CN100416268C - 废气传感器控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于废气传感器的控制装置。本发明的目标是在不采用学习的情况下，实时判断传感器元件的劣化和在废气传感器加热程序中迅速完成生效判断。空燃比传感器安装在内燃机的排气道中。空燃比传感器配有传感器元件，传感器元件在达到生效温度时变得生效。如果没有判断出空燃比传感器的生效(步骤142)，则本发明不仅判断传感器元件的元件阻抗Z是否不大于生效判断值Zact(条件A)，而且判断进气量累积值GAsum是否不小于传感器生效判断进气量累积值GAsumtg(条件B)(步骤144)。当满足上面两个条件中任一个时，本发明立即判定空燃比传感器的生效(步骤146)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于控制安装在内燃机排气道中的废气传感器的装置，更具体地涉及一种废气传感器控制装置，其适合控制具有传感器元件的废气传感器，传感器元件在达到其生效温度时变得生效。
背景技术
例如由日本专利特开48761/2002公开的传统已知系统根据安装在内燃机排气道中的空燃比传感器检测到的值对燃料喷射量实行反馈控制，空燃比传感器配有传感器元件和加热传感器元件的加热器，传感器元件在被加热到生效温度时变得生效。该传统系统利用传感器元件温度和元件阻抗之间的相互关系来对加热器的供电实行反馈控制，以便确保传感器元件达到预定的目标阻抗值。目标阻抗是在生效温度下具有的传感器元件阻抗。当使用该加热器控制方法时，能将传感器元件保持在生效温度，并稳定地将空燃比传感器保持在生效状态。
上述传感器元件在其温度增加时减小元件阻抗，在它劣化(性能变差)时增加元件阻抗。因而，如果传感器元件劣化，元件阻抗就不会在传感器元件达到其生效温度时降低到目标阻抗。在这种情况下，如果加热器反馈控制连续进行，而目标阻抗保持不变，传感器元件将被加热到一个超过生效温度的温度。
为了避免这种情况，如果在加热器反馈控制过程中，加热器被连续起动超过预定时间长度，则上述传统系统就断定传感器元件劣化，然后为了修正目的而增加目标阻抗。当执行该过程时，能在传感器元件劣化期间迅速检测元件阻抗的增加，根据传感器元件的劣化增大目标阻抗，有效防止传感器元件过热。
当上述传统系统通过利用空燃比传感器的输出开始对燃料喷射量实行反馈控制时，必需判断传感器元件是否生效。例如，能通过在内燃机启动之后监测元件阻抗并检查监测到的元件阻抗值是否降低到一个预定的生效判断值来进行该生效判断。然而，上述温度特性叠加在元件阻抗上。因而，如果生效判断值是固定的，则会出现与实行控制直到元件阻抗与目标阻抗相符的情况中相同的问题。更具体地，元件阻抗由于传感器元件劣化而增加；因而，生效判断将被延迟。
这种延迟的生效判断直接延迟了燃料喷射量反馈控制的开始，为了在内燃机中获得优良的排放特性，尽快开始燃料喷射量反馈控制是优选的。在这方面，使用传统的生效判断方法可能容易降低根据空燃比传感器劣化的内燃机的排放特性。
生效判断的延迟能被修正，例如通过将上述传统系统的目标阻抗修正方法应用于生效判断值。更具体地，通过当在内燃机运行期间检测到传感器元件劣化时增大生效判断值，存储增大的生效判断值，并在下一个内燃机启动时利用存储的生效判断值来执行生效判断，能避免由传感器元件劣化引起的生效判断的延迟。
然而，当采用上述方法时，在加热器反馈控制开始之前(即，在传感器元件温度接近生效温度之前)，不能检测到传感器元件的劣化，从而劣化的影响不能在生效判断中反映出来。换句话说，生效判断值修正总是延迟了一个行程，以致在内燃机启动时，传感器元件的劣化不能在生效判断方法中实时反映出来。
此外，为了实施上述方法，必需进行一个处理以修正生效判断值和存储修正值，即进行生效判断值学习过程，实行复杂的控制。而且，根据上述方法，如果修正的生效判断值由于更换电池等情况而被清除，生效判断就将延迟直到完成生效判断值学习过程为止。
本发明用来解决上述问题。本发明的目标是提供一种废气传感器控制装置，其能实时确定传感器元件劣化的程度，并且能在不采用生效判断值学习的情况下，在废气传感器加热的序列中一直执行即时生效判断。
发明内容
为了实现上述目标，根据本发明的废气传感器控制装置包括安装在内燃机排气道中的传感器元件，该传感器元件在其达到生效温度时变得生效。根据本发明的控制装置还包括用来检测传感器元件的元件阻抗的阻抗检测装置和用来判断元件阻抗是否降低到生效判断值的阻抗判断装置。此外，根据本发明的控制装置包括用来估计传感器元件接收到的热量的接收热量估计装置，用来判断接收到的热量是否达到生效判断热量的热量判断装置，和生效判断装置，用来在阻抗判断装置或热量判断装置做出一判断时，做出废气传感器的生效判断。
附图说明
图1表示在本发明第一实施例中使用的空燃比传感器的构形；
图2表示根据本发明第一实施例的控制装置的整体构形；
图3表示空燃比传感器的元件阻抗温度特性；
图4是流程图，表示在本发明第一实施例中执行的加热器控制程序；
图5表示空燃比传感器的元件阻抗温度特性和传感器元件的劣化之间的关系；
图6表示在根据本发明第一实施例的生效判断中延迟的原因；
图7是流程图，表示在本发明第一实施例中执行的传感器生效判断程序；
图8是流程图，表示在本发明第一实施例中执行的启动水温存储程序；
图9是流程图，表示在本发明第一实施例中执行的进气量累积值计算程序；
图10是一个表示在执行图7中所示的程序时提及的传感器生效判断进气量GAsumtg的示例图；
图11是流程图，表示在本发明第二实施例中执行的进气量累积值计算程序；
图12是流程图，表示在本发明第二实施例中执行的电池电压平滑值计算程序；
图13是一个表示在执行图11中所示的程序时提及的传感器生效判断进气量GAsumtg的示例图；
图14是流程图，表示在本发明第三实施例中执行的进气量累积值计算程序；
图15是流程图，表示在本发明第三实施例中执行的初始处理程序；和
图16是流程图，表示在本发明第三实施例中执行的学习控制程序。
具体实施方式
第一实施例
[第一实施例的硬件配置]
图1表示在本发明第一实施例中使用的空燃比传感器10的构形。图1中所示的空燃比传感器安装在内燃机的排气道中，用来检测废气的空燃比。空燃比传感器10设有盖12。空燃比传感器10安装在排气道中以便盖12暴露于废气。
盖12设有孔(未示出)用来向内部引入废气，传感器元件14位于盖12内部。传感器元件14具有管形构造，其一端(图1中的下端)封闭。管形构造的外表面覆盖有扩散电阻层16。扩散电阻层16由氧化铝或其它耐热的多孔材料组成。它控制在传感器元件14表面附近的废气的扩散速度。
扩散电阻层16的内部设有排气端电极18、固体电解质层20和大气端电极22。排气端电极18和大气端电极22由铂或其它高催化作用的贵金属组成。这些电极电连接到将在后面描述的控制电路。固体电解质层20是包含二氧化锆等等的烧结体。它允许氧离子通过。
暴露于大气的大气室24形成于传感器元件14内部。用来加热传感器元件14的加热器26安装在大气室24中。传感器元件14在大约700℃的生效温度表现出稳定的输出特性。加热器26电连接到将在后面描述的控制电路。控制电路控制加热器26，以便传感器元件14被加热并保持在合适的温度。
