JP2013250166A - Gas sensor control device - Google Patents

Gas sensor control device Download PDF

Info

Publication number
JP2013250166A
JP2013250166A JP2012125404A JP2012125404A JP2013250166A JP 2013250166 A JP2013250166 A JP 2013250166A JP 2012125404 A JP2012125404 A JP 2012125404A JP 2012125404 A JP2012125404 A JP 2012125404A JP 2013250166 A JP2013250166 A JP 2013250166A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
gas
voltage
target
target voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012125404A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5788834B2 (en
Inventor
Yasuhiro Ishiguro
靖浩 石黒
Masaru Akiyama
優 秋山
Tomohisa Terui
智久 照井
Kazuhisa Fujibayashi
和久 藤林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP2012125404A priority Critical patent/JP5788834B2/en
Publication of JP2013250166A publication Critical patent/JP2013250166A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5788834B2 publication Critical patent/JP5788834B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas sensor control device capable of reducing a possibility of blackening of a second solid electrolyte.SOLUTION: A gas sensor control device 3 includes temperature determination means of determining whether the temperature T of a sensor part 10f reaches a predetermined temperature Td higher than an activation temperature Ta and equal to or lower than a first target temperature Tj1; and permission means of permitting voltage setting means to set a target voltage Vj to a second target voltage Vj2 when the temperature determination means determines that the temperature T reaches the predetermined temperature Td.

Description

本発明は、ガスセンサを制御するガスセンサ制御装置に関する。   The present invention relates to a gas sensor control device that controls a gas sensor.

従来、ガスセンサの一つとして、自動車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を検知するガスセンサが知られている。このガスセンサは、センサ素子(固体電解質体)を流れる電流の大きさが排気ガス中の酸素濃度に応じて変化することを利用して、酸素濃度の検知、ひいては排気ガスの空燃比を検知するものである。   Conventionally, as one of gas sensors, a gas sensor that is attached to an exhaust passage of an internal combustion engine such as an automobile engine and detects an oxygen concentration in the exhaust gas is known. This gas sensor uses the fact that the magnitude of the current flowing through the sensor element (solid electrolyte body) changes in accordance with the oxygen concentration in the exhaust gas, thereby detecting the oxygen concentration and thus the air-fuel ratio of the exhaust gas. It is.

特許文献1には、このようなガスセンサとして、第1固体電解質体を有する検知セルと、第2固体電解質体を有するポンプセルと、これらを加熱するヒータとを備えたガスセンサが記載されている。また、この特許文献1には、ガスセンサを制御するガスセンサ制御装置により、被測定ガスが大気である場合に、被測定ガス中のH2Oガス濃度を検知す
る技術が記載されている。
Patent Document 1 describes a gas sensor including a detection cell having a first solid electrolyte body, a pump cell having a second solid electrolyte body, and a heater for heating them as such a gas sensor. Further, Patent Document 1 describes a technique for detecting the concentration of H 2 O gas in a gas to be measured when the gas to be measured is the atmosphere by a gas sensor control device that controls the gas sensor.

具体的には、特許文献1に記載されている装置は、被検出ガスが大気であると判別されているときに検出された第1電流(検知セルの第1電極間の電圧を第1電圧とした状態でポンプセルの第2電極間に流れる電流)と、第2電流(第1電極間の電圧を第1電圧よりも大きい第2電圧とした状態で第2電極間に流れる電流)とに基づいて、被測定ガス中のH2Oガス濃度を検知する。なお、第1電圧は、第1電極上で被測定ガス中のH2Oガスが実質的に解離しない電圧である。一方、第2電圧は、第1電極上で被測定ガス中のH2Oガスが解離する電圧である。 Specifically, the apparatus described in Patent Document 1 uses a first current (a voltage between first electrodes of a detection cell) that is detected when it is determined that the gas to be detected is the atmosphere. Current flowing between the second electrodes of the pump cell) and a second current (current flowing between the second electrodes when the voltage between the first electrodes is set to a second voltage higher than the first voltage). Based on this, the H 2 O gas concentration in the gas to be measured is detected. The first voltage is a voltage at which the H 2 O gas in the measurement gas does not substantially dissociate on the first electrode. On the other hand, the second voltage is a voltage at which the H 2 O gas in the measurement gas dissociates on the first electrode.

特開2010−281732号公報JP 2010-281732 A

しかしながら、検知セルの第1電極間の電圧を高める(第2電圧にする)と、ポンプセルの第2固体電解質体(例えば、ジルコニア)においてブラックニングが生じやすくなる。ここで、ブラックニングとは、固体電解質体において、固体電解質体に含まれる金属酸化物が還元され、金属が生成される現象である(例えば、ZrO2→Zr+O2)。第2固体電解質体にブラックニングが生じることで、第2固体電解質体の特性(イオン伝導性)が劣化し、その結果、被測定ガス中のH2Oガス濃度を適切に検知することができな
くなる虞があった。
However, when the voltage between the first electrodes of the detection cell is increased (set to the second voltage), blackening is likely to occur in the second solid electrolyte body (for example, zirconia) of the pump cell. Here, blackening is a phenomenon in which a metal oxide contained in the solid electrolyte body is reduced and a metal is generated in the solid electrolyte body (for example, ZrO 2 → Zr + O 2 ). When blackening occurs in the second solid electrolyte body, the characteristics (ion conductivity) of the second solid electrolyte body deteriorate, and as a result, the concentration of H 2 O gas in the gas to be measured can be detected appropriately. There was a risk of disappearing.

