JP2000045854A - ガス燃料内燃機関の空燃比検出装置 - Google Patents
ガス燃料内燃機関の空燃比検出装置Info
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- JP2000045854A JP2000045854A JP10211373A JP21137398A JP2000045854A JP 2000045854 A JP2000045854 A JP 2000045854A JP 10211373 A JP10211373 A JP 10211373A JP 21137398 A JP21137398 A JP 21137398A JP 2000045854 A JP2000045854 A JP 2000045854A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 空燃比を正確に検出する。
【解決手段】 排気中の酸素濃度に基づいて空燃比を検
出する空燃比センサ２０を機関排気通路内に配置する。
空燃比センサ２０により検出された空燃比をリーン側に
補正すると共に、空燃比センサ２０により検出された空
燃比のリッチ度合いが大きいときには小さいときに比べ
て空燃比センサ２０により検出された空燃比のリーン側
への補正量を大きくする。
出する空燃比センサ２０を機関排気通路内に配置する。
空燃比センサ２０により検出された空燃比をリーン側に
補正すると共に、空燃比センサ２０により検出された空
燃比のリッチ度合いが大きいときには小さいときに比べ
て空燃比センサ２０により検出された空燃比のリーン側
への補正量を大きくする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガス燃料内燃機関の
空燃比検出装置に関する。
空燃比検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、機関排気通路内に空燃比セン
サを配置して空燃比を検出し、この検出された空燃比に
基づき空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を制
御するようにした内燃機関が知られている。この場合、
空燃比センサは例えば固体電解質からなる素子を具備
し、素子の一側には拡散律速層を介して排気と接触する
排気側電極が配置され、素子の他側には大気と接触する
大気側電極が配置される。これら電極間に一定電圧を印
加するとイオンポンプ作用により排気中の酸素Ｏ2が酸
素イオンＯ2-の形で排気側電極から大気側電極まで素子
内を移動し、その結果これら電極間に電流が流れるよう
になる。この電流すなわち空燃比センサの出力は排気中
の酸素濃度が高いときほど大きくなり、すなわち空燃比
がリーンになればなるほど大きくなる。したがって、空
燃比センサの出力と空燃比との関係を予め求めておけば
空燃比センサの出力から空燃比を検出できることにな
る。
サを配置して空燃比を検出し、この検出された空燃比に
基づき空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を制
御するようにした内燃機関が知られている。この場合、
空燃比センサは例えば固体電解質からなる素子を具備
し、素子の一側には拡散律速層を介して排気と接触する
排気側電極が配置され、素子の他側には大気と接触する
大気側電極が配置される。これら電極間に一定電圧を印
加するとイオンポンプ作用により排気中の酸素Ｏ2が酸
素イオンＯ2-の形で排気側電極から大気側電極まで素子
内を移動し、その結果これら電極間に電流が流れるよう
になる。この電流すなわち空燃比センサの出力は排気中
の酸素濃度が高いときほど大きくなり、すなわち空燃比
がリーンになればなるほど大きくなる。したがって、空
燃比センサの出力と空燃比との関係を予め求めておけば
空燃比センサの出力から空燃比を検出できることにな
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本願発
明者によれば、このような空燃比センサをガス燃料内燃
機関に用いた場合、空燃比センサの出力が正規の出力よ
りも小さくなり、その結果空燃比センサにより検出され
る空燃比が真の空燃比よりもリッチ側にずれることが確
認されている。このずれの原因は明らかにされていない
が、排気中の水素Ｈ2 が関与しているものと考えられて
いる。したがって、ガス燃料内燃機関において空燃比セ
