JP2009031153A - Control unit for oxygen sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気ガス中の酸素濃度を検出するための酸素センサの制御装置に関する。 The present invention relates to an oxygen sensor control device for detecting an oxygen concentration in exhaust gas.
触媒を利用した排気ガスの浄化システムを備える内燃機関では、その排気経路に排気ガス中の酸素分圧を検出する酸素センサを設けて排気ガス中の実空燃比を検出し、検出した実空燃比と目標空燃比、例えば理論空燃比（ストイキ）とが一致するように、内燃機関における燃料噴射量と空気の混合比を制御する、所謂、フィードバック制御を行っている。このフィードバック制御により、触媒によって排気ガス中の有害成分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等）が効率よく浄化される。 In an internal combustion engine having an exhaust gas purification system using a catalyst, an oxygen sensor for detecting an oxygen partial pressure in the exhaust gas is provided in the exhaust path to detect the actual air-fuel ratio in the exhaust gas, and the detected actual air-fuel ratio In other words, so-called feedback control is performed to control the fuel injection amount and air mixing ratio in the internal combustion engine so that the target air-fuel ratio coincides with the target air-fuel ratio, for example, the stoichiometric air-fuel ratio. By this feedback control, harmful components (HC, CO, NOx, etc.) in the exhaust gas are efficiently purified by the catalyst.
このような空燃比の制御に用いる酸素センサには、ジルコニアあるいはチタニアを材料とする固体電解質型のセンサ素子があり、検出ガス中の酸素濃度に対応した起電力を生成する特性を有している。したがって、この起電力を測定することにより、検出ガス中の酸素濃度が検出される。ところがこのような酸素センサでは、その起電力特性（出力電圧）が強い温度依存性を有しており、したがって、酸素濃度を正確に検出するためには、酸素センサの温度を適温（活性温度）に保つ必要がある。そのため、通常は酸素センサをヒータにより適宜加熱して活性温度（例えば７００℃）に保ち、その状態で酸素濃度を検出するようにしている。 The oxygen sensor used for controlling the air-fuel ratio includes a solid electrolyte type sensor element made of zirconia or titania, and has a characteristic of generating an electromotive force corresponding to the oxygen concentration in the detection gas. . Therefore, the oxygen concentration in the detection gas is detected by measuring the electromotive force. However, in such an oxygen sensor, the electromotive force characteristic (output voltage) has a strong temperature dependency. Therefore, in order to accurately detect the oxygen concentration, the temperature of the oxygen sensor is set to an appropriate temperature (active temperature). Need to keep on. Therefore, normally, the oxygen sensor is appropriately heated by a heater and kept at an activation temperature (for example, 700 ° C.), and the oxygen concentration is detected in this state.
このような酸素センサの温度制御において、ヒータへの通電を制御してセンサを活性温度に維持するためには、酸素センサの温度を検出する必要がある。酸素センサは、酸素濃度に応じた起電力特性を有すると同時に、その素子インピーダンスが温度に依存して変化する特性を有している。したがって、素子インピーダンスを測定することにより、酸素センサの温度を知ることができる。このような理由により、酸素センサの制御装置では、センサの起電力を測定すると同時に、酸素センサに電圧をかけることにより発生する電圧値、電流値を計測して、センサ抵抗、即ち素子インピーダンス、を算出し、酸素センサの温度を検出するようにしている。 In such temperature control of the oxygen sensor, it is necessary to detect the temperature of the oxygen sensor in order to control energization to the heater and maintain the sensor at the activation temperature. The oxygen sensor has an electromotive force characteristic corresponding to the oxygen concentration, and at the same time has a characteristic that the element impedance changes depending on the temperature. Therefore, the temperature of the oxygen sensor can be known by measuring the element impedance. For this reason, the oxygen sensor control device measures the sensor electromotive force, and simultaneously measures the voltage value and current value generated by applying a voltage to the oxygen sensor to obtain the sensor resistance, that is, the element impedance. The temperature of the oxygen sensor is calculated and detected.
空燃比の制御のために、内燃機関の排気経路に搭載される酸素センサは、通常、部品メーカーによって供給される。酸素センサの特性、例えば、そのインピーダンス・温度特性、空燃比制御におけるストイキ点の電圧等は、酸素センサの構造、製造条件等で個々に相違し、したがって、異なった条件下で製造された各メーカーの酸素センサは、メーカー毎にその特性が異なる。例えば、メーカーＡ社の酸素センサではストイキ点が０．５Ｖであり、メーカーＢ社では０．４５Ｖである。 In order to control the air-fuel ratio, the oxygen sensor mounted in the exhaust path of the internal combustion engine is usually supplied by a component manufacturer. The characteristics of the oxygen sensor, such as its impedance and temperature characteristics, stoichiometric voltage in the air-fuel ratio control, etc., differ depending on the structure of the oxygen sensor, manufacturing conditions, etc. Therefore, each manufacturer manufactured under different conditions The oxygen sensor has different characteristics for each manufacturer. For example, the oxygen sensor of manufacturer A company has a stoichiometric point of 0.5V, and the manufacturer B company has 0.45V.
