WO2015053254A1 - センサの誤検出を回避できるエンジン制御装置 - Google Patents

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吉田　哲
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Definitions

  • the present disclosure relates to an engine control device that controls the operation of an engine mounted on a vehicle.
  • JP-A-8-270479 discloses a method for controlling an internal combustion engine using an oxygen concentration sensor (hereinafter referred to as an O2 sensor).
  • an O2 sensor that detects whether the air-fuel mixture is rich or lean with respect to the stoichiometric air-fuel ratio based on the oxygen concentration (air-fuel ratio) in the exhaust is mounted in the exhaust system of the engine.
  • the engine control system is required to be simplified, and various sensors and wirings are being reduced or integrated.
  • the detection accuracy of various sensors may be lowered due to the influence of potential fluctuations when electric components of the engine are energized.
  • an electrical component such as an ignition device or a fuel injection device and the ground (reference potential part) of the O2 sensor are used in common
  • the fluctuation of the potential generated by energization of the electrical component is detected by the O2 sensor. It was found that there was a possibility that the oxygen concentration was erroneously detected by superimposing the result as a noise signal.
  • This disclosure is intended to provide an engine control device that can avoid erroneous detection by various sensors, particularly, erroneous detection of oxygen concentration due to simplification of the configuration.
  • an electrical component that is electrically connected to a predetermined reference potential portion in an engine and is driven by energization at a predetermined period, an engine control sensor provided in the engine, And at least one of the sensors is applied to an engine system in which a terminal portion on the ground side is electrically connected to a reference potential portion, and connected to a reference potential portion and an energization control means for controlling energization of electrical components.
  • the sensor connected to the reference potential section is an oxygen concentration sensor that is provided in the exhaust pipe of the engine and detects the oxygen concentration in the exhaust, and is on the ground side in the oxygen concentration sensor.
  • the present invention is applied to an engine system in which an electrode portion is electrically connected to a reference potential portion, and the acquisition means stops acquiring the oxygen concentration as a sensor value when the electrical component is energized.
  • the ground (reference potential portion) of the electrical component and various sensors is shared for simplifying the configuration of the engine
  • the potential fluctuation caused by the energization of the electrical component is These are superimposed as noise signals on various sensors, which may cause erroneous detection of various sensor values. Therefore, the acquisition of various sensor values is stopped when the electrical component is energized. As a result, it is possible to avoid erroneous detection of various sensors that may occur with the simplification of the configuration of the engine.
  • the potential fluctuation accompanying the energization of the electrical component may be superimposed on the oxygen concentration sensor as a noise signal, which may cause erroneous detection of the oxygen concentration. Therefore, the acquisition of oxygen concentration is stopped when the electrical component is energized. As a result, it is possible to avoid erroneous detection of the oxygen concentration that may occur with the simplification of the engine configuration.
  • the influence by the noise of fuel injection quantity can be suppressed more suitably by stopping acquisition of oxygen concentration at the time of electricity supply of an electrical component.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an entire engine control system. Schematic of electrical wiring of an engine control system. The flowchart of the signal processing of O2 sensor. Explanatory drawing of a mask processing period. The timing chart of the oxygen concentration detection process by an O2 sensor. The timing chart of the oxygen concentration detection process of the modification example. Explanatory drawing of the oxygen concentration detection process of the example of a change.
  • a gasoline engine is applied as the engine 10.
  • the engine 10 functions as a traveling drive source mounted on the motorcycle, and here, a single cylinder engine is assumed.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the entire engine control system 1 (engine system).
  • the engine 10 has an engine body 11 composed of a cylinder block 11a and a cylinder head 11b, and an intake pipe 12 and an exhaust pipe 19 are connected to the cylinder head 11b.
  • the engine body 11, the intake pipe 12, and the exhaust pipe 19 are all made of a metal such as an iron alloy or an aluminum alloy.
  • the intake pipe 12 of the engine 10 is provided with a throttle valve 13 that adjusts the intake air amount and a throttle sensor 13 a that detects the opening of the throttle valve 13.
  • An intake pressure sensor 15 for detecting intake pressure is provided on the downstream side of the throttle sensor 13a.
  • a fuel injection valve 16 for injecting fuel is attached to the vicinity of the intake port of the cylinder head 11b.
  • An ignition plug 17 is attached to the cylinder head 11b, and the air-fuel mixture in the cylinder is ignited by causing the ignition plug 17 to spark discharge the high voltage boosted by the ignition coil 18.
  • the cylinder block 11a is provided with a water temperature sensor 22 that detects the coolant temperature on the engine side.
  • a crank angle sensor 26 is provided on the crankshaft of the engine 10 to detect the rotational speed NE of the crankshaft.
  • the exhaust pipe 19 of the engine 10 is provided with a catalyst device 20 having a three-way catalyst for purifying CO, HC, NOx, etc. in the exhaust. Further, an upstream side of the catalyst device 20 in the exhaust pipe 19 is provided with an O2 sensor 50 for detecting the oxygen concentration (air-fuel ratio) in the exhaust gas.
  • a one-wire type that is heaterless and has no ground is used as the O 2 sensor 50.
  • the O2 sensor 50 is activated by being heated by exhaust heat.
