JPS62129754A - 酸素濃度検出装置の制御方法 - Google Patents
酸素濃度検出装置の制御方法Info
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- JPS62129754A JPS62129754A JP60269095A JP26909585A JPS62129754A JP S62129754 A JPS62129754 A JP S62129754A JP 60269095 A JP60269095 A JP 60269095A JP 26909585 A JP26909585 A JP 26909585A JP S62129754 A JPS62129754 A JP S62129754A
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
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- F02D41/1494—Control of sensor heater
-
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- F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
- F02D41/1456—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with sensor output signal being linear or quasi-linear with the concentration of oxygen
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- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
炎血旦１
本発明は内燃エンジンの排気ガス中の酸素濃度を検出す
る酸素濃度検出装置の制御方法に関する。
る酸素濃度検出装置の制御方法に関する。
１且且ｌ
内燃エンジンの排気ガス浄化、燃費改善前のために排気
ガス中の酸素濃度を酸素濃度検出装置によって検出し、
この検出レベルに応じてエンジンへの供給混合気の空燃
比を目標空燃比にフィードバック制御する空燃比制御装
置がある。
ガス中の酸素濃度を酸素濃度検出装置によって検出し、
この検出レベルに応じてエンジンへの供給混合気の空燃
比を目標空燃比にフィードバック制御する空燃比制御装
置がある。
このような空燃比制御装置に用いられる酸素濃度検出装
置としてエンジンに供給する混合気の空燃比が理論空燃
比より大なる領域においてυＦ気気ガス中酸素濃度に比
例した出力を発生するものがある（特開昭５８−１５３
１５５号）。かかる酸素濃度センタにおいては、一対の
平板状の酸素イオン伝導性固体電解質部材を有する酸素
濃度検出器が設けられている。その固体電解質部材は排
気ガス中に配置されるようになされ、固体電解質部材の
各表裏面には電極が各々形成されかつ固体電解質部材が
所定の間隙部を介して対向するように平行に配置されて
いる。固体電解質部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作用するように
なっている。排気ガス中において間隙部側電極が負極に
なるように酸素ポンプ素子の電極間に電流を供給すると
、酸素ポンプ素子の負極面側にて間隙部内気体中の酸素
ガスがイオン化して酸素ポンプ素子内を正極面側に移動
し正極面から酸素ガスとして放出される。
置としてエンジンに供給する混合気の空燃比が理論空燃
比より大なる領域においてυＦ気気ガス中酸素濃度に比
例した出力を発生するものがある（特開昭５８−１５３
１５５号）。かかる酸素濃度センタにおいては、一対の
平板状の酸素イオン伝導性固体電解質部材を有する酸素
濃度検出器が設けられている。その固体電解質部材は排
気ガス中に配置されるようになされ、固体電解質部材の
各表裏面には電極が各々形成されかつ固体電解質部材が
所定の間隙部を介して対向するように平行に配置されて
いる。固体電解質部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作用するように
なっている。排気ガス中において間隙部側電極が負極に
なるように酸素ポンプ素子の電極間に電流を供給すると
、酸素ポンプ素子の負極面側にて間隙部内気体中の酸素
ガスがイオン化して酸素ポンプ素子内を正極面側に移動
し正極面から酸素ガスとして放出される。
このとき、間隙部中のＭＷガスの減少により間隙部内の
気体と電池素子外側の気体との間に酸素濃度差が生ずる
ので酸素ポンプ素子への供給電流、すなわちポンプ電流
が一定値であれば電池素子の電極間にその酸素ｉ１１度
差、すなわち排気ガス中の酸素濃度に比例した電圧が発
生するのである。この電池素子の発生電圧からエンジン
に供給された混合気の空燃比が目標空燃比よりリッチ及
びり一ンのいずれであるか判別される。空燃比を２次空
気によって制御する場合、リッチと判別されたならば、
２次空気をエンジンに供給し、リーンと判別されたなら
ば、２次空気の供給を停止することにより空燃比が目標
空燃比に制御される。また電池素子の発生電圧を一定に
するように酸素ポンプ素子に供給するポンプ電流値を変
化させると、定温においてそのポンプ電流値が排気ガス
中の酸素濃度にほぼ比例することになり、ポンプ電流値
がら空燃比を判別することもできる。
気体と電池素子外側の気体との間に酸素濃度差が生ずる
