JPH0355660B2 - - Google Patents
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- JPH0355660B2 JPH0355660B2 JP58181397A JP18139783A JPH0355660B2 JP H0355660 B2 JPH0355660 B2 JP H0355660B2 JP 58181397 A JP58181397 A JP 58181397A JP 18139783 A JP18139783 A JP 18139783A JP H0355660 B2 JPH0355660 B2 JP H0355660B2
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Classifications
-
- 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
- F02D41/1477—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation circuit or part of it,(e.g. comparator, PI regulator, output)
- F02D41/1479—Using a comparator with variable reference
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1473—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method
- F02D41/1475—Regulating the air fuel ratio at a value other than stoichiometry
- F02D41/1476—Biasing of the sensor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は、機関の空燃比制御装置、詳しくは、
酸素センサを用いた空燃比のフイードバツク制御
装置に関する。
酸素センサを用いた空燃比のフイードバツク制御
装置に関する。
（従来技術）
近時、エンジン吸入混合気の空燃比を精度よく
目標値に制御するために、排気系に酸素センサを
設けて、空燃比と相関関係をもつ排気中の酸素濃
度に応じて燃料供給量を制御して空燃比をフイー
ドバツク制御している。
目標値に制御するために、排気系に酸素センサを
設けて、空燃比と相関関係をもつ排気中の酸素濃
度に応じて燃料供給量を制御して空燃比をフイー
ドバツク制御している。
この空燃比制御に用いられる酸素センサは、例
えば、第１図に示すように構成されている（特開
昭53−39789号）。
えば、第１図に示すように構成されている（特開
昭53−39789号）。
まず、第１図について説明すると、１は酸素セ
ンサであり、酸素センサ１は酸素濃度に応じて起
電力を発生する一種の酸素電池の原理を応用した
ものである。２はアルミナ基板であり、アルミナ
基板２上には内側電極（基準電極）３が設けられ
ている。内側電極３は酸素イオン伝導性の固体電
解質４で包持されており、この固体電解質４を挾
さんで内側電極３と対向する位置に外側電極（酸
素電極）５が積層されている。そして、これらア
ルミナ基板２、内側電極３、固体電解質４および
外側電極５は多孔質保護層６によつて被覆されて
おり、アルミナ基板２内には固体電解質４の活性
を保つように適温に加熱するヒータ７が内蔵され
ている。この酸素センサ１がエンジン排気管等に
配置されると、被測定ガス（排気ガス）は保護層
６を透過して、まず外側電極５に到達し、次いで
固体電解質４が減衰されつつ透過して内側電極３
に到達する。
ンサであり、酸素センサ１は酸素濃度に応じて起
電力を発生する一種の酸素電池の原理を応用した
ものである。２はアルミナ基板であり、アルミナ
基板２上には内側電極（基準電極）３が設けられ
ている。内側電極３は酸素イオン伝導性の固体電
解質４で包持されており、この固体電解質４を挾
さんで内側電極３と対向する位置に外側電極（酸
素電極）５が積層されている。そして、これらア
ルミナ基板２、内側電極３、固体電解質４および
外側電極５は多孔質保護層６によつて被覆されて
おり、アルミナ基板２内には固体電解質４の活性
を保つように適温に加熱するヒータ７が内蔵され
ている。この酸素センサ１がエンジン排気管等に
配置されると、被測定ガス（排気ガス）は保護層
６を透過して、まず外側電極５に到達し、次いで
固体電解質４が減衰されつつ透過して内側電極３
に到達する。
いま、空燃比を理論空燃比を境にしてステツプ
状に変化させた場合の、センサ出力特性を第２図
に基づいて説明する。
状に変化させた場合の、センサ出力特性を第２図
に基づいて説明する。
空燃比が第２図ａに示すように、稀薄側から過
濃側に切り換つたときに、外側電極５の酸素分圧
Ｐ（out）は、第２図ｂに示すように、多孔質保護
層６がガスを良く通すため、排気ガス中の酸素濃
度の変化に近い変化を示すが、内側電極２の酸素
分圧Ｐ（in）は固体電解質４により減衰されるた
め、Ｐ（out）に比較してゆつくりした変化とな
る。
濃側に切り換つたときに、外側電極５の酸素分圧
Ｐ（out）は、第２図ｂに示すように、多孔質保護
層６がガスを良く通すため、排気ガス中の酸素濃
度の変化に近い変化を示すが、内側電極２の酸素
分圧Ｐ（in）は固体電解質４により減衰されるた
め、Ｐ（out）に比較してゆつくりした変化とな
る。
その結果、固体電解質４の両面に酸素濃度差が
生じ、酸素センサ１は次式（ネルンストの式）に
より起電力Ｅを発生する。
生じ、酸素センサ１は次式（ネルンストの式）に
より起電力Ｅを発生する。
Ｅ＝（RT／4F）loge（Ｐ（in）
／Ｐ（out）） (1)
ただし、Ｒ：気体定数、Ｔ：絶対温度、Ｆ：フ
アラデイー定数 これが、両電極３，５の端子間に発生するので
あり、空燃比が稀薄から過濃に切り換わつたとき
にプラス側へ出力が急変化する。これらをまとめ
