JPS6022293B2 - 内燃機関に供給される燃料混合気の組成を解析しかつ混合気を制御する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関の排気系において排気弁の後に配置
された少くとも１つのイオンゾンデと、４このゾンデの
出力側に接続された電子制御および評価装置とを用いて
運転パラメータを検出することにより、内燃機関に供給
される燃料混合気の組成を解析し、かつ混合気を制御す
る方法、およびこの方法を実施する装置に関する。

できるだけ有害物質を含まない排気ガスを得るために内
燃機関の燃料空気混合気の組成を所定の比に、例えば空
気過剰率入＝１を有する化学量論による組成の比に調整
できる種々の制御方法は公知である。

そのため例えば排気ガス組成のように内燃機関の運転パ
ラメータが検出され、その際酸素測定ゾンデによって「
内燃機関の排気ガス中の残留酸素の含有量が測定される
。このような公知０の酸素測定ゾンデは、空気過剰率＾
＝１において排気ガスの化学量論による組成以上から化
学量論による組成以下へ移行する際およびこの逆の際に
明確かつ安定な制御信号を発生するという利点を有する
が〜 これら酸素測定ゾンデは〜白金を加え夕た表面材
料を使用するので比較的高価であり、かつさらに熱的お
よび機械的負荷により寿命が比較的短いという欠点を有
する。本発明の課題は、内燃機関から発生される排気ガ
スの組成に対する尺度として運転パラメータが明確に示
されかつ安定な制御信号として検出可能な検出器を使用
する方法を提供することにあり、その際検出器を簡単な
構成にし、かつ内燃機関の粗暴運転にも耐えられるよう
にする。

さらに本発明の課題はこの方法を実施する装置を提供す
ることにある。その際この方法および装置は、前記の欠
点を除去してできるだけ有害物質を含まない排気ガスを
得るため、内燃機関の支障ない運転を維持するのに適す
るようにする。本発明によれば、この課題は次のように
して解決される。

すなわち、燃焼室から排出されるガス成分相互間の後反
応の程度をイオン電流ゾンデによって検出し、また制御
および評価装置が次の評価量「｛１’イオン電流の振幅
、 ｛２） 内燃機関の１つの動作サイクルにおけるイオン
電流の振幅ピーク値、糊 クランク軸の角度に依存する
時間中に積分されるイオン電流、■ 上記３つの量のう
ち少くとも１つの時間的変動率、のうち少くとも１つに
応じた応答をするのである。

設定された課題による上記方法の本発明による適用にお
いて「イオン電流が制御量として制御装暦内の目標値と
比較され、かつ目標値からの偏差に応じて、内燃機関の
燃料混合気および／または排気ガスの組成を変化する調
節装置が制御される。

設定された課題の解決策に相応してこの方法を実施する
装置は次のようになっている。すなわち少なくとも１つ
のイオン電流ゾンデが、内燃機関の排気系内に設けられ
ており、かつ比較装置に接続されており、この比較装置
の後に、燃料混合気および／または排気ガスの組成を変
化する調節装置に作用結合された積分制御装置が接続さ
れてＺいる。それにより好都合にもできるだけ有害物質
を含まない排気ガスを得るために、内燃機関に供給され
る燃料混合気の成分を、燃料、酸化剤、特に空気および
場合によっては帰還される排気ガスにつＺいて所望の程
度に変化できる。