  • the O2 sensor 50 is preferably mounted at a position close to the engine body 11 so as to promote activation by exhaust heat.
  • the ignition plug 17 and the ignition coil 18 which are ignition means are electrically connected to the engine body 11 with the engine body 11 as a reference potential portion (grounding position).
  • the O2 sensor 50 is electrically connected to the engine body 11 with the engine body 11 as a reference potential portion (grounding position). That is, the ignition plug 17 and the ignition coil 18 and the O2 sensor 50 have a common ground position.
  • the O2 sensor 50 has a sensor element 51 composed of a solid electrolyte body and a pair of electrodes (exhaust side electrode, atmosphere side electrode), and the sensor element 51 is housed in a cover member 52. ing.
  • the attached portion is made of a metal material, and is attached to at least the exhaust pipe 19 in the cover member 52.
  • the ground side electrode (exhaust side electrode) of the sensor element 51 is electrically connected to the engine body 11 via the cover member 52 and the exhaust pipe 19. Thereby, the ignition plug 17 and the ignition coil 18 and the O2 sensor 50 have a common grounding position.
  • the O2 sensor 50 is simplified in the configuration by eliminating the wiring on the ground side, and is a one-wire sensor.
  • the ECU 30 (electronic control unit) is mainly composed of a microcomputer having a ROM, a RAM, a CPU and the like.
  • the ECU 30 includes an A / D conversion circuit that converts an analog detection signal of the O2 sensor 50 into a digital signal, and acquires various sensor values.
  • the ECU 30 receives detection signals from the intake pressure sensor 15, the water temperature sensor 22, the crank angle sensor 26, and the O2 sensor 50 described above.
  • the ECU 30 executes various engine control programs stored in the ROM based on detection signals input from various sensors, thereby determining the fuel injection amount of the fuel injection valve 16, the injection timing, the ignition timing of the spark plug 17, and the like. Control. Further, the fuel injection amount is corrected based on whether the oxygen concentration detected by the O2 sensor 50 is rich or lean.
  • the fuel injection valve 16, the spark plug 17, and the ignition coil 18 correspond to electrical components and are driven by being energized at a predetermined cycle. These electrical components are energized by supplying power from the battery 80 (FIG. 1).
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of electrical wiring of the engine control system 1.
  • FIG. 2A is an explanatory diagram of the electrical wiring according to the present embodiment
  • FIG. 2B is an explanatory diagram of the electrical wiring according to the prior art.
  • the O2 sensor 50 is configured such that both of the pair of electrodes of the sensor element 51 are connected to the terminals of the ECU 30 via wiring. That is, in the prior art, as shown in FIG. 2B as a configuration relating to circuit grounding, the ignition coil 18 is connected to the ground terminal E1 via the switching element 31 in the ECU 30, and the O2 sensor 50 is connected to the ECU 30. It is connected to the ground terminal E2. That is, the ignition coil 18 and the O2 sensor 50 are individually connected for grounding.
  • the ECU 30 is grounded by electrically connecting the ground terminal E10 and the engine body 11.
  • the ground-side electrode of the O2 sensor 50 is directly connected to the engine body 11 instead of the ground terminal of the ECU 30.
  • the ignition coil 18 is directly connected to a ground terminal E10 connected to the engine body 11.
  • the grounding electrode of the spark plug 17 is also directly connected to the engine body 11.
  • the spark plug 17 when the spark plug 17 operates (when potential fluctuation occurs), the acquisition of the oxygen concentration by the O2 sensor 50 with a simplified wiring configuration is stopped. Thus, erroneous detection of oxygen concentration (rich / lean erroneous determination) is avoided.
  • FIG. 3 is a flowchart of signal processing of the O2 sensor 50.
  • the following processing is repeatedly executed by the ECU 30 at a predetermined cycle. For example, it is repeatedly executed at a cycle of 8 ms.
  • step S11 it is determined whether it is a mask period D for masking the output of the O2 sensor 50.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of the mask period D.
  • the mask period D is determined in accordance with the energization timing of the ignition coil 18 and the ignition timing of the spark plug 17, and is a predetermined period (for example, BTDC (before top dead center) 60) that is assumed to include these energization timing and ignition timing.
  • CA is a crank angle.
  • the predetermined period includes at least the energization start time and the ignition end time.
  • the transient period ⁇ D may be changed according to the length of the energization period D1. For example, when the energization period D1 is relatively long, the ignition energy stored in the ignition coil 18 becomes large, so the transient period ⁇ D is also set to be relatively long.
  • step S11 determines whether the mask processing flag is OFF.
  • step S12 when the mask processing flag is OFF and an affirmative determination is made, the process proceeds to step S13 and the mask processing flag is turned ON.
  • step S14 the oxygen concentration acquired before the mask process is turned on is held as the current oxygen concentration value (current value). If the mask processing flag is ON in step S12 and a negative determination is made, the process proceeds to step S14, and the previous value of the oxygen concentration is held as the current value.
  • step S11 determines whether the mask period is over. If a positive determination is made, the process proceeds to step S16, and the mask processing flag is turned OFF. In subsequent step S17, the oxygen concentration is acquired. On the other hand, if a negative determination is made in step S15, the process proceeds to step S17 to acquire the oxygen concentration.
