JPH04232358A - 触媒を有する内燃機関の連続ラムダ制御方法 - Google Patents

触媒を有する内燃機関の連続ラムダ制御方法

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JPH04232358A
JPH04232358A JP3180060A JP18006091A JPH04232358A JP H04232358 A JPH04232358 A JP H04232358A JP 3180060 A JP3180060 A JP 3180060A JP 18006091 A JP18006091 A JP 18006091A JP H04232358 A JPH04232358 A JP H04232358A
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、触媒を有する内燃機関
の連続ラムダ制御（空燃比フィードバック制御）方法に
関するものである。この種の方法は最近著しく開発され
て来ている。というのは、この種の方法を用いると制御
振動の振幅が小さい制御を行うことができる上に、外乱
時の迅速な補償特性が得られるからである。さらに任意
の作動点に制御することができる。
【０００２】
【従来の技術】ラムダ制御はまず、オンオフ制御として
実施された。というのはラムダ制御に使用されるラムダ
センサは、ほぼラムダ値１を中心に著しい非線形の変動
特性を有するからである。しかし最近では、実際の使用
に耐えるセンサが開発され、１を中心とする比較的広い
範囲のラムダ値について比較的変わらない測定精度が得
られる。それによって、リーンなエンジンも制御するこ
とができ、あるいは例えば暖機運転または全負荷など内
燃機関をリッチな状態で駆動する場合にも制御が可能と
なる。
【０００３】連続ラムダ制御の利点は、ラムダ制御回路
に比較的大きな不感時間があるにも拘らずＤ成分を持つ
ことができることである。それによってこの種の制御を
内燃機関の非定常運転の場合に発生するようなラムダ値
の変動にきわめて迅速に応答できるようにすることがで
きる。このような迅速な特性にも拘らず、異なるラムダ
値領域で使用する場合でも連続制御によって常にわずか
な制御振動で制御することができ、これは従来技術によ
ればラムダ制御方法の主要目的と見なされているもので
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】これまでに開発された
連続ラムダ制御方法によれば、触媒を有する内燃機関の
排ガス内の有害物質がだんだんと減少されてきている。 しかしさらに減少させようとする努力が続けられている
。
【０００５】本発明の課題は、ラムダ値の変動にきわめ
て迅速に反応することができ、しかも異なるラムダ値領
域で使用する場合でも連続制御によって常にわずかな制
御振動で制御することができる、触媒を有する内燃機関
の連続ラムダ制御方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明によれば、触媒を有する内燃機関の連続ラ
ムダ制御方法において、少なくとも所定の運転状態にお
いて、振幅が制御可能な外部信号を印加することによっ
て振幅が制御可能な制御振動が発生される構成を採用し
た。
【０００７】
【作用】上述の方法は、触媒が新しい場合には、最大振
幅を越えない限り、制御振幅が大きくなるとラムダ変換
窓が大きくなるという考え方に立脚している。変換窓は
、変換が少なくとも所定の品質を有するようなラムダ値
領域である。制御振幅を大きくすることによって、許容
誤差の大きいラムダセンサを使用することが可能になる
。しかし触媒が著しく古くなっている場合には、制御振
幅は従来と同様であって、できるだけ小さくしなければ
ならない。本発明方法においては制御振幅は調節可能で
あるので、触媒が古くなって行くに従って小さくするこ
とができる。
【０００８】意図的に制御振動の振幅を増大させた連続
ラムダ制御の実施時ラムダ変換窓が広くなることにより
、本発明方法を可能な限り多くの運転状態において利用
することができるという利点が得られる。しかし、負荷
が非常に低い場合、特にアイドリング運転においては、
制御振動によって、制御される内燃機関が停止してしま
う場合がある。しかしそうなるかどうかは、それぞれ制
御される内燃機関の動特性に関係する。すなわち、それ
ぞれのタイプのエンジンについて、本方法をすべての運
転状態で使用できるかどうかをチェックして、使用でき
る場合には制御振動の振幅をどのぐらいにするかを検討
し、必ずしもすべての運転状態で使用できない場合には
、どの運転状態で従来通り制御を行わなければならない
かを検討する。
【０００９】所定振幅で継続する制御振動は、所定周波
数と振幅の信号により制御操作量を変調することによっ
て特に容易に実現することができる。特殊な状態におい
