DE112018002211T5

DE112018002211T5 - Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE112018002211T5
Application number: DE112018002211.0T
Authority: DE
Inventors: Tooru Matsumoto; Katsuhide Akimoto; Takahito Masuko; Keita TAKAGI; Tatsuhiro Ito; Yuki Sato; Ryo Teramoto; Takafumi Nishio
Original assignee: Mazda Motor Corp; Denso Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp; Denso Corp
Priority date: 2017-04-26
Filing date: 2018-03-15
Publication date: 2020-02-20
Also published as: JP2018185222A; US11384675B2; WO2018198568A1; JP6730957B2; CN110573871B; CN110573871A; US20200123959A1

Abstract

Der Steuerabschnitt (110) einer Steuervorrichtung (100) führt eine erste Steuerung zum Betreiben eines Spannungsanlegeabschnitts (F1, F2) aus, um einen Strom in einer ersten Richtung durch einen Gassensor (200) in einer ersten Periode (TM11) fließen zu lassen, und führt eine zweite Steuerung zum Betreiben des Spannungsanlegeabschnitts aus, um einen Strom in einer zweiten Richtung, entgegen der ersten Richtung, durch den Gassensor in einer zweiten Periode (TM12) fließen zu lassen. Die Steuervorrichtung ändert die Länge mindestens einer der ersten Periode und der zweiten Periode basierend auf einem Vergleich zwischen einem ersten Messwert, der der Absolutwert eines von einem Sweep-Messabschnitt während der Ausführung der ersten Steuerung gemessenen Wertes ist, und einem zweiten Messwert, der der Absolutwert eines von dem Sweep-Messabschnitt während der Ausführung der zweiten Steuerung gemessenen Wertes ist.

Description

[Querverweis auf ähnliche Anmeldungen]
Diese Anmeldung basiert auf der am 26. April 2017 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-086979, deren gesamte Offenbarung hierin durch Verweis aufgenommen ist, und beansprucht den Vorteil von deren Priorität.
[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für einen Gassensor, der eine Gaskonzentration misst.
[Stand der Technik]
Im Abgaskanal eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor ist ein Gassensor vorgesehen, um die Konzentration eines bestimmten Gases (z.B. Sauerstoff) zu messen, das im Abgas enthalten ist. Wie bei einem O2-Sensor oder einem A/F-Sensor weist ein Sensor zum Messen der Sauerstoffkonzentration eine Festoxidschicht auf, durch die Sauerstoffionen hindurchtreten können, und ist so konfiguriert, dass er die resultierende elektromagnetische Kraft entsprechend der Sauerstoffkonzentration in einem Detektionsraum variiert.
Um die Gaskonzentration durch den Gassensor genau zu messen, ist es notwendig, die Temperatur des Gassensors innerhalb eines Aktivierungstemperaturbereichs zu halten. Da dieser Aktivierungstemperaturbereich relativ eng ist, ist es schwierig, die Temperatur des Gassensors in diesem Bereich zu halten, indem man den Gassensor nur durch das Abgas erwärmt. Aus diesem Grund ist der Gassensor im Allgemeinen mit einer Heizung ausgestattet, und die Temperatur des Gassensors ist so eingestellt, dass er durch Einschalten der Heizung innerhalb des Aktivierungstemperaturbereichs gehalten wird.
Es wäre möglich, einen separaten Temperatursensor zur Messung der Temperatur des Gassensors vorzusehen, um die Temperatureinstellung wie oben beschrieben durchzuführen. Eine solche Konfiguration ist jedoch angesichts der gestiegenen Teilekosten unerwünscht. Die Temperatur des Gassensors wird daher durch Messung seiner Impedanz und unter Verwendung einer Korrelationsbeziehung zwischen der Temperatur des Gassensors und seiner Impedanz geschätzt.
So wird beispielsweise bei einer in PTL 1 beschriebenen Impedanzdetektionsvorrichtung für ein Sauerstoffsensorelement (d.h. einer Steuervorrichtung für einen Gassensor) eine Sweepspannung an den Gassensor angelegt, wobei der Gassensor in einem Zustand ist, in dem die Messung der Gaskonzentration durch den Gassensor vorübergehend unterbrochen wird. Die Impedanz des Gassensors wird dann berechnet, indem der Betrag der Spannungserhöhung am Gassensor durch den Betrag der Stromerhöhung dividiert wird. Nach der Berechnung der Impedanz des Gassensors wird die Messung der Gaskonzentration durch den Gassensor fortgesetzt.
[Liste der Entgegenhaltungen]
Patentliteratur
[PTL 1] JP-A-2004-177178
[Kurzfassung der Erfindung]
Bei der in PTL 1 beschriebenen Steuervorrichtung wird nach Anlegen der Sweepspannung an den Gassensor zur Berechnung der Impedanz die Sweepspannung auf Null zurückgesetzt und die Messung der Gaskonzentration neu gestartet. Durch das Anlegen der Sweepspannung sammelt sich jedoch eine Ladung im Gassensor an, die nach dem Zurücksetzen der Sweepspannung auf Null aus dem Gassensor entladen wird. Dadurch kann die elektromotorische Kraft, die den Messwert des Gassensors ausdrückt, durch die Auswirkungen einer solchen Entladung verändert werden. Das heißt, dass durch den Gassensor ein Wert der elektromotorischen Kraft erzeugt werden kann, der von der der Gaskonzentration entsprechenden elektromotorischen Kraft abweicht.
Um dieses Phänomen zu verhindern, wird eine Spannung, die in umgekehrter Richtung zur obigen Sweepspannung liegt (im Folgenden auch „Rückwärtswobbelspannung“ genannt), an den Gassensor angelegt, bevor die Sweepspannung auf Null gesetzt und die Messung der Gaskonzentration fortgesetzt wird. Durch Anlegen der Spannung in umgekehrter Richtung kann die Entladung der im Gassensor angesammelten Ladung gefördert und die oben beschriebenen Auswirkungen der gespeicherten Ladung auf die elektromotorische Kraft unterdrückt werden.
Vorzugsweise sollte der Absolutwert der umgekehrten Sweepspannung gleich dem Absolutwert der Sweepspannung gemacht werden, um die im Gassensor angesammelte Ladungsmenge bei Wiederaufnahme der Messung der Gaskonzentration so gering wie möglich zu halten. Darüber hinaus ist es vorzuziehen, dass die Länge der Periode bzw. der Zeitspanne, für die die umgekehrte Sweepspannung angelegt wird, mit der Länge der Periode bzw. Zeitspanne übereinstimmt, für die die Sweepspannung angelegt wird.
Bei einer Schaltung zum Anlegen einer Sweepspannung oder dergleichen an einen Gassensor können die Absolutwerte der Sweepspannung und der Rückwärtswobbelspannung jedoch aufgrund der Bauteiltoleranzen von Schaltungskomponenten und Temperaturschwankungen variieren. Daher ist es schwierig, den Absolutwert der umgekehrten Sweepspannung und den Absolutwert der Sweepspannung exakt aufeinander abzustimmen. Aus Sicht der Teilekosten ist es nicht praktikabel, die Teiletoleranzen streng zu kontrollieren oder separate Mittel zur Unterdrückung von Temperaturschwankungen vorzusehen, um die Absolutwerte der Rückwärtssweepspannung und der Durchlaufspannung exakt aufeinander abzustimmen.
Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Steuervorrichtung bereitzustellen, die die durch die Impedanzmessung verursachte Ladungsakkumulation in einem Gassensor unterdrückt und die es ermöglicht, eine Gaskonzentration durch den Gassensor genau zu messen.
Eine Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung dient zum Steuern eines Gassensors, der eine Gaskonzentration misst, und beinhaltet einen Spannungsanlegeabschnitt, der eine Spannung an den Gassensor zum Messen der Impedanz des Gassensors anlegt, einen Steuerabschnitt, der den Betrieb des Spannungsanlegeabschnitts steuert, und einen Sweep-Messabschnitt, der den Strom misst, der in dem Gassensor fließt, oder die an den Gassensor angelegte Spannung oder beides. Der Steuerabschnitt führt eine erste Steuerung in einer ersten Periode zum Betreiben des Spannungsanlegeabschnitts aus, so dass ein Strom in dem Gassensor in einer ersten Richtung fließt, und eine zweite Steuerung in einer zweiten Periode, die der ersten Periode folgt, zum Betreiben des Spannungsanlegeabschnitts, so dass ein Strom in dem Gassensor in einer zweiten Richtung fließt, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, und dieser ändert die Länge mindestens einer der ersten Periode und der zweiten Periode basierend auf einem Vergleich zwischen einem ersten Messwert und einem zweiten Messwert, wobei der erste Messwert der Absolutwert eines durch den Sweep-Messabschnitt während der Ausführung der ersten Steuerung gemessenen Wertes ist und wobei der zweite Messwert der Absolutwert eines durch den Sweep-Messabschnitt während der Ausführung der zweiten Steuerung gemessenen Wertes ist.
Mit einer Steuervorrichtung mit einer solchen Konfiguration wird, nachdem in der ersten Periode ein Strom durch den Gassensor in der ersten Richtung geleitet wurde, in der zweiten Periode ein Strom durch den Gassensor in der zweiten Richtung geleitet. Die Impedanzmessung wird in der ersten Periode durchgeführt, und die im Gassensor angesammelte Ladung wird in der zweiten Periode entfernt. Darüber hinaus wird bei der Steuervorrichtung die Länge mindestens einer der ersten Periode und der zweiten Periode basierend auf einem ersten Messwert und einem zweiten Messwert geändert, die durch den Sweep-Messabschnitt gemessen werden.
Selbst wenn sich der erste Messwert und der zweite Messwert aufgrund von Teileschwankungen usw. voneinander unterscheiden, da sich die Länge mindestens einer der ersten Periode und der zweiten Periode ändert, kann die im Gassensor angesammelte Ladung daher auf etwa Null gehalten werden, so dass verhindert wird, dass die elektromotorische Kraft aufgrund der angesammelten Ladung nach der Impedanzmessung schwankt und somit die Gaskonzentration durch den Gassensor genau gemessen werden kann.
Die vorliegende Offenbarung stellt eine Steuervorrichtung dar, die eine durch die Durchführung einer Impedanzmessung verursachte Ladungsakkumulation in einem Gassensor unterdrückt und eine genaue Messung der Gaskonzentration durch den Gassensor ermöglicht.
Figurenliste
Es zeigt/es zeigen:

1 ist ein konzeptionelles Diagramm, das die Konfiguration eines Gassensors und einer Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt;
2 ist ein Diagramm, das die zeitliche Variation eines Sweepstroms zeigt, der im Gassensor fließt, wenn eine Impedanzmessung durchgeführt wird;
3 ist ein Diagramm, das die zeitliche Variation eines Sweepstroms zeigt, der im Gassensor fließt, wenn eine Impedanzmessung durchgeführt wird;
4 ist ein Diagramm, das die zeitliche Variation eines Sweepstroms zeigt, der im Gassensor fließt, wenn eine Impedanzmessung durchgeführt wird;
5 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Timings, bei dem die Länge einer zweiten Periode usw. geändert wird;
6 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Verfahrens zur Anpassung der Länge der zweiten Periode etc.;
7 ist ein Flussdiagramm der Verarbeitung, das von der Steuervorrichtung von 1 ausgeführt wird;
8 ist ein Flussdiagramm der Verarbeitung, das von der Steuervorrichtung von 1 ausgeführt wird;
9 ist ein Flussdiagramm der Verarbeitung, das von der Steuervorrichtung der 1 ausgeführt wird;
10 ist ein Flussdiagramm der Verarbeitung, das von der Steuervorrichtung von 1 ausgeführt wird;
11 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang der Differenz zwischen dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert und einer Änderung der elektromotorischen Kraft des Gassensors darstellt;
12 ist ein Flussdiagramm der Verarbeitung, das von einer Steuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform ausgeführt wird;
13 ist ein Flussdiagramm der Verarbeitung, das von einer Steuervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform ausgeführt wird;
14 ist ein Flussdiagramm der Verarbeitung, das von einer Steuervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform ausgeführt wird;
15 ist ein Flussdiagramm der Verarbeitung, das von einer Steuervorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform ausgeführt wird;
16 ist ein Flussdiagramm der Verarbeitung, das von einer Steuervorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform ausgeführt wird;
17 ist ein Diagramm, das die zeitliche Variation eines im Gassensor fließenden Sweepstroms zeigt, wenn die Impedanzmessung von einer Steuervorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform durchgeführt wird;
18 ist ein Diagramm, das die zeitliche Variation eines im Gassensor fließenden Sweepstroms zeigt, wenn die Impedanzmessung von einer Steuervorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform durchgeführt wird;
19 ist ein Flussdiagramm der Verarbeitung, das von einer Steuervorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform ausgeführt wird;
20 ist ein Flussdiagramm der Verarbeitung, das von einer Steuervorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform ausgeführt wird;
21 ist ein Flussdiagramm der Verarbeitung, das von einer Steuervorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform ausgeführt wird;
22 ist ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen der Temperatur und der Impedanz eines Gassensors darstellt;
23 ist ein Diagramm, das die zeitliche Variation eines im Gassensor fließenden Sweepstroms zeigt, wenn die Impedanzmessung von einer Steuervorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel durchgeführt wird; und
24 ist ein Diagramm, das die zeitliche Variation der elektromotorischen Kraft eines Gassensors zeigt, wenn die Impedanzmessung von einer Steuervorrichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel durchgeführt wird.

[Beschreibung der Ausführungsformen]
Die Ausführungsformen werden im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Zum besseren Verständnis werden in den Zeichnungen die in den jeweiligen Zeichnungen identischen Bestandteile so weit wie möglich mit den gleichen Referenznummern in den Zeichnungen gekennzeichnet und doppelte Beschreibungen weggelassen.
Die jeweiligen Konfigurationen einer Steuervorrichtung 100 und eines Gassensors 200 gemäß der ersten Ausführungsform werden mit Bezug auf 1 beschrieben. Der Gassensor 200 ist in einem Abgaskanal (nicht dargestellt) eines Fahrzeugs vorgesehen und ist ein O2-Sensor zum Messen der Sauerstoffkonzentration des durch den Abgaskanal strömenden Abgases. Die Steuervorrichtung 100 ist eine Vorrichtung zum Messen einer Gaskonzentration mittels des Gassensors 200 durch Anlegen einer Spannung an den Gassensor 200.
Zunächst wird die Konfiguration des Gassensors 200 beschrieben. Der Gassensor 200 weist eine aus teilstabilisiertem Zirkonoxid gebildete Festoxidschicht und ein Paar Elektrodenschichten auf, die auf gegenüberliegenden Seiten der Festoxidschicht ausgebildet sind (beide nicht dargestellt). Das durch den Abgaskanal strömende Abgas wird einer der Elektrodenschichten zugeführt. Atmosphärische Luft wird in die andere Elektrodenschicht geleitet. Im Gassensor 200 durchlaufen Sauerstoffionen die Festoxidschichten entsprechend der Differenz zwischen der Sauerstoffkonzentration des Abgases und der Sauerstoffkonzentration der Atmosphäre. Eine elektromotorische Kraft mit einer Größe, die der Sauerstoffkonzentration des Abgases entspricht, wird dabei durch den Gassensor 200 erzeugt.
