JP3627608B2 - Air-fuel ratio sensor activity determination device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は空燃比センサの活性判定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
排気通路に三元触媒を備えるガソリンエンジンでは、冷間始動後できるだけ早く空燃比フィードバック制御に入ったほうが排気浄化性能がよくなるので、空燃比センサをヒータ加熱などで活性化させ、触媒は活性化途中であっても空燃比センサが活性化したタイミングで空燃比フィードバック制御に入るようにしている(特開平10−73564号公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、空燃比センサのセンサ出力(以下単に「センサ出力」という)はセンサ素子の抵抗値を流れる電流値を計測することによって得ており、冷間始動時にはセンサ素子温度の上昇とともにセンサ素子の抵抗値が漸増(増加)または漸減(減少)するので、空燃比センサが活性状態となったかどうかの判定に際してはセンサ出力と活性判定レベルの上限基準値(リーン側基準値)、下限基準値(リッチ側基準値)を比較し、センサ出力が上限基準値以上となるかまたは下限基準値以下となったタイミングで空燃比センサが活性状態となったと判定している。
【0004】
しかしながら、従来装置のように活性判定レベルが一定値である場合、センサ素子抵抗を含んだ電流検出回路のアースが十分に接地されない状態(こうした現象を以下「アース浮き」という)が生じると、このときのセンサ出力はアース浮きが生じていない場合より高い側にシフトするため活性判定のタイミングが遅れたり、この逆に早まったりしてしまう。
【0005】
これをさらに説明すると、図5において基準センサ(アース浮きがないだけでなく、後述する製造バラツキや経時劣化の生じてない空燃比センサのこと)の場合のセンサ出力の波形を実線で、またアース浮きがある場合のセンサ出力の波形を一点鎖線でモデル的に示す。まずアース浮きがない場合、冷間始動時にヒータ通電が開始されると、センサ出力は基準電圧をしばらく保ったあとに漸減(減少)してゆく。そして、センサ出力が下限基準値に達したt2のタイミングで空燃比センサが活性状態となったと判定される。これに対してアース浮きがある場合にはセンサ出力が基準電圧より高いところから始まるためセンサ出力が下限基準値に達するタイミングがt3となり、アース浮きがない場合より活性判定のタイミングが遅れる。なお、図5にはヒータ加熱とともにセンサ出力が漸減してゆくセンサの場合で説明したが、ヒータ加熱とともにセンサ出力が漸増(増加)してゆくセンサを用いることもある。このときには上記と反対にアース浮きがある場合、アース浮きがない場合よりも上限基準値に達するタイミング(活性判定のタイミング)が早過ぎてしまう。
【0006】
このように、活性判定のタイミングが遅れてしまったのではそれだけ排気浄化性能が悪くなり、またタイミングが早くなりすぎたのではセンサ出力に信頼性がないまま空燃比フィードバック制御を開始してしまうことになる。
【0007】
ここまでセンサ出力が基準電圧よりはずれる場合の一つとしてアース浮きがある場合で述べてきたが、冷間始動時における基準電圧からのずれはセンサ出力に製造バラツキがある場合にも生じるし、またセンサ出力の経時劣化によっても生じ、この場合、冷間時のセンサ出力は基準電圧に対し高い側または低い側にずれる。
【0008】
そこで本発明は、冷間始動時のセンサ出力を低温時出力としてサンプリングし、この低温時出力に基づいて活性判定レベルを設定することにより、冷間始動時における基準電圧からのずれがセンサ出力に生じている場合にも、基準センサの場合とほぼ変わらないタイミングで活性判定できるようにすることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、図7に示すように、素子温度の上昇につれて素子の抵抗値が増加または減少する空燃比センサ21と、冷間始動時であるかどうかを判定する手段22と、この判定結果より冷間始動時であればそのときのセンサ出力を低温時出力としてサンプリングする手段23と、この低温時出力に基づいて活性判定レベルを設定する手段24と、センサ出力とこの活性判定レベルとの比較により空燃比センサ16が活性したかどうかを判定する手段25とを設けた。
【0010】
第2の発明では、第1の発明において前記活性判定レベルが下限基準値である場合に前記センサ出力がこの下限基準値以下となったとき空燃比センサが活性状態になったと判定する。
【0011】
第3の発明では、第1の発明において前記活性判定レベルが上限基準値である場合に前記センサ出力がこの上限基準値以上となったとき空燃比センサが活性状態になったと判定する。
【0012】
第4の発明では、第2の発明において前記低温時出力が基準電圧より大きいとき前記下限基準値を基準センサに対する下限基準値よりも大きな値に設定する。
【0013】
第5の発明では、第2の発明において前記低温時出力が基準電圧より小さいとき前記下限基準値を基準センサに対する下限基準値よりも小さな値に設定する。
【0014】
第6の発明では、第3の発明において前記低温時出力が基準電圧より大きいとき前記上限基準値を基準センサに対する上限基準値よりも大きな値に設定する。
【0015】
第7の発明では、第3の発明において前記低温時出力が基準電圧より小さいとき前記上限基準値を基準センサに対する上限基準値よりも小さな値に設定する。
【0016】
第8の発明では、第1の発明において前記活性判定レベル設定手段24が、前記低温時出力の基準電圧からのずれ量を活性判定レベルの更新量として演算する手段と、この更新量で活性判定レベルの基準値をシフトさせた値を活性判定レベルとして演算する手段とからなる。
