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JP2009042242A - Control device for gas concentration sensor - Google Patents

Control device for gas concentration sensor Download PDF

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JP2009042242A
JP2009042242A JP2008266556A JP2008266556A JP2009042242A JP 2009042242 A JP2009042242 A JP 2009042242A JP 2008266556 A JP2008266556 A JP 2008266556A JP 2008266556 A JP2008266556 A JP 2008266556A JP 2009042242 A JP2009042242 A JP 2009042242A
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JP
Japan
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sensor
element resistance
signal
oxygen concentration
detection
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Pending
Application number
JP2008266556A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Haneda
聡 羽田
Hidekazu Kurokawa
英一 黒川
Toshiyuki Suzuki
敏行 鈴木
Tomoo Kawase
友生 川瀬
Tetsushi Haseda
哲志 長谷田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately control a gas concentration by detected element resistance. <P>SOLUTION: An oxygen concentration sensor, as an example of the gas concentration sensor, can suppress a processing load of a micro computer by smoothing so as to execute other element resistance detection processing and element heater control processing at different processing timings with a reference of oxygen concentration detection processing which is necessary to be executed at the fastest processing timing. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、車載用内燃機関の排気ガス中のガス濃度を検出するためのガス濃度センサを用いて素子抵抗を検出する際、または使用する際のガス濃度センサの制御装置に関するものである。   The present invention relates to a control device for a gas concentration sensor, for example, when detecting or using an element resistance using a gas concentration sensor for detecting a gas concentration in exhaust gas of an on-vehicle internal combustion engine. .

近年、自動車への応用を始めとして、ガス濃度を検出するガス濃度センサを用いたガス濃度センサとして例えば、酸素濃度を検出する酸素濃度センサの制御装置が以下に述べるように提案されている。   2. Description of the Related Art In recent years, for example, an oxygen concentration sensor control device for detecting an oxygen concentration has been proposed as a gas concentration sensor using a gas concentration sensor for detecting a gas concentration, including application to automobiles.

近年の車載用内燃機関の空燃比制御においては、例えば、制御精度を高めるといった要望やリーンバーン化への要望があり、これらの要望に対応すべく、内燃機関に吸入される混合気の空燃比(A/F:排気ガス中の酸素濃度に対応して算出)を広域かつリニアに検出するリニア式空燃比センサ(酸素濃度センサ)が具体化されている。このような空燃比センサにおいて、この検出精度を維持するには空燃比センサを活性状態に保つことが不可欠であり、一般には空燃比センサに付設されたヒータに通電制御することによりセンサ素子(空燃比センサの素子)を加熱して活性状態を維持するようにしている。   In recent air-fuel ratio control of in-vehicle internal combustion engines, for example, there is a demand for improving control accuracy and a demand for lean burn, and in order to meet these demands, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture sucked into the internal combustion engine A linear air-fuel ratio sensor (oxygen concentration sensor) that detects (A / F: calculated corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas) in a wide area and linearly is embodied. In such an air-fuel ratio sensor, it is indispensable to keep the air-fuel ratio sensor in an active state in order to maintain this detection accuracy. In general, the sensor element (empty sensor) is controlled by energizing the heater attached to the air-fuel ratio sensor. The element of the fuel ratio sensor is heated to maintain the active state.

ところで、かかるヒータの通電制御においては、センサ素子の温度(素子温)を検出してその素子温が所望の活性化温度(例えば、約700℃)になるようにフィードバック制御を実施する技術が従来より開示されている。この場合、その時々の素子温を検出するには、センサ素子に温度センサを付設しその検出結果から導き出すことも考えられるが、それでは温度センサを付加する必要からコスト高となる。そこで、センサ素子の抵抗(素子抵抗)が素子温に対して所定の対応関係を有することを利用して素子抵抗を検出し、その検出された素子抵抗から素子温を導き出すことが提案されている。なお、素子抵抗の検出結果は、例えば、空燃比センサの劣化度合の判定等にも用いられる。   By the way, in the energization control of such a heater, a technique for detecting the temperature of the sensor element (element temperature) and performing feedback control so that the element temperature becomes a desired activation temperature (for example, about 700 ° C.) has been conventionally used. More disclosed. In this case, in order to detect the element temperature at that time, it is conceivable to attach a temperature sensor to the sensor element and derive it from the detection result. However, this increases the cost because it is necessary to add the temperature sensor. Therefore, it has been proposed to detect the element resistance using the fact that the resistance of the sensor element (element resistance) has a predetermined correspondence with the element temperature, and to derive the element temperature from the detected element resistance. . The element resistance detection result is also used, for example, for determining the degree of deterioration of the air-fuel ratio sensor.

図34は、従来より用いられている素子抵抗検出を説明する波形図であり、これは限界電流式酸素濃度センサを内燃機関制御用の空燃比センサとして用いる事例を示す。即ち、図34の時刻t011以前においては空燃比検出のための所定電圧(正の印加電圧Vpos)がセンサ素子に印加され、その印加電圧Vposに対応して出力されるセンサ電流Iposから空燃比(A/F)が求められる。また、時刻t011〜t012では素子抵抗検出のための負の印加電圧Vnegが印加され、その時のセンサ電流Inegが検出される。そして、負の印加電圧Vnegをその時のセンサ電流Inegで除算することにより素子抵抗(素子インピーダンス)ZDCが求められる(ZDC=Vneg/Ineg)。上記手法は、一般的に空燃比センサの直流特性を用いた素子抵抗の検出法として知られている。   FIG. 34 is a waveform diagram for explaining element resistance detection that has been used conventionally, and shows an example in which a limiting current type oxygen concentration sensor is used as an air-fuel ratio sensor for controlling an internal combustion engine. That is, before time t011 in FIG. 34, a predetermined voltage (positive applied voltage Vpos) for air-fuel ratio detection is applied to the sensor element, and the air-fuel ratio (from the sensor current Ipos output corresponding to the applied voltage Vpos) A / F) is required. Further, at time t011 to t012, a negative applied voltage Vneg for detecting element resistance is applied, and the sensor current Ineg at that time is detected. Then, the element resistance (element impedance) ZDC is obtained by dividing the negative applied voltage Vneg by the sensor current Ineg at that time (ZDC = Vneg / Ineg). The above method is generally known as a method for detecting element resistance using the DC characteristics of an air-fuel ratio sensor.

また、上記従来技術は直流電圧をセンサ素子に印加して素子抵抗(直流インピーダンス)を検出するものであるが、これに対し特公平4−24657号公報では交流電圧をセンサ素子に印加して素子抵抗(交流インピーダンス)を検出する技術が開示されている。かかる技術では、空燃比センサに交流を連続的に印加し、センサ出力をローパスフィルタ(LPF)に通して空燃比を検出すると共に、同じくセンサ出力をハイパスフィルタ(HPF)を通した後に平均化して交流インピーダンスを検出するようにしている。上記手法は、一般的に空燃比センサの交流特性を用いた素子抵抗の検出法として知られている。   In the prior art, a DC voltage is applied to the sensor element to detect element resistance (DC impedance). On the other hand, Japanese Patent Publication No. 4-24657 applies an AC voltage to the sensor element to detect the element resistance. A technique for detecting resistance (AC impedance) is disclosed. In such a technique, AC is continuously applied to the air-fuel ratio sensor, the sensor output is passed through a low-pass filter (LPF) to detect the air-fuel ratio, and the sensor output is also averaged after passing through the high-pass filter (HPF). The AC impedance is detected. The above-described method is generally known as a method for detecting element resistance using the AC characteristics of an air-fuel ratio sensor.

ところで、ガス濃度センサとして例えば、酸素濃度センサの場合、前述の直流インピーダンス法によれば、矩形波の負の電圧印加Vnegを印加した際のセンサ電流Inegが、図34に示すように、急峻に変動してしまい、この際に酸素濃度を検出しようとすれば真の酸素濃度を検出することができなくなるという不具合があった。   By the way, in the case of an oxygen concentration sensor as a gas concentration sensor, for example, according to the above-described DC impedance method, the sensor current Ineg when applying a square wave negative voltage application Vneg is steep as shown in FIG. In this case, there is a problem that if the oxygen concentration is detected, the true oxygen concentration cannot be detected.

また、ガス濃度センサとして例えば、酸素濃度センサの場合、特公平4−24657号公報に開示された交流インピーダンス法によれば、センサ出力をローパスフィルタに通して空燃比を検出するため、空燃比出力に位相遅れが発生すると共に、空燃比出力に交流ノイズが重畳し易いという問題を生ずる。特に内燃機関の運転状態が過渡状態にあるときには上記問題が顕著であった。   Further, for example, in the case of an oxygen concentration sensor as a gas concentration sensor, according to the AC impedance method disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 4-24657, the sensor output is passed through a low-pass filter to detect the air-fuel ratio. Phase lag occurs, and AC noise is easily superimposed on the air-fuel ratio output. In particular, the above problem is remarkable when the operating state of the internal combustion engine is in a transient state.

そして、マイクロコンピュータでは、ガス濃度センサとして例えば、酸素濃度センサに対する空燃比の検出処理、素子抵抗の検出処理、素子ヒータ制御処理のうち同一タイミングで実行される処理が多いほど、この回の処理負荷が増えることから処理時間が処理周期を超え次回の処理タイミングがずれてしまうという不具合があった。   In the microcomputer, as the gas concentration sensor, for example, the more the processing executed at the same timing among the air-fuel ratio detection processing, the element resistance detection processing, and the element heater control processing for the oxygen concentration sensor, the processing load of this time As a result, the processing time exceeds the processing cycle and the next processing timing is shifted.

更に、ガス濃度センサとして例えば、酸素濃度センサの場合、素子抵抗検出時に、センサ信号が微小信号であるためノイズが重畳すると求められた素子抵抗値が真値と大きく異なってしまうという不具合があった。   Furthermore, for example, in the case of an oxygen concentration sensor as a gas concentration sensor, there is a problem that when the element resistance is detected, the sensor signal is a minute signal, so that the obtained element resistance value is greatly different from the true value when noise is superimposed. .

また、ガス濃度センサとして例えば、酸素濃度センサの場合、素子抵抗を検出し印加する電圧をマップ選択するとき、センサ信号にノイズが重畳するとマップの選択が不安定となるという不具合があった。   In addition, for example, in the case of an oxygen concentration sensor as a gas concentration sensor, there is a problem in that, when noise is superimposed on the sensor signal when the element resistance is detected and a voltage to be applied is selected for map selection, the map selection becomes unstable.

そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、検出された素子抵抗により正確なガス濃度制御を実施可能なガス濃度センサの制御装置の提供を課題としている。   Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a control device for a gas concentration sensor capable of performing accurate gas concentration control based on the detected element resistance.

請求項1のガス濃度センサの制御装置によれば、被検出ガス中のガス濃度に応じた信号を出力するガス濃度センサの制御装置であって、空燃比検出装置で使用されている制御装置で最も早い処理タイミングで実行が必要な処理を基準にしてその他の処理を異なる処理タイミングにて実行できるように平滑化する。   According to the control device for the gas concentration sensor of the first aspect, the control device for the gas concentration sensor outputs a signal corresponding to the gas concentration in the gas to be detected. The control device is used in the air-fuel ratio detection device. Smoothing is performed so that other processes can be executed at different process timings based on the process that needs to be executed at the earliest process timing.

また、請求項2のガス濃度センサの制御装置によれば、被検出ガス中のガス濃度に応じた信号を出力するガス濃度センサの制御装置であって、電圧変化と電流変化とに基づき前記ガス濃度センサの素子抵抗を検出するための処理と前記ガス濃度センサを昇温するための処理との実行タイミングを分散する。   According to the gas concentration sensor control device of claim 2, the gas concentration sensor control device outputs a signal corresponding to the gas concentration in the gas to be detected, and the gas concentration sensor controls the gas based on a voltage change and a current change. The execution timing of the process for detecting the element resistance of the concentration sensor and the process for increasing the temperature of the gas concentration sensor are distributed.

以上のように、請求項1乃至請求項2のガス濃度センサの制御装置によれば、ガス濃度センサとして例えば、酸素濃度センサの場合、複数の処理の実行タイミングを分散しているため、マイクロコンピュータの処理負荷を押さえることができる。   As described above, according to the control device of the gas concentration sensor of the first or second aspect, for example, in the case of an oxygen concentration sensor as the gas concentration sensor, the execution timings of a plurality of processes are distributed. Can reduce the processing load.

また、ガス濃度センサの制御装置によれば、ガス濃度センサとして例えば、酸素濃度センサの場合、素子抵抗を検出するために、印加電圧を変化させセンサ電流を変化させるのであるが、このときには酸素濃度信号も変化してしまうため、このときの酸素濃度信号は真の酸素濃度信号ではないことになる。したがって、酸素濃度センサを用いて素子抵抗を検出するときには、酸素濃度センサにおける電流変化が遮断され、素子抵抗検出のため電圧変化する以前の酸素濃度信号が保持される。これにより、素子抵抗検出時にあっては、酸素濃度信号は素子抵抗検出タイミング以前のものが保持されるため、誤った酸素濃度信号が用いられることが防止される。   Further, according to the control device for the gas concentration sensor, for example, in the case of an oxygen concentration sensor, the sensor current is changed by changing the applied voltage in order to detect the element resistance. Since the signal also changes, the oxygen concentration signal at this time is not a true oxygen concentration signal. Therefore, when detecting the element resistance using the oxygen concentration sensor, the current change in the oxygen concentration sensor is interrupted, and the oxygen concentration signal before the voltage change is held for detecting the element resistance. As a result, when the element resistance is detected, since the oxygen concentration signal before the element resistance detection timing is held, an erroneous oxygen concentration signal is prevented from being used.

また、ガス濃度センサの制御装置によれば、ガス濃度センサとして例えば、酸素濃度センサの場合、素子抵抗を検出するために、印加電圧を変化させセンサ電流を変化させるのであるが、このときには酸素濃度信号も変化してしまうため、このときの酸素濃度信号は真の酸素濃度信号ではないことになる。したがって、酸素濃度センサを用いて素子抵抗を検出するときには、酸素濃度信号の使用が禁止される。これにより、素子抵抗検出時にあっては、酸素濃度信号の使用が禁止されるため、誤った酸素濃度信号が用いられることが防止される。   Further, according to the control device for the gas concentration sensor, for example, in the case of an oxygen concentration sensor, the sensor current is changed by changing the applied voltage in order to detect the element resistance. Since the signal also changes, the oxygen concentration signal at this time is not a true oxygen concentration signal. Therefore, when the element resistance is detected using the oxygen concentration sensor, the use of the oxygen concentration signal is prohibited. Thereby, since the use of the oxygen concentration signal is prohibited at the time of detecting the element resistance, it is possible to prevent an erroneous oxygen concentration signal from being used.

また、ガス濃度センサの制御装置によれば、ガス濃度センサとして例えば、酸素濃度センサの場合、素子抵抗を検出するために、印加電圧を変化させセンサ電流を変化させるのであるが、このときには酸素濃度信号も変化してしまうため、このときの酸素濃度信号は真の酸素濃度信号ではないことになる。したがって、酸素濃度センサを用いて素子抵抗を検出するときには、酸素濃度センサにおける電流変化が遮断され、素子抵抗検出のため電圧変化する以前の酸素濃度信号が保持され、実際の酸素濃度信号に一致するまでの間の酸素濃度信号の使用が禁止される。これにより、素子抵抗検出時にあっては、酸素濃度信号は素子抵抗検出タイミング以前のものが保持され、ローパスフィルタ等による信号のなまし分も考慮され素子抵抗検出中の酸素濃度信号の使用が禁止されるため、誤った酸素濃度信号が用いられることが防止される。   Further, according to the control device for the gas concentration sensor, for example, in the case of an oxygen concentration sensor, the sensor current is changed by changing the applied voltage in order to detect the element resistance. Since the signal also changes, the oxygen concentration signal at this time is not a true oxygen concentration signal. Therefore, when detecting the element resistance using the oxygen concentration sensor, the current change in the oxygen concentration sensor is cut off, and the oxygen concentration signal before the voltage change is held for detecting the element resistance, and matches the actual oxygen concentration signal. The use of oxygen concentration signals during this period is prohibited. As a result, when the element resistance is detected, the oxygen concentration signal is retained before the element resistance detection timing, and the use of the oxygen concentration signal during element resistance detection is prohibited in consideration of the smoothing of the signal by a low-pass filter or the like. As a result, an erroneous oxygen concentration signal is prevented from being used.

また、ガス濃度センサの制御装置によれば、ガス濃度センサとして例えば、酸素濃度センサの場合、素子抵抗の変化が許容範囲の変化量となるように制限され、酸素濃度センサによる制御の実行範囲を正常範囲に納めることができる。つまり、酸素濃度センサの素子抵抗検出時において、センサ信号が微小信号であることで例えば、内燃機関の運転状態、センサ信号の配線状態等からノイズが重畳され、検出された素子抵抗値が真値と大きく異なることが防止される。即ち、酸素濃度センサの素子抵抗変化が所定の範囲の変化量までに制限されることで正常な制御範囲を逸脱しないようにできる。そして、微小な変化による影響を受けないため正常な素子抵抗の変化による制御には影響を与えることがなく、検出された素子抵抗に基づく素子ヒータ制御等で求める応答性が得られる。   Further, according to the control device for the gas concentration sensor, for example, in the case of an oxygen concentration sensor, the change in element resistance is limited to an allowable range of change, and the execution range of control by the oxygen concentration sensor is limited. Can be within the normal range. In other words, when the element resistance of the oxygen concentration sensor is detected, the sensor signal is a minute signal, for example, noise is superimposed from the operating state of the internal combustion engine, the wiring state of the sensor signal, etc., and the detected element resistance value is a true value. Is greatly different from That is, the element resistance change of the oxygen concentration sensor is limited to a predetermined amount of change, so that it does not deviate from the normal control range. And, since it is not affected by a minute change, it does not affect the control due to a normal change in element resistance, and the response required by element heater control based on the detected element resistance can be obtained.

また、ガス濃度センサの制御装置では、ガス濃度センサとして例えば、酸素濃度センサの場合、素子抵抗を素子使用状態に応じて適切な変化量の許容範囲によって丸めることができる。このため、素子抵抗の変化量制限を所定の条件に基づき変更して酸素濃度センサに対して安定した制御を実行させることができる。   In the control device for the gas concentration sensor, for example, in the case of an oxygen concentration sensor as the gas concentration sensor, the element resistance can be rounded by an appropriate variation amount allowable range according to the element use state. For this reason, it is possible to execute stable control on the oxygen concentration sensor by changing the change amount limit of the element resistance based on a predetermined condition.

また、ガス濃度センサの制御装置では、ガス濃度センサとして例えば、酸素濃度センサの場合、素子抵抗の変化量制限を昇温中と昇温終了後で変えることで、酸素濃度センサに要求されている早期活性化を実現させながら安定した制御を実行させることができる。   Further, in the gas concentration sensor control device, for example, in the case of an oxygen concentration sensor, the oxygen concentration sensor is required to change the element resistance change amount limit during and after the temperature increase. Stable control can be executed while realizing early activation.

