JPH0829388A - 空燃比センサの制御方法及び装置 - Google Patents
空燃比センサの制御方法及び装置Info
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- JPH0829388A JPH0829388A JP6158853A JP15885394A JPH0829388A JP H0829388 A JPH0829388 A JP H0829388A JP 6158853 A JP6158853 A JP 6158853A JP 15885394 A JP15885394 A JP 15885394A JP H0829388 A JPH0829388 A JP H0829388A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】リツチ領域までひろげた空燃比測定範囲におい
て、空燃比センサ電極へ種々の変動要因に対しても余裕
のある印加電圧の供給を可能とする空燃比センサの制御
方法及び装置を提供する。 【構成】空燃比を空気過剰率に換算して空気過剰率が
０．１変化する各点毎に、限界電流領域が始まる開始電
圧と限界電流領域が終わる終了電圧の間を一定比率で分
割して印加電圧値を求める印加電圧値判定手段１１０
と、求めた各印加電圧値と空燃比センサ１０の出力電流
の関係を予め制御回路のマイクロコンピュ−タ１１のデ
ータテーブル１１２０に記憶するデータ記憶手段１１２
と、周期的に空燃比センサ１０の出力電流をマイクロコ
ンピュータ１１に入力することにより、記憶された複数
の印加電圧値の中から出力電流に対応した印加電圧値を
検索する印加電圧値検索手段１１４で構成する。
て、空燃比センサ電極へ種々の変動要因に対しても余裕
のある印加電圧の供給を可能とする空燃比センサの制御
方法及び装置を提供する。 【構成】空燃比を空気過剰率に換算して空気過剰率が
０．１変化する各点毎に、限界電流領域が始まる開始電
圧と限界電流領域が終わる終了電圧の間を一定比率で分
割して印加電圧値を求める印加電圧値判定手段１１０
と、求めた各印加電圧値と空燃比センサ１０の出力電流
の関係を予め制御回路のマイクロコンピュ−タ１１のデ
ータテーブル１１２０に記憶するデータ記憶手段１１２
と、周期的に空燃比センサ１０の出力電流をマイクロコ
ンピュータ１１に入力することにより、記憶された複数
の印加電圧値の中から出力電流に対応した印加電圧値を
検索する印加電圧値検索手段１１４で構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の空燃比セン
サを制御する空燃比センサの制御方法及び装置に関する
ものである。
サを制御する空燃比センサの制御方法及び装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来技術】内燃機関の燃焼ガスの空燃比を測定するセ
ンサとして、袋管状をした酸素イオン透過性固体電解質
の両面に電極を設けて一方の外側電極を多孔性拡散膜で
被覆した素子の、内側に大気を導入し、外側を測定ガス
にさらし、電極の両端に電圧を印加したとき、測定ガス
の空燃比に応じて素子に流れる限界電流を測定すること
により空燃比を測る限界電流型空燃比センサが知られて
いる。図７は、このような限界電流方式の空燃比センサ
における電極間印加電圧Ｖｓと出力電流Ｉｐの関係を示
すグラフで、空燃比を空気過剰率λ（λ＝空気／燃料）
であらわし、空気過剰率λが０．８からＡＩＲまでの特
性を示している。特性の立上がり部分はセンサの内部抵
抗Ｒｉに主に依存し、印加電圧の増加とともに出力電流
が増加する。フラットな部分は空気過剰率によつてきま
る限界電流領域をあらわす。このフラットな特性は次の
ようにして決まる。センサを流れる電流は、拡散抵抗膜
を透して外側電極に到達した測定ガス中の酸素が電極で
イオン化され、センサに印加された電圧により固体電解
質の中を移動することで発生する。拡散抵抗膜を透して
外側電極に拡散してくる酸素の量は拡散抵抗膜で律速さ
れて空気過剰率λ毎の一定の値となる。このため、出力
電流も印加電圧に依存しない一定の値となる。その範囲
を越えて印加電圧を上げてゆくと、しだいに電解質内の
電子が強制的に流れる電子伝導領域となり、特性は再び
右上がりの傾向を示す。このように、限界電流領域の開
始点と終了点では特性が曲線を描くため、空燃比を測定
するときは、測定点を限界電流領域の特性のフラットな
ところに定めないと、得られる電流−空燃比特性カーブ
が歪んだり、安定した電流値の測定が難しくなり測定精
