JP2636386B2 - リニアａ／ｆセンサ - Google Patents
リニアａ／ｆセンサInfo
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- JP2636386B2 JP2636386B2 JP30377188A JP30377188A JP2636386B2 JP 2636386 B2 JP2636386 B2 JP 2636386B2 JP 30377188 A JP30377188 A JP 30377188A JP 30377188 A JP30377188 A JP 30377188A JP 2636386 B2 JP2636386 B2 JP 2636386B2
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- Japan
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- sensor
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
- F02D41/1456—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with sensor output signal being linear or quasi-linear with the concentration of oxygen
Landscapes
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は内燃機関等の燃焼装置へ供給される混合気
の空燃比を検出するリニアA/Fセンサに関する。
の空燃比を検出するリニアA/Fセンサに関する。
従来より、リニアA/Fセンサを用いて内燃機関等の燃
焼装置へ供給される混合気の空燃比（A/F）を検出し、
混合気の空燃比をフィードバック制御することが行われ
ている。第４図は従来のリニアA/Fセンサの全体構成図
である。
焼装置へ供給される混合気の空燃比（A/F）を検出し、
混合気の空燃比をフィードバック制御することが行われ
ている。第４図は従来のリニアA/Fセンサの全体構成図
である。
第４図において、セルユニット１はジルコニアにて形
成されるとともに、拡散孔２により排気通路６と連通し
ている第１のチャンバC1と、図示しない通路によって参
照気体としての大気と連通している第２のチャンバC2と
を有している。即ち、排気通路６と第１のチャンバC1は
拡散孔２を有した第１の隔壁３にて仕切られており、第
１のチャンバC1と第２のチャンバC2は第２の隔壁４にて
仕切られている。
成されるとともに、拡散孔２により排気通路６と連通し
ている第１のチャンバC1と、図示しない通路によって参
照気体としての大気と連通している第２のチャンバC2と
を有している。即ち、排気通路６と第１のチャンバC1は
拡散孔２を有した第１の隔壁３にて仕切られており、第
１のチャンバC1と第２のチャンバC2は第２の隔壁４にて
仕切られている。
上記第１の隔壁３の排気通路６側及び第１のチャンバ
C1側にはそれぞれポンプセル電極11A、11Bが配設されて
おり、上記第１の隔壁３、ポンプセル電極11A及び11Bに
てポンプセル10が構成されている。なお、ポンプセル電
極11A、11Bはプラチナ製で多数の微小孔が形成されてい
る。そして、ポンプセル10は後述するポンプ電流Ipの流
れの方向に応じて、排気通路６内から第１のチャンバC1
内へ、もしくは第１のチャンバC1内から排気通路６内へ
と酸素イオンを移動させる。
C1側にはそれぞれポンプセル電極11A、11Bが配設されて
おり、上記第１の隔壁３、ポンプセル電極11A及び11Bに
てポンプセル10が構成されている。なお、ポンプセル電
極11A、11Bはプラチナ製で多数の微小孔が形成されてい
る。そして、ポンプセル10は後述するポンプ電流Ipの流
れの方向に応じて、排気通路６内から第１のチャンバC1
内へ、もしくは第１のチャンバC1内から排気通路６内へ
と酸素イオンを移動させる。
一方、第２の隔壁４の第１のチャンバC1側には排気側
電極21が配設され、第２の隔壁４の第２のチャンバC2側
