JPH06100125B2 - 空燃比制御装置 - Google Patents
空燃比制御装置Info
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- JPH06100125B2 JPH06100125B2 JP60258555A JP25855585A JPH06100125B2 JP H06100125 B2 JPH06100125 B2 JP H06100125B2 JP 60258555 A JP60258555 A JP 60258555A JP 25855585 A JP25855585 A JP 25855585A JP H06100125 B2 JPH06100125 B2 JP H06100125B2
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- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1477—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation circuit or part of it,(e.g. comparator, PI regulator, output)
- F02D41/1483—Proportional component
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- 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
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1477—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation circuit or part of it,(e.g. comparator, PI regulator, output)
- F02D41/1479—Using a comparator with variable reference
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- 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
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
- F02D41/1456—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with sensor output signal being linear or quasi-linear with the concentration of oxygen
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- Combustion & Propulsion (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関するものであ
る。
る。
従来の空燃比制御装置は、特開昭51−106828号公報に記
載のように、空燃比λ＝1.0で信号がスイツチ的に変化
する従来の酸素センサを用いたものであるが、空燃比に
対し比例的な信号を出す空燃比センサにおいては配慮さ
れていなかつた。
載のように、空燃比λ＝1.0で信号がスイツチ的に変化
する従来の酸素センサを用いたものであるが、空燃比に
対し比例的な信号を出す空燃比センサにおいては配慮さ
れていなかつた。
上記従来装置は、空燃比に比例した信号を出力するセン
サを用いた場合について配慮がされておらず、上記のよ
うなセンサを用いた場合には、制御系が誤動作するとい
う問題があつた。本発明の目的はリーン領域からリッチ
領域の全ての領域で安定した空燃比制御が可能な空燃比
制御装置を提供することにある。
サを用いた場合について配慮がされておらず、上記のよ
うなセンサを用いた場合には、制御系が誤動作するとい
う問題があつた。本発明の目的はリーン領域からリッチ
領域の全ての領域で安定した空燃比制御が可能な空燃比
制御装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕 上記目的は排ガスの残存酸素量あるいは可燃性成分から
機関の空燃比を拡散抵抗体の作用によって発生する限界
電流に基づいて空燃比に比例した出力を出す空燃比セン
サを用い、該空燃比センサからの信号を基に、機関に供
給する混合気の空燃比を閉ループ制御する空燃比制御装
置において、前記空燃比センサは出力信号が理論空燃比
を境にリーン領域とリッチ領域とで異なる傾きに変化す
る特性を有し、前記閉ループ制御は制御しようとする設
定空燃比にリーン領域とリッチ領域とで空燃比制御定数
を変化させて制御することにより達成される。
機関の空燃比を拡散抵抗体の作用によって発生する限界
電流に基づいて空燃比に比例した出力を出す空燃比セン
サを用い、該空燃比センサからの信号を基に、機関に供
給する混合気の空燃比を閉ループ制御する空燃比制御装
置において、前記空燃比センサは出力信号が理論空燃比
を境にリーン領域とリッチ領域とで異なる傾きに変化す
る特性を有し、前記閉ループ制御は制御しようとする設
定空燃比にリーン領域とリッチ領域とで空燃比制御定数
を変化させて制御することにより達成される。
空燃比に比例した信号を出力するセンサでは、空燃比に
対するゲインがリーンでは小さく、リツチでは大きい。
このため、例えば制御系の比例分定数を考えてみると、
リツチとリーンで同じ値とすると、どちらか一方でハン
チング等の誤動作を生じる。そこで、例えば、比例定数
を、リーンでは大きく、リツチでは小さくしてやれば、
誤動作することはなくなる。
