(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
−触媒壷（１４）の入口におけるエンジン（１０）の排気ガスの成分の一つの比を表わす第１の電気信号（Ｖ上流）を供給するための第１の非直線的なプローブ（１６）、および噴射される燃料の量の第１の補正信号（ＫＣＬ）をコンピュータ（１２）に供給するように上記第１の電気信号を処理するための第１の補正回路（１８、２０）を含む第１の制御ループ、
−上記触媒壷（１４）から出る排気ガスの成分の一つの比を表わす第２の電気信号（Ｖ下流）を供給するための第２の非直線的なプローブ（２６）、および噴射される燃料の量の第２の補正信号（ＫＲＩＣＨ）をコンピュータ（１２）に供給するように上記第２の電気信号（Ｖ下流）を処理するための第２の補正回路（２４）を含む第２の制御ループ、
を含む、エレクトロニック・コンピュータ（１２）によって制御され、触媒壷を備えた噴射型の内燃機関（１０）のための２重制御ループのシステムにおいて、
さらに、第２の制御ループの中に、第２の補正回路（２４）の出力信号の濾波回路（５４）、および第２の補正回路（２４）の出力信号および濾波回路（５４）の出力信号が印加される加算回路（５８）を含むことを特徴とする内燃機関のための２重制御ループのシステム。
【請求項２】
−第２の補正回路（２４）の出力信号の濾波回路（５４）が平均信号（ＫＲＩＣＨmoy）を供給し、
−上記平均信号（ＫＲＩＣＨmoy）の少なくとも一つの価が、加算回路（５８）に印加されるために、コンピュータ（１２）の制御の下で読み出されるように、メモリ（５６）に登録される、
ことを特徴とする、請求の範囲第１項記載のシステム。
【請求項３】
第１の制御ループが、そのほか、上記第１の補正信号（ＫＣＬ）および第２の補正信号（ＫＲＩＣＨ）が印加され、噴射される燃料の量の第３の補正信号（ＫＣＬm）をコンピュータ（１２）に供給する第３の補正回路（２２）を含むことを特徴とする、請求の範囲第１項または第２項記載のシステム。
【請求項４】
上記第３の補正回路（２２）が加算回路であることを特徴とする、請求の範囲第３項記載のシステム。
【請求項５】
その第２の補正回路（２４）が、
−差（Ｖ下流−ＶＣ下流）を表わす信号を供給するように、上記第２の電気信号（Ｖ下流）の振幅を基準値（ＶＣ下流）と比較するための比較回路（２８）、および、
−その第２の電気信号（Ｖ下流）を基準値（ＶＣ下流）に追従させるように上記第２の補正信号を供給するための、その差信号（Ｖ下流−ＶＣ下流）の処理回路（３０）
を含むことを特徴とする、請求の範囲第１項、第２項、第３項または第４項記載のシステム。
【請求項６】
その処理回路（３０）がその差信号に比例・積分型の伝達関数を適用することを特徴とする、請求の範囲第５項記載のシステム。
【請求項７】
さらに、エンジン（１０）の少なくとも一つの動作点のための第２の補正信号に対応する価（ＫＲＩＣＨc）だけ上記第２の補正信号（ＫＲＩＣＨ）を修正するための第４の補正回路（５０）を含むことを特徴とする、請求の範囲第１項から第６項までのいずれか一つに記載のシステム。
【請求項８】
その第４の補正回路（５０）がエンジン（１０）の動作点のための第２の補正信号（ＫＲＩＣＨ）に対応する少なくとも一つの価（ＫＲＩＣＨc）が登録される第１のメモリ（４２）、および第２の補正信号（ＫＲＩＣＨ）に上記メモリ（４２）の中の読み出された価を加算するための加算回路（４０）を含み、上記メモリ（４２）における読出しが、その読み出された価が上記エンジン（１０）の動作点に対応するように、コンピュータ（１２）の制御の下にあることを特徴とする、請求の範囲第７項記載のシステム。
【請求項９】
