JP2008008186A

JP2008008186A - Device for generating deterioration signal of oxygen sensor

Info

Publication number: JP2008008186A
Application number: JP2006178747A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Toda; 聡戸田; Kunihiko Takamatsu; 邦彦高松; Naoto Sawaki; 直人澤木
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2006-06-28
Filing date: 2006-06-28
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2026-06-28
Also published as: JP4758293B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for generating a deterioration signal of an oxygen sensor capable of changing a gain of a sensor output signal by using different gain rates between the case that an air fuel ratio of exhaust gas is on a rich side and the case that the same is on a lean side, in quasi-generating sensor output signals outputted as deterioration signals by the oxygen sensor of which the sensor output suddenly changes at a theoretical air fuel ratio when the sensor is deteriorateed. <P>SOLUTION: A gain is changed by using a rich gain rate RichGain (S22: Yes, S23) when a voltage Vin of a reference signal acquired from a reference sensor every 1ms is greater than a predetermined threshold GainThreshold, and the gain is changed by using a lean gain rate LeanGain (S22: No, S25:Yes, S26) when the voltage is lower than a predetermined threshold, and a deterioration signal (voltage Vout) is generated and outputted. The device is constituted in such a manner that the rich gain rate and the lean gain rate can be individually set. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の排気ガス中の酸素濃度に感応すると共に、理論空燃比を境にしてセンサ出力信号が急変する酸素センサが劣化した状態において出力するセンサ出力信号を、劣化信号として擬似的に発生する酸素センサの劣化信号発生装置に関するものである。 According to the present invention, a sensor output signal output in a state in which an oxygen sensor, which is sensitive to the oxygen concentration in exhaust gas of an internal combustion engine and the sensor output signal changes suddenly at the boundary of the theoretical air-fuel ratio, is deteriorated, is simulated as a deterioration signal. The present invention relates to a deterioration signal generation device for an oxygen sensor that is generated at the same time.

従来より、自動車のエンジンなどの内燃機関の排気通路に取り付けられ、排気ガス中の酸素濃度に基づき、排気ガスの空燃比がリッチ側にあるかリーン側にあるかを検出する酸素センサが知られている。この酸素センサのセンサ素子は、ジルコニア等の固体電解質体を主体に構成されており、出力電圧（センサ出力信号）が排気ガス中の酸素の濃度に応じて（換言すれば、理論空燃比を境にして）二値的に変化することを利用して、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側にあるかリーン側にあるかを検出するものである。酸素センサから出力されるセンサ出力信号はエンジンの各種制御を司るＥＣＵ（電子制御ユニット）に送信され、ＥＣＵでは、受信したセンサ出力信号に基づきエンジンにおける燃料の噴射量の調整等の空燃比フィードバック制御が行われる。 Conventionally, an oxygen sensor is known which is attached to an exhaust passage of an internal combustion engine such as an automobile engine and detects whether the air-fuel ratio of the exhaust gas is on the rich side or the lean side based on the oxygen concentration in the exhaust gas. ing. The sensor element of this oxygen sensor is mainly composed of a solid electrolyte body such as zirconia, and the output voltage (sensor output signal) depends on the oxygen concentration in the exhaust gas (in other words, the boundary of the theoretical air-fuel ratio). This is to detect whether the air-fuel ratio of the exhaust gas is richer or leaner than the stoichiometric air-fuel ratio by utilizing the binary change. A sensor output signal output from the oxygen sensor is transmitted to an ECU (electronic control unit) that controls various kinds of engine control, and the ECU performs air-fuel ratio feedback control such as adjustment of fuel injection amount in the engine based on the received sensor output signal. Is done.

こうした酸素センサは、センサ素子が排気通路内で排気ガスに曝されることとなるため、長期間の使用に伴い経時劣化が生ずる。そこでＥＣＵの開発では、酸素センサがある程度劣化した状態でも空燃比フィードバック制御の精度を維持することができるように、酸素センサ劣化時のセンサ出力信号（劣化信号）に対しても最適な空燃比フィードバック制御のパラメータを決定できるようにする設計が行われている。例えば、加速耐久試験により劣化度合いの異なる酸素センサを用意し、それら酸素センサから得られる劣化信号と、正常な酸素センサのセンサ出力信号とを用い、劣化信号の過渡的な段階における信号状態を予測して、パラメータの設定を行っている。 In such an oxygen sensor, since the sensor element is exposed to the exhaust gas in the exhaust passage, deterioration with time occurs with long-term use. Therefore, in the development of the ECU, the optimal air-fuel ratio feedback is also applied to the sensor output signal (deterioration signal) at the time of oxygen sensor deterioration so that the accuracy of the air-fuel ratio feedback control can be maintained even when the oxygen sensor is deteriorated to some extent. Designs have been made that allow control parameters to be determined. For example, oxygen sensors with different degrees of deterioration are prepared by accelerated endurance tests, and the signal state at the transient stage of the deterioration signal is predicted using the deterioration signals obtained from these oxygen sensors and the sensor output signal of a normal oxygen sensor. Parameter settings.

ところで、実車において排気ガスの浄化状態を確認するための試験を行う場合、酸素センサが劣化した状態においてもＥＣＵによる空燃比フィードバック制御が正しく行われているか否かを確認するため、上記のように加速耐久試験により劣化させた酸素センサが実車に取り付けられる。しかし、こうした試験に用いるため、数種類の劣化状態を再現した酸素センサそれぞれを加速耐久試験により目標通りに作成することは困難である。また、試験において、劣化状態の異なる酸素センサを試験の都度取り換えるには手間もかかる。そのため、酸素センサの劣化信号を擬似的に発生することができる劣化信号発生装置（劣化シミュレータ）が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。 By the way, when performing a test for confirming the exhaust gas purification state in an actual vehicle, in order to confirm whether or not the air-fuel ratio feedback control by the ECU is correctly performed even when the oxygen sensor is deteriorated, as described above. An oxygen sensor deteriorated by the accelerated durability test is attached to the actual vehicle. However, since it is used for such a test, it is difficult to create each oxygen sensor that reproduces several types of deterioration states as intended by an accelerated durability test. In addition, in the test, it takes time to replace the oxygen sensor having a different deterioration state every time the test is performed. Therefore, a degradation signal generator (degradation simulator) that can generate a degradation signal of the oxygen sensor in a pseudo manner has been developed (see, for example, Patent Document 1).

このような劣化信号発生装置は、実車に取り付けた正常な酸素センサ（還元すれば、劣化信号を発生するための基準となる酸素センサ）とＥＣＵとの間に介在され、入力された酸素センサのセンサ出力信号を加工して擬似的に劣化信号を発生し、この劣化信号をＥＣＵに対して出力するものである。特許文献１の劣化信号発生装置では、具体的には、排気ガス中の酸素濃度に応じ、センサ出力信号がリニアに変化する全領域空燃比センサのセンサ出力信号のゲインを変化させたり、センサ出力信号の応答特性に遅れを生じさせたりすることで、擬似的に劣化信号を発生している。
特開２００４−９３９５７号公報 Such a deterioration signal generation device is interposed between a normal oxygen sensor (an oxygen sensor that is a reference for generating a deterioration signal if reduced) and an ECU mounted on an actual vehicle. The sensor output signal is processed to generate a pseudo deterioration signal, and this deterioration signal is output to the ECU. Specifically, in the degradation signal generator of Patent Document 1, the gain of the sensor output signal of the all-range air-fuel ratio sensor in which the sensor output signal changes linearly according to the oxygen concentration in the exhaust gas, or the sensor output By causing a delay in the response characteristics of the signal, a pseudo deterioration signal is generated.
JP 2004-93957 A

