JPS63308554A - エンジンの排気ガスセンサの評価装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えはエンジン排気ガス中の酸素濃度等を測
定するような排気ガスセンサの評価装置に関し、特に、
該センサ自体の特性評価の精度及び効率の改良に関する
。

（従来の技術） 排気ガス浄化及び燃費向上のために、排気ガスセンサ及
び排気系の能力に対する関心が高まりつつある。

例えば、特開昭６０−１．９６６５２号では、エンジン
からの排気ガスに所定の処理を加えて白煙を発生させ、
光学的に測定した白煙濃度からエンジンの排気系の評価
を行なうようにしている。

ところが、このような評価装置は、排気ガスの成分を評
価するものであり、排気系システムの評価、ましてや、
排気ガスセンサの評価等はできるものではない。

排気系システムの評価、例えば触媒コンバータの浄化能
力の評価や、排気ガス成分濃度情報のフィードバックに
よる空燃比制御を行なっているときの制御定数の決定評
価等は、評価対象であるところの排気系に、自由に成分
濃度を設定した疑似排気ガスを供給して、その排気ガス
成分の濃度組成を変更して、この排気系の評価を行なう
ことか提案されている。例えは、プロパンガスをバーナ
等で燃焼させ、リーンな排気ガスの場合は酸素を大目に
供給し、リッチな場合は酸素供給を停止するようにして
、人工的に疑似排気カスを作るのである。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上記のような、自由に疑似排気ガスの組成、
濃度等変更して、排気ガスセンサの特性を踏まえて排気
系の上記制御定数を決定すると、最適と決定した筈の制
御定数が実際とそぐわないことに直面する。

上記事実を分析した結果、本願の発明者達は次の点に問
題の所在をつきとめた。

■、排気ガスセンサを含めた排気系の正確な評価には、
排気ガスセンサそのものの正確な特性データが前提とな
る。正確な特性データを得るためには、センサ出力値の
測定に先立って、センサ自体が平衡状態に至っている必
要がある。この平衡状態に至るまでに長時間がかかるの
であるが、平衡状態に至らないでセンサ出力の測定を行
なうと、誤差が発生する。これは、例えば、リーン（酸
素分圧か比較的高い）の排気ガス中に排気ガスセンサの
電極をさらしておくと、センサの電界質（例えばジルコ
ニアセンサであれば、そのジルコニアの）内部深くまで
酸化層が伸びてしまい、例えリッチ排気ガスにさらして
も、長い時間かけないと平衡状態に戻らないと考えられ
るからである。また、センサがリッチな雰囲気中に長時
間さらされると、センサ表面に燃料成分が付着してしま
い、リッヂからリーンに変動しても、前のリッチ状態の
影響が残るからである。

このように排気ガス成分の変化する場合に、変化前の状
態が変化後のセンサ特性測定に影響を与える点に、効率
的にガスセンサの特性を測定する場合の測定精度に影響
する因子が存在するのである。即ち、効率よく排気ガス
センサの特性を測定するにはなるべく速やかにセンサの
平衡状態が得られるようにしなければならないからであ
る。

また、センサの平衡状態はセンサ特性を測定するための
初期条件であるから、測定に先立ち平衡状態を確保して
その初期条件を一定にするということは、上記の静的な
センサ特性のみならず、動特性も正確に測定する上で不
可欠なことなのである。

■：排気系をシステムとして評価する場合に、上述した
疑似排気ガスは、空気過剰率の観点からみれば、確かに
名目上では実際の排気ガスに近いのである。ところが、
燃焼後の実際の排気ガスは、燃料分（例えば、Ｈ２若し
くはＣＯ）の絶対量が少なくなっており、その点が、単
に酸素供給量を変動させて作られた、リーン若しくはリ
ッチな疑似排気ガスと違う。■で述べたように実際の排
気ガス中の燃料成分は排気ガスセンサの表面に付着する
わけであり、その付着量は燃料成分の絶対量に依るので
あるから、疑似排気ガスをリッチにずるときは、その中
の燃料成分を増やさない限りは、実際の排気ガスに近い
とは云えない。従って、そのような実際の排気ガスと異
なる疑似排気ガスでセンサ若しくは排気系の特性を評価
しても、正確なデータは得られないのである。

