JPS6353365B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は、内燃機関に供給する混合気の空燃
比制御装置に係り、特に、内燃機関の排気系に設
けた排気センサから入力する信号の入力時間が設
定値以上であるときにのみこの信号を有効とする
ことにより所定の空燃比に調整し得る空燃比制御
装置に関する。

［発明の技術的背景］ 近年、内燃機関においては、低燃費や排気ガス
の有害成分低域を図るため、最良の燃焼状態を得
べき空燃比に収束させるフイードバツク制御方式
の空燃比制御装置が提案されている。空燃比制御
装置は、排気系に設けた排気センサにより排気ガ
ス成分を検出し、この検出信号に基づく補正信号
により供給燃料量や供給空気量を制御して吸入混
合気の空燃比を適正な空燃比に調整する。

［背景技術の問題点］ ところで、排気センサによる信号に基づき適正
な空燃比にフイードバツク制御する方式において
は、定常時にあつては低燃費や排気ガス清浄化を
充分果すことができる。しかし、非定常時、例え
ば過渡運転状態や高負荷状態にあつては、定常時
の空燃比よりもリツチに調整しないと運転性の悪
化招く。そこで、一般的には吸気通路負圧や機関
回転数などから前記過渡運転状態などを検知する
と、前記排気センサによるフイードバツク制御を
解除しオープンループ制御で空燃比をリツチ化し
ている。

ところが、オープンループ制御では、強制的に
一定値に移行させるため、気温や気圧などの要素
により空燃比が一定にならず、条件によつて種々
の値をとり得る。このため、運転性の悪化や排気
ガス成分の変動を招く不都合を有している。

また、フイードバツク制御方式においては、第
８図ｅに示す如く正常時には空燃比の補正信号位
置がPnaとPniとの間で行われていたものが、例
えば経時変化による空燃比補正用のスロー系通路
の詰りが原因で、あるいは高温・高地時などの条
件下で、補正範囲が拡大することがある。即ち、
前記スロー系通路の詰り等で補正信号位置がある
回転数Na rpmの正常な位置Pnaよりもリーン側
のPaに、アイドリング回転数Ni rpmの正常な位
置Pniよりもリツチ側のPiにそれぞれ移動するこ
とがある。

このように、前記スロー系通路の詰り等で補正
信号位置がPaとPiとの間の如く正常時よりも離
れた場合に、ある回転数Na rpmからアイドリン
グ回転数Ni rpmに急激に落す過渡運転時には、
機関回転数の降下に対し空燃比のリツチ化補正信
号制御に遅れを生じた。このため、空燃比はリー
ン化が著しく、その結果第８図ｃに示す如くエン
ジンストールEsを生じる不都合があつた。

［発明の目的］ そこでこの発明は、前記オープンループ制御に
よる空燃比変動の不都合や前記空燃比補正用のス
ロー系通路の詰りなどによる制御遅れの不都合等
を生じることなく、機関運転状態により所定の空
燃比に調整し得る空燃比制御装置を実現すること
を目的とする。

［発明の構成］ この目的を達成するためにこの発明は、内燃機
関の排気系に排気センサを設け、該排気センサか
ら入力する信号を基準値と比較しリツチ信号およ
びリーン信号として出力する比較回路、この比較
回路からのリツチ信号およびリーン信号を含む各
種信号を入力として取入れる入力回路、この入力
回路から入力する信号により判断する演算回路、
この演算回路の判断に基づき空燃比調整用の制御
弁に制御信号を出力する駆動回路を有し、前記排
気センサから入力するリツチ信号およびリーン信
号の入力時間が設定値以上であるときにのみ前記
入力するリツチ信号あるいはリーン信号を有効と
し所定の空燃比に調整する制御回路部を設けたこ
とを特徴とする。

さらに、内燃機関の排気系に設けた排気センサ
と、該排気センサから入力する信号を基準値と比
較しリツチ信号およびリーン信号として出力する
比較回路、この比較回路からのリツチ信号および
リーン信号を含む各種信号を入力として取り入れ
る入力回路、この入力回路から入力する信号によ
り判断する演算回路、この演算回路の判断に基づ
き空燃比調整用の制御弁に制御信号を出力する駆
動回路を有し、前記排気センサから入力するリツ
チ信号およびリーン信号の入力時間が設定値以上
であるときにのみ前記入力するリツチ信号および
リーン信号を有効とし所定の空燃比に調整する制
御回路部とを備えた空燃比制御装置に、前記内燃
機関の機関運転状態を検出し前記入力回路に入力
する検出手段を設け、該検出手段が所定の機関運
転状態を検出しているときに前記排気センサから
前記制御回路部へ入力するリツチ信号およびリー
ン信号を有効とする入力時間の前記設定値を前記
所定の機関運転状態に応じて調整する制御手段を
設けたことを特徴とする。