には参照気体側電極22が配設されている。排気側電極21
及び参照気体側電極22はプラチナ製で多数の微小孔が形
成されている。そして、上記第２の隔壁４、排ガス側電
極21及び大気側電極22にてセンサセル20が構成されてい
る。センサセル20は上記第１のチャンバC1内に導かれた
排気ガス中の酸素濃度と、上記第２のチャンバC2内に導
かれた大気中の酸素濃度との差に応じた電気信号を出力
する。
電極21が配設され、第２の隔壁４の第２のチャンバC2側
には参照気体側電極22が配設されている。排気側電極21
及び参照気体側電極22はプラチナ製で多数の微小孔が形
成されている。そして、上記第２の隔壁４、排ガス側電
極21及び大気側電極22にてセンサセル20が構成されてい
る。センサセル20は上記第１のチャンバC1内に導かれた
排気ガス中の酸素濃度と、上記第２のチャンバC2内に導
かれた大気中の酸素濃度との差に応じた電気信号を出力
する。
セルユニット１の排気通路６とは反対側の隔壁５には
ヒータ８が設けられ、このヒータ８へ電源９からの電力
を供給することによりセルユニット１全体が加熱される
ようになっている。
ヒータ８が設けられ、このヒータ８へ電源９からの電力
を供給することによりセルユニット１全体が加熱される
ようになっている。
ところで、センサセル20の排気側電極21はアースされ
ており、参照気体側電極22は減算回路31の−側入力端に
接続されるとともにプルダウン抵抗R2を介してアースさ
れている。また、減算回路31の＋側入力端は基準電圧電
源Eoに接続されている。そして、減算回路31はセンサセ
ル20の出力信号（センサセル出力電圧Vs）と基準電圧電
源Eoからの基準電気信号（基準電圧Vref）との差をΔVs
（＝Vref−Vs）として出力する。即ち、排気ガス中の酸
素濃度が理論空燃比（A/F＝14.7）における酸素濃度よ
りも低い状態（混合気がリッチである状態）ではセンサ
セル出力電圧Vsは基準電圧Vref（＝0.45V）よりも高く
なり、減算回路31の出力ΔVsは負（−）の信号となる。
そして、排気ガス中の酸素濃度が理論空燃比における酸
素濃度よりも高い状態（混合気がリーンである状態）で
はセンサセル出力電圧Vsは基準電圧Vref（＝0.45V）よ
りも低くなり、減算回路31の出力ΔVsは正（＋）の信号
となる。
ており、参照気体側電極22は減算回路31の−側入力端に
接続されるとともにプルダウン抵抗R2を介してアースさ
れている。また、減算回路31の＋側入力端は基準電圧電
源Eoに接続されている。そして、減算回路31はセンサセ
ル20の出力信号（センサセル出力電圧Vs）と基準電圧電
源Eoからの基準電気信号（基準電圧Vref）との差をΔVs
（＝Vref−Vs）として出力する。即ち、排気ガス中の酸
素濃度が理論空燃比（A/F＝14.7）における酸素濃度よ
りも低い状態（混合気がリッチである状態）ではセンサ
セル出力電圧Vsは基準電圧Vref（＝0.45V）よりも高く
なり、減算回路31の出力ΔVsは負（−）の信号となる。
そして、排気ガス中の酸素濃度が理論空燃比における酸
素濃度よりも高い状態（混合気がリーンである状態）で
はセンサセル出力電圧Vsは基準電圧Vref（＝0.45V）よ
りも低くなり、減算回路31の出力ΔVsは正（＋）の信号
となる。
一方、減算回路31の出力端はＶ−Ｉコンバータ32の入
力端に接続されており、Ｖ−Ｉコンバータ32は比例係数
演算器33と積分係数演算器34とから構成されている。
力端に接続されており、Ｖ−Ｉコンバータ32は比例係数
演算器33と積分係数演算器34とから構成されている。
比例係数演算器33は、所定のサンプリングタイムts毎
に減算回路31の出力ΔVsをKp倍し、 Ｐ＝Kp×ΔVs （Kpは定数） を出力する。
に減算回路31の出力ΔVsをKp倍し、 Ｐ＝Kp×ΔVs （Kpは定数） を出力する。
積分係数演算器34は上記サンプリングタイムts毎に減
算回路31の出力ΔVsを積分するとともに、該積分値をKi
倍し、 Ｉ＝Ki×∫（ΔVs）dt （Kiは定数） を出力する。
算回路31の出力ΔVsを積分するとともに、該積分値をKi
倍し、 Ｉ＝Ki×∫（ΔVs）dt （Kiは定数） を出力する。
