DE10108291A1

DE10108291A1 - Heizelement-Steuervorrichtung für einen Abgassensor

Info

Publication number: DE10108291A1
Application number: DE10108291A
Authority: DE
Inventors: Kohji Hashimoto; Katsuya Nakamoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-07-03
Filing date: 2001-02-21
Publication date: 2002-01-24
Anticipated expiration: 2021-02-22
Also published as: JP2002021631A; US6384386B2; DE10108291B4; US20020000436A1; JP4295900B2

Abstract

Die Heizelement- Steuervorrichtung umfasst einen Abgassensor (6) zum Erfassen einer Sauerstoffkonzentration in Abgasen einer Verbrennungsmotors, ein Heizlement (5) zum Heizen dieses Abgassensors (6) auf eine vorbestimmte Temperatur, eine Energiequelle einschließlich einer Batterie (2) zum Zuführen einer elektrischen Energie zu diesem Heizelement (5) und eines Ladegenerators (4) zum Laden dieser Batterie (2), ein Schaltelement (19), das in eine Schaltung zum Zuführen einer elektrischen Energie zu dem Heizelement (5) von der Energiequelle eingefügt ist, einer Steuereinrichtung (12) zum Durchführen einer stromführenden Steuerung des Schaltelementes (19), um so eine Temperatur des Abgassensors (6) auf einem vorbestimmten Wert aufrechzuerhalten, und ein Überspannungs-Erfassungselement (28) zum Ausgeben eines anormalen Erfassungssignals, wenn eine Spannung der Energiequelle einen vorbestimmten Wert überschreitet, und sie ist so aufgebaut, dass das Schaltelement (19) durch das Anormal-Erfassungssignal des Überspannungs-Erfassungselementes (28) unterbrochen wird, um die Durchleitung von Strom zu dem Heizelement (5) zu stoppen, wenn eine Spannung des Ladegenerators (4) aufgrund einer Unterbrechung etc. der Batterie (2) der Energiequelle anormal zunimmt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft eine Heizelement-Steuervorrichtung für eine Sauerstoffkonzentrationssensor-Heizung zum Erfassen einer Sauerstoffkonzentration, die in Abgasen eines Verbrennungsmotors enthalten ist.

2. Beschreibung des verwandten Sachstandes

Eine Technik zum Ausführen einer Reinigung der Abgase und von Verbesserungen im Treibstoffverbrauch durch Erfassen der Sauerstoffkonzentration, die in den Abgasen des Verbrennungsmotors enthalten sind, und zum Durchführen einer Rückführsteuerung bezüglich eines Luft- Treibstoffverhältnisses einer Luft-Treibstoffmischung, die dem Verbrennungsmotor in Abhängigkeit von der erfassten Sauerstoffkonzentration zugeführt wird, ist altbekannt, und die Technik wird in dem Verbrennungsmotor für ein Fahrzeug weit verbreitet verwendet. Ein Abgassensor zum Erfassen der Sauerstoffkonzentration muss Erfassungseigenschaften der Sauerstoffkonzentration durch ein Aufrechterhalten einer Temperatur in einem Aktivierungsbereich stabilisieren, und zu diesem Zweck wird eine Heizelement-Steuervorrichtung zum Passieren eines Stroms durch ein Heizelement, das in den Sensor eingebaut ist, und zum Steuern eines Stromdurchlaufs, um eine Temperatur des Sensors auf einem vorbestimmten Wert zu halten, verwendet, und verschiedene Techniken sind als dieses Steuerverfahren offenbart.

Beispielsweise ist eine Technik zum Erfassen eines Widerstandswerts eines Heizelements aus Spannungs- und Stromwerten des Heizelements und zum Berechnen einer Temperatur des Heizelements aus diesem Widerstandswert, um einen Aktivierungszustand eines Abgassensors zu sehen und auch eine Arbeits-Steuerung eines Durchlaufstromes für eine Temperatursteuerung und eines Beschleunigens einer Aktivierung durch einen kontinuierlichen Durchlauf eines Stromes zu der Zeit einer niedrigen Temperatur (beispielsweise zu der Zeit eines Startens eines Verbrennungsmotors) in der JP-A-8-313476 offenbart. Auch ist eine Technik zum Erfassen eines Widerstandswerts eines Abgassensors selbst mit einer hohen Genauigkeit, um die Temperatur zu erfassen und auch eine Spannung, die an den Gassensor zu der Zeit eines Erfassens einer vorbestimmten Zeitkonstante angelegt ist, um diese Erfassungszeit zu verringern, und zum Erfassen eines internen Widerstandswertes des Abgassensors von einem Änderungszustand einer Spannung und eines Stromes zu der Zeit in der JP-A-9-292364 offenbart.

Weiter ist eine Technik, in welcher, wenn eine Temperatursteuerung eines Abgassensors durch ein Ein- oder Ausschalten eines Heizelements durchgeführt wird, eine Stabilisierung einer Elementtemperatur des Abgassensors und eine Genauigkeit einer Luft-Treibstoff-Verhältnissteuerung verbessert werden, während eine Lebensdauer des Heizelements durch ein Bereitstellen einer Verzögerungszeit in einer Ein- Aus-Steuerung erhöht wird und ein Betrieb der Verzögerungszeit unter Verwendung eines Laufzustandes eines Verbrennungsmotors (beispielsweise einer Drehgeschwindigkeit) als Parameter betrieben wird, um die Anzahl von Ein-Aus- Betätigungen des Heizelements zu verringern, in der JP-A-7-119736 offenbart. Überdies ist eine Technik zum Beibehalten einer Genauigkeit einer Heizelement-Temperatur und zum Verbessern einer Haltbarkeit und einer Erfassungsgenauigkeit einer Sauerstoffkonzentration durch ein Einstellen eines gewünschten Wertes eines Heizelement-Widerstands in In Abhängigkeit vonängigkeit von einer Energieaufnahme eines Heizelements und einer Abgasströmung, und zum Steuern einer angelegten Spannung, so dass ein Widerstandswert des Heizelements gleich diesem gewünschten Wert wird, in der JP-A-1-172746 offenbart.

Wie in jedem der herkömmlichen Beispiele angezeigt, ist die Vielfalt von Techniken zum Beschleunigen der Aktivierung zu der Zeit eines Startens, während ein Steuern der Temperatur, um die Haltbarkeit und die Erfassungsgenauigkeit der Sauerstoffkonzentration zu verbessern, indem eine stromführende Steuerung für das Heizelement durchgeführt werden, offenbart, aber eine Energiequelle für ein Heizen des Heizelements des Abgassensors, der in einem Fahrzeug verwendet wird, ist eine Batterie, die in dem Fahrzeug angebracht ist, und ein Ändern in einer Spannung dieser Batterie ist während eines Betriebs des Fahrzeugs groß, so dass es eine Zeit erfordert, um ein Anfangsheizen zu der Zeit einer geringen Spannung durchzuführen, und wenn es der Fall war, eine Heizfähigkeit zu verbessern, um damit zurechtzukommen, wurde ein Durchbrennen des Heizelements oder von Antriebselementen zu der Zeit einer hohen Spannung herbeigeführt, oder Störungen konnten in einer Temperatursteuerung durch die herkömmliche stromführende Steuerung nicht vermieden werden. Insbesondere in einem Fall, in welchem ein Zustand einer Verbindung zwischen der Batterie und einem Ladegenerator zum Laden dieser Batterie schlecht wurde, konnte sich eine Spannung des Ladegenerators transient erhöhen, und eine relativ hohe Spannung von diesem Ladegenerator könnte an das Heizelement angelegt werden, und in einem derartigen Fall konnten Schwierigkeiten mit einem Durchbrennen des Heizelementes oder der Antriebselemente nicht vermieden werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung ist implementiert, um derartige Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine kompakte und billige Heizelement-Steuervorrichtung für einen Abgassensor zu erhalten, in welchem Störungen, wie etwa ein Durchbrennen zu der Zeit einer Überspannung nicht auftreten, auch in einem Fall eines Verwendens eines Heizelements mit einer hohen Heizfähigkeit, und ausreichend hohe präventive Sicherheitsmaßnahmen werden eingesetzt.

