JP2012082835A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関、特に排気系統に複数の空燃比センサを有する内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine, and more particularly to an internal combustion engine having a plurality of air-fuel ratio sensors in an exhaust system.
内燃機関の排気系に空燃比センサと触媒とを配置し、空燃比センサで検出した空燃比のリッチ・リーン信号等を基に、燃料噴射量の増減を繰り返し行い、空燃比を触媒の転化率の高い理論空燃比付近の狭い範囲に制御するいわゆる空燃比フィードバック制御は、近年一般的に実施されている。 An air-fuel ratio sensor and a catalyst are placed in the exhaust system of the internal combustion engine, and the fuel injection amount is repeatedly increased and decreased based on the air-fuel ratio rich / lean signal detected by the air-fuel ratio sensor. In recent years, so-called air-fuel ratio feedback control for controlling the air-fuel ratio to a narrow range near a high stoichiometric air-fuel ratio has been generally performed.
このようなう空燃比フィードバック制御に用いられる空燃比センサは、空燃比の検出精度を維持するために、空燃比センサの空燃比検出素子が活性化状態に保たれることが不可欠であり、例えば特許文献1には、機関始動時から上記空燃比検出素子をヒータにより加熱し、早期活性化させてその活性化状態を維持するようにヒータの通電制御を行う技術が開示されている。
ここで、空燃比センサの空燃比検出素子を加熱するヒータの制御は、現状、空燃比センサが排気系に複数個配置されている場合であっても、全てのヒータが同時に対応する空燃比センサ素子を加熱するよう制御されている。すなわち、ヒータの通電制御は、例えば、ECM(エンジンコントロールモジュール)により、複数ある空燃比センサのヒータに、同時にヒータONまたはヒータOFFの指令を出すものとなっている。 Here, the control of the heater for heating the air-fuel ratio detection element of the air-fuel ratio sensor is currently performed even when a plurality of air-fuel ratio sensors are arranged in the exhaust system. It is controlled to heat the element. That is, the heater energization control is such that, for example, a heater ON or heater OFF command is simultaneously issued to the heaters of a plurality of air-fuel ratio sensors by an ECM (engine control module).
そのため、空燃比センサが複数ある場合、全てのヒータが同時にヒータON、ヒータOFFとなるために信号が干渉し、放射ノイズレベルが相対的に高くなり、車載のラジオ等の音源にノイズがのってしまう虞がある。また、全てのヒータが同時にヒータON、ヒータOFFすることで、電源変動が大きくなる虞がある。 Therefore, when there are multiple air-fuel ratio sensors, all the heaters are turned on and off at the same time, so the signal interferes, the radiation noise level becomes relatively high, and noise is added to the sound source such as in-vehicle radio. There is a risk that. Further, since all the heaters are turned on and off at the same time, the power supply fluctuation may increase.
そこで、本発明は、排気系統に複数の空燃比センサを有する内燃機関において、複数の空燃比センサは少なくとも2つ以上のグループに制御上区別され、これら各グループ毎に空燃比センサの駆動信号を出すタイミングが異なっていることを特徴としている。 Accordingly, the present invention provides an internal combustion engine having a plurality of air-fuel ratio sensors in an exhaust system, wherein the plurality of air-fuel ratio sensors are distinguished in terms of control into at least two groups, and a drive signal for the air-fuel ratio sensor is assigned to each of these groups. It is characterized by different timing.
