JPH04369472A - 空燃比センサの出力補正方法 - Google Patents
空燃比センサの出力補正方法Info
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- JPH04369472A JPH04369472A JP3170747A JP17074791A JPH04369472A JP H04369472 A JPH04369472 A JP H04369472A JP 3170747 A JP3170747 A JP 3170747A JP 17074791 A JP17074791 A JP 17074791A JP H04369472 A JPH04369472 A JP H04369472A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
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-
- G—PHYSICS
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は空燃比センサの出力補正方法に係
り、特に自動車の内燃機関や各種の工業炉などにおいて
燃焼用ガスの空燃比等を求める測定系乃至は制御系に対
して好適に採用され得て、その測定精度を有利に向上せ
しめ得る、空燃比センサの出力補正方法に関するもので
ある。
り、特に自動車の内燃機関や各種の工業炉などにおいて
燃焼用ガスの空燃比等を求める測定系乃至は制御系に対
して好適に採用され得て、その測定精度を有利に向上せ
しめ得る、空燃比センサの出力補正方法に関するもので
ある。
【０００２】
【技術分野】従来より、自動車用内燃機関や各種工業炉
等における燃焼混合ガスの空燃比の計測方法として、酸
素濃淡電池方式の電気化学的セルと酸素ポンプ式の電気
化学的セルとを組み合わせた、所謂ダブルセルタイプの
空燃比センサを用い、燃焼混合ガスの燃焼後の排ガス成
分とセンサの出力信号との対応関係に基づいて、燃焼用
ガス中の空燃比（Ａ／Ｆ）や酸素過剰率（λ）、或いは
燃焼排ガス中の酸素濃度（±Ｏ２ ）などの、燃焼用ガ
スの空燃比信号を得る方法が知られている。
等における燃焼混合ガスの空燃比の計測方法として、酸
素濃淡電池方式の電気化学的セルと酸素ポンプ式の電気
化学的セルとを組み合わせた、所謂ダブルセルタイプの
空燃比センサを用い、燃焼混合ガスの燃焼後の排ガス成
分とセンサの出力信号との対応関係に基づいて、燃焼用
ガス中の空燃比（Ａ／Ｆ）や酸素過剰率（λ）、或いは
燃焼排ガス中の酸素濃度（±Ｏ２ ）などの、燃焼用ガ
スの空燃比信号を得る方法が知られている。
【０００３】このダブルセルタイプの空燃比センサは、
酸素イオン伝導性の固体電解質体に少なくとも一対の電
極を設けて成る電気化学的セルの二つを用いて構成され
ており、それら二つのセル間に、燃焼排ガスが所定の拡
散抵抗下に導かれる内部空間が形成されている。そして
、第一のセル（酸素濃淡電池方式のセル、以下センサセ
ルという）によって、内部空間の酸素分圧に応じたネル
ンストの式に基づく起電力を得る一方、該センサセルの
起電力が理論空燃比点（λ＝１）に相当する一定の発生
電圧になるように、第二のセル（酸素ポンプ方式のセル
、以下ポンプセルという）における酸素ポンピング作用
によって、内部空間の酸素分圧を調節せしめることによ
り、該ポンプセルにおけるポンプ電流値に基づいて、か
かる燃焼排ガスの成分に応じたセンサ出力信号を得るこ
とができるのである。
酸素イオン伝導性の固体電解質体に少なくとも一対の電
極を設けて成る電気化学的セルの二つを用いて構成され
ており、それら二つのセル間に、燃焼排ガスが所定の拡
散抵抗下に導かれる内部空間が形成されている。そして
、第一のセル（酸素濃淡電池方式のセル、以下センサセ
ルという）によって、内部空間の酸素分圧に応じたネル
ンストの式に基づく起電力を得る一方、該センサセルの
起電力が理論空燃比点（λ＝１）に相当する一定の発生
電圧になるように、第二のセル（酸素ポンプ方式のセル
、以下ポンプセルという）における酸素ポンピング作用
によって、内部空間の酸素分圧を調節せしめることによ
り、該ポンプセルにおけるポンプ電流値に基づいて、か
かる燃焼排ガスの成分に応じたセンサ出力信号を得るこ
とができるのである。
【０００４】すなわち、このようなダブルセルタイプの
空燃比センサにおいては、下記（数１）に示される関係
より得られるポンプ電流値：Ｉｐが得られることとなり
、そして、このポンプ電流値：Ｉｐに基づくセンサ出力
信号を用いて、下記（数２）及び（数３）に示されてい
る如き、燃焼前後のガス成分の方程式に基づく空燃比演
算処理を施すことにより、目的とする燃焼用ガスの空燃
比信号を得ることができるのである。
空燃比センサにおいては、下記（数１）に示される関係
より得られるポンプ電流値：Ｉｐが得られることとなり
、そして、このポンプ電流値：Ｉｐに基づくセンサ出力
信号を用いて、下記（数２）及び（数３）に示されてい
る如き、燃焼前後のガス成分の方程式に基づく空燃比演
算処理を施すことにより、目的とする燃焼用ガスの空燃
比信号を得ることができるのである。
【０００５】
【数１】
【０００６】
【数２】
【０００７】
【数３】
【０００８】ところで、空燃比信号を得るために必要と
される、上記（数１）におけるガス濃度電流感度係数：
ＫＯ２，ＫＣＯ，ＫＨ２は、測定に使用される空燃比セ
ンサ個体において、例えば空燃比センサの内部空間へ導
かれる燃焼排ガスの拡散抵抗等に応じて決定される定数
である。それ故、空燃比センサの製作時における寸法的
な誤差などに起因して、センサ個体間で、かかるガス濃
度電流感度係数にばらつきが生じることが避けられない
。
される、上記（数１）におけるガス濃度電流感度係数：
ＫＯ２，ＫＣＯ，ＫＨ２は、測定に使用される空燃比セ
ンサ個体において、例えば空燃比センサの内部空間へ導
かれる燃焼排ガスの拡散抵抗等に応じて決定される定数
である。それ故、空燃比センサの製作時における寸法的
な誤差などに起因して、センサ個体間で、かかるガス濃
度電流感度係数にばらつきが生じることが避けられない
。
【０００９】そこで、このような空燃比センサを用いた
燃焼用ガスの空燃比信号の測定に際しては、使用する空
燃比センサ個体のガス濃度電流感度係数を、校正ガスを
用いて測定し、それに応じた補正を施す必要がある。即
ち、かかるガス濃度電流感度係数のばらつきによって、
各空燃比センサ個体間では、同一組成のガスを測定した
際にも、その出力信号の大きさがばらついてしまうため
に、それを一定の基準レベルに合わせ込むために、信号
の補正を行なうことが、必要となるのである。
燃焼用ガスの空燃比信号の測定に際しては、使用する空
燃比センサ個体のガス濃度電流感度係数を、校正ガスを
用いて測定し、それに応じた補正を施す必要がある。即
ち、かかるガス濃度電流感度係数のばらつきによって、
各空燃比センサ個体間では、同一組成のガスを測定した
際にも、その出力信号の大きさがばらついてしまうため
に、それを一定の基準レベルに合わせ込むために、信号
の補正を行なうことが、必要となるのである。
【００１０】また、近年では、かかる空燃比センサ個体
のガス濃度電流感度係数の測定操作および補正操作を、
容易化および高精度化するために、特開昭６２−２５７
０５６号公報等に示されている如く、空燃比センサの出
力信号を、Ａ／Ｄ変換器によってデジタル出力信号に変
換した後、このデジタル出力信号に対して、空燃比セン
サ個体のガス濃度電流感度係数に応じた補正を行なう方
法が、提案されている。
のガス濃度電流感度係数の測定操作および補正操作を、
容易化および高精度化するために、特開昭６２−２５７
０５６号公報等に示されている如く、空燃比センサの出
力信号を、Ａ／Ｄ変換器によってデジタル出力信号に変
換した後、このデジタル出力信号に対して、空燃比セン
サ個体のガス濃度電流感度係数に応じた補正を行なう方
法が、提案されている。
【００１１】ところが、このような補正方法においては
、Ａ／Ｄ変換器に入力される空燃比センサの出力信号の
変動レベル幅が、空燃比センサ個体間でのガス濃度電流
感度係数のばらつき等に起因して、使用する空燃比セン
サによって大きくばらついてしまうために、かかる空燃
比センサの出力信号の変動レベル幅が小さい場合には、
該出力信号の変動レベル幅がＡ／Ｄ変換器の入力信号範
囲：ＦＳＲ（入力アナログ信号の最大最小信号範囲であ
って、通常は、電圧値で規定される）に比して小さくな
り過ぎ、そのために、Ａ／Ｄ変換時における量子化誤差
によって出力信号に惹起される誤差量が大きくなって、
測定精度が著しく低下してしまうという問題があったの
