JP2511048B2 - 酸素濃度センサの制御方法 - Google Patents
酸素濃度センサの制御方法Info
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- JP2511048B2 JP2511048B2 JP62164394A JP16439487A JP2511048B2 JP 2511048 B2 JP2511048 B2 JP 2511048B2 JP 62164394 A JP62164394 A JP 62164394A JP 16439487 A JP16439487 A JP 16439487A JP 2511048 B2 JP2511048 B2 JP 2511048B2
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- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は内燃エンジンの排気系に配設され排気ガス中
の酸素濃度を検出するための酸素濃度センサの制御方法
に関する。
の酸素濃度を検出するための酸素濃度センサの制御方法
に関する。
背景技術 内燃エンジンの排気ガス浄化、燃費改善等のために排
気ガス中の酸素濃度を酸素濃度センサによって検出し、
酸素濃度センサの出力信号に応じてエンジンへの供給混
合気の空燃比を目標空燃比にフィードバック制御する空
燃比制御装置がある。
気ガス中の酸素濃度を酸素濃度センサによって検出し、
酸素濃度センサの出力信号に応じてエンジンへの供給混
合気の空燃比を目標空燃比にフィードバック制御する空
燃比制御装置がある。
かかる空燃比制御装置に用いられる酸素濃度センサと
して被測定気体中の酸素濃度に比例した出力を発生する
ものがある。例えば、２つの平板状の酸素イオン伝導性
固体電解質材各々に電極対を設けて酸素ポンプ素子及び
電池素子を形成し、酸素ポンプ素子及び電池素子間に気
体拡散制限域としての気体滞留室を形成し、その気体滞
留室が被測定気体と導入孔を介して連通し、電池素子の
他方の電極面が大気室に面するようにした酸素濃度検出
素子を備えたセンサが特開昭59-192955号公報に開示さ
れている。このような酸素濃度センサにおいては、電池
素子の電極間の発生電圧が基準電圧以上のときにはその
電圧差に応じた電圧を酸素ポンプ素子に供給して酸素ポ
ンプ素子内において酸素イオンを制限域側電極に向って
移動させ、電池素子の電極間の発生電圧が基準電圧以下
のときにはその電圧差に応じた電圧を酸素ポンプ素子に
供給して酸素ポンプ素子内において酸素イオンを外側電
極に向って移動させることによりリーン及びリッチ領域
の空燃比において酸素ポンプ素子の電極間を流れる電流
値、すなわちポンプ電流値は拡散制限域に供給される気
体中の酸素濃度に比例するのである。
して被測定気体中の酸素濃度に比例した出力を発生する
ものがある。例えば、２つの平板状の酸素イオン伝導性
固体電解質材各々に電極対を設けて酸素ポンプ素子及び
電池素子を形成し、酸素ポンプ素子及び電池素子間に気
体拡散制限域としての気体滞留室を形成し、その気体滞
留室が被測定気体と導入孔を介して連通し、電池素子の
他方の電極面が大気室に面するようにした酸素濃度検出
素子を備えたセンサが特開昭59-192955号公報に開示さ
れている。このような酸素濃度センサにおいては、電池
素子の電極間の発生電圧が基準電圧以上のときにはその
電圧差に応じた電圧を酸素ポンプ素子に供給して酸素ポ
ンプ素子内において酸素イオンを制限域側電極に向って
移動させ、電池素子の電極間の発生電圧が基準電圧以下
のときにはその電圧差に応じた電圧を酸素ポンプ素子に
供給して酸素ポンプ素子内において酸素イオンを外側電
極に向って移動させることによりリーン及びリッチ領域
の空燃比において酸素ポンプ素子の電極間を流れる電流
値、すなわちポンプ電流値は拡散制限域に供給される気
体中の酸素濃度に比例するのである。
ところで、かかる酸素濃度センサにおいては、酸素ポ
ンプ素子に過剰のポンプ電流を供給するとポンプ電流に
よってポンピングされ得る量より拡散制限域内の酸素量
が少ない場合には固体電解質材から酸素が奪われるブラ
ックニング現象が発生することが判明した。例えば、固
体電解質材としてZrO2（二酸化ジルコニウム）が用いら
れた場合、酸素ポンプ素子への過剰電流供給によりZrO2
から酸素O2が奪われてジルコニウムZrが析出される。
ンプ素子に過剰のポンプ電流を供給するとポンプ電流に
よってポンピングされ得る量より拡散制限域内の酸素量
が少ない場合には固体電解質材から酸素が奪われるブラ
ックニング現象が発生することが判明した。例えば、固
体電解質材としてZrO2（二酸化ジルコニウム）が用いら
れた場合、酸素ポンプ素子への過剰電流供給によりZrO2
から酸素O2が奪われてジルコニウムZrが析出される。
また、かかる酸素濃度比例型の酸素濃度センサにおい
ては、酸素濃度に比例した出力特性を得るためには、酸
