JP2002333417A

JP2002333417A - 酸素センサ用ヒータ自己診断装置

Info

Publication number: JP2002333417A
Application number: JP2001137163A
Authority: JP
Inventors: Tatsuyuki Okuno; 辰行奧野; Masato Kondo; 正登近藤
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2001-05-08
Filing date: 2001-05-08
Publication date: 2002-11-22

Abstract

(57)【要約】【課題】燃焼中か否か、あるいは機器使用中の酸素濃
度に関わりなく酸素センサの劣化、特に加熱用のヒータ
の劣化を検出する。【解決手段】酸素センサＳのヒータＨに加熱用の電圧
を印加する電源部Ｅと、このヒータＨに印加されたヒー
タ電圧を検出するヒータ電圧検出部Ｅｎと、このヒータ
Ｈに流れるヒータ電流を検出するヒータ電流検出部Ｉｎ
と、これら検出されたヒータ電圧とヒータ電流よりヒー
タＨの動抵抗を定期的に演算する動抵抗演算部Ｒｄ０
１、この演算された動抵抗上昇の経時変化を求める動抵
抗上昇率演算部Ｒｄ０２、この動作抵抗上昇率に基づい
て酸素センサＳの交換時期を推定する交換時期推定部Ｃ
ＨＰとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、酸素センサにお
ける加熱ヒータの寿命を、ヒータの動抵抗上昇率に基づ
いて自己診断する酸素センサ用ヒータ自己診断装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来このような装置として、例えば特開
６−２４２０６６号公報に記載された「酸素センサ劣化
検出方法および装置」がある。この従来技術は大気中或
いはＯ ₂濃度一定の条件でヒータ温度を変化させること
により酸素センサの劣化を判断する。また、特開平３−
２６７７５２号公報に記載された従来技術は、燃焼中か
燃焼停止中かの状態を検知し、燃焼停止中は酸素センサ
のアノード電圧を高く、燃焼中は低く切り替える手段を
設けたことを特徴としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術は酸素濃度一
定条件で酸素センサ劣化を検出しているが、酸素センサ
を内蔵した燃焼機器は、燃焼量一定とした従来の古い燃
焼機器と違い、燃焼中は熱量要求がランダムであるため
フィードフォワード、フィードバック制御を用いて燃焼
制御している機器が大半である。そのため一定量の酸素
濃度を維持しながら劣化を検出するは困難である。ま
た、酸素センサを空調機器に用いた場合、空調機器にお
いては熱量要求がある場合は１日のほとんどの時間が燃
焼中であるため、同じ酸素濃度を維持するのは困難であ
り、一定量の酸素濃度を維持しながら劣化を検出するは
困難であるという問題点がある。

【０００４】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたものであり、燃焼中か否か、あるいは機
器使用中の酸素濃度の変化に関わりなく酸素センサの劣
化、特に加熱用のヒータの劣化を検出できる酸素センサ
用ヒータ自己診断装置を得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明における
酸素センサ用ヒータ自己診断装置は、図１の基本構成図
に示すように、酸素センサＳのヒータＨに加熱用の電圧
を印加する電源部Ｅと、このヒータＨに印加されたヒー
タ電圧を検出するヒータ電圧検出部Ｅｎと、このヒータ
Ｈに流れるヒータ電流を検出するヒータ電流検出部Ｉｎ
と、これら検出されたヒータ電圧とヒータ電流よりヒー
タＨの動抵抗を定期的に演算する動抵抗演算部Ｒｄ０
１、この演算された動抵抗上昇の経時変化を求める動抵
抗上昇率演算部Ｒｄ０２、この動作抵抗上昇率に基づい
て酸素センサＳの交換時期を推定する交換時期推定部Ｃ
ＨＰとを備えている。この発明によれば、ヒータ電圧と
ヒータ電流よりヒータＨの動抵抗を動抵抗演算部Ｒｄ０
１により定期的に演算し、この演算された動抵抗上昇の
経時変化を動抵抗上昇率演算部Ｒｄ０２で求めた後に、
この動作抵抗上昇率に基づき交換時期推定部ＣＨＰで酸
素センサＳの交換時期を推定する。

