JPH05296958A - エンジンの制御装置 - Google Patents

エンジンの制御装置

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Publication number
JPH05296958A
JPH05296958A JP4122677A JP12267792A JPH05296958A JP H05296958 A JPH05296958 A JP H05296958A JP 4122677 A JP4122677 A JP 4122677A JP 12267792 A JP12267792 A JP 12267792A JP H05296958 A JPH05296958 A JP H05296958A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
concentration
frequency
engine
sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP4122677A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiromasa Ishino
弘昌 石野
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
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  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】空燃比センサを加熱する加熱手段により排気ガ
ス中の水分の凍結に起因する空燃比センサの破損を防止
しつつ、使用燃料中に含有するH濃度が低く、生成され
る水分の少ない時には、加熱手段の使用頻度を減少させ
ることで、空燃比センサの熱劣化を回避する。 【構成】水素を含む燃料を使用するエンジンにおいて、
空燃比センサ15を加熱する加熱手段と、上記燃料中の
水素濃度に関連するパラメータを検出する濃度検出手段
26と、濃度検出手段26により検出された濃度に略正
比例して上記加熱手段の使用頻度を変更する頻度変更手
段とを備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、水素燃料や
アルコール含有燃料を使用し、燃焼時に発生する排気ガ
ス中のH2 O量が可変するようなエンジンの制御装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、使用される燃料中に水素を含み、
燃焼時に発生するH2 O量が可変するエンジンとして
は、例えば、特開平1−244133号公報に記載のエ
ンジンがある。
【0003】すなわちガソリンにアルコールを混合させ
たものを燃料として使用すると共に、アルコール(alco
hol)の混合比を任意に可変するアルコール含有燃料内燃
機関である。上述のアルコールは次に示すようにその化
合物中にH(水素)を含むため、吸入空気中のO2 (酸
素)と結合して燃焼時に発生する排気ガス中にはアルコ
ール含有の比率と略正比例した量のH2 O(主として水
蒸気)が生成される。
【0004】第一アルコール…RCH2 OH 第二アルコール…RR′CHOH 第三アルコール…RR′R″COH メチルアルコール(メタノール)…CH3 OH エチルアルコール(エタノール)…C2 H5 OH また、エンジンの排気通路には空燃比制御を行なうため
空燃比センサとしてのO2 センサが取付けられるのが一
般的であり、このように所謂FFV(フレキイブル・フ
ューエル・ビークル)とO2 センサとの双方を備えた場
合には次のような問題点があった。
【0005】つまり、排気ガス中の水蒸気がエンジンの
停止後、特に低温時には排気管内で凍結して氷となる
が、排気通路にO2 センサが設けられている場合には、
このO2 センサのカバー(プロテクタ)とO2 センサチ
ップとの間に冷却された水分が付着、堆積し、氷となる
時の体積膨張によりO2 センサチップが破壊される問題
点があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この発明の請求項1記
載の発明は、加熱手段により水分の凍結に起因する空燃
比センサの破損を防止しつつ、燃料中のH濃度が低く、
排気ガス中に生成される水分の少ない時には、上述の加
