JPS5854253B2 - クウネンピセイギヨソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はエンジンの吸入混合気の空燃比を制御する装
置に関する。

最近、エンジンの排気ガス成分を測定し、その値と設定
値との偏差に対応した制御信号によって燃料調量装置（
気化器や燃料噴射装置）の燃料供給量や空気供給量を調
節することにより、エンジンに与える吸入混合気の空燃
比を設定空燃比に維持するように制御する空燃比制御装
置が提案されているが、従来のこの種の装置においては
、制御系の時間おくれ等のために空燃比にバンチングが
生ずるという欠点があった。

すなわち、上記の装置においては、燃料調量装置の燃料
供給量や空気供給量を変化させてからその影響が排気ガ
スに現われるまでの時間が時間おくれとなるので、制御
系は本質的に時間おくれを有し、また排気ガス成分の測
定値と設定値との偏差信号に対応して常に制御信号を変
化させるように構成しているので、上記の時間おくれの
ために実際の空燃比は設定空燃比を中心として上下に変
動（バンチング）し、平均値が設定空燃比に一致するよ
うに制御される。

上記のごときパンチングルｉ存在すると、一定の運転状
態においても空燃比が周期的に変動するので運転性が悪
化し、特に低回転時等においてはバンチング幅が増大す
るのでその影響が大きくなる。

本発明は上記の欠点を解消するため、バンチングの生じ
ない制御性の良い空燃比制御装置を提供することを目的
とする。

上記の目的を達成するため本発明においては、排気ガス
成分の測定値と設定値との偏差信号を所定のサンプリン
グ周期でサンプリングするサンプル回路と、該サンプル
回路の出力を保持するホールド回路とを備え、該ホール
ド回路の出力を、複数のアナログ記憶要素を直列に接続
した記憶装置に与え、上記の各アナログ記憶要素の内容
をサンプリング周期に同期して順送りし、それらの各ア
ナログ記憶要素の出力に所定の重みっけをしたのち加算
した信号によって燃料調量装置を制御するか、あるいは
記憶装置と重みづけ用の係数回路を２組用い、２組の係
数回路の積の信号によって燃料調量装置を制御するよう
に構成している。

以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

バンチングを抑制する回路としては、例えば第１図のご
とき回路が考えられる。

第１図において、エンジン１の排気管２に設けられた排
気センサ３（例えば排気ガス中の０２．Ｃ０８ＣＯ２，
ＨＣ２ＮＯｘ等の濃度に対応した出力を送出するセンサ
）の出力は、偏差検出回路４に与えられる。

偏差検出回路４は、例えば差動増幅器であり、設定値（
設定空燃比に対応した電圧）と上記排気センサ３の出力
との差に対応した信号（偏差信号）を出力する。

サンプル回路５は、トリガ信号が与えられる毎に上記の
偏差信号をサンプリングし、サンプリングされた値はホ
ールド回路６に保持される。

このホールド回路６の出力によって燃料調量装置７の燃
料供給量や空気供給量を調節するアクチュエータを制御
すれば、吸入混合気の空燃比を設定空燃比に維持するよ
うに制御することが出来る。

そして設定空燃比を、例えば排気浄化装置８（触媒、リ
アクタ等）の最適動作点に一致するように設定すれば排
気ガス中の有害成分を効率よく減少させることが出来る
。

第１図の回路においては、ホールド回路６の出力すなわ
ち制御信号は、サンプリングのためのトリガ信号の周期
（サンプリング周期）の間は一定値を保持する。

すなわちその制御信号の値によって供給された燃料量が
燃焼した結果が遅れ時間後に排気センサの出力として現
われた後に次のサンプリングを行なって次の制御信号の
値を定めることになる。

したがってその制御信号の値の結果を検出してから次の
値を定めることになるので、制御が行きすぎることがな
くなり、バンチングせずに速やかに設定空燃比に一致す
ることになる。

その後、運転条件が一定ならば制御信号は一定値となり
、燃料供給量も一定となるのでバンチングは生じなくな
る。

しかし、運転条件が急変した場合の追従性は悪くなるの
で、上記のサンプリング周期をあまり長くすることは出
来ない。

なお上記のトリガ信号は、エンジン回転や点火時期に同
期した信号、もしくは一定周期の信号等を用いることが
出来る。

第１図の回路は、偏差信号に比例した制御信号しか出力
することが出来ないので、更に複雑な制御を行なうこと
の出来る装置を次に示す。

第２図は本発明の第１の実症例図である。

図において第１図と同符号は同一物を示す。

第２図において、アナログシフトレジスタ９はホールド
回路６の出力を入力し、サンプル回路５のサンプリング
周期に同期して各記憶要素Ｍ１〜Ｍｎの内容を順次次段
に移動させる。