そのため、空燃比の制御はそれぞれのストイキ点に対応したもの、即ち、酸素センサのメーカー毎に異なる制御を行う必要がある。同様に、酸素センサのインピーダンス・温度特性もメーカー毎に異なるため、酸素センサを活性温度に維持するためのヒータの温度制御、即ちインピーダンス制御も、酸素メーカー毎に異なる制御が必要である。 Therefore, it is necessary to control the air-fuel ratio corresponding to each stoichiometric point, that is, different control for each manufacturer of the oxygen sensor. Similarly, since the impedance / temperature characteristics of the oxygen sensor are different for each manufacturer, temperature control of the heater for maintaining the oxygen sensor at the activation temperature, that is, impedance control, also requires different control for each oxygen manufacturer.
なお、酸素センサのインピーダンスを検出して種々の制御を行うものとして、以下に示す特許文献１乃至３が存在する。
したがって、酸素センサを搭載した内燃機関、あるいはこのような内燃機関を組み込んだ機器（例えば車両）を製造する場合、内燃機関の制御のためのソフトウエアは、搭載される酸素センサの特性に合わせたものが採用される。このような状態において、一旦機器を製造した後、その使用時に何らかの要因により酸素センサを他社のものに取り替えた場合には、機器に搭載されているソフトウエアが取り替えられた酸素センサの特性に対応せず、その結果、触媒による排気ガスの浄化性能が悪化する事態が発生する。あるいは、使用による経年変化に伴って酸素センサが劣化して初期の特性とは異なる特性を示すようになると、機器に搭載されているソフトウエアで対処不能となり、その結果、触媒による排気ガスの浄化性能が悪化する。 Therefore, when manufacturing an internal combustion engine equipped with an oxygen sensor, or a device (such as a vehicle) incorporating such an internal combustion engine, the software for controlling the internal combustion engine matches the characteristics of the mounted oxygen sensor. Things are adopted. In such a state, once the device is manufactured, if the oxygen sensor is replaced with another company for some reason during use, the software installed in the device corresponds to the characteristics of the replaced oxygen sensor. As a result, the exhaust gas purification performance by the catalyst deteriorates. Alternatively, if the oxygen sensor deteriorates with age over time and shows different characteristics from the initial characteristics, the software installed in the equipment can not cope with it, and as a result, the exhaust gas is purified by the catalyst. Performance deteriorates.
本発明は、従来の酸素センサの制御装置における、上記のような欠点を解決する目的でなされたもので、装着された酸素センサの特性を自動的に判別し、そのセンサに適した制御を行うことが可能な、酸素センサの制御装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made for the purpose of solving the above-described drawbacks in the conventional oxygen sensor control device, and automatically determines the characteristics of the attached oxygen sensor and performs control suitable for the sensor. It is an object of the present invention to provide a control device for an oxygen sensor that can be used.
本発明の酸素センサの制御装置は、前記課題を解決するために、酸素センサに掃引電圧を印加しその時に流れる電流を検出して前記酸素センサのインピーダンスを算出し、前記掃引電圧の印加終了時に前記掃引電圧の引き戻し処理を行って前記酸素センサの出力電圧を検出する、酸素センサの制御装置において、前記算出されたインピーダンスに基づいて前記酸素センサが低温状態にあることを検出する手段と、前記酸素センサが前記低温状態にある場合、前記掃引電圧の引き戻し処理を強制的にオフとする手段と、前記引き戻し処理を強制的にオフとした状態で前記酸素センサの出力電圧を検出し、該出力電圧を予め設定した基準値と比較する比較手段と、前記比較結果に基づいて前記酸素センサの特性を判別する手段と、を備えて構成される。 In order to solve the above problems, the oxygen sensor control device of the present invention applies a sweep voltage to the oxygen sensor, detects the current flowing at that time, calculates the impedance of the oxygen sensor, and at the end of applying the sweep voltage In the oxygen sensor control device that detects the output voltage of the oxygen sensor by performing pullback processing of the sweep voltage, means for detecting that the oxygen sensor is in a low temperature state based on the calculated impedance; and When the oxygen sensor is in the low temperature state, a means for forcibly turning off the sweep voltage pull-back process, and an output voltage of the oxygen sensor is detected in a state in which the pull-back process is forcibly turned off. Comparing means for comparing the voltage with a preset reference value, and means for discriminating the characteristics of the oxygen sensor based on the comparison result. That.