Eine Heizelement-Steuervorrichtung für einen Abgassensor gemäß der Erfindung umfasst einen Abgassensor, der in einer Auspuffpassage eines Verbrennungsmotors bereitgestellt ist und eine Sauerstoffkonzentration in Abgasen erfasst, ein Heizelement zum Heizen dieses Abgassensors auf eine vorbestimmte Temperatur, eine Energiequelle einschließlich einer Batterie zum Zuführen elektrischer Heizenergie zu diesem Heizelement und eines Ladegenerators zum Laden dieser Batterie, ein Schaltelement, das in eine Schaltung zum Zuführen elektrischer Energie zu dem Heizelement von dieser Energiequelle eingeführt ist, eine Steuereinrichtung einschließlich eines Mikrocomputers zum Durchführen einer stromführenden Steuerung des Schaltelementes, um so eine Temperatur des Abgassensors auf einem bestimmten Wert aufrechtzuerhalten, und ein Überspannungs-Erfassungselement zum Ausgeben eines anormalen Erfassungssignals, wenn eine Spannung der Energiequelle einen vorbestimmten Wert überschreitet, und sie ist so aufgebaut, dass das Schaltelement unterbrochen wird, um ein Durchleiten eines Stromes zu dem Heizelement durch das anormale Erfassungssignal des Überspannungs-Erfassungselementes anzuhalten, wenn sich eine Spannung des Ladegenerators anormal aufgrund einer Unterbrechung etc. der Batterie zu der Energiequelle erhöht.

Die Heizelement-Steuervorrichtung umfasst auch einen Abgassensor, der in einer Auspuff-Passage eines Verbrennungsmotors bereitgestellt ist, und eine Sauerstoffkonzentration in Abgasen erfasst, ein Heizelement zum Heizen dieses Abgassensors auf eine vorbestimmte Temperatur, eine Energiequelle einschließlich einer Batterie zum Zuführen einer elektrischen Heizenergie zu diesem Heizelement und eines Ladegenerators zum Laden dieser Batterie, einem Schaltelement, das in eine Schaltung zum Zuführen einer elektrischen Energie zu dem Heizelement von dieser Energiequelle eingeführt ist, eine Steuereinrichtung einschließlich eines Mikrocomputers zum Durchführen einer stromführenden Steuerung des Schaltelementes, um so eine Temperatur des Abgassensors auf einem vorbestimmten Wert aufrechtzuerhalten, eine anormale Erfassungseinrichtung für eine Schaltung zum Erfassen einer Schaltungsanormalität, wie etwa Kurzschlussschwierigkeiten einer stromführenden Schaltung zu dem Heizelement und zum Ausgeben eines anormalen Erfassungssignals, einem Überspannungs-Erfassungselement zum Ausgeben eines anormalen Erfassungssignals, wenn sich eine Spannung des Ladegenerators erhöht und einen vorbestimmten Wert aufgrund einer Unterbrechung etc. der Batterie zu der Energiequelle überschreitet, und ein zweites Schaltelement, das in eine Schaltung zum Zuführen einer elektrischen Energie zu dem Heizelement von dieser Energiequelle eingeführt ist und auf das anormale Erfassungssignal der anormalen Erfassungseinrichtung für die Schaltung reagiert und auch auf das anormale Erfassungssignal des Überspannungs- Erfassungselementes reagiert, und einen Strom, der durch das Heizelement fließt, unterbricht.

Weiter führt die Steuereinrichtung eine stromführende Steuerung des Schaltelements bei einem Schaltverhältnis in In Abhängigkeit vonängigkeit von einem Wert einer Quellenspannung durch.

Überdies ist ein Gatterelement zum Treiben des Schaltelementes zum Unterbrechen eines Stromflusses durch das Heizelement durch das anormale Erfassungssignal bereitgestellt, und das anormale Erfassungssignal wird an das Gatterelement direkt ohne Einpassieren der Steuereinrichtung angelegt, und das Schaltelement ist so aufgebaut, den Strom durch Betriebsweisen des Gatterelements zu unterbrechen.

Außerdem umfasst die Heizelement-Steuervorrichtung weiter eine Speichereinrichtung zum Codieren und Speichern eines Signalinhalts des anormalen Erfassungssignals, wenn das Überspannungs-Erfassungselement oder die anormale Erfassungseinrichtung der Schaltung das anormale Erfassungssignal ausgibt, und eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der Tatsache, dass das anormale Erfassungssignal ausgegeben worden ist.

Zusätzlich misst die Steuereinrichtung einen internen Widerstandswert vor dem Start eines Laufs und einen internen Widerstandswert während des Laufs des Abgassensors und berechnet eine Temperatur des Abgassensors aus einem Verhältnis zwischen den beiden Widerstandswerten.

Die Steuereinrichtung liest auch einen Spannungswert über beiden Enden des Schaltelementes beim Öffnen des Schaltelementes und einen Stromwert, der durch das Schaltelement beim Schließen fließt, auf eine Zeit- Divisionsweise, und berechnet einen Widerstandswert des Heizelements von dem Spannungswert und dem Stromwert und berechnet eine Temperatur des Abgassensors als eine Funktion dieses Widerstandswerts des Heizelements.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Schaltungsdiagramm einer Heizelement- Steuervorrichtung für einen Abgassensor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein Flussdiagramm, das Betriebsweisen der Heizelement-Steuervorrichtung für einen Abgassensor gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;

Fig. 3 ein Flussdiagramm, das Betriebsweisen der Heizelement-Steuervorrichtung für einen Abgassensor gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;

Fig. 4 ein Schaltungsdiagramm einer Heizelement- Steuervorrichtung für einen Abgassensor gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 5 ein Flussdiagramm, das Betriebsweisen der Heizelement-Steuervorrichtung für einen Abgassensor gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG Erste Ausführungsform

Fig. 1 ist ein Schaltungsdiagramm einer Heizelement- Steuervorrichtung für einen Abgassensor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, und Fig. 2 und 3 sind Flussdiagramme, die die Betriebsweisen veranschaulichen. In Fig. 1 ist ein Bezugszeichen 1 eine Heizelement- Steuervorrichtung, und ein Bezugszeichen 2 ist eine Batterie zum Zuführen einer elektrischen Energie zu der Heizelement- Steuervorrichtung 1 über einen Schlüsselschalter 3, und ein Bezugszeichen 4 ist ein Ladegenerator für Fahrzeuge, der zum Laden der Batterie 2 angebracht ist, und Bezugszeichen 5 ist ein Heizelement, das von der Heizelement-Steuervorrichtung 1 gesteuert wird, und Bezugszeichen 6 ist ein Abgassensor mit einem internen Widerstand, während er so aufgebaut ist, integriert oder nahe mit dem zu heizenden Heizelement plaziert zu sein, und Bezugszeichen 8 ist eine lichtemittierende Diode, die als eine Anzeigeeinrichtung fungiert, die von der Heizelement-Steuervorrichtung 1 über einen Widerstand 9 getrieben wird.

