JPH0875700A

JPH0875700A - エンジンの空燃比制御装置

Info

Publication number: JPH0875700A
Application number: JP6212601A
Authority: JP
Inventors: Futoshi Nishioka; 太西岡; Tetsushi Hosogai; 徹志細貝
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1994-09-06
Filing date: 1994-09-06
Publication date: 1996-03-22
Anticipated expiration: 2018-10-20
Also published as: JP3458475B2

Abstract

(57)【要約】【目的】酸素ポンプ素子を有する酸素濃度センサを用
いて空燃比のフィードバック制御を行なうものにおい
て、酸素ポンプ素子の劣化を防止しつつ、検査場での検
査工程で時間的ロスが生じることを防止する。【構成】酸素ポンプ素子を有する酸素濃度センサを備
えた空燃比制御装置において、通常時用の通電禁止時間
を設定する通電禁止時間設定手段４１と、検査工程を判
定する判定手段４２と、検査工程にあることが判定され
たときに、通常時用の通電禁止時間よりも短い検査時用
の通電禁止時間を設定する通電禁止時間変更手段４３
と、酸素ポンプ素子に対する通電を通電禁止期間の経過
後に行なわせる通電制御手段４４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、酸素イオン伝導性固体
電解質部材からなる酸素ポンプ素子を有する酸素濃度セ
ンサを用いて空燃比のフィードバック制御を行なうエン
ジンの空燃比制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、混合気の空燃比に相当する排
気ガス中の酸素濃度を検出し、それに応じて空燃比をフ
ィードバック制御することは一般に行なわれている。排
気ガス中の酸素濃度を検出するセンサは種々知られてい
るが、とくに、リーンバーンエンジンにおいて運転状態
に応じて空燃比を変更しつつフィードバック制御を行な
うような場合に適される酸素濃度センサとしては、例え
ば特開昭６２−７６４４６号公報に示されているような
ものがある。

【０００３】この酸素濃度センサは、一対の酸素イオン
伝導性固体電解質部材を有して、そのうちの一方が酸素
ポンプ素子、他方が酸素濃度比測定用電池素子として機
能し、これらの機能を利用して排気ガス中の酸素濃度に
比例した出力が得られるようにセンサ回路が構成される
とともに、素子を所定温度に加熱するためのヒーターを
具備している。

【０００４】このような酸素濃度センサにおいて、上記
酸素ポンプ素子は、この素子への通電に応じ、片側の空
間から酸素を取り込んで反対側の空間へ酸素を送り出す
酸素ポンプ作用を行なうもので、所定の活性化温度（７
５０〜８５０°Ｃ程度）に達したときに正規のポンプ作
用を発揮する。しかし、素子温度が低いとき（６００°
Ｃ程度以下）に通電されると、素子自体から酸素が奪わ
れ、例えば固体電解質部材としてＺｒＯ₂ （二酸化ジル
コニウム）が用いられている場合はＯ₂ が奪われてＺｒ
が析出する所謂ブラックニング現象を生じ、これにより
素子の劣化を招く。

【０００５】そこで、上記公報に示された酸素濃度セン
サの制御方法では、上記ヒーターへの電流供給開始から
素子温度が充分に上昇するまでに要する所定時間は、上
記酸素ポンプ素子への通電を禁止することにより、上記
ブラックニング現象による素子の劣化を防止するように
している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように素子温度
が充分に上昇するまで酸素ポンプ素子への通電を禁止す
る場合に、種々の使用環境条件による素子温度上昇時間
のばらつきを見込んで通電禁止時間を設定する必要があ
る。つまり、所定温度までの素子温度上昇時間は、外気
温やバッテリ電圧等によって変化し、例えば、外気温が
低い場合や、他の電気機器の使用によりバッテリ電圧が
低下して上記ヒーターへの電流供給量が減少した場合に
は、上記素子温度上昇時間が長くかかる。そこでこのよ
うな場合でも素子温度が充分に上昇するまで酸素ポンプ
素子に対する通電を禁止するように、通電禁止時間がか
なり長く設定され、例えば１００秒程度に設定されてい
る。

