JP2002048761A - Heater control device of gas concentration sensor - Google Patents

Heater control device of gas concentration sensor

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JP2002048761A
JP2002048761A JP2000238831A JP2000238831A JP2002048761A JP 2002048761 A JP2002048761 A JP 2002048761A JP 2000238831 A JP2000238831 A JP 2000238831A JP 2000238831 A JP2000238831 A JP 2000238831A JP 2002048761 A JP2002048761 A JP 2002048761A
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JP
Japan
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heater
detection element
control device
gas concentration
concentration sensor
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Application number
JP2000238831A
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Japanese (ja)
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Yoshiyuki Okamoto
岡本  喜之
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suitably detect deterioration of a detection element, and to thereby protect the detection element. SOLUTION: An A/F sensor 30 has the detection element 61 for outputting a limiting current roughly proportional to the oxygen concentration in engine emission gas and a heater 64 for heating the detection element 61. A CPU 22 in a microcomputer 21 executes feedback control of energization to the heater 64 in the range of the energization quantity prescribed beforehand so that impedance of the detection element 61 agrees with a command. When the feedback control of heater energization is executed, the CPU 22 determines whether the heater energization quantity reaches the upper limit of the prescribed range or its periphery or not, and if the heater energization quantity reaches the upper limit of the prescribed range or its periphery and the state is continued as long as a prescribed time or longer, the CPU 22 determines that the detection element 61 is deteriorated. When the detection element 61 is determined to be deteriorated, the CPU 22 corrects the command of the impedance.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス濃度センサの
ヒータ制御装置に係り、詳しくは、内燃機関の排出ガス
中の酸素濃度を検出する空燃比センサ等において、同セ
ンサを活性化するためのヒータの通電を好適に制御する
ための技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heater control device for a gas concentration sensor, and more particularly to an air-fuel ratio sensor for detecting an oxygen concentration in exhaust gas of an internal combustion engine. The present invention relates to a technique for suitably controlling energization of a heater.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種のガス濃度センサとして、例え
ば、エンジンの排出ガス中の酸素濃度を検出する限界電
流式空燃比センサが知られており、当該センサのヒータ
制御装置として、特開平8−278279号公報、特開
平10−300716号公報などの技術が開示されてい
る。
2. Description of the Related Art As a gas concentration sensor of this type, for example, a limiting current type air-fuel ratio sensor for detecting oxygen concentration in exhaust gas of an engine is known. Techniques such as 278279 and JP-A-10-300716 are disclosed.

【0003】また、空燃比センサは一般に、断面コップ
状を成すコップ型構造のものと、板状の検出素子やヒー
タ部材等を積層して構成される積層型構造のものとが知
られており、近年では、小型化、低コスト化に適し、且
つ検出素子の昇温特性に優れる積層型構造のものが多用
されつつある。この積層型構造の空燃比センサは、例え
ば特開平11−344466号公報に開示されており、
検出素子とヒータとが間近に配置され、素子温度とヒー
タ温度との差が比較的小さいことから、ヒータ抵抗の検
出値によるヒータ電力制御に代えて、検出素子の内部抵
抗(インピーダンス)によるヒータ通電制御が実施され
る。つまり、検出素子のインピーダンスが所定の目標値
になるよう、ヒータ通電量がフィードバック制御され
る。なお、積層型構造の空燃比センサでは、ヒータから
検出素子への伝熱効果が良好となるため、ヒータでの発
熱量を抑える、つまり電流値を小さくすることが可能と
なる。
[0003] In addition, the air-fuel ratio sensor is generally known to have a cup-shaped structure having a cup-shaped cross section and a laminated structure having a plate-shaped detecting element, a heater member, and the like laminated. In recent years, those having a laminated structure which is suitable for miniaturization and cost reduction and has excellent temperature rising characteristics of a detection element are being used frequently. An air-fuel ratio sensor having this laminated structure is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-344466.
Since the detecting element and the heater are arranged close to each other and the difference between the element temperature and the heater temperature is relatively small, the heater power is controlled by the internal resistance (impedance) of the detecting element instead of the heater power control based on the detected value of the heater resistance. Control is performed. That is, the heater power supply amount is feedback-controlled so that the impedance of the detection element becomes a predetermined target value. In the air-fuel ratio sensor having the stacked structure, the heat transfer effect from the heater to the detection element is improved, so that the amount of heat generated by the heater can be suppressed, that is, the current value can be reduced.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、検出素
子は、ヒータによる長時間の加熱やガソリン成分の被毒
などが原因で劣化し、インピーダンス特性が変化するお
それがある。この場合、インピーダンス特性の変化が原
因で素子温度が上昇し、この状態でヒータ通電を継続す
ることにより更なる熱劣化を助長するおそれがあった。
また、この状態で内燃機関から高温の排出ガスが排出さ
れると、素子温度がより一層上昇するおそれもある。
However, the detection element may be deteriorated due to long-time heating by a heater or poisoning of gasoline components, and the impedance characteristics may be changed. In this case, the element temperature rises due to a change in the impedance characteristic, and there is a risk that further thermal degradation will be promoted by continuing the heater energization in this state.
Further, if high-temperature exhaust gas is discharged from the internal combustion engine in this state, the element temperature may further increase.

【0005】本発明は、上記問題に着目してなされたも
のであって、その目的とするところは、検出素子の劣化
を好適に検出し、ひいては当該検出素子の保護を図るこ
とができるガス濃度センサのヒータ制御装置を提供する
ことである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a gas concentration capable of suitably detecting deterioration of a detection element and thus protecting the detection element. The object is to provide a heater control device for the sensor.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】ガス濃度センサは、素子
抵抗(検出素子のインピーダンス)が目標値に一致する
よう予め規定した通電量の範囲内でヒータ通電量がフィ
ードバック制御される(ヒータ制御手段)。そして、こ
のヒータ通電制御にて検出素子が活性化されることによ
り、検出素子は、内燃機関の排出ガス中の特定成分濃度
にほぼ比例した限界電流を出力する。特に請求項1に記
載の発明では、ヒータ通電のフィードバック制御が実施
される場合に、ヒータ通電量が規定範囲の上限値又はそ
の近傍にあれば、その状態から検出素子の劣化を判定す
る(劣化判定手段)。
In the gas concentration sensor, the heater energization amount is feedback-controlled within a predetermined energization amount range so that the element resistance (impedance of the detection element) matches a target value (heater control means). ). When the detection element is activated by the heater energization control, the detection element outputs a limit current substantially proportional to the concentration of a specific component in the exhaust gas of the internal combustion engine. In particular, according to the first aspect of the present invention, when the heater energization feedback control is performed, if the heater energization amount is at or near the upper limit value of the specified range, the deterioration of the detection element is determined from the state (deterioration). Determination means).

【0007】要するに、検出素子が劣化すると素子抵抗
が大きくなるために目標値との偏差が大きくなり、その
偏差をなくすようなフィードバック制御を継続すると、
ヒータ通電量が大きくなってフィードバック制御の規定
範囲の上限値に達する。それ故に、ヒータ通電量が規定
範囲の上限値又はその付近にあれば、検出素子の劣化が
好適に検出できる。この場合、検出素子の劣化が正しく
検出できれば、それ以降のヒータ通電を制限したりする
ことにより検出素子の更なる劣化進行が抑制される。従
って、検出素子の保護を図ることが可能となる。
In short, when the detection element deteriorates, the element resistance increases, and the deviation from the target value increases. If feedback control for eliminating the deviation is continued,
The heater energization amount increases and reaches the upper limit of the specified range of the feedback control. Therefore, if the heater power supply is at or near the upper limit value of the specified range, deterioration of the detection element can be suitably detected. In this case, if the deterioration of the detection element can be correctly detected, further progress of the deterioration of the detection element is suppressed by limiting the energization of the heater thereafter. Therefore, protection of the detection element can be achieved.

【0008】特に、固体電解質を有する検出素子にヒー
タを積層して配置した、いわゆる積層型構造のガス濃度
センサ(請求項11)では、温度特性に優れる反面、素
子割れ等の不具合が生じ易いが、本発明では、上記の通
り劣化判定を好適に行うことにより上記不具合が解消さ
れる。故に、素子保護等の効果がより一層有効的に得ら
れることとなる。
In particular, a gas concentration sensor having a so-called laminated structure in which a heater is laminated on a detection element having a solid electrolyte (Claim 11) is excellent in temperature characteristics, but is liable to cause problems such as element cracking. According to the present invention, the above problem is solved by suitably performing the deterioration determination as described above. Therefore, effects such as element protection can be more effectively obtained.

【0009】また、前記劣化判定手段としては、以下の
請求項2又は3の如く具体化されるのが望ましい。つま
り、 ・請求項2に記載の発明では、ヒータ通電量が規定範囲
の上限値又はその近傍に達しているかどうかを判定し、
ヒータ通電量が規定範囲の上限値又はその近傍に達しそ
の状態が所定時間以上継続されると、検出素子が劣化し
ている旨を判定する。 ・請求項3に記載の発明では、アイドル運転時における
ヒータ通電量の平均値が前記規定範囲の上限値又はその
近傍にあれば、検出素子が劣化している旨を判定する。 これら何れの場合にも、検出素子が劣化していることが
正しく検出できる。
It is desirable that the deterioration determining means is embodied in the following second or third aspect. That is, in the invention according to claim 2, it is determined whether or not the heater energization amount has reached the upper limit value of the specified range or its vicinity,
If the heater power supply reaches the upper limit of the specified range or its vicinity and the state continues for a predetermined time or more, it is determined that the detection element has deteriorated. According to the third aspect of the present invention, if the average value of the heater power supply amount during the idling operation is at or near the upper limit value of the specified range, it is determined that the detection element is deteriorated. In any of these cases, it can be correctly detected that the detection element has deteriorated.

【0010】また、請求項4に記載の発明では、検出素
子が劣化している旨判定された場合、素子抵抗の目標値
を補正するので、検出素子の劣化状態(劣化の程度)に
応じたヒータ通電制御を実施することができる。この場
合、素子劣化時にも、検出素子の温度を望み通りに制御
することが可能となる。これにより、検出素子の過剰な
温度上昇が抑制され、検出素子が保護できる。
In the invention according to the fourth aspect, when it is determined that the detection element is deteriorated, the target value of the element resistance is corrected. Heater energization control can be performed. In this case, the temperature of the detection element can be controlled as desired even when the element is deteriorated. Thereby, an excessive rise in temperature of the detection element is suppressed, and the detection element can be protected.

