JPS6256336B2 - - Google Patents
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- JPS6256336B2 JPS6256336B2 JP54098855A JP9885579A JPS6256336B2 JP S6256336 B2 JPS6256336 B2 JP S6256336B2 JP 54098855 A JP54098855 A JP 54098855A JP 9885579 A JP9885579 A JP 9885579A JP S6256336 B2 JPS6256336 B2 JP S6256336B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
- F02D41/1408—Dithering techniques
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Control Of The Air-Fuel Ratio Of Carburetors (AREA)
Description
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車等の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
燃比制御装置に関し、特に排気ガス中の酸素濃度
を検出して吸入側気化器の空燃比をフイードバツ
ク制御する際の応答遅れに基づく空燃比制御の遅
れの改良に関するものである。
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
燃比制御装置に関し、特に排気ガス中の酸素濃度
を検出して吸入側気化器の空燃比をフイードバツ
ク制御する際の応答遅れに基づく空燃比制御の遅
れの改良に関するものである。
エンジンの排気ガス浄化対策の一環として、排
気ガス中の有害なNOx、CO、HCの３成分を同時
に浄化処理し得る三元触媒のコンバータを排気系
に用いたものが知られており、ここで三元触媒
は、その特性上理論空燃比付近で上記３成分を最
も有効に浄化することができる点を考慮し、この
ような理論空燃比に制御する制御装置が、上記排
気ガス浄化装置に付随して設けられている。 かかる空燃比制御装置として従来提案されてい
るものは、O2センサにより排気ガス中の酸素濃
度を検出して空燃比の状態を知り、このO2セン
サからの信号で制御回路において空燃比が理論空
燃比に対して濃いか薄いかを判定し、制御回路か
らの信号に基づいて気化器の空気補正通路に設け
られている電磁弁を開閉して、所定の空気量を補
給するものであり、この装置により空燃比が濃い
場合にはリーン化され、逆に薄い場合はリツチ化
されて、空燃比が常に理論空燃比付近に保持され
る。 排気通路に排気ガス成分の濃度を検出するセン
サを設け、このセンサの信号によりエンジンの空
燃比を目標値にフイードバツク制御する装置にお
いて、例えば特開昭51−57335号公報は、エンジ
ン回転数に関連した信号に基いて希薄と過濃の２
状態の空燃比を周期的に供給するものである。ま
た、偏差信号または制御信号にデイザ信号を加え
ることによつて空燃比の分散を小さくした排気浄
化性能の良好な空燃比制御装置として、特開昭52
−81438号公報の先行技術がある。
気ガス中の有害なNOx、CO、HCの３成分を同時
に浄化処理し得る三元触媒のコンバータを排気系
に用いたものが知られており、ここで三元触媒
は、その特性上理論空燃比付近で上記３成分を最
も有効に浄化することができる点を考慮し、この
ような理論空燃比に制御する制御装置が、上記排
気ガス浄化装置に付随して設けられている。 かかる空燃比制御装置として従来提案されてい
るものは、O2センサにより排気ガス中の酸素濃
度を検出して空燃比の状態を知り、このO2セン
サからの信号で制御回路において空燃比が理論空
燃比に対して濃いか薄いかを判定し、制御回路か
らの信号に基づいて気化器の空気補正通路に設け
られている電磁弁を開閉して、所定の空気量を補
給するものであり、この装置により空燃比が濃い
場合にはリーン化され、逆に薄い場合はリツチ化
されて、空燃比が常に理論空燃比付近に保持され
る。 排気通路に排気ガス成分の濃度を検出するセン
サを設け、このセンサの信号によりエンジンの空
燃比を目標値にフイードバツク制御する装置にお
いて、例えば特開昭51−57335号公報は、エンジ
ン回転数に関連した信号に基いて希薄と過濃の２
状態の空燃比を周期的に供給するものである。ま
た、偏差信号または制御信号にデイザ信号を加え
ることによつて空燃比の分散を小さくした排気浄
化性能の良好な空燃比制御装置として、特開昭52
−81438号公報の先行技術がある。
ところで、上述のようなフイードバツク制御系
では、気化器における混合気の空燃比が、その混
合気を吸入管でエンジン本体に供給し、そこで燃
焼して排気ガスが排気管に排出した時点でO2セ
ンサにより検出されるので、気化器から排気管に
至る距離的な要因に基づく応答遅れを生じる。そ
のため、例えばリーンに向けて空燃比を制御する
ときO2センサで理論空燃比になつたことを検出
した時点では、気化器側の空燃比が既に理論空燃
比を通り越してリーン側にオーバランしてしま
う。またこのようなリーン化へのオーバランを補
正すべくリツチに向け空燃比を制御するときにも
同じように、O2センサで理論空燃比になつたこ
とを検出した時点では、気化器側の空燃比が既に
理論空燃比を通り越してリツチ側にオーバラン
し、このようなことを繰り返しながら理論空燃比
付近に収束する。従つて気化器の混合気の空燃比
が理論空燃比付近になるまでの間の時間が長くか
