JPH06213042A - 内燃機関用排気ガスセンサシステムおよび酸素レベル信号供給工程 - Google Patents

内燃機関用排気ガスセンサシステムおよび酸素レベル信号供給工程

Info

Publication number
JPH06213042A
JPH06213042A JP5269055A JP26905593A JPH06213042A JP H06213042 A JPH06213042 A JP H06213042A JP 5269055 A JP5269055 A JP 5269055A JP 26905593 A JP26905593 A JP 26905593A JP H06213042 A JPH06213042 A JP H06213042A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensor
downstream
upstream
temperature
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5269055A
Other languages
English (en)
Inventor
Douglas Ray Hamburg
レイ ハンブルグ ダグラス
Jeffrey Arthur Cook
アーサー クック ジェフリィ
Wayne John Johnson
ジョン ジョンソン ウェイン
Louis John Sherry
ジョン シェリィ ルイス
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Motor Co
Original Assignee
Ford Motor Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Motor Co filed Critical Ford Motor Co
Publication of JPH06213042A publication Critical patent/JPH06213042A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1439—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the position of the sensor
    • F02D41/1441—Plural sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1493—Details
    • F02D41/1494—Control of sensor heater
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/417—Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気管および触媒コンバータを有する内燃機
関に使用するマルチ酸素センサを提供する。 【構成】 酸素センサシステム２０は触媒コンバータ３
２上流の排気ガス酸素センサ３８と触媒コンバータ３２
下流の排気ガス酸素センサ３６と、下流センサ３６に付
随する温度センサ７０と、コントローラ７４を含んでい
る。コントローラ７４は温度センサ７０だけでなく上下
流酸素センサ３８、３６からも入力を受信する。下流コ
ントローラの温度が降下して所定の動作範囲から外れた
ことを温度センサ７０がコントローラ７４に知らせる
と、コントローラ７４はヒータ４８を起動させて下流酸
素センサ３６を暖めることができる。コントローラ７４
は上下流酸素センサ３８、３６から信号を受信して制御
された信号を与える。エンジン２２は制御された信号を
使用して空燃比等の動作パラメータを調整することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般的に排気ガス酸素セ
ンサを使用する電子エンジン制御器およびエンジン動作
の帰還制御器に関する。特に、本発明は触媒コンバータ
の上下流において排気系と相互接続された多数の排気ガ
ス酸素（“ＥＧＯ”）センサを有するセンサシステムに
関する。
【０００２】
【従来の技術】多くの自動車が内燃機関および加熱燃焼
ガスをエンジンから運び去る配管を提供する排気系を含
んでいる。排気ガスの温度はエンジンを最近作動してい
ない場合の周囲温度から４００℃以上の範囲に及ぶ。
【０００３】代表的な排気系にはＥＧＯセンサ組立体お
よび触媒コンバータを含むことができる。触媒コンバー
タにより炭化水素、一酸化炭素および窒素酸化物のより
害の少い化合物への変換が促進される。ＥＧＯセンサは
触媒コンバータの“上流”に配置されることが多い。
“下流”および“上流”という用語は車輛の排気管に沿
った相対的位置を示すのに使用される相対的な用語であ
る。“下流”という用語は排気ガス中の粒子が“上流”
の位置よりも時間的に後で到達する排気管に沿った位置
のことである。
【０００４】現在入手できる車輛内の多くの空燃制御シ
ステムでは、触媒の上流に配置されたＥＧＯセンサによ