ンサにより検出された空燃比に基づき燃料噴射量をフィ
ードバック補正すると空燃比が誤補正されることにな
る。
明者によれば、このような空燃比センサをガス燃料内燃
機関に用いた場合、空燃比センサの出力が正規の出力よ
りも小さくなり、その結果空燃比センサにより検出され
る空燃比が真の空燃比よりもリッチ側にずれることが確
認されている。このずれの原因は明らかにされていない
が、排気中の水素Ｈ2 が関与しているものと考えられて
いる。したがって、ガス燃料内燃機関において空燃比セ
ンサにより検出された空燃比に基づき燃料噴射量をフィ
ードバック補正すると空燃比が誤補正されることにな
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に１番目の発明によれば、排気中の酸素濃度に基づいて
空燃比を検出する空燃比センサを機関排気通路内に配置
したガス燃料内燃機関の空燃比検出装置において、空燃
比センサにより検出された空燃比をリーン側に補正する
と共に、空燃比センサにより検出された空燃比のリッチ
度合いが大きいときには小さいときに比べて空燃比セン
サにより検出された空燃比のリーン側への補正量を大き
くするようにしている。すなわち、上述したようにガス
燃料内燃機関では空燃比センサにより検出された空燃比
は真の空燃比に対しリッチ側にずれる。また、本願発明
者によれば、空燃比センサにより検出された空燃比のリ
ッチ度合いが大きくなると空燃比センサにより検出され
た空燃比の真の空燃比からのずれ量が大きくなることが
確認されている。そこで１番目の発明では、空燃比セン
サにより検出された空燃比をリーン側に補正し、このと
き空燃比センサにより検出された空燃比のリッチ度合い
が大きいときには小さいときに比べて空燃比センサによ
り検出された空燃比のリーン側への補正量を大きくする
ようにしている。
に１番目の発明によれば、排気中の酸素濃度に基づいて
空燃比を検出する空燃比センサを機関排気通路内に配置
したガス燃料内燃機関の空燃比検出装置において、空燃
比センサにより検出された空燃比をリーン側に補正する
と共に、空燃比センサにより検出された空燃比のリッチ
度合いが大きいときには小さいときに比べて空燃比セン
サにより検出された空燃比のリーン側への補正量を大き
くするようにしている。すなわち、上述したようにガス
燃料内燃機関では空燃比センサにより検出された空燃比
は真の空燃比に対しリッチ側にずれる。また、本願発明
者によれば、空燃比センサにより検出された空燃比のリ
ッチ度合いが大きくなると空燃比センサにより検出され
た空燃比の真の空燃比からのずれ量が大きくなることが
確認されている。そこで１番目の発明では、空燃比セン
サにより検出された空燃比をリーン側に補正し、このと
き空燃比センサにより検出された空燃比のリッチ度合い
が大きいときには小さいときに比べて空燃比センサによ
り検出された空燃比のリーン側への補正量を大きくする
ようにしている。
【０００５】なお、本明細書では、空燃比がリーンまた
は理論空燃比のときにもリッチ度合いという用語を用
い、すなわち例えば空燃比がリーンのときにリッチ度合
いが大きくなるというのはリーン度合いが小さくなるこ
とを表している。また、２番目の発明によれば１番目の
発明において、空燃比センサの温度を検出する手段を具
備し、空燃比センサの温度が高いときには低いときに比
べて空燃比センサにより検出された空燃比のリーン側へ
の補正量を小さくするようにしている。すなわち、本願
発明者によれば、空燃比センサの温度が高いときには低
いときに比べて空燃比センサにより検出された空燃比の
真の空燃比からのずれ量が小さくなることが確認されて
いる。そこで２番目の発明では、空燃比センサの温度が
高いときには低いときに比べて空燃比センサにより検出
された空燃比のリーン側への補正量を小さくするように
している。
は理論空燃比のときにもリッチ度合いという用語を用
い、すなわち例えば空燃比がリーンのときにリッチ度合
いが大きくなるというのはリーン度合いが小さくなるこ
とを表している。また、２番目の発明によれば１番目の
発明において、空燃比センサの温度を検出する手段を具
備し、空燃比センサの温度が高いときには低いときに比
べて空燃比センサにより検出された空燃比のリーン側へ
の補正量を小さくするようにしている。すなわち、本願
発明者によれば、空燃比センサの温度が高いときには低
いときに比べて空燃比センサにより検出された空燃比の
真の空燃比からのずれ量が小さくなることが確認されて
