JPH03111647A - Exhaust gas purifier - Google Patents
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Landscapes
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野]
本発明は、エンジンの浄化装置に関し、より詳細には、
エンジン排気系に設けた空燃比センサを用いて所定空燃
比にフィードバック制御し、排気通路に設けた三元触媒
コンバータの浄化機能を最大限に発揮させるようにした
排気ガス浄化装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an engine purification device, and more specifically,
The present invention relates to an exhaust gas purification device that performs feedback control to a predetermined air-fuel ratio using an air-fuel ratio sensor provided in an engine exhaust system to maximize the purification function of a three-way catalytic converter provided in an exhaust passage.
(従来の技術]
エンジンの排気ガス中に含まれる三有害成分を除去する
ために機能する所謂三元触媒コンバータを効果的に働か
せるためには、この三元触媒コンバータに入る排気ガス
の空燃比を理論空燃比近くに保つ必要がある。このため
、燃料供給機能が気化器式あるいは燃料噴射式であるこ
とを問わず、エンジン排気系内に空燃比センサ(酸素′
a淡主電池作用よる所謂Otセンサ)を用いて、エンジ
ンの吸入混合気の空燃比をフィードバック制御する排気
浄化システムが採用されている。例えば特開昭52−4
8738号公報、特公昭62−12379号公報等に開
示されている従来の空燃比センサを用いた空燃比制御方
法を第10図及び第11図を用いて節単に説明する。第
10図及び第11図は従来装置の空燃比のフィードバッ
ク制御動作を各々示す信号波形図である。第10図の(
a)、第11図の(a)は排気ガス中の02濃度に応じ
た出力電圧を発生する0□センサの出力信号である。第
10図のQ))、第11図の(b)は上記第10図の(
a)、第11図の(a)の電圧信号を、0.5■の基準
電圧信号と比較して波形整形された空燃比信号で、この
波形整形された空燃比センサの出力信号に対して第10
図の(C)、第11図の(C)に示すように空燃比を比
例積分制御(PI制御)する。(Prior art) In order for the so-called three-way catalytic converter, which functions to remove the three harmful components contained in engine exhaust gas, to work effectively, the air-fuel ratio of the exhaust gas entering the three-way catalytic converter must be adjusted. It is necessary to maintain the air-fuel ratio close to the stoichiometric air-fuel ratio.For this reason, regardless of whether the fuel supply function is a carburetor type or a fuel injection type, an air-fuel ratio sensor (oxygen
An exhaust purification system has been adopted that uses a so-called Ot sensor (based on the action of a main battery) to feedback-control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture taken into the engine. For example, JP-A-52-4
An air-fuel ratio control method using a conventional air-fuel ratio sensor disclosed in Japanese Patent Publication No. 8738, Japanese Patent Publication No. 62-12379, etc. will be briefly explained with reference to FIGS. 10 and 11. FIGS. 10 and 11 are signal waveform diagrams each showing the air-fuel ratio feedback control operation of the conventional device. In Figure 10 (
a), (a) of FIG. 11 is the output signal of the 0□ sensor which generates an output voltage according to the 02 concentration in the exhaust gas. Q)) in Figure 10 and (b) in Figure 11 are (Q)) in Figure 10 above.
a), The voltage signal in (a) of Fig. 11 is compared with the reference voltage signal of 0.5■, and the air-fuel ratio signal is waveform-shaped. 10th
As shown in (C) of the figure and (C) of FIG. 11, the air-fuel ratio is subjected to proportional-integral control (PI control).
空燃比センサは、排気ガス中の0□4度を検出するもの
で、エンジン燃焼室内での燃焼の際の空燃比が理論空燃
比(通常14.7程度)より小さい(以下、リッチ状態
と称す、)か、大きい(以下、リーン状態と称す。)か
を判別するためのものである。この判別信号に応じてエ
ンジンに供給する燃料量、すなわち空燃比λを以下のよ
うに制御する。The air-fuel ratio sensor detects 0□4 degrees in exhaust gas, and indicates that the air-fuel ratio during combustion in the engine combustion chamber is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio (usually about 14.7) (hereinafter referred to as rich state). , ) or is large (hereinafter referred to as a lean state). The amount of fuel supplied to the engine, that is, the air-fuel ratio λ, is controlled as follows according to this discrimination signal.
まずエンジン回転数Neの低い場合について、第10図
により考察する。第10図において、(b)の空燃比セ
ンサ出力信号がリーン状態からリッチ状態に反転したと
き、(C)の帰還制御量信号を遅延時間D0だけ遅らせ
てリーン側に比例骨としてのスキップ量B0だけスキッ
プさセる。以後、(b)の空燃比信号がリッチからリー
ン状態に反転するまで積分定数(傾き)C0でリーン側
に積分してい<、(b)の空燃比信号がリッチからリー
ンに反転すると、直ちにリッチ側にスキップff1ao
だけスキップさせ、再びリーンからリッチに反転するま
で傾きC0でリッチ側に積分していく。以下の動作では
これを繰り返す。First, the case where the engine speed Ne is low will be considered with reference to FIG. In FIG. 10, when the air-fuel ratio sensor output signal in (b) is reversed from a lean state to a rich state, the feedback control amount signal in (C) is delayed by a delay time D0 to shift the skip amount B0 as a proportional bone to the lean side. Just skip it. From then on, the air-fuel ratio signal in (b) is integrated toward the lean side with an integral constant (slope) C0 until the air-fuel ratio signal inverts from rich to lean. Skip to sideff1ao
, and then integrates toward the rich side with a slope C0 until the transition from lean to rich again occurs. This will be repeated in the following actions.
第11図の(ト))、(C)はエンジン回転数Neの高
い場合の空燃比センサの出力信号(第11図のΦ))に
対する、帰還制御量信号(第11図の(C))を示して
おり、制御方法は低回転時と同一である。なお遅延時間
D0は空燃比センサの検知部周囲雰囲気がリーンからリ
ッチ若しくはリッチからリーンに反転したときの、空燃
比センサ出力信号の検出応答遅れの差を補償するもので
あり、第10図及び第11図では説明のため長めに誇張
して図示している。この制j卸方法により平均空燃比を
理論空燃比に制御し、三元触媒コンバータの排気浄化機
能を最大限に発揮させることができる。(g)) and (C) in Fig. 11 are feedback control amount signals ((C) in Fig. 11) for the air-fuel ratio sensor output signal (Φ in Fig. 11) when the engine speed Ne is high. The control method is the same as for low rotation. Note that the delay time D0 is to compensate for the difference in the detection response delay of the air-fuel ratio sensor output signal when the atmosphere around the detection part of the air-fuel ratio sensor changes from lean to rich or from rich to lean. In FIG. 11, the length is exaggerated for the sake of explanation. With this control method, the average air-fuel ratio can be controlled to the stoichiometric air-fuel ratio, and the exhaust purification function of the three-way catalytic converter can be maximized.
しかしなから第10図及び第11図でも明らかなように
、エンジンの高回転、高負荷側で制御周期T0、制御振
幅角〇は小さく、低回転、低負荷側ではT6. AOと
も大きくなる。これは制御された空燃比が実際に反転し
てから、空燃比センサ出力の反転までに、混合気の燃焼
室への吸入、燃焼、排気、さらには排気マニホールドを
通過するまで等さまざまな伝達遅れ要因をもち、その伝
達遅れが低回転、低負荷側で大きくなるからである。さ
らに伝達遅れが大きくなると第10図の(C)に示すよ
うに空燃比センサ反転時に帰還制御量を80だけスキッ
プさせても、反転せずしばらく積分してやっと反転する
という現象が生じる。したがって制御周期T0は空燃比
センサの反転から帰還制御量の反転までの遅れ時間だけ
、よけいに大きくなり、それに伴い、制御振幅^。もよ
り大きくなる。その結果特にアイドリンク時等における
エンジン振動(ハンチング)によって運転者に不快感を
与えたり、第10図の(C)、第11図の(C)で明ら
かなように帰還制′a量のリーンからリッチ又はリッチ
からリーンへの反転する際の波形がエンジン低回転時と
高回転時とでは異なるため、空燃比センサ自体が持つ反
転時の検出応答遅れのバラツキ(差)が微妙にずれ、あ
らかじめ定められた100図の検出応答遅れを補償する
遅延時間D0がエンジン運転条件によっては適合できな
くなり、制御空燃比が理論空燃比からずれ、三元触媒コ
ンバータの排気浄化特性を悪化させるという課題があっ
た。However, as is clear from FIGS. 10 and 11, the control period T0 and control amplitude angle 〇 are small at high engine speeds and high loads, and T6. AO also becomes larger. This is due to various transmission delays between the time when the controlled air-fuel ratio actually reverses and the time when the air-fuel ratio sensor output reverses. This is because the transmission delay increases at low rotation speeds and low loads. If the transmission delay becomes even larger, as shown in FIG. 10(C), even if the feedback control amount is skipped by 80 when the air-fuel ratio sensor is inverted, a phenomenon occurs in which the air-fuel ratio sensor does not invert and only inverts after a while of integration. Therefore, the control period T0 becomes much larger by the delay time from the reversal of the air-fuel ratio sensor to the reversal of the feedback control amount, and the control amplitude ^ accordingly. also becomes larger. As a result, engine vibration (hunting) especially during idling may cause discomfort to the driver, and the feedback control 'a may become leaner, as shown in Figure 10 (C) and Figure 11 (C). Since the waveform when reversing from rich to lean or from rich to lean differs between low engine speed and high engine speed, the variation (difference) in the detection response delay of the air-fuel ratio sensor itself at the time of reversal may be slightly different. There is a problem in that the delay time D0 that compensates for the detection response delay in the prescribed figure 100 may not be suitable depending on the engine operating conditions, and the control air-fuel ratio deviates from the stoichiometric air-fuel ratio, deteriorating the exhaust purification characteristics of the three-way catalytic converter. Ta.
