JPH0544552B2 - - Google Patents
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- JPH0544552B2 JPH0544552B2 JP60030645A JP3064585A JPH0544552B2 JP H0544552 B2 JPH0544552 B2 JP H0544552B2 JP 60030645 A JP60030645 A JP 60030645A JP 3064585 A JP3064585 A JP 3064585A JP H0544552 B2 JPH0544552 B2 JP H0544552B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1473—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method
- F02D41/1474—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method by detecting the commutation time of the sensor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1477—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation circuit or part of it,(e.g. comparator, PI regulator, output)
- F02D41/1483—Proportional component
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
- F02D41/1456—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with sensor output signal being linear or quasi-linear with the concentration of oxygen
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
(イ) 技術分野
本発明は内燃機関の混合気調整装置、さらに詳
細には内燃機関の排気ガス中に配置されて空燃比
（ラムダ値）を検出し好ましくは２位置動作特性
を有する排気ガスセンサを備え、その排気ガスセ
ンサの信号が好ましくは比例積分動作特性を有す
る調節装置に入力され、その調節装置の出力信号
によつて混合気組成が補正される混合気調節装置
に関する。
細には内燃機関の排気ガス中に配置されて空燃比
（ラムダ値）を検出し好ましくは２位置動作特性
を有する排気ガスセンサを備え、その排気ガスセ
ンサの信号が好ましくは比例積分動作特性を有す
る調節装置に入力され、その調節装置の出力信号
によつて混合気組成が補正される混合気調節装置
に関する。
(ロ) 従来技術
このような混合気調整装置が例えばドイツ特許
公開公報第3124676号あるいはそれに対応した米
国特許出願US−SN第386376号に記載されてい
る。その場合混合気組成は内燃機関の種々の駆動
パラメータ（動作量）に従つて基本制御され、そ
の基本制御値が継続したラムダ制御（空燃比フイ
ードバツク制御）によつて補正されている。内燃
機関は制御系として主に内燃機関を通過するガス
伝播時間とラムダセンサ（酸素センサ）の応答時
間によつて定まる遅延時間を有し、特にラムダセ
ンサからの出力信号がほぼ２進的にオンオフする
２位置動作特性となるので、ラムダ制御時周波数
が遅延時間によつて、また振幅が制御パラメータ
によつて与えられる持続振動が発生する。その場
合一般的に制御振幅が大きくなると外乱を急速に
調整することが可能になる。もちろん制御振幅が
増大するとともにトルク変動に基づく回転非円滑
度が大きくなる。さらに内燃機関動作時ダイナミ
ツクな移行が行なわれると制御振動が大きくなり
過ぎることにより排気ガスピークが発生する。こ
れは特にラムダ制御が限界値まで制御を行なうこ
とによつて起こされる。上述した従来技術例では
PI調節器のＩ（積分）成分の傾斜を内燃機関の定
常あるいは準定常状態で順次補正サイクルを介し
て最小値まで減少させる方法が記載されている。
内燃機関が定常状態になると、Ｉ成分が所定の最
大値まで戻される。この場合積分傾斜は純粋な開
ループ制御であつて内燃機関の駆動時発生する長
期的あるいは短期的な全てのドルフト現象を完全
に補償することができない。さらにこの積分傾斜
の調整は定常状態にある時のみ有効となるもので
ある。
公開公報第3124676号あるいはそれに対応した米
国特許出願US−SN第386376号に記載されてい
る。その場合混合気組成は内燃機関の種々の駆動
パラメータ（動作量）に従つて基本制御され、そ
の基本制御値が継続したラムダ制御（空燃比フイ
ードバツク制御）によつて補正されている。内燃
機関は制御系として主に内燃機関を通過するガス
伝播時間とラムダセンサ（酸素センサ）の応答時
間によつて定まる遅延時間を有し、特にラムダセ
ンサからの出力信号がほぼ２進的にオンオフする
２位置動作特性となるので、ラムダ制御時周波数
が遅延時間によつて、また振幅が制御パラメータ
によつて与えられる持続振動が発生する。その場
合一般的に制御振幅が大きくなると外乱を急速に
調整することが可能になる。もちろん制御振幅が
増大するとともにトルク変動に基づく回転非円滑
度が大きくなる。さらに内燃機関動作時ダイナミ
ツクな移行が行なわれると制御振動が大きくなり
過ぎることにより排気ガスピークが発生する。こ
れは特にラムダ制御が限界値まで制御を行なうこ
とによつて起こされる。上述した従来技術例では
PI調節器のＩ（積分）成分の傾斜を内燃機関の定
常あるいは準定常状態で順次補正サイクルを介し
て最小値まで減少させる方法が記載されている。
内燃機関が定常状態になると、Ｉ成分が所定の最
大値まで戻される。この場合積分傾斜は純粋な開
ループ制御であつて内燃機関の駆動時発生する長
