JPH08201334A - 空燃比検出装置 - Google Patents
空燃比検出装置Info
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- JPH08201334A JPH08201334A JP7012325A JP1232595A JPH08201334A JP H08201334 A JPH08201334 A JP H08201334A JP 7012325 A JP7012325 A JP 7012325A JP 1232595 A JP1232595 A JP 1232595A JP H08201334 A JPH08201334 A JP H08201334A
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- 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
- F02D41/1493—Details
- F02D41/1495—Detection of abnormalities in the air/fuel ratio feedback system
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- 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
- F02D41/1444—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
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/4065—Circuit arrangements specially adapted therefor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 空燃比検出装置に関し、内燃機関の空燃比を
正確かつ高精度に検出する装置の提供を目的とする。 【構成】 内燃機関１０の排気系に配設される空燃比セ
ンサ２０と、空燃比センサ２０に電圧を供給すると共に
空燃比センサから発生する電流を検出し、検出した電流
の大きさに比例する出力を発生する空燃比センサ回路３
０と、空燃比センサ回路３０の出力に対応する内燃機関
１０の空燃比を算出するための変換マップのデータを記
憶する記憶手段４０と、を備える空燃比検出装置におい
て、空燃比センサ回路３０の固体差による出力誤差を検
出する回路誤差検出手段５０と、回路誤差検出手段５０
により検出された前記出力誤差に基づき記憶手段４０に
記憶されたその変換マップのデータを校正するマップ校
正手段６０と、を備えて構成する。
正確かつ高精度に検出する装置の提供を目的とする。 【構成】 内燃機関１０の排気系に配設される空燃比セ
ンサ２０と、空燃比センサ２０に電圧を供給すると共に
空燃比センサから発生する電流を検出し、検出した電流
の大きさに比例する出力を発生する空燃比センサ回路３
０と、空燃比センサ回路３０の出力に対応する内燃機関
１０の空燃比を算出するための変換マップのデータを記
憶する記憶手段４０と、を備える空燃比検出装置におい
て、空燃比センサ回路３０の固体差による出力誤差を検
出する回路誤差検出手段５０と、回路誤差検出手段５０
により検出された前記出力誤差に基づき記憶手段４０に
記憶されたその変換マップのデータを校正するマップ校
正手段６０と、を備えて構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は空燃比検出装置に関し、
特に空燃比センサや空燃比センサ回路のもつ個々の特性
に基づき内燃機関の空燃比を正確かつ高精度に検出する
空燃比検出装置に関する。
特に空燃比センサや空燃比センサ回路のもつ個々の特性
に基づき内燃機関の空燃比を正確かつ高精度に検出する
空燃比検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関（以下機関と記す）の排気系に
配設され機関の排気ガスから機関の空燃比を検出しその
検出した空燃比に比例した出力を発生するリニア型の空
燃比センサが知られている。この空燃比センサを用いた
空燃比フィードバック制御装置は、空燃比センサの出力
に対応する機関の空燃比を算出するマップを予め台上試
験（ベンチテスト）で作成し、作成したマップを記憶回
路に格納し、このマップと実機に使用される空燃比セン
サの出力とから機関の空燃比を算出し、機関の空燃比が
例えば排気ガスを最も浄化する理論空燃比になるように
フィードバック制御している。
配設され機関の排気ガスから機関の空燃比を検出しその
検出した空燃比に比例した出力を発生するリニア型の空
燃比センサが知られている。この空燃比センサを用いた
空燃比フィードバック制御装置は、空燃比センサの出力
に対応する機関の空燃比を算出するマップを予め台上試
験（ベンチテスト）で作成し、作成したマップを記憶回
路に格納し、このマップと実機に使用される空燃比セン
サの出力とから機関の空燃比を算出し、機関の空燃比が
例えば排気ガスを最も浄化する理論空燃比になるように
フィードバック制御している。