さらに、基準電圧（ＶＣ下流）の複数の価を登録するための第２のメモリ（４４）を含み、各価はエンジン（１０）の一つの動作点に対応し、上記メモリの読出しは、読み出された価が上記エンジン（１０）の動作点に対応するように、コンピュータ（１２）の制御の下にあることを特徴とする、請求の範囲第７項記載のシステム。
【請求項１０】
平均値信号（ＫＲＩＣＨmoy）の複数の価を登録するために、第３のメモリ（５２）が備えられ、各価はエンジン（１０）の一つの動作点に対応し、エンジンの動作点の特性の関数としてコンピュータ（１２）による読出しで選択されることを特徴とする、請求の範囲第９項記載のシステム。
【請求項１１】
さらに、第２のプローブ（２６）の出力信号（Ｖ下流）が印加され、第２の補正回路（２４）の入力に濾波された信号を供給する低域通過フィルタを含むことを特徴とする、請求の範囲第１項から第１０項までのいずれか一つに記載のシステム。
【請求項１２】
エレクトロニック・コンピュータ（１２）によって制御され、触媒壷（１４）を備えた噴射型の内燃機関（１０）に噴射される燃料の量を制御するための方法であって、上記エレクトロニック・コンピュータ（１２）は、
−触媒壷（１４）の入口におけるエンジン（１０）の排気ガスの成分の一つの比を表わす第１の電気信号（Ｖ上流）を供給するための第１の非直線的なプローブ（１６）を含む第１の負帰還ループ（１６、１８、２０）からの噴射される燃料の量の第１の補正信号（ＫＣＬ）、および
−上記触媒壷（１４）から出る排気ガスの成分の一つの比を表わす第２の電気信号（Ｖ下流）を供給するための第２の非直線的なプローブ（２６）を含む第２の負帰還ループ（２６、２４）からの噴射される燃料の量の第２の補正信号（ＫＲＩＣＨ）、
を受けるようになっている方法において、下記の工程、
（ａ）第２の補正信号（ＫＲＩＣＨ）の濾波（５４）、
（ｂ）濾波された信号の少なくとも一つの記憶（５６）、
（ｃ）コンピュータ（１２）によって記憶された一つの価の選択、
（ｄ）修正された第２の補正信号を得るための、第２の補正信号（ＫＲＩＣＨ）へのメモリ（５６）の中の選択された価の加算、
（ｅ）工程（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）にしたがって修正された第２の補正信号による第１の補正信号（ＫＣＬ）の修正、
を含むことを特徴とする内燃機関のための２重制御ループの方法。
【請求項１３】
工程（ｅ）が、
−第１の補正信号（ＫＣＬ）のリーン−リッチ遷移の際に修正された第２の補正信号を上記第１の補正信号（ＫＣＬ）に加える、
ことからなることを特徴とする、特許請求の範囲第１２項記載の方法。
【請求項１４】
工程（ｅ）が、
−第１の補正信号（ＫＣＬ）のリッチ−リーン遷移の際に修正された第２の補正信号を上記第１の補正信号（ＫＣＬ）に加える、
ことからなることを特徴とする、請求の範囲第１２項記載の方法。
【請求項１５】
工程（ｅ）が、
−第１の補正信号（ＫＣＬ）のリーン−リッチおよびリッチ−リーンの各遷移に修正された第２の補正信号の半分の価を上記第１の補正信号（ＫＣＬ）に加える、
ことからなることを特徴とする、請求の範囲第１２項記載の方法。
【請求項１６】
工程（ｅ）が、
−上記第２の補正信号が正のとき、第１の補正信号（ＫＣＬ）のリーン−リッチ遷移の際に修正された第２の補正信号を上記第１の補正信号（ＫＣＬ）に加え、上記第２の補正信号が負のとき、第１の補正信号（ＫＣＬ）のリッチ−リーン遷移の際に修正された第２の補正信号を上記第１の補正信号（ＫＣＬ）に加える、
ことからなることを特徴とする、請求の範囲第１２項記載の方法。
【請求項１７】
工程（ｅ）が、
−上記第２の補正信号が正のとき、第１の補正信号（ＫＣＬ）のリッチ−リーン遷移の際に修正された第２の補正信号を上記第１の補正信号（ＫＣＬ）に加え、上記第２の補正信号が負のとき、第１の補正信号（ＫＣＬ）のリーン−リッチ遷移の際に修正された第２の補正信号を上記第１の補正信号（ＫＣＬ）に加える、