【0011】かかる場合、請求項5に記載したように、
前記補正手段は、素子抵抗の偏差をなくすようにその目
標値を徐変させると良い。このとき、素子抵抗の偏差を
なましつつ補正したり、比較的小さな所定値にて補正し
たりすると良い。
In such a case, as described in claim 5,
The correction means may gradually change the target value so as to eliminate the deviation of the element resistance. At this time, it is preferable to correct the deviation of the element resistance while smoothing it or to correct the deviation with a relatively small predetermined value.

【0012】更に、請求項6に記載したように、前記補
正手段は、素子抵抗の目標値を増加側にのみ補正すると
良い。つまり、ガス濃度センサ(検出素子)が内燃機関
の排出ガスに晒される場合、排出ガスの温度が高いと、
排出ガスからの受熱により素子抵抗の偏差が一時的に小
さくなり、素子劣化に伴い一旦増加側に補正された素子
抵抗の目標値が誤って減少側に再補正されてしまうこと
が懸念される。しかしながら、目標値の補正を増加側に
限定することにより、素子抵抗の目標値が誤って補正さ
れるといった不都合が防止される。
Further, the correcting means may correct the target value of the element resistance only on the increasing side. That is, when the gas concentration sensor (detection element) is exposed to the exhaust gas of the internal combustion engine, if the temperature of the exhaust gas is high,
There is a concern that the deviation of the element resistance temporarily decreases due to the heat received from the exhaust gas, and the target value of the element resistance once corrected to the increasing side is erroneously re-corrected to the decreasing side due to the element deterioration. However, by limiting the correction of the target value to the increase side, the disadvantage that the target value of the element resistance is erroneously corrected is prevented.

【0013】また、上記請求項6に代えて、請求項7に
記載したように、内燃機関からの排出ガスが比較的低い
状態である場合にのみ、素子抵抗の目標値を補正するよ
うにしても良い。例えば、内燃機関のアイドル時には排
出ガスの温度が低く、排出ガスの温度による影響が少な
いと考えられる。故に、こうしたアイドル運転時などに
限定して補正を行うことにより、誤った補正が防止でき
る。
Further, in place of the above-mentioned claim 6, the target value of the element resistance is corrected only when the exhaust gas from the internal combustion engine is in a relatively low state. Is also good. For example, when the internal combustion engine is idling, the temperature of the exhaust gas is low, and it is considered that the temperature of the exhaust gas has little effect. Therefore, erroneous correction can be prevented by performing the correction only during such idling operation.

【0014】請求項8に記載の発明では、前記補正手段
により補正する毎に該補正した素子抵抗の目標値を一時
記憶メモリに記憶し、それよりも長い時間間隔で、前記
一時記憶メモリに記憶した素子抵抗の目標値をバックア
ップ用メモリに記憶する。本発明では、素子抵抗の目標
値が誤って補正されたとしても、それは一時記憶メモリ
(ノーマルRAM)に一旦記憶され、直ぐにバックアッ
プ用メモリ(スタンバイRAM)に記憶されることはな
い。それ故、素子抵抗の目標値が誤学習されるといった
不都合は生じない。
According to the present invention, each time the correction is performed by the correction means, the corrected target value of the element resistance is stored in the temporary storage memory, and is stored in the temporary storage memory at a longer time interval. The target value of the element resistance thus set is stored in the backup memory. In the present invention, even if the target value of the element resistance is erroneously corrected, it is temporarily stored in the temporary storage memory (normal RAM) and is not immediately stored in the backup memory (standby RAM). Therefore, there is no inconvenience that the target value of the element resistance is erroneously learned.

【0015】請求項9に記載の発明では、内燃機関の始
動に伴うヒータ通電の開始当初には、バックアップ用メ
モリに記憶された目標値を読み出し、それをヒータ通電
のフィードバック制御に用いる。これにより、内燃機関
の始動当初から前回学習した目標値を用いて好適なヒー
タ通電制御を実施することができる。
According to the ninth aspect of the present invention, at the beginning of heater energization at the start of the internal combustion engine, a target value stored in the backup memory is read out and used for feedback control of heater energization. Thus, it is possible to perform suitable heater energization control using the target value learned last time from the start of the internal combustion engine.

【0016】また、請求項10に記載したように、内燃
機関の空燃比制御システムに適用する場合には、上記し
た通りガス濃度センサのヒータ通電が好適に実施される
ことにより、ガス濃度センサ(空燃比センサ)の適正な
活性状態が維持され、空燃比を正しく検出することが可
能となる。故に、空燃比制御を精度良く実施することが
できる。
Further, when the present invention is applied to an air-fuel ratio control system for an internal combustion engine, the heater of the gas concentration sensor is preferably energized as described above, so that the gas concentration sensor ( The appropriate activation state of the air-fuel ratio sensor is maintained, and the air-fuel ratio can be correctly detected. Therefore, the air-fuel ratio control can be performed with high accuracy.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)以下、この
発明を車載エンジンの空燃比制御システムに具体化した
一実施の形態を図面に従って説明する。本制御システム
は、空燃比センサ(A/Fセンサ)による検出結果を基
にエンジンへの燃料噴射量を所望の空燃比にて制御する
ものであり、本実施の形態では特に、A/Fセンサを良
好に活性化するためのヒータ通電制御の内容を中心に以
下に詳しく説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) An embodiment in which the present invention is embodied in an air-fuel ratio control system for a vehicle-mounted engine will be described below with reference to the drawings. The present control system controls the fuel injection amount to the engine at a desired air-fuel ratio based on the detection result by an air-fuel ratio sensor (A / F sensor). In the present embodiment, in particular, the A / F sensor The details of the heater energization control for satisfactorily activating the power supply will be described below.

【0018】図1は、本実施の形態における空燃比制御
システムの概要を示す全体構成図である。図1におい
て、限界電流式空燃比センサ(以下、A/Fセンサとい
う)30は、エンジン10のエンジン本体11から延び
る排気管12に取り付けられており、電子制御ユニット
(以下、ECUという)20から指令される電圧の印加
に伴い、排ガス中の酸素濃度に比例したリニアな空燃比
検出信号(センサ電流信号)を出力する。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an outline of an air-fuel ratio control system according to the present embodiment. In FIG. 1, a limiting current type air-fuel ratio sensor (hereinafter, referred to as an A / F sensor) 30 is attached to an exhaust pipe 12 extending from an engine body 11 of an engine 10, and is provided from an electronic control unit (hereinafter, referred to as an ECU) 20. With the application of the commanded voltage, a linear air-fuel ratio detection signal (sensor current signal) proportional to the oxygen concentration in the exhaust gas is output.

【0019】ECU20は、各種制御の中枢をなすマイ
クロコンピュータ(以下、マイコンという)21を備え
ており、マイコン21は、各種の演算プログラムを実行
するCPU22と、各種プログラムや制御データを予め
記憶するROM23と、演算データを一時的に記憶する
NRAM(ノーマルRAM)24と、電源遮断時にも記
憶内容を保持するデータバックアップ用のSRAM(ス
タンバイRAM)25等により構成されている。マイコ
ン21は、エンジン10の燃料噴射制御や点火制御を実
施する他に、A/Fセンサ30への印加電圧制御や同セ
ンサ30のヒータ通電制御を実施する。
The ECU 20 includes a microcomputer (hereinafter, referred to as a microcomputer) 21 which is a center of various controls. The microcomputer 21 includes a CPU 22 for executing various arithmetic programs, and a ROM 23 for storing various programs and control data in advance. And an NRAM (normal RAM) 24 for temporarily storing operation data, and a data backup SRAM (standby RAM) 25 for retaining the stored contents even when the power is turned off. The microcomputer 21 controls the applied voltage to the A / F sensor 30 and controls the heater energization of the A / F sensor 30 in addition to controlling the fuel injection and ignition of the engine 10.

【0020】A/Fセンサ30に関する制御を略述すれ
ば、マイコン21は、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Vrを、D/A変換器26及
びLPF(ローパスフィルタ)27を介してバイアス制
御回路40に出力する。このとき、D/A変換器26に
てバイアス指令信号Vrがアナログ信号Vbに変換さ
れ、更にLPF27にてアナログ信号Vbの高周波成分
が除去された後、出力電圧Vcがバイアス制御回路40
に入力される。
Briefly describing the control regarding the A / F sensor 30, the microcomputer 21 sends a bias command signal Vr for applying a voltage to the A / F sensor 30 to the D / A converter 26 and an LPF (low-pass filter). 27 to the bias control circuit 40. At this time, after the bias command signal Vr is converted into the analog signal Vb by the D / A converter 26 and the high frequency component of the analog signal Vb is removed by the LPF 27, the output voltage Vc is changed to the bias control circuit 40.
Is input to

【0021】バイアス制御回路40内の電流検出回路5
0は、A/Fセンサ30への電圧の印加に伴い流れる電
流値を検出する。当該電流検出回路50にて検出された
電流値のアナログ信号は、A/D変換器28を介してマ
イコン21に入力される。マイコン21は、所定の時間
周期(例えば数ミリ秒毎)でセンサ電流を取り込み、そ
の電流値をA/Fに変換する。また、A/Fセンサ30
のインピーダンス検出に際しては、マイコン21から出
力される矩形状のバイアス指令信号Vrにより、単発的
で且つ所定の時定数を持った電圧がA/Fセンサ30に
印加される。
The current detection circuit 5 in the bias control circuit 40
0 detects the value of the current flowing with the application of the voltage to the A / F sensor 30. The analog signal of the current value detected by the current detection circuit 50 is input to the microcomputer 21 via the A / D converter 28. The microcomputer 21 takes in the sensor current at a predetermined time period (for example, every several milliseconds) and converts the current value into an A / F. Also, the A / F sensor 30
When the impedance is detected, a single-shot voltage having a predetermined time constant is applied to the A / F sensor 30 by a rectangular bias command signal Vr output from the microcomputer 21.

【0022】更に、マイコン21は、ヒータ制御回路2
9に対してヒータ制御信号を出力する。これにより、A
/Fセンサ30に設けられたヒータ64の通電がデュー
ティ制御される。
The microcomputer 21 further includes a heater control circuit 2
9 to output a heater control signal. Thus, A
The energization of the heater 64 provided in the / F sensor 30 is duty-controlled.

【0023】A/Fセンサ30は、積層型のセンサ素子
部(セル)60を有するものであって、その構成を図2
及び図3を用いて説明する。ここで、図2は、A/Fセ
ンサ30の全体構成を示す断面図、図3は、A/Fセン
サ30を構成するセンサ素子部60の断面図である。
The A / F sensor 30 has a stacked sensor element section (cell) 60, and its structure is shown in FIG.
This will be described with reference to FIG. Here, FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the overall configuration of the A / F sensor 30, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the sensor element unit 60 configuring the A / F sensor 30.

