JPH11211693A - Method and device for measuring air-fuel ratio - Google Patents

Method and device for measuring air-fuel ratio

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JPH11211693A
JPH11211693A JP10018391A JP1839198A JPH11211693A JP H11211693 A JPH11211693 A JP H11211693A JP 10018391 A JP10018391 A JP 10018391A JP 1839198 A JP1839198 A JP 1839198A JP H11211693 A JPH11211693 A JP H11211693A
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JP
Japan
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air
coefficient
ratio
fuel ratio
output
Prior art date
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Application number
JP10018391A
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Japanese (ja)
Inventor
Jun Usami
諄 宇佐美
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NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To speedily obtain the results (an air ratio and an air-fuel ratio) of computations at the time when the composition of fuel is changed by simplifying computations in an air-fuel ratio measuring device as much as possible. SOLUTION: This device is provided with a table expanding means 124 to create a lean coefficient table, a strike coefficient table, and a rich coefficient table, a sensor output correcting means 126 to correct the output of an air-fuel ratio sensor through the use of a predetermined calibration gas, a region selecting means 128 to select one of a lean region, a near-strike window region, or a rich region on the basis of the corrected output from the sensor output correcting means 126, an oxygen equivalent value computing means 130 to obtain an oxygen equivalent value on the basis of a multidimensional polynomial approximate expression corresponding to the selected region, a coefficient stored in the coefficient table corresponding to the selected region, and the corrected output an air ratio computing means 132 to obtain an air ratio on the basis of the oxygen equivalent value, and an air-fuel ratio computing means 134 to obtain an air-fuel ratio on the basis of a reference constant at the time when an air ratio and an air-fuel ratio =1 to constitute this method.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、空燃比測定方法及
び空燃比測定装置に関し、特に、自動車用内燃機関や各
種工業炉等において、燃料組成が変化したとき、複雑な
燃料の燃焼反応演算をすることなく、各多次元多項近似
式に使用される常数を演算し、遅滞なく燃焼用ガスの空
燃比等を求めることができる測定乃至制御系に対して好
適な空燃比測定方法及び空燃比測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air-fuel ratio measuring method and an air-fuel ratio measuring apparatus, and more particularly, to a complicated fuel combustion calculation when a fuel composition changes in an internal combustion engine for an automobile or various industrial furnaces. Air-fuel ratio measurement method and air-fuel ratio measurement suitable for a measurement or control system capable of calculating the air-fuel ratio and the like of the combustion gas without delay without calculating the constant used in each multidimensional polynomial approximation formula Related to the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、自動車用内燃機関や各種工業
炉等における燃焼混合ガスの空燃比の計測方法として、
酸素濃淡方法の電気化学的セルと酸素ポンプ方法の電気
化学的セルを組み合わせた、いわゆるダブルセルタイプ
の空燃比センサを用い、燃焼混合ガスの燃焼後の排ガス
成分とセンサ出力信号との対応関係に基づいて、燃焼用
ガス中の空燃比(A/F)、酸素過剰率(λ)あるいは
燃焼排ガス中の酸素濃度(±O2 )など、燃焼用ガスの
空燃比信号を得る方法が知られている(例えば、特公平
6−5225号公報、特開平4−369472号公報参
照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for measuring the air-fuel ratio of a combustion mixed gas in an internal combustion engine for automobiles, various industrial furnaces, and the like,
Using a so-called double-cell type air-fuel ratio sensor that combines an electrochemical cell of the oxygen concentration method and an electrochemical cell of the oxygen pump method, the correspondence between the exhaust gas component after combustion of the combustion mixed gas and the sensor output signal is determined. Based on this, there is known a method of obtaining an air-fuel ratio signal of a combustion gas, such as an air-fuel ratio (A / F) in a combustion gas, an excess oxygen ratio (λ), or an oxygen concentration (± O 2 ) in a combustion exhaust gas. (See, for example, Japanese Patent Publication No. 6-5225 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-369472).

【0003】これらの技術は、燃焼組成のH、Cが変化
したとき、空燃比測定装置の中で酸素過剰率(λ)をパ
ラメータとする燃焼混合ガスの燃焼後の排ガス成分演算
を空燃比測定装置内で実施し、この酸素過剰率(λ)の
空燃比センサのポンプ電流値Ipを演算対応表で作成し
て、ポンプ電流Ip信号を基準軸とする酸素過剰率
(λ)を表引き又は内挿演算によって求めるか、又は燃
焼排ガス中の酸素濃度(±O2 )と酸素ポンプ電流Ip
信号との演算対応表を作成して、ポンプ電流Ip信号を
基準軸とする燃焼排ガス中の酸素濃度(±O2 )を表引
き又は内挿演算によって求めるようにしている。
[0003] In these techniques, when H and C of the combustion composition change, an exhaust gas component calculation after combustion of a combustion mixture gas using an oxygen excess ratio (λ) as a parameter in an air-fuel ratio measurement device is performed by air-fuel ratio measurement. The pump current value Ip of the air-fuel ratio sensor of this oxygen excess ratio (λ) is created in a calculation correspondence table, and the oxygen excess ratio (λ) using the pump current Ip signal as a reference axis is tabulated or Oxygen concentration in the combustion exhaust gas (± O 2 ) or the oxygen pump current Ip
A calculation correspondence table with the signal is prepared, and the oxygen concentration (± O 2 ) in the combustion exhaust gas with the pump current Ip signal as a reference axis is obtained by table lookup or interpolation calculation.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
空燃比測定においては、燃焼組成成分が変化したとき、
空燃比測定装置内部で複雑な燃焼混合ガスの各成分演算
を実施し、酸素過剰率(λ)、酸素濃度(±O2 )と酸
素ポンプ電流Ipとの対応表を作成することは、複雑な
演算を実施するため、時間がかかるという問題がある。
However, in the conventional air-fuel ratio measurement, when the combustion composition changes,
Complicated calculation of each component of the combustion mixture gas inside the air-fuel ratio measuring device and creation of a correspondence table between the oxygen excess rate (λ), the oxygen concentration (± O 2 ) and the oxygen pump current Ip are complicated. There is a problem that it takes time to perform the calculation.

【0005】また、空気比=1に相当する空燃比センサ
の基準出力であるストイキ点を中心とした所定の出力範
囲をストイキ近傍ウィンドウ領域、該ストイキ近傍ウィ
ンドウ領域よりも空気過剰の領域をリーン領域、前記ス
トイキ近傍ウィンドウ領域よりも燃料過剰の領域をリッ
チ領域としたとき、前記ストイキ近傍ウィンドウ領域に
誤差を含むことが判明した。
A predetermined output range centered on a stoichiometric point, which is a reference output of the air-fuel ratio sensor corresponding to the air ratio = 1, is defined as a window area near the stoichiometric area, and an area with more air than the window area near the stoichiometric area is defined as a lean area. It has been found that when a region in which the fuel is more excess than the stoichiometric window region is defined as a rich region, the stoichiometric window region includes an error.

【0006】本発明はこのような課題を考慮してなされ
たものであり、空燃比測定装置での演算をなるべく簡略
化し、燃料組成成分が変化したときの演算結果(空気比
及び空燃比)を迅速に得ることができる空燃比測定方法
及び空燃比測定装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such problems, and simplifies the calculation in the air-fuel ratio measuring device as much as possible, and calculates the calculation results (air ratio and air-fuel ratio) when the fuel composition component changes. It is an object of the present invention to provide an air-fuel ratio measurement method and an air-fuel ratio measurement device that can be obtained quickly.

【0007】また、本発明の他の目的は、前記ストイキ
近傍ウィンドウ領域での誤差をも低減化することがで
き、空気比及び空燃比を高精度に計測することができる
空燃比測定方法及び空燃比測定装置を提供することにあ
る。
Another object of the present invention is to provide an air-fuel ratio measuring method and an air-fuel ratio measuring method capable of reducing the error in the stoichiometric window region and measuring the air ratio and the air-fuel ratio with high accuracy. It is to provide a fuel ratio measuring device.

【0008】また、本発明の他の目的は、演算に用いる
メモリの容量を大幅に減らすことができ、空燃比測定の
ための装置構成の小型化を促進させることができる空燃
比測定方法及び空燃比測定装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an air-fuel ratio measuring method and an air-fuel ratio measuring method capable of greatly reducing the capacity of a memory used for calculation and promoting the miniaturization of the device configuration for measuring the air-fuel ratio. It is to provide a fuel ratio measuring device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に係る空燃比測定
方法は、燃焼排ガスを測定するための空燃比センサから
の出力に基づいて目的とする空燃比信号を得るための空
燃比演算処理を含み、空気比=1に相当する空燃比セン
サの基準出力であるストイキ点を中心とした所定の出力
範囲をストイキ近傍ウィンドウ領域、該ストイキ近傍ウ
ィンドウ領域よりも空気過剰の領域をリーン領域、前記
ストイキ近傍ウィンドウ領域よりも燃料過剰の領域をリ
ッチ領域としたとき、前記空燃比演算処理において、リ
ーン領域、ストイキ近傍ウィンドウ領域、リッチ領域に
対して、それぞれ多次元多項近似式を用いることを特徴
とする。
An air-fuel ratio measuring method according to the present invention includes an air-fuel ratio calculating process for obtaining a target air-fuel ratio signal based on an output from an air-fuel ratio sensor for measuring combustion exhaust gas. A predetermined output range around a stoichiometric point, which is a reference output of the air-fuel ratio sensor corresponding to the air ratio = 1, is defined as a stoichiometric window region, a region with more air than the stoichiometric window region as a lean region, and a stoichiometric region. When a region in which fuel is more excess than a neighboring window region is defined as a rich region, a multidimensional polynomial approximation formula is used for the lean region, the stoichiometric neighboring window region, and the rich region in the air-fuel ratio calculation process. .

【0010】これにより、空燃比測定装置での演算が簡
略化され、燃料組成成分が変化したときの演算結果(空
気比及び空燃比)を迅速に得ることができる。しかも、
前記ストイキ近傍ウィンドウ領域での誤差を低減化する
ことができ、空気比及び空燃比を高精度に計測すること
ができる。
As a result, the calculation in the air-fuel ratio measuring device is simplified, and the calculation results (air ratio and air-fuel ratio) when the fuel composition component changes can be quickly obtained. Moreover,
An error in the stoichiometric vicinity window region can be reduced, and the air ratio and the air-fuel ratio can be measured with high accuracy.

【0011】そして、前記測定方法において、測定の前
に、予め前記多次元多項近似式に使用される各種係数群
の水炭比の変化に対する特性データ群を記憶手段に記憶
しておく情報記憶処理と、入力された燃料成分H及びC
に基づいて水炭比を求める水炭比演算処理と、求められ
た特定の水炭比に対応するリーン領域における係数、ス
トイキ近傍ウィンドウ領域における係数及びリッチ領域
における係数を前記特性データ群に基づいて求めてそれ
ぞれ係数テーブルとして展開するテーブル展開処理と、
所定の校正ガスを用いて前記空燃比センサの感度を補正
するための補正係数を求め、該補正係数を用いて前記空
燃比センサの出力を補正するセンサ出力補正処理と、前
記センサ出力補正処理にて得られた補正出力に基づいて
リーン領域、ストイキ近傍ウィンドウ領域及びリッチ領
域のいずれか1つを選択する領域選択処理と、前記領域
選択処理にて選択された領域に対応する多次元多項近似
式と該選択された領域に対応する係数テーブルに格納さ
れた係数及び前記補正出力に基づいて酸素当量値を求め
る酸素当量値演算処理と、前記酸素当量値と少なくとも
大気中の標準酸素分圧に基づいて空気比を求める空気比
演算処理と、前記求められた空気比と空気比=1のとき
の基準定数に基づいて空燃比を求める空燃比演算処理と
を含むようにしてもよい。
In the above-mentioned measuring method, before the measurement, an information storage process for storing in advance a characteristic data group for a change in the charcoal ratio of various coefficient groups used in the multidimensional polynomial approximation formula in a storage means. And the input fuel components H and C
Based on the characteristic data group, based on the characteristic data group, based on the characteristic data group, a water / coal ratio calculation process for obtaining a water / carbon ratio based on A table expansion process for obtaining and expanding each as a coefficient table;
A sensor output correction process for determining a correction coefficient for correcting the sensitivity of the air-fuel ratio sensor using a predetermined calibration gas, and correcting the output of the air-fuel ratio sensor using the correction coefficient, and the sensor output correction process. Area selection processing for selecting any one of a lean area, a stoichiometric neighborhood window area, and a rich area based on the corrected output obtained in the above-described manner, and a multidimensional polynomial approximation formula corresponding to the area selected in the area selection processing And an oxygen equivalent value calculation process for obtaining an oxygen equivalent value based on the coefficient stored in the coefficient table corresponding to the selected region and the correction output, based on the oxygen equivalent value and at least the standard oxygen partial pressure in the atmosphere. And calculating an air-fuel ratio based on the obtained air ratio and a reference constant when the air ratio = 1. Good.

【0012】この場合、前記情報記憶処理としては、空
燃比測定のための装置とは別に設置されたコンピュータ
での燃料と空気の理論燃焼反応シミュレーションによっ
て、前記多次元多項近似式に使用される各種係数群の水
炭比の変化に対する特性データ群を演算し、前記記憶領
域に記憶することにより達成できる。
In this case, the information storage processing includes various simulations used in the multi-dimensional polynomial approximation by a theoretical combustion reaction simulation of fuel and air by a computer installed separately from an air-fuel ratio measuring device. This can be achieved by calculating a characteristic data group for the change in the water / carbon ratio of the coefficient group and storing it in the storage area.

【0013】前記テーブル展開処理は、前記水炭比演算
処理にて求められた特定の水炭比に対応するリーン領域
における係数、ストイキ近傍ウィンドウ領域における係
数及びリッチ領域における係数を前記特性データ群から
内挿法により求めてそれぞれ係数テーブルとして展開す
ることで達成される。
[0013] In the table expansion processing, the coefficient in the lean area, the coefficient in the window area near the stoichiometric area, and the coefficient in the rich area corresponding to the specific water-coal ratio calculated in the water-coal ratio calculation processing are obtained from the characteristic data group. This is achieved by obtaining by an interpolation method and developing each as a coefficient table.

【0014】また、前記領域選択処理は、前記センサ出
力補正処理にて得られた補正出力が、前記ストイキ近傍
ウィンドウ領域に対応する出力範囲に含まれる場合にス
トイキ近傍ウィンドウ領域を選択し、前記ストイキ近傍
ウィンドウ領域における高出力側の境界に対応する出力
以上の場合にリーン領域を選択し、前記ストイキ近傍ウ
ィンドウ領域における低出力側の境界に対応する出力以
下の場合にリッチ領域に選択するようにしてもよい。
Further, the area selection processing selects the stoichiometric neighborhood window area when the correction output obtained in the sensor output correction processing is included in the output range corresponding to the stoichiometric neighborhood window area. When the output is equal to or greater than the output corresponding to the boundary on the high output side in the neighborhood window area, the lean area is selected, and when the output is equal to or less than the output corresponding to the boundary on the low output side in the stoichiometric neighborhood window area, the rich area is selected. Is also good.

【0015】そして、前記センサ出力補正処理におい
て、前記空燃比センサからの出力を前記ストイキ点での
基準出力で減算し、リーン領域側の校正用補正係数を乗
算して補正出力を得るようにしてもよい。
In the sensor output correction processing, the output from the air-fuel ratio sensor is subtracted by the reference output at the stoichiometric point, and the corrected output is obtained by multiplying the output by the correction coefficient for the lean region. Is also good.

【0016】また、前記酸素当量値演算処理は、前記領
域選択処理にて選択された領域に対応して以下の多次元
多項近似式で酸素当量値を求めることで達成される。 [リーン領域] 酸素当量値=A0 +A1 ・x+A2 /x A0 〜A2 :リーン領域に対応する係数テーブルに格納
された係数 [ストイキ近傍ウィンドウ領域] 酸素当量値=S0 +S1 ・x+S2 ・x2 +S3 ・x3
+S4 ・x4+S5 ・x5 +S6 ・x60 〜S6 :ストイキ近傍ウィンドウ領域に対応する係
数テーブルに格納された係数 [リッチ領域] xx=x/Km 酸素当量値=R0 +R1 ・xx+R2 ・xx2 +R3
xx3+R4 ・xx4 +R5 ・xx5 +R6 ・xx6 Km:リッチ領域側の校正用補正係数 R0 〜R6 :リッチ領域に対応する係数テーブルに格納
された係数 次に、本発明に係る空燃比測定方法は、燃焼排ガスを測
定するための空燃比センサからの出力に基づいて目的と
する空燃比信号を得るための空燃比演算処理を含み、前
記空燃比演算処理として、所定の校正ガスを用いて前記
空燃比センサの感度を補正するための補正係数を求め、
該補正係数を用いて前記空燃比センサの出力を補正する
センサ出力補正処理と、前記センサ出力補正処理にて得
られた補正出力が空気過剰を示す場合に、前記補正出力
から被測定ガス中の酸素濃度を求め、該酸素濃度に基づ
いて空気比を求める第1の演算処理と、前記センサ出力
補正処理にて得られた補正出力が燃料過剰を示す場合
に、前記補正出力と空気比用多次元多項近似式を用いて
空気比を求める第2の演算処理と、前記第1の演算処理
又は第2の演算処理にて得られた空気比と空気比=1の
ときの基準定数に基づいて空燃比を求める空燃比演算処
理とを含むことを特徴とする。
Further, the oxygen equivalent value calculation processing is achieved by obtaining an oxygen equivalent value by the following multidimensional polynomial approximation formula corresponding to the area selected in the area selection processing. [Lean Region] Oxygen equivalent value = A 0 + A 1 · x + A 2 / x A 0 to A 2 : Coefficient stored in the coefficient table corresponding to the lean region [Stoichiometric neighborhood window region] Oxygen equivalent value = S 0 + S 1 · x + S 2 · x 2 + S 3 · x 3
+ S 4 · x 4 + S 5 · x 5 + S 6 · x 6 S 0 to S 6 : Coefficients stored in the coefficient table corresponding to the stoichiometric neighborhood window area [Rich area] xx = x / Km Oxygen equivalent value = R 0 + R 1 · xx + R 2 · xx 2 + R 3 ·
xx 3 + R 4 xx 4 + R 5 xx 5 + R 6 xx 6 Km: correction coefficient for calibration in rich area R 0 to R 6 : coefficients stored in coefficient table corresponding to rich area Next, the present invention The air-fuel ratio measurement method according to the present invention includes an air-fuel ratio calculation process for obtaining a target air-fuel ratio signal based on an output from an air-fuel ratio sensor for measuring combustion exhaust gas. Using a calibration gas to determine a correction coefficient for correcting the sensitivity of the air-fuel ratio sensor,
A sensor output correction process for correcting the output of the air-fuel ratio sensor using the correction coefficient, and when the correction output obtained in the sensor output correction process indicates excess air, A first calculating process for obtaining an oxygen concentration and obtaining an air ratio based on the oxygen concentration; and, when the corrected output obtained in the sensor output correcting process indicates an excess fuel, the corrected output and the air ratio multiplying ratio are calculated. A second calculation process for obtaining an air ratio using a dimensional polynomial approximation formula, and an air ratio obtained in the first calculation process or the second calculation process and a reference constant when the air ratio = 1. Air-fuel ratio calculation processing for obtaining an air-fuel ratio.

【0017】これにより、空燃比測定装置での演算が簡
略化され、燃料組成成分が変化したときの演算結果(空
気比及び空燃比)を迅速に得ることができる。また、演
算に用いるメモリの容量を大幅に減らすことができ、空
燃比測定のための装置構成の小型化を促進させることが
できる。
As a result, the calculation in the air-fuel ratio measuring device is simplified, and the calculation results (air ratio and air-fuel ratio) when the fuel composition component changes can be quickly obtained. Further, the capacity of the memory used for the calculation can be significantly reduced, and the miniaturization of the device configuration for measuring the air-fuel ratio can be promoted.

【0018】そして、前記測定方法において、前記第1
の演算処理として、前記センサ出力補正処理からの補正
出力に基づいて被測定ガス中の酸素濃度を演算する酸素
濃度演算処理と、空気比を求めるための燃焼排ガスの理
論演算式に前記酸素濃度を代入して空気比を演算する空
気比演算処理とを含むようにしてもよい。
In the measuring method, the first
The oxygen concentration calculation process of calculating the oxygen concentration in the gas to be measured based on the correction output from the sensor output correction process, and the theoretical calculation formula of the combustion exhaust gas for obtaining the air ratio, And an air ratio calculation process of calculating the air ratio by substituting.

【0019】一方、前記第2の演算処理は、入力された
燃料成分H及びCに基づく水炭比を変数とするゲインを
ゲイン用多次元多項近似式を用いて求め、前記補正出力
を前記ゲインにて補正演算し、この補正演算された補正
出力と空気比用多次元多項近似式を用いて空気比を求め
ることで達成される。
On the other hand, in the second arithmetic processing, a gain using a water-carbon ratio based on the input fuel components H and C as a variable is obtained by using a multidimensional polynomial approximation formula for gain, and the correction output is obtained by the gain This is achieved by calculating the air ratio using the corrected output and the multi-dimensional polynomial approximation formula for the air ratio.

【0020】従って、前記第2の演算処理としては、測
定の前に、予め前記多次元多項近似式に使用される係数
を記憶手段に記憶しておく情報記憶処理と、入力された
燃料成分H及びCに基づいて水炭比を求める水炭比演算
処理と、前記ゲイン用多次元多項近似式と前記記憶手段
に記憶されている係数と前記特定の水炭比に基づいてゲ
インを演算するゲイン演算処理と、前記補正出力に前記
ゲイン演算処理にて得られたゲインを乗算して補正出力
を補正演算する補正演算処理と、前記空気比用多次元多
項近似式と前記補正演算値と燃料過剰側の補正係数に基
づいて空気比を演算する空気比演算処理とを含むように
してもよい。
Therefore, the second arithmetic processing includes, before measurement, information storage processing in which coefficients used in the multidimensional polynomial approximation equation are stored in advance in storage means; And a C / C ratio calculation process for calculating a C / C ratio based on C and C, a gain for calculating a gain based on the multi-dimensional polynomial approximation formula for gain, the coefficient stored in the storage means, and the specific C / C ratio Calculation processing, a correction calculation processing for correcting the correction output by multiplying the correction output by the gain obtained in the gain calculation processing, a multidimensional polynomial approximation for the air ratio, the correction calculation value, and the excess fuel. Air ratio calculation processing for calculating the air ratio based on the correction coefficient on the side.

【0021】この場合、前記情報記憶処理としては、空
燃比測定のための装置とは別に設置されたコンピュータ
での燃料と空気の理論燃焼反応シミュレーションによっ
て、前記多次元多項近似式に使用される係数を演算し、
前記記憶手段に記憶することにより達成できる。なお、
前記水炭比として1つの定められた値1.85を使用す
ることができる。
In this case, as the information storage processing, a coefficient used in the multidimensional polynomial approximation formula is obtained by simulating a theoretical combustion reaction of fuel and air by a computer installed separately from an apparatus for measuring the air-fuel ratio. , And
This can be achieved by storing in the storage means. In addition,
One defined value of 1.85 can be used as the charcoal ratio.

【0022】また、前記第2の演算処理として、測定の
前に、予め空気比を求めるための空気比用多次元多項近
似式に使用される係数群を求めるための係数演算式に使
用される係数群の水炭比の変化に対する特性データ群を
記憶手段に記憶しておく水炭比用情報記憶処理と、入力
された燃料成分H及びCに基づいて水炭比を求める水炭
比演算処理と、求められた特定の水炭比に対応する前記
係数演算式の係数群を前記特性データ群に基づいて求め
てそれぞれ係数テーブルとして展開する水炭比用テーブ
ル展開処理と、前記係数演算式と各種係数テーブルに格
納された係数群と前記特定の水炭比に基づいて前記空気
比用多次元多項近似式に使用される係数を求める水炭比
用係数演算処理と、前記空気比用多次元多項近似式と前
記係数演算処理にて得られた係数と前記センサ出力補正
処理にて得られた補正出力に基づいて空気比を演算する
空気比演算処理とを含むようにしてもよい。
Further, as the second arithmetic processing, prior to the measurement, it is used in a coefficient arithmetic expression for obtaining a coefficient group used in a multidimensional polynomial approximation expression for an air ratio for obtaining an air ratio in advance. A charcoal ratio information storage process in which a characteristic data group for a change in the charcoal ratio of the coefficient group is stored in a storage unit, and a charcoal ratio calculation process for obtaining a charcoal ratio based on the input fuel components H and C. A table expansion process for a coal / coal ratio for obtaining a coefficient group of the coefficient calculation equation corresponding to the obtained specific water / coal ratio based on the characteristic data group and expanding them as a coefficient table, respectively, A coefficient calculation process for a water / coal ratio for obtaining a coefficient used in the multidimensional polynomial approximation for the air ratio based on a coefficient group stored in various coefficient tables and the specific charcoal ratio; Polynomial approximation formula and the coefficient calculation process The resulting coefficient may include an air ratio calculation processing for calculating the air ratio based on the obtained correction output by the sensor output correction process.

【0023】これにより、空燃比測定装置での演算が簡
略化され、燃料組成成分が変化したときの演算結果(空
気比及び空燃比)を迅速に得ることができ、しかも、高
精度に空気比及び空燃比を求めることができる。
As a result, the calculation in the air-fuel ratio measuring device is simplified, and the calculation results (air ratio and air-fuel ratio) when the fuel composition component changes can be obtained quickly, and the air ratio can be accurately determined. And the air-fuel ratio.

【0024】この場合、前記水炭比用情報記憶処理とし
ては、空燃比測定のための装置とは別に設置されたコン
ピュータでの燃料と空気の理論燃焼反応シミュレーショ
ンによって、前記係数演算式に使用される各種係数群の
水炭比の変化に対する特性データ群を演算し、前記記憶
領域に記憶することにより達成できる。
In this case, as the information storage processing for the water-coal ratio, the coefficient calculation formula is used by a theoretical combustion reaction simulation of fuel and air by a computer installed separately from the apparatus for measuring the air-fuel ratio. This can be achieved by calculating a characteristic data group for the change in the coal ratio of the various coefficient groups, and storing the characteristic data group in the storage area.

【0025】前記第2の演算処理には、更に、酸炭比≠
0の場合において、測定の前に、予め酸炭比=0に対応
する出力に換算する換算係数を求めるための係数用多次
元多項近似式に使用される係数群を求めるための係数演
算式に使用される係数群の酸炭比の変化に対する特性デ
ータ群を記憶手段に記憶しておく酸炭比用情報記憶処理
と、入力された燃料成分O及びCに基づいて酸炭比を求
める酸炭比演算処理と、求められた特定の酸炭比に対応
する前記係数演算式の係数群を前記特性データ群に基づ
いて求めてそれぞれ係数テーブルとして展開する酸炭比
用テーブル展開処理と、前記係数演算式と各種係数テー
ブルに格納された係数群と前記特定の酸炭比に基づいて
前記係数用多次元多項近似式に使用される係数を求める
酸炭比用係数演算処理と、前記係数用多次元多項近似式
と前記酸炭比用係数演算処理にて得られた係数と前記セ
ンサ出力補正処理にて得られた補正出力に基づいて換算
係数を演算する換算係数演算処理と、前記換算係数と前
記補正出力を乗算し、該乗算値を新たな補正出力とする
換算処理を含めるようにし、前記空気比演算処理におい
て、前記空気比用多次元多項近似式と前記係数演算処理
にて得られた係数と前記換算処理にて得られた新たな補
正出力に基づいて空気比を演算するようにしてもよい。
The second arithmetic processing further includes an acid-carbon ratio ≠
In the case of 0, before the measurement, the coefficient arithmetic expression for obtaining the coefficient group used for the coefficient multidimensional polynomial approximation for obtaining the conversion coefficient to be converted into the output corresponding to the acid-to-carbon ratio = 0 in advance. An acid-carbon ratio information storage process for storing characteristic data groups for changes in the acid-carbon ratio of the coefficient group to be used in storage means, and an acid-carbon ratio for obtaining an acid-carbon ratio based on the input fuel components O and C. A ratio calculation process, an acid-coal ratio table expansion process for obtaining a coefficient group of the coefficient calculation formula corresponding to the obtained specific acid-carbon ratio based on the characteristic data group, and expanding each as a coefficient table; An acid-coal ratio coefficient calculation process for obtaining a coefficient used for the coefficient multidimensional polynomial approximation equation based on an arithmetic expression, a coefficient group stored in various coefficient tables, and the specific acid-carbon ratio; -Dimensional polynomial approximation and the relation for the acid-carbon ratio A conversion coefficient calculation process of calculating a conversion coefficient based on the coefficient obtained in the calculation process and the correction output obtained in the sensor output correction process, multiplying the conversion coefficient by the correction output, and A conversion process as a new correction output is included, and in the air ratio calculation process, the multi-dimensional polynomial approximation formula for the air ratio, the coefficient obtained in the coefficient calculation process, and the new value obtained in the conversion process. The air ratio may be calculated based on an appropriate correction output.

【0026】これにより、アルコール燃料の空気比や空
燃比等を高精度にかつ容易に求めることができ、空燃比
測定処理の多機能化を実現させることができる。
Thus, the air ratio, the air-fuel ratio, etc. of the alcohol fuel can be easily and accurately obtained, and the multi-function of the air-fuel ratio measuring process can be realized.

【0027】そして、前記酸炭比用情報記憶処理として
は、空燃比測定のための装置とは別に設置されたコンピ
ュータでの燃料と空気の理論燃焼反応シミュレーション
によって、前記係数演算式に使用される各種係数群の酸
炭比の変化に対する特性データ群を演算し、前記記憶領
域に記憶することにより達成できる。
As the information storage processing for the acid-to-carbon ratio, the coefficient calculation formula is used by simulating the theoretical combustion reaction of fuel and air with a computer installed separately from the apparatus for measuring the air-fuel ratio. This can be achieved by calculating a characteristic data group for a change in the acid-carbon ratio of various coefficient groups and storing the characteristic data group in the storage area.

