JPH0727391Y2 - 内燃エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

内燃エンジンの空燃比制御装置

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JPH0727391Y2
JPH0727391Y2 JP1986014758U JP1475886U JPH0727391Y2 JP H0727391 Y2 JPH0727391 Y2 JP H0727391Y2 JP 1986014758 U JP1986014758 U JP 1986014758U JP 1475886 U JP1475886 U JP 1475886U JP H0727391 Y2 JPH0727391 Y2 JP H0727391Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は内燃エンジンの空燃比制御装置に関する。
背景技術 内燃エンジンの排気ガス浄化、燃費改善等を目的とし
て、排気ガス中の酸素濃度を酸素濃度センサによって検
出し、酸素濃度センサの出力信号に応じてエンジンへの
供給混合気の空燃比を目標空燃比にフィードバック制御
する空燃比制御装置がある。
このような空燃比制御装置に用いられる酸素濃度センサ
として被測定気体中の酸素濃度に比例した出力を発生す
るものがある(特開昭58-153155号)。かかる酸素濃度
センサにおいては、一対の平板状の酸素イオン導電性固
体電解質材を有する酸素濃度検出素子が設けられてい
る。その固体電解質材は被測定気体中に配置されるよう
になされ、固体電解質材の各表裏面には電極が各々形成
されかつ固体電解質材が所定の間隙部を介して対向する
ように平行に配置されている。固体電解質材の一方が酸
素ポンプ素子として、他方が酸素濃度比測定用電池素子
として作用するようになっている。被測定気体中におい
て間隙部側電極が負極になるように酸素ポンプ素子の電
極間に電流を供給すると、酸素ポンプ素子の負極面側に
て間隙部内気体中の酸素ガスがイオン化して酸素ポンプ
素子内を正極面側に移動し正極面から酸素ガスとして放
出される。このとき、間隙部中の酸素ガスの減少により
間隙部内の気体と電池素子外側の気体との間に酸素濃度
差が生ずるので電池素子の電極間に電圧が発生する。こ
の電圧を一定値にするように酸素ポンプ素子に供給する
電流値を変化させると、定温においてその電流値が被測
定気体中の酸素濃度にほぼ比例することになり、酸素濃
度検出値として出力される。
しかしながら、このような酸素濃度比例出力型の酸素濃
度センサにおいては、酸素ポンプ素子及び電池素子から
なる酸素濃度検出素子自体の製造上のばらつきが特に製
造ロット単位で生じ易く、そのばらつきを減少させるた
めには生産上のコストアップは避けられないので生産コ
ストを押えようとすると酸素濃度センサ自体のばらつき
により同一空燃比でも酸素濃度センサによって出力レベ
ルが異なり酸素濃度センサの出力レベルから供給混合気
の空燃比を正確に判別できないことがあるという問題点
があった。
考案の概要 そこで、本考案の目的は、酸素濃度検出素子自体に製造
上のばらつきがある酸素濃度センサの出力レベルからで
も供給混合気の空燃比を正確に判別することができる空
燃比制御装置を提供することである。
本考案の空燃比制御装置は、酸素濃度比例出力型の酸素
濃度センサの出力特性の基準特性からの誤差を示す識別
信号を発生する信号発生手段と、識別信号に対応する補
正係数を設定する演算手段と、補正係数に応じて酸素濃
度センサの出力レベルを補正して出力する補正手段と、
エンジンに供給される混合気の空燃比を補正手段の出力
レベルに基づいて調整する空燃比調整手段とからなるこ
とを特徴としている。
実施例 以下、本考案の実施例を図面を参照しつつ説明する。
第1図及び第2図は本考案の一実施例たる空燃比制御装
置を示している。本装置において、酸素濃度センサ本体
41は内燃エンジン排気管(図示せず)内に配設され、酸
素濃度センサ本体41の保護ケース42内には互いに平行な
一対の平板状素子の酸素ポンプ素子1及び電池素子2が
設けられている。酸素ポンプ素子1及び電池素子2の主
体は酸素イオン伝導性固体電解質材からなり、その一端
部間には間隙部3が形成され、他端部はスペーサ4を介
して互いに結合されている。また酸素ポンプ素子1及び
電池素子2の一端部の表裏面に多孔質の耐熱金属からな
る方形状の電極板5ないし8が設けられ、他端部面には
