JPS6388243A - 空燃比制御装置 - 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〕 この発明は、ヒータ付空燃比センサを用いて、空燃比の
フィードバック制御を行うよりにした内燃機関の空燃比
制御装置に関し、特に空燃比センサの低温時における破
壊を保護するようにしたものである。

〔従来の技術〕

従来より理論空燃比で出力電圧が反転する空燃比センサ
（酸素センサ）を用いた空燃比フィードバック制御方式
において、内燃機関が軽負荷状態のときや、空燃比セン
サの装着位置が排気管の後方にあって空燃比センサの温
度が低く活性化されない場合に、電熱ヒータを内蔵し、
センサを高温に保つようにしたものが実用化されている
。

また、空燃比に対して直線的に変化するアナログ値を出
力する空燃比センサも一部実用化されているが、このタ
イプの空燃比センサにも出力精度の向上や活性化を目的
として電熱ヒータが内蔵されている。

このような空燃比センサを用いた空燃比フィードバック
制御は排出ガス浄化のため気化管ｆ燃料噴射装置付の内
燃機関に用されているが、ここでは従来例としてスピー
ド・デンシティ方式燃料噴射装置を用い、空燃比に対し
てリニアな出力を発生ずる空燃比センサを適用したシス
テムについて説明する。

第３図は従来の内燃機関の空燃比制御装置の構成を示す
図である。

この第３図において、ＩＶｉ内燃機関、２はこの内燃機
関ｌに接続された吸気管、３はこの吸気管２内に設けら
れた絞り弁である。

この吸気管２内の圧力はセンサ４で検出し、その検出圧
力はＡＤコンバータ９１に送出するようになっている。

また、内燃機関ｌの回転をパルスとして回転センサ５で
検出するようにしており、この回転センサ５の出力は入
力回路９２に送出するようになっている。

サラに、吸気管２ヘインジエクタ６によシ燃料を噴射す
るようになっており、このインジェクタ６は出力回路９
６の出力で、駆動されるようになっている。

また、内燃機関１に排気管７が接続されており、この排
気管７内の排ガス成分がら空燃比に対応した出力が空燃
比センサ８からＡＤコンバータ９１に送出するようにし
ている。

一方、９は圧力センサ４と回転センサ５と空燃比センサ
８などの情報から所要燃料ｉを演算し、インジェクタ６
の駆動パルス幅を発生する制御装置である。

この制御装置９におけるＡＤコンバータ９１は空燃比セ
ンサ８および圧力センサ４などのアナログ信号をデジタ
ル値に変換してマイクロプロセッサ９３に送出するよう
になっている。

また、入力回路９２は回転センサ５のパルス入力信号を
レベル変換するための入力回路で、その出力もマイクロ
プロセッサ９３に送出するよりになっている。

このマイクロプロセッサ９３はＡＤコンバータ９１およ
び入力回路９２から得られたデジタルおよびパルス信号
に基づいて内燃機関１へ供給すべき燃料量を演算し、そ
の結果にしたがってインジェクタ６の駆動パルス幅を出
力するものである。

このマイクロプロセッサ９３の制御手順やデータを予め
ＲＯＭ９４で記憶しており、また、ＲＡＭ９５で演算過
程におけるデータを一時的に格納するようＫしている。

そして、マイクロプロセッサ９３の出力信号にしたがっ
て出力回路９６でインジェクタ６を駆動するようにして
いる。

上記第３図中の空燃比センサ８は第４図に示すように構
成されており、８１は酸素ポンプセル、８２は酸素電池
セル、８３ａおよび８３ｂは多孔質でできた電極、８４
は拡散室、８５は基準電圧源、８６は比較増幅器、８７
はポンプ駆動回路、８８はポンプの電流を検出するため
の抵抗である。

また、１０３は電気的絶縁であり、この電気的絶縁体１
０３の上に抵抗体１００が形成されている。抵抗体１０
０は電熱ヒータの役目をなすものである。なお、１０２
はエアギヤラグである。

