JPS61204559A - Measuring instrument for oxygen concentration - Google Patents

Measuring instrument for oxygen concentration

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JPS61204559A
JPS61204559A JP60045964A JP4596485A JPS61204559A JP S61204559 A JPS61204559 A JP S61204559A JP 60045964 A JP60045964 A JP 60045964A JP 4596485 A JP4596485 A JP 4596485A JP S61204559 A JPS61204559 A JP S61204559A
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JP
Japan
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engine
sensor
oxygen concentration
oxygen
pump current
Prior art date
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Pending
Application number
JP60045964A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toyoaki Nakagawa
豊昭 中川
Yukimasa Kai
志誠 甲斐
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP60045964A priority Critical patent/JPS61204559A/en
Publication of JPS61204559A publication Critical patent/JPS61204559A/en
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  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the detection precision of exhaust oxygen concentration by setting the supply start timing of a pump current according the engine temperature at the start of an engine and the operation state after the start. CONSTITUTION:A measuring instrument is provided with an oxygen sensor (a) which has an element part supplied with a pump current correlating with the oxygen concentration in exhaust gas and a heater for heating the element part, a concentration measuring means (b) which supplies the pump current to the sensor (a) when inputting a start signal and detects the oxygen concentration in the exhaust gas from the current value, a temperature detecting means (c) which detects the engine temperature at the start of the engine, an operation state detecting means (d) which detects the operation state of the engine, and a starting period setting means (e) which powers on the heater of the sensor (a) when the engine is started and sets the output timing of the start signal according to the engine temperature at the start and the operation state after the start. Then, the supply start timing of the pump current is set by the means (e) according to outputs of the means (c) and (d) and it is judged properly that Ip-O2 correlation after the start is obtained to improve the durability of the sensor body and also improve the detection precision of the exhaust gas oxygen concentration.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、酸素センサを用いて自動車用エンジン等の排
気酸素濃度を検出する酸素濃度測定装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an oxygen concentration measuring device that detects the exhaust oxygen concentration of an automobile engine or the like using an oxygen sensor.

(従来技術) 近時、エンジンの燃費、排気対策等の要求を満たすため
、エンジンの始動直後がら空燃比がフィードバック制御
される傾向にあり、このような空燃比は、通常、排気中
の酸素濃度をパラメータとして検出される。
(Prior art) In recent years, in order to meet the demands for engine fuel efficiency and exhaust emissions, there has been a tendency for the air-fuel ratio to be feedback-controlled immediately after the engine starts. is detected as a parameter.

このため、リンチからリーンまで、空燃比を広範囲に検
出可能な酸素センサ(例えば、特開昭59−67455
号公報、特開昭59−46350号公報参照)が種々開
発されている。このような酸素センサはセンサ電極間が
所定電位差であるときの拡散限界酸素量が酸素濃度に相
関するという特性に着目し、これを拡散電流(ポンプ電
流)として外部回路により検出することで、空燃比を広
範囲に検出している。そして、このような酸素センサ情
報Gこ基づいてリッチからリーンまで空燃比を広範囲に
フィードバック制御することができる。
For this reason, oxygen sensors that can detect air-fuel ratios over a wide range from lynch to lean (for example, JP-A-59-67455
(see Japanese Patent Laid-Open No. 59-46350) have been developed. This type of oxygen sensor focuses on the characteristic that the diffusion-limited amount of oxygen correlates with the oxygen concentration when there is a predetermined potential difference between the sensor electrodes, and detects this as a diffusion current (pump current) using an external circuit. A wide range of fuel ratios are detected. Based on such oxygen sensor information G, the air-fuel ratio can be feedback-controlled over a wide range from rich to lean.

一方、酸素センサはその特性が温度に依存するので作動
を安定化させるために、センサ本体(素子部)を加熱す
るヒータを設け、エンジン始動時からヒータに通電して
いる。
On the other hand, since the characteristics of an oxygen sensor depend on temperature, in order to stabilize its operation, a heater is provided to heat the sensor body (element part), and electricity is applied to the heater from the time the engine is started.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような従来の酸素濃度測定装置にあ
っては、酸素センサに排気酸素濃度にt0関するととも
に温度依存特性を有するポンプ電流を供給し、この電流
値がら空燃比を検出するという構成(なお、構造につい
ては後述の実施例と同様であり、これを参照)であるた
め、センサ本体の温度が変化すると空燃比の検出精度が
低下する。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in such a conventional oxygen concentration measuring device, a pump current that is related to the exhaust oxygen concentration t0 and has temperature dependent characteristics is supplied to the oxygen sensor, and this current value is Since the configuration is such that the air-fuel ratio is detected while the air-fuel ratio is being detected (the structure is similar to the embodiment described later, please refer to this), when the temperature of the sensor body changes, the air-fuel ratio detection accuracy decreases.