期的あるいは短期的な全てのドルフト現象を完全
に補償することができない。さらにこの積分傾斜
の調整は定常状態にある時のみ有効となるもので
ある。
(ハ) 目的
従つて本発明はこのような点に鑑み成されたも
ので混合気組織を簡単な方法で最適に調節し走行
特性を向上させるとともに有害排気ガスの発生を
減少できる内燃機関の混合気調整装置を提供する
ことを目的とする。
ので混合気組織を簡単な方法で最適に調節し走行
特性を向上させるとともに有害排気ガスの発生を
減少できる内燃機関の混合気調整装置を提供する
ことを目的とする。
(ニ) 発明の構成
本発明は上記目的を達成するために、内燃機関
の排ガス中に配置されて空燃比を示す信号を出力
する排ガスセンサと、排ガスセンサからの信号に
従つて周期的な振動を有する出力信号を発生し混
合気組成を閉ループ制御する第１の手段と、前記
出力信号の振動振幅を特徴付ける量を検出する手
段と、前記検出された量に従つて前記第１の手段
の制御定数を調節し前記振動振幅を所定の値に閉
ループ制御により調節する第２の手段とを設ける
構成を採用した。
の排ガス中に配置されて空燃比を示す信号を出力
する排ガスセンサと、排ガスセンサからの信号に
従つて周期的な振動を有する出力信号を発生し混
合気組成を閉ループ制御する第１の手段と、前記
出力信号の振動振幅を特徴付ける量を検出する手
段と、前記検出された量に従つて前記第１の手段
の制御定数を調節し前記振動振幅を所定の値に閉
ループ制御により調節する第２の手段とを設ける
構成を採用した。
(ホ) 実施例
以下、図面に示す実施例に基づき本発明を詳細
に説明する。実施例は燃料噴射装置に関連して説
明されるが、ラムダ制御（空燃比フイードバツク
制御）は混合気がどのような方法で形成されるか
には無関係なので、本発明は例えばキヤブレタ装
置にも適用できるものである。
に説明する。実施例は燃料噴射装置に関連して説
明されるが、ラムダ制御（空燃比フイードバツク
制御）は混合気がどのような方法で形成されるか
には無関係なので、本発明は例えばキヤブレタ装
置にも適用できるものである。
第１図において符号１０で示すのは信号形成回
路であり、入力信号として負荷センサ１１、回転
数センサ１２が信号形成回路１０に入力され、期
間tpの噴射パルスが基本制御値として出力され
る。この基本制御値は補正回路１３において、例
えば内燃機関に温度（θ）あるいは加速度並びに
特にラムダ補正係数に従つて補正される。この補
正されたパルスtiが内燃機関の吸気管（図示せ
ず）の領域に配置された噴射弁１４に供給され
る。符号１５で図示された排気ガスセンサからの
出力信号は好ましくはPI特性（比例積分特性）
を有する調節器１６に入力される。この調節器１
６においてさらに入力端子１７を介して得られる
内燃機関の動作量（パラメータ）に従つてラムダ
補正係数Frが形成されそれが補正回路１３に入
力される。
路であり、入力信号として負荷センサ１１、回転
数センサ１２が信号形成回路１０に入力され、期
間tpの噴射パルスが基本制御値として出力され
る。この基本制御値は補正回路１３において、例
えば内燃機関に温度（θ）あるいは加速度並びに
特にラムダ補正係数に従つて補正される。この補
正されたパルスtiが内燃機関の吸気管（図示せ
ず）の領域に配置された噴射弁１４に供給され
る。符号１５で図示された排気ガスセンサからの
出力信号は好ましくはPI特性（比例積分特性）
を有する調節器１６に入力される。この調節器１
６においてさらに入力端子１７を介して得られる
内燃機関の動作量（パラメータ）に従つてラムダ
補正係数Frが形成されそれが補正回路１３に入
力される。
内燃機関の混合気調整装置に対する要件が厳し
くなつていることにより、今日ではもつぱらコン
ピユータを用いた解決方法が用いられるようにな
つている。そのような方法を第２図を参照して概
略説明する。
くなつていることにより、今日ではもつぱらコン
ピユータを用いた解決方法が用いられるようにな
つている。そのような方法を第２図を参照して概
略説明する。
符号２０で示すものはコンピユータ（CPU）
であり、このコンピユーターはデータ制御ならび
にアドレスバス２１を介してメモリ２２と入出力
ユニツト２３に接続される。入出力ユニツト２３
には排気ガスセンサ１５からの信号以外に種々の
入力信号Ikが入力され、一方出力側には噴射時間
信号等種々の出力信号Okが出力される。第２図
に図示したコンピユータの動作は、プログラムに
従つて定まり、今日では内燃機関を電子制御する
場合、プログラムを構成する上当業者には何ら問
題ではないので、本発明をプログラムの形ではな
く、プロツク図をもとにして説明する。後述する
実施例がバードウエア的に実現されるかあるいは
コンピユータを用いたプログラムにより実現され
るかは本発明の基本的考え方に影響を与えるもの
ではない。
であり、このコンピユーターはデータ制御ならび
にアドレスバス２１を介してメモリ２２と入出力
ユニツト２３に接続される。入出力ユニツト２３
には排気ガスセンサ１５からの信号以外に種々の
入力信号Ikが入力され、一方出力側には噴射時間
信号等種々の出力信号Okが出力される。第２図
に図示したコンピユータの動作は、プログラムに
従つて定まり、今日では内燃機関を電子制御する
場合、プログラムを構成する上当業者には何ら問
題ではないので、本発明をプログラムの形ではな
く、プロツク図をもとにして説明する。後述する
実施例がバードウエア的に実現されるかあるいは
コンピユータを用いたプログラムにより実現され
るかは本発明の基本的考え方に影響を与えるもの
ではない。
第３図には噴射基本値を補正する補正係数Fr
が任意の単位で時間ｔに対して図示されている。
信号形状は本実施例の場合Ｉ成分（積分成分）並
びにＰ成分（比例成分）からなつている。本実施
例の場合、排気ガスセンサは酸素センサ（ラムダ
センサ）として構成されており、その出力信号は
ほぼ２つの値、即ち濃厚な混合気に対してはハイ
レベルの信号をまた希薄な混合気に対してはロー
レベルの信号となるので、補正係数Frの信号形
状は次のようになる。即ち、酸素センサの出力信
号が濃いものから希薄なものないし希薄から濃い
ものに変わつた場合、各々調整器１６の出力には
