JPH01224431A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

まず、大気番と内燃機関の排気ガスとの酸素濃度の差に
応じた起電力を発生する酸素センサ部と、この大気ヰと
比較するための排気ガス中に酸素を出入するためにポン
プ電流を流す酸素ポンプ部を備えた広域空燃比センサを
用い、酸素センサ部の出力電圧が所定値になるようにポ
ンプ電流を制御し、このポンプ電流の大きさによって内
燃機関の空燃比を検出することが行われており（実開昭
６２−１８６５９号公報参照）、このような空燃比検出
装置を用いて内燃機関の空燃比制御が行われている。上
記のような空燃比検出装置は、空燃比をリッチ側からリ
ーン側まで連続的に測定することができる。

又、上記した広域空燃比センサ８０は第６図に示すよう
にヒータ８７を有しており、このヒータ８７の加熱によ
り所定温度に保たれることにより活性化し、正常に作動
するようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記した従来装置ではヒータ８７がバッ
テリ８９と接地間に接続された単純な構成となっている
ため、例えばコネクタの接触不良などでヒータ８７に電
圧が印加されなくなってもこれを検出できなかった。こ
のようにヒータ８７が断線等で正常に作動してない状態
では、広域空燃比センサ８０の出力はリーン側にずれて
しまう。

このため、この異常時の出力値を信用して空燃比のフィ
ードバックコントロールを行うと、実際の空燃比は目標
よりリッチ側になってしまい、ドライバビリティや排ガ
スの悪化を生じ、最悪時には失火やエンストに至るとい
う課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するために成された
ものであり、ドライバビリティや排ガスの悪化、あるい
は失火やエンストの発生を防止することができる内燃機
関の空燃比制御装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る内燃機関の空燃比制御装置は、広域空燃
比センサのヒータを含むホイーストンブリッジ回路と、
ホイーストンブリッジ回路の出力の平衡が所定値以上ず
れたことを検出する不平衡検出手段と、この不平衡が検
出された際にフィードバック制御を停止させるフィード
バック停止手段を設けたものである。

〔作　用〕

この発明による不平衡検出手段はヒータを含むホイース
トンブリッジ回路の出力の平衡が所定値以上ずれたこと
を検出する。フィードバック停止手段はこの平衡がずれ
た際に空燃比のフィードバック制御を停止させる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面とともに説明する。第１
図において、エアクリーナ１から吸入された空気は絞り
弁３、サージタンク４、吸気ポート５及び吸気弁６を含
む吸気通路１２を介して機関本体７の燃焼室８へ送られ
る。吸気通路１２には負圧センサ４８が設けられており
、この負圧センサ４８は電子制御部４０に接続されてい
る。絞り弁３は運転室のアクセルペダル１３に連動する
。

燃焼室８はシリンダヘッド９、シリンダブロック１０及
びピストン１１によって区画され、混合気の燃焼によっ
て生成された排気ガスは排気弁１５、排気ポート１６、
排気多岐管１７及び排気管１８を介して大気に放出され
る。バイパス通路２１は絞り弁３の上流とサージタンク
４とを接続し、バイパス流量制御弁２２をバイパス通路
２１の流通断面積を制御して、アイドリング時の機関回
転速度を一定に維持する。吸気温センサ２８は吸気通路
１２に設けられて吸気温を検出し、スロットル位置セン
サ２９は絞り弁３の開度を検出する。又、水温センサ３
０はシリンダブロック１０に取り付けられて冷却水温度
を検出し、空燃比検出装置３１は排気多岐管１７の集合
部に取り付けられてバッテリＥにスイッチ７９を介して
接続され、集合部における空燃比を検出する。クランク
角センサ３２は機関本体７のクランク軸に結合する配電
器３３の軸３４の回転からクランク軸のクランク角及び
クランク軸回転数を検出する。３６は変速機である。

吸気温センサ２８、スロットル位置センサ２９、水温セ
ンサ３０．バッテリ３７、電圧センサ４８、空燃比検出
装置３１及びクランク角センサ３２の出力は電子制御部
４０へ送られる。燃料噴射弁４１は各気筒に対応して各
吸気ポート５の近傍に設けられ、ポンプ４２は燃料を燃
料タンク４３から燃料通路４４を介して燃料噴射弁４１
へ送る。電子制御部４０は各センサからの入力信号をパ
ラメータとして燃料噴射量を計算し、計算した燃料噴射
量に対応したパルス幅の電気パルスを燃料噴射弁４１へ
送る。この燃料噴射弁４１は上記パルス幅に応じて開弁
し、燃料を噴射する。

電子制御部４０はまたバイパス流量制御弁２２、点火コ
イル４６を制御する。この点火コイル４６の２次側は配
電器３３へ接続されている。

この第１図の電子制御噴射式内燃機関のシステムはＤ−
Ｊ方式の燃料噴射システムであり、少なくとも負圧セン
サ４８の出力値とエンジン回転検出センサ３２との出力
値に基づいて、基本噴射パルス時間を演算し、この基本
噴射パルス時間に吸気温センサ２８からの信号による補
正、過渡補正ならびに空燃比センサフィードバレク補正
などが行われて、燃料噴射弁４１の燃料噴射が―標空燃
比になるように決定される。

第２図は電子制御部４０の詳細を示すブロック図である
。電子−９Ｂ部４０はマイクロプロセッサからなり、演
算ならびに制御を行うＣＰＵ　（中央処理装置）５６、
後述する補正処理プログラムおよびその他のバイパス流
量制御処理などを行うためのプログラムが格納されるＲ
ＯＭ　（リード・オンリ・メモリ）５７、演算途中のデ
ータを一時的に記憶するＲＡＭ５Ｂ、機関停止時にも補
助電源より供給を受けて、必須のデータの記憶を保持す
る不揮発性記憶素子としての第２のＲＡＭ５９、Ａ／Ｄ
　（アナログ／ディジタル）変換器６０、ｌ１０（入力
／出力）器６１及びバス６２から成る。

スロットル位置センサ２９、負圧センサ４８、吸気温セ
ンサ２８、水温センサ３０、不平衡検出手段３８、空燃
比検出装置３１およびバッテリ３７の出力はＡ／Ｄ変換
器６０へ送られる。また、クランク角センサおよび回転
数センサ３２の出力はＴ１０器６１へ送られ、バイパス
流量制御弁２２、燃料噴射弁４１、点火コイル４６はＴ
１０器６１を介してＣＰＵ５６から入力を受けるように
なっている。

次に、以上の構成の電子制御部４０を用いて、目標空燃
比を算出し、この目標空燃比を補正し、この補正後の目
標空燃比となるように燃料供給装置を制御する例を説明
する。なお、処理のためのプログラムはＲＯＭ５７に格
納されている。

第３図は空燃比検出装置３Ｉの構成を示し、広域空燃比
センサ８０と空燃比検出回路８１とからなる。広域空燃
比センサ８０は、大気圧と内燃機関の排気ガスの酸素濃
度の差に応じた起電力を発生する固体電解質酸素センサ
部８２と、この酸素センサ部８２の出力電圧が所定値に
なるようにポンプ電流を流す固体電解質酸素ポンプ部８
３とこれらを活性化するために加熱するヒータ８７から
成る。又、空燃比検出回路８１は、酸素センサ部８２の
起電力の差値検出回路８４、ポンプ電流ｉｐの供給回路
８５、電流電圧変換回路８６及び電圧増幅回路８８から
成る。

次に、第３図に示した空燃比検出装置３１の動作を説明
する。差値検出回路８４は酸素センサ部８２の出力と基
準電圧との差を検出し、この差信号をポンプ電流供給回
路８５に送る。ポンプ電流供給回路８５は上記差信号に
応じたポンプ電流ｉｐを酸素ポンプ部８３に供給する。

これにより酸素が運ばれて酸素センサ部８２の出力が変
り、基準値と一致するようにフィードバック制御される
。

ポンプ電流ｉＰにより運ばれる酸素量が空燃比に対応す
る。従って、ポンプ電流ｉＰを変換回路８６により電圧
に変換し、これをさらに増幅回路８８により増幅し、空
燃比信号３９として電子制御部４０に入力する。

第４図において、広域空燃比センサ８０のヒータ８７（
抵抗値Ｒ，）は抵抗Ｒ，，Ｒ，，Ｒ，と共にホイースト
ンブリッジ回路を構成し、ＲｒＲａ−Ｒ１Ｒ，の関係に
ある。Ａ点とＢ点の電圧は等しくなっている。不平衡検
出手段３８は、オペアンプ３９と抵抗Ｒ３〜Ｒ１と基準
電圧Ｖ□、から構成されるｅＲ５〜Ｒ１はＲ１−Ｒ４の
値に比較して十分大きな値に設定され、オペアンプ３９
と抵抗Ｒｓ〜Ｒ８からなる差動増幅器の増幅率に抵抗Ｒ
ｌ””’　Ｒａが影響を与えないようにしている。

今、仮にＲｓ　＝　Ｒ＆　−Ｒｔ　＝　Ｒｍ　−Ｒとす
ると、ヒータ８７の接続が正常な場合にはＡ点の電圧■
。

とＢ点の電圧Ｖ、がＶ　ａ　”　Ｖ　ｓとなり、出力点
である０点の電圧ｖｃはＶ　ｃ−Ｖ　、　！、となる０
次に、ヒータ８７のコネクタに接触不良あるいはヒータ
８７に断線が生じた場合にはｖＡがバッテリ８９の電圧
となり、ＶＣ−Ｖｌ−ＶＡ＋Ｖａｚｙ、ＶＡ＞Ｖｌとな
り、■。は■□、よりＶ、−Ｖ、だけ小さくなる。さら
に、ヒータ８７のコネクタが何らかの原因でショートし
た場合には、■。−Ｖ、−Ｖえ＋ｖｏＦｌｖＡ−〇とな
り、ｖｃ””　■、＋Ｖｌｌ！Ｆとなる。ｖｃはＡ／Ｄ
コンバータ６０に入力される。ΔＶ　Ｉｌｌ！ＦをＲ２
、のバラツキを含めた値とした場合、ＶＣ−Ｖｌｌ！Ｆ
±ΔＶ□１以内であれば正常、範囲外ならば異常と判定
することができる。

次に、第１図の制御装置の動作を第５図のフローチャー
トによって説明する゛。ス夢ツブ１０１では機関回転数
をクランク角センサ３２の出力から読み込み、ステップ
１０２で負圧センサ４８の出力から吸気管負圧を読み込
む。ステップ１０３では水温、吸気温等の機関状態パラ
メータを読み込む。ステップ１０４では、読み込まれた
回転数と吸気管負圧とから燃料噴射弁４１を駆動するた
めの基本パルス幅を演算する。ステップ１０５では、基
本パルス幅を水温、吸気温等の値により補正する。ステ
ップ１０６では、不平衡検出手段３８の出力からホイー
ストンブリッジ回路の出力が平衡か否かを判定し、平衡
でない場合にはヒータ８７に断線等が生じたと判定し、
空燃比フィードバック制御を停止してステップ１１１に
進み、ステップ１０５までに計算したパルス幅で燃料噴
射弁４１を駆動する。ステップ１０６で平衡な場合には
ヒータ８７が正常と判定し、ステップ１０７で空燃比検
出装置３１の出力から実空燃比を読み込み、ステラ７’
１０Ｂでは目標空燃比を算出し、ステップ１０９では目
標空燃比と実空燃比の偏差に応じて燃料パルス幅補正係
数を算出し、ステップ１１０では算出された補正係数に
よってパルス幅を補正し、ステップ１１１で補正したパ
ルス幅で燃料噴射弁４１を駆動する。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、広域空燃比センサを活
性化するためのヒータを含む抵抗によりホイーストンブ
リッジ回路を構成し、該回路の出力の不平衡により上記
したヒータの断線あるいはコネクタ不良を判定し、空燃
比のフィードバック制御を停止するようにしており、広
域空燃比センサの異常出力に応じたフィードバック制御
による、ドライバビリティや排ガスの悪化、さらには失
火やエンストを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明装置の構成図、第２図はこの発明によ
る電子制御部の構成図、第３図はこの発明による空燃比
検出装置の構成図、第４図はこの発明によるヒータ異常
検出機構の回路図、第５図はこの発明装置の動作を示す
フローチャート、第６図は従来のヒータの電気接続図で
ある。 ２日・・・吸気温センサ、２９・・・スロットル位置セ
ンサ、３０・・・水温センサ、３１・・・空燃比検出装
置、３２・・・クランク角センサ、３８・・・不平衡検
出手段、４０・・・電子制御部、４１・・・燃料噴射弁
、４８・・・負圧センサ、８０・・・広域空燃比センサ
、８２・・・酸素センサ部、８３・・・酸素ポンプ部、
８７・・・ヒータ。 なお、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 大気と内燃機関の排気ガスの酸素濃度の差に応じた電圧
   を発生する酸素センサ部とこの電圧が所定値となるよう
   にポンプ電流を流す酸素ポンプ部と酸素センサ部及び酸
   素ポンプ部を加熱するヒータからなる広域空燃比センサ
   を有し、上記ポンプ電流に応じた空燃比検出信号を出力
   する空燃比検出装置と、上記空燃比検出信号に基づいて
   空燃比が目標値となるよう混合気生成手段をフィードバ
   ック制御する制御部を備えた内燃機関の空燃比制御装置
   において、上記ヒータを含むホイーストンブリッジ回路
   と、ホイーストンブリッジ回路の出力の平衡が所定値以
   上ずれたことを検出する不平衡検出手段と、この不平衡
   が検出された際にフィードバック制御を停止させるフィ
   ードバック停止手段を備えたことを特徴とする内燃機関
   の空燃比制御装置。