JPH03111647A - 排気ガス浄化装置 - 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】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、エンジンの浄化装置に関し、より詳細には、
エンジン排気系に設けた空燃比センサを用いて所定空燃
比にフィードバック制御し、排気通路に設けた三元触媒
コンバータの浄化機能を最大限に発揮させるようにした
排気ガス浄化装置に関する。

（従来の技術］ エンジンの排気ガス中に含まれる三有害成分を除去する
ために機能する所謂三元触媒コンバータを効果的に働か
せるためには、この三元触媒コンバータに入る排気ガス
の空燃比を理論空燃比近くに保つ必要がある。このため
、燃料供給機能が気化器式あるいは燃料噴射式であるこ
とを問わず、エンジン排気系内に空燃比センサ（酸素′
ａ淡主電池作用よる所謂Ｏｔセンサ）を用いて、エンジ
ンの吸入混合気の空燃比をフィードバック制御する排気
浄化システムが採用されている。例えば特開昭５２−４
８７３８号公報、特公昭６２−１２３７９号公報等に開
示されている従来の空燃比センサを用いた空燃比制御方
法を第１０図及び第１１図を用いて節単に説明する。第
１０図及び第１１図は従来装置の空燃比のフィードバッ
ク制御動作を各々示す信号波形図である。第１０図の（
ａ）、第１１図の（ａ）は排気ガス中の０２濃度に応じ
た出力電圧を発生する０□センサの出力信号である。第
１０図のＱ））、第１１図の（ｂ）は上記第１０図の（
ａ）、第１１図の（ａ）の電圧信号を、０．５■の基準
電圧信号と比較して波形整形された空燃比信号で、この
波形整形された空燃比センサの出力信号に対して第１０
図の（Ｃ）、第１１図の（Ｃ）に示すように空燃比を比
例積分制御（ＰＩ制御）する。

空燃比センサは、排気ガス中の０□４度を検出するもの
で、エンジン燃焼室内での燃焼の際の空燃比が理論空燃
比（通常１４．７程度）より小さい（以下、リッチ状態
と称す、）か、大きい（以下、リーン状態と称す。）か
を判別するためのものである。この判別信号に応じてエ
ンジンに供給する燃料量、すなわち空燃比λを以下のよ
うに制御する。

まずエンジン回転数Ｎｅの低い場合について、第１０図
により考察する。第１０図において、（ｂ）の空燃比セ
ンサ出力信号がリーン状態からリッチ状態に反転したと
き、（Ｃ）の帰還制御量信号を遅延時間Ｄ０だけ遅らせ
てリーン側に比例骨としてのスキップ量Ｂ０だけスキッ
プさセる。以後、（ｂ）の空燃比信号がリッチからリー
ン状態に反転するまで積分定数（傾き）Ｃ０でリーン側
に積分してい＜、（ｂ）の空燃比信号がリッチからリー
ンに反転すると、直ちにリッチ側にスキップｆｆ１ａｏ
だけスキップさせ、再びリーンからリッチに反転するま
で傾きＣ０でリッチ側に積分していく。以下の動作では
これを繰り返す。

第１１図の（ト））、（Ｃ）はエンジン回転数Ｎｅの高
い場合の空燃比センサの出力信号（第１１図のΦ））に
対する、帰還制御量信号（第１１図の（Ｃ））を示して
おり、制御方法は低回転時と同一である。なお遅延時間
Ｄ０は空燃比センサの検知部周囲雰囲気がリーンからリ
ッチ若しくはリッチからリーンに反転したときの、空燃
比センサ出力信号の検出応答遅れの差を補償するもので
あり、第１０図及び第１１図では説明のため長めに誇張
して図示している。この制ｊ卸方法により平均空燃比を
理論空燃比に制御し、三元触媒コンバータの排気浄化機
能を最大限に発揮させることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしなから第１０図及び第１１図でも明らかなように
、エンジンの高回転、高負荷側で制御周期Ｔ０、制御振
幅角〇は小さく、低回転、低負荷側ではＴ６．　ＡＯと
も大きくなる。これは制御された空燃比が実際に反転し
てから、空燃比センサ出力の反転までに、混合気の燃焼
室への吸入、燃焼、排気、さらには排気マニホールドを
通過するまで等さまざまな伝達遅れ要因をもち、その伝
達遅れが低回転、低負荷側で大きくなるからである。さ
らに伝達遅れが大きくなると第１０図の（Ｃ）に示すよ
うに空燃比センサ反転時に帰還制御量を８０だけスキッ
プさせても、反転せずしばらく積分してやっと反転する
という現象が生じる。したがって制御周期Ｔ０は空燃比
センサの反転から帰還制御量の反転までの遅れ時間だけ
、よけいに大きくなり、それに伴い、制御振幅＾。もよ
り大きくなる。その結果特にアイドリンク時等における
エンジン振動（ハンチング）によって運転者に不快感を
与えたり、第１０図の（Ｃ）、第１１図の（Ｃ）で明ら
かなように帰還制′ａ量のリーンからリッチ又はリッチ
からリーンへの反転する際の波形がエンジン低回転時と
高回転時とでは異なるため、空燃比センサ自体が持つ反
転時の検出応答遅れのバラツキ（差）が微妙にずれ、あ
らかじめ定められた１００図の検出応答遅れを補償する
遅延時間Ｄ０がエンジン運転条件によっては適合できな
くなり、制御空燃比が理論空燃比からずれ、三元触媒コ
ンバータの排気浄化特性を悪化させるという課題があっ
た。