すなわち、ポンプ電流の値は酸素濃度に相関するが、こ
の相関関係(以下、Ip−02相関という)はセンサ本
体が所定の活性状態に移行した後に成立する。特に、エ
ンジン始動直後にあってはどの時点から正確な相関関係
になるかの判断が困難である。したがって、このような
場合、相関成立判断が早すぎるとあるいは相関成立判断
を考慮することなく始動直後から直ちにフィードバック
制御情報として利用すると、エンジンの運転性能が低下
する。また、活性状態への移行前にポンプ電流の供給が
開始されることとなり、その電流値が過大となってセン
サ本体の劣化が促進される。
That is, the value of the pump current correlates with the oxygen concentration, and this correlation (hereinafter referred to as Ip-02 correlation) is established after the sensor body shifts to a predetermined active state. Particularly immediately after the engine is started, it is difficult to determine from what point the correlation becomes accurate. Therefore, in such a case, if the correlation is determined too early or if the feedback control information is used immediately after starting without considering the correlation, the engine operating performance will deteriorate. Furthermore, supply of pump current is started before transition to the active state, and the current value becomes excessive, promoting deterioration of the sensor body.

一方、相関成立判断が必要以上に遅くなされると、フィ
ードバック制御の開始が遅れてやはりエンジンの運転性
能が低下する。
On the other hand, if the determination that the correlation is established is made later than necessary, the start of the feedback control will be delayed, resulting in a decrease in engine operating performance.

(発明の目的) ここで本発明は、エンジン開始時の機関温度と始動後の
運転状態に応じてポンプ電流の供給開始タイミングを設
定することにより、エンジン始動後のIp−02相関の
成立を適切に判断して、センサ本体の耐久性を向上させ
つつ使用開始時における排気酸素濃度の検出精度を向上
させることを目的としている。
(Object of the Invention) Here, the present invention appropriately establishes the Ip-02 correlation after the engine starts by setting the pump current supply start timing according to the engine temperature at the time of engine start and the operating condition after engine start. The objective is to improve the accuracy of detecting exhaust oxygen concentration at the beginning of use while improving the durability of the sensor body.

(発明の構成) 本発明による酸素濃度測定装置はその基本概念図を第1
図に示すように、排気中の酸素濃度に相関するポンプ電
流が供給される素子部と、素子部を加熱するヒータと、
を有する酸素センサaと、開始信号が入力されると酸素
センサaにポンプ電流を供給し、このポンプ電流の値に
基づいて排気中の酸素濃度を検出する濃度測定手段すと
、エンジン始動時の機関温度を検出する温度検出手段C
と、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段d
と、エンジンが始動すると酸素センサaのヒータに通電
するとともに、始動時の機関温度および始動後の運転状
態に応じて前記開始信号の出力タイミングを設定する開
始時期設定手段eと、を備えており、エンジン始動後の
Ip−02相関の成立を適切に判断するものである。
(Structure of the Invention) The oxygen concentration measuring device according to the present invention has a basic conceptual diagram as shown in FIG.
As shown in the figure, an element section to which a pump current correlated to the oxygen concentration in exhaust gas is supplied, a heater that heats the element section,
An oxygen sensor a having a Temperature detection means C for detecting engine temperature
and an operating state detection means d for detecting the operating state of the engine.
and a start timing setting means e that energizes the heater of the oxygen sensor a when the engine starts, and sets the output timing of the start signal according to the engine temperature at the time of starting and the operating state after starting. , to appropriately determine whether the Ip-02 correlation is established after the engine is started.

(実施例) 以下、本発明を図面に基づいて説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be explained based on the drawings.

第2〜7図は本発明の一実施例を示す図であり、本発明
をエンジンの空燃比制御装置に通用した例である。
2 to 7 are diagrams showing one embodiment of the present invention, and are examples in which the present invention is applied to an air-fuel ratio control device for an engine.