対するゲインがリーンでは小さく、リツチでは大きい。
このため、例えば制御系の比例分定数を考えてみると、
リツチとリーンで同じ値とすると、どちらか一方でハン
チング等の誤動作を生じる。そこで、例えば、比例定数
を、リーンでは大きく、リツチでは小さくしてやれば、
誤動作することはなくなる。
もちろん積分分定数も同様である。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図において、１は燃料供給装置,2はエンジン,3は排気
管,4は空燃比センサである。センサ４の駆動回路５によ
り、空燃比（A/F）に比例した信号が出力される。この
信号を基に、偏差発生回路６において、設定値と検出値
の偏差が求められ、比例回路7,積分回路８に入力され
る。この比例回路7,積分回路８の信号を基に、制御信号
発生回路９において、電子燃料噴射弁等の燃料供給装置
１の制御信号を発生し、出力する。以上により、比例，
積分制御系の空燃比閉ループ制御が実現される。この場
合、比例，積分の他に、微分制御系を付加したPID制御
としても良い。
図において、１は燃料供給装置,2はエンジン,3は排気
管,4は空燃比センサである。センサ４の駆動回路５によ
り、空燃比（A/F）に比例した信号が出力される。この
信号を基に、偏差発生回路６において、設定値と検出値
の偏差が求められ、比例回路7,積分回路８に入力され
る。この比例回路7,積分回路８の信号を基に、制御信号
発生回路９において、電子燃料噴射弁等の燃料供給装置
１の制御信号を発生し、出力する。以上により、比例，
積分制御系の空燃比閉ループ制御が実現される。この場
合、比例，積分の他に、微分制御系を付加したPID制御
としても良い。
しかし、空燃比センサ（A/Fセンサ）４の出力は、第２
図に示したように、λ＞1.0のリーン領域と、λ＜1.0の
リツチ領域ではλに対するゲインが異つているために、
リーンのＡ点において閉ループ制御する場合と、リツチ
のＢ点において閉ループ制御する場合とでは、比例回路
７と、積分回路８の比例定数，積分定数を変化させる必
要がある。特に比例制御系に近いので、比例定数の変化
が、系の安定度に大きく影響を与える。このため、第１
図のマイクロコンピュータ10の指令により，比例回路7,
積分回路８の制御定数を、設定空燃比の値により変化で
きるように構成した。
図に示したように、λ＞1.0のリーン領域と、λ＜1.0の
リツチ領域ではλに対するゲインが異つているために、
リーンのＡ点において閉ループ制御する場合と、リツチ
のＢ点において閉ループ制御する場合とでは、比例回路
７と、積分回路８の比例定数，積分定数を変化させる必
要がある。特に比例制御系に近いので、比例定数の変化
が、系の安定度に大きく影響を与える。このため、第１
図のマイクロコンピュータ10の指令により，比例回路7,
積分回路８の制御定数を、設定空燃比の値により変化で
きるように構成した。
以下、第１図に示した構成の各々の要素について説明す
る。
る。
第３図は、A/Fセンンサ４の構成図である。
11は固体電解質,12は多孔質より成る拡散抵抗体,13は固
体電解質11を加熱するヒーター,14は保護管である。ヒ
ーター11により、酸素イオン伝導性の固体電解質を600
℃〜1000℃程度に加熱して、固体電解質11の両面の電極
（後述）に電流もしくは、電圧を印加すると電気量に比
例した酸素量が固体電解質11内を移動する。
体電解質11を加熱するヒーター,14は保護管である。ヒ
ーター11により、酸素イオン伝導性の固体電解質を600
℃〜1000℃程度に加熱して、固体電解質11の両面の電極
（後述）に電流もしくは、電圧を印加すると電気量に比
例した酸素量が固体電解質11内を移動する。
この酸素ポンプ作用を利用して、拡散抵抗体12内の酸素
分圧を常に一定になるように酸素量を制御すると、この
時の電気量がA/Fに比例するようになる。なお、固体電
解質11の内側には大気が、外側には排気が導びかれてい
る。
分圧を常に一定になるように酸素量を制御すると、この
時の電気量がA/Fに比例するようになる。なお、固体電
解質11の内側には大気が、外側には排気が導びかれてい
る。
第４図には、A/F検出の原理を示した。第４図（ａ）
は、第３図の丸印部の拡大図である。
は、第３図の丸印部の拡大図である。
15aは大気側の電極,15bは排気側の電極である。第４図
（ａ）は固体電解質11に生じる起電力Ｅを測定している
動作である。このＥを測定することにより、拡散抵抗体
12内の酸素分圧を測定している。つまり、このＥが一定
になるように、拡散抵抗体12内の酸素を出し入れすれ
ば、この時の移動酸素量つまりは、電気量が空燃比に比
例する。第４図（ｂ）には、拡散抵抗体12内の酸素量を
制御する動作を示した。電極15bには、バツフアアンプ1
6を介して一定の電圧ＶＰが印加されている。また、電
極15aには、やはりバツフアアンプ17を介して、電圧Ｖ
Ｄが加えられる。このＶＤを変化させて、ＶＤ＞ＶＰと
すると、電流Ｉは実線矢印の方向に流れ、拡散抵抗体12
内のO2は実線矢印の方向に引きぬかれる。つまり、拡散
抵抗体12内のO2は減少する。また、ＶＤ＜ＶＰとなるよ
うにＶＤを減少させると、電流Ｉは点線矢印の方向に流
れ、O2も点線矢印の方向に移動し、拡散抵抗体12内の酸
素は、増加する。このように、ＶＤを上下することによ
りＥを常に一定値になるように、制御する。このＥを測
定する動作と、ＶＤを印加する動作を、時分割的に交互
に行う。第５図は、そのタイミングチヤートで、リーン
領域の場合であり、ＶＤを印加する時間にＶＤ＞ＶＰと
なるようにして、Ｅを一定にするようにする。このよう
に、ＶＤを印加する動作と、Ｅを測定する動作を時分割
的に交互に行う。第６図はリツチ領域の場合で、ＶＤ＜
ＶＰとなるようにして、Ｅが一定になるようにする。こ
の時のＶＤがA/Fに比例する電圧値である。