また、ガス濃度センサの制御装置によれば、ガス濃度センサとして例えば、酸素濃度センサの場合、素子抵抗の変化が許容範囲の変化量となるように制限され、酸素濃度センサによる制御の実行範囲を正常範囲に納めることができる。つまり、酸素濃度センサの素子抵抗検出時において、センサ信号が微小信号であることで例えば、内燃機関の運転状態、センサ信号の配線状態等からノイズが重畳され、検出された素子抵抗値が真値と大きく異なることが防止される。即ち、酸素濃度センサの素子抵抗変化に対して十分な応答性を持つローパスフィルタを通過させることで、素子抵抗変化が正常な制御範囲を逸脱しないようにできる。そして、微小な変化による影響を受けないため正常な素子抵抗の変化による制御には影響を与えることがなく、検出された素子抵抗に基づく素子ヒータ制御等で求める応答性が得られる。   Further, according to the control device of the gas concentration sensor, for example, in the case of an oxygen concentration sensor, the change in element resistance is limited to an allowable range of change, and the execution range of control by the oxygen concentration sensor is limited. Can be within the normal range. In other words, when the element resistance of the oxygen concentration sensor is detected, the sensor signal is a minute signal, for example, noise is superimposed from the operating state of the internal combustion engine, the wiring state of the sensor signal, etc., and the detected element resistance value is a true value. Is greatly different from That is, by passing the low-pass filter having sufficient response to the element resistance change of the oxygen concentration sensor, the element resistance change can be prevented from deviating from the normal control range. Further, since it is not affected by a minute change, it does not affect the control due to a normal change in element resistance, and the response required by element heater control based on the detected element resistance can be obtained.

また、ガス濃度センサの制御装置では、ガス濃度センサとして例えば、酸素濃度センサの場合、素子抵抗が素子使用状態に応じて正常な素子抵抗変化に対して十分な応答性を持つようにローパスフィルタのカットオフ周波数を変化させる。即ち、素子抵抗検出で通過されるローパスフィルタのカットオフ周波数が所定の条件に基づき変更される。これにより、酸素濃度センサに対して安定した制御を実行させることができる。   Further, in the gas concentration sensor control apparatus, for example, in the case of an oxygen concentration sensor as the gas concentration sensor, a low-pass filter is used so that the element resistance has sufficient responsiveness to a normal element resistance change according to the element use state. Change the cutoff frequency. That is, the cutoff frequency of the low-pass filter that is passed through the element resistance detection is changed based on a predetermined condition. Thereby, stable control can be executed on the oxygen concentration sensor.

また、ガス濃度センサの制御装置では、ガス濃度センサとして例えば、酸素濃度センサの場合、昇温中の素子抵抗変化に対し十分な応答性を持つローパスフィルタと酸素濃度センサの昇温終了後の素子抵抗変化に対し十分な応答性を持つローパスフィルタとを昇温中と昇温終了後で切換えることで、酸素濃度センサに要求されている早期活性化を実現させながら安定した制御を実行させることができる。   In the gas concentration sensor control device, for example, in the case of an oxygen concentration sensor, a low-pass filter having sufficient responsiveness to a change in element resistance during temperature rise and an element after completion of temperature rise of the oxygen concentration sensor By switching a low-pass filter that has sufficient responsiveness to resistance changes during and after temperature rise, stable control can be executed while realizing early activation required for oxygen concentration sensors. it can.

また、ガス濃度センサの制御装置によれば、ガス濃度センサとして例えば、酸素濃度センサの場合、素子抵抗の変化が許容範囲の変化量となるように制限され、かつローパスフィルタ処理されるため酸素濃度センサによる制御の実行範囲を正常範囲に納めることができる。つまり、酸素濃度センサの素子抵抗検出時において、センサ信号が微小信号であることで例えば、内燃機関の運転状態、センサ信号の配線状態等からノイズが重畳され、検出された素子抵抗値が真値と大きく異なることが防止される。即ち、酸素濃度センサの素子抵抗変化が所定の範囲の変化量までに制限され、素子抵抗変化に対して十分な応答性を持つローパスフィルタ処理されることで正常な制御範囲を逸脱しないようにできる。そして、微小な変化による影響を受けないため正常な素子抵抗の変化による制御には影響を与えることがなく、検出された素子抵抗に基づく素子ヒータ制御等で求める応答性が得られる。   Further, according to the control device for the gas concentration sensor, for example, in the case of an oxygen concentration sensor, the change in element resistance is limited to an allowable range of change, and the oxygen concentration is low pass filtered. The execution range of the control by the sensor can be kept within the normal range. In other words, when the element resistance of the oxygen concentration sensor is detected, the sensor signal is a minute signal, for example, noise is superimposed from the operating state of the internal combustion engine, the wiring state of the sensor signal, etc., and the detected element resistance value is a true value. Is greatly different from That is, the element resistance change of the oxygen concentration sensor is limited to a predetermined range of change amount, and low-pass filter processing with sufficient response to the element resistance change can be performed so as not to deviate from the normal control range. . And, since it is not affected by a minute change, it does not affect the control due to a normal change in element resistance, and the response required by element heater control based on the detected element resistance can be obtained.

また、ガス濃度センサの制御装置によれば、ガス濃度センサとして例えば、酸素濃度センサの場合、素子抵抗値の複数個が平均化され、異常データの影響が押さえられるため酸素濃度センサによる制御の実行範囲を正常範囲に納めることができる。つまり、酸素濃度センサの素子抵抗検出時において、センサ信号が微小信号であることで例えば、内燃機関の運転状態、センサ信号の配線状態等からノイズが重畳され、検出された素子抵抗値が真値と大きく異なることが防止される。即ち、酸素濃度センサの素子抵抗値の複数個が平均化されることで正常な制御範囲を逸脱しないようにできる。そして、微小な変化による影響を受けないため正常な素子抵抗の変化による制御には影響を与えることがなく、検出された素子抵抗に基づく素子ヒータ制御等で求める応答性が得られる。   Further, according to the control device for the gas concentration sensor, for example, in the case of an oxygen concentration sensor, a plurality of element resistance values are averaged and the influence of abnormal data is suppressed, so that the control by the oxygen concentration sensor is executed. The range can be kept within the normal range. In other words, when the element resistance of the oxygen concentration sensor is detected, the sensor signal is a minute signal, for example, noise is superimposed from the operating state of the internal combustion engine, the wiring state of the sensor signal, etc., and the detected element resistance value is a true value. Is greatly different from That is, by averaging a plurality of element resistance values of the oxygen concentration sensor, it is possible not to deviate from the normal control range. And, since it is not affected by a minute change, it does not affect the control due to a normal change in element resistance, and the response required by element heater control based on the detected element resistance can be obtained.

また、ガス濃度センサの制御装置によれば、ガス濃度センサとして例えば、酸素濃度センサの場合、酸素濃度を検出するときに酸素濃度センサに印加された電圧が素子抵抗をパラメータとしたマップに基づき変化されるが、昇温終了後では素子抵抗の変化が少ないとしてマップが固定されるため酸素濃度センサに印加される電圧の範囲を正常範囲に納めることができる。つまり、酸素濃度センサの素子抵抗検出時において、センサ信号が微小信号であることで例えば、内燃機関の運転状態、センサ信号の配線状態等からノイズが重畳され、検出された素子抵抗値が真値と異なることから、センサに印加される電圧が異常となり、酸素濃度検出値が真値と異なることが防止できる。即ち、昇温終了後では酸素濃度センサの大きな素子抵抗変化が無視されることで正常な制御範囲を逸脱しないようにできる。   Also, according to the control device for the gas concentration sensor, for example, in the case of an oxygen concentration sensor, the voltage applied to the oxygen concentration sensor when detecting the oxygen concentration changes based on a map using the element resistance as a parameter. However, since the map is fixed as the change in the element resistance is small after the temperature rise is completed, the voltage range applied to the oxygen concentration sensor can be kept within the normal range. In other words, when the element resistance of the oxygen concentration sensor is detected, the sensor signal is a minute signal, for example, noise is superimposed from the operating state of the internal combustion engine, the wiring state of the sensor signal, etc., and the detected element resistance value is a true value. Therefore, it is possible to prevent the voltage applied to the sensor from becoming abnormal and the oxygen concentration detection value from being different from the true value. That is, after the temperature rise is finished, a large element resistance change of the oxygen concentration sensor is ignored, so that it does not deviate from the normal control range.

また、ガス濃度センサの制御装置によれば、ガス濃度センサとして例えば、酸素濃度センサの場合、酸素濃度を検出するときに酸素濃度センサに印加された電圧が素子抵抗をパラメータとしたマップに基づき変化されるが、このマップを選択するときの判定には、通常、昇温により酸素濃度センサの素子抵抗が徐々に減少するため素子抵抗の変化の方向によりマップ選択が逆行しないようにされるため酸素濃度センサによる制御の実行範囲を正常範囲に納めることができる。つまり、酸素濃度センサの素子抵抗検出時において、センサ信号が微小信号であることで例えば、内燃機関の運転状態、センサ信号の配線状態等からノイズが重畳され、検出された素子抵抗値が真値と異なることからセンサに印加される電圧が異常となり、酸素濃度検出値と異なることが防止できる。即ち、酸素濃度センサの大きな素子抵抗変化が無視されることで正常な制御範囲を逸脱しないようにできる。   Also, according to the control device for the gas concentration sensor, for example, in the case of an oxygen concentration sensor, the voltage applied to the oxygen concentration sensor when detecting the oxygen concentration changes based on a map using the element resistance as a parameter. However, when selecting this map, the oxygen resistance sensor element resistance gradually decreases as the temperature rises, so that the map selection is not reversed depending on the direction of the element resistance change. The execution range of control by the density sensor can be kept within the normal range. In other words, when the element resistance of the oxygen concentration sensor is detected, the sensor signal is a minute signal, for example, noise is superimposed from the operating state of the internal combustion engine, the wiring state of the sensor signal, etc., and the detected element resistance value is a true value. Therefore, it is possible to prevent the voltage applied to the sensor from becoming abnormal and different from the detected oxygen concentration value. In other words, a large element resistance change of the oxygen concentration sensor is ignored, so that it does not deviate from the normal control range.

また、ガス濃度センサの制御装置によれば、ガス濃度センサとして例えば、酸素濃度センサの場合、酸素濃度を検出するときに酸素濃度センサに印加された電圧が素子抵抗をパラメータとしたマップに基づき変化されるが、このマップを選択するときの判定には、通常、昇温により酸素濃度センサの素子抵抗が徐々に減少するため素子抵抗の変化の方向によりマップ選択が逆行しないようにされ、昇温終了後では素子抵抗の変化が少ないとしてマップが固定されるため酸素濃度センサによる制御の実行範囲を正常範囲に納めることができる。つまり、酸素濃度センサの素子抵抗検出時において、センサ信号が微小信号であることで例えば、内燃機関の運転状態、センサ信号の配線状態等からノイズが重畳され、検出された素子抵抗値が真値と異なることからセンサに印加される電圧が異常となり、酸素濃度検出値が真値と異なることが防止できる。即ち、酸素濃度センサの昇温中では素子抵抗の変化の方向が考慮され、昇温終了後では大きな素子抵抗変化が無視されることで正常な制御範囲を逸脱しないようにできる。   Also, according to the control device for the gas concentration sensor, for example, in the case of an oxygen concentration sensor, the voltage applied to the oxygen concentration sensor when detecting the oxygen concentration changes based on a map using the element resistance as a parameter. However, when selecting this map, the element resistance of the oxygen concentration sensor gradually decreases as the temperature rises, so that the map selection is not reversed depending on the direction of change in the element resistance. After completion, the map is fixed on the assumption that the change in element resistance is small, so that the execution range of the control by the oxygen concentration sensor can be kept within the normal range. In other words, when the element resistance of the oxygen concentration sensor is detected, the sensor signal is a minute signal, for example, noise is superimposed from the operating state of the internal combustion engine, the wiring state of the sensor signal, etc., and the detected element resistance value is a true value. Therefore, it is possible to prevent the voltage applied to the sensor from becoming abnormal and the oxygen concentration detection value from being different from the true value. That is, the direction of change in element resistance is taken into account during the temperature rise of the oxygen concentration sensor, and a large change in element resistance is ignored after the temperature rise is finished, so that it does not deviate from the normal control range.

以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。なお、以下の実施例ではガス濃度を検出するガス濃度センサとして具体的な、酸素濃度を検出する酸素濃度センサを用いた酸素濃度センサの制御装置について述べる。
〈参考例1〉
図1は、実施の形態の第1実施例にかかる酸素濃度センサの制御装置が適用された空燃比検出装置の構成を示す概略図である。なお、本実施例における空燃比検出装置は、自動車に搭載される内燃機関(ガソリンエンジン)の電子制御燃料噴射システムに採用され、この空燃比検出装置による検出結果に基づき内燃機関に供給する燃料噴射量を増減し所望の空燃比に制御する。以下、空燃比センサを用いた空燃比(A/F)の検出手順及び空燃比センサの交流特性を用いた素子抵抗検出手順について詳細に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples. In the following embodiments, a specific oxygen concentration sensor control apparatus using an oxygen concentration sensor for detecting the oxygen concentration will be described as a gas concentration sensor for detecting the gas concentration.
<Reference Example 1>
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an air-fuel ratio detection device to which an oxygen concentration sensor control device according to a first example of the embodiment is applied. The air-fuel ratio detection device in this embodiment is employed in an electronically controlled fuel injection system for an internal combustion engine (gasoline engine) mounted on an automobile, and the fuel injection supplied to the internal combustion engine based on the detection result by the air-fuel ratio detection device. Increase or decrease the amount to control to the desired air / fuel ratio. Hereinafter, the air-fuel ratio (A / F) detection procedure using the air-fuel ratio sensor and the element resistance detection procedure using the AC characteristics of the air-fuel ratio sensor will be described in detail.

図1において、空燃比検出装置は酸素濃度センサとしての限界電流式空燃比センサ(以下、『A/Fセンサ』と記す)30を備え、このA/Fセンサ30は、内燃機関10の下流側に接続された排気通路12に配設されている。A/Fセンサ30からは、マイクロコンピュータ(以下、『マイコン』と記す)20から指令される電圧の印加に伴い、排気ガス中の酸素濃度に応じたリニアな空燃比検出信号が出力される。マイコン20は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのCPU、制御プログラムを格納したROM、各種データを格納するRAM、B/U(バックアップ)RAM等により構成され、所定の制御プログラムに従って後述のバイアス制御回路40及びヒータ制御回路60、サンプルホールド回路(以下、『S/H回路』と記す)70、酸素濃度信号検出許可/禁止信号が制御される。   In FIG. 1, the air-fuel ratio detection device includes a limiting current type air-fuel ratio sensor (hereinafter referred to as “A / F sensor”) 30 as an oxygen concentration sensor, and this A / F sensor 30 is located downstream of the internal combustion engine 10. The exhaust passage 12 is connected to the exhaust passage 12. The A / F sensor 30 outputs a linear air-fuel ratio detection signal corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas in accordance with the application of a voltage commanded from a microcomputer (hereinafter referred to as “microcomputer”) 20. The microcomputer 20 includes a CPU as a central processing unit that executes various known arithmetic processes, a ROM that stores a control program, a RAM that stores various data, a B / U (backup) RAM, and the like, according to a predetermined control program. A bias control circuit 40, a heater control circuit 60, a sample hold circuit (hereinafter referred to as “S / H circuit”) 70, and an oxygen concentration signal detection permission / prohibition signal, which will be described later, are controlled.

図2は、A/Fセンサ30の概略構成を示す断面図である。図2において、A/Fセンサ30は排気通路12の内部に向けて突設されており、A/Fセンサ30は主として、カバー33、センサ本体32及びヒータ31から構成されている。カバー33は断面U字状であって、その周壁にはカバー33の内外を連通する多数の小孔33aが形成されている。センサ素子部としてのセンサ本体32は、空燃比リーン領域における酸素濃度、または空燃比リッチ領域における未燃ガスとして一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、水素(H)等のガス濃度に対応する限界電流を発生する。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the A / F sensor 30. In FIG. 2, the A / F sensor 30 protrudes toward the inside of the exhaust passage 12, and the A / F sensor 30 mainly includes a cover 33, a sensor main body 32, and a heater 31. The cover 33 has a U-shaped cross section, and a plurality of small holes 33 a communicating with the inside and outside of the cover 33 are formed on the peripheral wall thereof. The sensor main body 32 as the sensor element unit has an oxygen concentration in the air-fuel ratio lean region or a gas concentration of carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC), hydrogen (H 2 ), etc. as an unburned gas in the air-fuel ratio rich region. A limit current corresponding to is generated.

次に、センサ本体32の構成について詳述する。センサ本体32において、断面コップ状に形成された固体電解質層34の外表面には、排気ガス側電極層36が固着され、内表面には大気側電極層37が固着されている。また、排気ガス側電極層36の外側には、プラズマ溶射法等により拡散抵抗層35が形成されている。固体電解質層34は、ZrO、HfO、ThO、Bi等にCaO、MgO、Y、Yb等を安定剤として固溶させた酸素イオン伝導性酸化物焼結体からなり、拡散抵抗層35はアルミナ、マグネシア、ケイ石質、スピネル、ムライト等の耐熱性無機物質からなる。排気ガス側電極層36及び大気側電極層37は共に、白金等の触媒活性の高い貴金属からなりその表面には多孔質の化学メッキ等が施されている。なお、排気ガス側電極層36の面積は10〜100mm2、厚さは0.5〜2.0μm程度となっており、一方、大気側電極層37の面積は10mm以上、厚さは0.5〜2.0μm程度となっている。 Next, the configuration of the sensor body 32 will be described in detail. In the sensor body 32, an exhaust gas side electrode layer 36 is fixed to the outer surface of the solid electrolyte layer 34 formed in a cup shape in cross section, and an atmosphere side electrode layer 37 is fixed to the inner surface. A diffusion resistance layer 35 is formed outside the exhaust gas side electrode layer 36 by plasma spraying or the like. The solid electrolyte layer 34 is made of an oxygen ion conductive oxide sintered in which CaO, MgO, Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 or the like is dissolved in ZrO 2 , HfO 2 , ThO 2 , Bi 2 O 3 or the like as a stabilizer. The diffusion resistance layer 35 is composed of a heat-resistant inorganic substance such as alumina, magnesia, siliceous material, spinel, mullite or the like. Both the exhaust gas side electrode layer 36 and the atmosphere side electrode layer 37 are made of a noble metal with high catalytic activity such as platinum, and the surface thereof is subjected to porous chemical plating or the like. The area of the exhaust gas side electrode layer 36 is 10 to 100 mm 2 and the thickness is about 0.5 to 2.0 μm, while the area of the atmosphere side electrode layer 37 is 10 mm 2 or more and the thickness is 0.00. It is about 5 to 2.0 μm.

ヒータ31は大気側電極層37内に収容されており、その発熱エネルギによりセンサ本体32(大気側電極層37、固体電極質層34、排気ガス側電極層36及び拡散抵抗層35)を加熱する。ヒータ31はセンサ本体32を活性化するに十分な発熱容量を有している。   The heater 31 is accommodated in the atmosphere-side electrode layer 37, and heats the sensor body 32 (the atmosphere-side electrode layer 37, the solid electrode layer 34, the exhaust gas-side electrode layer 36, and the diffusion resistance layer 35) by the generated heat energy. . The heater 31 has a heat generation capacity sufficient to activate the sensor body 32.

