JPH1130141A - ガスエンジンの空燃比制御装置 - Google Patents
ガスエンジンの空燃比制御装置Info
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- JPH1130141A JPH1130141A JP9184088A JP18408897A JPH1130141A JP H1130141 A JPH1130141 A JP H1130141A JP 9184088 A JP9184088 A JP 9184088A JP 18408897 A JP18408897 A JP 18408897A JP H1130141 A JPH1130141 A JP H1130141A
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- gas
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- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】目標空燃比での燃焼を行って排気浄化用触媒に
よる排気ガスの浄化を確実に行わせることができるガス
エンジンの空燃比制御装置を提供する。 【解決手段】エンジンの排気管には三元触媒が設けられ
その上流にＯ2 センサ１１が配置されている。Ｏ2 セン
サ１１は素子１２を有し、素子１２の内面に大気側電極
１５が形成されるとともに外面に排気ガス側電極１４が
形成されている。排気ガス側電極１４は、触媒反応によ
り水素を除去する触媒層１７で被覆されている。ＥＣＵ
はＯ2 センサ１１の出力に基づいてフィードバック補正
係数ＦＡＦを用いてＯ2 センサ１１による空燃比と目標
空燃比との偏差を小さくすべくガスインジェクタによる
燃料供給量を制御する。
よる排気ガスの浄化を確実に行わせることができるガス
エンジンの空燃比制御装置を提供する。 【解決手段】エンジンの排気管には三元触媒が設けられ
その上流にＯ2 センサ１１が配置されている。Ｏ2 セン
サ１１は素子１２を有し、素子１２の内面に大気側電極
１５が形成されるとともに外面に排気ガス側電極１４が
形成されている。排気ガス側電極１４は、触媒反応によ
り水素を除去する触媒層１７で被覆されている。ＥＣＵ
はＯ2 センサ１１の出力に基づいてフィードバック補正
係数ＦＡＦを用いてＯ2 センサ１１による空燃比と目標
空燃比との偏差を小さくすべくガスインジェクタによる
燃料供給量を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、天然ガスを主成
分とした車両用、発電用等のガスエンジンにおける空燃
比制御装置に関するものである。
分とした車両用、発電用等のガスエンジンにおける空燃
比制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年では、環境保護、大気質改善の観点
から、内燃機関の排気エミッション（ＨＣ，ＣＯ，ＮＯ
X ，ＣＯ2 ）の抑制要求が高まっており、これに対応す
る手段として、天然ガスを燃料とする自動車やコージェ
ネレーション用機関が開発されている。
から、内燃機関の排気エミッション（ＨＣ，ＣＯ，ＮＯ
X ，ＣＯ2 ）の抑制要求が高まっており、これに対応す
る手段として、天然ガスを燃料とする自動車やコージェ
ネレーション用機関が開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、天然ガ
スエンジンでは、Ｏ2 センサ（リッチ・リーンセンサ）
の起電力が急変する点が、ストイキよりもリーンの領域
にずれるため、制御空燃比（Ａ／Ｆ）がリーンとなり三
元触媒のウィンドウから外れてしまう。そのため、ＮＯ
X 排出量が増大するという問題が生じる。
スエンジンでは、Ｏ2 センサ（リッチ・リーンセンサ）
の起電力が急変する点が、ストイキよりもリーンの領域
にずれるため、制御空燃比（Ａ／Ｆ）がリーンとなり三
元触媒のウィンドウから外れてしまう。そのため、ＮＯ
X 排出量が増大するという問題が生じる。
【０００４】そこで、この発明の目的は、目標空燃比で
の燃焼を行って排気浄化用触媒による排気ガスの浄化を
確実に行わせることができるガスエンジンの空燃比制御
装置を提供することにある。
の燃焼を行って排気浄化用触媒による排気ガスの浄化を
確実に行わせることができるガスエンジンの空燃比制御
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】ＳＡＥ８７２１６５や内
燃機関２８巻１２号等にも述べられているように、天然
ガスエンジンはガソリンに比べ排気中のＨ2 が約２倍も
多く排出される。そこで、本発明者らは、空燃比がリー
ンになる要因については、排気ガス中のＨ2 がＯ2 より
拡散速度が速いため、センサの反応界面においては、実
際の排気ガスの成分濃度と異なってくるのが原因であろ
うと考えている。
燃機関２８巻１２号等にも述べられているように、天然
ガスエンジンはガソリンに比べ排気中のＨ2 が約２倍も
多く排出される。そこで、本発明者らは、空燃比がリー
ンになる要因については、排気ガス中のＨ2 がＯ2 より
拡散速度が速いため、センサの反応界面においては、実
際の排気ガスの成分濃度と異なってくるのが原因であろ
うと考えている。
【０００６】このことを背景にして、請求項１に記載の
ガスエンジンの空燃比制御装置は、空燃比センサにおけ
る排気ガス側電極の表面への排気ガス中の水素の侵入を
防止する水素侵入防止手段を設けたことを特徴としてい
る。
ガスエンジンの空燃比制御装置は、空燃比センサにおけ
る排気ガス側電極の表面への排気ガス中の水素の侵入を
防止する水素侵入防止手段を設けたことを特徴としてい
る。
【０００７】よって、水素侵入防止手段により排気ガス
側電極の表面への水素の侵入が防止される。このように
してセンサの出力ずれ要因となるＨ2 をセンサの反応界
面（排気ガス側電極の表面）から除去することにより、
センサの出力ずれを防ぎ適正な空燃比制御が可能とな
る。
側電極の表面への水素の侵入が防止される。このように
してセンサの出力ずれ要因となるＨ2 をセンサの反応界
面（排気ガス側電極の表面）から除去することにより、
センサの出力ずれを防ぎ適正な空燃比制御が可能とな
る。
【０００８】また、請求項２に記載のガスエンジンの空
燃比制御装置は、空燃比センサにおける排気ガス側電極
を、触媒反応により水素を除去する触媒層で被覆したこ
とを特徴としている。
燃比制御装置は、空燃比センサにおける排気ガス側電極
を、触媒反応により水素を除去する触媒層で被覆したこ
とを特徴としている。
【０００９】よって、空燃比センサの排気ガス側電極が
触媒層で被覆されているので、触媒反応によりＨ2 が除
去される。このようにしてセンサの出力ずれ要因となる
Ｈ2をセンサの反応界面（排気ガス側電極の表面）から
除去することができる。その結果、センサの出力ずれを
防ぎ適正な空燃比制御が可能となる。
触媒層で被覆されているので、触媒反応によりＨ2 が除
去される。このようにしてセンサの出力ずれ要因となる
Ｈ2をセンサの反応界面（排気ガス側電極の表面）から
除去することができる。その結果、センサの出力ずれを
防ぎ適正な空燃比制御が可能となる。
【００１０】請求項３に記載のガスエンジンの空燃比制
御装置は、空燃比センサにヒータを設け、該ヒータにて
排気ガス側電極の表面を６００℃以上に保つようにした
ことを特徴としている。
御装置は、空燃比センサにヒータを設け、該ヒータにて
排気ガス側電極の表面を６００℃以上に保つようにした
ことを特徴としている。
【００１１】よって、ヒータにて排気ガス側電極の表面
が６００℃以上に保たれているので、Ｈ2 が自発燃焼し
