JP2513350B2 - 空燃比検出装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、リニアA/Fセンサと称されている空燃比検
出装置に関し、時に内燃機関等の燃焼装置へ供給される
混合気の理論空燃比(ストイキオ)を精度良く検出する
ための改良に関する。
出装置に関し、時に内燃機関等の燃焼装置へ供給される
混合気の理論空燃比(ストイキオ)を精度良く検出する
ための改良に関する。
従来、ジルコニアの酸素濃淡電池作用と酸素イオンポ
ンピング作用という特性を利用して、空燃比(A/F)を
単にストイキオよりもリーン側からリッチ側かだけでな
く、どの程度の値であるか検出するリニアA/Fセンサが
提案されている(特開昭63−36140号公報参照)。
ンピング作用という特性を利用して、空燃比(A/F)を
単にストイキオよりもリーン側からリッチ側かだけでな
く、どの程度の値であるか検出するリニアA/Fセンサが
提案されている(特開昭63−36140号公報参照)。
第13図〜第16図を参照して従来の一例を説明する。
第13図はリニアA/FセンサS1を構成する素子部分を分
解して示し、各々安定化ジルコニア素子であるセンサセ
ル20とポンプセル21とを絶縁層22を介して結合してあ
る。センサセル20とポンプセル21には排ガスを通すため
の拡散孔23,24が形成され、絶縁層22にはこれらの拡散
孔23,24からの排ガスが導かれるような検出室(キャビ
ティ)25が形成され、これらにより拡散律速体が構成さ
れている。また、絶縁層22にはリファレンス室25aが形
成され、ここに参照気体例えば大気(空気)が導かれる
ように構成される。更に、第14図を参照すると、触媒が
兼ねて白金の電極26,27,28,29が設けてあり、これらに
は多数の微小孔があけてある。30は電気ヒータであり、
セル全体を例えば800±100℃に加熱して各セル20,21の
動作の確実化を図っている。
解して示し、各々安定化ジルコニア素子であるセンサセ
ル20とポンプセル21とを絶縁層22を介して結合してあ
る。センサセル20とポンプセル21には排ガスを通すため
の拡散孔23,24が形成され、絶縁層22にはこれらの拡散
孔23,24からの排ガスが導かれるような検出室(キャビ
ティ)25が形成され、これらにより拡散律速体が構成さ
れている。また、絶縁層22にはリファレンス室25aが形
成され、ここに参照気体例えば大気(空気)が導かれる
ように構成される。更に、第14図を参照すると、触媒が
兼ねて白金の電極26,27,28,29が設けてあり、これらに
は多数の微小孔があけてある。30は電気ヒータであり、
セル全体を例えば800±100℃に加熱して各セル20,21の
動作の確実化を図っている。
センサセル20は従来のO2センサと同様の原理で電極2
6,27間に酸素濃度差があると起電力を生じる性質を備
え、ポンプセル21は逆に電極28,29間に強制的に電流
(ポンプ電流IP)が流されると酸素をマイナス電極側か
らプラス電極側に汲み出す性質を備える。
6,27間に酸素濃度差があると起電力を生じる性質を備
え、ポンプセル21は逆に電極28,29間に強制的に電流
(ポンプ電流IP)が流されると酸素をマイナス電極側か
らプラス電極側に汲み出す性質を備える。
そこで制御部31にてセンサセル20の超電力VSを検出
し、この起電力VSを一定に保つように、即ちキャビティ
25内または拡散孔23,24内をストイキオに対応する酸素
濃度に保つようにポンプ電流IPをF/B(フィードバッ
ク)制御する。これにより、ポンプ電流IPは第15図に示
すように空燃比(A/F)に対して連続的に変化するの
で、ポンプ電流IPから空燃比を算出することができる。
し、この起電力VSを一定に保つように、即ちキャビティ
25内または拡散孔23,24内をストイキオに対応する酸素
濃度に保つようにポンプ電流IPをF/B(フィードバッ
ク)制御する。これにより、ポンプ電流IPは第15図に示
すように空燃比(A/F)に対して連続的に変化するの
で、ポンプ電流IPから空燃比を算出することができる。
制御部31としては、比較回路1にてセンサセル20の起
電力VSをストイキオ相当の参照電圧Vrefと比較し、比較
回路1の出力を正負電源付き積分アンプ2で積分し、そ
の積分出力でポンプセル21にポンプ電流IPを流す。
電力VSをストイキオ相当の参照電圧Vrefと比較し、比較
回路1の出力を正負電源付き積分アンプ2で積分し、そ
の積分出力でポンプセル21にポンプ電流IPを流す。
そして、ポンプ電流IPの回路に電流検出用の抵抗器5
を介挿し、抵抗器の降下電圧から電流検出回路3により
ポンプ電流IPを検出している。
を介挿し、抵抗器の降下電圧から電流検出回路3により
ポンプ電流IPを検出している。
更に、回路3の出力を加算回路4に入力し、下式の処
理によって、例えば、0〜5ボルトの信号VOUtにより空
燃比を表わすようにしている。
理によって、例えば、0〜5ボルトの信号VOUtにより空
燃比を表わすようにしている。
VOUt=G・Ip+Vstp 但し、Gは電流−電圧変換ゲイン、Vstpはステップア
ップ電圧である。
ップ電圧である。
しかし、上述した制御されたポンプ電流IPの値で空燃