例えば、偏差検出回路４から出力される偏差信号が第３
図Ａのように変化する場合、ｔｏ−ｔ５の時点において
トリガ信号が与えられたとすれば、ホールド回路６の出
力は第３図Ｂに示すようになる。

したがってアナログシフトレジスタ９の各記憶要素Ｍ１
〜Ｍｎの記憶内容は、第４図に示すように順次移動する
。

すなわち、入力端子から離れるに従って過去の偏差信号
を記憶することになる。

次に、これらの各記憶要素Ｍ１〜Ｍｎの出力およびホー
ルド回路６の出力そのものを係数回路１０に与え、上記
各出力に重みづけを行なう。

すなわち係数回路１０内の係数器ａ。

−ａｎは、それぞれ所定の値をもち、各記憶要素Ｍ１〜
Ｍｎの出力およびホールド回路６の出力に所定の係数を
乗算した値を出力する。

この係数器ａ。

−ａｎ（ｎは正の整数）の値は、制御の目的によって適
宜設定するが、例えば、過去の偏差を軽くして現在の偏
差に重きをおくように制御したい場合には、第５図Ａ（
こ示すように設定すれば良い。

また、正負の重みを現在から過去に向かって交互に重み
すけするのであれば第５図Ｂに示すように設定する。

次に、上記の各係数器ａ。

−ａｎの出力は加算回路１１で加算され、この加算され
た信号が制御信号として燃料調量装置７へ送られる。

上記のように第２図の回路においては、現在と過去の各
時点における偏差信号の値に適当な重みづけを行なって
加算することにより、偏差信号と制御信号とを種々の対
応関係に設定することが可能となるので、第１図の回路
より複雑で精密な空燃比制御を行なうことが出来る。

なお各記憶要素Ｍ１〜Ｍｎの出力のみに重みづけを行な
って加算した信号を制御信号としても良い。

次に、第６図は本発明の第２の実施例の部分図であり、
図示しない部分は第２図と同様である。

また図において第２図と同符号は同一物を示す。

第６図において、サンプル回路５、ホールド回路６、ア
ナログシフトレジスタ９、係数回路１０および加算回路
１１の部分は、第２図の回路と同じであり、加算回路１
１の出力は差動増幅器１２の一方の入力端子へ与えられ
る。

差動増幅器１２は、加算回路１１の出力と後述する加算
回路１３の出力との差に比例した信号を出力する。

サンプル回路１６は、前記のサンプル回路５のサンプリ
ング周期に同期して上記差動増幅器１２の出力をサンプ
リングし、その出力はホールド回路１７に保持される。

ホールド回路１７の出力は、制御信号として燃料調量装
置７へ送られると共に、アナログシフトレジスタ１４へ
も送られる。

アナログシフトレジスタ１４と係数回路１５は前記アナ
ログシフトレジスタ９、係数回路１０と同様の動作を行
ない、各記憶要素Ｍ１′〜Ｍ’ ｍの出力に係数器ｂ１
〜ｂｍの係数をそれぞれ乗じた値を出力する。

この係数器ｂ１〜ｂｍ（ｍは正の整数）の各出力は上記
の加算回路１３で加算され、差動増幅器１２の一方の入
力端子へ送られる。

なお差動増幅器１２の代りに加算回路を用い、加算回路
１１と１２の出力を加算するように構成することも出来
る。

第６図において、アナログシフトレジスタ９、係数回路
１０および加算回路１１を経て偏差信号が差動増幅器１
２へ加えられるまでの伝達特性をＡ１アナログシフトレ
ジスタ１４、係数回路１５および加算回路１３を経て偏
差信号が差動増幅器１２へ加えられるまでの伝達特性を
Ｂとすれば、Ｂはフィードバックループに入っているの
で、全体の伝達特性は第７図Ａに示すようになる。

第７図Ａにおいて、差動増幅器１２の入出力信号に注目
して偏差信号と制御信号との関係を求めると次のように
なる。

偏差信号×Ａ−制御信号×Ｂ＝制御信号 変形すれば 偏差信号×Ａ＝制御信号Ｘ（１−）−Ｂ）したがって の関係式が成立つ。

（１）式の関係を更に詳細に説明する。

■サンプリング周期の遅れを２とすれば アナログシフ
トレジスタ９の内容Ｍ１２Ｍ２・・・・・・Ｍｎは、Ｍ
１＝偏差信号Ｘｚ ＝＝偏差信号×ｚＭ２＝偏
差信号ＸｚＸｚ ＝偏差信号×２２Ｍ３＝偏差信号
ｘ ｚｘ ２Ｘ ｚ：偏差信号×ｚ３Ｍｒｒ ＝偏差信
号ＸｚＸ・・・・・・ｘＺ＝偏差信号×ｚｎとなり し
たがって 偏差信号×Ａ＝偏差信号（ａｏ＋ａ１ｚ＋ａ２ｚ２””
ａｎｚｎ） となり、偏差信号と制御信号の関係は ２：単位遅れ となるので、係数回路１０，１５のａおよびｂの値をそ
れぞれ適切に調整すれば、積分特性、微分特性などの任
意の伝達特性をつくれるので コントローラとして必要
な特性を持たせることが出来る。

