JP2008095662A - 空燃比制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この発明において空燃比制御装置は、ガソリン及びガソリン以外の燃料を燃料として使用できる内燃機関の空燃比を制御する。この空燃比制御装置は、空燃比センサのセンサ出力に応じて内燃機関に使用されている燃料の燃料性状を判定することができる。燃料性状の判定を行っている間、内燃機関の空燃比を目標空燃比に制御する性状判定時空燃比制御手段を備え、燃料性状判定の完了後、正電圧の印加中に検出される空燃比センサのセンサ出力に基づいて、判定された燃料性状に応じた空燃比制御が行われる。
【選択図】図6
Description
前記内燃機関の排気通路に配置された空燃比センサの、大気側電極と排気側電極との間に、排気ガスの空燃比を検出するための正電圧を印加する正電圧印加手段と、
前記空燃比センサのセンサ出力を検出するセンサ出力検出手段と、
前記空燃比センサのセンサ出力に応じて、前記内燃機関に使用されている燃料の燃料性状を判定する燃料性状判定手段と、
前記燃料性状の判定を行っている間、前記内燃機関の空燃比を目標空燃比に制御する性状判定時空燃比制御手段と、
前記燃料性状判定が完了したか否かを判定する完了判定手段と、
前記燃料性状判定の完了が認められた場合に、前記正電圧の印加中に検出されるセンサ出力に基づいて、判定された前記燃料性状に応じて、空燃比制御を行う空燃比制御手段と、
を備えることを特徴とする。
前記性状判定時空燃比制御手段は、前記目標空燃比を理論空燃比とし、
前記燃料性状判定手段は、
前記正電圧の印加中に検出されるセンサ出力の、理論空燃比に対するセンサ出力の演算値に対するバラツキを検出するバラツキ検出手段と、
前記バラツキに応じて、前記燃料中のアルコール含有率を検出するアルコール含有率検出手段と、
を備えることを特徴とする。
前記燃料は、ガソリン又はアルコール又はガソリンとアルコールとの混合燃料であって、
前記性状判定時空燃比制御手段は、前記目標空燃比を理論空燃比とし、
前記燃料性状判定手段は、前記大電圧の印加中に検出されるセンサ出力に応じて、前記燃料中のアルコール含有率を検出するアルコール含有率検出手段を備えることを特徴とする。
前記燃料性状が判定された場合に、判定された前記燃料性状に応じて、前記正電圧印加状態で検出されるセンサ出力と空燃比との関係を定めたマップを選択するマップ選択手段と、
前記正電圧印加中に検出されるセンサ出力に応じて、前記選択されたマップに従って、空燃比を検出する空燃比検出手段と、を更に備え、
前記空燃比制御手段は、前記燃料性状判定の完了が認められた場合に、前記空燃比に応じて空燃比制御を行うことを特徴とする。
前記性状判定時空燃比制御手段は、前記起電力に応じて空燃比制御を行うことを特徴とする。
前記空燃比センサに、前記空燃比センサのセンサ素子の素子インピーダンスを検出するための、インピーダンス検出用電圧を印加するインピーダンス検出用電圧印加手段と、
前記インピーダンス検出用電圧の印加中に検出されるセンサ出力に応じて、前記素子インピーダンスを検出する素子インピーダンス検出手段と、
前記燃料性状判定の完了が認められない場合に、前記素子インピーダンスに基づいて、前記空燃比センサのセンサ素子の温度が第1活性温度に達したか否かを判定する第1素子温判定手段と、
前記燃料性状判定の完了が認められた場合に、前記素子インピーダンスに基づいて、前記センサ素子の温度が第2活性温度に達したか否かを判定する第2素子温判定手段と、
を、更に備え、
前記起電力検出手段は、前記センサ素子の温度が前記第1活性温度に達したと認められた場合に、前記起電力の検出を行い、
前記空燃比制御手段は、前記センサ素子の温度が前記第2活性温度に達したと認められた場合に、前記正電圧印加中のセンサ出力に応じた空燃比制御を行うことを特徴とする。
[実施の形態1の空燃比センサの構成]
図1は、この発明の実施の形態1における空燃比制御装置が搭載されるシステムの構造について説明するための模式図である。図1に示すシステムは、内燃機関10を備えている。内燃機関10の燃料としては、ガソリン、エタノール、あるいはガソリンとエタノールが混合された混合燃料が用いられる。内燃機関10は複数の気筒を備え、各気筒ごとに気筒に燃料を供給するインジェクタ(図示せず)が備えられている。各気筒のインジェクタには、燃料タンク12から上記のガソリン、エタノールあるいはこれらの混合燃料が供給される。