さらに、０□センサ特性のバラツキや経時変化のため、
各々の三元触媒コンバータについて構成し得る最大の浄
化特性を常に実現しておくのは困難なため、ある程度の
余裕をもたせて過大な容量の三元触媒コンバータを使用
しなければならないなどの課題もあった。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたも
ので、触媒コンバータの排気ガス浄化効率を向上させる
ことができると共に触媒コンバータの小容量化を可能に
できる排気ガス浄化装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る排気ガス浄化装置は、空燃比センサと、空
燃比センサの出力信号と基準信号を比較して判別信号を
出力する比較手段と、判別信号を積分する積分手段と、
エンジンの運転状態の検出手段と、判別信号を比例処理
する比例処理手段と、その比例ゲインに応じて振幅を変
化させ、積分手段の出力レベルを中心にして振動信号を
発生する信号発生手段と、振動信号と比例処理手段の加
算結果に基づいてエンジンの空燃比をフィードバック制
御する手段と、空燃比センサと比較器の入力端子との間
に設けられ、エンジンの運転状態に応じて、予め定めら
れた時間だけ、判別信号の反転後、空燃比センサの出力
信号の応答を遅くする信号処理手段を備えたものである
。

本発明の他の発明に係る排気ガス浄化装置は、空燃比セ
ンサと、空燃比センサの出力信号と基準信号を比較して
判別信号を出力する比較手段と、判別信号を積分する積
分手段と、エンジンの運転状態の検出手段と、運転状態
に応じて振動の周期を変化させ、積分手段の出力レベル
を中心にして振動信号を発生する信号発生手段と、振動
信号に基づいてエンジンの空燃比をフィードバック制御
する手段と、判別信号の反転後、運転状態に応じて予め
定められた時間だけ、空燃比センサの出力信号の応答を
遅くする信号処理手段を備えたものである。

〔作　用〕

本発明に係る排気ガス浄化装置は、空燃比センサの出力
信号と基準信号を比較して得たリーン。

リッチの判別信号を比例、積分した信号レベルを中心に
して振動する信号を空燃比制御信号として用いるが、エ
ンジンの運転状態に応じて、判別信号の出力が反転した
後の所定時間だけ、空燃比センサの出力信号の応答を遅
くするような信号処理を追加するようにする。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

第１図は本発明の実施例のシステム全体を示す図テあり
、マイクロコンピュータを用いた燃料噴射装置を備えた
内燃機関の一般的なものである。

エンジン１は通常の自動車に搭載される公知の例えば４
気筒４サイクル火花点火式エンジンで、燃焼用空気をエ
アクリーナ２、吸気管４、スロットル弁６を通じて吸入
する。３はこの吸入される空気量を検知する公知の吸気
量センサを表わす。なお、吸気量センサ３の代わりに吸
気管圧力センサ１５を採用することも可能である。吸気
量センサ３としては、ポテンショメータ式、ヒートワイ
ヤ式、カルマン渦式、超音波式等積々のものを用いるこ
とができる。５は吸入される燃焼用空気の温度を検出し
、該検出温度に比例した信号を出力する吸気温センサ、
１０はエンジン冷却水温に比例した信号を出力するエン
ジン冷却水温センサで、サーミスタ式が一般に使用され
ている。一方燃料は図示しない燃料系から各気筒に対応
して設けられている電磁式の燃料噴射弁（以下、インジ
ェクタと称す、）８を通じて供給される。インジェクタ
８は噴射圧一定タイブのもので、噴射量は開弁時間に比
例する。燃焼後の排気ガスは排気マニホールド１１．排
気管１３．触媒コンバータ１４等を経て大気中に放出さ
れる。排気管１３中に設けられた空燃比センサ（０，セ
ンサ、λセンサともいう）１２は、排気ガス中の酸素濃
度、すなわち理論空燃比からの実際の空燃比のずれを電
圧として検出するもので、理論空燃比より小さい（リッ
チ）とき約１■、理論空燃比より大きい（リーン）とき
約０６ＩＶの出力をうる。触媒コンバータ１４の中には
有害排気ガス３成分ＣＮＯｘ、　Ｃｏ、　ＩＣ）を同時
に浄化する三元触媒が詰まっており、理論空燃比付近で
最も優れた浄化性能を示す０回転センサ９は点火コイル
の一次側端子の信号を回転同期信号として用い、この信
号で、噴射開始タイミングの制御、回転数の算出を実行
させる。制御回路（以下、ＥＣＵと称す、）７は前記各
センサ３（又は１５）、５，９，１０．１２並びにバッ
テリー１６の信号に基づいて、最適燃料噴射量を演算し
、インジェクタ８の開弁時間を制御する。