そして、Ｖ−Ｉコンバータ32は比例係数演算器33の出
力Ｐと積分係数演算器34の出力Ｉとを加算し、 Ｐ＋Ｉ＝Kp×ΔVs ＋Ki×∫（ΔVs）dt を出力するよう構成されている。なお、上記Ｖ−Ｉコン
バータの出力はイグニッションキーOFF時にリセットさ
れる。
力Ｐと積分係数演算器34の出力Ｉとを加算し、 Ｐ＋Ｉ＝Kp×ΔVs ＋Ki×∫（ΔVs）dt を出力するよう構成されている。なお、上記Ｖ−Ｉコン
バータの出力はイグニッションキーOFF時にリセットさ
れる。
ところで、Ｖ−Ｉコンバータ32の出力端は空燃比検出
用抵抗R1を介してポンプセル電極11Aに接続されてい
る。また、ポンプセル電極11Bはアースされている。そ
して、Ｖ−Ｉコンバータの出力（Ｐ＋Ｉ）＜０の場合は
ポンプセル電極11Aから空燃比検出用抵抗R1を介してＶ
−Ｉコンバータ32へ向かう方向にポンプ電流Ipが流れ、
（Ｐ＋Ｉ）＞０の場合はＶ−Ｉコンバータ32から空燃比
検出用抵抗R1を介してポンプセル電極11Aへ向かう方向
にポンプ電流Ipが流れるよう構成されている。即ち、ポ
ンプ電流Ipは第１のチャンバC1内の排気ガス中の酸素濃
度が第２のチャンバC2内の大気中の酸素濃度と等しくな
るように、排気通路６内から第１のチャンバC1内へ、も
しくは第１のチャンバC1内から排気通路６内へと酸素イ
オンを移動させる。
用抵抗R1を介してポンプセル電極11Aに接続されてい
る。また、ポンプセル電極11Bはアースされている。そ
して、Ｖ−Ｉコンバータの出力（Ｐ＋Ｉ）＜０の場合は
ポンプセル電極11Aから空燃比検出用抵抗R1を介してＶ
−Ｉコンバータ32へ向かう方向にポンプ電流Ipが流れ、
（Ｐ＋Ｉ）＞０の場合はＶ−Ｉコンバータ32から空燃比
検出用抵抗R1を介してポンプセル電極11Aへ向かう方向
にポンプ電流Ipが流れるよう構成されている。即ち、ポ
ンプ電流Ipは第１のチャンバC1内の排気ガス中の酸素濃
度が第２のチャンバC2内の大気中の酸素濃度と等しくな
るように、排気通路６内から第１のチャンバC1内へ、も
しくは第１のチャンバC1内から排気通路６内へと酸素イ
オンを移動させる。
一方、空燃比検出用抵抗R1の両端はそれぞれ電圧検出
回路41の入力端に接続されており、該電圧検出回路41の
出力端は加算回路42の入力端に接続されている。電圧検
出回路41は空燃比検出用抵抗R1の両端の電圧差を検出す
る。該電圧差は負（−）の値も含むため、加算回路42に
てバイアス値を加え、これを空燃比信号として出力す
る。即ち、電圧検出回路41及び加算回路42にて空燃比検
出手段40が構成されている。
回路41の入力端に接続されており、該電圧検出回路41の
出力端は加算回路42の入力端に接続されている。電圧検
出回路41は空燃比検出用抵抗R1の両端の電圧差を検出す
る。該電圧差は負（−）の値も含むため、加算回路42に
てバイアス値を加え、これを空燃比信号として出力す
る。即ち、電圧検出回路41及び加算回路42にて空燃比検
出手段40が構成されている。
空燃比検出手段40（加算回路42）の出力端は図示しな
いマイクロコンピュータ（ECU）に接続されており、ECU
は空燃比検出手段40からの空燃比信号に応じて混合気の
リッチ化またはリーン化の制御を行うのである。
いマイクロコンピュータ（ECU）に接続されており、ECU
は空燃比検出手段40からの空燃比信号に応じて混合気の
リッチ化またはリーン化の制御を行うのである。
具体的には、エンジン始動直後の暖機状態では混合気
をリッチ化する必要があり、ECUは混合気への燃料噴射
量が増加するよう燃料噴射装置を制御する。混合気のリ
ッチ化を行うと、第１のチャンバC1内の酸素濃度が第２
のチャンバC2内の酸素濃度よりも低くなる。この濃度差
を是正するため、ポンプセル電極11Aから空燃比検出用
抵抗R1を介してＶ−Ｉコンバータ32へ向かう方向にポン
プ電流Ipが流れ、空燃比検出手段40からの空燃比信号は
混合気リッチを示すようになる。そして、ECUは空燃比
信号の大きさ、即ち、混合気リッチの度合いに応じて燃
料噴射装置を駆動するのである。
をリッチ化する必要があり、ECUは混合気への燃料噴射
量が増加するよう燃料噴射装置を制御する。混合気のリ
