JP2535007B2 - Engine air-fuel ratio control device - Google Patents

Engine air-fuel ratio control device

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JP2535007B2
JP2535007B2 JP62080830A JP8083087A JP2535007B2 JP 2535007 B2 JP2535007 B2 JP 2535007B2 JP 62080830 A JP62080830 A JP 62080830A JP 8083087 A JP8083087 A JP 8083087A JP 2535007 B2 JP2535007 B2 JP 2535007B2
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克広 横溝
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度
検出器から得られる検出出力に基づいて、燃焼に供され
る混合気の空燃比の制御を行うエンジンの空燃比制御装
置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an air-fuel ratio of an air-fuel mixture used for combustion based on a detection output obtained from an oxygen concentration detector that detects the oxygen concentration in exhaust gas. The present invention relates to an air-fuel ratio control device for an engine that controls

(従来の技術) 自動車等に搭載されるエンジンにおいては、排気ガス
の浄化性能や燃費の向上を図るべく、排気系に酸素濃度
検出器を配設し、その酸素濃度検出器から得られる検出
出力に基づいて、燃焼に供される混合気の空燃比の制御
を行うことが知られている。
(Prior Art) In engines installed in automobiles, etc., an oxygen concentration detector is installed in the exhaust system to improve exhaust gas purification performance and fuel efficiency, and the detection output obtained from the oxygen concentration detector It is known to control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture used for combustion based on the above.

斯かる空燃比の制御を行うために用いられる酸素濃度
検出器として、従来、固定電解質とされるジルコニアの
内外周面に白金電極が配され、その白金電極間に生じる
起電力による排気ガス中の酸素濃度を検出するようにさ
れた、ジルコニア酸素濃度検出器が汎用されている。
As an oxygen concentration detector used to control such an air-fuel ratio, a platinum electrode is conventionally arranged on the inner and outer peripheral surfaces of zirconia, which is a fixed electrolyte, and the exhaust gas in the exhaust gas due to electromotive force generated between the platinum electrodes is disposed. A zirconia oxygen concentration detector adapted to detect oxygen concentration is widely used.

それに対し、近年、排気ガス中の酸素濃度に応じてそ
の電気抵抗が変化する酸化物半導体から成る検出素子が
用いられた半導体酸素濃度検出器の開発が進められてい
る。この半導体酸素濃度検出器は、上述のジルコニア酸
素濃度検出器に比して、構造を簡単なものにすることが
できる、小型化を図ることができる等の利点を有する。
On the other hand, in recent years, development of a semiconductor oxygen concentration detector using a detection element made of an oxide semiconductor whose electric resistance changes according to the oxygen concentration in exhaust gas has been advanced. This semiconductor oxygen concentration detector has advantages such as a simpler structure and a smaller size than the above-mentioned zirconia oxygen concentration detector.

ところが、酸化物半導体としてN型もしくはP型のも
のが1種類だけ単独で用いられた半導体酸素濃度検出器
では、使用空燃比範囲の全てにわたって排気ガス中の酸
素濃度を精度良く検出することが極めて難しい。
However, with a semiconductor oxygen concentration detector in which only one type of N-type or P-type oxide semiconductor is used, it is extremely difficult to accurately detect the oxygen concentration in the exhaust gas over the entire air-fuel ratio range used. difficult.

そこで、本願の出願には、先に、例えば、特願昭60−
198481号にも示される如くに、N型酸化物半導体から成
る第1の検出素子とP型酸化物半導体から成る第2の検
出素子とを有し、第1の検出素子と第1の固定抵抗とが
直列接続され、第2の検出素子と第2の固定抵抗とが直
列接続され、第1の検出素子と第1の固定抵抗とから成
る組と、第2の検出素子と第2の固定抵抗とから成る組
とが、夫々、電源に並列接続されてブリッジ回路を形成
するようになされ、第1の検出素子と第1の固定抵抗と
の間の接続中点に得られる電圧と第2の検出素子と第2
の固定抵抗との間の接続中点に得られる電圧とに基づい
て検出出力を形成するようにされた酸素濃度検出器を備
え、この酸素濃度検出器から得られる検出出力に基づい
て燃焼に供される混合気の空燃比の制御を行うようにさ
れたエンジンの空燃比制御装置を提案した。
Therefore, in the application of the present application, for example, Japanese Patent Application No. 60-
As disclosed in 198481, it has a first detection element made of an N-type oxide semiconductor and a second detection element made of a P-type oxide semiconductor, and has a first detection element and a first fixed resistor. Are connected in series, the second detection element and the second fixed resistance are connected in series, and a set including the first detection element and the first fixed resistance, a second detection element and a second fixed resistance, A pair of resistors, each of which is connected in parallel to a power source to form a bridge circuit, and which has a voltage and a second voltage obtained at a connection midpoint between the first detection element and the first fixed resistor. Detection element and second
An oxygen concentration detector configured to form a detection output based on the voltage obtained at the connection midpoint between the fixed resistor and the fixed resistor is provided for combustion based on the detection output obtained from the oxygen concentration detector. An air-fuel ratio control device for an engine has been proposed which is designed to control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture.

斯かるエンジンの空燃比制御装置によれば、酸素濃度
検出器により使用空燃比範囲の全てにわたって排気ガス
中の酸素濃度を精度良く検出することができるので、各
空燃比領域において空燃比をフィードバック制御するこ
とが可能となる。
According to the air-fuel ratio control device for such an engine, the oxygen concentration detector can accurately detect the oxygen concentration in the exhaust gas over the entire range of the air-fuel ratio used, so that the air-fuel ratio is feedback-controlled in each air-fuel ratio region. It becomes possible to do.

ところで、上述した如くの半導体酸素濃度検出器は、
排気ガス中の酸素濃度の変化を酸化物半導体の抵抗値の
変化に基づいて検出するようにされていることから、排
気ガスの温度変化により酸化物半導体の抵抗値が変化す
ると、適正な検出出力が得られなくなるという欠点を有
する。そこで、このような欠点を補うべく、半導体酸素
濃度検出器にヒータ等の素子温度調整手段を付設し、こ
の素子温度調整手段により、酸化物半導体から成る検出
素子の温度(以下、素子温と称する)を所定の温度に調
整することが考えられる。
By the way, the semiconductor oxygen concentration detector as described above is
Since the change in the oxygen concentration in the exhaust gas is detected based on the change in the resistance value of the oxide semiconductor, if the resistance value of the oxide semiconductor changes due to the change in the temperature of the exhaust gas, an appropriate detection output can be obtained. Has the drawback that Therefore, in order to make up for such a defect, an element temperature adjusting means such as a heater is attached to the semiconductor oxygen concentration detector, and by this element temperature adjusting means, the temperature of the detection element made of an oxide semiconductor (hereinafter, referred to as element temperature). It is conceivable to adjust) to a predetermined temperature.

素子温度調整手段により素子温を調整する場合には、
通常、その素子温を、予め定められた温度範囲、例え
ば、酸素濃度検出器としての応答性が良好なものとな
り、かつ、耐久性に悪影響を及ぼさない温度範囲(以
下、正常温度範囲と称す)内に維持することが望ましい
ものとされる。
When adjusting the element temperature by the element temperature adjusting means,
Usually, the element temperature is set in a predetermined temperature range, for example, a temperature range in which the response as an oxygen concentration detector is good and durability is not adversely affected (hereinafter referred to as a normal temperature range). It is desirable to keep it within.

