JPS59226253A - 内燃機関の混合気制御方法および装置 - Google Patents

内燃機関の混合気制御方法および装置

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JPS59226253A
JPS59226253A JP59096713A JP9671384A JPS59226253A JP S59226253 A JPS59226253 A JP S59226253A JP 59096713 A JP59096713 A JP 59096713A JP 9671384 A JP9671384 A JP 9671384A JP S59226253 A JPS59226253 A JP S59226253A
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air
fuel mixture
internal combustion
combustion engine
mixture
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JP59096713A
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English (en)
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ヴエルナ−・ユント
ロルフ・ライシユル
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • 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)
    • F02D41/148—Using a plurality of comparators

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

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】 （イ）技術分野 本発明は内燃機関の混合気制御方法および装置、さらに
詳細には燃焼混合気の酸素成分を検出する酸素センサの
作動状態を検出して内燃機関に供給される混合気の空燃
比を制御する内：鴨機関の混合気制御方法および装置に
関する。
（ロ）従来技術 このような装置がたとえばドイツ特許第２７０７３８３
号に記載されており、酸素センサの出力電圧に一定の電
圧を重じょうし、重じょうしで得られる電圧と異なるし
きい値を有する二つの比較装置に入力し比較装置の出力
値を処理して酸素センサの作動状態を検出するようにし
ている。
又ドイツ特許出願第Ｐ３１４９１３６’、７号は小さい
しきいｆ直を有する比較装置の出力電圧を利用し制御装
置の制御方向を混合気が希薄化ないし濃厚化するように
した装置か記載されている。従ってこの小さいしきい値
電圧が制御しきい値として用いられている。というのは
酸素センサの出力電圧をしきい値と比較さえすれば制御
装置の制御方向を所定のものに定めることができるから
である。
しかしこの装置では酸素センザ出カ電圧と一定電圧を重
じょうしで得られる電圧７５ｆ温度に関係していること
から特性が特殊なもの、ｌ！：なる。すなゎぢ温度が低
い場合には温度センサ電圧の希薄化特性曲線が濃厚化の
方向に移動してし甘うということが判明している。
従って制御装置は混合気が希薄女湯合でも濃いものとし
てしまい混合気はだんだん希薄化され、その限界に達す
る寸で制御が行なわれてし１うという問題がある。
特に゛暖機時にはこのような混合気の制御がエン７ンの
特性を好１しくないものにしてしまう。さらに小さい方
のしきい値を制ＸＩ　Ｌきい値として用いる場合Ｑては
アイドリング変動と呼ばれる現象が生じてし甘う。す々
わち、これは暖機時に検出回路が混合気を開ループ制御
ど閉ループ制御を交互に切り替えてし甘う時に発生する
ものである。
０９目　的 従って本発明はこの様な従来の欠点を除去するためにな
されン”Ｃもので、特に暖機時における混合気の希薄化
への変位を補償し、いわゆるアイドリング変動を防上す
ることかり能な内燃イ幾関の混合気制御方法および装置
を提供することを目的とする。
実施例 以下図面に示す実施し１１に基づき、本発明の詳細な説
明する。
第１図において符号１０で示されているものは、酸素セ
ンサの等価回路で、この酸素センサはドイツ特許公＠２
７０？３８３号に記載されているように構成されている