比を検出する場合、従来のストイキオだけを検出できる
O2センサに比べ、酸素濃度差による本能的な起電力を検
出するのではなくフィードバック制御した結果のポンプ
電流を検出しているので、検出値にフィードバック制御
回路系の誤差例えば参照電圧Vrefのバラツキ、積分アン
プ2の誤差、加算回路4の演算誤差などを含むという精
度上の不都合がある。
比を検出する場合、従来のストイキオだけを検出できる
O2センサに比べ、酸素濃度差による本能的な起電力を検
出するのではなくフィードバック制御した結果のポンプ
電流を検出しているので、検出値にフィードバック制御
回路系の誤差例えば参照電圧Vrefのバラツキ、積分アン
プ2の誤差、加算回路4の演算誤差などを含むという精
度上の不都合がある。
特に、三元触媒を用いた排ガスシステムでは空燃比を
ストイキオ近傍の狭いウィンドウ内に制御する必要があ
り、ストイキオ検出精度が重要である。
ストイキオ近傍の狭いウィンドウ内に制御する必要があ
り、ストイキオ検出精度が重要である。
従って、上述のリニアA/Fセンサを用いてS−FB(ス
トイキオ−フィードバック)制御をも行うシステムの場
合、S−FB制御の精度のみについて言えば、従来のO2セ
ンサを用いたS−FBシステムに比べて精度が悪いと言え
る。
トイキオ−フィードバック)制御をも行うシステムの場
合、S−FB制御の精度のみについて言えば、従来のO2セ
ンサを用いたS−FBシステムに比べて精度が悪いと言え
る。
そこで、制御回路系の誤差を少しでも軽減する工夫と
して、第14図の従来装置では、電流検出用抵抗器5の降
下電圧を電流反転検出器6に与えてポンプ電流の流れ方
向を検出し、理論空燃比(ストイキオ)信号VStCを得て
いる。
して、第14図の従来装置では、電流検出用抵抗器5の降
下電圧を電流反転検出器6に与えてポンプ電流の流れ方
向を検出し、理論空燃比(ストイキオ)信号VStCを得て
いる。
即ち、第15図から判るように、ポンプ電流IPはストイ
キオ点を境に正負が反転するので、これを電流反転検出
器6で検出すれば、第16図のようにストイキオ点を境に
レベルが2値に変化する信号VStCが得られる。この信号
VStCには加算回路4でのゲインGの誤差やステップアッ
プ電圧VStPの誤差は含まれないので、ストイキオ検出精
度はその分良くなっている。
キオ点を境に正負が反転するので、これを電流反転検出
器6で検出すれば、第16図のようにストイキオ点を境に
レベルが2値に変化する信号VStCが得られる。この信号
VStCには加算回路4でのゲインGの誤差やステップアッ
プ電圧VStPの誤差は含まれないので、ストイキオ検出精
度はその分良くなっている。
しかし、電流反転検出器6の出力VStCには依然とし
て、参照電圧Vrefの誤差、積分アンプ2の誤差と言った
制御回路系の誤差が含まれており、これらの経年変化の
影響も受けるので、改良の余地がある。また、制御系が
あるため応答性が若干悪い。
て、参照電圧Vrefの誤差、積分アンプ2の誤差と言った
制御回路系の誤差が含まれており、これらの経年変化の
影響も受けるので、改良の余地がある。また、制御系が
あるため応答性が若干悪い。
更に、三元触媒は、第9図に示すように、理論空燃比
近傍で各有害性分をバランスよく高レベルの浄化高率で
浄化することができる。
近傍で各有害性分をバランスよく高レベルの浄化高率で
浄化することができる。
しかし、車種によって触媒入口の排ガスの成分割合と
量が異なり、又、触媒のタイプによっても浄化特性が微
妙に異なるため、目標空燃比を微調整したいというニー
ズがある。
量が異なり、又、触媒のタイプによっても浄化特性が微
妙に異なるため、目標空燃比を微調整したいというニー
ズがある。
本発明の目的は、ストイキオ検出精度、応答性がより
良く、更に、目標空燃比を容易に微調整できる空燃比検
出装置を提供することにある。
良く、更に、目標空燃比を容易に微調整できる空燃比検
出装置を提供することにある。
本発明による空燃比検出装置は、排ガス中に置かれる
キャビティと、 参照気体が充填された参照気体室と、 上記キャビティ内に設けられた第1センサ電極と上記
参照気体室内に設けられた第2センサ電極により上記キ
ャビティ内と参照気体室内の酸素濃度の差に応じた電気
信号を出力するセンサセルと、 同センサセルからの出力に応じた電気制御信号を出力
する制御手段と、 排ガス中にさらされる第1ポンプ電極と上記キャビテ
ィ内に設けられた第2ポンプ電極により上記制御手段か
ら供給される電気制御信号に応じて酸素イオンを移動さ
せるポンプセルと、 上記制御手段とポンプセルとの間で授受される制御電
流に応じた空燃比信号を出力する第1の検出手段と、 上記制御手段からポンプセルに印加される制御電圧を
検出してその値と所定の閾値とより理論空燃比を算出し
てその信号を出力する第2の検出手段と、 上記第2の検出手段の閾値を増減調整する閾値設定手
段と、を有することを特徴とする。
キャビティと、 参照気体が充填された参照気体室と、 上記キャビティ内に設けられた第1センサ電極と上記
参照気体室内に設けられた第2センサ電極により上記キ
ャビティ内と参照気体室内の酸素濃度の差に応じた電気
信号を出力するセンサセルと、 同センサセルからの出力に応じた電気制御信号を出力