かり、この長い時間空燃比が変動することで、運
転性が悪く、三元触媒による浄化作用を充分発揮
することができない等の問題がある。 また上述の先行技術では、制御信号にデイザ信
号を加え、単位時間あたりの三元点交叉頻度を増
加し、かつ空燃比の分散を小さくすることができ
るが、制御信号のパターンによつては自ずから空
燃比の分散を小さくするにも限度がある。 本発明は、このような事情に鑑みてなされたも
ので、フイードバツク制御系の応答遅れによる空
燃比のオーバランを防止して、空燃比がほとんど
変動することなく迅速に設定された理論空燃比付
近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。
では、気化器における混合気の空燃比が、その混
合気を吸入管でエンジン本体に供給し、そこで燃
焼して排気ガスが排気管に排出した時点でO2セ
ンサにより検出されるので、気化器から排気管に
至る距離的な要因に基づく応答遅れを生じる。そ
のため、例えばリーンに向けて空燃比を制御する
ときO2センサで理論空燃比になつたことを検出
した時点では、気化器側の空燃比が既に理論空燃
比を通り越してリーン側にオーバランしてしま
う。またこのようなリーン化へのオーバランを補
正すべくリツチに向け空燃比を制御するときにも
同じように、O2センサで理論空燃比になつたこ
とを検出した時点では、気化器側の空燃比が既に
理論空燃比を通り越してリツチ側にオーバラン
し、このようなことを繰り返しながら理論空燃比
付近に収束する。従つて気化器の混合気の空燃比
が理論空燃比付近になるまでの間の時間が長くか
かり、この長い時間空燃比が変動することで、運
転性が悪く、三元触媒による浄化作用を充分発揮
することができない等の問題がある。 また上述の先行技術では、制御信号にデイザ信
号を加え、単位時間あたりの三元点交叉頻度を増
加し、かつ空燃比の分散を小さくすることができ
るが、制御信号のパターンによつては自ずから空
燃比の分散を小さくするにも限度がある。 本発明は、このような事情に鑑みてなされたも
ので、フイードバツク制御系の応答遅れによる空
燃比のオーバランを防止して、空燃比がほとんど
変動することなく迅速に設定された理論空燃比付
近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。
上記目的を達成するため、本発明は、エンジン
の上流側に連接された気化器の空気補正通路に電
磁弁を、またはエンジンの吸気系にインジエクタ
を設け、エンジンの排気管に排気ガスの酸素濃度
を検出するセンサを設けて空燃比を制御する装置
において、上記エンジンの吸入側において混合気
の空燃比を所定のパターンを有するデイザによつ
て僅かな幅で変動させるための、デイザ発生回路
とシフト制御回路および振幅制御回路とを設け、
上記デイザ発生回路からのデイザ信号を、回転数
検出器からのエンジン回転数の信号により基準周
期を設定する基準周期設定回路の発振周期で設定
されるようにし、排気ガスの酸素濃度を検出する
上記センサの出力信号のパターンを、上記基準周
期設定回路からの基準周期の出力で判定するパタ
ーン判定回路と、上記デイザ発生回路からのデイ
ザ信号をシフトするシフト信号発生回路とを設
け、上記振幅制御回路は、上記デイザ発生回路か
らのデイザ信号のシフト停止後、デイザ信号の振
幅を縮小し、上記吸入側で与えるデイザによる空
燃比変動の中心を修正して理論空燃比になるよう
に制御するように構成されている。
の上流側に連接された気化器の空気補正通路に電
磁弁を、またはエンジンの吸気系にインジエクタ
を設け、エンジンの排気管に排気ガスの酸素濃度
を検出するセンサを設けて空燃比を制御する装置
において、上記エンジンの吸入側において混合気
の空燃比を所定のパターンを有するデイザによつ
て僅かな幅で変動させるための、デイザ発生回路
とシフト制御回路および振幅制御回路とを設け、
上記デイザ発生回路からのデイザ信号を、回転数
検出器からのエンジン回転数の信号により基準周
期を設定する基準周期設定回路の発振周期で設定
されるようにし、排気ガスの酸素濃度を検出する
上記センサの出力信号のパターンを、上記基準周
期設定回路からの基準周期の出力で判定するパタ
ーン判定回路と、上記デイザ発生回路からのデイ
ザ信号をシフトするシフト信号発生回路とを設
け、上記振幅制御回路は、上記デイザ発生回路か
らのデイザ信号のシフト停止後、デイザ信号の振
幅を縮小し、上記吸入側で与えるデイザによる空
燃比変動の中心を修正して理論空燃比になるよう
に制御するように構成されている。
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について説
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においてフ
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が連通する。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の下流側に連設する排気管１７に
は、排気ガス中の有害なNOx、CO、HCを同時に
除去し得る三元触媒のコンバータ１８が設けら
れ、このコンバータ１８の手前に、O2センサ１
９が排気ガス中の酸素濃度を検出すべく設けられ
ている。 O2センサ１９は、大気と排気ガスの酸素の濃
度比により第２図に示されるように理論空燃比付
近を境にして起電力が急変する特性を有するもの
で、これにより空燃比を知ることができる。そし
て、このようなO2センサ１９からの信号が制御
回路２０に入力され、この制御回路２０からの出