本発明によれば、複数の空燃比センサに出される駆動信号が分散されることになり、空燃比センサの駆動信号によって生じる放射ノイズが互い干渉することを防止することができ、放射ノイズレベルを低減することができる。 According to the present invention, drive signals output to a plurality of air-fuel ratio sensors are dispersed, and radiation noise generated by the drive signals of the air-fuel ratio sensors can be prevented from interfering with each other, and the radiation noise level can be reduced. Can be reduced.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る内燃機関の第1実施形態を模式的に示した説明図であって、本発明が適用された6気筒のV型エンジン1の排気系を模式的に示したものである。
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a first embodiment of an internal combustion engine according to the present invention, schematically showing an exhaust system of a 6-cylinder V-
V型エンジン1の一方のバンク1aには排気マニホールド3aを介して第1排気通路4が接続されている。第1排気通路4には、第1上流側三元触媒5と、第1上流側三元触媒5よりも排気下流側に位置する第1下流側三元触媒6とが介装されていると共に、第1上流側三元触媒5の上流側、すなわち第1上流側三元触媒5の排気入口側に排気空燃比を検出する第1空燃比センサ7が配置されている。第1空燃比センサ7は、内部のセンサ素子を活性化させるためのセンサ内蔵ヒータ(図示せず)を備え、V型エンジン1の運転制御を行うエンジンコントロールモジュール(以下、ECMと略す)15に検出値を出力していると共に、ECM15により上記センサ内蔵ヒータの駆動制御がなされている。
A first exhaust passage 4 is connected to one
V型エンジン1の他方のバンク1bには排気マニホールド3bを介して第2排気通路8が接続されている。第2排気通路8には、第2上流側三元触媒9と、第2上流側三元触媒9よりも排気下流側に位置する第2下流側三元触媒10とが介装されていると共に、第2上流側三元触媒9の上流側、すなわち第2下流側三元触媒9の排気入口側に排気空燃比を検出する第2空燃比センサ11が配置されている。第2空燃比センサ11は、内部のセンサ素子を活性化させるためのセンサ内蔵ヒータ(図示せず)を備え、ECM15に検出値を出力していると共に、ECM15により上記センサ内蔵ヒータの駆動制御がなされている。
A
センサ内蔵ヒータの駆動制御とは空燃比センサ7,11の駆動制御であり、センサ内蔵ヒータに対して電力を供給するタイミングと電力の供給を終了するタイミングとを制御するということである。
The drive control of the sensor built-in heater is drive control of the air-
尚、第1排気通路4と第2排気通路9とは、第1下流側三元触媒6及び第2下流側三元触媒10の下流側で合流している。
The first exhaust passage 4 and the
ここで、上記各センサ内蔵ヒータに対して通電するタイミング(ヒータONタイミング)と通電を終了するタイミング(ヒータOFFタイミング)には、放射ノイズが発生する。つまり、空燃比センサの駆動信号であるセンサ内蔵ヒータへの通電信号のON/OFFにより放射ノイズが発生する。この放射ノイズは、複数の空燃比センサの通電開始時(ヒータONタイミング)もしくは通電終了時(ヒータOFFタイミング)を一致させると、各放射ノイズが互いに干渉することになり、例えば、上述した第1空燃比センサ7と第2空燃比センサ11において、センサ内蔵ヒータのヒータONタイミングとヒータOFFタイミングとを一致させると、図2に示すように相対的に大きな放射ノイズが発生することになる。
Here, radiation noise occurs at the timing of energizing the heaters with built-in sensors (heater ON timing) and the timing of ending energization (heater OFF timing). That is, radiation noise is generated by ON / OFF of an energization signal to the sensor built-in heater that is a drive signal of the air-fuel ratio sensor. This radiation noise interferes with each other when the energization start time (heater ON timing) or the energization end time (heater OFF timing) of the plurality of air-fuel ratio sensors is made to coincide with each other. In the air-
これに対して、この第1実施形態の内燃機関においては、図3に示すように、第1空燃比センサ7に対する通電のタイミングと第2空燃比センサ11に対する通電のタイミングとがずれるようにECM15で制御する。
On the other hand, in the internal combustion engine of the first embodiment, as shown in FIG. 3, the
つまり、第1空燃比センサ7の通電開始時(ヒータONタイミング)に対して、第2空燃比センサ11の通電開始時(ヒータONタイミング)及び通電終了時(ヒータOFFタイミング)のいずれもが一致せず、第1空燃比センサ7の通電終了時(ヒータOFFタイミング)に対して、第2空燃比センサ11の通電開始時(ヒータONタイミング)及び通電終了時(ヒータOFFタイミング)のいずれもが一致しないようにすることで、放射ノイズ同士の干渉を防止し、センサ内蔵ヒータへの通電開始時(ヒータONタイミング)及び通電終了時(ヒータOFFタイミング)に発生する放射ノイズレベルを低減している。 In other words, both the start of energization of the second air-fuel ratio sensor 11 (heater ON timing) and the end of energization (heater OFF timing) coincide with the start of energization of the first air-fuel ratio sensor 7 (heater ON timing). Without regard to the end of energization of the first air-fuel ratio sensor 7 (heater OFF timing), both the start of energization of the second air-fuel ratio sensor 11 (heater ON timing) and the end of energization (heater OFF timing) By not matching, radiation noises are prevented from interfering with each other, and the radiation noise level generated at the start of energization (heater ON timing) and at the end of energization (heater OFF timing) is reduced. .