图2是框图，表示空燃比传感器12的控制装置的构形。如图2中所示，传感器元件14能用电阻元件和电动元件等价表示。此外，加热器26能用电阻元件等价表示。传感器元件驱动电路28连接到传感器元件14，传感器元件驱动电路28包括用来将希望的电压施加到传感器元件14的偏压控制电路和用来检测传感器元件14中的电流的传感器电流检测电路。
微型计算机34通过低通滤波器(LPF)30和数模转换器32连接到包含在传感器元件控制电路28中的偏压控制电路。微型计算机34能通过这些元件向偏压控制电路发出指令，用来指定将被施加到传感器元件14的电压。
遵照来自微型计算机34的命令，偏压控制电路能向传感器元件14施加一个用于空燃比检测的偏压和一个阻抗检测电压。当将空燃比检测偏压施加到传感器元件14时，传感器元件14传导一个与废气的空燃比对应的传感器电流。因而，当检测传感器电流时，就能检测废气的空燃比。
当施加到传感器元件14的偏压从空燃比检测偏压改变到阻抗检测电压时，传感器电流根据施加电压的改变而改变。在这种情况下，施加电压改变量和传感器电流改变量之比与传感器元件的元件阻抗对应。因而，能通过检测传感器电流来检测传感器元件的元件阻抗，传感器电流在施加阻抗检测电压时出现。
结合在传感器元件控制电路28中的传感器电流检测电路通过模数转换器36连接到微型计算机34。微型计算机34能通过模数转换器36读取由传感器电流检测电路检测到的传感器电流。因而，当空燃比检测电压被施加到传感器元件14时，微型计算机34能根据传感器电流检测废气空燃比。当阻抗检测电压被施加到传感器元件14时，微型计算机34能根据传感器电流检测元件阻抗。
如图2所示，加热器控制电路38连接到加热器26。加热器控制电路38连接到微型计算机34。在从微型计算机34收到命令时，加热器控制电路38能遵照命令将驱动信号供给到加热器26，以在加热器26中产生希望的热量。
[第一实施例中的加热器控制]
图3提供了在根据本发明的装置中实行的加热器控制的概观。图3中所示的曲线显示了元件阻抗和元件温度之间的关系。如该曲线所示，元件阻抗具有这样的温度特性，即元件温度上升得越高，元件阻抗值变得越小。在图3中，标记Zact和Ztg分别表示生效判断值和目标阻抗。生效判断值Zact设定成元件温度与生效判断温度(例如，650℃)相符时具有的元件阻抗。目标阻抗Ztg设定成元件温度与生效目标温度(例如，700℃)相符时具有的元件阻抗。
传感器元件14显示了这样一种传感器特性，即传感器元件14在不低于生效判断温度的温度是稳定的。因而，当元件在内燃机启动后达到其生效判断温度(例如，650℃)时，根据本实施例的装置判断空燃比传感器10的生效，并根据传感器输出开始实行空燃比反馈控制。为了给元件温度改变提供余量，传感器元件14随后被加热到高于生效判断温度的生效目标温度(例如，700℃)，并保持在该生效目标温度。结果，空燃比反馈控制在这样一种状态中执行，即在稳定状态元件温度被加热到大约700℃。
在上述情况下，微型计算机34利用元件温度和元件阻抗之间的相互关系，通过确定元件阻抗是否降低到在生效判断温度Zact具有的水平，来判断元件是否达到生效判断温度。为了将元件保持在生效目标温度，微型计算机34还以这样一种方式对施加到加热器26的电力量实行反馈控制，即使得元件阻抗与目标阻抗Ztg相符。
为了在内燃机中获得优良的排放特性，优选地，在开始加热空燃比传感器10的时刻和做出其生效判断的时刻之间的时间间隔应该尽可能短。因而，在元件阻抗比在生效判断温度Zact处的元件阻抗大的区域中，根据本实施例的装置以100％的负荷比驱动加热器26(图3中所示的100％电力施加区域)。当元件阻抗随后降低到在生效判断温度Zact处具有的水平时，为了防止传感器元件14过热，根据本实施例的装置以70％的负荷比继续驱动加热器26(图3中所示的70％电力施加区域)。当元件阻抗接近目标阻抗Ztg时，通过根据元件阻抗实行反馈控制来持续驱动加热器26(图3中所示的反馈控制区域)。
图4是流程图，表示微型计算机34为了实行上述加热器控制而执行的加热器控制程序。在图4所示的程序中，首先检测元件阻抗Z(步骤100)，接着，计算检测值Z和目标阻抗Ztg之间的差(ΔZ＝Z-Ztg)(步骤102)，然后执行步骤104以判断是否满足加热器控制允许条件。如果不满足条件，将加热器26的驱动负荷比RDUTY设定成0％(步骤106)。
另一方面，如果在步骤104中获得的判断结果表明允许条件被满足，则执行步骤108以判断是否满足100％电力施加条件。更具体地，执行步骤108以判断内燃机启动之后经过的时间是否等于或小于10秒和值ΔZ是否等于或大于判断值K1(看图3)(Z≥Zact)。如果获得的判断结果表明上述条件被满足，则执行步骤110以便将加热器26的驱动负荷比RDUTY设定成100％。
如果在步骤108获得的判断结果表明不满足100％电力施加条件，则执行步骤112以判断值ΔZ是否大于判断值K2(看图3)。更具体地，执行步骤112以判断向加热器26施加70％电力的条件是否被满足。如果获得的判断结果表明ΔZ＞K2，则执行步骤114以便将加热器26的驱动负荷比RDUTY设定成70％。
另一方面，如果在步骤112中获得的判断结果没有表明ΔZ＞K2，则执行步骤116，以执行元件阻抗反馈控制程序。在该程序中，通过PID控制方法设定加热器26的驱动负荷比RDUTY，以使得值ΔZ减小，即，元件阻抗Z变得接近目标阻抗Ztg。
当在步骤106、110、114或116中设定了加热器26的驱动负荷比RDUTY时，最后执行用来使驱动负荷RDUTY平滑的处理(步骤118)。当执行这种平滑处理时，在驱动负荷比RDUTY表现出阶梯式变化的情况下，防止供给到加热器26的电力突然改变，其中驱动负荷比RDUTY在步骤106、110、114和116里执行的过程中设定。
[元件阻抗劣化(增大)的影响和对该影响的控制]
图5表示传感器元件14的劣化和元件阻抗之间的关系。如图中指出的，当传感器元件14的劣化时，元件阻抗在增大的方向上变动。因而，如果生效判断值Zact保持不变，则随着劣化的进行，用来判断传感器元件14的生效的元件温度升高，如图5中指出的。
图6表示在传感器元件14的加热程序开始之后，元件阻抗降低到在生效判断值Zact(其被认为是常量)具有的水平所需的时间上的延迟的原因，即，在基于元件阻抗判断传感器元件14的生效之前所需的时间上的延迟的原因。该图还表示由各种原因引起的延迟的比例。如图中指出的，做出上述判断所需的时间包括(1)电池电压的改变引起的延迟(即，施加到加热器26的电压的减小所引起的延迟)，(2)加热器26的电阻劣化引起的延迟(即，加热器26中电流的减小引起的延迟)，和(3)传感器元件14的导纳劣化(元件阻抗增大)引起的延迟。