である。
、Ａ／Ｄ変換器に入力される空燃比センサの出力信号の
変動レベル幅が、空燃比センサ個体間でのガス濃度電流
感度係数のばらつき等に起因して、使用する空燃比セン
サによって大きくばらついてしまうために、かかる空燃
比センサの出力信号の変動レベル幅が小さい場合には、
該出力信号の変動レベル幅がＡ／Ｄ変換器の入力信号範
囲：ＦＳＲ（入力アナログ信号の最大最小信号範囲であ
って、通常は、電圧値で規定される）に比して小さくな
り過ぎ、そのために、Ａ／Ｄ変換時における量子化誤差
によって出力信号に惹起される誤差量が大きくなって、
測定精度が著しく低下してしまうという問題があったの
である。
【００１２】具体的には、例えば、二つの空燃比センサ
個体間において、その内部空間に同一組成の構成ガスを
導くことによって得られる最大ポンプ電流値：Ｉｐｍａ
ｘ が、ガス濃度電流感度係数のばらつき等に起因して
、１０ｍＡと２ｍＡとにばらついた場合、Ｉｐｍａｘ
が１０ｍＡの方の空燃比センサに比して、Ｉｐｍａｘ
が２ｍＡの方の空燃比センサでは、Ａ／Ｄ変換時におけ
る量子化誤差によって出力信号に惹起される誤差量が５
倍にもなってしまうのである。
個体間において、その内部空間に同一組成の構成ガスを
導くことによって得られる最大ポンプ電流値：Ｉｐｍａ
ｘ が、ガス濃度電流感度係数のばらつき等に起因して
、１０ｍＡと２ｍＡとにばらついた場合、Ｉｐｍａｘ
が１０ｍＡの方の空燃比センサに比して、Ｉｐｍａｘ
が２ｍＡの方の空燃比センサでは、Ａ／Ｄ変換時におけ
る量子化誤差によって出力信号に惹起される誤差量が５
倍にもなってしまうのである。
【００１３】そして、従来の空燃比センサでは、このよ
うな量子化誤差に起因する測定精度の低下に対する有効
な対処法が見い出されてはいなかったのであり、かかる
測定精度の低下を回避するには、各空燃比センサの特性
を測定し、一定の規格内に入る出力特性を有するものだ
けを、より分けて用いるしか方法がなかったのである。
うな量子化誤差に起因する測定精度の低下に対する有効
な対処法が見い出されてはいなかったのであり、かかる
測定精度の低下を回避するには、各空燃比センサの特性
を測定し、一定の規格内に入る出力特性を有するものだ
けを、より分けて用いるしか方法がなかったのである。
【００１４】また、Ａ／Ｄ変換器にあっては、一般に、
その入力されるアナログ信号の大きさが、該Ａ／Ｄ変換
器における入力信号範囲（ＦＳＲ）に対して１／５以下
となると、量子化誤差が大きくなってしまうという、電
気的構造上の特性を有している。そのため、特に自動車
の燃焼排ガス等を被測定ガスとする場合、通常の使用状
態下では、理論空燃比点付近での測定が多く、空燃比セ
ンサの出力信号、即ちＡ／Ｄ変換器への入力信号が０に
近くなることから、量子化誤差に起因する測定誤差が大
きくなってしまうという問題もあったのである。
その入力されるアナログ信号の大きさが、該Ａ／Ｄ変換
器における入力信号範囲（ＦＳＲ）に対して１／５以下
となると、量子化誤差が大きくなってしまうという、電
気的構造上の特性を有している。そのため、特に自動車
の燃焼排ガス等を被測定ガスとする場合、通常の使用状
態下では、理論空燃比点付近での測定が多く、空燃比セ
ンサの出力信号、即ちＡ／Ｄ変換器への入力信号が０に
近くなることから、量子化誤差に起因する測定誤差が大
きくなってしまうという問題もあったのである。
【００１５】
【解決課題】ここにおいて、本発明は、上述の如き事情
を背景として為されたものであって、その解決課題とす
るところは、空燃比センサの測定精度の向上を図るべく
、上述の如き測定誤差を有効に軽減乃至は解消せしめ得
る、空燃比センサの出力補正方法を提供することにある
。
を背景として為されたものであって、その解決課題とす
るところは、空燃比センサの測定精度の向上を図るべく
、上述の如き測定誤差を有効に軽減乃至は解消せしめ得
る、空燃比センサの出力補正方法を提供することにある
。
【００１６】
【解決手段】そして、かかる課題を解決するために、本
発明にあっては、酸素イオン伝導性の固体電解質体と少
なくとも一対の電極とから成る第一及び第二の電気化学
的セルを有する空燃比センサを用いて、燃焼排ガスを測
定し、該第一の電気化学的セルにおける酸素濃淡電池作
用によって、燃焼排ガスが所定の拡散抵抗下に導かれる
内部空間における酸素分圧に応じた起電力を得る一方、
前記第二の電気化学的セルにおける酸素ポンピング作用
によって、該第一の電気化学的セルの起電力が略一定と
なるように、前記内部空間の酸素分圧を調節することに
より、かかる第二の電気化学的セルにおけるポンプ電流
値に応じて得られた空燃比センサの出力信号から、燃焼
用ガスの空燃比信号を得るに際し、かかるポンプ電流値
に応じて得られた出力信号を、Ａ／Ｄ変換器によってデ
ジタル出力信号に変換した後、空燃比演算処理系に供し
て、目的とする前記空燃比信号を得るようにすると共に
、該Ａ／Ｄ変換器の入力信号範囲を、空燃比センサ個体
の酸素濃度電流感度係数に対応した第一の感度補正係数
にて設定することにより、第一の感度補正を行なう空燃
比センサの出力補正方法を、その特徴とするものである
。
発明にあっては、酸素イオン伝導性の固体電解質体と少
なくとも一対の電極とから成る第一及び第二の電気化学
的セルを有する空燃比センサを用いて、燃焼排ガスを測
定し、該第一の電気化学的セルにおける酸素濃淡電池作
用によって、燃焼排ガスが所定の拡散抵抗下に導かれる
内部空間における酸素分圧に応じた起電力を得る一方、
前記第二の電気化学的セルにおける酸素ポンピング作用
によって、該第一の電気化学的セルの起電力が略一定と
なるように、前記内部空間の酸素分圧を調節することに
より、かかる第二の電気化学的セルにおけるポンプ電流
値に応じて得られた空燃比センサの出力信号から、燃焼
用ガスの空燃比信号を得るに際し、かかるポンプ電流値
に応じて得られた出力信号を、Ａ／Ｄ変換器によってデ
ジタル出力信号に変換した後、空燃比演算処理系に供し
て、目的とする前記空燃比信号を得るようにすると共に
、該Ａ／Ｄ変換器の入力信号範囲を、空燃比センサ個体
の酸素濃度電流感度係数に対応した第一の感度補正係数
にて設定することにより、第一の感度補正を行なう空燃
比センサの出力補正方法を、その特徴とするものである
。
【００１７】また、本発明にあっては、このような手法
に従って空燃比センサの出力補正を行なうに際し、前記
空燃比演算処理系に入力されることとなる、前記Ａ／Ｄ
変換器にて出力される第一の感度補正が施されたデジタ
ル出力信号に対して、前記空燃比センサにおける理論空
燃比点での出力値と、前記空燃比演算処理系で採用され
る基準出力特性に基づく理論空燃比点での基準出力値と
の差に応じた補正値を用いて、バイアス補正を行ない、
更に、このバイアス補正が施されたデジタル出力信号が
、理論空燃比点よりもリッチ側にある場合に、該デジタ
ル出力信号に対して、前記空燃比センサ個体のＨ２ 濃
度電流感度係数およびＣＯ濃度電流感度係数に対応した
第二の感度補正係数により、第二の感度補正を行なうこ
とを特徴とする空燃比センサの出力補正方法。
に従って空燃比センサの出力補正を行なうに際し、前記
空燃比演算処理系に入力されることとなる、前記Ａ／Ｄ
変換器にて出力される第一の感度補正が施されたデジタ
ル出力信号に対して、前記空燃比センサにおける理論空
燃比点での出力値と、前記空燃比演算処理系で採用され
る基準出力特性に基づく理論空燃比点での基準出力値と
の差に応じた補正値を用いて、バイアス補正を行ない、
更に、このバイアス補正が施されたデジタル出力信号が
、理論空燃比点よりもリッチ側にある場合に、該デジタ
ル出力信号に対して、前記空燃比センサ個体のＨ２ 濃
度電流感度係数およびＣＯ濃度電流感度係数に対応した
第二の感度補正係数により、第二の感度補正を行なうこ
とを特徴とする空燃比センサの出力補正方法。
【００１８】更にまた、そのような本発明手法に従う空
燃比センサの出力補正を実施するに際し、かかる第二の
感度補正は、例えば、Ｈ２ 濃度およびＣＯ濃度が既知
の校正ガスを、前記燃焼排ガスとして前記空燃比センサ
の内部空間に導くことにより、前記空燃比センサを用い
て得られた実測空燃比信号と、かかる校正ガスにおける
既知のＨ２ 濃度およびＣＯ濃度から理論的に算出され
た理論空燃比信号との比に基づいて、前記第二の感度補
正係数を得、かかる第二の感度補正係数を用いて、前記
第二の感度補正を行なうことを特徴とする請求項２に記
載の空燃比センサの出力補正方法。
燃比センサの出力補正を実施するに際し、かかる第二の
感度補正は、例えば、Ｈ２ 濃度およびＣＯ濃度が既知
の校正ガスを、前記燃焼排ガスとして前記空燃比センサ
