JPH06129286A - 内燃機関の混合気制御システム - Google Patents
内燃機関の混合気制御システムInfo
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- JPH06129286A JPH06129286A JP5129093A JP12909393A JPH06129286A JP H06129286 A JPH06129286 A JP H06129286A JP 5129093 A JP5129093 A JP 5129093A JP 12909393 A JP12909393 A JP 12909393A JP H06129286 A JPH06129286 A JP H06129286A
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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
- F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
- F02D41/221—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of actuators or electrically driven elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
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-
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- F02D35/0015—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for using exhaust gas sensors
- F02D35/0046—Controlling fuel supply
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02D35/0015—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for using exhaust gas sensors
- F02D35/0046—Controlling fuel supply
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型機関用の低廉でかつ信頼性の高い排気制
御システムを提供する。 【構成】 機関９の排気マニホールド８にはＯ2 センサ
１０が装着されており、排気中の酸素量を検出してアナ
ログ信号を出力する。アナログ信号は、バッファ回路１
２、オペアンプ１３，１４を介して比較器２０に入力す
る。比較器２０では基準信号１９とアナログ信号とを比
較して高低の出力信号をフリップフロップ回路２１に入
力する。フリップフロップ回路２１では、クロック２３
からのクロックパルスに応じてステップモータ制御装置
２５に信号を入力する。ステップモータ制御装置２５で
は、この信号とクロック２３からのクロックパルスに基
づき制御信号を出力し、ステップモータ駆動装置２６を
介してステップモータ２２を駆動する。故障検出回路３
０はアナログ信号が異常を示した場合、機関を停止する
と同時に故障表示ランプ３２を点灯する。
御システムを提供する。 【構成】 機関９の排気マニホールド８にはＯ2 センサ
１０が装着されており、排気中の酸素量を検出してアナ
ログ信号を出力する。アナログ信号は、バッファ回路１
２、オペアンプ１３，１４を介して比較器２０に入力す
る。比較器２０では基準信号１９とアナログ信号とを比
較して高低の出力信号をフリップフロップ回路２１に入
力する。フリップフロップ回路２１では、クロック２３
からのクロックパルスに応じてステップモータ制御装置
２５に信号を入力する。ステップモータ制御装置２５で
は、この信号とクロック２３からのクロックパルスに基
づき制御信号を出力し、ステップモータ駆動装置２６を
介してステップモータ２２を駆動する。故障検出回路３
０はアナログ信号が異常を示した場合、機関を停止する
と同時に故障表示ランプ３２を点灯する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、小型機関の排出物を制