いる。そこで２番目の発明では、空燃比センサの温度が
高いときには低いときに比べて空燃比センサにより検出
された空燃比のリーン側への補正量を小さくするように
している。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１はガス燃料として圧縮天然ガ
ス（ＣＮＧ）を用いるガス燃料内燃機関に本発明を適用
した場合を示している。しかしながら、例えば液化石油
ガス（ＬＰＧ）などのように一次燃料である天然ガスお
よび石油ガス、二次燃料である石炭転換ガスおよび石油
転換ガス、あるいは水素を用いるガス燃料内燃機関に本
発明を適用することもできる。また、メタノールを燃料
として用いる内燃機関にも本発明を適用することができ
る。
ス（ＣＮＧ）を用いるガス燃料内燃機関に本発明を適用
した場合を示している。しかしながら、例えば液化石油
ガス（ＬＰＧ）などのように一次燃料である天然ガスお
よび石油ガス、二次燃料である石炭転換ガスおよび石油
転換ガス、あるいは水素を用いるガス燃料内燃機関に本
発明を適用することもできる。また、メタノールを燃料
として用いる内燃機関にも本発明を適用することができ
る。
【０００７】図１を参照すると、１は機関本体、２は吸
気枝管、３は吸気枝管２内に配置されると共に図示しな
い燃料ボンベに接続された燃料噴射弁、４は点火栓、５
は排気マニホルド、６はケーシング７内に収容された三
元触媒をそれぞれ示す。電子制御ユニット（ＥＣＵ）１
０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス１１
を介して相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモ
リ）１２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１３、Ｃ
ＰＵ（マイクロプロセッサ）１４、常時電源に接続され
ているＢ−ＲＡＭ（バックアップＲＡＭ）１５、入力ポ
ート１６、および出力ポート１７を具備する。サージタ
ンク１８にはサージタンク１８内の絶対圧に比例した出
力電圧を発生する圧力センサ１９が取り付けられ、排気
マニホルド５には空燃比センサ２０が取り付けられる。
これらセンサ１９，２０の出力電圧はそれぞれ対応する
ＡＤ変換器２１を介して入力ポート１６に入力される。
また、入力ポート１６には機関回転数を表す出力パルス
を発生する回転数センサ２２が接続される。一方、出力
ポート１７はそれぞれ対応する駆動回路２３を介して各
燃料噴射弁３、各点火栓４、および空燃比センサ２０に
接続される。
気枝管、３は吸気枝管２内に配置されると共に図示しな
い燃料ボンベに接続された燃料噴射弁、４は点火栓、５
は排気マニホルド、６はケーシング７内に収容された三
元触媒をそれぞれ示す。電子制御ユニット（ＥＣＵ）１
０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス１１
を介して相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモ
リ）１２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１３、Ｃ
ＰＵ（マイクロプロセッサ）１４、常時電源に接続され
ているＢ−ＲＡＭ（バックアップＲＡＭ）１５、入力ポ
ート１６、および出力ポート１７を具備する。サージタ
ンク１８にはサージタンク１８内の絶対圧に比例した出
力電圧を発生する圧力センサ１９が取り付けられ、排気
マニホルド５には空燃比センサ２０が取り付けられる。
これらセンサ１９，２０の出力電圧はそれぞれ対応する
ＡＤ変換器２１を介して入力ポート１６に入力される。
また、入力ポート１６には機関回転数を表す出力パルス
を発生する回転数センサ２２が接続される。一方、出力
ポート１７はそれぞれ対応する駆動回路２３を介して各
燃料噴射弁３、各点火栓４、および空燃比センサ２０に
接続される。
【０００８】図２は空燃比センサ２０の詳細図を表して
いる。図２（Ａ）を参照すると、空燃比センサ２０は例
えばジルコニアのような固体電解質からなる素子３０を
具備する。素子３０は試験管状をなし、その内部空間３
１は大気に連通している。素子３０の内周面には大気と
接触する大気側電極３２が設けられ、素子３０の外周面
には排気と接触する排気側電極３３が設けられる。これ
ら電極３２，３３は例えば白金から形成される。また、
排気側電極３３は例えばセラミックからなる拡散律速層
