JP4658864B2 - Oxygen sensor activation time measurement method - Google Patents
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Description
本発明は、被測定ガスに晒した酸素センサが活性化されるまでにかかる時間を測定するための活性化時間測定方法に関するものである。 The present invention relates to an activation time measurement method for measuring the time required for activation of an oxygen sensor exposed to a gas to be measured.
従来、自動車等の内燃機関では、三元触媒を用い、排気ガス中に含まれるCO、HCおよびNOxの浄化が行われている。そして浄化が効率よく行われるように、排気管に取り付けた酸素センサによって排気ガス中の酸素濃度を検出し、その検出値に基づいて燃料の噴射量を調整することで、燃料と空気の混合比(空燃比)を理論値に近づける制御が行われている。 Conventionally, in internal combustion engines such as automobiles, CO, HC and NOx contained in exhaust gas have been purified using a three-way catalyst. In order to perform purification efficiently, the oxygen concentration in the exhaust gas is detected by an oxygen sensor attached to the exhaust pipe, and the fuel injection amount is adjusted based on the detected value, thereby mixing the fuel and air. Control is performed to bring the (air-fuel ratio) closer to the theoretical value.
このような空燃比の制御に用いられる酸素センサのセンサ素子には、ジルコニア固体電解質体が用いられている。ジルコニア固体電解質体は常温では絶縁性を示し、所定の温度以上(例えば300℃以上)に加熱されることで活性化して酸素イオンを伝達する性質を有し、出力される酸素濃度の検知信号が安定化する。排気ガスは自動車の始動直後から高い温度となっているわけではないので、酸素センサが排気ガスの温度によって加熱され活性化されるまで酸素濃度の検出結果に基づく空燃比の制御が十分に行うことができず、三元触媒による排気ガスの浄化を十分に行うことができない。そこでヒータを内蔵し、そのヒータによりセンサ素子を加熱して、センサ素子が速やかに活性化されるようにした酸素センサが利用されている。 A zirconia solid electrolyte body is used as a sensor element of an oxygen sensor used for controlling the air-fuel ratio. The zirconia solid electrolyte body exhibits insulating properties at room temperature, and has a property of being activated and transmitting oxygen ions when heated to a predetermined temperature or higher (for example, 300 ° C. or higher). Stabilize. Since the exhaust gas does not have a high temperature immediately after the start of the automobile, the air-fuel ratio must be sufficiently controlled based on the detection result of the oxygen concentration until the oxygen sensor is heated and activated by the exhaust gas temperature. The exhaust gas cannot be sufficiently purified by the three-way catalyst. In view of this, an oxygen sensor that incorporates a heater and heats the sensor element with the heater so that the sensor element is quickly activated is used.
近年、排気ガス規制が強化され、このような酸素センサのセンサ素子が活性化されるまでの時間、より具体的にはエンジンの駆動開始から、センサから出力される酸素濃度の検知信号が安定化するまでにかかる時間(以下、「ライトオフタイム」という。)の短縮が求められている。そしてセンサ素子の材料やヒータの材料の組合せ、センサ素子の製造方法などに改良が加えられ、ライトオフタイムをより短縮できる酸素センサが開発されている(例えば、特許文献1参照。)。 In recent years, exhaust gas regulations have been strengthened, and the time until the sensor element of such an oxygen sensor is activated, more specifically, from the start of engine operation, the oxygen concentration detection signal output from the sensor is stabilized. There is a demand for shortening the time taken to do so (hereinafter referred to as “light-off time”). Improvements have been made to sensor element materials, heater material combinations, sensor element manufacturing methods, and the like, and oxygen sensors that can further reduce the light-off time have been developed (see, for example, Patent Document 1).
このような酸素センサを開発する過程において、エンジンベンチ(内燃機関の各種性能試験を行うための装置)等を用いて酸素センサのライトオフタイムの測定が行われ、性能の評価に利用されている。ライトオフタイムの具体的な測定方法としては、まず、空燃比をリッチ側にした排気ガス中に酸素センサを晒し、検出値が、センサ素子が活性化したと判断できる閾値を超えるまでにかかった時間(リッチ側活性化時間)を測定する。次に、空燃比をリーン側にした排気ガス中にその酸素センサを晒し、同様に、リーン側活性化時間を測定する。そして、リッチ側、リーン側共にセンサ素子が活性化された時間、すなわちリッチ側活性化時間またはリーン側活性化時間のうちの遅い方の時間をライトオフタイムとすることで、ライトオフタイムの測定を行っている(第1の測定方法)。 In the process of developing such an oxygen sensor, the light-off time of the oxygen sensor is measured using an engine bench (an apparatus for performing various performance tests of an internal combustion engine) or the like, and used for performance evaluation. . As a specific method for measuring the light-off time, first, the oxygen sensor was exposed to the exhaust gas with a rich air-fuel ratio, and it took until the detected value exceeded a threshold at which it could be determined that the sensor element was activated. Time (rich side activation time) is measured. Next, the oxygen sensor is exposed to the exhaust gas whose air-fuel ratio is set to the lean side, and the lean side activation time is similarly measured. The light off time is measured by setting the time when the sensor element is activated on both the rich side and the lean side, that is, the later of the rich side activation time or the lean side activation time as the light off time. (First measurement method).
しかし、上記の第1の測定方法では、空燃比をリッチ側にした排気ガス中での測定と、リーン側にした排気ガス中での測定との2回の測定を行うため、ライトオフタイムの測定に時間や手間がかかる。また、2回にわけて測定を行うため、測定されたリッチ側活性化時間とリーン側活性化時間とが全くの同一条件において測定されたものとはいえない。そこで、排気ガスの空燃比を一定の周期でリッチ側およびリーン側に交番させ、リッチ側でセンサ素子が活性化したと判断できる閾値を超え、且つ、リーン側においてもセンサ素子が活性化したと判断できる閾値を超えた場合をライトオフタイムとする第2の測定方法が実施されている。
しかしながら、第2の測定方法では、空燃比がリッチ側およびリーン側に周期的に交番されるため、酸素センサの検出値は、その周期にあわせた変動を繰り返すこととなる。例えば、酸素センサの検出値がリッチ側の閾値を超え、リッチ側の出力が活性化されたと判断されたときに、リーン側の活性状態を直ちに判定することができない。つまり、空燃比が一定周期で交番されているため、リーン側の活性状態の判定は、空燃比の交番によって酸素センサの検出値がリーン側にシフトするまで待たなければならない。また、ある周期において、酸素センサの検出値がリッチ側の閾値に限りなく近づいたときに、そのまま空燃比がリッチ側に固定されたなら、その直後に検出値がリッチ側の閾値を超える可能性があるが、空燃比の交番によって、閾値に達する前に検出値がリーン側に向けて変動すると、検出値がリッチ側の閾値を超えるタイミングが次の周期に持ち越されてしまう。つまり、同一の酸素センサであっても、空燃比の交番の周期によって測定されるライトオフタイムに違いが生ずる虞があり、ライトオフタイムについての性能比較を行った場合、誤った評価が下される虞があった。 However, in the second measurement method, since the air-fuel ratio is periodically alternated between the rich side and the lean side, the detection value of the oxygen sensor repeatedly fluctuates in accordance with the cycle. For example, when it is determined that the detected value of the oxygen sensor exceeds the rich-side threshold and the rich-side output is activated, the lean-side activation state cannot be immediately determined. That is, since the air-fuel ratio is alternated at a constant cycle, the determination of the lean-side active state must wait until the detected value of the oxygen sensor is shifted to the lean side due to the alternating air-fuel ratio. In addition, when the detected value of the oxygen sensor approaches the rich side threshold in a certain cycle as long as the air-fuel ratio is fixed to the rich side as it is, the detected value may exceed the rich side threshold immediately after that. However, if the detected value fluctuates toward the lean side before reaching the threshold value due to the alternating air-fuel ratio, the timing at which the detected value exceeds the rich threshold value is carried over to the next cycle. In other words, even with the same oxygen sensor, there may be a difference in the light-off time measured depending on the alternating cycle of the air-fuel ratio. There was a fear.