御するシステムに関する。
御するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ＮＯｘや一酸化炭素や炭化水
素等の、機関の有害排気成分の排出を制御する種々の方
法が採られてきた。一つの方法では、機関の排気系に酸
素濃度を計測するためのＯ2 センサを設け、計測した酸
素濃度に基づいて機関の吸引混合気の空燃比を調整する
バルブを駆動するための制御信号を得るようにしてい
る。もし、混合気が濃すぎた場合、一酸化炭素および炭
化水素が過度に排出され、排気中の酸素濃度は低くな
る。そして一方、混合気が薄すぎた場合、機関出力は低
下する。
素等の、機関の有害排気成分の排出を制御する種々の方
法が採られてきた。一つの方法では、機関の排気系に酸
素濃度を計測するためのＯ2 センサを設け、計測した酸
素濃度に基づいて機関の吸引混合気の空燃比を調整する
バルブを駆動するための制御信号を得るようにしてい
る。もし、混合気が濃すぎた場合、一酸化炭素および炭
化水素が過度に排出され、排気中の酸素濃度は低くな
る。そして一方、混合気が薄すぎた場合、機関出力は低
下する。
【０００３】排気ガスの浄化を目的として、空燃比を制
御する多くのシステムが開発されてきた。最も発達して
きたシステムは、多くの機能を有するオンボードコンピ
ュータを備えた、自動車用機関に用いられるものであ
る。一般的に、Ｏ2 センサにより出力されたアナログ信
号は、デジタル化された後にコンピュータに入力され
る。コンピュータ内では大量の演算を経てデジタルの制
御信号が出力され、更にこの制御信号がアナログ化され
てキャブレタや燃料噴射弁を制御するモータに供給され
る。
御する多くのシステムが開発されてきた。最も発達して
きたシステムは、多くの機能を有するオンボードコンピ
ュータを備えた、自動車用機関に用いられるものであ
る。一般的に、Ｏ2 センサにより出力されたアナログ信
号は、デジタル化された後にコンピュータに入力され
る。コンピュータ内では大量の演算を経てデジタルの制
御信号が出力され、更にこの制御信号がアナログ化され
てキャブレタや燃料噴射弁を制御するモータに供給され
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】多くの高度に洗練され
たシステムが自動車用として開発されてきたが、これら
は小型機関には適用が困難であった。自動車用機関のイ
ニシャルコストと保守とは、芝刈り機のそれと非常に異
なって受取られることは容易に理解できるであろう。経
済的理由により、小型機関にデジタルコンピュータとそ
れに関連する電気回路を用いることは不可能である。し
たがって、小型機関には純粋なアナログ回路が採用され
ており、コスト上の制約と温度や期間に対するアナログ
解法の感度とにより、これらアナログ回路にはその処理
能力に大きな限界があった。
たシステムが自動車用として開発されてきたが、これら
は小型機関には適用が困難であった。自動車用機関のイ
ニシャルコストと保守とは、芝刈り機のそれと非常に異
なって受取られることは容易に理解できるであろう。経
済的理由により、小型機関にデジタルコンピュータとそ
れに関連する電気回路を用いることは不可能である。し
たがって、小型機関には純粋なアナログ回路が採用され
ており、コスト上の制約と温度や期間に対するアナログ
解法の感度とにより、これらアナログ回路にはその処理
能力に大きな限界があった。
【０００５】そこで、本発明は、小型機関用の低廉でか
つ信頼性の高い排気制御システムを提供することを目的
とする。
つ信頼性の高い排気制御システムを提供することを目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の内燃機関の混合気制御システムは、機関
（９）に装着され、排出ガスのレベルを検出し、このレ
ベルをアナログ信号として出力するセンサ（１０）と、
前記排出ガスの要求レベルに対応する基準レベル信号を
出力する手段（１９）と、前記アナログ排出ガス信号と
前記目標レベル信号とが入力し、アナログ排出ガス信号
が目標レベル信号を越えていた場合には第１の論理レベ
ルを出力し、アナログ排気ガス信号が目標レベル信号以
下であった場合には第２の論理レベル出力する比較器
（２０）と、クロックパルスを発生するクロック（２
３）と、前記比較器（２０）と前記クロック（２３）と
に接続し、クロックパルスが入力する度に比較器の出力