Ｐ成分が支配的となる。一方、センサ信号がいず
れかの信号状態に止まつている間は積分成分が有
効となる。調節器の積分成分が有効となる時間は
主にガスが内燃機関を伝播する時間に基づく遅延
時間に関係している。従つて第３ａ図〜第３ｃ図
に図示したように持続した振動が発生する。第３
ａ図に図示したようにtAまでの間制御振動の平均
値はFr＝１となることがわかる。このことはそ
の駆動状態で噴射量に対する基本制御値が正しく
選ばれており、従つてラムダ制御により補正する
必要がないことを意味する。一方tAとtBの間では
この駆動条件で噴射量に対する基本制御値が誤つ
ているので、ラムダ制御により補正が行なわれ
る。センサからの出力信号が両レベルのいずれか
一方のレベルにある時には調節器の出力信号Fr
は積分成分を介して変化され、これは燃料噴射量
が補正回路１３を介して所望の値に補正されるま
で続く。この例の場合補正係数Frの平均値は１
よりも大きな値のところを中心として変動してい
るので、基本制御値が少なめの燃料の量に対応し
ていると判断される。同様にこの例から基本制御
値が必ずしも正しいものでなくても制御振動は過
渡状態で大きくならないことが理解できる。Ｐ成
分並びにＩ成分に起因する制御振動の振幅値は各
成分を適当に選び遅延時間が一定であるとすると
過渡状態で常に等しい値となるので、それにより
最適の制御周波数が得られる。
が任意の単位で時間ｔに対して図示されている。
信号形状は本実施例の場合Ｉ成分（積分成分）並
びにＰ成分（比例成分）からなつている。本実施
例の場合、排気ガスセンサは酸素センサ（ラムダ
センサ）として構成されており、その出力信号は
ほぼ２つの値、即ち濃厚な混合気に対してはハイ
レベルの信号をまた希薄な混合気に対してはロー
レベルの信号となるので、補正係数Frの信号形
状は次のようになる。即ち、酸素センサの出力信
号が濃いものから希薄なものないし希薄から濃い
ものに変わつた場合、各々調整器１６の出力には
Ｐ成分が支配的となる。一方、センサ信号がいず
れかの信号状態に止まつている間は積分成分が有
効となる。調節器の積分成分が有効となる時間は
主にガスが内燃機関を伝播する時間に基づく遅延
時間に関係している。従つて第３ａ図〜第３ｃ図
に図示したように持続した振動が発生する。第３
ａ図に図示したようにtAまでの間制御振動の平均
値はFr＝１となることがわかる。このことはそ
の駆動状態で噴射量に対する基本制御値が正しく
選ばれており、従つてラムダ制御により補正する
必要がないことを意味する。一方tAとtBの間では
この駆動条件で噴射量に対する基本制御値が誤つ
ているので、ラムダ制御により補正が行なわれ
る。センサからの出力信号が両レベルのいずれか
一方のレベルにある時には調節器の出力信号Fr
は積分成分を介して変化され、これは燃料噴射量
が補正回路１３を介して所望の値に補正されるま
で続く。この例の場合補正係数Frの平均値は１
よりも大きな値のところを中心として変動してい
るので、基本制御値が少なめの燃料の量に対応し
ていると判断される。同様にこの例から基本制御
値が必ずしも正しいものでなくても制御振動は過
渡状態で大きくならないことが理解できる。Ｐ成
分並びにＩ成分に起因する制御振動の振幅値は各
成分を適当に選び遅延時間が一定であるとすると
過渡状態で常に等しい値となるので、それにより
最適の制御周波数が得られる。
一方第３ｂ図に示したように制御系の遅延時間
が変化すると状況は顕著に変化する。制御系の遅
延時間は回転数並びに負荷に大きく作用されるの
で、このような遅延時間の変動が頻繁に発生す
る。tAとtB間で遅延時間が大きくなることにより
調節器１７に積分特性に起因して制御振動の振幅
が大きくなる。振幅がかなり大きくなる極端な例
の場合には内燃機関の回転トルクが変動し、それ
によつて回転の円滑度が失なわれ、有害な排気ガ
ス放出が増大する。さらにＰ成分並びにＩ成分に
基づく制御振動の振幅間に最適な関係が得られな
くなり、制御振動の周波数が減少することにより
全体の装置が緩慢な特性となつてしまう。
が変化すると状況は顕著に変化する。制御系の遅
延時間は回転数並びに負荷に大きく作用されるの
で、このような遅延時間の変動が頻繁に発生す
る。tAとtB間で遅延時間が大きくなることにより
調節器１７に積分特性に起因して制御振動の振幅
が大きくなる。振幅がかなり大きくなる極端な例
の場合には内燃機関の回転トルクが変動し、それ
によつて回転の円滑度が失なわれ、有害な排気ガ
ス放出が増大する。さらにＰ成分並びにＩ成分に
基づく制御振動の振幅間に最適な関係が得られな
くなり、制御振動の周波数が減少することにより
全体の装置が緩慢な特性となつてしまう。
また第３ｃ図に図示したように酸素センサの出
力信号が濃いものから薄いものに変動した場合Ｐ
成分が０にセツトされるので、多くの場合意識的
にもたらされるラムダ変位が生じる。このラムダ
変位は一般的に濃いものから薄いものへと変動と
薄いものから濃いものへの変動間におけるＰ成分
が異なることによつて発生する。この場合Ｐ成分
は０である必要はない。このラムダ変位の度合が
どれほどかはFr＝１とした場合のその線より上
側の面積部分と下側の面積部分の差によつて定め
られる。この場合もtAとtBの間で制御系の遅延時
間が大きくなると仮定する。制御振動の振幅はそ
れにより増大することによつて補正係数Frも変
動するので、意識的にもたらされるラムダ変位は
この振動振幅に関係する。
力信号が濃いものから薄いものに変動した場合Ｐ
成分が０にセツトされるので、多くの場合意識的
にもたらされるラムダ変位が生じる。このラムダ
変位は一般的に濃いものから薄いものへと変動と
薄いものから濃いものへの変動間におけるＰ成分
が異なることによつて発生する。この場合Ｐ成分
は０である必要はない。このラムダ変位の度合が
どれほどかはFr＝１とした場合のその線より上
側の面積部分と下側の面積部分の差によつて定め
られる。この場合もtAとtBの間で制御系の遅延時
間が大きくなると仮定する。制御振動の振幅はそ
れにより増大することによつて補正係数Frも変
動するので、意識的にもたらされるラムダ変位は
この振動振幅に関係する。
上述した点に鑑み本発明では調節器１６のＩ成
