JPH0627724B2 - Air-fuel ratio detector - Google Patents

Air-fuel ratio detector

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JPH0627724B2
JPH0627724B2 JP60137470A JP13747085A JPH0627724B2 JP H0627724 B2 JPH0627724 B2 JP H0627724B2 JP 60137470 A JP60137470 A JP 60137470A JP 13747085 A JP13747085 A JP 13747085A JP H0627724 B2 JPH0627724 B2 JP H0627724B2
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air
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pump current
sensor
area
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、酸素センサを用いて自動車等内燃焼機関の空
燃比を検出する装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a device for detecting an air-fuel ratio of a combustion engine in an automobile or the like by using an oxygen sensor.

(従来の技術) 一般に、エンジンにおける空燃比のフィードバック制御
は、運転性、燃費、排気対策等の諸要求を満たすために
行われており、このような制御では排気中の酸素濃度を
パラメータとして吸入混合気の空燃比が検出される。
(Prior Art) Generally, feedback control of an air-fuel ratio in an engine is performed in order to satisfy various requirements such as drivability, fuel efficiency, and exhaust gas countermeasures. In such control, the oxygen concentration in the exhaust gas is taken as a parameter. The air-fuel ratio of the air-fuel mixture is detected.

このため、リッチからリーンまで、空燃比を広範囲に検
出可能な酸素センサ(例えば、特開昭59−67455
号公報、特開昭59−46350号公報参照)が種々開
発されている。
Therefore, an oxygen sensor capable of detecting the air-fuel ratio in a wide range from rich to lean (for example, JP-A-59-67455).
Japanese Patent Laid-Open No. 59-46350) have been developed.

このような酸素センサはセンサ電極間が所定電位である
ときの拡散限界酸素量が酸素濃度に相関するという特性
に着目し、これを拡散電流(ポンプ電流)として外部回
路により検出することで、空燃比を広範囲に検出してい
る。そして、このような酸素センサ情報に基づいてリッ
チからリーンまで空燃比を広範囲にフィードバック制御
することができる。
Such an oxygen sensor focuses on the characteristic that the diffusion limit oxygen amount correlates with the oxygen concentration when the sensor electrodes have a predetermined potential, and by detecting this as a diffusion current (pump current) by an external circuit, The fuel ratio is detected in a wide range. Then, based on such oxygen sensor information, the air-fuel ratio can be feedback-controlled in a wide range from rich to lean.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような従来の空燃比検出装置にあっ
ては、高温排気中の酸素センサに排気酸素濃度に相関す
るポンプ電流を常時供給し、この電流値から空燃比を検
出する構成となっていたため、例えば空燃比が長期間リ
ーン限界で運転されるような場合やフュエルカットが長
時間継続するような場合にはポンプ電流の値が過大とな
って酸素センサの耐久性が損なわれるおそれがある。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in such a conventional air-fuel ratio detection device, a pump current that correlates with the exhaust oxygen concentration is constantly supplied to the oxygen sensor in the high-temperature exhaust gas, and from this current value, Since the air-fuel ratio is detected, the pump current becomes too large when the air-fuel ratio is operated at the lean limit for a long time or the fuel cut continues for a long time. Durability may be impaired.

また、酸素センサはその特性が温度に依存しているが、
運転条件の急変により排気温度が急変して酸素センサの
温度が変化したような場合にはポンプ電流の急激な変化
に伴って白金電極や固体電解質の劣化が促進されやす
く、劣化の促進はセンサ情報の信頼性の低下をもたら
す。
Also, the characteristics of the oxygen sensor depend on temperature,
If the exhaust temperature changes rapidly due to a sudden change in operating conditions and the oxygen sensor temperature changes, the deterioration of the platinum electrode or solid electrolyte is likely to be accelerated due to the rapid change of the pump current. Result in less reliable.

