JP3289937B2 - 排ガスセンサの温度制御方法及び装置 - Google Patents
排ガスセンサの温度制御方法及び装置Info
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- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1439—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the position of the sensor
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- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1493—Details
- F02D41/1494—Control of sensor heater
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排ガスセン
サの温度を開ループあるいは閉ループ制御する方法及び
その装置に関する。
サの温度を開ループあるいは閉ループ制御する方法及び
その装置に関する。
【0002】
【従来の技術】出力信号が排ガスの酸素含有量に従って
変動する排ガスセンサを内燃機関の混合気制御用の制御
センサとして用いることが以前から知られている。しか
しこれは、センサ信号が温度に顕著に依存することから
排ガスセンサが十分暖まっている場合にのみ可能にな
る。この温度に達するために必要な熱は一部内燃機関の
排ガスによりセンサに供給される。しかしこのように供
給される加熱エネルギは、センサの取り付け場所が不適
な場合あるいはごく僅かの負荷で内燃機関が運転された
場合には十分ではない。従って、このようなセンサを更
に加熱しその温度を開あるいは閉ループ制御して可能な
限り正確なラムダ信号(空燃比信号)を得ることが必要
であることが判明している。
変動する排ガスセンサを内燃機関の混合気制御用の制御
センサとして用いることが以前から知られている。しか
しこれは、センサ信号が温度に顕著に依存することから
排ガスセンサが十分暖まっている場合にのみ可能にな
る。この温度に達するために必要な熱は一部内燃機関の
排ガスによりセンサに供給される。しかしこのように供
給される加熱エネルギは、センサの取り付け場所が不適
な場合あるいはごく僅かの負荷で内燃機関が運転された
場合には十分ではない。従って、このようなセンサを更
に加熱しその温度を開あるいは閉ループ制御して可能な
限り正確なラムダ信号(空燃比信号)を得ることが必要
であることが判明している。
【0003】このために、DEーOS3326576に
はNTC特性を備えたセンサ加熱素子(セラミックス)
を有する排ガスセンサに直接交流を流すことが提案され
ている。排ガスセンサの温度制御の実際値として測定さ
れたセンサ加熱素子の内部抵抗が利用されている。
はNTC特性を備えたセンサ加熱素子(セラミックス)
を有する排ガスセンサに直接交流を流すことが提案され
ている。排ガスセンサの温度制御の実際値として測定さ
れたセンサ加熱素子の内部抵抗が利用されている。
【0004】排ガスセンサを加熱する他の方法が例えば
DEーOS2928496に記載されている。この場
合、直接センサの固体の電解質に取り付けられた加熱コ
イル(PTC)により排ガスセンサを加熱することが行
なわれている。
DEーOS2928496に記載されている。この場
合、直接センサの固体の電解質に取り付けられた加熱コ
イル(PTC)により排ガスセンサを加熱することが行
なわれている。
【0005】更にEPーOS67437には、排ガスセ
ンサと空間的に分離された更に熱素子を有する加熱抵抗
(PTC)を温度制御の制御センサとして利用する方法
が記載されている。
ンサと空間的に分離された更に熱素子を有する加熱抵抗
(PTC)を温度制御の制御センサとして利用する方法
が記載されている。
【0006】また、DEーPS2731541から内燃
機関の負荷に従って排ガスセンサの加熱を制御すること
が知られている。また、点火及び/あるいは混合気の作
用によりもたらされる排ガス温度の上昇を排気管の加熱
に利用する方法が用いられている。
機関の負荷に従って排ガスセンサの加熱を制御すること
が知られている。また、点火及び/あるいは混合気の作
用によりもたらされる排ガス温度の上昇を排気管の加熱
に利用する方法が用いられている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した方法
の制御構成では個々の排ガスセンサが取り扱われている
だけである。しかしまた複数のセンサからの出力信号を
処理する内燃機関の混合気制御装置も知られている。例
えば、US4007589では、触媒の前方に配置され
閉ループ制御に用いられる排ガスセンサの信号の他に更
に触媒の後方に配置された第2のセンサの信号が触媒容
量の監視に利用されている。
の制御構成では個々の排ガスセンサが取り扱われている
だけである。しかしまた複数のセンサからの出力信号を
処理する内燃機関の混合気制御装置も知られている。例
えば、US4007589では、触媒の前方に配置され
閉ループ制御に用いられる排ガスセンサの信号の他に更
に触媒の後方に配置された第2のセンサの信号が触媒容
量の監視に利用されている。
【0008】また、DE3837984には触媒の後方
に配置されたセンサの信号を利用して、制御センサとし
て用いられる触媒前方の第2のセンサの実際値を変化さ
せるラムダ制御法が記載されている。同じ排気流に前後
して位置されるそれぞれ2つの排ガスセンサを有するこ
れらの方法の他に、複数のセンサを使用するラムダ制御
方法が存在する。例としては、特にVエンジンに応用さ
れる立体(ステレオ)ラムダ制御法が挙げられる。これ
らのエンジンは構造的な要因により個々のシリンダバン
クのための区間的に分離した排気管を有している。立体
ラムダ制御法では各シリンダバンクに対して独自のラム
ダセンサを有する混合気制御装置が設けられている。