まず、構成を説明すると、第2図において、1はエンジ
ンであり、吸入空気はエアクリーナ2より吸気管3を通
して各気筒に供給され燃料は噴射信号Stに基づいてイ
ンジェクタ4により噴射される。そして、気筒内で燃焼
した排気は排気管5を通して触媒コンバータ6に導入さ
れ、触媒コンバータ6内で排気中の有害成分(Co、I
C。
First, to explain the configuration, in FIG. 2, 1 is an engine, intake air is supplied from an air cleaner 2 to each cylinder through an intake pipe 3, and fuel is injected by an injector 4 based on an injection signal St. Then, the exhaust gas combusted in the cylinder is introduced into the catalytic converter 6 through the exhaust pipe 5, and the harmful components (Co, I,
C.

N0x)を三元触媒により清浄化して排出される。NOx) is purified by a three-way catalyst and discharged.

吸入空気の流1iQaはエアフローメータ7により検出
され、吸気管3内の絞り弁8によって制御される。絞弁
8の開度Cvは絞弁開度センサ9により検出され、エン
ジン1の回転数Nはクランク角センサ10により検出さ
れる。またウォータジャケットを流れる冷却水の温度T
wは水温センサ(温度検出手段)11により検出される
The intake air flow 1iQa is detected by an air flow meter 7 and controlled by a throttle valve 8 in the intake pipe 3. The opening Cv of the throttle valve 8 is detected by a throttle valve opening sensor 9, and the rotation speed N of the engine 1 is detected by a crank angle sensor 10. Also, the temperature T of the cooling water flowing through the water jacket
w is detected by a water temperature sensor (temperature detection means) 11.

排気管5には酸素センサ12が取り付けられており、酸
素センサ!2は空燃比検出回路(濃度測定手段)13に
接続される。空燃比検出回路13は所定条件下(詳細は
後述する)で開始信号Scが入力されると酸素センサ1
2にポンプ電流1pを供給するとともに、その電流値を
検出して排気酸素濃度に対応する電圧信号Viを出力す
る。上記エアフローメータ7およびクランク角センサl
Oは運転状態検出手段14を構成しており、運転状態検
出手段14および各センサ9.11.13からの信号は
コントロールユニット15に入力される。コントロール
ユニット15はこれらのセンサ情報に基づいて空燃比制
御、酸素センサ12のヒータへの通電制御および開始信
号Scの出力制御を行うもので、詳細な構成は後述する
An oxygen sensor 12 is attached to the exhaust pipe 5, and the oxygen sensor! 2 is connected to an air-fuel ratio detection circuit (concentration measuring means) 13. The air-fuel ratio detection circuit 13 detects the oxygen sensor 1 when a start signal Sc is input under predetermined conditions (details will be described later).
A pump current 1p is supplied to the pump 2, and the current value is detected to output a voltage signal Vi corresponding to the exhaust oxygen concentration. The above air flow meter 7 and crank angle sensor l
O constitutes an operating state detecting means 14, and signals from the operating state detecting means 14 and each sensor 9, 11, 13 are input to a control unit 15. The control unit 15 controls the air-fuel ratio, controls the energization of the heater of the oxygen sensor 12, and controls the output of the start signal Sc based on the sensor information, and the detailed configuration will be described later.

第3.4図は、酸素センサ12の分解斜視図およびその
断面図である。これらの図において、21はアルミナか
らなる基板であり、基板21上にはヒータ22を介して
チャンネル状の大気導入部23を形成した大気導入板2
4が積層される。その上に、酸素イオン伝導性の平板状
の第1の固体電解質25が積層され、固体電解質25の
下面には大気に晒される電極であるセンサアノード(基
準電極)26が、それに対応する上面には排気ガスに晒
される電極であるセンサカソード(測定電橋)27がそ
れぞれ印刷により設けられる。さらに、この固体電解質
5の上に厚さL (L=0.1 mm程度)のスペーサ
板部が積層され、その上に平板状の第2の固体電解質2
9が積層される。これらの固体電解質25.29および
スペーサ28はセンサカソード27を覆ってこのセンサ
カソード27の周りにガス導入部(酸素層)30を画成
する酸素画成部材31を構成しており、酸素層画成部材
31は排気とガス導入部30との間の酸素分子の拡散を
制限する。上記センサアノード26、センサカソード2
7および固体電解質25はセンサ部32を構成しており
、センサ部32は大気導入部23とガス導入部30との
間の酸素分圧比に応じた電圧(以下、センサ電圧という
)Vsを出力する。
FIG. 3.4 is an exploded perspective view and a sectional view of the oxygen sensor 12. In these figures, 21 is a substrate made of alumina, and on the substrate 21 is an air introduction plate 2 on which a channel-shaped air introduction part 23 is formed via a heater 22.
4 are stacked. A flat first solid electrolyte 25 having oxygen ion conductivity is laminated thereon, and a sensor anode (reference electrode) 26, which is an electrode exposed to the atmosphere, is placed on the bottom surface of the solid electrolyte 25, and a sensor anode (reference electrode) 26 is placed on the corresponding top surface of the solid electrolyte 25. A sensor cathode (measuring bridge) 27, which is an electrode exposed to exhaust gas, is provided by printing. Furthermore, a spacer plate portion having a thickness of L (about 0.1 mm) is laminated on top of this solid electrolyte 5, and a flat second solid electrolyte 2 is placed on top of this.
9 are stacked. These solid electrolytes 25, 29 and spacers 28 constitute an oxygen defining member 31 that covers the sensor cathode 27 and defines a gas introduction part (oxygen layer) 30 around the sensor cathode 27, and defines an oxygen layer. The component 31 limits the diffusion of oxygen molecules between the exhaust gas and the gas inlet 30. The above sensor anode 26, sensor cathode 2
7 and the solid electrolyte 25 constitute a sensor section 32, and the sensor section 32 outputs a voltage (hereinafter referred to as sensor voltage) Vs according to the oxygen partial pressure ratio between the atmosphere introduction section 23 and the gas introduction section 30. .