さらに、0□センサ特性のバラツキや経時変化のため、
各々の三元触媒コンバータについて構成し得る最大の浄
化特性を常に実現しておくのは困難なため、ある程度の
余裕をもたせて過大な容量の三元触媒コンバータを使用
しなければならないなどの課題もあった。Furthermore, due to variations in 0□ sensor characteristics and changes over time,
Since it is difficult to always achieve the maximum possible purification characteristics for each three-way catalytic converter, there are issues such as having to use a three-way catalytic converter with an excessively large capacity with some margin. there were.
本発明は上記のような課題を解決するためになされたも
ので、触媒コンバータの排気ガス浄化効率を向上させる
ことができると共に触媒コンバータの小容量化を可能に
できる排気ガス浄化装置を得ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide an exhaust gas purification device that can improve the exhaust gas purification efficiency of a catalytic converter and can also reduce the capacity of the catalytic converter. purpose.
本発明に係る排気ガス浄化装置は、空燃比センサと、空
燃比センサの出力信号と基準信号を比較して判別信号を
出力する比較手段と、判別信号を積分する積分手段と、
エンジンの運転状態の検出手段と、判別信号を比例処理
する比例処理手段と、その比例ゲインに応じて振幅を変
化させ、積分手段の出力レベルを中心にして振動信号を
発生する信号発生手段と、振動信号と比例処理手段の加
算結果に基づいてエンジンの空燃比をフィードバック制
御する手段と、空燃比センサと比較器の入力端子との間
に設けられ、エンジンの運転状態に応じて、予め定めら
れた時間だけ、判別信号の反転後、空燃比センサの出力
信号の応答を遅くする信号処理手段を備えたものである
。The exhaust gas purification device according to the present invention includes an air-fuel ratio sensor, a comparing means for comparing an output signal of the air-fuel ratio sensor with a reference signal and outputting a discrimination signal, and an integrating means for integrating the discrimination signal.
a means for detecting the operating state of the engine; a proportional processing means for proportionally processing the discrimination signal; and a signal generating means for generating a vibration signal centered on the output level of the integrating means by changing the amplitude according to the proportional gain; A means for feedback controlling the air-fuel ratio of the engine based on the addition result of the vibration signal and the proportional processing means, and a means for feedback controlling the air-fuel ratio of the engine based on the addition result of the vibration signal and the proportional processing means; The air-fuel ratio sensor is provided with a signal processing means for delaying the response of the output signal of the air-fuel ratio sensor by an amount of time after the discrimination signal is inverted.
本発明の他の発明に係る排気ガス浄化装置は、空燃比セ
ンサと、空燃比センサの出力信号と基準信号を比較して
判別信号を出力する比較手段と、判別信号を積分する積
分手段と、エンジンの運転状態の検出手段と、運転状態
に応じて振動の周期を変化させ、積分手段の出力レベル
を中心にして振動信号を発生する信号発生手段と、振動
信号に基づいてエンジンの空燃比をフィードバック制御
する手段と、判別信号の反転後、運転状態に応じて予め
定められた時間だけ、空燃比センサの出力信号の応答を
遅くする信号処理手段を備えたものである。An exhaust gas purification device according to another aspect of the present invention includes an air-fuel ratio sensor, a comparing means for comparing an output signal of the air-fuel ratio sensor with a reference signal and outputting a discrimination signal, and an integrating means for integrating the discrimination signal. means for detecting the operating state of the engine; signal generating means for changing the period of vibration according to the operating state and generating a vibration signal centered on the output level of the integrating means; and means for detecting the air-fuel ratio of the engine based on the vibration signal. The system includes means for performing feedback control, and signal processing means for delaying the response of the output signal of the air-fuel ratio sensor by a predetermined time period depending on the operating state after the discrimination signal is inverted.
本発明に係る排気ガス浄化装置は、空燃比センサの出力
信号と基準信号を比較して得たリーン。The exhaust gas purification device according to the present invention obtains a lean signal by comparing the output signal of the air-fuel ratio sensor with a reference signal.
リッチの判別信号を比例、積分した信号レベルを中心に
して振動する信号を空燃比制御信号として用いるが、エ
ンジンの運転状態に応じて、判別信号の出力が反転した
後の所定時間だけ、空燃比センサの出力信号の応答を遅
くするような信号処理を追加するようにする。A signal that oscillates around a signal level proportional to and integrated with the rich discrimination signal is used as the air-fuel ratio control signal. Add signal processing that slows down the response of the sensor output signal.
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は本発明の実施例のシステム全体を示す図テあり
、マイクロコンピュータを用いた燃料噴射装置を備えた
内燃機関の一般的なものである。FIG. 1 is a diagram showing the entire system of an embodiment of the present invention, which is a typical internal combustion engine equipped with a fuel injection device using a microcomputer.
エンジン1は通常の自動車に搭載される公知の例えば4
気筒4サイクル火花点火式エンジンで、燃焼用空気をエ
アクリーナ2、吸気管4、スロットル弁6を通じて吸入
する。3はこの吸入される空気量を検知する公知の吸気
量センサを表わす。なお、吸気量センサ3の代わりに吸
気管圧力センサ15を採用することも可能である。吸気
量センサ3としては、ポテンショメータ式、ヒートワイ
ヤ式、カルマン渦式、超音波式等積々のものを用いるこ
とができる。5は吸入される燃焼用空気の温度を検出し
、該検出温度に比例した信号を出力する吸気温センサ、
10はエンジン冷却水温に比例した信号を出力するエン
ジン冷却水温センサで、サーミスタ式が一般に使用され
ている。一方燃料は図示しない燃料系から各気筒に対応
して設けられている電磁式の燃料噴射弁(以下、インジ
ェクタと称す、)8を通じて供給される。インジェクタ
8は噴射圧一定タイブのもので、噴射量は開弁時間に比
例する。燃焼後の排気ガスは排気マニホールド11.排
気管13.触媒コンバータ14等を経て大気中に放出さ
れる。排気管13中に設けられた空燃比センサ(0,セ
ンサ、λセンサともいう)12は、排気ガス中の酸素濃
度、すなわち理論空燃比からの実際の空燃比のずれを電
圧として検出するもので、理論空燃比より小さい(リッ
チ)とき約1■、理論空燃比より大きい(リーン)とき
約06IVの出力をうる。触媒コンバータ14の中には
有害排気ガス3成分CNOx、 Co、 IC)を同時
に浄化する三元触媒が詰まっており、理論空燃比付近で
最も優れた浄化性能を示す0回転センサ9は点火コイル
の一次側端子の信号を回転同期信号として用い、この信
号で、噴射開始タイミングの制御、回転数の算出を実行
させる。制御回路(以下、ECUと称す、)7は前記各
センサ3(又は15)、5,9,10.12並びにバッ
テリー16の信号に基づいて、最適燃料噴射量を演算し
、インジェクタ8の開弁時間を制御する。The engine 1 is a known engine installed in a normal car, for example, a 4
This is a four-cylinder, spark-ignition engine that takes in combustion air through an air cleaner 2, an intake pipe 4, and a throttle valve 6. 3 represents a known intake air amount sensor that detects the amount of air taken in. Note that it is also possible to employ the intake pipe pressure sensor 15 instead of the intake air amount sensor 3. As the intake air amount sensor 3, various types such as a potentiometer type, a heat wire type, a Karman vortex type, and an ultrasonic type can be used. 5 is an intake temperature sensor that detects the temperature of intake combustion air and outputs a signal proportional to the detected temperature;
Reference numeral 10 denotes an engine cooling water temperature sensor that outputs a signal proportional to the engine cooling water temperature, and a thermistor type sensor is generally used. On the other hand, fuel is supplied from a fuel system (not shown) through electromagnetic fuel injection valves (hereinafter referred to as injectors) 8 provided corresponding to each cylinder. The injector 8 is of a constant injection pressure type, and the injection amount is proportional to the valve opening time. The exhaust gas after combustion is passed through the exhaust manifold 11. Exhaust pipe 13. It is released into the atmosphere through the catalytic converter 14 and the like. The air-fuel ratio sensor (also referred to as 0 sensor, λ sensor) 12 provided in the exhaust pipe 13 detects the oxygen concentration in the exhaust gas, that is, the deviation of the actual air-fuel ratio from the stoichiometric air-fuel ratio, as a voltage. When the air-fuel ratio is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio (rich), the output is about 1 IV, and when the air-fuel ratio is larger than the stoichiometric air-fuel ratio (lean), the output is about 06 IV. The catalytic converter 14 is filled with a three-way catalyst that simultaneously purifies the three harmful exhaust gas components (CNOx, Co, and IC), and the zero rotation sensor 9, which exhibits the best purification performance near the stoichiometric air-fuel ratio, is connected to the ignition coil. The signal from the primary side terminal is used as a rotation synchronization signal, and this signal is used to control the injection start timing and calculate the rotation speed. A control circuit (hereinafter referred to as ECU) 7 calculates the optimum fuel injection amount based on the signals from the sensors 3 (or 15), 5, 9, 10.12 and the battery 16, and opens the injector 8. Control time.