素濃度に比例した出力特性を得るためには酸素濃度検出
素子を定常運転時の排気ガス温度より十分高い温度（例
えば、650℃以上）にする必要があり、酸素濃度検出素
子を加熱する加熱素子が固体電解質材上の適所に配設さ
れる。
ては、酸素濃度に比例した出力特性を得るためには、酸
素濃度に比例した出力特性を得るためには酸素濃度検出
素子を定常運転時の排気ガス温度より十分高い温度（例
えば、650℃以上）にする必要があり、酸素濃度検出素
子を加熱する加熱素子が固体電解質材上の適所に配設さ
れる。
従って、エンジン始動時においては、酸素濃度検出素
子が未だ低温状態であることが通常であり、できるだけ
素早いヒートアップをなすことが望まれる。また、かか
る場合においては、電池素子の電極間においては発生す
る電圧が十分上昇せず、基準電圧との比較によってポン
プ電流を増減せしめる構成においてはポンプ電流が過剰
になる恐れがある。
子が未だ低温状態であることが通常であり、できるだけ
素早いヒートアップをなすことが望まれる。また、かか
る場合においては、電池素子の電極間においては発生す
る電圧が十分上昇せず、基準電圧との比較によってポン
プ電流を増減せしめる構成においてはポンプ電流が過剰
になる恐れがある。
発明の概要 そこで、本発明の目的は、エンジン始動直後において
酸素濃度検出素子を素早く動作可能状態にする一方、ブ
ラックニング現象を回避した内燃エンジン用酸素濃度セ
ンサの制御方法を提供することである。
酸素濃度検出素子を素早く動作可能状態にする一方、ブ
ラックニング現象を回避した内燃エンジン用酸素濃度セ
ンサの制御方法を提供することである。
本発明による内燃エンイン用酸素濃度センサの制御方
法は、所定エンジン始動状態を検出したときにヒータ電
流供給手段から加熱素子へのヒータ電流供給を開始さ
せ、その後、加熱素子の内部抵抗が所定範囲内の値にな
ったことを検出したときにポンプ電流供給手段から酸素
ポンプ素子へのポンプ素子の供給を開始させることを特
徴としている。
法は、所定エンジン始動状態を検出したときにヒータ電
流供給手段から加熱素子へのヒータ電流供給を開始さ
せ、その後、加熱素子の内部抵抗が所定範囲内の値にな
ったことを検出したときにポンプ電流供給手段から酸素
ポンプ素子へのポンプ素子の供給を開始させることを特
徴としている。
実施例 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
第１図ないし第３図は本発明の制御方法を適用した酸
素濃度センサを備えた電子制御燃料噴射装置を示してい
る。本装置において、酸素濃度センサ検出部１はエンジ
ン２の排気管３の三元触媒コンバータ５より蒸留に配設
され、酸素濃度センサ検出部１の入出力がECU（Electro
nic Control Unit）４に接続されている。
素濃度センサを備えた電子制御燃料噴射装置を示してい
る。本装置において、酸素濃度センサ検出部１はエンジ
ン２の排気管３の三元触媒コンバータ５より蒸留に配設
され、酸素濃度センサ検出部１の入出力がECU（Electro
nic Control Unit）４に接続されている。
酸素濃度センサ検出部１の保護ケース11内には第２図
に示すように例えば、ほぼ直方体状の酸素イオン伝導性
固体電解質材12が設けられている。酸素イオン伝導性固
体電解質材12内には気体拡散制限域として気体滞留室13
が形成されている。気体滞留室13は固体電界質材12外部
から被測定気体の排気ガスを導入する導入孔14に連通
し、導入孔14は排気管３内において排気ガスが気体滞留
室13内に流入するように位置される。また酸素イオン伝
導性固体電解質材12には大気を導入する大気基準室15が
気体滞留室13と壁を隔てるように形成されている。気体
滞留室13と大気基準室15との間の壁部及び大気基準室15
とは反対側の壁部には電極対17a,17b,16a,16bが各々形
成されている。固体電界質材12及び電極対16a,16bが酸
素ポンプ素子18として作用し、固体電界質材12及び電極
対17a,17bが電池素子19として作用する。また大気基準
室15の外壁面には酸素ポンプ素子18及び電池素子19を加
熱するために加熱素子20が設けられている。
に示すように例えば、ほぼ直方体状の酸素イオン伝導性
固体電解質材12が設けられている。酸素イオン伝導性固
体電解質材12内には気体拡散制限域として気体滞留室13
が形成されている。気体滞留室13は固体電界質材12外部
から被測定気体の排気ガスを導入する導入孔14に連通
し、導入孔14は排気管３内において排気ガスが気体滞留
室13内に流入するように位置される。また酸素イオン伝
導性固体電解質材12には大気を導入する大気基準室15が
気体滞留室13と壁を隔てるように形成されている。気体
滞留室13と大気基準室15との間の壁部及び大気基準室15
とは反対側の壁部には電極対17a,17b,16a,16bが各々形
成されている。固体電界質材12及び電極対16a,16bが酸