次に第２図によりＥＣＵ７の内部構成等について詳細に
説明する。７０はＥＣＵ７の主要部となるマイクロコン
ピュータで、その内部は公知のＲＯＭ、ＲＡＭ、マイク
ロプロセッサ　タイマコントローラ等で構成され、ディ
ジタル式の情報入出力、演算、記憶機能を有する。マイ
クロコンピュータ７０−は、上記各センサの内、吸気温
センサ５、エンジン冷却水温センサ１０及びパンテリー
１６からの検出信号と、空燃比センサ１２の出力信号を
基にした空燃比フィードバック制御借上は、入力インタ
フェース７１およびＡ／Ｄコンバータ７２を順次に介し
て入力され、吸気量センサ３がカルマン渦式であれば、
空気流量に比例したその出力パルス信号が、回転センサ
９の出力信号及びキースイッチの入力信号１７とともに
入力インタフェース７３を介して、マイクロコンピュー
タ７０の入力ボートに入力されるようになっている。一
方、空燃比センサ１２の出力信号は波形処理回路２６を
経て比較器２０の反転入力端子に入力され、その非反転
入力端子には基準信号形成回路２１の出力信号し、ｆが
入力される。波形処理回路２６はマイクロコンピュータ
７０からエンジン１の運転状態に対応して決まる時間長
さに応する信号ど、比較器２０の出力信号を受けて、比
較器２０の出力が反転した後の所定時間だけ空燃比セン
サ１２の出力信号の応答が遅くなるような信号処理を行
なうもので、例えば、電気的にセットオフ周波数が可変
される低域通過フィルター回路、もしくは、所定のカッ
トオフ周波数をもつ低域通過フィルターと、信号通路の
切換えスイッチ等で構成される。

比較器２０の判別信号は積分器２２と比例増幅回路２３
に入力される。比例増幅回路２３は、マイクロコンピュ
ータ７０からエンジン１の運転状態に応じた信号を受け
てそのゲインに、を可変設定するように構成され、その
ゲインに、で比較器２０からの判別信号を比例増幅して
出力する。２４は振動信号発生回路で、積分器２２の出
力信号レベルを中心として矩形波の振動信号を発生する
が、その振動信号の振幅は比例増幅回路２３から入力し
たゲインに、を表わすゲイン信号の大きさに応したもの
となる。２５は加算器で、比例増幅回路２３の出力信号
と振動信号発生回路２４の出力（３号を加算し、入力イ
ンタフェース７１に出力するようになっている。この加
算結果は、上記したように、入力インタフェース７１、
Ａ／Ｄコンバータ７２を介してマイクロコンピュータ７
０に入力される。７４はマイクロコンピュータ７０の出
力ボートとインジェクタ８との間に接続されたドライバ
である。

ここで、燃料噴射制御（空燃比制御）に着目すると、マ
イクロコンピュータ７０は後述の手法で演算した燃料噴
射用制御信号をドライバ７４を介して出力し、４つのイ
ンジェクタ８を順次駆動させる。

次に、かかる燃料噴射制御（インジェクタ駆動時間制御
）のための機能ブロック図を第３図に示す。即ち、プロ
グラムのフローに従って動作するＥ（、Ｕ７の動作につ
いて述べると、このＥＣＵ７は、まずインジェクタ８の
ための基本駆動時間Ｔ。

を決定する基本駆動時間決定手段３０を有しており、こ
の基本駆動時間決定手段３０は吸気量センサ３からの吸
入空気流量Ｑａ情報（又は吸気管圧力センサ１５の圧力
情報）と回転センサ９からのエンジン回転数Ｎｅとから
エンジン１回転あたりの吸入空気流量Ｑａ／Ｈｅ情報を
求め、この情報に基づいて基本駆動時間Ｔ、を決定する
。つづいて、エンジン冷却水温センサ１０により検出し
たエンジン冷却水温に応じた補正係数ＫＷ？を設定する
冷却水温補正手段３１、吸気温センサ５により検出した
吸気温に応じた補正係数ＫＡ？を設定する吸気温補正手
段３２　、Ｑａ／Ｈｅ　（又は吸気管圧力情報やスロッ
トル開度情報）の変化率に応じて加速増量用の補正係数
Ｋａｃを設定する加速増量補正手段３３、バッテリー１
６の電圧に応じて駆動時間を補正するためデッドタイム
（無効時間）Ｔゎを設定するデッドタイム補正手段３４
がマイクロコンピュータ７０のプログラム上に設けられ
て動作するようになっている。空燃比センサ１２の検出
信号によるフィードバック動作の結果、その補正係数Ｘ
ＡＦが上記各補正係数と同様の意味をもって空燃比フィ
ードバック補正手段３５で決定するが、その動作を信号
波形図で示す第４図を用いて説明する。