また、第2の固体電解質29の上、下面にはそれぞれポ
ンプ電極としてのポンプアノード33およびポンプカソ
ード34が設けられ、これらのポンプアノード33、ポ
ンプカソード34および固体電解質四はポンプ部あを構
成する。ポンプ部35はポンプ電極間に供給されるポン
プ電流1pの値に応じてガス導入部30の酸素分圧を制
御する。上記センサ部32、ポンプ部35、酸素層画成
部材31および大気導入板24は排気中の酸素濃度を検
出する素子部36を構成する。なお、ヒータ22はヒー
タ電圧vhが印加されると固体電解質25.29を適温
に加熱し、それらを活性化させる。また、41.42は
ヒータ22のリード線、43〜46はそれぞれセンサア
ノード26、センサカソード27、ポンプアノード、ポ
ンプカソード34のリード線である。
Further, a pump anode 33 and a pump cathode 34 as pump electrodes are provided on the upper and lower surfaces of the second solid electrolyte 29, respectively, and these pump anode 33, pump cathode 34, and solid electrolyte 4 constitute a pump section. . The pump section 35 controls the oxygen partial pressure of the gas introduction section 30 according to the value of the pump current 1p supplied between the pump electrodes. The sensor section 32, pump section 35, oxygen layer defining member 31, and atmosphere introduction plate 24 constitute an element section 36 that detects the oxygen concentration in exhaust gas. Note that when the heater voltage vh is applied to the heater 22, the solid electrolytes 25 and 29 are heated to an appropriate temperature and activated. Further, 41 and 42 are lead wires of the heater 22, and 43 to 46 are lead wires of the sensor anode 26, the sensor cathode 27, the pump anode, and the pump cathode 34, respectively.

第5図は空燃比検出回路13の構成を示す回路図であり
、この図において、空燃比検出回路13は目標電圧−V
aを発生する電圧源49、差動アンプ50、抵抗R1,
電流供給回路51、電流検出回路52およびアナログス
イッチ53により構成される。差動アンプ50はセンサ
電圧Vsを目標電圧−Vaと比較してその差値ΔV(Δ
V=Vs −(−Va))を算出する。電流供給回路5
1は差値ΔVが零になるようにアナログスイッチ53を
介して素子部36のポンプカソード34からのポンプ電
流1pを流し出す(あるいは流し込む)。すなわちΔV
が正のときはIpを増やし、負のときはIpを減らす。
FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of the air-fuel ratio detection circuit 13, and in this figure, the air-fuel ratio detection circuit 13 is connected to the target voltage -V.
A voltage source 49 that generates a, a differential amplifier 50, a resistor R1,
It is composed of a current supply circuit 51, a current detection circuit 52, and an analog switch 53. The differential amplifier 50 compares the sensor voltage Vs with the target voltage -Va and calculates the difference value ΔV(Δ
Calculate V=Vs-(-Va)). Current supply circuit 5
1 flows out (or flows in) the pump current 1p from the pump cathode 34 of the element section 36 via the analog switch 53 so that the difference value ΔV becomes zero. That is, ΔV
When is positive, Ip is increased, and when is negative, Ip is decreased.

