JPS6053770B2 - 内燃機関用の空燃比制御装置 - Google Patents

内燃機関用の空燃比制御装置

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JPS6053770B2
JPS6053770B2 JP53012940A JP1294078A JPS6053770B2 JP S6053770 B2 JPS6053770 B2 JP S6053770B2 JP 53012940 A JP53012940 A JP 53012940A JP 1294078 A JP1294078 A JP 1294078A JP S6053770 B2 JPS6053770 B2 JP S6053770B2
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JP
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air
fuel ratio
signal
sensor
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俊郎 原田
忠之 久保
一郷 糟谷
幸広 渡辺
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Aisan Industry Co Ltd
Toyota Motor Corp
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Aisan Industry Co Ltd
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)
    • F02D41/1479Using a comparator with variable reference
    • 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)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、機関排気系に設けた空燃比センサ(所謂0
、センサ)からの電気信号に応じて空燃比を制御する内
燃機関に関する。
内燃機関の排気ガス中の三有害成分を除去するための
所謂三元触媒を効果的に働かせるには触媒に入る排気ガ
スの空燃比を理論空燃比近くに保つ必要がある。
このため、従来より、気化器式であると燃料噴射式であ
るとを問わす空燃比制御装置を備えた内燃機関が提供さ
れている。即ち、かかる空燃比制御装置においてはエン
ジン排気系内に酸素濃淡電池である空燃比センサ(所謂
0、センサ)を配置し、この00センサからの空燃比の
濃淡を示す電圧信号に応じて比較器から偏差信号(一般
には1乃至は0の論理信号)を得ている。而して気化器
式の内燃機関においては、この偏差信号に応じて、エン
ジン吸気系への燃料もしくは補助空気流量またはエンジ
ン排気系に導入される二次空気量を増減制御することに
よつて空燃比を理論値近くに制御する。 一方、燃料噴
射式の内燃機関にあつては、上記の偏差信号に応じて、
エンジン吸気系に導入される燃料量を増減制御すること
によつて空燃比の理論値を保つ。
渚て、従来の空燃比制御装置では空燃比の濃淡に応じ
た上記偏差信号を得るために、比較器の一方の入力に0
、センサからの信号を入力させその他方の入力にqセン
サからの高低二つの信号レベルの中間の一定電圧を比較
規準信号として入力させている。
それ故、比較器からは0|センサからの出力電圧が上記
一定の基準電圧以上であるか以下であるかに応じて空燃
比の濃淡を表わす二つ’の論理信号が得られる。 しか
しながら、このように一定の基準電圧を境にして空燃比
の濃いか淡いかの信号を得ての空燃比制御では、制御系
に必然的に伴う作動おくれによつて、空燃比を目標値近
くに迅速に維持するのは困難である。
従つて本発明の目的は、空燃比をより迅速に理論空燃比
に維持できる空燃比制御回路を提供することにあり、こ
の目的を達すべく本発明にあつては、比較器の一方の入
力には02センサからの空燃比信号と同一位相の信号を
加え、他方の入力には02センサの信号に対し位相遅れ
を有した信号を加えることを要旨としている。
このようにすると、空燃比が濃くなる方向にあるか又は
淡くなる方向にあるかを早目に検知して濃淡二種の論理
信号が比較器から得られることとなる結果、空燃比を目
標値に向いよい迅速で制御できる。又、このようにqセ
ンサの信号に遅れを施した信号を比較器の規準レベルと
したことに伴う02センサからの空燃比信号の微小電圧
変動に基づく比較器の頻繁なON10FFの繰り返しに
対処するべく、本発明においては、比較器の一方の入力
に入る02センサと同一位相信号の振幅を他方の入力に
入て位相遅れ信号のそれに対し異らせる手段を設けてい
る。以下添付図面によつて本発明を具体的に説明する。
本発明の第一の実施例を示す第1図において、10で示
す02センサはエンジンの排気管11に設けてある。こ
の02センサ10は空燃比濃淡電池であつて第2図の実
線で示す如く理論空燃比を境として大小二つのレベルの