分の傾斜を次のように、即ち、先行する制御振幅
に応じ、所定の目標振幅値に達するまで傾斜を補
正するようにしている。振動振幅の正確な値を
個々に求めるようにする。制御振幅を大きくする
と各々発生する外乱を急速に克服することができ
るが、制御振幅が大きくなるとともに内燃機関の
円滑度は失なわれる。従つて内燃機関を装備した
自動車の乗り心地が阻害される限界値よりわずか
下の振動振幅になるように調節が行なわれる。第
２に、その場合発生する排気ガスの変動を考慮す
るようにする。その場合後に設けられた触媒によ
る緩衝効果がこの変動を大部分吸収してしまうこ
とを考慮しておく。このようにして制御振動の振
幅の上限を走行特性によるか、あるいは排気ガス
放出を考慮した上方しきい値によつて設定する。
この制御振動の振幅をどのような値にするかは当
業者にとつては何ら問題なくルーチン作業に属す
るものである。
分の傾斜を次のように、即ち、先行する制御振幅
に応じ、所定の目標振幅値に達するまで傾斜を補
正するようにしている。振動振幅の正確な値を
個々に求めるようにする。制御振幅を大きくする
と各々発生する外乱を急速に克服することができ
るが、制御振幅が大きくなるとともに内燃機関の
円滑度は失なわれる。従つて内燃機関を装備した
自動車の乗り心地が阻害される限界値よりわずか
下の振動振幅になるように調節が行なわれる。第
２に、その場合発生する排気ガスの変動を考慮す
るようにする。その場合後に設けられた触媒によ
る緩衝効果がこの変動を大部分吸収してしまうこ
とを考慮しておく。このようにして制御振動の振
幅の上限を走行特性によるか、あるいは排気ガス
放出を考慮した上方しきい値によつて設定する。
この制御振動の振幅をどのような値にするかは当
業者にとつては何ら問題なくルーチン作業に属す
るものである。
第４図には本発明による混合気調整装置の実施
例が図示されている。排気ガスセンサ１５からの
出力信号は比較段４１に導かれ、そこで目標値
Usoll４２と比較される。その比較結果は調節器
１６の入力端子に供給される。調節器１６の出力
信号Frは例えば噴射時間を補正するのに用いら
れる。調節器１６は比例動作回路４３とそれに並
列に接続された積分動作回路４４ならびに補正段
４５とから構成される。
例が図示されている。排気ガスセンサ１５からの
出力信号は比較段４１に導かれ、そこで目標値
Usoll４２と比較される。その比較結果は調節器
１６の入力端子に供給される。調節器１６の出力
信号Frは例えば噴射時間を補正するのに用いら
れる。調節器１６は比例動作回路４３とそれに並
列に接続された積分動作回路４４ならびに補正段
４５とから構成される。
排気ガスセンサ１５の出力信号はさらにスイツ
チ４８，４９を作動させる２つの単安定マルチバ
イブレータ４６，４７に供給される。その場合単
安定マルチバイブレータ４６は排気ガスセンサ１
５の出力信号の正の立上り端に、また端安定マル
チバイブレータ４７は負の立下り端に応答する。
スイツチ４８，４９を介して調節器１６の出力信
号Frは各々サンプリングホールド回路５０，５
１の入力端子に供給される。このサンプリングホ
ールド回路５０，５１の出力信号は調節器１６の
比例動作回路４３の信号とともに比較段５２に供
給される。割算回路５３において比較段５２の出
力信号Iistと目標値Isoll５４の商が形成される。
この商は比較段５５において目標値５６と比較さ
れ、その結果が他の信号とともに掛算回路５７に
供給される。掛算回路５７の出力信号は電圧周波
数変換器６０ならびにスイツチ５８を介してカウ
ンタ５９に入力される。カウンタ５９のカウント
方向は各々スイツチ５８の位置に従つて定まる。
その場合スイツチ５８は排気ガスセンサ１５の出
力信号の変化毎に作動される。カウンタ５９の内
容により補正段４５ならびに掛算回路５７が変化
される。さらに掛算回路５７には他の信号Gfが
印加される。なお、例えば空気流量QL、絞り弁
開度α、回転数ｎあるいは圧力ｐ等種々のパラメ
ータが入力される負荷識別回路６１からの信号を
補正段４５に入力し、積分傾斜を補正するのが望
ましい。次にこのような構成の動作を説明する。
排気ガスセンサ１５の出力信号が切り替る時点で
制御振動の振幅値がサンプリングホールド回路５
０，５１に格納される。比較段５２において振幅
の差が形成されるので、その出力には制御振動の
振幅値が得られる。その場合純粋に積分成分に基
づく振幅値だけ求めるために比較段５２において
Ｐ成分が除去される。なお、多くの場合除去すべ
きＰ成分を純粋に計算的に０にするのが好ましい
ことが判明している。というのはそれにより演算
コストを減少できるからである。比較段５２の出
力信号を所定の目標値Isoll５４によつて割算し、
続いて比較段５５においてこの商の値と目標値
（Ｉの値をとる）５６と比較し、続いて掛算回路
５７においてカウンタ５９の出力信号と掛け算す
る。電圧周波数変換器６０を介して掛算回路５７
の出力信号によりカウンタ５９のカウント速度が
変化される。補正段４５によりカウンタ５９のカ
ウント状態に従い制御振動のＩ成分の傾斜が調節
される。
チ４８，４９を作動させる２つの単安定マルチバ
イブレータ４６，４７に供給される。その場合単
安定マルチバイブレータ４６は排気ガスセンサ１
５の出力信号の正の立上り端に、また端安定マル
チバイブレータ４７は負の立下り端に応答する。
スイツチ４８，４９を介して調節器１６の出力信
号Frは各々サンプリングホールド回路５０，５
１の入力端子に供給される。このサンプリングホ
ールド回路５０，５１の出力信号は調節器１６の
比例動作回路４３の信号とともに比較段５２に供
給される。割算回路５３において比較段５２の出
力信号Iistと目標値Isoll５４の商が形成される。
この商は比較段５５において目標値５６と比較さ
れ、その結果が他の信号とともに掛算回路５７に
供給される。掛算回路５７の出力信号は電圧周波
数変換器６０ならびにスイツチ５８を介してカウ
ンタ５９に入力される。カウンタ５９のカウント
方向は各々スイツチ５８の位置に従つて定まる。
その場合スイツチ５８は排気ガスセンサ１５の出
力信号の変化毎に作動される。カウンタ５９の内
容により補正段４５ならびに掛算回路５７が変化
