JPH0961397A - 空燃比検出装置 - Google Patents
空燃比検出装置Info
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- JPH0961397A JPH0961397A JP7221323A JP22132395A JPH0961397A JP H0961397 A JPH0961397 A JP H0961397A JP 7221323 A JP7221323 A JP 7221323A JP 22132395 A JP22132395 A JP 22132395A JP H0961397 A JPH0961397 A JP H0961397A
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- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 16
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- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims description 7
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims 1
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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
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 内燃機関の空燃比制御におけるＡ／Ｆ（空燃
比）に対応する電流値の全領域を低コストで精度良く検
出すること。 【解決手段】 マイクロコンピュータ１０からセンサ素
子３０の一方の端子３０ａにＤ／Ａ変換器２１、演算増
幅器２２を介して所定の電圧が印加される。また、制御
モードに対応してスイッチ２４，２５が接続されること
で、センサ素子３０の他方の端子３０ｂには、例えば、
電源電圧Ｖ＋，Ｖ−が抵抗Ｒ11，Ｒ12にて分圧され、演
算増幅器２３、電流検出用シャント抵抗Ｒ10を介して所
定の基準電圧が印加される。このセンサ素子３０の端子
間電圧差によりセンサ素子３０にはＡ／Ｆに対応する所
定の電流が流れる。これにより、センサ素子にて検出可
能な電流値の検出範囲を最適範囲とすることができ、セ
ンサ素子による電流値の検出精度、即ち、Ａ／Ｆの検出
精度を向上することができる。
比）に対応する電流値の全領域を低コストで精度良く検
出すること。 【解決手段】 マイクロコンピュータ１０からセンサ素
子３０の一方の端子３０ａにＤ／Ａ変換器２１、演算増
幅器２２を介して所定の電圧が印加される。また、制御
モードに対応してスイッチ２４，２５が接続されること
で、センサ素子３０の他方の端子３０ｂには、例えば、
電源電圧Ｖ＋，Ｖ−が抵抗Ｒ11，Ｒ12にて分圧され、演
算増幅器２３、電流検出用シャント抵抗Ｒ10を介して所
定の基準電圧が印加される。このセンサ素子３０の端子
間電圧差によりセンサ素子３０にはＡ／Ｆに対応する所
定の電流が流れる。これにより、センサ素子にて検出可
能な電流値の検出範囲を最適範囲とすることができ、セ
ンサ素子による電流値の検出精度、即ち、Ａ／Ｆの検出
精度を向上することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気ガ
ス等の気体中の酸素濃度または可燃性ガス濃度を検出す
る空燃比検出装置に関するものである。
ス等の気体中の酸素濃度または可燃性ガス濃度を検出す
る空燃比検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、空燃比検出装置に関連する先行技
術文献としては、特公平７−５００７０号公報にて開示
されたものが知られている。このものでは、ポンプ電流
の流れる方向に応じて空燃比（以下、『Ａ／Ｆ』と記
す）がリーン（Lean：希薄）状態またはリッチ（Rich：
濃）状態にあるかを検出し、ゲインを切換えることで被
測定気体中の酸素濃度または可燃性ガス濃度に比例した
出力特性を得る技術が示されている。
術文献としては、特公平７−５００７０号公報にて開示
されたものが知られている。このものでは、ポンプ電流
の流れる方向に応じて空燃比（以下、『Ａ／Ｆ』と記
す）がリーン（Lean：希薄）状態またはリッチ（Rich：
濃）状態にあるかを検出し、ゲインを切換えることで被
測定気体中の酸素濃度または可燃性ガス濃度に比例した
出力特性を得る技術が示されている。
【０００３】この背景として、内燃機関の排ガス規制の
強化や更なる燃費低減に対処するためＡ／Ｆをより精度
良く制御することが求められている。このため、内燃機
関の排気ガス中の酸素濃度を起電力によって検出する酸
素（Ｏ2 ）センサに代えて、より幅広い酸素濃度または
可燃性ガス濃度を精度良く検出できる酸素イオン伝導性
固体電解質を用いたポンプ電流式酸素センサや限界電流
式酸素センサが用いられる傾向にある。
強化や更なる燃費低減に対処するためＡ／Ｆをより精度
良く制御することが求められている。このため、内燃機
関の排気ガス中の酸素濃度を起電力によって検出する酸
素（Ｏ2 ）センサに代えて、より幅広い酸素濃度または
可燃性ガス濃度を精度良く検出できる酸素イオン伝導性
固体電解質を用いたポンプ電流式酸素センサや限界電流
式酸素センサが用いられる傾向にある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の文献