次に第2図によりECU7の内部構成等について詳細に
説明する。70はECU7の主要部となるマイクロコン
ピュータで、その内部は公知のROM、RAM、マイク
ロプロセッサ タイマコントローラ等で構成され、ディ
ジタル式の情報入出力、演算、記憶機能を有する。マイ
クロコンピュータ70−は、上記各センサの内、吸気温
センサ5、エンジン冷却水温センサ10及びパンテリー
16からの検出信号と、空燃比センサ12の出力信号を
基にした空燃比フィードバック制御借上は、入力インタ
フェース71およびA/Dコンバータ72を順次に介し
て入力され、吸気量センサ3がカルマン渦式であれば、
空気流量に比例したその出力パルス信号が、回転センサ
9の出力信号及びキースイッチの入力信号17とともに
入力インタフェース73を介して、マイクロコンピュー
タ70の入力ボートに入力されるようになっている。一
方、空燃比センサ12の出力信号は波形処理回路26を
経て比較器20の反転入力端子に入力され、その非反転
入力端子には基準信号形成回路21の出力信号し、fが
入力される。波形処理回路26はマイクロコンピュータ
70からエンジン1の運転状態に対応して決まる時間長
さに応する信号ど、比較器20の出力信号を受けて、比
較器20の出力が反転した後の所定時間だけ空燃比セン
サ12の出力信号の応答が遅くなるような信号処理を行
なうもので、例えば、電気的にセットオフ周波数が可変
される低域通過フィルター回路、もしくは、所定のカッ
トオフ周波数をもつ低域通過フィルターと、信号通路の
切換えスイッチ等で構成される。Next, the internal structure of the ECU 7 will be explained in detail with reference to FIG. A microcomputer 70 is a main part of the ECU 7, and the inside thereof includes a known ROM, RAM, microprocessor, timer controller, etc., and has digital information input/output, calculation, and storage functions. The microcomputer 70- performs air-fuel ratio feedback control based on the detection signals from the intake air temperature sensor 5, engine cooling water temperature sensor 10, and pantry 16 among the above-mentioned sensors, and the output signal of the air-fuel ratio sensor 12. It is inputted sequentially through the input interface 71 and the A/D converter 72, and if the intake air amount sensor 3 is of the Karman vortex type,
The output pulse signal proportional to the air flow rate is input to the input port of the microcomputer 70 via the input interface 73 together with the output signal of the rotation sensor 9 and the input signal 17 of the key switch. On the other hand, the output signal of the air-fuel ratio sensor 12 is inputted to the inverting input terminal of the comparator 20 via the waveform processing circuit 26, and the output signal f of the reference signal forming circuit 21 is inputted to its non-inverting input terminal. The waveform processing circuit 26 receives the output signal of the comparator 20 from the microcomputer 70, such as a signal corresponding to a time length determined in accordance with the operating state of the engine 1, and receives the output signal of the comparator 20 for a predetermined period of time after the output of the comparator 20 is inverted. For example, a low-pass filter circuit with an electrically variable set-off frequency or a low-pass filter circuit with a predetermined cut-off frequency is used. It consists of a pass filter, a signal path selector switch, etc.
比較器20の判別信号は積分器22と比例増幅回路23
に入力される。比例増幅回路23は、マイクロコンピュ
ータ70からエンジン1の運転状態に応じた信号を受け
てそのゲインに、を可変設定するように構成され、その
ゲインに、で比較器20からの判別信号を比例増幅して
出力する。24は振動信号発生回路で、積分器22の出
力信号レベルを中心として矩形波の振動信号を発生する
が、その振動信号の振幅は比例増幅回路23から入力し
たゲインに、を表わすゲイン信号の大きさに応したもの
となる。25は加算器で、比例増幅回路23の出力信号
と振動信号発生回路24の出力(3号を加算し、入力イ
ンタフェース71に出力するようになっている。この加
算結果は、上記したように、入力インタフェース71、
A/Dコンバータ72を介してマイクロコンピュータ7
0に入力される。74はマイクロコンピュータ70の出
力ボートとインジェクタ8との間に接続されたドライバ
である。The discrimination signal of the comparator 20 is transmitted to the integrator 22 and the proportional amplifier circuit 23.
is input. The proportional amplification circuit 23 is configured to receive a signal from the microcomputer 70 according to the operating state of the engine 1 and variably set its gain, and proportionally amplify the discrimination signal from the comparator 20 using the gain. and output it. 24 is a vibration signal generation circuit which generates a rectangular wave vibration signal centered on the output signal level of the integrator 22, and the amplitude of the vibration signal is determined by the gain input from the proportional amplifier circuit 23 and the magnitude of the gain signal representing It corresponds to the situation. 25 is an adder which adds the output signal of the proportional amplification circuit 23 and the output (No. 3) of the vibration signal generation circuit 24 and outputs it to the input interface 71.As mentioned above, the addition result is input interface 71,
Microcomputer 7 via A/D converter 72
It is input to 0. 74 is a driver connected between the output port of the microcomputer 70 and the injector 8.
ここで、燃料噴射制御(空燃比制御)に着目すると、マ
イクロコンピュータ70は後述の手法で演算した燃料噴
射用制御信号をドライバ74を介して出力し、4つのイ
ンジェクタ8を順次駆動させる。Here, focusing on fuel injection control (air-fuel ratio control), the microcomputer 70 outputs a fuel injection control signal calculated by a method described later via the driver 74, and sequentially drives the four injectors 8.
次に、かかる燃料噴射制御(インジェクタ駆動時間制御
)のための機能ブロック図を第3図に示す。即ち、プロ
グラムのフローに従って動作するE(、U7の動作につ
いて述べると、このECU7は、まずインジェクタ8の
ための基本駆動時間T。Next, a functional block diagram for such fuel injection control (injector drive time control) is shown in FIG. That is, ECU 7 operates according to the flow of the program.