素ポンプ素子18として作用し、固体電界質材12及び電極
対17a,17bが電池素子19として作用する。また大気基準
室15の外壁面には酸素ポンプ素子18及び電池素子19を加
熱するために加熱素子20が設けられている。
酸素イオン伝導性固体電解質材12としては、ZrO2（二
酸化ジルコニウム）が用いられ、電極16aないし17bとし
てはPt（白金）が用いられる。
酸化ジルコニウム）が用いられ、電極16aないし17bとし
てはPt（白金）が用いられる。
第３図に示すようにECU4には差動増幅回路21、基準電
圧源22、電流検出抵抗24からなる酸素濃度センサ制御部
が設けられている。酸素ポンプ素子18の電極16b及び電
池素子19の電極17bはアースされている。電池素子19の
電極17aには差動増幅回路21が接続され、差動増幅回路2
1は電池素子19の電極17a,17b間の電圧と基準電圧源22の
出力電圧との差電圧に応じた電圧を出力する。基準電圧
源22の出力電圧は理論空燃比に相当する電圧（0.4
〔Ｖ〕）である。差動増幅回路21の出力端は制御端を有
するスイッチ23、そして電流検出抵抗24を介して酸素ポ
ンプ素子18の電極16aに接続されている。電流検出抵抗2
4の両端が酸素濃度センサの出力端であり、マイクロコ
ンピュータからなる制御回路25に接続されている。加熱
素子20には直列にヒータ電流検出抵抗51が接続され、加
熱素子20と抵抗51との直列回路にヒータ駆動回路37は加
熱素子20と抵抗51との直列回路に接続されたスイッチン
グ素子（図示せず）を有する。
圧源22、電流検出抵抗24からなる酸素濃度センサ制御部
が設けられている。酸素ポンプ素子18の電極16b及び電
池素子19の電極17bはアースされている。電池素子19の
電極17aには差動増幅回路21が接続され、差動増幅回路2
1は電池素子19の電極17a,17b間の電圧と基準電圧源22の
出力電圧との差電圧に応じた電圧を出力する。基準電圧
源22の出力電圧は理論空燃比に相当する電圧（0.4
〔Ｖ〕）である。差動増幅回路21の出力端は制御端を有
するスイッチ23、そして電流検出抵抗24を介して酸素ポ
ンプ素子18の電極16aに接続されている。電流検出抵抗2
4の両端が酸素濃度センサの出力端であり、マイクロコ
ンピュータからなる制御回路25に接続されている。加熱
素子20には直列にヒータ電流検出抵抗51が接続され、加
熱素子20と抵抗51との直列回路にヒータ駆動回路37は加
熱素子20と抵抗51との直列回路に接続されたスイッチン
グ素子（図示せず）を有する。
制御回路25には例えば、ポテンショメータからなり、
絞り弁26の開度に応じたレベルの出力電圧を発生する絞
り弁開度センサ31と、絞り弁26下流の吸気管27に設けら
れて吸気管27内の絶対圧に応じたレベルの出力電圧を発
生する絶対圧接センサ32と、エンジンの冷却水温に応じ
たレベルの出力電圧を発生する水温センサ33と、大気吸
入口28近傍に設けられて吸気温に応じたレベルの出力を
発生する吸気温センサ34と、エンジンのクランクシャフ
ト（図示せず）の回転に同期したパルス信号を発生する
クランク角センサ35とが接続されている。またエンジン
２の吸気バルブ（図示せず）近傍の吸気管27に設けられ
たインジェクタ36が接続されている。
絞り弁26の開度に応じたレベルの出力電圧を発生する絞
り弁開度センサ31と、絞り弁26下流の吸気管27に設けら
れて吸気管27内の絶対圧に応じたレベルの出力電圧を発
生する絶対圧接センサ32と、エンジンの冷却水温に応じ
たレベルの出力電圧を発生する水温センサ33と、大気吸
入口28近傍に設けられて吸気温に応じたレベルの出力を
発生する吸気温センサ34と、エンジンのクランクシャフ
ト（図示せず）の回転に同期したパルス信号を発生する
クランク角センサ35とが接続されている。またエンジン
２の吸気バルブ（図示せず）近傍の吸気管27に設けられ
たインジェクタ36が接続されている。
制御回路25は、上記した駆動回路37の他に、酸素ポン
プ素子18の電極間電圧、電池素子19の電極間電圧、加熱
素子20の端子間電圧及び電流検出抵抗51の両端電圧の１
つを選択的に出力するマルチプレクサ38と、このマルチ
プレクサ38から出力される信号をディジタル信号に変換
するA/D変換器39と、電流検出抵抗24の両端電圧をディ
ジタル信号に変換する差動入力のA/D変換器40と、絞り
弁開度センサ31、絶対圧センサ32、水温センサ33及び吸
気温センサ34の各出力レベルを変換するレベル変換回路
41と、レベル変換回路41を経た各センサ出力の１つを選
択的に出力するマルチプレクサ42と、このマルチプレク
サ42から出力される信号をディジタル信号に変換するA/
D変換器43と、クランク角センサ35の出力信号を波形整
形してTDC信号として出力する波形整形回路44と、波形
整形回路44からのTDC信号の発生間隔をクロックパルス
発生回路（図示せず）から出力されるクロックパルス数
によって計測するカウンタ45と、スイッチ23を駆動する