  • FIG. 5 is a timing chart of the oxygen concentration (air-fuel ratio) detection process using the O2 sensor 50. While the engine 10 is in operation, the exhaust stroke, the intake stroke, the compression stroke, and the expansion stroke are repeatedly executed, and the crank angle signal NNUM is output at every predetermined crank angle (for example, every 30 ° CA).
  • the ignition timing and energization period D1 of the spark plug 17 are determined based on the detection result of the operating state of the engine 10 such as the engine rotation speed acquired by various sensors. Further, A / D conversion of oxygen concentration is performed at a predetermined time interval (8 ms interval). Then, the corrected fuel injection amount is obtained depending on whether the oxygen concentration is lean or rich.
  • the injection amount calculation timing for obtaining the corrected fuel injection amount is, for example, intake BDC (bottom dead center).
  • energization of the ignition coil 18 is started at time t1 before the transition from the compression stroke to the expansion stroke.
  • the mask processing flag of the O2 sensor 50 is turned ON, and the acquisition of the oxygen concentration is stopped while the mask period D (the energization period D1 and the transient period ⁇ D) elapses.
  • the value of the oxygen concentration acquired at time t0 immediately before the mask processing flag is turned on is held, and the value is held until time t2 when the mask period D ends.
  • the mask processing flag is turned off. Thereafter, the oxygen concentration is repeatedly acquired at a predetermined cycle until the energization start time t4 of the ignition coil 18 is reached.
  • the mask period D may be variable according to the state of the battery. That is, it is desirable to lengthen the energization period D1 of the ignition coil 18 in order to ensure ignition energy when the battery potential is low. Therefore, the mask period D is set to be long according to this. On the other hand, when the battery potential is high, the mask period D is set as short as possible. By adjusting the length of the mask period D according to the potential of the battery, the oxygen concentration can be acquired while suitably maintaining the battery power.
  • the electromotive force output type O2 sensor 50 outputs an electromotive force signal according to the oxygen concentration, and performs rich determination or lean determination within a voltage range of about 1V.
  • the air-fuel ratio is erroneously determined due to the influence of noise, and there is a concern that the erroneous determination may adversely affect the exhaust emission.
  • the superposition of noise is suppressed as described above, it is possible to appropriately determine the air-fuel ratio and to reduce exhaust emission.
  • the oxygen concentration When acquiring the oxygen concentration in synchronization with a predetermined crank angle position within one combustion cycle of the engine 10, the oxygen concentration may be acquired at a position other than the crank angle position where the ignition coil 18 is energized. In the single-cylinder engine, when the calculation of the fuel injection amount is performed once per cycle (720 ° CA), the oxygen concentration may be acquired at least once per cycle.
  • Fig. 6 shows a timing chart of the modified example.
  • the oxygen concentration When synchronizing the acquisition timing of the oxygen concentration with a predetermined crank angle position, the oxygen concentration may be acquired after a predetermined time (predetermined angle) has elapsed since the output of the predetermined crank angle position. . Moreover, the structure which defines the detection period which enables the detection of oxygen concentration in multiple times may be sufficient. In this case, the number of times the oxygen concentration is acquired (number of times per cycle) may be changed according to the rotational speed NE. For example, when the rotational speed NE is high, the number of acquisitions of oxygen concentration per cycle may be increased. In any case, the oxygen concentration may be acquired immediately before the calculation timing of the fuel injection amount.
  • FIG. 7 shows an example in which the noise signal of the detection signal of the O2 sensor 50 is superimposed.
  • the oxygen concentration fluctuates in the negative direction during the energization period D1 of the ignition coil 18.
  • the period Da is a state in which the oxygen concentration is lean
  • the period Db is a state in which the oxygen concentration is rich.
  • the superimposition of the noise signal does not affect the detection result of the oxygen concentration (the detection result does not change).
  • the above-described mask processing flag is turned OFF.
  • the mask processing flag is turned ON.
  • Such processing allows the fuel injection amount to be corrected as accurately as possible by stopping the acquisition of the oxygen concentration only when there is a possibility that the oxygen concentration is erroneously determined.
  • the O2 sensor 50 and the spark plug 17 are grounded by directly attaching the O2 sensor 50 to the exhaust pipe 19 .
  • the O2 sensor 50 can be directly attached to the cylinder block 11a of the engine 10 to provide a common ground.
  • the O2 sensor 50 and the spark plug 17 may be connected to a common ground wire or a ground terminal so that the ground is shared.
  • the processing for stopping acquisition of oxygen concentration includes skipping reading of the A / D conversion value of oxygen concentration, stopping of A / D conversion of oxygen concentration, stopping of detection of oxygen concentration by the O2 sensor 50, and the like.
  • the energization period D1 of the ignition coil 18 and the subsequent transition period ⁇ D are set as the mask period D.
  • the mask period D it is preferable to set the mask period D so as to include it.
  • the transition period ⁇ D may be the mask period D.