の内部空間に導くことにより、前記空燃比センサを用い
て得られた実測空燃比信号と、かかる校正ガスにおける
既知のＨ２ 濃度およびＣＯ濃度から理論的に算出され
た理論空燃比信号との比に基づいて、前記第二の感度補
正係数を得、かかる第二の感度補正係数を用いて、前記
第二の感度補正を行なうことを特徴とする請求項２に記
載の空燃比センサの出力補正方法。
【００１９】さらに、本発明は、酸素イオン伝導性の固
体電解質体と少なくとも一対の電極とから成る第一及び
第二の電気化学的セルを有する空燃比センサを用いて、
燃焼排ガスを測定し、該第一の電気化学的セルにおける
酸素濃淡電池作用によって、燃焼排ガスが所定の拡散抵
抗下に導かれる内部空間における酸素分圧に応じた起電
力を得る一方、前記第二の電気化学的セルにおける酸素
ポンピング作用によって、該第一の電気化学的セルの起
電力が略一定となるように、前記内部空間の酸素分圧を
調節することにより、かかる第二の電気化学的セルにお
けるポンプ電流値に応じて得られた空燃比センサの出力
信号から、燃焼用ガスの空燃比信号を得るに際し、前記
第一の感度補正を行ない、或いはそれに加えてバイアス
補正や第二の感度補正を行なうと共に、かかる空燃比セ
ンサの出力信号の信号レベルを検出し、この信号レベル
の大きさに応じて、該出力信号の増幅率を切り換えるよ
うにした空燃比センサの出力補正方法をも、その特徴と
するものである。
体電解質体と少なくとも一対の電極とから成る第一及び
第二の電気化学的セルを有する空燃比センサを用いて、
燃焼排ガスを測定し、該第一の電気化学的セルにおける
酸素濃淡電池作用によって、燃焼排ガスが所定の拡散抵
抗下に導かれる内部空間における酸素分圧に応じた起電
力を得る一方、前記第二の電気化学的セルにおける酸素
ポンピング作用によって、該第一の電気化学的セルの起
電力が略一定となるように、前記内部空間の酸素分圧を
調節することにより、かかる第二の電気化学的セルにお
けるポンプ電流値に応じて得られた空燃比センサの出力
信号から、燃焼用ガスの空燃比信号を得るに際し、前記
第一の感度補正を行ない、或いはそれに加えてバイアス
補正や第二の感度補正を行なうと共に、かかる空燃比セ
ンサの出力信号の信号レベルを検出し、この信号レベル
の大きさに応じて、該出力信号の増幅率を切り換えるよ
うにした空燃比センサの出力補正方法をも、その特徴と
するものである。
【００２０】
【実施例】以下、このような本発明の構成をより具体的
に明らかにするために、本発明方法に従う一つの空燃比
センサの出力補正の実施例を具体的に示し、図面を参照
しつつ、その出力補正操作を詳細に説明することとする
。
に明らかにするために、本発明方法に従う一つの空燃比
センサの出力補正の実施例を具体的に示し、図面を参照
しつつ、その出力補正操作を詳細に説明することとする
。
【００２１】先ず、図１には、所謂ダブルセルタイプの
酸素センサを利用して、内燃機関における燃焼排ガス中
の酸素濃度を検出することにより、燃焼混合ガスの空燃
比等を測定するようにした空燃比センサを用い、そのセ
ンサ出力信号から空燃比信号を得るに際して、本発明に
従う補正処理を施す場合の具体的操作を示すブロック図
が、示されている。
酸素センサを利用して、内燃機関における燃焼排ガス中
の酸素濃度を検出することにより、燃焼混合ガスの空燃
比等を測定するようにした空燃比センサを用い、そのセ
ンサ出力信号から空燃比信号を得るに際して、本発明に
従う補正処理を施す場合の具体的操作を示すブロック図
が、示されている。
【００２２】かかる図１中、１０は、空燃比センサであ
って、公知の如く、燃焼排ガスが所定の拡散抵抗下に導
かれる内部空間内の酸素濃度に応じた起電力：Ｖｓ を
出力するセンサセル１２と、該内部空間内に酸素イオン
を給排するポンプセル１４を備えている。そして、セン
サセル１２の起電力：Ｖｓ が、設定器１６にて予め設
定された基準値：ＳＶとなるように、ポンプセル１４に
対して給電されるポンプ電流：Ｉｐが、Ｉｐコントロー
ラ１８によって制御されるようになっている。そして、
そのようにポンプ電流：Ｉｐをフィードバック制御せし
めた際における、かかるポンプ電流：Ｉｐに対応した信
号が、Ｉｐコントローラ１８から、空燃比センサの出力
信号：ＹＡ として、出力されることとなるのである。
って、公知の如く、燃焼排ガスが所定の拡散抵抗下に導
かれる内部空間内の酸素濃度に応じた起電力：Ｖｓ を
出力するセンサセル１２と、該内部空間内に酸素イオン
を給排するポンプセル１４を備えている。そして、セン
サセル１２の起電力：Ｖｓ が、設定器１６にて予め設
定された基準値：ＳＶとなるように、ポンプセル１４に
対して給電されるポンプ電流：Ｉｐが、Ｉｐコントロー
ラ１８によって制御されるようになっている。そして、
そのようにポンプ電流：Ｉｐをフィードバック制御せし
めた際における、かかるポンプ電流：Ｉｐに対応した信
号が、Ｉｐコントローラ１８から、空燃比センサの出力
信号：ＹＡ として、出力されることとなるのである。
【００２３】なお、本実施例における空燃比センサ１０
においては、かかるセンサの出力信号：ＹＡ が、電圧
信号として出力されるようになっており、ポンプセル１
４には、このＩｐコントローラ１８からの信号（ＹＡ
）が、Ｖ／Ｉ変換器２０を介して、ポンプ電流として給
電せしめられるようになっている。
においては、かかるセンサの出力信号：ＹＡ が、電圧
信号として出力されるようになっており、ポンプセル１
４には、このＩｐコントローラ１８からの信号（ＹＡ
）が、Ｖ／Ｉ変換器２０を介して、ポンプ電流として給
電せしめられるようになっている。
【００２４】そして、このような空燃比センサ１０によ
って得られた、燃焼排ガス中の酸素濃度に応じたセンサ
出力信号：ＹＡ は、Ａ／Ｄ変換器２２によってデジタ
ル変換（ＹＡ →ＹＤ ）された後、空燃比演算処理系
２４に入力され、該空燃比演算処理系２４において、酸
素濃度（±Ｏ２ ）等の目的とする空燃比信号が算出さ
れて、外部出力装置２５にて表示されることとなる。
って得られた、燃焼排ガス中の酸素濃度に応じたセンサ
出力信号：ＹＡ は、Ａ／Ｄ変換器２２によってデジタ
ル変換（ＹＡ →ＹＤ ）された後、空燃比演算処理系
２４に入力され、該空燃比演算処理系２４において、酸
素濃度（±Ｏ２ ）等の目的とする空燃比信号が算出さ
れて、外部出力装置２５にて表示されることとなる。
【００２５】なお、かかる空燃比演算処理系２４におい
ては、通常、先ず、センサ出力信号：ＹＤ からの酸素
濃度（±Ｏ２ ）が算出されることとなるが、その算出
は、前記（数１），（数２）及び（数３）に基づいて為
される。具体的には、センサ出力信号：ＹＤ が、理論
空燃比点よりもリーン側（ＹＤ ≧０）である場合には
、ＹＤ→Ｏ２ 演算手段２６により、下記（数４）に基
づいて算出される一方、理論空燃比点よりもリッチ側（
ＹＤ ＜０）である場合には、ＹＤ →−Ｏ２ 演算手
段２８により、下記（数５）に基づいて、それぞれ、酸
素濃度（±Ｏ２ ）が求められる。
ては、通常、先ず、センサ出力信号：ＹＤ からの酸素
濃度（±Ｏ２ ）が算出されることとなるが、その算出
は、前記（数１），（数２）及び（数３）に基づいて為
される。具体的には、センサ出力信号：ＹＤ が、理論
空燃比点よりもリーン側（ＹＤ ≧０）である場合には
、ＹＤ→Ｏ２ 演算手段２６により、下記（数４）に基
づいて算出される一方、理論空燃比点よりもリッチ側（
ＹＤ ＜０）である場合には、ＹＤ →−Ｏ２ 演算手
段２８により、下記（数５）に基づいて、それぞれ、酸
素濃度（±Ｏ２ ）が求められる。
【００２６】
【数４】
【００２７】
【数５】
【００２８】また、これらの（数４）及び（数５）から
明らかなように、ＹＤ≧１の場合には、酸素濃度（＋Ｏ
２ ）が比較的簡単な計算によって求められるが、ＹＤ
＜１の場合には、計算が極めて複雑となることから、
好適には、下記（数６）に示すように、燃焼燃料の水炭
比に対応して、センサ出力信号：ＹＤ と酸素分圧：Ｐ
（−Ｏ２ ）との関係を、折線近似や多次元多項式関数
等により、予めリニアライズ関数：Ｆ（ ）として求め
ておき、その逆リニアライズ関数：Ｆ−１（ ） を用
いて、酸素濃度（−Ｏ２ ）が求められる。
明らかなように、ＹＤ≧１の場合には、酸素濃度（＋Ｏ
２ ）が比較的簡単な計算によって求められるが、ＹＤ
＜１の場合には、計算が極めて複雑となることから、
好適には、下記（数６）に示すように、燃焼燃料の水炭
比に対応して、センサ出力信号：ＹＤ と酸素分圧：Ｐ
（−Ｏ２ ）との関係を、折線近似や多次元多項式関数
等により、予めリニアライズ関数：Ｆ（ ）として求め
ておき、その逆リニアライズ関数：Ｆ−１（ ） を用
いて、酸素濃度（−Ｏ２ ）が求められる。
