JPH0649873Y2

JPH0649873Y2 - エンジンの空燃比検出装置

Info

Publication number: JPH0649873Y2
Application number: JP1987074558U
Authority: JP
Inventors: 哲也高田; 徹志細貝; 学有馬
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1987-05-19
Filing date: 1987-05-19
Publication date: 1994-12-14
Anticipated expiration: 2002-05-19
Also published as: JPS63183449U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、排気通路に空燃比センサを備えたエンジンの
空燃比検出装置の改良に関し、特に上記空燃比センサに
よる空燃比の検出精度の向上対策に関する。

（従来の技術）従来より、この種のエンジンの空燃比検出装置して、例
えば特開昭58-178858号公報に開示されるように、エン
ジンの排気通路に、排気ガス中の酸素濃度を検出する空
燃比センサを設け、該空燃比センサの出力を増幅器で増
幅して、この増幅された空燃比センサの出力に基いてエ
ンジンに供給した混合気の空燃比を検出するようにして
いる。

（考案が解決しようとする課題）しかるに、エンジンに使用する潤滑油添加剤（例えばサ
ビ止め剤等）が燃焼室から排気ガスと共に排気通路に流
下した場合、このサビ止め剤等が空燃比センサに付着す
ると、空燃比センサの出力電圧は、その特性上、その付
着中の間低下する。この時、空燃比がリーン側にある状
態では、出力電圧は小値になり、負値にドリフトする場
合もある。

一方、増幅器では、その機能上、増幅し得る最小保証電
圧値が存在し、このため、上記の如く空燃比センサの出
力値が増幅器の最小保証電圧値未満に低下した場合に
は、増幅器の種類によっては、その作動が、そのトラン
ジスタや演算増幅器等の特性から、逆特性を示して、空
燃比センサの負値電圧を大きく反転増幅してしまうもの
がある。即ち、増幅器として、正の電源のみが供給され
る演算増幅器を利用した負帰還増幅回路を使用した場合
には、その演算増幅器の入力側マイナス端子と入力側プ
ラス端子との電位差が仮想短絡でなければ増幅動作を行
わないが、空燃比センサの出力電圧が演算増幅器の最小
保証電圧値よりも低下し、負の電圧が印加されたときに
は、正の電源のみが供給される単電源タイプの演算増幅
器である関係上、その演算増幅器の出力電圧は負の電圧
値を出力できず、演算増幅器の入力側マイナス端子の電
圧値は略0v（零ボルト）となり、演算増幅器の入力側マ
イナス端子と入力側プラス端子との電位差は仮想短絡と
ならず、演算増幅器は反転増幅してしまう。

その結果、上記の如き増幅器を使用した場合において、
空燃比センサの出力電圧が演算増幅器の最小保証電圧よ
りも低下した際には、空燃比のリーン状態にも拘らず、
増幅器からは高出力電圧値が出力されて、リッチ状態と
誤検出される懸念がある。

本考案は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、サビ止め剤等の付着に伴う空燃比センサの出力電
圧の低下は仕方がないとして、この場合の増幅器での反
転増幅作用を防止するようにすることにより、サビ止め
剤等の付着時でも、増幅器の出力電圧値を正常にして、
空燃比を常に精度良く検出することにある。

（課題を解決するための手段）以上の目的を達成するため、本考案では、空燃比センサ
からの出力を適宜波形整形した後に増幅器に入力したも
のである。

すなわち、本考案の具体的な解決手段は、第１図に示す
ように、エンジン１の排気通路６に設けられ、排気ガス
中の酸素濃度を検出する空燃比センサ18と、正の電源の
みが供給される演算増幅器により負帰還増幅回路を構成
され、上記空燃比センサ18の出力を増幅する増幅器25と
を備え、該増幅器25の出力値によりエンジン１の空燃比
を検出するようにしたエンジンの空燃比検出を前提とす
る。そして、上記空燃比センサ18と増幅器25との間に、
該空燃比センサ18の出力が上記増幅器25の最小保証電圧
値未満に低下したとき、上記増幅器に入力される空燃比
センサの出力を上記最小保証電圧値に保証するクリップ
回路27を設ける構成としたものである。

（作用）以上の構成により、本考案では、空燃比センサ18の出力
電圧値は、サビ止め剤等の付着の無い通常時では、増幅
器25の最小保証電圧値以上にあって、クリップ回路27で
その値を保持したまま増幅器25で増幅されて、空燃比の
検出に供される。

これに対し、サビ止め剤等が付着した場合には、空燃比
センサ18の出力電圧は、増幅器25の最小保証電圧値未満
に低下することがあるが、この場合には、その増幅器25
への空燃比センサ18の出力電圧値がクリップ回路27にお
いて増幅器25の最小保証電圧値に保証されるので、増幅
器25では、反転増幅作用は生じずに、通常の出力電圧値
が出力され、その結果、空燃比が精度良く検出されるこ
とになる。

