JPH09329574A - 酸素センサ用内蔵ヒータの制御装置 - Google Patents

酸素センサ用内蔵ヒータの制御装置

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JPH09329574A
JPH09329574A JP8147566A JP14756696A JPH09329574A JP H09329574 A JPH09329574 A JP H09329574A JP 8147566 A JP8147566 A JP 8147566A JP 14756696 A JP14756696 A JP 14756696A JP H09329574 A JPH09329574 A JP H09329574A
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JP
Japan
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exhaust gas
heater
built
exhaust
condition
Prior art date
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Pending
Application number
JP8147566A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Matsuda
洋 松田
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UD Trucks Corp
Original Assignee
UD Trucks Corp
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Publication date
Application filed by UD Trucks Corp filed Critical UD Trucks Corp
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  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温の排気によるセンサ素子部の温度低下を
抑制し、酸素濃度の誤検出を防止する。 【解決手段】 排気ブレーキが作動していないとき、換
言すると、排気シャッタが開状態では、内蔵ヒータに通
常時の所定電圧(例えば、10V)を常時印加する。そ
して、ドライバが排気ブレーキの作動のための手元スイ
ッチをオンにし、かつ、排気ブレーキの作動条件が成立
したときに、排気シャッタが閉状態となるが、これと同
時に、内蔵ヒータへの印加電圧を通常時よりも高くする
(例えば、12V)。また、排気ブレーキの作動が解除
されると、内蔵ヒータへの印加電圧を通常時の所定電圧
(例えば、10V)に戻す。この内蔵ヒータへの印加電
圧の昇圧は、燃料カットが行われ酸素濃度が所定値以上
になったときに行ってもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸素センサ用内蔵
ヒータの制御装置に関し、特に、排気中に臨むセンサ素
子部の温度低下を抑制して酸素濃度の誤検出を防止する
技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、排気性状及び燃費の改善を目
的として、排気系に介装された酸素センサ(以下「O2
センサ」という)により排気中の酸素濃度を検出し、吸
入空気と燃料との混合比が適正値になるように燃料供給
量を増減する空燃比フィードバック制御が行われてい
る。このO2 センサは、冷却時には排気中に臨むセンサ
素子部が不活性となり所定の出力特性が得られないこと
があるので、センサ素子部を昇温させるヒータを内部に
設け、機関運転状態に基づいてオン/オフ制御したり、
或いは、常時通電することによりセンサ素子部を活性化
させるものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例え
ば、排気系に介装された排気シャッタにより機関の内部
抵抗を増大して制動力を生み出す排気ブレーキを備える
車両では、排気ブレーキを作動させたときは、機関への
燃料供給量は皆無か或いは微量となる。即ち、排気ブレ
