JPH01219328A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

従来、大気圧と内燃機関の排気ガスとの酸素濃度の差に
応じた起電力を発生する酸素センサ部と、この大気圧と
比較する友めの排気ガス中に酸素を出入するためにポン
プミ流を流す酸素ポンプ部を備え九広域空燃比センｆを
用い、酸素センナ部の出力電圧が所定値になるようにポ
ンプ電流を制御し、この−ング電流の大きさによって内
燃機関の空燃比を検出することが行われており（実開昭
６２−１８６５９号公報参鷹）、ζ０ような空燃比検出
装置を用埴て内燃機関の空燃比制御が行われている。上
記のような空燃比検出装置は、空燃比をリッチ側からり
一ンＩＩまで連続的に測定することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の空燃比制御装置においては、上記し友ように酸素
センサ部の出力電圧が一定値となるようにポンプ電流を
流し、このポンプ電流により空燃比を検出している。し
かしながら、酸素センナ部、酸素ポンプ部に経年変化等
により劣化が生じると正常初期値から特性がずれてしま
い、結果として正常な空燃比情報が得られなくなった。

この几め、これに基づいて空燃比のフィードバック制御
を行うと、空燃比が大幅にリッチ側又はリーン側にずれ
てしまい、ドライバビリティや排ガスの悪化、あるいは
エンストを起すという課題が６り九。

この発明は上記のような課題を解決するために成された
ものであり、広域空燃比センサの故障の際にドライバビ
リティや排気ガスの悪化あるいはエンストを防止するこ
とができる内燃機関の空燃比制御装置を得ることを目的
とする。

〔課題を解決する几めの手段〕

この発明に係る内燃機関の空燃比制御装置は、定常状態
で空燃比が所定範囲内の運転状態時にポンプ電圧を通常
のポンプ電圧より低い所定値に設定した際にポンプ電流
が所定値以下であることにより広域空燃比センサの劣化
を判定する劣化判定手段と、この劣化判定時に空燃比フ
ィードバック制御を停止させる停止手段を設けｔもので
ある。

〔作用〕

この発明における劣化判定手段は、定常状態で空燃比が
所定範囲内の運転状態時にポンプ電圧を通常より低い所
定値に設定した際にポンプ電流が所定値以下である場合
に広域空燃比センサの劣化を判定する。この判定に応じ
てフィードバック停止手段は、フィードバック制御を停
止する。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面とともに説明する。第１
図において、エアクリーナｌから吸入され几空気は絞り
弁３、サーソタンク４、吸気ポート５及び吸気弁６を含
む吸気通路１２を介して機関本体７の燃焼室８へ送られ
る。吸気通路１２には負圧センサ４８が設けられており
、この負圧センサ４８は電子制御部４０に接続されてい
る。絞り弁３は運転室のアクセルペダル１３に遅動する
。

燃焼室８はシリンダヘッド９、シリンダブロックｌＯ及
びピストンｌｌによって区画され、混合気の燃焼によっ
て生成されｔ排気ガスは排気弁１５、排気、ｊ２−）１
６、排気多岐管１７及び排気管１８を介して大気に放出
される。バイパス通路２１は絞り弁３の上流とサーソタ
ンク４とを接続し、バイパス流量制御弁２２はバイパス
通路２１の流通断面積を制御して、アイドリング時の機
関回転速度を一定に維持する。吸気温センサ２８は吸気
通３６１２に設けられて吸気温を検出し、スロットル位
置センサ２９は絞り弁３の開度を検出する。又、水温セ
ンサ３０はシリンダブロックｌＯに取り付けられて冷却
水温度を検出し、空燃比検出装置３１は排気多岐管１７
の集合部に取り付けられてバッテリＥにスイッチ７９を
介して接続され、集合部における空燃比を検出する。ク
ランク角センサ３２は機関本体７のクランク軸に結合す
る配電器３３の軸３４の回転からクランク軸のクランク
角及びクランク軸回転数を検出する。３６は変速機であ
るＯ 吸気温センナ２８、スロットル位置センサ２９、水温セ
ンサ３０、バッテリ３７、負圧センサ４８、空燃比検出
装置３１及びクランク角センサ３２の出力は電子制御部
４０へ送られる。燃料噴射弁４１は各気筒に対応して各
吸気ポート５の近傍に設けられ、−ング４２は燃料を燃
料タンク４３から燃料通路４４を介して燃料噴射弁４１
へ送る。電子制御部４０は各センナからの入力信号をパ
ラメータとして燃料噴射量を計算し、計算した燃料噴射
量に対応し７ｔ　”ルス幅の電気ノクルスを燃料噴射弁
４１へ送る。この燃料噴射弁４１は上記ノ９ルス幅に応
じて開弁し、燃料を噴射する。