【0028】前記第2の演算処理は、前記処理のほか
に、測定の前に、水炭比が所定の規定値である場合での
酸炭比≠0における空燃比センサの出力をIp1、酸炭
比=0における空燃比センサの基準出力をIp0とした
とき、 換算係数=Ip0/Ip1 の関係式に基づいて換算係数とIp1の対応表を記憶手
段に記憶しておく対応表記憶処理と、前記センサ出力補
正処理にて得られた補正出力に対応する換算係数を前記
対応表から折れ線近似演算により求める換算係数演算処
理と、前記換算係数と前記補正出力を乗算し、該乗算値
を新たな補正出力とする換算処理を含めるようにし、前
記空気比演算処理において、前記空気比用多次元多項近
似式と前記係数演算処理にて得られた係数と前記換算処
理にて得られた新たな補正出力に基づいて空気比を演算
するようにしてもよい。
In addition to the above-described processing, the second arithmetic processing includes, before the measurement, the output of the air-fuel ratio sensor at the acid-coal ratio ≠ 0 when the water-coal ratio is a prescribed value, Ip1, When the reference output of the air-fuel ratio sensor at the coal ratio = 0 is Ip0, a correspondence table storing process of storing a correspondence table between the conversion coefficient and Ip1 in the storage means based on a relational expression of conversion coefficient = Ip0 / Ip1, A conversion coefficient calculation process for obtaining a conversion coefficient corresponding to the correction output obtained in the sensor output correction process from the correspondence table by a polygonal line approximation; multiplying the conversion coefficient by the correction output; A conversion process to be a correction output is included, and in the air ratio calculation process, the multidimensional polynomial approximation for the air ratio, a coefficient obtained in the coefficient calculation process, and a new correction obtained in the conversion process. Based on output It may be calculated air ratio.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る空燃比測定方
法及び空燃比測定装置を例えば自動車用内燃機関や各種
工業炉等に使用される空燃比測定装置に適用した実施の
形態例(以下、単に実施の形態に係る空燃比測定装置と
記す)を図1〜図29を参照しながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An air-fuel ratio measuring method and an air-fuel ratio measuring apparatus according to the present invention will be described below with reference to an embodiment in which the present invention is applied to an air-fuel ratio measuring apparatus used in, for example, an internal combustion engine for automobiles and various industrial furnaces. , Which is simply referred to as an air-fuel ratio measuring device according to the embodiment) will be described with reference to FIGS. 1 to 29.

【0030】本実施の形態に係る空燃比測定装置10
は、図1に示すように、燃焼排ガスを測定するための空
燃比センサ12と、該空燃比センサ12からの出力に基
づいて酸素濃度、空気比及び空燃比を演算する演算処理
系14を有して構成されている。
The air-fuel ratio measuring device 10 according to the present embodiment
Has an air-fuel ratio sensor 12 for measuring combustion exhaust gas and an arithmetic processing system 14 for calculating an oxygen concentration, an air ratio and an air-fuel ratio based on the output from the air-fuel ratio sensor 12, as shown in FIG. It is configured.

【0031】この空燃比センサ12は、ZrO2 等の酸
素イオン伝導性固体電解質を用いたセラミック基体20
とアルミナ等の高温絶縁体を用いたヒータ部21よりな
るセンサ素子16と、該センサ素子16を制御するため
の制御系18を有して構成されている。
The air-fuel ratio sensor 12 is a ceramic substrate 20 using an oxygen ion conductive solid electrolyte such as ZrO 2.
It has a sensor element 16 including a heater section 21 using a high-temperature insulator such as alumina and a high-temperature insulator, and a control system 18 for controlling the sensor element 16.

【0032】センサ素子16は、例えば2枚のアルミナ
層21a及び21bによるヒータ部21と3枚の固体電
解質層20a〜20cによるセラミック基体20が積層
されて構成されている。
The sensor element 16 is configured by laminating, for example, a heater section 21 composed of two alumina layers 21a and 21b and a ceramic substrate 20 composed of three solid electrolyte layers 20a to 20c.

【0033】セラミック基体20は、下から1層目の固
体電解質層20aと2層目の固体電解質層20bとの間
にくぼみを設けて周囲を密封した基準参照用酸素分圧室
22を作り、該2層目の固体電解質層20bの下側面と
上側面にそれぞれ多孔質性の白金電極(基準電極36及
び測定電極34)を設けている。
In the ceramic substrate 20, a recess is provided between the first solid electrolyte layer 20a and the second solid electrolyte layer 20b from the bottom to form a reference oxygen partial pressure chamber 22 whose periphery is sealed. Porous platinum electrodes (a reference electrode 36 and a measurement electrode 34) are provided on the lower surface and the upper surface of the second solid electrolyte layer 20b, respectively.

【0034】下から2層目の固体電解質層20bと3層
目の固体電解質層20cとの間にくぼみを設けることに
よって測定室26を設け、該測定室26と外部空間を連
通するための多孔質性の拡散律速層24の通路を設けて
いる。
A measurement chamber 26 is provided by providing a depression between the second solid electrolyte layer 20b and the third solid electrolyte layer 20c from the bottom, and a porous hole for communicating the measurement chamber 26 with an external space. A passage for the quality diffusion-controlling layer 24 is provided.

【0035】3層目の固体電解質層20cの下面側及び
上面側にそれぞれ多孔質の白金電極28及び30(内側
ポンプ電極28及び外側ポンプ電極30)を設け、該外
側ポンプ電極30の上に多孔質性ZrO2 による電極保
護層23をコートしている。
Porous platinum electrodes 28 and 30 (inner pump electrode 28 and outer pump electrode 30) are provided on the lower and upper surfaces of the third solid electrolyte layer 20c, respectively. The electrode protection layer 23 is coated with quality ZrO 2 .

【0036】一方、1枚目のアルミナ層21aに白金系
サーメット電極でヒータパターン40を設け、その上面
に2枚目のアルミナ層21bを貼り合わせて、ヒータ部
21が構成されている。
On the other hand, a heater section 40 is formed by providing a heater pattern 40 with a platinum-based cermet electrode on the first alumina layer 21a and bonding the second alumina layer 21b on the upper surface thereof.

【0037】制御系18は、測定制御系50、ヒータ制
御系52、基準参照用酸素注入系53とで構成されてい
る。
The control system 18 includes a measurement control system 50, a heater control system 52, and a reference reference oxygen injection system 53.

【0038】基準参照用酸素注入系53は、基準参照用
酸素分圧発生用電源37の+極における一定電圧を高抵
抗を介して、前記下から2層目の固体電解質層20bの
基準電極36に接続することにより、基準電極36及び
測定電極34間に数μAの電流を流して、基準参照用酸
素分圧室22に酸素を充満させるものである。
The reference reference oxygen injection system 53 applies a constant voltage at the positive electrode of the reference reference oxygen partial pressure generating power supply 37 to the reference electrode 36 of the second solid electrolyte layer 20b from the bottom through a high resistance. Is connected, a current of several μA flows between the reference electrode 36 and the measurement electrode 34 to fill the reference oxygen partial pressure chamber 22 with oxygen.

【0039】具体的には、基準電極36に基準参照用酸
素分圧発生用電源37の+極を接続し、測定電極34に
−極(接地電位)を接続して数μAの微少電流を流し、
前記測定室26から基準参照用酸素分圧室22に極微量
の酸素を注入することによって、該基準参照用酸素分圧
室22に基準参照用酸素分圧をつくるようになってい
る。
Specifically, the positive electrode of the reference reference oxygen partial pressure generating power supply 37 is connected to the reference electrode 36, and the negative electrode (ground potential) is connected to the measuring electrode 34, and a small current of several μA flows. ,
By injecting a trace amount of oxygen from the measurement chamber 26 into the reference oxygen partial pressure chamber 22, a reference oxygen partial pressure is created in the reference oxygen partial pressure chamber 22.

【0040】そして、2層目の固体電解質層20bと測
定電極34及び基準電極36とで、測定室26内の酸素
分圧を計測するための酸素濃淡電池38が構成され、下
から3層目の固体電解質層20cと内側ポンプ電極28
及び外側ポンプ電極30とで、測定室26内の酸素分圧
を制御系18を介して調節するための酸素ポンプ32が
構成される。
The second solid electrolyte layer 20b, the measurement electrode 34 and the reference electrode 36 constitute an oxygen concentration cell 38 for measuring the oxygen partial pressure in the measurement chamber 26. Solid electrolyte layer 20c and inner pump electrode 28
The outer pump electrode 30 and the outer pump electrode 30 constitute an oxygen pump 32 for adjusting the oxygen partial pressure in the measurement chamber 26 via the control system 18.

【0041】ヒータ制御系52は、予め大気エアにおい
て、外部空間における測定ガスの温度を常温から950
℃変化させたときに、酸素ポンプ電流Ipが一定になる
ようにヒータ部21の印加電圧を調整して、測定ガスの
温度と稼働時のヒータ抵抗比(ヒータ部21の抵抗r/
ヒータ部21の常温抵抗ro)と基準稼働時のヒータ抵
抗比(ヒータ部21の抵抗r/ヒータ部21の常温抵抗
ro)の補正量とヒータ供給制御信号を調べ、ヒータ供
給制御量より稼働時のヒータ抵抗比(ヒータ部21の抵
抗r/ヒータ部21の常温抵抗ro)の補正量を求め、
稼働時のヒータ抵抗比(ヒータ部21の抵抗r/ヒータ
部21の常温抵抗ro)に減算して補正抵抗比を求め、
該補正抵抗比が一定となるようにPID制御でヒータ4
0の電力制御を実施している(この詳細については、例
えば特許2546547号参照)。
The heater control system 52 raises the temperature of the measurement gas in the external space from room temperature to 950
When the temperature is changed by ° C., the applied voltage of the heater section 21 is adjusted so that the oxygen pump current Ip becomes constant, and the temperature of the measurement gas and the heater resistance ratio during operation (resistance r /
The correction amount of the heater resistance ratio of the heater unit 21 at normal temperature ro) and the heater resistance ratio at the time of reference operation (the resistance r of the heater unit 21 / the normal temperature resistance ro of the heater unit 21) and the heater supply control signal are checked. Of the heater resistance ratio (resistance r of the heater unit 21 / normal temperature resistance ro of the heater unit 21) is obtained,
The correction resistance ratio is obtained by subtracting the heater resistance ratio during operation (resistance r of the heater unit 21 / normal temperature resistance ro of the heater unit 21),
The heater 4 is controlled by PID control so that the correction resistance ratio becomes constant.
0 power control is performed (for details, see, for example, Japanese Patent No. 254647).

【0042】前記測定電極34(GND)と内側ポンプ
電極とが数Ω〜数10Ωの抵抗器R(以下、戻し抵抗器
Rと記す)を介して接続されており、前記測定制御系5
0は、前記戻し抵抗器Rを介して信号の中性点(±信号
のときは0mV点)に接続されている。
The measurement electrode 34 (GND) and the inner pump electrode are connected via a resistor R of several Ω to several tens Ω (hereinafter, referred to as a return resistor R).
0 is connected to the neutral point of the signal (0 mV point for ± signal) via the return resistor R.

【0043】そして、基準電極36からバッファアンプ
(図1の例では、PID制御回路54)を介して、測定
室26内の酸素分圧と基準参照用酸素分圧室22内の酸
素分圧とで構成される酸素濃淡電池38の発生起電力
(電圧)Vaに酸素ポンプ電流Ip×戻し抵抗値Rが加
算された信号(以下、濃淡電池側の測定信号Vdと記
す)を計測する。前記酸素濃淡電池38の発生起電力V
aは、酸素注入用の酸素ポンプ電流Ip×酸素濃淡電池
38の内部抵抗、酸素濃淡電池38の不整定電位(主に
酸素濃淡電池38の基準電極36と測定電極34との間
に生じる温度差に起因する熱起電力等)とネルンストの
式で得られる酸素濃淡電池38の理論発生起電力とで構
成される。
Then, the oxygen partial pressure in the measurement chamber 26 and the oxygen partial pressure in the reference oxygen partial pressure chamber 22 are transmitted from the reference electrode 36 via a buffer amplifier (PID control circuit 54 in the example of FIG. 1). A signal obtained by adding the oxygen pump current Ip × the return resistance value R to the generated electromotive force (voltage) Va of the oxygen concentration battery 38 composed of the following (hereinafter, referred to as a concentration signal side measurement signal Vd) is measured. The generated electromotive force V of the oxygen concentration cell 38
a is an oxygen pump current Ip for oxygen injection × an internal resistance of the oxygen concentration cell 38, an irregular potential of the oxygen concentration cell 38 (mainly a temperature difference generated between the reference electrode 36 and the measurement electrode 34 of the oxygen concentration cell 38). And the theoretical electromotive force of the oxygen concentration cell 38 obtained by the Nernst equation.

【0044】測定制御系50の目標設定電圧Vbは、測
定室26の酸素分圧が空気比≒1に相当する酸素濃淡電
池38の発生起電力とする。
The target set voltage Vb of the measurement control system 50 is the generated electromotive force of the oxygen concentration cell 38 in which the oxygen partial pressure in the measurement chamber 26 corresponds to the air ratio ≒ 1.

【0045】そして、前記測定制御系50は、濃淡電池
側の測定信号Vdと目標設定電圧Vbを比例積分微分制
御回路(PID制御回路)54とV/I変換回路56を
介して外側ポンプ電極30に接続し、酸素ポンプ32を
駆動して、濃淡電池側の測定信号Vdを目標設定電圧V
bに合わせるように制御する。
The measurement control system 50 converts the measurement signal Vd on the concentration cell side and the target set voltage Vb through the proportional-integral-derivative control circuit (PID control circuit) 54 and the V / I conversion circuit 56 to the outer pump electrode 30. And drives the oxygen pump 32 to change the measurement signal Vd on the concentration cell side to the target set voltage Vd.
Control is performed to match b.

【0046】戻し抵抗値R×酸素ポンプ電流Ipは、前
記PID制御系の戻し量となっていて、目標設定電圧V
bの数%〜数10%で、フィードバック制御系の発振防
止に用いている。
The return resistance value R × the oxygen pump current Ip is the return amount of the PID control system, and the target set voltage V
Several percent to several tens of b are used to prevent oscillation of the feedback control system.

【0047】ここで、PID制御回路54の動作を説明
すると、濃淡電池側の測定信号Vd>目標設定電圧Vb
のとき、測定室26の酸素を外部空間側に戻す方向の酸
素ポンプ電流Ipを流し、濃淡電池側の測定信号Vdを
目標設定電圧Vbに収束するようにPID動作によって
フィードバック制御する。
The operation of the PID control circuit 54 will now be described. The measurement signal Vd on the concentration cell side> the target set voltage Vb
At this time, the oxygen pump current Ip in the direction of returning the oxygen in the measurement chamber 26 to the external space side is passed, and the feedback control is performed by the PID operation so that the measurement signal Vd on the concentration cell side converges to the target set voltage Vb.

【0048】逆に濃淡電池側の測定信号Vd>目標設定
電圧Vbのとき、測定室26側に酸素を注入する方向の
酸素ポンプ電流Ipを流す。このとき、外部空間側のC
2、H2 Oが外側ポンプ電極30の電極界面において
酸素ポンプ32によって電気分解され、これによって酸
素イオンが測定室26側に移動し、測定室26側に酸素
が注入され、濃淡電池側の測定信号Vdが目標設定電圧
Vbに収束するようにPID動作によってフィードバッ
ク制御されることになる。
Conversely, when the measurement signal Vd on the concentration cell side> the target set voltage Vb, an oxygen pump current Ip in the direction of injecting oxygen flows into the measurement chamber 26 side. At this time, C on the external space side
O 2 and H 2 O are electrolyzed by the oxygen pump 32 at the electrode interface of the outer pump electrode 30, whereby oxygen ions move to the measurement chamber 26 side, oxygen is injected into the measurement chamber 26 side, and oxygen on the concentration cell side. Feedback control is performed by the PID operation so that the measurement signal Vd converges to the target set voltage Vb.

【0049】PID制御回路54の出力電圧信号Vp
は、酸素ポンプ電流Ipに比例し、酸素ポンプ32によ
って制御される酸素量を間接的に示す。
Output voltage signal Vp of PID control circuit 54
Represents indirectly the amount of oxygen controlled by the oxygen pump 32, which is proportional to the oxygen pump current Ip.

【0050】例えば、前記測定制御系50では、基準電
圧Vbのレベルとして例えば350mVを使用してお
り、また、測定電極34と基準電極36間の電圧Va
は、被測定ガスが大気エア(空気過剰)ではほぼ310
mV程度、ストイキ点ではほぼ350mV、燃料過剰の
場合、ほぼ400mV程度である。従って、後段の演算
処理系14での空燃比測定に悪影響を及ぼさないよう
に、また、測定制御系50に発振が生じないように、戻
し抵抗器Rの抵抗値を選択することが好ましい。
For example, in the measurement control system 50, for example, 350 mV is used as the level of the reference voltage Vb, and the voltage Va between the measurement electrode 34 and the reference electrode 36 is used.
Is approximately 310 when the gas to be measured is atmospheric air (excess air).
mV, about 350 mV at the stoichiometric point, and about 400 mV in the case of excess fuel. Therefore, it is preferable to select the resistance value of the return resistor R so as not to adversely affect the air-fuel ratio measurement in the downstream processing system 14 and to prevent oscillation from occurring in the measurement control system 50.

【0051】一方、ヒータ制御系52は、図1に示すよ
うに、ヒータ40の両端電圧を測定するヒータ電圧測定
部60と、ヒータ40に流れる電流を抵抗Rhを通じて
測定するヒータ電流測定部62と、前記ヒータ電圧測定
部60からのヒータ電圧Vhとヒータ電流測定部62か
らのヒータ電流Ihに基づく演算処理系14からの温度
制御コードChに基づいてヒータ温度を制御する温度制
御処理部64を有して構成されている。
On the other hand, as shown in FIG. 1, the heater control system 52 includes a heater voltage measuring section 60 for measuring the voltage across the heater 40, and a heater current measuring section 62 for measuring the current flowing through the heater 40 through the resistor Rh. A temperature control processing unit 64 for controlling the heater temperature based on the heater voltage Vh from the heater voltage measurement unit 60 and the temperature control code Ch from the arithmetic processing system 14 based on the heater current Ih from the heater current measurement unit 62. It is configured.

【0052】そして、前記PID制御回路54からの出
力(偏差信号)Vpは、後段のマルチプレクサ66を介
してA/D変換器68に供給され、該A/D変換器68
においてデジタルの偏差データに変換されて後述する演
算処理系14に送出されるようになっている。この偏差
データは、PID制御回路54から出力される電圧Vp
をデジタル変換した結果のデータであるため、酸素ポン
プ32に流れるポンプ電流値Ipを間接的に示すことに
なる。従って、以後の説明では、A/D変換器68から
出力されるデータをポンプ電流値Ipfxと記す。な
お、ヒータ電圧測定部60からの電圧信号Vh及びヒー
タ電流測定部62からの電流信号Ihは、前記マルチプ
レクサ66を介して演算処理系14に送出されるように
なっている。
The output (deviation signal) Vp from the PID control circuit 54 is supplied to an A / D converter 68 via a multiplexer 66 at the subsequent stage, and the A / D converter 68
Is converted into digital deviation data and sent to an arithmetic processing system 14 described later. This deviation data is calculated based on the voltage Vp output from the PID control circuit 54.
Is digitally converted, the pump current value Ip flowing through the oxygen pump 32 is indirectly indicated. Therefore, in the following description, the data output from the A / D converter 68 is referred to as a pump current value Ipfx. The voltage signal Vh from the heater voltage measuring section 60 and the current signal Ih from the heater current measuring section 62 are sent to the arithmetic processing system 14 via the multiplexer 66.

【0053】次に、演算処理系14の構成について図2
を参照しながら説明する。この演算処理系14は、空気
比、空燃比等を演算するための演算プログラムや各種固
定値等が登録されたROM80と、予め作成されたデー
タテーブル群や外部機器(キー入力装置82等)からの
データや各種プログラムによってデータ加工されたデー
タ等が格納されるRAM84と、演算プログラムによっ
て必要なデータが書き込まれる不揮発性メモリ86(例
えばEEPROMやフラッシュメモリ等)と、外部機器
に対してデータの入出力を行う入出力ポート88と、こ
れら各種回路を制御するCPU(制御装置及び論理演算
装置)90とを有して構成されている。
Next, the configuration of the arithmetic processing system 14 is shown in FIG.
This will be described with reference to FIG. The arithmetic processing system 14 includes a ROM 80 in which an arithmetic program for calculating an air ratio, an air-fuel ratio, and the like, various fixed values, and the like, and a data table group created in advance and external devices (such as a key input device 82). , A RAM 84 for storing data processed by various programs, a non-volatile memory 86 (for example, an EEPROM or a flash memory) to which necessary data is written by an arithmetic program, and inputting data to an external device. It has an input / output port 88 for performing output and a CPU (control device and logical operation device) 90 for controlling these various circuits.

【0054】前記各種回路は、CPU90から導出され
たデータバス92を介して各回路間のデータの受渡しが
行われ、更にCPU90から導出されたアドレスバスや
制御バス(共に図示せず)を介してそれぞれCPU90
にて制御されるように構成されている。前記データバス
92には、PID制御回路54からマルチプレクサ66
を通じて送出された出力(偏差信号)Vpをデジタル変
換するための上述したA/D変換器68が直接接続され
ている。
The above-mentioned various circuits exchange data between the respective circuits via a data bus 92 derived from the CPU 90, and further via an address bus and control bus (neither shown) derived from the CPU 90. CPU 90 each
It is configured to be controlled by. The data bus 92 is connected to the multiplexer 66 from the PID control circuit 54.
The above-mentioned A / D converter 68 for digitally converting the output (deviation signal) Vp sent through the A / D converter is directly connected.

【0055】前記入出力ポート88には、前記マルチプ
レクサ66と、選択されたデータを数値としてデジタル
表示するためのデジタル表示部94と、CPU90の状
態(ビジー状態やウェイト状態等)を表示するための状
態表示部96と、キー入力装置82と、アナログ出力系
98と、デジタル通信系100とが接続されている。
The input / output port 88 includes the multiplexer 66, a digital display unit 94 for digitally displaying the selected data as a numerical value, and a state (busy state, wait state, etc.) of the CPU 90. The status display unit 96, the key input device 82, the analog output system 98, and the digital communication system 100 are connected.

【0056】アナログ出力系98は、入出力ポート88
を通じて出力されたデジタルデータをアナログの信号
(電圧信号又は電流信号)に変換するD/A変換器10
2と、該D/A変換器102からの信号を所定のゲイン
に増幅したり、所定の出力ダイナミックレンジに調整す
るアナログ出力処理回路104を有する。
The analog output system 98 includes an input / output port 88
D / A converter 10 that converts digital data output through the converter into an analog signal (voltage signal or current signal)
2 and an analog output processing circuit 104 for amplifying the signal from the D / A converter 102 to a predetermined gain or adjusting the signal to a predetermined output dynamic range.

【0057】デジタル通信系100は、入出力ポート8
8を通じて出力されたデジタルデータに対して通信用の
誤り訂正符号や奇偶検査符号などを挿入するUART
や、長距離伝送が可能な電圧−電流をもつ信号に変換す
る例えばRC−232Cインターフェース、GP−IB
等を具備したデジタル通信処理回路106を有する。
The digital communication system 100 has an input / output port 8
UART for inserting an error correction code for communication or an odd / even check code into digital data output through
For example, RC-232C interface for converting into a signal having voltage-current capable of long-distance transmission, GP-IB
And the like.

【0058】そして、ROM80から読み出された演算
処理手段(演算処理プログラム)がCPU90において
実行されることで空燃比等の演算が行われる。
Then, the arithmetic processing means (arithmetic processing program) read from the ROM 80 is executed by the CPU 90, whereby arithmetic operations such as the air-fuel ratio are performed.

【0059】次に、演算処理手段の3つの実施の形態例
について図3〜図28を参照しながら説明する。
Next, three embodiments of the arithmetic processing means will be described with reference to FIGS.

【0060】まず、第1の実施の形態に係る演算処理手
段110A(図9参照)は、空気比=1に相当する空燃
比センサ12の基準出力(ストイキ点)を中心とした所
定の出力範囲をストイキ近傍ウィンドウ領域、該ストイ
キ近傍ウィンドウ領域よりも空気過剰の領域をリーン領
域、前記ストイキ近傍ウィンドウ領域よりも燃料過剰の
領域をリッチ領域としたとき、前記リーン領域、ストイ
キ近傍ウィンドウ領域、リッチ領域に対して、それぞれ
多次元多項近似式を用いて酸素当量値を求め、該酸素当
量値に基づいて空気比及び空燃比を求め、これら酸素当
量値、空気比及び空燃比を出力する。
First, the arithmetic processing means 110A (see FIG. 9) according to the first embodiment has a predetermined output range centered on the reference output (stoichiometric point) of the air-fuel ratio sensor 12 corresponding to the air ratio = 1. When the stoichiometric near window area, the air excess area than the stoichiometric near window area is the lean area, and the fuel excess area than the stoichiometric near window area is the rich area, the lean area, the stoichiometric near window area, the rich area , An oxygen equivalent value is determined using a multidimensional polynomial approximation formula, an air ratio and an air-fuel ratio are determined based on the oxygen equivalent value, and the oxygen equivalent value, the air ratio, and the air-fuel ratio are output.

【0061】具体的に、この第1の実施の形態に係る演
算処理手段110Aについて図3〜図16Cを参照しな
がら説明する。
More specifically, the arithmetic processing means 110A according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

【0062】まず、この第1の実施の形態に係る演算処
理手段110Aが実行される前に、図3に示すように、
情報記憶手段112を通じて、予め前記多次元多項近似
式に使用される各種係数群の水炭比H/Cの変化に対す
る特性データ群(A0 〜A2,S0 〜S6 ,R0
6 )がROM80に記憶される。この情報記憶手段1
12は、当該空燃比測定装置10とは別に設置されたコ
ンピュータ114において、燃料と空気の理論燃焼反応
シミュレーションによって、前記多次元多項近似式に使
用される各種係数群の水炭比H/Cの変化に対する特性
データ群(A0 〜A 2 特性テーブル,S0 〜S6 特性テ
ーブル,R0 〜R6 特性テーブル)を演算し、これら特
性データ群(A0 〜A2 特性テーブル,S0 〜S6 特性
テーブル,R 0 〜R6 特性テーブル)を前記演算処理系
14に用いられるROM80に例えばROMライター1
16を用いて焼き付け書き込む。このとき、演算処理手
段(プログラム)110Aやその他の固定データもRO
M80に焼き付け書き込まれる。
First, the arithmetic processing according to the first embodiment
Before the processing means 110A is executed, as shown in FIG.
Through the information storage means 112, the multidimensional polynomial approximation
The change of the water / carbon ratio H / C of the various coefficient groups used in the equation
Characteristic data group (A0~ ATwo, S0~ S6, R0~
R6) Is stored in the ROM 80. This information storage means 1
12 is a core installed separately from the air-fuel ratio measuring device 10.
The theoretical combustion reaction between fuel and air at the computer 114
By simulation, the multi-dimensional polynomial approximation
Characteristics of various coefficient groups used for change in H / C
Data group (A0~ A TwoCharacteristic table, S0~ S6Characteristic
Table, R0~ R6Characteristic table) and calculate these characteristics.
Sex data group (A0~ ATwoCharacteristic table, S0~ S6Characteristic
Table, R 0~ R6Characteristic table) to the arithmetic processing system
For example, the ROM writer 1
16 and burn-in. At this time,
RO (program) 110A and other fixed data
It is burned and written to M80.

【0063】特性データ群(A0 〜A2 特性テーブル,
0 〜S6 特性テーブル,R0 〜R 6 特性テーブル)や
プログラム等が書き込まれたROM80は、前記演算処
理系14にセットされ、該演算処理系14におけるデー
タバス92やアドレスバス等に電気的に接続される。
The characteristic data group (A0~ ATwoCharacteristic table,
S0~ S6Characteristic table, R0~ R 6Characteristic table) and
The ROM 80 in which programs and the like are written is stored in the arithmetic processing unit.
Set in the science system 14 and the data in the arithmetic processing system 14
It is electrically connected to a tabus 92, an address bus and the like.

【0064】ここで、ROM80に登録された特性デー
タ群(A0 〜A2 特性テーブル,S 0 〜S6 特性テーブ
ル,R0 〜R6 特性テーブル)の内訳について図4A〜
図8Cを参照しながら説明する。この特性データ群(A
0 〜A2 特性テーブル,S0〜S6 特性テーブル,R0
〜R6 特性テーブル)は、リーン領域、ストイキ近傍ウ
ィンドウ領域及びリッチ領域の各領域毎に作成される。
Here, the characteristic data registered in the ROM 80
Group (A0~ ATwoCharacteristic table, S 0~ S6Characteristics table
Le, R0~ R64A to 4B)
This will be described with reference to FIG. 8C. This characteristic data group (A
0~ ATwoCharacteristic table, S0~ S6Characteristic table, R0
~ R6(Characteristic Table)
It is created for each of the window area and the rich area.

【0065】まず、リーン領域については、その多次元
多項近似式が 酸素当量値MO2 =A0 +A1 ・x+A2 /x であることから、水炭比H/Cに対するA0 ,A1 及び
2 の変化がそれぞれA 0 特性テーブル、A1 特性テー
ブル及びA2 特性テーブルとしてROM80に書き込ま
れる。図4A〜図4Cに、A0 特性テーブル、A1 特性
テーブル及びA2特性テーブルに登録されたデータの変
化を包絡線の形で示す。
First, regarding the lean region, its multidimensional
Polynomial approximation formula is oxygen equivalent value MOTwo= A0+ A1・ X + ATwo/ X, A0, A1as well as
ATwoChanges in A 0Characteristic table, A1Characteristic table
Bull and ATwoWrite to ROM 80 as characteristic table
It is. 4A to 4C, FIG.0Characteristic table, A1Characteristic
Table and ATwoChange of data registered in the characteristic table
Is shown in the form of an envelope.

【0066】ストイキ近傍ウィンドウ領域については、
その多次元多項近似式が MO2 =S0 +S1 ・x+S2 ・x2 +S3 ・x3 +S
4 ・x4+S5 ・x5 +S6 ・x6 であることから、水炭比H/Cに対するS0 〜S6 の変
化がそれぞれS0 特性テーブル〜S6 特性テーブルとし
てROM80に書き込まれる。図5A〜図5D並びに図
6A〜図6Cに、S0 特性テーブル〜S3 特性テーブル
並びにS4 特性テーブル〜S6 特性テーブルに登録され
たデータの変化を包絡線の形で示す。
For the stoichiometric neighborhood window area,
The multi-dimensional polynomial approximation formula is: MO 2 = S 0 + S 1 · x + S 2 · x 2 + S 3 · x 3 + S
Since a 4 · x 4 + S 5 · x 5 + S 6 · x 6, is written in the S 0 to S ROM 80 change of 6 as S 0 characteristic table to S 6 characteristic table respectively for Mizusumihi H / C. FIGS. 5A to 5D and FIGS. 6A to 6C show changes of data registered in the S 0 characteristic table to the S 3 characteristic table and the S 4 characteristic table to the S 6 characteristic table in the form of an envelope.