詳述すると、この第1実施形態においては、第1空燃比センサ7のセンサ内蔵ヒータへの通電開始のタイミングに対して、第2空燃比センサ11のセンサ内蔵ヒータへの通電開始のタイミングが50ms遅れるように、ECM15により各センサ内蔵ヒータに対する通電が制御されている。換言すれば、排気系統全体で、2つの空燃比センサを有する場合には、2つの空燃比センサ間で通電タイミングが50msずれるようにセンサ内蔵ヒータに対する通電が制御されている。
More specifically, in the first embodiment, the timing of starting energization of the sensor built-in heater of the second air-
このような第1実施形態においては、第1空燃比センサ7の駆動信号を出すタイミングと第2空燃比センサ11の駆動信号を出すタイミングがずれているので、ヒータONタイミング及びヒータOFFタイミングにおける放射ノイズレベルを低減することができると共に、各センサ内蔵ヒータに電力を供給するバッテリ(図示せず)の電圧変動(電源変動)を低減することができる。
In the first embodiment as described above, the timing at which the drive signal for the first air-
また、放射ノイズレベルを低減することができるので、車載のラジオ等の音源にノイズがのってしまうことを防止することができると共に、放射ノイズ低減用のコンデンサやフィルタ回路等を必要としないのでコスト低減を図ることができる。 In addition, since the radiation noise level can be reduced, it is possible to prevent noise from being added to a sound source such as an in-vehicle radio, and a capacitor or filter circuit for reducing radiation noise is not required. Cost reduction can be achieved.
以下、本発明の他の実施形態について説明していくが同一の構成要素に対しては同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の各実施形態における空燃比センサは、上述した第1実施形態の空燃比センサ7,11と同様に、内部のセンサ素子を活性化させるためのセンサ内蔵ヒータ(図示せず)を備えるものとする。
Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described. However, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. In addition, the air-fuel ratio sensor in each of the following embodiments includes a sensor built-in heater (not shown) for activating internal sensor elements, like the air-
図4は、本発明の第2実施形態を示している。この第2実施形態は、4気筒の直列エンジン21の排気通路22に介装された三元触媒23の上流側と下流側に上流側空燃比センサ24、下流側空燃比センサ25が配置されたものである。
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, an upstream air-
この第2実施形態は、上述した第1実施形態と同様に、排気系統全体で、2つの空燃比センサ24,25を有するものであって、上述した図3に示すように、2つの空燃比センサ間で通電タイミングが50msずれるように各センサ内蔵ヒータに対する通電が制御されている。詳述すると、この第2実施形態においては、駆動信号はまず上流側空燃比センサ24に出され、50ms後に下流側空燃比センサ25に出されている。
As in the first embodiment, the second embodiment has two air-
このような第2実施形態においても上述した第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。 In such a second embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
尚、この第2実施形態は、単一の排気系統に複数の空燃比センサが配置されたものである。 In the second embodiment, a plurality of air-fuel ratio sensors are arranged in a single exhaust system.