(発明が解決しようとする問題点) 上述のN型及びP型の酸化物半導体が用いられた半導体
酸素濃度検出器においては、第1及び第2の固定抵抗の
抵抗値如何によっては、正常温度範囲内における第1及
び第2の検出素子の温度変化に起因して検出出力が大幅
に変動することがある。
(Problems to be Solved by the Invention) In the above-described semiconductor oxygen concentration detector using the N-type and P-type oxide semiconductors, the normal temperature may vary depending on the resistance values of the first and second fixed resistors. The detection output may fluctuate significantly due to temperature changes of the first and second detection elements within the range.

即ち、例えば、縦軸に、第1の検出素子と第1の固定
抵抗との間の接続中点に得られる電圧と第2の検出素子
と第2の固定抵抗との間の接続中点に得られる電圧との
差とされる検出出力Vがとられ、横軸に素子温Txがとら
れた第6図において、第1の固定抵抗の抵抗値がRaとさ
れ、第2の固定抵抗の抵抗値がRbとされた半導体酸素濃
度検出器から得られる検出出力V1が実線で、また、第1
の固定抵抗の抵抗値がRa′とされ、第2の固定抵抗の抵
抗値がRb′とされた半導体酸素濃度検出器から得られる
検出出力V2が破線で夫々示される如く、検出出力V1は、
正常温度範囲とされる温度αから温度βに至る範囲内で
極大値P1をとるものとされ、検出出力V2は正常温度範囲
外で極大値P2をとるものとされる。
That is, for example, on the vertical axis, the voltage obtained at the connection midpoint between the first detection element and the first fixed resistance and the connection midpoint between the second detection element and the second fixed resistance are shown. In FIG. 6 in which the detection output V which is the difference from the obtained voltage is taken and the horizontal axis represents the element temperature Tx, the resistance value of the first fixed resistor is Ra and the resistance value of the second fixed resistor is The detection output V 1 obtained from the semiconductor oxygen concentration detector whose resistance value is Rb is a solid line, and
The resistance value of the fixed resistor 'is the resistance value of the second fixed resistor Rb' Ra as the detection output V 2 obtained from the semiconductor oxygen concentration detector shown respectively in broken lines, the detection output V 1 Is
It is assumed that the maximum value P 1 is taken within the range from the temperature α to the temperature β which is regarded as the normal temperature range, and the detection output V 2 takes the maximum value P 2 outside the normal temperature range.

斯かる場合、検出出力V1は正常温度範囲内で極大値P1
をとるので、正常温度範囲内での素子温Txの変化に対す
る検出出力V1の変動は比較的小なるものとなるが、検出
出力V2は正常温度範囲外で極大値P2をとるので、正常温
度範囲内での素子温Txの変化に対する検出出力V2の変動
は極めて大なるものとなる。
In such a case, the detection output V 1 has a maximum value P 1 within the normal temperature range.
Therefore, the fluctuation of the detection output V 1 with respect to the change of the element temperature Tx in the normal temperature range becomes relatively small, but the detection output V 2 takes the maximum value P 2 outside the normal temperature range, The fluctuation of the detection output V 2 with respect to the change of the element temperature Tx within the normal temperature range becomes extremely large.

このような特性は、上述の如くに、2つの接続中点に
得られる電圧の差が検出出力Vとされた場合だけでな
く、2つの接続中点に得られる電圧の比等が検出出力V
とされた場合にも同様に生じる。
As described above, this characteristic is obtained not only when the difference between the voltages obtained at the two connection midpoints is the detection output V, but also when the ratio of the voltages obtained at the two connection midpoints is the detection output V.
If it is set, the same will occur.

正常温度範囲内での素子温の変化に対する検出出力の
変動が大とされると、検出出力が排気ガス中の酸素濃度
を正確にあらわすものではなくなるので、空燃比の制御
精度が低下し、フィードバック制御時においてエンジン
の作動状態が不安定なものとなってしまうという問題が
生じる虞がある。
If the detection output fluctuates greatly with respect to changes in the element temperature within the normal temperature range, the detection output does not accurately represent the oxygen concentration in the exhaust gas, so the control accuracy of the air-fuel ratio decreases and feedback There is a risk that the operating state of the engine becomes unstable during control.

しかしながら、従来においては、上述の如くの観点に
基づいて第1及び第2の固定抵抗の抵抗値が選定されて
いない。
However, conventionally, the resistance values of the first and second fixed resistors have not been selected based on the above viewpoint.

斯かる点に鑑み、本発明は、N型酸化物半導体から成
る第1の検出素子に第1の固定抵抗が直列接続され、P
型酸化物半導体から成る第2の検出素子と第2の固定抵
抗とが直列接続され、第1の検出素子と第1の固定抵抗
とから成る組と、第2の検出素子と第2の固定抵抗とか
らなる組とが、夫々、電源に並列に接続されてブリッジ
回路を形成するようになされ、第1の検出素子と第1の
固定抵抗との間の接続中点に得られる電圧と、第2の検
出素子と第2の固定抵抗との間の接続中点に得られる電
圧とに基づいて、検出出力を形成するようにされた酸素
濃度検出器を備え、この半導体酸素濃度検出器から得ら
れる検出出力に基づいて燃焼に供される混合気の空燃比
の制御を行うようになされ、しかも、正常温度範囲内で
の素子温の変化に対する検出出力の変動が可及的に小と
されて空燃比の制御精度の向上を図ることかできるよう
にされたエンジンの空燃比制御装置を提供することを目
的とする。
In view of such a point, the present invention provides a first detection element made of an N-type oxide semiconductor to which a first fixed resistance is connected in series,
Type oxide semiconductor second detection element and a second fixed resistance are connected in series, a set of the first detection element and the first fixed resistance, a second detection element and a second fixed resistance. A pair of resistors, each connected in parallel to a power supply to form a bridge circuit, the voltage obtained at the midpoint of the connection between the first detection element and the first fixed resistor, An oxygen concentration detector configured to form a detection output based on a voltage obtained at a connection midpoint between the second detection element and the second fixed resistor is provided. The air-fuel ratio of the air-fuel mixture used for combustion is controlled based on the obtained detection output, and the fluctuation of the detection output with respect to the change of the element temperature within the normal temperature range is made as small as possible. Engine designed to improve the control accuracy of the air-fuel ratio And to provide an air-fuel ratio control apparatus.

(問題点を解決するための手段) 上述の如くの目的を達成すべく、本発明に係るエンジ
ンの空燃比制御装置は、N型酸化物半導体から成る第1
の検出素子と第1の固定抵抗素子との直列接続、及び、
P型酸化物半導体から成る第2の検出素子と第2の固定
抵抗素子との直列接続が、夫々、電源に並列に接続さ
れ、第1の検出素子と第1の固定抵抗素子との間の接続
中点に得られる電圧と、第2の検出素子と第2の固定抵
抗素子との間の接続中点に得られる電圧とに基づいて検
出出力を形成するようにされた、酸素濃度検出手段と、
この酸素濃度検出手段から得られる検出出力に基づいて
燃焼に供される混合気の空燃比の制御を行う空燃比制御
手段とを備え、酸素濃度検出手段における第1及び第2
の固定抵抗素子の抵抗値が、第1及び第2の検出素子の
実用動作温度範囲内で検出出力が極大値をとるように選
定される。
(Means for Solving Problems) In order to achieve the above-mentioned object, the air-fuel ratio control device for an engine according to the present invention comprises a first N-type oxide semiconductor.
Of the detection element and the first fixed resistance element in series, and
The series connection of the second detection element and the second fixed resistance element made of a P-type oxide semiconductor is connected in parallel to the power source, respectively, and the connection between the first detection element and the first fixed resistance element is performed. Oxygen concentration detection means adapted to form a detection output based on the voltage obtained at the connection midpoint and the voltage obtained at the connection midpoint between the second detection element and the second fixed resistance element. When,
Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture used for combustion based on the detection output obtained from the oxygen concentration detection means, and the first and second oxygen concentration detection means
The resistance value of the fixed resistance element is selected so that the detection output has a maximum value within the practical operating temperature range of the first and second detection elements.