1 zeigt eine Ersatzschaltung des Gassensors 200, der wie vorstehend beschrieben konfiguriert ist. Die Widerstände R21 und R22 drücken die jeweiligen Widerstandskomponenten der Schichten des Gassensors 200 aus. Die Kondensatoren C21 und C22 drücken die Kapazitätskomponenten der Schichten des Gassensors 200 aus. Die Stromquelle V20 drückt die Erzeugungsquelle der elektromotorischen Kraft des Gassensors 200 konzeptionell aus, d.h. die elektromotorische Kraft mit einer Größe, die der Sauerstoffkonzentration des Abgases entspricht. Die elektromotorische Kraft beträgt etwa 1 V, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases reicher ist als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, und etwa 0 V, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases geringer ist als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis. In einem Bereich, in dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nahe dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis liegt, ändert sich die oben genannte elektromotorische Kraft schnell zwischen 1 V und 0 V.
Die elektromotorische Kraft des Gassensors 200 wird an die Steuervorrichtung 100 als Potentialdifferenz zwischen dem Ende P21 auf der einen Seite des Gassensors 200 und dem Ende P22 auf der anderen Seite ausgegeben. Das Ende P21 ist mit der Klemme T1 der Steuervorrichtung 100 verbunden. Das Ende P22 ist mit einer Klemme T2 der Steuervorrichtung 100 verbunden.
Um die Sauerstoffkonzentration durch den Gassensor 200 genau zu messen, ist es notwendig, die Temperatur des Gassensors 200 (insbesondere die Temperatur der Festoxidschicht) innerhalb eines Aktivierungstemperaturbereichs zu halten. Da dieser Aktivierungstemperaturbereich relativ eng ist, ist es schwierig, die Temperatur des Gassensors 200 nur durch Erwärmung des Gassensors 200 durch das Abgas innerhalb des Aktivierungstemperaturbereichs zu halten. Daher ist eine Heizung HT zur Beheizung des Gassensors 200 vorgesehen. Die Temperatur des Gassensors 200 wird so eingestellt, dass sie innerhalb des oben genannten Aktivierungstemperaturbereichs liegt, indem die Größe eines Stroms, der der Heizung HT zugeführt wird, gesteuert wird.
Damit die Steuervorrichtung 100 eine Temperaturregelung wie vorstehend beschrieben durchführen kann, ist es für die Steuervorrichtung 100 notwendig, die Temperatur des Gassensors 200 zu bestimmen. Ein Temperatursensor kann separat vorgesehen werden, um die Temperatur des Gassensors 200 zu messen. Eine solche Konfiguration ist jedoch unter dem Aspekt der Erhöhung der Teilekosten unerwünscht.
Aus diesem Grund misst die Steuervorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform periodisch die Impedanz des Gassensors 200 (insbesondere die Impedanz der Festoxidschicht) und schätzt die Temperatur des Gassensors 200 basierend auf der Impedanz. Ein Widerstand Z20, der in der Ersatzschaltung von 1 dargestellt ist, drückt die Impedanz des Gassensors 200 aus.
22 zeigt den Zusammenhang zwischen der Temperatur des Gassensors 200 und der Impedanz. Wie im Diagramm dargestellt, je höher die Temperatur des Gassensors 200, desto kleiner ist die Impedanz des Gassensors 200, die dazu neigt, zu werden. Die in 22 dargestellte Korrespondenzbeziehung wird vorher gemessen und in einer Speichervorrichtung (nicht dargestellt) der Steuervorrichtung 100 gespeichert. Die Steuervorrichtung 100 schätzt die Temperatur des Gassensors 200 basierend auf seiner Impedanz und der in 22 dargestellten Korrespondenzbeziehung, wobei die Impedanz des Gassensors 200 nach einem im Folgenden beschriebenen Verfahren gemessen wird. Die Steuervorrichtung 100 passt das Tastverhältnis der an die Heizung HT angelegten Spannung basierend auf der geschätzten Temperatur des Gassensors 200 an.
Die Konfiguration der Steuervorrichtung 100 wird im Folgenden beschrieben, wobei weiterhin auf 1 verwiesen wird. Die Steuervorrichtung 100 ist mit den Stromversorgungsleitungen PL1 und PL2 versehen. Die Stromversorgungsleitung PL1 ist eine Konstantspannungsquelle zum Anlegen einer vorgegebenen Menge an positivem Polaritätsversatz an das Ende P22 des Gassensors 200 in Bezug auf das Erdpotenzial. Die Stromversorgungsleitung PL2 ist eine Konstantspannungsquelle zur Versorgung des Operationsverstärkers OP mit Betriebsleistung.
Ein Widerstand R11 und der Widerstand R12 sind in Reihe zwischen der Versorgungsleitung PL1 und der Erdleitung geschaltet. Ein Punkt P11 zwischen dem Widerstand R11 und dem Widerstand R12 ist mit dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers OP verbunden.
Der Ausgang des Operationsverstärkers OP ist über einen Widerstand R13 und die Klemme T2 mit dem Ende P22 des Gassensors 200 verbunden. Zwischen der Erdleitung und einer Zwischenposition auf der Leitung, die sich vom Ausgang des Operationsverstärkers OP erstreckt, ist ein Kondensator C11 geschaltet.
Die vom Ausgang des Operationsverstärkers OP ausgehende Leitung ist an einer Zwischenposition verzweigt, wobei eine Abzweigleitung mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers OP verbunden ist. Infolgedessen wird bei der Messung der Sauerstoffkonzentration durch den Gassensor 200 das Potential des Endes P22 des Gassensors 200 auf dem gleichen Potential wie das des Punktes P11 (2 V, mit der vorliegenden Ausführungsform) gehalten. Das Potential des Endes P21 des Gassensors 200 ergibt sich aus der Addition der elektromotorischen Kraft des Gassensors 200 zum Potential des Endes P22. Somit ändert der Gassensor 200 das Potential des Endes P22 entsprechend der Sauerstoffkonzentration. Das Potential des Endes P22 ändert sich zwischen ca. 2 V und 3 V, abhängig von der Sauerstoffkonzentration des Abgases.
Die Steuervorrichtung 100 ist zusätzlich zu den Versorgungsleitungen PL1 und PL2 mit einer Versorgungsleitung PL3 versehen. Die Stromversorgungsleitung PL3 ist eine Konstantspannungsquelle, die zum Anlegen einer im Folgenden beschriebenen Sweepspannung an den Gassensor 200 bei der Messung seiner Impedanz vorgesehen ist. Ein Widerstand R14, ein Schaltelement F1, ein Schaltelement F2 und ein Widerstand R15 sind in dieser Reihenfolge zwischen der Versorgungsleitung PL3 und der Erdleitung in Reihe geschaltet.
Die Schaltelemente F1 und F2 sind beide Feldeffekttransistoren (FETs). Die Schaltungen der Schaltelemente F1 und F2 werden einzeln durch einen Betriebssteuerabschnitt (nachfolgend „Steuerabschnitt“ genannt) 110, nachfolgend beschrieben, gesteuert.
Ein Punkt P14 zwischen dem Schaltelement F1 und dem Schaltelement F2 ist über die Klemme T1 mit dem Ende P21 des Gassensors 200 verbunden. Ein Widerstand R16 und ein Kondensator C12 sind parallel zwischen einer Erdleitung und einer Zwischenposition auf der Leitung, die den Punkt P14 mit der Klemme T1 verbindet, geschaltet.
Wenn die Messung der Sauerstoffkonzentration durch den Gassensor 200 durchgeführt wird, sind die beiden Schaltelemente F1 und F2 im geöffneten Zustand. Das Potential an der Stelle P14 ist somit gleich dem Potential am Ende P22 plus der elektromotorischen Kraft des Gassensors 200 und wird von der Versorgungsleitung PL3 nicht beeinflusst.
Wie nachfolgend beschrieben, wird bei der Messung der Impedanz des Gassensors 200 das Öffnen und Schließen des Schaltelements F1 in einem vorgegebenen Tastverhältnis gesteuert, während das Schaltelement F2 geöffnet bleibt. Dadurch wird dem Gassensor 200 eine Spannung in einer Richtung vom Ende P21 zum Ende P22 zugeführt (im Folgenden auch als „erste Richtung“ bezeichnet).
Unmittelbar nach der Messung der Impedanz des Gassensors 200 wird das Schaltelement F1 in den geöffneten Zustand zurückgeführt und das Schaltelement F2 mit einem vorgegebenen Tastverhältnis geöffnet und geschlossen. Dadurch wird dem Gassensor 200 eine Spannung in einer Richtung vom Ende P22 zum Ende P21 zugeführt (im Folgenden auch als „zweite Richtung“ bezeichnet).
Die Schaltelemente F1 und F2, die den obigen Vorgang ausführen, können als Teile betrachtet werden, die eine Spannung an den Gassensor 200 anlegen, um dessen Impedanz zu messen. Solche Schaltelemente F1 und F2 entsprechen in der vorliegenden Ausführungsform einem „Spannungsanlegegerät“.
Die Steuervorrichtung 100 beinhaltet ferner einen Steuerabschnitt 110, einen Messabschnitt 120, einen Heizungssteuerabschnitt 130 und einen Maskeneinstellabschnitt 140. Jede davon ist als einzelner IC konfiguriert. Die spezifischen Konfigurationen des Steuerabschnitts 110 usw. sind jedoch nicht auf die oben beschriebenen beschränkt. So können beispielsweise der Steuerabschnitt 110, der Messabschnitt 120 und der Heizungssteuerabschnitt 130 als ein einziger IC konfiguriert werden. Darüber hinaus kann jeder der Steuerabschnitte 110 usw. als eine Kombination aus einer Vielzahl von ICs anstelle eines einzelnen ICs konfiguriert werden.
Der Steuerabschnitt 110 überträgt Steuersignale an jedes der Schaltelemente F1 und F2, die Spannungsanlegeeinheiten sind, um so deren Öffnungs-/Schließvorgang individuell zu steuern.
Der Messabschnitt 120 misst den Strom, der zum Gassensor 200 fließt, die Spannung, die an den Gassensor 200 angelegt wird, usw. Wie in 1 dargestellt, empfängt der Messabschnitt 120 das an dem Punkt P12, zwischen dem Widerstand R13 und dem Operationsverstärker OP auftretende Potential und das an dem Punkt P13, zwischen dem Widerstand R13 und dem Ende P22 auftretende Potential. Der Messabschnitt 120 kann die Größe des durch den Widerstand R13 fließenden Stroms, d.h. des durch den Gassensor 200 fließenden Stroms, basierend auf der Potentialdifferenz zwischen den Punkten P12 und P13 messen (berechnen).
Der Messabschnitt 120 empfängt auch das an der Stelle P15 zwischen dem Punkt P14 und dem Ende P21 auftretende Potential. Der Messabschnitt 120 kann die Potentialdifferenz zwischen den Enden P21 und P22 des Gassensors 200 basierend auf der Potentialdifferenz zwischen den Punkten P15 und P13 messen.
Wenn die beiden Schaltelemente F1 und F2 offen sind und die Messung der Sauerstoffkonzentration durch den Gassensor 200 durchgeführt wird, ist die Potentialdifferenz zwischen dem Punkt P15 und dem Punkt P13 gleich der elektromotorischen Kraft des Gassensors 200. Der Messabschnitt 120 kann den aktuellen Wert der Sauerstoffkonzentration im Abgas basierend auf der elektromotorischen Kraft des Gassensors 200 berechnen.
Wie im Folgenden beschrieben, hat der Messabschnitt 120 eine Funktion zum Berechnen der Impedanz des Gassensors 200 basierend auf dem Betrag der Änderung der an den Gassensor 200 angelegten Spannung (die Potentialdifferenz zwischen den Punkten P15 und P13) und dem Betrag der Änderung des durch den Gassensor 200 fließenden Stroms.
Der Messabschnitt 120 beinhaltet einen Sensortemperaturschätzabschnitt 121 als Funktionssteuerblock. Der Sensortemperaturschätzabschnitt 121 ist ein Teil, der die aktuelle Temperatur des Gassensors 200 basierend auf der Impedanz des Gassensors 200 und der in 22 dargestellten Korrespondenzbeziehung schätzt.
Zusätzlich zu den Potentialen des Punktes P12 etc., wie vorstehend beschrieben, empfängt der Messabschnitt 120 auch den Messwert eines Temperatursensors 150. Der Temperatursensor 150 ist zum Messen der Temperatur der Steuervorrichtung 100 während des Betriebs vorgesehen und entspricht einem „Temperaturmessabschnitt“ in der vorliegenden Ausführungsform. In der Steuervorrichtung 100 befindet sich der Ort, an dem die Temperatur durch den Temperatursensor 150 gemessen wird, vorzugsweise in der Nähe des Widerstands R14 oder des Widerstands R15.
Der Heizungssteuerabschnitt 130 versorgt die Heizung HT des Gassensors 200 mit Strom. Der Heizungssteuerabschnitt 130 stellt das Tastverhältnis der an die Heizung HT angelegten Spannung so ein, dass die durch den Sensortemperaturschätzabschnitt 121 geschätzte Temperatur des Gassensors 200 (d.h. die Temperatur, die aufgrund der Impedanz des Gassensors 200 geschätzt wird) innerhalb des Aktivierungstemperaturbereichs gehalten wird.
Der Maskeneinstellabschnitt 140 legt eine Maskenperiode TM10 fest. Die Maskenperiode TM10 wird im Folgenden beschrieben.
Ein Überblick über die Verarbeitung, die von der Steuervorrichtung 100 zum Messen der Impedanz des Gassensors 200 durchgeführt wird, wird in Bezug auf 2 beschrieben. Wie vorstehend beschrieben, wird bei der Impedanzmessung eine Spannung an den Gassensor 200 in der ersten Richtung angelegt, wodurch ein Strom in dem Gassensor 200 fließt. In der folgenden Beschreibung wird die an den Gassensor 200 angelegte Spannung auch als „Sweepspannung“ und der durch den Gassensor 200 fließende Strom auch als „Sweepstrom“ bezeichnet. Darüber hinaus wird in Bezug auf positive und negative Werte einer Sweepspannung und eines Sweepstroms die erste Richtung als positiv und die zweite Richtung als negativ bezeichnet, entweder für die Sweepspannung oder für einen Sweepstrom. 2 zeigt die zeitliche Variation des Sweepstroms (tatsächlich der durch den Widerstand R13 fließende Strom), gemessen durch den Messabschnitt 120.
Während die Impedanz des Gassensors 200 gemessen wird, kann die Messung der Sauerstoffkonzentration durch den Gassensor 200 nicht durchgeführt werden. Die Steuervorrichtung 100 setzt daher eine Maskenperiode TM10, als eine Periode, in der die Messung der Sauerstoffkonzentration vorübergehend verhindert wird, und misst die Impedanz während der Maskenperiode TM10. Im Beispiel von 2 wird die Periode vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t40 als Maskenperiode TM10 eingestellt. Die Einstellung der Maskenperiode TM10 erfolgt über den Maskeneinstellabschnitt 140.
Nach Ablauf der Maskenperiode TM10 wird die Messung der Sauerstoffkonzentration durch den Gassensor 200 fortgesetzt. Im Folgenden wird eine Periode, in der die Messung der Sauerstoffkonzentration durch den Gassensor 200 durchgeführt wird, d.h. eine andere Periode als eine Maskenperiode TM10, auch als „Konzentrationsmessperiode TM20“ bezeichnet.
Die Einstellung der Maskenperiode TM10 und die Messung der Impedanz in der Maskenperiode TM10 werden nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit wiederholt. Somit werden die Maskenperiode TM10 und die Konzentrationsmessperiode TM20 abwechselnd wiederholt.
