JPS6032032B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動車の排気ガス浄化対策として三成分（Ｈ
Ｃ，Ｃ○，Ｎ○ｘ）同時処理触媒を使用する場合の内燃
機関の空燃比制御装置に関する。

この種の触媒を使用する場合、空燃比を常に一定の値に
維持することが不可決であって、種々の方式のものが提
案されている。その一例として、キャブレ夕の空燃比を
わずかに濃く調整し、別に設けたバイパス通路を通った
空気で希釈化して目標の理想的な空燃比に近づける方式
であって、前記バイパス通路を流れる空気の量をスロッ
トル関度及び排気ガス中の酸素濃度によって制御する空
燃比制御装置がすでに提供されている。

またキャブレータを使用せず電子制御燃料噴射装置を使
用する空燃比制御装置も公知である。このような空燃比
制御装置では、排気ガス中の酸素濃度をもとに空燃比を
検出する空燃比センサを必須の構成としている。

該センサはほぼ理論空燃比を境としてその出力（たとえ
ば電圧）が低レベルと高レベルとに急変する特性（第５
図参照）を示す。ところが、エンジンの空燃比制御装置
においてはその吸気弁でバイパス弁を制御してから排気
系において酸素濃度の変化を生じ空燃比センサがそれを
検出するまでにはある時間を要するため自動制御論上よ
く知られているように空燃比センサさらの出力信号をあ
る時定数をもった積分器により積分して該積分された信
号をもとに前記バイパス弁を制御して空燃比を制御する
ようにしないと制御が行なえない。この積分時定数は、
エンジンが定常的に運転されている場合は大きくする程
空燃比を目標値に近付けることができるので有利である
。

ところが実際のエンジンにおいては、その運転条件が時
々刻々変化するものであるため、キヤブレ夕からエンジ
ンに供給される混合気の量および空燃比も時々刻々急激
に変化する。従って該急激な変化に追随して空燃比を目
標値に維持するためにはバイパス弁も急速に制御する必
要があり、そのためには前記積分時定数は小さい程よい
ことになる。従って過度時と定常時との両方を満足する
ように積分時定数を決定することははなはだ困難であり
、定常時と過渡時との両方において空燃比を正確に設定
値に維持することはほとんど不可能であった。本発明は
このような欠点を除却し「定常時、過渡時の両方におい
て空燃比を正確に設定値に維持することのできる空燃比
制御装置を提供することを目的とする。

以下、本発明を添付図面に示した実施例に基づいて詳細
に説明する。

第１図は本発明の空燃比制御装置を用いた内燃機関の吸
気及び排気システムを略ブロック図で示すものである。

エンジン１の吸入空気は吸気管２から吸入され、キャブ
レタ３によって燃料と混合され、吸気マニホールド４を
通ってェンジンー内に供給される。キャブレタ３による
空気と燃料との混合は、理論空燃比よりもわずかに濃く
なるように調整されている。キャブレタ３の上流側から
下流側へ通じたバイパス空気通路５が設けられト吸入空
気の一部がこのバイパス通路５を通って流れるようにす
る。このバイパス通路５にはバイパス空気弁６を設け、
バイパス空気量を調整する。ェンジンーの排気管７には
三成分（ＨＣ，Ｃ○，Ｎ○ｘ）同時処理触媒８及び排気
ガス中の酸素濃度から空燃比を測定する空燃比センサ９
を設ける。バイパス空気弁６の開閉は空気弁ァクチュェ
ータ１０もこよって行なわれる。

このアクチュェータ１０はサーボモータ、／ぐルスモー
タ、ノゞキュームサーボ、油圧サーボ等を使用すること
ができる。空気弁アクチュェータ１０の作動、すなわち
バイパス空気弁６の開閉動作は制御系１１により行なわ
れ、この制御系１１にはスロットルバルブ１２に設けた
スロットル開度センサ１３と酸素濃度センサ９の信号が
入力される。第２図は制御系１１をブロック線図で示す
ものである。

スロットル開度センサ１３は遅延回路１４、差動増中器
１５を介して出力増中器１６に接続され、空気弁アクチ
ュェー夕１０１こ動作信号を送る。スロ、ントルバルプ
１ ２の関度が変化すると、ァクチュェ−夕１０の作動
により、空気弁６の開度がスロットル関度に応じて変化
する。ただし、スロットルバルブ１２が急激に開閉する
時は遅延回路１４を通して空気弁６を若干遅らせて開閉
するように制御する。一方、酸素濃度センサ９はスキッ
プ制御回路１８に接続され、制御信号は差動増中器１５
の入力側でスロツトル関度信号に加算される。

第３図はスキップ制御回路１８の回路構成をブロック線
図で示すものである。

図において、Ｖ入 酸素濃度センサ信号Ｖｒｅｆ
上記信号判別用基準電圧 Ｖｃ コンパレータ出力信号 Ｖｉ 積分器用基準電圧 Ｖｏｕｔ 積分器出力信号 コンパレータ２０‘こは、第４図ａに示すような酸素濃
度センサ９からの信号Ｖ入及び基準電圧Ｖｒｅｆが入力
される。

