CN100392223C - 用于控制加热器的控制系统和控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种控制系统，能以更精确、更有效和更优化的方式控制对氧浓度检测器进行加热的加热器。当发动机启动时，控制系统控制用于对设置在内燃机排气管中加热O2传感器的加热器。在检测到发动机的启动之后，ECU将供至O2加热器的控制信号的负载比设置为第一预定值，直到经过第一预定时间段，并且在经过第一预定值之后，将控制信号的负载比设置成小于第一预定值的第二预定值，直到经过第二预定时间段。并且，在经过第二预定时间段之后，ECU将控制信号的负载比设置为小于第二预定值的第三预定值。

Description

用于控制加热器的控制系统和控制方法
技术领域
本发明涉及控制系统和控制方法，用于控制在启动发动机后加热和激活设在内燃机排气通道中的氧浓度检测器的加热器。
背景技术
传统上，上述类型的控制系统已经被公开在诸如日本公开专利出版物(Kokai)No.H11-218044中。在该控制系统中，内燃机启动期间，用于加热氧浓度传感器(其作为氧浓度检测器)的加热器在以下所述的两个阶段进行负载控制(duty-controlled)。具体而言，在接通点火开关(以下称为“IG·SW”)之后，将被输入至加热器的控制信号的负载比保持在最大值(100％)，直到经过预定的时间段。这样做的原因在于，因为在氧浓度传感器完全激活之前，不能执行基于氧浓度传感器的检测信号的适当的空气-燃料比控制，因此需要尽可能快地将氧浓度传感器加热至激活温度，以便防止废气排放增加。
接着，在接通IG·SW之后经过预定的时间段后，计算根据发动机的转动速度(以下称为“发动机速度”)和发动机上的负载而从图(map)中检索出的基本值，并且利用根据IG·SW接通之后所经过的时间段而从表中检索出的校正系数来校正基本值，通过这样确定将被传送至加热器的控制信号的负载比。根据IG·SW接通时由发动机冷却剂温度传感器检测到的发动机的发动机冷却剂温度来查表，通过这样设置执行上述校正所经过的校正执行时间段，即，执行上述校正所经过的用于激发加热器的激发时间段的一部分。估计IG·SW接通时氧浓度传感器的温度，并且根据估计的值设置控制信号的负载比以及加热器的激发时间段，通过这样来设置校正系数和校正执行时间，从而防止由于加热器对氧浓度传感器的过度加热而引起氧浓度传感器的使用寿命变短。
在上述传统控制系统中，送至加热器的控制信号的负载比仅在两个阶段受控，并且不管氧浓度传感器的实际温度是多少，加热器都受控至最大负载比，直到接通IG·SW之后预定的时间段过去。因此，控制精度低。例如，即使发动机在当前启动之前的停止时间周期短，且氧浓度传感器已经到达激活温度时，加热器也会受控达到最大负载比，这样电源使用浪费，而且由于过度加热还会使传感器的使用寿命减少。此外，氧浓度传感器所在的位置远离用于检测发动机的冷却剂温度的发动机冷却剂温度传感器，而且氧浓度传感器的与温度相关的性质(诸如比热)不同于发动机冷却剂的性质，这样在IG·SW断开之后，氧浓度传感器的实际温度变化不同于发动机冷却剂温度。出于这个原因，在IG·SW断开之后发动机的重新启动时刻处的发动机冷却剂温度不能准确地反应氧浓度传感器的实际温度状态。因此，如果根据冷却剂温度控制加热器，则控制精度会变低。例如，在重新启动发动机之后，其温度已经达到激活温度的氧浓度传感器会被加热器过度加热，与上述情况相同。
发明内容
本发明的目的是提供一种控制系统和控制方法，其能以精确、有效且最优的方式控制加热氧浓度检测器用的加热器。
为了实现以上目的，在本发明的第一方面中，提供一种控制系统，用于在开启发动机时，控制对设置在内燃机的排气通道中的氧浓度检测器进行加热的加热器，
所述控制系统包括：
检测装置，用于检测发动机的启动和停止；以及
控制装置，所述控制装置通过将控制信号传送至加热器来控制加热器，以及
其中所述控制装置包括：