しかしながら、酸素センサが劣化した場合、排気ガスの空燃比がリッチ側にある場合とリーン側にある場合とで異なった劣化状態を示すことがあった。例えば、空燃比がリッチ側にある場合には正常なセンサ出力信号が出力され、リーン側にある場合に劣化したセンサ出力信号が出力される場合である。特許文献１のように酸素センサのセンサ出力信号のゲインを変化させた場合、センサ出力信号の最大値と最小値との差を変化させることができるものの、最大値と最小値とが共に変動してしまうため、特に、排気ガス中の酸素の濃度に応じてセンサ出力信号の値が二値的に変化する酸素センサにおいて、その劣化状態を正しくシミュレートすることが難しいという問題があった。 However, when the oxygen sensor is deteriorated, the deterioration state may be different depending on whether the air-fuel ratio of the exhaust gas is on the rich side or the lean side. For example, a normal sensor output signal is output when the air-fuel ratio is on the rich side, and a degraded sensor output signal is output when the air-fuel ratio is on the lean side. When the gain of the sensor output signal of the oxygen sensor is changed as in Patent Document 1, although the difference between the maximum value and the minimum value of the sensor output signal can be changed, both the maximum value and the minimum value fluctuate. Therefore, particularly in an oxygen sensor in which the value of the sensor output signal changes binaryly according to the concentration of oxygen in the exhaust gas, there is a problem that it is difficult to correctly simulate the deterioration state.

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、理論空燃比を境にセンサ出力信号が急変する酸素センサが劣化したときに出力するセンサ出力信号を劣化信号として擬似的に発生するにあたって、排気ガスの空燃比がリッチ側にある場合とリーン側にある場合とで異なった利得率を用いてセンサ出力信号のゲインを変更することができる酸素センサの劣化信号発生装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and a sensor output signal that is output when an oxygen sensor whose sensor output signal changes suddenly at the theoretical air-fuel ratio is deteriorated is generated as a deterioration signal in a pseudo manner. An oxygen sensor deterioration signal generator capable of changing the gain of a sensor output signal by using different gain factors depending on whether the air-fuel ratio of the exhaust gas is on the rich side or the lean side is provided. With the goal.

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の酸素センサの劣化信号発生装置は、内燃機関の排気ガス中の酸素濃度に感応すると共に、理論空燃比を境にしてセンサ出力信号が急変する酸素センサが劣化したときに出力する当該センサ出力信号を、劣化信号として疑似的に発生する劣化信号発生装置であって、前記酸素センサと同構成をなし、排気ガス中の酸素の濃度に関連した基準信号を出力する基準酸素センサに接続されると共に、前記基準信号を取得する基準信号取得手段と、前記基準信号のゲインを変更した状態で出力するための利得率として、前記基準信号の値が所定のしきい値よりもリーン側である場合の当該基準信号のゲインを変更させるためのリーン利得率、および、前記基準信号の値が所定のしきい値よりもリッチ側である場合の当該基準信号のゲインを変更させるためのリッチ利得率を、それぞれ個別に設定する利得率設定手段と、前記基準信号の値が所定のしきい値よりもリーン側であると判定された場合、前記基準信号に前記リーン利得率を掛け合わせる一方、前記基準信号の値が所定のしきい値よりもリッチ側であると判定された場合、前記基準信号に前記リッチ利得率を掛け合わせることで、前記基準信号のゲインを変更した前記劣化信号を発生するゲイン変更信号発生手段とを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the oxygen sensor deterioration signal generator according to claim 1 is sensitive to the oxygen concentration in the exhaust gas of the internal combustion engine, and the sensor output signal changes suddenly at the stoichiometric air-fuel ratio. A degradation signal generator that artificially generates a sensor output signal that is output when an oxygen sensor is degraded as a degradation signal, having the same configuration as the oxygen sensor, and related to the concentration of oxygen in the exhaust gas And a reference signal acquisition means for acquiring the reference signal and a gain factor for outputting the reference signal in a state in which the gain of the reference signal is changed. The lean gain factor for changing the gain of the reference signal when the signal is leaner than the predetermined threshold, and the value of the reference signal is richer than the predetermined threshold Gain factor setting means for individually setting a rich gain factor for changing the gain of the reference signal in a certain case, and the value of the reference signal is determined to be leaner than a predetermined threshold value The reference signal is multiplied by the lean gain factor, and when the value of the reference signal is determined to be richer than a predetermined threshold, the reference signal is multiplied by the rich gain factor. And a gain change signal generating means for generating the deteriorated signal in which the gain of the reference signal is changed.

請求項１に係る発明の酸素センサの劣化信号発生装置によれば、酸素センサの出力するセンサ出力信号のゲインが低下した状態を想定した劣化信号を基準センサの基準信号から擬似的に発生することができる。さらに、基準信号のゲインを変更するための利得率として、基準信号が所定のしきい値よりもリッチ側にある場合のリッチ利得率とリーン側にある場合のリーン利得率とを個別に設定することができる。酸素センサの被毒の状態（例えば、排気ガス中に含まれていたＰｂ成分による被毒が特に進んでいる状態や、排気ガス中に含まれるＳｉ成分による被毒が特に進んでいる状態）によっては、酸素センサから出力される劣化信号の状態が、排気ガスの空燃比がリッチ側とリーン側とで異なった状態を示す場合がある。そこで上記のようにリッチ利得率とリーン利得率とを個別に設定することができれば、排気ガスの空燃比が所定のしきい値よりもリッチ側にある場合にのみ劣化した状態の劣化信号を出力する酸素センサや、排気ガスの空燃比が所定のしきい値を境界にしてリッチ側とリーン側とで劣化の度合いの異なる劣化信号を出力する酸素センサなどの劣化信号を擬似的に発生することができ、酸素センサの様々な劣化態様に応じた劣化信号を発生することができる。つまり、本発明の劣化信号発生装置を用いることにより、排気ガスの空燃比が所定の値を境界にしてリッチ側にある場合とリーン側にある場合とでゲインを自由に異ならせて変更させた劣化信号を得ることができ、精密な空燃比フィードバック制御を実現可能なシステムの開発を円滑に行えると共に、その開発期間の短縮を図ることが可能となる。なお、本発明でいう「所定のしきい値」としては、センサ出力信号が実使用において取り得る値であれば特に限定されず、例えばセンサ出力信号の理論空燃比時に出力する値をしきい値にすることができる。 According to the oxygen sensor deterioration signal generating apparatus of the first aspect of the invention, the deterioration signal assuming that the gain of the sensor output signal output from the oxygen sensor is reduced is generated in a pseudo manner from the reference signal of the reference sensor. Can do. Further, as a gain factor for changing the gain of the reference signal, a rich gain factor when the reference signal is on the rich side with respect to a predetermined threshold value and a lean gain factor when the reference signal is on the lean side are individually set. be able to. Depending on the state of poisoning of the oxygen sensor (for example, the state in which poisoning by the Pb component contained in the exhaust gas is particularly advanced or the state in which poisoning by the Si component contained in the exhaust gas is particularly advanced) In some cases, the state of the deterioration signal output from the oxygen sensor indicates a state in which the air-fuel ratio of the exhaust gas differs between the rich side and the lean side. Therefore, if the rich gain factor and the lean gain factor can be set individually as described above, a degradation signal of a degraded state is output only when the air-fuel ratio of the exhaust gas is on the rich side from a predetermined threshold value. To generate a deterioration signal in a pseudo manner, such as an oxygen sensor that emits a deterioration signal with a different degree of deterioration between the rich side and the lean side, with the air-fuel ratio of the exhaust gas at a predetermined threshold. It is possible to generate deterioration signals according to various deterioration modes of the oxygen sensor. That is, by using the degradation signal generator of the present invention, the gain is freely changed depending on whether the air-fuel ratio of the exhaust gas is on the rich side or the lean side with a predetermined value as a boundary. A deterioration signal can be obtained, and a system capable of realizing precise air-fuel ratio feedback control can be smoothly developed, and the development period can be shortened. The “predetermined threshold value” in the present invention is not particularly limited as long as the sensor output signal is a value that can be taken in actual use. For example, the value output at the theoretical air-fuel ratio of the sensor output signal is a threshold value. Can be.

