JP2511087B2 - Heater temperature controller for oxygen concentration sensor - Google Patents
Heater temperature controller for oxygen concentration sensorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は内燃エンジンの排気ガス中の酸素濃度を検出
する酸素濃度センサのヒータ温度制御装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heater temperature control device for an oxygen concentration sensor that detects the oxygen concentration in the exhaust gas of an internal combustion engine.
背景技術 内燃エンジンの排気ガス浄化、燃費改善等のために排
気カス中の酸素濃度を酸素濃度センサによって検出し、
エンジンに供給される混合気の空気量、又は燃料量を酸
素濃度センサによる検出値に応じて調整することにより
供給混合気の空燃比をフィードバック制御する空燃比制
御装置が例えば、特開昭62−225943号公報により知られ
ている。BACKGROUND ART In order to purify exhaust gas of an internal combustion engine, improve fuel efficiency, etc., the oxygen concentration in exhaust gas is detected by an oxygen concentration sensor,
An air-fuel ratio control device for feedback-controlling the air-fuel ratio of an air-fuel mixture supplied to an engine by adjusting the amount of air or the amount of fuel in accordance with the value detected by an oxygen concentration sensor is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62- It is known from the publication 225943.
このような空燃比制御装置に用いられる酸素濃度セン
サにおいては、通常、酸素イオン伝導性固体電解質材か
らなる酸素濃度検出素子が設けられている。酸素濃度検
出素子は特に酸素濃度比例型の素子の場合にはエンジン
の定常運転時の排気ガス温度より十分高い温度にしない
と、活性状態とならず所望の酸素濃度検出特性が得られ
ない。よって、酸素濃度検出素子を加熱する電熱ヒータ
が設けられ、エンジン運転が開始されると、ヒータにヒ
ータ温度制御装置から電流が印加されヒータが発熱する
ようになっている。In an oxygen concentration sensor used in such an air-fuel ratio control device, an oxygen concentration detecting element made of an oxygen ion conductive solid electrolyte material is usually provided. Especially when the oxygen concentration detecting element is an element proportional to oxygen concentration, unless the temperature is sufficiently higher than the exhaust gas temperature during the steady operation of the engine, the oxygen concentration detecting element is not activated and desired oxygen concentration detecting characteristics cannot be obtained. Therefore, an electric heater for heating the oxygen concentration detecting element is provided, and when the engine operation is started, a current is applied to the heater from the heater temperature control device to heat the heater.
かかるヒータ温度制御装置においては、酸素濃度検出
素子の温度を適切な温度に維持するためにヒータ抵抗値
が所定値になるようにヒータに電圧を印加することが行
なわれている。これは、第１図に実線ａで示すように酸
素濃度検出素子の温度はヒータ抵抗値に比例するからで
ある。しかしながら、ヒータ抵抗値と酸素濃度検出素子
の温度との関係は第１図に破線b,cで示したように排気
ガス温度や排気流量によってばらつきを生ずる。In such a heater temperature control device, in order to maintain the temperature of the oxygen concentration detecting element at an appropriate temperature, a voltage is applied to the heater so that the heater resistance value becomes a predetermined value. This is because the temperature of the oxygen concentration detecting element is proportional to the heater resistance value as shown by the solid line a in FIG. However, the relationship between the heater resistance value and the temperature of the oxygen concentration detecting element varies depending on the exhaust gas temperature and the exhaust flow rate as shown by the broken lines b and c in FIG.