ッチ化を行うと、第１のチャンバC1内の酸素濃度が第２
のチャンバC2内の酸素濃度よりも低くなる。この濃度差
を是正するため、ポンプセル電極11Aから空燃比検出用
抵抗R1を介してＶ−Ｉコンバータ32へ向かう方向にポン
プ電流Ipが流れ、空燃比検出手段40からの空燃比信号は
混合気リッチを示すようになる。そして、ECUは空燃比
信号の大きさ、即ち、混合気リッチの度合いに応じて燃
料噴射装置を駆動するのである。
ところで、従来のリニアA/Fセンサにおいて、センサ
セル出力信号の温度依存性は非常に重要である。即ち、
第６図に示すようにセンサセルの温度が低い状態ではセ
ンサセル出力電圧Vsも低くなる（センサセルの不活性状
態）。したがって、排気ガス中の酸素濃度が低い（混合
気リッチ）にもかかわらず、センサセル出力信号Vsが基
準電圧Vrefよりも低くなり、空燃比検出手段40からECU
へは排気ガス中の酸素濃度が高いことを示す（混合気リ
ーン）信号が送られてしまうという不具合が生じてい
た。
セル出力信号の温度依存性は非常に重要である。即ち、
第６図に示すようにセンサセルの温度が低い状態ではセ
ンサセル出力電圧Vsも低くなる（センサセルの不活性状
態）。したがって、排気ガス中の酸素濃度が低い（混合
気リッチ）にもかかわらず、センサセル出力信号Vsが基
準電圧Vrefよりも低くなり、空燃比検出手段40からECU
へは排気ガス中の酸素濃度が高いことを示す（混合気リ
ーン）信号が送られてしまうという不具合が生じてい
た。
そこで、上記不具合を解消するためセンサセル近傍に
ヒータを配設し、エンジン始動（IG.ON）後所定時間ヒ
ータに通電し、同所定時間が経過して初めてリニアA/F
センサを用いた燃料制御を開始することが行われてい
た。
ヒータを配設し、エンジン始動（IG.ON）後所定時間ヒ
ータに通電し、同所定時間が経過して初めてリニアA/F
センサを用いた燃料制御を開始することが行われてい
た。
しかしながら、上記ヒータに通電する所定時間は、ヒ
ータ能力が最も低くかつ雰囲気（大気）温度及び排気ガ
ス温度が最も低い状態を想定して決定されるため、第５
図に示すように、リニアA/Fセンサを用いたA/F制御の禁
止時間が必要以上に長くなるという問題が生じていた。
ータ能力が最も低くかつ雰囲気（大気）温度及び排気ガ
ス温度が最も低い状態を想定して決定されるため、第５
図に示すように、リニアA/Fセンサを用いたA/F制御の禁
止時間が必要以上に長くなるという問題が生じていた。
第５図はエンジン冷態時の始動後で、混合気のリッチ
化制御が行われる場合のセンサセル出力電圧Vsとポンプ
電流Ipの時間変化を示している。第５図において、時刻
toにエンジンが始動（IG.ON）すると、セルユニット１
のヒータ８が通電されるとともに図示しないタイマが作
動する。そして、センサセルの温度上昇とともにセンサ
セル出力電圧Vsも上昇し、時刻taにて基準電圧Vrefより
も高くなっている。即ち、センサセルが活性化され、セ
ンサセルは混合気がリッチであることを示すようにな
る。しかし、まだIp制御禁止時間が経過していないた
め、A/Fフィードバック制御は行われない。そして、IG.
ON後Ip制御禁止時間が経過すると初めてA/Fフィードバ
ック制御が開始される。即ち、センサセル活性化時間Tw
uが経過すると、A/Fフィードバック制御が可能となる
が、A/Fフィードバック制御はIp制御禁止時間が経過し
た時刻tbにて初めて開始される。その後、エンジンの暖
機が進むにつれて目標空燃比もリーン側へ移行し、ポン
プ電流Ipも減少する。
化制御が行われる場合のセンサセル出力電圧Vsとポンプ
電流Ipの時間変化を示している。第５図において、時刻
toにエンジンが始動（IG.ON）すると、セルユニット１
のヒータ８が通電されるとともに図示しないタイマが作
動する。そして、センサセルの温度上昇とともにセンサ
セル出力電圧Vsも上昇し、時刻taにて基準電圧Vrefより
も高くなっている。即ち、センサセルが活性化され、セ
ンサセルは混合気がリッチであることを示すようにな
る。しかし、まだIp制御禁止時間が経過していないた
め、A/Fフィードバック制御は行われない。そして、IG.