する制御手段と、 排ガス中にさらされる第1ポンプ電極と上記キャビテ
ィ内に設けられた第2ポンプ電極により上記制御手段か
ら供給される電気制御信号に応じて酸素イオンを移動さ
せるポンプセルと、 上記制御手段とポンプセルとの間で授受される制御電
流に応じた空燃比信号を出力する第1の検出手段と、 上記制御手段からポンプセルに印加される制御電圧を
検出してその値と所定の閾値とより理論空燃比を算出し
てその信号を出力する第2の検出手段と、 上記第2の検出手段の閾値を増減調整する閾値設定手
段と、を有することを特徴とする。
(作用) この発明ではセンサセルだけでなく、ポンプセルも基
本的にはO2センサであり、参照気体が異なるだけである
から、ポンプセルも酸素濃度差による本能的な起電力を
生じる。このポンプセルはキャビティ内のガスと排ガス
との酸素濃度差によって酸素濃淡起電力を発生させてお
り、この起電力の影響を受けた電圧は制御回路系からの
印加電圧に加わりストイキオ点で、例えば約0.6ボルト
程度ジャンプし、不連続に変化する。これはとりもなお
さず従来のO2センサと同様な酸素濃度差による本能的な
起電力を検出していることになり、制御回路系の影響を
殆ど受けないで、理論空燃比を算出するようになり、特
に、閾値設定手段により閾値が増減調整されることによ
り、目標とする修正理論空燃比に微調整できる。
本的にはO2センサであり、参照気体が異なるだけである
から、ポンプセルも酸素濃度差による本能的な起電力を
生じる。このポンプセルはキャビティ内のガスと排ガス
との酸素濃度差によって酸素濃淡起電力を発生させてお
り、この起電力の影響を受けた電圧は制御回路系からの
印加電圧に加わりストイキオ点で、例えば約0.6ボルト
程度ジャンプし、不連続に変化する。これはとりもなお
さず従来のO2センサと同様な酸素濃度差による本能的な
起電力を検出していることになり、制御回路系の影響を
殆ど受けないで、理論空燃比を算出するようになり、特
に、閾値設定手段により閾値が増減調整されることによ
り、目標とする修正理論空燃比に微調整できる。
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第1図は本発明の概略全体構成を示し、第14図に示し
た従来の装置とは、電流反転検出器6の代りに、第2の
検出手段としてポンプ電圧測定処理回路7を用いた点が
異なる。従って、従来技術と同一部分には同一符号を付
し説明を簡略化する。
た従来の装置とは、電流反転検出器6の代りに、第2の
検出手段としてポンプ電圧測定処理回路7を用いた点が
異なる。従って、従来技術と同一部分には同一符号を付
し説明を簡略化する。
第1図において、比較回路1と正負電源付き積分アン
プ2が制御手段31を構成し、センセセル20の電極26,27
間の起電力VSを参照電圧Vref(例えば0.4ボルト)と比
較し、その出力を積分アンプ2で積分して正又は負の制
御出力をポンプセル21の電極28,29間に印加し、VS=V
refとなるように、ポンプセル21にポンプ電流IPを流
す。
プ2が制御手段31を構成し、センセセル20の電極26,27
間の起電力VSを参照電圧Vref(例えば0.4ボルト)と比
較し、その出力を積分アンプ2で積分して正又は負の制
御出力をポンプセル21の電極28,29間に印加し、VS=V
refとなるように、ポンプセル21にポンプ電流IPを流
す。
電流検出用抵抗器5及び電流検出回路3が第1の検出
手段を構成し、抵抗器5に生じる電圧降下から回路3で
ポンプ電流IPを検出する。ポンプ電流IP自体が空燃比の
情報を有するが、加算回路4により0〜5ボルトの空燃
比信号VOUtに変換して出力させている。
手段を構成し、抵抗器5に生じる電圧降下から回路3で
ポンプ電流IPを検出する。ポンプ電流IP自体が空燃比の
情報を有するが、加算回路4により0〜5ボルトの空燃
比信号VOUtに変換して出力させている。
そして、ポンプ電圧測定処理回路7にポンプセル21の
A点の電圧、即ち電極28,29間のポンプ電圧VPを入力さ
せている。
A点の電圧、即ち電極28,29間のポンプ電圧VPを入力さ
せている。
ポンプ電圧測定処理回路7は第2図(a)に示すスト
イキオ点でジャンプするポンプ電圧VPに対し、不連続の
特性部分を検出するに適した閾値を有しており、第2図
(b)に示すようにストイキオ点を境に、リーン側とリ
ッチ側で異なるレベルとなる理論空燃比(ストイキオ)
信号VStCを出力するようになっている。リーン側とリッ
チ側どちらを高レベルにするかは自由である。
イキオ点でジャンプするポンプ電圧VPに対し、不連続の
特性部分を検出するに適した閾値を有しており、第2図
(b)に示すようにストイキオ点を境に、リーン側とリ
ッチ側で異なるレベルとなる理論空燃比(ストイキオ)
信号VStCを出力するようになっている。リーン側とリッ
チ側どちらを高レベルにするかは自由である。
第3図は第2の検出手段即ちポンプ電圧測定処理回路
7の第1の具体例を示し、バッファアンプ8と、CRフィ
ルタ10と、オープンコレクタのコンパレータ9とで構成
してある。
7の第1の具体例を示し、バッファアンプ8と、CRフィ
ルタ10と、オープンコレクタのコンパレータ9とで構成
してある。