力信号で上記電磁弁１４，１５を動作して、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することで空燃比を
リーン化し、その空気の補給量を少なくして空燃
比をリツチ化するようになつている。 制御回路２０は、第３図および第１２図に示さ
れるようにデイザ発生回路２１があり、このデイ
ザ発生回路２１からのデイザ信号が、シフト制御
回路２２、振幅制御回路２３を介して例えば電磁
弁１４の駆動回路２４に入力されるようになつて
いる。 デイザ発生回路２１におけるデイザ信号は、第
５図に示されるように６個の波形ａないしｆを１
パターンにしており、大きい山の波形ａ，ｃの間
に小さい谷の波形ｂを有し、大きい谷の波形ｄ，
ｆの間に小さい山の波形ｅがあるように形成さ
れ、波形ａ，ｂ，ｃに対して波形ｄ，ｅ，ｆが丁
度逆向きになつており、大きい山と谷の波形ａ，
ｃ，ｄ，ｆの振幅をＰとするするとき、小さい山
と谷の波形ｂ，ｅの振幅は、それより小さい例え
ば1/2Ｐになつている。そしてこのようなデイザ
信号の形状により、比較する点Ｏが小さい山と谷
の波形ｂ，ｅの振幅内の略中心にあるかどうか判
断することが可能になる。また第６図に示される
ように、山側の波形ａ，ｃ，ｅで電磁弁１４を開
閉する際のデユーテイ比が大きくリーン化するよ
うにされ、谷側の波形ｂ，ｄ，ｆで逆にそのデユ
ーテイ比が小さくてリツチ化するようにされ、こ
れに上述のことを加味して点ＯがO′のように山
側に偏移すると、小さい山の波形ｅが点O′以下
になつて谷の部分が増えることで、その偏移と共
にリツチ側への偏移を判断することができる。一
方、点ＯがO″のように谷側に偏移すると、小さ
い谷の波形ｂが点O″以上になつて山の部分が増
え、その偏移と共にリーン側への偏移を判断し得
る。 デイザ信号は、また更にその周期が基準周期設
定回路２５の発振周期で設定され、この基準周期
設定回路２５の基準周期は、回転数検出器２６か
らのエンジン回転数の信号により第４図に示され
るように順次短かくなるように調整される。デイ
ザ信号の周期は短かい程検出のチヤンスが多くな
つて望ましいのであるが、エンジン回転数が低い
場合には排気ガス量が少なく、O2センサで正確
に検出を行うことが難しくなる。そこで上述のよ
うにエンジン回転数が低い場合には、デイザ信号
の周期を長くし、その回転数の増大に応じてデイ
ザ信号の周期を短かくすることでO2センサの検
出を正確にし、かつデイザ信号による検出のチヤ
ンスを最大限多くすることができるのである。 O2センサ１９からの出力信号は、外乱除去回
路２７を介してパターン判定回路２８に入力し、
このパターン判定回路２８の判定信号が、シフト
信号発生回路２９を介して上記シフト制御回路２
２に与えられると共に、直接上記振幅制御回路２
３に与えられ、上記回路２７，２８には基準周期
設定回路２５からの信号が遅れ回路３０を介して
入力し、同期をとるようになつている。 即ち、第７図イのようにデイザ信号の中心が比
較対象の例えば理論空燃比の点Ｏから変移してい
るとき、O2センサ１９の出力信号が、ロのよう
に電気ノイズ、電化器等のエンジン側変動ノイズ
による外乱で乱れたとする。すると、このO2セ
ンサ１９からの信号が外乱除去回路２７で先ず、
その出力信号の変動中心を基準として微分される
ことでハのような波形の信号が得られる。一方、
基準周期設定回路２５からの基準周期のパルス信
号に遅れ回路３０で遅れ時間を持たせて位相修正
することにより、O2センサ１９の出力信号と同
期したニのような信号が回路２７に入力してお
り、この同期信号と上記ハの信号を比較すること
で、ホのように外乱を除去した信号が得られる。
そしてこのホの信号をトリガーすることにより、
O2センサ１９の出力信号は、ヘのように理論空
燃比に対してリツチまたはリーンかでＨまたはＬ
になつたパルス波で、偏移の有無およびリツチま
たはリーン側への偏移状態に応じて基準周期の信
号と同一またはＨ、Ｌの側でそれより長いパルス
幅を有する信号になる。 パターン判定回路２８は、外乱除去回路２７を
経た上記O2センサ出力信号のパターンを基準周
期設定回路２５からの基準周期の信号で判定する
ものである。即ち、第９図のようにデイザ信号の
中心から±（1/2）Ｐの範囲内に理論空燃比がある
と、デイザ信号の波形ａないしｆのすべてが理論
空燃比の点を横切り、これによりO2センサ出力
は、a′ないしf′のように基準周期の信号と同一パ
ルス幅のパルス波になり、このことから逆にデイ
ザ信号の略中心に理論空燃比が一致していること
が判断される。次いで第１０図のようにデイザ信
号が理論空燃比よりリツチ側に偏移した場合に
は、デイザ信号の小さい山の波形ｅが理論空燃比
の点を横切らなくなつて、波形ｄ，ｅ，ｆに対応
するO2センサ出力がd′，e′，f′のようにＨレベル
のパルス幅の広いものになつてこのことを判断す
ることが可能になる。そしてその判断は、基準周
期の信号によりデイザ信号の波形ｅの立上りの時
点で行われる。なおデイザ信号が理論空燃比より
リーン側に偏移した場合には、O2センサ出力は
Ｌレベルでパルス幅が広くなる。こうしてO2セ
ンサ出力信号のパターンからデイザ信号の理論空
燃比に対する偏移の有無、およびリツチまたはリ
ーン側の偏移状態を判定することができ、偏移し
ていない場合は、所定時間後に振幅制御回路２３
に信号が出力してデイザ信号の振幅を比例的に縮
小する。またリツチ側に偏移している際にはリー
ン側にシフトすべく信号が出力し、逆にリーン側
に偏移してる際にはリツチ側へシフトすべく信号
が出力し、この出力信号がシフト信号発生回路２
９を介してシフト制御回路２２に与えられて、デ
イザ信号をシフトする。 なお補正回路３１は、遅れ回路３０の遅れ時間
を微調整してエンジン回転変動に伴う排気ガス流