第４図において、（ａ）の実線は、本実施例による振動
信号が加えられていないときの空燃比センサ】２の検出
出力波形であり、（ａ）の破線は、空燃比制御信号に振
動信号が加えられたときにみられる出力波形を示してい
る。第４図の（ｂ）は比較器２０への入力信号波形で、
実線は波形処理回路２６から出力される空燃比センサ信
号の処理後の信号波形、２点鎖線はもう一方の入力信号
である基準信号形成回路２１の信号ＶＦａｆである。こ
れらの両入力信号の大小比較する比較器２０は、第４図
の（ｄ）のように空燃比がリッチ、リーン判定された判
別信号を出力する。この判別信号は、波形処理回路２６
．積分器２２及び比例増幅回路２３に入力される。波形
処理回路２６は、この判別信号の“旧ｇｈ”Ｌｏｌｌ　
　レベルが反転するときを起点として、時間Ｔ、の間だ
け、カットオフ周波数が小さくなるような電圧制御式の
低域通過フィルター回路で構成されており、第４図の（
ａ）の破線波形と比較しても理解されるように第４図の
（ｂ）の太い実線で示されるように、信号の速い変化は
無視された波形に変形される０時間Ｔ、は、後述するよ
うにマイクロコンピュータ７０からの信号を通じて決定
され、例えば次のようにして実現される。波形処理回路
２６には、ディジタル式の時限パルス発生器が内蔵され
ていて、この時限パルス発生器は、前記判別信号の立ち
上がり、及び立ち下がりのタイミングでトリガーされ、
マイクロコンピュータ７０から送出されてくるクロック
パルスの数をカウントし、所定カウント値になるタイミ
ングをもって終了することにより上記時間もが定まる。

第４図の（Ｃ）は、このようにして形成された時限パル
スの波形を示す。マイクロコンピュータ７０から送出さ
れるクロックパルスは、エンジンの運転状態に応じてそ
の発生周期が変化するもので、例えば、吸入空気流１１
Ｑａに比例して、その周期が短かくなるように設計すれ
ば、時間Ｔ、は吸入空気流量Ｏａが大になるほど小さく
なるように変化する。より望ましい実施例は吸入空気流
量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅの双方に関連して、その周
期を変化させるクロックパルスを発生する場合で、マイ
クロコンピュータ７０の内蔵したＲＯＭ上に、その周期
をＱａとＮｅを入力変数とする２次元テーブルの形で記
憶して、逐次その値を読み出す方法、あるいは、Ｑａと
Ｎｅを含む代数式によって、周期を決定する方法などに
よって実現される。時間ちは第４図の（Ｃ）に示される
ように、強制振動がないときの空燃比センサ１２の検出
出力の反転周期よりも少しだけ短かくなるように設定す
るのが望ましい。このように空燃比センサ出力信号波形
を変形させることにより、後述するように振動信号を加
えた空燃比制御信号を用いて燃料供給を行なったときで
も、安定した空燃比制御が可能となり、振動信号を加え
ることによる三元触媒コンバータの浄化効率の向上を確
実に実現することができる。空燃比センサ１２の出力信
号を上記のように波形処理しない場合には、第４図の（
ａ）の破線のようなセンサ出力波形について、例えば第
４番目のようなサイクルがあるので、第４図の（ｄ）の
破線に示すように脈動により一時的に反転変化するため
それ以後の制御ｎサイクルは不安定となる。即ち、リッ
チ、リーンの判別期間が不規則に短かくなったり長くな
ったりして、結果として、空燃比の平均レベルの変動中
が増大し、振動信号を加えることによる改良、。

触媒の浄化作用向上の効果がなくなり、むしろ悪い方に
変化してしまうことがわかっている。比例増幅回路２３
はマイクロコンピュータ７０からエンジンｌの負荷状態
に応じた信号を入力して、そのゲインに、を第４図の（
ｅ）に示すように変化させて、そのゲインに、で判別信
号を比例処理する。

