JP3304766B2 - 空燃比センサのヒータ制御装置 - Google Patents
空燃比センサのヒータ制御装置Info
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- combustion engine
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/4067—Means for heating or controlling the temperature of the solid electrolyte
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- Immunology (AREA)
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は空燃比センサのヒー
タ制御装置に係わり、特に始動時の冷却水温度に係わら
ずヒータの過昇温および空燃比センサの活性遅延を防止
することのできる空燃比センサのヒータ制御装置に関す
る。
タ制御装置に係わり、特に始動時の冷却水温度に係わら
ずヒータの過昇温および空燃比センサの活性遅延を防止
することのできる空燃比センサのヒータ制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】自動車の排気エミッションの低減、燃費
向上あるいはドライバビリティ改善のために、排気ガス
中の酸素量に基づいて基本燃料噴射量を補正することに
より内燃機関の各気筒に供給される混合気を目標空燃比
(例えば理論空燃比)に制御することは周知である。
向上あるいはドライバビリティ改善のために、排気ガス
中の酸素量に基づいて基本燃料噴射量を補正することに
より内燃機関の各気筒に供給される混合気を目標空燃比
(例えば理論空燃比)に制御することは周知である。
【0003】上記空燃比制御を実現するためには排気ガ
ス中に含まれる酸素量を検出することが不可欠である
が、空燃比センサの出力電圧は酸素濃度だけでなく空燃
比センサ自体の温度にも影響されるため、使用に際して
は空燃比センサをヒータで加熱して空燃比センサを約6
50°C以上の一定温度に保持する必要がある。しかし
空燃比センサの温度は排気ガス温度によって影響される
ため、内燃機関の運転状態に応じてヒータに供給する基
本電力量を制御するヒータ制御装置が提案されている
(特開平1−158335号公報参照)。
ス中に含まれる酸素量を検出することが不可欠である
が、空燃比センサの出力電圧は酸素濃度だけでなく空燃
比センサ自体の温度にも影響されるため、使用に際して
は空燃比センサをヒータで加熱して空燃比センサを約6
50°C以上の一定温度に保持する必要がある。しかし
空燃比センサの温度は排気ガス温度によって影響される
ため、内燃機関の運転状態に応じてヒータに供給する基
本電力量を制御するヒータ制御装置が提案されている
(特開平1−158335号公報参照)。
【0004】さらにヒータに供給する基本電力量は内燃
機関が完全に暖機した後、即ち空燃比センサの周囲を流
れる排気ガス温度が十分に高くなった運転状態において
空燃比センサもしくはヒータが最適温度となるように制
御されるので、内燃機関暖機中の排気ガス温度の低い状
態において不足する加熱量を補うために排気ガス温度と
相関のある内燃機関の冷却水温度に応じて基本電力量を
増量補正するヒータ制御装置も開示されている(特開平
1−147138号公報参照)。
機関が完全に暖機した後、即ち空燃比センサの周囲を流
れる排気ガス温度が十分に高くなった運転状態において
空燃比センサもしくはヒータが最適温度となるように制
御されるので、内燃機関暖機中の排気ガス温度の低い状
態において不足する加熱量を補うために排気ガス温度と
相関のある内燃機関の冷却水温度に応じて基本電力量を
増量補正するヒータ制御装置も開示されている(特開平
1−147138号公報参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記提案に係るヒータ
制御装置にあっては、水温センサによって検出される内
燃機関冷却水温度に応じて補正量が決定される。しかし
ながら水温センサによって検出された温度が20゜Cで
あっても、内燃機関を低温状態(例えば−20°C)か
ら始動した場合と常温状態(例えば15°C)から始動
した場合とでは排気ガスが空燃比センサを加熱する加熱
量は相違するため、冷却水温度に応じて補正量を決定す
ることは適当ではない。
制御装置にあっては、水温センサによって検出される内
燃機関冷却水温度に応じて補正量が決定される。しかし
ながら水温センサによって検出された温度が20゜Cで
あっても、内燃機関を低温状態(例えば−20°C)か
ら始動した場合と常温状態(例えば15°C)から始動
した場合とでは排気ガスが空燃比センサを加熱する加熱
量は相違するため、冷却水温度に応じて補正量を決定す
ることは適当ではない。
【0006】即ち、低温状態から始動した場合に最適と
なるように冷却水温度に応じて補正量を決定すると、常
温状態から始動した場合にこの決定された補正量では加
熱量は不足し空燃比センサの活性化は遅延し、常温状態
から始動した場合に最適となるように冷却水温度に応じ
て補正量を決定すると、低温状態から始動した場合にこ
の決定された補正量ではヒータが過加熱となる問題が発
生する。
なるように冷却水温度に応じて補正量を決定すると、常
温状態から始動した場合にこの決定された補正量では加
熱量は不足し空燃比センサの活性化は遅延し、常温状態
から始動した場合に最適となるように冷却水温度に応じ
て補正量を決定すると、低温状態から始動した場合にこ
の決定された補正量ではヒータが過加熱となる問題が発
生する。
【0007】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
って、内燃機関始動時の冷却水温度に係わらずヒータに
最適な電力量を供給することによりヒータの過昇温およ
び空燃比センサの活性遅延を防止することのできる空燃
比センサのヒータ制御装置を提供することを目的とす
る。
って、内燃機関始動時の冷却水温度に係わらずヒータに
最適な電力量を供給することによりヒータの過昇温およ
び空燃比センサの活性遅延を防止することのできる空燃
比センサのヒータ制御装置を提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1にかかる空燃比
