JPH0643982B2 - 内燃機関制御装置 - Google Patents
内燃機関制御装置Info
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- JPH0643982B2 JPH0643982B2 JP60226779A JP22677985A JPH0643982B2 JP H0643982 B2 JPH0643982 B2 JP H0643982B2 JP 60226779 A JP60226779 A JP 60226779A JP 22677985 A JP22677985 A JP 22677985A JP H0643982 B2 JPH0643982 B2 JP H0643982B2
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- air
- fuel ratio
- output
- sensor
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、内燃機関制御装置に係り、特に、ワイドレン
ジの空燃比センサを用いて内燃機関の空燃比を制御する
に好適な装置に関する。
ジの空燃比センサを用いて内燃機関の空燃比を制御する
に好適な装置に関する。
従来、内燃機関の制御に用いられている空燃比センサ
は、理論空燃比を検出するものである。しかし、その
後、特開昭52−69690 号公報（米国特許出願637998号）
に記載のように、リーン領域の空燃比を測定するもの
や、特開昭53−66292 号公報（米国特許4158166 号）に
記載のように、リツチ領域の空燃比を測定するものが研
究・開発されている。さらに、最近は、上述のようなリ
ーン又はリツチ領域のいずれか一方のみを測定するもの
のみならず、リーンからリツチまでのワイドレンジの空
燃比を検出する方式が提案されている（特願昭60−1998
2 号）。
は、理論空燃比を検出するものである。しかし、その
後、特開昭52−69690 号公報（米国特許出願637998号）
に記載のように、リーン領域の空燃比を測定するもの
や、特開昭53−66292 号公報（米国特許4158166 号）に
記載のように、リツチ領域の空燃比を測定するものが研
究・開発されている。さらに、最近は、上述のようなリ
ーン又はリツチ領域のいずれか一方のみを測定するもの
のみならず、リーンからリツチまでのワイドレンジの空
燃比を検出する方式が提案されている（特願昭60−1998
2 号）。
これらの空燃比センサにおいて、問題となるのは、排気
ガス中成分の付着による経時変化である。この対策とし
ては、特開昭58−57050 号公報に記載のように、大気中
の酸素を基準として、この時の空燃比センサの出力に基
づいて較正する案がある。しかしながら、このような大
気較正法は、上述のようなワイドレンジの空燃比センサ
に直ちに適用できない。なぜならば、リーン領域では排
気ガス中の酸素濃度を測定するのに対し、リツチ領域で
は排気ガス中の可燃物（例えば一酸化炭素，水素など）
の濃度を測定するため、リーン領域における空燃比セン
サの出力を変化率と、リツチ領域におけるセンサの出力
の変化率が異るからである。
ガス中成分の付着による経時変化である。この対策とし
ては、特開昭58−57050 号公報に記載のように、大気中
の酸素を基準として、この時の空燃比センサの出力に基
づいて較正する案がある。しかしながら、このような大
気較正法は、上述のようなワイドレンジの空燃比センサ
に直ちに適用できない。なぜならば、リーン領域では排
気ガス中の酸素濃度を測定するのに対し、リツチ領域で
は排気ガス中の可燃物（例えば一酸化炭素，水素など）
の濃度を測定するため、リーン領域における空燃比セン
サの出力を変化率と、リツチ領域におけるセンサの出力
の変化率が異るからである。
本発明の目的は、ワイドレンジの空燃比センサの経時変
化の較正のできる内燃機関制御装置を提供するにある。
化の較正のできる内燃機関制御装置を提供するにある。
本発明は、ワイドレンジ空燃比センサの出力と空燃比の
関係を多項式近似し、大気状態におけるセンサ出力に基
づいて他の空燃比におけるセンサ出力を演算し、この演
算出力と理論空燃比におけるセンサ出力によりセンサ出
力を較正するものである。
関係を多項式近似し、大気状態におけるセンサ出力に基
づいて他の空燃比におけるセンサ出力を演算し、この演
算出力と理論空燃比におけるセンサ出力によりセンサ出
力を較正するものである。
以下、本発明の一実施例について、図面を用いて説明す
る。
る。
第１図は、本発明の全体システムの概念図である。自動
用の内燃機関１０は、吸気管１２および排気管１４を有
している。電気制御された燃料噴射弁２４のような燃料
供給装置１６が吸気管に設けられている。触媒コンバー
タ１８が排気管１４に設けられれている。燃料供給手段