度が悪くなる問題がある。従来より、このようなセンサ
において電極間に電圧を印加する方法として、空気過剰
率λが１以上のリーン領域の測定の場合、例えば特開昭
５９ー１７０７５８号公報記載のように、出力電流に依
存しない一定電圧Ｖａと電流の立ち上がり部分の傾斜α
を比例係数とする出力電流に比例する電圧Ｖｖを加算し
た電圧Ｖｓ（＝Ｖａ＋Ｖｖ）を印加する方法がある。
ンサとして、袋管状をした酸素イオン透過性固体電解質
の両面に電極を設けて一方の外側電極を多孔性拡散膜で
被覆した素子の、内側に大気を導入し、外側を測定ガス
にさらし、電極の両端に電圧を印加したとき、測定ガス
の空燃比に応じて素子に流れる限界電流を測定すること
により空燃比を測る限界電流型空燃比センサが知られて
いる。図７は、このような限界電流方式の空燃比センサ
における電極間印加電圧Ｖｓと出力電流Ｉｐの関係を示
すグラフで、空燃比を空気過剰率λ（λ＝空気／燃料）
であらわし、空気過剰率λが０．８からＡＩＲまでの特
性を示している。特性の立上がり部分はセンサの内部抵
抗Ｒｉに主に依存し、印加電圧の増加とともに出力電流
が増加する。フラットな部分は空気過剰率によつてきま
る限界電流領域をあらわす。このフラットな特性は次の
ようにして決まる。センサを流れる電流は、拡散抵抗膜
を透して外側電極に到達した測定ガス中の酸素が電極で
イオン化され、センサに印加された電圧により固体電解
質の中を移動することで発生する。拡散抵抗膜を透して
外側電極に拡散してくる酸素の量は拡散抵抗膜で律速さ
れて空気過剰率λ毎の一定の値となる。このため、出力
電流も印加電圧に依存しない一定の値となる。その範囲
を越えて印加電圧を上げてゆくと、しだいに電解質内の
電子が強制的に流れる電子伝導領域となり、特性は再び
右上がりの傾向を示す。このように、限界電流領域の開
始点と終了点では特性が曲線を描くため、空燃比を測定
するときは、測定点を限界電流領域の特性のフラットな
ところに定めないと、得られる電流−空燃比特性カーブ
が歪んだり、安定した電流値の測定が難しくなり測定精
度が悪くなる問題がある。従来より、このようなセンサ
において電極間に電圧を印加する方法として、空気過剰
率λが１以上のリーン領域の測定の場合、例えば特開昭
５９ー１７０７５８号公報記載のように、出力電流に依
存しない一定電圧Ｖａと電流の立ち上がり部分の傾斜α
を比例係数とする出力電流に比例する電圧Ｖｖを加算し
た電圧Ｖｓ（＝Ｖａ＋Ｖｖ）を印加する方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記、
従来の方法では、空気過剰率が１以下のリッチ領域まで
電流値の測定範囲を拡大した場合、リツチ領域では飽和
して直線性が劣化し、限界電流領域をはずれてしまい測
定不可能となる場合がある。また、限界領域内に入る場
合でも領域の端にかたより種々の変動で限界電流領域を
外れる可能性が大きく、安定動作の余裕が少ない。
従来の方法では、空気過剰率が１以下のリッチ領域まで
電流値の測定範囲を拡大した場合、リツチ領域では飽和
して直線性が劣化し、限界電流領域をはずれてしまい測
定不可能となる場合がある。また、限界領域内に入る場
合でも領域の端にかたより種々の変動で限界電流領域を
外れる可能性が大きく、安定動作の余裕が少ない。
【０００４】本発明の目的は、リツチ領域までひろげた
空燃比測定範囲において、空燃比センサ電極へ種々の変
動要因に対しても余裕のある印加電圧の供給を可能とす
る空燃比センサの制御方法及び装置を提供することにあ
る。
空燃比測定範囲において、空燃比センサ電極へ種々の変
動要因に対しても余裕のある印加電圧の供給を可能とす
る空燃比センサの制御方法及び装置を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、袋管状の酸素イオン伝導性固体電解質の
両面に設けられた第１電極および第２電極を有し、前記
第１電極の上に多孔質の拡散抵抗膜を被覆し、前記第２
電極側に大気を導入し、前記第１電極側を測定ガスにさ
らす空燃比センサであって、前記両電極間に電源電圧と
して所定の印加電圧を印加したとき前記両電極間に流れ
る出力電流を測定して空燃比を求める空燃比センサの制
御方法において、前記空燃比を空気過剰率に換算して空
気過剰率が０．１変化する各点毎に、限界電流領域が始
まる開始電圧と限界電流領域が終わる終了電圧の間を一
定比率で分割して前記印加電圧値求め、該求めた各印加
電圧値と前記空燃比センサの前記出力電流の関係を予め
制御回路のマイクロコンピュ−タのデータテーブルに記
憶しておき、周期的に前記空燃比センサの出力電流を前
