JPH0477140B2 - - Google Patents
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- JPH0477140B2 JPH0477140B2 JP58212236A JP21223683A JPH0477140B2 JP H0477140 B2 JPH0477140 B2 JP H0477140B2 JP 58212236 A JP58212236 A JP 58212236A JP 21223683 A JP21223683 A JP 21223683A JP H0477140 B2 JPH0477140 B2 JP H0477140B2
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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
- F02D41/1473—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
-
- 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
- F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
- F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
- F02D41/2425—Particular ways of programming the data
- F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
- F02D41/2441—Methods of calibrating or learning characterised by the learning conditions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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-
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- F02D41/2454—Learning of the air-fuel ratio control
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明はエンジンの空燃比制御装置、詳しくは
流し込み電流の値を応じた空燃比で出力電圧の急
変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。
流し込み電流の値を応じた空燃比で出力電圧の急
変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、エンジンの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フイードバツク制御して
いる。
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フイードバツク制御して
いる。
また、最近では省エネルギーの観点から燃費の
向上を図るために、エンジンを稀薄混合気燃焼さ
せるような空燃比のフイードバツク制御が試みら
れており、そのため理論空燃比より稀薄な空燃比
（以下、リーン空燃比という）を検出できる酸素
センサが開発されている。
向上を図るために、エンジンを稀薄混合気燃焼さ
せるような空燃比のフイードバツク制御が試みら
れており、そのため理論空燃比より稀薄な空燃比
（以下、リーン空燃比という）を検出できる酸素
センサが開発されている。
従来のこの種の酸素センサとしては、例えば特
開昭56−89051号公報に記載されたものがある。
そして、このような酸素センサを用いて空燃比を
制御するものとしては、例えば本出願人が先に出
願した「空燃比制御装置」（昭和58年10月７日提
出の特許願）があり、第１図のように示すことが
できる。第１図において、１はエンジンの排気管
内に挿入され、排気管内の酸素濃度を検出する酸
素センサであり、酸素センサ１は排気管内の酸素
濃度に応じて起電力を発生する一種の濃淡電池の
原理を応用したもので、起電力を表す電源２と内
部抵抗Rsにより示される。すなわち、酸素セン
サ１は、酸素イオン伝導性の固体電解質を挟ん
で、一方に基準電極、他方に酸素電極を有してい
る。基準電極には電流供給手段３から流し込み電
流Isが供給されており、この流し込み電流Isは基
準電極に基準酸素分圧Paを発生させる。一方、
酸素電極における酸素分圧Pbは被測定ガスの有
する酸素分圧であり、これらの酸素分圧Pa、Pb
に基づいて両電極間に、 Ｅ（RT／4F）・In（Pa／Pb） 但し、Ｒ：気体定数、Ｔ：絶対温度、 Ｆ：フアラデイ定数 なるネルンストの式によつて表される起電力Ｅが
発生する。そして、この起電力Ｅは、所定の空燃
比を境として稀薄側から過濃側に切り換わつたと
き、プラス側へ大きく急変化し、その切り換わり
空燃比は前記流し込み電流Isの値により変化す
る。また、酸素センサ１は内部抵抗Rsを有して
おり、この内部抵抗Rsは酸素センサ１の活性状
態に応じて変化する。
開昭56−89051号公報に記載されたものがある。
そして、このような酸素センサを用いて空燃比を
制御するものとしては、例えば本出願人が先に出
願した「空燃比制御装置」（昭和58年10月７日提
出の特許願）があり、第１図のように示すことが
できる。第１図において、１はエンジンの排気管
内に挿入され、排気管内の酸素濃度を検出する酸
素センサであり、酸素センサ１は排気管内の酸素