そこで、本発明は上述従来例の欠点を除去するために提
案されたものでその目的は、排気ガス成分の空気過剰率
を変えて排気ガスセンサの特性を評価する評価装置にお
いて、空気過剰率変化前のセンサの状態の、変化後の測
定への影響を、速やかに無くすことにより、排気ガスセ
ンサの特性を、効率良く且つ正確に測定する排気ガスセ
ンサの評価装置を提案するところにある。

（問題点を解決するための手段及び作用）上記課題を達
成するための本発明の構成及びその作用は、排気ガスセ
ンサに導かれる測定排気ガスの成分を変化させながら、
このセンサ出力を測定して、排気ガスセンサの評価を行
なう評価装置において、センサ出力を測定する測定手段
と、このセンサに導かれる測定排気ガスの空気過剰率を
変化させる変化手段と、この変化手段によって測定排気
ガスの空気過剰率を変化させようとするときに、前記セ
ンサ出力の測定に先立って、このセンサの活性度を高め
る活性化手段とを有したことを特徴とする。

（実施例） 以下添付図面を参照して、本発明に係る実施例の評価装
置を説明する。

く評価装置の全体構成〉 第１図はこの評価装置の全体構成図である。本評価装置
は、 ■；排気ガスセンサの静的特性、 ■：排気ガスセンサの動的特性、 ■：排気系の動的応答特性、 等を測定する。これらの諸特性から、当該排気系におけ
る、触媒浄化装置の浄化能力と、浄化能力が最大になる
ときのフィードバック系の最適制御定数を決定するもの
である。

第１図に示した評価装置の構成を説明する。１は、１１
種類のガス成分を混合してλ＝１の疑似排気ガスを合成
するガス流量制御装置、２はガス流量制御装置１からの
混合ガス中に水分を添加する添加装置である。水分を添
加された混合ガスは炉４により実際の排気ガス温度にま
で加熱される。３は、略λ＝１の前記混合ガスに酸素（
０２）若しくは一酸化炭素（ＣＯ）、水素ガス（Ｈ２）
を添加して空気過剰率（λ）を色々な値に変化させるこ
とにより、ダイナミックに変化する実際のエンジン運転
状態の排気ガスに組成が酷似した疑似排気ガスを合成す
るためのλ変調装置である。上記酸素（０２）若しくは
一酸化炭素（ＣＯ）、水素ガス（Ｈ２）はインジェクタ
５により、排気管８中に噴射される。

ここで、疑似排気ガスなリーンにするときは、インジェ
クタ５から酸素を噴射し、一方、リッチにするときは一
酸化炭素及び水素ガスを噴射する。この、疑似排気ガス
をリッチにするときに一酸化炭素及び水素ガスを噴射す
るということにより、実際のエンジンの排気系に最も近
い状態で触媒浄化装置の浄化能力を測定することが可能
になる。

排気ガス中の酸素濃度は酸素センサ６により測定される
。この酸素センサ６はジルコニア（Ｚｒ０２）素子のま
わりに白金電極をメッキしたものであり、両電極間にお
ける酸素分圧の差に応じた起電力を発生するのは周知の
通りである。この出力電圧なＶ、（単位Ｖ）とする。第
２図に、上記装置により測定されたセンサ６の、静的な
状態における空気過剰率（λ）に対する出力電圧特性を
示す。

センサ６の下流には触媒浄化装置９が設けられている。

この触媒浄化装置９は、本実施例では三元触媒であり、
周知の三元触媒は例えば第３図に示したようなえ一浄化
率特性を示す。触媒浄化装置９の浄化率は排気ガス分析
計１１によって測定される。この分析計１１は、例えば
赤外線の吸収量を測定することにより、Ｃｏ、ＮＯＸ、
ＨＣ成分等を測定するものであり、触媒浄化装置９に人
力される浄化前の排気ガス中の赤外線の吸収量は赤外線
センサ１０ａで測定され、浄化後の吸収量はセンサ１０
ｂて測定される。排ガス分析計１１は、これら２つのセ
ンサからの出力に基づいて浄化率を計測する。