第一设置装置，用于在检测装置检测到发动机的启动之后，将控制信号的值设置为第一预定值，直到经过第一预定时间段，
第二设置装置，用于在经过第一预定值之后，将控制信号的值设置为小于第一预定值的第二预定值，直到经过第二预定时间段，以及
第三设置装置，用于在经过第二预定时间段之后，将控制信号的值设置为小于第二预定值的第三预定值，
停止时间段测量装置，用于测量发动机停止之后所经过的时间段；以及
第一预定时间段设置装置，用于根据所述停止时间段测量装置在发动机启动时刻测量到的所经过的时间段来设置第一预定时间段。
通过控制加热器的该控制系统的结构，在检测到发动机的启动之后，将由控制装置供至加热器的控制信号的值被设置为第一预定值，直到经过第一预定时间段，在经过第一预定值之后，所述控制信号的值被设置为小于第一预定值的第二预定值，直到经过第二预定时间段。并且，在经过第二预定时间段之后，控制信号的值被设置为小于第二预定值的第三预定值。这样，供至加热器的控制信号的值被设置为：至少以三个阶段渐进地被减小，以便能以比传统方式更精确的方式控制加热氧浓度检测器的加热器。
优选地是，控制装置进一步包括：停止时间段测量装置，用于测量发动机停止之后所经过的时间段；以及第一预定时间段设置装置，用于根据停止时间段测量装置在发动机启动时刻测量到的所经过的时间段来设置第一预定时间段。
通过该优选实施例的设置，根据停止时间段测量装置测量到的所经过的时间段，即在当前启动之前的发动机停止时间段来设置紧随发动机启动之后的第一预定时间段，即加热器受控于控制信号最大值时所经过的控制时间段。在这种情况下，由于发动机启动之前的停止时间段适当地反映了氧浓度检测器的实际温度变化，因此能够将第一预定时间段设置为正好适合的、最优的时间段，同时使氧浓度检测器的实际温度变化在其中得到反映。例如，当发动机的停止时间段较短，从而几乎没有使氧浓度检测器的温度降低时，可以根据短的停止时间段将控制时间段，即加热器的操作时间段设置成较短的时间段。与传统的方法相比，这样能够更有效、更优化地控制加热器，其中在传统的方法中，加热器的操作时间段被设置为固定的预定时间段(或者根据其温度改变方式不同于氧浓度检测器的实际温度改变方式的发动机冷却剂温度，来设置加热器操作时间段)。由于能够更有效和更优化地控制加热器，因此能减少功率耗损，并且能延长加热器的使用寿命。
优选地是，控制装置进一步包括：停止时间段测量装置，用于测量发动机停止之后所经过的时间段；供给时间段测量装置，用于测量在发动机启动之后控制信号供至加热器所经过的供给时间段；以及第一预定时间段设置装置，用于根据在发动机的上一个启动期间由供给时间段测量装置测量到的所经过的供给时间段以及在发动机的当前启动之前由停止时间段测量装置测量到的所经过的时间段，而在发动机的当前启动时刻设置第一预定时间段。
通过该优选实施例的设置，根据在发动机的上一个启动期间所测量到的供给时间段以及在发动机的当前启动之前所测量到的所经过的时间段，而在发动机的当前启动时刻设置第一预定时间段。由于在发动机启动之前的停止时间段适当地反映了氧浓度检测器的实际温度变化，如前所述，以及在发动机的上一个启动期间所测量到的供给时间段适当地反映了发动机启动期间从加热器供至氧浓度检测器的热量，即，氧浓度检测器的温度状态，因此能够有效地、最优地设置第一预定时间段，同时使发动机停止之前的氧浓度检测器的温度状态以及发动机停止之后的氧浓度检测器的温度变化在其中得到反映。与传统的方法相比，这样能够更有效、更优化地控制加热器，其中在传统的方法中，加热器的操作时间段被设置为固定的预定时间段(或者根据其温度改变方式不同于氧浓度检测器的实际温度改变方式的发动机冷却剂温度，来设置加热器操作时间段)。由于能够更有效和更优化地控制加热器，因此能减少功率耗损，并且能延长加热器的使用寿命。
为了实现以上目的，在本发明的第二方面中，提供一种控制加热器的方法，其中所述加热器在发动机启动时加热设置在内燃机排气通道中的氧浓度检测器，