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Abstract

　センサ及び電装部品を用いたエンジンを制御するエンジン制御装置であって、前記エンジンは所定の基準電位部を持ち、センサの接地側の端子部は前記基準電位部に電気的に接続され、前記エンジン制御装置は前記電装部品の通電を制御する通電制御手段（３０）と、前記基準電位部に接続された前記センサにより検出されるセンサ値を取得する取得手段（３０）と、を備え、前記取得手段は、前記電装部品の通電時に前記センサ値の取得を停止することを特徴とするエンジン制御装置。

Description

センサの誤検出を回避できるエンジン制御装置
　本開示は、車両に搭載されるエンジンの運転を制御するエンジン制御装置に関するものである。
　従来、エンジン制御のために、エンジンには様々な種類のセンサが搭載されている。例えば、特開平８－２７０４７９号公報では、酸素濃度センサ（以後Ｏ２センサと呼ぶ）を用いた内燃機関の制御方法が開示されている。具体的には、排気中の酸素濃度（空燃比）に基づき混合気が理論空燃比に対してリッチかリーンかを２値検出するＯ２センサが、エンジンの排気系に搭載されている。
特開平８－２７０４７９号公報
　近年では、製造コストを低減する為に、エンジン制御システムの簡略化が求められており、各種センサ類や配線の削減や統合が検討されている。しかしこのようなエンジン制御システムの簡略化を行った場合、エンジンの電装部品が通電される際の電位変動の影響で、各種センサの検出精度が低下するおそれがあることが分かった。具体的には、点火装置や燃料噴射装置等の電装部品とＯ２センサのアース（基準電位部）を共通化した際に、電装部品への通電に伴い発生する電位の変動が、Ｏ２センサの検出結果にノイズ信号として重畳され、これにより酸素濃度を誤って検出する可能性があることが分かった。
　本開示は、構成の簡略化に伴う各種センサでの誤検出、特に酸素濃度の誤検出を回避できるエンジン制御装置を提供することを目的とする。
　本開示の第１の発明としては、エンジンにおける所定の基準電位部に電気的に接続して設けられ、所定周期で通電により駆動される電装部品と、エンジンに設けられたエンジン制御用のセンサとを備え、センサの少なくとも一つは接地側となる端子部が基準電位部に電気的に接続されているエンジンシステムに適用され、電装部品の通電を制御する通電制御手段と、基準電位部に接続されたセンサにより検出されるセンサ値を取得する取得手段と、を備え、取得手段は、電装部品の通電時にセンサ値の取得を停止することを特徴とする。
　本開示の第２の発明としては、基準電位部に接続されたセンサは、エンジンの排気管に設けられ、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサであり、酸素濃度センサにおいて接地側となる電極部が基準電位部に電気的に接続されて構成されているエンジンシステムに適用され、取得手段は、電装部品の通電時に、センサ値としての酸素濃度の取得を停止することを特徴とする。
　本開示の第１の発明によれば、エンジンの構成の簡略化のために電装部品と各種センサとのアース（基準電位部）を共通とした場合に、電装部品の通電に伴う電位の変動が、各種センサにノイズ信号として重畳され、これにより各種センサ値の誤検出が引き起こされる可能性がある。そこで電装部品が通電される際に各種センサ値の取得を停止する。これによりエンジンの構成の簡略化に伴い発生するおそれのある各種センサの誤検出を回避できる。
　本開示の第２の発明によれば、エンジンの構成の簡略化のために電装部品と酸素濃度センサとのアース(基準電位部)を共通とした場合に、電装部品の通電に伴う電位の変動が、酸素濃度センサにノイズ信号として重畳され、これにより酸素濃度の誤検出が引き起こされる可能性がある。そこで電装部品が通電される際に酸素濃度の取得を停止する。これによりエンジンの構成の簡略化に伴い発生するおそれのある酸素濃度の誤検出を回避できる。なお電装部品の通電時に酸素濃度の取得を停止することで、燃料噴射量のノイズによる影響をより好適に抑えることができる。
エンジン制御システム全体の概略構成図。 エンジン制御システムの電気配線の概略図。 Ｏ２センサの信号処理のフローチャート。 マスク処理期間の説明図。 Ｏ２センサによる酸素濃度検出処理のタイミングチャート。 変用例の酸素濃度検出処理のタイミングチャート。 変用例の酸素濃度検出処理の説明図。
　以下、本開示を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態ではエンジン１０としてガソリンエンジンが適用されている。なおエンジン１０は自動二輪車に搭載された走行駆動源として機能するものであり、ここでは単気筒エンジンを想定している。