【0017】
第9の発明では、第1の発明において前記空燃比センサの素子温を検出する手段を備え、この素子温が所定値以下の場合に冷間始動時であると判定する。
【0018】
第10の発明では、第1の発明においてエンジン水温を検出する手段を備え、このエンジン水温の前回のエンジン停止時の値と今回始動時の値との差が所定値以上の場合に冷間始動時であると判定する。
【0019】
【発明の効果】
第1、第2、第3の発明では、低温時出力に基づいて活性判定レベルが設定されるので、センサ出力にアース浮きのほか製造バラツキがあったり経時劣化が生じることがあっても、基準センサの場合とほぼ変わらないタイミングで活性判定を行わせることができる。
【0020】
たとえばセンサ出力が下限基準値以下となったときセンサが活性状態になったと判定する場合に、低温時出力が基準電圧より大きいときにも下限基準値が一定であるのでは活性判定タイミングが遅れてしまうが、第4の発明によれば下限基準値を大きくすることで活性判定タイミングが早められる。同じ場合に、低温時出力が基準電圧より小さいときにも下限基準値が一定であるのでは活性判定タイミングが早くなり過ぎるのであるが、第5の発明によれば下限基準値を小さくすることで活性判定タイミングが遅められる。
【0021】
同様にしてセンサ出力が上限基準値以上となったときセンサが活性状態になったと判定する場合に、低温時出力が基準電圧より大きいときにも上限基準値が一定であるのでは活性判定タイミングが早すぎてしまうが、第6の発明によれば上限基準値を大きくすることで活性判定タイミングが遅められる。同じ場合に、低温時出力が基準電圧より小さいときにも上限基準値が一定であるのでは活性判定タイミングが遅くなり過ぎるのであるが、第7の発明によれば上限基準値を小さくすることで活性判定タイミングが早められる。
【0022】
このように、第4から第7までの発明によれば、低温時出力に基づいて下限基準値や上限基準値といった活性判定レベルを動かすようにしたので、活性判定タイミングが大きく遅れたり早すぎることがない。
【0023】
第8の発明によれば、低温時出力の基準電圧からのずれ量に応じて活性判定レベルの基準値からのシフト量が変化するので、そのぶん活性判定レベルの演算精度がよくなる。
【0024】
第9の発明によれば、冷間始動時を精度よく判定できる。
【0025】
第10の発明によれば、素子温を検出する手段を備えることなく冷間始動時を判定できる。
【0026】
【発明の実施の形態】
図1において、1はエンジン本体で、燃焼室内に直接臨んで(あるいは吸気ポートに位置して)燃料噴射弁4が設けられ、コントロールユニット(図ではECUで略記)11からの噴射信号により運転条件に応じて所定の空燃比となるように、吸気中に燃料を噴射供給する。2は吸気通路、3はアクセルセンサ14からのアクセル開度信号に基づいてコントロールユニット11により駆動されるスロットル装置、5は点火プラグである。
【0027】
コントロールユニット11にはクランク角センサ12からのRef信号(基準位置信号)とPos信号(1°信号)、エアフローメータ13からの吸入空気量信号、水温センサ15からのエンジン冷却水温信号等が入力され、これらに基づいて基本噴射パルス幅Tpを算出するとともに、排気通路6の三元触媒7の上流側に設置した空燃比センサ16からの空燃比(酸素濃度)信号に基づいて空燃比のフィードバック制御を行う。なお、ここでの空燃比センサ16は、リーン領域からリッチ領域まで連続的に出力が変化する、いわゆる広域空燃比センサである。ただし、このセンサに限定されるものでなく、特定の酸素濃度(特に理論空燃比雰囲気)で出力がステップ状に変化する、いわゆるO2センサでもかまわない。
【0028】
ここで、空燃比フィードバック制御は排気空燃比が理論空燃比を中心として周期的に振れるようにする制御であり、このとき排気通路6に設けた三元触媒7が最大の転換効率をもって排気中のNOxの還元とHC、COの酸化を行う。
【0029】
さて、冷間始動後にはできるだけ早く空燃比フィードバック制御に入ったほうが排気浄化性能がよくなるので、空燃比センサ16をヒータ加熱で活性化させ、触媒7は活性化途中であっても空燃比センサ16が活性化したタイミングで空燃比フィードバック制御に入らせる。この場合、空燃比センサ16にはその素子温を検出するセンサ17を設けており、この素子温センサ17により検出される素子温に基づいて冷間始動時であるかどうかを判定し、この判定結果より冷間始動時であればそのときのセンサ出力を低温時出力としてサンプリングし、その低温時出力の基準電圧からのずれ量を活性判定レベルの更新量として演算し、この更新量で活性判定ベルの基準値をシフトさせた値を活性判定レベルとして演算し、センサ出力とこのようにして演算した活性判定レベルとの比較により空燃比センサ16が活性したかどうかを判定する。
【0030】
コントロールユニット11で実行されるこの制御の内容を、以下のフローチャートにしたがって説明する。
【0031】
図2のフローチャートは活性判定レベルの更新量を演算するためのもので、一定時間毎(たとえば10ms毎)に実行する。
【0032】
ステップ1では更新量演算済フラグをみる。イグニッションスイッチ18(図1参照)をOFFからONにしたタイミングでコントロールユニット内のCPUにより各種データの初期化が開始され、このとき更新量演算済フラグの値はゼロにリセットされるので、このデータ初期化の後に図2のフローが実行されるときには更新量演算済フラグ=0になっている。このため、ステップ2に進んで素子温センサ17からの素子温を読み込み、この素子温と所定値をステップ3において比較する。
【0033】