延迟(1)和(2)涉及传感器元件14的温度上升的延迟，即，实际上引起用来允许元件温度达到生效判断温度的时间上的延迟。另一方面，延迟(3)是在元件达到生效判断温度的瞬间和根据元件阻抗断定达到元件的生效判断温度的瞬间之间的时间间隔上的延迟。如图6中所示，延迟(3)的比例是相当大的。因而，如果只依据元件阻抗是否降低到在生效判断温度Zact具有的水平，做出传感器元件14的生效判断，则在元件达到生效判断温度的瞬间和实际做出生效判断的瞬间之间的时间间隔期间，会由于传感器元件14的劣化而发生相当大的延迟。优选地，在任何可能的情况下都要将这种延迟减到最小，因为它过度延迟了空燃比反馈的开始。
传感器元件14的加热状态与传感器元件14在内燃机启动之后接收到的累积热量相关。因而，能根据传感器元件14接收到的热量和根据元件阻抗来确定是否达到传感器元件14的生效温度。因而，对于根据本实施例的装置，生效判断热量被预先规定为一个值，该值用来断定元件达到了生效判断温度(例如，650℃)。当估计在内燃机启动后传感器元件14接收到的热量达到生效判断热量时，根据本实施例的装置立即断定传感器元件14是生效的，即使元件阻抗没有降低到生效判断值Zact。
[第一实施例特有的处理]
现在参考图7到10描述微型计算机34进行的实现上述功能性的处理操作。图7是流程图，表示微型计算机根据本实施例执行的传感器生效判断程序。在传感器生效判断程序中，首先执行步骤120，以执行启动水温(TWI)存储程序。
图8是流程图，表示在步骤120中执行的启动水温存储程序。在该程序中，首先执行步骤122，以判断内燃机点火开关(IG)打开之后经过的时间是否小于50毫秒。如果获得的判断结果表明满足上述条件，则执行步骤124以做出内燃机启动判断并将当前的冷却水温TW作为启动水温TWI存储。另一方面，如果不满足上述条件，则当前处理循环结束，不执行任何处理。
在图7所示的程序中，在启动水温存储程序结束之后，执行步骤130，以执行进气量累积值(GAsum)计算程序。进气量累积值计算程序计算在内燃机启动后产生的进气量GA的累积值GAsum。当进气量累积值GAsum很大时，它意味着内燃机启动后经过的时间很长，并且已经给加热器26供电了很长时间。进气量累积值GAsum很大意味着在内燃机启动后，大量的废气已经围绕空燃比传感器10循环。给加热器26供电的时间越长，传感器元件14接收到的热量变得越大。此外，传感器元件14接收到的热量一般随着废气循环量的增加而增加。因而，在本实施例中，进气量累积值基准GAsum能用于代替传感器元件14接收到的热量。
图9是流程图，表示在步骤130中执行的进气量累积值计算程序。在该程序中，首先执行步骤132，以判断内燃机是否已经起动。如果获得的判断结果表明满足上述条件，则通过将在当前处理循环中检测到的进气量GA加到在先前的处理循环中计算的GAsum值上来更新进气量累积值GAsum(步骤134)。另一方面，如果不满足上述条件，则当前的处理循环结束，不执行任何处理。
在图7所示的程序中，在进气量累积值计算程序结束之后，执行步骤140以计算传感器生效判断进气量累积值(GAsumtg)。传感器生效判断进气量累积值(GAsumtg)被预先规定为足以断定传感器元件14达到生效温度的进气量累积值GAsum的最小值，换句话说，值GAsumtg是一个判断值，其由于适合在GAsum≥GAsumtg时确保传感器元件14的生效判断而被选择。
图10是示例图，表示微型计算机34根据本实施例存储的GAsumtg值。该图用启动冷却水温TWI作为参量，并被这样组织，即值TWI越低，值GAsumtg变得越大。在内燃机起动的瞬间和传感器元件14达到生效温度的瞬间之间的间隔期间要接收的热量随着在内燃机启动时具有的元件温度的降低而增加。根据图10所示的图，启动冷却水温TWI变得越低，即在传感器元件14达到其生效温度之前所需的接收热量变得越大，就能将传感器生效判断进气量累积值GAsumtg设定为越大的值。因而，在根据本实施例的装置中，总是能将GAsumtg设定成足以断定传感器元件14达到生效温度的最小的GAsum值，而不考虑在加热开始时具有的元件温度。
在图7所示的程序中，接着判断在内燃机启动后第一生效判断是否已经做出。更具体地，执行步骤142以判断生效判断结束标记xactst是否已经是ON。在内燃机启动后，当第一次做出传感器元件14的生效判断时，生效判断结束标记xactst转变为ON。
如果获得的判断结果没有表明生效判断结束标记xactst是ON，则执行步骤144以判断是否至少满足下面的条件A和B中的任一个。
条件A-元件阻抗Z是否等于或小于生效判断值Zact(Z≤Zact？)；
条件B-进气量累积值GAsum是否等于或大于传感器生效判断进气量累积值GAsumtg(GAsum≥GAsumtg？)
如果获得的判断结果表明既不满足条件A也不满足条件B，则断定传感器元件14仍没有达到生效温度。然后，当前的处理循环立即结束。另一方面，如果获得的判断结果表明满足条件A或满足条件B，则执行步骤146以做出传感器元件14的生效判断，并将生效判断标记xact和生效判断结束标记xactst转变为ON。
条件A被建立，以便在传感器元件14表现出初始阻抗特性时，在传感器元件14达到生效判断温度时被满足。关于传感器元件14的阻抗特性，提供了某种程度的容许偏差(例如，10％)。因而，即使在初始阶段，也可能直到元件温度变得高于生效判断温度ΔT时才断定满足了条件A，其中ΔT是与元件阻抗容许偏差对应的温度。
在本实施例中，条件B被建立，以便在元件温度等于生效判断温度(例如，650℃)加ΔT时被满足。换句话说，当包含在传感器元件14中的误差等于容许偏差时，条件A和B被同时满足，因而，当执行步骤144时，当在元件阻抗与元件温度的偏差处于容许偏差之内的情况下满足条件A时，判断传感器元件14的生效。另一方面，如果所述偏差没有处于容许偏差之内，则在满足条件B时判断传感器元件14的生效。换句话说，当执行步骤144时，无论什么误差叠加在元件阻抗上，都能在元件温度达到容许偏差的上限(生效判断温度+ΔT)之前完全做出生效判断。因而，图7中所示程序适当地防止了生效判断被传感器元件14的劣化相当大地延迟。
在图7所示的程序中，如果在步骤142发现生效判断结束标记xactst是ON，就能断定传感器元件14在内燃机启动后曾经达到生效判断温度，在这种情况下，执行步骤148以判断元件阻抗Z的值是否保持为等于或小于生效判断值Zact的值(Z≤Zact？)。如果获得的判断结果表明Z≤Zact，则为了表明传感器元件14仍是生效的，执行步骤150以将生效标记xact转变为ON。另一方面，如果获得的判断结果没有表明Z≤Zact，则执行步骤152以将生效标记xact转变为OFF，这是因为断定传感器元件14由于某一原因而变为无效的。
如上所述，当传感器元件14表现为初始特性时，在传感器元件14实际达到生效判断温度之后，图7中所示的程序能立即做出生效判断，这主要基于条件A的判断。即使在传感器元件14的劣化发生之后，也能最迟在实际的元件温度达到生效判断温度加ΔT时做出生效判断。因而，通过在空燃比传感器10加热时实时判断传感器元件14的劣化，根据本实施例的装置总是能迅速完成生效判断，并且不采用任何学习处理。