【0067】リッチ領域については、その多次元多項近
似式が xx=x/Km(後述する) MO2 =R0 +R1 ・xx+R2 ・xx2 +R3 ・xx
3+R4 ・xx4 +R5 ・xx5 +R6 ・xx6 であることから、水炭比H/Cに対するR0 〜R6 の変
化がそれぞれR0 特性テーブル〜R6 特性テーブルとし
てROM80に書き込まれる。図7A〜図7D並びに図
8A〜図8Cに、R0 特性テーブル〜R3 特性テーブル
並びにR4 特性テーブル〜R6 特性テーブルに登録され
たデータの変化を包絡線の形で示す。
For the rich region, the multidimensional polynomial approximation formula is given by: xx = x / Km (to be described later) MO 2 = R 0 + R 1 xx + R 2 xx 2 + R 3 xx
3 + since R is 4 · xx 4 + R 5 · xx 5 + R 6 · xx 6, written in the R 0 to R ROM 80 change of 6 as R 0 characteristic table to R 6 characteristic table respectively for Mizusumihi H / C It is. Figure 7A~-7D and FIGS 8A~ view 8C, showing a variation of the data registered in the R 0 characteristic table to R 3 characteristic table and R 4 characteristic table to R 6 characteristic table in the form of an envelope.

【0068】そして、この第1の実施の形態に係る演算
処理手段110Aは、図9に示すように、キー入力装置
82(図2参照)から入力されたデータを受け取る入力
データ受取り手段120と、入力された燃料成分H及び
Cに基づいて水炭比H/Cを求める水炭比演算手段12
2と、該水炭比演算手段122にて求められた特定の水
炭比H/Cに対応するリーン領域における係数、ストイ
キ近傍ウィンドウ領域における係数及びリッチ領域にお
ける係数(A0 〜A2 ,S0 〜S6 ,R0 〜R 6 )をR
OM80に記憶されている特性データ群(A0 〜A2
性テーブル,S 0 〜S6 特性テーブル,R0 〜R6 特性
テーブル)に基づいて求めてそれぞれ係数テーブル(リ
ーン係数テーブルTa、ストイキ係数テーブルTb及び
リッチ係数テーブルTc)として展開させるテーブル展
開手段124と、所定の校正ガスを用いて前記空燃比セ
ンサ12の感度を補正するための補正係数HMやKmを
求め、該補正係数HMやKmを用いて前記空燃比センサ
12の出力を補正するセンサ出力補正手段126と、該
センサ出力補正手段126にて得られた補正出力(ポン
プ電流値)Ipxに基づいてリーン領域、ストイキ近傍
ウィンドウ領域及びリッチ領域のいずれか1つを選択す
る領域選択手段128と、該領域選択手段128にて選
択された領域に対応する多次元多項近似式と該選択され
た領域に対応する係数テーブルに格納された係数及び前
記補正出力Ipxに基づいて酸素当量値MO2 を求める
酸素当量値演算手段130と、求められた酸素当量値M
2 と少なくとも大気中の標準酸素分圧に基づいて空気
比λを求める空気比演算手段132と、求められた空気
比λと空気比λ=1のときの基準定数ARF0 に基づい
て空燃比ARFを求める空燃比演算手段134と、求め
られた酸素当量値MO2、空気比λ及び空燃比ARFを
入出力ポート88(図2参照)を通じてデジタル表示部
94、アナログ出力系98及びデジタル通信系100に
出力する出力処理手段136とを有して構成されてい
る。 ここで、センサ出力補正手段126にて補正係数
HM及びKmを求めるための基準となる諸因子について
説明する。補正係数としては、例えば、センサ毎の燃料
希薄(リーン)側で使用される補正係数HMとセンサ毎
の燃料過剰(リッチ)側で使用される補正係数Kmとが
ある。
Then, the operation according to the first embodiment
The processing means 110A includes, as shown in FIG.
An input for receiving the data input from 82 (see FIG. 2)
The data receiving means 120, the input fuel component H and
Water / coal ratio calculation means 12 for obtaining water / carbon ratio H / C based on C
2 and the specific water calculated by the charcoal ratio calculating means 122
Coefficient in lean region corresponding to coal ratio H / C, stoichiometric
In the window area and the rich area
Coefficient (A0~ ATwo, S0~ S6, R0~ R 6) To R
The characteristic data group (A) stored in the OM 800~ ATwoSpecial
Sex table, S 0~ S6Characteristic table, R0~ R6Characteristic
Table based on the coefficient table
Coefficient table Ta, stoichiometric coefficient table Tb,
Table exhibition developed as a rich coefficient table Tc)
Opening means 124 and the air-fuel ratio cell using a predetermined calibration gas.
Correction coefficients HM and Km for correcting the sensitivity of the sensor 12
The air-fuel ratio sensor is determined using the correction coefficients HM and Km.
A sensor output correcting means 126 for correcting the output of
The correction output obtained by the sensor output
Lean area, near stoichiometric based on Ipx
Select one of window area and rich area
Area selecting means 128 and the area selecting means 128
A multidimensional polynomial approximation corresponding to the selected region and the selected
Coefficients stored in the coefficient table corresponding to the
The oxygen equivalent value MO based on the corrected output IpxTwoAsk for
The oxygen equivalent value calculating means 130 and the obtained oxygen equivalent value M
OTwoAnd at least air based on atmospheric standard oxygen partial pressure
An air ratio calculating means 132 for obtaining the ratio λ;
Reference constant ARF when ratio λ and air ratio λ = 10Based on
Air-fuel ratio calculating means 134 for obtaining the air-fuel ratio ARF
Oxygen equivalent value MOTwo, Air ratio λ and air-fuel ratio ARF
Digital display through input / output port 88 (see FIG. 2)
94, analog output system 98 and digital communication system 100
And output processing means 136 for outputting.
You. Here, the correction coefficient is calculated by the sensor output correction means 126.
Factors used as criteria for determining HM and Km
explain. As the correction coefficient, for example, the fuel for each sensor
Correction coefficient HM used on lean side and each sensor
Correction coefficient Km used on the fuel-rich (rich) side of
is there.

【0069】最初に補正係数HMの求め方を図10のフ
ローチャートを参照しながら説明する。まず、ステップ
S1において、校正ガスO2 の濃度を設定する。校正ガ
スとしては、例えば 20%O2 ガス[O2 /N2 (酸素:約20%)] 10%O2 ガス[O2 /N2 (酸素:約10%)] 4%O2 ガス[O2 /N2 (酸素:約4%)] N2 ガス[CO2 /N2 (二酸化炭素:約13
%)] があり、のN2 ガスはストイキ点の校正ポンプ電流値
IpN2 を求めるために使用される。そして、校正ガス
(上述した20%O2 ガス、10%O2 ガス及び4%O
2 ガスのいずれか)の酸素濃度PO2 はキー入力装置8
2(図2参照)を通じて入力され、不揮発性メモリ86
の所定記憶領域に記憶される。
First, how to determine the correction coefficient HM will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in step S1, setting a concentration of the calibration gas O 2. As the calibration gas, for example, 20% O 2 gas [O 2 / N 2 (oxygen: about 20%)] 10% O 2 gas [O 2 / N 2 (oxygen: about 10%)] 4% O 2 gas [ O 2 / N 2 (oxygen: about 4%)] N 2 gas [CO 2 / N 2 (carbon dioxide: about 13%)
%)], And the N 2 gas is used to determine the calibration pump current value IpN 2 at the stoichiometric point. Then, the calibration gas (the above-mentioned 20% O 2 gas, 10% O 2 gas and 4% O 2 gas)
The oxygen concentration PO 2 of any one of the two gases
2 (see FIG. 2), and the non-volatile memory 86
In a predetermined storage area.

【0070】ところで、被測定ガス中の酸素濃度PO2
に対するセンサ素子16からのポンプ電流値Ipとの関
係は、図11に示すように、非線形となっている。その
ため、センサ毎に必要とされる感度係数を単純にポンプ
電流値Ip/酸素濃度PO2の比(1本の直線)で処理
すると、センサ素子16の個体間において、例えば4%
2 ガスで校正した場合の感度係数と大気エアで校正し
た場合の感度係数とで大きな違いが生じ、センサ素子1
6の個体間で測定精度にばらつきが生じるおそれがあ
る。
Incidentally, the oxygen concentration PO 2 in the gas to be measured is
Is nonlinear with respect to the pump current value Ip from the sensor element 16 as shown in FIG. Therefore, if the sensitivity coefficient required for each sensor is simply processed by the ratio (one straight line) of the pump current value Ip / the oxygen concentration PO 2 , for example, 4%
There is a large difference between the sensitivity coefficient when calibrated with O 2 gas and the sensitivity coefficient when calibrated with atmospheric air.
There is a possibility that the measurement accuracy varies among the six individuals.

【0071】そこで、本実施の形態では、実際のセンサ
素子16の特性を例えば4つに分類して、それぞれにつ
いて線形化のための直線(4本の直線)を設定し、リニ
アライズ番号として管理するようにする。例えば、セン
サ素子16の検査成績書にそのセンサ素子16の特性か
ら導き出される最適な直線を示すリニアライズ番号を記
しておく。そして、ROM80には、基準感度係数Ka
に基づいて求められたポンプ電流値(Ipo=Ka・P
2 )と各リニアライズ番号に対応した線形化前のポン
プ電流値Ipfoとの対応テーブル(図12に特性曲線
として示す)を登録しておく。この図12において、特
性曲線aは直線状であり、特性曲線bはわずかに曲率を
有する曲線である。特性曲線cは特性曲線bよりも大き
な曲率を有し、特性曲線dは特性曲線cよりも大きな曲
率を有する。
Therefore, in the present embodiment, the characteristics of the actual sensor element 16 are classified into, for example, four, and straight lines (four straight lines) for linearization are set for each of them, and are managed as linearize numbers. To do it. For example, a linearization number indicating an optimal straight line derived from the characteristics of the sensor element 16 is described in the inspection result report of the sensor element 16. The ROM 80 stores the reference sensitivity coefficient Ka.
Current value (Ipo = Ka · P) obtained based on
A correspondence table (shown as a characteristic curve in FIG. 12) between O 2 ) and the pump current value Ipfo before linearization corresponding to each linearize number is registered. In FIG. 12, a characteristic curve a is a straight line, and a characteristic curve b is a curve having a slight curvature. The characteristic curve c has a larger curvature than the characteristic curve b, and the characteristic curve d has a larger curvature than the characteristic curve c.

【0072】具体的には、それぞれ4つのリニアライズ
番号LIN0〜LIN3について、リニアライズ後の基
準Ipoの刻み幅を例えば0.01としたときのリニア
ライズ前の基準Ipfoの変化をROM80にアドレス
順次に登録する。例えば、リニアライズ番号LIN0に
ついてみた場合、リニアライズ後の基準Ipoにおける
特性曲線aについての0.01毎のリニアライズ前の基
準Ipfoの変化の度合いがリニアライズ番号LIN0
に関する対応テーブルとして登録される。なお、図12
において、その他のリニアライズ番号に対応する特性曲
線は、LIN1に曲線bが対応し、LIN2に曲線cが
対応し、LIN3に曲線dが対応する。
More specifically, for each of the four linearization numbers LIN0 to LIN3, when the step size of the reference Ipo after the linearization is set to, for example, 0.01, the change of the reference Ipfo before the linearization is sequentially stored in the ROM 80. Register with. For example, in the case of the linearization number LIN0, the degree of change of the reference curve Ipfo before the linearization by 0.01 for the characteristic curve a in the reference curve Ipo after the linearization is the linearization number LIN0.
Is registered as a correspondence table. FIG.
In the characteristic curves corresponding to the other linearized numbers, the curve b corresponds to LIN1, the curve c corresponds to LIN2, and the curve d corresponds to LIN3.

【0073】この方法によれば、センサ素子16の特性
が4つのリニアライズ番号LIN0〜LIN3で分類管
理されることから、センサ素子16の個体間での測定精
度上のばらつきが少なくなる。
According to this method, since the characteristics of the sensor element 16 are classified and managed by the four linearization numbers LIN0 to LIN3, variations in the measurement accuracy among the individual sensor elements 16 are reduced.

【0074】次に、図10のステップS2において、ス
トイキ点の校正ポンプ電流値IpN 2 を求める。この処
理は、被測定ガスとしてN2 ガスを流し、例えばデジタ
ル表示部94での指示が安定したときに、第1の校正ボ
タン(図示せず)を押す。この段階で、測定値(ストイ
キ点の校正ポンプ電流値IpN2 )がデータバス92を
通じて不揮発性メモリ86の所定記憶領域に記憶され
る。
Next, in step S2 of FIG.
Calibration pump current value IpN at toy point TwoAsk for. This place
The principle is that the gas to be measured is NTwoFlow gas, for example digital
When the instruction on the display unit 94 becomes stable, the first calibration button
Press the tongue (not shown). At this stage, the measured values (storage
Point calibration pump current value IpNTwo) Connects the data bus 92
And stored in a predetermined storage area of the nonvolatile memory 86.
You.

【0075】次に、ステップS3において、校正ガスO
2 に対するポンプ電流値を読み取る。この処理は、被測
定ガスとしてステップS1にて設定した酸素濃度PO2
の校正ガスO2 を流し、例えばデジタル表示部94での
指示が安定したときに、第2の校正ボタン(図示せず)
を押す。この段階で、測定値(校正ガスのポンプ電流値
Ips)がデータバス92を通じて不揮発性メモリ86
の所定記憶領域に記憶される。
Next, in step S3, the calibration gas O
Read the pump current value for 2 . In this process, the oxygen concentration PO 2 set in step S1 as the gas to be measured is used.
Calibration gas O 2 is flowed, for example, when the instruction of the digital display unit 94 is stabilized, the second calibration button (not shown)
push. At this stage, the measured value (the pump current value Ips of the calibration gas) is stored in the nonvolatile memory 86 through the data bus 92.
In a predetermined storage area.

【0076】次に、ステップS4において、校正ガスO
2 の酸素濃度PO2 に応じた基準感度係数Kaに対する
リニアライズ後のポンプ電流値Ipoを次式に基づいて
求める。
Next, in step S4, the calibration gas O
The pumping current Ipo after linearization with respect to the reference sensitivity coefficient Ka according to the second oxygen concentration PO 2 determined based on the following equation.

【0077】Ipo=Ka・PO2 次に、ステップS5において、リニアライズ後のポンプ
電流値Ipoに対するリニアライズ前のポンプ電流値I
pfoを求める。この処理は、まず、キー入力装置82
にて入力されたリニアライズ番号に対応する対応テーブ
ルをROM80から読み出す。その後、例えば逆引き内
挿補完法を用いて対応テーブルから前記ステップS4に
て求めたリニアライズ後のポンプ電流値Ipoに対応す
るリニアライズ前のポンプ電流値Ipfoを求める。
[0077] Ipo = Ka · PO 2 Next, in step S5, the linearization prior to pumping current I to the pumping current Ipo after linearization
Find pfo. In this process, first, the key input device 82
The corresponding table corresponding to the input linearized number is read from the ROM 80. Thereafter, a pump current value Ipfo before linearization corresponding to the pump current value Ipo after linearization obtained in step S4 is obtained from the correspondence table using, for example, a reverse interpolation complementation method.

【0078】そして、次のステップS6において、補正
係数HMを次式に基づいて求め、該補正係数HMをデー
タバス92を通じて不揮発性メモリ86の所定記憶領域
に記憶する。
Then, in the next step S 6, the correction coefficient HM is obtained based on the following equation, and the correction coefficient HM is stored in a predetermined storage area of the nonvolatile memory 86 via the data bus 92.

【0079】HM=Ipfo/(Ips−IpN2 ) Ipfo:ステップS5で求めたリニアライズ前のポン
プ電流値 Ips:ステップS3で求めた校正ガスのポンプ電流値 IpN2 :ステップS2で求めたストイキ点の校正ポン
プ電流値 次に、前記センサ出力補正手段126での補正係数Km
の求め方を図13のフローチャートを参照しながら説明
する。
HM = Ipfo / (Ips-IpN 2 ) Ipfo: Pump current value before linearization obtained in step S5 Ips: Pump current value of calibration gas obtained in step S3 IpN 2 : stoichiometric point obtained in step S2 Next, the correction coefficient Km of the sensor output correction means 126
Will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0080】まず、ステップS101において、校正ガ
スCOの濃度PCOと校正ガスH2の濃度PH2 を設定
する。校正ガスとしては、例えば 3種混合ガス[(CO+H2 +CO2 )/N2 ]CO/
2 /CO2 [6.64%/2.57%/10%] が使用される。そして、校正ガスCO及びH2 の各濃度
PCO及びPH2 はキー入力装置82を通じて入力さ
れ、不揮発性メモリ86の所定記憶領域に記憶される。
[0080] First, in step S101, sets the concentration PH 2 of the calibration gas between H 2 concentration PCO of calibration gas CO. As the calibration gas, for example, a mixed gas of three kinds [(CO + H 2 + CO 2 ) / N 2 ] CO /
H 2 / CO 2 [6.64% / 2.57% / 10%] is used. The concentrations PCO and PH 2 of the calibration gases CO and H 2 are input through the key input device 82 and stored in a predetermined storage area of the nonvolatile memory 86.

【0081】次に、ステップS102において、校正ガ
スに対するポンプ電流値Ipsxを読み取る。この処理
は、被測定ガスとして上述した3種混合ガスを流し、例
えばデジタル表示部94での指示が安定したときに、第
3の校正ボタン(図示せず)を押す。この段階で、測定
値(校正ガスのポンプ電流値Ipsx)がデータバス9
2を通じて不揮発性メモリ86の所定記憶領域に記憶さ
れる。
Next, in step S102, the pump current value Ipsx for the calibration gas is read. In this process, the above-mentioned three kinds of mixed gas is flowed as the gas to be measured, and when the indication on the digital display unit 94 is stabilized, for example, a third calibration button (not shown) is pressed. At this stage, the measured value (the pump current value Ipsx of the calibration gas) is stored in the data bus 9.
2 is stored in a predetermined storage area of the nonvolatile memory 86.

【0082】次に、ステップS103において、補正係
数Kmを次式に基づいて求め、該補正係数Kmをデータ
バス92を通じて不揮発性メモリ86の所定記憶領域に
記憶する。
Next, in step S103, the correction coefficient Km is obtained based on the following equation, and the correction coefficient Km is stored in a predetermined storage area of the nonvolatile memory 86 via the data bus 92.

【0083】[0083]

【数1】 (Equation 1)

【0084】KCO:基準の一酸化炭素濃度感度係数
(ROM80に登録済み) KH2 :基準の水素濃度感度係数(ROM80に登録済
み) 次に、第1の実施の形態に係る演算処理手段110Aの
処理動作について図14及び図15のフローチャートを
参照しながら説明する。
KCO: Reference carbon monoxide concentration sensitivity coefficient (registered in ROM 80) KH 2 : Reference hydrogen concentration sensitivity coefficient (registered in ROM 80) Next, calculation processing means 110A according to the first embodiment The processing operation will be described with reference to the flowcharts of FIGS.

【0085】まず、ステップS201において、入力デ
ータ受取り手段120を通じて、キー入力装置82から
データが入力されたか否かの判別が行われ、該データが
入力されるまで、該ステップS201が繰り返される。
即ち、入力データ待ちとなる。
First, in step S201, it is determined whether or not data has been input from the key input device 82 through the input data receiving means 120, and step S201 is repeated until the data is input.
That is, it waits for input data.

【0086】このとき、操作者はキー入力装置82を使
用して、少なくとも燃料成分C(炭素)、H(水素)、
O(酸素)の各濃度PC、PH及びPOを入力する。
At this time, the operator uses the key input device 82 to enter at least the fuel components C (carbon), H (hydrogen),
Input each concentration PC, PH and PO of O (oxygen).

【0087】次に、ステップS202において、入力デ
ータ受取り手段120を通じて、前記入力された各濃度
が受け取られて不揮発性メモリ86の所定記憶領域に記
憶される。
Next, in step S 202, the respective input densities are received by the input data receiving means 120 and stored in a predetermined storage area of the nonvolatile memory 86.

【0088】次に、ステップS203において、センサ
出力補正手段126を通じて、前記センサ素子16から
A/D変換器68を介して入力されるポンプ電流値Ip
fxが補正されてポンプ電流値Ipxとされる。この補
正は、次式に基づいて行われる。
Next, in step S 203, the pump current value Ip input from the sensor element 16 via the A / D converter 68 through the sensor output correction means 126.
fx is corrected to the pump current value Ipx. This correction is performed based on the following equation.

【0089】Ipx=HM・(Ipfx−IpN2 ) 次に、ステップS204において、領域選択手段128
を通じて被測定ガスがリーン領域であるか、ストイキ近
傍ウィンドウ領域にあるか、あるいはリッチ領域にある
かが判別される。
Ipx = HM · (Ipfx−IpN 2 ) Next, in step S204, the area selecting means 128
It is determined whether the measured gas is in the lean region, in the stoichiometric vicinity window region, or in the rich region.

【0090】この空燃比測定装置10にて使用されるセ
ンサ素子16は、測定室26に空気過剰のガスが導入さ
れると、酸素ポンプ32は、測定室26の酸素分圧が所
定値となるように酸素を基準参照用酸素分圧室22側に
汲み出すため、V/I変換回路56からはその汲み出し
に要する正方向のポンプ電流(+Ip)が流れることに
なる。
In the sensor element 16 used in the air-fuel ratio measuring apparatus 10, when an excess air gas is introduced into the measuring chamber 26, the oxygen pump 32 turns the oxygen partial pressure of the measuring chamber 26 to a predetermined value. As described above, since oxygen is pumped to the reference reference oxygen partial pressure chamber 22 side, a positive pump current (+ Ip) required for the pumping flows from the V / I conversion circuit 56.

【0091】逆に、測定室26に燃料過剰のガスが導入
されると、酸素ポンプ32は、測定室26の酸素分圧が
所定値となるように酸素を基準参照用酸素分圧室22か
ら測定室26内に汲み入れることから、V/I変換回路
56からはその汲み入れに要する負方向のポンプ電流
(−Ip)が流れることになる。
Conversely, when the fuel-excess gas is introduced into the measurement chamber 26, the oxygen pump 32 sends oxygen from the reference oxygen partial pressure chamber 22 so that the oxygen partial pressure in the measurement chamber 26 becomes a predetermined value. Since the water is pumped into the measurement chamber 26, a negative pump current (−Ip) required for the pumping flows from the V / I conversion circuit 56.

【0092】従って、前記ステップS204での判別
は、ポンプ電流値Ipxがストイキ近傍ウィンドウ領域
の上限値W1以上であればリーン領域と判別され、ポン
プ電流値Ipxがストイキ近傍ウィンドウ領域の下限値
W2以下であればリッチ領域として判別される。また、
ポンプ電流値Ipxがストイキ近傍ウィンドウ領域の上
限値から下限値の間にあれば(W2<Ipx<W1)、
ストイキ近傍ウィンドウ領域として判別される。
Therefore, in the determination in step S204, if the pump current value Ipx is equal to or greater than the upper limit value W1 of the stoichiometric vicinity window region, it is determined that the region is lean, and the pump current value Ipx is equal to or less than the lower limit value W2 of the stoichiometric vicinity window region. If it is, it is determined as a rich area. Also,
If the pump current value Ipx is between the upper limit value and the lower limit value of the stoichiometric vicinity window region (W2 <Ipx <W1),
It is determined as a stoichiometric vicinity window area.

【0093】前記ステップS204においてリーン領域
と判別された場合は、次のステップS205に進み、テ
ーブル展開手段124を通じて水炭比H/Cに対応する
係数A0 〜A2 を求める。具体的には、図4A〜図4C
に示すA0 特性テーブル〜A 2 特性テーブルに登録され
た各係数群から水炭比H/Cに対応する係数A0 〜A 2
を例えば内挿法を用いて求める。求められた係数A0
2 は、同じくテーブル展開手段124を通じて不揮発
性メモリ86の所定記憶領域にリーン係数テーブルTa
として記憶される。
In step S204, the lean area
If it is determined that the
Corresponding to the water / carbon ratio H / C through the cable deployment means 124
Coefficient A0~ ATwoAsk for. Specifically, FIGS. 4A to 4C
A shown in0Characteristic table ~ A TwoCreated in the characteristic table
Coefficient A corresponding to the charcoal ratio H / C from each coefficient group0~ A Two
Is determined using, for example, an interpolation method. Determined coefficient A0~
ATwoIs also nonvolatile through the table developing means 124
Coefficient table Ta in a predetermined storage area of the volatile memory 86.
Is stored as

【0094】次に、ステップS206において、酸素当
量値演算手段130を通じて、リーン領域における酸素
当量値MO2 が次式に基づいて演算される。具体的に
は、不揮発性メモリ86に記憶されているリーン係数テ
ーブルTaの各係数A0 〜A2を読み出し、これら各係
数A0 〜A2 を次式に代入して演算を行う。求められた
酸素当量値MO2 は、データバス92を通じて不揮発性
メモリ86の所定記憶領域に記憶される。
Next, in step S206, the oxygen equivalent value MO 2 in the lean region is calculated by the oxygen equivalent value calculating means 130 based on the following equation. Specifically, the coefficients A 0 to A 2 of the lean coefficient table Ta stored in the non-volatile memory 86 are read, and these coefficients A 0 to A 2 are substituted into the following equation for calculation. The obtained oxygen equivalent value MO 2 is stored in a predetermined storage area of the nonvolatile memory 86 via the data bus 92.

【0095】MO2 =A0 +A1 ・Ipx+A2 /Ip
x 一方、前記ステップS204においてストイキ近傍ウィ
ンドウ領域と判別された場合は、次のステップS207
に進み、テーブル展開手段124を通じて水炭比H/C
に対応する係数S0 〜S6 を求める。具体的には、図5
A〜図6Cに示すS0 特性テーブル〜S6 特性テーブル
に登録された各係数群から水炭比H/Cに対応する係数
0 〜S6 を例えば内挿法を用いて求める。求められた
係数S0〜S6 は、同じくテーブル展開手段124を通
じて不揮発性メモリ86の所定記憶領域にストイキ係数
テーブルTbとして記憶される。
MO 2 = A 0 + A 1 · Ipx + A 2 / Ip
x On the other hand, if it is determined in step S204 that the area is the stoichiometric neighborhood window area, the next step S207
And the water / carbon ratio H / C through the table developing means 124
The coefficient S 0 to S 6 corresponding to determined. Specifically, FIG.
Obtaining coefficients S 0 to S 6 corresponding from each coefficient group that is registered in the S 0 characteristic table to S 6 characteristic table water coal ratio H / C as shown in A~ Figure 6C using, for example, the interpolation method. The calculated coefficients S 0 to S 6 are stored as a stoichiometric coefficient table Tb in a predetermined storage area of the nonvolatile memory 86 through the table expanding means 124.

【0096】次に、ステップS208において、酸素当
量値演算手段130を通じて、ストイキ近傍ウィンドウ
領域における酸素当量値MO2 が次式に基づいて演算さ
れる。具体的には、不揮発性メモリ86に記憶されてい
るストイキ係数テーブルTbの各係数S0 〜S6 を読み
出し、これら各係数S0 〜S6 を次式に代入して演算を
行う。求められた酸素当量値MO2 は、データバス92
を通じて不揮発性メモリ86の所定記憶領域に記憶され
る。
Next, in step S208, the oxygen equivalent value MO 2 in the stoichiometric window area is calculated by the oxygen equivalent value calculating means 130 based on the following equation. Specifically, the coefficients S 0 to S 6 of the stoichiometric coefficient table Tb stored in the non-volatile memory 86 are read, and these coefficients S 0 to S 6 are substituted into the following equation to perform the calculation. The obtained oxygen equivalent value MO 2 is stored in the data bus 92
Through a predetermined storage area of the nonvolatile memory 86.

【0097】MO2 =S0 +S1 ・Ipx+S2 ・Ip
2 +S3 ・Ipx3+S4 ・Ipx4 +S5 ・Ipx
5 +S6 ・Ipx6 他方、前記ステップS204においてリッチ領域と判別
された場合は、次のステップS209に進み、センサ出
力補正手段126を通じて、補正出力が補正係数Kmで
補正される。
MO 2 = S 0 + S 1 · Ipx + S 2 · Ip
x 2 + S 3 · Ipx 3 + S 4 · Ipx 4 + S 5 · Ipx
5 + S 6 · Ipx 6 On the other hand, if it is determined in step S 204 that the region is a rich region, the process proceeds to the next step S 209, and the correction output is corrected by the sensor output correction unit 126 using the correction coefficient Km.

【0098】Ipxx=Ipx/Km 次に、ステップS210において、テーブル展開手段1
24を通じて、水炭比H/Cに対応する係数R0 〜R6
を求める。具体的には、図7A〜図8Cに示すR0 特性
テーブル〜R6 特性テーブルに登録された各係数群から
水炭比H/Cに対応する係数R0 〜R6 を例えば内挿法
を用いて求める。求められた係数R0 〜R6 は、同じく
テーブル展開手段124を通じて不揮発性メモリ86の
所定記憶領域にリッチ係数テーブルTcとして記憶され
る。
Ipxx = Ipx / Km Next, in step S210, the table developing means 1
24, coefficients R 0 to R 6 corresponding to the water / carbon ratio H / C.
Ask for. Specifically, the coefficients R 0 to R 6 corresponding to the water / carbon ratio H / C are extracted from each coefficient group registered in the R 0 characteristic table to the R 6 characteristic table shown in FIGS. Determine using The obtained coefficients R 0 to R 6 are stored as a rich coefficient table Tc in a predetermined storage area of the nonvolatile memory 86 through the table expanding means 124.

【0099】次に、ステップS211において、酸素当
量値演算手段130を通じて、リッチ領域における酸素
当量値MO2 が次式に基づいて演算される。具体的に
は、不揮発性メモリ86に記憶されているリッチ係数テ
ーブルTcの各係数R0 〜R6を読み出し、これら各係
数R0 〜R6 を次式に代入して演算を行う。求められた
酸素当量値MO2 は、データバス92を通じて不揮発性
メモリ86の所定記憶領域に記憶される。
Next, in step S211, the oxygen equivalent value MO 2 in the rich region is calculated by the oxygen equivalent value calculating means 130 based on the following equation. Specifically, the coefficients R 0 to R 6 of the rich coefficient table Tc stored in the non-volatile memory 86 are read, and these coefficients R 0 to R 6 are substituted into the following equation to perform the calculation. The obtained oxygen equivalent value MO 2 is stored in a predetermined storage area of the nonvolatile memory 86 via the data bus 92.

