JPS6050973B2 - 内燃機関の燃料−空気−混合比または排気ガス帰還率を制御する方法 - Google Patents

内燃機関の燃料−空気−混合比または排気ガス帰還率を制御する方法

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JPS6050973B2
JPS6050973B2 JP50109408A JP10940875A JPS6050973B2 JP S6050973 B2 JPS6050973 B2 JP S6050973B2 JP 50109408 A JP50109408 A JP 50109408A JP 10940875 A JP10940875 A JP 10940875A JP S6050973 B2 JPS6050973 B2 JP S6050973B2
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ラインハルト・ラツチユ
エルンスト・リンデル
マルテイン ミユレル ハンス
ツエツヒナル マルテイン
レムプケ マンフレ−ト
ツエレル ハンス
ヴア−ル ヨ−ゼフ
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/021Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions using an ionic current sensor

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関の動作パラメータの変化に依存して
変化する内燃機関の燃料一空気一混合比または排気ガス
帰還率を制御する方法に関する。
厳しい排気ガスの規制および一般的な燃料不足のため内
燃機関を、その排気ガスの有害成分を最小にしおよび/
または燃料消費が最小となる動作範囲で、動作させる方
法が探求されている。この種の要求を満たすため先ず第
1に、内燃機関を出来るだけ希薄な燃料一空気混合気で
動作させる方法即ち所謂内燃機関の希薄走行限界て動作
させることが提案されている。この動作領域においては
、排気ガスの有害成分はかなり減少し燃料消費の低減も
期待できる。この場合希薄走行限界を識別する値として
は、先ず内燃機関のシリンダ内部の圧力の変動分を用い
る。しかし上述の問題をさらに詳しく考察すると、圧力
特性は、内燃機関の制御できない動作パラメータ例えば
空気過剰率、充填量、乱流、の変化により決定されるこ
とが明らかとなつている。
燃焼室の圧力をクランク軸における角速度の瞬時値を介
して測定すると、上記以外の変動分例えばクランク機構
の振動物体、自動車の走行路の凹凸、内燃機関の機関本
体へ加わる何らかの力、による妨害要素が発生している
。内燃機関のシリンダ内の通常の圧力特性に重畳されて
クランク軸の角速度の変動として表われる上述の変動は
、低域濾波器により回避することができる。しかしこの
種の濾波器の使用は大いに問題がある。何故ならば内燃
機関は広い回転数範囲にわたつて駆動させなければなら
ないからである。それ故、回転数(周波数)の小さい場
合と大きい場合とに適する濾波器を製作することは困難
である。上述の問題から出発して本発明の課題は、内燃
機関を上述の難点あるいは欠点が現れないように、制御
する方法を提案することである。
上記課題の方法は本発明により、内燃機関の燃焼室の、
連続する作業サイクルにおけるイオン電流に相応する電
気信号をサンプリングホールドして、イオン電流の、そ
の都度所定の時間間隔にわたつての積分値の相対変化に
相応する電気信号を実際値として形成し、該実際値信号
を内燃機関の動作パラメータに依存する設定値と比較し
偏差を検出して積分し、該積分した偏差を、燃料供給装
置の調整部材へ燃料一空気一混合比を変化するために導
びくか、または排気ガス帰還率を変化する調整部材へ導
くことにより解決される。
さらに前述の制御を簡単に確実に行なえる、上述の方法
を実施する装置が後述のように示される。
この場合の第1の目的は、この制御装置が自動車の乱暴
な運転の場合でも確実に動作すること、および必要とあ
れば自動車に既に取付けられている測定値発信器と共働
できるように構成することである。さらにこの装置は、
低廉なコストで製造できるものでなければならない。次
に本発明による方法を図面を用いて詳述する。
この方法により、内燃機関が少くとも一部は、希薄走行
限界の動作範囲て運転されるべきものである。この場合
所謂希薄走行限界とは、最初に燃焼の遅れの現われる動
作範囲のことてある。燃焼の遅れは、空気過剰率がλ=
1よりも5〜10%多くなると即ち明らかに希薄混合気
とした場合に始めて現われる。このような所定の走行限
界領域においてはその燃料消費量は一般に、化学量論的
混合比を有する燃料一空気混合気(空気過剰率λ=1)
の供給された内燃機関の動作領域における燃料消費量よ
りも、明らかに少なくなる。内燃機関の燃焼室に2つの
電極を取付けた場合、炎が両電極に到達している燃焼過
程の間は、この両電極間にイオン電流が流れる。このイ
オン電流が内燃機関の動作している動作領域を識別する
ために用いられる。この場合イオン電流は、内燃機関に
供給される燃料一空気混合気の空気過剰率λに依存して
いる。λは、内燃機関のピストンの1サイクルでイオン
電流を積分した値の相対変化によつて、検出することが
できる。この相対変化は空気過剰率λと共に増加する。
第1図のグラ・フには時間tに対するイオン電流の経過
が示されている。この図において、第1曲線は第1シリ
ンダに、第2曲線は第2シリンダに、第3曲線は第3シ
リンダに、第4曲線は第4シリンダに所属するものであ
る。これらのイオン電流をその都度所定時間領域で積分
すれば、あるいは一層目的に適するようには内燃機関の
ピストンの1サイクルでその都度積分すれば、空気過剰
率λと共に変化する電気信号を発生することができる。
第1〜第4の各シリンダ毎に、後述の第5図のブロック
図で示されている回路装置がそれぞれ別個に配属される
。第2図には経験的に測定された、空気過剰率λに対す