第２図は排気ガス温度が高い場合（TexhH）及び低い
場合（TexhL）のヒータ位置と酸素濃度検出素子位置と
の温度状態を示している。この図からはヒータ発熱量、
すなわち目標温度が同一であっても排気ガス温度が高い
場合にはヒータ位置での温度は目標温度より非常に高く
なり、逆に排気ガス温度が低い場合にはヒータ位置での
温度が目標温度付近であっても酸素濃度検出素子位置で
の温度は目標温度よりも低くなることが分かる。この原
因として排気ガス温度とヒータ位置での温度との差によ
り熱伝達量が異なるためと考えられる。すなわち、高排
気ガス温度の時には排気ガスはヒータを加熱するように
作用するが、低排気ガス温度の時には排気ガスはヒータ
を冷却するように作用するためである。またヒータ位置
と酸素濃度検出素子位置との間は所定の距離を有してい
るのでヒータ温度を目標温度に制御しても酸素濃度検出
素子位置での温度は目標温度より低下し、特に高排気ガ
ス温度の状態ほどその低下度合は大きい。よって、酸素
濃度検出素子温度を目標温度に維持するためにヒータ抵
抗値を所定値に制御しようとしても第３図に示すように
排気ガス温度が変化すると、酸素濃度検出素子の温度が
変動する。しかしながら、酸素濃度検出素子の温度が高
過ぎたり、低過ぎると酸素濃度検出精度の悪化だけでな
く、素子自身の耐久性が悪化する。また、排気ガス流量
が変化した場合にも同様にヒータの温度変化を招き、そ
の結果、酸素濃度検出素子の温度が変動することが分か
った。FIG. 2 shows temperature states of the heater position and the oxygen concentration detection element position when the exhaust gas temperature is high (Texh H ) and low (Texh L ). From this figure, the heating value of the heater,
That is, even if the target temperature is the same, when the exhaust gas temperature is high, the temperature at the heater position is much higher than the target temperature, and conversely, when the exhaust gas temperature is low, the temperature at the heater position is near the target temperature. However, it can be seen that the temperature at the oxygen concentration detecting element position becomes lower than the target temperature. It is considered that this is because the amount of heat transfer differs depending on the difference between the exhaust gas temperature and the temperature at the heater position. That is, when the exhaust gas temperature is high, the exhaust gas acts to heat the heater, but when the exhaust gas temperature is low, the exhaust gas acts to cool the heater. Further, since there is a predetermined distance between the heater position and the oxygen concentration detection element position, even if the heater temperature is controlled to the target temperature, the temperature at the oxygen concentration detection element position falls below the target temperature, and particularly high exhaust gas The lower the gas temperature, the greater the degree of decrease. Therefore, even if the heater resistance value is controlled to a predetermined value in order to maintain the oxygen concentration detecting element temperature at the target temperature, if the exhaust gas temperature changes as shown in FIG. 3, the temperature of the oxygen concentration detecting element changes. However, if the temperature of the oxygen concentration detecting element is too high or too low, not only the oxygen concentration detecting accuracy deteriorates but also the durability of the element itself deteriorates. It was also found that when the exhaust gas flow rate changes, the heater temperature also changes, and as a result, the temperature of the oxygen concentration detecting element changes.
発明の概要 そこで、本発明の目的は、酸素濃度検出素子の温度を
適切な温度に維持することができる酸素濃度センサのヒ
ータ温度制御装置を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a heater temperature control device for an oxygen concentration sensor that can maintain the temperature of the oxygen concentration detection element at an appropriate temperature.
本願第１の発明による酸素濃度センサのヒータ温度制
御装置においては、電熱ヒータの消費電力を検出する電
力検出手段と、検出された消費電力に応じた目標ヒータ
抵抗値を設定する設定手段と、ヒータの抵抗値が目標ヒ
ータ抵抗値に等しくなるようにヒータに電圧を印加する
電圧印加手段とからなることを特徴としている。また本
願第２の発明による酸素濃度センサのヒータ温度制御装
置においては、電熱ヒータの消費電力を検出する電力検
出手段と、エンジンの排気ガス流量を検出する流量検出
手段と、検出された消費電力及び排気ガス流量に応じた
目標ヒータ抵抗値を設定する設定手段と、ヒータの抵抗
値が目標ヒータ抵抗値に等しくなるようにヒータに電圧
を印加する電圧印加手段とからなることを特徴としてい
る。In a heater temperature control device for an oxygen concentration sensor according to the first aspect of the present invention, a power detection unit that detects power consumption of an electric heater, a setting unit that sets a target heater resistance value according to the detected power consumption, and a heater. And a voltage applying means for applying a voltage to the heater so that the resistance value of the heater becomes equal to the target heater resistance value. Further, in the heater temperature control device for the oxygen concentration sensor according to the second aspect of the present invention, the power detection means for detecting the power consumption of the electric heater, the flow rate detection means for detecting the exhaust gas flow rate of the engine, and the detected power consumption and It is characterized by comprising setting means for setting a target heater resistance value according to the exhaust gas flow rate and voltage applying means for applying a voltage to the heater so that the resistance value of the heater becomes equal to the target heater resistance value.