　図１はエンジン制御システム１（エンジンシステム）の全体の概略構成図である。エンジン１０は、シリンダブロック１１ａとシリンダヘッド１１ｂとからなるエンジン本体１１を有しており、シリンダヘッド１１ｂには吸気管１２と排気管１９とが接続されている。エンジン本体１１や吸気管１２、排気管１９はいずれも鉄合金やアルミニウム合金等の金属により構成されている。エンジン１０の吸気管１２には、吸入空気量を調整するスロットルバルブ１３と、スロットルバルブ１３の開度を検出するスロットルセンサ１３ａとが設けられている。スロットルセンサ１３ａの下流側には、吸気圧力を検出する吸気圧センサ１５が設けられている。また、シリンダヘッド１１ｂの吸気ポート近傍部分には、燃料を噴射する燃料噴射弁１６が取り付けられている。また、シリンダヘッド１１ｂには点火プラグ１７が取り付けられており、点火コイル１８にて昇圧された高電圧を点火プラグ１７にて火花放電させることにより筒内の混合気が着火される。シリンダブロック１１ａには、エンジン側の冷却水温度を検出する水温センサ２２が設けられている。エンジン１０のクランク軸にはクランク角センサ２６が設けられており、クランク軸の回転速度ＮＥを検出する。
　エンジン１０の排気管１９には、排気中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化する三元触媒等を有する触媒装置２０が設けられている。また排気管１９において触媒装置２０の上流側には、排気中の酸素濃度（空燃比）を検出するＯ２センサ５０が設けられている。本実施形態ではエンジン１０の構成を簡略化する為、Ｏ２センサ５０として、ヒータレスであってかつアースが省略された１線式を使用している。Ｏ２センサ５０は、排気熱により昇温されることで活性化がなされるようになっている。この場合、Ｏ２センサ５０は、排気熱による活性化が促進されるようにすべく、エンジン本体１１に近い位置に装着されることが好ましい。
　なおエンジン１０に搭載された上記の各種センサで検出される各種センサ値は、点火コイル１８や燃料噴射弁１６などの各種電装品への通電・遮断を制御する同じシステム内で取り込まれて点火制御や燃料噴射制御に使用される。
　ここで、点火手段である点火プラグ１７及び点火コイル１８は、エンジン本体１１を基準電位部（接地位置）として、そのエンジン本体１１に電気的に接続されている。また、Ｏ２センサ５０も同様に、エンジン本体１１を基準電位部（接地位置）として、そのエンジン本体１１にＯ２センサ５０が電気的に接続されている。つまり、点火プラグ１７及び点火コイル１８とＯ２センサ５０とは、接地位置が共通となっている。
　Ｏ２センサ５０及びその取り付けについて補足する。Ｏ２センサ５０は、周知のとおり固体電解質体や一対の電極（排気側電極、大気側電極）からなるセンサ素子５１を有しており、そのセンサ素子５１がカバー部材５２内に収容されて構成されている。被取付部は金属材料で構成され、カバー部材５２において少なくとも排気管１９への取り付けが行われる。センサ素子５１の接地側の電極（排気側電極）は、カバー部材５２と排気管１９とを介してエンジン本体１１に電気的に接続されている。これにより、点火プラグ１７及び点火コイル１８とＯ２センサ５０とは接地位置が共通となっている。また、Ｏ２センサ５０について接地側の配線を不要にして構成の簡略化が図られ、１線式のセンサとなっている。
　ＥＣＵ３０（電子制御ユニット）は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ等を有するマイクロコンピュータを主体として構成されている。またＥＣＵ３０は、Ｏ２センサ５０のアナログの検出信号を、デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路を備えており各種センサ値を取得する。
　ＥＣＵ３０には、先述した吸気圧センサ１５、水温センサ２２、クランク角センサ２６、Ｏ２センサ５０の検出信号が入力される。ＥＣＵ３０は、各種センサから入力された検出信号に基づき、ＲＯＭに記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、燃料噴射弁１６の燃料噴射量、噴射時期及び点火プラグ１７の点火時期等を制御する。またＯ２センサ５０で検出された酸素濃度がリッチであるかリーンであるかに基づき燃料噴射量を補正する。尚、燃料噴射弁１６、点火プラグ１７、点火コイル１８は電装部品に対応し、所定周期で通電されることにより駆動される。これら電装部品はバッテリ８０（図１）からの電力が供給されることで通電される。
　図２にエンジン制御システム１の電気配線の概略図を示す。図２（ａ）は本実施形態に係る電気配線の説明図、図２（ｂ）は従来技術に係る電気配線の説明図である。なお、従来構成では、Ｏ２センサ５０はセンサ素子５１の一対の電極がいずれも配線を介して
ＥＣＵ３０の端子に接続されるものとなっている。つまり従来技術では回路接地に関する構成として図２（ｂ）に示されるように、点火コイル１８はＥＣＵ３０内のスイッチング素子３１を介してアース端子Ｅ１に接続されており、また、Ｏ２センサ５０はＥＣＵ３０のアース端子Ｅ２に接続されている。つまり、点火コイル１８とＯ２センサ５０とは個別に接地のための接続がなされている。また、ＥＣＵ３０は、アース端子Ｅ１０とエンジン本体１１とが電気的に接続されることで接地されている。