ると、外側電極５には被測定ガスとほぼ近似する
ガス（酸素）が存在し、内側電極３には被測定ガ
スの時間的平均値としてのガス（酸素）が存在
し、これら両電極間のガス濃度比（酸素濃度比）、
すなわち酸素分圧比に応じて上記起電力Ｅが発生
するのである。そして、この起電力Ｅが酸素セン
サ１の出力信号VSとして出力され、第２図ｃに
示す波形となる。出力波形のうち、所定空燃比に
おける出力波形の急変化する領域を応答領域とい
い、ガス濃度が均一化するときの出力波形の領域
を減衰領域という。それぞれの領域の波形の傾き
を応答速度および減衰速度という。
アラデイー定数 これが、両電極３，５の端子間に発生するので
あり、空燃比が稀薄から過濃に切り換わつたとき
にプラス側へ出力が急変化する。これらをまとめ
ると、外側電極５には被測定ガスとほぼ近似する
ガス（酸素）が存在し、内側電極３には被測定ガ
スの時間的平均値としてのガス（酸素）が存在
し、これら両電極間のガス濃度比（酸素濃度比）、
すなわち酸素分圧比に応じて上記起電力Ｅが発生
するのである。そして、この起電力Ｅが酸素セン
サ１の出力信号VSとして出力され、第２図ｃに
示す波形となる。出力波形のうち、所定空燃比に
おける出力波形の急変化する領域を応答領域とい
い、ガス濃度が均一化するときの出力波形の領域
を減衰領域という。それぞれの領域の波形の傾き
を応答速度および減衰速度という。
そして、このような酸素センサ１を用いて空燃
比を制御するものとしては、本出願人が先に出願
した空燃比制御装置（特願昭57−12642号）があ
り、第３図のように示すことができる。
比を制御するものとしては、本出願人が先に出願
した空燃比制御装置（特願昭57−12642号）があ
り、第３図のように示すことができる。
第３図において、酸素センサ１の出力信号VS
はバツフアアンプ１１を介して比較器１２のプラ
ス端子に入力され、比較器１２のマイナス端子に
は平滑回路１３から比較基準値（Ｓ／Ｌ）が入力
されている。比較器１２は、VS＞Ｓ／Ｌのとき
リツン信号VR、例えば5Vの電圧信号、VS≦Ｓ／
Ｌのときリーン信号VL、例えば−5Vの電圧信号
をフイードバツク制御回路１４に出力する。フイ
ードバツク制御回路１４はリツチ信号VRおよび
リーン信号VLに基づいて図示しない燃料供給手
段（例えば、インジエクタ）の供給する燃料量を
制御して空燃比を目標空燃比（例えば、理論空燃
比）に制御している。
はバツフアアンプ１１を介して比較器１２のプラ
ス端子に入力され、比較器１２のマイナス端子に
は平滑回路１３から比較基準値（Ｓ／Ｌ）が入力
されている。比較器１２は、VS＞Ｓ／Ｌのとき
リツン信号VR、例えば5Vの電圧信号、VS≦Ｓ／
Ｌのときリーン信号VL、例えば−5Vの電圧信号
をフイードバツク制御回路１４に出力する。フイ
ードバツク制御回路１４はリツチ信号VRおよび
リーン信号VLに基づいて図示しない燃料供給手
段（例えば、インジエクタ）の供給する燃料量を
制御して空燃比を目標空燃比（例えば、理論空燃
比）に制御している。
前記平滑回路１３は抵抗R1およびコンデンサ
C1より構成されており、演算回路１５からの信
号を抵抗R1とコンデンサC1で定まる時定数τで
平滑して比較基準値（Ｓ／Ｌ）として出力してい
る。演算回路１５は抵抗R2，R3，R4，R5，R6，
R7，R8，R9，バツフアアンプBA１，BA２およ
びオペアンプOP１より構成されており、演算回
路１５には比較器１２からのリツチ信号VR、リ
ーン信号VLおよび酸素センサ１の出力信号VSが
入力されている。演算回路１５は変動するリツチ
信号VRおよびリーン信号VLと定電圧（＋5V）
（−5V）を抵抗R2，R3，R4，R5で分圧し、点Ｘ
の電圧VXおよび点Ｙの電圧VYをバツフアアンプ
BA１，BA２および抵抗R6，R8を介してオペア
ンプOP１に入力している。そして、オペアンプ
OP１のプラス端子には、さらに酸素センサ１の
出力VSが抵抗R7を介して入力されており、また、
電圧VXおよび電圧VYはリツチ信号VRのときと、
リーン信号VLのときとで、それぞれ電圧値が
VXR、VYR、VXL、VYLに変化する。これらの電圧
VXR、VYR、VXL、VYLの高低関係は次式のように
なる。
C1より構成されており、演算回路１５からの信
号を抵抗R1とコンデンサC1で定まる時定数τで
平滑して比較基準値（Ｓ／Ｌ）として出力してい
る。演算回路１５は抵抗R2，R3，R4，R5，R6，
R7，R8，R9，バツフアアンプBA１，BA２およ
びオペアンプOP１より構成されており、演算回
路１５には比較器１２からのリツチ信号VR、リ
ーン信号VLおよび酸素センサ１の出力信号VSが
入力されている。演算回路１５は変動するリツチ
信号VRおよびリーン信号VLと定電圧（＋5V）
（−5V）を抵抗R2，R3，R4，R5で分圧し、点Ｘ
の電圧VXおよび点Ｙの電圧VYをバツフアアンプ
BA１，BA２および抵抗R6，R8を介してオペア
ンプOP１に入力している。そして、オペアンプ
OP１のプラス端子には、さらに酸素センサ１の
出力VSが抵抗R7を介して入力されており、また、
電圧VXおよび電圧VYはリツチ信号VRのときと、
リーン信号VLのときとで、それぞれ電圧値が
VXR、VYR、VXL、VYLに変化する。これらの電圧
VXR、VYR、VXL、VYLの高低関係は次式のように
なる。
VXR＞VXL、VYL＜VYR
VXR＞VYR、VXL＜VYL ……(1)
そして、演算回路１５からはリツチ信号VRの
ときVORとなりリーン信号VLのときVOLとなる出
力VOを平滑回路１３に出力し、VORおよびVOLは
抵抗R6，R7，R8，R9を適当に設定することによ
り次式で与えられる。
ときVORとなりリーン信号VLのときVOLとなる出
力VOを平滑回路１３に出力し、VORおよびVOLは
抵抗R6，R7，R8，R9を適当に設定することによ
り次式で与えられる。
VOR＝VS＋VYR−VXR ……(2)
VOL＝VS＋VYL−VXL ……(3)
また、VYR−VXRとVYL−VXLは抵抗R2，R3，
R4，R5の選定により適切な値（例えば、VYR−
VVR＝−0.4V、VYL−VXL＝0.4V）に設定される。