るイオン電流の相対変化率τ丁/丁が示されている。
この場合了は内燃機関のピストンの1サイクルで積分さ
れた、シリンダ内のイオン電流を表わし、τ丁は2つの
相続く値丁の間の差を表わす。この図から空気過剰率入
が増加するとX丁/丁も増加することが経験的にわかる
。その結果内燃機関の動作特性を制御するために、相応
の電気信号を用いることができる。例えばλが大きすぎ
る場合内燃機関に供給される燃料一空気混合気の混合比
を濃縮化方向に、すなわち空気数λが再び1になる方向
に調整しなければならないか、あるいは戻される排気ガ
スの量を低減する。イオン電流は例えば、第3図に示す
イオン電流ゾンデ10により検出することができる。こ
の場合イオン電流ゾンデ10は内燃機関のシリンダヘッ
ド11の内部に配置される。ここのは点火プラグ12も
取付けられている。この場合イオン電流ゾンデ10は、
燃焼過程の間流れるイオン電流を両電極間て検出する時
は、特別の構成素子とする必要はなく、点火プラグ12
と同じ構成にすることができる。そのため合計2つのプ
ラグが内燃機関の燃焼室に取り付けられる。この場合プ
ラグ12が点火プラグとして用いられ、プラグ10がイ
オン電流ゾンデとして用いられる。第4図に示されてい
る装置は、イオン電流の測定に対して特に好適である。
何故ならばこの装置を用いれば、内燃機関のシリンダヘ
ッド内にイオン電流ゾンデを取付ける付加孔を設けなく
てよいからである。第4図に2つの点火電極16,17
を有する点火プラグのソケット15が示されている。ソ
ケット15にはさらに2つの電極18,19が取付けら
れていて、イオン電流は電極対16,17と電極対18
,19との間を流れる。両電極16,17と18,19
との間の距離はわずか数ミリである。第5図は本発明の
方法を実施する装置の実施例のブロック図を示す。
図において1は内燃機関の連続する作業サイクルにおけ
るイオン電流を検出する装置を示す。この検出装置1は
、第3図に示されているイオン電流ゾンデ10に相応す
る。2は検出したイオン電流を電気信号に変換する装置
、例えば増幅器として構成される回路段を示す。
3はイオン電流の相対変化を表わす信号を形成する回路
段であるサンプリングホールド回路を示す。
4はこの相対変化信号を保持する、例えばコンデンサに
より形成される記憶器を示す。
5は、イオン電流の相対変化を表わす実際値信号を、内
燃機関の動作パラメータ例えば回転数n、吸気管圧力P
sに依存する設定値と比較する比較器を示す。
この設定値は、8で示されている設定値発生器により形
成される。6は設定値と実際値との偏差を積分する積分
器を示す。
7は燃料一空気混合気の混合比を変化する調整操作部材
たとえば電磁弁、または排気ガスの帰還量を制御する調
整操作部材を示す。このようにして、検出された偏差の
値に依存して、燃料一空気混合気の質量比または排気ガ
スの帰還量が制御される。前述のようにイオン電流の相
対変化を検出するために、それ自体公知のサンプリング
ホールド回路を設ける。
この回路により、前後して加わる少くとも2つの測定値
を記憶することができる。両測定値から信号をそれぞれ
形成して、第5図で説明した方法で設定値と比較するこ
とのてきる変化を、検出する。検出された差の値に依存
して、燃料一空気混合気の質量比または排気ガスの帰還
量を制御する。サンプリングホールド回路は、例えば公
知文献、データ変換ハンドブック、ドナルドBjルック
著、ハイブリッド●システム◆コーポレーション発行、
第1版(DATACONVERSION5HANDBO
OK,byDOnaldB.Bruck,Hybrid
SystemsCOrpOraTlOn,FirstE
ditiOn)の4●1〜4・7に記載されている。
【図面の簡単な説明】
第1図は内燃機関の種々のシリンダのイオン電O流の時
間変化を表わした波形図、第2図は空気過剰率に対する
イオン電流の平均相対変化率を示すグラフ、第3図は点
火プラグとイオン電流ゾンデとが配置されている内燃機
関の燃焼室、第4図は点火プラグとイオン電流ゾンデと
を一体にした装置の正面図、第5図は本発明の方法を実
施する回路装置のブロック図である。 1・・・イオン電流ゾンデ、2・・・イオン電流を電気
信号に変換する回路段、3・・・サンプリングホールド
回路、4・・・記憶器、5・・・比較器、6・・・積分
器、7・・・調整部材、8・・・動作パラメータ発信器
、10・・・イオン電流ゾンデ、11・・・シリンダヘ
ッド、12・・・点火プラグ、15・・・ソケット、1
6,17・・・点火電極、18,19・・・イオン電流
検出電極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 内燃機関の動作パラメータの変化に依存して変化す
    る内燃機関の燃料−空気−混合比または排気ガス帰還率
    を制御する方法において、内燃機関の燃焼室の、連続す
    る作業サイクルにおけるイオン電流を検出し、各イオン
    電流に相応する電気信号をサンプリングホールドして、
    イオン電流の、その都度所定の時間間隔にわたつての積
    分値の相対変化に相応する電気信号を実際値として形成
    し、該実際値信号を内燃機関の動作パラメータに依存す
    る設定値と比較し偏差を検出して積分し、該積分した偏
    差を、燃料供給装置の調整部材へ燃料−空気−混合比を
    変化するため導びくか、または排気ガス帰還率を変化す
    る調整部材へ導くことを特徴とする内燃機関の燃料−空
    気−混合比または排気ガス帰還率を制御する方法。
JP50109408A 1974-09-11 1975-09-09 内燃機関の燃料−空気−混合比または排気ガス帰還率を制御する方法 Expired JPS6050973B2 (ja)

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DE2443413.7 1974-09-11

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