を決定する基本駆動時間決定手段30を有しており、こ
の基本駆動時間決定手段30は吸気量センサ3からの吸
入空気流量Qa情報(又は吸気管圧力センサ15の圧力
情報)と回転センサ9からのエンジン回転数Neとから
エンジン1回転あたりの吸入空気流量Qa/He情報を
求め、この情報に基づいて基本駆動時間T、を決定する
。つづいて、エンジン冷却水温センサ10により検出し
たエンジン冷却水温に応じた補正係数KW?を設定する
冷却水温補正手段31、吸気温センサ5により検出した
吸気温に応じた補正係数KA?を設定する吸気温補正手
段32 、Qa/He (又は吸気管圧力情報やスロッ
トル開度情報)の変化率に応じて加速増量用の補正係数
Kacを設定する加速増量補正手段33、バッテリー1
6の電圧に応じて駆動時間を補正するためデッドタイム
(無効時間)Tゎを設定するデッドタイム補正手段34
がマイクロコンピュータ70のプログラム上に設けられ
て動作するようになっている。空燃比センサ12の検出
信号によるフィードバック動作の結果、その補正係数X
AFが上記各補正係数と同様の意味をもって空燃比フィ
ードバック補正手段35で決定するが、その動作を信号
波形図で示す第4図を用いて説明する。The basic driving time determining means 30 determines the intake air flow rate Qa information from the intake air amount sensor 3 (or the pressure information from the intake pipe pressure sensor 15) and the rotation sensor 9. The intake air flow rate Qa/He information per engine rotation is determined from the engine rotational speed Ne, and the basic drive time T is determined based on this information. Next, the correction coefficient KW? according to the engine coolant temperature detected by the engine coolant temperature sensor 10? The cooling water temperature correction means 31 sets the correction coefficient KA? according to the intake air temperature detected by the intake air temperature sensor 5. an acceleration increase correction means 33 that sets a correction coefficient Kac for acceleration increase according to the rate of change of Qa/He (or intake pipe pressure information or throttle opening information); and a battery 1.
dead time correction means 34 for setting a dead time (invalid time) T in order to correct the drive time according to the voltage of step 6;
is provided on the program of the microcomputer 70 to operate. As a result of the feedback operation based on the detection signal of the air-fuel ratio sensor 12, the correction coefficient X
AF is determined by the air-fuel ratio feedback correction means 35 with the same meaning as each correction coefficient described above, and its operation will be explained using FIG. 4 showing a signal waveform diagram.
第4図において、(a)の実線は、本実施例による振動
信号が加えられていないときの空燃比センサ】2の検出
出力波形であり、(a)の破線は、空燃比制御信号に振
動信号が加えられたときにみられる出力波形を示してい
る。第4図の(b)は比較器20への入力信号波形で、
実線は波形処理回路26から出力される空燃比センサ信
号の処理後の信号波形、2点鎖線はもう一方の入力信号
である基準信号形成回路21の信号VFafである。こ
れらの両入力信号の大小比較する比較器20は、第4図
の(d)のように空燃比がリッチ、リーン判定された判
別信号を出力する。この判別信号は、波形処理回路26
.積分器22及び比例増幅回路23に入力される。波形
処理回路26は、この判別信号の“旧gh”Loll
レベルが反転するときを起点として、時間T、の間だ
け、カットオフ周波数が小さくなるような電圧制御式の
低域通過フィルター回路で構成されており、第4図の(
a)の破線波形と比較しても理解されるように第4図の
(b)の太い実線で示されるように、信号の速い変化は
無視された波形に変形される0時間T、は、後述するよ
うにマイクロコンピュータ70からの信号を通じて決定
され、例えば次のようにして実現される。波形処理回路
26には、ディジタル式の時限パルス発生器が内蔵され
ていて、この時限パルス発生器は、前記判別信号の立ち
上がり、及び立ち下がりのタイミングでトリガーされ、
マイクロコンピュータ70から送出されてくるクロック
パルスの数をカウントし、所定カウント値になるタイミ
ングをもって終了することにより上記時間もが定まる。In FIG. 4, the solid line in (a) is the detection output waveform of the air-fuel ratio sensor] 2 when no vibration signal is applied according to the present embodiment, and the broken line in (a) is the waveform of the detection output of the air-fuel ratio sensor when no vibration signal is applied to the air-fuel ratio control signal. It shows the output waveform seen when a signal is applied. FIG. 4(b) is the input signal waveform to the comparator 20,
The solid line represents the processed signal waveform of the air-fuel ratio sensor signal output from the waveform processing circuit 26, and the two-dot chain line represents the signal VFaf of the reference signal forming circuit 21, which is the other input signal. The comparator 20, which compares the magnitudes of these two input signals, outputs a determination signal indicating whether the air-fuel ratio is rich or lean, as shown in FIG. 4(d). This discrimination signal is transmitted to the waveform processing circuit 26
.. It is input to an integrator 22 and a proportional amplifier circuit 23. The waveform processing circuit 26 uses the “old gh” Loll of this discrimination signal.
It consists of a voltage-controlled low-pass filter circuit whose cutoff frequency decreases only during time T, starting from when the level is inverted, and is shown in Fig. 4.
As can be understood by comparing it with the broken line waveform in a), as shown by the thick solid line in FIG. As will be described later, it is determined through a signal from the microcomputer 70, and is realized, for example, as follows. The waveform processing circuit 26 has a built-in digital timed pulse generator, and this timed pulse generator is triggered at the rising and falling timings of the discrimination signal.
The above-mentioned time is also determined by counting the number of clock pulses sent from the microcomputer 70 and ending the process when a predetermined count value is reached.
第4図の(C)は、このようにして形成された時限パル
スの波形を示す。マイクロコンピュータ70から送出さ
れるクロックパルスは、エンジンの運転状態に応じてそ
の発生周期が変化するもので、例えば、吸入空気流11
Qaに比例して、その周期が短かくなるように設計すれ
ば、時間T、は吸入空気流量Oaが大になるほど小さく
なるように変化する。より望ましい実施例は吸入空気流
量Qaとエンジン回転数Neの双方に関連して、その周
期を変化させるクロックパルスを発生する場合で、マイ
クロコンピュータ70の内蔵したROM上に、その周期
をQaとNeを入力変数とする2次元テーブルの形で記
憶して、逐次その値を読み出す方法、あるいは、Qaと
Neを含む代数式によって、周期を決定する方法などに
よって実現される。時間ちは第4図の(C)に示される
ように、強制振動がないときの空燃比センサ12の検出
出力の反転周期よりも少しだけ短かくなるように設定す
るのが望ましい。このように空燃比センサ出力信号波形
を変形させることにより、後述するように振動信号を加
えた空燃比制御信号を用いて燃料供給を行なったときで
も、安定した空燃比制御が可能となり、振動信号を加え
ることによる三元触媒コンバータの浄化効率の向上を確
実に実現することができる。空燃比センサ12の出力信
号を上記のように波形処理しない場合には、第4図の(
a)の破線のようなセンサ出力波形について、例えば第
4番目のようなサイクルがあるので、第4図の(d)の
破線に示すように脈動により一時的に反転変化するため
それ以後の制御nサイクルは不安定となる。即ち、リッ
チ、リーンの判別期間が不規則に短かくなったり長くな
ったりして、結果として、空燃比の平均レベルの変動中
が増大し、振動信号を加えることによる改良、。FIG. 4C shows the waveform of the timed pulse thus formed. The clock pulses sent out from the microcomputer 70 have a generation cycle that changes depending on the operating state of the engine.
If the period is designed to be short in proportion to Qa, the time T changes to become smaller as the intake air flow rate Oa becomes larger. A more desirable embodiment is a case in which a clock pulse is generated that changes its cycle in relation to both the intake air flow rate Qa and the engine speed Ne. This can be achieved by storing in the form of a two-dimensional table with input variables and sequentially reading out the values, or by determining the period using an algebraic expression including Qa and Ne. As shown in FIG. 4C, the time is preferably set to be slightly shorter than the reversal period of the detection output of the air-fuel ratio sensor 12 when there is no forced vibration. By modifying the air-fuel ratio sensor output signal waveform in this way, stable air-fuel ratio control is possible even when fuel is supplied using an air-fuel ratio control signal to which a vibration signal is added, as described later. By adding this, it is possible to reliably improve the purification efficiency of the three-way catalytic converter. If the output signal of the air-fuel ratio sensor 12 is not subjected to waveform processing as described above,
Regarding the sensor output waveform as shown by the broken line in a), for example, there is a cycle such as the fourth cycle, so as shown in the broken line in FIG. n cycles become unstable. That is, the rich/lean discrimination period is irregularly shortened or lengthened, resulting in an increase in the fluctuation of the average level of the air-fuel ratio, which is improved by adding a vibration signal.
触媒の浄化作用向上の効果がなくなり、むしろ悪い方に
変化してしまうことがわかっている。比例増幅回路23
はマイクロコンピュータ70からエンジンlの負荷状態
に応じた信号を入力して、そのゲインに、を第4図の(
e)に示すように変化させて、そのゲインに、で判別信
号を比例処理する。It is known that the effect of improving the purification effect of the catalyst disappears, and the change actually becomes worse. Proportional amplifier circuit 23
Inputs a signal corresponding to the load condition of the engine l from the microcomputer 70, and sets the gain to the signal shown in FIG.
e), and the discrimination signal is processed proportionally to the gain.