に配置されたセンサの信号を利用して、制御センサとし
て用いられる触媒前方の第2のセンサの実際値を変化さ
せるラムダ制御法が記載されている。同じ排気流に前後
して位置されるそれぞれ2つの排ガスセンサを有するこ
れらの方法の他に、複数のセンサを使用するラムダ制御
方法が存在する。例としては、特にVエンジンに応用さ
れる立体(ステレオ)ラムダ制御法が挙げられる。これ
らのエンジンは構造的な要因により個々のシリンダバン
クのための区間的に分離した排気管を有している。立体
ラムダ制御法では各シリンダバンクに対して独自のラム
ダセンサを有する混合気制御装置が設けられている。
【0009】このマルチセンサ装置に利用される排ガス
センサの温度特性に対しては、単一のセンサ装置と同じ
法則が適用されるので、これらのマルチセンサ装置に対
しても排ガスセンサの温度を所望に調節する方法を開発
するのが望まれる。このような方法を用いる結果として
ラムダ信号を検出する測定精度を向上させることができ
る。純粋な開ループ制御では、予期しない外乱に反応す
る機能がないので上記目的を十分達成することができな
い。例えば点火系に外乱があると、排気管の混合気に後
燃焼が発生する。それにともない生ずる温度上昇は、純
粋な開ループ制御では検知できず、従って触媒に過加熱
が発生するほかに、センサ加熱の作用によりセンサも不
本意に過剰加熱される結果になる。この欠点は、個々の
各センサの温度を閉ループ制御する制御回路を設けるこ
とにより解決される。しかし、この方法は技術的に複雑
であり、高価になるという欠点がある。
センサの温度特性に対しては、単一のセンサ装置と同じ
法則が適用されるので、これらのマルチセンサ装置に対
しても排ガスセンサの温度を所望に調節する方法を開発
するのが望まれる。このような方法を用いる結果として
ラムダ信号を検出する測定精度を向上させることができ
る。純粋な開ループ制御では、予期しない外乱に反応す
る機能がないので上記目的を十分達成することができな
い。例えば点火系に外乱があると、排気管の混合気に後
燃焼が発生する。それにともない生ずる温度上昇は、純
粋な開ループ制御では検知できず、従って触媒に過加熱
が発生するほかに、センサ加熱の作用によりセンサも不
本意に過剰加熱される結果になる。この欠点は、個々の
各センサの温度を閉ループ制御する制御回路を設けるこ
とにより解決される。しかし、この方法は技術的に複雑
であり、高価になるという欠点がある。
【0010】従って、本発明はこのような欠点を除去
し、簡単な構成で排ガスセンサの温度を制御できる排ガ
スセンサの温度制御方法及び装置を提供することを課題
とする。
し、簡単な構成で排ガスセンサの温度を制御できる排ガ
スセンサの温度制御方法及び装置を提供することを課題
とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、この課題を解
決するために、内燃機関の排ガスセンサの温度を制御す
る方法において、内燃機関が複数の排ガスセンサを有す
るとき、少なくとも一つの排ガスセンサの温度が閉ルー
プ制御回路で閉ループ制御され、この閉ループ制御回路
に他の排ガスセンサに対する開ループ温度制御装置が結
合され、閉ループ制御回路からの操作量が開ループ温度
制御を行なうための値として用いられる構成を採用し
た。
決するために、内燃機関の排ガスセンサの温度を制御す
る方法において、内燃機関が複数の排ガスセンサを有す
るとき、少なくとも一つの排ガスセンサの温度が閉ルー
プ制御回路で閉ループ制御され、この閉ループ制御回路
に他の排ガスセンサに対する開ループ温度制御装置が結
合され、閉ループ制御回路からの操作量が開ループ温度
制御を行なうための値として用いられる構成を採用し
た。
【0012】また、本発明では、排ガスセンサの温度制
御装置において、排ガスセンサを加熱する手段と、少な
くとも一つの排ガスセンサの温度の実際値の検出を可能
にする測定値検出手段と、実際値と目標値を比較する手
段と、比較手段の出力信号に従って少なくとも一つの排
ガスセンサの加熱手段の加熱電力を閉ループ制御しそれ
に従って他の排ガスセンサの加熱手段を開ループ制御す
る制御手段とを備える構成も採用した。
御装置において、排ガスセンサを加熱する手段と、少な
くとも一つの排ガスセンサの温度の実際値の検出を可能
にする測定値検出手段と、実際値と目標値を比較する手
段と、比較手段の出力信号に従って少なくとも一つの排
ガスセンサの加熱手段の加熱電力を閉ループ制御しそれ
に従って他の排ガスセンサの加熱手段を開ループ制御す
る制御手段とを備える構成も採用した。
【0013】
【作用】このような構成では、予期しない温度の影響も
補償できるとともに、各個々のセンサの閉ループ制御に
付随する技術的な複雑な構成を回避できるという利点が
得られる。このように本発明により各個々のセンサの温
度を閉ループ制御する技術的な利点と、その温度を純粋
に開ループ制御することにより得られる比較的安価なコ
ストの利点とが結合されるようになる。
補償できるとともに、各個々のセンサの閉ループ制御に
付随する技術的な複雑な構成を回避できるという利点が
得られる。このように本発明により各個々のセンサの温
度を閉ループ制御する技術的な利点と、その温度を純粋
に開ループ制御することにより得られる比較的安価なコ
ストの利点とが結合されるようになる。
【0014】
【実施例】以下図面に示す実施例に従い本発明を詳細に
説明する。
説明する。
【0015】図1には内燃機関5の燃料供給量を閉ルー
プ制御する回路が図示されている。内燃機関の吸気側に
結合された吸気管1には、負荷センサ2、絞り弁位置を
検出する不図示のセンサを備えた絞り弁3並びに噴射ノ
ズル4が設けられる。内燃機関の排気側に結合された排
気管8には加熱装置7、11を設けた二つの排ガスセン
サ6、10が配置され、これらの排ガスセンサのうち一
方は触媒9の前方に、又他方は触媒9の後方に配置され
る。制御装置12には、上述した負荷Q、絞り弁位置α
を検出するセンサからの信号、排ガスセンサ6、10か
らの排ガス組成に関する信号λv、λn、排ガスセンサの