ところで、ガスセンサ(これを搭載した車両等)の起動段階では、当初、検知セルとポンプセルとからなるセンサ部は低温となっており、第1固体電解質体及び第2固体電解質体が酸素イオン伝導性を示さないことが多い。そこで、第1固体電解質体及び第2固体電解質体が適切な酸素イオン伝導性を示すようにするために、センサ部の温度が目標温度(例えば830℃)となるようにセンサ部をヒータで加熱する一方、早期に酸素濃度検知を可能とすべく、センサ部の温度が活性化温度(例えば620℃)に達した段階で、検知セルに第1電圧を印加し、ガスセンサによる酸素濃度の検知を開始するようにしている。   By the way, at the start-up stage of the gas sensor (such as a vehicle equipped with the gas sensor), the sensor unit including the detection cell and the pump cell is initially at a low temperature, and the first solid electrolyte body and the second solid electrolyte body are oxygen ion conductive. Is often not indicated. Therefore, in order for the first solid electrolyte body and the second solid electrolyte body to exhibit appropriate oxygen ion conductivity, the sensor section is heated with a heater so that the temperature of the sensor section becomes a target temperature (for example, 830 ° C.). On the other hand, in order to enable oxygen concentration detection at an early stage, when the temperature of the sensor unit reaches the activation temperature (for example, 620 ° C.), the first voltage is applied to the detection cell, and the oxygen concentration is detected by the gas sensor. I'm trying to get started.

固体電解質体のブラックニングは、活性化温度以上の温度範囲においては、温度が低いほど生じやすい。
このため、センサ部の温度が活性化温度に達した段階で、H2Oガス濃度を検知すべく、検知セルの第1電極間の電圧を、第1電圧よりも高い第2電圧になるように制御すると、特にブラックニングが生じやすくなる。
Blackening of the solid electrolyte body is more likely to occur as the temperature is lower in the temperature range above the activation temperature.
For this reason, when the temperature of the sensor unit reaches the activation temperature, the voltage between the first electrodes of the detection cell is set to a second voltage higher than the first voltage in order to detect the H 2 O gas concentration. If it controls to, it will become easy to produce blackening especially.

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、H2Oガス濃度の検知に起因する第2固体電解質体におけるブラックニング発生の可能性を低減することができるガスセンサ制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the current situation, and provides a gas sensor control device that can reduce the possibility of blackening occurring in a second solid electrolyte body due to detection of the H 2 O gas concentration. For the purpose.

本発明の一態様は、第1固体電解質体及び当該第1固体電解質体上に形成された一対の第1電極を有し、当該一対の第1電極のうちの一方の電極が、被測定ガスが導入される測定室内に配置され、他方の電極が基準酸素濃度雰囲気に晒される検知セルと、第2固体電解質体及び当該第2固体電解質体上に形成された一対の第2電極を有し、当該一対の第2電極のうちの一方の電極が、上記測定室内に配置されてなり、上記一対の第2電極間に流すポンプ電流に応じて、上記測定室に導入された上記被測定ガスに含まれる酸素の汲み出し又は汲み入れを行うポンプセルと、を有するセンサ部、及び、上記センサ部を加熱するヒータ、を備えるガスセンサを制御するガスセンサ制御装置であって、上記一対の第1電極間の電圧が目標電圧となるように、上記一対の第2電極間に流すポンプ電流を制御する電流制御手段、上記被測定ガスの供給状況が、継続して上記被測定ガス中の酸素濃度が予め定めた規定値となる規定ガス供給状況であるか否かを判断する供給状況判断手段、上記
ヒータを制御するヒータ制御手段であって、上記センサ部の温度が、上記センサ部が活性化する活性化温度よりも高い第1目標温度になるように、上記ヒータを制御する第1ヒータ制御手段を含むヒータ制御手段、上記目標電圧を設定する電圧設定手段であって、上記被測定ガス中のH2Oガスが実質的に解離しない第1目標電圧に設定する第1電圧設定手段と、上記供給状況判断手段により上記被測定ガスが上記規定ガス供給状況であると判定された場合に、上記目標電圧を、上記第1目標電圧よりも高く上記被測定ガス中のH2Oガスが解離する第2目標電圧に設定する第2電圧設定手段とを含む電圧設定手段、上記センサ部の温度が、上記活性化温度よりも高く上記第1目標温度以下の規定温度に達したか否かを判断する温度判断手段、上記温度判断手段により、上記センサ部の温度が上記規定温度に達したと判断された場合に、上記電圧設定手段が上記目標電圧を上記第2目標電圧に設定するのを許可する許可手段、上記被測定ガスの供給状況が上記規定ガス供給状況であり、上記一対の第1電極間の電圧が上記第1目標電圧となった状態において、上記一対の第2電極間に流れる第1ポンプ電流を検知する第1電流検知手段、上記被測定ガスの供給状況が上記規定ガス供給状況であり、上記一対の第1電極間の電圧が上記第2目標電圧となった状態において、上記一対の第2電極間に流れる第2ポンプ電流を検知する第2電流検知手段、及び、上記第1ポンプ電流と上記第2ポンプ電流とに基づいて、上記被測定ガス中のH2Oガス濃度を検知するH2Oガス濃度検知手段、を備えるガスセンサ制御装置である。
One embodiment of the present invention includes a first solid electrolyte body and a pair of first electrodes formed on the first solid electrolyte body, and one electrode of the pair of first electrodes is a gas to be measured. Is disposed in a measurement chamber in which the other electrode is introduced, the other electrode is exposed to a reference oxygen concentration atmosphere, a second solid electrolyte body, and a pair of second electrodes formed on the second solid electrolyte body One of the pair of second electrodes is disposed in the measurement chamber, and the gas to be measured is introduced into the measurement chamber in response to a pump current flowing between the pair of second electrodes. A gas sensor control device for controlling a gas sensor comprising: a sensor unit having a pump cell that pumps or pumps oxygen contained in the gas sensor; and a heater that heats the sensor unit. The voltage will be the target voltage Current control means for controlling a pump current flowing between the pair of second electrodes, a supply gas of the gas to be measured, and a specified gas in which the oxygen concentration in the gas to be measured is continuously set to a predetermined value Supply status determination means for determining whether or not a supply status is present, heater control means for controlling the heater, wherein the temperature of the sensor unit is higher than an activation temperature at which the sensor unit is activated Heater control means including first heater control means for controlling the heater so as to reach a temperature, and voltage setting means for setting the target voltage, wherein the H 2 O gas in the measured gas is substantially dissociated. When the gas to be measured is determined to be in the specified gas supply status by the first voltage setting means for setting to the first target voltage and the supply status determination means, the target voltage is set to the first target voltage. Higher than Voltage setting means and a second voltage setting means for the H 2 O gas in the measurement gas is set to a second target voltage to dissociate the temperature of the sensor portion is higher the first target than the activation temperature When the temperature determining means for determining whether or not the specified temperature equal to or lower than the temperature has been reached, and the temperature determining means determines that the temperature of the sensor unit has reached the specified temperature, the voltage setting means is Permission means for permitting the voltage to be set to the second target voltage, the supply state of the gas to be measured is the specified gas supply state, and the voltage between the pair of first electrodes becomes the first target voltage. A first current detecting means for detecting a first pump current flowing between the pair of second electrodes, the supply state of the gas to be measured is the prescribed gas supply state, and the gap between the pair of first electrodes Voltage is the second target voltage In the state, the second current detection means for detecting the second pump current flowing between the pair of second electrodes, and the measured gas based on the first pump current and the second pump current. the H 2 O gas concentration detection means for detecting a the H 2 O gas concentration, a gas sensor control device comprising a.