公知のように点火時点の調節によっても変化することが
ある内燃機関の排気ガス組成は、これにより適当に制御
される。本発明の実施例を以下図面によって説明する。

２以下に本発明による方法およびこの方法を実施する装
置を説明し、これにより内燃機関の最適運転が維持でき
る。

内燃機関のシリンダ内の燃焼過程において空気過剰率入
く１に相当して内燃機関の燃料混合気が化学量論的組成
以下である際にも２酸素は完全燃焼を行わず、かつわず
かな割合の遊離酸素がシリンダから吐出される燃焼ガス
内に含まれていることは公知である。さらに外部点火の
内燃機関に供給される燃料空気混合気の希薄化が増大す
ると共に燃焼は、内燃機関のピストンの膨３張行程の範
囲へますますずらされ、かつ最後には続いて内燃機関の
排気系に常に生じるアフタバーナが現れる。これは、主
として希薄化の増大と共に増大する排気ガス中の禾燃焼
酸素の割合のために生じる。この後反応の範囲は、第２
図により内３燃機関の排気系内において排気弁の下流に
配置されたイオン電流ゾンデによって検出できる。第２
図に内燃機関のシリンダ２の一部が簡単に示されている
。シリング２内においてピストン３が公知のように上下
運動し、かつ第１の下降行程の際に吸気管４および開い
た吸気弁５を介して燃焼室６内へ燃料空気混合気を吸入
する。公３印のようにこの燃焼室から排気管７が、内燃
機関のこれ以上図示されていない排気系へ通じている。
燃焼室６と排気管７との間の結合は、排気弁８によって
公知のように制御される。本発明によれば、排気弁８の
接続部において排気系の排気管７にイオン電流ゾンデ９
が配置されている。この例においてこのイオン電流ゾン
デは、通常市販の点火プラグから成り、従ってアース蟹
流１０または同様にアースとして使われる排気管７の壁
に対して絶縁された電極１１から成っている。電極１０
および１１の間に電圧を加えれば、電極１１の範囲にあ
と燃え、従ってガス成分のイオン化が生じるとすぐに、
イオン電流が生じる。

このようなイオン電流を得るため、例えば車両内で動作
する内燃機関のバッテリ電圧のような、比較的低い電圧
で十分である。通常市販の点火プラグの高圧絶縁性は、
ここでは必らずしも必要ではないので、イオン鰭流ゾン
デとして排気管７に対して簡単に絶縁された電極を使用
しても十分である。特に第２図による例示したようなア
ース電極は、アースとして排気管の総ての壁を使用する
ので不要である。排気管内の電離定数が同一である際の
イオン電流の増加は、電極のイオン吸着面の増大および
電圧の増大によって行うことができる。まず第１図にお
いて線図により空気過剰率入に関する特性曲線の公知の
経過を示し、これら特性曲線は、排気ガス中の未然煉炭
化水素（ＨＣ）および残留酸素（０２）の含有量を示し
ている。

空気過剰率入＞１．０の範囲にある炭化水素曲線の最小
値は、内燃機関の最少燃料消費の範囲を示している。さ
らに曲線Ｊによってイオン電流ゾンデにおいて測定され
る空気過剰率入に関するイオン電流の特性が示されてい
る。この特性曲線Ｊは、空気過剰率入く１の範囲で急激
に上昇し、その後平坦な経過を有する。そして、特性曲
線ＨＣが最小値になる領域から再び急激に上昇する。曲
線の第１の部分は、この範囲で上昇を始める酸素の後反
応によって決められる。曲線の後の部分は、ＨＣ特性曲
線の急な懐斜によって決められている。この範囲におい
て排気ガス中に十分に燃焼可能な成分が入り、これらの
成分は、十分に存在する酸素と反応することができる。
本発明によれば、イオン電流特性曲線の両方の急榎斜部
分は、内燃機関に供給される燃料混合気を制御するため
に使用できる。その際必要に応じて動作点は、濃厚な範
囲、従って内燃機関の高トルクの範囲に、または動作点
は、内燃機関の非常に経済的な動作に相当する希薄な範
囲に選ぶことができる。図示された特性曲線Ｊは、内燃
機関のそれぞれの動作点において測定されかつ動作サイ
クルにわたって積分されたイオン電流からプロットされ
る。

動作サイクルにわたるこのような積分が必要なのは、ア
フタバーナが複数の時点で最大になり、また動作サイク
ルにわたって燃料と酸素の反応の程度が大きく変動する
ので、測定したイオン電流の値も大幅に変化するからで
ある。さらに第１図による線図に示された曲線Ｓにおい
て、動作サイクルあたりの互いに連続した積分されたイ
オン電流の値の変動からプロットされた特性曲線が示さ
れている。

この曲線も、内燃機関の希薄な動作限界における入＞１
の空気過剰率において、ＨＣ特性曲線の最小値の範囲で
はっきり′ した傾斜を示す。この頃斜も、積分された
ィオンー 電流の相対的な変動△１ノー１ｌ、従って測
定さゴ れた電流のそれぞれの値に関する変動のように
、′ 内燃機関に供給される燃料混合気を制御するため
に利用できる。内燃機関の全負荷運動における、または
内燃機関の濃厚な燃料混合気に相当する入く１の空気過
剰率における特性曲線Ｊの第１の頃斜部は、排気弁８に
おける燃焼室６からの排気ガス出口にイオン電流プロー
ブを近づける程はっきりする。

