JPS6095151A - 空燃比フイ−ドパツク制御装置 - Google Patents

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】 （＋！ｉｔ’業上の利用分野） 本発明は内燃機関の偵、気ガス中に含まれる酸素濃度を
検出して吸入混合気の空燃比をフィードバンク制御する
ものにおいて、酸素濃度検出手段の出力異常時にフィー
ドバック制御を中断するようにした装置に関する。

（執釆の技術） 機関排気系に排気ガス成分測定器（酸素；層成検出器）
を設け、これによって燃焼混合′Ｊ（の空燃比を検出し
て燃料調量装置にフィードバックをかけることにより、
空燃比を所定の値に収束させるようにした空燃比制御シ
ステムがある（例えば特開昭４９−１０８４２９号公報
参照）。

（発明が解決しようと釘る問題点） ところがこのようなフィードバック制御を行う場合、制
御（ｉ号のイ、ｌ（傾度は、ダＩ　２（系に設けた検出
器の検出信号に依存するため、この検出４Ｍ号が１１−
常でないとき、例えば所定時間以上出力値が変化しない
ようなときは、内燃機関の１１！常な動作に必要な燃料
流量の調整が困難となる。

したがってこのような場合は、内燃機関の作動不安定化
を防ぐ意味から、むしろフィードバック制御を中断する
ことが望ましい。

本発明はこのような点に着Ｈして、排気系の酸素濃度検
出手段の出力を比較判別することにより異常状態を判断
し、異常状態にあるときは空燃比のフィードバック制御
を中断し、機関の作動が不安定となるのを未然に防止す
るようにした空燃比フィードバック制御装置６を提供す
ることを１」的とする。

（問題点を解決するための手ｆｉ） そこで本発明は、内燃（幾関の排気〃ス中の酸素濃度を
検出する酸素濃度検出手段と、この酸素濃度検出手段か
らの検出値を第１の設定値と比較判別する空燃比判別手
段と、この空燃比判別手段からの判別値を少な（とも積
分処理し混合気の空燃比をフィードバック補正する制御
手段を備えた空燃比フィードバック制御装置において、
曲記第１の設定値とは別に酸素濃度検出手段の出力状態
の異常を判別するための第２の設定値を有し、この第２
の設定値と前記酸素濃度検出手段からの検出値とを比較
する状態判別手段、及びこの状態判別手段の出力状態を
検出しその出力が１１：続して変化しないとき、前記制
御手段における積分処理に基づくフィードバック補正を
停止する時限ｆ・段をｌ１ｉｌえたのである。

（作用） したがって、酸素濃度検出ｐ段の出力が５°４常を１′
１別するためのｒｉＳ２の改定値を越え、さらにこの状
態が継続して変化しないようなときは、酸素濃度検出手
段が５“４常状態にある’ｌ”！Ｉ　１ｔＪｉさＪし、
この酸素濃度検出手段の出力にもとづいての空燃比のフ
ィードバック制御が中断される。、これに、Ｌす、混合
気の空燃比は、気化器などの木本の磯イ１ヒに基づいて
所定値に制ａｌｌされるのであり、）゛４常状態のまま
フィードバンク制御が持続されたときのように、空燃比
の制御が混乱ｒることがない、。

（実施例） 以ト本発明の実施例を図面に基づいて説明Ｖる１、第１
図の実施例は気化器を利用してす１、第１を＋ＩＩＩＩ
ｉ＋１）する場合を示すもので、図中、１は機関本体、
２は排気管、３はこの排気管内に設けられた排気温度計
、４は同じくジルコニア酸素計（酸素濃度検出手段）で
、この酸素ａ１４は排気ガス中の酸素濃度を検出して燃
焼混合気の空燃比を測定する。

５は制御指令回路、６は積分機能をもった空燃比制御回
路、７は気化器、８はスロットルバルブ、９はスロット
ル閣度検出スイッチである。

制御指令回路５は酸素計４、徘５Ｆ（温度計３、スロッ
トル間度検出スイッチ９からの信号と、キ蔑関回転（ｇ
号を人力して、フィードパ・ツク制御を中断するか否か
を判断して、空燃比制御回路６およびまたは警報装置１
（）に指令信号を出力する。