アナログスイッチ53はコントロールユニット15から
開始信号Scが入力されるとその接点を閉じてポンプ電
流1pの通過を許容し、開始信号Scの非入力時には接
点を開いてポンプ電流1pの通過を阻止する。電流検出
回路52は抵抗R1の両端間の電位差によりポンプ電流
1pを電圧Vi(Vioclp)に変換して検出する。
When the start signal Sc is input from the control unit 15, the analog switch 53 closes its contact to allow the passage of the pump current 1p, and when the start signal Sc is not input, the analog switch 53 opens its contact to prevent the passage of the pump current 1p. The current detection circuit 52 converts the pump current 1p into a voltage Vi (Vioclp) based on the potential difference between both ends of the resistor R1, and detects the voltage Vi (Vioclp).

なお、ポンプ電流ipは実線矢印で示す方向を正(Vi
も正)、破線矢印で示す逆方向を負とする。
Note that the pump current ip is positive (Vi
(also positive), and the opposite direction shown by the dashed arrow is negative.

そして、目標電圧−Vaを素子部36のガス導入部30
内の酸素能動が所定値に維持されているとき、すなわち
固体電解質25の両面間の酸素分圧比が所定値となると
きのセンサ電圧Vsに相当する値に設定しておくことよ
り、電流検出回路52によって検出されるポンプ電流r
pに比例した検出電圧Viは第6図に示すように空燃比
と一義的に対応するようになる。したがって、この検出
電圧Viを利用すれば空燃比をリッチ域からリーン域ま
で広範囲に亘って連続的に精度よく検出することができ
る。
Then, the target voltage -Va is set to the gas introduction section 30 of the element section 36.
The current detection circuit Pump current r detected by 52
The detected voltage Vi, which is proportional to p, uniquely corresponds to the air-fuel ratio, as shown in FIG. Therefore, by using this detection voltage Vi, the air-fuel ratio can be detected continuously and accurately over a wide range from the rich region to the lean region.

再び第2図において、コントロールユニット15は開度
時期設定手段としての機能を有し、cpU56、ROM
57、RAM58および【10ポート59により構成さ
れる。CPU56はROM57に書き込まれているプロ
グラムにしたがって11059より必要とする外部デー
タを取り込んだり、またRAM58との間でデータの授
受を行ったりしながら演算処理し、必要に応じて処理し
たデータをI10ポート59へ出力する。I10ポート
59には空燃比検出回路13およびセンサ群9.11.
14からの信号が入力されるとともに、I10ポート5
9からは噴射信号Si、ヒータ信号shおよび開始信号
Scが出力される。ROM57はCPU56における演
算プログラムを格納しており、RAM58は演算に使用
するデータをマツプ等の形で記憶している。ヒータ信号
shはアンプ60に入力されており、アンプ60は同信
号shを電圧増幅しヒータ電圧vhとして酸素センサ1
2のヒータ22に印加する。
Referring again to FIG. 2, the control unit 15 has a function as an opening timing setting means, and includes a CPU 56, a ROM
57, RAM 58 and [10 port 59]. The CPU 56 reads necessary external data from the 11059 according to the program written in the ROM 57, performs arithmetic processing while exchanging data with the RAM 58, and transfers the processed data as necessary to the I10 port. Output to 59. The I10 port 59 is connected to an air-fuel ratio detection circuit 13 and a sensor group 9.11.
14 is input, and I10 port 5
9 outputs an injection signal Si, a heater signal sh and a start signal Sc. The ROM 57 stores calculation programs for the CPU 56, and the RAM 58 stores data used in calculations in the form of a map or the like. The heater signal sh is input to the amplifier 60, which amplifies the voltage of the signal sh and outputs the heater voltage vh to the oxygen sensor 1.
The voltage is applied to the heater 22 of No. 2.

次に、作用を説明する。Next, the effect will be explained.

第7.8図はROM57に書き込まれている酸素センサ
制御のプログラムを示すフローチャートであり、図中P
、−PHはフローチャー1・の各ステップを示している
Figure 7.8 is a flowchart showing the oxygen sensor control program written in the ROM 57.
, -PH indicate each step of flowchart 1.

第7図は検知開始タイミング算出プログラムを示してお
り、本プログラムはバンクグランドジョブ(BGJ)で
割込処理の合間を抜って不定期に繰り返し実行される。
FIG. 7 shows a detection start timing calculation program, and this program is repeatedly executed at irregular intervals during interrupt processing in bank ground jobs (BGJ).

