JPH08232746A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

内燃機関の制御装置

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JPH08232746A
JPH08232746A JP7036472A JP3647295A JPH08232746A JP H08232746 A JPH08232746 A JP H08232746A JP 7036472 A JP7036472 A JP 7036472A JP 3647295 A JP3647295 A JP 3647295A JP H08232746 A JPH08232746 A JP H08232746A
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heater
air
fuel ratio
internal combustion
combustion engine
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JP7036472A
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Sadato Horiuchi
貞人 堀内
Kazuya Kono
一也 河野
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Hitachi Ltd
Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Hitachi Car Engineering Co Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1493Details
    • F02D41/1494Control of sensor heater
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1439Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the position of the sensor
    • F02D41/1441Plural sensors

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】内燃機関の排気経路に複数のヒータ備えたヒー
タ内蔵型空燃比センサを有する内燃機関の制御装置にお
いて、第一のヒータ内蔵型空燃比センサのヒータへの通
電よりも遅れて排気下流方向に配置された第二以降のヒ
ータ内蔵型空燃比センサに通電を行う手段,積算空気吸
入量を計算する手段,積算燃料噴射量を計算する手段,
内燃機関の始動時からの時間を計測する手段を備える。 【効果】第二以降のヒータ内蔵型空燃比センサのヒータ
の通電に対し、センサに付着した水分を考慮した適切な
制御を行うことができるので、第二以降のヒータ内蔵型
空燃比センサの破損を防ぐことができる。また、始動直
後から空燃比センサのヒータに通電しないため、始動時
のバッテリ負荷を軽減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の制御装置に
係り、特に、ヒータ内蔵型空燃比センサのヒータ制御装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、内燃機関の排気ガス低減技術とし
て、空燃比センサを用いた燃料系制御が確立されてきて
いる。この空燃比センサは、所定の温度に達しないと活
性化しない性質をもっている。このため、最近の空燃比
センサは、そのほとんどが短時間で活性化させるための
ヒータを内蔵するタイプになりつつある。空燃比センサ
内蔵のヒータは、通常、内燃機関の始動時に通電され
る。触媒前後に空燃比センサを設置したシステムの例と
して、例えば、特開平4−187846 号公報があるが、ヒー
タの通電制御については特に言及されていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、触媒下流側に
配置した空燃比センサは、触媒での化学変化作用にて発
生した水分が冷機時に付着し、空燃比センサが冷やされ
るために、ヒータ通電時の急激な温度変化により、素子
割れを起こす危険がある。また、排気下流側のセンサ
は、シリンダから離れた場所に位置するため冷却が早く
水分が付着し易い状況下にあり、前記と同様な危険があ
る。このため、特に排気経路下流側に位置するヒータ内
蔵型空燃比センサの水分の付着に対して、機関始動後、
排気によって空燃比センサに付着した水分が蒸発する所
定期間を考慮して、ヒータに通電を開始することで、ヒ
ータ内蔵型空燃比センサの素子割れを回避できる内燃機
関の制御装置を提供する。
【0004】また、始動時、多くの電気負荷が生じ、バ
ッテリあがりの要因となっている。この要因の一つにヒ
ータ内蔵型空燃比センサのヒータ通電も含まれる。この
ため、始動直後の電気負荷軽減のために、ヒータ内蔵型
空燃比センサのヒータへの通電開始時間を遅らせる事
で、バッテリあがり防止効果が得られる。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は排気経路下流側ヒータ内蔵型空燃比センサ
のヒータ通電タイミングを機関始動後の内燃機関の運転
状態に応じて決定する。例えば、空燃比センサの素子が
排気により温められ、素子割れの発生しない状況下にあ