状態をストアし、対応する側の信号を出力するフリップ
フロップ回路２１と、前記機関（９）に装着され、混合
気を制御するステップモータ（２２）と、前記クロック
（２３）と前記フリップフロップ回路２１とに接続し、
クロックパルスを受ける度にフリップフロップ回路によ
り指示された方向にステップモータ（２２）を１ステッ
プずつ駆動するステップモータ制御装置とを備えたこと
を特徴とする。
に、本発明の内燃機関の混合気制御システムは、機関
（９）に装着され、排出ガスのレベルを検出し、このレ
ベルをアナログ信号として出力するセンサ（１０）と、
前記排出ガスの要求レベルに対応する基準レベル信号を
出力する手段（１９）と、前記アナログ排出ガス信号と
前記目標レベル信号とが入力し、アナログ排出ガス信号
が目標レベル信号を越えていた場合には第１の論理レベ
ルを出力し、アナログ排気ガス信号が目標レベル信号以
下であった場合には第２の論理レベル出力する比較器
（２０）と、クロックパルスを発生するクロック（２
３）と、前記比較器（２０）と前記クロック（２３）と
に接続し、クロックパルスが入力する度に比較器の出力
状態をストアし、対応する側の信号を出力するフリップ
フロップ回路２１と、前記機関（９）に装着され、混合
気を制御するステップモータ（２２）と、前記クロック
（２３）と前記フリップフロップ回路２１とに接続し、
クロックパルスを受ける度にフリップフロップ回路によ
り指示された方向にステップモータ（２２）を１ステッ
プずつ駆動するステップモータ制御装置とを備えたこと
を特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明のシステムによれば、ステップモータと
排気ガスの検出機能により、内燃機関の混合気を制御す
る。本発明のシステムはコスト上の優越性と保守の容易
さとから、特に小型機関に適している。ステップモータ
はキャブレタやインジャクターのバルブに接続され、ク
ロックパルス毎に混合気の混合比を変動させる。ステッ
プモータは排気中に適性な量のガスが検出されるまで回
転し、しかる後に安定した状態で作動する限り、適正な
設定値の範囲で正逆転を繰り返す。
排気ガスの検出機能により、内燃機関の混合気を制御す
る。本発明のシステムはコスト上の優越性と保守の容易
さとから、特に小型機関に適している。ステップモータ
はキャブレタやインジャクターのバルブに接続され、ク
ロックパルス毎に混合気の混合比を変動させる。ステッ
プモータは排気中に適性な量のガスが検出されるまで回
転し、しかる後に安定した状態で作動する限り、適正な
設定値の範囲で正逆転を繰り返す。
【０００８】本発明のシステムではまた、この排気ガス
制御システムが正常に作動しているか否かを表示する、
低コストの故障検出器が備えられている。この故障検出
器は第２の比較手段を備えており、この比較手段にはア
ナログ信号が入力し、この信号が所定の範囲にある場合
には第１の論理信号を出力し、所定の範囲から外れた場
合には第２の論理信号を出力する。第２の比較手段には
タイマーが接続しており、第２の論理信号が所定の時間
を超えて出力された場合には故障表示信号を出力する。
故障表示信号はランプを点灯してオペレーターに機関が
濃過ぎるか薄過ぎる状態で運転されていることを認識さ
せる一方、機関を自動的に停止させる。
制御システムが正常に作動しているか否かを表示する、
低コストの故障検出器が備えられている。この故障検出
器は第２の比較手段を備えており、この比較手段にはア
ナログ信号が入力し、この信号が所定の範囲にある場合
には第１の論理信号を出力し、所定の範囲から外れた場
合には第２の論理信号を出力する。第２の比較手段には
タイマーが接続しており、第２の論理信号が所定の時間
を超えて出力された場合には故障表示信号を出力する。
故障表示信号はランプを点灯してオペレーターに機関が
濃過ぎるか薄過ぎる状態で運転されていることを認識さ
せる一方、機関を自動的に停止させる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明による内燃機関の混合気制御シ
ステムの一実施例について、添付の図面を参照して説明
する。図１に示した排気ガス浄化システムでは、Ｏ2 セ
ンサ１０が小型機関９の排気マニホールド８に装着され
ており、基準抵抗１１を介してアナログ信号を出力す
る。このアナログ信号は、バルブ７からの混合気を吸入
する内燃機関９の排気中の酸素量を指示する。この種の
