JPH09196889A - 空燃比検出装置 - Google Patents
空燃比検出装置Info
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- JPH09196889A JPH09196889A JP8005004A JP500496A JPH09196889A JP H09196889 A JPH09196889 A JP H09196889A JP 8005004 A JP8005004 A JP 8005004A JP 500496 A JP500496 A JP 500496A JP H09196889 A JPH09196889 A JP H09196889A
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- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
- F02D41/1456—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with sensor output signal being linear or quasi-linear with the concentration of oxygen
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 機関の空燃比を高精度に検出する空燃比検出
装置を提供する。 【解決手段】 機関１０の排気系に配設され電圧を印加
すると電流を発生する固体電解質からなる限界電流型の
空燃比センサ２０、空燃比センサ２０に限界電流領域内
の印加電圧を与えると共にこのときの限界電流を検出し
その検出電流の大きさに比例する出力を発生する空燃比
センサ回路３０、機関１０の始動時からの所定時間にお
いて空燃比センサ回路３０への印加電圧を限界電流領域
外の電圧に切り換えたときの空燃比センサ回路３０の出
力値変化の検出手段４０、上記出力値変化が所定値より
も小さいか否かを判断する判断手段５０、上記出力値変
化が所定値より小さいと判断されたときの空燃比センサ
回路３０の出力値に基づいて、空燃比センサ回路３０の
出力値の空燃比に対する出力誤差を補正する補正手段６
０を備え、空燃比センサ回路３０の出力値に基づき機関
空燃比を検出する。
装置を提供する。 【解決手段】 機関１０の排気系に配設され電圧を印加
すると電流を発生する固体電解質からなる限界電流型の
空燃比センサ２０、空燃比センサ２０に限界電流領域内
の印加電圧を与えると共にこのときの限界電流を検出し
その検出電流の大きさに比例する出力を発生する空燃比
センサ回路３０、機関１０の始動時からの所定時間にお
いて空燃比センサ回路３０への印加電圧を限界電流領域
外の電圧に切り換えたときの空燃比センサ回路３０の出
力値変化の検出手段４０、上記出力値変化が所定値より
も小さいか否かを判断する判断手段５０、上記出力値変
化が所定値より小さいと判断されたときの空燃比センサ
回路３０の出力値に基づいて、空燃比センサ回路３０の
出力値の空燃比に対する出力誤差を補正する補正手段６
０を備え、空燃比センサ回路３０の出力値に基づき機関
空燃比を検出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は空燃比検出装置に関
し、特に限界電流型空燃比センサや空燃比センサ回路の
もつ個々の特性に基づき内燃機関の空燃比を正確かつ高
精度に検出する空燃比検出装置に関する。
し、特に限界電流型空燃比センサや空燃比センサ回路の
もつ個々の特性に基づき内燃機関の空燃比を正確かつ高
精度に検出する空燃比検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関（以下機関と記す）の排気系に
配設され機関の排気ガスから機関の空燃比を検出しその
検出した空燃比に比例した出力を発生するリニア型の空
燃比センサが知られている。この空燃比センサを用いた
従来技術による空燃比フィードバック制御装置は、空燃
比センサの出力に対応する機関の空燃比を算出するマッ
プを予め台上試験（ベンチテスト）で作成し、作成した
マップを記憶回路に格納し、このマップと実機に使用さ
れる空燃比センサの出力とから機関の空燃比を算出し、
機関の空燃比が目標空燃比、例えば排気ガスを最も浄化
する理論空燃比になるようにフィードバック制御してい
る。
配設され機関の排気ガスから機関の空燃比を検出しその
検出した空燃比に比例した出力を発生するリニア型の空
燃比センサが知られている。この空燃比センサを用いた
従来技術による空燃比フィードバック制御装置は、空燃
比センサの出力に対応する機関の空燃比を算出するマッ
プを予め台上試験（ベンチテスト）で作成し、作成した
マップを記憶回路に格納し、このマップと実機に使用さ
れる空燃比センサの出力とから機関の空燃比を算出し、
機関の空燃比が目標空燃比、例えば排気ガスを最も浄化
する理論空燃比になるようにフィードバック制御してい
る。
【０００３】しかしながら上記従来技術による空燃比フ
ィードバック制御装置において、上記マップを作成する
ためにベンチテストに使用される空燃比センサおよび空
燃比センサの出力を処理するための処理回路（以下簡単
のため空燃比センサ回路と呼ぶ）は、実機に使用される
空燃比センサおよび空燃比センサ回路とそれぞれ異なる
ので、実機で検出される機関の空燃比に誤差が発生し、
正確な空燃比が得られず、空燃比フィードバック制御の
信頼性を欠き、ひいては機関の排気ガスの浄化性を悪化
させるという問題がある。
ィードバック制御装置において、上記マップを作成する
ためにベンチテストに使用される空燃比センサおよび空
燃比センサの出力を処理するための処理回路（以下簡単
のため空燃比センサ回路と呼ぶ）は、実機に使用される
空燃比センサおよび空燃比センサ回路とそれぞれ異なる
ので、実機で検出される機関の空燃比に誤差が発生し、
正確な空燃比が得られず、空燃比フィードバック制御の
信頼性を欠き、ひいては機関の排気ガスの浄化性を悪化
させるという問題がある。
【０００４】そこで本願出願人は、上記問題を解決する
空燃比検出装置、すなわち空燃比センサおよび空燃比セ
ンサ回路の固体差による出力誤差を補正して機関の空燃
比を正確かつ高精度に検出する空燃比検出装置を提案し
た（特願平７−１２３２５参照）。この空燃比検出装置
は、空燃比センサが非活性状態の時に空燃比センサ回路
からの出力値が理論空燃比に対応した出力値と等しいこ
とに着目し、この出力値を理論空燃比に対応する出力値
として機関の空燃比を求める際、出力誤差を補正するこ
とにより正確な空燃比を得るものである。
空燃比検出装置、すなわち空燃比センサおよび空燃比セ
ンサ回路の固体差による出力誤差を補正して機関の空燃
比を正確かつ高精度に検出する空燃比検出装置を提案し
た（特願平７−１２３２５参照）。この空燃比検出装置
は、空燃比センサが非活性状態の時に空燃比センサ回路
からの出力値が理論空燃比に対応した出力値と等しいこ
とに着目し、この出力値を理論空燃比に対応する出力値
として機関の空燃比を求める際、出力誤差を補正するこ
とにより正確な空燃比を得るものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記特願
平７−１２３２５の空燃比検出装置は、空燃比センサが
非活性状態であるか否かを機関水温により判定してお
り、空燃比センサの素子温度と機関水温とが対応しない
場合があり、空燃比センサの非活性状態の判定に誤りが
生じ、この結果理論空燃比に対応する出力値を誤検出す
る恐れがある。
平７−１２３２５の空燃比検出装置は、空燃比センサが
非活性状態であるか否かを機関水温により判定してお
り、空燃比センサの素子温度と機関水温とが対応しない
場合があり、空燃比センサの非活性状態の判定に誤りが
生じ、この結果理論空燃比に対応する出力値を誤検出す
る恐れがある。
【０００６】それゆえ本発明は上記問題を解決し、空燃
比センサの非活性状態を確実に判定し、理論空燃比に対
応する空燃比センサ回路の出力値を誤検出しないように
することにより、機関の空燃比を正確かつ高精度に検出
する空燃比検出装置を提供することを目的とする。
比センサの非活性状態を確実に判定し、理論空燃比に対
応する空燃比センサ回路の出力値を誤検出しないように
することにより、機関の空燃比を正確かつ高精度に検出
する空燃比検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の基本ブロ
