CN101103265B - 用于排气传感器的老化检测器和检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种排气传感器的老化检测器。所述检测器包括：第一加热器电阻估计器(16)，其基于排气传感器的器件电阻来估计加热排气传感器的加热器的电阻；加热器电阻计算器(17)，其基于加热器的加热器电流来计算加热器的电阻；及老化确定器(18)，其通过比较估计的加热器的电阻和计算出的加热器的电阻来确定排气传感器是否老化。
Description
技术领域
一般地，本发明涉及车辆排气传感器中的老化检测器和老化检测方法。
背景技术
有从汽车的内燃机排出的排气包含的NOx等(这里称为“特定气体”)的浓度要比限定量小的规定。因此，通过安装在汽车上的气体浓度传感器来监测排气。气体浓度传感器以固体电解质器件的形式提供。固体电解质器件被加热器加热，以使其温度上升到所述特定气体的活性温度。如果加热器性能老化，并且固体电解质加热不足或过度加热，则所述特定气体不能保持在活性状态，这使得难于精确地检测所述特定气体。
因此，期望能检测到加热器性能的老化。如公开号为2002-155796的日本公开专利中所公开的，作为这些检测器，提出一种方案，在该方案中比较加热器的初始状态和当前状态以检测加热器性能的老化。在该方案中，比较气体浓度传感器和加热器的初始状态和当前状态。如果它们显著地改变，就确定为加热器的性能老化。
然而，该方案监测实际使用的气体浓度传感器和加热器的内阻作为它们当前的内阻。实际使用的气体浓度传感器和加热器的内阻能够显著地变化，因此当前内阻不能被反映或检测到，并且不能实现与加热器的初始内阻正确的比较。
发明内容
本发明一般的目的是提供一种在排气传感器中老化检测器和检测方法，其可以精确地检测排气传感器的老化。
本发明的特点和优点在下面的描述中给出，部分特点和优点将从说明书和附图中变得明显，或者可以根据说明书中给出的教导通过本发明的实践获知。本发明的目的以及其它特点和优点将通过在说明书中以全面、清楚、简洁和准确的术语特别指出的信息记录装置及其方法实现和获得，以使得本领域普通技术人员能够实践本发明。
为了实现这些和其它优点并且根据本发明的目的，如同于此体现和广泛描述的，本发明如下设置。
根据本发明的一个方案，排气传感器的老化检测器包括：
第一加热器电阻估计器，其基于所述排气传感器的器件电阻来估计加热所述排气传感器的加热器的电阻；
加热器电阻计算器，其基于所述加热器的加热器电流来计算所述加热器的电阻；及
老化确定器，其通过比较所述估计的所述加热器的电阻和所述计算出的所述加热器的电阻来确定所述排气传感器是否老化。
根据本发明的又一方案，所述老化检测器进一步包括：
器件温度-器件电阻图，其用于存储所述器件的器件电阻和器件温度之间的关系；及
加热器温度-加热器电阻图，其用于存储所述加热器的温度和所述加热器电阻之间的关系；
其中
所述第一加热器电阻估计器
基于所述排气传感器的器件电阻，从所述器件温度-器件电阻图获得器件温度；
基于所述获得的器件温度来估计所述加热器的温度，及
基于所述估计的加热器温度，从所述加热器温度-加热器电阻图获得加热器电阻。
根据本发明的又一方案，车辆排气传感器的老化检测器包括：
第二加热器电阻估计器，其基于由设置在所述车辆的多个位置上的温度传感器检测到的一个或多个温度来估计加热所述排气传感器的加热器的电阻；
加热器电阻计算器，其基于所述加热器的加热器电流来计算所述加热器的电阻；及
老化确定器，其通过比较所述估计的所述加热器的电阻和所述计算出的所述加热器的电阻来确定所述排气传感器是否老化。
根据本发明的又一方案，所述老化检测器进一步包括：