て除去される。このようにしてセンサの出力ずれ要因と
なるＨ2 をセンサの反応界面（排気ガス側電極の表面）
から除去することができる。その結果、センサの出力ず
れを防ぎ適正な空燃比制御が可能となる。
が６００℃以上に保たれているので、Ｈ2 が自発燃焼し
て除去される。このようにしてセンサの出力ずれ要因と
なるＨ2 をセンサの反応界面（排気ガス側電極の表面）
から除去することができる。その結果、センサの出力ず
れを防ぎ適正な空燃比制御が可能となる。
【００１２】請求項４に記載のガスエンジンの空燃比制
御装置は、空燃比センサによる空燃比をリッチ側に補正
する補正手段を設けたことを特徴としている。よって、
空燃比センサがリーン側にずれても、ずれ分を見込み、
空燃比センサに基づく空燃比制御目標値をリッチ側に設
定し、最適なる空燃比制御を行うことができる。
御装置は、空燃比センサによる空燃比をリッチ側に補正
する補正手段を設けたことを特徴としている。よって、
空燃比センサがリーン側にずれても、ずれ分を見込み、
空燃比センサに基づく空燃比制御目標値をリッチ側に設
定し、最適なる空燃比制御を行うことができる。
【００１３】
（第１の実施の形態）以下、この発明を具体化した第１
の実施の形態を図面に従って説明する。
の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１４】図１には、本実施形態におけるガスエンジ
ンの空燃比制御装置の全体構成図を示す。エンジン１に
おいてシリンダ２内にはピストン３が配置されている。
また、エンジン１には吸気管４が接続されるとともに、
吸気ポートには吸気バルブ５が設けられている。吸気管
４にはガスインジェクタ６が配置されている。そして、
吸気管４および吸気バルブ５を通して空気が吸入される
とともに、ガスインジェクタ６から天然ガスを主成分と
する燃料が供給され、空気と天然ガスとの混合気がエン
ジンのシリンダ２内に供給される。
ンの空燃比制御装置の全体構成図を示す。エンジン１に
おいてシリンダ２内にはピストン３が配置されている。
また、エンジン１には吸気管４が接続されるとともに、
吸気ポートには吸気バルブ５が設けられている。吸気管
４にはガスインジェクタ６が配置されている。そして、
吸気管４および吸気バルブ５を通して空気が吸入される
とともに、ガスインジェクタ６から天然ガスを主成分と
する燃料が供給され、空気と天然ガスとの混合気がエン
ジンのシリンダ２内に供給される。
【００１５】エンジン１には点火プラグ７が設置され、
シリンダ２内の混合気が点火プラグ７にて点火される。
エンジン１には排気経路を形成するための排気管８が接
続されるとともに、排気ポートには排気バルブ９が設け
られている。排気バルブ９および排気管８を通して排気
ガスが大気側に排出される。また、排気管８の途中には
排気ガス浄化用触媒としての三元触媒１０が設けられて
いる。さらに、排気管８における三元触媒１０の上流側
には空燃比センサとしてのＯ2 センサ１１が設けられて
いる。
シリンダ２内の混合気が点火プラグ７にて点火される。
エンジン１には排気経路を形成するための排気管８が接
続されるとともに、排気ポートには排気バルブ９が設け
られている。排気バルブ９および排気管８を通して排気
ガスが大気側に排出される。また、排気管８の途中には
排気ガス浄化用触媒としての三元触媒１０が設けられて
いる。さらに、排気管８における三元触媒１０の上流側
には空燃比センサとしてのＯ2 センサ１１が設けられて
いる。
【００１６】図２にはＯ2 センサ１１の断面図を示す。
図２において、排気管８にはセンサ取付穴８ａが形成さ
れ、このセンサ取付穴８ａには固体電解質よりなるコッ
プ型素子１２が挿入されている。素子１２はジルコニア
よりなり、有底円筒状をなしている。素子（固体電解質
管）１２の外周面にはＰｔ製外側電極１４が被着される
とともに素子１２の内周面にはＰｔ製内側電極１５が被
着されている。このように、Ｏ2 センサ１１は固体電解
質よりなる素子１２を有し、内面（一側面）に大気側電
極としての内側電極１５が形成されるとともに外面（他
側面）に排気ガス側電極としての外側電極１４が形成さ
れている。
図２において、排気管８にはセンサ取付穴８ａが形成さ
れ、このセンサ取付穴８ａには固体電解質よりなるコッ
プ型素子１２が挿入されている。素子１２はジルコニア
よりなり、有底円筒状をなしている。素子（固体電解質
管）１２の外周面にはＰｔ製外側電極１４が被着される
とともに素子１２の内周面にはＰｔ製内側電極１５が被
着されている。このように、Ｏ2 センサ１１は固体電解
質よりなる素子１２を有し、内面（一側面）に大気側電
極としての内側電極１５が形成されるとともに外面（他
側面）に排気ガス側電極としての外側電極１４が形成さ
れている。
【００１７】また、外側電極１４は電極保護用のコーテ
ィング膜１６で覆われるとともに、コーティング膜１６
の表面は触媒層１７でコーティング（塗布）されてい
る。触媒層１７は、アルミナ等の材料に白金ロジウム等
の触媒金属を３〜５ｗｔ％混入したものである。さら
に、触媒層１７は触媒層保護用の保護層（アルミナ）１
８で覆われている。
ィング膜１６で覆われるとともに、コーティング膜１６
の表面は触媒層１７でコーティング（塗布）されてい
る。触媒層１７は、アルミナ等の材料に白金ロジウム等
の触媒金属を３〜５ｗｔ％混入したものである。さら
に、触媒層１７は触媒層保護用の保護層（アルミナ）１
８で覆われている。
【００１８】外側電極１４と内側電極１５との間には、
素子（固体電解質管）１２を通して排気ガス中の酸素濃
度に応じた起電力が発生し、これが起電力検出器１９に
より測定される。図３の（ａ）には、Ｏ2 センサ１１の
出力を示す。
素子（固体電解質管）１２を通して排気ガス中の酸素濃
度に応じた起電力が発生し、これが起電力検出器１９に
より測定される。図３の（ａ）には、Ｏ2 センサ１１の
出力を示す。
【００１９】一方、図１のガスインジェクタ６への燃料
供給系は、ボンベ２０ａ，２０ｂと燃料遮断弁２１とレ
ギュレータ２２を有しており、ボンベ２０ａ，２０ｂは
天然ガスを約２００気圧に圧縮して貯えている。このボ
ンベ２０ａ，２０ｂの天然ガスは燃料遮断弁２１を通し
てレギュレータ２２に送られ、レギュレータ２２により
ボンベ内圧力の２００気圧から３〜８気圧まで減圧され
てガスインジェクタ６に供給される。なお、燃料遮断弁
２１とレギュレータ２２との間のガス圧（ボンベ内圧）
が圧力センサ２３により測定され、フューエルメータ２
４にてボンベ内の燃料残量が表示される。
供給系は、ボンベ２０ａ，２０ｂと燃料遮断弁２１とレ
ギュレータ２２を有しており、ボンベ２０ａ，２０ｂは
天然ガスを約２００気圧に圧縮して貯えている。このボ
ンベ２０ａ，２０ｂの天然ガスは燃料遮断弁２１を通し
てレギュレータ２２に送られ、レギュレータ２２により
ボンベ内圧力の２００気圧から３〜８気圧まで減圧され
てガスインジェクタ６に供給される。なお、燃料遮断弁
２１とレギュレータ２２との間のガス圧（ボンベ内圧）
が圧力センサ２３により測定され、フューエルメータ２
４にてボンベ内の燃料残量が表示される。
【００２０】電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）
２５は、マイクロコンピュータを中心に構成されてい
る。ＥＣＵ２５は、エンジン回転数センサからの信号や
吸気圧センサからの信号やエンジン水温センサからの信
号を入力し、エンジン回転数Ｎｅや吸気圧ＰＭやエンジ
ン水温Ｔｗ等を検知する。また、ＥＣＵ２５は、図３の
（ａ）に示すＯ2 センサ１１の出力信号を入力し、比較
電圧Ｖref と比較し、センサ信号が比較電圧Ｖref より
小さければＬレベルとし、センサ信号が比較電圧Ｖref
より大きければＨレベルとする。この比較結果により、