電圧G,e2を出力する特性を持つている。12は本発
明に係る空燃比制御装置であつて空燃比の濃淡に応じて
二種の論理信号を出力すべく働く。
14は、空燃比制御回路18を介して空燃比制御装置1
2からの信号を受ける空燃比制御アクチュエータである
このアクチュエータ14は、本実施例の場合は二次空気
流量制御弁への作動負圧を0N−OFFする電磁弁であ
り、また空燃比制御回路18は単なる増幅器である。電
磁弁14は制御装置12からの空.燃比の濃いか淡いか
の信号に応じて二次空気流量を増減する。補助燃料噴射
式の場合はアクチュエータ14は補助燃料噴射弁であつ
て、空燃比の濃いか淡いかの信号に応じて燃料を減少又
は増加させるよう働く公知のものである。猪てαセンサ
10からの出力は、制御系に必然的な遅れに伴つて第3
図aに示すように理論空燃比に相当する電圧を中心とし
てe1とE2との間で周期的に変動する。
而して、従来技術ではE2とe1との間の一定電圧例え
ばE3を基準値とした比較器を有した制御装置を使用し
ていたため、第3図bに示すように、02センサからの
電圧が基準値E3以上のとき濃空燃比を表わす一方の論
理出力(この実施例では“゜1゛)が、一方E3以下の
とき淡空燃比を表わす他方の論理出力(この実施例では
゜“0゛)が制御装置から得られてこれがアクチュエー
タ14に向う構成となつていた。従つて従来技術では空
燃比を理論値に迅速に制御することがでjきなかつた。
かかる従来技術の欠点を解決すべく本発明では制御回路
12は以下に述べる構成とされる。制御回路12は本発
明に係る比較回路16と空燃比制御回路18とを有す。
比較回路16は後に説明するように、02センサ10か
らの信号における空燃比の変動方向を検知して濃淡二種
の論理信号を出力するよう働く。空燃比制御回路18は
比較回路16からの空燃比濃淡信号を受けるものであつ
てエンジンが気化器式であるか燃料噴射式であるかによ
つて構成を異にするがこれ自体は公知のものである。本
発明に係る比較回路16は、基本的には、比較器22と
、バッファアンプ24と、遅延素子26と、バッファア
ンプ28と、分圧器30とで構成されるものである。図
から明らかなように、比較器22の一方の入力22Aに
は、02センサ10からの信号がインピーダンス変換用
バッファアンプ24を介して導入される。比較器22の
他方の入力22Bには、αセンサ10からの信号がバッ
ファアンプ24、抵抗R1とコンデンサCより成る遅延
素子26、インピーダンス変換用バッファアンプ28、
及び2つの抵抗R2,R3より成る分圧器30を介して
導入される。比較器22の出力22cは空燃比制御回路
18に接続されている。以上述べた比較回路16の作動
を述べると、今αセンサ10から第4図A,Aに示すよ
うに変動する電圧が生じたとする。
この電圧変化Aはそのままバッファアンプ24(第1図
)の出力側に現われる。この電圧Aは、比較器22の一
方入力22Aに入る。しかし、バッファアンプ24と他
方の入力22Bとの間には遅延素子26が存在している
ため、比較器22の他方の入力22Bに現われる波形B
は入力22^の波形に一定の位相遅れを施したBの如き
ものとなる。(尚、後述する理由で、位相遅れ信号Bは
、電圧レベル調整器30の働きによりその振幅がAと比
し僅か押えられている。)以上のように比較器22の入
力22A,22Bには、αセンサ10からの信号と同一
位相のAとこの信号に位相遅れを施した信号Bが入カー
しているから、比較器22の出力側22。には、AとB
との大小で“0゛又は“゜1゛の論理出力が得られる。
即ちAのレベルがBより大であれば一方の論理出力“1
゛が第4図bの如く得られその反対であれば他方の論理
出力即ち“゜0゛が得られ−る。而してBは、現在より
前の時刻の空燃比を表わすと考えられるから、AがBよ
り大であるということ(即ち図の例では“1゛の論理出
力が得られる場合)は空燃比が濃くなる方向にあること
を意味する。一方AがBより小であるということ(即ち
図の例でぱ“0゛の論理出力が得られる場合)は空燃比
が薄くなる方向にあることを意味する。このようにして
比較回路16で得られた空燃比が濃くなる方向にあるか
又は薄くなる方向にあるかを示す1又は0の論理出力は
その出力22。より空燃比制御回路18を通つて空燃比
制御アクチュエータ14に送られる。而して空燃比が濃
くなる方向にあればアクチュエータ14は空燃比を薄く
させるべく働くし、一方空燃比が薄くなる方向にあれば
空燃比を濃くさせるべく働く。以上述べたように本発明
によれば、空燃比が濃くなる方向にあるか薄くなる方向
にあるかを検知して第4図bの如く1又は0の論理信号
を得ている。
一方従来では比較器で一定の基準レベルとqセンサより
の電圧レベルとを比較して“1゛又は“0゛の論理出力
を第4図eのように得ている。b<5cとの比較から明
らかのように本発明ではTl,t2等で示す如く空燃比
をより早めに制御できる。尚、第1図の分圧器30は比
較器22の入力22Bに入る位相遅れ信号B(第4図a
)の振幅を位相遅れのない信号Aのそれより多少小さく
するように働く。
というのは分圧器30の抵抗R3に加わる一定電圧+V
,はe1とE2の略中間の電圧に設定されている故であ
