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JP4725481B2 - Air-fuel ratio control device - Google Patents
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Description

この発明は、空燃比制御装置に関する。更に好適には、ガソリン以外の代替燃料を使用可能な内燃機関の空燃比制御装置に関する。   The present invention relates to an air-fuel ratio control device. More preferably, the present invention relates to an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that can use an alternative fuel other than gasoline.

特開2000−170581号公報には、ガソリン以外の燃料を燃料として使用する内燃機関が開示されている。この従来技術に記載されているように、このような内燃機関において使用される燃料中の各ガスの組成は、その燃料ごとに異なるものとなる。また、同じ燃料であっても、例えばそのガス燃料のメーカーによって組成が異なる場合がある。このようにガソリン以外の燃料を用いる場合、内燃機関の理論空燃比はガソリンとは異なる値となり、更に、その理論空燃比は使用する燃料に応じて異なるものとなる。具体的に、その理論空燃比は17.0を中心に広範囲にバラツキを有する。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-170581 discloses an internal combustion engine that uses fuel other than gasoline as fuel. As described in this prior art, the composition of each gas in the fuel used in such an internal combustion engine differs for each fuel. Even if the fuel is the same, for example, the composition may differ depending on the manufacturer of the gas fuel. Thus, when using fuel other than gasoline, the theoretical air-fuel ratio of the internal combustion engine has a value different from that of gasoline, and further, the theoretical air-fuel ratio differs depending on the fuel used. Specifically, the stoichiometric air-fuel ratio varies widely in the vicinity of 17.0.

このような理論空燃比のバラツキは、排気ガスの酸素濃度を測定して、その測定値から空燃比フィードバック補正値を求めて燃料噴射量に対して補正をかけるフィードバック制御や、その補正値を保存して学習するフィードバック学習制御が行われる場合には、これらの制御によりある程度の範囲まで吸収される。しかし、理論空燃比のバラツキが、これらの制御では吸収できない程度に大きくなると、極度な燃焼不良やノッキング発生の原因となる場合がある。   Such variations in the theoretical air-fuel ratio are measured by measuring the oxygen concentration of the exhaust gas, obtaining an air-fuel ratio feedback correction value from the measured value, and correcting the fuel injection amount, and storing the correction value. When feedback learning control for learning is performed, the control is absorbed to a certain extent. However, if the variation in the stoichiometric air-fuel ratio becomes so large that it cannot be absorbed by these controls, it may cause extreme combustion failure or knocking.

そこで、上記従来技術では、内燃機関の始動時、燃焼不良が発生しているか否かを判定する。この判定の結果、燃焼不良状態であると判定された場合には、燃料性状がこれまで使用されていた燃料とは異なるものとなっているため、空燃比制御にズレが発生している可能性がある。従って、これまでの燃料性状に基づく、燃料噴射量に関するフィードバック学習値を消去する。同時に、一度、空燃比補正値を過リーンな状態を想定した場合の、空燃比をリッチ側に修正するための修正補正値に設定する。この状態から、修正補正値を徐々に元の空燃比補正値に復帰させる。この復帰の過程で、フィードバック学習値を演算して保存する。これにより、燃料性状に合致した空燃比補正値やフィードバック学習値を設定することができ、内燃機関内で用いられる燃料性状が変化した場合でも、燃料噴射量を、その燃料性状に合わせて制御できるものとしている。   Therefore, in the above prior art, it is determined whether or not a combustion failure has occurred when the internal combustion engine is started. As a result of this determination, if it is determined that the combustion is in a poor state, the fuel property is different from the fuel that has been used so far. There is. Therefore, the feedback learning value related to the fuel injection amount based on the fuel properties so far is deleted. At the same time, the air-fuel ratio correction value is once set to a correction correction value for correcting the air-fuel ratio to the rich side when an excessively lean state is assumed. From this state, the correction correction value is gradually returned to the original air-fuel ratio correction value. In this recovery process, the feedback learning value is calculated and stored. As a result, an air-fuel ratio correction value and feedback learning value that match the fuel properties can be set, and even when the fuel properties used in the internal combustion engine change, the fuel injection amount can be controlled in accordance with the fuel properties. It is supposed to be.

特開2000−170581号公報JP 2000-170581 A 特開2000−220481号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2000-220482

上記従来技術によれば、内燃機関の始動時に、燃料噴射量に対するフィードバック補正値や学習値を再演算することで、その燃料性状に合致した空燃比制御を行うことができる。しかし、燃料性状の変化が認められた場合に行われる再演算の間は、通常の空燃比制御を行うことができず、強制的に修正補正値を設定してその補正値から徐々にその補正値を変化させる制御が必要となる。従って、再演算の間の燃料バラツキやドライバビリティーの低下を抑えることは困難となる。   According to the above prior art, when the internal combustion engine is started, the air-fuel ratio control that matches the fuel property can be performed by recalculating the feedback correction value and the learning value for the fuel injection amount. However, during the recalculation performed when a change in fuel properties is recognized, normal air-fuel ratio control cannot be performed, and a correction correction value is forcibly set and the correction value is gradually corrected from that correction value. Control to change the value is required. Therefore, it is difficult to suppress fuel variation and drivability deterioration during recalculation.

また、空燃比センサの出力からは、通常、燃料をガソリンとした場合の空燃比が検出される。従って、ガソリン以外の燃料を用いた場合には、空燃比センサの出力から算出される空燃比は、実際の空燃比とは異なるものとなり、空燃比算出誤差が発生する。しかし、より正確な空燃比制御を行うためには、燃料性状に応じて、空燃比を正確に検出できることが好ましい。   Further, from the output of the air-fuel ratio sensor, usually the air-fuel ratio when the fuel is gasoline is detected. Therefore, when fuel other than gasoline is used, the air-fuel ratio calculated from the output of the air-fuel ratio sensor is different from the actual air-fuel ratio, and an air-fuel ratio calculation error occurs. However, in order to perform more accurate air-fuel ratio control, it is preferable that the air-fuel ratio can be accurately detected according to the fuel properties.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、燃料性状が変化する場合にも、より早い段階で空燃比制御を行いつつ、燃料性状に応じて空燃比を検出することができるように改良した空燃比制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when the fuel property changes, the air-fuel ratio is detected according to the fuel property while performing the air-fuel ratio control at an earlier stage. It is an object of the present invention to provide an air-fuel ratio control apparatus improved so as to be able to achieve the above.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、ガソリン以外の燃料を燃料として使用できる空燃比センサの出力に応じて、内燃機関の空燃比を制御する空燃比制御装置であって、
前記内燃機関に用いられる燃料の燃料性状を判定する燃料性状判定手段と、
前記燃料性状判定が完了したか否かを判定する完了判定手段と、
前記燃料性状判定の完了が認められない場合に、前記空燃比センサの大気側電極と排気側電極との間に電圧を印加しない状態で、前記空燃比センサの両電極間に発生する起電力を検出する起電力検出手段と、
前記燃料性状判定の完了が認められた場合に、前記空燃比センサの両電極間に、前記大気側電極の電位が前記排気側電極の電位よりも高くなるように正電圧を印加する正電圧印加手段と、
前記空燃比センサの両電極間を流れるセンサ電流を検出するセンサ電流検出手段と、
前記燃料性状判定の完了が認められない場合に、前記起電力に応じて空燃比制御を行い、前記燃料性状判定の完了が認められた場合に、前記正電圧印加時に検出されるセンサ電流に応じて空燃比制御を行う空燃比制御手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is an air-fuel ratio control apparatus that controls the air-fuel ratio of an internal combustion engine according to the output of an air-fuel ratio sensor that can use fuel other than gasoline as fuel,
Fuel property determining means for determining the fuel property of the fuel used in the internal combustion engine;
Completion determination means for determining whether or not the fuel property determination is completed;
When the completion of the fuel property determination is not recognized, an electromotive force generated between both electrodes of the air-fuel ratio sensor without applying a voltage between the air-side electrode and the exhaust-side electrode of the air-fuel ratio sensor. Electromotive force detection means for detecting;
Positive voltage application that applies a positive voltage between both electrodes of the air-fuel ratio sensor so that the potential of the atmosphere side electrode is higher than the potential of the exhaust side electrode when the fuel property determination is completed Means,
Sensor current detection means for detecting a sensor current flowing between both electrodes of the air-fuel ratio sensor;
When the completion of the fuel property determination is not recognized, air-fuel ratio control is performed according to the electromotive force. When the completion of the fuel property determination is confirmed, the fuel property determination is performed according to the sensor current detected when the positive voltage is applied. Air-fuel ratio control means for performing air-fuel ratio control,
It is characterized by providing.