【0024】図2に示されるように、A/Fセンサ30
は、排気管壁に螺着される筒状の金属製ハウジング31
を有し、そのハウジング31の下側開口部には素子カバ
ー32が取り付けられている。素子カバー32内には、
長板状のセンサ素子部60の先端(下端)が配設されて
いる。素子カバー32は有底二重構造をなし、排ガスを
カバー内部に取り込むための複数の排気口32aを有す
る。センサ素子部60は、ハウジング31内に配設され
た絶縁部材33を貫通するように図の上方に延び、その
上端部には一対のリード部34が接続されている。
As shown in FIG. 2, the A / F sensor 30
Is a cylindrical metal housing 31 screwed to the exhaust pipe wall.
The element cover 32 is attached to the lower opening of the housing 31. In the element cover 32,
The distal end (lower end) of the long plate-shaped sensor element section 60 is provided. The element cover 32 has a bottomed double structure, and has a plurality of exhaust ports 32a for taking exhaust gas into the inside of the cover. The sensor element section 60 extends upward in the drawing so as to penetrate the insulating member 33 provided in the housing 31, and a pair of lead sections 34 is connected to the upper end thereof.

【0025】ハウジング31の上端には本体カバー35
がカシメ着されている。また、本体カバー35の上方に
はダストカバー36が取り付けられ、これら本体カバー
35及びダストカバー36の二重構造によりセンサ上部
が保護される。各カバー35,36には、カバー内部に
大気を取り込むための複数の大気口35a,36aが設
けられている。
A main body cover 35 is provided on the upper end of the housing 31.
Is being swaged. Further, a dust cover 36 is attached above the main body cover 35, and the upper part of the sensor is protected by the double structure of the main body cover 35 and the dust cover 36. Each cover 35, 36 is provided with a plurality of air ports 35a, 36a for taking air into the covers.

【0026】次に、センサ素子部60の構成を図3を用
いて説明する。センサ素子部60は大別して、固体電解
質からなる検出素子61、ガス拡散抵抗層62、大気導
入ダクト63及びヒータ64からなり、これら各部材を
積層して構成されている。また、各部材の周囲には保護
層65が設けられている。
Next, the structure of the sensor element section 60 will be described with reference to FIG. The sensor element section 60 is roughly composed of a detection element 61 made of a solid electrolyte, a gas diffusion resistance layer 62, an air introduction duct 63, and a heater 64, and is formed by laminating these members. A protective layer 65 is provided around each member.

【0027】長方形板状の検出素子(固体電解質)61
は部分安定化ジルコニア製のシートであり、その上面
(ガス拡散抵抗層62側)には白金等からなる多孔質の
計測電極66が形成されると共に、下面(大気導入ダク
ト63側)には同じく白金等からなる多孔質の大気側電
極67が形成されている。計測電極66及び大気側電極
67には、リード部66a,67aが接続されており、
その先はECU20に接続されている。
A rectangular plate-like detection element (solid electrolyte) 61
Is a sheet made of partially stabilized zirconia. On its upper surface (gas diffusion resistance layer 62 side), a porous measurement electrode 66 made of platinum or the like is formed, and on its lower surface (atmosphere introduction duct 63 side), A porous atmosphere-side electrode 67 made of platinum or the like is formed. Lead portions 66a, 67a are connected to the measurement electrode 66 and the atmosphere-side electrode 67,
The other end is connected to the ECU 20.

【0028】ガス拡散抵抗層62は、計測電極66へ排
ガスを導入するための多孔質シートからなるガス透過層
62aと、排ガスの透過を抑制するための緻密層からな
るガス遮蔽層62bとを有する。ガス透過層62a及び
ガス遮蔽層62bは何れも、アルミナ、スピネル、ジル
コニア等のセラミックスをシート成形法等により成形し
たものであるが、ポロシティの平均孔径及び気孔率の違
いによりガス透過率が相違するものとなっている。この
場合、ガス透過層62aの表面はガス遮蔽層62bに被
われているため、センサ素子部周囲の排ガスはガス透過
層62aの側方(図の左右方向)から侵入し、計測電極
66に達する。
The gas diffusion resistance layer 62 has a gas permeable layer 62a made of a porous sheet for introducing exhaust gas to the measurement electrode 66, and a gas shielding layer 62b made of a dense layer for suppressing the transmission of exhaust gas. . Each of the gas permeable layer 62a and the gas shielding layer 62b is formed by molding a ceramic such as alumina, spinel, or zirconia by a sheet molding method or the like. It has become something. In this case, since the surface of the gas permeable layer 62a is covered with the gas shielding layer 62b, the exhaust gas around the sensor element portion enters from the side of the gas permeable layer 62a (the left-right direction in the drawing) and reaches the measurement electrode 66. .

【0029】大気導入ダクト63はアルミナ等の高熱伝
導性セラミックスからなり、同ダクト63により大気室
68が形成されている。この大気導入ダクト63は大気
室68内の大気側電極67に大気を導入する役割をな
す。因みに、大気室68は、前記図2に示すカバー3
5,36の大気口35a,36aに連通している。
The air introduction duct 63 is made of a highly heat-conductive ceramic such as alumina, and an air chamber 68 is formed by the duct 63. The air introduction duct 63 plays a role of introducing air into the atmosphere-side electrode 67 in the atmosphere chamber 68. Incidentally, the atmosphere chamber 68 is provided with the cover 3 shown in FIG.
The air ports 5a and 36a communicate with the air ports 35a and 36a.

【0030】大気導入ダクト63の下面にはヒータ64
が取り付けられている。ヒータ64は、車載バッテリか
らの通電により発熱する発熱体64aと、それを覆う絶
縁シート64bとからなり、発熱体64aの両端にはリ
ード部64cが接続されている。但し、図3の構成以外
に、発熱体64aを検出素子61に埋設したり、発熱体
64aをガス拡散抵抗層62に埋設したりする構成も可
能である。
A heater 64 is provided on the lower surface of the air introduction duct 63.
Is attached. The heater 64 includes a heating element 64a that generates heat when energized by a vehicle-mounted battery, and an insulating sheet 64b that covers the heating element 64a. Leads 64c are connected to both ends of the heating element 64a. However, in addition to the configuration shown in FIG. 3, a configuration in which the heating element 64a is embedded in the detection element 61 or the heating element 64a is embedded in the gas diffusion resistance layer 62 is also possible.

【0031】上記構成のA/Fセンサ30は、図4に示
す電圧−電流特性を持つ。すなわち、センサ素子部60
(検出素子61)は、酸素濃度を直線的特性にて検出し
得るものであり、酸素濃度に応じた限界電流を発生す
る。限界電流(センサ電流)の増減はA/F値の増減
(すなわち、リーン・リッチの程度)に対応しており、
A/F値がリーン側になるほど限界電流は増大し、A/
F値がリッチ側になるほど限界電流は減少する。ここ
で、検出素子61のインピーダンス(素子抵抗)と同素
子61の温度(素子温度)とは相関があり、素子温度が
上昇するほど、インピーダンスが低下する傾向にある。
この場合、検出素子61のインピーダンスが目標値(例
えば30Ω)になるようヒータ通電をF/B制御するこ
とにより、素子温度が目標温度(例えば750℃)に保
持される。
The A / F sensor 30 having the above configuration has a voltage-current characteristic shown in FIG. That is, the sensor element unit 60
The (detection element 61) is capable of detecting the oxygen concentration with a linear characteristic, and generates a limit current according to the oxygen concentration. The increase / decrease of the limit current (sensor current) corresponds to the increase / decrease of the A / F value (that is, the degree of lean / rich),
The limit current increases as the A / F value becomes leaner, and A / F
The limiting current decreases as the F value becomes richer. Here, there is a correlation between the impedance (element resistance) of the detection element 61 and the temperature (element temperature) of the element 61, and the impedance tends to decrease as the element temperature increases.
In this case, the element temperature is maintained at the target temperature (for example, 750 ° C.) by performing the F / B control of the heater energization so that the impedance of the detection element 61 becomes the target value (for example, 30Ω).

【0032】次に、ヒータ通電制御の概要について説明
する。ここで、図6〜図8は、何れもマイコン21内の
CPU22により実施される制御プログラムを示すフロ
ーチャートであり、このうち図6は、エンジン始動時に
イニシャルルーチンとして実行される。また、図7はヒ
ータ制御量算出ルーチンであり、例えば131ミリ秒毎
に実行される。図8は目標インピーダンス更新処理であ
り、例えば1秒毎に実行される。
Next, an outline of the heater energization control will be described. Here, FIGS. 6 to 8 are flowcharts showing a control program executed by the CPU 22 in the microcomputer 21. FIG. 6 is executed as an initial routine when the engine is started. FIG. 7 shows a heater control amount calculation routine, which is executed, for example, every 131 milliseconds. FIG. 8 shows a target impedance update process, which is executed, for example, every one second.

【0033】さて、エンジン始動に伴い図6の処理が起
動すると、ステップ101では、SRAM25に既に記
憶されている目標インピーダンスZtg(前回までの学
習値)を読み出し、そのZtgをNRAM24に記憶す
る。以降、NRAM24のZtg値を用いたヒータ64
の通電制御が可能となり、前回運転時までの学習結果を
反映したヒータ制御が実施されるようになる。
When the process of FIG. 6 is started with the start of the engine, in step 101, the target impedance Ztg (learned value up to the previous time) already stored in the SRAM 25 is read, and the Ztg is stored in the NRAM 24. Thereafter, the heater 64 using the Ztg value of the NRAM 24
, And the heater control reflecting the learning result up to the previous operation is performed.

【0034】一方、図7では、大きくは全通電制御、第
1のヒータF/B制御、第2のヒータF/B制御が順次
実施されるようになっており、概略として、エンジンの
始動当初には全通電制御が実施され、その全通電制御で
はヒータ制御量(Duty)が100%で制御される。
また、全通電制御に引き続き第1のヒータF/B制御が
実施され、この第1のヒータF/B制御では、インピー
ダンスの偏差に応じてヒータ制御量(Duty)が0〜
80%の規定範囲内で制御される。更に、第1のヒータ
F/B制御に引き続き第2のヒータF/B制御が実施さ
れ、この第2のヒータF/B制御では、インピーダンス
の偏差に応じてヒータ制御量(Duty)が0〜60%
の規定範囲内で制御される。
On the other hand, in FIG. 7, roughly, the full energization control, the first heater F / B control, and the second heater F / B control are sequentially performed. , The full energization control is performed, and in the full energization control, the heater control amount (Duty) is controlled at 100%.
Further, the first heater F / B control is performed following the full energization control. In the first heater F / B control, the heater control amount (Duty) is set to 0 to 0 according to the deviation of the impedance.
It is controlled within a specified range of 80%. Further, the second heater F / B control is performed subsequent to the first heater F / B control. In the second heater F / B control, the heater control amount (Duty) is 0 to 0 according to the impedance deviation. 60%
Is controlled within the specified range.