（ａ）は固体電解質11に生じる起電力Ｅを測定している
動作である。このＥを測定することにより、拡散抵抗体
12内の酸素分圧を測定している。つまり、このＥが一定
になるように、拡散抵抗体12内の酸素を出し入れすれ
ば、この時の移動酸素量つまりは、電気量が空燃比に比
例する。第４図（ｂ）には、拡散抵抗体12内の酸素量を
制御する動作を示した。電極15bには、バツフアアンプ1
6を介して一定の電圧ＶＰが印加されている。また、電
極15aには、やはりバツフアアンプ17を介して、電圧Ｖ
Ｄが加えられる。このＶＤを変化させて、ＶＤ＞ＶＰと
すると、電流Ｉは実線矢印の方向に流れ、拡散抵抗体12
内のO2は実線矢印の方向に引きぬかれる。つまり、拡散
抵抗体12内のO2は減少する。また、ＶＤ＜ＶＰとなるよ
うにＶＤを減少させると、電流Ｉは点線矢印の方向に流
れ、O2も点線矢印の方向に移動し、拡散抵抗体12内の酸
素は、増加する。このように、ＶＤを上下することによ
りＥを常に一定値になるように、制御する。このＥを測
定する動作と、ＶＤを印加する動作を、時分割的に交互
に行う。第５図は、そのタイミングチヤートで、リーン
領域の場合であり、ＶＤを印加する時間にＶＤ＞ＶＰと
なるようにして、Ｅを一定にするようにする。このよう
に、ＶＤを印加する動作と、Ｅを測定する動作を時分割
的に交互に行う。第６図はリツチ領域の場合で、ＶＤ＜
ＶＰとなるようにして、Ｅが一定になるようにする。こ
の時のＶＤがA/Fに比例する電圧値である。
次に、以上の動作を行う具体的な回路構成を第７図に示
す。初めに、第７図のスイツチ19a,19bを閉じて、スイ
ツチ18a,18bを開き、起電力Ｅを測定し、アンプ20によ
る回路でホールドする。次に、アンプ21による差動積分
回路によりＥとＥref（一定）を比較して、ＥとＥrefの
偏差に応じた積分動作を行ない、ある時定数をもつてＶ
Ｄを上下させる。つまり、Ｅ＜Ｅrefのときは、ＶＤは
小さくなり、Ｅ＜Ｅrefのときは、ＶＤは大きくなる。
このように変化するＶＤを、次に、スイツチ18a,18bを
閉じ、スイツチ19a,19bを開くことにより、固体電解質1
1に印加する。このように回路を構成すると、空燃比が
変化しても、Ｅが常にＥrefとなるように、ＶＤを上下
させて、制御されるので、ＶＤはA/Fに比例する。この
ＶＤを、スイッチ19a,19bと同じ時期にスイツチ19cを開
くことにより、アンプ22によるホールド回路でホールド
し、出力Ｖoutとして、出力する。このＶoutとλの関係
を第８図に示した。Ｖoutは、λ＝1.0でＶout＝ＶＰと
なり、経時変化しない値を示す。また、λに対するＶ
outのゲインは、第８図のように、リツチとリーンで異
なる。つまり、リツチで感度が高く、リーンで感度が低
くなる。
す。初めに、第７図のスイツチ19a,19bを閉じて、スイ
ツチ18a,18bを開き、起電力Ｅを測定し、アンプ20によ
る回路でホールドする。次に、アンプ21による差動積分
回路によりＥとＥref（一定）を比較して、ＥとＥrefの
偏差に応じた積分動作を行ない、ある時定数をもつてＶ
Ｄを上下させる。つまり、Ｅ＜Ｅrefのときは、ＶＤは
小さくなり、Ｅ＜Ｅrefのときは、ＶＤは大きくなる。
このように変化するＶＤを、次に、スイツチ18a,18bを
閉じ、スイツチ19a,19bを開くことにより、固体電解質1
1に印加する。このように回路を構成すると、空燃比が
変化しても、Ｅが常にＥrefとなるように、ＶＤを上下
させて、制御されるので、ＶＤはA/Fに比例する。この
ＶＤを、スイッチ19a,19bと同じ時期にスイツチ19cを開
くことにより、アンプ22によるホールド回路でホールド
し、出力Ｖoutとして、出力する。このＶoutとλの関係
を第８図に示した。Ｖoutは、λ＝1.0でＶout＝ＶＰと
なり、経時変化しない値を示す。また、λに対するＶ
outのゲインは、第８図のように、リツチとリーンで異
なる。つまり、リツチで感度が高く、リーンで感度が低
くなる。
リツチからリーンまでの広い範囲の空燃比を測定する方
法は、上記の方法のみならず、数多くの方法が提案され
ている。第９図に示した方法もそのひとつである。
法は、上記の方法のみならず、数多くの方法が提案され
ている。第９図に示した方法もそのひとつである。
第９図に示したように、固体電解質23,24,拡散抵抗体2
5,チヤンバ26を、構成する。ここで、固体電解質24に一
定電流ＩＢを印加すると（矢印の方向）、大気中のO
2が、チヤンバ26内に送り込まれる。また、もう一方の
固体電解質23には、一定電圧ＶＳ（0.2〜1.0V）を印加
すると、拡散抵抗体25の作用により、いわゆる限界電流
値ＩＳが発生する。このＩＳは、チヤンバ26内のO2量に
比例した値となる。リーンでは、ＩＳは、ＩＢによるO2
と、拡散抵抗体25を介してチヤンバ内に拡散してくる排
気中のO2との和に比例した値となる。また、リツチ域で
は、ＩＢによるO2が、チヤンバ26内に拡散してくる可燃
性ガス（CO,HC,H2）に消費された、残りのO2量に比例し
た値となり、λが1.0より小さくなると、可燃性ガスの
含有量が大きくなるので、ＩＳは減少していく。
5,チヤンバ26を、構成する。ここで、固体電解質24に一
定電流ＩＢを印加すると（矢印の方向）、大気中のO
2が、チヤンバ26内に送り込まれる。また、もう一方の
固体電解質23には、一定電圧ＶＳ（0.2〜1.0V）を印加
すると、拡散抵抗体25の作用により、いわゆる限界電流
値ＩＳが発生する。このＩＳは、チヤンバ26内のO2量に
比例した値となる。リーンでは、ＩＳは、ＩＢによるO2
と、拡散抵抗体25を介してチヤンバ内に拡散してくる排
気中のO2との和に比例した値となる。また、リツチ域で
は、ＩＢによるO2が、チヤンバ26内に拡散してくる可燃
性ガス（CO,HC,H2）に消費された、残りのO2量に比例し
た値となり、λが1.0より小さくなると、可燃性ガスの
