JPS6213501B2 - - Google Patents

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JPS6213501B2
JPS6213501B2 JP4819580A JP4819580A JPS6213501B2 JP S6213501 B2 JPS6213501 B2 JP S6213501B2 JP 4819580 A JP4819580 A JP 4819580A JP 4819580 A JP4819580 A JP 4819580A JP S6213501 B2 JPS6213501 B2 JP S6213501B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust gas
comparator
air
fuel ratio
engine
Prior art date
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Expired
Application number
JP4819580A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS56146034A (en
Inventor
Masakatsu Mizuno
Motomi Takada
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
Application filed by NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエンジンの排気ガス中のある成分濃度
を検出し、その検出信号をフイードバツクしてエ
ンジンの空燃比を所定空燃比に調整制御する空燃
比制御装置の改良に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improvement in an air-fuel ratio control device that detects the concentration of a certain component in engine exhaust gas and feeds back the detection signal to adjust and control the air-fuel ratio of the engine to a predetermined air-fuel ratio. It is.

従来この種の装置では、エンジンの排気ガス中
の酸素濃度を検出する排気ガスセンサ(O2セン
サ)を排気ガス通路に配設し、その検出信号を制
御回路を介してフイードバツクし、エンジンの吸
入混合気の空燃比を調整して所定空燃比(例えば
14.7)に制御している。あるいは、排気ガス中に
2次空気を供給して、そのガスの空燃比を制御し
ている。その際、排気ガスセンサは、排気ガスの
温度が低いエンジンの運転初期にあつては不活性
状態でその起電力:出力信号が低い電圧領域で高
低(リツチ、リーン)レベルの反転が生じ、ま
た、排気ガス温度が上昇するに従つて半活性状態
に移行して、その起電力が除々に大きくなり、更
に排気ガス温度が充分に高くなつたときには活性
状態となつて、高い電圧領域で高低レベルの反転
が生じるように移行する。従つて、この排気ガス
センサの出力信号の高低に基づいてエンジンの空
燃比を判定して、フイードバツク制御するために
は、空燃比のリツチ(過濃)、リーン(希薄)判
別としてその出力信号が高レベルか低レベルかの
判別のための比較回路に於ける設定値:スライス
レベルをエンジンの作動状態(温度)によつて切
り換えねばならない。この設定値を切り換えるも
のとして従来から、上記排気ガス温度や冷却水温
などの温度を検出してそれに応じて変化させるも
の、或は排気ガスセンサの出力信号の高、低の各
ピーク値を識別記憶しその中心値を求めて設定値
を定めるものなどがあるが、前者は正確な調整が
難かしく、後者は複雑な演算回路を設けなければ
ならないという問題がある。
Conventionally, in this type of device, an exhaust gas sensor (O 2 sensor) that detects the oxygen concentration in engine exhaust gas is installed in the exhaust gas passage, and the detection signal is fed back through a control circuit to control the intake mixture of the engine. Adjust the air-fuel ratio of the air to a predetermined air-fuel ratio (e.g.
14.7). Alternatively, secondary air is supplied into the exhaust gas to control the air-fuel ratio of the gas. At this time, the exhaust gas sensor is in an inactive state in the early stages of engine operation when the temperature of the exhaust gas is low, and its electromotive force: The output signal is inverted in high and low (rich, lean) levels in the low voltage region, and As the exhaust gas temperature rises, it shifts to a semi-active state, and its electromotive force gradually increases, and when the exhaust gas temperature becomes high enough, it enters an active state, where high and low levels are generated in a high voltage region. Transition so that an inversion occurs. Therefore, in order to determine the air-fuel ratio of the engine based on the level of the output signal of this exhaust gas sensor and perform feedback control, the output signal must be high to determine whether the air-fuel ratio is rich or lean. Setting value in the comparison circuit for determining level or low level: The slice level must be switched depending on the operating state (temperature) of the engine. Traditionally, this setting value has been changed by detecting the exhaust gas temperature or cooling water temperature and changing the temperature accordingly, or by identifying and storing the high and low peak values of the output signal of the exhaust gas sensor. There are methods that determine the set value by finding the center value, but the former has the problem that accurate adjustment is difficult, and the latter requires a complicated arithmetic circuit.