ので酸素ポンプ素子への供給電流、すなわちポンプ電流
が一定値であれば電池素子の電極間にその酸素ｉ１１度
差、すなわち排気ガス中の酸素濃度に比例した電圧が発
生するのである。この電池素子の発生電圧からエンジン
に供給された混合気の空燃比が目標空燃比よりリッチ及
びり一ンのいずれであるか判別される。空燃比を２次空
気によって制御する場合、リッチと判別されたならば、
２次空気をエンジンに供給し、リーンと判別されたなら
ば、２次空気の供給を停止することにより空燃比が目標
空燃比に制御される。また電池素子の発生電圧を一定に
するように酸素ポンプ素子に供給するポンプ電流値を変
化させると、定温においてそのポンプ電流値が排気ガス
中の酸素濃度にほぼ比例することになり、ポンプ電流値
がら空燃比を判別することもできる。
このような酸素濃度検出装置においては、所望の出力特
性を得るためには酸素濃度検出素子を加熱する必要があ
る。特に、上記した酸素濃度比例出力型の酸素濃度検出
装置においては、酸素濃度に比例した出力特性を得るた
めには定常運転時の排気ガス温度より十分高い温度（例
えば、６５０℃以上）にする必要がある。よって、酸素
ポンプ素子及び電池素子からなる酸素濃度検出素子を加
熱するためにヒータ線からなるヒータ素子が内臓され、
エンジン運転が開始されるとヒータ素子に電流が供給さ
れヒータ素子が発熱するようになっている。
性を得るためには酸素濃度検出素子を加熱する必要があ
る。特に、上記した酸素濃度比例出力型の酸素濃度検出
装置においては、酸素濃度に比例した出力特性を得るた
めには定常運転時の排気ガス温度より十分高い温度（例
えば、６５０℃以上）にする必要がある。よって、酸素
ポンプ素子及び電池素子からなる酸素濃度検出素子を加
熱するためにヒータ線からなるヒータ素子が内臓され、
エンジン運転が開始されるとヒータ素子に電流が供給さ
れヒータ素子が発熱するようになっている。
ところで、ヒータ素子には抵抗が正の温度係数を有する
ニクロム線等の材料が用いられており、エンジン低温始
動時にはヒータ素子の内部抵抗が高温始動時に比して小
さくなるのでヒータ素子に電流の供給を開始すると、第
１図に示すように電流開始直後にヒータ素子に流れる突
入電流が過剰となり、この過剰電流によってビータ素子
の劣化が急速に進だり、ヒータ素子内の断線をもたらす
原因となるので酸素濃度検出装置の耐用期間を短くして
しまうという問題点があった。またヒータ電流供給開始
直後に酸素濃度検出素子の温度が急上界するので酸素濃
度検出素子を破壊してしまうこともあった。
ニクロム線等の材料が用いられており、エンジン低温始
動時にはヒータ素子の内部抵抗が高温始動時に比して小
さくなるのでヒータ素子に電流の供給を開始すると、第
１図に示すように電流開始直後にヒータ素子に流れる突
入電流が過剰となり、この過剰電流によってビータ素子
の劣化が急速に進だり、ヒータ素子内の断線をもたらす
原因となるので酸素濃度検出装置の耐用期間を短くして
しまうという問題点があった。またヒータ電流供給開始
直後に酸素濃度検出素子の温度が急上界するので酸素濃
度検出素子を破壊してしまうこともあった。
１且五ＩＩＪ
そこで、本発明の目的は、酸素濃度検出素子の破壊を防
止すると共に酸素濃度検出装置の耐用期間を比較的長く
することができる酸素濃度検出装置の制御方法を提供す
ることである。
止すると共に酸素濃度検出装置の耐用期間を比較的長く
することができる酸素濃度検出装置の制御方法を提供す
ることである。
本発明の酸素濃度検出装置の制御方法はヒータ素子への
電流供給開始直前のエンジン温度を検出し、電流供給開
始時点から該検出エンジン温度に応じた時間が経過する
までは前記ヒータ素子に供給する電流値をその時間経過
復の供給電流値よりも小さくすることを特徴としている
。
電流供給開始直前のエンジン温度を検出し、電流供給開
始時点から該検出エンジン温度に応じた時間が経過する
までは前記ヒータ素子に供給する電流値をその時間経過
復の供給電流値よりも小さくすることを特徴としている
。
実 施 例
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
第２図は本発明による酸素濃度検出装置の制御方法を適
用した空燃比制御装置を示している。エンジン２１の絞
り弁２２下流の吸気マニホールド２３とエアクリーナ２
４の空気吐出口近傍とは吸気２次空気供給通路２５によ
って連通されている。
用した空燃比制御装置を示している。エンジン２１の絞
り弁２２下流の吸気マニホールド２３とエアクリーナ２
４の空気吐出口近傍とは吸気２次空気供給通路２５によ
って連通されている。
吸気２次空気供給通路２５には電磁開閉弁２６が設けら
れている。電磁開閉弁２６はそのソレノイド２６ａへの
通電により開弁するようになっている。
れている。電磁開閉弁２６はそのソレノイド２６ａへの
通電により開弁するようになっている。
一方、２７は吸気マニホールド２３に設けられ吸気マニ
ホールド２３内の絶対圧に応じたレベルの出力を発生す
る絶対圧センサ、２８はエンジン２１のクランクシャフ
ト（図示せず〉の回転に応じたレベルの出力を発生する
回転数センサ、２９はエンジン２１の冷却水温に応じた
レベルの出力を発生する冷却水温センサ、３７は大気吸
入口２０近傍に設けられて吸気温に応じたレベルの出力
を発生する吸気温センサ、３０は酸素濃度検出装置の酸
素濃度センサ部であり、エンジン２１の排気マニホール
ド３１に設けられている。電磁開閉弁２６、絶対圧セン
サ２７、回転数センサ２８、水温センサ２９及び吸気温
センサ３７はマイクロコンピュータからなる空燃比制御