上記構成のA/Fセンサ30において、センサ本体32は理論空燃比点よりリーン領域では酸素濃度に応じた限界電流を発生する。この場合、酸素濃度に対応する限界電流は、排気ガス側電極層36の面積、拡散抵抗層35の厚さ、気孔率及び平均孔径により決定される。また、センサ本体32は酸素濃度を直線的特性にて検出し得るものであるが、このセンサ本体32を活性化するのに約600℃以上の高温が必要とされると共に、このセンサ本体32の活性温度範囲が狭いため、内燃機関10の排気ガスのみによる加熱では素子温を活性領域に制御できない。このため、本実施例では、ヒータ31への供給電力をデューティ比制御することにより、センサ本体32を活性温度域にまで加熱するようにしている。なお、理論空燃比よりもリッチ側の領域では、未燃ガスである一酸化炭素(CO)等の濃度が空燃比に対してほぼリニアに変化し、センサ本体32は一酸化炭素(CO)等の濃度に応じた限界電流を発生する。   In the A / F sensor 30 configured as described above, the sensor main body 32 generates a limit current corresponding to the oxygen concentration in the lean region from the theoretical air-fuel ratio point. In this case, the limit current corresponding to the oxygen concentration is determined by the area of the exhaust gas side electrode layer 36, the thickness of the diffusion resistance layer 35, the porosity, and the average pore diameter. The sensor main body 32 can detect the oxygen concentration with a linear characteristic, and a high temperature of about 600 ° C. or higher is required to activate the sensor main body 32. Since the active temperature range is narrow, the element temperature cannot be controlled in the active region by heating only the exhaust gas of the internal combustion engine 10. For this reason, in the present embodiment, the sensor body 32 is heated to the active temperature range by controlling the duty ratio of the power supplied to the heater 31. In the region on the richer side than the stoichiometric air-fuel ratio, the concentration of unburned gas such as carbon monoxide (CO) changes almost linearly with respect to the air-fuel ratio, and the sensor body 32 has carbon monoxide (CO) etc. A limiting current is generated according to the concentration of.

次に、A/Fセンサ30の電圧−電流特性(V−I特性)について図3のテーブルを参照して説明する。   Next, voltage-current characteristics (VI characteristics) of the A / F sensor 30 will be described with reference to the table of FIG.

図3によれば、A/Fセンサ30の検出A/Fに比例するセンサ本体32の固体電解質層34への流入電流と印加電圧とがリニアな特性を有することが分かる。電圧軸Vに平行な直線部分がセンサ本体32の限界電流を特定する限界電流検出域であって、この限界電流(センサ電流)の増減はA/Fの増減(即ち、リーン・リッチ)に対応している。つまり、A/Fがリーン側になるほど限界電流は増大し、A/Fがリッチ側になるほど限界電流は減少する。   According to FIG. 3, it can be seen that the inflow current to the solid electrolyte layer 34 of the sensor body 32 and the applied voltage that are proportional to the detection A / F of the A / F sensor 30 have a linear characteristic. The straight line parallel to the voltage axis V is a limit current detection area for specifying the limit current of the sensor body 32, and the increase / decrease in the limit current (sensor current) corresponds to the increase / decrease in A / F (ie, lean / rich). is doing. That is, the limit current increases as A / F becomes leaner, and the limit current decreases as A / F becomes richer.

また、図3の電圧−電流特性において、電圧軸Vに平行な直線部分(限界電流検出域)よりも小さい電圧域は抵抗支配域となっており、この抵抗支配域における一次直線部分の傾きは、センサ本体32における固体電解質層34の内部抵抗である素子抵抗(素子インピーダンス)ZDCにより特定される。この素子抵抗ZDCは温度変化に伴い変化し、センサ本体32の温度が低下すると素子抵抗ZDCの増大によりその傾きが小さくなる。   Further, in the voltage-current characteristic of FIG. 3, a voltage region smaller than a linear portion (limit current detection region) parallel to the voltage axis V is a resistance dominant region, and the slope of the primary linear portion in this resistance dominant region is The element resistance (element impedance) ZDC, which is the internal resistance of the solid electrolyte layer 34 in the sensor body 32, is specified. This element resistance ZDC changes with temperature change, and when the temperature of the sensor body 32 decreases, the inclination of the element resistance ZDC decreases due to an increase in the element resistance ZDC.

一方、図1において、A/Fセンサ30に電圧を印加するためのバイアス指令信号(ディジタル信号)Vrはマイコン20からD/A変換器21に入力され、このD/A変換器21にてアナログ信号Vbに変換されたのち、LPF(ローパスフィルタ)22に入力される。そして、LPF22にてアナログ信号Vbの高周波成分が除去された出力電圧Vcはバイアス制御回路40に入力される。このバイアス制御回路40からはA/Fの検出電圧または素子抵抗の検出電圧の何れかがA/Fセンサ30に印加される。即ち、バイアス制御回路40からA/Fセンサ30に対して、A/F検出時には、図3に示す特性線L1を用いてこのときのA/Fに対応する所定の電圧Vpが印加され、素子抵抗検出時には所定の周波数信号よりなる単発的かつ所定の時定数を持つ電圧が印加される。   On the other hand, in FIG. 1, a bias command signal (digital signal) Vr for applying a voltage to the A / F sensor 30 is input from the microcomputer 20 to the D / A converter 21, and the D / A converter 21 performs analog processing. After being converted to the signal Vb, it is input to an LPF (low-pass filter) 22. The output voltage Vc from which the high-frequency component of the analog signal Vb has been removed by the LPF 22 is input to the bias control circuit 40. From the bias control circuit 40, either the A / F detection voltage or the element resistance detection voltage is applied to the A / F sensor 30. That is, when the A / F is detected from the bias control circuit 40 to the A / F sensor 30, a predetermined voltage Vp corresponding to the A / F at this time is applied using the characteristic line L1 shown in FIG. At the time of resistance detection, a voltage having a predetermined time constant consisting of a predetermined frequency signal is applied.

また、バイアス制御回路40は、A/Fセンサ30への電圧の印加に伴い流れる電流値を電流検出回路50にて検出し、この電流検出回路50にて検出された電流値のアナログ信号はA/D変換器23を介してマイコン20に入力される。そして、電流検出回路50にて検出された電流値は酸素濃度信号に変換され、サンプルホールド回路70、LPF(ローパスフィルタ)71を介してA/F(酸素濃度)信号として出力される。このバイアス制御回路40の詳細な電気的構成については後述する。A/Fセンサ30に付設されたヒータ31は、ヒータ制御回路60によりその作動が制御される。つまり、ヒータ制御回路60にて、A/Fセンサ30の素子温やヒータ温度に応じてバッテリ電源(図示略)からヒータ31に供給される電力がデューティ比制御され、ヒータ31の加熱制御が実行される。   Further, the bias control circuit 40 detects a current value flowing along with the application of the voltage to the A / F sensor 30 by the current detection circuit 50, and an analog signal of the current value detected by the current detection circuit 50 is A It is input to the microcomputer 20 via the / D converter 23. The current value detected by the current detection circuit 50 is converted into an oxygen concentration signal and output as an A / F (oxygen concentration) signal via the sample hold circuit 70 and the LPF (low-pass filter) 71. A detailed electrical configuration of the bias control circuit 40 will be described later. The operation of the heater 31 attached to the A / F sensor 30 is controlled by the heater control circuit 60. That is, the heater control circuit 60 performs duty ratio control on the power supplied from the battery power source (not shown) to the heater 31 in accordance with the element temperature of the A / F sensor 30 and the heater temperature, so that the heating control of the heater 31 is executed. Is done.

次に、バイアス制御回路40の電気的構成について図4の回路図に基づいて説明する。   Next, the electrical configuration of the bias control circuit 40 will be described based on the circuit diagram of FIG.

図4において、バイアス制御回路40は大別して、基準電圧回路44と、第1の電圧供給回路45と、第2の電圧供給回路47と、電流検出回路50とを有する。基準電圧回路44にて、定電圧Vccが分圧抵抗44a,44bにより分圧され一定の基準電圧Vaが生成される。   In FIG. 4, the bias control circuit 40 is roughly divided into a reference voltage circuit 44, a first voltage supply circuit 45, a second voltage supply circuit 47, and a current detection circuit 50. In the reference voltage circuit 44, the constant voltage Vcc is divided by the voltage dividing resistors 44a and 44b to generate a constant reference voltage Va.

第1の電圧供給回路45は電圧フォロア回路にて構成され、第1の電圧供給回路45から基準電圧回路44の基準電圧Vaと同じ電圧VaがA/Fセンサ30の一方の端子42に供給される。より具体的には、正側入力端子が各分圧抵抗44a,44bの分圧点に接続されると共に負側入力端子がA/Fセンサ30の一方の端子42に接続された演算増幅器45aと、この演算増幅器45aの出力端子に一端が接続された抵抗45bと、この抵抗45bの他端にそれぞれベースが接続されたNPNトランジスタ45c及びPNPトランジスタ45dとにより構成されている。NPNトランジスタ45cのコレクタは定電圧Vccに接続され、エミッタは電流検出回路50を構成する電流検出抵抗50aを介してA/Fセンサ30の一方の端子42に接続されている。また、PNPトランジスタ45dのエミッタはNPNトランジスタ45cのエミッタに接続され、コレクタはアースされている。   The first voltage supply circuit 45 is configured by a voltage follower circuit, and the same voltage Va as the reference voltage Va of the reference voltage circuit 44 is supplied from the first voltage supply circuit 45 to one terminal 42 of the A / F sensor 30. The More specifically, an operational amplifier 45a having a positive input terminal connected to a voltage dividing point of each of the voltage dividing resistors 44a and 44b and a negative input terminal connected to one terminal 42 of the A / F sensor 30; The resistor 45b has one end connected to the output terminal of the operational amplifier 45a, and an NPN transistor 45c and a PNP transistor 45d each having a base connected to the other end of the resistor 45b. The collector of the NPN transistor 45 c is connected to the constant voltage Vcc, and the emitter is connected to one terminal 42 of the A / F sensor 30 through the current detection resistor 50 a constituting the current detection circuit 50. The emitter of the PNP transistor 45d is connected to the emitter of the NPN transistor 45c, and the collector is grounded.

第2の電圧供給回路47も同様に電圧フォロア回路にて構成され、LPF22の出力電圧Vcと同じ電圧VcがA/Fセンサ30の他方の端子41に供給される。より具体的には、正側入力端子がLPF22の出力に接続されると共に負側入力端子がA/Fセンサ30の他方の端子41に接続された演算増幅器47aと、この演算増幅器47aの出力端子に一端が接続された抵抗47bと、この抵抗47bの他端にそれぞれベースが接続されたNPNトランジスタ47c及びPNPトランジスタ47dとにより構成されている。NPNトランジスタ47cのコレクタは定電圧Vccに接続され、エミッタは抵抗47eを介してA/Fセンサ30の他方の端子41に接続されている。また、PNPトランジスタ47dのエミッタはNPNトランジスタ47cのエミッタに接続され、コレクタはアースされている。
このような構成により、A/Fセンサ30の一方の端子42には常時一定電圧Vaが供給される。そして、LPF22を経由してA/Fセンサ30の他方の端子41に一定電圧Vaよりも低い電圧Vcが印加されると、A/Fセンサ30が正バイアスされる。また、LPF22を経由してA/Fセンサ30の他方の端子41に一定電圧Vaよりも高い電圧Vcが印加されると、A/Fセンサ30が負バイアスされる。
マイコン20はS/H回路70、A/F(酸素濃度)信号検出許可/禁止信号を制御し、A/F信号の安定を図る。即ち、S/H回路70は通常、マイコン20によりサンプル状態に設定され、S/H回路70から現在のA/F信号が出力される。一方、S/H回路70は素子抵抗検出時にはマイコン20によりホールド状態に設定され、S/H回路70からはそれ以前のサンプル状態におけるA/F信号が出力される。また、マイコン20からは通常、A/F信号検出許可信号が出力され、素子抵抗検出時にはA/F信号検出禁止信号が出力される。
Similarly, the second voltage supply circuit 47 is configured by a voltage follower circuit, and the same voltage Vc as the output voltage Vc of the LPF 22 is supplied to the other terminal 41 of the A / F sensor 30. More specifically, an operational amplifier 47a having a positive input terminal connected to the output of the LPF 22 and a negative input terminal connected to the other terminal 41 of the A / F sensor 30, and an output terminal of the operational amplifier 47a The resistor 47b is connected to one end of the resistor 47b, and the NPN transistor 47c and the PNP transistor 47d are connected to the other end of the resistor 47b. The collector of the NPN transistor 47c is connected to the constant voltage Vcc, and the emitter is connected to the other terminal 41 of the A / F sensor 30 via the resistor 47e. The emitter of the PNP transistor 47d is connected to the emitter of the NPN transistor 47c, and the collector is grounded.
With such a configuration, the constant voltage Va is always supplied to one terminal 42 of the A / F sensor 30. When the voltage Vc lower than the constant voltage Va is applied to the other terminal 41 of the A / F sensor 30 via the LPF 22, the A / F sensor 30 is positively biased. Further, when the voltage Vc higher than the constant voltage Va is applied to the other terminal 41 of the A / F sensor 30 via the LPF 22, the A / F sensor 30 is negatively biased.
The microcomputer 20 controls the S / H circuit 70 and the A / F (oxygen concentration) signal detection permission / prohibition signal to stabilize the A / F signal. That is, the S / H circuit 70 is normally set to a sample state by the microcomputer 20, and the current A / F signal is output from the S / H circuit 70. On the other hand, the S / H circuit 70 is set to the hold state by the microcomputer 20 when the element resistance is detected, and the S / H circuit 70 outputs the A / F signal in the previous sample state. The microcomputer 20 normally outputs an A / F signal detection permission signal, and outputs an A / F signal detection prohibition signal when detecting element resistance.

次に、上述のように構成された空燃比検出装置の作用について説明する。   Next, the operation of the air-fuel ratio detection apparatus configured as described above will be described.

図5は、実施の形態の第1実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているマイコン20における制御のメインルーチンを示すフローチャートであり、このメインルーチンはマイコン20への電力供給開始に伴い起動される。   FIG. 5 is a flowchart showing a main routine of control in the microcomputer 20 used in the air-fuel ratio detection apparatus to which the A / F sensor control apparatus according to the first example of the embodiment is applied. Is activated when power supply to the microcomputer 20 is started.

図5において、まず、ステップS100で前回のA/F検出時から所定時間T1が経過しているかが判定される。ここで、所定時間T1は、A/Fの検出周期に相当する時間であって、例えば、2〜4ms程度に設定されるのが適当である。ステップS100の判定条件が成立し、前回のA/F検出時から所定時間T1が経過しているときにはステップS200に移行し、電流検出回路50で検出されたセンサ電流Ip(限界電流)が読込まれ、予めROM内に記憶されている特性マップを用いてその時のセンサ電流Ipに対応する内燃機関10のA/Fが検出される。このとき、図3に示す特性線L1を用いてその時のA/F検出結果に応じた電圧VpがA/Fセンサ30に印加される。   In FIG. 5, first, in step S100, it is determined whether a predetermined time T1 has elapsed since the previous A / F detection. Here, the predetermined time T1 is a time corresponding to an A / F detection cycle, and is suitably set to about 2 to 4 ms, for example. When the determination condition in step S100 is satisfied and the predetermined time T1 has elapsed since the previous A / F detection, the process proceeds to step S200, and the sensor current Ip (limit current) detected by the current detection circuit 50 is read. The A / F of the internal combustion engine 10 corresponding to the sensor current Ip at that time is detected using a characteristic map stored in advance in the ROM. At this time, the voltage Vp corresponding to the A / F detection result at that time is applied to the A / F sensor 30 using the characteristic line L1 shown in FIG.

次に、ステップS300に移行して、前回の素子抵抗検出時から所定時間T2が経過しているかが判定される。ここで、所定時間T2は、素子抵抗の検出周期に相当する時間であって、例えば、内燃機関10の運転状態に応じて選択的に設定され、A/Fの変化が比較的小さい通常時(定常運転時)には2sec、A/Fの急変時(過渡運転時)には128msに設定される。ステップS300の判定条件が成立しないときには、ステップS100〜ステップS300の処理が繰返され、所定時間T1の経過毎にA/Fが検出される。一方、ステップS300の判定条件が成立し、前回の素子抵抗検出時から所定時間T2が経過しているときにはステップS400に移行し、素子抵抗検出処理が実行されたのち、ステップS100に戻り同様の処理が繰返し実行される。   Next, the process proceeds to step S300, and it is determined whether a predetermined time T2 has elapsed since the previous element resistance detection. Here, the predetermined time T2 is a time corresponding to the detection cycle of the element resistance, and is selectively set according to, for example, the operating state of the internal combustion engine 10, and a normal time (A / F change is relatively small). It is set to 2 sec at the time of steady operation and 128 ms at the sudden change of A / F (at the time of transient operation). When the determination condition of step S300 is not satisfied, the processing of step S100 to step S300 is repeated, and the A / F is detected every elapse of the predetermined time T1. On the other hand, when the determination condition in step S300 is satisfied and the predetermined time T2 has elapsed since the previous element resistance detection, the process proceeds to step S400, and after the element resistance detection process is executed, the process returns to step S100 and the same process is performed. Is executed repeatedly.

次に、図5のステップS400における素子抵抗検出処理のサブルーチンを示す図6について説明する。   Next, FIG. 6 showing a subroutine of element resistance detection processing in step S400 of FIG. 5 will be described.

図6において、まず、ステップS401で現時点でのA/Fがリーンであるかが判定される。ステップS401の判定条件が成立し、A/FがリーンであるときにはステップS402に移行し、それまでの印加電圧Vp(A/F検出電圧)に対して負側→正側の順に電圧を変化させる。一方、ステップS401の判定条件が成立せず、A/FがリッチであるときにはステップS403に移行し、それまでの印加電圧Vpに対して正側→負側の順に電圧を変化させる(バイアス指令信号Vrが操作される)。   In FIG. 6, first, in step S401, it is determined whether the current A / F is lean. When the determination condition in step S401 is satisfied and the A / F is lean, the process proceeds to step S402, and the voltage is changed in the order of the negative side to the positive side with respect to the applied voltage Vp (A / F detection voltage) so far. . On the other hand, when the determination condition in step S401 is not satisfied and the A / F is rich, the process proceeds to step S403, and the voltage is changed in order of positive side → negative side with respect to the applied voltage Vp so far (bias command signal). Vr is manipulated).

そして、ステップS402またはステップS403の印加電圧の切換処理ののちステップS404に移行し、電圧変化量ΔVと電流検出回路50で検出されたセンサ電流の変化量ΔIとが読込まれる。次にステップS405に移行して、ΔV,ΔIを用いて素子抵抗Rが算出され(R=ΔV/ΔI)、本サブルーチンを終了する。   Then, after the applied voltage switching process in step S402 or step S403, the process proceeds to step S404, and the voltage change amount ΔV and the sensor current change amount ΔI detected by the current detection circuit 50 are read. In step S405, the element resistance R is calculated using ΔV and ΔI (R = ΔV / ΔI), and this subroutine is finished.