ック構成図である。本図において本発明の空燃比検出装
置を破線で囲んで示す。前記目的を達成する本発明の空
燃比検出装置１は、内燃機関１０の排気系に配設され電
圧を印加すると電流を発生する固体電解質からなる限界
電流型空燃比センサ２０と、限界電流型空燃比センサ２
０に限界電流領域内の印加電圧を与えると共にこのとき
の限界電流を検出しその検出した電流の大きさに比例す
る出力を発生する空燃比センサ回路３０と、を備え、空
燃比センサ回路３０からの出力値に基づき内燃機関１０
の空燃比を検出する空燃比検出装置において、内燃機関
１０の始動時からの所定時間において空燃比センサ回路
３０への印加電圧を限界電流領域外の電圧に切り換えて
このときの空燃比センサ回路３０の出力値の変化を検出
する検出手段４０と、検出手段４０により検出される上
記出力値の変化が所定値よりも小さいか否かを判断する
判断手段５０と、判断手段５０により上記出力値の変化
が所定値より小さいと判断されたときの空燃比センサ回
路３０の出力値に基づいて、空燃比センサ回路３０の出
力値の空燃比に対する出力誤差を補正する補正手段６０
と、を備えたことを特徴とする。なお上記空燃比検出装
置１は、内燃機関１０の排気ガスから限界電流型空燃比
センサ２０と空燃比センサ回路３０とにより内燃機関１
０の空燃比に相当する電圧を空燃比センサ回路３０から
出力し、補正手段６０は空燃比センサ回路３０の出力値
を補正して内燃機関１０の空燃比に相当する正確な出力
を燃料噴射制御手段７０に入力し、燃料噴射制御手段７
０はこの補正された出力値に基づき内燃機関１０の空燃
比が目標空燃比となるように燃料噴射量を算出して内燃
機関１０に燃料を供給する。
ック構成図である。本図において本発明の空燃比検出装
置を破線で囲んで示す。前記目的を達成する本発明の空
燃比検出装置１は、内燃機関１０の排気系に配設され電
圧を印加すると電流を発生する固体電解質からなる限界
電流型空燃比センサ２０と、限界電流型空燃比センサ２
０に限界電流領域内の印加電圧を与えると共にこのとき
の限界電流を検出しその検出した電流の大きさに比例す
る出力を発生する空燃比センサ回路３０と、を備え、空
燃比センサ回路３０からの出力値に基づき内燃機関１０
の空燃比を検出する空燃比検出装置において、内燃機関
１０の始動時からの所定時間において空燃比センサ回路
３０への印加電圧を限界電流領域外の電圧に切り換えて
このときの空燃比センサ回路３０の出力値の変化を検出
する検出手段４０と、検出手段４０により検出される上
記出力値の変化が所定値よりも小さいか否かを判断する
判断手段５０と、判断手段５０により上記出力値の変化
が所定値より小さいと判断されたときの空燃比センサ回
路３０の出力値に基づいて、空燃比センサ回路３０の出
力値の空燃比に対する出力誤差を補正する補正手段６０
と、を備えたことを特徴とする。なお上記空燃比検出装
置１は、内燃機関１０の排気ガスから限界電流型空燃比
センサ２０と空燃比センサ回路３０とにより内燃機関１
０の空燃比に相当する電圧を空燃比センサ回路３０から
出力し、補正手段６０は空燃比センサ回路３０の出力値
を補正して内燃機関１０の空燃比に相当する正確な出力
を燃料噴射制御手段７０に入力し、燃料噴射制御手段７
０はこの補正された出力値に基づき内燃機関１０の空燃
比が目標空燃比となるように燃料噴射量を算出して内燃
機関１０に燃料を供給する。
【０００８】検出手段により限界電流型空燃比センサへ
の印加電圧を限界電流領域内の電圧から限界電流領域外
の電圧に切り換えることにより、センサ素子が暖まれば
確実に空燃比センサ回路からの出力値に変化が生じるも
のとし、判断手段によりその変化が所定値よりも小さい
か否かを判断することで、限界電流型空燃比センサの非
活性状態をより確実に判定できるようになるため、補正
手段により、限界電流型空燃比センサの非活性状態のと
きの空燃比センサ回路の出力値を、限界電流型空燃比セ
ンサが活性状態のときの機関の理論空燃比に対する空燃
比センサ回路の出力値とすることにより空燃比センサ回
路の理論空燃比に対する出力値を正確に検出し、その出
力値に基づき機関の空燃比に対する空燃比センサ回路の
出力値と予め基準となる限界電流型空燃比センサおよび
空燃比センサ回路を用いて検出した空燃比センサ回路の
出力値との間の誤差を補正する。それゆえ、機関の空燃
比がより高精度に検出可能となる。
の印加電圧を限界電流領域内の電圧から限界電流領域外
の電圧に切り換えることにより、センサ素子が暖まれば
確実に空燃比センサ回路からの出力値に変化が生じるも
のとし、判断手段によりその変化が所定値よりも小さい
か否かを判断することで、限界電流型空燃比センサの非
活性状態をより確実に判定できるようになるため、補正
手段により、限界電流型空燃比センサの非活性状態のと
きの空燃比センサ回路の出力値を、限界電流型空燃比セ
ンサが活性状態のときの機関の理論空燃比に対する空燃
比センサ回路の出力値とすることにより空燃比センサ回
路の理論空燃比に対する出力値を正確に検出し、その出
力値に基づき機関の空燃比に対する空燃比センサ回路の
出力値と予め基準となる限界電流型空燃比センサおよび
空燃比センサ回路を用いて検出した空燃比センサ回路の
出力値との間の誤差を補正する。それゆえ、機関の空燃
比がより高精度に検出可能となる。
【０００９】
【実施例】図２は実施例に採用した空燃比センサ回路の
電気回路図である。本図においてＲ１〜Ｒ６、Ｒ９〜Ｒ
１６は抵抗器、Ｃ１とＣ２はコンデンサ、Ｄ１〜Ｄ４は
ダイオード、Ｔｒ１〜Ｔｒ４はトランジスタ、ＯＰ１〜
ＯＰ３は演算増幅器を示す。定電圧Ｖ１とＶ２がこの空
燃比センサ回路に供給され、図中演算増幅器ＯＰ１とＯ
Ｐ２の間に示される電極Ｓ＋と電極Ｓ−の間に図示しな
い限界電流型空燃比センサ（以下、単に空燃比センサと
記す）が接続される。するとその電極間に接続された空
燃比センサには演算増幅器ＯＰ１とＯＰ２により設定さ
れた一定の電圧が供給される。抵抗器Ｒ１０は空燃比セ
ンサから発生される電流を検出するための抵抗器であ
る。供給電圧Ｖ１はトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４、演算
増幅器ＯＰ１〜ＯＰ３および空燃比センサを作動するた
めに供給される。供給電圧Ｖ２は演算増幅器ＯＰ１に精
度の高い基準電圧を入力するために供給される。供給電
圧Ｖ２は約５ボルトであり抵抗器Ｒ１とＲ２により３．
０ボルトに分圧された電圧が演算増幅器ＯＰ１に入力さ
れる。
電気回路図である。本図においてＲ１〜Ｒ６、Ｒ９〜Ｒ
１６は抵抗器、Ｃ１とＣ２はコンデンサ、Ｄ１〜Ｄ４は
ダイオード、Ｔｒ１〜Ｔｒ４はトランジスタ、ＯＰ１〜
ＯＰ３は演算増幅器を示す。定電圧Ｖ１とＶ２がこの空
燃比センサ回路に供給され、図中演算増幅器ＯＰ１とＯ
Ｐ２の間に示される電極Ｓ＋と電極Ｓ−の間に図示しな
い限界電流型空燃比センサ（以下、単に空燃比センサと
記す）が接続される。するとその電極間に接続された空
燃比センサには演算増幅器ＯＰ１とＯＰ２により設定さ
れた一定の電圧が供給される。抵抗器Ｒ１０は空燃比セ
ンサから発生される電流を検出するための抵抗器であ
る。供給電圧Ｖ１はトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４、演算
増幅器ＯＰ１〜ＯＰ３および空燃比センサを作動するた
めに供給される。供給電圧Ｖ２は演算増幅器ＯＰ１に精
度の高い基準電圧を入力するために供給される。供給電
圧Ｖ２は約５ボルトであり抵抗器Ｒ１とＲ２により３．
０ボルトに分圧された電圧が演算増幅器ＯＰ１に入力さ
れる。
【００１０】またＤ／Ａコンバータが入力端子ＩＴと演
算増幅器ＯＰ２の入力間に設けられ、入力端子ＩＴは図
示しない電子制御ユニットＥＣＵに接続され、ＥＣＵか
らデジタル信号が入力される。Ｄ／Ａコンバータの出力
電圧Ｖ３は、機関始動時には２．８ボルトとなり、機関
始動から所定時間経過後には３．３ボルトとなるように
ＥＣＵにより制御され、演算増幅器ＯＰ２に入力され
る。次に演算増幅器ＯＰ２の出力は後述するように電極
Ｓ＋と電極Ｓ−を介して空燃比センサに供給される電圧
および検出する機関の排気ガスの空燃比に応じて変化
し、空燃比センサが非活性状態または機関の排気ガスの
空燃比が理論空燃比のときは空燃比センサの内部電流が
０ｍＡとなるので、Ｖ３の電圧と等しくなる。そして演
算増幅器ＯＰ２の出力は積分回路の演算増幅器ＯＰ３に
入力され、それゆえ空燃比センサ回路の出力端子ＯＴか
らは機関の空燃比に応じて過渡的変化のない電圧が出力