即ち、第3図中のA点の電圧をバッファアンプ8を経
てフィルタ10に通し、ここでポンプ電流IPのフィードバ
ックによる発振の防止、サージ対策、ノイズ除去を行っ
たのち、閾値を0ボルトとしてコンパレータ9でストイ
キオ信号VStCを得ている。
てフィルタ10に通し、ここでポンプ電流IPのフィードバ
ックによる発振の防止、サージ対策、ノイズ除去を行っ
たのち、閾値を0ボルトとしてコンパレータ9でストイ
キオ信号VStCを得ている。
第4図はポンプ電圧測定処理回路7の第2の具体例を
示し、第3図の例とはコンパレータ9の閾値を増減調整
する閾値設定手段を設けた点が異なり、ここでのポンプ
電圧測定処理回路7が本発明の要部を構成している。
示し、第3図の例とはコンパレータ9の閾値を増減調整
する閾値設定手段を設けた点が異なり、ここでのポンプ
電圧測定処理回路7が本発明の要部を構成している。
即ち、ポテンションメータ9aを用いて閾値設定手段と
しての可変設定器を作り、その出力をコンパレータ9の
非反転入力端子に与え、フィルタ10の出力を反転入力端
子に与えている。
しての可変設定器を作り、その出力をコンパレータ9の
非反転入力端子に与え、フィルタ10の出力を反転入力端
子に与えている。
これにより、第5図(a)に示すように閾値αを正側
にシフトして設定すれば同図(b)の特性αのようにコ
ンパレータ出力VStCはストイキオよりリーン側でレベル
が変化し、逆に閾値βを負側にシフトして設定すればコ
ンパレータ出力VStCはストイキオよりもリッチ側でレベ
ルが変化する。このように閾値を変えるとストイキオ信
号VStCの変化点がストイキオから若干ずれ、下記の利点
が得られる。即ち、車種によって触媒入口の排出ガス特
性は、同一空燃比でもCO排出量が多かったりNOx排出量
が多かったりまちまちである。また三元触媒においても
傾向は第9図の通りであるが、その浄化効率の絶対値は
そのタイプ(容量等がちがえば)によって異なる。よっ
て、ストイキオ制御の目標空燃比をリッチ側にずらせば
より多くのNOxを浄化することができ(CO排出量が少な
くNOxの多い車に適応)、リーン側にずらせばCO,HCをよ
り多く浄化することができる(NOx排出量が少なく、CO
排出量の多い車に適応)ので、その車に最適な排出ガス
浄化特性が得られる。
にシフトして設定すれば同図(b)の特性αのようにコ
ンパレータ出力VStCはストイキオよりリーン側でレベル
が変化し、逆に閾値βを負側にシフトして設定すればコ
ンパレータ出力VStCはストイキオよりもリッチ側でレベ
ルが変化する。このように閾値を変えるとストイキオ信
号VStCの変化点がストイキオから若干ずれ、下記の利点
が得られる。即ち、車種によって触媒入口の排出ガス特
性は、同一空燃比でもCO排出量が多かったりNOx排出量
が多かったりまちまちである。また三元触媒においても
傾向は第9図の通りであるが、その浄化効率の絶対値は
そのタイプ(容量等がちがえば)によって異なる。よっ
て、ストイキオ制御の目標空燃比をリッチ側にずらせば
より多くのNOxを浄化することができ(CO排出量が少な
くNOxの多い車に適応)、リーン側にずらせばCO,HCをよ
り多く浄化することができる(NOx排出量が少なく、CO
排出量の多い車に適応)ので、その車に最適な排出ガス
浄化特性が得られる。
第6図はポンプ電圧測定処理回路7の第3の具体例を
示し、フィルタ10の出力をオペアンプ(演算増幅器)11
の反転入力端子に抵抗器12を介して与え、オペアンプ11
の出力を抵抗器13を介して反転入力端子に帰還し、非反
転入力端子には閾値設定手段をなす抵抗分圧器14により
ストイキオ検出用の電圧を与えている。そして、直列接
続した2個のダイオード15,16を特性電圧の電源とアー
ス間に逆バイアスに接続し、ダイオードどうしの接続点
とオペアンプ11の出力端子とを抵抗器17で接続すること
により、クリップ機能を有するアンプを構成している。
示し、フィルタ10の出力をオペアンプ(演算増幅器)11
の反転入力端子に抵抗器12を介して与え、オペアンプ11
の出力を抵抗器13を介して反転入力端子に帰還し、非反
転入力端子には閾値設定手段をなす抵抗分圧器14により
ストイキオ検出用の電圧を与えている。そして、直列接
続した2個のダイオード15,16を特性電圧の電源とアー
ス間に逆バイアスに接続し、ダイオードどうしの接続点
とオペアンプ11の出力端子とを抵抗器17で接続すること
により、クリップ機能を有するアンプを構成している。
このようにすると、第7図(a)に示す波形のA点の
入力電圧に対し、ストイキオ信号VStCの波形は第7図
(b)に示すようにストイキオ近傍での変化が若干滑ら
かになり、いわゆるλセンサ並みの出力特性となる利点
がある。
入力電圧に対し、ストイキオ信号VStCの波形は第7図
(b)に示すようにストイキオ近傍での変化が若干滑ら
かになり、いわゆるλセンサ並みの出力特性となる利点
がある。
更に、このような出力特性を示すストイキオ信号VStC
を二値としてそのまま用いず、ここでは第7図(b)及
び第10図に示すような閾値Ziを用い、これに対応する目
標空燃比としての修正理論空燃比λa,λb(リッチシフ
ト側)、λc(リーンシフト側)を検出するように構成
