JPS6349059B2

JPS6349059B2 -

Info

Publication number: JPS6349059B2
Application number: JP55139219A
Authority: JP
Inventors: Eru Rasheru Totsudo
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1979-10-03
Filing date: 1980-10-03
Publication date: 1988-10-03
Also published as: JPS5656950A; US4327689A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、内燃機関へ電子式燃料噴射装置によ
り供給される燃料の量を制御するための暖機運転
時混合気濃厚化エンジン回転むらセンサおよび排
気センサ制御回路に関するものである。

内燃機関の混合気の空／燃比を制御するための
電子式燃料噴射装置は良く知られている。従来の
電子式燃料噴射装置は、燃料噴射器のパルス幅す
なわち開放時間を、エンジンの回転数、マニホル
ド絶対圧、スロツトル位置などのような検出した
エンジン・パラメータの複雑な関数に従つて変え
ることにより、エンジンへ供給する燃料の量を測
定していた。最近の電子式燃料噴射装置は、噴射
器のパルス幅制御器へ帰還信号を与えて混合器の
空／燃比を化学量論的な点の近くに保つ排気セン
サを付加することによつて改良されている。通常
は、排気センサは排気中の酸素の有無を検出し、
混合気が化学量論的な混合比より薄いか、濃いか
だけを合図する。エンジンの１サイクルごとに噴
射される燃料の基本的な量は、検出したエンジ
ン・パラメータの複雑な関数として決定され続け
ており、排気センサすなわち酸素センサは、燃料
の量を10〜12％程度変化して混合気を化学量論的
な混合比の近くに保つ権能を与えられる。

排気センサが信頼できる信号を発生するために
は、排気センサは十分な動作温度に達していなけ
ればならない。米国特許第3938479号には、排気
センサの内部インピーダンスが変化して、排気セ
ンサが適切な動作温度に達したことを示すまで
は、制御器を動作させることを阻止する要素が設
けられている。あるいは、前記米国特許に開示さ
れているように、エンジンの冷却液を監視して、
冷却液の温度が正常な動作温度に達するまでは制
御器を動作させないようにする要素が設けられ
る。

冷えているエンジンを満足に動作させるために
は、混合気を濃くする必要があることは良く知ら
れている。米国特許第3771502号には、燃料噴射
器信号パルス幅をエンジン温度の逆関数として広
くするための装置が開示されている。

本発明は、米国特許第371502号に開示されてい
る暖機運転時混合気濃厚化回路に類似する混合気
濃厚化回路の出力を排気センサの出力に組合わせ
て、２つの制御出力のうち瞬時振幅が大きい方の
出力が混合気の濃厚化作用を行うようにして、燃
料噴射器のパルス幅を制御する。

冷えているエンジンを暖機運転するために必要
な混合気濃厚化は、混合気の空／燃比を化学量論
的な空／燃比に維持するための百分比空／燃比変
化を大幅にこえる。エンジンの失火を避けるため
に、従来の燃料噴射装置は暖機運転中は混合気を
過度に濃くするように設定されており、十分な動
作温度に達するまでは混合気を最適の空／燃比に
調整する制御器の動作を不能にしていた。そのよ
うに過度に濃い混合気は不経済であるとともに、
有学な排気を増大させる。暖機運転中に混合気を
制御するために排気センサを用いるものとする
と、排気センサは、その正常な動作温度以下にあ
る時に誤信号を発生して、エンジンが失火する点
まで混合気を過度に薄くするという、米国特許第
3938479号に記載されている問題が生ずる。本発
明においては、暖機運転期間中の大部分にわたつ
て供給される濃い混合気は、エンジン温度の上昇
にともなつて薄くはなるが、排気センサにより制
御されるレベルをこえる。したがつて、暖機運転
時混合気濃厚化回路の出力と排気センサの出力と
を本発明のやり方で組合わせることにより、正常
な動作温度以下で動作している排気センサに生ず
る問題を解決するとともに、エンジンが十分な動
作温度に達するまで排気センサが動作を阻止させ
られる時よりも、排気センサが早く制御できるよ
うにするものである。しかし、エンジン温度が正
常な温度に近づくにつれて、暖機運転時混合気濃
厚化回路の制御権能は排気センサの制御権能に近
づき、排気センサが混合気を薄くする機能のため
にエンジンが失火して、エンジンの回転にむらを
生ずるようになつた時に、排気センサの権能が優
勢になる。