【００２９】
【数６】
【００３０】さらに、出力される空燃比信号として、酸
素過剰率（λ）や燃焼用ガス中の空燃比（Ａ／Ｆ）が要
求される場合には、上記演算手段２６，２８において算
出された酸素濃度（±Ｏ２ ）から、Ｏ２ →λ演算手
段３０，−Ｏ２ →λ演算手段３２およびλ→Ａ／Ｆ演
算手段３４により、目的とするλやＡ／Ｆが、公知の関
係式に基づいて、それぞれ算出され、それらの値が選択
的に或いは同時に出力されることとなる。
素過剰率（λ）や燃焼用ガス中の空燃比（Ａ／Ｆ）が要
求される場合には、上記演算手段２６，２８において算
出された酸素濃度（±Ｏ２ ）から、Ｏ２ →λ演算手
段３０，−Ｏ２ →λ演算手段３２およびλ→Ａ／Ｆ演
算手段３４により、目的とするλやＡ／Ｆが、公知の関
係式に基づいて、それぞれ算出され、それらの値が選択
的に或いは同時に出力されることとなる。
【００３１】ところで、このような空燃比信号の検出シ
ステムにおいて、本実施例では、その第一の特徴的構成
要素として、Ａ／Ｄ変換器２２に対して接続された第一
の感度補正手段３６を備えており、センサ出力信号：Ｙ
Ａ に対して第一の感度補正が加えられるようになって
いる。即ち、空燃比センサでは、前述の如く、センサの
製作上の誤差等に起因するＯ２ 濃度電流感度係数：Ｋ
Ｏ２のばらつきによって、その出力信号：ＹＡ の変動
範囲が、各センサ個体毎にばらつくこととなる（（数４
）参照）が、かかる第一の感度補正によって、このＯ２
濃度電流感度係数：ＫＯ２のばらつきに起因する出力
信号誤差が、有効に補正され得ることとなるのである。
ステムにおいて、本実施例では、その第一の特徴的構成
要素として、Ａ／Ｄ変換器２２に対して接続された第一
の感度補正手段３６を備えており、センサ出力信号：Ｙ
Ａ に対して第一の感度補正が加えられるようになって
いる。即ち、空燃比センサでは、前述の如く、センサの
製作上の誤差等に起因するＯ２ 濃度電流感度係数：Ｋ
Ｏ２のばらつきによって、その出力信号：ＹＡ の変動
範囲が、各センサ個体毎にばらつくこととなる（（数４
）参照）が、かかる第一の感度補正によって、このＯ２
濃度電流感度係数：ＫＯ２のばらつきに起因する出力
信号誤差が、有効に補正され得ることとなるのである。
【００３２】具体的には、かかる第一の感度補正は、第
一の感度補正手段３６によって、Ａ／Ｄ変換器２２にお
ける入力電圧範囲：ＦＳＲを、使用する空燃比センサ１
０のＯ２ 濃度電流感度係数：ＫＯ２に応じて設定せし
めることにより、行なわれる。それには、例えば、先ず
、ＹＤ ≧１となる組成既知の適当な校正ガスを用いて
、上述の空燃比信号の検出システムによって空燃比信号
を得る一方、かかる校正ガスの既知組成に基づいて理論
演算することにより、空燃比信号の理論値を求める。そ
して、検出システムによって実際に得られた空燃比信号
が、理論的に算出された空燃比信号に一致するように、
Ａ／Ｄ変換器２２におけるＦＳＲを変化させることによ
って、行なわれることとなる。
一の感度補正手段３６によって、Ａ／Ｄ変換器２２にお
ける入力電圧範囲：ＦＳＲを、使用する空燃比センサ１
０のＯ２ 濃度電流感度係数：ＫＯ２に応じて設定せし
めることにより、行なわれる。それには、例えば、先ず
、ＹＤ ≧１となる組成既知の適当な校正ガスを用いて
、上述の空燃比信号の検出システムによって空燃比信号
を得る一方、かかる校正ガスの既知組成に基づいて理論
演算することにより、空燃比信号の理論値を求める。そ
して、検出システムによって実際に得られた空燃比信号
が、理論的に算出された空燃比信号に一致するように、
Ａ／Ｄ変換器２２におけるＦＳＲを変化させることによ
って、行なわれることとなる。
【００３３】すなわち、このような操作に従って第一の
感度補正を行なうことにより、Ａ／Ｄ変換器２２におけ
るＦＳＲが基準値の１／ＫＡ （ＫＡ ：第一の感度補
正係数）となった場合には、下記（数７）に示すように
、かかるＡ／Ｄ変換器２２に入力されるセンサ出力信号
：ＹＡ が、１／ＫＡ だけ増幅されて、デジタル出力
信号：ＹＤ に変換されることとなる。 ＹＤ ＝ ＹＡ ／ＫＡ ・・
・ （数７）そして、それによって、ＹＤ ≧１の条
件下、センサの実際の出力信号が、理論上の出力信号に
合わせ込まれるのである。
感度補正を行なうことにより、Ａ／Ｄ変換器２２におけ
るＦＳＲが基準値の１／ＫＡ （ＫＡ ：第一の感度補
正係数）となった場合には、下記（数７）に示すように
、かかるＡ／Ｄ変換器２２に入力されるセンサ出力信号
：ＹＡ が、１／ＫＡ だけ増幅されて、デジタル出力
信号：ＹＤ に変換されることとなる。 ＹＤ ＝ ＹＡ ／ＫＡ ・・
・ （数７）そして、それによって、ＹＤ ≧１の条
件下、センサの実際の出力信号が、理論上の出力信号に
合わせ込まれるのである。
【００３４】要するに、前記第一の感度補正係数：ＫＡ
は、空燃比センサ個体間におけるＯ２ 濃度電流感度
係数：ＫＯ２のばらつきに対応するものであって、この
第一の感度補正係数：ＫＡ を用いて上述の如き第一の
感度補正を実施することにより、Ｏ２ 濃度電流感度係
数：ＫＯ２のばらつきに起因する、ＹＤ ≧１の条件下
でのセンサ個体間の出力特性のばらつきが有効に補正さ
れ得ることとなるのである。
は、空燃比センサ個体間におけるＯ２ 濃度電流感度
係数：ＫＯ２のばらつきに対応するものであって、この
第一の感度補正係数：ＫＡ を用いて上述の如き第一の
感度補正を実施することにより、Ｏ２ 濃度電流感度係
数：ＫＯ２のばらつきに起因する、ＹＤ ≧１の条件下
でのセンサ個体間の出力特性のばらつきが有効に補正さ
れ得ることとなるのである。
【００３５】しかも、このような第一の感度補正方法に
よれば、空燃比センサ個体間でのＯ２ 濃度電流感度係
数：ＫＯ２のばらつき、即ち空燃比センサ１０の出力値
の最大最小範囲に応じて、Ａ／Ｄ変換器２２のＦＳＲが
設定されることとなるところから、使用する空燃比セン
サ１０の感度が低い場合でも、かかるＡ／Ｄ変換器２２
によるデジタル変換の際に、その量子化誤差に起因して
、センサ出力信号に及ぼされる誤差量が極めて効果的に
抑えられ得るのである。
よれば、空燃比センサ個体間でのＯ２ 濃度電流感度係
数：ＫＯ２のばらつき、即ち空燃比センサ１０の出力値
の最大最小範囲に応じて、Ａ／Ｄ変換器２２のＦＳＲが
設定されることとなるところから、使用する空燃比セン
サ１０の感度が低い場合でも、かかるＡ／Ｄ変換器２２
によるデジタル変換の際に、その量子化誤差に起因して
、センサ出力信号に及ぼされる誤差量が極めて効果的に
抑えられ得るのである。
【００３６】より具体的には、例えば、二つの空燃比セ
ンサα，βにおいて、ＹＤ ≧１の条件下、同一組成の
構成ガスを測定した際の各センサの出力信号：ＹＡ が
、α＝１０Ｖ，β＝２Ｖであった場合には、ＫＡ ＝５
として、βの方のＡ／Ｄ変換器におけるＦＳＲを、αの
方のＡ／Ｄ変換器におけるＦＳＲの略１／５に設定する
。そうすれば、各Ａ／Ｄ変換器から略同一レベルのデジ
タル信号値が出力されることとなって、それら両空燃比
センサα，β間でのＯ２ 濃度電流感度係数：ＫＯ２の
ばらつきに起因する誤差が有利に補正され得ると共に、
各空燃比センサＡ，Ｂにおいて、デジタル変換時の量子
化誤差に起因してセンサ出力信号に及ぼされる誤差量も
、略同一に抑えることができるのである。
ンサα，βにおいて、ＹＤ ≧１の条件下、同一組成の
構成ガスを測定した際の各センサの出力信号：ＹＡ が
、α＝１０Ｖ，β＝２Ｖであった場合には、ＫＡ ＝５
として、βの方のＡ／Ｄ変換器におけるＦＳＲを、αの
方のＡ／Ｄ変換器におけるＦＳＲの略１／５に設定する
。そうすれば、各Ａ／Ｄ変換器から略同一レベルのデジ
タル信号値が出力されることとなって、それら両空燃比
センサα，β間でのＯ２ 濃度電流感度係数：ＫＯ２の
ばらつきに起因する誤差が有利に補正され得ると共に、
各空燃比センサＡ，Ｂにおいて、デジタル変換時の量子
化誤差に起因してセンサ出力信号に及ぼされる誤差量も
、略同一に抑えることができるのである。
【００３７】なお、検出システムによって実際に得られ
る空燃比信号が、デジタル信号として出力される場合に
は、かかる第一の感度補正手段３６として、図２に示さ
れている如く、Ａ／Ｄ変換器２２と同一ビット数：ｎの
Ｄ／Ａ変換器３８を用いることが可能である。それによ
って、下記（数８）に示されている如く、検出システム
によって実際に得られた空燃比信号：ＳＤ に応じて、
Ｄ／Ａ変換器３８に設定されたＦＳＲを変化せしめて、
それをＡ／Ｄ変換器２２におけるＦＳＲとして設定する
ことができる。即ち、この場合には、下記（数８）中、
ＳＤ ／（２ｎ −１）が、第一の感度補正係数：ＫＡ
とされることとなる。