駆動回路52と、インジェクタ36を駆動する駆動回路46
と、プログラムに従ってディジタル演算を行なうCPU
（中央演算回路）47と、各種の処理プログラム及びデー
タが予め書き込まれたROM48と、RAM49と備えている。A/
D変換器39,40,43、マルチプレクサ38,42、カウンタ45、
駆動回路37,46,52、CPU47、ROM48及びRAM49は入出力バ
ス50によって互いに接続されている。CPU47には波形整
形回路44からTDC信号が供給される。
プ素子18の電極間電圧、電池素子19の電極間電圧、加熱
素子20の端子間電圧及び電流検出抵抗51の両端電圧の１
つを選択的に出力するマルチプレクサ38と、このマルチ
プレクサ38から出力される信号をディジタル信号に変換
するA/D変換器39と、電流検出抵抗24の両端電圧をディ
ジタル信号に変換する差動入力のA/D変換器40と、絞り
弁開度センサ31、絶対圧センサ32、水温センサ33及び吸
気温センサ34の各出力レベルを変換するレベル変換回路
41と、レベル変換回路41を経た各センサ出力の１つを選
択的に出力するマルチプレクサ42と、このマルチプレク
サ42から出力される信号をディジタル信号に変換するA/
D変換器43と、クランク角センサ35の出力信号を波形整
形してTDC信号として出力する波形整形回路44と、波形
整形回路44からのTDC信号の発生間隔をクロックパルス
発生回路（図示せず）から出力されるクロックパルス数
によって計測するカウンタ45と、スイッチ23を駆動する
駆動回路52と、インジェクタ36を駆動する駆動回路46
と、プログラムに従ってディジタル演算を行なうCPU
（中央演算回路）47と、各種の処理プログラム及びデー
タが予め書き込まれたROM48と、RAM49と備えている。A/
D変換器39,40,43、マルチプレクサ38,42、カウンタ45、
駆動回路37,46,52、CPU47、ROM48及びRAM49は入出力バ
ス50によって互いに接続されている。CPU47には波形整
形回路44からTDC信号が供給される。
なお、RAM49はイグニッションスイッチ（図示せず）
のオフ時にも記憶内容が消滅しないようにバックアップ
される。
のオフ時にも記憶内容が消滅しないようにバックアップ
される。
かかる構成においては、A/D変換器39から酸素ポンプ
素子18の電極間電圧ＶＰ、電池素子19の電極間電圧
ＶＳ、加熱素子20の電極間電圧VH及び加熱素子20を流れ
るヒータ電流値IHの情報が択一的に、A/D変換器40から
酸素ポンプ素子18を流れるポンプ電流値IPが、A/D変換
器43から絞り弁開度θth、吸気管内絶対圧PBA、冷却水
温TW及び吸気温TAの情報が択一的に、またカウンタ45か
ら回転パルスの発生周期内における計数値を表わす情報
がエンジン回転数Ne情報としてCPU47に入出力バス50を
介して各々供給される。CPU47はROM48に記憶された演算
プログラムに従って上記の各情報を読み込み、それらの
情報を基にしてTDC信号に同期して燃料供給ルーチンに
おいて所定の算出式からエンジン２への燃料供給量に対
応するインジェクタ36の燃料噴射時間TOUTを演算する。
そして、その燃料噴射時間TOUTだけ駆動回路46がインジ
ェクタ36を駆動してエンジン２へ燃料を供給せしめるの
である。
素子18の電極間電圧ＶＰ、電池素子19の電極間電圧
ＶＳ、加熱素子20の電極間電圧VH及び加熱素子20を流れ
るヒータ電流値IHの情報が択一的に、A/D変換器40から
酸素ポンプ素子18を流れるポンプ電流値IPが、A/D変換
器43から絞り弁開度θth、吸気管内絶対圧PBA、冷却水
温TW及び吸気温TAの情報が択一的に、またカウンタ45か
ら回転パルスの発生周期内における計数値を表わす情報
がエンジン回転数Ne情報としてCPU47に入出力バス50を
介して各々供給される。CPU47はROM48に記憶された演算
プログラムに従って上記の各情報を読み込み、それらの
情報を基にしてTDC信号に同期して燃料供給ルーチンに
おいて所定の算出式からエンジン２への燃料供給量に対
応するインジェクタ36の燃料噴射時間TOUTを演算する。
そして、その燃料噴射時間TOUTだけ駆動回路46がインジ
ェクタ36を駆動してエンジン２へ燃料を供給せしめるの
である。
燃料噴射時間TOUTは例えば、次式から算出される。
TOUT＝Ti×Ko2 ……（１） ここで、Tiはエンジン回転数Neと吸気管内絶対圧PBAと
に応じてROM48からのデータマップ検索により決定され
る空燃比制御の基準値である基準噴射時間、Ko2は酸素
濃度センサの出力レベルに応じて設定する空燃比フィー
ドバック補正係数である。これらTi、Ko2は燃料供給ル
ーチンのサブルーチン（図示せず）において各々設定さ
れる。なお、補正係数としては、加速倍量係数、エンジ
ン温度係数等の補正係数が考えられるがここでは詳述し
ない。
に応じてROM48からのデータマップ検索により決定され
る空燃比制御の基準値である基準噴射時間、Ko2は酸素