される。さらに掛算回路５７には他の信号Gfが
印加される。なお、例えば空気流量QL、絞り弁
開度α、回転数ｎあるいは圧力ｐ等種々のパラメ
ータが入力される負荷識別回路６１からの信号を
補正段４５に入力し、積分傾斜を補正するのが望
ましい。次にこのような構成の動作を説明する。
排気ガスセンサ１５の出力信号が切り替る時点で
制御振動の振幅値がサンプリングホールド回路５
０，５１に格納される。比較段５２において振幅
の差が形成されるので、その出力には制御振動の
振幅値が得られる。その場合純粋に積分成分に基
づく振幅値だけ求めるために比較段５２において
Ｐ成分が除去される。なお、多くの場合除去すべ
きＰ成分を純粋に計算的に０にするのが好ましい
ことが判明している。というのはそれにより演算
コストを減少できるからである。比較段５２の出
力信号を所定の目標値Isoll５４によつて割算し、
続いて比較段５５においてこの商の値と目標値
（Ｉの値をとる）５６と比較し、続いて掛算回路
５７においてカウンタ５９の出力信号と掛け算す
る。電圧周波数変換器６０を介して掛算回路５７
の出力信号によりカウンタ５９のカウント速度が
変化される。補正段４５によりカウンタ５９のカ
ウント状態に従い制御振動のＩ成分の傾斜が調節
される。
回転数ｎ、絞り弁開度α、空気流量Ｑ等のパラ
メータが入力される負荷識別回路６１を介して内
燃機関の負荷に応じて制御信号のＩ成分が基本制
御される。このような構成が例えばドイツ特許公
開公報第2229928号に記載されている。
メータが入力される負荷識別回路６１を介して内
燃機関の負荷に応じて制御信号のＩ成分が基本制
御される。このような構成が例えばドイツ特許公
開公報第2229928号に記載されている。
このような構成はほぼ３つの機能、即ち積分傾
斜の測定、目標傾斜値との比較、ならびに積分傾
斜の補正の３つの機能を行なわなければならな
い。制御振動は排気ガスセンサの出力信号が希薄
なものから濃いものに変動する時点で最大値A0
を有し、また濃厚なものから希薄なものに変動す
る場合に最小値Auを有するので、これらの両極
値を記憶し、続いて差を形成することにより振幅
の実際値Ai＝Ao−Auが形成される。
斜の測定、目標傾斜値との比較、ならびに積分傾
斜の補正の３つの機能を行なわなければならな
い。制御振動は排気ガスセンサの出力信号が希薄
なものから濃いものに変動する時点で最大値A0
を有し、また濃厚なものから希薄なものに変動す
る場合に最小値Auを有するので、これらの両極
値を記憶し、続いて差を形成することにより振幅
の実際値Ai＝Ao−Auが形成される。
ここで比例成分Ｐを取り除くと、純粋にＩ成分
だけに基づく制御振動の振幅値Ii＝Ai−Ｐが得ら
れる。その場合Ｐ成分は非対称な値、即ち排気ガ
スセンサの出力信号が希薄なものから濃厚なもの
に変動する場合と濃厚なものから希薄なものに変
動する場合とで異なる値を有する。新しいサイク
ルに対するＩ成分の傾斜Snは前のサイクルにお
けるＩ成分の傾斜Saから Sn＝Is／Ii・Sa の式に従い計算される。
だけに基づく制御振動の振幅値Ii＝Ai−Ｐが得ら
れる。その場合Ｐ成分は非対称な値、即ち排気ガ
スセンサの出力信号が希薄なものから濃厚なもの
に変動する場合と濃厚なものから希薄なものに変
動する場合とで異なる値を有する。新しいサイク
ルに対するＩ成分の傾斜Snは前のサイクルにお
けるＩ成分の傾斜Saから Sn＝Is／Ii・Sa の式に従い計算される。
Sn＝Sa＋ΔS＝Is／Ii・Sa
であることから積分傾斜の変化ΔSに対して
ΔS＝Sa｛（Is／Ii）−１｝
が得られる。但しIsは振幅の目標値で第４図の
Isollに対応し、Iiは振幅の実際値でIistに対応す
る。
Isollに対応し、Iiは振幅の実際値でIistに対応す
る。
基本制御値が変化した場合ないし突然外乱が発
生した場合Frの平均値が変位し、それによつて
前の平均値との偏差を積分時間を長くすることに
より補償しなければならないので、振幅値が増大
することにより新しい積分傾斜を計算する場合不
正確になる。これを避けるために、ほぼ１よりも
小さな値を有する重み係数Gfを導入する。この
ような処置をとることにより積分傾斜における変
化速度を減少することができるので、数回振動し
た後傾斜は所望の値となる。振動の平均値移動に
より増大した傾斜の影響はこれにより顕著に抑圧
することができる。
生した場合Frの平均値が変位し、それによつて
前の平均値との偏差を積分時間を長くすることに
より補償しなければならないので、振幅値が増大
することにより新しい積分傾斜を計算する場合不
正確になる。これを避けるために、ほぼ１よりも
小さな値を有する重み係数Gfを導入する。この
ような処置をとることにより積分傾斜における変
化速度を減少することができるので、数回振動し
た後傾斜は所望の値となる。振動の平均値移動に
より増大した傾斜の影響はこれにより顕著に抑圧
することができる。
平均値移動を抑圧する他の方法は、制御振動の
Ｉ成分によつてのみ起される振幅値Ｉの比較に代
え全体の振幅値Ａ＝Ｉ＋Ｐを用いて比較する方法
である。そのために比較段５２において除去すべ
きＰ成分をセツトする。これによつても同様に積
分傾斜の変化速度を減少させることができる。さ
らにそのような手段により計算コストを減少する
こともできる。なおここで当業者にはこれらをア
ナログ的に用いて実現するかデジタルコンピユー
タ制御により実現するかは何ら問題のないことで
あることは注意しておく。
Ｉ成分によつてのみ起される振幅値Ｉの比較に代
え全体の振幅値Ａ＝Ｉ＋Ｐを用いて比較する方法
である。そのために比較段５２において除去すべ
きＰ成分をセツトする。これによつても同様に積
分傾斜の変化速度を減少させることができる。さ
らにそのような手段により計算コストを減少する
こともできる。なおここで当業者にはこれらをア
ナログ的に用いて実現するかデジタルコンピユー
タ制御により実現するかは何ら問題のないことで
あることは注意しておく。
次にコンピユータ制御を用いた例における制御
の流れをフローチヤートを参照して説明する。
の流れをフローチヤートを参照して説明する。
即ち第６図において始動後ステツプS1におい