【０００３】しかしながら、ベンチテストに使用される
マップを作成する空燃比センサ出力を処理するための処
理回路（以下簡単のため空燃比センサ回路と呼ぶ）と実
機に使用される空燃比センサ回路とはそれぞれ異なるも
のであることから実機で検出される機関の空燃比は正確
とならない。特開昭６２−２１４２４９号公報に開示さ
れた内燃機関の酸素濃度（空燃比）センサの出力補正方
法は空燃比センサの出力に対応する機関の空燃比を算出
するマップのデータを空燃比センサの出力から校正する
ものであり、空燃比センサ自体の特性誤差は考慮されて
いるものであるが、空燃比センサ回路は考慮していな
い。従って個々の空燃比センサの出力特性の補正は行っ
ているものの理論空燃比対応出力値には誤差がないこと
が前提となっており、理論空燃比対応出力値には補正が
行われない。
マップを作成する空燃比センサ出力を処理するための処
理回路（以下簡単のため空燃比センサ回路と呼ぶ）と実
機に使用される空燃比センサ回路とはそれぞれ異なるも
のであることから実機で検出される機関の空燃比は正確
とならない。特開昭６２−２１４２４９号公報に開示さ
れた内燃機関の酸素濃度（空燃比）センサの出力補正方
法は空燃比センサの出力に対応する機関の空燃比を算出
するマップのデータを空燃比センサの出力から校正する
ものであり、空燃比センサ自体の特性誤差は考慮されて
いるものであるが、空燃比センサ回路は考慮していな
い。従って個々の空燃比センサの出力特性の補正は行っ
ているものの理論空燃比対応出力値には誤差がないこと
が前提となっており、理論空燃比対応出力値には補正が
行われない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の特開昭６２−２
１４２４９号公報に開示された内燃機関の空燃比センサ
の出力補正方法は、理論空燃比に対応する空燃比センサ
の出力を全ての空燃比センサに対し同一に設定してお
り、空燃比センサ回路に誤差があることを考慮していな
いので機関の空燃比を正確かつ高精度に検出できず、そ
れゆえ空燃比フィードバック制御の信頼性を欠き、ひい
ては機関の排気ガスの浄化性が悪化するという問題があ
る。
１４２４９号公報に開示された内燃機関の空燃比センサ
の出力補正方法は、理論空燃比に対応する空燃比センサ
の出力を全ての空燃比センサに対し同一に設定してお
り、空燃比センサ回路に誤差があることを考慮していな
いので機関の空燃比を正確かつ高精度に検出できず、そ
れゆえ空燃比フィードバック制御の信頼性を欠き、ひい
ては機関の排気ガスの浄化性が悪化するという問題があ
る。
【０００５】それゆえ本発明は前記問題を解決し、すな
わち空燃比センサ回路の固体差による出力誤差を補正し
て機関の空燃比を正確かつ高精度に検出する空燃比検出
装置を提供することを目的とする。
わち空燃比センサ回路の固体差による出力誤差を補正し
て機関の空燃比を正確かつ高精度に検出する空燃比検出
装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の基本ブロ
ック構成図である。本図において本発明の空燃比検出装
置１を破線で囲んで示す。前記目的を達成する本発明に
よる空燃比検出装置は、内燃機関１０の排気系に配設さ
れ電圧を印加すると電流を発生する固体電解質からなる
空燃比センサ２０と、その空燃比センサ２０に前記電圧
を供給すると共に前記電流を検出しその検出した電流の
大きさに比例する出力を発生する空燃比センサ回路３０
と、その空燃比センサ回路３０の出力に対応する内燃機
関１０の空燃比を算出するための変換マップのデータを
記憶する記憶手段４０と、を備える空燃比検出装置にお
いて、空燃比センサ回路３０の固体差による出力誤差を
検出する回路誤差検出手段５０と、その回路誤差検出手
段５０により検出された前記出力誤差に基づき記憶手段
４０に記憶された前記変換マップのデータを校正するマ
ップ校正手段６０と、を備えたことを特徴とする。なお
空燃比制御装置は、空燃比検出装置１の他に記憶手段４
０に記憶された前記変換マップと空燃比センサ回路３０
の出力とから実空燃比を算出する実空燃比算出手段８０
と、その実空燃比算出手段８０により算出された前記実
空燃比に基づき内燃機関１０の空燃比が例えば理論空燃
比になるように内燃機関１０の運転状態に応じて燃料噴
射量を内燃機関１０に供給するように制御する燃料噴射
制御手段９０と、を備えて構成される。
ック構成図である。本図において本発明の空燃比検出装
置１を破線で囲んで示す。前記目的を達成する本発明に
よる空燃比検出装置は、内燃機関１０の排気系に配設さ
れ電圧を印加すると電流を発生する固体電解質からなる
空燃比センサ２０と、その空燃比センサ２０に前記電圧
を供給すると共に前記電流を検出しその検出した電流の
大きさに比例する出力を発生する空燃比センサ回路３０
と、その空燃比センサ回路３０の出力に対応する内燃機
関１０の空燃比を算出するための変換マップのデータを
記憶する記憶手段４０と、を備える空燃比検出装置にお
いて、空燃比センサ回路３０の固体差による出力誤差を
検出する回路誤差検出手段５０と、その回路誤差検出手
段５０により検出された前記出力誤差に基づき記憶手段
４０に記憶された前記変換マップのデータを校正するマ
