JPS5922058B2 - electronically controlled internal combustion engine - Google Patents
electronically controlled internal combustion engineInfo
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- JPS5922058B2 JPS5922058B2 JP52095802A JP9580277A JPS5922058B2 JP S5922058 B2 JPS5922058 B2 JP S5922058B2 JP 52095802 A JP52095802 A JP 52095802A JP 9580277 A JP9580277 A JP 9580277A JP S5922058 B2 JPS5922058 B2 JP S5922058B2
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- exhaust
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- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
- Control Of The Air-Fuel Ratio Of Carburetors (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電子制御気化器付機関において、点火時期並び
に排気還流率を機関運転状態に応じて最適制御し、燃費
、ドライバビリティの向上と排気性能の改善をはかるも
のである。[Detailed Description of the Invention] The present invention aims to improve fuel efficiency, drivability, and exhaust performance by optimally controlling ignition timing and exhaust recirculation rate according to engine operating conditions in an engine with an electronically controlled carburetor. be.
内燃機関の運転性を低下させることなく排気中の有害成
分を低減することはかなり困難な問題であり、とくに自
動車用内燃機関のように、低速、低負荷域から高速、高
負荷域まで使用運転領域が広範囲にわたるものは、各領
域で排気組成がそれぞれ変化するため、全てにおいて前
記条件を満足するのは殆んど不可能であると思われてい
た。Reducing harmful components in exhaust gas without reducing the operability of internal combustion engines is a very difficult problem, especially when internal combustion engines for automobiles are operated from low speed and low load ranges to high speed and high load ranges. It was thought that it would be almost impossible to satisfy the above conditions in all areas because the exhaust gas composition changes in each area in a case where the area is wide.
従来から運転状態に対応した制御を実現しようと試みら
れているが、これらは、例えば吸入負圧、機関回転数に
応じて点火時期や排気還流量、空燃比などを制御する場
合、負圧応動部材(ダイヤフラム)、回転数ガバナなど
により直接的に負圧特性、回転数特性を利用しているた
め、近似的には要求点火時期や要求還流量などが得られ
るとしても、必らずしも十分な効果は期待できず、とく
に上記の範囲で運転状態が激しく変化するときには、制
御の応答遅れが目立って一時的に運転性あるいは排気性
能が著しく低下する傾向があった。Conventionally, attempts have been made to realize control that responds to operating conditions, but these have been limited to negative pressure-responsive control, for example, when controlling ignition timing, exhaust recirculation amount, air-fuel ratio, etc. according to intake negative pressure and engine speed. Since negative pressure characteristics and rotation speed characteristics are directly utilized by components (diaphragms), rotation speed governors, etc., even if the required ignition timing and required reflux amount can be obtained approximately, it is not always possible to A sufficient effect cannot be expected, and particularly when the operating conditions change rapidly within the above range, the response delay of the control becomes noticeable and there is a tendency for the drivability or exhaust performance to temporarily deteriorate significantly.
本発明はこのような技術的課題を解決するために提案さ
れたもので、空燃比はフィードバック制(財)により正
確にほぼ理論空燃比に維持すると共に、排気還流率並び
に点火時期を予め記憶された要求特性に精度よく一致さ
せるように、電子的な制御システムを備えた内燃機関を
提供するものである。The present invention was proposed to solve these technical problems, and the air-fuel ratio is accurately maintained at approximately the stoichiometric air-fuel ratio by a feedback system, and the exhaust gas recirculation rate and ignition timing are stored in advance. The purpose of the present invention is to provide an internal combustion engine equipped with an electronic control system so as to accurately match the required characteristics.
以下本発明のいくつかの実施例を図面をもとに説明する
。Some embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図において、1は往復動型内燃機関本体、2は吸気
通路、3は排気通路、4はエアクリーナ、5は気化器を
示す。In FIG. 1, 1 is a reciprocating internal combustion engine body, 2 is an intake passage, 3 is an exhaust passage, 4 is an air cleaner, and 5 is a carburetor.
気化器5は排気通路3に設げた排気センサ6(酸素セン
サ)の出力をもとに、制御回路20を介して空燃比をほ
ぼ理論空燃比にフィードバック制御するように構成され
る。The carburetor 5 is configured to feedback-control the air-fuel ratio to approximately the stoichiometric air-fuel ratio via a control circuit 20 based on the output of an exhaust sensor 6 (oxygen sensor) provided in the exhaust passage 3.
気化器メインノズル7とスローノズル8にそれぞれ接続
する燃料通路9.10の途中にエアブリード11,12
が連通すると共に、補助エアブリード13と14とが連
通していて、この補助エアブリード13,14をオンオ
フ型電磁弁15.16が開閉するようになっている。Air bleeds 11 and 12 are installed in the middle of fuel passages 9 and 10 that connect to the carburetor main nozzle 7 and slow nozzle 8, respectively.
are in communication with each other, and auxiliary air bleeds 13 and 14 are also in communication with each other, and on-off type solenoid valves 15 and 16 open and close these auxiliary air bleeds 13 and 14.
電磁弁15,16は前記制御回路20からのパルス信号
にもとづいて一定周波数で開閉作動し、そのオンオフ時
間比率の変化によってエアブリード量を可変とし、燃量
流量を間接的に増減することで混合気の空燃比を制御す
る。The electromagnetic valves 15 and 16 open and close at a constant frequency based on the pulse signal from the control circuit 20, and the amount of air bleed is made variable by changing the on/off time ratio, thereby indirectly increasing or decreasing the fuel flow rate to achieve mixing. Controls the air-fuel ratio of air.