(作 用) 上述の如くの構成とされた本発明に係るエンジンの空
燃比制御装置においては、2つの接続中点に得られる電
圧の差や比等とされる検出出力が、予め定められた温度
範囲内で極大値をとるように第1及び第2の固定抵抗素
子の抵抗値が選定されるので、斯る温度範囲内での素子
温の変化に対する検出出力の変動が極めて小とされる。
(Operation) In the air-fuel ratio control apparatus for an engine according to the present invention configured as described above, the detection output such as the difference or ratio of the voltages obtained at the two connection midpoints is predetermined. Since the resistance values of the first and second fixed resistance elements are selected so as to take the maximum value within the temperature range, the fluctuation of the detection output with respect to the change of the element temperature within the temperature range is extremely small. .

そのため、検出出力が排気ガス中の酸素濃度に正確に
対応するものとなって空燃比の制御精度の向上が図られ
る。
Therefore, the detected output accurately corresponds to the oxygen concentration in the exhaust gas, and the control accuracy of the air-fuel ratio is improved.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。(Example) Hereinafter, the Example of this invention is described with reference to drawings.

第1図は、本発明に係るエンジンの空燃比制御装置の
一例を、それが適用されたエンジンと共に示す。第2図
において、エンジン本体10の燃焼室14にエアクリーナ11
からの収入空気を導く吸気通路12には、アクセルペダル
に連動するスロットル弁16が配されている。このスロッ
トル弁16の開度がスロットル開度センサ18により検出さ
れ、スロットル開度センサ18からスロットル弁16の開度
に応じた検出信号Stが得られて、それが、後に詳述され
るコントロールユニット100に供給される。
FIG. 1 shows an example of an air-fuel ratio control system for an engine according to the present invention, together with an engine to which it is applied. In FIG. 2, an air cleaner 11 is provided in a combustion chamber 14 of the engine body 10.
A throttle valve 16 interlocked with an accelerator pedal is arranged in an intake passage 12 that guides the income air from. The opening of the throttle valve 16 is detected by a throttle opening sensor 18, and a detection signal St corresponding to the opening of the throttle valve 16 is obtained from the throttle opening sensor 18, which is a control unit described in detail later. Supplied to 100.

吸気通路12におけるスロットル弁16に配された部分よ
り上流側には、吸入空気を検出するエアフローメータ20
が配されており、このエアフローメータ20から、検出さ
れた吸入空気量に応じた検出信号Saがコントロールユニ
ット100に供給される。また、吸気通路12におけるスロ
ットル弁16が配された部分より下流側には、比較的大な
る容積を有するサージタンク22が設けられ、このサージ
タンク22よりさらに下流側には、燃料噴射弁25が臨設さ
れている。燃料噴射弁25は、電子制御されるものとなさ
れていて、コントロールユニット100から供給される噴
射パルス信号Pcのパルス幅に応じて開弁作動し、燃料供
給系から調圧されて圧送される燃料を、燃焼室14に対す
る吸気ポート部に向けて所定のタイミング、例えば、エ
ンジンの回転に同期したタイミングで間歇的に噴射し、
燃焼室14内での燃焼に供される混合気を作る。混合気は
燃焼室14に吸気弁27を介して供給され、点火プラグ28に
より点火されて燃焼される。そして、燃焼室14において
混合気が燃焼されて生成される排気ガスは、排気弁29を
介して排気通路26に排出される。
An air flow meter 20 for detecting intake air is provided upstream of the portion of the intake passage 12 where the throttle valve 16 is arranged.
Is provided, and a detection signal Sa corresponding to the detected intake air amount is supplied from the air flow meter 20 to the control unit 100. Further, a surge tank 22 having a relatively large volume is provided on the downstream side of the portion where the throttle valve 16 is arranged in the intake passage 12, and a fuel injection valve 25 is provided on the downstream side of the surge tank 22. It has been established. The fuel injection valve 25 is electronically controlled, and operates to open according to the pulse width of the injection pulse signal Pc supplied from the control unit 100, and the fuel is pressure-controlled and pressure-fed from the fuel supply system. At a predetermined timing toward the intake port portion for the combustion chamber 14, for example, intermittent injection at a timing synchronized with the rotation of the engine,
An air-fuel mixture used for combustion in the combustion chamber 14 is created. The air-fuel mixture is supplied to the combustion chamber 14 via the intake valve 27, ignited by the ignition plug 28, and burned. Then, the exhaust gas generated by burning the air-fuel mixture in the combustion chamber 14 is discharged to the exhaust passage 26 via the exhaust valve 29.

排気通路26には、排気ガスを浄化するための触媒コン
バータ19が配設されるとともに、酸素濃度検出器30が臨
設されている。酸素濃度検出器30は、第2図に模式化さ
れて示される如く、排気通路26内に挿入されるN型金属
酸化物半導体から成る第1の検出素子41とP型金属酸化
物半導体から成る第2の検出素子43とを備えており、第
1の検出素子41に、後述の如くにしてその抵抗値が選定
される固定抵抗42が直列接続されるとともに、第2の検
出素子43に、固定抵抗42と同様に後述の如くにしてその
抵抗値が選定される固定抵抗44が直列接続され、第1の
検出素子41と固定抵抗42の組と、第2の検出素子43と固
定抵抗44の組とが、夫々、電圧Vcを供給する定電圧源45
に対して並列に接続されて、ブリッジ回路を形成するよ
うにされている。そして、第1の検出素子41と固定抵抗
42との間の接続中点に得られる電圧が、検出信号Vsenと
して減算回路55に供給されるとともに、第2の検出素子
43と固定抵抗44との間の接続中点に得られる電圧が、検
出信号Vrefとして減算回路55に供給され、減算回路55に
おいて、検出信号Vrefから検出信号Vsenが減じられて検
出信号Voutが得られ、この検出信号Voutがコントロール
ユニット100に供給される。
In the exhaust passage 26, a catalytic converter 19 for purifying exhaust gas is arranged and an oxygen concentration detector 30 is also provided. As shown schematically in FIG. 2, the oxygen concentration detector 30 comprises a first detection element 41 made of an N-type metal oxide semiconductor and a P-type metal oxide semiconductor inserted in the exhaust passage 26. The second detection element 43 is provided, and the fixed resistance 42 whose resistance value is selected as described later is connected in series to the first detection element 41, and the second detection element 43 is connected to the fixed resistance 42. Similarly to the fixed resistor 42, a fixed resistor 44 whose resistance value is selected as will be described later is connected in series, and a set of the first detecting element 41 and the fixed resistor 42, a second detecting element 43 and the fixed resistor 44 are connected. And the constant voltage source 45 that supplies the voltage Vc, respectively.
And are connected in parallel to form a bridge circuit. Then, the first detection element 41 and the fixed resistor
The voltage obtained at the midpoint of the connection with 42 is supplied to the subtraction circuit 55 as the detection signal Vsen, and the second detection element
The voltage obtained at the connection midpoint between the 43 and the fixed resistor 44 is supplied to the subtraction circuit 55 as the detection signal Vref, and the detection signal Vsen is subtracted from the detection signal Vref in the subtraction circuit 55 to obtain the detection signal Vout. Then, the detection signal Vout is supplied to the control unit 100.