回路３２に接続されている。空燃比制御回路３２には更
にイグニッションスイッチ３４が接続されている。イグ
ニッションスイッチ３４のオン時に車載されたバッテリ
ー（図示せず）の出力電圧が空燃比制御回路３２に供給
されるようになっている。
ホールド２３内の絶対圧に応じたレベルの出力を発生す
る絶対圧センサ、２８はエンジン２１のクランクシャフ
ト（図示せず〉の回転に応じたレベルの出力を発生する
回転数センサ、２９はエンジン２１の冷却水温に応じた
レベルの出力を発生する冷却水温センサ、３７は大気吸
入口２０近傍に設けられて吸気温に応じたレベルの出力
を発生する吸気温センサ、３０は酸素濃度検出装置の酸
素濃度センサ部であり、エンジン２１の排気マニホール
ド３１に設けられている。電磁開閉弁２６、絶対圧セン
サ２７、回転数センサ２８、水温センサ２９及び吸気温
センサ３７はマイクロコンピュータからなる空燃比制御
回路３２に接続されている。空燃比制御回路３２には更
にイグニッションスイッチ３４が接続されている。イグ
ニッションスイッチ３４のオン時に車載されたバッテリ
ー（図示せず）の出力電圧が空燃比制御回路３２に供給
されるようになっている。
また酸素濃度検出装置は酸素濃度センサ部３０内の酸素
ポンプ素子にポンプ電流を供給するポンプ電流供給回路
３５及びヒータ素子にヒータ電流を供給するヒータ電流
供給回路３６を含んでいる。
ポンプ素子にポンプ電流を供給するポンプ電流供給回路
３５及びヒータ素子にヒータ電流を供給するヒータ電流
供給回路３６を含んでいる。
ポンプ電流供給回路３５及びヒータ電流供給回路３６も
空燃比制御回路３２に接続されている。
空燃比制御回路３２に接続されている。
酸素濃度センサ部３０においては、保護ケース３３内に
第３図に示すようにほぼ立方体状のＭｍイオン伝導性固
体電解質部材１が設けられている。
第３図に示すようにほぼ立方体状のＭｍイオン伝導性固
体電解質部材１が設けられている。
酸素イオン伝導性固体電解質部材１内には第１及び第２
気体滞留室２，３が形成されている。第１気体滞留室２
は固体電解質部材１外部から被測定気体の排気ガスを導
入する導入孔４に連通し、導入孔４は内燃エンジンの排
気管（図示せず）内において排気ガスが第１気体滞留室
２内に流入し易いように位置される。第１気体滞留室２
と第２気体浦留室３との間の壁部には連通孔５が形成さ
れ、第２気体滞留室３内に排気ガスが導入孔４、第１気
体滞留ｖ３、そして連通孔５を介して導入されるように
なっている。また酸素イオン伝導性固体電解質部材１に
は外気等を導入する参照気体室６が第１及び第２気体滞
留室２．３と壁を隔てるように形成されている。第１及
び第２気体滞留室２゜３の参照気体ｖ６とは反対側の壁
部内には電極保護孔７が形成されているー。第１気体滞
留室２と参照気体室６との間の壁部及び第１気体滞留室
２と電極保護孔７との間の壁部には電極対１１ａ、１１
ｂ、１２ａ、１２ｂが各々形成され、また第２気体滞留
室３と参照気体室６との間の壁部及び第２気体滞留室３
と電極保護孔７との間の壁部には電極対１３ａ、１３ｂ
、１４ａ、１４ｂが各々形成されている。固体電解質部
材１及び電極対１１ａ、ｌｌｂが第１酸素ポンプ素子１
５として、固体電解質部材１及び電極対１２ａ、１２ｂ
が第１電池素子１６として各々作用する。また固体電解
質部材１及び電極対１３ａ、１３ｂが第２酸素ポンプ素
子１７として、固体電解質部材１及び電極対１４ａ、１
４ｂが第２電池素子１８として各々作用する。また参照
気体室６の外壁面及び電極保護孔７の外壁面にヒータ素
子１９．２０が各々設りられている。ヒータ素子１９．
２０Ｇ、ｔｆｆ？気的に互いに並列に接続されており、
第１及び第２酸素ポンプ素子１５．１７並びに第１及び
第２電池素子１６．１８を均等に加熱すると共に固体電
解質部材１内の保温性の向上を図っている。なお、酸素
イオン伝導性固体電解質部材１は複数の断片から一体に
形成される。また第１及び第２気体滞留室の壁部を全て
酸素イオン伝導性固体電解質から形成する必要はなく、
少なくとも電極対を設ける部分だけがその固体電解質か
らなれば良い。
気体滞留室２，３が形成されている。第１気体滞留室２
は固体電解質部材１外部から被測定気体の排気ガスを導
入する導入孔４に連通し、導入孔４は内燃エンジンの排
気管（図示せず）内において排気ガスが第１気体滞留室
２内に流入し易いように位置される。第１気体滞留室２
と第２気体浦留室３との間の壁部には連通孔５が形成さ
れ、第２気体滞留室３内に排気ガスが導入孔４、第１気
体滞留ｖ３、そして連通孔５を介して導入されるように
なっている。また酸素イオン伝導性固体電解質部材１に
は外気等を導入する参照気体室６が第１及び第２気体滞
留室２．３と壁を隔てるように形成されている。第１及
び第２気体滞留室２゜３の参照気体ｖ６とは反対側の壁
部内には電極保護孔７が形成されているー。第１気体滞
留室２と参照気体室６との間の壁部及び第１気体滞留室
２と電極保護孔７との間の壁部には電極対１１ａ、１１
ｂ、１２ａ、１２ｂが各々形成され、また第２気体滞留
室３と参照気体室６との間の壁部及び第２気体滞留室３
と電極保護孔７との間の壁部には電極対１３ａ、１３ｂ
、１４ａ、１４ｂが各々形成されている。固体電解質部
材１及び電極対１１ａ、ｌｌｂが第１酸素ポンプ素子１
５として、固体電解質部材１及び電極対１２ａ、１２ｂ
が第１電池素子１６として各々作用する。また固体電解
質部材１及び電極対１３ａ、１３ｂが第２酸素ポンプ素
子１７として、固体電解質部材１及び電極対１４ａ、１
４ｂが第２電池素子１８として各々作用する。また参照