この空燃比センサ８の構成はすでに公知（％開開５９−
１９０６４６号公報および特開昭６０−１２８３４９号
公報）のものであり、基準電圧源８５を約０．４Ｖに設
定し、この電圧と酸素電池セル８２の電圧を比較増幅器
８６にて比較し、その偏差が零になるようにポンプ駆動
回路８７全介して酸素ポンプセル８１に電流を流し込む
ことによって、拡散室８４内の排気ガスが理論空燃比相
当となるように作用させるものである。

このような原理を用いて理論空燃比よりも＋７−ン、リ
ッチ側共検出可能であり、その測定結果は抵抗８８の両
端の電圧として取り出すことができ、第５図に示すよう
に広い空燃比の範囲に対して線形な出力電圧を得ること
ができる。

抵抗体１００は機関運転中は制御装置９内の出力回路９
７により通電され、空燃比センサ８を加熱し、活性化さ
せる。

次に、上記空燃比センサ８を用いた空燃比フィードバッ
クの従来の制御方法について第６図にしたがって説明す
る。この第６図は第１図に示す制御装置９の制御手順を
フローチャートで表わしたものである。

ステップＳ１で回転センサ５から入力されるパルス信号
、すなわちエンジン回転数Ｎｅ　全ｄみ込み、ステップ
Ｓ２で圧力センサ４から得ら几た吸気管内圧力（絶対圧
力）の値ｐｂを読み込み、ステップＳ３では、ステップ
Ｓ１およびＳ２で読み込まれた情報を基にインジェクタ
６０基本駆動ノぐルス幅ｒｏを演算する。

演算式はｒ０＝に−Ｐｂ・ηＶで表わされ、Ｋｔｌ定数
、ηＶは吸気圧力ｐｂとエンジン回転数Ｎｅに対応して
予め定められた充填効率である。

次に、ステップＳ４で目標空燃比（Ａ／Ｆ　）　Ｓが。

設定される。この目標空燃比（Ａ／Ｆ　）　Ｓはたとえ
ば第７図（第７図（ａ）は機関の停止、運転サイクルを
示し、第７図（ｂ）は空燃比センサのヒータのオン、オ
フサイクル金示す）に示すように、エンジン回転数Ｎｅ
と吸気圧力ｐｂに対応して最適な動力性能と燃費金得る
ように予め設定されているが、さらにエンジンの温度や
加減速状態などくよって変化されてもよい。

ステップＳ５では、空燃比センサ８の出力信号（Ａ／Ｆ
　）　Ｒを読み込み、ステップＳ６で空燃比の偏差（Ａ
／Ｆ　）　Ｓ−目標空燃比（Ａ／Ｆ　）　Ｒを求め、こ
の値を適当なゲインで積分する。

ステップＳ７では、この積分値Ｉの値が予め定めた上下
限（リミット）値Ｉ　（ＬＭＴ）’ｒ越えているか否か
を判別し、リミット値以内であれば、ステップＳ８で補
正値１．＝Ｉとし、もし、リミット値全越えていれば、
ステップ＄９で補正（１１ｔＩ、＝Ｉ（ＬＭＴ）とする
。

次に、ステップＳ１０で噴射ノールス幅γをステップＳ
３で先に求めた基本噴射パルス幅ｒ０に上記補正値Ｌｔ
乗算することにより求める。

以上の動作が繰り返されて、空燃比は目標値（Ａ／Ｆ　
）　Ｓ　Ｋなるようにフィードバック制御されるＯ ところで、以上の動作は空燃比センサ８が機関の排出ガ
ス温度や内蔵の抵抗体１００の加熱により活性化してい
ることが条件となっている。通常、機関の軽負荷時には
排気温度が低く活性化温度に達しにくいので、空燃比セ
ンサに電熱ヒータを内蔵し、第７図のよりに機関作動中
は通電するようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の内燃機関の空燃比制御装置にあって
は、通常の雰囲気温度下では正常に機能するが、０°〜
−３０℃のような低温雰囲気において横開始動後、機関
の暖機が完了する前に機関を停止すると、排気管の温度
は充分上昇していないため、運転中に排出ガス中に含ま
れている水蒸気が排気管中で水滴となり、空燃比センサ
にも水滴が付着することがある。