含有量が大きくなるので、ＩＳは減少していく。
以上の、ＩＳに対応するＶoutの特性を第10図に示し
た。（イ）の特性は、ＩＢ＝Ｏとした場合のもので、リ
ーンのみ測定できる。また、（ロ）の特性は、ＩＢを正
のある一定値とした場合のもので、広い範囲の空燃比が
測定できる。ここでも、リツチと、リーンで、λに対す
るＶoutのゲインが異つている。
た。（イ）の特性は、ＩＢ＝Ｏとした場合のもので、リ
ーンのみ測定できる。また、（ロ）の特性は、ＩＢを正
のある一定値とした場合のもので、広い範囲の空燃比が
測定できる。ここでも、リツチと、リーンで、λに対す
るＶoutのゲインが異つている。
第11図には、Ｖoutの特性を説明する図を示した。
リーン域では、酸素分圧P02がλが大きくなるにつれ
て、増大するので、Ｖoutも増加する。また、リツチ域
では、可燃性ガス（CO,HC,H2）の分圧、ＰCO＋ＰHC＋Ｐ
H2がλが小さくなるにつれて増加していくので、Ｖout
は減少する。ここで、λ＜1.0のリツチ域において、Ｖ
outが（イ）の点線のように、リーン域と同じゲインに
ならないのは、H2ガスの拡散速度が、他のガス（O2,CO,
HC）の３〜４倍であるために、固体電解質により拡散抵
抗体内に送り込まれたO2が多量に消費されるためであ
る。このため、リツチでのゲインＫＲは、リーンでのゲ
インＫＬよりも大きくなる。
て、増大するので、Ｖoutも増加する。また、リツチ域
では、可燃性ガス（CO,HC,H2）の分圧、ＰCO＋ＰHC＋Ｐ
H2がλが小さくなるにつれて増加していくので、Ｖout
は減少する。ここで、λ＜1.0のリツチ域において、Ｖ
outが（イ）の点線のように、リーン域と同じゲインに
ならないのは、H2ガスの拡散速度が、他のガス（O2,CO,
HC）の３〜４倍であるために、固体電解質により拡散抵
抗体内に送り込まれたO2が多量に消費されるためであ
る。このため、リツチでのゲインＫＲは、リーンでのゲ
インＫＬよりも大きくなる。
本発明は、このようにリツチとリーンで感度の異なるセ
ンサを用いた場合のA/F制御方法を示したものである。
ンサを用いた場合のA/F制御方法を示したものである。
以上のようなセンサを用いて、比例，積分制御により、
空燃比を閉ループ制御した場合の結果を第12,13,14図に
示す。第12図の（ａ）は、燃料量を制御する制御信号で
ある。定常運転時でも多少エンジンは燃焼変動するの
で、これを補正するために、制御信号も、第12図の
（ａ）のように多小変動している。この時、第12図の
（ａ）に示したように、リーンとリツチで、比例定数，
積分定数の値と同じにすると、Ｖoutのゲインが異なる
ため、片方で誤動作を生じる。例えば、第12図の（ｂ）
に示したように、リーン域において、制御定数を合せた
とすると、同じ定数でリツチ域で制御した場合に、比例
ゲインが高すぎてハンチングを生じる。また、ハンチン
グを生じない場合でも、第12図の（ｃ）に示したように
目標A/Fに対して、定数偏差ｅを生じてしまう。以上の
問題を解決するために、リツチとリーンで制御定数を変
える必要がある。
空燃比を閉ループ制御した場合の結果を第12,13,14図に
示す。第12図の（ａ）は、燃料量を制御する制御信号で
ある。定常運転時でも多少エンジンは燃焼変動するの
で、これを補正するために、制御信号も、第12図の
（ａ）のように多小変動している。この時、第12図の
（ａ）に示したように、リーンとリツチで、比例定数，
積分定数の値と同じにすると、Ｖoutのゲインが異なる
ため、片方で誤動作を生じる。例えば、第12図の（ｂ）
に示したように、リーン域において、制御定数を合せた
とすると、同じ定数でリツチ域で制御した場合に、比例
ゲインが高すぎてハンチングを生じる。また、ハンチン
グを生じない場合でも、第12図の（ｃ）に示したように
目標A/Fに対して、定数偏差ｅを生じてしまう。以上の
問題を解決するために、リツチとリーンで制御定数を変
える必要がある。
そこで、第13図に示したように、リーンにおける比例ゲ
インより、リツチでの比例ゲインを小さくしてやると、
第14図の（ｂ）に示したように、リツチ域においても、
定常偏差ｅもなく、ハンチングを生じない結果を得るこ
とができる。また、比例ゲインを変えた場合には、積分
の時定数も変化させる必要が生じることもあるため、積
分定数もリツチとリーンで変える必要性が生じる。
インより、リツチでの比例ゲインを小さくしてやると、
第14図の（ｂ）に示したように、リツチ域においても、
定常偏差ｅもなく、ハンチングを生じない結果を得るこ
とができる。また、比例ゲインを変えた場合には、積分
の時定数も変化させる必要が生じることもあるため、積
分定数もリツチとリーンで変える必要性が生じる。
第15図は、比例積分制御系をわかり易すく説明するため
のブロツク図である。2bは燃料供給系を含めたエンジン
であり制御対象は空燃比である。
のブロツク図である。2bは燃料供給系を含めたエンジン
であり制御対象は空燃比である。
27は偏差を出すための回路で、比例ゲインはK1である。
この偏差に対して、ある一定のゲインK2をブロツク28で
かけて、制御の比例成分を作る。また、この偏差にに対
して、ブロツク29において、積分値を求め、制御信号の
積分成分を作る。一般的に、この積分成分は、オフセツ
トをなくすために加えられる。
この偏差に対して、ある一定のゲインK2をブロツク28で
かけて、制御の比例成分を作る。また、この偏差にに対
して、ブロツク29において、積分値を求め、制御信号の
積分成分を作る。一般的に、この積分成分は、オフセツ
トをなくすために加えられる。
今、入力として第16図の（イ）に示したようにステツプ
的に変化する場合を与えたとすると、この信号は、第16
図の（ロ）のように、偏差にゲインK1をかけた信号とな
る。また、この信号は第16図の（ハ）のようにさらにゲ
インK2をかけた信号となる。さらに、第16図の（ニ）の
