JP2006207424A - Heater control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気管に取り付けられたヒータ付き空燃比センサのヒータ制御装置に関する。 The present invention relates to a heater control device for an air-fuel ratio sensor with a heater attached to an exhaust pipe of an internal combustion engine.
エンジン始動時に排気管内温度が低く、排気管内に水滴が残っているときや、排気管内に水滴が発生するおそれがあるときに、酸素センサの加熱用ヒータの通電を停止して、酸素センサのサーマルショックを防止する必要が生じる。このサーマルショックを防止するヒータ制御装置として、以下の提案がなされている。 When the temperature in the exhaust pipe is low when the engine is started and water droplets remain in the exhaust pipe or when there is a risk of water droplets in the exhaust pipe, the oxygen sensor heating heater is turned off and the oxygen sensor thermal There is a need to prevent shock. The following proposals have been made as heater control devices for preventing this thermal shock.
酸素センサの内部抵抗を検出する内部抵抗検出手段と、この内部抵抗検出手段で検出した内部抵抗値に基づいて酸素センサ表面温度を推定し、酸素センサ表面温度に基づいて排気管内温度を推定し、この排気管内温度が所定温度に達したときに酸素センサと一体に組み込まれた加熱用ヒータの通電開始の制御をする制御手段と、を備えたヒータ通電制御装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 An internal resistance detection means for detecting the internal resistance of the oxygen sensor, an oxygen sensor surface temperature is estimated based on the internal resistance value detected by the internal resistance detection means, an exhaust pipe temperature is estimated based on the oxygen sensor surface temperature, There is known a heater energization control device including a control means for controlling energization start of a heating heater integrated with an oxygen sensor when the exhaust pipe temperature reaches a predetermined temperature (for example, a patent) Reference 1).
また、エンジン負荷に基づいて、空燃比センサ近傍の排気管温度を算出する排気管温度算出手段と、この排気管温度に応じて空燃比センサのヒータ通電を制御するヒータ通電制御装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、上記特許文献1に示すヒータ通電制御装置においては、300℃以下の低温時の酸素センサの内部抵抗は無限大になることから、低温時における酸素センサの内部抵抗を計測するのは困難である。一方、特別な回路を構成することにより、低温時の酸素センサの内部抵抗を計測し得るがコストの上昇に繋がる。 However, in the heater energization control device shown in Patent Document 1, the internal resistance of the oxygen sensor at a low temperature of 300 ° C. or lower becomes infinite, so it is difficult to measure the internal resistance of the oxygen sensor at a low temperature. is there. On the other hand, by configuring a special circuit, the internal resistance of the oxygen sensor at low temperatures can be measured, but this leads to an increase in cost.
また、上記特許文献2に示すヒータ制御装置においては、冷却水温が高い場合でも、外気温度が低い場合は排気管温度が低下し、排気管内に水滴が発生するおそれがある。
Further, in the heater control device disclosed in
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、空燃比センサの信頼性を向上させることを主たる目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and its main object is to improve the reliability of an air-fuel ratio sensor.
上記目的を達成するための本発明の一態様は、内燃機関の排気管に取り付けられたヒータ付き空燃比センサのヒータ制御装置であって、上記ヒータの内部抵抗を検出するヒータ抵抗検出手段と、上記ヒータ抵抗検出手段により検出された上記ヒータの内部抵抗に基づいて、上記排気管内の排気温度を推定する排気温度推定手段と、上記排気温度推定手段により推定された上記排気温度が所定温度以上のときに、上記ヒータによる上記空燃比センサへの加熱を許可する加熱許可手段と、を備えることを特徴とするヒータ制御装置である。 One aspect of the present invention for achieving the above object is a heater control device for an air-fuel ratio sensor with a heater attached to an exhaust pipe of an internal combustion engine, a heater resistance detecting means for detecting an internal resistance of the heater, Based on the internal resistance of the heater detected by the heater resistance detection means, exhaust temperature estimation means for estimating the exhaust temperature in the exhaust pipe, and the exhaust temperature estimated by the exhaust temperature estimation means is equal to or higher than a predetermined temperature. And a heating permission unit that allows heating of the air-fuel ratio sensor by the heater.
この一態様によれば、上記ヒータの内部抵抗に基づいて、上記排気管内の排気温度を推定し、上記排気温度が所定温度以上のときに、上記ヒータによる上記空燃比センサへの加熱を許可する。これにより、高温側および低温側を問わず、広温度範囲において排気温度が高精度に推定できる。したがって、空燃比センサにおけるサーマルショックの発生をより確実に予測し、防止することができる。すなわち、空燃比センサの信頼性をより向上させることができる。 According to this aspect, the exhaust temperature in the exhaust pipe is estimated based on the internal resistance of the heater, and the heater is allowed to heat the air-fuel ratio sensor when the exhaust temperature is equal to or higher than a predetermined temperature. . Thereby, the exhaust temperature can be estimated with high accuracy in a wide temperature range regardless of the high temperature side or the low temperature side. Therefore, the occurrence of thermal shock in the air-fuel ratio sensor can be predicted and prevented more reliably. That is, the reliability of the air-fuel ratio sensor can be further improved.