濃度に応じて起電力を発生する一種の濃淡電池の
原理を応用したもので、起電力を表す電源２と内
部抵抗Rsにより示される。すなわち、酸素セン
サ１は、酸素イオン伝導性の固体電解質を挟ん
で、一方に基準電極、他方に酸素電極を有してい
る。基準電極には電流供給手段３から流し込み電
流Isが供給されており、この流し込み電流Isは基
準電極に基準酸素分圧Paを発生させる。一方、
酸素電極における酸素分圧Pbは被測定ガスの有
する酸素分圧であり、これらの酸素分圧Pa、Pb
に基づいて両電極間に、 Ｅ（RT／4F）・In（Pa／Pb） 但し、Ｒ：気体定数、Ｔ：絶対温度、 Ｆ：フアラデイ定数 なるネルンストの式によつて表される起電力Ｅが
発生する。そして、この起電力Ｅは、所定の空燃
比を境として稀薄側から過濃側に切り換わつたと
き、プラス側へ大きく急変化し、その切り換わり
空燃比は前記流し込み電流Isの値により変化す
る。また、酸素センサ１は内部抵抗Rsを有して
おり、この内部抵抗Rsは酸素センサ１の活性状
態に応じて変化する。
酸素センサ１の起電力２は内部抵抗Rsを通し
て酸素センサ出力Vsとして外部に取り出されて
おり、この出力Vsが切り換わり空燃比で急変す
るときの上限と下限の中間の電圧値（以下、急変
点出力Vspという）は流し込み電流Isの値に比例
して高くなる。これは酸素センサ１が内部抵抗
Rsを有しており、この内部抵抗Rsによる電圧上
昇分Rs・Isが加わるからである。すなわち、流
し込み電流Isが供給されているときの急変点出力
Vspは次式により示される。
て酸素センサ出力Vsとして外部に取り出されて
おり、この出力Vsが切り換わり空燃比で急変す
るときの上限と下限の中間の電圧値（以下、急変
点出力Vspという）は流し込み電流Isの値に比例
して高くなる。これは酸素センサ１が内部抵抗
Rsを有しており、この内部抵抗Rsによる電圧上
昇分Rs・Isが加わるからである。すなわち、流
し込み電流Isが供給されているときの急変点出力
Vspは次式により示される。
Vsp＝Vo＋Rs・Is ……
但し、Vo：流し込み電流が零のときの急変点
出力 したがつて、例えば酸素センサ１にセンサ出力
Vsが常に急変点出力Vspとなるように流し込み
電流Isを供給すると、この流し込み電流Isの値は
切り換わり空燃比に対応した大きさとなる。すな
わち、流し込み電流Isと切り換わり空燃比（言い
換えれば、排気中の酸素濃度）とは１：１の関係
で表され、流し込み電流Isの値を検出することに
より現空熱比を検出することができる。
出力 したがつて、例えば酸素センサ１にセンサ出力
Vsが常に急変点出力Vspとなるように流し込み
電流Isを供給すると、この流し込み電流Isの値は
切り換わり空燃比に対応した大きさとなる。すな
わち、流し込み電流Isと切り換わり空燃比（言い
換えれば、排気中の酸素濃度）とは１：１の関係
で表され、流し込み電流Isの値を検出することに
より現空熱比を検出することができる。
そこで、現空燃比に対応する急変点出力Vspを
目標電圧Vaとして設定し（Va＝Vspとし）、セ
ンサ出力Vsがこの目標電圧Vaとなるように流し
込みIsを供給して、その電流値を検出することに
より、現空燃比を検出している。
目標電圧Vaとして設定し（Va＝Vspとし）、セ
ンサ出力Vsがこの目標電圧Vaとなるように流し
込みIsを供給して、その電流値を検出することに
より、現空燃比を検出している。
すなわち、流し込み電流Isの値は抵抗RBの両端
間の電圧降下として電流値検出手段４により検出
されており、電流値検出手段４はオペアンプOP
１，OP２および抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４よ
り構成されている。この電流値検出手段４は流し
込み電流Isの値を抵抗RBの両端間の電圧降下とし
て測定し電圧信号Viを出力している。電流供給
手段３は目標電圧決定回路５およびオペアンプ
OP３より構成されており、酸素センサ出力Vsが
次式で与えられる目標電圧Vaとなるように流
し込み電流Isを供給している。
間の電圧降下として電流値検出手段４により検出
されており、電流値検出手段４はオペアンプOP
１，OP２および抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４よ
り構成されている。この電流値検出手段４は流し
込み電流Isの値を抵抗RBの両端間の電圧降下とし
て測定し電圧信号Viを出力している。電流供給
手段３は目標電圧決定回路５およびオペアンプ
OP３より構成されており、酸素センサ出力Vsが
次式で与えられる目標電圧Vaとなるように流
し込み電流Isを供給している。
Va＝Vo＋kVi ……
但し、ｋ：定数
Vo：流し込み電流Isが零のときの電流値検出
手段４の出力Vi すなわち、目標電圧決定回路５はオペアンプ
OP４，OP５および抵抗R5、R6、R7、R8、R9、
R10より構成され、電源電圧15Vを抵抗R5、R6
で分圧して上記式中のVoに相当する基準電圧
Voに電流値検出手段４の出力Viを定数ｋ倍した
電圧を加算することにより目標電圧Vaを決定す
る。そして、オペアンプOP３は酸素センサ出力
Vsが目標電圧Vaと一致するように流し込み電流
Isを制御する。なお、定数ｋは内部抵抗Rsによ
る電圧上昇分Rs・Isの上乗せを補償するため。
次式が成立する値に設定される。
手段４の出力Vi すなわち、目標電圧決定回路５はオペアンプ
OP４，OP５および抵抗R5、R6、R7、R8、R9、
R10より構成され、電源電圧15Vを抵抗R5、R6
で分圧して上記式中のVoに相当する基準電圧
Voに電流値検出手段４の出力Viを定数ｋ倍した
電圧を加算することにより目標電圧Vaを決定す
る。そして、オペアンプOP３は酸素センサ出力
