JPH0643981B2 - 空燃比制御装置 - Google Patents
空燃比制御装置Info
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- JPH0643981B2 JPH0643981B2 JP60217888A JP21788885A JPH0643981B2 JP H0643981 B2 JPH0643981 B2 JP H0643981B2 JP 60217888 A JP60217888 A JP 60217888A JP 21788885 A JP21788885 A JP 21788885A JP H0643981 B2 JPH0643981 B2 JP H0643981B2
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- fuel ratio
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- sensor
- ratio sensor
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D33/00—Controlling delivery of fuel or combustion-air, not otherwise provided for
-
- 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
- F02D41/1474—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method by detecting the commutation time of the sensor
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02D41/32—Controlling fuel injection of the low pressure type
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- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
- F02D41/1456—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with sensor output signal being linear or quasi-linear with the concentration of oxygen
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に係り、特に空燃
比センサの汚損等による経済的変化を較正する手段を備
えた空燃比制御装置に関する。
比センサの汚損等による経済的変化を較正する手段を備
えた空燃比制御装置に関する。
近年の自動車の内燃機関は、省エネルギーや排ガス規制
の充足の観点から適正な空燃比にて運用すべく空燃比制
御装置を備えたものがほとんどである。
の充足の観点から適正な空燃比にて運用すべく空燃比制
御装置を備えたものがほとんどである。
空燃比制御装置は内燃機関に供給される燃料と空気の混
合比率（空燃比）を正確に検出するためのＯ２センサに
代表される空燃比センサを備えている。ところが、空燃
比センサは内燃機関の排気系に設けられているため、長
時間の運転に伴って経時的に汚損することは避けられな
い。汚損した場合にはその検出精度が低下し、良好な空
燃比制御を行い得ないことになる。
合比率（空燃比）を正確に検出するためのＯ２センサに
代表される空燃比センサを備えている。ところが、空燃
比センサは内燃機関の排気系に設けられているため、長
時間の運転に伴って経時的に汚損することは避けられな
い。汚損した場合にはその検出精度が低下し、良好な空
燃比制御を行い得ないことになる。