ては、各吸気行程毎に所望の平均値を中心に振動しなが
ら混合気組成をリッチからリーンへまた逆にすることが
できる。これは、ラムダ制御回路の不感時間によって通
常生じる約２Ｈｚの制御振動周波数（特にオンオフ制御
の場合に生じる）に比べて０．５〜５Ｈｚの周波数に相
当する。
【００１０】上述の方法を実施できるようにするために
は、変調信号を別に発生させることが必要である。制御
偏差がゼロを通過する毎に目標値を変化させることは、
容易ではあるが、変調周波数に関しては余り変化させる
ことはできない。
【００１１】新しい触媒を有する内燃機関を制御する場
合外部信号の振幅の大きさを大きくすることができ、そ
の場合内燃機関の回転は円滑でなくなるが、触媒の変換
率は従来と同様に良好であることが明らかにされている
。触媒の老化が進むにつれて、制御振幅を大きいものに
しておくと変換率が劣化するので、外部信号の振幅を制
限するものとして内燃機関の回転の円滑さではなく、最
少変換率を維持させることが条件になる。従って好まし
い実施例によれば、変換率判定値は触媒の後方の第２の
センサからの信号を用いて形成され、かつ制御振動振幅
はこの量のそれぞれ実際値に従って調節される。その場
合に制御振幅は、触媒が新しい場合にまず用いられる最
大振幅からだんだんと減少し、この振幅値は、特に変換
率の判定値が触媒の変換率の劣化を示すに従って減少さ
れる。
【００１２】
【実施例】以下、図面に示す実施例を用いて本発明を詳
細に説明する。
【００１３】図１に示すブロック回路図は、前置制御を
用いて連続ラムダ制御を行う閉ループ制御回路をごく概
略的に示すものである。噴射時間を予め定める前置制御
値は前置制御用マップ値発生器１０から回転数ｎ及び負
荷Ｌを介して読み出すことができ、乗算点１１を介して
噴射装置１２へ出力される。吸入された空気燃料混合気
は内燃機関１３によって燃焼される。排出された排ガス
のラムダ値がラムダセンサ１４によって測定される。こ
のセンサから出力された実際値は、比較点１５において
例えばそれぞれの運転状態について回転数ｎ及び負荷Ｌ
の値を介してアドレスされて目標値用マップ値発生器１
７から出力される目標値と比較される。比較点１５で形
成された制御偏差は制御器１６で処理される。制御器１
６は制御係数（乗算係数）として表される操作量を乗算
点１１へ出力し、それによって前置制御用マップ値発生
器１０から乗算点へ供給されたそれぞれの前置制御値が
修正される。
【００１４】従来の方法とは異なり、図１のブロック回
路図で示す方法においては、制御器１６から出力される
制御係数はそのまま直接乗算点１１へ供給されずに、制
御係数に例えば外部信号発生器１９から出力される外部
信号ＦＳが加算点で加算される。本実施例においては、
外部信号は０．５〜５Ｈｚの周波数と０．０５の振幅を
有する矩形信号である。従って制御器１６から出力され
る制御係数は変調されて、上方の値１．０５と下方の値
０．９５の間で変動する。これは、ラムダ値が平均値１
を中心に５％の幅で変動することを意味している。それ
に対して外部信号を付加しない制御係数の制御振動は連
続制御の場合通常λ％＝１％より小さい。
【００１５】図２に示す変形例においては、外部信号発
生器１９から出力される外部信号ＦＳは制御係数と結合
されるのではなく、目標値用マップ値発生器１７から出
力される目標値と変調部２０で結合される。変調された
目標値は直接マップ値発生器から読み出された目標値の
代わりに比較点１５へ供給されて制御偏差が形成される
。外部信号発生器１９は、制御偏差の符号が変わる度に
トリガ信号を出力する比較器２１によって制御される。 この機能を遂行できるようにするために、比較器２１に
は制御偏差とゼロの値の比較信号が供給される。外部信
号発生器１９は符号が交互する信号を出力し、その場合
の符号は制御偏差の値が大きくなるように選択される。
【００１６】それぞれの運転状態について一つだけの目
標値を読み出し外部信号を用いて変化させる代わりに、
それぞれの運転状態について２つの目標値を記憶して、
制御偏差のゼロ点通過の方向に従って２つの値のうちの
それぞれ一つをマップ値発生器から読み出すようにする
こともできる。もちろんこの方法を用いる場合には、触
媒の経時変化への適合は困難になる。
【００１７】図１と２に示す方法の処理手順においては
、外部信号発生器１９は等しい振幅を有する信号を継続
的に発生する。しかし好ましくは、制御される内燃機関
の運転状態及び触媒の変換能力に従って振幅の調節が行
われる。それをどのようにして行うかを図３を用いて説
明する。
【００１８】図３に示す装置においては、２つのラムダ
センサが設けられており、１つは前方のラムダセンサ１
４ｖで触媒２２の前方に、もう１つは後方のラムダセン
サ１４ｈで触媒の後方に設けられている。これらのラム
ダセンサから出力される信号は、前方の処理手段２３ｖ