ことからなることを特徴とする、請求の範囲第１２項記載の方法。
【請求項１８】
工程（ｅ）が、
−定められた期間（Ｔ）中第１の補正信号（ＫＣＬ）の連続的な変化の形で修正された第２の補正信号を上記第１の補正信号（ＫＣＬ）に加える、
ことからなることを特徴とする、請求の範囲第１２項記載の方法。
【請求項１９】
第１の補正信号（ＫＣＬ）の上記連続的な変化が上記定められた期間（Ｔ）に逆比例するＫＲＩＣＨの修正された価だけ積分の傾斜を修正することからなることを特徴とする、請求の範囲第１８項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、排気の触媒壷を有する、噴射型の内燃機関、特にそのようなエンジンにおいて実時間で動作する２重負帰還ループによって空燃比を制御するためのシステムおよび方法に関する。
排気ガスの組成、特にそれらのガスの酸素含有量の関数としてエンジンの中に噴射される燃料の量を修正するためのシステムを利用することは公知である。そのため、酸素含有量は“ラムダ”プローブあるいはＥＧＯプローブと呼ばれる、直線的ではないプローブの助けで測定される。ＥＧＯは“Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｏｘｙｇｅｎ”のためのアングロサクソンの頭字語である。そのようなプローブは排気ガスを処理する排気の触媒壷の上流に設けられ、そのプローブによって供給される信号は第１の負帰還ループを介してエンジンのシリンダの中に上流から噴射される燃料の量を修正する役をする。
いくつかの応用においては、排気の触媒壷の下流に第２のラムダ・プローブを設け、そのプローブによって供給される信号を、例えば、排気の触媒壷の性能を測定するために使用することは公知である。
他の応用においては、その第２のプローブの信号は、第１のループの空燃比を、その動作点を変え、あるいはその伝達関数を変更しながらゆっくり調節するために使用される。そのゆっくりした調節は、平均値にしたがって、第１のプローブの老化を補償するが、空燃比が化学量論的な価あるいはそれに近い価に保持されるために、かつそのようにして触媒壷の優れた動作を保証する（そのことはより少ない汚染に導く）ために、リッチさの調節と呼ばれる、空燃比の実時間での調節を実現しない。
したがって、本発明の一つの目的は、空燃比の実時間での調節を可能とする、内燃機関のための２重制御ループのシステムおよび方法を完成することである。
リッチさの調節は、例えば、非直線的なプローブによって供給される信号の電圧を使って、補正項を介して噴射時間を修正しながら、噴射計算機によって得られる。その補正項はプローブ電圧と閾値電圧の間の差の符号の関数である。例えば、プローブ電圧が閾値電圧よりも低いとき、そのことは酸素含有量が余りに高く、補正が、燃料の量、すなわちリッチさを増加させるために、噴射の長さを増加させることからなることを意味する。逆の場合には、補正はリッチさを低下させるために、噴射の長さを減少させることからなる。
そのような調節では、リーン−リッチあるいはリッチ−リーンの遷移の際の応答時間のようなプローブの物理的特性およびリッチさの関数としての電圧特性の排気ガス組成依存性は化学量論的な価とは異なった調節の平均のリッチさに導くことがあり得る。
その上、排気の触媒壷の最大効率を得るため、あるいはエンジン調節のあらゆる他の考察のために、化学量論的な価とは著しく異なった平均のリッチさを選択することが必要となることがあり得る。
本発明の他の一つの目的は、したがって、平均のリッチさを修正し、それを予め定められた価に追従させることを可能にする、内燃機関のための２重制御ループのシステムおよび方法を完成することである。