図7(a),(b)はA/Fセンサ30に印加される電圧(LPF22通過後の出力電圧Vc)の波形とその印加電圧に伴ってA/Fセンサ30を流れるセンサ電流の波形とを示す。ここで、A/Fがリーン(A/F=18)のときには、図7(a)に示すように、A/Fセンサ30への印加電圧が変化量ΔVだけ負側に変化され、この電圧変化に対応するセンサ電流の負側への変化量ΔIが検出される。なお、図中の印加電圧=a〔V〕及びセンサ電流=b〔A〕は、図3の点a,bに相当している。また、A/Fがリッチ(A/F=13)のときには、図7(b)に示すように、A/Fセンサ30への印加電圧が変化量ΔVだけ正側に変化され、この電圧変化に対応するセンサ電流の正側への変化量ΔIが検出される。なお、図中の印加電圧=c〔V〕及びセンサ電流=d〔A〕は、図3の点c,dに相当している。   7A and 7B show the waveform of the voltage applied to the A / F sensor 30 (the output voltage Vc after passing through the LPF 22) and the waveform of the sensor current flowing through the A / F sensor 30 according to the applied voltage. Indicates. Here, when A / F is lean (A / F = 18), as shown in FIG. 7A, the voltage applied to the A / F sensor 30 is changed to the negative side by the change amount ΔV, and this voltage A change amount ΔI to the negative side of the sensor current corresponding to the change is detected. The applied voltage = a [V] and sensor current = b [A] in the figure correspond to points a and b in FIG. When the A / F is rich (A / F = 13), as shown in FIG. 7B, the voltage applied to the A / F sensor 30 is changed to the positive side by the change amount ΔV, and this voltage change A change amount ΔI to the positive side of the sensor current corresponding to is detected. Note that applied voltage = c [V] and sensor current = d [A] in the figure correspond to points c and d in FIG.

このとき、リーンであれば負側へ電圧変化、リッチであれば正側へ電圧変化されセンサ電流が求められるため、このセンサ電流が電流検出回路50のダイナミックレンジ(図3参照)を越えることはない。   At this time, if it is lean, the voltage changes to the negative side, and if it is rich, the voltage changes to the positive side and the sensor current is obtained. Therefore, the sensor current does not exceed the dynamic range of the current detection circuit 50 (see FIG. 3). Absent.

一方、このようにして求められた素子抵抗Rは、素子温に対して図8に示す関係を有する。即ち、素子温が小さくなるほど素子抵抗Rが飛躍的に大きくなる関係を有する。素子抵抗R=90ΩはA/Fセンサ30がある程度活性化している温度600℃に対応し、素子抵抗R=30ΩはA/Fセンサ30が十分に活性化している温度700℃に対応している。そして、ヒータ制御に際しては、算出された素子抵抗RとA/Fセンサ30が十分に活性化していると思われる目標抵抗値(例えば、30Ω)との偏差をなくすために必要なヒータ31の通電量が求められ、ヒータ31に対する通電がデューティ比制御される。即ち、素子温フィードバック制御が実施される。   On the other hand, the element resistance R thus obtained has the relationship shown in FIG. 8 with respect to the element temperature. In other words, the element resistance R increases dramatically as the element temperature decreases. The element resistance R = 90Ω corresponds to a temperature 600 ° C. at which the A / F sensor 30 is activated to some extent, and the element resistance R = 30Ω corresponds to a temperature 700 ° C. at which the A / F sensor 30 is sufficiently activated. . In heater control, energization of the heater 31 necessary to eliminate a deviation between the calculated element resistance R and a target resistance value (for example, 30Ω) that the A / F sensor 30 is considered to be sufficiently activated. The amount is obtained, and the current supply to the heater 31 is duty ratio controlled. That is, element temperature feedback control is performed.

次に、実施の形態の第1実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているマイコン20の制御における素子抵抗検出の処理手順を示す図9のフローチャートに基づき、図10のタイムチャートを参照して説明する。なお、以下の実施例の説明におけるタイムチャートでは、横軸における時間の表示が省略されており、図中の期間Tcは素子抵抗の検出周期を表している。   Next, the flowchart of FIG. 9 which shows the process sequence of the element resistance detection in control of the microcomputer 20 used with the air fuel ratio detection apparatus to which the control apparatus of the A / F sensor concerning the 1st Example of embodiment is applied. This will be described with reference to the time chart of FIG. In the time charts in the following description of the embodiments, the display of time on the horizontal axis is omitted, and the period Tc in the figure represents the element resistance detection cycle.

図9において、まず、ステップS411でS/H回路70によるサンプルホールド機能がそれまでのサンプル状態からホールド状態に設定され、現在のA/F信号が保持される(図10の時刻t01)。そして、ステップS412で所定時間T01が経過するまで待って(図10の時刻t01〜時刻t02)、ステップS413に移行し、図6に示す素子抵抗検出処理が実行される。次にステップS414でA/Fセンサ30の出力変動が収まるまでの時間としての所定時間T02が経過するまで待って(図10の時刻t03〜時刻t04)、ステップS415に移行し、S/H回路70によるサンプルホールド機能がホールド状態からサンプル状態に設定されたのち(図10の時刻t04)、本ルーチンを終了する。   In FIG. 9, first, in step S411, the sample / hold function by the S / H circuit 70 is set from the previous sample state to the hold state, and the current A / F signal is held (time t01 in FIG. 10). Then, the process waits until the predetermined time T01 elapses in step S412 (time t01 to time t02 in FIG. 10), proceeds to step S413, and the element resistance detection process shown in FIG. 6 is executed. Next, in step S414, the process waits until a predetermined time T02 as a time until the output fluctuation of the A / F sensor 30 is settled (time t03 to time t04 in FIG. 10), and then proceeds to step S415, where the S / H circuit After the sample hold function 70 is set from the hold state to the sample state (time t04 in FIG. 10), this routine is terminated.

このように、本実施例は、電圧の印加に伴い排ガス中のA/F(酸素濃度)に応じたセンサ電流(電流信号)を出力するA/Fセンサ30の制御装置であって、電圧変化量ΔVに伴う電流変化量ΔIに基づくA/Fセンサ30の素子抵抗Rの検出時には、A/Fセンサ30における電流変化を遮断すると共に、それ以前のA/Fに応じたセンサ電流によるA/F信号を保持するものである。   As described above, the present embodiment is a control device for the A / F sensor 30 that outputs a sensor current (current signal) corresponding to A / F (oxygen concentration) in exhaust gas in accordance with the application of a voltage. When detecting the element resistance R of the A / F sensor 30 based on the current change amount ΔI associated with the amount ΔV, the current change in the A / F sensor 30 is interrupted, and the A / F by the sensor current corresponding to the previous A / F is cut off. Holds the F signal.

つまり、A/Fセンサ30の素子抵抗Rを検出するために、印加電圧を変化させセンサ電流を変化させるのであるが、このときにはA/F信号も変化してしまうため、このときのA/F信号は真のA/F信号ではないことになる。したがって、A/Fセンサ30を用いて素子抵抗Rを検出するときには、A/Fセンサ30における電流変化が遮断され、素子抵抗検出のため電圧変化する以前のA/F信号が保持される。これにより、素子抵抗検出時にあっては、A/F信号は素子抵抗検出タイミング以前のものが保持されるため誤ったA/F信号が用いられることがない。
〈参考例2〉
次に、実施の形態の第2実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているマイコン20の制御における素子抵抗検出の処理手順を示す図11のフローチャートに基づき、図12のタイムチャートを参照して説明する。なお、本実施例の空燃比検出装置の概略構成等は図1乃至図4と同様であり詳細な説明を省略する。
That is, in order to detect the element resistance R of the A / F sensor 30, the applied voltage is changed and the sensor current is changed. At this time, the A / F signal also changes. The signal is not a true A / F signal. Therefore, when the element resistance R is detected using the A / F sensor 30, the current change in the A / F sensor 30 is interrupted, and the A / F signal before the voltage change is held for element resistance detection. Thereby, when detecting the element resistance, the A / F signal is held before the element resistance detection timing, so that an erroneous A / F signal is not used.
<Reference Example 2>
Next, a flowchart of FIG. 11 showing a processing procedure of element resistance detection in the control of the microcomputer 20 used in the air-fuel ratio detection device to which the control device for the A / F sensor according to the second example of the embodiment is applied. This will be described with reference to the time chart of FIG. The schematic configuration and the like of the air-fuel ratio detection apparatus according to this embodiment are the same as those shown in FIGS. 1 to 4 and will not be described in detail.

図11において、まず、ステップS421でA/F(酸素濃度)信号検出許可/禁止信号が許可状態から禁止状態に設定される(図12の時刻t11)。そして、ステップS422で所定時間T11が経過するまで待って(図12の時刻t11〜時刻t12)、ステップS423に移行し、図6に示す素子抵抗検出処理が実行される。次にステップS424でA/Fセンサ30の出力変動が収まるまでの時間としての所定時間T12が経過するまで待って(図12の時刻t13〜時刻t14)、ステップS425に移行し、A/F信号検出許可/禁止信号が禁止状態から許可状態に設定されたのち(図12の時刻t14)、本ルーチンを終了する。   In FIG. 11, first, in step S421, the A / F (oxygen concentration) signal detection permission / prohibition signal is set from the permitted state to the prohibited state (time t11 in FIG. 12). And it waits until predetermined time T11 passes in step S422 (time t11-time t12 of FIG. 12), it transfers to step S423, and the element resistance detection process shown in FIG. 6 is performed. Next, in step S424, the process waits until a predetermined time T12 as a time until the output fluctuation of the A / F sensor 30 is settled (time t13 to time t14 in FIG. 12), then proceeds to step S425, and the A / F signal After the detection permission / prohibition signal is set from the prohibition state to the permission state (time t14 in FIG. 12), this routine ends.

このように、本実施例は、電圧の印加に伴い排ガス中のA/F(酸素濃度)に応じたセンサ電流(電流信号)を出力するA/Fセンサ30の制御装置であって、電圧変化量ΔVに伴う電流変化量ΔIに基づくA/Fセンサ30の素子抵抗Rの検出時には、A/Fセンサ30からのA/Fに応じたセンサ電流によるA/F信号の使用を禁止する信号を出力するものである。   As described above, the present embodiment is a control device for the A / F sensor 30 that outputs a sensor current (current signal) corresponding to A / F (oxygen concentration) in exhaust gas in accordance with the application of a voltage. When detecting the element resistance R of the A / F sensor 30 based on the current change amount ΔI associated with the amount ΔV, a signal for prohibiting the use of the A / F signal by the sensor current according to the A / F from the A / F sensor 30 Output.

つまり、A/Fセンサ30の素子抵抗Rを検出するために、印加電圧を変化させセンサ電流を変化させるのであるが、このときにはA/F信号も変化してしまうため、このときのA/F信号は真のA/F信号ではないことになる。したがって、A/Fセンサ30を用いて素子抵抗Rを検出するときには、A/F信号の使用が禁止される。これにより、素子抵抗検出時にあっては、A/F信号の使用が禁止されるため誤ったA/F信号が用いられることがない。
〈参考例3〉
次に、実施の形態の第3実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているマイコン20の制御における素子抵抗検出の処理手順を示す図13のフローチャートに基づき、図14のタイムチャートを参照して説明する。なお、本実施例の空燃比検出装置の概略構成等は図1乃至図4と同様であり詳細な説明を省略する。また、本実施例では実際のA/F信号がリッチ側からリーン側(右上がり)に変化しているときのみについて説明する。本実施例では、図1に示すように、S/H(サンプルホールド)回路70にLPF(ローパスフィルタ)71を接続しA/F(酸素濃度)信号を出力するような場合、また、A/F信号検出許可/禁止信号によりA/F信号の外部読込みを制御する場合に有効である。
That is, in order to detect the element resistance R of the A / F sensor 30, the applied voltage is changed and the sensor current is changed. At this time, the A / F signal also changes. The signal is not a true A / F signal. Therefore, when the element resistance R is detected using the A / F sensor 30, use of the A / F signal is prohibited. As a result, when detecting the element resistance, the use of the A / F signal is prohibited, so that an erroneous A / F signal is not used.
<Reference Example 3>
Next, the flowchart of FIG. 13 which shows the process sequence of element resistance detection in control of the microcomputer 20 used with the air-fuel ratio detection apparatus to which the A / F sensor control apparatus according to the third example of the embodiment is applied. This will be described with reference to the time chart of FIG. The schematic configuration and the like of the air-fuel ratio detection apparatus according to this embodiment are the same as those shown in FIGS. In this embodiment, only the case where the actual A / F signal changes from the rich side to the lean side (upward to the right) will be described. In this embodiment, as shown in FIG. 1, when an LPF (low-pass filter) 71 is connected to an S / H (sample hold) circuit 70 and an A / F (oxygen concentration) signal is output, This is effective when external reading of the A / F signal is controlled by the F signal detection enable / disable signal.

即ち、図15に示すように、実際のA/F信号が変化しているときには、S/H(サンプルホールド)回路70にてホールド状態が解除されサンプル状態とされた時点で、LPF71の影響によりA/F信号が真値に達していない可能性がある。すると、A/F信号にLPF71による誤差分が重畳され誤検出となる。   That is, as shown in FIG. 15, when the actual A / F signal is changing, the S / H (sample hold) circuit 70 releases the hold state and changes to the sample state. There is a possibility that the A / F signal does not reach the true value. Then, the error due to the LPF 71 is superimposed on the A / F signal, resulting in erroneous detection.

また、図16に示すように、外部接続されたLPFによりなまされたA/F信号に対しA/F信号検出許可/禁止信号のみによりA/F信号を検出すると、A/F信号検出禁止状態からA/F信号検出許可状態とされた時点で、A/F信号が真値に達していない可能性がある。このときにも、A/F信号にLPFによるなまし分が重畳され誤検出となる。   Further, as shown in FIG. 16, when an A / F signal is detected only by an A / F signal detection enable / disable signal with respect to an A / F signal processed by an externally connected LPF, A / F signal detection is prohibited. There is a possibility that the A / F signal does not reach the true value when the A / F signal detection permission state is entered from the state. Also at this time, an error due to LPF is superimposed on the A / F signal, resulting in erroneous detection.

このような不具合に対処するため、図13において、まず、ステップS431でS/H回路70によるサンプルホールド機能がそれまでのサンプル状態からホールド状態に設定され、現在のA/F信号が保持される(図14の時刻t21)。次にステップS432に移行して、A/F(酸素濃度)信号検出許可/禁止信号が許可状態から禁止状態に設定される(図14の時刻t21)。そして、ステップS433で所定時間T21が経過するまで待って(図14の時刻t21〜時刻t22)、ステップS434に移行し、図6に示す素子抵抗検出処理が実行される。次にステップS435でA/Fセンサ30の出力変動が収まるまでの時間としての所定時間T22が経過するまで待って(図14の時刻t23〜時刻t24)、ステップS436に移行し、S/H回路70によるサンプルホールド機能がホールド状態からサンプル状態に設定される(図14の時刻t24)。次にステップS437に移行して、A/F信号に対するLPFによるなまし分の影響がなくなるまでの時間としての所定時間T23が経過するまで待って(図14の時刻t24〜時刻t25)、ステップS438に移行し、A/F信号検出許可/禁止信号が禁止状態から許可状態に設定され(図14の時刻t25)、本ルーチンを終了する。   In order to deal with such a problem, in FIG. 13, first, in step S431, the sample / hold function by the S / H circuit 70 is set to the hold state from the previous sample state, and the current A / F signal is held. (Time t21 in FIG. 14). Next, the process proceeds to step S432, and the A / F (oxygen concentration) signal detection permission / prohibition signal is set from the permitted state to the prohibited state (time t21 in FIG. 14). And it waits until predetermined time T21 passes by step S433 (time t21-time t22 of FIG. 14), transfers to step S434, and the element resistance detection process shown in FIG. 6 is performed. Next, in step S435, the process waits until a predetermined time T22 as a time until the output fluctuation of the A / F sensor 30 is settled (time t23 to time t24 in FIG. 14), proceeds to step S436, and the S / H circuit. The sample hold function 70 is set from the hold state to the sample state (time t24 in FIG. 14). Next, the process proceeds to step S437 and waits until a predetermined time T23 as a time until the influence of the LPF on the A / F signal is eliminated (time t24 to time t25 in FIG. 14), and then step S438. , The A / F signal detection permission / prohibition signal is set from the prohibition state to the permission state (time t25 in FIG. 14), and this routine ends.

このように、本実施例は、電圧の印加に伴い排ガス中のA/F(酸素濃度)に応じたセンサ電流(電流信号)を出力するA/Fセンサ30の制御装置であって、電圧変化量ΔVに伴う電流変化量ΔIに基づくA/Fセンサ30の素子抵抗Rの検出時には、A/Fセンサ30における電流変化を遮断すると共に、それ以前のA/Fに応じたセンサ電流によるA/F信号を保持し、A/Fセンサ30からのA/Fに応じたセンサ電流によるA/F信号の使用を禁止するものである。   As described above, the present embodiment is a control device for the A / F sensor 30 that outputs a sensor current (current signal) corresponding to A / F (oxygen concentration) in exhaust gas in accordance with the application of a voltage. When detecting the element resistance R of the A / F sensor 30 based on the current change amount ΔI associated with the amount ΔV, the current change in the A / F sensor 30 is interrupted, and the A / F by the sensor current corresponding to the previous A / F is cut off. The F signal is held, and the use of the A / F signal by the sensor current corresponding to the A / F from the A / F sensor 30 is prohibited.

つまり、A/Fセンサ30の素子抵抗Rを検出するために、印加電圧を変化させセンサ電流を変化させるのであるが、このときにはA/F信号も変化してしまうため、このときのA/F信号は真のA/F信号ではないことになる。したがって、A/Fセンサ30を用いて素子抵抗Rを検出するときには、A/Fセンサ30における電流変化が遮断され、素子抵抗検出のため電圧変化する以前のA/F信号が保持され、実際のA/F信号に一致するまでの間のA/F信号の使用が禁止される。これにより、素子抵抗検出時にあっては、A/F信号は素子抵抗検出タイミング以前のものが保持され、LPF等による信号のなまし分も考慮され素子抵抗検出中のA/F信号の使用が禁止されるため誤ったA/F信号が用いられることがない。
〈実施例1〉
次に、本発明の実施の形態の第4実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているマイコン20の制御における素子抵抗検出の処理手順を示す図17のフローチャートに基づいて説明する。なお、本実施例の空燃比検出装置の概略構成等は図1乃至図4と同様であり詳細な説明を省略する。
That is, in order to detect the element resistance R of the A / F sensor 30, the applied voltage is changed and the sensor current is changed. At this time, the A / F signal also changes. The signal is not a true A / F signal. Therefore, when the element resistance R is detected using the A / F sensor 30, the current change in the A / F sensor 30 is interrupted, and the A / F signal before the voltage change is held for detecting the element resistance. Use of the A / F signal until it matches the A / F signal is prohibited. As a result, when the element resistance is detected, the A / F signal is held before the element resistance detection timing, and the use of the A / F signal during the element resistance detection is performed in consideration of the smoothing of the signal by LPF or the like. Since it is prohibited, an erroneous A / F signal is not used.
<Example 1>
Next, a diagram showing a process procedure of element resistance detection in the control of the microcomputer 20 used in the air-fuel ratio detection device to which the A / F sensor control device according to the fourth example of the embodiment of the present invention is applied. This will be described based on the flowchart of FIG. The schematic configuration and the like of the air-fuel ratio detection apparatus according to this embodiment are the same as those shown in FIGS. 1 to 4 and will not be described in detail.