【０００７】しかし、このように通電禁止時間を長く設
定しておくと、工場等の検査場で、酸素濃度センサによ
る検出を必要とする空燃比フィードバック制御系等につ
いての検査を行なうときに、時間的ロスを生じ、検査工
程において障害となる。

【０００８】具体的に説明すると、工場での検査工程と
しては、通常、テスト走行用ローラ上で所定時間だけ所
定走行パターンによる車両の走行を行なわせるローラ走
行テストに次いで上記空燃比フィードバック制御系等の
検査を行なうようにすることにより、ローラ走行テスト
中にある程度まで素子温度を上昇させるようにしている
が、このローラ走行テストの所要時間は６０〜９０秒程
度であるのに対し、上記通電禁止時間はこれよりも長
い。このため、ローラ走行テストが終了してから上記酸
素濃度センサが検出可能（上記空燃比フィードバック制
御系等の検査が可能）となるまでに待ち時間が生じ、検
査工程に時間的ロスを生じて、作業がスムーズに流れな
いという問題がある。

【０００９】本発明は、上記の事情に鑑み、酸素ポンプ
素子を有する酸素濃度センサを用いて空燃比のフィード
バック制御を行なうものにおいて、酸素ポンプ素子の劣
化を防止しつつ、検査場での検査工程で時間的ロスが生
じることを防止し、検査工程の流れをスムーズにするこ
とができるエンジンの空燃比制御装置を提供することを
目的とする。

【００１０】とくに、通常は使用環境条件の変動が大き
い場合を見込んで上記ポンプ素子に対する通電禁止期間
を長く設定する必要があるのに対し、工場等の検査場で
検査を行なう場合は温度等の使用環境条件の変動が比較
的小さく、上記通電禁止期間を通常より短くしても劣化
を避けることができること着目して、検査の作業効率の
向上を図るものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
酸素イオン伝導性固体電解質部材からなる酸素ポンプ素
子を有して、エンジンの排気ガス中の酸素濃度を検出す
る酸素濃度センサと、この酸素濃度センサの出力を受け
て空燃比のフィードバック制御を行なう手段と、エンジ
ン始動後に予め設定した通電禁止時間が経過するまでは
上記酸素ポンプ素子への通電を禁止する手段とを備えた
エンジンの空燃比制御装置において、検査場での所定の
検査工程を判定する判定手段と、この判定手段により上
記検査工程にあることが判定されたときに上記通電禁止
時間を短縮する通電禁止時間変更手段とを設けたもので
ある。

【００１２】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
装置において、上記酸素濃度センサが、一対の酸素イオ
ン伝導性固体電解質部材を有して、この一対の酸素イオ
ン伝導性固体電解質部材のうちの一方が酸素ポンプ素
子、他方が酸素濃度比測定用電池素子として機能するよ
うに構成され、かつ、加熱手段によりエンジン始動時か
ら加熱されるようになっているものである。

【００１３】請求項３に係る発明は、請求項１または２
に記載の装置において、上記判定手段により判定される
検査工程が、テスト走行用ローラ上で所定時間だけ所定
走行パターンによる車両の走行を行なわせるようになっ
ているものである。

【００１４】請求項４に係る発明は、請求項１乃至３の
いずれかに記載の装置において、上記検査工程において
空燃比のフィードバック制御系の作動状態を調べてその
作動状態をモニター手段に出力する作動状態出力手段を
設けたものである。

【００１５】請求項５に係る発明は、請求項１乃至４の
いずれかに記載の装置において、上記判定手段により検
査工程が判定されたときに、上記通電禁止時間変更手段
により短縮された通電禁止時間が経過してから通常の通
電禁止時間に相当する時間が経過するまでの間は、空燃
比を理論空燃比に設定する空燃比性手段を備えたもので
ある。

【００１６】請求項６に係る発明は、請求項１乃至５の
いずれかに記載の装置において、上記判定手段が、テス
ト端子がオンとなったか否かを判定の１要素とするよう
にしたものである。