ーキ作動時には混合気が殆ど燃焼していない状態となる
ので、排気温度が低下してしまう。かかる状態が長時間
持続すると、O2 センサのセンサ素子部を昇温させる内
蔵ヒータの発熱量以上にセンサ素子部が冷却され、O2
センサの起電力が正確な値より小さくなり、酸素濃度の
誤検出を行うおそれがある。
【0004】このため、例えば、O2 センサの起電力特
性がリッチからリーンになるにつれて単純増加するもの
であったならば、起電力が小さい信号は空燃比がリッチ
であるという信号となり、かかる信号に基づいて空燃比
フィードバック制御を行うと、燃料供給系の故障診断を
行っている場合には故障と診断されることも考えられ
る。
【0005】そこで、本発明は以上のような従来の問題
点に鑑み、低温の排気によるセンサ素子部の温度低下を
抑制し、酸素濃度の誤検出を防止した酸素センサ用内蔵
ヒータの制御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】このため、請求項1記載
の発明は、内燃機関の排気中に臨み排気中の酸素濃度を
検出するセンサ素子部と、該センサ素子部を昇温させる
電熱式の内蔵ヒータと、を含んで構成される酸素センサ
において、前記内燃機関からの排気温度が低下する条件
が成立したことを判定する条件判定手段と、該排気温度
が低下する条件が成立したときに前記内蔵ヒータへの印
加電圧を昇圧させる電圧昇圧手段と、を含んで構成し
た。
【0007】このようにすれば、排気温度が低下する条
件が成立したときに、内蔵ヒータへの印加電圧が昇圧さ
れるので、内蔵ヒータの発熱量が増加し、酸素センサの
センサ素子部の温度低下が抑制される。なお、通常時に
内蔵ヒータへの印加電圧を昇圧した場合は、酸素センサ
のセンサ素子部の温度が高くなりすぎ、耐久性が損なわ
れてしまう。
【0008】請求項2記載の発明は、前記内燃機関の排
気通路に介装された排気シャッタにより内燃機関の内部
抵抗を増大して制動力を生み出す排気ブレーキを備える
ものにあっては、前記条件判定手段は、前記排気ブレー
キが作動したときに、排気温度が低下する条件が成立し
たと判定するようにした。このようにすれば、排気ブレ
ーキの作動によって排気温度が低下する条件が成立した
ことが判定される。
【0009】請求項3記載の発明は、所定の運転状態と
なったときに前記内燃機関への燃料供給をカットする燃
料カット制御を行うものにあっては、前記条件判定手段
は、前記燃料カット制御が行われ、かつ、前記酸素セン
サによって検出される酸素濃度が所定値以上のときに、
排気温度が低下する条件が成立したと判定するようにし
た。
【0010】このようにすれば、燃料カット制御が行わ
れ、かつ、検出される酸素濃度が所定値以上のときに、
排気温度が低下する条件が成立したと判定される。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して
本発明を詳述する。図1は、本発明を採用した圧縮天然
ガス(以下「CNG」という)エンジンの一実施形態の
構成を示している。CNGエンジン(以下「エンジン」
という)1には、エアクリーナ2、吸気ダクト3、ミキ
サ4、スロットル弁5及び吸気マニホールド6を介して
空気が流入される。また、エンジン出力を向上させるた
めに、吸気ダクト3には、過給機としての排気ターボチ
ャージャ(以下「ターボチャージャ」という)7の吸気
側タービン7a及び吸気温度を低下させるインタークー
ラ8が介装されている。
【0012】エンジン1からの排気は、排気マニホール
ド9及び排気ダクト10を介してマフラ(消音器)11
から大気中に排出される。この排気ダクト10には、そ
の上流側から、ターボチャージャ7の排気側タービン7
b、排気通路を閉じることでエンジン1の内部抵抗を増
大して制動効果を奏する排気ブレーキを構成する排気シ
ャッタ12、及び、排気性状と機関出力を向上する空燃
比フィードバック制御のために排気中の酸素濃度を検出
するO2 センサ13が介装されている。排気シャッタ1
2はエアシリンダ14によって開閉駆動され、このエア
シリンダ14にはマイクロコンピュータ内蔵のコントロ
ールユニット15からの駆動信号により駆動される排気
ブレーキバルブ16を介して図示しないエアリザーバか
らエアが供給される。
【0013】前記ミキサ4には、吸気通路面積を絞るこ
とで負圧を発生させるベンチュリ17と、デューティ制