基于进气量累积值GAsum(基于是否满足GAsum≥GAsumtg)，已经在上面描述的第一实施例判断传感器元件14接收到的热量是否达到生效判断热量。然而，本发明不局限于使用这种判断方法。例如，也可以根据自内燃机启动以来给加热器26供电的累积时间长度、在内燃机启动后供给到加热器26的累积电力量或累积燃料喷射量来做出该判断。例如能通过在步骤130中计算给加热器26供电的时间长度、供给到加热器26的电力量或累积燃料喷射量，通过在步骤140中计算传感器生效判断加热器电力施加时间、传感器生效判断供电累积值或传感器生效判断燃料喷射量累积值，和通过在步骤144中判断是否加热器电力施加时间≥传感器生效判断加热器电力施加时间、是否加热器供电累积值≥传感器生效判断供电累积值或是否燃料喷射量累积值≥传感器生效判断燃料喷射量累积值，而不是判断是否GAsum≥GAsumtg，来实现这些替代判断方法。
此外，已经在上面描述的第一实施例只基于进气量累积值GAsum判断传感器元件14接收到的热量是否达到生效判断热量。然而，本发明不局限于使用这种判断方法。更具体地，传感器元件14接收到的热量是否达到生效判断热量也可以通过用下面四个条件中至少两个的组合来确定：(1)进气量累积值GAsum是否达到传感器生效判断进气量累积值；(2)加热器电力施加时间是否达到传感器生效判断加热器电力施加时间；(3)在内燃机启动之后供给到加热器26的累积供电量是否达到传感器生效判断供电量累积值；和(4)燃料喷射量是否达到传感器生效判断燃料喷射量累积值。
此外，上述第一实施例根据启动冷却水温TWI改变传感器生效判断进气量累积值GAsumtg(看图10)。然而，本发明不局限于使用这种方法。也可以用固定值作为传感器生效判断进气量累积值GAsumtg的代替，而不考虑冷却水温TWI(这也适用于传感器生效判断加热器电力施加时间、传感器生效判断供电量累积值和传感器生效判断燃料喷射量累积值)。
第二实施例
现在将参考图11到13描述本发明第二实施例。当第一实施例内的微型计算机34执行图11中所示的程序而不是图7中所示程序时，就应用了根据第二实施例的装置，图11中所示程序将在后面描述。
早先描述的第一实施例用进气量累积值GAsum作为传感器元件14接收到的热量的代替。此外，第一实施例根据启动冷却水温TWI改变传感器生效判断进气量累积值GAsumtg，以便值GAsumtg与进气量累积值GAsum一致，其是实际使传感器元件14生效所需的。
传感器元件14在内燃机启动后接收到的热量主要根据加热器26产生的总热量确定。加热器26产生的总热量由加热器26在每单位时间产生的热量和给加热器26供电的时间长度确定。加热器26在每单位时间产生的热量随施加到加热器26的电压而变化。因而，如果在加热器电力施加时间保持不变时，电池电压改变，则传感器元件14接收到的热量改变。同时，根据电池情况，电池电压发生相当大的改变。因而，为了精确地判断传感器元件14接收到的热量是否达到生效判断热量，必需在设定生效判断热量(GAsumtg)的同时，考虑到施加于加热器用来加热的电压(例如，电池电压)以及在加热开始时具有的元件温度(TWI)。
图11是流程图，表示本实施例执行以满足上述要求的传感器生效判断程序。除了用步骤160和170代替步骤130和140之外，图11中所示的程序与图7中所示程序相同。图7和11中同样的步骤由同样的附图标记表示，并将进行简要描述或根本不描述。
当进气量累积值计算程序在步骤130中结束时，图11中所示的程序前进以执行电池电压平滑值(VBsm)计算程序(步骤160)。该程序执行一个处理，用来计算电池电压VB的平均值，电池电压VB是在内燃机启动的瞬间和传感器元件14的加热终止的瞬间之间的间隔期间具有的电池电压。算出的平均值被处理为电池电压平滑值VBsm。
图12是流程图，表示在步骤160中执行的电池电压平滑值计算程序。该程序首先执行步骤162，以判断在内燃机启动后是否已经开始向加热器26施加电力。如果获得的判断结果表明加热器电力施加没有开始，则当前的处理循环立即结束。另一方面，如果获得的判断结果表明加热器电力施加已经开始，则程序如下述地计算电池电压VBsm：
VBsm＝(VBsm×63+VB)/64……公式(1)
上面公式(1)左侧的值VBsm是最新的电池电压平滑值，其在当前的处理循环中计算。公式右侧的值VBsm是在先前的处理循环中计算的电池电压平滑值VBsm。公式右侧的值VB是在当前的处理循环中检测的电池电压VB。根据该公式，通过允许最新的电池电压VB以1/64的比例反映在每个处理循环中，电池电压平滑值VBsm能更新成最新的值。
在图11所示的程序中，当电池电压平滑值程序结束时，步骤170接着执行一个用来计算传感器生效判断进气量累积值(GAsumtg)的处理。在本实施例中，由于前述理由，基于启动冷却水温TWI和电池电压平滑值VBsm计算值GAsumtg。
图13是示例图，表示微型计算机34根据本实施例存储的值GAsumtg。该图这样组织，即启动冷却水温TWI越低和电池电压VBsm越低，传感器生效判断进气量累积值GAsumtg变得越大。根据该图，加热传感器元件14所需的热量由于启动冷却水温TWI低而变得更大，或加热器通电时间长度由于电池电压VB低而变得更长以加热传感器元件14，设定为传感器生效判断进气量累积值GAsumtg的值就变得越大。因而，在根据本实施例的装置中，总是能将足以断定传感器元件14达到生效温度的最小的GAsum值设定为GAsumtg值，而不考虑在加热开始时具有的元件温度和用于加热处理的电池电压VB。
在图11中所示程序的步骤170之后执行的处理与图7所示程序中执行的处理相同(步骤142到152)。执行程序以依据元件阻抗Z是否降低到生效判断值Zact以下(条件A)或依据进气量累积值GAsum是否达到传感器生效判断进气量累积值GAsumtg(条件B)，来做出传感器元件14的生效判断。在本实施例中，电池电压VB反映在传感器生效判断进气量累积值GAsumtg中。因而，能以比第一实施例中更高的精度做出基于条件B的生效判断。结果，根据本实施例的装置不仅能提供与根据第一实施例的装置同样的优点，而且以比根据第一实施例的装置更高的精度判断传感器元件14的生效。
基于进气量累积值GAsum，已经在上面描述的第二实施例判断传感器元件14接收到的热量是否达到生效判断热量。然而，本发明不局限于使用这种判断方法。例如，也可以根据自内燃机启动以来给加热器26供电的累积时间长度、在内燃机启动后供给到加热器26的累积电力量或累积燃料喷射量来做出这种判断(参见第一实施例的代替判断方法)。
此外，已经在上面描述的第二实施例只指明用进气量累积值GAsum判断传感器元件14接收到的热量是否达到生效判断热量。然而，本发明不局限于使用这种判断方法。更具体地，传感器元件14接收到的热量是否达到生效判断热量也可以通过用下面四个条件中至少两个的组合来确定：(1)进气量累积值GAsum是否达到传感器生效判断进气量累积值；(2)加热器电力施加时间是否达到传感器生效判断加热器电力施加时间；(3)在内燃机启动之后供给到加热器26的累积供电量是否达到传感器生效判断供电量累积值；和(4)燃料喷射量是否达到传感器生效判断燃料喷射量累积值。
第三实施例