排気センサ(酸素センサ)6は空燃比と密接な関係をも
つ排気中の酸素濃度を検出し、制御回路20に検出値を
入力するが、ここで空燃比が理論空燃比に一致している
ならば排気中の酸素はゼロであり、これよりも稀薄混合
気ならば酸素濃度は増え、また濃混合気のときは酸素濃
度はゼロとなる。The exhaust sensor (oxygen sensor) 6 detects the oxygen concentration in the exhaust gas, which is closely related to the air-fuel ratio, and inputs the detected value to the control circuit 20. If the air-fuel ratio matches the stoichiometric air-fuel ratio, then For example, the oxygen in the exhaust gas is zero; if the mixture is leaner than this, the oxygen concentration will increase, and if the mixture is richer than this, the oxygen concentration will be zero.
したがってこのセンサは理論空燃比付近で出力が急峻に
変化し、この特性を利用すれば空燃比を理論空燃比付近
に制御することが出来る。Therefore, the output of this sensor changes sharply near the stoichiometric air-fuel ratio, and by utilizing this characteristic, it is possible to control the air-fuel ratio to near the stoichiometric air-fuel ratio.
例えば検出した空燃比が目標値よりも濃いときは、電磁
弁15.16のオンオフ開閉作動は、補助エアブリード
13,14の平均開度を増加するように、オンオフ時間
比率のうちオンの割合が高いパルス信号にもとづいて制
御され、目標空燃比となるように修正される。For example, when the detected air-fuel ratio is richer than the target value, the on/off opening/closing operation of the solenoid valves 15, 16 will increase the on/off time ratio so that the average opening degree of the auxiliary air bleeds 13, 14 increases. It is controlled based on a high pulse signal and corrected to reach the target air-fuel ratio.
また、この逆に検出した空燃比が目標値よりも薄いとき
は、補助エアブリード13,14の平均開度を減少する
ような修正動作が行われる。Conversely, when the detected air-fuel ratio is lower than the target value, a corrective action is performed to reduce the average opening degree of the auxiliary air bleeds 13 and 14.
図中17は気化器ベンチュリ、18は絞弁である。In the figure, 17 is a carburetor venturi, and 18 is a throttle valve.
そして、この絞弁18の下流に排気の一部を還流するよ
うに、排気還流通路19が排気通路3と吸気通路2とを
連通している。An exhaust gas recirculation passage 19 communicates the exhaust passage 3 and the intake passage 2 so that a portion of the exhaust gas is recirculated downstream of the throttle valve 18.
排気還流通路19には排気還流制御弁21とその上流に
排気還流量センサ22が設けられ1、流量センサ22で
検出した排気還流量は制御回路20に入力され、この制
御回路20に予め記憶されている運転状態に対応する要
求排気還流パターンとの対比にもとづいて、排気還流制
御弁21の作動がコントロールされ、排気還流量を適正
制御する。The exhaust gas recirculation passage 19 is provided with an exhaust gas recirculation control valve 21 and an exhaust gas recirculation amount sensor 22 upstream thereof. The operation of the exhaust gas recirculation control valve 21 is controlled based on the comparison with the required exhaust gas recirculation pattern corresponding to the current operating state, and the amount of exhaust gas recirculation is appropriately controlled.
本実施例においては、運転状態の検出を後述するように
絞弁開度センサ23と機関回転数センサ24を介して行
う。In this embodiment, the operating state is detected via a throttle valve opening sensor 23 and an engine rotation speed sensor 24, as will be described later.
排気還流制御弁21はダイヤフラム25で画成された負
圧室26に通路21を介して吸入負圧が導かれると共に
、負王室26に連通させた大気導入口28を電磁弁29
が開閉するように構成され、このようにして調整された
負圧に応動するダイヤフラム25に弁体30が連結し、
排気還流量を制御する。In the exhaust gas recirculation control valve 21, suction negative pressure is introduced to a negative pressure chamber 26 defined by a diaphragm 25 via a passage 21, and an atmosphere inlet 28 communicated with the negative chamber 26 is connected to a solenoid valve 29.
A valve body 30 is connected to a diaphragm 25 that is configured to open and close, and responds to the negative pressure adjusted in this way,
Controls the amount of exhaust gas recirculation.
電磁弁29は制御回路20からの信号で作動するオンオ
フ型電磁弁である。The solenoid valve 29 is an on-off type solenoid valve operated by a signal from the control circuit 20.
一方、排気還流量センサ22は静電型コロナ放電センサ
であり、高電圧発生装置31に接続する高圧電極32と
、これに対向配置されるイオン検出電極33とにより構
成され、アース電極を兼ねるイオン検出電極33で検出
される放電イオンにもとづいて排気還流量を検出する。On the other hand, the exhaust gas recirculation amount sensor 22 is an electrostatic type corona discharge sensor, and is composed of a high-voltage electrode 32 connected to a high-voltage generator 31 and an ion detection electrode 33 placed opposite thereto, which also serves as a ground electrode for detecting ions. The amount of exhaust gas recirculation is detected based on the discharge ions detected by the detection electrode 33.
流体流れの中において電極間でコロナ放電させると、こ
のとき発生したイオン群は流量に応じて下流に運ばれる
。When a corona discharge is caused between electrodes in a fluid flow, the ions generated at this time are carried downstream depending on the flow rate.
したがって流量が増大するほど下流に運ばれるイオンが
増えるので、アース電極に検出されるイオン電流は逆に
減少することになる。Therefore, as the flow rate increases, the number of ions carried downstream increases, so the ion current detected by the earth electrode decreases.
この結果、アース電極のイオンを検出すれば、間接的に
流量の測定が可能となるのであり、この原理を利用した
のが上記排気還流量センサ22である。As a result, by detecting ions at the ground electrode, it is possible to indirectly measure the flow rate, and the exhaust recirculation amount sensor 22 utilizes this principle.
なお、放電電極の下流にイオンを捕集する電極を設け、
下流に流されるイオンを該電極で検出スるよう構成して
もよい。In addition, an electrode for collecting ions is provided downstream of the discharge electrode,
The electrode may be configured to detect ions flowing downstream.