センサとしては、ゼネラルモータースのＡＣスパークプ
ラグ部門により製造された品番25,106,073のもの等が用
いられ、０から1,000 ミリボルトの範囲の電圧を発生し
てバッファ回路１２に供給する。低い出力電圧は混合気
が薄過ぎる運転状態（より多くの燃料が要求されてい
る）を示し、高い出力電圧は混合気が濃過ぎる運転状態
（より少ない燃料が要求されている）を示している。機
関の始動時においては、Ｏ2 センサ１０が不活性である
ため、抵抗１１が低い出力電圧の代わりとなり薄過ぎる
運転状態を模擬的につくりだす。その結果、追加の燃料
が供給され、良好な始動性が得られる。バッファ回路１
２の出力信号はオペアンプ１３の周囲に形成されたロー
パスフィルタに供給され、Ｏ2 センサ１０の周波数応答
性を弱めないように、高過ぎる周波数は切捨てられる。
このフィルタは、酸素信号がオペアンプ１４により増幅
される前に、全ての高周波ノイズ成分を除去する。抵抗
１５は周知の方式でオペアンプ１４に接続されており、
十分なゲインを得られるように選定されている。
ステムの一実施例について、添付の図面を参照して説明
する。図１に示した排気ガス浄化システムでは、Ｏ2 セ
ンサ１０が小型機関９の排気マニホールド８に装着され
ており、基準抵抗１１を介してアナログ信号を出力す
る。このアナログ信号は、バルブ７からの混合気を吸入
する内燃機関９の排気中の酸素量を指示する。この種の
センサとしては、ゼネラルモータースのＡＣスパークプ
ラグ部門により製造された品番25,106,073のもの等が用
いられ、０から1,000 ミリボルトの範囲の電圧を発生し
てバッファ回路１２に供給する。低い出力電圧は混合気
が薄過ぎる運転状態（より多くの燃料が要求されてい
る）を示し、高い出力電圧は混合気が濃過ぎる運転状態
（より少ない燃料が要求されている）を示している。機
関の始動時においては、Ｏ2 センサ１０が不活性である
ため、抵抗１１が低い出力電圧の代わりとなり薄過ぎる
運転状態を模擬的につくりだす。その結果、追加の燃料
が供給され、良好な始動性が得られる。バッファ回路１
２の出力信号はオペアンプ１３の周囲に形成されたロー
パスフィルタに供給され、Ｏ2 センサ１０の周波数応答
性を弱めないように、高過ぎる周波数は切捨てられる。
このフィルタは、酸素信号がオペアンプ１４により増幅
される前に、全ての高周波ノイズ成分を除去する。抵抗
１５は周知の方式でオペアンプ１４に接続されており、
十分なゲインを得られるように選定されている。
【００１０】フィルタを通り増幅された酸素信号は、次
に平均化される。これは、抵抗１６とコンデンサー１７
とによりなされる。抵抗１６は３３０キロオームの容量
を有し、コンデンサー１７は０．４７マイクロファラッ
ドの容量を有している。これらは協同して、Ｏ2 センサ
１０により指示された酸素レベルを平均化して酸素レベ
ル信号１８を発生するための、Ｒ−Ｃ回路を構成する。
に平均化される。これは、抵抗１６とコンデンサー１７
とによりなされる。抵抗１６は３３０キロオームの容量
を有し、コンデンサー１７は０．４７マイクロファラッ
ドの容量を有している。これらは協同して、Ｏ2 センサ
１０により指示された酸素レベルを平均化して酸素レベ
ル信号１８を発生するための、Ｒ−Ｃ回路を構成する。
【００１１】この酸素レベル信号１８は機関の運転状態
を示す。酸素レベル信号１８が低い場合には、混合気は
濃過ぎであり、一酸化炭素（ＣＯ）の排出量が多い。一
方、酸素レベル信号１８が高い場合には、混合気は薄過
ぎであり、出力が低下している。本発明は、バルブ７を
操作することにより、燃料６の流入量を制御する。バル
ブ７は、キャブレタや燃料噴射装置の一部、あるいはこ
れらを合体したものの一部である。
を示す。酸素レベル信号１８が低い場合には、混合気は
濃過ぎであり、一酸化炭素（ＣＯ）の排出量が多い。一
方、酸素レベル信号１８が高い場合には、混合気は薄過
ぎであり、出力が低下している。本発明は、バルブ７を
操作することにより、燃料６の流入量を制御する。バル
ブ７は、キャブレタや燃料噴射装置の一部、あるいはこ
れらを合体したものの一部である。
【００１２】機関に吸入される混合気の混合比は、酸素
レベル信号１８と入力端子１９から供給される基準レベ
ル信号とを比較することにより制御される。基準レベル
信号は、種々の混合比の下でＣＯの排出量が０．２から
０．８％となる範囲で、機関を運転させる際の直流電圧
である。この設定点は、機関および触媒の性能を最大限