空燃比センサはエアギヤラグや小孔を有する構造となっ
ているため、エアギヤラグなどに水滴が付着した状態の
まま低温中に放置されると、この水滴が凍結し、凍結に
よる膨張によって空燃比センチのセルが破壊されるとい
う問題点を有していた。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、空燃比センサに水滴が付着しても、水滴の凍結に
よる空燃比センサのＦｉｌ、壊を防止することができる
空燃比制御装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る空燃比制御装置は、外気温度を検出する
温度センサと、この温度センサの検出温度を判別するこ
とＫより機関停止後も空燃比センサの電熱ヒータに通電
する手段を設けたものである。

〔作用〕

この発明においては、温度センサで外気の温度を検出し
機関停止時に外気温度が凍結温度となる所定値以下であ
れば機関停止後も所定時間、空燃比センサのヒータに通
電し加熱する。

〔実施例〕

以下、この発明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図はその一実施例の構成を示す
図で６る。この第１図に示す実施例の構成は前述の第３
図の従来例に対して外気温度を検出する温度センサ１０
を付加した以外は同一であるが、制御装置９内のマイク
ロプロセッサ９３を中心とする演算部における演Ｘ処理
およびデータ設定の方法が従来装置とは一部異なシ、第
２図のフローチャートに示す部分の機能が新たに付加さ
れている。

第２図のフローチャートにおいて、ステツブ２００でキ
ースイッチオフによシ機関が停止したか否かを判別し、
機関停止後であれば、ステツブ２０１で温度センサ１０
の出力により、外気温度が所定値（たとえば７０℃以上
）あるか否かを判別し、所定値以下であればステツブ２
０２でヒータ通電のタイマを作動させ、このタイマが作
動中は空燃比センサ８の抵抗体ｌＯＯに通電し空燃比セ
ンサ８′ｆ、加熱する。

このタイマの作動時間は空燃比センサ８に付着した水分
を蒸発させるのに光分な値が必要でめシ、周囲温度が低
い場合には数分間程度となる。

なお、上記実施例の説明においてはヒータ通電タイマの
手段としてマイクロプロセッサ９３を用いたソフトウェ
アによる方法を取りあげ九が、回路（ハードウェア）に
よっても同等の機能を実現できることは言うまでもない
。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、機関が停止された後、
所定時間だけ空燃比センサのヒータに通電し加熱するよ
うにしたので、空燃比センサに付着した水滴や水分を蒸
発させて除去することができる。

したがって１周囲温度が低く機関が充分に暖機されない
うちに停止したよりな場合においても、機関停止後空燃
比センサに付着した水分が凍結して空燃比センサを破壊
するという問題点を解決できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の空燃比制御装置の構成を示す図、第
２図はこの発明に関する動作を表わすフローチャート、
第３図は従来の内燃機関の空燃比制御装置の構成を示す
図、第４図は従来の空燃比制御装置における空燃比セン
サの構成図、第５図は第４図に示す空燃比センサの特性
図、第６図は従来の内燃機関の空燃比制御装置の動作を
表わしたフローチャート、第７図は従来の内燃機関の空
燃比制御装置の動作波形図である。 １・・・内燃機関、２・・・吸気管、３・・・圧力セン
サ、５・・・回転センサ、６・・・インジェクタ、７・
・・排気管、８・・・空燃比センサ、９・・・制御装置
、１０・・・温度センサ、８１・・・酸素ポングセル、
８２・・・酸素電池セル、９１・・・ＡＤコンバータ、
９２・・・入力回路、９３・・・マイクロプロセッサ、
９４・・・ＲＯＭ、９５・・・ＲＡＭ、９７・・・出力
回路、１００・・・抵抗体。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 排気管に装着され排出ガス成分に基づき空燃比情報を出
   力する空燃比センサ、この空燃比センサに一体的に構成
   された電熱ヒータ、外気温度を検出する温度センサ、機
   関の作動有無を検出する停止検出手段、上記温度センサ
   により外気温度が所定値以下であることを判別する温度
   判別手段、上記停止検出手段が作動時に上記温度判別手
   段が作用しているときには上記停止検出手段作動後から
   所定時間だけ作動するタイマ、このタイマ作動中は上記
   電熱ヒータに通電する手段とを備えたことを特徴とする
   空燃比制御装置。