JPS6185553A - Air-fuel ratio controller - Google Patents

Air-fuel ratio controller

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JPS6185553A
JPS6185553A JP20679884A JP20679884A JPS6185553A JP S6185553 A JPS6185553 A JP S6185553A JP 20679884 A JP20679884 A JP 20679884A JP 20679884 A JP20679884 A JP 20679884A JP S6185553 A JPS6185553 A JP S6185553A
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JP
Japan
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air
fuel ratio
oxygen
sensor
current
Prior art date
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Application number
JP20679884A
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Japanese (ja)
Inventor
Toyoaki Nakagawa
豊昭 中川
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1473Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method
    • F02D41/1475Regulating the air fuel ratio at a value other than stoichiometry
    • F02D41/1476Biasing of the sensor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enhance the accuracy of air-fuel ratio control, by providing an air-fuel ratio detection means for applying a pumping electrical current to a sensor section when a high air-fuel ratio has lasted over a prescribed time, to burn up an unnecessary substance clinging to an oxygen sensor. CONSTITUTION:A flow-in electric current is applied to a pump section by an air-fuel ratio detection means (b) so that the output voltage of an oxygen sensor (a) takes a prescribed level. The fed quantity of intake air or fuel is regulated by an operating means (d) on the basis of a control signal from a control means (c). When it is found out by a judgment means (e) that the air-fuel ratio has been controlled to be higher than a prescribed value over a prescribed time, a changeover signal is sent out. An unnecessary substance clinging to the oxygen sensor is burned up to enhance the accuracy of air-fuel ratio control.

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、酸素センサの出力に基づいて空燃比を制御す
る空燃比制御装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field) The present invention relates to an air-fuel ratio control device that controls an air-fuel ratio based on the output of an oxygen sensor.

(従来技術) 近時、エンジンの出力向上、燃費、排気対策等の諸要求
を満たすため空燃比がより精密に制御される傾向にある
。このような空燃比制御では、排気中の酸素濃度をパラ
メータとして吸入混合気の空燃比を検出している。
(Prior Art) In recent years, there has been a trend toward more precise control of air-fuel ratios in order to meet various demands such as improved engine output, fuel efficiency, and measures against exhaust emissions. In such air-fuel ratio control, the air-fuel ratio of the intake air-fuel mixture is detected using the oxygen concentration in the exhaust gas as a parameter.

従来のこの種の空燃比制御装置を開発動向に沿ってその
概略を順次分類すると、次のように示される。
Conventional air-fuel ratio control devices of this type can be roughly classified as follows according to development trends.

(1)  理論空燃比(λ=1)へのフィードバック制
御 この装置では、排気通路に設けた酸素センサの出力に基
づいて空燃比を理論空燃比に補正する補正係数を演算し
、空燃比を理論空燃比にフィードバック制御している。
(1) Feedback control to the stoichiometric air-fuel ratio (λ=1) This device calculates a correction coefficient to correct the air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio based on the output of an oxygen sensor installed in the exhaust passage, and Feedback control is applied to the air-fuel ratio.

なお、一般的には上記酸素センサは理論空燃比以外の検
出が困難である(例えば「技術解説書ECC5L系エン
ジン」 (昭和56年6月側日産自動車発行参照)。
In addition, it is generally difficult for the above-mentioned oxygen sensor to detect a ratio other than the stoichiometric air-fuel ratio (for example, see "Technical Manual ECC5L Series Engine" (published by Nissan Motor Co., Ltd., June 1982)).

(n)  リーン空燃比(λ〈1)へのフィードバック
制御 これは省エネルギの観点からリーン空燃比(理論空燃比
より希薄(リーン)な空燃比をいう。以下同様)へのフ
ィードバック制御を行うもので、この種の装置としては
、例えば特開昭56−89051号公報に記載されてい
るものがある。この装置に用いられている酸素センサは
流し込み電流の値に応じた空燃比で出力電圧が急変する
特性があり、かかる特性を利用してリーン空燃比に精度
よくフィードバック制御することができる。
(n) Feedback control to lean air-fuel ratio (λ<1) This is feedback control to lean air-fuel ratio (an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio; the same applies hereinafter) from the perspective of energy saving. As an example of this type of device, there is one described in Japanese Patent Laid-Open No. 56-89051. The oxygen sensor used in this device has a characteristic that the output voltage changes suddenly at an air-fuel ratio depending on the value of the injected current, and this characteristic can be used to accurately feedback control to a lean air-fuel ratio.

(DI)学習制御方式 学習制御の概念を取り入れて酸素センサの出力に基づく
フィードバック制御値を学習し、酸素センサの出力が適
切なものでないとき(例えば、始動時)にはこの学習値
を用いて空燃比をフィードバック制御するようなもので
ある(例えば、特開昭58−124032号公報参照)
。また、上記学習値によりリーン空燃比にフィードフォ
ワード制御することも可能であるがその制御精度は本質
的にフィードバック制御に劣る。
(DI) Learning control method Incorporating the concept of learning control, a feedback control value based on the output of the oxygen sensor is learned, and this learned value is used when the output of the oxygen sensor is not appropriate (for example, at startup). It is like feedback control of the air-fuel ratio (for example, see Japanese Patent Application Laid-open No. 124032/1983).
. It is also possible to perform feedforward control to a lean air-fuel ratio using the learned value, but the control accuracy is essentially inferior to feedback control.

しかしながら、このような(I)〜(I[[)の各装置
にあっては理論空燃比やリーン空燃比に制御することは
できるが、理論空燃比より過濃(リンチ)な空燃比(以
下、リッチ空燃比という)に制御することができず、加
速時等の高出力要求に対して空燃比の適否を直接判断す
ることができなかった。
However, although each of these devices (I) to (I[[) can control the air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio or lean air-fuel ratio, , rich air-fuel ratio), and it was not possible to directly determine whether the air-fuel ratio was appropriate for high output demands such as during acceleration.

そこで、本発明の出願人はリーン空燃比のみならずリッ
チ空燃比の範囲も連続的に検出できる酸素センサとして
先に「空燃比検出装置」(特願昭59−88115号参
照)を提案しており、第5〜8図のように示される。
Therefore, the applicant of the present invention has previously proposed an "air-fuel ratio detection device" (see Japanese Patent Application No. 59-88115) as an oxygen sensor that can continuously detect not only the lean air-fuel ratio but also the rich air-fuel ratio range. This is shown in FIGS. 5-8.

この酸素センサについて詳述すると、第5図は酸素セン
サの分解斜視図、第6図は酸素センサの断面図である。
To explain this oxygen sensor in detail, FIG. 5 is an exploded perspective view of the oxygen sensor, and FIG. 6 is a sectional view of the oxygen sensor.