３４により覆われている。なお、図２（Ａ）において３
５は排気マニホルド５の内部空間５ａ側に配置された保
護カバーを示している。
いる。図２（Ａ）を参照すると、空燃比センサ２０は例
えばジルコニアのような固体電解質からなる素子３０を
具備する。素子３０は試験管状をなし、その内部空間３
１は大気に連通している。素子３０の内周面には大気と
接触する大気側電極３２が設けられ、素子３０の外周面
には排気と接触する排気側電極３３が設けられる。これ
ら電極３２，３３は例えば白金から形成される。また、
排気側電極３３は例えばセラミックからなる拡散律速層
３４により覆われている。なお、図２（Ａ）において３
５は排気マニホルド５の内部空間５ａ側に配置された保
護カバーを示している。
【０００９】排気中の酸素Ｏ2 は拡散律速層３４を介し
排気側電極３３に到る。このとき電極３２，３３間に一
定電圧を印加すると図２（Ｂ）に示されるように、イオ
ンポンプ作用により排気側電極３３上の酸素Ｏ2 が酸素
イオンＯ2-の形で排気側電極３３から大気側電極３２ま
で素子３０内を移動し、次いで酸素分子Ｏ2 の形で大気
３６に放出される。その結果これら電極３２，３３間に
電流が流れるようになる。この電流を変換して得られる
空燃比センサ２０の出力電圧は排気中の酸素濃度が高い
ときほど高くなり、すなわち空燃比がリーンになればな
るほど高くなる。したがって、空燃比センサ２０の出力
電圧と空燃比との関係を予め求めておけば空燃比センサ
２０の出力電圧から空燃比を検出できることになる。
排気側電極３３に到る。このとき電極３２，３３間に一
定電圧を印加すると図２（Ｂ）に示されるように、イオ
ンポンプ作用により排気側電極３３上の酸素Ｏ2 が酸素
イオンＯ2-の形で排気側電極３３から大気側電極３２ま
で素子３０内を移動し、次いで酸素分子Ｏ2 の形で大気
３６に放出される。その結果これら電極３２，３３間に
電流が流れるようになる。この電流を変換して得られる
空燃比センサ２０の出力電圧は排気中の酸素濃度が高い
ときほど高くなり、すなわち空燃比がリーンになればな
るほど高くなる。したがって、空燃比センサ２０の出力
電圧と空燃比との関係を予め求めておけば空燃比センサ
２０の出力電圧から空燃比を検出できることになる。
【００１０】そこで本発明による実施態様では、空燃比
センサ２０の出力電圧Ｖと空燃比を表す空気過剰率λと
の関係を予め実験により求め、図３に示すマップの形で
予めＲＯＭ１２内に記憶するようにしている。なお、図
３のマップは空燃比センサ２０の温度が後述する基準温
度のときの関係を示している。したがって、空燃比セン
サ２０を機関排気通路内に配置すれば空気過剰率を正確
に検出できることになり、検出された空気過剰率に基づ
き燃料噴射時間をフィードバック制御すれば空気過剰率
を目標空気過剰率、例えば理論空燃比を表す１．０に一
致させることができることになる。
センサ２０の出力電圧Ｖと空燃比を表す空気過剰率λと
の関係を予め実験により求め、図３に示すマップの形で
予めＲＯＭ１２内に記憶するようにしている。なお、図
３のマップは空燃比センサ２０の温度が後述する基準温
度のときの関係を示している。したがって、空燃比セン
サ２０を機関排気通路内に配置すれば空気過剰率を正確
に検出できることになり、検出された空気過剰率に基づ
き燃料噴射時間をフィードバック制御すれば空気過剰率
を目標空気過剰率、例えば理論空燃比を表す１．０に一
致させることができることになる。
【００１１】しかしながら、冒頭で述べたように本願発
明者によれば、空燃比センサ２０をガス燃料内燃機関に
用いると図４において破線で示されるように空燃比セン
サ２０の出力電圧が正規の出力電圧（図４の実線）より
も低くなり、この場合空気過剰率のリッチ度合いが大き
いときには小さいときに比べて空燃比センサ２０の出力
電圧の低下量が大きくなることが確認されている。な
お、図４において空燃比センサ２０の正規の出力電圧
（実線）は図３の出力電圧Ｖと一致する。この場合、真
の空気過剰率がλＲであるとすると図４からわかるよう
に空燃比センサ２０の実際の出力電圧はＶＡであり、正
規の出力電圧ＶＲよりも低くなる。このとき図３のマッ
プを用いて得られる空気過剰率λはλＡであり、すなわ
ち検出された空気過剰率は真の空気過剰率よりもリッチ
側にずれるようになる。
明者によれば、空燃比センサ２０をガス燃料内燃機関に
用いると図４において破線で示されるように空燃比セン
サ２０の出力電圧が正規の出力電圧（図４の実線）より