以下、本発明を具体化した劣化信号発生装置の一実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態の劣化信号発生装置の一例としてのセンサシミュレータ１の概略的な構成を示すブロック図である。なお、本発明の劣化信号発生装置に接続される酸素センサは、排気ガス中の酸素濃度に反応すると共に、理論空燃比を境にしてセンサ出力信号が急変する、いわゆるλ型の酸素センサであり、基準センサ２として、正常な（劣化していない）λ型酸素センサを用いたものとして説明する。 Hereinafter, an embodiment of a deteriorated signal generator embodying the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a sensor simulator 1 as an example of a deterioration signal generator of the present embodiment. The oxygen sensor connected to the degradation signal generator of the present invention is a so-called λ-type oxygen sensor that reacts to the oxygen concentration in the exhaust gas and changes the sensor output signal suddenly at the theoretical air-fuel ratio. The reference sensor 2 is assumed to be a normal (not deteriorated) λ-type oxygen sensor.

なお、λ型酸素センサについては公知のものを使用しているため、その構造等の詳細については説明を省略するが、以下に、酸素センサに用いられるセンサ素子による排気ガスの空燃比の検出原理について簡単に説明する。このセンサ素子は、高温雰囲気下で酸素イオン導電性を示す性質を有する、例えばジルコニア製の固体電解質体を一対の多孔質電極で挟んだ筒状ないしは板状をなしており、この固体電解質体で２つの雰囲気を隔て、両雰囲気間で酸素分圧に差が生じたとき、固体電解質体内を酸素イオンが移動することを利用するものである。具体的には、固体電解質体で排気ガス雰囲気と大気雰囲気（あるいは基準となる酸素濃度を有する雰囲気）とを隔て、両雰囲気間で酸素分圧の平衡化がなされる際に、固体電解質体内を移動する酸素イオンによって電子が運搬されることにより生ずる起電力を測定し、排気ガスの空燃比がリッチ側かリーン側かを検出するものである。酸素センサの出力するセンサ出力信号の値（起電力）は、排気ガスの空燃比が理論空燃比である場合を境にリッチ側とリーン側とで二値的に急激な変動を示し、一般には、排気ガスの空燃比がリッチ側である場合、センサ素子の出力するセンサ出力信号の値は約０．９Ｖを示し、リーン側である場合、約０．０５Ｖを示す。このようなλ型酸素センサの一例として、本実施の形態では、特開２００４−１３８５９９号公報に開示する筒型のセンサ素子を備えると共に、センサ素子にヒータを内挿させた酸素センサを使用しているものとして説明することとする。 Since a known λ-type oxygen sensor is used, a detailed description of its structure and the like is omitted, but the following is a principle for detecting the air-fuel ratio of exhaust gas by the sensor element used for the oxygen sensor. A brief explanation will be given. This sensor element has a property of exhibiting oxygen ion conductivity in a high-temperature atmosphere, for example, a cylindrical or plate shape in which a solid electrolyte body made of zirconia is sandwiched between a pair of porous electrodes. This utilizes the fact that oxygen ions move within the solid electrolyte when a difference occurs in the oxygen partial pressure between the two atmospheres. Specifically, when the solid electrolyte body separates the exhaust gas atmosphere from the atmospheric atmosphere (or an atmosphere having a reference oxygen concentration) and the oxygen partial pressure is balanced between the two atmospheres, The electromotive force generated when electrons are carried by the moving oxygen ions is measured to detect whether the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich or lean. The value of the sensor output signal (electromotive force) output from the oxygen sensor shows a sudden binary fluctuation between the rich side and the lean side when the air-fuel ratio of the exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio. When the air-fuel ratio of the exhaust gas is on the rich side, the value of the sensor output signal output by the sensor element is about 0.9V, and when it is on the lean side, it shows about 0.05V. As an example of such a λ-type oxygen sensor, in this embodiment, an oxygen sensor having a cylindrical sensor element disclosed in JP-A-2004-138599 and having a heater inserted in the sensor element is used. It will be described as being.

図１に示すように、センサシミュレータ１は、自動車の排気通路（図示外）に取り付けられる酸素センサとしての基準センサ２と、自動車の電子制御を司るＥＣＵ３との間に介在される装置である。基準センサ２は、上記のように、排気通路内を流通する排気ガス中の酸素濃度に応じたセンサ出力信号を出力し、このセンサ出力信号が基準信号としてセンサシミュレータ１に入力されている。センサシミュレータ１は、入力された基準信号に対し、後述する劣化信号発生プログラムの実行により加工を施して劣化信号を発生し、ＥＣＵ３に対して出力を行っている。ＥＣＵ３は、入力された劣化信号に基づき、図示外のエンジンの制御（例えば、インジェクタから噴射する燃料の噴射量や噴射タイミングの調整や、点火時期の調整など）を行っている。また、ＥＣＵ３は、基準センサ２のヒータ回路（図示外）にヒータ駆動電圧の供給も行っており、センサ素子（図示外）の早期活性化や活性化後の安定化を図っている。 As shown in FIG. 1, the sensor simulator 1 is a device interposed between a reference sensor 2 as an oxygen sensor attached to an exhaust passage (not shown) of an automobile and an ECU 3 that performs electronic control of the automobile. As described above, the reference sensor 2 outputs a sensor output signal corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas flowing through the exhaust passage, and this sensor output signal is input to the sensor simulator 1 as a reference signal. The sensor simulator 1 processes the input reference signal by executing a later-described deterioration signal generation program to generate a deterioration signal, and outputs the deterioration signal to the ECU 3. The ECU 3 performs engine control (for example, adjustment of the amount and timing of injection of fuel injected from the injector, adjustment of ignition timing, etc.) based on the input deterioration signal. The ECU 3 also supplies a heater drive voltage to a heater circuit (not shown) of the reference sensor 2 to achieve early activation of the sensor element (not shown) and stabilization after activation.

センサシミュレータ１は、図示しないケーシング内に、自身の制御を司るＣＰＵ１１と、後述する劣化信号発生プログラム等が記憶された、書き換え可能なＥＥＰＲＯＭ１２と、各種のデータを一時的に記憶するＲＡＭ１３とを有するマイクロコンピュータ１０を備えている。なお、マイクロコンピュータ１０のＣＰＵ１１、ＥＥＰＲＯＭ１２およびＲＡＭ１３は公知の構成からなるものである。ＥＥＰＲＯＭ１２およびＲＡＭ１３の記憶エリアの構成については後述する。 The sensor simulator 1 has a CPU 11 for controlling itself, a rewritable EEPROM 12 in which a deterioration signal generation program described later is stored, and a RAM 13 for temporarily storing various data in a casing (not shown). A microcomputer 10 is provided. Note that the CPU 11, the EEPROM 12, and the RAM 13 of the microcomputer 10 have a known configuration. The configuration of the storage areas of the EEPROM 12 and the RAM 13 will be described later.