なお、本例では、N型金属酸化物半導体として、例え
ば、BaSnO3を主成分とし、それにSiO2あるいはAl2O3
の添加物が加えられたものが用いられ、また、P型金属
酸化物半導体として、例えば、TiSrO3を主成分として、
それにSiO2あるいはAl2O3等の添加物が加えられたもの
が用いられる。
In this example, as the N-type metal oxide semiconductor, for example, one containing BaSnO 3 as a main component and an additive such as SiO 2 or Al 2 O 3 added thereto is used. As a semiconductor, for example, TiSrO 3 as a main component,
A material to which an additive such as SiO 2 or Al 2 O 3 is added is used.

そして、本例においては、正常温度範囲内における素
子温の変化に対する検出信号Voutの変動幅を可及的に小
とするため、酸素濃度検出器30における固定抵抗42及び
44の抵抗値が、検出信号Voutの温度変化に対する変化の
極大値が最適素子温のもとで得られるように選定され
る。
Then, in this example, in order to make the fluctuation range of the detection signal Vout with respect to the change of the element temperature within the normal temperature range as small as possible, the fixed resistance 42 and the fixed resistance 42 in the oxygen concentration detector 30.
The resistance value of 44 is selected so that the maximum value of the change of the detection signal Vout with respect to the temperature change can be obtained under the optimum element temperature.

具体的には、固定抵抗42の抵抗値をR2,固定抵抗44の
抵抗値をR4とし、また、第1の検出素子41の抵抗値をR1
とし、第2の検出素子43の抵抗値をR3とすると、抵抗値
R1及びR3は、次式 R1=Ros・f・Exp(−mS・ΔT) … R3=Ror・g・Exp(−mR・ΔT) … であらわされる。式及び式において、Ros及びRor
は、最適素子温のもとで空燃比目標空燃比とされた状態
での第1及び第2の検出素子41及び43の抵抗値であり、
また、f及びgは、第1及び第2の検出素子41及び43の
空燃比依存性をあらわす関数であって、空燃比が目標空
燃比とされるとき1となる。さらにΔTは最適素子温と
実際の素子温との差であり、また、mS及びmRは、第1及
び第2の検出素子41及び43の温度係数であって、それら
はできる限り等しくされることが望ましいが、同一値と
されることは材料調整上難しい。
Specifically, the resistance value of the fixed resistor 42 is R2, the resistance value of the fixed resistor 44 is R4, and the resistance value of the first detection element 41 is R1.
And the resistance value of the second detection element 43 is R3, the resistance value is
R1 and R3 are represented by the following equation: R1 = Ros · f · Exp (−m S · ΔT) ... R3 = Ror · g · Exp (−m R · ΔT). In formulas and formulas, Ros and Ror
Is the resistance value of the first and second detection elements 41 and 43 in a state where the air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio under the optimum element temperature,
Further, f and g are functions showing the air-fuel ratio dependence of the first and second detection elements 41 and 43, and are 1 when the air-fuel ratio is the target air-fuel ratio. Furthermore, ΔT is the difference between the optimum element temperature and the actual element temperature, and m S and m R are the temperature coefficients of the first and second detection elements 41 and 43, which are made as equal as possible. However, it is difficult to adjust the material to the same value.

第1の検出素子41と固定抵抗42との間の接続中点に得
られる電圧と第2の検出素子43と固定抵抗44との間の接
続中点に得られる電圧との差とされる検出信号Voutは、
式及び式の関係を用いて Vout =Vc・〔R4/{R4+Ror・g・Exp(−mR・ΔT)} −R2/{R2+Ros・f・Exp(−mS・ΔT)}〕 … としてあらわされる。
Detection as a difference between the voltage obtained at the connection midpoint between the first detection element 41 and the fixed resistance 42 and the voltage obtained at the connection midpoint between the second detection element 43 and the fixed resistance 44 The signal Vout is
Using the formula and the relation of the formula, Vout = Vc · [R4 / {R4 + Ror · g · Exp (-m R · ΔT)} −R2 / {R2 + Ros · f · Exp (−m S · ΔT)}]… Be done.

式であらわされる検出信号Voutが極大値をとる条件
を考えるに、検出信号Voutは、第1及び第2の検出素子
41及び43の特性から温度変化に対して極小値をとるよう
な変化はしないので、その微分値が零とされるとき極大
値をとる条件が求められることになる。そこで、式を
微分して次式 δVout/δΔT =Vc・〔{R4・Ror・g・Exp(−mR・ΔT)・mR} /{R4+Ror・g・Exp(−mR・ΔT)} −{R2・Ros・f・Exp(−mS・ΔT)・mS} /{R2+Ros・f・Exp(−mS・ΔT)}〕 … を得、式において微分値を零とおいて整理すると、次
式の関係が得られる。
Considering the condition that the detection signal Vout expressed by the formula has a maximum value, the detection signal Vout is the first and second detection elements.
From the characteristics of 41 and 43, there is no change that takes a minimum value with respect to the temperature change, so the condition that a maximum value is obtained when the differential value is zero is required. Therefore, the following equation by differentiating the equation δVout / δΔT = Vc · [{R4 · Ror · g · Exp (-m R · ΔT) · m R} / {R4 + Ror · g · Exp (-m R · ΔT)} 2 − {R2 · Ros · f · Exp (−m S · ΔT) · m S } / {R2 + Ros · f · Exp (−m S · ΔT)} 2 ]… and the differential value is set to zero in the equation. When arranged, the relation of the following formula is obtained.

{R2・Ros・f・Exp(−mS・ΔT)・mS} /{R2・Ros・f・Exp(−mS・ΔT)} ={R4・Ror・g・Exp(−mR・ΔT)・mR} /{R4+Ror・g・Exp(−mR・ΔT)} … 次に、式が素子温が最適素子温であり、空燃比が目
標空燃比であるとき成立する関係を求めると、式をΔ
T=0,f=g=1を代入して、 (R2・Ros・mS)/(R2+Ros) =(R4・Ror・mR)/(R4+Ror) … が得られる。
{R2 ・ Ros ・ f ・ Exp (-m S・ ΔT) ・ m S } / {R2 ・ Ros ・ f ・ Exp (-m S・ ΔT)} 2 = {R4 ・ Ror ・ g ・ Exp (-m R · ΔT) · m R} / {R4 + Ror · g · Exp (-m R · ΔT)} 2 ... Next, the expression is an element temperature is optimal element temperature, relationship established when the air-fuel ratio is the target air-fuel ratio To obtain the formula Δ
By substituting T = 0 and f = g = 1, (R2 · Ros · m S ) / (R2 + Ros) 2 = (R4 · Ror · m R ) / (R4 + Ror) 2 ... Is obtained.

斯かる式を満たす抵抗値R2及びR4が、検出信号Vout
の温度変化に対する変化の極大値が、最適素子温のもと
で得られる条件を満足するものとなる。
The resistance values R2 and R4 satisfying such an equation are the detection signal Vout
The maximum value of the change with respect to the temperature change satisfies the condition obtained under the optimum element temperature.