センサのヒータ制御装置は、内燃機関の運転状態を検出
するための運転状態検出手段と、運転状態検出手段によ
って検出される内燃機関の運転状態に応じて空燃比セン
サ加熱用ヒータに供給する基本電力を決定する基本電力
決定手段と、運転状態検出手段によって検出される内燃
機関の冷却水温度に基づき冷却水温度が高いほど小さく
かつ内燃機関始動後の経過時間に基づき経過時間が長い
ほど小さくなる補正電力を決定する補正電力決定手段
と、基本電力決定手段で決定された基本電力を前記補正
電力決定手段で決定された補正電力に基づき増量補正し
てヒータに供給する電力量を制御するヒータ制御手段
と、を具備する。
センサのヒータ制御装置は、内燃機関の運転状態を検出
するための運転状態検出手段と、運転状態検出手段によ
って検出される内燃機関の運転状態に応じて空燃比セン
サ加熱用ヒータに供給する基本電力を決定する基本電力
決定手段と、運転状態検出手段によって検出される内燃
機関の冷却水温度に基づき冷却水温度が高いほど小さく
かつ内燃機関始動後の経過時間に基づき経過時間が長い
ほど小さくなる補正電力を決定する補正電力決定手段
と、基本電力決定手段で決定された基本電力を前記補正
電力決定手段で決定された補正電力に基づき増量補正し
てヒータに供給する電力量を制御するヒータ制御手段
と、を具備する。
【0009】本制御装置にあっては、冷却水温度だけで
なく内燃機関始動後の経過時間にも応じてヒータへ供給
される電力が増量補正される。請求項2にかかる空燃比
センサのヒータ制御装置は、ヒータ制御手段が、内燃機
関始動後ヒータ抵抗値が予め定められた所定値となるま
ではヒータに連続通電し予め定められた所定値に到達し
た後は基本電力決定手段で決定された基本電力を補正電
力決定手段で決定された補正電力に基づき増量補正して
ヒータに供給する電力量を制御するものである。
なく内燃機関始動後の経過時間にも応じてヒータへ供給
される電力が増量補正される。請求項2にかかる空燃比
センサのヒータ制御装置は、ヒータ制御手段が、内燃機
関始動後ヒータ抵抗値が予め定められた所定値となるま
ではヒータに連続通電し予め定められた所定値に到達し
た後は基本電力決定手段で決定された基本電力を補正電
力決定手段で決定された補正電力に基づき増量補正して
ヒータに供給する電力量を制御するものである。
【0010】請求項3にかかる空燃比センサのヒータ制
御装置は、補正電力決定手段が、運転状態検出手段によ
って検出される内燃機関の冷却水温度に基づき冷却水温
度が高いほど小さくかつヒータ抵抗値が予め定められた
所定値に到達した後の経過時間に基づき経過時間が長い
ほど小さく補正電力を決定するものである。
御装置は、補正電力決定手段が、運転状態検出手段によ
って検出される内燃機関の冷却水温度に基づき冷却水温
度が高いほど小さくかつヒータ抵抗値が予め定められた
所定値に到達した後の経過時間に基づき経過時間が長い
ほど小さく補正電力を決定するものである。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は、本発明にかかる空燃比セ
ンサのヒータ制御装置の実施例の構成図であって、内燃
機関10には吸気管101を流れる吸気と燃料噴射弁1
02から噴射される燃料との混合気が吸気弁103を介
して供給される。混合気はピストン104によって圧縮
され、ピストン104の上死点近傍で点火栓105によ
って着火されピストン104を押し下げる。そして燃焼
後の排気ガスは排気弁106を介して排気管107に排
出される。
ンサのヒータ制御装置の実施例の構成図であって、内燃
機関10には吸気管101を流れる吸気と燃料噴射弁1
02から噴射される燃料との混合気が吸気弁103を介
して供給される。混合気はピストン104によって圧縮
され、ピストン104の上死点近傍で点火栓105によ
って着火されピストン104を押し下げる。そして燃焼
後の排気ガスは排気弁106を介して排気管107に排
出される。
【0012】なお内燃機関10の回転数はディストリビ
ュータ108に内蔵される回転数センサ109によって
検出される。排気管107には排気ガス中の残留酸素濃
度を検出するための限界電流型の空燃比センサ11が設
置されるが、空燃比センサ11は酸素濃度を検出するた
めの検出素子111と検出素子を加熱するためのヒータ
112とから構成される。
ュータ108に内蔵される回転数センサ109によって
検出される。排気管107には排気ガス中の残留酸素濃
度を検出するための限界電流型の空燃比センサ11が設
置されるが、空燃比センサ11は酸素濃度を検出するた
めの検出素子111と検出素子を加熱するためのヒータ
112とから構成される。
【0013】ヒータ112は駆動回路12から電力が供
給されるが、駆動回路12は電源121、スイッチング
素子122、電流検出用抵抗123およびバッファアン
プ124から構成される。即ちヒータ112、スイッチ
ング素子122および電流検出用抵抗123は電源12
1と接地(車体)との間で直列接続される。そしてこの
直列接続を流れる電流は電流検出用抵抗123の両端に
発生する電圧をバッファアンプ124を介して測定する
ことによって検出される。
給されるが、駆動回路12は電源121、スイッチング
素子122、電流検出用抵抗123およびバッファアン
プ124から構成される。即ちヒータ112、スイッチ
ング素子122および電流検出用抵抗123は電源12
1と接地(車体)との間で直列接続される。そしてこの
直列接続を流れる電流は電流検出用抵抗123の両端に
発生する電圧をバッファアンプ124を介して測定する
ことによって検出される。
【0014】制御部13はマイクロコンピュータシステ
ムであり、バス131を中心としてCPU132、メモ
リ133、バッテリバックアップメモリ134、入力イ
ンターフェイス135および出力インターフェイス13
6から構成されている。なおバッテリバックアップメモ
リ134に記憶されているデータは自動車のキーがオフ
とされても(イグニッションキーが引き抜かれた状態で
あっても)、メモリがバッテリから取り外されない限り
(バッテリクリアされない限り)失われることはない。
ムであり、バス131を中心としてCPU132、メモ
リ133、バッテリバックアップメモリ134、入力イ
ンターフェイス135および出力インターフェイス13