中央制御部１２は、内部に組み込まれたマイクロプロセ
サ等の指令により、次の仕事を行なう。

（ｉ）：ガス流量制御装置１及び水分添加装置２を制御
して、カス流量及び水分量を変えて、排気ガス組成を変
更する。

（ｉｉ）　　λ変調装置３を制御して、酸素（０２）若
しくは一酸化炭素（ＣＯ）、水素ガス（Ｈ２）等の噴射
時期／噴射量を変えて、疑似排気ガスの空気過剰率λを
変調制御する。

（ｉｉｉ）　　：内部に評価プログラム（第４Ａ図〜第
４Ｃ図参照）を内蔵し、そのプログラム手順に従って上
述のガス流量制御装置１．水分添加装置２、λ変調装置
３．排ガス分析計１１等を制御して、種々のデータを得
、更にデータ処理装Ｗ１３を制御して、上記得られた種
々のデータから、排気ガスセンサ６の評価、触媒浄化装
置９の評価、排気系の評価等を行なう。

〈評価装置の意義〉 第３図に示したように、触媒の浄化率は空気過剰率の値
に応じて色々な値をとるが、λ＝１近辺では、酸化反応
によるＨＣ，Ｃｏの浄化と還元反応によるＮｏの還元と
が最もバランスがとれる。

即ち、排気ガス浄化の観点からでは、λ＝１を保つこと
が最も望ましい。排気ガスの空気過剰率λが１であるか
否かは第２図からもわかるように、排気ガスセンサ６の
出力Ｖ５の値から判断できるので、排気ガスセンサの出
力値Ｖｓの値に応した空燃比制御を行なって排気ガスの
λを１に保てば、理論上は排気ガスの浄化は最適に行な
える筈である。この空燃比制御には、主に吸気系統と刊
気系統の２箇所で行なわれ、吸気系統での空燃比制御に
は電子制御による燃料噴射若しくはキャブレタ方式があ
り、排気系統における空燃比制御には二次空気制御方式
がある。

ところが、第２図に示したセンサ特性は全くの静的な酸
素濃度霊囲気中におけるものであり、周知のように排気
ガスセンサには必ず応答遅れが存１り 在するから、遅れたセンサ信号に基づいたフィードバッ
クでは、その制御定数（例えば、排気ガスセンサの出力
のサンプリング周期等）の値によってはλが発散したり
共振したりして、ときには触媒が機能しない事態も発生
ずる。λに影響する実際のエンジンの燃焼状態は運転状
態によって複雑に変動し、また、排気管の形状、酸素セ
ンサの位置、触媒装置の位置等の要素が複雑に絡み合っ
て、排気系における上記空燃比制御はその制御定数の決
定がなかなか困難である。

第１図に示した排気系の評価装置は、このような背景か
らなされたものであり、なるべく実際のエンジンに近い
状態で、前記■〜■に示した如く、排気ガスセンサ６の
静的特性、動的特性の評価、更には排気系の空燃比制御
における浄化率が最適となるときの制御定数の決定評価
等を行なうものである。

〈静特性測定の概要〉 第４図に上記評価装置において、空気過剰率λがλ０．
λ７．・・・・・・の８値をとるときの、センサ６の静
特性測定の概略を示す。静特性は、従来でも時間さえか
ければ正確な値を測定できるものであるが、むしろ、本
実施例の特徴は、短い測定間隔で多くの測定データを得
て、効率的にセンサ６の静特性を測定する点にある。

その測定方法は、第４図に示すように、空気過剰率λを
変える毎に、センサ出力の測定に先立ってセンサ６を、
空気過剰率がλ＝１を中心にしてリッヂ−リーンで変調
するような疑似排気ガス中にさらし、その後に測定を行
なうのである。このλ＝１を中心にしたリッチ−リーン
の変調が、センサ６を活性化させ、そのために速やかに
センサが平衡状態に戻るのである。これは、センサ６の
表面層が平衡状態を保ちながら、活性化した状態となり
、この動的な動きが平衡状態なセンサの下部層への移行
をより促進せしめ、その結果、センサ全体が平衡状態へ
速やかに移行するためと考えられる。センサの活性化が
平衡状態化を早め、効率的な測定を保証する。センサ出
力測定の前に平衡状態に至ることが保証されることによ
り、センサの内部状態の初期条件が各測定で均一化され
、安定的且つ正確な静特性が速やかに測定できるのであ
る。また、センサ出力測定に先立ち、センサを平衡状態
にするということは、前述したように、測定開始のセン
サ内の初期条件を各測定において均一にするということ
であるから、静的特性のみならず、動的特性も正確且つ
迅速に測定できるのである。このセンサの動的特性デー
タは正確であればあるほど、後述の排気ガス浄化のため
の空燃比制御のフィードバック系の最適設計に大きな意
味をもつ。