したがつて、本発明はエンジンの失火を検出す
るための検出手段を提供するとともに、エンジン
が失火しない点まで混合気を濃くするためにその
検出器の出力を利用するものである。

したがつて、本発明の目的は、電子式燃料噴射
装置によりエンジンへ供給される燃料の量を、エ
ンジン温度と、排気の組成と、エンジン回転むら
とを組合わせた関数として制御するための装置を
得ることである。

本発明の別の目的は、エンジンの失火を検出す
ることにより、排気を検出する電子式燃料噴射装
置が、非常に薄い混合気に起因するエンジン回転
むらを小さくするように制御するための検出器を
得ることである。

簡単にいえば、エンジンの点火コイルの１次巻
線に供給される電流パルスによりトリガされるフ
リツプフロツプを含むエンジン失火検出器を本発
明は提供するものである。コンデンサを充電およ
び放電させるために、フリツプフロツプが定電流
源と定電流吸収源とを交互にオン−オフする。失
火が起る時には、エンジン速度が段階的に低下し
てスイツチング信号の間の期間を長くするととも
に、コンデンサの端子間電圧の平均値を高くす
る。コンデンサの端子間電圧がエンジン温度検出
回路網からの電圧に加えられて、混合気濃厚化係
数を得る。エンジンの排気にさらされている酸素
センサの出力は積分されてから、混合気濃厚化係
数電圧と比較される。それから、それら２つの電
圧のうち振幅が大きい方の電圧が基準電圧に加え
合わされ、その結果は、燃料噴射パルスを発生す
るために公知の回路中の電流源を制御するために
用いられる。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。

まず第１図を参照して、エンジン失火検出器１
０はワンシヨツト・マルチバイブレータ１２を含
む。このマルチバイブレータは、エンジン点火接
点１３が閉じられるたびにトリガされて電流を点
火コイルの１次巻線１４へ供給させる。マルチバ
イブレータ１２はきれいなトリガパルスをフリツ
プフロツプ１５へ与える。このフリツプフロツプ
１５は連続するトリガパルスにより交互にセツト
およびリセツトされる。フリツプフロツプ１５
は、セツトおよびリセツトが起るたびに高レベル
状態と低レベル状態の間で相補的に交番する出力
Q₁とQ₂を発生する。フリツプフロツプ１５の出
力Q₁が低レベルの時に、トランジスタ１６が電
流を一定の率でコンデンサ１７へ常に供給する。
フリツプフロツプ１５の出力Q₂が低レベルの時
は、トランジスタ１８がコンデンサ１７から電流
を一定の率で常に吸収する。トランジスタ１６′
と１８′で構成される同様な電流源−電流吸収回
路が、出力Q₂，Q₁へ逆位相で接続されてコンデ
ンサ１７′を交互に充電および放電させる。この
ようにして、点火パルスの間の時間が一定である
限りは、コンデンサ１７の端子間に一定の平均値
を有する三角波電圧が生ずる。この三角波と類似
し、位相が逆の三角波がコンデンサ１７′の端子
間に生ずる。抵抗−コンデンサ型フイルタ１９，
１９′がコンデンサ１７，１７′の端子間電圧の平
均値を与える。エンジンが失火するとエンジン回
転数が段階的に低下するから点火パルスの間の時
間が長くなり、そのためにそれらの平均値が変化
することになる。フリツプフロツプ１５のいずれ
かの位相で、すなわち、出力Q₁が高レベルまた
は低レベルの時に失火が起りうるから、コンデン
サ１７，１７′の端子間平均電圧は正の向きまた
は負の向きとなる。後で説明するように、混合気
を濃くするために、正極性の電圧が制御信号の極
性として任意に選択される。カソード端子が共通
に接続され、アノード端子がフイルタ１９，１
９′にそれぞれ接続されているダイオード３３，
３３′で構成されているオア回路が、この装置に
より利用するためにコンデンサの正の平均電圧値
だけを選択する。