そこで、従来では、例えば特開昭58−57050 号公報に記
載されているように、空燃比センサの出力特性の経時的
変化を較正するために、既知空燃比として大気を基準と
することが行われる。この場合、空燃比センサの周辺が
大気で満たされているか否かを判断する必要があり、し
たがって判別装置を具備することとなる。較正は、この
判別装置に応動して空燃比センサの周囲が大気で満たさ
れているときに、空燃比センサ出力特性の補正係数を算
出し、この補正係数を空燃比センサの出力に乗じること
で行うものである。
載されているように、空燃比センサの出力特性の経時的
変化を較正するために、既知空燃比として大気を基準と
することが行われる。この場合、空燃比センサの周辺が
大気で満たされているか否かを判断する必要があり、し
たがって判別装置を具備することとなる。較正は、この
判別装置に応動して空燃比センサの周囲が大気で満たさ
れているときに、空燃比センサ出力特性の補正係数を算
出し、この補正係数を空燃比センサの出力に乗じること
で行うものである。
上記したように、従来の装置は較正を行うために空燃比
センサの周囲が大気で満たされているか否かを判別する
ための判別装置を格別に必要とするものである。しか
し、この判別装置を設けることは制御装置自体の構成を
複雑化する要因となり、また、その分コストの上昇は避
けられない。
センサの周囲が大気で満たされているか否かを判別する
ための判別装置を格別に必要とするものである。しか
し、この判別装置を設けることは制御装置自体の構成を
複雑化する要因となり、また、その分コストの上昇は避
けられない。
本発明は、このような問題を解決し、従来の如き判別装
置を別途備えることなく、空燃比ンサの検出信号自体の
みに基づいて空燃比センサの出力特性の経時的変化を正
確に較正しうる手段を備えた空燃比制御装置を提供する
ことを目的とする。
置を別途備えることなく、空燃比ンサの検出信号自体の
みに基づいて空燃比センサの出力特性の経時的変化を正
確に較正しうる手段を備えた空燃比制御装置を提供する
ことを目的とする。
上記問題点を解決かるために、本発明は内燃機関の排気
系に設けられ周囲空気の過剰率に相関する電圧信号を出
力し周囲雰囲気が空気のみのとき最大出力を生じる出力
特性の空燃比センサを有し、この空燃比センサの検出信
号に基づいて前記内燃機関の空燃比を適正値に制御する
空燃比制御装置において、前記空燃比センサの出力が所
定値以上所定時間以上維持されたときの最大出力
（Ｖｎ）をサンプリングするサンプリング手段と、この
サンプリング手段による最大出力（Ｖｎ）を記憶した新
たに最大出力が生じるごとに前回のサンプリング値（Ｖ
n-1）を今回のサンプリング値（Ｖｎ）に更新する記憶
手段と、前記更新サンプリング値（Ｖｎ）により前記空
燃センサの出力特性を較正する較正手段と、を備えたこ
とを特徴とするものである。
系に設けられ周囲空気の過剰率に相関する電圧信号を出
力し周囲雰囲気が空気のみのとき最大出力を生じる出力
特性の空燃比センサを有し、この空燃比センサの検出信
号に基づいて前記内燃機関の空燃比を適正値に制御する
空燃比制御装置において、前記空燃比センサの出力が所
定値以上所定時間以上維持されたときの最大出力
（Ｖｎ）をサンプリングするサンプリング手段と、この
サンプリング手段による最大出力（Ｖｎ）を記憶した新
たに最大出力が生じるごとに前回のサンプリング値（Ｖ
n-1）を今回のサンプリング値（Ｖｎ）に更新する記憶
手段と、前記更新サンプリング値（Ｖｎ）により前記空
燃センサの出力特性を較正する較正手段と、を備えたこ
とを特徴とするものである。
上記構成も有する本発明は、空燃センサが最大出力を生
じじるのは当該空燃比センサの周囲が大気で満たされて
いるときであり、かつこの最大出力値は当該空燃比セン
サの汚損等により経時的に変化することに着目したもの
である。したがつて、空燃比センサの出力が所定値以上
所定時間以上維持されないときを当該空燃比センサの周