これらの図において、1は電気絶縁性の高い平板状のア
ルミナ基板であり、アルミナ基板1の上面(図面上方の
端面)にはヒータ2を挟んで基準ガス導入板3が積層さ
れる。基準ガス導入板3の上面には基準ガス導入溝4が
形成されており、また基準ガス導入板3の上面側には平
板状の第1固体電解質5、隔壁板6および第2固体電解
質7が略平行に順次積層される。第1、第2固体電解質
5.7は酸素イオン伝導性の酸化ジルコニウム等を主成
分としている。第1固体電解質5の上、下面には何れも
白金を主成分とする測定電極8および基準電極9がそれ
ぞれ印刷処理により積層されており、これらの各電極8
.9にはリード線10.11がそれぞれ接続される。ま
た、第2固体電解質7の上、下面にはそれぞれポンプ電
極としてのポンプアノード12およびポンプカソード1
3が積層されており、これらの各電極12.13にはそ
れぞれリード線14.15が接続される。基準ガス導入
板3と第1固体電解質5は基準ガス導入部16を画成し
ており、基準ガス導入部16には矢印AIRで示すよう
に一定酸素濃度の基準ガス、この場合、大気が導かれる
In these figures, reference numeral 1 denotes a flat alumina substrate with high electrical insulation properties, and a reference gas introduction plate 3 is laminated on the upper surface of the alumina substrate 1 (upper end surface in the drawings) with a heater 2 in between. A reference gas introduction groove 4 is formed on the upper surface of the reference gas introduction plate 3, and a flat first solid electrolyte 5, a partition plate 6, and a second solid electrolyte 7 are formed on the upper surface of the reference gas introduction plate 3. They are sequentially stacked approximately parallel to each other. The first and second solid electrolytes 5.7 are mainly composed of oxygen ion conductive zirconium oxide or the like. On the upper and lower surfaces of the first solid electrolyte 5, a measuring electrode 8 and a reference electrode 9, both of which are mainly composed of platinum, are laminated by a printing process, and each of these electrodes 8
.. 9 are connected to lead wires 10 and 11, respectively. Further, a pump anode 12 and a pump cathode 1 as pump electrodes are provided on the upper and lower surfaces of the second solid electrolyte 7, respectively.
3 are stacked, and lead wires 14.15 are connected to each of these electrodes 12.13, respectively. The reference gas introduction plate 3 and the first solid electrolyte 5 define a reference gas introduction section 16, into which a reference gas with a constant oxygen concentration, in this case, the atmosphere, is introduced as shown by the arrow AIR. It will be destroyed.

一方、第1固体電解質5、隔壁板6および第2固体電解
質7は測定電極8を覆ってこの測定電極8の周りに間隙
部(酸素層)17を画成する酸素層画成部材18を構成
しており、この酸素層画成部材18の第6図中左方には
符号GASで示すように、被測定ガス、すなわち排気が
導かれる。なお、間隙部17の間隔りは極めて狭く、例
えばL=0、l mm程度に設定される。酸素層画成部
材18は排気中と間隙部17との間における単位時間当
りの酸素分子の拡散量を規制している。
On the other hand, the first solid electrolyte 5, the partition plate 6, and the second solid electrolyte 7 constitute an oxygen layer defining member 18 that covers the measurement electrode 8 and defines a gap (oxygen layer) 17 around the measurement electrode 8. To the left of this oxygen layer defining member 18 in FIG. 6, gas to be measured, that is, exhaust gas, is guided as indicated by the symbol GAS. Note that the distance between the gap portions 17 is extremely narrow, and is set to, for example, L=0, about 1 mm. The oxygen layer defining member 18 regulates the amount of oxygen molecules diffused per unit time between the exhaust gas and the gap 17.

上記、第1固体電解質5、測定電極8および基準電極9
はセンサ部19を構成しており、第2固体電解質7、ポ
ンプアノード12およびポンプカソード13はポンプ部
20を構成している。したがって、センサ部19はその
基準電極9側が大気に接し、測定電極8側が間隙部17
に接する(すなわち、酸素層画成部材18を介して排気
に接する)こととなり、酸素濃淡電池を形成して後述す
るネルンストの式■で示すように電極8.9間の酸素分
圧比に応じた起電力Eを発生する。
Above, the first solid electrolyte 5, the measurement electrode 8 and the reference electrode 9
constitutes a sensor section 19, and the second solid electrolyte 7, pump anode 12, and pump cathode 13 constitute a pump section 20. Therefore, the sensor section 19 has its reference electrode 9 side in contact with the atmosphere, and its measurement electrode 8 side in the gap 17.
(i.e., in contact with the exhaust gas through the oxygen layer defining member 18), forming an oxygen concentration cell and increasing the oxygen partial pressure ratio between the electrodes 8 and 9 as shown by the Nernst equation (2) described later. Generates electromotive force E.

この起電力Eはセンサ部19の出力Vsとして外部に取
り出される。また、ポンプ部20には後述する電流供給
回路から流し込み電流(以下、ポンプ電流という)■p
が供給されており、ポンプ電流rpはポンプ電極12.
13間を流れる。このとき、第2固体電解質7中をポン
プ電流Ipと逆方向に酸素イオンが移動し、その移動量
はポンプ電流rpの値に比例する。したがって、ポンプ
部20はポンプ電流1pの値に応じて排気と間隙部17
との間で酸素分子を移動させる(すなわち、酸素ポンプ
作用を行う)。これらのセンサ部19、ポンプ部20、
酸素層画成部材18および基準ガス導入板3は全体とし
て酸素センサ2を構成している。なお、ヒータ2は第1
、第2固体電解質5.7を適温に加熱しそれらの活性を
保っている。
This electromotive force E is taken out to the outside as the output Vs of the sensor section 19. In addition, a current (hereinafter referred to as pump current) is injected into the pump section 20 from a current supply circuit to be described later.
is supplied, and the pump current rp is supplied to the pump electrode 12.
It flows between 13. At this time, oxygen ions move in the second solid electrolyte 7 in a direction opposite to the pump current Ip, and the amount of movement is proportional to the value of the pump current rp. Therefore, the pump section 20 operates between the exhaust gas and the gap section 17 according to the value of the pump current 1p.
(i.e., performs an oxygen pumping action). These sensor section 19, pump section 20,
The oxygen layer defining member 18 and the reference gas introduction plate 3 constitute the oxygen sensor 2 as a whole. Note that the heater 2 is
, the second solid electrolyte 5.7 is heated to an appropriate temperature to maintain its activity.

このような酸素センサ21は単体では空燃比を連続的に
算出することができず、外部からのエネルギを必要とし
その外部エネルギを酸素濃度に相関させている。第7図
は上記酸素センサ21を使用した空燃比検出回路の回路
図である。
Such an oxygen sensor 21 cannot continuously calculate the air-fuel ratio by itself, but requires external energy and correlates the external energy with the oxygen concentration. FIG. 7 is a circuit diagram of an air-fuel ratio detection circuit using the oxygen sensor 21.

第7図において、酸素センサ21はリード線10.11
.14.15を介して空燃比検出回路31に接続されて
おり、空燃比検出回路31は電流供給回路32、電流値
検出回路33、差動アンプDFI、基準電源34および
抵抗R1により構成される。電流値検出回路32は酸素
センサ21のポンプ部20にポンプ電流Ipを供給して
おり、このポンプ電流■pの値は電流値検出回路33に
より検出される。
In FIG. 7, the oxygen sensor 21 is connected to the lead wire 10.11.
.. 14.15 to the air-fuel ratio detection circuit 31, and the air-fuel ratio detection circuit 31 is composed of a current supply circuit 32, a current value detection circuit 33, a differential amplifier DFI, a reference power supply 34, and a resistor R1. The current value detection circuit 32 supplies a pump current Ip to the pump section 20 of the oxygen sensor 21, and the value of this pump current p is detected by the current value detection circuit 33.