にて開示された技術を適用することで、ある程度の精度
向上が期待できるが、空燃比制御で通常、検出したいＡ
／Ｆに対応する電流値の全領域を精度良く検出するには
まだまだ不十分であり、更に精度向上するにはコストア
ップを少なからず伴うこととなる。
にて開示された技術を適用することで、ある程度の精度
向上が期待できるが、空燃比制御で通常、検出したいＡ
／Ｆに対応する電流値の全領域を精度良く検出するには
まだまだ不十分であり、更に精度向上するにはコストア
ップを少なからず伴うこととなる。
【０００５】そこで、この発明は、かかる不具合を解決
するためになされたもので、内燃機関における高精度な
排ガス対策や更なる燃費低減に対処するため、空燃比制
御におけるＡ／Ｆに対応する電流値の全領域を低コスト
で精度良く検出可能な空燃比検出装置の提供を課題とし
ている。
するためになされたもので、内燃機関における高精度な
排ガス対策や更なる燃費低減に対処するため、空燃比制
御におけるＡ／Ｆに対応する電流値の全領域を低コスト
で精度良く検出可能な空燃比検出装置の提供を課題とし
ている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１にかかる空燃比
検出装置は、酸素イオン伝導性固体電解質を用い、酸素
濃度または可燃性ガス濃度に応じて遷移する電流値を検
出するセンサ素子と、前記センサ素子で検出される前記
電流値または目標空燃比のいずれか一方に応じて前記セ
ンサ素子による前記電流値の検出範囲を切換える検出範
囲切換手段とを具備するものである。
検出装置は、酸素イオン伝導性固体電解質を用い、酸素
濃度または可燃性ガス濃度に応じて遷移する電流値を検
出するセンサ素子と、前記センサ素子で検出される前記
電流値または目標空燃比のいずれか一方に応じて前記セ
ンサ素子による前記電流値の検出範囲を切換える検出範
囲切換手段とを具備するものである。
【０００７】請求項２にかかる空燃比検出装置は、請求
項１の前記検出範囲切換手段が、前記電流値の検出範囲
をオフセットまたはゲインのいずれか一方あるいは両方
によって切換えるものである。
項１の前記検出範囲切換手段が、前記電流値の検出範囲
をオフセットまたはゲインのいずれか一方あるいは両方
によって切換えるものである。
【０００８】請求項３にかかる空燃比検出装置は、請求
項１または請求項２の前記検出範囲切換手段が、前記電
流値が現在の検出範囲の上限の所定範囲または下限の所
定範囲に至ったときには、前記電流値の検出範囲を所定
の検出範囲に切換えるものである。
項１または請求項２の前記検出範囲切換手段が、前記電
流値が現在の検出範囲の上限の所定範囲または下限の所
定範囲に至ったときには、前記電流値の検出範囲を所定
の検出範囲に切換えるものである。
【０００９】請求項４にかかる空燃比検出装置は、請求
項１または請求項２の前記検出範囲切換手段が、予め前
記目標空燃比に応じて前記電流値の検出範囲を切換えた
のち、前記電流値がその検出範囲の上限の所定範囲また
は下限の所定範囲に至ったときには、前記電流値の検出
範囲を所定の検出範囲に切換えるものである。
項１または請求項２の前記検出範囲切換手段が、予め前
記目標空燃比に応じて前記電流値の検出範囲を切換えた
のち、前記電流値がその検出範囲の上限の所定範囲また
は下限の所定範囲に至ったときには、前記電流値の検出
範囲を所定の検出範囲に切換えるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施の形
態に基づいて説明する。
態に基づいて説明する。
【００１１】図１は本発明の一実施の形態にかかる空燃
比検出装置の全体構成を示す回路図である。
比検出装置の全体構成を示す回路図である。
【００１２】図１において、周知の図示しないＣＰＵ、
ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力回路及びそれらを接続するバス
ライン等からなるマイクロコンピュータ１０からＤ／Ａ
変換器２１を介して出力される電圧０〜５Ｖが、抵抗１
０ｋΩ，４０ｋΩにて分圧され演算増幅器２２の非反転
（＋）入力端子に入力される。また、電源電圧５Ｖが抵
抗１０ｋΩ，１０ｋΩにて分圧され、抵抗１０ｋΩを介
して演算増幅器２２の反転（−）入力端子に入力され
る。そして、演算増幅器２２の反転（−）入力端子と出
力端子との間には抵抗４０ｋΩが接続されている。更
に、演算増幅器２２の出力端子は周知の酸素イオン伝導
性固体電解質を用いて形成されたセンサ素子３０の一方
の端子３０ａと接続されている。このため、センサ素子
３０の一方の端子３０ａには演算増幅器２２の出力端子
からの電圧−１０〜１０Ｖが印加される。
ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力回路及びそれらを接続するバス
ライン等からなるマイクロコンピュータ１０からＤ／Ａ
変換器２１を介して出力される電圧０〜５Ｖが、抵抗１
０ｋΩ，４０ｋΩにて分圧され演算増幅器２２の非反転
（＋）入力端子に入力される。また、電源電圧５Ｖが抵
抗１０ｋΩ，１０ｋΩにて分圧され、抵抗１０ｋΩを介
して演算増幅器２２の反転（−）入力端子に入力され
る。そして、演算増幅器２２の反転（−）入力端子と出
力端子との間には抵抗４０ｋΩが接続されている。更
に、演算増幅器２２の出力端子は周知の酸素イオン伝導
性固体電解質を用いて形成されたセンサ素子３０の一方
の端子３０ａと接続されている。このため、センサ素子
３０の一方の端子３０ａには演算増幅器２２の出力端子