囲が大気で満たされたものと判断し、このときの最大出
力（Ｖｎ）をサンプリング手段によりサンプリングす
る。このサンプリングするタイミングは最大出力
（Ｖｎ）が出力されたときであるから常に空燃比センサ
の汚損の進行に付随したものである。そこで、このサン
プリング値を最大値が生じるごとに更新して記憶し、常
に旧データ（Ｖn-1）から新しいデータ（Ｖｎ）を用い
て空燃センサの出力特性を較正することができる。この
較正は最大出力値の変化に合わせて空燃比計算を補正す
ればよい。
じじるのは当該空燃比センサの周囲が大気で満たされて
いるときであり、かつこの最大出力値は当該空燃比セン
サの汚損等により経時的に変化することに着目したもの
である。したがつて、空燃比センサの出力が所定値以上
所定時間以上維持されないときを当該空燃比センサの周
囲が大気で満たされたものと判断し、このときの最大出
力（Ｖｎ）をサンプリング手段によりサンプリングす
る。このサンプリングするタイミングは最大出力
（Ｖｎ）が出力されたときであるから常に空燃比センサ
の汚損の進行に付随したものである。そこで、このサン
プリング値を最大値が生じるごとに更新して記憶し、常
に旧データ（Ｖn-1）から新しいデータ（Ｖｎ）を用い
て空燃センサの出力特性を較正することができる。この
較正は最大出力値の変化に合わせて空燃比計算を補正す
ればよい。
次に、本発明に係る空燃比制御装置の実施例を図面に基
づいて説明する。
づいて説明する。
まず、第２図に内燃機関の概略構造と制御装置との関連
を示す。第２図において、１は内燃機関，２は内燃機関
１内に吸入空気あるいは混合気を供給するための吸気ポ
ート、３は、内燃機関３で燃焼したガスあるいは、内燃
機関内のガスを排出するための排気ポート、４は吸気ポ
ート２内に取り付けられた燃料噴射弁、５は排気ポート
３内に取り付けられた空燃比センサ、６はマイクロコン
ピユータ等を用いた電子制御ユニツトをそれぞれに示
す。
を示す。第２図において、１は内燃機関，２は内燃機関
１内に吸入空気あるいは混合気を供給するための吸気ポ
ート、３は、内燃機関３で燃焼したガスあるいは、内燃
機関内のガスを排出するための排気ポート、４は吸気ポ
ート２内に取り付けられた燃料噴射弁、５は排気ポート
３内に取り付けられた空燃比センサ、６はマイクロコン
ピユータ等を用いた電子制御ユニツトをそれぞれに示
す。
空燃比センサ５は、空気過剰率λに対して第３図に示す
ような出力電圧特性を有している。燃料噴射弁４からの
燃料噴射は、燃焼状態において空気過剰率λが０．８〜
１．５の間になるように制御されるが、この制御は電子
制御ユニツト６により行われる。空気過剰率λが１．０
のとき、空燃比センサ５の出力電圧信号Ｖ１は、酸素ポ
ンプ電流が流れないため、センサモジユール７によつて
定まり空燃比センサには無関係に一定レベルである。空
気過剰率λが１．５のときに出力電圧信号Ｖｓになるよ
うに調整されたとき、出力特性は第３図のようになる。
この出力特性曲線を代表する関数により大気を測定した
場合、出力電圧値は最大値Ｖｎを示す。大気中の酸素濃
度は約２１％と一定であり、内燃機関１の排気ポート３
中の排気も最大で大気と同じ酸素濃度であり、それ以上
には成り得ない。したがつて、第４図に示すように減速
時等の燃料噴射弁４がとじ燃料を供給しなくなつたと
き、排気ポート３には大気で満たされ、空燃比センサ５
も大気に満たされる。これにより空燃比制御範囲をこえ
た出力レベルになり、ある一定時間以上最大値Ｖｎを維
持するへばりつき現象がみられる。このへばりつき現象
が呈しているとき、その値Ｖｎをサンプリングして、そ
れ以前にデイジタル制御部８に設けられた書込み可能な
記憶部に記憶されている値Ｖn-1を書き換えることによ
り、空燃比センサ５の出力特性曲線を代表する関数式を
補正する。
ような出力電圧特性を有している。燃料噴射弁４からの
燃料噴射は、燃焼状態において空気過剰率λが０．８〜
１．５の間になるように制御されるが、この制御は電子