第2の発明は、第1の発明において、
前記燃料性状が判定された場合に、判定された前記燃料性状に応じて、前記正電圧印加時に検出されるセンサ電流と空燃比との関係を定めたマップを選択するマップ選択手段と、
前記正電圧印加時に検出されるセンサ電流に応じて、前記選択されたマップに従って、空燃比を検出する空燃比検出手段と、を更に備え、
前記空燃比制御手段は、前記燃料性状判定の完了が認められた場合に、前記空燃比に応じて空燃比制御を行うことを特徴とする。
According to a second invention, in the first invention,
Map selection means for selecting a map that defines a relationship between a sensor current and an air-fuel ratio detected when the positive voltage is applied, in accordance with the determined fuel property, when the fuel property is determined;
Air-fuel ratio detecting means for detecting an air-fuel ratio according to the selected map in accordance with a sensor current detected when the positive voltage is applied;
The air-fuel ratio control means performs air-fuel ratio control according to the air-fuel ratio when completion of the fuel property determination is recognized.

第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記空燃比センサに、前記空燃比センサのセンサ素子の素子インピーダンスを検出するための、インピーダンス検出用電圧を印加するインピーダンス検出用電圧印加手段と、
前記インピーダンス検出用電圧印加中に検出されるセンサ電流に応じて、前記素子インピーダンスを演算する素子インピーダンス演算手段と、
を、更に備えることを特徴とする。
According to a third invention, in the first or second invention,
Impedance detection voltage application means for applying an impedance detection voltage for detecting an element impedance of a sensor element of the air / fuel ratio sensor to the air / fuel ratio sensor;
An element impedance calculation means for calculating the element impedance according to a sensor current detected during application of the impedance detection voltage;
Is further provided.

第4の発明は、第3の発明において、
前記燃料性状判定の完了が認められない場合に、前記素子インピーダンスに応じて、前記空燃比センサのセンサ素子の温度が第1活性温度に達したか否かを判定する第1素子温判定手段と、
前記燃料性状判定の完了が認められた場合に、前記素子インピーダンスに応じて、前記センサ素子の温度が第2活性温度に達したか否かを判定する第2素子温判定手段と、
を、更に備え、
前記起電力検出手段は、前記センサ素子の温度が前記第1活性温度に達したと認められた場合に、前記起電力の検出を行い、
前記正電圧印加手段は、前記センサ素子の温度が前記第2活性温度に達したと認められた場合に、前記正電圧の印加を行うことを特徴とする。
According to a fourth invention, in the third invention,
First element temperature determining means for determining whether the temperature of the sensor element of the air-fuel ratio sensor has reached a first activation temperature according to the element impedance when the completion of the fuel property determination is not recognized; ,
Second element temperature determining means for determining whether or not the temperature of the sensor element has reached a second activation temperature according to the element impedance when completion of the fuel property determination is recognized;
Further comprising
The electromotive force detection means detects the electromotive force when it is recognized that the temperature of the sensor element has reached the first activation temperature,
The positive voltage applying means applies the positive voltage when it is recognized that the temperature of the sensor element has reached the second activation temperature.

第1の発明によれば、燃料性状判定の完了が認められない場合に、空燃比センサに電圧を印加しない状態で検出される起電力に応じて空燃比制御を行い、燃料性状判定の完了が認められた場合に、正電圧を印加した状態で検出されるセンサ電流に応じて空燃比制御を行う。ここで、空燃比センサに電圧を印加しない状態で起電力を検出する場合、その起電力は、酸素センサと同様の特性を有する。即ち、起電力は、燃料性状に関わらず、その空燃比が、理論空燃比近傍で急激に変化し、理論空燃比に対して酸素過多な状態ではほぼ一定の低い値を示し、酸素不足の状態ではほぼ一定の高い値を示す。従って、起電力に基づいて、少なくとも現在の空燃比が酸素過多であるか酸素不足であるかを検知することができる。従って、燃料性状判定が完了するまでの間、少なくとも理論空燃比近傍に空燃比を制御することができる。従って、燃料性状が変化した場合にも、燃料性状判定中における排気ガス中のエミッション増加を抑えつつ、ドライバビリティーの低下や燃焼のバラツキを抑えることができる。   According to the first invention, when the completion of the fuel property determination is not recognized, the air-fuel ratio control is performed according to the electromotive force detected in a state where no voltage is applied to the air-fuel ratio sensor, and the completion of the fuel property determination is completed. If it is recognized, air-fuel ratio control is performed in accordance with the sensor current detected with a positive voltage applied. Here, when the electromotive force is detected in a state where no voltage is applied to the air-fuel ratio sensor, the electromotive force has the same characteristics as the oxygen sensor. That is, the electromotive force changes abruptly in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio regardless of the fuel properties, and shows a substantially constant low value when the oxygen is excessive with respect to the stoichiometric air-fuel ratio. Shows an almost constant high value. Therefore, based on the electromotive force, it is possible to detect whether at least the current air-fuel ratio is excessive or insufficient. Therefore, the air-fuel ratio can be controlled at least in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio until the fuel property determination is completed. Therefore, even when the fuel property changes, it is possible to suppress a decrease in drivability and variations in combustion while suppressing an increase in emissions in the exhaust gas during the fuel property determination.

第2の発明によれば、判定された燃料性状に応じて、正電圧印加中のセンサ電流と空燃比との関係を定めたマップを選択し、このマップに従って、空燃比を検出することができる。従って、燃料性状が変化しても、その燃料に応じた空燃比を検出することができ、より高い精度で空燃比制御を実現することができる。   According to the second invention, a map that defines the relationship between the sensor current and the air-fuel ratio during application of a positive voltage is selected according to the determined fuel property, and the air-fuel ratio can be detected according to this map. . Therefore, even if the fuel property changes, the air-fuel ratio corresponding to the fuel can be detected, and the air-fuel ratio control can be realized with higher accuracy.

第3の発明によれば、インピーダンス検出用電圧印加中に検出されるセンサ電流に基づいて、素子インピーダンスを演算することができる。従って、空燃比センサに電圧を印加しない状態で起電力を検出する場合にも、インピーダンス検出用電圧印加に切り替えることで、容易に素子インピーダンスを検出することができる。   According to the third aspect of the invention, the element impedance can be calculated based on the sensor current detected during application of the impedance detection voltage. Therefore, even when the electromotive force is detected without applying a voltage to the air-fuel ratio sensor, the element impedance can be easily detected by switching to the impedance detection voltage application.

第4の発明によれば、素子インピーダンスに応じて、センサ素子温の判定を行い、センサ素子の温度が第1活性温度に達したと認められた場合に起電力の検出を行い、センサ素子の温度が第2活性温度に達したと認められた場合に正電圧の印加を行う。これにより、空燃比センサのそれぞれの使用状態に応じた活性温度により確実に制御され、より正確な空燃比センサの出力を得ることができる。   According to the fourth aspect of the invention, the sensor element temperature is determined according to the element impedance, and the electromotive force is detected when the sensor element temperature is found to have reached the first activation temperature. When it is recognized that the temperature has reached the second activation temperature, a positive voltage is applied. Thus, the air-fuel ratio sensor is reliably controlled by the activation temperature corresponding to each use state, and a more accurate air-fuel ratio sensor output can be obtained.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.