りエンジン内の閉ループ混合気送出系に対する空燃帰還
信号が与えられる。しかしながら、上流ＥＧＯセンサは
鉛やシリコン等の化合物により“阻害され”てしまうこ
とがある。このような成分は生の排気ガス中に存在する
ことがある。これは、例えば、運転者が“無鉛”ガソリ
ン専用エンジンに“加鉛”ガソリンを使用するために生
じることもある。このように阻害されてしまうとＥＧＯ
センサは排気ガス中の酸素濃度レベルを正確に決定でき
なくなってしまうことがある。
【０００５】また、上流ＥＧＯセンサの出力特性は時間
と共に変化することがある。さらに、ある動作条件の元
では、上流ＥＧＯセンサはその近くを流れる排気ガスを
実質的に平衡させることができないこともある。このよ
うな条件は例えばエンジン負荷およびエンジン内のシリ
ンダ間の混合気の誤分配によることがある。その結果、
ＥＧＯセンサは“オフセットエラー”を示すことにな
る。
【０００６】さらに、多くのＥＧＯセンサはセンサの温
度が特定の範囲内である場合しか有効に作動しない。も
ちろん、センサの温度は隣接する排気ガスの温度の影響
を受ける。ＥＧＯセンサが広範な排気ガス温度にわたっ
て正確な測定を行うのを助けるために、ＥＧＯセンサ組
立体にはＥＧＯセンサに物理的に隣接して、すなわちそ
の近くに、電気ヒータを含めることが多い。このような
加熱される排気ガス酸素センサは一種のＥＧＯセンサで
ありＨＥＧＯと呼ばれることが多い。起動するとヒータ
によりセンサは暖められてより正確な測定を行うことが
でき、したがって車輛の排気管内を通る排気ガスの温度
変動の影響が低減される。
【０００７】内燃機関の空燃比を制御する従来技術があ
る。例えば、クラオカの米国特許第４，７０８，７７７
号にはＥＧＯセンサに応答する空燃比帰還制御システム
が開示されている。ＥＧＯセンサはセンサヒータからの
帰還により所定の温度に維持される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】したがって、排気ガス
温度とは無関係な一定の空燃比動作点を維持することが
従来のいくつかのシステムにおいて試みられた。しかし
ながら、排気ガス温度やエンジンの動作状態に無関係に
一定の閉ループ空燃比動作点を維持する他に、排気ガス
成分や阻害効果に無関係に酸素レベルを正確に検出でき
るＥＧＯセンサを有することも望ましい。同時に、酸素
レベルが即座に検出されて空燃コントローラの反応時間
を短縮するようなシステムを有することも望ましい。こ
のようにして帰還制御によりコントローラは内燃機関の
動作をより精密に調整できるようになる。
【０００９】さらに、ＥＧＯセンサ組立体は一般的に量
産されて多くの車に取り付けられるため、組立体の一部
品の僅かな費用節減でも年間の累計額は相当なものとな
る。したがって、ＥＧＯセンサシステムは部品数が余計
だったり製造コストが高くてはならない。さらに、セン
サ組立体は信頼度が高いことが重要である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は内燃機関用ＥＧ
Ｏセンサシステムである。エンジン排気管およびエンジ
ン下流の排気管上の触媒コンバータを有している。本シ
ステムは触媒コンバータ上流の酸素センサと、触媒コン
バータ下流の酸素センサとコントローラを含んでいる。
コントローラはそれぞれ上流および下流の酸素レベルを
示す信号を上流および下流酸素センサから受信する。次
にコントローラはエンジンに供給される混合気等の動作
パラメータを調整するのにエンジンが使用することので
きる信号を与える。
【００１１】別の実施例では、本発明は内燃機関の混合
気コントローラへ酸素レベル信号を与える方法とされて
いる。本方法は下流酸素レベルを検出し、上流酸素レベ
ルを検出し、上下流酸素レベルに基いて燃料分配系へ制
御された信号を与えるステップを含んでいる。
【００１２】
【実施例】図１〜図１４を参照して、内燃機関２２に使
用する信号修正のある酸素センサシステム２０として本
発明の実施例を示す。図１に示すように、エンジン２２
は燃焼を行う（図示せぬ）内部シリンダを有するエンジ
ンブロック２４、混合気送出系２６、および排気系２８
を含んでいる。
【００１３】排気系２８はエンジン２２から排気ガスを
運ぶ排気管３０および３元触媒コンバータ３２を含んで
いる。一実施例において、混合気送出系２６は混合器分
配器３４および酸素センサシステム２０を含んでいる。
センサシステム２０はエンジン２２および触媒コンバー
タ３２の両方の下流にある下流ＨＥＧＯセンサ３６と、
触媒コンバータ３２の上流（ただし、エンジン２２の下
流）にある上流ＨＥＧＯセンサ３８と、ＨＥＧＯ制御組
立体４０を含んでいる。混合器分配器３４は制御組立体
４０から信号を受信して混合気をエンジンシリンダへ物
理的に供給する。
【００１４】各ＥＧＯセンサ３６、３８は同じ部品を含
み、その基本動作を示すために下流センサ３６について
説明を行う。センサ３６は第１および第２の出力導線４
４、４６に相互接続された感知先端部４２およびやはり
第１および第２の導線５０、５２を有するヒータ４８を