【0035】具体的には、センサ新品時のインピーダン
ス特性を示す図10において、実インピーダンスZre
と素子温度とが図の実線の関係にあり、目標インピーダ
ンスZtgが素子温度750℃相当の「30Ω」である
場合、インピーダンスの偏差ΔZ(=Zre−Ztg)
が所定値K1(例えば、20Ω)よりも大きければ、全
通電制御が実施される。また、インピーダンスの偏差Δ
Zが所定値K2〜K1の範囲内(例えば、10〜20
Ω)にあれば、第1のヒータF/B制御が実施され、Δ
Zが所定値K2(例えば、10Ω)よりも小さければ、
第2のヒータF/B制御が実施される。
Specifically, in FIG. 10 showing the impedance characteristics when the sensor is new, the actual impedance Zre
When the target impedance Ztg is “30Ω” corresponding to the element temperature of 750 ° C., the impedance deviation ΔZ (= Zre−Ztg)
Is larger than a predetermined value K1 (for example, 20Ω), the full energization control is performed. Also, the impedance deviation Δ
Z is within a range of predetermined values K2 to K1 (for example, 10 to 20).
Ω), the first heater F / B control is performed, and Δ
If Z is smaller than a predetermined value K2 (for example, 10Ω),
The second heater F / B control is performed.

【0036】更に、第2のヒータF/B制御が実施され
るとき、ヒータ制御量(Duty)がF/B制御範囲の
上限値(60%)のまま継続されると、検出素子61が
劣化している旨が判定される。つまり、検出素子61が
劣化すると目標値に対するインピーダンスの偏差が大き
くなり、その偏差をなくすようなF/B制御を継続する
と、Dutyが大きくなってF/B制御範囲の上限値に
達する。このことから、検出素子61の劣化が検出され
るようになっている。
Further, when the second heater F / B control is performed, if the heater control amount (Duty) is maintained at the upper limit (60%) of the F / B control range, the detection element 61 deteriorates. Is determined. In other words, when the detection element 61 deteriorates, the deviation of the impedance from the target value increases. When the F / B control for eliminating the deviation is continued, the duty increases and reaches the upper limit of the F / B control range. Thus, the deterioration of the detection element 61 is detected.

【0037】なおここで、実インピーダンスZreは、
周知の掃引法により検出されるようになっており、詳し
くは図5に示すように、A/Fセンサ30の印加電圧を
一時的に正方向及び負方向に変化させる。そして、この
電圧変化時における正負何れか一方の電圧変化量ΔVと
電流変化量ΔIとから実インピーダンスZreを算出す
る(Zre=ΔV/ΔI)。以下、ヒータ通電の詳しい
内容を図7に従い説明する。
Here, the real impedance Zre is
The voltage is detected by a well-known sweeping method. Specifically, as shown in FIG. 5, the voltage applied to the A / F sensor 30 is temporarily changed in the positive direction and the negative direction. Then, the real impedance Zre is calculated from either the positive or negative voltage change amount ΔV and the current change amount ΔI at the time of the voltage change (Zre = ΔV / ΔI). Hereinafter, the detailed contents of the heater energization will be described with reference to FIG.

【0038】先ず図7のステップ201では、検出素子
61の劣化判定を行う。ここで、劣化判定は、第2のヒ
ータF/B制御が実施される場合に、ヒータ制御量(D
uty)が上限値(60%)のまま所定時間以上継続さ
れているかどうかにより行い、実際には、エンジン始動
後300秒が経過していることを前提に、後述するカウ
ンタCmaxの値が所定時間(例えば20秒)以上であ
れば、検出素子61が劣化している旨を判定する。
First, in step 201 of FIG. 7, the deterioration of the detecting element 61 is determined. Here, the deterioration determination is performed when the heater control amount (D
uty) remains at the upper limit value (60%) for a predetermined time or more. In practice, it is assumed that 300 seconds have elapsed since the engine was started, and the value of a counter Cmax described later is set to a predetermined time. If it is (for example, 20 seconds) or more, it is determined that the detection element 61 has deteriorated.

【0039】素子劣化でなければ、そのままステップ2
04に進む。また、素子劣化であればステップ202に
進み、目標インピーダンスZtgの補正を行う。つま
り、ステップ202では、インピーダンスの偏差ΔZに
応じて、NRAM値である目標インピーダンスZtgを
補正する。但し、目標インピーダンスZtg(NRAM
値)の補正は増加側にのみ限って行うこととしており、
その理由については後述する。
If there is no element deterioration, step 2
Go to 04. If the element has deteriorated, the process proceeds to step 202, where the target impedance Ztg is corrected. That is, in step 202, the target impedance Ztg, which is the NRAM value, is corrected according to the impedance deviation ΔZ. However, the target impedance Ztg (NRAM
Value) is limited to the increase side only.
The reason will be described later.

【0040】この目標インピーダンスZtgの補正に際
し、なまし演算等の手法を用いて補正を行うのが望まし
く、一例として、 Ztg=Ztg(i−1)+ΔZ/4 といった演算により目標インピーダンスの前回値Ztg
(i−1)を補正し、今回値を算出する。なお、上記補
正には、前回処理時のΔZ値を用いればよい。勿論、比
較的小さな一定の更新量αで目標インピーダンスZtg
を補正する構成でも良い(Ztg=Ztg(i−1)+
αとする)。目標インピーダンスZtgの補正後、ステ
ップ203では、カウンタCmaxをクリアする。
In correcting the target impedance Ztg, it is desirable to perform correction using a technique such as smoothing calculation. As an example, the previous value Ztg of the target impedance is calculated by a calculation such as Ztg = Ztg (i-1) + ΔZ / 4.
(I-1) is corrected, and the current value is calculated. Note that the ΔZ value in the previous process may be used for the correction. Of course, with a relatively small constant update amount α, the target impedance Ztg
(Ztg = Ztg (i-1) +
α). After the correction of the target impedance Ztg, in step 203, the counter Cmax is cleared.

【0041】その後、ステップ204では、実インピー
ダンスZreと目標インピーダンスZtgとから偏差Δ
Zを算出する(ΔZ=Zre−Ztg)。次に、ステッ
プ205では、ヒータ制御の許可条件が成立するか否か
を判別する。この許可条件としては、・エンジン始動後
にエンジン回転数が所定値(例えば200rpm)以上
に上昇したこと、 ・バッテリ電圧が低下していないこと、 ・ヒータ制御に関与するその他のセンサの異常がないこ
と、 等を含み、これらが成立する場合にヒータ制御が許可さ
れる。ヒータ制御の許可条件が不成立の場合、ステップ
206に進み、ヒータ制御量(Duty)を0%とす
る。
Thereafter, in step 204, the deviation ΔΔ from the actual impedance Zre and the target impedance Ztg is calculated.
Z is calculated (ΔZ = Zre−Ztg). Next, in step 205, it is determined whether or not a heater control permission condition is satisfied. The permission conditions include that the engine speed has increased to a predetermined value (for example, 200 rpm) or more after the engine has started, that the battery voltage has not dropped, and that there is no abnormality in other sensors involved in heater control. , Etc., and if these conditions hold, the heater control is permitted. If the heater control permission condition is not satisfied, the routine proceeds to step 206, where the heater control amount (Duty) is set to 0%.

【0042】また、ヒータ制御の許可条件が成立した場
合はステップ207に進み、ヒータ全通電を実施するか
否かを判別する。ヒータ全通電の実施条件としては、全
通電の開始後の経過時間が所定時間(例えば10秒)以
内であり、且つインピーダンス偏差ΔZ(=Zre−Z
tg)が所定値K1以上であることを含み、エンジンの
低温始動時等においては実インピーダンスZreが非常
に大きな値であることから、ステップ207がYESと
なり、ヒータ全通電を実施する。つまり、ステップ20
8に進み、ヒータ制御量(Duty)を100%とす
る。
When the condition for permitting the heater control is satisfied, the routine proceeds to step 207, where it is determined whether or not the heater is fully energized. As the conditions for performing the full energization of the heater, the elapsed time after the start of the full energization is within a predetermined time (for example, 10 seconds), and the impedance deviation ΔZ (= Zre−Z)
tg) is equal to or more than the predetermined value K1, and since the actual impedance Zre is a very large value at the time of starting the engine at a low temperature or the like, step 207 becomes YES and the heater is fully energized. That is, step 20
Proceeding to 8, the heater control amount (Duty) is set to 100%.

【0043】また、ステップ207がNOであればステ
ップ209に進み、インピーダンスの偏差ΔZが所定値
K2よりも大きいか否かを判別する。そして、ステップ
209がYESであればステップ210に進み、第1の
ヒータF/B制御を実施する。このとき、前述した通り
0〜80%の範囲でDutyが設定される。但し実際に
は、エンジンの始動直後はインピーダンスの偏差ΔZが
未だ大きいため、80%付近のDutyが設定されるこ
ととなる。
If step 207 is NO, the process proceeds to step 209, where it is determined whether or not the impedance deviation ΔZ is larger than a predetermined value K2. Then, if step 209 is YES, the process proceeds to step 210 to execute the first heater F / B control. At this time, the duty is set in the range of 0 to 80% as described above. However, in practice, immediately after the start of the engine, since the impedance deviation ΔZ is still large, a duty of about 80% is set.

【0044】また、ステップ209がNOの場合、ステ
ップ211に進み、第2のヒータF/B制御を実施す
る。このとき、前述した通り0〜60%の範囲でDut
yが設定される。本実施の形態の場合、インピーダンス
の偏差ΔZに応じて、ヒータ制御量(Duty)が0
%,20%,40%,60%の何れかに設定されるよう
になっている(但し、第1のヒータF/B制御では、こ
れに80%が加わる)。図10を用いて具体的に説明す
れば、・素子温度が目標値よりも高温の場合において、
ΔZ<−K4であれば、Duty=0%とし、ΔZ=−
K3〜−K4であれば、Duty=20%とする。・素
子温度が目標値付近にあれば、すなわち、|ΔZ|≦K
3であれば、この温度が保持できるようDuty=40
%とする。・素子温度が目標値よりも低温の場合におい
て、ΔZ=K3〜K2であれば、Duty=60%とす
る。
If NO in step 209, the process advances to step 211 to execute the second heater F / B control. At this time, Dut in the range of 0 to 60% as described above.
y is set. In the case of the present embodiment, the heater control amount (Duty) is set to 0 according to the impedance deviation ΔZ.
%, 20%, 40%, and 60% (however, 80% is added to this in the first heater F / B control). Specifically, referring to FIG. 10, when the element temperature is higher than the target value,
If ΔZ <−K4, Duty = 0% and ΔZ = −
If K3 to -K4, Duty = 20%. If the element temperature is near the target value, that is, | ΔZ | ≦ K
If it is 3, Duty = 40 so that this temperature can be maintained.
%. When the element temperature is lower than the target value, if ΔZ = K3 to K2, Duty = 60%.