からの電圧−１０〜１０Ｖが印加される。
【００１３】また、センサ素子３０の他方の端子３０ｂ
は、演算増幅器２３の反転（−）入力端子と接続され、
更に、電流検出用シャント（Shunt:変換）抵抗Ｒ10また
は電流検出用シャント抵抗Ｒ20または電流検出用シャン
ト抵抗Ｒ30を介して演算増幅器２３の出力端子に接続さ
れている。そして、電源電圧Ｖ＋，Ｖ−が抵抗Ｒ11，Ｒ
12または抵抗Ｒ21，Ｒ22または抵抗Ｒ31，Ｒ32にて分圧
され演算増幅器２３の非反転（＋）入力端子に入力され
る。ここで、切換スイッチ２４の端子Ａ，Ｂ，Ｃと切換
スイッチ２５の端子Ａ，Ｂ，Ｃとはマイクロコンピュー
タ１０からの出力信号によって同時に切換えられる。こ
のため、センサ素子３０の他方の端子３０ｂには基準電
圧−１Ｖ，２．５Ｖ，６Ｖのうちのいずれかの電圧が印
加される。
は、演算増幅器２３の反転（−）入力端子と接続され、
更に、電流検出用シャント（Shunt:変換）抵抗Ｒ10また
は電流検出用シャント抵抗Ｒ20または電流検出用シャン
ト抵抗Ｒ30を介して演算増幅器２３の出力端子に接続さ
れている。そして、電源電圧Ｖ＋，Ｖ−が抵抗Ｒ11，Ｒ
12または抵抗Ｒ21，Ｒ22または抵抗Ｒ31，Ｒ32にて分圧
され演算増幅器２３の非反転（＋）入力端子に入力され
る。ここで、切換スイッチ２４の端子Ａ，Ｂ，Ｃと切換
スイッチ２５の端子Ａ，Ｂ，Ｃとはマイクロコンピュー
タ１０からの出力信号によって同時に切換えられる。こ
のため、センサ素子３０の他方の端子３０ｂには基準電
圧−１Ｖ，２．５Ｖ，６Ｖのうちのいずれかの電圧が印
加される。
【００１４】ここで、例えば、マイクロコンピュータ１
０からの出力信号により切換スイッチ２４，２５の各端
子Ｂが接続され、センサ素子３０の他方の端子３０ｂに
基準電圧２．５Ｖが印加されているとする。このとき、
マイクロコンピュータ１０からの出力がＤ／Ａ変換器２
１及び演算増幅器２２を介してセンサ素子３０の一方の
端子３０ａに電圧２．９Ｖが印加されるとする。する
と、センサ素子３０の端子間電圧差は０．４（＝２．９
−２．５）Ｖとなり、センサ素子３０の他方の端子３０
ｂからはその端子間電圧差０．４Ｖ及びそのときのＡ／
Ｆに対応した電流値が出力される。このセンサ素子３０
の他方の端子３０ｂから出力される電流値は、この場合
の電流検出用シャント抵抗Ｒ20を介して電圧値に変換さ
れ、Ａ／Ｄ変換器２６を介してマイクロコンピュータ１
０に入力される。したがって、マイクロコンピュータ１
０は入力された電圧値のＡ／Ｄ変換値からそのときのＡ
／Ｆを知ることができるのである。
０からの出力信号により切換スイッチ２４，２５の各端
子Ｂが接続され、センサ素子３０の他方の端子３０ｂに
基準電圧２．５Ｖが印加されているとする。このとき、
マイクロコンピュータ１０からの出力がＤ／Ａ変換器２
１及び演算増幅器２２を介してセンサ素子３０の一方の
端子３０ａに電圧２．９Ｖが印加されるとする。する
と、センサ素子３０の端子間電圧差は０．４（＝２．９
−２．５）Ｖとなり、センサ素子３０の他方の端子３０
ｂからはその端子間電圧差０．４Ｖ及びそのときのＡ／
Ｆに対応した電流値が出力される。このセンサ素子３０
の他方の端子３０ｂから出力される電流値は、この場合
の電流検出用シャント抵抗Ｒ20を介して電圧値に変換さ
れ、Ａ／Ｄ変換器２６を介してマイクロコンピュータ１
０に入力される。したがって、マイクロコンピュータ１
０は入力された電圧値のＡ／Ｄ変換値からそのときのＡ
／Ｆを知ることができるのである。
【００１５】次に、本発明の一実施の形態にかかる空燃
比検出装置で使用されているマイクロコンピュータ１０
内のＣＰＵによる制御モードに応じた電流値の検出範囲
設定の処理手順を図２のフローチャートに基づき、図３
の各制御モードにおける電流値〔ｍＡ〕の検出範囲と対
応するＡ／Ｆとの関係を示す特性図を参照して説明す
る。
比検出装置で使用されているマイクロコンピュータ１０
内のＣＰＵによる制御モードに応じた電流値の検出範囲
設定の処理手順を図２のフローチャートに基づき、図３
の各制御モードにおける電流値〔ｍＡ〕の検出範囲と対
応するＡ／Ｆとの関係を示す特性図を参照して説明す
る。
【００１６】まず、ステップＳ１０１で、Ａ／Ｆ制御に
おける制御目標値を燃費低減を目的とするリーン状態と
するかが判定される。ステップＳ１０１の判定条件が成
立するときには、ステップＳ１０２に移行し、リーン制
御モードにおける電流値の検出範囲（図３に示す電流値
２．５〜１５ｍＡの検出範囲）が設定され、本ルーチン
を終了する。一方、ステップＳ１０１の判定条件が成立
しないときには、ステップＳ１０３に移行し、Ａ／Ｆ制
御における制御目標値を排ガス低減を目的とするストイ
キ（Stoichiometric：理論的な完全燃焼）状態とするか
が判定される。ステップＳ１０３の判定条件が成立する
ときには、ステップＳ１０４に移行し、ストイキ制御モ
ードにおける電流値の検出範囲（図３に示す電流値−５
〜５ｍＡの検出範囲）が設定され、本ルーチンを終了す
る。一方、ステップＳ１０３の判定条件が成立しないと
きには、Ａ／Ｆ制御における制御目標値を排ガス低減及
び高負荷運転の両方を目的とするリッチ状態とするため
ステップＳ１０５に移行し、リッチ制御モードにおける
電流値の検出範囲（図３に示す電流値−１５〜−２．５
ｍＡの検出範囲）が設定され、本ルーチンを終了する。
おける制御目標値を燃費低減を目的とするリーン状態と
するかが判定される。ステップＳ１０１の判定条件が成
立するときには、ステップＳ１０２に移行し、リーン制
御モードにおける電流値の検出範囲（図３に示す電流値
２．５〜１５ｍＡの検出範囲）が設定され、本ルーチン