次に、このコロナ放電を利用したクランク角、回転数セ
ンサ24が設けられ、この検出値にもとづいて高電圧火
花発生装置34の高電圧発生タイミングを制御回路20
を介して制御し、ディストリビュータ35を介して図示
しない点火栓の点火時期を適正制御する。Next, a crank angle and rotation speed sensor 24 that utilizes this corona discharge is provided, and a control circuit 20 controls the high voltage generation timing of the high voltage spark generator 34 based on this detected value.
The ignition timing of an ignition plug (not shown) is appropriately controlled via the distributor 35.
点火時期の制御パターンは、前述した排気還流制御パタ
ーンと同様に制御回路20に予め記憶されてあり、回転
数センサ24と絞弁開度センサ23とで検出される運転
状態に応じ、最適な点火時期が選び出されて高電圧火花
発生装置34に作動信号が出力される。The ignition timing control pattern is stored in advance in the control circuit 20 in the same manner as the above-mentioned exhaust gas recirculation control pattern, and is set to the optimum ignition timing according to the operating state detected by the rotation speed sensor 24 and the throttle valve opening sensor 23. The timing is selected and an activation signal is output to the high voltage spark generator 34.
したがって、クランク角、回転数センサ24は絞弁開度
センサ23と共に運転状態の検出要素となると同時に、
点火時期を制御するためのクランク回転角度の角度検出
機能を併有する。Therefore, the crank angle and rotational speed sensor 24 together with the throttle valve opening sensor 23 serve as elements for detecting the operating state, and at the same time,
It also has an angle detection function for crank rotation angle to control ignition timing.
このクランク角、回転数センサ24は、クランク軸の回
転と同一的に回転する円盤36があり、この外周の環状
絶縁体31に検出すべきクランク分解角度に対応して放
射状に、針状電極38が配置され、各々の針状電極38
にコロナ放電用の高電圧発生装置31からの高電圧を印
加するように、導電リング39と接触ブラシ40とが投
げられる一方、針状電極38との間でコロナ放電させた
ためのアース電極を兼ねるイオン検出電極41が、前記
円盤36の外周に近接して配置される。This crank angle/rotation speed sensor 24 has a disk 36 that rotates in the same manner as the rotation of the crankshaft.A ring-shaped insulator 31 on the outer periphery of the disk 36 has needle electrodes 38 radially arranged corresponding to the crank disassembly angle to be detected. are arranged, and each needle electrode 38
A conductive ring 39 and a contact brush 40 are thrown so as to apply a high voltage from a high voltage generator 31 for corona discharge to the electrode, while also serving as a ground electrode for causing corona discharge between the conductive ring 39 and the needle electrode 38. An ion detection electrode 41 is arranged close to the outer periphery of the disk 36 .
針状電極38はクランク軸回転に同期して回転し、静止
しているイオン検出電極41に対し回転速度に応じて次
々と通過していき、このとき各々の針状電極38との間
でコロナ放電が行われる。The needle-like electrodes 38 rotate in synchronization with the rotation of the crankshaft, and pass one after another in accordance with the rotational speed of the stationary ion detection electrode 41. At this time, corona is generated between each needle-like electrode 38. A discharge occurs.
したがって、イオン検出電極41には、各針状電極38
との距離が最も接近したときに最大のイオン電流が検出
され、この検出値は回転数が上昇するほど間隔が狭くな
るペルス状の電流変化特性をもつ。Therefore, each needle electrode 38 is included in the ion detection electrode 41.
The maximum ion current is detected when the distance between the two is closest, and this detected value has a pulse-like current change characteristic in which the intervals become narrower as the rotation speed increases.
そして、針状電極38のうち、特定の位置にある電極、
例えば上死点、下死点位置に相当する電極を、他よりも
検出電極41との放電ギャップが小さくなるように(つ
まり特定の針状電極38を長くする)すれば、この電極
との放電イオンの検出値が他よりも大きくなり、特定回
転角度の識別が可能となる。An electrode at a specific position among the needle electrodes 38,
For example, if the electrodes corresponding to the top dead center and bottom dead center positions are made to have a smaller discharge gap with the detection electrode 41 than the others (that is, by making a specific needle electrode 38 longer), the discharge with this electrode can be made smaller. The detected value of one ion becomes larger than the other, making it possible to identify a specific rotation angle.
したがって、上死点よりクランク角変で回度手前で点火
させるなどの信号を、このピークパルスを基点として計
数することにより正確に出力することができるし、また
回転数の検出も容易に行える。Therefore, by counting the peak pulse as a reference point, a signal such as ignition at a position before the top dead center due to a change in crank angle can be outputted accurately, and the number of rotations can also be easily detected.
ところで、このクランク角・回転数センサ24と共に、
機関運転状態を検出する絞弁開度センサ23からの検出
値が制御回路20に入力し、これら両要素にもとづく運
転状態に対応しての排気還流量と点火時期との制御パタ
ーンが、第2図に示すように予め制御回路20に設定(
記憶)されている。By the way, along with this crank angle/rotation speed sensor 24,
The detected value from the throttle valve opening sensor 23 that detects the engine operating state is input to the control circuit 20, and a control pattern of the exhaust gas recirculation amount and ignition timing corresponding to the operating state based on these two factors is determined by the second control circuit. As shown in the figure, the control circuit 20 is set in advance (
memory).
排気還流率を増大させるに(〜たがってNOxの低減効
果は増大するが、これとともに燃焼の遅れが次第に大き
くなって運転性が低下する。As the exhaust gas recirculation rate is increased, the NOx reduction effect increases, but at the same time, the combustion delay gradually increases and drivability deteriorates.
また、運転状態によってはNOxの発生量がもともと少
ないときがあり、したがって排気還流率は基本的には低
速低負荷域で小さく、高速高負荷域で大きくなるように
制御することが好ましく、この過程においての最適排気
還流率の各点をプロットしてできたのが、第2図の要求
特性である。In addition, depending on the operating conditions, the amount of NOx generated may be small to begin with, so it is preferable to control the exhaust gas recirculation rate so that it is basically small in the low speed and low load range and large in the high speed and high load range. The required characteristics shown in Fig. 2 are obtained by plotting the optimum exhaust gas recirculation rate at each point.