速等の変化に対して補正するものである。 本発明はこのように構成されているから、デイ
ザ発生回路２２からのデイザ信号が気化器１の例
えば電磁弁１４に与えられ、その山部のデユーテ
イ比の大きい波形で電磁弁１４の開口時間比率が
大きくなつて多くの空気が空気補正通路８、エア
ブリード７を介して燃料系に補給されることで、
混合気の空燃比がリーン化される。また、デイザ
信号の谷部のデユーテイ比の小さい波形で電磁弁
１４の開口時間比率が小さくなり、空気の補給量
が少なくなることで混合気の空燃比がリツチ化さ
れ、このような空燃比のリーン化とリツチ化が交
互に繰り返して連続的に行われる。そしてこのよ
うな気化器側の混合気の空燃比の変動が排気系で
O2センサ１９により検出され、そのパターンが
パターン判定回路２８で判定される。 そこで第８図のＡのようにデイザ信号が理論空
燃比よりリツチ側に偏移していると、気化器側の
混合気の空燃比がリーン化するが、A1の部分で
はリツチ側に偏移しているからO2センサ出力は
全体としてA′のようにリツチになる。つまり、
このパターンから時間t1でそのことが判定され、
シフト制御回路２２に与えられるリーン側のシフ
ト信号で、デイザ信号はリーン側へシフトされて
Ｂのようになる。ところで、このデイザ信号Ｂ
は、まだ理論空燃比よりリツチ側に偏移している
ことがO2センサ出力B′のパターンから時間t2で判
定され、再びリーン側にシフトさる。この結果デ
イザ信号は、Ｃのようにその中心が略理論空燃比
と一致し、気化器側の空燃比のリーン化とリツチ
化の度合が等しくなつて平均的に理論空燃比にな
り、このことがO2センサ出力C′のパターンで判
定されることで、このとき以降シフトは停止す
る。そして所定時間後、デイザ信号は振幅制御回
路２３で振幅が縮小されることで、デイザ信号の
許容範囲が狭くなつて感度が高くなり、この段階
で再びデイザ信号と理論空燃比とを一致すべく上
述のようなシフトが行われるのであり、こうして
デイザ信号の中心が理論空燃比にますます近づい
て、気化器側のデイザ信号によるリーン化とリツ
チ化の均一化が図られ、厳密に理論空燃比に一致
したものになる。なおリーンの状態からリツチに
する場合も、全く同様に制御されることは勿論で
ある。 本発明は、上述の気化器のみに限定されるもの
ではなく、燃料噴射方式にも適用することが可能
である。これを第１１図により説明すると、エア
クリーナ３２からエンジン本体２に至る吸入管３
３の途中にインジエクタ３４が取付けられて、こ
のインジエクタ３４に燃料ポンプ３５を有する燃
料タンクからの燃料通路３６が連通しており、制
御ユニツト３７からの制御信号でインジエクタ３
４を動作することにより、常に所定の空燃比の混
合気を供給するようになつている。そこで、この
ような構成の制御ユニツト３７内に上述の制御回
路２０を組込み、排気管１７のO2センサ１９と
回転数検出器２６からの信号を制御回路２０に入
力し、かつその制御回路２０からの信号を加味し
てインジエクタ３４を動作することで、上記実施
例と同様に空燃比制御することができる。 なおデイザ信号の波形、振幅の割合等は、上記
実施例のみに限定されるものではない。またO2
センサ１９以外にも、排気ガス成分を検出するこ
とができるものであればCO、HCのセンサでも良
く、O2センサ１９についても、必ずしも第２図
の特性を有するものでなくてリニアな特性を有す
るものでも良く、その場合には或る値を基準にし
て急激に変化する特性に変換させる変換回路を付
加すれば良い。
的に説明する。 第１図において本発明の装置の概略について説
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においてフ
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が連通する。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の下流側に連設する排気管１７に
は、排気ガス中の有害なNOx、CO、HCを同時に
除去し得る三元触媒のコンバータ１８が設けら
れ、このコンバータ１８の手前に、O2センサ１
９が排気ガス中の酸素濃度を検出すべく設けられ
ている。 O2センサ１９は、大気と排気ガスの酸素の濃
度比により第２図に示されるように理論空燃比付
近を境にして起電力が急変する特性を有するもの
で、これにより空燃比を知ることができる。そし
て、このようなO2センサ１９からの信号が制御
回路２０に入力され、この制御回路２０からの出
力信号で上記電磁弁１４，１５を動作して、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することで空燃比を
リーン化し、その空気の補給量を少なくして空燃
比をリツチ化するようになつている。 制御回路２０は、第３図および第１２図に示さ
れるようにデイザ発生回路２１があり、このデイ
ザ発生回路２１からのデイザ信号が、シフト制御
回路２２、振幅制御回路２３を介して例えば電磁
弁１４の駆動回路２４に入力されるようになつて
いる。 デイザ発生回路２１におけるデイザ信号は、第
５図に示されるように６個の波形ａないしｆを１
パターンにしており、大きい山の波形ａ，ｃの間
に小さい谷の波形ｂを有し、大きい谷の波形ｄ，
ｆの間に小さい山の波形ｅがあるように形成さ
れ、波形ａ，ｂ，ｃに対して波形ｄ，ｅ，ｆが丁
度逆向きになつており、大きい山と谷の波形ａ，
ｃ，ｄ，ｆの振幅をＰとするするとき、小さい山
と谷の波形ｂ，ｅの振幅は、それより小さい例え
ば1/2Ｐになつている。そしてこのようなデイザ
信号の形状により、比較する点Ｏが小さい山と谷
の波形ｂ，ｅの振幅内の略中心にあるかどうか判