【0100】MO2 =R0 +R1 ・Ipxx+R2 ・I
pxx2 +R3 ・Ipxx3+R4 ・Ipxx4 +R5
・Ipxx5 +R6 ・Ipxx6 前記ステップS206、ステップS208及びステップ
S211のいずれかの処理が終了した段階で図15のス
テップS212に進み、空気比演算手段132を通じ
て、前記酸素当量値MO2 が0以上か0未満かが判別さ
れる。
MO 2 = R 0 + R 1 · Ipxx + R 2 · I
pxx 2 + R 3 · Ipxx 3 + R 4 · Ipxx 4 + R 5
· Ipxx 5 + R 6 · Ipxx 6 the step S206, the process proceeds to step S212 of FIG. 15 at any stage of the processing is completed in step S208 and step S211, through the air ratio calculating means 132, the oxygen equivalent value MO 2 0 It is determined whether it is greater than or less than 0.

【0101】酸素当量値MO2 が0以上である場合、次
のステップS213に進み、次式に基づいて空気比λが
演算される。
If the oxygen equivalent value MO 2 is equal to or larger than 0, the flow advances to the next step S213, and the air ratio λ is calculated based on the following equation.

【0102】[0102]

【数2】 (Equation 2)

【0103】酸素当量値MO2 が0未満である場合は、
ステップS214に進み、次式に基づいて空気比λが演
算される。
When the oxygen equivalent value MO 2 is less than 0,
Proceeding to step S214, the air ratio λ is calculated based on the following equation.

【0104】[0104]

【数3】 (Equation 3)

【0105】前記ステップS213又はステップS21
4での処理が終了した段階で次のステップS215に進
み、空気比演算手段132を通じて、空気比λが不揮発
性メモリ86の所定記憶領域に記憶される。
Step S213 or step S21
At the stage when the process in 4 is completed, the process proceeds to the next step S215, and the air ratio λ is stored in the predetermined storage area of the nonvolatile memory 86 through the air ratio calculating means 132.

【0106】次に、ステップS216において、空燃比
演算手段134を通じて、前記求められた空気比λと空
気比λ=1のときの基準定数ARF0 に基づいて空燃比
ARFが演算される。
Next, in step S216, the air-fuel ratio ARF is calculated by the air-fuel ratio calculation means 134 based on the obtained air ratio λ and the reference constant ARF 0 when the air ratio λ = 1.

【0107】ARF=λ・ARF0 ここで、基準定数ARF0 は次式から求められる。ARF = λ · ARF 0 Here, the reference constant ARF 0 is obtained from the following equation.

【0108】[0108]

【数4】 (Equation 4)

【0109】次に、ステップS217において、空燃比
演算手段134を通じて、前記空燃比ARFが不揮発性
メモリ86の所定記憶領域に記憶される。
Next, in step S 217, the air-fuel ratio ARF is stored in a predetermined storage area of the nonvolatile memory 86 through the air-fuel ratio calculating means 134.

【0110】次に、ステップS218において、出力処
理手段136を通じて、前記不揮発性メモリ86の所定
記憶領域に記憶されている酸素当量値MO2 、空気比λ
及び空燃比ARFがそれぞれ読み出され、これら酸素当
量値MO2 、空気比λ及び空燃比ARFは入出力ポート
88を通じてデジタル表示部94、アナログ出力系98
及びデジタル通信系100に出力される。
Next, in step S218, the oxygen equivalent value MO 2 and the air ratio λ stored in the predetermined storage area of the nonvolatile memory 86 are output through the output processing means 136.
And the air-fuel ratio ARF are read out, and the oxygen equivalent value MO 2 , the air ratio λ, and the air-fuel ratio ARF are read through the input / output port 88 to the digital display unit 94 and the analog output system 98.
And output to the digital communication system 100.

【0111】前記ステップS218での処理が終了した
段階で、この演算処理手段110Aでの処理動作が終了
するが、再びキー入力装置82を通じて少なくとも燃料
成分H及びCが入力された時点で、この演算処理手段1
1AがCPU90によって起動されることになる。
When the processing in step S218 is completed, the processing operation of the arithmetic processing means 110A ends. When the fuel components H and C are input again through the key input device 82, the calculation operation is started. Processing means 1
1A will be activated by the CPU 90.

【0112】このように、第1の実施の形態に係る演算
処理手段110Aにおいては、ポンプ電流値Ipxと酸
素濃度PO2 との関係をリーン領域、ストイキ近傍ウィ
ンドウ領域及びリッチ領域にそれぞれ分けて3種類の多
次元多項近似式として表し、これら多次元多項近似式で
使用される定数を、測定前に予め燃焼混合ガスの各成分
演算(複雑な燃料の燃焼反応演算)を実施して、H/C
に対する各定数の変化をそれぞれ特性テーブル群(A0
〜A2 特性テーブル,S0 〜S6 特性テーブル,R0
6 特性テーブル)として記憶させ、特定のH/Cに対
応する係数(3種類の多次元多項近似式の各係数)を特
性テーブル群(A0 〜A2 特性テーブル,S0 〜S6
性テーブル,R0 〜R6 特性テーブル)から内挿法等を
用いて求めるようにしたので、データ入力によって特性
されたH/Cに対応する酸素当量値MO2 を求めるまで
に複雑な演算(複雑な燃料の燃焼反応演算)を実施する
必要がなく、水炭比H/Cの入力から酸素当量値MO2
が求まるまでの時間が非常に短くなり、これにより、空
気比λ及び空燃比ARFを求めるまでの時間も非常に短
縮される。
As described above, in the arithmetic processing means 110A according to the first embodiment, the relationship between the pump current value Ipx and the oxygen concentration PO 2 is divided into a lean region, a stoichiometric vicinity window region, and a rich region, respectively. The constants used in these multidimensional polynomial approximations are calculated beforehand by performing each component calculation (complex fuel combustion reaction calculation) of the combustion mixture gas before measurement to obtain H / C
Of each constant with respect to the characteristic table group (A 0
To A 2 characteristic table, S 0 to S 6 characteristic table, R 0 ~
R 6 characteristic table), and stores coefficients (corresponding to three types of multidimensional polynomial approximations) corresponding to a specific H / C in a characteristic table group (A 0 to A 2 characteristic table, S 0 to S 6 characteristic). Table, R 0 to R 6 characteristic table) using an interpolation method or the like, so that a complicated calculation (complexity) is required until the oxygen equivalent value MO 2 corresponding to H / C characterized by data input is obtained. It is not necessary to carry out the combustion reaction calculation of the fuel), and the oxygen equivalent value MO 2
Is very short, and as a result, the time until the air ratio λ and the air-fuel ratio ARF are also very short.

【0113】しかも、この第1の実施の形態に係る演算
処理手段110Aは、センサ出力補正手段126を通じ
て補正されたポンプ電流値Ipxに基づいて、リーン領
域、ストイキ近傍ウィンドウ領域及びリッチ領域に分類
し、それぞれに対応する多次元多項近似式を用いて酸素
当量値MO2 を求めるようにしたので、測定誤差を大幅
に減少させることができ、空燃比センサ12での測定精
度を向上させることができる。
Further, based on the pump current value Ipx corrected by the sensor output correcting means 126, the arithmetic processing means 110A according to the first embodiment classifies the data into a lean area, a stoichiometric vicinity window area, and a rich area. Since the oxygen equivalent value MO 2 is obtained using the corresponding multidimensional polynomial approximation formula, the measurement error can be greatly reduced, and the measurement accuracy of the air-fuel ratio sensor 12 can be improved. .

【0114】ここで、1つの実験例を示す。この実験例
は、被測定ガスの酸素濃度を変化させた場合において、
該被測定ガスを第1の実施の形態に係る演算処理手段1
10Aを用いた空燃比測定装置10で測定した際の酸素
濃度の測定誤差を見たものである。
Here, one experimental example will be described. In this experimental example, when the oxygen concentration of the gas to be measured was changed,
The gas to be measured is processed by the arithmetic processing means 1 according to the first embodiment.
FIG. 10 shows a measurement error of the oxygen concentration when measured by the air-fuel ratio measurement device 10 using 10A.

【0115】図16A〜図16Cにその実験結果を示
す。通常の空燃比測定装置での測定誤差は±50ppm
前後であるが、この実施の形態においては、リーン領域
では最大で±3ppm程度の測定誤差(図16A参
照)、ストイキ近傍ウィンドウ領域では最大で−8pp
m程度の測定誤差であり(図16B参照)、リッチ領域
では最大で±10ppm程度の測定誤差となっており
(図16C参照)、通常の空燃比測定装置と比べて非常
に誤差が小さくなっていることがわかる。
FIGS. 16A to 16C show the experimental results. Measurement error with a normal air-fuel ratio measuring device is ± 50 ppm
In this embodiment, the measurement error is about ± 3 ppm at the maximum in the lean region (see FIG. 16A), and −8 pp at the maximum in the stoichiometric window region.
The measurement error is about m (see FIG. 16B), and the maximum measurement error is about ± 10 ppm in the rich region (see FIG. 16C), which is much smaller than that of a normal air-fuel ratio measurement device. You can see that there is.

【0116】特に、図16Bに示すストイキ近傍ウィン
ドウ領域での測定誤差をみると、酸素濃度が1000p
pmの被測定ガスを測定した場合の誤差は5ppm程度
であり(ポイントP参照)、高精度に測定されているこ
とがわかる。
In particular, looking at the measurement error in the stoichiometric window region shown in FIG.
The error when measuring the gas to be measured at pm is about 5 ppm (see point P), which indicates that the measurement is performed with high accuracy.

【0117】次に、第2の実施の形態に係る演算処理手
段110Bについて図17〜図21を参照しながら説明
する。なお、図9と対応するものについては同符号を記
してその重複説明を省略する。
Next, an arithmetic processing means 110B according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. Components corresponding to those in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

【0118】この第2の実施の形態に係る演算処理手段
110Bは、図17に示すように、前記センサ出力補正
手段126からの補正出力Ipxが空気過剰を示す場合
に、該補正出力Ipxから被測定ガス中の酸素濃度PO
2 を求め、該酸素濃度PO2に基づいて空気比λを求め
る第1の演算手段140と、前記センサ出力補正手段1
26からの補正出力Ipxが燃料過剰を示す場合に、前
記補正出力Ipxと空気比用多次元多項近似式を用いて
空気比λを求める第2の演算手段142とを有して構成
されている。
As shown in FIG. 17, when the correction output Ipx from the sensor output correction means 126 indicates excess air, the arithmetic processing means 110B according to the second embodiment receives the correction output Ipx from the correction output Ipx. Oxygen concentration PO in measurement gas
2 and a first calculating means 140 for obtaining an air ratio λ based on the oxygen concentration PO 2;
When the correction output Ipx from 26 indicates an excess fuel, the second calculation means 142 for obtaining the air ratio λ using the correction output Ipx and the multi-dimensional polynomial approximation formula for the air ratio is provided. .

【0119】そして、前記第1の演算手段140は、前
記センサ出力補正手段126からの補正出力Ipxに基
づいて被測定ガス中の酸素濃度PO2 を求め、該酸素濃
度PO2 を空気比λを求めるための燃焼排ガスの理論演
算式に代入して空気比λを求める。
The first calculating means 140 calculates the oxygen concentration PO 2 in the gas to be measured based on the correction output Ipx from the sensor output correcting means 126, and calculates the oxygen concentration PO 2 as the air ratio λ. The air ratio λ is determined by substituting it into the theoretical calculation formula of the combustion exhaust gas to be determined.

【0120】一方、第2の演算手段142は、入力され
た燃料成分H及びCに基づく水炭比H/Cを変数とする
ゲインGをゲイン用多次元多項近似式を用いて求め、前
記補正出力Ipxを前記ゲインGにて補正演算し、この
補正演算された補正出力Ipxと空気比用多次元多項近
似式を用いて空気比λを求める。
On the other hand, the second calculating means 142 obtains the gain G using the water / carbon ratio H / C based on the input fuel components H and C as a variable using a multidimensional polynomial approximation formula for gain, and The output Ipx is corrected by the gain G, and the air ratio λ is obtained by using the corrected output Ipx and the multidimensional polynomial approximation formula for the air ratio.

【0121】そして、この第2の実施の形態に係る演算
処理手段110Bは、その処理が実行される前に、図1
8に示すように、情報記憶手段144を通じて、予めゲ
イン用多次元多項近似式及び空気比用多次元多項近似式
に使用される係数a0 〜a3及びb0 〜b4 が不揮発性
メモリ86に記憶される。この情報記憶手段144は、
当該空燃比測定装置10とは別に設置されたコンピュー
タ146において、燃料と空気の理論燃焼反応シミュレ
ーションによって、前記多次元多項近似式に使用される
係数a0 〜a3 及びb0 〜b4 を演算し、求めた係数a
0 〜a3 及びb 0 〜b4 を前記演算処理系14に用いら
れる不揮発性メモリ86に書き込む。係数a0 〜a3
びb0 〜b4 が書き込まれた不揮発性メモリ86は、前
記演算処理系14にセットされ、該演算処理系14にお
けるデータバス92やアドレスバス等に電気的に接続さ
れる。
Then, the operation according to the second embodiment
Before the processing is executed, the processing unit 110B
As shown in FIG.
Multi-dimensional polynomial approximation for air ratio and multi-dimension polynomial approximation for air ratio
Coefficient a used for0~ AThreeAnd b0~ BFourIs non-volatile
Stored in the memory 86. This information storage means 144
A computer installed separately from the air-fuel ratio measuring device 10
146, a simulation of the theoretical combustion reaction between fuel and air
Is used in the multidimensional polynomial approximation
Coefficient a0~ AThreeAnd b0~ BFourIs calculated and the coefficient a
0~ AThreeAnd b 0~ BFourIs used for the arithmetic processing system 14.
To the nonvolatile memory 86 to be written. Coefficient a0~ AThreePassing
And b0~ BFourIs written in the nonvolatile memory 86
Is set in the arithmetic processing system 14, and
Connected electrically to the data bus 92, address bus, etc.
It is.

【0122】ここで、不揮発性メモリ86に登録された
係数a0 〜a3 及びb0 〜b4 の内訳について説明す
る。係数a0 〜a3 及びb0 〜b4 は、空気比用とゲイ
ン用とで作成される。
Here, the details of the coefficients a 0 to a 3 and b 0 to b 4 registered in the nonvolatile memory 86 will be described. Coefficients a 0 ~a 3 and b 0 ~b 4 is created and the gain for the air ratio.

【0123】まず、空気比用については、その多次元多
項近似式が 空気比λ=a0 +a1 ・x+a2 ・x2 +a3 ・x3 であることから、各係数a0 〜a3 は、ある水炭比H/
Cを基準として燃焼理論計算により導かれる係数が選ば
れる。例えば水炭比H/C=1.85の場合は、a0
0.9958、a1 =0.0742、a2 =0.004
6、a3 =0.0001が選ばれる。
First, for the air ratio, since the multidimensional polynomial approximation formula is the air ratio λ = a 0 + a 1 · x + a 2 · x 2 + a 3 · x 3 , each coefficient a 0 to a 3 is , A certain charcoal ratio H /
Based on C, a coefficient derived from the combustion theory calculation is selected. For example, when the water / carbon ratio H / C = 1.85, a 0 =
0.9958, a 1 = 0.0742, a 2 = 0.004
6, a 3 = 0.0001 is selected.

【0124】ゲイン用については、その多次元多項近似
式が ゲインG=b0 +b1 ・(H/C)+b2 ・(H/C)
2+b3 ・(H/C)3 +b4 ・(H/C)4 であることから、各係数b0 〜b4 は、使用される燃料
の水炭比H/Cの幅によって決定され、例えば水炭比H
/Cの範囲を0.5〜5.0としたとき、b0 =1.8
44、b1 =0.9036、b2 =0.3507、b3
=0.0662、b4 =0.0047が選ばれる。
For the gain, the multidimensional polynomial approximation formula is given by the following equation: G = b 0 + b 1 · (H / C) + b 2 · (H / C)
Since 2 + b 3 · (H / C) 3 + b 4 · (H / C) 4 , each of the coefficients b 0 to b 4 is determined by the width of the water / carbon ratio H / C of the fuel used, For example, the charcoal ratio H
When the range of / C is 0.5 to 5.0, b 0 = 1.8
44, b 1 = 0.9036, b 2 = 0.3507, b 3
= 0.0662 and b 4 = 0.0047 are selected.

【0125】そして、この第2の実施の形態に係る演算
処理手段110Bは、図17に示すように、上述した第
1及び第2の演算手段140及び142に加えて、第1
の実施の形態に係る演算処理手段110A(図9参照)
と同様の入力データ受取り手段120と、水炭比演算手
段122と、センサ出力補正手段126と、該センサ出
力補正手段126からの補正出力Ipxに基づいて被測
定ガスが空気過剰か燃料過剰かを判別する判別手段15
0と、第1の演算手段140又は第2の演算手段142
で求められた空気比λと空気比λ=1のときの基準定数
ARF0 に基づいて空燃比ARFを求める空燃比演算手
段134と、求められた酸素濃度PO2、空気比λ及び
空燃比ARFを入出力ポート88を通じてデジタル表示
部94、アナログ出力系98及びデジタル通信系100
に出力する出力処理手段136とを有して構成されてい
る。
As shown in FIG. 17, the arithmetic processing means 110B according to the second embodiment includes the first and second arithmetic means 140 and 142 as well as the first and second arithmetic means.
Arithmetic processing means 110A according to the embodiment (see FIG. 9)
Based on the input data receiving means 120, the water / carbon ratio calculating means 122, the sensor output correcting means 126, and the correction output Ipx from the sensor output correcting means 126, it is determined whether the measured gas is excessive in air or fuel. Discriminating means 15 for discriminating
0 and the first computing means 140 or the second computing means 142
Air-fuel ratio calculating means 134 for obtaining the air-fuel ratio ARF based on the air ratio λ obtained in the above and the reference constant ARF 0 when the air ratio λ = 1, the obtained oxygen concentration PO 2 , the air ratio λ and the air-fuel ratio ARF Through an input / output port 88, a digital display unit 94, an analog output system 98, and a digital communication system 100.
And an output processing means 136 for outputting to

【0126】第1の演算手段140は、前記センサ出力
補正手段126からの補正出力Ipxに基づいて被測定
ガス中の酸素濃度PO2 を演算する酸素濃度演算手段1
60と、空気比λを求めるための燃焼排ガスの理論演算
式に前記酸素濃度PO2 を代入して空気比λを演算する
空気比演算手段162とを有する。
The first calculating means 140 calculates the oxygen concentration PO 2 in the gas to be measured based on the correction output Ipx from the sensor output correcting means 126.
60 and an air ratio calculating means 162 for calculating the air ratio λ by substituting the oxygen concentration PO 2 into the theoretical calculation formula of the combustion exhaust gas for obtaining the air ratio λ.

【0127】第2の演算手段142は、前記ゲイン用多
次元多項近似式と不揮発性メモリ86に登録されている
係数a0 〜a3 及びb0 〜b4 と水炭比H/Cに基づい
てゲインGを演算するゲイン演算手段164と、上述し
たセンサ出力補正手段126からの補正出力Ipxに前
記ゲイン演算手段164からのゲインGを乗算して補正
演算値xを得る補正演算手段166と、前記空気比用多
次元多項近似式と前記補正演算値xに基づいて空気比λ
を演算する空気比演算手段168とを有する。
The second calculating means 142 is based on the multidimensional polynomial approximation for gain, the coefficients a 0 to a 3 and b 0 to b 4 registered in the nonvolatile memory 86, and the water / carbon ratio H / C. A gain calculating means 164 for calculating the gain G by using the correction output Ipx from the sensor output correcting means 126 described above and the gain G from the gain calculating means 164 to obtain a corrected calculation value x. The air ratio λ is calculated based on the multi-dimensional polynomial approximation formula for the air ratio and the correction operation value x.
And an air ratio calculating means 168 for calculating

【0128】次に、第2の実施の形態に係る演算処理手
段110Bの処理動作について図19〜図21のフロー
チャートを参照しながら説明する。
Next, the processing operation of the arithmetic processing means 110B according to the second embodiment will be described with reference to the flowcharts of FIGS.

【0129】まず、ステップS301において、入力デ
ータ受取り手段120を通じて、キー入力装置82(図
2参照)からデータが入力されたか否かの判別が行わ
れ、該データが入力されるまで、該ステップS301が
繰り返される。即ち、入力データ待ちとなる。
First, in step S301, it is determined whether or not data has been input from the key input device 82 (see FIG. 2) through the input data receiving means 120. Until the data is input, the process proceeds to step S301. Is repeated. That is, it waits for input data.

【0130】このとき、操作者はキー入力装置82を使
用して、少なくとも燃料成分C(炭素)、H(水素)、
O(酸素)の各濃度PC、PH及びPOを入力する。
At this time, the operator uses the key input device 82 to enter at least the fuel components C (carbon), H (hydrogen),
Input each concentration PC, PH and PO of O (oxygen).

【0131】次に、ステップS302において、入力デ
ータ受取り手段120を通じて、前記入力された各濃度
が受け取られて不揮発性メモリ86の所定記憶領域に記
憶される。
Next, in step S302, the respective input densities are received by the input data receiving means 120 and stored in a predetermined storage area of the nonvolatile memory 86.

【0132】次に、ステップS303において、センサ
出力補正手段126を通じて、前記センサ素子16から
A/D変換器68を介して入力されるポンプ電流値Ip
fxが補正されてポンプ電流値Ipxとされる。この補
正は、次式に基づいて行われる。
Next, in step S303, the pump current value Ip input from the sensor element 16 via the A / D converter 68 through the sensor output correction means 126.
fx is corrected to the pump current value Ipx. This correction is performed based on the following equation.

【0133】Ipx=HM・(Ipfx−IpN2 ) 次に、ステップS304において、判別手段150を通
じて、被測定ガスが空気過剰であるか燃料過剰であるか
が判別される。具体的には、ポンプ電流値Ipxが0以
上であれば空気過剰として判別され、Ipxが0未満で
あれば燃料過剰として判別される。
Ipx = HM ・ (Ipfx−IpN 2 ) Next, in step S304, it is determined through the determination means 150 whether the gas to be measured is excessive in air or excessive in fuel. Specifically, if the pump current value Ipx is 0 or more, it is determined that the air is excessive, and if the Ipx is less than 0, it is determined that the fuel is excessive.

【0134】そして、前記ステップS304において、
空気過剰と判別された場合は、次のステップS305に
進み、第1の演算手段140(サブルーチン)に入る。
Then, in step S304,
If it is determined that the air is excessive, the process proceeds to the next step S305 and enters the first calculating means 140 (subroutine).

【0135】この第1の演算手段140での処理動作
は、まず、図20のステップS401において、酸素濃
度演算手段160を通じて、前記センサ出力補正手段1
26からの補正出力Ipxから被測定ガス中の酸素濃度
PO2 を求める。具体的には、今回のリニアライズ番号
に対応するポンプ電流−酸素濃度特性(不揮発性メモリ
86にテーブルとして記憶されている)からポンプ電流
値Ipxに対応する酸素濃度PO2 が例えば内挿法等を
使用して求められる。
The processing operation of the first calculating means 140 is as follows. First, in step S401 of FIG.
The oxygen concentration PO 2 in the gas to be measured is obtained from the corrected output Ipx from 26. Specifically, the pump current corresponding to the current linearization number - oxygen concentration characteristics of oxygen concentration PO 2 is for example interpolation or the like corresponding to the pump current value Ipx from (stored as tables in the nonvolatile memory 86) Sought using.

【0136】次に、ステップS402において、同じく
酸素濃度演算手段160を通じて、酸素濃度PO2 が不
揮発性メモリ86の所定記憶領域に記憶される。
Next, in step S 402, the oxygen concentration PO 2 is stored in a predetermined storage area of the nonvolatile memory 86 via the oxygen concentration calculating means 160.

【0137】次に、ステップS403において、空気比
演算手段162を通じて、次式から空気比λが演算され
る。
Next, in step S403, the air ratio λ is calculated from the following equation through the air ratio calculating means 162.

【0138】[0138]

【数5】 (Equation 5)

【0139】その後、ステップS404において、同じ
く空気比演算手段162を通じて、空気比λが不揮発性
メモリ86の所定記憶領域に記憶される。
Thereafter, in step S404, the air ratio λ is stored in a predetermined storage area of the nonvolatile memory 86 via the air ratio calculating means 162.

【0140】前記ステップS404での処理が終了した
段階で、この第1の演算手段140での処理が終了す
る。
When the processing in step S404 is completed, the processing in the first arithmetic means 140 is completed.

【0141】一方、図19の前記ステップS304にお
いて燃料過剰と判別された場合は、ステップS306に
おいて、第2の演算手段142(サブルーチン)に入
る。
On the other hand, if it is determined in step S304 in FIG. 19 that the fuel is excessive, the flow proceeds to step S306, where the second calculation means 142 (subroutine) is entered.

【0142】この第2の演算手段142での処理動作
は、まず、図21のステップS501において、ゲイン
演算手段164を通じて、ゲイン用多次元多項近似式
(次式参照)と不揮発性メモリ86に登録されている係
数b0 〜b4 と水炭比H/Cに基づいてゲインGが演算
される。なお、係数b0 〜b4 については上述したの
で、ここでは省略する。
The processing operation of the second calculating means 142 is firstly registered in the multi-dimensional polynomial approximating equation for gain (see the following equation) and the nonvolatile memory 86 through the gain calculating means 164 in step S501 of FIG. The gain G is calculated based on the coefficients b 0 to b 4 and the water / carbon ratio H / C. Since the coefficients b 0 to b 4 have been described above, they are omitted here.

【0143】G=b0 +b1 ・(H/C)+b2 ・(H
/C)2+b3 ・(H/C)3 +b4 ・(H/C)4 次に、ステップS502において、補正演算手段166
を通じて、次式に示すように、前記センサ出力補正手段
126からの補正出力Ipxに前記ゲイン演算手段16
4からのゲインGが乗算されて補正演算値xが求められ
る。
G = b 0 + b 1 · (H / C) + b 2 · (H
/ C) 2 + b 3 · (H / C) 3 + b 4 · (H / C) 4 Next, in step S502, the correction operation means 166
As shown in the following equation, the correction output Ipx from the sensor output correction means 126 is applied to the gain calculation means 16
4 is multiplied by a gain G to obtain a corrected operation value x.

【0144】x=G・Ipx 次に、ステップS503において、空気比演算手段16
8を通じて、空気比用多次元多項近似式(次式参照)、
係数a0 〜a3 、補正演算値x及び補正係数Kmに基づ
いて空気比λが演算される。
X = G · Ipx Next, in step S503, the air ratio calculating means 16
8, a multidimensional polynomial approximation formula for the air ratio (see the following formula),
The air ratio λ is calculated based on the coefficients a 0 to a 3 , the correction calculation value x, and the correction coefficient Km.

【0145】λ=(a0 +a1 ・x+a2 ・x2 +a3
・x3 )/Km その後、ステップS504において、同じく空気比演算
手段168を通じて、前記空気比λが不揮発性メモリ8
6の所定記憶領域に記憶される。
Λ = (a 0 + a 1 · x + a 2 · x 2 + a 3
X 3 ) / Km Then, in step S 504, the air ratio λ is stored in the nonvolatile memory 8 through the air ratio calculating means 168.
6 is stored in the predetermined storage area.

【0146】前記ステップS504での処理が終了した
段階で、この第2の演算手段142での処理が終了す
る。
When the processing in step S504 is completed, the processing in the second arithmetic means 142 is completed.

【0147】そして、図19に示すように、前記第1の
演算手段140又は第2の演算手段142での処理が終
了した段階で、次のステップS307に進み、空燃比演
算手段134を通じて、前記第1の演算手段140又は
第2の演算手段142で求められた空気比λと空気比λ
=1のときの基準定数ARF0 に基づいて空燃比ARF
が演算される。
Then, as shown in FIG. 19, when the processing by the first calculating means 140 or the second calculating means 142 is completed, the process proceeds to the next step S307, where the air-fuel ratio calculating means 134 The air ratio λ and the air ratio λ obtained by the first calculating means 140 or the second calculating means 142
= 1 based on the reference constant ARF 0 when ARF = 1
Is calculated.

【0148】ARF=λ・ARF0 次に、ステップS308において、空燃比演算手段13
4を通じて、前記空燃比ARFが不揮発性メモリ86の
所定記憶領域に記憶される。
ARF = λ · ARF 0 Next, at step S308, the air-fuel ratio calculating means 13
4, the air-fuel ratio ARF is stored in a predetermined storage area of the nonvolatile memory 86.

【0149】次に、ステップS309において、出力処
理手段136を通じて、前記不揮発性メモリ86の所定
記憶領域に記憶されている酸素濃度PO2 、空気比λ及
び空燃比ARFがそれぞれ読み出され、これら酸素濃度
PO2 、空気比λ及び空燃比ARFは入出力ポート88
を通じてデジタル表示部94、アナログ出力系98及び
デジタル通信系100に出力される。
Next, in step S309, the oxygen concentration PO 2 , the air ratio λ, and the air-fuel ratio ARF stored in the predetermined storage area of the nonvolatile memory 86 are read out via the output processing means 136, respectively. The concentration PO 2 , the air ratio λ, and the air-fuel ratio ARF are input / output ports 88
Are output to the digital display unit 94, the analog output system 98, and the digital communication system 100 via the

【0150】前記ステップS309での処理が終了した
段階で、この演算処理手段110Bでの処理動作が終了
するが、再びキー入力装置82を通じて少なくとも燃料
成分H及びCが入力された時点で、この演算処理手段1
10BがCPU90によって起動されることになる。
When the processing in step S309 is completed, the processing operation of the arithmetic processing means 110B is completed. However, when the fuel components H and C are input again through the key input device 82, the calculation operation is started. Processing means 1
10B will be activated by the CPU 90.

