CN106257025A - 氧传感器加热器控制系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种氧传感器加热器控制系统及其方法。氧传感器加热器控制的方法包括：通过运转内燃机排出废气；并且停止发动机的运转使得废气不被排出。发动机的停止运转包括通过运转与传感器元件相邻设置的加热器来加热传感器元件，并且传感器元件被配置为检测废气的特性。

Description

氧传感器加热器控制系统及其方法

相关申请的交叉引证

本申请要求2015年6月18日提交的韩国专利申请第10-2015-0086702号的权益，其全部内容通过引证结合于此。

技术领域

本公开内容涉及氧传感器加热器控制系统及其控制方法。

背景技术

本部分的陈述仅提供与本公开内容相关的背景信息并且可不构成现有技术。

通常，氧传感器安装在排气歧管的预定位置并且检测废气中的氧量，并且氧传感器将氧量信息作为反馈信息提供至发动机控制单元。

因此，发动机控制单元可通过从氧传感器接收信息来确定空气/燃料比是稀还是浓(低还是高)，并且可控制发动机利用理论空气燃料比进行燃烧。

典型的氧传感器包括安装在催化剂装置的前端的第一氧传感器以及安装在催化剂装置的后端的第二氧传感器，使得催化剂装置布置在第一氧传感器与第二氧传感器之间。

第一氧传感器将关于空气燃料比的稀或者浓的反馈信息提供至发动机控制单元。第二传感器感测包含在废气中的氧浓度，在由催化剂装置将废气净化之后将废气排到大气中，并且将反馈信息提供至发动机控制单元。第一氧传感器和第二氧传感器可设置用于实现排放控制。

当通过从发动机排出的废气和通过设置至此的加热器加热第一氧传感器时，第一氧传感器被激活。氧传感器被加热的理由是，因为当温度在700℃以上时，氧传感器的感测部件的材料被活化并且运行良好。

因此，如果氧传感器不能被适当加热，则不会感测并且将空气燃料比的稀或者浓的信息适当地提供为反馈信号。因此，发动机不能以理论空气燃料比执行燃烧并且在排放控制上会具有不利影响。

为了在发动机启动时激活氧传感器，运行布置在氧传感器中的加热器。并且在发动机启动后，随着时间过去，当废气的温度在预定温度上时，可通过施加预定映射值来控制加热器。

因此，防止氧传感器过热并且可保持适当温度。

同时，氧传感器包括传感器元件、加热器和保护管。传感器元件和加热器布置在保护管中，并且传感器元件放置在废气流动的部位。因此，废气的燃烧材料的物质可能粘附至传感器元件，并且从而可延迟或劣化传感器元件的响应。

具体地，如果保护管中的温度低于废气的温度，通过理想气体方程(PV＝nRT)，保护管中的压力相对低于外侧的压力。因此，废气迅速流入保护管中。此时，如果发动机启动，则流入保护管的废气被稳固，并且废气的燃烧材料可能污染传感器元件。

发明内容

本公开内容提供了一种氧传感器加热器控制系统及其方法，其能够通过防止外来物质粘附至氧传感器来提高传感器元件的响应。

根据本发明的示例性实施方式的氧传感器加热器控制的方法可包括：通过运转内燃机排出废气；并且停止发动机的运转，使得废气不被排出。发动机的停止运转可包括通过运转安置为与传感器元件相邻的加热器来加热传感器元件，并且传感器元件可检测废气的特性。

氧传感器加热器控制的方法可进一步包括控制加热器，使得传感器元件的温度大于从发动机排出的废气的温度。

传感器元件可以是氧传感器，该氧传感器从废气中检测氧量并且可生成电压。

氧传感器加热器控制的方法可进一步包括检测废气的温度，并且可以保持废气的温度与传感器元件的温度之间的预定温度差。

当废气的温度在发动机停机状态下低于预定值时，可切断施加至加热器的电力(power)。

根据本公开内容的一个形式的氧传感器加热器控制系统可包括：发动机，通过利用喷射燃料的燃烧运转来生成扭矩；传感器单元，包括传感器元件，该传感器元件检测从发动机排出的废气的特性；以及控制部，根据在传感器元件检测的特性信号控制发动机，并且该控制部可使发动机停机，使得废气不被排出并且运转与传感器元件相邻安置的加热器以便加热传感器元件。