も低くなり、この場合空気過剰率のリッチ度合いが大き
いときには小さいときに比べて空燃比センサ２０の出力
電圧の低下量が大きくなることが確認されている。な
お、図４において空燃比センサ２０の正規の出力電圧
（実線）は図３の出力電圧Ｖと一致する。この場合、真
の空気過剰率がλＲであるとすると図４からわかるよう
に空燃比センサ２０の実際の出力電圧はＶＡであり、正
規の出力電圧ＶＲよりも低くなる。このとき図３のマッ
プを用いて得られる空気過剰率λはλＡであり、すなわ
ち検出された空気過剰率は真の空気過剰率よりもリッチ
側にずれるようになる。
【００１２】このような空燃比センサ２０の出力電圧の
低下の原因は明らかにされていないが、次のように理由
によるものと考えられている。すなわち、ＣＮＧのよう
なガス燃料には例えばメタンＣＨ4 の形で多量の水素が
含まれているのでガス燃料内燃機関の排気中には多量の
水素Ｈ2 が含まれている。ところが、水素分子Ｈ2 の寸
法は酸素分子Ｏ2 に比べて非常に小さいので拡散律速層
３４内を酸素分子Ｏ2に比べて非常に速やかに移動し、
その結果排気側電極３３が水素分子層により覆われるよ
うになる。この水素分子層は酸素分子Ｏ2 の移動を阻害
し、その結果素子３０内を移動する酸素イオン量が減少
せしめられ、斯くして空燃比センサ２０の出力電圧が低
下する。また、空気過剰率のリッチ度合いが大きくなる
と排気中の酸素量が低下するだけでなく排気中の水素量
が増大し、その結果上述の水素分子層が大きくなる。こ
のため、空気過剰率のリッチ度合いが大きくなればなる
ほど素子３０内を移動する酸素イオンＯ2-の減少量が増
大し、斯くして空気過剰率のリッチ度合いが大きいとき
には小さいときに比べて空燃比センサ２０の出力電圧の
低下量が大きくなる。
低下の原因は明らかにされていないが、次のように理由
によるものと考えられている。すなわち、ＣＮＧのよう
なガス燃料には例えばメタンＣＨ4 の形で多量の水素が
含まれているのでガス燃料内燃機関の排気中には多量の
水素Ｈ2 が含まれている。ところが、水素分子Ｈ2 の寸
法は酸素分子Ｏ2 に比べて非常に小さいので拡散律速層
３４内を酸素分子Ｏ2に比べて非常に速やかに移動し、
その結果排気側電極３３が水素分子層により覆われるよ
うになる。この水素分子層は酸素分子Ｏ2 の移動を阻害
し、その結果素子３０内を移動する酸素イオン量が減少
せしめられ、斯くして空燃比センサ２０の出力電圧が低
下する。また、空気過剰率のリッチ度合いが大きくなる
と排気中の酸素量が低下するだけでなく排気中の水素量
が増大し、その結果上述の水素分子層が大きくなる。こ
のため、空気過剰率のリッチ度合いが大きくなればなる
ほど素子３０内を移動する酸素イオンＯ2-の減少量が増
大し、斯くして空気過剰率のリッチ度合いが大きいとき
には小さいときに比べて空燃比センサ２０の出力電圧の
低下量が大きくなる。
【００１３】このようにずれを含む空燃比センサ２０の
出力電圧に基づき燃料噴射量をフィードバック補正する
と空気過剰率が誤補正されることになる。そこで、本発
明による実施態様では空気過剰率が正確に検出されるよ
うに空燃比センサ２０の出力電圧を補正するようにして
いる。本発明による実施態様では空燃比センサ２０の最
終的な出力電圧Ｖは例えば次式に基づいて算出される。
出力電圧に基づき燃料噴射量をフィードバック補正する
と空気過剰率が誤補正されることになる。そこで、本発
明による実施態様では空気過剰率が正確に検出されるよ
うに空燃比センサ２０の出力電圧を補正するようにして
いる。本発明による実施態様では空燃比センサ２０の最
終的な出力電圧Ｖは例えば次式に基づいて算出される。
【００１４】Ｖ＝ＶＡ・ＫＢ・ＫＴ ここでＶＡは空燃比センサ２０の実際の出力電圧、ＫＢ
は基本補正係数、ＫＴは温度補正係数をそれぞれ表して
いる。基本補正係数ＫＢは空燃比センサ２０の温度が基
準温度ＴＲのときに空燃比センサ２０の実際の出力電圧
ＶＡを正規の出力電圧に一致させるための補正係数であ
る。この基本補正係数ＫＢは図５に示されるように１．
０よりも大きく、空燃比センサ２０の実際の出力電圧Ｖ
Ａが大きくなるにつれて大きくなる。なお、基本補正係
数ＶＢは予め実験により求められ、図５に示すマップの
形で予めＲＯＭ１２内に記憶されている。
は基本補正係数、ＫＴは温度補正係数をそれぞれ表して
いる。基本補正係数ＫＢは空燃比センサ２０の温度が基
準温度ＴＲのときに空燃比センサ２０の実際の出力電圧
ＶＡを正規の出力電圧に一致させるための補正係数であ