電流値検出回路33はポンプ電流rpの値を抵抗R1の
両端間の電圧降下として検出し電圧信号Viを出力する
。この電圧信号Viはポンプ電流1pが図中矢印■し方
向に供給されるとき正の値、矢印IB 方向に供給され
るとき負の値となる(なお、第6図参照)。電流供給回
路32は差動アンプDF1の出力Δ■の値に応じてポン
プ電流rpの大きさおよびその向きを制御しており、差
動アンプDFIはセンサ部19の出力電圧Vsから目標
電圧Vaを減算して差値Δ■(ΔV=Vs−Va)を電
流供給回路32に出力する。この目標電圧Vaは、間隙
部17の酸素濃度が所定値に維持されているときのセン
サ部出力Vsの急変する電圧値の上限と下限の中間値で
あり、基準電源34により設定される。そして、センサ
部出力Vsは間隙部17の酸素濃度に対応し、目標電圧
Vsは上記所定値に対応しているから、差値ΔVは間隙
部17における現酸素濃度の所定値からのずれの大きさ
を表している。したがって、前記電流供給回路32は差
値Δ■が零となるように、すなわちセンサ部出力Vsが
目標電圧Vaと一致するようにポンプ電流Ipの大きさ
および向きを制御する。
The current value detection circuit 33 detects the value of the pump current rp as a voltage drop across the resistor R1 and outputs a voltage signal Vi. This voltage signal Vi takes a positive value when the pump current 1p is supplied in the direction of arrow 1 in the figure, and takes a negative value when it is supplied in the direction of arrow IB (see FIG. 6). The current supply circuit 32 controls the magnitude and direction of the pump current rp according to the value of the output Δ■ of the differential amplifier DF1, and the differential amplifier DFI calculates the target voltage Va from the output voltage Vs of the sensor unit 19. After subtraction, the difference value Δ■ (ΔV=Vs−Va) is output to the current supply circuit 32. This target voltage Va is an intermediate value between the upper and lower limits of the voltage value at which the sensor output Vs suddenly changes when the oxygen concentration in the gap 17 is maintained at a predetermined value, and is set by the reference power supply 34. Since the sensor output Vs corresponds to the oxygen concentration in the gap 17 and the target voltage Vs corresponds to the predetermined value, the difference value ΔV is the magnitude of the deviation of the current oxygen concentration in the gap 17 from the predetermined value. It represents. Therefore, the current supply circuit 32 controls the magnitude and direction of the pump current Ip so that the difference value Δ■ becomes zero, that is, the sensor output Vs matches the target voltage Va.

このような空燃比検出回路31はポンプ電流Ipという
形で外部エネルギを酸素センサ21に供給し、これを排
気中の酸素濃度に対応させ空燃比を広範囲に検出してい
る。
Such an air-fuel ratio detection circuit 31 supplies external energy in the form of pump current Ip to the oxygen sensor 21, and detects the air-fuel ratio over a wide range by making this correspond to the oxygen concentration in the exhaust gas.

すなわち、VswVaとなるように酸素センサ21にポ
ンプ電流1pを供給すると、ポンプ電流Ipの酸素ポン
プ作用により間隙部17の酸素分圧が決定される。いま
、排気温度がio oo ”Kであるとき、例えばVa
=500mVに設定し間隙部17の酸素分圧(測定電極
8の酸素分圧Pb)を理論空燃比に対応した値に維持し
ようとする場合、その値pbは次に示すネルンストの式
■により求められP b = 0.206 X 10 
 気圧となる。
That is, when the pump current 1p is supplied to the oxygen sensor 21 so that the voltage becomes VswVa, the oxygen partial pressure in the gap 17 is determined by the oxygen pumping action of the pump current Ip. Now, when the exhaust gas temperature is io oo "K," for example, Va
= 500 mV and the oxygen partial pressure in the gap 17 (oxygen partial pressure Pb at the measuring electrode 8) is to be maintained at a value corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio, the value pb is determined by the Nernst equation (■) shown below. P b = 0.206 x 10
becomes atmospheric pressure.

E = (RT/ 4F)  ・l! n ・(Pa/
 Pb) −−−−一■但し、R:気体定数 T:絶対温度 F:ファラディ定数 Pa:基準電極9の酸素分圧 ポンプ電流1pの値は間隙部17の酸素分圧pbを理論
空燃比に対応した上記所定値(Pb=Q。
E = (RT/4F) ・l! n・(Pa/
Pb) ----1■ However, R: Gas constant T: Absolute temperature F: Faraday's constant Pa: Oxygen partial pressure of reference electrode 9 The value of pump current 1p is such that the oxygen partial pressure pb of gap 17 is set to the stoichiometric air-fuel ratio. The corresponding predetermined value (Pb=Q.

206 X 10  気圧)に維持するために必要なポ
ンプエネルギの大きさを表しており、ポンプ電流Ipの
変化は排気の酸素分圧、すなわち排気中の酸素濃度の変
化に対応したものとなる。そして、これら両者の関係は
排気中の酸素濃度を空燃比で表すと第8図に示すような
Ip−A/F特性になり、ポンプ電流1pの値を電圧信
号Viとして検出することにより、空燃比を連続して測
定することができる。この電圧信号Viは、その大きさ
が空燃比に対して緩やかに変化しており、理論空燃比で
零となる。なお、ポンプ電流rpO値は理論空燃比より
リーン域では排気中の酸素分子o2の量に対応し、リッ
チ域では排気中のCOやHC等の量(これらが酸素分子
02に変換されるため)に対応したものとなり、理論空
燃比を境に流れる方向が反転する。したがって、従来に
比してリンチ域の空燃比をも精度よく検出することがで
き、これを用いることによりリッチ空燃比の領域におい
てもフィードバンク制御を行うことができる。
206 x 10 atmospheres), and changes in the pump current Ip correspond to changes in the oxygen partial pressure of the exhaust gas, that is, changes in the oxygen concentration in the exhaust gas. When the oxygen concentration in the exhaust gas is expressed as an air-fuel ratio, the relationship between these two becomes the Ip-A/F characteristic as shown in Figure 8. By detecting the value of the pump current 1p as the voltage signal Vi, the Fuel ratio can be measured continuously. The magnitude of this voltage signal Vi changes gradually with respect to the air-fuel ratio, and becomes zero at the stoichiometric air-fuel ratio. In addition, the pump current rpO value corresponds to the amount of oxygen molecules 02 in the exhaust gas in the lean range from the stoichiometric air-fuel ratio, and corresponds to the amount of CO, HC, etc. in the exhaust gas in the rich region (because these are converted to oxygen molecules 02). The direction of flow is reversed at the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, the air-fuel ratio in the rich air-fuel ratio region can be detected more accurately than in the past, and by using this, feedbank control can be performed even in the rich air-fuel ratio region.

(問題点) ところで、このような先願に係る酸素センサを使用した
空燃比制御装置にあっては、酸素センサの主要部が排気
に直接晒される構成であるため、酸素センサがリッチ空
燃比の燃焼排気ガスに長時間晒されていると、排気中の
カーボンやHC成分等の不要物(以下、不要付着物とい
う)がその表面や電極等に堆積しやすい。すなわち、リ
ッチ空燃比にフィードバソ、り制御することができる反
面、このリッチ空燃比への制御状態が長時間継続される
可能性があり、かかる場合、上記堆積を招きやすい。こ
のため、酸素センサ表面の目詰まりや電極間での電流リ
ーク等を起こすおそれがあり、空燃比の検出精度が低下
して空燃比の制御精度の悪化が予想される。
(Problem) By the way, in the air-fuel ratio control device using the oxygen sensor according to the prior application, the main part of the oxygen sensor is directly exposed to exhaust gas, so the oxygen sensor is exposed to the rich air-fuel ratio. When exposed to combustion exhaust gas for a long time, unnecessary substances such as carbon and HC components in the exhaust gas (hereinafter referred to as unnecessary deposits) tend to accumulate on the surfaces, electrodes, etc. That is, although it is possible to perform feed-basis control to a rich air-fuel ratio, there is a possibility that this controlled state to a rich air-fuel ratio continues for a long time, and in such a case, the above-mentioned deposition is likely to occur. For this reason, there is a risk of clogging of the surface of the oxygen sensor, current leakage between the electrodes, etc., and it is expected that the air-fuel ratio detection accuracy will decrease and the air-fuel ratio control accuracy will deteriorate.