温度を特徴づける信号並びに冷却水温度θ並びに回転数
nのような混合気形成に影響を与える他の要素に関する
詳細には図示されていないセンサからの信号が入力され
る。制御装置12の出力は加熱装置7、11並びに噴射
弁4と接続される。図2で示した排気管8の矢印は排ガ
スの流れる方向を示す。
プ制御する回路が図示されている。内燃機関の吸気側に
結合された吸気管1には、負荷センサ2、絞り弁位置を
検出する不図示のセンサを備えた絞り弁3並びに噴射ノ
ズル4が設けられる。内燃機関の排気側に結合された排
気管8には加熱装置7、11を設けた二つの排ガスセン
サ6、10が配置され、これらの排ガスセンサのうち一
方は触媒9の前方に、又他方は触媒9の後方に配置され
る。制御装置12には、上述した負荷Q、絞り弁位置α
を検出するセンサからの信号、排ガスセンサ6、10か
らの排ガス組成に関する信号λv、λn、排ガスセンサの
温度を特徴づける信号並びに冷却水温度θ並びに回転数
nのような混合気形成に影響を与える他の要素に関する
詳細には図示されていないセンサからの信号が入力され
る。制御装置12の出力は加熱装置7、11並びに噴射
弁4と接続される。図2で示した排気管8の矢印は排ガ
スの流れる方向を示す。
【0016】ブロック10aは排ガスセンサ10とそれ
に関連する加熱装置11からなる構成ユニットを示す。
比較手段13には排ガスセンサあるいは加熱装置の内部
抵抗により示されるブロック10aの温度を特徴づける
実際値並びに対応する目標値が入力される。この比較結
果は閉ループ制御器14に入力され、この閉ループ制御
器の出力はブロック10a並びに6aと接続される。こ
こでブロック6aは排ガスセンサ6とそれに関連する加
熱装置7からなる構成ユニットを示す。ブロック14と
6a間で点線で図示されたブロック15は操作量調節器
を示す。図3にはさらに左側の排気管8lと右側の排気
管8rが図示されている。
に関連する加熱装置11からなる構成ユニットを示す。
比較手段13には排ガスセンサあるいは加熱装置の内部
抵抗により示されるブロック10aの温度を特徴づける
実際値並びに対応する目標値が入力される。この比較結
果は閉ループ制御器14に入力され、この閉ループ制御
器の出力はブロック10a並びに6aと接続される。こ
こでブロック6aは排ガスセンサ6とそれに関連する加
熱装置7からなる構成ユニットを示す。ブロック14と
6a間で点線で図示されたブロック15は操作量調節器
を示す。図3にはさらに左側の排気管8lと右側の排気
管8rが図示されている。
【0017】図1に図示された内燃機関の混合気を閉ル
ープ制御する制御回路の機能を以下に説明する。吸気管
1で吸入された空気は噴射弁4から噴射される燃料と混
合され内燃機関5で燃焼される。ここで発生した排ガス
は排気管8を通して触媒9に導かれ、この触媒で所定の
有害成分が酸化あるいは還元される。その場合排ガス中
の残留酸素含有量は加熱装置7、11を備えた排ガスセ
ンサ6、10により検出されラムダ前方信号λvないし
ラムダ後方信号λnとして制御装置12に入力される。
この制御装置12の機能は、吸入された空気に燃焼後所
望のラムダ値となる量の燃料を調量することである。
ープ制御する制御回路の機能を以下に説明する。吸気管
1で吸入された空気は噴射弁4から噴射される燃料と混
合され内燃機関5で燃焼される。ここで発生した排ガス
は排気管8を通して触媒9に導かれ、この触媒で所定の
有害成分が酸化あるいは還元される。その場合排ガス中
の残留酸素含有量は加熱装置7、11を備えた排ガスセ
ンサ6、10により検出されラムダ前方信号λvないし
ラムダ後方信号λnとして制御装置12に入力される。
この制御装置12の機能は、吸入された空気に燃焼後所
望のラムダ値となる量の燃料を調量することである。
【0018】この機能を実行するために制御装置12に
はすでに述べたラムダ信号の他に、さらに吸気管1に取
り付けられた負荷センサ2からの吸入空気量Qに関する
信号、絞り弁3の開角αに関する信号のような信号、並
びにさらに不図示のセンサから得られる冷却水温度θあ
るいはエンジン回転数nに関する信号を処理する。この
種の混合気形成用の制御装置は公知であり大規模に自動
車の大量生産に利用されている。これまでの説明は本発
明の利点をもたらす技術的な背景を説明するものであ
る。
はすでに述べたラムダ信号の他に、さらに吸気管1に取
り付けられた負荷センサ2からの吸入空気量Qに関する
信号、絞り弁3の開角αに関する信号のような信号、並
びにさらに不図示のセンサから得られる冷却水温度θあ
るいはエンジン回転数nに関する信号を処理する。この
種の混合気形成用の制御装置は公知であり大規模に自動
車の大量生産に利用されている。これまでの説明は本発
明の利点をもたらす技術的な背景を説明するものであ
る。
【0019】制御装置12の他の機能は、排ガスセンサ
6、10の加熱装置7、11を制御し、排ガスセンサの
温度を可能な限り一定に保持することである。その場合
もちろん加熱制御と混合気調量の制御の機能を同じ制御
装置12によって行なう必要性はない。当然これらの機
能を構造的に分離した構成要素により行なうことができ
るものである。
6、10の加熱装置7、11を制御し、排ガスセンサの
温度を可能な限り一定に保持することである。その場合
もちろん加熱制御と混合気調量の制御の機能を同じ制御
装置12によって行なう必要性はない。当然これらの機
能を構造的に分離した構成要素により行なうことができ
るものである。
【0020】両排ガスセンサ6、10の温度を制御する
本発明の機能が図2に関連して詳細に図示されている。
すでに説明したように排気管8の矢印は排ガスの流れる
方向を示している。この方向で触媒9の後方に配置され
た排ガスセンサ10は加熱装置11を有している。排ガ
スセンサ10の温度を特徴づける量、例えば排ガスセン
サ10あるいはそれに関連する加熱装置11の直流ある
いは交流内部抵抗によりあるいは図面では詳細に図示し
ていない温度センサの測定信号により与えられる値が比
較装置13において目標値と比較される。この比較結果