て濃い（リツチ）から薄い（リーン）あるいは薄
いから濃いへの変動が判別され、変動がある場合
にはステツプS2において濃いか否かが判断され
る。濃い場合にはステツプS3において最小振幅
値をAu、最大振幅値をAo、正の比較成分をPpと
して積分成分に基づく実際の振幅値Ii＝Ao−Au
−Ppを計算し、また薄い場合にはステツプS4に
おいて負の比例成分をPnとして実際の振幅値Ii＝
Ao−Au−Pnを計算する。続いてステツプS5に
おいて各々新しい傾斜値Sn＝Sa＋Sa.Gf・［（Is／
Ii）−１］を求めステツプS6、S7において補正係
数Frを求め、ステツプS8において最終的に補正
係数を求める。またステツプS1において変動が
ないと判断された場合にはステツプS8において
そこに記載された式に従い補正係数を求める。但
しステツプS8の式においてSvは積分傾斜の基本
値、Usollは排気ガスセンサの目標値電圧、Uist
は排気ガスセンサの実際値電圧である。
て濃い（リツチ）から薄い（リーン）あるいは薄
いから濃いへの変動が判別され、変動がある場合
にはステツプS2において濃いか否かが判断され
る。濃い場合にはステツプS3において最小振幅
値をAu、最大振幅値をAo、正の比較成分をPpと
して積分成分に基づく実際の振幅値Ii＝Ao−Au
−Ppを計算し、また薄い場合にはステツプS4に
おいて負の比例成分をPnとして実際の振幅値Ii＝
Ao−Au−Pnを計算する。続いてステツプS5に
おいて各々新しい傾斜値Sn＝Sa＋Sa.Gf・［（Is／
Ii）−１］を求めステツプS6、S7において補正係
数Frを求め、ステツプS8において最終的に補正
係数を求める。またステツプS1において変動が
ないと判断された場合にはステツプS8において
そこに記載された式に従い補正係数を求める。但
しステツプS8の式においてSvは積分傾斜の基本
値、Usollは排気ガスセンサの目標値電圧、Uist
は排気ガスセンサの実際値電圧である。
第５図には本発明による混合器調整装置におけ
る調節器の出力信号である補正係数Frが時間に
関して図示されている。tAの時点で基本制御値が
突然変動するとともに制御系の遅延時間も同時に
変動する（第３ａ図と第３ｂ図が同時に発生す
る）。本発明によればこの両方が同時に変動して
もほぼ２〜３回振動サイクルが経過した後は目標
振幅値になるように積分傾斜が適合（調整）され
ることが理解できる。
る調節器の出力信号である補正係数Frが時間に
関して図示されている。tAの時点で基本制御値が
突然変動するとともに制御系の遅延時間も同時に
変動する（第３ａ図と第３ｂ図が同時に発生す
る）。本発明によればこの両方が同時に変動して
もほぼ２〜３回振動サイクルが経過した後は目標
振幅値になるように積分傾斜が適合（調整）され
ることが理解できる。
全体として本発明による装置により制御周波数
を最大にすることができる。というのは制御振動
のＰ成分ならびにＩ成分に基づく振幅を特に積分
傾斜を適合させることにより同じ値に設定でき、
従つて調節器を常に最適に動作させることができ
るからである。エンジないしは排気ガスセンサの
製造誤差があつた場合でも、またエンジンならび
に排気ガスセンサが長期間の後に変動したとして
も積分傾斜を適合化されることによりそれを最適
に補償することができる。上述した実施例は噴射
装置をもとにして説明したが、本発明は混合器が
どのような方法で形成されるかに無関係に実施で
きるものである。
を最大にすることができる。というのは制御振動
のＰ成分ならびにＩ成分に基づく振幅を特に積分
傾斜を適合させることにより同じ値に設定でき、
従つて調節器を常に最適に動作させることができ
るからである。エンジないしは排気ガスセンサの
製造誤差があつた場合でも、またエンジンならび
に排気ガスセンサが長期間の後に変動したとして
も積分傾斜を適合化されることによりそれを最適
に補償することができる。上述した実施例は噴射
装置をもとにして説明したが、本発明は混合器が
どのような方法で形成されるかに無関係に実施で
きるものである。
なお過渡状態において制御振動のＰならびにＩ
成分に基づく振幅値を等しい値にすることによ
り、ラムダ制御の制御周波数を最適値にすること
ができる。
成分に基づく振幅値を等しい値にすることによ
り、ラムダ制御の制御周波数を最適値にすること
ができる。
また制御振動の平均値を、ＰあるいはＩ成分を
非対称にすることにより意識的に移動させた場合
に好ましい結果が得られる。このような非対称な
制御振動はラムダ変位を発生するために必要とな
るものである。というのはラムダセサからの信号
がほぼ２進的な値をとるので他のラムダ目標値を
介してラムダ値を移動させることができないから
である。しかしラムダ移動量の値は制御振動の振
幅に依存しているので、一定値に制御される振動
振幅に対する障害となる依存性は作用しなくな
る。
非対称にすることにより意識的に移動させた場合
に好ましい結果が得られる。このような非対称な
制御振動はラムダ変位を発生するために必要とな
るものである。というのはラムダセサからの信号
がほぼ２進的な値をとるので他のラムダ目標値を
介してラムダ値を移動させることができないから
である。しかしラムダ移動量の値は制御振動の振
幅に依存しているので、一定値に制御される振動
振幅に対する障害となる依存性は作用しなくな
る。
(ヘ) 効果
以上説明したように、本発明では、排ガスセン
サからの信号に従つて出力される周期的な振動を
有する出力信号の振動振幅を特徴付ける量が検出
され、その検出された量に従つて振動振幅が所定
の値に閉ループ制御により調節されるので、エン
ジン並びに排ガスセンサの製造誤差があつても、
あるいは長期間に渡る変動（ドリフト）があつて
も、排ガスセンサからの信号に従つて出力される
混合気組成を制御するための信号の振動振幅を所
定の値に調節することが可能になる。また、制御
振動の平均値をＰあるいはＩ成分を非対称にする
ことにより意識的に変位させる場合、そのラムダ
平均値の変位量は、制御振動の振幅に関係するの
で、制御振動の振幅が変化すると、その変位量も
変化することになるが、本発明では、制御振動の
振幅値が所定の値に調節されるので、ラムダ値を