実 施 例 以下、本発明の実施例につき添付図面を参照しつつ詳
細に説明する。Examples Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
第４図は本発明によるヒータ温度制御装置を備えた酸
素濃度センサの酸素濃度検出素子を示している。この酸
素濃度検出素子においては、酸素イオン伝導性固体電解
質材１内に気体拡散制限域として気体滞留室２が形成さ
れている。気体滞留室２は固体電解質材１外部から被測
定気体の排気ガスを導入する導入孔３に連通し、導入孔
３は図示しない内燃エンジンの排気管内において排気ガ
スが気体滞留室２内に流入し易いように位置される。ま
た酸素イオン伝導性固体電解質材１には大気を導入する
大気基準室４が気体滞留室２と壁を隔てるように形成さ
れている。気体滞留室２の大気基準室４とは反対側の壁
部内には電極保護孔５が形成されている。気体滞留室２
と電極保護孔５との間の壁部には電極対6a,6bが形成さ
れ、気体滞留室２と大気基準室４との間の壁部には電極
対7a,7bが各々形成されている。固体電解質材１及び電
極対6a,6bが酸素ポンプ素子８として作用し、固体電解
質材１及び電極対7a,7bが電池素子９として作用する。
また大気基準室４及び電極保護孔５の各外壁面には電熱
ヒータ10a,10bが設けられている。ヒータ10a,10bは互い
に並列に接続されている。FIG. 4 shows an oxygen concentration detecting element of an oxygen concentration sensor having a heater temperature control device according to the present invention. In this oxygen concentration detection element, a gas retention chamber 2 is formed in the oxygen ion conductive solid electrolyte material 1 as a gas diffusion limited area. The gas retention chamber 2 communicates with an introduction hole 3 for introducing the exhaust gas of the gas to be measured from outside the solid electrolyte material 1. The introduction hole 3 allows the exhaust gas to flow into the gas retention chamber 2 in the exhaust pipe of an internal combustion engine (not shown). Positioned for ease. Further, the oxygen ion conductive solid electrolyte material 1 is formed with an atmosphere reference chamber 4 for introducing the atmosphere so as to separate the wall from the gas retention chamber 2. An electrode protection hole 5 is formed in the wall of the gas retention chamber 2 on the side opposite to the atmospheric reference chamber 4. Gas retention chamber 2
The electrode pair 6a, 6b is formed on the wall between the electrode protection hole 5 and the electrode protection hole 5, and the electrode pair 7a, 7b is formed on the wall between the gas retention chamber 2 and the atmospheric reference chamber 4. . The solid electrolyte material 1 and the electrode pairs 6a, 6b act as the oxygen pump element 8, and the solid electrolyte material 1 and the electrode pairs 7a, 7b act as the battery element 9.
Further, electric heaters 10a and 10b are provided on the outer wall surfaces of the air reference chamber 4 and the electrode protection hole 5, respectively. The heaters 10a and 10b are connected in parallel with each other.
酸素イオン伝導性固体電解質材１としては、ZrO2（二
酸化ジルコニウム）が用いられ、電極6aないし7bとして
はPt（白金）が用いられる。ZrO 2 (zirconium dioxide) is used as the oxygen ion conductive solid electrolyte material 1, and Pt (platinum) is used as the electrodes 6a to 7b.
電池素子９の電極7a,7b間には気体滞留室２と大気基
準室４との酸素濃度差に応じた電圧が発生し、その電圧
は図示しないポンプ電流制御手段に供給される。ポンプ
電流制御手段は電池素子９の発生電圧が理論空燃比に対
応する基準電圧に等しくなるように酸素ポンプ素子８の
電極6a,6b間にポンプ電流を供給する。A voltage corresponding to the oxygen concentration difference between the gas retention chamber 2 and the atmospheric reference chamber 4 is generated between the electrodes 7a and 7b of the battery element 9, and the voltage is supplied to pump current control means (not shown). The pump current control means supplies a pump current between the electrodes 6a and 6b of the oxygen pump element 8 so that the generated voltage of the battery element 9 becomes equal to the reference voltage corresponding to the theoretical air-fuel ratio.