Vsが目標電圧Vaと一致するように流し込み電流
Isを制御する。なお、定数ｋは内部抵抗Rsによ
る電圧上昇分Rs・Isの上乗せを補償するため。
次式が成立する値に設定される。
Va＝Vo＋kvi＝Vo＋Rs・Is ……
ところで、上記出力電圧Vi、すなわち流し込
み電流Isと空燃比との関係（以下、Vi−AF特性
という）は酸素センサ１の個体差により、あるい
は酸素センサ１の劣化等によりばらつきが生じる
ことがある。すなわち、酸素センサ１が異なれ
ば、あるいは酸素センサ１が劣化すれば同一出力
Viに対して検出される空燃比の値が異なるおそ
れがある。
み電流Isと空燃比との関係（以下、Vi−AF特性
という）は酸素センサ１の個体差により、あるい
は酸素センサ１の劣化等によりばらつきが生じる
ことがある。すなわち、酸素センサ１が異なれ
ば、あるいは酸素センサ１が劣化すれば同一出力
Viに対して検出される空燃比の値が異なるおそ
れがある。
そこで、先願発明においては、Vi−Ａ／Ｆ特
性が酸素センサ１の個体差等によるばらつきに拘
わず、理論空燃比においてVi＝０となり、空燃
比が大きくなるに従つて出力Viが一定値に近づ
くことに着目して、Viを大気におけるViの値Vio
に対する比ViNとして規格化し、この規格化した
値に基づいて空燃比判断を行つている。
性が酸素センサ１の個体差等によるばらつきに拘
わず、理論空燃比においてVi＝０となり、空燃
比が大きくなるに従つて出力Viが一定値に近づ
くことに着目して、Viを大気におけるViの値Vio
に対する比ViNとして規格化し、この規格化した
値に基づいて空燃比判断を行つている。
すなわち、電流値検出手段４の出力Viは規格
化手段６に入力されており、規格化手段６はサン
プルホールド回路７および規格化回路８より構成
されている。サンプルホールド回路７はホールド
信号発生回路９からホールド信号SHが入力された
とき、出力Viをホールド値Vioとしてホールドし
規格化回路８に出力する。ホールド信号発生回路
９は空燃比制御手段１０からフユエルカツト信号
Ｆ／Ｃが入力されたとき、ホールド信号SHをサン
プルホールド回路７に出力する。空燃比制御手段
１０はエンジンへの燃料の供給を制御することに
より空燃比を制御するもので、例えば、エンジン
回転数、吸気量、冷却水温等に基づいて基本供給
量を演算し、これに補正係数を乗じて最終供給量
を決定して供給量信号SFを燃料供給手段（例え
ば、インジエクタ）に出力するとともに、減速状
態や車両停止状態のときにはフユエルカツト信号
Ｆ／Ｃを出力して燃料の節減と排気ガス量の減少
を図つている。フユエルカツトが所定時間継続さ
れると、排気管内は大気で充満されることとな
る。したがつて、サンプルホールド回路７により
ホールドされた上記ホールド値Vioは排気管内が
大気であるときの流し込み電流Isoの値に対応し
ている。規格化回路８は電流値検出手段４の出力
Vi（排気管内が排気ガスで充満されているときの
出力）をホールド値Vioで割算、すなわちViの
Vioに対する比ViN（ViN＝Vi／Vio）を演算して
おり、この比ViNはIsのIsoに対する比IsN（Is＝
Is／Iso）に対応している。そして、この比ViNは
空燃比制御手段１０に入力されており、空燃比制
御手段１０は規格化手段６からの信号ViNに基づ
いて前記補正係数の値を変化させて最終燃料供給
量を制御している。この場合、規格化手段６の出
力Viは現在のViのホールド値Vio（大気のときの
Vio）に対する比であるため、ViN−Ａ／Ｆ特性
は、Vi−Ａ／Ｆ特性にばらつきが生じていても
第２図に示すようにばらつきのないものとなる。
したがつて、空燃比が正確に判断され、目標空燃
比からのずれの大きさに対応した適切は空燃比制
御が行われる。
化手段６に入力されており、規格化手段６はサン
プルホールド回路７および規格化回路８より構成
されている。サンプルホールド回路７はホールド
信号発生回路９からホールド信号SHが入力された
とき、出力Viをホールド値Vioとしてホールドし
規格化回路８に出力する。ホールド信号発生回路
９は空燃比制御手段１０からフユエルカツト信号
Ｆ／Ｃが入力されたとき、ホールド信号SHをサン
プルホールド回路７に出力する。空燃比制御手段
１０はエンジンへの燃料の供給を制御することに
より空燃比を制御するもので、例えば、エンジン
回転数、吸気量、冷却水温等に基づいて基本供給
量を演算し、これに補正係数を乗じて最終供給量
を決定して供給量信号SFを燃料供給手段（例え
ば、インジエクタ）に出力するとともに、減速状
態や車両停止状態のときにはフユエルカツト信号
Ｆ／Ｃを出力して燃料の節減と排気ガス量の減少
を図つている。フユエルカツトが所定時間継続さ
れると、排気管内は大気で充満されることとな
る。したがつて、サンプルホールド回路７により
ホールドされた上記ホールド値Vioは排気管内が
大気であるときの流し込み電流Isoの値に対応し
ている。規格化回路８は電流値検出手段４の出力
Vi（排気管内が排気ガスで充満されているときの
出力）をホールド値Vioで割算、すなわちViの
Vioに対する比ViN（ViN＝Vi／Vio）を演算して
おり、この比ViNはIsのIsoに対する比IsN（Is＝
Is／Iso）に対応している。そして、この比ViNは
空燃比制御手段１０に入力されており、空燃比制
御手段１０は規格化手段６からの信号ViNに基づ
いて前記補正係数の値を変化させて最終燃料供給
量を制御している。この場合、規格化手段６の出
力Viは現在のViのホールド値Vio（大気のときの
Vio）に対する比であるため、ViN−Ａ／Ｆ特性
は、Vi−Ａ／Ｆ特性にばらつきが生じていても
第２図に示すようにばらつきのないものとなる。
したがつて、空燃比が正確に判断され、目標空燃
比からのずれの大きさに対応した適切は空燃比制
御が行われる。