6から構成されている。なおバッテリバックアップメモ
リ134に記憶されているデータは自動車のキーがオフ
とされても(イグニッションキーが引き抜かれた状態で
あっても)、メモリがバッテリから取り外されない限り
(バッテリクリアされない限り)失われることはない。
【0015】入力インターフェイス134には回転数セ
ンサ109および空燃比センサ11の検出素子111が
接続されるほか、吸気管101に設置される吸気圧セン
サ141、冷却水温度センサ142、および吸入空気量
センサ143も接続される。また出力インターフェイス
135からは燃料噴射弁102の開弁指令のほかスイッ
チング素子122に対するオン/オフ指令が出力され
る。
ンサ109および空燃比センサ11の検出素子111が
接続されるほか、吸気管101に設置される吸気圧セン
サ141、冷却水温度センサ142、および吸入空気量
センサ143も接続される。また出力インターフェイス
135からは燃料噴射弁102の開弁指令のほかスイッ
チング素子122に対するオン/オフ指令が出力され
る。
【0016】図2は制御部13で実行される第1のヒー
タ制御ルーチンのフローチャートであって、予め定めら
れた所定時間間隔毎に実行される。ステップ20におい
て、内燃機関回転数Ne 、吸気圧PM 、ヒータ下流側電
圧Vh 、ヒータ電流Ih および冷却水温度Thwを読み込
む。ステップ21において、バッテリ電圧VB 、ヒータ
下流側電圧Vh およびヒータ電流Ih から次式に基づい
てヒータ抵抗Rh を算出する。
タ制御ルーチンのフローチャートであって、予め定めら
れた所定時間間隔毎に実行される。ステップ20におい
て、内燃機関回転数Ne 、吸気圧PM 、ヒータ下流側電
圧Vh 、ヒータ電流Ih および冷却水温度Thwを読み込
む。ステップ21において、バッテリ電圧VB 、ヒータ
下流側電圧Vh およびヒータ電流Ih から次式に基づい
てヒータ抵抗Rh を算出する。
【0017】Rh =(VB −Vh )/Ih ステップ22において、ヒータ温度が予め定められた上
限温度(例えば1100゜C)以下であるか、即ちヒー
タ抵抗Rh が上限温度に対応する上限抵抗以下であるか
を判定する。ステップ22で肯定判定されたとき、即ち
ヒータ温度が上限温度以下であるときはステップ23に
進み、内燃機関始動後ヒータ温度が上限温度以上になっ
たか否かを表すフラグXXが "0" であるか、即ち内燃
機関始動後ヒータ温度が上限温度以上になったことがな
いかを判定する。なおフラグXXは内燃機関始動時に図
示しない初期化ルーチンにより "0" に設定されてい
る。
限温度(例えば1100゜C)以下であるか、即ちヒー
タ抵抗Rh が上限温度に対応する上限抵抗以下であるか
を判定する。ステップ22で肯定判定されたとき、即ち
ヒータ温度が上限温度以下であるときはステップ23に
進み、内燃機関始動後ヒータ温度が上限温度以上になっ
たか否かを表すフラグXXが "0" であるか、即ち内燃
機関始動後ヒータ温度が上限温度以上になったことがな
いかを判定する。なおフラグXXは内燃機関始動時に図
示しない初期化ルーチンにより "0" に設定されてい
る。
【0018】ステップ23で肯定判定されたとき、即ち
内燃機関始動後ヒータ温度が一度も上限温度以上になっ
ていないときはステップ24に進み、空燃比センサ11
の早期活性化を図るためにデューティ比Dを100%に
設定してステップ27に進む。ステップ22で否定判定
されたとき、即ちヒータ温度が上限温度以上であるとき
はステップ25に進み、フラグXXを "1" に設定し、
ステップ26に進む。なおステップ23で否定判定され
たとき、即ちいったん内燃機関始動後ヒータ温度が上限
温度以上となったときもステップ26に進む。
内燃機関始動後ヒータ温度が一度も上限温度以上になっ
ていないときはステップ24に進み、空燃比センサ11
の早期活性化を図るためにデューティ比Dを100%に
設定してステップ27に進む。ステップ22で否定判定
されたとき、即ちヒータ温度が上限温度以上であるとき
はステップ25に進み、フラグXXを "1" に設定し、
ステップ26に進む。なおステップ23で否定判定され
たとき、即ちいったん内燃機関始動後ヒータ温度が上限
温度以上となったときもステップ26に進む。
【0019】ステップ26では電力量算出処理を実行し
てステップ27に進み、ステップ27ではステップ24
あるいはステップ26で決定されたデューティ比Dに基
づいてスイッチング素子122を制御してこのルーチン
を終了する。図3はヒータ制御ルーチンのステップ26
で実行される電力算出処理のフローチャートであって、
ステップ260において空燃比センサ11が活性したか
を判定する。なお空燃比センサ11が活性したかは、例
えば空燃比センサ11の出力の軌跡長が所定長以上とな
ったかによって判定することが可能である。
てステップ27に進み、ステップ27ではステップ24
あるいはステップ26で決定されたデューティ比Dに基
づいてスイッチング素子122を制御してこのルーチン
を終了する。図3はヒータ制御ルーチンのステップ26
で実行される電力算出処理のフローチャートであって、
ステップ260において空燃比センサ11が活性したか
を判定する。なお空燃比センサ11が活性したかは、例
えば空燃比センサ11の出力の軌跡長が所定長以上とな
ったかによって判定することが可能である。
【0020】ステップ260において否定判定されたと
き、即ち空燃比センサ11が活性していないときはステ
ップ261に進み、空燃比センサ11が活性しているか
否かを表すフラグXFが "0" であるか、即ち内燃機関
始動後空燃比センサ11が一度も活性していないときは
ステップ262に進む。なお、フラグXFは図示しない
初期化ルーチンにより "0" に設定されている。
き、即ち空燃比センサ11が活性していないときはステ
ップ261に進み、空燃比センサ11が活性しているか
否かを表すフラグXFが "0" であるか、即ち内燃機関
始動後空燃比センサ11が一度も活性していないときは
ステップ262に進む。なお、フラグXFは図示しない
初期化ルーチンにより "0" に設定されている。
【0021】ステップ262において内燃機関回転数N
e および吸気圧PM の関数であるヒータ温度1100°
Cマップに基づき、ヒータ温度をヒータ寿命を損なわな
い最高温度である1100°Cに制御するのに必要な1