制御ユニツト６により行われる。空気過剰率λが１．０
のとき、空燃比センサ５の出力電圧信号Ｖ１は、酸素ポ
ンプ電流が流れないため、センサモジユール７によつて
定まり空燃比センサには無関係に一定レベルである。空
気過剰率λが１．５のときに出力電圧信号Ｖｓになるよ
うに調整されたとき、出力特性は第３図のようになる。
この出力特性曲線を代表する関数により大気を測定した
場合、出力電圧値は最大値Ｖｎを示す。大気中の酸素濃
度は約２１％と一定であり、内燃機関１の排気ポート３
中の排気も最大で大気と同じ酸素濃度であり、それ以上
には成り得ない。したがつて、第４図に示すように減速
時等の燃料噴射弁４がとじ燃料を供給しなくなつたと
き、排気ポート３には大気で満たされ、空燃比センサ５
も大気に満たされる。これにより空燃比制御範囲をこえ
た出力レベルになり、ある一定時間以上最大値Ｖｎを維
持するへばりつき現象がみられる。このへばりつき現象
が呈しているとき、その値Ｖｎをサンプリングして、そ
れ以前にデイジタル制御部８に設けられた書込み可能な
記憶部に記憶されている値Ｖn-1を書き換えることによ
り、空燃比センサ５の出力特性曲線を代表する関数式を
補正する。
空燃比制御範囲以上の出力Ｖｏ（第４図）を超えてもあ
る一定時間以内では、排気ポート３内に残留燃焼ガスが
存在するため、空燃比センサ５は大気で満たされている
とはみなせないので、出力値Ｖｏを超えてから所定時間
ｔ後にサンプリングを始める。この場合に複数回のサン
プリング値が予め経験的に求めた誤差内に入るときの値
を採択することにより補正の高精度化を計ることが望ま
しい。
る一定時間以内では、排気ポート３内に残留燃焼ガスが
存在するため、空燃比センサ５は大気で満たされている
とはみなせないので、出力値Ｖｏを超えてから所定時間
ｔ後にサンプリングを始める。この場合に複数回のサン
プリング値が予め経験的に求めた誤差内に入るときの値
を採択することにより補正の高精度化を計ることが望ま
しい。
次に、以上の事項を前提に、具体例を第１図，第４図に
基づいて説明する。第１図に示すように、空燃比センサ
５の検出信号はセンサモジユール７に与えられる。セン
サモジユール７は空燃比センサ５の検出信号を空気過剰
率λに対してリニアに出力する。センサモジユール７の
出力信号は電子制御ユニツト６に入力される。
基づいて説明する。第１図に示すように、空燃比センサ
５の検出信号はセンサモジユール７に与えられる。セン
サモジユール７は空燃比センサ５の検出信号を空気過剰
率λに対してリニアに出力する。センサモジユール７の
出力信号は電子制御ユニツト６に入力される。
電子制御ユニツト６は入力段のアナログ部とそれにつづ
くデイジタル部８とよりなる。アナログ部は空燃比制御
範囲を決定するための比較器９を備え、基準電圧Ｖ
ｏ（第４図のＶｏに相当する）が与えられている。一
方、後述するＡ／Ｄ変換器１４を保護するためにアツテ
ネータ１１、それに連動するトランジスタスイツチ１３
ａ，１３ｂを備えている。デイジタル部８は入力される
アナログ信号をデジタル処理するためのＡ／Ｄ変換器１
４を入力段に置き、変換されたデータをＣＰＵ，メモリ
等からなるマイクロコンピユータ（図示せず）により処
理し、燃料噴射装置４の射量を制御して空燃比を制御す
る。
くデイジタル部８とよりなる。アナログ部は空燃比制御
範囲を決定するための比較器９を備え、基準電圧Ｖ
ｏ（第４図のＶｏに相当する）が与えられている。一
方、後述するＡ／Ｄ変換器１４を保護するためにアツテ
ネータ１１、それに連動するトランジスタスイツチ１３
ａ，１３ｂを備えている。デイジタル部８は入力される
アナログ信号をデジタル処理するためのＡ／Ｄ変換器１
４を入力段に置き、変換されたデータをＣＰＵ，メモリ
等からなるマイクロコンピユータ（図示せず）により処
理し、燃料噴射装置４の射量を制御して空燃比を制御す
る。
さて、通常走行時等における空燃比制御は経済性，公