実施の形態.
[実施の形態の空燃比センサの構成]
図1は、この発明の実施の形態における空燃比制御装置が搭載されるシステムの構造について説明するための模式図である。図1に示すシステムは、内燃機関10を備えている。内燃機関10は、燃料として、ガソリン、エタノール、あるいはガソリンとエタノールが混合された燃料を用いることができる。内燃機関10は複数の気筒を備え、各気筒ごとに気筒内に燃料を供給するインジェクタ(図示せず)が備えられている。各気筒のインジェクタには、燃料タンク12から必要な燃料が供給される。燃料タンク12には、燃料性状センサ14が取り付けられている。燃料センサ14の出力に基づいて、燃料タンク12の内部に充填された燃料の性状を検出することがきる。
Embodiment.
[Configuration of Air-Fuel Ratio Sensor of Embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the structure of a system in which an air-fuel ratio control apparatus according to an embodiment of the present invention is mounted. The system shown in FIG. 1 includes an internal combustion engine 10. The internal combustion engine 10 can use gasoline, ethanol, or a mixture of gasoline and ethanol as the fuel. The internal combustion engine 10 includes a plurality of cylinders, and each cylinder includes an injector (not shown) that supplies fuel into the cylinder. Necessary fuel is supplied from the fuel tank 12 to the injector of each cylinder. A fuel property sensor 14 is attached to the fuel tank 12. Based on the output of the fuel sensor 14, it is possible to detect the property of the fuel filled in the fuel tank 12.

内燃機関10の排気系には排気通路16が備えられている。排気通路16には触媒18が設置されている。排気通路16の触媒18より上流側には、空燃比センサ20が取り付けられている。排気通路16の触媒18より下流側には、酸素センサ22が取り付けられている。   An exhaust passage 16 is provided in the exhaust system of the internal combustion engine 10. A catalyst 18 is installed in the exhaust passage 16. An air-fuel ratio sensor 20 is attached upstream of the catalyst 18 in the exhaust passage 16. An oxygen sensor 22 is attached downstream of the catalyst 18 in the exhaust passage 16.

このシステムは、空燃比制御装置としてのECU(Electronic Control Unit)24を備えている。ECU24の入力側には、燃料性状センサ14、空燃比センサ20、酸素センサ22が接続され、これらのセンサからの出力がECU24に取り込まれて、燃料性状や空燃比等に関する情報が検出される。またECU24の出力側からは必要な制御信号が発せられ、これにより内燃機関10の運転に必要な制御が行われる。   This system includes an ECU (Electronic Control Unit) 24 as an air-fuel ratio control device. A fuel property sensor 14, an air-fuel ratio sensor 20, and an oxygen sensor 22 are connected to the input side of the ECU 24, and outputs from these sensors are taken into the ECU 24 to detect information on the fuel property, air-fuel ratio, and the like. Further, a necessary control signal is issued from the output side of the ECU 24, thereby performing control necessary for the operation of the internal combustion engine 10.

[空燃比センサの駆動回路]
図2は、この発明の実施の形態において、空燃比センサ20に接続され、空燃比センサ20を駆動するための回路図である。図2に示す駆動回路30は、空燃比センサ20の大気側電極(図示せず)に接続される陽極端子32と、排気側電極(図示せず)に接続される負極端子34とを備えている。陽極端子32にはスイッチング回路36が接続されている。スイッチング回路36には印加電圧操作部から供給される電圧を一定に制御して陽極端子に供給するフィードバック回路が接続されている。負極端子34にはスイッチング回路38が接続されている。スイッチング回路38には、印加電圧操作部から供給される電圧を一定に制御して負極端子34に供給するフィードバック回路が接続されている。
[Air-fuel ratio sensor drive circuit]
FIG. 2 is a circuit diagram for driving the air-fuel ratio sensor 20 connected to the air-fuel ratio sensor 20 in the embodiment of the present invention. The drive circuit 30 shown in FIG. 2 includes an anode terminal 32 connected to the atmosphere side electrode (not shown) of the air-fuel ratio sensor 20 and a negative electrode terminal 34 connected to the exhaust side electrode (not shown). Yes. A switching circuit 36 is connected to the anode terminal 32. Connected to the switching circuit 36 is a feedback circuit for controlling the voltage supplied from the applied voltage operation unit to be constant and supplying the voltage to the anode terminal. A switching circuit 38 is connected to the negative terminal 34. The switching circuit 38 is connected to a feedback circuit for controlling the voltage supplied from the applied voltage operation unit to be constant and supplying the voltage to the negative terminal 34.

スイッチング回路36及び38は、ECU24の出力ポート(図示せず)に接続されている。ECU24は、SW1のON/OFF、SW2のON/OFFを切り替える制御信号により、スイッチング回路36及び38のスイッチSW1、SW2の接続を切り替える。スイッチング回路36及び38のスイッチがSW1に切り替えられると、陽極端子32の電位と負極端子34の電位とは、印加電圧操作部から供給される電位に維持される。   The switching circuits 36 and 38 are connected to an output port (not shown) of the ECU 24. The ECU 24 switches connection of the switches SW1 and SW2 of the switching circuits 36 and 38 by a control signal for switching ON / OFF of SW1 and ON / OFF of SW2. When the switches of the switching circuits 36 and 38 are switched to SW1, the potential of the anode terminal 32 and the potential of the negative terminal 34 are maintained at the potential supplied from the applied voltage operation unit.

具体的に、通常の空燃比検出時には、陽極端子32には陽極基準電圧(例えば3.3V)が供給され、その電位は陽極基準電圧に維持される。負極端子34には負極基準電圧(例えば2.9V)が供給され、その電位は負極基準電圧(2.9V)に維持される。その結果、陽極端子32と負極端子34との間に、空燃比検出用の電圧(正電圧)が印加されることとなる。つまり、各端子32、34に空燃比センサ20の各電極が接続されている状態において、空燃比センサ20に正電圧が印加される。このときの陽極端子32の電位がAD1に導かれる。ECU24は、AD1に導かれる電位を取り込むことで、空燃比センサ20に正電圧を印加した場合に流れるセンサ電流を検出することができる。以下、この実施の形態では、このような空燃比センサ20の使用状態を「空燃比検出モード」とする。   Specifically, during normal air-fuel ratio detection, an anode reference voltage (for example, 3.3 V) is supplied to the anode terminal 32, and the potential is maintained at the anode reference voltage. A negative reference voltage (for example, 2.9V) is supplied to the negative terminal 34, and the potential thereof is maintained at the negative reference voltage (2.9V). As a result, an air-fuel ratio detection voltage (positive voltage) is applied between the anode terminal 32 and the negative electrode terminal 34. That is, a positive voltage is applied to the air-fuel ratio sensor 20 in a state where the electrodes of the air-fuel ratio sensor 20 are connected to the terminals 32 and 34. The potential of the anode terminal 32 at this time is guided to AD1. The ECU 24 can detect the sensor current that flows when a positive voltage is applied to the air-fuel ratio sensor 20 by taking in the potential guided to AD1. Hereinafter, in this embodiment, such a use state of the air-fuel ratio sensor 20 is referred to as an “air-fuel ratio detection mode”.