控制部可控制加热器的加热温度根据传感器元件的温度与废气的温度之间的温度差选择性地增加或降低。

当废气的温度在发动机停止状态低于预定值时，控制部可控制切断施加至加热器的电力。

在发动机停机状态中，控制部可控制加热器的运转，以加热保护管的内部，以便防止外部废气通过通道流入保护管中。

可以通过温度检测传感器来检测传感器元件的温度和废气的温度或者可从根据发动机的状态预定的映射表中选择。

通过本文所提供的描述，进一步的应用领域将变得显而易见。应当理解，该描述和具体实例仅旨在用于说明的目的，并且不旨在限制本公开内容的范围。

附图说明

为了可以良好的理解本公开内容，现在将参考附图以实例的方式描述本公开内容的各种形式，其中：

图1是根据本公开内容的示例性形式的传感器单元的总体截面图；

图2是根据本公开内容的示例性形式的用于控制设置在氧传感器加热器控制系统中的传感器单元的方法的流程图；

图3是根据本公开内容的示例性形式的用于控制设置在氧传感器加热器控制系统中的传感器单元的方法的流程图；

图4是示出了根据本公开内容的示例性形式的氧传感器加热器控制系统的温度变化的曲线图；

图5是根据本公开内容的示例性形式的用于控制废气和传感器元件的温度的方法的示意性流程图；以及

图6是根据本公开内容的示例性形式的氧传感器加热器控制系统的示意图。

本文所描述的附图仅用于说明目的并且不旨在以任何方式限制本公开内容的范围。

具体实施方式

以下描述实际上仅是示例性的并不旨在限制本公开内容、应用或者用途。应当理解的是，贯穿附图，相应的参考标号指代相似或相应的部件和特征。

图6是根据本公开内容的实施方式的形式的氧传感器加热器控制系统的示意图。

参考图6，氧传感器加热器控制系统包括发动机600、废气温度传感器620、传感器单元180、传感器元件162、加热器164和控制部610。

发动机600可在它的气缸中燃烧燃料，并且将活塞的移动转换为扭矩。所燃烧的废气通过排气歧管和排气管线排出。

废气温度传感器620可感测在排气管线或排气歧管中流动的废气的温度，或者可以应用预定废气温度的映射表，而不是废气温度传感器620。预定废气温度映射表可包括根据发动机600的运转状况的废气的温度信息。

传感器单元180包括传感器元件162和加热器164。传感器元件162通过在废气中包含的氧浓度可生成电压，并且加热器164可执行加热传感器元件162的功能。

控制部610电连接至废气温度传感器620和传感器元件162，并且控制加热器164的运转。此外，传感器元件162可通过将废气浓度与大气氧浓度进行比较来生成电压。

控制部610可包括利用预定程序操作的一个或多个微处理器，该预定程序包括用于控制如下文中描述的本公开内容的示例性形式的方法的指令。

图1是根据本公开内容的一个方面的传感器单元的总体截面图。

参考图1，传感器单元180包括电线100、环部110、电线连接部120、外壳130、密封部140、接合部150、传感器元件/加热器160以及保护管170。

在保护管170中形成空间，并且传感器元件/加热器160可布置在空间的中心。接合部150可以是配件并且被形成为螺纹形成在它的外周边的螺纹结构，并且接合部150可螺旋耦接至排气歧管或者排气管线。

形成密封结构的密封部140可插在接合部150的内周边与传感器元件/加热器160之间，并且传感器元件/加热器160的上端部可插入电线连接部120中。

电线连接部120穿过环部110电连接至电线100。传感器元件162和加热器164可彼此隔开地布置在一个本体上，并且传感器元件162和加热器164的位置是众所周知的技术，并且因此，将省略它的详细说明。

此外，在保护管170的中心和下端部中形成通道172，并且废气通过该通道172可流入和排出。

图2是根据本公开内容的一个形式的用于控制设置在氧传感器加热器控制系统中的传感器单元的方法的流程图。

参考图2，控制加热器164在步骤S200开始，并且在步骤S210中，确定发动机600是否运转。可以通过发动机600的旋转速度、喷油量等检测发动机600运转与否。

当确定发动机600运转时，在步骤S220中，控制部610计算温度差。从传感器元件162温度中减去废气温度是温度差。进一步地，当在步骤S230中确定温度差是预定值以下时，在步骤S240中，控制部610接通或者增加供应给加热器164的电力，以便增加保护管170中的温度和传感器元件162的温度。

此后，当在步骤S250中确定温度差大于预定值时，则控制部610断开或减少施加至加热器164的电力，使得在步骤S260中降低保护管170中的温度和传感器元件162的温度。

步骤S210之后，当确定发动机600熄火时，执行如图3中描述的步骤S300。

图3是根据本公开内容的形式的用于控制设置在氧传感器加热器控制系统中的传感器单元的方法的流程图。

参考图3，当发动机600熄火时，在步骤S300中，控制部610计算传感器元件162与废气之间的温度差。从传感器元件162温度中减去废气温度是温度差。

根据本公开内容的一个形式，废气的温度通过废气温度传感器620来检测或者可选自预定映射表。

此外，传感器元件162的温度也通过另外的温度检测传感器来检测或者该温度可选自预定映射表。

在步骤S310中，当确定温度差是预定值以下时，在步骤S320中，控制部610接通或增加施加至加热器164的电力，并且当在步骤S330中确定温度差大于预定值时，然后在步骤S340中，控制部610断开或减少施加至加热器164的电力。