【０００６】請求項２の発明における酸素センサ用ヒー
タ自己診断装置の交換時期推定部ＣＨＰは、動抵抗上昇
率とヒータ温度低下率との関係よりヒータ温度が所定値
以下に至る値に動抵抗値が上昇するまでの日数を演算
し、この演算された日数に基づいて酸素センサＳの交換
時期を推定する。この発明によれば、交換時期推定部Ｃ
においてヒータ温度が所定値以下に至る値に動抵抗値が
上昇するまでの日数を演算し、この演算された日数に基
づいて酸素センサＳの交換時期を推定する。

【０００７】請求項３の発明における酸素センサ用ヒー
タ自己診断装置の交換時期推定部ＣＨＰは、初期ヒータ
電圧における動抵抗上昇率及び定抵抗制御時のヒータ電
圧変化率の関係と定期的に測定したヒータ電圧の変化率
とを対応させ、ヒータ電圧が所定値以下に至る値に動抵
抗値が上昇するまでの日数を演算し、この演算された日
数に基づいて酸素センサＳの交換時期を推定する。この
発明によれば、初期ヒータ電圧における動抵抗上昇率及
び定抵抗制御時のヒータ電圧変化率からヒータ電圧を検
知することで、酸素センサＳの交換時期の目安となるヒ
ータ温度を推定する。

【０００８】請求項４の発明における酸素センサ用ヒー
タ自己診断装置の交換時期推定部ＣＨＰは、定抵抗制御
で初期ヒータ電圧を定期的にヒータに印加した際に計測
された動抵抗変化率に基づいてヒータ温度の低下を推定
し、このヒータ温度の低下に基づいて酸素センサＳの交
換時期を推定する。この発明はヒータ駆動を定抵抗回路
にて駆動しているヒータにおいて、初期ヒータ印加電圧
を定期的に印加することにより動抵抗値からヒータ温度
を推定し、このヒータ温度の低下に基づいて酸素センサ
Ｓの交換時期を推定する。

【０００９】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、本発明の酸
素センサ用ヒータ自己診断装置を各添付図面について説
明する。

【００１０】図２は、本発明による酸素センサ用ヒータ
自己診断装置の一実施の形態を組み込んだ限界電流式酸
素センサ装置の概略構成図である。酸素センサ１０にお
いて、安定化ジルコニアからなる固体電解質１１の両面
の少なくとも一部には、白金等からなる多孔質のアノー
ド電極１２ａ及びカソード電極１２ｂ（＝電極対）が設
けられている。

【００１１】さらに、固体電解質１１の一面にはカソー
ド電極１２ｂを挟んで、拡散律速された酸素ガスを供給
する酸素ガス律速体としてのアルミナ多孔質基板１３が
設けられている。そして、アルミナ多孔質基板１３に
は、固体電解質１１を４００（℃）以上に加熱して、酸
素イオンの伝導率を良くするためのヒータ１５が設けら
れている。

【００１２】また、上述した酸素センサ１０のアノード
電極１２ａ及びカソード電極１２ｂには、電圧を印加す
るための直流電源部Ｅ１がそれぞれ接続され、さらに、
該直流電源部Ｅ１には固体電解質１１内の酸素イオンの
伝導をキャリアとして流れる電流を検出するアノード電
流検出部２０が直列に接続され、アノード電極１２ａ及
びカソード電極１２ｂ間にはアノード電圧を検出するア
ノード電圧検出部２４が接続されている。

【００１３】また、ヒータ１５には、可変電源Ｅ２、ヒ
ータ電流検出部２１、演算部２２及び調整部２３からな
るヒータ制御装置が接続されている。すなわち、ヒータ
１５に駆動電圧を印加するための可変電源Ｅ２と、ヒー
タ１５を流れる電流を検出するヒータ電流検出部２１と
が直列に接続されている。

【００１４】可変電源Ｅ２の可変電圧はヒータ電圧とし
てヒータ電圧検出部２５で検出される。可変電源Ｅ２か
らの駆動電圧値と、ヒータ電流検出部２１からの電流値
は、演算部２２に入力され、演算部２２の出力は、可変
電源Ｅ２の駆動電圧を調整する調整部２３に供給されて
いる。演算部２２及び調整部２３は、例えば図１２に示
すマイクロコンピュータ等で構成される。尚、動抵抗演
算部Ｒｄ０１、動抵抗上昇率演算部Ｒｄ０２、交換時期
推定部ＣＨＰはマイクロコンピュータによりその機能が
実施される。

【００１５】本マイクロコンピュータＭは、アノード電
流検出部２０、アノード電圧検出部２４、ヒータ電圧検
出部２１、ヒータ電流検出部２５より検出信号をＩ／Ｏ
ポートよりＩ／Ｏインタフェース（入・出力インタフェ
ース）Ｉ／Ｆを通して入力するマイクロプロセッサμを
有する。

【００１６】マイクロプロセッサμは、自己の処理を規
定するプログラムや処理に必要な固定データを格納した
ＲＯＭ、マイクロプロセッサμの行う処理の過程で発生
するデータを格納するデータエリアや、処理の過程で使
用するワークエリアを有するＲＡＭからなるメモリＭ及
びＩ／ＯインタフェースＩ／Ｆと、アドレスバスＡＢ、
データバスＤＢ、コントロールバス（制御信号バス）Ｃ
Ｂによりシステム的に接続されている。

【００１７】マイクロプロセッサμは、ＲＯＭに記憶さ
れたプログラムに従って入力ポートより取り込んだ各検
出信号を、Ｉ／ＯインターフェースＩ／ＦでＡ／Ｄ変換
して入力し、ヒータ動抵抗計算、ヒータ動抵抗からヒー
タ温度推定、ヒータ温度の閾値判定処理を行う。これら
処理結果に基づく酸素センサ交換時期は、出力ポートよ
り図示しない表示灯に駆動信号を出力しランプ表示にて
知らせる。

【００１８】上述した構成の酸素濃度検出装置の動作を
以下説明する。アルミナ多孔質板１３により律速された
酸素ガスは、カソード電極１２ｂを介して固体電解質１
１に対して供給されている。このとき、直流電源部Ｅ１
によりアノード電極１２ａ−カソード電極１２ｂ間に電
圧を印加すると、酸素ガスはカソード電極１２ｂと固体
電解質１１との境界面にて直流電源部Ｅ１から供給され
る電子を受け取って酸素イオン（＝Ｏ₂-陰イオン）に変
換される。変換された酸素イオンは固体電解質１１中を
伝導し、アノード電極１２ａに到達し、アノード電極１
２ａと固体電解質１１との境界面にて、電子を放出して
再び酸素ガスに戻る。

【００１９】上述した固体電解質１１中を伝導する酸素
イオンをキャリアとして発生する電流は、アノード電極
１２ａ−カソード電極１２ｂ間に所定値以上の電圧が印
加されると、飽和して所定電流を越えて流れることはな
い。これは、カソード電極１２ｂに対する酸素ガスの供
給量がアルミナ多孔質基板１３により律速され、電流の
キャリアとなる酸素イオン数が制限されるためである。

【００２０】上述した飽和時の電流を限界電流という。
この限界電流は、周囲の酸素ガスの濃度に対応した値と
なるため、アノード電流検出部２０により固体電解質１
１に流れる電流である酸素センサ１０の出力電流を検出
することにより酸素濃度を検出することができる。

【００２１】次に、酸素センサの寿命推定方法について
説明する。本発明を適用する限界電流式酸素センサは、
固体電解質１１の性質上、固体電解質１１の温度を５０
０℃以上に保たないとその特性を維持することができな
い。そこで、演算部２２はヒータ１５を定電圧駆動する
条件において、ヒータ電圧検出部２５で検出されたヒー
タ電圧とヒータ電流検出部２１で検出されたヒータ電流
からヒータ動抵抗を求め、ヒータの耐久試験より得られ
た温度低下−ヒータ動抵抗の低下の割合と、ヒータ温度
−電流／電圧特性の関係から、ヒータ動抵抗がどの程度
上昇した時に、ヒータ温度低下量が酸素センサ１０の特
性維持を不可能とする閾値に至るかが判断できる。

【００２２】また、初期ヒータ温度と動抵抗上昇の経時
的な関係から、酸素センサ１０の使用開始から何日位い
経過したら閾値に至るか判断できるため、経過日数より
酸素センサ１０の寿命が推定でき、ユーザに酸素センサ
１０の交換時期を知らせることが可能となる。

【００２３】また、ヒータ動抵抗の上昇により、つまり
ヒータ温度の低下に従いセンサ出力が低下することがわ
かっている。しかし実際にセンサ出力の低下の割合が、
ヒータ温度低下に対するセンサ出力低下の割合を示す傾
きにて予め得られたデータより大きい場合は、酸素セン
サの不具合の原因がヒータでなくアノード側にあること
がわかるために、不具合原因の特定が容易であるという
利点がある。