電極板5ないし8の引き出し線5aないし8aが形成されて
いる。各引き出し線5aないし8aはコネクタ43を介してEC
U(Electronic Control Unit)44に接続されている。
酸素ポンプ素子1の電極板5,6間には電流供給回路11に
よって電流が供給される。電流供給回路11はオペアンプ
12,NPNトランジスタ13及び抵抗14,15からなる。オペア
ンプ12の出力端は抵抗14を介してトランジタ13のベース
に接続されている。またトランジスタ13のエミッタは抵
抗15を介してアースされている。抵抗15は酸素ポンプ素
子1の電極板5,6間に流れるポンプ電流値IPを検出する
ために設けられており、その端子電圧がポンプ電流値IP
として空燃比制御回路31のIP入力端に供給される。トラ
ンジスタ13のコレクタは酸素ポンプ素子1の内側電極板
6に引き出し線6aを介して接続され、外側電極板5には
電圧VBが引き出し線5aを介して供給されるようになって
いる。
一方、電池素子2の内側電極板7は引き出し線7aを介し
てアースされ、外側電極板8は引き出し線8aを介して非
反転増幅器30に接続されている。非反転増幅器30はオペ
アンプ26,抵抗27ないし29からなり、その出力端はオペ
アンプ12の反転入力端に接続されている。空燃比制御回
路31のIC制御出力端にはD/A変換器32が接続され、D/A変
換器32は空燃比制御回路31のIC制御出力端から出力され
るディジタル信号に応じた電圧を発生する。D/A変換器3
2の出力端はオペアンプからなる電圧ホロワ回路33、そ
して抵抗34を介してオペアンプ12の非反転入力端に接続
されている。
空燃比制御回路31は好ましくはマイクロコンピュータか
らなり、上記したIC出力端,IP入力端の他にA/F駆動端
及びS入力端を有し、A/F駆動端には2次空気供給調整
用の電磁弁45に接続されている。電磁弁45はエンジンの
気化器絞り弁下流の吸気通路に連通する吸気2次空気供
給通路に設けられている。またS入力端には識別信号発
生回路46が接続されている。識別信号発生回路46は酸素
濃度検出素子によって定まるセンサの出力特性を表わす
識別信号を発生するためのものであり、第3図に示すよ
うに接続端子47,48を有し、接続端子47にS入力端が接
続されると共に電圧VBが抵抗49を介して供給され、接続
端子48はアースされている。接続端子47,48はコネクタ4
3に設けられており、接続端子47,48には抵抗、又は短絡
線が接続されるようになっている。なお、空燃比制御回
路31内には図示しないがIP入力端及びS入力端に供給さ
れるアナログ信号をディジタル信号に変換するA/D変換
器が設けられている。
かかる構成においては、空燃比制御回路31のIC出力端か
らディジタル信号がD/A変換器32に出力されると、D/A変
換器32によってディジタル信号が電圧に変換され、その
電圧は電圧ホロワ回路33、そして抵抗34を介して基準電
圧Vr1としてオペアンプ12の非反転入力端に供給され
る。このとき、オペアンプ12の反転入力端の電圧レベル
は基準電圧Vr1より小であるのでオペアンプ12の出力レ
ベルは高レベルとなりトランジスタ13がオンとなる。ト
ランジスタ13のオンにより酸素ポンプ素子1の電極板5,
6間にポンプ電流IPが流れる。
ポンプ電流IPが流れると、電池素子2の電極板7,8間に
は電圧Vsが発生し、電圧Vsは非反転増幅器30によって電
圧増幅されてオペアンプ12の反転入力端に供給される。
電圧Vsが上昇すると、非反転増幅器30の出力電圧Vs′も
上昇する。出力電圧Vs′が基準電圧Vr1を越えるとオペ
アンプ12の出力レベルが低レベルに反転し、トランジス
タ13がオフとなる。トランジスタ13のオフによりポンプ
電流IPが減少するので電池素子2の電極板7,8間の発生
電圧Vsが低下し、非反転増幅器30からオペアンプ12の反
転入力端に供給される電圧Vs′も低下する。電圧Vs′が
基準電圧Vr1を下回ると再びオペアンプ12の出力レベル
が高レベルとなり、ポンプ電流IPを増加せしめる。この
動作が高速にて繰り返されるので電圧Vsは一定値に制御
されると共に空燃比制御回路31から出力されたディジタ
ル信号の内容に応じた電圧となる。
基準電圧Vr1のオペアンプ12への供給時に酸素ポンプ素
子1の電極板5,6間を流れるポンプ電流値IPは抵抗15の
端子電圧VPによって検出され、その端子電圧VPは制御回
路31のIP入力端に供給される。
空燃比制御回路31はエンジン回転に同期して次の如く動