所述方法包括步骤：
检测发动机的启动和停止；以及
通过将控制信号传送至加热器来控制加热器；以及
其中，控制步骤包括步骤：
在检测步骤中检测到发动机的启动之后，将控制信号的值设置为第一预定值，直到经过第一预定时间段，
在经过第一预定值之后，将控制信号的值设置为小于第一预定值的第二预定值，直到经过第二预定时间段，以及
在经过第二预定时间段之后，将控制信号的值设置为小于第二预定值的第三预定值，
测量发动机停止之后所经过的时间段；以及
根据在发动机启动时刻测量停止时间段的步骤中所测量到的所经过的时间段，设置第一预定时间段。
优选地是，控制步骤进一步包括步骤：测量发动机停止之后所经过的时间段；以及根据在发动机启动时刻测量停止时间段的步骤中所测量到的所经过的时间段，设置第一预定时间段。
优选地是，控制步骤进一步包括步骤：测量发动机停止之后所经过的时间段；测量发动机启动之后控制信号供至加热器所经过的供给时间段；以及根据发动机的上一个启动期间在测量供给时间段的步骤中所测量到的供给时间段以及在发动机的当前启动时刻测量停止时间段的步骤中所测量到的所经过的时间段，来在发动机的当前启动时刻设置第一预定时间段。
附图简述
从以下参考附图的详细描述中，本发明的以上和其他目的、特征以及优点将变得明显。
图1是简图，示意性示出了根据本发明实施例的控制系统的设置以及设有氧浓度检测器的内燃机，其中所述氧浓度检测器包括有控制系统应用于其上的加热器；
图2是用于执行O2加热器的负载控制的程序的流程图；
图3是图2流程图的续图；
图4是用于设置停止时间流逝标志的程序的流程图。
图5是简图，示出了用于计算校正系数的表的例子；
图6A至6C是时序图，示出了启动发动机期间所执行操作的例子，其中：
图6A示出了在发动机启动时O2传感器的温度处于较低温范围内时，被执行的操作的例子；
图6B示出了O2传感器的温度处于中间温度范围内时，所执行操作的例子；以及
图6C示出了O2传感器的温度处于高温范围内时，所执行操作的例子。
具体实施方式
下面将参考示出本发明实施例的附图，详细描述本发明。图1示意性示出了根据本发明实施例的控制系统的设置以及设有氧浓度检测器的内燃机，所述氧浓度检测器包括有控制系统应用于其上的加热器。如图1所示，控制系统1包括ECU2，其执行加热器20和21的负载控制，如下所述。
内燃机(以下简单称为“发动机”)3是安装在车辆(未示出)上的汽油发动机。发动机3具有进气管4，进气管4具有插入其中的进气管绝对压力传感器11，该传感器11位于节流阀(未示出)的下游。例如由半导体压力传感器实现进气管绝对压力传感器11，其检测进气管4中的进气管绝对压力PBA，并将指示检测到的进气管绝对压力PBA的电信号传送ECU2。
并且，进气管4具有插入其中的喷射器5(图中只示出一个)，该喷射器5位于进气管绝对压力传感器11的下游。在发动机3操作期间由ECU2发送的控制信号控制每个喷射器5的燃料喷射量，所述燃料喷射量由所述喷射器5打开的时间段以及燃料喷射时间所控制。
例如由热敏电阻形成的发动机冷却剂温度传感器12安装在发动机3的气缸体中。发动机冷却剂温度传感器12检测发动机冷却剂温度TW，这个温度是循环经过发动机3气缸体的发动机冷却剂的温度，并且发动机冷却剂温度传感器12将指示检测到的发动机冷却剂温度TW的信号传送至ECU2。
曲柄角位置传感器13(检测装置)为发动机3的曲柄轴(未示出)而设，用于根据曲柄轴的转动将脉冲信号CRK信号传送至ECU2。只要曲柄轴转过预定的角度(例如30度)，就产生CRK信号的一个脉冲。基于CRK信号，ECU2确定发动机3的转动速度(以下称为“发动机速度”)NE。
并且，第一催化装置7a和第二催化装置7b沿着所述的顺序以间隔的关系从上游至下游设置在发动机3的排气管6(排气通道)中。每一个催化装置7a和7b均是NOx催化剂和三效尾气净化催化剂的组合物。