Zum Zeitpunkt 110 unmittelbar nach Beginn der Maskenperiode TM10 beginnt der Steuerabschnitt 110, das Schaltelement F1 in einem vorgegebenen Tastverhältnis zu öffnen/schließen, während er das Schaltelement F2 offen hält. Dabei wird dem Gassensor 200 in der ersten Richtung, vom Ende P21 zum Ende P22, eine Sweepspannung zugeführt. Das obige Tastverhältnis ist so voreingestellt, dass die Größe des durch den Gassensor 200 fließenden Sweepstroms einem vorgegebenen Sollwert (110) entspricht. So ist im Beispiel von 2 die Größe des Sweepstroms nach dem Zeitpunkt t10 I10. Der Zustand, in dem eine Sweepspannung in der ersten Richtung an den Gassensor 200 angelegt wird, wird für eine vorbestimmte erste Periode TM11 fortgesetzt.
Die Steuerung des Anlegens der Sweepspannung an den Gassensor 200 in der ersten Periode TM11 kann als Steuerung des Betriebs des Schaltelements F1 betrachtet werden, das eine Spannungsanlegevorrichtung ist, so dass ein Strom in dem Gassensor 200 in der ersten Richtung fließt. Diese Kontrolle wird im Folgenden auch als „erste Kontrolle“ bezeichnet.
In der ersten Periode TM11 berechnet der Messabschnitt 120 die Impedanz des Gassensors 200, indem er den Betrag der Erhöhung der Sweepspannung durch den Betrag der Erhöhung des Sweepstroms dividiert. Der Betrag der Erhöhung der Sweepspannung und der Betrag der Erhöhung des Sweepstroms werden beide durch den Messabschnitt 120 gemessen.
Es kann davon ausgegangen werden, dass die Messung der Sauerstoffkonzentration durch den Gassensor 200 unmittelbar nach Abschluss der Impedanzberechnung und Beendigung der ersten Periode TM11 wieder aufgenommen werden kann. Im Gassensor 200 am Ende der ersten Periode TM11 ist jedoch durch Anlegen der Sweepspannung eine Ladung angesammelt (d.h. geladen) worden. Nachdem also die erste Periode TM11 beendet ist und die Sweepspannung auf 0 zurückgesetzt wurde, wird die Ladung vom Gassensor 200 für eine relativ lange Zeit entladen. Infolgedessen kann sich die den Messwert des Gassensors 200 anzeigende elektromotorische Kraft durch die Auswirkungen der Entladung, wie vorstehend beschrieben, vorübergehend ändern. Somit kann aus dem Gassensor 200 eine andere elektromotorische Kraft als die der Gaskonzentration entsprechende elektromotorische Kraft erzeugt werden.
So wird bei der Steuervorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform nach dem Zeitpunkt t20, wenn die erste Periode TM11 endet, das Schaltelement F1 in den geöffneten Zustand zurückgeführt und das Schaltelement F2 beginnt, sich bei einem vorgegebenen Tastverhältnis zu öffnen / zu schließen. Dadurch wird die Sweepspannung an den Gassensor 200 in der zweiten Richtung, vom Ende P22 zum Ende P21, angelegt. Die Entladung der Ladung aus dem Gassensor 200 wird dadurch gefördert.
Das obige Tastverhältnis wird vorher so eingestellt, dass die Größe des durch den Gassensor 200 fließenden Sweepstroms einem vorgegebenen Sollwert (-I10) entspricht. So ist am Beispiel von 2 die Größe des Sweepstroms nach dem Zeitpunkt t20 -I10. Der Zustand, in dem die Sweepspannung an den Gassensor 200 in der zweiten Richtung angelegt wird, wird für eine vorbestimmte zweite Periode TM12 fortgesetzt. Im Beispiel von 2 ist die Periode von Zeitpunkt t20 bis Zeitpunkt t30 die zweite Periode TM12. Der Maskeneinstellabschnitt 140 legt die Maskenperiode TM10 fest, in der die Messung der Gaskonzentration vorübergehend verboten ist, als eine Periode, die sowohl die erste Periode TM11 als auch die zweite Periode TM12 umfasst.
In der zweiten Periode TM12 steuert die Steuerung zum Anlegen der Sweepspannung an den Gassensor 200 den Betrieb des Schaltelements F2, das eine Spannungsanlegevorrichtung ist, so dass ein Strom im Gassensor 200 in der zweiten Richtung entgegen der ersten Richtung fließt. Diese Kontrolle wird im Folgenden auch als „zweite Kontrolle“ bezeichnet.
Der Absolutwert des Sollwerts (110) des durch den Gassensor 200 fließenden Sweepstroms in der ersten Steuerung und der Absolutwert des Sollwerts (-110) des durch den Gassensor 200 fließenden Sweepstroms in der zweiten Steuerung sind gleichwertig. Das heißt, das Tastverhältnis während des Schaltvorgangs der Schaltelemente F1 und F2 ist so voreingestellt, dass der Absolutwert des Sweepstroms in der ersten Steuerung und der Absolutwert des Sweepstroms in der zweiten Steuerung gleich werden.
Darüber hinaus sind die Länge der ersten Periode TM11, in der die erste Steuerung durchgeführt wird, und die Länge der zweiten Periode TM12, in der die zweite Steuerung durchgeführt wird, im Wesentlichen identisch. Infolgedessen stimmen die im Gassensor 200 in der ersten Periode TM11 angesammelte Ladungsmenge und die vom Gassensor 200 in der zweiten Periode TM12 abgegebene Ladungsmenge im Wesentlichen überein. Somit hat die Ladung zu dem Zeitpunkt, zu dem die Messung der Sauerstoffkonzentration durch den Gassensor 200 neu gestartet wird (Zeitpunkt t40), nahezu keinen Einfluss auf die elektromotorische Kraft des Gassensors 200.
Die Maskenperiode TM10, in der die Sweepspannung wie oben beschrieben angelegt wird, wird wie zuvor beschrieben wiederholt eingestellt. So wird mit der Steuervorrichtung 100 das Anlegen der Sweepspannung durch das Schaltelement F1 o.ä. (Spannungsanlegevorrichtung) und das Messen des Sweepstroms durch den Messabschnitt 120 wiederholt durchgeführt.
Weicht der Widerstand des Widerstandes R14 jedoch vom Sollwert ab, z.B. durch Bauteiltoleranz oder Temperaturschwankungen, kann der Wert des Sweepstroms in der ersten Periode TM11 vom Sollwert 110 abweichen. Ebenso kann der Wert des Sweepstroms in der zweiten Periode TM12 vom Sollwert -110 abweichen.
23 zeigt ein Beispiel für die zeitliche Variation des Sweepstroms, bei der das Anlegen der Sweepspannung an den Gassensor 200 durch eine Steuervorrichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel erfolgt. Im Beispiel von 23 hat der Wert des Sweepstroms in der ersten Periode TM11 einen Wert (I11) erreicht, der aufgrund des Einflusses von Komponentenschwankungen höher als der Sollwert (110) ist. Andererseits entspricht der Wert des Sweepstroms in der ersten Periode TM11 dem Sollwert -I10. Darüber hinaus sind im Beispiel von 23 die Länge der ersten Periode TM11 und die Länge der zweiten Periode TM12 gleich.
Wenn die Sweepspannung wie in 23 dargestellt angelegt wird, ist die im Gassensor 200 in der ersten Periode TM11 angesammelte Ladungsmenge größer als die vom Gassensor 200 in der zweiten Periode TM 12 abgegebene Ladungsmenge. Somit wird zum Zeitpunkt t40, wenn die Konzentrationsmessperiode TM20 beginnt und die Messung der Gaskonzentration gestartet wird, die elektromotorische Kraft des Gassensors 200 durch den Einfluss der Restladung auf die positive Seite verschoben und unterscheidet sich damit von der elektromotorischen Kraft, die der Sauerstoffkonzentration entspricht.
Darüber hinaus nimmt bei wiederholter Ausführung des Anlegens der in 23 dargestellten Sweepspannung die im Gassensor 200 angesammelte Ladungsmenge allmählich zu, und wie in 24 dargestellt, nimmt auch die elektromotorische Kraft des Gassensors 200 allmählich zu. So erhöht sich im Laufe der Zeit die Differenz zwischen der tatsächlich gemessenen elektromotorischen Kraft des Gassensors 200 und der der Sauerstoffkonzentration entsprechenden elektromotorischen Kraft (0 V im Beispiel von 24).
Um eine solche Abweichung der elektromotorischen Kraft zu verhindern, ändert die Steuervorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform die Länge von mindestens einer der ersten Perioden TM11 und TM12. Ein konkretes Beispiel dafür wird in 3 beschrieben.
Wie in 2 oben beschrieben, zeigt 3, (A) die zeitliche Variation des Sweepstroms für den Fall, dass die jeweiligen Sollwerte (110 und -I10) des Sweepstroms in der ersten Periode TM11 und in der zweiten Periode TM12 übereinstimmen.
Zum Zeitpunkt t191 misst die Steuervorrichtung 100 den Wert des Sweepstroms, der in der ersten Periode TM11, in der die erste Steuerung durchgeführt wird, tatsächlich durch den Gassensor 200 fließt, wobei die Messung mittels des Messabschnitts 120 erfolgt. Der Zeitpunkt t191 ist vorgegeben als der Zeitpunkt, zu dem eine vorgeschriebene Periode (die kürzer ist als die erste Periode TM11) ab dem Zeitpunkt t10, zu dem die erste Periode TM11 begonnen hat, verstrichen ist. Der Absolutwert des vom Messabschnitt 120 in der ersten Periode TM11 gemessenen Sweepstroms wird im Folgenden auch als „erster Messwert“ bezeichnet.
Zum Zeitpunkt t291 misst die Steuervorrichtung 100 den Wert des Sweepstroms, der in der zweiten Periode TM12, in der die zweite Steuerung durchgeführt wird, tatsächlich durch den Gassensor 200 fließt, wobei die Messung mittels des Messabschnitts 120 erfolgt. Der Zeitpunkt t291 ist vorgegeben als der Zeitpunkt, zu dem eine vorgeschriebene Periode (die kürzer als die zweite Periode TM12 ist) ab dem Zeitpunkt t20 verstrichen ist, zu dem die zweite erste Periode TM12 begonnen hat. Der Absolutwert des vom Messabschnitt 120 in der zweiten Periode TM12 gemessenen Sweepstroms wird im Folgenden auch als „zweiter Messwert“ bezeichnet.
Ähnlich wie das vorstehend beschriebene Beispiel von 23 zeigt 3, (B) die Variation des Sweepstroms mit der Zeit für den Fall, dass der Wert des Sweepstroms in der ersten Periode TM11 zu 111 wird, der höher als der Sollwert 110 ist. Im Beispiel von (B) in 3 ist der erste Messwert (111) größer als der zweite Messwert (110).
Wenn der erste Messwert größer als der zweite Messwert ist, ändert der Steuerabschnitt 110 der Steuervorrichtung 100 die Länge der zweiten Periode TM12 so, dass sie länger wird als im Falle von (A) in 3. Im Beispiel von (B) in 3 wird der Zeitpunkt, zu dem die zweite Periode TM 12 endet, auf den Zeitpunkt t31 geändert, der später als der Zeitpunkt t30 liegt. Infolgedessen ist die zweite Periode TM12 in (B) von 3 länger als die erste Periode TM11 in (B) von 3.
Im Beispiel von 3 gibt es nach Erreichen der ersten Periode TM11 keine Änderung zwischen (A) und (B) in 3 in dem Zeitpunkt, zu dem die Messung (Erfassung des ersten Messwertes) durch den Messabschnitt 120 durchgeführt wird, d.h. es gibt keine Änderung der Länge der Periode vom Zeitpunkt t10 bis zum Zeitpunkt t191. Darüber hinaus gibt es nach Erreichen der zweiten Periode TM12 keine Änderung zwischen (A) und (B) in 3 in dem Zeitpunkt, zu dem die Messung (Erfassung des zweiten Messwertes) durch den Messabschnitt 120 durchgeführt wird, d.h. es gibt keine Änderung der Länge der Periode vom Zeitpunkt t20 bis zum Zeitpunkt t291.
Darüber hinaus wird in (B) von 3 die Maskenperiode TM10 zusammen mit der Verlängerung der zweiten Periode TM12 ebenfalls verlängert. Insbesondere wird der Zeitpunkt, zu dem die Maskenperiode TM10 endet, von Zeitpunkt t40 auf Zeitpunkt t45 geändert. Durch eine solche Verarbeitung kann der Maskeneinstellabschnitt 140 verhindern, dass die Messung der Gaskonzentration vor dem Zeitpunkt beginnt, zu dem die zweite Periode TM12 endet.
In (B) von 3, wenn die zweite Periode TM12 länger wird, steigt die Menge der vom Gassensor 200 in der zweiten Periode TM12 freigesetzten Ladung. Somit steigt nicht nur die im Gassensor 200 in der ersten Periode TM11 angesammelte Ladung, sondern auch die vom Gassensor 200 in der zweiten Periode TM12 abgegebene Ladung. Somit kann die im Gassensor 200 zu dem Zeitpunkt (Zeitpunkt t45), zu dem die Messung der Gaskonzentration neu gestartet wird, angesammelte Ladungsmenge kleiner gehalten werden als im Falle des in 23 dargestellten Beispiels. Da die Ladungsakkumulation auf dem Gassensor 200 in der Maskenperiode TM10 unterdrückt wird, kann die Gaskonzentration mit dem Gassensor 200 genau gemessen werden.
Darüber hinaus wird in dem Fall, in dem der zweite Messwert kleiner als 110 wird und dadurch auch der erste Messwert größer als der zweite Messwert wird, die zweite Periode TM12 auf länger geändert. Auch in diesem Fall wird die Ladungsansammlung auf dem Gassensor 200 wie oben beschrieben unterdrückt.
Im Gegensatz dazu wird ein Beispiel, in dem der erste Messwert kleiner wird als der zweite Messwert, anhand von 4 beschrieben. In 4 zeigt (A) die zeitliche Variation des Sweepstroms, wie in 2 oben beschrieben, für den Fall, dass die Werte des Sweepstroms in der ersten Periode TM11 und in der zweiten Periode TM12 jeweils mit den Sollwerten (110 und -I10) übereinstimmen.
In 4 zeigt (B) die Variation des Sweepstroms mit der Zeit, zu der der Wert des Sweepstroms in der ersten Periode TM11 zu 109 wird, was kleiner als der Sollwert 110 ist. Im Beispiel von (B) in 4 ist der erste Messwert (109) kleiner als der zweite Messwert (110).
Wenn der erste Messwert kleiner als der zweite Messwert ist, ändert der Steuerabschnitt 110 der Steuervorrichtung 100 die Länge der ersten Periode TM11 so, dass sie länger wird als im Falle von (A) in 4. Im Beispiel von (B) in 4 wird die Zeit, zu der die erste Periode TM11 endet (die auch die Startzeit der zweiten Periode TM12 ist), auf den Zeitpunkt t21 geändert, der auf t20 folgt.
Darüber hinaus wird demnach der Zeitpunkt, zu dem die zweite Periode TM12 endet, von Zeitpunkt t30 auf Zeitpunkt t32 geändert. Somit ist die Länge der zweiten Periode TM12 in (B) von 4 gleich der Länge der zweiten Periode TM12 in (A) von 4.
Infolge der Durchführung der obigen Änderung ist die erste Periode TM11 in (B) von 4 länger als die zweite Periode TM12 in (B) von 4.
In (B) von 4 wird der Zeitpunkt, zu dem die Messung durch den Messabschnitt 120 (Erfassung des zweiten Messwertes) in der zweiten Periode TM12 durchgeführt wird, von Zeitpunkt t291 auf Zeitpunkt t292 geändert. Die Länge der Periode vom Zeitpunkt t21 bis zum Zeitpunkt t292 ist jedoch gleich der Länge der Periode vom Zeitpunkt t20 bis zum Zeitpunkt t291 in (A) von 4.