濃度センサの出力レベルに応じて設定する空燃比フィー
ドバック補正係数である。これらTi、Ko2は燃料供給ル
ーチンのサブルーチン（図示せず）において各々設定さ
れる。なお、補正係数としては、加速倍量係数、エンジ
ン温度係数等の補正係数が考えられるがここでは詳述し
ない。
次に、本発明の酸素濃度センサの制御方法の手順を第
４図に示したCPU47の動作フロー図に従って説明する。
４図に示したCPU47の動作フロー図に従って説明する。
CPU47は先ず、エンジン回転数Neを読み込みそのエン
ジン回転数Neがエンジン完爆回転数Ne1（例えば、400rp
m）以上に達したか否かを判別する（ステップ61）。Ne
＜Ne1の場合には酸素濃度センサが不活性状態であると
判断してヒータ電流の供給を禁止すべくヒータ電流供給
フラグFHを０にリセットし（ステップ62）、スイッチ駆
動回路52に対してポンプ電流供給停止指令を発生し（ス
テップ63）、また空燃比フィードバック制御を停止する
ために空燃比フィードバック補正係数Ko2を1.0に等しく
する（ステップ64）。ヒータ電流供給フラグFHを０に等
しくすることによりCPU47が所定周期毎に実行するヒー
タ電流制御サブルーチン（図示せず）においてIH＝０を
表わすヒータ電流供給データがヒータ駆動回路37に供給
される。よって、ヒータ駆動回路37は内部のスイッチン
グ素子をオフとして加熱素子20へのヒータ電流の供給を
停止せしめる。またスイッチ駆動回路52はポンプ電流供
給停止指令に応じてスイッチ23をオフせしめるので酸素
ポンプ素子18へのポンプ電流の供給が停止される。
ジン回転数Neがエンジン完爆回転数Ne1（例えば、400rp
m）以上に達したか否かを判別する（ステップ61）。Ne
＜Ne1の場合には酸素濃度センサが不活性状態であると
判断してヒータ電流の供給を禁止すべくヒータ電流供給
フラグFHを０にリセットし（ステップ62）、スイッチ駆
動回路52に対してポンプ電流供給停止指令を発生し（ス
テップ63）、また空燃比フィードバック制御を停止する
ために空燃比フィードバック補正係数Ko2を1.0に等しく
する（ステップ64）。ヒータ電流供給フラグFHを０に等
しくすることによりCPU47が所定周期毎に実行するヒー
タ電流制御サブルーチン（図示せず）においてIH＝０を
表わすヒータ電流供給データがヒータ駆動回路37に供給
される。よって、ヒータ駆動回路37は内部のスイッチン
グ素子をオフとして加熱素子20へのヒータ電流の供給を
停止せしめる。またスイッチ駆動回路52はポンプ電流供
給停止指令に応じてスイッチ23をオフせしめるので酸素
ポンプ素子18へのポンプ電流の供給が停止される。
Ne≧Ne1の場合にはエンジン２が完爆したとしてヒー
タ電流の供給を開始させるためにヒータ電流供給フラグ
FHに１をセットする（ステップ65）。フラグFHに１がセ
ットされると、上記したヒータ電流制御サブルーチンの
実行時に加熱素子20の内部抵抗RHを一定値にするように
所定周期毎にヒータ電流供給データが定められてヒータ
駆動回路37に供給され、ヒータ電流供給データの内容に
応じたデューティ比にてスイッチング素子が所定周期で
オンオフする。スイッチング素子のオン時に加熱素子20
及び電流検出抵抗51の直列回路の両端間に電圧VBが印加
されて加熱素子20にヒータ電流が流れるので加熱素子20
が発熱する。次いで、加熱素子20の内部抵抗RHが所定値
RH1，RH2の範囲内にあるか否かを判別する（ステップ6
6）。加熱素子20の内部抵抗RHは加熱素子20の両端電圧V
H及びヒータ電流値IHを読み込み、RH＝（VH−IH）／IH
なる式により算出される。RH＜RH1、又はRH＞RH2なら
ば、酸素濃度センサが不活性状態であると判断してステ
ップ63,64に移行する。RH1≦RH≦RH2の場合には、例え
ば、加熱素子の加熱が酸素濃度センサが所望の酸素濃度
に比例した出力特性となるように適切な温度範囲に保持
することができ、加熱素子の内部抵抗がRH2を越えると
いうことは加熱素子の加熱が過剰となり過ぎたり、或い
は加熱素子内の破壊により電流がほとんど流れない状態
となっている可能性があるので、酸素濃度センサが正常
な動作は行なわない不活性状態とみなすのである。RH1
≦RH≦RH2ならば、加熱素子20の温度が安定温度に達し
たとして酸素ポンプ素子18にポンプ電流を供給すべくス
イッチ駆動回路52に対してポンプ電流供給指令を発生す
る（ステップ67）。スイッチ駆動回路52はポンプ電流供
給指令に応じてスイッチ23をオンせしめるので酸素ポン
プ素子18へポンプ電流が供給される。酸素ポンプ素子18
へのポンプ電流が供給される。酸素ポンプ素子18へのポ
ンプ電流の供給が開始されると、電池素子19の電極間電
圧ＶＳを読み込みその電圧ＶＳが所定電圧VS1，VS2（た
だし、VS1＜VS2）の範囲内の電圧であるか否かを判別す
る（ステップ68）、また酸素ポンプ素子18の電極間電圧
