JPS6115231Y2

JPS6115231Y2 -

Info

Publication number: JPS6115231Y2
Application number: JP1985036254U
Authority: JP
Priority date: 1976-02-04
Filing date: 1985-03-15
Publication date: 1986-05-12
Also published as: SE433521B; SE7701177L; DE2604160C2; JPS5294930A; JPS60167140U; FR2340456B2; FR2340456A2; DE2604160A1

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、内燃機関の排気ガス流中に配置され
た酸素測定ゾンデから制御される閾値スイツチが
設けられており、閾値スイツチはゾンデの出力信
号の実際値を閾値と比較して、酸素測定ゾンデの
出力信号に依存して２つの異なる値の間で交番す
る出力信号を発生するように構成され、閾値スイ
ツチに、スイツチを制御する時限素子が作用接続
されており、かつ調整装置の正常運転の際にはこ
の閾値スイツチの交番する出力信号によつてスイ
ツチが時限素子を介して第１の接続位置へ、また
出力信号の交番しない際にスイツチが時限素子を
介して第２の接続位置へ動かすことができる、内
燃機関に供給される燃料混合気を制御する調整装
置に関する。

混合気調整は、気化器または電子制御吸気管噴
射装置によつて必要なことがある燃料混合気の処
理のため基本制御に重畳され、かつ酸素測定ゾン
デによつて燃料混合気をわずかに理想混合比より
低い値に一定に維持という役割を有する。この混
合気組成において、含まれる有害成分に関して内
燃機関の排気ガスの特に望ましい組成が得られ
る。特にこの組成において、内燃機関の排気系に
付加的に配置されかつ排気ガスの後処理に使われ
る触媒反応装置が特に有利に動作する。

しかしこのような調整は、酸素測定ゾンデが十
分に利用可能な調整量を送出した時にしか満足に
動作しない。特にこのことは、酸素測定ゾンデ
が、一般に400℃以上である所定の動作温度にま
だならないかまたはもはやならない場合に生じ
る。酸素分圧差が存在する際に固体電解質による
イオン伝導の方式で動作する酸素測定ゾンデにお
いて、温度が低い場合の固体電解質の抵抗は、調
整のために十分な電圧信号をゾンデから送出でき
るようにするには大きすぎる。これら動作状態の
うち１つは、例えば内燃機関の暖機運転の時間中
に生じる。また車両機関のエンジンブレーキまた
は車両機関の長い無負荷運転の際にも、確実な動
作に対して測定ゾンデの最少動作温度を維持する
ために、排気ガス自身が十分に熱くないというこ
とが生じる。

初めに述べた調整装置において酸素測定ゾンデ
の動作障害の際または出力信号に変化がない際、
警報装置または内燃機関の運転特性を制御する装
置を起動することはすでに公知である。さらに酸
素測定ゾンデに密接配置された熱電素子によつ
て、酸素測定ゾンデを加熱する加熱コイルを制御
することも公知である。このような付加的な加熱
によつて排気温度が低い場合にも酸素ゾンデは必
要な動作温度にされる。しかしこの装置は、400
℃より大幅に高い問題となるこの温度用の温度検
出器が高価であり、さらに乱暴な運転の際に内燃
機関の排気ガス流中において温度検出器が動作不
可能になる危険がある、という欠点を有する。

本考案の課題は、酸素測定ゾンデが冷たくかつ
動作準備できていない場合に酸素測定ゾンデの加
熱装置を確実に投入する安価な装置を提供するこ
とにある。

本考案によれば、この課題は次のようにして解
決される。すなわち時限素子を積分器として構成
し、この積分器は、閾値スイツチの出力信号によ
つて制御されるように構成され、また時限素子
に、酸素測定ゾンデの加熱装置の加熱回路内にあ
るスイツチ装置が後置接続されており、積分器の
時定数によつて決まる持続期間中に閾値スイツチ
の出力信号の交番が起らない場合、加熱装置を付
勢する。その際動作準備状態において酸素ゾンデ
から送出される制御信号の欠除が、この場合に酸
素ゾンデの加熱を開始するため利用されると有利
である。このことは、さらに欠点を有する温度検
出器を全く省略できるという利点を有する。

本考案の有利な実施例によれば、積分器の入力
側給電線内に、内燃機関の回転速度に応じた周波
数を有するパルスに制御されるトランジスタスイ
ツチがある。この装置によつて積分器の遅延時間
は、一定幅および回転速度に依存した周波数のパ
ルスによつてトランジスタスイツチを導通する時
間に制限される。閾値スイツチまたは酸素測定ゾ
ンデの出力信号に変化がない場合に加熱が開始さ
れるまでの遅延は、このようにして回転速度に関
連させることができるので、回転速度が高い際に
加熱の開始は一層急速に行われる。これは、回転
速度が一層高い際、特に回転速度が高い程酸素測
定ゾンデの出力信号が急速に変化するということ
に関しても、機能および応答の確実さを増すとい
う意味である。このようにして酸素測定ゾンデの
動作温度の低下は、すでに非常に早期に検出でき
る。