できる。
を二値としてそのまま用いず、ここでは第7図(b)及
び第10図に示すような閾値Ziを用い、これに対応する目
標空燃比としての修正理論空燃比λa,λb(リッチシフ
ト側)、λc(リーンシフト側)を検出するように構成
できる。
なお、第10図の閾値Zi算出マップはエンジン回転数Ne
と体積効率Evとより複数の値が選択使用され、ここで
は、エンジン回転数Neがレベルa,bで閾値Ziを切換え、
体積効率Evがレベルcで閾値Ziを切換えるべく設定され
る。なお、これら閾値Ziは車種、触媒特性等により任意
に設定されることとなる。
と体積効率Evとより複数の値が選択使用され、ここで
は、エンジン回転数Neがレベルa,bで閾値Ziを切換え、
体積効率Evがレベルcで閾値Ziを切換えるべく設定され
る。なお、これら閾値Ziは車種、触媒特性等により任意
に設定されることとなる。
このような本発明における閾値設定手段は制御手段31
内に内臓される。ここでの制御手段はマイクロコンピュ
ータでその要部が構成され、特に、各出力信号を受け
て、適時にその情報を取込み、あるいは適時に制御信号
を出力するもので、第11図(a),(b)および第12図
に示すVStC閾値設定プログラムや、燃料噴射量算出プロ
グラムや、第10図に示すストイキオ制御判定スレッショ
ルドレベルZi算出マップが記憶処理されている。
内に内臓される。ここでの制御手段はマイクロコンピュ
ータでその要部が構成され、特に、各出力信号を受け
て、適時にその情報を取込み、あるいは適時に制御信号
を出力するもので、第11図(a),(b)および第12図
に示すVStC閾値設定プログラムや、燃料噴射量算出プロ
グラムや、第10図に示すストイキオ制御判定スレッショ
ルドレベルZi算出マップが記憶処理されている。
次に、上記実施例で説明したストイキオ信号VStCと空
燃比信号VOUtを用いた燃料フィードバック制御の一例
を、第11図(a),(b)、第12図を参照して説明す
る。
燃比信号VOUtを用いた燃料フィードバック制御の一例
を、第11図(a),(b)、第12図を参照して説明す
る。
第11図(a),(b)は本発明で使用するVStC閾値設
定プログラムであり、第12図は燃料噴射量算出プログラ
ムを示している。
定プログラムであり、第12図は燃料噴射量算出プログラ
ムを示している。
第11図(a)のVStC閾値設定プログラムは図示しない
メインルーチン内のストイキオフィードバック条件下で
適時に行なわれる。
メインルーチン内のストイキオフィードバック条件下で
適時に行なわれる。
ここでは、まず、エンジン回転数Neと体積効率Ev(1
行程当りの吸入空気量より求めておく)を読み取り、ス
テップb3でNe<aの判定をする。回転が低いとステップ
b4でEv<cの判定をする。体積効率Evが大きいと閾値Z3
を閾値取込用のアドレスZiに取込み、小さいと閾値Zoを
アドレスZiに取り込みリターンする。
行程当りの吸入空気量より求めておく)を読み取り、ス
テップb3でNe<aの判定をする。回転が低いとステップ
b4でEv<cの判定をする。体積効率Evが大きいと閾値Z3
を閾値取込用のアドレスZiに取込み、小さいと閾値Zoを
アドレスZiに取り込みリターンする。
他方、ステップb3でエンジン回転数がレベルaより大
きいと更に、Ne<bの判定を行ない、a<Ne<bではス
テップb8にNeがレベルbを上回っているとステップb9に
進む。
きいと更に、Ne<bの判定を行ない、a<Ne<bではス
テップb8にNeがレベルbを上回っているとステップb9に
進む。
ステップb8では更に体積効率Evがレベルcより小さい
か否か判定し、小さいと閾値Z1をアドレスZiに取込み、
大きいと閾値Z4をアドレスZiに取込みリターンする。
か否か判定し、小さいと閾値Z1をアドレスZiに取込み、
大きいと閾値Z4をアドレスZiに取込みリターンする。
ステップb9では体積効率Evがレベルcより小さいか否
か判定し、小さいと閾値Z2をアドレスZiに取込み、大き
いと閾値Z5をアドレスZiに取込みリターンする。
か判定し、小さいと閾値Z2をアドレスZiに取込み、大き
いと閾値Z5をアドレスZiに取込みリターンする。
第11図(b)の修正理論空燃比算出処理では、まず、
VStCと閾値Ziをそれぞれ取込み、ステップc3でVStC及び
Ziより修正理論空燃比を算出し、リターンする。
VStCと閾値Ziをそれぞれ取込み、ステップc3でVStC及び
Ziより修正理論空燃比を算出し、リターンする。
第12図は燃料噴射量算出プログラムのフローを示し、
概略的にはストイキオ信号VStCに基づき理論空燃比に達
したタイミングをまず求め、その時点で求めた空燃比信
号VStと予め設定しておいた(リッチ及びリーンシフト
させたλb,λc等を含む)理論空燃比信号UStとの差分
ΔV(=VSt−USt)を求め、その上で、各空燃比信号V
OUtを差分ΔVにより修正し、実際の空燃比A/Fの算出を
行い、エンジンの燃料噴射弁を所定タイミングで適正開
弁時間だけ駆動すべく制御作動する。
概略的にはストイキオ信号VStCに基づき理論空燃比に達
したタイミングをまず求め、その時点で求めた空燃比信
号VStと予め設定しておいた(リッチ及びリーンシフト