［発明の実施例］ 次に、この発明による第１発明の実施例を図に
基づいて詳細に説明する。

この発明は、内燃機関の排気系に設けた排気セ
ンサ、例えば排気ガス中の酸素濃度を検出する
O₂センサから入力する信号の入力時間が設定値
以上であるときにのみこの入力信号を有効として
所定の空燃比に制御する空燃比制御装置であり、
この設定値を運転状態に応じて調整すべくフイル
タ定数を設定している。

第１図は、この発明の概略系統図を示すもので
ある。２は制御回路部で、内燃機関４に設けた気
化器６の空燃比をフイードバツク制御する中枢部
をなす。この制御回路部２は、排気通路８に設け
た排気ガス中の酸素濃度を検出するO₂センサ１
０からの入力信号を前記した如くフイルタ定数で
取入れ、吸気通路１２内の空燃比を所定の空燃比
に調整すべく制御弁１４を動作する。この制御弁
１４は、気化器６の燃料通路あるいは空気通路を
開閉制御し、空燃比を調整する。

第２図は、前記制御回路部２のブロツク図であ
る。制御回路部２は、前記O₂センサ１０から入
力する信号を基準値と比較する比較回路１６と、
各種の信号を入力として取入れる入力回路１８
と、この入力回路１８から入力した信号により判
断するCPUからなる演算回路２０と、及びこの
CPU２０の判断に基づき前記制御弁１４に制御
信号を送る駆動回路２２とから成る。この制御回
路部２は、O₂センサ１０から入力するリツチ信
号およびリーン信号のフイルタ定数を設定し、空
燃比を所定の空燃比に調整する。

第３図は、このフイルタ定数に対する空燃比変
化の一例を示し、O₂センサ１０のリーン信号に
対するフイルタ定数Tlを一定とし、リツチ信号
に対するフイルタ定数Trを変化させたものであ
る。例えば、O₂センサ１０のリツチ信号を有効
とするフイルタ定数Trを大きく、即ち有効とす
る入力時間を長く設定すると、リツチ信号は長い
入力時間の信号でないと有効とならないため、有
効となるリーン信号の方が多くなる。これら有効
となつたリツチ信号およびリーン信号の入力によ
り前記制御回路部２は空燃比の補正信号をリツチ
側に傾け、駆動回路２２により制御弁１４を動作
して空燃比をリツチ化する。

反対に、フイルタ定数Trを小さく設定すると、
リツチ信号は短い時間の入力信号でも有効となる
ため、リーン信号よりも多くなる。このため、前
記制御回路部２は空燃比の補正信号をリーン側に
傾け、制御弁１４を動作して空燃比をリーン化す
る。

一方、図示しないが第３図と逆にO₂センサ１
０のリツチ信号に対するフイルタ定数Trを一定
とし、リーン信号に対するフイルタ定数Tlを変
化させた場合、フイルタ定数Tlを大きく設定す
ると有効となるリツチ信号が多くなり、前記制御
回路部２は空燃比をリーン化する。反対に、フイ
ルタ定数Tlを小さく設定すると有効となるリー
ン信号が多くなり、空燃比をリツチ化する。

このように、O₂センサ１０から制御回路部２
に入力するリツチ信号およびリーン信号のフイル
タ定数Tr，Tlを変化させることにより、空燃比
はリツチ側あるいはリーン側に変動する。従つ
て、前記各リツチ信号およびリーン信号のフイル
タ定数Tr，Tlを種々組合せて設定することによ
り、運転状態に対応する種々の空燃比に調整する
ことができる。

このため、フイルタ定数を変化させることによ
り、例えば定常時には所定の空燃比に、非定常時
には対応するリツチ側あるいはリーン側の空燃比
にそれぞれ調整すべくフイルタ定数を変化させる
ことにより、運転状態に対応する空燃比に調整
し、運転性を向上しまた排気ガス成分を安定させ
て清浄化を図ることができる。

もちろん、前述高温・高地の条件下など運転状
態により自動的に、あるいは手動でフイルタ定数
を変化させることもできる。

第４，５図は、この発明の第２発明の構成を示
し、第１，２図と同一構成部分には同一符号を付
してある。

第４，５図において、O₂センサ１０と、この
O₂センサ１０から入力する信号の入力時間が設
定値以上であるときにのみこの入力信号を有効と
するフイルタ定数により所定の空燃比に調整する
制御回路部２とから成る空燃比制御装置に、さら
に機関運転状態を検出する検出手段と、運転状態
に応じて前記フイルタ定数を調整する制御手段と
を設けている。