ップ校正手段６０と、を備えたことを特徴とする。なお
空燃比制御装置は、空燃比検出装置１の他に記憶手段４
０に記憶された前記変換マップと空燃比センサ回路３０
の出力とから実空燃比を算出する実空燃比算出手段８０
と、その実空燃比算出手段８０により算出された前記実
空燃比に基づき内燃機関１０の空燃比が例えば理論空燃
比になるように内燃機関１０の運転状態に応じて燃料噴
射量を内燃機関１０に供給するように制御する燃料噴射
制御手段９０と、を備えて構成される。
【０００７】本発明による空燃比検出装置の回路誤差検
出手段５０は、空燃比センサ２０が非活性状態であるか
否かを判定する非活性判定手段と、空燃比センサ２０が
非活性状態であると判定されたときの空燃比センサ回路
３０の出力と前記変換マップから算出される理論空燃比
に対応する空燃比センサ回路３０の出力との差を算出す
る誤差算出手段と、を備える。
出手段５０は、空燃比センサ２０が非活性状態であるか
否かを判定する非活性判定手段と、空燃比センサ２０が
非活性状態であると判定されたときの空燃比センサ回路
３０の出力と前記変換マップから算出される理論空燃比
に対応する空燃比センサ回路３０の出力との差を算出す
る誤差算出手段と、を備える。
【０００８】本発明による空燃比検出装置の非活性判定
手段は、内燃機関１０が低温の始動中であるか否かを判
別する低温始動判別手段と、内燃機関１０の低温始動時
に空燃比センサ回路３０の出力の変化率を算出する出力
変化率算出手段と、前記変化率が所定値以下となったと
き空燃比センサ回路３０の出力が安定したと判定する出
力安定判定手段と、を備える。
手段は、内燃機関１０が低温の始動中であるか否かを判
別する低温始動判別手段と、内燃機関１０の低温始動時
に空燃比センサ回路３０の出力の変化率を算出する出力
変化率算出手段と、前記変化率が所定値以下となったと
き空燃比センサ回路３０の出力が安定したと判定する出
力安定判定手段と、を備える。
【０００９】
【作用】排気系に設けられた固体電解質からなる空燃比
センサに空燃比センサ回路が電圧を印加すると、空燃比
センサに空燃比に応じた電流が生じる。該空燃比センサ
回路は該電流の大きさに比例した出力を発生させ、記憶
手段に記憶されたマップより該出力値に対応する空燃比
を読み出す。更に、前記空燃比センサ回路の固体差によ
る出力誤差が回路誤差検出手段によって検出され、該出
力誤差に基づきマップ校正手段がマップのデータを校正
する。従って校正されたマップから前記出力値としての
空燃比値を前記空燃比センサ回路は読み出すことになり
回路誤差が補正される。
センサに空燃比センサ回路が電圧を印加すると、空燃比
センサに空燃比に応じた電流が生じる。該空燃比センサ
回路は該電流の大きさに比例した出力を発生させ、記憶
手段に記憶されたマップより該出力値に対応する空燃比
を読み出す。更に、前記空燃比センサ回路の固体差によ
る出力誤差が回路誤差検出手段によって検出され、該出
力誤差に基づきマップ校正手段がマップのデータを校正
する。従って校正されたマップから前記出力値としての
空燃比値を前記空燃比センサ回路は読み出すことになり
回路誤差が補正される。
【００１０】本発明による空燃比検出装置の回路誤差検
出手段５０は空燃比センサ２０が非活性状態であるか否
かを非活性状態判定手段により判定する。これら空燃比
センサは理論空燃比で電流がゼロとなるが、空燃比セン
サ２０が非活性状態であると判定されたときも空燃比セ
ンサ２０は電流を発生しないのでこのときの空燃比セン
サ回路３０の出力は理論空燃比に相当するとみなすこと
ができる。また本発明による空燃比検出装置の回路誤差
検出手段５０は、ベンチテスト用の空燃比センサ回路３
０を用いて予め作成した変換マップ上の理論空燃比に対
応する空燃比センサ回路３０の出力と空燃比センサ２０
が非活性状態であると検出されたときの実機用の空燃比
センサ回路３０の出力との差を誤差算出手段により算出
して変換マップのデータを校正するので、内燃機関１０
の空燃比を正確に検出できる。
出手段５０は空燃比センサ２０が非活性状態であるか否
かを非活性状態判定手段により判定する。これら空燃比
センサは理論空燃比で電流がゼロとなるが、空燃比セン
サ２０が非活性状態であると判定されたときも空燃比セ
ンサ２０は電流を発生しないのでこのときの空燃比セン
サ回路３０の出力は理論空燃比に相当するとみなすこと
ができる。また本発明による空燃比検出装置の回路誤差
検出手段５０は、ベンチテスト用の空燃比センサ回路３
０を用いて予め作成した変換マップ上の理論空燃比に対
応する空燃比センサ回路３０の出力と空燃比センサ２０
が非活性状態であると検出されたときの実機用の空燃比
センサ回路３０の出力との差を誤差算出手段により算出
して変換マップのデータを校正するので、内燃機関１０
の空燃比を正確に検出できる。
【００１１】本発明による空燃比検出装置の非活性判定
手段は、内燃機関１０が低温の始動中であるか否かを低
温始動判別手段により判別し、内燃機関１０の低温始動
時に空燃比センサ回路３０の出力の変化率を出力変化率
算出手段により算出し、その変化率が所定値以下となっ
たとき出力安定判定手段により空燃比センサ回路３０の
出力が安定したことを判定する。したがって空燃比セン