本発明は、上記の問題に鑑みて成されたもの
で、簡単な回路構成でもつて、排気ガスセンサが
十分に活性化されていない場合にも空燃比のリツ
チ・リーン状態を判定して、高精度に空燃比のフ
イードバツク制御を行なわせることができ、しか
も電源投入直後、排気ガスセンサの検出信号がそ
の変動分を検出できない程度に緩慢に変化するよ
うな場合には、比較器の出力信号を予め定めた所
定状態に固定しておくことができ、後段にある空
燃比調整装置は不適当な動作をすることがなく、
常に安定した制御を確保することができる空燃比
制御装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and uses a simple circuit configuration to determine the rich/lean state of the air-fuel ratio even when the exhaust gas sensor is not sufficiently activated. If the exhaust gas sensor's detection signal changes so slowly that the fluctuation cannot be detected immediately after the power is turned on, the output signal of the comparator should be determined in advance. The air-fuel ratio adjustment device in the latter stage will not operate inappropriately.
An object of the present invention is to provide an air-fuel ratio control device that can always ensure stable control.

そこで本発明では、エンジンの排気ガス成分の
濃度に応じて変化する検出信号を生ずる排気ガス
センサと、この排気ガスセンサの検出信号の変動
分のみを取出す交流結合コンデンサと、この交流
結合コンデンサの出力信号を設定レベル信号と比
較する比較器と、電源投入時にトリガ信号を発生
して前記比較器の比較出力を予め定めた所定状態
に設定する設定回路と、前記交流結合コンデンサ
を介して得られる前記検出信号の変動分が設定レ
ベルを越えるまで前記比較器の比較出力を前記所
定状態に固定する保持手段と、前記比較器の出力
信号に応じた制御量でエンジンの空燃比を調整制
御する調整装置とを備えたことを特徴とする。
Therefore, in the present invention, an exhaust gas sensor that generates a detection signal that changes depending on the concentration of engine exhaust gas components, an AC coupling capacitor that extracts only the variation of the detection signal of this exhaust gas sensor, and an output signal of this AC coupling capacitor are provided. a comparator that compares with a set level signal; a setting circuit that generates a trigger signal when power is turned on to set the comparison output of the comparator to a predetermined state; and the detection signal obtained through the AC coupling capacitor. holding means for fixing the comparison output of the comparator at the predetermined state until the variation exceeds a set level; and an adjustment device for adjusting and controlling the air-fuel ratio of the engine with a control amount according to the output signal of the comparator. It is characterized by having