断することが可能になる。また第６図に示される
ように、山側の波形ａ，ｃ，ｅで電磁弁１４を開
閉する際のデユーテイ比が大きくリーン化するよ
うにされ、谷側の波形ｂ，ｄ，ｆで逆にそのデユ
ーテイ比が小さくてリツチ化するようにされ、こ
れに上述のことを加味して点ＯがO′のように山
側に偏移すると、小さい山の波形ｅが点O′以下
になつて谷の部分が増えることで、その偏移と共
にリツチ側への偏移を判断することができる。一
方、点ＯがO″のように谷側に偏移すると、小さ
い谷の波形ｂが点O″以上になつて山の部分が増
え、その偏移と共にリーン側への偏移を判断し得
る。 デイザ信号は、また更にその周期が基準周期設
定回路２５の発振周期で設定され、この基準周期
設定回路２５の基準周期は、回転数検出器２６か
らのエンジン回転数の信号により第４図に示され
るように順次短かくなるように調整される。デイ
ザ信号の周期は短かい程検出のチヤンスが多くな
つて望ましいのであるが、エンジン回転数が低い
場合には排気ガス量が少なく、O2センサで正確
に検出を行うことが難しくなる。そこで上述のよ
うにエンジン回転数が低い場合には、デイザ信号
の周期を長くし、その回転数の増大に応じてデイ
ザ信号の周期を短かくすることでO2センサの検
出を正確にし、かつデイザ信号による検出のチヤ
ンスを最大限多くすることができるのである。 O2センサ１９からの出力信号は、外乱除去回
路２７を介してパターン判定回路２８に入力し、
このパターン判定回路２８の判定信号が、シフト
信号発生回路２９を介して上記シフト制御回路２
２に与えられると共に、直接上記振幅制御回路２
３に与えられ、上記回路２７，２８には基準周期
設定回路２５からの信号が遅れ回路３０を介して
入力し、同期をとるようになつている。 即ち、第７図イのようにデイザ信号の中心が比
較対象の例えば理論空燃比の点Ｏから変移してい
るとき、O2センサ１９の出力信号が、ロのよう
に電気ノイズ、電化器等のエンジン側変動ノイズ
による外乱で乱れたとする。すると、このO2セ
ンサ１９からの信号が外乱除去回路２７で先ず、
その出力信号の変動中心を基準として微分される
ことでハのような波形の信号が得られる。一方、
基準周期設定回路２５からの基準周期のパルス信
号に遅れ回路３０で遅れ時間を持たせて位相修正
することにより、O2センサ１９の出力信号と同
期したニのような信号が回路２７に入力してお
り、この同期信号と上記ハの信号を比較すること
で、ホのように外乱を除去した信号が得られる。
そしてこのホの信号をトリガーすることにより、
O2センサ１９の出力信号は、ヘのように理論空
燃比に対してリツチまたはリーンかでＨまたはＬ
になつたパルス波で、偏移の有無およびリツチま
たはリーン側への偏移状態に応じて基準周期の信
号と同一またはＨ、Ｌの側でそれより長いパルス
幅を有する信号になる。 パターン判定回路２８は、外乱除去回路２７を
経た上記O2センサ出力信号のパターンを基準周
期設定回路２５からの基準周期の信号で判定する
ものである。即ち、第９図のようにデイザ信号の
中心から±（1/2）Ｐの範囲内に理論空燃比がある
と、デイザ信号の波形ａないしｆのすべてが理論
空燃比の点を横切り、これによりO2センサ出力
は、a′ないしf′のように基準周期の信号と同一パ
ルス幅のパルス波になり、このことから逆にデイ
ザ信号の略中心に理論空燃比が一致していること
が判断される。次いで第１０図のようにデイザ信
号が理論空燃比よりリツチ側に偏移した場合に
は、デイザ信号の小さい山の波形ｅが理論空燃比
の点を横切らなくなつて、波形ｄ，ｅ，ｆに対応
するO2センサ出力がd′，e′，f′のようにＨレベル
のパルス幅の広いものになつてこのことを判断す
ることが可能になる。そしてその判断は、基準周
期の信号によりデイザ信号の波形ｅの立上りの時
点で行われる。なおデイザ信号が理論空燃比より
リーン側に偏移した場合には、O2センサ出力は
Ｌレベルでパルス幅が広くなる。こうしてO2セ
ンサ出力信号のパターンからデイザ信号の理論空
燃比に対する偏移の有無、およびリツチまたはリ
ーン側の偏移状態を判定することができ、偏移し
ていない場合は、所定時間後に振幅制御回路２３
に信号が出力してデイザ信号の振幅を比例的に縮
小する。またリツチ側に偏移している際にはリー
ン側にシフトすべく信号が出力し、逆にリーン側
に偏移してる際にはリツチ側へシフトすべく信号
が出力し、この出力信号がシフト信号発生回路２
９を介してシフト制御回路２２に与えられて、デ
イザ信号をシフトする。 なお補正回路３１は、遅れ回路３０の遅れ時間
を微調整してエンジン回転変動に伴う排気ガス流
速等の変化に対して補正するものである。 本発明はこのように構成されているから、デイ
ザ発生回路２２からのデイザ信号が気化器１の例
えば電磁弁１４に与えられ、その山部のデユーテ
イ比の大きい波形で電磁弁１４の開口時間比率が
大きくなつて多くの空気が空気補正通路８、エア
ブリード７を介して燃料系に補給されることで、
混合気の空燃比がリーン化される。また、デイザ
信号の谷部のデユーテイ比の小さい波形で電磁弁
１４の開口時間比率が小さくなり、空気の補給量
が少なくなることで混合気の空燃比がリツチ化さ
れ、このような空燃比のリーン化とリツチ化が交
互に繰り返して連続的に行われる。そしてこのよ
うな気化器側の混合気の空燃比の変動が排気系で
O2センサ１９により検出され、そのパターンが
パターン判定回路２８で判定される。 そこで第８図のＡのようにデイザ信号が理論空
燃比よりリツチ側に偏移していると、気化器側の
混合気の空燃比がリーン化するが、A1の部分で
はリツチ側に偏移しているからO2センサ出力は
全体としてA′のようにリツチになる。つまり、