させたλb,λc等を含む)理論空燃比信号UStとの差分
ΔV(=VSt−USt)を求め、その上で、各空燃比信号V
OUtを差分ΔVにより修正し、実際の空燃比A/Fの算出を
行い、エンジンの燃料噴射弁を所定タイミングで適正開
弁時間だけ駆動すべく制御作動する。
具体的には、コントローラのプログラムがスタートす
ると、ステッa1で燃料フィードバック制御の条件が満た
されているか否かを周知手段の入力信号より判断する。
ると、ステッa1で燃料フィードバック制御の条件が満た
されているか否かを周知手段の入力信号より判断する。
NOの場合はステップa2に進み、YESではステップa3へ
進む。
進む。
ステップa2では燃料量補正係数KFBを1とし、ステッ
プa4で燃料量Fuelの算出を行う。ここでは、割込みによ
り、吸入空気量A/Nとエンジン回路数Nに基づき基本燃
料量F(A/N,N)を算出し、この値に空燃比による補正
係数KFBを乗じ、更に、その他の条件例えば大気圧等に
よる補正係数Kを乗じて補正燃料量を算出し、メインル
ーチンにリターンする。なお、A/Nの代りに、吸気圧,
スロットル開度等を用いても良い。
プa4で燃料量Fuelの算出を行う。ここでは、割込みによ
り、吸入空気量A/Nとエンジン回路数Nに基づき基本燃
料量F(A/N,N)を算出し、この値に空燃比による補正
係数KFBを乗じ、更に、その他の条件例えば大気圧等に
よる補正係数Kを乗じて補正燃料量を算出し、メインル
ーチンにリターンする。なお、A/Nの代りに、吸気圧,
スロットル開度等を用いても良い。
ステップa1からa3へ進んだ場合、差分ΔVの平均値Δ
VMの算出に先立ち、これをクリアする必要があるか否か
という初期設定の判断をし、必要ならステップa5でクリ
アを行い、その後はステップa6へ進む。
VMの算出に先立ち、これをクリアする必要があるか否か
という初期設定の判断をし、必要ならステップa5でクリ
アを行い、その後はステップa6へ進む。
ステップa6では、修正済のストイキオ信号VStCと空燃
比信号VOUtを読み取る。
比信号VOUtを読み取る。
次にステップa7で、VStCの値が前回取込み時における
値と比べられ、両者に変化があるか否かを判断し、理論
空燃比に達したことによる変化がある場合はステップa8
へ、無い場合はa9へ進む。
値と比べられ、両者に変化があるか否かを判断し、理論
空燃比に達したことによる変化がある場合はステップa8
へ、無い場合はa9へ進む。
ステップa8では、現在の混合比が理論空燃比に達して
いるので、差分平均値ΔVMを修正する条件(アクセル開
度の変化が基準値以下か、目標空燃比を変更した直後で
ないのかなど)が適正であるとステップa10へ、そうで
ないとa9へ進む。
いるので、差分平均値ΔVMを修正する条件(アクセル開
度の変化が基準値以下か、目標空燃比を変更した直後で
ないのかなど)が適正であるとステップa10へ、そうで
ないとa9へ進む。
ステップa10では空燃比信号VOUtを、理論空燃比に達
した時点での実際の値VSTとして読み取り、予め設定し
ておいた理論空燃比信号USTとの差分ΔVを算出し、更
に、外乱排除等のため、前回またはそれ以前の差分との
平均化を行い、差分平均値ΔVMを算出する。
した時点での実際の値VSTとして読み取り、予め設定し
ておいた理論空燃比信号USTとの差分ΔVを算出し、更
に、外乱排除等のため、前回またはそれ以前の差分との
平均化を行い、差分平均値ΔVMを算出する。
そしてステップa9では空燃比の修正を行う。ここで
は、その時点での空燃比信号VOUtの偏差をΔVMにより修
正し、例えば(A/F)2=f(VOUt−ΔVM)なる空燃比
算出を行う。
は、その時点での空燃比信号VOUtの偏差をΔVMにより修
正し、例えば(A/F)2=f(VOUt−ΔVM)なる空燃比
算出を行う。
続いて、目標空燃比A/Fと実際の空燃比(A/F)2との
差を求め、しかも、これの前回値との差Δεも算出して
おき、空燃比による燃料量補正係数KFBの算出を行う。
差を求め、しかも、これの前回値との差Δεも算出して
おき、空燃比による燃料量補正係数KFBの算出を行う。
ここでは、差εのレベルに応じたゲインの比例項K
A(ε)と、三元触媒の応答遅れを防ぐためのオフセッ
ト量KPを算出し、更に、微分項としてKD(Δε)、積分
項としてΣK1(ε,tFB)を各々算出し、これらの加減算
によりKFBを求める。
A(ε)と、三元触媒の応答遅れを防ぐためのオフセッ
ト量KPを算出し、更に、微分項としてKD(Δε)、積分
項としてΣK1(ε,tFB)を各々算出し、これらの加減算
によりKFBを求める。
この後、ステップa4に進み、各補正係数KFB,KP及び基
準燃料量Fにより、この時点での適正燃料供給量を算出
し、メインルーチンにリターンする。
準燃料量Fにより、この時点での適正燃料供給量を算出
し、メインルーチンにリターンする。
上述の処において用いた、リニア空燃比センサS1に代
えて第8図のリニア空燃比センサS2を用いてもよい。
えて第8図のリニア空燃比センサS2を用いてもよい。
この場合、センサ20の一方の電極26はキャビティ25
に、他方の電極27はリファレンス室25cに対設され、両
雰囲気中の酸素濃度差により起動力VSを生じる。この場
