JPS6090939A - 内燃エンジンの空燃比フイ−ドバツク制御系における酸素濃度センサの不活性検出方法 - 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】 本発明は内燃エンジンの空燃比フィードバック制御系に
おける酸素濃度センサの不活性検出方法に関する。

排ガス浄化のために三元触媒コンバータを排気系に備え
た内燃エンジンにおいては、供給混合気の空燃比が理論
空燃比（例えば、１４．７：１）付近のとき三元触媒が
もっとも有効に作用する。このことから、排気系の三元
触媒コンバータより上流に酸素濃度センサを配設し、該
酸素濃度センサの出力に基づいて供給混合気の空燃比を
理論空燃比付近にフィードバック制御する空燃比フィー
ドバック制御装置が設けられることがある。

かかる空燃比フィードバック制御装置においては、従来
、イグニノ／ヨンスイッチをオンし、エンジンが始動し
た後、酸素濃度センサが活性化したか否か全判別し、一
度活性化したと判別すると、その後は、酸素濃度センサ
の活性化状態が継続しているものとみなして、空燃比フ
ィードバンク制御を行なっていた。ところが、フェーエ
ルカソト状態、アイドリンク状態、低回転状態等の運転
状態には、通常の運転状態よりも排ガスの温度が低下し
、このような運転状態が長時間継続した場合には、酸素
濃度センサが冷えて不活性状態となり、酸素濃度センサ
の内部抵抗が増大する。故に、実際の空燃比がリーンで
あっても酸素濃度センサの出力から判別される空燃比は
リッチとなり、空燃比が更にリーンになるようにフィー
ドバック制御してしまい、ドライバビリティが悪化する
のであった。

よって、かかるドライバビリティの悪化を防止するため
に排ガス温凝が低下するような所定運転状態を検出し、
この所定運転状態が所定時間継続したときには酸素濃度
センサを不活性状態とみなして再度活性化判別を行なう
方法が本出願人によって既に特願昭５７−１４０３２４
号において提案されている。

かかる方法が適用された車載内燃エンジンにおいては所
定運転状態になるとその継続時間がタイマ等によって計
測される。よって、アイドル状態と通常運転状態とを繰
り返すような市街地等における不規則な走行時には例え
ばタイマの計測値は第１図の如く変化する。この場合、
時点１．において、通常運転状態からアイドル状態とな
ると空燃比をリッチ化させるために空燃比フィードバッ
ク制御が停止されると共にタイマが作動して初期値（６
０ｓｅｃ）からカウントダウンする。次いで、時点ｔ２
においてタイマのタイムアンプ前に通常運転状態となる
とタイマは初期値にリセットされ、また空燃比フィード
バック制御が再開する。そして時点１．から所定時間後
の時点ｔ３においＣ再びアイドル状態になると空燃比フ
ィードバック制御が停止すると共にタイマが再び初期値
からタイムカウントダウンする。次いで、時点ｔ４にお
いてタイマのタイムアツプ前に通常運転状態に戻り、時
点ｔ５においてアイドル状態となり、そのアイドル状態
が時点ｔ５から所定時間後の時点ｔ６まで継続するので
時点ｔ６においてタイマがタイムアンプとなるため酸素
濃度センサを不活性とみなすのである。

ところカベ時点ｔ１からｔ２１でのアイドル運転領域に
おいて排ガス温度の低下により酸素濃度センサの温度も
徐々に低下し、時点ｔ２からｔ３までの短い通常運転領
域において酸素濃度センサの温度が十分上昇しないうち
に時点ｔ３において再びアイドル状態となるため時点ｔ
４までに酸素濃度センサの温度は活性化限界温度（３０
０℃〜３５０℃）以下に低下する。故に、時点ｔ４から
ｔ５までの通常運転状態には酸素濃度センサが不活性状
態にあるにも拘らず空燃比フィードバック制御が行なわ
れてしまうので従来と同様にドライバビリティの悪化全
招来することになり不都合である。