る。この基本補正係数ＫＢは図５に示されるように１．
０よりも大きく、空燃比センサ２０の実際の出力電圧Ｖ
Ａが大きくなるにつれて大きくなる。なお、基本補正係
数ＶＢは予め実験により求められ、図５に示すマップの
形で予めＲＯＭ１２内に記憶されている。
【００１５】一方、温度補正係数ＫＴは空燃比センサ２
０の温度ＴＳに基づいて空燃比センサ２０の実際の出力
電圧ＶＡを正規の出力電圧に一致させるためのものであ
り、空燃比センサ２０の温度ＴＳが基準温度ＴＲのとき
には１．０となる。基準温度ＴＲはどのような温度でも
よいが、本発明による実施態様では基準温度ＴＲは７０
０℃程度に定められる。
０の温度ＴＳに基づいて空燃比センサ２０の実際の出力
電圧ＶＡを正規の出力電圧に一致させるためのものであ
り、空燃比センサ２０の温度ＴＳが基準温度ＴＲのとき
には１．０となる。基準温度ＴＲはどのような温度でも
よいが、本発明による実施態様では基準温度ＴＲは７０
０℃程度に定められる。
【００１６】ところで、本願発明者によればさらに、空
燃比センサ２０の温度が高いときには低いときに比べ
て、上述の空燃比センサ２０の出力電圧の低下量が小さ
くなることが確認されている。この理由についても明ら
かにされていないが、次のように考えられている。すな
わち、空燃比センサ２０の温度が高くなると排気側電極
３３の表面上で水素Ｈ2 と酸素Ｏ2 との反応（Ｈ2 ＋Ｏ
2 →Ｈ2 Ｏ）が活発になるために水素分子層が小さくな
る。その結果、素子３０内を移動する酸素イオン量が増
大し、斯くして空燃比センサ２０の出力電圧の低下量が
小さくなる。
燃比センサ２０の温度が高いときには低いときに比べ
て、上述の空燃比センサ２０の出力電圧の低下量が小さ
くなることが確認されている。この理由についても明ら
かにされていないが、次のように考えられている。すな
わち、空燃比センサ２０の温度が高くなると排気側電極
３３の表面上で水素Ｈ2 と酸素Ｏ2 との反応（Ｈ2 ＋Ｏ
2 →Ｈ2 Ｏ）が活発になるために水素分子層が小さくな
る。その結果、素子３０内を移動する酸素イオン量が増
大し、斯くして空燃比センサ２０の出力電圧の低下量が
小さくなる。
【００１７】そこで本発明による実施態様では、図６に
示されるように空燃比センサ２０の温度ＴＳが高くなる
と小さくなる温度補正係数ＫＴを導入し、この温度補正
係数ＫＴにより空燃比センサ２０の実際の出力電圧ＶＡ
を補正するようにしている。なお、温度補正係数ＫＴは
予め実験により求められ、図６に示すマップの形で予め
ＲＯＭ１２内に記憶されている。
示されるように空燃比センサ２０の温度ＴＳが高くなる
と小さくなる温度補正係数ＫＴを導入し、この温度補正
係数ＫＴにより空燃比センサ２０の実際の出力電圧ＶＡ
を補正するようにしている。なお、温度補正係数ＫＴは
予め実験により求められ、図６に示すマップの形で予め
ＲＯＭ１２内に記憶されている。
【００１８】温度補正係数ＫＴは図６に示されるよう
に、空燃比センサ２０の温度ＴＳが一定温度Ｔ１（例え
ば８００℃）よりも高くなるとほぼ一定に維持される。
これは、空燃比センサ２０の温度ＴＳがかなり高いとき
には空燃比センサ２０の温度が上昇しても排気側電極３
３の表面における水素Ｈ2 と酸素Ｏ2 との反応が促進さ
れないためであると考えられる。
に、空燃比センサ２０の温度ＴＳが一定温度Ｔ１（例え
ば８００℃）よりも高くなるとほぼ一定に維持される。
これは、空燃比センサ２０の温度ＴＳがかなり高いとき
には空燃比センサ２０の温度が上昇しても排気側電極３
３の表面における水素Ｈ2 と酸素Ｏ2 との反応が促進さ
れないためであると考えられる。
【００１９】このようにして求められる空燃比センサ２
０の最終的な出力電圧に基づき求められた空気過剰率は
真の空気過剰率を正確に表しており、したがって空燃比
センサ２０の最終的な出力電圧に基づき燃料噴射時間を
フィードバック補正すれば空気過剰率を目標空気過剰率
に一致させることができることになる。次に、空燃比セ
ンサ２０の温度ＴＳの検出方法について説明する。本発
明による実施態様では、素子３０の温度を空燃比センサ
２０の温度としており、したがって以下では素子３０の
温度の検出方法について説明する。図２（Ｂ）を参照す
ると、電極３２，３３にはＥＣＵ１０からの出力信号に
基づいて制御されるスイッチ３７を介して交流電源３８
が接続される。電極３２，３３間に例えば５ｋＨｚの交
流電圧を印加すると、この印加電圧と空燃比センサ２０
の出力電流とから素子３０のインピーダンスを求めるこ