（実施例）以下、本考案の実施例を第２図以下の図面に基いて説明
する。

第２図は、空燃比をフィードバック制御するエンジンの
全体概略構成を示し、１はエンジン、２はエンジン１の
シリンダ３に摺動自在に嵌挿したピストン４により形成
される燃焼室、５は一端が大気に連通し、他端が上記燃
焼室２に開口して、吸気をエンジン１に供給する吸気通
路、６は一端が上記燃焼室２に開口し、他端が大気に開
放されて排気を排出する排気通路である。上記吸気通路
５の途中には、吸入空気量を制御するスロットル弁７
と、該スロットル弁７下流側の吸気通路５に燃料を噴射
供給する燃料噴射弁８とが配置されている。また、上記
吸気通路５の燃焼室２への開口部には吸気弁９が、排気
通路６の燃焼室２への開口部には排気弁10が各々配置さ
れているとともに、燃焼室２の頂部には、該燃焼室２内
の混合気に点火する点火プラグ11が配置されている。

また、第２図において、15は吸気通路５のスロットル弁
７上流側で吸入空気量を計測するエアフローセンサ、16
は該エアフローセンサ15下流側で吸気の温度を検出する
吸気温度センサ、17はエンジン冷却水温度を検出する冷
却水温度センサである。また、18は上記排気通路６に設
けられた空燃比センサであって、該空燃比センサ18は、
排気通路６を流通する排気ガス中の酸素濃度を検出し
て、理論空燃比近傍の所定空燃比点に対応する所定酸素
濃度値を境に出力電圧値が変化し、第５図に示す如く、
所定空燃比点よりもリッチ側では、出力電圧値はV_R（例
えば1V）となり、所定空燃比点よりもリーン側ではV
_L（例えば0V）となる特性を有する，いわゆるλセンサ
で構成されている。そして、上記各センサ15〜18の各検
出信号は、各々、内部にCPU等を有するコントローラ20
に入力されており、該コントローラ20により、上記空燃
比センサ18の出力信号に基いて検出した空燃比が所定空
燃比点よりもリッチの場合には、燃料噴射弁８からの燃
料噴射量を減量し、リーンの場合には燃料噴射量を増量
して、空燃比を所定空燃比点にフィードバック制御する
ようにしている。

次に、上記コントローラ20の空燃比検出に関する内部構
成を第３図に示す。同図において、25は、空燃比センサ
18からの出力電圧信号を増幅する増幅器であって、その
具体的構成は、第４図に示すように、正の電源のみが供
給される単電源タイプの演算増幅器25aを有し、該演算
増幅器25aの出力側と入力側マイナス端子とが帰還抵抗R
oを介して接続された負帰還増幅回路25bより成る。而し
て、該増幅器25は、その特性上、最小保証電圧Vminがあ
り、この最小保証電圧値Vminは例えば−0.3Vであって、
入力側プラス端子に入力される入力電圧値がこの最小保
証電圧値Vmin（−0.3V）未満に低下した場合には、出力
電圧は負の電圧値を出力できない関係上、演算増幅器25
aの入力側マイナス端子の電圧値は略0vとなって、演算
増幅器25aの入力側マイナス端子と入力側プラス端子と
の電位差は仮想短絡とならず、その結果、演算増幅器25
aが入力電圧を反転増幅してしまう特性を有する。

また、第３図において、26は上記増幅器25からの増幅さ
れた出力電圧信号を、V_R（1v）とV_L（0V）との中間値
（V_R＋V_L）/2の基準値と比較し、該基準値よりも大のと
きリッチ信号を出力し、小のときリーン信号を出力する
比較器であり、該比較器26の比較結果信号が空燃比制御
用のCPU28に入力される。

そして、上記増幅器25の前段、つまり空燃比センサ18と
増幅器25との間には、クリップ回路27が設けられてい
る。該クリップ回路27は、上記第４図に示す如く、空燃
比センサ18から増幅器25への出力電圧信号の入力系をア
ースするアース回路27aと、該アース回路27aに介設さ
れ、アース側から信号入力系に向う方向を順方向に設定
したダイオードＤとを備えていると共に、該ダイオード
Ｄの整流特性として、順方向電圧の印加時には、順方向
電圧降下Vf（約0.6V）が生じる関係上、アース回路27a
の増幅器25側には、同一抵抗値の２個の抵抗R₁，R₂を有
する分圧回路27bが備えられている。以上の構成によ
り、空燃比センサ18の出力電圧値が増幅器25の最小保証
電圧値Vmin（−0.3V）を下回った場合には、この出力電
圧値をダイオードＤの導通と、分圧回路27bの分圧作用
とにより制限して、分圧回路27b後段の電圧値、つまり
増幅器25の入力電圧値を増幅器25の最小保証電圧値Vmin
（−0.3V）にすることにより、空燃比センサ18の出力が
増幅器25の最小保証電圧値Vmin（−0.3V）未満に低下し
たときには、上記増幅器25に入力される空燃比センサ18
の出力を上記最小保証電圧値Vmin（−0.3V）に保証する
ように構成されている。