図5は、本発明の第3実施形態を示している。この第3実施形態は、4気筒の直列エンジン31の排気通路32に、上流側三元触媒33と上流側三元触媒33よりも排気下流側に位置する下流側三元触媒34とが介装されている。そして、上流側三元触媒33の上流側に第1空燃比センサ35が配置され、上流側三元触媒33と下流側三元触媒34との間に第2空燃比センサ36が配置され、下流側三元触媒34の下流側には第3空燃比センサ37が配置されている。
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, an upstream side three-
つまり、この第3実施形態は、排気系統全体で、3つの空燃比センサ35,36,37を有するものであって、図6に示すように、3つの空燃比センサ間で通電タイミングが30msづつずれるように各センサ内蔵ヒータに対する通電が制御されている。詳述すると、この第3実施形態においては、駆動信号はまず第1空燃比センサ35に出され、その30ms後に第2空燃比センサ36にだされ、さらにその30ms後に第3空燃比センサ37に出されている。
That is, this third embodiment has three air-
このような第3実施形態においても上述した第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。 Also in the third embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
尚、この第3実施形態は、単一の排気系統に複数の空燃比センサが配置されたものである。 In the third embodiment, a plurality of air-fuel ratio sensors are arranged in a single exhaust system.
図7は、本発明の第4実施形態を示している。この第4実施形態は、上述した第1実施形態の6気筒のV型エンジン1と略同一構成となっているが、第1排気通路4には、第1上流側三元触媒5と第1下流側三元触媒6との間に第3空燃比センサ41が配置され、第2排気通路8には、第2上流側三元触媒9と第2下流側三元触媒10との間に第4空燃比センサ42が配置されている。
FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment has substantially the same configuration as the six-cylinder V-
つまり、この第4実施形態は、排気系統全体で、4つの空燃比センサ7,11,41,42を有するものであって、図8に示すように、4つの空燃比センサ間で通電タイミングが20msづつずれるように各センサ内蔵ヒータに対する通電が制御されている。
In other words, the fourth embodiment has four air-
詳述すると、この第4実施形態においては、駆動信号はまず第1空燃比センサ7に出され、その後20ms経過毎に、第2空燃比センサ11、第3空燃比センサ41、第4空燃比センサ42の順番で出されている。
More specifically, in the fourth embodiment, the drive signal is first output to the first air-
このような第4実施形態においても上述した第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。 Also in the fourth embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
図9は、本発明の第5実施形態を示している。この第5実施形態は、上述した第1実施形態の6気筒のV型エンジン1と略同一構成となっているが、第1排気通路4には、第1上流側三元触媒5と第1下流側三元触媒6との間に第3空燃比センサ41が配置され、第1下流側三元触媒6の排気下流側には第5空燃比センサ43が配置されている。また、第2排気通路8は、第2上流側三元触媒9と第2下流側三元触媒10との間に第4空燃比センサ42が配置され、第2下流側三元触媒10の排気下流側には第6空燃比センサ44が配置されている。
FIG. 9 shows a fifth embodiment of the present invention. The fifth embodiment has substantially the same configuration as the six-cylinder V-
つまり、この第5実施形態は、排気系統全体で、6つの空燃比センサ7,11,41,42,43,44を有するものであって、図10に示すように、6つの空燃比センサ間で通電タイミングが10msづつずれるように各センサ内蔵ヒータに対する通電が制御されている。
That is, this fifth embodiment has six air-
詳述すると、この第5実施形態においては、駆動信号はまず第1空燃比センサ7に出され、その後10ms経過毎に、第2空燃比センサ11、第3空燃比センサ41、第4空燃比センサ42、第5空燃比センサ43、第6空燃比センサ44の順番で出されている。
More specifically, in the fifth embodiment, the drive signal is first output to the first air-
このような第5実施形態においても上述した第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。 Also in the fifth embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
尚、上述した各実施形態においては、排気系統に配置された全ての空燃比センサの各センサ内蔵ヒータへの通電信号のON/OFFタイミングが互いに一致しないように設定されているが、排気系統に配置された複数の空燃比センサを少なくとも2つ以上のグループに制御上区別して、これら各グループ毎に空燃比センサの各センサ内蔵ヒータへの通電信号のON/OFFタイミングが異なるように設定することも可能である。すなわち、上記各グループ内の空燃比センサ同士は、センサ内蔵ヒータへの通電信号のON/OFFタイミングが同じとなるように設定し、上記各グループ間でセンサ内蔵ヒータへの通電信号のON/OFFタイミングが異なるように設定することも可能である。 In each of the above-described embodiments, the ON / OFF timings of the energization signals to the sensor built-in heaters of all the air-fuel ratio sensors arranged in the exhaust system are set so as not to coincide with each other. A plurality of arranged air-fuel ratio sensors are classified into at least two or more groups for control, and the ON / OFF timings of energization signals to the heaters built in the sensors of the air-fuel ratio sensors are set differently for each group. Is also possible. That is, the air-fuel ratio sensors in each group are set so that the ON / OFF timing of the energization signal to the sensor built-in heater is the same, and the ON / OFF of the energization signal to the sensor built-in heater is set between the groups. It is also possible to set the timing differently.