ＥＣＵ２５は後述するように図３の（ｂ）に示す空燃比
フィードバック補正係数ＦＡＦを算出する。さらに、Ｅ
ＣＵ２５は、ガスインジェクタ６を駆動制御して、Ｏ2
センサ１１によりストイキとなるよう、フィードバック
補正係数ＦＡＦを用いて噴射量をフィードバック制御
し、三元触媒１０が最も浄化性能が高くなるように制御
している。
２５は、マイクロコンピュータを中心に構成されてい
る。ＥＣＵ２５は、エンジン回転数センサからの信号や
吸気圧センサからの信号やエンジン水温センサからの信
号を入力し、エンジン回転数Ｎｅや吸気圧ＰＭやエンジ
ン水温Ｔｗ等を検知する。また、ＥＣＵ２５は、図３の
（ａ）に示すＯ2 センサ１１の出力信号を入力し、比較
電圧Ｖref と比較し、センサ信号が比較電圧Ｖref より
小さければＬレベルとし、センサ信号が比較電圧Ｖref
より大きければＨレベルとする。この比較結果により、
ＥＣＵ２５は後述するように図３の（ｂ）に示す空燃比
フィードバック補正係数ＦＡＦを算出する。さらに、Ｅ
ＣＵ２５は、ガスインジェクタ６を駆動制御して、Ｏ2
センサ１１によりストイキとなるよう、フィードバック
補正係数ＦＡＦを用いて噴射量をフィードバック制御
し、三元触媒１０が最も浄化性能が高くなるように制御
している。
【００２１】次に、このように構成したガスエンジンの
空燃比制御装置の作用を説明する。図４には、ＥＣＵ２
５によるフィードバック補正係数ＦＡＦの算出ルーチン
を示す。即ち、図３の（ｂ）のフィードバック補正係数
ＦＡＦの算出ルーチンを示す。
空燃比制御装置の作用を説明する。図４には、ＥＣＵ２
５によるフィードバック補正係数ＦＡＦの算出ルーチン
を示す。即ち、図３の（ｂ）のフィードバック補正係数
ＦＡＦの算出ルーチンを示す。
【００２２】図４において、ＥＣＵ２５はステップ１０
１でＯ2 センサ１１の出力信号が比較電圧Ｖref を横切
ることによる反転が発生したか否か判定し、反転が発生
しないとステップ１０２に移行してＨレベルか否か判定
する。Ｈレベルであると、ＥＣＵ２５はステップ１０３
でその時のフィードバック補正係数ＦＡＦに対し比例係
数ＫＩＬを減算する。この処理によりフィードバック補
正係数ＦＡＦは図３（ｂ）に示すように傾きＫＩＬにて
徐々に小さくなっていく。一方、ＥＣＵ２５はステップ
１０２においてＯ2 センサ１１の出力信号がＬレベルの
時には、ステップ１０４でその時のフィードバック補正
係数ＦＡＦに対し比例係数ＫＩＲを加算する。この処理
によりフィードバック補正係数ＦＡＦは図３（ｂ）に示
すように傾きＫＩＲにて徐々に大きくなっていく。
１でＯ2 センサ１１の出力信号が比較電圧Ｖref を横切
ることによる反転が発生したか否か判定し、反転が発生
しないとステップ１０２に移行してＨレベルか否か判定
する。Ｈレベルであると、ＥＣＵ２５はステップ１０３
でその時のフィードバック補正係数ＦＡＦに対し比例係
数ＫＩＬを減算する。この処理によりフィードバック補
正係数ＦＡＦは図３（ｂ）に示すように傾きＫＩＬにて
徐々に小さくなっていく。一方、ＥＣＵ２５はステップ
１０２においてＯ2 センサ１１の出力信号がＬレベルの
時には、ステップ１０４でその時のフィードバック補正
係数ＦＡＦに対し比例係数ＫＩＲを加算する。この処理
によりフィードバック補正係数ＦＡＦは図３（ｂ）に示
すように傾きＫＩＲにて徐々に大きくなっていく。
【００２３】また、ＥＣＵ２５はステップ１０１におい
てＯ2 センサ１１の出力信号が比較電圧Ｖref を横切り
反転が発生するとステップ１０５に移行してその反転が
ＬレベルからＨレベルへの反転か、あるいはＨレベルか
らＬレベルへの反転かを判定する。ＥＣＵ２５はＬレベ
ルからＨレベルへの反転であると、ステップ１０６でデ
ィレイ時間ＴＤＲをセットする。また、ＥＣＵ２５はＨ
レベルからＬレベルへの反転であると、ステップ１０７
でディレイ時間ＴＤＬをセットする。
てＯ2 センサ１１の出力信号が比較電圧Ｖref を横切り
反転が発生するとステップ１０５に移行してその反転が
ＬレベルからＨレベルへの反転か、あるいはＨレベルか
らＬレベルへの反転かを判定する。ＥＣＵ２５はＬレベ
ルからＨレベルへの反転であると、ステップ１０６でデ
ィレイ時間ＴＤＲをセットする。また、ＥＣＵ２５はＨ
レベルからＬレベルへの反転であると、ステップ１０７
でディレイ時間ＴＤＬをセットする。
【００２４】そして、ＥＣＵ２５は、ステップ１０８，
１０９でディレイ時間ＴＤＲ，ＴＤＬが経過したか否か
判定し、反転からディレイ時間ＴＤＲが経過した時にス
テップ１１０でその時のフィードバック補正係数ＦＡＦ
に対しスキップ量ＳＬを減算する。一方、ＥＣＵ２５は
反転からディレイ時間ＴＤＬが経過した時にステップ１
１１でその時のフィードバック補正係数ＦＡＦに対しス
キップ量ＳＲを加算する。この処理により（所定量Ｓ
Ｌ，ＳＲの加減算により）、フィードバック補正係数Ｆ
ＡＦは図３（ｂ）に示すように大きく変化（スキップ）
する。
１０９でディレイ時間ＴＤＲ，ＴＤＬが経過したか否か
判定し、反転からディレイ時間ＴＤＲが経過した時にス
テップ１１０でその時のフィードバック補正係数ＦＡＦ
に対しスキップ量ＳＬを減算する。一方、ＥＣＵ２５は
反転からディレイ時間ＴＤＬが経過した時にステップ１
１１でその時のフィードバック補正係数ＦＡＦに対しス
キップ量ＳＲを加算する。この処理により（所定量Ｓ
Ｌ，ＳＲの加減算により）、フィードバック補正係数Ｆ
ＡＦは図３（ｂ）に示すように大きく変化（スキップ）
する。
【００２５】このように、ＥＣＵ２５は、Ｏ2 センサ１
１の出力信号を基準レベルＶref と比較してその結果が
反転するとフィードバック補正係数ＦＡＦを所定値Ｓ
Ｒ，ＳＬだけ加算あるいは減算し、反転しないとフィー
ドバック補正係数ＦＡＦを徐々に増加あるいは減少させ
る。そして、このフィードバック補正係数ＦＡＦを用い
て下記のように燃料量を算出する。
１の出力信号を基準レベルＶref と比較してその結果が
反転するとフィードバック補正係数ＦＡＦを所定値Ｓ
Ｒ，ＳＬだけ加算あるいは減算し、反転しないとフィー
ドバック補正係数ＦＡＦを徐々に増加あるいは減少させ
る。そして、このフィードバック補正係数ＦＡＦを用い
て下記のように燃料量を算出する。
【００２６】図５には、ＥＣＵ２５による燃料噴射制御
ルーチンを示す。図５において、ＥＣＵ２５はステップ
２０１でエンジン回転数Ｎｅと吸気圧ＰＭを取り込み、
ステップ２０２で予め用意されているマップを用いてエ
ンジン回転数Ｎｅおよび吸気圧ＰＭに応じた基本噴射量
Ｔｐを算出する。そして、ＥＣＵ２５はステップ２０３
で空燃比フィードバック制御条件（エンジン冷却水の温
度Ｔｗが所定温度以上）を満足するか否か判断し、条件
が成立するとステップ２０４に移行してフィードバック
補正係数ＦＡＦに基本噴射量Ｔｐを乗算して最終噴射量
を算出する。
ルーチンを示す。図５において、ＥＣＵ２５はステップ
２０１でエンジン回転数Ｎｅと吸気圧ＰＭを取り込み、
ステップ２０２で予め用意されているマップを用いてエ
ンジン回転数Ｎｅおよび吸気圧ＰＭに応じた基本噴射量
Ｔｐを算出する。そして、ＥＣＵ２５はステップ２０３
で空燃比フィードバック制御条件（エンジン冷却水の温
度Ｔｗが所定温度以上）を満足するか否か判断し、条件
が成立するとステップ２０４に移行してフィードバック
補正係数ＦＡＦに基本噴射量Ｔｐを乗算して最終噴射量
を算出する。
【００２７】この最終噴射量となるようにガスインジェ
クタ６が駆動制御される。このように、空燃比制御手段
としてのＥＣＵ２５はＯ2 センサ１１による空燃比と目
標空燃比との偏差を小さくすべくガスインジェクタ６に
よる燃料供給量を制御する。
クタ６が駆動制御される。このように、空燃比制御手段
としてのＥＣＵ２５はＯ2 センサ１１による空燃比と目