を終了する。一方、ステップＳ１０１の判定条件が成立
しないときには、ステップＳ１０３に移行し、Ａ／Ｆ制
御における制御目標値を排ガス低減を目的とするストイ
キ（Stoichiometric：理論的な完全燃焼）状態とするか
が判定される。ステップＳ１０３の判定条件が成立する
ときには、ステップＳ１０４に移行し、ストイキ制御モ
ードにおける電流値の検出範囲（図３に示す電流値−５
〜５ｍＡの検出範囲）が設定され、本ルーチンを終了す
る。一方、ステップＳ１０３の判定条件が成立しないと
きには、Ａ／Ｆ制御における制御目標値を排ガス低減及
び高負荷運転の両方を目的とするリッチ状態とするため
ステップＳ１０５に移行し、リッチ制御モードにおける
電流値の検出範囲（図３に示す電流値−１５〜−２．５
ｍＡの検出範囲）が設定され、本ルーチンを終了する。
【００１７】図３に示すように、リーン制御モード、ス
トイキ制御モード、リッチ制御モードの各制御モードに
おける電流値の検出範囲となるようにＡ／Ｆに対応する
電流値に３つの検出範囲を設定する。これにより、１６
ビット以上の高価なＡ／Ｄ変換器を用いることなく１０
ビット程度の安価なＡ／Ｄ変換器にて幅広いＡ／Ｆに対
応する電流値を精度良く検出可能となる。なお、図１の
回路図における各制御モードに対応する電源電圧Ｖ−，
Ｖ＋、Ａ／Ｄ入力電圧のmin.値及びmax.値、電流検出仕
様としての検出範囲及びその幅、基準電圧値、回路抵抗
としてシャント抵抗等の各抵抗値を図４に示す。
トイキ制御モード、リッチ制御モードの各制御モードに
おける電流値の検出範囲となるようにＡ／Ｆに対応する
電流値に３つの検出範囲を設定する。これにより、１６
ビット以上の高価なＡ／Ｄ変換器を用いることなく１０
ビット程度の安価なＡ／Ｄ変換器にて幅広いＡ／Ｆに対
応する電流値を精度良く検出可能となる。なお、図１の
回路図における各制御モードに対応する電源電圧Ｖ−，
Ｖ＋、Ａ／Ｄ入力電圧のmin.値及びmax.値、電流検出仕
様としての検出範囲及びその幅、基準電圧値、回路抵抗
としてシャント抵抗等の各抵抗値を図４に示す。
【００１８】ここで、各制御モードの切換判断及びその
電流値の検出範囲は、図２に示すように、Ａ／Ｆ制御に
おける制御目標値に合わせて設定するが、内燃機関の運
転状態により電流値が設定された検出範囲を外れること
が考えられる。この不具合に対処するための、マイクロ
コンピュータ１０内のＣＰＵによる電流値の検出範囲変
更の処理手順を図５のフローチャートに基づいて説明す
る。
電流値の検出範囲は、図２に示すように、Ａ／Ｆ制御に
おける制御目標値に合わせて設定するが、内燃機関の運
転状態により電流値が設定された検出範囲を外れること
が考えられる。この不具合に対処するための、マイクロ
コンピュータ１０内のＣＰＵによる電流値の検出範囲変
更の処理手順を図５のフローチャートに基づいて説明す
る。
【００１９】まず、ステップＳ２０１で、現在のＡ／Ｆ
が検出されたのち、ステップＳ２０２に移行し、ステッ
プＳ２０１で検出されたＡ／Ｆに対応する電流値の検出
範囲が上限設定範囲内にあるかが判定される。この上限
設定範囲としては、図３に示すように、隣接する制御モ
ードにおける電流値の検出範囲をそれぞれ２０〜２５％
程度オーバーラップさせておき、その上側の１０％程度
とされる。ステップＳ２０２の判定条件が成立するとき
には、ステップＳ２０３に移行し、ステップＳ２０１で
検出されたＡ／Ｆに対応する電流値の検出範囲が１つ上
位の検出範囲に変更され、本ルーチンを終了する。つま
り、ストイキ制御モードで上限の１０％（４ｍＡ以上）
になったときには、ストイキ制御モードからリーン制御
モードの電流値の検出範囲に切換えられ、リッチ制御モ
ードで上限の１０％（−３．７５ｍＡ以上）になったと
きには、リッチ制御モードからストイキ制御モードの電
流値の検出範囲に切換えられる。但し、ステップＳ２０
３で、既に最上位の検出範囲であれば変更されない。
が検出されたのち、ステップＳ２０２に移行し、ステッ
プＳ２０１で検出されたＡ／Ｆに対応する電流値の検出
範囲が上限設定範囲内にあるかが判定される。この上限
設定範囲としては、図３に示すように、隣接する制御モ
ードにおける電流値の検出範囲をそれぞれ２０〜２５％
程度オーバーラップさせておき、その上側の１０％程度
とされる。ステップＳ２０２の判定条件が成立するとき
には、ステップＳ２０３に移行し、ステップＳ２０１で
検出されたＡ／Ｆに対応する電流値の検出範囲が１つ上
位の検出範囲に変更され、本ルーチンを終了する。つま
り、ストイキ制御モードで上限の１０％（４ｍＡ以上）
になったときには、ストイキ制御モードからリーン制御
モードの電流値の検出範囲に切換えられ、リッチ制御モ
ードで上限の１０％（−３．７５ｍＡ以上）になったと
きには、リッチ制御モードからストイキ制御モードの電
流値の検出範囲に切換えられる。但し、ステップＳ２０
３で、既に最上位の検出範囲であれば変更されない。
【００２０】一方、ステップＳ２０２の判定条件が成立
しないときには、ステップＳ２０４に移行し、ステップ
Ｓ２０１で検出されたＡ／Ｆに対応する電流値の検出範
囲が下限設定範囲内にあるかが判定される。この下限設
定範囲としては、図３に示すように、隣接する制御モー
ドにおける電流値の検出範囲をそれぞれ２０〜２５％程
度オーバーラップさせておき、その下側の１０％程度と
される。ステップＳ２０４の判定条件が成立するときに
は、ステップＳ２０５に移行し、ステップＳ２０１で検
出されたＡ／Ｆに対応する電流値の検出範囲が１つ下位
の検出範囲に変更され、本ルーチンを終了する。つま
