JP2853178B2 - Engine air-fuel ratio detector - Google Patents
Engine air-fuel ratio detectorInfo
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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、エンジンに備えられる空燃比検出装置に関
する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an air-fuel ratio detection device provided in an engine.
（従来の技術およびその課題） 自動車用エンジン等では、排気通路に酸素濃度に応じ
て出力電圧が比例的に変化するセンサを設けて、燃料供
給系にフィードバックをかけ空燃比を制御するものがあ
る。(Prior art and its problems) Some automobile engines and the like are provided with a sensor in which an output voltage changes proportionally in accordance with oxygen concentration in an exhaust passage, and feedback control of a fuel supply system to control an air-fuel ratio. .
例えばセンサの出力電圧Ｘに対してスライスレベル
（基準電圧）Ｓを設定し、両電圧の比較によりＸ＞Ｓで
あれば目標空燃比よりもリッチ側にあると判断して空燃
比をリーン側に移行させ、この逆にＸ＜Ｓであれば空燃
比をリーン側に移行させるのである（参考資料…「自動
車工学全書10巻ガソリンエンジン」株式会社山海堂昭和
55年10月発行、第264頁）。For example, a slice level (reference voltage) S is set for the output voltage X of the sensor, and if X> S is determined by comparing the two voltages, it is determined that the target air-fuel ratio is on the rich side and the air-fuel ratio is shifted to the lean side. If X <S, on the contrary, the air-fuel ratio is shifted to the lean side (Reference material: "Automotive Engineering Complete Volume 10 Gasoline Engine" Showa Sankaido Co., Ltd.
October 1979, p. 264).
しかしながら、エンジンの運転中にセンサは高温排気
ガスにさらされるため、熱と排気ガス中の鉛等によって
劣化し、センサの出力特性は経時変化する。However, since the sensor is exposed to high-temperature exhaust gas during operation of the engine, the sensor is deteriorated by heat and lead in the exhaust gas, and the output characteristics of the sensor change with time.
長時間の運転に伴い実際にセンサの劣化が進行する
と、エンジンに供給される空燃比に大きなずれが生じ、
エンジンの不調を招くという問題点があった。If the deterioration of the sensor actually progresses with a long operation, a large deviation occurs in the air-fuel ratio supplied to the engine,
There was a problem of causing engine malfunction.
本発明は、こうした従来の問題点に着目して、センサ
の劣化に対処するフェイルセーフ機能を備える空燃比検
出装置を提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide an air-fuel ratio detection device provided with a fail-safe function for coping with sensor deterioration, focusing on such conventional problems.
（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明では、第１図に示す
ように、エンジンの排気ガス中の酸素濃度に応じた出力
を生じるセンサ１と、スライスレベルに対するこのセン
サ１の出力の大小を判定してエンジンの空燃比を検出す
る手段２を備えるエンジンの空燃比検出装置において、
前記センサの空気過剰時の出力と燃料過剰時の出力を予
め定めた複数の基準値と比較する比較手段３と、前記比
較結果に応じて予め定められた演算処理に基づいて、前
記センサ出力に応じたスライスレベルを算出するスライ
スレベル算出手段４とを設けた。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, according to the present invention, as shown in FIG. 1, a sensor 1 for generating an output corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas of the engine, In an air-fuel ratio detection device for an engine, comprising means 2 for determining the magnitude of the output of the sensor 1 to detect the air-fuel ratio of the engine,
Comparing means 3 for comparing the output of the sensor when the air is excessive and the output of the fuel when the fuel is excessive with a plurality of predetermined reference values, based on a predetermined calculation process based on the comparison result, And a slice level calculating means 4 for calculating a corresponding slice level.
（作用） センサの劣化の度合をセンサの出力値から自己診断
し、スライスレベルをセンサの出力値から決まる所定の
演算処理により設定することにより、センサの劣化に伴
い空燃比制御が大きく乱れることを回避して、NOxおよ
びCOエミッションが悪化するのを防止できる。(Operation) The self-diagnosis of the degree of deterioration of the sensor from the output value of the sensor and the setting of the slice level by predetermined arithmetic processing determined from the output value of the sensor can prevent the air-fuel ratio control from being greatly disturbed by the deterioration of the sensor. Avoidance can prevent NOx and CO emissions from deteriorating.