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、酸素センサが活性化されるまでにかかる時間をより正確に測定することができる酸素センサの活性化時間測定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an oxygen sensor activation time measuring method capable of more accurately measuring the time taken for the oxygen sensor to be activated. Objective.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明の酸素センサの活性化時間測定方法は、空燃比を一定の周期でリッチ側およびリーン側に交番させた被測定ガスに酸素センサを晒してから当該酸素センサが活性化されるまでにかかる活性化時間を測定するための活性化時間測定方法であって、前記酸素センサが出力する検出信号を所定時間ごとに検出値として取得する検出値取得工程と、前記検出値取得工程において取得された検出値を複数記憶する検出値記憶工程と、前記検出値記憶工程において記憶された複数の検出値のうち、リッチ側およびリーン側に1回ずつ交番させた時間を1周期としたときに、当該1周期ごとにその周期内における最大の検出値を極大値として抽出する極大値抽出工程と、前記検出値記憶工程において記憶された複数の検出値のうち、前記1周期ごとにその周期内における最小の検出値を極小値として抽出する極小値抽出工程と、前記極大値抽出工程において抽出された複数の極大値のうち、隣り合う極大値同士をそれぞれ直線で結んで極大値側連結線を取得する極大値側連結線取得工程と、前記極小値抽出工程において抽出された複数の極小値のうち、隣り合う極小値同士をそれぞれ直線で結んで極小値側連結線を取得する極小値側連結線取得工程と、極大値側閾値と前記極大値側連結線とが交差する交点のうち、前記被測定ガスに晒してから最も遅く交差している交点を第1判定交差点として取得する第1判定交差点取得工程と、前記極大値側閾値よりも小さく設定された極小値側閾値と前記極小値側連結線とが交差する交点のうち、前記被測定ガスに晒してから最も遅く交差している交点を第2判定交差点として取得する第2判定交差点取得工程と、前記第1判定交差点と前記第2判定交差点とを比較して、遅い判定交差点に基づいて活性化時間を取得する活性化時間取得工程とを備えている。 In order to achieve the above object, an oxygen sensor activation time measuring method according to a first aspect of the present invention comprises exposing an oxygen sensor to a gas to be measured in which an air-fuel ratio is alternated between a rich side and a lean side at a constant cycle. Is an activation time measurement method for measuring an activation time required from when the oxygen sensor is activated to detection value acquisition for acquiring a detection signal output from the oxygen sensor as a detection value every predetermined time A detection value storage step for storing a plurality of detection values acquired in the detection value acquisition step, and a plurality of detection values stored in the detection value storage step, alternating once each on the rich side and the lean side When the set time is defined as one cycle, the maximum value extraction step for extracting the maximum detection value in the cycle as the maximum value for each cycle is stored in the detection value storage step. Among a plurality of detection values, a minimum value extraction step for extracting a minimum detection value in the cycle for each cycle as a minimum value and a plurality of maximum values extracted in the maximum value extraction step are adjacent to each other. A local maximum side connecting line acquisition step of connecting local maximum values with a straight line to acquire a local maximum side connecting line and a plurality of local minimum values extracted in the local minimum value extracting step are adjacent straight lines to each other. Among the intersections where the local minimum side connecting line is acquired by connecting the local area and the local maximum side threshold and the local maximum side connecting line intersect, the slowest crossing after exposure to the gas to be measured A first determination intersection acquisition step of acquiring the intersection as a first determination intersection, and an intersection where the minimum value side threshold set smaller than the maximum value side threshold and the minimum value side connection line intersect, The measured The second determination intersection acquisition step of acquiring the intersection that is the latest intersection after being exposed to the test as the second determination intersection is compared with the first determination intersection and the second determination intersection, and based on the latest determination intersection And an activation time acquisition step of acquiring the activation time.
また、請求項2に係る発明の酸素センサの活性化時間測定方法は、請求項1に記載の発明の構成に加え、前記第1判定交差点取得工程において、前記極大値側閾値と前記極大値側連結線との交点が取得できなかった場合、前記活性化時間取得工程では、前記第2判定交差点に基づいて活性化時間を取得することを特徴とする。 In addition to the configuration of the invention according to claim 1, the oxygen sensor activation time measuring method according to claim 2 includes the maximum value side threshold and the maximum value side in the first determination intersection acquisition step. When the intersection with the connecting line cannot be acquired, the activation time acquisition step acquires the activation time based on the second determination intersection.
また、請求項3に係る発明の酸素センサの活性化時間測定方法は、請求項1に記載の発明の構成に加え、前記第2判定交差点取得工程において、前記極小値側閾値と前記極小値側連結線との交点が取得できなかった場合、前記活性化時間取得工程では、前記第1判定交差点に基づいて活性化時間を取得することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an oxygen sensor activation time measuring method in addition to the configuration of the first aspect of the invention, in the second determination intersection acquisition step, the minimum value side threshold and the minimum value side. When the intersection with the connecting line cannot be acquired, the activation time acquisition step acquires the activation time based on the first determination intersection.
請求項1に係る発明の酸素センサの活性化時間測定方法では、空燃比を一定の周期でリッチ側およびリーン側に交番させた被測定ガスの検出値を周期ごとに時分割し、各周期の極大値同士を結んだ極大値側連結線と、各周期の極小値同士を結んだ極小値側連結線とを取得することができる。この極大値側連結線と極小値側連結線とは、空燃比をリッチ側とリーン側とにそれぞれ固定した場合の被測定ガスの検出値に相当する。すなわち、極大値側連結線と極大値側閾値との最も遅い時間の交点である第1判定交差点について、その第1判定交差点が生じた時間は、空燃比をリッチ側に固定した場合の活性化時間に相当するといえる。これにより、従来は空燃比がリッチ側である期間においてのみ、リッチ側の活性化時間を特定ができなかったのに対し、空燃比がリーン側となった期間であっても、リッチ側の活性化時間を特定することができ、より正確なリッチ側の活性化時間の特定を行うことができる。リーン側の活性化時間の特定についても同様であり、第1判定交差点と第2判定交差点との遅い方の判定交差点に基づくことで、より正確な、酸素センサが活性化されるまでにかかる活性化時間を取得することができる。 In the method for measuring the activation time of the oxygen sensor according to the first aspect of the present invention, the detected value of the gas to be measured in which the air-fuel ratio is alternated between the rich side and the lean side at a constant period is time-divided for each period, It is possible to acquire a local maximum side connecting line connecting local maximum values and a local minimum side connecting line connecting local minimum values of each period. The maximum value side connection line and the minimum value side connection line correspond to detection values of the gas to be measured when the air-fuel ratio is fixed to the rich side and the lean side, respectively. That is, with respect to the first determination intersection that is the intersection of the latest time side connection line and the maximum value side threshold value, the time when the first determination intersection occurs is the activation when the air-fuel ratio is fixed to the rich side. It can be said that it corresponds to time. As a result, the activation time on the rich side could not be specified only in the period in which the air-fuel ratio is on the rich side, whereas the activation on the rich side is not possible even in the period in which the air-fuel ratio is on the lean side. The activation time can be specified, and the activation time on the rich side can be specified more accurately. The same applies to the determination of the activation time on the lean side, and based on the later determination intersection of the first determination intersection and the second determination intersection, more accurate activity required until the oxygen sensor is activated Conversion time can be obtained.