センサ６の動特性の測定については、排気系の評価のた
めの制御を説明する時点で説明する。

〈測定シーケンス〉 次に本評価装置が■〜■の機能を実現するためにどのよ
うな動作シーケンスを行なうかを第５Ａ図、第５Ｂ図及
び第６Ａ図〜第６Ｄ図を用いて説明する。

第５Ａ図は、第１図の評価装置において行なわれるセン
サ６の測定における測定条件の変更シーケンスを示すも
のである。即ち、静特性を測定するのであれば、空気過
剰率λを、第５Ａ図のようにλ１−λ２−・・・と順に
変更する。但し、この各変更時点で、上述のλ＝１を中
心にしたリッチ−リーンの変調を加えることは云うまで
もない。動特性の測定は、λ＝１を中心にして、空気過
剰率λをリッチ←リーンに変更して、この変更の周波数
（デユーティ比）を第５Ａ図示の如く、周波数ｆ、→ｆ
２→・・・と順に変更して、各々の周波数におけるリッ
チ−リーンの変化に対するセンサ出力の応答遅れ（Ｔ　
ＲＬ、　Ｔ　Ｌ、Ｒ）を測定する。第５Ｂ図は、浄化装
置９の浄化特性を調べ−るために、排気系の制御定数（
例えば、ＤＲＬ、　ＤＬ、Ｒ）を図示の如く色々変えて
、その排気系に最適の制御定数を求めるための測定シー
ケンスを示すものである。

第５Ａ図、第５Ｂ図の測定シーケンスは中央制御部１２
内の不図示のＲＡＭ内に前もって格納されている。尚、
測定シーケンスは、ＲＡＭ内に設ける代りに、本評価装
置に設けられた不図示のスイッチの選択的押下に応じて
行なってもよい。

〈制御手順の概略〉 第６Ａ図は本評価装置の制御手順の全体を示すものであ
る。第６Ａ図のステップＳ１〜ステツプＳ８は評価装置
の初期化手順である。

ステップＳ１では、排気管８に導入される排気ガスのλ
が略＝１となるように、ガス流量制御装置１に対して、
１１種のガスの各流量を制御する。ここで、略λ＝１に
設定するのは、本評価装置が前述したように、浄化能力
の評価に主眼があるからである。この人＝１となる各ガ
ス流量は前もって定められたマツプ値に従って決定され
る。

このマツプ値が疑似排気ガスのベース空燃比を決定する
。同じく、ステップＳ１では、必要に応じてこの１１種
の混合ガスに水分も補給する。ステップＳ２→ステツプ
Ｓ４→ステツプＳ２のループでは、排気ガス温度が目標
温度に達するように、プログラム的に炉４により前記１
１種の混合ガスを加熱する。目標温度に到達すると、ス
テップＳ６→ステツプＳ８→ステツプＳ６のループで、
その目標温度を保持しっつセンサ６の出力Ｖ、が安定す
るのを待つ。出力電圧■３が安定すると、測定開始条件
が揃う。

ステップＳＩＯでは、第５Ａ図、第５Ｂ図に示した前記
測定シーケンスから測定ケースを１つ選び出す。この測
定ケースに応じて、ステップＳ１４のセンサの静特性測
定（その詳細は第６Ｂ図に示す）、ステップＳ１６のセ
ンサの動特性測定（詳細は第６Ｃ図に示す）、若しくは
ステップ５１８の浄化系の制御変数決定（詳細は第６Ｄ
図に示す）のいずれかを行なう。尚、ステップＳＩＯ以
下の制御では、排気ガス温度は目標温度に保たれるよう
に炉４が中央制御装置１２により制御される。排気ガス
温度を変更するときは、そのような指定温度を色々に設
定した測定ケースをＲＡＭ内に設定し、この温度に従っ
てプログラム昇温を行なえばよい。