例えばマイクロコンピュータ７０は第３図で説明したよ
うにエンジン１回転あたりの吸入空気量Ｑａ／Ｎｅ情報
を求め、この［ｌａ／Ｎｅ情報が所定値より大きいか否
かを判定し、小さければ無負荷運転状態、大きければそ
れ以外の運転状態と判定し、この判定結果に応じた信号
を比例増幅回路２３に出力する。比例増幅回路２３は第
４図の（ｅ）に示すように無負荷運転状態であればゲイ
ンに、を比較的に小さい所定値に設定し、それ以外では
に、を比較的に大きい所定値に設定する。

一方、積分器２２は比較器２０から入力した空燃比信号
（第４図の（ｄ））を第４図の（ｆ）の実線で示すよう
に積分処理して振動信号発生回路２・１に出力する。振
動信号発生回路２４は比例増幅回路２３のゲインに、の
大きさに応じた振幅で積分器２２の出力信号を中心にし
て矩形波の振動信号を第４図の（ｆ）の破線の波形で出
力する。この振動信号は、ゲインに、が大きくなると振
幅が大きくなり、比較器２０の出力信号が反転する反転
周期より短かい周期を有し、第４図では比較器２０の出
力の１反転周期（リッチ又はリーンの１期間）内に略２
へ・３周期分存在する。加算器２５は、比例増幅回路２
３の出力信号（第４図の（ｄ）の空燃比信号を比例増幅
した信号）と振動信号発生回路２４の出力信号（第４図
の（ｆ）の破線の信号）を加算して第４図の（栃の実線
で示す波形の空燃比フィードバック制御信号を生成する
。この信号は、上記空燃比補正係数Ｋａｙに相当する電
圧信号で、入力インタフェース７１、Ａ／Ｄコンバータ
７２を介してディジタル信号としてマイクロコンピュー
タ７０に入力される。なお、ゲインに、の変化は、例え
ば無賃前運転の状態からそれ以外の運転状態に変化する
ときに、空燃比制御性（主に応答性）を向上するために
行なわれたものである。

上述の動作によりインジェクタの駆動時間Ｔ！ｎｔを第
３図にも示すように燃料噴射時間演算手段（プログラム
）で下記式に従って計算することができ、この駆動時間
ＴＩＭｊでドライバ７４を介してインジェクタ８を所定
のタイミング、この場合は、エンジン１の回転に同期し
て、１回転に２回ずつ開弁動作させ、燃料をエンジンｌ
に供給する。

Ｔｉａｊ　−Ｔ＊　Ｘ　Ｋｗｔ　Ｘ　Ｋｈｔ　Ｘ　ＫＡ
Ｉ：　ＸにＡＦ＋ＴＤ上記燃料噴射制御（空燃比制＜ｎ
　）は、第４図を用いて説明した空燃比補正係数ＫＡＦ
相当の電圧信号を生成するためのフィードバック制御回
路を除いて、既に公知の技術例えば特公昭６２−１２３
７９号公報等に開示されている方法により実現動作され
るもので、ここでは、フローチャート等によるプログラ
ム動作説明は省略する。

第５図は上記動作の効果を示す実験結果の一例である。

触媒コンバータ１４として使用した三元触媒コンバータ
は、現在実用化されている触媒で、その容量を小さくし
たものである。第５図（ａ）−・第５図（ｃ）　（ｘ　
ｙジン回転数２ＱＯＯｒ、ｐ、ｍ、吸気管負圧３３５ｍ
＋＊Ｈｇ、吸入空気！１３．８Ｐ／ｓ）に横軸を平均空
燃比Ａ／Ｆとして縦軸をＩＩＣ浄化効率ηイ６．ＣＯ浄
化効率η。。、　ＮＯｘ浄化効率のη９゜、で各々示し
、本方式を破線で、従来方式を実線で示すように、排気
ガス中に含まれる有害成分であるＩＩＣ，ＣＯ，ＮＯｘ
によって浄化効率特性の変化が異なっているが、いずれ
にしても、平均空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比附近に保たれ
ているときの浄化効率が向上し、従って、平均空燃比の
より広い範囲で高い浄化効率が得られている。

以上のように、三元触媒コンバータは均一な空燃比の混
合気をエンジンに供給した場合の排気ガス浄化効果より
も、理論空燃比を中心にしてややリッチとややリーンの
混合気を交互に繰返して供給する場合の方が浄化効率が
高くなる実験効果が得られている。さらにその振動の振
幅や周期を種種の値に変え、触媒容量の小さな触媒コン
バータを用いて、浄化効率特性を測定した結果によれば
、空燃比センサでリッチ又はリーンの反転出力応答が得
られる反転周期よりも、略１１５〜１／６の短かい周期
で理論空燃比を中心にして、リッチ、リーンの排気ガス
を触媒に供給する方が浄化効率が向上することが判明し
た。