また、リッチ側の活性化時間の取得とリーン側の活性化時間の取得とを平行して行うことができるので、酸素センサの活性化時間を一度の測定で得ることができ、測定に時間がかからなく、また、手間も軽減することができる。さらに、リッチ側の活性化時間の取得と、リーン側の活性化時間の取得とを一度の測定で行うことは、同一の測定条件下で行うこととなるため、より正確な、酸素センサが活性化されるまでにかかる活性化時間を取得することができる。 In addition, since the acquisition of the activation time on the rich side and the acquisition of the activation time on the lean side can be performed in parallel, the activation time of the oxygen sensor can be obtained by a single measurement, and the measurement takes time. It does not take much time and can be reduced. Furthermore, the acquisition of the activation time on the rich side and the acquisition of the activation time on the lean side are performed under the same measurement conditions, so the oxygen sensor is more accurate. It is possible to obtain the activation time required for the conversion.
ところで、空燃比がリッチ側である被測定ガスに晒された酸素センサが、測定開始当初より活性化状態と同等の検出値を出力した場合など、第1判定交差点が取得できない場合がある。こうした場合には、請求項2に係る発明のように、リッチ側は既に活性化されているものとみなし、第2判定交差点に基づいて酸素センサの活性化時間を取得するとよい。同様に、第2判定交差点が取得できない場合には、請求項3に係る発明のように、リーン側は既に活性化されているものとみなし、第1判定交差点に基づいて酸素センサの活性化時間を取得するとよい。 By the way, there are cases where the first judgment intersection cannot be acquired, for example, when the oxygen sensor exposed to the gas under measurement whose air-fuel ratio is rich outputs a detection value equivalent to the activated state from the beginning of measurement. In such a case, as in the invention according to claim 2, it is considered that the rich side is already activated and the activation time of the oxygen sensor is acquired based on the second determination intersection. Similarly, when the second determination intersection cannot be obtained, it is assumed that the lean side has already been activated as in the invention according to claim 3, and the activation time of the oxygen sensor is determined based on the first determination intersection. Good to get.
以下、本発明を具体化した酸素センサの活性化時間測定方法の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図1〜図3を参照し、本発明に係る活性化時間測定方法を利用したライトオフタイム測定装置10によって、活性化されるまでにかかる時間を測定される酸素センサ30が取り付けられるエンジンベンチシステム1の概略的な構成について説明する。図1は、エンジンベンチシステム1の概略的な構成を示すブロック図である。図2は、HDD18の各記憶エリアの構成を示す模式図である。図3は、RAM15の各記憶エリアの構成を示す模式図である。
Hereinafter, an embodiment of an oxygen sensor activation time measuring method embodying the present invention will be described with reference to the drawings. First, referring to FIG. 1 to FIG. 3, an engine to which an
図1に示すエンジンベンチシステム1は、自動車等のエンジンの各種性能試験を行うため、エンジン50に吸排気系、燃料系、電子制御系などの各種機関を組み付けて、エンジン50を駆動するシステムを構成したものである。本実施の形態のエンジン50は6本のシリンダ51を有する6気筒のエンジンであり、各シリンダ51内に空気と燃料の混合気を送り込むための吸気通路52と、シリンダ51内での混合気の燃焼により生じた排気ガスを排出する排気通路53とが接続されている。
The engine bench system 1 shown in FIG. 1 is a system that drives the
吸気通路52にはエアフローセンサ57とエアバルブ56が設けられており、後述するECU60の制御により吸入される空気の流量が調整されている。吸気通路52は各シリンダ51に向けて分岐されており、それぞれの分岐先にインジェクタ40が設けられている。吸入された空気はこのインジェクタ40から噴射される燃料と混合されて、混合気として各シリンダ51内に供給される。また、排気通路53は、混合気の燃焼後に各シリンダ51から排出される排気ガスを合流させ、三元触媒からなる浄化装置54を通過させて外部に排出する通路として構成されている。三元触媒は、プラチナなどを用い、HC、COおよびNOxをH2O、CO2およびN2に酸化もしくは還元する触媒であり、混合気が完全燃焼することにより効率よく酸化もしくは還元が行われる。
An
インジェクタ40の駆動(燃料の噴射タイミングや噴射量)は電子制御ユニット(ECU)60により制御されている。ECU60は、図示外の点火プラグの点火タイミングなども含めたエンジン50の駆動のための総合的な制御を行っており、フィードバック制御のためエンジン50に取り付けられた各種センサ55からの検出信号が入力されている。また、後述するが、本実施の形態ではエンジン50から排出される排気ガス中の酸素濃度が一定の周期でリーン(混合気中の燃料の割合が少なく燃焼後の排気ガス中に酸素が多く残った状態)側とリッチ(混合気中の燃料の割合が多くほとんどの酸素が燃焼に使用され、排気ガス中の酸素濃度が低い状態)側とに交番されるように、インジェクタ40から噴射される燃料の噴射量の調整が行われており、その調整に係る制御のためのエンジン制御用コンピュータ70がECU60に接続されている。
Driving of the injector 40 (fuel injection timing and injection amount) is controlled by an electronic control unit (ECU) 60. The
排気通路53には、浄化装置54の上流側には全領域空燃比センサ35と、後述するライトオフタイム測定装置10により活性化時間を測定するため、被測定ガスとしての排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ30とが取り付けられる。全領域空燃比センサ35は、排気ガス中の酸素もしくは未燃焼ガスの濃度の検出を行うセンサであり、その検出値がλメータ36に入力される。λメータ36は、全領域空燃比センサ35の検出値からエンジン50により燃焼された混合気の空燃比を求め、その空燃比を理論空燃比で割ったλ値を算出して出力する。本実施の形態のライトオフタイム測定装置10では、後述する測定プログラムとは別のプログラムの実行によって、全領域空燃比センサ35の検出値に基づくλ値の記録等が行われている。
In the
酸素センサ30は、酸素濃度の検出を行う酸素濃度検出部31と、その酸素濃度検出部31を加熱して早期活性化および活性化状態の安定化を図るためのヒータ部32とを有する。酸素センサ30の酸素濃度検出部31からは排気ガス中の酸素濃度に応じた検出値(電圧値)が得られ、A/D変換器11を介して出力される。なお、排気通路53には、図示しない熱電対もしくは温度センサが設けられており、排気ガスの温度を一定に保つためのフィードバック制御に用いられている。
The
次に、ライトオフタイム測定装置10について説明する。ライトオフタイム測定装置10は、公知の構成からなるパーソナルコンピュータである測定用コンピュータ12と、酸素センサ30の酸素濃度検出部31の検出値(酸素濃度に応じた電圧値)をA/D変換するA/D変換器11と、酸素センサ30のヒータ部32に駆動電圧を印加するヒータ駆動回路部26とから構成される。
Next, the light off