サ回路３０の安定した出力に基づいて前記変換マップの
データが校正されることになり内燃機関１０の空燃比を
高精度に検出できる。
手段は、内燃機関１０が低温の始動中であるか否かを低
温始動判別手段により判別し、内燃機関１０の低温始動
時に空燃比センサ回路３０の出力の変化率を出力変化率
算出手段により算出し、その変化率が所定値以下となっ
たとき出力安定判定手段により空燃比センサ回路３０の
出力が安定したことを判定する。したがって空燃比セン
サ回路３０の安定した出力に基づいて前記変換マップの
データが校正されることになり内燃機関１０の空燃比を
高精度に検出できる。
【００１２】
【実施例】図２は実施例に採用した空燃比センサ回路の
電気回路図である。本図においてＲ１〜Ｒ１６は抵抗
器、Ｃ１とＣ２はコンデンサ、Ｄ１〜Ｄ４はダイオー
ド、Ｔｒ１〜Ｔｒ４はトランジスタ、ＯＰ１〜ＯＰ３は
演算増幅器を示す。定電圧Ｖ１とＶ２がこの空燃比セン
サ回路に供給され、図中演算増幅器ＯＰ１とＯＰ２の間
に示される電極Ｓ＋と電極Ｓ−の間に図示しない空燃比
センサが接続されるとその電極間には演算増幅器ＯＰ１
により設定された一定の電圧が空燃比センサに供給され
る。抵抗器Ｒ１０は空燃比センサから発生される電流を
検出するための抵抗器である。供給電圧Ｖ１はトランジ
スタＴｒ１〜Ｔｒ４、演算増幅器ＯＰ１〜ＯＰ３および
空燃比センサを作動するために供給される。供給電圧Ｖ
Ｓ２は演算増幅器ＯＰ１とＯＰ２に精度の高い基準電圧
を入力するために供給される。供給電圧Ｖ２は約５ボル
トであり抵抗器Ｒ１とＲ２により３．０ボルトに分圧さ
れた電圧が演算増幅器ＯＰ１に入力され、抵抗器Ｒ７と
Ｒ８により３．３ボルトに分圧された電圧が演算増幅器
ＯＰ２に入力される。電極Ｓ＋と電極Ｓ−の間に接続さ
れた空燃比センサが機関の排気系に配設され、機関の排
気ガスを受けると固体電解質からなる空燃比センサは内
部電流を変化させる。演算増幅器ＯＰ２は空燃比センサ
から発生された電流の変化に応じてその出力を変化させ
る。空燃比センサは機関の排気ガスが理論空燃比のとき
または空燃比センサが非活性状態のときには内部電流を
発生させない。したがってこのときの演算増幅器ＯＰ２
の出力は入力電圧３．３ボルトに等しい。次に演算増幅
器ＯＰ２の出力は積分回路の演算増幅器ＯＰ３に入力さ
れ、それゆえ空燃比センサ回路の出力端子ＯＴからは機
関の空燃比に応じて過渡的変化のない電圧が出力され
る。
電気回路図である。本図においてＲ１〜Ｒ１６は抵抗
器、Ｃ１とＣ２はコンデンサ、Ｄ１〜Ｄ４はダイオー
ド、Ｔｒ１〜Ｔｒ４はトランジスタ、ＯＰ１〜ＯＰ３は
演算増幅器を示す。定電圧Ｖ１とＶ２がこの空燃比セン
サ回路に供給され、図中演算増幅器ＯＰ１とＯＰ２の間
に示される電極Ｓ＋と電極Ｓ−の間に図示しない空燃比
センサが接続されるとその電極間には演算増幅器ＯＰ１
により設定された一定の電圧が空燃比センサに供給され
る。抵抗器Ｒ１０は空燃比センサから発生される電流を
検出するための抵抗器である。供給電圧Ｖ１はトランジ
スタＴｒ１〜Ｔｒ４、演算増幅器ＯＰ１〜ＯＰ３および
空燃比センサを作動するために供給される。供給電圧Ｖ
Ｓ２は演算増幅器ＯＰ１とＯＰ２に精度の高い基準電圧
を入力するために供給される。供給電圧Ｖ２は約５ボル
トであり抵抗器Ｒ１とＲ２により３．０ボルトに分圧さ
れた電圧が演算増幅器ＯＰ１に入力され、抵抗器Ｒ７と
Ｒ８により３．３ボルトに分圧された電圧が演算増幅器
ＯＰ２に入力される。電極Ｓ＋と電極Ｓ−の間に接続さ
れた空燃比センサが機関の排気系に配設され、機関の排
気ガスを受けると固体電解質からなる空燃比センサは内
部電流を変化させる。演算増幅器ＯＰ２は空燃比センサ
から発生された電流の変化に応じてその出力を変化させ
る。空燃比センサは機関の排気ガスが理論空燃比のとき
または空燃比センサが非活性状態のときには内部電流を
発生させない。したがってこのときの演算増幅器ＯＰ２
の出力は入力電圧３．３ボルトに等しい。次に演算増幅
器ＯＰ２の出力は積分回路の演算増幅器ＯＰ３に入力さ
れ、それゆえ空燃比センサ回路の出力端子ＯＴからは機
関の空燃比に応じて過渡的変化のない電圧が出力され
る。
【００１３】図３は機関始動直後の空燃比センサ回路の
出力波形を示す図である。本図において横軸は時間、縦
軸は空燃比センサ回路の出力電圧を示す。時刻ｔ0 に機
関を始動すると空燃比センサ回路と空燃比センサとにバ
ッテリーから電圧が印加され、空燃比センサ回路の出力
電圧は時刻ｔ0 の０ボルトから急激に上昇し例えば３秒
後の時刻ｔ1 には３．３ボルトになる。空燃比センサ回
路の出力電圧は、空燃比センサが非活性状態である間は
３．３ボルトで一定であるが、やがて空燃比センサが半
活性状態になると図示するように３．３ボルトを中心に
して低い周波数で振幅するようになり、空燃比センサが
活性状態になると同じく３．３ボルトを中心にして高い
周波数で振幅するようになる。前述したように空燃比セ
ンサが発生する出力電流は空燃比センサが検出する排気
ガスの空燃比が理論空燃比のときまたは空燃比センサが
非活性状態のときに０となるので、このときの空燃比セ
ンサ回路の出力電圧３．３ボルトを読み取ればこの空燃
比センサが理論空燃比の機関の排気ガスを検出したとき