上記装置は、さらに、前記判別する手段における判別結果に基づいて、当該酸素センサのインピーダンスおよび／又は出力電圧に基づく制御のために用意された制御ソフトウエアを選択する手段を備えていても良い。 The apparatus may further include means for selecting control software prepared for control based on the impedance and / or output voltage of the oxygen sensor based on the determination result in the determining means.
上記装置において、前記基準値は、複数種類の酸素センサについて予め求めた前記出力電圧に基づいて決定しても良い。また、この場合、前記酸素センサの特性の判別は、当該酸素センサが前記複数種類の酸素センサのいずれであるかを判別することである。 In the above apparatus, the reference value may be determined based on the output voltage obtained in advance for a plurality of types of oxygen sensors. In this case, the determination of the characteristics of the oxygen sensor is to determine which of the plurality of types of oxygen sensors is the oxygen sensor.
上記装置において、前記基準値は、前記酸素センサが正常に動作している場合に検出される最大の出力電圧と最小の出力電圧に基づいて決定するようにしても良い。この場合、前記出力電圧が、基準値として設定された前記最大の出力電圧以上かまたは前記最小の出力電圧以下であるとき、前記判別する手段は前記酸素センサを異常と判断するようにしても良い。 In the above apparatus, the reference value may be determined based on a maximum output voltage and a minimum output voltage detected when the oxygen sensor is operating normally. In this case, when the output voltage is equal to or higher than the maximum output voltage set as a reference value or equal to or lower than the minimum output voltage, the determination means may determine that the oxygen sensor is abnormal. .
酸素センサにそのインピーダンス検出のための掃引電圧を印加し、その後、掃引電圧引き戻し処理を行わずに酸素センサの出力電圧を検出すると、酸素センサ出力に、本来の酸素センサ出力とは異なるノイズが発生する。このノイズの大小は酸素センサの種類によって異なる。したがって、予め複数種類の酸素センサのこのようなノイズの値を測定し、測定値に基づいてそれぞれの酸素センサを識別するための基準値を決定しておくことで、酸素センサの使用時に測定されたノイズ値から使用している酸素センサの特性、即ち、その酸素センサの種類を判別することができる。 If a sweep voltage is applied to the oxygen sensor to detect its impedance, and then the output voltage of the oxygen sensor is detected without performing the sweep voltage pullback process, noise different from the original oxygen sensor output is generated in the oxygen sensor output. To do. The magnitude of this noise varies depending on the type of oxygen sensor. Therefore, by measuring the noise values of a plurality of types of oxygen sensors in advance and determining a reference value for identifying each oxygen sensor based on the measured values, it is measured when the oxygen sensor is used. The characteristics of the oxygen sensor used, that is, the type of the oxygen sensor can be determined from the noise value.
本発明の装置では、上記のようなノイズを、酸素センサが活性化されていない低温時に、掃引電圧の引き戻し処理の実行を強制的にオフとすることによって検出し、使用されている酸素センサを自動的に特定するようにしている。このようにして、使用状態にある酸素センサが特定されると、その特性に適した制御のためのソフトウエアを選択することができるので、不適切なソフトウエアの実行による排気ガスの浄化性能の低下を効果的に防止することができる。 In the apparatus of the present invention, the above-described noise is detected by forcibly turning off the execution of the sweep voltage pull-back process at a low temperature when the oxygen sensor is not activated. I try to identify it automatically. In this way, when an oxygen sensor in use is identified, software for control suitable for the characteristics can be selected, so that the exhaust gas purification performance by inappropriate software execution can be selected. Reduction can be effectively prevented.
また、酸素センサが正常に動作している場合の上記ノイズの上限値、下限値を基準値として予め設定しておくことによって、低温時の上記ノイズの検出により、酸素センサが劣化して使用不能状態となったことを自動的に検出することができる。これによって、ユーザに注意を喚起し、排気ガスの浄化性能が低下した状態での機器（例えば車両）の運転を停止させることが可能となる。 In addition, when the oxygen sensor is operating normally, the upper and lower limits of the noise are set in advance as reference values, so that the oxygen sensor deteriorates and cannot be used due to the detection of the noise at low temperatures. It is possible to automatically detect that a state has been reached. This alerts the user and makes it possible to stop the operation of the device (for example, a vehicle) in a state in which the exhaust gas purification performance has deteriorated.