したがって、本発明は、
−触媒壷の入口におけるエンジンの排気ガスの成分の一つの比を表わす第１の電気信号Ｖ上流を供給するための第１の非直線的なプローブ、および噴射される燃料の量の第１の補正信号ＫＣＬをコンピュータに供給するように上記第１の電気信号を処理するための第１の補正回路を含む第１の制御ループ、
−上記触媒壷から出る排気ガスの成分の一つの比を表わす第２の電気信号Ｖ下流を供給するための第２の非直線的なプローブを含む第２の制御ループ、
を含む、電気的なコンピュータによって制御され、触媒壷を備えた噴射型の内燃機関のための２重リッチさ制御ループのシステムであって、
さらに、噴射される燃料の量の第２の補正信号ＫＲＩＣＨをコンピュータに供給するように、上記第２の信号Ｖ下流を処理するための第２の補正回路を含むことを特徴とするシステムに関する。
その第２の補正信号ＫＲＩＣＨは、リーン−リッチ、またはリッチ−リーン、遷移の瞬間に、あるいは連続的な仕方で、第１の補正信号ＫＣＬに加えられる。
本発明はまた、エレクトロニック・コンピュータによって制御され、触媒壷を備えた噴射型の内燃機関に噴射される燃料の量を制御するための方法であって、上記エレクトロニック・コンピュータは第１の非直線的なプローブを含む第１の負帰還ループの第１の補正信号ＫＣＬを受ける方法に関し、その方法は下記の工程、
（ａ）触媒壷の出口において、第２の非直線的なプローブを使った、触媒壷の出口のガスの成分の一つの比の、振幅がその比を表わす電気信号Ｖ下流を得るような測定、
（ｂ）上記電気信号Ｖ下流から出発する、第２の補正信号ＫＲＩＣＨの作成、
（ｃ）上記第２の補正信号ＫＲＩＣＨによる第１の補正信号ＫＣＬの修正、
を特徴とする。
本発明のその他の特徴および利点は特定の実施例の以下の記載を読めば明らかとなるであろう。上記記載は付図と関連してなされる。付図中、
−第１図は本発明によるリッチさの第１の２重ループの機能図である。
−第２Ａ図および第２Ｂ図は唯一つの負帰還ループを有する従来の技術によるリッチさの補正戦略を示すダイヤグラムである。
−第３Ａ図から第３Ｊ図までは本発明による色々なリッチさの補正方法または戦略を示すダイヤグラムである。
−第４Ａ図、第４Ｂ図および第４Ｃ図は本発明による他の一つのリッチさの補正方法を示すダイヤグラムである。
−第５図は本発明による複数の変形の機能図である。
第１図で、内燃エンジン１０はエレクトロニック・コンピュータ１２によって公知の方法で制御される。そのエンジンの排気ガスは触媒壷１４によって濾過され、排気ガスはそれから大気に向かって逃げる。第１のプローブ１６は触媒壷の入口に設けられ、排気ガスの主要な成分の一つの含有量を測定する。その成分は通常酸素である。そのプローブは非直線型であり、前に示したように屡々“ラムダ”プローブあるいはＥＧＯプローブと呼ばれる。
そのプローブはその出力端子に電気信号Ｖ上流（第２Ａ図）を供給し、それは比較回路１８に加えられ、そこでＶ上流は、閾値に対するＶ上流の符号を決定するために、閾値電圧ＶＳ上流と比較される。
閾値ＶＳ上流の価はプローブの特性に依存し、化学量論的な条件が満たされるときのプローブの反転電圧に対応する。