VPを読み込みその電圧VPが所定電圧VP1，VP2（ただし、
VP1＜VP2）の範囲内の電圧であるか否かを判別する（ス
テップ69）。ＶＳ＜VS1，又はＶＳ＞VS2の場合、またV
S1≦ＶＳ≦VS2でもVp＜VP1，又はVp＞VP2の場合、これ
らの場合には酸素濃度センサが不活性状態であると判断
してステップ64に移行する。VS1≦ＶＳ≦VS2でかつVP1
≦Vp≦VP2の場合には、酸素ポンプ素子18及び電池素子1
9が所定の温度に達して活性状態になったと判断として
空燃比フィードバック制御を行なうべくKo2算出サブル
ーチンを実行して空燃比フィードバック補正係数Ko2を
算出する（ステップ70）。
タ電流の供給を開始させるためにヒータ電流供給フラグ
FHに１をセットする（ステップ65）。フラグFHに１がセ
ットされると、上記したヒータ電流制御サブルーチンの
実行時に加熱素子20の内部抵抗RHを一定値にするように
所定周期毎にヒータ電流供給データが定められてヒータ
駆動回路37に供給され、ヒータ電流供給データの内容に
応じたデューティ比にてスイッチング素子が所定周期で
オンオフする。スイッチング素子のオン時に加熱素子20
及び電流検出抵抗51の直列回路の両端間に電圧VBが印加
されて加熱素子20にヒータ電流が流れるので加熱素子20
が発熱する。次いで、加熱素子20の内部抵抗RHが所定値
RH1，RH2の範囲内にあるか否かを判別する（ステップ6
6）。加熱素子20の内部抵抗RHは加熱素子20の両端電圧V
H及びヒータ電流値IHを読み込み、RH＝（VH−IH）／IH
なる式により算出される。RH＜RH1、又はRH＞RH2なら
ば、酸素濃度センサが不活性状態であると判断してステ
ップ63,64に移行する。RH1≦RH≦RH2の場合には、例え
ば、加熱素子の加熱が酸素濃度センサが所望の酸素濃度
に比例した出力特性となるように適切な温度範囲に保持
することができ、加熱素子の内部抵抗がRH2を越えると
いうことは加熱素子の加熱が過剰となり過ぎたり、或い
は加熱素子内の破壊により電流がほとんど流れない状態
となっている可能性があるので、酸素濃度センサが正常
な動作は行なわない不活性状態とみなすのである。RH1
≦RH≦RH2ならば、加熱素子20の温度が安定温度に達し
たとして酸素ポンプ素子18にポンプ電流を供給すべくス
イッチ駆動回路52に対してポンプ電流供給指令を発生す
る（ステップ67）。スイッチ駆動回路52はポンプ電流供
給指令に応じてスイッチ23をオンせしめるので酸素ポン
プ素子18へポンプ電流が供給される。酸素ポンプ素子18
へのポンプ電流が供給される。酸素ポンプ素子18へのポ
ンプ電流の供給が開始されると、電池素子19の電極間電
圧ＶＳを読み込みその電圧ＶＳが所定電圧VS1，VS2（た
だし、VS1＜VS2）の範囲内の電圧であるか否かを判別す
る（ステップ68）、また酸素ポンプ素子18の電極間電圧
VPを読み込みその電圧VPが所定電圧VP1，VP2（ただし、
VP1＜VP2）の範囲内の電圧であるか否かを判別する（ス
テップ69）。ＶＳ＜VS1，又はＶＳ＞VS2の場合、またV
S1≦ＶＳ≦VS2でもVp＜VP1，又はVp＞VP2の場合、これ
らの場合には酸素濃度センサが不活性状態であると判断
してステップ64に移行する。VS1≦ＶＳ≦VS2でかつVP1
≦Vp≦VP2の場合には、酸素ポンプ素子18及び電池素子1
9が所定の温度に達して活性状態になったと判断として
空燃比フィードバック制御を行なうべくKo2算出サブル
ーチンを実行して空燃比フィードバック補正係数Ko2を
算出する（ステップ70）。
酸素濃度センサにおいては、酸素ポンプ素子18へのポ
ンプ電流の供給が開始されると、エンジン２に供給され
た混合気の空燃比がリーン領域であれば、電池素子19の
電極17a,17b間に発生する電圧ＶＳが基準電圧源22の出
力電圧Vrより低くなるので差動増幅回路21の出力レベル
が正レベルになり、この正レベル電圧が抵抗24及び酸素
ポンプ素子18の直列回路に供給される。酸素ポンプ素子
18には電極16aから電極16bに向ってポンプ電流が流れる
ので気体滞留室13内の酵素が電極16bにてイオン化して
酸素ポンプ素子18内を移動して電極16aから酸素ガスと
して放出され、気体滞留室13内の酸素が汲み出される。
ンプ電流の供給が開始されると、エンジン２に供給され
た混合気の空燃比がリーン領域であれば、電池素子19の
電極17a,17b間に発生する電圧ＶＳが基準電圧源22の出
力電圧Vrより低くなるので差動増幅回路21の出力レベル
が正レベルになり、この正レベル電圧が抵抗24及び酸素
ポンプ素子18の直列回路に供給される。酸素ポンプ素子
18には電極16aから電極16bに向ってポンプ電流が流れる
ので気体滞留室13内の酵素が電極16bにてイオン化して
酸素ポンプ素子18内を移動して電極16aから酸素ガスと
して放出され、気体滞留室13内の酸素が汲み出される。
気体滞留室13内の酸素の汲み出しにより気体滞留室13
内の排気ガスと大気基準室15内の大気の間に酸素濃度差