加热器温度-加热器电阻图，其用于存储所述加热器的温度和所述加热器电阻之间的关系；
均热计时器，其测量从发动机停止开始的均热时间；
其中
所述第二加热器电阻估计器
当所述均热时间超过预定值时，基于由所述温度传感器检测到的所述一个或多个温度来估计的所述加热器温度；及
基于所述估计的加热器温度，从所述加热器温度-加热器电阻图获得加热器电阻。
根据本发明的又一方案，在所述老化检测器中，
所述第二加热器电阻估计器基于进气温度、A/F传感器加热器温度、副O2传感器加热器温度、大气温度或发动机冷却水温度中的一个或多个来估计所述加热器温度。
根据本发明的又一方案，在排气传感器中的老化检测方法包括如下步骤：
基于所述排气传感器的器件电阻来估计加热所述排气传感器的加热器的电阻；
基于所述加热器的加热器电流来计算所述加热器的电阻；及
通过比较所述估计的所述加热器的电阻和所述计算出的所述加热器的电阻来确定所述排气传感器是否老化。
根据本发明的又一方案，所述老化检测方法进一步包括如下步骤：
准备用于存储所述器件电阻和所述器件的温度之间的关系的器件温度-器件电阻图；及
准备用于存储所述加热器的温度和所述加热器电阻之间的关系的加热器温度-加热器电阻图；
其中
所述估计加热器的电阻的步骤包括如下步骤：
基于所述排气传感器的器件电阻，从所述器件温度-器件电阻图获得器件温度；
基于所述获得的器件温度来估计所述加热器的温度，及
基于所述估计的加热器温度，从所述加热器温度-加热器电阻图获得加热器电阻。
根据本发明的又一方案，车辆排气传感器中的老化检测方法包括如下步骤：
基于由设置在所述车辆的多个位置上的温度传感器检测到的一个或多个温度来估计加热所述排气传感器的加热器的电阻；
基于所述加热器的加热器电流来计算所述加热器的电阻；及
通过比较所述估计的所述加热器的电阻和所述计算出的所述加热器的电阻来确定所述排气传感器是否老化。
根据本发明的又一方案，所述老化检测方法进一步包括如下步骤：
准备用于存储所述加热器的温度和所述加热器电阻之间的关系的加热器温度-加热器电阻图；
其中
所述估计加热器的电阻的步骤包括如下步骤：
由均热计时器测量从发动机停止开始的均热时间；
当所述均热时间超过预定值时，基于由所述温度传感器检测到的所述一个或多个温度来估计的所述加热器温度，及
基于所述估计的加热器温度，从所述加热器温度-加热器电阻图获得加热器电阻。
根据本发明的又一方案，在所述老化检测方法中，
所述估计加热器的电阻的步骤包括基于进气温度、A/F传感器加热器温度、副O2传感器加热器温度、大气温度或发动机冷却水温度中的一个或多个来估计所述加热器温度的步骤。
附图说明
图1为排气传感器的示意图。
图2为根据本发明的第一实施例的排气传感器的老化检测器的功能框图。
图3A为示出了器件温度-器件电阻图的图。
图3B为示出了加热器温度-加热器电阻图的图。
图4为图示了用于检测排气传感器的老化的程序的流程图。
图5为示出了加热器温度和加热器电阻之间的关系的图。
图6为图示了用于基于器件温度来检测固体电解质器件的异常的程序的流程图。
图7为根据本发明第二实施例的排气传感器老化检测器的功能框图。
图8为示出了均热时间与大气温度、A/F传感器加热器温度、副O2传感器加热器温度、发动机冷却水温度和进气温度之间的关系的图。
图9为图示了利用经过的均热时间来检测加热器的老化的程序的流程图。
具体实施方式
在下文中，参照附图描述本发明的最佳实施例。
参照图1到图9说明根据本发明的实施例的用于排气传感器的老化检测器。用于排气传感器的老化检测器基于加热器的电阻检测排气传感器中的加热器的性能老化。