とができる。素子３０のインピーダンスは素子３０の温
度を表わしている。そこで本発明による実施態様では、
素子３０のインピーダンスを検出することにより素子３
０の温度を検出するようにしている。なお、スイッチ３
７は通常オフに維持され、素子３０の温度を検出すべき
ときに一時的にオンにされる。
０の最終的な出力電圧に基づき求められた空気過剰率は
真の空気過剰率を正確に表しており、したがって空燃比
センサ２０の最終的な出力電圧に基づき燃料噴射時間を
フィードバック補正すれば空気過剰率を目標空気過剰率
に一致させることができることになる。次に、空燃比セ
ンサ２０の温度ＴＳの検出方法について説明する。本発
明による実施態様では、素子３０の温度を空燃比センサ
２０の温度としており、したがって以下では素子３０の
温度の検出方法について説明する。図２（Ｂ）を参照す
ると、電極３２，３３にはＥＣＵ１０からの出力信号に
基づいて制御されるスイッチ３７を介して交流電源３８
が接続される。電極３２，３３間に例えば５ｋＨｚの交
流電圧を印加すると、この印加電圧と空燃比センサ２０
の出力電流とから素子３０のインピーダンスを求めるこ
とができる。素子３０のインピーダンスは素子３０の温
度を表わしている。そこで本発明による実施態様では、
素子３０のインピーダンスを検出することにより素子３
０の温度を検出するようにしている。なお、スイッチ３
７は通常オフに維持され、素子３０の温度を検出すべき
ときに一時的にオンにされる。
【００２０】図７の空気過剰率算出ルーチンを示してい
る。このルーチンは予め定められた設定時間毎に実行さ
れる。図７を参照すると、まず初めにステップ４０では
空燃比センサ２０の実際の出力電圧ＶＡが読み込まれ
る。続くステップ４１では空燃比センサ２０の実際の出
力電圧ＶＡに基づき図５のマップから基本補正係数ＫＢ
が算出される。続くステップ４２では空燃比センサ２０
の温度ＴＳすなわち素子３０の温度が検出される。続く
ステップ４３では空燃比センサ２０の温度ＴＳに基づき
図６のマップから温度補正係数ＫＴが算出される。続く
ステップ４４では次式に基づき空燃比センサ２０の最終
的な出力電圧Ｖが算出される。
る。このルーチンは予め定められた設定時間毎に実行さ
れる。図７を参照すると、まず初めにステップ４０では
空燃比センサ２０の実際の出力電圧ＶＡが読み込まれ
る。続くステップ４１では空燃比センサ２０の実際の出
力電圧ＶＡに基づき図５のマップから基本補正係数ＫＢ
が算出される。続くステップ４２では空燃比センサ２０
の温度ＴＳすなわち素子３０の温度が検出される。続く
ステップ４３では空燃比センサ２０の温度ＴＳに基づき
図６のマップから温度補正係数ＫＴが算出される。続く
ステップ４４では次式に基づき空燃比センサ２０の最終
的な出力電圧Ｖが算出される。
【００２１】Ｖ＝ＶＡ・ＫＢ・ＫＴ続くステップ４５で
は空燃比センサ２０の最終的な出力電圧Ｖに基づき図３
のマップから空気過剰率λが算出される。なお、空燃比
センサ２０の温度は排気温度または排気流速に依存し、
排気温度または排気流速は機関負荷または機関回転数に
依存する。したがって、温度補正係数ＫＴを排気温度、
排気流速、機関負荷または機関回転数との関係として予
め求めるようにすることもできる。また、これまで述べ
てきた実施態様では空燃比センサ２０の実際の出力電圧
を補正し、補正された出力電圧に基づき空気過剰率を算
出するようにしている。しかしながら、空燃比センサ２
０の実際の出力電圧に基づきまず空気過剰率を算出し、
この空気過剰率を補正するようにしてもよい。さらに、
ＣＮＧのガス組成に基づき空燃比センサ２０の出力電圧
を補正するようにすることもできる。
は空燃比センサ２０の最終的な出力電圧Ｖに基づき図３
のマップから空気過剰率λが算出される。なお、空燃比
センサ２０の温度は排気温度または排気流速に依存し、
排気温度または排気流速は機関負荷または機関回転数に
依存する。したがって、温度補正係数ＫＴを排気温度、
排気流速、機関負荷または機関回転数との関係として予
め求めるようにすることもできる。また、これまで述べ
てきた実施態様では空燃比センサ２０の実際の出力電圧
を補正し、補正された出力電圧に基づき空気過剰率を算
出するようにしている。しかしながら、空燃比センサ２
０の実際の出力電圧に基づきまず空気過剰率を算出し、
この空気過剰率を補正するようにしてもよい。さらに、
ＣＮＧのガス組成に基づき空燃比センサ２０の出力電圧
を補正するようにすることもできる。