作为氧浓度检测器的氧浓度传感器(以下称为“O2传感器”)14插入第一和第二催化装置7a和7b之间的排气管6中。O2传感器14由氧化锆层和铂电极组成，并且将电信号传送至ECU2，其中所述电信号依赖于第一催化装置7a的下游处的废气中所含氧气的浓度。在其空气-燃料比高于化学计量空气-燃料比的空气-燃料混合物燃烧时，电信号设为高电平电压值(例如0.8V)，而在其空气-燃料比低于化学计量空气-燃料比的空气燃料混合物燃烧时，电信号设为低电平电压值(例如0.2V)。
O2传感器14具有O2加热器20(加热器)。O2加热器20用于在发动机3启动时刻快速地激活O2传感器14的传感器元件，并且由稍后将详细描述的ECU2对将由O2加热器产生的热量进行负载控制。
作为氧浓度检测器的LAF传感器15设置在排气管6中并且位于第一催化装置7a的上游。LAF传感器15是与O2传感器14相类似的传感器以及诸如线性化电路等检测电路的组合物，并且它检测包含在废气中的氧浓度，其中所述浓度线性地覆盖从富集区到贫乏区的较宽的空气-燃料比率范围，从而将与检测到的氧浓度成正比的输出传送至ECU2。基于O2传感器14和喷射器5，ECU2确定将被传送至喷射器5的控制信号，从而对发动机3执行空气-燃料比控制。
LAF传感器15具有LAF加热器21(加热器)。与O2加热器20相类似，LAF加热器21用于在发动机3的启动时刻快速地激活LAF传感器15的传感器元件，并且由ECU2对将由LAF加热器21产生的热量进行负载控制。
电池电压传感器16和点火开关(以下称为“IG·SW”)17连接至ECU2。电池电压传感器16检测电池(未示出)的电池电压VB，以将指示检测到的电池电压VB的信号传送至ECU2。另一方面，IG·SW17(检测装置)通过点火键(未示出)而被接通和断开，并且IG·SW17将指示其自身开/关状态的信号传送至ECU2。
用包括输入/输出接口(未示出)、CPU 2a、RAM 2b和ROM 2c的微机实现ECU2。由备用电源向RAM 2b提供电力，这样即使在发动机3停止期间也能保存存储在其中的数据。应该注意到，在本实施例中，检测装置、控制装置、第一至第三设置装置、停止时间段测量装置、第一预定时间段设置装置以及供给时间段测量装置是由ECU2形成的。
当发动机3开启时，基于来自传感器11至16的检测信号和来自开关17的信号，ECU2执行O2加热器20和LAF加热器21的负载控制，从而激活O2传感器14和LAF传感器15，这将在稍后详细描述。
O2加热器20和LAF加热器21彼此相类似地进行负载控制，下面将参考图2和3以例子的方式描述O2加热器20的负载控制。在IG·SW17的接通状态下以预定时间段(例如10毫秒)的间隔执行程序，并且即使在IG·SW17断开之后，也反复地执行所述程序，直到经过预定的时间段(例如600秒)。
在所述程序中，首先，在步骤1(在图2中，简化为“S1”；以下步骤也以简化的方式示出)至步骤4中确定用于执行负载控制的条件是否满足。更具体地说，在步骤1至4中，当以下四个条件(a)至(d)全都满足时，就能确定满足用于执行负载控制的条件。否则，就能确定不满足用于执行负载控制的条件：
(a)发动机停止标志F_MEOF等于0
(b)发动机冷却剂温度TW高于预定值TWSHON(例如5℃)
(c)电池电压VB等于或者低于预定值VBSHON(例如16V)
(d)失败标志F_FSPSO2H等于0
应该注意到，在基于发动机速度NE和IG·SW17的开/关状态所执行的确定过程(未示出)中，当确定发动机3处于停止时，则将发动机停止标志F_MEOF设置为1，当在确定过程中确定发动机3处于运行状态时，则将发动机停止标志F_MEOF设置为0。另一方面，失败标志F_FSPSO2H在O2传感器14和/或者O2加热器20有故障时设置为1，反之设置为0。
如果步骤1至4中，条件(a)至(d)中至少有一个条件不满足，即，如果发动机处于停止，发动机冷却剂温度TW低，电池电压VB相当高，或者O2传感器14和/或O2加热器20有故障，则断定用于执行负载控制的条件不满足，程序进行至步骤5，在该步骤中确定停止时间流逝标志F_SHWRMEND是否等于1。