かかる不具合を防止するためには、例えば運転条件や酸
素センサの温度に応じてポンプ電流の通電、遮断を行う
という解決方法が考えられる。しかし、このような制御
下にあっても、例えばポンプ電流の通電、遮断領域の境
界近傍で酸素センサが使用されると、ポンプ電流の断続
制御が頻繁に行われる。このような場合、通電開始時に
は大きな突入電流が流れるが、その回数が増大すること
から、この過大な突入電流によりやはり酸素センサの耐
久性が低下する。
In order to prevent such inconvenience, a possible solution is to energize or interrupt the pump current according to the operating conditions or the temperature of the oxygen sensor. However, even under such control, if the oxygen sensor is used in the vicinity of the boundary of the energization / cutoff region of the pump current, the intermittent control of the pump current is frequently performed. In such a case, a large inrush current flows at the start of energization, but since the number of times increases, the durability of the oxygen sensor also deteriorates due to this excessive inrush current.

(発明の目的) そこで本発明は、不必要なポンプ電流を流さないように
するとともに、ポンプ電流の繁雑なオン/オフを回避す
ることにより、酸素センサの耐久性向上を図り、以て空
燃比検出の信頼性を高めることを目的とする。
(Object of the invention) Therefore, the present invention aims to improve the durability of the oxygen sensor by preventing unnecessary pump current from flowing and avoiding the complicated on / off of the pump current, and thereby to improve the air-fuel ratio. The purpose is to increase the reliability of detection.

(発明の構成) 本発明による空燃比検出装置は、その基本概念図を第1
図に示すように、排気中の酸素濃度に相関するポンプ電
流が供給される酸素センサaと、通電信号が入力される
と酸素センサにポンプ電流を供給し、このポンプ電流の
値に基づいて空燃比を検出する空燃比検出手段bと、エ
ンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段cと、前
記ポンプ電流の供給を禁止する運転領域を設定する領域
設定手段dと、エンジンの運転状態が前記運転領域に入
っている場合は、前記通電信号の出力を禁止し、前記運
転領域から脱した後は、所定時間の経過後に前記通電信
号を出力する信号発生手段eと、を備えたことを特徴と
する。
(Structure of the Invention) An air-fuel ratio detecting device according to the present invention is shown in a first basic conceptual diagram.
As shown in the figure, the oxygen sensor a is supplied with a pump current that correlates with the oxygen concentration in the exhaust gas, and the oxygen sensor is supplied with a pump current when an energization signal is input. The air-fuel ratio detecting means b for detecting the fuel ratio, the operating state detecting means c for detecting the operating state of the engine, the area setting means d for setting the operating area for prohibiting the supply of the pump current, and the operating state of the engine are as described above. When the vehicle is in the operation area, the output of the energization signal is prohibited, and after the operation area is exited, the signal generation means e which outputs the energization signal after a lapse of a predetermined time is provided. And

(作用) 本発明では、そのときの運転状態が予め設定された運転
領域に入っている場合、酸素センサへのポンプ電流の供
給が禁止され、不必要な電流供給が回避される。
(Operation) In the present invention, when the operating state at that time is within the preset operating region, the supply of pump current to the oxygen sensor is prohibited, and unnecessary supply of current is avoided.

また、当該運転領域から離脱する場合には、所定の時間
遅延をもってポンプ電流の供給が開始され、当該運転領
域の境界付近におけるポンプ電流の繁雑なオン/オフが
回避される。
Further, when leaving the operation region, the supply of the pump current is started with a predetermined time delay, and the complicated on / off of the pump current near the boundary of the operation region is avoided.

(実施例) 以下、本発明を図面に基づいて説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.

第2〜7図は本発明の一実施例を示す図であり、本発明
を空燃比検出装置に適用した例である。
2 to 7 are diagrams showing an embodiment of the present invention, which is an example in which the present invention is applied to an air-fuel ratio detecting device.

まず、構成を説明する。First, the configuration will be described.

第2図において、1はエンジンであり、吸入空気はエア
クリーナ2より吸気管3を通して各気筒に供給され燃料
は噴射信号Siに基づいてインジェクタ4により噴射さ
れる。気筒内で燃焼した排気は排気管5を通して触媒コ
ンバータ6に導入され、触媒コンバータ6内で排気中の
有害成分(CO、HC、NOx)を三元触媒により清浄
化して排出される。
In FIG. 2, reference numeral 1 denotes an engine, intake air is supplied from an air cleaner 2 to each cylinder through an intake pipe 3, and fuel is injected by an injector 4 based on an injection signal Si. The exhaust gas burned in the cylinders is introduced into the catalytic converter 6 through the exhaust pipe 5, and the harmful components (CO, HC, NOx) in the exhaust gas are cleaned in the catalytic converter 6 by the three-way catalyst and then discharged.