【0151】このように、第2の実施の形態に係る演算
処理手段110Bにおいては、被測定ガスが燃料過剰の
場合に、補正出力IpxにかけるべきゲインGを、デー
タ入力によって特定された水炭比H/C、不揮発性メモ
リ86に登録された係数b0〜b4 及びゲイン用多次元
多項近似式に基づいて求め、求めたゲインGを補正出力
Ipxに乗算して補正電流値xを求め、この補正電流値
xを空気比用多次元多項近似式に代入し、更に予め不揮
発性メモリ86に登録されている係数a0 〜a 3 に基づ
いて空気比λを求めるようにしたので、不揮発性メモリ
86に展開すべき係数テーブルの容量を大幅に減らすこ
とができ、使用するメモリ容量の低減化を図ることがで
きる。
As described above, the calculation according to the second embodiment
In the processing means 110B, the measured gas is
In this case, the gain G to be applied to the correction output Ipx is
H / C specified by data input, nonvolatile memo
Coefficient b registered in Re 860~ BFourAnd multi-dimensional for gain
Determined based on the polynomial approximation formula, and corrected gain G is output.
Ipx is multiplied to obtain a correction current value x.
Substitute x into the multi-dimensional polynomial approximation for air ratio, and
Coefficient a registered in the memory 860~ A ThreeBased on
To obtain the air ratio λ.
86 to greatly reduce the capacity of the coefficient table to be expanded.
It is possible to reduce the amount of memory used.
Wear.

【0152】ここで、空気比λとポンプ電流値Ipとの
対応表を用いた従来の空燃比センサ(比較例)と第2の
実施の形態に係る演算処理手段110Bが組み込まれた
空燃比センサ12(実施例)とのメモリ容量の比較につ
いて説明する。なお、数値データはすべて浮動小数点
(4バイトデータ)を使用している。
Here, a conventional air-fuel ratio sensor (comparative example) using a correspondence table between the air ratio λ and the pump current value Ip and an air-fuel ratio sensor incorporating the arithmetic processing means 110B according to the second embodiment A description will be given of a comparison of the memory capacity with the embodiment 12 (embodiment). Note that all numerical data use floating point (4 byte data).

【0153】空気比λとポンプ電流値Ipとの対応表を
用いた比較例においては、対応表の精度とポンプ電流I
pから空気比λへの変換速度との兼ね合いもあるが、空
気比λの刻み幅を0.001として、測定範囲を0.5
〜1.0とすると、(Ip,λ)の組は、500ポイン
ト必要となり、メモリ容量としては4バイト×500ポ
イント×2=4kバイトが必要となる。
In the comparative example using the correspondence table between the air ratio λ and the pump current value Ip, the accuracy of the correspondence table and the pump current Ip were compared.
Although there is a trade-off with the conversion speed from p to the air ratio λ, the measurement range is 0.5 with the step size of the air ratio λ being 0.001.
If it is set to 1.01.0, a set of (Ip, λ) requires 500 points, and a memory capacity of 4 bytes × 500 points × 2 = 4 kbytes is required.

【0154】一方、実施例に係る空燃比センサ12にお
いては、ゲイン用多次元多項近似式の係数がb0 〜b4
で5つ、空気比用多次元多項近似式の係数がa0 〜a3
で4つであるから、空気比λ及び空燃比ARFの演算に
必要な不揮発性メモリ86に記憶すべきデータの容量
は、(5+4)×4バイト=36バイトで済む。
On the other hand, in the air-fuel ratio sensor 12 according to the embodiment, the coefficients of the multi-dimensional polynomial approximation for gain are b 0 to b 4.
And the coefficients of the multi-dimensional polynomial approximation for the air ratio are a 0 to a 3
Therefore, the capacity of data to be stored in the non-volatile memory 86 necessary for calculating the air ratio λ and the air-fuel ratio ARF is (5 + 4) × 4 bytes = 36 bytes.

【0155】このため、第2の実施の形態に係る演算処
理手段110Bを使用することにより、記憶容量の少な
いEEPROM等の不揮発性メモリ86やRAM容量の
少ないワンチップCPUを採用することができ、しか
も、RAM84をバックアップするための電池も不要に
なるため、空燃比測定装置10の取扱いの容易化並びに
小型軽量化を実現させることができる。
Therefore, by using the arithmetic processing means 110B according to the second embodiment, a nonvolatile memory 86 such as an EEPROM having a small storage capacity and a one-chip CPU having a small RAM capacity can be adopted. Moreover, since a battery for backing up the RAM 84 is not required, the handling of the air-fuel ratio measuring device 10 can be facilitated and the size and weight can be reduced.

【0156】前記例では、不揮発性メモリ86に係数を
書き込むようにしたが、情報記憶手段144を通じて係
数a0 〜a3 及びb0 〜b4 をROM80に登録するよ
うにすれば、不揮発性メモリ86の省略も実現できる。
In the above example, the coefficients are written in the nonvolatile memory 86. However, if the coefficients a 0 to a 3 and b 0 to b 4 are registered in the ROM 80 through the information storage means 144, the nonvolatile memory 86 86 can also be omitted.

【0157】また、ゲインGを4次元の多項近似式で求
め、空気比λを3次元の多項近似式で求めるようにした
が、次元は、精度に応じて適宜選択すればよく、5次元
や6次元等の多項近似式を使用してもよい。
Further, the gain G is obtained by a four-dimensional polynomial approximation, and the air ratio λ is obtained by a three-dimensional polynomial approximation. A polynomial approximation such as six-dimensional may be used.

【0158】次に、第3の実施の形態に係る演算処理手
段110Cについて図22〜図25を参照しながら説明
する。なお、図17と対応するものについては同符号を
記す。
Next, an arithmetic processing means 110C according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. Components corresponding to those in FIG. 17 are denoted by the same reference numerals.

【0159】この第3の実施の形態に係る演算処理手段
110Cは、前記第2の実施の形態に係る演算処理手段
110B(図17参照)とほぼ同様の構成を有するが、
入力された燃料成分O及びCに基づいて酸炭比を求める
酸炭比演算手段180を有する点と、第2の演算手段1
42の構成が以下のように異なる。
The arithmetic processing means 110C according to the third embodiment has substantially the same configuration as the arithmetic processing means 110B (see FIG. 17) according to the second embodiment.
A point having an acid-carbon ratio calculating means 180 for obtaining an acid-carbon ratio based on the input fuel components O and C;
42 differs as follows.

【0160】即ち、この第2の演算手段142は、測定
の前に、予め空気比λを求めるための空気比用多次元多
項近似式に使用される係数群を求めるための水炭比用係
数演算式に使用される係数群の水炭比H/Cの変化に対
する特性データ群をROM80に記憶しておく水炭比用
情報記憶手段182(図23参照)と、図22に示すよ
うに、特定の水炭比H/Cに対応する前記水炭比用係数
演算式の係数群を前記特性データ群に基づいて求めてそ
れぞれ水炭比用係数テーブル184として展開する水炭
比用テーブル展開手段186と、前記水炭比用係数演算
式と水炭比用係数テーブル184に格納された係数群と
前記特定の水炭比H/Cに基づいて前記空気比用多次元
多項近似式に使用される係数を求める水炭比用係数演算
手段188と、前記空気比用多次元多項近似式と前記水
炭比用係数演算手段188からの係数と前記センサ出力
補正手段126からの補正出力Ipxに基づいて空気比
λを演算する空気比演算手段190とを有する。
That is, before the measurement, the second calculating means 142 calculates the coefficient of water-coal ratio for obtaining the coefficient group used in the multi-dimensional polynomial approximation equation for the air ratio in advance for obtaining the air ratio λ. As shown in FIG. 22, a water / carbon ratio information storage means 182 (see FIG. 23) for storing in the ROM 80 a characteristic data group for a change in the water / carbon ratio H / C of a coefficient group used in the arithmetic expression. A charcoal ratio table developing means for obtaining a coefficient group of the charcoal ratio coefficient arithmetic expression corresponding to a specific charcoal ratio H / C based on the characteristic data group and developing the coefficient group as a charcoal ratio coefficient table 184, respectively. 186, the coefficient calculation formula for the water-coal ratio, the coefficient group stored in the coefficient table for the coal-carbon ratio 184, and the multi-dimensional polynomial approximation for the air ratio based on the specific water-carbon ratio H / C. A coefficient calculating means 188 for calculating the coal / coal ratio It has an air ratio calculating means 190 for calculating an air ratio λ based on the multi-dimensional polynomial approximation formula for the air ratio, the coefficient from the coefficient calculating means 188 for the charcoal ratio and the correction output Ipx from the sensor output correcting means 126. .

【0161】また、この第3の実施の形態に係る演算処
理手段110Cは、酸炭比≠0の場合に対応して、前記
各種手段に加えて、以下のような手段も用意されてい
る。
In addition, the arithmetic processing means 110C according to the third embodiment is provided with the following means in addition to the above-mentioned various means, corresponding to the case where the oxidized carbon ratio is ≠ 0.

【0162】即ち、酸炭比O/Cの有無を判別するため
の酸炭比判別手段192と、測定の前に、予め酸炭比=
0に対応する出力に換算する換算係数KKを求めるため
の係数用多次元多項近似式に使用される係数群を求める
ための酸炭比用係数演算式に使用される係数群の酸炭比
O/Cの変化に対する特性データ群をROM80に記憶
しておく酸炭比用情報記憶手段194(図24参照)
と、特定の酸炭比O/Cに対応する前記酸炭比用係数演
算式の係数群を前記特性データ群に基づいて求めてそれ
ぞれ酸炭比用係数テーブル196として展開する酸炭比
用テーブル展開手段198と、前記酸炭比用係数演算式
と各種酸炭比用係数テーブル196に格納された係数群
と前記特定の酸炭比O/Cに基づいて前記係数用多次元
多項近似式に使用される係数を求める酸炭比用係数演算
手段200と、前記係数用多次元多項近似式と前記酸炭
比用係数演算手段200からの係数と前記センサ出力補
正手段126からの補正出力Ipxに基づいて換算係数
KKを演算する換算係数演算手段202と、前記換算係
数KKと前記補正出力Ipxを乗算し、該乗算値を新た
な補正出力Ipxとする換算手段204とが用意されて
いる。
That is, an acid-carbon ratio determining means 192 for determining the presence or absence of an acid-carbon ratio O / C, and an acid-carbon ratio =
The acid-coal ratio O of the coefficient group used in the coefficient-coefficient-calculation equation used to determine the coefficient group used in the multidimensional polynomial approximation equation for the coefficient for determining the conversion coefficient KK converted into the output corresponding to 0 Acid-coal ratio information storage means 194 for storing a characteristic data group for a change in / C in ROM 80 (see FIG. 24).
And a coefficient group for the acid-carbon ratio coefficient calculation formula corresponding to a specific acid-carbon ratio O / C, based on the characteristic data group, and developed as an acid-carbon ratio coefficient table 196, respectively. Based on the expansion means 198, the coefficient arithmetic expression for the acid-coal ratio, the coefficient group stored in the coefficient table 196 for various acid-coal ratios, and the specific acid-coal ratio O / C, the multidimensional polynomial approximation expression for the coefficient is obtained. A coefficient calculating means 200 for calculating a coefficient to be used; a multidimensional polynomial approximation formula for the coefficient, a coefficient from the coefficient calculating means 200 for the acid and carbon ratio, and a correction output Ipx from the sensor output correcting means 126. Conversion coefficient calculating means 202 for calculating the conversion coefficient KK based on the conversion coefficient KK and the correction output Ipx are provided, and the conversion means 204 is provided as a new correction output Ipx.

【0163】そして、この第3の実施の形態に係る演算
処理手段110Cが実行される前に、図23に示すよう
に、水炭比用情報記憶手段182を通じて、予め係数演
算式に使用される各種係数群の水炭比H/Cの変化に対
する特性データ群がROM80に記憶される。この水炭
比用情報記憶手段182は、当該空燃比測定装置10と
は別に設置されたコンピュータ206において、燃料と
空気の理論燃焼反応シミュレーションによって、前記多
次元多項近似式に使用される各種係数群の水炭比H/C
の変化に対する特性データ群を演算し、その演算結果で
ある特性データ群を前記演算処理系14に用いられるR
OM80に例えばROMライター208を用いて焼き付
け書き込む。このとき、演算処理手段(プログラム)や
その他の固定データもROM80に焼き付け書き込まれ
る。
Before the arithmetic processing means 110C according to the third embodiment is executed, as shown in FIG. 23, the arithmetic processing means 110C is used in advance in a coefficient arithmetic expression through a water / carbon ratio information storage means 182. The characteristic data group for the change in the water / carbon ratio H / C of the various coefficient groups is stored in the ROM 80. The water-coal ratio information storage means 182 is provided by a computer 206 installed separately from the air-fuel ratio measuring device 10, by a theoretical combustion reaction simulation of fuel and air, for various coefficient groups used in the multidimensional polynomial approximation formula. H / C
Is calculated, and a characteristic data group as a result of the calculation is calculated based on the R data used in the arithmetic processing system 14.
The OM 80 is burned and written using, for example, the ROM writer 208. At this time, the arithmetic processing means (program) and other fixed data are also burned and written in the ROM 80.

【0164】また、図24に示すように、酸炭比用情報
記憶手段194を通じて、予め係数演算式に使用される
各種係数群の酸炭比H/Cの変化に対する特性データ群
がROM80に記憶される。この酸炭比用情報記憶手段
194においても、当該空燃比測定装置10とは別に設
置された前記コンピュータ210において、燃料と空気
の理論燃焼反応シミュレーションによって、前記多次元
多項近似式に使用される各種係数群の酸炭比O/Cの変
化に対する特性データ群を演算し、その演算結果である
特性データ群を前記演算処理系14に用いられるROM
80に例えばROMライター212を用いて焼き付け書
き込む。
As shown in FIG. 24, the characteristic data group for the change in the acid / carbon ratio H / C of the various coefficient groups used in the coefficient calculation equation is stored in the ROM 80 in advance through the acid / carbon ratio information storage means 194. Is done. In the acid-coal ratio information storage means 194, the computer 210 installed separately from the air-fuel ratio measuring apparatus 10 also performs various theoretical simulations of fuel and air to simulate various kinds of equations used in the multidimensional polynomial approximation. A characteristic data group corresponding to a change in the acid-carbon ratio O / C of the coefficient group is calculated, and a characteristic data group as a result of the calculation is stored in a ROM used in the arithmetic processing system.
For example, it is burned and written in 80 using a ROM writer 212.

【0165】特性データ群やプログラム等が書き込まれ
たROM80は、前記演算処理系14にセットされ、該
演算処理系14におけるデータバス92やアドレスバス
等に電気的に接続される。
The ROM 80 in which the characteristic data group, the program, and the like are written is set in the arithmetic processing system 14 and is electrically connected to the data bus 92, the address bus, and the like in the arithmetic processing system 14.

【0166】ここで、ROM80に登録された特性デー
タ群の内訳について説明する。この特性データ群は、空
気比用多次元多項近似式及び係数用多次元多項近似式に
使用される係数毎に作成される。
Here, the details of the characteristic data group registered in the ROM 80 will be described. This characteristic data group is created for each coefficient used in the multidimensional polynomial approximation formula for air ratio and the multidimensional polynomial approximation formula for coefficients.

【0167】まず、空気比用多次元多項近似式は、次式
のように、 λ=ΣAi ・xi で表され、6次元までの多次元多項近似式を考えた場
合、 λ=A0 +A1 ・x+A2 ・x2 +A3 ・x3 +A4
4+A5 ・x5 +A6 ・x6 となる。
[0167] First, air ratio multidimensional polynomial approximation, as follows, expressed in λ = ΣA i · x i, when considering a multi-dimensional polynomial approximation up to 6 dimensions, lambda = A 0 + A 1 · x + A 2 · x 2 + A 3 · x 3 + A 4 ·
the x 4 + A 5 · x 5 + A 6 · x 6.

【0168】水炭比用係数演算式は、 Ai =ΣBij・(H/C)j で表され、6次元までの係数演算式を考えた場合、 Ai =Bi0+Bi1・(H/C) +Bi2・(H/C)2+Bi3・(H/
C)3+Bi4・(H/C)4+Bi5・(H/C)5+Bi6・(H/C)6 となる。
The equation for calculating the coefficient for the water / coal ratio is represented by A i = ΣB ij · (H / C) j. Considering the coefficient equation up to six dimensions, A i = B i0 + B i1 · (H / C) + B i2・ (H / C) 2 + B i3・ (H /
C) 3 + B i4 · (H / C) 4 + B i5 · (H / C) 5 + B i6 · (H / C) 6

【0169】具体的には、空気比用多次元多項近似式が
上述のように6次元の場合、係数演算式は、 A0 =B00+B01・(H/C) +B02・(H/C)2+B03・(H/
C)3+B04・(H/C)4+B05・(H/C)5+B06・(H/C)61 =B10+B11・(H/C) +B12・(H/C)2+B13・(H/
C)3+B14・(H/C)4+B15・(H/C)5+B16・(H/C)62 =B20+B21・(H/C) +B22・(H/C)2+B23・(H/
C)3+B24・(H/C)4+B25・(H/C)5+B26・(H/C)63 =B30+B31・(H/C) +B32・(H/C)2+B33・(H/
C)3+B34・(H/C)4+B35・(H/C)5+B36・(H/C)64 =B40+B41・(H/C) +B42・(H/C)2+B43・(H/
C)3+B44・(H/C)4+B45・(H/C)5+B46・(H/C)65 =B50+B51・(H/C) +B52・(H/C)2+B53・(H/
C)3+B54・(H/C)4+B55・(H/C)5+B56・(H/C)66 =B60+B61・(H/C) +B62・(H/C)2+B63・(H/
C)3+B64・(H/C)4+B65・(H/C)5+B66・(H/C)6 となる。そして、水炭比H/Cに対する各係数B00〜B
06、B10〜B16、B20〜B26、B30〜B36、B40
46、B50〜B56、B60〜B66の変化がそれぞれB00
性テーブル〜B06特性テーブル、B10特性テーブル〜B
16特性テーブル、B20特性テーブル〜B26特性テーブ
ル、B30特性テーブル〜B36特性テーブル、B40特性テ
ーブル〜B46特性テーブル、B50特性テーブル〜B56
性テーブル、B60特性テーブル〜B66特性テーブルとし
てROM80に書き込まれる。
Specifically, when the multi-dimensional polynomial approximation formula for the air ratio is six-dimensional as described above, the coefficient calculation formula is: A 0 = B 00 + B 01 · (H / C) + B 02 · (H / C) 2 + B 03・ (H /
C) 3 + B 04 · (H / C) 4 + B 05 · (H / C) 5 + B 06 · (H / C) 6 A 1 = B 10 + B 11 · (H / C) + B 12 · (H / C ) 2 + B 13・ (H /
C) 3 + B 14 · ( H / C) 4 + B 15 · (H / C) 5 + B 16 · (H / C) 6 A 2 = B 20 + B 21 · (H / C) + B 22 · (H / C ) 2 + B 23・ (H /
C) 3 + B 24・ (H / C) 4 + B 25・ (H / C) 5 + B 26・ (H / C) 6 A 3 = B 30 + B 31・ (H / C) + B 32・ (H / C ) 2 + B 33・ (H /
C) 3 + B 34 · (H / C) 4 + B 35 · (H / C) 5 + B 36 · (H / C) 6 A 4 = B 40 + B 41 · (H / C) + B 42 · (H / C ) 2 + B 43・ (H /
C) 3 + B 44 · ( H / C) 4 + B 45 · (H / C) 5 + B 46 · (H / C) 6 A 5 = B 50 + B 51 · (H / C) + B 52 · (H / C ) 2 + B 53・ (H /
C) 3 + B 54 · (H / C) 4 + B 55 · (H / C) 5 + B 56 · (H / C) 6 A 6 = B 60 + B 61 · (H / C) + B 62 · (H / C ) 2 + B 63・ (H /
C) 3 + B 64 · (H / C) 4 + B 65 · (H / C) 5 + B 66 · (H / C) 6 Then, each coefficient B 00 to B with respect to the water / carbon ratio H / C
06, B 10 ~B 16, B 20 ~B 26, B 30 ~B 36, B 40 ~
Changes in B 46 , B 50 to B 56 , and B 60 to B 66 are B 00 characteristic tables to B 06 characteristic tables and B 10 characteristic tables to B, respectively.
16 characteristic table, B 20 characteristic table ~B 26 characteristic table, B 30 characteristic table ~B 36 characteristic table, B 40 characteristic table ~B 46 characteristic table, B 50 characteristic table ~B 56 characteristic table, B 60 characteristic table ~B 66 is written to the ROM 80 as a characteristic table.

【0170】一方、係数比用多次元多項近似式は、次式
のように、 KK=ΣCi ・xi で表され、6次元までの多次元多項近似式を考えた場
合、 KK=C0 +C1 ・x+C2 ・x2 +C3 ・x3 +C4
・x4+C5 ・x5 +C6 ・x6 となる。
[0170] On the other hand, a multi-dimensional polynomial approximation is coefficient ratio as follows, expressed in KK = ΣC i · x i, when considering a multi-dimensional polynomial approximation up to 6 dimensions, KK = C 0 + C 1 · x + C 2 · x 2 + C 3 · x 3 + C 4
· A x 4 + C 5 · x 5 + C 6 · x 6.

【0171】酸炭比用係数演算式は、 Ci =ΣDij・(O/C)j で表され、6次元までの係数演算式を考えた場合、 Ci =Di0+Di1・(O/C) +Di2・(O/C)2+Di3・(O/
C)3+Di4・(O/C)4+Di5・(O/C)5+Di6・(O/C)6 となる。
The coefficient-calculation formula for the acid-to-coal ratio is expressed by C i = ΣD ij · (O / C) j , and considering the coefficient calculation formula up to six dimensions, C i = D i0 + D i1 · (O / C) + D i2 • (O / C) 2 + D i3 • (O /
C) 3 + D i4 · (O / C) 4 + D i5 · (O / C) 5 + D i6 · (O / C) 6

【0172】具体的には、係数用多次元多項近似式が上
述のように6次元の場合、係数演算式は、 C0 =D00+D01・(O/C) +D02・(O/C)2+D03・(O/
C)3+D04・(O/C)4+D05・(O/C)5+D06・(O/C)61 =D10+D11・(O/C) +D12・(O/C)2+D13・(O/
C)3+D14・(O/C)4+D15・(O/C)5+D16・(O/C)62 =D20+D21・(O/C) +D22・(O/C)2+D23・(O/
C)3+D24・(O/C)4+D25・(O/C)5+D26・(O/C)63 =D30+D31・(O/C) +D32・(O/C)2+D33・(O/
C)3+D34・(O/C)4+D35・(O/C)5+D36・(O/C)64 =D40+D41・(O/C) +D42・(O/C)2+D43・(O/
C)3+D44・(O/C)4+D45・(O/C)5+D46・(O/C)65 =D50+D51・(O/C) +D52・(O/C)2+D53・(O/
C)3+D54・(O/C)4+D55・(O/C)5+D56・(O/C)66 =D60+D61・(O/C) +D62・(O/C)2+D63・(O/
C)3+D64・(O/C)4+D65・(O/C)5+D66・(O/C)6 となる。そして、酸炭比O/Cに対する各係数D00〜D
06、D10〜D16、D20〜D26、D30〜D36、D40
46、D50〜D56、D60〜D66の変化がそれぞれD00
性テーブル〜D06特性テーブル、D10特性テーブル〜D
16特性テーブル、D20特性テーブル〜D26特性テーブ
ル、D30特性テーブル〜D36特性テーブル、D40特性テ
ーブル〜D46特性テーブル、D50特性テーブル〜D56
性テーブル、D60特性テーブル〜D66特性テーブルとし
てROM80に書き込まれる。
Specifically, when the multidimensional polynomial approximation expression for coefficients is six-dimensional as described above, the coefficient operation expression is: C 0 = D 00 + D 01 · (O / C) + D 02 · (O / C ) 2 + D 03・ (O /
C) 3 + D 04・ (O / C) 4 + D 05・ (O / C) 5 + D 06・ (O / C) 6 C 1 = D 10 + D 11・ (O / C) + D 12・ (O / C ) 2 + D 13 · (O /
C) 3 + D 14 · (O / C) 4 + D 15 · (O / C) 5 + D 16 · (O / C) 6 C 2 = D 20 + D 21 · (O / C) + D 22 · (O / C ) 2 + D 23 · (O /
C) 3 + D 24・ (O / C) 4 + D 25・ (O / C) 5 + D 26・ (O / C) 6 C 3 = D 30 + D 31・ (O / C) + D 32・ (O / C ) 2 + D 33・ (O /
C) 3 + D 34 · (O / C) 4 + D 35 · (O / C) 5 + D 36 · (O / C) 6 C 4 = D 40 + D 41 · (O / C) + D 42 · (O / C ) 2 + D 43・ (O /
C) 3 + D 44 · ( O / C) 4 + D 45 · (O / C) 5 + D 46 · (O / C) 6 C 5 = D 50 + D 51 · (O / C) + D 52 · (O / C ) 2 + D 53・ (O /
C) 3 + D 54 · (O / C) 4 + D 55 · (O / C) 5 + D 56 · (O / C) 6 C 6 = D 60 + D 61 · (O / C) + D 62 · (O / C ) 2 + D 63・ (O /
C) 3 + D 64 · (O / C) 4 + D 65 · (O / C) 5 + D 66 · (O / C) 6 Then, each coefficient D 00 to D with respect to the acid carbon ratio O / C
06, D 10 ~D 16, D 20 ~D 26, D 30 ~D 36, D 40 ~
D 46, D 50 ~D 56, D 60 changes in ~D 66 respectively D 00 characteristic table ~D 06 characteristic table, D 10 characteristic table ~D
16 characteristic table, D 20 characteristic table ~D 26 characteristic table, D 30 characteristic table ~D 36 characteristic table, D 40 characteristic table ~D 46 characteristic table, D 50 characteristic table ~D 56 characteristic table, D 60 characteristic table ~D 66 is written to the ROM 80 as a characteristic table.

【0173】次に、第3の実施の形態に係る演算処理手
段110Cの処理動作、特に、第2の演算手段142に
おける処理動作について図25のフローチャートを参照
しながら説明する。
Next, the processing operation of the arithmetic processing means 110C according to the third embodiment, particularly the processing operation of the second arithmetic means 142, will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0174】まず、ステップS601において、水炭比
用テーブル展開手段186を通じて、水炭比H/Cに対
応する係数B00〜B06、B10〜B16、B20〜B26、B30
〜B 36、B40〜B46、B50〜B56、B60〜B66を求め
る。
First, in step S601, the water / carbon ratio
To the water / carbon ratio H / C through the
Corresponding coefficient B00~ B06, BTen~ B16, B20~ B26, B30
~ B 36, B40~ B46, B50~ B56, B60~ B66Ask for
You.

【0175】具体的には、B00特性テーブル〜B06特性
テーブル、B10特性テーブル〜B16特性テーブル、B20
特性テーブル〜B26特性テーブル、B30特性テーブル〜
36特性テーブル、B40特性テーブル〜B46特性テーブ
ル、B50特性テーブル〜B56特性テーブル、B60特性テ
ーブル〜B66特性テーブルに登録された各係数群から水
炭比H/Cに対応する係数B00〜B06、B10〜B16、B
20〜B26、B30〜B36、B40〜B46、B50〜B56、B60
〜B66をそれぞれ例えば内挿法を用いて求める。求めら
れた係数B00〜B06、B10〜B16、B20〜B26、B30
36、B40〜B 46、B50〜B56、B60〜B66は、同じく
水炭比用テーブル展開手段186を通じて不揮発性メモ
リ86の所定記憶領域に水炭比用係数テーブル184と
して記憶される。
Specifically, B00Characteristic table ~ B06Characteristic
Table, BTenCharacteristic table ~ B16Characteristic table, B20
Characteristic table ~ B26Characteristic table, B30Characteristic table ~
B36Characteristic table, B40Characteristic table ~ B46Characteristics table
Le, B50Characteristic table ~ B56Characteristic table, B60Characteristic
Table ~ B66Water from each coefficient group registered in the characteristic table
Coefficient B corresponding to coal ratio H / C00~ B06, BTen~ B16, B
20~ B26, B30~ B36, B40~ B46, B50~ B56, B60
~ B66Are determined using, for example, an interpolation method. Asked
Coefficient B00~ B06, BTen~ B16, B20~ B26, B30~
B36, B40~ B 46, B50~ B56, B60~ B66Is also
Non-volatile memo through the charcoal ratio table developing means 186
The coefficient table 184 for the water and coal ratio is stored in a predetermined storage area of the memory 86.
It is memorized.

【0176】次に、ステップS602において、水炭比
用係数演算手段188を通じて、空気比用多次元多項近
似式に使用される係数A0 〜A6 が演算される。具体的
には、不揮発性メモリ86に記憶されている水炭比用係
数テーブル184の各係数B 00〜B06、B10〜B16、B
20〜B26、B30〜B36、B40〜B46、B50〜B56、B 60
〜B66が読み出され、これら各係数B00〜B06、B10
16、B20〜B26、B 30〜B36、B40〜B46、B50〜B
56、B60〜B66が次式に代入されて演算が行われる。得
られた係数A0 〜A6 は不揮発性メモリ86の所定の記
憶領域に記憶される。
Next, in step S 602,
Through the coefficient calculating means 188 for the air ratio for the multidimensional polynomial
Coefficient A used in similar formula0~ A6Is calculated. concrete
Is a water / carbon ratio coefficient stored in the non-volatile memory 86.
Each coefficient B of the number table 184 00~ B06, BTen~ B16, B
20~ B26, B30~ B36, B40~ B46, B50~ B56, B 60
~ B66Are read out, and each of these coefficients B00~ B06, BTen~
B16, B20~ B26, B 30~ B36, B40~ B46, B50~ B
56, B60~ B66Is substituted into the following equation to perform the operation. Profit
Coefficient A0~ A6Is a predetermined record of the nonvolatile memory 86.
Is stored in the storage area.