マイクロコンピュータ１０には、入力インターフェイス２０を介して基準センサ２から入力される基準信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ３０と、後述する劣化信号発生プログラムによって発生した劣化信号を出力バッファ４０を介してＥＣＵ３に出力するためにＤ／Ａ変換するＤ／Ａコンバータ５０とが接続されている。更に、マイクロコンピュータ１０には、劣化信号発生プログラムに用いられる設定値等を利用者が入力するための入力部６０と、入力された設定値等を確認できるように表示する表示部８０の表示制御を行う表示制御部７０とが接続されている。入力部６０としては、例えばプッシュスイッチやロータリースイッチ等が用いられ、表示部８０としては、例えばＬＣＤディスプレイ等が用いられる。また、図示しないが、センサシミュレータ１は電源回路等も備えている。 The microcomputer 10 has an A / D converter 30 for A / D converting a reference signal input from the reference sensor 2 via the input interface 20, and an output buffer 40 for a deterioration signal generated by a deterioration signal generation program to be described later. A D / A converter 50 that performs D / A conversion for output to the ECU 3 is connected. Further, the microcomputer 10 has a display control of an input unit 60 for a user to input setting values used for the deterioration signal generation program and a display unit 80 for displaying the input setting values so that the input setting values can be confirmed. The display control unit 70 is connected to the display control unit 70. As the input unit 60, for example, a push switch or a rotary switch is used, and as the display unit 80, for example, an LCD display or the like is used. Although not shown, the sensor simulator 1 also includes a power supply circuit and the like.

次に、ＥＥＰＲＯＭ１２の記憶エリアおよびＲＡＭ１３の記憶エリアの概略的な構成について、図２および図３を参照して説明する。図２は、ＥＥＰＲＯＭ１２の記憶エリアの構成を示す概念図である。図３は、ＲＡＭ１３の記憶エリアの構成を示す概念図である。 Next, a schematic configuration of the storage area of the EEPROM 12 and the storage area of the RAM 13 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a conceptual diagram showing the configuration of the storage area of the EEPROM 12. FIG. 3 is a conceptual diagram showing the configuration of the storage area of the RAM 13.

図２に示すように、ＥＥＰＲＯＭ１２には、設定値記憶エリア１２１、プログラム記憶エリア１２２、初期値記憶エリア１２３が設けられている。設定値記憶エリア１２１は、後述する３つの変数（ＲｉｃｈＧａｉｎ，ＬｅａｎＧａｉｎ，ＧａｉｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ）の設定値が記憶され、劣化信号発生プログラムにおいて利用される。これらの設定値は、予め利用者により入力部６０から任意の値が入力され、ＥＥＰＲＯＭ１２に記憶されることで、電源切断時にも保存することができるように構成されている。プログラム記憶エリア１２２には、劣化信号発生プログラムが記憶されている。ＥＥＰＲＯＭ１２を使用することで、バージョンアップ等にも柔軟に対応できるように構成されている。初期値記憶エリア１２３には、劣化信号発生プログラムで使用される各変数の初期値が記憶されている。更にＥＥＰＲＯＭ１２には、図示外の各種の記憶エリアが設けられている。 As shown in FIG. 2, the EEPROM 12 is provided with a set value storage area 121, a program storage area 122, and an initial value storage area 123. The set value storage area 121 stores set values of three variables (RichGain, LeanGain, GainThreshold), which will be described later, and is used in the deterioration signal generation program. These set values are configured such that arbitrary values are input in advance from the input unit 60 by the user and stored in the EEPROM 12 so that they can be saved even when the power is turned off. The program storage area 122 stores a deterioration signal generation program. By using the EEPROM 12, it is configured to flexibly cope with version upgrades and the like. The initial value storage area 123 stores initial values of variables used in the deterioration signal generation program. Further, the EEPROM 12 is provided with various storage areas not shown.

また、図３に示すように、ＲＡＭ１３には、ワークエリア１３１、変数記憶エリア１３２が設けられている。ワークエリア１３１には、劣化信号発生プログラムが読み込まれて展開される記憶エリアであり、その実行に利用される。変数記憶エリア１３２には、以下に示す、各種変数が記憶され、劣化信号発生プログラムの実行に際し使用される。 As shown in FIG. 3, the RAM 13 is provided with a work area 131 and a variable storage area 132. The work area 131 is a storage area in which the deterioration signal generation program is read and developed, and is used for execution thereof. Various variables shown below are stored in the variable storage area 132, and are used when the deterioration signal generation program is executed.

ここで、劣化信号発生プログラムで使用される各変数について説明する。「Ｖｉｎ」は、基準センサ２から取得される基準信号の電圧値を記憶するための変数であり、初期値には０がセットされる。「ＧａｉｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ」は、基準信号の電圧値をもって排気ガスの空燃比がリッチ側にあるかリーン側にあるかを判定するための所定のしきい値を記憶するための変数であり、初期値には利用者により予め設定された値がセットされる。「ＲｉｃｈＧａｉｎ」は、排気ガスの空燃比が所定のしきい値よりもリッチ側にある場合に、基準信号の電圧値に掛け合わせて劣化信号（電圧値Ｖｏｕｔ）を得るための利得率（リッチ利得率）を記憶するための変数であり、初期値には利用者により予め設定された値がセットされる。「ＬｅａｎＧａｉｎ」は、排気ガスの空燃比が所定のしきい値よりもリーン側にある場合に、基準信号の電圧値に掛け合わせて劣化信号（電圧値Ｖｏｕｔ）を得るための利得率（リーン利得率）を記憶するための変数であり、初期値には利用者により予め設定された値がセットされる。「Ｖｏｕｔ」は、基準信号の電圧値Ｖｉｎのゲインを変更した劣化信号の電圧値を記憶するための変数であり、初期値には０がセットされる。更にＲＡＭ１３には、図示外の各種の記憶エリアが設けられている。 Here, each variable used in the deterioration signal generation program will be described. “Vin” is a variable for storing the voltage value of the reference signal acquired from the reference sensor 2, and 0 is set as the initial value. “GainThreshold” is a variable for storing a predetermined threshold value for determining whether the air-fuel ratio of the exhaust gas is on the rich side or the lean side based on the voltage value of the reference signal. A value preset by the user is set. “RichGain” is a gain factor (rich gain) for obtaining a deterioration signal (voltage value Vout) by multiplying the voltage value of the reference signal when the air-fuel ratio of the exhaust gas is richer than a predetermined threshold value. The initial value is set to a value preset by the user. “LeanGain” is a gain factor (lean gain) for obtaining a deterioration signal (voltage value Vout) by multiplying the voltage value of the reference signal when the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than a predetermined threshold value. The initial value is set to a value preset by the user. “Vout” is a variable for storing the voltage value of the deteriorated signal obtained by changing the gain of the voltage value Vin of the reference signal, and 0 is set as the initial value. Further, the RAM 13 is provided with various storage areas not shown.