そこで、本発明の目的は酸素濃度センサの不活性状態の
検出精度の向上を図った不活性検出方法を提供すること
である。

本発明の不活性検出方法は排ガス温度が低下するような
所定運転状態を検出して検出信号を発生し、該検出信号
の存在時に酸素濃度センサの活性化状態を表わすカウン
タを所定値方向に第１所定速度で計数せしめ、検出信号
の非存在時にカウンタの計数値が初期値以外にあるとき
カウンタを初期値方向に第シ所定速度で計数せしめカウ
ンタの計数値が所定値に達したとき酸素濃度センサを不
活性状態であると判別することを特徴としている。

以下、本発明の実施例を第２図ないし第４図を参照して
説明する。

第２図は本発明による不活性検出方法を適用した電子制
御式燃料供給装置を示している。本図において、吸入空
気が大気吸入口１からエアクリーナ２．吸気路３を介し
てエンジン４に供給され、吸気路３内の絞り弁５の開度
に応じてエンジン４への吸入空気量が変化する。

一方、１０は例えばポテンショメータからなり、絞り弁
５の開度に応じたレベルの出力電圧を発生するスロット
ル開度センツー、１１は絞り弁５下流に設けられて圧力
の大きさに応じたレベルの出力電圧を発生ずる絶対圧セ
ンサ、１２はエンジン４の冷却水温に応じたレベルの出
力電圧を発生ずる冷却水温センサ　ｌ　３はエンジン４
のクランク角センサ（図示せず）が所定回転角のときパ
ルス信号を発生するクランク角センサ、１４は排気路８
に設けられエンジン４の排ガス中の酸素濃度に応じたレ
ベルの出力電圧を発生する酸素濃度上ンサである。１５
はエンジン４の吸気パルプ（図示せず）近傍の吸気路３
に設けられたインジェクタである。スロットル開度セン
サ１０．絶対圧センサ１１、冷却水温センサ１２、クラ
ンク角センサ１３及び酸素濃度上ンサ１４の各出力端と
電磁弁７及びインジェクタＩ５の各入力端とは制御回路
１６に接続されている。また、制御回路１６にはイグニ
イションスイノテ１７が接続されイグニイションスイッ
チのオン時に電源電圧を制御回路１６に供給する。なお
、エンジン４の排気路８の酸素濃度セ／す１４の配設位
置よりも下流には三元触媒９が設けられている。

制御回路１６は第３図に示すようにコンデンサＣ１，Ｃ
２及び抵抗比からなり酸素濃度上ンサ１４の出力電圧を
平滑する平滑回路１９と、平滑回路１９の出力に接続さ
れたバッファ増幅器２０と、水温上ンサ１２、スロット
ル開度センサ１０、絶対圧センサ１１及び増幅器２０の
各出力のレベルを修正するレベル修正回路２１と、この
レベル修正回路２１を経た各センサ出力の１つを選択的
に出力する入力信号切替回路２２と、この入力信号切替
回路２２から出力されたアナログ信号をディジタル信号
に変換するＡ／Ｄ変換器２３と、クランク角センサ１３
の出力を波形整形する波形整形回路２４と、この波形整
形回路２４から出力されるパルス間の時間を計測するカ
ウンタ２５と、イグニッンヨンスイッチ１７の出力レベ
ルを修正するレベル修正回路２６と、このレベル修正回
路２６の出力を入力とするデジタル入力モジュール２７
と、インジェクタ１５を駆動する駆動回路２８と、ＣＰ
Ｕ３０と、各種の処理プログラムが記憶きれた几０Ｍ３
１及びＩＬＡＭ　３２からなっており、入力信号切替回
路２２、Ａ　／　Ｊ）変換器２３、カウンタ２５、デジ
タル入力モジュール２７、駆動回路２Ｂ、ＣＰＵ３０、
　］ＬＯＭ３　］及び几ＡＭ３２はパスライン３３によ
って接続されている。

かかる構成においては、Ａ／Ｄｆ換器２３から絞り弁開
度、吸気圧、冷却水温及び酸素濃度の情報が択一的に、
カウンタ２５からエンジン回転数の情報が、またディジ
タル入力モジュール２７がらイグニソ／ミンスイソチ１
７のオンオフの情報力Ｃｐｕ　３０にパスライン３３を
各々供給される。