これは、排気弁の後の排気ガスの乱れた混合のためであ
り、それにより酸素と未燃焼燃料の反応が促進される。
排気弁は炎維持装置として作用する。従って測定された
イオン電流に依存して内燃機関の燃料混合気を調節する
ために制御装置が設けられるならば、内燃機関の運転状
態を示す制御量を検出するためにイオン電流ゾンデを使
用する際、内燃機関の動作点は、希薄範囲にも全員荷範
囲にも維持できる。極度に希薄な混合気組成の方向へ空
気過剰率を調節する際と同様に排気ガス帰還率（ＡＲＦ
率）の上昇および上死点（ｏ．Ｔ．）方向への点火時点
Ｑｚの調節と共に、イオン電流およびこのイオン電流の
変動は明らかに増大する。これは、同様に燃焼をますま
す延長させることになる。同様に制御量のこの増大は、
ＡＲＦ率およびＱｚの制御のために使用できる。このた
め以下に混合気組成の制御に関して説明する回路が同様
に使用できる。検出されたイオン電流は、適当な電子制
御または評価装置を使用する際、機関動作の監視、空気
過剰率の診断および試験スタンドでの測定のために使用
できる。第１図による線図において曲線ＪおよびＳによ
って示されかつ動作サイクルにわたって積分された値、
またはこの値の変動の代りに、測定の際生じる尖頭値を
制御量として使用することもできる。

０ 内燃機関に供給される燃料浪合気を制御するためイ
オン電流ゾンデにより検出されるイオン電流の電子評価
回路は、第１の実施例として第３図に示されている。

この回路においてそれぞれのシリンダ出口にゾンデが付
属し、かつこれら個々のゾタンデの電極１１，１１′，
１１″・…・・は互いに接続されている。これらの電極
に対向してアース電極１０，１０′，１０″…・・・が
配置されており、これらアース亀極は、同様に良好に排
気管の一部として形成することもできる。ゾンデの電極
から、アースに対して良好に絶縁されしやへいされた導
線１４が比較装置１５へ通じている。この比較装置は、
アースに接続されたコンデンサ１６を有し、このコンヂ
ンサの別の端子が、導線１４、制御回路１９への接続線
１７、および比較器２０の反転入力端子に接続されてい
る。接続線ＩＴを介してコンデンサは周期に充電可能で
ある。

このため接続線１７内に、充電電流の方向に向けられた
ダイオード２１および制限抵抗２２が挿入されている。
比較器２０の他方の入力端子は、目標値発生器２４に接
続されており、この目標値発生器は、比較器の入力端子
に目標値として一定または可変の電圧を加える。その際
目標値を、その他の運転パラメータ、例えば回転速度お
よび気化器の絞り弁位置に依存して変化することができ
る。コンデンサの充電を決める制御回路１９はパルス成
形器２６を含み、このパルス成形器は、内燃機関の点火
装置、例えば配電器２７から回転速度に依存したパルス
を受取り、かつこれらのパルスを回転速度に依存した周
波数を有する方形パルスに変換する。

これらのパルスは、第１の単安定マルチパイプレータ２
８の入力端子に供聯合され、このマルチパイプレータの
出力端子は、第２の単安定マルチパイプレータ２９の入
力端子に、また第１の単安定マルチパイプレータの相補
出力端子は、導線３０を介して双安定マルチパイプレー
タ３２に接続されている。第２の単安定マルチパイプレ
ータ２９の出力端子から接続線１７が分岐している。比
較器２０の出力端子は、別の入力端子、すなわち双安定
マルチパイプレータ３２のセット入力端子に接続されて
いる。

この双安定マルチパイプレータは、公知のようにこの場
合２つのＮＯＲゲート３３および３４から成り、これら
のゲートのＪうち一方のゲート３４の入力端子は導線３
０１こ、また出力端子はダイオード３５および抵抗３６
を介して演算増幅器３７の反転入力端子に接続されてお
り、この演算増幅器は、出力を積分コンデンサ３８を介
して反転入力端子へ帰還結合することにより積分動作を
行う。ダイオード３５は、演算増幅器の方へ電流を流す
方向に接続されている。このダイオードに対して並列に
反対向きにしてダイオード３９が抵抗４０と共に接続さ
れており、このダイオードは、演算増幅器３７の反転入
力端子から分岐されかつ導線３０へ通じる帰還導線４２
内にある。演算増幅器３７の他方の入力端子は、分圧器
に接続されており、この分圧器は、直列接続された抵抗
４４および４５から成り、かつバツテリ電圧とアースと
の間に接続されている。