含んでいる。図１〜図３を参照されたい。導線４４、４
６を介して（感知先端部４２に隣接する排気ガスの酸素
濃度を表わす）酸素レベル信号が制御組立体４０へ送ら
れる。
【００１５】ヒータ４８の第１および第２の導線５０、
５２は抵抗発熱体５４と相互接続されている。感知先端
部４２は保護キャニスタ５８内に収納され、組立体は排
気管３０にねじ込まれている。感知先端部４２は排気管
３０内を流れるガスと接触し、排気ガス中の酸素レベル
を有効に測定し、出力導線４４、４６に沿って差電圧の
形で酸素レベル信号を与える。代表的に先端部４２は二
酸化ジルコニアＺｒＯ 2 により構成される。
【００１６】制御組立体４０は上流および下流ＥＧＯセ
ンサ３６、３８から酸素レベル信号を受信する。それに
応答して、組立体４０は混合器分配器３４へ混合気制御
信号を送り、エンジン２２のシリンダへ供給される混合
気のリッチネスやリーンネスに影響を与える。
【００１７】下流ＨＥＧＯセンサ３６は帰還装置として
作用する。センサ３６は触媒コンバータ３２により有効
に“保護”され、排気ガスは触媒コンバータ３２により
実質的に化学的に平衡とされた後で下流センサ３６に到
達する（また、触媒コンバータ３２は鉛等の汚染物質が
下流センサ３６へ到達するのを防止する）。その結果、
空燃オフセットエラーが低減する。したがって、センサ
３６はその近くの排気ガス中の化学物質を平衡状態とす
ることができ、下流センサ３６は排気ガス中の酸素レベ
ル濃度をより精密に表わす信号を生じることになる。
【００１８】これに対して、上流センサ３８は排気ガス
の組成変化により迅速に応答する信号を生じる。しかし
ながら、動的応答が下流センサ３６よりも速い間は、上
流センサ３８は触媒コンバータ３２により“保護”され
ずオフセットエラーのある信号を生じることがある。
【００１９】したがって、制御組立体４０は上流および
下流センサ３８、３６の両方から信号を受信する。排気
ガスの組成が実質的に変化すると、上流および下流セン
サ３６、３８は共にその酸素レベル信号を変化させる傾
向となる。このような動的信号に応答して、制御組立体
４０は即座に混合気制御信号を調整して上流センサ３８
からの変化した信号に実質的に対応するようにする。次
に下流センサ３６が排気ガスの組成変化に反応すると、
制御組立体４０は下流センサの信号に従って混合気分配
器３４へ送られる混合気制御信号をさらに修正すること
ができる。上流および下流センサ信号が共に実質的に定
常状態に達すると、コントローラ４０は混合気制御信号
を“調整”して下流センサ３６から生じるより遅いが一
般的にはより正確な信号に実質的に対応するようにす
る。
【００２０】したがって、多くの場合、下流センサ３６
は上流センサ３８よりも（応答時間は遅いが）より精密
な排気ガス酸素濃度表現を提供する。しかしながら、下
流センサ３６の温度の変動はその信号の精度に実質的に
影響を及ぼすことがある。したがって、ヒータ４８がセ
ンサ３６を暖めて排気ガス温度変動の影響を低減する。
所望により上流センサ３８を暖めるヒータを配置するこ
ともできる。
【００２１】導線５０、５２を介して制御組立体４０か
らヒータ４８へヒータ４８を起動させる電力信号が送ら
れる。制御組立体４０はセンサ３６のヒータ４８を選択
的に起動させてセンサ４２を適切な温度範囲内に維持す
る。
【００２２】図４のグラフ５８はシステム２６からエン
ジン２２へ送られる空燃比の関数としてのＨＥＧＯセン
サ３８から与えられる代表的な酸素レベル信号を示す。
センサ３６は空燃比が１４．５よりも低い場合には０．
８Ｖを越える実質的にハイ電圧を生じ、空燃比が１５よ
りも高い場合には実質的に０．２Ｖよりも低いロー電圧
を生じる。したがって、混合気の比較的小さな変化によ
りセンサ電圧（すなわち“酸素レベル信号”）は劇的に
変化する。
【００２３】また、センサ３６の出力はコントローラ４
０内の比較器により処理された後で混合気送出システム
３４へ通されることが多い。ＨＥＧＯセンサ電圧が例え
ば０．４５Ｖ等の基準“設定点”（すなわち“制御
点”）電圧よりも高いか低いかによって、比較器からの
信号は（１）．大きい値（すなわち“１”）もしくは
（２）．小さい値（すなわち“０”）とすることができ
る。
【００２４】ＥＧＯもしくはＨＥＧＯセンサを使用する
多くの空燃制御システムが排気ガス温度が低過ぎる場合
に空燃比を高過ぎる（“リーン”過ぎる）値に制御する
傾向がある。逆に、センサがその動作範囲を越えて加熱
されると制御された空燃比は低過ぎる（“リッチ”過ぎ
る）ことがある。
【００２５】例えば、図５のグラフ６０はセンサの閉ル
ープ制御点が排気ガス温度の関数としてどのように変化
するかを実験的に引き出したデータを示す。排気温度変
化が１００゜Ｆよりも低ければ制御点は優に０．１を越
えて変化する。したがって、例えば酸素センサ３６およ
び制御組立体４０は排気温度がおよそ６４０゜Ｆの時は
エンジン２２の空燃比を１４．６５へ調整し、排気温度
がおよそ７００゜Ｆである時は空燃比を１４．５６へ調
整することができる。
【００２６】設定点−−どんな混合気が適切であるかと