上述のガスセンサ制御装置では、被測定ガスの供給状況が規定ガス供給状況であるときに検知された第1ポンプ電流と第2ポンプ電流とに基づいて、被測定ガス中のH2Oガス濃度を検知する。具体的には、例えば、第2ポンプ電流の値から第1ポンプ電流の値を差し引いた差分値に基づいて、被測定ガス中のH2Oガス濃度を検知する。 In the above-described gas sensor control device, the H 2 O gas concentration in the measurement gas is determined based on the first pump current and the second pump current detected when the measurement gas supply status is the specified gas supply status. Detect. Specifically, for example, the H 2 O gas concentration in the gas to be measured is detected based on a difference value obtained by subtracting the value of the first pump current from the value of the second pump current.

ここで、第1ポンプ電流は、検知セルの第1電極間の電圧を第1目標電圧(被測定ガス中のH2Oガスが実質的に解離しない電圧)とした状態において検知された、ポンプセルの第2電極間を流れる電流である。一方、第2ポンプ電流は、第1電極間の電圧を第2目標電圧(被測定ガス中のH2Oガスが解離する電圧)とした状態において検知された、第2電極間を流れる電流である。 Here, the first pump current is detected in a state in which the voltage between the first electrodes of the detection cell is the first target voltage (the voltage at which the H 2 O gas in the gas to be measured is not substantially dissociated). Current flowing between the second electrodes. On the other hand, the second pump current is a current flowing between the second electrodes detected in a state where the voltage between the first electrodes is the second target voltage (the voltage at which the H 2 O gas in the gas to be measured is dissociated). is there.

従って、第1ポンプ電流は、被測定ガス中のH2Oガスが第1電極の一方の電極上で解離しない状況下で検知された電流である。一方、第2ポンプ電流は、被測定ガス中のH2Oガスが第1電極の一方の電極上で解離する状況下(H2Oガス由来の酸素イオンが発生する状況下)で検知された電流である。つまり、第2ポンプ電流の値は、第1ポンプ電流の値に比べて、被測定ガス中のH2Oガス由来の電流分だけ大きい。従って、第1ポンプ電流と第2ポンプ電流とに基づいて、被測定ガス中のH2Oガス濃度を検知することができる。 Therefore, the first pump current is a current detected in a situation where the H 2 O gas in the gas to be measured is not dissociated on one electrode of the first electrode. On the other hand, the second pump current was detected in a situation where H 2 O gas in the gas to be measured was dissociated on one electrode of the first electrode (a situation where oxygen ions derived from H 2 O gas were generated). Current. That is, the value of the second pump current is larger than the value of the first pump current by the current derived from the H 2 O gas in the gas to be measured. Therefore, the H 2 O gas concentration in the gas to be measured can be detected based on the first pump current and the second pump current.