御されるフィードバックソレノイドにより駆動制御され
る電子燃料制御弁18と、導入燃料流量を調整するオリ
フィス19とが設けられている。そして、ボンベ20に
気体で貯蔵されているCNGが、ボンベ20から押し出
され、主止弁21、燃料パイプ22、ソレノイドバルブ
23を経て、レギュレータ24a,24bに供給され
る。レギュレータ24a,24b内に供給されたCNG
は、エンジン冷却水で加熱され略大気圧のガスとなり、
ミキサ4を通過する吸入空気流量に応じてベンチュリ負
圧により吸引され、吸入空気と混合し、エンジン1に供
給される。さらに、レギュレータ24a,24bとミキ
サ4とを連通する燃料パイプ25には、CNGの供給及
び遮断の応答性を向上させるために燃料カット弁26が
介装されている。
【0014】なお、以上説明しなかった符号27は、空
気とCNGとの混合気に火花点火を行う点火栓、符号2
8は、点火栓27に高圧電圧を供給するイグニッション
コイルである。図2は、前記O2 センサ13の先端部詳
細を示し、排気ダクト10の周壁から排気通路内に突出
して排気中の酸素濃度を検出するセンサ素子部30と、
センサ素子部30を昇温する電熱式の内蔵ヒータ31
と、センサ素子部30の周囲を覆いセンサ素子部30を
保護するプロテクタ32と、排気ダクト10への取付部
となる主体金具33と、を含んで先端部が構成されてい
る。このプロテクタ32の周壁には、その内部に位置す
るセンサ素子部30に排気が接触するように小孔32a
が複数開設されている。そして、センサ素子部30及び
内蔵ヒータ31は、夫々リード線34を介してコントロ
ールユニット15(図1参照)に接続される。
【0015】次に、内蔵ヒータ31の制御内容につい
て、図3のタイミングチャートを参照しつつ説明する。
排気ブレーキが作動していないとき、換言すると、排気
シャッタ12が非作動状態(開状態)では、内蔵ヒータ
31に通常時の所定電圧(例えば、10V)が常時印加
されている。その後、ドライバが排気ブレーキの作動の
ための手元スイッチ(図示せず)をオンにし、かつ、排
気ブレーキの作動条件が成立したときに、排気シャッタ
12が作動状態(閉状態)となるが、これと同時に、内
蔵ヒータ31への印加電圧を通常時よりも高くする(例
えば、12V)。即ち、排気ブレーキが作動したとき
に、内蔵ヒータ31への印加電圧を通常時よりも高くす
る制御が行われる。そして、排気ブレーキの作動が解除
されると、内蔵ヒータ31への印加電圧を通常時の所定
電圧(例えば、10V)に戻す。
【0016】また、内蔵ヒータ31への印加電圧を通常
時よりも高めるタイミングとしては、排気シャッタ12
の作動時に限らず、例えば、燃料カット弁26(図1参
照)が作動して燃料カットが行われ、O2 センサ13に
より検出される排気中の酸素濃度が所定値以上(混合気
中の燃料量が少ないとき)となったときとしてもよい。
要するに、混合気中の燃料量が少なくなり、排気温度が
低下する条件が成立したことを検出できれば如何なる方
法によって、この状態を検出してもよい。
【0017】なお、排気ブレーキの作動を検出する手
段、例えば、排気シャッタ12の作動信号を検出するリ
レー又はコントロールユニット15、或いは、燃料カッ
トが行われかつ酸素濃度が所定値以上となったことを検
出するコントロールユニット15が条件判定手段に相当
し、また、コントロールユニット15が電圧昇圧手段と
しての機能を有している。
【0018】このようにすれば、排気ブレーキが作動し
て排気温度が低下したときに、O2センサ13の内蔵ヒ
ータ31への印加電圧が通常時よりも高まるので、供給
電力が増加して内蔵ヒータ31の発熱量が増加する。そ
のため、低温の排気がO2 センサ13に接触しても、O
2 センサ13のセンサ素子部30の温度低下が抑制さ
れ、センサ素子部30を活性化温度範囲内に維持するこ
とが容易になる。従って、センサ素子部30の温度低下
に起因する酸素濃度の誤検出が防止され、例えば、燃料
供給系の故障診断を行っていても誤診断を防止すること
ができる。
【0019】なお、本実施形態では、排気ブレーキを備
えるCNGエンジンを前提として説明したが、本発明は
2 センサを備え、かつ、所定の運転状態で排気温度が
低下する、例えば、所定条件が成立したときに燃料供給
量をカットする燃料カット制御を行うものであれば、如
何なる形式の内燃機関でも適用可能である。但し、内蔵
ヒータへの印加電圧を高めるタイミングは、各内燃機関