る空燃比信号が、デジタル信号として出力される場合に
は、かかる第一の感度補正手段３６として、図２に示さ
れている如く、Ａ／Ｄ変換器２２と同一ビット数：ｎの
Ｄ／Ａ変換器３８を用いることが可能である。それによ
って、下記（数８）に示されている如く、検出システム
によって実際に得られた空燃比信号：ＳＤ に応じて、
Ｄ／Ａ変換器３８に設定されたＦＳＲを変化せしめて、
それをＡ／Ｄ変換器２２におけるＦＳＲとして設定する
ことができる。即ち、この場合には、下記（数８）中、
ＳＤ ／（２ｎ −１）が、第一の感度補正係数：ＫＡ
とされることとなる。
【００３８】
【数８】
【００３９】さらに、本実施例の空燃比信号の検出シス
テムは、その第二の特徴的構成要素として、バイアス補
正手段４０を備えており、上述の如く、第一の感度補正
係数：ＫＡ によって第一の感度補正が施されたセンサ
出力信号：ＹＤ に対して、更に、バイアス補正が施さ
れるようになっている。即ち、空燃比センサには、製作
上の誤差等に起因して、その感度のばらつきのみならず
、オフセット的な出力誤差も存在するのであり、センサ
出力信号：ＹＤ におけるそのような出力誤差が、かか
るバイアス補正手段４０によって補正され得るのである
。
テムは、その第二の特徴的構成要素として、バイアス補
正手段４０を備えており、上述の如く、第一の感度補正
係数：ＫＡ によって第一の感度補正が施されたセンサ
出力信号：ＹＤ に対して、更に、バイアス補正が施さ
れるようになっている。即ち、空燃比センサには、製作
上の誤差等に起因して、その感度のばらつきのみならず
、オフセット的な出力誤差も存在するのであり、センサ
出力信号：ＹＤ におけるそのような出力誤差が、かか
るバイアス補正手段４０によって補正され得るのである
。
【００４０】具体的には、このバイアス補正手段４０に
よる補正は、例えば、先ず、組成既知の構成ガスを用い
て、上述の空燃比信号の検出システムにより、理論空燃
比点（λ＝１）における空燃比信号を得る。そして、こ
の実際に出力される空燃比信号が、理論値に一致するよ
うに、センサ出力信号に加えるバイアス補正値：Ｙ０を
決定することによって行なわれる。即ち、それによって
、前記（数７）に示されているデジタル出力信号：ＹＤ
は、下記（数９）の如くバイアス補正されることとな
る。 ＹＤ ＝（ＹＡ −Ｙ０ ）／ＫＡ ・・・
（数９）
よる補正は、例えば、先ず、組成既知の構成ガスを用い
て、上述の空燃比信号の検出システムにより、理論空燃
比点（λ＝１）における空燃比信号を得る。そして、こ
の実際に出力される空燃比信号が、理論値に一致するよ
うに、センサ出力信号に加えるバイアス補正値：Ｙ０を
決定することによって行なわれる。即ち、それによって
、前記（数７）に示されているデジタル出力信号：ＹＤ
は、下記（数９）の如くバイアス補正されることとな
る。 ＹＤ ＝（ＹＡ −Ｙ０ ）／ＫＡ ・・・
（数９）
【００４１】要するに、かくの如き補正操作
によって、センサ出力値：ＹＤ の原点が、理論上の原
点に合わせ込まれるのであり、それによって、空燃比セ
ンサにおけるオフセット的な出力誤差が、有利に補正さ
れ得ることとなるのである。
によって、センサ出力値：ＹＤ の原点が、理論上の原
点に合わせ込まれるのであり、それによって、空燃比セ
ンサにおけるオフセット的な出力誤差が、有利に補正さ
れ得ることとなるのである。
【００４２】そして、このようにして第一の感度補正お
よびバイアス補正が施されたセンサ出力信号：ＹＤ は
、前記空燃比演算処理系２４に入力され、前述の如くリ
ーン側かリッチ側かが判断されて、それぞれに対応した
演算手段２６，２８にて演算処理されることにより、空
燃比信号が算出されることとなるが、そこにおいて、本
実施例の空燃比信号の検出システムにあっては、その第
三の特徴的構成要素として、第二の感度補正手段４２を
備えており、リッチ側のセンサ出力信号：ＹＤ に対し
て、第二の感度補正が加えられるようになっている。
よびバイアス補正が施されたセンサ出力信号：ＹＤ は
、前記空燃比演算処理系２４に入力され、前述の如くリ
ーン側かリッチ側かが判断されて、それぞれに対応した
演算手段２６，２８にて演算処理されることにより、空
燃比信号が算出されることとなるが、そこにおいて、本
実施例の空燃比信号の検出システムにあっては、その第
三の特徴的構成要素として、第二の感度補正手段４２を
備えており、リッチ側のセンサ出力信号：ＹＤ に対し
て、第二の感度補正が加えられるようになっている。
【００４３】すなわち、空燃比センサでは、燃焼ガスが
理論空燃比点よりもリッチ側にある場合、前述の如く、
センサの製作上の誤差等に起因するＨ２ 濃度電流感度
係数：ＫＨ２およびＣＯ２ 濃度電流感度係数：ＫＣＯ
２ のばらつきによって、その出力特性が、各センサ毎
にばらつくこととなる（数５参照）が、そのような出力
特性のばらつきに起因するセンサ出力信号：ＹＤ にお
ける出力誤差が、かかる第二の感度補正によって補正さ
れ得るのである。
理論空燃比点よりもリッチ側にある場合、前述の如く、
センサの製作上の誤差等に起因するＨ２ 濃度電流感度
係数：ＫＨ２およびＣＯ２ 濃度電流感度係数：ＫＣＯ
２ のばらつきによって、その出力特性が、各センサ毎
にばらつくこととなる（数５参照）が、そのような出力
特性のばらつきに起因するセンサ出力信号：ＹＤ にお
ける出力誤差が、かかる第二の感度補正によって補正さ
れ得るのである。
【００４４】具体的には、この第二の感度補正は、例え
ば、先ず、Ｈ２ 濃度およびＣＯ２ 濃度が既知の構成
ガスを用いて、上述の空燃比信号の検出システムにより
、空燃比信号を得る。そして、この実際に出力される空
燃比信号が、理論値に一致するように、センサ出力信号
に加える第二の感度補正係数：ＫＭ を決定することに
よって行なわれる。即ち、それによって、前記（数９）
に示されているデジタル出力信号：ＹＤ は、下記（数
１０）の如く、第二の感度補正されることとなる。 ＹＤ ＝（ＹＡ −Ｙ０ ）
／（ＫＡ ・ＫＭ ） ・・・ （数１０）
ば、先ず、Ｈ２ 濃度およびＣＯ２ 濃度が既知の構成
ガスを用いて、上述の空燃比信号の検出システムにより
、空燃比信号を得る。そして、この実際に出力される空
燃比信号が、理論値に一致するように、センサ出力信号
に加える第二の感度補正係数：ＫＭ を決定することに
よって行なわれる。即ち、それによって、前記（数９）
に示されているデジタル出力信号：ＹＤ は、下記（数
１０）の如く、第二の感度補正されることとなる。 ＹＤ ＝（ＹＡ −Ｙ０ ）
／（ＫＡ ・ＫＭ ） ・・・ （数１０）
【００
４５】要するに、かくの如き第二の感度補正において採
用される第二の感度補正係数：ＫＭ は、空燃比センサ
個体間におけるＨ２ 濃度電流感度係数：ＫＨ２および
ＣＯ２ 濃度電流感度係数：ＫＣＯ２ のばらつきに対
応するものであって、この第二の感度補正係数：ＫＭ
を用いて上述の如き第二の感度補正を実施することによ
り、Ｈ２ 濃度電流感度係数：ＫＨ２およびＣＯ２ 濃
度電流感度係数：ＫＣＯ２ のばらつきに起因する、Ｙ
Ｄ ＜１の条件下でのセンサ個体間の出力特性のばらつ
きが有効に補正され得ることとなるのである。
４５】要するに、かくの如き第二の感度補正において採
用される第二の感度補正係数：ＫＭ は、空燃比センサ
個体間におけるＨ２ 濃度電流感度係数：ＫＨ２および
ＣＯ２ 濃度電流感度係数：ＫＣＯ２ のばらつきに対
応するものであって、この第二の感度補正係数：ＫＭ
を用いて上述の如き第二の感度補正を実施することによ
り、Ｈ２ 濃度電流感度係数：ＫＨ２およびＣＯ２ 濃
度電流感度係数：ＫＣＯ２ のばらつきに起因する、Ｙ
Ｄ ＜１の条件下でのセンサ個体間の出力特性のばらつ
きが有効に補正され得ることとなるのである。
【００４６】しかも、このような第二の感度補正方法に
よれば、空燃比センサ個体間でのＨ２ 濃度電流感度係
数：ＫＨ２およびＣＯ２ 濃度電流感度係数：ＫＣＯ２
のばらつきが、実際のセンサの出力特性に基づいて得
られた第二の感度補正係数：ＫＭ を用いた演算によっ
て補正されることから、グラフ等を用いた補正に比して
、その補正が容易且つ迅速に為され得ると共に、高精度
な補正が可能となるのである。
よれば、空燃比センサ個体間でのＨ２ 濃度電流感度係
数：ＫＨ２およびＣＯ２ 濃度電流感度係数：ＫＣＯ２
のばらつきが、実際のセンサの出力特性に基づいて得
られた第二の感度補正係数：ＫＭ を用いた演算によっ
て補正されることから、グラフ等を用いた補正に比して
、その補正が容易且つ迅速に為され得ると共に、高精度
な補正が可能となるのである。
【００４７】すなわち、本実施例における空燃比信号の
検出システムにあっては、空燃比センサ１０からの出力