例えばマイクロコンピュータ70は第3図で説明したよ
うにエンジン1回転あたりの吸入空気量Qa/Ne情報
を求め、この[la/Ne情報が所定値より大きいか否
かを判定し、小さければ無負荷運転状態、大きければそ
れ以外の運転状態と判定し、この判定結果に応じた信号
を比例増幅回路23に出力する。比例増幅回路23は第
4図の(e)に示すように無負荷運転状態であればゲイ
ンに、を比較的に小さい所定値に設定し、それ以外では
に、を比較的に大きい所定値に設定する。For example, the microcomputer 70 determines the intake air amount Qa/Ne information per engine revolution as explained in FIG. If the operating state is larger, it is determined that the operating state is other than that, and a signal corresponding to the result of this determination is output to the proportional amplification circuit 23. As shown in FIG. 4(e), the proportional amplifier circuit 23 sets the gain to a relatively small predetermined value in the no-load operation state, and otherwise sets the gain to a relatively large predetermined value. Set.
一方、積分器22は比較器20から入力した空燃比信号
(第4図の(d))を第4図の(f)の実線で示すよう
に積分処理して振動信号発生回路2・1に出力する。振
動信号発生回路24は比例増幅回路23のゲインに、の
大きさに応じた振幅で積分器22の出力信号を中心にし
て矩形波の振動信号を第4図の(f)の破線の波形で出
力する。この振動信号は、ゲインに、が大きくなると振
幅が大きくなり、比較器20の出力信号が反転する反転
周期より短かい周期を有し、第4図では比較器20の出
力の1反転周期(リッチ又はリーンの1期間)内に略2
へ・3周期分存在する。加算器25は、比例増幅回路2
3の出力信号(第4図の(d)の空燃比信号を比例増幅
した信号)と振動信号発生回路24の出力信号(第4図
の(f)の破線の信号)を加算して第4図の(栃の実線
で示す波形の空燃比フィードバック制御信号を生成する
。この信号は、上記空燃比補正係数Kayに相当する電
圧信号で、入力インタフェース71、A/Dコンバータ
72を介してディジタル信号としてマイクロコンピュー
タ70に入力される。なお、ゲインに、の変化は、例え
ば無賃前運転の状態からそれ以外の運転状態に変化する
ときに、空燃比制御性(主に応答性)を向上するために
行なわれたものである。On the other hand, the integrator 22 integrates the air-fuel ratio signal ((d) in FIG. 4) inputted from the comparator 20 as shown by the solid line in (f) in FIG. Output. The vibration signal generation circuit 24 generates a rectangular wave vibration signal centered on the output signal of the integrator 22 with an amplitude corresponding to the gain of the proportional amplification circuit 23 in the waveform of the broken line in FIG. 4(f). Output. The amplitude of this vibration signal increases as the gain increases, and it has a period shorter than the inversion period at which the output signal of the comparator 20 is inverted, and in FIG. or approximately 2 within one lean period)
・Exists for 3 cycles. The adder 25 is a proportional amplifier circuit 2
The output signal of the vibration signal generating circuit 24 (the signal indicated by the broken line in (f) of FIG. 4) is added to the output signal of the vibration signal generation circuit 24 (signal obtained by proportionally amplifying the air-fuel ratio signal of (d) in FIG. 4). An air-fuel ratio feedback control signal having a waveform shown by the solid line in the figure is generated. This signal is a voltage signal corresponding to the air-fuel ratio correction coefficient Kay, and is converted into a digital signal via the input interface 71 and the A/D converter 72 The gain is inputted to the microcomputer 70 as follows.The gain is changed in order to improve the air-fuel ratio controllability (mainly responsiveness) when changing from, for example, the state of unpaid pre-operation to other operating states. It was carried out in
上述の動作によりインジェクタの駆動時間T!ntを第
3図にも示すように燃料噴射時間演算手段(プログラム
)で下記式に従って計算することができ、この駆動時間
TIMjでドライバ74を介してインジェクタ8を所定
のタイミング、この場合は、エンジン1の回転に同期し
て、1回転に2回ずつ開弁動作させ、燃料をエンジンl
に供給する。Due to the above operation, the injector drive time T! nt can be calculated by the fuel injection time calculation means (program) according to the following formula as shown in FIG. The valve is opened twice per rotation in synchronization with the rotation of 1, and the fuel is supplied to the engine l.
supply to.
Tiaj −T* X Kwt X Kht X KA
I: XにAF+TD上記燃料噴射制御(空燃比制<n
)は、第4図を用いて説明した空燃比補正係数KAF
相当の電圧信号を生成するためのフィードバック制御回
路を除いて、既に公知の技術例えば特公昭62−123
79号公報等に開示されている方法により実現動作され
るもので、ここでは、フローチャート等によるプログラ
ム動作説明は省略する。Tiaj -T* X Kwt X Kht X KA
I: AF+TD above fuel injection control (air-fuel ratio control <n
) is the air-fuel ratio correction coefficient KAF explained using FIG.
Except for the feedback control circuit for generating a corresponding voltage signal, already known techniques such as Japanese Patent Publication No. 62-123
The program is realized and operated by the method disclosed in Japanese Patent No. 79, etc., and explanation of the program operation using flowcharts and the like will be omitted here.
第5図は上記動作の効果を示す実験結果の一例である。FIG. 5 is an example of experimental results showing the effect of the above operation.
触媒コンバータ14として使用した三元触媒コンバータ
は、現在実用化されている触媒で、その容量を小さくし
たものである。第5図(a)−・第5図(c) (x
yジン回転数2QOOr、p、m、吸気管負圧335m
+*Hg、吸入空気!13.8P/s)に横軸を平均空
燃比A/Fとして縦軸をIIC浄化効率ηイ6.CO浄
化効率η。。、 NOx浄化効率のη9゜、で各々示し
、本方式を破線で、従来方式を実線で示すように、排気
ガス中に含まれる有害成分であるIIC,CO,NOx
によって浄化効率特性の変化が異なっているが、いずれ
にしても、平均空燃比A/Fが理論空燃比附近に保たれ
ているときの浄化効率が向上し、従って、平均空燃比の
より広い範囲で高い浄化効率が得られている。The three-way catalytic converter used as the catalytic converter 14 is a catalyst currently in practical use with a reduced capacity. Figure 5 (a) - Figure 5 (c) (x
y engine rotation speed 2QOOr, p, m, intake pipe negative pressure 335m
+*Hg, intake air! 13.8P/s), the horizontal axis is the average air-fuel ratio A/F, and the vertical axis is the IIC purification efficiency ηa6. CO purification efficiency η. . , NOx purification efficiency η9°, respectively. As shown by the dashed line for this method and the solid line for the conventional method, the harmful components IIC, CO, and NOx contained in the exhaust gas are
Although the change in purification efficiency characteristics differs depending on the case, in any case, the purification efficiency improves when the average air-fuel ratio A/F is maintained near the stoichiometric air-fuel ratio, and therefore, the purification efficiency improves when the average air-fuel ratio A/F is maintained near the stoichiometric air-fuel ratio. High purification efficiency has been achieved.
以上のように、三元触媒コンバータは均一な空燃比の混
合気をエンジンに供給した場合の排気ガス浄化効果より
も、理論空燃比を中心にしてややリッチとややリーンの
混合気を交互に繰返して供給する場合の方が浄化効率が
高くなる実験効果が得られている。さらにその振動の振
幅や周期を種種の値に変え、触媒容量の小さな触媒コン
バータを用いて、浄化効率特性を測定した結果によれば
、空燃比センサでリッチ又はリーンの反転出力応答が得
られる反転周期よりも、略115〜1/6の短かい周期
で理論空燃比を中心にして、リッチ、リーンの排気ガス
を触媒に供給する方が浄化効率が向上することが判明し
た。As mentioned above, the three-way catalytic converter has a better exhaust gas purifying effect than supplying a mixture with a uniform air-fuel ratio to the engine, as it alternately produces a slightly richer and a slightly leaner mixture around the stoichiometric air-fuel ratio. Experiments have shown that the purification efficiency is higher when the water is supplied by Furthermore, according to the results of measuring the purification efficiency characteristics by changing the amplitude and period of the vibration to various values and using a catalytic converter with a small catalyst capacity, it was found that the air-fuel ratio sensor can obtain a rich or lean reversal output response. It has been found that the purification efficiency is improved by supplying rich and lean exhaust gases to the catalyst at a stoichiometric air-fuel ratio at a shorter cycle of approximately 115 to 1/6 than the regular cycle.
次に、本発明の第2実施例について説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described.