(発明の目的) そこで、本発明はリッチ空燃比での運転が所定時間以上
継続しているか否かを検出し、継続しているときにはセ
ンサ部にポンプ電流を供給して基準ガス(例えば大気)
側から排気側へ酸素分子を強制的に移動させることによ
り、酸素センサ周囲の酸素濃度を一時的に高めて酸素セ
ンサに堆積した不要付着物を焼却し、空燃比検出の精度
低下を防いで空燃比制御の精度を向上させることを目的
としている。
(Objective of the Invention) Therefore, the present invention detects whether or not operation at a rich air-fuel ratio continues for a predetermined period of time or longer, and when the operation continues at a rich air-fuel ratio, supplies a pump current to the sensor unit to detect a reference gas (for example, atmospheric air).
By forcibly moving oxygen molecules from the side to the exhaust side, the oxygen concentration around the oxygen sensor is temporarily increased, unnecessary deposits accumulated on the oxygen sensor are incinerated, and the air-fuel ratio detection accuracy is prevented from decreasing. The purpose is to improve the accuracy of fuel ratio control.

(発明の構成) 第1図は本発明の構成を明示するための全体構成図であ
る。
(Configuration of the Invention) FIG. 1 is an overall configuration diagram for clearly showing the configuration of the present invention.

酸素センサaは酸素イオン伝導性の固体電解質を挟んで
、一定酸素濃度の基準ガスに接する基準電極と酸素層に
接する測定電極とが配設され、両電極間の酸素分圧比に
応じた電圧を出力するとともに、センサポンプ電流が供
給されると基準電極側から測定電極側に酸素分子を移動
させるセンサ部と、測定電極を覆い測定電極の周りに酸
素層を画成するとともに該酸素層と被測定ガスとの間の
酸素分子の拡散量を制限する酸素層画成部材と、ポンプ
電極間に供給される流し込み電流の値に応じて酸素分子
を移動させ酸素層の酸素分圧を決定するポンプ部と、を
有している。空燃比検出手段すは前記センサ部の出力電
圧が所定値となるようにポンプ部に流し込み電流を供給
し、この電流値を検出して空燃比を算出するとともに、
切換信号が入力されると該流し込み電流の供給を停止し
てセンサ部に前記センサポンプ電流を供給する。制御手
段Cは空燃比検出手段すの出力に基づいて吸入混合気の
空燃比が所定空燃比となるように吸入空気あるいは燃料
の供給量を制御する制御信号を出力しており、操作手段
dは制御信号に基づいて吸入空気あるいは燃料の供給量
を操作する。
Oxygen sensor a has a reference electrode in contact with a reference gas with a constant oxygen concentration and a measurement electrode in contact with an oxygen layer, with an oxygen ion conductive solid electrolyte in between, and a voltage corresponding to the oxygen partial pressure ratio between the two electrodes. A sensor part that moves oxygen molecules from the reference electrode side to the measurement electrode side when a sensor pump current is supplied, and a sensor part that covers the measurement electrode and defines an oxygen layer around the measurement electrode, and a sensor part that covers the measurement electrode and defines an oxygen layer around the measurement electrode. An oxygen layer defining member that limits the amount of diffusion of oxygen molecules between the measurement gas and a pump that moves oxygen molecules according to the value of the flowing current supplied between the pump electrodes and determines the oxygen partial pressure of the oxygen layer. It has a section and. The air-fuel ratio detection means supplies current to the pump section so that the output voltage of the sensor section becomes a predetermined value, detects this current value and calculates the air-fuel ratio,
When the switching signal is input, the supply of the inflow current is stopped and the sensor pump current is supplied to the sensor section. The control means C outputs a control signal for controlling the supply amount of intake air or fuel so that the air-fuel ratio of the intake air-fuel mixture becomes a predetermined air-fuel ratio based on the output of the air-fuel ratio detection means d. Manipulate intake air or fuel supply amount based on control signals.

そして、判別手段eが空燃比が所定値よりリッチ側に所
定時間以上制御されているか否かを判別し、制御され“
Cいるとき前記切換信号を出力することにより、酸素セ
ンサaに堆積した不要付着物を焼却して空燃比の検出精
度低下を防ぐものである。
Then, the determining means e determines whether or not the air-fuel ratio has been controlled to be richer than a predetermined value for a predetermined period of time or more.
By outputting the switching signal when C is present, unnecessary deposits accumulated on the oxygen sensor a are incinerated to prevent a decrease in air-fuel ratio detection accuracy.

(実施例) 以下、本発明を図面に基づいて説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be explained based on the drawings.

第2〜4図は本発明の一実施例を示す図である。2 to 4 are diagrams showing one embodiment of the present invention.

まず、構成を説明すると、第2図において、41はエン
ジンであり、吸入空気はエアクリーナ42より吸気管4
3を通して各気筒に供給され燃料は噴射信号S1に基づ
いてインジェクタ(操作手段)44により噴射される。
First, to explain the configuration, in FIG.
3 to each cylinder, and fuel is injected by an injector (operating means) 44 based on an injection signal S1.

そして、気筒内で燃焼した排気は排気管45を通して触
媒コンバーク46に導入され、触媒コンバータ46内で
排気中の有害成分(C○、HC,N0x)を三元触媒に
より清浄化して排出される。吸入空気の流量Qaはエア
フローメータ47により検出され、吸気管43内の絞弁
48によって制御される。絞弁48の開度Cvは絞弁開
度センサ49により検出され、エンジン1の回転数Nは
クランク角センサ50により検出される。またウォータ
ジャケットを流れる冷却水の温度TWは水温センサ51
により検出される。排気管45には先願例と同タイプの
酸素センサ52が取り付けられており、酸素センサ52
は空燃比検出手段53に接続される。
Then, the exhaust gas combusted in the cylinders is introduced into the catalytic converter 46 through the exhaust pipe 45, where harmful components (C○, HC, NOx) in the exhaust gas are cleaned by a three-way catalyst and then discharged. The intake air flow rate Qa is detected by an air flow meter 47 and controlled by a throttle valve 48 in the intake pipe 43. The opening Cv of the throttle valve 48 is detected by a throttle valve opening sensor 49, and the rotation speed N of the engine 1 is detected by a crank angle sensor 50. Also, the temperature TW of the cooling water flowing through the water jacket is determined by the water temperature sensor 51.
Detected by An oxygen sensor 52 of the same type as in the prior application is attached to the exhaust pipe 45.
is connected to air-fuel ratio detection means 53.

空燃比検出手段53は第3図に詳細を示すように先願例
に対して新たにアナログスイッチ54.55およびセン
サポンピング回路謁が追加して構成されており、空燃比
検出回路53には所定条件下で切換信号Scが入力され
る。アナログスイッチ54は電流供給回路32と抵抗R
1との間に介挿されており、切換信号Scの非入力時に
はその接点を閉じ、切換信号Scが入力されると接点を
開く。一方、アナログスイッチ55は酸素センサ21の
センサ部19と差動アンプDFIあるいはセンサボンピ
ング回路56との接続を択一的に切り換えており、切換
信号Scの非入力時にはその接点55 aを図中下方に
切り換えてセンサ部19と差動アンプDFとを接続し、
切換信号Scが入力されると、同接点55aを上方に切
り換えてセンサ部19とセンサポンピング回路56とを
接続する。センサボンピング回路56は電流供給回路5
7、電流値検出回路58、差動アンプDF2、基準電源
59および抵抗R2により構成される。
As shown in detail in FIG. 3, the air-fuel ratio detection means 53 is constructed by adding analog switches 54, 55 and a sensor pumping circuit to the previous application, and the air-fuel ratio detection circuit 53 has a predetermined function. The switching signal Sc is input under these conditions. The analog switch 54 connects the current supply circuit 32 and the resistor R.
1, the contact is closed when the switching signal Sc is not input, and the contact is opened when the switching signal Sc is input. On the other hand, the analog switch 55 selectively switches the connection between the sensor section 19 of the oxygen sensor 21 and the differential amplifier DFI or the sensor bombing circuit 56, and when the switching signal Sc is not input, the contact 55a is closed as shown in the figure. Switch downward to connect the sensor section 19 and the differential amplifier DF,
When the switching signal Sc is input, the contact 55a is switched upward to connect the sensor section 19 and the sensor pumping circuit 56. The sensor bombing circuit 56 is the current supply circuit 5
7, a current value detection circuit 58, a differential amplifier DF2, a reference power supply 59, and a resistor R2.