り、ストイキ制御モードで下限の１０％（−４ｍＡ以
下）になったときには、ストイキ制御モードからリッチ
制御モードの電流値の検出範囲に切換えられ、リーン制
御モードで下限の１０％（３．７５ｍＡ以下）になった
ときには、リーン制御モードからストイキ制御モードの
電流値の検出範囲に切換えられる。但し、ステップＳ２
０５で、既に最下位の検出範囲であれば変更されない。
しないときには、ステップＳ２０４に移行し、ステップ
Ｓ２０１で検出されたＡ／Ｆに対応する電流値の検出範
囲が下限設定範囲内にあるかが判定される。この下限設
定範囲としては、図３に示すように、隣接する制御モー
ドにおける電流値の検出範囲をそれぞれ２０〜２５％程
度オーバーラップさせておき、その下側の１０％程度と
される。ステップＳ２０４の判定条件が成立するときに
は、ステップＳ２０５に移行し、ステップＳ２０１で検
出されたＡ／Ｆに対応する電流値の検出範囲が１つ下位
の検出範囲に変更され、本ルーチンを終了する。つま
り、ストイキ制御モードで下限の１０％（−４ｍＡ以
下）になったときには、ストイキ制御モードからリッチ
制御モードの電流値の検出範囲に切換えられ、リーン制
御モードで下限の１０％（３．７５ｍＡ以下）になった
ときには、リーン制御モードからストイキ制御モードの
電流値の検出範囲に切換えられる。但し、ステップＳ２
０５で、既に最下位の検出範囲であれば変更されない。
【００２１】ここで、ステップＳ２０４の判定条件が成
立しないときには、ステップＳ２０６に移行し、ステッ
プＳ２０１で検出されたＡ／Ｆに対応する電流値の検出
範囲が持続され、本ルーチンを終了する。
立しないときには、ステップＳ２０６に移行し、ステッ
プＳ２０１で検出されたＡ／Ｆに対応する電流値の検出
範囲が持続され、本ルーチンを終了する。
【００２２】このように、本実施の形態の空燃比検出装
置は、酸素イオン伝導性固体電解質を用い、酸素
（Ｏ2 ）濃度または可燃性ガス（ＣＯ，ＨＣ，Ｈ2 ）濃
度に応じて遷移する電流値を検出するセンサ素子３０
と、センサ素子３０で検出される前記電流値または目標
空燃比のいずれか一方に応じてセンサ素子３０による前
記電流値の検出範囲を切換えるマイクロコンピュータ１
０内のＣＰＵにて達成される検出範囲切換手段とを具備
するものであり、これを請求項１の実施の形態とするこ
とができる。
置は、酸素イオン伝導性固体電解質を用い、酸素
（Ｏ2 ）濃度または可燃性ガス（ＣＯ，ＨＣ，Ｈ2 ）濃
度に応じて遷移する電流値を検出するセンサ素子３０
と、センサ素子３０で検出される前記電流値または目標
空燃比のいずれか一方に応じてセンサ素子３０による前
記電流値の検出範囲を切換えるマイクロコンピュータ１
０内のＣＰＵにて達成される検出範囲切換手段とを具備
するものであり、これを請求項１の実施の形態とするこ
とができる。
【００２３】したがって、酸素イオン伝導性固体電解質
からなるセンサ素子３０にて、酸素濃度または可燃性ガ
ス濃度に応じて遷移する電流値が検出される。その電流
値または目標空燃比のいずれか一方に応じてセンサ素子
３０による電流値の検出範囲が切換えられる。このた
め、センサ素子３０にて検出可能な電流値の検出範囲が
そのときの電流値または目標空燃比のいずれか一方に応
じた最適範囲にされ、センサ素子３０による電流値の検
出精度が向上する。
からなるセンサ素子３０にて、酸素濃度または可燃性ガ
ス濃度に応じて遷移する電流値が検出される。その電流
値または目標空燃比のいずれか一方に応じてセンサ素子
３０による電流値の検出範囲が切換えられる。このた
め、センサ素子３０にて検出可能な電流値の検出範囲が
そのときの電流値または目標空燃比のいずれか一方に応
じた最適範囲にされ、センサ素子３０による電流値の検
出精度が向上する。
【００２４】また、本実施の形態の空燃比検出装置は、
マイクロコンピュータ１０内のＣＰＵにて達成される検
出範囲切換手段が、前記電流値の検出範囲をオフセット
またはゲインの少なくともいずれか一方によって切換え
るものであり、これを請求項２の実施の形態とすること
ができる。
マイクロコンピュータ１０内のＣＰＵにて達成される検
出範囲切換手段が、前記電流値の検出範囲をオフセット
またはゲインの少なくともいずれか一方によって切換え
るものであり、これを請求項２の実施の形態とすること
ができる。
【００２５】したがって、検出範囲切換手段としてのマ
イクロコンピュータ１０内のＣＰＵで電流値の検出範囲
がオフセットまたはゲインのいずれか一方あるいは両方
によって切換えられる。このため、センサ素子３０によ
る電流値の検出範囲がオフセットまたはゲインのいずれ
か一方あるいは両方に基づき適切な電流値の検出範囲へ
と切換えられ、センサ素子３０による電流値の検出精度
が向上する。
イクロコンピュータ１０内のＣＰＵで電流値の検出範囲
がオフセットまたはゲインのいずれか一方あるいは両方
によって切換えられる。このため、センサ素子３０によ
る電流値の検出範囲がオフセットまたはゲインのいずれ
か一方あるいは両方に基づき適切な電流値の検出範囲へ
と切換えられ、センサ素子３０による電流値の検出精度
が向上する。
【００２６】そして、本実施の形態の空燃比検出装置
は、マイクロコンピュータ１０内のＣＰＵにて達成され
る検出範囲切換手段が、前記電流値が現在の検出範囲の
上限の所定範囲または下限の所定範囲に至ったときに
は、前記電流値の検出範囲を所定の検出範囲に切換える
ものであり、これを請求項３の実施の形態とすることが
できる。
は、マイクロコンピュータ１０内のＣＰＵにて達成され
る検出範囲切換手段が、前記電流値が現在の検出範囲の
上限の所定範囲または下限の所定範囲に至ったときに