記マイクロコンピュータに入力することにより、前記記
憶された複数の印加電圧値の中から前記出力電流に対応
した印加電圧値を検索することを特徴とする空燃センサ
の制御方法を提供する。
に、本発明は、袋管状の酸素イオン伝導性固体電解質の
両面に設けられた第１電極および第２電極を有し、前記
第１電極の上に多孔質の拡散抵抗膜を被覆し、前記第２
電極側に大気を導入し、前記第１電極側を測定ガスにさ
らす空燃比センサであって、前記両電極間に電源電圧と
して所定の印加電圧を印加したとき前記両電極間に流れ
る出力電流を測定して空燃比を求める空燃比センサの制
御方法において、前記空燃比を空気過剰率に換算して空
気過剰率が０．１変化する各点毎に、限界電流領域が始
まる開始電圧と限界電流領域が終わる終了電圧の間を一
定比率で分割して前記印加電圧値求め、該求めた各印加
電圧値と前記空燃比センサの前記出力電流の関係を予め
制御回路のマイクロコンピュ−タのデータテーブルに記
憶しておき、周期的に前記空燃比センサの出力電流を前
記マイクロコンピュータに入力することにより、前記記
憶された複数の印加電圧値の中から前記出力電流に対応
した印加電圧値を検索することを特徴とする空燃センサ
の制御方法を提供する。
【０００６】また、上記目的の他の達成手段として、袋
管状の酸素イオン伝導性固体電解質の両面に設けられた
第１電極および第２電極を有し、前記第１電極の上に多
孔質の拡散抵抗膜を被覆し、前記第２電極側に大気を導
入し、前記第１電極側を測定ガスにさらす空燃比センサ
であって、前記両電極間に電源電圧として所定の印加電
圧を印加したとき前記両電極間に流れる出力電流を測定
して空燃比を求める空燃比センサの制御装置において、
前記空燃比を空気過剰率に換算して空気過剰率が０．１
変化する各点毎に、限界電流領域が始まる開始電圧と限
界電流領域が終わる終了電圧の間を一定比率で分割して
前記印加電圧値を求める印加電圧値判定手段と、該印加
電圧値判定手段で求めた各印加電圧値と前記空燃比セン
サの前記出力電流の関係を予め制御回路のマイクロコン
ピュ−タのデータテーブルに記憶するデータ記憶手段
と、周期的に前記空燃比センサの出力電流を前記マイク
ロコンピュータに入力することにより、前記データ記憶
手段に記憶された複数の印加電圧値の中から前記出力電
流に対応した印加電圧値を検索する印加電圧値検索手段
を備えたことを特徴とする空燃センサの制御装置を提供
する。
管状の酸素イオン伝導性固体電解質の両面に設けられた
第１電極および第２電極を有し、前記第１電極の上に多
孔質の拡散抵抗膜を被覆し、前記第２電極側に大気を導
入し、前記第１電極側を測定ガスにさらす空燃比センサ
であって、前記両電極間に電源電圧として所定の印加電
圧を印加したとき前記両電極間に流れる出力電流を測定
して空燃比を求める空燃比センサの制御装置において、
前記空燃比を空気過剰率に換算して空気過剰率が０．１
変化する各点毎に、限界電流領域が始まる開始電圧と限
界電流領域が終わる終了電圧の間を一定比率で分割して
前記印加電圧値を求める印加電圧値判定手段と、該印加
電圧値判定手段で求めた各印加電圧値と前記空燃比セン
サの前記出力電流の関係を予め制御回路のマイクロコン
ピュ−タのデータテーブルに記憶するデータ記憶手段
と、周期的に前記空燃比センサの出力電流を前記マイク
ロコンピュータに入力することにより、前記データ記憶
手段に記憶された複数の印加電圧値の中から前記出力電
流に対応した印加電圧値を検索する印加電圧値検索手段
を備えたことを特徴とする空燃センサの制御装置を提供
する。
【０００７】
【作用】本発明によれば、周期的に空燃比センサの出力
電流をマイクロコンピュータに入力すると、出力電流に
対応した印加電圧がデータテーブルから検索され、空燃
比センサの電極に印加される。データテーブルには、予
め各空燃比において限界電流領域の開始点と終了点を一
定比率で分割することより求められ最も安定した出力電
流が得られる印加電圧が記憶されているので、空燃比セ
ンサはそのときの空燃比において最適の印加電圧に制御
される。これにより、精度の良い、正確な空燃比の測定
が可能となる。
電流をマイクロコンピュータに入力すると、出力電流に
対応した印加電圧がデータテーブルから検索され、空燃
比センサの電極に印加される。データテーブルには、予
め各空燃比において限界電流領域の開始点と終了点を一
定比率で分割することより求められ最も安定した出力電
流が得られる印加電圧が記憶されているので、空燃比セ
ンサはそのときの空燃比において最適の印加電圧に制御
される。これにより、精度の良い、正確な空燃比の測定