【００１７】

【作用】請求項１に係る発明によると、通電禁止時間中
は上記酸素濃度センサの酸素ポンプ素子への通電が禁止
されることにより、酸素ポンプ素子の劣化が防止され、
通電禁止時間経過後は上記酸素ポンプ素子への通電が行
なわれ、それに応じて排気ガス中の酸素濃度の検出が行
なわれる。そして、通常時は使用環境条件の大きな変動
を見込んで上記通電禁止時間が比較的長く設定される一
方、使用環境条件の変動が小さい検査場での検査工程で
は、上記通電禁止時間が短縮されることにより、素子の
劣化を防止する作用が維持されつつ、酸素濃度センサに
よる検出とそれに基づく検査が可能となる時期が早めら
れる。

【００１８】請求項２に係る発明によると、酸素濃度セ
ンサが、一対の酸素イオン伝導性固体電解質部材による
酸素ポンプ素子及び酸素濃度比測定用電池素子として機
能を活用して酸素濃度の検出を行うようになっていて、
加熱手段によりエンジン始動時から加熱されるが、上記
のように通常時と検査工程にあるときとに応じて通電禁
止時間が設定されることにより、素子の劣化が防止され
つつ、検査工程では酸素濃度センサによる検出とそれに
基づく検査の時期が早められる。

【００１９】請求項３に係る発明によると、テスト走行
用ローラ上での走行テスト中に上記酸素濃度センサが加
熱されるとともに、上記通電禁止時間変更手段により短
縮された通電禁止時間が経過して、検出可能な状態とな
る。

【００２０】請求項４に係る発明によると、検査工程で
上記の短縮された通電禁止時間が経過して酸素濃度セン
サが検出可能な状態となれば、空燃比のフィードバック
制御系の作動状態がモニター手段に出力されることによ
り、作動状態の確認が可能となる。

【００２１】請求項５に係る発明によると、検査工程に
おいて、上記通電禁止時間変更手段により短縮された通
電禁止時間が経過してから通常の通電禁止時間に相当す
る時間が経過するまでの間に、酸素濃度センサが完全に
活性化温度にまで上昇していない場合でも、酸素濃度の
検出を適正に行なうことができる。

【００２２】請求項６に係る発明は、テスト端子がオン
となったか否かを判定により、検査工程で所定の検査が
行なわれるべき状態にあることが確実に判定される。

【００２３】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施例による装置の概略を示し、この
図において、エンジン１の各気筒の燃焼室２には、吸気
ポート３および排気ポート４が開口し、各ポート３，４
に吸気弁５および排気弁６が設けられるとともに、点火
プラグ７が設けられている。

【００２４】上記吸気ポート３に通じる吸気通路８に
は、吸気流量を検出するエアフローセンサ１０およびア
クセル操作に応じて作動するスロットル弁１１が設けら
れるとともに、各気筒の吸気ポート３の近傍に、燃料を
噴射供給する燃料噴射弁１２が設けられている。一方、
上記排気ポート４に通じる排気通路１３には、排気ガス
中の酸素濃度を検出することにより混合気の空燃比を検
出する酸素濃度センサ１５が設けられている。

【００２５】この酸素濃度センサ１５は、酸素濃度検出
用素子部１６と、この素子部を加熱するヒーター１７
と、上記素子部１６に対する通電及び検出信号出力のた
めのセンサ回路１８と、上記ヒーター１７への通電のた
めのヒーター回路１９とで構成されており、上記素子部
１６には酸素イオン伝導性固体電解質部材からなる酸素
ポンプ素子が含まれている。

【００２６】上記酸素濃度センサ１５の構造を図２によ
って説明すると、上記酸素濃度検出用素子部１６は、ジ
ルコニア等の酸素イオン伝導性固体電解質部材からなる
一対の素子２１，２２を有している。この両素子２１，
２２のうちの一方は酸素濃度比測定用電池２１、他方は
素子酸素ポンプ素子２２として機能するものであり、そ
れぞれの両側面に電極層２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２
ｂが形成されている。上記両素子２１，２２間には、排
気通路から排気ガスを拡散層２３を介して一定の拡散速
度で導入する拡散室２４が形成され、また、酸素濃度比
測定用電池素子２１の片側には、一定酸素濃度（例えば
大気と同程度の酸素濃度）に保たれた比較酸素濃度室２
５が形成されている。また、上記素子部１６に接続され
るセンサ回路１８は、オペアンプ２６、抵抗２７等を含
んでいる。