いう酸素センサ組立体の指示−−の変化はエンジン２２
の動作に実質的に影響を及ぼすことがある。図６に触媒
コンバータの炭化水素および窒素酸化物変換効率および
閉ループ空燃比を温度の関数として実験的に引き出した
データを示す。線６２は温度したがって空燃比６６が変
化する場合のコンバータの炭化水素変換効率を示し、線
６４はコンバータの窒素酸化物変換効率を示す。特定平
衡６８点近くの混合気だけが炭化水素および窒素酸化物
を低減するための実質的に最適の効率を提供する。
【００２７】したがって、コンバータ３２の効率的な動
作を持続させるには混合気を精密に維持することが重要
となる。正確な空燃比を維持するには正確な酸素レベル
濃度信号をシステム３４へ与えることが重要である。酸
素センサ３６が生じる酸素レベル信号は空燃比、したが
って燃料分配系３４の動作および触媒コンバータ３２の
効率に実質的なインパクトを与えることがある。
【００２８】図１および図７に示すように、実施例では
下流センサ３６の内側に温度センサ７０が含まれてい
る。温度センサ７０は１本以上の導線７１を介して制御
組立体４０へ温度レベル信号を与える。制御組立体４０
は下流および上流センサ３６、３８、および温度センサ
７０からの入力を受信してエンジン２２へ制御された信
号を与え下流センサ３６の内側のヒータ５４へ起動信号
を与えるマイクロプロセッサ７２を含んでいる。
【００２９】図８に温度センサ７０の一実施例を示す。
温度センサ７０はキャニスタ５８の内側でセンサ先端部
５６に隣接配置された熱電対７６からなっている。この
構成の元で、熱電対７６は隣接感知先端の動作温度に関
する正確な温度レベル信号を制御組立体４０へ与える。
【００３０】温度センサ７０のもう一つの実施例を図９
に示す。温度センサ７０はセンサ３６の先端に載置され
た延長管８０、排気管３０内の圧縮継手８２、および延
長管８０と継手８２との間に嵌合する細長い熱電対８４
により構成されている。ここでも、熱電対８４は周囲温
度に依存する電気的出力を与える。圧縮継手８２および
管８０により熱電対８４は排気管３０内でセンサ３６の
先端部５６に隣接する正しい位置に保持される。
【００３１】センサ３６のすぐ近くの温度を検出するさ
らにもう一つの装置８６を図１０に示す。装置８６はヒ
ータ７０および電圧検出器９２と一緒の公知の抵抗９０
と直列接続された自動車バッテリ８８等の公知の電圧源
により構成されている。ヒータ７０および公知の抵抗９
０により自動車バッテリ８８から供給される電圧が分圧
される。検出器９２により測定される公知の抵抗９０の
両端間電圧は実質的にヒータ７０の抵抗に直接比例す
る。ヒータ７０の抵抗はセンサ３６の温度を反映するこ
とが判っている。したがって、制御組立体４０はセンサ
３６の温度を示す信号を電圧検出器９２から受信するこ
とができる。しかしながら、車輛バッテリ８８を電圧源
として選択すると、特定の抵抗に関連する温度はバッテ
リ電圧の関数となることに注目願いたい。
【００３２】さらにもう一つの実施例では、センサ３６
温度の直接測定値を使用するのではなく、制御組立体４
０は速度および負荷等のエンジン変数に関する入力を受
信する。これとエンジン２２の動作時間の長さから、マ
イクロプロセッサ７２はそのメモリ内のテーブルにより
経験したエンジンパラメータに関する入力を“マップ”
してセンサ３６の予期される温度を評価することができ
る。
【００３３】熱電対７６、８４の電圧出力は温度に比例
したデジタル信号に変換して制御組立体４０内のマイク
ロプロセッサ７２が読み出すことができる。マイクロプ
ロセッサ７２はセンサ温度を所望の温度と比較する。実
際の温度と所望温度が異なる場合には、ヒータ４８に起
動信号が与えられる。起動信号によりヒータ４８へ供給
される電流のデューティサイクルを増減することができ
る。その結果、実際のセンサ温度が調整されて所望の範
囲内に維持することができる。
【００３４】ヒータ４８への電流を制御する装置１００
を図１１に示す。温度センサ７０からの信号がアナログ
／デジタル変換器１０２へ送られ、そこからの出力がマ
イクロプロセッサ７２へ送られる。マイクロプロセッサ
７２はデジタル／アナログ変換器１０４へ出力を与え、
そこからヒータ制御回路１０６へ制御信号が送られる。
ヒータ制御回路１０６は規定のデューティサイクルに従
ってヒータ４８をオン／オフし温度センサ７０のアナロ
グ出力である感知温度に影響を及ぼす。
【００３５】ヒータ制御回路１０６を図１２に示す。制
御回路１０６は自動車バッテリ８８および発熱体５４に
直列接続されたスイッチングトランジスタ１０８を含ん
でいる。デジタル／アナログ変換器１０４からスイッチ
ングトランジスタ１０８へ与えられるアナログ信号によ
りトランジスタ１０８したがってヒータ４８が所望によ
りオン／オフされる。
【００３６】スイッチングトランジスタ１０８へ送られ
る制御信号を図１３および図１４に示す。マイクロプロ
セッサ７２はセンサ３６の実質の温度が所望の温度より
も低い場合を温度センサの出力から検出する。実際の温
度が実質的に所望の温度以上であれば、スイッチングト
