JPS6254991B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エンジンの排気系に排気ガス浄化対
策上三元触媒を具備するものにおいて、吸入混合
気の空燃比を三元触媒が最も有効に働く理論空燃
比付近に常に保つように制御する空燃比制御装置
に関するものである。

〔従来の技術〕 排気センサの検出信号により目標の空燃比にフ
イードバツク制御する空燃比制御装置において、
機関の過渡状態時に空燃比制御装置の積分回路を
充放電させて過渡応答性を良好にしたものとし
て、例えば特開昭52−110332号公報がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来この種の空燃比制御装置は、排気系にO₂
センサを設けてこれにより排気ガス中の酸素濃度
を検出して空燃比を知り、このO₂センサからの
信号により空燃比が理論空燃比に対して濃いか薄
いかを判定して電磁弁を開閉し、気化器に所定の
空気量を補給してフイードバツク制御するもの
で、非線形リレー制御に分類される空燃比フイー
ドバツク制御である。フイードバツク制御のため
の入力情報は基本的にO₂センサのみに依存して
いる。混合気が気化器からエンジン本体に吸入さ
れ、シリンダ内で圧縮、爆発、排気の行程を経る
ので、燃料の供給からO₂センサでの検出までに
時間遅れがあり、一方、制御系が非線形リレー制
御のために応答性と制御の精度が悪い。従つて、
O₂センサによつて検出されるフイードバツク系
の固有振動数はエンジンの負荷に対しては一定で
あつて、急激に制御したい場合でもその周期より
早くフイードバツク応答させることができない等
の不都合がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたも
ので、フイードバツクの閉ループ系において、過
渡応答、空燃比変動、加減速等を相対的に判定
し、制御周期を早めて理論空燃比に収束するよう
にした空燃比制御装置を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、排気ガス
中の酸素濃度により空燃比を検出するO₂セン
サ、スロツトル弁の開度状態を検出するスロツト
ルセンサ、これらのセンサからの信号を入力して
制御信号を出力する制御回路、気化器の空気補正
通路に設けられて上記制御回路からの信号により
開閉する電磁弁を備え、上記制御回路は上記O₂
センサからの出力を積分する積分回路、該積分回
路からの出力の中心値を設定する中心値設定回
路、所定の周期の信号を発生すると共に上記スロ
ツトルセンサからの出力により上記周期を変える
周期変調回路、該周期変調回路と上記中心値設定
回路との両出力信号を重ね合わせる重畳回路を備
えており、エンジンの動作変化に伴う空燃比の変
化を予想し、加減速時に上記周期変調回路の出力
信号の周期を早くして空燃比を理論空燃比に制御
するように構成されている。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の一実施例を具体
的に説明する。

第１図において本発明の装置の概略を説明する
と、符号１はエンジン本体２の上流側に連設され
た気化器であり、この気化器１のフロートチヤン
バ３からベンチユリー４のノズル５に至るメイン
燃料通路６の途中のエアブリード７に、空気補正
通路８が連通している。また、メイン燃料通路６
から分岐してスロツトル弁９の付近に開口するス
ローポート１０に至るスロー燃料通路１１の途中
のエアブリード１２にも、空気補正通路１３が連
通している。そしてこれらの各空気補正通路８，
１３に開閉用の電磁弁１４，１５が設けられ、こ
の電磁弁１４，１５の吸入側がエアクリーナ１６
を介して大気に連通している。次いでエンジン本
体２下流側の排気管１７には、排気ガス浄化対策
上三元触媒のコンバータ１８が介設され、それに
よりエンジン本体２側にO₂センサ１９が、排気
ガス中の酸素濃度により空燃比を検出すべく設け
られている。 一方、スロツトル弁９にはその弁
開度を検出するスロツトルセンサ２０が設けら
れ、これらのセンサ１９，２０の信号が制御回路
２１に入力され、この制御回路２１から出力する
信号で電磁弁１４，１５をあるデユーテイ比で開
閉することで、空気補正通路８，１３、エアブリ
ード７，１２を介して燃料系に多量の空気を補給
して混合気の空燃比をリーンにしたり、その空気
補給量を減じて空燃比をリツチにするようになつ
ている。