R4，R5の選定により適切な値（例えば、VYR−
VVR＝−0.4V、VYL−VXL＝0.4V）に設定される。
そして、平滑回路１３は、比較器１２の出力が
リツチ信号VRのときにはVOを時定数τで平滑し
てリツチ時比較基準値（Ｓ／Ｌ（Ｒ））として比較
器１２に出力し、リーン信号VLのときにはVOLを
平滑してリーン時比較基準値（Ｓ／Ｌ（Ｌ））とし
て比較器１２に出力している。
リツチ信号VRのときにはVOを時定数τで平滑し
てリツチ時比較基準値（Ｓ／Ｌ（Ｒ））として比較
器１２に出力し、リーン信号VLのときにはVOLを
平滑してリーン時比較基準値（Ｓ／Ｌ（Ｌ））とし
て比較器１２に出力している。
したがつて、この空燃比制御装置は酸素センサ
１の出力VSを比較基準値（Ｓ／Ｌ）と比較して
リツチ、リーンを判断し、このリツチ信号VRと
リーン信号VLに基づいて空燃比制御を行つてい
る。そして、リツチ時には酸素センサ１の出力
VSよりも所定値｜VYR−VXR｜だけ低い電圧VORを
所定の時定数τで平滑した値を比較基準値（Ｓ／
Ｌ（Ｒ））とし、リーン時には酸素センサ１の出力
VSよりも所定値｜VYL−VXL｜だけ高い電圧VOLを
所定の時定数τで平滑した値を比較基準値（Ｓ／
Ｌ（Ｌ））としている。その結果、エンジンの運転
条件によつて、酸素センサ１の出力VSのレベル
が上下に変動したり、酸素センサ１の出力VSの
波形が変化しても、これらに追従した比較基準値
（Ｓ／Ｌ）が得られ、空燃比制御の誤差が減少す
る。
１の出力VSを比較基準値（Ｓ／Ｌ）と比較して
リツチ、リーンを判断し、このリツチ信号VRと
リーン信号VLに基づいて空燃比制御を行つてい
る。そして、リツチ時には酸素センサ１の出力
VSよりも所定値｜VYR−VXR｜だけ低い電圧VORを
所定の時定数τで平滑した値を比較基準値（Ｓ／
Ｌ（Ｒ））とし、リーン時には酸素センサ１の出力
VSよりも所定値｜VYL−VXL｜だけ高い電圧VOLを
所定の時定数τで平滑した値を比較基準値（Ｓ／
Ｌ（Ｌ））としている。その結果、エンジンの運転
条件によつて、酸素センサ１の出力VSのレベル
が上下に変動したり、酸素センサ１の出力VSの
波形が変化しても、これらに追従した比較基準値
（Ｓ／Ｌ）が得られ、空燃比制御の誤差が減少す
る。
しかしながら、このような従来の空燃比制御装
置にあつては、比較基準値の酸素センサ出力の変
化に対する応答性を決定する平滑回路の時定数が
固定的であつたため、酸素センサ出力の減衰速度
が速いときには、酸素センサ出力と比較基準値と
が交差して誤つた空燃比判断を行うこととなる。
すなわち、平滑回路の時定数が固定的であつたた
め、酸素センサ出力の応答領域において比較基準
値と酸素センサ出力が交差して空燃比変化を判断
できるように、時定数はある程度大きな値に設定
されている。したがつて、酸素センサ出力の減衰
速度が速いときには、酸素センサ出力の変化に比
較基準値が追随できず、第５図ｂに破線で示すよ
うに、減衰領域において比較基準値と酸素センサ
出力が交差することとなる。その結果、空燃比の
リツチ・リーンの判断を誤り、適切な空燃比制御
を行うことができないおそれがあつた。
置にあつては、比較基準値の酸素センサ出力の変
化に対する応答性を決定する平滑回路の時定数が
固定的であつたため、酸素センサ出力の減衰速度
が速いときには、酸素センサ出力と比較基準値と
が交差して誤つた空燃比判断を行うこととなる。
すなわち、平滑回路の時定数が固定的であつたた
め、酸素センサ出力の応答領域において比較基準
値と酸素センサ出力が交差して空燃比変化を判断
できるように、時定数はある程度大きな値に設定
されている。したがつて、酸素センサ出力の減衰
速度が速いときには、酸素センサ出力の変化に比
較基準値が追随できず、第５図ｂに破線で示すよ
うに、減衰領域において比較基準値と酸素センサ
出力が交差することとなる。その結果、空燃比の
リツチ・リーンの判断を誤り、適切な空燃比制御
を行うことができないおそれがあつた。
（発明の目的）
そこで、本発明は平滑回路の時定数を酸素セン
サの出力に基づいて変化させ、応答領域では時定
数を大きくし、減衰領域では時定数を小さくする
ことにより、減衰領域において、酸素センサ出力
と比較基準値が交差しないようにして適切な空燃
比判断をし、常に適切な空燃比制御を行うことを
目的としている。
サの出力に基づいて変化させ、応答領域では時定
数を大きくし、減衰領域では時定数を小さくする
ことにより、減衰領域において、酸素センサ出力
と比較基準値が交差しないようにして適切な空燃
比判断をし、常に適切な空燃比制御を行うことを
目的としている。
（発明の構成）
本発明の空燃比制御装置は、酸素イオン伝導性
の固体電解質を挾さんで、一方に基準電極、他方
に酸素電極を有し、両電極間の酸素分圧に応じた
電圧信号を出力する酸素センサと、酸素センサの
出力を比較基準値と比較して空燃比の濃・薄を判
断してリツチ信号とリーン信号を択一的に出力す
る比較手段と、比較手段からのリツチ信号および
リーン信号に基づいて空燃比をフイードバツク制
御するフイードバツク制御手段と、比較手段から
リツチ信号が出力されているとき酸素センサの出
力よりも所定値低い電圧を出力し、リーン信号が
出力されているとき酸素センサの出力よりも所定
値高い電圧を出力する演算手段と、演算手段から
の出力を所定の時定数で平滑して前記比較基準値
として比較手段に出力する平滑手段と、酸素セン
サの出力に基づいて平滑手段の時定数を変化させ
る時定数制御手段と、を備えたものとすることに
より、適切な空燃比判断を行うものである。
の固体電解質を挾さんで、一方に基準電極、他方
に酸素電極を有し、両電極間の酸素分圧に応じた
電圧信号を出力する酸素センサと、酸素センサの
出力を比較基準値と比較して空燃比の濃・薄を判
断してリツチ信号とリーン信号を択一的に出力す
る比較手段と、比較手段からのリツチ信号および
リーン信号に基づいて空燃比をフイードバツク制
御するフイードバツク制御手段と、比較手段から
リツチ信号が出力されているとき酸素センサの出
力よりも所定値低い電圧を出力し、リーン信号が
出力されているとき酸素センサの出力よりも所定