在图4所示的程序中设置停止时间流逝标志F_SHWRMEND。以预定的时间段间隔(例如100毫秒)执行该程序，直到IG·SW17断开从而使发动机3停止之后经过预定的时间段(例如600秒)。
如图4所示，在本程序中，在步骤30中确定用于计算发动机停止后所经过的时间段的增序计数器的计数CENGSTP是否等于或大于预定值TMSHWRM(例如4800)。应该注意到，增序计数器是程序计数器。如果位于这个问题的回答是否定的(否)，即，如果在发动机停止之后没有经过对应预定值TMSHWRM的时间段，则将停止时间流逝标志F_SHWRMEND设置在0(步骤31)。另一方面，如果对于步骤30中的问题的回答是肯定(是)，即，如果在发动机停止之后已经经过对应预定值TMSHWRM的时间段，则将停止时间流逝标志F_SHWRMEND设置为1(步骤32)。应该注意到，停止时间流逝标志F_SHWRMEND的值存储在RAM2b中。
再次参考图2，如果对于步骤5的问题的回答是肯定的(是)，即，如果在发动机停止之后已经经过对应预定值TMSHWRM的时间段，则断定O2传感器14的温度已降至显著低于激活温度的低温范围，并且程序进行至步骤6，在步骤6中高灵敏度传感器温度标志F_SO2HTHOT设置为0，用于指示O2传感器14的温度已经降低的事实。
然后，程序进行至步骤7，在步骤7中减序型第一计时器的计时器值TSHON设置为预定值TMSHON(例如20秒)。第一计时器是程序计时器，用于计算控制信号提供至O2加热器20所经过的时间段，即O2加热器20被操作的时间段。
其后，程序进行至步骤8，在步骤8中提供至O2加热器20的控制信号的负载比DTYSHTMP设置为0。然后，在步骤9中，将控制执行标志F_SO2THE设置为0，以指示用于执行负载控制的条件不满足，接着终止本程序。
另一方面，如果对于步骤5的问题的回答是否定的(否)，即，如果在发动机停止之后没有经过对应预定值TMSHWRM的预定时间段，则程序进行至步骤10，在步骤10中确定高灵敏度传感器温度标志F_SO2HTHOT是否等于1。
如果对于这个问题的回答是否定的(否)，并且由此假设O2传感器14的温度低于激发温度且在高于上述低温范围的中间温度范围内，则程序进行至步骤11，在步骤11中第一计时器的计时器值TSHON设置为小于预定值TMSHON的预定值TMSHONM(例如10秒)。然后，执行步骤8和9，随后终止本程序。
另一方面，如果对于步骤10中的问题的回答是肯定的(是)，即，如果O2传感器14的温度在低于激活温度但高于中间温度范围的高温范围内，则第一计时器的计时器值TSHON在步骤12中被设置为0，并且第二计时器的计时器值TSHON2在步骤13中被设置为预定值TMSHON2(例如210秒)。与第一计时器相类似，第二计时器是程序计时器，其计算控制信号供至O2加热器20所经过的时间段。然后，执行步骤8和9，随后终止本程序。
另一方面，当在步骤1至4中(a)至(d)四个条件全都满足时，断定满足了用于执行负载控制的条件，这样程序前进至图3中的步骤14，在步骤14中根据电池电压VB通过查图5所示的表计算校正系数KVBSHT。在该表中，校正系数KVBSHT设置为随着电池电压VB的变高而变小的值。这是因为，在电池电压VB较高时，O2加热器20的温度以较高的速度升高。
接着，程序进行至步骤15，在步骤15中确定第一计时器的时间值TSHON是否为0。如果对于该问题的回答是否定的(否)，则程序进行至步骤16，在步骤16中第二计时器的计时器值TSHON2设置为预定值TMSHON2。
接着，在步骤17中，供至O2加热器20的控制信号的负载比DTYSHTMP设置为预定值DUTYSHTS(例如100％，第一预定值)，在步骤23中，控制执行标志F_SO2THE设置为1，以指示用于执行负载控制的条件满足。这样，带有在步骤17中设置的负载比DTYSHTMP的控制信号被供至O2加热器20，随后终止程序。