【0045】その後、ステップ212では、その時のD
utyが上限(60%又はその近傍)にあるか否かを判
別する。そして、YESであればステップ213に進
み、カウンタCmaxをインクリメントする。また、ス
テップ212がNOであればステップ214に進み、カ
ウンタCmaxをクリアする(ステップ208,210
の処理後も同様)。上記ステップ212,213によれ
ば、第2のヒータF/B制御が実施される場合において
ヒータ制御量(Duty)が上限値のまま継続される
と、その継続時間が計測される。A/Fセンサ30の劣
化時には、ステップ212がYESとなる状態が続くた
め、カウンタCmaxがカウントアップされていく。
Thereafter, at step 212, the current D
It is determined whether or not uty is at the upper limit (60% or near). If YES, the process proceeds to step 213, where the counter Cmax is incremented. If NO in step 212, the flow advances to step 214 to clear the counter Cmax (steps 208 and 210).
After the treatment of the same). According to steps 212 and 213, if the heater control amount (Duty) is continued at the upper limit value in the case where the second heater F / B control is performed, the continuation time is measured. When the A / F sensor 30 has deteriorated, the state in which step 212 becomes YES continues, so the counter Cmax is counted up.

【0046】最後に、ステップ215では、ヒータ制御
量の急変を防止すべく、今回設定したヒータ制御量(D
uty)になまし処理を実施する。例えば、 Duty=(3×Duty(i−1)+今回Duty)
/4 といった演算によりDutyを設定する。
Finally, at step 215, in order to prevent a sudden change in the heater control amount, the currently set heater control amount (D
uty). For example, Duty = (3 × Duty (i−1) + Current Duty)
The duty is set by an operation such as / 4.

【0047】なお本実施の形態では、ステップ209〜
211が本発明の「ヒータ制御手段」に相当し、ステッ
プ201が「劣化判定手段」に相当し、ステップ202
が「補正手段」に相当する。
In this embodiment, steps 209 to 209 are performed.
211 corresponds to “heater control means” of the present invention, step 201 corresponds to “deterioration determination means”, and step 202
Corresponds to a “correction unit”.

【0048】一方、図8に示す目標インピーダンス更新
処理では、例えば30分間隔でSRAM25の更新を実
施する。すなわち、1秒周期で図8の処理がスタートす
ると、先ずステップ301では、SRAM値の更新間隔
を計測するためのカウンタCimpが30分相当の値に
達したか否かを判別し、NOであればステップ302に
進み、カウンタCimpのインクリメントを継続する。
On the other hand, in the target impedance updating process shown in FIG. 8, the SRAM 25 is updated at intervals of, for example, 30 minutes. That is, when the process of FIG. 8 starts in a one-second cycle, first, in step 301, it is determined whether or not a counter Cimp for measuring the update interval of the SRAM value has reached a value corresponding to 30 minutes. For example, the process proceeds to step 302, where the counter Cimp is incremented.

【0049】また、ステップ301がYESであればス
テップ303に進み、目標インピーダンスZtgのSR
AM値を更新する。つまり、前記図7の処理において、
目標インピーダンスZtgが補正されてその値がNRA
M24に一時記憶されている場合、NRAM値(補正後
Ztg)をSRAM25に書き込む。但しこのとき、そ
れまでのSRAM値に対してなまし処理を実施するのが
望ましく、例えば、SRAM値=(7×SRAM値(i
−1)+NRAM値)/8といった演算により新たなS
RAM値(Ztg)を求め、それをSRAM25に書き
込む。そしてその後、ステップ304では、カウンタC
impをクリアする。
If step 301 is YES, the process proceeds to step 303, where SR of target impedance Ztg is calculated.
Update the AM value. That is, in the process of FIG.
The target impedance Ztg is corrected and its value is set to NRA
If it is temporarily stored in M24, the NRAM value (corrected Ztg) is written to SRAM25. However, at this time, it is desirable to perform the smoothing process on the SRAM value up to that time. For example, the SRAM value = (7 × SRAM value (i
-1) + NRAM value) / 8
A RAM value (Ztg) is obtained and written to the SRAM 25. Then, in step 304, the counter C
Clear imp.

【0050】要するに、目標インピーダンスZtgのN
RAM値は、補正により変更されるとその都度更新され
るため、最新値が素早くヒータ制御に反映される。これ
に対し、目標インピーダンスZtgのSRAM値は、比
較的長い時間間隔でゆっくり更新されるため、誤学習な
どが抑制できる。
In short, N of the target impedance Ztg
Since the RAM value is updated each time it is changed by the correction, the latest value is immediately reflected in the heater control. On the other hand, since the SRAM value of the target impedance Ztg is updated slowly at relatively long time intervals, erroneous learning and the like can be suppressed.

【0051】ここで、素子劣化時における目標インピー
ダンスZtgの補正を増加側にのみ実施する理由を説明
する。A/Fセンサ30の新品時と劣化時とでインピー
ダンス特性を比較すると、図11に示すように、総じて
劣化時のインピーダンスが大きくなり、同じ目標インピ
ーダンスZtg(例えば30Ω)でヒータ通電を制御し
たとしても、センサ劣化時には素子温度が高くなる。こ
の場合、目標インピーダンスZtgを引き上げることに
より、素子温度の上昇が抑制される。また、エンジンの
排気温度はエンジン運転状態に応じて変化し、アイドル
運転時のように排気温度が低い場合と高速走行時のよう
に排気温度が高い場合とを比べると、それが原因で素子
温度が変わる。つまり、図12に示すように、同じDu
tyでヒータ通電を制御したとしても、排気温度が高い
方が素子温度が高くなる。それ故、排気温度が高ければ
実インピーダンスが小さくなり、センサ劣化時における
インピーダンス偏差ΔZが小さくなる。逆に、排気温度
が低ければ実インピーダンスが大きくなり、センサ劣化
時におけるインピーダンス偏差ΔZが大きくなる。
Here, the reason why the correction of the target impedance Ztg at the time of element deterioration is performed only on the increasing side will be described. Comparing the impedance characteristics of the A / F sensor 30 when it is new and when it is deteriorated, as shown in FIG. 11, the impedance at the time of deterioration generally increases, and it is assumed that the heater energization is controlled with the same target impedance Ztg (for example, 30Ω). Also, when the sensor deteriorates, the element temperature increases. In this case, by raising the target impedance Ztg, an increase in the element temperature is suppressed. In addition, the exhaust temperature of the engine changes according to the operating state of the engine.Comparing the case where the exhaust temperature is low as in idling operation and the case where the exhaust temperature is high as in high-speed running, the Changes. That is, as shown in FIG.
Even if heater energization is controlled at ty, the higher the exhaust temperature, the higher the element temperature. Therefore, if the exhaust gas temperature is high, the actual impedance becomes small, and the impedance deviation ΔZ at the time of sensor deterioration becomes small. Conversely, if the exhaust gas temperature is low, the actual impedance increases, and the impedance deviation ΔZ at the time of sensor deterioration increases.

【0052】この場合、排気温度に関係なく一様に、イ
ンピーダンス偏差ΔZにより目標インピーダンスZtg
の補正を行うと、劣化状態が同じであっても排気温度の
違いに応じて目標インピーダンスZtgの補正量が相違
してしまい、アイドル時に増加側に補正された目標イン
ピーダンスZtgが、走行時(排気温度上昇時)に減少
側に誤って再補正されるといった不都合が生じる。図1
3によれば、排気温度が低いアイドル時と排気温度が高
い状態とを比較した場合に、前者の方が素子劣化の状態
が顕著となることが分かる(劣化に伴うインピーダンス
増加の程度が大きい)。
In this case, the target impedance Ztg is uniformly determined by the impedance deviation ΔZ regardless of the exhaust gas temperature.
Is corrected, the amount of correction of the target impedance Ztg differs depending on the difference in the exhaust temperature even if the deterioration state is the same. Inconvenience such that the temperature is erroneously re-corrected on the decreasing side when the temperature rises). Figure 1
According to No. 3, it can be seen that when the exhaust temperature is low at idle and when the exhaust temperature is high, the former is more remarkable in element degradation (the degree of impedance increase due to degradation is greater). .

【0053】本実施の形態では、目標インピーダンスZ
tgの補正を増加側にのみ限定することにより、実質
上、エンジンの全運転期間内において最も排気温度の低
いアイドル運転時、すなわちインピーダンス偏差が最も
大きくなる条件でのみ、目標インピーダンスZtgの補
正が行われることとなる。このとき、A/Fセンサ30
が劣化している場合において、その劣化状態に則したイ
ンピーダンス補正を行わなければならないのにその適正
な補正が行われない、といった不都合が解消される。
In this embodiment, the target impedance Z
By limiting the correction of tg only to the increase side, the target impedance Ztg can be corrected substantially only during idling operation with the lowest exhaust temperature during the entire operation period of the engine, that is, only under the condition where the impedance deviation is the largest. Will be done. At this time, the A / F sensor 30
Has been degraded, the inconvenience that the impedance must be corrected in accordance with the degraded state but the proper correction cannot be performed is solved.

【0054】また、排気温度が高い場合には、A/Fセ
ンサ30が劣化していても、排気からの受熱により実イ
ンピーダンスZreが目標インピーダンスZtgにほぼ
一致し、素子温度が高い状態であるにも関わらずヒータ
制御量(Duty)が低下することが考えられる。それ
故に、素子劣化に伴うインピーダンス補正ができなくな
るが、上記の通りアイドル運転時にインピーダンス補正
を行っていれば、排気温度が高くても素子温上昇が抑制
できるようになる。
When the exhaust gas temperature is high, even if the A / F sensor 30 is deteriorated, the actual impedance Zre substantially matches the target impedance Ztg due to the heat received from the exhaust gas, and the element temperature is high. Nevertheless, it is conceivable that the heater control amount (Duty) decreases. Therefore, the impedance cannot be corrected due to the element deterioration. However, if the impedance is corrected during the idling operation as described above, the element temperature rise can be suppressed even when the exhaust gas temperature is high.