また、上述のガスセンサ制御装置では、温度判断手段により、第1固体電解質体及び第2固体電解質体を含むセンサ部の温度が、活性化温度よりも高く且つ第1目標温度以下の規定温度に達したと判断された場合に、電圧設定手段によって目標電圧を第2目標電圧に設定することを許可する。つまり、本制御装置では、センサ部の温度が活性化温度よりも高い規定温度以上になった場合に、第1電極間の電圧を、第1目標電圧から第2目標電圧に上昇させることが可能となる。   In the gas sensor control device described above, the temperature determination means causes the temperature of the sensor unit including the first solid electrolyte body and the second solid electrolyte body to reach a specified temperature that is higher than the activation temperature and lower than the first target temperature. If it is determined that the target voltage has been set, the voltage setting means permits the target voltage to be set to the second target voltage. That is, in the present control device, when the temperature of the sensor unit becomes a specified temperature higher than the activation temperature, the voltage between the first electrodes can be increased from the first target voltage to the second target voltage. It becomes.

かくして、被測定ガス中のH2Oガス濃度を検知するべく、第1電極間の電圧を第1目標電圧から第2目標電圧に上昇させても、第2固体電解質体においてブラックニングが発生する可能性を低減することができる。特に、ガスセンサの起動から間もない場合など、センサ部の温度が低い段階(第1目標温度よりも低い段階)において、被測定ガス中のH2Oガス濃度を検知するべく、第1電極間の電圧を第1目標電圧から第2目標電圧に上昇させる場合においても、第2固体電解質体においてブラックニングが発生する可能性を低減することができる。 Thus, even if the voltage between the first electrodes is increased from the first target voltage to the second target voltage in order to detect the H 2 O gas concentration in the gas to be measured, blackening occurs in the second solid electrolyte body. The possibility can be reduced. In particular, in order to detect the H 2 O gas concentration in the gas to be measured at a stage where the temperature of the sensor section is low (stage where the temperature is lower than the first target temperature), such as when the gas sensor has just started, Even when the voltage is increased from the first target voltage to the second target voltage, the possibility of blackening occurring in the second solid electrolyte body can be reduced.

なお、「被測定ガスの供給状況が、継続して被測定ガス中の酸素濃度が予め定めた規定値となる規定ガス供給状況」に該当する場合としては、例えば、車両に搭載された内燃機関が、当該車両の停車中等において、安定したアイドリング状態とされ、被測定ガスである排気ガスが、継続して規定のA/F値(例えば、理論空燃比)の排気ガスとなって、ガスセンサに供給される状況を挙げることができる。この場合、この排気ガスが、被測定ガス中の酸素濃度が予め定めた規定値となる被測定ガスに相当する。
また、内燃機関のフューエルカットにより、被測定ガスである排気ガスが継続して大気となり、この大気が継続してガスセンサに供給される状況も挙げることができる。この場合、大気が、被測定ガス中の酸素濃度が予め定めた規定値となる被測定ガスに相当する。
Note that, for example, an internal combustion engine mounted on a vehicle may be used when the gas supply state to be measured corresponds to a specified gas supply state in which the oxygen concentration in the gas to be measured is continuously set to a predetermined value. However, when the vehicle is stopped or the like, the engine is in a stable idling state, and the exhaust gas that is the gas to be measured continuously becomes an exhaust gas having a specified A / F value (for example, the theoretical air-fuel ratio). Mention the situation in which it is supplied. In this case, the exhaust gas corresponds to the gas to be measured in which the oxygen concentration in the gas to be measured becomes a predetermined specified value.
Further, there can be mentioned a situation in which exhaust gas, which is a gas to be measured, is continuously turned into the atmosphere by the fuel cut of the internal combustion engine, and this atmosphere is continuously supplied to the gas sensor. In this case, the atmosphere corresponds to the gas to be measured in which the oxygen concentration in the gas to be measured has a predetermined specified value.

また、活性化温度とは、センサ部が活性化する温度をいう。さらに、活性化とは、センサ部に含まれる第1固体電解質体及び第2固体電解質体において酸素イオン伝導性が生じて、ガスセンサ用の素子として、酸素濃度の検知に使用可能な状態になることをいう。   The activation temperature refers to the temperature at which the sensor unit is activated. Furthermore, the activation means that oxygen ion conductivity occurs in the first solid electrolyte body and the second solid electrolyte body included in the sensor unit, and the element can be used for detecting the oxygen concentration as a gas sensor element. Say.

さらに、上記のガスセンサ制御装置であって、前記規定温度が、前記活性化温度から前記第1目標温度までの温度範囲のうち、中央の温度以上の温度に設定されてなるガスセンサ制御装置とすると良い。   Furthermore, the gas sensor control device may be a gas sensor control device in which the specified temperature is set to a temperature equal to or higher than a central temperature in a temperature range from the activation temperature to the first target temperature. .

上述のガスセンサ制御装置では、規定温度(目標電圧を第2目標電圧に変更することを許可する温度)を、活性化温度よりも第1目標温度に近い温度に設定する。これにより、規定温度を活性化温度に近い温度とした場合に比べて、目標電圧を第2目標電圧に変更した場合でも、ブラックニングが発生する可能性を低減することができる。   In the gas sensor control apparatus described above, the specified temperature (the temperature at which the target voltage is allowed to be changed to the second target voltage) is set to a temperature closer to the first target temperature than the activation temperature. This can reduce the possibility of blackening even when the target voltage is changed to the second target voltage, compared to when the specified temperature is set to a temperature close to the activation temperature.