の空燃比センサ回路の出力電圧すなわちストイキ電圧が
検出できる。後述するように本発明によるストイキ電圧
は例えば時刻ｔ1 から５秒後の時刻ｔ2 までの空燃比セ
ンサ回路の出力電圧の平均値として求められる。
出力波形を示す図である。本図において横軸は時間、縦
軸は空燃比センサ回路の出力電圧を示す。時刻ｔ0 に機
関を始動すると空燃比センサ回路と空燃比センサとにバ
ッテリーから電圧が印加され、空燃比センサ回路の出力
電圧は時刻ｔ0 の０ボルトから急激に上昇し例えば３秒
後の時刻ｔ1 には３．３ボルトになる。空燃比センサ回
路の出力電圧は、空燃比センサが非活性状態である間は
３．３ボルトで一定であるが、やがて空燃比センサが半
活性状態になると図示するように３．３ボルトを中心に
して低い周波数で振幅するようになり、空燃比センサが
活性状態になると同じく３．３ボルトを中心にして高い
周波数で振幅するようになる。前述したように空燃比セ
ンサが発生する出力電流は空燃比センサが検出する排気
ガスの空燃比が理論空燃比のときまたは空燃比センサが
非活性状態のときに０となるので、このときの空燃比セ
ンサ回路の出力電圧３．３ボルトを読み取ればこの空燃
比センサが理論空燃比の機関の排気ガスを検出したとき
の空燃比センサ回路の出力電圧すなわちストイキ電圧が
検出できる。後述するように本発明によるストイキ電圧
は例えば時刻ｔ1 から５秒後の時刻ｔ2 までの空燃比セ
ンサ回路の出力電圧の平均値として求められる。
【００１４】図４は空燃比センサ回路の出力に対応する
機関の空燃比の変換マップを示す図である。本図におい
て横軸は空燃比センサが検出する機関の空燃比、縦軸は
空燃比センサ回路の出力電圧ＶＡＦを示す。本図は空燃
比センサ回路の出力に対応する機関の空燃比を算出する
ために予めベンチテストで作成した変換マップの特性曲
線を太い実線で示す。この変換マップを作成するデータ
は予めベンチテストにより標準の空燃比センサと標準の
空燃比センサ回路とを用いて測定して求め、記憶回路Ｒ
ＡＭに記憶される。本図において破線で描かれる曲線は
次のように作成される真の空燃比センサ回路の特性曲線
である。先ず空燃比センサ回路の出力電圧ＶＡＦが実機
の機関に設けられた空燃比センサと空燃比センサ回路と
を用いて測定したストイキ電圧ＶＡＦＳであり空燃比が
理論空燃比１４．５である点Ｓをプロットする。次ぎに
太線で示される変換マップの特性曲線上の理論空燃比１
４．５に対応する点ＭＳをプロットし、この点に対応す
る空燃比センサ回路の出力電圧をＶＡＦＭＳとする。次
ぎに変換マップの特性曲線に沿ってＶＡＦＳ−ＶＡＦＭ
Ｓだけ縦軸方向にシフトさせた点を複数箇所プロットし
てそのプロットした点を破線で結んで真の空燃比センサ
回路の特性曲線を作成する。実機で測定される空燃比セ
ンサ回路の出力電圧ＶＡＦはこの破線で示す特性曲線と
一致する。したがって空燃比センサ回路の出力電圧ＶＡ
Ｆを読み取り、ＶＡＦ−（ＶＡＦＳ−ＶＡＦＭＳ）を演
算してＶＡＦを更新し、更新したＶＡＦに対応して予め
ベンチテストにより作成した変換マップの特性曲線上の
空燃比を読み取ればそのときの実機の機関の空燃比が算
出できる。
機関の空燃比の変換マップを示す図である。本図におい
て横軸は空燃比センサが検出する機関の空燃比、縦軸は
空燃比センサ回路の出力電圧ＶＡＦを示す。本図は空燃
比センサ回路の出力に対応する機関の空燃比を算出する
ために予めベンチテストで作成した変換マップの特性曲
線を太い実線で示す。この変換マップを作成するデータ
は予めベンチテストにより標準の空燃比センサと標準の
空燃比センサ回路とを用いて測定して求め、記憶回路Ｒ
ＡＭに記憶される。本図において破線で描かれる曲線は
次のように作成される真の空燃比センサ回路の特性曲線
である。先ず空燃比センサ回路の出力電圧ＶＡＦが実機
の機関に設けられた空燃比センサと空燃比センサ回路と
を用いて測定したストイキ電圧ＶＡＦＳであり空燃比が
理論空燃比１４．５である点Ｓをプロットする。次ぎに
太線で示される変換マップの特性曲線上の理論空燃比１
４．５に対応する点ＭＳをプロットし、この点に対応す
る空燃比センサ回路の出力電圧をＶＡＦＭＳとする。次
ぎに変換マップの特性曲線に沿ってＶＡＦＳ−ＶＡＦＭ
Ｓだけ縦軸方向にシフトさせた点を複数箇所プロットし
てそのプロットした点を破線で結んで真の空燃比センサ
回路の特性曲線を作成する。実機で測定される空燃比セ
ンサ回路の出力電圧ＶＡＦはこの破線で示す特性曲線と
一致する。したがって空燃比センサ回路の出力電圧ＶＡ
Ｆを読み取り、ＶＡＦ−（ＶＡＦＳ−ＶＡＦＭＳ）を演
算してＶＡＦを更新し、更新したＶＡＦに対応して予め
ベンチテストにより作成した変換マップの特性曲線上の
空燃比を読み取ればそのときの実機の機関の空燃比が算
出できる。
【００１５】図５は第一実施例のマップ校正ルーチンの
フローチャートである。このフローチャートは本発明に
より実機に用いられる空燃比センサおよび空燃比センサ
回路に応じて変換マップを校正するルーチンを示す。こ
のルーチンは機関の所定クランク角、例えば１８０°Ｃ
Ｒ毎または所定時間毎に実行する。ステップ１０１では
イグニションスイッチがオフからオンに切り替わったか
否かを判別し、その判別結果がＹＥＳのときはステップ