。等価回路では酸素センサは、温度（のおよび排ガスに
応じて変化する電圧Ｕｓと温度に依存して変化する抵抗
１１の直列接続により表わすことができる。酸素センサ
１０（は内燃機関１３の排気管１２中に配置される。内
燃機関１３は燃料１５と空気１６の混合比を決定する混
合気形成装置１４から混合気を受は取る。片側ケ接地電
位に接続烙れた酸素センサ１０には抵抗１７を介して基
準電圧ＵＲが接続されている。抵抗Ｍｉ７の接続点は比
較装置１８の非反転入力端子および比較装置１７の反転
入力端子に接続されている。
比較装置１８の反転入力端子にはしきい（ｉ電圧ＵＯが
入力され、一方比較装置１９の非反転入力端子にはしき
い値電圧ＵＵが入力されている。２つの比較装置１８．
１９の出力は酸素センサの状態を検出する装置２０を制
御するようになっている。この検出装置２０はスイッチ
２１として示されている装置を制御し、このスイッチ２
１により酸素センサ１０の非動作状態では閉ループ制御
が遮断され、開ループ制餌ｊに切り換えられる。比較装
置１８の出力は鼾しレー　プ制ｉ卸装置猷２２に導かれ
ており、・この制萌１装置２２はスイッチ２１を介して
混合気形成装置１４を制御する。しきい値電圧ＵＯ＋　
ＵＵの設定は基準電圧ＵＲに対して対称的に定められ、
これにより２つのしきい値電圧ｄ、差電圧ΔＵだけ離さ
れる。制御装置２２は破線の矢印で示されているように
、負荷（Ｌ）、温度（θ）あるいは回転数（、）のよう
な１駆動パラメータに応じて最適の空燃比が得られるよ
うに制御を行なう。
第２図では前記の２つのしきい値の位置は破線により示
されている。さらに、抵抗１１．１７の接続点の雷１圧
変化、すなわち温度に応じて混合気が薄いか濃いかに対
応して生じる電圧ＵＡが図示されている。このような特
性は一方では温度に応じた酸素センサの起電力変化がら
、丑た能力では温度変化に応じた抵抗値１１．すなゎぢ
酸素センサの内部抵抗が基準電圧を接Ｊ−ｊ＋：された
抵抗１７に対して変化することがら生じる。温度ＴがＴ
３よりもかなり低い場合Ｑては、電圧ＵＡは内部抵抗１
１がかなり大きくなることにより基準電圧値ＵＲＫよっ
てのみ定する。温度が上昇し、内部抵抗１１が減少する
と、だんだん用いられンそ酸素センサのタイプに応じた
作動特性になる。一般的には、混合気か濃い場合の特性
曲線（λ〈］）は、薄い場合の特性曲線（λ〉■）が下
方のしきい値ＵＵを通過するよりも低い温度において上
方のしきい値ＵＯを通過する。
内燃機関の排気装置内に取り付けられ′に酸素センサの
温度は始動後はぼ直線的に増加するので、図から明らか
なように、上方のしきい値Ｕｏを制御切り換え点として
用いるほうが下方のしきい匝を用いるよりも制御を早く
行々うこと、ができる。
第１図に示した装置は以下に述べるように動作する。す
なわち、電圧ＵＡがしきい値Ｕｏよりも高い場合には制
御装置２２は混合気が希薄になる方向に制御を行々う。
′−！た、電圧ＵＡが上方のしきい値Ｕｏと下方のしき
い値ＵＵＯ間にあると、制御装置２２は混合気の組成が
濃厚に々るような方向に制御を行なう。ある監視時間が
経鍋した後、依然として電圧ＵＡかふたつのしきい値の
間にちる場合には検出装置２０が、酸素センサがまた動
作可能状態でないことを検出しスイッチ２１を動作させ
て制御を開ループ制御に切、！１７換える。電圧ＵＡが
下方のしきい値ＵＵよりも下になった場合には閉ループ
制御への切り換えが行なわれ、制御装置２２は混合気の
組成が濃厚になるように制御を行々う。制御装置２２の
制御方向は電１圧ＵＡの上方のしきい値ＵＯに対する位
置のみにより定まるので、このしきい値は制御しきい値
と言いかえてもよい。
温度が上昇すると、次のような過渡特性が現われる。す
なわち、温度が低いために電圧ＵＡがふたつのしまい値
の範（ｆ’ＨΔＵ内にあり、しかも酸素センサの出力電
圧がふたつのしきい値のいずれにも達しない場合には、
制御装置２２は所定の監視時間経過後制御を開ループ制
御に切り換える。その場合通常は混合気が濃くなる方向
の制御が行なわ八る。酸素センサ′の温度がＭ２図の値
’Ｊ’３に達すると、比較装置１８が作動しく混合気は
開ループ制御によりすでに濃くなっている）、検出装置
２０は酸みセンサが作動可能な状態であることを検出し
開ループから閉ループに切り換え、制御装置２２が混合
気を希薄化の方向に制御する。
電圧ＵＡがしきい値ＩＪｏを割ると、すぐに制御装置２
２によシ混合気の組成が再度濃くなるように調節される
。回路の構成によっては、所定の監視時間が経過する前
に雷、圧ＵＡが上方のしきい値ＵＯを通過した場合には