ON後Ip制御禁止時間が経過すると初めてA/Fフィードバ
ック制御が開始される。即ち、センサセル活性化時間Tw
uが経過すると、A/Fフィードバック制御が可能となる
が、A/Fフィードバック制御はIp制御禁止時間が経過し
た時刻tbにて初めて開始される。その後、エンジンの暖
機が進むにつれて目標空燃比もリーン側へ移行し、ポン
プ電流Ipも減少する。
一方、ヒータが断線した場合は、エンジン始動後所定
時間が経過してもセンサセル温度が上昇せず、センサセ
ルが不活性のままA/Fフィードバック制御が開始されて
しまう。即ち、センサセル出力電圧が低いので、混合気
をリッチ化する制御をいくら行っても混合気がリーンで
あると判定され、ポンプセルに過大な電流が流れてポン
プセルの素子が破壊される恐れがあった。
時間が経過してもセンサセル温度が上昇せず、センサセ
ルが不活性のままA/Fフィードバック制御が開始されて
しまう。即ち、センサセル出力電圧が低いので、混合気
をリッチ化する制御をいくら行っても混合気がリーンで
あると判定され、ポンプセルに過大な電流が流れてポン
プセルの素子が破壊される恐れがあった。
さらに、Ip制御禁止時間を計測するタイマが必要なた
め、コストが上昇するという問題も生じていた。
め、コストが上昇するという問題も生じていた。
本発明は上記に鑑み、エンジン始動後最短時間でA/F
フィードバックが開始されるとともに、センサセルが不
活性な状態ではポンプセルに流れる電流を制限すること
を目的としたリニアA/Fセンサであって、混合気を燃焼
室で燃焼した後の排気ガスが流れる排気通路と、同排気
通路と排気ガスが導入される拡散孔を有する第１隔壁で
仕切られた第１チャンバと、同第１チャンバと第２隔壁
で仕切られ参照気体が導入される第２チャンバと、前記
第２隔壁の第１チャンバ側に設けられる排気側電極と前
記第２隔壁の第２チャンバ側に設けられる参照気体側電
極により排気ガス中の酸素濃度の参照気体中の酸素濃度
との差に応じた電気信号を出力するセンサセルと、基準
電気信号を発生する基準電圧電源と、前記センサセルか
ら出力される電気信号と基準電圧電源から出力される基
準電気信号の差に応じて極性を変えて電気制御信号を出
力する制御手段と、前記第１隔壁の排気通路側に設けら
れる電極と前記第１隔壁の第１チャンバ側に設けられる
電極により上記制御手段から供給される電気制御信号に
応じて酸素イオンを移動させるポンプセルと、上記制御
手段と上記ポンプセルとの間で授受される制御電流を検
出する制御電流検出手段と、上記制御電流検出手段によ
って検出された制御電流から空燃比を検出する空燃比検
出手段と、を備えた空燃比センサにおいて、上記センサ
セルの参照気体側電極に前記基準電圧電源からの基準電
気信号を常時印加することを特徴とする。
フィードバックが開始されるとともに、センサセルが不
活性な状態ではポンプセルに流れる電流を制限すること
を目的としたリニアA/Fセンサであって、混合気を燃焼
室で燃焼した後の排気ガスが流れる排気通路と、同排気
通路と排気ガスが導入される拡散孔を有する第１隔壁で
仕切られた第１チャンバと、同第１チャンバと第２隔壁
で仕切られ参照気体が導入される第２チャンバと、前記
第２隔壁の第１チャンバ側に設けられる排気側電極と前
記第２隔壁の第２チャンバ側に設けられる参照気体側電
極により排気ガス中の酸素濃度の参照気体中の酸素濃度
との差に応じた電気信号を出力するセンサセルと、基準
電気信号を発生する基準電圧電源と、前記センサセルか
ら出力される電気信号と基準電圧電源から出力される基
準電気信号の差に応じて極性を変えて電気制御信号を出
力する制御手段と、前記第１隔壁の排気通路側に設けら
れる電極と前記第１隔壁の第１チャンバ側に設けられる
電極により上記制御手段から供給される電気制御信号に
応じて酸素イオンを移動させるポンプセルと、上記制御
手段と上記ポンプセルとの間で授受される制御電流を検
出する制御電流検出手段と、上記制御電流検出手段によ
って検出された制御電流から空燃比を検出する空燃比検
出手段と、を備えた空燃比センサにおいて、上記センサ
セルの参照気体側電極に前記基準電圧電源からの基準電
気信号を常時印加することを特徴とする。
本発明のリニアA/Fセンサは、センサセルが不活性な
状態ではセンサセルが参照気体側電極に印加された基準
電気信号をそのまま出力し、ポンプセルに流れる電流を
制限する。また、センサセルが活性状態になると、セン
サセルが出力する電気信号が印加された基準電気信号か
ら変化し、基準電気信号との間に差が生じ、リニアA/F
センサを用いたA/Fフィードバック制御が可能となる。
状態ではセンサセルが参照気体側電極に印加された基準
電気信号をそのまま出力し、ポンプセルに流れる電流を
制限する。また、センサセルが活性状態になると、セン
サセルが出力する電気信号が印加された基準電気信号か
ら変化し、基準電気信号との間に差が生じ、リニアA/F
センサを用いたA/Fフィードバック制御が可能となる。