値高い電圧を出力する演算手段と、演算手段から
の出力を所定の時定数で平滑して前記比較基準値
として比較手段に出力する平滑手段と、酸素セン
サの出力に基づいて平滑手段の時定数を変化させ
る時定数制御手段と、を備えたものとすることに
より、適切な空燃比判断を行うものである。
（実施例）
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明す
る。
る。
第４，５図は、本発明の一実施例を示す図であ
り、本実施例の説明にあたり従来例で示した構成
と同一構成部分には同一符号を付してその説明を
省略する。第４図において、２１は平滑手段とし
ての平滑回路であり、平滑回路２１はコンデンサ
C11、抵抗R11，R12およびリレーRYにより構成
されている。平滑回路２１は抵抗R11、R12がリ
レーRYを介して並列接続されており、リレー
RYの離接状態に対応してその時定数τが接状態
時の時定数τ1と離状態時の時定数τ2に切換えられ
る。リレーRYの作動は時定数制御手段２２によ
り制御されており、時定数制御手段２２は抵抗
R21，R22，R23，R24，R25、コンデンサC21、オ
ペアンプOP21、比較器２３，２４およびOR回路
OR1により構成されている。時定数制御手段２２
は酸素センサ１の出力VSを微分し、この微分値
が所定範囲内であるか否かによりリレーRYを
ON−OFFして平滑回路２１の時定数τを制御し
ている。すなわち、抵抗R21，R22、コンデンサ
C21およびオペアンプOP21により構成される微分
回路DCが酸素センサ１の出力VSを微分して微分
信号VSDを比較器２３，２４に出力し、比較器２
３，２４には、さらに、抵抗R23，R24，R25で分
圧された上限値ULと下限値LLが入力されてい
る。したがつて、OR回路OR1からは、LL＜VSD
＜ULのとき、すなわち、酸素センサ出力VSの減
衰領域のとき、ローレベルの信号Ｌとなり、LL
≧VSD、VSD≧ULのとき、すなわち、応答領域の
とき、ハイレベルの信号Ｈとなる制御信号VCが
リレーRYに力される。そして、リレーRYは、
Ｌ信号が入力されると接状態となつて、抵抗R11
と抵抗R12を並列に接続して、時定数τを小さく
し、（τ＝τ1）、Ｌ信号が入力されると、離状態と
なつて、抵抗R12を切り離して時定数τを大きく
する（τ＝τ2）。そして、平滑回路２１は、時定
数制御手段２２により決定される時定数τ1、τ2で
演算回路（演算手段）１５からの出力VOを積分
して比較基準値（Ｓ／Ｌ）として比較器（比較手
段）１２に出力しており、演算回路１５は酸素セ
ンサ１の出力VSと比較器１２のリツチ信号VRリ
ーン信号VLに対応して式２、３で与えられる出
力VOを平滑回路２１に出力している。したがつ
て、平滑回路２１は、減衰領域においては小さい
時定数τ1で信号VOを平滑した比較基準値（Ｓ／
Ｌ（Ｒ））、（Ｓ／Ｌ(L)）を比較器１２に出力し、応
答領域においては大きい時定数τ2で信号VOを平
滑した比較基準値（Ｓ／Ｌ（Ｒ））、（Ｓ／Ｌ(L)）を
出力している。その結果、減衰領域においては、
比較器基準値（Ｓ／Ｌ）の酸素センサ出力VSに
対する応答性が高く、応答領域においては、比較
基準値（Ｓ／Ｌ）の酸素センサ出力VSに対する
応答性が低い。そして、比較器１２からのリツチ
信号VR、リーン信号VLに基づいてフイードバツ
ク制御回路（フイードバツク制御手段）１４が燃
料供給手段の供給する燃料量を制御して空燃比を
制御している。
り、本実施例の説明にあたり従来例で示した構成
と同一構成部分には同一符号を付してその説明を
省略する。第４図において、２１は平滑手段とし
ての平滑回路であり、平滑回路２１はコンデンサ
C11、抵抗R11，R12およびリレーRYにより構成
されている。平滑回路２１は抵抗R11、R12がリ
レーRYを介して並列接続されており、リレー
RYの離接状態に対応してその時定数τが接状態
時の時定数τ1と離状態時の時定数τ2に切換えられ
る。リレーRYの作動は時定数制御手段２２によ
り制御されており、時定数制御手段２２は抵抗
R21，R22，R23，R24，R25、コンデンサC21、オ
ペアンプOP21、比較器２３，２４およびOR回路
OR1により構成されている。時定数制御手段２２
は酸素センサ１の出力VSを微分し、この微分値
が所定範囲内であるか否かによりリレーRYを
ON−OFFして平滑回路２１の時定数τを制御し
ている。すなわち、抵抗R21，R22、コンデンサ
C21およびオペアンプOP21により構成される微分
回路DCが酸素センサ１の出力VSを微分して微分
信号VSDを比較器２３，２４に出力し、比較器２
３，２４には、さらに、抵抗R23，R24，R25で分
圧された上限値ULと下限値LLが入力されてい
る。したがつて、OR回路OR1からは、LL＜VSD
＜ULのとき、すなわち、酸素センサ出力VSの減
衰領域のとき、ローレベルの信号Ｌとなり、LL
≧VSD、VSD≧ULのとき、すなわち、応答領域の
とき、ハイレベルの信号Ｈとなる制御信号VCが
リレーRYに力される。そして、リレーRYは、
Ｌ信号が入力されると接状態となつて、抵抗R11
と抵抗R12を並列に接続して、時定数τを小さく
し、（τ＝τ1）、Ｌ信号が入力されると、離状態と
なつて、抵抗R12を切り離して時定数τを大きく
する（τ＝τ2）。そして、平滑回路２１は、時定
数制御手段２２により決定される時定数τ1、τ2で
演算回路（演算手段）１５からの出力VOを積分
して比較基準値（Ｓ／Ｌ）として比較器（比較手
段）１２に出力しており、演算回路１５は酸素セ
ンサ１の出力VSと比較器１２のリツチ信号VRリ
ーン信号VLに対応して式２、３で与えられる出
力VOを平滑回路２１に出力している。したがつ
て、平滑回路２１は、減衰領域においては小さい
時定数τ1で信号VOを平滑した比較基準値（Ｓ／
Ｌ（Ｒ））、（Ｓ／Ｌ(L)）を比較器１２に出力し、応
答領域においては大きい時定数τ2で信号VOを平
滑した比較基準値（Ｓ／Ｌ（Ｒ））、（Ｓ／Ｌ(L)）を
出力している。その結果、減衰領域においては、
比較器基準値（Ｓ／Ｌ）の酸素センサ出力VSに