ここで、所定値にはホットリスタート時でないと達し得ない素子温を予め設定している。したがって、素子温が所定値を超えているときにはホットリスタート時であると判断し、ステップ8、9に進んで活性判定フラグ=1かつ活性判定済フラグ=1としたあと今回の処理を終了する。
【0034】
エンジン冷間状態で空燃比センサ16に対してヒータ通電を行った当初はセンサ素子温が所定値以下の状態にあるので、ステップ3よりステップ4に進み、そのときのセンサ出力(つまり低温時出力)をサンプル値に移し、ステップ5において基準電圧からこのサンプル値を差し引いた値を更新量として計算する。
【0035】
ここで、基準電圧は基準センサ(アース浮きのほか製造バラツキおよび経時劣化のいずれもない空燃比センサ)のヒータ非通電状態での低温時出力で、予め定まる値である。したがって、アース浮きのある場合にはサンプル値のほうが基準電圧より大きくなるため更新量は正の値となる。製造バラツキのある場合はセンサ毎に更新量が正の値になったり負の値になったりする。経時劣化により仮にセンサ出力が大きくなる側にずれるとすれば、こうした経時劣化の生じたセンサでは更新量が正の値になる。
【0036】
このようにして演算した更新量は空燃比センサの活性判定(図3のフローチャートで後述)で用いるためメモリ(RAM)に保存する。また、更新量の演算を一回限りで終了させるためステップ7で更新量演算済フラグ=1とする。このフラグの1へのセットにより次回からはステップ2以降に進むことができない。
【0037】
図3のフローチャートは空燃比センサが活性状態となったかどうかを判定するためのもので、一定時間毎(たとえば10ms毎)に実行する。
【0038】
ステップ11では活性判定済フラグをみる。このフラグもイグニッションスイッチをOFFからONにしたタイミングでのCPUによるデータ初期化によりゼロの状態にあるためステップ12に進み、更新量演算済フラグをみる。更新量演算済フラグ=0であるときには更新量が演算されていないので、そのまま今回の処理を終了する。
【0039】
更新量演算済フラグ=1になるとステップ13に進み、そのときのセンサ出力とメモリに格納されている更新量を読み込む。このうち更新量を用いステップ14、15において、
【0040】
【数1】
上限判定値=上限基準値+更新量、
下限判定値=下限基準値+更新量、
の式により2つの活性判定レベル(上限判定値と下限判定値)を演算する。
【0041】
ここで、数1式の上限基準値、下限基準値は基準センサに対してリッチ側、リーン側の活性判定タイミングを決めているもので、予め与えられる値である。
【0042】
このようにして演算した活性判定レベルとセンサ出力とをステップ16で比較する。センサ出力が上限判定値以上になったかまたはセンサ出力が下限判定値以下になったとき空燃比センサが活性状態になったと判断し、ステップ17に進んで活性判定フラグ=1とする。また、活性判定を一回で終了するためステップ18で活性判定済フラグ=1とする。この活性判定済フラグの1へのセットにより次回以降ステップ12に進むことができない。
【0043】
図4のフローチャートは空燃比フィードバック補正係数αを演算するためのもので、Ref信号(4気筒エンジンではクランク角で180度毎の信号、6気筒エンジンではクランク角で120度毎の信号)の入力毎に実行する。
【0044】
ステップ21では活性判定フラグをみる。このフラグもイグニッションスイッチをOFFからONにしたタイミングでのデータ初期化によりゼロの状態にあるので、始動当初はステップ22に進み空燃比フィードバック補正係数αをクランプする(α=1.0)。
【0045】
活性判定フラグ=1となればステップ23に進み、他の空燃比フィードバック条件が成立しているかどうかみる。空燃比センサが活性状態にあることも空燃比フィードバック条件の一つであるため、これ以外の条件をここでは「他の空燃比フィードバック条件」として区別している。この「他の空燃比フィードバック条件」にはたとえば空燃比センサが故障していないことなどがある。他のフィードバック条件のいずれかが成立していないときはステップ22に進んで空燃比フィードバック補正係数αをクランプし、他の空燃比フィードバック条件もすべて成立したときステップ24、25に進み、センサ出力に基づいて空燃比フィードバック補正係数αを演算する。
【0046】
ここで、冷間始動時の本実施形態の作用を図5を参照して説明する。
【0047】
まず基準センサの場合には更新量がゼロであることから、上限判定値は上限基準値に、また下限判定値も下限基準値に等しく、したがって基準センサの場合のセンサ出力が下限判定値(=下限基準値)に達するタイミングは従来と変わらずt2である。
【0048】
これに対して、アース浮きがある場合にセンサ出力が基準電圧より高い位置から始まる。始動直後のt1のタイミングで図2のフローが実行されたとすれば、t1のタイミングでのセンサ出力が低温時出力Aとしてサンプリングされ、このAの値と基準電圧との差が更新量として算出される。そして、この更新量を用いて活性判定レベルが演算されると、上限判定値は上限基準値より更新量の分だけ高く、また下限判定値も下限基準値より更新量の分だけ高くなる(破線参照)。このため、アース浮きがある場合のセンサ出力が下限判定値に達するタイミングがt3からt2′へと早まり、基準センサの場合の活性タイミングであるt2とほぼ同様のタイミングとなる。
【0049】
このように、本実施形態によれば、素子温に基づいて冷間始動時であることを判定したときのセンサ出力を低温時出力としてサンプリングし、この低温時出力に基づいて活性判定レベルを設定し、この活性判定レベルとセンサ出力との比較により空燃比センサが活性状態となったかどうかを判定するようにしたので、センサ出力にアース浮きのほか製造バラツキがあったり経時劣化が生じることがあっても、基準センサの場合とほぼ変わらないタイミングで活性判定を行わせることができる。
【0050】