第５図に示すようにヒータ10a,10bには直列に電流検
出抵抗11が接続されている。ヒータ10a,10bの両端電圧
及び電流検出抵抗11の両端電圧はA/D変換器12に供給さ
れる。またA/D変換器12には絶対圧センサ13が接続され
ている。絶対圧センサ13はエンジン吸気管（図示せず）
内に設けられ吸気管内絶対圧に応じたレベルの電圧を発
生する。A/D変換器12によってディジタル化された各電
圧信号はマイクロプロセッサ15に供給される。マイクロ
プロセッサ15には駆動回路16が接続され、駆動回路16は
マイクロプロセッサ15の指令に応じた電圧をヒータ10a,
10b及び抵抗11からなる直列回路に印加する。またマイ
クロプロセッサ15には記憶素子としてROM21及びRAM22が
接続されている。As shown in FIG. 5, a current detection resistor 11 is connected in series with the heaters 10a and 10b. The voltage across the heaters 10a and 10b and the voltage across the current detection resistor 11 are supplied to the A / D converter 12. An absolute pressure sensor 13 is connected to the A / D converter 12. The absolute pressure sensor 13 is an engine intake pipe (not shown)
It is provided inside and generates the voltage of the level according to the absolute pressure in the intake pipe. Each voltage signal digitized by the A / D converter 12 is supplied to the microprocessor 15. A drive circuit 16 is connected to the microprocessor 15, and the drive circuit 16 supplies a voltage according to a command from the microprocessor 15 to the heater 10a,
It is applied to a series circuit composed of 10b and a resistor 11. ROM 21 and RAM 22 are connected to the microprocessor 15 as storage elements.
一方、クランク角センサ17はエンジンのクランクシャ
フト（図示せず）の回転に同期したパルス、例えば、TD
Cパルスを発生する。クランク角センサ17の出力パルス
は波形整形回路18を介してカウンタ19に供給される。カ
ウンタ19は波形整形回路18の出力パルスの発生間隔をク
ロックパルス発生回路（図示せず）から出力されるクロ
ックパルス数によって計測してエンジン回転数Neデータ
としてマイクロプロセッサ15に供給する。On the other hand, the crank angle sensor 17 uses a pulse synchronized with the rotation of the crankshaft (not shown) of the engine, for example, TD.
Generate a C pulse. The output pulse of the crank angle sensor 17 is supplied to the counter 19 via the waveform shaping circuit 18. The counter 19 measures the generation interval of the output pulse of the waveform shaping circuit 18 by the number of clock pulses output from a clock pulse generation circuit (not shown) and supplies it to the microprocessor 15 as engine speed Ne data.
かかる構成においては、A/D変換器12から吸気管内絶
対圧PBA、ヒータ10a,10bの両端電圧VH及び電流検出抵抗
11の両端電圧として検出されるヒータ電流IHの各情報、
またカウンタ19からエンジン回転数Neを表わす情報がマ
イクロプロセッサ15に各々供給される。In such a configuration, the absolute pressure P BA in the intake pipe from the A / D converter 12, the voltage V H across the heaters 10a and 10b, and the current detection resistance.
Each information of heater current I H detected as voltage across 11
Information representing the engine speed Ne is also supplied from the counter 19 to the microprocessor 15.
マイクロプロセッサ15は次に示すように所定周期毎に
各情報に基づいて駆動回路16の印加電圧を設定する。The microprocessor 15 sets the applied voltage of the drive circuit 16 on a predetermined cycle basis based on each information as shown below.