ジルコニア酸素計４は、第２図に示すように、空燃比（
酸素濃度）に応して急激な出力変化を起こし、この出カ
イ１１号が空燃比制御回路６に入力される。この空燃比
制御回路６は、後述するように、酸素計４の出力を所定
の設定値と比較するとともに、この比較判別値を少なく
とも積分外Ｊｊｊ　Ｌだ４ｒＪ燃比をフィードバック補
正するもので、この場合気化器７は、図示しないが、燃
料通路あるいはエアブリード通路に電磁開閉弁を備えて
いて、空燃比制御回路６がらの制御信号に基づいてこれ
らがオンオフして空燃比が補正制御される。

第３図に制御指令回路５の兵体例を示す。

制御指令回路５は、ジルコニア酸素計４の異常検出回路
１１と、（民間回転数判別回路１２の出力及びスロット
ル朋度検出スイッチ９がらのスロットル判別信号のアン
ドをとるアントゲ−）１４と、温度計３の出力から粘気
温度の状態を１゛す別する温度判別回路１３とを（ｉｆ
ｆえ、オアゲート１５がこれらいずれか１−）でも出力
があｉｌは、フィードバンク制御の中断４３号を空燃比
制御回路６に出力し、またはこれと同１１．１７に警報
装置Ｐｊ　Ｉ　Ｏに１１動指令イ３弓を出力する。

酸素ｆｆｌ’　４の異常状態を判断する異常検出回路１
１は、酸素ｉｌｌ　４からの信号が最大あるいは最小の
まま変化しない時間が一定値を越えたときに検出４Ｒ−
１）ｔｆ登外十７、− 酸素ａ）４の出力値は、その検出部が損傷を受けてｊ（
１１定不能となったり、あるいは気化器７などの燃料調
量装置による混合気が過濃あるいは希薄の状態で空へ比
制御回路６からの信号が飽和し′Ｃいるとき（１図にお
いて空燃比が１４以乍または１７以上で出力変化が少な
い状態のとぎ）などに第２図の出力電圧の最大または般
小の一定値を４１１１４１シ、このようなと外はその変
化がほとんどない；こめ、的確な空へ比の制御を行うこ
とは不Ｉｑ能となり、したかってかかる事態が発生した
ときは、フィードバンク制御を止めて気化器７の通常の
燃料制御（オーブン制御）に移行したほうがよい。

異常検出回路１１はかかる状態を酸素計４の出力に基づ
いて１′す断するものであり、第４図にその具体例を不
動。

１６は最大値滞在時間検出回路、１７は最小値ンｊｉ　
（１：　Ｉｆ；’７間検出回餡、ｌ　８設定時間発生回
路、１！〕ａ、１９１＋は比較器、２０はオアゲートで
ある。

そして酸素ｄ１４の出力ｉｎ号は端子２１に入力され、
最大値滞在時ｎｔ＋検出回路１６は前述しｒこよう□な
酸素計４の出力の最大値を１゛す別するための設定値を
有し、酸素計４の出力がこの設定値を越えたときに最大
値４１１号を出力し、Ｊた舷小値？１１フイ１時間検出
回路１７は間柱に酸素計ｌ［の出力の最小値を１！す別
するための設定値を有し、ｌＹ２素ｒ＋ｌ”［の出力か
この設定値以下のときに最小値信号を出力する。

この検出４Ｈ号はそれぞれ比較器１９ａ、１９１）に入
力し、ここで設定時間発生回路１２（から入力する改定
時間（ｉｊ号との比較か行なわｊし１．ｌ（疋１１冒１
）］にＡ（シて検出信号（最大値、最小値）の滞イｌ１
１１間の方か艮いときに、比較器１０ａ、Ｉ！ｌｂから
異常検出伝号か出力されるのである。

つまり、設定時間発生回路＋　１ｉからの出力イパ号は
所定の時間継続し、さらにこれか・定間隔で繰り返され
るようにな−）Ｃいるので、酸１畳１４からの出力が最
大値または最小値のままこの設定時間以１．変化しない
と、比較器１９ａまたは１９１】によりオアデート２（
）を介して異常検出信号として出力されるのである。