ように時定数ＴＩで積分した信号となり、比例と積分を
合わせた信号は、第16図の（ホ）のように、（ハ）と
（ニ）の和となる。ここで、ブロツク28の比例ゲインK2
を小さくすると、信号ｂは第16図の（ハ）の点線で示し
たように小さくなる。一方、ブロツク29の積分の時定数
ＴＩを大きくすると、ｃの信号は、第16図の（ニ）の点
線のように、小さくなる。このため両者を合わせたｄの
信号も、第16図の（ホ）の点線のようになる。
的に変化する場合を与えたとすると、この信号は、第16
図の（ロ）のように、偏差にゲインK1をかけた信号とな
る。また、この信号は第16図の（ハ）のようにさらにゲ
インK2をかけた信号となる。さらに、第16図の（ニ）の
ように時定数ＴＩで積分した信号となり、比例と積分を
合わせた信号は、第16図の（ホ）のように、（ハ）と
（ニ）の和となる。ここで、ブロツク28の比例ゲインK2
を小さくすると、信号ｂは第16図の（ハ）の点線で示し
たように小さくなる。一方、ブロツク29の積分の時定数
ＴＩを大きくすると、ｃの信号は、第16図の（ニ）の点
線のように、小さくなる。このため両者を合わせたｄの
信号も、第16図の（ホ）の点線のようになる。
以上が、比例・積分定数を変化させた場合の結果であ
り、これには、比例ゲインK2と積分の時定数を変化させ
れば良い。つまり、リツチとリーンでこの２つの値を変
化させるのである。
り、これには、比例ゲインK2と積分の時定数を変化させ
れば良い。つまり、リツチとリーンでこの２つの値を変
化させるのである。
第17図は、第15図のブロツク図を実現するための回路の
一実施例である。
一実施例である。
回路C1では、Ｖoutと目標値に一定値を加算したＶrefの
差を出している。C1の出力信号は増幅回路C2により比例
ゲインK2がかけられる。この信号は、増幅された結果で
あるが、ここでは、直流分も増幅されるので、この増幅
された直流分（Ｖfef″）をC3の回路でひき、信号を得
る。この信号は、目標値からの偏差に比例ゲインK2をか
けた値となつている。
差を出している。C1の出力信号は増幅回路C2により比例
ゲインK2がかけられる。この信号は、増幅された結果で
あるが、ここでは、直流分も増幅されるので、この増幅
された直流分（Ｖfef″）をC3の回路でひき、信号を得
る。この信号は、目標値からの偏差に比例ゲインK2をか
けた値となつている。
一方、C1の出力信号は差動積分回路C4に入力され、目標
値に相当するＶref′と比較され、Ｖref′との偏差に応
じた積分値を出力する。この信号は、C1の信号が
Ｖref′より大きいときは増加する値であり、Ｖfef′よ
り小さい時は減少する値となるため、正しい積分動作が
可能となる。
値に相当するＶref′と比較され、Ｖref′との偏差に応
じた積分値を出力する。この信号は、C1の信号が
Ｖref′より大きいときは増加する値であり、Ｖfef′よ
り小さい時は減少する値となるため、正しい積分動作が
可能となる。
以上により得られた、信号の比例成分と、C4の信号の積
分成分を、回路C5により加算して、制御信号を得る。
分成分を、回路C5により加算して、制御信号を得る。
以上の回路において、比例定数と積分定数を変化させる
方法を述べる。比例定数は、増幅回路C2のR1とR2の抵抗
比によつて決まるため、R2と並列に抵抗R3を設けて、ス
イッチS1をON,OFFすれば、比例定数は変化する。このス
イッチS1の動作は、マイクロコンピユーター10からの指
令により行う。また、積分定数は、積分回路の抵抗R4,R
5、コンデンサC10,C11によつて決まるため、抵抗R4,R5
にそれぞれ並列に抵抗R6,R7を接続し、スイツチS2,S3を
ON,OFFすることにより積分定数を変化させることができ
る。このスイツチS2,S3の動作もマイクロコンピユータ
ーの指令により行う。
方法を述べる。比例定数は、増幅回路C2のR1とR2の抵抗
比によつて決まるため、R2と並列に抵抗R3を設けて、ス
イッチS1をON,OFFすれば、比例定数は変化する。このス
イッチS1の動作は、マイクロコンピユーター10からの指
令により行う。また、積分定数は、積分回路の抵抗R4,R
5、コンデンサC10,C11によつて決まるため、抵抗R4,R5
にそれぞれ並列に抵抗R6,R7を接続し、スイツチS2,S3を
ON,OFFすることにより積分定数を変化させることができ
る。このスイツチS2,S3の動作もマイクロコンピユータ
ーの指令により行う。
以上により、制御しようとする空燃比による制御定数の
変化が可能となる。
変化が可能となる。
第18図は、積分回路C4の積分定数を変える別の方法であ
る。ここでは、コンデンサC10とC11にそれぞれ並列にコ
ンデンサC12,C13を接続し、スイッチS4,S5をON,OFFさせ
ることにより定数を変化させる。ここでも、スイツチS4
とS5の動作はマイクロコンピユーター10の指令により行
われる。
る。ここでは、コンデンサC10とC11にそれぞれ並列にコ
ンデンサC12,C13を接続し、スイッチS4,S5をON,OFFさせ
ることにより定数を変化させる。ここでも、スイツチS4
とS5の動作はマイクロコンピユーター10の指令により行
われる。
第19図は第17図のような、アナログ回路により比例・積
分制御を行うのではなく、マイクロコンピユーターを用
いるものにおいて、比例・積分制御を行う場合の、制御
定数を変化させる方法のフローチヤートを示した。
分制御を行うのではなく、マイクロコンピユーターを用
いるものにおいて、比例・積分制御を行う場合の、制御
定数を変化させる方法のフローチヤートを示した。
初めに制御しようとする目標のλを第20図のようなマツ
プより読み出してくる。次に、目標λに対応するA/Fセ
ンサの出力値Ｖout＊を設定する。
プより読み出してくる。次に、目標λに対応するA/Fセ
ンサの出力値Ｖout＊を設定する。