また、印加電圧操作部から上記の正電圧に加えて、素子インピーダンス検出用の交流電圧が重畳して供給されると、空燃比センサ20の各電極間にはインピーダンス検出用電圧が印加される。ECU24は、AD1の電位に基づいてセンサ電流を検出し、更にこのセンサ電流に基づいて、素子インピーダンスを検出することができる。以下、この実施の形態では、このような空燃比センサ20の使用状態を「インピーダンス検出モード」とする。なお、素子インピーダンスは空燃比センサ20のセンサ素子の温度(素子温)と相関を有する。従って、素子インピーダンスに基づいて素子温を検知し、あるいは素子インピーダンスに応じて素子温の制御等を行うことができる。   Further, when an AC voltage for detecting element impedance is supplied in addition to the positive voltage from the applied voltage operation unit, an impedance detection voltage is applied between the electrodes of the air-fuel ratio sensor 20. The ECU 24 can detect a sensor current based on the potential of AD1, and further detect an element impedance based on the sensor current. Hereinafter, in this embodiment, such a use state of the air-fuel ratio sensor 20 is referred to as an “impedance detection mode”. The element impedance has a correlation with the sensor element temperature (element temperature) of the air-fuel ratio sensor 20. Therefore, the element temperature can be detected based on the element impedance, or the element temperature can be controlled according to the element impedance.

一方、スイッチング回路36、38がSW2状態とされると、陽極端子32と負極端子34との間に印加される電圧、すなわち空燃比センサ20への印加電圧はゼロとなる。この電圧印加OFFの状態では、負極端子34はアースされ、陽極端子は、ECU24のAD2に接続される。AD2には、空燃比センサ20からの起電力が導かれる。ECU24は、AD2の出力を取り込むことで、空燃比センサ20の電圧印加OFF時の起電力を検出することができる。以下、この実施の形態では、このような空燃比センサ20の使用状態を「酸素センサモード」と称する。   On the other hand, when the switching circuits 36 and 38 are in the SW2 state, the voltage applied between the anode terminal 32 and the negative electrode terminal 34, that is, the voltage applied to the air-fuel ratio sensor 20, becomes zero. In this voltage application OFF state, the negative terminal 34 is grounded, and the positive terminal is connected to AD2 of the ECU 24. The electromotive force from the air-fuel ratio sensor 20 is guided to AD2. The ECU 24 can detect the electromotive force when the voltage application of the air-fuel ratio sensor 20 is OFF by taking in the output of AD2. Hereinafter, in this embodiment, such a use state of the air-fuel ratio sensor 20 is referred to as an “oxygen sensor mode”.

[燃料性状に応じた空燃比検出について]
ところで、このシステムでは上記のように燃料としてガソリン、エタノール、あるいはこれらを混合した燃料を用いることができる。また、燃料は常に同一のものに限られず、エタノールの混合率が0〜100%の間で異なる燃料を用いることができる。しかし、このように使用する燃料の燃料性状(混合率)が変化すると、理論空燃比の値がその燃料に応じて変化し、正電圧印加時のセンサ電流と排気ガスの空燃比との対応関係が異なるものとなる。従って、この実施の形態では、燃料性状に応じた空燃比の検出を以下の手法により実現する。
[Detecting air-fuel ratio according to fuel properties]
By the way, in this system, as described above, gasoline, ethanol, or a mixture of these can be used as the fuel. Further, the fuel is not always the same, and different fuels can be used when the mixing ratio of ethanol is between 0 and 100%. However, when the fuel property (mixing ratio) of the fuel used in this way changes, the value of the theoretical air-fuel ratio changes according to the fuel, and the correspondence between the sensor current when a positive voltage is applied and the air-fuel ratio of the exhaust gas Will be different. Therefore, in this embodiment, the detection of the air-fuel ratio according to the fuel property is realized by the following method.

図3は、この発明の実施の形態において、空燃比センサ20が空燃比検出モードで使用された場合の空燃比センサ20の出力を表す図である。図3において、横軸は空燃比を表し、縦軸はセンサ電流を表している。また、図3の実線(a)は内燃機関10の燃料としてガソリンを用いた場合のセンサ電流を表し、点線(b)は内燃機関10の燃料としてエタノール100%の燃料を用いた場合のセンサ電流を表している。   FIG. 3 is a diagram showing the output of the air-fuel ratio sensor 20 when the air-fuel ratio sensor 20 is used in the air-fuel ratio detection mode in the embodiment of the present invention. In FIG. 3, the horizontal axis represents the air-fuel ratio, and the vertical axis represents the sensor current. Also, the solid line (a) in FIG. 3 represents the sensor current when gasoline is used as the fuel for the internal combustion engine 10, and the dotted line (b) is the sensor current when 100% ethanol fuel is used as the fuel for the internal combustion engine 10. Represents.

空燃比センサ20の両電極間に正電圧を印加すると、両電極間には排気ガス中の酸素濃度に応じたセンサ電流が流れる。通常ECU24には、実線(a)に示すような、ガソリンを燃料とした場合のセンサ電流と空燃比との関係を定めたマップが記憶されている。燃料としてガソリンを用いている場合には、ECU24に取り込まれた空燃比センサ20の出力(センサ電流)に応じて、このマップに従って空燃比が検出されることとなる。   When a positive voltage is applied between both electrodes of the air-fuel ratio sensor 20, a sensor current corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas flows between the electrodes. The normal ECU 24 stores a map that defines the relationship between the sensor current and the air-fuel ratio when gasoline is used as fuel, as shown by the solid line (a). When gasoline is used as the fuel, the air-fuel ratio is detected according to this map according to the output (sensor current) of the air-fuel ratio sensor 20 taken into the ECU 24.

ここで、空燃比検出モードにおいて検出されるセンサ電流は、その燃料性状に関わらず、排気ガス中の酸素濃度に応じたものである。しかし、排気ガス中の酸素濃度に対する空燃比は、燃料性状ごとに異なるものとなる。つまり、燃料性状が異なる場合にはセンサ電流と排気ガス空燃比との関係は異なるものとなる。   Here, the sensor current detected in the air-fuel ratio detection mode corresponds to the oxygen concentration in the exhaust gas regardless of the fuel property. However, the air-fuel ratio with respect to the oxygen concentration in the exhaust gas differs for each fuel property. That is, when the fuel properties are different, the relationship between the sensor current and the exhaust gas air-fuel ratio is different.

具体的に、例えば、図3の点線(b)に示すように、エタノール100%の場合のセンサ電流に応じた空燃比は、ガソリンの場合の空燃比(実線(a))とは異なっている。具体的に、エタノール100%の場合、理論空燃比A/F=9である。従って、図3において示される、エタノール100%におけるセンサ電流に対する空燃比(点線(b))は、ガソリンの場合の空燃比(実線(a))を、センサ電流がゼロの場合に算出される空燃比が9となる位置までシフトした、ものに近似した値となる。ただし、特に、理論空燃比よりリッチ側の領域では、図3に示す出力特性の傾きが、ガソリンの場合とエタノールの場合とで異なる傾向がみられる。   Specifically, for example, as shown by the dotted line (b) in FIG. 3, the air-fuel ratio corresponding to the sensor current in the case of 100% ethanol is different from the air-fuel ratio in the case of gasoline (solid line (a)). . Specifically, in the case of 100% ethanol, the theoretical air-fuel ratio A / F = 9. Therefore, the air-fuel ratio (dotted line (b)) with respect to the sensor current at 100% ethanol shown in FIG. 3 is calculated as the air-fuel ratio (solid line (a)) in the case of gasoline, and the air-fuel ratio calculated when the sensor current is zero. It becomes a value approximated to a value shifted to a position where the fuel ratio becomes 9. However, particularly in the region richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the inclination of the output characteristics shown in FIG. 3 tends to be different between gasoline and ethanol.

このようなセンサ電流に対する空燃比の特性は、燃料性状ごとに異なるものとなる。例えば、ガソリンとエタノールとを混合した燃料では、エタノールの混合率が大きくなるにつれて、センサ電流に対応する空燃比は小さくなる傾向にある。   The characteristics of the air-fuel ratio with respect to such a sensor current are different for each fuel property. For example, in a fuel in which gasoline and ethanol are mixed, the air-fuel ratio corresponding to the sensor current tends to decrease as the mixing ratio of ethanol increases.