　これに対して、図２（ａ）の本実施形態の場合には、Ｏ２センサ５０の接地側の電極がＥＣＵ３０のアース端子ではなく、エンジン本体１１に直接接続されている。また、点火コイル１８については、エンジン本体１１に接続されているアース端子Ｅ１０に直接接続されている。図示は略しているが、点火プラグ１７の接地側電極もエンジン本体１１に直接接続されている。
　一方、このようにエンジン１０の構成を簡略化した場合、所定周期で駆動される電装部品の動作で生じる電位変動がセンサの検出信号に影響を及ぼす場合があることが分かった。例えば、点火コイル１８の通電で生じる電位変動が、Ｏ２センサ５０にノイズ信号として重畳されてしまい、これにより酸素濃度の誤検出が引き起こされる可能性があることが分かった。Ｏ２センサ５０は、排気中の酸素濃度に応じて、リッチなら約０．９Ｖ，リーンなら約０Ｖの起電力信号を出力するものであり、その起電力信号にノイズが重畳されることで、リッチ／リーンが誤って判定されるおそれがある。ノイズの重畳により、センサ信号が負側に変動することを考えると、実際はリッチであるのにリーンであると誤って判定されるおそれがあった。なお、これは例えばスロットルセンサ１３ａや吸気圧センサ１５等の各種センサのアース配線径路が簡素化された場合にも同じ懸念が生じる虞があることが確認された。
　そこで本実施形態では、点火プラグ１７の動作する際（電位変動が発生する際）には、配線構成を簡素化したＯ２センサ５０による酸素濃度の取得を停止する。これにより酸素濃度の誤検出（リッチ／リーンの誤判定）が回避されるようにしている。
　次に、Ｏ２センサ５０の信号処理について詳しく説明する。図３はＯ２センサ５０の信号処理のフローチャートである。以下の処理は、ＥＣＵ３０により所定周期で繰り返し実行される。例えば８ｍｓ周期で繰り返し実行される。
　まず、ステップＳ１１でＯ２センサ５０の出力をマスクするマスク期間Ｄであるかを判定する。図４にマスク期間Ｄの説明図を示す。マスク期間Ｄは、点火コイル１８の通電時期および点火プラグ１７の点火時期に応じて定められており、それら通電時期および点火時期を含むと想定される所定期間（例えばＢＴＤＣ(before　top　dead　center)６０°ＣＡ～ＡＴＤＣ（after　top　dead　center）３０°ＣＡ）に定められている。尚、ＣＡはクランクアングル（crank　angle）である。なお所定期間には、少なくとも通電開始時刻から点火終了時刻までが含まれるとする。
　マスク期間Ｄは、点火コイル１８の通電期間Ｄ１と、通電が遮断されてからの過渡期間ΔＤとを加算した期間（Ｄ＝Ｄ１＋ΔＤ）に設定されているとする。
過渡期間ΔＤは、点火コイル１８の通電終了に伴い発生する電位変動の影響を避けるための期間であり、例えば、通電期間Ｄ１＝１０ｍｓの場合、過渡期間ΔＤ＝８ｍｓであるとする。なお過渡期間ΔＤは通電期間Ｄ１の長さに応じて変更されてもよい。例えば、通電期間Ｄ１が比較的に長い場合には、点火コイル１８に蓄えられる点火エネルギが大きくなるので、過渡期間ΔＤも比較的に長く設定されるようにする。
　ステップＳ１１での判定が肯定判定の場合にはステップＳ１２に進み、マスク処理フラグがＯＦＦであるかを判定する。ステップＳ１２において、マスク処理フラグがＯＦＦであり肯定判定した場合には、ステップＳ１３に進みマスク処理フラグをＯＮとする。そして続くステップＳ１４で、マスク処理がＯＮとなる前に取得した酸素濃度を今回の酸素濃度の値（今回値）として保持する。ステップＳ１２でマスク処理フラグがＯＮであり否定判定した場合には、ステップＳ１４に進み、酸素濃度の前回値を今回値として保持する。
　一方、ステップＳ１１での判定が否定判定である場合には、ステップＳ１５でマスク期間終了時であるかを判定する。肯定判定された場合にはステップＳ１６に進み、マスク処理フラグをＯＦＦにする。そして続くステップＳ１７で酸素濃度を取得する。一方、ステップＳ１５で否定判定された場合には、ステップＳ１７に進み酸素濃度を取得する。
　次に上記処理の実行例を説明する。図５はＯ２センサ５０を用いた酸素濃度（空燃比）の検出処理のタイミングチャートである。エンジン１０の運転中は、排気行程、吸気行程、圧縮行程、膨張行程の各行程が繰り返し実行され、所定のクランク角毎（例えば３０°ＣＡ毎）にクランク角信号ＮＮＵＭが出力される。そして、各種センサで取得されるエンジン回転速度等のエンジン１０の運転状態の検出結果に基づいて、点火プラグ１７の点火時期及び通電期間Ｄ１が決定される。また酸素濃度のＡ／Ｄ変換が所定の時間間隔（８ｍｓ間隔）で実施される。そして、酸素濃度がリーンであるかリッチであるかに応じて、補正後の燃料噴射量が求められる。つまり酸素濃度がリッチの場合には燃料噴射量が所定量減少される。一方、酸素濃度がリーンの場合には燃料噴射量が所定量増加される。これによりＯ２センサ５０で検出される酸素濃度に基づき、混合気が理論空燃比に近づくようにフィードバック制御される。なお補正後の燃料噴射量を求める噴射量演算タイミングは、例えば吸気ＢＤＣ（下死点：bottom　dead　center）となっている。