【００２７】この酸素濃度センサ１５は、具体的には次
のようにして排気ガス中の酸素濃度を検出する。

【００２８】すなわち、上記両素子２１，２２を構成す
る酸素イオン伝導性固体電解質部材は、酸素分圧が異な
る２室間に配置されたとき、その両室の酸素分圧の比に
応じた酸素イオンが素子内を移動することで起電力を生
じて電池として機能し、また、両電極間に電圧が印加さ
れたときは片側から酸素を取り込んで反対側に酸素を放
出する酸素ポンプとして機能する。

【００２９】そこで、上記比較酸素濃度室２５と拡散室
２４との間に位置する素子２１が酸素電池として機能
し、他の素子２２が酸素ポンプとして機能するように構
成される。そして、拡散室２４内の排気ガス中の酸素が
多くなると酸素ポンプ素子２２により拡散室２４から外
部に酸素が汲み出され、拡散室２４内の排気ガス中の酸
素が不足すると酸素ポンプ素子２２により拡散室２４に
外部から酸素が取り込まれて、拡散室２４内が理論空燃
比相当状態に保たれるように、酸素濃度比測定用電池素
子２１に生じる電圧の変化に応じオペアンプ２６を介し
て酸素ポンプ素子２２に加わる電圧が調節され、これに
伴って酸素ポンプ素子２２に流れる電流に応じた出力が
抵抗２７から取り出される。

【００３０】このように構成されることにより、排気ガ
ス中の酸素濃度（混合気の空燃比）に比例した出力が得
られるようになっている。

【００３１】上記素子部１６を加熱するヒーター１７に
対するヒータ回路１９は、図３のように、抵抗２８，２
９，３０を含むブリッジ回路、トランジスタ３１、オペ
アンプ３２等で構成され、素子を所定の活性化温度（７
５０〜８５０°Ｃ）に加熱する。そして、エンジン始動
時からこのヒータ回路１９に通電されることでヒーター
１７が加熱されるようになっている。

【００３２】また、図１において、上記酸素濃度センサ
１５はコントロールユニット（ＥＣＵ）４０に接続され
ている。このコントロールユニットはマイクロコンピュ
ータ等で構成され、上記酸素濃度センサ１５のセンサ回
路１８に通電制御信号を出力するとともにこのセンサ回
路１８から酸素濃度検出信号を入力し、さらに上記エア
フローセンサ１０及びエンジン回転数を検出する回転数
センサ３５等からの信号を入力し、燃料噴射弁１２に燃
料噴射制御信号を出力するようになっている。

【００３３】なお、３６は工場等の検査場に設けられた
モニタ装置であり、所定の検査時にコントロールユニッ
トに接続される。また、３７はコントロールユニット４
０に接続されたテスト端子であり、所定の検査の際にオ
ンとされる。

【００３４】図４は上記コントロールユニット４０の機
能構成を示している。この図のように、コントロールユ
ニット４０は、通電禁止時間設定手段４１、判定手段４
２、通電禁止時間変更手段４３、通電制御手段４４、燃
料噴射量制御手段４５、空燃比設定手段４６及び作動状
態出力手段４７を含んでいる。

【００３５】上記通電禁止時間設定手段４１は、ヒータ
ーへの通電開始（始動時）から上記酸素濃度センサ１５
が所定の活性化温度にまでは通電を禁止すべく、通常時
用の通電禁止時間Ｔｂを設定している。ここで設定され
る通電禁止時間Ｔｂは、各種要因による温度上昇のばら
つきがあっても確実に酸素濃度センサ１５が所定の活性
化温度にまで加熱されるに充分な時間とされ、具体的に
は１００秒程度とされている。