例えば（２）式において ａ。＝１、ａ、＝＝−１、ａ
２〜ａｎ＝０、ｂ１〜ｂｒ１１二〇とすれば、偏差信号
Ｘ（１−ｚ）＝制御信号 ・・・・・・・・・（３）
となる。

（３）式の特性を図示すると、例えば第７図Ｂに示すよ
うになり、これは微分特性となっている。

また（２）式において、ａｏ＝１．８□〜ａｎ−〇、と
なる。

（４）式の特性を図示すると、例えば第７図Ｃに示すよ
うになり、これは積分特性となっている。

上記のようにａ。

−ａｎ１ｂ１〜ｂｍの値を適宜選択することにより、任
意の形の微分、積分特性を組合せた％性が得られる。

なお、サンプル回路５とホールド回路６、およびサンプ
ル回路１６とホールド回路１７は、それぞれサンプリン
グ機能とホールド機能とをもったサンプルホールド回路
を用いてもよい。

以上説明したごとく本発明によれば、制御系の時間おく
れ等によって生ずるハンチングをなくすことが出来るの
で、エンジンの運転性、安定性が向上するという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はハンチングを抑制する回路の一例図、第２図は
本発明の第１の実施例図、第３図は偏差信号とサンプル
信号の一例図、第４図はアナログシフトレジスタの内容
の一例図、第５図は係数回路の係数値の一例図、第６図
は本発明の第２の実施例図、第７図は第６図の回路の伝
達特性及び信号波形側図である。 符号の説明、１・・・・・・エンジン、２・・・・・・
排気管、３・・・・・・排気センサ、４・・・・・・偏
差検出回路、５・・・・・・サンプル回路、６・・・・
・・ホールド回路、７・・・・・・燃料調量装置、８・
・・・・・排気浄化装置、９・・・・・・アナログシフ
トレジスタ、１０・・・・・・係数回路、１１・・・・
・・加算回路、１２・・・・・・差動増幅器、１３・・
・・・・加算回路、１４・・・・・・アナログシフトレ
ジスタ、１５・・・・・・係数回路、１６・・・・・・
サンプル回路、１７・・・・・・ホールド回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンの排気ガス成分を測定し、該測定値と設定
   値との偏差に対応した制御信号によって燃料調量装置の
   燃料供給量と空気供給量との少なくとも一方を制御する
   空燃比制御装置において、上記排気ガス成分の測定値と
   設定値との偏差信号を出力する偏差検出手段と、上記偏
   差信号を所定のサンプリング周期でサンプリングするサ
   ンプル手段と、該サンプル手段の出力を保持するホール
   ド手段と、直列に接続された複数個の記憶要素からなり
   上記ホールド手段の出力を入力し上記サンプリング周期
   に同期して記憶内容を次段の記憶要素に順次移動させる
   記憶手段と、該記憶手段の各記憶要素の出力及び上記ホ
   ールド手段の出力に所定の重みづけを行なう係数手段と
   、該係数手段の各出力を加算する加算手段とを具備し、
   該加算手段の出力に基いて燃料調量装置の燃料供給量と
   空気供給量との少なくとも一方を制御することを特徴と
   する空燃比制御装置。 ２ エンジンの排気ガス成分を測定し、該測定値と設定
   値との偏差に対応した制御信号によって燃料調量装置の
   燃料供給量と空気供給量との少なくとも一方を制御する
   空燃比制御装置において、上記排気ガス成分の測定値と
   設定値との偏差信号を出力する偏差検出手段と、上記偏
   差信号を所定のサンプリング周期でサンプリングするサ
   ンプル手段と、該サンプル手段の出力を保持するホール
   ド手段と、直列に接続された複数個の記憶要素からなり
   上記ホールド手段の出力を入力し上記サンプリング周期
   に同期して記憶内容を次段の記憶要素に順次移動させる
   記憶手段と、該記憶手段の各記憶要素の出力に所定の重
   みづけを行なう係数手段と、該係数手段の各出力を加算
   する加算手段とを具備し、該加算手段の出力に基いて燃
   料調量装置の燃料供給量と空気供給量との少なくとも一
   方を制御することを特徴とする空燃比制御装置。