図においては、検出手段として回転数センサ２
４とアイドルスイツチ２６とを設けている。回転
数センサ２４は、内燃機関４の回転数を検出し、
検出した信号は入力回路１８を経て制御回路部２
に入力する。前記アイドルスイツチ２６は、絞り
弁２８の開度から機関がアイドリング状態である
か否かを検出する。このアイドルスイツチ２６
は、機関がアイドリング状態になるとオンにな
り、この信号は前記回転数センサ２４の信号と同
様に前記制御回路部２に入力する。

これら内燃機関４の運転状態を検出する回転数
センサ２４およびアイドルスイツチ２６からの信
号が後述する所定の機関運転状態を検出している
ときに、前記制御回路部２は運転状態に応じた空
燃比に調整すべく前記O₂センサ１０から入力す
る信号のフイルタ定数を変化させる。

この実施例においては、回転数センサ２４が所
定の回転数N₁rpm以下であるか、またはアイド
ルスイツチ２６がオフである定常時には、最良の
燃焼状態を得べき空燃比に収束させるべく制御回
路部２はO₂センサ１０から入力するリツチ信号
およびリーン信号のフイルタ定数をともにT₁に
調整する。一方、前記回転数センサ２４が所定の
回転数N₁rpm以上であり、かつ前記アイドルス
イツチ２６がオンである過渡運転状態などの非定
常時には、第６図に示す如く空燃比をリツチ化す
べく制御回路部２はO₂センサ１０から入力する
リツチ信号のフイルタ定数をT₂に、リーン信号
のフイルタ定数をT₃にそれぞれ調整する。この
フイルタ定数T₂およびT₃は、T₂＞T₃に設定して
あるので、O₂センサ１０から入力するリツチ信
号は長い時間の信号でないと有効とならず、また
リーン信号は短い時間の信号でも有効となる。こ
のため、第６図に示す如く非定常時には、制御回
路部２は空燃比補正信号をリツチ側に傾け、空燃
比をリツチ化する。

この構成による運転状態に応じてフイルタ定数
を変化させる空燃比制御装置の動作を説明する。

定常時には、O₂センサセンサ１０からの入力
信号をフイルタ定数T₁で取入れ、所定の空燃比
に調整している。一方、例えば、空燃比補正用の
スロー系通路の詰りや、あるいは高温・高地時の
条件下では、前述の如く第８図ｅに示すように空
燃比補正信号の位置が、ある回転数Na rpmでは
正常位置Pnaよりもリーン側の位置Paに、アイ
ドリング回転数Ni rpmでは正常位置Pniよりも
リツチ側の位置Piに移動することがある。このよ
うに補正信号の位置Pa・Piが離れた場合に、あ
る回転数Na rpmからアイドリング回転数Niに
落とす過渡運転時には、前記した如く補正信号の
遅れから８図ａに実線で示すように空燃比のオー
バーリーンを生じ、アイドリング回転数Ni rpm
になつたときにエンジンストールを生じる（第８
図ｃ）。

この場合、オープンループ制御によりリツチな
空燃比に設定することもできるが、前述の如く条
件によつて一定値に収束させることが困難であ
る。そこで、この発明はこのような状況下での過
渡運転時に前述の如くフイルタ定数を変化させる
ことにより、第８図ｅの破線に示す如く空燃比を
フイードバツク制御しオーバーリーンを防止して
エンジンストールを防止し得る。

この動作を第７図のフローチヤートにより説明
する。

アイドルスイツチ２６がオフであるか、あるい
は機関回転数が所定の回転数N₁ rpm以下である
（第８図ｂ，ｃ参照）定常時には、前述の如くO₂
センサ１０から入力するリツチ信号およびリーン
信号のフイルタ定数をT₁に調整し、所定の空燃
比に制御する。

一方、前記空燃比補正用のスロー系通路の詰り
などの条件下でアクセルを戻し過渡運転状態にな
ると、第８図ｂに示すように時間t₁でアイドルス
イツチ２６はオンになる。また、回転数センササ
２４が検出している回転数Na rpmが、所定の回
転数N₁ rpm以上あるか否かを判断する。時間t₁
回転数Na rpmから下降する機関回転数は、所定
の回転数N₁以上であるので、前述の如く制御回
路部２はO₂センサセンサ１０から入力するリツ
チ信号のフイルタ定数をT₂に、リーン信号のフ
イルタ定数をT₃に調整する。