〈センサの静的特性測定のための制御〉第６Ｂ図は、排
気ガスセンサ６の静的雰囲気中における特性を効率良く
測定するための中央制御部１の制御手順を示したフロー
チャートである。

この制御手順は、いかに正確な特性を効率良く計測する
かを追及した点に、その特徴がある。前述したように、
排気ガスセンサの出力には初期誤差があり、この初期誤
差のメカニズムは前述したように、排気ガスによる酸化
がセンサ内部の奥深くまで浸透するからである。そこで
、第４図、第６Ｂ図に示した効率的な特性測定によると
、測定対象の排気ガスの組成をλ夏−λ２−・・・と変
えてセンサ出力の測定を行なおうとするときは、出力測
定に先立ち、センサ６を平衡状態に戻すために、センサ
６に導入する排気ガスの酸素濃度を短い周期でλ＝１を
中心にしてリッチ→リーンに振動させる。酸素濃度を振
動させたのちに、センサ６の出力を測定するわけである
。

さて、第６Ｂ図のステップＳ３０で、前回の測定ケース
から今回の測定ケースに穆行する場合に、λの値の変更
を伴うかを判断する。例えば、ステップＳ１でλを１に
設定し、ステップＳＩＯで、λ＝λ、（第４図）の測定
ケースを選んだのであればλの変更とみて、ステップＳ
３１で先置３を介してインジェクタ５から酸素を所定量
噴射して、疑似排気ガスをリーンにする。更に、ステッ
プＳ３４では、インジェクタ５から一酸化炭素、水素ガ
スを所定量噴射して、逆にリッチにする。このλ＝１を
中心にしたリーン−リッチの繰り返しを、ステップＳ３
２〜ステツプＳ３６のループで所定回数繰り返す。この
繰り返しにより、排気ガスセンサ６は活性化され速やか
に平衡状態に達する。この効果は第４図に関連して説明
した通りである。ステップ３３８では、ステップＳ１０
で取り出した測定ケースのλの値に空気過剰率を設定す
るように、変調装置３を制御する。ステップＳ４０では
、センサ出力が安定するまでの一定時間を待つ。当然の
ことながら、ステップ３３２〜ステツプＳ３６のリーン
−リッチの繰り返しにより、この一定時間は短いものと
なることが期待される。ステップＳ４２ではセンサ出力
■８を測定する。ステップＳ４４では、この測定値Ｖ８
を記憶する。

尚、λ−１から任意のλの値へと変化するときのセンサ
の過渡特性を測定しようとするならば、ステップ３３８
で、λを変更する前に、センサ出力測定を開始し一定時
間この測定を持続し、ステップＳ４２で測定を終了すれ
ばよい。

ステップ８３０〜ステツプＳ４４までの動作を、排気ガ
ス組成をステップＳ１０で色々変えてみながら、所望の
データが揃うまで繰り返す。

尚、前述したように、本評価装置は触媒による排気ガス
浄化システムの浄化能力を評価するものであるから、ス
テップＳ１でλ＝１に設定している。従って、ステップ
３３０〜ステツプＳ　３　’６のループにょろり−ン→
リッチの揺さ振りは、λ−１を中心にした揺さ振りとな
る。しかし、このリーン−リッチの揺さ振りは、センサ
６を活性化させるためものであるから、λ−１以外の値
を中心にした揺さ振りでも、その揺さ振りの必要時間は
若干長くなるが、可能である。

〈センサの動特性測定の制御〉 第６Ｃ図に動特性測定のフローチャートを示す。ステッ
プＳ５０〜ステツプ３５８までは、第６Ｂ図のステップ
３３０〜ステツプ３３６と同じであり、測定ケースの空
気過剰率が変化する場合にλ＝１を中心にしたリーン−
リッチの揺さ振りをかけるのである。ステップＳ６０で
は、測定ケースの周波数値ｆｎ　（第５Ａ図）を読出す
。この周波数ｆｎには、周波数値の他にリッチを持続す
る時間とリーンを持続する時間とのデユーティ比が格納
されている。ステップＳ６２で、センサ出力Ｖ５の測定
を開始し、ステップＳ６４〜ステツプＳ７２のループで
、ステップＳ６０の測定ケースで指定されている周波数
及びデユーティ−比に従ってリッチ化←リーン化を一定
時間繰り返す。

