JPH01232140A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents
内燃機関の空燃比制御装置Info
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- JPH01232140A JPH01232140A JP63056784A JP5678488A JPH01232140A JP H01232140 A JPH01232140 A JP H01232140A JP 63056784 A JP63056784 A JP 63056784A JP 5678488 A JP5678488 A JP 5678488A JP H01232140 A JPH01232140 A JP H01232140A
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- fuel ratio
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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は内燃機関の空燃比制御装置に関するものであ
る。
る。
〔従来の技術〕、
内燃機関、特に三元触媒を用いて排ガス浄化対策が施さ
れた車両用エンジンにおいては、排気ガスの空燃比を厳
密に理論空燃比に保持する必要があり、現在では理論空
燃比で急激に出力が変化する空燃比センサを用いて空燃
比が理論空燃比の近傍シこなるようフィードバック制御
する空燃比制御装置が実用化されている。
れた車両用エンジンにおいては、排気ガスの空燃比を厳
密に理論空燃比に保持する必要があり、現在では理論空
燃比で急激に出力が変化する空燃比センサを用いて空燃
比が理論空燃比の近傍シこなるようフィードバック制御
する空燃比制御装置が実用化されている。
しかし、上記した空燃比制御装置では、空燃比センサが
理論空燃比しか測定できないため制御の幅が狭いという
欠点があった。そこで、理論空燃比だけでなく、排気ガ
スの特定成分に応じて空燃比をリーン側からリンチ側ま
で連続的に測定できる空燃比センサを用いて空燃比制御
を行うことが試みられている。この空燃比センサは、イ
オン伝導性固体電解質で構成された酸素濃度検出素子と
該素子を活性化させるヒータを備えている。
理論空燃比しか測定できないため制御の幅が狭いという
欠点があった。そこで、理論空燃比だけでなく、排気ガ
スの特定成分に応じて空燃比をリーン側からリンチ側ま
で連続的に測定できる空燃比センサを用いて空燃比制御
を行うことが試みられている。この空燃比センサは、イ
オン伝導性固体電解質で構成された酸素濃度検出素子と
該素子を活性化させるヒータを備えている。
上記した空燃比制御装置においては、空燃比センサの酸
素濃度検出素子をヒータにより加熱して所定温度に維持
しないと空燃比センサが正常に作動しない。第７図は酸
素濃度検出素子の温度と空燃比センサの出力誤差との関
係を示し、酸素濃度検出素子の温度が所定値より大きく
ても小さくても空燃比センサの出力に誤差を生じた。
素濃度検出素子をヒータにより加熱して所定温度に維持
しないと空燃比センサが正常に作動しない。第７図は酸
素濃度検出素子の温度と空燃比センサの出力誤差との関
係を示し、酸素濃度検出素子の温度が所定値より大きく
ても小さくても空燃比センサの出力に誤差を生じた。
一方、酸素濃度検出素子は、機関の運転状態により排気
ガスより受ける熱量が変化する。このため、従来では上
記素子が排気ガスより受ける熱の特性を予め運転状態別
にＲＯＭに記憶しておき、これに基づいてヒータの給電
制御を行っていた。
ガスより受ける熱量が変化する。このため、従来では上
記素子が排気ガスより受ける熱の特性を予め運転状態別
にＲＯＭに記憶しておき、これに基づいてヒータの給電
制御を行っていた。
しかしながら、上記した従来装置では、ヒータの電源電
圧の変動、ヒータ特性のバラツキ、あるいは空燃比セン
サを取付けた排気管の温度の変化（例えば、走行中に生
じる空冷効果）などによりヒータ発熱量が所定の値から
ずれることになり、酸素濃度検出素子の温度が所定温度
にならず、空燃比センサの出力に誤差を生じ、精度の良
い空燃比フィードバック制御を行うことができないとい
う課題を生じた。
圧の変動、ヒータ特性のバラツキ、あるいは空燃比セン
サを取付けた排気管の温度の変化（例えば、走行中に生
じる空冷効果）などによりヒータ発熱量が所定の値から
ずれることになり、酸素濃度検出素子の温度が所定温度