例えば、活性化温度が620℃で、第1目標温度が830℃である場合、活性化温度から第1目標温度までの温度範囲のうち中央の温度は、725℃(=620+(830−620)/2)である。この場合、本制御装置は、規定温度(活性化温度よりも高く且つ第1目標温度以下の温度)は、725〜830℃の範囲内の温度に設定される。   For example, when the activation temperature is 620 ° C. and the first target temperature is 830 ° C., the central temperature in the temperature range from the activation temperature to the first target temperature is 725 ° C. (= 620 + (830−620) / 2). In this case, in the present control device, the specified temperature (the temperature higher than the activation temperature and not higher than the first target temperature) is set to a temperature in the range of 725 to 830 ° C.

さらに、上記いずれかのガスセンサ制御装置であって、前記ヒータ制御手段は、前記規定ガス供給状況であり、上記第1電流検知手段により上記第1ポンプ電流が検知された後に、上記センサ部の温度が上記第1目標温度よりも高い第2目標温度となるように前記ヒータを制御する第2ヒータ制御手段を含み、前記第2電流検知手段は、上記第2ヒータ制御手段による上記ヒータの制御下で、上記センサ部の温度が上記第2目標温度となった状態において、前記一対の第2電極間に流れる前記第2ポンプ電流を検知するガスセンサ制御装置とすると良い。   Furthermore, in any one of the above gas sensor control devices, the heater control means is in the specified gas supply status, and the temperature of the sensor unit is detected after the first pump current is detected by the first current detection means. Includes a second heater control means for controlling the heater so that the second target temperature is higher than the first target temperature, and the second current detection means is under the control of the heater by the second heater control means. Thus, it is preferable that the gas sensor control device detects the second pump current flowing between the pair of second electrodes in a state where the temperature of the sensor unit becomes the second target temperature.

上述のガスセンサ制御装置では、第2ポンプ電流を検知するにあたり、センサ部の温度を、第1目標温度よりも高い第2目標温度にすることで、目標温度を変化させない場合(但し、第1電極間の電圧は同じ第2目標電圧とする)に比べて、被測定ガス中のH2
ガスの解離を促進させることができる。さらには、検知する第2ポンプ電流を安定させる
(第2目標電圧に制御される第1電極間の電圧の変動に伴う第2ポンプ電流の変動幅を小さくする)こともできる。これにより、センサ部の目標温度を第1目標温度としたままで第2ポンプ電流を検知する場合(センサ部の目標温度を上昇させない場合)に比べて、被測定ガス中のH2Oガス濃度の検知精度を高めることができる。
In the gas sensor control device described above, when the second pump current is detected, the temperature of the sensor unit is set to the second target temperature higher than the first target temperature, so that the target temperature is not changed (however, the first electrode H 2 O in the measured gas compared to the same second target voltage)
Gas dissociation can be promoted. Furthermore, the second pump current to be detected can be stabilized (the fluctuation range of the second pump current accompanying the fluctuation of the voltage between the first electrodes controlled to the second target voltage can be reduced). Thereby, compared with the case where the second pump current is detected while keeping the target temperature of the sensor unit as the first target temperature (when the target temperature of the sensor unit is not increased), the H 2 O gas concentration in the gas to be measured. Detection accuracy can be increased.

また、上述のガスセンサ制御装置では、センサ部の温度を高くする(第2目標温度とする)ことで、第1目標温度で第2ポンプ電流を検知する場合に比べて、第2ポンプ電流が安定する第1電極間の電圧を低くすることができる。従って、上述のガスセンサ制御装置では、第1目標温度で第2ポンプ電流を検知する場合と同等の検知精度とするならば、第1目標温度で第2ポンプ電流を検知する場合に比べて、目標電圧である第2目標電圧を低く設定することもできる。このようにすれば、第2固体電解質体におけるブラックニング発生の可能性をより低減することができる。   Further, in the above-described gas sensor control device, the second pump current is more stable than when the second pump current is detected at the first target temperature by increasing the temperature of the sensor unit (the second target temperature). Thus, the voltage between the first electrodes can be lowered. Therefore, in the gas sensor control device described above, if the detection accuracy is the same as when the second pump current is detected at the first target temperature, the target is higher than that when the second pump current is detected at the first target temperature. The second target voltage, which is a voltage, can be set low. In this way, the possibility of blackening occurring in the second solid electrolyte body can be further reduced.

さらに、上記のガスセンサ制御装置であって、前記第2電圧設定手段は、前記第2ヒータ制御手段による前記ヒータの制御によって、前記センサ部の温度が前記第2目標温度に達した後に、前記目標電圧を前記第2目標電圧に設定するガスセンサ制御装置とすると良い。   Furthermore, in the gas sensor control device described above, the second voltage setting unit is configured to control the heater after the temperature of the sensor unit reaches the second target temperature by the control of the heater by the second heater control unit. A gas sensor control device that sets the voltage to the second target voltage may be used.