ランジスタ１０８には実質的に信号が与えられない。実
際の温度が所望の温度よりも僅かに低ければ、スイッチ
ングトランジスタ１０８は僅かな時間だけオンとされ
る。実際の温度が実質的に所望の温度よりも低ければ、
スイッチングトランジスタ１０８のデューティサイクル
は長くなる。
【００３７】（１）．トランジスタ１０８およびヒータ
４８電圧のデューティサイクルと（２）．所望の温度と
実際の（測定）温度との差との関係を示すグラフ１１０
を図１３に示す。図からお判りのように、センサ３６の
所望の動作温度と（温度センサ７０が測定する）センサ
３６の実際の温度との差が所定量を越える場合にはヒー
タ４８電圧は継続される。センサ３６の温度が所望の動
作温度よりも低く降下し続ける場合のヒータ４８のデュ
ーティサイクルのグラフの例を図１４に示す。
【００３８】したがって、温度センサ７０は制御組立体
４０へ帰還を行って下流センサ３６を所定の温度範囲内
に維持する。もちろん、下流センサ３８に関連するヒー
タにより同じ帰還系を使用してセンサ３８の温度を所定
の範囲すなわち“ウィンド”内に維持することができ
る。
【００３９】温度センサを使用して下流ＨＥＧＯセンサ
３６のオフセットを回避することの利点はこのようなシ
ステムにより下流センサ３６の動作はバッテリ電圧の変
化、（さまざまなヒータ間の）ヒータ抵抗や排気ガス温
度の違いに比較的影響されなくなることである。さら
に、このような方法には開ループ調整方式に伴うオフセ
ットエラーがない。
【００４０】さらに、応用によっては、制御組立体４０
は例えばエンジン速度、エンジン負荷、冷却剤温度、周
囲温度、エンジンの動作時間、および／もしくは下流セ
ンサ３６から導線を介して送られる酸素レベル信号がエ
ラー信号であって上向きもしくは下向きに調整すべきこ
とを示唆する酸素レベルセンサ温度に関する一つ以上の
入力を受信することができる。次に制御組立体４０はヒ
ータ４８の起動を調整してセンサ３６が暖くなるかもし
くは寒くなるようにし（ヒータ４８から与えられる熱が
増減する結果）センサ３６の出力が調整されるようにす
る。したがって、ヒータ４８の動作の増減によりセンサ
３６の動作および酸素レベル信号の変化を修正すること
ができる。
【００４１】実施例について本発明の説明を行った。し
かしながら、本発明の真の範囲および精神を逸脱するこ
となくさまざまな変更および修正を加えることができ
る。真の範囲および精神は特許請求の範囲および明細書
を考慮して解釈すべきそれに相当するものにより明示さ
れる。
【００４２】関連出願 本発明は同じ日に公開され本発明と同じ発明者を含む別
の米国特許出願、信号修正を行う酸素センサシステム、
と関連している。この米国特許出願の開示は参照として
ここに組み入れられている。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の排気系に接続された酸素センサシス
テムの略図。
【図２】図１のＨＥＧＯセンサ組立体の側面図。
【図３】図２のＨＥＧＯセンサ組立体の部分断面図。
【図４】図１のＨＥＧＯセンサ組立体の実験的に測定さ
れた出力電圧をエンジンの空燃比の関数として示すグラ
フ。
【図５】図１のＨＥＧＯセンサ組立体の実験的に測定し
た制御点を排気ガス温度の関数として示すグラフ。
【図６】図１の触媒コンバータの変換効率およびエンジ
ンの閉ループ空燃比の実験的に測定した変化を温度の関
数として示すグラフ。
【図７】図１に示す実施例の略図。
【図８】図７に示す本発明に使用することができるＨＥ
ＧＯセンサと温度センサの組合せの部分断面図。
【図９】図７に示す本発明に使用することができる別の
ＨＥＧＯセンサおよび温度センサの部分断面図。
【図１０】図７に示す本発明に使用することができる温
度センサの略図。
【図１１】図１に示すセンサヒータの駆動装置の略図。
【図１２】図１１に示すヒータ制御回路の実施例の略
図。
【図１３】図１に示す酸素センサの所望温度と実際温度
の差の関数としてのヒータのデューティサイクルの変動
を示すグラフ。
【図１４】センサの実際の温度が所望温度に対して降下
する場合の図１に示すヒータのデューティサイクルを示
すグラフ。
【符号の説明】
２０ 酸素センサシステム ２２ エンジン ２４ エンジンブロック ２６ 混合気送出系 ２８ 排気系 ３０ 排気管 ３２ ３元触媒コンバータ ３４ 混合気分配器 ３６ 下流ＨＥＧＯセンサ ３８ 上流ＨＥＧＯセンサ ４０ 制御装置 ４２ 感知先端部 ４４ 出力導線 ４６ 出力導線 ４８ ヒータ ５０ 導線 ５２ 導線 ５４ 抵抗発熱体 ５６ センサ先端部 ５８ 保護キャニスタ ７０ 温度センサ ７１ 導線 ７４ コントローラ ７６ 熱電対 ８０ 延長管 ８２ 圧縮継手 ８４ 熱電対 ８６ 温度検出装置 ８８ 自動車バッテリ ９０ 抵抗 ９２ 電圧検出器 ９８ マイクロプロセッサ １０２ アナログ／デジタル変換器 １０４ デジタル／アナログ変換器 １０６ ヒータ制御回路 １０８ スイッチングトランジスタ １１０ 自動車バッテリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウェイン ジョン ジョンソン アメリカ合衆国ミシガン州ディアボーン ハイツ，チャールズワース 1044 (72)発明者 ルイス ジョン シェリィ アメリカ合衆国ミシガン州テイラー，ヘイ ズ 24420