電流供給回路57は切換信号Scがアナログスイ・ノチ
54.55に入力されている期間中アナログスイッチ5
5を介してセンサ部19にセンサポンプ電流1spを供
給しており、このセンサポンプ電流1spの値は電流値
検出回路58により検出される。電流値検出回路58は
センサポンプ電流Ispの値を抵抗R2の両端間の電圧
降下として検出し電圧信号Vspを差動アンプDF2に
出力する。差動アンプDF2にはさらに基準電源59か
ら所定電圧vbが入力されており、差動アンプDF2は
電圧信号Vspから所定電圧vbを減算して差値ΔVs
p (ΔVsp=Vsp−vb)を電圧供給回路57に
出力する。電圧供給回路57は差値ΔVspが零となる
ように、すなわちセンサポンプ電流1spの値が所定電
圧Vbに対応する所定電流値となるようにセンサポンプ
電流1spをセンサ部19に供給する。
The current supply circuit 57 switches the analog switch 5 during the period when the switching signal Sc is input to the analog switch 54.55.
A sensor pump current 1sp is supplied to the sensor unit 19 via the sensor 5, and the value of this sensor pump current 1sp is detected by a current value detection circuit 58. The current value detection circuit 58 detects the value of the sensor pump current Isp as a voltage drop across the resistor R2, and outputs a voltage signal Vsp to the differential amplifier DF2. A predetermined voltage vb is further input from the reference power supply 59 to the differential amplifier DF2, and the differential amplifier DF2 subtracts the predetermined voltage vb from the voltage signal Vsp to obtain a difference value ΔVs.
p (ΔVsp=Vsp−vb) is output to the voltage supply circuit 57. The voltage supply circuit 57 supplies the sensor pump current 1sp to the sensor unit 19 so that the difference value ΔVsp becomes zero, that is, the value of the sensor pump current 1sp becomes a predetermined current value corresponding to the predetermined voltage Vb.

以上の空燃比検出回路53の機能をまとめると、空燃比
検出回路53は切換信号Scの非入力時にはセンサ部出
力Vsが目標電圧Vaと一致するようにポンプ部20に
ポンプ電流1pを供給するとともに、この値を検出して
空燃比を算出する。一方、切換信号Scが入力されると
、アナログスイッチ54.55をそれぞれ切り換えて上
記ポンプ電流rpの供給を停止するとともに、センサポ
ンピング回路56からセンサ部28にセンサポンプ電流
Ispを供給する。
To summarize the functions of the air-fuel ratio detection circuit 53 described above, the air-fuel ratio detection circuit 53 supplies the pump current 1p to the pump section 20 so that the sensor section output Vs matches the target voltage Va when the switching signal Sc is not input. , this value is detected to calculate the air-fuel ratio. On the other hand, when the switching signal Sc is input, the analog switches 54 and 55 are respectively switched to stop the supply of the pump current rp, and at the same time, the sensor pumping circuit 56 supplies the sensor pump current Isp to the sensor unit 28.

センサポンプ電流1spはセンサ部】9の基準電極9か
ら°測定電極8に向けて流れており、このときこれと逆
方向、すなわち測定電極8かち基準電極9に向けて酸素
分子が移動する。いい換えれば、センサ部19はセンサ
ポンプ電極Ispが供給されると大気側の酸素分子を間
隙部17側に移動させる(酸素ポンプ作用を行う)。
The sensor pump current 1sp flows from the reference electrode 9 of the sensor section 9 toward the measurement electrode 8, and at this time, oxygen molecules move in the opposite direction, that is, from the measurement electrode 8 to the reference electrode 9. In other words, when the sensor pump electrode Isp is supplied, the sensor section 19 moves oxygen molecules on the atmosphere side to the gap section 17 side (performs an oxygen pumping action).

再び第2図において、エンジン41各部の状態を検出し
ているセンサ群、すなわちエアフローメータ47、絞弁
開度センサ49、クランク角センサ50、水温センサ5
1および空燃比検出回路53からの信号はコントロール
ユニット60に入力される。コントロールユニット60
は制御手段および判別手段としての機能を有しており、
CPU71、ROM72、RAM73、およびI10ポ
ート74より構成さる。CPU71はROM72に書き
込まれているプログラムにしたがってI10ポート74
より必要とする外部データを取り込んだり、またRAM
73との間でデータの授受を行ったりしながら演算処理
し、必要に応じて処理したデータをI10ポート74へ
出力する。I10ポート74には前記センサ群47.4
9.50.51.53からの信号が入力されるとともに
、I10ボート74からは噴射信号Siおよび切換信号
Scが出力される。ROM72はCPU71における演
算プログラムを格納しており、RAM73は演算に使用
するデータをマツプ等の形で記憶している。
Referring again to FIG. 2, a group of sensors detecting the state of each part of the engine 41, that is, an air flow meter 47, a throttle valve opening sensor 49, a crank angle sensor 50, and a water temperature sensor 5 are shown.
1 and the signals from the air-fuel ratio detection circuit 53 are input to the control unit 60. control unit 60
has the function of a control means and a discrimination means,
It consists of a CPU 71, ROM 72, RAM 73, and I10 port 74. The CPU 71 uses the I10 port 74 according to the program written in the ROM 72.
You can import more necessary external data or use RAM.
It performs arithmetic processing while exchanging data with the I10 port 73, and outputs the processed data to the I10 port 74 as necessary. The sensor group 47.4 is connected to the I10 port 74.
The signals from 9.50.51.53 are input, and the injection signal Si and switching signal Sc are output from the I10 boat 74. The ROM 72 stores calculation programs for the CPU 71, and the RAM 73 stores data used in calculations in the form of a map or the like.

次に作用を説明する。Next, the action will be explained.

一般に、空燃比のフィードバック制御系では外乱(エン
ジン負荷等)によって制御量(空燃比)が変化しても、
これを排気中の酸素濃度として酸素センサにより検出し
て目標値と比較し、その偏差を打ち消すように装置を差
動させている。したがって、制御量を高精度で目標値に
一致させることができる。ところで、このような制御は
酸素センサの出力が排気中の酸素濃度に正確に対応して
いるとき成立するもので、両者の相関にずれが発生する
と制御精度が低下する。すなわち、空燃比の検出が正確
であるとの前提の下にかかる制御の効果が期待される。
Generally, in an air-fuel ratio feedback control system, even if the control amount (air-fuel ratio) changes due to disturbances (engine load, etc.),
This is detected as the oxygen concentration in the exhaust gas by an oxygen sensor and compared with a target value, and the device is operated differentially to cancel out the deviation. Therefore, the control amount can be made to match the target value with high precision. By the way, such control is established when the output of the oxygen sensor accurately corresponds to the oxygen concentration in the exhaust gas, and if a deviation occurs in the correlation between the two, the control accuracy decreases. That is, the effect of such control is expected on the premise that the detection of the air-fuel ratio is accurate.