しかしながら、このような先願の空燃比制御装
置にあつては、フユエルカツト時、すなわち排気
管内が大気であるときの流し込み電流の値をホー
ルドとしてホールドするとともに、排気管内が排
気ガスであるときの流し込み電流の値をホールド
値に対する比として規格化し、この規格化した値
に基づいて空燃比を制御しており、またホールド
値をホールドした後も流し込み電流を供給する構
成となつていたため、上記ホールド時の流し込み
電流の値が安定していない（例えば、後述する第
４図中のＸ点の値等）と、すなわちフユエルカツ
トした後排気管内が確実に大気で充満されていな
いと規格化した値が空燃比に正確に対応しなくな
り、空燃比判断を誤るおそれがある。
置にあつては、フユエルカツト時、すなわち排気
管内が大気であるときの流し込み電流の値をホー
ルドとしてホールドするとともに、排気管内が排
気ガスであるときの流し込み電流の値をホールド
値に対する比として規格化し、この規格化した値
に基づいて空燃比を制御しており、またホールド
値をホールドした後も流し込み電流を供給する構
成となつていたため、上記ホールド時の流し込み
電流の値が安定していない（例えば、後述する第
４図中のＸ点の値等）と、すなわちフユエルカツ
トした後排気管内が確実に大気で充満されていな
いと規格化した値が空燃比に正確に対応しなくな
り、空燃比判断を誤るおそれがある。
また、上記ホールド後も流し込み電流が継続し
て供給されているため（因に、このときの電流値
はリーン空燃比時の３〜４倍の大きさである）、
酸素センサが劣化するおそれがある。すなわち、
前述したように流し込み電流は基準電極に基準酸
素分圧Paを発生させており、基準酸素分圧Paは
流し込み電流により固体電解質中の酸素イオン
（O2 --）が基準電極に向けて移動することにより
（いわゆる、酸素ポンプ作用により）発生してい
る。そして、この基準酸素分圧Paの大きさは流
し込み電流の値に応じて高くなる。したがつて、
流し込み電流の値が大きくなると、基準電極の内
圧が高くなつて破壊等の劣化を起こすおそれがあ
る。その結果、酸素センサの性能が低下し、空燃
比判断を正確に行うことができない。
て供給されているため（因に、このときの電流値
はリーン空燃比時の３〜４倍の大きさである）、
酸素センサが劣化するおそれがある。すなわち、
前述したように流し込み電流は基準電極に基準酸
素分圧Paを発生させており、基準酸素分圧Paは
流し込み電流により固体電解質中の酸素イオン
（O2 --）が基準電極に向けて移動することにより
（いわゆる、酸素ポンプ作用により）発生してい
る。そして、この基準酸素分圧Paの大きさは流
し込み電流の値に応じて高くなる。したがつて、
流し込み電流の値が大きくなると、基準電極の内
圧が高くなつて破壊等の劣化を起こすおそれがあ
る。その結果、酸素センサの性能が低下し、空燃
比判断を正確に行うことができない。
（発明の目的）
そこで本発明は、排気管内が大気となり流し込
み電流の変化率が略零となつたとき（流し込み電
流の値が安定したとき）、流し込み電流の値をホ
ールドするとともに、このホールド後流し込み電
流の供給を停止させることにより、規格化した値
を空燃比に正確に対応させるとともに、基準電極
の劣化を防止し、空燃比判断を正確なものとし、
空燃比制御の精度を向上させることを目的として
いる。
み電流の変化率が略零となつたとき（流し込み電
流の値が安定したとき）、流し込み電流の値をホ
ールドするとともに、このホールド後流し込み電
流の供給を停止させることにより、規格化した値
を空燃比に正確に対応させるとともに、基準電極
の劣化を防止し、空燃比判断を正確なものとし、
空燃比制御の精度を向上させることを目的として
いる。
（発明の構成）
本発明による空燃比制御装置は、エンジンの排
気管内の酸素濃度を検出し流し込み電流の値に応
じた空燃比で出力電圧の急変する酸素センサと、
酸素センサ出力が所定値となるように流し込み電
流を供給する電流供給手段と、流し込み電流の値
を検出する電流値検出手段と、ホールド信号が入
力されたとき排気管内が大気であるときの流し込
み電流の値をホールド値としてホールドするとと
もに、排気管内が排気ガスであるときの流し込み
電流の値を前記ホールド値に対する比として出力
する規格化手段と、該規格化手段の出力に基づい
て空熱比をフイードバツク制御する空熱比制御手
段と電流値検出手段の出力を微分し、この微分係
数を所定基準値と比較して流し込み電流の変化率
を判別する変化率判別手段と、排気管内が大気と
なり流し込み電流の変化率が所定値以下に低下し
たとき前記ホールド信号を出力するとともに、こ
のホールド信号の出力後に前記流し込み電流の供
給を停止させる供給停止手段と、を備えており、
排気管内が大気となり流し込み電流の変化率が所
定値以下に低下したとき流し込み電流の値をホー
ルドするとともに、このホールド後流し込み電流
の供給を停止させるものである。
気管内の酸素濃度を検出し流し込み電流の値に応
じた空燃比で出力電圧の急変する酸素センサと、
酸素センサ出力が所定値となるように流し込み電
流を供給する電流供給手段と、流し込み電流の値
を検出する電流値検出手段と、ホールド信号が入
力されたとき排気管内が大気であるときの流し込
み電流の値をホールド値としてホールドするとと
もに、排気管内が排気ガスであるときの流し込み
電流の値を前記ホールド値に対する比として出力
する規格化手段と、該規格化手段の出力に基づい
て空熱比をフイードバツク制御する空熱比制御手
段と電流値検出手段の出力を微分し、この微分係
数を所定基準値と比較して流し込み電流の変化率
を判別する変化率判別手段と、排気管内が大気と
なり流し込み電流の変化率が所定値以下に低下し
たとき前記ホールド信号を出力するとともに、こ
のホールド信号の出力後に前記流し込み電流の供