にならず、空燃比センサの出力に誤差を生じ、精度の良
い空燃比フィードバック制御を行うことができないとい
う課題を生じた。
この発明は上記のような課題を解決するために成された
ものであり、空燃比センサの出力誤差をなくし、精度の
良い空燃比フィードバック制御を行うことができる内燃
機関の空燃比制御装置を得ることを目的とする。
ものであり、空燃比センサの出力誤差をなくし、精度の
良い空燃比フィードバック制御を行うことができる内燃
機関の空燃比制御装置を得ることを目的とする。
この発明に係る内燃機関の空燃比制御装置は、酸素濃度
検出素子の温度を検出する温度検出手段と、酸素濃度検
出素子の温度が所定値となるようヒータへの給電をフィ
ードバック制御するヒータ制御手段を設けたものである
。
検出素子の温度を検出する温度検出手段と、酸素濃度検
出素子の温度が所定値となるようヒータへの給電をフィ
ードバック制御するヒータ制御手段を設けたものである
。
この発明における温度検出手段は、空燃比センサの酸素
濃度検出素子の温度を検出する。又、ヒータ制御手段は
、温度検出手段の出力と目標温度との偏差に応じてヒー
タへの給電を制御する。
濃度検出素子の温度を検出する。又、ヒータ制御手段は
、温度検出手段の出力と目標温度との偏差に応じてヒー
タへの給電を制御する。
第２図において、■はエンジン、２はエンジン１の冷却
水温を検出する水温センサ、３はエンジン回転数を検出
するクランク角センサ、４はインジェクタ（燃料供給装
置）、５はスロットル弁、６は吸気系の絶対圧を測定す
る圧力センサである。
水温を検出する水温センサ、３はエンジン回転数を検出
するクランク角センサ、４はインジェクタ（燃料供給装
置）、５はスロットル弁、６は吸気系の絶対圧を測定す
る圧力センサである。
８は排気管７に配置され、排気ガス中の特定成分により
空燃比を検出する空燃比センサで、酸素濃度検出素子と
該素子を所定値に加熱するヒータを備えている。９は吸
入空気温度を測定する吸気温センサ、１０は各センサ２
，３，６．８．９の出力を入力され、インジェクタ４を
制御する制御回路で、マイクロコンピュータにより構成
されている。１１は電源（バッテリ）である。
空燃比を検出する空燃比センサで、酸素濃度検出素子と
該素子を所定値に加熱するヒータを備えている。９は吸
入空気温度を測定する吸気温センサ、１０は各センサ２
，３，６．８．９の出力を入力され、インジェクタ４を
制御する制御回路で、マイクロコンピュータにより構成
されている。１１は電源（バッテリ）である。
第２図に示す装置はいわゆるＤ’−Ｊ方式の装置であり
、少くとも圧力センサ６の出力値とクランク角センサ３
から得られる回転数情報に基づき基本噴射パルス時間を
演算し、水温センサ２と吸気温センサ９の出力による補
正、過渡補正並びに空燃比センサ８によるフィードバッ
ク補正など°を行い、燃料噴射時間パルス時間が決定さ
れる。
、少くとも圧力センサ６の出力値とクランク角センサ３
から得られる回転数情報に基づき基本噴射パルス時間を
演算し、水温センサ２と吸気温センサ９の出力による補
正、過渡補正並びに空燃比センサ８によるフィードバッ
ク補正など°を行い、燃料噴射時間パルス時間が決定さ
れる。
第３図は制御回路１０の詳細を示すブロック図であり、
１６は演算ならびに制御を行うＣＰＵ、１７はプログラ
ムが内蔵されているＲＯＭ、１８はデータを一時的に記
憶するＲＡＭ、１９は常時通電され、データ番記憶する
ＲＡＭ、１２はＡ／Ｄ変換器、１３は空燃比に比例した
出力が得られるよう空燃比センサ８の出力を制御する空
燃比センサ制御回路、１４は空燃比センサ８に内蔵され
ている酸素濃度センサ加熱用ヒータに電源１１から供給
される電圧を制御するヒータ電圧制御回路、１５はＩ１
０器（入出力器）、２０は各構成部を接続するパスライ
ン、２１は空燃比センサ８の酸素濃度検出素子の温度を
検出する温度センサの増幅器である。水温センサ２、圧
力センサ６、増幅器２１、吸気温センサ９及び空燃比セ
ンサ制御回路１３を介した空燃比センサ８の出力はＡ／
Ｄ変換器１２に入力され、クランク角センサ３の出力は
Ｉ１０器１５へ送られる。インジェクタ４は■１０器１
５を介してＣＰＵ１６から入力を受ける。
１６は演算ならびに制御を行うＣＰＵ、１７はプログラ
ムが内蔵されているＲＯＭ、１８はデータを一時的に記
憶するＲＡＭ、１９は常時通電され、データ番記憶する
ＲＡＭ、１２はＡ／Ｄ変換器、１３は空燃比に比例した
出力が得られるよう空燃比センサ８の出力を制御する空
燃比センサ制御回路、１４は空燃比センサ８に内蔵され