一方、排気還流率の増減にもとでく燃焼遅れに対応して
、点火時期を適正に制御しないと機関運転性、燃費に重
大な影響を及ぼす。On the other hand, if the ignition timing is not properly controlled in response to combustion delays caused by increases and decreases in the exhaust gas recirculation rate, engine operability and fuel efficiency will be seriously affected.
また、排気還流の大小にかかわらず負荷あるいは回転数
によっての要求点火進角は変化し、これら両要素にもと
づいて最適点火時期を回転数ど絞弁開度に応じて選んだ
のが、図示する要求点火特性である。In addition, the required ignition advance angle changes depending on the load or rotational speed regardless of the magnitude of exhaust gas recirculation, and the optimal ignition timing is selected based on both of these factors according to the rotational speed and throttle valve opening as shown in the figure. This is the required ignition characteristic.
これら要求排気還流量と要求点火時期を満足させるよう
に、検出した排気還流量、クランク角度にもとづいて制
御回路20を介して排気還流制御弁21並びに高電圧火
花発生装置34に制御信号が出力されるのである。In order to satisfy these required exhaust gas recirculation amount and required ignition timing, a control signal is outputted to the exhaust recirculation control valve 21 and the high voltage spark generator 34 via the control circuit 20 based on the detected exhaust gas recirculation amount and crank angle. It is.
なお、排気通路3には三元触媒装置43が設置してあり
、排気中に含まれるNOxの還元と、HC9COの酸化
を促進してこれらを無害化する。Note that a three-way catalyst device 43 is installed in the exhaust passage 3, and promotes the reduction of NOx contained in the exhaust gas and the oxidation of HC9CO to render them harmless.
三元触媒装置43は排気中の総合空燃比(本実施例の場
合は二次空気の導入がないため、吸入混合気の空燃比に
相当する)がほぼ理論空燃比の極めて狭い範囲内におい
てのみ、上記還元、酸化効率が共に100%近くなる特
性をもつ。The three-way catalytic converter 43 operates only when the total air-fuel ratio in the exhaust gas (which corresponds to the air-fuel ratio of the intake air-fuel mixture since no secondary air is introduced in this embodiment) is approximately within an extremely narrow range of the stoichiometric air-fuel ratio. , the above-mentioned reduction and oxidation efficiencies are both close to 100%.
したがって、上記空燃比のフィードバック制御気化器5
により、混合気が正確に理論空燃比附近に制御されたと
きに、三元触媒は有効に機能する。Therefore, the air-fuel ratio feedback control carburetor 5
Therefore, the three-way catalyst functions effectively when the air-fuel mixture is accurately controlled close to the stoichiometric air-fuel ratio.
排気還流にもとづき、排気中のNOxは大幅に低減する
が、運転状態によっては燃費、ドライバビリティとの関
係もあって、NOxの排出レベルが若干増加することも
あり、これらをほぼ完全に除去するために、三元触媒装
置43を併設すると同時に空燃比をフィードバック制御
するようにした。Based on exhaust gas recirculation, NOx in the exhaust gas is significantly reduced, but depending on the driving conditions, the level of NOx emissions may increase slightly due to the relationship with fuel efficiency and drivability, and these are almost completely removed. Therefore, a three-way catalytic converter 43 is installed, and at the same time, the air-fuel ratio is feedback-controlled.
したがって、三元触媒装置43の負担はそれほど大きく
なく、補助的な排気清浄化機能をもっことになる。Therefore, the burden on the three-way catalyst device 43 is not so large, and it has a supplementary exhaust purification function.
次に作用も含めてさらに詳しく説明する。Next, it will be explained in more detail, including its effect.
気化器絞弁18の開度に応じてメイン系あるいけはスロ
ー系のノズル7.8から燃料が吸い出され、エアークリ
ーナ4を経て吸入される空気と混合して混合気が生成さ
れる。Depending on the opening degree of the carburetor throttle valve 18, fuel is sucked out from the main system or the slow system nozzle 7.8, and is mixed with the air sucked through the air cleaner 4 to produce an air-fuel mixture.
機関本体1に供給された混合気は、燃焼後に排気通路3
に排出され、ここで排気センサ6が排気中に含まれる酸
素濃度を検出し、制御回路20に検出値を出力する。The air-fuel mixture supplied to the engine body 1 passes through the exhaust passage 3 after combustion.
Here, the exhaust sensor 6 detects the oxygen concentration contained in the exhaust gas and outputs the detected value to the control circuit 20.
この検出濃度が理論空燃比における酸素濃度と比較され
、その誤差がある場合には誤差を解消させるように、電
磁弁15.16に対して制御信号が出力される。This detected concentration is compared with the oxygen concentration at the stoichiometric air-fuel ratio, and if there is an error, a control signal is output to the electromagnetic valves 15, 16 to eliminate the error.
この制御信号は一定の周波数をもったパルス信号で、し
たがって検出濃度によってオンオフパルス幅の比率が変
えられ、これによって電磁弁15゜16の平均開度が増
減する。This control signal is a pulse signal with a constant frequency, and therefore the ratio of on-off pulse width is changed depending on the detected concentration, thereby increasing or decreasing the average opening degree of the solenoid valves 15 and 16.
電磁弁15.16は補助エアブリード13.14を開閉
し、燃料中に混入される空気流量をコントロールし、空
燃比を制御するもので、補助エアブリード13,14の
平均開度が大きくなるほど空燃比は希薄側に移行する。The solenoid valves 15, 16 open and close the auxiliary air bleeds 13, 14, control the flow rate of air mixed into the fuel, and control the air-fuel ratio. The fuel ratio shifts to the lean side.
したがって、排気センサ6の検出結果が空燃比が理論空
燃比よりも薄い状態であることを示すな 。Therefore, the detection result of the exhaust sensor 6 does not indicate that the air-fuel ratio is lower than the stoichiometric air-fuel ratio.