そして、抵抗値R1とR3と素子温Txとの関係をあらわす
第3図及び式より、素子温Txが最適素子温とされる、
例えば、800℃とされるときにおいて検出信号Voutが極
大値をとるものとなる固定抵抗42の抵抗値R2及び固定抵
抗44の抵抗値R4を求めると、例えば、抵抗値R2が5kΩ、
抵抗値R4が120kΩに選定された。斯かる選定結果に基づ
き、本例では、固定抵抗42の抵抗値が5kΩに、また、固
定抵抗44の抵抗値が120kΩに設定されている。
The element temperature Tx is determined to be the optimum element temperature according to FIG. 3 and the formula showing the relationship between the resistance values R1 and R3 and the element temperature Tx.
For example, when the resistance value R2 of the fixed resistor 42 and the resistance value R4 of the fixed resistor 44, at which the detection signal Vout takes the maximum value at 800 ° C., are obtained, for example, the resistance value R2 is 5 kΩ,
The resistance value R4 was selected to be 120 kΩ. Based on the selection result, in this example, the resistance value of the fixed resistor 42 is set to 5 kΩ, and the resistance value of the fixed resistor 44 is set to 120 kΩ.

このようにして、固定抵抗42及び44の抵抗値R2及びR4
が選定された場合には、検出信号Voutの極大値が前述の
第6図に示される検出出力V1と同様に正常温度範囲(α
−β)内における略中央の温度γに位置するものとな
り、素子温Txの変化に対して検出信号Voutの変動が最小
となる。それに対し、上述の式とは無関係に、固定抵
抗42及び44の抵抗値R2及びR4が選定された場合、例え
ば、抵抗値R2が1kΩに、抵抗値R4が120kΩに夫々選定さ
れると、検出信号Voutの極大値が前述の第6図に示され
る検出出力V2と同様に温度範囲(α−β)外に位置する
ものとなり、素子温Txの変化に対して検出信号Voutの変
動が極めて大となる。
In this way, the resistance values R2 and R4 of the fixed resistors 42 and 44 are
When is selected, the maximum value of the detection signal Vout is the same as the detection output V 1 shown in FIG.
The temperature is located at a temperature γ substantially in the center of −β), and the fluctuation of the detection signal Vout is minimized with respect to the change of the element temperature Tx. On the other hand, regardless of the above equation, when the resistance values R2 and R4 of the fixed resistors 42 and 44 are selected, for example, when the resistance value R2 is selected to 1 kΩ, the resistance value R4 is selected to 120 kΩ, respectively The maximum value of the signal Vout is located outside the temperature range (α-β) like the detection output V 2 shown in FIG. 6 above, and the fluctuation of the detection signal Vout is extremely large with respect to the change of the element temperature Tx. It becomes big.

なお、第1の検出素子41と固定抵抗42との間の接続中
点に得られる電圧と第2の検出素子43と固定抵抗44との
間の接続中点に得られる電圧との比が検出信号Voutとさ
れた場合には、検出信号Voutは、式及び式の関係を
用いて Vout =〔R2・{R4+Ror・g・Exp(−mR・ΔT)}〕 /〔R4・{R2+Ros+f・Exp(−mS・ΔT)}〕 … としてあらわされる。
The ratio of the voltage obtained at the connection midpoint between the first detection element 41 and the fixed resistance 42 and the voltage obtained at the connection midpoint between the second detection element 43 and the fixed resistance 44 is detected. When the signal Vout is used, the detection signal Vout is calculated by using the formula and the relation of the formula, Vout = [R2 ・ {R4 + Ror ・ g ・ Exp (-m R・ ΔT)}] / [R4 ・ {R2 + Ros + f ・ Exp (−m S · ΔT)}] is expressed as

斯かる場合にも、式を微分して検出信号Voutの微分
値を零とおき、それにΔT=0及びf=g=1を代入す
ると、次式 (R2+Ros)・mR・Ror=(R4+Ror)・mS・Ros … が得られる。斯かる式を満たす抵抗値R2及びR4が、検
出信号Voutの温度変化に対する変化の極大値が最適素子
温のもとで得られる条件を満足するものとなる。
In such case also, the differential value of the detection signal Vout by differentiating Equation every zero, it Substituting [Delta] T = 0 and f = g = 1, the following equation (R2 + Ros) · m R · Ror = (R4 + Ror)・ M S・ Ros… is obtained. The resistance values R2 and R4 satisfying such an expression satisfy the condition that the maximum value of the change of the detection signal Vout with respect to the temperature change is obtained under the optimum element temperature.

一方、減算回路55に供給される検出信号Vsenは、排気
ガス中の酸素濃度に応じて変化するものとされ、素子温
Txが正常温度範囲に維持されているもとでは、縦軸に電
圧Vがとられ、横軸に空気過剰率λがとられた第4図に
おいて破線で示される如く、燃焼に供される混合気の空
燃比がリッチ空燃比とされて空気過剰率λが1より小と
されるときには、定電圧源45の電圧Vc近傍のレベルをと
り、空気過剰率λが1より僅かに小なる状態から1より
僅かに大なる状態に変化したときには急峻にレベル低下
し、空燃比がリーン空燃比とされて空気過剰率λが1よ
り大とされる程小なるレベルをとるものとされる。
On the other hand, the detection signal Vsen supplied to the subtraction circuit 55 is assumed to change according to the oxygen concentration in the exhaust gas, and
When Tx is maintained in the normal temperature range, the voltage V is taken on the vertical axis and the excess air ratio λ is taken on the horizontal axis, as shown by the broken line in FIG. When the air-fuel ratio is set to the rich air-fuel ratio and the excess air ratio λ is smaller than 1, a level near the voltage Vc of the constant voltage source 45 is set and the excess air ratio λ is slightly smaller than 1. When the state changes to a state slightly larger than 1, the level drops sharply, and the level becomes smaller as the air-fuel ratio becomes leaner and the excess air ratio λ becomes larger than 1.

また、減算回路55に供給される検出信号Vrefも排気ガ
ス中の酸素濃度に応じて変化するものとされ、そのレベ
ルは、素子温Txが正常温度範囲に維持されているもとで
は、第4図において一点鎖線で示される如く、空気過剰
率λが1より小となる程大とされ、空気過剰率λが1よ
り僅かに小なる状態から空気過剰率λが1より僅かに大
なる状態に変化したとき急峻に増大し、空気過剰率λが
1より大なる程大とされる。
The detection signal Vref supplied to the subtraction circuit 55 is also changed according to the oxygen concentration in the exhaust gas, and its level is the fourth when the element temperature Tx is maintained in the normal temperature range. As indicated by the one-dot chain line in the figure, the larger the excess air ratio λ is smaller than 1, the larger the air excess ratio λ is from slightly smaller than 1 to the state where the excess air ratio λ is slightly larger than 1. When it changes, it increases sharply, and becomes larger as the excess air ratio λ is larger than 1.

そして、コントロールユニット100に供給される検出
信号Voutは、第4図において実線で示される如くに、素
子温Txが正常温度範囲に維持されているもとでは、その
レベルが空気過剰率λが1より小であるときには負のレ
ベルをとり、空気過剰率λが1より僅かに小なる状態か
ら僅かに大なる状態に変化してとき急峻に変化し、空気
過剰率λが1より大になる程、比較的大なる勾配をもっ
て増大するものとなる。
Then, as indicated by the solid line in FIG. 4, the detection signal Vout supplied to the control unit 100 has a level at which the excess air ratio λ is 1 when the element temperature Tx is maintained in the normal temperature range. When it is smaller, it takes a negative level, and when the excess air ratio λ changes from slightly smaller than 1 to slightly larger, it changes sharply, and as the excess air ratio λ becomes larger than 1, , Will increase with a relatively large gradient.