従って、ECU24には、センサ電流と空燃比との関係を定めたマップが、燃料性状ごとに記憶されている。燃料中のエタノールの含有率が異なるものとなった場合、その燃料性状に応じて、センサ電流と空燃比との関係を定めたマップに切り替えられる。このように燃料性状に応じたマップに切り替えることで、空燃比センサ20のセンサ電流に基づいて、空燃比を算出することができる。   Therefore, the ECU 24 stores a map that defines the relationship between the sensor current and the air-fuel ratio for each fuel property. When the ethanol content in the fuel is different, the map can be switched to a map that defines the relationship between the sensor current and the air-fuel ratio in accordance with the fuel properties. By switching to the map corresponding to the fuel property in this way, the air-fuel ratio can be calculated based on the sensor current of the air-fuel ratio sensor 20.

[マップ切り替えまでの空燃比制御について]
図4は、空燃比センサ20の酸素センサモードにおける起電力を表す図である。図4において横軸は空燃比を表し、縦軸はセンサ出力[V]を表している。図4において、実線(a)は燃料がガソリンの場合の起電力を表し、点線(b)はエタノール100%の燃料の場合の起電力を表している。
[Air-fuel ratio control until map switching]
FIG. 4 is a diagram illustrating an electromotive force in the oxygen sensor mode of the air-fuel ratio sensor 20. In FIG. 4, the horizontal axis represents the air-fuel ratio, and the vertical axis represents the sensor output [V]. In FIG. 4, the solid line (a) represents the electromotive force when the fuel is gasoline, and the dotted line (b) represents the electromotive force when the fuel is 100% ethanol.

図4に示すように、ガソリン燃料である場合(実線(a))でも、エタノール100%の燃料である場合(点線(b))でも、空燃比センサ20への電圧印加がOFFとされた状態で検出されるセンサ出力(起電力)の特性に大きな差は生じていない。即ち、起電力は、燃料性状に関わらず、排気ガスが理論空燃比よりリーン(酸素過多)である場合には1[V]程度となり、リッチ(酸素不足)である場合には0[V]に近い低い値となり、理論空燃比近傍において急激に反転する。これは空燃比センサ20を酸素センサとして用いる場合、その起電力が排気ガス中の酸素分圧に応じたものとなるためである。つまり、燃料性状ごとに理論空燃比の値が異なっていても、理論空燃比近傍における排気ガス中の酸素量は燃料性状によって変化するものではないことから、理論空燃比を境に出力が急変する出力特性も、燃料性状に関わらずほぼ同一のものとなる。従って、空燃比センサ20を酸素センサモードで用いる場合には、燃料性状が異なる場合にもそのまま用いることができる。   As shown in FIG. 4, in the case of gasoline fuel (solid line (a)) or in the case of 100% ethanol fuel (dotted line (b)), voltage application to the air-fuel ratio sensor 20 is turned off. There is no significant difference in the characteristics of the sensor output (electromotive force) detected in (1). That is, the electromotive force is about 1 [V] when the exhaust gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (excess oxygen), regardless of the fuel properties, and 0 [V] when the exhaust gas is rich (oxygen deficient) It becomes a low value close to, and rapidly reverses in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio. This is because when the air-fuel ratio sensor 20 is used as an oxygen sensor, the electromotive force thereof corresponds to the oxygen partial pressure in the exhaust gas. In other words, even if the stoichiometric air-fuel ratio varies depending on the fuel properties, the amount of oxygen in the exhaust gas in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio does not change depending on the fuel properties, so the output changes abruptly at the stoichiometric air-fuel ratio. The output characteristics are almost the same regardless of the fuel properties. Therefore, when the air-fuel ratio sensor 20 is used in the oxygen sensor mode, it can be used as it is even when the fuel properties are different.

ところで、上記のように、ガソリン以外の燃料が用いられる場合であっても、その燃料性状が判定されれば、空燃比センサ10は燃料性状に応じてマップを切り替えることで、センサ電流に基づいて空燃比を検出することができる。しかし、このようにマップの切り替えを行うためには、燃料性状が変化する度に、内燃機関10の燃料性状を判定する必要がある。   By the way, as described above, even when fuel other than gasoline is used, if the fuel property is determined, the air-fuel ratio sensor 10 switches the map according to the fuel property, and based on the sensor current. The air-fuel ratio can be detected. However, in order to switch maps in this way, it is necessary to determine the fuel property of the internal combustion engine 10 every time the fuel property changes.

燃料性状は、燃料タンク12に取り付けられた燃料センサ14により検出することができる。しかし、燃料センサ14による燃料性状の正確な検出を、瞬時に行うことは困難であり、ある程度の時間を要することとなる。この燃料性状検出までの間は空燃比センサ20による空燃比を検出することができない。従って、この間に燃料噴射量の目標値にずれが生じるなど、空燃比制御において種々のズレが発生することが考えられる。   The fuel property can be detected by a fuel sensor 14 attached to the fuel tank 12. However, it is difficult to instantly detect the fuel property accurately by the fuel sensor 14, and a certain amount of time is required. Until the fuel property is detected, the air-fuel ratio cannot be detected by the air-fuel ratio sensor 20. Accordingly, it is conceivable that various deviations occur in the air-fuel ratio control, such as a deviation in the target value of the fuel injection amount during this period.

そこで、実施の形態のシステムでは、燃料性状が変化した後、燃料性状が正しく検出されるまでの間、空燃比センサ20を酸素センサモードで使用する。その結果、空燃比センサ20から検出される起電力により、その排気ガスが理論空燃比よりもリッチ側であるかリーン側であるかを検出することができる。これにより、燃料性状が判定されるまでの間、少なくとも排気ガス空燃比を理論空燃比近傍に近づけるように制御することができる。燃料性状が検出された後は、その燃料性状に応じたマップに切り替えた上で、空燃比センサ20への正電圧の印加を開始する。これにより、その燃料性状に応じて正しく空燃比を検出することができる。   Therefore, in the system of the embodiment, the air-fuel ratio sensor 20 is used in the oxygen sensor mode until the fuel property is correctly detected after the fuel property is changed. As a result, it is possible to detect whether the exhaust gas is richer or leaner than the stoichiometric air-fuel ratio by the electromotive force detected from the air-fuel ratio sensor 20. Thereby, it is possible to control at least the exhaust gas air-fuel ratio to be close to the stoichiometric air-fuel ratio until the fuel property is determined. After the fuel property is detected, the map is switched to a map corresponding to the fuel property, and then application of a positive voltage to the air-fuel ratio sensor 20 is started. Thereby, the air-fuel ratio can be detected correctly according to the fuel property.

以上のように、燃料性状の検出前後において、空燃比センサ20を、酸素センサモードと、空燃比検出モードとに切り替えて使用する。これにより、燃料性状が判定されるまでの間の空燃比制御のバラツキを低減し、かつ燃料性状判定後はその燃料に応じた空燃比を検出することができ、より高い精度で空燃比制御を実現することができる。   As described above, the air-fuel ratio sensor 20 is switched between the oxygen sensor mode and the air-fuel ratio detection mode before and after the detection of the fuel property. As a result, the variation in air-fuel ratio control until the fuel property is determined can be reduced, and after the fuel property determination, the air-fuel ratio corresponding to the fuel can be detected, and the air-fuel ratio control can be performed with higher accuracy. Can be realized.