システム全体の構成は第1図と同じであるが、ECUT
内の構成が第1実施例と異なり、第6図はその構成等を
示したものである。第6図において、第1実施例と同一
、又は相当部分には同符号を付しである。24Aは振動
信号発生回路で、積分器22の出力信号と、マイクロコ
ンピュータ70からD/A (ディジタル/アナログ)
コンバータ75を介して送出される周波数制御用の信号
Vfrseを受けて、積分器22の出力信号レベルを中
心にして矩形波の振動信号を発生する。そして、その振
動信号の周波数が上記信号Vrr*qのレベルに応じて
可変設定されるように構成された所謂電圧制御発振器で
ある。振動信号発生回路24Aの出力信号は、空燃比フ
ィードバック制御信号として、入力インタフェース71
、A/Dコンバーク72を介して、マイクロコンピュー
タ70に入力されるようになっている。The overall system configuration is the same as in Figure 1, but the ECUT
The internal structure is different from the first embodiment, and FIG. 6 shows the structure. In FIG. 6, the same or equivalent parts as in the first embodiment are given the same reference numerals. 24A is a vibration signal generation circuit that outputs the output signal of the integrator 22 and the D/A (digital/analog) from the microcomputer 70.
In response to the frequency control signal Vfrse sent out via the converter 75, a rectangular wave vibration signal is generated centered around the output signal level of the integrator 22. This is a so-called voltage controlled oscillator configured such that the frequency of the vibration signal is variably set according to the level of the signal Vrr*q. The output signal of the vibration signal generation circuit 24A is input to the input interface 71 as an air-fuel ratio feedback control signal.
, and are input to the microcomputer 70 via an A/D converter 72.
燃料噴射制御については、第1実施例において第3図を
用いた説明の内容と同様であるので、その説明を省略す
る。Since the fuel injection control is the same as that explained using FIG. 3 in the first embodiment, the explanation thereof will be omitted.
第7図は本実施例における空燃比のフィードバック制御
動作を示す信号波形図である。FIG. 7 is a signal waveform diagram showing the air-fuel ratio feedback control operation in this embodiment.
次に、空燃比補正係数KAFを決定する動作について第
6図及び第7図を参照して説明する。第7図の(a)は
、空燃比センサ12の検出出力波形を示す。Next, the operation for determining the air-fuel ratio correction coefficient KAF will be explained with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 7(a) shows the detected output waveform of the air-fuel ratio sensor 12.
実線は第2実施例による振動信号が加えられていないと
きの出力波形であり、破線は、空燃比制御信号に、振動
信号が加えられたときに発生する出力波形を示している
。第7図の(b)は、比較器20への入力信号で、実線
は波形処理回路26から出力される空燃比センサ信号の
処理後の信号波形、二点鎖線は、もう一方の入力信号で
ある基準信号形成回路21の信号νrafである。これ
ら再入力信号の大小を比較する比較器20は、第7図の
(C)のように、リッチ、リーン判定された判別信号を
出力する。この判別信号は、積分器22及び波形処理回
路26に、入力される。波形処理回路26は、この判別
信号のレベルが、反転するときを起点として、時間T、
の間だけ、空燃比センサ12の出力信号の速い変化を無
視するように波形臭理し、第7図の(b)に示すような
信号を出力する。波形処理回路26についての以下の動
作は、第1実施例において第4図を用いた説明の内容と
同様であるので省略する。比較器20でリッチまたはリ
ーン判定された空燃比信号(第7図の(C))は、積分
器22で第7図の(e)の実線で示すように積分処理さ
れ、振動信号発生器24Aでは、この積分出力信号レベ
ルを中心にして矩形波の振動信号が、第7図の(e)の
破線で示す波形となって出力される。第7図の(d)は
、マイクロコンピュータ70からD/Aコンバータ75
を介して振動信号発生回路24Aに入力される周波数制
御用電気信号Vfr。9で、この場合は、回転センサ9
の出力から得られるエンジン回転数Neに比例した電圧
が送出されている。振動信号発生回路24Aは、上記周
波数制御用電気信号Vtrmqを受けて、エンジン回転
数Neの増大に応じて振動信号の周波数を高くするよう
に変更制御する。第7図の(d)の信号波形と第7図の
(e)の破線の信号波形を比較して見ても理解されるよ
うにエンジン回転数Neが大きくなるに従って振動周波
数が高くなっていく、また、この振動信号は、第7図の
(C)の信号のリッチ又はリーンの1期間内に第7図の
(e)に示すように略2〜3周期分存在する。The solid line shows the output waveform when the vibration signal according to the second embodiment is not added, and the broken line shows the output waveform generated when the vibration signal is added to the air-fuel ratio control signal. FIG. 7(b) shows the input signal to the comparator 20, the solid line is the signal waveform after processing the air-fuel ratio sensor signal output from the waveform processing circuit 26, and the two-dot chain line is the other input signal. This is the signal νraf of a certain reference signal forming circuit 21. The comparator 20, which compares the magnitudes of these re-input signals, outputs a discrimination signal that is determined to be rich or lean, as shown in FIG. 7(C). This discrimination signal is input to the integrator 22 and the waveform processing circuit 26. The waveform processing circuit 26 starts from the time when the level of this discrimination signal is inverted, and calculates the time T,
Only during this period, the waveform is processed so as to ignore the rapid changes in the output signal of the air-fuel ratio sensor 12, and a signal as shown in FIG. 7(b) is output. The following operation of the waveform processing circuit 26 is the same as that explained using FIG. 4 in the first embodiment, and will therefore be omitted. The air-fuel ratio signal determined to be rich or lean by the comparator 20 ((C) in FIG. 7) is subjected to integration processing by the integrator 22 as shown by the solid line in (e) in FIG. Then, a rectangular wave vibration signal centered around this integrated output signal level is output as a waveform shown by the broken line in FIG. 7(e). (d) in FIG. 7 shows the data from the microcomputer 70 to the D/A converter 75
A frequency control electrical signal Vfr is input to the vibration signal generation circuit 24A via the frequency control signal Vfr. 9, in this case, rotation sensor 9
A voltage proportional to the engine rotational speed Ne obtained from the output of is sent out. The vibration signal generation circuit 24A receives the frequency control electric signal Vtrmq and performs change control to increase the frequency of the vibration signal in accordance with an increase in the engine speed Ne. As can be understood by comparing the signal waveform in Figure 7(d) with the signal waveform in broken line in Figure 7(e), the vibration frequency increases as the engine speed Ne increases. Also, this vibration signal exists for approximately 2 to 3 periods as shown in FIG. 7(e) within one rich or lean period of the signal in FIG. 7(C).
以上のようにして、振動信号発生回路24Aで第7図の
げ)の波形(第7図の(e)の破線の波形と同じ)で示
す空燃比フィードバック制御信号が生成される。この信
号は、空燃比補正係数KAFに相当する電圧信号で、入
力インタフェース71、A/Dコンバータ72を介して
ディジタル信号にしてマイクロコンピュータ70に入力
される。後の動作は第1実施例と同じなので、その説明
を省略する。この第2実施例の場合にも、第5図と同様
の特性が得られる。As described above, the vibration signal generation circuit 24A generates the air-fuel ratio feedback control signal shown in the waveform shown in FIG. 7 (same as the waveform indicated by the broken line in FIG. 7(e)). This signal is a voltage signal corresponding to the air-fuel ratio correction coefficient KAF, and is input into the microcomputer 70 as a digital signal via the input interface 71 and the A/D converter 72. Since the subsequent operations are the same as those in the first embodiment, their explanation will be omitted. In the case of this second embodiment as well, characteristics similar to those shown in FIG. 5 can be obtained.
第2実施例の場合にも、波形処理しない場合、第7図の
(a)の波形の信号がそのまま比較器に入力されるため
に第7図の(a)の破線波形の場合、脈動により第7図
の(C)に破線で示すように一時的に反転変化し、第1
実施例で述べたと同様な理由でそれ以降の制御サイクル
が不安定になる。In the case of the second embodiment as well, if no waveform processing is performed, the waveform signal in FIG. 7(a) is input to the comparator as it is, so in the case of the broken line waveform in FIG. 7(a), pulsation As shown by the broken line in Fig. 7 (C), there is a temporary inversion change, and the first
For the same reason as described in the embodiment, subsequent control cycles become unstable.
上記第2実施例では、周波数制御用電気信号VfreQ
をエンジン回転数Neに比例させたが、エンジンの吸入
空気流量Ωaに比例させてもよく、吸気量センサ3又は
吸気管圧力センサ15の出力に対応させれば良い、さら
に、冷却水温センサ16の出力に応じたVfr□を若干
変更させればより良い動作が得られる。In the second embodiment, the frequency control electrical signal VfreQ
is made proportional to the engine rotation speed Ne, but it may be made proportional to the intake air flow rate Ωa of the engine, and may be made to correspond to the output of the intake air amount sensor 3 or the intake pipe pressure sensor 15. Better operation can be obtained by slightly changing Vfr□ depending on the output.