フリツプフロツプ１５の出力Q₁は第２のフリ
ツプフロツプ２０をトリガし、このフリツプフロ
ツプ２０は第３のフリツプフロツプ２１をトリガ
する。フリツプフロツプ２１の出力Q₁，TR１と
Q₂，TR２はエンジン・サイクルの周期に等しい
周期を有する相補的な方形波である（８気筒エン
ジンの場合）。エンジンが８気筒以外の場合には、
出力TR１，TR２を発生するために他の分割装
置を用いることができる。

出力TR１，TR２は燃料噴射器パルスのため
の同期信号である。これについては後で説明す
る。

暖機運転時混合気濃厚化は、Ｂ＋とアースの間
に分圧器として接続されているサーミスタ２２と
抵抗２３で構成されるエンジン温度検出回路網に
より行われる。サーミスタ２２はエンジン冷却液
にさらされる。このサーミスタ２２は、その端子
間に生じた電圧がエンジン温度の逆関数であるよ
うな負の温度係数を有する。この温度依存電圧
は、演算増幅器２５において、ダイオード３３ま
たは３３′により選択された正電圧に加え合わさ
れる。この増幅器２５の出力V₁はV₁＝K₁（V_T＋
V_R）である。ここに、K₁は増幅器２５の利得、
V_Tはサーミスタ２２の端子間の温度依存電圧、
V_Rはフイルタ１９または１９′により発生される
エンジン回転むら依存電圧である。

エンジンの排気にさらされる酸素センサ２７
は、排気中に酸素が含まれていない時はほぼ一定
で、比較的高いレベルの信号を生じ、排気中に酸
素が含まれている時はほぼ一定の低レベル信号を
生ずる。センサ２７の出力は容量帰還演算増幅器
２８で積分されて出力V₂＝K₂E（１／Ｓ）とな
る。ここに、K₂は増幅器２８の利得、Ｅはセン
サ２７の出力電圧、Ｓはラプラス演算子である。

出力V₁，V₂はダイオード２９，３０をそれぞ
れ介して演算増幅器３１の１つの入力端子へ与え
られる。分圧器３２からのバイアス電圧E_REFも増
幅器３１の入力端子へ与えられる。ダイオード２
９，３０の機能は出力V₁，V₂のうち振幅の大き
い方を選択して、その大きい方の出力を増幅器３
１へ与えることである。出力V₁とV₂のうち振幅
の小さい方は阻止される。増幅器３１の出力は噴
射器パルス発生器内の定電流源５６を制御する。
この電流源５６は前記米国特許第3734068号に開
示されている。

電流源５６はコンデンサ５０，５２を所定の値
まで所定の充電率で充電できる定電流源である。
定電流源５６は、電流源５４の所定の値よりも十
分に高い電位までコンデンサ５０，５２を充電す
る定電流出力信号を生ずる定電流源でもある。交
番する２つの方形波の形のトリガ信号TR１，
TR２はスイツチ５８の入力端子６０，６２へそ
れぞれ与えられ、２つの電流源５４，５６による
コンデンサ５０，５２の逐次充電を制御する。信
号TR１が正で、信号TR２が負またはアース電
位である期間中はコンデンサ５２は電流源５４に
より充電され、コンデンサ５０は電源５６により
充電される。それらのトリガ信号の極性が逆にな
ると、それらのコンデンサ５０，５２は異なる電
流源により充電される。