に利用するように調整される。酸素レベル信号１８と基
準レベル信号１９とは比較器２０の入力端子に供給され
る。比較器２０の出力端子は、酸素レベルが基準レベル
を下回っていることを示す論理低電圧と、酸素レベルが
基準レベルを上回っていることを示す論理高電圧との間
に切替え可能に接続されている。
レベル信号１８と入力端子１９から供給される基準レベ
ル信号とを比較することにより制御される。基準レベル
信号は、種々の混合比の下でＣＯの排出量が０．２から
０．８％となる範囲で、機関を運転させる際の直流電圧
である。この設定点は、機関および触媒の性能を最大限
に利用するように調整される。酸素レベル信号１８と基
準レベル信号１９とは比較器２０の入力端子に供給され
る。比較器２０の出力端子は、酸素レベルが基準レベル
を下回っていることを示す論理低電圧と、酸素レベルが
基準レベルを上回っていることを示す論理高電圧との間
に切替え可能に接続されている。
【００１３】論理レベル信号は、その回転により混合気
を制御する、ステップモータ２２の回転方向を制御する
ためのフリップフロップ回路２１の入力端子Ｄに供給さ
れる。クロック２３は６０Ｈｚのパルスを発生し、出力
回路２４を通してフリップフロップ回路２１のクロック
端子Ｃに供給する。そして、フリップフロップ回路２１
は比較器２０により指示された状態に変化し、その出力
端子Ｑからステップモータ制御装置２５に回転方向の情
報を供給する。ステップモータ制御装置２５は市販の集
積回路であり、更にクロック２３から３０Ｈｚのパルス
を受け取る。ステップモータ制御装置２５はステップモ
ータ駆動装置２６への信号を発生し、これによりステッ
プモータ駆動装置２６はフリップフロップ回路２１によ
り指示された回転方向の情報に基いて、３０Ｈｚのクロ
ックパルス毎にステップモータ２２を１ステップずつ駆
動する。本実施例におけるこれらの回路２５，２６は、
ＳＧＳトムソンマイクロエレクトロニクス社から、品番
Ｌ２９７のステップモータ制御装置および品番Ｌ２９３
のプッシュプル式４チャンネル駆動装置としてそれぞれ
購入可能である。
を制御する、ステップモータ２２の回転方向を制御する
ためのフリップフロップ回路２１の入力端子Ｄに供給さ
れる。クロック２３は６０Ｈｚのパルスを発生し、出力
回路２４を通してフリップフロップ回路２１のクロック
端子Ｃに供給する。そして、フリップフロップ回路２１
は比較器２０により指示された状態に変化し、その出力
端子Ｑからステップモータ制御装置２５に回転方向の情
報を供給する。ステップモータ制御装置２５は市販の集
積回路であり、更にクロック２３から３０Ｈｚのパルス
を受け取る。ステップモータ制御装置２５はステップモ
ータ駆動装置２６への信号を発生し、これによりステッ
プモータ駆動装置２６はフリップフロップ回路２１によ
り指示された回転方向の情報に基いて、３０Ｈｚのクロ
ックパルス毎にステップモータ２２を１ステップずつ駆
動する。本実施例におけるこれらの回路２５，２６は、
ＳＧＳトムソンマイクロエレクトロニクス社から、品番
Ｌ２９７のステップモータ制御装置および品番Ｌ２９３
のプッシュプル式４チャンネル駆動装置としてそれぞれ
購入可能である。
【００１４】機関の排気における酸素レベルの計測値が
基準レベルより下がった場合、機関に吸入される混合気
中の燃料量が減少する方向にステップモータ２２がステ
ップ駆動される。一方、酸素レベルの計測値が基準レベ
ルを越えた場合、フリップフロップ回路２１は燃料の吸
入量を増大させるためにステップモータ２２を逆回転さ
せる。定められた状態の下で、ステップモータ２２は正
逆転して機関の排気中の酸素量が望ましい値になるよう
に設定される。ステップモータ２２とそれがどの様に機
関に装着されてエンジンバルブを制御するかということ
の詳細は、本出願の譲受人の所有する米国特許第5,033,
433 号を参照されたい。
基準レベルより下がった場合、機関に吸入される混合気
中の燃料量が減少する方向にステップモータ２２がステ
ップ駆動される。一方、酸素レベルの計測値が基準レベ
ルを越えた場合、フリップフロップ回路２１は燃料の吸
入量を増大させるためにステップモータ２２を逆回転さ
せる。定められた状態の下で、ステップモータ２２は正
逆転して機関の排気中の酸素量が望ましい値になるよう
に設定される。ステップモータ２２とそれがどの様に機
関に装着されてエンジンバルブを制御するかということ
の詳細は、本出願の譲受人の所有する米国特許第5,033,
