JPS6161944A - 空燃比制御装置 - 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】 ［産業−にの利用分野］ 本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関し、特に、触
媒コンバータより下流の排気系に設けた可燃ガス［ンサ
からの検出信舅ににり空燃比のずれを補正する空燃比制
御装置に関づる。

［従来の技術１ 三元触媒コンバータをＩｔ気系に設（−」てｉＪｌ刀ス
の浄化を行なう内燃機関では、空気と燃料の混合比つま
り空燃比を触媒コンバータの最も汀Ｉ化効率の良い理論
空燃比近傍に制御するように、ｉｌｌｌ元気設けた酸素
ａ度しン１ノーからの仇弓に基づき燃１″Ｉ　Ｉｌｌ！
０４吊や空気供給量を調整しＣ空燃比制御を行なってい
る。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、この秤の従来の空燃比制御に使用される
酸素濃度センサ（以下０２センサという）は渇瘍条イ１
や燃料・Ａイル中の添加物により劣化して出力特性に経
時あるいは経年変化を起こし、０２センサにより検出さ
れた酸素濃度にばらつきが生じた場合、制御空燃比が理
論空燃比近傍からリッチ又はリーン側にずれ、この結束
、三元触媒コンバータが有効に排ガスの浄化を行なわず
、１１０１ＣＯ、Ｎ　Ｏｘの有害成分が排出されるおで
れがあった。

本発明は、上記の点にかんがみなされたもので、０２セ
ンサの特性変化を補償し常時、良好な空燃比で機関が運
転できるようにすることを目的どする。

なお、本発明の先行技術として特開昭５８−７２６４７
号公報があると思われる。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の空燃比制御装置で
は、第１図に示すように、三元触媒を収容する触媒コン
バータ△を排気系Ｂに備え、排ガス中の残留酸素１度を
検出する酸索瀧度セン→ｌｔｃを触媒コンバータ△より
上流の排気系に設け、この酸素１１１度の検出信号から
作られる空燃比信号に基づき吸気系りへの燃料供給量あ
るいは空気供給量を補正１ノて空燃比を制御する制御回
路［を備え、さらに、枡ガス中の可燃ガス濃度を検出す
る可燃ガスレンサＦを触媒コンバータ△にり下流の排気
系に設け、この可燃ガスセンサＦの検出信号を積分器Ｇ
により積分した積分値に応じて、比較器１」で空燃比信
号を補正するにうに構成したことを特徴とする。

［実施例コ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明にｊ；る空燃比制御が適用される火花点
火式内燃機関の概略構成図を示し、１アクリーナ１から
吸入された空気はスロワ１ヘルボデー２に設けられたス
ロットル弁４により流用を制御され、その後サージタン
ク５、吸気管６、及び吸気弁７を介ｌ）で機関本体８の
燃焼室９へ供給される。燃焼室９で燃焼された況合気は
排ガスとなって排気弁１０を介し排気マニホールド１１
へ放出される。排気マニホールド１１には排気管２８が
接続され、排気管２８には三元触媒１３を収容する触媒
コンバータ１２が設（プられる。１４は吸気管６に設け
た電磁式の燃料噴用弁で、後述する制御回路１５により
イの開弁時間が制御され、燃料噴０４吊の制御が行なわ
れる。

制御回路１５は、スロワ１ヘル弁２の開度を検出−４＝ Ｊ−るスロワ１〜ルセンザ１６、機関本（４Ｖ８のウォ
ータジャケラ１へ１７に取付けられ冷却水温を検出する
水温セン］す１８、］ニアクリーナ１どスロットル弁４
の間にＲＱ　（−ｊられ吸入空気量を検出するエア７０
メータ１９、吸気温ｉを検出する吸気温センサ２０、ピ
ストン２１に連接棒２２を介１）で連結されるクランク
軸の回転速度（回転角）を検出するためにディス１へリ
ビコータ３３内に設（ｊられクランク軸２回転につき１
パルスをを発生するクランク角センサ２６及び同所に設
置され例えばクランク角３０°ＣＡ毎にパルスを発生す
る気筒判別センサ２７、及び車速センサ２５等から各々
の検出信号を入力する。２４は触媒コンバータ１２より
下流の排気系、言い換えれば排気マニホールド１１に設
りられた０２センＩ＋で、排ガス中の残留酸素１度を検
出し空燃比がリッチ（過？１１）の時高レベル信号を出
力し、空燃比がリーン（−ｉｉＪ）の時低レベル信号を
出力する。３４は触媒コンバータ１２より下流の排気管
２８に設問され可燃ガスを検出する可燃ガスセン１ノー
で、例えば排ガス中に含−５＝ まれるＣｏ（−酸化炭素）の吊に応じた信号を出力する
。この可燃ガスセンサ３４には、例えば５ｎＱ２を主成
分としたＮ型半導体式の感ガスセンサや熱線式のガスセ
ンサが使用される。半導体式の可燃ガスセンサでは、第
６図に示すように、ガス濃度に応じて半導体の導電性（
抵抗）が変化する。３２は点火コイル付きのイグナイタ
で、制御回路１５から出力される点火信号に応じて高電
圧を発生し、ディストリビコータ３３を通して各点火プ
ラグ〈図示省略）へ高電圧を供給する。

