論理ユニット６ｏからの信号
により活性化される制御ユニット７２にょるモータ３２
の脈動（ｐｕｌｓｌｎｏ　）　ニより起コル。弁３０（
７）増分的開きは、グラフの第７ラインに示された如く
、空気と混合されている燃料の量がエンジン２２におけ
る濃い混合物を与えるのに十分に大きくなるまで続く。

第３図示された如く制御ユニット３８の構成部品は一般
に商業的に入手可能なマイクロプロセッサにおいて見出
される。かくして、システム２゜の操作におけるステッ
プの多くはマイクロプロセッサを適当にプログラムする
ことによって達成され得る。かくして余りにも濃い混合
物が得られる−２１　＝ までの弁３０の開きにおいては（これは第２図の曲線の
左側の部分に対応する）、制御ユニット３８は第２の曲
線の上部左側部分がセンサ電圧の遂次的観察により達成
されたことを決定する。電圧が所定の量に等しいか又は
所定の量より少なく変動することが見られるときは、空
燃比は令弟２図のグラフの上部左部分に相当するという
決定がなされる。この所定の量の値は、たとえば、約１
１１１Ｖ乃至１０ａ＋ｖｒあり、好ましくは利用される
信号の振幅減衰（ｓｉｇｎａｌ　ｄａｍｐｅｎｉｎｇ）
の程度に依存して約３　ｍＶより少ない。

第３図に関しては、変換器６２の出力は、センサ出力の
前の値の記憶を与えるメモリ６８にも接続されている。

それにより、現在の値及び前の値は比較器６６で比較さ
れることができる。メモリ５６内に記憶されたプログラ
ムの命令は演算装置６４を活性化して、センサ電圧の前
に記憶された値をメモリ６８から比較器６６にカップリ
ングする。このような比較が前記した量より小さいとき
、２２− 論理ユニット６０はプログラムカウンタ５８を校正手続
（ｃａｌｉｂｒａＮｏｎ　ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ　）の次
の段階にプリセットする。

次の段階は第２図における設定点により示された如きよ
り薄い値に向けて空燃比を変化させる（　ｒｅｔｒａｃ
ｔ　＞ことにより達成される。これは気化器２４に供給
される燃料の量を減じるように弁３０を増分的に閉じる
ことによって達成される。弁の閉は第４図のグラフの第
５ラインに示されており、該グラフは設定点電圧に到達
すると弁３０の設定は、再校正（ｒｅｃａｌｉｂｒａｔ
ｌｏｎ　）が開始される（　１ｎｓｔｉｔｕｔｅｄ）べ
きであるような時間までその後保持されることを示す。

本発明の重要な特徴に従えば、設定点に到達する弁３０
の閉の量は第１図に記載された数学的計算の助けにより
達成される。第１図に示された関係はセンサ４０の出力
電圧によっている。第１図においてＳＰＶとして示さ・
れた設定点電圧は設定点における空燃比に相当する電圧
の大きさである。

第１図においてＳＲＶとして示されたセンサ基準電圧は
、弁３０を閉じる（　ｒｅｔｒａｃｔｉｏｎ）すぐ前の
弁３０の先の最大量における公称最大センサ電圧（ｎｏ
ｍｉｎａｌ　ｌＲａＸｉｌｌｌｌｌｍ　５ｅｎＳＯｒ　
ｖｏｌｔａｇｅ）の大きさであり、これは第４図の第５
ラインにおける説明記号ＳＲＶ　（ｌｅｏｅｎｄ　５Ｒ
Ｖ）により示される。ＳＲＶは第２図の曲線の先の説明
に従ってセンサ４０の老化と共に変るであろう。

ＳＲＶはセンサ４０の年齢（ａｇｅ）及び操作温度の関
数として変化するであろう。前記の２つの項は第１図に
記載された数学的関係において現われる。更に、オフは
ット電圧（Ｏｖ〉としての第３の項もその関係式に現わ
れる。オフセット電圧（ＯＶ）は一定であることができ
又はＳＲＶの値の関数として変ることができる。

センサ基準電圧（ＳＲＶ）は任意の適当な電圧であるこ
とかできる。たとえば、それは第２図に関連して述べら
れた如きセンサの公称最大出力電圧であることができる
。或いは、それはセンサの公称最大出力電圧であること
ができる。

前記数学的関係から、弁３０の最大量からのバックオフ
又はオフセット電圧の量はセンサ４０の老化と共に変る
ことが明らかとなる。更に、センサ基準電圧（ＳＲＶ）
の決定は、濃い空燃比（ｒｉｃｈ　ａｉｒ−ｆｕｅｌ　
ｒａｔｉｏ　）　（Ｑ条件下テノｔンサ’Ｎｆｔ圧の申
−測定値に基づくのではなくて、むしろ、センサ電圧の
２つの逐次的測定値が所定の量より少ない差があるとい
う前記説明に従う差測定（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　
ｎ＋ｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ　）に基づいていることが
注目される。かくしてＳＲＶは、第２図のグラフの差が
所定の急より小さい点で実際には測定される。それによ
りより薄い空燃比に弁３０をバックするための手順は差
の測定及びオフセット電圧の減算の両方に基づいている
ことがわかる。