標空燃比との偏差を小さくすべくガスインジェクタ６に
よる燃料供給量を制御する。
【００２８】次に、図２に示すように、空燃比センサ１
１に触媒層１７を設けた場合と、触媒層１７を設けなか
った場合の差異について説明する。触媒層１７が無い場
合におけるセンサ出力ずれの発生メカニズムを図６，７
を用いて説明する。図６において、触媒層１７がない場
合、Ｏ2 、Ｈ2 がコーティング層１６を通り、Ｐｔ製外
側電極１４で酸化反応を生じる。この時、Ｏ2 よりガス
拡散速度の速いＨ2 はＯ2 より多く拡散するため、排気
ガス成分はストイキであっても、電極近傍ではＨ2 リッ
チとなり、Ｏ2 センサ１１の出力は、排気ガス成分がス
トイキよりリーンにならないと急変しない。そのため、
図７に示すように空気過剰率λとセンサ出力の関係がリ
ーン側にシフトする。
１に触媒層１７を設けた場合と、触媒層１７を設けなか
った場合の差異について説明する。触媒層１７が無い場
合におけるセンサ出力ずれの発生メカニズムを図６，７
を用いて説明する。図６において、触媒層１７がない場
合、Ｏ2 、Ｈ2 がコーティング層１６を通り、Ｐｔ製外
側電極１４で酸化反応を生じる。この時、Ｏ2 よりガス
拡散速度の速いＨ2 はＯ2 より多く拡散するため、排気
ガス成分はストイキであっても、電極近傍ではＨ2 リッ
チとなり、Ｏ2 センサ１１の出力は、排気ガス成分がス
トイキよりリーンにならないと急変しない。そのため、
図７に示すように空気過剰率λとセンサ出力の関係がリ
ーン側にシフトする。
【００２９】これに対し、図８のように触媒層１７を設
けた場合には、触媒層１７でＯ2 とＨ2 が反応し、平衡
ガス（反応後ガス；Ｈ2 Ｏガス）としてＰｔ製外側電極
１４に到達するため、図９に実線にて示すようにセンサ
出力のシフトを抑制できる。
けた場合には、触媒層１７でＯ2 とＨ2 が反応し、平衡
ガス（反応後ガス；Ｈ2 Ｏガス）としてＰｔ製外側電極
１４に到達するため、図９に実線にて示すようにセンサ
出力のシフトを抑制できる。
【００３０】図２６は、三元触媒１０を通過した後の排
出ガスのＨＣ量、ＣＯ量、ＮＯx 量を示すものであり、
「○」にて触媒層１７が無いものを示し、「▲」にて触
媒層１７が有るものを示す。これから分かるように、触
媒層１７を設けることにより、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯx が共
に減り、三元触媒後の排出量を抑制することができる。
出ガスのＨＣ量、ＣＯ量、ＮＯx 量を示すものであり、
「○」にて触媒層１７が無いものを示し、「▲」にて触
媒層１７が有るものを示す。これから分かるように、触
媒層１７を設けることにより、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯx が共
に減り、三元触媒後の排出量を抑制することができる。
【００３１】このように本実施の形態は、下記の特徴を
有する。 （イ）Ｏ2 センサ１１における外側電極１４を、触媒反
応により水素を除去する触媒層１７で被覆した。よっ
て、外側電極１４の排気ガス側の表面に触媒が担持され
ているので、触媒反応によりＨ2 が除去される。つま
り、触媒層１７が、Ｏ 2 センサ１１における外側電極１
４の表面への排気ガス中の水素の侵入を防止する水素侵
入防止手段として機能する。このようにしてセンサの出
力ずれ要因となるＨ2 をセンサの反応界面（外側電極の
表面）から除去することができる。その結果、センサの
出力ずれを防ぎ適正な空燃比制御が可能となる。 （第２の実施の形態）次に、第２の実施の形態を、第１
の実施の形態との相違点を中心に説明する。
有する。 （イ）Ｏ2 センサ１１における外側電極１４を、触媒反
応により水素を除去する触媒層１７で被覆した。よっ
て、外側電極１４の排気ガス側の表面に触媒が担持され
ているので、触媒反応によりＨ2 が除去される。つま
り、触媒層１７が、Ｏ 2 センサ１１における外側電極１
４の表面への排気ガス中の水素の侵入を防止する水素侵
入防止手段として機能する。このようにしてセンサの出
力ずれ要因となるＨ2 をセンサの反応界面（外側電極の
表面）から除去することができる。その結果、センサの
出力ずれを防ぎ適正な空燃比制御が可能となる。 （第２の実施の形態）次に、第２の実施の形態を、第１
の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００３２】本実施形態においては、リッチ・リーンセ
ンサ（Ｏ2 センサ）１１の代わりに、図１０に示す広域
空燃比センサ（リニアセンサ）２６を用いている。そし
て、素子（固体電解質管）１２の外側電極１４よりも外
側を、触媒反応により水素を除去する触媒層２７で被覆
している。
ンサ（Ｏ2 センサ）１１の代わりに、図１０に示す広域
空燃比センサ（リニアセンサ）２６を用いている。そし
て、素子（固体電解質管）１２の外側電極１４よりも外
側を、触媒反応により水素を除去する触媒層２７で被覆
している。
【００３３】つまり、広域空燃比センサの構造は基本的
に図２に示すＯ2 センサと同様であり、図２のコーティ
ング層１６の代わりに、ガスの拡散を律速させるコーテ
ィング膜２７が設けられている。コーティング膜２７は
触媒層２８でコーティングされている。また、触媒層２
８の表面は保護層（アルミナ）３３で覆われている。さ
らに、電極１４，１５間には電源２９が接続され、素子
（固体電解質管）１２内にはアルミナヒータ３０が配置
されている。アルミナヒータ３０は電源３１からの電力
を受けて素子（固体電解質管）１２を加熱する。また、
電極１４，１５間に流れる電流が電流検出器３２にて検
出されるようになっている。
に図２に示すＯ2 センサと同様であり、図２のコーティ
ング層１６の代わりに、ガスの拡散を律速させるコーテ
ィング膜２７が設けられている。コーティング膜２７は
触媒層２８でコーティングされている。また、触媒層２
８の表面は保護層（アルミナ）３３で覆われている。さ
らに、電極１４，１５間には電源２９が接続され、素子
（固体電解質管）１２内にはアルミナヒータ３０が配置
されている。アルミナヒータ３０は電源３１からの電力
を受けて素子（固体電解質管）１２を加熱する。また、
電極１４，１５間に流れる電流が電流検出器３２にて検
出されるようになっている。
【００３４】広域空燃比センサの原理を図１１〜図１３
を用いて説明する。図１２に示すように、ジルコニア素
子（固体電解質管）１２にλ＝１で生じる起電力０．５
ボルトを図１１に示すように起電力の逆向きに印加し、
電極間の電流ＩG により、空燃比を検出するものであ
る。
を用いて説明する。図１２に示すように、ジルコニア素
子（固体電解質管）１２にλ＝１で生じる起電力０．５
ボルトを図１１に示すように起電力の逆向きに印加し、
電極間の電流ＩG により、空燃比を検出するものであ
る。
【００３５】ストイキ時は、図１３（ｂ）に示すよう
に、素子１２の起電力が、印加電圧と釣り合うため、電
流ＩG が「０」となる。リーン時は、図１３（ｃ）に示
すように、素子１２の起電力が０ボルトとなるため、印
加電圧により、外側電極１４から内側電極１５にＯ2-が
移動し、電流ＩG としてプラス電流を生じる。また、リ
ッチ時は、図１３（ａ）に示すように、素子１２の起電
力が１ボルトとなるため、印加電力との差により内側電
極１５から外側電極１４にＯ2-が移動し、電流ＩG とし
てマイナス電流を生じる。このとき流れる電流ＩG は、
リーン時は、コーティング膜（多孔質層）２７を通るＯ
2 量、リッチ時はコーティング膜（多孔質層）２７を通
るＨＣ，ＣＯ量によって決まるため、天然ガスエンジン
のように、排気中にＨ2 が多くなると、同じ空燃比でも
電流値が異なってくる。
に、素子１２の起電力が、印加電圧と釣り合うため、電