100°C基本電力量PC を求める。 PC =PC (Ne ,PM ) なおこの1100°Cマップは内燃機関が完全に暖機し
て排気ガス温度が十分に高いときにヒータ温度を110
0°Cに維持するのに必要な1100°C基本電力量P
C を決定するものであり、内燃機関暖機中は排気ガス温
度が低であるため1100°C基本電力量PC だけでは
実際にヒータ温度を1100°Cに維持できない。そこ
でステップ263において1100°C基本電力量PC
に補正電力量PP を加算して供給電力量PS を求めた
後、ステップ267に進む。
e および吸気圧PM の関数であるヒータ温度1100°
Cマップに基づき、ヒータ温度をヒータ寿命を損なわな
い最高温度である1100°Cに制御するのに必要な1
100°C基本電力量PC を求める。 PC =PC (Ne ,PM ) なおこの1100°Cマップは内燃機関が完全に暖機し
て排気ガス温度が十分に高いときにヒータ温度を110
0°Cに維持するのに必要な1100°C基本電力量P
C を決定するものであり、内燃機関暖機中は排気ガス温
度が低であるため1100°C基本電力量PC だけでは
実際にヒータ温度を1100°Cに維持できない。そこ
でステップ263において1100°C基本電力量PC
に補正電力量PP を加算して供給電力量PS を求めた
後、ステップ267に進む。
【0022】PS =PC +PP なお、補正電力量PP は後述の補正電力算出ルーチンに
おいて算出される。ステップ260で肯定判定されたと
き、即ち空燃比センサ11が活性化したと判定されたと
きは、ステップ264においてフラグXFを "1" に設
定した後ステップ265に進む。なお、ステップ261
において否定判定されたとき、即ち内燃機関始動後いっ
たん空燃比センサ11が活性化した後もステップ265
に進む。
おいて算出される。ステップ260で肯定判定されたと
き、即ち空燃比センサ11が活性化したと判定されたと
きは、ステップ264においてフラグXFを "1" に設
定した後ステップ265に進む。なお、ステップ261
において否定判定されたとき、即ち内燃機関始動後いっ
たん空燃比センサ11が活性化した後もステップ265
に進む。
【0023】ステップ265において内燃機関回転数N
e および吸気圧PM の関数である素子温度710°Cマ
ップに基づき、空燃比センサの検出素子111をばらつ
きを含め最低でも約650°Cに維持するべく710°
Cに制御するのに必要な710°C基本電力量PB を求
める。 PB =PB (Ne ,PM ) なおこの710°Cマップは内燃機関が完全に暖機して
排気ガス温度が十分に高いときに空燃比センサの検出素
子111の温度を710°Cに維持するのに必要な71
0°C基本電力量PB を決定するものであり、内燃機関
暖機中は排気ガス温度が低であるため710°C基本電
力量PB だけでは実際に検出素子111の温度を710
°Cに維持できない。そこでステップ266において7
10°C基本電力量PB に補正電力量PP を加算して供
給電力量PS を求めた後、ステップ267に進む。
e および吸気圧PM の関数である素子温度710°Cマ
ップに基づき、空燃比センサの検出素子111をばらつ
きを含め最低でも約650°Cに維持するべく710°
Cに制御するのに必要な710°C基本電力量PB を求
める。 PB =PB (Ne ,PM ) なおこの710°Cマップは内燃機関が完全に暖機して
排気ガス温度が十分に高いときに空燃比センサの検出素
子111の温度を710°Cに維持するのに必要な71
0°C基本電力量PB を決定するものであり、内燃機関
暖機中は排気ガス温度が低であるため710°C基本電
力量PB だけでは実際に検出素子111の温度を710
°Cに維持できない。そこでステップ266において7
10°C基本電力量PB に補正電力量PP を加算して供
給電力量PS を求めた後、ステップ267に進む。
【0024】PS =PB +PP なお、補正電力量PP は後述の補正電力算出ルーチンに
おいて算出される。ステップ267ではデューティ比を
100%としたときの供給電力PA を求め、ステップ2
68では次式によりデューティ比Dを算出してこの処理
を終了する。
おいて算出される。ステップ267ではデューティ比を
100%としたときの供給電力PA を求め、ステップ2
68では次式によりデューティ比Dを算出してこの処理
を終了する。
【0025】D=PS /PA 図4は基本電力算出マップであって、横軸は内燃機関回
転数Ne 、縦軸は吸気圧力PM を表す。なお、パラメー
タは基本電力量である。ここで、(イ)はヒータ温度1
100°Cマップ、(ロ)は素子温度710°Cマップ
であり、内燃機関回転数および吸気圧力が同じであれば
1100°C基本電力量PC は710°C基本電力量P
B より大きくなる。
転数Ne 、縦軸は吸気圧力PM を表す。なお、パラメー
タは基本電力量である。ここで、(イ)はヒータ温度1
100°Cマップ、(ロ)は素子温度710°Cマップ
であり、内燃機関回転数および吸気圧力が同じであれば
1100°C基本電力量PC は710°C基本電力量P
B より大きくなる。
【0026】図5は制御部13で実行される第1の補正
電力算出ルーチンのフローチャートであって、予め定め
られた所定時間間隔毎に実行される。ステップ50にお
いて補正電力算出条件が成立しているかを判断する。補
正電力算出条件は、 (1)ヒータ過昇温でないこと。
電力算出ルーチンのフローチャートであって、予め定め
られた所定時間間隔毎に実行される。ステップ50にお
いて補正電力算出条件が成立しているかを判断する。補
正電力算出条件は、 (1)ヒータ過昇温でないこと。
【0027】(2)ヒータ診断結果が正常であること。 等であり、すべての条件が成立しているときだけ補正電
力算出条件が成立しているものとしてステップ51に進
む。ステップ51からステップ55までは内燃機関の始
動が完了したか否かを判定するための処理であり、内燃
機関回転数Ne が始動完了回転数NH (例えば400r
pm)以上となったか否かにより始動が完了したか否か
を判定する。なお判定を安定化するために判定にはヒス
テリシス特性を持たせる。
力算出条件が成立しているものとしてステップ51に進
む。ステップ51からステップ55までは内燃機関の始
動が完了したか否かを判定するための処理であり、内燃
機関回転数Ne が始動完了回転数NH (例えば400r