バイナリ信号１または０を供給する比較回路１８の出力端子は、利得の比例Ｐと利得の積分Ｉ型であるリッチさ調節の第１の補正回路２０の入力端子と接続されている。補正回路２０は第２Ｂ図のダイヤグラムに示された形式を有する信号ＫＣＬを供給する。噴射しなければならない燃料の量を制御するためにコンピュータ１２に供給されるのはこの信号ＫＣＬである。そのようにして、Ｖ上流がＶＳ上流以下になると、そのことは混合ガスがリーンであり、燃料の量を増加しなければならないことを意味する。それが、Ｖ上流がＶＳ上流を越える瞬間まで価Ｉの正の傾斜が続いている跳躍＋Ｐによって行なわれる（第２Ｂ図）ことである。Ｖ上流がＶＳ上流を越えるということは混合ガスがリッチとなり、その量を減少しなければならないことを意味する。それは価Ｉの負の傾斜が続いている跳躍−Ｐによって行なわれる。本発明によれば、補正回路２０によって供給される補正ＫＣＬの価は第２の補正回路２２によって修正され、それは、コンピュータ１２に印加される前に補正項ＫＲＩＣＨを導入する。その補正項ＫＲＩＣＨは、排気の触媒壷１４の出口に設けられた第２のラムダ・プローブ２６の出力信号Ｖ下流から出発して回路２４によって決定される。その回路２４は本質的に、信号Ｖ下流と基準信号と呼ばれる信号ＶＣ下流が印加される比較器２８、および比較器２８によって供給される信号（Ｖ下流−ＶＣ下流）が印加される第３の補正回路３０で構成されている。その第３の補正回路３０は、例えば、比例・積分型であり、第２の補正回路２２に印加される信号ＫＲＩＣＨを供給する。
第２の補正回路２２は色々な方法あるいは戦略で補正ＫＲＩＣＨを導入することができる。その一つは第３Ａ図から第３Ｊ図までの一時的なダイヤグラムに関連して説明されるだろう。それらのダイヤグラム第３Ａ図から第３Ｊ図までは色々な方法で第２の補正回路２２によって修正されたような信号ＫＣＬの図形である。修正された信号ＫＣＬはＫＣＬmと呼ばれる。
第１の仕方（第３Ａ図および第３Ｂ図）によれば、信号ＫＲＩＣＨは第１のプローブによって検出されるリーン−リッチの遷移の際に印加される。それは信号ＫＣＬの降下する腹に対応する。ＫＲＩＣＨ＞０（リッチにする）の場合には、ＫＣＬmの図形は第３Ａ図のそれであり、他方ＫＲＩＣＨ＜０（リーンにする）の場合には、ＫＣＬmの図形は第３Ｂ図のそれである。
第２の仕方（第３Ｃ図および第３Ｄ図）によれば、信号ＫＲＩＣＨは第１のプローブによって検出されるリッチ−リーンの遷移の際に印加される。それは信号ＫＣＬの上昇する腹に対応する。ＫＲＩＣＨ＞０（リッチにする）の場合には、ＫＣＬmの図形は第３Ｃ図のそれであり、他方ＫＲＩＣＨ＜０（リーンにする）の場合には、ＫＣＬmの図形は第３Ｄ図のそれである。
第３の仕方（第３Ｅ図および第３Ｆ図）によれば、信号ＫＲＩＣＨは各遷移の際に印加されるが、ＫＲＩＣＨの半分の価、すなわちＫＲＩＣＨ／２の価で印加される。ＫＲＩＣＨ＞０（リッチにする）の場合には、ＫＣＬmの図形は第３Ｅ図のそれであり、他方ＫＲＩＣＨ＜０（リーンにする）の場合には、ＫＣＬmの図形は第３Ｆ図のそれである。
第４の仕方（第３Ｇ図および第３Ｈ図）によれば、ＫＲＩＣＨは、第３Ｇ図の図形にしたがって、それが正（リッチにする）のとき、リーン−リッチの遷移（降下する腹）の際に印加され、第３Ｈ図の図形にしたがって、それが負（リーンにする）のとき、リッチ−リーンの遷移（上昇する腹）の際に印加される。
第５の仕方（第３Ｉ図および第３Ｊ図）によれば、ＫＲＩＣＨは、第３Ｉ図の図形にしたがって、それが正（リッチにする）のとき、リッチ−リーンの遷移（上昇する腹）の際に印加され、第３Ｊ図の図形にしたがって、それが負（リーンにする）のとき、リーン・リッチの遷移（降下する腹）の際に印加される。
第６の仕方（第４Ａ図から第４Ｃ図まで）によれば、調節周期の終りに、信号ＫＲＩＣＨは、
ＫＣＬm＝ＫＣＬ＋ＫＲＩＣＨ
のようなＫＣＬmを得るために、積分の傾斜を修正してＫＣＬに加えられる。このことは傾斜は価ＫＲＩＣＨ／Ｔだけ修正されなければならないことを意味する。こゝで、Ｔは調節周期のオーダである固定のデータである。その結果、第４Ｂ図および第４Ｃ図の傾斜αは
α＝Ｉ＋ＫＲＩＣＨ／Ｔ
によって与えられ、他方傾斜θ
θ＝−Ｉ＋ＫＲＩＣＨ／Ｔ
によって与えられる。