測定用コンピュータ12には、自身の制御を司るCPU13が設けられている。CPU13には、BIOSなどが記憶されたROM14と、CPU13のデータ処理時にデータや各種変数、フラグなどを一時的に記憶するRAM15と、データの受け渡しの仲介を行うI/Oバス16とが接続されている。I/Oバス16には、測定者が操作の入力を行うマウス24およびキーボード25と、後述する測定プログラム実行時の操作画面を表示するディスプレイ23に接続された、画面表示処理を行うビデオカード22と、エンジン制御用コンピュータ70とのデータ通信を行うための通信インターフェイス20とが接続されている。また、I/Oバス16には、測定プログラムが記録されたCD−ROM21を挿入し、データの読み込みを行うCD−ROMドライブ19と、データの記憶装置であるハードディスクドライブ(以下「HDD」という。)18とが接続されている。CD−ROMドライブ19によりCD−ROM21から読み込まれた測定プログラムは、後述するHDD18のプログラム記憶エリア181(図2参照)に記憶される。I/Oバス16には、さらに、入出力ポート17が接続されている。入出力ポート17は図示外のPCIバスを介してI/Oバス16に接続される拡張ボードの形態で提供され、酸素センサ30の酸素濃度検出部31に接続されたA/D変換器11と、全領域空燃比センサ35に接続されたλメータ36と、酸素センサ30のヒータ部32に接続されたヒータ駆動回路部26とが接続され、各機器の入出力を担う。
The
次に、HDD18の記憶エリアについて説明する。図2に示すように、HDD18には、プログラム記憶エリア181と、初期設定記憶エリア182と、測定データ記憶エリア183と、ライトオフタイム記憶エリア184とが設けられている。プログラム記憶エリア181には、後述する測定プログラムを含め、各種プログラムがインストールされた際に記憶される。初期設定記憶エリア182には、測定プログラムの実行時に使用される初期設定値が記憶される。測定データ記憶エリア183には、測定プログラムの実行に従って取得された酸素センサ30の検出値(電圧値)と、その検出値が取得されたタイミングにおけるタイマカウンタ記憶エリア155のカウント値とが関連付けられて記憶される。ライトオフタイム記憶エリア184には、酸素センサ30が排気通路53に取り付けられてから活性化されるまでにかかった活性化時間としてのライトオフタイムが、測定プログラムの実行により求められて、記憶される。また、HDD18には図示外の各種記憶エリアも設けられている。
Next, the storage area of the
次に、RAM15の記憶エリアについて説明する。図2に示すように、RAM15には、ワークエリア151と、サンプリング回数記憶エリア152と、リッチ側活性化時間記憶エリア153と、リーン側活性化時間記憶エリア154と、タイマカウンタ記憶エリア155とが設けられている。ワークエリア151には、測定プログラムの実行時に利用される各種変数やフラグ、カウント値などが一時的に記憶される。また、測定プログラム自身も実行時にHDD18から読み込まれ、展開される。サンプリング回数記憶エリア152には、酸素センサ30による排気ガス中の酸素濃度の検出(サンプリング)の繰り返し回数(サンプリング回数)が記憶され、測定プログラムの実行に伴い減算されて、サンプリングの終了の判断に用いられる。リッチ側活性化時間記憶エリア153には、測定プログラムの実行によって、空燃比がリッチ側である場合に酸素センサ30が活性化したとみなされる時間が求められ、記憶される。リーン側活性化時間記憶エリア154にも同様に、測定プログラムの実行によって、空燃比がリーン側である場合に酸素センサ30が活性化したとみなされる時間が求められ、記憶される。タイマカウンタ記憶エリア155には、図示外のタイマプログラムによって所定時間毎に値が1ずつ加算されるカウント値が記憶される。測定プログラムでは実行に伴いその時々のカウント値が取得され、時間換算して利用される。また、RAM15には、図示外の各種記憶エリアも設けられており、測定プログラムも所定の記憶エリアに読みこまれて実行される。
Next, the storage area of the
次に、酸素センサ30により酸素濃度の検出が行われる原理について簡単に説明する。酸素センサ30の酸素濃度検出部31は、常温では絶縁性を示すジルコニア固体電解質体をプラチナ電極間に挟んだ構造をなし、一方の電極が大気雰囲気に晒され、他方の電極が被測定ガスとしての排気ガスに晒されるように構成されている。ジルコニア固体電解質体は加熱されることで活性化されて導電性を有するようになり、このジルコニア固体電解質体を介して酸素イオンが移動できるようになる。エンジン50に供給される混合気中の燃料の割合が低くリーン状態で燃焼が行われた場合、排気ガス中の酸素濃度(分圧)と大気雰囲気中の酸素濃度(分圧)とがほぼ平衡な状態で維持されるため、ジルコニア固体電解質体を介した酸素イオンの移動は生じない。一方、混合気の燃焼がリッチ状態で行われた場合、混合気中のほとんどの酸素が燃焼に使われるため、排気ガス中の酸素濃度(分圧)と大気雰囲気中の酸素濃度(分圧)とが非平衡な状態となる。このため、ジルコニア固体電解質体を介し、大気雰囲気側の酸素イオンが排気ガス雰囲気側に移動し、これに伴い生ずる起電力が、酸素濃度に応じた電圧値として検出されるのである。つまり、混合気がリッチ状態とリーン状態との境目すなわち燃焼が理論空燃比で行われた場合(λ値が1である場合)を境に、検出される検出値には大きな変化が生ずることとなる。
Next, the principle by which the oxygen concentration is detected by the
上記のように、ジルコニア固体電解質体が活性化されないと酸素センサ30からは出力が得られないこととなるため、活性化されるまでの時間、すなわち前述したライトオフタイムの短縮を目指した酸素センサ30が開発され、その評価を行うために、本実施の形態のライトオフタイム測定装置10が利用される。
As described above, since an output cannot be obtained from the
ここで、空燃比をリッチ側に固定した場合、酸素センサ30の出力(検出値)は、ジルコニア固体電解質体の温度上昇と共に大きくなっていき、ジルコニア固体電解質体が十分に活性化されたところで安定する。空燃比をリーン側に固定した場合についても同様に、ジルコニア固体電解質体の温度が十分に高まっていないうちは安定せず、ジルコニア固体電解質体が十分に活性化されたところで安定する。リッチ側、リーン側共に酸素センサ30の出力が安定して初めて酸素センサ30(ジルコニア固体電解質体)が活性化したとみなすことができるため、ライトオフタイムの測定には、リッチ側の活性化時間の測定と、リーン側の活性化時間の測定とが必要となる。
Here, when the air-fuel ratio is fixed to the rich side, the output (detected value) of the
そこで、本実施の形態では、空燃比をリッチ側とリーン側とで交番させた排気ガスの酸素濃度の検出を行ない、リッチ側の活性化時間の測定と、リーン側の活性化時間の測定とを一回の測定で同時に行い、測定の手間を軽減している。具体的には、空燃比をリッチ側とリーン側とで交番させた排気ガス中に酸素センサ30を晒し、その結果得られる検出値(電圧値)を縦軸に、時間経過を横軸にしたセンサ信号波形を描画する。その一例として図4に、時間の経過に対する酸素センサ30の検出値(電圧値)の変化(センサ信号波形)を記録したグラフを示す。図4のグラフに示すように、酸素センサ30から得られる検出値(電圧値)は、リッチ状態とリーン状態との交番の周期にあわせ、波打つように変動し、時間の経過と共に周期毎の最大値および最小値が一定の値を示すようになり、安定化される。このことから、周期毎の最大値を直線で連結した折れ線グラフを作成し、これをリッチ側の活性化時間の測定に用いる。リーン側についても同様に、周期毎の最小値を直線で連結した折れ線グラフを用い、活性化時間を測定する。そして両者から、リッチ側、リーン側共に酸素センサ30が活性化された時間をライトオフタイムとして決定することで、より正確なライトオフタイムの測定を行っている。
Therefore, in the present embodiment, the oxygen concentration of the exhaust gas in which the air-fuel ratio is alternated between the rich side and the lean side is detected, the activation time on the rich side, and the activation time on the lean side are measured. Is performed at the same time in one measurement, reducing the labor of measurement. Specifically, the
以下、図5〜図7のフローチャートに従って、図1〜図3および図8を参照しながら、測定プログラムの実行に伴うライトオフタイム測定装置10の動作について説明する。図5〜図7は、測定プログラムのフローチャートである。図8は、図4に示す酸素センサのセンサ信号波形の一例を示すグラフから点線で囲んだ部分を拡大し、ライトオフタイムを測定する方法について説明するためのグラフである。なお、フローチャートの各ステップについては「S」と略記する。
Hereinafter, the operation of the light-off-
前述したように、例えばCD−ROM21を介して提供される測定プログラムはライトオフタイム測定装置10の測定用コンピュータ12にインストールされ、HDD18のプログラム記憶エリア181に記憶されている。測定用コンピュータ12で、図5に示す、測定プログラムが実行されると、まず、エンジン制御用コンピュータ70に指示が送信され、排気通路53に対し、空燃比を一定の周期でリッチ側およびリーン側に交番させた排気ガスの供給が開始される(S11)。具体的には、測定用コンピュータ12から指示を受けたエンジン制御用コンピュータ70が、ECU60に指示を出し、エンジン50の駆動を開始させる。さらに、エンジン制御用コンピュータ70は、一定の周期(例えばT(ms)とする。)ごとに空燃比をリッチ側とリーン側とで交番させる指示をECU60に行う。ECU60は、インジェクタ40から噴射する燃料の量と、エアバルブ56の開放度の調整による吸気通路52内への空気の吸入量との調整を行って、空燃比をTms毎にリッチ側とリーン側とに交番させる。