される。なお電子制御ユニットＥＣＵは、例えばＣＰ
Ｕ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェースからなる
マイクロコンピュータシステムにより構成され、基本的
な機関の制御、例えば燃料噴射制御、点火時期制御、等
を実行する。
算増幅器ＯＰ２の入力間に設けられ、入力端子ＩＴは図
示しない電子制御ユニットＥＣＵに接続され、ＥＣＵか
らデジタル信号が入力される。Ｄ／Ａコンバータの出力
電圧Ｖ３は、機関始動時には２．８ボルトとなり、機関
始動から所定時間経過後には３．３ボルトとなるように
ＥＣＵにより制御され、演算増幅器ＯＰ２に入力され
る。次に演算増幅器ＯＰ２の出力は後述するように電極
Ｓ＋と電極Ｓ−を介して空燃比センサに供給される電圧
および検出する機関の排気ガスの空燃比に応じて変化
し、空燃比センサが非活性状態または機関の排気ガスの
空燃比が理論空燃比のときは空燃比センサの内部電流が
０ｍＡとなるので、Ｖ３の電圧と等しくなる。そして演
算増幅器ＯＰ２の出力は積分回路の演算増幅器ＯＰ３に
入力され、それゆえ空燃比センサ回路の出力端子ＯＴか
らは機関の空燃比に応じて過渡的変化のない電圧が出力
される。なお電子制御ユニットＥＣＵは、例えばＣＰ
Ｕ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェースからなる
マイクロコンピュータシステムにより構成され、基本的
な機関の制御、例えば燃料噴射制御、点火時期制御、等
を実行する。
【００１１】図３は図２に示す空燃比センサ回路の機関
始動直後の出力波形を示す図である。本図において横軸
は時間を示し縦軸は空燃比センサ回路の出力電圧を示
す。時刻ｔ0 に機関を始動すると空燃比センサ回路と空
燃比センサとにバッテリーおよびＥＣＵから電圧が印加
される。図２のＶ３の電圧はＥＣＵにより機関始動時に
は２．８ボルトとなるように設定されるので、空燃比セ
ンサ回路の出力電圧は時刻ｔ0 の０ボルトから急激に上
昇し例えば２秒後の時刻ｔ1 にはＶ３の電圧と等しい
２．８ボルトになる。このＶ３の電圧はＥＣＵにより機
関始動から５秒経過した時刻ｔ2 には３．３ボルトとな
るように設定されるので、空燃比センサ回路の出力電圧
も時刻ｔ2 から急激に上昇し３．３ボルトになる。その
後空燃比センサ回路の出力電圧は、空燃比センサが非活
性状態である間は３．３ボルトで一定であるが、やがて
空燃比センサが半活性状態になると図示するように３．
３ボルトを中心にして低い周波数で振幅するようにな
り、機関始動から１０秒経過した時刻ｔ3 に空燃比セン
サが活性状態になると同じく３．３ボルトを中心にして
高い周波数で振幅するようになる。前述したように空燃
比センサが発生する出力電流は空燃比センサが検出する
排気ガスの空燃比が理論空燃比のときまたは空燃比セン
サが非活性状態のときに０ｍＡとなる。それゆえこのと
きの空燃比センサ回路の出力電圧は機関始動時には２．
８ボルト、機関始動後には３．３ボルトに等しい。
始動直後の出力波形を示す図である。本図において横軸
は時間を示し縦軸は空燃比センサ回路の出力電圧を示
す。時刻ｔ0 に機関を始動すると空燃比センサ回路と空
燃比センサとにバッテリーおよびＥＣＵから電圧が印加
される。図２のＶ３の電圧はＥＣＵにより機関始動時に
は２．８ボルトとなるように設定されるので、空燃比セ
ンサ回路の出力電圧は時刻ｔ0 の０ボルトから急激に上
昇し例えば２秒後の時刻ｔ1 にはＶ３の電圧と等しい
２．８ボルトになる。このＶ３の電圧はＥＣＵにより機
関始動から５秒経過した時刻ｔ2 には３．３ボルトとな
るように設定されるので、空燃比センサ回路の出力電圧
も時刻ｔ2 から急激に上昇し３．３ボルトになる。その
後空燃比センサ回路の出力電圧は、空燃比センサが非活
性状態である間は３．３ボルトで一定であるが、やがて
空燃比センサが半活性状態になると図示するように３．
３ボルトを中心にして低い周波数で振幅するようにな
り、機関始動から１０秒経過した時刻ｔ3 に空燃比セン
サが活性状態になると同じく３．３ボルトを中心にして
高い周波数で振幅するようになる。前述したように空燃
比センサが発生する出力電流は空燃比センサが検出する
排気ガスの空燃比が理論空燃比のときまたは空燃比セン
サが非活性状態のときに０ｍＡとなる。それゆえこのと
きの空燃比センサ回路の出力電圧は機関始動時には２．
８ボルト、機関始動後には３．３ボルトに等しい。
【００１２】次に演算増幅器ＯＰ２の出力について説明
する。電極Ｓ＋と電極Ｓ−の間に接続され電圧が印加さ
れる固体電解質からなる空燃比センサは、機関の排気系
に配設され機関の排気ガスを受け内部電流を変化させ
る。演算増幅器ＯＰ２は空燃比センサから発生される電
流の変化に応じてその出力を変化させる。空燃比センサ
に限界電流領域内の印加電圧、例えば３．３ボルトが供
給される限り、空燃比センサは機関の排気ガスが理論空
燃比のときまたは空燃比センサが非活性状態のときに内
部電流を発生させない。それゆえ特願平７−１２３２５
の空燃比検出装置は、機関水温が３０°Ｃ未満のときに
空燃比センサが非活性状態であるとして、機関運転中絶
えず空燃比センサに３．３ボルトを供給して、機関始動
時からの所定時間における空燃比センサ回路の出力の平
均値をストイキ電圧、すなわち空燃比センサが理論空燃
比の機関の排気ガスを検出したときの空燃比センサ回路
の出力電圧とみなし、空燃比センサ回路の出力誤差の補
正を行った。
する。電極Ｓ＋と電極Ｓ−の間に接続され電圧が印加さ
れる固体電解質からなる空燃比センサは、機関の排気系
に配設され機関の排気ガスを受け内部電流を変化させ
る。演算増幅器ＯＰ２は空燃比センサから発生される電
流の変化に応じてその出力を変化させる。空燃比センサ
に限界電流領域内の印加電圧、例えば３．３ボルトが供
給される限り、空燃比センサは機関の排気ガスが理論空
燃比のときまたは空燃比センサが非活性状態のときに内
部電流を発生させない。それゆえ特願平７−１２３２５
の空燃比検出装置は、機関水温が３０°Ｃ未満のときに
空燃比センサが非活性状態であるとして、機関運転中絶
えず空燃比センサに３．３ボルトを供給して、機関始動
時からの所定時間における空燃比センサ回路の出力の平
均値をストイキ電圧、すなわち空燃比センサが理論空燃
比の機関の排気ガスを検出したときの空燃比センサ回路
の出力電圧とみなし、空燃比センサ回路の出力誤差の補
正を行った。
【００１３】しかしながら、機関水温が３０°未満であ
っても機関始動時からの所定時間において空燃比センサ
が非活性状態でなく図３に示すような半活性状態または
活性状態のことがある。例えば、機関停止後すぐに機関
を再始動した場合、空燃比センサが半活性状態または活
性状態であり、機関水温が例えば２５°Ｃである場合が
考えられる。この場合、空燃比センサ回路の出力をスト
イキ電圧とすると、図３の半活性状態または活性状態の
ときの変動した空燃比センサ回路の出力をストイキ電圧
として検出することになり、正確なストイキ電圧が検出
できない。次に空燃比センサの出力特性について説明す
る。
っても機関始動時からの所定時間において空燃比センサ
が非活性状態でなく図３に示すような半活性状態または
活性状態のことがある。例えば、機関停止後すぐに機関
を再始動した場合、空燃比センサが半活性状態または活
性状態であり、機関水温が例えば２５°Ｃである場合が
考えられる。この場合、空燃比センサ回路の出力をスト
イキ電圧とすると、図３の半活性状態または活性状態の
ときの変動した空燃比センサ回路の出力をストイキ電圧
として検出することになり、正確なストイキ電圧が検出
できない。次に空燃比センサの出力特性について説明す
る。
【００１４】図４は空燃比センサの出力特性を示す図で
ある。本図において横軸は空燃比センサへの供給電圧を
示し縦軸は空燃比センサから発生される電流を示す。ま
た図中アで直線で示される特性は空燃比センサの素子温
度が４００°Ｃの非活性状態のときのものであり、その
他の曲線で示される特性は空燃比センサの素子温度が７
００°Ｃの活性状態のときのものである。図４から空燃
比センサへの供給電圧が限界電流領域内の印加電圧、例
えば０．３ボルトであって、空燃比センサの素子温度が
７００°Ｃの活性状態のときに、空燃比センサの内部電
流は、空燃比センサが検出する空燃比Ａ／Ｆが理論空燃
比、すなわち約１４．５のときに０ｍＡであり、空燃比
Ａ／Ｆが変化するとそれに応じて略リニアに変化するこ
とが判る。一方、空燃比センサへの供給電圧が限界電流
領域外の印加電圧、例えば−０．２ボルトのときに、空