[素子温の制御について]
ここで、上記の使用の場合、酸素センサモードにおいては、550℃程度の酸素センサとしての活性温度(第1活性温度)に達した状態で用いることが好ましい。一方、空燃比検出モードでの使用の場合には、650℃程度の通常の空燃比センサの活性温度(第2活性温度)に達した状態で用いることが好ましい。従って、この実施の形態では、素子温を、酸素センサモードと空燃比検出モードとのそれぞれのモードにおいて適切な温度に制御する。具体的に、素子温は上記のように素子インピーダンスと相関を有することから、インピーダンス検出モードにおいて素子インピーダンスを検出して、これに基づいて制御することができる。
[Control of element temperature]
Here, in the case of the above use, in the oxygen sensor mode, it is preferable to use the oxygen sensor in a state where the activation temperature (first activation temperature) as an oxygen sensor of about 550 ° C. has been reached. On the other hand, in the case of use in the air-fuel ratio detection mode, it is preferably used in a state where the activation temperature (second activation temperature) of a normal air-fuel ratio sensor of about 650 ° C. has been reached. Therefore, in this embodiment, the element temperature is controlled to an appropriate temperature in each of the oxygen sensor mode and the air-fuel ratio detection mode. Specifically, since the element temperature has a correlation with the element impedance as described above, the element impedance can be detected in the impedance detection mode and controlled based on this.

[本実施の形態の具体的な制御のルーチン]
図5は、この発明の実施の形態においてシステムが実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図5のルーチンにおいては、まず現在、内燃機関10の始動時であるか否かが判定される(S100)。燃料の追加は、通常内燃機関10が停止された状況で行われると考えられるため、燃料性状の変化が、内燃機関10の始動時以外に発生する可能性が小さい。従って、内燃機関10の始動時であることが認められない場合には今回の処理は終了する。
[Specific Control Routine of this Embodiment]
FIG. 5 is a flowchart for illustrating a control routine executed by the system in the embodiment of the present invention. In the routine of FIG. 5, it is first determined whether or not the internal combustion engine 10 is currently being started (S100). Since it is considered that the addition of fuel is normally performed in a state in which the internal combustion engine 10 is stopped, there is a low possibility that a change in the fuel property will occur at a time other than when the internal combustion engine 10 is started. Therefore, if it is not recognized that the internal combustion engine 10 is being started, the current process ends.

一方、ステップS100において内燃機関10の始動時であることが認められると、次に、燃料性状の判定が行われる(S110)。燃料性状は、燃料タンク12に設置された燃料性状センサ14の出力を取り込んで、ECU24において判定される。   On the other hand, if it is determined in step S100 that the internal combustion engine 10 is being started, the fuel property is then determined (S110). The fuel property is determined in the ECU 24 by taking the output of the fuel property sensor 14 installed in the fuel tank 12.

次に、燃料性状の判定が完了したか否かが判別される(S120)。ステップS120において燃料性状の判定完了が認められない場合には、次に、空燃比センサ20の素子温が酸素センサモード時の活性温度(ここでは約550℃)に達したか否かが判定される(S130)。具体的には、空燃比センサ20がインピーダンス検出モードとされ、センサ電流に応じて素子インピーダンスが演算される。その後、演算された素子インピーダンスが550℃に相当するインピーダンスより小さくなっているか否が判定される。   Next, it is determined whether or not the fuel property determination is completed (S120). If the completion of the fuel property determination is not recognized in step S120, it is next determined whether or not the element temperature of the air-fuel ratio sensor 20 has reached the activation temperature in the oxygen sensor mode (here, about 550 ° C.). (S130). Specifically, the air-fuel ratio sensor 20 is set to the impedance detection mode, and the element impedance is calculated according to the sensor current. Thereafter, it is determined whether or not the calculated element impedance is smaller than an impedance corresponding to 550 ° C.

ステップS130において、素子温が550℃以上であることが認められない場合、素子温が活性温度に達するまで、空燃比センサ20が暖機されている状態でステップS130における素子温の判定が行われる。一方、素子温が550℃以上であることが認められた場合、空燃比センサ20が酸素センサモードに切り替えられる(S132)。つまりECU24からの制御信号によりスイッチング回路36、38が制御されることで、両回路のスイッチがSW2側に接続される。その結果、負極端子34側はアースに接続され、陽極端子32はECU24のAD2に接続される。これにより空燃比センサ20の起電力がAD2に導かれて、ECU24において検出されることとなる。その結果、この起電力により現在の空燃比がリッチ側あるいはリーン側にずれているか否かが検出され、これに応じて、理論空燃比近傍への制御が可能となる。   In step S130, when it is not recognized that the element temperature is 550 ° C. or higher, the element temperature is determined in step S130 while the air-fuel ratio sensor 20 is warmed up until the element temperature reaches the activation temperature. . On the other hand, when it is recognized that the element temperature is 550 ° C. or higher, the air-fuel ratio sensor 20 is switched to the oxygen sensor mode (S132). That is, the switching circuits 36 and 38 are controlled by the control signal from the ECU 24, whereby the switches of both circuits are connected to the SW2 side. As a result, the negative electrode terminal 34 side is connected to the ground, and the anode terminal 32 is connected to AD2 of the ECU 24. As a result, the electromotive force of the air-fuel ratio sensor 20 is guided to AD2 and detected by the ECU 24. As a result, it is detected by this electromotive force whether or not the current air-fuel ratio is shifted to the rich side or the lean side, and in accordance with this, control close to the theoretical air-fuel ratio becomes possible.

一方、ステップS120において燃料性状判定の完了が認められると、燃料性状に応じて、空燃比とセンサ電流のマップの切り替えが行われる(S140)。具体的には、S110で判定された燃料性状に応じたマップが読み出され、このマップがセンサ電流と空燃比との関係を定めるマップとして設定される。燃料性状に応じたマップは、予めECU24に記憶されている。   On the other hand, when the completion of the fuel property determination is recognized in step S120, the map of the air-fuel ratio and the sensor current is switched according to the fuel property (S140). Specifically, a map corresponding to the fuel property determined in S110 is read, and this map is set as a map that defines the relationship between the sensor current and the air-fuel ratio. A map corresponding to the fuel property is stored in the ECU 24 in advance.

次に、空燃比センサ20の素子温が、空燃比検出モードにおける活性温度(ここでは約650℃)に達したか否かが判定される(S142)。ここでは、ステップS130の場合と同様に、インピーダンス検出モードに切り替えられて、素子インピーダンスが検出され、これに基づいて素子温が判定される。素子温が650℃以上であることが認められない場合には、センサ素子の暖機が行われている状態で、繰り返しステップS142の素子温判定が行われる。   Next, it is determined whether or not the element temperature of the air-fuel ratio sensor 20 has reached the activation temperature in the air-fuel ratio detection mode (here, about 650 ° C.) (S142). Here, as in the case of step S130, the impedance detection mode is switched to detect the element impedance, and the element temperature is determined based on this. If it is not recognized that the element temperature is 650 ° C. or higher, the element temperature determination in step S142 is repeatedly performed while the sensor element is warmed up.

一方、素子温が650℃以上となったことが認められると、次に、空燃比センサ20が空燃比検出モードとされる(S144)。具体的には、ECU24からの制御信号によりスイッチング回路36、38が制御されることで、両回路のスイッチがSW1側に切り替えられて接続される。その結果、陽極端子32及び負極端子34は、それぞれの基準電位に維持され、空燃比センサ20の両電極間には正電圧が印加される。その結果、空燃比センサ20には、排気ガスの酸素濃度に応じたセンサ電流が流れる。この電流は、AD1からECU24に取り込まれる陽極の電位に基づいて演算される。その後ステップS140において設定されたマップに従って空燃比が求められる。これにより、目標空燃比に応じた空燃比制御を実行することができる。   On the other hand, if it is recognized that the element temperature has reached 650 ° C. or higher, then the air-fuel ratio sensor 20 is set to the air-fuel ratio detection mode (S144). Specifically, the switching circuits 36 and 38 are controlled by a control signal from the ECU 24, whereby the switches of both circuits are switched to the SW1 side and connected. As a result, the anode terminal 32 and the negative electrode terminal 34 are maintained at the respective reference potentials, and a positive voltage is applied between both electrodes of the air-fuel ratio sensor 20. As a result, a sensor current corresponding to the oxygen concentration of the exhaust gas flows through the air-fuel ratio sensor 20. This current is calculated based on the anode potential taken into the ECU 24 from AD1. Thereafter, the air-fuel ratio is obtained according to the map set in step S140. Thereby, air-fuel ratio control according to the target air-fuel ratio can be executed.