１６をフイードバツク制御するため、排気管１４に空燃
比センサ２０が設けられ、排ガス中の空燃比が検出され
る。電子制御制回路２２は、空燃比センサ２０の出力を
受け、制御すべき空燃比と検出空燃比の偏差に基づい
て、燃料供給装置１６に制御信号を出力する。尚、燃料
供給装置に変えて、電子スロツトルのような供給空気制
御手段を用いることもできる。
用の内燃機関１０は、吸気管１２および排気管１４を有
している。電気制御された燃料噴射弁２４のような燃料
供給装置１６が吸気管に設けられている。触媒コンバー
タ１８が排気管１４に設けられれている。燃料供給手段
１６をフイードバツク制御するため、排気管１４に空燃
比センサ２０が設けられ、排ガス中の空燃比が検出され
る。電子制御制回路２２は、空燃比センサ２０の出力を
受け、制御すべき空燃比と検出空燃比の偏差に基づい
て、燃料供給装置１６に制御信号を出力する。尚、燃料
供給装置に変えて、電子スロツトルのような供給空気制
御手段を用いることもできる。
次に第２図を用いてワイドレンジなトライステート方式
空燃比センサ２０の原理を説明する。
空燃比センサ２０の原理を説明する。
３１はイツトリア等で安定化したジルコニア固体電解
質、３２は大気側白金電極、３３は排気側白金電極、３
４はガス拡散を律速する多孔層の拡散律速抵抗層で、こ
れらが空燃比検出用の素子部を示す。Ｒはスパン抵抗、
ＶＥは前記両電極間の励起電圧値を示し、０．４５Ｖ程
度に設定する。トライステート方式の駆動回路は、基本
的には、両端子間に発生する電圧ＶＳを前記励起電圧値
ＶＥになるよう演算増巾器３５で負帰還し制御するもの
である。従つて、λ＞１のリーン状態では排気中の酸素
が電極３３へ拡散し、その濃度に比例した酸素イオンが
流れ、電流ＩＰが流れる。λ＜１のリツチ状態では、排
気中のＣＯ，Ｈ２等未燃ガス成分を燃焼（酸化）するの
に必要な酸素が、大気側の電極３２から電極３３へ供給
され、λ＞１の場合と逆方向に電流ＩＰが流れる。λ＝
１ではポンプ電流ＩＰは零である。第３図はこの時のＶ
−Ｉ特性を示したもので、λ＞１でＩＰ＞０，λ＝１で
ＩＰ＝０，λ＜１でＩＰ＜０となる。上述の動作をバツ
テリ電源１個で行なわせるために排気電極３３にポテン
シヤルグランド、つまりバイアス電位ＶＰを与えてい
る。なお励起電圧の与え方としては、常に一定の値とす
る定電気方式と、ポンプ電流ＩＰに応じて印加電圧を変
化させる可変励起方式の２つが考えられるが、後者の方
が安定した性能が得られる。
質、３２は大気側白金電極、３３は排気側白金電極、３
４はガス拡散を律速する多孔層の拡散律速抵抗層で、こ
れらが空燃比検出用の素子部を示す。Ｒはスパン抵抗、
ＶＥは前記両電極間の励起電圧値を示し、０．４５Ｖ程
度に設定する。トライステート方式の駆動回路は、基本
的には、両端子間に発生する電圧ＶＳを前記励起電圧値
ＶＥになるよう演算増巾器３５で負帰還し制御するもの
である。従つて、λ＞１のリーン状態では排気中の酸素
が電極３３へ拡散し、その濃度に比例した酸素イオンが
流れ、電流ＩＰが流れる。λ＜１のリツチ状態では、排
気中のＣＯ，Ｈ２等未燃ガス成分を燃焼（酸化）するの
に必要な酸素が、大気側の電極３２から電極３３へ供給
され、λ＞１の場合と逆方向に電流ＩＰが流れる。λ＝
１ではポンプ電流ＩＰは零である。第３図はこの時のＶ
−Ｉ特性を示したもので、λ＞１でＩＰ＞０，λ＝１で
ＩＰ＝０，λ＜１でＩＰ＜０となる。上述の動作をバツ
テリ電源１個で行なわせるために排気電極３３にポテン
シヤルグランド、つまりバイアス電位ＶＰを与えてい
る。なお励起電圧の与え方としては、常に一定の値とす
る定電気方式と、ポンプ電流ＩＰに応じて印加電圧を変
化させる可変励起方式の２つが考えられるが、後者の方
が安定した性能が得られる。
第４図は、可変方式のトライステート空燃比センサの、
空気過剰率λとセンサ出力ＶＯの関係を示すもので、従
来は、リーン域，リツチ域のそれぞれで直線的に変化す
るものと考えられていたが、実験的に、λ＝aoVo 4+boVO
3+coVo 2+doVo+eoと四次の多項式にλ＝０．７からλ＝
０．８の領域で良く近似出来ることを見い出した。また
λ＝１ではポンプ電流ＩＰ＝０であるため、センサ出力
Ｖｏは回路で決まる定数ＶＥ＋ＶＰとなり常に一定値を
示す。この点をＡとする。
空気過剰率λとセンサ出力ＶＯの関係を示すもので、従
来は、リーン域，リツチ域のそれぞれで直線的に変化す
るものと考えられていたが、実験的に、λ＝aoVo 4+boVO
3+coVo 2+doVo+eoと四次の多項式にλ＝０．７からλ＝
０．８の領域で良く近似出来ることを見い出した。また
λ＝１ではポンプ電流ＩＰ＝０であるため、センサ出力
Ｖｏは回路で決まる定数ＶＥ＋ＶＰとなり常に一定値を
示す。この点をＡとする。
更にλ＞１では排気ガス中の酸素濃度〔Ｏ２〕に対しλ
∞ｋ〔Ｏ２〕であり、λ＜１では未然ガスの大部分を占