また、この一態様において、上記排気温度推定手段は上記ヒータの内部抵抗と上記排気温度との所定関係に基づいて、上記排気温度を推定し、上記内燃機関の吸気温度を検出する吸気温度検出手段と、上記内燃機関のソーク時間を計測するソーク時間計測手段と、上記ソーク時間計測手段により計測された上記ソーク時間が所定時間以上のとき、上記吸気温度検出手段により検出された上記吸気温度と上記ヒータ抵抗検出手段により検出された上記ヒータの内部抵抗とに基づいて、上記所定関係に対して補正を行う補正手段と、を更に備える。上記ソーク時間が所定時間以上のとき、上記吸気温度と上記ヒータの温度とが近似してくる。したがって、上記吸気温度を上記ヒータの温度として用いることにより、上記ヒータの内部抵抗と上記排気温度との所定関係を算出する際に、上記ヒータの内部抵抗のバラツキを抑えることが可能となる。すなわち、より高精度に上記排気管内の排気温度を推定することができる。 Further, in this aspect, the exhaust temperature estimation means estimates the exhaust temperature based on a predetermined relationship between the internal resistance of the heater and the exhaust temperature, and detects the intake temperature of the internal combustion engine. And soak time measuring means for measuring the soak time of the internal combustion engine, and when the soak time measured by the soak time measuring means is a predetermined time or more, the intake air temperature detected by the intake air temperature detecting means and the intake air temperature Correction means for correcting the predetermined relationship based on the internal resistance of the heater detected by the heater resistance detection means is further provided. When the soak time is equal to or longer than a predetermined time, the intake air temperature and the heater temperature are approximated. Therefore, by using the intake air temperature as the heater temperature, it is possible to suppress variations in the internal resistance of the heater when calculating a predetermined relationship between the internal resistance of the heater and the exhaust temperature. That is, the exhaust temperature in the exhaust pipe can be estimated with higher accuracy.
さらに、この一態様において、上記内燃機関の水温度を検出する水温検出手段と、上記水温検出手段により検出された上記水温度と上記吸気温度検出手段により検出された上記吸気温度とが所定温度範囲内にあるか否かを判定する範囲判定手段と、を更に備え、上記範囲判定手段により上記水温度および上記吸気温度が上記所定温度範囲内にあると判定されたとき、上記補正手段は前記所定関係に対して補正を行ってもよい。 Further, in this aspect, the water temperature detecting means for detecting the water temperature of the internal combustion engine, the water temperature detected by the water temperature detecting means, and the intake air temperature detected by the intake air temperature detecting means are within a predetermined temperature range. Range determining means for determining whether or not the temperature is within the predetermined temperature range, and when the range determining means determines that the water temperature and the intake air temperature are within the predetermined temperature range, Corrections may be made to the relationship.
なお、この一態様において、上記補正手段は上記水温度検出手段により検出された上記水温度と上記ヒータ抵抗検出手段により検出された上記ヒータの内部抵抗に基づいて、上記所定関係に対して補正を行ってもよい。 In this aspect, the correction means corrects the predetermined relationship based on the water temperature detected by the water temperature detection means and the internal resistance of the heater detected by the heater resistance detection means. You may go.
上記目的を達成するための本発明の一態様は、内燃機関の排気管に取り付けられたヒータ付き空燃比センサのヒータ制御装置であって、上記内燃機関のソーク時間を計測するソーク時間計測手段と、上記ソーク時間計測手段により計測された上記ソーク時間が所定時間以下のとき、上記ヒータによる上記空燃比センサへの加熱を許可する加熱許可手段と、を備えることを特徴とするヒータ制御装置であってもよい。 One aspect of the present invention for achieving the above object is a heater control device for an air-fuel ratio sensor with a heater attached to an exhaust pipe of an internal combustion engine, the soak time measuring means for measuring the soak time of the internal combustion engine, And a heating permission means for permitting heating of the air-fuel ratio sensor by the heater when the soak time measured by the soak time measuring means is a predetermined time or less. May be.
また、この一態様において、上記ソーク時間の計測開始時までの上記内燃機関への吸入空気の積算量を取得する積算量取得手段を更に備え、上記加熱許可手段は、上記積算量取得手段により取得された吸入空気の積算量が所定量以上のとき、上記ヒータによる上記空燃比センサへの加熱を許可するのが好ましい。 Further, in this aspect, the apparatus further includes integrated amount acquisition means for acquiring an integrated amount of intake air to the internal combustion engine until the start of measurement of the soak time, and the heating permission means is acquired by the integrated amount acquisition means. When the integrated amount of the intake air is equal to or greater than a predetermined amount, it is preferable to allow the heater to heat the air-fuel ratio sensor.