【0177】A0 =B00+B01・(H/C) +B02・(H/C)2
+B03・(H/C)3+B04・(H/C)4+B05・(H/C)5+B06
(H/C)61 =B10+B11・(H/C) +B12・(H/C)2+B13・(H/
C)3+B14・(H/C)4+B15・(H/C)5+B16・(H/C)62 =B20+B21・(H/C) +B22・(H/C)2+B23・(H/
C)3+B24・(H/C)4+B25・(H/C)5+B26・(H/C)63 =B30+B31・(H/C) +B32・(H/C)2+B33・(H/
C)3+B34・(H/C)4+B35・(H/C)5+B36・(H/C)64 =B40+B41・(H/C) +B42・(H/C)2+B43・(H/
C)3+B44・(H/C)4+B45・(H/C)5+B46・(H/C)65 =B50+B51・(H/C) +B52・(H/C)2+B53・(H/
C)3+B54・(H/C)4+B55・(H/C)5+B56・(H/C)66 =B60+B61・(H/C) +B62・(H/C)2+B63・(H/
C)3+B64・(H/C)4+B65・(H/C)5+B66・(H/C)6 次に、ステップS603において、酸炭比判別手段19
2を通じて、酸炭比≠0であるか否かが判別される。酸
炭比≠0である場合は、次のステップS604に進み、
酸炭比用テーブル展開手段198を通じて、酸炭比O/
Cに対応する係数D00〜D06、D10〜D16、D20
26、D30〜D36、D40〜D46、D50〜D56、D60〜D
66を求める。
A 0 = B 00 + B 01 · (H / C) + B 02 · (H / C) 2
+ B 03・ (H / C) 3 + B 04・ (H / C) 4 + B 05・ (H / C) 5 + B 06
(H / C) 6 A 1 = B 10 + B 11 · (H / C) + B 12 · (H / C) 2 + B 13 · (H /
C) 3 + B 14 · ( H / C) 4 + B 15 · (H / C) 5 + B 16 · (H / C) 6 A 2 = B 20 + B 21 · (H / C) + B 22 · (H / C ) 2 + B 23・ (H /
C) 3 + B 24・ (H / C) 4 + B 25・ (H / C) 5 + B 26・ (H / C) 6 A 3 = B 30 + B 31・ (H / C) + B 32・ (H / C ) 2 + B 33・ (H /
C) 3 + B 34 · (H / C) 4 + B 35 · (H / C) 5 + B 36 · (H / C) 6 A 4 = B 40 + B 41 · (H / C) + B 42 · (H / C ) 2 + B 43・ (H /
C) 3 + B 44 · ( H / C) 4 + B 45 · (H / C) 5 + B 46 · (H / C) 6 A 5 = B 50 + B 51 · (H / C) + B 52 · (H / C ) 2 + B 53・ (H /
C) 3 + B 54 · (H / C) 4 + B 55 · (H / C) 5 + B 56 · (H / C) 6 A 6 = B 60 + B 61 · (H / C) + B 62 · (H / C ) 2 + B 63・ (H /
C) 3 + B 64 · (H / C) 4 + B 65 · (H / C) 5 + B 66 · (H / C) 6 Next, in step S 603, the acid-coal ratio discriminating means 19
Through step 2, it is determined whether or not the acid-carbon ratio is ≠ 0. If the acid carbon ratio is ≠ 0, the process proceeds to the next step S604,
Through the oxidized carbon ratio table developing means 198, the oxidized carbon ratio O /
Factor D 00 to D 06 corresponding to the C, D 10 ~D 16, D 20 ~
D 26, D 30 ~D 36, D 40 ~D 46, D 50 ~D 56, D 60 ~D
Ask for 66 .

【0178】具体的には、D00特性テーブル〜D06特性
テーブル、D10特性テーブル〜D16特性テーブル、D20
特性テーブル〜D26特性テーブル、D30特性テーブル〜
36特性テーブル、D40特性テーブル〜D46特性テーブ
ル、D50特性テーブル〜D56特性テーブル、D60特性テ
ーブル〜D66特性テーブルに登録された各係数群から酸
炭比O/Cに対応する係数D00〜D06、D10〜D16、D
20〜D26、D30〜D36、D40〜D46、D50〜D56、D60
〜D66をそれぞれ例えば内挿法を用いて求める。求めら
れた係数D00〜D06、D10〜D16、D20〜D26、D30
36、D40〜D 46、D50〜D56、D60〜D66は、同じく
酸炭比用テーブル展開手段198を通じて不揮発性メモ
リ86の所定記憶領域に酸炭比用係数テーブル196と
して記憶される。
Specifically, D00Characteristic table ~ D06Characteristic
Table, DTenCharacteristic table ~ D16Characteristic table, D20
Characteristic table ~ D26Characteristic table, D30Characteristic table ~
D36Characteristic table, D40Characteristic table ~ D46Characteristics table
Le, D50Characteristic table ~ D56Characteristic table, D60Characteristic
Table ~ D66Acid from each coefficient group registered in the characteristic table
Coefficient D corresponding to coal ratio O / C00~ D06, DTen~ D16, D
20~ D26, D30~ D36, D40~ D46, D50~ D56, D60
~ D66Are determined using, for example, an interpolation method. Asked
Coefficient D00~ D06, DTen~ D16, D20~ D26, D30~
D36, D40~ D 46, D50~ D56, D60~ D66Is also
Non-volatile memos through the table expansion means 198
An acid-coal ratio coefficient table 196 is stored in a predetermined storage area of the memory 86.
It is memorized.

【0179】次に、ステップS605において、酸炭比
用係数演算手段200を通じて、係数用多次元多項近似
式に使用される係数C0 〜C6 が演算される。具体的に
は、不揮発性メモリ86に記憶されている酸炭比用係数
テーブル196の各係数D00〜D06、D10〜D16、D20
〜D26、D30〜D36、D40〜D46、D50〜D56、D60
66が読み出され、これら各係数D00〜D06、D10〜D
16、D20〜D26、D30〜D36、D40〜D46、D50
56、D60〜D66が次式に代入されて演算が行われる。
得られた係数C0 〜C6 は不揮発性メモリ86の所定の
記憶領域に記憶される。
Next, in step S605, the coefficients C 0 to C 6 used in the multi-dimensional polynomial approximation for the coefficients are calculated by the coefficient calculating means 200 for the acid-coal ratio. Specifically, the coefficients D 00 to D 06 , D 10 to D 16 , and D 20 of the acid-coal ratio coefficient table 196 stored in the nonvolatile memory 86
~D 26, D 30 ~D 36, D 40 ~D 46, D 50 ~D 56, D 60 ~
D 66 is read, each of these coefficients D 00 ~D 06, D 10 ~D
16, D 20 ~D 26, D 30 ~D 36, D 40 ~D 46, D 50 ~
D 56 and D 60 to D 66 are substituted into the following equation to perform the operation.
The obtained coefficients C 0 to C 6 are stored in a predetermined storage area of the nonvolatile memory 86.

【0180】C0 =D00+D01・(O/C) +D02・(O/C)2
+D03・(O/C)3+D04・(O/C)4+D05・(O/C)5+D06
(O/C)61 =D10+D11・(O/C) +D12・(O/C)2+D13・(O/
C)3+D14・(O/C)4+D15・(O/C)5+D16・(O/C)62 =D20+D21・(O/C) +D22・(O/C)2+D23・(O/
C)3+D24・(O/C)4+D25・(O/C)5+D26・(O/C)63 =D30+D31・(O/C) +D32・(O/C)2+D33・(O/
C)3+D34・(O/C)4+D35・(O/C)5+D36・(O/C)64 =D40+D41・(O/C) +D42・(O/C)2+D43・(O/
C)3+D44・(O/C)4+D45・(O/C)5+D46・(O/C)65 =D50+D51・(O/C) +D52・(O/C)2+D53・(O/
C)3+D54・(O/C)4+D55・(O/C)5+D56・(O/C)66 =D60+D61・(O/C) +D62・(O/C)2+D63・(O/
C)3+D64・(O/C)4+D65・(O/C)5+D66・(O/C)6 次に、ステップS606において、換算係数演算手段2
02を通じて、次式に示す係数用多次元多項近似式と前
記酸炭比用係数演算手段200からの係数C0〜C6
前記センサ出力補正手段126からの補正出力Ipxに
基づいて換算係数KKが演算される。
C 0 = D 00 + D 01 · (O / C) + D 02 · (O / C) 2
+ D 03・ (O / C) 3 + D 04・ (O / C) 4 + D 05・ (O / C) 5 + D 06
(O / C) 6 C 1 = D 10 + D 11 · (O / C) + D 12 · (O / C) 2 + D 13 · (O / C
C) 3 + D 14 · (O / C) 4 + D 15 · (O / C) 5 + D 16 · (O / C) 6 C 2 = D 20 + D 21 · (O / C) + D 22 · (O / C ) 2 + D 23 · (O /
C) 3 + D 24・ (O / C) 4 + D 25・ (O / C) 5 + D 26・ (O / C) 6 C 3 = D 30 + D 31・ (O / C) + D 32・ (O / C ) 2 + D 33・ (O /
C) 3 + D 34 · (O / C) 4 + D 35 · (O / C) 5 + D 36 · (O / C) 6 C 4 = D 40 + D 41 · (O / C) + D 42 · (O / C ) 2 + D 43・ (O /
C) 3 + D 44 · ( O / C) 4 + D 45 · (O / C) 5 + D 46 · (O / C) 6 C 5 = D 50 + D 51 · (O / C) + D 52 · (O / C ) 2 + D 53・ (O /
C) 3 + D 54 · (O / C) 4 + D 55 · (O / C) 5 + D 56 · (O / C) 6 C 6 = D 60 + D 61 · (O / C) + D 62 · (O / C ) 2 + D 63・ (O /
C) 3 + D 64 · (O / C) 4 + D 65 · (O / C) 5 + D 66 · (O / C) 6 Next, in step S606, the conversion coefficient calculating means 2
02, a conversion coefficient KK based on the following multi-dimensional polynomial approximation equation for coefficients, the coefficients C 0 to C 6 from the acid-coefficient-ratio coefficient calculation means 200, and the correction output Ipx from the sensor output correction means 126. Is calculated.

【0181】KK=C0 +C1 ・Ipx+C2 ・Ipx
2 +C3 ・Ipx3+C4 ・Ipx4 +C5 ・Ipx5
+C6 ・Ipx6 次に、ステップS607において、換算手段204を通
じて、前記センサ出力補正手段126からの補正出力I
pxに前記換算係数KKを乗算し、該乗算値を新たな補
正出力Ipxとする。
KK = C 0 + C 1 · Ipx + C 2 · Ipx
2 + C 3 · Ipx 3 + C 4 · Ipx 4 + C 5 · Ipx 5
+ C 6 · Ipx 6 Next, in step S607, the correction output I from the sensor output correction unit 126 is output through the conversion unit 204.
px is multiplied by the conversion coefficient KK, and the multiplied value is used as a new corrected output Ipx.

【0182】前記ステップS607での処理が終了した
段階、あるいは、前記ステップS603において酸炭比
=0と判別された場合は、次のステップS608に進
み、空気比演算手段190を通じて、次式に示す空気比
用多次元多項近似式と前記水炭比用係数演算手段188
からの係数A0 〜A6 と前記補正出力Ipxに基づいて
空気比λが演算される。
At the stage when the processing in step S607 is completed, or when it is determined in step S603 that the acid-coal ratio = 0, the process proceeds to the next step S608, and the following equation is obtained through the air ratio calculating means 190. Multi-dimensional polynomial approximation formula for air ratio and coefficient calculating means 188 for said charcoal ratio
The air ratio λ is calculated on the basis of the coefficients A 0 to A 6 and the corrected output Ipx.

【0183】λ=A0 +A1 ・Ipx+A2 ・Ipx2
+A3 ・Ipx3+A4 ・Ipx4 +A5 ・Ipx5
6 ・Ipx6 その後、ステップS609において、同じく空気比演算
手段190を通じて、空気比λが不揮発性メモリ86の
所定記憶領域に記憶される。
Λ = A 0 + A 1 · Ipx + A 2 · Ipx 2
+ A 3 · Ipx 3 + A 4 · Ipx 4 + A 5 · Ipx 5 +
A 6 · Ipx 6 After that, in step S609, the air ratio λ is stored in the predetermined storage area of the nonvolatile memory 86 through the air ratio calculating means 190.

【0184】前記ステップS609が終了した段階で、
この第2の演算手段142による処理が終了し、図19
のステップS307以降の処理に戻る。
When step S609 is completed,
The processing by the second calculating means 142 is completed, and FIG.
The process returns to step S307 and subsequent steps.

【0185】即ち、ステップS307において、空燃比
演算手段134を通じて、前記求められた空気比λと空
気比λ=1のときの基準定数ARF0 に基づいて空燃比
ARFが演算される。
That is, in step S307, the air-fuel ratio ARF is calculated by the air-fuel ratio calculation means 134 based on the obtained air ratio λ and the reference constant ARF 0 when the air ratio λ = 1.

【0186】ARF=λ・ARF0 次に、ステップS308において、空燃比演算手段13
4を通じて、前記空燃比ARFが不揮発性メモリ86の
所定記憶領域に記憶される。
ARF = λ · ARF 0 Next, in step S308, the air-fuel ratio calculating means 13
4, the air-fuel ratio ARF is stored in a predetermined storage area of the nonvolatile memory 86.

【0187】次に、ステップS309において、出力処
理手段136を通じて、前記不揮発性メモリ86の所定
記憶領域に記憶されている酸素濃度PO2 、空気比λ及
び空燃比ARFがそれぞれ読み出され、これら酸素濃度
PO2 、空気比λ及び空燃比ARFは入出力ポート88
を通じてデジタル表示部94、アナログ出力系98及び
デジタル通信系100に出力される。
Next, in step S309, the oxygen concentration PO 2 , the air ratio λ, and the air-fuel ratio ARF stored in the predetermined storage area of the nonvolatile memory 86 are read out via the output processing means 136, respectively. The concentration PO 2 , the air ratio λ, and the air-fuel ratio ARF are input / output ports 88
Are output to the digital display unit 94, the analog output system 98, and the digital communication system 100 via the

【0188】前記ステップS309での処理が終了した
段階で、この演算処理手段110Cでの処理動作が終了
するが、再びキー入力装置82を通じて少なくとも燃料
成分H及びCが入力された時点で、この第3の実施の形
態に係る演算処理手段110CがCPU90によって起
動されることになる。
When the processing in step S309 is completed, the processing operation of the arithmetic processing means 110C is completed. However, when at least the fuel components H and C are input through the key input device 82 again, this processing is started. The arithmetic processing means 110C according to the third embodiment is activated by the CPU 90.

【0189】このように、第3の実施の形態に係る演算
処理手段110Cにおいては、被測定ガスが燃料過剰の
場合に、空気比用多次元多項近似式にて使用される各係
数を、データ入力によって特定された水炭比H/C、不
揮発性メモリ86に登録された係数及び係数演算式に基
づいて求め、これら求めた係数と補正出力Ipxを空気
比用多次元多項近似式に代入して空気比λを求めるよう
にしたので、特定の水炭比H/Cに対応する空気比λ及
び空燃比ARFを求めるまでに複雑な演算(複雑な燃料
の燃焼反応演算)を実施する必要がなく、水炭比H/C
の入力から空気比λ及び空燃比ARFが求まるまでの時
間が非常に短くなり、しかも、高精度に空気比λ及び空
燃比ARFを求めることができる。
As described above, in the arithmetic processing unit 110C according to the third embodiment, when the gas to be measured is in excess of fuel, each coefficient used in the multi-dimensional polynomial approximation for the air ratio is converted into a data. Based on the water / carbon ratio H / C specified by the input, the coefficient registered in the nonvolatile memory 86, and the coefficient calculation formula, the obtained coefficient and the correction output Ipx are substituted into the multi-dimensional polynomial approximation formula for the air ratio. Since the air ratio λ is obtained by the calculation, it is necessary to perform a complicated calculation (complex fuel combustion reaction calculation) before obtaining the air ratio λ and the air-fuel ratio ARF corresponding to the specific water / carbon ratio H / C. No, H / C
The time from the input of to the determination of the air ratio λ and the air-fuel ratio ARF is extremely short, and the air ratio λ and the air-fuel ratio ARF can be determined with high accuracy.

【0190】また、酸炭比≠0の場合に、係数用多次元
多項近似式にて使用される各係数を、データ入力によっ
て特定された酸炭比O/C、不揮発性メモリ86に登録
された係数及び係数演算式に基づいて求め、これら求め
た係数と補正出力Ipxを係数用多次元多項近似式に代
入して換算係数KKを求め、補正出力Ipxに換算係数
KKを乗算して新たな補正出力Ipxとし、この補正出
力Ipxと不揮発性メモリ86に記憶されている係数を
空気比用多次元多項近似式に代入して空気比λを求める
ようにしたので、アルコール燃料の空燃比ARF等を高
精度にかつ容易に求めることができ、空燃比測定装置1
0の多機能化を実現させることができる。
When the acid-to-carbon ratio ≠ 0, each coefficient used in the multidimensional polynomial approximation equation for coefficients is registered in the acid-to-carbon ratio O / C specified by the data input and in the nonvolatile memory 86. The conversion coefficient KK is obtained by substituting the obtained coefficient and the correction output Ipx into the multidimensional polynomial approximation equation for the coefficient, and multiplying the correction output Ipx by the conversion coefficient KK to obtain a new coefficient. Since the corrected output Ipx is used as the correction output Ipx, and the coefficient stored in the nonvolatile memory 86 is substituted into the multi-dimensional polynomial approximation for the air ratio to obtain the air ratio λ, the air-fuel ratio ARF of the alcohol fuel and the like are obtained. Can be obtained with high precision and easily, and the air-fuel ratio measuring device 1
0 multifunction can be realized.

【0191】次に、第3の実施の形態に係る演算処理手
段110Cの変形例110Caについて図26〜図28
を参照しながら説明する。
Next, a modified example 110Ca of the arithmetic processing means 110C according to the third embodiment will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG.

【0192】この変形例に係る演算処理手段110Ca
は、図26に示すように、第3の実施の形態に係る演算
処理手段110Cの第2の演算手段142における酸炭
比用テーブル展開手段198、酸炭比用係数演算手段2
00及び換算係数演算手段202の代わりに以下のよう
な手段を有する点で異なる。
Arithmetic processing means 110Ca according to this modified example
26, as shown in FIG. 26, the table expansion means 198 for the acid-coal ratio in the second arithmetic means 142 of the arithmetic processing means 110C according to the third embodiment, the coefficient arithmetic means 2 for the acid-carbon ratio.
The difference is that the following means are provided in place of the 00 and the conversion coefficient calculating means 202.

【0193】即ち、測定の前に、水炭比が所定の規定値
である場合での酸炭比≠0における空燃比センサ12の
出力をIpx、酸炭比=0における空燃比センサの基準
出力をIp0としたとき、 換算係数KK=Ip0/Ipx の関係式に基づいて換算係数KKとIpxの対応表22
0を作成してROM80に記憶しておく対応表記憶手段
222(図27参照)と、前記センサ出力補正手段12
6からの補正出力Ipxに対応する換算係数KKを前記
対応表220から例えば折れ線近似演算により求める換
算係数演算手段224とを有する。
That is, before the measurement, the output of the air-fuel ratio sensor 12 at the acid-coal ratio ≠ 0 when the water-coal ratio is a prescribed value is Ipx, and the reference output of the air-fuel ratio sensor at the acid-carbon ratio = 0. Let Ip0 be the conversion coefficient KK = Ip0 / Ipx based on the relational expression of conversion coefficient KK and Ipx.
0, which is created and stored in the ROM 80, and the sensor output correcting means 12 (see FIG. 27).
And a conversion coefficient calculating means 224 for obtaining a conversion coefficient KK corresponding to the correction output Ipx from the correspondence table 220 by, for example, a broken line approximation calculation.

【0194】次に、変形例に係る演算処理手段110C
aでの処理動作、特に第2の演算手段142での処理動
作について図27及び図28を参照しながら説明する。
Next, the arithmetic processing means 110C according to the modification example
The processing operation at a, in particular, the processing operation at the second calculating means 142 will be described with reference to FIGS. 27 and 28.

【0195】まず、この変形例に係る演算処理手段11
0Caが実行される前に、図27に示すように、水炭比
用情報記憶手段182を通じて、予め係数演算式に使用
される各種係数群の水炭比H/Cの変化に対する特性デ
ータ群がROM80に記憶され、更に、対応表記憶手段
222を通じて、水炭比H/Cが所定の規定値である場
合での酸炭比≠0における空燃比センサ12の補正出力
をIpx、酸炭比=0における空燃比センサ12の基準
出力をIp0としたとき、換算係数KK=Ip0/Ip
xの関係式に基づいて、換算係数KKと補正出力Ipx
の対応表220が作成され、ROM80に記憶される。
First, the arithmetic processing means 11 according to this modification example
Before the execution of 0Ca, as shown in FIG. 27, the characteristic data group with respect to the change of the water / carbon ratio H / C of the various coefficient groups used in the coefficient calculation equation is previously stored through the water / carbon ratio information storage means 182. The correction output of the air-fuel ratio sensor 12 at the acid-coal ratio ≠ 0 when the water-coal ratio H / C is a predetermined specified value is Ipx, and the acid-coal ratio = When the reference output of the air-fuel ratio sensor 12 at 0 is Ip0, the conversion coefficient KK = Ip0 / Ip
Based on the relational expression of x, the conversion coefficient KK and the correction output Ipx
Is created and stored in the ROM 80.

【0196】そして、図28のステップS701におい
て、水炭比用テーブル展開手段186を通じて、水炭比
H/Cに対応する係数B00〜B06、B10〜B16、B20
26、B30〜B36、B40〜B46、B50〜B56、B60〜B
66を求める。
[0196] Then, in step S701 of FIG. 28, through the water coal ratio table deployment unit 186, the coefficient B 00 .about.B 06 corresponding to Mizusumihi H / C, B 10 ~B 16 , B 20 ~
B 26, B 30 ~B 36, B 40 ~B 46, B 50 ~B 56, B 60 ~B
Ask for 66 .

【0197】次に、ステップS702において、水炭比
用係数演算手段188を通じて、空気比用多次元多項近
似式に使用される係数A0 〜A6 が演算される。具体的
には、不揮発性メモリ86に記憶されている水炭比用係
数テーブル184の各係数B 00〜B06、B10〜B16、B
20〜B26、B30〜B36、B40〜B46、B50〜B56、B 60
〜B66が読み出され、これら各係数B00〜B06、B10
16、B20〜B26、B 30〜B36、B40〜B46、B50〜B
56、B60〜B66がステップS602で用いた式と同様の
式に代入されて演算が行われる。得られた係数A0 〜A
6 は不揮発性メモリ86の所定の記憶領域に記憶され
る。
Next, in step S702, the water / carbon ratio
Through the coefficient calculating means 188 for the air ratio for the multidimensional polynomial
Coefficient A used in similar formula0~ A6Is calculated. concrete
Is a water / carbon ratio coefficient stored in the non-volatile memory 86.
Each coefficient B of the number table 184 00~ B06, BTen~ B16, B
20~ B26, B30~ B36, B40~ B46, B50~ B56, B 60
~ B66Are read out, and each of these coefficients B00~ B06, BTen~
B16, B20~ B26, B 30~ B36, B40~ B46, B50~ B
56, B60~ B66Is similar to the equation used in step S602.
The operation is performed by substituting into the expression. The obtained coefficient A0~ A
6Is stored in a predetermined storage area of the nonvolatile memory 86.
You.

【0198】次に、ステップS703において、酸炭比
判別手段192を通じて、酸炭比≠0であるか否かが判
別される。酸炭比≠0である場合は、次のステップS7
04に進み、換算係数演算手段224を通じて、前記セ
ンサ出力補正手段126からの補正出力Ipxに対応す
る換算係数KKを、ROM80に記憶されている対応表
220から例えば折れ線近似演算により求める。
Next, in step S703, it is determined through the oxidized-carbon ratio determining means 192 whether or not the oxidized-carbon ratio ≠ 0. If the acid-coal ratio ≠ 0, the next step S7
In step 04, a conversion coefficient KK corresponding to the correction output Ipx from the sensor output correction unit 126 is obtained from the correspondence table 220 stored in the ROM 80 by, for example, a broken line approximation calculation through the conversion coefficient calculation unit 224.

【0199】次に、ステップS705において、換算手
段204を通じて、前記センサ出力補正手段126から
の補正出力Ipxに前記換算係数KKを乗算し、該乗算
値を新たな補正出力Ipxとする。
Next, in step S705, the correction output Ipx from the sensor output correction means 126 is multiplied by the conversion coefficient KK via the conversion means 204, and the multiplied value is set as a new correction output Ipx.

【0200】前記ステップS705での処理が終了した
段階、あるいは、前記ステップS703において酸炭比
=0と判別された場合は、次のステップS706に進
み、空気比演算手段190を通じて、次式に示す空気比
用多次元多項近似式と前記水炭比用係数演算手段188
にて得られた係数A0 〜A6 と前記補正出力Ipxに基
づいて空気比λが演算される。
When the processing in step S705 is completed, or when it is determined in step S703 that the acid-to-carbon ratio is 0, the flow advances to the next step S706, and the following equation is obtained through the air ratio calculation means 190. Multi-dimensional polynomial approximation formula for air ratio and coefficient calculating means 188 for said charcoal ratio
The air ratio λ is calculated based on the coefficients A 0 to A 6 obtained in the above and the correction output Ipx.

【0201】λ=A0 +A1 ・Ipx+A2 ・Ipx2
+A3 ・Ipx3+A4 ・Ipx4 +A5 ・Ipx5
6 ・Ipx6 その後、ステップS707において、同じく空気比演算
手段190を通じて、空気比λが不揮発性メモリ86の
所定記憶領域に記憶される。
Λ = A 0 + A 1 · Ipx + A 2 · Ipx 2
+ A 3 · Ipx 3 + A 4 · Ipx 4 + A 5 · Ipx 5 +
A 6 · Ipx 6 Thereafter, in step S 707, the air ratio λ is stored in a predetermined storage area of the nonvolatile memory 86 through the air ratio calculating means 190.

【0202】前記ステップS707が終了した段階で、
この第2の演算手段142による処理が終了し、図19
のステップS307以降の処理に戻る。
When step S707 is completed,
The processing by the second calculating means 142 is completed, and FIG.
The process returns to step S307 and subsequent steps.

【0203】このように、この変形例に係る演算処理手
段110Caにおいては、換算係数KKとポンプ電流値
Ipxとの対応表220を予め作成してROM80に記
憶させ、特定の酸炭比O/Cに対応する換算係数KKを
対応表220から折れ線近似を演算によって求めるよう
にしたので、特定の水炭比H/C及び酸炭比O/Cに対
応する空気比λを求めるまでに複雑な演算(複雑な燃料
の燃焼反応演算)を実施する必要がなく、水炭比H/C
の入力から空気比λ及び空燃比ARFが求まるまでの時
間が非常に短くなる。
As described above, in the arithmetic processing means 110Ca according to this modified example, the correspondence table 220 between the conversion coefficient KK and the pump current value Ipx is created in advance and stored in the ROM 80, and the specific acid / carbon ratio O / C Is calculated from the correspondence table 220 using a polygonal line approximation, so that a complicated calculation is required until the air ratio λ corresponding to the specific water-to-carbon ratio H / C and the acid-carbon ratio O / C is calculated. (Complex fuel combustion reaction calculation) without the need to perform
The time from the input of to the determination of the air ratio λ and the air-fuel ratio ARF becomes very short.

【0204】ところで、ガス校正方法としては、上述し
た方法のほかに、図29に示す方法(変形例に係るガス
校正方法)もある。この変形例に係るガス校正方法で
は、酸素濃淡電池38のPID制御出力信号VpとD/
A変換器(アナログ変換のための基準電圧VDAC )とア
ッテネータを組み合わせたIpN2 補正回路230(±
51.2μA、分解能0.1μA/1bit)でIpN
2 を打ち消すように演算処理系14におけるCPU90
からの設定データDN2で補正する。反転増幅器232の
出力を0〜1のアッテネータ234(R−2R方式のD
/A変換器:分解能1/4096)を介してゲイン2倍
の反転増幅器236に入力させ、このゲイン2倍の反転
増幅器236の出力をA/D変換器68(デジタル変換
のための基準電圧VADC )に入力させる。そして、前記
CPU90により、規定の酸素濃度のとき、規定の酸素
ポンプ電流Ipとなるように前記0〜1のアッテネータ
234の減衰量(ゲイン)を調整出力する。
As a gas calibration method, there is also a method shown in FIG. 29 (a gas calibration method according to a modification) in addition to the above-described method. In the gas calibration method according to this modification, the PID control output signals Vp and D /
An IpN 2 correction circuit 230 (±) combining an A converter (a reference voltage V DAC for analog conversion) and an attenuator
IpN at 51.2 μA, resolution 0.1 μA / 1 bit)
2 in the arithmetic processing system 14 so as to cancel
Is corrected with the setting data D N2 from. The output of the inverting amplifier 232 is changed to an attenuator 234 (R-2R type D
/ A converter: resolution 1/4096) and input to the double gain inverting amplifier 236, and output the double gain inverting amplifier 236 to the A / D converter 68 (reference voltage V for digital conversion). ADC ). Then, the CPU 90 adjusts and outputs the attenuation (gain) of the attenuators 234 of 0 to 1 so that the specified oxygen pump current Ip is obtained at the specified oxygen concentration.

【0205】このアッテネータ234とゲイン2倍の反
転増幅器236によって、酸素ポンプ電流Ipの校正用
ゲイン調整がA/D変換器68の前段で実施されること
になる。
With the attenuator 234 and the inverting amplifier 236 with a gain of 2 times, the calibration gain adjustment of the oxygen pump current Ip is performed at a stage before the A / D converter 68.

【0206】この場合、可変抵抗器等を用いて手動調整
していたガス校正を自動で調整することができ、計測時
間の大幅な短縮化を図ることができる。
In this case, the gas calibration that has been manually adjusted using a variable resistor or the like can be automatically adjusted, and the measurement time can be greatly reduced.

【0207】なお、この発明に係る空燃比測定方法及び
空燃比測定装置は、上述の実施の形態に限らず、この発
明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得るこ
とはもちろんである。
The air-fuel ratio measuring method and the air-fuel ratio measuring apparatus according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, but may adopt various configurations without departing from the gist of the present invention. .

【0208】[0208]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る空燃
比測定方法及び空燃比測定装置によれば、空燃比測定装
置での演算が簡略化され、燃料組成成分が変化したとき
の演算結果(空気比及び空燃比)を迅速に得ることがで
きる。
As described above, according to the air-fuel ratio measuring method and the air-fuel ratio measuring device according to the present invention, the calculation in the air-fuel ratio measuring device is simplified, and the calculation result when the fuel composition component changes is obtained. (Air ratio and air-fuel ratio) can be obtained quickly.

【0209】また、ストイキ近傍ウィンドウ領域での誤
差をも低減化することができ、空気比及び空燃比を高精
度に計測することができる。
Further, the error in the window region near the stoichiometry can be reduced, and the air ratio and the air-fuel ratio can be measured with high accuracy.