める一酸化炭素濃度〔ＣＯ〕に対し（１−λ）∞ｌ〔Ｃ
Ｏ〕という関係が成り立つ。ここで比例定数のｋ，ｌは
拡散律速抵抗層４に支配されるものであるから、次の２
つの要因により変化する。
∞ｋ〔Ｏ２〕であり、λ＜１では未然ガスの大部分を占
める一酸化炭素濃度〔ＣＯ〕に対し（１−λ）∞ｌ〔Ｃ
Ｏ〕という関係が成り立つ。ここで比例定数のｋ，ｌは
拡散律速抵抗層４に支配されるものであるから、次の２
つの要因により変化する。
１つはプラズマ溶射等による該拡散律速抵抗層の形成に
よる製造バラツキであり、他の一つはセンサの経時変化
に伴う変化である。そこでトライステート方式における
これら出力特性の調整に関して具体的に説明する。
よる製造バラツキであり、他の一つはセンサの経時変化
に伴う変化である。そこでトライステート方式における
これら出力特性の調整に関して具体的に説明する。
まずλとＶｏを関係づける標準基本式 λ＝aoVo 4+boVo 3+coVo 2+doVo+eo と基準出力点Ａ（λ＝１）および大気出力Ｃｏ、常用範
囲のある空燃比例えばλ＝１．５の出力Ｂｏを最初から
空燃比制御装置２２に記憶させておく。制御装置２２に
おいて、初期バラツキの調整および経時変化の較正とい
う出力特性の調整には、前記標準出力からの変化量を知
るために概知の空燃比が必要であるが、この空燃比とし
て大気を用いることとする。
囲のある空燃比例えばλ＝１．５の出力Ｂｏを最初から
空燃比制御装置２２に記憶させておく。制御装置２２に
おいて、初期バラツキの調整および経時変化の較正とい
う出力特性の調整には、前記標準出力からの変化量を知
るために概知の空燃比が必要であるが、この空燃比とし
て大気を用いることとする。
まず、センサの初期バラツキの調整について述べる空燃
比制御装置に記憶させておいた初期大気出力Ｃｏ，λ＝
１．５の出力Ｂｏに対して、内燃機関の駆動前や、燃料
カツトし、センサの周囲が大気である時のあるセンサの
初期大気出力Ｃｉよりλ＝１．５の出力値Ｂｉを求め
る。大圧出力Ｃｉ自体は４次近似できないため、近似で
きる範囲の空燃比、例えば、λ＝１．５の空燃比もＢｉ
が必要となる。Ｂｉは、 という関係から算出されることが確認された。ｍの値は
初期も経時後もほぼ一定とみなすことが出来ることも実
験の結果確認した。
比制御装置に記憶させておいた初期大気出力Ｃｏ，λ＝
１．５の出力Ｂｏに対して、内燃機関の駆動前や、燃料
カツトし、センサの周囲が大気である時のあるセンサの
初期大気出力Ｃｉよりλ＝１．５の出力値Ｂｉを求め
る。大圧出力Ｃｉ自体は４次近似できないため、近似で
きる範囲の空燃比、例えば、λ＝１．５の空燃比もＢｉ
が必要となる。Ｂｉは、 という関係から算出されることが確認された。ｍの値は
初期も経時後もほぼ一定とみなすことが出来ることも実
験の結果確認した。
次にＡ点を通りＸ軸に平行な直線と、λ＝１．５を通る
Ｙ軸に平行な直線との交点をＸとして、LBiAX＝θｉを
求め、初期値θｏ(LBoAX)との差θ＝θｉ−θｏだけ基
準点Ａを中心にして回転する操作を行い初期バラツキ調
整式λ＝aiVo 4+biVo 3+ciVo 2+diVo+eiを求め、空燃比制
御装置の標準基本式を前記調整式に書きかえる。またＣ
ｏをＣｉにＢｏをＢｉに書きかえ記憶せしめる。この調
整によりリツチでの出力、例えばλ＝０．８の出力はＤ
ｏからＤｉに減少するが、この値は実験値と良く一致し
た。４次式の５ケの未知数を求めるには、５点のデータ
が必要であるが、極座標系を使うことにより２点のデー
タで可能である。
Ｙ軸に平行な直線との交点をＸとして、LBiAX＝θｉを
求め、初期値θｏ(LBoAX)との差θ＝θｉ−θｏだけ基
準点Ａを中心にして回転する操作を行い初期バラツキ調
整式λ＝aiVo 4+biVo 3+ciVo 2+diVo+eiを求め、空燃比制
御装置の標準基本式を前記調整式に書きかえる。またＣ
ｏをＣｉにＢｏをＢｉに書きかえ記憶せしめる。この調
整によりリツチでの出力、例えばλ＝０．８の出力はＤ
ｏからＤｉに減少するが、この値は実験値と良く一致し
た。４次式の５ケの未知数を求めるには、５点のデータ
が必要であるが、極座標系を使うことにより２点のデー
タで可能である。
次にセンサの経時変化に対する調整であるが、この場合
の初期条件はλとＶｏの関係式としてλ＝aiVo 4+biVo 3+
ciVo 2+diVo+ei であり、大気出力はＣｉ、λ＝０．５の出力はＢｉとな
り、初期バラツキの調整と同様にして行う。以上述べた
調整により、常用範囲の空燃比（λ＝０．７〜１．８）
でのセンサ出力の調整は、実験の効果１％以下であり実
用上の調整粘度が高いことを確認した。
の初期条件はλとＶｏの関係式としてλ＝aiVo 4+biVo 3+
ciVo 2+diVo+ei であり、大気出力はＣｉ、λ＝０．５の出力はＢｉとな
り、初期バラツキの調整と同様にして行う。以上述べた