燃比センサの内部電流は、空燃比センサが検出する空燃
比Ａ／Ｆに関わらず空燃比センサの素子温度が４００°
Ｃの非活性状態のときは、図中アで示すように０ｍＡで
一定となり、空燃比センサの素子温度が７００°Ｃの活
性状態のときは、−１５ｍＡ程度となることが判る。
ある。本図において横軸は空燃比センサへの供給電圧を
示し縦軸は空燃比センサから発生される電流を示す。ま
た図中アで直線で示される特性は空燃比センサの素子温
度が４００°Ｃの非活性状態のときのものであり、その
他の曲線で示される特性は空燃比センサの素子温度が７
００°Ｃの活性状態のときのものである。図４から空燃
比センサへの供給電圧が限界電流領域内の印加電圧、例
えば０．３ボルトであって、空燃比センサの素子温度が
７００°Ｃの活性状態のときに、空燃比センサの内部電
流は、空燃比センサが検出する空燃比Ａ／Ｆが理論空燃
比、すなわち約１４．５のときに０ｍＡであり、空燃比
Ａ／Ｆが変化するとそれに応じて略リニアに変化するこ
とが判る。一方、空燃比センサへの供給電圧が限界電流
領域外の印加電圧、例えば−０．２ボルトのときに、空
燃比センサの内部電流は、空燃比センサが検出する空燃
比Ａ／Ｆに関わらず空燃比センサの素子温度が４００°
Ｃの非活性状態のときは、図中アで示すように０ｍＡで
一定となり、空燃比センサの素子温度が７００°Ｃの活
性状態のときは、−１５ｍＡ程度となることが判る。
【００１５】この現象を空燃比センサの非活性状態の判
定に適用すれば、機関水温で判定するより正確な空燃比
センサの活性状態の判別が可能となる。一方空燃比セン
サに−０．２ボルトの電圧を印加するには図３のＶ３に
２．８ボルトを供給し、０．３ボルトの電圧を印加する
には３．３ボルトを供給すればよい。そこで、前述した
ように図２の電圧Ｖ３を機関始動時には２．８ボルトと
し、機関始動から所定時間経過後には３．３ボルトとす
るように、入力端子ＩＴにＥＣＵからデジタル信号を入
力すれば、機関始動時に２．８ボルト、機関始動から所
定時間経過後に３．３ボルトの入力電圧Ｖ３が演算増幅
器ＯＰ２に入力される。空燃比センサから発生される電
流は空燃比センサが検出する排気ガスの空燃比が理論空
燃比のときまたは空燃比センサが非活性状態のときに０
ｍＡとなるので、演算増幅器ＯＰ２の出力は機関始動時
に２．８ボルトとなり、機関始動から所定時間経過後に
は３．３ボルトとなる。しかしながら、機関始動時で空
燃比センサに２．８ボルトが供給されたときでも、空燃
比センサが活性状態となったときには空燃比センサから
−１５ｍＡ程度の電流が発生し、演算増幅器ＯＰ２およ
びＯＰ３の出力は約２．０ボルトとなる。この出力の変
化により空燃比センサの活性状態の判定を行えば機関水
温で行うより正確な活性判定ができる。
定に適用すれば、機関水温で判定するより正確な空燃比
センサの活性状態の判別が可能となる。一方空燃比セン
サに−０．２ボルトの電圧を印加するには図３のＶ３に
２．８ボルトを供給し、０．３ボルトの電圧を印加する
には３．３ボルトを供給すればよい。そこで、前述した
ように図２の電圧Ｖ３を機関始動時には２．８ボルトと
し、機関始動から所定時間経過後には３．３ボルトとす
るように、入力端子ＩＴにＥＣＵからデジタル信号を入
力すれば、機関始動時に２．８ボルト、機関始動から所
定時間経過後に３．３ボルトの入力電圧Ｖ３が演算増幅
器ＯＰ２に入力される。空燃比センサから発生される電
流は空燃比センサが検出する排気ガスの空燃比が理論空
燃比のときまたは空燃比センサが非活性状態のときに０
ｍＡとなるので、演算増幅器ＯＰ２の出力は機関始動時
に２．８ボルトとなり、機関始動から所定時間経過後に
は３．３ボルトとなる。しかしながら、機関始動時で空
燃比センサに２．８ボルトが供給されたときでも、空燃
比センサが活性状態となったときには空燃比センサから
−１５ｍＡ程度の電流が発生し、演算増幅器ＯＰ２およ
びＯＰ３の出力は約２．０ボルトとなる。この出力の変
化により空燃比センサの活性状態の判定を行えば機関水
温で行うより正確な活性判定ができる。
【００１６】図５は空燃比センサ回路の出力に対応する
機関の空燃比の変換マップを示す図である。本図におい
て横軸は空燃比センサが検出する機関の空燃比を示し縦
軸は空燃比センサ回路の出力電圧ＶＡＦを示す。本図は
空燃比センサ回路の出力に対応する機関の空燃比を算出
するために予めベンチテストで作成した変換マップの特
性曲線を実線で示す。この変換マップを作成するデータ
は予めベンチテストにより基準の空燃比センサおよび基
準の空燃比センサ回路を用いて測定して求め、記憶回路
ＲＡＭに記憶される。本図において破線で描かれる曲線
は次のように作成される実機に使用される空燃比センサ
回路の特性曲線である。この特性曲線は説明の便宜上誇
張して示してある。先ず空燃比センサ回路の出力電圧Ｖ
ＡＦが実機の機関に設けられた空燃比センサおよび空燃
比センサ回路を用いて測定したストイキ電圧ＶＡＦＳで
あり空燃比が理論空燃比１４．５である点Ｓをプロット
する。
機関の空燃比の変換マップを示す図である。本図におい
て横軸は空燃比センサが検出する機関の空燃比を示し縦
軸は空燃比センサ回路の出力電圧ＶＡＦを示す。本図は
空燃比センサ回路の出力に対応する機関の空燃比を算出
するために予めベンチテストで作成した変換マップの特
性曲線を実線で示す。この変換マップを作成するデータ
は予めベンチテストにより基準の空燃比センサおよび基
準の空燃比センサ回路を用いて測定して求め、記憶回路
ＲＡＭに記憶される。本図において破線で描かれる曲線
は次のように作成される実機に使用される空燃比センサ
回路の特性曲線である。この特性曲線は説明の便宜上誇
張して示してある。先ず空燃比センサ回路の出力電圧Ｖ
ＡＦが実機の機関に設けられた空燃比センサおよび空燃
比センサ回路を用いて測定したストイキ電圧ＶＡＦＳで
あり空燃比が理論空燃比１４．５である点Ｓをプロット
する。
【００１７】次にストイキ電圧ＶＡＦＳの算出方法につ
いて述べる。前述したように機関始動から５秒間、空燃
比センサへの供給電圧が−０．２となるように、すなわ
ち空燃比センサ回路のＯＰ２の入力電圧Ｖ３が２．８ボ
ルトになるように、ＥＣＵから空燃比センサ回路の入力
端子ＩＴにデジタル信号を送信したとき、空燃比センサ
が非活性状態であれば空燃比センサ回路の出力電圧は殆
ど変化せずに略２．８ボルトで一定である。従ってこの
時の空燃比センサ回路の出力電圧を読み取り、読み取っ
た電圧に０．５ボルトを加算すればストイキ電圧ＶＡＦ
Ｓが得られる。何故ならば、空燃比センサに限界電流領
域外の電圧、本実施例では−０．２ボルトを供給したと
きには、空燃比センサが非活性状態のときは空燃比セン
サから発生される電流は検出する空燃比によらず０ｍＡ
であるからである。
いて述べる。前述したように機関始動から５秒間、空燃
比センサへの供給電圧が−０．２となるように、すなわ
ち空燃比センサ回路のＯＰ２の入力電圧Ｖ３が２．８ボ
ルトになるように、ＥＣＵから空燃比センサ回路の入力
端子ＩＴにデジタル信号を送信したとき、空燃比センサ
が非活性状態であれば空燃比センサ回路の出力電圧は殆
ど変化せずに略２．８ボルトで一定である。従ってこの
時の空燃比センサ回路の出力電圧を読み取り、読み取っ
た電圧に０．５ボルトを加算すればストイキ電圧ＶＡＦ
Ｓが得られる。何故ならば、空燃比センサに限界電流領
域外の電圧、本実施例では−０．２ボルトを供給したと
きには、空燃比センサが非活性状態のときは空燃比セン
サから発生される電流は検出する空燃比によらず０ｍＡ
であるからである。
【００１８】次に実線で示される変換マップの特性曲線
上の理論空燃比１４．５に対応する点ＭＳをプロット
し、この点に対応する空燃比センサ回路の出力電圧をＶ
ＡＦＭＳとする。次いで変換マップの特性曲線に沿って
ＶＡＦＳ−ＶＡＦＭＳだけ縦軸方向にシフトさせた点を
複数箇所プロットしてそのプロットした点を破線で結ん
で実機に使用される空燃比センサ回路の特性曲線を作成
する。実機で測定される空燃比センサ回路の出力電圧Ｖ
ＡＦはこの破線で示す特性曲線と略一致する。したがっ
て空燃比センサ回路の出力電圧ＶＡＦを読み取り、ＶＡ
Ｆ−（ＶＡＦＳ−ＶＡＦＭＳ）を演算してＶＡＦを更新
し、更新したＶＡＦに対応して予めベンチテストにより
作成した変換マップの特性曲線上の空燃比を読み取れば
そのときの機関の空燃比が正確に算出できる。
上の理論空燃比１４．５に対応する点ＭＳをプロット
し、この点に対応する空燃比センサ回路の出力電圧をＶ
ＡＦＭＳとする。次いで変換マップの特性曲線に沿って