Bezugszeichen 10 ist eine Energieleitung innerhalb der Heizelement-Steuervorrichtung 1, und Bezugszeichen 11 ist eine Konstantspannungs-Energiequelle zum Zuführen einer konstanten Spannung (beispielsweise DC 5 V) zu einem Mikroprozessor (nachstehend als "CPU" bezeichnet) 12, der als eine Steuereinrichtung fungiert, und Bezugszeichen 13 ist ein Transistor, der ein zweites Schaltelement aufbaut, das mit einem Anschluss 5a des Heizelements 5 von der Energieleitung 10 verbunden ist, und das zweite Schaltelement 13 wird über einen Widerstand 14 und einen Transistor 15 von einem Ausgangsanschluss DR3 des CPU 12 getrieben und ist so aufgebaut, das zweite Schaltelement 13 durch ein Schalten des Transistors 15 einzuschalten. Bezugszeichen 16 ist ein Widerstand zum Verbinden eines Kollektors des Transistors 15 mit einer Basis des zweiten Schaltelementes 13, und Bezugszeichen 17 ist ein Ballastwiderstand zum Ausführen einer Verbindung zwischen der Basis und einem Emitter des zweiten Schaltelementes 13, und Bezugszeichen 18 ist ein Ballastwiderstand zum Ausführen einer Verbindung zwischen einer Basis und einem Emitter des Transistors 15.

Bezugszeichen 19 ist ein Transistor, der zwischen dem anderen Anschluss 5b des Heizelements 5 und einem Stromerfassungswiderstand 20 verbunden ist und als ein erstes Schaltelement zum Durchführen einer Ein-Aus-Steuerung des Durchleitens von Strom durch das Heizelement 5 fungiert, und das erste Schaltelement 19 ist so aufgebaut, durch ein Gatterelement 21 und einen Widerstand 22 von einem Ausgangsanschluss DR4 des CPU 12 betrieben zu werden. Weiter ist Bezugszeichen 23 ein Ballastwiderstand, der mit einer Basis des ersten Schaltelements 19 verbunden ist.

Bezugszeichen 24 ist auch ein anormales Erfassungselement der Schaltung zum Teilen einer Spannung von der Energieleitung 10 durch Widerstände 25 und 26, um die Spannung in einen Minus- Anschluss einzugeben, und zum Eingeben einer Spannung eines Herabsetzungs-Widerstands 27, der mit dem anderen Anschluss 5b des Heizelements 5 verbunden ist, und einer Spannung des Stromerfassungswiderstands 20 zu einem Plus-Anschluss, und der Ausgang wird in einen Eingangsanschluss EM1 des CPU 12 eingegeben.

Ein Bezugszeichen 28 ist ein Überspannungs-Erfassungselement zum Teilen der Spannung von der Energieleitung 10 durch Widerstände 29 und 30, um die Spannung in einen Minus- Anschluss einzugeben, und zum Eingeben einer Spannung einer Konstantspannungsdiode 32, die über einen Widerstand 31 von der Energieleitung 10 zu einem Plus-Anschluss verbunden ist, und der Ausgangsanschluss ist mit einem Eingangsanschluss des Gatterelementes 21 verbunden und ist auch mit einem Eingangsanschluss EM2 des CPU 12 über einen hohen Widerstand 33 verbunden. Ein Kondensator 34 ist auch mit diesem Anschluss EM2 verbunden, und er ist so aufgebaut, dass der Kondensator 24 über den hohen Widerstand 33 geladen wird, wenn das Überspannungs-Erfassungselement 28 auf einem A-Pegel liegt, und wenn es in einen L-Pegel geändert wird, wird der Kondensator 34 über einen Entladungspfad entladen, der durch eine Reihenverbindung einer Diode 35 und eines niedrigen Widerstands 36 gebildet ist, der parallel zu dem hohen Widerstand 33 verbunden ist.

Auch ist Bezugszeichen 37 ein Verstärker, der eine Ausgangsspannung des Abgassensors 6 verstärkt, und die Spannung in einen Eingangsanschluss AD2 für eine A/D- Umsetzung des CPU 12 eingibt. Ein Transistor 38 wird über eine Widerstand 39 durch eine Signalspannung von einem Ausgangsanschluss DR1 des CPU 12 getrieben und verbindet einen Lastwiderstand 40 mit dem Abgassensor 6. Ein Bezugszeichen 41 ist ein Ballastwiderstand, der zwischen einer Basis und einem Emitter des Transistors 38 verbunden ist. Bezugszeichen 42 und 43 sind Spannungsteilerwiderstände, die eine Energiespannung, die von der Batterie 2 zugeführt wird, teilen und die Spannung in einen Eingangsanschluss AD1 für eine A/D-Umsetzung des CPU 12 eingeben. Auch wird die lichtemittierende Diode 8 über den Widerstand 9 durch ein Signal von einem Ausgangsanschluss DR2 des CPU 12 getrieben.

In der Heizelement-Steuervorrichtung für einen Abgassensor gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, der auf diese Weise aufgebaut ist, arbeitet die CPU 12, wie in den Flussdiagrammen der Fig. 2 und 3 gezeigt. In Fig. 2 schaltet, wenn ein Betrieb in einem Schritt 200 gestartet wird, in einem Schritt 201 die CPU den Transistor 38 für eine vorbestimmte Zeit durch ein Signal des Ausgangsanschlusses DR1 aus und nimmt eine Ausgangsspannung des Abgassensors 6 ohne Last in den Eingangsanschluss AD2 des CPU 12 über den Verstärker 37. Eine Eingangsspannung dieses AD2 ist eine Spannung, die einer Sauerstoffkonzentration entspricht, die in den Abgasen enthalten ist.

Darauf wird in einem Schritt 202 der Transistor 38 für eine vorbestimmte Zeit durch das Signal des Ausgangsanschlusses DR1 eingeschaltet, und eine Ausgangsspannung mit Last, die durch den internen Widerstand 7 des Abgassensors 6 und den Lastwiderstand 40 geteilt ist, wird in den Eingangsanschluss AD2 über den Verstärker 37 genommen, und ein Widerstandswert des internen Widerstands 7 wird berechnet. Hier wird, wenn eine Ausgangsspannung ohne Last des Abgassensors 6 in einem Schritt 201 E0 ist, und eine Ausgangsspannung mit Last des Abgassensors 6 in einem Schritt 202 E1 ist, und ein Widerstandswert des Lastwiderstands 40 R1 ist, und ein Widerstandswert des internen Widerstands 7 des Abgassensors R0 ist, eine Beziehung nach E1 = E0 × R1/(R1 + R0) erhalten, und R0 wird berechnet. Nebenbei ändert sich dieser Wert von R0 als eine exponentielle Funktion des Reziprokwerts einer absoluten Temperatur des Abgassensors 6 und variiert gemäß den Variationen zwischen Produkten des Abgassensors 6 oder einer Änderung mit der Zeit.

Als nächstes wird in einem Schritt 203 bestimmt, ob ein Betrieb dieser Routine das erste Mal ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass der Betrieb das erste Mal in diesem Schritt ist, schreitet ein Betrieb zu einem Schritt 204 fort, und hier wird bestimmt, ob ein Verbrennungsmotor über eine lange Zeit angehalten ist und eine Temperatur des Abgassensors 6 auf eine Außenlufttemperatur im Vergleich mit einem Außenluft-Temperatursensor (nicht gezeigt) abnimmt oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass die Temperatur des Abgassensors 6 auf die Außenlufttemperatur in einem Schritt 204 abnimmt, schreitet ein Betrieb zu einem Schritt 205 fort, und der Widerstandswert R0 des internen Widerstands 7, der in einem Schritt 202 erhalten wird, wird gespeichert, und die Außenlufttemperatur wird von dem Außenluft-Temperatursensor gelesen und gespeichert. Wenn eine Verarbeitung in einem Schritt 205 vollendet ist, schreitet ein Betrieb zu einem Schritt 206 fort, und hier wird eine Tabelle des internen Widerstands über der Temperatur durch den Widerstandswert R0 des internen Widerstands 7 und die Außenlufttemperatur geschaffen, und der Betrieb kehrt zu einem Schritt 201 zurück, und diese Routine wird wiederholt.