らば、制御回路20からの出力信号は、電磁弁15.1
6を介して補助エアブリード13,14の平均開度が減
少するように制御され、これにもとづいて燃料中のエマ
ルジョン空気が減じられ、空燃比が理論空燃比に接近す
るようになる。If so, the output signal from the control circuit 20 is transmitted to the solenoid valve 15.1.
6, the average opening degree of the auxiliary air bleeds 13, 14 is controlled to decrease, and based on this, the emulsion air in the fuel is reduced, and the air-fuel ratio approaches the stoichiometric air-fuel ratio.
このようにして空燃比がほぼ理論空燃比に維持されるの
であるが、運転状態によっては理論空燃比よりも濃い混
合気が必要となることがある。In this way, the air-fuel ratio is maintained at approximately the stoichiometric air-fuel ratio, but depending on the operating conditions, a mixture richer than the stoichiometric air-fuel ratio may be required.
そこてfIlえば機関の冷間始動時などは、冷却水温セ
ンサ45からの検出値にもとづき、空燃比の設定値を濃
い側に移行しく具体的にはフィードバック制(財)を停
止し、補助エアブリード13.14を全閉としてもよい
)、冷間時の機関安定性を高める。Therefore, when starting the engine cold, etc., the set value of the air-fuel ratio is shifted to the rich side based on the detected value from the cooling water temperature sensor 45. Specifically, the feedback system is stopped, and the auxiliary air Bleeds 13 and 14 may be fully closed) to improve engine stability when cold.
混合気をほぼ理論空燃比に正確に制(財)すれば、燃費
、運転性能が共に最良の状態となり、かつ排気中に含ま
れるHC,COも大幅に減少する。If the air-fuel mixture is accurately controlled to approximately the stoichiometric air-fuel ratio, both fuel efficiency and driving performance will be in the best condition, and HC and CO contained in the exhaust gas will also be significantly reduced.
一方、排気還流通路19を介して排気の一部が吸気中に
還流され、NOxの発生を低減するように燃焼の最高温
度を相対的に低下させる。On the other hand, a part of the exhaust gas is recirculated into the intake air through the exhaust gas recirculation passage 19, thereby relatively lowering the maximum temperature of combustion so as to reduce the generation of NOx.
一般に、排気還流率を増加させるにしたがってNOxの
発生率も低減するが、排気還流することによって機関の
運転性能に及ぼす影響も非常に大きいものがあるため、
排気還流量は運転状態にも応じて正確に目標値に制御す
る必要がある。In general, as the exhaust gas recirculation rate increases, the NOx generation rate decreases, but exhaust gas recirculation also has a very large effect on engine operating performance.
The amount of exhaust gas recirculation must be accurately controlled to a target value depending on the operating conditions.
本発明では、運転状態に対応して最適の排気還流制御パ
ターンが予め設定してあり、これを絞弁開度センサ23
と回転数センサ24からの信号にもとづいて選び出し、
この選択された制御目標値と実際の排気還流量とを比較
し、排気還流制御弁21をフィードバック制御する。In the present invention, an optimal exhaust recirculation control pattern is set in advance in accordance with the operating state, and this pattern is set by the throttle valve opening sensor 23.
and the signal from the rotation speed sensor 24,
The selected control target value and the actual exhaust gas recirculation amount are compared, and the exhaust gas recirculation control valve 21 is feedback-controlled.
そこで実際の排気還流量を検出するために、排気還流量
センサ22に設げてあり、このセンサ23はコロナ放電
を利用したコロナイオン検出型センサであり、高圧電極
32をイオン検出電極33との間でコロナ放電させる。Therefore, in order to detect the actual exhaust gas recirculation amount, an exhaust gas recirculation amount sensor 22 is provided. This sensor 23 is a corona ion detection type sensor that uses corona discharge, and the high voltage electrode 32 is connected to the ion detection electrode 33. A corona discharge occurs between the two.
コロナ放電により発生したイオンは排気還流量に応じて
下流に運ばれるため、検出電極33に到達するイオン電
流は還流量が増加するほど減少する。Ions generated by corona discharge are carried downstream according to the amount of exhaust gas recirculation, so the ion current reaching the detection electrode 33 decreases as the amount of recirculation increases.
したがって、この検出値を制御回路20で流量に換算し
た信号として、前記選択目標値と比較する。Therefore, the control circuit 20 converts this detected value into a flow rate and compares it with the selected target value as a signal.
この比較にもとづいて排気還流制御弁21の電磁弁29
を作動させる制御信号が出力されるのである。Based on this comparison, the solenoid valve 29 of the exhaust recirculation control valve 21
A control signal is output that activates the .
この制御信号はオンオフ的なパルス信号であって、負圧
室260大気導入口28の平均開度を増減制御するよう
に電磁弁29を作動させる。This control signal is an on/off pulse signal, and operates the electromagnetic valve 29 to increase or decrease the average opening degree of the atmospheric inlet 28 of the negative pressure chamber 260.
この平均開度が増大すれば、負圧室26に導入される吸
入負圧に対する大気の希釈率が大きくなって、制御負圧
が弱まるから制御弁開度は縮少し、逆に平均開度が減じ
れば全く逆の動作にもとづき制御弁開度が増大し、排気
還流量が増える。If this average opening increases, the dilution rate of the atmosphere with respect to the suction negative pressure introduced into the negative pressure chamber 26 increases, and the control negative pressure weakens, so the control valve opening decreases, and conversely, the average opening increases. If it decreases, the control valve opening will increase based on the completely opposite operation, and the amount of exhaust gas recirculation will increase.
このようにして、排気還流量が運転状態に応じて選択さ
れる目標値と一致するように制御されるのである。In this way, the exhaust gas recirculation amount is controlled so as to match the target value selected depending on the operating state.