以下本発明を図に示す一実施例について説明す
る。第1図の全体構成図において、1はエンジン
の排気ガス中の酸素濃度を検出する排気ガスセン
サで、エンジンの排気管の三元触媒の前段部い取
付け、排気ガス中の酸素濃度に応じた検出信号を
発生するO2センサであり、理論最適空燃比でエ
ンジンが作動しているときを基点として、そのリ
ツチ側では高レベルの起電力を発生し、リーン側
では低レベルの起電力を発生するものである。2
は排気ガスセンサ1の検出信号を増幅する増幅
器、3は増幅器2の増幅信号から直流成分を除い
て変動分を取出す交流結合コンデンサ、4は交流
結合コンデンサ3の時定数を定める抵抗、5,6
は設定レベルを定める分圧抵抗で、その分圧電圧
に対して抵抗4により前記変動分の一部を重畳し
てその設定レベルの補償を行なつている。7,
8,9,10は電源投入時に作動するタイマ回路
を構成する抵抗、抵抗、トランジスタ、コンデン
サで、電源投入時点から抵抗7,8およびコンデ
ンサ10の時定数で決まるタイマ時間が経過する
までトランジスタ9がオンして電源電圧を供給
し、そのタイマ時間の経過後にそのトランジスタ
9がオフする構成にしている。11は入力抵抗、
12は比較器で、交流結合コンデンサ3を通過し
た出力信号と設定レベルとを比較するものであ
り、入力抵抗11に到来する信号が設定レベルを
越えると低レベルから高レベルに反転する比較出
力を発生するものである。13は比較器12の正
帰還抵抗で、比較出力を入力側に正帰還してヒス
テリシスを定めている。14は比較器12の比較
出力に基いてエンジンの空燃比を調整する調整装
置であり、この種の制御装置において公知になつ
ている制御回路と駆動回路とアクチエータを備え
ている。そのアクチエータはエンジンの吸気側の
バイパスエアの供給量を調整している。
An embodiment of the present invention shown in the drawings will be described below. In the overall configuration diagram in Figure 1, 1 is an exhaust gas sensor that detects the oxygen concentration in the engine exhaust gas, and is installed in the front stage of the three-way catalyst in the engine exhaust pipe, and detects the oxygen concentration in the exhaust gas. It is an O 2 sensor that generates a signal, and when the engine is operating at the theoretical optimum air-fuel ratio, it generates a high level of electromotive force on the rich side and a low level of electromotive force on the lean side. It is something. 2
is an amplifier that amplifies the detection signal of the exhaust gas sensor 1; 3 is an AC coupling capacitor that removes the DC component from the amplified signal of the amplifier 2 and extracts the fluctuation; 4 is a resistor that determines the time constant of the AC coupling capacitor 3; 5, 6
is a voltage dividing resistor that determines a set level, and a part of the fluctuation is superimposed on the divided voltage by a resistor 4 to compensate for the set level. 7,
8, 9, and 10 are resistors, resistors, transistors, and capacitors that constitute a timer circuit that operates when the power is turned on. The transistor 9 is turned on to supply the power supply voltage, and the transistor 9 is turned off after the timer time has elapsed. 11 is the input resistance,
12 is a comparator that compares the output signal that has passed through the AC coupling capacitor 3 with a set level, and outputs a comparison output that inverts from a low level to a high level when the signal arriving at the input resistor 11 exceeds the set level. It is something that occurs. 13 is a positive feedback resistor of the comparator 12, which positively feeds back the comparison output to the input side to define hysteresis. Reference numeral 14 denotes an adjustment device that adjusts the air-fuel ratio of the engine based on the comparison output of the comparator 12, and includes a control circuit, a drive circuit, and an actuator that are well known in this type of control device. The actuator regulates the amount of bypass air supplied to the intake side of the engine.

次に、上記構成においてその作動を説明する。 Next, the operation of the above configuration will be explained.

第2図はその作動説明に供する波形図である。 FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation.

まず、このエンジンの運転開始のために電源投
入すると、その時点ではエンジン作動前であり排
気ガスセンサ1の検出信号が低レベルであり、比
較器12の反転入力側に加わつている抵抗5,6
による設定レベルに比して入力抵抗11に加わる
信号の方が低くなつているが、このときタイマ回
路の抵抗7,8とコンデンサ10の時定数で決ま
る0.5秒程度の短時間だけトランジスタ9がオン
して電源電圧を前記比較器12の非反転入力側に
強制印加するため、この比較器12の比較出力が
高レベルになる。これにより、その高レベルの比
較出力が抵抗13にて正帰還され、タイマ回路の
トランジスタ9がオフした後もその高レベルの比
較出力を保持し、調整装置14のアクチエータが
オン状態になり、エンジンの吸気側のバイパスエ
アが供給状態となる初期設定を完了する。
First, when the power is turned on to start operation of this engine, at that point the engine has not yet started and the detection signal of the exhaust gas sensor 1 is at a low level.
The signal applied to input resistor 11 is lower than the level set by , but at this time transistor 9 is turned on for a short period of about 0.5 seconds determined by the time constant of resistors 7 and 8 of the timer circuit and capacitor 10. Since the power supply voltage is forcibly applied to the non-inverting input side of the comparator 12, the comparison output of the comparator 12 becomes high level. As a result, the high-level comparison output is positively fed back through the resistor 13, and even after the transistor 9 of the timer circuit is turned off, the high-level comparison output is held, and the actuator of the adjustment device 14 is turned on, causing the engine Complete the initial settings to supply bypass air on the intake side.