对排气传感器进行简要说明。图1示出了典型的排气传感器1的示意图。排气传感器1包括限定在一对包括固体电解质的隔板2、3之间的排气室9。排气被引入到排气室9中。排气传感器1进一步包括氧泵电极8和NOx检测电极25。如图1中所示，氧泵电极8位于隔板2的两个表面上，并且通过施加电压将氧离子从排气室9释放到外部。NOx检测电极25位于隔板3的两个表面上，其分解排气室9内的NOx并且将产生的氧离子释放到排气室的外部。NOx检测电极25基于当释放氧离子时产生的电流量来测量排气室内的NOx浓度。
加热器壁27通过隔块26与隔板3相对设置。加热器壁27由氧化铝材料制成。多个加热器28嵌入在加热器壁27中。加热器28连接到外部电源(未示出)并且将排气传感器1加热到预定温度。
在排气室9中，排气被引入到在一对隔板2、3之间形成的排气流动路径。排气室9受到至少一对隔板2、3，扩散率确定壁5和隔块6的限定并与外部分离。扩散率确定壁5由可以以预定的扩散率确定阻抗将排气引入到排气室9内的材料制成。这样的材料可以是，举例来说，诸如氧化铝的多孔材料，或者与多微孔材料混合的多孔或非多孔材料。隔块6由诸如氧化铝等普通材料制成。
具有氧离子传导性的材料可以用作用于隔板2、3的固体电解质。这样的材料可以是，举例来说，诸如氧化锆、氧化铋、氧化铈或具有添加的氧化钇、氧化钙、二氧化铈或氧化镁等的这些材料的普通电解质。
氧泵电极8使用了具有氧敏感性的铂或已知合金等。氧泵电极8的电极4设置在隔板2的室内侧表面上。另一个电极7设置在隔板2的外侧表面上以形成氧泵电极8。通过将电压施加到氧泵电极8，在排气室9内的氧与隔板2的内电极4接触，经由包括在隔板2中的固体电解质被携带到外电极7，并且被释放到排气室9的外部。由于氧泵电极8的这种操作，排气室9中的氧分压变低。
由于氧分压的减小，在排气室9内从NOx产生NO。产生的NO被NOx检测电极25检测到。由于氧分压的减小，包括在排气中的氧与NOx检测电极25的接触将变得不太可能。因而，NOx检测电极25具有较少的由于氧的干扰而引起的测量错误。
NOx检测电极25使用了例如具有NOx选择性还原特性的Pt/Rh电极等。与氧泵电极8相似，作为NOx检测电极25的一个电极的内NOx检测电极30设置在隔板3的室侧，而另一个电极，外检测电极20设置在隔板3的外侧以形成NOx检测电极25。
当对NOx检测电极25施加电压时，由于上述氧泵送操作，排气室内的NO被内NOx检测电极30分解以产生氧离子。产生的氧离子经由包括在隔板3中的固体电解质被携带到外检测电极20，并且释放到排气室9的外部。此时产生电流，通过该产生的电流可以测量室内的NOx浓度。NOx检测电极25设置在排气流的最下游侧。NOx检测电极25设置在与氧泵电极8相同或者更在其下游的流位置。不仅NOx检测电极25而且几个其它用于检测其它排气成分的电极可以设置在排气室中。
[实施例1]
在该实施例中，加热器28的电阻是基于固体电解质器件(在这里可以称为“器件”的隔板2、3中的固体电解质)的电阻(这里可以称为“器件电阻”)来估计的。进一步，加热器28的电阻是基于加热器28的电流量来计算的。该实施例中的老化检测器基于估计的加热器28的电阻和计算出的加热器28的电阻来检测加热器28的老化，这在下面说明。
图2为根据本发明的该实施例的排气传感器1的老化检测器的功能框图。排气传感器的老化检测器由排气传感器老化检测器ECU(在这里称为“老化检测器ECU”)10控制。器件电阻传感器11、加热器电流传感器12和电池电压传感器13连接到老化检测器ECU 10。老化检测器ECU 10包括第一加热器电阻估计器16、加热器电阻计算器17、老化确定器18、器件温度-器件电阻图14和加热器温度-加热器电阻图15。