一方、酸素センサは高温でかつカーボン成分等が入り混
じっているという排気を被測定対象物としており、測定
環境の厳しい条件下にある。また、空燃比を連続的に検
出するために、例えば拡散電流(ポンプ電流)を酸素濃
度に応じて変化させる等、特有の構造を必要としている
。先願では空燃比の連続的検出に重点がおかれており、
厳しい環境下でこの検出態勢を良好に維持してい(とい
う点でやや不十分である。
On the other hand, oxygen sensors measure exhaust gas that is high in temperature and contains carbon components, etc., and is subject to harsh measurement environments. Further, in order to continuously detect the air-fuel ratio, a unique structure is required, such as changing the diffusion current (pump current) depending on the oxygen concentration. The earlier application focused on continuous detection of air-fuel ratio,
This detection system is maintained well under harsh environments (in this respect, it is somewhat insufficient).

そこで本実施例では、酸素センサの検出精度が低下する
主原因はカーボンやHC成分の付着によるという点に着
目して、カーボン等の付着が予想される条件下でこれを
推定、判別し、カーボン等が付着したときセンサ部19
に酸素ポンプ作用を行わせて大気側の酸素を排気側にポ
ンピングさせることで、これらの不着物を焼切り、除去
している。
Therefore, in this example, we focused on the fact that the main cause of deterioration in the detection accuracy of oxygen sensors is the adhesion of carbon and HC components, and estimated and determined this under conditions in which adhesion of carbon, etc. is expected. etc. adheres to the sensor part 19.
By performing an oxygen pumping action and pumping oxygen from the atmospheric side to the exhaust side, these impurities are burned off and removed.

第4図はROM72に書き込まれているボンピング切換
制御のプログラムを示すフローチャートであり、図中P
、−P、はフローチャートの各ステップを示している。
FIG. 4 is a flowchart showing a program for bombing switching control written in the ROM 72.
, -P indicate each step of the flowchart.

本プログラムは所定時間毎に1度実行される。This program is executed once every predetermined time.

まず、P、、P2で他のルーチン(図示略)においてそ
れぞれ演算された基本噴射量Tpおよび最終噴射量Ti
を読み込む。これらの各噴射量Tp、Tiはそれぞれ次
式2.3に従って演算される。
First, the basic injection amount Tp and the final injection amount Ti calculated in other routines (not shown) at P, , P2.
Load. Each of these injection amounts Tp and Ti is calculated according to the following equation 2.3.

Tp = K x Q a / N −−−−■但し、
K:定数 Ti=TpXCOEFXα+Ts−−−■なお、基本噴
射量’rpは略理論空燃比近傍との値となるように演算
される。また、■式中、C0EFは各種増量係数であり
、例えば冷却水温Twや加速増量(絞弁開度CVに基づ
いて判断)等に基づいて基本噴射量Tpを各増量補正す
るするものである。αは空燃比を目標空燃比にフィード
バンク制御するときの空燃比補正係数であり、Tsはイ
ンジェクタ44の応答遅れ(むだ時間)を補正するため
の係数である。したがって、インジェクタ44からは最
終噴射量Tiの燃料が吸気管43内に噴射され、吸入混
合気の空燃比が常に目標値に制御される。
Tp = K x Q a / N ----■ However,
K: Constant Ti = Tp Furthermore, in the equation (2), C0EF is various increase coefficients, which are used to increase and correct the basic injection amount Tp based on, for example, the cooling water temperature Tw and the acceleration increase (determined based on the throttle valve opening CV). α is an air-fuel ratio correction coefficient when performing feedbank control of the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio, and Ts is a coefficient for correcting a response delay (dead time) of the injector 44. Therefore, the final injection amount Ti of fuel is injected from the injector 44 into the intake pipe 43, and the air-fuel ratio of the intake air-fuel mixture is always controlled to the target value.

次いで、P、〜P7からなる判別フローHFに移行し、
判別フローHFでポンピング切換についての判別を行う
。そして、その判別結果がら空燃比の制御状態が次に示
すA−Cの何に該当するかを判別し、この状態に応じて
それぞれ異なるステップに進む。
Next, the process moves to the determination flow HF consisting of P, ~P7,
In the determination flow HF, determination regarding pumping switching is performed. Then, based on the determination result, it is determined which of the following A to C the air-fuel ratio control state corresponds to, and the process proceeds to different steps depending on the state.

A状態:空燃比が理論空燃比よりリーン側に制御されて
いるとき。
State A: When the air-fuel ratio is controlled to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio.

B状態:空燃比が理論空燃比よりリッチ側に制御されて
いるが、その制御時 間が所定値未満のとき。
State B: The air-fuel ratio is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, but the control time is less than a predetermined value.

C状態:空燃比が理論空燃比よりリッチ側に制御されて
おり、その制御時間 が所定値以上のとき。
C state: When the air-fuel ratio is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and the control time is longer than a predetermined value.

判別フローHFでは、P3で現空燃比が理論空燃比から
どの程度ずれているかを表すずれ率ΔFを次式■に従っ
て演算するとともに、これを正の所定値βと比較する。
In the determination flow HF, in P3, a deviation rate ΔF indicating how far the current air-fuel ratio deviates from the stoichiometric air-fuel ratio is calculated according to the following equation (2), and this is compared with a positive predetermined value β.

ΔF= (T 1−TI))/Tp−−−−−一〇ずれ
率(ΔF)は正の値であるときリッチ側にずれているこ
とを、負の値であるときり一ン側にずれていることを表
す。なお、ずれ率ΔFの演算は0式に限らず、例えば次
式■に従って演算してもよく、そのようにすればより一
層正確さを増すことができる。
ΔF = (T 1 - TI)) / Tp -------10 When the deviation rate (ΔF) is a positive value, it means that the deviation is towards the rich side, and when it is a negative value, it is shown that it is off to the rich side. Indicates that there is a deviation. Note that the calculation of the deviation rate ΔF is not limited to the formula 0, and may be calculated according to the following formula (2), for example, and by doing so, the accuracy can be further increased.

ΔF= (Ti −Tp−Ts)/Tp−Ts−・−−
m−■ ΔF〉βのときは空燃比がリッチ側に制御されていると
判別して、P4で切換フラグKFLが立っているか否か
を判別する。切換フラグKFLは酸素センサ52の酸素
ポンプ作用をポンプ部20からセンサ部19に切り換え
るか否かを表すもので切り換えるとき立てられ(KFL
=1)、切り換えないとき降ろされる(KFL=0)。
ΔF= (Ti −Tp−Ts)/Tp−Ts−・−
m-■ When ΔF>β, it is determined that the air-fuel ratio is controlled to the rich side, and it is determined in P4 whether the switching flag KFL is set. The switching flag KFL indicates whether or not to switch the oxygen pumping action of the oxygen sensor 52 from the pump section 20 to the sensor section 19, and is set when the switch is made (KFL
= 1), and will be lowered if not switched (KFL = 0).