閉ループ制御を維持したま捷に号に記載されているよう
な、いわゆるアイドリンク変動を回避することができる
。
第２図の記載から明らかなように、特に暖機時に温度Ｔ
が１３〜７２０間にある場合には混合気の希薄化への変
位は顕著になる。というのは濃厚混合気と希薄混合気に
対するふた゛つのセンサの出力電圧特性が混合気を濃厚
化への方向に変化させる傾向があり、閉ループ制御がこ
の傾向を補償しようとするからである。すなわち、制御
装置２２は時間平均としては混合気を強く希薄化させよ
うとするからである。そしてこの希薄化変位の傾向は温
度ＴがＴ、よりも大きくなって初めて再び消勢する。
制御しきい値を定めた場合、それが希薄化変位の度合に
対してどのような影響を与えるかが第３図に他のパラメ
ータを用いて図示されている。同図においても温度に関
係して電圧が図示されており、酸素センサ１０の起電力
ＵＳの両特性が図示されている。この図においては温度
に強く依存する酸素センサの内部抵抗１１の影響がとり
あえず無視されている。内部抵抗１１はＵｏ、ｅｆｆ、
Ｕｏ、ｅｆｆとして図示された実効しきい値として考慮
されている。す々わち実効しきい値は出力電圧ＵＡがし
きい値Ｕ□、ＵＵＫ達するときに必要な酸素センサ１０
の起電力ＵＳに関連して定義されている。
第１図から明らかなように、内部抵抗１１が非常ｉ大き
な値となる、特に低い温度の場合には起電力ＵＳの値を
大きな正ないしは負の値とし抵抗１１゜１７からなる分
圧器を介し電圧ＵＡが両しきい値に達するようにしなけ
ればならない。第２図と第３図の等画性は濃厚（希薄）
混合気のｔ浮性と上方（下方）しきい値との交点が両［
利において温度に存在していることから明瞭である。
実効しきい値がこのような特性になるのは暖機時希薄化
変位の度合が異なることに基因している。
第４図において酸素センサの起電力ＵＳがλ値（空気比
）に従って図示されている。温度Ｔ、。
Ｔ２．　Ｔ、に対してそれぞれ３つの異なる曲線が図示
されている。第４図において実効しきい値Ｕｏ＋ｅｆｆ
の特性を図示すると、温度Ｔ３からＴ、に対しλ１直は
λｍａｘｉから２ｍ１ｎ４での変化となる。とれに対し
第４図においてΔＵの値だけ増加させて下方実効しきい
値Ｕυ、ｅｆｆＯ値をとると、温度が高い場合には差が
出てこないが、低い温度に対してはＴ３からＴ１才での
変化に対してλ値はλｍａｘ２からλｍｉｎの値で図示
されるように太き々変化を示す。
上述した説明から、制御装置の制御しきい値を適当に選
ぶだけ−へ特に暖機時に現われる混合気の希薄化変位を
顕著に減少させることができる。
本発明による方法を実施するの（Ｃ特に回路を設ける必
要もな〈従来の装置を利用するだけでよいという利点が
ある。
本発明に用いられる混合気形成装置１４は任意のものが
考えられる。例えば開ループ制御、あるいは閉ループ制
御のキャブレターあるいは噴射装置が考えられ、その場
合連続的にあるいはオンオフさせて駆動を行なうものが
用いられる。又制御装置２２はＰ％性、■特性、Ｄ特性
あるいはこれらの組合わせの特性を持つブてｍｌｊ御装
置が考えられる。
０う効　果 以上説明したように本発明では混合気の組成を示す酸素
センサの出力電圧をセンサが冷えている場合でも問題な
く検出処理し混合気組成を現わす実際値として処理する
ことができる。その場合基準信号を調節する必要はない
。このようにして酸素センサのウオーミングアンプ時期
においても所定の温度になってからは、酸素センサの内
部抵抗がかなりの影響を持つにもかかわらず混合気組成
の実際値を正しく定めることができ、それ（で対応して
制御信号を形成することができる。
酸素センサの出力電圧と一定電圧から得られる電圧を監
視する両比較装置の信号は酸素センサの作動状態を確実
に検出するデフタル処理装置の入力信号として利用する
ことかできる。
このようにして本発明によれば暖機時における空気比の
希薄化変位を補償することかでき、いわゆるアイドリン
ク変動を顕著に減少させることができる。
又本発明の方法を実施するのに何ら新しい部品・や回路
を必要とすることがないので、既に知られている回路、
装置を用いるだけで本発明を直ちに実施することが可能
になる。
いずれにしても本発明の本質は！ｆｉ１．制御しきい値
として小さい方のしきい値を用いるのは問題があり、こ
の小さい方のしきい値に制御しきい値として太きなしき
い値を用いるようにしたことがその本質となっている。
このように制御しきい値として太う効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の構成を示したブロック図、第２図は酸