図１は、抵抗と起電力要素によって等価される酸素センサの、素子インピーダンス・温度特性を示す図である。図の縦軸は酸素センサの素子インピーダンスを示し、横軸は温度を示す。図示するように、酸素センサのインピーダンス値とその温度とは関連して変化し、したがって、酸素センサのインピーダンス値を測定すれば、そのときの酸素センサの温度を検出することができる。 FIG. 1 is a diagram showing element impedance / temperature characteristics of an oxygen sensor equivalent by a resistance and an electromotive force element. The vertical axis in the figure represents the element impedance of the oxygen sensor, and the horizontal axis represents the temperature. As shown in the figure, the impedance value of the oxygen sensor and its temperature change in relation to each other. Therefore, if the impedance value of the oxygen sensor is measured, the temperature of the oxygen sensor at that time can be detected.
図２は、酸素センサの素子インピーダンス算出回路の一例を示す図である。素子インピーダンス算出回路は、図示するように、エンジンＥＣＵ２０内に組み込まれている。１０は酸素センサであり、高電圧側端子ＯＸ１Ｂと仮想ＧＮＤ端子Ｇを介してエンジンＥＣＵ２０と接続されている。酸素センサ１０は、インピーダンス成分１１と起電力成分１２を含むものとして等価的に示される。素子インピーダンス算出回路は、一端を定電圧源（例えば、５Ｖ）に接続された第１のトランジスタＴｒ１と、第２のトランジスタＴｒ２と、酸素センサ１０に印加する掃引電圧を形成するためのコンデンサＣ、第１のトランジスタＴｒ１に対して駆動信号を供給するための第１のポートＰ１、第２のトランジスタＴｒ２に対して駆動信号を供給するための第２のポートＰ２を含んでいる。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an element impedance calculation circuit of the oxygen sensor. The element impedance calculation circuit is incorporated in the
また、エンジンＥＣＵ２０は、酸素センサ１０のインピーダンス、出力電圧を検出するための種々のＡＤ変換器を含んでいる。即ち、ＡＤＣ１は、酸素センサ１０のインピーダンス電流（Δｉ）検出のための第１のＡＤ変換器、ＡＤＣ２は、酸素センサ１０のインピーダンス電圧（Δｖ）検出のための第２のＡＤ変換器、ＡＤＣ３は、酸素センサ１０の出力（ＯＸＶ）検出のための第３のＡＤ変換器を示す。素子インピーダンス算出回路はさらに、分圧抵抗Ｒ１、素子インピーダンス検出用の抵抗Ｒ２を含み、その他に、各ＡＤ変換器への入力に含まれるノイズを除去するためのロウパスフィルタを構成する、種々の抵抗およびコンデンサを含んでいる。
Further, the engine ECU 20 includes various AD converters for detecting the impedance and output voltage of the
図１に示したように、酸素センサ１０の温度は、酸素センサ１０のインピーダンスを測定することにより、検出される。酸素センサ１０のインピーダンスは、酸素センサ１０に掃引電圧を印加しこのときに流れる電流を検出することによって算出される。一方、酸素センサ１０によって排気ガス中の酸素濃度を測定するためには、酸素センサ１０に掃引電圧を印加しない状態でその起電力成分１２の値を測定する。また、酸素センサ１０のインピーダンス測定、即ち温度測定と、起電力成分１２の測定、即ち酸素濃度の測定は、一定の周期で繰り返して行われる。
As shown in FIG. 1, the temperature of the
図３は、図２の回路における酸素センサ１０のインピーダンス測定および酸素濃度測定の方法を説明するための波形図である。図の波形ＯＸＶは第３のＡＤ変換器ＡＤＣ３の出力を示し、波形Ｐ１、Ｐ２はそれぞれ第１、第２のポートＰ１、Ｐ２に印加される電圧を示している。今、時間ｔ１において、第１のポートＰ１がハイレベルとなり、第２のポートＰ２がロウレベルとなると、図２に示す第１のトランジスタＴｒ１は導通し、第２のトランジスタＴｒ２はオフとなる。第１のトランジスタＴｒ１が導通することにより、例えば５Ｖである定電圧源から第１のトランジスタＴｒ１、抵抗Ｒ１、Ｒ２を介して酸素センサ１０に電流が流れる。
FIG. 3 is a waveform diagram for explaining a method of impedance measurement and oxygen concentration measurement of the
このときの電流値を抵抗Ｒ２の両端電圧に変換して測定することにより、酸素センサ１０の素子インピーダンスを算出することができる。抵抗Ｒ２の両端電圧の検出は、第２のＡＤ変換器ＡＤＣ２の出力を基にして行われる。したがって、図３に示す時間ｔ１−ｔ２のいずれかの時間ＴＢにおいて、第２のＡＤ変換器ＡＤＣ２の出力を検出することにより、酸素センサ１０のインピーダンスを算出することが可能となる。
The element impedance of the
一方、第１のトランジスタＴｒ１が導通することによってコンデンサＣの充電が開始されるため、抵抗Ｒ２と酸素センサ１０の接続点Ａの電位、即ち、第３のＡＤ変換器ＡＤ３の電位はコンデンサＣの電位の上昇に伴って上昇する。ここで、図３に示すように、時間ｔ２において第１のポートＰ１がロウレベルに変化し、第２のポートＰ２がハイレベルに変化すると、第１のトランジスタＴｒ１はオフとなり、第２のトランジスタＴｒ２はオンとなる。その結果、コンデンサＣに充電されていた電荷が第２のトランジスタＴｒ２を介して放電され、第３のＡＤ変換器ＡＤＣ３における検出電圧は、図３に示すように急速に低下する。
On the other hand, since charging of the capacitor C is started when the first transistor Tr1 is turned on, the potential of the connection point A between the resistor R2 and the