熱手段の使用頻度を減少させることで、空燃比センサの
熱劣化を回避することができるエンジンの制御装置の提
供を目的とする。
【0007】この発明の請求項2記載の発明は、加熱手
段により水分の凍結に起因する空燃比センサの破損を防
止しつつ、排気ガス中に生成される水分量が少なくなる
アルコール低濃度時には、上述の加熱手段の使用頻度を
減少させることで、空燃比センサの熱劣化を回避するこ
とができるアルコール含有燃料を使用するエンジンの制
御装置の提供を目的とする。
【0008】この発明の請求項3記載の発明は、上記請
求項1または請求項2記載の発明の目的と併せて、上述
のH濃度またはアルコール濃度に略正比例して加熱手段
の加熱温度を変更することで、空燃比センサの熱劣化を
回避すると共に、消費電力の低減を図ることができるエ
ンジンの制御装置の提供を目的とする。
【0009】この発明の請求項4記載の発明は、上記請
求項1または請求項2記載の発明の目的と併せて、上述
のH濃度またはアルコール濃度に略正比例して加熱手段
の使用回数を変更することで、空燃比センサの熱劣化を
回避すると共に、消費電力の低減を図ることができるエ
ンジンの制御装置の提供を目的とする。
【0010】この発明の請求項5記載の発明は、上記請
求項1または請求項2記載の発明の目的と併せて、上述
のH濃度またはアルコール濃度に略正比例して加熱手段
の作動時間を変更することで、空燃比センサの熱劣化を
回避すると共に、消費電力の低減を図ることができるエ
ンジンの制御装置の提供を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1記載
の発明は、水素を含む燃料を使用するエンジンにおい
て、空燃比センサを加熱する加熱手段と、上記燃料中の
水素濃度に関連するパラメータを検出する濃度検出手段
と、上記濃度検出手段により検出された濃度に略正比例
して上記加熱手段の使用頻度を変更する頻度変更手段と
を備えたエンジンの制御装置であることを特徴とする。
【0012】この発明の請求項2記載の発明は、上記請
求項1記載の発明の構成と併せて、上記燃料をアルコー
ル含有燃料に設定すると共に、上記濃度検出手段でアル
コール濃度を検出するエンジンの制御装置であることを
特徴とする。
【0013】この発明の請求項3記載の発明は、上記請
求項1または請求項2記載の発明の構成と併せて、上記
使用頻度を上記加熱手段の加熱温度に設定したエンジン
の制御装置であることを特徴とする。
【0014】この発明の請求項4記載の発明は、上記請
求項1または請求項2記載の発明の構成と併せて、上記
使用頻度を上記加熱手段の使用回数に設定したエンジン
の制御装置であることを特徴とする。
【0015】この発明の請求項5記載の発明は、上記請
求項1または請求項2記載の発明の構成と併せて、上記
使用頻度を上記加熱手段の作動時間に設定したエンジン
の制御装置であることを特徴とする。
【0016】
【発明の効果】この発明の請求項1記載の発明によれ
ば、燃料中の水素濃度を検出する濃度検出手段によって
検出された水素濃度に略正比例して、上述の頻度変更手
段が空燃比センサを加熱する加熱手段の使用頻度を変更
するので、上述の加熱手段により水分の凍結に起因する
空燃比センサの破損を防止することができ、しかも水分
の少ない低濃度時には、上述の頻度変更手段で加熱手段
の使用頻度を減少させるため、空燃比センサの熱劣化を
回避することができる効果がある。
【0017】この発明の請求項2記載の発明によれば、
アルコール含有燃料中のアルコール濃度を検出する濃度
検出手段によって検出されたアルコール濃度に略正比例
して、上述の頻度変更手段が空燃比センサを加熱する加
熱手段の使用頻度を変更するので、上述の加熱手段によ
り水分の凍結に起因する空燃比センサの破損を防止する
ことができ、しかも水分の少ないアルコール低濃度時に
は、上述の頻度変更手段で加熱手段の使用頻度を減少さ
せるため、空燃比センサの熱劣化を回避することができ
る効果がある。
【0018】この発明の請求項3記載の発明によれば、
上記請求項1または請求項2記載の発明の効果と併せ
て、使用される燃料中の水素濃度またはアルコール濃度
に略正比例して加熱手段の加熱温度を変更するので、空
燃比センサの熱劣化を回避しつつ、消費電力の低減を図
ることができる効果がある。
【0019】この発明の請求項4記載の発明によれば、
上記請求項1または請求項2記載の発明の効果と併せ