なお、これら態様において、上記内燃機関のソーク時間とは前回内燃機関が駆動され、停止されたときから今回内燃機関が駆動開始されたときまでの時間をいう。 In these embodiments, the soak time of the internal combustion engine refers to the time from when the internal combustion engine was last driven and stopped until the current internal combustion engine is started to be driven.
本発明によれば、空燃比センサの信頼性を向上させることができる。 According to the present invention, the reliability of the air-fuel ratio sensor can be improved.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、車両用の制御装置の基本概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1乃至第3の実施の形態に係るヒータ制御装置を示すシステム構成の概略図である。図1に示す如く、エンジン等の内燃機関3には燃焼された排気ガスを車両後方に導く排気管5が接続されている。また、排気管5には排気管5内を流れる排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ等の空燃比センサ7が配設されている。さらに、酸素センサ7には、当該センサの素子を加熱し、活性化するヒータ9が取付けられている。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The basic concept, main hardware configuration, operating principle, basic control method, and the like of the control device for a vehicle are known to those skilled in the art, and thus detailed description thereof is omitted.
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram of a system configuration showing a heater control apparatus according to first to third embodiments of the present invention. As shown in FIG. 1, an exhaust pipe 5 is connected to an internal combustion engine 3 such as an engine for guiding the burned exhaust gas to the rear of the vehicle. The exhaust pipe 5 is provided with an air-fuel ratio sensor 7 such as an oxygen sensor for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 5. Further, the oxygen sensor 7 is provided with a
ヒータ9には、ヒータ9の通電および停電を制御するECU等の制御手段11が制御回路13を介して接続されている。エンジン3のインテークマニホールドには、エンジン3の吸気温度を検出するサーミスタ等の吸気温センサ15が配設され、この吸気温センサ15はECU11に接続されている。また、ECU11にはエンジン3の冷却水の温度を検出するサーミスタ等の水温センサ17が接続されている。エンジン3のインテークマニホールドには、エンジン3の吸入空気量を検出するエアフローメータ19が配設され、エアフローメータ19はECU11に接続されている。ECU11は、エアフローメータ19からの吸入空気量に基づいて、吸入空気の積算量を算出する。
A control means 11 such as an ECU for controlling energization and power failure of the
酸素センサ7はジルコニア等の固体電解質からなり、動作温度に制限がある。すなわち、酸素センサ7が数百℃以上の活性化温度(例えば、700℃)まで加熱されて活性化した状態でないと、酸素濃度の検出を行わないという特性を有している。この為、酸素センサ7は長時間のアイドリング運転等によって排気管温度が低下したときに、酸素センサ7の温度を所望の活性化温度に維持する為にヒータ9により加熱が行われている。
The oxygen sensor 7 is made of a solid electrolyte such as zirconia and has a limited operating temperature. That is, the oxygen concentration is not detected unless the oxygen sensor 7 is heated to an activation temperature of several hundred degrees Celsius or higher (for example, 700 degrees Celsius) and activated. For this reason, the oxygen sensor 7 is heated by the
ヒータ9は酸素センサ7に密着した構成となっており、酸素センサ7が活性化温度で安定的な動作をするように、通電および停電を所定のDUTY比(通電時間と停電時間の比)で繰り返し、酸素センサ7の加熱を行っている。なお、ヒータ9には制御回路13を介してバッテリ21が接続され、バッテリ21からヒータ9へ電力が供給される。制御回路13はECU11からの通電信号を受信すると、ヒータ9に所定のDUTY比で通電および停電を繰返させて酸素センサ7を加熱させる。また、制御回路13はECU11からの停止信号を受信すると、ヒータ9の通電を停止させて、酸素センサ7の加熱を停止させる。このようにして、酸素センサ7はヒータ9によって活性化温度まで加熱され、また活性化温度に維持される。
The
ECU11には、ヒータ9への印加電圧を検出する電圧センサ23と、ヒータ9への印加電流を検出する電流センサ25とが接続されている。ECU11は電圧センサ23からの電圧Vおよび電流センサ25からの電流Iに基づいて、ヒータ9の内部抵抗Rを以下の(1)式により算出する。
The
R=V/I (1)式
なお、ECU11はヒータ9の内部抵抗を算出する際、ヒータ9を所定時間(例えば、約1〜5秒)だけ通電させる。このように短時間通電させることにより、ヒータ9の温度上昇を抑えつつ、ヒータ9通電による内部抵抗Rの算出が可能となる。
R = V / I (1) The
また、ECU(Electronic Control Unit)11は、マイクロコンピュータによって構成されており、制御プログラムを格納するROM、演算結果等を格納する読書き可能なRAM、タイマ、カウンタ、入力インターフェイス、及び出力インターフェイスを有している。さらに、ECU11にはイグニッションスイッチ(IGSW)27が接続され、イグニッションスイッチ27はオン状態にされるとECU11にオン信号を送信し、オフ状態にされるとECU11にオフ信号を送信する。ECU11には、イグニッションスイッチ27のオフ信号を受信してからのソーク時間(エンジン停止時間)を計測するソークタイマ11aが内蔵されている。ソークタイマ11aは、イグニッションスイッチ27からのオフ信号を受信すると計測を開始し、オン信号を受信すると計測を終了する。