このＶout＊が、ある値Ｖout1以上の場合は、比例定数
をK,積分定数ＫＩとする。また、このＶout＊がＶout1
＞Ｖout＊≧Ｖout2の範囲内にある場合には、比例定数
ＫをΔＫだけ増やし、積分定数ＫＩもΔＫＩだけ増加さ
せる。さらに、Ｖout＊が、Ｖout2＞Ｖout＊≧Ｖout3の
範囲にある場合は、ＫをΔＫ′だけふやし、ＫＩをΔＫ
Ｉ′だけふやす。以上の動作を繰り返えすことにより、
制御しようとする空燃比に対応した最適な制御定数が得
られる。
をK,積分定数ＫＩとする。また、このＶout＊がＶout1
＞Ｖout＊≧Ｖout2の範囲内にある場合には、比例定数
ＫをΔＫだけ増やし、積分定数ＫＩもΔＫＩだけ増加さ
せる。さらに、Ｖout＊が、Ｖout2＞Ｖout＊≧Ｖout3の
範囲にある場合は、ＫをΔＫ′だけふやし、ＫＩをΔＫ
Ｉ′だけふやす。以上の動作を繰り返えすことにより、
制御しようとする空燃比に対応した最適な制御定数が得
られる。
第21図は実際のエンジンの排気ガスを測定した場合のA/
Fに対するＶoutの特性を示したものである。実際には、
P02もＰCO＋ＰHC＋ＰH2もA/Fに対して、曲線的に変化し
ているため、Ｖoutも曲線的に変化する。つまり、Ｖout
のA/Fに対するゲインは、リツチとリーンの間のみなら
ず、リーン領域の中でも多小変化している。また、同じ
ようにリツチ域の中だけでも多小変化している。このた
め、理想的には、制御定数も制御しようとするA/Fの変
化に対して、アナログ的に変えることが必要となつてく
る。
Fに対するＶoutの特性を示したものである。実際には、
P02もＰCO＋ＰHC＋ＰH2もA/Fに対して、曲線的に変化し
ているため、Ｖoutも曲線的に変化する。つまり、Ｖout
のA/Fに対するゲインは、リツチとリーンの間のみなら
ず、リーン領域の中でも多小変化している。また、同じ
ようにリツチ域の中だけでも多小変化している。このた
め、理想的には、制御定数も制御しようとするA/Fの変
化に対して、アナログ的に変えることが必要となつてく
る。
第22図は、これを実現するための回路の一実施例であ
る。増幅回路C2の比例定数を変える場合に、第17図のC2
のR2の変わりに、トランジスタＴr1を接続する。このト
ランジスタＴr1は、ベースに加えられる電圧V3の値によ
り抵抗値がアナログ的に変化するため、比例定数もアナ
ログ的に変化することになる。また積分回路C4において
は、図10C4のR4,R5の変わりに、トランジスタＴr2,Tr3
を接続する。このトランジスタＴr2,Tr3の抵抗値も、そ
れぞれのベースに加えられる電圧V1,V2の値に応じてア
ナログ的に変化するので、C4の積分定数もアナログ的に
変化することになる。
る。増幅回路C2の比例定数を変える場合に、第17図のC2
のR2の変わりに、トランジスタＴr1を接続する。このト
ランジスタＴr1は、ベースに加えられる電圧V3の値によ
り抵抗値がアナログ的に変化するため、比例定数もアナ
ログ的に変化することになる。また積分回路C4において
は、図10C4のR4,R5の変わりに、トランジスタＴr2,Tr3
を接続する。このトランジスタＴr2,Tr3の抵抗値も、そ
れぞれのベースに加えられる電圧V1,V2の値に応じてア
ナログ的に変化するので、C4の積分定数もアナログ的に
変化することになる。
また、V1,V2,V3は、マイクロコンピユーター10からの指
令により、電圧発生回路30で作られ、設定A/Fによつて
変化させる。さらに、このV1,V2,V3は、Ｖoutを基にし
て、比例的に作るとしたら、完全なアナログ動作とな
る。
令により、電圧発生回路30で作られ、設定A/Fによつて
変化させる。さらに、このV1,V2,V3は、Ｖoutを基にし
て、比例的に作るとしたら、完全なアナログ動作とな
る。
以上のようにして、制御定数を数種類変化させること
や、完全にアナログ的に変化させることができる。
や、完全にアナログ的に変化させることができる。
例えば、第23図に示したように、空燃比に対するＶout
のゲインは、リツチで大，リーンで小とアナログ的に曲
線的に変化しているので、比例ゲインは、Ｖoutとは反
対に、リツチで小、リーンで大というようにアナログ的
に曲線的に変化させれば理想的な比例ゲインとなる。第
22図のような、トランジスタによる抵抗変化を利用すれ
ば、比例ゲインを第23図のように変化することが可能と
なる。
のゲインは、リツチで大，リーンで小とアナログ的に曲
線的に変化しているので、比例ゲインは、Ｖoutとは反
対に、リツチで小、リーンで大というようにアナログ的
に曲線的に変化させれば理想的な比例ゲインとなる。第
22図のような、トランジスタによる抵抗変化を利用すれ
ば、比例ゲインを第23図のように変化することが可能と
なる。
以上の全ての実施例では、制御定数を制御しようとする
目標A/Fによつて変化させたが、センサの出力であるＶ
outを基にして変化させても良い。
目標A/Fによつて変化させたが、センサの出力であるＶ
outを基にして変化させても良い。
本発明によれば、A/Fに対して非線形な出力特性を有す
るA/Fセンサを用いて、空燃比閉ループ制御を行つた場
合でも、常に最適な制御定数を得ることができるので、
全ての空燃比において安定した制御が可能となる。
るA/Fセンサを用いて、空燃比閉ループ制御を行つた場
合でも、常に最適な制御定数を得ることができるので、
全ての空燃比において安定した制御が可能となる。
第１図は本発明の一実施例の全体の構成図、第２図はセ
ンサ特性図、第３図はA/Fセンサの構成図、第４図ない
し第10図はA/Fセンサの原理及び特性図、第11図はA/Fセ
ンサの特性図、第12図ないし第14図は空燃比閉ループ制
御特性図、第15図および第16図は制御のブロツク及び特
性図、第17図，第18図は本発明の一実施例の回路図、第
19図はフローチヤート、第20図はマツプデータ、第21図