対する応答性が高く、応答領域においては、比較
基準値（Ｓ／Ｌ）の酸素センサ出力VSに対する
応答性が低い。そして、比較器１２からのリツチ
信号VR、リーン信号VLに基づいてフイードバツ
ク制御回路（フイードバツク制御手段）１４が燃
料供給手段の供給する燃料量を制御して空燃比を
制御している。
次に作用を説明する。
いま、空燃比が第５図ａに示すように変化する
と、酸素センサ出力VSは、第５図ｂに示すよう
に、空燃比のリーンからリツチへの変化に伴つて
応答領域において急激に上昇し、その後酸素セン
サ１内における酸素濃度の均一化に伴つて、減衰
領域において緩やかに下降する。そして、比較基
準値（Ｓ／Ｌ）は、応答領域においては、大きい
時定数τ2で平滑されているため、酸素センサ出力
VSに対する応答性が低く、酸素センサ出力VSと
交差する。したがつて、比較器１２は空燃比がリ
ーンからリツチに切換つたことを適切に判断する
ことができる。一方、減衰領域においては、比較
基準値（Ｓ／Ｌ）は小さい時定数τ1で平滑されて
いるため、酸素センサ出力VSに対する応答性が
高く、酸素センサ出力VSの変化に追従して変化
して酸素センサ出力VSと交差しない。したがつ
て、減衰領域において比較基準値（Ｓ／Ｌ）と酸
素センサ出力VSが交差することがなく、減衰領
域において誤つて空燃比が変化したものと判断す
ることがない。そして、空燃比がリツチからリー
ンに変化する場合においても、同様に、応答領域
においては酸素センサ出力VSに対する応答性が
低く、減衰領域においては酸素センサ出力VSに
対する応答性が高い。したがつて、常に空燃比判
断を適切に行うことができ、適切な空燃比制御を
行うことができる。
と、酸素センサ出力VSは、第５図ｂに示すよう
に、空燃比のリーンからリツチへの変化に伴つて
応答領域において急激に上昇し、その後酸素セン
サ１内における酸素濃度の均一化に伴つて、減衰
領域において緩やかに下降する。そして、比較基
準値（Ｓ／Ｌ）は、応答領域においては、大きい
時定数τ2で平滑されているため、酸素センサ出力
VSに対する応答性が低く、酸素センサ出力VSと
交差する。したがつて、比較器１２は空燃比がリ
ーンからリツチに切換つたことを適切に判断する
ことができる。一方、減衰領域においては、比較
基準値（Ｓ／Ｌ）は小さい時定数τ1で平滑されて
いるため、酸素センサ出力VSに対する応答性が
高く、酸素センサ出力VSの変化に追従して変化
して酸素センサ出力VSと交差しない。したがつ
て、減衰領域において比較基準値（Ｓ／Ｌ）と酸
素センサ出力VSが交差することがなく、減衰領
域において誤つて空燃比が変化したものと判断す
ることがない。そして、空燃比がリツチからリー
ンに変化する場合においても、同様に、応答領域
においては酸素センサ出力VSに対する応答性が
低く、減衰領域においては酸素センサ出力VSに
対する応答性が高い。したがつて、常に空燃比判
断を適切に行うことができ、適切な空燃比制御を
行うことができる。
第６，７図は本発明の他の実施例を示す図であ
り、本実施例はマイクロコンピユータを使用した
ものである。
り、本実施例はマイクロコンピユータを使用した
ものである。
第６図において、３１はエンジン本体であり、
３２はエアクリーナ３３を通してエンジン本体３
１に空気を供給するインテークマニホルドであ
る。３４はエンジン本体３１からの排気を排出す
るエクゾーストマニホルドであり、エクゾースト
マニホルド３４には酸素センサ１が取り付けられ
ている。酸素センサ１の出力信号VSはＡ／Ｄコ
ンバータ３５に入力されており、Ａ／Ｄコンバー
タ３５は信号VSをデジタル変換して入出力装置
（以下Ｉ／Ｏと略す）３６に出力している。Ｉ／
Ｏ３６はＡ／Ｄコンバータ３５からの信号を中央
処理装置（以下CPUと略す）３７に出力すると
ともにCPU３７からの信号を燃料噴射弁３８を
駆動するパワートランジスタ３９に出力してお
り、CPU３７は第１実施例の比較器１２、フイ
ードバツク制御回路１４、演算回路１５、平滑回
路２１および時定数制御手段２２の作用をＩ／Ｏ
３６からの信号およびメモリ４０に記憶されてい
るデータに基づいて行つている。
３２はエアクリーナ３３を通してエンジン本体３
１に空気を供給するインテークマニホルドであ
る。３４はエンジン本体３１からの排気を排出す
るエクゾーストマニホルドであり、エクゾースト
マニホルド３４には酸素センサ１が取り付けられ
ている。酸素センサ１の出力信号VSはＡ／Ｄコ
ンバータ３５に入力されており、Ａ／Ｄコンバー
タ３５は信号VSをデジタル変換して入出力装置
（以下Ｉ／Ｏと略す）３６に出力している。Ｉ／
Ｏ３６はＡ／Ｄコンバータ３５からの信号を中央
処理装置（以下CPUと略す）３７に出力すると
ともにCPU３７からの信号を燃料噴射弁３８を
駆動するパワートランジスタ３９に出力してお
り、CPU３７は第１実施例の比較器１２、フイ
ードバツク制御回路１４、演算回路１５、平滑回
路２１および時定数制御手段２２の作用をＩ／Ｏ
３６からの信号およびメモリ４０に記憶されてい
るデータに基づいて行つている。
CPU３７は予めメモリ４０に入力されている
プログラムに従つて酸素センサ出力VSの演算処
理を行つて比較基準値（Ｓ／Ｌ）を決定し、この
比較基準値（Ｓ／Ｌ）と酸素センサ出力VSとか
ら空燃比がリツチであるかリーンかを判断してパ
ワートランジスタ３９に燃料噴射信号を出力す
る。
プログラムに従つて酸素センサ出力VSの演算処
理を行つて比較基準値（Ｓ／Ｌ）を決定し、この
比較基準値（Ｓ／Ｌ）と酸素センサ出力VSとか
ら空燃比がリツチであるかリーンかを判断してパ
ワートランジスタ３９に燃料噴射信号を出力す
る。
このプログラムのフローチヤートは第７図に示
すが、第７図中P1〜P4はフローの各ステツプ示
している。
すが、第７図中P1〜P4はフローの各ステツプ示
している。
まず、ステツプP1において、今回の酸素セン
サ出力VSと前回の酸素センサ出力VSOの差の絶対
値を所定値（酸素センサ出力VSの所定の変化速
度に対応する定数）k1と比較しており、｜VS−
VSO｜＞k1ときには、ｎ＝k2（k2は定数）として