【００２４】また、酸素センサ１０の使用状態はユーザ
により様々であるので、ヒータ動抵抗の上昇を予め得ら
れたデータでなく定期的にヒータ動抵抗を測定し、マイ
クロコンピュータにてヒータ動抵抗の上昇変化を調べ経
過日数−ヒータ動抵抗の関係より動抵抗上昇傾向を求
め、動抵抗がヒータ寿命を判定する閾値に至るまでの日
数を求めてヒータ寿命を推定することもできる。

【００２５】以下、本実施の形態に係る酸素センサの寿
命推定方法を図３に示すフローチャート、図６に示すア
ノード電圧をパラメータとしヒータ温度−アノード電流
特性図、図１０に示す初期ヒータ温度と動抵抗上昇の日
数の関係を表す図に従って説明する。先ず、メモリのワ
ークエリアの初期化が完了したならば（ステップＳ
１）、図示しない画面上に表示されたヒータ温度−アノ
ード電流特性（図６を参照）より、例えばアノード電圧
を０．７Ｖに決定すると共に維持するアノード電流を決
める。つまり決定されたアノード電圧において酸素セン
サの性能維持するアノード電流である限界電流特性を保
つヒータ温度限界値ＴＩを決定する（ステップＳ３）。
この場合、図６よりヒータ温度限界値ＴＩを６００℃と
する。

【００２６】次に、動抵抗上昇率ΔＲｄを演算するため
に、先ず初期温度を例えば６３０℃に設定し（ステップ
Ｓ５）、更に、ヒータ温度限界値ＴＩ（６００℃）と初
期温度（６３０℃）より以下の（１）式でヒータ温度低
下割合を演算する。

【００２７】（６３０−６００）／６３０×１００≒５％・・・・（１）

【００２８】ここで図７より初期ヒータ温度を６３０
℃、ヒータ温度低下割合を５％とした場合、動抵抗上昇
率ΔＲｄはほぼ１０％となる（ステップＳ９Ａ）。動抵
抗上昇率ΔＲｄがほぼ１０％と決定したならば、以下の
（２）式より酸素センサの寿命を演算し、酸素センサの
交換時期を推定する（ステップＳ１１）。

【００２９】ｙ＝４×１０＾７ｅｘｐ（−０．０１７７ｘ）・・・・（２）ｙ：動抵抗上昇の日数ｘ：初期ヒータ温度（℃）

【００３０】この演算結果より初期ヒータ温度が６３０
℃で動抵抗上昇率ΔＲｄがほぼ１０％までは酸素センサ
の使用に支障を来さないとすれば、動抵抗上昇の日数よ
り酸素センサの交換時期は使用を開始してから５７４日
目となる。図１０は動抵抗上昇率ΔＲｄを１０％、５％
とし、初期ヒータ温度を５００℃〜１０００℃の範囲に
した場合に、それぞれの初期ヒータ温度において、動抵
抗上昇率ΔＲｄが１０％、５％に上昇する日数を演算結
果から求めた図である。

【００３１】実際、酸素センサの使用状態により、初期
温度を同一に設定しても動抵抗上昇率ΔＲｄに達するに
日数が同じとはならない。従って定期的に所定回数に至
るまで初期ヒータ印加電圧とヒータ電流を測定して、そ
れら測定値よりヒータの動抵抗Ｒｄの演算して定期的に
初期動抵抗値に対する動抵抗値の上昇の割合に測定し、
その割合の変化（動抵抗上昇率）を動抵抗上昇率−日数
の関係で図１１のようにグラフにして表す。

【００３２】即ち、図３のフローチャートに示すように
所定日数毎に動抵抗Ｒｄを測定したならば（ステップＳ
１３）、測定日数を計数するためにＮ＝Ｎ（初期値０）
＋１を演算しＮが測定回数（測定日数）に至ったか否か
を判断する（ステップＳ１７）。測定日数に至らなけれ
ばステップＳ１３に戻り、測定回数に至るまでステップ
Ｓ１３，Ｓ１５，Ｓ１７を繰り返し測定日数と動抵抗Ｒ
ｄを記憶する。このとき動抵抗は初期動抵抗値に対する
上昇の割合で記憶する。