コンパレータ２０の出力信号Ｖｃは第４図ｂに示すよう
な時刻Ｔ，，Ｔ２，Ｌ，Ｔ４・・０において反転する矩
形波状出力となる。この出力信号は微分回路２１により
微分され、単安定マルチパイプレータ２２にトリガ信号
として入力される。従って単安定マルチパイプレータ２
２は、第４図ｃに示すように時刻Ｔ，，Ｔ２，Ｌ，Ｔ４
…後一定時間ＴだけＯＮレベルを出力する。該一定時間
Ｔは単安定マルチパイプレータの時定数によって決定さ
れる。この世力信号は例えば電界効果トランジスタから
成るスイッチ２３に入力され、該スイッチ２３は前記一
定時間Ｔの間○Ｎとなり、抵抗Ｒ２をバイパスする。こ
こで時間Ｔは一定値としてもよいがたとえば前記した吸
気系における空気弁６の操作が排気系において空燃比変
動として現われるまでのお〈れ時間を代表する因子、た
とえばエンジンの吸入空気量あるいはエンジン回転数に
応じて変化させてもよい。たとえばエンジンの吸入空気
量が多くなる程、またエンジンの回転数が大となる程、
前記おくれ時間は短かくなるため、それに応じてＴを大
としてもよい。第３図実施例においては吸気系マスフロ
−型のェアフローメータ２４を設けその出力に応じて変
化するようにした。また演算増幅器２５、コンデンサＣ
、抵抗Ｒ，，Ｒ２は積分回路を構成し、その出力Ｖｏｕ
ｔがスロットル関度信号に加算され前記差動増幅器１５
を介して前記出力増幅器１６に送られる。

今、時亥中，（第４図）において、酸素渡度センサの信
号Ｖ＾がリッチからリーンに変化した場合、Ｖｃが高レ
ベルから低レベルになる。

するとその後時間Ｔの間はスイッチ２３力のＮとなるた
め抵抗Ｒ２がバイパスされて積分定数が小さくなる。そ
のため最初のＴ時間（第４図ｃ）はアクチュェータ１０
の最高応答速度でバイパス空気弁６を閉じるように制御
し（第４図ｄ）、その後はスイッチ２３がＯＦＦとなる
ため積分定数が大となり酸素濃度センサ信号Ｖ入（Ｖｃ
）が反転する時刻Ｔ２までゆっくりとバイパス空気弁６
を閉じるように制御する（第４図ｄ）。時亥』Ｔ２から
Ｔ時間は同様にアクチュェータ１０の最高応答速度でバ
イパス空気弁６を開くように制御し、その後は酸素濃度
センサの信号Ｖ入（Ｖｃ）が反転する時刻ちまでゆっく
りとバイパス空気弁６を開くように制御する。以下同様
な動作を繰り返す。本発明の空燃比制御装置は、空燃比
センサからの信号が反転した後一定時間はバイパス空気
弁６に高速度で操作しその後ゆっくりと制御するように
したため、エンジンの過度運転時の追随性を向上させる
とともに定常運転時の空燃比変動も小さい幅に抑制する
ことができ、過渡時、定常時ともに目標とする空燃比に
近い空燃比を得ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の空燃比制御装置を用いた内燃機関の吸
気及び排気システム、第２図は制御系のブロック線図、
第３図はスキップ制御回路のブロック線図、及び第４図
は酸素濃度センサからの信号及びバルブ関度の制御波圭
を示す図、第５図は空燃比センサの出力特性であるが電
圧の絶対値を表わすのではなく変化分のみを表わす。 １……エンジン、３……キヤブレタ、５……バイパス通
路、６・・・・・・バイパス空気弁、８・・・・・・三
成分同時処理触媒、９・・・・・・空燃比センサ、１２
・・・・・・スロットルバルブ、１３……スロツトル開
度センサ、２…・・・微分回路、２２・・・・・・単安
定マルチパイプレータ、２３……スイッチ、Ｒ，Ｒで・
…抵抗、Ｃ……コンデンサ。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 排気ガス浄化用の三成分同時処理触媒８を使用する
   内燃機関の空燃比制御装置であつて、キヤブレタ３の上
   流側から下流側へ通じたバイパス空気通路５と、該バイ
   パス通路に設けたバイパス空気バルブ６と、スロツトル
   バルブ１２の開度センサ１３と、排気ガス中の酸素濃度
   から空燃比を検出するセンサ９と、前記スロツトルバル
   ブ開度センサ１３からの入力信号及び前記センサ９から
   の入力信号を電気的に処理し前記バイパス空気バルブ６
   の開度を制御する電気制御系１１とを含んで成り、該電
   気制御系は、前記スロツトルバルブ１２の開度に応じて
   バイパス空気バルブ６を開くように設定すると共に更に
   前記センサ９からの信号反転後定められた時間前記バイ
   パス空気バルブ６の制御開度変化速度を増大せしめるこ
   とを特徴とする空燃比制御装置。