ステツプP2に進み、｜VS−VSO｜≦k1のときには、
ｎ＝k3（k3は定数）としてステツプP2に進む。す
なわち、P1において酸素センサ出力VSの微係数
を求め、この微係数の大きさに応じて比較基準値
Ｓ／Ｌ）の酸素センサ出力VSに対する応答性を
決定する定数ｎ（ｎは、０＜k2、k3＜１であるの
で０＜ｎ＜１の値）を選定している。このｎは平
滑手段の時定数としての働きをもつものである。
P2においてVSとＳ／Ｌを比較し、VS＞Ｓ／Ｌの
ときにはリツチであると判断して燃料噴射量の減
量を指令するとともにDATA＝VS−ΔV（DATA
は第１実施例の演算回路１５の出力VOに相当す
る）としてステツプP3に進み、VS≦Ｓ／Ｌのと
きにはリーンであると判断して燃料噴射量の増量
を指令するとともにDATA＝VS＋ΔVとしてステ
ツプP3に進む。P3において比較基準値（Ｓ／Ｌ）
をＳ／Ｌ＝ｎ・DATA＋（１−ｎ）・Ｓ／Ｌによ
り定め、P4において、VSO＝VSとしてリターンす
る。即ち、P3においてＳ／ＬとDATAの加重平
均をとることによりP2における演算結果である
DATAを平滑して新たなＳ／Ｌとしているので
あるが、このときVSの微係数により加重平均の
重みづけの定数であるｎを変化させているので、
平滑の時定数を変化させていることになるのであ
る。
サ出力VSと前回の酸素センサ出力VSOの差の絶対
値を所定値（酸素センサ出力VSの所定の変化速
度に対応する定数）k1と比較しており、｜VS−
VSO｜＞k1ときには、ｎ＝k2（k2は定数）として
ステツプP2に進み、｜VS−VSO｜≦k1のときには、
ｎ＝k3（k3は定数）としてステツプP2に進む。す
なわち、P1において酸素センサ出力VSの微係数
を求め、この微係数の大きさに応じて比較基準値
Ｓ／Ｌ）の酸素センサ出力VSに対する応答性を
決定する定数ｎ（ｎは、０＜k2、k3＜１であるの
で０＜ｎ＜１の値）を選定している。このｎは平
滑手段の時定数としての働きをもつものである。
P2においてVSとＳ／Ｌを比較し、VS＞Ｓ／Ｌの
ときにはリツチであると判断して燃料噴射量の減
量を指令するとともにDATA＝VS−ΔV（DATA
は第１実施例の演算回路１５の出力VOに相当す
る）としてステツプP3に進み、VS≦Ｓ／Ｌのと
きにはリーンであると判断して燃料噴射量の増量
を指令するとともにDATA＝VS＋ΔVとしてステ
ツプP3に進む。P3において比較基準値（Ｓ／Ｌ）
をＳ／Ｌ＝ｎ・DATA＋（１−ｎ）・Ｓ／Ｌによ
り定め、P4において、VSO＝VSとしてリターンす
る。即ち、P3においてＳ／ＬとDATAの加重平
均をとることによりP2における演算結果である
DATAを平滑して新たなＳ／Ｌとしているので
あるが、このときVSの微係数により加重平均の
重みづけの定数であるｎを変化させているので、
平滑の時定数を変化させていることになるのであ
る。
したがつて、酸素センサ出力VSの変化の微係
数が大きい応答領域においては、比較基準値
（Ｓ／Ｌ）の酸素センサ出力VSの変化に対する応
答性が低く、減衰領域においては酸素センサ出力
VSの変化に対する応答性が高い。したがつて、
常に空燃比判断を適切に行うことができ、適切な
空燃比制御を行うことができる。
数が大きい応答領域においては、比較基準値
（Ｓ／Ｌ）の酸素センサ出力VSの変化に対する応
答性が低く、減衰領域においては酸素センサ出力
VSの変化に対する応答性が高い。したがつて、
常に空燃比判断を適切に行うことができ、適切な
空燃比制御を行うことができる。
（効果）
本発明によれば、酸素センサ出力と比較するこ
とにより空燃比のリツチ、リーン判断をする比較
基準値の酸素センサ出力に対する応答性を酸素セ
ンサ出力の応答領域においては低くし、減衰領域
においては高くすることができるので、酸素セン
サの劣化等により酸素センサ出力の波形が変動し
ても、空燃比変化を適切に判断することができ、
適切な空燃比制御を行うことができる。
とにより空燃比のリツチ、リーン判断をする比較
基準値の酸素センサ出力に対する応答性を酸素セ
ンサ出力の応答領域においては低くし、減衰領域
においては高くすることができるので、酸素セン
サの劣化等により酸素センサ出力の波形が変動し
ても、空燃比変化を適切に判断することができ、
適切な空燃比制御を行うことができる。
第１図は酸素センサの断面図、第２図はその出
力特性を示す波形図、第３図は従来の空燃比制御
装置を示す回路図である。第４，５図は本発明の
空燃比制御装置の一実施例を示す図であり、第４
図はその制御回路図、第５図はその作用説明図、
第６，７図は本発明の空燃比制御装置の他の実施
例を示す図であり、第６図はその全体概略図、第
７図はその制御動作をあらわすフローチヤートで
ある。 １……酸素センサ、１２……比較器、１４……
フイードバツク制御回路、１５……演算回路、２
１……平滑回路、２２……時定数制御手段。
力特性を示す波形図、第３図は従来の空燃比制御
装置を示す回路図である。第４，５図は本発明の
空燃比制御装置の一実施例を示す図であり、第４
図はその制御回路図、第５図はその作用説明図、
第６，７図は本発明の空燃比制御装置の他の実施
例を示す図であり、第６図はその全体概略図、第
７図はその制御動作をあらわすフローチヤートで
ある。 １……酸素センサ、１２……比較器、１４……
フイードバツク制御回路、１５……演算回路、２
１……平滑回路、２２……時定数制御手段。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 酸素イオン伝導性の固体電解質を挾んで、一
方に基準電極、他方に酸素電極を有し、両電極間
の酸素分圧に応じた電圧信号を出力する酸素セン
サと、酸素センサの出力を比較基準値と比較して
空燃比の濃・薄を判断してリツチ信号とリーン信
号を択一的に出力する比較手段と、比較手段から
のリツチ信号およびリーン信号に基づいて空燃比
をフイードバツク制御するフイードバツク制御手
段と、比較手段からリツチ信号が出力されている
とき酸素センサの出力よりも所定値低い電圧を出
力し、リーン信号が出力されているとき酸素セン
サの出力よりも所定値高い電圧を出力する演算手