演算増幅器３７および積分コンデンサ３８から形成され
た積分制御装置４１の出力端子は、ここでは例えば内燃
機関の燃料混合気の計量装置の調節装置４６に接続され
ている。公知のようにこのような調節装置によれば、気
化器または燃料噴射ノズルを介した燃料の計量、または
燃料混合気流へのバイパス空気の量を制御することがで
きる。このようにして排気ガス清浄化のため帰還される
排気ガスの量を制御することもでき、または点火装置の
調節を行うこともできる。本装置は次のように動作する
。

回転速度に依存した周波数を有しパルス変換器２６にお
いて発生されるパルスに相当して、第１の単安定マルチ
パイプレータ２８の出力端子に、同一の周波数および所
定のパルス幅を有するパルスが得られ、また第２の単安
定マルチパイプレータ２９の出力端子に、第１のマルチ
パイプレータ２８のパルスに対してパルス幅だけ位相を
ずらされたパルスが得られる。

所定の幅を有し０からバッテリ電圧へ変動するこれらの
パルスによってコンデンサ１６は、ダイオード２１を介
して周期的に充電される。パルス間の時間中にコソデン
サは、生じるイオン電流の強さに応じて電極１１，１１
′，１１″を介して放電する。ダイオード２１が接続導
線１７を介した放電を防ぎ、また高入力抵抗によって比
較器２０を介した放電が防がれる。放電過程の経過中に
コンデンサの電圧が、目標値発生器２４の閥値によって
決められた所定の閥値電圧以下に低下したならば、比較
器２０が導通し、かつ電圧が、信号１としてＮＯＲゲー
ト３３にある双安定マルチパイプレータ３２のセット入
力端子に加わる。第１の単安定マルチパイプレータ２８
の相補出力端子から導線３０を介して１から０になるパ
ルスが、ＮＯＲゲート３４にある双安定マルチパイプレ
ータ３２のリセット入力端子に加えられる。

このパルス持続時間の間にセット入力端子に信号１が加
われば、マルチバィプレ−外ま反転できるので、比較器
２０から発生される信号１の期間中ＮＯＲゲート３４の
出力端子にも信号１が生じる。しかしながら比較器２０
の出力端子における信号１は、コンデンサ１６が接続線
１７を介してタ再び完全に充電される瞬間に０になる。
演算増幅器３７の非反転入力端子は、バッテリ電圧、従
って信号１と０との間の電位にあるので、導線３０に第
１のマルチパイプレータ２８の相補出力端子の信号１が
加わっている限り、帰還ひ導線を介して電流は流れない
。

しかしここで信号０が生じたならば、ここに抵抗４０の
大きさによって決められた電流が流れる。このことは、
その都度第１の単安定マルチパイプレータ２８の反転過
程の期間に該当する。この期間中に比較器２０５からの
誤信号１のため双安定マルチパイプレータ３２の出力端
子に信号０が生じれば、電流が演算増幅器３７から帰還
導線４２を介して導線３０へ流れる。これに反して双安
定マルチパイプレータ３２の出力端子に信号１が生じれ
ば、抵抗３６を介して電流が流れ、この電流は、この抵
抗の大きさによって決められており、かつそれから帰還
導線４２を介して流れる部分電流と、演算増幅器３７に
流入する部分電流とに別れる。抵抗３６は、このために
抵抗４０より４・さくされている。この回路装置によれ
ば「比較器２０から送出される信号に応じて積分制御装
置４１は、ある時は一方の方向へ、またある時は他方の
方向へ積分を行うことができる。積分コンデンサ３８を
介して演算増幅器３７の出力端子からこの演算増幅器の
反転入力端子へ通じる帰還結合のため、演算増幅器３７
の出力電圧は直線的に変化する。それぞれの積分方向に
おける頃斜は、相応する抵抗４０または３６の大きさに
よって決められる。積分制御装鷹４１のこの非対称構成
により、平均してイオン増加における入値より大きいま
たは小さい値へ入移動を行う動作点が得られる。従って
前記の装置において所定の運転状態に相当するイオン電
流は、２つの電位の間においてコンデンサの電圧信号に
変換され、かっこのコンデンサの残留電圧が比較器２０
において比較される。