給を停止させる供給停止手段と、を備えており、
排気管内が大気となり流し込み電流の変化率が所
定値以下に低下したとき流し込み電流の値をホー
ルドするとともに、このホールド後流し込み電流
の供給を停止させるものである。
（実施例）
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第３，４図は本発明の第１実施例を示す図であ
り、本実施例の説明にあたり、第１図に示した先
願例と同一構成部分には、同一符号を附しその説
明を省略する。
り、本実施例の説明にあたり、第１図に示した先
願例と同一構成部分には、同一符号を附しその説
明を省略する。
まず、構成を説明すると、第３図において、２
１は変化判別手段である。変化率判別手段２１は
微分回路２２、比較器２３，２４およびアンド回
路２５より構成されており、微分回路２２には電
流値検出手段４の出力Viが入力されている。微
分回路２２は抵抗R11、R12、コンデンサＣ１お
よびオペアンプOP６より構成されており、上記
出力Viを微分し、微分信号dViを比較器２３，２
４に出力している。比較器２３のプラマ端子には
基準電圧V1が入力されており、比較器２３はdVi
≦V1のときＨとなる信号S1を出力する。また、
比較器２４のマイナス端子には基準電圧（マイナ
スの電圧）V2が入力されており、比較器２４は
dVi≧V2（絶対値では｜dVi｜≦｜V2｜）のとき
Ｈとなる信号S2を出力する。これらの信号S1，S2
はアンド回路２５に入力されており、アンド回路
２５は信号S1，S2が共にＨであるときＨとなる信
号S3を出力する。したがつて、変化率判別手段２
１は電流値検出手段４出力Viを微分し、この微
分係数dViを所定基準V1，V2と比較することに
より、流し込み電流Isの変化率の大きさを判別し
ており、変化率が所定基準値V1，V2によつて決
定される値（V1＞０＞V2でV1，V2とも０に近い
値）以下であるとき（変化率が略零であるとき）
Ｈとなる信号S3を出力する。変化率判別手段２１
の出力S3は供給停止手段２６に入力されており、
供給停止手段２６にはさらにフユエルカツト時、
空燃比制御手段１０からフユエルカツト信号Ｆ／
Ｃが入力される。供給停止手段２６はホールド信
号発生回路２７、アンド回路２８、インバータ２
９，３０、フリツプフロツプ回路３１およびアナ
ログスイツチ３２より構成されており、アンド回
路２８はフユエルカツト信号Ｆ／Ｃが入力される
とともに変化率判別手段２１からの信号S3がＨに
なつたときＨとなる信号S4をホールド信号発生回
路２７に出力する。ホールド信号発生回路２７は
フユエルカツト信号Ｆ／Ｃが入力された後、信号
S4の最初の立上りに同期してＨとなるホールド信
号SHをサンプルホールド回路７に出力し、所定の
ホールド時間TH経過後にこのホールド信号SHを
Ｌとする。なお、ホールド時間THはサンプルホ
ールド回路７がホールド処理を行うことができる
範囲で極力短い時間に設定される。ホールド信号
SHはインバータ２９を介し信号S5としてフリツプ
フロツプ回路３１のセツト端子Ｓに入力されてお
り、フリツプフロツプ回路３１のリセツト端子Ｒ
にはフユエルカツト信号Ｆ／Ｃがインバータ３０
を介し信号S6として入力されている。このフリツ
プフロツプ回路３１は信号S6の立下りに同期して
リセツトされ、信号S6の立上りに同期してセツト
されるもので、セツトされるとＨとなりリセツト
されるとＬとなる停止信号STを出力する。したが
つて、フリツプフロツプ回路３１はホールド信号
SHの立下りでＨとなつた後、フユエルカツト信号
Ｆ／Ｃの立下りでＬとなる停止信号STを出力とす
る。停止信号STはアナログスイツチ３２に入力さ
れており、アナログスイツチ３２の一端は抵抗Ｒ
１３を介して目標電圧決定回路５の出力端に接続
され、他端は接地されている。このアナログスイ
ツチ３２は停止信号STが入力されるとONとなつ
てオペアンプOP３への目標電圧Vaの供給を停止
させる。すなわち、酸素センサ１への流し込み電
流Isの供給を停止させる。したがつて、供給停止
手段２１は排気管内が大気となり流し込み電流Is
の変化率が所定基準値V1，V2以下に低下したと
きホールド信号SHをサンプルホールド回路７に出
力するとともに、ホールド時間TH経過後に流し
込み電流Isの供給を停止させる。
１は変化判別手段である。変化率判別手段２１は
微分回路２２、比較器２３，２４およびアンド回
路２５より構成されており、微分回路２２には電
流値検出手段４の出力Viが入力されている。微
分回路２２は抵抗R11、R12、コンデンサＣ１お
よびオペアンプOP６より構成されており、上記
出力Viを微分し、微分信号dViを比較器２３，２
４に出力している。比較器２３のプラマ端子には
基準電圧V1が入力されており、比較器２３はdVi
≦V1のときＨとなる信号S1を出力する。また、
比較器２４のマイナス端子には基準電圧（マイナ
スの電圧）V2が入力されており、比較器２４は
dVi≧V2（絶対値では｜dVi｜≦｜V2｜）のとき
Ｈとなる信号S2を出力する。これらの信号S1，S2
はアンド回路２５に入力されており、アンド回路
２５は信号S1，S2が共にＨであるときＨとなる信
号S3を出力する。したがつて、変化率判別手段２
１は電流値検出手段４出力Viを微分し、この微
分係数dViを所定基準V1，V2と比較することに
より、流し込み電流Isの変化率の大きさを判別し
ており、変化率が所定基準値V1，V2によつて決
定される値（V1＞０＞V2でV1，V2とも０に近い
値）以下であるとき（変化率が略零であるとき）
Ｈとなる信号S3を出力する。変化率判別手段２１
の出力S3は供給停止手段２６に入力されており、
供給停止手段２６にはさらにフユエルカツト時、
空燃比制御手段１０からフユエルカツト信号Ｆ／