【0055】次に、ヒータ通電制御についてより具体的
な動作を図9のタイムチャートを用いて説明する。な
お、図9は、エンジン10の低温始動時におけるヒータ
通電の様子を示す。
Next, a more specific operation of the heater energization control will be described with reference to a time chart of FIG. FIG. 9 shows how the heater is energized when the engine 10 is started at a low temperature.

【0056】さて、エンジン始動直後にヒータ制御が許
可されると、ヒータ64の全通電制御が開始される。こ
のとき、ヒータ制御量(Duty)は100%で制御さ
れる。その後、素子温度の上昇に伴い次第に実インピー
ダンスZreが低下し、時刻t1で、インピーダンス偏
差ΔZが所定値K1を下回ると(或いは、全通電開始後
10秒が経過すると)、Duty=0〜80%を制御範
囲とする第1のヒータF/B制御が開始される。このと
き、ヒータ制御量(Duty)はほぼ80%で制御さ
れ、素子昇温を優先したヒータ制御が実施される。
When heater control is permitted immediately after the engine is started, full energization control of the heater 64 is started. At this time, the heater control amount (Duty) is controlled at 100%. Thereafter, the real impedance Zre gradually decreases as the element temperature rises, and at time t1, when the impedance deviation ΔZ falls below a predetermined value K1 (or when 10 seconds have elapsed after the start of all energization), Duty = 0 to 80% Is started as the control range. At this time, the heater control amount (Duty) is controlled at approximately 80%, and the heater control is performed with priority given to the element temperature rise.

【0057】その後、時刻t2では、インピーダンス偏
差ΔZが所定値K2まで減少し、Duty=0〜60%
を制御範囲とする第2のヒータF/B制御が開始され
る。或いは、始動後300秒が経過すると、第2のヒー
タF/B制御が開始される。このとき、検出素子61が
劣化していれば、インピーダンス偏差ΔZが大きいまま
となるので、DutyがF/B制御範囲の上限値(60
%)に張り付き、その状態が継続される。故に、カウン
タCmaxがカウントアップされていく。
Thereafter, at time t2, the impedance deviation ΔZ decreases to a predetermined value K2, and Duty = 0 to 60%
Is started as the control range. Alternatively, when 300 seconds have elapsed after the start, the second heater F / B control is started. At this time, if the detection element 61 has deteriorated, the impedance deviation ΔZ remains large, so that the duty is set to the upper limit (60) of the F / B control range.
%), And the state is continued. Therefore, the counter Cmax is counted up.

【0058】その後、その状態のままCmax値が20
秒相当の値になると、検出素子61が劣化しているとの
判定が下される。そして、インピーダンス偏差ΔZに応
じて目標インピーダンスZtgが増加側に補正される。
また、Ztg値の補正後もインピーダンス偏差ΔZが大
きく、Dutyが上限値(60%)に張り付いたままな
らば、カウンタCmaxがカウントし直され、その値が
再び20秒相当の値になると、再びインピーダンス偏差
ΔZに応じて目標インピーダンスZtgが増加側に補正
される。なお、補正された目標インピーダンスZtg
は、その都度NRAM値として更新される。
Thereafter, the Cmax value becomes 20 in that state.
When the value becomes equivalent to seconds, it is determined that the detection element 61 is deteriorated. Then, the target impedance Ztg is corrected to the increasing side according to the impedance deviation ΔZ.
Further, if the impedance deviation ΔZ is large even after the Ztg value is corrected and the duty is stuck to the upper limit (60%), the counter Cmax is re-counted, and when the value again becomes a value equivalent to 20 seconds, Again, the target impedance Ztg is corrected to the increasing side according to the impedance deviation ΔZ. Note that the corrected target impedance Ztg
Is updated each time as an NRAM value.

【0059】こうしてZtg値の補正が繰り返されるこ
とによりインピーダンス偏差ΔZが次第に小さくなり、
ヒータ制御量(Duty)の上限値張り付きの状態が解
消されると(時刻t3)、それ以降、実インピーダンス
Zreが目標インピーダンスZtgに一致するよう、偏
差ΔZに応じてヒータ通電がフィードバック制御され
る。
By repeating the correction of the Ztg value in this way, the impedance deviation ΔZ gradually decreases,
When the state where the upper limit of the heater control amount (Duty) is stuck is eliminated (time t3), thereafter, the heater energization is feedback-controlled in accordance with the deviation ΔZ such that the actual impedance Zre matches the target impedance Ztg.

【0060】また、エンジン始動後、カウンタCimp
がカウントアップされ、Cimp値が30分相当の値に
なると、NRAM24内の目標インピーダンスZtgが
SRAM25に書き込まれる(時刻t4)。つまり、3
0分間隔でSARM値の更新が繰り返し行われる。そし
て、次のエンジン始動時には、今回更新したZtg値が
SRAM25からNRAM24に読み出され、始動当初
よりヒータ制御に用いられる。
After the engine is started, the counter Cimp
Is counted up, and when the Cimp value becomes a value equivalent to 30 minutes, the target impedance Ztg in the NRAM 24 is written into the SRAM 25 (time t4). That is, 3
The update of the SARM value is repeated at 0 minute intervals. Then, at the time of the next engine start, the Ztg value updated this time is read from the SRAM 25 to the NRAM 24 and used for heater control from the beginning of the start.

【0061】以上詳述した本実施の形態によれば、以下
に示す効果が得られる。ヒータ通電のF/B制御が実施
される場合に、ヒータ制御量(Duty)が規定範囲の
上限値に達しその状態が所定時間以上継続されると、検
出素子61が劣化している旨を判定するようにした。ま
た、検出素子61の劣化時には目標インピーダンスZt
gを補正するようにした。この場合、検出素子61の劣
化が正しく検出できると共に、その劣化状態(劣化の程
度)に応じたヒータ通電制御を実施することができる。
従って、素子劣化時にも、素子温度を望み通りに制御す
ることが可能となる。これにより、検出素子61の過剰
な温度上昇が抑制され、同検出素子61の更なる劣化進
行が抑制される。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained. When the heater control amount (Duty) reaches the upper limit value of the specified range and the state is continued for a predetermined time or more when the F / B control of the heater energization is performed, it is determined that the detection element 61 is deteriorated. I did it. When the detection element 61 is deteriorated, the target impedance Zt
g was corrected. In this case, the deterioration of the detection element 61 can be correctly detected, and the heater energization control according to the deterioration state (degree of deterioration) can be performed.
Therefore, even when the element is deteriorated, the element temperature can be controlled as desired. Thereby, an excessive rise in temperature of the detection element 61 is suppressed, and further deterioration of the detection element 61 is suppressed.

【0062】特に、積層型構造のA/Fセンサ30で
は、温度特性に優れる反面、素子割れ等の不具合が生じ
易いが、上記の通り劣化判定を好適に行うことにより素
子割れ等の不具合が解消される。故に、素子保護等の効
果がより一層有効的に得られることとなる。
In particular, the A / F sensor 30 having a laminated structure has excellent temperature characteristics, but is liable to cause a problem such as element cracking. However, by performing the deterioration judgment suitably as described above, the problem such as the element cracking is solved. Is done. Therefore, effects such as element protection can be more effectively obtained.

【0063】素子劣化に伴うZtg補正時において、な
まし処理により目標インピーダンスZtgを徐変させる
ようにしたので、Ztg値の誤った補正が防止される。
また、インピーダンス偏差ΔZに応じて補正を行うよう
にしたので、インピーダンス偏差ΔZが大きい場合や、
バッテリ交換時などSRAM25のデータがクリアされ
る場合にその収束性が向上する。
At the time of the Ztg correction due to the element deterioration, the target impedance Ztg is gradually changed by the smoothing process, so that the erroneous correction of the Ztg value is prevented.
In addition, since the correction is performed according to the impedance deviation ΔZ, when the impedance deviation ΔZ is large,
When data in the SRAM 25 is cleared, such as when the battery is replaced, the convergence is improved.

【0064】更に、目標インピーダンスZtgを増加側
にのみ補正する構成としたので、排気温度の影響による
誤ったZtg補正が防止される。その結果、ヒータ通電
の制御精度が向上する。
Further, since the target impedance Ztg is corrected only on the increasing side, erroneous Ztg correction due to the influence of the exhaust gas temperature is prevented. As a result, the control accuracy of heater energization is improved.

【0065】目標インピーダンスZtgを補正する毎に
補正後のZtg値をNRAM(一時記憶メモリ)24に
記憶し、それよりも長い時間間隔で、NRAM24のZ
tg値をSRAM(バックアップ用メモリ)25に記憶
するようにしたので、Ztg値が誤って補正されたとし
ても、それはNRAM24に一旦記憶され、直ぐにSR
AM25に記憶されることはない。それ故、Ztg値が
誤学習されるといった不都合は生じない。
Each time the target impedance Ztg is corrected, the corrected Ztg value is stored in the NRAM (temporary storage memory) 24, and the Ztg value of the NRAM 24 is stored at a longer time interval.
Since the tg value is stored in the SRAM (backup memory) 25, even if the Ztg value is erroneously corrected, it is temporarily stored in the NRAM 24 and immediately
It is not stored in the AM 25. Therefore, there is no inconvenience that the Ztg value is erroneously learned.

【0066】エンジン始動に伴うヒータ通電の開始当初
は、SRAM25に記憶されたZtg値を読み出し、そ
れをヒータ通電制御に用いるので、エンジン始動当初か
ら前回学習した目標値を用いて好適なヒータ通電制御を
実施することができる。
At the beginning of the heater energization upon engine start, the Ztg value stored in the SRAM 25 is read and used for heater energization control. Therefore, a suitable heater energization control is performed using the previously learned target value from the engine start. Can be implemented.

【0067】検出素子61の冷間状態からの昇温に際
し、通電開始当初はヒータ64を全通電制御し、その
後、検出素子61の昇温に伴い、第1のヒータF/B制
御、第2のヒータF/B制御を順次実施するようにし
た。これにより、DutyのF/B制御範囲が検出素子
61の暖機状態に応じて変更され、検出素子61の暖機
促進(早期活性化)と素子保護とを共に図ることができ
る。
When the temperature of the detection element 61 is raised from the cold state, the heater 64 is fully energized at the beginning of energization. Thereafter, as the temperature of the detection element 61 increases, the first heater F / B control and the second Heater F / B control is sequentially performed. As a result, the duty F / B control range is changed according to the warm-up state of the detection element 61, and both promotion of warm-up (early activation) of the detection element 61 and protection of the element can be achieved.