ることを、排気経路に備えた排気温センサで測定した排
気温度により判断してヒータの通電開始を決定する。こ
こで、排気温度の代わりに、触媒温度,内燃機関冷却水
温度,機関潤滑オイル温度,燃料噴射量,燃料噴射量の
積算値,吸入空気量,吸入空気量の積算値などが有効で
ある。
【0006】一方、内燃機関の始動時から空燃比センサ
への水分付着の無い状態に十分な所定期間待って、ヒー
タ通電を開始する方法として、始動時からの経過時間計
測や第一のヒータ内蔵型空燃比センサ通電後からの経過
時間を計測し、第二以降の空燃比センサヒータへの通電
を決定するなどの方法が有効である。さらに、故障診断
時のみ通電する方法として、診断条件を利用して第二以
降の空燃比センサに通電する方法が有効である。
【0007】
【作用】始動直後から空燃比センサヒータへ通電を行な
わず、所定の時間をおいてからヒータへ通電する事によ
り、素子割れおよびバッテリあがりを防止することが可
能である。また、本制御装置は、空燃比センサに内蔵さ
れたヒータの通電を制御するものであり、本装置による
運転誤動作など内燃機関への悪影響はない。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を用い
て説明する。
【0009】図1に本発明である内燃機関の制御内燃機
関の制御装置の系統図を示す。エンジン本体101には
水温センサ102が、また回転情報を得るためにリング
ギア103と電磁ピックアップ式のポジションセンサ1
04とクランク軸105の一回転に一回所定のクランク
角度位置で信号を発生するレファレンスセンサ106
と、さらに図示しない気筒識別のためのクランク軸二回
転に一回信号を発生するフェイズセンサをカム軸に備え
ている。エンジン本体101の吸気通路107には、エ
アクリーナ108をその下流側(エンジン本体側)にエ
アフローセンサ109,スロットルチャンバおよびスロ
ットルセンサ110アイドルスピードコントロールバル
ブ111を備えている。各センサの出力信号は、コント
ロールユニット112に入力され、エンジン水温,クラ
ンク角度,回転速度,吸入空気量,エンジン負荷などが
計測およびまたは演算され、このエンジン運転状態を示
すパラメータに基づき点火,燃料などの制御量を決定
し、点火プラグ113インジェクタ114アイドルスピ
ードコントロールバルブ111等の各種アクチュエータ
を介してエンジン制御を行う。
【0010】また、排気通路115には、触媒コンバー
タ117とその内燃機関側に設置されたヒータ内蔵の第
一の空燃比センサ118,内燃機関から触媒コンバータ
117より離れた位置に設置されたヒータ内蔵の第二の空
燃比センサ119,触媒コンバータの中に排気温センサ
120を備えている。
【0011】本システム例では、第一の空燃比センサ1
18は、イグニッションキーのオン時、空燃比センサ1
19は、排気温によりそれぞれヒータに通電を行うもの
を示す。
【0012】本発明システムの制御方法について以下に
フローチャートを用いて説明する。図2に内燃機関の運
転状態に応じて第二の空燃比センサのヒータ通電を定め
る方法の一例をフローチャートに示す。ここでは、排気
温度に応じて第二の空燃比センサの通電決定を行う場合
について説明する。機関始動と同時に第一の空燃比セン
サ118に通電する。最初201において、第二の空燃
比センサのヒータに通電しているかどうかを判定する。
通電していなかった場合202へ進む。通電していた場
合この処理を抜ける。202では、排気温センサの出力
信号をモニタし、モニタされた排気温hと第二の空燃比
センサ119のヒータ通電開始排気温と比較し、通電開
始排気温か否かの判定を行う。通電開始排気温と判定し
たならば203へ進む。通電を行うに適した状態と判定
しなければ、状態が適するまでその処理をループする。
202の判定要素としては、機関が燃焼を継続すること
で排気経路中の温度が上昇し、空燃比センサに付着した
水分も蒸発するするために、コントロールユニット11
2より演算された燃料噴射パルス幅も用いても排気温度
と同等の効果が得られる。この他、排気経路中の温度上
昇を判定する要素として、燃料噴射量の積算値や、吸入
空気量や、吸入空気量の積算値なども利用しても同等の
効果が得られる。
【0013】図5に図2で示した制御フローのタイミン
グチャートを示す。機関始動後(b)第一のヒータ内蔵型
空燃比センサが通電されている状態にて、(a)積算燃
料噴射量が502の敷居値を超えた場合(501の地
点)、(c)第二以降のヒータ内蔵型空燃比センサに通
電を開始することを示している。
【0014】図3に機関始動後所定期間待って第二の空
燃比センサ119の通電を開始する方法例のフローチャ
ートを示す。本発明例では、機関始動後の経過時間を判
定要素に用い、始動時より所定期間経過した後に第二の
空燃比センサ119へ通電を開始することで空燃比セン
サの素子割れを防止するものである。まず301におい
て、エンジン始動したか否かを判定する。始動を確認し
た場合、302へ進む。始動を確認していない場合、こ
の処理を抜ける。302において、始動後からの時間を
計測するタイマt0の初期値を設定する。304におい
てt0が所定時間kを経過したか否かを判定する。k時
間経過したと判定したならば305へ進む。k時間経過
していない場合、303へ進む。303において、タイ
マt0のカウンタをアップする。
【0015】305において、第二の空燃比センサ11
9のヒータに通電を開始する。
【0016】図6に図3で示した制御フローのタイミン