433 号を参照されたい。
【００１５】図１に示したように、機関の排出物のレベ
ルはステップモータ２２により制御されるため、機関の
運転中においては常に、このシステムが正確に動くこと
が重要である。システムの正確な作動を保証するため、
故障検出回路３０は測定された酸素レベル信号１８を監
視する。不調が検出された場合、故障検出回路３０は出
力端子３１から故障指示信号を出力する。この故障指示
信号は故障表示ランプ３２を点灯させ、トライアック３
３を駆動して機関の点火回路３４をアースさせる。更に
詳しく述べれば、故障が表示された場合、機関は２０な
いし３０秒というごく短時間停止し、故障表示ランプ３
２もその時間中に点灯してオペレーターに停止の理由を
知らせる。
ルはステップモータ２２により制御されるため、機関の
運転中においては常に、このシステムが正確に動くこと
が重要である。システムの正確な作動を保証するため、
故障検出回路３０は測定された酸素レベル信号１８を監
視する。不調が検出された場合、故障検出回路３０は出
力端子３１から故障指示信号を出力する。この故障指示
信号は故障表示ランプ３２を点灯させ、トライアック３
３を駆動して機関の点火回路３４をアースさせる。更に
詳しく述べれば、故障が表示された場合、機関は２０な
いし３０秒というごく短時間停止し、故障表示ランプ３
２もその時間中に点灯してオペレーターに停止の理由を
知らせる。
【００１６】図２に示したように、故障検出回路３０
は、酸素レベル信号１８が入力する一対の比較回路４
０，４１を備えている。比較回路４０には更に基準レベ
ル信号１９が入力し、その出力は抵抗４２を介してトラ
ンジスタ４３のベースに接続している。高酸素レベル基
準信号は点４４で発生し、比較回路４１の第２端子に供
給される。比較回路４１の出力もまた抵抗４５を介して
トランジスタ４３のベースに接続しており、コンデンサ
４６がトランジスタ４３のベースとアースとに接続して
いる。トランジスタ４３のコレクタには抵抗４７を介し
て論理高電圧が接続し、更にコレクタは１２ビットのバ
イナリカウンタ４８のリセット端子に接続している。
は、酸素レベル信号１８が入力する一対の比較回路４
０，４１を備えている。比較回路４０には更に基準レベ
ル信号１９が入力し、その出力は抵抗４２を介してトラ
ンジスタ４３のベースに接続している。高酸素レベル基
準信号は点４４で発生し、比較回路４１の第２端子に供
給される。比較回路４１の出力もまた抵抗４５を介して
トランジスタ４３のベースに接続しており、コンデンサ
４６がトランジスタ４３のベースとアースとに接続して
いる。トランジスタ４３のコレクタには抵抗４７を介し
て論理高電圧が接続し、更にコレクタは１２ビットのバ
イナリカウンタ４８のリセット端子に接続している。
【００１７】測定された酸素レベル信号１８が、基準レ
ベル信号１９より高く、かつ高酸素レベル基準信号４４
より低い場合には、トランジスタ４３はオフ状態であ
り、バイナリカウンタ４８のリセット端子ＲＳＴは論理
高電圧に保持される。その結果、バイナリカウンタ４８
は継続的に０にリセットされ、クロック端子ＣＬＫから
３０Ｈｚのクロックパルスが入力してもカウントを開始
しない。しかしながら、測定された酸素レベル信号１８
が両基準信号１９，４４により規定された範囲から外れ
た場合、トランジスタ４３はオン状態となり、バイナリ
カウンタ４８のリセット端子ＲＳＴには論理低電圧が印
加される。その結果、バイナリカウンタ４８は３０Ｈｚ
のクロックパルスに応じてカウントを開始する。もし、
いずれかの状態が６０秒以上続いた場合、故障を表示す
るための論理高電圧がバイナリカウンタ４８の最も重要
なデジタル出力端子から出力される。この信号はバッフ
ァ回路４９を介して供給され、ダイオード５１を介して
コンデンサ５０を荷電させる。コンデンサ５０は２０な
いし２５秒間荷電され、比較器５２の入力端子にもう一
方の入力端子５３に供給される基準電圧を越える電圧を
供給する。その結果、バイナリカウンタ４８が故障を指
示した場合、比較器５２の出力端子３１からは故障を表
示する論理高電圧が２０ないし２５秒間出力される。こ
の出力時間はコンデンサ５０とブリーダ抵抗５４との容
量により予め設定される。
ベル信号１９より高く、かつ高酸素レベル基準信号４４
より低い場合には、トランジスタ４３はオフ状態であ
り、バイナリカウンタ４８のリセット端子ＲＳＴは論理
高電圧に保持される。その結果、バイナリカウンタ４８