ＣＰＵ３０はＩ（，０Ｍ３１に予め記憶された演算プロ
グラムに従って上記の各々情報を読み込み、それらの情
報を基にしてエンジン４の所定回転毎に或いは所定クロ
ックパルスによって定まるサンプリングタイミング毎に
所定の算出式から燃料供給量に対応する燃料噴射時間を
計ｎする。そして算出された燃料噴射時間だけ駆動回路
２８がインジェクタＩ５を駆動してエンジン４へ燃料を
供給せしめるのである。

上記燃料噴射時間はエンジン回転数と吸気圧とによって
定まる基本噴射時間に各種のエンジンパラメータによる
補正係数及び補正値を乗算又は加算してめられている。

その補正係数の１つに空燃比フィードバック係数Ｉ（０
２があり、空燃比フィードバック係数Ｋｏ２を酸素濃度
上ンサ１４の出力レベルに基づいて算出して基本噴射時
間に乗算することによって空燃比制御が行なわれる。

次に、制御回路１６によって実行される本発明による酸
素濃度上ンサの不活性検出方法の手順を第４図の活性化
判別ルーテンのフロー図に従って説明する。なお、この
活性化判別ルーチンはクロックパルスに同期して所定の
タイミングで実行されている。

本手順においては、先ず、酸素濃度上ンサＪ４の活性化
が完了したか否かを判別する（ステップ５１）。この判
別は前回までにこの活性化判別ルーチンにおいて酸素濃
度上ンサの活性化判別フラグ３０２を１にしたか否かを
判別することにより行なわれる。ｎｏ２　＝　３の場合
には酸素濃度センサ１４の活性化が完了したと判別し、
ｔＬＯ２−０の場合には酸素濃度センサ１４が不活性状
態にあると判別する。なお、イグニッションスイッチ１
７０オン直後には？ＬＯ２＝Ｏとセットされる。

ｎｏ２＝ｏの場合には酸素濃度センサ１４の出力電圧Ｖ
ｏ２が所定電圧■エリ下であるか否かを判別する（ステ
ップ５２）。ＶＯ２〈■工の場合、その状態が所定時間
ｔヶ経過したか否かを判別する（ステップ５３）。ＶＯ
２（Ｖ工の状態が所定時間ｔ、１．縦１゜たならば酸素
濃度センサ１４は活性化したとして活性化判別フラグｎ
０２を１とする（ステップ５４）。

ステップ５２においてＶｏ２≧■工と判別された場合、
或いはステップ５３において所定時間ｔ工の経過がない
と判別された場合にはｎｏ２　”　０の状態が維持され
る。

ステップ５１において７Ｌ（＋２＝１の場合、或いはス
テップ５４においてｎｏ２　＝　１と設定した場合には
フェーエルカノト中であるか否かを判別する（ステップ
５５）。フューエルカット中である場合にはｔＦＣを初
期値とし０をタイマアップとするタイムカウンタからな
るｔＦＣタイマ（本ルーチンとは別のカウンタルーチン
を制御回路１６が実行することによって得られる）の計
数値をダウンカウントさせる（ステップ５６）。そして
吟、タイマの計数値が０に達したか否かを判別する（ス
テップ５７）。ｔＦＣタイマの計数値がＯＫなった場合
には活性化判別フラグｎ０２をＯとして酸素濃度センサ
１４が不活性であると判別する（ステップ’、８）。

一方、フューエルカット中でない場合にｔＦｏタイマが
初期値になければ”ＦＣタイマの計数値をアップカウン
トさせる（ステップ５９）。次いで、エンジン４がアイ
ドル状態又は低回転状態か否かを判別する（ステップ６
０）。アイドル状態又は低回転状態である場合にはｔｌ
を初期値とし０をタイマアップとするタイムカウンタか
らなるｔ１タイマ（’ＦＣタイマと同様に本ルーチンと
は別のカウンタルーチンを制御回路１６が実行すること
によって得られる）の計数値をダウンカウントさせる（
ステップ６１）。そして、ｔ１タイマの計数値がＯに達
した否かを判別する（ステップ６２）。ｔエタイマのぽ
１数値がＯになった場合には酸素濃度上ンサトｌが不活
性であるとしてステップ５８に移行する。アイドル状態
又は低回転状態でない場合にはｔ１タイマの泪数値全ア
ップカウントさせる（ステップ０；う）。