マイクロプロセッサ15は所定周期毎に第６図に示すよ
うに先ず、吸気管内絶対圧PBA、ヒータ10a,10bの両端電
圧VH、ヒータ電流IH、及びエンジン回転数Neを読み込み
（ステップ51）、読み込んだヒータ10a,10bの両端電圧V
H及びヒータ電流IHからヒータ消費電力WH（＝VH×IH）
を算出し（ステップ52）、読み込んだ絶対圧PBA及びエ
ンジン回転数Neから排気ガス流量Ｑを算出する（ステッ
プ53）。排気ガス流量Ｑは例えば、Ｑ＝Ｋ×Ne×PBAな
る式によって算出される。この式においてＫは定数であ
る。ヒータ消費電力WH及び排気ガス流量Ｑの算出後、そ
のヒータ消費電力WH及び排気ガス流量Ｑに応じてヒータ
10a,10bの目標抵抗値RTARを設定する（ステップ54）。
排気ガス流量Ｑ及びヒータ消費電力WHと目標抵抗値RTAR
との関係は第７図に示す如くであり、目標抵抗値RTARは
排気ガス流量Ｑの増加に従って低く設定され、またヒー
タ消費電力WHが所定温度範囲ではヒータ消費電力WHの上
昇に従って高く設定される。かかる目標抵抗値RTARの設
定データはROM21に予めデータマップとして書き込まれ
ているので、マイクロプロセッサ15は排気ガス流量Ｑ及
びヒータ消費電力WHに対応する目標抵抗値RTARをデータ
マップから検索して設定する。ヒータ消費電力WHが大き
い程、酸素濃度検出素子温度、すなわちヒータ抵抗値を
大きくする必要があるが、第２図のようにヒータ位置と
酸素濃度検出素子位置との間の距離があり、排気ガス温
度が高い場合や排気ガス流量Ｑが増加した時はヒータ位
置での温度が目標温度すなわち目標抵抗値RTARより高く
なるため、第７図のように目標抵抗値RTARを低く補正す
る。なお、排気ガス流量Ｑ毎にヒータ消費電力WHと目標
抵抗値RTARとの関数式を記憶しておき、かかる関数式に
よって目標抵抗値RTARを算出しても良い。As shown in FIG. 6, the microprocessor 15 first reads the intake pipe absolute pressure P BA , the both-end voltage V H of the heaters 10a and 10b, the heater current I H , and the engine speed Ne (step 51). , The voltage V across the read heaters 10a and 10b
H and heater current I H to heater power consumption W H (= V H × I H )
Is calculated (step 52), and the exhaust gas flow rate Q is calculated from the read absolute pressure P BA and engine speed Ne (step 53). The exhaust gas flow rate Q is calculated, for example, by the equation Q = K × Ne × P BA . In this equation, K is a constant. After calculating the heater power W H and the exhaust gas flow rate Q, the heater according to the heater power W H and the exhaust gas flow rate Q
The target resistance value R TAR of 10a and 10b is set (step 54).
Exhaust gas flow rate Q, heater power consumption WH and target resistance value R TAR
The target resistance value R TAR is set lower as the exhaust gas flow rate Q increases, and the heater power consumption W H is higher as the heater power consumption W H rises within a predetermined temperature range. Is set. Since the setting data of the target resistance value R TAR is written in the ROM 21 as a data map in advance, the microprocessor 15 searches the data map for the target resistance value R TAR corresponding to the exhaust gas flow rate Q and the heater power consumption W H. To set. As the heater power consumption W H increases, the oxygen concentration detecting element temperature, that is, the heater resistance value needs to be increased. However, there is a distance between the heater position and the oxygen concentration detecting element position as shown in FIG. When the gas temperature is high or when the exhaust gas flow rate Q increases, the temperature at the heater position becomes higher than the target temperature, that is, the target resistance value R TAR , so the target resistance value R TAR is corrected to be low as shown in FIG. 7. The functional expression of the heater power consumption WH and the target resistance value R TAR may be stored for each exhaust gas flow rate Q, and the target resistance value R TAR may be calculated by such a functional expression.