Aus diesem Grund wird auch im Beispiel von 4 der Zeitpunkt, zu dem die Messung (Erfassung des zweiten Messwertes) durch den Messabschnitt 120 nach der zweiten Periode TM12 durchgeführt wird, nicht zwischen 4(A) und 4(B) geändert. Darüber hinaus wird der Zeitpunkt, zu dem die Messung (Erfassung des ersten Messwertes) durch den Messabschnitt 120 nach der ersten Periode TM11 durchgeführt wird, in 4 nicht zwischen (A) und (B) geändert.
Darüber hinaus wird in (B) von 4, zusammen mit der Verlängerung der ersten Periode TM11, auch die Maskenperiode TM10 verlängert. Insbesondere wird der Zeitpunkt, zu dem die Maskenperiode TM10 endet, von Zeitpunkt t40 auf Zeitpunkt t46 geändert. Durch die Durchführung einer solchen Verarbeitung kann der Maskeneinstellabschnitt 140 verhindern, dass die Messung der Gaskonzentration vor dem Ende der zweiten Periode TM12 begonnen wird.
In (B) von 4 ist die Menge der pro Zeiteinheit im Gassensor 200 in der ersten Periode TM11 akkumulierten Ladung geringer als im Falle von (A) in 4. Da jedoch in (B) von 4, da die erste Periode TM11 lang ist, die Menge (Gesamtmenge) der im Gassensor 200 in der ersten Periode TM11 angesammelten Ladung im Wesentlichen gleich wird wie im Falle von (A) in 4. Dadurch kann die Differenz zwischen der im Gassensor 200 in der ersten Periode TM11 angesammelten Ladungsmenge und der vom Gassensor 200 in der zweiten Periode TM12 abgegebenen Ladungsmenge so klein gehalten werden, wie im Falle von (A) in 4. Da die Ladungsakkumulation am Gassensor 200 in der Maskenperiode TM10 unterdrückt wird, kann die Gaskonzentration mit dem Gassensor 200 genau gemessen werden.
Wenn der zweite Messwert größer als 110 wird und dadurch der erste Messwert kleiner als der zweite Messwert wird, wird auch die erste Periode TM11 auf länger geändert. Auch in diesem Fall wird die Ladungsansammlung auf dem Gassensor 200 wie oben beschrieben unterdrückt.
Bei der oben beschriebenen Steuervorrichtung 100 wird, anstatt zu verhindern, dass eine Differenz zwischen den Absolutwerten des Sweepstroms in Abhängigkeit von der Richtung, in der die Sweepspannung angelegt wird, entsteht, vorausgesetzt, dass eine Differenz entsteht, jedoch eine Abnahme der Messgenauigkeit durch Einstellen der Länge der ersten Periode TM11, etc. verhindert wird. Dadurch entstehen keine Probleme wie z.B. Kostensteigerungen durch Kleinteiltoleranzen.
Es ist zu beachten, dass es schwierig wäre, die oben beschriebenen Änderungen in der ersten Periode TM11 und der zweiten Periode TM12 während der gleichen Maskenperiode TM10 sofort durchzuführen, in der der erste Messwert und der zweite Messwert erfasst werden. Anstatt also die Längenänderungen der ersten Periode TM11 usw. basierend auf einem Vergleich zwischen dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert während der Maskenperiode TM10, in der der erste Messwert usw. erfasst wird, auszuführen, führt der Steuerabschnitt 110 diese Änderungen in der nächsten Maskenperiode TM10 durch.
Bei dem in 5 dargestellten Beispiel ist der erste Messwert, der in der Maskenperiode TM10 erfasst wird, die ab dem Zeitpunkt t0 beginnt, größer als der zweite Messwert, der in der gleichen Periode gemessen wird. In der Maskenperiode TM10 werden jedoch die jeweiligen Längen der ersten Periode TM11 und der zweiten Periode TM12 gleich gehalten.
In der nächsten Maskenperiode TM10, die mit dem Zeitpunkt t100 beginnt, wird die zweite Periode TM12 durch einen Vergleich zwischen dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert, die in der Maskenperiode TM10, die mit dem Zeitpunkt t0 beginnt, erfasst wurden, in eine längere Periode geändert. Auf diese Weise ändert der Steuerabschnitt 110 basierend auf einem Vergleich zwischen dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert, die in einer Maskenperiode gemessen werden, die Länge der ersten Periode TM11 oder der zweiten Periode TM12 in der nachfolgenden Maskenperiode.
Darüber hinaus werden auch der erste Messwert und der zweite Messwert in der Maskenperiode TM10, die ab dem Zeitpunkt t100 beginnt, erfasst und deren jeweilige Längen verglichen. Ausgehend vom Vergleich wird die Länge der ersten Periode TM11 oder der zweiten Periode TM12 in der nachfolgenden Maskenperiode TM10 weiter verändert.
Wie vorstehend beschrieben, wird bei der Steuervorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform die Länge der ersten Periode TM11 oder der zweiten Periode TM12 basierend auf einem Vergleich zwischen einem ersten Messwert und einem zweiten Messwert geändert, wobei der erste Messwert der Absolutwert eines durch den Messabschnitt 120 gemessenen Wertes ist, wenn eine erste Steuerung durchgeführt wird, und der zweite Messwert der Absolutwert eines durch den Messabschnitt 120 gemessenen Wertes ist, wenn eine zweite Steuerung ausgeführt wird.
Der Messabschnitt 120, der den ersten Messwert und den zweiten Messwert erfasst, entspricht in der vorliegenden Ausführungsform einem „Sweep-Messabschnitt“.
Der Messabschnitt 120 der vorliegenden Ausführungsform hat neben der Funktion der Erfassung des ersten Messwertes und des zweiten Messwertes auch die Funktion der Messung des Potentials usw. des Punktes P15. Stattdessen wäre es aber auch möglich, eine Konfiguration zu verwenden, bei der der Messabschnitt 120 nur die Funktion hat, den ersten Messwert und den zweiten Messwert zu erfassen, nämlich bei der der Messabschnitt 120 nur die Funktion hat, den Sweepstrom zu messen, während die anderen Funktionen einem separaten IC zugeordnet werden können.
Im Folgenden wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem die Längen der ersten Periode TM11 und der zweiten Periode TM12 basierend auf dem Absolutwert (erster Messwert) des vom Messabschnitt 120 gemessenen Sweepstroms in der ersten Periode TM11 und dem Absolutwert (zweite Messung) des vom Messabschnitt 120 gemessenen Sweepstroms in der zweiten Periode TM12 geändert werden. Stattdessen wäre es jedoch ebenso möglich, die Längen der ersten Periode TM11 und der zweiten Periode TM12 basierend auf dem Absolutwert der vom Messabschnitt 120 in der ersten Periode TM11 gemessenen Sweepspannung und dem Absolutwert der vom Messabschnitt 120 in der zweiten Periode TM12 gemessenen Sweepspannung zu ändern.
Das heißt, es kann ein Aspekt angewendet werden, bei dem der Absolutwert der Potentialdifferenz zwischen dem Punkt P15 und dem in der ersten Periode TM11 erfassten Punkt P13 als erster Messwert und der Absolutwert der Potentialdifferenz zwischen dem Punkt P15 und dem in der zweiten Periode TM12 erfassten Punkt P13 als zweiter Messwert verwendet wird. Die spezifische Methode zum Ändern der ersten Periode TM11 usw. wäre in diesem Fall die gleiche wie oben beschrieben.
In diesem Fall könnte eine Konfiguration verwendet werden, bei der der Messabschnitt 120, der der Sweep-Messabschnitt ist, nur eine Funktion zum Erfassen des ersten Messwertes und des zweiten Messwertes, nämlich eine Funktion zum Messen der Sweepspannung, hat, während die anderen Funktionen einem separaten IC zugeordnet werden können.
Der Steuerabschnitt 110 in der vorliegenden Ausführungsform ändert die Längen der ersten Periode TM11 und der zweiten Periode TM12 so, dass die Absolutwerte des zeitintegralen Wertes des durch den Messabschnitt 120 gemessenen Wertes in der ersten Periode TM11 und des zeitintegralen Wertes des durch den Messabschnitt 120 in der zweiten Periode TM12 gemessenen Wertes miteinander übereinstimmen.
Der Absolutwert des „zeitintegralen Wertes des vom Messabschnitt 120 in der ersten Periode TM11 gemessenen Wertes“ entspricht dem Bereich S1, dessen Absolutwert in 6 dargestellt ist. Ein solcher Zeitintegralwert kann berechnet werden, indem man den ersten zum Zeitpunkt t191 in 3 erfassten Messwert mit der Länge der ersten Periode TM11 multipliziert. Alternativ kann zur genaueren Berechnung des Zeitintegralwertes der erste Messwert in der ersten Periode TM11 mehrfach erfasst werden.
Der Absolutwert des „zeitintegralen Wertes des vom Messabschnitt 120 gemessenen Wertes in der zweiten Periode TM12“ entspricht dem in 6 dargestellten Bereich S2. Ein solcher Zeitintegralwert kann berechnet werden, indem man den zweiten zum Zeitpunkt t291 in 3 erfassten Messwert mit der Länge der zweiten Periode TM12 multipliziert. Alternativ kann zur genaueren Berechnung des Zeitintegralwertes der zweite Messwert in der zweiten Periode TM12 mehrfach erfasst werden.
Mit der vorliegenden Ausführungsform werden der Absolutwert des Zeitintegralwertes in der ersten Periode TM11 (Bereich S1 in 6) und der Absolutwert des Zeitintegralwertes in der zweiten Periode TM12 (Bereich S2 in 6) übereinstimmen. Auf diese Weise kann die im Gassensor 200 in der ersten Periode TM11 angesammelte Ladungsmenge und die vom Gassensor 200 in der zweiten Periode TM12 abgegebene Ladungsmenge nahezu genau übereinstimmen. Dadurch kann die Messung der Gaskonzentration genauer durchgeführt werden, da die Ladungsmenge zu dem Zeitpunkt, zu dem die Messung der Gaskonzentration beginnt, nahe Null liegt.
Es ist zu beachten, dass es für den Steuerabschnitt 110 gleichermaßen möglich wäre, sowohl die Länge der Periode TM11 als auch die Länge der zweiten Periode TM12 zu ändern, anstatt nur die Länge einer dieser Perioden zu ändern, um den Absolutwert des Zeitintegralwertes in der ersten Periode TM11 (Bereich S1 in 6) und den Absolutwert des Zeitintegralwertes in der zweiten Periode TM12 (Bereich S2 in 6) gegenseitig gleich zu machen.
Spezifische Verarbeitungsinhalte, die von der Steuervorrichtung 100 zur Realisierung der oben beschriebenen Steuerung ausgeführt werden, werden im Folgenden beschrieben.
Zunächst wird die Verarbeitung zur Messung der Sauerstoffkonzentration beschrieben, die sich auf 7 bezieht. Eine Reihe von in 7 dargestellten Verarbeitungsschritten werden von der Steuervorrichtung 100 nach jedem Ablauf einer vorgegebenen Steuerperiode wiederholt ausgeführt.
Im ersten Schritt S01 wird entschieden, ob die aktuelle Zeit eine Maskenperiode TM10 ist. Wenn die aktuelle Zeit eine Maskenperiode ist, kann die Messung der Gaskonzentration durch den Gassensor 200 nicht durchgeführt werden. Damit ist die in 7 dargestellte Verarbeitungssequenz beendet.
Wenn die aktuelle Zeit keine Maskenperiode TM10 ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S02 fort. Bei Schritt S02 wird die elektromotorische Kraft des Gassensors 200 erfasst. Insbesondere wird die Potentialdifferenz zwischen den Punkten P15 und P13 in 1 durch den Messabschnitt 120 als die oben genannte elektromotorische Kraft erfasst.
Bei Schritt S03 nach Schritt S02 wird die der elektromotorischen Kraft entsprechende Sauerstoffkonzentration berechnet und die Betriebssteuerung des Verbrennungsmotors basierend auf der Sauerstoffkonzentration durchgeführt. Zusätzlich zur Funktion der Steuerung des Gassensors 200 hat die Steuervorrichtung 100 in der vorliegenden Ausführungsform auch eine Funktion der Steuerung des Betriebs des Verbrennungsmotors. Somit ist die Steuervorrichtung 100 als so genanntes Motor-ECU konfiguriert.
Anstelle einer solchen Struktur kann die Form so beschaffen sein, dass die Steuervorrichtung 100 als eine spezielle Vorrichtung konfiguriert ist, die den Gassensor 200 getrennt von der Motorsteuerung steuert. In diesem Fall wird ein Signal, das die berechnete Sauerstoffkonzentration anzeigt, von der Steuervorrichtung 100 an das Motorsteuergerät ausgegeben. Alternativ kann die Potentialdifferenz zwischen dem Punkt P15 und dem Punkt P13 in 1 unverändert als Signal zur Anzeige der Sauerstoffkonzentration an das Motorsteuergerät ausgegeben werden.
Die Verarbeitung zur Messung der Impedanz des Gassensors 200 wird anhand von 8 beschrieben. Die in 8 dargestellte Abfolge von Verarbeitungsschritten wird von der Steuervorrichtung 100 nach jedem Ablauf einer vorgegebenen Steuerperiode wiederholt ausgeführt. Darüber hinaus wird die Verarbeitung parallel zu der in 7 dargestellten Abfolge von Verarbeitungsschritten durchgeführt.
Im ersten Schritt S11 wird die Bestätigung der Startbedingung durchgeführt. Die „Startbedingung“ ist eine Bedingung, die als notwendig für die Durchführung der Impedanzmessung beim Ändern der ersten Periode TM11 und der zweiten Periode TM12 vorgegeben wurde. Weitere detaillierte Inhalte der bei Schritt S11 durchgeführten Verarbeitung werden unter Bezugnahme auf 9 beschrieben.
Bei Schritt S31 wird entschieden, ob die Temperatur des Gassensors 200, geschätzt durch den Sensortemperaturschätzabschnitt 121, über einer vorgegebenen Temperatur liegt. Die „vorgegebene Temperatur“ ist eine Temperatur, die als Mindesttemperatur voreingestellt ist, bei der der Gassensor 200 arbeiten kann. Wenn die Temperatur des Gassensors 200 die vorgegebene Temperatur überschreitet, fährt die Verarbeitung infolge der Erwärmung durch die Heizung HT mit Schritt S32 fort. Bei Schritt S32 wird beurteilt, ob die Startbedingung erfüllt ist.
Wenn hingegen die Temperatur des Gassensors 200 die vorgegebene Temperatur bei Schritt S31 nicht überschreitet, fährt die Verarbeitung mit Schritt S33 fort. Bei Schritt S33 wird beurteilt, dass die Startbedingung nicht erfüllt ist.
Auf diese Weise wird mit der vorliegenden Ausführungsform, wenn die Heizung HT eingeschaltet wurde und die Temperatur des Gassensors 200, die durch den Sensortemperaturschätzabschnitt 121 geschätzt wird, die vorgeschriebene Temperatur überschreitet, die obige Startbedingung eingestellt.
Somit versorgt der Steuerabschnitt 110 die Heizung HT mit Strom und beginnt, nachdem die durch den Sensortemperaturschätzabschnitt 121 geschätzte Temperatur die vorgegebene Temperatur überschritten hat, mit der Verarbeitung zum Ändern der Länge von mindestens einer der ersten Perioden TM11 und der zweiten Periode TM12. Dadurch kann verhindert werden, dass die Einstellung der ersten Periode TM11 usw. unnötig erfolgt, obwohl die Gaskonzentration im Gassensor 200 noch nicht genau gemessen werden kann.