ている酸素濃度センサ加熱用ヒータに電源１１から供給
される電圧を制御するヒータ電圧制御回路、１５はＩ１
０器（入出力器）、２０は各構成部を接続するパスライ
ン、２１は空燃比センサ８の酸素濃度検出素子の温度を
検出する温度センサの増幅器である。水温センサ２、圧
力センサ６、増幅器２１、吸気温センサ９及び空燃比セ
ンサ制御回路１３を介した空燃比センサ８の出力はＡ／
Ｄ変換器１２に入力され、クランク角センサ３の出力は
Ｉ１０器１５へ送られる。インジェクタ４は■１０器１
５を介してＣＰＵ１６から入力を受ける。
又、ヒータ電圧制御１回路１４はバッテリ電源１１から
の出力を受け、空燃比センサ８のヒータ等に出力する。
の出力を受け、空燃比センサ８のヒータ等に出力する。
第１図はこの発明装置の要部の具体的構成図であり、空
燃比センサ８は、排気ガスの拡散律速部２２ａを有する
酸素ポンプ部２２と、酸素濃淡電池部２３と、酸素ポン
プ部２２及び酸素濃淡電池部２３からなる酸素濃度検出
素子を加熱するヒータ２４と、酸素濃度検出素子の温度
を測定する温度センサ２６と、これらを排気管７の管壁
に支持するセンサケース２５から構成される。温度セン
サ２６は熱電対をセラミックの中に埋め込んで形成され
る。空燃比センサ制御回路１３は、演算増幅器２７、電
圧電流変換器２８及び電流電圧変換器２９などにより構
成され、ヒータ電圧制御回路１４は二段のトランジスタ
により構成される。
燃比センサ８は、排気ガスの拡散律速部２２ａを有する
酸素ポンプ部２２と、酸素濃淡電池部２３と、酸素ポン
プ部２２及び酸素濃淡電池部２３からなる酸素濃度検出
素子を加熱するヒータ２４と、酸素濃度検出素子の温度
を測定する温度センサ２６と、これらを排気管７の管壁
に支持するセンサケース２５から構成される。温度セン
サ２６は熱電対をセラミックの中に埋め込んで形成され
る。空燃比センサ制御回路１３は、演算増幅器２７、電
圧電流変換器２８及び電流電圧変換器２９などにより構
成され、ヒータ電圧制御回路１４は二段のトランジスタ
により構成される。
第４図はＲＯＭ１７に格納されたプログラムに従って実
行される処理のフローチャートを示し、ステップ１００
ではクランク角センサ３の出力から機関回転数を読み込
み、ステップ１０１では圧力センサ６の出力から吸気管
圧力を読み込み、ステップ１０２では水温センサ２の出
力から冷却水温を読み込み、ステップ１０３では吸気温
センサ９の出力から吸気温を読み込む、ステップ１０４
では、機関回転数と吸気管圧力とから基本燃料噴射パル
ス幅を算出し、これを水温と吸気温により補正する。ス
テップ１０５では空燃比センサ８の出力を読み込み、ス
テップ１０６では目標空燃比と実空燃比の偏差に基づい
て燃料噴射パルス幅を補正し、ステップ１０７ではこの
パルス幅でインジェクタ４を駆動する。
行される処理のフローチャートを示し、ステップ１００
ではクランク角センサ３の出力から機関回転数を読み込
み、ステップ１０１では圧力センサ６の出力から吸気管
圧力を読み込み、ステップ１０２では水温センサ２の出
力から冷却水温を読み込み、ステップ１０３では吸気温
センサ９の出力から吸気温を読み込む、ステップ１０４
では、機関回転数と吸気管圧力とから基本燃料噴射パル
ス幅を算出し、これを水温と吸気温により補正する。ス
テップ１０５では空燃比センサ８の出力を読み込み、ス
テップ１０６では目標空燃比と実空燃比の偏差に基づい
て燃料噴射パルス幅を補正し、ステップ１０７ではこの
パルス幅でインジェクタ４を駆動する。
次に、第１図及び第３図に示した構成の動作について説
明する。酸素濃淡電池部２３は大気と排気ガスとの酸素
濃度の差に応じた起電力を発生し、この起電力は演算増
幅器２７で基準電圧と比較され、その差に応じて電圧電
流変換器２８を介してポンプ電流■、が酸素ポンプ部２
２に供給される。
明する。酸素濃淡電池部２３は大気と排気ガスとの酸素
濃度の差に応じた起電力を発生し、この起電力は演算増
幅器２７で基準電圧と比較され、その差に応じて電圧電
流変換器２８を介してポンプ電流■、が酸素ポンプ部２
２に供給される。
このポンプ電流！、は電流電圧変換器２９により電圧に
変換され、空燃比信号としてＡ／Ｄコンバータ１２に出
力される。その出力特性を第６図に示す。
変換され、空燃比信号としてＡ／Ｄコンバータ１２に出
力される。その出力特性を第６図に示す。
又、第５図において、ステップ２００では酸素濃度検出
素子の温度を読み込む。これは温度センサ２６の出力を
増幅器２１を介して取込む。ステップ２０１では、目標
温度ｔ０と読み込んだ現在の素子温度もとの差Δ１．を