KFL=1のとき(例えば、前回のルーチンで立てられ
ているようなとき)はC状態に該当するものとしてP8
に進む。また、KFL−0のときはP、でリッチカウン
タのカウント値RCを所定値Coを比較する。リッチカ
ウンタはΔF〉βとなった以降(すなわち空燃比がリッ
チ側に制御され初めてから)の経過時間をカウントする
もので、そのカウント値RCは本ルーチンの実行毎にイ
ンクリメントされる。RC<CQのときはP6でリッチ
カウンタのカウント値RCをインクリメントし、β状態
に該当するものとしてP、に進む。R≧CoのときはP
7で切換フラグKFLを立てC状態と判断してP8に進
む。一方、上記ステップP3でΔF≦βのときはA状態
に該当するものとしてP、)に進む。
When KFL=1 (for example, when it was set in the previous routine), P8 is assumed to correspond to the C state.
Proceed to. Further, when KFL-0, the count value RC of the rich counter is compared with a predetermined value Co at P. The rich counter counts the time elapsed since ΔF>β (that is, since the air-fuel ratio was first controlled to the rich side), and its count value RC is incremented each time this routine is executed. When RC<CQ, the count value RC of the rich counter is incremented at P6, and the process proceeds to P, assuming that the state corresponds to β. When R≧Co, P
At step 7, the switching flag KFL is set, it is determined that the state is C, and the process proceeds to P8. On the other hand, if ΔF≦β in step P3, it is assumed that the state corresponds to A and the process proceeds to P,).

さて、判別フローHFでC状態と判断したときは、P8
で切換信号Scの出力を開始し、酸素センサ52のポン
プ部20へのポンプ電流Ipの供給を停止させるととも
に、センサ部19にセンサポンプ電流1spを供給する
。これにより、大気側の酸素が排気側にポンピングされ
て酸素センサ52周囲の酸素濃度が高まり、酸素センサ
さ52に堆積した不要不着物の焼却が開始される。次い
で、Pl+で切換カウンタのカウント値KCをインクリ
メントし、PI3で酸素センサ52のヒータ電圧vhを
第1電圧vh□から第2電圧vh2 (但し、vh2>
vh、)に切り換える。切換カウンタは切換信号Scの
出力が開始されてからの経過時間(以下、焼却時間とい
う)をカウントするものである。なお、ヒータ電圧切換
制御についてはハード的構成の図示が略されているが、
例えば酸素センサ52のヒータへの通電制御を行うヒー
タ制御回路を設け、これにコントロールユニット60か
ら指令を出すことにより実行する。ヒータ電圧vhが低
い値vh1から高い値■h2に切換えられたことにより
、上記焼却速度が早くなり焼却に必要な時間が短縮され
る。これは、酸素センサ52のデッドタイムを出来る限
り短くするためである。
Now, when it is determined that it is in the C state in the determination flow HF, P8
The output of the switching signal Sc is started, the supply of the pump current Ip to the pump section 20 of the oxygen sensor 52 is stopped, and the sensor pump current 1sp is supplied to the sensor section 19. As a result, oxygen from the atmosphere side is pumped to the exhaust side, increasing the oxygen concentration around the oxygen sensor 52, and incineration of unnecessary deposits accumulated on the oxygen sensor 52 is started. Next, the count value KC of the switching counter is incremented with Pl+, and the heater voltage vh of the oxygen sensor 52 is changed from the first voltage vh□ to the second voltage vh2 (where vh2>
vh,). The switching counter counts the elapsed time (hereinafter referred to as incineration time) after the output of the switching signal Sc is started. Note that the illustration of the hardware configuration for heater voltage switching control is omitted;
For example, a heater control circuit is provided to control the energization of the heater of the oxygen sensor 52, and the control unit 60 issues commands to the heater control circuit. By switching the heater voltage vh from the low value vh1 to the high value h2, the incineration speed is increased and the time required for incineration is shortened. This is to make the dead time of the oxygen sensor 52 as short as possible.

ここで、切換フラグKFLが立っているときは空燃比の
制御方式をフィードバック制御からフィードフォワード
制御に切り換える。これは、センサ部19のポンピング
中は排気管45内が空燃比に対応する酸素濃度にならず
酸素センサ52による検出情報が使えないからである。
Here, when the switching flag KFL is set, the air-fuel ratio control method is switched from feedback control to feedforward control. This is because while the sensor section 19 is pumping, the oxygen concentration in the exhaust pipe 45 does not correspond to the air-fuel ratio, and the information detected by the oxygen sensor 52 cannot be used.

なお、このとき前述した(■)学習制御方式を採用して
空燃比を制御するようにしてもよい。そのようにすれば
、焼却時間中においても高精度で目標値に制御すること
ができる。一方、切換フラグKFLが降りたとき(後述
のステ7プP、に進んだとき)には、再びフィードバン
ク制御を実行する。
Incidentally, at this time, the air-fuel ratio may be controlled by adopting the learning control method (■) described above. In this way, it is possible to control the target value with high precision even during the incineration time. On the other hand, when the switching flag KFL is lowered (proceeding to step 7 P, which will be described later), feed bank control is executed again.

次いで、PRで切換カウンタのカウント値KCを所定値
Koと比較し、KC≦KOのときは焼却時間が所定値以
下であると判断して今回のルーチンを終了する。したが
って、このときは焼却時間が所定値を超えるまで本ルー
チンが繰り返される。そして、KC>Koになると、十
分な焼却時間が経過し焼却が完了したと判断して、完了
以後の処理ステップPKl−P、−P14P15を順次
実行する。まず、PX)でリッチカウンタをクリアし、
P、で切換カウンタをクリアするとともに切換フラグK
FLを降ろす。
Next, in PR, the count value KC of the switching counter is compared with a predetermined value Ko, and when KC≦KO, it is determined that the incineration time is less than the predetermined value, and the current routine is ended. Therefore, in this case, this routine is repeated until the incineration time exceeds the predetermined value. When KC>Ko, it is determined that sufficient incineration time has elapsed and incineration has been completed, and processing steps PKl-P, -P14P15 after completion are sequentially executed. First, clear the rich counter with PX),
P, clears the switching counter and sets the switching flag K.
Lower the FL.

次いで、P、4で切換信号Skの出力を停止し、PI5
でヒータ電圧vhを再び低い値vh、に復帰させる。
Next, the output of the switching signal Sk is stopped at P,4, and the output of the switching signal Sk is stopped at P,4.
The heater voltage vh is returned to the low value vh again.

このように、空燃比がリンチ側に所定時間以上継続して
制御されると、酸素センサ52への不要不着物の堆積を
予想し必要最小時間内大気側の酸素を排気側にボンピン
グしこの不要不着物を焼却する。したがって、酸素セン
サ52表面の目詰りや電極管での電流リーク等が回避さ
れ、空燃比の検出精度低下を防止することができる。
In this way, when the air-fuel ratio is continuously controlled toward Lynch's side for a predetermined period of time or more, it is predicted that unnecessary deposits will accumulate on the oxygen sensor 52, and the oxygen from the atmosphere side is pumped to the exhaust side within the necessary minimum time to eliminate unnecessary deposits. Incinerate unremoved items. Therefore, clogging of the surface of the oxygen sensor 52, current leakage in the electrode tube, etc. can be avoided, and a decrease in the detection accuracy of the air-fuel ratio can be prevented.

その結果、空燃比の制御精度を向上させることができる
。なお、かかる効果は本タイプのようにリッチ空燃比へ
のフィードバック制御を行うものにあっては、特に有効
に発揮される。したがって、このような空燃比制御装置
を適用したエンジンにあっては、出力向上、燃費、排気
対策等の諸要求を高精度で満たすことができる。
As a result, the accuracy of controlling the air-fuel ratio can be improved. Note that this effect is particularly effectively exhibited in a system that performs feedback control to a rich air-fuel ratio, such as this type. Therefore, in an engine to which such an air-fuel ratio control device is applied, various demands such as improved output, fuel efficiency, and measures against exhaust emissions can be met with high precision.