コンデンサは、同時に、例えば高抵抗でしやへいされた
導線１４に譲導で生じる電圧に対して妨害除去コンデン
サとしても使われる。そうでない場合にはここで生じる
亀圧尖頭値が、比較器をあまりにいまいま切換るように
なり、かつ正確な制御を不可能にする。第４図による評
価装置は、大体において第３図による装置と同じに構成
されている。

比較装置１５′を除いて、第４図による装置は大体にお
いて同じに構成されているので、これらの部分に関して
は前記の説明を参照できる。その際同一の部分は同一の
符号を有する。第３図による実施例と相違してここでは
、バッテリ電圧を運転電圧とした場合に比較的わずかし
か流れないイオン電流の測定に誤差が生じないように非
常に高抵抗の入力端子を持たねばならない比較器２０が
省略されている。その代りトランジスタ４７Ｌおよび接
続導線１７に常に調節可能な分圧器４８が設けられてい
る。分圧器４８のタップは、トランジスタ４７のベース
に接続されており、かつ目標値発生器２４を介して調節
可能である。この目標値発生器により、トランジスタの
ベースに加えられる電圧は、別の所定の運転パラメータ
に依存して変えることができる。トランジスタ４７のェ
ミッタは、制御回路１９と分圧器４８との間の接続線１
７への端子を介してバッテリ電圧を供聯合される。トラ
ンジスタ４７のコレクタとアースとの闇の導線にコレク
タ抵抗４９がある。信号または電圧の取出しは、コレク
タとコレクタ抵抗との間から行われ、ここからその都度
ここに生じる電圧が、双安定マルチパイプレータ３２の
ＮＯＲゲートにあるセット入力端子に供給される。ＰＮ
Ｐトランジスタ用にして示されたこの実施例において、
トランジスタにおいて放電過程の際に低下する鰭圧の代
りに、トランジスタの再充電電流がゾンデを介して流れ
るイオン電流に対する尺度として検出される。

制御回路１９から発生され０る再充電パルス間の期間中
のコンデンサの放電の程度に応じて、充鰭の際に分圧器
を通して一層大きなまたは一層小さな電流が流れる。そ
の都度の鰭圧降下および分圧器４８から取出される電圧
は相応した大きさになる。トランジスタのスイッチ電圧
を越えた際にこのトランジスタは導適するので、コレク
タ端子にバッテリ電圧が生じ、この電圧が信号１として
双安定マルチパイプレータ３２に供繋合される。第３図
による実施例と相違してここでは第１および第２の単安
定マルチパイプレータ２８および２９は、パルス成形器
２６から同時にトリガされるので、これらの段から発生
されるパルスについては位相ずれはない。

第３図による実施例におけるように第２の単安定マルチ
パイプレータ２９の不安定時間またはパルス幅は、第１
のものより短い。ここでも双安定マルチパイプレータ３
２は、まず第１の単安定マルチパイプレータの相補出力
端子から０信号を加えられかつトランジスタ４７のコレ
クタから信号１を加えられた際に反転位置にされる。こ
の実施例は、高入力抵抗を有する比較器の代りにトラン
ジスタを使用できるという利点を有する。

また再充電電流は「 コンデンサ電圧より著しく簡単に
解析できる。第５図による実施例は、第４図による実施
例の変形である。

この実施例は、大体において前記の例と同一に構成され
るが、付加的な回路部分により、コンデンサ１６および
ゾンデの電極１１，１１′，１１″は、バッテリ電圧よ
り高い電圧を供給される。そのため制御回路１９″の構
成は、次の点において相違している。すなわち単安定マ
ルチパイプレータ２９の相補出力端子と接続線１７との
間に、トランジスタ５１を含む回路群が接続されており
、このトランジスタのベース入力端子は、単安定マルチ
パイプレータ２９の相補出力端子から２つの抵抗５２，
５３から成る分圧器を介して電圧を供給される。コレク
タは正のバツテリ電圧に接続されており、一方ェミッタ
はアースに接続されている。コレクタ抵抗として高ィン
ダクタンスのコイル５５が設けられておりしこのコイル
とトランジスタ６１のコレクタ端子との間からコンデン
サ１６への接続線１７が出ている。トランジスタ５１に
対して並列にさらにしや断方向に向けてッェナダィオー
ド５６が、接続線１７とアＺ−スとの間に接続されてい
る。この装置は、大体において第４図による装置と同じ
に動作する。