As described above, for example, the measurement program provided via the CD-
次いでRAM15のサンプリング回数記憶エリア152に、HDD18の初期設定記憶エリア182に記憶されたサンプリング回数の初期値、例えば2000(10msごとのサンプリングを20秒間行う場合)が記憶される。このサンプリング回数は、予め実験等により酸素センサ30が活性化するのに十分な時間を求め、少なくともその時間中はサンプリングが行われるように設定された回数である。また、RAM15のリッチ側活性化時間記憶エリア153およびリーン側活性化時間記憶エリア154には0が記憶され、リセットが行われる。さらに、タイマカウンタ記憶エリア155のカウント値もリセットされ、カウントが0から開始される(S12)。
Next, in the sampling
次に、排気通路53に、ライトオフタイム測定対象の酸素センサ30の取り付けが行われる(S13)。取り付けられる酸素センサ30は、少なくともジルコニア固体電解質体の温度が常温となって非活性の状態であるものが測定対象となる。酸素センサ30には、予めA/D変換器11および入出力ポート17との配線がなされており、また、排気通路53に容易に取り付けることのできる図示外の取付器具が酸素センサ30に組み付けられている。この処理の際に、測定用コンピュータ12のディスプレイ23には取り付けが完了したか否かの確認を行うための入力用ダイアログの表示が行われる。測定者は、排気通路53への酸素センサ30の取り付けを行い、それと同時にマウス24もしくはキーボード25を操作して、取り付けが完了したことをCPU13に報せる。これを契機にヒータ駆動回路部26に駆動開始信号が送信され、酸素センサ30のヒータ部32への通電が開始される(S15)。
Next, the
そして、センサ信号の取得が行われる(S16)。前述したように、酸素センサ30による排気ガス中の酸素濃度の検出値はA/D変換器11によりA/D変換されて入出力ポート17に入力されており、このタイミングにおける検出値が取得される。また、RAM15のタイマカウンタ記憶エリア155のカウント値が参照され、そのときのカウント値がRAM15のワークエリア151に記憶される。さらにそのカウント値と、S16で取得した検出値(電圧値)とが関連付けられた状態で、HDD18の測定データ記憶エリア183に記憶される(S19)。なお、S19において酸素センサ30の検出値を測定データ記憶エリア183に記憶する処理が、本発明における「検出値記憶工程」に相当する。
And acquisition of a sensor signal is performed (S16). As described above, the detected value of the oxygen concentration in the exhaust gas by the
次に、RAM15のサンプリング回数記憶エリア152の値が参照され、1以上であれば、サンプリングが継続される(S20:NO)。サンプリングは10ms毎に行われるので、タイマカウンタ記憶エリア155のカウント値が参照され、S19でワークエリア151に記憶されたカウント値(センサ信号取得時のカウント値)よりも10ms後に相当する値となるまで、サンプリング待ち時間として待機される(S21:NO)。
Next, the value in the sampling
繰り返し参照されるタイマカウンタ記憶エリア155のカウント値が、センサ信号取得時のカウント値よりも10ms後に相当する値以上となれば、サンプリング待ち時間が経過したと判断され(S21:YES)、RAM15のサンプリング回数記憶エリア152の値が1減算される(S23)。そしてS16に戻り、前回のサンプリング時から10ms経過後のセンサ信号の取得と記憶(S16,S19)が行われる。なお、S21においてサンプリング待ち時間の待機を行うことで、所定時間毎にセンサ信号の取得を行うS16の処理が、本発明における「検出値取得工程」に相当する。
If the count value of the timer
このようにしてサンプリング回数が0となるまでS16〜S23の処理が繰り返されることによって、酸素センサ30の酸素濃度検出部31の検出した排気ガス中の酸素濃度に基づく検出値(電圧値)が10ms毎に取得され、測定データ記憶エリア183に記憶され、データが蓄積される。そして、サンプリング回数が0になるとサンプリングが終了したと判断され(S20:YES)、ヒータ駆動回路部26に駆動終了信号が送信されて、酸素センサ30のヒータ部32への通電が停止される(S24)。
By repeating the processing of S16 to S23 until the number of times of sampling becomes 0 in this way, the detection value (voltage value) based on the oxygen concentration in the exhaust gas detected by the oxygen
次に、図6に示すように、HDD18の測定データ記憶エリア183に記憶された2000回分のセンサ信号のサンプリングデータから、センサ信号波形が作成される(S31)。センサ信号波形は、センサ信号すなわち酸素センサ30の検出した排気ガス中の酸素濃度に応じて得られた電圧値を縦軸に、S13で酸素センサ30が排気通路53に取り付けられた後から(より詳細にはS16で初回のセンサ信号の取得が行われたタイミングから)の経過時間(時間換算を行ってもよいし、カウント値のままとしてもよい。)を横軸にしてプロットされる。一例として、図4にセンサ信号波形のグラフを示す。このセンサ信号波形は、RAM15のワークエリア151に形成された仮想グラフ描画領域へのプロッティングにより作成される。なお、本実施の形態では、センサ信号波形はサンプリングにより得られた点の集合であるが、それらの点を結ぶ曲線、あるいはそれらの点から最小二乗法などを用いて算出される曲線を描画してもよい。
Next, as shown in FIG. 6, a sensor signal waveform is created from the sampling data of 2000 sensor signals stored in the measurement
そして、図6に示すように、エンジン制御用コンピュータ70に、空燃比をリーン側からリッチ側に切り換えるタイミングの問い合わせが行われる(S32)。エンジン制御用コンピュータ70は、空燃比をリーン側からリッチ側に切り換える度に測定用コンピュータ12へ切換信号を送信する。測定用コンピュータ12では切替信号の受信が2回行われ、それぞれの受信タイミングにタイマカウンタ記憶エリア155のカウント値が参照されて、そのカウント値から空燃比の交番の周期、すなわち2T(ms)が計算される。そして切替信号の受信タイミングからの逆算により、周期毎、すなわち、2T(ms)に相当するカウント値の大きさずつ、ワークエリア151に形成したセンサ信号波形を区切り、時分割が行われる(S33)。一例として、図8に示すセンサ信号波形を、2点鎖線Aで示す時分割線で周期2T(ms)毎に時分割した様子を示す。
Then, as shown in FIG. 6, the
次に、図6に示すように、時分割したセンサ信号波形の各周期毎に、電圧値が最大値となる点(サンプリングされた電圧値と、そのときのカウント値)の抽出が行われる(S35)。ところで、混合気が燃焼されてエンジン50から排気ガスとして排出され、排気通路53を流通して酸素センサ30に達するまでタイムラグが生ずる。このため、各周期のセンサ信号波形は、空燃比をリーン側からリッチ側に切り換えたタイミングより少し遅れて極小値を迎えてから電圧値が上昇し始め、空燃比をリッチ側からリーン側に切り換えたタイミングより少し遅れて極大値を迎えてから電圧値が下降し始める波形を描く。このため、各周期の最大値は、通常、極大値にて得られることとなる。一例として図8に、センサ信号波形を時分割した各周期毎の電圧値の最大値(極大値)を点Bで示す。なお、S35において、時分割したセンサ信号波形の各周期毎に電圧値が最大値となる点を抽出する処理が、本発明における「極大値抽出工程」に相当する。
Next, as shown in FIG. 6, for each period of the time-divided sensor signal waveform, extraction of the point (sampled voltage value and count value at that time) at which the voltage value becomes maximum is performed ( S35). By the way, the air-fuel mixture is combusted and discharged as exhaust gas from the
次いで、図6に示すように、センサ信号波形より抽出された各周期毎の最大値を隣り合う周期間で直線で結び連結した極大値側連結線が作成される(S36)。一例として図8に、センサ信号波形を時分割した各周期の最大値(点B)を直線で連結した極大値側連結線Dを点線で示す。なお、S36において、各周期毎の最大値を直線で連結した極大値側連結線を作成する処理が、本発明における「極大値側連結線取得工程」に相当する。 Next, as shown in FIG. 6, a local maximum side connection line is created by connecting and connecting the maximum values extracted from the sensor signal waveform for each period with straight lines between adjacent periods (S36). As an example, in FIG. 8, a maximum value side connection line D in which maximum values (points B) of respective periods obtained by time-division of sensor signal waveforms are connected by a straight line is indicated by a dotted line. In S36, the process of creating a local maximum side connecting line in which the maximum values for each period are connected by a straight line corresponds to the “maximum value side connecting line acquisition step” in the present invention.