The ECU (Electronic Control Unit) 11 is constituted by a microcomputer and has a ROM for storing a control program, a readable / writable RAM for storing calculation results, a timer, a counter, an input interface, and an output interface. is doing. Further, an ignition switch (IGSW) 27 is connected to the
ECU11のROMには、ヒータ9の内部抵抗とヒータ9の温度との所定関係が記憶されている。この所定関係において、ヒータ9の温度からヒータ9の自己発熱温度を減算することにより、ヒータ9の内部抵抗と排気管5内の温度との所定関係が算出される。算出されたヒータ9の内部抵抗と排気管5内の温度との所定関係が、ECU11のRAMに記憶される。なお、各所定関係は実験的にヒータ9の温度、ヒータ9の抵抗等が測定され、最小二乗法等により近似線を算出することにより導出される。また、各所定関係は略正比例関係となっている。
A predetermined relationship between the internal resistance of the
ところで、エンジン3の低温始動時、暖気過程時等の排気管温度が低い場合において、排気管3内に水滴が残存し、又は排気管3内に水滴が発生することがある。例えば、酸素センサ7に水滴が付着した状態で酸素センサ7のヒータ9に通電が開始されると、酸素センサ7の水滴付着による温度低下と、ヒータ9の加熱による温度上昇とにより急激な温度差が生じ、所謂サーマルショックによる酸素センサ7の素子に割れが生じる。このサーマルショックを防止する為、酸素センサ7に水滴付着のおそれがあるときは、ヒータ9による酸素センサ7への加熱を禁止するように、以下の制御処理が行われる。
By the way, when the temperature of the exhaust pipe is low, such as when the engine 3 is started at a low temperature or during a warm-up process, water droplets may remain in the exhaust pipe 3 or may be generated in the exhaust pipe 3. For example, when energization of the
図2は、第1の実施の形態に係るヒータ制御装置の制御ルーチンのフローチャートである。本制御ルーチンおよび図3および図5に示す制御ルーチンは所定の微小時間毎、例えば64ms毎に繰返し実行される。 FIG. 2 is a flowchart of a control routine of the heater control apparatus according to the first embodiment. This control routine and the control routine shown in FIGS. 3 and 5 are repeatedly executed every predetermined minute time, for example, every 64 ms.
図2に示す如く、ECU11はイグニッションスイッチ27からオン信号を受信すると(S100)、制御回路13を介してヒータ9を所定時間、通電させる(S110)。このとき、ECU11は電圧センサ23からの電圧Vと、電流センサ25からの電流Iに基づいて、上記(1)式によりヒータ9の内部抵抗Rを算出する(S120)。ECU11は制御回路13を介して所定時間、ヒータ9を通電させた後、通電を停止させる(S130)。
As shown in FIG. 2, when the
次に、ECU11はROMに記憶されたヒータ9の内部抵抗と排気管5内の温度との所定関係、および算出されたヒータ9の内部抵抗に基づいて、排気管5内の温度を推定する(S140)。
Next, the
その後、ECU3は推定された排気管5内の温度が所定温度以上(例えば、60℃以上)であり、酸素センサ7においてサーマルショックが発生するおそれがないか否かを判定する(S150)。ECU3は推定された排気管5内の温度が所定温度以上であり、酸素センサ7においてサーマルショックが発生するおそれがないと判定したとき、制御回路13に通電信号を送信する(S160)。通電信号を受信した制御回路13は、所定のDUTY比でヒータ9を通電および停電させて、酸素センサ7を加熱する(S170)。このようにして、ECU11は酸素センサ7を活性化温度まで加熱し、また活性化温度に維持する。
Thereafter, the ECU 3 determines whether or not the estimated temperature in the exhaust pipe 5 is equal to or higher than a predetermined temperature (for example, 60 ° C. or higher) and there is no possibility that a thermal shock occurs in the oxygen sensor 7 (S150). When the ECU 3 determines that the estimated temperature in the exhaust pipe 5 is equal to or higher than the predetermined temperature and there is no risk of thermal shock occurring in the oxygen sensor 7, the ECU 3 transmits an energization signal to the control circuit 13 (S160). The
一方、ECU11は推定された排気管5内の温度が所定温度未満であり、酸素センサ7においてサーマルショックが発生するおそれがあると判定したとき(S150)、ヒータ9の通電を停止させる(S180)。その後、ECU11は所定時間以上が経過しているか否かを判定する(S190)。ECU11は所定時間以上経過していると判定したときは、(S110)の処理に移行する。また、ECU11は所定時間以上経過していないと判定したときは、(S180)の処理に移行する。
On the other hand, when the
以上、ヒータ9の内部抵抗に基づいて、排気管5内の温度を推定することから、低温度側および高温度側のいずれを問わず、広温度範囲において高精度に排気管5内の温度を推定することができる。これにより、より確実に酸素センサ7のサーマルショックを防止することが可能となり、酸素センサの信頼性を向上させることができる。また、排気管5内の温度を検出する為の温度センサを排気管5に取付ける必要が無いことから、組付け性の向上およびコストの低減に繋がる。
As described above, since the temperature in the exhaust pipe 5 is estimated based on the internal resistance of the
以下、第2および第3の実施の形態において、第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
(第2の実施の形態)