【００３３】記憶された初期動抵抗値に対する動抵抗値
の上昇の割合と測定日数より動抵抗上昇率−日数の関係
を示すグラフ（図１１）を作成する（ステップＳ１
９）。この作成したグラフより、単位日数当たりの動抵
抗上昇率が分かり、動抵抗が初期動抵抗値に対して１０
％上昇する日数も判断できるため酸素センサの交換時期
を推定できる（ステップＳ２１）。

【００３４】グラフより推定した交換時期と前記（２）
式の演算結果から推定した交換時期を比較し（ステップ
Ｓ２３）、交換時期が同一であれば演算結果に基づく交
換時期を選択し（ステップＳ２５）、異なればグラフよ
り推定したセンサの使用状態に応じた交換時期を選択す
る。以上のように本実施の形態によればヒータ動抵抗の
変化の推移からヒータの経時変化がわかるため、酸素セ
ンサの交換時期が明確になる。

【００３５】実施の形態２．上記実施の形態１ではヒー
タを定電圧回路にて駆動した場合を説明したが、本実施
の形態ではヒータを定抵抗回路にて駆動した場合を説明
する。定電圧駆動ではヒータの使用状態で動抵抗変化に
伴うヒータ低下温度や低下の時間変化が決まるが、定抵
抗回路は動抵抗を一定にする回路であるため以下の
（３）式の条件が当てはまり、後述するがこの条件式よ
り動抵抗と温度低下の関係が表せる。

【００３６】Ｒｄ=Ｒs×(１＋αＴs)/(１＋αｔ)=一定・・・・（３）Ｔｓ：所定の電圧を与えた時のヒータ温度（℃）ｔ：室温（２５℃）Ｒｄ：温度Ｔｓ時のヒータの抵抗値（Ω） α：温度抵抗係数（１／℃）（ここでは０．００３６を
使用する）

【００３７】ここで(３)式を以下の（４）式のように置
き換える。

【００３８】Ｒs１×(１+αＴs１)/(１+αｔ)=Ｒs２×(１+αＴs１)/(１+αｔ) ・・（４）（添え字１は初期の条件、２はその次の条件を示す。）

【００３９】次に上記（４）式を以下の（５）式に置き
換えて以下の条件を入れる。

【００４０】Ｒs１/Ｒs２=(１+αＴs2)/(１+αＴs１)・・・・・（５）

【００４１】・Ｒs１を初期静抵抗とし、Ｒs２を経時変
化後の静抵抗とし、Ｒs１に対して10％変化したとする
と、Ｒs２＝１.1Ｒs１となり、１.1Ｒs１をＲs２として
上記式（５）に代入する。・Ｔs１＝６３０℃とし、Ｔs2を経時変化後のヒータ温
度として未知数とする。以上の条件を上記式（５）に代
入すると以下の（６）式に書き直され、この式を解く
と、Ｔs１=５４７℃となり、静抵抗が１０％上昇すると
ヒータ温度は６３０−５４７＝８３℃（１３％）低下す
る。

【００４２】Ｒs１/(１.1×Ｒs１)=(１+0.0036×Ｔs2)/(１+0.0036×630)・・・（６）

【００４３】従って定抵抗回路の場合は、ヒータ抵抗が
１０％上昇するとヒータ温度は８３℃（１３％）低下す
る。この関係を示したグラフが図８である。依って本実
施の形態では、図４に示すフローチャートに記載したよ
うに、ステップＳ７で上記式（６）に基づきヒータ温度
低下の割合を演算した後に、図８に示す動抵抗上昇率と
ヒータ温度低下の割合を示すグラフから動抵抗上昇率
（％）を求めると共に、動抵抗上昇率の上限値ΔＲｄを
決める（ステップＳ９Ｂ）。

【００４４】一方、初期ヒータ印加電圧値とヒータ動抵
抗値とを測定して記憶させ、図９に示す初期ヒータ電圧
での動抵抗変化率と定抵抗制御時のヒータ電圧変化率の
関係を示すグラフから、ヒータ電圧を定期的に測定する
ことで動抵抗上昇率の実測値ΔＲｄｍを求める。