て、使用される燃料中の水素濃度またはアルコール濃度
に略正比例して加熱手段の使用回数を変更するので、空
燃比センサの熱劣化を回避しつつ、消費電力の低減を図
ることができる効果がある。
【0020】この発明の請求項5記載の発明によれば、
上記請求項1または請求項2記載の発明の効果と併せ
て、使用される燃料中の水素濃度またはアルコール濃度
に略正比例して加熱手段の作動時間を変更するので、空
燃比センサの熱劣化を回避しつつ、消費電力の低減を図
ることができる効果がある。
【0021】
【実施例】この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳
述する。図面はエンジンの制御装置を示し、図1におい
て、吸入空気を浄化するエアクリーナ1の後位にエアフ
ロセンサ2を接続して、このエアフロセンサ2で吸入空
気量を検出すべく構成している。
【0022】上述のエアフロセンサ2の後位にはスロッ
トルボディ3を接続し、このスロットルボディ3内のス
ロットルチャンバ4には、吸入空気量を制御するスロッ
トル弁5を配設している。そして、このスロットル弁5
下流の吸気通路には、所定容積を有する拡大室としての
サージタンク6を接続し、このサージタンク6下流に吸
気ポート7と連通する吸気マニホルド8を接続すると共
に、この吸気マニホルド8にはインジェクタ9を配設し
ている。
【0023】一方、エンジン10の燃焼室と適宜連通す
る上述の吸気ポート7および排気ポート11には、動弁
機構(図示せず)により開閉操作される吸気弁12と排
気弁13とをそれぞれ取付け、またシリンダヘッドには
スパークギャップを上述の燃焼室に臨ませた点火プラグ
(図示せず)を取付けている。
【0024】上述の排気ポート11と連通する排気通路
14に空燃比センサとしてのヒータ付きのO2 センサ1
5を配設すると共に、この排気通路14の後位には有害
ガスを無害化する触媒コンバータいわゆるキャタリスト
を接続している。
【0025】また、上述のスロットル弁5をバイパスす
るバイパス通路16を設け、このバイパス通路16には
ISC(アイドルスピードコントロール)機構としての
ISCバルブ17を介設する一方、エアクリーナ1のエ
レメント18下流側には吸気温センサ19を、スロット
ルボディ3にはスロットルセンサ20を、ウォータジャ
ケットには水温センサ21をそれぞれ配設している。
【0026】上述のエンジン10は使用される燃料中に
H(水素)を含み、燃焼時に発生するH2 O量が可変す
るもので、この実施例では上述の燃料としてガソリンに
アルコールを混合させたものを用いる。
【0027】上述のアルコール含有燃料をインジェクタ
9に供給する燃料供給系は次のように構成している。す
なわち、図1に示すようにフューエルタンク22にサク
ション部を配設したフューエルポンプ23を設け、この
フューエルポンプ23の吐出ライン24にフィルタ25
およびアルコール濃度センサ26を介して上述のインジ
ェクタ9を接続している。
【0028】一方、上述の排気通路14に配設されたヒ
ータ付きのO2 センサ15は図2に示すように構成して
いる。つまり、中央部にセラミックヒータ27を設け、
このセラミックヒータ27の外周部にO2 センサチップ
としてのジルコニアセラミック素子28を配設して、O
2 センサ内部要素の上部を3種類の外筒29,30,3
1で囲繞すると共に、O2 センサ内部要素の下部を金属
製のプロテクタ32で囲繞している。
【0029】また上述のプロテクタ32には、排気ガス
をジルコニアセラミック素子28に対して導入および導
出するためのガス流通孔33を穿設する一方、上述の各
外筒29,30,31とプロテクタ32との間に設けた
ナット状の取付部材34のネジ部35を、排気管36の
ネジ孔37に螺合して、O2 センサ15を上述の排気通
路14に配設すべく構成している。さらに、上述のジル
コニアセラミック素子28からO2 センサ出力およびセ
ラミックヒータ27への通電は、リード線38…を介し
て入出力される。
【0030】図3は制御回路を示し、CPU40は、ア
ルコール濃度センサ26からのアルコール濃度al、水
温センサ21からのエンジン水温t、ディストリビュー
タ39からのエンジン回転数Neまたはイグニッション
コイル(図示せず)からのエンジン回転信号に基づい
て、ROM41に格納されたプログラムに従って、上述
のO2 センサ15におけるセラミックヒータ27を駆動