また、活性判定レベルを設定するに際しては、低温時出力の基準電圧からのズレ量を更新量として演算し、この更新量で活性判定レベルの基準値を上下方向にずらせた値を活性判定レベルとして演算するようにしたので、低温時出力の基準電圧からのずれ量に応じて活性判定レベルの基準値からのシフト量が変化し、そのぶん活性判定レベルの演算精度がよくなる。
【0051】
図6のフローチャートは第2実施形態で、第1実施形態の図2と置き換わるものである。図2と同一部分には同一のステップ番号をつけている。
【0052】
第2実施形態は素子温センサ17を設けることなく冷間始動時かどうかを判定するようにしたものである。すなわち、ステップ31でスタータスイッチのONからOFFへの切換タイミング(始動)からの経過時間と所定値を比較し、所定値未満であれば始動直後にあると判断してステップ32に進み、前回のエンジン停止時水温TWSTP(不揮発性メモリに記憶させている)から今回始動時水温TWSTを差し引いた値を温度差ΔTWとして計算し、この温度差ΔTWと所定値を比較する。ホットリスタート時であれば、前回エンジン停止時水温TWSTPと今回始動時水温TWSTとのあいだにほとんど差がないので、ΔTWが所定値未満であればホットリスタート時であると判断してステップ8、9の処理に進み、これに対してΔTWが所定値以上であるとき(つまり冷間始動時)だけステップ4以降に進んで活性判定レベルの更新量を計算する。
【0053】
このように第2実施形態では既存の水温センサ15を用いることで冷間始動時であるかどうかを判定できるため素子温センサを設けることが必要でなく、コスト的に安価である。
【0054】
実施形態では、活性判定レベル設定手段が、低温時出力の基準電圧からのずれ量を活性判定レベルの更新量として演算する手段と、この更新量で活性判定ベルの基準値をシフトさせた値を活性判定レベルとして演算する手段とからなる場合で説明したが、これに限られるものでない。たとえば、次のように活性判定レベル設定してもかまわない。
【0055】
〈1〉活性判定レベルが下限基準値である場合にセンサ出力がこの下限基準値以下となったときセンサが活性状態になったと判定する場合:
▲1▼低温時出力が基準電圧より大きいとき下限基準値を基準センサに対する下限基準値よりも大きな値に設定する(第3実施形態)。▲2▼低温時出力が基準電圧より小さいとき下限基準値を基準センサに対する下限基準値よりも小さな値に設定する(第4実施形態)。
【0056】
〈2〉活性判定レベルが上限基準値である場合にセンサ出力がこの上限基準値以上となったときセンサが活性状態になったと判定する場合:
▲1▼低温時出力が基準電圧より大きいとき上限基準値を基準センサに対する上限基準値よりも大きな値に設定する(第5実施形態)。▲2▼低温時出力が基準電圧より小さいとき上限基準値を基準センサに対する上限基準値よりも小さな値に設定する(第6実施形態)。
【0057】
このように、第3から第6までの実施形態によれば、低温時出力に基づいて活性判定レベルを動かすようにしたので、活性判定タイミングが大きく遅れたり早すぎることがない。
【0058】
実施形態ではヒータ付きの空燃比センサで説明したが、ヒータ付きでない空燃比センサにも本発明を適用できる。空燃比センサを設ける位置も触媒上流に限定されるものでなく、触媒下流に設けられる空燃比センサにも適用がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態の制御システム図。
【図2】更新量の演算を説明するためのフローチャート。
【図3】活性判定を説明するためのフローチャート。
【図4】空燃比フィードバック補正係数の演算を説明するためのフローチャート。
【図5】一実施形態の作用を説明するための波形図。
【図6】第2実施形態の更新量の演算を説明するためのフローチャート。
【図7】第1の発明のクレーム対応図。
11 コントロールユニット
16 空燃比センサ
17 素子温センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an activity determination device for an air-fuel ratio sensor.
[0002]
[Prior art]
In a gasoline engine equipped with a three-way catalyst in the exhaust passage, the exhaust gas purification performance improves when the air-fuel ratio feedback control is started as soon as possible after cold start, so the air-fuel ratio sensor is activated by heating the heater, etc. Even so, the air-fuel ratio feedback control is started at the timing when the air-fuel ratio sensor is activated (see JP-A-10-73564).