【００４５】更に動抵抗上昇率の実測値ΔＲｄｍと経過
日数（酸素センサ使用経過日数）ｐから図１１に示すよ
うに動抵抗上昇率の経過日数に対する変化の度合いを示
す傾きΔＲｄｍ／ｐを求め、動抵抗上昇率がステップＳ
９Ｂで求めた動抵抗上昇率の上限値ΔＲｄに至る日数を
算出してヒータ交換時期を推定する（ステップＳ１
１）。

【００４６】尚、図９に示すグラフは定抵抗制御にてヒ
ータを駆動して特性変化の経時試験を行いながら、定期
的に酸素センサを外し初期印加電圧にて動抵抗変化率と
ヒータ電圧変化率を測定した結果を示したものである。

【００４７】実施の形態３．上記実施の形態２は予め得
られたデータ（図９に示す初期ヒータ電圧での動抵抗変
化率と定抵抗制御時のヒータ電圧変化率との関係を示す
グラフ）からヒータ電圧を検知することでヒータ温度を
推定していたのに対し、本実施の形態は定抵抗回路で駆
動するヒータにおいて、初期ヒータ印加電圧を定期的に
印加し、その際に得られた動抵抗値からヒータ温度を推
定するものである。

【００４８】このヒータ温度を推定したならば、ヒータ
耐久試験より得られた動抵抗上昇率とヒータ温度低下割
合の関係と、ヒータ温度と電流／電圧特性の関係から、
動抵抗がどの程度上昇した時にヒータ温度低下量が酸素
センサ出力の閾値になるかが判断できる。また、初期ヒ
ータ温度と動抵抗上昇の経時的な関係から、酸素センサ
の使用開始から何日位い経過したら閾値に至るか判断で
きるため、経過日数より酸素センサの寿命が推定でき、
ユーザに酸素センサの交換時期を知らせることが可能と
なる。

【００４９】以下本実施の形態に係る酸素センサ寿命推
定方法を図５のフローチャートに従って説明する。尚、
図３，図４に示すフローチャート中のステップ番号と同
一ステップ番号は同一処理を示す。先ず、ステップ９Ｂ
において（１）式ないし（６）式を通して動抵抗上昇率
の上限値ΔＲｄを演算されたならば、この上限値ΔＲｄ
に至るまでの日数を単位日数当たりの動抵抗の変化率よ
り求める。

【００５０】即ち、図５のフローチャートに示すよう
に、初期ヒータ電圧を所定日数毎に定期的にヒータに印
加し、初期ヒータ電圧とヒータ電流より動抵抗Ｒｄを測
定する（ステップＳ１３）。測定日数を計数するために
Ｎ＝Ｎ（初期値０）＋１を演算しＮが測定回数（測定日
数）に至ったか否かを判断する（ステップＳ１７）。測
定日数に至らなければステップＳ１３に戻り、測定回数
に至るまでステップＳ１３，Ｓ１５，Ｓ１７を繰り返し
測定日数と動抵抗Ｒｄを記憶する。このとき動抵抗は初
期動抵抗値に対する上昇の割合で記憶する。

【００５１】ステップＳ１７にて測定回数に至ったこと
が判定されたならば、記憶された初期動抵抗値に対する
動抵抗値の上昇の割合と測定日数より動抵抗上昇率−日
数の関係を示すグラフ（図１１）を作成する（ステップ
Ｓ１９）。この作成したグラフより、単位日数当たりの
動抵抗上昇率が分かり、動抵抗が初期動抵抗値に対して
１０％上昇する日数も判断できるため酸素センサの交換
時期を推定できる。

【００５２】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、ヒータ電圧と
ヒータ電流よりヒータＨの動抵抗を動抵抗演算部Ｒｄ０
１により定期的に演算し、この演算された動抵抗上昇の
経時変化を動抵抗上昇率演算部Ｒｄ０２で求めた後に、
この動作抵抗上昇率に基づき交換時期推定部ＣＨＰで酸
素センサＳの交換時期を推定することで、酸素センサの
交換時期を明確にできるという効果がある。

【００５３】請求項２の発明によれば、交換時期推定部
Ｃにおいてヒータ温度が所定値以下に至る値に動抵抗値
が上昇するまでの日数を演算し、この演算された日数に
基づいて酸素センサＳの交換時期を推定することで、ヒ
ータ動抵抗の推移によりヒータ特性の経時変化がわかる
ため、酸素センサの交換時期を明確にできるという効果
がある。