は継続的に０にリセットされ、クロック端子ＣＬＫから
３０Ｈｚのクロックパルスが入力してもカウントを開始
しない。しかしながら、測定された酸素レベル信号１８
が両基準信号１９，４４により規定された範囲から外れ
た場合、トランジスタ４３はオン状態となり、バイナリ
カウンタ４８のリセット端子ＲＳＴには論理低電圧が印
加される。その結果、バイナリカウンタ４８は３０Ｈｚ
のクロックパルスに応じてカウントを開始する。もし、
いずれかの状態が６０秒以上続いた場合、故障を表示す
るための論理高電圧がバイナリカウンタ４８の最も重要
なデジタル出力端子から出力される。この信号はバッフ
ァ回路４９を介して供給され、ダイオード５１を介して
コンデンサ５０を荷電させる。コンデンサ５０は２０な
いし２５秒間荷電され、比較器５２の入力端子にもう一
方の入力端子５３に供給される基準電圧を越える電圧を
供給する。その結果、バイナリカウンタ４８が故障を指
示した場合、比較器５２の出力端子３１からは故障を表
示する論理高電圧が２０ないし２５秒間出力される。こ
の出力時間はコンデンサ５０とブリーダ抵抗５４との容
量により予め設定される。
【００１８】上記実施例の排気ガス制御システムでは、
排気ガス中の酸素レベルを正常な運転状態における基準
レベルに維持する。しかしながら、この制御システムが
故障した場合には、Ｏ2 センサ１０が表示する酸素レベ
ルが基準電圧１９，４４により規定された範囲から外れ
る。そして、この状態が１分以上続いた場合、バイナリ
カウンタ４８がタイムアップして出力端子３１から故障
指示信号が出力され、エンジンが停止すると共に故障表
示ランプ３２が点灯する。
排気ガス中の酸素レベルを正常な運転状態における基準
レベルに維持する。しかしながら、この制御システムが
故障した場合には、Ｏ2 センサ１０が表示する酸素レベ
ルが基準電圧１９，４４により規定された範囲から外れ
る。そして、この状態が１分以上続いた場合、バイナリ
カウンタ４８がタイムアップして出力端子３１から故障
指示信号が出力され、エンジンが停止すると共に故障表
示ランプ３２が点灯する。
【００１９】この技術分野に習熟した者にとっては、本
発明の主旨から逸脱しない範囲で上記実施例に種々の変
更を加えることが可能である。例えば、予め設定される
出力時間や正常な運転範囲は機関のサイズや用途により
大きく変更し得る。また、数多くの排気ガスセンサが市
場から入手可能であり、それらの特性により各々の増幅
ゲインや要求される周波数フィルタが決められる。
発明の主旨から逸脱しない範囲で上記実施例に種々の変
更を加えることが可能である。例えば、予め設定される
出力時間や正常な運転範囲は機関のサイズや用途により
大きく変更し得る。また、数多くの排気ガスセンサが市
場から入手可能であり、それらの特性により各々の増幅
ゲインや要求される周波数フィルタが決められる。
【００２０】
【発明の効果】本発明のシステムによれば、簡易なアナ
ログ回路を用いて混合気を制御するため、低コストかつ
保守も容易であり、小型の内燃機関にも無理無く採用で
き、排気ガスの浄化を実現できる。また、低コストの故
障検出器を備え、システムの故障を検出してオペレータ
ーに故障を認識させる一方、機関を自動的に停止させる
ようにしたため、混合気が濃過ぎたり薄過ぎる状態で機
関が運転されることがなくなる。
ログ回路を用いて混合気を制御するため、低コストかつ
保守も容易であり、小型の内燃機関にも無理無く採用で
き、排気ガスの浄化を実現できる。また、低コストの故
障検出器を備え、システムの故障を検出してオペレータ
ーに故障を認識させる一方、機関を自動的に停止させる
ようにしたため、混合気が濃過ぎたり薄過ぎる状態で機
関が運転されることがなくなる。
【図１】本発明の排気ガス制御システムを示した電気ダ
イヤグラム。
イヤグラム。
【図２】図１の排気ガス制御システムの一部を構成する
故障検出回路の詳細を示した電気ダイヤグラム。
故障検出回路の詳細を示した電気ダイヤグラム。
５ 空気 ６ 燃料 ７ バルブ ８ 排気マニホールド ９ 機関 １０ Ｏ2 センサ １２ バッファ回路 １３，１４ オペアンプ ２０ 比較器 ２１ フリップフロップ回路 ２２ ステップモータ ２３ クロック ２５ ステップモータ制御装置 ２６ ステップモータ駆動装置 ３０ 故障検出回路 ３２ 故障表示ランプ
Claims (8)
- 【請求項１】機関（９）に装着され、排出ガスのレベル
を検出し、このレベルをアナログ信号として出力するセ