另一方面，如果对于步骤15中的问题的回答是肯定的(是)，即，如果计时器值TSHON等于0，则断定O2传感器14的温度在高温范围内，这样程序进行至步骤18，在步骤18中将高灵敏度传感器温度标志F_SO2HTHOT设置为1，以指示O2传感器14的温度在高温范围内。
然后，程序进行至步骤19，在步骤19中确定减速燃料切断操作标志F_DECFC是否等于1。当发动机执行用于减速的燃料切断操作时，减速燃料切断操作标志F_DECFC设置为1，当发动机不执行用于减速的燃料切断操作时，减速燃料切断操作标志F_DECFC设置为0。如果对于问题的回答是否定的(否)，即，如果发动机3不执行用于减速的燃料切断操作，则程序进行至步骤20，在步骤20中确定第二计时器的计时器值TSHON2是否等于0。
如果对于这个问题的回答是否定的(否)，则程序进行至步骤21，在步骤21中根据发动机速度NE和进气管绝对压力PBA，通过查图(未示出)计算负载比的第一基本值DUTYSHW。其后，程序进行至步骤22，在步骤22中将控制信号的负载比DTYSHTMP设置为第一基本值DUTYSHW和校正系数KVBSHT的乘积DUTYSHW·KVBSHT。然后，执行步骤S23，随后终止程序。应该注意到，乘积DUTYSHW·KVBSHT(第二预定值)构造为：小于预定值DYTYSHTS。
另一方面，如果对于步骤20中的问题的回答是肯定的(是)，即，如果计时器值TSHON2等于0，则程序进行至步骤24，在步骤24中根据发动机速度NE和进气管绝对压力PBA，通过查图(未示出)计算负载比的第二基本值DUTYSHTM。其后，程序进行至步骤25，在步骤25中将控制信号的负载比DTYSHTMP设置为第二基本值DUTYSHTM和校正系数KVBSHT的乘积DUTYSHTM·KVBSHT。然后，执行步骤23，随后终止程序。应该注意到，乘积DUTYSHTM·KVBSHT(第三预定值)被构造为小于乘积DUSTYSHW·KVBSHT。
另一方面，如果对于步骤19中的问题的回答是肯定的(是)，即，如果发动机3执行用于减速的燃料切断操作，则程序进行至步骤26，在步骤26中将控制信号的负载比DTYSHTMP设置为用于减速的燃料切断操作的预定值DUTYSFC和校正系数KVBSHT的乘积DUTYSFC·KVBSHT。然后，执行步骤23，随后终止程序。
接着，将参考图6A至6C描述控制系统的操作的例子，其中在发动机3不执行用于减速的燃料切断操作的情况下执行O2加热器20的负载控制。图6A示出在发动机3启动时刻O2传感器14的温度在低温范围内时，执行的控制系统的操作的例子，图6B示出在发动机3启动时刻O2传感器14的温度在中间温度范围内时，执行的控制系统的操作的例子，以及图6C示出在发动机3启动时刻O2传感器14的温度在高温范围内时，执行的控制系统的操作的例子。
在发动机3启动时刻O2传感器14的温度在低温范围内时(对于步骤5为“是”)，在发动机3的启动时刻(时间t1)与第一计时器的计时器值TSHON等于0(步骤S17)的时间点之间的时间段(TMSHON：第一预定时间段)中，供至O2加热器20的控制信号的负载比DTYSHTMP保持在预定值DUTYSHTS，如图6A所示。然后，在TSHON等于0的时间点(时间t2)与第二计时器的计时器值TSHON2等于0的时间点之间的时间段(TMSHON2：第二预定时间段)中，负载比DTYSHTMP保持为乘积DUTYSHW·KVBSHT。并且，在TSHON2等于0的时间点(时间t3)之后，负载比DTYSHTMP保持为乘积DUTYSHTM·KVBSHT。应该注意到，例如在这种情况下：即在执行如图6A所示的控制操作期间，在时间t1和时间t2之间停止发动机3之后紧接着重新启动发动机3，O2传感器14的温度值是在中间温度范围中，并且在这种情况下，如下执行图6B所示的控制操作。