第４図による装鷹におけるようにここでも単安定マルチ
パイプレータ２８および２９は、パルス成形器のパルス
によって同時に反Ｚ転位層にされ、かつそれによりそれ
ぞれ回転速度に依存する周波数を有した所定の幅のパル
スを発生する。その際第２の単安定マルチパイプレータ
２９の時定数は、第１のものより短い。第２の単安定マ
ルチパイプレータ２９の相補出力端子に軍２圧が生じる
限り、トランジスタ５１は導適している。その際コイル
５５を通って一定電流が流れる。接続線１７はアース電
位にあるので、トランジスタ４７はしや断されたままで
ある。第２の単安定マルチパイプレータ２９の反転過程
に際して２トランジスタ５１のベースが０電位にされる
と「このトランジスタはしや断する。このしや断によっ
て公知のように逆向きの誘導電圧が生じ、この誘導電圧
の大き丸さツェナダィオード５６によって制限できる。
この時間中接続線１７に大きな正３の電圧が生じ、この
電圧は、コンデンサ１６の再充電を行う。前記の例で説
明したように同時に分圧器４８を介してトランジスタ４
７は導適する。このようにして双安定マルチパイプレー
タ３２のＮＯＲゲート３３の入力端子に、抵抗５８およ
び３５９から成る分圧器によってアースとトランジスタ
４７のコレクタ端子の間で決められた電圧が信号１とし
て達する。この信号により双安定マルチパイプレータ３
２は、導線３０を介してパルスが加えられた際に反転位
贋にされる。ここに説明した実施例は、著しく高い測定
電圧を使用でき、従って装置に一層高い感度が得られる
という利点を有する。

比較器の代りにトランジスタ４７を使うことにより、こ
の装置は価格的に有利であり、かつ妨害も受けにくい。
第６図による実施例において第３図による実施例の変形
が示されている。

その際最終段は、第３図による実施例の場合と同一に構
成されているので、比較器２０、双安定マルチパイプレ
ータ３２および積分制御装置４１については〜第３図に
よる例の説明を参照できる。同一部分は同一の符号を有
する。第３図による実施例と相違して、接続線１７から
比較器２Ｑへ分岐した接続線６２にスイッチ６１が配置
されている。このスイッチの後にコンデンサ６３が接続
されており、このコンデンサは、抵抗６４を介して演算
増幅器６５の反転入力端子に接続されている。他方この
演算増幅器の出力端子は、整合抵抗６６を介して第２の
演算増幅器６７の反転入力端子に接続されている。さら
に第１の演算増幅器６５の出力端子からダイオード６９
が挿入された導線６８が、第２の演算増幅器６７の出力
端子へ通じている。第２の演算増幅器６７の出力端子お
よび導線６８との結合点の間に、ダイオード６９に対し
て並列に別のダイオード７０が挿入されている。導線６
８と結合した後に第２の演算増幅器６７の出力端子は比
較器２０の反転入力端子へ通じている。抵抗７１を介し
てこの反転入力端子は、正の電位に接続されている。比
較器の非反転入力端子は、第３図による例におけるよう
に目標値発生器２４に接続されており、この目標値発生
器を介して比較器の閥値が設定できる。両方のダイオー
ド６９および７０は、比較器２０への電流の方向に対し
て逆向きに接続されている。スイッチ６１は、この例に
おいて電界効果トランジスタから成り、この電界効果ト
ランジスタは「制御回路１９′′′により周期的に、コ
ンデンサ１６の充電より１段階だけ早く閉じられる。

制御回路１９川は、順に接続された３つの単安定マルチ
パイプレータから成り、これらのうち第１の単安定マル
チパイプレータ２８は、パルス成形器２６から回転速度
に依存した周波数の方形パルスによって操作される。第
１の単安定マルチパイプレータの出力端子は、第２の単
安定マルチパイプレータ７３の入力端子に接続されてお
り、他方第２のマルチパイプレータの出力端子は、第３
のマルチパイプレー外こ接続されている。第１の単安定
マルチパイプレータ２８の相補出力端子から双安定マル
チパイプレータ３２へクロツク線３０が分岐している。
第２の単安定マルチパイプレータ７３の出力は、導線７
５を介してスイッチ６１を制御し、一方第３の単安定マ
ルチバィプレ−夕の出力端子からコンデンサ１６へ接続
線１７が通じており、この導線内に、前記の実施例にお
けるようにダィオ−ド２１および抵抗２２が挿入されて
いる。Ｌこの装置は次のように動作する。