ＶＡＦＳ−ＶＡＦＭＳだけ縦軸方向にシフトさせた点を
複数箇所プロットしてそのプロットした点を破線で結ん
で実機に使用される空燃比センサ回路の特性曲線を作成
する。実機で測定される空燃比センサ回路の出力電圧Ｖ
ＡＦはこの破線で示す特性曲線と略一致する。したがっ
て空燃比センサ回路の出力電圧ＶＡＦを読み取り、ＶＡ
Ｆ−（ＶＡＦＳ−ＶＡＦＭＳ）を演算してＶＡＦを更新
し、更新したＶＡＦに対応して予めベンチテストにより
作成した変換マップの特性曲線上の空燃比を読み取れば
そのときの機関の空燃比が正確に算出できる。
【００１９】図６は本発明の空燃比検出ルーチンの処理
手順を示すフローチャートである。このフローチャート
は本発明の空燃比検出装置により実機に用いられる空燃
比センサおよび空燃比センサ回路に応じて正確に機関の
空燃比を検出するためのルーチンを示す。このルーチン
は機関の所定クランク角、例えば１８０°ＣＡ毎または
所定時間、例えば１００msec毎に実行される。また本発
明の検出手段はステップ６０１〜６１９、判断手段はス
テップ６２１、補正手段はステップ６２３〜６４９の各
処理を実行することにより遂行される。以下に図６のフ
ローチャートを詳細に説明する。
手順を示すフローチャートである。このフローチャート
は本発明の空燃比検出装置により実機に用いられる空燃
比センサおよび空燃比センサ回路に応じて正確に機関の
空燃比を検出するためのルーチンを示す。このルーチン
は機関の所定クランク角、例えば１８０°ＣＡ毎または
所定時間、例えば１００msec毎に実行される。また本発
明の検出手段はステップ６０１〜６１９、判断手段はス
テップ６２１、補正手段はステップ６２３〜６４９の各
処理を実行することにより遂行される。以下に図６のフ
ローチャートを詳細に説明する。
【００２０】まずステップ６０１ではイグニションスイ
ッチがオフからオンに切り替わったか否かを判別し、そ
の判別結果がＹＥＳのときはステップ６０３へ進み、Ｎ
Ｏのときはステップ６０５へ進む。ステップ６０３では
初期設定の始動フラグＳＴＦＬＧを０にリセットし、か
つタイマＴを０にリセットしてステップ６０５へ進む。
ステップ６０５では機関が始動したか否かを機関のクラ
ンク角度を検出するクランク角センサの出力信号から算
出される機関の回転数ＮＥが４００ＲＰＭを越えたか否
かにより判断し、ＮＥ≧４００ＲＰＭのときは機関は始
動したと判断しステップ６０７へ進み、ＮＥ＜４００Ｒ
ＰＭのときはこのルーチンを終了する。ステップ６０７
では、空燃比フィードバック制御条件が成立したか否か
を判定し、その判定結果がＹＥＳのときはステップ６４
１へ進み、ＮＯのときはステップ６１１へ進む。この空
燃比フィードバック制御は、下記の全ての条件が成立す
るか否かにより判定される。 （１）機関始動時でない（Ｔ≧５sec である）。 （２）燃料カット中でない。 （３）機関冷却水温が≧４０°Ｃである。 （４）空燃比センサが活性状態である。
ッチがオフからオンに切り替わったか否かを判別し、そ
の判別結果がＹＥＳのときはステップ６０３へ進み、Ｎ
Ｏのときはステップ６０５へ進む。ステップ６０３では
初期設定の始動フラグＳＴＦＬＧを０にリセットし、か
つタイマＴを０にリセットしてステップ６０５へ進む。
ステップ６０５では機関が始動したか否かを機関のクラ
ンク角度を検出するクランク角センサの出力信号から算
出される機関の回転数ＮＥが４００ＲＰＭを越えたか否
かにより判断し、ＮＥ≧４００ＲＰＭのときは機関は始
動したと判断しステップ６０７へ進み、ＮＥ＜４００Ｒ
ＰＭのときはこのルーチンを終了する。ステップ６０７
では、空燃比フィードバック制御条件が成立したか否か
を判定し、その判定結果がＹＥＳのときはステップ６４
１へ進み、ＮＯのときはステップ６１１へ進む。この空
燃比フィードバック制御は、下記の全ての条件が成立す
るか否かにより判定される。 （１）機関始動時でない（Ｔ≧５sec である）。 （２）燃料カット中でない。 （３）機関冷却水温が≧４０°Ｃである。 （４）空燃比センサが活性状態である。
【００２１】次にステップ６１１では図２のＶ３を２．
８ボルトに設定するようＥＣＵから空燃比センサ回路の
Ｄ／Ａコンバータにデジタル信号を送信する。次いでス
テップ６１３では機関始動から所定時間ｔ2 例えば５秒
以上が経過したか否かを判断し、その判断結果がＹＥＳ
のときはステップ６４１へ進み、ＮＯのときはステップ
６１５へ進む。次いでステップ６１５では空燃比センサ
回路の出力電圧ＶＡＦを読み取り前回値ＶＡＦ(K-1) と
今回値ＶＡＦ(K) との差ΔＶＡＦ(K) ＝ＶＡＦ (K) −Ｖ
ＡＦ(K-1) を算出しステップ６１７へ進む。ステップ６
１７ではステップ６１５で読み取った今回値ＶＡＦ(K)
を前回値ＶＡＦ(K-1) に置き換える。
８ボルトに設定するようＥＣＵから空燃比センサ回路の
Ｄ／Ａコンバータにデジタル信号を送信する。次いでス
テップ６１３では機関始動から所定時間ｔ2 例えば５秒
以上が経過したか否かを判断し、その判断結果がＹＥＳ
のときはステップ６４１へ進み、ＮＯのときはステップ
６１５へ進む。次いでステップ６１５では空燃比センサ
回路の出力電圧ＶＡＦを読み取り前回値ＶＡＦ(K-1) と
今回値ＶＡＦ(K) との差ΔＶＡＦ(K) ＝ＶＡＦ (K) −Ｖ
ＡＦ(K-1) を算出しステップ６１７へ進む。ステップ６
１７ではステップ６１５で読み取った今回値ＶＡＦ(K)
を前回値ＶＡＦ(K-1) に置き換える。
【００２２】次にステップ６１９では今回値ＶＡＦ(K)
が非活性空燃比の学習値ＶG1から所定値ａ、例えば０．
１ボルトを減算した値以上（ＶＡＦ(K) ≧ＶG1−ａ）か
否かを判別し、その判別結果がＹＥＳのときはステップ
６２１へ進み、ＮＯのときはこのルーチンを終了する。
図３に示すように空燃比センサ回路の出力電圧ＶＡＦは
機関の運転を開始すると時刻ｔ0 に上昇し、時刻ｔ1 に
Ｖ３の電圧２．８ボルトと等しくなって飽和する。従っ
てこのステップ６１９では空燃比センサ回路の出力電圧
ＶＡＦが機関始動後時刻ｔ1 経過し飽和したかを検出す
る。次いでステップ６２１では空燃比センサ回路の出力
電圧ＶＡＦが空燃比センサの活性化に伴い変化したか否
かを、ステップ６１５で算出したΔＶＡＦ(K) が所定範
囲内か否かにより判別する。すなわち｜ΔＶＡＦ(K) ｜
＜ｂの判別結果がＹＥＳのときは空燃比センサの活性化
に伴い空燃比センサ回路の出力は変化していないので空
燃比センサは非活性状態であると判断してステップ６２
３へ進み、ＮＯのときは空燃比センサは非活性状態でな
いと判断してこのルーチンを終了する。ここでｂは例え
ばｂ＝０．０２（Ｖ）に設定される。
が非活性空燃比の学習値ＶG1から所定値ａ、例えば０．
１ボルトを減算した値以上（ＶＡＦ(K) ≧ＶG1−ａ）か
否かを判別し、その判別結果がＹＥＳのときはステップ
６２１へ進み、ＮＯのときはこのルーチンを終了する。
図３に示すように空燃比センサ回路の出力電圧ＶＡＦは
機関の運転を開始すると時刻ｔ0 に上昇し、時刻ｔ1 に
Ｖ３の電圧２．８ボルトと等しくなって飽和する。従っ
てこのステップ６１９では空燃比センサ回路の出力電圧
ＶＡＦが機関始動後時刻ｔ1 経過し飽和したかを検出す
る。次いでステップ６２１では空燃比センサ回路の出力
電圧ＶＡＦが空燃比センサの活性化に伴い変化したか否
かを、ステップ６１５で算出したΔＶＡＦ(K) が所定範
囲内か否かにより判別する。すなわち｜ΔＶＡＦ(K) ｜
＜ｂの判別結果がＹＥＳのときは空燃比センサの活性化
に伴い空燃比センサ回路の出力は変化していないので空
燃比センサは非活性状態であると判断してステップ６２
３へ進み、ＮＯのときは空燃比センサは非活性状態でな
いと判断してこのルーチンを終了する。ここでｂは例え
ばｂ＝０．０２（Ｖ）に設定される。
【００２３】次にステップ６２３では始動フラグＳＴＦ
ＬＧが０か否かを判別し、その判別結果がＹＥＳのとき
はステップ６２５へ進み、ＮＯのときはこのルーチンを
終了する。次いでステップ６２５では始動フラグＳＴＦ
ＬＧを１にセットする。すなわちステップ６２５〜６３
１の処理は機関始動後の最初の処理周期にだけ実行さ
れ、２回目以降の処理周期ではステップ６２３によりそ
の処理周期は終了し実行されない。次いでステップ６２
７では非活性空燃比の学習値ＶG1を次式に基づいて更新
する。 ＶG1 ← ＶG1 ＋ ｃ（ＶＡＦ(K) −ＶG1） ここで、ｃは例えば１／１６のなまし定数である。上式
から判るように、非活性空燃比の学習値ＶG1は、前回処
理周期の学習値ＶG1を今回の空燃比センサ回路の出力電