が可能となる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の一実施例に係る空燃比センサ
の制御方法及び装置について、図面を用いて説明する。
の制御方法及び装置について、図面を用いて説明する。
【０００９】図１は、空燃比センサを制御する制御装置
の全体構成を示す。
の全体構成を示す。
【００１０】制御装置は、空燃比センサ１０およびマイ
クロコンピュータ１１を含めた制御回路部で構成されて
いる。
クロコンピュータ１１を含めた制御回路部で構成されて
いる。
【００１１】マイクロコンピュータ１１には、印加電圧
値判定手段１１０と、データ記憶手段１１２と、印加電
圧値検索手段１１４と、印加電圧値補間計算手段１１６
が備えられている。
値判定手段１１０と、データ記憶手段１１２と、印加電
圧値検索手段１１４と、印加電圧値補間計算手段１１６
が備えられている。
【００１２】印加電圧値判定手段１１０は、空燃比を空
気過剰率に換算して空気過剰率が０．１変化する各点毎
に、限界電流領域が始まる開始電圧と限界電流領域が終
わる終了電圧の間を一定比率で分割して前記印加電圧値
を求める。
気過剰率に換算して空気過剰率が０．１変化する各点毎
に、限界電流領域が始まる開始電圧と限界電流領域が終
わる終了電圧の間を一定比率で分割して前記印加電圧値
を求める。
【００１３】データ記憶手段１１２は、印加電圧値判定
手段１１０で求めた各印加電圧値と空燃比センサ１０の
出力電流の関係を予めデータテーブル１１２０に記憶す
る。
手段１１０で求めた各印加電圧値と空燃比センサ１０の
出力電流の関係を予めデータテーブル１１２０に記憶す
る。
【００１４】印加電圧値検索手段１１４は、周期的に空
燃比センサの出力電流がマイクロコンピュータ１１に入
力されることにより、データ記憶手段１１２に記憶され
た複数の印加電圧値の中から出力電流に対応した印加電
圧値を検索する。
燃比センサの出力電流がマイクロコンピュータ１１に入
力されることにより、データ記憶手段１１２に記憶され
た複数の印加電圧値の中から出力電流に対応した印加電
圧値を検索する。
【００１５】印加電圧値補間計算手段１１６は、印加電
圧値検索手段１１４で検索された印加電圧値を補間計算
する。
圧値検索手段１１４で検索された印加電圧値を補間計算
する。
【００１６】制御回路部において、演算増幅器２０，ト
ランジスタ２１，２２からなる回路はプシュプル結合の
出力段をもつゲイン１の増幅器３０であり、入力側に接
続された抵抗１８，１９の分圧電圧Ｖｅを出力し空燃比
センサ１０の第２電極３に一定電圧として供給される。
これにより、空燃比がリーンとリッチで電流Ｉｐの向き
が逆になる場合でも空燃比センサ１０の第１電極２に正
電圧を印加するだけでよいようにしている。演算増幅器
１５，トランジスタ１６，１７からなる回路はプシュプ
ル結合の出力段をもつゲイン１の増幅器４０であり、そ
の出力電圧Ｖａはセンサ出力電流検出用抵抗Ｒ１４を通
して空燃比センサ１０の第１電極２に接続され、この出
力電圧Ｖａと上記分圧電圧Ｖｅの差電圧Ｖｓが空燃比セ
ンサ１０の印加電圧となる。出力電圧ＶａはＤ／Ａ変換
器１２を通してマイクロコンピュータ１１のデジタル出
力で制御され、空燃比センサ１０の印加電圧Ｖｓが空燃
比に応じた電圧になるように制御される。差動増幅器１
３はセンサ出力電流検出用抵抗１４の両端電圧を増幅す
る。マイクロコンピュータ１１はアナログ入力からこの
差動増幅器１３の出力を読み込むことにより空燃比セン
サ１０の出力電流を測定する。
ランジスタ２１，２２からなる回路はプシュプル結合の
出力段をもつゲイン１の増幅器３０であり、入力側に接
続された抵抗１８，１９の分圧電圧Ｖｅを出力し空燃比
センサ１０の第２電極３に一定電圧として供給される。
これにより、空燃比がリーンとリッチで電流Ｉｐの向き
が逆になる場合でも空燃比センサ１０の第１電極２に正
電圧を印加するだけでよいようにしている。演算増幅器
１５，トランジスタ１６，１７からなる回路はプシュプ
ル結合の出力段をもつゲイン１の増幅器４０であり、そ
の出力電圧Ｖａはセンサ出力電流検出用抵抗Ｒ１４を通
して空燃比センサ１０の第１電極２に接続され、この出
力電圧Ｖａと上記分圧電圧Ｖｅの差電圧Ｖｓが空燃比セ
ンサ１０の印加電圧となる。出力電圧ＶａはＤ／Ａ変換
器１２を通してマイクロコンピュータ１１のデジタル出
力で制御され、空燃比センサ１０の印加電圧Ｖｓが空燃
比に応じた電圧になるように制御される。差動増幅器１
３はセンサ出力電流検出用抵抗１４の両端電圧を増幅す
る。マイクロコンピュータ１１はアナログ入力からこの