る。もし、同一位相信号と位相遅れ信号とで第5図a(
7)A及びB″に示す如く振幅差がないと、02センサ
からの信号に微少な避け得ないふれが存在しているとき
にも比較器22が第5図b(7)Pに示すように誤動作
を起す可能性がある。然るに本発明のように分圧器30
で、振幅を押えた位相遅れ信号Bを作ると第5図Cに示
すように誤動作することはなくなる。
同一位相信号と位相遅れ信号とで振幅差を作ることのも
う一の利点として、第6図の左側のA1に示す如く空燃
比が全体として濃の雰囲気でふれているとき、この信号
に遅れをかけた上分圧器で2のように振幅を押えて比較
器22に入力させれば、その出力に得られる論理信号の
デューティ比はcの如く゜“1゛の側即ち濃空燃比側で
大となる。
その結果濃空燃比を現わす信号゜゜1゛の出力される割
合が大となり、空燃比を迅速に薄い側に向い補正できる
。又第6図の右側に示すように空燃比が全体として薄の
雰囲気でふれているときは、本発明のように位相遅れ信
号B2の振幅を同一位相信号A2比し押えることにより
、比較器出力に現われる論理信号のデューティ比をcに
示す如く“゜0゛の側すなわち薄空燃比の側で大にでき
る。
その結果、薄空燃比を現わす信号の出力される割合が大
となり、空燃比を迅速に濃い側に向け補正できる。位相
遅れ信号B2″の如く振幅調整を行わない場合はbで示
す如くデューティ比は空燃比が全体として濃い場合もま
た全体として薄い場合も同一となり、空燃比の補正が不
可能である。第7図に示す第二の実施例は第1図の分圧
器30の代りに増幅器130を使用した点が異なる。
即ち、この実施例では、バッファアンプ24と比・較器
入力122Aとの間に増幅器130が存在しているため
、第8図aの如く入力122Aでの信号レベルAは入力
122Bの位相遅れ信号Bより大振幅となつている。こ
の結果、第1図の実施例につき説明したと同様の効果が
得られる。又、この実施例では02センサ10が経時変
化等で第2図の破線に示すようにその出力電圧の急変点
が薄空燃比側にずれた場合に対処させるべく、第7図の
如く入力122BにダイオードDを介して端子よソー定
電圧+V2を加えて第6図alの破線gで示すように位
相遅れ空燃比信号Bの下側レベルが持ち上げられる。
その結果、この実施例ではqセンサ10からの濃い側の
みの信号を利用して空燃比制御が行なわれる。そのため
空燃比の濃信号の検出が時間Δtだけ遅れ、その間装置
は空燃比を濃側に補正し、従つて空燃比は濃空燃比側に
補正され、02センサの特性のずれを補償できる。以上
述べた通り、本発明によれば比較器の基準信号として0
2センサからの信号を遅延しかつ振幅を押えたものとす
ることにより、空燃比の変化を早めにかつ誤作動するこ
となく検知し、精度の高い空燃比制御が実現する。
図面の簡単な説明第1図は本発明の第一の実施例を示す
図、第2図は02センサの特性を示す図、第3図は従来
の装置の作動を説明するグラフ、第4図は本発明の装置
の作動を説明するグラフ、第5図は、空燃比に微少変動
がある場合の本発明の装置の作動を説明するグラフ、第
6図は空燃比センサからの信号が濃い側又は薄い側で変
化している場合の、本発明の装置の作動を従来との比較
で説明するグラフ、第7図は本発明の第三の実施例を示
す図、第8図は第7図の装置の作動を説明するグラフ。
10・・・・・・02センサ、11・・・・・・排気管
、12・・・・・空燃比制御装置、16・・・・・・比
較回路、22,122・・・・・・比較器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 機関排気系に配設された空燃比センサと、基準信号
    形成手段と、前記空燃比センサ出力と前記基準信号形成
    手段からの基準信号とを比較し、偏差信号を出力する比
    較手段とを有し、該偏差信号に基き内燃機関の空燃比を
    制御する内燃機関の空燃比制御装置において、基準信号
    形成手段は、前記空燃比センサ出力信号の位相を遅延さ
    せる遅延手段と、該遅延手段の出力の振幅を減少させる
    基準信号出力手段と、を具備したことを特徴とする内燃
    機関の空燃比制御装置。
JP53012940A 1978-02-09 1978-02-09 内燃機関用の空燃比制御装置 Expired JPS6053770B2 (ja)

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US05/898,987 US4204482A (en) 1978-02-09 1978-04-21 Comparator circuit adapted for use in a system for controlling the air-fuel ratio of an internal combustion engine

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JPS54106732A JPS54106732A (en) 1979-08-22
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