【００３６】上記判定手段４２は、工場（検査場）での
所定の検査工程を判定するもので、当実施例では、後述
のフローチャート中に示すような処理よりローラ走行テ
ストの判定と、上記テスト端子３７のオンとを判定する
ようになっている。また、上記通電禁止時間変更手段４
３は、上記判定手段４２により検査工程が判定されたと
きに、上記通常時用の通電禁止時間Ｔｂよりも短い検査
時用の通電禁止時間Ｔａ（例えば６５秒程度）を設定す
るようになっている。

【００３７】上記通電制御手段４４は、通電禁止時間Ｔ
ａまたはＴｂが経過するまでは上記酸素濃度センサ１５
のセンサ回路１８に対する通電を禁止し、通電禁止時間
が経過したときにセンサ回路１８に対する通電を行なう
ようになっている。

【００３８】上記燃料噴射量制御手段４５は、エアフロ
ーセンサ１０及びエンジン回転数センサ３５の出力に応
じて基本噴射量を演算するとともに、上記酸素濃度セン
サ１５の出力と目標空燃比とを比較してそれに応じたフ
ィードバック補正量を演算し、上記基本噴射量、フィー
ドバック補正量及びその他の各種補正量に基づいて最終
噴射量を演算して、それに応じた制御信号を燃料噴射弁
１２に出力するようになっている。

【００３９】上記空燃比設定手段４６は、所定のリーン
バーン運転領域では理論空燃比よりも大きい値の目標空
燃比を設定する等、運転状態等に応じた空燃比を設定す
るが、検査工程が判定された場合において、検査時用の
通電禁止時間Ｔａの経過時点から通常時用の通電禁止時
間Ｔｂの経過時点までの間は運転状態等に関係なく空燃
比を理論空燃比に設定するようになっている。

【００４０】また、上記作動状態出力手段４７は、検査
工程での検査時において、例えば上記テスト端子３７が
オンとなったときに、上記燃料噴射量制御手段４５のフ
ィードバック制御系の作動状態を示す信号を外部のモニ
ター装置３６に出力し、例えばフィードバック補正量に
応じた信号を出力するようになっている。

【００４１】図５及び図６は工場での検査工程において
上記コントロールにより行なわれる制御のフローチャー
トを示している。

【００４２】このフローチャートに示す制御は、スター
トすると、先ずステップＳ１でローラ走行テスト判定用
のフラッグＸpmd ，Ｘpmdp、始動後経過時間判定用のタ
イマーＣｐ、ローラ走行テスト経過時間判定用のタイマ
ーＣｍ、センサ通電フラッグＸponl、工場用通電フラッ
グＸponrをそれぞれ「０」にイニシャライズする。

【００４３】次に、ステップＳ２で始動判定フラッグＸ
stが「１」か否かを判定する。この始動判定フラッグＸ
stは、図外の始動判定処理により、エンジン停止中は
「０」で始動が行なわれたときに「１」とされる。そし
て、上記フラッグＸstが「１」になれば、上記各タイマ
ーＣｐ，Ｃｍをそれぞれインクリメントする（ステップ
Ｓ３）。

【００４４】続いて、今回の車速Ｖs[i]が０より大き
く、かつ前回の車速Ｖs[i-1]が０であったか否か、つま
り走行開始時点であるか否かを調べ（ステップＳ４）、
走行開始時点であればタイマーＣｍを「０」にリセット
する。従って、このタイマーＣｍは走行開始時点からの
時間を計るものとなる。

【００４５】続いて、上記タイマーＣｍが第１のローラ
走行判定値Ａ１と等しいことと、車速Ｖｓが第１のロー
ラ走行判定値Ｖ１と等しいことの両条件が成立したか否
かを判定し（ステップＳ６）、その判定がＹＥＳであれ
ばフラッグＸpmdpを「１」とする（ステップＳ７）。さ
らに、上記タイマーＣｍが第２のローラ走行判定値Ａ２
と等しいことと、車速Ｖｓが第２のローラ走行判定値Ｖ
２と等しいことと、フラッグＸpmdpが「１」であること
の各条件が成立したか否かを判定し（ステップＳ８）、
その判定がＹＥＳであればフラッグＸpmd を「１」とす
る（ステップＳ９）。