前回エンジン駆動時に排気管5内の温度が高温となり、その高温状態で駆動停止された場合等において、ソーク時間が所定時間以内であれば、排気管5内の温度は高温に保持され得る。この場合、排気管3内に水滴が残存し、又は排気管3内に水滴が発生するおそれがないことから、ヒータ9により酸素センサ7を加熱しても、酸素センサ7にサーマルショックが発生するおそれがない。以下、このような場合のヒータ制御装置1の制御方法の一例を説明する。
Hereinafter, in the second and third embodiments, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
(Second Embodiment)
If the temperature in the exhaust pipe 5 becomes high when the engine is driven last time and the driving is stopped in the high temperature state, the temperature in the exhaust pipe 5 can be kept high if the soak time is within a predetermined time. In this case, since there is no possibility that water droplets remain in the exhaust pipe 3 or water droplets are generated in the exhaust pipe 3, even if the oxygen sensor 7 is heated by the
図3は第2の実施の形態に係るヒータ制御装置1の制御ルーチンのフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart of a control routine of the heater control apparatus 1 according to the second embodiment.
図3に示す如く、ECU11はイグニッションスイッチ27からオン信号を受信すると(S200)、前回エンジン駆動時の吸入空気の積算量が所定量以上であり、エンジン3が十分に暖気されたか否かを判定する(S210)。
As shown in FIG. 3, when the
ECU11は吸入空気の積算量が所定値以上であると判定したとき、ソークタイマ11aにより計測されたソーク時間が所定時間以上(例えば、2時間以上)であるか否かを判定する(S220)。一方、ECU11は吸入空気の積算量が所定値未満であると判定したとき、(S230)の処理に移行する。
When the
ここで、上記所定時間は吸入空気の積算量に基づいて設定され、吸入空気の積算量に比例して大きく設定される。例えば、排気管5内の温度が300℃、400℃、500℃となる吸入空気の積算量のときは、所定時間が夫々順に1時間、2時間、3時間に設定される。なお、排気管5内の温度は吸入空気の積算量に略比例して大きくなる。したがって、前回エンジン駆動時の吸入空気の積算量が大きい場合(例えば、長時間走行、エンジン3が高回転で駆動等)、排気管5内が十分高温になっていたと判断でき、ソーク時間が大きく、排気管5内の温度が低下した場合においても、排気管5内の温度が十分高温に保持されていると判断できる。一方、前回エンジン駆動時の吸入空気の積算量が小さい場合(例えば、エンジン3が短時間だけアイドル状態で駆動等)、排気管5内が十分高温になっていないと判断でき、ソーク時間が大きいと排気管5内の温度が低下し、排気管5内が低温状態になってしまう。上述したように、所定時間と吸入吸気の積算量との最適な関係は、ECU11のROMに記憶されている。
Here, the predetermined time is set based on the integrated amount of intake air, and is set large in proportion to the integrated amount of intake air. For example, when the temperature inside the exhaust pipe 5 is 300 ° C, 400 ° C, and 500 ° C, the predetermined time is set to 1 hour, 2 hours, and 3 hours, respectively. Note that the temperature in the exhaust pipe 5 increases substantially in proportion to the integrated amount of intake air. Therefore, when the integrated amount of intake air at the previous driving of the engine is large (for example, running for a long time, the engine 3 is driven at a high speed, etc.), it can be determined that the exhaust pipe 5 is sufficiently hot and the soak time is large. Even when the temperature in the exhaust pipe 5 decreases, it can be determined that the temperature in the exhaust pipe 5 is kept sufficiently high. On the other hand, when the cumulative amount of intake air at the time of the previous engine drive is small (for example, the engine 3 is driven in an idle state for a short time), it can be determined that the exhaust pipe 5 is not sufficiently hot and the soak time is long. And the temperature in the exhaust pipe 5 falls, and the inside of the exhaust pipe 5 becomes a low temperature state. As described above, the optimum relationship between the predetermined time and the integrated amount of intake and intake air is stored in the ROM of the
ECU11はソークタイマ11aにより計測されたソーク時間が所定時間以上であると判定したとき、制御回路13を介してヒータ9を所定時間、通電させる(S230)。このとき、ECU11は電圧センサ23からの電圧Vと、電流センサ25からの電流Iに基づいて、上記(1)式によりヒータ9の内部抵抗Rを算出する(S240)。ECU11は制御回路13を介して所定時間、ヒータ9を通電させた後、通電を停止させる(S250)。
When the
一方、ECU11はソークタイマ11aにより計測されたソーク時間が所定時間未満であると判定したとき、(S280)の処理に移行する。
On the other hand, when the
次に、ECU11はROMに記憶されたヒータ9の内部抵抗と排気管5内の温度との所定関係、および算出されたヒータ9の内部抵抗に基づいて、排気管5内の温度を推定する(S260)。