気体室６の外壁面及び電極保護孔７の外壁面にヒータ素
子１９．２０が各々設りられている。ヒータ素子１９．
２０Ｇ、ｔｆｆ？気的に互いに並列に接続されており、
第１及び第２酸素ポンプ素子１５．１７並びに第１及び
第２電池素子１６．１８を均等に加熱すると共に固体電
解質部材１内の保温性の向上を図っている。なお、酸素
イオン伝導性固体電解質部材１は複数の断片から一体に
形成される。また第１及び第２気体滞留室の壁部を全て
酸素イオン伝導性固体電解質から形成する必要はなく、
少なくとも電極対を設ける部分だけがその固体電解質か
らなれば良い。
酸素イオン伝導性固体電解質部材１としては、Ｚｒ０ｚ
（二酸化ジルコニウム）が用いられ、電極１１ａな
いし１４ｂとしてはＰｔ（白金）が用いられる。
（二酸化ジルコニウム）が用いられ、電極１１ａな
いし１４ｂとしてはＰｔ（白金）が用いられる。
第１酸素ポンプ素子１５及び第１電池素子１６が第１セ
ンサをなし、第１酸素ポンプ素子１５および第２電池素
子１８が第２センサをなす。また第１及び第２酸素ポン
プ素子１５．１７並びに第１及び第２電池素子１６．１
８はポンプ電流供給回路３５に接続されている。ポンプ
電流供給回路３５は空燃比制御回路３２からの選択指令
に応じて第１及び第２酸素ポンプ素子１６．１８のいず
れか一方にポンプ電流を供給し、ポンプ電流を供給する
方のセンサが選択される。
ンサをなし、第１酸素ポンプ素子１５および第２電池素
子１８が第２センサをなす。また第１及び第２酸素ポン
プ素子１５．１７並びに第１及び第２電池素子１６．１
８はポンプ電流供給回路３５に接続されている。ポンプ
電流供給回路３５は空燃比制御回路３２からの選択指令
に応じて第１及び第２酸素ポンプ素子１６．１８のいず
れか一方にポンプ電流を供給し、ポンプ電流を供給する
方のセンサが選択される。
一方、ヒータ素子１９．２０には電流がヒータ電流供給
回路３６から供給されてヒータ素子１９゜２０が発熱し
て酸素ポンプ素子１５．１７及び電池素子１６．１８を
排気ガスより高い適温に加熱する。
回路３６から供給されてヒータ素子１９゜２０が発熱し
て酸素ポンプ素子１５．１７及び電池素子１６．１８を
排気ガスより高い適温に加熱する。
かかる構成においては、排気管内の排気ガスが導入孔４
から第１気体滞留室２内に流入し拡散する。また第１気
体滞留室２内の排気ガスは連通孔５から第２気体滞留室
３内に流入し拡散する。
から第１気体滞留室２内に流入し拡散する。また第１気
体滞留室２内の排気ガスは連通孔５から第２気体滞留室
３内に流入し拡散する。
第１センサの選択状態において、先ず、エンジン供給混
合気の空燃比がリーン領域のときにはポンプ電流が電極
１１ａから電極１１ｂに向って流れるように供給され、
第１気体８１留室２内の酸素が電極１１ｂにてイオン化
して第１酸素ポンプ素子１５内を移動して電極１１ａか
ら酸素ガスとして放出され、第１気体滞留室２内の酸素
が汲み出される。第１気体滞留室２内の酸素の汲み出し
により第１気体滞留室２内の排気ガスと参照気体室６内
の気体の間に酸素ｍ度差が生ずる。この酸素濃度差によ
って電池素子１６の電極１２ａ、１２ｂ問に電圧Ｖｓが
発生する。この電圧Ｖｓが基準電圧Ｖｒ＋ に等しくな
るようにポンプ電流値はポンプ電流供給回路３５におい
て制御されるので排気ガス中の酸素濃度に比例するので
ある。
合気の空燃比がリーン領域のときにはポンプ電流が電極
１１ａから電極１１ｂに向って流れるように供給され、
第１気体８１留室２内の酸素が電極１１ｂにてイオン化
して第１酸素ポンプ素子１５内を移動して電極１１ａか
ら酸素ガスとして放出され、第１気体滞留室２内の酸素
が汲み出される。第１気体滞留室２内の酸素の汲み出し
により第１気体滞留室２内の排気ガスと参照気体室６内
の気体の間に酸素ｍ度差が生ずる。この酸素濃度差によ
って電池素子１６の電極１２ａ、１２ｂ問に電圧Ｖｓが
発生する。この電圧Ｖｓが基準電圧Ｖｒ＋ に等しくな
るようにポンプ電流値はポンプ電流供給回路３５におい
て制御されるので排気ガス中の酸素濃度に比例するので
ある。
リッチ領域の空燃比のときには電圧Ｖｓが基準電圧Ｖｒ
＋を越えるためにポンプ電流が電極１１ｂから電極１１
ａ方向に流れるように制御されて外部の酸素が電極１１
ａにてイオン化して第１酸素ポンプ素子１５内を移動し
て電極１１ｂから酸素ガスとして第１気体滞留室２内に
放出され、酸素が第１気体滞留室２内に汲み込まれる。
＋を越えるためにポンプ電流が電極１１ｂから電極１１
ａ方向に流れるように制御されて外部の酸素が電極１１
ａにてイオン化して第１酸素ポンプ素子１５内を移動し
て電極１１ｂから酸素ガスとして第１気体滞留室２内に
放出され、酸素が第１気体滞留室２内に汲み込まれる。
従って、第１気体滞留室２内の酸素濃度が常に一定にな
るようにポンプ電流を供給することにより酸素を汲み込
んだり、汲み出したりするのでポンプ電流値はリーン及
びリッチ領域にて排気ガス中の酸素濃度に比例するので
ある。
るようにポンプ電流を供給することにより酸素を汲み込
んだり、汲み出したりするのでポンプ電流値はリーン及
びリッチ領域にて排気ガス中の酸素濃度に比例するので
ある。
ポンプ電流値Ｉｐは電荷をｅ１導入孔４による排気ガス
に対する拡散係数をσ０、排気ガス中の酸素濃度をｐ□
ｅｘｈ、第１気体滞留室２内の酸素濃度をＰｏＶとする
と、次式の如くで表わすことができる。
に対する拡散係数をσ０、排気ガス中の酸素濃度をｐ□
ｅｘｈ、第１気体滞留室２内の酸素濃度をＰｏＶとする
と、次式の如くで表わすことができる。
Ｉｐ ＝４ｅａｏ （Ｐｏｅｘｈ−ＰｏＶ ）”” （