害，運転性を考慮して制御が行われるが、減速時等にお
いて生じる燃料カツト（所定割合で燃料の噴射を停止す
る制御）のときは、第３図の特性からもわかるように、
空燃比センサ５（または、センサモジユール７）の出力
電圧は、空燃比制御範囲を逸脱するとともに、Ａ／Ｄ変
換器１４の許容範囲を逸脱することになる。
害，運転性を考慮して制御が行われるが、減速時等にお
いて生じる燃料カツト（所定割合で燃料の噴射を停止す
る制御）のときは、第３図の特性からもわかるように、
空燃比センサ５（または、センサモジユール７）の出力
電圧は、空燃比制御範囲を逸脱するとともに、Ａ／Ｄ変
換器１４の許容範囲を逸脱することになる。
そこで、Ａ／Ｄ変換器１４の保護のため、Ａ／Ｄ変換器
１４の許容範囲外の出力になつた場合、比較器９より信
号がスイツチ１３ａと反転器１０を経てスイツチ１３ｂ
におくられ、センサモジユール７の出力は、直接Ａ／Ｄ
変換器１４に送られず、減速器１１を経て、Ａ／Ｄ変換
器１４に送られる。なお、この切替えスイツチ１３ａ，
１３ｂは電子式及び機械式を問わず切替えができればよ
いスイツチである。
１４の許容範囲外の出力になつた場合、比較器９より信
号がスイツチ１３ａと反転器１０を経てスイツチ１３ｂ
におくられ、センサモジユール７の出力は、直接Ａ／Ｄ
変換器１４に送られず、減速器１１を経て、Ａ／Ｄ変換
器１４に送られる。なお、この切替えスイツチ１３ａ，
１３ｂは電子式及び機械式を問わず切替えができればよ
いスイツチである。
一方、燃料カツトをある一定時間以上行つていると排気
ポート３は大気で満たされ、空燃比センサ５の周辺も大
気で満たされる。空燃比センサ５は大気を測定したとき
に最大の出力Ｖｎを発生し、燃料カツト時間に比較して
出力ピーク値を維持するへばりつき現象を呈することは
先に述べた通りである。へばりつき現象を呈しているか
否かは、比較器９の信号がある時間ｔ以上でている場合
に検知できる（第４図）。このピーク値を複数回サンプ
リングし、その値Ｖｎをデイジタル部８のメモリに記憶
されていた前回の最大値Ｖn-1に代えて記憶する。
ポート３は大気で満たされ、空燃比センサ５の周辺も大
気で満たされる。空燃比センサ５は大気を測定したとき
に最大の出力Ｖｎを発生し、燃料カツト時間に比較して
出力ピーク値を維持するへばりつき現象を呈することは
先に述べた通りである。へばりつき現象を呈しているか
否かは、比較器９の信号がある時間ｔ以上でている場合
に検知できる（第４図）。このピーク値を複数回サンプ
リングし、その値Ｖｎをデイジタル部８のメモリに記憶
されていた前回の最大値Ｖn-1に代えて記憶する。
第４図は実車による実験結果である。比較器９のある一
定値Ｖｏを超えている時間がｔ以下であると残留ガスな
どの影響でへばりつき現象はおこらず大気に達していな
いが、ある時間ｔ以上であるとへばりつき現象を呈して
いる。
定値Ｖｏを超えている時間がｔ以下であると残留ガスな
どの影響でへばりつき現象はおこらず大気に達していな
いが、ある時間ｔ以上であるとへばりつき現象を呈して
いる。
このようにして、Ａ／Ｄ変換器１４を保護すると同時
に、空燃比センサの出力だけで経時的劣化を検知でき、
また、複数回サンプリングすることにより検知精度を高
めて較正できる。
に、空燃比センサの出力だけで経時的劣化を検知でき、
また、複数回サンプリングすることにより検知精度を高
めて較正できる。
上記構成を有する本発明は、空燃センサが最大出力を生
じるのは当該空燃比センサの周囲が大気で満たされてい
るときであり、かつこの最大出力値は当該空燃比センサ
の汚損等により経時的に変化することに着目したもので
ある。したがつて、空燃比センサの最大出力電圧が所定
時間以上維持されないときを当該空燃センサの周囲が大
気で満たされたものと判断し、このときの最大出力（Ｖ
ｎ）をサンプリング手段によりサンプリングする。この
サンプリングするタイミングは最大出力電圧（Ｖｎ）が
出力されたときであるから常に空燃比センサの汚損の進