信号：ＹＡ に対して、第一の感度補正、バイアス補正
および第二の感度補正が加えられることとなる。そして
、それによって、センサ出力信号が理論空燃比点よりも
リーン側にある場合に適用される、前記（数４）に示さ
れたＹＤ →Ｏ２ 演算手段２６における演算式および
センサ出力信号が理論空燃比点よりもリーン側にある場
合に適用される、前記（数６）に示されたＹＤ →−Ｏ
２ 演算手段２８における演算式が、第一の感度補正係
数：ＫＡ ，バイアス補正値：Ｙ０ ，第二の感度補正
係数：ＫＭ を用いて、それぞれ、下記（数１１）およ
び（数１２）の如く表されることとなる。
検出システムにあっては、空燃比センサ１０からの出力
信号：ＹＡ に対して、第一の感度補正、バイアス補正
および第二の感度補正が加えられることとなる。そして
、それによって、センサ出力信号が理論空燃比点よりも
リーン側にある場合に適用される、前記（数４）に示さ
れたＹＤ →Ｏ２ 演算手段２６における演算式および
センサ出力信号が理論空燃比点よりもリーン側にある場
合に適用される、前記（数６）に示されたＹＤ →−Ｏ
２ 演算手段２８における演算式が、第一の感度補正係
数：ＫＡ ，バイアス補正値：Ｙ０ ，第二の感度補正
係数：ＫＭ を用いて、それぞれ、下記（数１１）およ
び（数１２）の如く表されることとなる。
【００４８】
【数１１】
【００４９】
【数１２】
【００５０】従って、上述の如き空燃比信号の検出シス
テムによれば、空燃比センサ個体間におけるセンサ出力
値の、Ｏ２ 濃度電流感度係数：ＫＯ２、Ｈ２ 濃度電
流感度係数：ＫＨ２、ＣＯ２ 濃度電流感度係数：ＫＣ
Ｏ２ やオフセット的な原位のばらつきに起因するばら
つき（誤差）が、極めて有利に補正され得るのであり、
しかも、デジタル変換時における量子化誤差によってセ
ンサ出力信号に及ぼされる誤差量も、有利に抑えられ得
ることとなって、空燃比信号を高精度に得ることが可能
となるのである。
テムによれば、空燃比センサ個体間におけるセンサ出力
値の、Ｏ２ 濃度電流感度係数：ＫＯ２、Ｈ２ 濃度電
流感度係数：ＫＨ２、ＣＯ２ 濃度電流感度係数：ＫＣ
Ｏ２ やオフセット的な原位のばらつきに起因するばら
つき（誤差）が、極めて有利に補正され得るのであり、
しかも、デジタル変換時における量子化誤差によってセ
ンサ出力信号に及ぼされる誤差量も、有利に抑えられ得
ることとなって、空燃比信号を高精度に得ることが可能
となるのである。
【００５１】次に、図３には、本発明の別の具体的実施
例を示す、空燃比信号の検出システムのブロック図が、
示されている。なお、本実施例では、前記実施例と同様
な構造乃至は構成とされた要素については、図中、前記
実施例と同一の符号を付することにより、その詳細な説
明は省略することとする。
例を示す、空燃比信号の検出システムのブロック図が、
示されている。なお、本実施例では、前記実施例と同様
な構造乃至は構成とされた要素については、図中、前記
実施例と同一の符号を付することにより、その詳細な説
明は省略することとする。
【００５２】すなわち、本実施例における空燃比検出シ
ステムは、前記第一の実施例に示されたシステム構成に
加えて、空燃比センサ１０の出力信号：ＹＡ のレベル
を測定し、該信号レベルが、或る設定レベルの１／Ｎ以
上か以下かを判別して判定信号を出力する１／Ｎレベル
検知器４６と、空燃比センサ１０の出力信号を増幅する
切換増幅器４４とを備えている。そして、かかる１／Ｎ
レベル検知器４６にて出力される判定信号、即ちセンサ
出力信号：ＹＡ のレベルに応じて、切換増幅器４４の
作動、即ち増幅率：Ｇが、適宜、切り換えられるように
なっているのである。
ステムは、前記第一の実施例に示されたシステム構成に
加えて、空燃比センサ１０の出力信号：ＹＡ のレベル
を測定し、該信号レベルが、或る設定レベルの１／Ｎ以
上か以下かを判別して判定信号を出力する１／Ｎレベル
検知器４６と、空燃比センサ１０の出力信号を増幅する
切換増幅器４４とを備えている。そして、かかる１／Ｎ
レベル検知器４６にて出力される判定信号、即ちセンサ
出力信号：ＹＡ のレベルに応じて、切換増幅器４４の
作動、即ち増幅率：Ｇが、適宜、切り換えられるように
なっているのである。
【００５３】具体的には、例えば、１／Ｎレベル検知器
４６によって、空燃比センサ１０にて出力されるセンサ
出力信号：ＹＡ の信号レベルが、基準値の１／５以上
か以下かの判定信号を出力するようにすると共に、かか
るセンサ出力信号：ＹＡ が基準値の１／５以下となっ
た場合には、増幅率：Ｇが５倍となるように、切換増幅
器のゲインが設定されることとなる。
４６によって、空燃比センサ１０にて出力されるセンサ
出力信号：ＹＡ の信号レベルが、基準値の１／５以上
か以下かの判定信号を出力するようにすると共に、かか
るセンサ出力信号：ＹＡ が基準値の１／５以下となっ
た場合には、増幅率：Ｇが５倍となるように、切換増幅
器のゲインが設定されることとなる。
【００５４】また、かかる１／Ｎレベル検知器４６によ
る判定信号は、バイアス補正手段４０とＹＤ →Ｏ２
演算手段２６およびＹＤ →−Ｏ２ 演算手段２８に対
して、それぞれ入力されるようになっている。
る判定信号は、バイアス補正手段４０とＹＤ →Ｏ２
演算手段２６およびＹＤ →−Ｏ２ 演算手段２８に対
して、それぞれ入力されるようになっている。
【００５５】そして、バイアス補正手段４０では、下記
（数１３）に示されているように、前述の如きバイアス
補正を実施するに際して、そのバイアス補正値：Ｙ０
が、切換増幅器４４における増幅率：Ｇに応じて修正さ
れることとなる。 ＹＤ ＝（ＹＡ −Ｙ０ ′）／ＫＡ ・・・
（数１３）Ｙ０ ′＝Ｙ０ ・Ｇ 即ち、上述の如き、センサ出力信号：ＹＡ の増幅率：
Ｇの切換えによって、センサ個体におけるオフセット的
な原位のばらつきの大きさも、同様に増大することから
、かかる増幅率：Ｇに応じて、バイアス補正値：Ｙ０
も修正することが必要となるのである。
（数１３）に示されているように、前述の如きバイアス
補正を実施するに際して、そのバイアス補正値：Ｙ０
が、切換増幅器４４における増幅率：Ｇに応じて修正さ
れることとなる。 ＹＤ ＝（ＹＡ −Ｙ０ ′）／ＫＡ ・・・
（数１３）Ｙ０ ′＝Ｙ０ ・Ｇ 即ち、上述の如き、センサ出力信号：ＹＡ の増幅率：
Ｇの切換えによって、センサ個体におけるオフセット的
な原位のばらつきの大きさも、同様に増大することから
、かかる増幅率：Ｇに応じて、バイアス補正値：Ｙ０
も修正することが必要となるのである。
【００５６】また一方、ＹＤ →Ｏ２ 演算手段２６お
よびＹＤ→−Ｏ２ 演算手段２８では、下記（数１４）
および（数１５）に示されているように、前述の如き演
算処理を実施するに際して、センサ出力値：ＹＤ が、
切換増幅器４４における増幅率：Ｇだけレベルを落とさ
れることとなる。即ち、それによって、上述の如き、セ
ンサ出力信号：ＹＡ の増幅率：Ｇの切換えによる、セ
ンサ出力信号の見掛け上の変動が除去されるのである。
よびＹＤ→−Ｏ２ 演算手段２８では、下記（数１４）
および（数１５）に示されているように、前述の如き演
算処理を実施するに際して、センサ出力値：ＹＤ が、
切換増幅器４４における増幅率：Ｇだけレベルを落とさ
れることとなる。即ち、それによって、上述の如き、セ
ンサ出力信号：ＹＡ の増幅率：Ｇの切換えによる、セ
ンサ出力信号の見掛け上の変動が除去されるのである。
【００５７】
【数１４】
【００５８】
【数１５】
【００５９】すなわち、このような本実施例における空
燃比検出システムによれば、被測定ガスが理論空燃比点
付近となって、空燃比センサ１０の出力信号：ＹＡ の
レベルが小さくなった場合に、切換増幅器４４の増幅率
が上げられることによって、Ａ／Ｄ変換器２２に入力さ
れる信号レベルが有利に確保され得るのであり、それに
よって、出力信号：ＹＡ のレベルが小さくなった場合
にも、Ａ／Ｄ変換時における量子化誤差に起因して出力
信号に及ぼされる誤差量の増大が、極めて効果的に抑制
乃至は防止されて、優れた測定精度が有利に維持され得
ることとなるのである。
燃比検出システムによれば、被測定ガスが理論空燃比点
付近となって、空燃比センサ１０の出力信号：ＹＡ の
レベルが小さくなった場合に、切換増幅器４４の増幅率
が上げられることによって、Ａ／Ｄ変換器２２に入力さ
れる信号レベルが有利に確保され得るのであり、それに
よって、出力信号：ＹＡ のレベルが小さくなった場合
にも、Ａ／Ｄ変換時における量子化誤差に起因して出力
信号に及ぼされる誤差量の増大が、極めて効果的に抑制
乃至は防止されて、優れた測定精度が有利に維持され得
ることとなるのである。
【００６０】そして、特に、自動車の空燃比の測定は、