電子制御部４０はまたパイ・９ス流量制御弁２２、点火
コイル４６を制御する。この点火コイル４６の２次側は
配電器３３へ接続されている。

この第１図の電子制御噴射式内燃機関のシステムはＤ−
Ｊ方式の燃料噴射システムであり、少なくとも負圧セン
サ４８の出力値とエンソン回転検出センサ３２との出力
値に基づいて、基本噴射パルス時間を演算し、この基本
噴射・臂ルス時間に吸気温センサ２８からの信号による
補正、過渡補正ならびに空燃比センサフィードバック補
正などが行われて、燃料噴射弁４１の燃料噴射が目標空
燃比になるように決定される。

第２図は電子制御部４０の詳細を示すブロック図である
。電子制御部４０はマイクロプロセッサからなり、演算
ならびに制御を行うＣＰＵ（中央処理装置）５６、後述
する補正処理グロダラムおよびその他のバイパス流量制
御処理などを行うｔめのグロダラムが格納されるＲＯＭ
（リード・オンリ・メモリ）５７、演算途中のデータを
一時的に記憶するＲＡＭ５８、機関停止時にも補助電源
より供給を受けて、必須のデータの記憶を保持する不揮
発性記憶素子としての第２のＲＡＭ５９、Ａ／Ｄ　（ア
ナログ／デイフタル）変換器６０、ｌ１０（入力／出力
）器６１及びパス６２から成る。スロットル位置センサ
２９、負圧センサ４８、吸気温センサ２８、水温センサ
３０、空燃比検出装置３１およびバッテリ３７の出力は
〜を変換器６０へ送られる。また、クランク角センナお
よび回転数センサ３２の出力はＩ／Ｑ器６器上１られ、
パイ・セス流量制御弁２２、ポンプ電圧切換回路３５、
燃料噴射弁４１．点火コイル４６はＩ／Ｑ器６器上１し
てＣＰＵ５６から入力を受けるようになっている。

次に、以上の構成の電子制御部４０を用いて、目標空燃
比を算出し、この目標空燃比を補正し、この補正後の目
標空燃比となるように燃料供給装置を制御する例を説明
する。なお、処理の九めの！ログラムはＲＯＭ５７に格
納されている。

第３図は空燃比検出装置３１の構成を示し、広域空燃比
センサ８０と空燃比検出回路８１とからなる。広域空燃
比センサ８０は、大気圧と内燃機関の排気ガスの酸素１
１度の差に応じた起電力を発生する固体電解質酸、素セ
ン？部８２と、このｅＲ素センサ部８２の出力電圧が所
定値になるようにポンプミ流を流す固体電解質酸素ポン
プ部８３とから成る。又、空燃比検出回路８１は、酸素
センサ部８２の起電力の差値検出回路８４、ポンプ電圧
切換回路３５を内蔵するポンプミ流供給回路８５、電流
電圧変換回路８６及び電圧増幅回路８フから成る。

次に、第３図に示した空燃比検出装置３１の動作を説明
する。差値検出回路８４は酸素センサ部８２の出力と基
準電圧との差を検出し、この差信号をポンプ電流供ｌ＠
回路８５に送る。デング電流供給口路８５は上記差信号
に応じ九ポンプ電流ｉｐを酸素−ング部８３に供給する
。これにより酸素が運ばれて酸素センサ部８２の出力が
変り、基準値と一致するようにフィードバック制御され
る。

ポンプミ流ＩＰにより運ばれる酸素量が空燃比に対応す
る。従って、ポンプミ流ＩＰを変戻回路８６により電圧
に変換し、これをさらに増幅回路８７により増幅し、空
燃比信号として電子制御部４０に入力する。又、ポンプ
電圧切換回路３５には、電子制御部４０からポンプミ圧
切換指令が与えられる。

次に、第１図の空燃比制御装置の動作を第４図のフロー
チャートによって説明する。ステップ１０１〜１０３で
は機関の運転状態に応じて、回転数、吸気管負圧、水温
、吸気温等の状態ノ臂うメータを読み込む。ステップ１
０４では、読み込まれた回転数と吸気管圧力より、燃料
噴射弁４１を駆動する友めの基本・臂ルス幅を演算する
。ステップ１０５では、基本・ンルス幅を水温、吸気温
等の値により補正する。ステップ１０６では空燃比検出
装置３１からの空燃比信号を読み込み、ステップ１０７
では目標空燃比を算出し、ステップ１０８では広域空燃
比センサ８０が正常か否かを判定し、ステップ１０９で
は目標空燃比と実空燃比の偏差に応じて燃料／＃ルス幅
補正係数を算出し、ステップ１１０では算出され次補正
係数によって／９ルス幅を補正し、ステップｉｌｌで補
正し九−々ルス幅で燃料噴射弁４１を駆動する。ステッ
プ１０８で広域空燃比センサ８０が異常、な場合にはス
テッグＩＩＩＫ進み、ステップ１０５までに計算した１
４ルス幅で燃料噴射弁４１を駆動する。