固体電解質体のブラックニングは、活性化温度以上の温度範囲においては、温度が高いほど生じにくくなる。
これに対し、上述のガスセンサ制御装置では、センサ部の温度が第2目標温度に達した後に、目標電圧を第2目標電圧に設定する。これにより、センサ部の温度が第2目標温度に達した後に、第1電極間の電圧が、第1目標電圧から第2目標電圧に向けて上昇することになる。従って、センサ部の温度が第2目標温度に達する前に目標電圧を第2目標電圧に設定する場合に比べて、第2固体電解質体におけるブラックニング発生の可能性を低減することができる。
Blackening of the solid electrolyte body is less likely to occur at higher temperatures in the temperature range above the activation temperature.
On the other hand, in the above-described gas sensor control device, the target voltage is set to the second target voltage after the temperature of the sensor unit reaches the second target temperature. Thereby, after the temperature of the sensor unit reaches the second target temperature, the voltage between the first electrodes rises from the first target voltage toward the second target voltage. Therefore, compared with the case where the target voltage is set to the second target voltage before the temperature of the sensor unit reaches the second target temperature, the possibility of occurrence of blackening in the second solid electrolyte body can be reduced.

さらに、上記いずれかのガスセンサ制御装置であって、前記第2電流検知手段は、前記第2ヒータ制御手段による前記ヒータの制御によって前記センサ部の温度が前記第2目標温度に安定した状態で、前記第2ポンプ電流を検知するガスセンサ制御装置とすると良い。   Furthermore, in any one of the gas sensor control devices described above, the second current detection unit is in a state where the temperature of the sensor unit is stabilized at the second target temperature by the control of the heater by the second heater control unit. A gas sensor control device for detecting the second pump current may be used.

第2ヒータ制御手段によるヒータの制御によって、センサ部の温度を第2目標温度まで上昇させると、ハンチング(オーバーシュート)が生じて、センサ部の温度が第2目標温度に安定して制御されるまでに時間を要する場合がある。このため、センサ部の温度を第2目標温度まで上昇させた後、第2ポンプ電流が安定するまでに時間を要することがある。   When the temperature of the sensor unit is raised to the second target temperature by controlling the heater by the second heater control means, hunting (overshoot) occurs, and the temperature of the sensor unit is stably controlled to the second target temperature. It may take some time before For this reason, after raising the temperature of the sensor unit to the second target temperature, it may take time for the second pump current to stabilize.

これに対し、上述のガスセンサ制御装置では、センサ部の温度が第2目標温度に安定した状態で、第2ポンプ電流を検知する。すなわち、第2ヒータ制御手段によるヒータの制御によって、センサ部の温度を第2目標温度まで上昇させた後、センサ部の温度が第2目標温度に安定するのを待って、第2ポンプ電流を検知する。これにより、安定した第2ポンプ電流に基づいて、被測定ガス中のH2Oガス濃度を検知することができるので、検知精度をより一層高めることができる。 On the other hand, in the above-described gas sensor control device, the second pump current is detected in a state where the temperature of the sensor unit is stable at the second target temperature. That is, after the temperature of the sensor unit is raised to the second target temperature by controlling the heater by the second heater control means, the second pump current is increased after the temperature of the sensor unit is stabilized at the second target temperature. Detect. Thereby, since the H 2 O gas concentration in the gas to be measured can be detected based on the stable second pump current, the detection accuracy can be further improved.

なお、「センサ部の温度が第2目標温度に安定した状態」とは、センサ部の温度変動が、第2目標温度±10(deg)の温度範囲内に収まった状態をいう。   The “state in which the temperature of the sensor unit is stabilized at the second target temperature” refers to a state in which the temperature fluctuation of the sensor unit is within the temperature range of the second target temperature ± 10 (deg).

実施形態1,2にかかる内燃機関の概略図である。1 is a schematic view of an internal combustion engine according to first and second embodiments. 実施形態1,2にかかるガスセンサユニットの構成図である。It is a block diagram of the gas sensor unit concerning Embodiment 1,2. 実施形態1,2にかかるガスセンサ制御の流れを示すフローチャートである。6 is a flowchart showing a flow of gas sensor control according to the first and second embodiments. 実施形態1にかかるH2Oガス濃度検知のフローチャートである。3 is a flowchart of H 2 O gas concentration detection according to the first embodiment. 実施形態2にかかるH2Oガス濃度検知のフローチャートである。6 is a flowchart of H 2 O gas concentration detection according to the second embodiment. 第1電極間電圧とポンプ電流との相関を示す図である。It is a figure which shows the correlation with the voltage between 1st electrodes, and a pump current.

(実施形態1)
以下、本発明の実施形態1を、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本実施形態1にかかる内燃機関100の概略図である。内燃機関100は自動車を駆動するためのエンジン101を有する。エンジン101には、エンジン101から排出される排気ガスEG(被測定ガスに相当する)を車外に放出するための排気管102が接続されている。この排気管102には、全領域空燃比センサ1(ガスセンサに相当する)が配設されている。エンジン101から排出される排気ガスEGは、全領域空燃比センサ1に供給される。
(Embodiment 1)
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram of an internal combustion engine 100 according to the first embodiment. The internal combustion engine 100 has an engine 101 for driving an automobile. The engine 101 is connected to an exhaust pipe 102 for discharging exhaust gas EG (corresponding to the gas to be measured) discharged from the engine 101 to the outside of the vehicle. The exhaust pipe 102 is provided with a full-range air-fuel ratio sensor 1 (corresponding to a gas sensor). Exhaust gas EG discharged from the engine 101 is supplied to the entire region air-fuel ratio sensor 1.