したがって、第２のトランジスタＴｒ２による電圧引き戻しにより、インピーダンス測定のために印加した電圧の影響がなくなった時点、例えば時間ＴＡにおいて、第３のＡＤ変換器ＡＤ３の出力を検出することによって、酸素センサ１０の起電力成分を算出することができる。なお、インピーダンス算出および酸素センサの出力測定は、各ＡＤ変換器ＡＤＣ１、ＡＤＣ２、ＡＤＣ３の値を基に、エンジンＥＣＵ２０に組み込まれた図示しないソフトウエアによって実行される。
Therefore, by detecting the output of the third AD converter AD3 at the time when the influence of the voltage applied for impedance measurement is eliminated by the voltage pullback by the second transistor Tr2, for example, at the time TA, the
図４は、第２のトランジスタＴｒ２によって電圧引き戻しを行わない場合の、第３のＡＤ変換器ＡＤ３の出力波形を示す。時間ｔ２において第１のポートＰ１をロウレベルにして第１のトランジスタＴｒ１をオフとすることにより、コンデンサＣに充電されていた電荷は、回路内の各抵抗およびコンデンサによって決まる時定数に従って徐々に放電される。そのため、図４の波形ＯＸＶに示すように、第３のＡＤ変換器ＡＤ３の出力電圧も徐々に低下する。このような状態で、時間ＴＡにおいて酸素センサ１０の起電力成分を測定すると、測定値には、時間ＴＡにおける電圧Ｃによってノイズが発生する。
FIG. 4 shows an output waveform of the third AD converter AD3 when voltage pullback is not performed by the second transistor Tr2. By turning the first port P1 low and turning off the first transistor Tr1 at time t2, the charge charged in the capacitor C is gradually discharged according to the time constant determined by each resistor and capacitor in the circuit. The Therefore, as shown by the waveform OXV in FIG. 4, the output voltage of the third AD converter AD3 also gradually decreases. In this state, when the electromotive force component of the
したがって、通常は、図３に示すように、第１のトランジスタＴｒ１のオフと同時に第２のトランジスタＴｒ２を導通させて、掃引電圧の引き戻しを行い、酸素センサ１０の起電力成分の測定にノイズの影響が現れないようにしている。なお、図２に示すインピーダンス算出回路は周知の回路であって、その回路構成並びに回路動作は、例えば、特開２００４−１７７１７８に詳細に示されているので、ここでは本発明に関連する部分についてのみ説明する。
Therefore, normally, as shown in FIG. 3, the second transistor Tr2 is turned on at the same time as the first transistor Tr1 is turned off, the sweep voltage is pulled back, and noise is measured in the measurement of the electromotive force component of the
図４に示すようなインピーダンス掃引ノイズの大きさは、酸素センサ１０の特性により異なる。酸素センサ１０の特性は、酸素センサのメーカーおよびセンサの劣化の程度に関係する。このことから、インピーダンス掃引ノイズの大きさを検出することにより、その酸素センサの特性、即ちメーカーを特定すること、さらにセンサの劣化の程度を検出することが可能となる。もし、酸素センサの特性を自動的に特定できれば、車両に後付された酸素センサであっても、その酸素センサに適した車両制御を選択することができるので、センサ交換に伴う排気ガスの浄化性能の低下、即ち、エミッションの悪化を防止することができる。また、酸素センサの劣化が自動的に検出されれば、ユーザに対して警告ランプ等を点灯してそれを知らせることができる。これにより、エミッションが悪化した状態で車両を継続して使用するリスクが低減される。
The magnitude of the impedance sweep noise as shown in FIG. 4 varies depending on the characteristics of the
本発明にかかる装置では、酸素センサの特性あるいは酸素センサの劣化を特定するために、酸素センサの低温時に、ＥＣＵ２０によってインピーダンス掃引時の電圧引き戻しを強制的に停止させ、ノイズを意図的に大きくしその大きさを検出する。検出したノイズの電圧レベルを、予め設定したノイズの最大値、最小値と比較することにより、酸素センサの劣化状態を検出する。
In the apparatus according to the present invention, in order to specify the characteristics of the oxygen sensor or the deterioration of the oxygen sensor, the
即ち、酸素センサが正常に動作している場合の最大のノイズレベル、最小のノイズレベルを予め決定しＥＣＵ２０に基準値として記憶させておく。この基準値と上記検出したノイズレベルとを比較し、検出したノイズレベルが最大と最小の基準値内であれば、現在使用中の酸素センサが正常に動作していると判断する。検出したノイズレベルが最大値以上かまたは最小値以下の場合、現在使用中の酸素センサは劣化していると判断される。この場合、酸素センサを搭載している機器、例えば車両を継続して使用するとエミッションの悪化を招くため、エンジンチェックランプ等を点灯してユーザに警告する等の対処を実行する。
That is, the maximum noise level and the minimum noise level when the oxygen sensor is operating normally are determined in advance and stored in the