が生ずる。この酸素濃度差に応じた電圧ＶＳが電池素子
19の電極17a,17b間に発生し、この電圧ＶＳは差動増幅
回路21の出力電圧は電圧ＶＳと基準電圧源22の出力電圧
Vrとの差電圧に比例した電圧となるのでポンプ電流値Ip
は抵抗24の両端電圧として出力される。
内の排気ガスと大気基準室15内の大気の間に酸素濃度差
が生ずる。この酸素濃度差に応じた電圧ＶＳが電池素子
19の電極17a,17b間に発生し、この電圧ＶＳは差動増幅
回路21の出力電圧は電圧ＶＳと基準電圧源22の出力電圧
Vrとの差電圧に比例した電圧となるのでポンプ電流値Ip
は抵抗24の両端電圧として出力される。
リッチ領域の空燃比のときには電圧ＶＳが基準電圧源
22の出力電圧Vrを越える。よって、差動増幅回路21の出
力レベルが正レベルから負レベルに反転する。この負レ
ベルにより酸素ポンプ素子18の電極16a,16b間に流れる
ポンプ電流が減少し、電流方向が反転する。すなわち、
ポンプ電流は電極16bから電極16a方向に流れるので外部
の酸素が電極16aにてイオン化して酸素ポンプ素子18内
を移動して電極18bから酸素ガスとして気体滞留室13内
に放出され、酸素が気体滞留室13内に汲み込まれる。従
って、気体滞留室13内の酸素濃度が常に一定になるよう
にポンプ電流を供給することにより酸素を汲み込んだ
り、読み出したりするのでポンプ電流値Ipはリーン及び
リッチ領域にて排気ガス中の酸素濃度に各々比例すので
ある。このポンプ電流値Ipに応じて上記したフィードバ
ック補正係数Ko2がKo2算出のサブルーチンにおいて設定
される。
22の出力電圧Vrを越える。よって、差動増幅回路21の出
力レベルが正レベルから負レベルに反転する。この負レ
ベルにより酸素ポンプ素子18の電極16a,16b間に流れる
ポンプ電流が減少し、電流方向が反転する。すなわち、
ポンプ電流は電極16bから電極16a方向に流れるので外部
の酸素が電極16aにてイオン化して酸素ポンプ素子18内
を移動して電極18bから酸素ガスとして気体滞留室13内
に放出され、酸素が気体滞留室13内に汲み込まれる。従
って、気体滞留室13内の酸素濃度が常に一定になるよう
にポンプ電流を供給することにより酸素を汲み込んだ
り、読み出したりするのでポンプ電流値Ipはリーン及び
リッチ領域にて排気ガス中の酸素濃度に各々比例すので
ある。このポンプ電流値Ipに応じて上記したフィードバ
ック補正係数Ko2がKo2算出のサブルーチンにおいて設定
される。
発明の効果 以上の如く、本発明の酸素濃度センサの制御方法にお
いては、エンジンが完爆すると、加熱素子へのヒータ電
流供給を開始して加熱素子の発熱によりポンプ素子及び
電池素子からなる酸素濃度検出素子を素早く加熱し、そ
の後、加熱素子の温度上昇により加熱素子の内部抵抗が
所定範囲内の値に上昇したことを検出したときに酸素ポ
ンプ素子へのポンプ電流の供給を開始する。よって、加
熱素子の温度、すなわち酸素濃度検出素子の温度が十分
高くなってから酸素ポンプ素子へのポンプ電流の供給を
開始するので、過剰のポンプ電流が流れることが防止さ
れブラックニング現象を回避することができる。
いては、エンジンが完爆すると、加熱素子へのヒータ電
流供給を開始して加熱素子の発熱によりポンプ素子及び
電池素子からなる酸素濃度検出素子を素早く加熱し、そ
の後、加熱素子の温度上昇により加熱素子の内部抵抗が
所定範囲内の値に上昇したことを検出したときに酸素ポ
ンプ素子へのポンプ電流の供給を開始する。よって、加
熱素子の温度、すなわち酸素濃度検出素子の温度が十分
高くなってから酸素ポンプ素子へのポンプ電流の供給を
開始するので、過剰のポンプ電流が流れることが防止さ
れブラックニング現象を回避することができる。
第１図は本発明の酸素濃度にセンサの制御方法を適用し
た電子制御燃料噴射装置を示す図、第２図は酸素濃度セ
ンサ検出部内を示す図、第３図はECU内の回路を示すブ
ロック図、第４図はCPUの動作を示すフロー図である。 主要部分の符号の説明 １……酸素濃度センサ検出部 ３……排気管 ４……ECU 12……酸素イオン伝導性固体電解質材 13……気体滞留室 14……導入孔 15……大気基準室 18……酸素ポンプ素子 19……電池素子 25……制御回路 27……吸気管 36……インジェクタ
た電子制御燃料噴射装置を示す図、第２図は酸素濃度セ
ンサ検出部内を示す図、第３図はECU内の回路を示すブ
ロック図、第４図はCPUの動作を示すフロー図である。 主要部分の符号の説明 １……酸素濃度センサ検出部 ３……排気管 ４……ECU 12……酸素イオン伝導性固体電解質材 13……気体滞留室 14……導入孔 15……大気基準室 18……酸素ポンプ素子 19……電池素子 25……制御回路 27……吸気管 36……インジェクタ
Claims (1)
- 【請求項１】内燃エンジンの排気系に配設され各々が酸
素イオン伝導性固体電解質材及びこれを挟む電極からな
り気体拡散制限域を形成する酸素ポンプ素子及び電池素