更具体来说，在发动机3启动时刻O2传感器14的温度在中间温度范围内时(对于步骤10为“否”)，在发动机3启动的时间点(时间t11)和第一计时器的计时器值TSHON等于0的时间点之间的时间段(TMSHONM：第一预定时间段)中，负载比DTYSHTMP保持在预定值DUTYSHTS。然后，在TSHON等于0的时间点(时间t12)与第二计时器的计时器值TSHON2等于0的时间点之间的时间段(TMSHON2：第二预定时间段)中以及TSHON2等于0的时间点(时间t13)之后负载比DTYSHTMP以与图6A所示例子相同的方式被保持。应该注意到，例如在这种情况下：即在执行图6B所示的控制操作期间，在时间t11和时间t12之间停止发动机3之后紧接着重新启动发动机3，O2传感器14在发动机3的重新启动时刻的温度值也在中间温度范围内，由此执行上述的控制操作。
此外，例如在这种情况下：即在执行如图6A所示的控制操作期间，在时间t2之后停止发动机3以后紧接着重新启动发动机3，或者在这种情况下：即在执行如图6B所示的控制操作期间，在时间t12之后停止发动机3以后紧接着重新启动发动机3，O2传感器14在发动机的重新启动时刻的温度值在高温范围内(对于步骤10为“是”)。在这种情况下，在发动机3启动的时间点(时间t21)与第二计时器的计时器值TSHON2的时间点之间的时间段中，由于第一计时器的计时器值TSHON设置为0(步骤12)，因此负载比DTYSHTMP保持为乘积DUTYSHW·KVBSHT，如图6C所示，并且在TSHON2等于0的时间点(t22)之后设置为乘积DUTYSHTM·KVBSHT。应该注意到，在执行图6C所示的控制操作期间，时间t21之后停止(中断)发动机3时，O2传感器14在发动机重新启动时刻的温度值也在高温范围内，并且执行上述控制操作。
如以上所述，根据本实施例的控制系统1，当O2传感器14在发动机启动时刻的温度在低温范围或中间温度范围内时，控制信号的负载比DTYSHTMP被设置成以三个阶段(DUTYSHTS→DUTYSHW·KVBSHT→DUTYSHTM·KVBSHT)被降低的值，从而能够以比传统两阶段控制方法更精确的方式控制用于加热O2传感器14的O2加热器20。
此外，根据发动机3在其当前启动前的停止时间段以及在发动机3上一个启动期间加热器控制的执行时间段，设置第一计时器的计时器值TSHON，这个值TSHON确定用于对负载比DTYSHTMP进行控制使其至最大值(预定值DUTYSHTS)的第一控制时间段。更具体地说，当发动机3在当前启动之前的停止时间段很长时(对于步骤5为“是”)，计时器值TSHON被设置为预定值TMSHON，当发动机3在当前启动之前的停止时间段较短，并且在上一个启动期间加热器控制的执行时间段较短时(对于步骤5和10为“否”)，计时器值TSHON设置为小于预定值TMSHON的预定值TMSHONM。并且，当在上一个启动期间加热器控制的执行时间段较长(步骤10为“是”)时，计时器值TSHON设置为0。发动机3在当前启动前的停止时间段以及在上一个启动期间加热器控制的执行时间段适当地反应了在当前启动之前O2传感器14的实际温度变化。因此，第一控制时间段可以设置成能反应O2传感器14的实际温度变化的充分且最优的值。结果，与传统方法相比，这样能够更有效和更优化地控制O2加热器20，而在传统方法中，加热器操作时间段被设置为固定的预定时间(或者根据其温度改变方式不同于氧浓度检测器的实际温度改变方式的发动机冷却剂温度，来设置加热器操作时间段)。由于能够更有效和更优化地控制O2加热器20，因此能减少功率耗损，并且能延长O2加热器20的使用寿命。
应该注意到，本发明不局限于应用在对设置在车辆的发动机3中的O2传感器14和LAF传感器15进行加热的O2加热器20和LAF加热器21上的上述实施例，它可以应用于能够对设在内燃机的排气通道中的氧浓度检测器进行加热的任何装置。