【００２２】
【発明の効果】空燃比を正確に検出することができ、し
たがって空燃比が誤補正されるのを阻止することができ
る。
たがって空燃比が誤補正されるのを阻止することができ
る。
【図１】ガス燃料内燃機関の全体図である。
【図２】空燃比センサの詳細図である。
【図３】空燃比センサの出力電圧と空気過剰率との関係
を示す線図である。
を示す線図である。
【図４】空燃比センサの出力電圧のずれを説明するため
の図である。
の図である。
【図５】基本補正係数を示す線図である。
【図６】温度補正係数を示す線図である。
【図７】空気過剰率を算出するためのフローチャートで
ある。
ある。
１…ガス燃料機関本体 ３…燃料噴射弁 ５…排気マニホルド ２０…空燃比センサ
Claims (2)
- 【請求項１】 排気中の酸素濃度に基づいて空燃比を検
出する空燃比センサを機関排気通路内に配置したガス燃
料内燃機関の空燃比検出装置において、空燃比センサに
より検出された空燃比をリーン側に補正すると共に、空
燃比センサにより検出された空燃比のリッチ度合いが大
きいときには小さいときに比べて空燃比センサにより検
出された空燃比のリーン側への補正量を大きくするよう
にしたガス燃料内燃機関の空燃比検出装置。 - 【請求項２】 空燃比センサの温度を検出する手段を具
備し、空燃比センサの温度が高いときには低いときに比
べて空燃比センサにより検出された空燃比のリーン側へ
の補正量を小さくするようにした請求項１に記載のガス
燃料内燃機関の空燃比検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10211373A JP2000045854A (ja) | 1998-07-27 | 1998-07-27 | ガス燃料内燃機関の空燃比検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10211373A JP2000045854A (ja) | 1998-07-27 | 1998-07-27 | ガス燃料内燃機関の空燃比検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000045854A true JP2000045854A (ja) | 2000-02-15 |
Family
ID=16604896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10211373A Pending JP2000045854A (ja) | 1998-07-27 | 1998-07-27 | ガス燃料内燃機関の空燃比検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000045854A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013257273A (ja) * | 2012-06-14 | 2013-12-26 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサシステム |
| JP2016125982A (ja) * | 2015-01-08 | 2016-07-11 | 株式会社デンソー | 酸素センサ |
-
1998
- 1998-07-27 JP JP10211373A patent/JP2000045854A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013257273A (ja) * | 2012-06-14 | 2013-12-26 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサシステム |
| JP2016125982A (ja) * | 2015-01-08 | 2016-07-11 | 株式会社デンソー | 酸素センサ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050126 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050201 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050323 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20051206 |