このような構成のセンサシミュレータ１では、図４，図５のフローチャートで示す劣化信号発生プログラムの実行に従って、基準センサ２から１ｍｓ毎に基準信号を取得し、加工を施して劣化信号を発生し、ＥＣＵ３に対し出力を行っている。以下、図４，図５に示す劣化信号発生プログラムの詳細について、図６〜図８のグラフを参照しながら説明する。図４は、劣化信号発生プログラムのメインルーチンのフローチャートである。図５は、ゲイン処理サブルーチンのフローチャートである。図６は、空燃比をリッチ側とリーン側とに交番させた場合に得られる基準信号を時間軸に沿って示した例を示すグラフである。図７は、図６に示した基準信号のリッチ側のゲインを変更した劣化信号の例を示すグラフである。図８、図６に示した基準信号のリーン側のゲインを変更した劣化信号の例を示すグラフである。なお、フローチャートの各ステップを「Ｓ」と略記する。 In the sensor simulator 1 having such a configuration, in accordance with the execution of the deterioration signal generation program shown in the flowcharts of FIGS. 4 and 5, the reference signal is acquired from the reference sensor 2 every 1 ms, processed to generate a deterioration signal, An output is made to the ECU 3. The details of the deterioration signal generation program shown in FIGS. 4 and 5 will be described below with reference to the graphs of FIGS. FIG. 4 is a flowchart of the main routine of the deterioration signal generation program. FIG. 5 is a flowchart of the gain processing subroutine. FIG. 6 is a graph showing an example in which the reference signal obtained when the air-fuel ratio is alternated between the rich side and the lean side is shown along the time axis. FIG. 7 is a graph showing an example of a deteriorated signal in which the gain on the rich side of the reference signal shown in FIG. 6 is changed. FIG. 7 is a graph showing an example of a deteriorated signal in which a gain on the lean side of the reference signal shown in FIGS. 8 and 6 is changed. Each step in the flowchart is abbreviated as “S”.

センサシミュレータ１では、予め、利用者により各種設定値の入力が行われる。具体的には、基準信号のゲインを変更するためのリッチ側における利得率（リッチ利得率）およびリーン側における利得率（リーン利得率）（それぞれ変数ＲｉｃｈＧａｉｎ，ＬｅａｎＧａｉｎの値として利用される。）および所定のしきい値（変数ＧａｉｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄの値として利用される。）が設定される。これらの設定値は入力部６０の操作により行われ、ＥＥＰＲＯＭ１２の設定値記憶エリア１２１に記憶されることで、センサシミュレータ１の電源が落とされた後に再度使用される場合にも、以前入力された設定値が保存されるように構成されている。 In the sensor simulator 1, various setting values are input in advance by the user. Specifically, the gain factor on the rich side (rich gain factor) and the gain factor on the lean side (lean gain factor) for changing the gain of the reference signal (used as the values of the variables RichGain and LeanGain, respectively) and A predetermined threshold value (used as the value of the variable GainThreshold) is set. These set values are input by the operation of the input unit 60 and stored in the set value storage area 121 of the EEPROM 12 so that the sensor simulator 1 is previously input even when it is used again after the power is turned off. Configured to save settings.

センサシミュレータ１による基準センサ２の基準信号から劣化信号の発生は、図４に示す、劣化信号発生プログラムが、ＥＥＰＲＯＭ１２のプログラム記憶エリア１２２よりＲＡＭ１３のワークエリア１３１に読み込まれ実行されることによって開始される。図４に示す劣化信号発生プログラムでは、Ｓ１でまず初期化処理が行われた後、Ｓ２で１ｍｓ毎のリセット信号の受信待ちが行われる。本実施の形態では、劣化信号発生プログラムと並列に図示外のタイマプログラムが実行されており、１ｍｓ毎にリセット信号が出力されている。Ｓ２ではリセット信号の受信待ちが行われ、リセット信号の受信を契機にＳ３へ進むように構成されている。そしてＳ３でゲイン処理のサブルーチンがコールされて実行され、基準センサ２から取得される基準信号（電圧値Ｖｉｎ）を元としてゲインが変更（増幅または減衰）された劣化信号（電圧値Ｖｏｕｔ）が発生されて、ＥＣＵ３に対し出力される。このときＶｉｎは、予め設定された所定のしきい値ＧａｉｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄに対し、大きい場合と小さい場合とで異なる利得率ＲｉｃｈＧａｉｎ，ＬｅａｎＧａｉｎにより増幅または減衰されるように構成されている。そしてＳ３の処理後にはＳ２に戻り、次のリセット信号の受信待ちが行われる。すなわち、基準信号を加工して劣化信号を発生するＳ３の処理は、１ｍｓ毎に行われている。以下、劣化信号発生プログラムの具体的な処理内容について説明する。 The generation of the deterioration signal from the reference signal of the reference sensor 2 by the sensor simulator 1 is started when a deterioration signal generation program shown in FIG. 4 is read from the program storage area 122 of the EEPROM 12 into the work area 131 of the RAM 13 and executed. The In the deterioration signal generation program shown in FIG. 4, the initialization process is first performed in S1, and then the reception of the reset signal is waited for every 1 ms in S2. In this embodiment, a timer program (not shown) is executed in parallel with the deterioration signal generation program, and a reset signal is output every 1 ms. In S2, the reception of the reset signal is waited, and the process proceeds to S3 when the reset signal is received. In S3, a gain processing subroutine is called and executed to generate a deterioration signal (voltage value Vout) in which the gain is changed (amplified or attenuated) based on the reference signal (voltage value Vin) acquired from the reference sensor 2. And output to the ECU 3. At this time, Vin is configured to be amplified or attenuated by different gain factors RichGain and LeanGain depending on whether it is larger or smaller than a predetermined threshold GainThreshold that is set in advance. Then, after the process of S3, the process returns to S2 and waits for reception of the next reset signal. That is, the process of S3 for processing the reference signal to generate the deterioration signal is performed every 1 ms. Hereinafter, specific processing contents of the deterioration signal generation program will be described.

初期化処理では、劣化信号発生プログラムで使用される各種変数の初期化が行われる（Ｓ１）。初期化は、ＥＥＰＲＯＭ１２の初期値記憶エリア１２３に記憶された初期値（前述）が読み込まれ、各変数の値として、ＲＡＭ１３の対応する変数記憶エリア１３２の記憶エリアに記憶されることで行われる。また、上記した、予め利用者により設定された３つの変数（ＲｉｃｈＧａｉｎ，ＬｅａｎＧａｉｎ，ＧａｉｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ）の値がＥＥＰＲＯＭ１２の設定値記憶エリア１２１より読み込まれ、各変数の値として、対応する変数記憶エリア１３２の記憶エリアに記憶される。劣化信号発生プログラムのＳ１以降の処理では、各変数の値の読み出し、書き込み等はすべて、変数記憶エリア１３２に設けられた、それぞれの処理に対応する各変数の記憶エリアに対して行われる。そしてリセット信号の受信待ちが行われ（Ｓ２：ＮＯ）、リセット信号の受信を契機にゲイン処理のサブルーチンがコールされる（Ｓ２：ＹＥＳ，Ｓ３）。なお、Ｓ１において、予め利用者により入力部６０から入力されＥＥＰＲＯＭ１２に記憶され保存された利得率ＲｉｃｈＧａｉｎ，ＬｅａｎＧａｉｎを、劣化信号発生プログラムで使用するため読み込み、ＲＡＭ１３の変数記憶エリアに記憶させるＣＰＵ１１が、本発明における「利得率設定手段」に相当する。 In the initialization process, various variables used in the deterioration signal generation program are initialized (S1). Initialization is performed by reading the initial value (described above) stored in the initial value storage area 123 of the EEPROM 12 and storing it as the value of each variable in the storage area of the corresponding variable storage area 132 of the RAM 13. Further, the values of the above-described three variables (RichGain, LeanGain, GainThreshold) set in advance by the user are read from the setting value storage area 121 of the EEPROM 12, and stored in the corresponding variable storage area 132 as the values of the variables. Stored in the area. In the processing after S1 of the deterioration signal generation program, reading and writing of the values of each variable are all performed on the storage areas of the variables corresponding to the respective processes provided in the variable storage area 132. Then, the reception of the reset signal is waited (S2: NO), and the gain processing subroutine is called upon reception of the reset signal (S2: YES, S3). In S1, the CPU 11 that reads the gain factors RichGain and LeanGain previously input from the input unit 60 by the user and stored in the EEPROM 12 for use in the deterioration signal generation program and stores them in the variable storage area of the RAM 13, This corresponds to “gain factor setting means” in the present invention.