このようにして目標抵抗値RTARを設定した後、読み込
んだヒータ10a,10bの両端電圧VH及びヒータ電流IHから
ヒータ10a,10bのヒータ抵抗値RH（＝VH/IH）を算出する
（ステップ55）。次いで、ヒータ抵抗値RHと目標抵抗値
RTARとの差ΔＲ（＝RH−RTAR）を算出し（ステップ5
6）、この差ΔＲに応じた印加電圧指令を駆動回路16に
対して発生する（ステップ57）。ΔＲ≧０のときには駆
動回路16からヒータ10a,10b及び抵抗11からなる直列回
路への印加電圧を低下させ、ΔＲ＜０のときには印加電
圧を上昇させるように印加電圧指令が発生される。駆動
回路16は印加電圧指令に応じてヒータ10a,10b及び抵抗1
1からなる直列回路への印加電圧を上昇又は減少させ
る。かかる直列回路への印加電圧が上昇するとヒータの
発熱温度が上昇し、その結果、ヒータ抵抗値RHが増加す
る。また直列回路への印加電圧が低下するとヒータの発
熱温度が低下し、その結果、ヒータ抵抗値RHが減少す
る。すなわち、ヒータ抵抗値RHが目標抵抗値RTARに等し
くなるようにかかる直列回路への印加電圧が制御され
る。After setting the target resistance value R TAR in this way, the heater resistance value R H (= V H / I H ) of the heaters 10a and 10b is calculated from the read voltage V H across the heaters 10a and 10b and the heater current I H. Calculate (step 55). Next, the heater resistance value R H and the target resistance value
The difference between the R TAR ΔR (= R H -R TAR) were calculated (Step 5
6) The applied voltage command corresponding to the difference ΔR is generated for the drive circuit 16 (step 57). When ΔR ≧ 0, an applied voltage command is generated so as to decrease the applied voltage from the drive circuit 16 to the series circuit including the heaters 10a and 10b and the resistor 11, and when ΔR <0, increase the applied voltage. The drive circuit 16 responds to the applied voltage command by the heaters 10a and 10b and the resistor 1
Increase or decrease the voltage applied to the series circuit consisting of 1. When the voltage applied to the series circuit rises, the heat generation temperature of the heater rises, and as a result, the heater resistance value R H increases. Further, when the voltage applied to the series circuit decreases, the heat generation temperature of the heater decreases, and as a result, the heater resistance value R H decreases. That is, the applied voltage to the series circuit is controlled so that the heater resistance value R H becomes equal to the target resistance value R TAR .
第８図は本発明の他の実施例を示している。このヒー
タ温度制御装置においては、ヒータ10a,10b及び抵抗11
からなる直列回路に並列に抵抗23,24からなる直列回路
が接続されてブリッジ回路が形成されている。このブリ
ッジ回路には電圧VBがNPNトランジスタ25のコレクタ・
エミッタ間を介して印加される。抵抗11の両端電圧Va及
び抵抗24の両端電圧Vbは差動増幅回路26に供給されてい
る。差動増幅回路26の出力電圧はトランジスタ25のベー
スに供給される。すなわち、電圧Va,Vbの差電圧に応じ
た電流がトランジスタ25からヒータ10a,10bに供給され
る。また抵抗24には並列に可変抵抗器27が接続され、こ
の可変抵抗器27の制御端はマイクロプロセッサ15に接続
されている。マイクロプロセッサ15は上記した目標抵抗
値RTARに応じて可変抵抗器27の抵抗値を調整する。可変
抵抗器27の抵抗値が変化すると電圧Vbが変化し、これに
よりヒータ抵抗値RHが目標抵抗値RTARに等しくなるよう
にブリッジ回路の印加電圧が制御される。なお、可変抵
抗器27の代わりに抵抗24に並列に抵抗及びオンオフスイ
ッチの直列回路を接続して目標抵抗値RTARに応じてオン
オフスイッチをオン又はオフするようにしても良い。FIG. 8 shows another embodiment of the present invention. In this heater temperature control device, the heaters 10a and 10b and the resistor 11
A series circuit including resistors 23 and 24 is connected in parallel to the series circuit including to form a bridge circuit. In this bridge circuit, the voltage V B is the collector of NPN transistor 25.