第３図は０２センサ２４と可燃ガスセンサ３７Ｉから出
力される信号の処理回路を示し、可燃ガスセンサ３４の
一端は比較器４０の正極入力端子にに接続され、比較器
４０の負極入力端子には予め設定された定電圧が印加さ
れ、その出力端子は積分器４１を構成する比較器４２の
負極入力端子に抵抗を介して接続される。比較器４２の
正極入力端子には定電圧が印加されるように接続され、
その負極入力端子と出力端子間にはコンデンサ４３が接
続されて積分器４１を構成する。なお、コンデン４Ｊ−
４３と並列接続された２個の双方向性ダイオード４４は
積分出力の」−限値、下限値を設定するリミッタ−どし
て動作する。積分器／１１の出力側は比較器４５の負極
入力端子に接続され、比較器／１５の正極入力端子には
０２センサ２４が接続され、比較器４５の出力側は制御
回路１５に接続される。よって積分器４１から出力され
る可燃ガスセンサ３４の検出信号の積分値を基準値とし
て、比較器４５において、０２センサ２４の検出信号の
酸素濃度値がこれと比較され、リッチ、リーンを示Ｊ空
燃比信号が比較器４５から制御回路１５へ送られる。

制御回路１５は、ＣＰＵ、入出カポ−１−１ＲＯＭ、Ｒ
ＡＭ等のユニットを備えた公知のマイクロ二］ンピコー
タににり構成され、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従
って所定の病弊制御処理を実行１ノ、エアフロメータ１
９から送られる吸気量とクランク角センサ２３からの回
転数の各検出データから塁燃料料哨用量（時間）を算出
すると共に、　　゛この括燃料料噴＋３１ｉを０２セン
ザ２４からの空燃比信号により補正して最終的な燃料＠
用吊データを作る。制御回路は、このデータに基づき燃
料噴剣弁１４の量弁時間を制御する信号を出力し、空燃
比を理論空燃比近傍に帰環制御するように構成される。

次に、上記構成の空燃比制ＯＩｌ装置の動作を説明する
。

基本的には、制御回路１５において、燃１′＋１噴口ｌ
吊（時間）は運転条件に応じて次のように鋒出される。

先ず、基本燃料＠　１８　Ｉｎ　Ｔ　ｐがＴアフ［１メ
ータ１９から検出された吸気量Ｑとクランク角センサ２
６から検出されたＪンジン回転数Ｎｅとの比（Ｔｐ　＝
に−Ｑ／Ｎｅ　＞ににり篩用され、さらにこの基本燃料
噴６ｉ　ｆｆｉ　Ｔ　ＩＩが０２センサ２４からの検出
信号を比較器４５を通して得た空燃比信号にＪ：り補正
され、空燃比信号がリッチの際には噴用用を減少させ、
逆に空燃比信号がリーンの際には鴫！）Ｉ吊を増大させ
るように草本燃料１！Ｐ！川ｉ１の補正が行なわれる。

そして、演陣された最終の燃料哨制間データに基づ′き
パルス信号のデコーテイ比が決められこのパルス信号が
燃料噴射弁１４に出力され、燃料噴削弁１４０開弁時間
を制御することにより燃料噴剣畢が制御され、空燃比が
理論空燃比近傍に制御される。

一方、０２センサ２４から出力される酸素濃度信号は比
較器４５を通ることによりリッチ又はリーンを示す空燃
比信号に変えられるが、この際、触媒コンバータ１２の
下流に設けた可燃ガスセンサ３４により検出された排ガ
ス中の残留可燃ガスｍ１に応じて空燃比信号が次のよう
に補正される。

先ず、可燃ガスセンサ３４はｃｏｖｒの可燃ガスが排ガ
ス中に多くなる（空燃比がリッチになる）と素子の抵抗
値が減少し、第４図の波形図に示すようにその検出信号
ａの電圧レベルは上昇する。