は閉ループ制御器14の制御偏差として供給され、この
閉ループ制御器により加熱を調節する操作量が出力され
る。この操作量は理想的にはその作用により制御偏差が
減少するような値にされる。
本発明の機能が図2に関連して詳細に図示されている。
すでに説明したように排気管8の矢印は排ガスの流れる
方向を示している。この方向で触媒9の後方に配置され
た排ガスセンサ10は加熱装置11を有している。排ガ
スセンサ10の温度を特徴づける量、例えば排ガスセン
サ10あるいはそれに関連する加熱装置11の直流ある
いは交流内部抵抗によりあるいは図面では詳細に図示し
ていない温度センサの測定信号により与えられる値が比
較装置13において目標値と比較される。この比較結果
は閉ループ制御器14の制御偏差として供給され、この
閉ループ制御器により加熱を調節する操作量が出力され
る。この操作量は理想的にはその作用により制御偏差が
減少するような値にされる。
【0021】従って触媒9の後方にある排ガスセンサ1
0の温度は閉ループ制御回路により閉ループ制御され
る。これに対して触媒9の前方にある排ガスセンサ6の
温度は単に開ループ制御されるだけである。本発明の本
質的な特徴は、一方の加熱装置、例えば加熱装置7に供
給される電力が他方のセンサ、例えば加熱装置11に対
する閉ループ温度制御の操作量に関係しており、したが
って他方の加熱装置の閉ループ温度制御回路によって調
節されることである。
0の温度は閉ループ制御回路により閉ループ制御され
る。これに対して触媒9の前方にある排ガスセンサ6の
温度は単に開ループ制御されるだけである。本発明の本
質的な特徴は、一方の加熱装置、例えば加熱装置7に供
給される電力が他方のセンサ、例えば加熱装置11に対
する閉ループ温度制御の操作量に関係しており、したが
って他方の加熱装置の閉ループ温度制御回路によって調
節されることである。
【0022】図2にはこれが閉ループ制御器14と第2
のセンサ加熱装置7を有するブロック6a間の接続によ
って示されている。なお、本発明の本質的な特徴は上述
した実施例の構成に限定されるものではなく、排ガスの
流れの方向に配置された排ガスセンサが2つ設けられる
場合、上述した実施例と異なり前方の加熱装置の温度を
用いて制御偏差を形成することもできるものである。従
ってこの場合には後方の排ガスセンサの加熱が前方の排
ガスセンサに対する閉ループ温度制御により調節され
る。
のセンサ加熱装置7を有するブロック6a間の接続によ
って示されている。なお、本発明の本質的な特徴は上述
した実施例の構成に限定されるものではなく、排ガスの
流れの方向に配置された排ガスセンサが2つ設けられる
場合、上述した実施例と異なり前方の加熱装置の温度を
用いて制御偏差を形成することもできるものである。従
ってこの場合には後方の排ガスセンサの加熱が前方の排
ガスセンサに対する閉ループ温度制御により調節され
る。
【0023】図2に図示した実施例において点線で図示
した操作量調節器15は、二つの排ガスセンサが空間的
に分離して配置されることにより生ずる温度勾配を補償
するものである。この補償は、回転数n、負荷Q、冷却
あるいは潤滑剤の温度θなどの運転パラメータに従って
あるいは又内燃機関を動作させてからの経過時間tに従
って行なうことができる。
した操作量調節器15は、二つの排ガスセンサが空間的
に分離して配置されることにより生ずる温度勾配を補償
するものである。この補償は、回転数n、負荷Q、冷却
あるいは潤滑剤の温度θなどの運転パラメータに従って
あるいは又内燃機関を動作させてからの経過時間tに従
って行なうことができる。
【0024】このように操作量調節器15を設けない場
合には、閉ループ制御器14における目標値と実際値間
に制御偏差がある場合各加熱装置にほぼ同じ加熱電力が
供給されるが、操作量調節器15が設けられる場合に
は、閉ループ制御器における目標値と実際値間に制御偏
差がある場合各加熱装置に異なる加熱電力が供給され
る。この異なる加熱電力の値は、上述したような内燃機
関の運転パラメータあるいは内燃機関の動作後の経過時
間に従って調節することができる。
合には、閉ループ制御器14における目標値と実際値間
に制御偏差がある場合各加熱装置にほぼ同じ加熱電力が
供給されるが、操作量調節器15が設けられる場合に
は、閉ループ制御器における目標値と実際値間に制御偏
差がある場合各加熱装置に異なる加熱電力が供給され
る。この異なる加熱電力の値は、上述したような内燃機
関の運転パラメータあるいは内燃機関の動作後の経過時
間に従って調節することができる。
【0025】又触媒の後方に配置された排ガスセンサの
加熱装置を遅延させて作動させると好ましい。その理由
は、触媒が冷間始動後内燃機関の排ガスとの熱交換によ
り加熱していることに関係する。それによって排ガスが
冷却されることにより凝縮水が形成される。この凝縮水
にさらされる後方のセンサが始めから加熱されると、こ
の排ガスセンサが熱衝撃により破損してしまう危険性が
ある。それに対して触媒の前方に配置される排ガスセン
サの加熱装置は内燃機関の始動後に作動させることがで
きる。
加熱装置を遅延させて作動させると好ましい。その理由
は、触媒が冷間始動後内燃機関の排ガスとの熱交換によ
り加熱していることに関係する。それによって排ガスが
冷却されることにより凝縮水が形成される。この凝縮水
にさらされる後方のセンサが始めから加熱されると、こ
の排ガスセンサが熱衝撃により破損してしまう危険性が
ある。それに対して触媒の前方に配置される排ガスセン
サの加熱装置は内燃機関の始動後に作動させることがで
きる。
【0026】図3には本発明方法の他の実施例が図示さ
れている。同実施例では二つのブロック6a、10a、
すなわち排ガスセンサと関連する加熱装置からなる構成
ユニットが同じ排ガス流に前後して配置されるのではな
く、V型エンジンで例えば用いられているように異なる
排ガス管8l、8rに配置されている。この場合も一方
の排ガスセンサの加熱装置は閉ループ制御器14と比較
装置13と共に閉ループ制御回路を構成し、一方他方の
排ガスセンサの加熱は閉ループ制御回路の操作量に従っ