Ｃが入力される。供給停止手段２６はホールド信
号発生回路２７、アンド回路２８、インバータ２
９，３０、フリツプフロツプ回路３１およびアナ
ログスイツチ３２より構成されており、アンド回
路２８はフユエルカツト信号Ｆ／Ｃが入力される
とともに変化率判別手段２１からの信号S3がＨに
なつたときＨとなる信号S4をホールド信号発生回
路２７に出力する。ホールド信号発生回路２７は
フユエルカツト信号Ｆ／Ｃが入力された後、信号
S4の最初の立上りに同期してＨとなるホールド信
号SHをサンプルホールド回路７に出力し、所定の
ホールド時間TH経過後にこのホールド信号SHを
Ｌとする。なお、ホールド時間THはサンプルホ
ールド回路７がホールド処理を行うことができる
範囲で極力短い時間に設定される。ホールド信号
SHはインバータ２９を介し信号S5としてフリツプ
フロツプ回路３１のセツト端子Ｓに入力されてお
り、フリツプフロツプ回路３１のリセツト端子Ｒ
にはフユエルカツト信号Ｆ／Ｃがインバータ３０
を介し信号S6として入力されている。このフリツ
プフロツプ回路３１は信号S6の立下りに同期して
リセツトされ、信号S6の立上りに同期してセツト
されるもので、セツトされるとＨとなりリセツト
されるとＬとなる停止信号STを出力する。したが
つて、フリツプフロツプ回路３１はホールド信号
SHの立下りでＨとなつた後、フユエルカツト信号
Ｆ／Ｃの立下りでＬとなる停止信号STを出力とす
る。停止信号STはアナログスイツチ３２に入力さ
れており、アナログスイツチ３２の一端は抵抗Ｒ
１３を介して目標電圧決定回路５の出力端に接続
され、他端は接地されている。このアナログスイ
ツチ３２は停止信号STが入力されるとONとなつ
てオペアンプOP３への目標電圧Vaの供給を停止
させる。すなわち、酸素センサ１への流し込み電
流Isの供給を停止させる。したがつて、供給停止
手段２１は排気管内が大気となり流し込み電流Is
の変化率が所定基準値V1，V2以下に低下したと
きホールド信号SHをサンプルホールド回路７に出
力するとともに、ホールド時間TH経過後に流し
込み電流Isの供給を停止させる。
次に作用を説明する。
一般に、ジルコニア酸素濃淡電池の原理を応用
した酸素センサでは、流し込み電流を供給して固
体電解質中を基準電極に向けて酸素イオン
（O2 --）を移動させることにより、切り換り空燃
比を変えリーン空燃比を検出している。この酸素
イオンの移動量は切り換り空燃比に対応してお
り、流し込み電流の値に比例して多くなる。した
がつて、空燃比がリーン側に移動する程、酸素イ
オンの移動量が多くなる。ところが、酸素イオン
の移動量が多くなると、基準電極の内圧が上昇し
て酸素センサが劣化するおそれがある。言い換え
れば、酸素センサの劣化は流し込み電流の値が大
きくなる程起きやすい。このため、排気管内が大
気となるような条件下では流し込み電流の供給を
停止させるのが好ましい。しかしながら、酸素セ
ンサ個体間の特性のばらつきを較正し、空燃比判
断を規格化するためには、大気のときの流し込み
電流の値を用いるのが最も有効である。
した酸素センサでは、流し込み電流を供給して固
体電解質中を基準電極に向けて酸素イオン
（O2 --）を移動させることにより、切り換り空燃
比を変えリーン空燃比を検出している。この酸素
イオンの移動量は切り換り空燃比に対応してお
り、流し込み電流の値に比例して多くなる。した
がつて、空燃比がリーン側に移動する程、酸素イ
オンの移動量が多くなる。ところが、酸素イオン
の移動量が多くなると、基準電極の内圧が上昇し
て酸素センサが劣化するおそれがある。言い換え
れば、酸素センサの劣化は流し込み電流の値が大
きくなる程起きやすい。このため、排気管内が大
気となるような条件下では流し込み電流の供給を
停止させるのが好ましい。しかしながら、酸素セ
ンサ個体間の特性のばらつきを較正し、空燃比判
断を規格化するためには、大気のときの流し込み
電流の値を用いるのが最も有効である。
そこで、本実施例では、このような相反する２
つの要求を満足させるため、排気管内が大気とな
る条件下では流し込み電流の値のホールドに要す
る時間を最小限にするとともに、このホールドが
終わると同時に流し込み電流の供給を停止させて
いる。
つの要求を満足させるため、排気管内が大気とな
る条件下では流し込み電流の値のホールドに要す
る時間を最小限にするとともに、このホールドが
終わると同時に流し込み電流の供給を停止させて
いる。
すなわち、第４図ｃに示すように空燃比制御手
段１０がタイミングt1でフユエルカツト信号Ｆ／
Ｃを出力すると、空燃比が第４図ａに示すように
大気側に移行し、電流値検出手段４の出力Viは
第４図ｄに示すように変化する。そして、この出
力Viを微分した微分信号dViはタイミングt2で略
零（dVi≒０）となることから、変化率判別手段
２１が第４図ｂに示すように該タイミングt2で信
号S3をＨとする。したがつて、供給停止手段２６
が第４図ｅに示すようにタイミングt2で信号S4を
Ｈにするとともに、第４図ｆに示すようにホール
ド信号SHを出力し、規格化手段６がこのホールド
信号SHに基づいて第４図ｂにおけるＹ点の出力
Viの値をホールド値Vioとしてホールドする。こ
のホールド値VioはdVi≒０であることから流し
込み電流Isが安定した時点の値であり、正確に大
気に対応している。その結果、規格化手段６の出
力ViNを現空燃比に正確に対応させることがで
き、空燃比判断を正確なものとして適切な空燃比
制御を行うことができる。
段１０がタイミングt1でフユエルカツト信号Ｆ／
Ｃを出力すると、空燃比が第４図ａに示すように
大気側に移行し、電流値検出手段４の出力Viは
第４図ｄに示すように変化する。そして、この出
力Viを微分した微分信号dViはタイミングt2で略
零（dVi≒０）となることから、変化率判別手段