また、酸素濃度検出器30には、第1及び第2の検出素
子41及び43を所定の温度に調整するためのヒータ47、及
び、第1及び第2の検出素子41及び43の温度を検出する
素子温度検出センサ52が内蔵されている。ヒータ47に
は、第2図で示される如くの定電圧源48から電流制御部
50を介して作動電流Iが供給される。電流制御部50は、
コントロールユニット100から供給される制御信号Ciに
応じて作動電流Iを変化させる。素子温度検出センサ52
からは第1及び第2の検出素子41及び43の温度に応じた
検出信号Sqが得られてそれがコントロールユニット100
に供給される。
Further, the oxygen concentration detector 30 detects the temperature of the heater 47 for adjusting the first and second detection elements 41 and 43 to a predetermined temperature, and the temperature of the first and second detection elements 41 and 43. The element temperature detection sensor 52 that operates is incorporated. The heater 47 includes a constant voltage source 48 and a current controller as shown in FIG.
An operating current I is supplied via 50. The current control unit 50 is
The operating current I is changed according to the control signal Ci supplied from the control unit 100. Element temperature detection sensor 52
A detection signal Sq corresponding to the temperatures of the first and second detection elements 41 and 43 is obtained from the control unit 100.
Is supplied to.

コントロールユニット100には、エンジン本体10にお
けるピストン31の往復運動を回転運動に変化するクラン
ク機構33に関連して配されたエンジン回転数を検出する
回転数センサ32から、エンジン回転数に応じた検出信号
Snが供給される。
The control unit 100 includes a rotation speed sensor 32 for detecting an engine rotation speed, which is arranged in association with a crank mechanism 33 that changes the reciprocating motion of the piston 31 in the engine body 10 into a rotary motion, and detects the engine speed according to the engine speed. signal
Sn is supplied.

また、コントロールユニット100には、上述の検出信
号Sn,Sa,St,Vout及びSqの他に、図示されない水温セン
サから得られるエンジンの冷却水温に応じた検出信号等
から成る、エンジンの制御に必要な他の検出信号Sxも供
給される。
The control unit 100 includes a detection signal corresponding to the cooling water temperature of the engine, which is obtained from a water temperature sensor (not shown), in addition to the above-described detection signals Sn, Sa, St, Vout and Sq. Another detection signal Sx is also supplied.

コントロールユニット100は、上述の各種の検出信号
にSn,Sa,St,Vout,Sq及びSxに基づいて、燃焼室14におい
て燃焼に供される混合気の空燃比をエンジンの運転状
態、例えば、吸入空気量及びエンジン回転数に応じて設
定される目標空燃比に一致させるべく、燃料噴射弁25に
供給する噴射パルス信号Pcのパルス幅を変化させて燃料
噴射量の制御を行う。
The control unit 100, based on the various detection signals Sn, Sa, St, Vout, Sq and Sx, based on the air-fuel ratio of the air-fuel mixture used for combustion in the combustion chamber 14, the operating state of the engine, for example, intake air. The fuel injection amount is controlled by changing the pulse width of the injection pulse signal Pc supplied to the fuel injection valve 25 so as to match the target air-fuel ratio set according to the air amount and the engine speed.

その際コントロールユニット100は、検出信号Sa及びS
nが夫々あらわす吸入空気量及びエンジン回転数に基づ
いて、基本燃料噴射量Tpを設定するとともに、空燃比補
正係数CA,フィードバック補正係数CF及び他の補正係数C
Xを設定する。そして、基本燃料噴射量Tpにそれら空燃
比補正係数CA,フィードバック補正係数CF及び補正係数C
Xを乗じることにより燃料噴射量Tiを設定し、この燃料
噴射量Tiに応じたパルス幅を有する噴射パルス信号Pcを
形成して、それを燃料噴射弁25に供給するようにされ
る。
At that time, the control unit 100 detects the detection signals Sa and S.
The basic fuel injection amount Tp is set based on the intake air amount and the engine speed, which are respectively represented by n, and the air-fuel ratio correction coefficient C A , the feedback correction coefficient C F, and the other correction coefficient C are set.
Set X. Then, the basic fuel injection amount Tp is added to the air-fuel ratio correction coefficient C A , the feedback correction coefficient C F, and the correction coefficient C
The fuel injection amount Ti is set by multiplying by X , an injection pulse signal Pc having a pulse width corresponding to this fuel injection amount Ti is formed, and it is supplied to the fuel injection valve 25.

斯かる場合、コントロールユニット100は、空燃比補
正係数CAを目標空燃比TAFが理論空燃比であるときに
は、基準値、例えば、1に設定し、目標空燃比TAFが理
論空燃比より大とされるリーン空燃比であるときには、
基準値より小に、また、目標空燃比TAFが理論空燃比よ
り小とされるリッチ空燃比であるときには基準値より大
に設定する。
In such a case, the control unit 100, when the target air-fuel ratio T AF air-fuel ratio correction coefficient C A is the stoichiometric air-fuel ratio, the reference value, for example, set to 1, the target air-fuel ratio T AF is larger than the stoichiometric air-fuel ratio When the lean air-fuel ratio is
The target air-fuel ratio T AF is set smaller than the reference value, and is set larger than the reference value when the target air-fuel ratio T AF is a rich air-fuel ratio which is smaller than the theoretical air-fuel ratio.

また、コントロールユニット100は、フィードバック
補正係数CFを、酸素濃度検出器30から得られる検出信号
Voutに基づいて、以下に述べる如くにして設定する。
Further, the control unit 100 uses the feedback correction coefficient C F as a detection signal obtained from the oxygen concentration detector 30.
Set based on Vout as described below.

即ち、コントロールユニット100は、目標空燃比TAF
理論空燃比とされるときには理論空燃比に対応する第4
図に示される如くの基準レベルVSを設定し、その基準レ
ベルVSと検出信号Voutとを比較し、検出信号Voutが基準
レベルVSより大なるときにはリッチ空燃比であるのでフ
ィードバック補正係数CFを所定値だけ減少し、検出信号
Voutが基準レベルVSより小なるときにはリーン空燃比で
あるのでフィードバック補正係数CFを所定値だけ増大す
る。
That is, the control unit 100 controls the fourth air-fuel ratio corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio when the target air-fuel ratio TAF is set to the stoichiometric air-fuel ratio.
The reference level V S as shown in the figure is set, the reference level V S is compared with the detection signal Vout, and when the detection signal Vout is larger than the reference level V S , the feedback correction coefficient C Decrease F by a specified value and detect
When Vout becomes smaller than the reference level V S , the feedback correction coefficient C F is increased by a predetermined value because it is a lean air-fuel ratio.

また、コントロールユニット100は、目標空燃比TAF
リッチ空燃比とされるときにはその目標空燃比TAFに対
応する第4図に示される如くの基準レベルVRを設定し、
その基準レベルVRと検出信号Voutとを比較し、検出信号
Voutが基準レベルVRより大なるときには、空燃比が目標
空燃比TAFよりリッチ側のものであるのでフィードバッ
ク補正係数CFを所定値だけ減少し、検出信号Voutが基準
レベルVRより小なるときには空燃比が目標空燃比TAF
りリーン側であるのでフィードバック補正係数CFを所定
値だけ増大する。
Further, the control unit 100 sets a reference level V R as shown in FIG. 4 corresponding to the target air-fuel ratio T AF when the target air-fuel ratio T AF is set to the rich air-fuel ratio,
It compares the detection signal Vout and the reference level V R, the detection signal
When Vout is larger than the reference level V R , the air-fuel ratio is on the rich side of the target air-fuel ratio T AF , so the feedback correction coefficient C F is decreased by a predetermined value, and the detection signal Vout becomes smaller than the reference level V R. At this time, the air-fuel ratio is leaner than the target air-fuel ratio T AF , so the feedback correction coefficient C F is increased by a predetermined value.