一般に、理論空燃比点付近で実施されることとなるとこ
ろから、上述の如き切換増幅器４４の採用は、測定精度
の向上とその安定化に、極めて優れた効果を発揮し得る
のである。
一般に、理論空燃比点付近で実施されることとなるとこ
ろから、上述の如き切換増幅器４４の採用は、測定精度
の向上とその安定化に、極めて優れた効果を発揮し得る
のである。
【００６１】以上、本発明の実施例について詳述してき
たが、これらは文字通りの例示であって、本発明は、か
かる具体例にのみ限定して解釈されるものではない。
たが、これらは文字通りの例示であって、本発明は、か
かる具体例にのみ限定して解釈されるものではない。
【００６２】例えば、前記実施例においては、第一の感
度補正に対して、バイアス補正および第二の感度補正を
組合せたシステムと、更にそれにセンサ出力信号の増幅
率の切換操作を組合せたシステムとを、それぞれ示した
が、それらの補正方法、特に第一の感度補正方法は、他
の補正方法と独立して採用可能であって、そのように独
立的に採用しても有効な効果を発揮し得るものである。
度補正に対して、バイアス補正および第二の感度補正を
組合せたシステムと、更にそれにセンサ出力信号の増幅
率の切換操作を組合せたシステムとを、それぞれ示した
が、それらの補正方法、特に第一の感度補正方法は、他
の補正方法と独立して採用可能であって、そのように独
立的に採用しても有効な効果を発揮し得るものである。
【００６３】また、第一の感度補正係数：ＫＡ および
第二の感度補正係数：ＫＭ は、それぞれ、Ｏ２ 濃度
電流感度係数、Ｈ２ 濃度電流感度係数およびＣＯ２
濃度電流感度係数に対応するものであることから、各空
燃比センサにおけるそれらガス濃度電流感度係数を、空
燃比信号の検出システムに組み込む前に測定し、その結
果に基づいて、空燃比信号の検出システムに対して、か
かる第一の感度補正係数：ＫＡ および第二の感度補正
係数：ＫＭ を、外部入力することも、可能である。
第二の感度補正係数：ＫＭ は、それぞれ、Ｏ２ 濃度
電流感度係数、Ｈ２ 濃度電流感度係数およびＣＯ２
濃度電流感度係数に対応するものであることから、各空
燃比センサにおけるそれらガス濃度電流感度係数を、空
燃比信号の検出システムに組み込む前に測定し、その結
果に基づいて、空燃比信号の検出システムに対して、か
かる第一の感度補正係数：ＫＡ および第二の感度補正
係数：ＫＭ を、外部入力することも、可能である。
【００６４】更にまた、前記実施例では、Ａ／Ｄ変換器
２２によってデジタル変換された出力信号：ＹＤ に対
して、バイアス補正が加えられるようになっていたが、
デジタル変換される前の出力振動：ＹＡ に対して、そ
のようなバイアス補正を加えることも可能である。
２２によってデジタル変換された出力信号：ＹＤ に対
して、バイアス補正が加えられるようになっていたが、
デジタル変換される前の出力振動：ＹＡ に対して、そ
のようなバイアス補正を加えることも可能である。
【００６５】さらに、前記実施例では、空燃比センサ１
０の出力信号として、ＩＰコントローラ１８から出力さ
れる電圧信号が用いられていたが、ＩＰコントローラ１
８から電流信号（ＩＰ）が出力される場合には、図４に
示されている如く、かかる電流信号を、Ｉ／Ｖ変換器４
８を介して、取り出すことにより、同様に取り扱うこと
ができる。なお、かかる図４中において、その理解を容
易とするために、前記第一の実施例と同様な構造とされ
た部材については、それぞれ、同一の符号を付しておく
こととする。
０の出力信号として、ＩＰコントローラ１８から出力さ
れる電圧信号が用いられていたが、ＩＰコントローラ１
８から電流信号（ＩＰ）が出力される場合には、図４に
示されている如く、かかる電流信号を、Ｉ／Ｖ変換器４
８を介して、取り出すことにより、同様に取り扱うこと
ができる。なお、かかる図４中において、その理解を容
易とするために、前記第一の実施例と同様な構造とされ
た部材については、それぞれ、同一の符号を付しておく
こととする。
【００６６】また、前記第二の実施例では、切換増幅器
４４として、その増幅率が二段階に切換可能なものを用
いる場合について、具体的に説明したが、増幅率が、セ
ンサの出力信号に応じて、三段階以上に切換可能なもの
を用いることも可能である。
４４として、その増幅率が二段階に切換可能なものを用
いる場合について、具体的に説明したが、増幅率が、セ
ンサの出力信号に応じて、三段階以上に切換可能なもの
を用いることも可能である。
【００６７】さらに、上述の如き空燃比信号の検出シス
テムを自動車用内燃機関に対して適用するに際し、内燃
機関の燃料としてアルコール混合燃料が採用される場合
には、ガソリンおよびアルコールの水炭比（Ｈ／Ｃ，Ｏ
／Ｃ）やそれらの混合比によって、燃料の水炭比が変化
する。そこで、例えば、アルコール濃度検出手段等を設
けて、燃料の水炭比を検出し、それの値に応じて、ＹＤ
→−Ｏ２ 演算手段２８による演算処理を行なうこと
によって、一層有利に実施され得ることとなる。
テムを自動車用内燃機関に対して適用するに際し、内燃
機関の燃料としてアルコール混合燃料が採用される場合
には、ガソリンおよびアルコールの水炭比（Ｈ／Ｃ，Ｏ
／Ｃ）やそれらの混合比によって、燃料の水炭比が変化
する。そこで、例えば、アルコール濃度検出手段等を設
けて、燃料の水炭比を検出し、それの値に応じて、ＹＤ
→−Ｏ２ 演算手段２８による演算処理を行なうこと
によって、一層有利に実施され得ることとなる。
【００６８】加えて、本発明は、自動車用内燃機関や各
種工業炉等における燃焼混合ガスの空燃比の計測システ
ムに対して、広く適用され得るものであることは、勿論
である。
種工業炉等における燃焼混合ガスの空燃比の計測システ
ムに対して、広く適用され得るものであることは、勿論
である。
【００６９】
【発明の効果】上述の説明から明らかなように、本発明
に従えば、Ａ／Ｄ変換器におけるＦＳＲを、使用する空
燃比センサ個体のＯ２ 濃度電流感度係数に応じて設定
せしめて、第一の感度補正を実施することにより、セン
サ出力信号における、Ｏ２ 濃度電流感度係数のばらつ
きに起因する誤差が有利に補正され得ると共に、Ａ／Ｄ
変換器によるデジタル変換時の量子化誤差に起因する誤
差量も、有利に軽減され得て、安定した測定精度が発揮
され得ることとなるのである。
に従えば、Ａ／Ｄ変換器におけるＦＳＲを、使用する空
燃比センサ個体のＯ２ 濃度電流感度係数に応じて設定
せしめて、第一の感度補正を実施することにより、セン
サ出力信号における、Ｏ２ 濃度電流感度係数のばらつ
きに起因する誤差が有利に補正され得ると共に、Ａ／Ｄ
変換器によるデジタル変換時の量子化誤差に起因する誤
差量も、有利に軽減され得て、安定した測定精度が発揮
され得ることとなるのである。
【００７０】また、空燃比センサの出力信号に対し、そ
のような第一の感度補正に加えて、原位合わせを行なう
バイアス補正と、Ｈ２ 濃度電流感度係数およびＣＯ２
濃度電流感度係数に応じてリッチ側の感度を理論値に
合わせ込む第二の感度補正とを、それぞれ加えることに
よって、より一層高い測定精度を、リッチ側においても
安定して確保することができるのである。
のような第一の感度補正に加えて、原位合わせを行なう
バイアス補正と、Ｈ２ 濃度電流感度係数およびＣＯ２
濃度電流感度係数に応じてリッチ側の感度を理論値に
合わせ込む第二の感度補正とを、それぞれ加えることに
よって、より一層高い測定精度を、リッチ側においても
安定して確保することができるのである。
【００７１】更にまた、空燃比センサの出力信号に対し
、前記第一の感度補正を行なうと共に、かかる空燃比セ
ンサの出力信号のレベルに応じて、該出力信号の増幅率
を切り換えるようにすれば、特に理論空燃比点付近での
空燃比信号の測定精度が、より一層有利に向上され得る
こととなるのである。
、前記第一の感度補正を行なうと共に、かかる空燃比セ
ンサの出力信号のレベルに応じて、該出力信号の増幅率
を切り換えるようにすれば、特に理論空燃比点付近での
空燃比信号の測定精度が、より一層有利に向上され得る
こととなるのである。
【図１】本発明の一具体的方法を示す、空燃比信号の検
出システムのブロック図である。
出システムのブロック図である。
【図２】図１に示されている空燃比信号の検出システム
において、第一の感度補正手段としてＤ／Ａ変換器を用
いた場合の構成を説明するためのブロック図である。
において、第一の感度補正手段としてＤ／Ａ変換器を用
いた場合の構成を説明するためのブロック図である。
【図３】本発明の別の具体的方法を示す、空燃比信号の
検出システムのブロック図である。
検出システムのブロック図である。
【図４】出力信号が電流信号として取り出される空燃比