吸入空気の流量Qaはエアフロメータ7により検出さ
れ、吸気管3内の絞弁8によって制御される。絞弁8の
開度Cvは絞弁開度センサ9により検出され、エンジン
1の回転数Nはクランク角センサ10により検出される。
またウオータジャケットを流れる冷却水の温度Twは水
温センサ11により検出される。
The flow rate Qa of the intake air is detected by the air flow meter 7 and controlled by the throttle valve 8 in the intake pipe 3. The opening Cv of the throttle valve 8 is detected by the throttle opening sensor 9, and the rotation speed N of the engine 1 is detected by the crank angle sensor 10.
The temperature Tw of the cooling water flowing through the water jacket is detected by the water temperature sensor 11.

排気管5には酸素センサ12が取り付けられており、酸素
センサ12は空燃比検出回路(空燃比検出手段)13に接続
される。空燃比検出回路13は酸素センサ12にポンプ電流
Ipを供給するとともに、その電流値を検出して排気酸
素濃度に対応する電圧信号Viを出力する。
An oxygen sensor 12 is attached to the exhaust pipe 5, and the oxygen sensor 12 is connected to an air-fuel ratio detection circuit (air-fuel ratio detection means) 13. The air-fuel ratio detection circuit 13 supplies a pump current Ip to the oxygen sensor 12, detects the current value, and outputs a voltage signal Vi corresponding to the exhaust oxygen concentration.

上記エアフロメータ7およびクランク角センサ10は運転
状態検出手段14を構成しており、運転状態検出手段14お
よび各センサ9、11、13からの信号はコントロールユニ
ット15に入力され、コントロールユニット15はこれらの
センサ情報に基づいて空燃比制御を行うもので、詳細な
構成は後述する。
The air flow meter 7 and the crank angle sensor 10 constitute an operating condition detecting means 14, and signals from the operating condition detecting means 14 and the respective sensors 9, 11, 13 are input to the control unit 15, which controls the control unit 15 and the control signals. The air-fuel ratio control is performed on the basis of the sensor information of 1. and its detailed configuration will be described later.

第3、4図は、酸素センサ12の分解斜視図およびその断
面図である。
3 and 4 are an exploded perspective view and a sectional view of the oxygen sensor 12.

これらの図において、21はアルミナからなる基板であ
り、基板21上にはヒータ22を介してチャンネル上の大気
導入部23を形成した大気導入板24が積層される。その上
に、酸素イオン伝導性の平板状の第1の固体電解質25が
積層され、固体電解質25の下面には大気に晒される電極
であるセンサアノード(基準電極)26が、それに対応す
る上面には排気ガスに晒される電極であるセンサカソー
ド(測定電極)27がそれぞれ印刷により設けられる。
In these figures, 21 is a substrate made of alumina, and an atmosphere introducing plate 24 having an atmosphere introducing portion 23 on a channel is laminated on the substrate 21 via a heater 22. A flat plate-shaped first solid electrolyte 25 having oxygen ion conductivity is laminated thereon, and a sensor anode (reference electrode) 26, which is an electrode exposed to the atmosphere, is provided on the lower surface of the solid electrolyte 25 on the upper surface corresponding thereto. A sensor cathode (measurement electrode) 27, which is an electrode exposed to exhaust gas, is provided by printing.