［ゲイン処理］
ゲイン処理は、基準信号の電圧値Ｖｉｎに対し、排気ガスの空燃比がリッチ側である場合とリーン側である場合とで異なる利得率ＲｉｃｈＧａｉｎ，ＬｅａｎＧａｉｎを掛け合わせて劣化信号（電圧値Ｖｏｕｔ）を発生させる処理である。前述したように、本実施の形態の基準センサ２はλ型酸素センサであり、排気ガスの空燃比がリッチ側にあるとき、その排気ガスに曝されるλ型酸素センサの出力電圧値は約０．９Ｖを示し、リーン側にあるときには約０．０５Ｖを示す。従って、混合気の目標空燃比が約１秒毎にリッチ側とリーン側とで交番された場合、λ型酸素センサ、すなわち基準センサ２の基準信号の電圧値は、図６に示すように、約１秒毎に約０．０５Ｖと約０．９Ｖとの間で急峻な変化（例えば区間［Ａ−Ｂ］や区間［Ｃ−Ｄ］など）を示す。 [Gain processing]
In the gain processing, the deterioration signal (voltage value Vout) is obtained by multiplying the voltage value Vin of the reference signal by the gain factors RichGain and LeanGain that differ depending on whether the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich or lean. This is a process to be generated. As described above, the reference sensor 2 of this embodiment is a λ-type oxygen sensor, and when the air-fuel ratio of the exhaust gas is on the rich side, the output voltage value of the λ-type oxygen sensor exposed to the exhaust gas is about 0.9V is shown, and about 0.05V when on the lean side. Therefore, when the target air-fuel ratio of the air-fuel mixture is alternated between the rich side and the lean side about every 1 second, the voltage value of the reference signal of the λ-type oxygen sensor, that is, the reference sensor 2, is as shown in FIG. A steep change (for example, section [AB] or section [CD]) is shown between about 0.05 V and about 0.9 V every about 1 second.

図５に示すゲイン処理では、まず、Ａ／Ｄコンバータ３０を介して入力される基準センサ２の出力電圧が取得され、その電圧値が変数Ｖｉｎとして記憶される（Ｓ２１）。取得された基準信号の電圧値Ｖｉｎは、予め利用者に設定されたしきい値ＧａｉｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄと比較される（Ｓ２２）。上記したように基準信号の電圧値は、約０．０５Ｖと約０．９Ｖとの間で変化するため、ＧａｉｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄは通常、略中間の電圧値（換言すれば、理論空燃比のときに出力される電圧値）である０．４５Ｖに設定される。ＶｉｎがＧａｉｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄよりも大きかった場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、取得された基準信号の電圧値は、空燃比がリッチ側にある場合の電圧値であると判断される。そして、基準信号のＧａｉｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄを上回る分の電圧値に利得率ＲｉｃｈＧａｉｎを掛け合わせることでリッチ側のゲインのみを変更した劣化信号（電圧値Ｖｏｕｔ）が算出される（Ｓ２３）。具体的には、「ＧａｉｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ＋（Ｖｉｎ−ＧａｉｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ）×ＲｉｃｈＧａｉｎ」が計算され、その結果がＶｏｕｔに記憶される。ここで、基準信号に対し、空燃比がリッチ側である場合にのみゲインを変更した場合の例を、図７に示す。なお、本実施の形態では、ＲｉｃｈＧａｉｎとして０．９０が設定されており、図７ではその設定での劣化信号の波形を示している。図７では、点線で示される基準信号（電圧値Ｖｉｎ）のグラフに対比させ、基準信号の電圧値がＧａｉｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄとしての０．４５Ｖよりも大きな値を示す場合にのみ電圧値を減衰させた劣化信号（電圧値Ｖｏｕｔ）のグラフを１点鎖線で示している。従って基準信号の電圧値が０．４５Ｖ以下である場合には、劣化信号のグラフは基準信号のグラフに一致した状態となる。なお、Ｓ２１で基準センサ２の基準信号を取得してＶｉｎとして記憶させるＡ／Ｄコンバータ３０およびＣＰＵ１１が、本発明における「基準信号取得手段」に相当する。 In the gain process shown in FIG. 5, first, the output voltage of the reference sensor 2 input via the A / D converter 30 is acquired, and the voltage value is stored as a variable Vin (S21). The acquired voltage value Vin of the reference signal is compared with a threshold GainThreshold preset by the user (S22). As described above, since the voltage value of the reference signal changes between about 0.05 V and about 0.9 V, GainThreshold is normally output at a substantially intermediate voltage value (in other words, at the stoichiometric air-fuel ratio). Voltage value) is set to 0.45V. When Vin is larger than GainThreshold (S22: YES), it is determined that the voltage value of the acquired reference signal is a voltage value when the air-fuel ratio is on the rich side. Then, a deterioration signal (voltage value Vout) in which only the gain on the rich side is changed is calculated by multiplying the voltage value exceeding the gain threshold of the reference signal by the gain factor RichGain (S23). Specifically, “GainThreshold + (Vin−GainThreshold) × RichGain” is calculated, and the result is stored in Vout. Here, FIG. 7 shows an example in which the gain is changed only when the air-fuel ratio is on the rich side with respect to the reference signal. In this embodiment, 0.90 is set as RichGain, and FIG. 7 shows the waveform of the deteriorated signal in that setting. In FIG. 7, a deteriorated signal in which the voltage value is attenuated only when the voltage value of the reference signal shows a value larger than 0.45 V as GainThreshold, compared with the graph of the reference signal (voltage value Vin) indicated by a dotted line. A graph of (voltage value Vout) is shown by a one-dot chain line. Therefore, when the voltage value of the reference signal is 0.45 V or less, the graph of the degradation signal is in a state that matches the graph of the reference signal. The A / D converter 30 and the CPU 11 that acquire the reference signal of the reference sensor 2 in step S21 and store it as Vin correspond to the “reference signal acquisition unit” in the present invention.

一方、図５に示すように、ＶｉｎがＧａｉｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄよりも小さかった場合（Ｓ２２：ＮＯ，Ｓ２５：ＹＥＳ）、同様に、取得された基準信号の電圧値は、空燃比がリーン側にある場合の電圧値であると判断される。そして、基準信号のＧａｉｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄを下回る分の電圧値に利得率ＬｅａｎＧａｉｎを掛け合わせることでリーン側のゲインのみを変更した劣化信号（電圧値Ｖｏｕｔ）が算出される（Ｓ２６）。具体的には、「ＧａｉｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ−（ＧａｉｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ−Ｖｉｎ）×ＬｅａｎＧａｉｎ」が計算され、その計算結果がＶｏｕｔに記憶される。ここで、基準信号に対し、空燃比がリーン側である場合にのみゲインを変更した場合の例を、図８に示す。なお、本実施の形態では、ＬｅａｎＧａｉｎとして０．７０が設定されており、図８ではその設定での劣化信号の波形を示している。図８では、点線で示される基準信号（電圧値Ｖｉｎ）のグラフに対比させ、基準信号の電圧値がＧａｉｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄとしての０．４５Ｖよりも小さな値を示す場合にのみ電圧値を増幅させた劣化信号（電圧値Ｖｏｕｔ）のグラフを１点鎖線で示している。従って基準信号の電圧値が０．４５Ｖ以上である場合には、劣化信号のグラフは基準信号のグラフに一致した状態となる。なお、Ｓ２３およびＳ２６の処理で、基準信号のゲインを変更した劣化信号を発生するＣＰＵ１１が、本発明における「ゲイン変更信号発生手段」に相当する。 On the other hand, as shown in FIG. 5, when Vin is smaller than GainThreshold (S22: NO, S25: YES), similarly, the voltage value of the acquired reference signal is the voltage when the air-fuel ratio is on the lean side. It is determined to be a value. Then, a deterioration signal (voltage value Vout) in which only the gain on the lean side is changed is calculated by multiplying the voltage value of the reference signal below GainThreshold by the gain factor LeanGain (S26). Specifically, “GainThreshold- (GainThreshold-Vin) × LeanGain” is calculated, and the calculation result is stored in Vout. Here, FIG. 8 shows an example in which the gain is changed only when the air-fuel ratio is on the lean side with respect to the reference signal. In the present embodiment, 0.70 is set as LeanGain, and FIG. 8 shows the waveform of the deteriorated signal in that setting. In FIG. 8, a degraded signal obtained by amplifying the voltage value only when the voltage value of the reference signal is smaller than 0.45 V as GainThreshold, compared with the graph of the reference signal (voltage value Vin) indicated by the dotted line. A graph of (voltage value Vout) is shown by a one-dot chain line. Therefore, when the voltage value of the reference signal is 0.45 V or more, the graph of the deterioration signal is in a state that matches the graph of the reference signal. It should be noted that the CPU 11 that generates the deteriorated signal in which the gain of the reference signal is changed in the processing of S23 and S26 corresponds to the “gain changing signal generating means” in the present invention.