段と、演算手段からの出力を所定の時定数で平滑
して前記比較基準値として比較手段に出力する平
滑手段と、酸素センサの出力に基づいて平滑手段
の時定数を変化させる時定数制御手段と、を備え
たことを特徴とする空燃比制御装置。 ２ 前記時定数制御手段が酸素センサの出力を微
分し、微分値が所定範囲内のときには時定数を小
さい値に設定し、所定範囲外のときには時定数を
大きい値に設定することを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の空燃比制御装置。 ３ 前記平滑手段がCR平滑回路により構成され
時定数制御手段によりそのＲ分の値が制御される
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
２項記載の空燃比制御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58181397A JPS6073023A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 空燃比制御装置 |
| DE8484111081T DE3475420D1 (en) | 1983-09-29 | 1984-09-17 | Air/fuel ratio monitoring system in ic engine using oxygen sensor |
| EP84111081A EP0139218B1 (en) | 1983-09-29 | 1984-09-17 | Air/fuel ratio monitoring system in ic engine using oxygen sensor |
| US06/655,225 US4601273A (en) | 1983-09-29 | 1984-09-27 | Air/fuel ratio monitoring system in IC engine using oxygen sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58181397A JPS6073023A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 空燃比制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6073023A JPS6073023A (ja) | 1985-04-25 |
| JPH0355660B2 true JPH0355660B2 (ja) | 1991-08-26 |
Family
ID=16100025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58181397A Granted JPS6073023A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 空燃比制御装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4601273A (ja) |
| EP (1) | EP0139218B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6073023A (ja) |
| DE (1) | DE3475420D1 (ja) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2513458B2 (ja) * | 1985-05-27 | 1996-07-03 | 本田技研工業株式会社 | エンジンの空燃比検出装置 |
| JPH0718359B2 (ja) * | 1987-03-14 | 1995-03-01 | 株式会社日立製作所 | エンジンの空燃比制御方法 |
| DE3743315A1 (de) * | 1987-12-21 | 1989-06-29 | Bosch Gmbh Robert | Auswerteinrichtung fuer das messsignal einer lambdasonde |
| DE3909884C2 (de) * | 1988-03-31 | 1995-02-09 | Vaillant Joh Gmbh & Co | Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines in einer Abgasführung eines brennerbeheizten Gerätes angeordneten Abgassensors |
| US5222471A (en) * | 1992-09-18 | 1993-06-29 | Kohler Co. | Emission control system for an internal combustion engine |
| JPH0417758A (ja) * | 1990-05-08 | 1992-01-22 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関の三元触媒の劣化検出方法 |
| US5323635A (en) * | 1992-06-01 | 1994-06-28 | Hitachi, Ltd. | Air fuel ratio detecting arrangement and method therefor for an internal combustion engine |
| DE4226540A1 (de) * | 1992-08-11 | 1994-04-21 | Bosch Gmbh Robert | Polarographischer Sensor |
| US5251605A (en) * | 1992-12-11 | 1993-10-12 | Ford Motor Company | Air-fuel control having two stages of operation |