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the sensor output of the air-fuel ratio sensor (hereinafter simply referred to as “sensor output”) is obtained by measuring the current value flowing through the resistance value of the sensor element. During cold start, the sensor element resistance increases as the sensor element temperature rises. Since the value gradually increases (increases) or gradually decreases (decreases), when determining whether the air-fuel ratio sensor is activated, the upper limit reference value (lean side reference value) and the lower limit reference value (rich) of the sensor output and the activation determination level Side reference value), and it is determined that the air-fuel ratio sensor is activated at the timing when the sensor output becomes equal to or higher than the upper limit reference value or lower than the lower limit reference value.
[0004]
However, when the activity determination level is a constant value as in the conventional device, if the ground of the current detection circuit including the sensor element resistance is not sufficiently grounded (this phenomenon is hereinafter referred to as “earth floating”), The sensor output at that time shifts to a higher side than when no ground float occurs, so the timing of the activity determination is delayed or vice versa.
[0005]
To explain this further, in FIG. 5, the waveform of the sensor output in the case of a reference sensor (which is an air-fuel ratio sensor not only having no ground floating but also causing manufacturing variations and deterioration with time described later) is indicated by a solid line and ground. The waveform of the sensor output when there is a float is shown as a model with a one-dot chain line. First, when there is no ground floating, when the heater energization is started at the cold start, the sensor output gradually decreases (decreases) after maintaining the reference voltage for a while. Then, it is determined that the air-fuel ratio sensor is activated at the timing t2 when the sensor output reaches the lower limit reference value. On the other hand, when there is ground floating, the sensor output starts from a position higher than the reference voltage, so the timing at which the sensor output reaches the lower limit reference value is t3, and the activation determination timing is delayed compared to when there is no ground floating. Note that FIG. 5 illustrates a sensor in which the sensor output gradually decreases with heater heating, but a sensor in which the sensor output gradually increases (increases) with heater heating may be used. At this time, when there is a ground lift contrary to the above, the timing for reaching the upper limit reference value (activation determination timing) is too early than when there is no ground lift.
[0006]
In this way, if the timing of the activation determination is delayed, the exhaust purification performance is deteriorated that much, and if the timing is too early, the air-fuel ratio feedback control is started without the reliability of the sensor output. become.
[0007]
Up to this point, we have described the case where there is a ground float as one of the cases where the sensor output deviates from the reference voltage, but the deviation from the reference voltage during cold start also occurs when there is manufacturing variation in the sensor output. This also occurs due to deterioration of the sensor output over time. In this case, the sensor output during cold shifts to a higher side or a lower side with respect to the reference voltage.
[0008]
Therefore, in the present invention, the sensor output at the cold start is sampled as the output at the low temperature, and the activation judgment level is set based on the output at the low temperature, so that the deviation from the reference voltage at the cold start becomes the sensor output. It is an object of the present invention to make it possible to make an activity determination at almost the same timing as in the case of the reference sensor even if it occurs.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As shown in FIG. 7, the first invention includes an air-
[0010]
In the second invention, in the first invention, when the activity determination level is the lower limit reference value, it is determined that the air-fuel ratio sensor is activated when the sensor output becomes equal to or lower than the lower limit reference value.
[0011]
In the third invention, when the activity determination level is the upper limit reference value in the first invention, it is determined that the air-fuel ratio sensor is activated when the sensor output becomes equal to or higher than the upper limit reference value.
[0012]
In a fourth aspect, when the low temperature output is greater than a reference voltage in the second aspect, the lower limit reference value is set to a value larger than the lower limit reference value for the reference sensor.
[0013]
In a fifth aspect, when the low temperature output is smaller than a reference voltage in the second aspect, the lower limit reference value is set to a value smaller than the lower limit reference value for the reference sensor.
[0014]
In a sixth aspect, when the low temperature output is greater than a reference voltage in the third aspect, the upper limit reference value is set to a value larger than the upper limit reference value for the reference sensor.
[0015]
In a seventh aspect, when the low temperature output is smaller than a reference voltage in the third aspect, the upper limit reference value is set to a value smaller than the upper limit reference value for the reference sensor.
[0016]
According to an eighth aspect of the present invention, in the first aspect, the activity determination level setting means 24 calculates an amount of deviation from the reference voltage of the low temperature output as an update amount of the activity determination level, and an activity determination is performed using this update amount. And means for calculating a value obtained by shifting the reference value of the level as the activity determination level.
[0017]
According to a ninth aspect of the invention, there is provided a means for detecting the element temperature of the air-fuel ratio sensor in the first aspect of the invention.
[0018]
According to a tenth aspect of the invention, there is provided a means for detecting the engine water temperature in the first aspect of the invention, and when the difference between the value at the previous engine stop and the value at the current start of the engine water temperature is a predetermined value or more, a cold start is performed. It is determined that it is time.
[0019]
【The invention's effect】
In the first, second, and third inventions, the activity determination level is set based on the low temperature output. Therefore, even if the sensor output has a grounding float or manufacturing variation or deterioration with time, The activity determination can be performed at a timing almost the same as that of the sensor.
[0020]
For example, when it is determined that the sensor has been activated when the sensor output falls below the lower limit reference value, the activation determination timing is delayed if the lower limit reference value is constant even when the low temperature output is greater than the reference voltage. However, according to the fourth aspect of the invention, the activation determination timing is advanced by increasing the lower limit reference value. In the same case, if the lower limit reference value is constant even when the low temperature output is smaller than the reference voltage, the activation determination timing is too early. According to the fifth aspect of the invention, however, the lower limit reference value can be reduced. The activity determination timing is delayed.
[0021]
Similarly, when it is determined that the sensor is activated when the sensor output is equal to or higher than the upper limit reference value, if the upper limit reference value is constant even when the low temperature output is greater than the reference voltage, the activation determination timing is Although it is too early, according to the sixth aspect of the invention, the activity determination timing is delayed by increasing the upper limit reference value. In the same case, the activation determination timing is too late if the upper limit reference value is constant even when the low temperature output is smaller than the reference voltage. However, according to the seventh aspect, the upper limit reference value can be reduced. The activity determination timing is advanced.
[0022]
As described above, according to the fourth to seventh inventions, the activity determination level such as the lower limit reference value and the upper limit reference value is moved based on the low temperature output, so that the activity determination timing is greatly delayed or too early. There is no.