まず、P、で回転数Nが始動判別回転数(400r、p
、m、)を超えているか否かを判別し、N≦40Or、
p、m、のときは未だ始動完了していないと判断してP
2、P3でそれぞれヒータ信号sh、開始信号Scの出
力を停止して(既に停止されていれば停止状態を維持す
る)、リターンする。一方、N > 40Or、p、m
、のときは始動完了と判断してP4でヒータ信号shの
出力の有無を判別する。ヒータ信号shが出力されてい
なければ、まずP、で同信号shの出力を開始し、P6
でそのとき(始動時)の冷却水温TWを読み込み、さら
にP7でこの冷却水温Twに基づいて開始信号Scの出
力開始タイミングTstをテーブルルックアップする。
First, at P, the rotational speed N is the starting determination rotational speed (400r, p
, m, ), and determine whether N≦40Or,
If p or m, it is determined that the start has not been completed yet, and the
2 and P3, the output of the heater signal sh and start signal Sc is stopped (if already stopped, the stopped state is maintained), and the process returns. On the other hand, N > 40Or, p, m
, it is determined that the start has been completed, and it is determined in P4 whether or not the heater signal sh is output. If the heater signal sh is not being output, first start outputting the same signal sh at P, and then P6.
At step P7, the cooling water temperature TW at that time (at the time of starting) is read, and at step P7, the output start timing Tst of the start signal Sc is looked up in a table based on this cooling water temperature Tw.

出力開始夕・イミノジ’l’stは酸素センサ12が排
気酸素濃度の検出を開始するタイミングであり、ヒータ
信号shの出力開始時点から経過時間という形で設定さ
れる。この’l’stの値は始動時の機関塩度(本実施
例では冷却水温T w )に応じて予め最適値がデータ
テーブルとして記憶されており、冷却水温Twが低い程
大きな値に設定される。
The output start timing 'l'st is the timing at which the oxygen sensor 12 starts detecting the exhaust oxygen concentration, and is set in the form of the elapsed time from the time when the output of the heater signal sh starts. The optimum value of this 'l'st value is stored in advance as a data table according to the engine salinity at startup (in this example, the cooling water temperature Tw), and the lower the cooling water temperature Tw, the larger the value is set. Ru.

次いで、P、で回転数Nと基本噴射量’rpを読み込む
。基本噴射量Tpは図示しない他のルーチンにより次式
■に従って演算される。
Next, the rotational speed N and the basic injection amount 'rp are read at P. The basic injection amount Tp is calculated according to the following equation (2) by another routine (not shown).

Tp=に−Qa/N−−−・−■ 但し、K:定数 そして、P、でNとTpに基づいて一定時間毎に出力開
始タイミングTstから減算する減算値Tsubをテー
ブルルックアップする。この減算値Tsubは後述のプ
ログラムで使用されるもので、排気温度が高く、排気流
速が小さい運転域程大きな値に設定される。これは、始
動直後の場合、排気温度が未だ比較的低いことから排気
熱で酸素センサ12が暖まるよりもむしろ排気流で冷却
される量の方が多いからで、排気流速が大きければ冷却
効果が大きく暖まりにくいことを考慮したものである。
Tp=-Qa/N---.-■ Where, K: constant, and P looks up the subtraction value Tsub to be subtracted from the output start timing Tst at regular time intervals based on N and Tp. This subtraction value Tsub is used in a program to be described later, and is set to a larger value in an operating range where the exhaust gas temperature is higher and the exhaust flow velocity is lower. This is because immediately after startup, the exhaust temperature is still relatively low, so the amount of exhaust air cooling is greater than the exhaust heat warming the oxygen sensor 12, and if the exhaust gas flow rate is high, the cooling effect is This is done in consideration of the fact that it does not get very warm.

また、上記ステップP4でヒータ信号shが既に出力さ
れていると判断したときはP8にジャンプして運転状態
に応じて減算値T s u bを逐次(本ルックアンプ
毎に)ルックアップする。したがって、エンジン1が始
動完了し排気管5内の温度が上昇過程にあるとき酸素セ
ンサ12のヒータ22へ通電が開始されることとなり、
ヒータ22単独の急激な温度上昇を避けて耐久性の向上
が図られる。
Further, when it is determined in step P4 that the heater signal sh has already been output, the process jumps to P8 and sequentially looks up the subtraction value Tsub according to the operating state (for each look amplifier). Therefore, when the engine 1 has finished starting and the temperature inside the exhaust pipe 5 is in the process of rising, the heater 22 of the oxygen sensor 12 starts to be energized.
Durability is improved by avoiding a sudden temperature rise of the heater 22 alone.