制御し、またRAM42はアルコール濃度alや例えば
0℃に相当するエンジン水温の所定値データなどの必要
なデータを記憶する。
【0031】ここで、上述のCPU40は、アルコール
濃度センサ26により検出されたアルコール濃度に略正
比例して上述のセラミックヒータ27の使用頻度を変更
する頻度変更手段(図4のフローチャートにおける第6
ステップ56参照)を兼ねる。また、上述の水温センサ
21は排気通路14の温度を検出する代用として、エン
ジン水温を検出する。
【0032】このように構成したエンジンの制御装置の
作用を、図4のフローチャートを参照して以下に詳述す
る。第1ステップ51で、CPU40はアルコール濃度
センサ26からのアルコール濃度al、水温センサ21
からのエンジン水温t、ディストリビュータ39からの
エンジン回転数Ne(またはイグニッションコイルから
のエンジン回転信号)などの必要な各種信号の読込みを
実行する。
【0033】次に第2ステップ52で、CPU40はエ
ンジン運転中か否かを判定する。つまり、この実施例で
はエンジン10の運転中にアルコール濃度を検出し、エ
ンジン停止後にO2 センサ15のセラミックヒータ27
に対する通電制御を実行する関係上、エンジン停止時に
はその処理を終了する一方、エンジン運転中の場合には
次の第3ステップ53に移行する。
【0034】この第3ステップ53で、CPU40はア
ルコール濃度センサ26により使用される燃料中のアル
コール濃度alを検出すると共に、アルコール濃度al
に相当するデータをRAM42の所定エリアに記憶す
る。ここで、上述のアルコール濃度センサ26はアルコ
ール濃度に正比例した出力電圧を得る周知のセンサであ
る(例えば特願平3−292299号参照)。
【0035】次に第4ステップ54で、CPU40はエ
ンジン停止か否かを判定し、エンジン運転中においては
上述の第3ステップ53にリターンする一方、エンジン
停止時(図5におけるタイムチャートの時点t1参照)
には次の第5ステップ55に移行する。
【0036】この第5ステップ55で、CPU40は現
行のエンジン水温tが所定値たとえば0℃以下に温度低
下したか否かを判定し、現行のエンジン水温tが所定値
以上の場合にはH2 Oの凍結がないため上述の第4ステ
ップ54にリターンする一方、現行のエンジン水温tが
所定値以下になった時(図5におけるタイムチャートの
時点t2参照)には、次の第6ステップ56に移行す
る。
【0037】この第6ステップ56で、CPU40は予
めRAM42の所定エリアに記憶させたアルコール濃度
alに相当するデータを読出し、当該アルコール濃度a
lに略正比例するようにO2 センサ15のセラミックヒ
ータ27に対する通電を実行する。つまりアルコール濃
度alが低い時にはセラミックヒータ27の使用頻度を
減少し、アルコール濃度alが高い時にはセラミックヒ
ータ27の使用頻度を増加させるような正比例制御を実
行する。
【0038】上述の使用頻度の増減は図6、図7、図8
に示す実施例の中から適宜の手段を選定して実行する。
すなわち、図6に示す使用頻度の増減手段は、セラミッ
クヒータ27に対する通電時間を一定とし、アルコール
濃度が低い時には同図のaに示すように通電電流を低く
し、アルコール濃度が高い時には同図のbに示すように
通電電流を大とし、セラミックヒータ27による加熱温
度を変更する手段である。
【0039】また、図7に示す使用頻度の増減手段は、
セラミックヒータ27に対する通電周期を一定とし、ア
ルコール濃度が低い時には同図のCに示すように通電回
数を小とし、アルコール濃度が高い時には同図のdに示
すように通電回数を大とし、セラミックヒータ27の使
用回数を変更する手段である。
【0040】さらに、図8に示す使用頻度の増減手段
は、セラミックヒータ27に対する通電電流を一定と
し、アルコール濃度が低い時には同図のeに示すように
通電時間を短くし、アルコール濃度が高い時には同図の
fに示すように通電時間を長くし、セラミックヒータ2
7の作動時間を変更する手段である。
【0041】以上要するに、アルコール含有燃料(ガソ
リンとアルコールとを混合した燃料)中のアルコール濃
度を検出するアルコール濃度センサ26によって検出さ
れたアルコール濃度alに略正比例して、上述の頻度変
更手段(図4のフローチャートにおける第6ステップ5
6参照)がO2 センサ15を加熱するセラミックヒータ
27の使用頻度を変更するので、、このセラミックヒー