弁３０のバックオフのための前記計算は第３図における
演算装Ｗ１６４の使用により達成される。

メモリ５６に記憶されたプログラムの命令下に、演舞装
置６４はメモリ６８から必要なデータを受２５− 取りそして第′１図に記載された８１紳を遂行する。

従って演粋装ｖＩ６４により生成された得られる数は設
定点電圧（ＳＰＶ）′Ｃ−あり、該数は比較器６６にど
って利用可能である。それにより、エンジン２２のその
後の操作期間中、変換器６２により与えられる如き、セ
ンサ４０の出力電圧は比較器６６により装−６４のＳＰ
Ｖに対して比較される。

次いで比較器６６の出力信号は論理ユニット６０に信号
を発して、弁３０の設定を変えるためモータ３２を操作
するＪ：うにモータ制御装置７２に指令する（　ｄｉｒ
ｅｃｔｉｎｇ　）ことによって濃い又は薄い燃料混合物
を要求する。

第４図のグラフの第５ライン及び第５ａ図乃至第５ｂ図
のプログラムフローチャートにおいて示された通り、再
校正手順は弁３０の操作により具現される。弁３０の開
閉における逐次のステップは始めの校正運転（ｏｒｉｇ
ｉｎａｌ　ｃａｌｂｒａｔｔｏｎ　ｒｕｎ　）期間中説
明したそれに従う。エンジン２２において２分の如き適
当な時間の後頁校正もあり得る。

２６− 再校正は実際には、センサ４０かに１算された設定点で
動作しＣいることを証明することである。故に、エンジ
ン２２はたとえば２４時間の如き期間再校正なしぐ連続
的に運転することができ、イの後頁校正運転が再び開始
される。タイマ５４は２分間隔及び２４時間間隔の測定
を与える。或いは、初期校正及びその後の再校正はオペ
レータにより手動で開始することができる。

説明の目的で、設定点電圧及びセンサ基準電圧における
センサ電圧の値は第２図を参照して下記の如くであるこ
とができる。新らしいセンサに対するＳＰＶは約８５０
ｉＶであり、この値は０゜９９５の空燃比に対してｍＶ
の如き適当な操作許容差（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｔｏ　
１ｅｒａｎｃｅ）を有する。老化したセンサに対しては
、０．９９５の空燃比に対して約７２５１ｌｌｖの値が
得られる。ＳＲＶは新らしいセンサに対して約９５０ｍ
Ｖの値をそして老化したセンサに対して８２５１ＩＩＶ
の値を有する。オフセット電圧は約１００ｍＶの値にて
この例においては一定である。第２図に示された如く、
設定点電圧は、設定点Ｉ　Ｌ＋におＧＪる操作が実際の
該設定点電圧が限定された範囲内にあり、この範囲はｒ
Ｆ容された許容差であことを意味するような大体のｉ容
差を備えている。

それにより、システム２０はエンジンの空燃比の制御の
手順を備えており、そして更に、排気ガスセンサの老化
に従っ−Ｃ更新される適正な基準点を保証する校正手順
を備えている。それにより、センサのパラメータにおけ
る変動はセンサの寿命全体にわたり空燃比の厳密で正確
な制御を確実にするように補償される。

本明細書に記載（）た方法を利用するのにいくつかの変
法が川面′Ｃあり、これらは本明細書に記入する口とを
意図する。たとえば、本発明の１つの態様はシステムを
より富化性で運転する如ぎ１つの方向において燃料弁を
調節して空燃比を変えることである。レンυの公称最大
電圧又はセンサ基準電圧が決定され、そして設定点が計
算されると、燃料弁は、システムをより薄クシて運転す
る如き反対の方向に操作されて針幹された設定点電圧の
領域にシステムを戻しそしてその範囲内にそれを保持す
る。

センサ基準電圧のための公称最大電圧の代わりにセンサ
の公称電圧を使用して同様な手順を遂行することができ
る。この場合に、燃料弁はシステムをより薄クシて運転
する如き第１の方向において調節することができる。公
称最小センサ電圧が決定されそして設定点が計斡されて
後、燃料弁は、システムを濃くして運転する如き反対方
向において操作して！ｉ１斡された設定電圧の領域内に
それを戻しそしＣそれを保持することができる。この場
合に、設定点電圧値はオフセット電圧を公称最小センサ
基準電圧（先の態様におけるバックオフ電圧と同様な）
に加えることから生じるであろう。