算出する。ステップ２０２では、ＰＩ制御を行うべくフ
ィードバンク係数Ｋを算出する。式は に＝Ｇ、・Δｔ、＋Ｃ，・ΣΔ１．であり、ΔｔＨとΔ
１．〜Δ１．の積分値によって算出される。
素子の温度を読み込む。これは温度センサ２６の出力を
増幅器２１を介して取込む。ステップ２０１では、目標
温度ｔ０と読み込んだ現在の素子温度もとの差Δ１．を
算出する。ステップ２０２では、ＰＩ制御を行うべくフ
ィードバンク係数Ｋを算出する。式は に＝Ｇ、・Δｔ、＋Ｃ，・ΣΔ１．であり、ΔｔＨとΔ
１．〜Δ１．の積分値によって算出される。
Ｇ、、Ｇ、はＰゲイン及び！ゲインである。ステップ２
０３ではデユーティ比り、を式り、＝（１−Ｋ）Ｉ）＋
−＋で算出する。即ち、空燃比センサ制御回路１４はＣ
ＰＵ１６からの信号によりオンオフ制御され、そのデユ
ーティ比はフィードバック係数Ｋに応′じて決定される
。ステップ２０４では、算出されたデユーティ比によっ
てヒータ２４の電圧が制御される。従って、酸素濃度検
出素子の温度が所定値となるようにヒータ２４への給電
が制御される。
０３ではデユーティ比り、を式り、＝（１−Ｋ）Ｉ）＋
−＋で算出する。即ち、空燃比センサ制御回路１４はＣ
ＰＵ１６からの信号によりオンオフ制御され、そのデユ
ーティ比はフィードバック係数Ｋに応′じて決定される
。ステップ２０４では、算出されたデユーティ比によっ
てヒータ２４の電圧が制御される。従って、酸素濃度検
出素子の温度が所定値となるようにヒータ２４への給電
が制御される。
（発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、素子温度が所定値とな
るようヒータへの給電をフィードバック制御しているの
で、ヒータ電源電圧の変動あるいは機関の運転状態の変
動にかかわらず素子温度を一定に保つことができ、従っ
て空燃比センサの出９は誤差を生じず、高精度な空燃比
制御を行うことができる。
るようヒータへの給電をフィードバック制御しているの
で、ヒータ電源電圧の変動あるいは機関の運転状態の変
動にかかわらず素子温度を一定に保つことができ、従っ
て空燃比センサの出９は誤差を生じず、高精度な空燃比
制御を行うことができる。
第１図はこの発明装置の要部構成図、第２図はこの発明
装置の全体構成図、第３図はこの発明による制御回路の
構成図、第４図及び第５図はこの発明装置の動作を示す
フローチャート、第６図は空燃比センサの出力特性図、
第７図は空燃比センサにおける酸素濃度検出素子温度と
出力誤差との関係図である。 ｌ・・・エンジン、２・・・水温センサ、３・・・クラ
ンク角センサ、４・・・インジェクタ、６・・・圧力セ
ンサ、８・・・空燃比センサ、９・・・吸気温センサ、
ｌＯ・・・制御回路、１１・・・電源、１３・・・空燃
比センサ制御回路、１４・・・ヒータ電圧制御回路、２
２・・・酸素ポンプ部、２３・・・酸素濃淡電池部、２
４・・・ヒータ、２６・・・酸素センサ。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 ８ ：空燃比センサ １３：空燃比センサ制御回路 １４：ヒータ電圧制御回路 ２２：酸素ポンプ部 ２３：酸素濃淡電池部 ２４：ヒータ ２６：酸素センサ 第２図 １ ：エンジン ９：吸気温センサ 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 基準 検出素子温度 手続補正書（自発） １．事件の表示 特願昭６３−５６７８４号２、発明
の名称 内燃機関の空燃比制御装置 ３、補正をする者 代表者志岐守哉 ５６ 補正の対象 と補正する。 （２） ）’ｌ第５頁第１０〜１１行の「基本噴射パル
ス時間」を「基本噴射時間」と補正する。 （３）１」第５真第１４行の「燃料噴射時間パルス時間
」を［燃料噴射時間ｊと補正する。 （４） ＋’Ａ第６頁第１行の「の出力」を削除する。 以 上
装置の全体構成図、第３図はこの発明による制御回路の
構成図、第４図及び第５図はこの発明装置の動作を示す
フローチャート、第６図は空燃比センサの出力特性図、
第７図は空燃比センサにおける酸素濃度検出素子温度と
出力誤差との関係図である。 ｌ・・・エンジン、２・・・水温センサ、３・・・クラ
ンク角センサ、４・・・インジェクタ、６・・・圧力セ
ンサ、８・・・空燃比センサ、９・・・吸気温センサ、
ｌＯ・・・制御回路、１１・・・電源、１３・・・空燃
比センサ制御回路、１４・・・ヒータ電圧制御回路、２
２・・・酸素ポンプ部、２３・・・酸素濃淡電池部、２