现在将参考图14到16描述本发明第三实施例。当第一或第二实施例内的微型计算机34执行图14中所示的程序而不是图7或11中所示程序时就应用了根据第三实施例的装置，图14中所示程序将在后面描述。
如先前所述，第一和第二实施例如此构造，即在早期阶段条件A在条件B之前被满足，而当传感器元件14劣化到不可容忍的程度时，条件B在条件A之前被满足。如果条件B在条件A之前被满足，则能判断传感器元件14劣化了。同时，如果传感器元件14劣化成使得元件阻抗Z在增大方向上变动，则当传感器元件达到生效温度(700℃)时，元件阻抗Z不会减小到目标阻抗Ztg，在这种情况下，如果目标阻抗Ztg不变，则在加热器26的反馈控制区域中，传感器元件14将会过热。因而，根据本实施例的装置判断条件B是否在条件A之前被满足。当满足条件B时，根据本实施例的装置使目标阻抗Ztg在增大方向上变动。
图14是流程图，表示微型计算机34执行以实现根据本实施例的上述功能的传感器生效判断程序。除了步骤180在步骤130之前执行和步骤144与146由步骤190代替之外，图11中所示程序与图7中所示程序相同。图7和14中同样的步骤由同样的附图标记表示，并将进行简要描述或根本不描述。
在图14中所示的程序开始之后，立即执行初始处理(步骤180)。初始处理如图15所示的流程图中表明的那样执行。更具体地，顺序执行步骤182和184。在步骤182中，执行一个处理以从连接到微型计算机34的SRAM(未示出)中读取目标阻抗学习值Ztgg和生效判断学习值Zactg。在步骤184中，执行一个处理以将上述学习值Ztgg和Zactg分别设定为目标阻抗Ztg和生效判断值Zact。
在图14所示程序中，如果在步骤142中发现生效判断结束标记xactst不是ON，就执行步骤190以执行学习控制程序。执行学习控制程序以学习目标阻抗学习值Ztgg和生效判断学习值Zactg。
图16是流程图，表示在步骤190中执行的学习控制程序。在图16所示程序中，首先执行步骤192以判断进气量累积值GAsum是否小于传感器生效判断进气量累积值GAsumtg。换句话说，执行步骤192以判断是否满足先前描述的条件B。
如果发现GAsum＜GAsumtg(不满足条件B)，那么只要是基于接收到的热量，就能断定不能做出传感器元件14的生效判断。在这种情况下，程序继续下去以判断元件阻抗Z是否等于或小于生效判断值Zact，即，是否满足条件A(步骤194)。
如果在步骤194中没有发现Z≤Zact，就能断定在基于元件阻抗Z时不能做出传感器元件14的生效判断。在这种情况下，执行步骤196以判断传感器元件14是无效的，然后学习控制程序结束。
另一方面，如果在步骤194发现Z≤Zact，则能断定当基于元件阻抗Z时，能做出传感器元件14的生效判断。在这种情况下，能断定条件A在条件B之前被满足，并且传感器元件14变得生效。在这种情况下，首先做出传感器元件14的生效判断，从而将生效判断标记xact和生效判断结束标记xactst都转变为ON(步骤198)。
接着，执行步骤200以判断学习修正量Zg是否为正值。在图16所示程序中，当认识到传感器元件14的劣化时，如下所述地在正方向上修正(增加)生效判断值Zact(严格地说是生效判断学习值)。学习修正量Zg是与其生效判断值Zact的修正量对应的系数。因而，当Zg＞0时，能断定生效判断值Zact为了修正的目的而增加到初始水平之上。
步骤200的处理在这样一种情况下执行，即虽然不能通过条件B(GAsum≥GAsumtg)判断传感器元件14的生效，但判断出满足条件A(Z≤Zact)。如果在这种情况下值Zact过大，则尽管传感器元件14没有达到生效判断温度，也判断传感器元件14生效。当学习修正量Zg是正值时，能判断生效判断值Zact可能由于学习而成为过大的值。因而，如果在步骤200判断Zg＞0，则为了延迟条件A的满足，执行步骤202以减小学习修正量Zg。当这样减小学习修正量Zg时，假定目标阻抗学习值Ztgg和生效判断学习值Zactg以同样的方式减小。
另一方面，如果在步骤200获得的判断结果没有表明Zg＞0，则能断定不能认为生效判断值Zact对于修正目的来说是过大的。在这种情况下，如最初设定的，条件A在条件B之前被满足，因而能断定仅仅基于条件A的满足就能判断传感器元件14的生效。在这种情况下，学习控制程序结束，不执行任何后续处理。
在图16所示的程序中，如果在步骤192获得的判断结果没有表明GAsum＜GAsumtg，则执行下一个步骤以判断元件阻抗Z是否等于或小于生效判断值Zact。如果获得的判断结果表明Z≤Zact，则能断定条件A和B都满足。在这种情况下，执行步骤206以做出传感器元件14的生效判断，然后当前的处理循环结束。
另一方面，如果在步骤204获得的判断结果没有表明Z≤Zact，则当传感器元件14接收到的热量达到生效判断热量(满足条件B)时，能断定元件阻抗Z没有降低到生效判断值Zact(不满足条件A)。在这种情况下，判断出元件阻抗Z很可能按照传感器元件14的劣化在增大方向上变动。然后执行步骤208以判断是否满足学习条件。
在步骤208，判断是否能根据这样的事实，即条件B在条件A之前被满足，来确定用来断定传感器元件14已经劣化的条件的满足。更具体地，执行步骤208以通过确定例如启动冷却水温TWI是否等于或低于学习允许温度(内燃机是否是冷起动)，来以判断对于传感器元件14是否存在特殊的加热环境。如果获得的判断结果表明不满足学习条件，则当前的处理循环立即结束。另一方面，如果满足学习条件，则执行步骤210以使目标阻抗学习值Ztgg、生效判断学习值Zactg和学习修正量Zg加一。
当执行图6中所示程序的步骤202和210时，目标阻抗学习值Ztgg、生效判断学习值Zactg和学习修正量Zg被更新。然后，以上述方式更新的值被写入前述SRAM。当图14中所示程序在前述步骤180中执行初始处理时，最新的学习值Ztgg和Zactg被不断地设定为目标阻抗Ztg和生效判断值Zact。因而，根据本实施例的装置防止了条件A的满足在传感器元件14相当大的劣化之后被过度延迟，和防止传感器元件14在加热器26的反馈控制区域中过热。
在上面已经描述的第三实施例中，图16中所示程序执行步骤210和202以递增或递减Ztgg、Zactg和Zg值，即，使这些学习值一次加一或一次减一。然而，本发明不局限于使用这种方法。更具体地，也可以执行步骤210和202以将学习值增大或减小一个预定义值而不是一。
此外，上面已经描述的第三实施例根据传感器元件14的劣化学习生效判断值Zact以及目标阻抗Ztg。然而，本发明不局限于使用这种学习方法。更具体地，一种代替方法是仅仅学习目标阻抗Ztg，同时使得生效判断值Zact不变。
本发明的特征和有利成果总结如下。
本发明的第一方面涉及安装在内燃机排气道中的废气传感器的废气传感器控制装置。废气传感器包括传感器元件，传感器元件在达到生效温度时变得生效。废气传感器控制装置包括：用来检测传感器元件的元件阻抗的阻抗检测装置；用来判断元件阻抗是否降低到生效判断值的阻抗判断装置；用来估计传感器元件接收到的热量的接收热量估计装置；用来判断接收到的热量是否达到生效判断热量的热量判断装置；和生效判断装置，用来在阻抗判断装置或热量判断装置执行一肯定判断时，做出废气传感器的生效判断。