【００４６】これらステップＳ６〜Ｓ９の処理は、工場
でのローラ走行テスト中であるか同かを調べるものであ
る。つまり、ローラ走行テストは、走行テスト用のロー
等上で、例えば図６に示すような予め定められた走行パ
ターンによって車両の走行が行なわれるものであるが、
この走行パターン中に第１のチェックポイント（時間Ａ
１，車速Ｖ１）と第２のチェックポイント（時間Ａ２，
車速Ｖ２）を設定しておき、走行開始からの時間及び車
速が上記各チェックポイントに合致するか否かを調べて
いる。これらの処理によってフラッグＸpmd が「１」と
なれば、ローラ走行テスト中であることを意味する。

【００４７】続いて、上記フラッグＸpmd が「１」であ
ることと、テスト端子がオンとなったことを示すテスト
端子フラッグＸtestが「１」であることと、上記タイマ
ーＣｐが検査時用の通電禁止時間Ｔａ以上であることの
各条件が成立したか否かを判定し（ステップＳ１０）、
その判定がＹＥＳのときには工場用通電フラッグＸponr
を「１」とする（ステップＳ１１）。つまり、工場での
ローラ走行テスト中であって、かつテスト端子がオンと
なっている場合において、始動からの経過時間が検査時
用の通電禁止時間Ｔａを超えたときは、通電を許可すべ
く上記フラッグＸponrを「１」とする。

【００４８】続いて、上記タイマーＣｐが通常時用の通
電禁止時間Ｔｂ以上か否かを判定し（ステップＳ１
２）、その判定がＹＥＳのとき、つまり始動からの経過
時間が通常時用の通電禁止時間Ｔｂを超えたときは、無
条件に通電を許可すべく、センサ通電フラッグＸponlを
「１」とする（ステップＳ１３）。

【００４９】次に、上記工場用通電フラッグＸponrが
「１」またはセンサ通電フラッグＸponlが「１」か否か
を判定する（ステップＳ１４）。そして、これらのフラ
ッグＸponr，Ｘponlがいずれも「０」であれば、上記酸
素濃度センサ１５のセンサ回路への通電を禁止し（ステ
ップＳ１５）、フラッグＸponrまたはＸponlが「１」で
あれば上記酸素濃度センサ１５のセンサ回路への通電を
行なう（ステップＳ１６）。

【００５０】次に、所定のリーンバーン条件、例えば冷
却水温が所定値以上で、かつ運転状態が所定のリーンバ
ーン運転領域にあるという条件が成立したか否かを判定
する（ステップＳ１７）。この判定がＹＥＳであれば、
さらに、センサ通電フラッグＸponlが「１」か否かを判
定する（ステップＳ１８）。そして、リーンバーン条件
が成立し、かつセンサ通電フラッグＸponlが「１」の場
合には、リーンバーンフラッグＸleanを「１」とし、リ
ーンバーン条件が成立しない場合やリーンバーンフラッ
グＸleanが「０」の場合には、リーンバーンフラッグＸ
leanを「０」とする。

【００５１】次に、運転状態及び上記リーンバーンフラ
ッグＸleanに応じて混合気の空燃比を設定する。つま
り、リーンバーン領域にあってリーンバーンフラッグＸ
leanが「１」のときにはフィードバック制御のための目
標空燃比を理論空燃比よりも大きい値に設定し、また、
フィードバック制御領域（リーンバーン領域を含む）に
あってリーンバーンフラッグＸleanが「０」のときには
目標空燃比を理論空燃比とする。

【００５２】このような本発明の装置によると、エンジ
ンの始動とともに酸素濃度センサ１５のヒータ１７に対
する電流供給は行なわれるが、通電禁止時間が経過する
までは上記酸素濃度センサ１５のセンサ回路１８への通
電が禁止されることにより、酸素ポンプ素子２１の温度
が低いうちにこの素子２１に電流が流れてブラックニン
グを生じるという事態が防止される。そして、通電禁止
時間経過後は上記センサ回路１８への通電が行なわれて
酸素濃度センサ１５による排気ガス中の酸素濃度の検出
が行なわれ、その出力に応じて空燃比のフィードバック
制御が行なわれる。