流ＩG が「０」となる。リーン時は、図１３（ｃ）に示
すように、素子１２の起電力が０ボルトとなるため、印
加電圧により、外側電極１４から内側電極１５にＯ2-が
移動し、電流ＩG としてプラス電流を生じる。また、リ
ッチ時は、図１３（ａ）に示すように、素子１２の起電
力が１ボルトとなるため、印加電力との差により内側電
極１５から外側電極１４にＯ2-が移動し、電流ＩG とし
てマイナス電流を生じる。このとき流れる電流ＩG は、
リーン時は、コーティング膜（多孔質層）２７を通るＯ
2 量、リッチ時はコーティング膜（多孔質層）２７を通
るＨＣ，ＣＯ量によって決まるため、天然ガスエンジン
のように、排気中にＨ2 が多くなると、同じ空燃比でも
電流値が異なってくる。
【００３６】図１４には、図１０の触媒層２８が無い一
般的な広域空燃比センサを、天然ガスエンジンでの三元
触媒１０の前（上流）と、後（下流）に設けた場合にお
ける、空気過剰率λとセンサ電流の関係を示す。つま
り、三元触媒１０の前は水素を含有した排気ガス雰囲気
であり、三元触媒１０の後は水素を含有しない排気ガス
雰囲気であり、各雰囲気にセンサを配置したときの出力
特性の測定結果を示す。図１５に示すように、ストイキ
〜リッチ領域では、排気中のＨ2 濃度が急激に増加する
ため、センサの活性面（外側電極１４の表面）近傍では
Ｈ2 リッチとなり、図１４に示すように、センサ出力が
リッチ側にシフトする。
般的な広域空燃比センサを、天然ガスエンジンでの三元
触媒１０の前（上流）と、後（下流）に設けた場合にお
ける、空気過剰率λとセンサ電流の関係を示す。つま
り、三元触媒１０の前は水素を含有した排気ガス雰囲気
であり、三元触媒１０の後は水素を含有しない排気ガス
雰囲気であり、各雰囲気にセンサを配置したときの出力
特性の測定結果を示す。図１５に示すように、ストイキ
〜リッチ領域では、排気中のＨ2 濃度が急激に増加する
ため、センサの活性面（外側電極１４の表面）近傍では
Ｈ2 リッチとなり、図１４に示すように、センサ出力が
リッチ側にシフトする。
【００３７】この空燃比センサに図１０に示した触媒層
２８を設けることによって、図１６に示すように、出力
ずれを抑制することができる。 （第３の実施の形態）次に、第３の実施の形態を、第１
の実施の形態との相違点を中心に説明する。
２８を設けることによって、図１６に示すように、出力
ずれを抑制することができる。 （第３の実施の形態）次に、第３の実施の形態を、第１
の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００３８】図１７には、本実施形態におけるＯ2 セン
サの構造図を示す。ジルコニア素子１２、内側電極１
５、外側電極１４、コーティング層１６は、図２に示す
構造と同様であるが、本実施形態では、コップ型素子
（固体電解質管）１２の内側に、棒状のアルミナヒータ
４０を挿入している。ヒータ付きセンサは一般的なガソ
リンエンジンにおいてセンサの早期活性化を図る目的で
用いられているものと同様である。図１７において、ア
ルミナヒータ４０にはスイッチング素子４２を介して電
源４１が接続されている。そして、ＥＣＵ２５によりス
イッチング素子４２がデューティ制御（オン／オフ制
御）される。この制御の際にデューティ比を調整するこ
とによりヒータ４０への電力供給量を調整できる。即
ち、デューティ比（オン時間）を大きくすると電力供給
量が大きくなる。
サの構造図を示す。ジルコニア素子１２、内側電極１
５、外側電極１４、コーティング層１６は、図２に示す
構造と同様であるが、本実施形態では、コップ型素子
（固体電解質管）１２の内側に、棒状のアルミナヒータ
４０を挿入している。ヒータ付きセンサは一般的なガソ
リンエンジンにおいてセンサの早期活性化を図る目的で
用いられているものと同様である。図１７において、ア
ルミナヒータ４０にはスイッチング素子４２を介して電
源４１が接続されている。そして、ＥＣＵ２５によりス
イッチング素子４２がデューティ制御（オン／オフ制
御）される。この制御の際にデューティ比を調整するこ
とによりヒータ４０への電力供給量を調整できる。即
ち、デューティ比（オン時間）を大きくすると電力供給
量が大きくなる。
【００３９】このヒータ４０の制御は、図１８に示す排
気温度６００℃以下の領域Ｚ１において、センサの外側
電極１４の表面側温度が６００℃以上になるよう、エン
ジン回転数と吸気管圧力の２次元マップにより供給電力
を決定するものである。即ち、排気温度６００℃以下の
領域Ｚ１には電力供給特性線Ｌ１〜Ｌ８を有し、電力供
給特性線Ｌ１に比べＬ２の方が電力供給量が多く、同様
に、Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８の順に電力供
給量が多くなるように決定されている。そして、その時
のエンジン状態（エンジン回転数と吸気管圧力）に応じ
た特性線Ｌ１〜Ｌ８を選択し、選択された特性線に対応
する電力供給量が供給される。
気温度６００℃以下の領域Ｚ１において、センサの外側
電極１４の表面側温度が６００℃以上になるよう、エン
ジン回転数と吸気管圧力の２次元マップにより供給電力
を決定するものである。即ち、排気温度６００℃以下の
領域Ｚ１には電力供給特性線Ｌ１〜Ｌ８を有し、電力供
給特性線Ｌ１に比べＬ２の方が電力供給量が多く、同様
に、Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８の順に電力供
給量が多くなるように決定されている。そして、その時
のエンジン状態（エンジン回転数と吸気管圧力）に応じ
た特性線Ｌ１〜Ｌ８を選択し、選択された特性線に対応
する電力供給量が供給される。
【００４０】より具体的にはセンサの外側電極１４の表
面側温度が６００〜７００℃の範囲内となるようにヒー
タ制御を行う。このように７００℃以下とすることによ
りヒータの耐久性が確保できる。なお、センサの外側電
極１４の表面側温度は６００℃以上であればよい。
面側温度が６００〜７００℃の範囲内となるようにヒー
タ制御を行う。このように７００℃以下とすることによ
りヒータの耐久性が確保できる。なお、センサの外側電
極１４の表面側温度は６００℃以上であればよい。
【００４１】図１９，２０を用いて、ヒータ制御時の出
力ずれ抑制効果を説明する。一般にＨ2 は酸化雰囲気で
は６００℃以上で自発燃焼することが知られており、図
１９に示すように、センサの外側電極１４の表面を６０
０℃以上に保つことで、外側電極１４の表面側でＨ2 と
Ｏ2 が反応し、コーティング層１６では平衡ガス（反応
後ガス；Ｈ2 Ｏガス）が通過することとなる。そのた
め、図２０に実線で示すように出力ずれが抑制できる。
力ずれ抑制効果を説明する。一般にＨ2 は酸化雰囲気で
は６００℃以上で自発燃焼することが知られており、図
１９に示すように、センサの外側電極１４の表面を６０
０℃以上に保つことで、外側電極１４の表面側でＨ2 と
Ｏ2 が反応し、コーティング層１６では平衡ガス（反応
後ガス；Ｈ2 Ｏガス）が通過することとなる。そのた
め、図２０に実線で示すように出力ずれが抑制できる。
【００４２】図２６において、「△」にて図１７のヒー
タ４０を設置し７００℃に保持したものを示す。これか
ら分かるように、ヒータ４０を設け７００℃に保持する
ことにより、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯx が共に減り、三元触媒
後の排出量を抑制することができる。
タ４０を設置し７００℃に保持したものを示す。これか
ら分かるように、ヒータ４０を設け７００℃に保持する
ことにより、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯx が共に減り、三元触媒
後の排出量を抑制することができる。