また、積分器22の積分特性をエンジンに供給する混合
気の空燃比のリッチ化する方向とリーン化する方向とで
異ならしめてもよい。Furthermore, the integral characteristic of the integrator 22 may be made different in the direction in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine is enriched and in the direction in which it is lean.
次に、本発明の第3実施例について説明する。Next, a third embodiment of the present invention will be described.
システム全体の構成は第1図と同じであるが、ECUT
内の構成が第2実施例と異なり、第8図はその構成等を
示したものである。第8図において、第2実施例の第6
図と同じ、又は相当部分には同一符号を付しその説明を
省略する。第3実施例では、ゲインが一定の比例増幅回
路23Aと加算器25を増設した点が第2実施例の構成
と異なる。加算器25は、比較器20の出力を入力とす
る比例増幅回路23Aの出力信号と振動信号発生回路2
4Aの出力信号とを加算し、加算結果を空燃比フィード
バック制御信号として入力インクフェース71、A/D
コンバータ72を介してマイクロコンピュータ70に入
力するようになっている。The overall system configuration is the same as in Figure 1, but the ECUT
The internal structure is different from the second embodiment, and FIG. 8 shows the structure. In FIG. 8, the sixth embodiment of the second embodiment
The same or corresponding parts as those in the figures are given the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted. The third embodiment differs from the second embodiment in that a proportional amplifier circuit 23A with a constant gain and an adder 25 are added. The adder 25 receives the output signal of the proportional amplifier circuit 23A, which receives the output of the comparator 20, and the vibration signal generation circuit 2.
4A output signal and input the addition result as an air-fuel ratio feedback control signal to the ink face 71, A/D.
The signal is input to the microcomputer 70 via a converter 72.
燃料噴射制御については第1実施例において、第3図を
用いて説明した内容と同様であるので、その説明を省略
する。Since the fuel injection control is the same as that explained using FIG. 3 in the first embodiment, the explanation thereof will be omitted.
第9図は第3実施例における空燃比のフィードバンク制
御動作を示す信号波形図である。FIG. 9 is a signal waveform diagram showing the air-fuel ratio feedbank control operation in the third embodiment.
次に、空燃比補正係数KAFを決定する動作について第
8図及び第9図を参照して説明する。第9図の(a)は
、空燃比センサ12の検出出力波形を示している。(a
)の実線は、本実施例に係る振動信号が加えられていな
いときの出力波形であり、(a)の破線は、空燃比制御
信号に、振動信号が加えられたときにみられる出力波形
である。第9図の0)は比較器20の入力信号波形で、
実線が波形処理回路26を経由した空燃比センサ出力の
処理後の信号波形を示し、2点鎖線はもう一方の入力信
号である基準信号形成回路21の信号V、。、を示して
いる。第9図のFC)が比較器20の出力信号の波形、
第9図の(d)がマイクロコンピュータ7oからD/A
コンバータ75を介して振動信号発生回路24Aに入力
される周波数制御用電気信号VfrlIQの波形で、エ
ンジン回転数Neに比例している。第9図の(e)の実
線が積分器22の出力信号の波形、その破線が振動信号
発生回路24Aの出力信号の波形であるや第9図の(b
)〜(e)迄の波形の信号を得る動作については第2実
施例で述べであるので、その説明を省略する。Next, the operation for determining the air-fuel ratio correction coefficient KAF will be explained with reference to FIGS. 8 and 9. FIG. 9(a) shows the detected output waveform of the air-fuel ratio sensor 12. (a
The solid line in ) is the output waveform when the vibration signal according to this example is not added, and the broken line in (a) is the output waveform when the vibration signal is added to the air-fuel ratio control signal. be. 0) in FIG. 9 is the input signal waveform of the comparator 20,
The solid line indicates the signal waveform after processing the air-fuel ratio sensor output via the waveform processing circuit 26, and the two-dot chain line indicates the other input signal, the signal V of the reference signal forming circuit 21. , is shown. FC) in FIG. 9 is the waveform of the output signal of the comparator 20,
(d) in Figure 9 is the D/A from the microcomputer 7o.
This is the waveform of the frequency control electric signal VfrlIQ input to the vibration signal generation circuit 24A via the converter 75, and is proportional to the engine rotation speed Ne. The solid line in (e) of FIG. 9 is the waveform of the output signal of the integrator 22, and the broken line is the waveform of the output signal of the vibration signal generation circuit 24A.
The operations for obtaining signals with waveforms from ) to (e) have been described in the second embodiment, so their explanation will be omitted.
また、比較器20の出力信号を入力した比例増幅回路2
3Aは入力信号を所定のゲインで比例増幅して加算器2
5に出力する。加算器25は、比例増幅回路23Aの出
力信号と振動信号発生回路24Aの出力信号(第9図の
(e)の破線)とを加算して、第9図の(f)の実線で
示す波形の空燃比フィードバック制御信号を生成する。In addition, a proportional amplifier circuit 2 inputs the output signal of the comparator 20.
3A proportionally amplifies the input signal with a predetermined gain and outputs it to adder 2.
Output to 5. The adder 25 adds the output signal of the proportional amplifier circuit 23A and the output signal of the vibration signal generation circuit 24A (broken line in FIG. 9(e)) to produce a waveform shown in the solid line in FIG. 9(f). generates an air-fuel ratio feedback control signal.
この信号は、」二元空燃比補正係数KAFに相当する電
圧信号で、入力インタフェース71、A/Dコンバータ
72ヲ介してディジタル信号としてマイクロコンピュー
タ70に入力される。後の動作は第1実施例と同じなの
で、その説明を省略する。この第3実施例の場合にも、
第5図と同様の特性が得られる。This signal is a voltage signal corresponding to the binary air-fuel ratio correction coefficient KAF, and is input to the microcomputer 70 as a digital signal via the input interface 71 and the A/D converter 72. Since the subsequent operations are the same as those in the first embodiment, their explanation will be omitted. Also in the case of this third embodiment,
Characteristics similar to those shown in FIG. 5 are obtained.
第3実施例の場合にも、波形処理しない場合、第9図の
(C)に破線で示すように瞬時的に反転するため第1及
び第2実施例と同様にそれ以降の制御サイクルが不安定
になる。In the case of the third embodiment as well, when the waveform is not processed, it is instantaneously reversed as shown by the broken line in FIG. It becomes stable.
上記第3実施例でも、周波数制御用電気信号vtr*q
をエンジン回転数Neに比例させる代りにエンジンの吸
入空気量に比例させても良い。また、冷却水温に応じて
Vfr@11を変更するのもより効果がある。Also in the third embodiment, the frequency control electrical signal vtr*q
Instead of being proportional to the engine rotational speed Ne, it may be made proportional to the intake air amount of the engine. It is also more effective to change Vfr@11 according to the cooling water temperature.
なお、上記各実施例では、第4図、第7図、第9図で示
されるフィードバック動作をアナログ的に実現して動作
説明したが、例えば比較器20又は空燃比センサ12の
出力信号を空燃比センサ12の応答時間より十分短かい
時間でA/D変換し、そのA/D変換周期に同期して、
その後の動作を実行させれば、多少離散的にはなるが、
第4図、第7図、第9図で示す動作と全く同様の動作が
デジタル的に実現でき、上記実施例と同様の効果を奏す
ることができる。In each of the above embodiments, the feedback operations shown in FIGS. 4, 7, and 9 have been explained in an analog manner, but for example, the output signal of the comparator 20 or the air-fuel ratio sensor A/D conversion is performed in a time sufficiently shorter than the response time of the fuel ratio sensor 12, and in synchronization with the A/D conversion cycle,
If the subsequent operations are executed, it will become somewhat discrete, but
Operations completely similar to those shown in FIGS. 4, 7, and 9 can be realized digitally, and effects similar to those of the above embodiments can be achieved.
以上のように、本発明によれば空燃比センサの出力を、
時限制御される波形処理手段を介して、基準信号と比較
して、空燃比制御信号を得るための空燃比判別信号を生
成し、この空燃比判別信号を積分した信号レベルを中心
にした振動信号を生成し、この振動信号をエンジンの運
転状態に応じて撮幅又は周波数を変化させるようにし、
この振動信号と運転状態に応じたゲインで空燃比信号を
比例増幅した信号を加算した信号又は振動信号に基づい
てエンジンの空燃比をフィードバック制御するようにし
、さらに、前記波形処理手段では、空燃比判別信号の出
力レベルが反転した後、エンジンの運動状態に応じて予
め定められた所定の時間だけ、空燃比センサの出力信号
の速い変化を無視するように波形処理するようにしたの
で、エンジンの排気系に設けられた触媒コンバータの達
成し得る排気ガス浄化能力を十分活用するように空燃比
フィードバック制御が可能になり、従来より広い空燃比
の範囲で高い排気ガス浄化効率を維持できると共に、触
媒容量も小さくできる効果がある。As described above, according to the present invention, the output of the air-fuel ratio sensor is
Via a time-controlled waveform processing means, an air-fuel ratio discrimination signal for obtaining an air-fuel ratio control signal is generated by comparing it with a reference signal, and a vibration signal centered on the signal level obtained by integrating this air-fuel ratio discrimination signal. is generated, and the imaging width or frequency of this vibration signal is changed according to the operating state of the engine,
The air-fuel ratio of the engine is feedback-controlled based on the vibration signal or a signal obtained by adding a signal obtained by proportionally amplifying the air-fuel ratio signal with a gain according to the operating state, and the waveform processing means further controls the air-fuel ratio After the output level of the discrimination signal is reversed, waveform processing is performed to ignore rapid changes in the output signal of the air-fuel ratio sensor for a predetermined period of time depending on the engine motion state. Air-fuel ratio feedback control is now possible to fully utilize the exhaust gas purification ability of the catalytic converter installed in the exhaust system, making it possible to maintain high exhaust gas purification efficiency over a wider range of air-fuel ratios than before. This has the effect of reducing the capacity.
第1図は本発明の実施例を排気ガス浄化装置のシステム
全体の構成図、第2図は本発明の第1実施例による制御
回路系の構成図、第3図は上記第1実施例等における制
御回路系の動作を説明する機能ブロック図、第4図は上
記第1実施例における空燃比のフィードバック制御動作
を示す信号波形図、第5図は従来方式と本発明の実施例
の動作比較結果を示す実験データの一例を示す比較用線
図、第6図は第2実施例による制御回路系の構成図、第
7図は第2実施例における空燃比のフィードバック制御
動作を示す信号波形図、第8図は第3実施例による制御
回路系の構成図、第9図は第3実施例における空燃比の
フィードバック制御動作を示す信号波形図、第10図及
び第11図は従来装置の空燃比のフィードバック制御動
作を各々示す信号波形図である。
図中、■・・・エンジン、3・・・吸気量センサ、4・
・・吸気管、6・・・スロットル弁、7・・・ECU、
8・・・インジェクタ、9・・・回転センサ、1】・・
・排気マニホールド、12・・・空燃比センサ、13・
・・排気管、14・・・触媒コンバータ、15・・・吸
気管圧力センサ、20・・・比較器、21・・・基準信
号形成回路、22・・・積分器、23.23A・・・比
例増幅回路、24゜24A・・・振動信号発生回路、2
5・・・加算器、26・・・波形処理回路、70・・・
マイクロコンピュータ、71・・・入力インタフェース
、72・・・A/Dコンバータ、73・・・入力インタ
フェース、74・・・ドライバ、75・・・D/Aコン
バータ。Fig. 1 is a block diagram of the entire system of an exhaust gas purification device according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a block diagram of a control circuit system according to the first embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a block diagram of the above-mentioned first embodiment, etc. FIG. 4 is a signal waveform diagram showing the air-fuel ratio feedback control operation in the first embodiment, and FIG. 5 is a comparison between the conventional system and the embodiment of the present invention. A comparison diagram showing an example of experimental data showing the results, FIG. 6 is a configuration diagram of the control circuit system according to the second embodiment, and FIG. 7 is a signal waveform diagram showing the air-fuel ratio feedback control operation in the second embodiment. , FIG. 8 is a configuration diagram of the control circuit system according to the third embodiment, FIG. 9 is a signal waveform diagram showing the air-fuel ratio feedback control operation in the third embodiment, and FIGS. FIG. 6 is a signal waveform diagram showing each fuel ratio feedback control operation. In the diagram, ■...Engine, 3...Intake air amount sensor, 4...
...Intake pipe, 6...Throttle valve, 7...ECU,
8...Injector, 9...Rotation sensor, 1]...
・Exhaust manifold, 12... Air-fuel ratio sensor, 13.
...Exhaust pipe, 14...Catalytic converter, 15...Intake pipe pressure sensor, 20...Comparator, 21...Reference signal formation circuit, 22...Integrator, 23.23A... Proportional amplifier circuit, 24° 24A... Vibration signal generation circuit, 2
5... Adder, 26... Waveform processing circuit, 70...
Microcomputer, 71... Input interface, 72... A/D converter, 73... Input interface, 74... Driver, 75... D/A converter.
Claims (2)
ンバータを有するエンジン排気系に配設され、前記エン
ジンの排気ガス成分から空燃比を検出する空燃比センサ
と、該空燃比センサの出力信号により、空燃比がリーン
、リッチの判別信号を出力する比較手段と、該判別信号
を積分する所定の積分特性を有する積分手段と、前記エ
ンジンの運転状態を検出する検出手段と、前記判別信号
を比例処理する比例処理手段と、該比例処理手段の比例
ゲインに応じて変化する振幅を有し、前記判別信号の反
転周期よりも短かい周期の振動信号を前記積分手段の出
力信号レベルを中心にして発生する信号発生手段と、前
記振動信号と前記比例処理手段の出力信号との加算結果
に基づいて前記エンジンの空燃比をフィードバック制御
する手段とを備えた排気ガス浄化装置であって、前記リ
ーン、リッチの判別信号の出力状態が反転した後、前記
エンジンの運転状態の検出手段の検出信号を受け、前記
エンジンの運転状態に応じて予め定められた時間だけ、
前記比較手段に入力される前記空燃比センサの出力信号
の応答を遅くする信号処理手段を備えたことを特徴とす
る排気ガス浄化装置。(1) An air-fuel ratio sensor that is installed in an engine exhaust system that has a catalytic converter that removes harmful components of engine exhaust gas, and that detects the air-fuel ratio from the engine exhaust gas components, and an output signal of the air-fuel ratio sensor. , a comparison means for outputting a discrimination signal indicating whether the air-fuel ratio is lean or rich; an integrating means having a predetermined integral characteristic for integrating the discrimination signal; a detection means for detecting the operating state of the engine; A vibration signal having an amplitude that changes according to a proportional processing means to be processed and a proportional gain of the proportional processing means and having a period shorter than the inversion period of the discrimination signal is centered around the output signal level of the integrating means. An exhaust gas purification device comprising a signal generating means for generating a signal, and a means for feedback controlling the air-fuel ratio of the engine based on the addition result of the vibration signal and the output signal of the proportional processing means, After the output state of the rich discrimination signal is reversed, receiving a detection signal from the engine operating state detection means, for a predetermined period of time depending on the engine operating state.
An exhaust gas purification device comprising: a signal processing means for slowing down the response of the output signal of the air-fuel ratio sensor input to the comparison means.
ンバータを有するエンジン排気系に配設され、前記エン
ジンの排気ガス成分から空燃比を検出する空燃比センサ
と、該空燃比センサの出力信号により、空燃比がリーン
、リッチの判別信号を出力する比較手段と、前記判別信
号を積分する所定の積分特性を有する積分手段と、前記
エンジンの運転状態を検出する検出手段と、該検出手段
の検出信号を受け、前記エンジンの運転状態に応じて変
更制御される周期を有する振動信号を前記積分手段の出
力信号レベルを中心にして発生する信号発生手段と、前
記振動信号に基づいて前記エンジンの空燃比をフィード
バック制御する手段とを備えた排気ガス浄化装置であっ
て、前記リーン、リッチの判別信号の出力状態が反転し
た後、前記エンジンの運転状態に応じて予め定められた
時間だけ、前記比較手段に入力される前記空燃比センサ
の出力信号の応答を遅くする信号処理手段を備えたこと
を特徴とする排気ガス浄化装置。(2) An air-fuel ratio sensor that is installed in the engine exhaust system and has a catalytic converter that removes harmful components from the engine exhaust gas, and that detects the air-fuel ratio from the engine exhaust gas components, and an output signal of the air-fuel ratio sensor. , a comparing means for outputting a discrimination signal of whether the air-fuel ratio is lean or rich, an integrating means having a predetermined integral characteristic for integrating the discrimination signal, a detection means for detecting the operating state of the engine, and a detection means for detecting the operating state of the engine. signal generating means that receives the signal and generates a vibration signal having a period that is controlled to change according to the operating state of the engine, with the output signal level of the integrating means as the center; and a means for feedback controlling a fuel ratio, the exhaust gas purification device comprising: a means for feedback controlling a fuel ratio, wherein after the output state of the lean/rich discrimination signal is reversed, the comparison is performed for a predetermined time according to the operating state of the engine. An exhaust gas purification device comprising signal processing means for slowing down the response of the output signal of the air-fuel ratio sensor input to the means.
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