行に付随したものである。そこで、このサンプリング値
を最大値が生じるごとに更新して記憶し、常に旧データ
（Ｖn-1）から新しいデータ（Ｖｎ）を用いて空燃セン
サの出力特性を較正することができる。この較正は最大
出力値の変化に合わせて空燃比計算を補正すればよい。
じるのは当該空燃比センサの周囲が大気で満たされてい
るときであり、かつこの最大出力値は当該空燃比センサ
の汚損等により経時的に変化することに着目したもので
ある。したがつて、空燃比センサの最大出力電圧が所定
時間以上維持されないときを当該空燃センサの周囲が大
気で満たされたものと判断し、このときの最大出力（Ｖ
ｎ）をサンプリング手段によりサンプリングする。この
サンプリングするタイミングは最大出力電圧（Ｖｎ）が
出力されたときであるから常に空燃比センサの汚損の進
行に付随したものである。そこで、このサンプリング値
を最大値が生じるごとに更新して記憶し、常に旧データ
（Ｖn-1）から新しいデータ（Ｖｎ）を用いて空燃セン
サの出力特性を較正することができる。この較正は最大
出力値の変化に合わせて空燃比計算を補正すればよい。
以上の如く、本発明によれば、空燃比センサが大気で満
たされているか否かを判別する判別装置を具備しなくと
も、空燃比センサの経時的劣化を空燃比センサの出力信
号だけで検知できるため、簡単なシステムで較正でき、
より高精度な空燃比制御ができる。
たされているか否かを判別する判別装置を具備しなくと
も、空燃比センサの経時的劣化を空燃比センサの出力信
号だけで検知できるため、簡単なシステムで較正でき、
より高精度な空燃比制御ができる。
第１図は本発明の実施例を示すブロツク図、第２図は内
燃機関と電子制御ユニツトを示す断面図、第３図は空燃
比センサの出力特性を示す説明図、第４図は実車による
制御状態を示す説明図である。 １……内燃機関、２……吸気ポート、３……排気ポー
ト、４……燃料噴射装置、５……空燃比センサ、７……
センサモジユール、９……比較器、１１……減衰器、１
３ａ，１３ｂ……スイツチ、１４……Ａ／Ｄ変換器。
燃機関と電子制御ユニツトを示す断面図、第３図は空燃
比センサの出力特性を示す説明図、第４図は実車による
制御状態を示す説明図である。 １……内燃機関、２……吸気ポート、３……排気ポー
ト、４……燃料噴射装置、５……空燃比センサ、７……
センサモジユール、９……比較器、１１……減衰器、１
３ａ，１３ｂ……スイツチ、１４……Ａ／Ｄ変換器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−57050（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−15453（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】内燃機関の排気系に設けられ周囲空気の過
剰率に相関する電気信号を出力し周囲雰囲気が空気のみ
のとき最大出力を生じる出力特性の空燃比センサを有
し、この空燃比センサの検出信号に基づいて前記内燃機
関の空燃比を適正値に制御する空燃比制御装置におい
て、前記空燃比センサの出力が所定値以上に所定時間以
上維持されたときの最大出力（Ｖｎ）をサンプリングす
るサンプリング手段と、このサンプリング手段による最
大出力（Ｖｎ）を記憶して新たに最大出力が生じるごと
に前回のサンプリング値（Ｖn-1）を今回のサンプリン
グ値（Ｖｎ）に更新する記憶手段と、前記更新サンプリ
ング値（Ｖｎ）により前記空燃センサの出力特性を較正
する較正手段と、を備えたことを特徴とする空燃比制御
装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60217888A JPH0643981B2 (ja) | 1985-10-02 | 1985-10-02 | 空燃比制御装置 |
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