【００４３】このように本実施の形態は、下記の特徴を
有する。 （イ）Ｏ2 センサにヒータ４０を設け、ＥＣＵ２５によ
るヒータ４０の通電制御により外側電極１４よりも外側
を６００℃以上に保つようにした。よって、ヒータ４０
にて外側電極１４よりも外側が６００℃以上に保たれて
いるので、Ｈ2 が自発燃焼して除去される。つまり、ヒ
ータ４０およびＥＣＵ２５が、Ｏ2 センサにおける外側
電極１４の表面への排気ガス中の水素の侵入を防止する
水素侵入防止手段として機能する。このようにしてセン
サの出力ずれ要因となるＨ2 をセンサの反応界面（外側
電極の表面）から除去することができる。その結果、セ
ンサの出力ずれを防ぎ適正な空燃比制御が可能となる。 （第４の実施の形態）次に、第４の実施の形態を、第１
の実施の形態との相違点を中心に説明する。
有する。 （イ）Ｏ2 センサにヒータ４０を設け、ＥＣＵ２５によ
るヒータ４０の通電制御により外側電極１４よりも外側
を６００℃以上に保つようにした。よって、ヒータ４０
にて外側電極１４よりも外側が６００℃以上に保たれて
いるので、Ｈ2 が自発燃焼して除去される。つまり、ヒ
ータ４０およびＥＣＵ２５が、Ｏ2 センサにおける外側
電極１４の表面への排気ガス中の水素の侵入を防止する
水素侵入防止手段として機能する。このようにしてセン
サの出力ずれ要因となるＨ2 をセンサの反応界面（外側
電極の表面）から除去することができる。その結果、セ
ンサの出力ずれを防ぎ適正な空燃比制御が可能となる。 （第４の実施の形態）次に、第４の実施の形態を、第１
の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００４４】本実施形態においては図２の触媒層１７を
用いずに、図１のＥＣＵ２５が空燃比フィードバック制
御の制御中心をリッチ側へ移動させるべく、図３の比較
電圧（基準レベル）Ｖref 、比例係数（反転しない時の
徐変値）ＫＩＬ，ＫＩＲ、ディレイ時間（反転から補正
係数の加算あるいは減算までの時間）ＴＤＲ，ＴＤＬ、
スキップ量（反転時の加算値、減算値）ＳＬ，ＳＲの少
なくともいずれか１つを調整し、その値をメモリに記憶
している。
用いずに、図１のＥＣＵ２５が空燃比フィードバック制
御の制御中心をリッチ側へ移動させるべく、図３の比較
電圧（基準レベル）Ｖref 、比例係数（反転しない時の
徐変値）ＫＩＬ，ＫＩＲ、ディレイ時間（反転から補正
係数の加算あるいは減算までの時間）ＴＤＲ，ＴＤＬ、
スキップ量（反転時の加算値、減算値）ＳＬ，ＳＲの少
なくともいずれか１つを調整し、その値をメモリに記憶
している。
【００４５】つまり、図４に示すシステムの空燃比フィ
ードバック制御は、ＥＣＵ２５によりＯ2 センサの出力
と比較電圧Ｖref とを比較し、フィードバック補正係数
ＦＡＦを増減する方法により行っている。この時の制御
定数として、図３中のＶref，ＳＬ，ＳＲ，ＫＩＬ，Ｋ
ＩＲ，ＴＤＲ，ＴＤＬを用いており、これらの定数を調
整する（定数の割合を変える）ことで、制御空燃比をス
トイキよりもリッチ側に制御している。
ードバック制御は、ＥＣＵ２５によりＯ2 センサの出力
と比較電圧Ｖref とを比較し、フィードバック補正係数
ＦＡＦを増減する方法により行っている。この時の制御
定数として、図３中のＶref，ＳＬ，ＳＲ，ＫＩＬ，Ｋ
ＩＲ，ＴＤＲ，ＴＤＬを用いており、これらの定数を調
整する（定数の割合を変える）ことで、制御空燃比をス
トイキよりもリッチ側に制御している。
【００４６】例えば、図２１に示す一般的なＦＡＦ算出
システムに対し、ＴＤＬ又はＫＩＬを減少させるか、も
しくはＴＤＲ又はＫＩＲを増加させるか、もしくはＶre
f を増加させることにより、空燃比フィードバック周期
におけるリッチ時間割合を長くして、空燃比フィードバ
ック制御の制御中心をリッチ側へ移動させる。
システムに対し、ＴＤＬ又はＫＩＬを減少させるか、も
しくはＴＤＲ又はＫＩＲを増加させるか、もしくはＶre
f を増加させることにより、空燃比フィードバック周期
におけるリッチ時間割合を長くして、空燃比フィードバ
ック制御の制御中心をリッチ側へ移動させる。
【００４７】具体的には、例えば、センサ出力は図２１
に示すように０〜１ボルトの範囲であり、通常、比較電
圧Ｖref は０．４５ボルトであるが、これを、図２２に
示すように比較電圧Ｖref ＝０．７０ボルト以上（図２
２では０．８ボルト）にする。即ち、センサ出力電圧の
幅（１ボルト）の７０％以上の値を比較電圧Ｖref とす
る。
に示すように０〜１ボルトの範囲であり、通常、比較電
圧Ｖref は０．４５ボルトであるが、これを、図２２に
示すように比較電圧Ｖref ＝０．７０ボルト以上（図２
２では０．８ボルト）にする。即ち、センサ出力電圧の
幅（１ボルト）の７０％以上の値を比較電圧Ｖref とす
る。
【００４８】あるいは、図２１に示すように比例係数Ｋ
ＩＬに比べ比例係数ＫＩＲを通常は同じ値（１倍）に設
定されるが、これを図２３に示すように比例係数ＫＩＬ
に比べ比例係数ＫＩＲを３倍の値に設定する。
ＩＬに比べ比例係数ＫＩＲを通常は同じ値（１倍）に設
定されるが、これを図２３に示すように比例係数ＫＩＬ
に比べ比例係数ＫＩＲを３倍の値に設定する。
【００４９】あるいは、図２１に示すようにディレイ時
間ＴＤＬに比べディレイ時間ＴＤＲを通常は１０倍程度
に設定されるが、これを図２４に示すようにディレイ時
間ＴＤＬに比べディレイ時間ＴＤＲを２０倍の値に設定
する。
間ＴＤＬに比べディレイ時間ＴＤＲを通常は１０倍程度
に設定されるが、これを図２４に示すようにディレイ時
間ＴＤＬに比べディレイ時間ＴＤＲを２０倍の値に設定
する。
【００５０】このように天然ガスエンジンの場合、Ｏ2
センサの出力がリーン側へずれるため、その分、前記定
数の割合を調整することにより、制御目標をリッチ側に
設定することができ実際の制御Ａ／Ｆをストイキにで
き、良好な触媒浄化性能が得られる。
センサの出力がリーン側へずれるため、その分、前記定
数の割合を調整することにより、制御目標をリッチ側に
設定することができ実際の制御Ａ／Ｆをストイキにで
き、良好な触媒浄化性能が得られる。
【００５１】図２６において、「□」にて定数を変更し
たものを示す。これから分かるように、定数を変更する
ことにより、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯx が共に減り、三元触媒
後の排出量を抑制することができる。具体的には、対策
前においてはＫＩＲ＝６％／ｓｅｃ、ＫＩＬ＝５％／ｓ
ｅｃであったものを、定数を変更してＫＩＲ＝１０％／
ｓｅｃ、ＫＩＬ＝２％／ｓｅｃとすると、上述したよう
に三元触媒後の排出量を抑制することができる。
たものを示す。これから分かるように、定数を変更する
ことにより、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯx が共に減り、三元触媒
後の排出量を抑制することができる。具体的には、対策
前においてはＫＩＲ＝６％／ｓｅｃ、ＫＩＬ＝５％／ｓ
ｅｃであったものを、定数を変更してＫＩＲ＝１０％／
ｓｅｃ、ＫＩＬ＝２％／ｓｅｃとすると、上述したよう
に三元触媒後の排出量を抑制することができる。
【００５２】このように本実施の形態は、下記の特徴を
有する。 （イ）補正手段としてのＥＣＵ２５は、Ｏ2 センサ１１
による空燃比をリッチ側に補正する補正機能を有する。
即ち、リッチ側に補正すべく、図３中のＶref ，ＳＬ，
ＳＲ，ＫＩＬ，ＫＩＲ，ＴＤＲ，ＴＤＬの少なくともい
ずれかの値を調整した。よって、Ｏ2 センサ１１がリー
ン側にずれても、ずれ分を見込み、Ｏ2 センサ１１に基
づくＡ／Ｆ制御目標値をリッチ側に設定し、最適なる空
燃比制御を行うことができる。そのため、ＨＣ，ＣＯ，
