JP2511049B2 - 酸素濃度センサの活性判別方法 - Google Patents
酸素濃度センサの活性判別方法Info
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- JP2511049B2 JP2511049B2 JP62164395A JP16439587A JP2511049B2 JP 2511049 B2 JP2511049 B2 JP 2511049B2 JP 62164395 A JP62164395 A JP 62164395A JP 16439587 A JP16439587 A JP 16439587A JP 2511049 B2 JP2511049 B2 JP 2511049B2
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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ガス中の酸素濃度を検出
するための酸素濃度センサの活性判別方法に関する。
するための酸素濃度センサの活性判別方法に関する。
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
燃比制御装置が近時開発された。
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
燃比制御装置が近時開発された。
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てその気体滞
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比例型の酸素濃度センサ
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て電圧を
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気体拡散
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てその気体滞
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比例型の酸素濃度センサ
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て電圧を
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気体拡散
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、かかる酸素濃度比例型の酸素濃度センサの
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）にする必要がある。す
なわち、固体電解質を活性状態にして酸素イオンの伝導
性を良好にする必要があり、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、そし
て、酸素濃度検出素子の十分なるヒートアップを持って
その出力を利用して空燃比フィードバック制御を実行す
る。
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）にする必要がある。す
なわち、固体電解質を活性状態にして酸素イオンの伝導
性を良好にする必要があり、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、そし
て、酸素濃度検出素子の十分なるヒートアップを持って
その出力を利用して空燃比フィードバック制御を実行す
る。
このような酸素濃度比例型の酸素濃度センサにおいて
は、酸素ポンプ素子及び電池素子内部の温度を測定する
ことは困難であるので、従来、加熱素子へのヒータ電流
供給から所定時間経過したならば、加熱素子によって酸
素ポンプ素子及び電池素子が加熱されて所望の比例出力
特性が得られる活性状態に達したと推定している。しか
しながら、酸素ポンプ素子及び電池素子の実際の温度状
態に無関係に活性状態を判別していたので正確にセンサ
の活性状態を判別しているとは言えなかった。
は、酸素ポンプ素子及び電池素子内部の温度を測定する
ことは困難であるので、従来、加熱素子へのヒータ電流
供給から所定時間経過したならば、加熱素子によって酸
素ポンプ素子及び電池素子が加熱されて所望の比例出力
特性が得られる活性状態に達したと推定している。しか
しながら、酸素ポンプ素子及び電池素子の実際の温度状
態に無関係に活性状態を判別していたので正確にセンサ
の活性状態を判別しているとは言えなかった。
発明の概要 そこで、本発明の目的は、活性状態を正確に検出し得
る内燃エンジン用酸素濃度センサの活性判別方法を提供
することである。
る内燃エンジン用酸素濃度センサの活性判別方法を提供
することである。
本発明による内燃エンジン用酸素濃度センサの活性判
別方法は、ポンプ電流供給手段酸素ポンプ素子へのポン
プ電流を供給すると共に前記加熱素子にヒータ電流を供
給後の電池素子の電極間電圧が第１所定範囲内の電圧で
ありかつ酸素ポンプ素子の電極間電圧が第２所定範囲内
の電圧であることを検出したときに酸素濃度センサが活
性状態であると判別することを特徴としている。
別方法は、ポンプ電流供給手段酸素ポンプ素子へのポン
プ電流を供給すると共に前記加熱素子にヒータ電流を供
給後の電池素子の電極間電圧が第１所定範囲内の電圧で
ありかつ酸素ポンプ素子の電極間電圧が第２所定範囲内
の電圧であることを検出したときに酸素濃度センサが活
性状態であると判別す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図は本発明の活性判別方法を適用し
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より上流に
配設され、酸素濃度センサ検出部１の入出力がECU（Ele
ctronic Control Unit）４に接続されている。
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より上流に
配設され、酸素濃度センサ検出部１の入出力がECU（Ele
ctronic 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質13
が形成されている。気体滞留質13は固体電解質材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質15が
気体滞留質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。固体電解質材12及び電極対16a,16bが酸
素ポンプ素子18として作用し、固体電解質材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質13
が形成されている。気体滞留質13は固体電解質材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質15が
気体滞留質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。固体電解質材12及び電極対16a,16bが酸
素ポンプ素子18として作用し、固体電解質材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から
電圧が印加される。ヒータ駆動回路37は加熱素子20と抵
抗51との直列回路に直列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から
電圧が印加される。ヒータ駆動回路37は加熱素子20と抵
抗51との直列回路に直列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２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２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を経た各センナ出力の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を経た各センナ出力の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の端子間電圧CH及び加熱素子20を流れるヒータ
電流値IHの情報を択一的に、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
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の端子間電圧CH及び加熱素子20を流れるヒータ
電流値IHの情報を択一的に、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
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増量係数、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。
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増量係数、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活性判別方法の手順
を第４図に示したCPU47の動作フロー図に従って説明す
る。
を第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
給停止指定に応じてスイッチ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
給停止指定に応じてスイッチ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
れて結晶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,R
H2の範囲内にあるか否かを判別する（ステップ66）。加