因に、例えばヒータ22のみが急激に温度上昇すると、
発熱体のはがれ等により耐久性の低下を招く1tJ!向
にある。
Incidentally, for example, if only the heater 22 suddenly rises in temperature,
1tJ, which causes a decrease in durability due to peeling of the heating element! It's across the street.

第8図は検知開始タイミング実行プログラムを示してお
り、本プログラムは所定時間毎に一度実行される。なお
、これはエンジン回転に同期して、例えば1回転毎に一
度実行してもよい。
FIG. 8 shows a detection start timing execution program, and this program is executed once every predetermined time. Note that this may be performed in synchronization with the engine rotation, for example, once every rotation.

pHで開始信号Scが出力されているか否かを判別し、
出力されていなければPI3で出力開始タイミングTS
tを次式■に従って演算する。
Determine whether the start signal Sc is output based on the pH,
If it is not output, output start timing TS is determined by PI3.
Calculate t according to the following formula (■).

Ts t =Ts t ’ −Ts u b−−−−−
−■但し、T s t :今回のルーチンの出力開始タ
イミングの値 Tst’:前回のル〜ヂンの出力開始 タイミングの値 次いで、PI3でTstが零になったか否かを判別し、
Tst≦Oのときは検知開始タイミングであると判別し
てP、4で開始信号Scを出力する。
Ts t =Ts t' -Ts u b----
-■ However, Ts t : Value of output start timing of current routine Tst' : Value of output start timing of previous routine Next, PI3 determines whether Tst has become zero,
When Tst≦O, it is determined that it is the detection start timing, and a start signal Sc is output at P, 4.

これにより、空燃比検出回路13によるポンプ電流rp
の供給が開始されて空燃比の検出が開始され、空燃比の
フィードパ、り制御が開始される。このとぎ、酸素セン
サ12は排気熱およびヒータ22の発熱によってその本
体が十分に加熱されて活性状態にあり、Ip−0□相関
を成立されている。したがって、精度の高い空燃比検出
情報により空燃比が適切に制御され、エンジン1の運転
性が向上する。
As a result, the pump current rp by the air-fuel ratio detection circuit 13
The supply of air is started, detection of the air-fuel ratio is started, and feed control of the air-fuel ratio is started. At this time, the main body of the oxygen sensor 12 is sufficiently heated by the exhaust heat and the heat generated by the heater 22 and is in an active state, and the Ip-0□ correlation is established. Therefore, the air-fuel ratio is appropriately controlled using highly accurate air-fuel ratio detection information, and the operability of the engine 1 is improved.

また、Tst>0のときはPI3をバイパスしてリター
ンし、Tst≦0となる迄このルーチンでフローが流れ
る。一方、上記ステップpHで開始信号Scが既に出力
されていれば、上記ルーチン(P12〜P、4)を経る
ことなくプログラムが繰り返される。
Further, when Tst>0, the routine bypasses PI3 and returns, and the flow continues in this routine until Tst≦0. On the other hand, if the start signal Sc has already been output at the step pH, the program is repeated without going through the routine (P12 to P, 4).

このように、まず始動時の冷却水温TVによってTst
の大きさを設定した後、始動後における排気管5内の温
度上昇をN、Tpより適格に予想し酸素センサ12が活
性状態に移行したとき1p−02相関が成立すると判断
してポンプ電流1pの供給が開始される。したがって、
ポンプ電流Ipの供給開始時における過大化が避けられ
、素子部36の劣化を抑制してその耐久性が向上する。
In this way, first, Tst is determined by the cooling water temperature TV at startup.
After setting the magnitude of supply will begin. therefore,
Excessive increase in pump current Ip at the start of supply is avoided, deterioration of the element section 36 is suppressed, and its durability is improved.

また、ポンプ電流Ipの供給開始時から直ちに正確な空
燃比検出情報として用いることができ、フィードバンク
制御精度が向上し運転性が高まる。すなわち、始動直後
から最小限の時間でIp−02相関の成立を適切に判断
して正確な空燃比検出情報を得ることができる。
Furthermore, it can be used as accurate air-fuel ratio detection information immediately from the start of supply of the pump current Ip, improving feedbank control accuracy and improving drivability. That is, it is possible to appropriately determine whether the Ip-02 correlation is established and obtain accurate air-fuel ratio detection information in the minimum amount of time immediately after starting.