スライスレベルはセンサ出力に対する複数の基準値に
基づいて段階的に設定されるので、温度変化等に原因す
る一時的な劣化ないしはわずかな劣化に対して無用にス
ライスレベルを変化させてしまうような不都合を回避す
ることができる。Since the slice level is set stepwise based on a plurality of reference values for the sensor output, there is an inconvenience that the slice level is unnecessarily changed due to temporary deterioration or slight deterioration due to a temperature change or the like. Can be avoided.
（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。(Example) Hereinafter, an example of the present invention is described based on an accompanying drawing.
第２図は自動車用エンジンの空燃比制御装置のシステ
ム図を表している。同図において、酸素センサ26は排気
管33に取付けられ、このセンサからの信号はコントロー
ルユニット40に入力される。コントロールユニット40で
は各種運転変数に基づき燃料噴射弁35からの燃料量を増
減することにより、目標空燃比が得られるようにフィー
ドバック制御を行う。ここに、１点火サイクル当たりに
必要とされる燃料噴射量に相当するパルス幅Tiは、基本
的にTi＝Tp×COEF×α＋Tsにて計算される。ただし、Tp
は基本パルス幅、αは空燃比センサ26の出力Ｘとスライ
スレベルＳとの偏差に基づいて計算されるフィードバッ
ク量、COEFは特定の運転条件を改善するための各種補正
係数の総和、Tsは無効パルス幅である。なお、図中24は
空気量センサ、25はクランク角センサ、27は水温センサ
である。FIG. 2 is a system diagram of an air-fuel ratio control device for an automobile engine. In the figure, an oxygen sensor 26 is attached to an exhaust pipe 33, and a signal from this sensor is input to a control unit 40. The control unit 40 performs feedback control so as to obtain a target air-fuel ratio by increasing or decreasing the amount of fuel from the fuel injection valve 35 based on various operation variables. Here, the pulse width Ti corresponding to the fuel injection amount required per ignition cycle is basically calculated by Ti = Tp × COEF × α + Ts. Where Tp
Is the basic pulse width, α is the feedback amount calculated based on the deviation between the output X of the air-fuel ratio sensor 26 and the slice level S, COEF is the sum of various correction coefficients for improving specific operating conditions, and Ts is invalid. The pulse width. In the figure, 24 is an air amount sensor, 25 is a crank angle sensor, and 27 is a water temperature sensor.
第３図は酸素センサ26の出力特性を測定した実験結果
であり、センサの劣化品（破線）はセンサの新品（実
線）に対して、出力値が相対的に低下する。また、第４
図は酸素センサ26の出力応答時間が運転時間に応じて変
化する度合を測定した実験結果を示している。FIG. 3 shows an experimental result of measuring the output characteristics of the oxygen sensor 26. The output value of a deteriorated sensor (broken line) is relatively lower than that of a new sensor (solid line). Also, the fourth
The figure shows an experimental result of measuring the degree to which the output response time of the oxygen sensor 26 changes according to the operation time.
これらの特性に基づいてコントロールユニット40は本
発明の酸素センサ26の劣化に対処するフェイルセーフお
よび自己診断の機能を果たすため、センサ26の出力Ｘに
対して基準となるスライスレベルＳを以下のように補正
する。Based on these characteristics, the control unit 40 performs a fail-safe function and a self-diagnosis function to cope with the deterioration of the oxygen sensor 26 of the present invention. To be corrected.
Xrを酸素センサ26のリッチ出力電圧、Xlをリーン出力
電圧とし、Ｆ（Xr,Xl）を出力特性変化の補正関数、Ｇ
（Xr,Xl）を出力応答時間変化の補正関数とすると、基
本スライスレベルS0は、S0＝（Xr＋Xl）×［0.5−Ｆ（X
r,Xl）−Ｇ（Xr,Xl）］で計算する。Xr is a rich output voltage of the oxygen sensor 26, Xl is a lean output voltage, and F (Xr, Xl) is a correction function of output characteristic change.