素センサの温度に関係した出力型、圧ＵＡの特性を示し
た特性図、第３図は温度に関係して酸素センサの起電力
を示した特性図、第４図はパラ７・−夕として用いλ１
直に従って酸素センサの起電力の変化を示した特性図で
ある。 １０・・酸素センサ　　　１１・・・内部抵抗１２・・
・排気管　　　　　１６・・・内？機関１４・・・混合
気形成装置　　１８．１９・・・比較装置２０・・・検
出装置　　　２２・・制御装置ｉｇｌ ｉｇ　４

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）燃焼混合気の酸素成分を検出する酸素センサの作
    動状態を検出するため酸素センサの出力電圧（ＵＳ）に
    一定の電圧（ＵＲ）を重じょうし、この重しようして得
    られる電圧（ＵＡ　）を異なるしきい値（Ｕｕ　、　Ｕ
    ｏ）を有する少なくとも二つの比較装置（１８、１９）
    に入力し、比較装置の出力値を処理し酸素センサの作動
    状態全検出して、内燃機関に供給される混合気の空燃比
    を制御する内燃機関の混合気制御方法において、太きい
    しきい値を有する比較装置（１８）の出力値に応じて混
    合気の空燃比を制御することができることを特徴とする
    内燃機関の混合気制御方法。
  2. （２）重しよう電圧（ＵＡ）か太きいしきい１直（Ｕｏ
    　）を越える場合には比較装置（１８）の出力を介し混
    合気を希薄化の方向に変化させるようにした特許請求の
    範囲第１項に記載の内燃機関の混合気制御方法。
  3. （３）重しよう′電圧（ＵＡ）が大きいしきい値（Ｕｏ
    ）より小さな値の場合には比較装置（１８）の出力を介
    し混合気を濃厚化の方向に変化させるようにした特許請
    求の範囲第１項に記載の内燃機関の混合気制御方法。
  4. （４）重しよう電圧（ＵＡ）の値がセンサの作動状態を
    検出する検出回路（１４）によって設定される監視時間
    の間太きいしきい（直（Ｕｏ）より小さく又小さなしき
    い値（Ｕｕ　）よりも大きい間Ｋｈるとき始気の空燃比
    を所定の値に調節するようにした特許請求の範囲第１項
    に記載の内燃機関の混合気制御方法。
  5. （５）燃焼混合気の酸素成分を検出する酸素センサの作
    動状態を検出するため酸素センサの出力電圧（Ｕｓ　）
    に一定の電圧（ＵＲ）を重しようし、重しようして得ら
    れる電、圧（ＴＪＡ）を異なるしきい値（Ｕｕ　。 Ｕｏ）を有する少なくとも二つのｂ５較装置（１８，１
    ９）に入力し、比較装置の出力値を処理し酸素センサの
    作動状態を検出して内燃機関に供給さｉする混合気の空
    燃比を制御する内燃機関の混合気制御方法において、大
    きいしきい値を有する比較装置（１８）の出力を制御装
    置（２２）に接続し、この制御装置の出力を空燃比を定
    める混合気形成装置（１４）に入力し、太きいしきい値
    を有する比較装置（１８）の出力値に応じて混合気の空
    燃比を制御できるようにしたことを特徴とする内燃機関
    の混合気制御装置。
  6. （６）混合気形成装置（１４）を開ループあるいは閉ル
    ープ制御のキャブ１／ターとして構成したことを特徴と
    する特許請求の範囲第５項に記載の内燃機関の混合気制
    御装置。
  7. （７）混合気形成装置（１４）を開ループあるいは閉ル
    ープ制御の噴射装置として形成するようにした特許請求
    の範囲第５項に記載の内燃機関の混合気制御装置。
JP59096713A 1983-05-28 1984-05-16 内燃機関の混合気制御方法および装置 Pending JPS59226253A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE33194327 1983-05-28
DE19833319432 DE3319432A1 (de) 1983-05-28 1983-05-28 Verfahren und einrichtung zur regelung des betriebsgemisches einer brennkraftmaschine

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EP (1) EP0126953A3 (ja)
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