機関の低速低負荷時あるいは減速時などN Oxの発生
がもともと少ない運転領域では、排気還流量(率)を減
じて運転性能の安定性を向上させ、逆にNOxの発生が
増大する高負荷時などは排気還流量を増大させるような
制御が要求されるのであり、これら運転状態を前述した
ように、絞弁開度と回転数を要素として検出し、最適な
排気還流制御パターンを選び出し、この目標値に実際の
制御流量を精度よく一致させるのである。In operating ranges where NOx generation is naturally low, such as when the engine is operating at low speeds and low loads, or during deceleration, the exhaust gas recirculation amount (rate) can be reduced to improve the stability of operating performance, while at high loads, when NOx generation increases. etc., requires control to increase the amount of exhaust recirculation.As mentioned above, these operating conditions are detected using the throttle valve opening and rotation speed as elements, and the optimal exhaust recirculation control pattern is selected. This allows the actual control flow rate to match the target value with high accuracy.
そして、このような排気還流にもとづいて要求点火時期
は必然的に変化するのであるが、これらの要求特性も上
記と同様に制御回路20に予め設定してあり、運転状態
に応じて排気還流との兼ね合いも考慮して適正な点火時
期が得られるように、高電圧火花発生装置34の高電圧
発生タイミングを制御回路20からの信号によって制御
する。The required ignition timing inevitably changes based on such exhaust gas recirculation, but these required characteristics are also set in advance in the control circuit 20 in the same way as above, and the exhaust gas recirculation and The high voltage generation timing of the high voltage spark generator 34 is controlled by the signal from the control circuit 20 so that appropriate ignition timing can be obtained by taking into consideration the balance between the following.
運転状態に応じての点火時期制御パターンは、排気還流
の制御パターンの選択と同様に、絞弁開度センサ23と
回転数センサ24の信号にもとづいて選び出される。The ignition timing control pattern depending on the operating state is selected based on the signals from the throttle valve opening sensor 23 and the rotation speed sensor 24, similarly to the selection of the exhaust gas recirculation control pattern.
回転数センサ24はコロナ放電を利用したセンサで、前
述したように、クランク回転角の分解角に対応した数の
針状電極38を有しているため微少角毎のパルス信号を
出力し、したがって精度のよいクランク角の検出センサ
としての機能をもっている。The rotation speed sensor 24 is a sensor that uses corona discharge, and as described above, it has needle-like electrodes 38 whose number corresponds to the resolution angle of the crank rotation angle, so it outputs a pulse signal for each minute angle. It functions as a highly accurate crank angle detection sensor.
このセンサ出力を利用すれば、点火時期の制御も正確に
行うことが可能となるのであり、選び出された制御パタ
ーンの点火時期と一致させるために、検出したクランク
角信号を、例えば上死点から計数して所定の角度になっ
たときに点火信号を高電圧火花発生装置34に出力し、
高電圧発生タイミングを制御しつつディストリビュータ
(配電部)35を介し点火栓に点火エネルギを供給する
。By using this sensor output, it is possible to accurately control the ignition timing, and in order to match the ignition timing of the selected control pattern, the detected crank angle signal can be used, for example, at top dead center. When the count reaches a predetermined angle, an ignition signal is output to the high voltage spark generator 34,
Ignition energy is supplied to the ignition plug via a distributor (power distribution section) 35 while controlling the high voltage generation timing.
このようにして要求特性に合せた点火時期に制御するこ
とにより、前述のような排気還流を行っても燃焼特性の
不安定化(燃焼遅れ)を回避し、燃費、運転性能の悪化
を回避することが出来る。In this way, by controlling the ignition timing to match the required characteristics, even if exhaust gas recirculation is performed as described above, instability of combustion characteristics (combustion delay) is avoided, and deterioration of fuel efficiency and driving performance is avoided. I can do it.
以上のように、排気還流と点火時期の特性を運転状態に
応じて最適にフィードバックコントロールでき、一方、
混合気の空燃比を正確に目標値である理論空燃比に制御
するので、これらが相俟って燃費、ドライバビリティを
悪化させずにN Ox 。As described above, the characteristics of exhaust gas recirculation and ignition timing can be optimally feedback-controlled according to the operating conditions.
Since the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is accurately controlled to the stoichiometric air-fuel ratio, which is the target value, these factors work together to reduce NOx without deteriorating fuel efficiency or drivability.
CO、HCを要求に応じて大幅に低減することができる
。CO and HC can be significantly reduced as required.
次に、運転状態の検出要素として絞弁開度センサ23の
代りに吸入負圧センサ46を備える場合を、第3図に示
す。Next, FIG. 3 shows a case where a suction negative pressure sensor 46 is provided in place of the throttle valve opening sensor 23 as an element for detecting the operating state.
吸入負圧は機関負荷に応じて変動するから、吸入負圧を
検出することで負荷状態を把握でき、同時に機関回転数
を知ることにより運転状態を適確に検知できる。Since the suction negative pressure varies depending on the engine load, the load condition can be determined by detecting the suction negative pressure, and at the same time, the operating condition can be accurately detected by knowing the engine speed.
この吸入負圧と回転数をパラメータとする排気還流と点
火時期の制御パターンは第4図に示すようになる。A control pattern for exhaust gas recirculation and ignition timing using the suction negative pressure and rotational speed as parameters is shown in FIG.
勿論、これらの制御パターンは本質的には第2図のもの
と同じであり、最適排気還流及び点火時期を、吸入負圧
と回転数をもとにプロットして作製したものである。Of course, these control patterns are essentially the same as those shown in FIG. 2, and were created by plotting optimal exhaust gas recirculation and ignition timing based on suction negative pressure and rotational speed.
さらに、第5図の実施例は、吸入空気量と機関回転数を
要素として運転状態を検出し、これにもとづいて制御回
路200制御パターンを選択するようにしたものである
。Further, in the embodiment shown in FIG. 5, the operating state is detected using the intake air amount and the engine speed as elements, and the control pattern of the control circuit 200 is selected based on this.