全領域空燃比センサ1(以下、単にセンサ1ともいう)は、排気管102の排気通路を流通する排気ガスEG中の特定成分(本実施形態1では酸素)のガス濃度を検知するガスセンサである。このセンサ1は、ハーネス(信号線)91を通じて、自身から離れた位置に配設されたガスセンサ制御装置3と電気的に接続されている。   The full-range air-fuel ratio sensor 1 (hereinafter also simply referred to as sensor 1) is a gas sensor that detects the gas concentration of a specific component (oxygen in the first embodiment) in the exhaust gas EG flowing through the exhaust passage of the exhaust pipe 102. . This sensor 1 is electrically connected to a gas sensor control device 3 disposed at a position away from itself through a harness (signal line) 91.

ガスセンサ制御装置3は、センサ1を通電制御することで、酸素濃度を検知する。具体的には、ガスセンサ制御装置3は、バッテリ80から電力の供給を受けて駆動し、センサ1を用いて検知した酸素濃度の検知信号を、ECU(エンジン制御装置)5に出力する。   The gas sensor control device 3 detects the oxygen concentration by energizing the sensor 1. Specifically, the gas sensor control device 3 is driven by receiving power from the battery 80, and outputs a detection signal of the oxygen concentration detected using the sensor 1 to the ECU (engine control device) 5.

ECU5は、自動車のエンジン101の駆動等を電子的に制御するための装置である。ECU5には、公知の構成の図示しないCPU、ROM、RAM等を搭載したマイクロコンピュータが用いられる。このECU5は、制御プログラムの実行にしたがって、燃料の噴射タイミングや点火時期の制御を行う。かかる制御を行うための情報として、ECU5には、ガスセンサ制御装置3から出力された排気ガスEG中の酸素濃度に応じた検知信号が入力される。また、ECU5には、その他の情報として、その他のセンサからの信号(例えば、エンジン101のピストン位置や回転数を検知できるクランク角、冷却水の水温、燃焼圧などの情報)も入力される。   The ECU 5 is a device for electronically controlling driving of the automobile engine 101 and the like. As the ECU 5, a microcomputer equipped with a CPU, ROM, RAM, and the like (not shown) having a known configuration is used. The ECU 5 controls the fuel injection timing and ignition timing in accordance with the execution of the control program. As information for performing such control, the ECU 5 receives a detection signal corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas EG output from the gas sensor control device 3. In addition, as other information, signals from other sensors (for example, information such as a crank angle at which the piston position and the rotation speed of the engine 101 can be detected, a coolant temperature, and a combustion pressure) are input to the ECU 5.

このようなECU5は、センサ1の出力に基づき、エンジン101の空燃比フィードバック制御を行う。また、ECU5は、エンジン101からセンサ1への排気ガスEGの供給状況が、規定ガス供給状況であるか否かを判断する。ECU5は、規定ガス供給状況であると判断すると、「規定ガス供給状況」であることを示す信号を、制御装置3内のマイクロコンピュータ9(図2参照)に送信する。マイクロコンピュータ9は、この信号に基づいて、規定ガス供給状況であるか否かを判断する。   Such an ECU 5 performs air-fuel ratio feedback control of the engine 101 based on the output of the sensor 1. Further, the ECU 5 determines whether or not the supply state of the exhaust gas EG from the engine 101 to the sensor 1 is a specified gas supply state. When the ECU 5 determines that the specified gas supply status is present, the ECU 5 transmits a signal indicating the “specified gas supply status” to the microcomputer 9 (see FIG. 2) in the control device 3. The microcomputer 9 determines whether or not the specified gas supply status is based on this signal.

ここで、「規定ガス供給状況」とは、エンジン101からセンサ1へ排気ガスEGの供給状況が、継続して排気ガスEG中の酸素濃度が予め定めた規定値となる状況をいう。本実施形態1では、内燃機関100を搭載した自動車の停車中において、エンジン101が安定したアイドリング状態とされ、排気ガスEGである排気ガスEGが、継続して規定のA/F値(例えば、理論空燃比)の排気ガスEGとなって、センサ1に供給される状況を、「規定ガス供給状況」としている。ECU5は、入力した情報に基づいて、排気ガスEGの供給状況が、上記のような「規定ガス供給状況」であるか否かを判断する。   Here, the “specified gas supply status” refers to a situation in which the supply status of the exhaust gas EG from the engine 101 to the sensor 1 continues and the oxygen concentration in the exhaust gas EG becomes a predetermined specified value. In the first embodiment, while the automobile equipped with the internal combustion engine 100 is stopped, the engine 101 is in a stable idling state, and the exhaust gas EG that is the exhaust gas EG continues to have a prescribed A / F value (for example, The state of being supplied to the sensor 1 as the exhaust gas EG of (theoretical air-fuel ratio) is referred to as “specified gas supply state”. The ECU 5 determines whether or not the supply status of the exhaust gas EG is the “specified gas supply status” as described above based on the input information.

次に、図2を参照して、センサ1及びガスセンサ制御装置3について、詳細に説明する。なお、図2は、本実施形態1にかかるガスセンサユニット4の構成図である。ガスセンサユニット4は、センサ1とガスセンサ制御装置3とにより構成されている。   Next, the sensor 1 and the gas sensor control device 3 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a configuration diagram of the gas sensor unit 4 according to the first embodiment. The gas sensor unit 4 includes a sensor 1 and a gas sensor control device 3.