Da bestimmt wird, dass Betriebsweisen der zweiten Zeit oder später nicht die Betriebsweise der ersten Zeit in einem Schritt 203 ist, schreitet ein Betrieb von einem Schritt 203 zu einem Schritt 207 fort. Auch schreitet, wenn bestimmt wird, dass keine Stopp-Zeit, ausreichend, um die Temperatur des Abgassensors 6 in einem Schritt 204 zu erhöhen, existiert, ein Betrieb zu einem Schritt 207 fort, und hier wird die gegenwärtige Temperatur des Abgassensors 6 von der neuesten Information des Widerstandswerts R0 des internen Widerstands 7, die in einem Schritt 202 und der Tabelle des internen Widerstandes über einer Temperatur, die in einem Schritt 206 geschaffen ist, erhalten wird, berechnet. Wenn diese Temperatur berechnet ist, schreitet ein Betrieb zu einem Schritt 208 fort, und die Routine wird beendet, und durch ein Zurückkehren zu einem Schritt 201 wieder von diesem und durch ein Wiederholen der Routine von einem Schritt 201 zu einem Schritt 208 bei einem vorbestimmten Zeitintervall wird die Temperatur des Abgassensors 6 zu der gegenwärtigen Zeit immer berechnet, und dieser Wert wird zu einem Schritt 303 der oben beschriebenen Fig. 3 gegeben.

In den Betriebsweisen der Fig. 3 schaltet, wenn ein Betrieb zuerst in einem Schritt 300 gestartet wird, die CPU 12 den Transistor 15 durch ein Signal des Ausgangsanschlusses DR3 in einem Schritt 301 ein, und dadurch wird der Transistor 13, der das zweite Schaltelement ist, in eine Leitung gebracht, und dann wird in einem Schritt 302 eine Energiespannung von einem Signal gemessen, das in den Eingangsanschluss AD1 der CPU 12 eingegeben ist. Als nächstes schreitet ein Betrieb zu einem Schritt 303 fort, und ein stromführendes Ein-Aus- Zeitverhältnis des Heizelementes 5, ein sogenanntes Betriebsverhältnis, wird berechnet und von der Temperatur des Abgassensors 6 zu der gegenwärtigen Zeit, die in einem Schritt 207 erhalten wird, und der Energiespannung, die in einem Schritt 302 erhalten wird, bestimmt. Hier wird der Betrieb auf einen höheren Wert mit einer Abnahme in der Temperatur des Abgassensors 6 zu der gegenwärtigen Zeit oder mit einer Abnahme in der Energiespannung eingestellt, und eine Verringerung in einer Heizzeit wird ausgeführt. Weiter wird in einem Schritt 304 ein Signal von dem DR4 der CPU 12 ausgegeben, durch welches eine stromführende Ein-Zeit-Breite berechnet wird, und der Transistor 19, der das erste Schaltelement ist, wird in eine Leitung über das Gatterelement 21 gebracht.

In den obigen Schritten werden das erste Schaltelement 19 und das zweite Schaltelement 13 in eine Leitung gebracht, und dadurch wird ein Strom durch das Heizelement 5 durchgeleitet, und eine Spannung wird über beiden Enden des Stromerfassungswiderstandes 20 erzeugt. Ein Schritt 305 ist ein Schritt, in welchem der Eingangsanschluss EM1 des CPU 12 ein Signal von dem anormalen Erfassungselement 24 der Schaltung eingibt, um eine Bestimmung auszuführen, und wenn eine Spannung des Stromerfassungswiderstandes 20 aufgrund von Kurzschlussschwierigkeiten des Heizelementes 5 oder einer externen Verdrahtung zu groß wird, wird eine Plus- Anschlussspannung des anormalen Erfassungselementes 24 der Schaltung groß, und ein Ausgang des anormalen Erfassungselementes 24 der Schaltung, nämlich ein Eingang zu dem Anschluss EM1 wird ein H-Pegel, um eine Bestimmung eines NEIN im Schritt 305 auszuführen, und wenn ein Stromwert aufgrund keiner Kurzschlussschwierigkeiten normal ist, ist die Plus-Anschlussspannung des anormalen Erfassungselementes 24 der Schaltung klein, und der Eingang zu dem Anschluss EM1 wird ein L-Pegel, um eine Bestimmung eines JA in einem Schritt 305 auszuführen.

Wenn die Bestimmung in einem Schritt 305 NEIN ist, nämlich ein Überstrom erfasst wird, schreitet ein Betrieb zu einem Schritt 306 fort, und Ausgänge aus den DR3 und DR4 des CPU 12 werden gestoppt, und das erste Schaltelement 19 und das zweite Schaltelement 13 geraten in einen AUS-Zustand, und das Durchleiten eines Stroms durch das Heizelement 5 wird gestoppt, und es wird auch ein Signal von dem Anschluss DR2 ausgegeben, und die lichtemittierende Diode 8 arbeitet und ein Anormal-Alarm wird gegeben. Hier kann, auch wenn entweder das erste Schaltelement 19 oder das zweite Schaltelement 13 in einem Kurzschluss-Unterbrechungszustand aufgrund des Überstroms ist, das Durchleiten eines Stromes durch einen Betrieb des anderen Schaltelements angehalten werden, und doppelte Sicherheitsmaßnahmen werden unternommen, und weiter wird in diesem Schritt eine Code-Nummer entsprechend des anormalen Zustandes in einer Speichereinrichtung des CPU 12 gespeichert, und ein anormaler Fall kann, falls nötig, ausgelesen werden.

Wenn die Bestimmung in einem Schritt 305 JA ist, schreitet ein Betrieb zu einem Schritt 307 fort, und es wird bestimmt, ob die stromführende Ein-Zeit-Breite, die in einem Schritt 302 eingestellt ist, verstreicht oder nicht, und wenn nicht, kehrt ein Betrieb zu einem Schritt 304 zurück, und die Routine zu einem Schritt 307 wird wiederholt. Wenn die vorbestimmte Ein-Zeit in einem Schritt 307 verstreicht, schreitet ein Betrieb zu einem Schritt 308 fort, und ein Signal des DR4 des CPU 12 wird gestoppt, um das erste Schaltelement auszuschalten. Wenn das erste Schaltelement 19 ausgeschaltet ist, wird eine Spannung des Herabsetzungs- Widerstandes 27, der die Energiespannung empfängt, an die Plus-Anschlussspannung des anormalen Erfassungselementes 24 der Schaltung angelegt, und während eine Ausgangsspannung ein H-Pegel für normal wird, wird eine Ausgangsspannung des anormalen Erfassungselementes 24 der Schaltung ein L-Pegel für anormal (beispielsweise ein unterbrochener Draht oder ein schlechter Kontakt in dem Heizelement 5 oder einer externen Schaltung).

Ein Schritt 309 bestimmt diesen Zustand und für anormal wird in einem Schritt 310, während ein Signal von dem Anschluss DR2 des CPU 12 ausgegeben wird, und die lichtemittierende Diode 8 arbeitet, und ein anormaler Alarm gegeben wird, eine Code-Nummer entsprechend der Schwierigkeit mit dem unterbrochenen Draht gespeichert, und ein anormaler Fall kann, falls nötig, ausgelesen werden. Auf diese Weise weist das anormale Erfassungselement 24 der Schaltung anormale Monitorfunktionen von sowohl Ein- als auch Aus-Zeiten des ersten Schaltelementes 19 auf. In einem Schritt 311 wird bestimmt, ob die Gesamt-Ein- und -Aus-Zeit einer Betriebssteuerung des ersten Schaltelements 19, die in einem Schritt 303 berechnet ist, verstreicht oder nicht, und wenn nicht, wird die Routine von einem Schritt 308 wiederholt, und wenn dem so ist, kehrt ein Betrieb von einem Schritt 312 zu einem Schritt 300 zurück und tritt in die nächste Routine ein.

Ein Schritt 313 ist eine periodische Unterbrechungsroutine und bestimmt logische Pegel des Eingangsanschlusses EM2 des CPU 12. Eine Spannung eines Plus-Eingangsanschlusses des Überspannungs-Erfassungselementes 28 ist auf eine Spannung höher als die Spannung eingestellt, in welche die Spannung der Konstant-Spannungsdiode 32 durch die Spannungsteilungswiderstände 29 und 30 geteilt ist, und ein Ausgang des Überspannungs-Erfassungselementes 28 ist in einem H-Pegel unter normalen Bedingungen. In einem Fall, dass eine Ablösung in den Anschlüssen der Batterie 2 auftritt, wird der Ladegenerator 4 eine leichte Last, so dass eine erzeugte Spannung während einer für eine Spannungssteuerung notwendigen Transientzeit anormal ansteigt. Wenn eine derartige Überspannung an der Heizelement-Steuervorrichtung 1 oder dem Heizelement 5 angelegt wird, wird eine von den Spannungsteilungswiderständen 29 und 30 geteilte Spannung höher als die Spannung der Konstant-Spannungsdiode 32, und ein Ausgang des Anschlusses EM2 ändert sich auf einen L- Pegel, und in einem Schritt 314 gehen das erste Schaltelement 19 und das zweite Schaltelement 13 unmittelbar durch die Signale DR3 und DR4 in einen AUS-Zustand, mit dem Ergebnis, dass ein Durchleiten eines Überstromes durch das Heizelement, das erste Schaltelement 19 und das zweite Schaltelement 13 verhindert wird. Auch wird anstelle dieser Routine ein Ausgang des Überspannungs-Erfassungselementes 28 an das Gatterelement 21 angelegt, und das erste Schaltelement 19 wird unmittelbar ohne eine Zeitverzögerung unterbrochen, um eine Schaltung zu schützen.

In dem Kondensator 34, der mit dem Anschluss EM2 verbunden ist, ist eine Ladeschaltung durch den hohen Widerstand 33 gebildet, und eine Entladeschaltung ist durch den niedrigen Widerstand 36 gebildet, so dass eine Spannung unmittelbar abnimmt, wenn sich ein logischer Pegel des Überspannungs- Erfassungselementes 28 von H nach L ändert, und es erfordert eine vorbestimmte Zeit, die Spannung zu erhöhen, wenn sich der logische Pegel von L nach H ändert, und das Durchleiten des Stromes wird auch in In Abhängigkeit vonängigkeit von einer Anormalität einer kurzen Zeit angehalten, und eine vorbestimmte Zeitkonstante wird für eine Wiederherstellungszeit bereitgestellt, und dadurch wird eine Sicherheit aufrechterhalten. Weiter wird in dieser logischen Bestimmung, nach einem Einschalten der Energie, die vorbestimmte Zeit ausgelöst, und eine Fehlfunktion zu der Zeit eines Einschaltens der Energie wird verhindert. Auch wird, wenn eine Überspannungs-Anormalität in einem Schritt 313 erfasst wird, in einem Schritt 314 ein Signal von dem Anschluss DR2 ausgegeben, und die lichtemittierende Diode 8 arbeitet, und eine Code-Nummer entsprechend des anormalen Zustandes wird gespeichert.

Zweite Ausführungsform

Fig. 4 ist ein Schaltungsdiagramm einer Heizelement- Steuervorrichtung für einen Abgassensor gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, und Fig. 5 ist ein Flussdiagramm, das die Betriebsweisen veranschaulicht, und gleiche Bezugszeichen sind gleichen Teilen wie der ersten Ausführungsform gegeben. In Fig. 4 ist ein Bezugszeichen 50 eine Heizelement-Steuervorrichtung, und ein Bezugszeichen 2 ist eine Batterie zum Zuführen einer elektrischen Energie zu der Heizelement-Steuervorrichtung 50 über einen Schlüsselschalter 3, und ein Bezugszeichen 4 ist ein Ladekondensator für eine Fahrzeuganbringung zum Laden der Batterie 2, und ein Bezugszeichen 5 ist ein Heizelement, das durch die Heizelement-Steuervorrichtung 50 gesteuert wird, und das Heizelement 5 ist integriert oder nahe mit einem Abgassensor (nicht in Fig. 4 gezeigt) plaziert. Ein Bezugszeichen 8 ist eine lichtemittierende Diode, die als eine Anzeigerichtung fungiert, die von der Heizelement- Steuervorrichtung 50 über einen Widerstand 9 getrieben wird.

Ein Bezugszeichen 10 ist eine Energieleitung innerhalb der Heizelement-Steuervorrichtung 50, und ein Bezugszeichen 11 ist eine Konstant-Spannungs-Energiequelle zum Zuführen einer Konstantspannung (beispielsweise DC 5 V) zu einer CPU 51, und ein Bezugszeichen 13 ist ein Transistor, der ein zweites Schaltelement aufbaut, das mit einem Anschluss 5a des Heizelementes 5 von der Energieleitung 10 verbunden ist, und in dieser Ausführungsform wird das zweite Schaltelement 13 über ein Gatterelement 21, einen Widerstand 14 und einen Transistor 15 von einem Ausgangsanschluss DR3 des CPU 51 angetrieben, und es ist so aufgebaut, das zweite Schaltelement 13 über einen Widerstand 16 durch Einschalten des Transistors 15 einzuschalten. Auch sind Bezugszeichen 17 und 18 Ballastwiderstände.

Ein Bezugszeichen 19 ist ein Transistor, der zwischen dem anderen Anschluss 5b des Heizelementes 5 und einem Stromerfassungswiderstand 20 angeschlossen ist, und ein erstes Schaltelement zum Durchführen einer Ein-Aus-Steuerung des Durchlaufs eines Stromes zu dem Heizelement 5 bildet, und in dieser Ausführungsform ist das erste Schaltelement 19 so aufgebaut, über einen Widerstand 22 von einem Ausgangsanschluss DR4 des CPU 51 getrieben zu werden. Weiter ist ein Bezugszeichen 23 ein Ballastwiderstand. Ein Bezugszeichen 28 ist ein Überspannungs-Erfassungselement zum Teilen einer Spannung von der Energieleitung 10 durch Widerstände 29 und 30, um die Spannung zu einem Minus- Anschluss einzugeben, und zum Eingeben einer Spannung einer Konstant-Spannungsdiode 32, die über einen Widerstand 31 von der Energieleitung 10 zu einem Plus-Anschluss verbunden ist, und der Ausgang ist mit einem Eingangsanschluss des Gatterelementes 21 verbunden und ist auch mit einem Eingangsanschluss EM2 des CPU 51 über einen hohen Widerstand 33 verbunden. Ein Kondensator 34 ist auch mit dem Anschluss EM2 verbunden, und er ist so aufgebaut, dass der Kondensator 34 über den hohen Widerstand 33 geladen wird, wenn das Überspannungs-Erfassungselement 28 auf einem H-Pegel ist, und wenn es sich in einen L-Pegel ändert, wird der Kondensator 34 über einen Entladungspfad entladen, der durch eine Reihenverbindung einer Diode 35 und eines niedrigen Widerstandes 36 gebildet ist, der parallel zu dem hohen Widerstand 33 verbunden ist.

Ein Bezugszeichen 52 ist ein Verstärker, der über einen Widerstand 55 von einem Zwischenverbindungspunkt zwischen Spannungsteilungswiderständen 53 und 54 eingegeben ist, die zwischen einem Kollektor und einem Emitter des Transistors 19 verbunden sind, der das erste Schaltelement bildet, und der einen Ausgang zu einem Eingangsanschluss AD3 für eine A/D- Umsetzung des CPU 51 gibt, und die Spannungsteilungswiderstände 53 und 54 sind so gewählt, dass der Widerstand 53 einen Wert ausreichend größer als einen Widerstandswert des Heizelementes 5 aufweist, und ein Verhältnis eines Wertes des Widerstandes 53 zu einem Wert des Widerstandes 54 ist im Wesentlichen gleich einem Verhältnis des Widerstandswertes des Heizelements 5 zu einem Widerstandswert des Stromerfassungswiderstandes 20. Auch ist, wie oben durch sie beschrieben, eine anormale Erfassungseinrichtung der Schaltung einer stromführenden Schaltung zu dem Heizelement 5 auch aufgebaut.

In der Heizelement-Steuervorrichtung für einen Abgassensor gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, die auf diese Weise aufgebaut ist, arbeitet der CPU 51 wie in dem Flussdiagramm der Fig. 5 gezeigt. Wenn ein Betrieb zuerst in einem Schritt 500 gestartet wird, schaltet der CPU 51 den Transistor 15 über das Gatterelement 21 durch ein Signal des Ausgangsanschlusses DR3 in einem Schritt 501 ein, und dadurch wird der Transistor 13, der das zweite Schaltelement ist, in eine Leitung gebracht. Dann wird in einem Schritt 502 eine Energiespannung von einem Signal gemessen, das in den Eingangsanschluss AD3 des CPU 51 eingegeben wird. In einer Messung dieser Energiespannung wird eine Spannung proportional zu der Energiespannung an den Zwischenverbindungspunkt zwischen den Spannungsteilungswiderständen 53 und 54 in dem Fall eingegeben, dass das zweite Schaltelement 13 eingeschaltet ist und das erste Schaltelement 19 in einem Aus-Zustand ist, und die Messung wird durch Eingeben dieser Spannung in den Anschluss AD3 über den Verstärker 52 erhalten.

Darauf wird in einem Schritt 503 ein stromführendes Ein-Aus- Zeit-Verhältnis zu dem Heizelement 5 von der Energiespannung, die in einem Schritt 502 erhalten wird, und eine Temperatur des Heizelementes 5, die in einem später beschriebenen Schritt 509 und in einer Weise ähnlich zu der ersten Ausführungsform erhalten wird, berechnet, ein stromführendes Betriebsverhältnis zu dem Heizelement 5 wird auch aus einer Temperatur des Abgassensors und einem Wert der Energiespannung bestimmt. Weiter wird, in einem Schritt 504, ein Signal von dem DR4 des CPU 51 durch diese berechnete stromführende Ein-Zeit-Breite ausgegeben, und der Transistor 19, der das erste Schrittelement ist, wird in eine Leitung über den Widerstand 22 gebracht. In den obigen Schritten werden das erste Schaltelement 19 und das zweite Schaltelement 13 in eine Leitung gebracht, und dadurch wird ein Strom durch das Heizelement 5 durchgeleitet, und eine Spannung wird über beiden Enden des Stromerfassungswiderstandes 20 erzeugt. In einem Schritt 505 wird diese Spannung über beiden Enden des Stromerfassungswiderstandes 20 von dem Zwischenverbindungspunkt zwischen den Spannungsteilungswiderständen 53 und 54 erhalten, und ein Wert des Stroms, der durch das Heizelement 5 fließt, wird durch Annehmen der Spannung in den Eingangsanschluss AD3 des CPU 51 über den Verstärker 52 gemessen.

Als nächstes schreitet ein Betrieb zu einem Schritt 506 fort, und es wird bestimmt, ob der Strom des Heizelements 5, der in einem Schritt 505 erhalten wird, passend ist oder nicht. Hier wird, wenn der Strom des Heizelements 5 aufgrund von Kurzschlussschwierigkeiten des Heizelements oder einer externen Schaltung zunimmt, und die Spannung des Stromerfassungswiderstandes 20 größer als ein vorbestimmter Wert ist, bestimmt, dass nicht der passende Strom existiert, und ein Betrieb schreitet zu einem Schritt 507 fort, und wenn bestimmt wird, dass der passende Strom existiert, schreitet ein Betrieb zu einem Schritt 508 fort. In einem Schritt 507 werden Ausgänge der DR3 und DR4 des CPU 51 gestoppt, und das erste Schaltelement 19 und das zweite Schaltelement 13 werden ausgeschaltet, und der Strom des Heizelements 5 wird unterbrochen, und es wird auch ein Signal von dem Anschluss DR2 ausgegeben, und die lichtemittierende Diode wird betrieben, und ein Anormal-Alarm wird gegeben. Hier kann, auch wenn entweder das erste Schaltelement 19 oder das zweite Schaltelement 13 in einem Kurzschluss-Unterbrechungszustand ist, die Durchleitung von Strom durch einen Betrieb des anderen Schaltelements gestoppt werden, und doppelte Sicherheitsmaßnahmen werden unternommen, und weiter wird in diesem Schritt eine Code-Nummer entsprechend des anormalen Zustands in einer Speichereinrichtung der CPU 51 gespeichert, und ein anormaler Fall kann, falls nötig, ausgelesen werden.

Auch schreitet, wenn der Stromwert passend ist, ein Betrieb zu einem Schritt 508 fort, und es wird bestimmt, ob die stromführende Ein-Zeit-Breite, die in einem Schritt 503 eingestellt ist, verstreicht oder nicht, und ein Betrieb kehrt zu einem Schritt 504 zurück, und die Routine zu einem Schritt 508 wird wiederholt, bis diese Zeitbreite verstreicht. Wenn bestimmt wird, dass die vorbestimmte Zeitbreite verstreicht, schreitet ein Betrieb zu einem Schritt 509 fort, und ein Widerstandswert des Heizelements 5 wird von der Energiespannung, die in einem Schritt 502 erhalten wird, und dem Stromwert, der in einem Schritt 505 erhalten wird, berechnet, und eine Temperatur des Heizelementes 5 wird zu der gegenwärtigen Zeit durch eine charakteristische Tabelle des Widerstandswertes über einer Temperatur des Heizelementes 5, die zuvor abgespeichert ist, berechnet, und auch eine Temperatur des Abgassensors wird aus dieser Temperatur des Heizelementes 5 auf der Grundlage einer vorbestimmten Funktion berechnet. Dann wird, da die vorbestimmte Ein-Zeit-Breite verstrichen ist, in einem Schritt 510 ein Ausgang des Anschlusses DR4 des CPU 51 gestoppt, um das erste Schaltelement 19 auszuschalten.

Darauf schreitet ein Betrieb zu einem Schritt 511 fort, und es wird bestimmt, ob ein Signal von dem Verstärker 52 in dem Eingangsanschluss AD3 des CPU 51 existiert oder nicht. In einem Fall, dass Schwierigkeiten mit einem unterbrochenen Draht in dem Heizelement 5 oder einem externen Draht auftreten, wird eine Spannung an dem Zwischenverbindungspunkt zwischen den Spannungsteilungswiderständen 53 und 54 auch in dem Aus-Zustand des ersten Schaltelementes 19 nicht erzeugt, so dass ein Signal in den Eingangsanschluss AD3 nicht eingegeben wird, und wenn dieses Signal nicht eingegeben wird, schreitet ein Betrieb zu einem Schritt 512 fort, und ein Signal wird von dem Anschluss DR2 ausgegeben, und die lichtemittierende Diode 8 wird betrieben, um einen Alarm über einen unterbrochenen Draht auszugeben, und eine Code-Nummer entsprechend des unterbrochenen Drahtes wird gespeichert, und ein anormaler Fall kann, wenn nötig, ausgelesen werden. Auf diese Weise weist ein Signaleingang von dem Verstärker 52 in den Eingangsanschluss AD3 des CPU 51 Anormal- Überwachungsfunktionen von sowohl Ein- als auch Aus-Zeiten des ersten Schaltelements 19 auf und dient auch als eine Anormal-Erfassungseinrichtung der Schaltung.