この場合にも、上述した第1〜5実施形態と同様の作用効果を得られるが、上記グループ内では、通電信号のON/OFFタイミングが一致して放射ノイズが互いに干渉してしまう点で、上述した第1〜第5実施形態に比べると不利である。 Even in this case, the same effect as the above-described first to fifth embodiments can be obtained, but in the above group, the ON / OFF timings of the energization signals coincide with each other, and radiation noises interfere with each other. It is disadvantageous compared to the first to fifth embodiments described above.
また、V型エンジンの場合には、各バンク毎に空燃比センサの各センサ内蔵ヒータへの通電信号のON/OFFタイミングが異なるように設定するようにしてもよい。すなわち、上述した第4、第5実施形態において、一方のバンク1aに接続された第1排気通路4に設けられた各空燃比センサの各センサ内蔵ヒータへの通電信号のON/OFFタイミングが同じとなるように設定し、他方のバンク1bに接続された第2排気通路8に設けられた各空燃比センサの各センサ内蔵ヒータへの通電信号のON/OFFタイミングが同じとなるように設定し、一方のバンク1a側の空燃比センサと他方のバンク1b側の空燃比センサとでセンサ内蔵ヒータへの通電信号のON/OFFタイミングが異なるように設定するようにしてもよい。
In the case of a V-type engine, the ON / OFF timing of the energization signal to each sensor built-in heater of the air-fuel ratio sensor may be set to be different for each bank. That is, in the above-described fourth and fifth embodiments, the ON / OFF timing of the energization signal to each sensor built-in heater of each air-fuel ratio sensor provided in the first exhaust passage 4 connected to one
この場合にも、上述した第1〜5実施形態と同様の作用効果を得られるが、同一バンク側の空燃比センサ同士は、通電信号のON/OFFタイミングが一致して放射ノイズが互いに干渉してしまう点で、上述した第1〜第5実施形態に比べると不利である。 In this case as well, the same operational effects as those of the first to fifth embodiments described above can be obtained. However, the air-fuel ratio sensors on the same bank side match the ON / OFF timing of the energization signal and the radiation noise interferes with each other. This is disadvantageous compared to the first to fifth embodiments described above.
また、上述した実施形態における空燃比センサとしては、排気空燃比のリッチ・リーンのみを検出するものでも、排気空燃比を広範囲に検出可能な広域型の空燃比センサであってもよい。 Further, the air-fuel ratio sensor in the above-described embodiment may be a sensor that detects only the rich or lean exhaust air-fuel ratio, or a wide-range air-fuel ratio sensor that can detect the exhaust air-fuel ratio in a wide range.
上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。 The technical idea of the present invention that can be grasped from the above embodiment will be listed together with the effects thereof.