よって、かかる本発明による不活性検出方法においては
排ガス温度が低下して酸素濃度センサ１４の温度を低下
せしめるフェーエルカソト状態、アイドル状態及び低回
転状態にはタイマカウンタの割数値が減少し、排ガス温
度が上昇して酸素濃度センサ１／１の温度を上昇せしめ
る通常運転状態にはタイマカウンタの計数値が増加する
。

第５図は本発明の不活性検出方法を適用した車載内燃エ
ンジンが第１図の場合と同様にアイドル状態と通常運転
状態とを繰り返した場合のタイマカウンタの計数値の変
化を示している。この場合、時点ｔ１からｔ２−？１で
のアイドル運転領域においてタイマカウンタの計数値が
初期値から減少した後、時点ｔ２において通常運転状態
になるとタイマカウンタの計数値は初期値にリセットさ
れずに酸素濃度センサの温度上昇に従って徐々増加し始
める。

そしてタイマカウンタの計数値が初期値に達する前の時
点ｔ３において再びアイドル状態になるとタイマカウン
タの計数値は減少して時点１４において通常運転状態に
戻る前にタイマカウンタがＯとなるため酸素濃度センサ
が不活性とみなされるのである。よって、時点ｔ４にお
いて通常運転状態に戻っても酸素濃度センサが不活性と
判別されたので空燃比フィードバック制御が再開されず
停止状態が継続される。

なお、フェーエルカット状態又は低回転状態と通常運転
状態とを繰り返すような運転状態においても上記と同様
にタイマカウンタの計数値が酸素濃度センサの温度変化
にほぼ追従するため酸素濃度センサの不活性の検出がで
きるのである。

このように、本発明の酸素濃度センサの不活性検出方法
においては、カウンタの計数値を酸素濃度センサの温度
に応じて増減させて酸素濃度センサの活性化限界温度以
下に対応する所定値にカウンタの百１数値が達すると酸
素濃度センサが不活性と判別する。故に、酸素濃度セン
サの不活性状態の検出精度が向上し、ドライバビリティ
の悪化を防止し得るのである。

また本発明の酸素濃度センサの不活性検出方法において
は、酸素濃度センサの温度低下時の冷却速度がその温度
上昇時の加熱速度より大きいということから例えば、上
記実施例の場合、タイマカウンタの減少速度を増加速度
より大きくすればより高精度で酸素濃度センサの不活性
状態を検出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は既に提案された不活性検出方法を用いた場合の
動作を示す図、第２図は本発明による不活性検出方法を
適用した電子制御式燃料供給装置を示す概略構成図、第
３図は第２図の装置中の制御回路の具体的構成を示すブ
ロック図、第４図は本発明による不活性検出方法を示す
フロー図、第５図は本発明による不活性検出方法を用い
た場合の動作を示す図である。 主要部分の符号の説明 ２・・・エアクリーナ　３・・・吸気路８・・・排気路
　９・・・三元触媒 １０・・・スロットル開度センサ １１・・・吸気絶対圧センサ １２・・・冷却水温センサ　１３・・・クランク角セン
サ１４・・・酸素濃度センサ　１６・・・制御回路止瀬
人　沖電気工ｉオ人氏廃７王 出願人　本田技研工業株式会社 代理人　弁理士　藤　村　元　彦

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃エンジンの排気系に配置された酸素濃度セン
   サの出力に基づいてエンジンに供給される混合気の空燃
   比をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御
   系における前記酸素濃度センサの不活性検出方法であっ
   て、排気ガス温度が低下するような所定運転状態を検出
   して検出信号を発生し、前記検出信号の存在時に前記酸
   素濃度センサの活性化状態を表わすカウンタを所定値方
   向に第１所定速度で計数せしめ、前記検出信号の非存在
   時に前記カウンタの計数値が初期値以外にあるときＡｆ
   Ｉ記カウンタを前記初期値方向に第２所定速度で計数せ
   しめ、前記カウンタの計数値が前記所定値に達１〜だと
   き前記酸素濃度センサが不活性状態であると判別するこ
   とを特徴とする不活性検出方法。
2. （２）前記第１所定速度を前記第２所定速度より大きく
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の不活
   性検出方法。
3. （３）前記所定運転状態はアイドル状態、低回転状態又
   はフェーエルカソト状態のいずれか１つであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の不活性検出方法。