【００５４】請求項３の発明によれば、初期ヒータ電圧
における動抵抗上昇率及び定抵抗制御時のヒータ電圧変
化率からヒータ電圧を検知することで、酸素センサＳの
交換時期の目安となるヒータ温度を推定することで、動
抵抗の演算処理を省きヒータ電圧値より容易に酸素セン
サの交換時期を明確にできるという効果がある。

【００５５】請求項４の発明によれば、ヒータ駆動を定
抵抗回路にて駆動しているヒータにおいて、初期ヒータ
印加電圧を定期的に印加することにより計測した動抵抗
値からヒータ温度を推定し、このヒータ温度の低下に基
づいて酸素センサＳの交換時期を推定することで、酸素
センサの実際の使用条件に基づいて寿命推定を行うこと
ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る酸素センサ用ヒータ自己診
断装置の基本構成を示す図である。

【図２】図２は本発明に係る酸素センサ用ヒータ自己診
断装置の構成を示す図である。

【図３】図３は実施の形態１に係る酸素センサ用ヒータ
自己診断装置の動作を説明するフローチャートである。

【図４】図４は実施の形態２に係る酸素センサ用ヒータ
自己診断装置の動作を説明するフローチャートである。

【図５】図５は実施の形態３に係る酸素センサ用ヒータ
自己診断装置の動作を説明するフローチャートである。

【図６】図６はヒータ温度−アノード電流特性を示すグ
ラフを表した図である。

【図７】図７は動抵抗上昇率とヒータ温度低下割合を示
すグラフを表した図である。

【図８】図８は定抵抗制御時における動抵抗上昇率とヒ
ータ温度低下割合を示すグラフを表した図である。

【図９】図９は初期ヒータ電圧での動抵抗変化率と定抵
抗制御時のヒータ電圧変化率との関係を示したグラフを
表した図である。

【図１０】図１０は初期ヒータ温度と動抵抗上昇日数の
関係を示したグラフを表した図である。

【図１１】図１１は酸素センサ使用経過日数と動抵抗上
昇率との関係から決まる酸素センサの測定時寿命直線を
示す図である。

【図１２】図１２は本発明に係るパソコンの構成図であ
る。

【符号の説明】

Ｓ酸素センサＨヒータＥ電源部Ｉｎヒータ電流検出部Ｅｎヒータ電圧検出部Ｒｄ０１動抵抗演算部Ｒｄ０２動抵抗上昇率演算部ＣＨＰ交換時期推定部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸素センサのヒータに加熱用の電圧を印
加する電源部と、このヒータに印加されたヒータ電圧を
検出するヒータ電圧検出部と、このヒータに流れるヒー
タ電流を検出するヒータ電流検出部と、これら検出され
たヒータ電圧とヒータ電流よりヒータの動抵抗を定期的
に演算する動抵抗演算部、この演算された動抵抗上昇の
経時変化を求める動抵抗上昇率演算部、この動作抵抗上
昇率に基づいて酸素センサの交換時期を推定する交換時
期推定部とを備えたことを特徴とする酸素センサ用ヒー
タ自己診断装置。
【請求項２】前記交換時期推定部は、動抵抗上昇率と
ヒータ温度低下率との関係よりヒータ温度が所定値以下
に至る値に動抵抗値が上昇するまでの日数を演算し、こ
の演算された日数に基づいて酸素センサの交換時期を推
定することを特徴とする請求項１に記載の酸素センサ用
ヒータ自己診断装置。
【請求項３】前記交換時期推定部は、初期ヒータ電圧
における動抵抗上昇率及び定抵抗制御時のヒータ電圧変
化率の関係と定期的に測定したヒータ電圧の変化率とを
対応させ、ヒータ電圧が所定値以下に至る値に動抵抗値
が上昇するまでの日数を演算し、この演算された日数に
基づいて酸素センサの交換時期を推定することを特徴と
する請求項１に記載の酸素センサ用ヒータ自己診断装
置。
【請求項４】前記交換時期推定部は、定抵抗制御で初
期ヒータ電圧を定期的にヒータに印加した際に計測され
た動抵抗変化率に基づいてヒータ温度の低下を推定し、
ヒータ温度の低下に基づいて酸素センサの交換時期を推
定することを特徴とする請求項１に記載の酸素センサ用
ヒータ自己診断装置。