ないし後方の処理手段２３ｈによって処理される。処理
手段からは信号ＳｖないしＳｈが割り算器２４へ供給さ
れ、割り算器はＳｈ／Ｓｖの比を形成して、この比を外
部信号発生器１９へ出力する。外部信号発生器は比の値
とさらに回転数ｎ及び負荷Ｌに従って外部信号ＦＳの振
幅を決定する。多くの内燃機関においてその動特性によ
りアイドリング時には振幅を値ゼロまで移動させること
が必要な場合が多いことがわかっている。
【００１９】信号処理手段２３ｖ及び２３ｈにおいて、
例えばラムダセンサ１４ｖないし１４ｈのそれぞれの信
号の振幅をサンプリングしてホールドさせることができ
、あるいはセンサから出力される電圧を好ましくはラム
ダ値に換算した後にその平均値を形成することも可能で
ある。このようにして形成された値の比Ｓｈ／Ｓｖは、
触媒の変換率を判定する比較的良好な基準となることが
わかっている。
【００２０】触媒が新しい場合には、触媒の前のラムダ
値の値の変動が数パーセントであれば触媒の後ろの値は
変化しない。その場合には前述の比は比較的小さい値を
有する。完全に使用できなくなった触媒の場合には、触
媒の前後のセンサはそれぞれ同一の値を示すので、その
比は１まで上昇する。この比は老化が進むに従って上記
２つの極端な場合の間で移動する。比の値によって触媒
の変換率が劣化していることが示される場合、検査所で
好ましくは外部信号の振幅をどれぐらい減少すべきかを
比較的容易に決定することができる。実際に使用する場
合には、好ましくは例えば回転数ｎ及び負荷Ｌの値によ
って定まる各動作点について外部信号発生器が最大振幅
で出力し、この振幅値が変換率判定値の実際の値に従っ
て減少される。減少量は、それぞれ判定量の実際の値を
用いてアドレスされる特性値メモリから読みだされる。
【００２１】変換率判定値を用いる上述の方法は極めて
好ましいものである。というのは今日の従来技術によれ
ば変換率を直接検出するセンサは余りにも複雑であって
、かつ高価過ぎるからである。従って、排ガスセンサを
触媒の前後に配置して、センサ信号の比から直接変換率
を決定し、変換率が悪くなるに連れて人為的に高められ
た制御振動振幅を減少させるようにするのが効果的であ
る。
【００２２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によればラムダ値の変動にきわめて迅速に反応すること
ができ、しかも異なるラムダ値領域で使用する場合でも
連続的な制御によって常にわずかな制御振動で制御する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】外部信号が制御操作量に印加される連続ラムダ
制御方法を説明するブロック回路図である。
【図２】図１のブロック図の一部で、外部信号が目標値
に印加される方法を説明するブロック回路図である。
【図３】変換率判定値を得るための装置を示すブロック
回路図である。
【符号の説明】
１０　　前置制御用マップ値発生器 １２　　噴射装置 １３　　内燃機関 １４　　ラムダセンサ １６　　制御器 １７　　目標値用マップ値発生器 １９　　外部信号発生器 ２１　　比較器 ２２　　触媒

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　触媒を有する内燃機関の連続ラムダ制
    御方法において、少なくとも所定の運転状態において振
    幅が制御可能な制御振動が発生されることを特徴とする
    触媒を有する内燃機関を連続的にラムダ制御する方法。
  2. 【請求項２】　　振幅が制御可能な外部信号を制御回路
    に印加することにより振幅が制御可能な制御振動が発生
    されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】　　制御偏差がゼロ点を通過する毎に目標
    値を変化させることにより振幅が制御可能な制御振動が
    発生されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】　　制御振動の振幅が触媒の変換率判定値
    に従って調節され、変換率判定値が触媒の変換率の劣化
    を示すに従い触媒が新しい場合に使用される最大振幅か
    ら小さい値に調節されることを特徴とする請求項１から
    ３のいずれか１項に記載の方法。
  5. 【請求項５】非常に負荷が低い運転状態を除くすべての
    運転状態において用いることを特徴とする請求項１から
    ４のいずれか１項に記載の方法。
JP18006091A 1990-07-31 1991-07-22 触媒を有する内燃機関の連続ラムダ制御方法 Expired - Lifetime JP3224562B2 (ja)

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