器件电阻传感器11基于施加的电压和电流之间的关系来检测固体电解质器件的实际电阻，并将对应于检测到的实际电阻的信号提供给老化检测器ECU 10。例如，临时停止(几微秒-几毫秒)作为泵的氧泵电极8，并且器件电阻传感器11测量当在电极4和7之间施加电压V1时流动的电流I1，并且测量当在电极4和7之间施加电压V2时流动的电流I2。器件电阻传感器11计算(V1-V2)/(I1-I2)作为器件电阻。以此方式，通过上述计算确定了实际的器件电阻，而没有将氧泵电极8作为泵来控制，因此，检测器件的实际的器件电阻而不受固体电解质器件的内阻变化的影响是可能的。
加热器电流传感器12检测流过一个或多个加热器28的电流，并将对应于检测到的电流量的信号提供给老化检测器ECU 10。
如图3A中所示，器件温度-器件电阻图14表示器件温度和器件电阻之间的关系。如果器件温度被检测到，那么老化检测器ECU 10能够通过参照器件温度-器件电阻图14基于检测到的器件温度来估计器件电阻。如果器件电阻被检测到，那么老化检测器ECU 10能够通过参照器件温度-器件电阻图14基于检测到的器件电阻来估计器件温度。器件温度-器件电阻图14可以通过在预定器件温度范围内预先测量对应于器件温度的正常器件电阻而创建。老化检测器ECU 10持有创建的器件温度-器件电阻图14。
如图3B中所示，加热器温度-加热器电阻图15表示加热器温度和正常加热器28的加热器电阻之间的关系。如果加热器温度被检测到，那么老化检测器ECU 10能够通过参照加热器温度-加热器电阻图15基于检测到的加热器温度来估计加热器电阻。如果加热器电阻被检测到，那么老化检测器ECU 10能够通过参照加热器温度-加热器电阻图15基于检测到的加热器电阻来估计加热器温度。加热器温度-加热器电阻图15可以通过在预定加热器温度范围内预先测量对应于加热器温度的正常加热器电阻来创建。老化检测器ECU 10持有创建的加热器温度-加热器电阻图15。
加热器温度和加热器电阻之间的关系因加热器的不同而不同。考虑到每一个加热器的变化，加热器温度-加热器电阻图15具有确定的宽度是所期望的。图3B图示了加热器温度和加热器电阻之间的三种关系。这些关系为用于具有对应于预定加热器温度的最低电阻的最低加热器、具有中间电阻的中间加热器和具有最高电阻的最高加热器。加热器温度-加热器电阻图15的创建考虑了图3B中的变化，因此正常加热器电阻在最低加热器和最高加热器之间的范围内获得。
第一加热器电阻估计器16基于检测到的排气传感器的器件电阻从器件温度-器件电阻图14获得器件温度，基于获得的器件温度来估计加热器28的温度，并且基于估计的加热器温度从加热器温度-加热器电阻图15获得加热器28的电阻。以此方式，第一加热器电阻估计器16能够基于检测到的排气传感器的器件电阻来估计加热器28电阻。加热器电阻计算器17基于在加热器28内流动的电流量和供给电能到加热器28的电池的电压来计算加热器电阻。老化确定器18从第一加热器电阻估计器16接收估计的加热器电阻，并且从加热器电阻计算器17接收计算出的加热器电阻。老化确定器18比较这两个加热器电阻以确定排气传感器是否老化。
下面说明具有上述结构的排气传感器的操作。图4为图示了排气传感器的老化检测程序的流程图。在汽车发动机起动后加热器和器件温度变得稳定之后执行排气传感器的老化检测。
首先，器件电阻传感器11检测固体电解质的电阻，并将检测到的电阻值传输给老化检测ECU 10。老化检测ECU 10参照器件温度-器件电阻图14，并在步骤S11提取或获得对应于检测到的器件电阻的器件温度。
包括在隔板2、3中的固体电解质器件被加热器28加热，因此估计出器件温度与加热器28的温度基本相同。老化检测ECU 10在步骤S12基于获得的器件温度来估计加热器28的温度。