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 排気管およびその上の触媒コンバータを
    有する内燃機関用排気ガスセンサシステムにおいて、該
    システムは前記コンバータの上流の前記排気管上にあっ
    て上流酸素レベル信号を与える上流排気ガス酸素センサ
    と、前記コンバータの下流の前記排気管上にあって下流
    酸素レベル信号を与える下流排気ガス酸素センサと、前
    記上流および下流センサ酸素レベル信号を受信しそれに
    応答して制御された信号を与えそれを前記エンジンに使
    用して動作パラメータを調整するコントローラ、の組合
    せからなる排気ガスセンサシステム。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、該装置は
    さらに、前記下流センサの温度を検出しそれに応答して
    温度レベル信号を発生する温度センサと、前記下流排気
    ガス酸素センサを暖めるヒータと、前記温度レベル信号
    を受信して前記検出された温度を所定の標準と比較し前
    記検出された温度が前記所定の標準と異なる場合に前記
    ヒータに起動信号を送るヒータ制御器、を具備する排気
    ガスセンサ装置。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の装置において、前記上流
    および下流センサから動的信号を受信すると、前記コン
    トローラは実質的に前記上流酸素レベル信号に頼って前
    記制御された信号を与え、前記上流および下流センサか
    ら定常状態信号を受信すると前記コントローラは実質的
    に前記下流酸素レベル信号に頼って前記制御された信号
    を与える排気ガスセンサ装置。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の装置において、前記ヒー
    タ制御器から与えられる前記起動信号は前記測定された
    温度が前記所定の標準から広範に変動する場合に前記ヒ
    ータをオンとする時間の割合いを増大するデューティサ
    イクル信号である排気ガスセンサ装置。
  5. 【請求項５】 排気管およびその上の触媒コンバータを
    有する内燃機関用排気ガスセンサシステムにおいて、該
    システムは前記コンバータの上流の前記排気管上にあっ
    て上流酸素レベル信号を与える上流排気ガス酸素センサ
    と、前記コンバータの下流の前記排気管上にあって下流
    酸素レベル信号を与える下流排気ガス酸素センサと、前
    記上流排気ガス酸素センサを暖める上流ヒータと、前記
    下流排気ガス酸素センサを暖める下流ヒータと、前記下
    流排気ガス酸素センサに隣接して前記下流センサの温度
    を検出しそれに応答して温度レベル信号を発生する温度
    センサと、前記温度レベル信号を受信して前記検出され
    た温度を所定の標準と比較し前記温度が前記所定の標準
    とは異なる場合にデューティサイクル信号を発生し前記
    測定された温度が前記所定の標準から広範に変動する場
    合に前記下流ヒータをオンとする時間の割合いを前記デ
    ューティサイクル信号により増大するヒータ制御器と、
    前記上流および下流センサ酸素レベル信号を受信して制
    御された信号を与えるコントローラであって前記上流お
    よび下流センサから動的信号を受信する場合には前記上
    流センサ信号に頼って前記制御された信号を与え前記上
    流および下流センサから定常状態信号を受信する場合に
    は前記下流センサ信号に頼って前記制御された信号を与
    えるコントローラを具備する排気ガスセンサシステム。
  6. 【請求項６】 内燃機関の燃料送出システムへ酸素レベ
    ル信号を給供する工程において、前記内燃機関は排気管
    上の触媒コンバータを含み、該工程は次のステップ、す
    なわち、前記触媒コンバータの下流の下流酸素レベルを
    検出し、前記触媒コンバータの上流の上流酸素レベルを
    検出し、前記上流および下流酸素レベルに基いて前記燃
    料送出システムへ制御された信号を与える、ことからな
    る酸素レベル信号供給工程。
  7. 【請求項７】 請求項６記載の酸素レベル信号を与える
    工程において、前記下流酸素レベルはヒータに隣接する
    酸素センサにより検出され、前記工程はさらに次のステ
    ップ、すなわち、触媒コンバータ下流の温度を感知し、
    下流温度を所定の標準と比較し、前記温度が実質的に前
    記所定の標準よりも低い場合に前記ヒータを起動する、
    ことからなる酸素レベル信号供給工程。
  8. 【請求項８】 請求項７記載の工程において、さらに前