さらに、この固体電解質25の上に厚さL(L=0.1mm
程度)のスペーサ板28が積層され、その上に平板状の第
2の固体電解質29が積層される。これらの固体電解質2
5、29およびスペーサ板28はセンサカソード27を覆って
このセンサカソード27の周りにガス導入部(酸素層)30
を画成する酸素層画成部材31を構成しており、酸素層画
成部材31は排気とガス導入部30との間の酸素分子を拡散
を制限する。
Furthermore, on this solid electrolyte 25, a thickness L (L = 0.1 mm
A spacer plate 28 of about 2) is stacked, and a flat plate-shaped second solid electrolyte 29 is stacked thereon. These solid electrolytes 2
5, 29 and the spacer plate 28 cover the sensor cathode 27, and the gas introduction portion (oxygen layer) 30 is provided around the sensor cathode 27.
The oxygen layer defining member 31 for defining the above is configured, and the oxygen layer defining member 31 limits diffusion of oxygen molecules between the exhaust gas and the gas introduction unit 30.

上記センサアノード26、センサカソード27および固体電
解質25はセンサ部32を構成しており、センサ部32は大気
導入部23とガス導入部30との間の酸素分圧比に応じた電
圧(以下、センサ電圧という)Vsを出力する。
The sensor anode 26, the sensor cathode 27, and the solid electrolyte 25 constitute a sensor section 32, and the sensor section 32 has a voltage (hereinafter, referred to as a sensor) according to an oxygen partial pressure ratio between the atmosphere introducing section 23 and the gas introducing section 30. It outputs Vs (referred to as voltage).

また、第2の固体電解質29の上、下面にはそれぞれポン
プ電極としてポンプアノード33およびポンプカソード34
が設けられ、これらのポンプアノード33、ポンプカソー
ド34および固体電解質29はポンプ部35を構成する。ポン
プ部35はポンプ電極間に供給されるポンプ電流Ipの値
に応じてガス導入部30の酸素分圧を制御する。
A pump anode 33 and a pump cathode 34 are provided as pump electrodes on the upper and lower surfaces of the second solid electrolyte 29, respectively.
Are provided, and the pump anode 33, the pump cathode 34, and the solid electrolyte 29 constitute a pump section 35. The pump unit 35 controls the oxygen partial pressure of the gas introduction unit 30 according to the value of the pump current Ip supplied between the pump electrodes.

上記センサ部32、ポンプ部35、酸素層画成部材31および
大気導入板24は排気中の酸素濃度を検出する素子部36を
構成する。なお、ヒータ22は固体電解質25、29を適温に
加熱し、それらを活性化させる。また、41、42はヒータ
22のリード線、43〜46はそれぞれセンサアノード26、セ
ンサカソード27、ポンプアノード33、ポンプカソード34
のリード線である。
The sensor unit 32, the pump unit 35, the oxygen layer defining member 31, and the atmosphere introduction plate 24 constitute an element unit 36 that detects the oxygen concentration in the exhaust gas. The heater 22 heats the solid electrolytes 25 and 29 to an appropriate temperature to activate them. Also, 41 and 42 are heaters
22 lead wires, 43 to 46 are sensor anode 26, sensor cathode 27, pump anode 33, pump cathode 34, respectively.
Is the lead wire.

第5図は空燃比検出回路13の構成を示す回路図であり、
この図において、空燃比検出回路13は目標電圧−Vaを
発生する電圧源49、差動アンプ50、抵抗R1、電流供給
回路51、電流検出回路52およびアナログスイッチ53によ
り構成される。
FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of the air-fuel ratio detection circuit 13,
In this figure, the air-fuel ratio detection circuit 13 is composed of a voltage source 49 for generating a target voltage -Va, a differential amplifier 50, a resistor R1, a current supply circuit 51, a current detection circuit 52 and an analog switch 53.