pm)以上となったか否かにより始動が完了したか否か
を判定する。なお判定を安定化するために判定にはヒス
テリシス特性を持たせる。
【0028】即ち、ステップ51で内燃機関回転数Ne
が始動完了回転数NH 以上となったかを判定し、肯定判
定されたとき、即ち回転数Ne が始動完了回転数NH 以
上となった時にはステップ52で始動完了フラグXNを
"1" に設定してステップ57に進む。ステップ51で
否定判定されたときはステップ53に進み、内燃機関回
転数N e が始動未完回転数NL (例えば200rpm)
以下であるかを判定する。
が始動完了回転数NH 以上となったかを判定し、肯定判
定されたとき、即ち回転数Ne が始動完了回転数NH 以
上となった時にはステップ52で始動完了フラグXNを
"1" に設定してステップ57に進む。ステップ51で
否定判定されたときはステップ53に進み、内燃機関回
転数N e が始動未完回転数NL (例えば200rpm)
以下であるかを判定する。
【0029】ステップ53で肯定判定されたとき、即ち
回転数Ne が始動未完回転数NL 以下であるときにはス
テップ54で始動完了フラグXNを "0" に設定してス
テップ56に進む。ステップ53で否定判定されたと
き、即ち回転数Ne が始動未完回転数NL 以上始動完了
回転数NH 以下であるときはステップ55に進み、始動
完了フラグXNが "1" であるかを判定し、否定判定さ
れたときはステップ56へ、肯定判定されたときはステ
ップ57に進む。
回転数Ne が始動未完回転数NL 以下であるときにはス
テップ54で始動完了フラグXNを "0" に設定してス
テップ56に進む。ステップ53で否定判定されたと
き、即ち回転数Ne が始動未完回転数NL 以上始動完了
回転数NH 以下であるときはステップ55に進み、始動
完了フラグXNが "1" であるかを判定し、否定判定さ
れたときはステップ56へ、肯定判定されたときはステ
ップ57に進む。
【0030】ステップ56では補正電力量PP を "0.
0" に設定してこのルーチンを終了する。なおステップ
50で否定判定されたとき、即ち補正電力算出条件が成
立していないときもステップ56に進む。ステップ57
では内燃機関始動後の経過時間を表すカウンタTSをイ
ンクリメントし、ステップ58において補正電力量PP
を算出する。
0" に設定してこのルーチンを終了する。なおステップ
50で否定判定されたとき、即ち補正電力算出条件が成
立していないときもステップ56に進む。ステップ57
では内燃機関始動後の経過時間を表すカウンタTSをイ
ンクリメントし、ステップ58において補正電力量PP
を算出する。
【0031】補正電力量PP は排気ガス温度が低である
ことにより空燃比検出素子111が冷却されることを防
止するためのものであるため、本来補正電力量PP は排
気ガス温度の関数として決定されるべきものである。し
かし排気ガス温度を直接検出することは困難であるた
め、本発明においては排気ガス温度と相関のある冷却水
温度に基づいて補正電力量PP を決定する。
ことにより空燃比検出素子111が冷却されることを防
止するためのものであるため、本来補正電力量PP は排
気ガス温度の関数として決定されるべきものである。し
かし排気ガス温度を直接検出することは困難であるた
め、本発明においては排気ガス温度と相関のある冷却水
温度に基づいて補正電力量PP を決定する。
【0032】図6は排気ガスと冷却水の温度関係説明図
であって、(イ)は内燃機関始動後の冷却水温度の変化
の様子を、(ロ)は内燃機関始動後の排気ガス温度の変
化の様子を示す。(ハ)は横軸に冷却水温度、縦軸に排
気ガス温度をとり、(イ)と(ロ)を1つにまとめたグ
ラフであって、内燃機関始動後の排気ガス温度は内燃機
関始動後の冷却水温度の関数として表すことが可能であ
り、補正電力量PP は冷却水温度Thwが高となるに従っ
て減少する関数として表すことができる。
であって、(イ)は内燃機関始動後の冷却水温度の変化
の様子を、(ロ)は内燃機関始動後の排気ガス温度の変
化の様子を示す。(ハ)は横軸に冷却水温度、縦軸に排
気ガス温度をとり、(イ)と(ロ)を1つにまとめたグ
ラフであって、内燃機関始動後の排気ガス温度は内燃機
関始動後の冷却水温度の関数として表すことが可能であ
り、補正電力量PP は冷却水温度Thwが高となるに従っ
て減少する関数として表すことができる。
【0033】さらに空燃比センサ11の受熱量は内燃機
関始動後の経過時間に比例するので始動後時間が経過す
るほど補正電力量PP は少なくてよいため、補正電力量
PPは内燃機関始動後の経過時間が長くなるほど、即ち
カウンタTSが大であるほど減少する関数として表すこ
とができる。即ちステップ58において補正電力量PP
を冷却水温度ThwおよびカウンタTSの関数として算出
してこのルーチンを終了する。
関始動後の経過時間に比例するので始動後時間が経過す
るほど補正電力量PP は少なくてよいため、補正電力量
PPは内燃機関始動後の経過時間が長くなるほど、即ち
カウンタTSが大であるほど減少する関数として表すこ
とができる。即ちステップ58において補正電力量PP
を冷却水温度ThwおよびカウンタTSの関数として算出
してこのルーチンを終了する。
【0034】PP =PP (Thw,TS) 図7は補正電力量PP 算出用マップであって、横軸は冷
却水温度Thwを、縦軸は補正電力量PP を表す。またパ
ラメータはカウンタTSである。上記実施例によれば、
内燃機関始動時の冷却水温に係わらずヒータの過昇温を
防止しつつ空燃比センサを早期に活性化することが可能
となる。
却水温度Thwを、縦軸は補正電力量PP を表す。またパ
ラメータはカウンタTSである。上記実施例によれば、
内燃機関始動時の冷却水温に係わらずヒータの過昇温を
防止しつつ空燃比センサを早期に活性化することが可能
となる。
【0035】しかしながらヒータの抵抗値にはバラツキ
があるだけでなく経時的にも変化するものであり、ヒー
タの抵抗値が大きい場合にはヒータの発熱量は小さくな
り100%デューティ比通電が終了する時間が遅くなる
ため、内燃機関始動後の経過時間に基づいて補正電力P
P を定めた場合には100%デューティ比通電終了後の
補正電力PP が不足し、空燃比センサの活性化が遅れる
おそれがある。
があるだけでなく経時的にも変化するものであり、ヒー
タの抵抗値が大きい場合にはヒータの発熱量は小さくな