このため、エアクリーナ4の吸入ダクト4aに吸入空気
量センサ47が設けである。For this reason, an intake air amount sensor 47 is provided in the intake duct 4a of the air cleaner 4.
このセンサ41は前述のコロナ放電型センサと同様に構
成されるが、高圧電極48とアース電極49が対向配置
され、この下流にイオン捕集電極50が設置される。This sensor 41 is constructed in the same manner as the above-mentioned corona discharge type sensor, but a high voltage electrode 48 and a ground electrode 49 are arranged facing each other, and an ion collecting electrode 50 is installed downstream thereof.
高圧電極48はコロナ放電用高電圧発生装置31に接続
され、捕集電極50により検出したイオン電流を制御回
路20に入力する。The high voltage electrode 48 is connected to the high voltage generator 31 for corona discharge, and inputs the ion current detected by the collection electrode 50 to the control circuit 20.
コロナ放電により発生したイオンは、吸入空気量に応じ
て下流に運ばれ、したがって捕集電極50の検出イオン
電流は流量の増大に比例して増加する。Ions generated by the corona discharge are carried downstream in accordance with the amount of intake air, and therefore the detection ion current of the collection electrode 50 increases in proportion to the increase in flow rate.
このようにして検出した吸入空気量と機関回転数にもと
づいて、第6図に排気還流と点火時期との最適制御パタ
ーンヲ示ス。Based on the intake air amount and engine speed detected in this way, FIG. 6 shows an optimal control pattern for exhaust gas recirculation and ignition timing.
勿論、この場合、前記各実施例と同様な動作により排気
還流量と点火時期とがフィードバック制御される。Of course, in this case, the exhaust gas recirculation amount and the ignition timing are feedback-controlled by the same operation as in each of the embodiments described above.
さらに、第7図に示す実施例は、第5図の吸入空気量に
代えて排気流量を検出要素としたものである。Furthermore, in the embodiment shown in FIG. 7, the exhaust flow rate is used as a detection element instead of the intake air amount in FIG.
排気流量は吸入空気量と基本的には傾向が等しく、した
がって排気流量を検出することにより運転状態を把握す
ることが可能となる。The exhaust flow rate basically has the same tendency as the intake air amount, so by detecting the exhaust flow rate, it is possible to grasp the operating state.
そこで、排気通路3にコロナ放電を利用した排気流量セ
ンサ51を設置した。Therefore, an exhaust flow rate sensor 51 using corona discharge was installed in the exhaust passage 3.
このセンサ51も高電圧発生装置31に接続した高圧電
極52と、アース電極を兼ねるイオン検出電極53とか
ら構成され、コロナ放電にもとづいて発生したイオン電
流の検出電極53での検出値にもとづき流量を測定する
。This sensor 51 is also composed of a high voltage electrode 52 connected to the high voltage generator 31 and an ion detection electrode 53 that also serves as a ground electrode, and the flow rate is determined based on the value detected by the detection electrode 53 of the ionic current generated based on corona discharge. Measure.
なお、吸入空気量と排気流量の特性はほぼ同一のため、
排気還流量と点火時期との制御パターンは、第6図にお
いて吸入空気量を排気流量と置き換えればよい。In addition, since the characteristics of intake air amount and exhaust flow rate are almost the same,
The control pattern for the exhaust gas recirculation amount and the ignition timing can be determined by replacing the intake air amount with the exhaust flow amount in FIG. 6.
以上説明したように、本発明によれば、機関の運転状態
を検出して、排気還流量及び点火時期をそのときどきで
選択された目標値と一致するように正確にフィードバッ
クコントロールすると共に、混合気の空燃比もほぼ理論
空燃比となるようにフィードバックコントロールするた
め、機関の燃費、ドライバビリティなど運転性能を良好
に保持しつつ、NOxの大幅な低減、並びにHC,CO
の発生防止など総合的な排気対策をはかることができる
。As explained above, according to the present invention, the operating state of the engine is detected, the exhaust gas recirculation amount and the ignition timing are accurately feedback-controlled to match the target values selected at each time, and the air-fuel mixture is Feedback control is performed so that the air-fuel ratio of the engine is almost the stoichiometric air-fuel ratio, so while maintaining good driving performance such as engine fuel efficiency and drivability, it significantly reduces NOx and reduces HC and CO2.
Comprehensive exhaust countermeasures can be taken to prevent the occurrence of
なお、運転状態の検出手段、排気還流量センサなどに共
通してコロナ放電型センナを用いるので、測定精度が著
しく改善されると共に、制御回路への入力信号が統一さ
れて入力系が簡略される一方、コロナ放電用の電源など
を有効に利用でき、装置の全体的なコストダウンをはか
れる。Furthermore, since a corona discharge type sensor is used in common as the operating state detection means, exhaust gas recirculation amount sensor, etc., measurement accuracy is significantly improved, and input signals to the control circuit are unified, simplifying the input system. On the other hand, the power source for corona discharge, etc. can be used effectively, and the overall cost of the device can be reduced.
第1図は本発明の第1実施例の概略断面図、第2図は同
じくその排気還流と点火時期の制御特性線図、第3図は
第2実施例の概略断面図、第4図は同じく排気還流と点
火時期の制御特性線図、第5図は第3実施例の概略断面
図、第6図は同じくその排気還流と点火時期の制御特性
線図、第7図は第4実施例の概略断面図である。
1・・・機関本体、2・・・吸気通路、3・・・排気通
路、5・・・気化器、6・・・排気センサ、1,8・・
・燃料ノズル、13.14・・・補助エアブリード、1
5,16・・・電磁弁、18・・・絞弁、19・・・排
気還流通路、20・・・制御回路、21・・・排気還流
制御弁、22・・・排気還流量センサ、23・・・絞弁
開度センサ、24・・・クランク角・回転数センサ、2
5・・・ダイヤフラム、31・・・高電圧発生装置、3
2・・・高圧電極、33・・・検出電極、34・・・高
電圧火花発生装置、35・・・ディストリビュータ、3
8・・會状電極、41・・・検出電極、43・・・三元
触媒装置。FIG. 1 is a schematic sectional view of the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a control characteristic diagram of exhaust gas recirculation and ignition timing, FIG. 3 is a schematic sectional view of the second embodiment, and FIG. Similarly, FIG. 5 is a schematic sectional view of the third embodiment, FIG. 6 is a control characteristic diagram of exhaust gas recirculation and ignition timing, and FIG. 7 is a diagram of the fourth embodiment. FIG. 1... Engine body, 2... Intake passage, 3... Exhaust passage, 5... Carburetor, 6... Exhaust sensor, 1, 8...