差動アンプ50はセンサ電圧Vsを目標電圧−Vaと比較
してその差値ΔV{ΔV=Vs−(−Va)}を演算す
る。電流供給回路51は差値ΔVが零になるようにアナロ
グスイッチ53を介して素子部36のポンプカソード34から
のポンプ電流Ipを流し出す(あるいは流し込む)。す
なわちΔVが正のときはIpを増やし、負のときはIp
を減らす。アナログスイッチ53はコントロールユニット
15から通電信号Scが入力されるとその接点を閉じてポ
ンプ電流Ipの通過を許容し、通電信号Scの非入力時
には接点を開いてポンプ電流Ipの通過を阻止する。電
流供給回路52は抵抗R1の両端間の電位差によりポンプ
電流Ipを電圧Vi(Vi∝Ip)に変換して検出す
る。なお、ポンプ電流Ipは実線矢印で示す方向を正
(Viも正)、破線矢印で示す逆方向を負とする。
The differential amplifier 50 compares the sensor voltage Vs with the target voltage −Va and calculates a difference value ΔV {ΔV = Vs − (− Va)}. The current supply circuit 51 flows out (or flows in) the pump current Ip from the pump cathode 34 of the element section 36 via the analog switch 53 so that the difference value ΔV becomes zero. That is, when ΔV is positive, Ip is increased, and when ΔV is negative, Ip is increased.
Reduce. Analog switch 53 is a control unit
When the energization signal Sc is input from 15, the contact is closed to allow passage of the pump current Ip, and when the energization signal Sc is not input, the contact is opened to prevent passage of the pump current Ip. The current supply circuit 52 converts the pump current Ip into a voltage Vi (Vi∝Ip) by the potential difference across the resistor R1 and detects it. The pump current Ip is positive in the direction indicated by the solid arrow (Vi is also positive) and negative in the opposite direction indicated by the broken arrow.

そして、目標電圧−Vaを素子部36のガス導入部30内の
酸素濃度が所定値に維持されているとき、すなわち固体
電解質25の両面間の酸素分圧比が所定値となるときのセ
ンサ電圧Vsに相当する値に設定しておくことにより、
電流検出回路52によって検出されるポンプ電流Ipに比
例した検出電圧Viは第6図に示すように空燃比と一義
的に対応するようになる。したがって、この検出電圧V
iを利用すれば空燃比をリッチ域からリーン域まで広範
囲に亘って連続的に精度よく検出することができる。
The target voltage -Va is the sensor voltage Vs when the oxygen concentration in the gas introduction portion 30 of the element portion 36 is maintained at a predetermined value, that is, when the oxygen partial pressure ratio between both surfaces of the solid electrolyte 25 becomes a predetermined value. By setting the value equivalent to
The detection voltage Vi proportional to the pump current Ip detected by the current detection circuit 52 uniquely corresponds to the air-fuel ratio as shown in FIG. Therefore, this detection voltage V
By using i, the air-fuel ratio can be continuously and accurately detected over a wide range from the rich region to the lean region.

再び第2図において、コントロールユニット15は領域設
定手段および信号発生手段としての機能を有し、CPU
56、ROM57、RAM58およびI/Oポート59により構
成される。CPU56はROM57に書き込まれているプロ
グラムに従ってI/Oポート59より必要とする外部デー
タを取り込んだり、またRAM58との間でデータの授受
を行ったりしながら演算処理し、必要に応じて処理した
データをI/Oポート59へ出力する。I/Oポート59に
はセンサ群7、9、11、13、14からの信号が入力される
とともに、I/Oポート59からは噴射信号Siおよび通
電信号Scが出力される。ROM57はCPU56における
演算プログラムを格納しており、RAM58は演算に使用
するデータをマップ等の形で記憶している。
Referring again to FIG. 2, the control unit 15 has functions as an area setting means and a signal generating means, and the CPU
56, ROM 57, RAM 58 and I / O port 59. The CPU 56 fetches external data required from the I / O port 59 according to the program written in the ROM 57, and also performs arithmetic processing while exchanging data with the RAM 58, and the data processed as necessary. To the I / O port 59. Signals from the sensor groups 7, 9, 11, 13, and 14 are input to the I / O port 59, and the injection signal Si and the energization signal Sc are output from the I / O port 59. The ROM 57 stores the calculation program in the CPU 56, and the RAM 58 stores the data used for the calculation in the form of a map or the like.

次に作用を説明する。Next, the operation will be described.

第7図はROM57に書き込まれているポンプ電流制御の
プログラムを示すフローチャートであり、図中P〜P
10はフローの各ステップを示している。本プログラム
は所定時間毎に実行される。
FIG. 7 is a flowchart showing the pump current control of the program written in the ROM 57, reference numeral P 1 to P
Reference numeral 10 indicates each step of the flow. This program is executed every predetermined time.