Applied across the emitters. The voltage Va across the resistor 11 and the voltage Vb across the resistor 24 are supplied to the differential amplifier circuit 26. The output voltage of the differential amplifier circuit 26 is supplied to the base of the transistor 25. That is, a current corresponding to the difference voltage between the voltages Va and Vb is supplied from the transistor 25 to the heaters 10a and 10b. A variable resistor 27 is connected in parallel to the resistor 24, and the control end of the variable resistor 27 is connected to the microprocessor 15. The microprocessor 15 adjusts the resistance value of the variable resistor 27 according to the above-mentioned target resistance value R TAR . When the resistance value of the variable resistor 27 changes, the voltage Vb changes, whereby the applied voltage of the bridge circuit is controlled so that the heater resistance value R H becomes equal to the target resistance value R TAR . Instead of the variable resistor 27, a series circuit of a resistor and an on / off switch may be connected in parallel with the resistor 24 to turn on / off the switch depending on the target resistance value R TAR .
上記した各実施例においては、検出したヒータ消費電
力及び排気ガス流量に応じて目標抵抗値RTARを設定し、
ヒータ抵抗値RHが目標抵抗値RTARに等しくなるようにヒ
ータ10a,10bに電圧を印加したが、検出したヒータ消費
電力のみに応じて目標抵抗値RTARを設定し、ヒータ抵抗
値RHが目標抵抗値RTARに等しくなるようにヒータ10a,10
bに電圧を供給しても酸素濃度検出素子の温度を適温に
良好に制御することができる。In each of the above examples, the target resistance value R TAR is set according to the detected heater power consumption and exhaust gas flow rate,
Heater 10a as the heater resistance value R H is equal to the target resistance R TAR, although a voltage is applied to 10b, setting the target resistance R TAR in accordance with only the heater power consumption is detected, the heater resistance value R H heater 10a, 10 as but becomes equal to the target resistance value R TAR
Even if a voltage is supplied to b, the temperature of the oxygen concentration detecting element can be properly controlled to an appropriate temperature.
発明の効果 以上の如く、本発明の酸素濃度センサのヒータ温度制
御装置においては、ヒータの消費電力に応じて目標抵抗
値を設定し、ヒータ抵抗値が目標抵抗値に等しくなるよ
うにヒータに電圧を印加するので、排気ガス温度が変化
したためにヒータの発熱状態が変化しても酸素濃度検出
素子を目標温度に良好に制御することができる。また、
ヒータ消費電力と共に排気ガス流量に応じて目標抵抗値
を設定し、ヒータ抵抗値が目標抵抗値に等しくなるよう
にヒータに電圧を印加すれば、酸素濃度検出素子を目標
温度により良好に制御することができる。よって、酸素
濃度検出精度の悪化及び素子の劣化を防止することがで
きる。As described above, in the heater temperature control device for the oxygen concentration sensor of the present invention, the target resistance value is set according to the power consumption of the heater, and the heater voltage is set so that the heater resistance value becomes equal to the target resistance value. Is applied, it is possible to favorably control the oxygen concentration detection element to the target temperature even when the heat generation state of the heater changes due to the change in exhaust gas temperature. Also,
If the target resistance value is set according to the heater power consumption and the exhaust gas flow rate, and a voltage is applied to the heater so that the heater resistance value becomes equal to the target resistance value, the oxygen concentration detection element can be better controlled by the target temperature. You can Therefore, it is possible to prevent deterioration of oxygen concentration detection accuracy and deterioration of the element.