次に、本発明の第２実施例について説明する。

システム全体の構成は第１図と同じであるが、ＥＣＵＴ
内の構成が第１実施例と異なり、第６図はその構成等を
示したものである。第６図において、第１実施例と同一
、又は相当部分には同符号を付しである。２４Ａは振動
信号発生回路で、積分器２２の出力信号と、マイクロコ
ンピュータ７０からＤ／Ａ　（ディジタル／アナログ）
コンバータ７５を介して送出される周波数制御用の信号
Ｖｆｒｓｅを受けて、積分器２２の出力信号レベルを中
心にして矩形波の振動信号を発生する。そして、その振
動信号の周波数が上記信号Ｖｒｒ＊ｑのレベルに応じて
可変設定されるように構成された所謂電圧制御発振器で
ある。振動信号発生回路２４Ａの出力信号は、空燃比フ
ィードバック制御信号として、入力インタフェース７１
、Ａ／Ｄコンバーク７２を介して、マイクロコンピュー
タ７０に入力されるようになっている。

燃料噴射制御については、第１実施例において第３図を
用いた説明の内容と同様であるので、その説明を省略す
る。

第７図は本実施例における空燃比のフィードバック制御
動作を示す信号波形図である。

次に、空燃比補正係数ＫＡＦを決定する動作について第
６図及び第７図を参照して説明する。第７図の（ａ）は
、空燃比センサ１２の検出出力波形を示す。

実線は第２実施例による振動信号が加えられていないと
きの出力波形であり、破線は、空燃比制御信号に、振動
信号が加えられたときに発生する出力波形を示している
。第７図の（ｂ）は、比較器２０への入力信号で、実線
は波形処理回路２６から出力される空燃比センサ信号の
処理後の信号波形、二点鎖線は、もう一方の入力信号で
ある基準信号形成回路２１の信号νｒａｆである。これ
ら再入力信号の大小を比較する比較器２０は、第７図の
（Ｃ）のように、リッチ、リーン判定された判別信号を
出力する。この判別信号は、積分器２２及び波形処理回
路２６に、入力される。波形処理回路２６は、この判別
信号のレベルが、反転するときを起点として、時間Ｔ、
の間だけ、空燃比センサ１２の出力信号の速い変化を無
視するように波形臭理し、第７図の（ｂ）に示すような
信号を出力する。波形処理回路２６についての以下の動
作は、第１実施例において第４図を用いた説明の内容と
同様であるので省略する。比較器２０でリッチまたはリ
ーン判定された空燃比信号（第７図の（Ｃ））は、積分
器２２で第７図の（ｅ）の実線で示すように積分処理さ
れ、振動信号発生器２４Ａでは、この積分出力信号レベ
ルを中心にして矩形波の振動信号が、第７図の（ｅ）の
破線で示す波形となって出力される。第７図の（ｄ）は
、マイクロコンピュータ７０からＤ／Ａコンバータ７５
を介して振動信号発生回路２４Ａに入力される周波数制
御用電気信号Ｖｆｒ。９で、この場合は、回転センサ９
の出力から得られるエンジン回転数Ｎｅに比例した電圧
が送出されている。振動信号発生回路２４Ａは、上記周
波数制御用電気信号Ｖｔｒｍｑを受けて、エンジン回転
数Ｎｅの増大に応じて振動信号の周波数を高くするよう
に変更制御する。第７図の（ｄ）の信号波形と第７図の
（ｅ）の破線の信号波形を比較して見ても理解されるよ
うにエンジン回転数Ｎｅが大きくなるに従って振動周波
数が高くなっていく、また、この振動信号は、第７図の
（Ｃ）の信号のリッチ又はリーンの１期間内に第７図の
（ｅ）に示すように略２〜３周期分存在する。

以上のようにして、振動信号発生回路２４Ａで第７図の
げ）の波形（第７図の（ｅ）の破線の波形と同じ）で示
す空燃比フィードバック制御信号が生成される。この信
号は、空燃比補正係数ＫＡＦに相当する電圧信号で、入
力インタフェース７１、Ａ／Ｄコンバータ７２を介して
ディジタル信号にしてマイクロコンピュータ７０に入力
される。後の動作は第１実施例と同じなので、その説明
を省略する。この第２実施例の場合にも、第５図と同様
の特性が得られる。

第２実施例の場合にも、波形処理しない場合、第７図の
（ａ）の波形の信号がそのまま比較器に入力されるため
に第７図の（ａ）の破線波形の場合、脈動により第７図
の（Ｃ）に破線で示すように一時的に反転変化し、第１
実施例で述べたと同様な理由でそれ以降の制御サイクル
が不安定になる。

上記第２実施例では、周波数制御用電気信号ＶｆｒｅＱ
をエンジン回転数Ｎｅに比例させたが、エンジンの吸入
空気流量Ωａに比例させてもよく、吸気量センサ３又は
吸気管圧力センサ１５の出力に対応させれば良い、さら
に、冷却水温センサ１６の出力に応じたＶｆｒ□を若干
変更させればより良い動作が得られる。

