JPH02150756A - Linear a/f sensor - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
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等の燃焼装置へ供給される混合気の
空燃比を検出するリニアA/Fセンサに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a linear A/F sensor that detects the air-fuel ratio of an air-fuel mixture supplied to a combustion device such as an internal combustion engine.
従来より、リニアA/Fセンサを用いて内燃機関等の燃
焼装置へ供給される混合気の空燃比(A/F)を検出し
、混合気の空燃比をフィードバック制御することが行わ
れている。第4図は従来のリニアA/Fセンサの全体構
成図である。Conventionally, a linear A/F sensor has been used to detect the air-fuel ratio (A/F) of a mixture supplied to a combustion device such as an internal combustion engine, and feedback control of the air-fuel ratio of the mixture has been carried out. . FIG. 4 is an overall configuration diagram of a conventional linear A/F sensor.
第4図において、セルユニット1はジルm1−7にて形
成されるとともに、拡散孔2により排気通路6と連通し
ている第1のチャンバC1と、図示しない通路によって
参照気体としての大気と連通している第2のチャンバC
2とを有している。即ち、排気通路6と第1のチャンバ
C1は拡散孔2を有した第1の隔壁3にて仕切られてお
り、第1のチャンバC1と第2のチャンバC2は第2の
隔壁4にて仕切られている。In FIG. 4, the cell unit 1 is formed of a girder m1-7, and has a first chamber C1 that communicates with an exhaust passage 6 through a diffusion hole 2, and communicates with the atmosphere as a reference gas through a passage (not shown). The second chamber C
2. That is, the exhaust passage 6 and the first chamber C1 are partitioned by the first partition wall 3 having the diffusion hole 2, and the first chamber C1 and the second chamber C2 are partitioned by the second partition wall 4. It is being
上記第1の隔壁3の排気通路6側及び第1のチャンバC
1側にはそれぞれポンプセル電極11A111Bが配設
されており、上記第1の隔壁3、ポンプセル電極11A
及びIIBにてポンプセル10が構成されている。な右
、ポンプセル電極11A、IIBはプラチナ製で多数の
微小孔が形成されている。そして、ポンプセル10は後
述するポンプ電流Ipの流れの方向に応じて、排気通路
6内から第1のチャンバC1内へ、もしくは第1のチャ
ンバC1内から排気通路6内へと酸素イオンを移動させ
る。The exhaust passage 6 side of the first partition wall 3 and the first chamber C
Pump cell electrodes 11A and 111B are disposed on the first side, respectively, and the first partition wall 3 and the pump cell electrode 11A are arranged on the first side.
and IIB constitute a pump cell 10. On the right, pump cell electrodes 11A and IIB are made of platinum and have many micropores formed therein. Then, the pump cell 10 moves oxygen ions from the inside of the exhaust passage 6 to the first chamber C1 or from the inside of the first chamber C1 to the inside of the exhaust passage 6 depending on the flow direction of the pump current Ip, which will be described later. .
一方、第2の隔壁4の第1のチャンバC1側には排ガス
側電極21が配設され、第2の隔壁4の第2のチャンバ
C2側には大気側電極22が配設されている。排ガス側
電極21及び大気側電極22はプラチナ製で多数の微小
孔が形成されている。On the other hand, an exhaust gas side electrode 21 is arranged on the second partition wall 4 on the first chamber C1 side, and an atmosphere side electrode 22 is arranged on the second partition wall 4 on the second chamber C2 side. The exhaust gas side electrode 21 and the atmosphere side electrode 22 are made of platinum and have a large number of micropores formed therein.
そして、上記第2の隔壁4、排ガス側電極21及び大気
側電極22にてセンサセル20が構成されている。セン
サセル20は上記第1のチャンバC1内に導かれた排気
ガス中の酸素濃度と、上記第2のチャンバC2内に導か
れた大気中の酸素濃度との差に応じた電気信号を出力す
る。The second partition wall 4, the exhaust gas side electrode 21, and the atmosphere side electrode 22 constitute a sensor cell 20. The sensor cell 20 outputs an electric signal according to the difference between the oxygen concentration in the exhaust gas introduced into the first chamber C1 and the oxygen concentration in the atmosphere introduced into the second chamber C2.
セルユニット1の排気通路6とは反対側の隔壁5にはヒ
ータ8が設けられ、このヒータ8へ電源9からの電力を
供給することによりセルユニット1全体が加熱されるよ
うになっている。A heater 8 is provided on the partition wall 5 on the side opposite to the exhaust passage 6 of the cell unit 1, and by supplying electric power from a power source 9 to the heater 8, the entire cell unit 1 is heated.