合、図示しない自己汲み込電流が電極27,26に与えら
れ、リファレンス室25cはリーンに保たれ参照気体を構
成している。なお符号32,33は拡散通路を示す。
に、他方の電極27はリファレンス室25cに対設され、両
雰囲気中の酸素濃度差により起動力VSを生じる。この場
合、図示しない自己汲み込電流が電極27,26に与えら
れ、リファレンス室25cはリーンに保たれ参照気体を構
成している。なお符号32,33は拡散通路を示す。
ポンプセル21の一方の電極29は排ガス中に、他方の電
極28はキャビティ25に対設され、ここには制御部31より
ポンプ電流IPが印加される。制御部31は可変抵抗器を介
して与えられる第1の起電力VSと第2の起電力Vaとの合
成起電力に基づきポンプ電流IPを流す。ここでも電流検
出用の抵抗器5と電流検出回路3、加算回路4により空
燃比信号VOUtを検出できる。同じくA点のポンプ電圧Vp
が、第6図に示したと同一のポンプ電圧測定処理回路に
より検出され、ストイキオ信号VStCが検出される。な
お、このVStCも閾値設定手段により設定される閾値Ziに
より修正ストイキオ信号として用いられ、最適排ガス浄
化特性を得ることを可能としている。
極28はキャビティ25に対設され、ここには制御部31より
ポンプ電流IPが印加される。制御部31は可変抵抗器を介
して与えられる第1の起電力VSと第2の起電力Vaとの合
成起電力に基づきポンプ電流IPを流す。ここでも電流検
出用の抵抗器5と電流検出回路3、加算回路4により空
燃比信号VOUtを検出できる。同じくA点のポンプ電圧Vp
が、第6図に示したと同一のポンプ電圧測定処理回路に
より検出され、ストイキオ信号VStCが検出される。な
お、このVStCも閾値設定手段により設定される閾値Ziに
より修正ストイキオ信号として用いられ、最適排ガス浄
化特性を得ることを可能としている。
上述したVOUtとVStCを併用した燃料のストイキオ・フ
ィードバック制御の他、ストイキオ信号VStCだけを用い
て従来のO2センサの場合と同じロジック,手順でストイ
キオ−フィードバック制御を行うことも可能であり、本
実施例の空燃比検出装置をどちらの制御に用いるかは自
由である。
ィードバック制御の他、ストイキオ信号VStCだけを用い
て従来のO2センサの場合と同じロジック,手順でストイ
キオ−フィードバック制御を行うことも可能であり、本
実施例の空燃比検出装置をどちらの制御に用いるかは自
由である。
本発明によれば、いわゆるリニアA/Fセンサを用いた
空燃比検出において、ポンプセルの本能的な酸素濃度起
電力を直接または間接的に検出してストイキオ(理論空
燃比)の判定信号とするので、制御系の誤差の影響を受
けずストイキオ検出精度,ストイキオ検出応答性が従来
のO2センサ並みに向上する点に加え、特に、閾値設定手
段がストイキオ検出用の閾値を増減調整できるので、目
標とする修正理論空燃比に微調整ができ、リッチあるい
はリーン側にわずかにシフトされた理論空燃比信号(ス
トイキオ信号)により最適な排ガス浄化特性を得ること
ができるようになる。
空燃比検出において、ポンプセルの本能的な酸素濃度起
電力を直接または間接的に検出してストイキオ(理論空
燃比)の判定信号とするので、制御系の誤差の影響を受
けずストイキオ検出精度,ストイキオ検出応答性が従来
のO2センサ並みに向上する点に加え、特に、閾値設定手
段がストイキオ検出用の閾値を増減調整できるので、目
標とする修正理論空燃比に微調整ができ、リッチあるい
はリーン側にわずかにシフトされた理論空燃比信号(ス
トイキオ信号)により最適な排ガス浄化特性を得ること
ができるようになる。
第1図は本発明の一実施例装置の概略構成図、第2図は
動作説明のための波形図、第3図、第4図及び第6図は
各々第2の検出手段の具体的構成図、第5図及び第7図
は動作説明のための波形図、第8図は本発明の他の実施
例で用いられるリニア空燃比センサの概略構成図、第9
図は三元触媒の浄化特性線図、第10図は閾値算出マップ
の特性図、第11図(a)はVStC閾値設定プログラム、第
11図(b)は修正空燃比算出プログラムの各フローチャ
ート、第12図は燃料噴射量算出プログラムのフローチャ
ート、第13図はセンサ素子部分の構成の説明図、第14図
は従来装置の概略構成図、第15図はポンプ電流と空燃比
の関係を示す図、第16図はポンプ電流の方向に基づくス
トイキオ信号の特性を示す図である。 1……比較器、2……正負電源付き積分アンプ、3……
電流検出回路、4……加算回路、5……電流検出用抵抗
器、7……ポンプ電圧測定処理回路(第2の検出手
段)、8……バッファ、9……コンパレータ、9a……閾
値可変設定器、10……フィルタ、11……オペアンプ、14
……抵抗分圧器、20……センサセル、21……ポンプセ
ル、25……キャビティ、VOUt……空燃比信号、VStC……
理論空燃比(ストイキオ)信号、S1,S2……リニア空燃
比センサ。
動作説明のための波形図、第3図、第4図及び第6図は
各々第2の検出手段の具体的構成図、第5図及び第7図
は動作説明のための波形図、第8図は本発明の他の実施
例で用いられるリニア空燃比センサの概略構成図、第9
図は三元触媒の浄化特性線図、第10図は閾値算出マップ