変位させた場合、その変位量が制御振動の振幅に
依存するのを防止することが可能になる。
サからの信号に従つて出力される周期的な振動を
有する出力信号の振動振幅を特徴付ける量が検出
され、その検出された量に従つて振動振幅が所定
の値に閉ループ制御により調節されるので、エン
ジン並びに排ガスセンサの製造誤差があつても、
あるいは長期間に渡る変動（ドリフト）があつて
も、排ガスセンサからの信号に従つて出力される
混合気組成を制御するための信号の振動振幅を所
定の値に調節することが可能になる。また、制御
振動の平均値をＰあるいはＩ成分を非対称にする
ことにより意識的に変位させる場合、そのラムダ
平均値の変位量は、制御振動の振幅に関係するの
で、制御振動の振幅が変化すると、その変位量も
変化することになるが、本発明では、制御振動の
振幅値が所定の値に調節されるので、ラムダ値を
変位させた場合、その変位量が制御振動の振幅に
依存するのを防止することが可能になる。
第１図は内燃機関の電子制御による混合器調整
装置の概略構成を示したブロツク図、第２図はマ
イクロコンピユータを用いたラムダ制御の構成を
示す概略ブロツク図、第３ａ図から第３ｃ図はラ
ムダ調節器の出力信号を示した信号波形図、第４
図は本発明による制御装置の概略構成を説明する
ブロツク図、第５図は第４図の調節器の出力信号
を示す信号波形図、第６図は制御の流れを示すフ
ローチヤート図である。 １０……信号形成回路、１１……負荷センサ、
１２……回転数センサ、１３……補正回路、１４
……噴射弁、１５……排気ガスセンサ、１６……
調節器、４１……比較段、４５……補正段、４
６，４７……単安定マルチバイブレータ、５０，
５１……サプリングホールド回路、５２……比較
段、５３……割算回路、５７……掛算回路、５９
……カウンタ。
装置の概略構成を示したブロツク図、第２図はマ
イクロコンピユータを用いたラムダ制御の構成を
示す概略ブロツク図、第３ａ図から第３ｃ図はラ
ムダ調節器の出力信号を示した信号波形図、第４
図は本発明による制御装置の概略構成を説明する
ブロツク図、第５図は第４図の調節器の出力信号
を示す信号波形図、第６図は制御の流れを示すフ
ローチヤート図である。 １０……信号形成回路、１１……負荷センサ、
１２……回転数センサ、１３……補正回路、１４
……噴射弁、１５……排気ガスセンサ、１６……
調節器、４１……比較段、４５……補正段、４
６，４７……単安定マルチバイブレータ、５０，
５１……サプリングホールド回路、５２……比較
段、５３……割算回路、５７……掛算回路、５９
……カウンタ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の排ガス中に配置されて空燃比を示
す信号を出力する排ガスセンサ１５と、 排ガスセンサからの信号に従つて周期的な振動
を有する出力信号（Fr）を発生し混合気組成を
閉ループ制御する第１の手段１６と、 前記出力信号の振動振幅を特徴付ける量を検出
する手段５０，５１，５２と、 前記検出された量に従つて前記第１の手段の制
御定数を調節し前記振動振幅を所定の値に閉ルー
プ制御により調節する第２の手段５５，５９，４
５とから構成されていることを特徴とする内燃機
関の混合気調整装置。 ２ 前記第１の手段の積分成分を調節することを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の内燃機
関の混合気調整装置。 ３ 前記第１の手段の比例成分を所定の値に設定
するかあるいは排ガスセンサの出力信号の変化方
向に従つて異る値とすることを特徴とする特許請
求の範囲第１項又は第２項に記載の内燃機関の混
合気調整装置。 ４ 前記積分成分の振幅値を過渡状態で比例成分
の振幅値と同じ値にすることを特徴とする特許請
求の範囲第２項又は第３項に記載の内燃機関の混
合気調整装置。 ５ 前記積分成分に基づく傾斜の実際値を求め、
それを目標値と比較し、その比較を介して積分成
分の傾斜を調節することを特徴とする特許請求の
範囲第２項から第４項までのいずれか１項に記載
の内燃機関の混合気調整装置。 ６ 前記振幅の振幅値の実際値を求め、それを目
標値と比較し、その比較結果に基づき積分成分の
傾斜を調節することを特徴とする特許請求の範囲
第１項から第５項までのいずれか１項に記載の内
燃機関の混合気調整装置。 ７ 前記積分成分の傾斜値を少なくとも内燃機関
の負荷状態に関係する内燃機関の運転パラメータ
に従つて基本制御することを特徴とする特許請求
の範囲第２項から第３項までのいずれか１項に記
載の内燃機関の混合気調整装置。 ８ 前記第２の手段による積分成分への影響を重
み係数（Gf）により調節することを特徴とする
特許請求の範囲第２項から第７項までのいずれか
１項に記載の内燃機関の混合気調整装置。 ９ 前記重み係数を１より小さい値にすることを
特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の内燃機
関の混合気調整装置。 １０ 前記第１の手段からの信号により混合気組
成を定める基本値を補正することを特徴とする特
許請求の範囲１から９までのいずれか１項に記載
の内燃機関の混合気調整装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843408635 DE3408635A1 (de) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | Lambda-geregeltes gemischzumesssystem fuer eine brennkraftmaschine |
| DE3408635.8 | 1984-03-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60190633A JPS60190633A (ja) | 1985-09-28 |
| JPH0544552B2 true JPH0544552B2 (ja) | 1993-07-06 |
Family