また、図５に示すように、ＶｉｎがＧａｉｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄと同じ値である場合には（Ｓ２２：ＮＯ，Ｓ２５：ＮＯ）、基準信号のゲインを変更する処理は行われず、その電圧値Ｖｉｎが劣化信号の電圧値Ｖｏｕｔとして記憶される（Ｓ２７）。このようにして劣化信号の電圧値Ｖｏｕｔが求められた後には（Ｓ２３／Ｓ２６／Ｓ２７）、Ｓ２９に進む。そして、ゲインを変更したことによって電圧値Ｖｏｕｔが適正値、すなわち０Ｖ以上５Ｖ未満の範囲外となった場合、適正値の範囲内に収まるように補正が行われる。具体的には、Ｖｏｕｔが５Ｖ以上であれば（Ｓ２９：ＹＥＳ）、Ｖｏｕｔには４．９９Ｖが記憶される（Ｓ３０）。一方、Ｖｏｕｔが０Ｖ未満であれば（Ｓ２９：ＮＯ，Ｓ３１：ＹＥＳ）、Ｖｏｕｔには０Ｖが記憶される（Ｓ３３）。また、Ｖｏｕｔが０Ｖ以上５Ｖ未満であれば（Ｓ２９：ＮＯ，Ｓ３１：ＮＯ）、Ｖｏｕｔは適正値であると判断され、補正は行われない。こうして補正が行われた後（Ｓ３０／Ｓ３３／Ｓ３１：ＮＯ）、劣化信号（電圧値Ｖｏｕｔ）がＤ／Ａコンバータ５０に対して出力され（Ｓ３５）、その後、メインルーチンに戻り、Ｓ２に戻る。そして次のリセット信号の受信を契機に再びゲイン処理が実行され、劣化信号の電圧値Ｖｏｕｔが更新されることとなる。なお、Ｄ／Ａコンバータ５０では入力される劣化信号の電圧値Ｖｏｕｔがアナログの電圧値にＤ／Ａ変換され、出力バッファ４０に出力される。出力バッファ４０では、アナログの電圧値に変換された劣化信号をＥＣＵ３に対し出力するが、次回のゲイン処理の実行により変更されるまでその電圧値が維持される。 In addition, as shown in FIG. 5, when Vin is the same value as GainThreshold (S22: NO, S25: NO), the process of changing the gain of the reference signal is not performed, and the voltage value Vin is the degradation signal. It is stored as a voltage value Vout (S27). After the voltage value Vout of the deterioration signal is obtained in this way (S23 / S26 / S27), the process proceeds to S29. When the voltage value Vout is outside the range of the proper value, that is, from 0V to less than 5V due to the change of the gain, the correction is performed so as to be within the range of the proper value. Specifically, if Vout is 5 V or more (S29: YES), 4.99V is stored in Vout (S30). On the other hand, if Vout is less than 0V (S29: NO, S31: YES), 0V is stored in Vout (S33). If Vout is 0 V or more and less than 5 V (S29: NO, S31: NO), it is determined that Vout is an appropriate value, and no correction is performed. After the correction is thus performed (S30 / S33 / S31: NO), the deterioration signal (voltage value Vout) is output to the D / A converter 50 (S35), and then the process returns to the main routine and returns to S2. Then, when the next reset signal is received, the gain processing is executed again, and the voltage value Vout of the deteriorated signal is updated. In the D / A converter 50, the voltage value Vout of the input degradation signal is D / A converted into an analog voltage value and output to the output buffer 40. In the output buffer 40, the deterioration signal converted into the analog voltage value is output to the ECU 3, but the voltage value is maintained until it is changed by executing the next gain process.

以上説明したように、劣化信号発生プログラムの実行によって、基準信号（電圧値Ｖｉｎ）に対しゲイン処理を行った劣化信号（電圧値Ｖｏｕｔ）が発生される。ゲイン処理では排気ガスの空燃比がリッチ側にある場合とリーン側にある場合とで異なるパラメータを用い、基準信号に対する利得率を個別に設定することが可能であり、様々な形態の基準信号の劣化状態を疑似的に発生することができる。 As described above, by executing the deterioration signal generation program, a deterioration signal (voltage value Vout) obtained by performing gain processing on the reference signal (voltage value Vin) is generated. In gain processing, it is possible to individually set the gain factor for the reference signal using different parameters depending on whether the air-fuel ratio of the exhaust gas is on the rich side or on the lean side. A deterioration state can be generated in a pseudo manner.

なお、本発明は上記実施の形態に限られず、各種の変形が可能である。例えばＵＳＢやＲＳ２３２Ｃ等の入出力インターフェイスを備え、対応するケーブルを用いてパーソナルコンピュータに接続し、設定値等の入力や表示確認等を行ってもよい。また、基準センサ２の基準信号や、発生した劣化信号をその入出力インターフェイスを介してパーソナルコンピュータに出力し、パーソナルコンピュータ上で出力波形を発生してモニタリングできるようにしてもよいし、もちろん、表示部８０に出力波形を表示させてもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, an input / output interface such as USB or RS232C may be provided, connected to a personal computer using a corresponding cable, and a setting value or the like may be input or displayed. In addition, the reference signal of the reference sensor 2 and the generated deterioration signal may be output to a personal computer via the input / output interface, and the output waveform may be generated and monitored on the personal computer. The output waveform may be displayed on the unit 80.

また、利用者の設定可能な３つの変数（ＲｉｃｈＧａｉｎ，ＬｅａｎＧａｉｎ，ＧａｉｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ）は、Ｓ１の初期化処理でＥＥＰＲＯＭ１２の設定値記憶エリア１２１からＲＡＭ１３の変数記憶エリア１３２にコピーされ、以降の処理では変数記憶エリア１３２の記憶値が参照されたが、これら３つの変数については設定値記憶エリア１２１の記憶値が参照されるようにしてもよい。このようにすれば、利用者が、劣化信号発生プログラムの実行中に設定値を変更した場合に、その変更結果を、発生される劣化信号に即座に反映させることができる。また、ＥＥＰＲＯＭ１２ではなく一般的なＲＯＭを用い、劣化信号発生プログラムの実行開始時に上記３つの変数の設定値を利用者に入力させるようにしてもよい。 In addition, three variables (RichGain, LeanGain, GainThreshold) that can be set by the user are copied from the set value storage area 121 of the EEPROM 12 to the variable storage area 132 of the RAM 13 in the initialization process of S1, and are stored as variables in the subsequent processes. Although the stored value of the area 132 is referred to, the stored value of the set value storage area 121 may be referred to for these three variables. In this way, when the user changes the set value during the execution of the deterioration signal generation program, the change result can be immediately reflected in the generated deterioration signal. In addition, a general ROM instead of the EEPROM 12 may be used so that the user can input the set values of the three variables at the start of execution of the deterioration signal generation program.