(Xr, Xl) when the correction function of the output response time change, the basic slice level S 0 is, S 0 = (Xr + Xl ) × [0.5-F (X
r, Xl) -G (Xr, Xl)].
K1を空燃比がリーンからリッチに変化する際のヒステ
リシス、K2をリッチからリーンに変化する際のヒステリ
シスとすると、リーンからリッチ時のスライスレベルS1
はS1＝S0＋K1、リッチからリーン時のスライスレベルS2
はS2＝S0−K2としてそれぞれ計算される（K1＞0,K2＞
０）。Hysteresis when the K 1 air-fuel ratio is changed from lean to rich, when the K 2 from the rich and hysteresis when changing the lean slice level S 1 at the time from lean to rich
Is S 1 = S 0 + K 1 , the slice level S 2 from rich to lean
Is calculated as S 2 = S 0 −K 2 (K 1 > 0, K 2 >
0).
Ｆ（Xr,Xl）としては以下のものが設定される。 The following is set as F (Xr, Xl).
Ｆ（Xr,Xl）＝０ Ｆ（Xr,Xl）＝3.3×10-1［0.9−（Xr＋Xl）］ Ｆ（Xr,Xl）＝5.0×10-2 Ｇ（Xr,Xl）としては以下のものが設定される。F (Xr, Xl) = 0 F (Xr, Xl) = 3.3 × 10 −1 [0.9− (Xr + Xl)] F (Xr, Xl) = 5.0 × 10 −2 G (Xr, Xl) is as follows. Is set.
Ｇ（Xr,Xl）＝０ Ｇ（Xr,Xl）＝6.0×10-1［0.9−（Xr＋Xl）］ Ｇ（Xr,Xl）＝3.0×10-2 上記関数値の選択は第５図に示すように、センサ出力
値Xr＋Xlに基づいて行い、0.9≦Xr＋Xlの時はＦ（Xr,X
l）＝０とし、0.75≦Xr＋Xl＜0.9の時はＦ（Xr,Xl）＝
3.3×10-1［0.9−（Xr＋Xl）］とし、Xr＋Xl＜0.75の時
はＦ（Xr,Xl）＝5,0×10-2とする。また、0.9≦Xr＋Xl
の時はＧ（Xr,Xl）＝０とし、0.85≦Xr＋Xl＜0.9の時は
Ｇ（Xr,Xl）＝6.0×10-1［0.9−（Xr＋Xl）］とし、Xr
＋Xl＜0.85の時はＧ（Xr,Xl）＝3.0×10-2とする。G (Xr, Xl) = 0 G (Xr, Xl) = 6.0 × 10 −1 [0.9− (Xr + Xl)] G (Xr, Xl) = 3.0 × 10 −2 The selection of the above function values is shown in FIG. As described above, the calculation is performed based on the sensor output value Xr + Xl, and when 0.9 ≦ Xr + Xl, F (Xr, X
l) = 0, and when 0.75 ≦ Xr + Xl <0.9, F (Xr, Xl) =
3.3 × and 10 -1 [0.9- (Xr + Xl )], when Xr + Xl <0.75 is set to F (Xr, Xl) = 5,0 × 10 -2. Also, 0.9 ≦ Xr + Xl
, G (Xr, Xl) = 0 when 0.85 ≦ Xr + Xl <0.9, G (Xr, Xl) = 6.0 × 10 −1 [0.9− (Xr + Xl)], and Xr
When + Xl <0.85, G (Xr, Xl) = 3.0 × 10 −2 .
第６図は上記酸素センサ26の劣化に対処する自己診断
とフェイルセーフを行うルーチンで、同ルーチンは定期
的にCPU内で実行される。FIG. 6 shows a routine for performing self-diagnosis and fail-safe to cope with the deterioration of the oxygen sensor 26. This routine is periodically executed in the CPU.
まず、ステップ41でXr,Xlを読込み、ステップ42でXr
＋Xlの大きさを判定してＦ（Xr,Xl）を選択する。First, in step 41, Xr and Xl are read, and in step 42, Xr and Xl are read.
The magnitude of + Xl is determined, and F (Xr, Xl) is selected.