で吸入空気量Qaと回転数Nを読み込み、Pで次
式に従って基本噴射量Tpを演算する。
The intake air amount Qa and the rotation speed N are read at P 1 , and the basic injection amount Tp is calculated at P 2 according to the following equation.

Tp=K・Qa/N…… 但し、K:定数 なお、他のルーチンにおいてTpを空燃比検出回路13の
出力Viに基づきフィードバック補正(あるいはオープ
ン補正)して燃料供給量を決定し、噴射信号Siが出力
される。
Tp = K · Qa / N (where K is a constant) In another routine, Tp is feedback-corrected (or open-corrected) based on the output Vi of the air-fuel ratio detection circuit 13 to determine the fuel supply amount, and the injection signal Si is output.

次いで、PでNとTpから現運転状態がポンプ電流I
pの通電エリアなのか遮断エリア(ポンプ電流Ipの供
給を禁止する運転領域に相当)なのかを第8図に示すテ
ーブルマップからルックアップする。
Then, at P 3 , the current operating state is the pump current I from N and Tp.
It is looked up from the table map shown in FIG. 8 whether it is the energization area of p or the interruption area (corresponding to the operation area where the supply of the pump current Ip is prohibited).

ここで、第8図においてポンプ電流Ipの遮断エリアは
高負荷、高回転領域に相当しており(排気温度が著しく
高くなって酸素センサ12の温度が上昇する領域であ
る)、この領域に溜まる場合は実際上Ipが遮断される
が、空燃比はフィードバック制御から加速増量等のオー
プン制御に切換えられることが多いと予想されるため制
御性の低下はない。
Here, the cutoff area of the pump current Ip in FIG. 8 corresponds to a high load, high rotation area (the area where the temperature of the oxygen sensor 12 rises because the exhaust gas temperature becomes extremely high), and it is accumulated in this area. In this case, Ip is actually cut off, but it is expected that the air-fuel ratio is often switched from feedback control to open control such as acceleration increase, so controllability does not deteriorate.

しかし、上記各エリアの境界近傍ではポンプ電流Ipの
通電、遮断(オン/オフ)が頻繁となるため、センサへ
の突入電流の影響を抑制する必要がある。そこで、本実
施例ではIpの通電時には所定時間の経過後にIpの供
給を開始する一方、遮断時にはかかる時間遅延を持たせ
ることなく直ちにIpの遮断を行うことにより、上記各
エリアの境界付近におけるポンプ電流Ipの繁雑なオン
/オフを回避し、突入電流の回数を抑制している。
However, since the pump current Ip is frequently energized and interrupted (ON / OFF) in the vicinity of the boundary of each area, it is necessary to suppress the influence of the inrush current to the sensor. In view of this, in the present embodiment, when Ip is energized, Ip supply is started after a predetermined time has elapsed, and when Ip is cut off, Ip is immediately cut off without a time delay, so that the pump in the vicinity of the boundary between the above areas is pumped. The complicated on / off of the current Ip is avoided and the number of inrush currents is suppressed.

具体的には、まず、Pで、現在のエンジンの運転状態
がポンプ電流Ipの供給を禁止すべき運転領域(ポンプ
電流Ipの遮断エリア)に入っているか否かを判別す
る。当該遮断エリアは、上述のようにエンジンの運転状
態が、排気状態が高温状態となる高負荷、高回転のとき
の領域に相当するものであるから、例えば基本噴射量T
や絞弁開度又は吸入空気量(これらはエンジン負荷の
大きさを表すパラメータである)等及びエンジン回転数
Nに基づいてエリア判別を行うことができる。そして、
遮断エリアに入っている場合(言い替えれば通電エリア
に入ってない場合)には、Pで直ちに通電信号Scの
出力を停止して今回のルーチンを終了する。これによ
り、空燃比検出回路13によるポンプ電流Ipの供給が遮
断される。したがって、高負荷、高回転で酸素センサ12
が高温となっているような場合においてはポンプ電流I
pの遮断により、電極や固体電解質の劣化を抑制するこ
とができる。
Specifically, first, at P 4 , it is determined whether or not the current operating state of the engine is within an operating region (pump current Ip cutoff area) in which the supply of the pump current Ip should be prohibited. Since the cutoff area corresponds to a region when the engine operating state is under high load and high rotation where the exhaust state becomes a high temperature state as described above, for example, the basic injection amount T
Area determination can be performed based on P , the throttle valve opening degree, the intake air amount (these are parameters representing the magnitude of the engine load), and the engine speed N. And
When contained in blocking area (if not in the energizing area other words) ends the current routine immediately stop the output of the energizing signal Sc at P 5. As a result, the supply of the pump current Ip by the air-fuel ratio detection circuit 13 is cut off. Therefore, at high load and high rotation, the oxygen sensor 12
When the temperature is high, the pump current I
By blocking p, deterioration of the electrode and the solid electrolyte can be suppressed.