そして、図6に示すように、極大値側連結線と、リッチ側閾値との交点の抽出が行われる(S37)。前述したように酸素センサ30のジルコニア固体電解質体は加熱されることにより活性化し、酸素イオンが多く移動できるようになるため、非活性の状態では起電力が小さい。このため、活性化の判断は空燃比がリッチ側である場合のセンサ信号として、所定の電圧値よりも高い電圧値が得られるか否かで行うことができる。通常、空燃比がリッチ側である場合の活性化の判断基準となる電圧値のしきい値(リッチ側閾値)は、0.55Vとされている。そこで、極大値側連結線上で電圧値が0.55Vとなる点が抽出され、その点の座標から得られるカウント値と共にワークエリア151に記憶される。一例として図8に、極大値側連結線とリッチ側閾値との交点を点Fで示す。
Then, as shown in FIG. 6, the intersection of the maximum value side connecting line and the rich side threshold value is extracted (S37). As described above, since the zirconia solid electrolyte body of the
ここで、抽出された極大値側連結線とリッチ側閾値との交点が、複数存在する場合がある。本実施の形態では時間軸でもっとも遅いタイミングとなる交点をリッチ側判定交差点と定めている。この交点における時間よりも後の時間であれば(すなわちカウント値が大きければ)、空燃比がリッチ側である場合において間違いなく、ジルコニア固体電解質体が活性化された状態であるとみなしている。従って、図6に示すように、S37で抽出された極大値側連結線とリッチ側閾値との交点のうち最も遅いタイミングの交点が、リッチ側判定交差点として特定される(S39)。そして、特定されたリッチ側判定交差点における時間がグラフから求められ、リッチ側活性化時間としてカウント値が取得される(S40)。リッチ側活性化時間は、RAM15のリッチ側活性化時間記憶エリア153に記憶される。なお、S39において、極大値側連結線と、本発明の「極大値側閾値」に相当するリッチ側閾値との交点のうち最も遅いタイミングの交点を、本発明の「第1判定交差点」に相当するリッチ側判定交差点として特定する処理が、本発明における「第1判定交差点取得工程」に相当する。
Here, there may be a plurality of intersections between the extracted maximal value side connecting line and the rich side threshold value. In the present embodiment, the intersection at the latest timing on the time axis is defined as the rich side determination intersection. If the time is later than the time at this intersection (that is, if the count value is large), it is definitely assumed that the zirconia solid electrolyte body is activated when the air-fuel ratio is on the rich side. Therefore, as shown in FIG. 6, the intersection at the latest timing among the intersections between the maximum value side connecting line extracted in S37 and the rich side threshold is specified as the rich side determination intersection (S39). Then, the time at the specified rich side determination intersection is obtained from the graph, and the count value is acquired as the rich side activation time (S40). The rich side activation time is stored in the rich side activation
次のS41〜S47の処理は、S35〜S40においてリッチ側活性化時間を取得した一連の処理と同様の処理をリーン側について行い、リーン側活性化時間を取得するものである。すなわち、時分割したセンサ信号波形の各周期毎に電圧値が最小値となる点(一例として図8に示す点C)の抽出が行われ(S41)、センサ信号波形より抽出された各周期毎の最小値を隣り合う周期間で直線で結び連結した極小値側連結線(一例として図8に点線で示す極小値側連結線E)が作成される(S43)。次いで、極小値側連結線とリーン側閾値との交点(一例として図8に示す点Gおよび点H)の抽出が行われ(S44)、時間軸でもっとも遅いタイミングとなる交点(一例として図8に示す点H)がリーン側判定交差点して特定される(S45)。そして、特定されたリーン側判定交差点における時間がグラフから求められ、リーン側活性化時間としてカウント値が取得されて、RAM15のリーン側活性化時間記憶エリア154に記憶される(S47)。なお、S41において、時分割したセンサ信号波形の各周期毎に電圧値が最小値となる点を抽出する処理が、本発明における「極小値抽出工程」に相当する。また、S43において、各周期毎の最小値を直線で連結した極小値側連結線を作成する処理が、本発明における「極小値側連結線取得工程」に相当する。また、S45において、極小値側連結線と、本発明の「極小値側閾値」に相当するリーン側閾値との交点のうち最も遅いタイミングの交点を、本発明の「第2判定交差点」に相当するリーン側判定交差点として特定する処理が、本発明における「第2判定交差点取得工程」に相当する。
In the next processing of S41 to S47, the same processing as the series of processing in which the rich side activation time is acquired in S35 to S40 is performed on the lean side, and the lean side activation time is acquired. That is, a point (point C shown in FIG. 8 as an example) at which the voltage value is minimum is extracted for each period of the time-divided sensor signal waveform (S41), and for each period extracted from the sensor signal waveform. A minimum value side connecting line (minimum value side connecting line E shown by a dotted line in FIG. 8 as an example) is created (S43). Next, an intersection point between the minimum value side connecting line and the lean side threshold value (as an example, point G and point H shown in FIG. 8) is extracted (S44), and the intersection point that becomes the latest timing on the time axis (as an example, FIG. 8). The point H) shown in FIG. 5 is specified as a lean side determination intersection (S45). Then, the time at the specified lean side determination intersection is obtained from the graph, the count value is acquired as the lean side activation time, and stored in the lean side activation