また、積分器２２の積分特性をエンジンに供給する混合
気の空燃比のリッチ化する方向とリーン化する方向とで
異ならしめてもよい。

次に、本発明の第３実施例について説明する。

システム全体の構成は第１図と同じであるが、ＥＣＵＴ
内の構成が第２実施例と異なり、第８図はその構成等を
示したものである。第８図において、第２実施例の第６
図と同じ、又は相当部分には同一符号を付しその説明を
省略する。第３実施例では、ゲインが一定の比例増幅回
路２３Ａと加算器２５を増設した点が第２実施例の構成
と異なる。加算器２５は、比較器２０の出力を入力とす
る比例増幅回路２３Ａの出力信号と振動信号発生回路２
４Ａの出力信号とを加算し、加算結果を空燃比フィード
バック制御信号として入力インクフェース７１、Ａ／Ｄ
コンバータ７２を介してマイクロコンピュータ７０に入
力するようになっている。

燃料噴射制御については第１実施例において、第３図を
用いて説明した内容と同様であるので、その説明を省略
する。

第９図は第３実施例における空燃比のフィードバンク制
御動作を示す信号波形図である。

次に、空燃比補正係数ＫＡＦを決定する動作について第
８図及び第９図を参照して説明する。第９図の（ａ）は
、空燃比センサ１２の検出出力波形を示している。（ａ
）の実線は、本実施例に係る振動信号が加えられていな
いときの出力波形であり、（ａ）の破線は、空燃比制御
信号に、振動信号が加えられたときにみられる出力波形
である。第９図の０）は比較器２０の入力信号波形で、
実線が波形処理回路２６を経由した空燃比センサ出力の
処理後の信号波形を示し、２点鎖線はもう一方の入力信
号である基準信号形成回路２１の信号Ｖ、。、を示して
いる。第９図のＦＣ）が比較器２０の出力信号の波形、
第９図の（ｄ）がマイクロコンピュータ７ｏからＤ／Ａ
コンバータ７５を介して振動信号発生回路２４Ａに入力
される周波数制御用電気信号ＶｆｒｌＩＱの波形で、エ
ンジン回転数Ｎｅに比例している。第９図の（ｅ）の実
線が積分器２２の出力信号の波形、その破線が振動信号
発生回路２４Ａの出力信号の波形であるや第９図の（ｂ
）〜（ｅ）迄の波形の信号を得る動作については第２実
施例で述べであるので、その説明を省略する。

また、比較器２０の出力信号を入力した比例増幅回路２
３Ａは入力信号を所定のゲインで比例増幅して加算器２
５に出力する。加算器２５は、比例増幅回路２３Ａの出
力信号と振動信号発生回路２４Ａの出力信号（第９図の
（ｅ）の破線）とを加算して、第９図の（ｆ）の実線で
示す波形の空燃比フィードバック制御信号を生成する。

この信号は、」二元空燃比補正係数ＫＡＦに相当する電
圧信号で、入力インタフェース７１、Ａ／Ｄコンバータ
７２ヲ介してディジタル信号としてマイクロコンピュー
タ７０に入力される。後の動作は第１実施例と同じなの
で、その説明を省略する。この第３実施例の場合にも、
第５図と同様の特性が得られる。

第３実施例の場合にも、波形処理しない場合、第９図の
（Ｃ）に破線で示すように瞬時的に反転するため第１及
び第２実施例と同様にそれ以降の制御サイクルが不安定
になる。

上記第３実施例でも、周波数制御用電気信号ｖｔｒ＊ｑ
をエンジン回転数Ｎｅに比例させる代りにエンジンの吸
入空気量に比例させても良い。また、冷却水温に応じて
Ｖｆｒ＠１１を変更するのもより効果がある。