ところで、センサセル20の排気側電極21はアースさ
れており、大気側電極22は減算回路31の一側入力端
に接続されるとともにプルダウン抵抗R2を介してアー
スされている。また、減算回路31の+側入力端は基準
電圧電源EOに接続されている。そして、減算回路31
はセンサセル20の出力信号(センサセル出力電圧Vs
)と基準電圧電源Eoからの基準電気信号(基準電圧V
ref)との差をΔVs (=Vrer−Vs)として
出力する。即ち、排気ガス中の酸素濃度が理論空燃比(
A/F=14.7)における酸素濃度よりも低い状態(
混合気がリッチである状態)ではセンサセル出力電圧V
sは基準電圧Vref(=0.45V)よりも高くなり
、減算回路31の出力ΔVsは負(−)の信号となる。Incidentally, the exhaust side electrode 21 of the sensor cell 20 is grounded, and the atmosphere side electrode 22 is connected to one input terminal of the subtraction circuit 31 and grounded via a pull-down resistor R2. Further, the + side input terminal of the subtraction circuit 31 is connected to the reference voltage power source EO. And the subtraction circuit 31
is the output signal of the sensor cell 20 (sensor cell output voltage Vs
) and the reference electrical signal from the reference voltage power supply Eo (reference voltage V
ref) is output as ΔVs (=Vrer−Vs). In other words, the oxygen concentration in the exhaust gas is equal to the stoichiometric air-fuel ratio (
A/F=14.7)
When the air-fuel mixture is rich), the sensor cell output voltage V
s becomes higher than the reference voltage Vref (=0.45V), and the output ΔVs of the subtraction circuit 31 becomes a negative (-) signal.
そして、排気ガス中の酸素濃度が理論空燃比における酸
素濃度よりも高い状態(混合気がリーンである状態)で
はセンサセル出力電圧Vsは基準電圧Vref (−
0,45V)よりも低くなり、減算回路31の出力ΔV
sは正(+)の信号となる。Then, when the oxygen concentration in the exhaust gas is higher than the oxygen concentration at the stoichiometric air-fuel ratio (the air-fuel mixture is lean), the sensor cell output voltage Vs is the reference voltage Vref (-
0.45V), and the output ΔV of the subtraction circuit 31
s becomes a positive (+) signal.
一方、減算回路31の出力端はV−Iコンバータ32の
入力端に接続されており、V−Iコンバータ32は比例
係数演算器33と積分係数演算器34とから構成されて
いる。On the other hand, the output terminal of the subtraction circuit 31 is connected to the input terminal of a VI converter 32, and the VI converter 32 is composed of a proportional coefficient calculator 33 and an integral coefficient calculator 34.
比例係数演算器33は、所定のサンプリングタイムts
毎に減算回路31の出力ΔVsをKp倍し、
P=KpXΔVs (Kpは定数)を出力する
。The proportional coefficient calculator 33 calculates a predetermined sampling time ts.
For each time, the output ΔVs of the subtraction circuit 31 is multiplied by Kp, and P=KpXΔVs (Kp is a constant) is output.
積分係数演算器34は上記サンプリングタイムts毎に
減算回路31の出力ΔVsを積分するとともに、該積分
値をKi倍し、
1=KiX、I’ (ΔVs)dt (Kiは定数)
を出力する。The integral coefficient calculator 34 integrates the output ΔVs of the subtraction circuit 31 at each sampling time ts, and multiplies the integral value by Ki, 1=KiX, I' (ΔVs)dt (Ki is a constant).
Output.
そして、V−1コンバータ32は比例係数演算器33の
出力Pと積分係数演算器34の出力■とを加算し、
P+I=KpXΔVs
十KiX、l’ (ΔVs)dt
を出力するよう構成されている。なお、上記V−■コン
バータの出力はイグニッションキーOFF時にリセット
される。The V-1 converter 32 is configured to add the output P of the proportional coefficient calculator 33 and the output ■ of the integral coefficient calculator 34, and output P+I=KpXΔVs 10 KiX, l' (ΔVs)dt. . Note that the output of the V-■ converter is reset when the ignition key is turned off.
ところで、V−Iコンバータ32の出力端は空燃比検出
用抵抗R1を介してポンプセル電極11Aに接続されて
いる。また、ポンプセル電極lIBはアースされている
。そして、V−Iコンバータの出力(P+I)<0の場
合はポンプセル電極11Aから空燃比検出用抵抗R1を
介してV−tコンバータ32へ向かう方向にポンプ電流
Ipが流れ、(P十I)>Qの場合はV−1コンバータ
32から空燃比検出用抵抗R1を介してポンプセル電極
11Aへ向かう方向にポンプ電流1pが流れるよう構成
されている。即ち、ポンプ電流1pは第1のチャンバC
1内の排気ガス中の酸素濃度が第2のチャンバC2内の
大気中の酸素濃度と等しくなるように、排気通路6内か
ら第1のチャンバC1内へ、もしくは第1のチャンバC
1内から排気通路6内へと酸素イオンを移動させる。Incidentally, the output end of the VI converter 32 is connected to the pump cell electrode 11A via an air-fuel ratio detection resistor R1. Further, the pump cell electrode IIB is grounded. When the output of the VI converter (P+I)<0, the pump current Ip flows from the pump cell electrode 11A to the Vt converter 32 via the air-fuel ratio detection resistor R1, and (P+I)> In the case of Q, the pump current 1p is configured to flow from the V-1 converter 32 in the direction toward the pump cell electrode 11A via the air-fuel ratio detection resistor R1. That is, the pump current 1p is applied to the first chamber C.
from the inside of the exhaust passage 6 into the first chamber C1 or from the first chamber C so that the oxygen concentration in the exhaust gas in the second chamber C2 becomes equal to the oxygen concentration in the atmosphere in the second chamber C2.
Oxygen ions are moved from inside 1 to inside exhaust passage 6.
一方、空燃比検出用抵抗R1の両端はそれぞれ電圧検出
回路41の入力端に接続されており、該電圧検出回路4
1の出力端は加算回路42の入力端に接続されている。On the other hand, both ends of the air-fuel ratio detection resistor R1 are connected to the input terminals of the voltage detection circuit 41, respectively.
The output terminal of 1 is connected to the input terminal of the adder circuit 42.
電圧検出回路41は空燃比検出用抵抗R1の両端の電圧
差を検出する。該電圧差は負(−)の値も含むため、加
算回路42にてバイアス値を加え、これを空燃比信号と
して出力する。即ち、電圧検出回路41及び加算回路4
2にて空燃比検出手段40が構成されている。The voltage detection circuit 41 detects the voltage difference between both ends of the air-fuel ratio detection resistor R1. Since the voltage difference includes a negative (-) value, a bias value is added in the addition circuit 42 and outputted as an air-fuel ratio signal. That is, the voltage detection circuit 41 and the addition circuit 4
2 constitutes an air-fuel ratio detection means 40.
空燃比検出手段40 (加算回路42)の出力端は図示
しないマイクロコンピュータ(ECU)に接続されてお
り、ECUは空燃比検出手段40からの空燃比信号に応
じて混合気のリッチ化またはリーン化の制御を行うので
ある。The output terminal of the air-fuel ratio detection means 40 (addition circuit 42) is connected to a microcomputer (ECU) (not shown), and the ECU makes the air-fuel mixture richer or leaner depending on the air-fuel ratio signal from the air-fuel ratio detection means 40. control.
具体的には、エンジン始動直後の暖機状態では混合気を
リッチ化する必要があり、ECUは混合気への燃料噴射
量が増加するよう燃料噴射装置を制御する。混合気のリ
ッチ化を行うと、第1のチャンバC1内の酸素濃度が第
2のチャンバC2内の酸素濃度よりも低くなる。この濃
度差を是正するため、ポンプセル電極11Aから空燃比
検出用抵抗R1を介してV−Iコンバータ32へ向かう
方向にポンプ電流Ipが流れ、空燃比検出手段40から
の空燃比信号は混合気リッチを示すようになる。そして
、ECUは空燃比信号の大きさ、即ち、混合気リッチの
度合いに応じて燃料噴射装置を駆動するのである。Specifically, in a warm-up state immediately after the engine is started, it is necessary to enrich the air-fuel mixture, and the ECU controls the fuel injection device to increase the amount of fuel injected into the air-fuel mixture. When the air-fuel mixture is enriched, the oxygen concentration in the first chamber C1 becomes lower than the oxygen concentration in the second chamber C2. In order to correct this concentration difference, the pump current Ip flows from the pump cell electrode 11A to the VI converter 32 via the air-fuel ratio detection resistor R1, and the air-fuel ratio signal from the air-fuel ratio detection means 40 indicates that the mixture is rich. It comes to show. The ECU then drives the fuel injection device according to the magnitude of the air-fuel ratio signal, that is, the degree of richness of the air-fuel mixture.
ところで、従来のリニアA/Fセンサにおいて、センサ
セル出力信号の温度依存性は非常に重要である。即ち、
第6図に示すようにセンサセルの温度が低い状態ではセ
ンサセル出力電圧Vsも低くなる(センサセルの不活性
状態)。したがって、排気ガス中の酸素濃度が低い(混
合気リッチ)にもかかわらず、センサセル出力信号Vs
が基準電圧Vrefよりも低くなり、空燃比検出手段4
0からECUへは排気ガス中の酸素濃度が高いことそこ
で、上記不具合を解消するためセンサセル近傍にヒータ
を配設し、エンジン始動(IG、 ON)後所定時間ヒ
ータに通電し、同所定時間が経過して初めてリニアA/
Fセンサを用いた燃料制御を開始することが行われてい
た。By the way, in conventional linear A/F sensors, the temperature dependence of the sensor cell output signal is very important. That is,
As shown in FIG. 6, when the temperature of the sensor cell is low, the sensor cell output voltage Vs is also low (the sensor cell is in an inactive state). Therefore, even though the oxygen concentration in the exhaust gas is low (air mixture rich), the sensor cell output signal Vs
becomes lower than the reference voltage Vref, and the air-fuel ratio detection means 4
From zero to ECU, the oxygen concentration in the exhaust gas is high. Therefore, in order to eliminate the above problem, a heater is installed near the sensor cell, and after the engine is started (IG, ON), the heater is energized for a predetermined period of time. Linear A/ for the first time after
Fuel control using the F sensor was started.
しかしながら、上記ヒータに通電する所定時間は、ヒー
タ能力が最も低くかつ雰囲気(大気)温度及び排気ガス
温度が最も低い状態を想定して決定されるため、第5図
に示すように、リニアA/Fセンサを用いたA/F制御
の禁止時間が必要以上に長くなるという問題が生じてい
た。However, the predetermined time for energizing the heater is determined assuming a state where the heater capacity is the lowest and the atmosphere (atmospheric) temperature and exhaust gas temperature are the lowest, so as shown in FIG. A problem has arisen in that the prohibition time for A/F control using the F sensor becomes longer than necessary.
第5図はエンジン冷態時の始動後で、混合気のリッチ化
制御が行われる場合のセンサセル出力電圧Vsとポンプ
電流rpの時間変化を示している。FIG. 5 shows temporal changes in the sensor cell output voltage Vs and the pump current rp when the air-fuel mixture enrichment control is performed after the engine is started in a cold state.
第5図において、時刻toにエンジンが始動(IC,O
N)すると、セルユニット1のヒータ8が通電されると
ともに図示しないタイマが作動する。In FIG. 5, the engine starts at time to (IC, O
N) Then, the heater 8 of the cell unit 1 is energized and a timer (not shown) is activated.
そして、センサセルの温度上昇とともにセンサセル出力
電圧Vsも上昇し、時刻taにて基準電圧Vrefより
も高くなっている。即ち、センサセルが活性化され、セ
ンサセルは混合気がリッチであることを示すようになる
。しかし、まだIp制御禁止時間が経過していないため
、A/Fフィードバック制御は行われない。そして、I
G、 ON後後1p御禁止時間が経過すると初めてA/
Fフィードバック制御が開始される。即ち、センサセル
活性化時間Twuが経過すると、A/Fフィードバック
制御が可能となるが、A/Fフィードバック制御はIp
制御禁止時間が経過した時刻tbにて初めて開始される
。その後、エンジンの暖機が進むにつれて目標空燃比も
リーン側へ移行し、ポンプ電流rpも減少する。As the temperature of the sensor cell rises, the sensor cell output voltage Vs also rises and becomes higher than the reference voltage Vref at time ta. That is, the sensor cell is activated and the sensor cell indicates that the air-fuel mixture is rich. However, since the Ip control prohibition time has not yet elapsed, A/F feedback control is not performed. And I
G, A/ for the first time after 1p prohibition time has passed after ON
F feedback control is started. That is, after the sensor cell activation time Twu has elapsed, A/F feedback control becomes possible;
It is started for the first time at time tb when the control prohibition time has elapsed. Thereafter, as the engine warms up, the target air-fuel ratio also shifts to the lean side, and the pump current rp also decreases.
一方、ヒータが断線した場合は、エンジン始動後所定時
間が経過してもセンサセル温度が上昇せず、センサセル
が不活性のままA/Fフィードバック制御が開始されて
しまう。即ち、センサセル出力電圧が低いので、混合気
をリッチ化する制御をいくら行っても混合気がリーンで
あると判定され、ポンプセルに過大な電流が流れてポン
プセルの素子が破壊される恐れがあった。On the other hand, if the heater is disconnected, the sensor cell temperature will not rise even after a predetermined period of time has passed after starting the engine, and A/F feedback control will be started while the sensor cell remains inactive. In other words, because the sensor cell output voltage is low, no matter how much control is performed to enrich the air-fuel mixture, it is determined that the air-fuel mixture is lean, and there is a risk that an excessive current will flow through the pump cell and destroy the pump cell element. .