て開ループ制御される。従ってこの構成の場合にも一方
の排ガスセンサに対する開ループ温度制御が他方の排ガ
スセンサに対する閉ループ温度制御に従って行なわれる
という本発明の特徴を有している。
れている。同実施例では二つのブロック6a、10a、
すなわち排ガスセンサと関連する加熱装置からなる構成
ユニットが同じ排ガス流に前後して配置されるのではな
く、V型エンジンで例えば用いられているように異なる
排ガス管8l、8rに配置されている。この場合も一方
の排ガスセンサの加熱装置は閉ループ制御器14と比較
装置13と共に閉ループ制御回路を構成し、一方他方の
排ガスセンサの加熱は閉ループ制御回路の操作量に従っ
て開ループ制御される。従ってこの構成の場合にも一方
の排ガスセンサに対する開ループ温度制御が他方の排ガ
スセンサに対する閉ループ温度制御に従って行なわれる
という本発明の特徴を有している。
【0027】立体ラムダ制御の具体的な例では、さらに
分離した2つの排気路の温度を排ガス温度を変化させる
ことにより個々に調節できる可能性が得られる。よく知
られているように排ガス温度は、点火時点を操作するこ
とによりあるいは混合気を変化させることによりあるい
はこれらの両方を組み合わせることにより変化させるこ
とができる。すでに述べたように立体ラムダ制御法で
は、各シリンダバンクに対して独自のラムダセンサを備
えた個別の混合気制御装置が設けられている。排ガスセ
ンサの温度を調節する制御回路はこの構成のもとで例え
ば次のように動作する。すなわち一方のシリンダバンク
の排気管における排ガスセンサの温度が目標値とずれる
時には、このシリンダバンクに供給される混合気の組成
が変化される。この変化により排ガス温度が変化し、そ
れによって排ガスセンサに供給される加熱電力が変化さ
れる。
分離した2つの排気路の温度を排ガス温度を変化させる
ことにより個々に調節できる可能性が得られる。よく知
られているように排ガス温度は、点火時点を操作するこ
とによりあるいは混合気を変化させることによりあるい
はこれらの両方を組み合わせることにより変化させるこ
とができる。すでに述べたように立体ラムダ制御法で
は、各シリンダバンクに対して独自のラムダセンサを備
えた個別の混合気制御装置が設けられている。排ガスセ
ンサの温度を調節する制御回路はこの構成のもとで例え
ば次のように動作する。すなわち一方のシリンダバンク
の排気管における排ガスセンサの温度が目標値とずれる
時には、このシリンダバンクに供給される混合気の組成
が変化される。この変化により排ガス温度が変化し、そ
れによって排ガスセンサに供給される加熱電力が変化さ
れる。
【0028】この場合本発明の特徴は、温度調節のため
に行なわれる一つのシリンダバンクに対する混合気組成
の変化が他方のシリンダバンクに対する混合気組成にお
いても行なわれることである。もちろんこの効果は、混
合気組成に関して説明した方法と同様に混合気量あるい
は点火時点を調節することによっても得ることができ
る。
に行なわれる一つのシリンダバンクに対する混合気組成
の変化が他方のシリンダバンクに対する混合気組成にお
いても行なわれることである。もちろんこの効果は、混
合気組成に関して説明した方法と同様に混合気量あるい
は点火時点を調節することによっても得ることができ
る。
【0029】そのために必要で本明細書に開示されてい
ない技術に関してはエンジン制御分野に従事している当
業者にはなじみであるので、本発明の考え方をここで説
明した実施例から本発明の他の利用法に転用するのに何
等問題は発生しない。なお、補足すれば、本発明は一つ
だけの排ガスセンサに対する開ループ温度制御が他の排
ガスセンサに対する閉ループ温度制御に従って行なわれ
ることだけにあるのではない。本発明方法のコストの利
点は一つの排ガスセンサに関連する排ガスセンサの数と
ともに増大する。
ない技術に関してはエンジン制御分野に従事している当
業者にはなじみであるので、本発明の考え方をここで説
明した実施例から本発明の他の利用法に転用するのに何
等問題は発生しない。なお、補足すれば、本発明は一つ
だけの排ガスセンサに対する開ループ温度制御が他の排
ガスセンサに対する閉ループ温度制御に従って行なわれ
ることだけにあるのではない。本発明方法のコストの利
点は一つの排ガスセンサに関連する排ガスセンサの数と
ともに増大する。
【0030】たとえばそのような場合は、2つのシリン
ダバンクの各々に対してそれぞれ排気管を有し各排気管
毎に別個の触媒とその前後に配置された排ガスセンサを
有するVエンジンの混合気制御に発生する。これら4つ
のセンサに対する本発明による温度の開及び閉ループ装
置は、3つの排ガスセンサの加熱装置の制御が4番目の
排ガスセンサの閉ループ加熱制御に従って行なわれるよ
うにすることができる。
ダバンクの各々に対してそれぞれ排気管を有し各排気管
毎に別個の触媒とその前後に配置された排ガスセンサを
有するVエンジンの混合気制御に発生する。これら4つ
のセンサに対する本発明による温度の開及び閉ループ装
置は、3つの排ガスセンサの加熱装置の制御が4番目の
排ガスセンサの閉ループ加熱制御に従って行なわれるよ
うにすることができる。
【0031】本発明の考え方は同様にして簡単に以下の
ように一般化することができる。すなわち、上述した少
なくとも一つの方法及び装置により加熱される全体のN
個の排ガスセンサから任意のグループをつくり、それぞ
れ一つのグループの素子(排ガスセンサ)に対して閉ル
ープ温度制御法を実施し、その操作量を他のグループの
素子(排ガスセンサ)に対する開ループ温度制御を行な
う基礎値として用いるようにすることができる。
ように一般化することができる。すなわち、上述した少
なくとも一つの方法及び装置により加熱される全体のN
個の排ガスセンサから任意のグループをつくり、それぞ
れ一つのグループの素子(排ガスセンサ)に対して閉ル
ープ温度制御法を実施し、その操作量を他のグループの
素子(排ガスセンサ)に対する開ループ温度制御を行な
う基礎値として用いるようにすることができる。