本发明的第二方面涉及根据本发明第一方面的废气传感器控制装置。在这个方面中，废气传感器包括给传感器元件加热的加热器。废气传感器控制装置还包括加热器驱动装置，用来在要求废气传感器生效的环境中驱动加热器。基于在要求废气传感器生效之后，给加热器供电的时间长度是否达到生效判断时间的结果，热量判断装置确定传感器元件接收到的热量是否达到生效判断热量。
本发明的第三方面涉及根据本发明第一方面的废气传感器控制装置。在这个方面中，废气传感器包括给传感器元件加热的加热器。废气传感器控制装置还包括加热器驱动装置，用来在要求废气传感器生效的环境中驱动加热器。基于在要求废气传感器生效之后，已经供给到加热器的累积电量是否达到生效判断供电量累积值的结果，热量判断装置确定传感器元件接收到的热量是否达到生效判断热量。
本发明的第四方面涉及根据本发明第一方面的废气传感器控制装置。在这个方面中，基于在内燃机启动之后，已经接收的累积空气量是否达到生效判断空气量的结果，热量判断装置确定传感器元件接收到的热量是否达到生效判断热量。
本发明的第五方面涉及根据本发明第一方面的废气传感器控制装置。在这个方面中，基于在内燃机启动之后，已经供给到内燃机的累积燃料量是否达到生效判断燃料量的结果，热量判断装置确定传感器元件接收到的热量是否达到生效判断热量。
本发明的第六方面涉及根据本发明第一到第五方面中任一个的废气传感器控制装置。在这个方面中，废气传感器控制装置还包括用来检测内燃机的启动冷却水温的启动水温检测装置。热量判断装置包括生效判断热量设置装置，用来随着启动冷却水温的降低而增加生效判断热量。
本发明的第七方面涉及根据本发明第一到第六方面中任一个的废气传感器控制装置。在这个方面中，废气传感器包括给传感器元件加热的加热器。废气传感器控制装置还包括加热器驱动装置，用来在要求废气传感器生效的环境中驱动加热器；和用来检测电池电压的电池电压检测装置。接收热量估计装置包括用来检测加热期间相关值的加热期间相关值计算装置，其中加热期间相关值与传感器元件的加热期间相关；其中热量判断装置包括一个装置和一个判断值设定装置，其中所述装置用来在加热期间相关值达到传感器生效判断相关值时断定接收到的热量达到生效判断热量，所述判断值设定装置用来随着在传感器元件加热处理期间具有的电池电压的降低而增加传感器生效判断相关值。
本发明的第八方面涉及根据本发明第一到第七方面中任一个的废气传感器控制装置。在这个方面中，废气传感器包括给传感器元件加热的加热器。废气传感器控制装置还包括加热器驱动装置，用来在要求废气传感器生效的环境中驱动加热器，加热器驱动装置包括反馈控制装置，用来对加热器实行反馈控制以便元件阻抗与目标阻抗相符；劣化判断装置，用来在判断元件阻抗对于传感器元件接收到的热量过大时，判断传感器元件的劣化；和目标阻抗修正装置，用来在判断传感器元件劣化时为了修正的目的而增加目标阻抗。
本发明的第九方面涉及根据本发明第一到第八方面中任一个的废气传感器控制装置。在这个方面中，废气传感器包括给传感器元件加热的加热器。废气传感器控制装置还包括加热器驱动装置，用来在要求废气传感器生效的环境中驱动加热器。加热器驱动装置包括反馈控制装置，用来对加热器实行反馈控制以便元件阻抗与目标阻抗相符。废气传感器控制装置还包括劣化判断装置，用来在判断元件阻抗对于传感器元件接收到的热量过大时，判断传感器元件的劣化；和生效判断值修正装置，用来在判断传感器元件劣化时为了修正的目的而增加生效判断值。
本发明的第十方面涉及根据本发明第八或第九方面的废气传感器控制装置。在这个方面中，需由阻抗判断装置判断的条件和需由接收热量估计装置判断的条件这样预先规定，即在传感器元件表现出初始阻抗时，前面的条件在后面的条件之前被满足；其中当后面的条件在前面的条件之前被满足时，劣化判断装置判断元件阻抗对于接收到的热量过大。
本发明的第十一方面涉及安装在内燃机排气道中的废气传感器的废气传感器控制装置。废气传感器包括传感器元件，传感器元件在达到生效温度时变得生效。废气传感器控制装置包括用来检测传感器元件的元件阻抗的阻抗检测设备；用来判断元件阻抗是否降低到生效判断值的阻抗判断设备；用来估计传感器元件接收到的热量的接收热量估计设备；用来判断接收到的热量是否达到生效判断热量的热量判断设备；和生效判断设备，用来在阻抗判断设备或热量判断设备执行一肯定判断时，做出废气传感器的生效判断。
在本发明的第一或第十一方面中，当元件阻抗降低到生效判断值时或当传感器元件接收到的热量达到生效判断热量时，能判断废气传感器的生效。换句话说，即使元件阻抗减小到生效判断值被传感器元件劣化所延迟，也能通过根据传感器元件接收到的热量做出的判断，无延迟地判断传感器元件生效。如上所述，在不采用生效判断值学习的情况下，本发明总是迅速地判断传感器元件生效。
在本发明的第二方面中，通过判断加热器电力施加时间是否达到生效判断时间，能精确地确定传感器元件接收到的热量是否达到生效判断热量。
在本发明的第三方面中，通过判断供给到加热器的累积供电量是否达到生效判断供电量累积值，能精确地确定传感器元件接收到的热量是否达到生效判断热量。
在本发明的第四方面中，通过判断在内燃机启动后接收的累积空气量是否达到生效判断进气量，能精确地确定传感器元件接收到的热量是否达到生效判断热量。
在本发明的第五方面中，通过判断供给到内燃机的累积燃料量是否达到生效判断燃料量，能精确地确定传感器元件接收到的热量是否达到生效判断热量。
在本发明的第六方面中，内燃机的启动冷却水温越低，生效判断热量变得越大。使废气传感器生效所需的热量随着启动冷却水温的降低和在加热开始时具有的传感器元件温度的降低而增加。当考虑到在加热开始时具有的环境时，本发明提高了关于传感器元件接收到的热量的生效判断的精确性。
在本发明的第七方面中，当加热器加热传感器元件的期间与传感器生效判断相关值对应时，能断定接收到的热量达到了生效判断热量。此外，本发明的第七方面允许传感器生效判断相关值随着在传感器元件加热处理期间具有的电池电压的降低而增加。加热器产生的热量随着电池电压的降低而降低。此外，传感器元件生效所需的时间长度随着加热器产生的热量的降低而增加。由于在电池电压低时传感器生效判断相关值很大，使得加热器产生的热量少，所以无论电池电压如何，本发明始终根据接收到的热量做出精确的生效判断。
在本发明的第八方面中，虽然传感器元件接收到足够的热量，但当保持过大的元件阻抗时，能确定传感器元件的劣化。此外，当发现传感器元件劣化时，能为了修正的目的通过增加目标阻抗来提供一种情况，即通过实行加热器反馈控制来将传感器元件适当地控制到生效温度。
在本发明的第九方面中，虽然传感器元件接收到足够的热量，但当保持过大的元件阻抗时，能确定传感器元件的劣化。此外，当发现传感器元件劣化时，能为了修正的目的通过增加生效判断值来提供一种情况，即根据元件阻抗来做出正确的生效判断。因而，本发明能防止生效判断被传感器元件劣化所延迟。
在本发明的第十方面中，只要在传感器元件表现为初始阻抗的情况中，就能基于元件阻抗通过执行条件检查来执行生效判断。此外，如出现这种情况，即随着传感器元件劣化，通过基于传感器元件接受到的热量的判断确定了生效，则能断定元件阻抗过大和传感器元件劣化了。如上所述，本发明利用条件检查的结果以允许迅速的生效判断，并在不必执行新的条件检查的情况下，精确地判断元件阻抗是否劣化。