Next, the
その後、ECU11は推定された排気管5内の温度が所定温度以上(例えば、60℃以上)であるか否かを判定する(S270)。ECU11は推定された排気管5内の温度が60℃以上であり、サーマルショックが発生しないと判定したとき、制御回路13に通電信号を送信する(S280)。通電信号を受信した制御回路13は、所定のDUTY比でヒータ9を通電および停電させて、酸素センサ7を加熱する(S290)。
Thereafter, the
一方、ECU11は推定された排気管5内の温度が60℃未満であり、サーマルショックが発生するおそれがあると判定したとき、ヒータ9の通電を停止させて酸素センサ7の加熱を停止させる(S300)。その後、ECU11は所定時間以上が経過しているか否かを判定する(S310)。ECU11は所定時間以上経過していると判定したときは、(S210)の処理に移行する。また、ECU11は所定時間以上経過していないと判定したときは、(S300)の処理に移行する。
On the other hand, when the
次に、本実施の形態の変形例について説明する。 Next, a modification of the present embodiment will be described.
上記実施の形態の(S210)において、前回エンジン駆動時の吸入空気の積算量が所定量以上であり、エンジン3が十分に暖気されたか否かを判定しているが、酸素センサ7が活性化されたか否か(活性化温度以上になっているか否か)を判定してもよい。また、ECU11は前回エンジン駆動停止時の排気管5内の温度が所定値以上であり、エンジン3が十分に暖気されたか否かを判定してもよい。
In (S210) of the above embodiment, it is determined whether or not the integrated amount of intake air at the time of the previous engine drive is equal to or greater than a predetermined amount and the engine 3 is sufficiently warmed, but the oxygen sensor 7 is activated. It may be determined whether or not it has been performed (whether or not the activation temperature is exceeded). Further, the
以上、前回エンジン駆動時の吸入空気の積算量が所定量以上で、かつソーク時間が所定時間以上であるときに、ヒータ9によって酸素センサ7を加熱する。これにより、簡易な方法によってコストを低減させつつ、確実に酸素センサ7のサーマルショックを防止することができ、酸素センサ7の信頼性を向上させることができる。
As described above, the
また、ヒータ9の内部抵抗に基づいて、排気管5内の温度を推定することから、低温度側および高温度側のいずれを問わず、広温度範囲において高精度に排気管5内の温度を推定することができる。これにより、より確実に酸素センサ7のサーマルショックを防止することが可能となる。
(第3の実施の形態)
ソーク時間が所定時間以上(例えば、5時間以上の長時間)のとき、吸気温度、および水温度が外気温度近くまで低下する。さらに、ヒータ9の温度も、吸気温度、および水温度近くまで低下すると推測できる。したがって、ソーク時間が所定時間以上のとき、吸気温センサ15からの吸気温度又は水温センサ17からの水温度をヒータ9の温度として推定できる。
Moreover, since the temperature in the exhaust pipe 5 is estimated based on the internal resistance of the
(Third embodiment)
When the soak time is a predetermined time or longer (for example, a long time of 5 hours or longer), the intake air temperature and the water temperature are reduced to near the outside air temperature. Furthermore, it can be estimated that the temperature of the
この推定されたヒータ9の温度により、予めECU11のROMに記憶されたヒータ9の内部抵抗とヒータ9の温度との所定関係(図3に示す実線(a))に対して補正を行う。これにより、ヒータ9の内部抵抗とヒータ9の温度とを測定し、所定関係を算出する際に、各測定値のバラツキを抑え、より精度の高い所定関係(図3に示す点線(b))を導出することができる。すなわち、より精度の高いヒータ9の内部抵抗とヒータ9の温度との所定関係を算出することにより、この所定関係に基づいて、ヒータ9の温度と排気管5内の温度との所定関係に対して補正を行い、より精度の高いヒータ9の内部抵抗と排気管5内の温度との所定関係が導出可能となる。
Based on the estimated temperature of the
図4は補正前後のヒータの内部抵抗とヒータの温度との所定関係の一例を示す図である。図4において、実線(a)は補正前におけるヒータ9の内部抵抗とヒータ9の温度との所定関係を示し、点線(b)は補正後におけるヒータ9の内部抵抗とヒータ9の温度との所定関係を示している。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a predetermined relationship between the internal resistance of the heater before and after correction and the temperature of the heater. In FIG. 4, a solid line (a) indicates a predetermined relationship between the internal resistance of the
図4に示す如く、例えばECU11により算出されたヒータ9の内部抵抗が13Ωだとすると、ECU11のROMに記憶されている所定関係(実線(a))からヒータ9の温度は約20℃となる。このとき水温センサ17の水温度又は、吸気温センサ15から吸気温度が約40℃だとしたら、ヒータ9の内部抵抗が13Ωのときヒータ9の温度が約40度となるように、所定関係を平行にずらすことにより補正を行う。ECU11はこの補正された所定関係(点線(b))に基づいて、補正後のヒータ9の内部抵抗と排気管5内の温度との所定関係を算出する。
As shown in FIG. 4, for example, if the internal resistance of the
以下、上述したヒータ9の内部抵抗と排気管5内の温度との所定関係の補正処理について詳細に説明する。
Hereinafter, the correction process of the predetermined relationship between the internal resistance of the
図5は第3の実施の形態に係るヒータ制御装置1の制御ルーチンのフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart of a control routine of the heater control apparatus 1 according to the third embodiment.