差動増幅器１３の出力を読み込むことにより空燃比セン
サ１０の出力電流を測定する。
【００１７】図２は、図１の空燃比センサを制御するフ
ローチャートを示す。まず、ステップ２１０で、各空燃
比における空燃比センサ１０ヘの最適な印加電圧値を、
空燃比を空気過剰率に換算して空気過剰率が０．１変化
する各点毎に、限界電流領域が始まる開始電圧と限界電
流領域が終わる終了電圧の間を一定比率で分割して求め
る。次に、求めた印加電圧値と空燃比センサの出力電流
の関係を予め制御回路のマイクロコンピュ−タ１１のデ
ータテーブル１１２０に記憶する（ステップ２１２）。
次に、周期的に空燃比センサの出力電流をマイクロコン
ピュータ１１に入力することにより（ステップ２１
４）、記憶された印加電圧値の中から出力電流に対応し
た印加電圧値を検索する（ステップ２１６）。ここで、
出力電流がデータテーブル１１２０に記憶された印加電
圧値と一致するか否か比較する（ステップ２１８）。一
致する場合は空燃比センサに検索した印加電圧値をその
まま印加する（ステップ２２０）。一致しない場合は補
間により印加電圧値を計算し（ステップ２２２）、計算
した印加電圧値を印加する（ステップ２２０）。
ローチャートを示す。まず、ステップ２１０で、各空燃
比における空燃比センサ１０ヘの最適な印加電圧値を、
空燃比を空気過剰率に換算して空気過剰率が０．１変化
する各点毎に、限界電流領域が始まる開始電圧と限界電
流領域が終わる終了電圧の間を一定比率で分割して求め
る。次に、求めた印加電圧値と空燃比センサの出力電流
の関係を予め制御回路のマイクロコンピュ−タ１１のデ
ータテーブル１１２０に記憶する（ステップ２１２）。
次に、周期的に空燃比センサの出力電流をマイクロコン
ピュータ１１に入力することにより（ステップ２１
４）、記憶された印加電圧値の中から出力電流に対応し
た印加電圧値を検索する（ステップ２１６）。ここで、
出力電流がデータテーブル１１２０に記憶された印加電
圧値と一致するか否か比較する（ステップ２１８）。一
致する場合は空燃比センサに検索した印加電圧値をその
まま印加する（ステップ２２０）。一致しない場合は補
間により印加電圧値を計算し（ステップ２２２）、計算
した印加電圧値を印加する（ステップ２２０）。
【００１８】図３は、図１の空燃比センサ１０の構成を
示す。ジルコニアからなる酸素イオン伝導性の固体電解
質１は袋管状の形状をなし、固体電解質１の外側には多
孔質の白金からなる第１電極２が、また内側にも同様に
多孔質の白金からなる第２電極３が被覆されている。そ
して、第１電極２の外側には、多孔質の拡散抵抗体４が
被覆されている。また、固体電解質１の内側にはセラミ
ック保護層で被覆された白金からなるヒータ６が取り付
けられ、ヒータ制御については特に説明しないが、固体
電解質１を動作温度（約６５０゜Ｃ）に加熱する。これ
ら全体はハウジング７内に納められ、ハウジングの外に
出て測定ガスにさらされる拡散抵抗体４の外側には保護
管５が被覆されている。電極２，３及びヒータ６にはリ
−ド線が接続されセンサの外に引き出されている。
示す。ジルコニアからなる酸素イオン伝導性の固体電解
質１は袋管状の形状をなし、固体電解質１の外側には多
孔質の白金からなる第１電極２が、また内側にも同様に
多孔質の白金からなる第２電極３が被覆されている。そ
して、第１電極２の外側には、多孔質の拡散抵抗体４が
被覆されている。また、固体電解質１の内側にはセラミ
ック保護層で被覆された白金からなるヒータ６が取り付
けられ、ヒータ制御については特に説明しないが、固体
電解質１を動作温度（約６５０゜Ｃ）に加熱する。これ
ら全体はハウジング７内に納められ、ハウジングの外に
出て測定ガスにさらされる拡散抵抗体４の外側には保護
管５が被覆されている。電極２，３及びヒータ６にはリ
−ド線が接続されセンサの外に引き出されている。
【００１９】図４は、各空燃比における空燃比センサ１
０ヘの最適な印加電圧を示すグラフで、たとえば測定ガ
スが大気のときの限界電流領域に入る最初の電圧をＶ
ｓ’とし限界電流領域の終了点の電圧をＶｓ”としたと
きＶｓ”とＶｓ”間をｍ対ｎの比で分割して求めた電圧
Ｖｓ９を大気時の限界電流測定印加電圧とする。１．５
から０．８の各空気過剰率λにおいても同じ比率で分割
してＶｓ８からＶｓ１を求める。このＶｓ９からＶｓ１
までの値とそのときの出力電流Ｉｐ９からＩｐ１をマイ
クロコンピュータ１１のデータテーブル１１２０に記憶
する。
０ヘの最適な印加電圧を示すグラフで、たとえば測定ガ
スが大気のときの限界電流領域に入る最初の電圧をＶ
ｓ’とし限界電流領域の終了点の電圧をＶｓ”としたと