圧ＶＡＦ(K) から減算し、その減算値になまし定数を乗
算した値に前回処理周期の学習値ＶG1を加算し、これを
更新して得られる。なお、この非活性空燃比の学習値Ｖ
G1およびは理論空燃比学習値ＶG2は空燃比検出装置を搭
載した車両の出荷時にそれぞれ２．８ボルト、３．３ボ
ルトに初期設定される。次いでステップ６２９では、実
機に使用される空燃比センサおよび空燃比センサ回路の
理論空燃比学習値ＶG2を次式より算出する。 ＶG2 ＝ ＶG1 ＋ ０．５ 次いでステップ６３１では、空燃比フィードバック制御
条件成立フラグＦＢＦＬＧを０にリセットしこのルーチ
ンを終了する。
ＬＧが０か否かを判別し、その判別結果がＹＥＳのとき
はステップ６２５へ進み、ＮＯのときはこのルーチンを
終了する。次いでステップ６２５では始動フラグＳＴＦ
ＬＧを１にセットする。すなわちステップ６２５〜６３
１の処理は機関始動後の最初の処理周期にだけ実行さ
れ、２回目以降の処理周期ではステップ６２３によりそ
の処理周期は終了し実行されない。次いでステップ６２
７では非活性空燃比の学習値ＶG1を次式に基づいて更新
する。 ＶG1 ← ＶG1 ＋ ｃ（ＶＡＦ(K) −ＶG1） ここで、ｃは例えば１／１６のなまし定数である。上式
から判るように、非活性空燃比の学習値ＶG1は、前回処
理周期の学習値ＶG1を今回の空燃比センサ回路の出力電
圧ＶＡＦ(K) から減算し、その減算値になまし定数を乗
算した値に前回処理周期の学習値ＶG1を加算し、これを
更新して得られる。なお、この非活性空燃比の学習値Ｖ
G1およびは理論空燃比学習値ＶG2は空燃比検出装置を搭
載した車両の出荷時にそれぞれ２．８ボルト、３．３ボ
ルトに初期設定される。次いでステップ６２９では、実
機に使用される空燃比センサおよび空燃比センサ回路の
理論空燃比学習値ＶG2を次式より算出する。 ＶG2 ＝ ＶG1 ＋ ０．５ 次いでステップ６３１では、空燃比フィードバック制御
条件成立フラグＦＢＦＬＧを０にリセットしこのルーチ
ンを終了する。
【００２４】一方、ステップ６０７で空燃比フィードバ
ック制御条件が成立したと判定された場合、またはステ
ップ６１３で機関始動から５秒以上経過したと判断され
た場合は、ステップ６４１で図２のＶ３を３．３ボルト
に設定するようＥＣＵから空燃比センサ回路のＤ／Ａコ
ンバータにデジタル信号を送信する。次いでステップ６
４３では機関始動から所定時間ｔ3 、例えば１０秒以上
が経過したか否かを判断し、その判断結果がＹＥＳのと
きはステップ６４５へ進み、空燃比フィードバック制御
条件成立フラグＦＢＦＬＧを１にセットしこのルーチン
を終了する。その判断結果がＮＯのときはステップ６３
１へ進み、空燃比フィードバック制御条件成立フラグＦ
ＢＦＬＧを０にリセットしこのルーチンを終了する。
ック制御条件が成立したと判定された場合、またはステ
ップ６１３で機関始動から５秒以上経過したと判断され
た場合は、ステップ６４１で図２のＶ３を３．３ボルト
に設定するようＥＣＵから空燃比センサ回路のＤ／Ａコ
ンバータにデジタル信号を送信する。次いでステップ６
４３では機関始動から所定時間ｔ3 、例えば１０秒以上
が経過したか否かを判断し、その判断結果がＹＥＳのと
きはステップ６４５へ進み、空燃比フィードバック制御
条件成立フラグＦＢＦＬＧを１にセットしこのルーチン
を終了する。その判断結果がＮＯのときはステップ６３
１へ進み、空燃比フィードバック制御条件成立フラグＦ
ＢＦＬＧを０にリセットしこのルーチンを終了する。
【００２５】次にステップ６４７ではステップ６２９で
求めた理論空燃比学習値ＶG2、すなわちストイキ電圧Ｖ
ＡＦＳと、基準の空燃比センサおよび基準の空燃比セン
サ回路により予めベンチテストで求めた変換マップ上の
例えば理論空燃比１４．５に対応する基準の空燃比セン
サ回路の出力電圧ＶＡＦＭＳと、今回検出した実機の空
燃比センサ回路の出力電圧ＶＡＦ(K) とから次式により
実機の空燃比センサ回路の出力電圧ＶＡＦを校正して求
めステップ６４９へ進む。 ＶＡＦ＝ＶＡＦ(K) −（ＶＡＦＳ−ＶＡＦＭＳ）
求めた理論空燃比学習値ＶG2、すなわちストイキ電圧Ｖ
ＡＦＳと、基準の空燃比センサおよび基準の空燃比セン
サ回路により予めベンチテストで求めた変換マップ上の
例えば理論空燃比１４．５に対応する基準の空燃比セン
サ回路の出力電圧ＶＡＦＭＳと、今回検出した実機の空
燃比センサ回路の出力電圧ＶＡＦ(K) とから次式により
実機の空燃比センサ回路の出力電圧ＶＡＦを校正して求
めステップ６４９へ進む。 ＶＡＦ＝ＶＡＦ(K) −（ＶＡＦＳ−ＶＡＦＭＳ）
【００２６】ステップ６４９ではステップ６４７で校正
して求めた実機の空燃比センサ回路の出力電圧ＶＡＦに
対応する機関の空燃比、すなわち補正後の空燃比を予め
作成しＲＡＭのような記憶回路に記憶させた上記変換マ
ップに基づき算出する。これは図５に実線で示されるベ
ンチテストで予め作成した変換マップの特性曲線をＶＡ
ＦＳ−ＶＡＦＭＳだけ今回検出した空燃比センサ回路の
出力電圧ＶＡＦ(K) に対してシフトして図５に破線で示
される特性曲線上の１点を求めることに相当する。次
に、本発明の燃料噴射制御手段について以下に説明す
る。
して求めた実機の空燃比センサ回路の出力電圧ＶＡＦに
対応する機関の空燃比、すなわち補正後の空燃比を予め
作成しＲＡＭのような記憶回路に記憶させた上記変換マ
ップに基づき算出する。これは図５に実線で示されるベ
ンチテストで予め作成した変換マップの特性曲線をＶＡ
ＦＳ−ＶＡＦＭＳだけ今回検出した空燃比センサ回路の
出力電圧ＶＡＦ(K) に対してシフトして図５に破線で示
される特性曲線上の１点を求めることに相当する。次
に、本発明の燃料噴射制御手段について以下に説明す
る。
【００２７】図７は始動時燃料噴射時間ＴＡＵＳＴの算
出ルーチンのフローチャートである。この処理ルーチン
はメインルーチンの中で行われる。ステップ７０１では
エンジンブロックのウォータジャケットに配設される水
温センサから機関の冷却水温ＴＨＷを読み取る。ステッ
プ７０２では読み取った冷却水温ＴＨＷに基づきＲＯＭ
に格納されているマップから基本燃料噴射時間ＴＡＵＳ
ＴＢを算出する。ステップ７０３では機関の回転数ＮＥ
をクランク角センサから読み取り、バッテリ電圧ＢＡを
図示しないＡ／Ｄコンバータを介して読み取る。ステッ
プ７０４では読み取った回転数ＮＥとバッテリ電圧ＢＡ
に基づきそれぞれＲＯＭに格納されているマップから補
正係数ＫＮＥＴＡＵとＮＢＡＴＡＵを算出する。ステッ
プ７０５では読み取ったバッテリ電圧ＢＡに基づきＲＯ
Ｍに格納されているマップから無効噴射時間Ｔｓを算出
する。ステップ７０６ではステップ７０２、７０４およ
び７０５で求めた基本燃料噴射時間ＴＡＵＳＴＢ、補正
係数ＫＮＥＴＡＵやＮＢＡＴＡＵおよび無効噴射時間Ｔ
ｓを用いて次式から始動時燃料噴射時間ＴＡＵＳＴを算
出する。 ＴＡＵＳＴ＝ＴＡＵＳＴＢ×ＫＮＥＴＡＵ×ＮＢＡＴＡ
Ｕ＋Ｔｓ（ｍｓ）
出ルーチンのフローチャートである。この処理ルーチン
はメインルーチンの中で行われる。ステップ７０１では
エンジンブロックのウォータジャケットに配設される水
温センサから機関の冷却水温ＴＨＷを読み取る。ステッ
プ７０２では読み取った冷却水温ＴＨＷに基づきＲＯＭ
に格納されているマップから基本燃料噴射時間ＴＡＵＳ
ＴＢを算出する。ステップ７０３では機関の回転数ＮＥ
をクランク角センサから読み取り、バッテリ電圧ＢＡを
図示しないＡ／Ｄコンバータを介して読み取る。ステッ
プ７０４では読み取った回転数ＮＥとバッテリ電圧ＢＡ
に基づきそれぞれＲＯＭに格納されているマップから補
正係数ＫＮＥＴＡＵとＮＢＡＴＡＵを算出する。ステッ
プ７０５では読み取ったバッテリ電圧ＢＡに基づきＲＯ
Ｍに格納されているマップから無効噴射時間Ｔｓを算出
する。ステップ７０６ではステップ７０２、７０４およ
び７０５で求めた基本燃料噴射時間ＴＡＵＳＴＢ、補正
係数ＫＮＥＴＡＵやＮＢＡＴＡＵおよび無効噴射時間Ｔ
ｓを用いて次式から始動時燃料噴射時間ＴＡＵＳＴを算
出する。 ＴＡＵＳＴ＝ＴＡＵＳＴＢ×ＫＮＥＴＡＵ×ＮＢＡＴＡ
Ｕ＋Ｔｓ（ｍｓ）
【００２８】図８は始動後燃料噴射時間ＴＡＵの算出ル
ーチンのフローチャートである。この処理ルーチンはメ
インルーチンの中で行われる。ステップ８０１では各種
信号入力データを読み取る。ステップ８０２ではステッ
プ８０１で読み取った機関の回転数ＮＥと吸入空気圧力
ＰＭのデータに基づきＲＯＭに格納されている二次元マ
ップから機関の運転状態に応じた基本燃料噴射時間ＴＰ
を算出する。ステップ８０３では冷却水温ＴＨＷ、スロ