以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説
明する。
明する。
第１図は本発明によるリニアA/Fセンサの全体構成図
である。第１図において、セルユニット１を構成するポ
ンプセル10、センサセル20、ヒータ８、第１のチャンバ
C1、第２のチャンバC2等に関しては、前述の〔従来の技
術〕の項におけるリニアA/Fセンサと同一であるので説
明を省略する。
である。第１図において、セルユニット１を構成するポ
ンプセル10、センサセル20、ヒータ８、第１のチャンバ
C1、第２のチャンバC2等に関しては、前述の〔従来の技
術〕の項におけるリニアA/Fセンサと同一であるので説
明を省略する。
本実施例においては、センサセル20の参照気体側電極
22に電圧検出用抵抗R3を介して基準電圧Vref（＝0.45
V）が印加されている。即ち、センサセル出力電圧Vsは
基準電圧Vref近傍まで吊り上げられている。また、電圧
検出用抵抗R3のセンサセル側端子は減算回路31の−側入
力端に接続され、基準電圧電源Eo側端子は減算回路31の
＋側入力端に接続されている。さらに、減算回路31の出
力端はＶ−Ｉコンバータ32の入力端に接続されている。
22に電圧検出用抵抗R3を介して基準電圧Vref（＝0.45
V）が印加されている。即ち、センサセル出力電圧Vsは
基準電圧Vref近傍まで吊り上げられている。また、電圧
検出用抵抗R3のセンサセル側端子は減算回路31の−側入
力端に接続され、基準電圧電源Eo側端子は減算回路31の
＋側入力端に接続されている。さらに、減算回路31の出
力端はＶ−Ｉコンバータ32の入力端に接続されている。
一方、ポンプセル電極11Aは空燃比検出用抵抗R1を介
してＶ−Ｉコンバータ32の出力端に接続され、ポンプセ
ル電極11Bとセンサセル10の排ガス側電極21はアースさ
れている。
してＶ−Ｉコンバータ32の出力端に接続され、ポンプセ
ル電極11Bとセンサセル10の排ガス側電極21はアースさ
れている。
さらに、空燃比検出用抵抗R1の両端はそれぞれ電圧検
出回路41の入力端に接続されており、電圧検出回路41の
出力端は加算回路42の入力端に接続されている。そし
て、加算回路42（空燃比検出手段40）の出力端は図示し
ないマイクロコンピュータ（ECU）に接続されている。
出回路41の入力端に接続されており、電圧検出回路41の
出力端は加算回路42の入力端に接続されている。そし
て、加算回路42（空燃比検出手段40）の出力端は図示し
ないマイクロコンピュータ（ECU）に接続されている。
上記構成からなるリニアA/Fセンサにおいて、排気ガ
ス中の酸素濃度の検出は以下のように行われる。
ス中の酸素濃度の検出は以下のように行われる。
まず、センサセル出力電圧Vsは第２図に示す等価回路
より、下式（１）にて表される。
より、下式（１）にて表される。
Vs＝Vref＋（Ｅ−Vref） ×｛R3/（R3＋Rs）｝ （１） ここで、Ｅはセンサセルに生じる起電力、Rsはセンサ
セル20の内部抵抗である。
セル20の内部抵抗である。
今、エンジンを冷態状態で始動した直後でセンサセル
20が不活性である場合は、センサセル20の内部抵抗Rsは
大きく、排ガス側電極21と大気側電極22の間の電位差は
小さい。即ち、 Rs≫R3 Ｅ≒０ （Ｖ） また、 Vref＝0.45 （Ｖ） R3＝１ （ＭΩ） とすれば、 Vs≒Vref＝0.45 （Ｖ） となる。
20が不活性である場合は、センサセル20の内部抵抗Rsは
大きく、排ガス側電極21と大気側電極22の間の電位差は
小さい。即ち、 Rs≫R3 Ｅ≒０ （Ｖ） また、 Vref＝0.45 （Ｖ） R3＝１ （ＭΩ） とすれば、 Vs≒Vref＝0.45 （Ｖ） となる。
したがって、減算回路31の出力ΔVsは ΔVs＝Vref−Vs＝０ となり、Ｖ−Ｉコンバータ32を構成する比例係数演算器
33の出力（Ｐ＝Kp×ΔVs）も０となる。また、積分係数
演算器34の出力はΔVs＝０となるまでの値が保持され
る。
33の出力（Ｐ＝Kp×ΔVs）も０となる。また、積分係数
演算器34の出力はΔVs＝０となるまでの値が保持され
る。
ところで、積分係数演算器34の積分値∫（ΔVs）dtは
イグニッションキーOFF時にリセットされるため、エン
ジン始動直後でセンサセルが不活性の場合には積分係数
演算器34の出力も０となっている。したがって、Ｖ−Ｉ
コンバータ32の出力（Ｐ＋Ｉ）は、 Ｐ＋Ｉ＝Kp×ΔVs ＋Ki×∫（ΔVs）dt＝０ となり、ポンプ電流Ipは流れず、空燃比検出手段40から
ECUへは空燃比が理論空燃比に制御されているとの擬似
信号が送られる。そして、この状態でECUが燃料噴射量
を増加し、混合気をリッチ化する制御を行っても、セン
サセル20が活性化するまではポンプ電流Ipが流れること
はない。
イグニッションキーOFF時にリセットされるため、エン
ジン始動直後でセンサセルが不活性の場合には積分係数