本考案の実施例を以下図面によつて説明する。

図には、これ以上示されていない内燃機関の排
気系の排気管１の一部が示されている。排気管内
には、公知の酸素測定ゾンデ２が挿入されてお
り、このゾンデは、固体電解質によるイオン伝導
の方式で動作する。内燃機関の排気ガスにさらさ
れる電解質の側における酸素濃度または酸素分圧
が、基準媒体にさらされる固体電解質の別の側に
おける酸素濃度と相違していると、ゾンデは電圧
信号を発生し、この信号は、内燃機関の排気ガス
中における空気過剰率λ＝１の範囲において電圧
の急変を生じる。このようなゾンデは公知であ
る。その際ゾンデは、十分に明確な電圧信号を発
生するのに適した固体電解質によるイオン伝導が
ほぼ400℃の動作温度の際初めて測定ゾンデに生
じる、という欠点を有する。それにより温度が低
い際には測定ゾンデの内部抵抗が大きすぎる。こ
のようなゾンデは、図には単に記号で示されてい
る。このゾンデは、図において回路の枠内に電圧
源２としてもう一度示されている。このゾンデの
電圧信号は、トランジスタ４のベースに供給さ
れ、このトランジスタのコレクタは共通の給電線
５に接続されており、かつエミツタは、抵抗６に
接続されている。トランジスタ４のコレクタエミ
ツタ間およびこれに直列接続された抵抗６は、ブ
リツジ回路７の第１の辺をなしている。この辺に
対して直列に抵抗８があり、この抵抗は、別の抵
抗９を介して正の電圧を供給する共通の給電線１
０に接続されている。トランジスタと抵抗６とか
ら形成された第１のブリツジ辺および抵抗８から
形成された第２のブリツジ辺に対して並列にツエ
ナダイオード１１がある。さらに抵抗８に対して
並列にブリツジ回路７の第３の辺に抵抗１３があ
り、かつこれに対して直列に第４の辺にエミツタ
抵抗１４があり、この後にトランジスタ１５のエ
ミツタコレクタ間が続き、このトランジスタのコ
レクタが、共通の給電線５に接続されている。ト
ランジスタ１５のベースは、ブリツジ回路７の第
３および第４の辺に対して並列な抵抗１６および
１６′から成る分圧器に接続されている。ブリツ
ジ回路の対角線は演算増幅器１７に接続されてい
る。その際抵抗８と６との間の接続点が、演算増
幅器の反転入力端子に、また抵抗１３と１４との
間の接続点が、演算増幅器１７の非反転入力端子
に接続されている。

演算増幅器の出力端子は、抵抗１８を介して共
通の給電線１０に接続されており、かつさらに積
分特性を有する調整増幅器１９に接続されてい
る。調整増幅器１９に接続された前記の回路に通
常の公知の調整装置があり、この調整装置の出力
端子に、内燃機関の燃料空気混合気を制御するた
めのこれ以上詳細に図示されていない操作部が接
続されている。

前記の回路装置の動作は次の通りである。すな
わちトランジスタ４を介して酸素ゾンデ２の出力
信号は、ブリツジ回路の第１の辺に供給される。
内燃機関の排気ガス中における酸素含有量を表わ
すこの電気信号は、調整装置に対する実際値をな
している。目標値、すなわち燃料空気混合気を調
整しようとする空気過剰率λの値は、ツエナダイ
オード１１によつて安定化された電圧として分圧
器１６および１６′を介してトランジスタ１５の
ベースに与えられる。ブリツジ回路７の抵抗１３
および１４の間のタツプ点に、適当な一定基準電
位が生じ、この電位は、演算増幅器１７によつて
抵抗８と６との間の結合点においてゾンデ電圧に
応じて変化する電圧と比較される。その際演算増
幅器は、閾値スイツチとして使われ、このスイツ
チは、酸素測定ゾンデの信号に応じて実際値を上
回つたか、または下回つたかに応じて、出力端子
に、給電線５および１０の電圧に応じて正または
負の信号を送出する。これらの信号は、引続き処
理を行うため調整増幅器１９に供給される。酸素
測定ゾンデ−混合気調整−内燃機関−酸素測定ゾ
ンデから成る調整回路の不感時間のため、混合気
調整が動作している際に酸素測定ゾンデにおいて
排気ガス組成は、常に変化する酸素含有量で生じ
る。燃料混合気をλ＝１に調整する際、排気系に
おける酸素測定ゾンデは、ある時は酸素過剰、ま
たある時は酸素不足を知らせる常に変化する信号
を送出する。回転速度の上昇と共に酸素ゾンデに
おけるこの電圧変化の周波数は増加する。相応し
て演算増幅器１７の出力端子に生じる変化する電
圧は、調整増幅器１９により検出され、この調整
増幅器は、これらの電圧を電位に応じて一方また
は他方の方向へ積分し、また相応して内燃機関の
燃料空気混合気を制御する操作部を制御する。