この間、センサ出力Ｖ８の測定は続行する。ステップＳ
７４でセンサ測定を終了する。このときのセンサ出力は
第７図のようになる。ステップＳ７６でＴＲ，、をＶ６
の測定結果から計測する。このＴＲＬは第７図に示すよ
うに、λをリッチからリーンに変化させたときのＶ５の
応答遅れ時間である。ステップ３７８では、この測定ケ
ースが最後であるかを調べる。即ち、周波数、デユーテ
ィ−比を色々変えて用意された全てのケースの測定を終
了したかを判断する。全ての測定ケースを終了していな
いのならば、ステップＳ１０にリターンして次の測定ケ
ース（周波数、デユーティ−比）を選び出す。全てのケ
ースを終了すると、ステップ３７８からステップＳ８０
に進み、ｆ　ＬＣ（リミットサイクル周波数）を決定す
る。この周波数ｆＬＣは、ｆＬｃ以上に周波数が高くな
ると、その周期がセンサ出力■５の、例えば６００ｍＶ
から３００ｍＶの変化に要する応答遅れ時間ＴＲＬ（若
しくはＴＬＲ）以下になる場合の周波数を云うものとす
る。このｆＬＣはセンサ及び排気系の組合せにユニーク
な量である。排気系を同じくして、センサを色々なもに
変えた場合のＴＲＬとｆＬｃとの相関関係を第８図に示
す。本実施例の評価装置によれば、第８図に示したよう
に、ＴＲＬとｆＬＣの相関関係は極めて強いものになり
、測定データに信頼性があることがわかる。第９図は、
従来法により、即ち、プロパンバーナーを用いて疑似排
気ガスを作り、リッチにするときは単に酸素を少なくな
るようにし、ステップＳ５０〜ステツプ３５８のリーン
−リッチの揺さ振りを加えないようにした測定方法によ
る結果を第９図に示す。第８図と第９図を比較すれば、
両者の効果上の差は明瞭である。

また、第１０図に、同一センサを同−排気系に設置し、
測定時刻を変えて１０回、本実施例（実線で示す）と従
来法（破線で示す）の２法夫々により、ＴＲＬを測定し
たときの結果を示す。破線で示した従来法が測定毎にバ
ラバラな値を示すのは、リーン−リッチの揺さ振りを加
えないために、センサが平衡状態にない状態で、測定を
開始したためと考えられる。

〈最適制御定数の決定のための制御〉 この第６Ｄ図に示す最適制御定数の決定のための制御は
、第５Ｂ図の測定ケースが選び出されたとき行なわれる
もので、実際のエンジンにおいて浄化装置が最大の浄化
能力を発揮するには、エンジンの吸気系の空燃比（即ち
、例えば燃料噴射量）をどのように制御するのが最適に
なるかを、シミュレーションして、最適制御定数（ｆＬ
Ｃ等）を決定するものである。このようにするのも、セ
ンサｖｆの応答遅れのために、センサ出力だけをみて、
λ＝１になるように空燃比制御しても、実際の空燃比は
λ＝１にはならず、従って浄化装置の能力が最大限に発
揮されないからである。

この制御の概略を第１１図に示す。センサ６の出力ｖ８
をモニタしながら、ＶＢが ｖ５中リーン→ＶｓＬ→リッチ と変化したとき、即ち、■、が所定の閾値ｖ１をリーン
からリッチに変化して横切ったとぎは、ＤＲ暗時間遅れ
の後に疑似排気ガスなリーン側にするようにし、Ｖ６が
、 Ｖ８φリッチ→ｖ、、Ｌ→リーン と変化したとき、即ち、ｖ５が所定の閾値Ｖ、を横切っ
てリッチからリーンに変化したときは、ＤＬ暗時間遅れ
の後に疑似排気ガスをリッチ側にする。ＤＲとＤＬの組
合せは、色々変更し、各組合せにおいて、浄化装置９の
浄化能力を測定し、この浄化能力が最大に発揮されると
きの、ｆＬＣ及びＤＲ，ＤＬを見付は出すものである。