さらに、コントロールユニット100は、目標空燃比TAF
がリーン空燃比とされるときにはその目標空燃比TAF
対応する第4図に示される如くの基準レベルVLを設定
し、基準レベルVLと検出信号Voutとを比較し、検出信号
Voutが基準レベルVLより大なるときには空燃比が目標空
燃比TAFよりリーン側であるのでフィードバック補正係
数CFを所定値だけ減少し、検出信号Voutが基準レベルVL
より小なるときには空燃比が目標空燃比TAFよりリッチ
側であるので、フィードバック補正係数CFを所定値だけ
増大する。
Furthermore, the control unit 100 sets the target air-fuel ratio T AF
Is set to a lean air-fuel ratio, the reference level V L corresponding to the target air-fuel ratio T AF is set as shown in FIG. 4, the reference level V L is compared with the detection signal Vout, and the detection signal is detected.
When Vout is larger than the reference level V L , the air-fuel ratio is leaner than the target air-fuel ratio T AF , so the feedback correction coefficient C F is decreased by a predetermined value, and the detection signal Vout becomes the reference level V L.
When it becomes smaller, the air-fuel ratio is on the rich side of the target air-fuel ratio T AF , so the feedback correction coefficient C F is increased by a predetermined value.

このようにされることにより、燃料噴射量Tiがフィー
ドバック制御されて空燃比が目標空燃比TAFに収束する
ものとなる。
By doing so, the fuel injection amount Ti is feedback-controlled and the air-fuel ratio converges to the target air-fuel ratio T AF .

一方、コントロールユニット100は、上述の如くの空
燃比制御を行うことに加えて、ヒータ47における発熱量
を変化させて第1及び第2の検出素子41及び43の温度を
調整すべく、電流制御部50に制御信号Ciを供給して、酸
素濃度検出器30に内蔵されたヒータ47を流れる電流を制
御するようにされる。
On the other hand, the control unit 100, in addition to performing the air-fuel ratio control as described above, changes the amount of heat generated in the heater 47 and adjusts the temperatures of the first and second detection elements 41 and 43 by controlling the current. The control signal Ci is supplied to the section 50 to control the current flowing through the heater 47 built into the oxygen concentration detector 30.

ヒータ47を内蔵する酸素濃度検出器30においては、そ
の応答性や耐久性の観点から、第1及び第2の検出素子
41及び43の温度は、所定の温度α、例えば、720℃程度
以上で、所定の温度β、例えば、870℃程度以下の範囲
が望ましいものとされ、斯かる正常温度範囲(α−β)
内において温度αとβとの略中間の温度γ、例えば、80
0℃程度が酸素濃度検出器30の応答性が最も良好なもの
となる。
In the oxygen concentration detector 30 including the heater 47, the first and second detection elements are used from the viewpoint of responsiveness and durability.
The temperature of 41 and 43 is preferably a predetermined temperature α, for example, about 720 ° C. or higher, and a predetermined temperature β, for example, a range of about 870 ° C. or lower, and the normal temperature range (α-β).
Within a temperature γ between the temperatures α and β, for example, 80
At about 0 ° C., the oxygen concentration detector 30 has the best responsiveness.

そのため、コントロールユニット100は、素子温Txが
温度γ近傍のものとなるようにヒータ47における発熱量
の制御を行う。その際、コントロールユニット100は素
子温度検出センサ52から得られる検出信号Sqに基づいて
素子温Txを検知し、素子温Txと温度γとを比較し、素子
温Txが温度γ以上であるときには、電流制御部50を制御
するための制御値Vhを所定の値Vdだけ減じ、素子温Txが
温度Tγもしくは温度Tα以下であるときには制御値Vh
を値Vdだけ増加させて設定し、斯かる制御値Vhに応じた
制御信号Ciを形成してそれを電流制御部50に供給する。
それにより、電流制御部50が制御信号Ciに応じてヒータ
47に流れる電流を制御する。その結果、ヒータ47におけ
る発熱量が増減されて素子温Txが目標温度とされる温度
γを中心とする正常温度範囲内に維持される。
Therefore, the control unit 100 controls the amount of heat generated by the heater 47 so that the element temperature Tx is close to the temperature γ. At that time, the control unit 100 detects the element temperature Tx based on the detection signal Sq obtained from the element temperature detection sensor 52, compares the element temperature Tx with the temperature γ, and when the element temperature Tx is equal to or higher than the temperature γ, The control value Vh for controlling the current control unit 50 is reduced by a predetermined value Vd, and when the element temperature Tx is equal to or lower than the temperature Tγ or the temperature Tα, the control value Vh
Is increased by a value Vd to be set, a control signal Ci corresponding to the control value Vh is formed, and the control signal Ci is supplied to the current controller 50.
As a result, the current control unit 50 causes the heater to respond to the control signal Ci.
Controls the current flowing through 47. As a result, the amount of heat generated by the heater 47 is increased or decreased, and the element temperature Tx is maintained within a normal temperature range centered on the target temperature γ.

上述の如くの制御を行うコントロールユニット100
は、例えば、マイクロコンピュータが用いられて構成さ
れるが、斯かる場合におけるマイクロコンピュータが実
行するプログラムの一例を、第5図のフローチャートを
参照して説明する。
Control unit 100 that performs the control as described above
Is configured by using, for example, a microcomputer. An example of a program executed by the microcomputer in such a case will be described with reference to the flowchart of FIG.

第5図のフローチャートは、燃料供給量の基本制御ル
ーチンを示し、このルーチンは、スタート後、プロセス
101において検出信号Sa,St,Sn,Vout及びSxを取り込み、
続くプロセス102において検出信号Saがあらわす吸入空
気量Qと検出信号Snがあらわすエンジン回転数Nxとを用
いて基本燃料噴射量Tpを、Tp=K×Q/Nx(但し、Kは定
数)の演算を行うことにより設定する。
The flow chart of FIG. 5 shows a basic control routine of the fuel supply amount, which is a process after the start.
At 101, the detection signals Sa, St, Sn, Vout and Sx are fetched,
In the subsequent process 102, the basic fuel injection amount Tp is calculated by using the intake air amount Q represented by the detection signal Sa and the engine speed Nx represented by the detection signal Sn to calculate Tp = K × Q / Nx (where K is a constant). Set by performing.

次に進むプロセス103においては、吸入空気量Qとエ
ンジン回転数Nxとに基づいて目標空燃比TAFを設定し、
続くプロセス105において目標空燃比TAFに応じた空燃比
補正係数CAを設定してディシジョン106に進む。ディシ
ジョン106においては、目標空燃比TAFがリーン空燃比,
理論空燃比及びリッチ空燃比のうちの何れであるかを判
断し、目標空燃比TAFがリッチ空燃比であると判断され
た場合には、プロセス108において検出信号Voutと基準
レベルVRとを比較し、その比較結果に基づいてフィード
バック補正係数CFを設定してプロセス112に進み、目標
空燃比TAFが理論空燃比であると判断された場合には、
プロセス109において、検出信号Voutと基準レベルVS
を比較し、その比較結果に基づいてフィードバック補正
係数CFを設定してプロセス112に進み、目標空燃比TAF
リーン空燃比であると判断された場合にはプロセス111
において検出信号Voutと基準レベルVLとを比較し、その
比較結果に基づいてフィードバック補正係数CFを設定し
てプロセス112に進む。
In the next process 103, the target air-fuel ratio T AF is set based on the intake air amount Q and the engine speed Nx,
In the following process 105, the air-fuel ratio correction coefficient C A corresponding to the target air-fuel ratio T AF is set, and the process proceeds to decision 106. In decision 106, the target air-fuel ratio T AF is the lean air-fuel ratio,
It is determined which one of the stoichiometric air-fuel ratio and the rich air-fuel ratio, and when the target air-fuel ratio T AF is determined to be the rich air-fuel ratio, the detection signal Vout and the reference level V R are set in the process 108. When the comparison is made, the feedback correction coefficient C F is set based on the comparison result, and the process proceeds to the process 112, and it is determined that the target air-fuel ratio T AF is the stoichiometric air-fuel ratio,
In the process 109, the detection signal Vout is compared with the reference level V S , the feedback correction coefficient C F is set based on the comparison result, the process proceeds to the process 112, and it is determined that the target air-fuel ratio T AF is the lean air-fuel ratio. If yes, process 111
At, the detection signal Vout is compared with the reference level V L , the feedback correction coefficient C F is set based on the comparison result, and the process 112 is proceeded to.