の特性図、第11図(a)はVStC閾値設定プログラム、第
11図(b)は修正空燃比算出プログラムの各フローチャ
ート、第12図は燃料噴射量算出プログラムのフローチャ
ート、第13図はセンサ素子部分の構成の説明図、第14図
は従来装置の概略構成図、第15図はポンプ電流と空燃比
の関係を示す図、第16図はポンプ電流の方向に基づくス
トイキオ信号の特性を示す図である。 1……比較器、2……正負電源付き積分アンプ、3……
電流検出回路、4……加算回路、5……電流検出用抵抗
器、7……ポンプ電圧測定処理回路(第2の検出手
段)、8……バッファ、9……コンパレータ、9a……閾
値可変設定器、10……フィルタ、11……オペアンプ、14
……抵抗分圧器、20……センサセル、21……ポンプセ
ル、25……キャビティ、VOUt……空燃比信号、VStC……
理論空燃比(ストイキオ)信号、S1,S2……リニア空燃
比センサ。
Claims (1)
- 【請求項1】排ガス中に置かれるキャビティと、 参照気体が充填された参照気体室と、 上記キャビティ内に設けられた第1センサ電極と上記参
照気体室内に設けられた第2センサ電極により上記キャ
ビティ内と参照気体室内の酸素濃度の差に応じた電気信
号を出力するセンサセルと、 同センサセルからの出力に応じた電気制御信号を出力す
る制御手段と、 排ガス中にさらされる第1ポンプ電極と上記キャビティ
内に設けられた第2ポンプ電極により上記制御手段から
供給される電気制御信号に応じて酸素イオンを移動させ
るポンプセルと、 上記制御手段とポンプセルとの間で授受される制御電流
に応じた空燃比信号を出力する第1の検出手段と、 上記制御手段からポンプセルに印加される制御電圧を検
出してその値と所定の閾値とより理論空燃比を算出して
その信号を出力する第2の検出手段と、 上記第2の検出手段の閾値を増減調整する閾値設定手段
と、を有することを特徴とする空燃比検出装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP91103018A EP0444674B1 (en) | 1990-02-28 | 1991-02-28 | Air fuel ratio detecting device |
DE69118739T DE69118739T2 (de) | 1990-02-28 | 1991-02-28 | Detektionsvorrichtung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis |
US07/661,614 US5231864A (en) | 1990-02-28 | 1991-02-28 | Air-fuel ratio detecting device |
KR1019910003380A KR940001351B1 (ko) | 1990-02-28 | 1991-02-28 | 공연비 검출장치 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2-48418 | 1990-02-28 | ||
JP4841890 | 1990-02-28 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03282250A JPH03282250A (ja) | 1991-12-12 |
JP2513350B2 true JP2513350B2 (ja) | 1996-07-03 |
Family
ID=12802771
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2204327A Expired - Lifetime JP2513350B2 (ja) | 1990-02-28 | 1990-07-31 | 空燃比検出装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2513350B2 (ja) |
KR (1) | KR940001351B1 (ja) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60230537A (ja) * | 1984-05-01 | 1985-11-16 | Nissan Motor Co Ltd | 空燃比制御装置 |
JPS6381258A (ja) * | 1986-09-25 | 1988-04-12 | Nissan Motor Co Ltd | 空燃比検出装置 |
-
1990
- 1990-07-31 JP JP2204327A patent/JP2513350B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-02-28 KR KR1019910003380A patent/KR940001351B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR910021533A (ko) | 1991-12-20 |
JPH03282250A (ja) | 1991-12-12 |
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