１）ここで、拡散係数σ０は導入孔４の面積をＡ、ボル
ツマン定数をｋ、絶対温度をＴ、導入孔４の長さを 、
拡散定数をＤとすると、次式の如く表わすことができる
。
１）ここで、拡散係数σ０は導入孔４の面積をＡ、ボル
ツマン定数をｋ、絶対温度をＴ、導入孔４の長さを 、
拡散定数をＤとすると、次式の如く表わすことができる
。
σｏ＝Ｄ−Ａ／に工 ・・・・・・（２）第２センサ
の選択状態には上記した第１センサの選択状態と同様の
動作により第２気体滞留室３内の酸素１１１度が常に一
定になるようにポンプ電流が第２酸素ポンプ素子１７の
電極１３ａ、１３ｂ間に供給されて酸素が汲み込まれた
り、汲み出されたりするのでポンプ電流値はリーン及び
リッチ領域にてυｌ気気ガス中酸素ｍ度に比例するので
ある。この第２センサ選択状態のポンプ電流値ＩＰは一
ト記した式（１〉において拡散係数σ０を導入孔４及び
連通孔５によるものとし、またＰｏＶを第２気体滞留室
３内の酸素濃度とすることにより表わされる。
の選択状態には上記した第１センサの選択状態と同様の
動作により第２気体滞留室３内の酸素１１１度が常に一
定になるようにポンプ電流が第２酸素ポンプ素子１７の
電極１３ａ、１３ｂ間に供給されて酸素が汲み込まれた
り、汲み出されたりするのでポンプ電流値はリーン及び
リッチ領域にてυｌ気気ガス中酸素ｍ度に比例するので
ある。この第２センサ選択状態のポンプ電流値ＩＰは一
ト記した式（１〉において拡散係数σ０を導入孔４及び
連通孔５によるものとし、またＰｏＶを第２気体滞留室
３内の酸素濃度とすることにより表わされる。
空燃比制御回路３２は第１又は第２センサの選択により
ポンプ電流供給回路３５から酸素ポンプ素子１５．１７
のいずれか一方にに供給されたポンプ電流値１ｐに応じ
てエンジン２１に供給された混合気の空燃比が目標空燃
比よりもリッチ及びリーンのいずれであるかを判別する
。すなわちポンプ電流値１ｐが目標空燃比に対応しかつ
センサ毎に定められた基準値以下のときリッチとし、基
準値以上のときリーンとする。この判別結果に応じて電
磁開閉弁２６の開開を制御することにより吸気２次空気
が吸気マニホールド２３に供給され、供給混合気の空燃
比が目標空燃比にフィードバック制御されるのである。
ポンプ電流供給回路３５から酸素ポンプ素子１５．１７
のいずれか一方にに供給されたポンプ電流値１ｐに応じ
てエンジン２１に供給された混合気の空燃比が目標空燃
比よりもリッチ及びリーンのいずれであるかを判別する
。すなわちポンプ電流値１ｐが目標空燃比に対応しかつ
センサ毎に定められた基準値以下のときリッチとし、基
準値以上のときリーンとする。この判別結果に応じて電
磁開閉弁２６の開開を制御することにより吸気２次空気
が吸気マニホールド２３に供給され、供給混合気の空燃
比が目標空燃比にフィードバック制御されるのである。
ヒータ電流供給回路３６によるヒータ電流の供給は空燃
比制御！＋回路３２によってデユーティ制御される。空
燃比制御回路３２はヒータ電流値ｒＨを表わすＩＨデユ
ーティパルスを所定周期毎にヒータ電流供給回路３６に
対して供給する。ヒータ電流供給回路３６はＩ＋−＋デ
ユーティパルスを入力してそのＩＨデユーティパルスに
よりオンとなりヒータ素子１９．２０にバッテリー電圧
■８を印加するスイッチングトランジスタからなり、ｌ
Ｈデユーティパルスのデユーティ比ＤＯＬＪ丁に比例し
た値のヒータ電流をヒータ素子１９．２０に供給する。
比制御！＋回路３２によってデユーティ制御される。空
燃比制御回路３２はヒータ電流値ｒＨを表わすＩＨデユ
ーティパルスを所定周期毎にヒータ電流供給回路３６に
対して供給する。ヒータ電流供給回路３６はＩ＋−＋デ
ユーティパルスを入力してそのＩＨデユーティパルスに
よりオンとなりヒータ素子１９．２０にバッテリー電圧
■８を印加するスイッチングトランジスタからなり、ｌ
Ｈデユーティパルスのデユーティ比ＤＯＬＪ丁に比例し
た値のヒータ電流をヒータ素子１９．２０に供給する。
次に、空燃比制御回路３２によって実行される本発明の
酸素濃度検出装置の制御方法の手順を第４図に示した動
作フロー図に従って説明する。
酸素濃度検出装置の制御方法の手順を第４図に示した動
作フロー図に従って説明する。
空燃比制御回路３２は、車両のイグニッションスイッチ
３４がオンにされると、その侵、所定周期毎に初期値設
定フラグＦｏが１゛に秀しいか否かを判別する（ステッ
プ５１）。初期値設定フラグＦｏにはイグニッションス
イッチ３４のオンと同時に°゛０”がセットされる。Ｆ
ｏ ＝Ｏ場合、Ｉ ｚデユーティパルスのデユーティ比
ＤＯＬＪＴの初期値が設定されていないことを表わすの
で冷却水温センサ２９の出力から冷却水ｉ２Ｔｗを読み
込み（ステップ５２）、その読み込んだ冷却水ＩＴＷに
対応するＩＨデユーティパルスのデユーティ比ＤＯＬＪ
Ｔの初期値を設定する（ステップ５３）。
３４がオンにされると、その侵、所定周期毎に初期値設
定フラグＦｏが１゛に秀しいか否かを判別する（ステッ
プ５１）。初期値設定フラグＦｏにはイグニッションス
イッチ３４のオンと同時に°゛０”がセットされる。Ｆ
ｏ ＝Ｏ場合、Ｉ ｚデユーティパルスのデユーティ比
ＤＯＬＪＴの初期値が設定されていないことを表わすの
で冷却水温センサ２９の出力から冷却水ｉ２Ｔｗを読み
込み（ステップ５２）、その読み込んだ冷却水ＩＴＷに
対応するＩＨデユーティパルスのデユーティ比ＤＯＬＪ
Ｔの初期値を設定する（ステップ５３）。
空燃比制御回路３２の内部メモリには冷却水４ＴＷから
定まるＩＨデユーティパルスのデユーティ比ＤＯＵＴの
初期値がデータマツプとして予め書き込まれているので