図2は、この発明の実施の形態1において、空燃比センサ20に接続され、空燃比センサ20を駆動する駆動回路を説明するための回路図である。図2に示す駆動回路30は、空燃比センサ20に適当な電圧を供給するための印加電圧操作部32を備えている。印加電圧操作部32には、スイッチング回路34、36のそれぞれが、供給された電圧を一定に制御するフィードバック回路を介して接続されている。スイッチング回路34には陽極端子38が接続されている。スイッチング回路36には負極端子40が接続されている。空燃比センサ20の大気側電極(図示せず)は陽極端子38に接続され、排気側電極(図示せず)は負極端子40に接続される。
図3は、この発明の実施の形態1において、空燃比センサ20に正電圧が印加された場合の空燃比センサ20の出力と、排気ガスの空燃比との関係を表す図である。図3において、横軸は空燃比を表し、縦軸はセンサ電流を表している。また、図3の実線(a)は内燃機関10の燃料としてガソリンを用いた場合のセンサ電流を表し、点線(b)は内燃機関10の燃料としてエタノール100%の燃料を用いた場合のセンサ電流を表している。
上記のように、ガソリン以外の燃料が用いられる場合であっても、その燃料性状が判定されれば、空燃比センサ10は燃料性状に応じてマップを切り替えることで、センサ電流に基づいて空燃比を検出することができる。しかし、このようにマップの切り替えを行うためには、燃料性状が変化するたびに内燃機関10の燃料性状を判定する処理が必要となる。
なお、上記の使用において、電圧印加OFF状態で正しく起電力を検出する場合には、センサ素子を550℃程度の活性温度(第1活性温度)に達した状態で用いることが好ましい。一方、正電圧を印加してセンサ電流を検出する際には、650℃程度の通常の空燃比センサの活性温度(第2活性温度)に達した状態で用いることが好ましい。従って実施の形態1では、起電力を検出する場合と正電圧を印加してセンサ電流を検出する場合とで、それぞれ適切な活性温度になるように素子温を制御する。具体的に、素子温は素子インピーダンスと相関を有することから、定期的にインピーダンス検出用電圧を印加して素子インピーダンスを検出し、これに応じて、空燃比センサ20のセンサ素子近傍に設置されたヒータ(図示せず)への通電を制御することで、素子温を制御することができる。
図5は、この発明の実施の形態1における空燃比と空燃比センサの出力とのバラツキについて説明するための図である。図5において、横軸は空気過剰率λを表し、縦軸は正電圧印加時にAD1空検出される空燃比センサの出力電圧[V]を表している。また、図5において実線(a)はガソリン100%の場合、点線(b)はエタノール100%の場合を表している。
図8は、この発明の実施の形態1においてECU24が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図8は、内燃機関10の始動時に毎回実行されるルーチンである。図8のルーチンでは、まず現在、内燃機関10の始動時であるか否かが判定される(S100)。燃料の追加は、通常内燃機関10が停止された状況で行われると考えられるため、燃料性状の変化が、内燃機関10の始動時以外に発生する可能性が小さい。従って、内燃機関10の始動時であることが認められない場合には今回の処理は終了する。
実施の形態2のシステムは、図1、図2に示した実施の形態1のシステムと同様の構成を有している。但し、実施の形態2のシステムにおいて駆動回路30の印加電圧操作部32は、上記の正電圧、インピーダンス検出用の交流電圧、及び正電圧より大きな1.0[V]程度の大電圧を供給することができる。
12 燃料タンク
16 排気通路
18 触媒
20 空燃比センサ
22 酸素センサ
24 ECU
30 駆動回路
32 印加電圧操作部
34、36 スイッチング回路
38 陽極端子
40 負極端子
Claims (6)