まず、図18を参照して、マイコン20の処理タイミングにおける処理内容と負荷について説明する。   First, with reference to FIG. 18, the processing content and load at the processing timing of the microcomputer 20 will be described.

図18において、マイコン20によりA/Fセンサ30を用いて、本来の限界電流(A/F)検出処理に加え、素子抵抗検出処理及び素子ヒータ制御処理を実行するためには、それぞれ所定の処理時間が必要である。即ち、処理内容“0”として示すように〔限界電流(A/F)検出処理〕と〔素子抵抗検出処理〕と〔素子ヒータ制御処理〕とが同一の処理タイミングで実行される場合にはマイコン20の負荷が最も大きい。   In FIG. 18, in order to execute the element resistance detection process and the element heater control process in addition to the original limit current (A / F) detection process using the A / F sensor 30 by the microcomputer 20, predetermined processes are performed. I need time. In other words, as shown as “0”, the “limit current (A / F) detection process”, “element resistance detection process”, and “element heater control process” are executed at the same processing timing. A load of 20 is the largest.

これに対して、処理内容“2”として示す〔限界電流(A/F)検出処理〕と〔素子抵抗検出処理〕とが同一の処理タイミングで実行される場合、または処理内容“3”として示す〔限界電流(A/F)検出処理〕と〔素子ヒータ制御処理〕とが同一の処理タイミングで実行される場合のマイコン20の負荷は、処理内容“1”として示す〔限界電流(A/F)検出処理〕のみが実行される場合よりは当然大きいが処理内容“0”の場合よりも小さくできる。このように、空燃比検出装置で使用されているマイコン20で最も早い処理タイミングで実行が必要な処理を基準にしてその他の処理を異なる処理タイミングにて実行できるように平滑化することでマイコン20の処理負荷を押さえることができる。   On the other hand, when [limit current (A / F) detection processing] and [element resistance detection processing] shown as processing content “2” are executed at the same processing timing, or shown as processing content “3” The load of the microcomputer 20 when the [limit current (A / F) detection process] and the [element heater control process] are executed at the same processing timing is indicated as the processing content “1” [limit current (A / F ) Detection processing] is naturally larger than the case where only the processing is executed, but can be smaller than the case where the processing content is “0”. In this way, the microcomputer 20 is smoothed so that other processes can be executed at different process timings based on the processes that need to be executed at the earliest process timing in the microcomputer 20 used in the air-fuel ratio detection apparatus. Can reduce the processing load.

具体的には、図17において、まず、ステップS1100で制御開始初期の所定時間T32,T33が設定される。次にステップS1200に移行して、前回のA/F検出時から所定時間T31が経過しているかが判定される。この所定時間T31は、A/Fの検出周期に相当する時間であり、例えば、最も早い処理タイミングのときには4ms程度である。ステップS1200で所定時間T31が経過するとステップS1300に移行し、図5のステップS200と同様な限界電流(A/F)検出処理として、電流検出回路50で検出されたセンサ電流Ip(限界電流)が読込まれ、予めROM内に記憶されている特性マップを用いてその時のセンサ電流Ipに対応する内燃機関10のA/Fが検出される。このとき、図3に示す特性線L1を用いてその時のA/F検出結果に応じた電圧VpがA/Fセンサ30に印加される。   Specifically, in FIG. 17, first, predetermined times T32 and T33 at the beginning of control are set in step S1100. Next, the process proceeds to step S1200, where it is determined whether a predetermined time T31 has elapsed since the previous A / F detection. The predetermined time T31 is a time corresponding to the A / F detection cycle, and is, for example, about 4 ms at the earliest processing timing. When the predetermined time T31 elapses in step S1200, the process proceeds to step S1300, and the sensor current Ip (limit current) detected by the current detection circuit 50 is detected as the limit current (A / F) detection process similar to step S200 in FIG. The A / F of the internal combustion engine 10 corresponding to the sensor current Ip at that time is detected using a characteristic map that is read and stored in advance in the ROM. At this time, the voltage Vp corresponding to the A / F detection result at that time is applied to the A / F sensor 30 using the characteristic line L1 shown in FIG.

次に、ステップS1400に移行して、所定時間T32が経過しているかが判定される。この所定時間T32は、素子抵抗の検出周期に相当する時間であり、制御開始初期では所定時間T31と同じ時間に設定され、A/Fセンサ30の昇温活性化後では例えば、128msに設定される。ステップS1400で所定時間T32が経過しているときには、ステップS1500に移行し、図6に示す素子抵抗検出処理が実行される。なお、ステップS1400で所定時間T32が経過していないときには、ステップS1500がスキップされる。次にステップS1600に移行し、所定時間T33が経過しているかが判定される。この所定時間T33は、素子ヒータの制御周期に相当する時間であり、制御開始初期では所定時間T31の2倍の時間に設定され、A/Fセンサ30の昇温活性化後では例えば、128msに設定される。なお、所定時間T32と所定時間T33とは同じ128msであるが、素子抵抗検出処理と素子ヒータ制御処理とが同一の処理タイミングとならないように予め少しずらしてある。ステップS1600で所定時間T33が経過しているときには、ステップS1700に移行し、A/Fセンサ30を活性化温度に保持するためヒータ31に供給する電力を制御する素子ヒータ制御処理が実行される。なお、ステップS1600で所定時間T33が経過していないときには、ステップS1700がスキップされたのち、ステップS1200に戻り同様の処理が繰返し実行される。   Next, the process proceeds to step S1400, and it is determined whether the predetermined time T32 has elapsed. This predetermined time T32 is a time corresponding to the detection cycle of the element resistance, and is set to the same time as the predetermined time T31 at the beginning of control start, and set to, for example, 128 ms after the temperature increase activation of the A / F sensor 30. The When the predetermined time T32 has elapsed in step S1400, the process proceeds to step S1500, and the element resistance detection process shown in FIG. 6 is executed. If the predetermined time T32 has not elapsed in step S1400, step S1500 is skipped. Next, the process proceeds to step S1600, and it is determined whether the predetermined time T33 has elapsed. This predetermined time T33 is a time corresponding to the control cycle of the element heater, and is set to twice the predetermined time T31 at the beginning of the control, and is set to, for example, 128 ms after the temperature increase activation of the A / F sensor 30. Is set. The predetermined time T32 and the predetermined time T33 are the same 128 ms, but are slightly shifted in advance so that the element resistance detection process and the element heater control process do not have the same processing timing. When the predetermined time T33 has elapsed in step S1600, the process proceeds to step S1700, and an element heater control process for controlling the power supplied to the heater 31 in order to maintain the A / F sensor 30 at the activation temperature is executed. When the predetermined time T33 has not elapsed in step S1600, step S1700 is skipped, and then the process returns to step S1200 and the same process is repeatedly executed.

このように、本実施例は、電圧の印加に伴い排ガス中のA/F(酸素濃度)に応じたセンサ電流(電流信号)を出力するA/Fセンサ30の制御装置であって、電圧変化量ΔVに伴う電流変化量ΔIに基づきA/Fセンサ30の素子抵抗Rを検出するための処理とA/Fセンサ30を昇温するための処理との実行タイミングを分散するものである。   As described above, the present embodiment is a control device for the A / F sensor 30 that outputs a sensor current (current signal) corresponding to A / F (oxygen concentration) in exhaust gas in accordance with the application of a voltage. The execution timing of the process for detecting the element resistance R of the A / F sensor 30 and the process for raising the temperature of the A / F sensor 30 is distributed based on the current change amount ΔI accompanying the amount ΔV.

したがって、最も早い処理タイミングで実行が必要なA/F検出処理を基準にしてその他の素子抵抗検出処理や素子ヒータ制御処理が異なる処理タイミングにて実行できるように平滑化されるため、マイコン20の処理負荷を押さえることができる。
〈参考例4〉
次に、実施の形態の第5実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているマイコン20の制御における素子抵抗検出の処理手順を示す図19のフローチャートに基づき、図20のタイムチャートを参照して説明する。なお、図20(a)は本実施例の作用を表し、図20(b)は本実施例の変化量制限を加えない場合を表す比較例である。また、本実施例の空燃比検出装置の概略構成等は図1乃至図4と同様であり詳細な説明を省略する。
Therefore, the microcomputer 20 is smoothed so that other element resistance detection processes and element heater control processes can be executed at different process timings based on the A / F detection process that needs to be executed at the earliest process timing. Processing load can be reduced.
<Reference Example 4>
Next, the flowchart of FIG. 19 which shows the process sequence of element resistance detection in control of the microcomputer 20 used with the air fuel ratio detection apparatus to which the control apparatus of the A / F sensor concerning the 5th Example of embodiment is applied. This will be described with reference to the time chart of FIG. 20A shows the operation of this embodiment, and FIG. 20B is a comparative example showing the case where the change amount limitation of this embodiment is not added. The schematic configuration of the air-fuel ratio detection device of this embodiment is the same as that shown in FIGS. 1 to 4, and a detailed description thereof will be omitted.

図19において、まず、ステップS441で図6に示す素子抵抗検出処理が実行され、素子抵抗Rが算出される。次にステップS442に移行し、A/Fセンサ30の昇温中であるかが判定される。ステップS442の判定条件が成立し、A/Fセンサ30の昇温中であるときにはステップS443に移行し、素子抵抗検出値の変化量制限値dRがdR0 (例えば、50Ω)に設定される(図20(a)参照)。一方、ステップS442の判定条件が成立せず、A/Fセンサ30の昇温終了後、即ち、A/Fセンサ30が活性化温度に達しているときにはステップS444に移行し、素子抵抗検出値の変化量制限値dRが昇温中のdR0より小さなdR1(例えば、10Ω)に設定される(図20(a)参照)。ステップS443またはステップS444の処理ののちステップS445に移行し、前回の素子抵抗からステップS441で算出された今回の素子抵抗Rを減算した値の絶対値が変化量制限値dR以下であるかが判定される。ステップS445の判定条件が成立せず絶対値が変化量制限値dRを越えているときには、ステップS446に移行し、今回の素子抵抗Rが前回の素子抵抗から変化量制限値dRを越えて大きいときには、前回の素子抵抗に変化量制限値dRを加算した抵抗値が今回の素子抵抗Rに置換えられ、また、今回の素子抵抗Rが前回の素子抵抗から変化量制限値dRを越えて小さいときには、前回の素子抵抗から変化量制限値dRを減算した抵抗値が今回の素子抵抗Rに置換えられたのち、本ルーチンを終了する。一方、ステップS445の判定条件が成立し絶対値が変化量制限値dR以下であるときには、ステップS446をスキップしステップS441で算出された今回の素子抵抗Rそのままとして本ルーチンを終了する。   In FIG. 19, first, the element resistance detection process shown in FIG. 6 is executed in step S441, and the element resistance R is calculated. Next, the process proceeds to step S442, and it is determined whether the temperature of the A / F sensor 30 is increasing. When the determination condition in step S442 is satisfied and the temperature of the A / F sensor 30 is increasing, the process proceeds to step S443, and the change amount limit value dR of the element resistance detection value is set to dR0 (for example, 50Ω) (FIG. 20 (a)). On the other hand, the determination condition in step S442 is not satisfied, and after the temperature rise of the A / F sensor 30 is completed, that is, when the A / F sensor 30 has reached the activation temperature, the process proceeds to step S444, where the element resistance detection value The change amount limit value dR is set to dR1 (for example, 10Ω) smaller than dR0 during temperature rise (see FIG. 20A). After the processing of step S443 or step S444, the process proceeds to step S445, and it is determined whether the absolute value of the value obtained by subtracting the current element resistance R calculated in step S441 from the previous element resistance is equal to or less than the variation limit value dR. Is done. When the determination condition in step S445 is not satisfied and the absolute value exceeds the variation limit value dR, the process proceeds to step S446, and when the current element resistance R is larger than the variation limit value dR from the previous element resistance. When the resistance value obtained by adding the variation limit value dR to the previous element resistance is replaced with the current element resistance R, and when the current element resistance R is smaller than the variation limit value dR from the previous element resistance, After the resistance value obtained by subtracting the variation limit value dR from the previous element resistance is replaced with the current element resistance R, this routine is terminated. On the other hand, when the determination condition in step S445 is satisfied and the absolute value is equal to or smaller than the change amount limit value dR, step S446 is skipped, and the current element resistance R calculated in step S441 is left as it is, and this routine is terminated.

このように、本実施例は、電圧の印加に伴い排ガス中のA/F(酸素濃度)に応じたセンサ電流(電流信号)を出力するA/Fセンサ30の制御装置であって、電圧変化量ΔVに伴う電流変化量ΔIに基づきA/Fセンサ30で検出される素子抵抗Rに対する変化量を制限するものである。   As described above, the present embodiment is a control device for the A / F sensor 30 that outputs a sensor current (current signal) corresponding to A / F (oxygen concentration) in exhaust gas in accordance with the application of a voltage. The change amount with respect to the element resistance R detected by the A / F sensor 30 is limited based on the current change amount ΔI accompanying the amount ΔV.

したがって、A/Fセンサ30の素子抵抗Rの変化が許容範囲の変化量、即ち、図20(b)から図20(a)に表されるように制限され、A/Fセンサ30による制御の実行範囲を正常範囲に納めることができる。つまり、A/Fセンサ30の素子抵抗検出時において、センサ信号が微小信号であることで内燃機関の運転状態、センサ信号の配線状態等からノイズが重畳され、検出された素子抵抗値が真値と大きく異なることが防止される。即ち、A/Fセンサ30の素子抵抗変化が所定の範囲の変化量までに制限されることで正常な制御範囲を逸脱しないようにできる。そして、微小な変化による影響を受けないため正常な素子抵抗の変化による制御には影響を与えることがなく、検出された素子抵抗に基づく素子ヒータ制御等で求める応答性が得られる。   Accordingly, the change in the element resistance R of the A / F sensor 30 is limited as shown in FIG. 20B to FIG. 20A, and the control of the A / F sensor 30 is controlled. The execution range can be kept within the normal range. That is, when the element resistance of the A / F sensor 30 is detected, noise is superimposed from the operating state of the internal combustion engine, the wiring state of the sensor signal, etc. because the sensor signal is a minute signal, and the detected element resistance value is a true value. Is greatly different from That is, the change in the element resistance of the A / F sensor 30 is limited to a change amount within a predetermined range, so that it does not deviate from the normal control range. And, since it is not affected by a minute change, it does not affect the control due to a normal change in element resistance, and the response required by element heater control based on the detected element resistance can be obtained.

また、本実施例は、変化量制限値dRを所定の条件に基づき変更するものである。したがって、A/Fセンサ30の素子抵抗Rを素子使用状態に応じて適切な変化量の許容範囲によって丸めることができる。このため、素子抵抗Rの変化量制限値dR0,dR1 をA/Fセンサ30の昇温動作に限らず、例えば、内燃機関10の運転状態により変更してA/Fセンサ30に対して安定した制御を実行させることができる。   In the present embodiment, the change amount limit value dR is changed based on a predetermined condition. Therefore, the element resistance R of the A / F sensor 30 can be rounded by an appropriate variation amount allowable range according to the element use state. For this reason, the change amount limit values dR0 and dR1 of the element resistance R are not limited to the temperature raising operation of the A / F sensor 30, but are changed depending on the operating state of the internal combustion engine 10, for example, and stabilized with respect to the A / F sensor 30. Control can be executed.

そして、本実施例は、変化量制限値dRをA/Fセンサ30の昇温中では大きく設定し、A/Fセンサ30の昇温終了後では小さく設定するものである。即ち、昇温中と昇温終了後でA/Fセンサ30の素子抵抗Rに対する変化量の許容範囲を変えることで、A/Fセンサ30に要求されている早期活性化を実現させながら安定した制御を実行させることができる。
〈参考例5〉
次に、実施の形態の第6実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているマイコン20の制御における素子抵抗検出の処理手順を示す図21のフローチャートに基づき、図22のタイムチャートを参照して説明する。なお、本実施例の空燃比検出装置の概略構成等は図1乃至図4と同様であり詳細な説明を省略する。
In this embodiment, the variation limit value dR is set to be large during the temperature increase of the A / F sensor 30, and is set to be small after the temperature increase of the A / F sensor 30 is completed. In other words, by changing the allowable range of the change amount with respect to the element resistance R of the A / F sensor 30 during the temperature rise and after the temperature rise is completed, the early activation required for the A / F sensor 30 is realized and stabilized. Control can be executed.
<Reference Example 5>
Next, the flowchart of FIG. 21 which shows the process sequence of the element resistance detection in control of the microcomputer 20 used with the air fuel ratio detection apparatus to which the control apparatus of the A / F sensor concerning the 6th Example of embodiment is applied. This will be described with reference to the time chart of FIG. The schematic configuration and the like of the air-fuel ratio detection apparatus according to this embodiment are the same as those shown in FIGS. 1 to 4 and will not be described in detail.

図21において、まず、ステップS451で図6に示す素子抵抗検出処理が実行され、素子抵抗Rが算出される。次にステップS452に移行し、A/Fセンサ30の昇温中であるかが判定される。ステップS452の判定条件が成立し、A/Fセンサ30の昇温中であるときにはステップS453に移行し、LPF(ローパスフィルタ)のカットオフ周波数dfcがdfc0に設定される(図22に示す昇温中における素子抵抗Rのやや大きな変動参照)。一方、ステップS452の判定条件が成立せず、A/Fセンサ30の昇温終了後、即ち、A/Fセンサ30が活性化温度に達しているときにはステップS454に移行し、LPFのカットオフ周波数dfcがdfc1に設定される(図22に示す昇温終了後における素子抵抗Rの小さな変動参照)。ステップS453またはステップS454の処理ののちステップS455に移行し、ステップS451で算出された素子抵抗RがLPF処理後における素子抵抗Rに置換えられたのち、本ルーチンを終了する。   In FIG. 21, first, the element resistance detection process shown in FIG. 6 is executed in step S451, and the element resistance R is calculated. Next, the process proceeds to step S452, and it is determined whether the temperature of the A / F sensor 30 is being increased. When the determination condition in step S452 is satisfied and the temperature of the A / F sensor 30 is increasing, the process proceeds to step S453, where the cut-off frequency dfc of the LPF (low-pass filter) is set to dfc0 (temperature increase shown in FIG. (Refer to the somewhat large fluctuation of the element resistance R in the inside). On the other hand, after the determination condition of step S452 is not satisfied and the temperature increase of the A / F sensor 30 is completed, that is, when the A / F sensor 30 has reached the activation temperature, the process proceeds to step S454 and the cutoff frequency of the LPF. dfc is set to dfc1 (refer to the small variation in element resistance R after the temperature rise shown in FIG. 22). After the process of step S453 or step S454, the process proceeds to step S455. After the element resistance R calculated in step S451 is replaced with the element resistance R after the LPF process, this routine is finished.