きＶｓ”とＶｓ”間をｍ対ｎの比で分割して求めた電圧
Ｖｓ９を大気時の限界電流測定印加電圧とする。１．５
から０．８の各空気過剰率λにおいても同じ比率で分割
してＶｓ８からＶｓ１を求める。このＶｓ９からＶｓ１
までの値とそのときの出力電流Ｉｐ９からＩｐ１をマイ
クロコンピュータ１１のデータテーブル１１２０に記憶
する。
【００２０】図５は、最適な印加電圧を記憶するデータ
テ−ブル１１２０を示す。空燃比センサ１０の印加電圧
を制御するときは、データテーブル１１２０から、測定
した出力電流に対応した印加電圧を求め、これを空燃比
センサ１０に供給する。例えば、周期的に空燃比センサ
１０の出力電流Ｉｐ９をマイクロコンピュータ１１に入
力すると、出力電流に対応した印加電圧Ｖｓ９がデータ
テーブル１１２０から検索され、空燃比センサの電極に
印加される。データテーブル１１２０には予め各空燃比
における最適な印加電圧が記憶されているので、空燃比
センサはそのときの空燃比において最適の印加電圧に制
御される。
テ−ブル１１２０を示す。空燃比センサ１０の印加電圧
を制御するときは、データテーブル１１２０から、測定
した出力電流に対応した印加電圧を求め、これを空燃比
センサ１０に供給する。例えば、周期的に空燃比センサ
１０の出力電流Ｉｐ９をマイクロコンピュータ１１に入
力すると、出力電流に対応した印加電圧Ｖｓ９がデータ
テーブル１１２０から検索され、空燃比センサの電極に
印加される。データテーブル１１２０には予め各空燃比
における最適な印加電圧が記憶されているので、空燃比
センサはそのときの空燃比において最適の印加電圧に制
御される。
【００２１】図６は、図２のフローチャートにおけるス
テップ２２２の補間計算のフローチャートを示す。ま
ず、ステップ２３２でマイクロコンピュータ１１は増幅
器１３の出力Ｖｐを読み込み、下記式よりそのときの限
界電流Ｉｐ’を求める。
テップ２２２の補間計算のフローチャートを示す。ま
ず、ステップ２３２でマイクロコンピュータ１１は増幅
器１３の出力Ｖｐを読み込み、下記式よりそのときの限
界電流Ｉｐ’を求める。
【００２２】Ｉｐ’＝Ｖｐ／（Ｒ＊Ｇ） ここで Ｒ：電流検出抵抗１４の抵抗値 Ｇ：増幅器１３のゲイン 次に、図５のデータテーブル１１２０を検索し、Ｉｐ’
がテ−ブル上のＩｐと一致しないときは補間により印加
電圧Ｖｓ’を計算する。すなわち、データテーブル１１
２０からＩｐ’より大きいすぐ上のＩｐｎ、Ｉｐ’より
小さいすぐ下のＩｐｎ−１を、またＩｐｎ，Ｉｐｎ−１
に対応するＶｓｎ，Ｖｓｎ−１を求める（ステップ２３
４）。次に、下記式よりＶｓ’をもとめる。
がテ−ブル上のＩｐと一致しないときは補間により印加
電圧Ｖｓ’を計算する。すなわち、データテーブル１１
２０からＩｐ’より大きいすぐ上のＩｐｎ、Ｉｐ’より
小さいすぐ下のＩｐｎ−１を、またＩｐｎ，Ｉｐｎ−１
に対応するＶｓｎ，Ｖｓｎ−１を求める（ステップ２３
４）。次に、下記式よりＶｓ’をもとめる。
【００２３】Ｖｓ’＝Ｖｓｎ−１＋（Ｖｓｎ−Ｖｓｎ−
１）＊Ｉｐ’／（Ｉｐｎ−Ｉｐｎ−１） 次に、Ｖｓ’にＶｅを加え、電流検出用抵抗１４の電圧
降下分のＲ＊Ｉｐ’を加算したＶａ（Ｖａ＝Ｖｅ＋Ｖ
ｓ’＋Ｒ＊Ｉｐ’）を求め、このＶａに相当する信号を
Ｄ／Ａコンバータにデジタル出力する（ステップ２３
６）。これにより、限界電流Ｉｐ’が示す空気過剰率λ
のときにおける最適電圧Ｖｓ’を空燃比センサ１０の電
極間に印加することができる。
１）＊Ｉｐ’／（Ｉｐｎ−Ｉｐｎ−１） 次に、Ｖｓ’にＶｅを加え、電流検出用抵抗１４の電圧
降下分のＲ＊Ｉｐ’を加算したＶａ（Ｖａ＝Ｖｅ＋Ｖ
ｓ’＋Ｒ＊Ｉｐ’）を求め、このＶａに相当する信号を
Ｄ／Ａコンバータにデジタル出力する（ステップ２３
６）。これにより、限界電流Ｉｐ’が示す空気過剰率λ
のときにおける最適電圧Ｖｓ’を空燃比センサ１０の電
極間に印加することができる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、空気過剰率がリッチか
らリーンまでの広い範囲にわたり空燃比センサへの印加
電圧を安定した限界電流領域に設定することにより、精
度が良く、正確な空燃比を測定することができる。
らリーンまでの広い範囲にわたり空燃比センサへの印加
電圧を安定した限界電流領域に設定することにより、精
度が良く、正確な空燃比を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る空燃比センサを制御す
る制御装置の全体構成を示すブロック図である。