２１が第４図ｂに示すように該タイミングt2で信
号S3をＨとする。したがつて、供給停止手段２６
が第４図ｅに示すようにタイミングt2で信号S4を
Ｈにするとともに、第４図ｆに示すようにホール
ド信号SHを出力し、規格化手段６がこのホールド
信号SHに基づいて第４図ｂにおけるＹ点の出力
Viの値をホールド値Vioとしてホールドする。こ
のホールド値VioはdVi≒０であることから流し
込み電流Isが安定した時点の値であり、正確に大
気に対応している。その結果、規格化手段６の出
力ViNを現空燃比に正確に対応させることがで
き、空燃比判断を正確なものとして適切な空燃比
制御を行うことができる。
上記ホールド後、すなわちタイミングt2からホ
ールド時間THが経過すると、タイミングt3で供給
停止手段２６がホールド信号SHの出力を停止する
とともに、第４図ｇに示すように停止信号STをＨ
としてアナログスイツチ３２をONとし流し込み
電流Isの供給を停止させる。これにより、第４図
ｂに示すようにタイミングt4で固体電解質中の酸
素イオンの移動が停止（Vi＝０となる）し、基
準電極の内圧上昇が抑制される。この結果、酸素
センサ１の劣化を防止してその耐久性を向上させ
ることができる。
ールド時間THが経過すると、タイミングt3で供給
停止手段２６がホールド信号SHの出力を停止する
とともに、第４図ｇに示すように停止信号STをＨ
としてアナログスイツチ３２をONとし流し込み
電流Isの供給を停止させる。これにより、第４図
ｂに示すようにタイミングt4で固体電解質中の酸
素イオンの移動が停止（Vi＝０となる）し、基
準電極の内圧上昇が抑制される。この結果、酸素
センサ１の劣化を防止してその耐久性を向上させ
ることができる。
そして、タイミングt5で空燃比制御手段１０が
フユエルカツト信号Ｆ／Ｃの出力を停止すると、
供給停止手段２６が停止信号STをＬとしてアナロ
グスイツチ３２をOFFとし、流し込み電流Isの供
給を再開させる。これにより、酸素センサ１が作
動を開始し、空燃比が再び目標空燃比に制御され
る。
フユエルカツト信号Ｆ／Ｃの出力を停止すると、
供給停止手段２６が停止信号STをＬとしてアナロ
グスイツチ３２をOFFとし、流し込み電流Isの供
給を再開させる。これにより、酸素センサ１が作
動を開始し、空燃比が再び目標空燃比に制御され
る。
次に、第５図は本発明の第２実施例を示す図で
あり、この実施例では酸素センサの構成が第１実
施例となる。
あり、この実施例では酸素センサの構成が第１実
施例となる。
すなわち、第５図において、４１は酸素イオン
伝導性の固体電解質であり、固体電解質４１の一
面には、第１基準電極４２と第２基準電極４３が
並列に設けられている。また。固体電解質４１を
挟んで、第１基準電極４２に対向する位置に第１
酸素電極４４が設けられ、第２基準電極４３に対
向する位置に第２酸素電極４５が設けられてい
る。上記固体電解質４１、第１基準電極４２およ
び第１酸素電極４４はセンサセル４６を構成し、
上記固体電解質４１、第２基準電極４３および第
２酸素電極４５はポンプセル４７を構成してい
る。そして、これらのセンサセル４６およびポン
プセル４７の酸素電極４４，４５側は隔壁体４８
により取り囲まれており、この隔壁体４８の内部
（図中Ｇ部）には小口径の開口部４９を通して矢
印GASで示すように排気が導かれる。一方、基
準電極４２，４３側は隔壁体４８の側部が延長し
て配設されているが、取り囲まれておらず矢印
AIRで示すように大気が導かれている。なお、排
気の導入は隔壁体４８に１つの開口部４９を穿設
することにより行つているが、これに限らず、例
えば開口部４９を複数個穿設したり、あるいは開
口部４９自体を多孔質体で形成することにより排
気を導入するようにしてもよい。上記センサセル
４６、ポンプセル４７および隔壁体４８は全体と
して酸素センサ５０を構成している。
伝導性の固体電解質であり、固体電解質４１の一
面には、第１基準電極４２と第２基準電極４３が
並列に設けられている。また。固体電解質４１を
挟んで、第１基準電極４２に対向する位置に第１
酸素電極４４が設けられ、第２基準電極４３に対
向する位置に第２酸素電極４５が設けられてい
る。上記固体電解質４１、第１基準電極４２およ
び第１酸素電極４４はセンサセル４６を構成し、
上記固体電解質４１、第２基準電極４３および第
２酸素電極４５はポンプセル４７を構成してい
る。そして、これらのセンサセル４６およびポン
プセル４７の酸素電極４４，４５側は隔壁体４８
により取り囲まれており、この隔壁体４８の内部
（図中Ｇ部）には小口径の開口部４９を通して矢
印GASで示すように排気が導かれる。一方、基
準電極４２，４３側は隔壁体４８の側部が延長し
て配設されているが、取り囲まれておらず矢印
AIRで示すように大気が導かれている。なお、排
気の導入は隔壁体４８に１つの開口部４９を穿設
することにより行つているが、これに限らず、例
えば開口部４９を複数個穿設したり、あるいは開
口部４９自体を多孔質体で形成することにより排
気を導入するようにしてもよい。上記センサセル
４６、ポンプセル４７および隔壁体４８は全体と
して酸素センサ５０を構成している。
このような酸素センサ５０は、センサセル４６
の出力電圧Vsが前記式で決定される目標電圧
Vaとなるようにポンプセル４７に流し込み電流
Isの値を検出している電流値検出手段４の出力Vi
は第１実施例と同様に切り換り空燃比に対応した
大きさとなる。したがつて、この酸素センサ５０
においても第３図に示す第１実施例と同様の空燃
比制御回路により空燃比制御を行うことができ
る。
の出力電圧Vsが前記式で決定される目標電圧
Vaとなるようにポンプセル４７に流し込み電流
Isの値を検出している電流値検出手段４の出力Vi
は第１実施例と同様に切り換り空燃比に対応した