このパターンから時間t1でそのことが判定され、
シフト制御回路２２に与えられるリーン側のシフ
ト信号で、デイザ信号はリーン側へシフトされて
Ｂのようになる。ところで、このデイザ信号Ｂ
は、まだ理論空燃比よりリツチ側に偏移している
ことがO2センサ出力B′のパターンから時間t2で判
定され、再びリーン側にシフトさる。この結果デ
イザ信号は、Ｃのようにその中心が略理論空燃比
と一致し、気化器側の空燃比のリーン化とリツチ
化の度合が等しくなつて平均的に理論空燃比にな
り、このことがO2センサ出力C′のパターンで判
定されることで、このとき以降シフトは停止す
る。そして所定時間後、デイザ信号は振幅制御回
路２３で振幅が縮小されることで、デイザ信号の
許容範囲が狭くなつて感度が高くなり、この段階
で再びデイザ信号と理論空燃比とを一致すべく上
述のようなシフトが行われるのであり、こうして
デイザ信号の中心が理論空燃比にますます近づい
て、気化器側のデイザ信号によるリーン化とリツ
チ化の均一化が図られ、厳密に理論空燃比に一致
したものになる。なおリーンの状態からリツチに
する場合も、全く同様に制御されることは勿論で
ある。 本発明は、上述の気化器のみに限定されるもの
ではなく、燃料噴射方式にも適用することが可能
である。これを第１１図により説明すると、エア
クリーナ３２からエンジン本体２に至る吸入管３
３の途中にインジエクタ３４が取付けられて、こ
のインジエクタ３４に燃料ポンプ３５を有する燃
料タンクからの燃料通路３６が連通しており、制
御ユニツト３７からの制御信号でインジエクタ３
４を動作することにより、常に所定の空燃比の混
合気を供給するようになつている。そこで、この
ような構成の制御ユニツト３７内に上述の制御回
路２０を組込み、排気管１７のO2センサ１９と
回転数検出器２６からの信号を制御回路２０に入
力し、かつその制御回路２０からの信号を加味し
てインジエクタ３４を動作することで、上記実施
例と同様に空燃比制御することができる。 なおデイザ信号の波形、振幅の割合等は、上記
実施例のみに限定されるものではない。またO2
センサ１９以外にも、排気ガス成分を検出するこ
とができるものであればCO、HCのセンサでも良
く、O2センサ１９についても、必ずしも第２図
の特性を有するものでなくてリニアな特性を有す
るものでも良く、その場合には或る値を基準にし
て急激に変化する特性に変換させる変換回路を付
加すれば良い。
以上説明したように、本発明によると、
デイザ発生回路からのデイザ信号で、混合気の
空燃比がリーン化とリツチ化を繰り返して行なわ
れており、排気ガスの酸素濃度を検出するセンサ
からの出力信号のパターンをパターン判定回路で
判定し、その１サイクルが終了する前に判定結果
を得てデイザ信号をシフトすることで、空燃比の
リーン化とリツチ化の度合を変えるようになつて
いるので、空燃比を理論空燃比に迅速かつ円滑に
近づけることができる。 更にデイザ信号のシフトを繰り返して空燃比を
徐々に理論空燃比にするのでオーバランがなくな
る。 更にまた、振幅制御回路を設けたので、デイザ
信号のシフト停止後、デイザ信号の振幅を縮小し
てデイザ信号の中心を理論空燃比に近づけて空燃
比制御の精度を高くすることができる。このた
め、吸入側空燃比は著しく早く理論空燃比に保持
されるようになつて、運転性が向上し、三元触媒
による浄化を充分発揮することが可能になる。
空燃比がリーン化とリツチ化を繰り返して行なわ
れており、排気ガスの酸素濃度を検出するセンサ
からの出力信号のパターンをパターン判定回路で
判定し、その１サイクルが終了する前に判定結果
を得てデイザ信号をシフトすることで、空燃比の
リーン化とリツチ化の度合を変えるようになつて
いるので、空燃比を理論空燃比に迅速かつ円滑に
近づけることができる。 更にデイザ信号のシフトを繰り返して空燃比を
徐々に理論空燃比にするのでオーバランがなくな
る。 更にまた、振幅制御回路を設けたので、デイザ
信号のシフト停止後、デイザ信号の振幅を縮小し
てデイザ信号の中心を理論空燃比に近づけて空燃
比制御の精度を高くすることができる。このた
め、吸入側空燃比は著しく早く理論空燃比に保持
されるようになつて、運転性が向上し、三元触媒
による浄化を充分発揮することが可能になる。
第１図は本発明の装置の概略を示す構成図、第
２図はO2センサの特性線図、第３図は本発明の
装置の制御回路の一実施例を示すブロツク図、第
第４図はエンジン回転数に対する基準周期の関係
線図、第５図はデイザ信号の１パターンの波形
図、第６図はデイザ信号と電磁弁のデユーテイ比
の関係の波形図、第７図はO2センサ出力の形成
を示す波形図、第８図は動作を説明する波形図、
第９図と第１０図はデイザ信号の理論空燃比に対
する偏移の有無によるO2センサの出力を示す波
形図、第１１図は本発明を燃料噴射方式に適用し
た実施例を示す構成図、第１２図は本発明の一実
施例を示す回路図である。 １……気化器、８，１３……空気補正通路、１
４，１５……電磁弁、１９……O2センサ、２０
……制御回路、２１……デイザ発生回路、２２…
…シフト制御回路、２３……振幅制御回路、２６
……回転数検出器、２８……パターン判定回路。
２図はO2センサの特性線図、第３図は本発明の
装置の制御回路の一実施例を示すブロツク図、第
第４図はエンジン回転数に対する基準周期の関係
線図、第５図はデイザ信号の１パターンの波形
図、第６図はデイザ信号と電磁弁のデユーテイ比
の関係の波形図、第７図はO2センサ出力の形成
を示す波形図、第８図は動作を説明する波形図、
第９図と第１０図はデイザ信号の理論空燃比に対
する偏移の有無によるO2センサの出力を示す波
形図、第１１図は本発明を燃料噴射方式に適用し
た実施例を示す構成図、第１２図は本発明の一実