図5に示す如く、ECU11はイグニッションスイッチ27からオン信号を受信すると(S400)、ソークタイマ11aにより計測されたソーク時間が所定時間以上(例えば、5時間以上)であるか否かを判定する(S410)。ここで、所定時間は前回エンジン駆動時の吸入空気の積算量に基づいて設定され、吸入空気の積算量に略比例して大きく設定される。
As shown in FIG. 5, when the
次に、吸気温センサ15により吸気温度、および水温センサ17により水温度が検出され(S420)、ECU11は検出された吸気温度および水温度が所定温度以下であるか否かを判定する(S430)。この判定により吸気温度および水温度が高いとき、外気温度に近くないと判定でき、ヒータ9の温度として近似できないことが判別される。
Next, the intake
その後、ECU11は吸気温度および水温度が所定温度以下と判定したとき、吸気温度および水温度が所定温度範囲内(例えば、±1℃以内)か否かを判定する(S440)。この判定により、吸気温度および水温度のバラツキを抑えることでき、当該制御処理の精度をより向上させることができる。
Thereafter, when the
また、ECU11は吸気温度および水温度が所定温度範囲内にあると判定したとき、制御回路13を介してヒータ9を所定時間、通電させる(S450)。このとき、ECU11は電圧センサ23からの電圧Vと、電流センサ25からの電流Iに基づいて、上記(1)式によりヒータ9の内部抵抗Rを算出する(S460)。ECU11は制御回路13を介して所定時間、ヒータ9を通電させた後、通電を停止させる(S470)。
When the
さらに、ECU11は吸気温センサ15により検出された吸気温度をヒータ9の温度と推定して、(S460)において算出されたヒータ9の内部抵抗のときに、上記推定されたヒータ9の温度となるように、ECU11のROMに記憶されたヒータ9の温度とヒータ9の内部抵抗との所定関係を平行にずらし、当該所定関係に対し補正を行う。さらに、ECU11は補正されたヒータ9の温度とヒータ9の内部抵抗との所定関係に基づいて、排気管5内の温度とヒータ9の内部抵抗との所定関係に対して、補正を行う(S480)。
Further, the
ECU11は補正された排気管5内の温度とヒータ9の内部抵抗との所定関係に基づいて、上述した第1の実施の形態における(S140)、および第2の実施の形態における(S260)以降の制御処理を行う。
The
以上、ヒータ9の温度とヒータ9の内部抵抗との所定関係を吸気温センサ15からの吸気温および水温センサ17からの水温に基づいて補正を行うことにより、ヒータ9の温度とヒータ9の内部抵抗との所定関係を算出する際のヒータ9の内部抵抗のバラツキを抑えることができる。したがって、ヒータ9の温度とヒータ9の内部抵抗との所定関係を高精度に算出できることから、排気管5内の温度とヒータ9の内部抵抗との所定関係を高精度に算出することができる。すなわち、排気管5内の温度を高精度に推定できることから、より確実に酸素センサ7のサーマルショックを防止でき、酸素センサ7の信頼性を向上させることができる。
As described above, by correcting the predetermined relationship between the temperature of the
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。 The best mode for carrying out the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and has been described above without departing from the gist of the present invention. Various modifications and substitutions can be made to the embodiments.
本発明は、車両用の空燃比センサに採用されるヒータ制御装置に利用できる。採用される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。 The present invention can be used for a heater control device employed in a vehicle air-fuel ratio sensor. The appearance, weight, size, running performance, etc. of the adopted vehicle are not questioned.
1 ヒータ制御装置
3 エンジン(内燃機関)
5 排気管
7 酸素センサ(空燃比センサ)
9 ヒータ
11 ECU
11a ソークタイマ
13 制御回路
15 吸気温センサ
17 水温センサ
19 エアフローメータ
21 バッテリ
23 電圧センサ
25 電流センサ
27 イグニッションスイッチ(IGSW)
1 Heater control device 3 Engine (internal combustion engine)
5 Exhaust pipe 7 Oxygen sensor (air-fuel ratio sensor)
9
11a Soak
Claims (5)
前記ヒータの内部抵抗を検出するヒータ抵抗検出手段と、
前記ヒータ抵抗検出手段により検出された前記ヒータの内部抵抗に基づいて、前記排気管内の排気温度を推定する排気温度推定手段と、
前記排気温度推定手段により推定された前記排気温度が所定温度以上のときに、前記ヒータによる前記空燃比センサへの加熱を許可する加熱許可手段と、を備えることを特徴とするヒータ制御装置。 A heater control device for an air-fuel ratio sensor with a heater attached to an exhaust pipe of an internal combustion engine,
Heater resistance detection means for detecting the internal resistance of the heater;
Exhaust temperature estimating means for estimating the exhaust temperature in the exhaust pipe based on the internal resistance of the heater detected by the heater resistance detecting means;
A heater control device comprising: a heating permission unit that permits heating of the air-fuel ratio sensor by the heater when the exhaust gas temperature estimated by the exhaust gas temperature estimation unit is equal to or higher than a predetermined temperature.
前記排気温度推定手段は前記ヒータの内部抵抗と前記排気温度との所定関係に基づいて、前記排気温度を推定し、
前記内燃機関の吸気温度を検出する吸気温度検出手段と、
前記内燃機関のソーク時間を計測するソーク時間計測手段と、
前記ソーク時間計測手段により計測された前記ソーク時間が所定時間以上のとき、前記吸気温度検出手段により検出された前記吸気温度と前記ヒータ抵抗検出手段により検出された前記ヒータの内部抵抗とに基づいて、前記所定関係に対して補正を行う補正手段と、を更に備えることを特徴とするヒータ制御装置。 The heater control device according to claim 1,
The exhaust temperature estimating means estimates the exhaust temperature based on a predetermined relationship between the internal resistance of the heater and the exhaust temperature,
An intake air temperature detecting means for detecting an intake air temperature of the internal combustion engine;
Soak time measuring means for measuring the soak time of the internal combustion engine;
Based on the intake air temperature detected by the intake air temperature detecting means and the internal resistance of the heater detected by the heater resistance detecting means when the soak time measured by the soak time measuring means is a predetermined time or more. The heater control device further comprising: correction means for correcting the predetermined relationship.
前記内燃機関の水温度を検出する水温検出手段と、
前記水温検出手段により検出された前記水温度と前記吸気温度検出手段により検出された前記吸気温度とが所定温度範囲内にあるか否かを判定する範囲判定手段と、を更に備え、
前記範囲判定手段により前記水温度および前記吸気温度が前記所定温度範囲内にあると判定されたとき、前記補正手段は前記所定関係に対して補正を行うことを特徴とするヒータ制御装置。 The heater control device according to claim 2,
Water temperature detecting means for detecting the water temperature of the internal combustion engine;
Range determining means for determining whether or not the water temperature detected by the water temperature detecting means and the intake air temperature detected by the intake air temperature detecting means are within a predetermined temperature range;
The heater control device according to claim 1, wherein when the range determination unit determines that the water temperature and the intake air temperature are within the predetermined temperature range, the correction unit corrects the predetermined relationship.
前記内燃機関のソーク時間を計測するソーク時間計測手段と、
前記ソーク時間計測手段により計測された前記ソーク時間が所定時間以下のとき、前記ヒータによる前記空燃比センサへの加熱を許可する加熱許可手段と、を備えることを特徴とするヒータ制御装置。 A heater control device for an air-fuel ratio sensor with a heater attached to an exhaust pipe of an internal combustion engine,
Soak time measuring means for measuring the soak time of the internal combustion engine;
A heater control device, comprising: a heating permission unit that permits heating of the air-fuel ratio sensor by the heater when the soak time measured by the soak time measuring unit is a predetermined time or less.
前記ソーク時間の計測開始時までの前記内燃機関への吸入空気の積算量を取得する積算量取得手段を更に備え、
前記加熱許可手段は、前記積算量取得手段により取得された吸入空気の積算量が所定量以上のとき、前記ヒータによる前記空燃比センサへの加熱を許可することを特徴とするヒータ制御装置。 The heater control device according to claim 4,
An integrated amount acquisition means for acquiring an integrated amount of intake air to the internal combustion engine until the start of measurement of the soak time;
The heater control device, wherein the heating permission unit permits heating of the air-fuel ratio sensor by the heater when the integrated amount of intake air acquired by the integrated amount acquisition unit is a predetermined amount or more.
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