放電回路６４に与えられるトリガパルスTR
１，TR２の前縁部は遅延パルス発生器７４を作
動させる。この遅延パルス発生器７４はたとえば
ワンシヨツト・マルチバイブレータで構成され、
トリガパルスのパルス幅よりも十分に短い所定の
パルス幅を有する遅延パルスを発生する。正の遅
延パルス信号と一致して入力端子６０に与えられ
る正のトリガ信号によつて、トランジスタ７６の
ベースに加えられている実効アース電位が除去さ
れて、トランジスタ７６と７８が導通状態にされ
る。そうすると、トランジスタ７８は遅延パルス
が続いている間コンデンサ５２をアース電位近く
まで放電させる。遅延パルスが終ると遅延パルス
発生器７４の出力端子にアース電位が再び現わ
れ、このアース電位はダイオード８０を介してト
ランジスタ７６のベースに加えられる。そのため
トランジスタ７６は非導通状態にされ、その結果
としてトランジスタ７８が非導通状態にされるか
ら、コンデンサ５２が電流源５４により所定の値
まで充電されることになる。トリガ信号TR１と
TR２が極性を変えると、入力端子６２へ正の電
位が与えられ、遅延パルスによりトランジスタ８
２のベースが順バイアスされるから、コンデンサ
５０が、コンデンサ５２が放電させられたのと同
様のやり方で、トランジスタ８４により放電させ
られる。トリガ信号TR１，TR２の極性変換に
応じてスイツチング回路網５８も状態を変え、コ
ンデンサ５２が電流源５６から充電させられ、コ
ンデンサ５０が電流源５４から充電させられる。

圧力入力端子６８に与えられた圧力信号により
トランジスタ８８が順バイアスされ、そのために
トランジスタ９０も順バイアスされる。そうする
と出力端子７０に正電位が生ずる。この正電位
は、トランジスタ９０のコレクタとアースの間で
分圧回路を構成している抵抗９２と９４の共通接
続点に与えられる。出力端子７０からのパルスは
電力増幅器（図示せず）を介して燃料噴射器（図
示せず）へ与えられる。

トランジスタ８８が導通することにより、トラ
ンジスタ９６のエミツタが入力端子６８に現われ
る圧力信号の値にほぼ等しい電位にバイアスされ
る。コンデンサ５０，５２の充電信号がダイオー
ド９８，１００をそれぞれ介してトランジスタ９
６のベースへ与えられる。コンデンサ５０，５２
の端子間電圧が圧力信号の値より低い時はトラン
ジスタ９６は非導通状態にされる。しかし、コン
デンサ５０，５２の端子間電圧の少くとも一方が
圧力信号よりも高い時はトランジスタ９６は導通
状態にされる。トランジスタ９６が導通状態にさ
れると、トランジスタ８８のエミツタに現われる
電位の値がそのベースに与えられる圧力信号の値
より高くなるから、トランジスタ８８は非導通状
態にされる。そうすると、トランジスタ９０が非
導通状態にされるから出力端子７０がアース電位
となつて出力信号はなくなる。

第２図は第１図に示されている回路の種々の点
における信号の波形を示すタイミング波形図であ
る。第２図Ａはマルチバイブレータ１２の出力を
示すもので、各パルスは点火パルスによりトリガ
される。第２図Ｂはフリツプフロツプ１５のQ₁
出力を示す。第２図Ｃはコンデンサ１７の端子間
電圧を示すもので、フリツプフロツプ１５の出力
Q₁が高レベルの時に一定の充電率で充電され、
フリツプフロツプ１５の出力Q₁が低レベルの時
に等しい放電率で放電される様子を示す。第２図
B′はフリツプフロツプ１５の出力Q₂を示す。第
２図C′はコンデンサ１７′の端子間電圧を示すの
で、第２図Ｃに示されているのと類似するが、位
相は互いに逆である。第２図Ｄはフリツプフロツ
プ２０の出力を示し、第２図Ｅは噴射器同期パル
スTR１，TR２を示す。