制御回路２１は、第２図に示されるようにO₂
センサ１９からの信号が増幅回路２２を介して整
形回路２３に入力される。整形回路２３のスライ
スレベルはスライスレベル設定回路２４により設
定され、整形回路２３の出力側が積分回路２５を
介して中心値検出回路２６に接続される。また、
スロツトルセンサ２０からの信号は、加減速検出
回路２７に入力して加速と減速量を検出するよう
になつており、この加減速検出回路２７の出力信
号と上記中心値検出回路２６の出力信号が、加算
回路２８で加算される。スロツトルセンサ２０の
信号は、周期変調回路２９にも入力してスロツト
ル弁開度に応じた周期の発振信号を得ており、こ
の周期変調回路２９と上記加算回路２８の出力信
号が、重畳回路３０で重ね合わされる。そして重
畳回路３０からの信号が、比較回路３１で三角波
発生回路３２からの三角波と比較され、比較回路
３１からの信号を、駆動回路３３を経て電磁弁１
４，１５に入力するようになつている。

次いでこのように構成された本発明の装置の動
作を第３図により説明すると、O₂センサ１９か
らは空燃比が、リツチの場合はＨになりリーンの
場合はＬになるパルス波がａのようになつて出力
し、この出力信号が増幅回路２２で増幅され、整
形回路２３に入力して波形整形されてｂのような
パルス波になる。そしてこのとき、スライレベル
設定回路２４により、整形回路２３に入力する信
号の波形の振幅中心を理論空燃比（ストイキ）に
一致させるように、ａで鎖線で示すレベルを実線
のようなレベルに上げて補正している。整形回路
２３からの波形整形されたパルス波は、積分回路
２５に入力して積分されることで、パルス波がＨ
の間は一定の割合で電圧上昇し、Ｌの間は逆に一
定の割合で電圧降下したｃのようなフイードバツ
ク制御の補正値としての三角波を形成する。そし
てこの三角波が中心値検出回路２６に入力して、
三角波の面積の中心値を連続的に結んで平滑化さ
れたフイードバツク制御の補正値の波形ｄが出力
される。

この場合、気化器における空燃比がリツチとリ
ーンとの間で変動するのに対し、三角波の面積の
中心値をとることで、空燃比制御の行き過ぎ、す
なわちオーバシユートを小さくおさえ、空燃比の
変動幅を早く理論空燃比に収束させることができ
る。

一方、アクセルペダルの踏込みによるスロツト
ル弁開度がスロツトルセンサ２０により検出さ
れ、このスロツトルセンサ２０から加速時に立上
り減速時には立下つたｅのような信号が出力し、
この信号の変化量を加減速検出回路２７で定量的
に検出されることにより、ｆのような加速量と減
速量の信号になり、この信号と上記中心値設定回
路２６からの中心値出力信号が加算回路２８で加
算される。また周期変調回路２９からある周期の
振動数の信号が発生しており、この周期変調回路
２９に上記スロツトルセンサ２０からの検出信号
が入力することにより、加速量に応じて周期を早
くしたｇのような周期波形の信号が出力し、この
信号と上記加算回路２８からの信号が重畳回路３
０で重ね合わされる。そこで、加算回路２８から
の周期の長い出力波形と周期変調回路２９からの
比較的短い周期の波形が合成されることで、合成
波形は、センサ１９，２０の検出信号の変化の大
きい部分でうねりが大きくなり、しかもそのうね
りの大きい部分に周期波形ｇのうちの周期の短い
部分が重なつてｈのようになる。