以上説明したように、この実施の形態によれば、燃料性状判定前の段階においては、空燃比センサ20を酸素センサとして用いることで、少なくとも理論空燃比近傍とする空燃比制御を実行できるようにしている。また燃料性状の判定が完了した後では、マップの切り替えにより燃料性状に応じて空燃比を検出することができる。従って、より高い精度で空燃比制御を行うことができる。   As described above, according to this embodiment, in the stage before the fuel property determination, the air-fuel ratio sensor 20 is used as an oxygen sensor so that air-fuel ratio control at least near the stoichiometric air-fuel ratio can be executed. ing. Further, after the fuel property determination is completed, the air-fuel ratio can be detected according to the fuel property by switching the map. Therefore, air-fuel ratio control can be performed with higher accuracy.

なお、この実施の形態では、内燃機関10の始動時に毎回、燃料性状の判定を行う場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、例えば、実際に燃料が補充されたことを検出し、燃料補充が行われた場合にのみ実施の形態の制御を行うこととしてもよい。   In this embodiment, the case where the fuel property is determined every time the internal combustion engine 10 is started has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, it is possible to detect that the fuel has been actually replenished and to perform the control of the embodiment only when the fuel is replenished.

また、実施の形態では、内燃機関10が、エタノールを0〜100%の異なる含有率で含むガソリンとエタノールとの混合燃料を使用できるものである場合について説明した。しかし、用いられる燃料は、ガソリン、エタノール及びこれらの混合燃料のみ限らず、他の燃料、あるいは他の燃料とガソリンとを混合して用いるものであってもよい。このような場合にも、使用が想定されている燃料性状ごとに、上記と同様にセンサ電流と空燃比とのマップをECU24に予め記憶しておくことで、空燃比センサ20を用いた空燃比検出を行うことができる。なお、燃料性状がこのように異なる場合であっても、酸素センサモードで検出される起電力の特性はほぼ同一のものとなる。従って、燃料性状判定が完了するまでの間は、燃料性状に関わらず酸素センサモードで使用することで、少なくとも理論空燃比近傍への制御を行うことができる。   Further, in the embodiment, a case has been described in which the internal combustion engine 10 can use a mixed fuel of gasoline and ethanol containing ethanol at different contents of 0 to 100%. However, the fuel to be used is not limited to gasoline, ethanol and a mixed fuel thereof, but may be another fuel or a mixture of other fuel and gasoline. Even in such a case, the air-fuel ratio using the air-fuel ratio sensor 20 is stored in advance in the ECU 24 by storing a map of the sensor current and the air-fuel ratio in the same manner as described above for each fuel property assumed to be used. Detection can be performed. Even when the fuel properties are different, the characteristics of the electromotive force detected in the oxygen sensor mode are almost the same. Therefore, until the fuel property determination is completed, at least the vicinity of the theoretical air-fuel ratio can be controlled by using the oxygen sensor mode regardless of the fuel property.

また、実施の形態では、ECU24に燃料性状に応じたマップを記憶しておく場合について説明した。しかしながら、例えば、ガソリンとエタノールを含有する燃料の場合、燃料性状に応じたセンサ電流対する空燃比の値は、ガソリンの場合の空燃比を、センサ電流がゼロの時の空燃比がその燃料の理論空燃比となるように、平行にシフトしたものに近似される。従って、燃料性状ごとのマップに代えて、例えば、上記のような関係に基づいて、エタノール等の燃料の含有率に応じた補正値をマップあるいは演算により求め、これにより、ガソリンの場合にセンサ電流から算出される空燃比に対する補正を行うことで、その燃料性状に応じた空燃比を求めるようにすることもできる。   Further, in the embodiment, the case has been described in which the ECU 24 stores a map corresponding to the fuel property. However, for example, in the case of a fuel containing gasoline and ethanol, the value of the air-fuel ratio with respect to the sensor current corresponding to the fuel properties is the air-fuel ratio in the case of gasoline, and the air-fuel ratio when the sensor current is zero is the theory of the fuel. The air-fuel ratio is approximated to a parallel shift. Therefore, instead of a map for each fuel property, for example, based on the relationship as described above, a correction value corresponding to the fuel content of ethanol or the like is obtained by a map or calculation. By correcting the air-fuel ratio calculated from the above, the air-fuel ratio corresponding to the fuel property can be obtained.

また、実施の形態においては、酸素センサモードの場合の素子温を約550℃以上とし、空燃比検出モードの場合の素子温を約650℃以上とする場合について説明した。しかし、この発明において素子温はこれに限るものではない。例えば、より早く空燃比制御の開始を必要とする場合には、素子温が550℃以下の温度でも、酸素センサモードとしての使用を開始するものであってもよい。但し、この場合にもセンサ素子温は約350℃以上に制御されることが好ましい。   In the embodiment, the element temperature in the oxygen sensor mode is about 550 ° C. or higher, and the element temperature in the air-fuel ratio detection mode is about 650 ° C. or higher. However, the element temperature is not limited to this in the present invention. For example, when it is necessary to start air-fuel ratio control sooner, use in the oxygen sensor mode may be started even when the element temperature is 550 ° C. or lower. In this case, however, the sensor element temperature is preferably controlled to about 350 ° C. or higher.

また、実施の形態においては、素子温の制御を、素子インピーダンスを検出してこれに基づいて行う場合について説明した。しかし、素子温の制御はこのような手法に限るものではなく、他の手法によって行うものであってもよい。   In the embodiment, the case where the element temperature is controlled based on the element impedance detected has been described. However, the control of the element temperature is not limited to such a method, and may be performed by another method.

また、実施の形態においては、燃料性状の判定を、燃料タンク12に取り付けられた燃料性状センサ14の出力に基づいて行う場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るもではなく、他の位置に燃料性状センサ14を取り付けるものであってもよい。また、燃料性状センサ14により燃料性状判定を行うものに限らず、他の手法により燃料性状判定を行うものであってもよい。   Further, in the embodiment, the case where the determination of the fuel property is performed based on the output of the fuel property sensor 14 attached to the fuel tank 12 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the fuel property sensor 14 may be attached to another position. Further, the fuel property determination is not limited to the fuel property sensor 14, and the fuel property determination may be performed by another method.

以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に限定されるものではない。また、実施の形態において説明する構造や、方法におけるステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。   In the above embodiment, when referring to the number of each element, quantity, quantity, range, etc., unless otherwise specified or clearly specified in principle, the number referred to It is not limited. Further, the structures described in the embodiments, steps in the method, and the like are not necessarily essential to the present invention unless otherwise specified or clearly specified in principle.

なお、例えば、図5において、ステップS110が実行されることで、この発明の「燃料性状判定手段」が実現し、ステップS120が実行されることで「完了判定手段」が実現し、ステップS132が実行されることで「起電力検出手段」が実現し、ステップS144が実行されることで「センサ電流検出手段」が実現する。また、ステップS120の判定に基づいて、検出された起電力あるいはセンサ電流に基づいて空燃比が制御されることで「空燃比制御手段」が実現する。   For example, in FIG. 5, by executing step S110, the “fuel property determining means” of the present invention is realized, and by executing step S120, the “completion determining means” is realized, and step S132 is executed. The “electromotive force detection means” is realized by being executed, and the “sensor current detection means” is realized by executing step S144. Further, the “air-fuel ratio control means” is realized by controlling the air-fuel ratio based on the detected electromotive force or sensor current based on the determination in step S120.