第２図Ａにおいて、点火パルス３５，３６，３
７を受けるシリンダは規則正しく点火する。点火
パルスを受けるシリンダは著るしく薄い混合気の
ために失火する。この失火のためにエンジンの出
力トルクと回転数が段階的に低下し、そのために
点火パルス３８とその後に続く点火パルス３９と
の間隔が、図で斜線を施されている領域で表され
ている量だけ広くなる。点火パルス３９を受ける
シリンダも同様に失火するから、点火パルス３９
とその後に続く点火パルス４０との間の間隔が更
に広くなる。第２図Ｃにおいて破線で示されてい
る三角波の平均値は、第２図Ｂに示されている方
形波の一定周期の間は零である。パルス３８と３
９の間および３９と４０の間の間隔が広くなる
と、第２図Ｃに示されている波形の平均値が正の
向きに増大させられる。同様に、第２図C′に破線
で示されている波形の平均値が負の向きに増大さ
せられる。第２図Ｃに示されている波形の正の平
均値のために、ダイオード２９（第１図）の電圧
がダイオード３０における電圧よりも高くされ
て、混合気を薄くするというセンサ２７の作用を
打ち消す。そのために混合気は濃くなり、失火が
なくなるから、コンデンサ１７の端子間電圧の上
昇している平均値が元の値に低下するまで、エン
ジン回転数は上昇する。コンデンサ１７の端子間
電圧の平均値が元の値に低下すると、センサ２７
は再びその機能を回復して混合気を制御できるよ
うになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は燃料噴射器パルス発生器を制御するた
めに用いられる本発明のエンジン回転むらセンサ
と暖機運転時混合気濃厚化回路および排気センサ
の組合わせを示す回路図、第２図は第１図に示す
回路の種々の点における信号のタイミング波形図
である。１０……失火検出器、１２……ワンシヨツト・
マルチバイブレータ、１５，２０，２１……フリ
ツプフロツプ、２２……サーミスタ、２７……酸
素センサ、２８……積分器、５８……スイツチン
グ回路網。