在步骤S350中，当确定废气温度低于预定低温时，控制部610确定加热器164运转足够。因此，在步骤S360中完全断开加热器164，在步骤S370中结束加热器164的控制。

图4是示出了根据本公开内容的形式的氧传感器加热器控制系统的温度变化的曲线图。

参考图4，横轴表示时间并且纵轴表示废气的温度以及传感器元件162的温度。

在发动机600的运转期间，执行有效操作控制以便控制加热器164，并且在发动机600的非运转期间，执行无效的加热控制以便控制加热器164。

如所示，在发动机600的运转期间，控制供应给加热器的电力，并且从而将传感器元件162的温度(或者保护管170中的温度)控制为大于废气温度。

进一步地，在发动机600的非运转期间，控制供应给加热器164的电力，并且从而将传感器元件162的温度(或者保护管170中的温度)控制为大于废气温度。

如上所述，在发动机600起动或者熄火的状态下，传感器元件162的温度(或者保护管170中的温度)被至少控制为大于废气的温度。

图5是根据本公开内容的形式的用于控制废气和传感器元件的温度的方法的示意性流程图。

参考图5，当在步骤S500中运转发动机600时，在步骤S510中控制加热器164使得传感器元件162的温度(或者保护管170中的温度)大于废气的温度。

在步骤S520中，当发动机600熄火时，在步骤S530中控制加热器164使得传感器元件162的温度(或者保护管170中的温度)大于废气(或者排气管线或者排气歧管的内部)的温度。此后，当已经过去预定时间或者废气的温度低于预定低温时，加热器164被关闭并且加热器164的控制结束。

本公开内容的描述实质上仅仅是示例性的，并且因此，不背离本公开内容的实质的变形旨在包括在本公开内容的范围内。该些变形不被认为偏离本公开内容的精神和范围。

<符号说明>

100：电线 110：环部

120：电线连接部 130：外壳

140：密封部 150：接合部

160：传感器元件/加热器 162：传感器元件

164：加热器 170：保护管

172：通道 600：发动机

610：控制部 620：温度传感器

180：传感器单元。

Claims (11)

1.一种氧传感器加热器控制的方法，包括以下步骤：

通过使内燃式的发动机运转排出废气；以及

停止所述发动机的运转使得所述废气不被排出，

其中，停止所述发动机的运转包括：通过使与传感器元件相邻设置的加热器运转来加热所述传感器元件，并且所述传感器元件被配置为检测所述废气的特性。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：控制所述加热器使得所述传感器元件的温度大于从所述发动机排出的所述废气的温度。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述传感器元件是氧传感器，所述氧传感器从所述废气中检测氧量并且生成电压。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：

检测所述废气的温度，

其中，保持所述废气的温度与所述传感器元件的温度之间的预定温度差。

5.根据权利要求4所述的方法，其中

当所述废气的温度在发动机停机状态下低于预定值时，切断施加至所述加热器的电力。

6.一种氧传感器加热器控制系统，包括：

发动机，通过利用喷射燃料的燃烧运转来生成扭矩；

传感器单元，包括传感器元件，所述传感器元件检测从所述发动机排出的废气的特性；以及

控制部，根据在所述传感器元件处检测的特性信号来控制所述发动机，

其中，所述控制部使所述发动机停机使得所述废气不被排出，并且使与所述传感器元件相邻设置的加热器运转以加热所述传感器元件。

7.根据权利要求6所述的氧传感器加热器控制系统，其中，所述控制部控制所述加热器的加热温度根据所述传感器元件的温度与所述废气的温度之间的温度差进行选择性地改变。

8.根据权利要求6所述的氧传感器加热器控制系统，其中，当所述废气的温度在发动机停机状态下低于预定值时，所述控制部控制施加至所述加热器的电力被切断。

9.根据权利要求8所述的氧传感器加热器控制系统，其中，在所述发动机停机状态下，所述控制部控制所述加热器的运转以加热保护管的内部，以防止外部废气穿过通道流入所述保护管。

10.根据权利要求9所述的氧传感器加热器控制系统，其中，通过温度检测传感器来检测所述传感器元件的温度和所述废气的温度。

11.根据权利要求9所述的氧传感器加热器控制系统，其中，从根据所述发动机的状态而预定的映射表中选择所述传感器元件的温度和所述废气的温度。