図５に、センサメーカーＡ社の酸素センサについて図２に示す回路によって測定を行った場合のグラフを示し、図６に、センサメーカーＢ社の酸素センサについて測定を行った場合のグラフを示す。図５および６において、それぞれの波形は、第２のトランジスタＴｒ２をオフとして掃引電圧の引き戻しを行わない場合の酸素センサの出力を示す波形である。 FIG. 5 shows a graph when the oxygen sensor of the sensor manufacturer A is measured by the circuit shown in FIG. 2, and FIG. 6 shows a graph when the oxygen sensor of the sensor manufacturer B is measured. 5 and 6, the respective waveforms are waveforms showing the output of the oxygen sensor when the second transistor Tr2 is turned off and the sweep voltage is not pulled back.
図５および図６におけるそれぞれの波形を比較することにから明らかなように、第２のトランジスタＴｒ２による掃引電圧の引き戻しを行わない場合のセンサ出力におけるノイズ３０（図５）とノイズ５０（図６）は明確にレベルが異なり、その電圧レベルから酸素センサの特定が可能であることが理解される。したがって、予め測定したこのような資料に基づいて、酸素センサを判別するノイズレベルの基準値を決定しておけば、測定値を基準値と比較することによって、酸素センサの特性の判定、即ち酸素センサのメーカーの特定が可能となる。車両に搭載された酸素センサのメーカーが特定されれば、そのメーカーに適した車両制御のソフトウエアを選択して使用することにより、触媒による排気ガスの浄化機能を損なうことがない。 As apparent from comparing the respective waveforms in FIGS. 5 and 6, the noise 30 (FIG. 5) and the noise 50 (FIG. 6) in the sensor output when the sweep voltage is not pulled back by the second transistor Tr <b> 2. ) Clearly differ in level, and it is understood that the oxygen sensor can be identified from the voltage level. Therefore, if a reference value of the noise level for discriminating the oxygen sensor is determined based on such data measured in advance, the determination of the characteristics of the oxygen sensor, that is, the oxygen sensor can be made by comparing the measured value with the reference value. It becomes possible to specify the manufacturer of the sensor. If a manufacturer of an oxygen sensor mounted on a vehicle is specified, the exhaust gas purification function by the catalyst is not impaired by selecting and using vehicle control software suitable for the manufacturer.
図７は、本発明の一実施形態にかかる排気ガスセンサの制御装置の構成を説明するためのフローチャートである。なお、本装置は、図７に示すフローチャートの各手順を実現するステップを記載したプログラムによって実現され、このプログラムはＥＣＵ２０に組み込まれるので、ここではその構成図は省略する。
FIG. 7 is a flowchart for explaining the configuration of the exhaust gas sensor control apparatus according to the embodiment of the present invention. Note that this apparatus is realized by a program that describes steps for realizing each procedure of the flowchart shown in FIG. 7, and this program is incorporated in the
図７において、ステップＳ１で酸素センサの素子インピーダンスが６０〜８０ｋΩの範囲であるか否かを判定する。素子インピーダンスがこの値を示す場合、図１から明らかなように、酸素センサは３００℃付近の低温状態にある。本装置では、この状態でセンサの特性判別を実行する。したがって、ステップＳ１でＮＯの場合、即ち酸素センサの温度が３００℃を大きく超える場合、あるいは３００℃に遥かに達しない場合は、ステップＳ２以下を実行しない。 In FIG. 7, it is determined in step S1 whether or not the element impedance of the oxygen sensor is in the range of 60 to 80 kΩ. When the element impedance shows this value, as is apparent from FIG. 1, the oxygen sensor is in a low temperature state around 300 ° C. In this apparatus, the sensor characteristics are determined in this state. Accordingly, if NO in step S1, that is, if the temperature of the oxygen sensor greatly exceeds 300 ° C. or does not reach 300 ° C., step S2 and the subsequent steps are not executed.