その後、エンジン運転に移行し、その初期は燃
料の暖機増量にてリツチになり、暖機増量停止後
の運転初期においては、排気ガス温度が今だ充分
に高くなつておらず、排気ガスセンサ1が半活性
状態であつてエンジンの空燃比のリツチ、リーン
に対応して小さな電圧範囲で変動する検出信号を
発生する。従つて、その検出信号により増幅器2
から小さな振幅の増幅信号が発生し、交流結合コ
ンデンサ3の出力信号は前記増幅信号の変動分に
同期したものとなり、また抵抗5,6による設定
レベルは抵抗4にて補償された値になり、この値
と前記変動分の信号を比較する比較器12は高、
低レベルが周期的に反転する比較出力を発生す
る。
After that, the engine starts operating, and at the beginning of the engine operation, the fuel becomes rich due to the warm-up increase, and at the beginning of operation after the warm-up increase stops, the exhaust gas temperature is not yet high enough, and the exhaust gas sensor 1 is in a semi-active state and generates a detection signal that fluctuates in a small voltage range in response to the rich or lean air-fuel ratio of the engine. Therefore, the detection signal causes the amplifier 2 to
, an amplified signal with a small amplitude is generated, and the output signal of the AC coupling capacitor 3 is synchronized with the variation of the amplified signal, and the level set by the resistors 5 and 6 becomes a value compensated by the resistor 4. The comparator 12 that compares this value with the fluctuation signal is high;
Generates a comparison output whose low level is periodically inverted.

従つて、排気ガスセンサ1が半活性状態であつ
ても比較器12の比較出力が周期的に反転し、リ
ツチ、リーンの判別を行ない、それに基いて吸気
側のバイパスエアの供給量を調整し、所定空燃比
に維持することができ、三元触媒の浄化率の高い
状態を維持する。
Therefore, even if the exhaust gas sensor 1 is in a semi-active state, the comparison output of the comparator 12 is periodically reversed, rich or lean is determined, and based on this, the supply amount of bypass air on the intake side is adjusted. The air-fuel ratio can be maintained at a predetermined level, and the purification rate of the three-way catalyst can be maintained at a high level.

その後、排気ガス温度が上昇し、排気ガスセン
サ1が充分な活性状態を移行すると、大きな電圧
範囲で変動する検出信号が発生する。これによ
り、交流結合コンデンサ3の出力信号が第2図A
に示す電圧となり、また設定レベルは第2図Bに
示す電圧になり、両電圧を比較する比較器12の
比較出力は抵抗12のヒステリシス幅を含んだ電
圧レベル比較にて高、低レベルが周期的に反転
し、上記と同様にエンジンの空燃比を調整制御す
る。
Thereafter, when the exhaust gas temperature rises and the exhaust gas sensor 1 transitions to a sufficiently active state, a detection signal that fluctuates over a large voltage range is generated. As a result, the output signal of the AC coupling capacitor 3 becomes
The set level becomes the voltage shown in Figure 2B, and the comparison output of the comparator 12 that compares both voltages is determined by voltage level comparison including the hysteresis width of the resistor 12, and the high and low levels are periodic. The air-fuel ratio of the engine is adjusted and controlled in the same way as above.