る制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１の空燃比センサを制御するフローチャート
図である。
図である。
【図３】図１の空燃比センサの構成を示す図である。
【図４】図１の空燃比センサへの最適な印加電圧を示す
グラフである。
グラフである。
【図５】最適な印加電圧を記憶するデータテ−ブルを示
す図である。
す図である。
【図６】図２のステップ２２２の補間計算の詳細を示す
フローチャート図である。
フローチャート図である。
【図７】従来の電圧印加法に使用した空燃比センサの電
極間印加電圧と出力電流の関係を示すグラフである。
極間印加電圧と出力電流の関係を示すグラフである。
１…固体電解質、２…第１電極、３…第２電極、４…拡
散抵抗体、１０…空燃比センサ、１１…マイクロコンピ
ュータ、１１０…印加電圧値判定手段、１１２…データ
記憶手段、１１４…印加電圧値検索手段、１１６…印加
電圧値補間計算手段、１１２０…データテーブル
散抵抗体、１０…空燃比センサ、１１…マイクロコンピ
ュータ、１１０…印加電圧値判定手段、１１２…データ
記憶手段、１１４…印加電圧値検索手段、１１６…印加
電圧値補間計算手段、１１２０…データテーブル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上野 定寧 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 南 直樹 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地 ３ 日立オートモティブエンジニアリング 株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】袋管状の酸素イオン伝導性固体電解質の両
面に設けられた第１電極および第２電極を有し、前記第
１電極の上に多孔質の拡散抵抗膜を被覆し、前記第２電
極側に大気を導入し、前記第１電極側を測定ガスにさら
す空燃比センサであって、前記両電極間に電源電圧とし
て所定の印加電圧を印加したとき前記両電極間に流れる
出力電流を測定して空燃比を求める空燃比センサの制御
方法において、 前記空燃比を空気過剰率に換算して空気過剰率が０．１
変化する各点毎に、限界電流領域が始まる開始電圧と限
界電流領域が終わる終了電圧の間を一定比率で分割して
前記印加電圧の値を求め、該求めた各印加電圧値と前記
空燃比センサの前記出力電流の関係を予め制御回路のマ
イクロコンピュ−タのデータテーブルに記憶しておき、
周期的に前記空燃比センサの出力電流を前記マイクロコ
ンピュータに入力することにより、前記記憶された複数
の印加電圧値の中から前記出力電流に対応した印加電圧
値を検索することを特徴とする空燃センサの制御方法。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記出力
電流は、酸素の拡散速度が前記拡散抵抗体で律速される
ために前記両電極間の印加電圧に依存しない、測定ガス
中の酸素濃度に比例した出力電流となることを特徴とす
る空燃センサの制御方法。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項において、前記両電
極に印加する印加電圧値は、前記記憶された複数の印加
電圧値の中から前記出力電流に対応した印加電圧値を検
索し、補間計算して求めることを特徴とする空燃比セン
サの制御方法。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１項において、前記出力
電流の測定は、８ｍｓ〜４０ｍｓ間隔で周期的に行うこ
とを特徴とする空燃比センサの制御方法。 - 【請求項５】袋管状の酸素イオン伝導性固体電解質の両
面に設けられた第１電極および第２電極を有し、前記第
１電極の上に多孔質の拡散抵抗膜を被覆し、前記第２電
極側に大気を導入し、前記第１電極側を測定ガスにさら
す空燃比センサであって、前記両電極間に電源電圧とし
て所定の印加電圧を印加したとき前記両電極間に流れる
出力電流を測定して空燃比を求める空燃比センサの制御
装置において、 前記空燃比を空気過剰率に換算して空気過剰率が０．１
変化する各点毎に、限界電流領域が始まる開始電圧と限
界電流領域が終わる終了電圧の間を一定比率で分割して
前記印加電圧値を求める印加電圧値判定手段と、該印加
電圧値判定手段で求めた各印加電圧値と前記空燃比セン
サの前記出力電流の関係を予め制御回路のマイクロコン
ピュ−タのデータテーブルに記憶するデータ記憶手段
と、周期的に前記空燃比センサの出力電流を前記マイク