| US7161678B2 (en) * | 2002-05-30 | 2007-01-09 | Florida Power And Light Company | Systems and methods for determining the existence of a visible plume from the chimney of a facility burning carbon-based fuels |
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| US7167791B2 (en) * | 2004-09-27 | 2007-01-23 | Ford Global Technologies, Llc | Oxygen depletion sensing for a remote starting vehicle |
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| JP4493702B2 (ja) * | 2008-05-28 | 2010-06-30 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| US9328684B2 (en) | 2013-09-19 | 2016-05-03 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and systems for an intake oxygen sensor |
| US9482189B2 (en) | 2013-09-19 | 2016-11-01 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and systems for an intake oxygen sensor |
| US9957906B2 (en) | 2013-11-06 | 2018-05-01 | Ford Gloabl Technologies, LLC | Methods and systems for PCV flow estimation with an intake oxygen sensor |
| US9322367B2 (en) | 2014-01-14 | 2016-04-26 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and systems for fuel canister purge flow estimation with an intake oxygen sensor |
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| US9441564B2 (en) | 2014-04-14 | 2016-09-13 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and systems for adjusting EGR based on an impact of PCV hydrocarbons on an intake oxygen sensor |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CA1015827A (en) * | 1974-11-18 | 1977-08-16 | General Motors Corporation | Air/fuel ratio sensor having catalytic and noncatalytic electrodes |
| JPS5297028A (en) * | 1976-02-12 | 1977-08-15 | Nissan Motor Co Ltd | Air fuel ratio controller |
| JPS6053770B2 (ja) * | 1978-02-09 | 1985-11-27 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関用の空燃比制御装置 |
| JPS584986B2 (ja) * | 1978-06-16 | 1983-01-28 | 日産自動車株式会社 | 酸素濃度測定装置 |
| JPS5748649A (en) * | 1980-09-08 | 1982-03-20 | Nissan Motor Co Ltd | Controller for air-to-fuel ratio of internal combustion engine |
| JPS58144649A (ja) * | 1982-01-29 | 1983-08-29 | Nissan Motor Co Ltd | 空燃比制御装置 |
| JPS59142449A (ja) * | 1983-02-04 | 1984-08-15 | Hitachi Ltd | 空燃比検出装置 |
| US4502444A (en) * | 1983-07-19 | 1985-03-05 | Engelhard Corporation | Air-fuel ratio controller |
-
1983
- 1983-09-29 JP JP58181397A patent/JPS6073023A/ja active Granted
-
1984
- 1984-09-17 EP EP84111081A patent/EP0139218B1/en not_active Expired
- 1984-09-17 DE DE8484111081T patent/DE3475420D1/de not_active Expired
- 1984-09-27 US US06/655,225 patent/US4601273A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0139218B1 (en) | 1988-11-30 |
| JPS6073023A (ja) | 1985-04-25 |
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