Die Beschreibung wird fortgesetzt und kehrt zu 8 zurück. Bei Schritt S12 nach Schritt S11 wird entschieden, ob die Startbedingung bei Schritt S11 erfüllt wurde. Wenn die Startbedingung nicht erfüllt ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S27 fort.
Bei Schritt S27 wird die Impedanz des Gassensors 200 gemessen. Hier wird die Impedanz in einem Zustand gemessen, in dem die jeweiligen Längen der ersten Periode TM11 und der zweiten Periode TM12 wie im Beispiel von 23 unverändert festgehalten werden. Insbesondere ist die Verarbeitung identisch mit der Reihe von Verarbeitungsschritten, die nach dem nachfolgend beschriebenen Schritt S13 durchgeführt werden, wobei jedoch der Schritt S25 weggelassen wird. Die in 8 dargestellte Verarbeitungssequenz wird dann beendet.
Wenn die Verarbeitungsbelastung ein Problem darstellt, kann die Verarbeitung von Schritt S27 mit der Reihe von Schritten identisch gemacht werden, die nach Schritt S13, wie im Folgenden beschrieben, durchgeführt wurden, wobei jedoch die Schritte S21, S22 und S25 weggelassen werden.
Wenn die Startbedingung bei Schritt S12 erfüllt ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S13 fort. Bei Schritt S13 führt der Maskeneinstellabschnitt 140 die Verarbeitung zum Starten einer Maskenperiode TM10 durch. Somit wird die auf Schritt S13 folgende Periode als Maskenperiode TM10 eingestellt, die unter Bezugnahme auf 3 usw. beschrieben wurde.
Bei Schritt S14 nach Schritt S13 wird die Verarbeitung zum Anlegen einer Sweepspannung an den Gassensor 200 in eine erste Richtung, d.h. die erste Steuerung, gestartet. Wie vorstehend beschrieben, führt diese Verarbeitung die Vorgänge zum Öffnen und Schließen des Schaltelements F1 aus und wird vom Steuerabschnitt 110 durchgeführt. Die erste Periode TM11, die in 3 usw. dargestellt ist, beginnt mit dem Zeitpunkt, zu dem die Verarbeitung von Schritt S14 durchgeführt wird.
Bei Schritt S15 nach Schritt S14 wird entschieden, ob der Zeitpunkt für die Erfassung des Sweepstroms erreicht ist. Der hier genannte „Zeitpunkt für die Erfassung des Sweepstroms“ entspricht beispielsweise dem Zeitpunkt t191 in (A) von 3 und kann auch als „Zeitpunkt für die Erfassung des ersten Messwertes“ bezeichnet werden. Hier wird entschieden, ob die aktuelle Zeit der obige Zeitpunkt ist, wobei die Entscheidung darauf basiert, ob seit Beginn der Verarbeitung von Schritt S14 eine vorbestimmte Periode bzw. Zeitspanne vergangen ist.
Wenn davon ausgegangen wird, dass die aktuelle Zeit nicht der Zeitpunkt für die Erfassung des Sweepstroms ist, wird die Verarbeitung von Schritt S15 wiederholt ausgeführt. Wenn davon ausgegangen wird, dass der Strom der Zeitpunkt für die Erfassung des Sweepstroms ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S16 fort.
Bei Schritt S16 wird der Wert des durch den Gassensor 200 fließenden Sweepstroms durch den Messabschnitt 120 gemessen und der Absolutwert des Wertes als erster Messwert erfasst.
Bei Schritt S17 nach Schritt S16 wird der Wert der an den Gassensor 200 angelegten Sweepspannung (die Potentialdifferenz zwischen den Punkten P15 und P13) durch den Messabschnitt 120 erfasst.
Bei Schritt S18 nach Schritt S17 wird die Impedanz des Gassensors 200 basierend auf dem Wert des in Schritt S16 gemessenen Sweepstroms und dem Wert der in Schritt S17 gemessenen Sweepspannung berechnet. Insbesondere wird die Impedanz berechnet, indem der Betrag der Erhöhung der Sweepspannung durch den Betrag der Erhöhung des Sweepstroms dividiert wird.
Die in Schritt S18 berechnete Impedanz wird bei der Steuerung verwendet, die vom Heizungssteuerungsabschnitt 130 durchgeführt wird, d.h. bei der Steuerung zum Einstellen des Tastverhältnisses der an die Heizung angelegten Spannung HT, um die Temperatur des Gassensors 200 innerhalb des Aktivierungstemperaturbereichs zu halten. Diese Steuerung wird parallel zu der in 8 dargestellten Verarbeitungsreihenfolge ausgeführt.
Bei Schritt S19 nach Schritt S18 wird entschieden, ob die erste Periode TM11 seit dem Zeitpunkt verstrichen ist, zu dem die Verarbeitung von Schritt S14 durchgeführt wurde. Es ist zu beachten, dass die Länge der ersten Periode TM11, die für dieses Urteil verwendet wird, die Länge der ersten Periode TM11 ist, die bei Schritt S25, nachfolgend beschrieben, eingestellt (geändert) wurde, wenn die in 8 dargestellte Verarbeitungssequenz in der vorherigen Kontrollperiode durchgeführt wurde.
Wenn die erste Periode TM11 noch nicht abgelaufen ist, wird die Verarbeitung von Schritt S19 wiederholt ausgeführt und die erste Steuerung fortgesetzt. Wenn die erste Periode TM11 abgelaufen ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S20 fort. Bei Schritt S20 wird die Verarbeitung zum Anlegen einer Sweepspannung an den Gassensor 200 in die zweite Richtung, d.h. die zweite Steuerung, gestartet. Wie vorstehend beschrieben, führt diese Verarbeitung die Vorgänge zum Öffnen und Schließen des Schaltelements F2 aus und wird vom Steuerabschnitt 110 durchgeführt. Die zweite Periode TM12, dargestellt in 3 usw., beginnt mit dem Zeitpunkt, zu dem die Verarbeitung von Schritt S20 durchgeführt wird.
Bei Schritt S21 nach Schritt S20 wird entschieden, ob der Zeitpunkt für die Erfassung des Sweepstroms erreicht ist. Der hier genannte „Zeitpunkt der Erfassung“ entspricht beispielsweise dem Zeitpunkt t291 in (A) von 3 und kann auch als „Zeitpunkt der Erfassung des zweiten Messwertes“ bezeichnet werden. Hier wird entschieden, ob die aktuelle Zeit der obige Zeitpunkt ist, wobei die Entscheidung darauf basiert, ob seit Beginn der Verarbeitung von Schritt S20 eine vorbestimmte Periode vergangen ist.
Wenn davon ausgegangen wird, dass die aktuelle Zeit nicht der Zeitpunkt für die Erfassung des Sweepstroms ist, wird die Verarbeitung von Schritt S21 wiederholt ausgeführt. Wenn davon ausgegangen wird, dass die aktuelle Zeit der Zeitpunkt für die Erfassung des Sweepstroms ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S22 fort.
Bei Schritt S22 wird der Wert des durch den Gassensor 200 fließenden Sweepstroms durch den Messabschnitt 120 gemessen und der Absolutwert dieses Messwertes als zweiter Messwert erfasst.
Bei Schritt S23 nach Schritt S22 wird entschieden, ob die zweite Periode TM12 ab dem Zeitpunkt verstrichen ist, zu dem die Verarbeitung von Schritt S20 durchgeführt wurde. Es ist zu beachten, dass die Länge der zweiten Periode TM12, die für dieses Urteil verwendet wird, die Länge der zweiten Periode TM12 ist, die bei Schritt S25, wie nachfolgend beschrieben, eingestellt (geändert) wurde, wenn die in 8 dargestellte Verarbeitungssequenz in der vorherigen Kontrollperiode durchgeführt wurde.
Wenn die zweite Periode TM12 noch nicht abgelaufen ist, wird die Verarbeitung von Schritt S23 wiederholt ausgeführt und die zweite Steuerung fortgesetzt. Wenn die zweite Periode TM12 abgelaufen ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S24 fort. Bei Schritt S24 wird der Schaltvorgang des Schaltelements F2 gestoppt und das Schaltelement F2 in den geöffneten Zustand gebracht. Die zweite Kontrolle wird damit beendet.
Bei Schritt S25 nach Schritt S24 wird die Verarbeitung zum Ändern der Länge von mindestens einer der ersten Perioden TM11 und der zweiten Periode TM12 durchgeführt, basierend auf dem ersten Messwert, der bei Schritt S16 erfasst wurde, und dem zweiten Messwert, der bei Schritt S22 erfasst wurde. Weitere Einzelheiten zum Inhalt der bei Schritt S25 durchgeführten Verarbeitung werden unter Bezugnahme auf 10 beschrieben.
Bei Schritt S41 wird entschieden, ob der erste Messwert größer als der zweite Messwert ist. Wenn der erste Messwert nicht größer als der zweite Messwert ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S42 fort. Bei Schritt S42, wie in 3 unter (B) beschrieben, wird die Verarbeitung zur Verlängerung der zweiten Periode TM12 durchgeführt. Die zweite Periode TM12, deren Länge somit geändert wurde, wird im Urteil von Schritt S23 verwendet, wenn die in 8 dargestellte Verarbeitungssequenz in der nächsten Kontrollperiode ausgeführt wird.
Wenn der erste Messwert bei Schritt S41 nicht größer als der zweite Messwert ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S43 fort. Bei Schritt S43 wird entschieden, ob der erste Messwert kleiner als der zweite Messwert ist. Wenn der erste Messwert kleiner als der zweite Messwert ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S44 fort. Bei Schritt S44, wie in 4 unter (B) beschrieben, wird die Verarbeitung zur Verlängerung der ersten Periode TM11 durchgeführt. Die erste Periode TM11, deren Länge somit geändert wurde, wird im Urteil bei Schritt S19 verwendet, wenn die in 8 dargestellte Verarbeitungssequenz in der nächsten Kontrollperiode ausgeführt wird.
Ist der erste Messwert bei Schritt S43 nicht kleiner als der zweite Messwert, wird die in 10 dargestellte Verarbeitungssequenz beendet. Das bedeutet, dass der erste Messwert und der zweite Messwert gleich waren. Somit werden die Längen der ersten Periode TM11 und der zweiten Periode TM12 nicht verändert.
Die Beschreibung wird fortgesetzt und kehrt zu 8 zurück. Bei Schritt S26 nach Schritt S25 führt der Maskeneinstellabschnitt 140 die Verarbeitung zum Beenden der Maskenperiode TM10 durch. Der Zeitpunkt, zu dem diese Verarbeitung durchgeführt wird, entspricht beispielsweise dem Zeitpunkt t40 in (A) von 3.
Die in den 3 und 4 dargestellte Steuerungsform wird durch die Aus- bzw. Durchführung der oben beschriebenen Verarbeitung durch die Steuervorrichtung 100 realisiert.
Die Auswirkungen der Messung der Impedanz durch diese Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, werden unter Bezugnahme auf 11 beschrieben. Die Werte entlang der horizontalen Achse im Diagramm von 11 werden durch Subtraktion der zweiten Messwerte von den ersten Messwerten erhalten, und im Falle dieser Ausführungsform können diese als „Stromunterschiede“ bezeichnet werden. Die Werte entlang der vertikalen Achse im Diagramm werden erhalten, indem die elektromotorische Kraft des Gassensors 200 von der Potentialdifferenz zwischen den Punkten P15 und P13 abgezogen wird, nachdem die Messung der Impedanz wiederholt und eine vorbestimmte Anzahl von Malen durchgeführt wurde. Die Werte geben also an, wie sehr sich die elektromotorische Kraft des Gassensors 200, die durch den Messabschnitt 120 gemessen wird, durch den Einfluss der akkumulierten Ladung von dem (korrekten) Wert, der der Gaskonzentration entspricht, ändert. Nachfolgend werden die entlang der vertikalen Achse aufgetragenen Werte auch als „Betrag der elektromotorischen Kraftfluktuation“ bezeichnet.
Die Linie L1 in 11 drückt die Variation der Schwankungsbreite der elektromotorischen Kraft mit der Zeit aus, für den Fall, dass die Längen der ersten Periode TM11 und der zweiten Periode TM12 nicht verändert werden, sondern fest gehalten werden. In diesem Fall steigt mit zunehmender Differenz zwischen dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert auch die im Gassensor 200 angesammelte Ladung und damit auch die Schwankungsbreite der elektromotorischen Kraft.
In 11 zeigen die Punkte D1, D2 und D3 Messwerte der Höhe der elektromotorischen Kraftänderung an, wenn die Längen der ersten Periode TM11 und der zweiten Periode TM12 wie vorstehend beschrieben geändert werden. Wie durch diese Punkte D1 usw. angegeben, wird bei der von der Steuervorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform durchgeführten Steuerung die Schwankung der elektromotorischen Kraft in einem sehr engen Bereich (innerhalb von ±5 mV) gehalten, unabhängig von der Differenz zwischen dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert. Dadurch ist es möglich, die Gaskonzentration in der Konzentrationsmessperiode bzw. -zeit TM20 genau zu messen.
Die zweite Ausführungsform wird anhand von 12 beschrieben. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform nur in Bezug auf den Inhalt der bei Schritt S11 von 8 durchgeführten Verarbeitung, insbesondere den Inhalt der Startbedingung. Im Folgenden werden im Wesentlichen Differenzpunkte zur ersten Ausführungsform beschrieben.
Die in 12 dargestellte Verarbeitungssequenz ist ein spezifischer Verarbeitungsablauf, der bei Schritt S11 von 8 durchgeführt wird und anstelle der in 9 dargestellten Verarbeitungssequenz ausgeführt wird.
Im ersten Schritt S51 wird entschieden, ob eine vorbestimmte Periode verstrichen ist, und zwar seit der Beginn der Einschaltung der Heizung HT durch den Heizungssteuerabschnitt 130. Diese „vorgegebene Periode“ wird als die Periode eingestellt, die erforderlich ist, damit die Temperatur des Gassensors 200 nach dem Start der Erwärmung durch die Heizung HT eine ausreichende Temperatur erreicht (d.h. die Mindesttemperatur, bei der der Gassensor 200 arbeiten kann).
Wenn bei Schritt S51 beurteilt wird, dass die vorbestimmte Periode seit Beginn der Einschaltung der Heizung HT verstrichen ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S52 fort. Bei Schritt S52 wird beurteilt, ob die Startbedingung erfüllt ist.
Wird dagegen bei Schritt S51 beurteilt, dass die vorgegebene Periode seit Beginn der Einschaltung der Heizung HT nicht verstrichen ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S53 fort. Bei Schritt S53 wird beurteilt, dass die Startbedingung nicht erfüllt ist.
Wie vorstehend beschrieben, wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Startbedingung als die Tatsache eingestellt, dass seit Beginn der Einschaltung der Heizung HT eine vorbestimmte Periode verstrichen ist. Somit beginnt der Steuerabschnitt 110 mit der Verarbeitung zum Ändern der Länge mindestens einer der ersten Periode und der zweiten Periode erst nach Ablauf einer vorbestimmten Periode seit Beginn der Einschaltung der Heizung. Dadurch kann vermieden werden, dass die Einstellung der ersten Periode TM11 usw. unnötig erfolgt, auch wenn die Gaskonzentration im Gassensor 200 noch nicht gemessen werden kann. Auch mit dieser Form lassen sich die gleichen Effekte erzielen wie bei der ersten Ausführungsform.
Die dritte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 13 beschrieben. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform nur in Bezug auf den Inhalt der bei Schritt S11 von 8 durchgeführten Verarbeitung, insbesondere den Inhalt der Startbedingung. Im Folgenden werden im Wesentlichen Differenzpunkte zur ersten Ausführungsform beschrieben.
Die in 12 dargestellte Verarbeitungssequenz ist ein spezifischer Verarbeitungsablauf, der bei Schritt S11 von 8 durchgeführt wird und anstelle der in 9 dargestellten Verarbeitungssequenz ausgeführt wird.
Im ersten Schritt S61 wird die Temperatur (Hauptkörpertemperatur) der Steuervorrichtung 100 durch den Temperatursensor 150 erfasst. Bei Schritt S62 nach Schritt S61 wird entschieden, ob sich die Temperatur der Steuervorrichtung 100, die bei Schritt S62 erfasst wurde, gegenüber der Temperatur der Steuervorrichtung 100, die in der vorangegangenen Kontrollperiode erfasst wurde, geändert hat. Überschreitet beispielsweise der Absolutwert der Differenz zwischen der zuvor erfassten Temperatur und der aktuell erfassten Temperatur einen vorgegebenen Schwellenwert, wird davon ausgegangen, dass sich die Temperatur der Steuervorrichtung 100 geändert hat.
Wenn bei Schritt S62 beurteilt wird, dass sich die Temperatur der Steuervorrichtung 100 geändert hat, fährt die Verarbeitung mit Schritt S63 fort. Bei Schritt S63 wird beurteilt, ob die Startbedingung erfüllt ist.
Wird dagegen bei Schritt S62 beurteilt, dass sich die Temperatur der Steuervorrichtung 100 nicht verändert hat, fährt die Verarbeitung mit Schritt S64 fort. Bei Schritt S64 wird beurteilt, dass die Startbedingung nicht erfüllt ist.
Wie vorstehend beschrieben, wird bei dieser Ausführungsform eine Temperaturänderung der Steuervorrichtung 100 als Startbedingung eingestellt. Wenn sich also die vom Temperatursensor 150 gemessene Temperatur ändert, beginnt der Steuerabschnitt 110 mit der Verarbeitung zum Ändern der Länge von mindestens einer der ersten Perioden TM11 und der zweiten Periode TM12. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die Einstellung der ersten Periode TM11 usw. unnötig durchgeführt wird, obwohl sich die Widerstandswerte des Widerstandes R14 usw. nicht mit der Temperatur geändert haben und die Notwendigkeit der Einstellung der ersten Periode TM11 usw. gering ist. Auch mit dieser Form lassen sich die gleichen Effekte erzielen wie bei der ersten Ausführungsform.
Die vierte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 14 beschrieben. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform nur in Bezug auf den Inhalt der bei Schritt S11 von 8 durchgeführten Verarbeitung, insbesondere den Inhalt s der Startbedingung. Im Folgenden werden im Wesentlichen Differenzpunkte zur ersten Ausführungsform beschrieben.
Die in 14 dargestellte Verarbeitungssequenz ist ein spezifischer Verarbeitungsablauf, der bei Schritt S11 von 8 durchgeführt wird und anstelle der in 9 dargestellten Verarbeitungssequenz ausgeführt wird.
Im ersten Schritt S71 wird entschieden, ob seit der vorhergehenden Ausführung der Verarbeitung von Schritt S13 und den in 8 dargestellten nachfolgenden Schritten eine vorbestimmte Periode vergangen ist. Wenn die vorgegebene Periode abgelaufen ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S72 fort. Bei Schritt S72 wird beurteilt, ob die Startbedingung erfüllt ist. Wird dagegen bei Schritt S71 beurteilt, dass die vorgegebene Periode nicht verstrichen ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S73 fort. Bei Schritt S73 wird beurteilt, dass die Startbedingung nicht erfüllt ist.
Wie vorstehend beschrieben, wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Startbedingung so eingestellt, dass seit der Verarbeitung von Schritt S13 und den nachfolgenden Schritten eine vorbestimmte Periode bzw. Zeitdauer vergangen ist. Somit beginnt der Steuerabschnitt 110 mit der Verarbeitung zum Ändern der Länge von mindestens einer der ersten Perioden TM11 und der zweiten Periode TM12 nach jedem Ablauf der vorbestimmten Periode.
Da die Messung der Impedanz regelmäßig und angemessen, ohne aufwendige Verarbeitung, durchgeführt wird, kann die Verarbeitungsbelastung der Steuervorrichtung 100 reduziert werden. Auch mit einer solchen Form lassen sich die gleichen Effekte erzielen wie bei der ersten Ausführungsform.
Eine fünfte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 15 beschrieben. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform nur in Bezug auf den Inhalt der bei Schritt S25 von 8 durchgeführten Verarbeitung. Im Folgenden werden im Wesentlichen Differenzpunkte zur ersten Ausführungsform beschrieben.
Die in 15 dargestellte Verarbeitungssequenz ist ein spezifischer Verarbeitungsablauf, der im Schritt S25 von 8 durchgeführt wird und anstelle der in 10 dargestellten Verarbeitungssequenz ausgeführt wird. Diese Verarbeitung wird durch Hinzufügen der Schritte S81 und S82 zu Beginn der in 10 dargestellten Verarbeitungssequenz durchgeführt.
Die Steuervorrichtung 100 zählt die Anzahl der an den Gassensor 200 angelegten Sweepspannungen (was die Anzahl der Messungen der Impedanz sein kann) und speichert die Anzahl. Diese Anzahl wird im Folgenden auch als „Anzahl der Anwendung“ bezeichnet. Im ersten Schritt S81 wird entschieden, ob die Anzahl der Anmeldungen eine vorgegebene Anzahl erreicht hat. Wenn die Anzahl der Anwendungen die vorgegebene Anzahl erreicht hat, fährt die Verarbeitung mit Schritt S82 fort.
Bei Schritt S82 wird die Anzahl der Anwendungen auf Null gesetzt. Bei Schritt S41 und den anderen Schritten, die auf Schritt S82 folgen, wird eine Verarbeitung ähnlich derjenigen durchgeführt, die unter Bezugnahme auf 10 beschrieben ist. Eine spezifische Beschreibung entfällt somit.
Wenn bei Schritt S81 die Anzahl der Anwendungen die vorgegebene Anzahl nicht erreicht hat, wird die in 15 dargestellte Verarbeitungssequenz beendet, ohne die Länge der ersten Periode TM11 oder der zweiten Periode TM12 zu ändern.
Mit dem Steuerabschnitt 110 dieser Ausführungsform wird als Ergebnis der Ausführung der vorstehend beschriebenen Verarbeitung zur Änderung der Länge von mindestens einer der ersten Perioden TM11 und der zweiten Periode TM12 jedes Mal ausgeführt, wenn die Anzahl der Male, in denen die Sweepspannung an den Gassensor 200 angelegt wird, eine vorbestimmte Anzahl erreicht. Wenn beispielsweise die Verarbeitung zur Änderung der Länge der ersten Periode TM11 ausgeführt wurde, wird danach die Länge der ersten Periode TM11 unverändert beibehalten und das Anlegen der Sweepspannung und die Messung der Impedanz wiederholt durchgeführt, bis die Anzahl der Anwendungen die vorgegebene Anzahl erreicht. Dadurch kann die Verarbeitungsbelastung der Steuervorrichtung 100 im Vergleich zu dem Fall, dass die Länge der ersten Periode TM11 usw. in jeder Kontrollperiode geändert wird, reduziert werden. Auch mit einer solchen Form lassen sich die gleichen Effekte erzielen wie bei der ersten Ausführungsform.
Eine sechste Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 16 beschrieben. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform nur in Bezug auf den Inhalt der bei Schritt S25 von 8 durchgeführten Verarbeitung. Im Folgenden werden im Wesentlichen Differenzpunkte zur ersten Ausführungsform beschrieben.
Die in 16 dargestellte Verarbeitungssequenz ist ein spezifischer Verarbeitungsablauf, der bei Schritt S25 von 8 durchgeführt wird und anstelle der in 10 dargestellten Verarbeitungssequenz ausgeführt wird.
Darüber hinaus zählt die Steuervorrichtung 100 bei der vorliegenden Ausführungsform, wie bei der vorstehend beschriebenen fünften Ausführungsform, die Anzahl der Anwendungsfälle. Die Steuervorrichtung 100 speichert den ersten Messwert und den zweiten Messwert, der durch den Messabschnitt 120 erfasst wurde, als Historie, jedes Mal, wenn die in 8 dargestellte Verarbeitungssequenz ausgeführt wird.
Im ersten Schritt S91 wird entschieden, ob die Anzahl der Anmeldungen eine vorgegebene Anzahl erreicht hat. Die vorgegebene Anzahl von Malen wird im Voraus festgelegt als die Anzahl der ersten Messwerte usw., die zur Berechnung der jeweiligen Mittelwerte des ersten Messwertes und des zweiten Messwertes erforderlich sind. Wenn die Anzahl der Anwendungen die vorgegebene Anzahl erreicht hat, fährt die Verarbeitung mit Schritt S92 fort. Bei Schritt S92 wird die Anzahl der Anwendungen auf Null gesetzt.
Bei Schritt S93 nach Schritt S92 wird der Durchschnittswert aus einer Anzahl von erfassten ersten Messwerten berechnet, die gleich der vorgegebenen Anzahl ist. Zusätzlich wird der Mittelwert aus einer Anzahl von erfassten zweiten Messwerten berechnet, die gleich der vorgegebenen Anzahl ist. Es wird dann entschieden, ob der Mittelwert der ersten Messwerte größer ist als der Mittelwert der zweiten Messwerte.
Wenn der Mittelwert der ersten Messwerte größer ist als der der zweiten Messwerte, fährt die Verarbeitung mit Schritt S94 fort. Bei Schritt S94 wird die Verarbeitung zur Verlängerung der zweiten Periode TM12 durchgeführt, wie in 3 unter (B) beschrieben.
Wenn bei Schritt S93 beurteilt wird, dass der Mittelwert der ersten Messwerte nicht größer ist als der Mittelwert der zweiten Messwerte, fährt die Verarbeitung mit Schritt S95 fort. Bei Schritt S95 wird entschieden, ob der Mittelwert der ersten Messwerte kleiner ist als der der zweiten Messwerte. Wenn der Mittelwert der ersten Messwerte kleiner als der der zweiten Messwerte ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S96 fort. Bei Schritt S96 wird die Verarbeitung zur Verlängerung der ersten Periode TM11 durchgeführt, wie in 4 unter (B) beschrieben.
Ist der Mittelwert der ersten Messwerte nicht kleiner als der Mittelwert der zweiten Messwerte bei Schritt S95, wird die in 16 dargestellte Verarbeitungssequenz beendet. Dies bedeutet, dass die Mittelwerte des ersten Messwertes und des zweiten Messwertes gleich waren. Somit werden die Längen der ersten Periode TM11 und der zweiten Periode TM12 nicht verändert.
Wenn bei Schritt S91 die Anzahl der Anwendungen die vorgegebene Anzahl nicht erreicht hat, wird die in 16 dargestellte Verarbeitungssequenz beendet, ohne die Länge der ersten Periode TM11 oder der zweiten Periode TM12 zu ändern.
Bei der vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform ändert der Steuerabschnitt 110 nach dem Anlegen der Sweepspannung an den Gassensor 200 und der Messung des Sweepstroms durch den Messabschnitt 120 (die auch eine Messung der Sweepspannung sein könnte) jeweils mehrmals die Länge von mindestens einer der ersten Perioden TM11 und der zweiten Periode TM12, wobei die Änderung in der nächsten und nachfolgenden Verarbeitungsperiode wirksam wird und wobei die Änderung basierend auf einem Vergleich zwischen den jeweiligen Mittelwerten der ersten Messwerte und den zweiten Messwerten durchgeführt wird.
Insbesondere, wenn der Mittelwert der ersten Messwerte größer als der der zweiten Messwerte ist, ändert der Steuerabschnitt 110 die zweite Periode TM12 so, dass sie länger wird, wobei die Änderung in der nächsten und nachfolgenden Verarbeitungsperiode wirksam wird, während, wenn der Mittelwert der ersten Messwerte kleiner als der der zweiten Messwerte ist, der Steuerabschnitt 110 die erste Periode TM11 so ändert, dass sie länger wird, wobei die Änderung in der nächsten und nachfolgenden Verarbeitungsperiode wirksam wird.
Selbst wenn sich der erste Messwert oder der zweite Messwert durch den Einfluss von Rauschen usw. vorübergehend ändert, kann so der Einfluss auf die Länge der ersten Periode TM11 oder der zweiten Periode TM12 reduziert werden. Die Messung der Gaskonzentration kann dadurch mit größerer Stabilität durchgeführt werden.
Eine siebte Ausführungsform wird als nächstes beschrieben. Die Steuervorrichtung 100 dieser Ausführungsform ändert auch die Länge von mindestens einer der ersten Perioden TM11 und der zweiten Periode TM12, um die Auswirkungen der akkumulierten Ladung auf die elektromotorische Kraft zu unterdrücken. Die Form der Veränderung unterscheidet sich jedoch von derjenigen der ersten Ausführungsform. Ein konkretes Beispiel wird anhand von 17 beschrieben.
Wie im vorstehend beschriebenen Fall von 2 zeigt (A) in 17 die zeitliche Variation des Sweepstroms für den Fall, dass der Wert des Sweepstroms in der ersten Periode TM11 und der Wert des Sweepstroms in der zweiten Periode TM12 mit den jeweiligen Sollwerten (110 und -I10) übereinstimmen.
(B) in 17 zeigt die zeitliche Variation des Sweepstroms, wenn der Wert des Sweepstroms in der ersten Periode TM11 I11 wird, der größer als der Sollwert 110 ist. Im Beispiel von (B) in 17 ist der erste Messwert (111) größer als der zweite Messwert (110).
Überschreitet der erste Messwert den zweiten Messwert, ändert der Steuerabschnitt 110 dieser Ausführungsform die Länge der ersten Periode TM11 so, dass sie kürzer wird als im Falle von (A) in 17. Im Beispiel von (B) in 17 wird die Zeit, zu der die erste Periode TM11 endet (die auch die Startzeit der zweiten Periode TM12 ist), auf den Zeitpunkt t19 geändert, der dem Zeitpunkt t20 vorausgeht.
Außerdem wird damit der Zeitpunkt, zu dem die zweite Periode TM12 endet, von Zeitpunkt t30 auf Zeitpunkt t29 geändert. Somit ist die Länge der zweiten Periode TM12 in (B) von 17 gleich der Länge der zweiten Periode TM12 in (A) von 17.
Infolge der obigen Änderung ist die Länge der ersten Periode TM11 in (B) von 17 kleiner als die der ersten Periode TM11 in (A) von 17.
Es ist zu beachten, dass in (B) von 17 auch die Maskenperiode TM10 verkürzt wird, zusammen mit der Verkürzung der ersten Periode TM11. Insbesondere wird der Zeitpunkt, zu dem die Maskenperiode TM10 endet, von Zeitpunkt t40 auf Zeitpunkt t33 geändert. Durch die Ausführung dieser Verarbeitung durch den Maskeneinstellabschnitt 140 kann der Übergang zur Konzentrationsmessperiode TM 20 und die Messung der Gaskonzentration kann frühzeitig erfolgen.