１０２へ進み、ＮＯのときはステップ１０３へ進む。ス
テップ１０２では初期設定０の始動フラグＳＴＦＬＧを
１にセットし、かつタイマＴを０にセットしてステップ
１０３へ進む。ステップ１０３では機関が始動したか否
かを機関のクランク角度を検出するクランク角センサの
出力信号から算出される機関の回転数ＮＥが４００ＲＰ
Ｍを越えたか否かにより判別し、ＮＥ≧４００ＲＰＭの
ときは機関は始動したと判別しステップ１０４へ進み、
ＮＥ＜４００ＲＰＭのときはこのルーチンを終了する。
ステップ１０４では機関のエンジンブロックに埋設され
機関の温度を検出する水温センサから読み取られる水温
ＴＷから空燃比センサの活性状態を判定する。すなわち
水温ＴＷ≦３０°Ｃのときは機関が冷間始動状態であり
空燃比センサが非活性状態であると判定しステップ１０
５へ進み、水温ＴＷ＞３０°Ｃのときは機関が暖機状態
であり空燃比センサが活性状態であると判定してこのル
ーチンを終了する。
フローチャートである。このフローチャートは本発明に
より実機に用いられる空燃比センサおよび空燃比センサ
回路に応じて変換マップを校正するルーチンを示す。こ
のルーチンは機関の所定クランク角、例えば１８０°Ｃ
Ｒ毎または所定時間毎に実行する。ステップ１０１では
イグニションスイッチがオフからオンに切り替わったか
否かを判別し、その判別結果がＹＥＳのときはステップ
１０２へ進み、ＮＯのときはステップ１０３へ進む。ス
テップ１０２では初期設定０の始動フラグＳＴＦＬＧを
１にセットし、かつタイマＴを０にセットしてステップ
１０３へ進む。ステップ１０３では機関が始動したか否
かを機関のクランク角度を検出するクランク角センサの
出力信号から算出される機関の回転数ＮＥが４００ＲＰ
Ｍを越えたか否かにより判別し、ＮＥ≧４００ＲＰＭの
ときは機関は始動したと判別しステップ１０４へ進み、
ＮＥ＜４００ＲＰＭのときはこのルーチンを終了する。
ステップ１０４では機関のエンジンブロックに埋設され
機関の温度を検出する水温センサから読み取られる水温
ＴＷから空燃比センサの活性状態を判定する。すなわち
水温ＴＷ≦３０°Ｃのときは機関が冷間始動状態であり
空燃比センサが非活性状態であると判定しステップ１０
５へ進み、水温ＴＷ＞３０°Ｃのときは機関が暖機状態
であり空燃比センサが活性状態であると判定してこのル
ーチンを終了する。
【００１６】ステップ１０５では空燃比センサ回路の出
力電圧ＶＡＦを読み取り前回値ＶＡＦ(K-1) と今回値Ｖ
ＡＦ(K) との差ΔＶＡＦ(K) ＝ＶＡＦ(K) −ＶＡＦ
(K-1) を算出しステップ１０６へ進む。ステップ１０６
ではステップ１０５で算出したΔＶＡＦ(K) が所定範囲
内（ＤＶＡＦ１≦ΔＶＡＦ(K) ≦ＤＶＡＦ２）か否かを
判別し、その判別結果がＹＥＳのときはステップ１０７
へ進み、ＮＯのときはこのルーチンを終了する。図３に
示すように空燃比センサ回路の出力電圧ＶＡＦは機関の
運転を開始すると時刻ｔ0 に上昇し時刻ｔ1 にストイキ
電圧となって飽和しΔＶＡＦ(K) はほぼ０になる。従っ
てこのステップ１０６では空燃比センサ回路の出力電圧
ＶＡＦが機関運転後に飽和したことを検出する。ここで
ＤＶＡＦ１、ＤＶＡＦ２は、例えば順に０．０１ボル
ト、０．０２ボルトに設定する。
力電圧ＶＡＦを読み取り前回値ＶＡＦ(K-1) と今回値Ｖ
ＡＦ(K) との差ΔＶＡＦ(K) ＝ＶＡＦ(K) −ＶＡＦ
(K-1) を算出しステップ１０６へ進む。ステップ１０６
ではステップ１０５で算出したΔＶＡＦ(K) が所定範囲
内（ＤＶＡＦ１≦ΔＶＡＦ(K) ≦ＤＶＡＦ２）か否かを
判別し、その判別結果がＹＥＳのときはステップ１０７
へ進み、ＮＯのときはこのルーチンを終了する。図３に
示すように空燃比センサ回路の出力電圧ＶＡＦは機関の
運転を開始すると時刻ｔ0 に上昇し時刻ｔ1 にストイキ
電圧となって飽和しΔＶＡＦ(K) はほぼ０になる。従っ
てこのステップ１０６では空燃比センサ回路の出力電圧
ＶＡＦが機関運転後に飽和したことを検出する。ここで
ＤＶＡＦ１、ＤＶＡＦ２は、例えば順に０．０１ボル
ト、０．０２ボルトに設定する。
【００１７】ステップ１０７ではステップ１０６の判別
結果がＮＯからＹＥＳに切り替わったか否かを判別しそ
の判別結果がＹＥＳのときはステップ１０８へＮＯのと
きはステップ１０９へ進む。ステップ１０８ではタイマ
Ｔ＝Ｔ1 （約３秒）を読み取り、今回の空燃比センサ回
路の出力電圧ＶＡＦ(K) をＶＡＦＳ(K) に置き換えてス
テップ１０９へ進む。ステップ１０９では次式からスト
イキ電圧ＶＡＦＳを算出する。 ＶＡＦＳ＝ＶＡＦＳ(K) ＋ａ（ＶＡＦ(K) −ＶＡＦＳ） ここで、ａは例えば０．１のなまし定数である。最初の
ストイキ電圧ＶＡＦＳは空燃比センサ回路の出力電圧Ｖ
ＡＦを機関運転後の最初に飽和したタイマＴ＝Ｔ1 のと
き（図３に示す時刻ｔ1 ）に読み取った電圧ＶＡＦ(K)
になる。以降の各ルーチンで算出されるストイキ電圧Ｖ
ＡＦＳは各ルーチンで読み取った電圧ＶＡＦ(K) の平均
値として上式で示すようになまして求められる。
結果がＮＯからＹＥＳに切り替わったか否かを判別しそ
の判別結果がＹＥＳのときはステップ１０８へＮＯのと
きはステップ１０９へ進む。ステップ１０８ではタイマ