制御回路１９…内において出力端子に、所定のパルス幅
および回転速度に依存した周波数を有するパルスが発生
され、その際パルスは、それぞれパルス幅だけ互いに位
相をずらされている。

これは、コンデンサ１６が「あらかじめスイッチ６１が
開かれている時に初めて接続線１７を介して充電できる
、という意味である。このスイッチの閉鎖期間中にコン
デンサ１６はコンデンサ６３に対して並列に接続されて
おり、このコンデンサ６３は、第１の演算増幅器６５お
よびこの演算増幅器の非反転入力端子を介してアースに
接続されている。種々の充電状態の量に応じて両方のコ
ンデンサの間に、その都度低い方の電位の方向へ平衡電
流が流れる。相応して第１の演算増幅器６５の出力端子
にも電圧パルスが加わり、この電圧パルスは、平衡電流
の方向に相応して極性に応じて、導線６８およびダイオ
ード６９を介して、または電圧パルスを反転する第２の
演算増幅器６７およびダイオード７０を介して、比較器
２０の反転入力端子へ供給される。この電圧パルスの値
が、比較器に設定された目標値を越えたかまたは越えな
いかに応じて、この比較器から双安定マルチノゞィブレ
−夕３２へ１または０の信号が転送されｔかつ前記の例
、例えば第３図によるものと同様に引続き処理される。
スイッチ６１が開いた後に第３の単安定マルチパイプレ
ータからの位相をずらされたパルスによりコンデンサは
再び充電され、一方コンデンサ６３には前の値が蓄積さ
れる。