４・・・ヒータ、２６・・・酸素センサ。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 ８ ：空燃比センサ １３：空燃比センサ制御回路 １４：ヒータ電圧制御回路 ２２：酸素ポンプ部 ２３：酸素濃淡電池部 ２４：ヒータ ２６：酸素センサ 第２図 １ ：エンジン ９：吸気温センサ 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 基準 検出素子温度 手続補正書（自発） １．事件の表示 特願昭６３−５６７８４号２、発明
の名称 内燃機関の空燃比制御装置 ３、補正をする者 代表者志岐守哉 ５６ 補正の対象 と補正する。 （２） ）’ｌ第５頁第１０〜１１行の「基本噴射パル
ス時間」を「基本噴射時間」と補正する。 （３）１」第５真第１４行の「燃料噴射時間パルス時間
」を［燃料噴射時間ｊと補正する。 （４） ＋’Ａ第６頁第１行の「の出力」を削除する。 以 上
Claims (1)
- 酸素濃度検出素子と該素子を所定温度に加熱するヒータ
を有する空燃比センサにより排気ガス中の特定成分に応
じて空燃比を検出し、所定の空燃比となるよう燃料供給
装置をフィードバック制御する内燃機関の空燃比制御装
置において、酸素濃度検出素子の温度を検出する温度検
出手段と、酸素濃度検出素子の温度が目標値となるよう
上記ヒータへの給電をフィードバック制御するヒータ制
御手段を設けたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63056784A JPH01232140A (ja) | 1988-03-10 | 1988-03-10 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63056784A JPH01232140A (ja) | 1988-03-10 | 1988-03-10 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01232140A true JPH01232140A (ja) | 1989-09-18 |
Family
ID=13037049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63056784A Pending JPH01232140A (ja) | 1988-03-10 | 1988-03-10 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01232140A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5291673A (en) * | 1992-12-21 | 1994-03-08 | Ford Motor Company | Oxygen sensor system with signal correction |
| US5353775A (en) * | 1992-01-27 | 1994-10-11 | Nippondenso Co., Ltd. | Air-fuel ratio control system for internal combustion engine |
| JP2010145256A (ja) * | 2008-12-19 | 2010-07-01 | Denso Corp | 排出ガスセンサのヒータ制御装置 |
-
1988
- 1988-03-10 JP JP63056784A patent/JPH01232140A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5353775A (en) * | 1992-01-27 | 1994-10-11 | Nippondenso Co., Ltd. | Air-fuel ratio control system for internal combustion engine |
| US5291673A (en) * | 1992-12-21 | 1994-03-08 | Ford Motor Company | Oxygen sensor system with signal correction |
| JP2010145256A (ja) * | 2008-12-19 | 2010-07-01 | Denso Corp | 排出ガスセンサのヒータ制御装置 |
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