【0032】これに関連して、いわゆる個別シリンダ制
御が可能になることを付言しておく。この場合Vエンジ
ンの種々のシリンダバンクに対して説明した全てのこと
を個々のシリンダに転用することができる。例えば、シ
リンダ毎にそれぞれ排ガスセンサを有する6シリンダエ
ンジンの場合、5個の排ガスセンサに対する開ループ温
度制御を残りの排ガスセンサの閉ループ温度制御に結び
付けることができる。しかし、6個の排ガスセンサをそ
れぞれ3個の排ガスセンサにして2つのグループに分割
し、本発明に従い2つのグループの素子に対する開ルー
プ温度制御を3番目のグループの素子に対する閉ループ
温度制御により行なうことも可能である。
御が可能になることを付言しておく。この場合Vエンジ
ンの種々のシリンダバンクに対して説明した全てのこと
を個々のシリンダに転用することができる。例えば、シ
リンダ毎にそれぞれ排ガスセンサを有する6シリンダエ
ンジンの場合、5個の排ガスセンサに対する開ループ温
度制御を残りの排ガスセンサの閉ループ温度制御に結び
付けることができる。しかし、6個の排ガスセンサをそ
れぞれ3個の排ガスセンサにして2つのグループに分割
し、本発明に従い2つのグループの素子に対する開ルー
プ温度制御を3番目のグループの素子に対する閉ループ
温度制御により行なうことも可能である。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、内燃
機関が複数の排ガスセンサを有するとき、少なくとも一
つの排ガスセンサの温度が閉ループ制御回路で閉ループ
制御され、この閉ループ制御回路に他の排ガスセンサに
対する開ループ温度制御装置が結合され、閉ループ制御
回路からの操作量が開ループ温度制御を行なうための値
として用いられるので、予期しない温度の影響も補償で
きるとともに、各個々のセンサの閉ループ制御に付随す
る技術的な複雑な構成を回避できるという利点が得られ
る。
機関が複数の排ガスセンサを有するとき、少なくとも一
つの排ガスセンサの温度が閉ループ制御回路で閉ループ
制御され、この閉ループ制御回路に他の排ガスセンサに
対する開ループ温度制御装置が結合され、閉ループ制御
回路からの操作量が開ループ温度制御を行なうための値
として用いられるので、予期しない温度の影響も補償で
きるとともに、各個々のセンサの閉ループ制御に付随す
る技術的な複雑な構成を回避できるという利点が得られ
る。
【図1】排ガス処理のための触媒を有しこの触媒の前後
に加熱可能な排ガスセンサを設けた内燃機関の混合気制
御を行なう制御回路の構成を示すブロック図である。
に加熱可能な排ガスセンサを設けた内燃機関の混合気制
御を行なう制御回路の構成を示すブロック図である。
【図2】排ガスセンサの温度を制御する方法を説明する
説明図である。
説明図である。
【図3】V型エンジンに見られるように別個のシリンダ
バンクの排ガスを区間的に分離して排出するエンジンで
異なる排気管に排ガスセンサを設けた実施例の構成図で
ある。
バンクの排ガスを区間的に分離して排出するエンジンで
異なる排気管に排ガスセンサを設けた実施例の構成図で
ある。
1 吸気管 2 負荷センサ 3 絞り弁 4 噴射弁 5 内燃機関 6、10 排ガスセンサ 7、11 加熱装置 9 触媒 12 制御装置 14 閉ループ制御器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロタール ラフ ドイツ連邦共和国 7148 レムゼック 3 ヴンネンシュタインシュトラーセ 24 (72)発明者 エーベルハルト シュナイベル ドイツ連邦共和国 7241 ヘミンゲン ホッホシュテッターシュトラーセ 1 /5 (56)参考文献 特開 昭62−78470(JP,A) 特開 昭61−83466(JP,A) 特開 平3−48150(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/00 F02D 45/00
Claims (11)
- 【請求項1】 内燃機関の排ガスセンサの温度を制御す
る方法において、内燃機関が複数の排ガスセンサを有す
るとき、少なくとも一つの排ガスセンサの温度が閉ルー
プ制御回路で閉ループ制御され、この閉ループ制御回路
に他の排ガスセンサに対する開ループ温度制御装置が結
合され、閉ループ制御回路からの操作量が開ループ温度
制御を行なうための値として用いられることを特徴とす
る排ガスセンサの温度制御方法。 - 【請求項2】 閉ループ制御回路における目標値と実際
値間に制御偏差がある場合各加熱装置にほぼ同じ加熱電
力が供給されることを特徴とする請求項1に記載の方
法。 - 【請求項3】 閉ループ制御回路における目標値と実際
値間に制御偏差がある場合各加熱装置に異なる加熱電力
が供給されることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 異なる加熱電力の値が、内燃機関の運転
パラメータに従って、あるいは内燃機関の動作後の経過
時間に従って制御されることを特徴とする請求項3に記
載の方法。 - 【請求項5】 加熱可能な2つの排ガスセンサが設けら
れ、これらの排ガスセンサがそれぞれ触媒の前後に配置
される場合、後方の排ガスセンサの加熱装置が前方の排
ガスセンサの加熱装置に比較して時間的に遅れて作動さ
れることを特徴とする請求項4に記載の方法。 - 【請求項6】 少なくとも2つの排ガスセンサが結合さ
れ、これらの排ガスセンサが個々のシリンダあるいはシ
リンダ群の排ガスを導くための異なる排気管に配置され
ることを特徴とする請求項1から5までのいずれか1項
に記載の方法。 - 【請求項7】 内燃機関が、シリンダ、シリンダ群ある
いは全てのシリンダの排ガスを導く排ガス管と、触媒
と、この触媒の前後に配置された加熱可能な2つの排ガ
スセンサとを有し、かつ両排ガスセンサの内一方の排ガ
スセンサの温度が閉ループ制御量とされる場合、後方の
排ガスセンサが閉ループ制御に用いられることを特徴と
する請求項1から6までのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項8】 個々のシリンダあるいはシリンダ群が個