の特性に応じて排気温度が低下する状態を検出し、その
タイミングで行わなければならない。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、排気温度が低下する条件が成立したとき
に、内蔵ヒータへの印加電圧が昇圧されるので、内蔵ヒ
ータの発熱量が増加する。そのため、低温の排気が酸素
センサに接触しても、酸素センサのセンサ素子部の温度
低下が抑制され、センサ素子部を活性化温度範囲内に維
持することが容易になり、センサ素子部の温度低下に起
因する酸素濃度の誤検出が防止され、例えば、燃料供給
系の故障診断を行っていても誤診断を防止することがで
きる。
【0021】請求項2記載の発明によれば、排気ブレー
キの作動によって排気温度が低下する条件が成立したこ
とが判定されるので、酸素センサ用内蔵ヒータの制御が
簡単に実現でき、かかる制御の追加に伴うコストアップ
を極力低減することができる。請求項3記載の発明によ
れば、燃料カット制御が行われ、かつ、検出される酸素
濃度が所定値以上のときに、排気温度が低下する条件が
成立したと判定されるので、酸素センサ用内蔵ヒータの
制御が簡単に実現でき、かかる制御の追加に伴うコスト
アップを極力低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明をCNGエンジンに適用した一実施形
態を示す構成図
【図2】 同上の酸素センサの先端部詳細図
【図3】 同上の内蔵ヒータの制御内容を示すタイムチ
ャート
【符号の説明】
1 CNGエンジン 10 排気ダクト 12 排気シャッタ 13 O2 センサ 15 コントロールユニット 26 燃料カット弁 30 センサ素子部 31 内蔵ヒータ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関の排気中に臨み排気中の酸素濃度
    を検出するセンサ素子部と、該センサ素子部を昇温させ
    る電熱式の内蔵ヒータと、を含んで構成される酸素セン
    サにおいて、 前記内燃機関からの排気温度が低下する条件が成立した
    ことを判定する条件判定手段と、該排気温度が低下する
    条件が成立したときに前記内蔵ヒータへの印加電圧を昇
    圧させる電圧昇圧手段と、を含んで構成されることを特
    徴とする酸素センサ用内蔵ヒータの制御装置。
  2. 【請求項2】前記内燃機関の排気通路に介装された排気
    シャッタにより内燃機関の内部抵抗を増大して制動力を
    生み出す排気ブレーキを備えるものにあっては、 前記条件判定手段は、前記排気ブレーキが作動したとき
    に、排気温度が低下する条件が成立したと判定すること
    を特徴とする請求項1記載の酸素センサ用内蔵ヒータの
    制御装置。
  3. 【請求項3】所定の運転状態となったときに前記内燃機
    関への燃料供給をカットする燃料カット制御を行うもの
    にあっては、 前記条件判定手段は、前記燃料カット制御が行われ、か
    つ、前記酸素センサによって検出される酸素濃度が所定
    値以上のときに、排気温度が低下する条件が成立したと
    判定することを特徴とする請求項1記載の酸素センサ用
    内蔵ヒータの制御装置。
JP8147566A 1996-06-10 1996-06-10 酸素センサ用内蔵ヒータの制御装置 Pending JPH09329574A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007056718A (ja) * 2005-08-23 2007-03-08 Nissan Diesel Motor Co Ltd 空燃比制御装置
US9739688B2 (en) 2015-07-13 2017-08-22 Hyundai Motor Company Apparatus and method for removing poison of lamda sensor

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JP2007056718A (ja) * 2005-08-23 2007-03-08 Nissan Diesel Motor Co Ltd 空燃比制御装置
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