すなわち、D1≦Xr＋Xlの場合はステップ43でＦ（Xr,X
l）＝０とし、E1≦Xr＋Xl＜D1の場合はステップ44でＦ
（Xr,Xl）＝B1×［A1−（Xr＋Xl）］とし、Xr＋Xl＜E1
の場合はステップ45でＦ（Xr,Xl）＝C1とする。That is, if D 1 ≦ Xr + Xl, F (Xr, X
l) = 0, and if E 1 ≦ Xr + Xl <D 1 , at step 44 F
(Xr, Xl) = B 1 × [A 1 - (Xr + Xl)] and then, Xr + Xl <E 1
F (Xr, Xl) in step 45 in the case of = a C 1.
次にステップ46でXr＋Xlの大きさを判定してＧ（Xr,X
l）を選択する。Next, in step 46, the size of Xr + Xl is determined, and G (Xr, X
l) Select
すなわち、D2≦Xr＋Xlの場合はステップ47でＧ（Xr,X
l）＝０とし、E2≦Xr＋Xl＜D2の場合はステップ48でＧ
（Xr,Xl）＝B2×［A2−（Xr＋Xl）］とし、Xr＋Xl＜E2
の場合はステップ49でＦ（Xr,Xl）＝C2とする。That is, if D 2 ≦ Xr + Xl, G (Xr, X
l) = 0, and if E 2 ≦ Xr + Xl <D 2
(Xr, Xl) = B 2 × [A 2 − (Xr + Xl)], and Xr + Xl <E 2
For F in step 49 (Xr, Xl) = and C 2.
ステップ50に進んで基本スライスレベルS0を、S0＝
（Xr＋Xl）×［0.5−Ｆ（Xr,Xl）−Ｇ（Xr,Xl）］で計
算する。Proceeding to step 50, the basic slice level S 0 is set to S 0 =
It is calculated by (Xr + Xl) × [0.5−F (Xr, Xl) −G (Xr, Xl)].
ステップ51に進んでリーン時のスライスレベルS1はS1
＝S0＋K1として計算し、ステップ52に進んでリッチ時の
スライスレベルS2はS2＝S0−K2としてそれぞれ計算する
（K1＞0,K2＞０）。Slice level S 1 during the lean proceeds to step 51 S 1
= Calculated as S 0 + K 1, the slice level S 2 in the rich proceeds to step 52 to calculate each as S 2 = S 0 -K 2 ( K 1> 0, K 2> 0).
このように、酸素センサ26の出力特性が変化するのを
診断し、この出力特性の変化に応じてスライスレベルS0
（S1またはS2）を段階的に変えることにより、エンジン
の空燃比制御が燃料過剰側に大きく乱れることを回避す
る。As described above, the change in the output characteristic of the oxygen sensor 26 is diagnosed, and the slice level S 0 is changed according to the change in the output characteristic.
By changing (S 1 or S 2 ) in stages, it is possible to prevent the air-fuel ratio control of the engine from being greatly disturbed toward the excess fuel side.
第７図は従来の空燃比制御と本実施例による空燃比制
御のそれぞれについて、酸素センサ26の劣化に伴ってエ
ンジンの排気ガス成分が変化するのを測定した実験結果
であるが、これからもわかるように長時間の運転に伴っ
て酸素センサ26が劣化してもエンジンから排出されるNO
xおよびCOエミッションの排出が悪化することを小さく
抑えられる。FIG. 7 shows experimental results obtained by measuring that the exhaust gas component of the engine changes with the deterioration of the oxygen sensor 26 in each of the conventional air-fuel ratio control and the air-fuel ratio control according to the present embodiment. Even if the oxygen sensor 26 deteriorates with a long operation, NO
Deterioration of x and CO emission emissions can be kept small.
他の実施例として、センサの出力がスライスレベルを
越えてリッチ側にある時間と、スライスレベルを越えて
リーン側にある時間に基づいて、センサの劣化の度合を
判定して、検出精度の向上をはかることもできる。As another embodiment, the degree of deterioration of the sensor is determined based on the time when the output of the sensor is on the rich side beyond the slice level and the time on the lean side beyond the slice level to improve the detection accuracy. Can also be measured.
