JPH01277644A - エンジンの空燃比制御装置 - 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） 本発明はエンジンの空燃比制御装置に関するものである
。

（従来技術） 最近のエンジンでは、排気ガス浄化対策等の観点から、
エンジンに供給する混合気の空燃比をフィードバック制
御することが多くなっている。

このため、エンジンの排気通路には、空燃比センサが設
けられる。

上記空燃比センサとしては、一般に酸素センサの名称で
呼ばれているように、理論空燃比を境としてＯＮ、ＯＦ
Ｆされるタイプのものが多い。そして、この空燃比セン
サは、従来、ジルコニアを主成分としたもので構成され
たものが多用されている。

一方、最近では、空燃比セ〉゛すとして、半導体で構成
したものが提案されている（特公昭５７−３７８２４号
公報、特開昭６２−６０９４８号公報参照）。この半導
体からなる空燃比センサは、極めて安価に入手すること
ができ、また理論空燃比を境にＯＮ、ＯＦＦされる形式
のものは勿論のこと、排気ガス中の酸素余剰率の変化に
応じてその出力が連続可変式に変化するものもある。し
たかって、今後の空燃比センサとしては、この半導体か
らなる空燃比センサというものが注目されている。

ところで、半導体からなる空燃比センサは、例えば７２
０’Ｃ前後というように、所定の活性温度に維持してお
く必要かある。このため、半導体空燃比センサには加熱
手段としてのヒータが付設されるものであり、このヒー
タとセンサとの組立体の構成についても種々工夫されて
いる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、空燃比センサは、所定の耐久時間の確保とい
うものが必要となり、このため、初期能力をかなり長期
間（例えば車両のＩＯ７５ｋｍ走行相当期間）に渡って
維持することが要求される９ 上述のような観点から半導体空燃比センサを考えると、
経年変化というものがかなり激しく、長期間に渡って初
期能力を維持することが内焦て。

この点をいかに克服するかが問題なる。より具体的には
、理論空燃比を境にＯＮ、ＯＦＦ的に作用する場合のも
のを考えてみた場合、エンジンの運転時間すなわち空燃
比センサの使用時間が長くなると、その出力がリッチ側
へ変化する。このことは、フィードバック制御により、
エンジンに供給される混合気の実際の空燃比がリーン側
へづれてしまうことを意味する。

したがで、本発明の目的は、半導体空燃比センサが長期
間に渡ってその初期能力を十分維持し得るようにして、
エンジンの空燃比制御を長期間に渡って安定して行なえ
るようにしたエンジンの空燃比制御装置を促供すること
にある。

（問題点を解決するための手段、作用）前述の目的を達
成するため、本発明にあっては、空燃比センサの使用時
間が増大するのに応じて、この空燃比センサを加熱する
加熱手段の加熱能力を高く、換言すれば空燃比センサの
温度が高くなるようにしである。

このような構成とすることにより、実際の空燃比が同じ
であったとしても、空燃比センサの経年変化に伴って生
じることになるその出力変化を。

経年変化する前の初期状態と同じようにすることができ
る。より具体的には、半導体空燃比センサは、その温度
が高（なるほどその出力としてり−ン側となる傾向を示
すため、経年変化によってその出力がリッチ側になるの
を温度を高めることによって補償することができる。

（実施例） 以下本発明の実施例を添付した図面に基づいて説明する
。

第１図において、１はエンジン本体で、その燃焼室２に
開口する吸気ボート３、排気ボート４が、吸気弁５ある
いは排気弁６により、エンジン回転と同期して所定のタ
イミングで開閉される。

吸気ボート３に連なる吸気通路１１には、その上流側よ
り下流側へ順次、エアクリーナ１２、エアフローメータ
１３、スロットル弁１４、燃料噴射弁１５が配設されて
いる。一方、排気ボート４に連なる排気通路１６には、
その１流側より下流側へ順次、空燃比センサ１７、排気
ガス浄化触媒（実施例では三元触媒）】８が配設されて
いる。

空燃比センサ１７は、既知の半導体から構成され、実施
例では理論空燃比を境にしてＯＮ、ＯＦＦ的に作動する
もの′とされている。第２図に示すように、空燃比セン
サ１７は、基準電圧を発生する基準電源ｖ１に対して、
抵抗器Ｒ１と直列に接続されている。これにより、抵抗
器Ｒ１の各端の電圧差をその出力として、空燃比すなわ
ち排気ガス中の酸素余剰率が検６出される（理論空燃比
を境にして、上記出力電圧が太き（変化する）。

第１図のＡ部分を詳細に示す第２図において、空燃比セ
ンサ１７に対しては、その近傍において、加熱手段とし
てのヒータ２１が配設されている（一般には所定の取付
基板に対して空燃比センサ１７とヒータ２１とが組込ま
れる）。このヒータ２１は、バラブリ２２を電源として
おり、その電源回路には、ヒータ２１の加熱能力を調整
するための加熱能力調整手段２３が組込まれている。