ステップＳ１でＹＥＳの場合、センサの特性判別を開始するために、図２に示す第２のトランジスタＴｒ２を強制的にオフとし（ステップＳ２）、インピーダンス掃引ノイズを意図的に大きくする。ステップＳ３では、インピーダンス掃引ノイズの大きさが、０．５Ｖ〜１．１Ｖの範囲内か否かを検出する。ノイズがこの範囲を超える場合、酸素センサの異常であると判定し（ステップＳ３のＮＯ）、ステップＳ４でセンサ異常の場合の処理を実行する。この処理は、例えば、エンジンチェックランプを点灯して、ユーザにエンジンの点検を促す等の処理である。酸素センサの異常は、酸素センサの本来的な異常、あるいは経年変化による劣化によって生じる。 If YES in step S1, the second transistor Tr2 shown in FIG. 2 is forcibly turned off (step S2) and the impedance sweep noise is intentionally increased in order to start sensor characteristic determination. In step S3, it is detected whether the magnitude of the impedance sweep noise is within a range of 0.5V to 1.1V. If the noise exceeds this range, it is determined that the oxygen sensor is abnormal (NO in step S3), and processing in the case of sensor abnormality is executed in step S4. This process is, for example, a process of turning on an engine check lamp to prompt the user to check the engine. The abnormality of the oxygen sensor is caused by an inherent abnormality of the oxygen sensor or deterioration due to aging.
ステップＳ３でＹＥＳの場合、ステップＳ５において、検出したノイズ電圧Ｖが０．７Ｖ以下であるか否かを判定する。ステップＳ５でＹＥＳの場合、酸素センサがセンサメーカーＡ社の製品であると判定し、ステップＳ７で第２のトランジスタＴｒ２の強制オフを解除し、ステップＳ８においてセンサメーカーＡ社に対応するソフトを採用して、以降のセンサ制御を実行する。ステップＳ５でＮＯの場合、ステップＳ９において、現在使用している酸素センサがセンサメーカーＢ社の製品であると判断し、ステップＳ１０において第２のトランジスタＴｒ２の強制オフを解除し、ステップＳ１１においてセンサメーカーＢ社に対応するソフトを採用して、以降のセンサ制御を実行する。 If YES in step S3, it is determined in step S5 whether the detected noise voltage V is 0.7 V or less. If YES in step S5, it is determined that the oxygen sensor is a product of sensor manufacturer A, the second transistor Tr2 is forcibly turned off in step S7, and software corresponding to sensor manufacturer A is used in step S8. Then, the subsequent sensor control is executed. If NO in step S5, it is determined in step S9 that the oxygen sensor currently used is a product of sensor manufacturer B, the forced off of the second transistor Tr2 is canceled in step S10, and the sensor is detected in step S11. The software corresponding to manufacturer B is adopted and the subsequent sensor control is executed.
ステップＳ７の判断基準であるノイズ電圧０．７Ｖは一例であって、使用する酸素センサのノイズ特性に対応して適宜決定することができる。また、本実施形態では、判別対象の酸素センサを２個としているが、３個以上の酸素センサを判別対象としても良いことは勿論であり、その場合は、３個の酸素センサの判別が可能なように、複数の基準値を適宜設定すれば良い。 The noise voltage of 0.7 V, which is the determination criterion in step S7, is an example, and can be appropriately determined according to the noise characteristics of the oxygen sensor to be used. Further, in this embodiment, two oxygen sensors to be discriminated are used, but it is needless to say that three or more oxygen sensors may be discriminated, and in that case, discrimination of three oxygen sensors is possible. As such, a plurality of reference values may be set as appropriate.