この検出信号ａが比較器４０に入力され、基準電圧と比
較されることにより矩形波の検出信号すが作られる。な
お、この検出信８ｂの高レベルは空燃比がリッチの時、
低レベルはリーンの時である。

検出信号すは、次に積分器４１に入力され、コンデンサ
４３と比較器４２によりその電圧値が積分−〇　　− され、リッチの時下降しリーンの時上昇する積分信号Ｃ
が積分器４２から比較器４５に送られる。

比較器４５ではこの積分信号Ｃを基準電圧（スレッシュ
ホールドレベル）として入力し、０２センサ２４から入
力される酸素濃度信号ｄを基準電圧である積分信号Ｃと
比較し、第５図に示すように、空燃比がリッチの時高レ
ベルとなり、空燃比がリーンの時低レベルとなる空燃比
信号ｅを出力づる。

このようにして作られた空燃比信号ｅは制御回路１５に
送られるが、可燃ガスセンサ３４の検出信号を積分した
積分信号Ｃがｇｉｌｔレベルと４１って０２セン１ｊ−
２４の検出信号がリッチとリーンを示す矩形波の空燃比
信号ｅに変換されるため、０２七ンサ２４の検出信号つ
まり空燃比信号が可燃ガスの濃度に応じて補正されるこ
とになる。ずなわら、触媒コンバータ１２の下流側の可
燃ガス濃度が高い場合、空燃比がリッチ側にズしている
ことになるが、第４図の積分信号Ｃに示すようにリッチ
の場合には信号レベルが低下するため、酸素濃度信号ｄ
に対するスレッシュホールドレベルＣが低下＝　　１０
　− し、この結果、第５図に示すように、空燃比信号０のリ
ッチを示Ｊ高レベル幅が増加して空燃比信号を補正する
。これにＪ、って、制御回路１５では空燃比を補正分だ
け大きくリーンにするように燃ｆｉｌ噴口］吊の１ｉｉ
Ｊｉ吊制御が行なわれ、空燃比を理論空燃比近傍に近づ
けるＪ：うに制御される。一方、可燃ガスセンサ３４に
より検出された排ガス中の可燃ガスｉ農庶が低い場合、
つまり、残留酸素濃度が高くリーン側に空燃比がズして
いる場合、ｌｉ分信号Ｃが作るスレツシコホールドレベ
ルは第５図の酌索淵度信弓（１に対（〕上品１ノ、これ
ににつて、空燃比信号Ｃのリーンを示１−低レベル幅を
増加するように補正がなされ、この結果、制御回路１５
では空燃比を補正分だけ大きくリッチにするように燃料
唱躬昂の増電制御が行なわれる。

［発明のす１宋１ 以上説明したように、本発明の空燃比制御装置によれば
、触媒コンバータより下流の排気系に可燃ガスレンサを
設（−）、その検出（に号を積分した積分（１ｊ１に応
じて、０２Ｉ？ンサの検出信号から作られる空燃比信号
を補正するように構成した。従って、０２センサが温度
条件や燃料・オイル中の添加物による経時、経年変化で
劣化し、その出力１１　＋１１にばらつきが生じ、検出
空燃比がリッチ又はリーン側にずれることがあっても、
制御空燃比を正しく補正覆ることができ、空燃比を浄化
効率の良好な理論空燃比近傍に制御ｌｌ　ｔ、て有害成
分の排出を防１１−することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を明示するための構成図、第２図乃至第
６図は本発明の一実施例を示し、第２図は制御系を含む
内燃機関の概略構成図、第３図は可燃ガスセンサと０２
センリの検出（Ａ￥３の処理回路図、第４図および第５
図はぞれぞれ各信号の波形図、第６図は半力体式可燃ガ
スセン１ノーの特性図である。 １２・・・触媒コンバータ １３・・・三元触媒 １４・・・燃料唱削弁 １５・・・制御回路 ＝　　１２　− ２４・・・０２セン−１−Ｊ− ３／１・・・可燃ガスセンサ ４１・・・積分器 ４５・・・比較器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 三元触媒を収容する触媒コンバータを排気系に備え、排
   ガス中の残留酸素濃度を検出する酸素濃度センサを前記
   触媒コンバータより下流の排気系に設け、前記酸素濃度
   センサの検出信号から作られる空燃比信号に基づき吸気
   系への燃料供給量あるいは空気供給量を補正して空燃比
   を制御する制御回路を備えた空燃比制御装置において、
   排ガス中の可燃ガス濃度を検出する可燃ガスセンサを前
   記触媒コンバータより下流の排気系に設け、該可燃ガス
   センサの検出信号を積分した積分値に応じて前記空燃比
   信号を補正するように構成したことを特徴とする空燃比
   制御装置。