　ここで、圧縮行程から膨張行程に移行される前の時刻ｔ１で、点火コイル１８の通電が開始される。この際、Ｏ２センサ５０のマスク処理フラグがＯＮとなり、マスク期間Ｄ（通電期間Ｄ１及び過渡期間ΔＤ）が経過する間、酸素濃度の取得が停止される。また時刻ｔ１では、マスク処理フラグがＯＮとなる直前の時刻ｔ０で取得された酸素濃度の値が保持され、その値はマスク期間Ｄが終了する時刻ｔ２となるまで保持される。そして時刻ｔ２となると、マスク処理フラグがＯＦＦとなる。その後、点火コイル１８の通電開始時刻ｔ４となるまで、酸素濃度が所定周期で繰り返し取得される。
　なお、例えば排気行程の時刻ｔ３となると、時刻ｔ３以前の噴射量演算タイミングで求められた補正後の燃料噴射量で燃料が噴射される。この際、点火プラグ１７の点火に基づくノイズ発生時期に、酸素濃度の取得が停止されていることで、混合気の状態（リーン又はリッチ）が精度よく判定されている。
　なお、上記のマスク期間Ｄはバッテリの状態に応じて可変であってもよい。つまりバッテリの電位が低い場合に、点火エネルギを確保するためには、点火コイル１８の通電期間Ｄ１を長くすることが望ましい。そのためこれに合わせてマスク期間Ｄが長く設定されるようにする。一方、バッテリの電位が高い場合には、マスク期間Ｄができるだけ短く設定されるようにする。バッテリの電位に応じてマスク期間Ｄの長さが調整されることで、バッテリの電力を好適に維持しつつ、酸素濃度を取得できる。
　上記によれば以下の優れた効果を奏する。
　（１）エンジン１０の構成の簡略化のために電装部品とＯ２センサ５０のアース（基準電位部）を共通とした場合に、電装部品の通電に伴う電位変動が、Ｏ２センサ５０にノイズ信号として重畳される。これにより酸素濃度が誤って検出される場合がある。そこで電装部品が通電される際に酸素濃度の取得を停止する。これによりエンジン１０の構成の簡略化に伴い発生するおそれのある酸素濃度の誤検出を回避できる。
　（２）電装部品の通電に伴う酸素濃度の取得停止前に取得された酸素濃度の値を現在の酸素濃度とすることで、エンジン１０の構成の簡略化に伴い発生する酸素濃度の誤検出を回避しつつ、エンジン１０の制御をより安定して行うことができる。
　（３）点火コイル１８の通電による高電圧が生じた後は、Ｏ２センサ５０に重畳されたノイズ信号の影響が残されている可能性がある。そこで点火コイル１８の通電期間Ｄ１と、点火コイル１８の通電が遮断されてからの所定期間（過渡期間ΔＤ）は酸素濃度の取得を停止する。これにより、酸素濃度の誤検出を好適に抑えることができる。
　（４）起電力出力タイプのＯ２センサ５０では酸素濃度に応じて起電力信号が出力され、約１Ｖの電圧範囲内でリッチ判定やリーン判定が行われる。この場合、ノイズの影響により空燃比が誤って判定され、その誤判定により排気エミッションに悪影響が及ぶことが懸念される。この点、上記のとおりノイズの重畳が抑制されているため、空燃比を適正に判定でき、ひいては排気エミッションの低減を図ることができる。
　本開示は上記実施形態の記載内容に限定されず、次のように実施されてもよい。
　・エンジン１０の１燃焼サイクル内における所定のクランク角位置に同期させて酸素濃度を取得する場合には、酸素濃度の取得は、点火コイル１８が通電されるクランク角位置以外で行われればよい。なお単気筒エンジンにおいて、燃料噴射量の演算が行われるタイミングが１サイクル（７２０°ＣＡ）に１回の場合、酸素濃度の取得は少なくとも１サイクルに１回行われればよい。
　図６に変用例のタイミングチャートを示す。吸気ＴＤＣ又はその付近のクランク角位置θ１で燃料噴射量が演算される場合、クランク角位置θ１の直前（前）のクランク角位置θ０で、酸素濃度が取得される。これにより点火コイル１８の通電の影響による酸素濃度の誤検出を回避できる。また燃料噴射量の演算の直前の酸素濃度を取得することで、燃料噴射量の補正値を適切に求めることができる。
　なお酸素濃度の取得時期を所定のクランク角位置に同期させる場合には、所定のクランク角位置が出力されてから所定時間（所定角度）の経過後に、酸素濃度が取得されるようにしてもよい。また、複数回の酸素濃度の検出を可能とする検出期間を定めておく構成であってもよい。この場合、回転速度ＮＥに応じて、酸素濃度が取得される回数（１サイクル当たりの回数）が変更されてもよい。例えば回転速度ＮＥが速い場合には、１サイクル当たりの酸素濃度の取得回数が増加されるようにしてもよい。いずれにしても、燃料噴射量の演算時期に合わせて、その直前に酸素濃度が取得される構成であるとよい。
　・点火コイル１８の通電による電位変動が特定の傾向を示す場合には、その傾向に応じて酸素濃度の取得の有無を判定できる。図７にＯ２センサ５０の検出信号のノイズ信号が重畳された例を示す。この場合、点火コイル１８の通電期間Ｄ１で酸素濃度がマイナス方向に変動されている。なお期間Ｄａは酸素濃度がリーンの状態であり、期間Ｄｂは酸素濃度がリッチの状態である。この場合、酸素濃度がリーンの期間Ｄａの場合には、ノイズ信号の重畳が酸素濃度の検出結果に影響していない（検出結果は変わらない）。一方、酸素濃度がリッチである期間Ｄｂの場合には、ノイズ信号が重畳された影響で酸素濃度がリーンであると誤って判定される可能性が生じている。この場合、点火コイル１８の通電前に酸素濃度がリーンであると判定された場合には、上述のマスク処理フラグをＯＦＦにする。一方、点火コイル１８の通電前に酸素濃度がリッチであると判定された場合には、マスク処理フラグをＯＮにする。