プロセス112においては、検出信号St及びSxに基づい
て他の補正値CXを設定し、続くプロセス114において、
燃料噴射量Tiを基本燃料噴射量Tpに空燃比補正係数CA,
フィードバック補正係数CF及び補正係数CXを乗じること
により設定してプロセス115に進む。プロセス115におい
ては、燃料噴射量Tiに応じたパルス幅を有する噴射パル
ス信号Pcを形成して、それを燃料噴射弁25に供給して元
に戻る。
In process 112, another correction value C X is set based on the detection signals St and Sx, and in the subsequent process 114,
The fuel injection amount Ti is set to the basic fuel injection amount Tp, and the air-fuel ratio correction coefficient C A ,
Set by multiplying the feedback correction factor C F and the correction factor C X and proceed to process 115. In the process 115, an injection pulse signal Pc having a pulse width corresponding to the fuel injection amount Ti is formed, supplied to the fuel injection valve 25, and then returned.

なお、上述の例においては、目標空燃比がリッチ空燃
比,理論空燃比及びリーン空燃比の何れであるときに
も、空燃比のフィードバック制御を行うようになされて
いるが、必ずしもそのようにされる必要はなく、例え
ば、目標空燃比がリッチ空燃比であるときにおいては、
それが理論空燃比やリーン空燃比であるときに比して、
空燃比の制御精度が多少低くされても然程大なる支障が
生じないので、空燃比をオープンループで制御するよう
にされてもよい。
In the above example, the feedback control of the air-fuel ratio is performed when the target air-fuel ratio is any of the rich air-fuel ratio, the stoichiometric air-fuel ratio and the lean air-fuel ratio, but it is not always so. For example, when the target air-fuel ratio is the rich air-fuel ratio,
Compared to when it is stoichiometric or lean air-fuel ratio,
Even if the control accuracy of the air-fuel ratio is lowered to some extent, no serious trouble occurs. Therefore, the air-fuel ratio may be controlled in an open loop.

(発明の効果) 以上の説明から明らかな如く、本発明に係るエンジン
の空燃比制御装置は、N型及びP型の酸化物半導体が夫
々第1及び第2の検出素子として用いられた酸素濃度検
出手段から得られる検出出力に基づいて、燃焼に供され
る混合気の空燃比の制御を行うようになされ、しかも、
酸素濃度検出手段から得られる検出出力が予め定められ
た温度範囲内で極大値をとるように、第1及び第2の検
出素子に直列接続された第1及び第2の固定抵抗の抵抗
値が選定されるので、予め定められた温度範囲内での素
子温の変化に対する検出出力の変動が可及的に小とさ
れ、その結果、運転性能や空燃比の制御精度の向上を図
ることができる。
(Effects of the Invention) As is clear from the above description, in the engine air-fuel ratio control apparatus according to the present invention, the oxygen concentration in which the N-type and P-type oxide semiconductors are used as the first and second detection elements, respectively. Based on the detection output obtained from the detection means, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture used for combustion is controlled, and
The resistance values of the first and second fixed resistors connected in series to the first and second detection elements are set so that the detection output obtained from the oxygen concentration detection means has a maximum value within a predetermined temperature range. Since it is selected, the fluctuation of the detection output with respect to the change of the element temperature within the predetermined temperature range is made as small as possible, and as a result, it is possible to improve the driving performance and the control accuracy of the air-fuel ratio. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明に係るエンジンの空燃比制御装置の一例
をそれが適用されたエンジンの主要部とともに示す概略
構成図、第2図は第1図に示される例の主要部を示す等
価回路図、第3図及び第4図は第1図に示される例の動
作説明に供される特性図、第5図は第1図に示される例
においてコントロールユニットにマイクロコンピュータ
が用いられた場合における、斯かるマイクロコンピュー
タが実行するプログラムの一例を示すフローチャート、
第6図は半導体酸素濃度検出器の動作説明に供される特
性図である。 図中、10はエンジン本体、12は吸気通路、25は燃料噴射
弁、30は酸素濃度検出器、32は回転数センサ、41及び43
は第1及び第2の検出素子、42及び44は固定抵抗、100
はコントロールユニットである。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an engine air-fuel ratio control device according to the present invention together with the main parts of an engine to which it is applied, and FIG. 2 is an equivalent circuit showing the main parts of the example shown in FIG. FIGS. 3, 3 and 4 are characteristic diagrams used for explaining the operation of the example shown in FIG. 1, and FIG. 5 shows a case where a microcomputer is used as the control unit in the example shown in FIG. A flowchart showing an example of a program executed by such a microcomputer,
FIG. 6 is a characteristic diagram for explaining the operation of the semiconductor oxygen concentration detector. In the figure, 10 is an engine body, 12 is an intake passage, 25 is a fuel injection valve, 30 is an oxygen concentration detector, 32 is a rotation speed sensor, and 41 and 43.
Is the first and second detection elements, 42 and 44 are fixed resistors, 100
Is a control unit.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】N型酸化物半導体から成る第1の検出素子
と第1の固定抵抗素子との直列接続、及び、P型酸化物
半導体から成る第2の検出素子と第2の固定抵抗素子と
の直列接続が、夫々、電源に並列に接続されて成るブリ
ッジ回路を備え、上記第1の検出素子と第1の固定抵抗
素子との間の接続中点に得られる電圧と、上記第2の検
出素子と第2の固定抵抗素子との間の接続中点に得られ
る電圧とに基づいて検出出力を形成し、上記第1及び第
2の固定抵抗素子の抵抗値が選定されて、上記検出出力
が予め定められた温度範囲内で極大値をとるものとされ
た酸素濃度検出手段と、該酸素濃度検出手段から得られ
る検出出力に基づいて燃焼に供される混合気の空燃比の
制御を行う空燃比制御手段と、を具備して構成されるエ
ンジンの空燃比制御装置。
1. A first detection element made of an N-type oxide semiconductor and a first fixed resistance element connected in series, and a second detection element made of a P-type oxide semiconductor and a second fixed resistance element. And a voltage obtained at a connection midpoint between the first detection element and the first fixed resistance element, and a bridge circuit configured to be connected in parallel to a power source, respectively. Forming a detection output based on the voltage obtained at the connection midpoint between the detection element and the second fixed resistance element, and selecting the resistance values of the first and second fixed resistance elements, Oxygen concentration detection means whose detection output has a maximum value within a predetermined temperature range, and control of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to be burned based on the detection output obtained from the oxygen concentration detection means And an air-fuel ratio control unit for controlling the air-fuel ratio of the engine. Apparatus.
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