Wenn das Signal von dem Verstärker 52 in einem Schritt 511 existiert, schreitet ein Betrieb zu einem Schritt 513 fort, und hier wird bestimmt, ob die gesamte Ein- und Aus-Zeit einer Betriebssteuerung des ersten Schaltelements 19, die in einem Schritt 503 berechnet ist, verstreicht oder nicht, und wenn nicht, kehrt ein Betrieb von einem Schritt 513 zu einem Schritt 510 zurück, und die Routine wird wiederholt, und wenn dem so ist, kehrt ein Betrieb von einem Schritt 514 zu einem Schritt 500 zurück und tritt in die nächste Routine ein.

Ein Schritt 515 ist eine periodische Unterbrechungsroutine und bestimmt logische Pegel des Eingangsanschlusses EM2 der CPU 51. Eine Spannung einer Konstantspannungsdiode 32, die in einen Plus-Eingangsanschluss des Überspannungs- Erfassungselementes 28 eingegeben wird, wird auf eine Spannung höher als die Spannung durch die Spannungsteilungswiderstände 29 und 30, die zu einem Minus- Anschluss eingegeben wird, eingestellt, und ein Ausgang des Überspannungs-Erfassungselementes 28 ist in einem H-Pegel unter normalen Bedingungen. In einer Weise ähnlich zu dem Fall der ersten Ausführungsform, wenn eine Ablösung in Anschlüssen der Batterie 2 auftritt, nimmt eine erzeugte Spannung des Ladegenerators 4 anormal während einer transienten Zeit zu, und eine anormale Spannung wird an die Heizelement-Steuervorrichtung 50 oder das Heizelement 5 angelegt, aber in einem derartigen Fall wird eine Spannung durch die Spannungsteilungswiderstände 29 und 30 höher als die Spannung der Konstant-Spannungsdiode 32, so dass sich ein Eingang des Anschlusses EM2 auf einen L-Pegel ändert, und dieser L-Pegel wird erfasst, und in einem Schritt 516 werden das erste Schaltelement 19 und das zweite Schaltelement 13 unmittelbar durch einen Signal-Stopp des DR3 und des DR4 ausgeschaltet, mit dem Ergebnis, dass ein Durchleiten eines Überstromes durch das Heizelement 5, das erste Schaltelement 19 und das zweite Schaltelement 13 verhindert wird. Auch wird, in einer Weise ähnlich zu dem Fall der ersten Ausführungsform, anstelle dieser Routine ein Ausgang des Überspannungs-Erfassungselementes 28 an das Gatterelement 21 angelegt, und es ist so aufgebaut, dass das zweite Schaltelement 13 unmittelbar ohne eine Zeitverzögerung unterbrochen wird, um eine Schaltung zu schützen.

Auch sind die Betriebsweisen des Kondensators 34, der mit dem Anschluss EM2 des CPU 51 verbunden ist, ähnlich zu jener der ersten Ausführungsform, und ein Ladepfad wird durch den hohen Widerstand 33 gebildet, und ein Entladepfad wird durch den niedrigen Widerstand 36 gebildet, so dass eine Spannung unmittelbar abnimmt, wenn sich ein logischer Pegel des Überspannungs-Erfassungselementes 28 von H nach L ändert, und es bedarf einer vorbestimmten Zeit, um die Spannung zu erhöhen, wenn sich der logische Pegel von L nach H ändert, und das Durchleiten eines Stromes wird auch in In Abhängigkeit vonängigkeit von einer Anormalität einer kurzen Zeit angehalten, und eine vorbestimmte Zeitkonstante wird für eine Wiederherstellungszeit bereitgestellt, und dadurch wird eine Sicherheit aufrechterhalten. Auch wird in dieser logischen Bestimmung nach einem Einschalten der Energie die vorbestimmte Zeit freigegeben, und eine Fehlfunktion zu der Zeit eines Einschaltens der Energie wird verhindert, und wenn eine Überspannungs-Anormalität in einem Schritt 515 erfasst wird, wird in einem Schritt 516 ein Signal von dem Anschluss DR2 ausgegeben, und die lichtemittierende Diode 8 arbeitet, und eine Code-Nummer entsprechend des anormalen Zustandes wird gespeichert.

Übrigens kann, in der Heizelement-Steuervorrichtung für einen Abgassensor der oben angezeigten ersten und zweiten Ausführungsformen, obwohl eine Temperatur des Abgassensors 6 oder seiner Umgebung erfasst wird, und eine Rückführsteuerung durchgeführt wird, so dass die Temperatur des Abgassensors 6 ein vorbestimmter Wert wird, beispielsweise der CPU so programmiert werden, eine Heizsteuerung gemäß eines Laufzustandes eines Verbrennungsmotors durchzuführen, so dass nach einem Starten des Verbrennungsmotors das Heizelement für eine Periode, während welcher ein Ausgang des Abgassensors einen vorbestimmten Wert erreicht, mit 100% des Durchleitens eines Stromes in einem Niedrigtemperaturzustand von Kühlwasser erwärmt wird, und das Heizelement mit einem Betriebsverhältnis von 30% während eines leichten Lastlaufes und dem Kühlwasser mit einer Temperatur höher als ein oder gleich einem bestimmten Wert erwärmt wird, und das Erwärmen während einer hohen Last des Verbrennungsmotors gestoppt wird. Auch kann, obwohl ein Bipolartransistor in den ersten und zweiten Schaltelementen verwendet wird, ein MOS- Transistor mit einem Drain, einer Source und einem Gate verwendet werden.

Gemäß einer Heizelement-Steuervorrichtung für einen Abgassensor der wie oben beschriebenen Erfindung umfasst die Heizelement-Steuervorrichtung einen Abgassensor, der in einem Abgas-Durchgang eines Verbrennungsmotors bereitgestellt ist, eine Energiequelle einschließlich einer Batterie zum Durchleiten eines Stromes durch ein Heizelement zum Heizen des Abgassensors und eines Ladegenerators zum Laden dieser Batterie, ein Schaltelement, das in Reihe zu einer Schaltung zum Zuführen einer elektrischen Energie zu dem Heizelement von der Energiequelle verbunden ist, eine Steuereinrichtung zum Durchführen einer stromführenden Steuerung des Schaltelementes bei einem Schaltverhältnis in Abhängigkeit von einer Temperatur des Abgassensors, und ein Überspannungs- Erfassungselement zum Unterbrechen des Schaltelementes, um das Durchleiten eines Stromes zu dem Heizelement durch ein Erfassen einer Spannung der Energiequelle zu stoppen, wenn die Spannung der Energiequelle einen vorbestimmten Wert überschreitet, und sie ist so aufgebaut, dass das Schaltelement schnell durch einen Ausgang des Überspannungs- Erfassungselementes unterbrochen wird, wenn eine Überspannung an das Heizelement aufgrund einer Unterbrechung etc. der Batterie angelegt wird, so dass die Heizelement- Steuervorrichtung erhalten werden kann, in welcher das Heizelement sicher geschützt ist, und das Heizelement mit der maximalen Fähigkeit unter normalen Bedingungen verwendet werden kann, und Schwierigkeiten, wie etwa ein Durchbrennen, nicht auftreten, und das Heizelement mit einer hohen Heizfähigkeit verwendet werden kann, um eine Aktivierung des Abgassensors zu beschleunigen.