次に、ステップ１０８の劣化判定ルーチンｔ−第５図の
フローチャートによって！１２ＢＡする。ステップ２０
１では、機関が定常状態か否かを判定する。

この判定は、例えば吸気管負圧の値が前回の値から大き
く変化していないかどうかで判定する。ステップ２０２
では、ステップ１０６で読み込んだ実空燃比が所定範囲
内にあるか否かを判定する。

所定範囲内にない場合には劣化を判定する運転ゾーンで
はないとして、ステップ２０７へ飛ぶ。機関が定常状態
でかつ空燃比が所定範囲内であれば、ステップ２０３で
ポンプ電圧切換指令によりＩング電圧切換回路３５を作
動させてポンプ電圧を通常の制御値（限界電流点）　Ｖ
ｐｘより小さい一定値Ｖｐｒに切換え、ポンプ電流に対
応し几空燃比を読み取る。ステップ２０４でｒｉ読み取
っ几空燃比からポンプ電流を逆算し、このポンプ電流が
所定範囲内にあればステップ２０６で７エイルフラグを
リセットし、所定範囲より小さければステップ２０５で
フェイルフラグをセットする。これは、広域空燃比セン
サ８０が劣化してくると、第６因の点線で示すように一
定電圧ＶＰＩに対してそのインピーダンスが高くなり、
ポンプ電流ＩＰが流れない方向へ変化することが判明し
たからでるる。久に、ステップ２０７に進み、通常の４
ング電圧ＶＰ２に切換え、空燃比の検出を行う。ステッ
プ２０１，２０２で広域空燃比センサ８０の劣化を判定
可能な運転ゾーンでないと判定された場合には、ステッ
プ２０７へ進み、ステップ１０８では前回判定された７
エイルフラグがセットかりセットかにより、正常か否か
が判定される。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、定常状態で空燃比所定
範囲の運転状態時にポンプ電圧を通常の制御値より低い
所定値に設定し、このときポンプ電流が所定値以下であ
ることにより広域空燃比センサの劣化又は故障を判定し
、フィードバック制御を停止するようにしており、広域
空燃比センサの劣化又は故障による異常出力に基づくフ
ィードバック制御により発生する、ドライバビリティや
排気ガスの感化及びエンストを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明装置の構成図、第２図はこの発明によ
る電子制御部の構成図、第３図はこの発明による空燃比
検出装置の構成図、第４図及び第５図はこの発明装置の
動作を示すフローチャート、第６脂は劣化判定動作を説
明するためのポンプ電圧とポンプ電流の関係図である。 ２８・・・吸気温センナ、２９−・・スロットル位置セ
ンサ、３０・・・水温センサ、３１・・・空燃比検出装
置、３２−・・クランク角センナ、３５−・・ポンプ電
圧切換回路、４０−・・電子制御部、４１・・・燃料噴
射弁、４８・・・負圧センサ、８０　・・・広域空燃比
センサ、８２−・・酸素センサ部、８３・・・酸素４２
１部。 尚、図中同一符号は同−又拡相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 大気圧と内燃機関の排気ガスの酸素濃度の差に応じた電
   圧を発生する酸素センサ部とこの電圧が所定値となるよ
   うにポンプ電流を流す酸素ポンプ部からなる広域空燃比
   センサを有し、上記ポンプ電流に応じた空燃比検出信号
   を出力する空燃比検出装置と、上記空燃比検出信号に基
   づいて空燃比が目標値となるよう混合気生成手段をフィ
   ードバック制御する制御部を備えた内燃機関の空燃比制
   御装置において、定常状態で空燃比が所定範囲内の運転
   状態時にポンプ電流を流すためのポンプ電圧を通常のポ
   ンプ電圧より低い所定値に設定した際にポンプ電流が所
   定値以下であることにより広域空燃比センサの劣化又は
   故障を判定する劣化判定手段と、広域空燃比センサの劣
   化又は故障の判定時に空燃比フィードバック制御を停止
   させる停止手段を設けたことを特徴とする内燃機関の空
   燃比制御装置。