第７５図（イ）は嘔常検出回路１１の池の実施例をボす
もので、第５図（ロ）にその各部の出力波形を示す、酸
素計４の出力信号（ａ）は比較器２３の入力端ｒ−２２
に入力され、比較器２３の他ノｊに人力される設定値と
の比較により（ｂ）のようなパルス整形２皮形侶υにな
おされ、この（ｉ号が畦道カウンタ２４の加算減算動作
切換端子に人力し、畦道カウンタ２４はパルス４３号が
人力するごとに加勢から滅工）、またはｊ成算から加算
動作に切換える。同時にこの１ｉｆ逆カウンタ２４のク
ロンク端子には発振器２５、または図示しないエンジン
回転に同期した周波数発生器の出力４７１号（ｄ）が人
力される。

１り逆カツンタ２４は比較器２３の出力信号（１））と
発振’ａ’ｒＦ　２５の出力信号（ｄ）によりキャリー
信号（例えばｖｒ逆カウンタ２４が３ビツトのカウンタ
だと［ると、加算動作時にカウンタ内容がＩ、Ｊ、Ｉの
状態になったときに出力する（３号）またはボロー信号
（同じくカウンタの減算動作時にカウンタ内容が０　、
　（＋　、　（＋の状態で出力する（８号）（Ｃ）を出
力する。、二のキャリーｆ−１すまたはボロー６３−’
３’　（ｃ　）は７すシブ７０．ブ２ＬＥに人ｊ＋　１
−１これにより７リツプ７０ツブ２６をセットｒる。

（なお７リツプ７０ツブ２６は一度セノドされるとリセ
ット信号（［）が入力するまでその状態を保ち続けるが
、上記キャリー信号またはボロー（Ｒすか入力するごと
に七ノド、リセ７Ｆを繰り返すようにしてもよい。） ホｔこす七ン１イ已号′（［）により可）強力・ンンタ
２４の内容を中間の値（例えば１０カウントの’（＋”
　Ｂ、があれば５カウントにプリセットし、このｕｌｆ
点で５カウント加勢または減ｔ、Ｖ：　すると、ＡＩ・
ツー１１１号またはボロー信号を（Ｃ）を出すように１
ろ。）１．ニプリセン１する。

また第２図にオ；ける酸、ｌへ計４の持続して出る出力
が、最大ａか最小（］かを１′１１別動るために、アン
ドデート２７．２）；のそれぞれの人力Ｎｌ　ｒの一ノ
ｊに１°記７リノプ７０ノブ；２にの出力（（・）を入
れ、もう−・ノｊの端子に比較器２３の出カイ１１υ（
ＩＪ）と、この出力（３す（１））のイ、？υ極性を反
転回路２！」Ｃ反転した（ｆ１号を入力し、′？ンドゲ
グーン７、ン８の出力により酸素計４の状態を１！す別
することができろ、７ここで７リツプ７０ツブ２６の出
力（Ｅｒ号（、）が第１図で示した空燃比制御回路６、
あるいは警報装置１０に対する異常検出４ｇ号となる。

またアントゲ−）２７．２８から出力する信号（ｇ＞（
ｂ＞でランプ、ブザー等を作動させてもよいが、これら
のイロ号（ｇ）（１＋）を図示しないオアグー１に人力
して、これを上記異常検出信号とすることもできる。

次にノルコニア酸素計４は、朋気温度が低過ぎると正常
に機能しないため、このようなときもフィードバック制
御を中断した方がよく、したがってかかる状態を、第３
図において、温度判別回路１３により判別し、酸素計４
の作動が不安定になる温度領域に達したならば、この温
度判別回路１３の信号をオアデート１５に出力する。