・Fuel nozzle, 13.14... Auxiliary air bleed, 1
5, 16... Solenoid valve, 18... Throttle valve, 19... Exhaust recirculation passage, 20... Control circuit, 21... Exhaust recirculation control valve, 22... Exhaust recirculation amount sensor, 23 ... Throttle valve opening sensor, 24 ... Crank angle/rotation speed sensor, 2
5...Diaphragm, 31...High voltage generator, 3
2... High voltage electrode, 33... Detection electrode, 34... High voltage spark generator, 35... Distributor, 3
8... Consolidated electrode, 41... Detection electrode, 43... Three-way catalyst device.
Claims (1)
出するセンサを設け、該センサ出力に応じ制御回路を介
して燃料流量をフィードバック制御する電磁弁を有する
気化器を備える一方、排気の一部を吸気中に還流する通
路に、排気還流制御弁とコロナ放電型還流量センサを設
け、また点火時期を制御する高電圧火花発生装置を備え
、制御回路に予め設定した排気還流量と点火時期との制
御パターンを、すくなくともコロナ放電型機関回転数セ
ンサを含む運転状態検出手段を介して検出された運転状
態に応じて選択し、かつこの選択目標値と一致するよう
に前記排気還流制御弁並びに高電圧火花発生装置の作動
を、制御回路を介してフィードバック制御するように構
成した電子制御内燃機関。 2 運転状態検出手段が、絞弁開度センサと前記回転数
センサから構成される特許請求の範囲第1項記載の電子
制御内燃機関。 3 運転状態検出手段が、吸入負圧センサと前記回転数
センサから構成される特許請求の範囲第1項記載の電子
制御内燃機関。 4 運転状態検出手段が、コロナ放電型吸入空気量セン
サと前記回転数センサから構成される特許請求の範囲第
1項記載の電子制御内燃機関。 5 運転状態検出手段が、コロナ放電型排気流量センサ
と前記回転数センサから構成される特許請求の範囲第1
項記載の電子制御内燃機関。[Claims] 1. A carburetor equipped with a sensor that detects exhaust components that have a correlation with the air-fuel ratio of an intake air-fuel mixture, and that has a solenoid valve that feedback controls the fuel flow rate via a control circuit according to the output of the sensor. On the other hand, an exhaust recirculation control valve and a corona discharge type recirculation amount sensor are installed in the passage where part of the exhaust gas is recirculated into the intake air, and a high-voltage spark generator is installed to control the ignition timing, which is set in advance in the control circuit. A control pattern for the exhaust gas recirculation amount and the ignition timing is selected in accordance with the operating state detected through the operating state detection means including at least a corona discharge type engine speed sensor, and is set to match the selected target value. An electronically controlled internal combustion engine configured to feedback-control the operation of the exhaust gas recirculation control valve and the high-voltage spark generator via a control circuit. 2. The electronically controlled internal combustion engine according to claim 1, wherein the operating state detection means comprises a throttle valve opening sensor and the rotation speed sensor. 3. The electronically controlled internal combustion engine according to claim 1, wherein the operating state detection means comprises an intake negative pressure sensor and the rotation speed sensor. 4. The electronically controlled internal combustion engine according to claim 1, wherein the operating state detection means comprises a corona discharge type intake air amount sensor and the rotation speed sensor. 5. Claim 1, wherein the operating state detection means comprises a corona discharge type exhaust flow rate sensor and the rotation speed sensor.
The electronically controlled internal combustion engine described in .
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP52095802A JPS5922058B2 (en) | 1977-08-10 | 1977-08-10 | electronically controlled internal combustion engine |
US05/930,033 US4231331A (en) | 1977-08-08 | 1978-08-01 | Pulse generator of the corona discharge type for sensing engine crankshaft angle on an engine control system |
DE2834616A DE2834616C3 (en) | 1977-08-08 | 1978-08-07 | Pulse generator |
GB7832630A GB2003671B (en) | 1977-08-08 | 1978-08-08 | Pulse generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP52095802A JPS5922058B2 (en) | 1977-08-10 | 1977-08-10 | electronically controlled internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5430304A JPS5430304A (en) | 1979-03-06 |
JPS5922058B2 true JPS5922058B2 (en) | 1984-05-24 |
Family
ID=14147553
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP52095802A Expired JPS5922058B2 (en) | 1977-08-08 | 1977-08-10 | electronically controlled internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPS5922058B2 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51145336A (en) * | 1975-06-10 | 1976-12-14 | Agency Of Ind Science & Technol | Light pattern processing device |
JPS56110534A (en) * | 1980-02-02 | 1981-09-01 | Honda Motor Co Ltd | Controlling device for intake fuel-air mixture of engine for vehicle |
JPS56110533A (en) * | 1980-02-02 | 1981-09-01 | Honda Motor Co Ltd | Controlling device for intake fuel-air mixture of engine for vehicle |
JPH0711651B2 (en) * | 1986-02-25 | 1995-02-08 | 浜松ホトニクス株式会社 | Subtraction arithmetic unit |
-
1977
- 1977-08-10 JP JP52095802A patent/JPS5922058B2/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5430304A (en) | 1979-03-06 |
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