この結果、第６図に示す如くO₂センサ１０の
短いリツチ信号Raは取入れられないため、制御
回路部２は空燃比補正信号をリツチ側に傾け、空
燃比をリツチ化する。この空燃比のリツチ化は、
第８図ｄに示す如く時間t₁から入力するリツチ信
号Raの入力時間Traがフイルタ定数のT₂よりも
短いので取入れられないため、時間t₁直前のリー
ン信号Laから継続することになる。

このため、第８図ｅに破線で示す如く空燃比補
正信号は時間t₁からt₂までの間リツチ側に移動
し、時間t₂ではアイドリング回転数Ni rpmでの
補正信号位置Piに至つている。時間t₂以降は、ア
イドリング回転数Ni rpmの補正信号位置Piにあ
るので、空燃比は第８図ａに破線で示す如くオー
バーリーンが防止される。従つて、過渡運転時に
おけるオーバーリーンに起因するエンジンストー
ルEsを防止することができる。

［発明の効果］ このようにこの発明によれば、排気センサから
入力するリツチ信号およびリーン信号の入力時間
が設定値以上であるときにのみこのリツチ信号お
よびリーン信号を有効として空燃比を調整するの
で、前記設定値により様々に空燃比を調整するこ
とができる。また、機関運転状態を検出し、所定
の運転状態に対応させて設定値により空燃比をリ
ツチ側あるいはリーン側に調整することができ
る。

そこで、例えば過渡運転状態において、オープ
ンループ制御による空燃比の変動の不都合を生じ
ることなく、また空燃比補正用スロー系通路の詰
りや高温・高地時の条件下で補正範囲が拡大した
場合の制御遅れから生じるオーバーリーンを防止
し、このオーバーリーンに起因するエンジンスト
ールを回避することができる。

また、空燃比を運転状態によりリツチ側あるい
はリーン側に調整できるので、運転性を向上させ
ることができるとともに、排気ガス成分を安定さ
せて清浄化を図ることができる。さらに、空燃比
を調整できることから排気センサの取付位置の選
定や燃料の分配などの適合が容易になる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の実施例を示し、第１図は概略系
統図、第２図はブロツク図、第３図はフイルタ定
数と空燃比との関係を示す図、第４，５図は第２
発明の概略系統図とブロツク図、第６図はO₂セ
ンサ信号と空燃比補正信号電圧を示す図、第７図
はフローチヤート、第８図はタイミング図であ
る。 図において、２は制御回路部、４は内燃機関、
６は気化器、１０はO₂センサ、１４は制御弁、
２４は回転数センサ、２６はアイドルスイツチで
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の排気系に排気センサを設け、該排
   気センサから入力する信号を基準値と比較しリツ
   チ信号およびリーン信号として出力する比較回
   路、この比較回路からのリツチ信号およびリーン
   信号を含む各種信号を入力として取入れる入力回
   路、この入力回路から入力する信号により判断す
   る演算回路、この演算回路の判断に基づき空燃比
   調整用の制御弁に制御信号を出力する駆動回路を
   有し、前記排気センサから入力するリツチ信号お
   よびリーン信号の入力時間が設定値以上であると
   きにのみ前記入力するリツチ信号あるいはリーン
   信号を有効とし所定の空燃比に調整する制御回路
   部を設けたことを特徴とする空燃比制御装置。 ２ 内燃機関の排気系に設けた排気センサと、該
   排気センサから入力する信号を基準値と比較しリ
   ツチ信号およびリーン信号として出力する比較回
   路、この比較回路からのリツチ信号およびリーン
   信号を含む各種信号を入力として取り入れる入力
   回路、この入力回路から入力する信号により判断
   する演算回路、この演算回路の判断に基づき空燃
   比調整用の制御弁に制御信号を出力する駆動回路
   を有し、前記排気センサから入力するリツチ信号
   およびリーン信号の入力時間が設定値以上である
   ときにのみ前記入力するリツチ信号およびリーン
   信号を有効とし所定の空燃比に調整する制御回路
   部とを備えた空燃比制御装置に、前記内燃機関の
   機関運転状態を検出し前記入力回路に入力する検
   出手段を設け、該検出手段が所定の機関運転状態
   を検出しているときに前記排気センサから前記制
   御回路部へ入力するリツチ信号およびリーン信号
   を有効とする入力時間の前記設定値を前記所定の
   機関運転状態に応じて調整する制御手段を設けた
   ことを特徴とする空燃比制御装置。