り100%デューティ比通電が終了する時間が遅くなる
ため、内燃機関始動後の経過時間に基づいて補正電力P
P を定めた場合には100%デューティ比通電終了後の
補正電力PP が不足し、空燃比センサの活性化が遅れる
おそれがある。
【0036】第2の実施例は、補正電力量PP を冷却水
温度Thwおよび100%デューティ比通電終了後の経過
時間の関数として算出することにより上記課題を解決す
るためのものである。図8は制御部13で実行される第
2のヒータ制御ルーチンのフローチャートであって、第
1のヒータ制御ルーチンに対してヒータ温度が上限時間
に到達した後の経過時間を表すカウンタをインクリメン
トするステップを追加したものであり、予め定められた
所定時間間隔毎に実行される。
温度Thwおよび100%デューティ比通電終了後の経過
時間の関数として算出することにより上記課題を解決す
るためのものである。図8は制御部13で実行される第
2のヒータ制御ルーチンのフローチャートであって、第
1のヒータ制御ルーチンに対してヒータ温度が上限時間
に到達した後の経過時間を表すカウンタをインクリメン
トするステップを追加したものであり、予め定められた
所定時間間隔毎に実行される。
【0037】即ち、ステップ80において、内燃機関回
転数Ne 、吸気圧PM 、ヒータ下流側電圧Vh 、ヒータ
電流Ih および冷却水温度Thwを読み込む。ステップ8
1においてバッテリ電圧VB 、ヒータ下流側電圧Vh お
よびヒータ電流Ih から次式に基づいてヒータ抵抗Rh
を算出する。 Rh =(VB −Vh )/Ih ステップ82においてヒータ温度が予め定められた上限
温度(例えば1100゜C)以下であるか、即ちヒータ
抵抗Rh が上限温度に対応する上限抵抗以下であるかを
判定する。
転数Ne 、吸気圧PM 、ヒータ下流側電圧Vh 、ヒータ
電流Ih および冷却水温度Thwを読み込む。ステップ8
1においてバッテリ電圧VB 、ヒータ下流側電圧Vh お
よびヒータ電流Ih から次式に基づいてヒータ抵抗Rh
を算出する。 Rh =(VB −Vh )/Ih ステップ82においてヒータ温度が予め定められた上限
温度(例えば1100゜C)以下であるか、即ちヒータ
抵抗Rh が上限温度に対応する上限抵抗以下であるかを
判定する。
【0038】ステップ82で肯定判定されたとき、即ち
ヒータ温度が上限温度以下であるときはステップ83に
進み、内燃機関始動後ヒータ温度が上限温度以上になっ
たか否かを表すフラグXXが "0" であるか、即ち内燃
機関始動後ヒータ温度が上限温度以上になったことがな
いかを判定する。なおフラグXXは内燃機関始動時に図
示しない初期化ルーチンにより "0" に設定されてい
る。
ヒータ温度が上限温度以下であるときはステップ83に
進み、内燃機関始動後ヒータ温度が上限温度以上になっ
たか否かを表すフラグXXが "0" であるか、即ち内燃
機関始動後ヒータ温度が上限温度以上になったことがな
いかを判定する。なおフラグXXは内燃機関始動時に図
示しない初期化ルーチンにより "0" に設定されてい
る。
【0039】ステップ83で肯定判定されたとき、即ち
内燃機関始動後ヒータ温度が一度も上限温度以上になっ
ていないときはステップ84に進み、空燃比センサ11
の早期活性化を図るためにデューティ比Dを100%に
設定してステップ88に進む。ステップ82で否定判定
されたとき、即ちヒータ温度が上限温度以上であるとき
は、ステップ85でフラグXXを "1" に設定しステッ
プ86に進む。なおステップ83で否定判定されたと
き、即ちいったん内燃機関始動後ヒータ温度が上限温度
以上となったときもステップ86に進む。
内燃機関始動後ヒータ温度が一度も上限温度以上になっ
ていないときはステップ84に進み、空燃比センサ11
の早期活性化を図るためにデューティ比Dを100%に
設定してステップ88に進む。ステップ82で否定判定
されたとき、即ちヒータ温度が上限温度以上であるとき
は、ステップ85でフラグXXを "1" に設定しステッ
プ86に進む。なおステップ83で否定判定されたと
き、即ちいったん内燃機関始動後ヒータ温度が上限温度
以上となったときもステップ86に進む。
【0040】ステップ86では電力量算出処理を実行し
た後、ステップ87でヒータが上限温度に到達した後の
経過時間を表すカウンタTTをインクリメントしてステ
ップ88に進む。ステップ88ではステップ84あるい
はステップ86で決定されたデューティ比Dに基づいて
スイッチング素子122を制御してこのルーチンを終了
する。
た後、ステップ87でヒータが上限温度に到達した後の
経過時間を表すカウンタTTをインクリメントしてステ
ップ88に進む。ステップ88ではステップ84あるい
はステップ86で決定されたデューティ比Dに基づいて
スイッチング素子122を制御してこのルーチンを終了
する。
【0041】なおステップ86で実行される電力算出処
理は図3に示されている。図9は制御部13で実行され
る第2の補正電力算出ルーチンのフローチャートであっ
て、第1の補正電力算出ルーチンから内燃機関始動後の
経過時間を表すカウンタをインクリメントするステップ
が除去され、補正電力量PP は冷却水温度Thwとヒータ
が上限温度に到達した後の経過時間に基づいて算出され
るものであり、予め定められた所定時間間隔毎に実行さ
れる。
理は図3に示されている。図9は制御部13で実行され
る第2の補正電力算出ルーチンのフローチャートであっ
て、第1の補正電力算出ルーチンから内燃機関始動後の
経過時間を表すカウンタをインクリメントするステップ
が除去され、補正電力量PP は冷却水温度Thwとヒータ
が上限温度に到達した後の経過時間に基づいて算出され
るものであり、予め定められた所定時間間隔毎に実行さ
れる。
【0042】ステップ90において補正電力算出条件が
成立しているかを判断するが、この条件は第1の補正電
力算出ルーチンで説明した通りである。ステップ90で
肯定判定されたとき、即ち補正電力算出条件が成立して
いるときはステップ91に進む。ステップ91からステ
ップ95までは内燃機関の始動が完了したか否かを判定
するための処理であり、内燃機関回転数Ne が始動完了
回転数NH (例えば400rpm)以上となったか否か
により始動が完了したか否かを判定する。なお判定を安
定化するために判定にはヒステリシス特性を持たせる。
成立しているかを判断するが、この条件は第1の補正電