次に、上記のようにして取得されたリッチ側活性化時間(カウント値)とリーン側活性化時間(カウント値)との比較が行われる(S51)。そしてリッチ側活性化時間がリーン側活性化時間よりも遅い時間、すなわちカウント値が大きければ(S51:YES)、リッチ側活性化時間がライトオフタイムであるとして、時間換算され、HDD18のライトオフタイム記憶エリア184に記憶(データとして蓄積)される(S52)。一方、リーン側活性化時間がリッチ側活性化時間と同じ時間、もしくはそれよりも遅い時間であれば、すなわちカウント値が大きければ(S51:NO)、リーン側活性化時間がライトオフタイムであるとして時間換算され、HDD18のライトオフタイム記憶エリア184に記憶される(S53)。なお、S51において、リッチ側活性化時間とリーン側活性化時間との比較を行って、遅い方を本発明の「活性化時間」に相当するライトオフタイムとして取得する処理が、本発明における「活性化時間取得工程」に相当する。
Next, the rich side activation time (count value) obtained as described above is compared with the lean side activation time (count value) (S51). If the rich side activation time is later than the lean side activation time, that is, if the count value is large (S51: YES), the rich side activation time is regarded as the write-off time, and the time is converted, and the
ところで、S37もしくはS44の処理(図6参照)で、極大値側連結線とリッチ側閾値との交点もしくは極小値側連結線とリーン側閾値との交点を得られない場合がある。例えば、酸素センサ30がリッチ側もしくはリーン側の空燃比において測定開始当初より活性化状態と同等の電圧値を出力できる場合である。こうした場合、S39もしくはS45の処理でリッチ側判定交差点もしくはリーン側判定交差点が得られず、S40もしくはS47の処理でリッチ側活性化時間もしくはリーン側活性化時間の取得ができないこととなる(図6参照)。しかし、本実施の形態では、S12の処理(図5参照)で、RAM15のリッチ側活性化時間記憶エリア153およびリーン側活性化時間記憶エリア154には0を記憶させ、リセットを行っている。これにより、S51の判断処理では、リッチ側活性化時間もしくはリーン側活性化時間のうち取得できた側の活性化時間が0と比較され、その取得できた側の活性化時間がそのままライトオフタイムであるとして、ライトオフタイム記憶エリア184に記憶されることとなる。記憶されたライトオフタイムは、他のプログラム等において利用可能である。また、時間換算してディスプレイ23に表示してもよい。
By the way, in the process of S37 or S44 (see FIG. 6), there may be a case where the intersection between the maximum value side connection line and the rich side threshold value or the intersection point between the minimum value side connection line and the lean side threshold value cannot be obtained. For example, this is a case where the
そして、測定用コンピュータ12のディスプレイ23に、ライトオフタイムの測定を再度行うか否かの確認を行うための入力用ダイアログの表示がなされる(S56)。別の酸素センサ30のライトオフタイムの測定を再度行う場合(S56:YES)、測定者は、マウス24もしくはキーボード25を操作して、その旨をCPU13に報せる。するとディスプレイ23に酸素センサ30を取り外す指示が表示され、測定者はこれに従い、排気通路53から酸素センサ30の取り外しを行う(S60)。この際にもディスプレイ23に取り外し完了の確認のための入力用ダイアログの表示が行われ、測定者は、マウス24もしくはキーボード25を操作して酸素センサ30の取り外しの完了をCPU13に報せる。そして図5のS12に戻り、S12〜S53が繰り返されることによって、再度、酸素センサ30のライトオフタイムの測定が行われる。
Then, an input dialog is displayed on the
一方、酸素センサ30のライトオフタイムの測定を終了する場合(S56:NO)、測定者は、ディスプレイ23に表示されたダイアログに対しマウス24もしくはキーボード25を操作して、その旨をCPU13に報せる。すると、エンジン制御用コンピュータ70に、エンジンの駆動を停止する指示が送信され、そのエンジン制御用コンピュータ70の指示を受けて、ECU60がエンジン50の駆動を停止することにより、酸素センサ30への排気ガスの供給が停止される(S57)。
On the other hand, when the measurement of the light-off time of the
そして、ディスプレイ23に酸素センサ30を取り外す指示が表示され、測定者はこれに従い、排気通路53から酸素センサ30の取り外しを行う(S59)。この際にもディスプレイ23に取り外し完了の確認のための入力用ダイアログの表示が行われ、測定者は、マウス24もしくはキーボード25を操作して酸素センサ30の取り外しの完了をCPU13に報せ、これを契機に、CPU13は測定プログラムの実行を終了する。
Then, an instruction to remove the
なお、本発明は各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば、S16〜S23で行われるサンプリングはS13において酸素センサ30を排気通路53に取り付け、そのことをCPU13に報せるダイアログの操作を契機として開始されたが、ダイアログの操作後にセンサ信号を監視し、電圧値が所定の値(例えば0.1V)より高くなったタイミングからサンプリングを始めてもよい。あるいは、ダイアログの操作後に、空燃比をリーン側からリッチ側に切り換える切替信号をエンジン制御用コンピュータ70から受信し、その受信を契機にサンプリングを開始してもよい。この場合、初回のサンプリング時にタイマカウンタ記憶エリア155のカウント値をリセットすれば、センサ信号波形を0(ms)から2T(ms)毎に区切ることで、S33で行ったセンサ信号波形の時分割を行うことができる。
Needless to say, the present invention can be modified in various ways. For example, the sampling performed in S16 to S23 is started in response to the operation of a dialog that attaches the
また、本実施の形態では、極大値側連結線および極小値側連結線を作成するために仮想グラフ描画領域を用いたプロッティングによりセンサ信号波形を描画して作成したが、必ずしも波形の描画を行う必要はない。例えば、サンプリングで得られたデータを時分割によりグループ化し、各グループにおける電圧値の最大値(極大値)を求める。そして、隣り合うグループ間で最大値同士を比較し、両最大値間にリッチ側閾値がある場合に、最大値間の電圧差および時間的に早い側の最大値とリッチ側閾値との差を求め、両者の比を求める。さらに、両最大値が得られた時間をそれぞれ取得し、差を求める。これにより、先に求めた比からリッチ側閾値に達した時間を計算し、リッチ側活性化時間を求めることができる。リーン側活性化時間についても同様である。 In this embodiment, the sensor signal waveform is drawn by plotting using the virtual graph drawing area in order to create the maximum value side connection line and the minimum value side connection line, but the waveform drawing is not necessarily performed. There is no need to do it. For example, data obtained by sampling is grouped by time division, and the maximum value (maximum value) of voltage values in each group is obtained. Then, when the maximum values are compared between adjacent groups, and there is a rich threshold value between the two maximum values, the voltage difference between the maximum values and the difference between the maximum value on the earlier side and the rich threshold value are calculated. Find the ratio of both. Furthermore, the time when both maximum values are obtained is obtained, and the difference is obtained. Thereby, the time when the rich side threshold value is reached can be calculated from the previously obtained ratio, and the rich side activation time can be obtained. The same applies to the lean side activation time.