は、前記電流値の検出範囲を所定の検出範囲に切換える
ものであり、これを請求項３の実施の形態とすることが
できる。
【００２７】したがって、検出範囲切換手段としてのマ
イクロコンピュータ１０内のＣＰＵで電流値が現在の検
出範囲の上限の所定範囲または下限の所定範囲に至った
ときには、その電流値の検出範囲が所定の検出範囲に切
換えられる。このため、センサ素子３０による電流値の
検出範囲における上限の所定範囲または下限の所定範囲
が用いられることなく、より適切な電流値の検出範囲へ
と切換えられ、センサ素子３０による電流値の検出精度
が向上する。
イクロコンピュータ１０内のＣＰＵで電流値が現在の検
出範囲の上限の所定範囲または下限の所定範囲に至った
ときには、その電流値の検出範囲が所定の検出範囲に切
換えられる。このため、センサ素子３０による電流値の
検出範囲における上限の所定範囲または下限の所定範囲
が用いられることなく、より適切な電流値の検出範囲へ
と切換えられ、センサ素子３０による電流値の検出精度
が向上する。
【００２８】更に、本実施の形態の空燃比検出装置は、
マイクロコンピュータ１０内のＣＰＵにて達成される検
出範囲切換手段が、予め前記目標空燃比に応じて前記電
流値の検出範囲を切換えたのち、前記電流値がその検出
範囲の上限の所定範囲または下限の所定範囲に至ったと
きには、前記電流値の検出範囲を所定の検出範囲に切換
えるものであり、これを請求項４の実施の形態とするこ
とができる。
マイクロコンピュータ１０内のＣＰＵにて達成される検
出範囲切換手段が、予め前記目標空燃比に応じて前記電
流値の検出範囲を切換えたのち、前記電流値がその検出
範囲の上限の所定範囲または下限の所定範囲に至ったと
きには、前記電流値の検出範囲を所定の検出範囲に切換
えるものであり、これを請求項４の実施の形態とするこ
とができる。
【００２９】したがって、検出範囲切換手段としてのマ
イクロコンピュータ１０内のＣＰＵで予め目標空燃比に
応じて電流値の検出範囲が切換えられたのち、電流値が
その検出範囲の上限の所定範囲または下限の所定範囲に
至ったときには、その電流値の検出範囲が所定の検出範
囲に切換えられる。このため、予め目標空燃比に応じて
センサ素子３０による電流値の検出範囲が切換えられた
のち電流値が遷移しても、その検出範囲における上限の
所定範囲または下限の所定範囲が用いられることなく、
より適切な電流値の検出範囲へと切換えられ、センサ素
子３０による電流値の検出精度が向上する。
イクロコンピュータ１０内のＣＰＵで予め目標空燃比に
応じて電流値の検出範囲が切換えられたのち、電流値が
その検出範囲の上限の所定範囲または下限の所定範囲に
至ったときには、その電流値の検出範囲が所定の検出範
囲に切換えられる。このため、予め目標空燃比に応じて
センサ素子３０による電流値の検出範囲が切換えられた
のち電流値が遷移しても、その検出範囲における上限の
所定範囲または下限の所定範囲が用いられることなく、
より適切な電流値の検出範囲へと切換えられ、センサ素
子３０による電流値の検出精度が向上する。
【００３０】ところで、上記実施の形態では、リーン制
御モード、ストイキ制御モード、リッチ制御モードの３
つの制御モードとしたが、本発明を実施する場合には、
これに限定されるものではなく、図６に示すように、電
流値の検出範囲としてＡ〜Ｅの５つの制御モードを設定
してもよい。即ち、リーン傾向が強いリーン制御モード
における電流値の検出範囲（図６のＡ）、通常のリーン
制御モードにおける電流値の検出範囲（図６のＢ）、ス
トイキ制御モードにおける電流値の検出範囲（図６の
Ｃ）、通常のリッチ制御モードにおける電流値の検出範
囲（図６のＤ）、リッチ傾向が強いリッチ制御モードに
おける電流値の検出範囲（図６のＥ）の５つの制御モー
ドを設定し、上述と同様に、そのときの電流値に対応す
る電流値の検出範囲を判定し、必要に応じて切換えを実
行してもよい。このような制御モードの設定によれば、
リーン傾向が強いリーン制御モードにおける電流値の検
出範囲（図６のＡ）に対応するようなフューエルカット
時におけるＡ／Ｆの検出も可能となる。
御モード、ストイキ制御モード、リッチ制御モードの３
つの制御モードとしたが、本発明を実施する場合には、
これに限定されるものではなく、図６に示すように、電
流値の検出範囲としてＡ〜Ｅの５つの制御モードを設定
してもよい。即ち、リーン傾向が強いリーン制御モード
における電流値の検出範囲（図６のＡ）、通常のリーン
制御モードにおける電流値の検出範囲（図６のＢ）、ス
トイキ制御モードにおける電流値の検出範囲（図６の
Ｃ）、通常のリッチ制御モードにおける電流値の検出範
囲（図６のＤ）、リッチ傾向が強いリッチ制御モードに
おける電流値の検出範囲（図６のＥ）の５つの制御モー
ドを設定し、上述と同様に、そのときの電流値に対応す
る電流値の検出範囲を判定し、必要に応じて切換えを実
行してもよい。このような制御モードの設定によれば、
リーン傾向が強いリーン制御モードにおける電流値の検
出範囲（図６のＡ）に対応するようなフューエルカット
時におけるＡ／Ｆの検出も可能となる。
【００３１】また、図６に示すように、Ａ／Ｆに対応す
る電流値の検出範囲に対してＦ，Ｇの２つの制御モード
を設定してもよい。即ち、リーン側の電流値の検出範囲
（図６のＦ）、リッチ側の電流値の検出範囲（図６の
Ｇ）の２つに分割し、上述と同様に、Ａ／Ｆに対応する
電流値の検出範囲を判定し、必要に応じて切換えを実行
してもよい。
る電流値の検出範囲に対してＦ，Ｇの２つの制御モード
を設定してもよい。即ち、リーン側の電流値の検出範囲
（図６のＦ）、リッチ側の電流値の検出範囲（図６の