ID=6230002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60030645A Granted JPS60190633A (ja) | 1984-03-09 | 1985-02-20 | 内燃機関の混合気調整装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4671244A (ja) |
| EP (1) | EP0157004B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60190633A (ja) |
| AT (1) | ATE47201T1 (ja) |
| DE (2) | DE3408635A1 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3644472A1 (de) * | 1986-10-30 | 1988-07-07 | Vdo Schindling | Verfahren und schaltungsanordnung zur erkennung der betriebsbereitschaft einer sauerstoffmesssonde |
| JPH03134240A (ja) * | 1989-10-18 | 1991-06-07 | Japan Electron Control Syst Co Ltd | 内燃機関の空燃比フィードバック制御装置 |
| DE4024213A1 (de) * | 1990-07-31 | 1992-02-06 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur lambdaregelung einer brennkraftmaschine mit katalysator |
| DE4024212C2 (de) * | 1990-07-31 | 1999-09-02 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur stetigen Lambdaregelung einer Brennkraftmaschine mit Katalysator |
| US5282360A (en) * | 1992-10-30 | 1994-02-01 | Ford Motor Company | Post-catalyst feedback control |
| DE9301777U1 (de) * | 1993-02-10 | 1994-03-17 | Siemens AG, 80333 München | Gasanalysegerät zum Erfassen und Anzeigen der Abweichung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses eines Gasgemisches von einem vorgegebenen Wert |
| US5363831A (en) * | 1993-11-16 | 1994-11-15 | Unisia Jecs Corporation | Method of and an apparatus for carrying out feedback control on an air-fuel ratio in an internal combustion engine |
| DE102006009412A1 (de) * | 2006-02-23 | 2007-08-30 | Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg | Solarmodulsystem mit Tragstruktur |
| US8347866B2 (en) * | 2009-09-29 | 2013-01-08 | GM Global Technology Operations LLC | Fuel control system and method for more accurate response to feedback from an exhaust system with an air/fuel equivalence ratio offset |
| DE102010031654B4 (de) | 2010-07-22 | 2023-10-05 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine |
| DE102011082641A1 (de) * | 2011-09-14 | 2013-03-14 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Regelstreckenmodifikation |
| RU2487542C2 (ru) * | 2011-10-21 | 2013-07-20 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений Российской академии сельскохозяйственных наук | Энтомопатогенный биопрепарат для защиты растений от вредителей и способ его получения |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5537589A (en) * | 1978-06-22 | 1980-03-15 | Bendix Corp | Closed loop device for controlling air fuel ratio of internal combustion engine |
| JPS5879644A (ja) * | 1981-11-04 | 1983-05-13 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の空燃比制御方法 |
Family Cites Families (13)
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