然后，老化检测ECU 10参照加热器温度-加热器电阻图15，并在步骤S13获得或提取对应于估计的加热器温度的加热器电阻。由于加热器温度-加热器电阻图15基于正常加热器创建，因此从加热器温度-加热器电阻图15获得的加热器电阻应等于正常加热器的加热器电阻。
在获得加热器电阻之后，老化检测ECU 10处理单独的加热器28的变化，并处理加热器温度和器件温度之间的差异，以及当测量器件电阻时的测量误差。基于该处理，老化检测ECU 10在步骤S14计算估计的加热器电阻A(基于器件电阻来计算)。
加热器电流传感器12检测流过加热器28的实际的电流量，并在步骤S15将检测到的电流量传输给老化检测ECU 10。老化检测ECU 10从电池电压传感器13接收将电能供给加热器28的电池的电压。老化检测ECU 10在步骤S16计算实际的加热器电阻B(基于实际的加热器电流来计算)。
在计算估计的加热器电阻A和实际的加热器电阻B之后，老化检测ECU 10在步骤S17确定估计的加热器电阻A和实际的加热器电阻B之间的差是否大于阈值。估计的加热器电阻A为正常加热器28的加热器电阻。通过用加热器电流传感器12检测加热器电流并且计算预定的公式来获得实际的加热器电阻B。如果这两个加热器电阻之间的差的量级大于预定阈值，就确定加热器28具有一些异常情况，即，加热器28老化(步骤S17中的是)。
在加热器28中的一个处于性能老化或者烧坏(断开)的情况下，计算出的加热器电阻B变得大于正常电阻。在该情况下，即使器件没有被很好地加热，估计的加热器温度也变低(S12)，并且获得的加热器电阻变低(S13)，老化检测ECU 10仍可以检测加热器28的老化，因为加热器电阻A落入正常范围内。在加热器28中的一个处于老化或者断开的情况下，器件被其它正常加热器28加热，因此估计的加热器电阻A在正常范围内。即使在该情况下，老化检测ECU 10仍可以检测加热器28的老化，因为实际的加热器电阻B变得比加热器电阻A大了预定阈值。
另一方面，在加热器28中的一个处于短路的情况下，计算出的加热器电阻B变得低于正常值。在该情况下，不管是否器件被加热或没有被加热，老化检测ECU 10仍可以检测加热器28的老化，因为基于加热器温度而获得的估计的加热器电阻A落入正常范围内。
图5为示出了在计算出的加热器电阻B大的情况下加热器温度和加热器电阻之间的关系的图。在图5中，加热器电阻(Y轴)是关于器件温度(X轴)来绘制的。曲线a表示加热器电阻A，曲线b表示加热器电阻B。曲线a和b之间的线c为用于确定加热器是否老化的阈值。当加热器电阻B大于线c时，就确定加热器28老化了。
在图5中，器件温度和器件电阻之间的关系在器件温度的一定范围内示出。老化的加热器28的加热器电阻B在整个温度范围内的任何地方都比阈值c大，因此检测加热器28的老化而不依赖于器件温度是可能的。考虑到如图3B中所示的单独的加热器28的变化，阈值可以设定得比c低，如d所示。考虑到各个加热器的变化，如果阈值设得低，靠近曲线，那么可以检测加热器28的老化而不考虑单独的加热器的变化。
根据本发明的该实施例，即使加热器性能老化并且其电阻增大，加热器的电阻也可以与正常加热器电阻比较，因此可以检测加热器的老化。已经考虑了单独的正常加热器电阻，并且它们的电阻变化已经经过了误差处理，因此可以检测老化而不管它们单独的差别。用于计算加热器电阻A和B的步骤数量小，并且新增加的部件的数量也小，因此可以缩减的成本来检测加热器老化。
在图4中，加热器的老化是基于加热器电阻来检测的。然而，如果测量加热器温度和加热器电流之间的正常关系，并且预先准备了加热器温度-加热器电流图，可以相对于加热器电流执行步骤S17中所示的比较以检测加热器老化。同理，如果测量加热器温度和加热器电压之间的正常关系，并且预先准备了加热器温度-加热器电压图，可以相对于加热器电压执行步骤S17中的比较以检测加热器老化。