排気ガスのイオン化に応じてスイッチが閉じられるまで
の期間中に、一層大きなまたは一層わずかな放電電流が
、イオン電流ゾンデを介して流出する。スイッチ６１が
閉じた際にコンデンサ１６は、コンデンサ６３より高い
、同一のまたは低い電圧を有することがある。内燃機関
の前および後の動作サイクルの間のこの電圧の差は、平
衡電流の値と方向とにより検出される。実際にはその都
度平衡電流の値だけが利用され、その際所定の電流値を
越えた場合に積分制御装置は、内燃機関の燃料混合気計
量装檀の５調節装置４６を濃厚化の方向へ調節する。第
６図によるこの回路装置によれば、内燃機関に供給され
る燃料混合気を制御するために第１図による線図におけ
る曲線Ｓが利用される。従ってこれにより内燃機関の非
常に希薄な運転状態が制御でき０る。ここではイオン電
流の値の制御と比較して、変動が空気過剰率＾＝１の範
囲において増大することが有利である。特に有利にもこ
の装置は、排気ガス帰還率および点火角度の制御のため
にも使用できる。制御への介入は、前記の例におけるよ
夕うに次のようにして行うことができる。すなわち目標
値発生器を、例えば回転速度、吸気管負圧または絞り弁
角度、および冷却水温度のような機関パラメータに依存
して制御できる。従ってこの方法によれば、内燃機関の
運転の制御および内燃機０関の排気ガスの組成の診断の
多様な可能性が得られる。その際安価で妨害を受けにく
いセンサを簡単な制御装置と結合して使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、内燃機関のピストンの動作サイクル夕にわた
って積分された時間的平均イオン電流をシリンダの出口
において空気過剰率に関して曲線として示した線図、第
２図は、概略的な実施例について排気系中のイオン電流
ゾンデの配置を示す図、第３図は、ゾンデ信号の評価回
路の第１の実施例を示す図、第４図は、低いゾンデ供給
電圧による評価回路の第２の実施例を示す図、第５図は
、一層高いゾンデ供給電圧におけるゾンデ信号評価回路
の第３の実施例を示す図、第６図は、順に連続する動作
サイクルにおいて動作サイクルにわたって積分されたイ
オン電流の変化を検出することによってイオン電流ゾン
デから得られる制御量を評価する回路の第４の実施例を
示す図である。 ８・・・・・・排気弁、９・・・・・・イオン電流ゾン
デ、１５・・・・・・比較装置、１９・・・・・・制御
回路、２０・・・・・・比較器、２４…・・・目標値発
生器、２６・・・・・・パルス成形器、２７・・・…点
火装置、２８，２９，７３，７４・・・・・・単安定マ
ルチパイプレータ、３０・・・・・・クロック線、３２
・・…・双安定マルチパイプレータ、３７・・・・・・
演算増幅器、３８・・・・・・積分コンデンサ、４１・
・・・・・積分制御装置、５５・・・・・・議導コイル
、５６・・・…ツェナダイオード、６５，６７…・・・
演算増幅器。 Ｆ９」 Ｆｉｇ．２ Ｆ；９．３ Ｆ９ム Ｆ９．５ 円９．６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の排気系において排気弁の後に配置された
   少くとも１つのイオン電流ゾンデと、該ゾンデの出力側
   に接続された電子制御および評価装置とを用いて運転パ
   ラメータを検出することにより、内燃機関に供給される
   燃料混合気の組成を解析しかつ混合気を制御する方法に
   おいて、燃焼室から排出されるガス成分相互間の後反応
   の程度をイオン電流ゾンデ９によつて検出し、また制御
   および評価装置１５，１９，３２，４１が、次の評価量
   、（１） イオン電流の振幅、 （２） 内燃機関の１つの動作サイクルにおけるイオン
   電流の振幅ピーク値、（３） クランク幅の角度に依存
   する時間中に積分されるイオン電流、（４） 上記３つ
   の量のうち少くとも１つの時間的変動率、のうち少くと
   も１つに応じた応答をすることを特徴とする内燃機関に
   供給される燃料混合気の組成を解析しかつ混合気を制御
   する方法。 ２ イオン電流ゾンデが、排気弁のすぐ近くに配置され
   ている、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 内燃機関の排気系において排気弁の後に配置された
   少くとも１つのイオン電流ゾンデと、該ゾンデの出力側
   に接続された電子制御および評価装置とを用いて運転パ
   ラメータを検出することにより、内燃機関に供給される
   燃料混合気の組成を解析しかつ混合気を制御する方法に
   おいて、燃焼室から排出されるガス成分相互間の後反応
   の程度をイオン電流ゾンデ９によつて検出し、また制御
   および評価装置１５，１９，３２，４１が、次の評価量
   、（１） イオン電流の振幅、 （２） 内燃機関の１つの動作サイクルにおけるイオン
   電流の振幅ピーク値、（３） クランク軸の角度に依存
   する時間中に積分されるイオン電流（４） 上記３つの
   量のうち少くとも１つの時間的変動率、のうち少くとも
   １つに応じた応答をし、また前記イオン電流の評価量の
   うち少なくとも１つを制御装置内で目標値と比較し、か
   つ目標値からの偏差に応じて、内燃機関の燃料混合気お
   よび／または排気ガスの組成を変化させるための調節装
   置を制御することを特徴とする、内燃機関に供給される
   燃料混合気の組成を解析しかつ混合気を制御する方法。 ４ 調節装置４６を介して、内燃機関の点火時点α＿ｚ
   および／または排気ガス帰還率（ＡＲＦ率）および／ま
   たは混合気の組成に対する制御に作用を与える特許請求
   の範囲第３項記載の方法。 ５ 目標値が、内燃機関の別の運転特性値に依存して変
   化できる、特許請求の範囲第３項または第４項記載の方
   法。 ６ イオン電流が、周期的に積分され、かつ目標値と比
   較される、特許請求の範囲第３項または第４項記載の方
   法。 ７ 制御量として、空気過剰率λ≦１において積分され
   たイオン電流の上昇が利用される、特許請求の範囲第６
   項記載の方法。 ８ 制御量として、空気過剰率λ≦１およびλ＞１にお
   いて積分されたイオン電流の上昇が利用され、かつこれ
   らの運転範囲間の移行が、空気過剰率をあらかじめ制御
   することによつて行われる、特許請求の範囲第６項記載
   の方法。 ９ イオン電流が周期的に積分され、かつ互いに連続す
   る値が互いに比較され、またこれらの値の差が目標値と
   比較される、特許請求の範囲第３項または第４項記載の
   方法。 １０ イオン電流が周期的に積分され、かつ前後に並ん
   だ値の変動が、それぞれの値（ΔＩ／｜Ｉ｜）に関して
   目標値と比較される、特許請求の範囲第３項または第４
   項記載の方法。