在先前描述的第一实施例中，当微型计算机34检测元件阻抗时，应用根据本发明第一方面的“阻抗检测装置”或根据本发明第十一方面的“阻抗检测设备”。当执行步骤144以判断是否满足条件A时，应用根据本发明第一方面的“阻抗判断装置”或根据本发明第十一方面的“阻抗判断设备”。当执行步骤130中的处理时，应用根据本发明第一方面的“接收热量估计装置”或根据本发明第十一方面的“接收热量估计设备”。当执行步骤144以判断是否满足条件B时，应用根据本发明第一方面的“热量判断装置”或根据本发明第十一方面的“热量判断设备”。当执行步骤146中的处理时，应用根据本发明第一方面的“生效判断装置”或根据本发明第十一方面的“生效判断设备”。此外，在先前描述的第一实施例中，加热器控制电路38与根据本发明第二或第三方面的“加热器驱动装置”对应。当微型计算机34执行步骤120中的处理时，应用根据本发明第六方面的“启动水温检测装置”。
在先前描述的第二实施例中，加热器控制电路38对应根据本发明第七方面的“加热器驱动装置”。当微型计算机34执行步骤160中的处理时，应用根据本发明第七方面的“电池电压检测装置”。当执行步骤130中的处理时，应用根据本发明第七方面的“加热期间相关值计算装置”。当执行步骤144以判断是否满足条件B时，应用根据本发明第七方面的“用来判断接收到的热量达到生效判断热量的装置”。当执行步骤170中的处理时，应用根据本发明第七方面的“判断值设定装置”。
在先前描述的第三实施例中，加热器控制电路38对应根据本发明第八或第九方面的“加热器驱动装置”。当微型计算机34执行步骤116中的处理时，应用根据本发明第八或第九方面的“反馈控制装置”。当执行步骤192和204中的处理时，应用根据本发明第八或第九方面的“劣化判断装置”。当执行步骤210中的处理时，应用根据本发明第八方面的“目标阻抗修正装置”或根据本发明第九方面的“生效判断值修正装置”。
Claims (10)
1. 一种用于安装在内燃机排气道中的废气传感器的废气传感器控制装置，其中所述废气传感器包括传感器元件，传感器元件在达到生效温度时变得生效，废气传感器控制装置包括：
用来检测所述传感器元件的元件阻抗的阻抗检测装置；
用来判断所述元件阻抗是否降低到生效判断值的阻抗判断装置；
用来估计所述传感器元件接收到的热量的接收热量估计装置；
用来判断所述接收到的热量是否达到生效判断热量的热量判断装置；和
生效判断装置，用来在所述阻抗判断装置或所述热量判断装置执行一肯定判断时，做出所述废气传感器的生效判断。
2. 如权利要求1所述的废气传感器控制装置，其特征在于所述废气传感器包括给传感器元件加热的加热器；
所述废气传感器控制装置还包括加热器驱动装置，用来在要求所述废气传感器生效的环境中驱动所述加热器；
其特征还在于，基于在要求所述废气传感器生效之后，给加热器供电的时间长度是否达到生效判断时间的结果，所述热量判断装置确定所述传感器元件接收到的热量是否达到生效判断热量。
3. 如权利要求1所述的废气传感器控制装置，其特征在于所述废气传感器包括给传感器元件加热的加热器；
所述废气传感器控制装置还包括加热器驱动装置，用来在要求所述废气传感器生效的环境中驱动所述加热器；
其特征还在于，基于在要求所述废气传感器生效之后，已经供给到加热器的累积电量是否达到生效判断供电量累积值的结果，所述热量判断装置确定所述传感器元件接收到的热量是否达到生效判断热量。
4. 如权利要求1所述的废气传感器控制装置，其特征在于，基于在内燃机启动之后，已经接收的累积空气量是否达到生效判断空气量的结果，所述热量判断装置确定所述传感器元件接收到的热量是否达到生效判断热量。
5. 如权利要求1所述的废气传感器控制装置，其特征在于，基于在内燃机启动之后，已经供给到内燃机的累积燃料量是否达到生效判断燃料量的结果，所述热量判断装置确定所述传感器元件接收到的热量是否达到生效判断热量。
6. 如权利要求1到5中任一个所述的废气传感器控制装置，还包括：
用来检测内燃机的启动冷却水温的启动水温检测装置，
其中所述热量判断装置包括生效判断热量设置装置，用来随着所述启动冷却水温的降低而增加生效判断热量。
7. 如权利要求1到5中任一个所述的废气传感器控制装置，其特征在于所述废气传感器包括给传感器元件加热的加热器，
所述废气传感器控制装置还包括：
加热器驱动装置，用来在要求所述废气传感器生效的环境中驱动所述加热器；和
用来检测电池电压的电池电压检测装置；
其中所述接收热量估计装置包括用来检测加热期间相关值的加热期间相关值计算装置，加热期间相关值与所述传感器元件的加热期间相关；和其中所述热量判断装置包括一装置和判断值设定装置，其中所述装置用来在所述加热期间相关值达到传感器生效判断相关值时断定所述接收到的热量达到所述生效判断热量，所述判断值设定装置用来随着在所述传感器元件加热处理期间具有的电池电压的降低而增加所述传感器生效判断相关值。
8. 如权利要求1到5中任一个所述的废气传感器控制装置，其特征在于所述废气传感器包括给所述传感器元件加热的加热器，
所述废气传感器控制装置还包括：
加热器驱动装置，用来在要求所述废气传感器生效的环境中驱动所述加热器，所述加热器驱动装置包括反馈控制装置，用来对所述加热器实行反馈控制以便所述元件阻抗与目标阻抗相符；
劣化判断装置，用来在判定所述元件阻抗对于所述传感器元件接收到的热量过大时，判断传感器元件的劣化；和
目标阻抗修正装置，用来在判定所述传感器元件劣化时为了修正的目的而增加目标阻抗。
9. 如权利要求1到5中任一个所述的废气传感器控制装置，其特征在于所述废气传感器包括给所述传感器元件加热的加热器，
所述废气传感器控制装置还包括：
加热器驱动装置，用来在要求所述废气传感器生效的环境中驱动所述加热器，所述加热器驱动装置包括反馈控制装置，用来对所述加热器实行反馈控制以便所述元件阻抗与目标阻抗相符；
劣化判断装置，用来在判定所述元件阻抗对于所述传感器元件接收到的热量过大时，判断传感器元件的劣化；和
生效判断值修正装置，用来在判定所述传感器元件劣化时为了修正的目的而增加所述生效判断值。
10. 如权利要求8所述的废气传感器控制装置，其特征在于被所述阻抗判断装置判断的条件和被所述接收热量估计装置判断的条件这样预先规定，即在所述传感器元件表现为初始阻抗时，前面的条件在后面的条件之前被满足；其特征还在于，当后面的条件在前面的条件之前被满足时，所述劣化判断装置判断所述元件阻抗对于所述接收到的热量过大。
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| DE102008013515A1 (de) * | 2008-03-07 | 2009-09-10 | Volkswagen Ag | Verfahren zum Betreiben einer Lambdasonde während der Aufwärmphase |