このように、本実施例は、電圧の印加に伴い排ガス中のA/F(酸素濃度)に応じたセンサ電流(電流信号)を出力するA/Fセンサ30の制御装置であって、電圧変化量ΔVに伴う電流変化量ΔIに基づきA/Fセンサ30で検出される素子抵抗Rに対し、LPF(ローパスフィルタ)を通過させるものである。   As described above, the present embodiment is a control device for the A / F sensor 30 that outputs a sensor current (current signal) corresponding to A / F (oxygen concentration) in exhaust gas in accordance with the application of a voltage. An LPF (low-pass filter) is passed through the element resistance R detected by the A / F sensor 30 based on the current change amount ΔI accompanying the amount ΔV.

したがって、A/Fセンサ30の素子抵抗Rの変化が許容範囲の変化量となるように制限され、A/Fセンサ30による制御の実行範囲を正常範囲に納めることができる。つまり、A/Fセンサ30の素子抵抗検出時において、センサ信号が微小信号であることで内燃機関の運転状態、センサ信号の配線状態等からノイズが重畳され、検出された素子抵抗値が真値と大きく異なることが防止される。即ち、A/Fセンサ30の素子抵抗変化に対して十分な応答性を持つLPFを通過させることで、素子抵抗変化が正常な制御範囲を逸脱しないようにできる。そして、微小な変化による影響を受けないため正常な素子抵抗の変化による制御には影響を与えることがなく、検出された素子抵抗に基づく素子ヒータ制御等で求める応答性が得られる。   Therefore, the change in the element resistance R of the A / F sensor 30 is limited to be within the allowable range, and the execution range of the control by the A / F sensor 30 can be kept within the normal range. That is, when the element resistance of the A / F sensor 30 is detected, noise is superimposed from the operating state of the internal combustion engine, the wiring state of the sensor signal, etc. because the sensor signal is a minute signal, and the detected element resistance value is a true value. Is greatly different from That is, by passing an LPF having sufficient responsiveness to the element resistance change of the A / F sensor 30, the element resistance change can be prevented from deviating from the normal control range. And, since it is not affected by a minute change, it does not affect the control due to a normal change in element resistance, and the response required by element heater control based on the detected element resistance can be obtained.

また、本実施例は、LPF(ローパスフィルタ)のカットオフ周波数dfcを所定の条件に基づき変更するものである。したがって、A/Fセンサ30の素子抵抗Rが素子使用状態に応じて正常な素子抵抗変化に対して十分な応答性を持つようにLPFのカットオフ周波数を変化させる。即ち、素子抵抗検出で通過されるLPFのカットオフ周波数dfc0,dfc1をA/Fセンサ30の昇温状態に限らず、例えば、内燃機関10の運転状態により変更される。これにより、A/Fセンサ30に対して安定した制御を実行させることができる。   In this embodiment, the cutoff frequency dfc of the LPF (low-pass filter) is changed based on a predetermined condition. Therefore, the cut-off frequency of the LPF is changed so that the element resistance R of the A / F sensor 30 has sufficient responsiveness to a normal element resistance change in accordance with the element use state. That is, the cut-off frequencies dfc0 and dfc1 of the LPF that are passed through the element resistance detection are not limited to the temperature rising state of the A / F sensor 30, but are changed depending on, for example, the operating state of the internal combustion engine 10. Thereby, stable control can be executed on the A / F sensor 30.

そして、本実施例は、LPF(ローパスフィルタ)のカットオフ周波数dfcをA/Fセンサ30の昇温中では高く設定し、A/Fセンサ30の昇温終了後では低く設定するものである。即ち、A/Fセンサ30の昇温中の素子抵抗変化に対し十分な応答性を持つLPFとA/Fセンサ30の昇温終了後の素子抵抗変化に対し十分な応答性を持つLPFとを昇温中と昇温終了後で切換えることで、A/Fセンサ30に要求されている早期活性化を実現させながら安定した制御を実行させることができる。
〈参考例6〉
次に、実施の形態の第7実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているマイコン20の制御における素子抵抗検出の処理手順を示す図23のフローチャートに基づき、図24のタイムチャートを参照して説明する。なお、本実施例の空燃比検出装置の概略構成等は図1乃至図4と同様であり詳細な説明を省略する。
In this embodiment, the cutoff frequency dfc of the LPF (low-pass filter) is set high during the temperature rise of the A / F sensor 30 and is set low after the temperature rise of the A / F sensor 30 is completed. That is, an LPF having sufficient responsiveness to a change in element resistance during temperature rise of the A / F sensor 30 and an LPF having sufficient responsiveness to a change in element resistance after the temperature rise of the A / F sensor 30 are obtained. Switching between during the temperature rise and after the temperature rise is completed, it is possible to execute stable control while realizing the early activation required for the A / F sensor 30.
<Reference Example 6>
Next, the flowchart of FIG. 23 which shows the process sequence of the element resistance detection in control of the microcomputer 20 used with the air fuel ratio detection apparatus to which the control apparatus of the A / F sensor concerning 7th Example of embodiment is applied. This will be described with reference to the time chart of FIG. The schematic configuration and the like of the air-fuel ratio detection apparatus according to this embodiment are the same as those shown in FIGS. 1 to 4 and will not be described in detail.

図23において、まず、ステップS461で図6に示す素子抵抗検出処理が実行され、素子抵抗Rが算出される。次にステップS462に移行し、A/Fセンサ30の昇温中であるかが判定される。ステップS462の判定条件が成立し、A/Fセンサ30の昇温中であるときにはステップS463に移行し、素子抵抗検出値の変化量制限値dRがdR0(例えば、50Ω)に設定される(図24に示す昇温中における素子抵抗Rのやや大きな変動参照)。一方、ステップS462の判定条件が成立せず、A/Fセンサ30の昇温終了後、即ち、A/Fセンサ30が活性化温度に達しているときにはステップS464に移行し、素子抵抗検出値の変化量制限値dRが昇温中のdR0より小さなdR1(例えば、10Ω)に設定される(図24に示す昇温中における素子抵抗Rの小さな変動参照)。ステップS463またはステップS464の処理ののちステップS465に移行し、前回の素子抵抗からステップS461で算出された今回の素子抵抗Rを減算した値の絶対値が変化量制限値dR以下であるかが判定される。ステップS465の判定条件が成立せず絶対値が変化量制限値dRを越えているときには、ステップS466に移行し、今回の素子抵抗Rが前回の素子抵抗から変化量制限値dRを越えて大きいときには、前回の素子抵抗に変化量制限値dRを加算した抵抗値が今回の素子抵抗Rに置換えられ、また、今回の素子抵抗Rが前回の素子抵抗から変化量制限値dRを越えて小さいときには、前回の素子抵抗から変化量制限値dRを減算した抵抗値が今回の素子抵抗Rに置換えられる。一方、ステップS465の判定条件が成立し絶対値が変化量制限値dR以下であるときには、ステップS466をスキップしステップS461で算出された今回の素子抵抗Rそのままとされる。次にステップS467に移行して、算出された素子抵抗RがLPF処理後における素子抵抗Rに置換えられたのち、本ルーチンを終了する。   In FIG. 23, first, the element resistance detection process shown in FIG. 6 is executed in step S461, and the element resistance R is calculated. Next, the process proceeds to step S462, and it is determined whether the temperature of the A / F sensor 30 is being increased. When the determination condition in step S462 is satisfied and the temperature of the A / F sensor 30 is rising, the process proceeds to step S463, and the change amount limit value dR of the element resistance detection value is set to dR0 (for example, 50Ω) (FIG. (Refer to the somewhat large fluctuation of the element resistance R during the temperature rise shown in 24). On the other hand, the determination condition of step S462 is not satisfied, and after the temperature increase of the A / F sensor 30 is completed, that is, when the A / F sensor 30 has reached the activation temperature, the process proceeds to step S464, and the element resistance detection value The variation limit value dR is set to dR1 (for example, 10Ω) smaller than dR0 during temperature rise (see the small variation in element resistance R during temperature rise shown in FIG. 24). After the process of step S463 or step S464, the process proceeds to step S465, and it is determined whether the absolute value of the value obtained by subtracting the current element resistance R calculated in step S461 from the previous element resistance is equal to or less than the variation limit value dR. Is done. When the determination condition of step S465 is not satisfied and the absolute value exceeds the variation limit value dR, the process proceeds to step S466, and when the current element resistance R is larger than the variation limit value dR from the previous element resistance. When the resistance value obtained by adding the variation limit value dR to the previous element resistance is replaced with the current element resistance R, and when the current element resistance R is smaller than the variation limit value dR from the previous element resistance, The resistance value obtained by subtracting the variation limit value dR from the previous element resistance is replaced with the current element resistance R. On the other hand, when the determination condition in step S465 is satisfied and the absolute value is equal to or less than the change amount limit value dR, step S466 is skipped and the current element resistance R calculated in step S461 is left as it is. Next, the process proceeds to step S467, and after the calculated element resistance R is replaced with the element resistance R after the LPF processing, this routine is finished.

このように、本実施例は、電圧の印加に伴い排ガス中のA/F(酸素濃度)に応じたセンサ電流(電流信号)を出力するA/Fセンサ30の制御装置であって、電圧変化量ΔVに伴う電流変化量ΔIに基づきA/Fセンサ30で検出される素子抵抗Rに対する変化量を制限すると共に、LPF(ローパスフィルタ)を通過させるものである。   As described above, the present embodiment is a control device for the A / F sensor 30 that outputs a sensor current (current signal) corresponding to A / F (oxygen concentration) in exhaust gas in accordance with the application of a voltage. The amount of change with respect to the element resistance R detected by the A / F sensor 30 is limited based on the amount of current change ΔI accompanying the amount ΔV, and the LPF (low-pass filter) is passed.

したがって、A/Fセンサ30の素子抵抗Rの変化が許容範囲の変化量となるように制限され、かつLPF処理されるためA/Fセンサ30による制御の実行範囲を正常範囲に納めることができる。つまり、A/Fセンサ30の素子抵抗検出時において、センサ信号が微小信号であることで内燃機関の運転状態、センサ信号の配線状態等からノイズが重畳され、検出された素子抵抗値が真値と大きく異なることが防止される。即ち、A/Fセンサ30の素子抵抗変化が所定の範囲の変化量までに制限され、素子抵抗変化に対して十分な応答性を持つLPF処理されることで正常な制御範囲を逸脱しないようにできる。そして、微小な変化による影響を受けないため正常な素子抵抗の変化による制御には影響を与えることがなく、検出された素子抵抗に基づく素子ヒータ制御等で求める応答性が得られる。
〈参考例7〉
次に、実施の形態の第8実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているマイコン20の制御における素子抵抗検出の処理手順を示す図25のフローチャートに基づき、図26のタイムチャートを参照して説明する。なお、本実施例の空燃比検出装置の概略構成等は図1乃至図4と同様であり詳細な説明を省略する。
Accordingly, since the change in the element resistance R of the A / F sensor 30 is limited to the allowable range, and the LPF process is performed, the execution range of the control by the A / F sensor 30 can be kept within the normal range. . That is, when the element resistance of the A / F sensor 30 is detected, noise is superimposed from the operating state of the internal combustion engine, the wiring state of the sensor signal, etc. because the sensor signal is a minute signal, and the detected element resistance value is a true value. Is greatly different from That is, the change in the element resistance of the A / F sensor 30 is limited to a change amount within a predetermined range, and LPF processing with sufficient response to the element resistance change is performed so as not to deviate from the normal control range. it can. And, since it is not affected by a minute change, it does not affect the control due to a normal change in element resistance, and the response required by element heater control based on the detected element resistance can be obtained.
<Reference Example 7>
Next, the flowchart of FIG. 25 which shows the process sequence of the element resistance detection in control of the microcomputer 20 used with the air fuel ratio detection apparatus to which the control apparatus of the A / F sensor concerning the 8th Example of embodiment is applied. This will be described with reference to the time chart of FIG. The schematic configuration and the like of the air-fuel ratio detection apparatus according to this embodiment are the same as those shown in FIGS. 1 to 4 and will not be described in detail.

図25において、まず、ステップS471で図6に示す素子抵抗検出処理が実行され、素子抵抗Rが算出される。次にステップS472に移行し、今回検出された素子抵抗と(n−1)回前までの素子抵抗とのn個の素子抵抗が平均化される(図26に示す素子抵抗Rの所定幅の小さな変動参照)。次にステップS473に移行して、(n−1)回前の素子抵抗が消去され、代わりに今回検出された素子抵抗が記憶される。次にステップS474に移行して、ステップS472で平均化され求められた値が素子抵抗Rxに置換えられ、本ルーチンを終了する。   25, first, in step S471, the element resistance detection process shown in FIG. 6 is executed, and the element resistance R is calculated. Next, the process proceeds to step S472, and the n element resistances of the element resistance detected this time and the element resistances up to (n−1) times before are averaged (the predetermined width of the element resistance R shown in FIG. 26). See small variations). Next, the process proceeds to step S473, where the element resistance of (n-1) times before is erased, and the element resistance detected this time is stored instead. Next, the process proceeds to step S474, the value obtained by averaging in step S472 is replaced with the element resistance Rx, and this routine is terminated.

このように、本実施例は、電圧の印加に伴い排ガス中のA/F(酸素濃度)に応じたセンサ電流(電流信号)を出力するA/Fセンサ30の制御装置であって、電圧変化量ΔVに伴う電流変化量ΔIに基づきA/Fセンサ30で検出される複数の素子抵抗Rを平均化するものである。   As described above, the present embodiment is a control device for the A / F sensor 30 that outputs a sensor current (current signal) corresponding to A / F (oxygen concentration) in exhaust gas in accordance with the application of a voltage. A plurality of element resistances R detected by the A / F sensor 30 are averaged based on the current change amount ΔI accompanying the amount ΔV.

したがって、A/Fセンサ30の素子抵抗Rの変化が平均化され、異常データの影響が押さえられるためA/Fセンサ30による制御の実行範囲を正常範囲に納めることができる。つまり、A/Fセンサ30の素子抵抗検出時において、センサ信号が微小信号であることで内燃機関の運転状態、センサ信号の配線状態等からノイズが重畳され、検出された素子抵抗値が真値と大きく異なることが防止される。即ち、A/Fセンサ30の素子抵抗変化が平均化されることで正常な制御範囲を逸脱しないようにできる。そして、微小な変化による影響を受けないため正常な素子抵抗の変化による制御には影響を与えることがなく、検出された素子抵抗に基づく素子ヒータ制御等で求める応答性が得られる。
〈参考例8〉
次に、実施の形態の第9実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているマイコン20の制御における素子抵抗検出後にA/Fセンサ30に対する印加電圧演算の処理手順を示す図27のフローチャートに基づき、図28のタイムチャートを参照して説明する。なお、図28(a)は本実施例の作用を表し、図28(b)は本実施例のマップ選択範囲に制限を加えない場合を表す比較例である。また、本実施例の空燃比検出装置の概略構成等は図1乃至図4と同様であり詳細な説明を省略する。
Therefore, changes in the element resistance R of the A / F sensor 30 are averaged, and the influence of abnormal data is suppressed, so that the execution range of control by the A / F sensor 30 can be kept within the normal range. That is, when the element resistance of the A / F sensor 30 is detected, noise is superimposed from the operating state of the internal combustion engine, the wiring state of the sensor signal, etc. because the sensor signal is a minute signal, and the detected element resistance value is a true value. Is greatly different from That is, the change in the element resistance of the A / F sensor 30 is averaged so that it does not deviate from the normal control range. And, since it is not affected by a minute change, it does not affect the control due to a normal change in element resistance, and the response required by element heater control based on the detected element resistance can be obtained.
<Reference Example 8>
Next, the applied voltage to the A / F sensor 30 after detecting the element resistance in the control of the microcomputer 20 used in the air-fuel ratio detection device to which the A / F sensor control device according to the ninth example of the embodiment is applied. Description will be made with reference to the time chart of FIG. 28 based on the flowchart of FIG. FIG. 28A shows the operation of the present embodiment, and FIG. 28B is a comparative example showing a case where the map selection range of the present embodiment is not limited. The schematic configuration of the air-fuel ratio detection device of this embodiment is the same as that shown in FIGS. 1 to 4, and a detailed description thereof will be omitted.

図27において、まず、ステップS501でA/Fセンサ30でA/Fを検出するときに印加される電圧を、そのときの素子抵抗をパラメータとして算出するための印加電圧マップが固定される条件が成立しているかが判定される。ここでは、昇温により素子抵抗が例えば、50Ω未満となりA/Fセンサ30がほぼ活性化状態に達しているかが判定される。ステップS501の判定条件が成立するときには、ステップS502に移行し、固定条件成立後の印加電圧マップが選択される(図28(a)に示す昇温終了後におけるマップ選択の固定参照)。一方、ステップS501の判定条件が成立しないときには、ステップS503に移行し、そのときの素子抵抗によって印加電圧マップが選択される。ステップS502またはステップS503による処理ののち、ステップS504に移行し、選択された印加電圧マップに基づきA/Fセンサ30に印加する電圧が算出され、本ルーチンを終了する。   In FIG. 27, first, there is a condition that the applied voltage map for calculating the voltage applied when the A / F sensor 30 detects A / F in step S501 and the element resistance at that time as a parameter is fixed. It is determined whether it is established. Here, it is determined whether the element resistance becomes less than 50Ω due to the temperature rise, for example, and the A / F sensor 30 has almost reached the activated state. When the determination condition in step S501 is satisfied, the process proceeds to step S502, and the applied voltage map after the fixed condition is satisfied is selected (refer to FIG. 28 (a) fixed map selection after the temperature rise is completed). On the other hand, when the determination condition of step S501 is not satisfied, the process proceeds to step S503, and the applied voltage map is selected based on the element resistance at that time. After the processing in step S502 or step S503, the process proceeds to step S504, the voltage to be applied to the A / F sensor 30 is calculated based on the selected applied voltage map, and this routine ends.

このように、本実施例は、電圧の印加に伴い排ガス中のA/F(酸素濃度)に応じたセンサ電流(電流信号)を出力するA/Fセンサ30の制御装置であって、A/Fを検出するときにA/Fセンサ30に印加した電圧を、A/Fセンサ30の素子抵抗Rをパラメータとして予め設定されたマップに基づき変化させる際、A/Fセンサ30の昇温終了後では前記マップの選択範囲を制限するものである。   As described above, this embodiment is a control device for the A / F sensor 30 that outputs a sensor current (current signal) corresponding to A / F (oxygen concentration) in exhaust gas in accordance with application of a voltage. When changing the voltage applied to the A / F sensor 30 when detecting F based on a preset map using the element resistance R of the A / F sensor 30 as a parameter, after the temperature increase of the A / F sensor 30 is completed Then, the selection range of the map is limited.