ただしこの制式温度によらなくても、酸素ｉｌｌ　４の
出力が変化しなければ、前述したように異常検出回路１
ｊによって正常に機能しないことを判別することはでき
る。

このノルコニア酸素計４は、未燃ガスが排気中証されな
いので、このようなときにも制御を中断することが望ま
しい。

しかして、排気ガス中に未燃ガスが多量に含まれる運転
領域として減速運転（エンノンブレーギも含めて）があ
る。

この状態では機関回転数は一定以上の回転数を保持する
が、スロットルバルブ乏；はｆ　閉ｔ　７Ｊ。

回転数判別回路１２は回転（４号を人力して、回転数が
一定以上であればアンドゲート１４の−・）ｊの入力端
に信号を出力する。そしてこのとき、スロットルバルブ
８が全１ｆＪの場合は、スロッｉル全閉（ｉ号がアンド
デート」４の１巳力の入力端に出力する。

これにより、機関回転数が高くが′）スロノ；ノ【開度
の小さい減速時ｔこは、アンｌ”’／”−ｌ　１／ｌが
らの出力信号がオアデート１５に人力し、オアゲート１
５が制御中断４３号を出力するのて゛ある・・以上の各
場合につきオアデート１５がらの１１１号が出力され、
これにより空燃比制御回路６は制御を中断し、または警
報装置１０が警報を発し、そして気化器７は通常の制御
に戻る、つまり機関吸入空−（足などの機関状態に応じ
て、予め設定された燃料流旦の比例制御を行う。

そして中断４３号が終了すれば、すなわち前述のような
異常状態が解消され、オアゲート１５の入力（ｉ４号が
消失すると、制御が再開されるのである。

ところで、フィード、バック制御の開始に際し、大幅な
空虚比のＩｉｉ、が急激に行なわれると、機関運転性が
着しく１！＋害されることもある。

この状態を未然に防ぐためには、制御再開時の空燃比の
修正鼠はゼロの状態にしておくことが望ましい。

この対策手段としては、前述の中断信号の発生時に、二
の１６号と連動したスイッチにより、空燃比制御回路６
の積分回路部の積分利得をゼロにしておけば、制御再開
時の空燃比の急激な変動を抑えることかでき、るる この兵体例を第６図にもとづいて説明する。

図中：３０は＆ｉ分器、３１は比例増幅器１．３２は比
較器、３３は加算器、；）４は１１１ノ記中田ｉ信号と
述φｌ、その発生時に接点３４１１が閉しると同時に接
点３４ｂがＩＪＩＩき、また消失時は逆の動１）二をす
るスイッチ回路である。

酸素計４の出力は比較器３２に人力し、比較器３２は所
定の設定値と比較して、この比較器３２の出力を積分器
３０で積分処理するとともに、比例増幅器３１で比例処
理し、これらの出）Ｊを加１１器３３で合成して空燃比
のフィードバック制御イ１７号とする。

このような構成において、中断１１１号の発生によりス
イッチ３４ａが閉じると積分器：３０はその利得がゼロ
となり、また比例増幅器３１は接点３４ｂが開いてその
出力が加ｑ器：（：（に加わらないことになり、したが
って中断（１７号の消失時、−上りフィードバック制御
開始時には、（ＩＩ　＋ｌ：　！＋ｉ、を七Ｕの状態と
しておくことができる。

第７図は、本発明を燃第３］噴射’９　ｊＶｊに適用し
た場合の実施例をホしたもので、基本的には前記シ（化
層７の場合と差５°４はない。

図中、３ｊｊは吸気管、：）６は燃料噴射弁、：（７は
燃料噴射演４１回路で、池の構成に関しては前記実施例
と同４」１である。

つまり、３８は槻関本体、：３９は排気管、４０はノル
コニア【１１．４１は排気温度ａ１．４２は制御指令回
路、４３は空燃比制御回路、４４はスロットルバルブ、
４！）はスロットルスイッチである。

上記前９、回路３７は、（幾関吸入空気呈、回転速ｌ更
、（攻関負イ１１１などに１ｂシて、燃料噴９１弁；（
６の適正な噴射量及び噴射時期を制御するもので、通常
の電子ｉｌｉ制御燃料噴射システムと同様の働きを持つ
。

そして酸素計４０が仙気が大中の酸素濃度を検出Ｖるは
ことにより、燃焼混合気の空燃比を検出し、これにもと
づき空燃比制御回路４４が補正信号としての制御１１１
号を１ｉｌｆ　凭回路３７にフィードバックし１、これ
により濱ｐ８回路３７は他の諸兄にもとづき設定した燃
料噴射４，３　、Ｂ′ｆを補正して、適正な燃料噴射を
行うのである。