また、例えば、ステップS140が実行されることで、この発明の「マップ選択手段」が実現し、ステップS144において空燃比が検出されることで「空燃比検出手段」が実現する。また、印加電圧操作手段によりインピーダンス検出用電圧が供給されることで、この発明の「インピーダンス検出用電圧印加手段」が実現し、このときのセンサ電流が検出されて、ECU24において素子インピーダンスが演算されることで「インピーダンス演算手段」が実現する。また、例えば、ステップS130が実行されることで「第1素子温判定手段」が実現し、ステップS142が実行されることで「第2素子温判定手段」が実現する。   Further, for example, the “map selection unit” of the present invention is realized by executing step S140, and the “air-fuel ratio detection unit” is realized by detecting the air-fuel ratio in step S144. Further, the impedance detection voltage is supplied by the applied voltage operation means, thereby realizing the “impedance detection voltage application means” of the present invention, the sensor current at this time is detected, and the element impedance is calculated in the ECU 24. Thus, an “impedance calculation means” is realized. Further, for example, the “first element temperature determination unit” is realized by executing step S130, and the “second element temperature determination unit” is realized by executing step S142.

この発明の実施の形態におけるシステムの構成を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the structure of the system in embodiment of this invention. この発明の実施の形態における空燃比センサの駆動回路を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the drive circuit of the air fuel ratio sensor in embodiment of this invention. この発明の実施の形態における空燃比センサの、センサ電流と空燃比との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the sensor electric current and an air fuel ratio of the air fuel ratio sensor in embodiment of this invention. この発明の実施の形態における空燃比センサの、起電力と空燃比との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between an electromotive force and an air fuel ratio of the air fuel ratio sensor in embodiment of this invention. この発明の実施の形態においてECUが実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the routine of control which ECU performs in embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 内燃機関
12 燃料タンク
14 燃料性状センサ
16 排気通路
18 触媒
20 空燃比センサ
22 酸素センサ
24 ECU
30 駆動回路
32 陽極端子
34 負極端子
36、38 スイッチング回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 12 Fuel tank 14 Fuel property sensor 16 Exhaust passage 18 Catalyst 20 Air-fuel ratio sensor 22 Oxygen sensor 24 ECU
30 Driving Circuit 32 Anode Terminal 34 Negative Terminal 36, 38 Switching Circuit

Claims (4)

空燃比センサの出力に応じて、ガソリン以外の燃料を燃料として使用できる内燃機関の空燃比を制御する空燃比制御装置であって、
前記内燃機関に用いられる燃料の燃料性状を判定する燃料性状判定手段と、
前記燃料性状判定が完了したか否かを判定する完了判定手段と、
前記燃料性状判定の完了が認められない場合に、前記空燃比センサの大気側電極と排気側電極との間に電圧を印加しない状態で、前記空燃比センサの両電極間に発生する起電力を検出する起電力検出手段と、
前記燃料性状判定の完了が認められるまでの間、前記起電力に応じて、空燃比を理論空燃比近傍に制御する第1空燃比制御手段と、
前記燃料性状判定の完了が認められた後、前記空燃比センサの両電極間に、前記大気側電極の電位が前記排気側電極の電位よりも高くなるように正電圧を印加する正電圧印加手段と、
前記空燃比センサの両電極間を流れるセンサ電流を検出するセンサ電流検出手段と、
前記燃料性状と前記センサ電流とに応じて、前記内燃機関の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記燃料性状判定の完了が認められた後、前記空燃比検出手段により検出された空燃比に応じて空燃比制御を行う第2空燃比制御手段と、
を備えることを特徴とする空燃比制御装置。
An air-fuel ratio control device for controlling the air-fuel ratio of an internal combustion engine that can use fuel other than gasoline as fuel according to the output of the air-fuel ratio sensor,
Fuel property determining means for determining the fuel property of the fuel used in the internal combustion engine;
Completion determination means for determining whether or not the fuel property determination is completed;
When the completion of the fuel property determination is not recognized, an electromotive force generated between both electrodes of the air-fuel ratio sensor without applying a voltage between the air-side electrode and the exhaust-side electrode of the air-fuel ratio sensor. Electromotive force detection means for detecting;
First air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio to the vicinity of the theoretical air-fuel ratio in accordance with the electromotive force until the completion of the fuel property determination is recognized;
A positive voltage applying means for applying a positive voltage between the electrodes of the air-fuel ratio sensor so that the potential of the atmosphere side electrode is higher than the potential of the exhaust side electrode after the completion of the fuel property determination is recognized. When,
Sensor current detection means for detecting a sensor current flowing between both electrodes of the air-fuel ratio sensor;
Air-fuel ratio detecting means for detecting an air-fuel ratio of the internal combustion engine according to the fuel property and the sensor current;
Second air-fuel ratio control means for performing air-fuel ratio control in accordance with the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detection means after completion of the fuel property determination is recognized;
An air-fuel ratio control apparatus comprising:
前記燃料性状が判定された場合に、判定された前記燃料性状に応じて、前記正電圧印加時に検出されるセンサ電流と空燃比との関係を定めたマップを選択するマップ選択手段と、
前記正電圧印加時に検出されるセンサ電流に応じて、前記選択されたマップに従って、空燃比を検出する空燃比検出手段と、を更に備え、
前記空燃比制御手段は、前記燃料性状判定の完了が認められた場合に、前記空燃比に応じて空燃比制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の空燃比制御装置。
Map selection means for selecting a map that defines a relationship between a sensor current and an air-fuel ratio detected when the positive voltage is applied, in accordance with the determined fuel property, when the fuel property is determined;
Air-fuel ratio detecting means for detecting an air-fuel ratio according to the selected map in accordance with a sensor current detected when the positive voltage is applied;
2. The air-fuel ratio control apparatus according to claim 1, wherein the air-fuel ratio control means performs air-fuel ratio control according to the air-fuel ratio when completion of the fuel property determination is recognized.
前記空燃比センサに、前記空燃比センサのセンサ素子の素子インピーダンスを検出するための、インピーダンス検出用電圧を印加するインピーダンス検出用電圧印加手段と、
前記インピーダンス検出用電圧印加中に検出されるセンサ電流に応じて、前記素子インピーダンスを演算する素子インピーダンス演算手段と、
を、更に備えることを特徴とする請求項1または2に記載の空燃比制御装置。
Impedance detection voltage application means for applying an impedance detection voltage for detecting an element impedance of a sensor element of the air / fuel ratio sensor to the air / fuel ratio sensor;
An element impedance calculation means for calculating the element impedance according to a sensor current detected during application of the impedance detection voltage;
The air-fuel ratio control apparatus according to claim 1, further comprising:
前記燃料性状判定の完了が認められない場合に、前記素子インピーダンスに応じて、前記空燃比センサのセンサ素子の温度が第1活性温度に達したか否かを判定する第1素子温判定手段と、
前記燃料性状判定の完了が認められた場合に、前記素子インピーダンスに応じて、前記センサ素子の温度が第2活性温度に達したか否かを判定する第2素子温判定手段と、
を、更に備え、
前記起電力検出手段は、前記センサ素子の温度が前記第1活性温度に達したと認められた場合に、前記起電力の検出を行い、
前記正電圧印加手段は、前記センサ素子の温度が前記第2活性温度に達したと認められた場合に、前記正電圧の印加を行うことを特徴とする請求項3に記載の空燃比制御装置。
First element temperature determining means for determining whether the temperature of the sensor element of the air-fuel ratio sensor has reached a first activation temperature according to the element impedance when the completion of the fuel property determination is not recognized; ,
Second element temperature determining means for determining whether or not the temperature of the sensor element has reached a second activation temperature according to the element impedance when completion of the fuel property determination is recognized;
Further comprising
The electromotive force detection means detects the electromotive force when it is recognized that the temperature of the sensor element has reached the first activation temperature,
4. The air-fuel ratio control apparatus according to claim 3, wherein the positive voltage applying unit applies the positive voltage when it is recognized that the temperature of the sensor element has reached the second activation temperature. 5. .
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