したがって、A/Fセンサ30でA/Fを検出するときにA/Fセンサ30に印加された電圧が素子抵抗Rをパラメータとしたマップに基づき変化されるが、昇温終了後では素子抵抗Rの変化が少ないとしてマップが固定されるためA/Fセンサ30による制御の実行範囲を正常範囲に納めることができる。つまり、A/Fセンサ30の素子抵抗検出時において、センサ信号が微小信号であることで内燃機関の運転状態、センサ信号の配線状態等からノイズが重畳され、検出された素子抵抗値が真値と異なることからセンサに印加される電圧が異常となり、酸素濃度検出値が真値と異なることが防止できる。即ち、昇温終了後ではA/Fセンサ30の大きな素子抵抗変化が無視されることで正常な制御範囲を逸脱しないようにできる。
〈参考例9〉
次に、実施の形態の第10実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているマイコン20の制御における素子抵抗検出後にA/Fセンサ30に対する印加電圧演算の処理手順を示す図29のフローチャートに基づき、図30のタイムチャートを参照して説明する。なお、本実施例の空燃比検出装置の概略構成等は図1乃至図4と同様であり詳細な説明を省略する。
Therefore, when the A / F sensor 30 detects A / F, the voltage applied to the A / F sensor 30 is changed based on a map using the element resistance R as a parameter. Since the map is fixed on the assumption that there is little change, the execution range of control by the A / F sensor 30 can be kept within the normal range. That is, when the element resistance of the A / F sensor 30 is detected, noise is superimposed from the operating state of the internal combustion engine, the wiring state of the sensor signal, etc. because the sensor signal is a minute signal, and the detected element resistance value is a true value. Therefore, it is possible to prevent the voltage applied to the sensor from becoming abnormal and the oxygen concentration detection value from being different from the true value. That is, after the temperature rise is finished, a large change in the element resistance of the A / F sensor 30 is ignored, so that it does not deviate from the normal control range.
<Reference Example 9>
Next, the applied voltage to the A / F sensor 30 after detecting the element resistance in the control of the microcomputer 20 used in the air-fuel ratio detection device to which the A / F sensor control device according to the tenth example of the embodiment is applied. Based on the flowchart of FIG. 29 which shows the processing procedure of a calculation, it demonstrates with reference to the time chart of FIG. The schematic configuration and the like of the air-fuel ratio detection apparatus according to this embodiment are the same as those shown in FIGS. 1 to 4 and will not be described in detail.

図29において、まず、ステップS511で今回の素子抵抗が前回の素子抵抗以上であるかが判定される。ここでは、前回の印加電圧マップ選択時の素子抵抗と今回の印加電圧マップ選択時の素子抵抗とが比較され、素子抵抗の変化方向が判定される。ステップS511の判定条件が成立し、素子抵抗が増加しているときにはステップS512に移行し、素子抵抗が増加しているときの印加電圧マップ選択基準によって、印加電圧マップが選択される(図30に示すマップ選択の高温側への移行参照)。一方、ステップS511の判定条件が成立せず、素子抵抗が減少しているときにはステップS513に移行し、素子抵抗が減少しているときの印加電圧マップ選択基準によって、印加電圧マップが選択される(図30に示すマップ選択の安定参照)。ステップS512またはステップS513による印加電圧マップ選択処理ののち、ステップS514に移行し、選択された印加電圧マップに基づきA/Fセンサ30に印加する電圧が算出される。次にステップS515に移行して、今回の印加電圧マップ選択に用いた素子抵抗が次回の印加電圧マップ選択に用いるために記憶され、本ルーチンを終了する。   In FIG. 29, first, in step S511, it is determined whether or not the current element resistance is greater than or equal to the previous element resistance. Here, the element resistance at the time of selecting the previous applied voltage map is compared with the element resistance at the time of selecting the current applied voltage map, and the change direction of the element resistance is determined. When the determination condition of step S511 is satisfied and the element resistance is increasing, the process proceeds to step S512, and the applied voltage map is selected according to the applied voltage map selection criterion when the element resistance is increasing (FIG. 30). Refer to the map selection transition to high temperature side). On the other hand, if the determination condition of step S511 is not satisfied and the element resistance is decreasing, the process proceeds to step S513, and the applied voltage map is selected according to the applied voltage map selection criterion when the element resistance is decreasing ( (See map selection stability shown in FIG. 30). After the applied voltage map selection process in step S512 or step S513, the process proceeds to step S514, and the voltage to be applied to the A / F sensor 30 is calculated based on the selected applied voltage map. Next, the process proceeds to step S515, where the element resistance used for the current applied voltage map selection is stored for use in the next applied voltage map selection, and this routine ends.

このように、本実施例は、電圧の印加に伴い排ガス中のA/F(酸素濃度)に応じたセンサ電流(電流信号)を出力するA/Fセンサ30の制御装置であって、A/Fを検出するときにA/Fセンサ30に印加した電圧を、A/Fセンサ30の素子抵抗Rをパラメータとして予め設定されたマップに基づき変化させる際、前記マップの選択の判定にヒステリシスを持たせるものである。   As described above, this embodiment is a control device for the A / F sensor 30 that outputs a sensor current (current signal) corresponding to A / F (oxygen concentration) in exhaust gas in accordance with application of a voltage. When the voltage applied to the A / F sensor 30 when detecting F is changed based on a preset map using the element resistance R of the A / F sensor 30 as a parameter, the map selection determination has hysteresis. It is something to make.

したがって、A/Fセンサ30でA/Fを検出するときにA/Fセンサ30に印加された電圧が素子抵抗Rをパラメータとしたマップに基づき変化されるが、このマップを選択するときの判定には、通常、昇温によりA/Fセンサ30の素子抵抗が徐々に減少するため素子抵抗の変化の方向によりマップ選択が逆行しないようにされるためA/Fセンサ30による制御の実行範囲を正常範囲に納めることができる。つまり、A/Fセンサ30の素子抵抗検出時において、センサ信号が微小信号であることで内燃機関の運転状態、センサ信号の配線状態等からノイズが重畳され、検出された素子抵抗値が真値と異なることからセンサに印加される電圧が異常となり、酸素濃度検出値が真値と異なることが防止できる。即ち、A/Fセンサ30の大きな素子抵抗変化が無視されることで正常な制御範囲を逸脱しないようにできる。
〈参考例10〉
次に、実施の形態の第11実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているマイコン20の制御における素子抵抗検出後にA/Fセンサ30に対する印加電圧演算の処理手順を示す図31のフローチャートに基づき、図32のタイムチャートを参照して説明する。なお、本実施例の空燃比検出装置の概略構成等は図1乃至図4と同様であり詳細な説明を省略する。
Therefore, when the A / F sensor 30 detects A / F, the voltage applied to the A / F sensor 30 is changed based on a map using the element resistance R as a parameter. In general, since the element resistance of the A / F sensor 30 gradually decreases as the temperature rises, the map selection is not reversed depending on the direction of change in the element resistance. Can be within the normal range. That is, when the element resistance of the A / F sensor 30 is detected, noise is superimposed from the operating state of the internal combustion engine, the wiring state of the sensor signal, etc. because the sensor signal is a minute signal, and the detected element resistance value is a true value. Therefore, it is possible to prevent the voltage applied to the sensor from becoming abnormal and the oxygen concentration detection value from being different from the true value. That is, a large element resistance change of the A / F sensor 30 is ignored, so that it does not deviate from the normal control range.
<Reference Example 10>
Next, the applied voltage to the A / F sensor 30 after detecting the element resistance in the control of the microcomputer 20 used in the air-fuel ratio detection device to which the A / F sensor control device according to the eleventh example of the embodiment is applied. Based on the flowchart of FIG. 31 which shows the processing procedure of a calculation, it demonstrates with reference to the time chart of FIG. The schematic configuration and the like of the air-fuel ratio detection apparatus according to this embodiment are the same as those shown in FIGS.

図31において、まず、ステップS521で今回の素子抵抗が前回の素子抵抗以上であるかが判定される。ここでは、前回の印加電圧マップ選択時の素子抵抗と今回の印加電圧マップ選択時の素子抵抗とが比較され、素子抵抗の変化方向が判定される。ステップS521の判定条件が成立し、素子抵抗が増加しているときにはステップS522に移行し、素子抵抗が増加しているときの印加電圧マップ選択基準によって、印加電圧マップが選択される(図32に示すマップ選択の高温側への移行参照)。一方、ステップS521の判定条件が成立せず、素子抵抗が減少しているときにはステップS523に移行し、素子抵抗が減少しているときの印加電圧マップ選択基準によって、印加電圧マップが選択される(図32に示すマップ選択の安定参照)。   In FIG. 31, first, in step S521, it is determined whether the current element resistance is greater than or equal to the previous element resistance. Here, the element resistance at the time of selecting the previous applied voltage map is compared with the element resistance at the time of selecting the current applied voltage map, and the change direction of the element resistance is determined. When the determination condition of step S521 is satisfied and the element resistance is increasing, the process proceeds to step S522, and the applied voltage map is selected based on the applied voltage map selection criterion when the element resistance is increasing (FIG. 32). Refer to the map selection transition to high temperature side). On the other hand, when the determination condition of step S521 is not satisfied and the element resistance is decreasing, the process proceeds to step S523, and the applied voltage map is selected according to the applied voltage map selection criterion when the element resistance is decreasing ( (See map selection stability shown in FIG. 32).

ステップS522またはステップS523による印加電圧マップ選択処理ののち、ステップS524に移行し、A/Fセンサ30でA/Fを検出するときに印加される電圧を、そのときの素子抵抗をパラメータとして算出するための印加電圧マップが固定される条件が成立しているかが判定される。ここでは、昇温により素子抵抗が例えば、50Ω未満となりA/Fセンサ30がほぼ活性化状態に達しているかが判定される。ステップS524の判定条件が成立するときには、ステップS525に移行し、固定条件成立後の印加電圧マップが選択される(図32に示す昇温終了後におけるマップ選択の固定参照)。一方、ステップS524の判定条件が成立しないときには、ステップS525がスキップされる。次にステップS526に移行して、選択された印加電圧マップに基づきA/Fセンサ30に印加する電圧が算出される。次にステップS527に移行して、今回の印加電圧マップ選択に用いた素子抵抗が次回の印加電圧マップ選択に用いるために記憶され、本ルーチンを終了する。   After the applied voltage map selection process in step S522 or step S523, the process proceeds to step S524, and the voltage applied when the A / F sensor 30 detects A / F is calculated using the element resistance at that time as a parameter. It is determined whether or not a condition for fixing the applied voltage map is satisfied. Here, it is determined whether the element resistance becomes less than 50Ω due to the temperature rise, for example, and the A / F sensor 30 has almost reached the activated state. When the determination condition of step S524 is satisfied, the process proceeds to step S525, and the applied voltage map after the fixed condition is satisfied is selected (refer to fixed map selection after completion of temperature increase shown in FIG. 32). On the other hand, when the determination condition of step S524 is not satisfied, step S525 is skipped. Next, the process proceeds to step S526, and a voltage to be applied to the A / F sensor 30 is calculated based on the selected applied voltage map. Next, the process proceeds to step S527, where the element resistance used for the current applied voltage map selection is stored for use in the next applied voltage map selection, and this routine ends.

このように、本実施例は、電圧の印加に伴い排ガス中のA/F(酸素濃度)に応じたセンサ電流(電流信号)を出力するA/Fセンサ30の制御装置であって、A/Fを検出するときにA/Fセンサ30に印加した電圧を、A/Fセンサ30の素子抵抗Rをパラメータとして予め設定されたマップに基づき変化させる際、前記マップの選択の判定にヒステリシスを持たせると共に、A/Fセンサ30の昇温終了後では前記マップの選択範囲を制限するものである。   As described above, this embodiment is a control device for the A / F sensor 30 that outputs a sensor current (current signal) corresponding to A / F (oxygen concentration) in exhaust gas in accordance with application of a voltage. When the voltage applied to the A / F sensor 30 when detecting F is changed based on a preset map using the element resistance R of the A / F sensor 30 as a parameter, the map selection determination has hysteresis. In addition, after the temperature increase of the A / F sensor 30, the selection range of the map is limited.

したがって、A/Fセンサ30でA/Fを検出するときにA/Fセンサ30に印加された電圧が素子抵抗Rをパラメータとしたマップに基づき変化されるが、このマップを選択するときの判定には、通常、昇温によりA/Fセンサ30の素子抵抗が徐々に減少するため素子抵抗の変化の方向によりマップ選択が逆行しないようにされ、昇温終了後では素子抵抗Rの変化が少ないとしてマップが固定されるためA/Fセンサ30による制御の実行範囲を正常範囲に納めることができる。つまり、A/Fセンサ30の素子抵抗検出時において、センサ信号が微小信号であることで内燃機関の運転状態、センサ信号の配線状態等からノイズが重畳され、検出された素子抵抗値が真値と異なることからセンサに印加される電圧が異常となり、酸素濃度検出値が真値と異なることが防止できる。即ち、A/Fセンサ30の昇温中では素子抵抗の変化の方向が考慮され、昇温終了後では大きな素子抵抗変化が無視されることで正常な制御範囲を逸脱しないようにできる。   Therefore, when the A / F sensor 30 detects A / F, the voltage applied to the A / F sensor 30 is changed based on a map using the element resistance R as a parameter. In general, since the element resistance of the A / F sensor 30 gradually decreases as the temperature rises, the map selection is prevented from going backward depending on the direction of change in the element resistance, and the change in the element resistance R is small after the temperature rise is completed. Since the map is fixed, the execution range of control by the A / F sensor 30 can be kept within the normal range. That is, when the element resistance of the A / F sensor 30 is detected, noise is superimposed from the operating state of the internal combustion engine, the wiring state of the sensor signal, etc. because the sensor signal is a minute signal, and the detected element resistance value is a true value. Therefore, it is possible to prevent the voltage applied to the sensor from becoming abnormal and the oxygen concentration detection value from being different from the true value. That is, the direction of change in element resistance is taken into account during the temperature rise of the A / F sensor 30, and a large change in element resistance is ignored after the temperature rise is completed, so that it does not deviate from the normal control range.

ところで、上記実施例では、A/F(空燃比)を酸素濃度に応じた電流信号として検出するA/Fセンサ30の制御装置について述べたが、このA/Fセンサ30としては1セル式の限界電流式酸素濃度センサに限らず2セル式の酸素濃度センサでもよい。また、コップ型の酸素濃度センサに限らず積層型の酸素濃度センサでもよい。   In the above-described embodiment, the control device for the A / F sensor 30 that detects A / F (air-fuel ratio) as a current signal corresponding to the oxygen concentration has been described. Not only the limiting current type oxygen concentration sensor but also a two-cell type oxygen concentration sensor may be used. Further, not only a cup-type oxygen concentration sensor but also a stacked-type oxygen concentration sensor may be used.

また、上記実施例では、ガス濃度センサの制御装置に用いるガス濃度センサとして、酸素濃度を検出するA/Fセンサ30について述べたが、その他のガス濃度センサとして、排気ガス中の窒素酸化物(NOx)濃度を検出するNOx濃度センサ100について、図33を参照して説明する。なお、図33は、NOx濃度センサ100の先端部の要部構成を示す断面模式図であり、このNOx濃度センサ100は所定の筒状ハウジング内に収容され、図1に示すA/Fセンサ30と同様、内燃機関10の下流側に接続された排気通路12に配設される。   In the above embodiment, the A / F sensor 30 for detecting the oxygen concentration is described as the gas concentration sensor used in the control device for the gas concentration sensor. However, as another gas concentration sensor, nitrogen oxide ( The NOx concentration sensor 100 for detecting the (NOx) concentration will be described with reference to FIG. FIG. 33 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the main part of the tip of the NOx concentration sensor 100. The NOx concentration sensor 100 is housed in a predetermined cylindrical housing, and the A / F sensor 30 shown in FIG. In the same manner as described above, the exhaust passage 12 is connected to the downstream side of the internal combustion engine 10.

図33において、NOx濃度センサ100は、主として、固体電解質SEAと一対の電極121,122からなる酸素ポンプセル120、固体電解質SEBと一対の電極151,152からなる酸素検知セル150及び固体電解質SEBと一対の電極161,162からなるNOx検知セル160にて構成されている。そして、固体電解質SEAと固体電解質SEBとの間には、アルミナ(酸化アルミニウム)等からなるスペーサ130が介設され、このスペーサ130に設けられた抜穴により第一の内部空間131、第二の内部空間132が形成されている。また、固体電解質SEB の裏面側にはアルミナ等からなるスペーサ140が介設され、このスペーサ140には長手方向の端縁まで延設された抜穴により基準酸素濃度ガスである大気が導入される大気通路141が形成され、更に、各セルを加熱するためのヒータ170が積層されている。   33, the NOx concentration sensor 100 mainly includes an oxygen pump cell 120 composed of a solid electrolyte SEA and a pair of electrodes 121, 122, an oxygen detection cell 150 composed of a solid electrolyte SEB and a pair of electrodes 151, 152, and a pair of solid electrolyte SEBs. The NOx detection cell 160 is composed of the electrodes 161 and 162. A spacer 130 made of alumina (aluminum oxide) or the like is interposed between the solid electrolyte SEA and the solid electrolyte SEB, and the first internal space 131 and the second An internal space 132 is formed. Further, a spacer 140 made of alumina or the like is interposed on the back surface side of the solid electrolyte SEB, and air that is a reference oxygen concentration gas is introduced into the spacer 140 through a hole extending to the edge in the longitudinal direction. An air passage 141 is formed, and a heater 170 for heating each cell is stacked.

酸素ポンプセル120は、第一の内部空間131内の酸素濃度を所定濃度に保持するためのもので、シート状に形成された酸素イオン導電性の固体電解質SEAと、その両面の対向位置にスクリーン印刷等により形成された一対の電極121,122からなる。酸素イオン導電性の固体電解質SEAとしては例えば、イットリア添加ジルコニア等が用いられる。   The oxygen pump cell 120 is for maintaining the oxygen concentration in the first internal space 131 at a predetermined concentration. The oxygen ion cell 120 is screen-printed at opposite positions on both sides of the oxygen ion conductive solid electrolyte SEA formed in a sheet shape. It consists of a pair of electrodes 121 and 122 formed by, for example. For example, yttria-added zirconia is used as the oxygen ion conductive solid electrolyte SEA.

固体電解質SEA及び一対の電極121,122を貫通して、所定の径寸法のピンホール111が形成されている。このピンホール111の径寸法は、これを通過して第一の内部空間131に導入される排気ガスの拡散速度が所定の速度となるように適宜設定される。また、排気ガス側の電極121及びピンホール111を被覆して、多孔質アルミナ等からなる多孔質保護層113が形成されており、電極121の被毒やピンホール111が排気ガスに含まれる煤等で目詰まりするのが防止される。   A pinhole 111 having a predetermined diameter is formed through the solid electrolyte SEA and the pair of electrodes 121 and 122. The diameter dimension of the pinhole 111 is appropriately set so that the diffusion speed of the exhaust gas passing through the pinhole 111 and introduced into the first internal space 131 becomes a predetermined speed. Further, a porous protective layer 113 made of porous alumina or the like is formed so as to cover the exhaust gas-side electrode 121 and the pinhole 111, and the poisoning of the electrode 121 and the pinhole 111 are contained in the exhaust gas. It is possible to prevent clogging with the like.

酸素検知セル150は第一の内部空間131内の酸素濃度を検出するもので、ジルコニア等からなるシート状の固体電解質SEBと、その両面の対向位置にスクリーン印刷等により形成された一対の電極151,152からなる。一対の電極151,152のうち、電極151は例えば、多孔質Pt(白金)電極からなり大気通路141に露出して形成され、この電極151と固体電解質SEBを挟んで対向する電極152は第一の内部空間131に露出して形成されている。この電極152は酸素ポンプセル120の電極122と同様、NOxの還元に対して不活性であり、酸素の還元に対して活性であるように電極活性が調整されている。   The oxygen detection cell 150 detects the oxygen concentration in the first internal space 131, and includes a sheet-like solid electrolyte SEB made of zirconia or the like, and a pair of electrodes 151 formed by screen printing or the like at opposite positions on both sides thereof. , 152. Of the pair of electrodes 151 and 152, the electrode 151 is formed of, for example, a porous Pt (platinum) electrode and exposed to the atmospheric passage 141, and the electrode 152 facing the electrode 151 with the solid electrolyte SEB interposed therebetween is the first electrode 151. The inner space 131 is exposed. Similar to the electrode 122 of the oxygen pump cell 120, the electrode 152 is inactive with respect to the reduction of NOx, and the electrode activity is adjusted so as to be active with respect to the reduction of oxygen.

