JPS61272439A - エンジンの空燃比検出装置 - Google Patents

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】 鯨１也ニ一 本発明は、酸素濃度比例型による酸素センサを用いてエ
ンジンの空燃比を検出する空燃比検出装置に関する。

灸末策監 従来、第４図に示すように、酸素イオン伝導性固体電解
質材１，２を無機耐熱性接着剤からなるスペーサ３を介
して一部にギャップＧが形成されるように配設されると
ともに、そのギャップＧの形成箇所においてそれぞれ一
対の対向電極４，５が取り付けられ、一方が酸素ポンプ
素子６として、他方が酸素濃度比測定用の電池素子７と
して各々作用するように構成された酸素濃度比例型の酸
素センサを用いて、例えば排気ガス中の酸素濃度をａ＋
ＩＩ定すること・によりエンジンの空燃比を検出するよ
うにしている（特開昭５８−１５３１５５号公報参照）
。

このような酸素センサにあっては、それを排気万人中に
設置したうえで酸素ポンプ素子６側の電極４間に直流電
圧Ｖ、を図示の極性で印加すると、酸素ポンプ素子６の
固体電、解質材１内を酸素イオンが通過してギヤツブＧ
内の酸素が外部へ汲み出され、それにより電池素子７の
外側とギャップＧとの間に酸素濃度の差が生じ、それに
応じて電池素子７に起電力Ｅが発生する。その際、電池
素子７に生ずる起電力Ｅと基準電圧Ｖｓとを比較器ＣＭ
Ｐにより比較して、Ｅ＝Ｖｓとなるように酸素ポンプ素
子６に供給されるポンプ電流ｒｐをフィードバック制御
するようにすれば、リニア特性をもってそのとき得られ
るポンプ電流ＩＰの値にしたがって排気ガス中の酸素濃
度が求められることになる。

そのときの酸素センサの出力信号がエンジンの空燃比に
比例することになる０例えば基準電圧ＶＳを４０ｍＶに
設定すると、ポンプ電流Ｉｐを電圧値に変換したときの
出力電圧値の変動がＯ〜１゜５ｖであれば、空燃比１４
．６〜２７の範囲をもってエンジンの空燃比を検出する
ことができるようになる。

しかしこのような酸素センサを排気管中に設置してエン
ジンの空燃比を検出する場合、エンジンの駆動に応じて
排気ガスが脈動するために酸素センサの出力信号にハン
チングが生じ（第２図ａ参照）、そのため酸素センサの
出力信号に応じて検出されるエンジンの空燃比に誤差を
生じてしまうという問題がある。特にリーンバーンエン
ジンにあって酸素センサの出力信号に応じてエンジンの
空燃比を所定に保持させるための空燃比制御を行なわせ
る場合、リーン領域でリニア特性を有する酸素センサに
より検出される空燃比の誤差によってその空燃比制御の
精度が著しく低下してしまう。

１煎 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、酸素セン
サを用いて排気ガス中の酸素濃度を測定してエンジンの
空燃比を検出する際、排気ガスの脈動による酸素センサ
の出力信号におけるハンチングの影響を受けることなく
、常に安定した空燃比の検出を行なわせることができる
ようにしたエンジンの空燃比検出装置を提供するもので
ある。

１衷 本発明はその目的達成のため、酸素センサの出力信号を
平滑するフィルタ回路を設けて、酸素センサの出力信号
のハンチングを抑制させるようにするものである。

以下、添付図面を参照して本発明の一実施例について詳
述する。

本発明によるエンジンの空燃比検出装置にあっては、第
１図に示すように、酸素センサ８の出力電圧ＶＯを平滑
させる抵抗ＲおよびコンデンサＣからなるフィルタ凹路
９を設けるようにしている。

しかして酸素センサ８の出力電圧ｖＯには第２図（ａ）
に示すようにエンジンの駆動に応じた排気ガスの脈動に
よりハンチングが生ずることになるが、それがフィルタ
回路９によって同図（ｂ）に示すように平滑され、常に
ほぼ一定の電圧値が得られて誤差を生ずることなくエン
ジンの空燃比を検出することができるようになる。