| US20110199094A1 (en) * | 2010-02-16 | 2011-08-18 | Hamilton Sundstrand Corporation | Gas Sensor Age Compensation and Failure Detection |
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| JP5964678B2 (ja) * | 2012-07-16 | 2016-08-03 | 日本特殊陶業株式会社 | 酸素センサ制御装置 |
| JP5440724B1 (ja) | 2013-02-18 | 2014-03-12 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| US9567934B2 (en) | 2013-06-19 | 2017-02-14 | Enviro Fuel Technology, Lp | Controllers and methods for a fuel injected internal combustion engine |
| JP6358148B2 (ja) * | 2015-03-31 | 2018-07-18 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| KR101822562B1 (ko) * | 2015-03-31 | 2018-01-29 | 도요타지도샤가부시키가이샤 | 내연 기관의 배기 정화 장치 |
| US10337384B2 (en) * | 2016-02-26 | 2019-07-02 | Ford Global Technologies, Llc | System and method for determining exhaust temperature |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1165953A (zh) * | 1995-11-21 | 1997-11-26 | 汽车电子公司 | 使用半导体气体传感器检测气体的装置和方法 |
| US5852228A (en) * | 1996-07-10 | 1998-12-22 | Denso Corporation | Apparatus and method for controlling oxygen sensor heating |
| US6304813B1 (en) * | 1999-03-29 | 2001-10-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Oxygen concentration detector and method of using same |
| US20020005064A1 (en) * | 2000-06-15 | 2002-01-17 | Unisia Jecs Corporation | Apparatus and method for detecting catalyst temperature |
| US20030154053A1 (en) * | 2002-02-12 | 2003-08-14 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Failure diagnosis device for O2 sensor |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61241652A (ja) | 1985-04-18 | 1986-10-27 | Honda Motor Co Ltd | 酸素濃度センサの活性化判別方法 |
| JPS6271852A (ja) | 1985-09-26 | 1987-04-02 | Honda Motor Co Ltd | 酸素濃度センサの活性化判別方法 |
| JPS6416959A (en) * | 1987-07-10 | 1989-01-20 | Honda Motor Co Ltd | Method for discriminating activation of exhaust gas concentration sensor |
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| JPH05231230A (ja) | 1992-02-18 | 1993-09-07 | Toyota Motor Corp | 空燃比センサの活性化判定装置 |
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| JPH1026599A (ja) * | 1996-07-10 | 1998-01-27 | Denso Corp | 酸素濃度検出装置 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1165953A (zh) * | 1995-11-21 | 1997-11-26 | 汽车电子公司 | 使用半导体气体传感器检测气体的装置和方法 |
| US5852228A (en) * | 1996-07-10 | 1998-12-22 | Denso Corporation | Apparatus and method for controlling oxygen sensor heating |
| US6304813B1 (en) * | 1999-03-29 | 2001-10-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Oxygen concentration detector and method of using same |
| US20020005064A1 (en) * | 2000-06-15 | 2002-01-17 | Unisia Jecs Corporation | Apparatus and method for detecting catalyst temperature |
| US20030154053A1 (en) * | 2002-02-12 | 2003-08-14 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Failure diagnosis device for O2 sensor |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 传感器在汽车发动机电控燃油喷射装置中的应用研究. 司传胜.传感器世界，第9期. 2001 |
| 传感器在汽车发动机电控燃油喷射装置中的应用研究. 司传胜.传感器世界，第9期. 2001 * |
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