Claims

【特許請求の範囲】１エンジン運転温度を検出し、エンジン温度が
上昇するにつれてエンジン空／燃比を高くするよ
うに機能する出力を発生する温度検出要素２２，
２３と、エンジンの失火を検出し、失火が起きた
時にエンジン空／燃比を低くするように機能する
出力を発生する失火検出要素１０と、エンジン排
気の成分を検出して、エンジンへ供給される混合
気を化学量論的な空／燃比に保つように機能する
出力を発生する排気検出要素２７，２８と、前記
温度検出要素２２，２３の出力と前記失火検出要
素１０の出力を組合わせて組合わせ出力を得るた
めの要素２５と、前記組合わせ出力または前記排
気検出要素２７，２８の出力の大きい方の出力に
従つてエンジン空／燃比を制御するために、前記
組合わせ出力または前記排気検出要素２７，２８
の出力のいずれかを選択して選択出力を得るため
の選択要素２９，３０と、前記選択出力に応答し
て前記エンジン空／燃比を変える要素３１，５０
−１００とを備えることを特徴とする内燃機関の
暖機運転時混合気濃厚化エンジン回転むらセンサ
および排気センサ制御回路。２特許請求の範囲の第１項に記載の制御回路で
あつて、エンジン失火を検出する前記失火検出要
素１０は、相補状態で交番する一対の出力を有す
る双安定フリツプフロツプ１５と、このフリツプ
フロツプ１５の出力状態を変えるように前記フリ
ツプフロツプ１５をトリガするためにエンジン点
火サイクルに同期させられる要素１２，１３と、
コンデンサ１７，１７′と、前記フリツプフロツ
プ１５の出力の１つが一方の状態にある時に前記
コンデンサ１７，１７′へ一定の充電電流を与え
る充電要素１６，１６′と、前記フリツプフロツ
プ１５の出力の前記１つが前記一方の状態と相補
的な状態にある時に前記コンデンサ１７，１７′
から電流を一定の率で放電させるための放電要素
１８，１８′と、前記コンデンサ１７，１７′の端
子間に生じる電圧の平均値を得る要素１９，１
９′とを備えることを特徴とする制御回路。３特許請求の範囲の第１項に記載の制御回路で
あつて、前記選択要素２９，３０は一対のダイオ
ード２９，３０を備え、各ダイオードの同極性の
電極は共通接続点に接続され、その共通接続点に
前記エンジン空／燃比を制御するために用いる前
記選択出力が与えられ、前記組合わせ出力は前記
ダイオード２９，３０のうちの一方のダイオード
の残りの電極へ与えられ、前記排気検出要素の出
力は他方のダイオードの残りの電極へ与えられる
ことを特徴とする制御回路。４特許請求の範囲の第１項に記載の制御回路で
あつて、前記エンジン空／燃比を変える要素３
１，５０−１００はパルス発生器５０−１００を
含み、このパルス発生器は当該持続時間が前記選
択出力に応答して変化するパルスを発生し、この
パルスによりエンジンの燃料噴射器を作動させる
ことを特徴とする制御回路。５特許請求の範囲の第２項に記載の制御回路で
あつて、前記温度検出要素２２，２３は分圧器２
２，２３を備え、この分圧器はエンジン温度の上
昇につれて第１の向きに変化する出力電圧を発生
し、前記コンデンサ１７，１７′の端子間に生じ
る電圧の平均値は、前記フリツプフロツプ１５の
出力の状態変化の間隔が広くなる時は、前記第１
の向きとは逆の向きに常に変化することを特徴と
する制御回路。６特許請求の範囲の第１項に記載の制御回路で
あつて、前記失火検出要素１０は、エンジンのひ
き続く点火の間隔を決定して、その間隔が広くな
る時は前記温度検出要素２２，２３の出力の向き
とは逆向きに常に変化する出力を発生する間隔決
定要素１０を備えることを特徴とする制御回路。７特許請求の範囲の第６項に記載の制御回路で
あつて、前記間隔決定要素１０は、ひき続いて加
えられるトリガ入力に対して相補状態で変化する
一対の出力を有する双安定フリツプフロツプ１５
と、このフリツプフロツプ１５をトリガするため
にエンジンのクランク軸に同期させられる要素１
２，１３と、一対のコンデンサ１７，１７′と、
これらの各コンデンサ１７，１７′へ一定の充電
電流を供給する独立した充電要素１６，１６′と、
前記コンデンサ１７，１７′から一定の電流を放
電させるための独立した放電要素１８，１８′と、
前記コンデンサ１７，１７′それぞれの端子間に
生じる電圧の平均値それぞれを得る要素１９，１
９′と、前記電圧の平均値の一方を選択する選択
要素３３，３３′とを備え、前記コンデンサ１７，
１７′の一方を充電する方の前記充電要素１６，
１６′は前記フリツプフロツプの出力の一方によ
り制御され、前記コンデンサの一方を放電させる
方の前記放電要素１８，１８′は前記フリツプフ
ロツプの出力の他方により制御され、前記コンデ
ンサ１７，１７′の他方を充電する方の前記充電
要素１８，１６′は前記フリツプフロツプの出力
の前記他方により制御され、前記コンデンサ１
７，１７′の他方を放電させる方の前記放電要素
１８，１８′は前記フリツプフロツプの出力の前
記一方により制御され、それにより前記一対のコ
ンデンサ１７，１７′それぞれは、前記フリツプ
フロツプ１５のひき続くトリガ作用に対して充電
および放電を相互に逆位相の関係において行い、
前記電圧の平均値は極性が相互に逆であり、前記
選択要素３３，３３′により選択される前記電圧
の平均値の一方は、前記温度検出要素２２，２３
の前記出力の向きとは逆向きの極性の電圧である
ことを特徴とする制御回路。８特許請求の範囲の第７項に記載の制御回路で
あつて、電圧の平均値それぞれを得る前記要素１
９，１９′は一対の低域フイルタ１９，１９′を備
え、低域フイルタそれぞれは前記コンデンサ１
７，１７′のそれぞれに接続されることを特徴と
する制御回路。９特許請求の範囲の第７項に記載の制御回路で
あつて、前記選択要素３３，３３′は一対のダイ
オード３３，３３′を備え、これらのダイオード
３３，３３′それぞれは前記逆向きの極性の電圧
を通させる方の電極が前記コンデンサ１７，１
７′のそれぞれへ接続され、前記ダイオード３３，
３３′それぞれの他方の電極は共通に接続されて、
その共通に接続された電極に前記選択される前記
電圧の平均値の一方が与えられることを特徴とす
る制御回路。