    記上流および下流酸素レベルが実質的に変化する場合に
    前記上流酸素レベルに関連した制御された信号を発生
    し、前記上流および下流酸素レベルが実質的に定常状態
    に達すると前記下流酸素レベルに関連した制御された信
    号を発生するステップからなる酸素レベル信号供給工
    程。
  9. 【請求項９】 請求項８記載の工程において、前記ヒー
    タの前記起動ステップは前記ヒータを第１の所定期間だ
    け起動させかつ第２の所定期間だけ起動停止するステッ
    プからなり、前記触媒コンバータ下流の前記温度が前記
    所定の標準に対して降下すると前記第１の所定期間は前
    記第２の所定期間に対して増大する酸素レベル信号供給
    工程。
JP5269055A 1992-12-21 1993-10-27 内燃機関用排気ガスセンサシステムおよび酸素レベル信号供給工程 Pending JPH06213042A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US99525392A 1992-12-21 1992-12-21
US995253 1992-12-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06213042A true JPH06213042A (ja) 1994-08-02

Family

ID=25541583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5269055A Pending JPH06213042A (ja) 1992-12-21 1993-10-27 内燃機関用排気ガスセンサシステムおよび酸素レベル信号供給工程

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPH06213042A (ja)
DE (1) DE4341538A1 (ja)
GB (1) GB2273571A (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19541903A1 (de) * 1995-11-10 1997-05-15 Bayerische Motoren Werke Ag Überwachungssystem für die Abgasreinigung einer Brennkraftmaschine
JP3275672B2 (ja) * 1995-12-06 2002-04-15 トヨタ自動車株式会社 空燃比センサのヒータ制御装置
JPH1010083A (ja) * 1996-06-26 1998-01-16 Toyota Motor Corp 空燃比センサのヒータ通電制御装置
DE19743644C2 (de) * 1997-10-02 1999-12-16 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betrieb eines Gassensors
FR2772078B1 (fr) * 1997-12-05 2000-02-18 Renault Procede de controle de l'injection d'un moteur a combustion interne
DE19933712A1 (de) * 1999-07-19 2001-05-17 Volkswagen Ag Verfahren zur Regelung eines Arbeitsmodus einer Verbrennungskraftmaschine

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2758835C2 (de) * 1977-12-30 1985-11-14 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Meßfühleranordnung
JPS60235047A (ja) * 1984-05-07 1985-11-21 Toyota Motor Corp 内燃機関用ヒ−タ付酸素センサの温度制御方法
US4745741A (en) * 1985-04-04 1988-05-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Double air-fuel ratio sensor system having improved response characteristics
JPH07107288B2 (ja) * 1987-10-07 1995-11-15 積水化学工業株式会社 製管機の据付方法
DE3830515A1 (de) * 1988-09-08 1990-03-22 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zur ueberpruefung der funktion des abgaskatalysators einer brennkraftmaschine