読み込んだ冷却水温ＴＷに対応する初期値をデータマツ
プから検索する。Ｉ ｌ−１デユーテイパルスのデユー
ティ比ＤＯＵＴの初期値は冷却水温ＴＷが高いほど大き
く設定される。
定まるＩＨデユーティパルスのデユーティ比ＤＯＵＴの
初期値がデータマツプとして予め書き込まれているので
読み込んだ冷却水温ＴＷに対応する初期値をデータマツ
プから検索する。Ｉ ｌ−１デユーテイパルスのデユー
ティ比ＤＯＵＴの初期値は冷却水温ＴＷが高いほど大き
く設定される。
Ｉ＋−＋デユーティパルレスのデユーティ比Ｄｏｕｒの
初期値の設定後、初期値設定フラグＦｏに゛１パをセッ
トしくステップ５４）、そのデユーティ比ＤＯＵＴのＩ
＋デユーティパルスをヒータ電流供給回路３６に対して
発生する（ステップ５５）。
初期値の設定後、初期値設定フラグＦｏに゛１パをセッ
トしくステップ５４）、そのデユーティ比ＤＯＵＴのＩ
＋デユーティパルスをヒータ電流供給回路３６に対して
発生する（ステップ５５）。
一方、ステップ５１においてＦｏ＝１と判別された場合
には、デユーティ比ＤＯＩＪＴが１００％に等しいか否
かを判別する（ステップ５６）。ＤＯＬＪＴ≠１００％
ならば、デユーティ比ＤＯＵＴに単位時間当りの増量値
ΔＤを加算しその篩出偵を新たなデユーティ比ＤＯＩＪ
Ｔとしくステップ５７）、そのデユーティ比ＤＯＬＪＴ
のＩＨデユーティパルスをヒータ電流供給回路３６に対
して発生する（ステップ５５）。ＤＯＵＴ＝１００％な
らば、デユーティ比１００％のＩＨデユーティパルスを
ヒータ電流供給回路３６に対して発生する（ステップ５
５〉。
には、デユーティ比ＤＯＩＪＴが１００％に等しいか否
かを判別する（ステップ５６）。ＤＯＬＪＴ≠１００％
ならば、デユーティ比ＤＯＵＴに単位時間当りの増量値
ΔＤを加算しその篩出偵を新たなデユーティ比ＤＯＩＪ
Ｔとしくステップ５７）、そのデユーティ比ＤＯＬＪＴ
のＩＨデユーティパルスをヒータ電流供給回路３６に対
して発生する（ステップ５５）。ＤＯＵＴ＝１００％な
らば、デユーティ比１００％のＩＨデユーティパルスを
ヒータ電流供給回路３６に対して発生する（ステップ５
５〉。
よって、かかる本発明による酸素濃度検出装置の制御方
法においては、イグニッションスイッチ３４のオン後、
ＩＨデユーティパルスのデユーティ比ＤＯＵＴは冷却水
ＷＴｗに対応して設定された初期値から徐々に増大して
１００％に達するのである。すなわち、ヒータ素子１９
．２０に流れるヒータ電流値はＩ＋デユーティパルスの
デユーティ比ＤＯＬＪＴに比例するのでデユーティ比り
。
法においては、イグニッションスイッチ３４のオン後、
ＩＨデユーティパルスのデユーティ比ＤＯＵＴは冷却水
ＷＴｗに対応して設定された初期値から徐々に増大して
１００％に達するのである。すなわち、ヒータ素子１９
．２０に流れるヒータ電流値はＩ＋デユーティパルスの
デユーティ比ＤＯＬＪＴに比例するのでデユーティ比り
。
ＵＴが初期値から１００％に達するまでの時間内におい
て徐々に増大するのである。第５図に丞すようにイグニ
ッションスイッチ３４のオン時の冷却水温Ｔｗが高いほ
ど（Ｔ Ｗ ＋ ＜ Ｔ Ｗ ２ ＜ Ｔ Ｗ ３ ）
１ ＋＋デユーティパルスのデユーティ比ＤＯＬＩＴが
大きく設定されてヒータ電流供給開始時の電流値が高く
、またヒータ電流供給開始時点から短時間で１００％（
上限のヒータ電流値）に達する。
て徐々に増大するのである。第５図に丞すようにイグニ
ッションスイッチ３４のオン時の冷却水温Ｔｗが高いほ
ど（Ｔ Ｗ ＋ ＜ Ｔ Ｗ ２ ＜ Ｔ Ｗ ３ ）
１ ＋＋デユーティパルスのデユーティ比ＤＯＬＩＴが
大きく設定されてヒータ電流供給開始時の電流値が高く
、またヒータ電流供給開始時点から短時間で１００％（
上限のヒータ電流値）に達する。
また第６図は本発明の制御方法の伯の手順を示している
。
。
第６図に示した手順においては、空燃比制御回路３２は
、車両のイグニッションスイッチ３４がオンにされると
、その後、所定周期毎に初期値設定フラグＦｏが１゛に
等しいか否かを判別する（ステップ６１）。初期値設定
フラグＦＯにはイグニッションスイッチ３４のオンと同
時にＯ゛がセットされる。Ｆｏ ＝Ｏ場合、ＩＨデユー
ティパルスのデユーティ比ＤＯＬ１丁を減少させる制御
時間ｔｃが初期設定されていないことを表わすので冷却
水ｍＴＷを読み込み（ステップ６２）、その読み込んだ
冷却水温ＴＷに対応する制御時間ｔＣの初期値を設定す
る（ステップ６３）。空燃比制御回路３２の内部メモリ
には冷却水温ＴＷから定まる制御時間ｔｃの初期値がデ
ータマツプとして予め書き込まれているので読み込んだ
冷却水温Ｔｗに対応する初期値をデータマツプブから検
索する。制御時間ｔｃの初期値は冷却水温Ｔｗが高いほ
ど小さく設定される。制御２１１時間ｔｃの初期値の設
定後、初期値設定フラグＦＯに１゛°をセラ［・しくス
テップ６４）、制御時間ｔｃがＯに等しいか否かを判別
する（ステップ６５）。ｔｃ≠Ｏならば、ヒータ電流の
供給開始から制御時間ｔｃの初期値だけの時間が経過し
ていないとして制御時間ｔｃから所定値Δｔを減算して
その算出値を新たな制御時間ｔｃとする（ステップ６６
） 、、そして、ＩＨデユーティパルスのデユーティ比
ＤｏｕＴを５０％に設定しくステップ６７）、Ｉ＋デユ
ーティパルスをヒータ電流供給回路３６に対して発生す
る（ステップ６８）。ここで、ｊｃ −０ならば、ヒー
タ電流の供給開始から制御時間ｔｃの初期値だけの時間
が経過したのでＩＨデユーティパルスのデユーティ比Ｄ
ＯＵＴを１００％に設定しくステップ６９）、Ｉ＋デユ
ーティパルスをヒータ電流供給回路３６に対して発生す