ットル開度ＴＡ、吸気温度ＴＨＡ、等により定まる補正
係数αを求める。次いで、ステップ８０４ではバッテリ
電圧ＢＡに基づきＲＯＭに格納されているマップから無
効噴射時間Ｔs を算出する。次にステップ８０５では図
６のステップ６４９で算出された機関の空燃比と目標空
燃比、本実施例では理論空燃比との差から機関の空燃比
がリッチのときは減量され、リーンのときは増量される
ように空燃比補正係数ＤＡＦを算出する。この空燃比補
正係数ＤＡＦは空燃比センサ回路の出力値に応じて、減
量および増量補正しないときはＤＡＦ＝１．０、減量補
正するときは０．８＜ＤＡＦ＜１．０、増量補正すると
きは１．０＜ＤＡＦ＜１．２に算出され、機関の空燃比
が理論空燃比となるように制御するためのフィードバッ
ク補正係数である。ステップ８０６ではステップ８０
２、８０３、８０４および８０５で求めた基本燃料噴射
時間ＴＰ、補正係数α、無効噴射時間Ｔｓおよび空燃比
補正係数ＤＡＦを用いて次式から始動後燃料噴射時間Ｔ
ＡＵを算出する。 ＴＡＵ＝ＴＰ×α（ＤＡＦ＋β）＋Ｔｓ 上式で、βはＤＡＦ以外の補正係数である。
ーチンのフローチャートである。この処理ルーチンはメ
インルーチンの中で行われる。ステップ８０１では各種
信号入力データを読み取る。ステップ８０２ではステッ
プ８０１で読み取った機関の回転数ＮＥと吸入空気圧力
ＰＭのデータに基づきＲＯＭに格納されている二次元マ
ップから機関の運転状態に応じた基本燃料噴射時間ＴＰ
を算出する。ステップ８０３では冷却水温ＴＨＷ、スロ
ットル開度ＴＡ、吸気温度ＴＨＡ、等により定まる補正
係数αを求める。次いで、ステップ８０４ではバッテリ
電圧ＢＡに基づきＲＯＭに格納されているマップから無
効噴射時間Ｔs を算出する。次にステップ８０５では図
６のステップ６４９で算出された機関の空燃比と目標空
燃比、本実施例では理論空燃比との差から機関の空燃比
がリッチのときは減量され、リーンのときは増量される
ように空燃比補正係数ＤＡＦを算出する。この空燃比補
正係数ＤＡＦは空燃比センサ回路の出力値に応じて、減
量および増量補正しないときはＤＡＦ＝１．０、減量補
正するときは０．８＜ＤＡＦ＜１．０、増量補正すると
きは１．０＜ＤＡＦ＜１．２に算出され、機関の空燃比
が理論空燃比となるように制御するためのフィードバッ
ク補正係数である。ステップ８０６ではステップ８０
２、８０３、８０４および８０５で求めた基本燃料噴射
時間ＴＰ、補正係数α、無効噴射時間Ｔｓおよび空燃比
補正係数ＤＡＦを用いて次式から始動後燃料噴射時間Ｔ
ＡＵを算出する。 ＴＡＵ＝ＴＰ×α（ＤＡＦ＋β）＋Ｔｓ 上式で、βはＤＡＦ以外の補正係数である。
【００２９】図９は本発明の燃料噴射制御ルーチンのフ
ローチャートである。本発明の燃料噴射制御手段は本図
に示すフローチャートを実行することにより遂行され
る。この燃料噴射制御ルーチンは、機関のクランク角セ
ンサから３０°ＣＡ毎にＥＣＵに入力される出力パルス
信号を受信する毎に各気筒に対して実行される。この３
０ＣＡ割込ルーチンはイグニッションスイッチがオンと
なったとき実行が開始され、オフとなったとき実行が終
了される。まずステップ９０１では機関のクランク角セ
ンサからの信号から燃料噴射する時期か否かが判別さ
れ、その判別結果がＹＥＳのときはステップ９０３へ進
み、ＮＯのときはこのルーチンを終了する。ステップ９
０３では図６で説明した空燃比検出ルーチンの実行によ
り設定された空燃比フィードバック制御条件成立フラグ
ＦＢＦＬＧが０（不成立）か否かを判別し、その判別結
果がＹＥＳのときはステップ９０５へ進み、ＮＯのとき
はステップ９０７へ進む。次いでステップ９０５では今
回の燃料噴射時間ｔＴＡＵとして図７で説明した機関始
動時の燃料噴射時間ＴＡＵＳＴを設定し、ステップ９０
７では図８で説明した機関始動後の燃料噴射時間ＴＡＵ
を設定する。次いでステップ９０９では算出された燃料
噴射時間ｔＴＡＵに従って機関の気筒へ向けて燃料噴射
弁を開弁する信号を送る。
ローチャートである。本発明の燃料噴射制御手段は本図
に示すフローチャートを実行することにより遂行され
る。この燃料噴射制御ルーチンは、機関のクランク角セ
ンサから３０°ＣＡ毎にＥＣＵに入力される出力パルス
信号を受信する毎に各気筒に対して実行される。この３
０ＣＡ割込ルーチンはイグニッションスイッチがオンと
なったとき実行が開始され、オフとなったとき実行が終
了される。まずステップ９０１では機関のクランク角セ
ンサからの信号から燃料噴射する時期か否かが判別さ
れ、その判別結果がＹＥＳのときはステップ９０３へ進
み、ＮＯのときはこのルーチンを終了する。ステップ９
０３では図６で説明した空燃比検出ルーチンの実行によ
り設定された空燃比フィードバック制御条件成立フラグ
ＦＢＦＬＧが０（不成立）か否かを判別し、その判別結
果がＹＥＳのときはステップ９０５へ進み、ＮＯのとき
はステップ９０７へ進む。次いでステップ９０５では今
回の燃料噴射時間ｔＴＡＵとして図７で説明した機関始
動時の燃料噴射時間ＴＡＵＳＴを設定し、ステップ９０
７では図８で説明した機関始動後の燃料噴射時間ＴＡＵ
を設定する。次いでステップ９０９では算出された燃料
噴射時間ｔＴＡＵに従って機関の気筒へ向けて燃料噴射
弁を開弁する信号を送る。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように本発明の空燃比検出
装置によれば、内燃機関の空燃比を正確かつ高精度に検
出でき、本発明の空燃比検出装置により検出した空燃比
に基づいて機関の燃料噴射量を制御することにより機関
の排気ガスの浄化性を向上することができる。
装置によれば、内燃機関の空燃比を正確かつ高精度に検
出でき、本発明の空燃比検出装置により検出した空燃比
に基づいて機関の燃料噴射量を制御することにより機関
の排気ガスの浄化性を向上することができる。
【図１】本発明の基本ブロック構成図である。
【図２】実施例に採用した空燃比センサ回路の電気回路
図である。
図である。
【図３】図２に示す空燃比センサ回路の機関始動直後の
出力波形を示す図である。
出力波形を示す図である。
【図４】空燃比センサの出力特性を示す図である。
【図５】空燃比センサ回路の出力に対応する内燃機関の
空燃比の変換マップを示す図である。
空燃比の変換マップを示す図である。
【図６】本発明の空燃比検出ルーチンのフローチャート
である。
である。
【図７】始動時燃料噴射時間ＴＡＵＳＴの算出ルーチン
のフローチャートである。
のフローチャートである。
【図８】始動後燃料噴射時間ＴＡＵの算出ルーチンのフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図９】本発明の燃料噴射制御ルーチンのフローチャー
トである。
トである。
１…空燃比検出装置 １０…内燃機関 ２０…限界電流型空燃比センサ（または単に空燃比セン
サ） ３０…空燃比センサ回路 ４０…検出手段 ５０…判断手段 ６０…補正手段 ７０…燃料噴射制御手段
サ） ３０…空燃比センサ回路 ４０…検出手段 ５０…判断手段 ６０…補正手段 ７０…燃料噴射制御手段
Claims (1)
- 【請求項１】 内燃機関の排気系に配設され電圧を印加
すると電流を発生する固体電解質からなる限界電流型空
燃比センサと、該限界電流型空燃比センサに限界電流領
域内の印加電圧を与えると共にこのときの限界電流を検
出しその検出した電流の大きさに比例する出力を発生す
る空燃比センサ回路と、を備え、該空燃比センサ回路か
らの出力値に基づき内燃機関の空燃比を検出する空燃比
検出装置において、 該内燃機関の始動時からの所定時間において上記空燃比
センサ回路への印加電圧を限界電流領域外の電圧に切り
換えてこのときの該空燃比センサ回路の出力値の変化を
検出する検出手段と、 該検出手段により検出される上記出力値の変化が所定値
よりも小さいか否かを判断する判断手段と、 該判断手段により上記出力値の変化が所定値より小さい
と判断されたときの上記空燃比センサ回路の出力値に基
づいて、該空燃比センサ回路の出力値の空燃比に対する
出力誤差を補正する補正手段と、を備えたことを特徴と
する空燃比検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8005004A JPH09196889A (ja) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | 空燃比検出装置 |