第６Ｄ図のステップＳ９０で、先ず、λ＝１を中心にし
たリッチ←リーンの揺さ振りをかけて、センサ６を平衡
状態にする。このステップＳ９０の内容は第６Ｃ図のス
テップ３５０〜ステツプ３５８と同じである。

ステップＳ９２では、λ変調のタスクを起動する。この
人変調のタスクの詳細をステップ３２００以下に示す。

このタスクの特徴は、ステップＳ９２以下のメインルー
チンと並列に動くことである。λ変調タスクを起動して
、メインルーチンはステップＳ９４で、第５Ｂ図のマツ
プからＤＲとＤＬの１つの組合せを読出して、中央制御
装置１２内のＲＡＭ１２Ａの所定の領域（第６Ｄ図に示
す）に格納し、ステップ３９６でｖｓ測測定開始する。

起動されたタスク側では、待ち（ＷＡＩＴ）状態が解除
され、ステップ５２０２に進み、センサ６の出力Ｖｓを
よみこんで、ステップ５２０４て■８が閾値ＶｓＬを横
切ったかを判断する。横切っていなければ、ステップ８
２０２〜ステツプ５２０４のループでそれを待つ。

もしリッチに向けて横切ったのならば、Ｖ５≧Ｖ、１．
であるから、ステップ８２０６からステップ５２０８に
進み、中央制御装置１２内の不図示のタイマを起動する
。ステップ５２１０では、タイマ出力Ｔ１．ｌがディレ
一時間ＤＲ経過したかを判断する。ＤＲ時間経過したの
なら、ステップ５２１２で、インジェクタ５から酸素の
噴射を開始し、ステップ５２１４では、−酸化炭素及び
水素ガスの噴射を停止する。こうして排気ガスをリーン
化する。ステップ５２２４ではタイマをリセットし、ス
テップ５２０２に戻ってセンサ出力ＶＢがＶ、を横切る
のを待つ。この間、酸素の噴射は持続する。

一方メインルーチンては、ステップ３９８で、１つのＤ
ＲとＤＬの組合せにおいて、浄化装置９の浄化能力の評
価に十分な試験時間が経過するまて待っている。

やかて、Ｖ３がＶｓＬをリーン側に向けて横ぎると、ス
テップ５２０４→ステツプ３２０６→ステツプ３２１６
と進み、今度はＤＬ時間だけリッチ化を行なうのを遅れ
させるために、タイマを起動（ステップ５２１．６　）
　して、Ｔ２がＤＬを越えるのを待ち、越えたら、ステ
ップ５２２０で一酸化炭素、水素ガスの噴射を開始し、
ステップ５２２２で、酸素の噴射を停止する。ステップ
５２２４からステップ５２０２→ステツプ５２０４に戻
って、再びＶ６がリーン側に■１を横切るのを待つ。

こうして、１つのＤＬとり、の組合せて、第１１図に示
したような測定データを得る。

メインルーチンのステップ３９８で試験時間か経過する
と、ステップ５１００で、センサ１０ａ、１０ｂの燃料
成分ガス濃度を測定して、その結果から浄化率を演算す
る。また、第１１図の測定結果から、ｆＬＣを測定する
。

ステップ５１０４からステップＳ９４に戻って、第５Ｂ
図のマツプから次のＤＲとＤＬの組合せを読出し、上述
のステップ３９６〜ステツプ５１０２及びステップ５２
０２〜ステツプ５２２２の制御を繰り返す。

ステップ５１０６では、ステップ５１００で得られた浄
化率データの中から、最善となるものを選び出し、その
ときのＤＲ，ＤＬとｆＬＣを決定する。このＤＲ，ＤＬ
とｆＬＣが浄化能力が最大になるときの最適制御変数と
なる。