さらに演算増幅器１７の出力端子は、抵抗２１
を介してNPNトランジスタ２２のベースに接続
されており、このトランジスタのエミツタは、共
通の給電線５につながつており、かつこのトラン
ジスタのコレクタは抵抗２３および抵抗２４を介
して共通の給電線１０に接続されている。トラン
ジスタ２２のコレクタは、さらにトランジスタ２
５のベースに接続されており、トランジスタ２５
のエミツタは同様に共通の給電線５につながつて
おり、このトランジスタのコレクタは、抵抗２６
を介して給電線１０へ通じている。トランジスタ
２２および２５のコレクタは、コンデンサ２７を
介して直接接続されている。トランジスタ２２お
よび２５、抵抗２３および２６、およびコンデン
サ２７から成るこの回路は、公知のミラー積分器
２８をなしており、トランジスタ２５のコレクタ
端子にあるこの積分器の出力端子は、抵抗３０を
介してトランジスタ３１のベースに接続されてい
る。このトランジスタのコレクタは、トランジス
タ３３のベースに接続されており、トランジスタ
３３のエミツタは給電線５に、コレクタは、リレ
ー３５のコイルを介して給電線１０に接続されて
いる。トランジスタ３１には、給電線１０へのコ
レクタの接続部にコレクタ抵抗３２が設けられて
いる。

リレー３５を介してスイツチが操作可能であ
り、このスイツチは、酸素ゾンデ２の加熱装置３
８の給電線３７内に挿入されている。この加熱装
置は、なるべく酸素ゾンデを密接して囲んだ加熱
コイルから成り、このコイルは、一方においてア
ースとして排気管１に接続されており、他方にお
いて絶縁して排気管を通り、正電源、例えば車両
バツテリの正極に接続されている。

給電線１０へのトランジスタ２２の接続部内に
ある抵抗２４に対して並列に、トランジスタ４０
のコレクタエミツタ間があり、このトランジスタ
のベースは、パルス成形器４１によつて制御され
る。パルス成形器４１は、例えば内燃機関の配電
器４２から回転速度に依存したパルスを受取り、
これらのパルスを、同様に回転速度に依存した周
波数および一定の幅を有する方形パルスに変換す
る。

この回路は次のように動作する。酸素測定ゾン
デが動作可能である際前記のように演算増幅器１
７の出力端子に、高電位Ｈと低電位Ｌとの間で常
に変化する信号が生じる。それぞれのＨ電位は、
トランジスタ２２を導通させ、それによりコンデ
ンサ２７の短い充放電時間の後にトランジスタ２
５のベースに、給電線５の低い電位が加わり、こ
のトランジスタは完全にしや断される。トランジ
スタ２５のコレクタ端子は、それにより正になる
ので、トランジスタ３１のベースに、給電線５に
対して正の電圧が加わり、かつこのトランジスタ
は導通する。それによりトランジスタ３３のベー
スは給電線５の電位になり、それによりトランジ
スタ３３はしや断され、かつリレー３５の電流の
流通がしや断される。従つて加熱装置の給電線３
７内にあるスイツチ３６は開かれ、加熱は停止さ
れる。

トランジスタ２２のベースにＬ電位が達する
と、このトランジスタはしや断される。この時点
からミラー積分器２８の機能が始まる。その際ト
ランジスタ４０は、まず導通しているものとす
る。あらかじめ充電されたコンデンサ２７は、こ
の時抵抗２３およびトランジスタ２５を介して放
電できる。その際放電時間は、抵抗２３によつて
決められる。コンデンサ２７の放電状態が進むに
つれてトランジスタ２５のベースはさらに正にな
り、このトランジスタを完全に導通しかつトラン
ジスタ３１を同時にしや断するまでになる。この
時トランジスタ３３のベースに加わる給電線５に
対して正の電圧は、このトランジスタを導通にす
る。これによりリレー３５が付勢され、かつスイ
ツチ３６が閉じられる。