ＮＯX とも三元触媒後の排出量を抑制することが可能と
なる。 （第５の実施の形態）次に、第５の実施の形態を、第１
〜第３の実施の形態との相違点を中心に説明する。
有する。 （イ）補正手段としてのＥＣＵ２５は、Ｏ2 センサ１１
による空燃比をリッチ側に補正する補正機能を有する。
即ち、リッチ側に補正すべく、図３中のＶref ，ＳＬ，
ＳＲ，ＫＩＬ，ＫＩＲ，ＴＤＲ，ＴＤＬの少なくともい
ずれかの値を調整した。よって、Ｏ2 センサ１１がリー
ン側にずれても、ずれ分を見込み、Ｏ2 センサ１１に基
づくＡ／Ｆ制御目標値をリッチ側に設定し、最適なる空
燃比制御を行うことができる。そのため、ＨＣ，ＣＯ，
ＮＯX とも三元触媒後の排出量を抑制することが可能と
なる。 （第５の実施の形態）次に、第５の実施の形態を、第１
〜第３の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００５３】本実施の形態においては、図１に示すシス
テムにおいて、第１の実施形態の如く触媒層付きセンサ
としたり、第３の実施形態の如くヒータ付きセンサを使
用した場合、エンジンによっては、高回転、低負荷領域
で、低温のガス流量が多くなった際に、センサのＨ2 除
去能力が十分得られない場合がある。本実施形態では、
そのための工夫を行っている。
テムにおいて、第１の実施形態の如く触媒層付きセンサ
としたり、第３の実施形態の如くヒータ付きセンサを使
用した場合、エンジンによっては、高回転、低負荷領域
で、低温のガス流量が多くなった際に、センサのＨ2 除
去能力が十分得られない場合がある。本実施形態では、
そのための工夫を行っている。
【００５４】図２５に示すように、ＥＣＵ２５内に、エ
ンジン回転数、吸気管圧力により、空燃比フィードバッ
クのための定数（図３中のＶref ，ＳＬ，ＳＲ，ＫＩ
Ｌ，ＫＩＲ，ＴＤＲ，ＴＤＬ）の決定のためのマップを
持ち、高回転、低負荷領域では、制御目標のリッチ化度
合を大きくしている。
ンジン回転数、吸気管圧力により、空燃比フィードバッ
クのための定数（図３中のＶref ，ＳＬ，ＳＲ，ＫＩ
Ｌ，ＫＩＲ，ＴＤＲ，ＴＤＬ）の決定のためのマップを
持ち、高回転、低負荷領域では、制御目標のリッチ化度
合を大きくしている。
【００５５】つまり、フィードバック領域には特性線Ｌ
１〜Ｌ９を有し、特性線Ｌ１に比べＬ２の方がリッチ量
が大きく、同様に、Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ
８，Ｌ９の順にリッチ量が大きくなるように決定されて
いる。そして、その時のエンジン状態（エンジン回転数
と吸気管圧力）に応じた特性線Ｌ１〜Ｌ９を選択し、選
択された特性線に対応するリッチ量となるように補正係
数等が選択される。
１〜Ｌ９を有し、特性線Ｌ１に比べＬ２の方がリッチ量
が大きく、同様に、Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ
８，Ｌ９の順にリッチ量が大きくなるように決定されて
いる。そして、その時のエンジン状態（エンジン回転数
と吸気管圧力）に応じた特性線Ｌ１〜Ｌ９を選択し、選
択された特性線に対応するリッチ量となるように補正係
数等が選択される。
【００５６】これにより、高回転、低負荷側で、Ｈ2 の
除去能力が低下し、センサのリーンずれが生じやすくな
るが、制御Ａ／Ｆのリーンずれを抑制することが可能と
なる。
除去能力が低下し、センサのリーンずれが生じやすくな
るが、制御Ａ／Ｆのリーンずれを抑制することが可能と
なる。
【００５７】これまで説明したものの他にも、第１，第
３，第４の実施形態を組み合わせて実施してもよい。即
ち、図２の触媒層１７および図１７のヒータ４０を設け
るとともに空燃比フィードバックのための定数（図３中
のＶref ，ＳＬ，ＳＲ，ＫＩＬ，ＫＩＲ，ＴＤＲ，ＴＤ
Ｌ）を変更してもよい。このようにすると、図２６にお
いて、「×」にて示すように、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯx が共
に著しく減り、三元触媒後の排出量を抑制することがで
きる。
３，第４の実施形態を組み合わせて実施してもよい。即
ち、図２の触媒層１７および図１７のヒータ４０を設け
るとともに空燃比フィードバックのための定数（図３中
のＶref ，ＳＬ，ＳＲ，ＫＩＬ，ＫＩＲ，ＴＤＲ，ＴＤ
Ｌ）を変更してもよい。このようにすると、図２６にお
いて、「×」にて示すように、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯx が共
に著しく減り、三元触媒後の排出量を抑制することがで
きる。
【図１】第１の実施の形態におけるガスエンジンの空燃
比制御装置の全体構成図。
比制御装置の全体構成図。
【図２】同じくＯ2 センサの断面図。
【図３】Ｏ2 センサの出力信号およびＦＡＦの説明図。
【図４】ＦＡＦの算出処理ルーチンを示すフローチャー
ト。
ト。
【図５】空燃比制御処理ルーチンを示すフローチャー
ト。
ト。
【図６】触媒層が無い場合のＯ2 センサの模式図。
【図７】触媒層が無い場合のセンサ出力特性図。
【図８】触媒層がある場合のＯ2 センサの模式図。
【図９】触媒層がある場合のセンサ出力特性図。
【図１０】第２の実施の形態における広域空燃比センサ
の断面図。
の断面図。
【図１１】広域空燃比センサの原理を示す模式図。
【図１２】広域空燃比センサの出力特性図。
【図１３】広域空燃比センサの原理を示す模式図。
【図１４】触媒層が無い場合の出力特性図。
【図１５】天然ガスエンジンの空気過剰率と排気中のＨ
2 量の関係を示す図。
2 量の関係を示す図。
【図１６】触媒層がある場合の出力特性図。
【図１７】第３の実施の形態におけるＯ2 センサの断面
図。
図。
【図１８】第３の実施の形態において使用する２次元マ
ップ。
ップ。
【図１９】第３の実施の形態におけるＯ2 センサの模式
図。
図。
【図２０】同じくＯ2 センサの出力特性図
【図２１】一般的なＦＡＦの制御図。
【図２２】第４の実施の形態におけるＦＡＦの制御図。
【図２３】第４の実施の形態におけるＦＡＦの制御図。
【図２４】第４の実施の形態におけるＦＡＦの制御図。
【図２５】第５の実施の形態において使用する２次元マ
ップ。
ップ。
【図２６】ＬＡモードエミッションの測定結果を示す
図。
図。
６…ガスインジェクタ、８…排気管、１０…三元触媒、
１１…Ｏ2 センサ、１２…素子、１５…内側電極、１４
…外側電極、１７…触媒層、２５…ＥＣＵ、４０…ヒー
タ。
１１…Ｏ2 センサ、１２…素子、１５…内側電極、１４
…外側電極、１７…触媒層、２５…ＥＣＵ、４０…ヒー
タ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｎ 27/409 Ｇ０１Ｎ 27/58 Ｂ (72)発明者 飯塚 基正 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 溝渕 剛史 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 山田 康平 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 林 秀隆 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 黒田 京彦 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内
Claims (5)
- 【請求項１】 エンジンの排気経路に設けられた排気浄
化用触媒と、 前記排気経路の排気浄化用触媒の上流側に配置され、一
側面に大気側電極が形成されるとともに他側面に排気ガ
ス側電極が形成された固体電解質よりなる素子を有する