根据本发明的该实施例，不仅可以检测加热器28的老化，而且可以检测固体电解质器件的异常。图6为图示了用于基于器件温度来检测固体电解质器件的异常的程序的流程图。
首先，老化检测ECU 10在步骤S101基于由加热器电流传感器12检测到的加热器电流和由电池电压传感器13检测到的电池电压来计算实际的加热器电阻B。基于计算出的实际的加热器电阻B，老化检测ECU 10在步骤S102参照图3B中所示的加热器温度-加热器电阻图15获得或提取加热器温度。由于确信获得的加热器温度与器件温度基本相同，在步骤S103可以基于加热器温度来估计器件温度(器件温度A)。
然后，基于固体电解质器件的电阻，老化检测ECU 10在步骤S104参照器件温度-器件电阻图14获得或提取器件温度(器件温度B)。如果固体电解质器件有任何异常，则预计器件温度B将与器件温度A相差了阈值。因此，通过比较器件温度A和器件温度B，老化检测ECU10在步骤S105可以检测固体电解质器件的异常。
[实施例2]
在该实施例中，说明了排气传感器老化检测器，其中加热器老化是基于进气或周围环境温度来被检测的。图7示出了根据该实施例的排气传感器老化检测器的功能框图。在图7中，为与图2中所示的相同的部件分配相同的附图标号，并且省略对它们的说明。
排气传感器老化检测器由排气传感器老化检测器ECU(在这里称为“老化检测器ECU”)10控制。老化检测器ECU 10连接到均热计时器51、进气温度传感器52、A/F传感器加热器、副O2传感器加热器、大气温度传感器55和水传感器56。
均热计时器51测量从发动机停止开始的经过时间。在这里所述经过时间称为“均热时间”，意味着用于将部件温度稳定到大气温度所需要的时间。正被测量的经过时间传输到老化检测ECU 10。进气温度传感器52检测发动机的进气的温度，并且将该进气的温度传输给老化检测ECU 10。A/F传感器加热器53加热A/F传感器，并且检测其自身的温度并将该温度传输给老化检测ECU 10。副O2传感器加热器54加热副O2传感器，并检测其自身的温度并将该温度传输给老化检测ECU10。大气温度传感器55和水传感器56分别检测大气温度和发动机冷却水温度，并将它们传输给老化检测ECU 10。
当发动机停止时，发动机的加热以及对加热器的电力供应停止。因此，随着发动机停止后时间的逝去，排气传感器老化检测器的加热器28的温度、A/F传感器加热器的温度和副O2传感器加热器54的温度变得逐渐接近大气温度或进气温度。图8示出了均热时间与大气温度、A/F传感器加热器温度、副O2传感器加热器温度、发动机冷却水温度和进气温度之间的关系。大气温度基本为常量。
参照图8，当经过时间为t1分钟(例如60分钟)时，副O2传感器加热器温度接近大气温度。当经过时间为t2分钟(例如120分钟)时，A/F传感器加热器温度与进气温度接近。因而，当随着发动机停止经过了预定时间时，可以假定A/F传感器加热器温度和副O2传感器加热器温度基本与大气温度和进气温度相同。
与A/F传感器加热器温度和副O2传感器加热器温度相似，还可以假定当随着发动机停止经过了预定时间时，排气传感器检测器加热器28变得基本与大气温度和进气温度相同。因而，通过利用大气温度、A/F传感器加热器温度和副O2传感器加热器温度与均热时间和A/F传感器加热器等的关系来估计所述大气温度、A/F传感器加热器温度和副O2传感器加热器温度是可能的。如果可以估计加热器28的温度，则可以获得加热器电阻以检测排气传感器的老化，这与实施例1相似。第二加热器电阻估计器19基于由位于汽车的多个位置上的温度传感器检测到的温度来估计加热器28的电阻。