大きさとなる。したがつて、この酸素センサ５０
においても第３図に示す第１実施例と同様の空燃
比制御回路により空燃比制御を行うことができ
る。
また、この実施例においては、センサセル４６
に発生した酸素分子をポンプセル４７を通じて大
気側に逃がすことができるため、第１実施例以上
に酸素センサ５０の耐久性を向上させることがで
きる。
に発生した酸素分子をポンプセル４７を通じて大
気側に逃がすことができるため、第１実施例以上
に酸素センサ５０の耐久性を向上させることがで
きる。
（効果）
本発明によれば、排気管内が大気となり流し込
み電流の変化率が所定値以下に低下したとき流し
込み電流の値をホールドするとともに、ホールド
後流し込み電流の供給を停止させることにより、
規格化した値を空燃比に正確に対応させるととも
に、酸素センサの劣化を防止してその耐久性を向
上させることができる。その結果、空燃比判断を
正確なものとして空燃比制御の精度を向上させる
ことができる。
み電流の変化率が所定値以下に低下したとき流し
込み電流の値をホールドするとともに、ホールド
後流し込み電流の供給を停止させることにより、
規格化した値を空燃比に正確に対応させるととも
に、酸素センサの劣化を防止してその耐久性を向
上させることができる。その結果、空燃比判断を
正確なものとして空燃比制御の精度を向上させる
ことができる。
また、上記第２実施例にあつては、センチセル
に発生した酸素分子をポンプセルを通して大気側
に逃がすことができるため、より一層酸素センサ
の耐久性を向上させることができる。
に発生した酸素分子をポンプセルを通して大気側
に逃がすことができるため、より一層酸素センサ
の耐久性を向上させることができる。
第１，２図は先願の空燃比制御装置を示す図で
あり、第１図はその回路構成図、第２図はその
Vi−Ａ／Ｆ特性を示す図、第３，４図は本発明
の第１実施例を示す図であり、第３図はその回路
構成図、第４図ａ〜ｇはその作用を説明するため
のタイミングチヤート、第５図は本発明の第２実
施例を示すその酸素センサの断面図である。 １，５０……酸素センサ、３……電流供給手
段、４……電流値検出手段、６……規格化手段、
１０……空燃比制御手段、２１……変化率判別手
段、２６……供給停止手段。
あり、第１図はその回路構成図、第２図はその
Vi−Ａ／Ｆ特性を示す図、第３，４図は本発明
の第１実施例を示す図であり、第３図はその回路
構成図、第４図ａ〜ｇはその作用を説明するため
のタイミングチヤート、第５図は本発明の第２実
施例を示すその酸素センサの断面図である。 １，５０……酸素センサ、３……電流供給手
段、４……電流値検出手段、６……規格化手段、
１０……空燃比制御手段、２１……変化率判別手
段、２６……供給停止手段。
Claims (1)
- １ エンジンの排気管内の酸素濃度を検出し流し
込み電波の値に応じた空燃比で出力電圧の急変す
る酸素センサと、該酸素センサ出力が所定値とな
るように前記流し込み電流を供給する電流供給手
段と、前記流し込み電流の値を検出する電流値検
出手段と、ホールド信号が入力されたとき排気管
内が大気であるときの流し込み電流の値をホール
ド値としてホールドするとともに、排気管内が排
気ガスであるときの流し込み電流の値をホールド
値に対する比として出力する規格化手段と、該規
格化手段の出力に基づいて空燃比をフイードバツ
ク制御する空熱比制御手段と、電流値検出手段の
出力を微分し、この微分係数を所定基準値と比較
して流し込み電流の変化率を判別する変化率判別
手段と、排気管内が大気となり流し込み電流の変
化率が所定値以下に低下したとき前記ホールド信
号を出力するとともに、このホールド信号の出力
後に前記流し込み電流の供給を停止させる供給停
止手段と、を備えたことを特徴とする空燃比制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58212236A JPS60104734A (ja) | 1983-11-11 | 1983-11-11 | 空燃比制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58212236A JPS60104734A (ja) | 1983-11-11 | 1983-11-11 | 空燃比制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60104734A JPS60104734A (ja) | 1985-06-10 |
| JPH0477140B2 true JPH0477140B2 (ja) | 1992-12-07 |
Family
ID=16619214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58212236A Granted JPS60104734A (ja) | 1983-11-11 | 1983-11-11 | 空燃比制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60104734A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0758053B2 (ja) * | 1987-10-22 | 1995-06-21 | 三菱電機株式会社 | 空燃比制御装置 |
-
1983
- 1983-11-11 JP JP58212236A patent/JPS60104734A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60104734A (ja) | 1985-06-10 |
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