この合成波形ｈは、比較回路３１で三角波発生
回路３２からの上記周期波形ｇの周期より短い一
定周期の三角波ｉと比較され、合成波形ｈが三角
波ｉをスライスする。このスライス動作の状態は
第４図に拡大表示されており、こうして合成波形
ｈが、三角波ｉをスライスした位置でＨ，Ｌの切
換えを行うことでｊのような制御信号が出力し、
この制御信号ｊが、駆動回路３３を介して電磁弁
１４，１５に与えられて空燃比を制御するのであ
る。

これにより、合成波形ｈが三角波ｉの下部に位
置する程オンデユーテイは長くなる。合成波形ｈ
中の周期波形ｇの周期が短い程このデユーテイ変
化は大きく、同一時間内に電磁弁１４，１５の開
閉時間が大きく変化することになり、このデユー
テイの変化はｈの破線、即ちｄの変化に伴うデユ
ーテイ変化とｇの変化に伴うデユーテイ変化とが
合成されたもので、デユーテイ変化の中心はｄで
ある。従つて、加減速時を除く場合には、ｄより
もｇのデユーテイ変化の方が非常に大きくなつて
おり、加減速時には更に加減速分ｆが加算され
る。このことから、急激な変化があるときには、
制御応答を早めて空燃比を早く理論空燃比に接近
させることができ、かつｇの変化により早い周期
で空燃比の変化をとらえることができる。また、
スロツトル弁の開閉状態により加速および減速を
予想して空燃比制御されるため、空燃比の変動が
極めて少なくなる。

即ち、第５図のイのような空燃比変動があつた
場合に、従来のO₂センサのみによる制御応答は
ロのようになり、小さな変動には追従できるが、
大きな変動には追従することができないで空燃比
の波に大きなレベルの山が残る。これに対して本
発明のものはハのようになり、これから空燃比の
変動が小さく早く理論空燃比付近に収束すること
がわかる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によると、O₂セン
サ１９の出力信号と、スロツトル弁開度を検出し
てそれを微分することによる加速と減速量で次の
段階の予想を行つて電磁弁１４，１５を動作する
ことにより空燃比制御するので、応答性が向上
し、空燃比は大きく変動することなく早く理論空
燃比に収束する。このため、運転性が良く、三元
触媒による浄化を充分発揮することができ、特に
加，減速時の浄化効率が良くなる。また、制御周
期を空燃比の変動の大きさに合わせて変調し得る
ので、制御を早くする必要があるときは、その制
御量に応じて周期を早くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の概略を示す構成
図、第２図は制御回路のブロツク線図、第３図は
各部の動作を示す波形図、第４図は比較回路の動
作を示す波形図、第５図は空燃比の変動に対する
制御応答を示す波形図である。 １……気化器、８，１３……空気補正通路、１
４，１５……電磁弁、１９……O₂センサ、２０
……スロツトルセンサ、２１……制御回路、２２
……増幅回路、２３……整形回路、２４……スラ
イスレベル設定回路、２５……積分回路、２６…
…中心値検出回路、２７……加減速検出回路、２
８……加算回路、２９……周期変調回路、３０…
…重畳回路、３１……比較回路、３２……三角波
発生回路、３３……駆動回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 排気ガス中の酸素濃度により空燃比を検出す
   るO₂センサ、スロツトル弁の開度状態を検出す
   るスロツトルセンサ、 これらのセンサからの信号を入力して制御信号
   を出力する制御回路、 気化器の空気補正通路に設けられて上記制御回
   路からの信号により開閉する電磁弁を備え、 上記制御回路は上記O₂センサからの出力を積
   分する積分回路、該積分回路からの出力の中心値
   を設定する中心値設定回路、所定の周期の信号を
   発生すると共に上記スロツトルセンサからの出力
   により上記周期を変える周期変調回路、該周期変
   調回路と上記中心値設定回路との両出力信号を重
   ね合わせる重畳回路を備えており、 エンジンの動作変化に伴う空燃比の変化を予想
   し、加減速時に上記周期変調回路の出力信号の周
   期を早くして空燃比を理論空燃比に制御すること
   を特徴とする空燃比制御装置。