图9为图示了在经过一定的均热时间后检测加热器28的老化的程序的流程图。当汽车发动机停止时图9中所示的程序启动。在图9中所示的程序启动后，老化检测ECU 10在步骤S21确定均热时间是否超过了预定时间Ts。时间Ts是依照大气温度或季节通过测量如图8中所示的均热时间和A/F传感器加热器温度等之间的关系而预先确定的。老化检测ECU 10重复其确定步骤S21直到均热时间变成时间Ts。
在均热时间超过时间Ts之后，老化检测ECU 10在步骤S22从进气温度传感器52、A/F传感器加热器53、副O2传感器加热器54和大气温度传感器55获得每一个检测到的温度。
从所获得的温度中，老化检测ECU 10选择适合于估计排气传感器老化检测器的加热器28的温度的温度，并假定所选择的温度基本与加热器28的温度相同。基于所假定的加热器温度，老化检测器ECU 10参照图3B中所示的加热器温度-加热器电阻图获得或提取加热器电阻(从进气温度等获得的加热器电阻被称为“加热器电阻C”)。
在所获得的温度中，适合于估计排气传感器老化检测器的加热器温度的温度可以是最低温度或者是A/F传感器加热器温度或副O2传感器加热器温度。
然后，基于由加热器电流传感器12检测到的加热器电流和由电池传感器13检测到的电池电压，老化检测ECU 10在步骤S24计算加热器电阻(基于加热器电流计算出的加热器电阻称为“加热器电阻D”)。
老化检测ECU 10在计算加热器电阻C和加热器电阻D之后，在步骤S25比较它们。可以假定加热器电阻C表示正常加热器电阻，因为它是从A/F传感器加热器温度或副O2传感器加热器温度等而不是加热器28获得的。加热器电阻D为加热器28的实际电阻，因为它是基于由加热器电流传感器12检测到的值而计算出来的。如果这些加热器电阻C和D不同，则可以在步骤S26确定加热器28已经老化。
在加热器28中的一个处于性能老化或者烧坏(断开)的情况下，计算出的加热器电阻D变得大于正常电阻。即使在该情况下，加热器电阻C基本与正常加热器电阻相同，因为它是基于诸如A/F传感器加热器等的其它加热器温度而估计出来的。即使在该情况下，老化检测ECU 10仍可以检测加热器28的老化，因为加热器电阻D变得比加热器电阻C大了预定阈值。
另一方面，在加热器28中的一个处于短路的情况下，计算出的加热器电阻D变得低于正常值。在该情况下，加热器电阻C是基于其它温度传感器而估计出来的，因此加热器电阻C变为正常值。因而，加热器电阻D变得比加热器电阻C小了预定阈值，并且老化检测ECU 10可以检测到加热器28是老化的。
如果加热器电阻C和D之间的差在阈值范围内，就确定加热器28没有老化并且程序结束。
根据本发明的该实施例，加热器电阻D可以通过均热计时器51获得，并且加热器28的老化可以在根据加热器电流计算出的加热器电阻D和加热器电阻C的基础上被准确地检测。用于计算加热器电阻C和D的步骤的数量小，而且新增加的部件的数量也小，因此可以以缩减的成本来检测加热器的老化。
如上所述，根据本发明的该实施例，排气传感器老化检测器可以基于其电阻来检测加热器的老化，并且可以准确地检测排气传感器的老化。不仅基于加热器电阻，还基于加热器电流和电压来检测排气传感器的老化是可能。进一步，不仅基于加热器老化，还基于固体电解质器件的异常来检测排气传感器的老化是可能的。
本发明以于2005年1月19日提交至日本专利局的申请号为2005-011572的日本在先申请为优先权，其全部内容引用在此作为参考。
Claims (6)
1.一种排气传感器的老化检测器，包括：
第一加热器电阻估计器，其基于所述排气传感器的器件电阻来估计加热所述排气传感器的加热器的电阻；
加热器电阻计算器，其基于所述加热器的加热器电流来计算所述加热器的电阻；及