酸素センサのインピーダンス・温度特性、ストイキ点の出力等は、センサ素子の構造、製造工程等によって相違する。そのため、酸素センサを活性温度に維持するためのインピーダンス制御、さらに酸素センサの出力を用いた空燃比制御等を個々の酸素センサの特性に合わせて行う必要がある。同一のメーカーの製品であれば、酸素センサの特性はほぼ一定しているので、メーカー毎に、酸素センサの特性にあわせた車両制御プログラムを用意し予めＥＣＵに組み込んでおけば、車両に最初に搭載された酸素センサが他社のものに交換された場合でも、本装置によって最適な車両制御プログラムを自動的に選択することができるため、触媒による排気ガスの浄化性能を低下させることなく、車両を継続して使用することが可能となる。 The impedance / temperature characteristics of the oxygen sensor, the output of the stoichiometric point and the like differ depending on the structure of the sensor element, the manufacturing process, and the like. Therefore, it is necessary to perform impedance control for maintaining the oxygen sensor at the activation temperature, air-fuel ratio control using the output of the oxygen sensor, and the like in accordance with the characteristics of the individual oxygen sensors. If the product of the same manufacturer is used, the characteristics of the oxygen sensor are almost constant. For each manufacturer, a vehicle control program tailored to the characteristics of the oxygen sensor is prepared and installed in the ECU in advance. Even if the installed oxygen sensor is replaced with another company's, this device can automatically select the optimal vehicle control program, so the vehicle can be operated without degrading the exhaust gas purification performance of the catalyst. It can be used continuously.
１０ 酸素センサ
１１ 抵抗成分
１２ 起電力成分
２０ エンジンＥＣＵ
Ｔｒ１ 第１のトランジスタ
Ｔｒ２ 第２のトランジスタ
ＡＤＣ１、ＡＤＣ２、ＡＤＣ３ 第１、第２、第３のＡＤ変換器
Ｐ１、Ｐ２ 第１、第２のポート
10
Tr1 First transistor Tr2 Second transistor ADC1, ADC2, ADC3 First, second and third AD converters P1, P2 First and second ports
Claims (6)
前記算出されたインピーダンスに基づいて前記酸素センサが低温状態にあることを検出する手段と、
前記酸素センサが前記低温状態にある場合、前記掃引電圧の引き戻し処理を強制的にオフとする手段と、
前記引き戻し処理を強制的にオフとした状態で前記酸素センサの出力電圧を検出し、該出力電圧を予め設定した基準値と比較する比較手段と、
前記比較結果に基づいて前記酸素センサの特性を判別する手段と、を備える、酸素センサの制御装置。 A sweep voltage is applied to the oxygen sensor, the current flowing at that time is detected to calculate the impedance of the oxygen sensor, and when the sweep voltage is applied, the sweep voltage is pulled back to detect the output voltage of the oxygen sensor. In the oxygen sensor control device,
Means for detecting that the oxygen sensor is in a low temperature state based on the calculated impedance;
Means for forcibly turning off the sweep voltage pull-back process when the oxygen sensor is in the low temperature state;
Detecting means for detecting an output voltage of the oxygen sensor in a state where the pull-back processing is forcibly turned off, and comparing the output voltage with a preset reference value;
Means for discriminating the characteristics of the oxygen sensor based on the comparison result.
前記基準値は、前記酸素センサが正常に動作している場合に検出される最大の出力電圧と最小の出力電圧に基づいて決定される、酸素センサの制御装置。 The apparatus of claim 1.
The control device for an oxygen sensor, wherein the reference value is determined based on a maximum output voltage and a minimum output voltage detected when the oxygen sensor is operating normally.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2007196293A JP2009031153A (en) | 2007-07-27 | 2007-07-27 | Control unit for oxygen sensor |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012531603A (en) * | 2009-07-01 | 2012-12-10 | ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Method and apparatus for diagnosing a heatable exhaust sensor of an internal combustion engine |
| CN103168214A (en) * | 2010-08-27 | 2013-06-19 | 微动公司 | Sensor assembly validation |
| JP2014134453A (en) * | 2013-01-10 | 2014-07-24 | Denso Corp | Control device for oxygen concentration sensor |
| JP2016065732A (en) * | 2014-09-23 | 2016-04-28 | 株式会社デンソー | Control device |
-
2007
- 2007-07-27 JP JP2007196293A patent/JP2009031153A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012531603A (en) * | 2009-07-01 | 2012-12-10 | ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Method and apparatus for diagnosing a heatable exhaust sensor of an internal combustion engine |
| CN103168214A (en) * | 2010-08-27 | 2013-06-19 | 微动公司 | Sensor assembly validation |
| JP2013536447A (en) * | 2010-08-27 | 2013-09-19 | マイクロ モーション インコーポレイテッド | Verification of sensor assembly effectiveness |
| US10598525B2 (en) | 2010-08-27 | 2020-03-24 | Micron Motion, Inc. | Sensor assembly validation |
| JP2014134453A (en) * | 2013-01-10 | 2014-07-24 | Denso Corp | Control device for oxygen concentration sensor |
| JP2016065732A (en) * | 2014-09-23 | 2016-04-28 | 株式会社デンソー | Control device |
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