ンサ（１０）と、 前記排出ガスの要求レベルに対応する基準レベル信号を
出力する手段（１９）と、 前記アナログ排出ガス信号と前記目標レベル信号とが入
力し、アナログ排出ガス信号が目標レベル信号を越えて
いた場合には第１の論理レベルを出力し、アナログ排気
ガス信号が目標レベル信号以下であった場合には第２の
論理レベル出力する比較器（２０）と、 クロックパルスを発生するクロック（２３）と、 前記比較器（２０）と前記クロック（２３）とに接続
し、クロックパルスが入力する度に比較器の出力状態を
ストアし、対応する側の信号を出力するフリップフロッ
プ回路２１と、 前記機関（９）に装着され、混合気を制御するステップ
モータ（２２）と、前記クロック（２３）と前記フリッ
プフロップ回路（２１）とに接続し、クロックパルスを
受ける度にフリップフロップ回路により指示された方向
にステップモータ（２２）を１ステップずつ駆動するス
テップモータ制御装置とを備えたことを特徴とする内燃
機関の混合気制御システム。 - 【請求項２】前記センサと前記比較器との間に、平均化
回路が介装されていることを特徴とする請求項１記載の
内燃機関の混合気制御システム。 - 【請求項３】検出される前記ガスが酸素であることを特
徴とする請求項１あるいは２記載の内燃機関の混合気制
御システム。 - 【請求項４】前記アナログ排出ガス信号が入力し、この
信号が設定時間内に設定値の範囲から外れた場合に、故
障を表示する故障検出器（３０）を備えたことを特徴と
する請求項１ないし３記載の内燃機関の混合気制御シス
テム。 - 【請求項５】故障の表示中において、閉鎖により機関を
停止する手段を前記故障検出器が有することを特徴とす
る請求項４記載の内燃機関の混合気制御システム。 - 【請求項６】前記アナログ排出ガス信号が入力し、この
信号が前記設定値の範囲内にあるか否かを示す論理レベ
ル信号を出力する比較手段（４０，４１）と、 前記クロック（２３）と前記比較手段とが接続し、前記
アナログ排出ガス信号が前記設定時間内に設定された値
の範囲から外れたことを前記論理レベル信号が示した場
合に、故障表示信号を発生するカウンタ（４８）とを前
記故障検出器が有することを特徴とする請求項４あるい
は５記載の内燃機関の混合気制御システム。 - 【請求項７】前記設定された値の範囲が、前記基準レベ
ル信号出力手段により出力された前記目標レベル信号と
高酸素レベル目標信号とから形成されることを特徴とす
る請求項６記載の内燃機関の混合気制御システム。 - 【請求項８】故障の状態を視覚的に表示する手段を前記
故障検出器が有することを特徴とする請求項５ないし７
記載の内燃機関の混合気制御システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US947246 | 1992-09-18 | ||
| US07/947,246 US5222471A (en) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | Emission control system for an internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06129286A true JPH06129286A (ja) | 1994-05-10 |
Family
ID=25485815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5129093A Pending JPH06129286A (ja) | 1992-09-18 | 1993-05-31 | 内燃機関の混合気制御システム |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5222471A (ja) |
| JP (1) | JPH06129286A (ja) |
| AU (1) | AU671634B2 (ja) |
| CA (1) | CA2096457C (ja) |
| DE (1) | DE4313374C2 (ja) |
| FR (1) | FR2695963A1 (ja) |
| GB (1) | GB2270777B (ja) |
| MX (1) | MX9303184A (ja) |
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