- ガソリン及びガソリン以外の燃料を燃料として使用できる内燃機関の空燃比を制御する空燃比制御装置であって、
前記内燃機関の排気通路に配置された空燃比センサの、大気側電極と排気側電極との間に、排気ガスの空燃比を検出するための正電圧を印加する正電圧印加手段と、
前記空燃比センサのセンサ出力を検出するセンサ出力検出手段と、
前記空燃比センサのセンサ出力に応じて、前記内燃機関に使用されている燃料の燃料性状を判定する燃料性状判定手段と、
前記燃料性状の判定を行っている間、前記内燃機関の空燃比を目標空燃比に制御する性状判定時空燃比制御手段と、
前記燃料性状判定が完了したか否かを判定する完了判定手段と、
前記燃料性状判定の完了が認められた場合に、前記正電圧の印加中に検出されるセンサ出力に基づいて、判定された前記燃料性状に応じて、空燃比制御を行う空燃比制御手段と、
を備えることを特徴とする空燃比制御装置。 - 前記燃料は、ガソリン又はアルコール又はガソリンとアルコールとの混合燃料であって、
前記性状判定時空燃比制御手段は、前記目標空燃比を理論空燃比とし、
前記燃料性状判定手段は、
前記正電圧の印加中に検出されるセンサ出力の、理論空燃比に対するセンサ出力の演算値に対するバラツキを検出するバラツキ検出手段と、
前記バラツキに応じて、前記燃料中のアルコール含有率を検出するアルコール含有率検出手段と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の空燃比制御装置。 - 前記燃料性状判定の完了が認められない場合に、前記空燃比センサの両電極間に、前記正電圧よりも大きな大電圧を印加する大電圧印加手段を、更に備え、
前記燃料は、ガソリン又はアルコール又はガソリンとアルコールとの混合燃料であって、
前記性状判定時空燃比制御手段は、前記目標空燃比を理論空燃比とし、
前記燃料性状判定手段は、前記大電圧の印加中に検出されるセンサ出力に応じて、前記燃料中のアルコール含有率を検出するアルコール含有率検出手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の空燃比制御装置。 - 前記燃料性状が判定された場合に、判定された前記燃料性状に応じて、前記正電圧印加状態で検出されるセンサ出力と空燃比との関係を定めたマップを選択するマップ選択手段と、
前記正電圧印加中に検出されるセンサ出力に応じて、前記選択されたマップに従って、空燃比を検出する空燃比検出手段と、を更に備え、
前記空燃比制御手段は、前記燃料性状判定の完了が認められた場合に、前記空燃比に応じて空燃比制御を行うことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の空燃比制御装置。 - 前記空燃比センサの両電極間に電圧を印加しない状態で、前記空燃比センサの両電極間に発生する起電力を検出する起電力検出手段を備え、
前記性状判定時空燃比制御手段は、前記起電力に応じて空燃比制御を行うことを特徴とする請求項1から4に記載の空燃比制御装置。 - 前記空燃比センサに、前記空燃比センサのセンサ素子の素子インピーダンスを検出するための、インピーダンス検出用電圧を印加するインピーダンス検出用電圧印加手段と、
前記インピーダンス検出用電圧の印加中に検出されるセンサ出力に応じて、前記素子インピーダンスを検出する素子インピーダンス検出手段と、
前記燃料性状判定の完了が認められない場合に、前記素子インピーダンスに基づいて、前記空燃比センサのセンサ素子の温度が第1活性温度に達したか否かを判定する第1素子温判定手段と、
前記燃料性状判定の完了が認められた場合に、前記素子インピーダンスに基づいて、前記センサ素子の温度が第2活性温度に達したか否かを判定する第2素子温判定手段と、
を、更に備え、
前記起電力検出手段は、前記センサ素子の温度が前記第1活性温度に達したと認められた場合に、前記起電力の検出を行い、
前記空燃比制御手段は、前記センサ素子の温度が前記第2活性温度に達したと認められた場合に、前記正電圧印加中のセンサ出力に応じた空燃比制御を行うことを特徴とする請求項5に記載の空燃比制御装置。
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