熱素子20の内部抵抗RHは加熱素子20の両端電圧VH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を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を行な
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6
7）。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し（ステップ6
8）、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VS1≦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19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）。
なお、ポンプ電流供給手段から酸素ポンプ素子へのポン
プ電流の供給を開始させ、その後、電池素子の電極間電
圧が第１所定範囲内の電圧であり、かつ酸素ポンプ素子
の電極間電圧が第２所定範囲内の電圧であることを検出
したときは、酸素濃度センサが所望の酸素濃度に比例し
た出力特性となる正常なときの電池素子の電極間及びポ
ンプ素子の電極間の動作電圧であるので、活性状態と判
別することができるのである。特に、ポンプ素子のポン
プ作用によって酸素濃度比例出力特性を得るためにはポ
ンプ素子の電極間に所定電圧VP1以上の電圧を印加させ
る必要があり、これにより電池素子の電極間で生じる所
定電圧VS1以上となる。またポンプ素子及び電池素子の
各電極間電圧が所定電圧VP2,VS2を越えると素子の破壊
を招く危険がある。
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
れて結晶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,R
H2の範囲内にあるか否かを判別する（ステップ66）。加
熱素子20の内部抵抗RHは加熱素子20の両端電圧VH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を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を行な
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6
7）。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し（ステップ6
8）、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VS1≦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19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）。
なお、ポンプ電流供給手段から酸素ポンプ素子へのポン
プ電流の供給を開始させ、その後、電池素子の電極間電
圧が第１所定範囲内の電圧であり、かつ酸素ポンプ素子
の電極間電圧が第２所定範囲内の電圧であることを検出
したときは、酸素濃度センサが所望の酸素濃度に比例し
た出力特性となる正常なときの電池素子の電極間及びポ
ンプ素子の電極間の動作電圧であるので、活性状態と判
別することができるのである。特に、ポンプ素子のポン
プ作用によって酸素濃度比例出力特性を得るためにはポ
ンプ素子の電極間に所定電圧VP1以上の電圧を印加させ
る必要があり、これにより電池素子の電極間で生じる所
定電圧VS1以上となる。またポンプ素子及び電池素子の
各電極間電圧が所定電圧VP2,VS2を越えると素子の破壊
を招く危険がある。
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内の酸素が電極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内の酸素が電極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2
1の反転入力端に供給される。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は排気ガス中の酸
素濃度に比例し、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2
1の反転入力端に供給される。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は排気ガス中の酸
素濃度に比例し、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16b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、
汲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るのであ
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算出サブルーチンにおいて設定され
る。
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16b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、
汲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るのであ
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活性判別方法
においては、酸素ポンプ素子へのポンプ電流を供給しか
つ加熱素子にヒータ電流を供給した後、電池素子の電極
間電圧が第１所定範囲内の電圧でありかつ酸素ポンプ素
子の電極間電圧が第２所定範囲内の電圧であるときには
所望の比例出力特性を得られる温度に各素子温度が達し
ていると見なすことにより酸素濃度センサの活性状態を
正確に判別することができる。
においては、酸素ポンプ素子へのポンプ電流を供給しか
つ加熱素子にヒータ電流を供給した後、電池素子の電極
間電圧が第１所定範囲内の電圧でありかつ酸素ポンプ素
子の電極間電圧が第２所定範囲内の電圧であるときには
所望の比例出力特性を得られる温度に各素子温度が達し
ていると見なすことにより酸素濃度センサの活性状態を
正確に判別することができる。
第１図は本発明の酸素濃度センサの活性判別方法を適用
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
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
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、前記電池素子の電極間
電圧が基準電圧に等しくなるように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活性
判別方法であって、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を供給すると共に前記加熱
素子にヒータ電流を供給後の前記電池素子の電極間電圧
が第１所定範囲内の電圧でありかつ前記酸素ポンプ素子
の電極間電圧が第２所定範囲内の電圧であることを検出
したときに前記酸素濃度センサが活性状態であると判別
することを特徴とする活性判別方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62164395A JP2511049B2 (ja) | 1987-07-01 | 1987-07-01 | 酸素濃度センサの活性判別方法 |
| 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 |
|---|---|---|---|
| JP62164395A JP2511049B2 (ja) | 1987-07-01 | 1987-07-01 | 酸素濃度センサの活性判別方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS649357A JPS649357A (en) | 1989-01-12 |
| JP2511049B2 true JP2511049B2 (ja) | 1996-06-26 |
Family
ID=15792313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62164395A Expired - Lifetime JP2511049B2 (ja) | 1987-07-01 | 1987-07-01 | 酸素濃度センサの活性判別方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2511049B2 (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 |
| JP2905304B2 (ja) * | 1991-04-02 | 1999-06-14 | 三菱電機株式会社 | 空燃比センサの活性化判定装置 |
| JPH04313056A (ja) * | 1991-04-02 | 1992-11-05 | Mitsubishi Electric Corp | 空燃比センサの活性化判定装置 |
| JP2855971B2 (ja) * | 1992-06-25 | 1999-02-10 | 三菱電機株式会社 | 空燃比センサ |
| JP2007275865A (ja) * | 2006-03-15 | 2007-10-25 | Ricoh Co Ltd | 塗布装置、及びこれを用いた塗布方法 |
-
1987
- 1987-07-01 JP JP62164395A patent/JP2511049B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS649357A (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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