一方、Pで通電エリアと判断したときはPで前回の
ルーチンにおいて遮断エリアであったか否かを判別す
る。すなわち、遮断エリアから脱した直後であるか否か
を判別する。前回に遮断エリアであったときはPでタ
イマをクリアしてそのカウント値CTをCT=0とした
後、PでタイマをインクリメントしてPに進む。タ
イマは遮断エリアから通電エリアに切換わった後の経過
時間をカウントするものである。
On the other hand, when it is determined that the energizing area at P 4 discriminates whether a blocked area in the previous routine at P 6. That is, it is determined whether or not the vehicle has just left the block area. If it was the blocking area last time, the timer is cleared at P 7 to set its count value CT to CT = 0, and then the timer is incremented at P 8 to proceed to P 5 . The timer counts the elapsed time after switching from the interruption area to the energization area.

遮断エリアから通電エリアに切換わると、初回はP
−P−Pとフローが流れる。次回以降はP
らPへ進み、Pでタイマのカウント値CTを所定値
と比較する。CT≦TのときはPに進んでタイ
マをインクリメントする。したがって、CT≦Tのと
きはP−P−P−Pとフローが流れる。そし
て、Pでタイマのカウント値CTが所定値Tを超え
ると、Ip遮断の状態から十分な時間が経過したと判断
してP10で通電信号Scを出力する。これにより、再
びポンプ電流Ipの供給が開始される。
When switched from the cutoff area energizing area, the first time P 6 -
P 7 -P 8 -P 5 and flow flows. From the next time onward, the routine proceeds from P 6 to P 9 , and at P 9 , the count value CT of the timer is compared with the predetermined value T 0 . When CT ≦ T 0, the process proceeds to P 8 to increment the timer. Therefore, when CT ≦ T 0, the flow flows as P 6 −P 9 −P 8 −P 5 . Then, when the count value CT of the timer exceeds the predetermined value T 0 at P 9 , it is determined that a sufficient time has elapsed from the Ip cutoff state, and the energization signal Sc is output at P 10 . As a result, the supply of the pump current Ip is started again.

このように、遮断エリアから通電エリアに移行しても直
ちにIpの供給が再開されず、所定時間遅れて供給が開
始される。したがって、酸素センサ12がIpの通電、遮
断の境界近傍で使用されているような場合であっても、
従来と異なり単位時間当りのIpの突入供給回数が低減
される。その結果、ポンプ電流の過大に伴う不具合を抑
えて酸素センサ12の耐久性、信頼性を向上させることが
できる。
In this way, the supply of Ip is not immediately restarted even when the cutoff area is switched to the energization area, and the supply is started after a predetermined time delay. Therefore, even when the oxygen sensor 12 is used in the vicinity of the boundary of energization and interruption of Ip,
Unlike the conventional case, the number of times of rush supply of Ip per unit time is reduced. As a result, it is possible to suppress defects caused by an excessive pump current and improve the durability and reliability of the oxygen sensor 12.