Auch sind ein zweites Schaltelement und eine Anormal- Erfassungseinrichtung der Schaltung zum Erfassen eines unterbrochenen Drahtes oder eines Kurzschlusses einer Energieversorgungsschaltung in einer Schaltung zum Zuführen einer elektrischen Energie zu dem Heizelement von der Energiequelle bereitgestellt, und dieses zweite Schaltelement ist so aufgebaut, durch einen Ausgang des Überspannungs- Erfassungselementes oder einen Ausgang der Anormal- Erfassungseinrichtung der Schaltung schnell zu unterbrechen, so dass ein Zusammenbrechen der Energieversorgungsschaltung aufgrund eines Überstromes von Kurzschluss-Schwierigkeiten zusätzlich zu den oben beschriebenen Effekten sicher verhindert werden kann. Weiter kann, da sie so aufgebaut ist, dass eine stromführende Steuerung des Schaltelementes für ein Durchleiten eines Stromes durch das Heizelement zum Heizen des Abgassensors bei einem Schaltverhältnis in Abhängigkeit von einer Energiespannung durchgeführt wird, und eine Temperatur des Abgassensors auf einem vorbestimmten Wert aufrechterhalten wird, der Abgassensor schnell in einen aktiven Zustand auch bei einer niedrigen Temperatur oder einer niedrigen Spannung überführt werden, und für eine Überspannung oder eine Schaltungsanormalität sind eine Speichereinrichtung zum Speichern eines anormalen Inhalts und eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen dieses Inhalts hinzugefügt, so dass der Inhalt von Schwierigkeiten schnell begriffen werden kann, um schnelle Maßnahmen zu unternehmen.

Auch ist sie so aufgebaut, eine Temperatur des Abgassensors von internen Widerstandswertes des Abgassensors zu der Zeit eines Starts eines Laufs und während des Laufs zu berechnen, so dass eine Temperatursteuerung mit einer hohen Genauigkeit durchgeführt werden kann, und weiter ist sie so aufgebaut, eine Erfassung einer Spannung und eine Erfassung eines Stromes während Ein-Aus-Betriebsweisen des Schaltelements in einer Zeit-Divisionsweise zu lesen und eine Temperatur des Heizelementes aus dem Strom und der Spannung zu berechnen, dass eine Temperatursteuerung mit einem kleinen Umfang an Hardware-Konfigurationen und einer einfachen Einrichtung durchgeführt werden kann, und die Steuervorrichtung miniaturisiert werden kann, mit dem Ergebnis, dass die ausgezeichnete Heizelement-Steuervorrichtung für einen Abgassensor erhalten werden kann.

Claims

1. Heizelement-Steuervorrichtung mit:
einem Abgassensor, der in einem Auspuff-Durchgang eines Verbrennungsmotors bereitgestellt ist, wobei der Abgassensor zur Erfassung einer Sauerstoffkonzentration in Abgasen dient;
einem Heizelement zum Heizen des Abgassensors auf eine vorbestimmte Temperatur;
einer Energiequelle einschließlich:
einer Batterie zum Zuführen einer elektrischen Heizenergie zu dem Heizelement; und
eines Ladegenerators zum Laden der Batterie,
einem Schaltelement, das in eine Schaltung zum Zuführen einer elektrischen Energie zu dem Heizelement von der Energiequelle eingefügt ist;
einem Controller einschließlich eines Mikrocomputers zum Durchführen einer stromführenden Steuerung des Schaltelementes, um eine Temperatur des Abgassensors auf einem vorbestimmten Wert aufrechtzuerhalten; und
einen Überspannungs-Erfassungselement zum Ausgeben eines Anormal-Erfassungssignales, wenn eine Spannung der Energiequelle einen vorbestimmten Wert überschreitet,
wobei das Schaltelement, um das Durchleiten eines Stromes zu dem Heizelement zu stoppen, durch das Anormal-Erfassungssignal des Überspannungs- Erfassungselementes unterbrochen wird, wenn eine Spannung des Ladegenerators anormal zunimmt.

2. Heizelement-Steuervorrichtung mit:
einem Abgassensor, der in einem Auspuffdurchgang eines Verbrennungsmotors bereitgestellt ist, wobei der Abgassensor zur Erfassung einer Sauerstoffkonzentration in Abgasen dient;
einem Heizelement zum Heizen des Abgassensors auf eine vorbestimmte Temperatur;
einer Energiequelle einschließlich:
einer Batterie zum Zuführen einer elektrischen Heizenergie zu dem Heizelement; und
eines Ladegenerators zum Laden dieser Batterie;
einem Schaltelement, das in eine Schaltung zum Zuführen einer elektrischen Energie zu dem Heizelement von der Energiequelle eingeführt ist,
einem Controller einschließlich eines Mikrocomputers zum Durchführen einer stromführenden Steuerung des Schaltelementes, um eine Temperatur des Abgassensors auf einem vorbestimmten Wert aufrechtzuerhalten;
einem Anormal-Detektor der Schaltung zum Erfassen einer Schaltungs-Anormalität und zum Ausgeben eines Anormal- Erfassungssignales;
einem Überspannungs-Erfassungselement zum Ausgeben eines Anormal-Erfassungssignales, wenn eine Spannung des Ladekondensators zunimmt und einen vorbestimmten Wert überschreitet; und
einem zweiten Schaltelement, das in eine Schaltung zum Zuführen einer elektrischen Energie zu dem Heizelement von der Energiequelle eingefügt ist, wobei das zweite Schaltelement zum Reagieren auf das Anormal- Erfassungssignal des Anormal-Detektors der Schaltung auf das Anormal-Erfassungssignal des Überspannungs- Erfassungselementes reagiert, und einen Strom, der durch das Heizelement fließt, unterbricht.

3. Heizelement-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Controller eine stromführende Steuerung des Schaltelementes bei einem Schaltverhältnis in Abhängigkeit von einem Wert einer Energiespannung durchführt.

4. Heizelement-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin mit einem Gatterelement zum Treiben des Schaltelementes zum Unterbrechen eines Stromes, der durch das Heizelement fließt, durch das Anormal-Erfassungssignal,
wobei das Anormal-Erfassungssignal direkt an das Gatterelement, ohne den Controller zu passieren, angelegt ist, und das Schaltelement aufgebaut ist, den Strom durch Betriebsweisen des Gatterelementes zu unterbrechen.

5. Heizelement-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Heizelement-Steuervorrichtung weiter umfasst:
eine Speichereinheit zum Codieren und Speichern eines Signalinhalts des Anormal-Erfassungssignals, wenn das Überspannungs-Erfassungselement oder der Anormal- Detektor der Schaltung das Anormal-Erfassungssignal ausgibt, und
eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen, das das Anormal- Erfassungselement ausgegeben worden ist.

6. Heizelement-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Controller einen internen Widerstandswert vor einem Start eines Laufs und einen internen Widerstandswert während des Laufs des Abgassensors misst, eine Temperatur des Abgassensors aus einem Verhältnis zwischen den beiden Widerstandswerten berechnet und eine stromführende Steuerung des Schaltelementes bei einem Schaltverhältnis in Abhängigkeit von der Temperatur durchführt.

7. Heizelement-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Controller einen Spannungswert über beiden Enden des Schaltelements beim Öffnen des Schaltelementes, und einen Stromwert, der durch das Schaltelement beim Schließen fließt, auf eine Zeit-Divisionsweise liest, einen Widerstandswert des Heizelementes aus dem Spannungswert und dem Stromwert berechnet, eine Temperatur des Abgassensors als eine Funktion dieses Widerstandswertes des Heizelementes berechnet, und eine stromführende Steuerung des Heizelementes bei einem Schaltverhältnis in Abhängigkeit von dieser Temperatur des Sensors durchführt.

8. Heizelement-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Überspannungs-Erfassungselement die Spannung des Ladegenerators erfasst, die aufgrund einer Unterbrechung der Batterie der Energiequelle anormal zunimmt.

9. Heizelement-Steuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Anormal-Detektor der Schaltung Kurzschluss-Schwierigkeiten einer stromführenden Schaltung zu dem Heizelement erfasst; und
das Überspannungs-Erfassungselement die Spannung des Ladegenerators erfasst, die zunimmt und einen vorbestimmten Wert aufgrund einer Unterbrechung der Batterie der Energiequelle überschreitet.