| US08/785,147 US5777204A (en) | 1996-01-16 | 1997-01-13 | Air-fuel ratio detecting device and method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8005004A JPH09196889A (ja) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | 空燃比検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09196889A true JPH09196889A (ja) | 1997-07-31 |
Family
ID=11599423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8005004A Pending JPH09196889A (ja) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | 空燃比検出装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5777204A (ja) |
| JP (1) | JPH09196889A (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000046791A (ja) * | 1998-05-29 | 2000-02-18 | Denso Corp | ガス濃度検出装置 |
| JP3868693B2 (ja) * | 1999-03-03 | 2007-01-17 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| US6260547B1 (en) | 2000-02-01 | 2001-07-17 | Michael Spencer-Smith | Apparatus and method for improving the performance of a motor vehicle internal combustion engine |
| US6234631B1 (en) * | 2000-03-09 | 2001-05-22 | Lasersight Technologies, Inc. | Combination advanced corneal topography/wave front aberration measurement |
| US7161678B2 (en) * | 2002-05-30 | 2007-01-09 | Florida Power And Light Company | Systems and methods for determining the existence of a visible plume from the chimney of a facility burning carbon-based fuels |
| US6837233B1 (en) | 2002-11-04 | 2005-01-04 | Michael Spencer-Smith | System for enhancing performance of an internal combustion engine |
| JP3855969B2 (ja) * | 2003-06-10 | 2006-12-13 | 株式会社デンソー | 車載電子制御装置の製造方法 |
| US7167791B2 (en) * | 2004-09-27 | 2007-01-23 | Ford Global Technologies, Llc | Oxygen depletion sensing for a remote starting vehicle |
| DE102007016276A1 (de) * | 2007-04-04 | 2008-10-09 | Volkswagen Ag | Lambda-Regelung mit einer Kennlinienadaption |
| JP4493702B2 (ja) * | 2008-05-28 | 2010-06-30 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| JP5548114B2 (ja) * | 2010-12-24 | 2014-07-16 | 川崎重工業株式会社 | 内燃機関の空燃比制御装置及び空燃比制御方法 |
| JP5360312B1 (ja) * | 2013-01-29 | 2013-12-04 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| RU2617423C2 (ru) | 2013-01-29 | 2017-04-25 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Система управления двигателем внутреннего сгорания |
| WO2014118894A1 (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 |
| KR101733329B1 (ko) * | 2013-01-29 | 2017-05-08 | 도요타지도샤가부시키가이샤 | 내연 기관의 제어 장치 |
| JP5440724B1 (ja) | 2013-02-18 | 2014-03-12 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| JP7115335B2 (ja) * | 2019-01-23 | 2022-08-09 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4130095A (en) * | 1977-07-12 | 1978-12-19 | General Motors Corporation | Fuel control system with calibration learning capability for motor vehicle internal combustion engine |
| JPS581746B2 (ja) * | 1978-12-07 | 1983-01-12 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 空燃比検出装置 |
| JPS5642132A (en) * | 1979-09-14 | 1981-04-20 | Nippon Soken Inc | Detecting device for air-fuel ratio |
| JPS6042367Y2 (ja) * | 1979-09-28 | 1985-12-26 | 日産自動車株式会社 | 空燃比制御装置 |
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| JPS60224945A (ja) * | 1984-04-24 | 1985-11-09 | Nissan Motor Co Ltd | 空燃比制御装置 |
| JPS61195349A (ja) * | 1985-02-25 | 1986-08-29 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 内燃機関の空燃比検出装置 |
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| JPS62214249A (ja) * | 1986-03-14 | 1987-09-21 | Honda Motor Co Ltd | 内燃エンジン用酸素濃度センサの出力補正方法 |
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-
1996
- 1996-01-16 JP JP8005004A patent/JPH09196889A/ja active Pending
-
1997
- 1997-01-13 US US08/785,147 patent/US5777204A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5777204A (en) | 1998-07-07 |
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