々に点火装置及び/あるいは混合気形成装置を有すると
き、排ガスセンサの温度が混合気及び/あるいは点火操
作を介して排ガス温度を変化させることにより調節され
ることを特徴とする請求項6に記載の方法。 - 【請求項9】 請求項1から8までのいずれか1項に記
載の方法を実施する排ガスセンサの温度制御装置におい
て、 排ガスセンサを加熱する手段と、 少なくとも一つの排ガスセンサの温度の実際値の検出を
可能にする測定値検出手段と、 実際値と目標値を比較する手段と、 比較手段の出力信号に従って少なくとも一つの排ガスセ
ンサの加熱手段の加熱電力を閉ループ制御しそれに従っ
て他の排ガスセンサの加熱手段を開ループ制御する制御
手段とを備えたことを特徴とする排ガスセンサの温度制
御装置。 - 【請求項10】 温度が開ループ制御される排ガスセン
サに供給される加熱電力を増減させる手段が設けられる
ことを特徴とする請求項3または4に記載の方法を実施
する装置。 - 【請求項11】 排ガスセンサの温度を検出するために
排ガスセンサの内部抵抗あるいは加熱装置の内部抵抗が
測定されることを特徴とする請求項9に記載の装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4106541.7 | 1991-03-01 | ||
DE4106541A DE4106541A1 (de) | 1991-03-01 | 1991-03-01 | Verfahren zur temperatursteuerung und regelung von abgassonden |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0552142A JPH0552142A (ja) | 1993-03-02 |
JP3289937B2 true JP3289937B2 (ja) | 2002-06-10 |
Family
ID=6426236
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP02558992A Expired - Fee Related JP3289937B2 (ja) | 1991-03-01 | 1992-02-13 | 排ガスセンサの温度制御方法及び装置 |
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Country | Link |
---|---|
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JP (1) | JP3289937B2 (ja) |
DE (1) | DE4106541A1 (ja) |
GB (1) | GB2253284B (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4125154C2 (de) * | 1991-07-30 | 2001-02-22 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Einrichtung zur Lambdasonden-Überwachung bei einer Brennkraftmaschine |
US5337555A (en) * | 1991-12-13 | 1994-08-16 | Mazda Motor Corporation | Failure detection system for air-fuel ratio control system |
JPH05296088A (ja) * | 1992-04-16 | 1993-11-09 | Nippondenso Co Ltd | 内燃機関の異常検出装置 |
US5255512A (en) * | 1992-11-03 | 1993-10-26 | Ford Motor Company | Air fuel ratio feedback control |
US5291673A (en) * | 1992-12-21 | 1994-03-08 | Ford Motor Company | Oxygen sensor system with signal correction |
DE4300530C2 (de) * | 1993-01-12 | 2001-02-08 | Bosch Gmbh Robert | System zum Betreiben eines Heizelements für einen keramischen Sensor in einem Kraftfahrzeug |
US5357752A (en) * | 1993-08-17 | 1994-10-25 | Exxon Research And Engineering Company | Control of secondary air to an electrically heated catalyst using feedback control |
DE4337794A1 (de) * | 1993-11-05 | 1995-05-11 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zum Regeln und regelungsunterstützten Steuern von insbesondere Kfz-Einstellstrecken |
DE4433632B4 (de) * | 1994-09-21 | 2004-05-06 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Überwachung einer Heizeinrichtung eines im Abgassystem einer Brennkraftmaschine angebrachten Sensors |