そのとき、ＫＲＩＣＨ＞０（リッチにする）について第４Ｂ図の図形が、ＫＲＩＣＨ＜０（リーンにする）について第４Ｃ図の図形が得られる。
第４Ａ図は、第４Ｂ図に対応して、ＶＳ上流に対する電圧Ｖ上流の変化を表し、リーン−リッチおよびリッチ−リーンの遷移を定義する。
第１図の記載において、陳述の明瞭さの故に、回路１８、２０、２２、２８および３０は、本発明の特徴を良く示すために、互いに分離された。実際には、それらの回路はコンピュータ１２の一体の一部をなす。後者は破線で画かれた矩形１２’の内部の全ての回路を包含する。
第１図のシステムは第５図と関連して記載される変形を持つことができる。
そのようにして、第５図の点線で画かれた矩形５０による変形においては、補正回路２４の出力信号ＫＲＩＣＨは加算回路４０を介して補正回路２２に印加される。その加算回路４０は、信号ＫＲＩＣＨが印加される第１の入力端子、およびエンジンの動作点の関数として地図作成法による表またはメモリ４２によって供給される信号または情報ＫＲＩＣＨcが印加される第２の入力端子を含んでいる。その表４２は、コンピュータ１２によって供給される、エンジン回転速度やコレクタ圧力のようなエンジンの動作点の特性によってアドレスされる。補正回路２２に印加され、以上記載された方法にしたがって使用されるのは加算
ＫＲＩＣＨ＋ＫＲＩＣＨc＝ＫＲＩＣＨΣ
の結果得られる信号である。
ＫＲＩＣＨの価の修正に関連するこの第１の変形に、幾つかの動作点についての地図作成法による基準電圧ＶＣ下流の変化に関する、点線で画かれた矩形５２による変形をあるいは組み合せてあるいは別々に加えることができる。色々な動作点についてのこれらのＶＣ下流の価はコンピュータ１２によってアドレスされる表４４に登録される。
他の一つの変形においては、信号Ｖ下流は、補正回路２４に印加される前に、低域通過フィルタ４６によって濾波される。このような濾波は、触媒壷によって完全には減衰されなかったリッチさのばたつきに対応する周波数を除去することを可能にする。
第５図の矩形６０による他の一つの変形においては、信号ＫＲＩＣＨは、信号ＫＲＩＣＨmoyを得るために１次のフィルタの中で濾波され、その信号ＫＲＩＣＨmoyの価はメモリ５６に登録される。メモリ５６の読出しの際に、読み出された信号は、そのほか信号ＫＲＩＣＨを受ける加算回路５８に印加される。その信号は、加算回路４０を通してかあるいは加算回路４０無しで直接、補正回路２２に印加される。
ＫＲＩＣＨmoyの唯一つの価の代りに、メモリ５６は、エンジン回転数およびコレクタ圧力によって定義される、エンジンのそれぞれ一つの動作点に対応する複数の価を含むことができる。メモリ５６は、メモリ４２および４４と全く同様に、コンピュータ１２によってアドレスされる。
加算回路５８の出力においては、信号ＫＲＩＣＨfは
ＫＲＩＣＨf＝ＫＲＩＣＨmoy＋ＫＲＩＣＨ
＝ＫＲＩＣＨmoy＋ＫＲＩＣＨprop＋ＫＲＩＣＨint
ＫＲＩＣＨpropおよびＫＲＩＣＨintはそれぞれ信号ＫＲＩＣＨの比例項および積分項を示す。
さて、ＫＲＩＣＨmoyがＫＲＩＣＨintの濾波された価であるように、その比例項はゼロの平均値を持っている。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図３Ｈ】
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【図３Ｉ】
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【図３Ｊ】
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【図５】
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