第１図はヒータ抵抗値と酸素濃度検出素子温度との関係
を示す図、第２図はヒータ位置と酸素濃度検出素子位置
との温度状態を示す図、第３図は排気ガス温度と酸素濃
度検出素子温度との関係を示す図、第４図は本発明によ
るヒータ温度制御装置を備えた酸素濃度センサの酸素濃
度検出素子を示す図、第５図は本発明によるヒータ温度
制御装置の実施例を示す回路図、第６図は第５図の装置
中のマイクロプロセッサの動作を示すフロー図、第７図
は目標抵抗値設定特性を示す図、第８図は本発明の他の
実施例を示す回路図である。 主要部分の符号の説明 １……酸素イオン伝導性固体電解質材 ２……気体滞留室 ４……大気基準室 ８……酸素ポンプ素子 ９……電池素子 10a,10b……ヒータ 11……電流検出抵抗 13……絶対圧センサ 17……クランク角センサ 19……カウンタFIG. 1 is a diagram showing a relationship between a heater resistance value and an oxygen concentration detecting element temperature, FIG. 2 is a diagram showing a temperature state between a heater position and an oxygen concentration detecting element position, and FIG. 3 is an exhaust gas temperature and an oxygen concentration. FIG. 4 is a diagram showing the relationship with the detection element temperature, FIG. 4 is a diagram showing an oxygen concentration detection element of an oxygen concentration sensor equipped with the heater temperature control device according to the present invention, and FIG. 5 is an embodiment of the heater temperature control device according to the present invention. 6 is a flow chart showing the operation of the microprocessor in the device of FIG. 5, FIG. 7 is a diagram showing target resistance value setting characteristics, and FIG. 8 is another embodiment of the present invention. It is a circuit diagram shown. Explanation of symbols of main parts 1 …… Oxygen ion conductive solid electrolyte material 2 …… Gas retention chamber 4 …… Atmosphere reference chamber 8 …… Oxygen pump element 9 …… Battery element 10a, 10b …… Heater 11 …… Current detection Resistance 13 …… Absolute pressure sensor 17 …… Crank angle sensor 19 …… Counter
Claims (2)
中の酸素濃度に応じた出力を発生する酸素濃度検出素子
及び該酸素濃度検出素子を加熱する電熱ヒータを有する
酸素濃度センサのヒータ温度制御装置であって、前記ヒ
ータの消費電力を検出する電力検出手段と、検出された
消費電に力応じた目標ヒータ抵抗値を設定する設定手段
と、前記ヒータの抵抗値が目標ヒータ抵抗値に等しくな
るように前記ヒータに電圧を印加する電圧印加手段とか
らなることを特徴とするヒータ温度制御装置。1. A heater temperature control of an oxygen concentration sensor having an oxygen concentration detecting element, which is provided in an exhaust system of an internal combustion engine, for generating an output according to the oxygen concentration in exhaust gas, and an electric heater for heating the oxygen concentration detecting element. In the device, power detection means for detecting power consumption of the heater, setting means for setting a target heater resistance value according to the detected power consumption, and the resistance value of the heater equal to the target heater resistance value. A heater temperature control device comprising: a voltage applying unit that applies a voltage to the heater.
中の酸素濃度に応じた出力を発生する酸素濃度検出素子
及び該酸素濃度検出素子を加熱する電熱ヒータを有する
酸素濃度センサのヒータ温度制御装置であって、前記ヒ
ータの消費電力を検出する電力検出手段と、エンジンの
排気ガス流量を検出する流量検出手段と、検出された消
費電力及び排気ガス流量に応じた目標ヒータ抵抗値を設
定する設定手段と、前記ヒータの抵抗値が目標ヒータ抵
抗値に等しくなるように前記ヒータに電圧を印加する電
圧印加手段とからなることを特徴とするヒータ温度制御
装置。2. A heater temperature control of an oxygen concentration sensor having an oxygen concentration detecting element, which is provided in an exhaust system of an internal combustion engine, for generating an output according to the oxygen concentration in exhaust gas, and an electric heater for heating the oxygen concentration detecting element. A device for setting power detection means for detecting power consumption of the heater, flow rate detection means for detecting exhaust gas flow rate of the engine, and setting a target heater resistance value according to the detected power consumption and exhaust gas flow rate. A heater temperature control device comprising: setting means and voltage applying means for applying a voltage to the heater so that the resistance value of the heater becomes equal to a target heater resistance value.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62332842A JP2511087B2 (en) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | Heater temperature controller for oxygen concentration sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62332842A JP2511087B2 (en) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | Heater temperature controller for oxygen concentration sensor |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH01172746A JPH01172746A (en) | 1989-07-07 |
| JP2511087B2 true JP2511087B2 (en) | 1996-06-26 |
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1987
- 1987-12-28 JP JP62332842A patent/JP2511087B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01172746A (en) | 1989-07-07 |
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