施例を示す回路図である。 １……気化器、８，１３……空気補正通路、１
４，１５……電磁弁、１９……O2センサ、２０
……制御回路、２１……デイザ発生回路、２２…
…シフト制御回路、２３……振幅制御回路、２６
……回転数検出器、２８……パターン判定回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ エンジンの上流側に連接された気化器の空気
補正通路に電磁弁を、またはエンジンの吸気系に
インジエクタを設け、エンジンの排気管に排気ガ
スの酸素濃度を検出するセンサを設けて空燃比を
制御する装置において、 上記エンジンの吸入側において混合気の空燃比
を所定のパターンを有するデイザによつて僅かな
幅で変動させるための、デイザ発生回路とシフト
制御回路および振幅制御回路とを設け、上記デイ
ザ発生回路からのデイザ信号を、回転数検出器か
らのエンジン回転数の信号により基準周期を設定
する基準周期設定回路の発振周期で設定されるよ
うにし、 排気ガスの酸素濃度を検出する上記センサの出
力信号のパターンを、上記基準周期設定回路から
の基準周期の出力で判定するパターン判定回路
と、上記デイザ発生回路からのデイザ信号をシフ
トするシフト信号発生回路とを設け、 上記振幅制御回路は、上記デイザ発生回路から
のデイザ信号のシフト停止後、デイザ信号の振幅
を縮小し、上記吸入側で与えるデイザによる空燃
比変動の中心を修正して理論空燃比になるように
制御することを特徴とする空燃比制御装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9885579A JPS5623533A (en) | 1979-08-02 | 1979-08-02 | Air-fuel ratio controller |
| GB8025012A GB2063525B (en) | 1979-08-02 | 1980-07-31 | Automatic control of air fuel ratio in ic engines |
| DE3029356A DE3029356C2 (de) | 1979-08-02 | 1980-08-01 | Anordnung zum Regeln des Luftbrennstoff-Verhältnisses mit einem Vergaser für Verbrennungsmotore |
| US06/174,374 US4451793A (en) | 1979-08-02 | 1980-08-01 | Control system |
| FR8017156A FR2463281B1 (fr) | 1979-08-02 | 1980-08-04 | Dispositif de commande en boucle fermee, notamment pour commander la richesse du melange fourni a un moteur |
| US06/598,096 US4503828A (en) | 1979-08-02 | 1984-04-09 | Control system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9885579A JPS5623533A (en) | 1979-08-02 | 1979-08-02 | Air-fuel ratio controller |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5623533A JPS5623533A (en) | 1981-03-05 |
| JPS6256336B2 true JPS6256336B2 (ja) | 1987-11-25 |
Family
ID=14230840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9885579A Granted JPS5623533A (en) | 1979-08-02 | 1979-08-02 | Air-fuel ratio controller |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US4451793A (ja) |
| JP (1) | JPS5623533A (ja) |
| DE (1) | DE3029356C2 (ja) |
| FR (1) | FR2463281B1 (ja) |
| GB (1) | GB2063525B (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE3137419A1 (de) * | 1981-09-19 | 1983-03-31 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Proportional arbeitendes ventil fuer fluidische medien |
| DE3336894A1 (de) * | 1983-10-11 | 1985-04-25 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Verfahren zur lambda-regelung bei einer brennkraftmaschine |
| JP2806501B2 (ja) * | 1987-03-23 | 1998-09-30 | 富士重工業株式会社 | エンジンの空燃比制御装置 |
| US4867125A (en) * | 1988-09-20 | 1989-09-19 | Ford Motor Company | Air/fuel ratio control system |