この加熱能力調整手段２３は、実施例では、２っの抵抗
器Ｒ２，Ｒ３と、リレー２４とか構成されている。一方
の抵抗器ｒ＜ｉｆ；ｉ：ｇにヒータ２１に対して直列状
態で接続されている。また、他方の抵抗器Ｒ３は、リレ
ースイッチ２４ａと直列に接続された状態で、一方の抵
抗器１（２と並列に上記電源回路に接続されている。こ
れにより、リレーコ・イル２４ｂの励磁と消磁とに伴う
リレースイッチ２４　ａの開閉に応じて、ヒータ２１を
流れる電流が変化して、その加熱能力すなわち空燃比セ
ンサ１７の温度が変化される。勿論、リレースイッチを
閉じたときの方が、開いたときよりもヒータ２１を流れ
る電流が大きくなって、その加熱能力が増大される。こ
のように、実施例では、ヒータ２Ｉの加熱能力を２段階
に調整し得るようにしである。

ヒータ２！は、空燃比センサ１７の使用時間が所定以上
となったときにその加熱能力が増大される。この所定時
間を検出するため、実施例では、小雨の走行距離を基準
としてあり、走行距＃３万ｋｍ以−トとなったときにヒ
ータ２１の加熱能力が増大される。より具体的には、コ
イル２４ｂの通電を制御する制御ユニットＵに、走行距
離を検出するセンサ２５（スイッチ）からの信号が入力
されて（第６図Ｐ１）、走行距離が３万ｋｍ以内のとき
（第６図Ｐ２の判別がＮｏのとき）はリレースイッチ２
４ａが開かれる（第６図Ｐ３）。また、走行距離が３万
ｋｍを越えると、制御ユニットＵがリレースイッチ２４
ｂを閉じる（第６図Ｐ４）。

勿論、制御ユニットＵは、空燃比センサ１７からの出力
に応じて、エンジンに供給する混合気の空燃比が理論空
燃比となるように、燃料噴射弁所定１５からの燃料噴射
量をフィードバック制御する。より具体的には、エアフ
ローメータ１３で検出された吸入空気用とセンサ２６で
検出されたエンジン回転数とに基づいて基本の燃料噴射
量が決定され、この基本燃料噴射量が、空燃比センサ１
７の出力に基づいて補正されることになる。なお、この
ようなフィードバック制御については周知なのでこれ以
上の説明は省略する。

ここで、第３図〜第５図を参照しつつ、空燃比センサ１
７の経年変化の点について温度との関係と共に説明する
。

先ず、第３図は、空燃比センサ１７の出力の様子を示す
ものであり、初期時の出力特性を実線で、また経年変化
したときの出力特性を破線で示しである。このように、
空燃比センサ１７は、経年変化によって、実際の空燃比
が理論空燃比よりもリッチ側へずれた状態を理論空燃比
として検出してしまうことになる。

一方、第４図は、空燃比センサ１７の初期状態において
、その温度を変化させた場合に、該空燃比センサ１７で
理論空燃比とされるときの実際の空燃比（酸素余剰率λ
）がどのように変化するかを示すものである。この第４
図から明らかなように、温度が高くなるほど、リーン側
へと検出がずれることになる。したがって、経年変化し
たときに検出がリッチ側へとずれるのを、温度を高めて
リーン側へとずらすことにより、結果として、経年変化
したときでも実際の空燃比が理論空燃比となった時点を
正確に検出し得ることになる。

第５図は、空燃比センサ１７の温度と、ＴＲＬとＴＬＲ
との差がどのようになるのかを示すものである。このｒ
ＲＬはリッチ側からり一ン側へと雰囲気を切換えたとき
の応答速度を示し、’Ｔ”ＬＲはリーン側からリッチ側
へと雰囲気を切換えたときの応答速度を示す。このよう
に、温度変化によって上記応答速度の差が変化すること
で、動的λシフトが起こり、第４図のような特性になる
ものと考えられる。

以上実施例について説明したが、加熱能力の切換えは３
段階以上で行なってもよい。また、空燃比センサ１７の
使用時間を、走行距離ではなく、例えばイグニッション
スイッチがＯＮされている時間で管理する等、適宜の手
法を採択し得る。

（発明の効果） 本発明は以上述べたことから明らかなように、゛ト導体
空燃比センサの経年変化を補償して、エンジンに供給す
る混合気の空燃比を長期間に渡って精度良く制御するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体系統図。 第２図は空燃比センサとヒータとの部分の回路構成例を
示す図。 第３図は空燃比センサの初期の出力状態と経年変化した
ときの出力状態とを示す図。 第４図は空燃比センサの温度と検出される実際の酸素余
剰率との関係を示した図。 第５図は空燃比センサの温度に応じてリッチ側からリー
ン側への応答速度とリーン側からリッチ側への応答速度
との差が変化する様子を示す図。 第６図は本発明の制御例を示すフローチャート。 Ｕ：制御ユニット １：エンジン本体 １１：吸気通路 １５：燃料噴射弁 １６：排気通路 １７：空燃比センサ ２１：ヒータ ２３：加熱能力調整手段 ２５：センサ（走行距離）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの排気通路に設けた空燃比センサの出力
   に基づいて、エンジンに供給する混合気の空燃比をフィ
   ードバック制御するようにしたエンジンの空燃比制御装
   置において、 前記空燃比センサが半導体により構成されて、該空燃比
   センサが所定の活性温度となるように加熱する加熱手段
   が設けられ、 前記空燃比センサの使用時間の増大に応じて、前記加熱
   手段の加熱能力を高める加熱能力制御手段が設けられて
   いる、 ことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。