Ｔ＝Ｔ1 （約３秒）を読み取り、今回の空燃比センサ回
路の出力電圧ＶＡＦ(K) をＶＡＦＳ(K) に置き換えてス
テップ１０９へ進む。ステップ１０９では次式からスト
イキ電圧ＶＡＦＳを算出する。 ＶＡＦＳ＝ＶＡＦＳ(K) ＋ａ（ＶＡＦ(K) −ＶＡＦＳ） ここで、ａは例えば０．１のなまし定数である。最初の
ストイキ電圧ＶＡＦＳは空燃比センサ回路の出力電圧Ｖ
ＡＦを機関運転後の最初に飽和したタイマＴ＝Ｔ1 のと
き（図３に示す時刻ｔ1 ）に読み取った電圧ＶＡＦ(K)
になる。以降の各ルーチンで算出されるストイキ電圧Ｖ
ＡＦＳは各ルーチンで読み取った電圧ＶＡＦ(K) の平均
値として上式で示すようになまして求められる。
【００１８】ステップ１１０では機関始動後、タイマＴ
＝Ｔ2 （約８秒）になったか否かを判別し、その判別結
果がＹＥＳのときはステップ１１１へ進み、ＮＯのとき
はこのルーチンを終了する。ステップ１１１ではステッ
プ１０９で求めたストイキ電圧ＶＡＦＳと、基準の空燃
比センサと基準の空燃比センサ回路により予めベンチテ
ストで求めた変換マップ上の例えば理論空燃比１４．５
に対応する基準の空燃比センサ回路の出力電圧ＶＡＦＭ
Ｓと、今回検出した空燃比センサ回路の出力電圧ＶＡＦ
(K) とから次式により空燃比センサ回路の出力電圧ＶＡ
Ｆを校正して求めステップ１１２へ進む。 ＶＡＦ＝ＶＡＦ(K) −（ＶＡＦＳ−ＶＡＦＭＳ）
＝Ｔ2 （約８秒）になったか否かを判別し、その判別結
果がＹＥＳのときはステップ１１１へ進み、ＮＯのとき
はこのルーチンを終了する。ステップ１１１ではステッ
プ１０９で求めたストイキ電圧ＶＡＦＳと、基準の空燃
比センサと基準の空燃比センサ回路により予めベンチテ
ストで求めた変換マップ上の例えば理論空燃比１４．５
に対応する基準の空燃比センサ回路の出力電圧ＶＡＦＭ
Ｓと、今回検出した空燃比センサ回路の出力電圧ＶＡＦ
(K) とから次式により空燃比センサ回路の出力電圧ＶＡ
Ｆを校正して求めステップ１１２へ進む。 ＶＡＦ＝ＶＡＦ(K) −（ＶＡＦＳ−ＶＡＦＭＳ）
【００１９】ステップ１１２ではステップ１１１で校正
して求めた空燃比センサ回路の出力電圧ＶＡＦに対応す
る機関の空燃比、すなわち補正後の空燃比を予め作成し
ＲＡＭのような記憶回路に記憶させた変換マップに基づ
き算出する。これは図４に実線で示されるベンチテスト
で予め作成した変換マップの特性曲線をＶＡＦＳ−ＶＡ
ＦＭＳだけ今回検出した空燃比センサ回路の出力電圧Ｖ
ＡＦ(K) に対してシフトして図４に破線で示される特性
曲線を求めることに相当する。
して求めた空燃比センサ回路の出力電圧ＶＡＦに対応す
る機関の空燃比、すなわち補正後の空燃比を予め作成し
ＲＡＭのような記憶回路に記憶させた変換マップに基づ
き算出する。これは図４に実線で示されるベンチテスト
で予め作成した変換マップの特性曲線をＶＡＦＳ−ＶＡ
ＦＭＳだけ今回検出した空燃比センサ回路の出力電圧Ｖ
ＡＦ(K) に対してシフトして図４に破線で示される特性
曲線を求めることに相当する。
【００２０】図６は第二実施例のマップ校正ルーチンの
フローチャートである。図５に示すフローチャートにお
けるステップ１０５〜１０８をステップ１５１に置き換
えたものであるのでステップ１５１のみを説明する。ス
テップ１５１ではタイマＴがＴ1 以上となったか否かを
判別し、その判別結果がＹＥＳのときはステップ１０９
へ進み、ＮＯのときはこのルーチンを終了する。このタ
イマの設定時間は実験結果からＴ1 を３秒、Ｔ2 を８秒
に設定すると図３を用いて説明したように非活性状態の
空燃比センサ回路の出力電圧、すなわちストイキ電圧を
求めることができる。この第二実施例では時刻Ｔ1 から
Ｔ2 の空燃比センサ回路の出力電圧の平均値がストイキ
電圧として求められる。
フローチャートである。図５に示すフローチャートにお
けるステップ１０５〜１０８をステップ１５１に置き換
えたものであるのでステップ１５１のみを説明する。ス
テップ１５１ではタイマＴがＴ1 以上となったか否かを
判別し、その判別結果がＹＥＳのときはステップ１０９
へ進み、ＮＯのときはこのルーチンを終了する。このタ
イマの設定時間は実験結果からＴ1 を３秒、Ｔ2 を８秒
に設定すると図３を用いて説明したように非活性状態の
空燃比センサ回路の出力電圧、すなわちストイキ電圧を
求めることができる。この第二実施例では時刻Ｔ1 から
Ｔ2 の空燃比センサ回路の出力電圧の平均値がストイキ
電圧として求められる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明の空燃比検出
装置によれば、内燃機関の空燃比を正確かつ高精度に検
出でき、本発明の装置により検出した空燃比に基づいて
機関の燃料噴射量を制御することにより機関の排気ガス
の浄化性を向上することができる。また本発明の空燃比
検出装置によれば、実機の空燃比センサ回路の出力特性
に応じて機関の運転中に変換マップを校正するので実機
の出荷時にマップを校正する工程を不要とする。
装置によれば、内燃機関の空燃比を正確かつ高精度に検
出でき、本発明の装置により検出した空燃比に基づいて
機関の燃料噴射量を制御することにより機関の排気ガス
の浄化性を向上することができる。また本発明の空燃比