センサに対して、本発明方法を適用する場合の具体例を
説明するためのブロック図である。
センサに対して、本発明方法を適用する場合の具体例を
説明するためのブロック図である。
１０ 空燃比センサ
１２ センサセル
１４ ポンプセル
１８ ＩＰコントローラ
２２ Ａ／Ｄ変換器
２４ 空燃比演算処理系
２６ ＹＤ →Ｏ２ 演算手段
２８ ＹＤ →−Ｏ２ 演算手段
３６ 第一の感度補正手段
３８ Ｄ／Ａ変換器
４０ バイアス補正手段
４２ 第二の感度補正手段
４４ 切換増幅器
４６ １／Ｎレベル検知器
【数１３】
Claims (4)
- 【請求項１】 酸素イオン伝導性の固体電解質体と少
なくとも一対の電極とから成る第一及び第二の電気化学
的セルを有する空燃比センサを用いて、燃焼排ガスを測
定し、該第一の電気化学的セルにおける酸素濃淡電池作
用によって、燃焼排ガスが所定の拡散抵抗下に導かれる
内部空間における酸素分圧に応じた起電力を得る一方、
前記第二の電気化学的セルにおける酸素ポンピング作用
によって、該第一の電気化学的セルの起電力が略一定と
なるように、前記内部空間の酸素分圧を調節することに
より、かかる第二の電気化学的セルにおけるポンプ電流
値に応じて得られた空燃比センサの出力信号から、燃焼
用ガスの空燃比信号を得るに際し、かかるポンプ電流値
に応じて得られた出力信号を、Ａ／Ｄ変換器によってデ
ジタル出力信号に変換した後、空燃比演算処理系に供し
て、目的とする前記空燃比信号を得るようにすると共に
、該Ａ／Ｄ変換器の入力信号範囲を、空燃比センサ個体
のＯ２ 濃度電流感度係数に対応した第一の感度補正係
数にて設定することにより、第一の感度補正を行なうこ
とを特徴とする空燃比センサの出力補正方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の空燃比センサの出力補
正方法に従い、前記空燃比演算処理系に入力されること
となる、前記Ａ／Ｄ変換器にて出力される第一の感度補
正が施されたデジタル出力信号に対して、前記空燃比セ
ンサにおける理論空燃比点での出力値と、前記空燃比演
算処理系で採用される基準出力特性に基づく理論空燃比
点での基準出力値との差に応じた補正値を用いて、バイ
アス補正を行ない、更に、このバイアス補正が施された
デジタル出力信号が、理論空燃比点よりもリッチ側にあ
る場合に、該デジタル出力信号に対して、前記空燃比セ
ンサ個体のＨ２ 濃度電流感度係数およびＣＯ濃度電流
感度係数に対応した第二の感度補正係数により、第二の
感度補正を行なうことを特徴とする空燃比センサの出力
補正方法。 - 【請求項３】 Ｈ２ 濃度およびＣＯ濃度が既知の校
正ガスを、前記燃焼排ガスとして前記空燃比センサの内
部空間に導くことにより、前記空燃比センサを用いて得
られた実測空燃比信号と、かかる校正ガスにおける既知
のＨ２濃度およびＣＯ濃度から理論的に算出された理論
空燃比信号との比に基づいて、前記第二の感度補正係数
を得、かかる第二の感度補正係数を用いて、前記第二の
感度補正を行なうことを特徴とする請求項２に記載の空
燃比センサの出力補正方法。 - 【請求項４】 酸素イオン伝導性の固体電解質体と少
なくとも一対の電極とから成る第一及び第二の電気化学
的セルを有する空燃比センサを用いて、燃焼排ガスを測
定し、該第一の電気化学的セルにおける酸素濃淡電池作
用によって、燃焼排ガスが所定の拡散抵抗下に導かれる
内部空間における酸素分圧に応じた起電力を得る一方、
前記第二の電気化学的セルにおける酸素ポンピング作用
によって、該第一の電気化学的セルの起電力が略一定と
なるように、前記内部空間の酸素分圧を調節することに
より、かかる第二の電気化学的セルにおけるポンプ電流
値に応じて得られた空燃比センサの出力信号から、燃焼
用ガスの空燃比信号を得るに際し、かかる空燃比センサ
の出力信号の信号レベルを検出すると共に、この信号レ
ベルの大きさに応じて、該出力信号の増幅率を切り換え
るようにしたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか
に記載の空燃比センサの出力補正方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3170747A JP2902162B2 (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | 空燃比センサの出力補正方法 |
| US07/896,992 US5265458A (en) | 1991-06-14 | 1992-06-11 | Method of compensating output of air/fuel ratio sensor for variation in the current sensitivity to oxygen |
| GB9212507A GB2256929B (en) | 1991-06-14 | 1992-06-12 | Method of compensating output of air/fuel ratio sensor for variation in the current sensitivity to oxygen |
| DE4219586A DE4219586C2 (de) | 1991-06-14 | 1992-06-15 | Verfahren zur Kompensation der Empfindlichkeitsstreuung von Sauerstoffsensoren |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3170747A JP2902162B2 (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | 空燃比センサの出力補正方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04369472A true JPH04369472A (ja) | 1992-12-22 |
| JP2902162B2 JP2902162B2 (ja) | 1999-06-07 |
Family
ID=15910643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3170747A Expired - Lifetime JP2902162B2 (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | 空燃比センサの出力補正方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5265458A (ja) |
| JP (1) | JP2902162B2 (ja) |
| DE (1) | DE4219586C2 (ja) |
| GB (1) | GB2256929B (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006071429A (ja) * | 2004-09-01 | 2006-03-16 | Denso Corp | ガス濃度検出装置 |
| JP2007002842A (ja) * | 2005-06-22 | 2007-01-11 | Robert Bosch Gmbh | 広帯域λセンサによるλ値の決定方法 |
| CN111946432A (zh) * | 2019-05-17 | 2020-11-17 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于监控气体传感器的方法 |
| CN113323763A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-08-31 | 合肥工业大学 | 一种可输出参考泵电流的宽域废气氧传感器的控制器 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH07253411A (ja) * | 1994-03-14 | 1995-10-03 | Ngk Insulators Ltd | 一酸化炭素センサ及び一酸化炭素濃度の検出方法 |
| JP3257319B2 (ja) * | 1995-01-30 | 2002-02-18 | トヨタ自動車株式会社 | 空燃比検出装置および方法 |
| KR0176212B1 (ko) * | 1995-10-26 | 1999-05-15 | 이형도 | A/f 센서의 자기진단 방법 및 장치 |
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