力算出ルーチンで説明した通りである。ステップ90で
肯定判定されたとき、即ち補正電力算出条件が成立して
いるときはステップ91に進む。ステップ91からステ
ップ95までは内燃機関の始動が完了したか否かを判定
するための処理であり、内燃機関回転数Ne が始動完了
回転数NH (例えば400rpm)以上となったか否か
により始動が完了したか否かを判定する。なお判定を安
定化するために判定にはヒステリシス特性を持たせる。
【0043】即ち、ステップ91で内燃機関回転数Ne
が始動完了回転数NH 以上となったかを判定し、肯定判
定されたとき、即ち回転数Ne が始動完了回転数NH 以
上となった時にはステップ92で始動完了フラグXNを
"1" に設定してステップ97に進む。ステップ91で
否定判定されたときはステップ93に進み、内燃機関回
転数N e が始動未完回転数NL (例えば200rpm)
以下であるかを判定する。
が始動完了回転数NH 以上となったかを判定し、肯定判
定されたとき、即ち回転数Ne が始動完了回転数NH 以
上となった時にはステップ92で始動完了フラグXNを
"1" に設定してステップ97に進む。ステップ91で
否定判定されたときはステップ93に進み、内燃機関回
転数N e が始動未完回転数NL (例えば200rpm)
以下であるかを判定する。
【0044】ステップ93で肯定判定されたとき、即ち
回転数Ne が始動未完回転数NL 以下であるときにはス
テップ94で始動完了フラグXNを "0" に設定してス
テップ96に進む。ステップ93で否定判定されたと
き、即ち回転数Ne が始動未完回転数NL 以上始動完了
回転数NH 以下であるときはステップ95に進み、始動
完了フラグXNが "1" であるかを判定し、否定判定さ
れたときはステップ96へ、肯定判定されたときはステ
ップ97に進む。
回転数Ne が始動未完回転数NL 以下であるときにはス
テップ94で始動完了フラグXNを "0" に設定してス
テップ96に進む。ステップ93で否定判定されたと
き、即ち回転数Ne が始動未完回転数NL 以上始動完了
回転数NH 以下であるときはステップ95に進み、始動
完了フラグXNが "1" であるかを判定し、否定判定さ
れたときはステップ96へ、肯定判定されたときはステ
ップ97に進む。
【0045】ステップ96では補正電力量PP を "0.
0" に設定してこのルーチンを終了する。なおステップ
90で否定判定されたとき、即ち補正電力算出条件が成
立していないときもステップ96に進む。ステップ97
では、冷却水温度Thwおよびヒータが上限温度に到達し
た後の経過時間を表すカウンタTTに基づいて補正電力
量PP を算出してこのルーチンを終了する。
0" に設定してこのルーチンを終了する。なおステップ
90で否定判定されたとき、即ち補正電力算出条件が成
立していないときもステップ96に進む。ステップ97
では、冷却水温度Thwおよびヒータが上限温度に到達し
た後の経過時間を表すカウンタTTに基づいて補正電力
量PP を算出してこのルーチンを終了する。
【0046】PP =PP (Thw,TS) なおこの場合にも、図7に示す補正電力量PP 算出用マ
ップをパラメータTTに置き換えて使用することが可能
である。即ち、第2の実施例によればヒータの抵抗が大
きくなり上限温度に到達する時刻が遅延した場合であっ
ても、補正電力量PP が減少することが防止され空燃比
センサの活性化が遅延することが防止される。
ップをパラメータTTに置き換えて使用することが可能
である。即ち、第2の実施例によればヒータの抵抗が大
きくなり上限温度に到達する時刻が遅延した場合であっ
ても、補正電力量PP が減少することが防止され空燃比
センサの活性化が遅延することが防止される。
【0047】
【発明の効果】請求項1にかかる空燃比センサのヒータ
制御装置によれば、冷却水温度だけでなく内燃機関始動
後の経過時間に応じて補正電力量が決定されるため、内
燃機関始動時の冷却水温度に係わらずヒータに最適電力
が供給されヒータの過昇温および空燃比センサの活性化
の遅延を防止することが可能となる。
制御装置によれば、冷却水温度だけでなく内燃機関始動
後の経過時間に応じて補正電力量が決定されるため、内
燃機関始動時の冷却水温度に係わらずヒータに最適電力
が供給されヒータの過昇温および空燃比センサの活性化
の遅延を防止することが可能となる。
【0048】請求項2にかかる空燃比センサのヒータ制
御装置によれば、内燃機関始動後ヒータ抵抗が所定値に
到達するまではヒータを連続通電することにより空燃比
センサの活性化を促進することが可能となる。請求項3
にかかる空燃比センサのヒータ制御装置によれば、ヒー
タ抵抗が所定値に到達した後の経過時間に応じて補正電
力量が決定されるため、ヒータ抵抗が所定値に到達する
時が遅延した場合であっても空燃比センサの活性化の遅
延を防止することが可能となる。
御装置によれば、内燃機関始動後ヒータ抵抗が所定値に
到達するまではヒータを連続通電することにより空燃比
センサの活性化を促進することが可能となる。請求項3
にかかる空燃比センサのヒータ制御装置によれば、ヒー
タ抵抗が所定値に到達した後の経過時間に応じて補正電
力量が決定されるため、ヒータ抵抗が所定値に到達する
時が遅延した場合であっても空燃比センサの活性化の遅
延を防止することが可能となる。
【図1】本発明にかかる空燃比センサのヒータ制御装置
の実施例の構成図である。
の実施例の構成図である。
【図2】第1のヒータ制御ルーチンのフローチャートで
ある。
ある。
【図3】電力算出処理のフローチャートである。
【図4】基本電力算出マップである。
【図5】第1の補正電力算出ルーチンのフローチャート
である。
である。
【図6】排気ガスと冷却水の温度関係説明図である。
【図7】補正電力算出用マップである。
【図8】第2のヒータ制御ルーチンのフローチャートで
ある。
ある。
【図9】第2の補正電力算出ルーチンのフローチャート
である。
である。