[0023]
According to the eighth aspect of the invention, the shift amount from the reference value of the activity determination level changes according to the amount of deviation from the reference voltage of the low temperature output, so that the calculation accuracy of the activity determination level is improved.
[0024]
According to the ninth aspect, the cold start time can be accurately determined.
[0025]
According to the tenth aspect, it is possible to determine the cold start time without providing means for detecting the element temperature.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In FIG. 1,
[0027]
The
[0028]
Here, the air-fuel ratio feedback control is a control that causes the exhaust air-fuel ratio to periodically swing around the stoichiometric air-fuel ratio. At this time, the three-
[0029]
Now, after the cold start, it is better to enter the air-fuel ratio feedback control as soon as possible so that the exhaust purification performance is improved. Therefore, the air-
[0030]
The contents of this control executed by the
[0031]
The flowchart of FIG. 2 is for calculating the update amount of the activity determination level, and is executed at regular intervals (for example, every 10 ms).
[0032]
In
[0033]
Here, an element temperature that cannot be reached unless hot restart is set in advance as the predetermined value. Accordingly, when the element temperature exceeds the predetermined value, it is determined that the hot restart is being performed, and the process proceeds to
[0034]
When the heater is energized to the air-
[0035]
Here, the reference voltage is a predetermined value that is a low-temperature output of the reference sensor (air-fuel ratio sensor that is free of grounding, and has neither manufacturing variation nor deterioration over time) in a heater non-energized state. Therefore, when the ground is floating, the sample value is larger than the reference voltage, so the update amount is a positive value. If there is a manufacturing variation, the renewal amount becomes a positive value or a negative value for each sensor. Assuming that the sensor output shifts to a larger side due to deterioration over time, the update amount becomes a positive value in a sensor in which such deterioration over time has occurred.
[0036]
The update amount calculated in this way is stored in a memory (RAM) for use in determining the air-fuel ratio sensor activity (described later in the flowchart of FIG. 3). In addition, in order to finish the calculation of the update amount only once, the update amount calculated flag is set to 1 in
[0037]
The flowchart of FIG. 3 is for determining whether or not the air-fuel ratio sensor has been activated, and is executed at regular time intervals (for example, every 10 ms).
[0038]
In
[0039]
When the update amount calculated flag = 1, the process proceeds to step 13 where the sensor output at that time and the update amount stored in the memory are read. Of these, the update amount is used in
[0040]
[Expression 1]
Upper limit judgment value = upper limit reference value + update amount,
Lower limit judgment value = lower limit reference value + update amount,
Two activity determination levels (upper limit determination value and lower limit determination value) are calculated by the following formula.
[0041]
Here, the upper limit reference value and the lower limit reference value in
[0042]
In
[0043]
The flowchart in FIG. 4 is for calculating the air-fuel ratio feedback correction coefficient α, and inputs a Ref signal (a signal for every 180 degrees in crank angle for a 4-cylinder engine and a signal for every 120 degrees in crank angle for a 6-cylinder engine). Run every time.
[0044]
In
[0045]
If the activation determination flag = 1, the process proceeds to step 23 to check whether another air-fuel ratio feedback condition is satisfied. Since the air-fuel ratio sensor is in an active state is also one of the air-fuel ratio feedback conditions, other conditions are distinguished here as “other air-fuel ratio feedback conditions”. This “other air-fuel ratio feedback condition” includes, for example, that the air-fuel ratio sensor has not failed. When any of the other feedback conditions is not satisfied, the routine proceeds to step 22 where the air-fuel ratio feedback correction coefficient α is clamped. When all the other air-fuel ratio feedback conditions are also satisfied, the routine proceeds to
[0046]
Here, the operation of the present embodiment at the time of cold start will be described with reference to FIG.
[0047]
First, since the update amount is zero in the case of the reference sensor, the upper limit determination value is equal to the upper limit reference value, and the lower limit determination value is also equal to the lower limit reference value. Therefore, the sensor output in the case of the reference sensor is lower limit determination value (= The timing of reaching the lower limit reference value) is t2 as before.
[0048]
On the other hand, when there is a ground floating, the sensor output starts from a position higher than the reference voltage. If the flow in FIG. 2 is executed at the timing t1 immediately after the start, the sensor output at the timing t1 is sampled as the low temperature output A, and the difference between the value of A and the reference voltage is calculated as the update amount. The When the activity determination level is calculated using this update amount, the upper limit determination value is higher than the upper limit reference value by the update amount, and the lower limit determination value is also higher than the lower limit reference value by the update amount (dashed line). reference). For this reason, the timing at which the sensor output reaches the lower limit judgment value when there is ground floating is accelerated from t3 to t2 ′, and is substantially the same timing as t2 which is the activation timing in the case of the reference sensor.
[0049]
As described above, according to the present embodiment, the sensor output when it is determined that the engine is cold start based on the element temperature is sampled as the low temperature output, and the activation determination level is set based on the low temperature output. However, since it is determined whether the air-fuel ratio sensor is in an active state by comparing the activation determination level with the sensor output, the sensor output may have a manufacturing variation or deterioration with time in addition to the ground floating. However, the activity determination can be performed at a timing almost the same as that of the reference sensor.
[0050]
Also, when setting the activity determination level, the amount of deviation from the reference voltage of the low temperature output is calculated as the update amount, and the value obtained by shifting the reference value of the activity determination level in the vertical direction by this update amount is used as the activity determination level. Since the calculation is performed, the shift amount from the reference value of the activity determination level changes according to the deviation amount of the low temperature output from the reference voltage, and the calculation accuracy of the activity determination level is improved.
[0051]
The flowchart of FIG. 6 is a second embodiment, which replaces FIG. 2 of the first embodiment. The same step numbers are assigned to the same parts as in FIG.
[0052]
In the second embodiment, it is determined whether or not it is during cold start without providing the
[0053]
In this way, in the second embodiment, it is not necessary to provide an element temperature sensor because it is possible to determine whether or not it is a cold start by using the existing
[0054]
In the embodiment, the activity determination level setting means calculates a deviation amount from the reference voltage of the low temperature output as the update amount of the activity determination level, and a value obtained by shifting the reference value of the activity determination bell by this update amount. Although the case where it comprises a means for calculating the activity determination level has been described, it is not limited to this. For example, the activity determination level may be set as follows.
[0055]
<1> When determining that the sensor is activated when the sensor output is equal to or lower than the lower limit reference value when the activity determination level is the lower limit reference value:
(1) When the low temperature output is larger than the reference voltage, the lower limit reference value is set larger than the lower limit reference value for the reference sensor (third embodiment). (2) When the low temperature output is smaller than the reference voltage, the lower limit reference value is set to a value smaller than the lower limit reference value for the reference sensor (fourth embodiment).
[0056]
<2> When determining that the sensor is activated when the sensor output is equal to or higher than the upper limit reference value when the activity determination level is the upper limit reference value:
(1) When the low temperature output is larger than the reference voltage, the upper reference value is set to a value larger than the upper reference value for the reference sensor (fifth embodiment). (2) When the low temperature output is smaller than the reference voltage, the upper reference value is set to a value smaller than the upper reference value for the reference sensor (sixth embodiment).
[0057]
Thus, according to the third to sixth embodiments, the activation determination level is moved based on the low temperature output, so that the activation determination timing is not greatly delayed or too early.
[0058]
Although the embodiment has been described with an air-fuel ratio sensor with a heater, the present invention can also be applied to an air-fuel ratio sensor without a heater. The position where the air-fuel ratio sensor is provided is not limited to the upstream side of the catalyst, and the present invention is applicable to an air-fuel ratio sensor provided downstream of the catalyst.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a control system diagram of one embodiment.
FIG. 2 is a flowchart for explaining calculation of an update amount.
FIG. 3 is a flowchart for explaining an activity determination.
FIG. 4 is a flowchart for explaining calculation of an air-fuel ratio feedback correction coefficient.
FIG. 5 is a waveform diagram for explaining the operation of the embodiment;
FIG. 6 is a flowchart for explaining calculation of an update amount according to the second embodiment.
FIG. 7 is a diagram corresponding to a claim of the first invention.
11
Claims (10)
冷間始動時であるかどうかを判定する手段と、
この判定結果より冷間始動時であればそのときのセンサ出力を低温時出力としてサンプリングする手段と、
この低温時出力に基づいて活性判定レベルを設定する手段と、
センサ出力とこの活性判定レベルとの比較により空燃比センサが活性したかどうかを判定する手段と
を設けたことを特徴とする空燃比センサの活性判定装置。An air-fuel ratio sensor in which the resistance value of the element increases or decreases as the element temperature rises;
Means for determining whether it is during cold start;
If it is a cold start from this determination result, means for sampling the sensor output at that time as a low temperature output,
Means for setting the activity determination level based on the low temperature output;
An apparatus for determining an activity of an air-fuel ratio sensor, comprising means for determining whether or not the air-fuel ratio sensor is activated by comparing the sensor output with the activity determination level.
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