グチャートを示す。(d)イグニッションキー スイッ
チ オンからT時間経過するまでの間で(e)第一のヒ
ータ内蔵型空燃比センサの通電を行い、イグニッション
キー スイッチ オン後k時間経過した後に、第二のヒ
ータ内蔵型空燃比センサの通電を開始することを示して
いる。
【0017】303での判定要素として、機関始動時後
の経過時間に替えて、機関回転数やその積算値を利用し
ても同等の効果が得られる。
【0018】図4に診断時のみ第二の空燃比センサのヒ
ータに通電する場合のフローチャートを示す。401に
おいて診断条件成立か否かを判定する。条件成立してい
た場合402に進む。成立していない場合、成立するま
で繰り返す。402において、通電開始からの経過時間
t1のカウンタに初期値を設定する。403において、
空燃比センサのヒータへ通電を行う。404において診
断条件成立後からの経過時間t1の判定を行う。所定時
間d経過していたならば406へ進む。そして、診断を
開始する。経過していなければ405に進む。405に
おいて経過時間のカウントをアップする。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、第二以降のヒータ内蔵
型空燃比センサのヒータの通電に対し、センサに付着し
た水分を考慮した適切な制御を行うことができるので、
第二以降のヒータ内蔵型空燃比センサの破損を防ぐこと
ができる。また、始動直後から空燃比センサのヒータに
通電しないことにより、始動時のバッテリ負荷を軽減す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のシステムの系統図。
【図2】内燃機関の運転状態による通電決定のフローチ
ャート。
【図3】内燃機関の始動時からの所定期間により通電決
定される時のフローチャート。
【図4】診断時のみ通電されるときのフローチャート。
【図5】図2の制御実行時の一実施例のタイミングチャ
ート。
【図6】図3の制御実行時の一実施例のタイミングチャ
ート。
【符号の説明】
101…エンジン本体、102…水温センサ、103…
リングギア、104…ポジションセンサ、105…クラ
ンク軸、106…レファレンスセンサ、107…吸気通
路、108…エアクリーナ、109…エアフローセン
サ、110…スロットルセンサ、111…アイドルスピ
ードコントロールバルブ、112…コントロールユニッ
ト、113…点火プラグ、114…インジェクタ、11
5…排気通路、117…触媒コンバータ、118,11
9…ヒータ内蔵型空燃比センサ、120…排気温セン
サ。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のヒータ内蔵型空燃比センサを備える
    内燃機関において、ヒータ内蔵型空燃比センサのヒータ
    通電開始時期が、それぞれ異なることを特徴とする内燃
    機関の制御装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、排気経路上流側に配置
    した第一のヒータ内蔵型空燃比センサのヒータ通電後、
    前記空燃比センサより排気下流側に配置した第二以降の
    ヒータ内蔵型の空燃比センサのヒータ通電を開始する内
    燃機関の制御装置。
  3. 【請求項3】請求項2において、内燃機関の運転状態に
    応じて第二以降のヒータ内蔵型空燃比センサのヒータ通
    電開始時期を制御する内燃機関の制御装置。
  4. 【請求項4】請求項3において、ヒータ内蔵型空燃比セ
    ンサのヒータ通電開始のための運転状態を判別する要素
    は、排気温度,触媒温度,内燃機関冷却水温度,機関潤
    滑オイル温度,燃料噴射量,燃料噴射量の積算値,吸入
    空気量,吸入空気量の積算値の少なくとも一つを用いる
    内燃機関の制御装置。
  5. 【請求項5】請求項2において、排気経路に配置した第
    二以降のヒータ内蔵型空燃比センサに、機関始動時から
    所定期間経過後、ヒータ通電を開始する内燃機関の制御
    装置。
  6. 【請求項6】請求項5において、時間,機関回転数,機
    関回転数の積算値,車速および走行距離の少なくとも一
    つを用いて、始動時からヒータ内蔵型空燃比センサへの
    ヒータ通電開始までの所定期間を規定する内燃機関の制
    御装置。
  7. 【請求項7】請求項2において、内燃機関の故障診断時
    に第二以降のヒータ内蔵型空燃比センサへのヒータ通電
    を行う内燃機関の制御装置。
  8. 【請求項8】請求項7において、第二以降のヒータ内蔵
    型空燃比センサへのヒータ通電後所定期間経過後に故障
    診断を開始する内燃機関の制御装置。
  9. 【請求項9】請求項7または8において、触媒診断,空
    燃比センサ診断,失火判定,二次空気システム診断,キ
    ャニスタパージシステム診断の内少なくとも一つを故障
    診断対象とする内燃機関の制御装置。
  10. 【請求項10】請求項1,2,3,4,5,6,7,8
    または9において、第二以降のヒータ内蔵型空燃比セン
    サを触媒下流側に設置する構成とした内燃機関の制御装
    置。
  11. 【請求項11】請求項1,2,3,4,5,6,7,
    8,9または10において、複数の触媒を有し、それぞ
    れ触媒の前後にヒータ内蔵型空燃比センサを配置する内
    燃機関の制御装置。
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