第１２図にＤＲ／ＤＬの値を色々と変えてみたときの、
センサ１０ｂで測定された一酸化炭素（ＣＯ）　？ｌＩ
４度及び窒素酸化物（ＮＯＸ）濃度を夫々示す。尚、実
線の特性は新しいセンサ６と新しい浄化装置９の組合せ
の結果であり、破線て示したものは、劣化したセンサ６
と劣化した触媒装置９の組合せで測定したものである。

吸気系における空燃比制御の制御変数を選定するときは
、実際の自動車に使われるセンサ、触媒等の劣化を考慮
しなくてはならないから、第１２図のグラフより、劣化
しても許容濃度を越えないようなりＲとＤＬとの比を選
定するのである。

このようなセンサ等の劣化をも考慮して、最適制御変数
を決定するがより正確にてきるのも、上記実施例で説明
したように、 ■：測測定先立って疑似排気ガスをリッチ←り一ンに揺
さ振って、センサを平衡状態に速やかに行なう。

■：リツチ排気ガスを供給するときは、単に酸素の供給
を減らすのではなく、燃料成分のイ共給量を増やすこと
により、実際の排気ガス成分に近い状態で排気系の評価
が可能となるからである。

〈変形例〉 上記実施例の評価装置では、排気ガスセンサををジルコ
ニア酸素センサな用いているが、本発明のセンサの活性
化／平衡状態化はチタニア（Ｔ＋０２）酸素センサにも
適用可能であり、更に本発明の疑似排気ガスをリッチに
するときに燃料成分を増量するという技術は、自動車エ
ンジンに限られず、例えばボイラー等の燃焼状態の制御
における評価にも適用可能である。

（発明の効果） 以上説明したように本発明のエンジンの排気ガスセンサ
評価装置によれば、センサの測定に先立ち、センサを活
性化し平衡状態に戻すことにより、空気過剰率変化前の
センサの状態の、変化後の測定への影響を、速やかに無
くすことができ、排気ガスセンサの特性を、効率良く且
つ正確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の評価装置の全体構成を示す図、 第２図は空気過剰率を変化させたときの酸素センサの静
特性を示す図、 第３図は実施例の評価装置で用いられる三元触媒浄化装
置の浄化率特性を示す図、 第４図は実施例におけるセンサの静特性の測定の概略を
示す図、 第５Ａ図、第５Ｂ図は実施例の測定シーケンスを示す図
、 第６Ａ図〜第６Ｄ図は実施例の制御手順に係るプログラ
ムのフローチャート、 第７図は実施□例において、センサの動特性を測定する
ときの概略を説明する図、 第８図は実施例により得られた応答遅れの逆数に対する
ｆＬｃの相関特性を示す図、 第９図は従来例による測定結果を示す図、第１０図はセ
ンサの応答特性を本実施例と従来例を比較して表わした
図、 第１１図は評価装置によるエンジンのシミュレーション
を行なって制御定数を決定する様子を説明する図、 第１２図はディレィを変えたときのＣＯ及びＮＯｘの測
定結果を示す図である。 図中、 １・・・ガス流量制御装置、２・・・水分添加装置、３
・・・λ変調装置、４・・・炉、５・・・インジェクタ
、６・・・排気ガスセンサ、８・・・排気管、９・・・
触媒浄化装置、１０ａ、１０ｂ・・・赤外線センサ、１
１・・・排ガス分析計、１２・・・中央制御装置、１３
・・・データ処理装置である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）排気ガスセンサに導かれる測定排気ガスの成分を
   変化させながら、このセンサ出力を測定して、排気ガス
   センサの評価を行なう評価装置において、 センサ出力を測定する測定手段と、 このセンサに導かれる測定排気ガスの空気過剰率を変化
   させる変化手段と、 この変化手段によつて測定排気ガスの空気過剰率を変化
   させようとするときに、前記センサ出力の測定に先立つ
   て、このセンサに導かれる排気ガス中の空燃比を理論空
   燃比よりもリーンな状態とリッチな状態へと交互に切り
   替え、この交互切替えを所定時間繰り返し行なわせるよ
   うに制御することにより、このセンサの活性度を高める
   活性化手段とを有したことを特徴とするエンジンの排気
   ガスセンサの評価装置。
2. （２）前記排気ガスセンサは酸素センサである事を特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載のエンジンの排気ガ
   スセンサの評価装置。