空燃比センサと、 前記エンジンに天然ガスを主成分とする燃料を供給する
ガスインジェクタと、 前記空燃比センサによる空燃比と目標空燃比との偏差を
小さくすべく前記ガスインジェクタによる燃料供給量を
制御する空燃比制御手段と、を備えたガスエンジンの空
燃比制御装置において、 前記空燃比センサにおける前記排気ガス側電極の表面へ
の排気ガス中の水素の侵入を防止する水素侵入防止手段
を設けたことを特徴とするガスエンジンの空燃比制御装
置。 - 【請求項２】 エンジンの排気経路に設けられた排気浄
化用触媒と、 前記排気経路の排気浄化用触媒の上流側に配置され、一
側面に大気側電極が形成されるとともに他側面に排気ガ
ス側電極が形成された固体電解質よりなる素子を有する
空燃比センサと、 前記エンジンに天然ガスを主成分とする燃料を供給する
ガスインジェクタと、 前記空燃比センサによる空燃比と目標空燃比との偏差を
小さくすべく前記ガスインジェクタによる燃料供給量を
制御する空燃比制御手段と、を備えたガスエンジンの空
燃比制御装置において、 前記空燃比センサにおける前記排気ガス側電極を、触媒
反応により水素を除去する触媒層で被覆したことを特徴
とするガスエンジンの空燃比制御装置。 - 【請求項３】 エンジンの排気経路に設けられた排気浄
化用触媒と、 前記排気経路の排気浄化用触媒の上流側に配置され、一
側面に大気側電極が形成されるとともに他側面に排気ガ
ス側電極が形成された固体電解質よりなる素子を有する
空燃比センサと、 前記エンジンに天然ガスを主成分とする燃料を供給する
ガスインジェクタと、 前記空燃比センサによる空燃比と目標空燃比との偏差を
小さくすべく前記ガスインジェクタによる燃料供給量を
制御する空燃比制御手段と、を備えたガスエンジンの空
燃比制御装置において、 前記空燃比センサにヒータを設け、該ヒータにて前記排
気ガス側電極の表面を６００℃以上に保つようにしたこ
とを特徴とするガスエンジンの空燃比制御装置。 - 【請求項４】 エンジンの排気経路に設けられた排気浄
化用触媒と、 前記排気経路の排気浄化用触媒の上流側に配置され、一
側面に大気側電極が形成されるとともに他側面に排気ガ
ス側電極が形成された固体電解質よりなる素子を有する
空燃比センサと、 前記エンジンに天然ガスを主成分とする燃料を供給する
ガスインジェクタと、 前記空燃比センサによる空燃比をリッチ側に補正する補
正手段と、 前記補正手段による空燃比と目標空燃比との偏差を小さ
くすべく前記ガスインジェクタによる燃料供給量を制御
する空燃比制御手段と、を備えたことを特徴とするガス
エンジンの空燃比制御装置。 - 【請求項５】 前記空燃比センサは、前記素子の一側面
と他側面での酸素濃度差による起電力を大気側および排
気ガス側電極にて取り出すものであり、 前記補正手段は、前記空燃比センサの出力信号を基準レ
ベルと比較してその結果が反転すると補正係数を所定値
だけ加算あるいは減算し、反転しないと補正係数を徐々
に増加あるいは減少させる際に、基準レベル、反転時の
加算値、減算値、反転しない時の徐変値、反転から補正
係数の加算あるいは減算までの時間の少なくともいずれ
か１つを、空燃比をリッチ側とすべく調整するものであ
る請求項４に記載のガスエンジンの空燃比制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9184088A JPH1130141A (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | ガスエンジンの空燃比制御装置 |
| US09/112,289 US6210641B1 (en) | 1997-07-09 | 1998-07-09 | Air-fuel ratio control system and gas sensor for engines |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9184088A JPH1130141A (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | ガスエンジンの空燃比制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1130141A true JPH1130141A (ja) | 1999-02-02 |
Family
ID=16147195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9184088A Pending JPH1130141A (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | ガスエンジンの空燃比制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1130141A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002031618A (ja) * | 2000-05-12 | 2002-01-31 | Denso Corp | ガスセンサ |
| JP2006170848A (ja) * | 2004-12-16 | 2006-06-29 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサ評価装置 |
| JP2009299500A (ja) * | 2008-06-10 | 2009-12-24 | Toyota Motor Corp | 空燃比センサの劣化判定装置及び方法 |
| US9279377B2 (en) | 2012-02-01 | 2016-03-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Air-fuel ratio imbalance determination apparatus and air-fuel ratio imbalance determination method |
-
1997
- 1997-07-09 JP JP9184088A patent/JPH1130141A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002031618A (ja) * | 2000-05-12 | 2002-01-31 | Denso Corp | ガスセンサ |
| JP2006170848A (ja) * | 2004-12-16 | 2006-06-29 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサ評価装置 |
| JP2009299500A (ja) * | 2008-06-10 | 2009-12-24 | Toyota Motor Corp | 空燃比センサの劣化判定装置及び方法 |
| US9279377B2 (en) | 2012-02-01 | 2016-03-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Air-fuel ratio imbalance determination apparatus and air-fuel ratio imbalance determination method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060324 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060404 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060801 |