この９様においては、追加の空気ラインを気化器に加え
ることを必要とし得る。

本発明の前記した態様は説明のためであり、そ２９− しτその修正が当業者には行なわれ得ることは理解され
るべきである。従って、本発明は本明細書に開示された
態様に限定されると見なされるべきではなくて特許請求
の範囲の記載によってのみ限定されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図はエンジンへの空燃比を予め規定された値に保持
するための本発明に従うシステムのブロック図である。 第２図は第１図のエンジンの入口における空気−燃料比
に対するシルコニアブローブの出力電圧の関係を表わす
グラフ（例証的エンジンに対する酸素センサ出力対空燃
比の関係を示すグラフ）である。 第３図は第１図のエレクトロニックコントローラユニッ
トのブ【コック図である。 第４図は第１のシステムを操作する方法の段階を示すタ
イミング図である。 第５ａ図及び５ｂ図は共に、第１図のシステム３０− のマイロプロセッサの操作の鈎型的プログラムを示すフ
［］−チャートである。 図においＣｌ２Ｏ・・・システム、２２・・・エンジン
、２４・・・気化器、２６・・・接触コンバータ、２８
・・・過温度スイッチ、３０・・・弁、３２・・・モー
タ、３４・・・弁、３６・・・ソレノイド、３８・・・
電子工学的制御ユニット、４０・・・排気ガスセンサ、
４２・・・真空スイッチ、５２・・・クロック、５４・
・・タイマ、５６・・・読出し専用メモリ、５８・・・
プログラムカウンタ、６０・・・論理ユニット、６２・
・・アナログディジタル変換器、６４・・・演算装置、
６６・・・比較器、６８・・・タランダムアクセスメモ
リである。 特許出願人　エンゲルハード・コーポレーション ３１− 第１頁の続き ０発　明　者　ジョン・ジエイ・アー　アメリリイ　イ
・フ カ合衆国ニュージャーシイ州０８８６１パースアンボラ
ンクリンドライブ　６９８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酸化剤と共に燃料を燃焼するエンジンにおいて酸化
   剤−燃料比を核化のセンサの使用により制御するための
   酸化剤−燃料混合手段を有するシステムにおいで、該セ
   ンサの老化に無関係に核化を制御する方法であって、 酸化剤−燃料混合手段を１方向に調節して、核化の変化
   と共に実質的に変わる信号を該センサが与える値の領域
   にわたり酸化剤−燃料比を変え、核化の変動期間中核セ
   ンサにより核化を感知し、該センサは該感知期間中遂次
   の信号を与え、該信号の引き続く信号間の相互の差を決
   定してディファレンシャル信号を得、 該ディファレンシャル信号が所定の量に等しいか又は所
   定の量より少ないとき該センサ信号の値を記憶し、該記
   憶された値はセンサ基準電圧としＣ指示され（ｄｏｓｉ
   （ｉｎａｔｅ（１）、設定点電圧を該センサ基準電圧の
   値に基づいて計算し、 該酸化剤−燃料混合手段を反対方向において操作して該
   センサの出力を前記計算された設定点電圧の領域におい
   て保持する工程を含むことを特徴とする方法。 ２、前記所定の量は該信号から約３１１１Ｖより少な（
   変動する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、該計算された設定点電圧を取囲む領域が約±１５ｍ
   Ｖであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ４、該酸化剤−燃料混合手段の調節が該システムを操作
   して酸化剤−燃料混合物の濃さく　ｒｌｃｈｅｎｅ−Ｓ
   Ｓ）を増加させることを含むことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 ５、該酸化剤−燃料混合手段の調節が該システムを操作
   して該燃Ｉ混合物の濃さを減少させることを含むことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ６．該酸化剤が空気であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ７、該混合手段が燃料弁でありそして該燃料弁を操作す
   る該工程が該燃料弁を開いて該酸化剤−燃料混合物の濃
   さを増加させることを構成し、該感知は該エンジンから
   の排気中の酸素の量を感知することにより達成され、そ
   して該センサ信号の値の記憶はディファレンシャル信号
   が約３１ＲＶに等しいか又は約３　ｍＶより小さいとき
   達成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 ８、咳差分信号は酸化剤−燃料比の濃い値に対して得ら
   れることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の方法
   。 ９、該燃料はプロパン、天然ガス、ダイジェスタガス、
   及び埋め立てこみ処理地ガス及びその混合物から成る群
   から選ばれたガス状炭化水素であることを特徴とする特
   許請求の範囲第６項記載の方法。 １０、該燃料はガソリン、アルコール及びその混合物か
   ら成る群から選ばれた液体炭化水素であることを特徴と
   する特許請求の範囲第６項記載の方法。 １１、核化の変動の開始は手動で行なわれることを特徴
   とする特許請求の覇囲第１項記載の方法。 １２、核化の変動の開始は自動的に行なわれることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 １３、該センサは該エンジンの排気中の酸素の存在を感
   知することを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の方
   法。 １４、該センサはジルコニアから製造されることを特徴
   とする特許請求の範囲第１３項記載の方法。