また、センサ信号波形の包絡線を作成し、この包絡線を極大値側連結線および極小値側連結線の代わりとして用い、本実施の形態と同様の処理を行ってライトオフタイムの測定を行ってもよい。 Also, an envelope of the sensor signal waveform is created, and this envelope is used as a substitute for the maximum value side connection line and the minimum value side connection line, and the same processing as in this embodiment is performed to measure the light-off time. May be.
また、本実施の形態では、時間経過をカウント値に基づき管理し、S52またはS53で時間換算してライトオフタイムを求めたが、S16でセンサ信号と共に取得したカウント値を時間換算し、管理を行ってもよい。 In the present embodiment, the passage of time is managed based on the count value, and the light-off time is obtained by converting the time in S52 or S53. However, the count value acquired together with the sensor signal in S16 is converted into time and managed. You may go.
酸素センサに加え、全領域空燃比センサの活性化時間を測定する方法にも適用できる。 In addition to the oxygen sensor, it can also be applied to a method of measuring the activation time of the full-range air-fuel ratio sensor.
1 エンジンベンチシステム
10 ライトオフタイム測定装置
12 測定用コンピュータ
13 CPU
15 RAM
18 HDD
30 酸素センサ
31 酸素濃度検出部
32 ヒータ部
50 エンジン
53 排気通路
151 ワークエリア
152 サンプリング回数記憶エリア
153 リッチ側活性化時間記憶エリア
154 リーン側活性化時間記憶エリア
155 タイマカウンタ記憶エリア
181 プログラム記憶エリア
182 初期設定記憶エリア
183 測定データ記憶エリア
184 ライトオフタイム記憶エリア
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
15 RAM
18 HDD
30
Claims (3)
前記酸素センサが出力する検出信号を所定時間ごとに検出値として取得する検出値取得工程と、
前記検出値取得工程において取得された検出値を複数記憶する検出値記憶工程と、
前記検出値記憶工程において記憶された複数の検出値のうち、リッチ側およびリーン側に1回ずつ交番させた時間を1周期としたときに、当該1周期ごとにその周期内における最大の検出値を極大値として抽出する極大値抽出工程と、
前記検出値記憶工程において記憶された複数の検出値のうち、前記1周期ごとにその周期内における最小の検出値を極小値として抽出する極小値抽出工程と、
前記極大値抽出工程において抽出された複数の極大値のうち、隣り合う極大値同士をそれぞれ直線で結んで極大値側連結線を取得する極大値側連結線取得工程と、
前記極小値抽出工程において抽出された複数の極小値のうち、隣り合う極小値同士をそれぞれ直線で結んで極小値側連結線を取得する極小値側連結線取得工程と、
極大値側閾値と前記極大値側連結線とが交差する交点のうち、前記被測定ガスに晒してから最も遅く交差している交点を第1判定交差点として取得する第1判定交差点取得工程と、
前記極大値側閾値よりも小さく設定された極小値側閾値と前記極小値側連結線とが交差する交点のうち、前記被測定ガスに晒してから最も遅く交差している交点を第2判定交差点として取得する第2判定交差点取得工程と、
前記第1判定交差点と前記第2判定交差点とを比較して、遅い判定交差点に基づいて活性化時間を取得する活性化時間取得工程と
を備えたことを特徴とする酸素センサの活性化時間測定方法。 An activation time measuring method for measuring an activation time required to activate an oxygen sensor after exposing the oxygen sensor to a gas to be measured whose air-fuel ratio is alternated between a rich side and a lean side at a constant cycle Because
A detection value acquisition step of acquiring a detection signal output from the oxygen sensor as a detection value every predetermined time;
A detection value storage step for storing a plurality of detection values acquired in the detection value acquisition step;
Of the plurality of detection values stored in the detection value storage step, when the time of alternating one time on the rich side and one on the lean side is defined as one cycle, the maximum detection value within that cycle for each cycle A maximum value extraction process for extracting the value as a maximum value;
Of a plurality of detection values stored in the detection value storage step, a minimum value extraction step of extracting a minimum detection value in the cycle as a minimum value for each cycle;
Among the plurality of maximum values extracted in the maximum value extraction step, adjacent maximum values are connected by a straight line to acquire a maximum value side connection line, respectively,
Among the plurality of minimum values extracted in the minimum value extraction step, a minimum value side connection line acquisition step of acquiring a minimum value side connection line by connecting adjacent minimum values with a straight line, and
A first determination intersection acquisition step of acquiring, as a first determination intersection, an intersection that is the latest intersection among the intersections at which the maximum value side threshold and the maximum value connection line intersect with each other;
Of the intersections where the minimum value side threshold value set smaller than the maximum value side threshold value and the minimum value side connecting line intersect, the intersection point that intersects the latest after being exposed to the measured gas is the second determination intersection point A second determination intersection acquisition step acquired as:
An activation time measurement for an oxygen sensor, comprising: an activation time acquisition step of comparing the first determination intersection with the second determination intersection and acquiring an activation time based on a late determination intersection Method.
In the second determination intersection acquisition step, when the intersection between the minimum value side threshold and the minimum value side connection line cannot be acquired, the activation time acquisition step determines the activation time based on the first determination intersection. The method for measuring an activation time of an oxygen sensor according to claim 1, wherein:
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