Ｇ）の２つに分割し、上述と同様に、Ａ／Ｆに対応する
電流値の検出範囲を判定し、必要に応じて切換えを実行
してもよい。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の空燃比
検出装置によれば、酸素イオン伝導性固体電解質からな
るセンサ素子にて、酸素濃度または可燃性ガス濃度に応
じて遷移する電流値が検出される。その電流値または目
標空燃比のいずれか一方に応じてセンサ素子による電流
値の検出範囲が切換えられる。これにより、センサ素子
にて検出可能な電流値の検出範囲をそのときの電流値ま
たは目標空燃比のいずれか一方に応じた最適範囲とする
ことができるため、センサ素子による電流値の検出精
度、即ち、Ａ／Ｆの検出精度を向上することができる。
検出装置によれば、酸素イオン伝導性固体電解質からな
るセンサ素子にて、酸素濃度または可燃性ガス濃度に応
じて遷移する電流値が検出される。その電流値または目
標空燃比のいずれか一方に応じてセンサ素子による電流
値の検出範囲が切換えられる。これにより、センサ素子
にて検出可能な電流値の検出範囲をそのときの電流値ま
たは目標空燃比のいずれか一方に応じた最適範囲とする
ことができるため、センサ素子による電流値の検出精
度、即ち、Ａ／Ｆの検出精度を向上することができる。
【００３３】請求項２の空燃比検出装置によれば、請求
項１の効果に加えて、検出範囲切換手段で電流値の検出
範囲がオフセットまたはゲインのいずれか一方あるいは
両方によって切換えられる。これにより、センサ素子に
よる電流値の検出範囲がオフセットまたはゲインの少な
くともいずれか一方に基づき適切な電流値の検出範囲へ
と切換えられるため、センサ素子による電流値の検出精
度、即ち、Ａ／Ｆの検出精度を向上することができる。
項１の効果に加えて、検出範囲切換手段で電流値の検出
範囲がオフセットまたはゲインのいずれか一方あるいは
両方によって切換えられる。これにより、センサ素子に
よる電流値の検出範囲がオフセットまたはゲインの少な
くともいずれか一方に基づき適切な電流値の検出範囲へ
と切換えられるため、センサ素子による電流値の検出精
度、即ち、Ａ／Ｆの検出精度を向上することができる。
【００３４】請求項３の空燃比検出装置によれば、請求
項１または請求項２の効果に加えて、検出範囲切換手段
で電流値が現在の検出範囲の上限の所定範囲または下限
の所定範囲に至ったときには、その電流値の検出範囲が
所定の検出範囲に切換えられる。これにより、センサ素
子による電流値の検出範囲における上限の所定範囲また
は下限の所定範囲が用いられることなく、より適切な電
流値の検出範囲へと切換えられるため、センサ素子によ
る電流値の検出精度、即ち、Ａ／Ｆの検出精度を向上す
ることがでる。
項１または請求項２の効果に加えて、検出範囲切換手段
で電流値が現在の検出範囲の上限の所定範囲または下限
の所定範囲に至ったときには、その電流値の検出範囲が
所定の検出範囲に切換えられる。これにより、センサ素
子による電流値の検出範囲における上限の所定範囲また
は下限の所定範囲が用いられることなく、より適切な電
流値の検出範囲へと切換えられるため、センサ素子によ
る電流値の検出精度、即ち、Ａ／Ｆの検出精度を向上す
ることがでる。
【００３５】請求項４の空燃比検出装置によれば、請求
項１または請求項２の効果に加えて、検出範囲切換手段
で予め目標空燃比に応じて電流値の検出範囲が切換えら
れたのち、電流値がその検出範囲の上限の所定範囲また
は下限の所定範囲に至ったときには、その電流値の検出
範囲が所定の検出範囲に切換えられる。これにより、予
め目標空燃比に応じてセンサ素子による電流値の検出範
囲が切換えられたのち電流値が遷移しても、その検出範
囲における上限の所定範囲または下限の所定範囲が用い
られることなく、より適切な電流値の検出範囲へと切換
えられるため、センサ素子による電流値の検出精度、即
ち、Ａ／Ｆの検出精度を向上することができる。
項１または請求項２の効果に加えて、検出範囲切換手段
で予め目標空燃比に応じて電流値の検出範囲が切換えら
れたのち、電流値がその検出範囲の上限の所定範囲また
は下限の所定範囲に至ったときには、その電流値の検出
範囲が所定の検出範囲に切換えられる。これにより、予
め目標空燃比に応じてセンサ素子による電流値の検出範
囲が切換えられたのち電流値が遷移しても、その検出範
囲における上限の所定範囲または下限の所定範囲が用い
られることなく、より適切な電流値の検出範囲へと切換
えられるため、センサ素子による電流値の検出精度、即
ち、Ａ／Ｆの検出精度を向上することができる。
【図１】 図１は本発明の一実施の形態にかかる空燃比
検出装置の全体構成を示す回路図である。
検出装置の全体構成を示す回路図である。
【図２】 図２は本発明の一実施の形態にかかる空燃比
検出装置で使用されているマイクロコンピュータ内のＣ
ＰＵによる制御モードに応じた電流値の検出範囲設定の
処理手順を示すフローチャートである。
検出装置で使用されているマイクロコンピュータ内のＣ
ＰＵによる制御モードに応じた電流値の検出範囲設定の
処理手順を示すフローチャートである。
【図３】 図３は各制御モードにおける電流値の検出範
囲と対応するＡ／Ｆとの関係を示す特性図である。
囲と対応するＡ／Ｆとの関係を示す特性図である。
【図４】 図４は図１の回路図における数値を示す表で
ある。
ある。
【図５】 図５は本発明の一実施の形態にかかる空燃比
検出装置で使用されているマイクロコンピュータ内のＣ
ＰＵによる電流値の検出範囲変更の処理手順を示すフロ
ーチャートである。
検出装置で使用されているマイクロコンピュータ内のＣ