10…内燃機関 101…吸気管 102…燃料噴射弁 103…吸気弁 104…ピストン 105…点火栓 106…排気弁 107…排気管 108…ディストリビュータ 109…回転数センサ 11…空燃比センサ 111…検出素子 112…ヒータ 12…駆動回路 121…電源 122…スイッチング素子 123…電流検出抵抗 124…バッファアンプ 141…吸気圧センサ 142…冷却水温度センサ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G01N 27/41 G01N 27/46 327Q 27/419 27/58 B (56)参考文献 特開 平1−158335(JP,A) 特開 昭60−114758(JP,A) 特開 平9−159646(JP,A) 特開 平7−325066(JP,A) 特開 平1−147138(JP,A) 実開 平2−129860(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 27/26 361 F02D 35/00 368 F02D 41/14 310 F02D 45/00 368 G01N 27/409 G01N 27/41 G01N 27/419
Claims (3)
- 【請求項1】 内燃機関の運転状態を検出するための運
転状態検出手段と、 前記運転状態検出手段によって検出される内燃機関の運
転状態に応じて空燃比センサ加熱用ヒータに供給する基
本電力を決定する基本電力決定手段と、 前記運転状態検出手段によって検出される内燃機関の冷
却水温度に基づき冷却水温度が高いほど小さくかつ内燃
機関始動後の経過時間に基づき経過時間が長いほど小さ
くなる補正電力を決定する補正電力決定手段と、 前記基本電力決定手段で決定された基本電力を前記補正
電力決定手段で決定された補正電力に基づき増量補正し
てヒータに供給する電力量を制御するヒータ制御手段
と、を具備する空燃比センサのヒータ制御装置。 - 【請求項2】 前記ヒータ制御手段が、 内燃機関始動後ヒータ抵抗値が予め定められた所定値と
なるまではヒータに連続通電し、予め定められた所定値
に到達した後は前記基本電力決定手段で決定された基本
電力を前記補正電力決定手段で決定された補正電力に基
づき増量補正してヒータに供給する電力量を制御するも
のである請求項1に記載の空燃比センサのヒータ制御装
置。 - 【請求項3】 前記補正電力決定手段が、 前記運転状態検出手段によって検出される内燃機関の冷
却水温度に基づき冷却水温度が高いほど小さくかつヒー
タ抵抗値が予め定められた所定値に到達した後の経過時
間に基づき経過時間が長いほど小さくなる補正電力を決
定するものである請求項2に記載の空燃比センサのヒー
タ制御装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16293696A JP3304766B2 (ja) | 1996-06-24 | 1996-06-24 | 空燃比センサのヒータ制御装置 |
US08/877,277 US5752493A (en) | 1996-06-24 | 1997-06-17 | Apparatus for controlling a heater for heating an air-fuel ratio sensor |
DE19726601A DE19726601C2 (de) | 1996-06-24 | 1997-06-23 | Vorrichtung zur Steuerung einer Heizeinrichtung zum Heizen eines Luft-Kraftstoffverhältnissensors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16293696A JP3304766B2 (ja) | 1996-06-24 | 1996-06-24 | 空燃比センサのヒータ制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1010074A JPH1010074A (ja) | 1998-01-16 |
JP3304766B2 true JP3304766B2 (ja) | 2002-07-22 |
Family
ID=15764066
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16293696A Expired - Fee Related JP3304766B2 (ja) | 1996-06-24 | 1996-06-24 | 空燃比センサのヒータ制御装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5752493A (ja) |
JP (1) | JP3304766B2 (ja) |
DE (1) | DE19726601C2 (ja) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3760558B2 (ja) * | 1997-04-23 | 2006-03-29 | 株式会社デンソー | 酸素センサのヒータ制御装置 |
DE19944555A1 (de) * | 1999-09-17 | 2001-03-29 | Bosch Gmbh Robert | Abgassensor zum Zünden einer exothermen Reaktion |
JP2002048763A (ja) * | 2000-08-07 | 2002-02-15 | Denso Corp | ガス濃度センサのヒータ制御装置 |
JP3824959B2 (ja) * | 2002-03-29 | 2006-09-20 | 本田技研工業株式会社 | 排ガスセンサの温度制御装置 |
JP2003315305A (ja) | 2002-04-22 | 2003-11-06 | Honda Motor Co Ltd | 排ガスセンサの温度制御装置 |
JP2003328848A (ja) * | 2002-05-16 | 2003-11-19 | Honda Motor Co Ltd | 排ガスセンサの素子温を制御する装置 |
JP3863467B2 (ja) | 2002-07-22 | 2006-12-27 | 本田技研工業株式会社 | 排ガスセンサの温度制御装置 |
US7084378B2 (en) * | 2004-02-26 | 2006-08-01 | Mack Trucks, Inc. | Mass-flow sensor heating element protection method and apparatus |
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