る（ステップ６８）。
、車両のイグニッションスイッチ３４がオンにされると
、その後、所定周期毎に初期値設定フラグＦｏが１゛に
等しいか否かを判別する（ステップ６１）。初期値設定
フラグＦＯにはイグニッションスイッチ３４のオンと同
時にＯ゛がセットされる。Ｆｏ ＝Ｏ場合、ＩＨデユー
ティパルスのデユーティ比ＤＯＬ１丁を減少させる制御
時間ｔｃが初期設定されていないことを表わすので冷却
水ｍＴＷを読み込み（ステップ６２）、その読み込んだ
冷却水温ＴＷに対応する制御時間ｔＣの初期値を設定す
る（ステップ６３）。空燃比制御回路３２の内部メモリ
には冷却水温ＴＷから定まる制御時間ｔｃの初期値がデ
ータマツプとして予め書き込まれているので読み込んだ
冷却水温Ｔｗに対応する初期値をデータマツプブから検
索する。制御時間ｔｃの初期値は冷却水温Ｔｗが高いほ
ど小さく設定される。制御２１１時間ｔｃの初期値の設
定後、初期値設定フラグＦＯに１゛°をセラ［・しくス
テップ６４）、制御時間ｔｃがＯに等しいか否かを判別
する（ステップ６５）。ｔｃ≠Ｏならば、ヒータ電流の
供給開始から制御時間ｔｃの初期値だけの時間が経過し
ていないとして制御時間ｔｃから所定値Δｔを減算して
その算出値を新たな制御時間ｔｃとする（ステップ６６
） 、、そして、ＩＨデユーティパルスのデユーティ比
ＤｏｕＴを５０％に設定しくステップ６７）、Ｉ＋デユ
ーティパルスをヒータ電流供給回路３６に対して発生す
る（ステップ６８）。ここで、ｊｃ −０ならば、ヒー
タ電流の供給開始から制御時間ｔｃの初期値だけの時間
が経過したのでＩＨデユーティパルスのデユーティ比Ｄ
ＯＵＴを１００％に設定しくステップ６９）、Ｉ＋デユ
ーティパルスをヒータ電流供給回路３６に対して発生す
る（ステップ６８）。
一方、ステップ６１においてＦｏ−１と判別された場合
には、ステップ６５を直ちに実行する。
には、ステップ６５を直ちに実行する。
よって、かかる本発明による酸素濃度検出装置の制御方
法においては、イグニッションスイッチ３４のオン後、
ＩＨデユーティパルスのデユーティ比ＤＯＵＴは冷却水
ＩＴｗに対応して初期設定された時間ｔｃだけ５０％に
なり、時間ｔｃ経過後に１００％に達するのである。す
なわら、ヒータ素子１９．２０に流れるヒータ電流値は
ＩＨデユーティパルスのデユーティ比ＤＯＬＩＴに比例
するので制御時間ｔｃ内においては制御時間ｔｃ経過後
の電流値の半分の値になるのである。第７図に示すよう
にイグニッションスイッチ３４のオン時の冷却水温ＴＷ
が高いほど（ＴＷＩ ＜ＴＷ２ ＜ＴＷ３ ）制御時間
ｔｃが短時間で経過してデユーティ比１００％（上限の
ヒータ電流値）に早く達する。
法においては、イグニッションスイッチ３４のオン後、
ＩＨデユーティパルスのデユーティ比ＤＯＵＴは冷却水
ＩＴｗに対応して初期設定された時間ｔｃだけ５０％に
なり、時間ｔｃ経過後に１００％に達するのである。す
なわら、ヒータ素子１９．２０に流れるヒータ電流値は
ＩＨデユーティパルスのデユーティ比ＤＯＬＩＴに比例
するので制御時間ｔｃ内においては制御時間ｔｃ経過後
の電流値の半分の値になるのである。第７図に示すよう
にイグニッションスイッチ３４のオン時の冷却水温ＴＷ
が高いほど（ＴＷＩ ＜ＴＷ２ ＜ＴＷ３ ）制御時間
ｔｃが短時間で経過してデユーティ比１００％（上限の
ヒータ電流値）に早く達する。
なお、上記した本発明の実施例においては、イグニッシ
ョンスイッチ３４のオン時の冷却水温ＴＷから■８デユ
ーティパルスのデユーティ比り。
ョンスイッチ３４のオン時の冷却水温ＴＷから■８デユ
ーティパルスのデユーティ比り。
ＬＩＴの初期値、又は制御時間ｔｃの初期値を設定して
いるが、イグニッションスイッチ３４のオン時の吸気温
からＩ＋−＋デユーティパルスのデユーティ比Ｄｏｕｒ
の初期値、又は制御時間ｔｃの初期値を設定しても良い
のである。
いるが、イグニッションスイッチ３４のオン時の吸気温
からＩ＋−＋デユーティパルスのデユーティ比Ｄｏｕｒ
の初期値、又は制御時間ｔｃの初期値を設定しても良い
のである。
免匪夏皇Ｉ
以上の如く、本発明の酸素濃度検出装置の制御方法にお
いては、ヒータ素子への電流供給開始直前のエンジン温
度を検出し、電流供給開始時点から該検出エンジン温度
に応じた時間が経過するまではヒータ素子に供給する電
流値をその時間経過後の供給電流値よりも小さくするの
でヒータ電流開始直後にヒータ素子に流れる突入電流が
従来に比して小さくなる。よって、ヒータ素子の急速な
劣化及びヒータ素子内の断線をを防止することができ、
酸素濃度検出装置の耐用期間を比較的長くすることがで
きる。また第８図の実線ａの如くヒータ電流供給開始時
点ｔｏ直後のヒータ素子の温度上昇が従来（破線ｂ）よ
りも緩やかにすることができる。ずなわち、第９図に示
すように酸素濃度検出素子の単位時間当りの温度上背率
が小さいほど酸素濃度検出素子の破壊頻度が小さくなる
ので酸素濃度検出素子の温度上昇を緩やかにすることに
より酸素濃度検出素子の破壊を防止することができるの
である。
いては、ヒータ素子への電流供給開始直前のエンジン温
度を検出し、電流供給開始時点から該検出エンジン温度
に応じた時間が経過するまではヒータ素子に供給する電
流値をその時間経過後の供給電流値よりも小さくするの
でヒータ電流開始直後にヒータ素子に流れる突入電流が
従来に比して小さくなる。よって、ヒータ素子の急速な
劣化及びヒータ素子内の断線をを防止することができ、
酸素濃度検出装置の耐用期間を比較的長くすることがで
きる。また第８図の実線ａの如くヒータ電流供給開始時
点ｔｏ直後のヒータ素子の温度上昇が従来（破線ｂ）よ