作する。第4図に示すように先ず、ポンプ電流値IPとし
て端子電圧VPを読み込み(ステップ51)、また識別信号
を読み込む(ステップ52)。その読み込んだ識別信号に
応じた補正係数Kを設定し(ステップ53)、読み込んだ
ポンプ電流値IPに補正係数Kを乗算しその算出値を新た
なポンプ電流値IPとする(ステップ54)。空燃比制御回
路31は読み込んだ識別信号に対応する補正係数Kを予め
メモリに記憶されたデータマップから検索して決定す
る。次いで、そのポンプ電流値IPが目標空燃比に対応す
る基準電流値Ir1より小であるか否かを判別する(ステ
ップ55)。IP<Ir1ならば、エンジンに供給された混合
気の空燃比がリッチであるとして空燃比制御回路31は電
磁弁45を開弁駆動して2次空気をエンジンに供給せしめ
る(ステップ56)。IP≧Ir1ならば、供給混合気の空燃
比がリーンであるとして電磁弁45の開弁駆動を停止して
2次空気のエンジンへの供給を停止させる(ステップ5
7)。
識別信号発生回路46から出力される識別信号は次の如く
設定される。先ず、酸素濃度センサ本体の製造ロット毎
に所定空燃比状態において電圧Vsが所定値になるように
酸素ポンプ素子1にポンプ電流を供給し、そのポンプ電
流値を測定する。第5図に示すように製造ロットにおけ
る各ポンプ電流値の分布を調べ、その分布中心と基準値
Aとの差がロット(2)の如く許容値A±l内ならば、
接続端子47,48間を開放状態にする。一方、ロット
(1)又は(3)の如く分布中心が許容値A±l外なら
ば、分布中心と基準値Aとの差に応じて接続端子47,48
間の抵抗値を定め、その値の抵抗を接続端子47,48間に
接続する。よって、接続される抵抗の値に応じて電圧VB
の分圧電圧が異なるのでこの分圧電圧がセンサの出力特
性を表わす識別信号として空燃比制御回路31に供給され
る。
なお、上記した本考案の実施例においては、識別信号発
生回路が固定抵抗器による分圧回路によって形成されて
いるが、可変抵抗器による分圧回路によって識別信号発
生回路を形成しても良い。また任意に異なるディジタル
信号を発生することができるようにしても良いのであ
る。
また、上記した本考案の実施例においては、製造ロット
単位で同一の識別信号を設定するようになされている
が、1つの酸素濃度センサ毎に適切な識別信号を設定す
るようにしても良い。
考案の効果 以上の如く、本考案の空燃比制御装置においては、酸素
濃度センサの出力特性の基準特性からの誤差を示す識別
信号を発生し、その識別信号に応じて酸素濃度センサの
出力レベルを補正するので酸素濃度センサ自体に製造上
のばらつきがあっても所望の出力特性を得ることができ
る。よって、供給混合気の空燃比を正確に判別すること
ができ、排気浄化性能の向上を図ることができる。また
酸素濃度センサの歩止りを向上させることができ、生産
上のコスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案の実施例を示す概略図、第2図は第1図
の装置を具体的に示す回路図、第3図は識別信号発生回
路の具体的構成を示す回路図、第4図は空燃比制御回路
の動作を示すフロー図、第5図は各製造ロット毎のセン
サ出力のばらつきを示す図である。 主要部分の符号の説明 1……酸素ポンプ素子 2……電池素子 3……間隙部 4……スペーサ 5ないし8……電極板 11……電流供給回路 30……非反転増幅器 44……コネクタ 45……電磁弁 46……識別信号発生回路

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃エンジンの排気ガス通路内に設けられ
    排気ガス中の酸素濃度に比例した出力を発生する酸素濃
    度センサと、該酸素濃度センサの出力特性の基準特性か
    らの誤差を示す識別信号を発生する信号発生手段と、前
    記識別信号に対応する補正係数を設定する演算手段と、
    前記補正係数に応じて前記酸素濃度センサの出力レベル
    を補正して出力する補正手段と、エンジンに供給される
    混合気の空燃比を前記補正手段の出力レベルに基づいて
    調整する空燃比調整手段とからなることを特徴とする空
    燃比制御装置。
JP1986014758U 1986-02-04 1986-02-04 内燃エンジンの空燃比制御装置 Expired - Lifetime JPH0727391Y2 (ja)

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