ＰＵによる電流値の検出範囲変更の処理手順を示すフロ
ーチャートである。
【図６】 図６は制御モードを５つまたは２つとしたと
きの電流値の検出範囲を示す説明図である。
きの電流値の検出範囲を示す説明図である。
１０ マイクロコンピュータ ２１ Ｄ／Ａ変換器 ２２，２３ 演算増幅器 ２４，２５ 切換スイッチ ２６ Ａ／Ｄ変換器 ３０ センサ素子
Claims (4)
- 【請求項１】 酸素イオン伝導性固体電解質を用い、酸
素濃度または可燃性ガス濃度に応じて遷移する電流値を
検出するセンサ素子と、 前記センサ素子で検出される前記電流値または目標空燃
比のいずれか一方に応じて前記センサ素子による前記電
流値の検出範囲を切換える検出範囲切換手段とを具備す
ることを特徴とする空燃比検出装置。 - 【請求項２】 前記検出範囲切換手段は、前記電流値の
検出範囲をオフセットまたはゲインの少なくともいずれ
か一方によって切換えることを特徴とする請求項１に記
載の空燃比検出装置。 - 【請求項３】 前記検出範囲切換手段は、前記電流値が
現在の検出範囲の上限の所定範囲または下限の所定範囲
に至ったときには、前記電流値の検出範囲を所定の検出
範囲に切換えることを特徴とする請求項１または請求項
２に記載の空燃比検出装置。 - 【請求項４】 前記検出範囲切換手段は、予め前記目標
空燃比に応じて前記電流値の検出範囲を切換えたのち、
前記電流値がその検出範囲の上限の所定範囲または下限
の所定範囲に至ったときには、前記電流値の検出範囲を
所定の検出範囲に切換えることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２に記載の空燃比検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7221323A JPH0961397A (ja) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | 空燃比検出装置 |
| US08/688,263 US5810997A (en) | 1995-08-30 | 1996-07-29 | Air-fuel ratio detection with variable detection range |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7221323A JPH0961397A (ja) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | 空燃比検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0961397A true JPH0961397A (ja) | 1997-03-07 |
Family
ID=16765008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7221323A Pending JPH0961397A (ja) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | 空燃比検出装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5810997A (ja) |
| JP (1) | JPH0961397A (ja) |
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| WO2018020814A1 (ja) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | 株式会社デンソー | ガス濃度検出装置 |
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|---|---|---|---|---|
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| DE102019201234A1 (de) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Breitband-Lambdasonde |
| US12247943B2 (en) * | 2020-12-18 | 2025-03-11 | Aeroqual Ltd. | Method to reduce unwanted signals on amperometric sensor response |
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| DE3247920A1 (de) * | 1982-12-24 | 1984-06-28 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | Verfahren und schaltung zur messung der sauerstoffkonzentration in gasgemischen |
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- 1995-08-30 JP JP7221323A patent/JPH0961397A/ja active Pending
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1996
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