りも緩やかにすることができる。ずなわち、第９図に示
すように酸素濃度検出素子の単位時間当りの温度上背率
が小さいほど酸素濃度検出素子の破壊頻度が小さくなる
ので酸素濃度検出素子の温度上昇を緩やかにすることに
より酸素濃度検出素子の破壊を防止することができるの
である。
第１図は従来のヒータ電流供給開始時のヒータ電流特性
図、第２図は本発明の制御方法を適用した空燃比制御装
置を示す概略構成図、第３図（ａ）は第１図の装置中の
酸素δ３度センリ部内を示す平面図、第３図（ｂ）は第
３図（ａ）のＩｂ−Ｉｂ部分の断面図、第４図は本発明
の制御方法の実施例を示すフロー図、第５図はヒータ電
流供給開始直後のデユーティ比ＤＯＵＴの変化を示す図
、第６図は本発明の制御方法の他の実施例を示すフロー
図、第７図はヒータ電流供給開始直後のＬｌｌ １２１
を時間ｔｃの変化を示す図、第８図はヒータ電流供給開
始直後のヒータ素子の温度変化を示す図、第９図は温度
上昇率と素子破壊頻度との関係を示す図である。 主要部分の符号の説明 １・・・・・・酸素イオン伝導性固体電解質部材２．３
・・・・・・気体滞留室 ４・・・・・・導入孔 ５・・・・・・連通孔 ６・・・・・・気体参照室 １５．１７・・・・・・酸素ポンプ素子１６．１８・・
・・・・電池素子 １９．２０・・・・・・ヒータ素子 ２２・・・・・・絞り弁 ２３・・・・・・吸気マニホールド ２６・・・・・・電磁開閉弁 ２７・・・・・・絶対圧センサ ２８・・・・・・回転数センサ
図、第２図は本発明の制御方法を適用した空燃比制御装
置を示す概略構成図、第３図（ａ）は第１図の装置中の
酸素δ３度センリ部内を示す平面図、第３図（ｂ）は第
３図（ａ）のＩｂ−Ｉｂ部分の断面図、第４図は本発明
の制御方法の実施例を示すフロー図、第５図はヒータ電
流供給開始直後のデユーティ比ＤＯＵＴの変化を示す図
、第６図は本発明の制御方法の他の実施例を示すフロー
図、第７図はヒータ電流供給開始直後のＬｌｌ １２１
を時間ｔｃの変化を示す図、第８図はヒータ電流供給開
始直後のヒータ素子の温度変化を示す図、第９図は温度
上昇率と素子破壊頻度との関係を示す図である。 主要部分の符号の説明 １・・・・・・酸素イオン伝導性固体電解質部材２．３
・・・・・・気体滞留室 ４・・・・・・導入孔 ５・・・・・・連通孔 ６・・・・・・気体参照室 １５．１７・・・・・・酸素ポンプ素子１６．１８・・
・・・・電池素子 １９．２０・・・・・・ヒータ素子 ２２・・・・・・絞り弁 ２３・・・・・・吸気マニホールド ２６・・・・・・電磁開閉弁 ２７・・・・・・絶対圧センサ ２８・・・・・・回転数センサ
Claims (2)
- （１）内燃エンジンの排気ガス通路に設けられて排気ガ
ス中の酸素濃度に応じた出力を発生する酸素濃度検出素
子と電流が供給されると発熱して前記酸素濃度検出素子
を加熱するヒータ素子とを有する酸素濃度検出装置の制
御方法であって、ヒータ素子への電流供給開始直前のエ
ンジン温度を検出し、電流供給開始時点から該検出エン
ジン温度に応じた時間が経過するまでは前記ヒータ素子
に供給する電流値をその時間経過後の供給電流値よりも
小さくすることを特徴とする酸素濃度検出装置の制御方
法。 - （２）前記ヒータ素子への電流供給開始直前のエンジン
温度に対応する初期供給電流値を設定し、エンジン始動
時点から前記初期供給電流値から徐々に前記時間経過後
の供給電流値まで増加させるように前記ヒータ素子への
供給電流を制御することを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の酸素濃度検出装置の制御方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60269095A JPS62129754A (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | 酸素濃度検出装置の制御方法 |
| US06/936,427 US4721088A (en) | 1985-11-29 | 1986-12-01 | Method for controlling an oxygen concentration detection apparatus with a heater element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60269095A JPS62129754A (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | 酸素濃度検出装置の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62129754A true JPS62129754A (ja) | 1987-06-12 |
| JPH0580620B2 JPH0580620B2 (ja) | 1993-11-09 |
Family
ID=17467604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60269095A Granted JPS62129754A (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | 酸素濃度検出装置の制御方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4721088A (ja) |
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