(1) 排気系統に複数の空燃比センサを有する内燃機関において、複数の空燃比センサは少なくとも2つ以上のグループに制御上区別され、これら各グループ毎に空燃比センサの駆動信号を出すタイミングが異なっている。これによって、複数の空燃比センサに出される駆動信号が分散されることになり、空燃比センサの駆動信号によって生じる放射ノイズが互い干渉することを防止することができ、放射ノイズレベルを低減することができる。 (1) In an internal combustion engine having a plurality of air-fuel ratio sensors in an exhaust system, the plurality of air-fuel ratio sensors are distinguished in terms of control into at least two or more groups, and the timing for issuing a drive signal for the air-fuel ratio sensor for each of these groups Is different. As a result, the drive signals output to the plurality of air-fuel ratio sensors are dispersed, and radiation noise generated by the drive signals of the air-fuel ratio sensors can be prevented from interfering with each other, and the radiation noise level is reduced. Can do.
(2) 上記(1)に記載の内燃機関は、具体的には、左右バンクに各空燃比センサを有し、各バンク毎に空燃比センサの駆動信号を出すタイミングが異なっている。 (2) The internal combustion engine described in the above (1) specifically includes the air-fuel ratio sensors in the left and right banks, and the timing for outputting the drive signal of the air-fuel ratio sensor is different for each bank.
(3) 上記(1)に記載の内燃機関は、具体的には、単一の排気系統に複数の空燃比センサを有する。 (3) Specifically, the internal combustion engine according to (1) has a plurality of air-fuel ratio sensors in a single exhaust system.
(4) 上記(1)〜(3)のいずれかに記載の内燃機関において、空燃比センサの駆動信号のタイミングは、全ての空燃比センサ同士で互いに異なるように設定されている。これによって、放射ノイズレベルを一層低減することができる。 (4) In the internal combustion engine according to any one of (1) to (3), the timing of the drive signal of the air-fuel ratio sensor is set to be different from each other among all the air-fuel ratio sensors. Thereby, the radiation noise level can be further reduced.
(5) 上記(1)〜(4)のいずれかに記載の内燃機関において、空燃比センサの駆動信号を出すタイミングとは、空燃比センサのセンサ素子を加熱するヒータに対して電力を供給するタイミングと電力の供給を終了するタイミングである。全てにヒータに同時に電力供給が開始されると電源変動が大きくなる虞があるが、複数の空燃比センサに出される駆動信号が分散されるので、電源変動(電圧変動)を低減できる。 (5) In the internal combustion engine according to any one of the above (1) to (4), the timing for issuing the drive signal of the air-fuel ratio sensor is to supply power to the heater that heats the sensor element of the air-fuel ratio sensor. This is the timing when the power supply ends. When power supply to all the heaters is started at the same time, the power supply fluctuation may increase. However, since the drive signals output to the plurality of air-fuel ratio sensors are dispersed, the power supply fluctuation (voltage fluctuation) can be reduced.
1…V型エンジン
7…第1空燃比センサ
11…第2空燃比センサ
15…ECM
DESCRIPTION OF
そこで、本発明は、ラジオを備えた車両に搭載され、排気系統に複数の空燃比センサを有する内燃機関において、前記空燃比センサのセンサ素子を加熱するヒータに対して電力を供給するタイミングと電力の供給を終了するタイミングとが、前記車載のラジオの音源にノイズがのらないように、全ての空燃比センサ同士で互いに異なっていることを特徴としている。 Accordingly, the present invention is an internal combustion engine mounted on a vehicle equipped with a radio and having a plurality of air-fuel ratio sensors in an exhaust system, and a timing and power for supplying power to a heater that heats the sensor element of the air-fuel ratio sensor. This is characterized in that all the air-fuel ratio sensors are different from each other so that noise is not applied to the sound source of the in-vehicle radio .
Claims (5)
複数の空燃比センサは少なくとも2つ以上のグループに制御上区別され、これら各グループ毎に空燃比センサの駆動信号を出すタイミングが異なっていることを特徴とする内燃機関。 In an internal combustion engine having a plurality of air-fuel ratio sensors in the exhaust system,
The internal combustion engine characterized in that the plurality of air-fuel ratio sensors are classified into at least two or more groups in terms of control, and the timing at which the drive signal of the air-fuel ratio sensor is different for each group.
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