そして１１１ｊ述したのと同様に、ジルコニア酸素計４
（）の）“４常などを検出したときは、制御指令回路４
２の中断信号により空燃比制御回路１１３はフィードバ
ック制御を中＋ＥＩｉまたは、及び警報を発し、これと
同様に積分利１）をゼロにする。

この五易介、演算回路３゛７への補正ｌｉｔは、ｔｔＳ
６し１に示す抵抗Ｒ１とＲ２の比１こよって設定される
。

（発明の効果） 以上説明したことからｌ１ｊｊ角了されるよ・目：、本
発明によれは、酸素濃度検出手段の出力に）”４常のあ
る場合ｔこ、これを料額して制御を中！領する信号を発
生でさるようにしたので、混合気の空燃比が設定値から
大きく変動するようなことを防止でき、成関運転の安定
性を向−１ニさせる。。

またこの場合、酸素濃度検出Ｆ段のｙ・１常はその出力
を判断することに１１１行うのく”、５゛り常を的確か
一月αちにに１゛す別することができるとい）効果があ
る。

さらに、抽気系にダ１気ガス中の有占成分を浄化（−る
ための触媒を、没にするとｂには、たとえば未燃成分が
多量に触媒に流れこみ触媒温度が過８−１シて焼４１１
する、といった事態を防止ｒることがで外、また３′４
常検量検出の出力を利用して警報を発生するＪ：うにす
れば、排気〃ス成分測定器の出力値のｙく常を速やかｔ
こ運転考１こ知らしめることができる。

【図面の簡単な説明】

ｔＩＳ１図は本発明を気化器に適用した場合の実施例を
示すブロック図、第２図はノルフニア酸素１１１の出力
特性を示す線図、第３図は制御指令回路のブロンフレ１
、第４図は）゛（常検出回路の７０ツク図、第５図（イ
）は異常検出回路の他の実施例のブロック図、第１３図
（ロ）はその各部の出力波形を幻ζす説明図、第６図は
空燃比制御回路の程〔分処理部分など要部をｌ」にす説
明図、第７し１は本発明を燃料噴射装置に適用した場合
の実施例を示すブロック図である。。 １・・・（幾関本（・ト、２・・・七１シ（管、３・・
・朋気晶Ｊｉｌｉｌ、４・・ジルコニア酸素計、５・・
・制御指令回路、６・・・空燃比制御回路、７・・・気
化器、８・・スロットルパル７．５）・・・スロットル
開度検出スイッチ、１（）・・・警報装置、１１・・・
異常検出回路、１２・・・回転数判別回路１３・・・温
度判別回路、１４・・・アンドデート、１５・・・オア
ゲート、１６・・・最大値７；：１在時開検出回路、１
７・・・最小値滞在時間検出回路、１に８・・・設定（
１ν間発生苧、１５）ＩＩ、１９１Ｊ・比較）：（，２
４・・司り逆カツンタ、２１）・・・発振器、ンｔ）・
・７リツプ７０ノブ、２７．２８・・・アンドゲート、
ン５）・・反転回路。 ＃’ｒ　Ｊ’＋出願人　１」産自動中株式会社第１図 優 第２図 空煉ル 第３図 １ 第４図 第５図（ロ） （Ｃ） （ｈ） 第６図 ４ 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検
   出手段と、この酸ａ濃度検出手段からの検出値を第１の
   設定値と比較判別する空燃比判別手段と、この空燃比判
   別手段からの判別値を少なくとも積分処理し混合気の空
   燃比をフィードバック補正する制御手段を備えた空燃比
   フィードバック制御装置において、前記第１の設定値と
   は別に酸素濃度検出手段の出力状態の異常を判別するた
   めの第２の設定値を有し、この第２の設定値と前記酸素
   濃度検出手段からの検出値とを比較する状態判別手段、
   及びこの状態判別手段の出力状態を検出しその出力が継
   続して変化しないと外、前記制御手段における積分処理
   に基づくフィードバック補正を停止する時限手段を備え
   たことを特徴とする空燃比フィードバック制御装置。