タ27からの発熱により水分の凍結に起因するO2 セン
サ15の破損を防止することができる効果がある。
【0042】しかも排気ガス中に生成される水分の少な
いアルコール低濃度時にはアルコール高濃度時に対して
上述の頻度変更手段(第6ステップ56参照)でセラミ
ックヒータ27の使用頻度を減少させるので、O2 セン
サ15の過熱による熱劣化を回避しつつ、消費電力の低
減を図ることができる効果がある。
【0043】なお、エンジン10の運転時はエアコンデ
ィショナ(空気調和装置)やヘッドランプ等の電気負荷
が使用され、エンジン運転時に上述の凍結防止制御を実
行すると電気負荷が大となるが、実施例で示したように
上述の凍結防止制御をエンジン停止後に実行するので、
エンジン運転中における電気負荷の増大を回避すること
ができる。
【0044】この発明の構成と、上述の実施例との対応
において、この発明の請求項1のH(水素)を含む使用
燃料は、実施例のアルコール含有燃料に対応し、以下同
様に、空燃比センサは、ヒータ付きのO2 センサ15に
対応し、加熱手段は、セラミックヒータ27に対応し、
濃度検出手段は、アルコール濃度センサ26に対応し、
頻度変更手段は、CPU40制御による第6ステップ5
6に対応するも、この発明は、上述の実施例の構成のみ
に限定されるものではない。
【0045】例えばH2 ガスを燃料として使用する水素
燃料エンジンに上記構成を適用してもよいことは勿論で
ある。また上記実施例においては排気管内の温度をエン
ジン水温に代用して検出すべく構成したが、排気管内の
温度を直接または間接的に検出する他のセンサを用いて
もよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のエンジンの制御装置を示す系統図。
【図2】ヒータ付きO2 センサの半裁断面図。
【図3】制御回路ブロック図。
【図4】セラミックヒータに対する通電制御を示すフロ
ーチャート。
【図5】タイムチャート。
【図6】使用頻度変更の実施例を示す説明図。
【図7】使用頻度変更の他の実施例を示す説明図。
【図8】使用頻度変更のさらに他の実施例を示す説明
図。
【符号の説明】
15…O2 センサ 26…アルコール濃度センサ 27…セラミックヒータ 56…頻度変更手段

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水素を含む燃料を使用するエンジンにおい
    て、空燃比センサを加熱する加熱手段と、上記燃料中の
    水素濃度に関連するパラメータを検出する濃度検出手段
    と、上記濃度検出手段により検出された濃度に略正比例
    して上記加熱手段の使用頻度を変更する頻度変更手段と
    を備えたエンジンの制御装置。
  2. 【請求項2】上記燃料をアルコール含有燃料に設定する
    と共に、上記濃度検出手段でアルコール濃度を検出する
    請求項1記載のエンジンの制御装置。
  3. 【請求項3】上記使用頻度を上記加熱手段の加熱温度に
    設定した請求項1または請求項2記載のエンジンの制御
    装置。
  4. 【請求項4】上記使用頻度を上記加熱手段の使用回数に
    設定した請求項1または請求項2記載のエンジンの制御
    装置。
  5. 【請求項5】上記使用頻度を上記加熱手段の作動時間に
    設定した請求項1または請求項2記載のエンジンの制御
    装置。
JP4122677A 1992-04-15 1992-04-15 エンジンの制御装置 Pending JPH05296958A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100707352B1 (ko) * 2005-11-28 2007-04-13 삼성전자주식회사 공기 조화기, 공기 조화기의 온도 센서의 고장 검출 방법및 공기 조화기의 온도 센서 제빙 방법

Cited By (1)

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KR100707352B1 (ko) * 2005-11-28 2007-04-13 삼성전자주식회사 공기 조화기, 공기 조화기의 온도 센서의 고장 검출 방법및 공기 조화기의 온도 센서 제빙 방법

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