調整により、常用範囲の空燃比（λ＝０．７〜１．８）
でのセンサ出力の調整は、実験の効果１％以下であり実
用上の調整粘度が高いことを確認した。
一方従来のリーンセンサで行われている大気出力の変化
を比較し補正係数を求め、各空燃比で一律に同補正係数
を適用する方法では、リニア補正となる結果、５〜１０
％という大きな調整誤差を生ずる。
を比較し補正係数を求め、各空燃比で一律に同補正係数
を適用する方法では、リニア補正となる結果、５〜１０
％という大きな調整誤差を生ずる。
本発明によれば、トライステート方式空燃比センサの初
期バラツキと経時変化を高精度に調整できるので、空燃
比制御精度が向上する。
期バラツキと経時変化を高精度に調整できるので、空燃
比制御精度が向上する。
第１図は、本発明の一実施例の概念図であり、第２図
は、本発明の一実施例に用いるトライステート方式空燃
比センサの原理図であり、第３図は、そのＶ−Ｉ特性図
であり、第４図は、本発明の一実施例による較正法を示
す概略図である。 １６……燃料供給装置、２０……空燃比センサ、２２…
…制御装置。
は、本発明の一実施例に用いるトライステート方式空燃
比センサの原理図であり、第３図は、そのＶ−Ｉ特性図
であり、第４図は、本発明の一実施例による較正法を示
す概略図である。 １６……燃料供給装置、２０……空燃比センサ、２２…
…制御装置。
Claims (1)
- 【請求項１】内燃機関の排気ガスの空燃比をリーン領域
からリツチ領域までワイドレンジで検出可能な空燃比セ
ンサと、この空燃比センサの出力に基づいて内燃機関に
供給される空燃比を制御する手段とを有する内燃機関制
御装置において、全空燃比範囲中の所定の空燃比範囲に
ついて空燃比と上記空燃比センサの出力の関係を多項式
で近似するとともに、上記空燃比センサの周囲が大気で
ある時の上記空燃比センサの出力（Ｃｉ）に基づいて上
記所定の空燃比範囲中の所定の空燃比に対するセンサ出
力（Ｂｉ）を演算により求め、このセンサ出力（Ｂｉ）
と理論空燃比におけるセンサ出力（Ａ）に基づいて、上
記空燃比センサの出力を較正することを特徴とする内燃
機関制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60226779A JPH0643982B2 (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 内燃機関制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60226779A JPH0643982B2 (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 内燃機関制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6287846A JPS6287846A (ja) | 1987-04-22 |
| JPH0643982B2 true JPH0643982B2 (ja) | 1994-06-08 |
Family
ID=16850476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60226779A Expired - Fee Related JPH0643982B2 (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 内燃機関制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0643982B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005056152A1 (de) * | 2005-11-23 | 2007-05-24 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Kalibrieren des von einem Breitband-Lambdasensor bereitgestellten Signals und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| JP5440724B1 (ja) * | 2013-02-18 | 2014-03-12 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
-
1985
- 1985-10-14 JP JP60226779A patent/JPH0643982B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6287846A (ja) | 1987-04-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |