JPH0566553U - 内燃機関の空燃比検出装置 - Google Patents
内燃機関の空燃比検出装置Info
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- JPH0566553U JPH0566553U JP007148U JP714892U JPH0566553U JP H0566553 U JPH0566553 U JP H0566553U JP 007148 U JP007148 U JP 007148U JP 714892 U JP714892 U JP 714892U JP H0566553 U JPH0566553 U JP H0566553U
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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
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- 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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Abstract
(57)【要約】
【目的】 排気ガス中の水分が酸素センサの素子に付着
し、この水分の付着した状態でのヒータ加熱により熱衝
撃で素子割れが発生することを防止する。 【構成】 ヒータを内蔵し、このヒータの加熱によって
低排気温時にセンサ素子を活性化するように構成された
酸素センサにおいて、機関を始動して、所定時間経過し
た後、空燃比フィードバック制御時に酸素センサの出力
値の振れ幅が増大して第1基準値以上又は第2基準値以
下となった状態で、ヒータへ通電させる(S3、S4、
S5)。そして、機関始動からタイミングの遅れた前記
ヒータによる加熱で、熱衝撃で素子割れが発生すること
が防止される。
し、この水分の付着した状態でのヒータ加熱により熱衝
撃で素子割れが発生することを防止する。 【構成】 ヒータを内蔵し、このヒータの加熱によって
低排気温時にセンサ素子を活性化するように構成された
酸素センサにおいて、機関を始動して、所定時間経過し
た後、空燃比フィードバック制御時に酸素センサの出力
値の振れ幅が増大して第1基準値以上又は第2基準値以
下となった状態で、ヒータへ通電させる(S3、S4、
S5)。そして、機関始動からタイミングの遅れた前記
ヒータによる加熱で、熱衝撃で素子割れが発生すること
が防止される。
Description
【0001】
本考案は、内燃機関の空燃比検出装置に関し、特に空燃比センサにおける熱衝 撃による素子割れを防止する技術に関する。
【0002】
内燃機関の電子制御燃料噴射装置において、機関吸入混合気の空燃比を排気中 の酸素濃度に基づいて検出し、空燃比を理論空燃比に近づけるように燃料噴射量 をフィードバック制御するよう構成されたものがある(特開昭60−24084 0号公報等参照)。
【0003】 また、前記空燃比フィードバック制御に用いられる排気中の酸素濃度を検出す るための酸素センサは、通常、排気マニホールドの集合部に設けられるが、この 酸素センサの他に、排気系に設けられた排気浄化用の三元触媒の下流側にも同じ 構成の酸素センサを備え、これら2つの酸素センサを用いて空燃比フィードバッ ク制御を行うよう構成されたものもある(特開昭58−72647号公報等参照 )。 前記酸素センサの構造としては、ジルコニア(酸素イオン伝導性固体電解質) チューブの内外表面にそれぞれ電極を形成し、チューブの内側に導入した大気中 の酸素濃度(基準酸素濃度)と外側の排気中の酸素濃度との比に応じて前記電極 間に起電力を発生させ、この起電力をモニタすることで排気中の酸素濃度、ひい ては、機関吸入混合気の理論空燃比に対するリッチ・リーンを検出するもの(実 開昭63−51273号公報等参照)や、チタニアなどの遷移金属酸化物の抵抗 値が、酸素濃度(酸素分圧)によって変化することを利用して理論空燃比を検出 するものなどが用いられている。
【0004】
ところで、図6及び図7に示すように、一般に機関冷機後に機関を始動させた 場合、排気ガス温度が上昇した後に遅れて触媒装置1及び排気管2の温度が上昇 する。 そして、一般に排気ガス中には蒸気として水分H2 Oが含まれており、図6に 示すように、排気マニホールド3から離れた位置の排気管2において、排気ガス が冷却されて露点温度以下となり水分H2 Oが発生し表面に付着することとなる 。 特に触媒で未燃ガスの反応が促進されるために、触媒装置1の下流側では排気 中に含まれる水分H2 Oの量が多くなり、三元触媒の上下流それぞれに酸素セン サ4a、4bを備える空燃比フィードバック制御システムにおいては、特に触媒 装置1の下流側に設けられる酸素センサ4bの素子の周囲に多くの水分H2 Oが 発生することとなる。
【0005】 このため、触媒装置1の下流側の酸素センサ4bにおいては、機関の始動に伴 って、排気中の水分H2 Oがセンサ素子(ジルコニアチューブ等)に多量に付着 し、この水分が付着した状態でヒータを通電していると、付着した水分H2 Oが センサ素子表面から蒸発することになるため、ジルコニアやチタニアなどの伝熱 性の良いセラミックス素子内外の温度差が大きくなり、前記酸素センサ4bのセ ラミックス素子が熱衝撃で割れるといった問題点があった。
【0006】 そこで、本考案はかかる従来の問題点に鑑みなされたものであり、低排気温度 状態で素子を活性化させるために備えられたヒータによる加熱のタイミングをず らして、排気中の水分H2 O付着による熱衝撃の発生を抑止し、素子割れを未然 に防止することを目的とする。
【0007】
このため、本考案は、図1に示すように、内燃機関の排気通路に臨ませて設け られ、機関吸入混合気の空燃比によって変化する排気中特定成分の濃度に感応し て出力値が変化し、センサ素子の加熱用としてのヒータが付設された空燃比セン サを備える内燃機関の空燃比検出装置において、機関の始動後、所定時間が経過 した後に、前記ヒータの通電を開始させるヒータ通電制御手段を設けた構成とす る。
【0008】
かかる構成によれば、機関を始動して、所定時間が経過した後に、ヒータ通電 制御手段によりヒータの通電を開始させることにより素子を加熱するようにして 加熱タイミングを遅らせれば、排気ガス温度の上昇により発生した水分を全て蒸 発させた後、ヒータにより素子を加熱することになり、排気中の水分H2 O付着 による熱衝撃の発生を抑止し、以て、素子割れを未然に防止することができる。
【0009】
以下に本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。 図2は、ジルコニアチューブ型の酸素センサ10の構造を示すもので、ホルダ 11の先端部にセンサ素子としてのジルコニアチューブ12を保持させ、これを スリット13a付のプロテクタ13によって覆ってある。そして、ジルコニアチ ューブ12には、低排気温時にジルコニアチューブ12を加熱して活性化し、所 期の出力特性を得るための棒状のセラミックヒータ14を配置してある。
【0010】 尚、15は金属性のコンタクトプレート、16はアイソレーションブッシュ、 17はキャップである。 かかる酸素センサ10は、前記プロテクタ13によって覆われるジルコニアチ ューブ12の部分を、機関の排気管内に臨ませて設置され、ジルコニアチューブ 12の内側の大気中の基準酸素濃度と、外側の排気中の酸素(排気中特定成分) 濃度との比に応じた起電力を発生する。
【0011】 換言すれば、前記酸素センサ10は、排気中の酸素濃度に感応して出力値が変 化する空燃比センサであり、排気中の酸素濃度が理論空燃比を境にして急変する ことを利用して理論空燃比に対するリッチ・リーンを検出できるもので、ジルコ ニアチューブ12の内外表面に設けた白金電極から前記起電力を取り出すように してある。
【0012】 そして、この酸素センサ10の出力は、図3に示すように、内燃機関への燃料 供給量を電子制御するためのコントロールユニット18に入力され、マイクロコ ンピュータを内蔵したコントロールユニット18は、前記酸素センサ10からの 出力値に基づいて検出される機関吸入混合気の空燃比が、目標空燃比(理論空燃 比)に近づくように、燃料噴射弁(図示せず)による燃料噴射量をフィードバッ ク補正するようになっている。
【0013】 また、コントロールユニット18は、酸素センサ10のセラミックヒータ14 の通電をオン・オフ制御する機能を有しており、図4に示すように、機関を始動 して、ヒータ14の通電を停止した後、一定時間が経って空燃比フィードバック 制御時に酸素センサ10の出力値の振れ幅が増大して第1基準値以上又は第2基 準値以下となった場合に、ヒータ14を通電することにより素子を加熱するよう にして加熱タイミングを遅らせるようになっている。
【0014】 尚、図5において、酸素センサ10の出力値の第1基準値は、VHON1で、 第2基準値は、VHON2で示され、機関を始動してから排気ガス温度が上昇し て、酸素センサ10の素子温度が充分に高まり活性化した状態、即ち、機関を始 動して、一定時間が経って空燃比フィードバック制御時に酸素センサ10の出力 値の振れ幅が増大して第1基準値以上又は第2基準値以下となった状態で、ヒー タ14に通電するように構成される。
【0015】 次に、図4のフローチャートにより、内部処理について説明すると、まず、ス テップ1(以下「S1」という。)では、機関を始動させ、S2でヒータ14の 通電を停止する。 そして、S3では、酸素センサ10の出力値(VO2 )が第1基準値(VHO N1)以上か否かを判定し、第1基準値(VHON1)以下であれば、S4に進 み、第1基準値(VHON1)以上であれば、S5でヒータ14の通電を開始す る。
【0016】 S4では、酸素センサ10の出力値(VO2 )が第2基準値(VHON2)以 下か否かを判定し、第2基準値(VHON2)以上であれば、ヒータ14の通電 停止状態を維持し、第2基準値(VHON2)以下であれば、S5でヒータ14 の通電を開始する。 これにより、機関を始動して、一定時間が経って酸素センサ10の出力値が第 1基準値以上又は第2基準値以下となった場合に、酸素センサ10の温度が十分 上昇したと考えられるから、その時点からヒータ14の通電を開始することによ り素子を加熱するようにして加熱タイミングを遅らせるものであり、発生した水 分を全て蒸発させた後、ヒータ14により素子を加熱することができ、以て、熱 衝撃による素子割れを未然に防止することができる。
【0017】 尚、酸素センサ10が排気浄化用に設けられる触媒の下流側に備えられるもの である場合には、前記触媒における未燃成分の反応によって排気中における水分 量が、触媒上流側に比べ多くなるため、上記のように機関の始動後のヒータ加熱 のタイミングを遅らせることで、多量の水分が素子表面に付着することを防止で き、特に有効となるが、触媒上流側に設けられた酸素センサ10において機関の 始動後のヒータ加熱のタイミングを遅らせるようにする構成にしても良い。
【0018】 また、本実施例では、ジルコニアチューブ型の酸素センサ10について述べた が、チタニアをセンサ素子として用い、積層基板の間にヒータ線を埋設して構成 されるものなどであっても良く、酸素センサのタイプ・構造を限定するものでは なく、酸素濃度以外の排気成分に感応するものであっても良いが、特に、ジルコ ニアやチタニアなどのセラミックスをセンサ素子として用いる空燃比センサにお いて、上記のように機関の始動後のヒータ加熱のタイミングを遅らせることが有 効である。
【0019】
以上説明したように、本考案によれば、機関を始動して、所定時間が経過した 後に、ヒータの通電を開始することにより素子を加熱するようにして加熱タイミ ングを遅らせるようにしたので、発生した水分を全て蒸発させた後、ヒータによ り素子を加熱することができ、排気中の水分が空燃比センサの素子に付着して熱 衝撃が発生するのを抑止でき、これにより、空燃比センサのセンサ素子における 素子割れの発生を未然に防止することができる。
【図1】 本考案の基本構成を示すブロック図。
【図2】 本考案の一実施例の酸素センサを示す部分断
面図。
面図。
【図3】 酸素センサをを用いた制御装置のシステム概
略図。
略図。
【図4】 酸素センサのヒータ通電制御を示すフローチ
ャート。
ャート。
【図5】 酸素センサの出力値と素子温度の関係を示す
図。
図。
【図6】 従来例を示す説明図。
【図7】 従来例を示す説明図。
10 酸素センサ 12 ジルコニアチューブ 14 セラミックヒータ 18 コントロールユニット
Claims (1)
- 【請求項1】 内燃機関の排気通路に臨ませて設けら
れ、機関吸入混合気の空燃比によって変化する排気中特
定成分の濃度に感応して出力値が変化し、センサ素子の
加熱用としてのヒータが付設された空燃比センサを備え
る内燃機関の空燃比検出装置において、 機関の始動後、所定時間が経過した後に、前記ヒータの
通電を開始させるヒータ通電制御手段を設けたことを特
徴とする内燃機関の空燃比検出装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP007148U JPH0566553U (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | 内燃機関の空燃比検出装置 |
US08/024,178 US5353774A (en) | 1992-02-20 | 1993-02-22 | Damage preventing method and device for sensor element of air/fuel ratio sensor with heater |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP007148U JPH0566553U (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | 内燃機関の空燃比検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0566553U true JPH0566553U (ja) | 1993-09-03 |
Family
ID=11657988
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP007148U Pending JPH0566553U (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | 内燃機関の空燃比検出装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5353774A (ja) |
JP (1) | JPH0566553U (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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1992
- 1992-02-20 JP JP007148U patent/JPH0566553U/ja active Pending
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1993
- 1993-02-22 US US08/024,178 patent/US5353774A/en not_active Expired - Fee Related
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