なお、本発明は上記実施例に示したタイプの酸素センサ
に限定されるものではない。要は、拡散電流を排気中の
酸素濃度に相関させるように酸素分子のポンピングを行
うとともに、一定酸素濃度の基準ガス(大気のみとは限
らない)との比較のもとに空燃比を算出するタイプのも
のであればすべてに適用が可能である。したがって、ポ
ンプ電極の一部がセンサ電極と共用されているもの、あ
るいはセンサ部とポンプ部が一体構造のもの(見かけ上
はセンサ部のみとなる)であってもよいことは勿論であ
る。
Note that the present invention is not limited to the type of oxygen sensor shown in the above embodiments. In short, oxygen molecules are pumped so that the diffusion current is correlated with the oxygen concentration in the exhaust gas, and the air-fuel ratio is calculated based on comparison with a reference gas (not necessarily just the atmosphere) with a constant oxygen concentration. It can be applied to all types. Therefore, it goes without saying that a part of the pump electrode may be shared with the sensor electrode, or that the sensor section and the pump section may be of an integrated structure (apparently only the sensor section).

(効果) 本発明によれば、エンジン始動後のIp−02相関の成
立を適切に判断してポンプ電流の供給を開始することが
でき、センサ本体の耐久性を向上させつつ使用開始時に
おける排気酸素濃度の検出精度を向上させることができ
る。
(Effects) According to the present invention, the supply of pump current can be started by appropriately determining whether the Ip-02 correlation is established after the engine is started, and the durability of the sensor body can be improved while the exhaust gas at the beginning of use can be improved. The detection accuracy of oxygen concentration can be improved.

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

第1図は本発明の基本概念図、第2〜8図は本発明の一
実施例を示す図であり、第2図はその全体構成図、第3
図はその酸素センサの分解斜視図、第4図はその酸素セ
ンサの断面図、第5図はその空燃比検出回路の回路図、
第6図はその空燃比と検出電圧との関係を示す図、第7
図はその検知開始タイミング算出のプログラムを示すフ
ローチャート、第8図はその検知開始タイミング実行の
プログラムを示すフローチャートである。 1−−−−一エンジン、 11−−−一水温センサ(温度検出手段)、12−−・
・・−酸素センサ、 13−−−−−一空燃比検出回路(濃度測定手段)、1
4−−・−運転状態検出手段、 15−・・−コントロールユニット([5i’l 始時
IFI 設定手段)。
Fig. 1 is a basic conceptual diagram of the present invention, Figs. 2 to 8 are diagrams showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is an overall configuration diagram thereof, and Fig. 3 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
The figure is an exploded perspective view of the oxygen sensor, Figure 4 is a sectional view of the oxygen sensor, Figure 5 is a circuit diagram of the air-fuel ratio detection circuit,
Figure 6 is a diagram showing the relationship between the air-fuel ratio and the detected voltage.
The figure is a flowchart showing a program for calculating the detection start timing, and FIG. 8 is a flowchart showing a program for executing the detection start timing. 1-----1 engine, 11--1 water temperature sensor (temperature detection means), 12--.
...-Oxygen sensor, 13-----1 Air-fuel ratio detection circuit (concentration measuring means), 1
4--- Operating state detection means, 15-- Control unit ([5i'l Start IFI setting means).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 a)排気中の酸素濃度に相関するポンプ電流が供給され
る素子部と、素子部を加熱するヒータと、を有する酸素
センサと、 b)開始信号が入力されると酸素センサにポンプ電流を
供給し、このポンプ電流の値に基づいて排気中の酸素濃
度を検出する濃度測定手段と、c)エンジン始動時の機
関温度を検出する温度検出手段と、 d)エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と
、 e)エンジンが始動すると酸素センサのヒータに通電す
るとともに、始動時の機関温度および始動後の運転状態
に応じて前記開始信号の出力タイミングを設定する開始
時期設定手段と、 を備えたことを特徴とする酸素濃度測定装置。
[Claims] a) an oxygen sensor having an element section to which a pump current correlated to the oxygen concentration in exhaust gas is supplied and a heater that heats the element section; b) when a start signal is input, the oxygen sensor a concentration measuring means for supplying a pump current to the sensor and detecting the oxygen concentration in the exhaust gas based on the value of the pump current; c) a temperature detecting means for detecting the engine temperature at the time of engine startup; d) engine operation. an operating state detection means for detecting the state; and e) a start timing for energizing the heater of the oxygen sensor when the engine starts and setting the output timing of the start signal according to the engine temperature at the time of starting and the operating state after starting. An oxygen concentration measuring device comprising: a setting means;
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