検出装置によれば、実機の空燃比センサ回路の出力特性
に応じて機関の運転中に変換マップを校正するので実機
の出荷時にマップを校正する工程を不要とする。
【００２２】また本発明の空燃比検出装置によれば、空
燃比センサの非活性状態から理論空燃比に対する空燃比
センサ回路の出力を読み取って変換マップを校正するの
で、校正用の空燃比センサとして理論空燃比の検出精度
の高い濃淡電池式の酸素センサ等を別途設ける必要がな
く安価な空燃比検出装置が提供できる。
燃比センサの非活性状態から理論空燃比に対する空燃比
センサ回路の出力を読み取って変換マップを校正するの
で、校正用の空燃比センサとして理論空燃比の検出精度
の高い濃淡電池式の酸素センサ等を別途設ける必要がな
く安価な空燃比検出装置が提供できる。
【００２３】さらに本発明の空燃比検出装置によれば、
空燃比センサ回路の安定した出力に基づいて変換マップ
のデータが校正されるので機関の空燃比を高精度に検出
できる。
空燃比センサ回路の安定した出力に基づいて変換マップ
のデータが校正されるので機関の空燃比を高精度に検出
できる。
【図１】本発明の基本ブロック構成図である。
【図２】実施例に採用した空燃比センサ回路の電気回路
図である。
図である。
【図３】機関始動直後の空燃比センサ回路の出力波形を
示す図である。
示す図である。
【図４】空燃比センサ回路の出力に対応する内燃機関の
空燃比の変換マップを示す図である。
空燃比の変換マップを示す図である。
【図５】第一実施例のマップ校正ルーチンのフローチャ
ートである。
ートである。
【図６】第二実施例のマップ校正ルーチンのフローチャ
ートである。
ートである。
１…空燃比検出装置 １０…内燃機関 ２０…空燃比センサ ３０…空燃比センサ回路 ４０…記憶手段 ５０…回路誤差検出手段 ６０…マップ校正手段 ８０…実空燃比算出手段 ９０…燃料噴射制御手段
Claims (3)
- 【請求項１】 内燃機関の排気系に配設され電圧を印加
すると電流を発生する固体電解質からなる空燃比センサ
と、その空燃比センサに前記電圧を供給すると共に前記
電流を検出しその検出した電流の大きさに比例する出力
を発生する空燃比センサ回路と、その空燃比センサ回路
の出力に対応する前記内燃機関の空燃比を算出するため
の変換マップのデータを記憶する記憶手段と、を備える
空燃比検出装置において、 空燃比センサ回路の固体差による出力誤差を検出する回
路誤差検出手段と、 前記出力誤差に基づき前記変換マップのデータを校正す
るマップ校正手段と、を備えたことを特徴とする空燃比
検出装置。 - 【請求項２】 前記回路誤差検出手段は、 前記空燃比センサが非活性状態であるか否かを判定する
非活性判定手段と、 前記空燃比センサが非活性状態であると判定されたとき
の前記空燃比センサ回路の出力と前記変換マップから算
出される理論空燃比に対応する前記空燃比センサ回路の
出力との差を算出する誤差算出手段と、を備える請求項
１に記載の空燃比検出装置。 - 【請求項３】 前記非活性判定手段は、 前記内燃機関が低温の始動中であるか否かを判別する低
温始動判別手段と、 前記内燃機関の低温始動時に前記空燃比センサ回路の出
力の変化率を算出する出力変化率算出手段と、 前記変化率が所定値以下となったとき前記空燃比センサ
回路の出力が安定したと判定する出力安定判定手段と、
を備える請求項２に記載の空燃比検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01232595A JP3257319B2 (ja) | 1995-01-30 | 1995-01-30 | 空燃比検出装置および方法 |
| US08/591,787 US5925088A (en) | 1995-01-30 | 1996-01-25 | Air-fuel ratio detecting device and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01232595A JP3257319B2 (ja) | 1995-01-30 | 1995-01-30 | 空燃比検出装置および方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08201334A true JPH08201334A (ja) | 1996-08-09 |
| JP3257319B2 JP3257319B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
ID=11802168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01232595A Expired - Fee Related JP3257319B2 (ja) | 1995-01-30 | 1995-01-30 | 空燃比検出装置および方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5925088A (ja) |
| JP (1) | JP3257319B2 (ja) |
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