演算器34の出力も０となっている。したがって、Ｖ−Ｉ
コンバータ32の出力（Ｐ＋Ｉ）は、 Ｐ＋Ｉ＝Kp×ΔVs ＋Ki×∫（ΔVs）dt＝０ となり、ポンプ電流Ipは流れず、空燃比検出手段40から
ECUへは空燃比が理論空燃比に制御されているとの擬似
信号が送られる。そして、この状態でECUが燃料噴射量
を増加し、混合気をリッチ化する制御を行っても、セン
サセル20が活性化するまではポンプ電流Ipが流れること
はない。
次に、セルユニット１の温度が上昇し、センサセル20
が活性状態となると、センサセル20の内部抵抗Rsは小さ
くなり、排気側電極21と参照気体側電極22の間の電位差
は大きくなる。そして、第３図に示すように、エンジン
冷態時の始動直後で混合気のリッチ化制御が行われる場
合は、センサセル20の活性化とともにセンサセル出力Vs
は、 Vs＞Vref となり、減算回路31の出力は、 ΔVs＜０ となる。そして、比例係数演算器33の出力Ｐ及び積分係
数演算器34の出力Ｉは、それぞれ Ｐ＝Kp×ΔVs＜０ Ｉ＝Ki×∫（ΔVS）dt＜０ となり、Ｖ−Ｉコンバータ32の出力（Ｐ＋Ｉ）は、 Ｐ＋Ｉ＜０ となる。
が活性状態となると、センサセル20の内部抵抗Rsは小さ
くなり、排気側電極21と参照気体側電極22の間の電位差
は大きくなる。そして、第３図に示すように、エンジン
冷態時の始動直後で混合気のリッチ化制御が行われる場
合は、センサセル20の活性化とともにセンサセル出力Vs
は、 Vs＞Vref となり、減算回路31の出力は、 ΔVs＜０ となる。そして、比例係数演算器33の出力Ｐ及び積分係
数演算器34の出力Ｉは、それぞれ Ｐ＝Kp×ΔVs＜０ Ｉ＝Ki×∫（ΔVS）dt＜０ となり、Ｖ−Ｉコンバータ32の出力（Ｐ＋Ｉ）は、 Ｐ＋Ｉ＜０ となる。
したがって、ポンプセル電極11Aから空燃比検出用抵
抗R1を介してＶ−Ｉコンバータ32へ向かう方向にポンプ
電流Ipが流れ、空燃比検出手段40からECUへは、混合気
がリッチであることを示す信号が送られる。即ち、セン
サセル20が活性化したかどうかに応じてA/Fフィードバ
ック制御を開始することができる。
抗R1を介してＶ−Ｉコンバータ32へ向かう方向にポンプ
電流Ipが流れ、空燃比検出手段40からECUへは、混合気
がリッチであることを示す信号が送られる。即ち、セン
サセル20が活性化したかどうかに応じてA/Fフィードバ
ック制御を開始することができる。
また、ヒータ８が断線した場合も、センサセル20が不
活性な状態ではポンプ電流Ipは流れず、排気ガスの熱等
によりセンサセル温度が上昇し、センサセル20が活性化
したかどうかに応じてA/Fフィードバック制御を開始す
ることができる。
活性な状態ではポンプ電流Ipは流れず、排気ガスの熱等
によりセンサセル温度が上昇し、センサセル20が活性化
したかどうかに応じてA/Fフィードバック制御を開始す
ることができる。
上記構成からなるリニアA/Fセンサでは、センサセル
の活性化を観てA/Fフィードバック制御を開始すること
ができるため、タイマを設けてIp制御禁止時間（即ち、
A/Fフィードバック禁止時間）を設定する必要がない。
また、センサセル不活性時にはセンサセルが基準電圧を
出力するため、ポンプセルに過大電流が流れることが防
止される。さらに、タイマを設ける必要がなく、コスト
の低減がはかれる。
の活性化を観てA/Fフィードバック制御を開始すること
ができるため、タイマを設けてIp制御禁止時間（即ち、
A/Fフィードバック禁止時間）を設定する必要がない。
また、センサセル不活性時にはセンサセルが基準電圧を
出力するため、ポンプセルに過大電流が流れることが防
止される。さらに、タイマを設ける必要がなく、コスト
の低減がはかれる。
本発明によるリニアA/Fセンサでは、タイマにてIp制
御禁止時間を設定する必要がなく、センサセルの活性化
とともにA/Fフィードバック制御を開始することができ
る。また、センサセル不活性時にポンプセルに過大電流
が流れ、ポンプセルの素子が破壊される恐れがない。さ
らに、タイマが不要となり、コストの低減がはかれる。
御禁止時間を設定する必要がなく、センサセルの活性化
とともにA/Fフィードバック制御を開始することができ
る。また、センサセル不活性時にポンプセルに過大電流
が流れ、ポンプセルの素子が破壊される恐れがない。さ
らに、タイマが不要となり、コストの低減がはかれる。
第１図は本発明によるリニアA/Fセンサの全体構成図、
第２図は同センサの等価回路図、第３図は同センサを用
いたA/Fフィードバック制御におけるセンサセル出力電
圧Vsとポンプ電流Ipの関係を示す図、第４図は従来のリ
ニアA/Fセンサの全体構成図、第５図は同センサを用い
たA/Fフィードバック制御におけるセンサセル出力電圧V
sとポンプ電流Ipの関係を示す図、第６図はセンサセル