【0210】また、演算に用いるメモリの容量を大幅に
減らすことができ、空燃比測定のための装置構成の小型
化を促進させることができる。
Further, the capacity of the memory used for the calculation can be significantly reduced, and the miniaturization of the device configuration for measuring the air-fuel ratio can be promoted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る空燃比測定方法を例えば自動車用
内燃機関や各種工業炉等に使用される空燃比測定装置に
適用した実施の形態例(以下、単に実施の形態に係る空
燃比測定装置と記す)を示す構成図である。
FIG. 1 shows an embodiment in which an air-fuel ratio measuring method according to the present invention is applied to an air-fuel ratio measuring apparatus used in, for example, an internal combustion engine for an automobile or various industrial furnaces (hereinafter simply referred to as an air-fuel ratio measuring method according to the embodiment). FIG.

【図2】本実施の形態に係る空燃比測定装置の演算処理
系を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an arithmetic processing system of the air-fuel ratio measuring device according to the present embodiment.

【図3】第1の実施の形態に係る演算処理手段における
情報記憶手段を示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating an information storage unit in the arithmetic processing unit according to the first embodiment.

【図4】図4AはA0 特性テーブルに登録された水炭比
に対する係数A0 の変化を示す特性図であり、図4Bは
1 特性テーブルに登録された水炭比に対する係数A1
の変化を示す特性図であり、図4CはA2 特性テーブル
に登録された水炭比に対する係数A2 の変化を示す特性
図である。
FIG. 4A is a characteristic diagram showing a change of a coefficient A 0 with respect to a coal ratio registered in an A 0 characteristic table, and FIG. 4B is a coefficient A 1 with respect to a coal ratio registered in an A 1 characteristic table.
A characteristic diagram showing a change, FIG. 4C is a characteristic diagram showing the change of the coefficients A 2 for water coal ratio registered in the A 2 characteristic table.

【図5】図5AはS0 特性テーブルに登録された水炭比
に対する係数S0 の変化を示す特性図であり、図5Bは
1 特性テーブルに登録された水炭比に対する係数S1
の変化を示す特性図であり、図5CはS2 特性テーブル
に登録された水炭比に対する係数S2 の変化を示す特性
図であり、図5DはS3 特性テーブルに登録された水炭
比に対する係数S3 の変化を示す特性図である。
FIG. 5A is a characteristic diagram showing a change of a coefficient S 0 with respect to a coal ratio registered in an S 0 characteristic table, and FIG. 5B is a coefficient S 1 with respect to a coal ratio registered in an S 1 characteristic table.
FIG. 5C is a characteristic diagram showing a change in coefficient S 2 with respect to the charcoal ratio registered in the S 2 characteristic table, and FIG. 5D is a characteristic diagram showing the charcoal ratio registered in the S 3 characteristic table. it is a characteristic diagram showing a change of coefficient S 3 against.

【図6】図6AはS4 特性テーブルに登録された水炭比
に対する係数S4 の変化を示す特性図であり、図6Bは
5 特性テーブルに登録された水炭比に対する係数S5
の変化を示す特性図であり、図6CはS6 特性テーブル
に登録された水炭比に対する係数S6 の変化を示す特性
図である。
FIG. 6A is a characteristic diagram showing a change of a coefficient S 4 with respect to a coal ratio registered in the S 4 characteristic table, and FIG. 6B is a coefficient S 5 with respect to a coal ratio registered in the S 5 characteristic table.
FIG. 6C is a characteristic diagram showing a change in the coefficient S 6 with respect to the water-coal ratio registered in the S 6 characteristic table.

【図7】図7AはR0 特性テーブルに登録された水炭比
に対する係数R0 の変化を示す特性図であり、図7Bは
1 特性テーブルに登録された水炭比に対する係数R1
の変化を示す特性図であり、図7CはR2 特性テーブル
に登録された水炭比に対する係数R2 の変化を示す特性
図であり、図7DはR3 特性テーブルに登録された水炭
比に対する係数R3 の変化を示す特性図である。
7A is a characteristic diagram showing a change in a coefficient R 0 with respect to a water / coal ratio registered in the R 0 characteristic table, and FIG. 7B is a characteristic diagram showing a coefficient R 1 with respect to a water / coal ratio registered in the R 1 characteristic table.
7C is a characteristic diagram showing a change in the coefficient R 2 with respect to the charcoal ratio registered in the R 2 characteristic table, and FIG. 7D is a characteristic diagram showing the charcoal ratio registered in the R 3 characteristic table. it is a characteristic diagram showing a change of coefficient R 3 against.

【図8】図8AはR4 特性テーブルに登録された水炭比
に対する係数R4 の変化を示す特性図であり、図8Bは
5 特性テーブルに登録された水炭比に対する係数R5
の変化を示す特性図であり、図8CはR6 特性テーブル
に登録された水炭比に対する係数R6 の変化を示す特性
図である。
FIG. 8A is a characteristic diagram showing a change in a coefficient R 4 with respect to a coal ratio registered in the R 4 characteristic table, and FIG. 8B is a coefficient R 5 with respect to a coal ratio registered in the R 5 characteristic table.
FIG. 8C is a characteristic diagram showing a change in coefficient R 6 with respect to the water-coal ratio registered in the R 6 characteristic table.

【図9】第1の実施の形態に係る演算処理手段の構成を
示す機能ブロック図である。
FIG. 9 is a functional block diagram illustrating a configuration of an arithmetic processing unit according to the first embodiment.

【図10】センサ出力補正手段において、補正係数HM
を求めるまでの処理動作を示すフローチャートである。
FIG. 10 shows a correction coefficient HM in the sensor output correction means.
5 is a flowchart showing a processing operation until a value is obtained.

【図11】被測定ガス中の酸素濃度に対するセンサ素子
からのポンプ電流値との関係を示す特性図である。
FIG. 11 is a characteristic diagram showing a relationship between an oxygen concentration in a gas to be measured and a pump current value from a sensor element.

【図12】基準感度係数Kaに基づいて求められたポン
プ電流値(Ipo=Ka・PO2)と各リニアライズ番
号に対応した線形化前のポンプ電流値Ipfoとの対応
テーブルを特性曲線として示す特性図である。
FIG. 12 is a characteristic curve showing a correspondence table between a pump current value (Ipo = Ka · PO 2 ) obtained based on a reference sensitivity coefficient Ka and a pump current value Ipfo before linearization corresponding to each linearization number. It is a characteristic diagram.

【図13】センサ出力補正手段において、補正係数Km
を求めるまでの処理動作を示すフローチャートである。
FIG. 13 shows a correction coefficient Km in the sensor output correction means.
5 is a flowchart showing a processing operation until a value is obtained.

【図14】第1の実施の形態に係る演算処理手段での処
理動作を示すフローチャート(その1)である。
FIG. 14 is a flowchart (part 1) illustrating a processing operation in an arithmetic processing unit according to the first embodiment;

【図15】第1の実施の形態に係る演算処理手段での処
理動作を示すフローチャート(その2)である。
FIG. 15 is a flowchart (part 2) illustrating a processing operation in the arithmetic processing unit according to the first embodiment;

【図16】図16Aは被測定ガス(リーン領域)に対す
る第1の実施の形態に係る演算処理手段での酸素濃度の
測定誤差を示す特性図であり、図16Bは被測定ガス
(ストイキ近傍ウィンドウ領域)に対する第1の実施の
形態に係る演算処理手段での酸素濃度の測定誤差を示す
特性図であり、図16Cは被測定ガス(リッチ領域)に
対する第1の実施の形態に係る演算処理手段での酸素濃
度の測定誤差を示す特性図である。
FIG. 16A is a characteristic diagram showing a measurement error of the oxygen concentration in the arithmetic processing unit according to the first embodiment with respect to the gas to be measured (lean region), and FIG. FIG. 16C is a characteristic diagram showing a measurement error of the oxygen concentration in the arithmetic processing unit according to the first embodiment with respect to the gas to be measured (rich region) according to the first embodiment. FIG. 5 is a characteristic diagram showing a measurement error of the oxygen concentration in FIG.

【図17】第2の実施の形態に係る演算処理手段の構成
を示す機能ブロック図である。
FIG. 17 is a functional block diagram illustrating a configuration of an arithmetic processing unit according to the second embodiment.

【図18】第2の実施の形態に係る演算処理手段におけ
る情報記憶手段を示す構成図である。
FIG. 18 is a configuration diagram illustrating an information storage unit in the arithmetic processing unit according to the second embodiment.

【図19】第2の実施の形態に係る演算処理手段での処
理動作を示すフローチャートである。
FIG. 19 is a flowchart illustrating a processing operation in an arithmetic processing unit according to the second embodiment.

【図20】第2の実施の形態に係る演算処理手段におけ
る第1の演算手段での処理動作を示すフローチャートで
ある。
FIG. 20 is a flowchart showing a processing operation of the first processing means in the processing means according to the second embodiment.

【図21】第2の実施の形態に係る演算処理手段におけ
る第2の演算手段での処理動作を示すフローチャートで
ある。
FIG. 21 is a flowchart showing a processing operation of the second processing means in the processing means according to the second embodiment.

【図22】第3の実施の形態に係る演算処理手段の構成
を示す機能ブロック図である。
FIG. 22 is a functional block diagram illustrating a configuration of an arithmetic processing unit according to a third embodiment.

【図23】第3の実施の形態に係る演算処理手段におけ
る水炭比用情報記憶手段を示す構成図である。
FIG. 23 is a configuration diagram showing a water / carbon ratio information storage unit in the arithmetic processing unit according to the third embodiment.

【図24】第3の実施の形態に係る演算処理手段におけ
る酸炭比用情報記憶手段を示す構成図である。
FIG. 24 is a configuration diagram showing an acid-coal-ratio information storage unit in the arithmetic processing unit according to the third embodiment.

【図25】第3の実施の形態に係る演算処理手段におけ
る第2の演算手段での処理動作を示すフローチャートで
ある。
FIG. 25 is a flowchart showing a processing operation of the second processing means in the processing means according to the third embodiment.

【図26】第3の実施の形態に係る演算処理手段の変形
例の構成を示す機能ブロック図である。
FIG. 26 is a functional block diagram illustrating a configuration of a modification of the arithmetic processing unit according to the third embodiment.

【図27】変形例に係る演算処理手段における対応表記
憶手段を示す構成図である。
FIG. 27 is a configuration diagram showing a correspondence table storage unit in an arithmetic processing unit according to a modification.

【図28】変形例に係る演算処理手段における第2の演
算手段での処理動作を示すフローチャートである。
FIG. 28 is a flowchart showing a processing operation in a second arithmetic unit in an arithmetic processing unit according to a modification.

【図29】ガス校正方法の他の例を説明するための構成
図である。
FIG. 29 is a configuration diagram for explaining another example of the gas calibration method.

【符号の説明】 10…空燃比測定装置 12…空燃比
センサ 14…演算処理系 16…センサ
素子 18…制御系 50…測定制
御系 52…ヒータ制御系 54…PID
制御回路 56…V/I変換回路 66…マルチ
プレクサ 68…A/D変換器 80…ROM 82…キー入力装置 86…不揮発
性メモリ 94…デジタル表示部 98…アナロ
グ出力系 100…デジタル通信系 110A、110B、110C、110Ca…演算処理
手段 112、144…情報記憶手段 122…水炭
比演算手段 124…テーブル展開手段 126…セン
サ出力補正手段 128…領域選択手段 130…酸素
当量値演算手段 132、162、168、190…空気比演算手段 134…空燃比演算手段 136…出力
処理手段 140…第1の演算手段 142…第2
の演算手段 150…判別手段 160…酸素
濃度演算手段 164…ゲイン演算手段 166…補正
演算手段 180…酸炭比演算手段 182…水炭
比用情報記憶手段 186…水炭比用テーブル展開手段 188…水炭
比用係数演算手段 192…酸炭比判別手段 194…酸炭
比用情報記憶手段 198…酸炭比用テーブル展開手段 200…酸炭
比用係数演算手段 202…換算係数演算手段 204…換算
手段 222…対応表記憶手段 224…換算
係数演算手段
[Description of Signs] 10 air-fuel ratio measuring device 12 air-fuel ratio sensor 14 arithmetic processing system 16 sensor element 18 control system 50 measurement control system 52 heater control system 54 PID
Control circuit 56 V / I conversion circuit 66 Multiplexer 68 A / D converter 80 ROM 82 Key input device 86 Nonvolatile memory 94 Digital display 98 Analog output system 100 Digital communication system 110A, 110B .. 110C, 110Ca arithmetic processing means 112, 144 information storage means 122 water-carbon ratio arithmetic means 124 table expanding means 126 sensor output correcting means 128 area selecting means 130 oxygen equivalent value calculating means 132, 162, 168 190, air ratio calculating means 134, air-fuel ratio calculating means 136, output processing means 140, first calculating means 142, second
Calculation means 150 ... discrimination means 160 ... oxygen concentration calculation means 164 ... gain calculation means 166 ... correction calculation means 180 ... acid-carbon ratio calculation means 182 ... water-carbon ratio information storage means 186 ... water-carbon ratio table developing means 188 ... Water / coal ratio coefficient calculating means 192 ... acid / carbon ratio discriminating means 194 ... acid / carbon ratio information storage means 198 ... acid / carbon ratio table developing means 200 ... acid / carbon ratio coefficient calculating means 202 ... conversion coefficient calculating means 204 ... conversion Means 222: Correspondence table storage means 224: Conversion coefficient calculation means

Claims (36)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】燃焼排ガスを測定するための空燃比センサ
からの出力に基づいて目的とする空燃比信号を得るため
の空燃比演算処理を含み、 空気比=1に相当する空燃比センサの基準出力であるス
トイキ点を中心とした所定の出力範囲をストイキ近傍ウ
ィンドウ領域、該ストイキ近傍ウィンドウ領域よりも空
気過剰の領域をリーン領域、前記ストイキ近傍ウィンド
ウ領域よりも燃料過剰の領域をリッチ領域としたとき、 前記空燃比演算処理は、リーン領域、ストイキ近傍ウィ
ンドウ領域、リッチ領域に対して、それぞれ多次元多項
近似式を用いることを特徴とする空燃比測定方法。
An air-fuel ratio sensor for obtaining a target air-fuel ratio signal based on an output from an air-fuel ratio sensor for measuring a combustion exhaust gas, the air-fuel ratio sensor corresponding to an air ratio = 1 A predetermined output range centered on the stoichiometric point, which is the output, is a stoichiometric window area, an area with more air than the stoichiometric window area is a lean area, and an area with more fuel than the stoichiometric window area is a rich area. The air-fuel ratio calculation method is characterized in that the air-fuel ratio calculation process uses a multidimensional polynomial approximation for each of a lean region, a stoichiometric window region, and a rich region.
【請求項2】請求項1記載の空燃比測定方法において、 測定の前に、予め前記多次元多項近似式に使用される各
種係数群の水炭比の変化に対する特性データ群を記憶手
段に記憶しておく情報記憶処理と、 入力された燃料成分H及びCに基づいて水炭比を求める
水炭比演算処理と、 求められた特定の水炭比に対応するリーン領域における
係数、ストイキ近傍ウィンドウ領域における係数及びリ
ッチ領域における係数を前記特性データ群に基づいて求
めてそれぞれ係数テーブルとして展開するテーブル展開
処理と、 所定の校正ガスを用いて前記空燃比センサの感度を補正
するための補正係数を求め、該補正係数を用いて前記空
燃比センサの出力を補正するセンサ出力補正処理と、 前記センサ出力補正処理にて得られた補正出力に基づい
てリーン領域、ストイキ近傍ウィンドウ領域及びリッチ
領域のいずれか1つを選択する領域選択処理と、 前記領域選択処理にて選択された領域に対応する多次元
多項近似式と該選択された領域に対応する係数テーブル
に格納された係数及び前記補正出力に基づいて酸素当量
値を求める酸素当量値演算処理と、 前記酸素当量値と少なくとも大気中の標準酸素分圧に基
づいて空気比を求める空気比演算処理と、 前記求められた空気比と空気比=1のときの基準定数に
基づいて空燃比を求める空燃比演算処理とを含むことを
特徴とする空燃比測定方法。
2. A method for measuring an air-fuel ratio according to claim 1, wherein before the measurement, a group of characteristic data corresponding to a change in the water-carbon ratio of various coefficient groups used in the multidimensional polynomial approximation formula is stored in the storage means. Information storage processing to be performed, a water / carbon ratio calculation processing for obtaining a water / carbon ratio based on the input fuel components H and C, a coefficient in a lean region corresponding to the obtained specific water / carbon ratio, a stoichiometric neighborhood window A table expansion process for obtaining a coefficient in a region and a coefficient in a rich region based on the characteristic data group and developing them as a coefficient table, and a correction coefficient for correcting the sensitivity of the air-fuel ratio sensor using a predetermined calibration gas. And a sensor output correction process for correcting the output of the air-fuel ratio sensor using the correction coefficient, and a sensor output correction process based on the correction output obtained in the sensor output correction process. Area selection processing for selecting one of an area, a stoichiometric neighborhood window area, and a rich area; a multidimensional polynomial approximation formula corresponding to the area selected in the area selection processing; and a coefficient corresponding to the selected area An oxygen equivalent value calculation process for obtaining an oxygen equivalent value based on the coefficient and the correction output stored in the table; and an air ratio calculation process for obtaining an air ratio based on the oxygen equivalent value and at least a standard oxygen partial pressure in the atmosphere. An air-fuel ratio calculation process for obtaining an air-fuel ratio based on the obtained air ratio and a reference constant when the air ratio = 1.
【請求項3】請求項2記載の空燃比測定方法において、 前記情報記憶処理は、空燃比測定のための装置とは別に
設置されたコンピュータでの燃料と空気の理論燃焼反応
シミュレーションによって、前記多次元多項近似式に使
用される各種係数群の水炭比の変化に対する特性データ
群を演算し、前記記憶領域に記憶することを特徴とする
空燃比測定方法。
3. The air-fuel ratio measuring method according to claim 2, wherein the information storage processing is performed by simulating a theoretical combustion reaction of fuel and air with a computer installed separately from an air-fuel ratio measuring device. An air-fuel ratio measurement method, comprising calculating a characteristic data group for a change in a charcoal ratio of various coefficient groups used in a dimensional polynomial approximation expression and storing the characteristic data group in the storage area.
【請求項4】請求項2又は3記載の空燃比測定方法にお
いて、 前記テーブル展開処理は、前記水炭比演算処理にて求め
られた特定の水炭比に対応するリーン領域における係
数、ストイキ近傍ウィンドウ領域における係数及びリッ
チ領域における係数を前記特性データ群から内挿法によ
り求めてそれぞれ係数テーブルとして展開することを特
徴とする空燃比測定方法。
4. The air-fuel ratio measuring method according to claim 2 or 3, wherein the table expansion processing includes a coefficient in a lean region corresponding to a specific water-carbon ratio obtained in the water-carbon ratio calculation processing, and a stoichiometric neighborhood. An air-fuel ratio measuring method, wherein a coefficient in a window area and a coefficient in a rich area are obtained from the characteristic data group by an interpolation method and are respectively developed as coefficient tables.
【請求項5】請求項2〜4のいずれか1項に記載の空燃
比測定方法において、 前記領域選択処理は、 前記センサ出力補正処理にて得られた補正出力が、前記
ストイキ近傍ウィンドウ領域に対応する出力範囲に含ま
れる場合にストイキ近傍ウィンドウ領域を選択し、前記
ストイキ近傍ウィンドウ領域における高出力側の境界に
対応する出力以上の場合にリーン領域を選択し、前記ス
トイキ近傍ウィンドウ領域における低出力側の境界に対
応する出力以下の場合にリッチ領域を選択することを特
徴とする空燃比測定方法。
5. The air-fuel ratio measuring method according to claim 2, wherein in the area selection processing, the correction output obtained in the sensor output correction processing is applied to the stoichiometric vicinity window area. Select a stoichiometric neighborhood window area when included in the corresponding output range, select a lean area if the output is equal to or greater than the output corresponding to the high output side boundary in the stoichiometric neighborhood window area, and select a low output in the stoichiometric neighborhood window area. An air-fuel ratio measuring method, wherein a rich region is selected when the output is equal to or less than the output corresponding to the boundary on the side.
【請求項6】請求項5記載の空燃比測定方法において、 前記センサ出力補正処理は、前記空燃比センサからの出
力を前記ストイキ点での基準出力で減算し、リーン領域
側の校正用補正係数を乗算して補正出力を得ることを特
徴とする空燃比測定方法。
6. The air-fuel ratio measuring method according to claim 5, wherein in the sensor output correction processing, an output from the air-fuel ratio sensor is subtracted by a reference output at the stoichiometric point, and a correction coefficient for calibration in a lean region side is obtained. And a correction output obtained by multiplying the air-fuel ratio.
【請求項7】請求項2〜6のいずれか1項に記載の空燃
比測定方法において、 前記酸素当量値演算処理は、前記領域選択処理にて選択
された領域に対応して以下の多次元多項近似式で酸素当
量値を求めることを特徴とする空燃比測定方法。 [リーン領域] 酸素当量値=A0 +A1 ・x+A2 /x A0 〜A2 :リーン領域に対応する係数テーブルに格納
された係数 [ストイキ近傍ウィンドウ領域] 酸素当量値=S0 +S1 ・x+S2 ・x2 +S3 ・x3
+S4 ・x4+S5 ・x5 +S6 ・x60 〜S6 :ストイキ近傍ウィンドウ領域に対応する係
数テーブルに格納された係数 [リッチ領域] xx=x/Km 酸素当量値=R0 +R1 ・xx+R2 ・xx2 +R3
xx3+R4 ・xx4 +R5 ・xx5 +R6 ・xx6 Km:リッチ領域側の校正用補正係数 R0 〜R6 :リッチ領域に対応する係数テーブルに格納
された係数
7. The air-fuel ratio measuring method according to claim 2, wherein the oxygen equivalent value calculation processing is performed in the following multidimensional manner in accordance with the area selected in the area selection processing. An air-fuel ratio measuring method, wherein an oxygen equivalent value is determined by a polynomial approximation. [Lean Region] Oxygen equivalent value = A 0 + A 1 · x + A 2 / x A 0 to A 2 : Coefficient stored in the coefficient table corresponding to the lean region [Stoichiometric neighborhood window region] Oxygen equivalent value = S 0 + S 1 · x + S 2 · x 2 + S 3 · x 3
+ S 4 · x 4 + S 5 · x 5 + S 6 · x 6 S 0 to S 6 : Coefficients stored in the coefficient table corresponding to the stoichiometric neighborhood window area [Rich area] xx = x / Km Oxygen equivalent value = R 0 + R 1 · xx + R 2 · xx 2 + R 3 ·
xx 3 + R 4 xx 4 + R 5 xx 5 + R 6 xx 6 Km: correction coefficient for calibration in rich region R 0 to R 6 : coefficients stored in the coefficient table corresponding to the rich region
【請求項8】燃焼排ガスを測定するための空燃比センサ
からの出力に基づいて目的とする空燃比信号を得るため
の空燃比演算処理を含み、 前記空燃比演算処理は、 所定の校正ガスを用いて前記空燃比センサの感度を補正
するための補正係数を求め、該補正係数を用いて前記空
燃比センサの出力を補正するセンサ出力補正処理と、 前記センサ出力補正処理にて得られた補正出力が空気過
剰を示す場合に、前記補正出力から被測定ガス中の酸素
濃度を求め、該酸素濃度に基づいて空気比を求める第1
の演算処理と、 前記センサ出力補正処理にて得られた補正出力が燃料過
剰を示す場合に、前記補正出力と空気比用多次元多項近
似式を用いて空気比を求める第2の演算処理と、 前記第1の演算処理又は第2の演算処理にて得られた空
気比と空気比=1のときの基準定数に基づいて空燃比を
求める空燃比演算処理とを含むことを特徴とする空燃比
測定方法。
8. An air-fuel ratio calculation process for obtaining a target air-fuel ratio signal based on an output from an air-fuel ratio sensor for measuring a combustion exhaust gas, wherein the air-fuel ratio calculation process includes the steps of: A correction coefficient for correcting the sensitivity of the air-fuel ratio sensor using the correction coefficient, and a sensor output correction processing for correcting the output of the air-fuel ratio sensor using the correction coefficient; and a correction obtained in the sensor output correction processing. When the output indicates an excess of air, the first oxygen concentration in the gas to be measured is determined from the corrected output, and the air ratio is determined based on the oxygen concentration.
And a second calculation process of obtaining an air ratio using the correction output and a multidimensional polynomial approximation formula for the air ratio when the correction output obtained in the sensor output correction process indicates an excess fuel. An air-fuel ratio calculation process for obtaining an air-fuel ratio based on the air ratio obtained in the first calculation process or the second calculation process and a reference constant when the air ratio = 1. Fuel ratio measurement method.
【請求項9】請求項8記載の空燃比測定方法において、 前記第1の演算処理は、 前記センサ出力補正処理からの補正出力に基づいて被測
定ガス中の酸素濃度を演算する酸素濃度演算処理と、 空気比を求めるための燃焼排ガスの理論演算式に前記酸
素濃度を代入して空気比を演算する空気比演算処理とを
含むことを特徴とする空燃比測定方法。
9. The air-fuel ratio measuring method according to claim 8, wherein the first arithmetic processing is an oxygen concentration arithmetic processing for calculating an oxygen concentration in the measured gas based on a correction output from the sensor output correction processing. And an air ratio calculating process for calculating an air ratio by substituting the oxygen concentration into a theoretical calculation formula of combustion exhaust gas for obtaining an air ratio.
【請求項10】請求項8又は9記載の空燃比測定方法に
おいて、 前記第2の演算処理は、 入力された燃料成分H及びCに基づく水炭比を変数とす
るゲインをゲイン用多次元多項近似式を用いて求め、前
記補正出力を前記ゲインにて補正演算し、この補正演算
された補正出力と空気比用多次元多項近似式を用いて空
気比を求めることを特徴とする空燃比測定方法。
10. The air-fuel ratio measuring method according to claim 8 or 9, wherein the second arithmetic processing is a multidimensional polynomial for gain using a water-carbon ratio based on the input fuel components H and C as a variable. Air-fuel ratio measurement, wherein the air-fuel ratio measurement is obtained by using an approximate expression, correcting the corrected output with the gain, and obtaining the air ratio using the corrected output and the multi-dimensional polynomial approximate expression for air ratio. Method.
【請求項11】請求項10記載の空燃比測定方法におい
て、 前記第2の演算処理は、 測定の前に、予め前記多次元多項近似式に使用される係
数を記憶手段に記憶しておく情報記憶処理と、 入力された燃料成分H及びCに基づいて水炭比を求める
水炭比演算処理と、 前記ゲイン用多次元多項近似式と前記記憶手段に記憶さ
れている係数と前記特定の水炭比に基づいてゲインを演
算するゲイン演算処理と、 前記補正出力に前記ゲイン演算処理にて得られたゲイン
を乗算して補正出力を補正演算する補正演算処理と、 前記空気比用多次元多項近似式と前記補正演算値と燃料
過剰側の補正係数に基づいて空気比を演算する空気比演
算処理とを含むことを特徴とする空燃比測定方法。
11. The air-fuel ratio measuring method according to claim 10, wherein the second arithmetic processing includes a step of storing coefficients used in the multidimensional polynomial approximation equation in a storage unit before measurement. A storage process; a charcoal ratio calculation process for obtaining a charcoal ratio based on the input fuel components H and C; a multidimensional polynomial approximation formula for the gain; a coefficient stored in the storage means; A gain calculation process for calculating a gain based on the charcoal ratio; a correction calculation process for correcting the correction output by multiplying the correction output by a gain obtained in the gain calculation process; and a multidimensional polynomial for the air ratio. An air-fuel ratio measuring method, comprising: an air ratio calculation process for calculating an air ratio based on an approximate expression, the correction calculation value, and a correction coefficient on an excess fuel side.
【請求項12】請求項11記載の空燃比測定方法におい
て、 前記情報記憶処理は、空燃比測定のための装置とは別に
設置されたコンピュータでの燃料と空気の理論燃焼反応
シミュレーションによって、前記多次元多項近似式に使
用される係数を演算し、前記記憶手段に記憶することを
特徴とする空燃比測定方法。
12. The air-fuel ratio measuring method according to claim 11, wherein the information storage processing is performed by simulating a theoretical combustion reaction of fuel and air with a computer installed separately from an air-fuel ratio measuring device. An air-fuel ratio measurement method, wherein a coefficient used for a dimensional polynomial approximation formula is calculated and stored in the storage means.
【請求項13】請求項8〜12のいずれか1項に記載の
空燃比測定方法において、 前記水炭比として1つの定められた値1.85を使用す
ることを特徴とする空燃比測定方法。
13. The air-fuel ratio measuring method according to claim 8, wherein one specified value of 1.85 is used as said water-to-coal ratio. .
【請求項14】請求項8又は9記載の空燃比測定方法に
おいて、 前記第2の演算処理は、 測定の前に、予め空気比を求めるための空気比用多次元
多項近似式に使用される係数群を求めるための係数演算
式に使用される係数群の水炭比の変化に対する特性デー
タ群を記憶手段に記憶しておく水炭比用情報記憶処理
と、 入力された燃料成分H及びCに基づいて水炭比を求める
水炭比演算処理と、 求められた特定の水炭比に対応する前記係数演算式の係
数群を前記特性データ群に基づいて求めてそれぞれ係数
テーブルとして展開する水炭比用テーブル展開処理と、 前記係数演算式と各種係数テーブルに格納された係数群
と前記特定の水炭比に基づいて前記空気比用多次元多項
近似式に使用される係数を求める水炭比用係数演算処理
と、 前記空気比用多次元多項近似式と前記係数演算処理にて
得られた係数と前記センサ出力補正処理にて得られた補
正出力に基づいて空気比を演算する空気比演算処理とを
含むことを特徴とする空燃比測定方法。
14. The air-fuel ratio measuring method according to claim 8, wherein the second arithmetic processing is used for a multi-dimensional polynomial approximation formula for an air ratio for obtaining an air ratio in advance before measurement. A charcoal ratio information storage process for storing in the storage means a characteristic data group for a change in the charcoal ratio of the coefficient group used in the coefficient calculation formula for obtaining the coefficient group; and input fuel components H and C A water / coal ratio calculation process for obtaining a water / carbon ratio based on the calculated water / carbon ratio, and a water group for obtaining a coefficient group of the coefficient calculation formula corresponding to the obtained specific water / carbon ratio based on the characteristic data group and developing each as a coefficient table Charcoal ratio table expansion processing, and a coefficient for calculating the coefficient used in the multi-dimensional polynomial approximation for the air ratio based on the coefficient calculation formula, the coefficient group stored in the various coefficient tables, and the specific charcoal ratio. Ratio coefficient calculation processing, and the air And an air ratio calculation process for calculating an air ratio based on a coefficient obtained in the coefficient calculation process and a correction output obtained in the sensor output correction process. Air-fuel ratio measurement method.
【請求項15】請求項14記載の空燃比測定方法におい
て、 前記水炭比用情報記憶処理は、空燃比測定のための装置
とは別に設置されたコンピュータでの燃料と空気の理論
燃焼反応シミュレーションによって、前記係数演算式に
使用される各種係数群の水炭比の変化に対する特性デー
タ群を演算し、前記記憶領域に記憶することを特徴とす
る空燃比測定方法。
15. The air-fuel ratio measuring method according to claim 14, wherein the water-coal ratio information storage processing is a simulation of a theoretical combustion reaction between fuel and air by a computer installed separately from an air-fuel ratio measuring device. Calculating a characteristic data group with respect to a change in the charcoal ratio of various coefficient groups used in the coefficient calculation expression, and storing the characteristic data group in the storage area.
【請求項16】請求項14又は15記載の空燃比測定方
法において、 前記第2の演算処理は、更に、 酸炭比≠0の場合において、測定の前に、予め酸炭比=
0に対応する出力に換算する換算係数を求めるための係
数用多次元多項近似式に使用される係数群を求めるため
の係数演算式に使用される係数群の酸炭比の変化に対す
る特性データ群を記憶手段に記憶しておく酸炭比用情報
記憶処理と、 入力された燃料成分O及びCに基づいて酸炭比を求める
酸炭比演算処理と、 求められた特定の酸炭比に対応する前記係数演算式の係
数群を前記特性データ群に基づいて求めてそれぞれ係数
テーブルとして展開する酸炭比用テーブル展開処理と、 前記係数演算式と各種係数テーブルに格納された係数群
と前記特定の酸炭比に基づいて前記係数用多次元多項近
似式に使用される係数を求める酸炭比用係数演算処理
と、 前記係数用多次元多項近似式と前記酸炭比用係数演算処
理にて得られた係数と前記センサ出力補正処理にて得ら
れた補正出力に基づいて換算係数を演算する換算係数演
算処理と、 前記換算係数と前記補正出力を乗算し、該乗算値を新た
な補正出力とする換算処理を有し、 前記空気比演算処理は、前記空気比用多次元多項近似式
と前記係数演算処理にて得られた係数と前記換算処理に
て得られた新たな補正出力に基づいて空気比を演算する
ことを特徴とする空燃比測定方法。
16. The air-fuel ratio measuring method according to claim 14 or 15, wherein the second arithmetic processing further comprises: before the measurement, when the acid-carbon ratio ≠ 0,
A characteristic data group for a change in the acid-coal ratio of a coefficient group used in a coefficient operation formula for obtaining a coefficient group used for a coefficient multi-dimensional polynomial approximation expression for obtaining a conversion coefficient to be converted into an output corresponding to 0 And an acid-carbon ratio calculation process for obtaining an acid-carbon ratio based on the input fuel components O and C, and a specific acid-carbon ratio determined. An acid-coal ratio table expansion process of obtaining a coefficient group of the coefficient arithmetic expression based on the characteristic data group and expanding the coefficient group as a coefficient table, and the coefficient group stored in the coefficient arithmetic expression and various coefficient tables and the identification. An acid-carbon ratio coefficient calculation process for obtaining a coefficient used in the coefficient multidimensional polynomial approximation expression based on the acid-carbon ratio of the coefficient; The obtained coefficient and the sensor output A conversion coefficient calculation process of calculating a conversion coefficient based on the correction output obtained in the force correction process, and a conversion process of multiplying the conversion coefficient by the correction output and setting the multiplied value as a new correction output. The air ratio calculation process calculates an air ratio based on the multidimensional polynomial approximation for the air ratio, a coefficient obtained in the coefficient calculation process, and a new correction output obtained in the conversion process. An air-fuel ratio measuring method characterized by the following.
【請求項17】請求項16記載の空燃比測定方法におい
て、 前記酸炭比用情報記憶処理は、空燃比測定のための装置
とは別に設置されたコンピュータでの燃料と空気の理論
燃焼反応シミュレーションによって、前記係数演算式に
使用される各種係数群の酸炭比の変化に対する特性デー
タ群を演算し、前記記憶領域に記憶することを特徴とす
る空燃比測定方法。
17. The air-fuel ratio measuring method according to claim 16, wherein the stoichiometric information storage processing is a simulation of a theoretical combustion reaction between fuel and air by a computer installed separately from an air-fuel ratio measuring device. Calculating a characteristic data group with respect to a change in the acid-carbon ratio of various coefficient groups used in the coefficient calculation formula, and storing the calculated characteristic data group in the storage area.
【請求項18】請求項14又は15記載の空燃比測定方
法において、 前記第2の演算処理は、更に、 測定の前に、水炭比が所定の規定値である場合での酸炭
比≠0における空燃比センサの出力をIp1、酸炭比=
0における空燃比センサの基準出力をIp0としたと
き、 換算係数=Ip0/Ip1 の関係式に基づいて換算係数とIp1の対応表を記憶手
段に記憶しておく対応表記憶処理と、 前記センサ出力補正処理にて得られた補正出力に対応す
る換算係数を前記対応表から折れ線近似演算により求め
る換算係数演算処理と、 前記換算係数と前記補正出力を乗算し、該乗算値を新た
な補正出力とする換算処理を有し、 前記空気比演算処理は、前記空気比用多次元多項近似式
と前記係数演算処理にて得られた係数と前記換算処理に
て得られた新たな補正出力に基づいて空気比を演算する
ことを特徴とする空燃比測定方法。
18. The air-fuel ratio measuring method according to claim 14, wherein the second arithmetic processing further includes, before the measurement, the acid-coal ratio when the water-coal ratio is a predetermined specified value. The output of the air-fuel ratio sensor at 0 is Ip1, the acid-coal ratio =
When a reference output of the air-fuel ratio sensor at 0 is Ip0, a correspondence table storing process of storing a correspondence table between the conversion coefficient and Ip1 in a storage unit based on a relational expression of conversion coefficient = Ip0 / Ip1; A conversion coefficient calculation process for obtaining a conversion coefficient corresponding to the correction output obtained in the correction process from the correspondence table by a polygonal line approximation calculation; multiplying the conversion coefficient by the correction output; and multiplying the multiplied value by a new correction output The air ratio calculation process is based on the air ratio multidimensional polynomial approximation, the coefficient obtained in the coefficient calculation process, and a new correction output obtained in the conversion process. An air-fuel ratio measuring method comprising calculating an air ratio.
【請求項19】燃焼排ガスを測定するための空燃比セン
サと、 前記空燃比センサからの出力に基づいて目的とする空燃
比信号を得るための空燃比演算処理系とを有し、 空気比=1に相当する空燃比センサの基準出力であるス
トイキ点を中心とした所定の出力範囲をストイキ近傍ウ
ィンドウ領域、該ストイキ近傍ウィンドウ領域よりも空
気過剰の領域をリーン領域、前記ストイキ近傍ウィンド
ウ領域よりも燃料過剰の領域をリッチ領域としたとき、 前記空燃比演算処理系は、リーン領域、ストイキ近傍ウ
ィンドウ領域、リッチ領域に対して、それぞれ多次元多
項近似式を用いて少なくとも空気比及び空燃比を求める
ことを特徴とする空燃比測定装置。
19. An air-fuel ratio sensor for measuring a combustion exhaust gas, and an air-fuel ratio calculation processing system for obtaining a target air-fuel ratio signal based on an output from the air-fuel ratio sensor. A predetermined output range centered on a stoichiometric point which is a reference output of the air-fuel ratio sensor corresponding to 1 is defined as a stoichiometric near window region, a region with excess air over the stoichiometric near window region is defined as a lean region, When the fuel-excess region is defined as a rich region, the air-fuel ratio calculation processing system calculates at least an air ratio and an air-fuel ratio for each of the lean region, the stoichiometric window region, and the rich region using a multidimensional polynomial approximation formula. An air-fuel ratio measuring device, characterized in that:
【請求項20】請求項19記載の空燃比測定装置におい
て、 測定の前に、予め前記多次元多項近似式に使用される各
種係数群の水炭比の変化に対する特性データ群を記憶手
段に記憶しておく情報記憶手段と、 入力された燃料成分H及びCに基づいて水炭比を求める
水炭比演算手段と、 求められた特定の水炭比に対応するリーン領域における
係数、ストイキ近傍ウィンドウ領域における係数及びリ
ッチ領域における係数を前記特性データ群に基づいて求
めてそれぞれ係数テーブルとして展開するテーブル展開
手段と、 所定の校正ガスを用いて前記空燃比センサの感度を補正
するための補正係数を求め、該補正係数を用いて前記空
燃比センサの出力を補正するセンサ出力補正手段と、 前記センサ出力補正手段からの補正出力に基づいてリー
ン領域、ストイキ近傍ウィンドウ領域及びリッチ領域の
いずれか1つを選択する領域選択手段と、 前記領域選択手段にて選択された領域に対応する多次元
多項近似式と該選択された領域に対応する係数テーブル
に格納された係数及び前記補正出力に基づいて酸素当量
値を求める酸素当量値演算手段と、 前記酸素当量値と少なくとも大気中の標準酸素分圧に基
づいて空気比を求める空気比演算手段と、 前記求められた空気比と空気比=1のときの基準定数に
基づいて空燃比を求める空燃比演算手段とを有すること
を特徴とする空燃比測定装置。
20. The air-fuel ratio measuring device according to claim 19, wherein before the measurement, a characteristic data group for a change in the coal ratio of the various coefficient groups used in the multidimensional polynomial approximation formula is stored in the storage means. Means for storing information, means for calculating a charcoal ratio based on the input fuel components H and C, a coefficient in the lean region corresponding to the specified charcoal ratio, and a stoichiometric neighborhood window Table expansion means for obtaining a coefficient in a region and a coefficient in a rich region based on the characteristic data group and developing them as a coefficient table, and a correction coefficient for correcting the sensitivity of the air-fuel ratio sensor using a predetermined calibration gas. And a sensor output correcting means for correcting the output of the air-fuel ratio sensor using the correction coefficient. Area selecting means for selecting one of the area, the stoichiometric neighborhood window area, and the rich area; a multidimensional polynomial approximation formula corresponding to the area selected by the area selecting means; and a coefficient corresponding to the selected area An oxygen equivalent value calculating means for obtaining an oxygen equivalent value based on the coefficient and the correction output stored in the table; and an air ratio calculating means for obtaining an air ratio based on the oxygen equivalent value and at least a standard oxygen partial pressure in the atmosphere. An air-fuel ratio calculating device for obtaining an air-fuel ratio based on the obtained air ratio and a reference constant when the air ratio = 1.
【請求項21】請求項20記載の空燃比測定装置におい
て、 前記情報記憶手段は、空燃比測定のための装置とは別に
設置されたコンピュータでの燃料と空気の理論燃焼反応
シミュレーションによって、前記多次元多項近似式に使
用される各種係数群の水炭比の変化に対する特性データ
群を演算し、前記記憶領域に記憶することを特徴とする
空燃比測定装置。
21. The air-fuel ratio measuring apparatus according to claim 20, wherein the information storage means is configured to execute the theoretical combustion reaction simulation of fuel and air with a computer installed separately from the air-fuel ratio measuring apparatus. An air-fuel ratio measuring apparatus, wherein a characteristic data group for various coefficient groups used in a dimensional polynomial approximation formula with respect to a change in a charcoal ratio is calculated and stored in the storage area.
【請求項22】請求項20又は21記載の空燃比測定装
置において、 前記テーブル展開手段は、前記水炭比演算手段にて求め
られた特定の水炭比に対応するリーン領域における係
数、ストイキ近傍ウィンドウ領域における係数及びリッ
チ領域における係数を前記特性データ群から内挿法によ
り求めてそれぞれ係数テーブルとして展開することを特
徴とする空燃比測定装置。
22. The air-fuel ratio measuring apparatus according to claim 20, wherein said table developing means includes a coefficient in a lean region corresponding to a specific water-coal ratio calculated by said water-carbon ratio calculating means, and a stoichiometric neighborhood. An air-fuel ratio measuring apparatus, wherein a coefficient in a window area and a coefficient in a rich area are obtained from the characteristic data group by an interpolation method and are developed as coefficient tables.
【請求項23】請求項20〜22のいずれか1項に記載
の空燃比測定装置において、 前記領域選択手段は、 前記センサ出力補正手段からの補正出力が、前記ストイ
キ近傍ウィンドウ領域に対応する出力範囲に含まれる場
合にストイキ近傍ウィンドウ領域を選択し、前記ストイ
キ近傍ウィンドウ領域における高出力側の境界に対応す
る出力以上の場合にリーン領域を選択し、前記ストイキ
近傍ウィンドウ領域における低出力側の境界に対応する
出力以下の場合にリッチ領域を選択することを特徴とす
る空燃比測定装置。
23. The air-fuel ratio measuring device according to claim 20, wherein the area selecting means outputs a correction output from the sensor output correcting means corresponding to the stoichiometric vicinity window area. Select a stoichiometric neighborhood window area if included in the range; select a lean area if the output is greater than or equal to the high output side boundary in the stoichiometric neighborhood window area; and select a low output side boundary in the stoichiometric neighborhood window area. An air-fuel ratio measuring device, wherein a rich region is selected when the output is equal to or less than the output corresponding to the air-fuel ratio.
【請求項24】請求項23記載の空燃比測定装置におい
て、 前記センサ出力補正手段は、前記空燃比センサからの出
力を前記ストイキ点での基準出力で減算し、リーン領域
側の校正用補正係数を乗算して補正出力を得ることを特
徴とする空燃比測定装置。
24. The air-fuel ratio measuring apparatus according to claim 23, wherein the sensor output correction means subtracts an output from the air-fuel ratio sensor by a reference output at the stoichiometric point, and a correction coefficient for calibration on the lean region side. The air-fuel ratio measuring device is characterized in that a corrected output is obtained by multiplying the air-fuel ratio.
【請求項25】請求項20〜24のいずれか1項に記載
の空燃比測定装置において、 前記酸素当量値演算手段は、前記領域選択手段にて選択
された領域に対応して以下の多次元多項近似式で酸素当
量値を求めることを特徴とする空燃比測定装置。[リー
ン領域] 酸素当量値=A0 +A1・x+A2 /x A0 〜A2 :リーン領域に対応する係数テーブルに格納
された係数 [ストイキ近傍ウィンドウ領域] 酸素当量値=S0 +S1 ・x+S2 ・x2 +S3 ・x3
+S4 ・x4+S5 ・x5 +S6 ・x60 〜S6 :ストイキ近傍ウィンドウ領域に対応する係
数テーブルに格納された係数 [リッチ領域] xx=x/Km 酸素当量値=R0 +R1 ・xx+R2 ・xx2 +R3
xx3+R4 ・xx4 +R5 ・xx5 +R6 ・xx6 Km:リッチ領域側の校正用補正係数 R0 〜R6 :リッチ領域に対応する係数テーブルに格納
された係数
25. An air-fuel ratio measuring apparatus according to claim 20, wherein said oxygen equivalent value calculating means corresponds to the area selected by said area selecting means in the following multidimensional manner. An air-fuel ratio measuring device, wherein an oxygen equivalent value is determined by a polynomial approximation formula. [Lean region] Oxygen equivalent value = A 0 + A 1 · x + A 2 / x A 0 to A 2 : Coefficient stored in the coefficient table corresponding to the lean region [Stoichiometric neighborhood window region] Oxygen equivalent value = S 0 + S 1 · x + S 2 · x 2 + S 3 · x 3
+ S 4 · x 4 + S 5 · x 5 + S 6 · x 6 S 0 to S 6 : Coefficients stored in the coefficient table corresponding to the stoichiometric neighborhood window area [Rich area] xx = x / Km Oxygen equivalent value = R 0 + R 1 · xx + R 2 · xx 2 + R 3 ·
xx 3 + R 4 xx 4 + R 5 xx 5 + R 6 xx 6 Km: correction coefficient for calibration in rich region R 0 to R 6 : coefficients stored in the coefficient table corresponding to the rich region
【請求項26】燃焼排ガスを測定するための空燃比セン
サと、 前記空燃比センサからの出力に基づいて目的とする空燃
比信号を得るための空燃比演算処理系とを有し、 前記空燃比演算処理系は、 所定の校正ガスを用いて前記空燃比センサの感度を補正
するための補正係数を求め、該補正係数を用いて前記空
燃比センサの出力を補正するセンサ出力補正手段と、 前記センサ出力補正手段からの補正出力が空気過剰を示
す場合に、前記補正出力から被測定ガス中の酸素濃度を
求め、該酸素濃度に基づいて空気比を求める第1の演算
処理手段と、 前記センサ出力補正手段にて得られた補正出力が燃料過
剰を示す場合に、前記補正出力と空気比用多次元多項近
似式を用いて空気比を求める第2の演算処理手段と、 前記第1の演算処理手段又は第2の演算処理手段からの
空気比と空気比=1のときの基準定数に基づいて空燃比
を求める空燃比演算手段とを有することを特徴とする空
燃比測定装置。
26. An air-fuel ratio sensor for measuring a combustion exhaust gas, and an air-fuel ratio calculation processing system for obtaining a target air-fuel ratio signal based on an output from the air-fuel ratio sensor, An arithmetic processing system for determining a correction coefficient for correcting the sensitivity of the air-fuel ratio sensor using a predetermined calibration gas, and correcting the output of the air-fuel ratio sensor using the correction coefficient; When the correction output from the sensor output correction means indicates excess air, first arithmetic processing means for obtaining an oxygen concentration in the gas to be measured from the correction output and obtaining an air ratio based on the oxygen concentration; A second arithmetic processing unit for obtaining an air ratio by using the corrected output and a multidimensional polynomial approximation formula for an air ratio when the corrected output obtained by the output correcting unit indicates an excess fuel; Processing means or second An air-fuel ratio measuring apparatus characterized by having a fuel ratio calculating means for calculating an air-fuel ratio based on the reference constant when the air ratio and the air ratio = 1 from the arithmetic processing means.
【請求項27】請求項26記載の空燃比測定装置におい
て、 前記第1の演算処理手段は、 前記センサ出力補正手段からの補正出力に基づいて被測
定ガス中の酸素濃度を演算する酸素濃度演算手段と、 空気比を求めるための燃焼排ガスの理論演算式に前記酸
素濃度を代入して空気比を演算する空気比演算手段とを
有することを特徴とする空燃比測定装置。
27. The air-fuel ratio measuring apparatus according to claim 26, wherein said first arithmetic processing means calculates an oxygen concentration in the gas to be measured based on a correction output from said sensor output correcting means. Means for calculating an air ratio by substituting the oxygen concentration into a theoretical calculation formula of combustion exhaust gas for obtaining an air ratio to calculate an air ratio.
【請求項28】請求項26又は27記載の空燃比測定装
置において、 前記第2の演算処理手段は、 入力された燃料成分H及びCに基づく水炭比を変数とす
るゲインをゲイン用多次元多項近似式を用いて求め、前
記補正出力を前記ゲインにて補正演算し、この補正演算
された補正出力と空気比用多次元多項近似式を用いて空
気比を求めることを特徴とする空燃比測定装置。
28. The air-fuel ratio measuring apparatus according to claim 26, wherein the second arithmetic processing means uses a multi-dimensional gain for gain as a variable based on a water-carbon ratio based on the input fuel components H and C. An air-fuel ratio obtained by using a polynomial approximation formula, performing a correction operation on the corrected output with the gain, and obtaining an air ratio using the corrected calculation output and a multidimensional polynomial approximation expression for air ratio. measuring device.
【請求項29】請求項28記載の空燃比測定装置におい
て、 前記第2の演算処理手段は、 測定の前に、予め多次元多項近似式に使用される係数を
記憶手段に記憶しておく情報記憶手段と、 入力された燃料成分H及びCに基づいて水炭比を求める
水炭比演算手段と、 前記ゲイン用多次元多項近似式と前記記憶手段に記憶さ
れている係数と前記特定の水炭比に基づいてゲインを演
算するゲイン演算手段と、 前記補正出力に前記ゲイン演算手段にて得られたゲイン
を乗算して前記補正出力を補正演算する補正演算手段
と、 前記空気比用多次元多項近似式と前記補正演算値と燃料
過剰側の補正係数に基づいて空気比を演算する空気比演
算手段とを有することを特徴とする空燃比測定装置。
29. An air-fuel ratio measuring apparatus according to claim 28, wherein said second arithmetic processing means stores, in a storage means, coefficients used in a multidimensional polynomial approximation in advance before measurement. Storage means; a water / coal ratio calculating means for obtaining a water / carbon ratio based on the input fuel components H and C; a multidimensional polynomial approximation for gain, a coefficient stored in the storage means, and the specific water Gain calculating means for calculating a gain based on the charcoal ratio; correction calculating means for correcting the corrected output by multiplying the corrected output by the gain obtained by the gain calculating means; and multidimensional for air ratio An air-fuel ratio measuring device comprising an air ratio calculating means for calculating an air ratio based on a polynomial approximation formula, the correction calculation value, and a correction coefficient on an excess fuel side.
【請求項30】請求項29記載の空燃比測定装置におい
て、 前記情報記憶手段は、空燃比測定のための装置とは別に
設置されたコンピュータでの燃料と空気の理論燃焼反応
シミュレーションによって、前記多次元多項近似式に使
用される係数を演算し、前記記憶手段に記憶することを
特徴とする空燃比測定装置。
30. The air-fuel ratio measuring apparatus according to claim 29, wherein the information storage means is configured to perform the theoretical combustion reaction simulation of fuel and air with a computer installed separately from the air-fuel ratio measuring apparatus. An air-fuel ratio measuring device, wherein a coefficient used for a dimensional polynomial approximation formula is calculated and stored in said storage means.
【請求項31】請求項26〜30のいずれか1項に記載
の空燃比測定装置において、 前記水炭比として1つの定められた値1.85を使用す
ることを特徴とする空燃比測定装置。
31. The air-fuel ratio measuring device according to claim 26, wherein one predetermined value 1.85 is used as the water-to-coal ratio. .
【請求項32】請求項26又は27記載の空燃比測定装
置において、 前記第2の演算処理手段は、 測定の前に、予め空気比を求めるための空気比用多次元
多項近似式に使用される係数群を求めるための係数演算
式に使用される係数群の水炭比の変化に対する特性デー
タ群を記憶手段に記憶しておく水炭比用情報記憶手段
と、 入力された燃料成分H及びCに基づいて水炭比を求める
水炭比演算手段と、 求められた特定の水炭比に対応する前記係数演算式の係
数群を前記特性データ群に基づいて求めてそれぞれ係数
テーブルとして展開する水炭比用テーブル展開手段と、 前記係数演算式と各種係数テーブルに格納された係数群
と前記特定の水炭比に基づいて前記空気比用多次元多項
近似式に使用される係数を求める水炭比用係数演算手段
と、 前記空気比用多次元多項近似式と前記係数演算手段にて
得られた係数と前記センサ出力補正手段にて得られた前
記補正出力に基づいて空気比を演算する空気比演算手段
とを有することを特徴とする空燃比測定装置。
32. The air-fuel ratio measuring apparatus according to claim 26, wherein the second arithmetic processing means is used in a multi-dimensional polynomial approximation equation for an air ratio to obtain an air ratio before measurement. A charcoal ratio information storage means for storing in the storage means a characteristic data group for a change in the charcoal ratio of the coefficient group used in the coefficient calculation formula for obtaining the coefficient group; A charcoal ratio calculating means for calculating a charcoal ratio based on C; and a coefficient group of the coefficient calculation formula corresponding to the determined specific charcoal ratio based on the characteristic data group and developed as a coefficient table. A water / coal ratio table developing means, a water for obtaining a coefficient used in the air ratio multi-dimensional polynomial approximation formula based on the coefficient calculation formula, a coefficient group stored in various coefficient tables, and the specific charcoal ratio. A coefficient calculating means for the coal ratio; An air ratio calculating means for calculating an air ratio based on the air ratio multidimensional polynomial approximation formula, the coefficient obtained by the coefficient calculating means, and the correction output obtained by the sensor output correcting means; An air-fuel ratio measuring device characterized by the above-mentioned.
【請求項33】請求項32記載の空燃比測定装置におい
て、 前記水炭比用情報記憶手段は、空燃比測定のための装置
とは別に設置されたコンピュータでの燃料と空気の理論
燃焼反応シミュレーションによって、前記係数演算式に
使用される各種係数群の水炭比の変化に対する特性デー
タ群を演算し、前記記憶手段に記憶することを特徴とす
る空燃比測定装置。
33. The air-fuel ratio measuring device according to claim 32, wherein the water-coal ratio information storage means is a computer and a fuel-air ratio theoretical combustion reaction simulation which is installed separately from the air-fuel ratio measuring device. An air-fuel ratio measuring apparatus characterized in that a characteristic data group for a change in the charcoal ratio of various coefficient groups used in the coefficient calculation formula is calculated by the above-mentioned method and stored in the storage means.
【請求項34】請求項32又は33記載の空燃比測定装
置において、 前記第2の演算処理手段は、更に、 酸炭比≠0の場合において、測定の前に、予め酸炭比=
0に対応する出力に換算する換算係数を求めるための係
数用多次元多項近似式に使用される係数群を求めるため
の係数演算式に使用される係数群の酸炭比の変化に対す
る特性データ群を記憶手段に記憶しておく酸炭比用情報
記憶手段と、 入力された燃料成分O及びCに基づいて酸炭比を求める
酸炭比演算手段と、 求められた特定の酸炭比に対応する前記係数演算式の係
数群を前記特性データ群に基づいて求めてそれぞれ係数
テーブルとして展開する酸炭比用テーブル展開手段と、 前記係数演算式と各種係数テーブルに格納された係数群
と前記特定の酸炭比に基づいて前記係数用多次元多項近
似式に使用される係数を求める酸炭比用係数演算手段
と、 前記係数用多次元多項近似式と前記酸炭比用係数演算手
段にて得られた係数と前記センサ出力補正手段にて得ら
れた補正出力に基づいて換算係数を演算する換算係数演
算手段と、 前記換算係数と前記補正出力を乗算し、該乗算値を新た
な補正出力とする換算手段とを有し、 前記空気比演算手段は、前記空気比用多次元多項近似式
と前記係数演算手段からの係数と前記換算手段からの新
たな補正出力に基づいて空気比を演算することを特徴と
する空燃比測定装置。
34. The air-fuel ratio measuring device according to claim 32, wherein the second arithmetic processing means further comprises: when the oxy-coal ratio ≠ 0, before the measurement, the oxy-coal ratio =
A characteristic data group for a change in the acid-coal ratio of a coefficient group used in a coefficient operation formula for obtaining a coefficient group used for a coefficient multi-dimensional polynomial approximation expression for obtaining a conversion coefficient to be converted into an output corresponding to 0 Information storage means for storing an oxygen-carbon ratio in a storage means, an oxygen-carbon ratio calculating means for calculating an oxygen-carbon ratio based on the input fuel components O and C, and a specific oxygen-carbon ratio determined. An acid-coal ratio table expanding means for obtaining a coefficient group of the coefficient arithmetic expression based on the characteristic data group and developing the coefficient group respectively as a coefficient table; and a coefficient group stored in the coefficient arithmetic expression and various coefficient tables and the identification. A coefficient calculating means for calculating the coefficient used for the multi-dimensional polynomial approximation for the coefficient based on the acid-carbon ratio of the coefficient; The obtained coefficient and the sensor output A conversion coefficient calculating unit that calculates a conversion coefficient based on the correction output obtained by the force correction unit; and a conversion unit that multiplies the conversion coefficient by the correction output and sets the multiplied value as a new correction output. The air ratio calculation means calculates the air ratio based on the multi-dimensional polynomial approximation formula for the air ratio, the coefficient from the coefficient calculation means, and a new correction output from the conversion means. Fuel ratio measurement device.
【請求項35】請求項34記載の空燃比測定装置におい
て、 前記酸炭比用情報記憶手段は、空燃比測定のための装置
とは別に設置されたコンピュータでの燃料と空気の理論
燃焼反応シミュレーションによって、前記係数演算式に
使用される各種係数群の酸炭比の変化に対する特性デー
タ群を演算し、前記記憶領域に記憶することを特徴とす
る空燃比測定装置。
35. The air-fuel ratio measuring apparatus according to claim 34, wherein the oxycobalt ratio information storage means is a computer and a simulation simulation of a theoretical combustion reaction between fuel and air, which is provided separately from an air-fuel ratio measuring apparatus. An air-fuel ratio measuring apparatus characterized in that a characteristic data group for a change in the oxidized carbon ratio of various coefficient groups used in the coefficient calculation formula is calculated and stored in the storage area.
【請求項36】請求項32又は33記載の空燃比測定装
置において、 前記第2の演算処理手段は、更に、 測定の前に、水炭比が所定の規定値である場合での酸炭
比≠0における空燃比センサの出力をIp1、酸炭比=
0における空燃比センサの基準出力をIp0としたと
き、 換算係数=Ip0/Ip1 の関係式に基づいて換算係数とIp1の対応表を記憶手
段にしておく対応表記憶手段と、 前記センサ出力補正手段にて得られた補正出力に対応す
る換算係数を折れ線近似演算により求める換算係数演算
手段と、 前記換算係数と前記補正出力を乗算し、該乗算値を新た
な補正出力とする換算手段とを有し、 前記空気比演算手段は、前記空気比用多次元多項近似式
と前記係数演算手段からの係数と前記換算手段からの新
たな補正出力に基づいて空気比を演算することを特徴と
する空燃比測定装置。
36. The air-fuel ratio measuring apparatus according to claim 32, wherein the second arithmetic processing means further comprises: before the measurement, the acid-to-carbon ratio when the water-to-carbon ratio is a predetermined specified value. The output of the air-fuel ratio sensor at ≠ 0 is Ip1, the acid-coal ratio =
Assuming that the reference output of the air-fuel ratio sensor at 0 is Ip0, a correspondence table storage means for storing a correspondence table between the conversion coefficient and Ip1 based on a relational expression of conversion coefficient = Ip0 / Ip1, and the sensor output correction means A conversion coefficient calculating means for obtaining a conversion coefficient corresponding to the correction output obtained by the linear approximation calculation, and a conversion means for multiplying the conversion coefficient by the correction output and using the multiplied value as a new correction output. The air ratio calculation means calculates the air ratio based on the multi-dimensional polynomial approximation formula for the air ratio, the coefficient from the coefficient calculation means, and a new correction output from the conversion means. Fuel ratio measurement device.
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