また、本実施例ではIpの通電、遮断エリアをNとTp
をパラメータとして判断しているが、これに限らず、例
えばIpの値、つまり空燃比や酸素センサ12の温度をパ
ラメータとして付け加える等してもよく、そのようにす
れば、従来例で指摘したような長時間フュエルカットが
継続して空燃比が長期間リーン限界で運転されるような
領域、あるいはセンサ温度が高温状態又は低温状態に急
変するような運転状態を直接検出することができ、この
ような運転領域を遮断エリアとして対処することができ
る。
Further, in this embodiment, Ip energization / interruption areas are set to N and Tp.
However, the value of Ip, that is, the air-fuel ratio or the temperature of the oxygen sensor 12 may be added as a parameter, for example. It is possible to directly detect a region where the fuel cut continues for a long time and the air-fuel ratio is operated at the lean limit for a long time, or an operating condition where the sensor temperature suddenly changes to a high temperature state or a low temperature state. It is possible to deal with various driving areas as cut-off areas.

(効果) 本発明によれば、不必要なポンプ電流を流さないように
するとともに、ポンプ電流の繁雑なオン/オフを回避す
るようにしたので、酸素センサの耐久性を向上すること
ができ、空燃比検出の信頼性を高めることができる。
(Effect) According to the present invention, unnecessary pump current is prevented from flowing, and complicated on / off of the pump current is avoided, so that the durability of the oxygen sensor can be improved. The reliability of air-fuel ratio detection can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の基本概念図、第2図〜第8図は本発明
に係る空燃比検出装置の一実施例を示す図であり、第2
図はその全体構成図、第3図はその酸素センサの分解斜
視図、第4図はその酸素センサの断面図、第5図はその
空燃比検出回路の回路図、第6図はその空燃比とポンプ
電流との関係を示す図、第7図はそのポンプ電流制御の
プログラムを示すフローチャート、第8図はそのポンプ
電流の通電、遮断エリアを示す図である。 1……エンジン、12……酸素センサ、 13……空燃比検出回路(空燃比検出手段)、 14……運転状態検出手段、 15……コントロールユニット(領域設定手段、信号発生
手段)。
FIG. 1 is a basic conceptual diagram of the present invention, and FIGS. 2 to 8 are diagrams showing an embodiment of an air-fuel ratio detecting device according to the present invention.
FIG. 3 is an overall configuration diagram, FIG. 3 is an exploded perspective view of the oxygen sensor, FIG. 4 is a sectional view of the oxygen sensor, FIG. 5 is a circuit diagram of the air-fuel ratio detection circuit, and FIG. 6 is an air-fuel ratio thereof. FIG. 7 is a flow chart showing a program for controlling the pump current, and FIG. 8 is a diagram showing the energization / interruption areas of the pump current. 1 ... Engine, 12 ... Oxygen sensor, 13 ... Air-fuel ratio detecting circuit (air-fuel ratio detecting means), 14 ... Operating state detecting means, 15 ... Control unit (area setting means, signal generating means).

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】a)排気中の酸素濃度に相関するポンプ電
流が供給される酸素センサと、 b)通電信号が入力されると酸素センサにポンプ電流を
供給し、このポンプ電流の値に基づいて空燃比を検出す
る空燃比検出手段と、 c)エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段
と、 d)前記ポンプ電流の供給を禁止する運転領域を設定す
る領域設定手段と、 e)エンジンの運転状態が前記運転領域に入っている場
合は、前記通電信号の出力を禁止し、前記運転領域から
脱した後は、所定時間の経過後に前記通電信号を出力す
る信号発生手段と、 を備えたことを特徴とする空燃比検出装置。
1. An oxygen sensor to which a) a pump current correlated with the oxygen concentration in the exhaust gas is supplied, and b) a pump current is supplied to the oxygen sensor when an energization signal is input, and based on the value of this pump current. Air-fuel ratio detecting means for detecting an air-fuel ratio by means of: c) operating state detecting means for detecting an operating state of the engine; d) area setting means for setting an operating area in which the supply of the pump current is prohibited; and e) engine When the operating state of the vehicle is in the operating range, the output of the energizing signal is prohibited, and after leaving the operating range, the signal generating means outputs the energizing signal after a predetermined time has elapsed. An air-fuel ratio detection device characterized in that
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