また、Ｓ２９〜Ｓ３３で行われた劣化信号の電圧値の補正において、その適正値の範囲は、任意に設定できるようにしてもよい。また、本実施の形態では、劣化信号発生プログラムを実行することでソフトウェア的に基準信号から劣化信号を発生したが、ロジック回路を構成したアナログまたはデジタルハードウェア回路を作製し、劣化信号の発生を行ってもよい。 Further, in the correction of the voltage value of the degradation signal performed in S29 to S33, the range of the appropriate value may be arbitrarily set. In this embodiment, the deterioration signal is generated from the reference signal by software by executing the deterioration signal generation program. However, an analog or digital hardware circuit constituting a logic circuit is produced to generate the deterioration signal. You may go.

さらに、本実施の形態では、利得率ＲｉｃｈＧａｉｎ，ＬｅａｎＧａｉｎとして０．９０，０．７０に利用者が個別に設定した例を示したが、利得率はそれぞれ上記値に限られず、他の値を任意に且つ個別に設定可能であることは言うまでもない。 Furthermore, in the present embodiment, an example is shown in which the user individually sets the gain factors RichGain and LeanGain to 0.90 and 0.70. However, the gain factors are not limited to the above values, and other values can be arbitrarily set. Needless to say, it can be set individually.

また、本実施の形態のセンサシミュレータ１は、基準信号のゲインを変更した劣化信号を発生することができるが、更に、基準信号の応答特性や遅延時間を変更した劣化信号も発生することができるようにしてもよい。ここで、応答特性とは、目標空燃比が所定の値（理論空燃比に限定されない）を境にしてリッチ側からリーン側、あるいはリーン側からリッチ側へ変更されたことに伴い、酸素センサの出力するセンサ出力信号が変化を開始して予め設定した値となるまでにかかる時間をいう。また、遅延時間とは、目標空燃比がリッチ側からリーン側、あるいはリーン側からリッチ側へ変更されたことに伴い、酸素センサの出力するセンサ出力信号が変化を開始し始めるまでの遅れ時間をいう。そして、上記のように基準信号の応答特性や遅延時間を変更する場合、応答特性を変更するための変移率や遅延時間について、本実施の形態と同様に、目標空燃比がリッチ側からリーン側へ変更された場合と、リーン側からリッチ側へ変更された場合とで、それぞれ個別に設定できるようにすると、精密な空燃比フィードバック制御を実現可能なシステムの開発をより高度に且つ円滑に行える観点から、なおよい。 In addition, the sensor simulator 1 of the present embodiment can generate a degradation signal in which the gain of the reference signal is changed, but can also generate a degradation signal in which the response characteristics and delay time of the reference signal are changed. You may do it. Here, the response characteristic means that the oxygen sensor is changed from the rich side to the lean side or from the lean side to the rich side with a target value (not limited to the theoretical air / fuel ratio) as a boundary. This is the time required for the sensor output signal to be output to change to a preset value. The delay time is the delay time until the sensor output signal output from the oxygen sensor starts to change when the target air-fuel ratio is changed from the rich side to the lean side or from the lean side to the rich side. Say. When the response characteristic and delay time of the reference signal are changed as described above, the target air-fuel ratio is changed from the rich side to the lean side for the transition rate and delay time for changing the response characteristic as in the present embodiment. If it can be set individually for the case where it is changed to the lean side and the case where it is changed from the lean side to the rich side, the development of a system capable of realizing precise air-fuel ratio feedback control can be made more sophisticated and smooth. Still better from a point of view.

理論空燃比を境にしてセンサ出力信号が急変する酸素センサが劣化した状態において出力する劣化信号を擬似的に発生することができる劣化信号発生装置に適用することができる。 The present invention can be applied to a deterioration signal generating apparatus that can generate a deterioration signal in a pseudo manner in a state where an oxygen sensor whose sensor output signal changes suddenly at a theoretical air-fuel ratio is deteriorated.

本実施の形態の劣化信号発生装置の一例としてのセンサシミュレータ１の概略的な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the sensor simulator 1 as an example of the degradation signal generator of this Embodiment. ＥＥＰＲＯＭ１２の記憶エリアの構成を示す概念図である。2 is a conceptual diagram showing a configuration of a storage area of an EEPROM 12. FIG. ＲＡＭ１３の記憶エリアの構成を示す概念図である。3 is a conceptual diagram showing a configuration of a storage area of a RAM 13. FIG. 劣化信号発生プログラムのメインルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the main routine of a deterioration signal generation program. ゲイン処理サブルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of a gain processing subroutine. 空燃比をリッチ側とリーン側とに交番させた場合に得られる基準信号を時間軸に沿って示した例を示すグラフである。It is a graph which shows the example which showed along the time axis the reference signal obtained when an air fuel ratio is made to change to the rich side and the lean side. 図６に示した基準信号のリッチ側のゲインを変更した劣化信号の例を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing an example of a deteriorated signal in which the gain on the rich side of the reference signal shown in FIG. 6 is changed. 図６に示した基準信号のリーン側のゲインを変更した劣化信号の例を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing an example of a deteriorated signal in which a gain on the lean side of the reference signal shown in FIG. 6 is changed.

Explanation of symbols

１センサシミュレータ
２基準センサ
１１ＣＰＵ
１２ＥＥＰＲＯＭ
１３ＲＡＭ
６０入力部
１２１設定値記憶エリア
１３２変数記憶エリア
Ｖｉｎ基準信号
Ｖｏｕｔ劣化信号
ＲｉｃｈＧａｉｎリッチ利得率
ＬｅａｎＧａｉｎリーン利得率
ＧａｉｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄしきい値 1 Sensor simulator 2 Reference sensor 11 CPU
12 EEPROM
13 RAM
60 Input unit 121 Set value storage area 132 Variable storage area Vin Reference signal Vout Degraded signal RichGain Rich gain factor LeanGain Lean gain factor GainThreshold Threshold value

Claims

In response to the oxygen concentration in the exhaust gas of the internal combustion engine, the sensor output signal that is output when the oxygen sensor whose sensor output signal changes suddenly at the boundary of the stoichiometric air-fuel ratio deteriorates is artificially generated as a deterioration signal. A degradation signal generator,
Reference signal acquisition means configured to acquire the reference signal, connected to a reference oxygen sensor that has the same configuration as the oxygen sensor and outputs a reference signal related to the concentration of oxygen in the exhaust gas,
A lean gain factor for changing the gain of the reference signal when the value of the reference signal is leaner than a predetermined threshold as a gain factor for outputting the reference signal with the gain changed And a gain factor setting means for individually setting a rich gain factor for changing the gain of the reference signal when the value of the reference signal is richer than a predetermined threshold value;
If it is determined that the value of the reference signal is leaner than a predetermined threshold, the reference signal is multiplied by the lean gain factor while the value of the reference signal is richer than the predetermined threshold. And a gain change signal generating means for generating the deteriorated signal by changing the gain of the reference signal by multiplying the reference signal by the rich gain factor. An oxygen sensor deterioration signal generator.