したがって上記実施例においては、通常時には、空燃比
センサ18の出力電圧値は、第５図（イ）に示すように、
空燃比のリッチ側でのV_R値（1V）と、リーン側でのV_L値
（0V）とを交互に繰返し、増幅器の最小保証電圧値Vmin
（−0.3V）未満の値をとらない。このことにより、クリ
ップ回路27ではダイオードＤは導通せず、その出力信号
は同図（ロ）に示す如く、空燃比センサ18の出力信号波
形と同一波形になる。従って、増幅器25で増幅された信
号波形も、同図（ハ）に示す如く、空燃比センサ18の出
力信号波形と同一形状波形であり、その結果、この出力
信号値が比較器26で基準値（V_R＋V_L）/2と比較される
と、空燃比のリッチ状態ではリッチに、リーン状態では
リーンに各々正しく検出される。

また、空燃比センサ18にサビ止め剤等が付着した場合に
は、その出力信号値は低下し、空燃比のリーン状態では
その付着期間中、増幅器25の最小保証電圧値Vminを下回
る場合がある。そして、この場合には、従来では、第６
図に示す如く、増幅器25がこの時の空燃比センサ18の出
力値を反転増幅して、その出力信号値が空燃比のリーン
状態にあるにも拘らず、リッチ状態を示す値となり、空
燃比の誤検出を招く状況である。

しかし、その場合には、サビ止め剤等の付着期間中の空
燃比センサ18の出力信号値は、クリップ回路27のダイオ
ードＤ及び分圧回路27bによりクリップされて、該クリ
ップ回路27の出力信号波形は、上記第５図（ロ）に示す
如く、この付着期間で増幅器25の最小保証電圧値Vminに
保証される。その結果、増幅器25では、同図（ハ）に示
す如く、上記付着期間でも反転増幅することなく、正常
作動して、空燃比センサ18の出力信号波形に応じた出力
波形になり、比較器26での空燃比の検出は、空燃比のリ
ーン状態でリーン状態と正確に行われることになる。

また、増幅器25に使用される演算増幅器25aは、正の電
源のみが供給される単電源タイプであるので、増幅器25
を簡易に且つ低価格で構成できる。

尚、上記実施例では、空燃比センサ18として、λセンサ
を使用したが、その他、出力信号値が空燃比に応じて変
化するリーンセンサ等で構成しても良いのは勿論のこ
と、増幅器25は、コンパレータに限らず、トランジスタ
等を用いて構成してもよい。

（考案の効果）以上説明したように、本考案のエンジンの空燃比検出装
置によれば、正の電源のみが供給される演算増幅器によ
り負帰還増幅回路を構成した増幅器を備え、該増幅器に
より空燃比センサの出力を増幅する場合に、空燃比セン
サの出力が上記増幅器の最小保証電圧値未満に低下した
とき、上記増幅器に入力される空燃比センサの出力を上
記最小保証電圧値に保証したので、サビ止め剤等が空燃
比センサに付着することに起因する増幅器での反転増幅
作用を防いで、このサビ止め剤等の付着時での空燃比の
誤検出を防止でき、空燃比の検出精度の向上を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の構成を示すブロック図である。第２図
ないし第５図は本考案の実施例を示し、第２図は全体概
略構成図、第３図はコントローラの内部構成を示す図、
第４図は増幅器及びクリップ回路の具体的構成図、第５
図は作動説明図である。また、第６図は従来例を示す増
幅器での反転増幅の様子を示す説明図である。１……エンジン、６……排気通路、18……空燃比セン
サ、20……コントローラ、25……増幅器、Ro……帰還抵
抗、25a……演算増幅器、25b……負帰還増幅回路、27…
…クリップ回路、Ｄ……ダイオード、27b……分圧回
路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】エンジンの排気通路に設けられ、排気ガス
中の酸素濃度を検出する空燃比センサと、正の電源のみ
が供給される演算増幅器により負帰還増幅回路を構成さ
れ、上記空燃比センサの出力を増幅する増幅器とを備
え、該増幅器の出力値によりエンジンの空燃比を検出す
るとともに、上記空燃比センサと増幅器との間には、該
空燃比センサの出力が上記増幅器の最小保証電圧値未満
に低下したとき、上記増幅器に入力される空燃比センサ
の出力を上記最小保証電圧値に保証するクリップ回路が
設けられていることを特徴とするエンジンの空燃比検出
装置。