US5605040A (en) * | 1995-03-29 | 1997-02-25 | Ford Motor Company | Inferring temperature of a heated exhaust gas oxygen sensor |
DE19629554C2 (de) * | 1996-07-22 | 2000-05-25 | Siemens Ag | Verfahren zur Temperaturregelung für eine Lambdasonde |
DE19912330A1 (de) * | 1999-03-19 | 2000-09-21 | Bayerische Motoren Werke Ag | Abgasanlage für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Fahrzeuge |
US6381953B1 (en) * | 2000-12-07 | 2002-05-07 | Ford Global Technologies, Inc. | Exhaust gas oxygen sensor temperature control for a variable displacement engine |
JP2003336538A (ja) * | 2002-05-20 | 2003-11-28 | Denso Corp | 内燃機関の排出ガス浄化装置 |
DE102004031083B3 (de) * | 2004-06-28 | 2005-05-25 | Audi Ag | Verfahren zur Beheizung von Lambdasonden in einer einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs nachgeschalteten Abgasanlage |
DE102010027983B4 (de) * | 2010-04-20 | 2022-03-10 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zum Abgleich einer Abgassonde |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4007589A (en) * | 1973-01-31 | 1977-02-15 | Robert Bosch G.M.B.H. | Internal combustion exhaust catalytic reactor monitoring system |
DE2731541C2 (de) * | 1977-07-13 | 1992-04-23 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Verfahren und Einrichtung zur Steuerung einer Meßsonden-Heizung, insbesondere in Kraftfahrzeugen |
DE2928496A1 (de) * | 1979-07-14 | 1981-01-29 | Bosch Gmbh Robert | Elektrochemischer messfuehler fuer die bestimmung des sauerstoffgehaltes in gasen |
CA1164946A (en) * | 1981-06-15 | 1984-04-03 | Alex D. Colvin | Method of precisely controlling the temperature of an oxygen sensor |
DE3326576A1 (de) * | 1983-07-23 | 1984-06-20 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Verfahren und vorrichtung zur erfassung der konzentration von abgasbestandteilen, insbesondere bei brennkraftmaschinen fuer kraftfahrzeuge |
US4993392A (en) * | 1989-04-24 | 1991-02-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Apparatus for controlling heater for heating oxygen sensor |
JPH03148057A (ja) * | 1989-11-06 | 1991-06-24 | Toyota Motor Corp | 酸素濃度センサのヒータ制御装置 |
-
1991
- 1991-03-01 DE DE4106541A patent/DE4106541A1/de not_active Ceased
-
1992
- 1992-02-13 JP JP02558992A patent/JP3289937B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1992-02-21 GB GB9203719A patent/GB2253284B/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-02-25 US US07/840,817 patent/US5167120A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0552142A (ja) | 1993-03-02 |
GB2253284A (en) | 1992-09-02 |
US5167120A (en) | 1992-12-01 |
DE4106541A1 (de) | 1992-09-03 |
GB2253284B (en) | 1994-06-08 |
GB9203719D0 (en) | 1992-04-08 |
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