【0068】エンジンの空燃比制御システムにおいて、
上記した通りA/Fセンサ30のヒータ通電が好適に実
施されるので、A/Fセンサ30の適正な活性状態が維
持され、空燃比を正しく検出することが可能となる。故
に、空燃比制御を精度良く実施することができる。
In the engine air-fuel ratio control system,
As described above, the energization of the heater of the A / F sensor 30 is preferably performed, so that the appropriate activation state of the A / F sensor 30 is maintained, and the air-fuel ratio can be correctly detected. Therefore, the air-fuel ratio control can be performed with high accuracy.

【0069】(第2の実施の形態)次に、本発明におけ
る第2の実施の形態について、上述した第1の実施の形
態との相違点を中心に説明する。上記実施の形態では、
第2のヒータF/B制御が実施されるとき、ヒータ制御
量(Duty)がF/B制御範囲の上限値(60%)の
まま継続されると、検出素子61が劣化しているとみな
して目標インピーダンスZtgを補正したが、これを以
下のように変更する。図14は、Ztg補正の手順を示
すフローチャートであり、これは、前記図7のフローチ
ャートにおいてステップ201〜203に代えて実施さ
れる。なおこれに伴い、同図7のステップ212〜21
4が削除される。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described focusing on differences from the above-described first embodiment. In the above embodiment,
When the second heater F / B control is performed, if the heater control amount (Duty) is maintained at the upper limit (60%) of the F / B control range, the detection element 61 is considered to be deteriorated. Although the target impedance Ztg has been corrected in this way, this is changed as follows. FIG. 14 is a flowchart showing the procedure of the Ztg correction, which is performed in place of steps 201 to 203 in the flowchart of FIG. Accordingly, steps 212 to 21 in FIG.
4 is deleted.

【0070】図14において、ステップ401では、今
現在アイドル運転状態であるか否かを判別し、YESで
あればステップ402に進み、その時のヒータ制御量の
平均値(アイドル制御量平均値Dav)を算出する。ま
た、ステップ403では、前記算出したアイドル制御量
平均値Davが所定値よりも大きいか否かを判別する。
ここで、アイドル制御量平均値Davを判定するための
前記所定値は、F/B通電制御における上限Duty
(60%)又はそれ近傍の値であり、ステップ403が
YESであれば素子劣化とみなし、目標インピーダンス
Ztgを補正する。すなわち、ステップ404では、イ
ンピーダンスの偏差ΔZに応じて目標インピーダンスZ
tg(NRAM値)を補正する。このZtg補正に際し
ては、前述の通りなまし演算等の手法を用いるのが望ま
しい。また、ステップ405では、アイドル制御量平均
値Davをクリアする。なお本実施の形態では、ステッ
プ403が「劣化判定手段」に相当し、ステップ404
が「補正手段」に相当する。
In FIG. 14, in step 401, it is determined whether or not the engine is in an idle operation state. If YES, the process proceeds to step 402, where the average heater control amount at that time (idle control average value Dav) Is calculated. In step 403, it is determined whether the calculated idle control amount average value Dav is larger than a predetermined value.
Here, the predetermined value for determining the idle control amount average value Dav is an upper limit Duty in the F / B energization control.
(60%) or a value in the vicinity thereof, and if step 403 is YES, it is regarded as element deterioration and the target impedance Ztg is corrected. That is, in step 404, the target impedance Z
Correct tg (NRAM value). For the Ztg correction, it is desirable to use a method such as a smoothing operation as described above. In step 405, the average idle control amount Dav is cleared. In the present embodiment, step 403 corresponds to “deterioration determination means”, and step 404
Corresponds to a “correction unit”.

【0071】以上第2の実施の形態によれば、上記第1
の実施の形態と同様に、検出素子61の劣化が正しく検
出できると共に、その劣化状態(劣化の程度)に応じた
ヒータ通電制御を実施することができる。従って、素子
劣化時にも、素子温度を望み通りに制御することが可能
となる。これにより、検出素子61の過剰な温度上昇が
抑制され、同検出素子61の更なる劣化進行が抑制され
る。
As described above, according to the second embodiment, the first
Similarly to the embodiment, the deterioration of the detection element 61 can be correctly detected, and the heater energization control according to the deterioration state (degree of deterioration) can be performed. Therefore, even when the element is deteriorated, the element temperature can be controlled as desired. Thereby, an excessive rise in temperature of the detection element 61 is suppressed, and further deterioration of the detection element 61 is suppressed.

【0072】また、アイドル運転時のヒータ制御量(D
uty)をモニタして劣化判定を行うので、排気温度の
影響による誤った劣化判定やZtg補正が防止される。
その結果、ヒータ通電の制御精度が向上する。
Further, the heater control amount during idle operation (D
(uty) is monitored to determine the deterioration, so that erroneous deterioration determination and Ztg correction due to the influence of the exhaust gas temperature are prevented.
As a result, the control accuracy of heater energization is improved.

【0073】なお本発明は、上記以外に次の形態にて具
体化できる。上記第1の実施の形態(図7の処理)で
は、目標インピーダンスZtg(NRAM値)の補正を
増加側に限定して実施したが、これを以下のように変更
する。つまり、Ztg補正を増加側に限定した理由は、
アイドル運転時以外(排出ガスの高温状態)での誤った
補正を排除するためであった。そこで、Ztg補正を増
加側に限定する代わりに、補正の実施条件として、「排
気温度が低いか?」或いは「アイドル運転時か?」とい
った要件を加える。そして、排気温度が低い時又はアイ
ドル運転時(但し、高速走行直後に排出ガスが高温とな
る状態は除く)にのみZtg補正を許可する。この場合
にも排気温度の影響による誤ったZtg補正が防止され
る。その結果、ヒータ通電の制御精度が向上する。
The present invention can be embodied in the following forms other than the above. In the first embodiment (the processing in FIG. 7), the correction of the target impedance Ztg (NRAM value) is limited to the increase side, but this is changed as follows. That is, the reason for limiting the Ztg correction to the increasing side is as follows.
This was to eliminate erroneous corrections other than during idle operation (high temperature of exhaust gas). Therefore, instead of limiting the Ztg correction to the increase side, a requirement such as “is the exhaust gas temperature low?” Or “is the idling operation?” Is added as a condition for performing the correction. Then, the Ztg correction is permitted only when the exhaust gas temperature is low or during idling operation (except for a state in which the exhaust gas temperature becomes high immediately after high-speed running). Also in this case, erroneous Ztg correction due to the influence of the exhaust gas temperature is prevented. As a result, the control accuracy of heater energization is improved.

【0074】上記第1の実施の形態では、ヒータ制御量
(Duty)が規定範囲の上限値(60%)にあれば、
カウンタCmaxを作動させて劣化判定を実施したが、
必ずしも上限値(60%)になくとも、ヒータ制御量
(Duty)が上限値付近(例えば55〜60%)にあ
れば、カウンタCmaxを作動させて劣化判定を実施す
るように変更しても良い。
In the first embodiment, if the heater control amount (Duty) is within the upper limit (60%) of the specified range,
Deterioration judgment was performed by operating the counter Cmax,
Even if the heater control amount (Duty) is not near the upper limit (60%) but is near the upper limit (for example, 55 to 60%), the counter Cmax may be operated to perform the deterioration determination. .

【0075】上記実施の形態の装置では、素子劣化の有
無を判定し、素子劣化している場合には目標インピーダ
ンスZtgを補正したが、これを変更する。例えば、単
に検出素子61の劣化の有無を判定する劣化判定装置と
して具体化しても良い。また、素子劣化時には、ヒータ
通電を禁止したり、素子劣化の旨を表すコード情報をメ
モリに記憶したり、素子劣化の旨をドライバ等に警告し
たりするようにしても良い。
In the apparatus of the above embodiment, the presence or absence of element deterioration is determined, and if the element is deteriorated, the target impedance Ztg is corrected, but this is changed. For example, it may be embodied simply as a deterioration determination device that determines whether or not the detection element 61 has deteriorated. Further, when the element is deteriorated, the heater energization may be prohibited, code information indicating the element deterioration may be stored in the memory, or a driver or the like may be warned of the element deterioration.

【0076】上記実施の形態では、積層型A/Fセンサ
を用いて空燃比制御システムを具体化したが、断面コッ
プ状の検出素子を持つ、いわゆるコップ型A/Fセンサ
を用いても良い。また、本発明は、A/Fセンサを用い
た空燃比検出装置以外にも適用できる。つまり、NO
x,HC,CO等のガス濃度成分が検出可能なガス濃度
センサを用いたガス濃度検出装置にも適用できる。当該
他のガス濃度検出装置においても上記実施の形態と同様
の手法を用いることで、検出素子の劣化を好適に検出
し、ひいては当該検出素子の保護を図ることができる。
In the above-described embodiment, the air-fuel ratio control system is embodied using the stacked A / F sensor. However, a so-called cup A / F sensor having a detection element having a cup-shaped cross section may be used. Further, the present invention can be applied to devices other than the air-fuel ratio detecting device using the A / F sensor. That is, NO
The present invention can also be applied to a gas concentration detection device using a gas concentration sensor capable of detecting gas concentration components such as x, HC, and CO. By using the same method as that of the above-described embodiment also in the other gas concentration detection device, it is possible to appropriately detect the deterioration of the detection element and to protect the detection element.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】発明の実施の形態における空燃比制御システム
の概要を示す構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of an air-fuel ratio control system according to an embodiment of the invention.

【図2】A/Fセンサの構造を示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the A / F sensor.

【図3】センサ素子部の断面図。FIG. 3 is a sectional view of a sensor element unit.

【図4】A/Fセンサの出力特性を示す図。FIG. 4 is a diagram showing output characteristics of an A / F sensor.

【図5】インピーダンス検出時における電圧及び電流の
波形図。
FIG. 5 is a waveform diagram of a voltage and a current at the time of impedance detection.

【図6】イニシャルルーチンを示すフローチャート。FIG. 6 is a flowchart showing an initial routine.

【図7】ヒータ制御量算出ルーチンを示すフローチャー
ト。
FIG. 7 is a flowchart illustrating a heater control amount calculation routine.

【図8】目標インピーダンス更新処理を示すフローチャ
ート。
FIG. 8 is a flowchart showing a target impedance update process.

【図9】エンジン始動時におけるヒータ通電の様子を示
すタイムチャート。
FIG. 9 is a time chart showing a state of energization of a heater when the engine is started.

【図10】検出素子のインピーダンス特性を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating impedance characteristics of a detection element.