NOx検知セル160はNOx の還元分解により生じる酸素量からNOx濃度を検出するもので、酸素検知セル150と共通の固体電解質SEBと、その両面の対向位置にスクリーン印刷等により形成された一対の電極161,162からなる。固体電解質SEBに隣接するスペーサ130の抜穴にて設けられた第一の内部空間131と第二の内部空間132との間には絞りとしての連通孔112が形成されており、第一の内部空間131内の被測定ガスが所定の拡散速度で第二の内部空間132内に導入される。   The NOx detection cell 160 detects the NOx concentration from the amount of oxygen generated by the NOx reductive decomposition. The NOx detection cell 160 is a solid electrolyte SEB common to the oxygen detection cell 150 and a pair of electrodes formed by screen printing or the like at opposite positions on both sides thereof. 161, 162. A communication hole 112 as a throttle is formed between the first internal space 131 and the second internal space 132 provided by the hole in the spacer 130 adjacent to the solid electrolyte SEB. The gas to be measured in the space 131 is introduced into the second internal space 132 at a predetermined diffusion rate.

一対の電極161,162のうち、電極161は例えば、多孔質Pt電極からなり大気通路141に露出して形成され、この電極161と固体電解質SEBを挟んで対向する電極162は第二の内部空間132に露出して形成されている。この電極162はNOxの還元に対して活性である例えば、多孔質Pt電極からなる。このため、第二の内部空間132に導入される被測定ガス中のNOxは、電極162にて還元分解され酸素と窒素とが生成される。   Of the pair of electrodes 161 and 162, the electrode 161 is formed of, for example, a porous Pt electrode and exposed to the atmospheric passage 141, and the electrode 162 facing the electrode 161 with the solid electrolyte SEB interposed therebetween is a second internal space. 132 is exposed. The electrode 162 is made of, for example, a porous Pt electrode that is active against the reduction of NOx. For this reason, NOx in the gas to be measured introduced into the second internal space 132 is reduced and decomposed at the electrode 162 to generate oxygen and nitrogen.

更に、ヒータ170はアルミナ等からなるヒータシート173面にヒータ電極171が形成されている。ヒータ電極171としては、通常、Pt電極が用いられ、その上面にはアルミナ等からなる絶縁層172が形成されている。ヒータ電極171や各電極のリード部には図示しないリードが接続されセンサ基部の端子に接続されている。   Further, the heater 170 has a heater electrode 171 formed on the surface of a heater sheet 173 made of alumina or the like. As the heater electrode 171, a Pt electrode is usually used, and an insulating layer 172 made of alumina or the like is formed on the upper surface thereof. A lead (not shown) is connected to the heater electrode 171 and the lead portion of each electrode, and is connected to a terminal of the sensor base.

上述のように構成されたNOx濃度センサ100の作動について以下に説明する。被測定ガスである排気ガスは、ピンホール111を通って第一の内部空間131に導入される。酸素検知セル150では、第一の内部空間131に面する電極152と大気が導入される大気通路141に面する電極151との酸素濃度差に基づき、ネルンストの式で表される起電力が発生される。この起電力の大きさを測定することで、第一の内部空間131内の酸素濃度を知ることができる。   The operation of the NOx concentration sensor 100 configured as described above will be described below. Exhaust gas, which is the gas to be measured, is introduced into the first internal space 131 through the pinhole 111. In the oxygen detection cell 150, an electromotive force represented by the Nernst equation is generated based on the difference in oxygen concentration between the electrode 152 facing the first internal space 131 and the electrode 151 facing the air passage 141 into which the atmosphere is introduced. Is done. By measuring the magnitude of this electromotive force, the oxygen concentration in the first internal space 131 can be known.

酸素ポンプセル120では、一対の電極121,122間に電圧が印加され第一の内部空間131内の酸素が出し入れされることにより、第一の内部空間131内の酸素濃度が所定の低濃度に制御される。例えば、排気ガス側の電極121が(+)極となるように所定の電圧が印加されると、第一の内部空間131側の電極122上で酸素が還元され酸素イオンとなり、ポンピング作用により電極121側に排出される。一対の電極121,122間への通電量は、酸素検知セル150の一対の電極151,152間に発生する起電力が所定の一定値となるようにフィードバック制御され、第一の内部空間131内の酸素濃度が一定とされる。ここで、第一の内部空間131に面する電極122,152は酸素の還元に対しては活性であるが、NOxの還元に対しては不活性であるので、第一の内部空間131内では、NOxの分解は起こらず、従って、酸素ポンプセル120の作動により第一の内部空間131内のNOx量が変化することはない。   In the oxygen pump cell 120, a voltage is applied between the pair of electrodes 121 and 122, and oxygen in the first internal space 131 is taken in and out, so that the oxygen concentration in the first internal space 131 is controlled to a predetermined low concentration. Is done. For example, when a predetermined voltage is applied so that the exhaust gas side electrode 121 becomes a (+) electrode, oxygen is reduced on the electrode 122 on the first internal space 131 side to become oxygen ions, and the electrode is pumped. It is discharged to the 121 side. The energization amount between the pair of electrodes 121 and 122 is feedback-controlled so that the electromotive force generated between the pair of electrodes 151 and 152 of the oxygen detection cell 150 becomes a predetermined constant value. The oxygen concentration is constant. Here, the electrodes 122 and 152 facing the first internal space 131 are active for the reduction of oxygen, but are inactive for the reduction of NOx. NOx decomposition does not occur, and therefore, the operation of the oxygen pump cell 120 does not change the amount of NOx in the first internal space 131.

酸素ポンプセル120及び酸素検知セル150により一定の低酸素濃度となった排気ガスは、連通孔112を通って第二の内部空間132内に導入される。第二の内部空間132に面するNOx検知セル160は、NOxに対して活性であるので、電極161が(+)極となるように一対の電極161,162間に所定の電圧が印加されると、電極162上でNOxが還元分解され、NOx分子内の酸素原子による酸素イオン電流が流れる。この電流値が測定されることで排気ガス中に含まれるNOx濃度を検出することができる。   The exhaust gas having a constant low oxygen concentration by the oxygen pump cell 120 and the oxygen detection cell 150 is introduced into the second internal space 132 through the communication hole 112. Since the NOx detection cell 160 facing the second internal space 132 is active with respect to NOx, a predetermined voltage is applied between the pair of electrodes 161 and 162 so that the electrode 161 becomes a (+) pole. Then, NOx is reduced and decomposed on the electrode 162, and an oxygen ion current due to oxygen atoms in the NOx molecule flows. By measuring this current value, the concentration of NOx contained in the exhaust gas can be detected.

上述の構成からなるNOx濃度センサ100における酸素ポンプセル120の一対の電極121,122間、酸素検知セル150の一対の電極151,152間、NOx検知セル160の電極161,162間にそれぞれ電圧を印加するタイミングと素子抵抗を検出するタイミングとを区別することで、NOx濃度センサ100によるNOx濃度検出値の異常が防止される。つまり、A/Fセンサ30と同様、NOx濃度センサ100においても電圧の印加に伴って流れるセンサ電流(限界電流)からNOx濃度を検出するのであるが、例えば、NOx濃度センサ100にて素子抵抗を検出するときにはNOx濃度センサ100における電流変化が遮断され、素子抵抗検出のため電圧変化される以前のNOx濃度信号が保持されることで、誤ったNOx濃度信号が用いられることが防止される。   In the NOx concentration sensor 100 having the above-described configuration, voltages are applied between the pair of electrodes 121 and 122 of the oxygen pump cell 120, between the pair of electrodes 151 and 152 of the oxygen detection cell 150, and between the electrodes 161 and 162 of the NOx detection cell 160, respectively. By distinguishing the timing for detecting the element resistance and the timing for detecting the element resistance, an abnormality in the detected value of the NOx concentration by the NOx concentration sensor 100 is prevented. That is, as with the A / F sensor 30, the NOx concentration sensor 100 detects the NOx concentration from the sensor current (limit current) that flows along with the application of the voltage. For example, the NOx concentration sensor 100 detects the element resistance. At the time of detection, the current change in the NOx concentration sensor 100 is interrupted, and the NOx concentration signal before the voltage is changed for detecting the element resistance is held, so that an erroneous NOx concentration signal is prevented from being used.

このように、ガス濃度センサの制御装置に用いるガス濃度センサとして、酸素濃度を検出するA/Fセンサ30、窒素酸化物(NOx)濃度を検出するNOx濃度センサ100について述べたが、本発明を実施する場合には、これらに限定されるものではなく、その他、炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)等のガス濃度を検出するガス濃度センサを用いたガス濃度センサの制御装置にも同様に応用することができる。   As described above, the A / F sensor 30 that detects the oxygen concentration and the NOx concentration sensor 100 that detects the nitrogen oxide (NOx) concentration have been described as the gas concentration sensors used in the control device of the gas concentration sensor. In the case of carrying out, it is not limited to these, but also to a control device for a gas concentration sensor using a gas concentration sensor for detecting a gas concentration of hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO) or the like. The same can be applied.

図1は実施の形態の第1実施例乃至第11実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置の構成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an air-fuel ratio detection apparatus to which an A / F sensor control apparatus according to first to eleventh examples of an embodiment is applied. 図2は図1におけるA/Fセンサの概略構成を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the A / F sensor in FIG. 図3は実施の形態の第1実施例乃至第11実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているA/Fセンサの電圧−電流特性を示すテーブルである。FIG. 3 is a table showing the voltage-current characteristics of the A / F sensor used in the air-fuel ratio detection apparatus to which the A / F sensor control apparatus according to the first to eleventh examples of the embodiment is applied. It is. 図4は実施の形態の第1実施例乃至第11実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置におけるバイアス制御回路の電気的構成を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing an electrical configuration of the bias control circuit in the air-fuel ratio detection apparatus to which the A / F sensor control apparatus according to the first to eleventh examples of the embodiment is applied. 図5は実施の形態の第1実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているマイコンにおける制御のメインルーチンを示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing a main routine of control in the microcomputer used in the air-fuel ratio detection apparatus to which the A / F sensor control apparatus according to the first example of the embodiment is applied. 図6は図5の素子抵抗検出処理のサブルーチンを示するフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing a subroutine of the element resistance detection process of FIG. 図7は実施の形態の第1実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているA/Fセンサに印加される電圧変化とそれに伴う電流変化とを示す波形図である。FIG. 7 shows a change in voltage applied to the A / F sensor used in the air-fuel ratio detection apparatus to which the control apparatus for the A / F sensor according to the first example of the embodiment is applied, and a change in current associated therewith. FIG. 図8は実施の形態の第1実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているA/Fセンサの素子温と素子抵抗との関係を示す特性図である。FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the element temperature and the element resistance of the A / F sensor used in the air-fuel ratio detection apparatus to which the A / F sensor control apparatus according to the first example of the embodiment is applied. It is. 図9は実施の形態の第1実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているマイコンの制御における素子抵抗検出の処理手順を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing a process procedure of element resistance detection in the control of the microcomputer used in the air-fuel ratio detection apparatus to which the A / F sensor control apparatus according to the first example of the embodiment is applied. 図10は図9における作用を具体的に示すタイムチャートである。FIG. 10 is a time chart specifically showing the operation in FIG. 図11は実施の形態の第2実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているマイコンの制御における素子抵抗検出の処理手順を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart showing a process procedure of element resistance detection in the control of the microcomputer used in the air-fuel ratio detection apparatus to which the A / F sensor control apparatus according to the second example of the embodiment is applied. 図12は図11における作用を具体的に示すタイムチャートである。FIG. 12 is a time chart specifically showing the operation in FIG. 図13は実施の形態の第3実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているマイコンの制御における素子抵抗検出の処理手順を示すフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart showing a process procedure of element resistance detection in the control of the microcomputer used in the air-fuel ratio detection apparatus to which the A / F sensor control apparatus according to the third example of the embodiment is applied. 図14は図13における作用を具体的に示すタイムチャートである。FIG. 14 is a time chart specifically showing the operation in FIG. 図15は実施の形態の第3実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているA/FセンサによるA/Fの変化に対してサンプルホールド機能のみを考慮したときの不具合を示すタイムチャートである。FIG. 15 shows only the sample hold function with respect to the change in A / F by the A / F sensor used in the air-fuel ratio detection apparatus to which the A / F sensor control apparatus according to the third example of the embodiment is applied. It is a time chart which shows the malfunction when taking into consideration. 図16は実施の形態の第3実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているA/FセンサによるA/Fの変化に対してA/F信号検出許可/禁止機能のみを考慮したときの不具合を示すタイムチャートである。FIG. 16 shows an A / F signal with respect to a change in A / F by an A / F sensor used in an air-fuel ratio detection device to which an A / F sensor control device according to a third example of the embodiment is applied. It is a time chart which shows the malfunction when only a detection permission / prohibition function is considered. 図17は本発明の実施の形態の第4実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているマイコンの制御における素子抵抗検出の処理手順を示すフローチャートである。FIG. 17 is a flowchart showing a process procedure of element resistance detection in the control of the microcomputer used in the air-fuel ratio detection apparatus to which the A / F sensor control apparatus according to the fourth example of the embodiment of the present invention is applied. is there. 図18は図17における作用を説明するブロック図である。FIG. 18 is a block diagram for explaining the operation in FIG. 図19は実施の形態の第5実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているマイコンの制御における素子抵抗検出の処理手順を示すフローチャートである。FIG. 19 is a flowchart showing a process procedure of element resistance detection in the control of the microcomputer used in the air-fuel ratio detection apparatus to which the A / F sensor control apparatus according to the fifth example of the embodiment is applied. 図20は図19における作用を具体的に示すタイムチャートである。FIG. 20 is a time chart specifically showing the operation in FIG. 図21は実施の形態の第6実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているマイコンの制御における素子抵抗検出の処理手順を示すフローチャートである。FIG. 21 is a flowchart showing a process procedure of element resistance detection in the control of the microcomputer used in the air-fuel ratio detection apparatus to which the A / F sensor control apparatus according to the sixth example of the embodiment is applied. 図22は図21における作用を具体的に示すタイムチャートである。FIG. 22 is a time chart specifically showing the operation in FIG. 図23は実施の形態の第7実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているマイコンの制御における素子抵抗検出の処理手順を示すフローチャートである。FIG. 23 is a flowchart showing a process procedure of element resistance detection in the control of the microcomputer used in the air-fuel ratio detection apparatus to which the A / F sensor control apparatus according to the seventh example of the embodiment is applied. 図24は図23における作用を具体的に示すタイムチャートである。FIG. 24 is a time chart specifically showing the operation in FIG. 図25は実施の形態の第8実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているマイコンの制御における素子抵抗検出の処理手順を示すフローチャートである。FIG. 25 is a flowchart showing a process procedure of element resistance detection in the control of the microcomputer used in the air-fuel ratio detection apparatus to which the A / F sensor control apparatus according to the eighth example of the embodiment is applied. 図26は図25における作用を具体的に示すタイムチャートである。FIG. 26 is a time chart specifically showing the operation in FIG. 図27は実施の形態の第9実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているマイコンの制御における素子抵抗検出の処理手順を示すフローチャートである。FIG. 27 is a flowchart showing a process procedure of element resistance detection in the control of the microcomputer used in the air-fuel ratio detection apparatus to which the A / F sensor control apparatus according to the ninth example of the embodiment is applied. 図28は図27における作用を具体的に示すタイムチャートである。FIG. 28 is a time chart specifically showing the operation in FIG. 図29は実施の形態の第10実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているマイコンの制御における素子抵抗検出の処理手順を示すフローチャートである。FIG. 29 is a flowchart showing a process procedure of element resistance detection in the control of the microcomputer used in the air-fuel ratio detection apparatus to which the A / F sensor control apparatus according to the tenth example of the embodiment is applied. 図30は図29における作用を具体的に示すタイムチャートである。FIG. 30 is a time chart specifically showing the operation in FIG. 図31は実施の形態の第11実施例にかかるA/Fセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置で使用されているマイコンの制御における素子抵抗検出の処理手順を示すフローチャートである。FIG. 31 is a flowchart showing a process procedure of element resistance detection in the control of the microcomputer used in the air-fuel ratio detection apparatus to which the A / F sensor control apparatus according to the eleventh example of the embodiment is applied. 図32は図31における作用を具体的に示すタイムチャートである。FIG. 32 is a time chart specifically showing the operation in FIG. 図33はNOx濃度センサの要部構成を示す断面模式図である。FIG. 33 is a schematic cross-sectional view showing the main configuration of the NOx concentration sensor. 図34は従来の素子抵抗検出を説明する波形図である。FIG. 34 is a waveform diagram for explaining conventional element resistance detection.

符号の説明Explanation of symbols

10 内燃機関
20 マイクロコンピュータ(マイコン)
30 A/Fセンサ(酸素濃度センサ)
31 ヒータ
40 バイアス制御回路
50 電流検出回路
60 ヒータ制御回路
70 S/H回路(サンプルホールド回路)
10 Internal combustion engine 20 Microcomputer
30 A / F sensor (oxygen concentration sensor)
31 Heater 40 Bias control circuit 50 Current detection circuit 60 Heater control circuit 70 S / H circuit (sample hold circuit)

Claims (3)

被検出ガス中のガス濃度に応じた信号を出力するガス濃度センサの制御装置であって、
空燃比検出装置で使用されている制御装置で最も早い処理タイミングで実行が必要な処理を基準にしてその他の処理を異なる処理タイミングにて実行できるように平滑化することを特徴とするガス濃度センサの制御装置。
A control device for a gas concentration sensor that outputs a signal corresponding to a gas concentration in a gas to be detected,
A gas concentration sensor that performs smoothing so that other processing can be executed at different processing timings based on processing that needs to be executed at the earliest processing timing in the control device used in the air-fuel ratio detection device Control device.
被検出ガス中のガス濃度に応じた信号を出力するガス濃度センサの制御装置であって、
電圧変化と電流変化とに基づき前記ガス濃度センサの素子抵抗を検出するための処理と前記ガス濃度センサを昇温するための処理との実行タイミングを分散することを特徴とするガス濃度センサの制御装置。
A control device for a gas concentration sensor that outputs a signal corresponding to a gas concentration in a gas to be detected,
Control of a gas concentration sensor, wherein execution timings of a process for detecting an element resistance of the gas concentration sensor and a process for increasing the temperature of the gas concentration sensor are distributed based on a voltage change and a current change. apparatus.
前記ガス濃度センサの素子抵抗の検出は、電圧変化に伴う電流変化に基づくことにより、検出されることを特徴とする請求項1乃至2の少なくとも1つ記載のガス濃度センサの制御装置。   3. The control device for a gas concentration sensor according to claim 1, wherein the element resistance of the gas concentration sensor is detected based on a current change accompanying a voltage change.
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