なお、本実施例ではセンサ部19のボンピングに際して
センサポンプ電流1spを一定値に制御しているが、こ
のような複雑な制御でなくセンサ部19に単に所定電圧
を印加して上記ボンピングを行うようにしてもよい。そ
の場合、ボンピングされる酸素分子の量は一定ではなく
なるが、センサボンピング回路の構成を簡単なものとす
ることができる。
In this embodiment, the sensor pump current 1sp is controlled to a constant value when the sensor section 19 is pumped. You can also do this. In that case, although the amount of oxygen molecules to be bombed is not constant, the configuration of the sensor bombing circuit can be simplified.

また、本発明は上記実施例に示したタイプの酸素センサ
に限定されるものではない。要は、拡散電流を排気中の
酸素濃度に相関させるように酸素分子のボンピングを行
うとともに、一定酸素濃度の基準ガス(大気のみとは限
らない)との比較のもとに空燃比を算出するタイプのも
のであればすべてに通用が可能である。したがって、ポ
ンプ電極の一部がセンサ電極と共用されているもの、あ
るいはセンサ部とポンプ部が一体構造のもの(見かけ上
はセンサ部のみとなる)であってもよいことは勿論であ
る。
Furthermore, the present invention is not limited to the type of oxygen sensor shown in the above embodiments. In short, oxygen molecules are pumped so that the diffusion current is correlated with the oxygen concentration in the exhaust gas, and the air-fuel ratio is calculated based on comparison with a reference gas (not necessarily just the atmosphere) with a constant oxygen concentration. It can be used for all types. Therefore, it goes without saying that a part of the pump electrode may be shared with the sensor electrode, or that the sensor section and the pump section may be of an integrated structure (apparently only the sensor section).

さらに、ボンピング切換制御は空燃比制御の形態がフィ
ードバック制御中である場合に限らず、フィードフォワ
ード制御(オープン制御)の場合であっても勿論適用で
きる。
Furthermore, the bombing switching control can of course be applied not only when the form of air-fuel ratio control is feedback control but also when feedforward control (open control) is used.

また、本発明は空燃比制御に際して燃料供給量のみを操
作する例に限らず、例えば吸入空気を操作して空燃比を
制御するもの、あるいは両者を共に変化させるものにも
適用できる。
Further, the present invention is not limited to an example in which only the fuel supply amount is manipulated when controlling the air-fuel ratio, but can also be applied to, for example, a system in which the air-fuel ratio is controlled by manipulating intake air, or a system in which both are changed.

(効果) 本発明によれば、酸素センサに堆積した不要不着物を焼
却して空燃比検出の精度低下を防ぐことができ、空燃比
制御の精度を向上させることができる。
(Effects) According to the present invention, it is possible to prevent a decrease in the accuracy of air-fuel ratio detection by incinerating unnecessary foreign substances accumulated on the oxygen sensor, and it is possible to improve the accuracy of air-fuel ratio control.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の全体構成図、第2〜4図は本発明の一
実施例を示す図であり、第2図はその概略構成図、第3
図はその空燃比検出回路の詳細な回路構成図、第4図は
そのポンピング切換制御のプログラムを示すフローチャ
ート、第5〜8図は先願に係る空燃比制御装置を示す図
であり、第5図はその酸素センサの分解斜視図、第6図
はその酸素センサの断面図、第7図はその空燃比検出回
路の回路図、第8図はそのVi −A/F特性を示す図
である。 41−−−一エンジン、 44−−−−インジェクタ(操作手段)、52−−−一
・−酸素センサ、 53−・−空燃比検出回路(空燃比検出手段)、61−
−−コントロールユニット(制御手段、判別手段)。
Fig. 1 is an overall configuration diagram of the present invention, Figs. 2 to 4 are diagrams showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a schematic configuration diagram thereof, and Fig. 3 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a detailed circuit configuration diagram of the air-fuel ratio detection circuit, Figure 4 is a flowchart showing the pumping switching control program, Figures 5-8 are diagrams showing the air-fuel ratio control device according to the earlier application, Figure 6 is an exploded perspective view of the oxygen sensor, Figure 6 is a sectional view of the oxygen sensor, Figure 7 is a circuit diagram of the air-fuel ratio detection circuit, and Figure 8 is a diagram showing its Vi-A/F characteristics. . 41-- Engine, 44-- Injector (operating means), 52-- Oxygen sensor, 53-- Air-fuel ratio detection circuit (Air-fuel ratio detection means), 61-
--Control unit (control means, discrimination means).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 a)酸素イオン伝導性の固体電解質を挟んで、一定酸素
濃度の基準ガスに接する基準電極と酸素層に接する測定
電極とが配設され、両電極間の酸素分圧比に応じた電圧
を出力するとともに、センサポンプ電流が供給されると
基準電極側から測定電極側に酸素分子を移動させるセン
サ部と、測定電極を覆い測定電極の周りに酸素層を画成
するとともに該酸素層と被測定ガスとの間の酸素分子の
拡散量を制限する酸素層画成部材と、ポンプ電極間に供
給される流し込み電流の値に応じて酸素分子を移動させ
酸素層の酸素分圧を決定するポンプ部と、を有する酸素
センサと、 b)前記センサ部の出力電圧が所定値となるようにポン
プ部に流し込みを供給し、この電流値を検出して空燃比
を算出するとともに、切換信号が入力されると該流し込
み電流の供給を停止してセンサ部に前記センサポンプ電
流を供給する空燃比検出手段と、 c)空燃比検出手段の出力に基づいて吸入混合気の空燃
比が所定空燃比となるように吸入空気あるいは燃料の供
給量を制御する制御信号を出力する制御手段と、 d)制御信号に基づいて吸入空気あるいは燃料の供給量
を操作する操作手段と、 e)空燃比が所定値よりリッチ側に所定時間以上制御さ
れているか否かを判別し、制御されているとき前記切換
信号を出力する判別手段と、 を備えたことを特徴とする空燃比制御装置。
[Claims] a) A reference electrode in contact with a reference gas having a constant oxygen concentration and a measurement electrode in contact with an oxygen layer are arranged with an oxygen ion conductive solid electrolyte in between, and the oxygen partial pressure ratio between the two electrodes is A sensor section that outputs a corresponding voltage and moves oxygen molecules from the reference electrode side to the measurement electrode side when a sensor pump current is supplied, and a sensor section that covers the measurement electrode to define an oxygen layer around the measurement electrode and Oxygen partial pressure in the oxygen layer is determined by moving oxygen molecules according to the value of the flowing current supplied between the oxygen layer defining member that limits the amount of diffusion of oxygen molecules between the oxygen layer and the gas to be measured, and the pump electrode. a) a pump unit that determines the current value; and b) supplying flow to the pump unit so that the output voltage of the sensor unit becomes a predetermined value, detecting this current value and calculating the air-fuel ratio, c) an air-fuel ratio detection means that stops supplying the injected current and supplies the sensor pump current to the sensor section when a switching signal is input; c) an air-fuel ratio of the intake air-fuel mixture based on the output of the air-fuel ratio detection means a control means for outputting a control signal for controlling the amount of intake air or fuel supplied so as to achieve a predetermined air-fuel ratio; d) an operating means for manipulating the amount of intake air or fuel supplied based on the control signal; and e) air-fuel ratio. An air-fuel ratio control device comprising: determining means for determining whether or not the fuel ratio has been controlled to be richer than a predetermined value for a predetermined time or more, and outputting the switching signal when the fuel ratio has been controlled.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006264576A (en) * 2005-03-25 2006-10-05 Suzuki Motor Corp Interior trim structure
JP2009036038A (en) * 2007-07-31 2009-02-19 Denso Corp Control device and information acquisition device for exhaust system of internal combustion engine
DE102016102112A1 (en) 2015-02-10 2016-08-11 Suzuki Motor Corporation INTERIOR COMPONENTS STRUCTURE
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