In (B) von 17 ist die Menge der pro Zeiteinheit im Gassensor 200 in der ersten Periode TM11 akkumulierten Ladung größer als im Falle von (A) in 17. In (B) von 17, da die erste Periode TM11 kurz geworden ist, ist die Menge (Gesamtmenge) der Ladung, die sich im Gassensor 200 in der ersten Periode TM11 angesammelt hat, jedoch fast die gleiche wie im Falle von (A) in 17.
Dadurch kann die Differenz zwischen der im Gassensor 200 in der ersten Periode TM11 angesammelten Ladungsmenge und der vom Gassensor 200 in der zweiten Periode TM12 abgegebenen Ladungsmenge so klein gehalten werden wie im Falle von (A) in 17. Da die Ladungsakkumulation auf dem Gassensor 200 in der Maskenperiode TM10 unterdrückt wird, kann die Gaskonzentration mit dem Gassensor 200 genau gemessen werden.
Darüber hinaus wird auch dann, wenn der zweite Messwert kleiner als 110 wird und damit der erste Messwert größer als der zweite Messwert wird, die erste Periode TM11 ebenfalls geändert, um kürzer zu werden. Auch in diesem Fall wird die Ladungsansammlung auf dem Gassensor 200 wie oben beschrieben unterdrückt.
Wie vorstehend beschrieben, wenn der erste Messwert größer als der zweite Messwert ist, ändert der Steuerabschnitt 110 der vorliegenden Ausführungsform die erste Periode TM11 so, dass sie kürzer wird. Wenn bei dieser Gelegenheit versucht würde, den ersten Messwert zum gleichen Zeitpunkt (t191) wie in (A) von 17, d.h. während der ersten Periode TM11 in (A) in 17, zu erfassen, wäre die erste Periode TM11 bereits um diese Zeit abgelaufen, so dass es nicht möglich wäre, den ersten Messwert genau zu erhalten.
Wenn also die erste Periode TM11 wie bei der vorliegenden Ausführungsform kürzer wird, ändert sich auch der Zeitpunkt, zu dem der Messabschnitt 120 die Messung (Erfassung des ersten Messwertes) durchführt. Im Beispiel von (B) in 17 wird dieses Timing so geändert, dass der erste Messwert zum Zeitpunkt 1181, der dem Zeitpunkt t191 vorausgeht, erfasst wird. Der Zeitraum vom Zeitpunkt t10 bis zum Zeitpunkt t181 ist kürzer als die erste Periode TM11, nach der Änderung in der ersten Periode TM11. Durch Ändern des Zeitpunkts, zu dem der erste Messwert wie oben beschrieben erfasst wird, kann der erste Messwert in der ersten Periode TM11 genau erfasst werden.
Im Beispiel von (B) in 17 wird der Zeitpunkt, zu dem der zweite Messwert nach Erreichen der zweiten Periode TM12 erfasst wird, nicht geändert. In (B) von 17 wird der zweite Messwert zum Zeitpunkt t281 erfasst, der dem Zeitpunkt t291 vorausgeht, aber die Länge der Periode vom Zeitpunkt t19 bis zum Zeitpunkt t281 ist gleich der Länge der Periode vom Zeitpunkt t20 bis zum Zeitpunkt t291 in (A) von 17.
Im Gegensatz zu den vorstehenden Ausführungen wird ein Beispiel, in dem der erste Messwert kleiner als der zweite Messwert wird, anhand von 18 beschrieben. In 18 zeigt (A) einen Fall, in dem, wie im vorstehend beschriebenen Fall von 2, die zeitliche Variation des Sweepstroms so ist, dass der Wert des Sweepstroms in der ersten Periode TM11 und der Wert des Sweepstroms in der zweiten Periode TM12 mit den jeweiligen Sollwerten (110 und -I10) übereinstimmen.
(B) in 18 zeigt den Fall, in dem die zeitliche Variation des Sweepstroms so ist, dass der Wert des Sweepstroms in der ersten Periode TM11 zu 109 wird, was kleiner als der Sollwert 110 ist. Im Beispiel von (B) in 18 ist der erste Messwert (109) kleiner als der zweite Messwert (110).
Wenn der erste Messwert kleiner als der zweite Messwert ist, ändert der Steuerabschnitt 110 der Steuervorrichtung 100 die Länge der zweiten Periode TM12 so, dass sie kürzer wird als im Falle von (A) in 18. Im Beispiel von (B) in 18 wird der Zeitpunkt, zu dem die zweite Periode TM12 endet, auf den Zeitpunkt t29 geändert, der dem Zeitpunkt t30 vorausgeht.
Infolge der obigen Änderung in (B) von 18 wird die zweite Periode TM12 kürzer gemacht als die erste Periode TM11.
In (B) von 18 wird, da die zweite Periode TM12 verkürzt wird, auch die Maskenperiode TM 10 verkürzt. Insbesondere wird der Zeitpunkt, zu dem die Maskenperiode TM10 endet, von Zeitpunkt t40 auf Zeitpunkt t39 geändert. Durch die Ausführung einer solchen Verarbeitung durch den Maskeneinstellabschnitt 140 kann der Übergang zur Konzentrationsmessperiode TM 20 und die Messung der Gaskonzentration frühzeitig erfolgen.
In (B) von 17, da die zweite Periode TM12 verkürzt wird, wird die Menge der vom Gassensor 200 in der zweiten Periode TM12 freigesetzten Ladung reduziert. Somit nimmt nicht nur die im Gassensor 200 in der ersten Periode TM11 angesammelte Ladung ab, sondern auch die vom Gassensor 200 in der zweiten Periode TM12 abgegebene Ladung.
Dadurch kann die Differenz zwischen der im Gassensor 200 in der ersten Periode TM11 angesammelten Ladungsmenge und der vom Gassensor 200 in der zweiten Periode TM12 abgegebenen Ladungsmenge so klein gehalten werden, wie im Falle von (A) in 18. Da die Ladungsakkumulation auf dem Gassensor 200 in der Maskenperiode TM10 unterdrückt wird, kann die Gaskonzentration mit dem Gassensor 200 genau gemessen werden.
Es ist zu beachten, dass auch die zweite Periode TM12 so geändert wird, dass sie kürzer wird, wenn der zweite Messwert größer als 110 wird und dadurch der erste Messwert kleiner als der zweite Messwert wird. Auch in diesem Fall wird die Ladungsansammlung auf dem Gassensor 200 wie oben beschrieben unterdrückt.
Wie vorstehend beschrieben, wenn der erste Messwert kleiner als der zweite Messwert ist, ändert der Steuerabschnitt 110 der vorliegenden Ausführungsform die zweite Periode TM12 in eine kürzere. Wenn in diesem Fall versucht würde, den zweiten Messwert zum gleichen Zeitpunkt (t291) wie in (A) von 18 zu erfassen, d.h. nach Beginn der zweiten Periode TM12, wäre die zweite Periode TM12 bereits um diesen Zeitpunkt beendet gewesen, so dass es nicht möglich wäre, den zweiten Messwert genau zu erhalten.
Wenn also die zweite Periode TM12 wie bei der vorliegenden Ausführungsform kürzer wird, ändert sich auch der Zeitpunkt, zu dem der Messabschnitt 120 die Messung (Erfassung des zweiten Messwertes) durchführt. Im Beispiel von (B) in 18 wird das Timing so geändert, dass der erste Messwert zum Zeitpunkt t281 vor dem Zeitpunkt t291 erfasst wird. Die Periode vom Zeitpunkt t20 bis zum Zeitpunkt t281 ist kürzer als die zweite Periode TM12 nach der Änderung. Durch Ändern des Zeitpunkts, zu dem der zweite Messwert wie oben beschrieben erfasst wird, kann der zweite Messwert in der zweiten Periode TM12 genau erfasst werden.
Im Beispiel von (B) in 18 wird der Zeitpunkt (1191), zu dem der erste Messwert nach Erreichen der ersten Periode TM11 erfasst wird, nicht verändert.
Mit dieser Ausführungsform wie vorstehend beschrieben, wird bei Verkürzung der ersten Periode T11 oder der zweiten Periode T12 der Zeitpunkt für die Erfassung des ersten Messwertes oder für die Erfassung des zweiten Messwertes entsprechend geändert. Wenn die durch eine solche Änderung verursachte Verarbeitungsbelastung ein Problem darstellt, ist es besser, die erste Periode T11 oder die zweite Periode T12 wie bei der ersten Ausführungsform zu verlängern (3 und 4).
Es ist zu beachten, dass die Änderung in der ersten Periode TM11 oder der vorstehend beschriebenen zweiten Periode TM12 nicht in der aktuellen Maskenperiode, sondem in der nächsten Maskenperiode TM10 durchgeführt wird, wie vorstehend für die erste Ausführungsform mit Bezug auf 5 beschrieben.
Ähnlich wie bei dem für die erste Ausführungsform beschriebenen Verfahren, das sich auf 6 bezieht, ändert der Steuerabschnitt 110 der vorliegenden Ausführungsform die Länge der ersten Periode TM11 oder der zweiten Periode TM12 so, dass die jeweiligen Absolutwerte des Zeitintegrals des vom Messabschnitt 120 gemessenen Wertes in der ersten Periode TM11 (der Bereich S1 in 6) und das Zeitintegral des vom Messabschnitt 120 gemessenen Wertes in der zweiten Periode TM12 (der Bereich S2 in 6) miteinander übereinstimmen.
Spezifische Verarbeitungsinhalte, die von der Steuervorrichtung 100 für die oben beschriebene Steuerung ausgeführt werden, werden im Folgenden beschrieben. Auch bei dieser Ausführungsform wird eine Verarbeitung durchgeführt, die derjenigen der ersten Ausführungsform ähnlich ist, wie vorstehend unter Bezugnahme auf die 7 bis 9 beschrieben. Bei der mit der vorliegenden Ausführungsform ausgeführten Verarbeitung wird jedoch die in 10 dargestellte Verarbeitungssequenz für die erste Ausführungsform (d.h. die in Schritt S25 der 8 durchgeführte Verarbeitung) durch die in 19 dargestellte Verarbeitungssequenz ersetzt.
Im ersten Schritt S101 der in 19 dargestellten Verarbeitung wird entschieden, ob der erste Messwert größer als der zweite Messwert ist. Wenn der erste Messwert größer als der zweite Messwert ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S102 fort. Bei Schritt S102, wie in 17 unter (B) beschrieben, wird die Verarbeitung zum Verkürzen der ersten Periode TM11 durchgeführt. Die erste Periode TM11, deren Länge somit geändert wurde, wird bei der Beurteilung von Schritt S19 verwendet, wenn die in 8 dargestellte Verarbeitungssequenz in der nächsten Kontrollperiode ausgeführt wird.
Wenn bei Schritt S101 der erste Messwert nicht größer als der zweite Messwert ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S103 fort. Bei Schritt S103 wird entschieden, ob der erste Messwert kleiner als der zweite Messwert ist. Wenn der erste Messwert kleiner als der zweite Messwert ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S104 fort. Bei Schritt S104 wird die Verarbeitung zur Verkürzung der zweiten Periode TM12 durchgeführt, wie in 18 unter (B) beschrieben. Die zweite Periode TM12, deren Länge somit geändert wurde, wird im Urteil von Schritt S23 verwendet, wenn die in 8 dargestellte Verarbeitungssequenz in der nächsten Kontrollperiode ausgeführt wird.
Wenn bei Schritt S103 beurteilt wird, dass der erste Messwert nicht kleiner als der zweite Messwert ist, wird die in 19 dargestellte Verarbeitungssequenz beendet. Dies bedeutet, dass der erste Messwert und der zweite Messwert gleich waren. Somit werden die Längen der ersten Periode TM11 und der zweiten Periode TM12 nicht verändert.
Als Ergebnis der Ausführung der obigen Verarbeitung durch die Steuervorrichtung 100 wird die Steuerung der in den 17 und 18 dargestellten Form realisiert.
Eine achte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 20 beschrieben. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der oben beschriebenen siebten Ausführungsform nur in Bezug auf den Inhalt der bei Schritt S25 von 8 durchgeführten Verarbeitung. Im Folgenden werden im Wesentlichen Differenzpunkte zur siebten Ausführungsform beschrieben.
Die Verarbeitungssequenz in 20 zeigt einen bestimmten Ablauf der bei Schritt S25 von 8 durchgeführten Verarbeitung und wird anstelle der in 19 dargestellten Verarbeitungssequenz ausgeführt.
Auch bei der vorliegenden Ausführungsform zählt die Steuervorrichtung 100, wie bei der fünften Ausführungsform (15), die Anzahl der Anwendungsfälle. Darüber hinaus speichert die Steuervorrichtung 100 bei jeder Ausführung der in 8 dargestellten Verarbeitungssequenz den ersten Messwert und den von dem Messabschnitt 120 erfassten zweiten Messwert als Historie.
Im ersten Schritt S111 wird entschieden, ob die Anzahl der angelegten Spannungen eine vorgegebene Anzahl erreicht hat. Die vorgegebene Anzahl von Malen wird im Voraus festgelegt als die Anzahl der ersten Messwerte usw., die zur Berechnung der jeweiligen Mittelwerte der ersten Messwerte und der zweiten Messwerte erforderlich sind. Wenn die Anzahl der Anwendungen die vorgegebene Anzahl nicht erreicht hat, wird die in 20 dargestellte Verarbeitungssequenz beendet, ohne die Länge der ersten Periode TM11 oder der zweiten Periode TM12 zu ändern. Wenn die Anzahl der Anwendungen die vorgegebene Anzahl erreicht hat, fährt die Verarbeitung mit Schritt S112 fort.
Bei Schritt S112 wird die Anzahl der Anwendungen auf Null gesetzt. Bei Schritt S113 nach Schritt S112 wird der Mittelwert einer Anzahl von erfassten ersten Messwerten berechnet, der gleich der oben beschriebenen vorgegebenen Anzahl ist. Zusätzlich wird der Mittelwert einer Anzahl von erfassten zweiten Messwerten berechnet, der gleich der oben beschriebenen vorgegebenen Anzahl ist. Es wird dann entschieden, ob der Mittelwert der ersten Messwerte größer ist als der der zweiten Messwerte.
Wenn der Mittelwert der ersten Messwerte größer ist als der Mittelwert der zweiten Messwerte, fährt die Verarbeitung mit Schritt S114 fort. Bei Schritt S114 wird die Verarbeitung zur Verkürzung der ersten Periode TM11 durchgeführt, wie in 17 unter (B) beschrieben.
Wenn bei Schritt S113 festgestellt wird, dass der Mittelwert der ersten Messwerte nicht größer ist als der Mittelwert der zweiten Messwerte, fährt die Verarbeitung mit Schritt S115 fort. Bei Schritt S115 wird entschieden, ob der Mittelwert der ersten Messwerte kleiner ist als der der zweiten Messwerte. Wenn der Mittelwert der ersten Messwerte kleiner als der der zweiten Messwerte ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S116 fort. Bei Schritt S116 wird die Verarbeitung zur Verkürzung der zweiten Periode TM12 ausgeführt, wie in 18 unter (B) beschrieben.
Wird festgestellt, dass der Mittelwert der ersten Messwerte nicht kleiner ist als der der zweiten Messwerte bei Schritt S115, wird die in 20 dargestellte Verarbeitungssequenz beendet. Dies bedeutet, dass der Mittelwert des ersten Messwertes und der Mittelwert des zweiten Messwertes gleich waren. Somit werden die Längen der ersten Periode TM11 und der zweiten Periode TM12 nicht verändert.