【図11】素子劣化時におけるインピーダンス特性を示
す図。
FIG. 11 is a diagram showing impedance characteristics at the time of element deterioration.

【図12】排気温度の違いによる素子温度の違いを示す
図。
FIG. 12 is a diagram showing a difference in element temperature due to a difference in exhaust temperature.

【図13】排気温度の違いによるインピーダンス特性の
違いを示す図。
FIG. 13 is a diagram showing a difference in impedance characteristics due to a difference in exhaust temperature.

【図14】他の形態において目標インピーダンスの補正
手順を示すフローチャート。
FIG. 14 is a flowchart showing a procedure for correcting a target impedance in another embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…エンジン(内燃機関)、12…排気管、20…E
CU、21…マイコン、22…CPU、24…NRAM
(一時記憶メモリ)、25…SRAM(バックアップ用
メモリ)、30…A/Fセンサ(ガス濃度センサ)、6
1…検出素子、64…ヒータ。
10 engine (internal combustion engine), 12 exhaust pipe, 20 E
CU, 21: microcomputer, 22: CPU, 24: NRAM
(Temporary storage memory), 25 SRAM (backup memory), 30 A / F sensor (gas concentration sensor), 6
1: detection element, 64: heater.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 27/46 331 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G01N 27/46 331

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】内燃機関の排出ガス中の特定成分濃度にほ
ぼ比例した限界電流を出力する検出素子と該検出素子を
加熱するヒータとを有するガス濃度センサと、 前記ガス濃度センサの素子抵抗が目標値に一致するよう
予め規定した通電量の範囲内でヒータへの通電をフィー
ドバック制御するヒータ制御手段と、 ヒータ通電のフィードバック制御が実施される場合に、
ヒータ通電量が規定範囲の上限値又はその近傍にあれ
ば、その状態から検出素子の劣化を判定する劣化判定手
段と、を備えたことを特徴とするガス濃度センサのヒー
タ制御装置。
1. A gas concentration sensor comprising: a detection element for outputting a limit current substantially proportional to the concentration of a specific component in exhaust gas of an internal combustion engine; and a heater for heating the detection element; A heater control means for performing feedback control of energization of the heater within a range of a predetermined energization amount so as to coincide with the target value; and
A heater control device for a gas concentration sensor, comprising: a deterioration determination unit configured to determine deterioration of a detection element from the state when the heater power supply amount is at or near an upper limit value of a specified range.
【請求項2】前記劣化判定手段は、ヒータ通電量が規定
範囲の上限値又はその近傍に達しているかどうかを判定
し、ヒータ通電量が規定範囲の上限値又はその近傍に達
しその状態が所定時間以上継続されると、検出素子が劣
化している旨を判定する請求項1に記載のガス濃度セン
サのヒータ制御装置。
2. The deterioration judging means judges whether or not the heater energization amount has reached the upper limit of the specified range or its vicinity, and determines whether the heater energization amount has reached or has reached the upper limit of the specified range or not. The heater control device for a gas concentration sensor according to claim 1, wherein when it is continued for more than a time, it is determined that the detection element is deteriorated.
【請求項3】内燃機関のアイドル運転時におけるヒータ
通電量をモニタして所定期間内での平均値を算出する手
段を備え、 前記劣化判定手段は、アイドル運転時におけるヒータ通
電量の平均値が前記規定範囲の上限値又はその近傍にあ
れば、検出素子が劣化している旨を判定する請求項1に
記載のガス濃度センサのヒータ制御装置。
3. A means for monitoring the amount of heater current during idle operation of the internal combustion engine and calculating an average value within a predetermined period, wherein the deterioration determining means determines that the average value of heater current during idle operation is 2. The heater control device for a gas concentration sensor according to claim 1, wherein it is determined that the detection element is deteriorated if the upper limit value of the specified range is at or near the upper limit.
【請求項4】前記劣化判定手段により検出素子が劣化し
ている旨判定された場合、素子抵抗の目標値を補正する
補正手段を更に備える請求項1〜3の何れかに記載のガ
ス濃度センサのヒータ制御装置。
4. The gas concentration sensor according to claim 1, further comprising correction means for correcting a target value of the element resistance when the deterioration determination means determines that the detection element is deteriorated. Heater control device.
【請求項5】請求項4に記載のヒータ制御装置におい
て、 前記補正手段は、素子抵抗の偏差をなくすようにその目
標値を徐変させるガス濃度センサのヒータ制御装置。
5. The heater control device for a gas concentration sensor according to claim 4, wherein said correction means gradually changes a target value so as to eliminate a deviation of element resistance.
【請求項6】請求項4又は5に記載のヒータ制御装置に
おいて、 前記補正手段は、素子抵抗の目標値を増加側にのみ補正
するガス濃度センサのヒータ制御装置。
6. The heater control device for a gas concentration sensor according to claim 4, wherein the correction means corrects the target value of the element resistance only on the increasing side.
【請求項7】請求項4又は5に記載のヒータ制御装置に
おいて、 前記補正手段は、内燃機関からの排出ガスが比較的低い
状態である場合にのみ、素子抵抗の目標値を補正するガ
ス濃度センサのヒータ制御装置。
7. The heater control device according to claim 4, wherein the correction means corrects the target value of the element resistance only when the exhaust gas from the internal combustion engine is in a relatively low state. Sensor heater control device.
【請求項8】請求項4〜7の何れかに記載のヒータ制御
装置において、 前記補正手段により補正する毎に該補正した素子抵抗の
目標値を一時記憶メモリに記憶し、それよりも長い時間
間隔で、前記一時記憶メモリに記憶した素子抵抗の目標
値をバックアップ用メモリに記憶するガス濃度センサの
ヒータ制御装置。
8. The heater control apparatus according to claim 4, wherein the corrected target value of the element resistance is stored in a temporary storage memory every time the correction is performed by the correction means, and the time is longer than the corrected target value. A heater control device for a gas concentration sensor, wherein a target value of the element resistance stored in the temporary storage memory is stored in a backup memory at intervals.
【請求項9】請求項8に記載のヒータ制御装置におい
て、 内燃機関の始動に伴うヒータ通電の開始当初には、前記
バックアップ用メモリに記憶された目標値を読み出し、
それをヒータ通電のフィードバック制御に用いるガス濃
度センサのヒータ制御装置。
9. The heater control device according to claim 8, wherein a target value stored in the backup memory is read out at the beginning of heater energization accompanying the start of the internal combustion engine.
A heater control device for a gas concentration sensor that uses it for feedback control of heater energization.
【請求項10】内燃機関に供給する混合気の空燃比を制
御する空燃比制御システムに適用され、前記ガス濃度セ
ンサは、内燃機関の排出ガス中の酸素濃度にほぼ比例し
た限界電流を出力する空燃比センサである請求項1〜9
の何れかに記載のガス濃度センサのヒータ制御装置。
10. An air-fuel ratio control system for controlling an air-fuel ratio of an air-fuel mixture supplied to an internal combustion engine, wherein the gas concentration sensor outputs a limiting current substantially proportional to an oxygen concentration in exhaust gas of the internal combustion engine. 10. An air-fuel ratio sensor.
A heater control device for a gas concentration sensor according to any one of the above.
【請求項11】前記ガス濃度センサは、固体電解質を有
する検出素子にヒータを積層して配置した積層型構造を
持つ請求項1〜10の何れかに記載のガス濃度センサの
ヒータ制御装置。
11. The heater control device for a gas concentration sensor according to claim 1, wherein said gas concentration sensor has a stacked structure in which a heater is stacked on a detection element having a solid electrolyte.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005022141A1 (en) * 2003-09-01 2005-03-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Controller of exhaust gas sensor
JP2007009844A (en) * 2005-07-01 2007-01-18 Toyota Motor Corp Controller of exhaust gas sensor
KR100802951B1 (en) 2006-11-14 2008-02-14 현대자동차주식회사 Oxygen sensor control method for vehicle
CN100392223C (en) * 2003-04-03 2008-06-04 本田技研工业株式会社 Control system and control method for heater
JP2009053108A (en) * 2007-08-28 2009-03-12 Toyota Motor Corp Method of controlling temperature in limiting-current type air-fuel ratio sensor
JP2009074884A (en) * 2007-09-20 2009-04-09 Toyota Motor Corp Element temperature control device of exhaust gas sensor
JP2010038794A (en) * 2008-08-06 2010-02-18 Denso Corp Signal processor of gas sensor
WO2011074132A1 (en) 2009-12-18 2011-06-23 トヨタ自動車株式会社 Device for determining imbalance in air-fuel ratio between cylinders of internal combustion engine
US8589055B2 (en) 2010-07-30 2013-11-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Inter-cylinder air/fuel ratio imbalance determination apparatus and inter-cylinder air/fuel ratio imbalance determination method
JP2015094331A (en) * 2013-11-14 2015-05-18 日産自動車株式会社 Device and method for determining deterioration of oxygen concentration sensor for internal combustion engine

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100392223C (en) * 2003-04-03 2008-06-04 本田技研工业株式会社 Control system and control method for heater
US7206714B2 (en) 2003-09-01 2007-04-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas sensor control device
WO2005022141A1 (en) * 2003-09-01 2005-03-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Controller of exhaust gas sensor
JP4701877B2 (en) * 2005-07-01 2011-06-15 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas sensor control device
JP2007009844A (en) * 2005-07-01 2007-01-18 Toyota Motor Corp Controller of exhaust gas sensor
KR100802951B1 (en) 2006-11-14 2008-02-14 현대자동차주식회사 Oxygen sensor control method for vehicle
JP2009053108A (en) * 2007-08-28 2009-03-12 Toyota Motor Corp Method of controlling temperature in limiting-current type air-fuel ratio sensor
JP2009074884A (en) * 2007-09-20 2009-04-09 Toyota Motor Corp Element temperature control device of exhaust gas sensor
JP2010038794A (en) * 2008-08-06 2010-02-18 Denso Corp Signal processor of gas sensor
JP4609545B2 (en) * 2008-08-06 2011-01-12 株式会社デンソー Gas sensor signal processing device
WO2011074132A1 (en) 2009-12-18 2011-06-23 トヨタ自動車株式会社 Device for determining imbalance in air-fuel ratio between cylinders of internal combustion engine
US8401765B2 (en) 2009-12-18 2013-03-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determination apparatus for internal combustion engine
US8589055B2 (en) 2010-07-30 2013-11-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Inter-cylinder air/fuel ratio imbalance determination apparatus and inter-cylinder air/fuel ratio imbalance determination method
JP2015094331A (en) * 2013-11-14 2015-05-18 日産自動車株式会社 Device and method for determining deterioration of oxygen concentration sensor for internal combustion engine

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