| WO1990005241A1 (en) * | 1988-11-01 | 1990-05-17 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Exhaust gas cleaning device for an internal combustion engine |
| DE3841684C1 (en) * | 1988-12-10 | 1990-04-26 | Daimler-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De | Method for optimising the control of the fuel-air ratio in an internal combustion engine |
| US5052177A (en) * | 1989-03-03 | 1991-10-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Air-fuel ratio feedback control system having single air-fuel ratio sensor downstream of or within three-way catalyst converter |
| US5172320A (en) * | 1989-03-03 | 1992-12-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Air-fuel ratio feedback control system having single air-fuel ratio sensor downstream of or within three-way catalyst converter |
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| JPS5623532A (en) * | 1979-08-02 | 1981-03-05 | Fuji Heavy Ind Ltd | Air-fuel ratio controller |
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| JPS56126648A (en) * | 1980-03-07 | 1981-10-03 | Fuji Heavy Ind Ltd | Air-fuel ratio controlling apparatus |
| JPS56126650A (en) * | 1980-03-07 | 1981-10-03 | Fuji Heavy Ind Ltd | Air-fuel ratio controlling apparatus |
| JPS56126647A (en) * | 1980-03-07 | 1981-10-03 | Fuji Heavy Ind Ltd | Air-fuel ratio controlling apparatus |
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| JPS5888430A (ja) * | 1981-11-20 | 1983-05-26 | Honda Motor Co Ltd | 排気還流制御装置を備えた内燃エンジンの電子式燃料噴射制御装置 |
-
1979
- 1979-08-02 JP JP9885579A patent/JPS5623533A/ja active Granted
-
1980
- 1980-07-31 GB GB8025012A patent/GB2063525B/en not_active Expired
- 1980-08-01 DE DE3029356A patent/DE3029356C2/de not_active Expired
- 1980-08-01 US US06/174,374 patent/US4451793A/en not_active Expired - Lifetime
- 1980-08-04 FR FR8017156A patent/FR2463281B1/fr not_active Expired
-
1984
- 1984-04-09 US US06/598,096 patent/US4503828A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5281438A (en) * | 1975-12-27 | 1977-07-07 | Nissan Motor Co Ltd | Air fuel ratio controller |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2463281B1 (fr) | 1985-09-13 |
| JPS5623533A (en) | 1981-03-05 |
| DE3029356C2 (de) | 1985-06-27 |
| GB2063525A (en) | 1981-06-03 |
| GB2063525B (en) | 1984-05-31 |
| US4503828A (en) | 1985-03-12 |
| US4451793A (en) | 1984-05-29 |
| FR2463281A1 (fr) | 1981-02-20 |
| DE3029356A1 (de) | 1981-03-26 |
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