DE58905338D1 (de) * 1988-11-09 1993-09-23 Bosch Gmbh Robert Verfahren und vorrichtung zur lambdaregelung.
JPH03148057A (ja) * 1989-11-06 1991-06-24 Toyota Motor Corp 酸素濃度センサのヒータ制御装置
JPH04148856A (ja) * 1990-10-12 1992-05-21 Toyota Motor Corp 酸素濃度検出センサのヒータ制御装置
US5182519A (en) * 1990-10-22 1993-01-26 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Heater control device for an air-fuel ratio sensor
US5099647A (en) * 1991-06-28 1992-03-31 Ford Motor Company Combined engine air/fuel control and catalyst monitoring
JP2611070B2 (ja) * 1991-10-14 1997-05-21 三菱電機株式会社 内燃機関の触媒劣化検出装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE4341538A1 (de) 1994-06-23
GB2273571A (en) 1994-06-22
GB9324452D0 (en) 1994-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5291673A (en) Oxygen sensor system with signal correction
US6868712B2 (en) Control method for gas concentration sensor
JP3266699B2 (ja) 触媒の評価方法及び触媒効率制御方法ならびにＮＯｘ浄化触媒評価装置
US5111792A (en) Apparatus for controlling heater for oxygen sensor and fuel control apparatus using the same
US6295808B1 (en) High driveability index fuel detection by exhaust gas temperature measurement
JP2005036743A (ja) エンジン制御装置
US20040086023A1 (en) Method and apparatus to control an exhaust gas sensor to a predetermined temperature
US4251990A (en) Air-fuel ratio control system
US4683858A (en) Apparatus for controlling engine
US5218946A (en) Method and arrangement for checking the operability of an electric heater in a motor vehicle
CN104271927B (zh) 用于对两点式λ传感器的电压偏移进行补偿的方法和控制单元
US4580539A (en) Air-fuel ratio control apparatus
KR900016599A (ko) 열식 흡입공기량 계측기 및 이 계측기를 사용한 내연기관제어장치
JP2682349B2 (ja) 空気流量計及び空気流量検出方法
KR930001729B1 (ko) 열선식 유속 검출장치
JPH06213042A (ja) 内燃機関用排気ガスセンサシステムおよび酸素レベル信号供給工程
JPH02102447A (ja) エンジンの空燃比制御装置
US4519237A (en) Oxygen-sensing system
US4596138A (en) Measuring apparatus for internal combustion engine
JPS611847A (ja) 内燃機関の制御装置
US7293557B2 (en) Abnormality detecting apparatus and abnormality detecting method for an air/fuel ratio sensor
JP2000055861A (ja) ガス濃度センサの異常診断装置
JP2000039413A (ja) センサ駆動装置およびセンサの駆動方法
GB2327268A (en) Determining resistance of an exhaust gas concentration sensor
US4204505A (en) Basic air-fuel ratio adjustment method and apparatus