さらに、ip制御禁止時間を計測するタイマが必要なた
め、コストが上昇するという問題も生じていた。Furthermore, since a timer is required to measure the IP control prohibition time, there is also the problem of increased costs.
本発明は上記に鑑み、エンジン始動後置短時間でA/F
フィードバックが開始されるとともに、センサセルが不
活性な状態ではポンプセルに流れる電流を制限すること
を目的としたリニアA/Fセンサであって、混合気を燃
焼室で燃焼した後の排気ガス中の酸素濃度と参照気体中
の酸素濃度との差に応じた電気信号を出力するセンサセ
ルと、同センサセルからの出力に応じて極性を変えて電
気制御信号を出力する制御手段と、上記制御手段から供
給される電気制御信号に応じて酸素イオンを移動させる
ポンプセルと、上記制御手段とポンプセルとの間で授受
される制御電流を検出する制御電流検出手段と、上記制
御電流検出手段によって検出された制御電流から空燃比
を検出する空燃比検出手段と、上記センサセルの参照気
体側電極に六紀基準電気信号を常時印加する基準電圧電
源とを具え、上記センサセルが不活性である場合は同セ
ンサセルが上記基準電気信号を出力するよう構成された
ことを特徴とする。In view of the above, the present invention provides A/F in a short time after starting the engine.
It is a linear A/F sensor whose purpose is to limit the current flowing to the pump cell when feedback is started and the sensor cell is inactive. A sensor cell that outputs an electric signal according to the difference between the oxygen concentration and the oxygen concentration in the reference gas, a control means that outputs an electric control signal with the polarity changed depending on the output from the sensor cell, and a a pump cell that moves oxygen ions in response to an electrical control signal; a control current detection means that detects a control current exchanged between the control means and the pump cell; and a control current detected by the control current detection means. The sensor cell includes an air-fuel ratio detection means for detecting an air-fuel ratio, and a reference voltage power source that constantly applies a hexagonal reference electric signal to the reference gas side electrode of the sensor cell, and when the sensor cell is inactive, the sensor cell receives the reference electric signal. It is characterized in that it is configured to output a signal.
〔作用〕
本発明のリニアA/Fセンサは、センサセルが不活性な
状態ではセンサセルが基準電気信号を出力し、ポンプセ
ルに流れる電流を制限する。また、センサセルが活性状
態になると、センサセルが出力する電気信号と基準電気
信号との間に差が生じ、リニアA/Fセンサを用いたA
/Fフィードバック制御が可能となる。[Function] In the linear A/F sensor of the present invention, when the sensor cell is inactive, the sensor cell outputs a reference electric signal and limits the current flowing to the pump cell. In addition, when the sensor cell becomes active, a difference occurs between the electrical signal output by the sensor cell and the reference electrical signal, and the A/F sensor using the linear A/F sensor
/F feedback control becomes possible.
以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第1図は本発明によるリニアA/Fセンサの全体構成図
である。第1図において、セルユニット1を構成するポ
ンプセル10、センサセル20、ヒータ8、第1のチャ
ンバC11第2のチャンバ02等に関しては、前述の〔
従来の技術〕の項におけるリニアA/Fセンサと同一で
あるので説明を省略する。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a linear A/F sensor according to the present invention. In FIG. 1, regarding the pump cell 10, sensor cell 20, heater 8, first chamber C11, second chamber 02, etc. that constitute the cell unit 1, the above-mentioned [
Since it is the same as the linear A/F sensor in the section ``Prior Art'', the explanation will be omitted.
本実施例においては、センサセル20の大気側電極22
に電圧検出用抵抗R3を介して基準電圧Vref (=
0.45V)が印加されている。即ち、センサセル出力
電圧Vsは基準電圧Vref近傍まで吊り上げられてい
る。また、電圧検出用抵抗R3のセンサセル側端子は減
算回路31の一側入力端に接続され、基準電圧電源Eo
側端子は減算回路31の+側入力端に接続されている。In this embodiment, the atmosphere side electrode 22 of the sensor cell 20
The reference voltage Vref (=
0.45V) is applied. That is, the sensor cell output voltage Vs is raised to the vicinity of the reference voltage Vref. Further, the sensor cell side terminal of the voltage detection resistor R3 is connected to one side input terminal of the subtraction circuit 31, and the reference voltage power source Eo
The side terminal is connected to the + side input terminal of the subtraction circuit 31.
さらに、減算回路31の出力端はV−Iコンバータ32
の入力端に接続されている。Furthermore, the output terminal of the subtraction circuit 31 is connected to a V-I converter 32.
is connected to the input end of the
一方、ポンプセル電極11Aは空燃比検出用抵抗R1を
介してV−tコンバータ32の出力端に接続され、ポン
プセル電極11Bとセンサセル10の排ガス側電極21
はアースされている。On the other hand, the pump cell electrode 11A is connected to the output end of the Vt converter 32 via the air-fuel ratio detection resistor R1, and the pump cell electrode 11B and the exhaust gas side electrode 21 of the sensor cell 10
is grounded.
さらに、空燃比検出用抵抗R1の両端はそれぞれ電圧検
出回路410入力端に接続されており、電圧検出回路4
1の出力端は加算回路42の入力端に接続されている。Furthermore, both ends of the air-fuel ratio detection resistor R1 are connected to the input terminals of the voltage detection circuit 410, respectively.
The output terminal of 1 is connected to the input terminal of the adder circuit 42.
そして、加算回路42(空燃比検出手段40)の出力端
は図示しないマイクロコンピュータ(ECU)に接続さ
れている。The output end of the addition circuit 42 (air-fuel ratio detection means 40) is connected to a microcomputer (ECU) not shown.
上記構成からなるリニアA/Fセンサにおいて、排気ガ
ス中の酸素濃度の検出は以下のように行われる。In the linear A/F sensor having the above configuration, the oxygen concentration in the exhaust gas is detected as follows.
まず、センサセル出力電圧Vsは第2図に示す等価回路
より、下式(1)にて表される。First, the sensor cell output voltage Vs is expressed by the following equation (1) from the equivalent circuit shown in FIG.
Vs=Vref+ (E−Vref)
X (R3/ (R3+Rs)) (1)ここで、
Eはセンサセルに生じる起電力、Rsはセンサセル20
の内部抵抗である。Vs=Vref+ (E-Vref) X (R3/ (R3+Rs)) (1) Here,
E is the electromotive force generated in the sensor cell, Rs is the sensor cell 20
is the internal resistance of
今、エンジンを冷態状態で始動した直後でセンサセル2
0が不活性である場合は、センサセル20の内部抵抗R
sは太き(、排ガス側電極21と大気側電極22の間の
電位差は小さい。即ち、Rs)R3
Eζ0 (v)
また、
Vref=0. 45 (V)
R3=1 (MΩ)
とすれば、
Vs’=Vref=0. 45 (V)となる。Right now, just after starting the engine in a cold state, sensor cell 2
0 is inactive, the internal resistance R of the sensor cell 20
s is thick (the potential difference between the exhaust gas side electrode 21 and the atmosphere side electrode 22 is small, that is, Rs) R3 Eζ0 (v) Also, Vref=0. 45 (V) If R3=1 (MΩ), then Vs'=Vref=0. 45 (V).
したがって、減算回路31の出力ΔVsはΔVs=Vr
e f−Vs=0
となり、V−1コンバータ32を構成する比例係数演算
器33の出力(P=KpXΔVs)も0となる。また、
積分係数演算器34の出力はΔVs=0となるまでの値
が保持される。。Therefore, the output ΔVs of the subtraction circuit 31 is ΔVs=Vr
e f-Vs=0, and the output (P=KpXΔVs) of the proportional coefficient calculator 33 forming the V-1 converter 32 also becomes 0. Also,
The output of the integral coefficient calculator 34 is held at a value until ΔVs=0. .
ところで、積分係数演算器34の積分値S(ΔVs)d
tはイグニッションキーOFF時にリセットされるため
、エンジン始動直後でセンサセルが不活性の場合には積
分係数演算器34の出力も0となっている。したがって
、V−Iコンバータ32の出力(P+1)は、
P十I=KpXΔVs
+KiX、I’(ΔVs)dt=0
となり、ポンプ電流1pは流れず、空燃比検出手段40
からECUへは空燃比が理論空燃比に制御されていると
の擬似信号が送られる。そして、この状態でECUが燃
料噴射量を増加し、混合気をリッチ化する制御を行って
も、センサセル20が活性化するまではポンプ電流hp
が流れることはない。By the way, the integral value S(ΔVs)d of the integral coefficient calculator 34
Since t is reset when the ignition key is turned off, the output of the integral coefficient calculator 34 is also 0 if the sensor cell is inactive immediately after the engine is started. Therefore, the output (P+1) of the VI converter 32 is P1I=KpXΔVs +KiX,I'(ΔVs)dt=0, and the pump current 1p does not flow, and the air-fuel ratio detection means 40
A pseudo signal indicating that the air-fuel ratio is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio is sent to the ECU. Even if the ECU increases the fuel injection amount and performs control to enrich the air-fuel mixture in this state, the pump current hp will not increase until the sensor cell 20 is activated.
never flows.
次に、セルユニット1の温度が上昇し、センサセル20
が活性状態となると、センサセル20の内部抵抗Rsは
小さくなり、排ガス側電極21と大気側電極22の間の
電位差は大きくなる。そして、第3図に示すように、エ
ンジン冷態時の始動直後で混合気のリッチ化制御が行わ
れる場合は、センサセル20の活性化とともにセンサセ
ル出力Vsは、
Vs>Vref
となり、減算回路31の出力は、
ΔVs<0
となる。そして、比例係数演算器33の出力P及び精分
係数演算器34の出力■は、それぞれP=KpXΔVs
<0
1=KiXS(ΔVs)dt<0
となり、v−■コンバータ32の出力(P+I)は、
p+r<。Next, the temperature of the cell unit 1 rises, and the sensor cell 20
When the sensor cell 20 becomes active, the internal resistance Rs of the sensor cell 20 decreases, and the potential difference between the exhaust gas side electrode 21 and the atmosphere side electrode 22 increases. As shown in FIG. 3, when the air-fuel mixture enrichment control is performed immediately after starting when the engine is cold, the sensor cell output Vs becomes Vs>Vref as the sensor cell 20 is activated, and the subtraction circuit 31 The output becomes ΔVs<0. Then, the output P of the proportional coefficient calculator 33 and the output ■ of the fine coefficient calculator 34 are P=KpXΔVs, respectively.
<0 1=KiXS(ΔVs)dt<0, and the output (P+I) of the v-■ converter 32 is p+r<.
となる。becomes.
したがって、ポンプセル電極11Aから空燃比検出用抵
抗R1を介してV−1コンバータ32へ向かう方向にポ
ンプ電流1pが流れ、空燃比検出手段40からECUへ
は、混合気がリッチであることを示す信号が送られる。Therefore, the pump current 1p flows from the pump cell electrode 11A to the V-1 converter 32 via the air-fuel ratio detection resistor R1, and a signal indicating that the air-fuel mixture is rich is sent from the air-fuel ratio detection means 40 to the ECU. will be sent.
即ち、センサセル20が活性化したかどうかに応じてΔ
/Fフィードバック制御を開始することができる。That is, Δ depends on whether the sensor cell 20 is activated or not.
/F Feedback control can be started.
また、ヒータ8が断線した場合も、センサセル20が不
活性な状態ではポンプ電流Ipは流れず、排気ガスの熱
等によりセンサセル温度が上昇し、センサセル20が活
性化したかどうかに応じてA/Fフィードバック制御を
開始することができる。Furthermore, even if the heater 8 is disconnected, the pump current Ip will not flow while the sensor cell 20 is inactive, and the sensor cell temperature will rise due to the heat of exhaust gas, etc., and the A/ F feedback control can be started.
上記構成からなるリニアA/Fセンサでは、センサセル
の活性化を観てA/Fフィードバック制御を開始するこ
とができるため、タイマを設けて!p制御禁止時間(即
ち、A/Fフィードバック禁止時間)を設定する必要が
ない。また、センサセル不活性時にはセンサセルが基準
電圧を出力するため、ポンプセルに過大電流が流れるこ
とが防・止される。さらに、タイマを設ける必要がなく
、コストの低減がはかれる。In the linear A/F sensor with the above configuration, A/F feedback control can be started by checking the activation of the sensor cell, so a timer is provided! There is no need to set a p-control prohibition time (that is, an A/F feedback prohibition time). Furthermore, since the sensor cell outputs a reference voltage when the sensor cell is inactive, excessive current is prevented from flowing through the pump cell. Furthermore, there is no need to provide a timer, resulting in cost reduction.
本発明によるリニアA/、Fセンサでは、タイマにてI
p制御禁止時間を設定する必要がなく、センサセルの活
性化とともにA/Fフィードバック制御を開始すること
ができる。また、センサセル不活性時にポンプセルに過
大電流が流れ、ポンプセルの素子が破壊される恐れがな
い。さらに、タイマが不要となり、コストの低減がはか
れる。In the linear A/F sensor according to the present invention, the I
There is no need to set a p-control prohibition time, and A/F feedback control can be started at the same time as the sensor cell is activated. Furthermore, there is no risk that an excessive current will flow through the pump cell when the sensor cell is inactive and the elements of the pump cell will be destroyed. Furthermore, a timer is not required, reducing costs.
第1図は本発明によるリニアA/Fセンサの全体構成図
、第2図は同センサの等価回路図、第3図は同センサを
用いたA/Fフィードバック制御におけるセンサセル出
力電圧Vsとポンプ電流■pの関係を示す図、第4図は
従来のリニアA/Fセンサの全体構成図、第5図は同セ
ンサを用いたA/Fフィードバック制御におけるセンサ
セル出力電圧Vsとポンプ電流rpの関係を示す図、6
図はセンサセルの温度特性図である。
1:セルユニット 2:拡散孔
3〜5:隔壁 6:排気通路
8:ヒータ 9:電源
C1:第1のチャンバ
C2:第2のチャンバ
10:ポンプセル
11ASB:ポンプセル電極
20:センサセル 21:排気側電極22:大気側電
極 31:減算回路
32:V−1コンバータ
33:比例係数演算器
34:積分係数演算器
40:空燃比検出手段
41:電圧検出回路 42:加算回路
R1:空燃比検出用抵抗
R2ニブルダウン抵抗
R3:電圧検出用抵抗
R6:センサセル内部抵抗
第
E:センサセル起電力
Eo:基準電圧電源
出願人 三菱自動車工業株式会社
第
図
第
図
′XP#夙グ
IP(箱A)
VS<V)
第
す
図Fig. 1 is an overall configuration diagram of a linear A/F sensor according to the present invention, Fig. 2 is an equivalent circuit diagram of the sensor, and Fig. 3 is a sensor cell output voltage Vs and pump current in A/F feedback control using the same sensor. Figure 4 shows the overall configuration of a conventional linear A/F sensor, and Figure 5 shows the relationship between sensor cell output voltage Vs and pump current rp in A/F feedback control using the same sensor. Figure 6
The figure is a temperature characteristic diagram of the sensor cell. 1: Cell unit 2: Diffusion holes 3 to 5: Partition wall 6: Exhaust passage 8: Heater 9: Power supply C1: First chamber C2: Second chamber 10: Pump cell 11ASB: Pump cell electrode 20: Sensor cell 21: Exhaust side electrode 22: Atmospheric side electrode 31: Subtraction circuit 32: V-1 converter 33: Proportional coefficient calculator 34: Integral coefficient calculator 40: Air-fuel ratio detection means 41: Voltage detection circuit 42: Addition circuit R1: Air-fuel ratio detection resistor R2 Nibble-down resistor R3: Voltage detection resistor R6: Sensor cell internal resistance No. E: Sensor cell electromotive force Eo: Reference voltage power supply Applicant: Mitsubishi Motors Corporation Figure
Claims (1)
参照気体中の酸素濃度との差に応じた電気信号を出力す
るセンサセルと、同センサセルからの出力に応じて極性
を変えて電気制御信号を出力する制御手段と、上記制御
手段から供給される電気制御信号に応じて酸素イオンを
移動させるポンプセルと、上記制御手段とポンプセルと
の間で授受される制御電流を検出する制御電流検出手段
と、上記制御電流検出手段によって検出された制御電流
から空燃比を検出する空燃比検出手段と、上記センサセ
ルの参照気体側電極に基準電気信号を常時印加する基準
電圧電源とを具え、上記センサセルが不活性である場合
は同センサセルが上記基準電気信号を出力するよう構成
されたことを特徴とするリニアA/Fセンサ。A sensor cell that outputs an electrical signal according to the difference between the oxygen concentration in the exhaust gas after the mixture is combusted in the combustion chamber and the oxygen concentration in the reference gas, and an electric signal that changes polarity depending on the output from the sensor cell. A control means for outputting a control signal, a pump cell for moving oxygen ions according to an electric control signal supplied from the control means, and a control current detection for detecting a control current exchanged between the control means and the pump cell. means, an air-fuel ratio detection means for detecting an air-fuel ratio from the control current detected by the control current detection means, and a reference voltage power source for constantly applying a reference electric signal to the reference gas side electrode of the sensor cell, A linear A/F sensor, wherein the sensor cell is configured to output the reference electric signal when the sensor cell is inactive.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30377188A JP2636386B2 (en) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | Linear A / F sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30377188A JP2636386B2 (en) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | Linear A / F sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02150756A true JPH02150756A (en) | 1990-06-11 |
JP2636386B2 JP2636386B2 (en) | 1997-07-30 |
Family
ID=17925089
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30377188A Expired - Lifetime JP2636386B2 (en) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | Linear A / F sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2636386B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007012406A (en) * | 2005-06-30 | 2007-01-18 | Sanyo Electric Co Ltd | Battery pack and its manufacturing method |
-
1988
- 1988-11-30 JP JP30377188A patent/JP2636386B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007012406A (en) * | 2005-06-30 | 2007-01-18 | Sanyo Electric Co Ltd | Battery pack and its manufacturing method |
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