（発明の効果） 以上の通り本発明によれば、エンジンの空燃比検出装
置において、センサの空気過剰時の出力と燃料過剰時の
出力を予め定めた複数の基準値と比較する比較手段と、
前記比較結果に応じて予め定められた演算処理に基づい
て、前記センサ出力に応じたスライスレベルを算出する
スライスレベル算出手段とを設けるものとしたので、自
己診断によりセンサの劣化度合を的確に検出してスライ
スレベルを変更することが可能であり、これにより自動
車用エンジン等において長時間の運転に伴い空燃比制御
が大きく乱れて、NOxおよびCOエミッションが悪化する
のを防止することができる。また、センサの劣化度合に
応じて複数の基準値により段階的にスライスレベルを変
更するようにしたので、センサの一時的な劣化や特性変
化に対して無用にスライスレベルを変更して排気エミッ
ションを悪化させてしまうような不具合を回避すること
ができる。(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, in the air-fuel ratio detecting device for an engine, comparing means for comparing the output of the sensor when the air is excessive and the output when the fuel is excessive with a plurality of predetermined reference values;
Slice level calculation means for calculating a slice level according to the sensor output based on a predetermined calculation process based on the comparison result is provided, so that the degree of deterioration of the sensor can be accurately detected by self-diagnosis. Thus, the slice level can be changed, whereby it is possible to prevent the air-fuel ratio control from being greatly disturbed due to long-time operation in an automobile engine or the like, and the NOx and CO emissions from deteriorating. In addition, since the slice level is changed stepwise based on a plurality of reference values according to the degree of deterioration of the sensor, the slice level is changed unnecessarily for temporary deterioration and characteristic changes of the sensor to reduce exhaust emissions. It is possible to avoid a problem that causes deterioration.
第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は実施例で本
発明に適用される制御系のシステム図、第３図センサ出
力値の特性図、第４図は出力応答時間の特性図、第５図
はスライスレベルの補正値の線図、第６図はこの実施例
の演算内容を示す流れ図、第７図は作用を示す線図であ
る。 １……センサ、２……空燃比検出手段、３……スライス
レベル算出手段、４……切換手段。FIG. 1 is a diagram corresponding to claims of the present invention, FIG. 2 is a system diagram of a control system applied to the present invention in the embodiment, FIG. 3 is a characteristic diagram of a sensor output value, and FIG. 4 is a characteristic diagram of an output response time. , FIG. 5 is a diagram of slice level correction values, FIG. 6 is a flow chart showing the operation of this embodiment, and FIG. 7 is a diagram showing the operation. 1 ... sensor, 2 ... air-fuel ratio detecting means, 3 ... slice level calculating means, 4 ... switching means.
Claims (1)
出力を生じるセンサと、スライスレベルに対するこのセ
ンサの出力の大小を判定してエンジンの空燃比を検出す
る手段を備えるエンジンの空燃比検出装置において、 前記センサの空気過剰時の出力と燃料過剰時の出力を予
め定めた複数の基準値と比較する比較手段と、前記比較
結果に応じて予め定められた演算処理に基づいて、前記
センサ出力に応じたスライスレベルを算出するスライス
レベル算出手段とを設けたことを特徴とするエンジンの
空燃比検出装置。1. An engine air-fuel ratio detection system comprising: a sensor for generating an output corresponding to an oxygen concentration in exhaust gas of an engine; In the apparatus, comparing means for comparing the output of the sensor at the time of excess air and the output of the fuel excess at a time with a plurality of predetermined reference values, and the sensor based on a predetermined arithmetic processing according to the comparison result An air-fuel ratio detecting device for an engine, comprising: a slice level calculating means for calculating a slice level according to an output.
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|---|---|---|---|
| JP1163371A JP2853178B2 (en) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | Engine air-fuel ratio detector |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP1163371A JP2853178B2 (en) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | Engine air-fuel ratio detector |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH0326857A JPH0326857A (en) | 1991-02-05 |
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| JPS6453041A (en) * | 1987-08-18 | 1989-03-01 | Mitsubishi Motors Corp | Air-fuel ratio controller for internal combustion engine |
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1989
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