他方、エンジンの運転開始時に、排気ガスセン
サ1の検出信号が大きな値にゆつくりと変化し、
その変動分を交流結合コンデンサ3を含む回路の
時定数により取出さない場合に比較器12の比較
出力が低レベルに保持状態になつてしまうことを
タイマ回路による初期設定作動にて防止すること
ができ、これにより常に安定した空燃比制御を行
なうことができる。
On the other hand, when the engine starts operating, the detection signal of the exhaust gas sensor 1 slowly changes to a large value,
The initial setting operation using the timer circuit can prevent the comparison output of the comparator 12 from being held at a low level when the fluctuation is not taken out due to the time constant of the circuit including the AC coupling capacitor 3. This allows stable air-fuel ratio control to be performed at all times.

以上述べたように本発明においては、簡単な回
路構成でもつて、排気ガスセンサが充分に活性化
されていない場合にも空燃比のリツチ・リーン状
態を判定して、高精度に空燃比のフイードバツク
制御を行なわせることができ、しかも電源投入直
後、排気ガスセンサの検出信号がその変動分を検
出できない程度に緩慢に変化するような場合に
は、比較器の出力信号を予め定めた所定状態に固
定しておくことができ、後段にある空燃比調整装
置が不適当な動作をすることがなく、常に安定し
た制御を確保することができる。という優れた効
果がある。
As described above, the present invention uses a simple circuit configuration to determine the rich/lean state of the air-fuel ratio even when the exhaust gas sensor is not fully activated, and to perform feedback control of the air-fuel ratio with high precision. If the detection signal of the exhaust gas sensor changes so slowly that the fluctuation cannot be detected immediately after the power is turned on, fix the output signal of the comparator to a predetermined state. Therefore, the air-fuel ratio adjusting device in the subsequent stage does not operate inappropriately, and stable control can be always ensured. This has an excellent effect.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す全体構成図、
第2図はその作動説明に供する波形図である。 1……排気ガスセンサ、2……増幅器、3……
交流結合コンデンサ、5,6……設定レベルを定
める分圧抵抗、7,8,9,10……タイマ回路
をなす抵抗、抵抗、トランジスタ、コンデンサ、
12……比較器、14……調整装置。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation. 1...Exhaust gas sensor, 2...Amplifier, 3...
AC coupling capacitor, 5, 6... Voltage dividing resistor that determines the setting level, 7, 8, 9, 10... Resistor forming the timer circuit, resistor, transistor, capacitor,
12... Comparator, 14... Adjustment device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 エンジンの排気ガス成分の濃度に応じて変化
する検出信号を生ずる排気ガスセンサと、この排
気ガスセンサの検出信号の変動分のみを取出す交
流結合コンデンサと、この交流結合コンデンサの
出力信号を設定レベル信号と比較する比較器と、
電源投入時にトリガ信号を発生して前記比較器の
比較出力を予め定めた所定状態に設定する設定回
路と、前記交流結合コンデンサを介して得られる
前記検出信号の変動分が設定レベルを越えるまで
前記比較器の比較出力を前記所定状態に固定する
保持手段と、前記比較器の出力信号に応じた制御
量でエンジンの空燃比を調整制御する調整装置と
を備えたことを特徴とする空燃比制御装置。
1 An exhaust gas sensor that generates a detection signal that changes depending on the concentration of engine exhaust gas components, an AC coupling capacitor that extracts only the variation in the detection signal of this exhaust gas sensor, and an output signal of this AC coupling capacitor that is used as a set level signal. A comparator to compare,
a setting circuit that generates a trigger signal when the power is turned on and sets the comparison output of the comparator to a predetermined state; An air-fuel ratio control comprising: a holding means for fixing the comparative output of the comparator at the predetermined state; and an adjusting device for adjusting and controlling the air-fuel ratio of the engine with a control amount according to the output signal of the comparator. Device.
JP4819580A 1980-04-11 1980-04-11 Air-fuel ratio controlling device Granted JPS56146034A (en)

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JP4819580A JPS56146034A (en) 1980-04-11 1980-04-11 Air-fuel ratio controlling device

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JPS56146034A JPS56146034A (en) 1981-11-13
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