老化确定器，其通过比较所述估计的所述加热器的电阻和所述计算出的所述加热器的电阻来确定所述排气传感器是否老化，所述老化检测器进一步包括：
器件温度-器件电阻图，其存储所述器件的器件电阻和器件温度之间的关系；及
加热器温度-加热器电阻图，其存储所述加热器的温度和所述加热器电阻之间的关系；
其中
所述第一加热器电阻估计器
基于所述排气传感器的器件电阻，从所述器件温度-器件电阻图获得器件温度；
基于所述获得的器件温度来估计所述加热器的温度；及
基于所述估计的加热器温度，从所述加热器温度-加热器电阻图获得加热器电阻。
2.一种车辆排气传感器的老化检测器，包括：
第二加热器电阻估计器，其基于由设置在所述车辆的多个位置上的温度传感器检测到的一个或多个温度来估计加热所述排气传感器的加热器的电阻；
加热器电阻计算器，其基于所述加热器的加热器电流来计算所述加热器的电阻；及
老化确定器，其通过比较所述估计的所述加热器的电阻和所述计算出的所述加热器的电阻来确定所述排气传感器是否老化，所述老化检测器进一步包括：
加热器温度-加热器电阻图，其存储所述加热器的温度和所述加热器电阻之间的关系；
均热计时器，其测量从发动机停止开始的均热时间；
其中
所述第二加热器电阻估计器
当所述均热时间超过预定值时，基于由所述温度传感器检测到的所述一个或多个温度来估计所述加热器温度；及
基于所述估计的加热器温度，从所述加热器温度-加热器电阻图获得加热器电阻。
3.如权利要求2所述的老化检测器，其中
所述第二加热器电阻估计器基于进气温度、A/F传感器加热器温度、副O2传感器加热器温度、大气温度或发动机冷却水温度中的一个或多个来估计所述加热器温度。
4.一种排气传感器中的老化检测方法，包括如下步骤：
基于所述排气传感器的器件电阻来估计加热所述排气传感器的加热器的电阻；
基于所述加热器的加热器电流来计算所述加热器的电阻；及
通过比较所述估计的所述加热器的电阻和所述计算出的所述加热器的电阻来确定所述排气传感器是否老化，所述老化检测方法进一步包括如下步骤：
准备用于存储所述器件电阻和所述器件的温度之间的关系的器件温度-器件电阻图；及
准备用于存储所述加热器的温度和所述加热器电阻之间的关系的加热器温度-加热器电阻图；
其中
所述估计加热器的电阻的步骤包括如下步骤：
基于所述排气传感器的器件电阻，从所述器件温度-器件电阻图获得器件温度；
基于所述获得的器件温度来估计所述加热器的温度，及
基于所述估计的加热器温度，从所述加热器温度-加热器电阻图获得加热器电阻。
5.一种车辆排气传感器中的老化检测方法，包括如下步骤：
基于由设置在所述车辆的多个位置上的温度传感器检测到的一个或多个温度来估计加热所述排气传感器的加热器的电阻；
基于所述加热器的加热器电流来计算所述加热器的电阻；及
通过比较所述估计的所述加热器的电阻和所述计算出的所述加热器的电阻来确定所述排气传感器是否老化，所述老化检测方法进一步包括如下步骤：
准备用于存储所述加热器的温度和所述加热器电阻之间的关系的加热器温度-加热器电阻图；
其中
所述估计加热器的电阻的步骤包括如下步骤：
由均热计时器测量从发动机停止开始的均热时间；
当所述均热时间超过预定值时，基于由所述温度传感器检测到的所述一个或多个温度来估计所述加热器温度，及
基于所述估计的加热器温度，从所述加热器温度-加热器电阻图获得加热器电阻。
6.如权利要求5所述的老化检测方法，其中
所述估计加热器的电阻的步骤包括基于进气温度、A/F传感器加热器温度、副O2传感器加热器温度、大气温度或发动机冷却水温度中的一个或多个来估计所述加热器温度的步骤。
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