本领域技术人员可以进一步理解，以上是本发明的优选实施例，并且在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种变化和改动。

Claims (4)

1.一种控制系统，用于在启动发动机时控制对设置在内燃机的排气通道中的氧浓度检测器进行加热的加热器，
所述控制系统包括：
检测装置，用于检测发动机的启动和停止；以及
控制装置，所述控制装置通过将控制信号传送至加热器来控制加热器，以及
其中，所述控制装置包括：
第一设置装置，用于将控制信号值设置为第一预定值，直到启动发动机被所述检测装置检测到之后，经过第一预定时间段，
第二设置装置，用于在经过第一预定值之后，将控制信号的值设置为小于第一预定值的第二预定值，直到经过第二预定时间段，
第三设置装置，用于在经过第二预定时间段之后，将控制信号的值设置为小于第二预定值的第三预定值，
停止时间段测量装置，用于测量发动机停止之后所经过的时间段；以及
第一预定时间段设置装置，用于根据所述停止时间段测量装置在发动机启动时刻测量到的所经过的时间段来设置第一预定时间段。
2.一种控制系统，用于在启动发动机时控制对设置在内燃机的排气通道中的氧浓度检测器进行加热的加热器，
所述控制系统包括：
检测装置，用于检测发动机的启动和停止；以及
控制装置，所述控制装置通过将控制信号传送至加热器来控制加热器，以及
其中，所述控制装置包括：
第一设置装置，用于将控制信号值设置为第一预定值，直到启动发动机被所述检测装置检测到之后，经过第一预定时间段，
第二设置装置，用于在经过第一预定值之后，将控制信号的值设置为小于第一预定值的第二预定值，直到经过第二预定时间段，
第三设置装置，用于在经过第二预定时间段之后，将控制信号的值设置为小于第二预定值的第三预定值，
停止时间段测量装置，用于测量发动机停止之后所经过的时间段；
供给时间段测量装置，用于测量在发动机启动之后控制信号供至加热器所经过的供给时间段，以及
第一预定时间段设置装置，用于根据在发动机的直接在前期间由所述供给时间段测量装置测量到的供给时间段，以及在发动机的当前启动时刻由所述停止时间段测量装置测量到的所经过的时间段，而在发动机的当前启动时刻设置第一预定时间段。
3.一种控制加热器的方法，其中所述加热器在发动机启动时加热设置在内燃机排气通道中的氧浓度检测器，
所述方法包括步骤：
检测发动机的启动和停止；以及
通过将控制信号传送至加热器来控制加热器；以及
其中，控制步骤包括步骤：
在检测步骤中检测到发动机的启动之后，将控制信号的值设置为第一预定值，直到经过第一预定时间段，
在经过第一预定值之后，将控制信号的值设置为小于第一预定值的第二预定值，直到经过第二预定时间段，
在经过第二预定时间段之后，将控制信号的值设置为小于第二预定值的第三预定值，
测量发动机停止之后所经过的时间段；以及
根据在发动机启动时刻测量停止时间段的步骤中所测量到的所经过的时间段，设置第一预定时间段。
4.一种控制加热器的方法，其中所述加热器在发动机启动时加热设置在内燃机排气通道中的氧浓度检测器，
所述方法包括步骤：
检测发动机的启动和停止；以及
通过将控制信号传送至加热器来控制加热器；以及
其中，控制步骤包括步骤：
在检测步骤中检测到发动机的启动之后，将控制信号的值设置为第一预定值，直到经过第一预定时间段，
在经过第一预定值之后，将控制信号的值设置为小于第一预定值的第二预定值，直到经过第二预定时间段，
在经过第二预定时间段之后，将控制信号的值设置为小于第二预定值的第三预定值，
测量发动机停止之后所经过的时间段；
测量发动机启动之后控制信号供至加热器所经过的供给时间段；以及
根据在直接在前的发动机的启动过程的测量供给时间段的步骤中所测量到的供给时间段，以及在发动机的当前启动时刻测量停止时间段的步骤中所测量到所经过的时间段，在发动机的当前启动时刻设置第一预定时间段。
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