　このような処理により、酸素濃度の誤って判定される可能性がある場合にのみ、酸素濃度の取得が停止されることで、燃料噴射量の補正をできるだけ精度よく実施することができる。
　・燃料噴射弁１６とＯ２センサ５０のアース（基準電位部）を共通とした場合にも、燃料噴射弁１６の周期的な通電に伴う電位変動が、Ｏ２センサ５０にノイズ信号として重畳されることにより、酸素濃度が誤って検出される可能性がある。この場合には、燃料噴射弁１６の通電が行われる際に酸素濃度の取得を停止する。これにより燃料噴射量の電位変動の影響による酸素濃度の誤検出を回避できる。
　・Ｏ２センサ以外にも、各種センサと電装部品とのアース（基準電位部）を共通とする場合には、電装部品の周期的な動作に伴う電位変動がセンサの誤検出を引き起こす可能性がある。この場合にも、電装部品の通電時にセンサの検出信号を取得しないようにすることで、センサの誤検出に伴うエンジン制御への影響を回避できる。
　・上記では、Ｏ２センサ５０を排気管１９に直付けすることで、Ｏ２センサ５０と点火プラグ１７とで共通のアースをとる例を示した。これ以外にも、Ｏ２センサ５０がエンジン１０のシリンダブロック１１ａに直付けされることにより、共通のアースをとることができる。又はＯ２センサ５０と点火プラグ１７が共通のアース線やアース端子接続されることで、アースを共通とする構成としてもよい。
　・酸素濃度の取得停止の処理は、酸素濃度のＡ／Ｄ変換値の読み飛ばし、酸素濃度のＡ／Ｄ変換の停止、Ｏ２センサ５０による酸素濃度の検出停止等である。
　・上記実施形態では、点火コイル１８の通電期間Ｄ１とその後の過渡期間ΔＤとをマスク期間Ｄとしたが、点火プラグ１７の点火時期で最も大きなノイズが生じることを考えると、少なくともその点火時期を含むようにマスク期間Ｄを定めておくとよい。例えば、過渡期間ΔＤのみをマスク期間Ｄにしてもよい。
　１０…エンジン、１１…エンジン本体、１６…燃料噴射弁、１７…点火プラグ、１８…点火コイル、５０…センサ、５１…センサ素子、５２…カバー部材。

Claims (7)

  1. 　エンジン（１０）における所定の基準電位部（１１）に電気的に接続して設けられ、所定周期で通電により駆動される電装部品（１６～１８）と、前記エンジンに設けられたエンジン制御用のセンサ（１３ａ、１５、５０）とを備え、前記センサの少なくとも一つは接地側となる端子部が前記基準電位部に電気的に接続されているエンジンシステム（１）に適用され、
    　前記電装部品の通電を制御する通電制御手段（３０）と、
    　前記基準電位部に接続された前記センサにより検出されるセンサ値を取得する取得手段（３０）と、
    を備え、
    　前記取得手段は、前記電装部品の通電時に前記センサ値の取得を停止することを特徴とするエンジン制御装置。
  2. 　前記基準電位部に接続された前記センサは、前記エンジンの排気管（１９）に設けられ、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ（５０）であり、前記酸素濃度センサにおいて接地側となる電極部が前記基準電位部に電気的に接続されて構成されているエンジンシステムに適用され、
    　前記取得手段は、前記電装部品の通電時に、前記センサ値としての前記酸素濃度の取得を停止することを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
  3. 　前記酸素濃度センサは、排気中の酸素濃度に応じて生じる起電力を検出信号として出力するセンサ素子（５１）を有するものであり、
    　前記センサ素子から出力される検出信号に基づいて、空燃比のリッチ／リーンの判定を実施する空燃比判定手段を備える請求項２に記載のエンジン制御装置。
  4. 　前記センサ素子の正負一対の電極のうち負側の電極が、カバー部材（５２）と前記排気管とを介して、前記基準電位部であるエンジン本体（１１）に電気的に接続されている請求項３に記載のエンジン制御装置。
  5. 　前記電装部品の通電時期に合わせて、前記センサ値の取得を停止する停止期間が設定されており、
    　前記取得手段は、前記停止期間においては当該停止期間となる直前に検出された前記センサ値を現在の前記センサ値とする請求項１又は２に記載のエンジン制御装置。
  6. 　前記通電はバッテリからの電力を供給することであり、
    前記電装部品の通電時期に合わせて、前記センサ値の取得を停止する停止期間が設定されており、前記停止期間はバッテリの状態に応じて可変であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のエンジン制御装置。
  7. 　前記電装部品は、燃焼室内で点火火花を生じさせる点火手段（１７，１８）であり、
    　前記取得手段は、前記点火手段に対する通電を実施する通電期間と、前記通電が遮断されてからの所定期間とで、前記センサ値の取得を停止する請求項１～３のいずれか１項に記載のエンジン制御装置。
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