なお第１図の構成にあって、酸素センサ８としては、電
池素子７の誘起電圧Ｅを増幅部ＡＭＰＩにより増幅した
のち、その増幅された電圧値Ｅ′と基準電圧値Ｖｓとを
比較部ＣＭＰにより比較し、Ｅ’　＝Ｖｓとなるように
電圧電流変換部Ｃ０ＮＶを介してＭ素ポンプ素子６に供
給されるポンプ電流ｒｐを制御し、その制御されたポン
プ電流Ｉｐを増幅部ＡＭＰ２により電圧信号に変換して
出力電圧Ｖｏを生ずるようになっている。またフィルタ
回路９において平滑されたエンジンの空燃比に応じた検
出信号が、例えば空燃比制御装・置１０に送られて所定
の空燃比制御が行なわれることになる。

一般にエンジンの回転数が低くなると排気ガスの脈動も
弱くなって酸素センサ８の出力電圧ｖＯのハンチングの
程度が小さくなる傾向にあるため、エンジンの回転数に
応じてフィルタ回路９における時定数を可変にすれば、
より精度の高い空燃比検出を行なわせることができるよ
うになる。

すなわち、この場合には酸素センサ８の出力電圧Ｖｏを
平滑させるフィルタ回路９を第３図に示すように構成し
、エンジンの回転数Ｎｅに応じてＲＣ時定数を可変にす
ることができるようにしている。

ここでは、回転センサＳから送られてくるエンジン回転
数Ｎｅ信号（エンジンの回転周波数に同期したパルス信
号）を周波数電圧変換器１１により電圧信号に変換し、
その変・換された電圧値が高めのレベルにあるときには
制御スイッチ素子としてのトランジスタＱをオンさせて
抵抗Ｒ１を短絡してＲＣ時定数を小さくし、電圧値が低
めのレベルにあるときにはトランジスタＱをオフさせて
抵抗Ｒ１を投入してＲＣ時定数を大きくするようにして
いる。

なお、第３図の場合のようにフィルタ回路９におけるＲ
Ｃ時定数をエンジン回転数Ｎｅに応じて段階的に切り換
える以外に、例えばフィルタ回路９における抵抗Ｒを可
変抵抗とするとともに、その抵抗値を入力電圧に応じて
変化させることのできるドライバを設け、周波数電圧変
換器により変換されたエンジン回転数Ｎｅに応じた電圧
信号によりドライバを駆動させて、エンジンの回転数Ｎ
ｅが高いほど時定数が小さくなり、またエンジンの回転
数Ｎｅが低いほど時定数が大きくなるように抵抗値を無
段階に変化させるようにすれば、より精度の良い空燃比
の検出を行なわせることができるようになる。

羞釆 以上０本発明によるエンジンの空燃比検出装置にあって
は、酸素センサを用いて排気ガス中の酸素濃度を測定し
てエンジンの空燃比を検出する際、酸素センサの出力信
号を平滑化させるフィルタ回路を設けて、排気ガスの脈
動に起因する酸素センサ出力信号のハンチングを抑制さ
せるようにしたもので、排気ガスの脈動の影響を受ける
ことなく、常に安定した空燃比の検出を行なわせること
ができるという優れた利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるエンジンの空燃比検出装置の一実
施例を示す電気的結線図、第２図（ａ）（ｂ）は酸素セ
ンサの出力信号およびその平滑化された信号をそれぞれ
示す特性図、第３図はフィルタ回路の他の構成例を示す
電気的結線図、第４図は酸素センサの基本的な構成を示
す簡略図である。 １．２・・・酸素イオン伝導性固体電解質材　３・・・
スペーサ　４，５・・・対向電極　６・・・酸素ポンプ
素子７・・・電池素子　８・・・酸素センサ　９・・・
フィルタ回路　１０・・・空燃比制御装置　１１・・・
周波数電圧変換器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．被測定ガス中に配設される一対の酸素イオン伝導性
   固体電解質材を有し、その表面に電極が形成され、かつ
   前記固体電解質材が所定のギャップを介して対向するよ
   うに配設され、その固体電解質材の一方が酸素ポンプ素
   子として、他方が酸素濃度比測定用電池素子としてそれ
   ぞれ作用する酸素センサを用いて排気ガス中の酸素濃度
   を測定してエンジンの空燃比を検出するものにおいて、
   酸素センサの出力信号を平滑させるフィルタ回路を設け
   たことを特徴とするエンジンの空燃比検出装置。
2. ２．エンジン回転数に応じて、それと反比例の関係をも
   ってフィルタ回路における時定数を可変に設定するよう
   にしたことを特徴とする前記第１項の記載によるエンジ
   ンの空燃比検出装置。