抵抗２３およびコンデンサ２７の容量によつて
決められる放電時間の経過中に、トランジスタ２
２を導通する新たなＨ電位が生じないならば、そ
れにより加熱装置の加熱回路は閉じられたままで
ある。

この時間が終了する前に、トランジスタ２２の
ベースに加わるＬ電位が再びＨ電位に代ると、ト
ランジスタ２５およびトランジスタ３３はしや断
され、スイツチ３６が開かれる。この実施例にお
いてミラー積分器の遅延時間は次のように決めら
れる。すなわち酸素測定ゾンデが動作可能である
際この時間が経過する前に常に出力信号の変化が
起り、かつゾンデが動作準備されている際実際に
トランジスタ２５および３３が常にしや断された
ままであるようにする。従つてこの回路装置によ
れば、まだ冷たい酸素ゾンデは、調整の開始によ
つて加熱され、かつこの加熱は、ゾンデが異つた
電位を有する制御信号を十分な速さでくり返して
送出する瞬間以後停止される。

この回路装置は、基本的には抵抗２４およびト
ランジスタ４０の代りに抵抗２３と給電線１０と
の間が直接接続されている時にも動作する。しか
しパルス成形器４１に接続されたトランジスタ４
０によつてミラー積分器の時間経過は回転速度に
依存するように制御できる。その際トランジスタ
は、回転速度に依存した周波数でしや断されたり
導通したりする。トランジスタ４０がしや断され
ている期間内に放電過程は、付加的な抵抗２４を
介してゆつくりとしか進行しない。トランジスタ
が導通した際にこの放電過程は一層急速に行われ
るので、階段状に遅延される放電特性が得られ
る。回転速度の上昇と共に、単位時間あたりトラ
ンジスタ４０を導通する期間は長くなり、従つて
酸素測定ゾンデが動作準備されている際にも電圧
信号の高速くり返しが生じる高速回転の場合、ミ
ラー積分器の時間経過は、低速回転の場合に対し
て短縮される。これにより、内燃機関のすべての
運転範囲において酸素測定ゾンデの状態が冷たす
ぎることをす速く検出でき、かつ加熱を開始でき
るという利点が得られる。

本実施例において設けられたリレーの代りに回
路の別の構成においては加熱装置は、コレクタ抵
抗としてトランジスタのエミツタコレクタ間に置
くこともできる。

【図面の簡単な説明】

図は、本考案による調整装置の１実施例を示す
回路図である。２……酸素測定ゾンデ、１７……閾値スイツ
チ、２２……トランジスタ、２８……積分器、３
１……トランジスタ、３３……半導体電力スイツ
チ、３３，３５，３６……スイツチ装置、３７…
…加熱回路、３８……加熱装置、４０……トラン
ジスタスイツチ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】１内燃機関の排気ガス流中に配置された酸素測
定ゾンデから制御される閾値スイツチが設けら
れており、閾値スイツチはゾンデの出力信号の
実際値を閾値と比較して、酸素測定ゾンデの出
力信号に依存して２つの異なる値の間で交番す
る出力信号を発生するように構成され、閾値ス
イツチに、スイツチを制御する時限素子が作用
接続されており、かつ調整装置の正常運転の際
にはこの閾値スイツチの交番する出力信号によ
つてスイツチが時限素子を介して第１の接続位
置へ、また出力信号の交番しない際にはスイツ
チが時限素子を介して第２の接続位置へ動かす
ことができる、内燃機関に供給される燃料混合
気を制御する調整装置において、時限素子を積
分器２８として構成し、該積分器２８の積分時
定数は、内燃機関の回転数に依存して可変であ
るように構成し、この積分器は、閾値スイツチ
１７の出力信号によつて制御されるように構成
され、また時限素子に、酸素測定ゾンデ２の加
熱装置３８の加熱回路３７内にあるスイツチ装
置３３，３５，３６が後置接続されており、積
分器２８の時定数によつて決まる持続期間中に
閾値スイツチ１７の出力信号の交番が起らない
場合、加熱装置を付勢するようにしてなる内燃
機関に供給される燃料混合気を制御する調整装
置。２スイツチ装置として、加熱回路内にある半導
体電力スイツチ３３が使われ、この半導体電力
スイツチが、トランジスタ３１を介して制御さ
れる、実用新案登録請求の範囲第１項記載の調
整装置。３積分器の入力側給電線内に、内燃機関の回転
速度に応じた周波数を有するパルスによつて制
御されるトランジスタスイツチ４０がある、実
用新案登録請求の範囲第１項または第２項記載
の調整装置。