ロコンピュータに入力することにより、前記データ記憶
手段に記憶された複数の印加電圧値の中から前記出力電
流に対応した印加電圧値を検索する印加電圧値検索手段
を備えたことを特徴とする空燃センサの制御装置。 - 【請求項６】特許請求の範囲第５項において、前記空燃
センサの制御装置に、前記印加電圧値検索手段で検索さ
れた前記印加電圧値を補間計算する印加電圧値補間計算
手段を備えたことを特徴とする空燃比センサの制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6158853A JP3015673B2 (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | 空燃比センサの制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6158853A JP3015673B2 (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | 空燃比センサの制御方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0829388A true JPH0829388A (ja) | 1996-02-02 |
| JP3015673B2 JP3015673B2 (ja) | 2000-03-06 |
Family
ID=15680842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6158853A Expired - Fee Related JP3015673B2 (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | 空燃比センサの制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3015673B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014119026A1 (ja) | 2013-01-29 | 2014-08-07 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| JP2017207397A (ja) * | 2016-05-19 | 2017-11-24 | 日本特殊陶業株式会社 | ガス濃度検出装置 |
| JP2017207396A (ja) * | 2016-05-19 | 2017-11-24 | 日本特殊陶業株式会社 | ガス濃度検出装置 |
| US9995233B2 (en) | 2013-01-29 | 2018-06-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine |
-
1994
- 1994-07-11 JP JP6158853A patent/JP3015673B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014119026A1 (ja) | 2013-01-29 | 2014-08-07 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| US9400258B2 (en) | 2013-01-29 | 2016-07-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine |
| US9995233B2 (en) | 2013-01-29 | 2018-06-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine |
| JP2017207397A (ja) * | 2016-05-19 | 2017-11-24 | 日本特殊陶業株式会社 | ガス濃度検出装置 |
| JP2017207396A (ja) * | 2016-05-19 | 2017-11-24 | 日本特殊陶業株式会社 | ガス濃度検出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3015673B2 (ja) | 2000-03-06 |
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|---|---|---|---|
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