の温度特性図である。 1:セルユニット、2:拡散孔 ３〜5:隔壁、6:排気通路 8:ヒータ、9:電源 C1:第１のチャンバ C2:第２のチャンバ 10:ポンプセル 11A、B:ポンプセル電極 20:センサセル、21:排気側電極 22:参照気体側電極、31:減算回路 32:V−Ｉコンバータ 33:比例係数演算器 34:積分係数演算器 40:空燃比検出手段 41:電圧検出回路、42:加算回路 R1:空燃比検出用抵抗 R2:プルダウン抵抗 R3:電圧検出用抵抗 Rs:センサセル内部抵抗 E:センサセル起電力 Eo:基準電圧電源
第２図は同センサの等価回路図、第３図は同センサを用
いたA/Fフィードバック制御におけるセンサセル出力電
圧Vsとポンプ電流Ipの関係を示す図、第４図は従来のリ
ニアA/Fセンサの全体構成図、第５図は同センサを用い
たA/Fフィードバック制御におけるセンサセル出力電圧V
sとポンプ電流Ipの関係を示す図、第６図はセンサセル
の温度特性図である。 1:セルユニット、2:拡散孔 ３〜5:隔壁、6:排気通路 8:ヒータ、9:電源 C1:第１のチャンバ C2:第２のチャンバ 10:ポンプセル 11A、B:ポンプセル電極 20:センサセル、21:排気側電極 22:参照気体側電極、31:減算回路 32:V−Ｉコンバータ 33:比例係数演算器 34:積分係数演算器 40:空燃比検出手段 41:電圧検出回路、42:加算回路 R1:空燃比検出用抵抗 R2:プルダウン抵抗 R3:電圧検出用抵抗 Rs:センサセル内部抵抗 E:センサセル起電力 Eo:基準電圧電源
Claims (1)
- 【請求項１】混合気を燃焼した後の排気ガスが流れる排
気通路と、同排気通路と排気ガスが導入される拡散孔を
有する第１隔壁で仕切られた第１チャンバと、同第１チ
ャンバと第２隔壁で仕切られ参照気体が導入される第２
チャンバと、前記第２隔壁の第１チャンバ側に設けられ
る排気側電極と前記第２隔壁の第２チャンバ側に設けら
れる参照気体側電極により排気ガス中の酸素濃度と参照
気体中の酸素濃度との差に応じた電気信号を出力するセ
ンサセルと、基準電気信号を発生する基準電圧電源と、
前記センサセルから出力される電気信号と基準電圧電源
から出力される基準電気信号の差に応じて極性を変えて
電気制御信号を出力する制御手段と、前記第１隔壁の排
気通路側に設けられる電極と前記第１隔壁の第１チャン
バ側に設けられる電極により上記制御手段から供給され
る電気制御信号に応じて酸素イオンを移動させるポンプ
セルと、上記制御手段と上記ポンプセルとの間で授受さ
れる制御電流を検出する制御電流検出手段と、上記制御
電流検出手段によって検出された制御電流から空燃比を
検出する空燃比検出手段と、を備えた空燃比センサにお
いて、上記センサセルの参照気体側電極に前記基準電圧
電源からの基準電気信号を常時印加することを特徴とす
るリニアA/Fセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30377188A JP2636386B2 (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | リニアａ／ｆセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30377188A JP2636386B2 (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | リニアａ／ｆセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02150756A JPH02150756A (ja) | 1990-06-11 |
| JP2636386B2 true JP2636386B2 (ja) | 1997-07-30 |
Family
ID=17925089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30377188A Expired - Lifetime JP2636386B2 (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | リニアａ／ｆセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2636386B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5051986B2 (ja) * | 2005-06-30 | 2012-10-17 | 三洋電機株式会社 | 組電池とその製造方法 |
-
1988
- 1988-11-30 JP JP30377188A patent/JP2636386B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02150756A (ja) | 1990-06-11 |
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