子を有する酸素濃度検出素子と、前記酸素ポンプ素子の
電極間にポンプ電流を供給するポンプ電流供給手段と、
供給される電流に応じて前記酸素濃度検出素子を加熱す
る加熱素子と、前記加熱素子にヒータ電流を供給するヒ
ータ電流供給手段とからなる酸素濃度センサの制御方法
であって、所定エンジン始動状態を検出したときには前
記ヒータ電流供給手段から前記加熱素子へのヒータ電流
供給を開始させ、その後、前記加熱素子の内部抵抗が所
定範囲内の値になったことを検出したときに前記ポンプ
電流供給手段から前記酸素ポンプ素子へのポンプ電流の
供給を開始させることを特徴とする酸素濃度センサの制
御方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62164394A JP2511048B2 (ja) | 1987-07-01 | 1987-07-01 | 酸素濃度センサの制御方法 |
| US07/189,183 US4860712A (en) | 1987-07-01 | 1988-05-02 | Method of controlling an oxygen concentration sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62164394A JP2511048B2 (ja) | 1987-07-01 | 1987-07-01 | 酸素濃度センサの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS649356A JPS649356A (en) | 1989-01-12 |
| JP2511048B2 true JP2511048B2 (ja) | 1996-06-26 |
Family
ID=15792296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62164394A Expired - Lifetime JP2511048B2 (ja) | 1987-07-01 | 1987-07-01 | 酸素濃度センサの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2511048B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3909884C2 (de) * | 1988-03-31 | 1995-02-09 | Vaillant Joh Gmbh & Co | Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines in einer Abgasführung eines brennerbeheizten Gerätes angeordneten Abgassensors |
| JPH0491347A (ja) * | 1990-07-31 | 1992-03-24 | Mitsubishi Motors Corp | 酸素濃度センサ及び酸素濃度センサを有する内燃機関の空燃比制御装置 |
| US5050045A (en) * | 1990-10-01 | 1991-09-17 | Nippondenso Co., Ltd. | Self-luminescent pointer device for a gauge |
| JP5021601B2 (ja) * | 2008-10-16 | 2012-09-12 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサシステム |
| JP5119304B2 (ja) * | 2010-01-14 | 2013-01-16 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ制御装置及びガスセンサ制御方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57197459A (en) * | 1981-05-29 | 1982-12-03 | Toshiba Corp | Oxygen density measuring device |
| JPS6276449A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-08 | Honda Motor Co Ltd | 酸素濃度センサの制御方法 |
-
1987
- 1987-07-01 JP JP62164394A patent/JP2511048B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS649356A (en) | 1989-01-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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