なお、上記各実施例では、第４図、第７図、第９図で示
されるフィードバック動作をアナログ的に実現して動作
説明したが、例えば比較器２０又は空燃比センサ１２の
出力信号を空燃比センサ１２の応答時間より十分短かい
時間でＡ／Ｄ変換し、そのＡ／Ｄ変換周期に同期して、
その後の動作を実行させれば、多少離散的にはなるが、
第４図、第７図、第９図で示す動作と全く同様の動作が
デジタル的に実現でき、上記実施例と同様の効果を奏す
ることができる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば空燃比センサの出力を、
時限制御される波形処理手段を介して、基準信号と比較
して、空燃比制御信号を得るための空燃比判別信号を生
成し、この空燃比判別信号を積分した信号レベルを中心
にした振動信号を生成し、この振動信号をエンジンの運
転状態に応じて撮幅又は周波数を変化させるようにし、
この振動信号と運転状態に応じたゲインで空燃比信号を
比例増幅した信号を加算した信号又は振動信号に基づい
てエンジンの空燃比をフィードバック制御するようにし
、さらに、前記波形処理手段では、空燃比判別信号の出
力レベルが反転した後、エンジンの運動状態に応じて予
め定められた所定の時間だけ、空燃比センサの出力信号
の速い変化を無視するように波形処理するようにしたの
で、エンジンの排気系に設けられた触媒コンバータの達
成し得る排気ガス浄化能力を十分活用するように空燃比
フィードバック制御が可能になり、従来より広い空燃比
の範囲で高い排気ガス浄化効率を維持できると共に、触
媒容量も小さくできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を排気ガス浄化装置のシステム
全体の構成図、第２図は本発明の第１実施例による制御
回路系の構成図、第３図は上記第１実施例等における制
御回路系の動作を説明する機能ブロック図、第４図は上
記第１実施例における空燃比のフィードバック制御動作
を示す信号波形図、第５図は従来方式と本発明の実施例
の動作比較結果を示す実験データの一例を示す比較用線
図、第６図は第２実施例による制御回路系の構成図、第
７図は第２実施例における空燃比のフィードバック制御
動作を示す信号波形図、第８図は第３実施例による制御
回路系の構成図、第９図は第３実施例における空燃比の
フィードバック制御動作を示す信号波形図、第１０図及
び第１１図は従来装置の空燃比のフィードバック制御動
作を各々示す信号波形図である。 図中、■・・・エンジン、３・・・吸気量センサ、４・
・・吸気管、６・・・スロットル弁、７・・・ＥＣＵ、
８・・・インジェクタ、９・・・回転センサ、１】・・
・排気マニホールド、１２・・・空燃比センサ、１３・
・・排気管、１４・・・触媒コンバータ、１５・・・吸
気管圧力センサ、２０・・・比較器、２１・・・基準信
号形成回路、２２・・・積分器、２３．２３Ａ・・・比
例増幅回路、２４゜２４Ａ・・・振動信号発生回路、２
５・・・加算器、２６・・・波形処理回路、７０・・・
マイクロコンピュータ、７１・・・入力インタフェース
、７２・・・Ａ／Ｄコンバータ、７３・・・入力インタ
フェース、７４・・・ドライバ、７５・・・Ｄ／Ａコン
バータ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの排気ガスの有害成分を除去する触媒コ
   ンバータを有するエンジン排気系に配設され、前記エン
   ジンの排気ガス成分から空燃比を検出する空燃比センサ
   と、該空燃比センサの出力信号により、空燃比がリーン
   、リッチの判別信号を出力する比較手段と、該判別信号
   を積分する所定の積分特性を有する積分手段と、前記エ
   ンジンの運転状態を検出する検出手段と、前記判別信号
   を比例処理する比例処理手段と、該比例処理手段の比例
   ゲインに応じて変化する振幅を有し、前記判別信号の反
   転周期よりも短かい周期の振動信号を前記積分手段の出
   力信号レベルを中心にして発生する信号発生手段と、前
   記振動信号と前記比例処理手段の出力信号との加算結果
   に基づいて前記エンジンの空燃比をフィードバック制御
   する手段とを備えた排気ガス浄化装置であって、前記リ
   ーン、リッチの判別信号の出力状態が反転した後、前記
   エンジンの運転状態の検出手段の検出信号を受け、前記
   エンジンの運転状態に応じて予め定められた時間だけ、
   前記比較手段に入力される前記空燃比センサの出力信号
   の応答を遅くする信号処理手段を備えたことを特徴とす
   る排気ガス浄化装置。
2. （２）エンジンの排気ガスの有害成分を除去する触媒コ
   ンバータを有するエンジン排気系に配設され、前記エン
   ジンの排気ガス成分から空燃比を検出する空燃比センサ
   と、該空燃比センサの出力信号により、空燃比がリーン
   、リッチの判別信号を出力する比較手段と、前記判別信
   号を積分する所定の積分特性を有する積分手段と、前記
   エンジンの運転状態を検出する検出手段と、該検出手段
   の検出信号を受け、前記エンジンの運転状態に応じて変
   更制御される周期を有する振動信号を前記積分手段の出
   力信号レベルを中心にして発生する信号発生手段と、前
   記振動信号に基づいて前記エンジンの空燃比をフィード
   バック制御する手段とを備えた排気ガス浄化装置であっ
   て、前記リーン、リッチの判別信号の出力状態が反転し
   た後、前記エンジンの運転状態に応じて予め定められた
   時間だけ、前記比較手段に入力される前記空燃比センサ
   の出力信号の応答を遅くする信号処理手段を備えたこと
   を特徴とする排気ガス浄化装置。