【００５３】このような制御において、使用環境条件の
変動が大きい通常運転時は１００秒程度の比較的長い通
電禁止時間Ｔｂが設定されるされることにより、外気温
の低下やヒーターへの電流供給量の減少等によって素子
温度の上昇が遅くなる場合でも、確実に酸素ポンプ素子
２１の温度が活性化温度に上昇するまで上記通電が禁止
される。

【００５４】一方、工場での検査工程にあるとき、具体
的にはローラ走行テスト中でテスト端子がオンとなって
いるときには、６５秒程度の比較的短い検査時用の通電
禁止時間Ｔａが設定され、この時間Ｔａが経過すれば酸
素濃度センサ１５による検出とそれに応じた空燃比のフ
ィードバック制御が行なわれ、空燃比フィードバック制
御系の作動状態等の検査が行なわれる。つまり、酸素濃
度センサ１５による検出を必要とするような検査の時期
が早められる。とくにローラ走行テストの工程でこのよ
うな処理が行なわれることにより、ローラ走行テストの
時間中に上記検査を行なうことができ、時間的ロスが防
止される。

【００５５】そして、このように検査時用の通電禁止時
間Ｔａを短くしても、使用環境条件の変動が小さい工場
での検査工程では、この時間Ｔａ中に、酸素ポンプ素子
の温度が少なくともブラックニングを回避できる温度
（６００°Ｃ程度以上）に上昇するため、素子の劣化を
招くことはない。

【００５６】また、この検査工程において、検査時用の
通電禁止時間が経過してから通常時用の通電禁止時間が
経過するまでの期間は、上記酸素濃度センサ１５の素子
温度が完全に活性化温度にまで上昇していない可能性が
あるが、この期間にはフィードバック制御のために設定
される空燃比が理論空燃比とされることにより、酸素濃
度センサ１５による検出とそれに基づく制御が良好に行
なわれる。

【００５７】これを図７によって具体的に説明すると、
上記酸素濃度センサ１５の素子温度が活性化温度に達し
ている正常時にはその出力が空燃比に応じて所定の変化
率で変化する（図７中の実線）のに対し、酸素濃度セン
サ１５の素子温度が活性化温度に達していないときに
は、正常時と比べ、空燃比に応じた出力の変化率が小さ
くなる（図７中の破線）ため、空燃比がリーンになるに
つれて検出値に誤差が生じるが、理論空燃比の検出値は
正常時と変わりない。

【００５８】従って、検査時用の通電禁止時間Ｔａが経
過してから通常時用の通電禁止時間Ｔｂが経過するまで
の期間は、理論空燃比を検出してフィードバック制御を
行なうようにすることにより、上記素子温度が活性化温
度に達していなくても検出及びそに応じた制御が精度良
く行なわれる。そして、検査工程では、このように理論
空燃比に設定しても、フィードバック制御系の作動状態
等についての検査は可能である。

【００５９】また、検査工程において上記通電禁止時間
の経過により酸素濃度センサ１５が検出可能な状態とな
れば、テスト端子がオンであることを条件として、空燃
比のフィードバック制御系の作動状態が工場に設置され
たモニター装置３６に出力される。例えば、フィードバ
ック制御系では酸素濃度センサ１５の出力と目標値（目
標空燃比）との比較に基づいてフィードバック補正量が
演算され、そのフィードバック補正量に基づきモニター
用信号が作成されてモニター装置３６に出力される。こ
れにより、作業者がフィードバック制御系の作動状態の
確認、検査等を行なうことができる。