はA/Fセンサ出力の特性図、第22図は本発明の一実施例
の回路図、第23図はゲインとA/Fの特性図である。 ４……空燃比センサ、５……駆動回路、６……偏差信号
発生回路、７……比例回路、８……積分回路、９……制
御信号発生回路、10……マイクロコンピユーター。
ンサ特性図、第３図はA/Fセンサの構成図、第４図ない
し第10図はA/Fセンサの原理及び特性図、第11図はA/Fセ
ンサの特性図、第12図ないし第14図は空燃比閉ループ制
御特性図、第15図および第16図は制御のブロツク及び特
性図、第17図，第18図は本発明の一実施例の回路図、第
19図はフローチヤート、第20図はマツプデータ、第21図
はA/Fセンサ出力の特性図、第22図は本発明の一実施例
の回路図、第23図はゲインとA/Fの特性図である。 ４……空燃比センサ、５……駆動回路、６……偏差信号
発生回路、７……比例回路、８……積分回路、９……制
御信号発生回路、10……マイクロコンピユーター。
Claims (1)
- 【請求項１】排ガスの残存酸素量あるいは可燃性成分か
ら機関の空燃比を拡散抵抗体の作用によって発生する限
界電流に基づいて空燃比に比例した出力を出す空燃比セ
ンサを用い、該空燃比センサからの信号を基に、機関に
供給する混合気の空燃比を閉ループ制御する空燃比制御
装置において、前記空燃比センサは出力信号が理論空燃
比を境にリーン領域とリッチ領域とで異なる傾きに変化
する特性を有し、前記閉ループ制御は制御しようとする
設定空燃比にリーン領域とリッチ領域とで空燃比制御定
数を変化させて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 |
|---|---|---|---|
| JP60258555A JPH06100125B2 (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 空燃比制御装置 |
| KR860009129A KR870005168A (ko) | 1985-11-20 | 1986-10-30 | 내연기관의 공연비 제어장치 |
| CA000523357A CA1261432A (en) | 1985-11-20 | 1986-11-19 | Air/fuel ratio control apparatus for internal combustion engines |
| DE8686116055T DE3674730D1 (de) | 1985-11-20 | 1986-11-20 | Vorrichtung zur steuerung des kraftstoff/luft-verhaeltnisses fuer brennkraftmaschinen. |
| US06/932,375 US4748953A (en) | 1985-11-20 | 1986-11-20 | Air/fuel ratio control apparatus for internal combustion engines |
| EP86116055A EP0224195B1 (en) | 1985-11-20 | 1986-11-20 | Air/fuel ratio control apparatus for internal combustion engines |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60258555A JPH06100125B2 (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 空燃比制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62121843A JPS62121843A (ja) | 1987-06-03 |
| JPH06100125B2 true JPH06100125B2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=17321853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60258555A Expired - Fee Related JPH06100125B2 (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 空燃比制御装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4748953A (ja) |
| EP (1) | EP0224195B1 (ja) |
| JP (1) | JPH06100125B2 (ja) |
| KR (1) | KR870005168A (ja) |
| CA (1) | CA1261432A (ja) |
| DE (1) | DE3674730D1 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62210503A (ja) * | 1986-03-11 | 1987-09-16 | Yamatake Honeywell Co Ltd | プロセス制御の不安定化判別およびチユ−ニング方式 |
| JPS62247142A (ja) * | 1986-04-18 | 1987-10-28 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| JPH0718359B2 (ja) * | 1987-03-14 | 1995-03-01 | 株式会社日立製作所 | エンジンの空燃比制御方法 |