Mit dieser Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, ändert der Steuerabschnitt 110 nach dem Anlegen der Sweepspannung an den Gassensor 200 und der Messung des Sweepstroms durch den Messabschnitt 120 (die auch eine Messung der Sweepspannung sein könnte) jeweils mehrmals die Länge von mindestens einer der ersten Perioden TM11 und der zweiten Periode TM12, wobei die Änderung in der nächsten und nachfolgenden Verarbeitungsperiode wirksam wird, und wobei die Änderung basierend auf einem Vergleich zwischen den jeweiligen Mittelwerten der ersten Messwerte und den zweiten Messwerten durchgeführt wird.
Insbesondere, wenn der Mittelwert der ersten Messwerte größer als der der zweiten Messwerte ist, ändert der Steuerabschnitt 110 die erste Periode TM11 so, dass sie kürzer wird, wobei die Änderung in der nächsten und nachfolgenden Verarbeitungsperiode wirksam wird, während, wenn der Mittelwert der ersten Messwerte kleiner als der der zweiten Messwerte ist, der Steuerabschnitt 110 die zweite Periode TM12 so ändert, dass sie kürzer wird, wobei die Änderung in der nächsten und nachfolgenden Verarbeitungsperiode wirksam wird.
Selbst wenn sich der erste Messwert oder der zweite Messwert aufgrund von Geräuscheffekten usw. vorübergehend ändert, kann so der Einfluss auf die Länge der ersten Periode TM11 oder der zweiten Periode TM12 reduziert werden. Die Messung der Gaskonzentration kann dadurch mit größerer Stabilität durchgeführt werden.
Eine neunte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 21 beschrieben. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform nur in Bezug auf den Inhalt der bei Schritt S25 von 8 durchgeführten Verarbeitung. Im Folgenden werden im Wesentlichen Differenzpunkte zur ersten Ausführungsform beschrieben.
Die Verarbeitungssequenz in 21 zeigt einen bestimmten Ablauf der bei Schritt S25 von 8 durchgeführten Verarbeitung und wird anstelle der in 10 dargestellten Verarbeitungssequenz ausgeführt.
Im ersten Schritt, S121, wird entschieden, ob der zeitliche Integralwert des vom Messabschnitt 120 gemessenen Wertes (Sweepstrom oder Sweepspannung) in der ersten Periode TM11 einem vorgegebenen Designwert entspricht. Der Absolutwert des „zeitintegralen Wertes des durch den Messabschnitt 120 gemessenen Wertes in der ersten Periode TM11“ entspricht dem in 6 dargestellten Bereich S1. Ein solcher Zeitintegralwert kann berechnet werden, indem man den ersten zum Zeitpunkt t191 in 3 erfassten Messwert mit der Länge der ersten Periode TM11 multipliziert. Alternativ kann der erste Messwert in der ersten Periode TM11 mehrfach erfasst werden, um den Zeitintegralwert genauer zu berechnen.
Darüber hinaus bedeutet der hier genannte „vorgegebene Bemessungswert“ den oben beschriebenen zeitlichen Integralwert für den Fall, dass der erste Messwert mit dem Sollwert übereinstimmt und die Länge der ersten Periode TM11 dem ursprünglichen Bemessungswert entspricht.
Wenn der Zeitintegralwert mit dem Designwert übereinstimmt, fährt die Verarbeitung mit Schritt S123 fort, der im Folgenden beschrieben wird, ohne die Länge der ersten Periode TM11 zu ändern. Wenn der zeitliche Integralwert nicht mit dem Designwert übereinstimmt, fährt die Verarbeitung mit Schritt S122 fort. Bei Schritt S122 wird die Länge der ersten Periode TM11 so geändert, dass der Zeitintegralwert mit dem Sollwert übereinstimmt. Wenn beispielsweise der zeitliche Integralwert kleiner als der Designwert ist, wird die erste Periode TM11 so geändert, dass sie länger wird.
Bei Schritt S123 wird nach Schritt S122 entschieden, ob der zeitliche Integralwert des vom Messabschnitt 120 in der zweiten Periode TM12 gemessenen Wertes (Sweepstrom oder Sweepspannung) mit einem vorgegebenen Konstruktionswert übereinstimmt. Der Absolutwert des „zeitintegralen Wertes des vom Messabschnitt 120 gemessenen Wertes in der zweiten Periode TM12“ entspricht dem in 6 dargestellten Bereich S2. Ein solcher Zeitintegralwert kann berechnet werden, indem man den zweiten zum Zeitpunkt t291 in 3 erfassten Messwert mit der Länge der zweiten Periode TM12 multipliziert. Alternativ kann der zweite Messwert in der zweiten Periode TM12 mehrfach erfasst werden, um den Zeitintegralwert genauer zu berechnen.
Darüber hinaus bedeutet der hier genannte „vorgegebene Bemessungswert“ den oben beschriebenen zeitlichen Integralwert für den Fall, dass der zweite Messwert mit dem Sollwert übereinstimmt und die Länge der zweiten Periode TM12 dem ursprünglichen Bemessungswert entspricht.
Stimmt der Zeitintegralwert mit dem Bemessungswert überein, wird die in 21 dargestellte Verarbeitungssequenz beendet, ohne die Länge der zweiten Periode TM12 zu ändern. Wenn der zeitliche Integralwert nicht mit dem Designwert übereinstimmt, fährt die Verarbeitung mit Schritt S124 fort. Bei Schritt S124 wird die Länge der zweiten Periode TM12 so geändert, dass der Zeitintegralwert mit dem Sollwert übereinstimmt. Wenn beispielsweise der zeitliche Integralwert kleiner als der Designwert ist, wird die zweite Periode TM12 so geändert, dass sie länger wird.
Durch Ausführen der vorstehend beschriebenen Verarbeitung kann die im Gassensor 200 in der ersten Periode TM11 angesammelte Ladungsmenge und die vom Gassensor 200 in der zweiten Periode TM12 freigesetzte Ladungsmenge jeweils so eingestellt werden, dass sie sich dem Auslegungswert nähert. Dadurch kann die Differenz zwischen beiden reduziert und die Gaskonzentration genau gemessen werden. Es ist zu beachten, dass es ebenso möglich wäre, ein Formular zu verwenden, bei dem nur einer der in 21 gezeigten Verarbeitungsschritte S121 bis S122 und der Satz der Verarbeitungsschritte S123 bis S124 ausgeführt wird, wobei der andere weggelassen wird.
Wie vorstehend beschrieben, ändert der Steuerabschnitt 110 dieser Ausführungsform die Länge mindestens einer der ersten Periode TM11 und der zweiten Periode TM12 so, dass mindestens einer der Zeitintegralwerte der durch den Messabschnitt 120 gemessenen Werte in der ersten Periode TM11 und der Zeitintegralwert der durch den Messabschnitt 120 in der zweiten Periode TM12 gemessenen Werte dem vorgegebenen Designwert entspricht. Die gleichen Effekte wie bei der ersten Ausführungsform können auch mit dieser Form erzielt werden.
Wenn die Längen sowohl der ersten Periode TM11 als auch der zweiten Periode TM12 geändert werden, ändert der Maskeneinstellabschnitt 140 die Länge der Maskenperiode TM10 so, dass nach der Änderung sowohl die erste Periode TM11 als auch die zweite Periode TM12 in die Maskenperiode TM10 einbezogen werden.
Die vorliegende Ausführungsform wurde oben anhand konkreter Beispiele beschrieben. Die vorliegende Offenbarung beschränkt sich jedoch nicht nur auf diese konkreten Beispiele. Ausführungsformen, die von Fachleuten im Design entsprechend modifiziert wurden, sind ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Offenbarung enthalten, sofern die Merkmale der vorliegenden Offenbarung berücksichtigt werden. Die Elemente, die in den oben beschriebenen spezifischen Beispielen enthalten sind, sowie deren Anordnung, Bedingungen und Formen sind nicht auf die veranschaulichten beschränkt, sondern können entsprechend modifiziert werden. Die in den oben beschriebenen spezifischen Beispielen enthaltenen Elemente können entsprechend geändert oder in Kombination geändert werden, sofern kein technischer Widerspruch entsteht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2004177178 A [0007]

Claims

Steuervorrichtung (100) für einen Gassensor (200), der eine Gaskonzentration misst, wobei die Steuervorrichtung das Folgende umfasst: einen Spannungsanlegeabschnitt (F1, F2), der eine Spannung zum Messen der Impedanz des Gassensors an den Gassensor anlegt; einen Steuerabschnitt (110), der den Betrieb des Spannungsanlegeabschnitts steuert; und einen Sweep-Messabschnitt (120), der mindestens einen von einem Strom, der in dem Gassensor fließt, und einer Spannung, die an den Gassensor angelegt wird, misst, wobei der Steuerabschnitt das Folgende durchführt: eine erste Steuerung, die während einer ersten Periode (TM11) den Spannungsanlegeabschnitt derart betreibt, dass ein Strom durch den Gassensor in eine erste Richtung fließt, und eine zweite Steuerung, die während einer zweiten Periode (TM12) den Spannungsanlegeabschnitt derart betreibt, dass ein Strom durch den Gassensor in eine zweite Richtung fließt, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist; und wobei der Steuerabschnitt die Länge mindestens einer der ersten Periode und der zweiten Periode basierend auf einem Vergleich zwischen einem ersten Messwert, der der Absolutwert eines durch den Sweep-Messabschnitt während der Ausführung der ersten Steuerung gemessenen Wertes ist, und einem zweiten Messwert, der der Absolutwert eines durch den Sweep-Messabschnitt während der Ausführung der zweiten Steuerung gemessenen Wertes ist, ändert.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei: als Reaktion darauf, dass der erste Messwert größer als der zweite Messwert ist, der Steuerabschnitt die Länge der zweiten Periode derart ändert, dass diese länger wird; und als Reaktion darauf, dass der erste Messwert kleiner als der zweite Messwert ist, der Steuerabschnitt die Länge der ersten Periode derart ändert, dass diese länger wird.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei: als Reaktion darauf, dass der erste Messwert größer als der zweite Messwert ist, der Steuerabschnitt die Länge der ersten Periode derart ändert, dass diese kürzer wird; und als Reaktion darauf, dass der erste Messwert kleiner als der zweite Messwert ist, der Steuerabschnitt die Länge der zweiten Periode derart ändert, dass diese kürzer wird.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei: als Reaktion auf die die Änderung der ersten Periode oder der zweite Periode derart, dass diese kürzer werden, der Sweep-Messabschnitt den Zeitpunkt ändert, zu dem die Messung durchgeführt wird.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei: das Anlegen einer Spannung durch den Spannungsanlegeabschnitt und das Messen von Strom oder Spannung durch den Sweep-Messabschnitt wiederholt durchgeführt werden; und der Steuerabschnitt die Länge von mindestens einer der ersten Periode und der zweiten Periode in der nächsten Wiederholung basierend auf einem Vergleich zwischen dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert, die in der aktuellen Wiederholung gemessen werden, ändert.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Maskeneinstellabschnitt, der als Periode, die die erste Periode und die zweite Periode beinhaltet, eine Maskenperiode (TM10) festlegt, in der die Messung der Gaskonzentration durch den Gassensor vorübergehend gestoppt wird, wobei der Maskeneinstellabschnitt die Länge der Maskenperiode in Reaktion auf die Änderung der Länge von mindestens einer der ersten Periode und der zweiten Periode ändert.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei: der Steuerabschnitt die Länge mindestens einer der ersten Periode und der zweiten Periode ändert, um eine Übereinstimmung zwischen den jeweiligen Absolutwerten des zeitintegralen Wertes eines durch den Sweep-Messabschnitt in der ersten Periode gemessenen Wertes und dem zeitintegralen Wert eines durch den Sweep-Messabschnitt in der zweiten Periode gemessenen Wertes zu bewirken.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei: der Steuerabschnitt die Länge mindestens einer der ersten Periode und der zweiten Periode so ändert, dass eine Übereinstimmung zwischen einem vorgegebenen Sollwert und mindestens einem der zeitintegralen Werte eines durch den Sweep-Messabschnitt in der ersten Periode gemessenen Wertes und dem zeitintegralen Wert eines durch den Sweep-Messabschnitt in der zweiten Periode gemessenen Wertes bewirkt wird.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Heizung (HT) zum Erwärmen des Gassensors; und einen Sensortemperaturschätzabschnitt (121) zum Schätzen der Temperatur des Gassensors basierend auf der Impedanz des Gassensors, wobei, nachdem die Temperatur, die durch den Sensortemperaturschätzabschnitt geschätzt wird, eine vorgeschriebene Temperatur überschreitet, der Steuerabschnitt mit der Verarbeitung zum Ändern der Länge von mindestens einer der ersten Perioden und der zweiten Perioden beginnt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Heizung zum Erwärmen des Gassensors, wobei nach Ablauf einer vorgeschriebenen Periode seit Beginn der Einschaltung der Heizung der Steuerabschnitt mit der Verarbeitung zum Ändern der Länge von mindestens einer der ersten und zweiten Perioden beginnt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei: nach dem Anlegen einer Spannung durch den Spannungsanlegeabschnitt und dem Messen von Strom oder Spannung durch den Sweep-Messabschnitt jeweils mehrfach wiederholt wurden, der Steuerabschnitt die Länge mindestens einer der ersten Periode und der zweiten Periode in der nächsten und nachfolgenden Iteration basierend auf einem Vergleich zwischen dem Mittelwert der ersten Messwerte und dem Mittelwert der zweiten Messwerte ändert.
Steuervorrichtung nach Anspruch 11, wobei: als Reaktion darauf, dass der Mittelwert der ersten Messwerte größer als der Mittelwert der zweiten Messwerte ist, der Steuerabschnitt die Länge der zweiten Periode ändert, um in den nächsten und nachfolgenden Iterationen länger zu werden; und als Reaktion darauf, dass der Mittelwert der ersten Messwerte kleiner als der Mittelwert der zweiten Messwerte ist, der Steuerabschnitt die Länge der ersten Periode ändert, um in den nächsten und nachfolgenden Iterationen länger zu werden.
Steuervorrichtung nach Anspruch 11, wobei: als Reaktion darauf, dass der Mittelwert der ersten Messwerte größer als der Mittelwert der zweiten Messwerte ist, der Steuerabschnitt die Länge der ersten Periode ändert, um in den nächsten und nachfolgenden Iterationen kürzer zu werden; und als Reaktion darauf, dass der Mittelwert der ersten Messwerte kleiner als der Mittelwert der zweiten Messwerte ist, der Steuerabschnitt die Länge der zweiten Periode in der nächsten und nachfolgenden Iteration ändert, um in den nächsten und nachfolgenden Iterationen kürzer zu werden.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Temperaturmessabschnitt (150), wobei in Reaktion auf die von dem zu ändernden Temperaturmessabschnitt gemessene Temperatur der Steuerabschnitt eine Verarbeitung zum Ändern der Länge von mindestens einer der ersten Perioden und der zweiten Perioden durchführt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei: der Steuerabschnitt eine Verarbeitung zum Ändern der Länge von mindestens einer der ersten Perioden und der zweiten Perioden nach jedem Ablauf eines vorgegebenen Intervalls durchführt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei: das Anlegen einer Spannung durch den Spannungsanlegeabschnitt und das Messen von Strom oder Spannung durch den Sweep-Messabschnitt wiederholt durchgeführt werden; und der Steuerabschnitt eine Verarbeitung zum Ändern der Länge mindestens einer der ersten Periode und der zweiten Periode jedes Mal ausführt, wenn die Anzahl der Male, in denen die Spannung durch den Spannungsanlegeabschnitt angelegt wird, eine vorgegebene Anzahl von Malen erreicht hat.