【００６０】なお、上記実施例では、検査時用の通電禁
止時間Ｔａが経過してから通常時用の通電禁止時間Ｔｂ
が経過するまでの期間は、空燃比を理論空燃比に設定し
ているが、検査工程における使用環境条件との関係で、
上記検査時用の通電禁止時間Ｔａが経過するまでに酸素
濃度センサ１５の素子温度が確実に活性化温度に達する
ような場合には、検査時用の通電禁止時間Ｔａの経過時
点から空燃比をリーンに設定するようにしてもよい。

【００６１】このほか、上記酸素濃度センサの構造や制
御系統の構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更
して差し支えない。

【００６２】

【発明の効果】以上のように本発明は、酸素イオン伝導
性固体電解質部材からなる酸素ポンプ素子を有する酸素
濃度センサを備え、エンジン始動後に通電禁止時間が経
過するまでは上記酸素ポンプ素子への通電を禁止するよ
うにした装置において、通常時は使用環境条件の大きな
変動を見込んで通電禁止時間を比較的長く設定する一
方、使用環境条件の変動が小さい検査場での検査工程で
は通電禁止時間を短縮するようにしている。このため、
酸素ポンプ素子の温度が低いときに通電されて素子の劣
化するという事態を確実に防止しつつ、検査工程での時
間的ロスを無くし、もしくは減少させることができ、検
査の作業効率を高め、検査工程の流れをスムーズにする
ことができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による空燃比制御装置の概略
図である。

【図２】酸素濃度センサの構造を示す図である。

【図３】酸素濃度センサのヒーター回路を示す回路図で
ある。

【図４】制御系統の機能ブロック図である。

【図５】制御のフローチャートである。

【図６】図５のフローチャートに続くフローチャートで
ある。

【図７】酸素濃度センサの出力特性を示す図である。

【符号の説明】

１５酸素濃度センサ１７ヒーター２１酸素ポンプ素子２２酸素濃度比測定用電池素子４０コントロールユニット４１通電禁止期間設定手段４２判定手段４３通電禁止期間変更手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０１Ｍ 15/00 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸素イオン伝導性固体電解質部材からな
る酸素ポンプ素子を有して、エンジンの排気ガス中の酸
素濃度を検出する酸素濃度センサと、この酸素濃度セン
サの出力を受けて空燃比のフィードバック制御を行なう
手段と、エンジン始動後に予め設定した通電禁止時間が
経過するまでは上記酸素ポンプ素子への通電を禁止する
手段とを備えたエンジンの空燃比制御装置において、検
査場での所定の検査工程を判定する判定手段と、この判
定手段により上記検査工程にあることが判定されたとき
に上記通電禁止時間を短縮する通電禁止時間変更手段と
を設けたことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
【請求項２】上記酸素濃度センサは、一対の酸素イオ
ン伝導性固体電解質部材を有して、この一対の酸素イオ
ン伝導性固体電解質部材のうちの一方が酸素ポンプ素
子、他方が酸素濃度比測定用電池素子として機能するよ
うに構成され、かつ、加熱手段によりエンジン始動時か
ら加熱されるようになっていることを特徴とする請求項
１記載のエンジンの空燃比制御装置。
【請求項３】上記判定手段により判定される検査工程
が、テスト走行用ローラ上で所定時間だけ所定走行パタ
ーンによる車両の走行を行なわせるものであることを特
徴とする請求項１または２記載のエンジンの空燃比制御
装置。
【請求項４】上記検査工程において空燃比のフィード
バック制御系の作動状態を調べてその作動状態をモニタ
ー手段に出力する作動状態出力手段を設けたことを特徴
とする請求項１乃至３のいずれかに記載のエンジンの空
燃比制御装置。
【請求項５】上記判定手段により検査工程が判定され
たときに、上記通電禁止時間変更手段により短縮された
通電禁止時間が経過してから通常の通電禁止時間に相当
する時間が経過するまでの間は、空燃比を理論空燃比に
設定する空燃比設定手段を備えたことを特徴とする請求
項１乃至４のいずれかに記載のエンジンの空燃比制御装
置。
【請求項６】上記判定手段は、テスト端子がオンとな
ったか否かを判定の１要素とするものであることを特徴
とする請求項１乃至５のいずれかに記載のエンジンの空
燃比制御装置。