| JPH01159436A (ja) * | 1987-09-30 | 1989-06-22 | Japan Electron Control Syst Co Ltd | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| JP2551038B2 (ja) * | 1987-10-22 | 1996-11-06 | 日本電装株式会社 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| JP3651007B2 (ja) * | 1991-09-24 | 2005-05-25 | 株式会社デンソー | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| JPH0821283A (ja) * | 1994-07-08 | 1996-01-23 | Unisia Jecs Corp | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| DE10213533A1 (de) * | 2002-03-26 | 2003-10-16 | Siemens Ag | Verfahren und Regler zur Regelung mindestens einer Komponente einer technischen Anlage |
| JP5002171B2 (ja) * | 2006-03-14 | 2012-08-15 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| JP4792453B2 (ja) * | 2007-11-16 | 2011-10-12 | 本田技研工業株式会社 | 吸入空気量検出装置 |
| JP6058106B1 (ja) * | 2015-11-27 | 2017-01-11 | 三菱電機株式会社 | エンジン制御装置 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5281435A (en) * | 1975-12-27 | 1977-07-07 | Nissan Motor Co Ltd | Air fuel ratio controller |
| US4122811A (en) * | 1977-07-25 | 1978-10-31 | General Motors Corporation | Digital closed loop fuel control system |
| US4169440A (en) * | 1977-12-01 | 1979-10-02 | The Bendix Corporation | Cruise economy system |
| US4241710A (en) * | 1978-06-22 | 1980-12-30 | The Bendix Corporation | Closed loop system |
| DE3039436C3 (de) * | 1980-10-18 | 1997-12-04 | Bosch Gmbh Robert | Regeleinrichtung für ein Kraftstoffzumeßsystem einer Brennkraftmaschine |
| JPS5827848A (ja) * | 1981-08-13 | 1983-02-18 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の空燃比制御方法 |
| JPS60178941A (ja) * | 1984-02-27 | 1985-09-12 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| JP2505399B2 (ja) * | 1984-04-12 | 1996-06-05 | 日産自動車株式会社 | 空燃比制御装置 |
| JPS61104137A (ja) * | 1984-10-27 | 1986-05-22 | Mazda Motor Corp | エンジンの空燃比制御装置 |
-
1985
- 1985-11-20 JP JP60258555A patent/JPH06100125B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1986
- 1986-10-30 KR KR860009129A patent/KR870005168A/ko not_active Ceased
- 1986-11-19 CA CA000523357A patent/CA1261432A/en not_active Expired
- 1986-11-20 EP EP86116055A patent/EP0224195B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-11-20 DE DE8686116055T patent/DE3674730D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1986-11-20 US US06/932,375 patent/US4748953A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0224195B1 (en) | 1990-10-03 |
| DE3674730D1 (de) | 1990-11-08 |
| CA1261432A (en) | 1989-09-26 |
| JPS62121843A (ja) | 1987-06-03 |
| US4748953A (en) | 1988-06-07 |
| KR870005168A (ko) | 1987-06-05 |
| EP0224195A3 (en) | 1987-12-02 |
| EP0224195A2 (en) | 1987-06-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |