JPS6027750A - 機関の空燃比制御装置 - Google Patents

機関の空燃比制御装置

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JPS6027750A
JPS6027750A JP58137111A JP13711183A JPS6027750A JP S6027750 A JPS6027750 A JP S6027750A JP 58137111 A JP58137111 A JP 58137111A JP 13711183 A JP13711183 A JP 13711183A JP S6027750 A JPS6027750 A JP S6027750A
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JP
Japan
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air
fuel ratio
engine
solid electrolyte
sensor
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Pending
Application number
JP58137111A
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English (en)
Inventor
Yoshiaki Asayama
浅山 嘉明
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPS6027750A publication Critical patent/JPS6027750A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F02D41/185Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow using a vortex flow sensor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1473Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method
    • F02D41/1475Regulating the air fuel ratio at a value other than stoichiometry

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、自動車用の機関の空燃比制御装置に係シ、
特に平板状の固体電解質酸素センサと固体電解質酸素ポ
ンプを微小間隙を介して対向配置し、この間隙内に機関
の排気ガスを導入するように構成するとともに、固体電
解質酸素センサが発生する起電力を所定竿に保つのに磨
製な固体型解質酸素ポンプのポンプ電流に対応した出力
信号により機関の空燃比を検知するよ5にした空燃比セ
ンサを備え、機関の燃費および排気ガス中の有害成分を
極力減じる必要のある軽負荷運転時まだは比較的低回転
時あるいは吸入空気量が少ない運転時には空燃比センサ
の出力信号により機関の運転空燃比が理論空燃比近傍と
なるようにフィードバック制御し、機関の出力が要求さ
れる高負荷時または高回転時あるいは吸入空気量が多い
運転時には空燃比センサの出力信号により機関の運転空
燃比が燃料過濃域における所望の空燃比となるようにフ
ィードバック制御することができるようにしだものであ
る。
従来よシ、イオン伝導性固体電解質(たとえば、安定化
ジルコニア)で構成された酸素センサを用い、排気ガス
の酸素分圧と空気の酸素分圧との差によって生じる起電
力の変化によって理論空燃比での燃焼状態を検知するこ
とにより、たとえば、自動車の機関を理論空燃比で運転
するように制御することは周知の通りである。
ところで、上記酸素センサは空気と燃料との重量比率で
ある全燃費(A/F ) が理論空燃比であるときは大
きな変化出力が得られるが、他の運転空燃比域での変化
がほとんどなく理論空燃比以外の空燃比で機関を運転す
る場合には、上記酸素センサの出力を利用することがで
きない。
この発明は、上記の点にかんがみなされたもので、理論
空燃比で運転する場合には理論空燃比の検知が容易なよ
うに空燃比センサを制御し、理論空燃比以外の所望の空
燃比で運転する場合には、この所望の空燃比の検知が容
易となるように上記空燃比センサを制御することにより
、機関の運転範囲全域において空燃比センサの出力信号
による運転空燃比のフィードバック制御が可能な機関の
空燃比制御装置を提供することを目的とする。
以下、この発明の機関の空燃比制御装置の実施例につい
て図面に基づき説明する。第1図はこの発明の一実施例
を示す構成図であり、図中の11−J:機関、2はこの
機関1の吸気管である。この吸気管2にはスロットル弁
3および燃料供給弁5が設けられている。この燃料供給
弁5はスロットル弁3の上流側に設けられている。
また、4は機関1に吸入される吸入空気量を検出する吸
入空気検出装置である。この吸入空気検出装置4の上流
側にエアクリーナ6が配設されでいる。
一方、7は機関1の排気管である。この排気管7には、
空燃比センサ8が取シ付けられており、この空燃比セン
サ8は空燃比検知電子装置9と信号の授受を行うように
なっている。
この空燃比検知電子装置9は電子制御装置12と信号の
授受を行うようになっている。この電子制御装置12は
回転数検出器1o、圧力検出器11の出ツバ吸入空気検
出装置4の出力も入力されるようになっている。
回転数検出器10は機関の回転数を検知するものであシ
、また、圧力検出器11は吸気管2の圧力を検出するも
のである。
電子制御装@12は、圧力検出器11および吸入空気検
出装置4、空燃比検知電子装置9、回転数検出器lOの
それぞれの出力信号を入力し、これらの人力情報に対応
して燃料供給弁5を駆動し、機関1に供給する燃料量を
制御するものである。
この電子制御装置12は空燃比検知電子装置9の基準電
圧VRを入力情報に応じて変更する機能をも備えている
第2図は空燃比センサ8および空燃比検知電子装置9の
詳細構成図であり、第3図は第2図のIII−I■線に
沿う断面図である。この両図におい−C1空燃比センサ
8社厚さが約0.5+yxの平板状のイオン伝導性固体
電解質(安定化ジルコニア)13の両側面にそれぞれ白
金電極14および15を設けて構成された固体電解質酸
素ポンプ16とこの固体電解質酸素ポンプ16と同じよ
うに平板状のイオン伝導性固体電解質170両側面にそ
れぞれ白金電極18および19を設けて構成された固体
電解質酸素センサ20と固体電解質酸素ポンプ16と固
体電解質酸素センサ2oを0.11程度の微小間隙dを
介して対向配置するだめの支持台21で構成されている
まだ、空燃比検知電子装置9は固体電解質酸素センサ2
0が電4@18.19間に元生する起電力eを抵抗R1
を介して演算増幅器Aの反転入力端子(←)端子)に印
加し、演算増幅器Aの非反転入力端子((り端子)に印
加されている基準電圧VRと起電力eの差異に比例した
演算増幅器Aの出力により、トランジスタTRを駆動し
て固体電解質酸素ポンプ16の電極14.15間に流す
ポンプ電流Ipを制御する機能を備えている。
すなわち、起電力eを一定値VItに保つのに必要なポ
ンプ電流Ipを供給する作用をする。また、基準電圧V
Rfd m関1の運転状態に応じて電子制御装置12に
よシ所定値に変更される。そして、直流電源Bから供給
されるポンプ電流Ipに対応した出力信号を得るための
抵抗ROを備えている。
この抵抗Roは直流電源Bと対応してポンプ電流Ipが
過大に流れないような所望の1!(抗値が選ばれている
。Cはコンデンサである。
第4図は第2図に示した空燃比センサ8を国産乗用車用
2000CCのガンリン機関に装着して試験して得られ
た特性図である。
過大なポンプ電流Ipが流れると、固体電解質酸素ポン
プ16が破壊するので、ポンプ電流Ipは100 rr
+A以上流以上−ように直流電源Bにより制限している
。基準電圧VRを変えて起電力eを200mV。
100mV、60mVにそれぞれ保ち、機関1の空燃比
(A/F )を変えたときのポンプ電流Ipの変化を示
したものである。
起電力eを200rr+Vに保った場合は理論空燃比1
4.7でポンプ電流Ipは階段状に変化する。起電力e
を小さくすると、理論空燃比より小さい空燃比域でポン
プ電流Ipは空燃比に比例して変化している。
この発明は、上記試験によシ得られた第4図に示す特性
を利用し、自動車の市内走行時のように機関の燃費およ
び排気ガス中の有害成分子:極力減じる必要のある軽負
荷運転時または比較的低回転時あるいは吸入空気量が少
ない運転時には上記空燃比センサ8の起電力eを100
 mV以上、たとえば、200mV一定とし、ボーンプ
電流■pが理論空燃比で急激に変化する特性を利用して
機関の運転空燃比が理論空燃比近傍となるようにフィー
ドバック制御し、機関の出力が要求される高負荷時まだ
は高回転時あるいは吸入空気量が多い運転時には起電力
eを100mV以下、たとえば60mV一定としポンプ
電流Ipに対応した出力信号により機関の高出力が得ら
れる燃料過濃域における所望の運転空燃比となるように
フィードバック制御するようにしだものである。
以下、この発明の機関の空燃比制御装置の動作について
説明する。機関1が始動されると、この機関1に吸入さ
れる吸入空気は大気中からエアクリーナ6内に導入され
、吸入空気検出装@4でその吸入風が検出され、吸気管
2を通り機関1に導入される。
吸入空気検出装置4の出力信号を入力した電子制御装置
12は燃料供給弁5を駆動し、吸入空気量に対応した燃
料を機関1に噴射供給する。そして自動車の市内走行時
のように機関1の吸入空気量が比較的少ないとき、ある
いは機関1の回転数がたとえば3000RPM以下のと
きまたは回転数検出器10と圧力検出器11の出力信号
で検知される機関1の負荷が低い運転状態は通常よく使
用されるので、機関1の燃費および排気ガス中の有害成
分を減じるために、運転空燃比は理論空燃比が選ばれる
そこで、このような運転状態を吸入空気検出装置4ある
いは回転数検出器10または圧力検出器11の出力信号
により検知した電子制御装置12は空燃比センサ8の起
電力eが200.、V一定となるように空燃比検知電子
装置9を制御する。
その結果、第4図に示す特性のように空燃比センサ8か
らの出力信号(ポンプ電流)は理論空燃比14.7で階
段状に変化するので、この変化信号を利用して従来装置
と同じようにして機関1を理論空燃比でフィードバック
制御する。
他方、機関1の出力が要求される高負荷あるいは高回転
時または吸入空気量が多い運転状態では高出力が得られ
る運転空燃比、たとえばへ争=12が選ばれるので、こ
のような運転状態を吸入空気検出装置4あるいは回転数
検出器10まだは圧力検出器11の出力信号により検知
した電子制御装置12は起電力eが60mVとなるよう
に空燃比検知電子装置9を制御する。
その結果、第4図に示す特性から明らかなようにポンプ
電流Ipに対応した出力信号により、運転空燃比(A/
F = 12 )が検知できるようになる。そしてこの
出力信号を入力した電子制御装置12は燃料供給弁5か
ら噴射供給される燃料量を制御して、所望の空燃比(A
/F = 12 )となるようフィードバック制御する
なお、上記所望の空燃比となるように機関に供給される
燃料量を制御する場合の実施例を説明したが、機関に吸
入される空気量を制御してもよいことは説明するまでも
ない。
以上のように、この発明の機関の空燃比制御装置によれ
ば、平板状の固体電解質の両側面に電極を設けて構成さ
れた固体電解質酸素センサと固体電解質酸素ポンプを微
小間隙を介して対向配置し、この間隙に機関の排気ガス
を導入するように構成するとともに、固体電解質酸素セ
ンサが発生する起電力を所定値に保つのに必要な固体電
解質「々素ポンプのポンプ電流に対応した出力信号によ
り機関の空燃比f:倹知するようにした空燃比センサを
備え、機関の負荷または回転数あるいは吸入空気量が所
定値以下のときは固体電解質酸素センサが発生する起電
力を100 mV以上の所定値に保し、空燃比センサの
出力信号により機関の運転空燃比が理論空燃比近傍とな
るようにフィードバック制御し、機関の負荷または回転
数あるいは吸入空気量が所定値以上のときは起電力を1
00mV以下の所定値に保ち、機関の運転空燃比が燃料
過濃域における所望の空燃比となるように空燃比センサ
の出力信号により機関に供給される燃料量または機関に
吸入される空気量を制御するようにしたので、自動車用
機関の運転状態に応じた最適な運転空燃比に精度よくフ
ィードバック制御することができる装置が得られた。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の機関の空燃比制御装置の一実施例の
構成を示す図、第2図はこの発明の機関の空燃比制御装
置に使用される空燃比センサの一実施例の構成を示す図
、第3図は第2図のIII −III線に沿う断面図、
第4図は第2図の空燃比センサを乗用車用ガソリン機関
に装着して試験して得られた特性の一例を示す図である
。 1・・・機関、4・・・吸入空気検出装置、5・・・燃
料供給弁、7・・・排気管、8・・・空燃比センサ、9
・・・空燃比検知電子装置、10・・・回転数検出器、
11・・・圧力検出器、12・・・電子制御装置、16
・・・固体電解質酸素ポンプ、20・・・固体電解質酸
素センナ。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す0 代理人 大岩増雄 第1図 2 第2図 7 第4図 墾坊°比(A/F1 手続補正書(自発) 1、事件の表示 特願昭58−137111号2、発明
の名称 機関の空燃比制御装置 3、補正をする者 5、 補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄。 6、補正の内容 明細書3頁14行「空燃費」を「空燃比」と訂正する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 平板状の固体電解質の両側面に電極を設けて構成された
    固体電解質酸素センサおよび固体電解質酸素ポンプ、こ
    の固体電解質酸素センサと酸素ポンプを微小間隙を介し
    て対向配置し、仁の間隙に機関の排気ガスを導入するよ
    うに構成するとともに上記固体電解質酸素センサが発生
    する起電力を所定値に保つのに必要な上記固体電解質酸
    素ポンプのポンプ電流に対応した出力信号により上記機
    関の空燃比を検知するようにした空燃比センサ、上記機
    関の負荷または回転数あるいは吸入空気量が所定値以下
    のときは上記固体電解質酸素センサが発生する起電力を
    100mV以上の所定値に保ち、上記空燃比センサの出
    力信号により上記機関の運転空燃比が理論空燃比近傍と
    なるように制御し、かつ上記機関の負荷または回転数あ
    るいは吸入空気量が所定値以上のときは上記起電力を1
    00mV以下の所定値に保ち、上記機関の運転空燃比が
    燃刺過濃域における所望の空燃比となるように上記空燃
    比センサの出力信号により上記機関に供給される燃料量
    または空気量を制御する手段を備えてなることを特徴と
    する機関の空燃比制御装置。
JP58137111A 1983-07-25 1983-07-25 機関の空燃比制御装置 Pending JPS6027750A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0412999A1 (en) * 1988-04-20 1991-02-20 Sonex Research Inc ADAPTIVE LOAD MIXING ADJUSTMENT SYSTEM FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE.

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0412999A1 (en) * 1988-04-20 1991-02-20 Sonex Research Inc ADAPTIVE LOAD MIXING ADJUSTMENT SYSTEM FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE.

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