センサ1は、細長板状をなすセンサ素子10が、図示しないハウジング内に保持された構造を有する。
センサ素子10は、ジルコニアを主体とする第1固体電解質体13及び第2固体電解質体11と、アルミナを主体とする絶縁基体12,17,18,24とを有している。これらは、絶縁基体18、絶縁基体17、第1固体電解質体13、絶縁基体12、第2固体電解質体11、絶縁基体24の順に積層されている。
The sensor 1 has a structure in which a sensor element 10 having an elongated plate shape is held in a housing (not shown).
The sensor element 10 includes a first solid electrolyte body 13 and a second solid electrolyte body 11 mainly composed of zirconia, and insulating bases 12, 17, 18, and 24 mainly composed of alumina. These are laminated in the order of the insulating base 18, the insulating base 17, the first solid electrolyte body 13, the insulating base 12, the second solid electrolyte body 11, and the insulating base 24.

第2固体電解質体11の両面には、白金を主体とする一対の第2電極19,20が形成されている。また、第1固体電解質体13の両面にも、白金を主体とする一対の第1電極21,22が形成されている。第1電極22は、第1固体電解質体13と絶縁基体17との間に埋設されている。第1固体電解質体13、第2固体電解質体11、及び絶縁基体12,17,18,24は、いずれも細長い板状に形成されており、図2では、これらの長手方向と直交する断面を示している。   A pair of second electrodes 19 and 20 mainly composed of platinum are formed on both surfaces of the second solid electrolyte body 11. In addition, a pair of first electrodes 21 and 22 mainly composed of platinum are also formed on both surfaces of the first solid electrolyte body 13. The first electrode 22 is embedded between the first solid electrolyte body 13 and the insulating substrate 17. The first solid electrolyte body 13, the second solid electrolyte body 11, and the insulating bases 12, 17, 18, and 24 are all formed in an elongated plate shape, and in FIG. Show.

絶縁基体12の長手方向(図2において紙面に直交する方向)の一端側には、第1固体電解質体13と第2固体電解質体11とをそれぞれ一壁面として、排気ガスEGを導入可能な中空の測定室23が形成されている。測定室23の幅方向(図2において左右方向)の両端には、それぞれ、測定室23内に排気ガスEGを導入する際の流入量を規制するための多孔質状の拡散律速部15が設けられている。なお、第2固体電解質体11上の第2電極20と、第1固体電解質体13上の第1電極21とは、測定室23内にそれぞれ露出して配置されていると共に、互いに導通している。   On one end side in the longitudinal direction of the insulating substrate 12 (in the direction orthogonal to the paper surface in FIG. 2), the first solid electrolyte body 13 and the second solid electrolyte body 11 each have a single wall surface, and a hollow in which exhaust gas EG can be introduced. The measurement chamber 23 is formed. At both ends in the width direction (left and right direction in FIG. 2) of the measurement chamber 23, porous diffusion rate controlling portions 15 for restricting the amount of inflow when the exhaust gas EG is introduced into the measurement chamber 23 are provided. It has been. The second electrode 20 on the second solid electrolyte body 11 and the first electrode 21 on the first solid electrolyte body 13 are arranged so as to be exposed in the measurement chamber 23 and are electrically connected to each other. Yes.

第2固体電解質体11上の第2電極19は、セラミックス(例えば、アルミナ)からなる多孔質性の保護層25で覆われている。つまり、排気ガスEGに含まれるシリコン等の被毒成分によって劣化しないように、第2電極19が、保護層25によって保護されている。なお、第2固体電解質体11上に積層された絶縁基体24には、第2電極19を覆わないように開口が設けられており、保護層25は、その開口内に配設されている。   The second electrode 19 on the second solid electrolyte body 11 is covered with a porous protective layer 25 made of ceramics (for example, alumina). That is, the second electrode 19 is protected by the protective layer 25 so as not to be deteriorated by poisoning components such as silicon contained in the exhaust gas EG. The insulating base 24 laminated on the second solid electrolyte body 11 is provided with an opening so as not to cover the second electrode 19, and the protective layer 25 is disposed in the opening.

第2固体電解質体11及びその両面に設けられた一対の第2電極19,20は、第2電極19,20間に流すポンプ電流Ipに応じて、外部から測定室23内に酸素を汲み入れ、あるいは、測定室23内に導入された排気ガスEG(排気ガスEG)に含まれる酸素を外部へ汲み出す「ポンプセル10c」を構成する。   The second solid electrolyte body 11 and the pair of second electrodes 19, 20 provided on both surfaces of the second solid electrolyte body 11 pump oxygen into the measurement chamber 23 from the outside according to the pump current Ip flowing between the second electrodes 19, 20. Alternatively, a “pump cell 10 c” is configured to pump out oxygen contained in the exhaust gas EG (exhaust gas EG) introduced into the measurement chamber 23.

また、第1固体電解質体13及びその両面に設けられた一対の第1電極21,22は、「検知セル10b」を構成する。このうち、第1電極22は、測定室23内の酸素濃度を検知するための基準となる酸素濃度を維持する酸素基準電極として機能する。この第1電極22は、基準酸素濃度雰囲気に晒される。このため、検知セル10bの第1電極21,22間には、第1電極21上に生じる酸素イオン濃度と第1電極22上に生じる酸素イオン濃度との差異に起因して、電圧が発生する。
また、ポンプセル10cと検知セル10bとは、「センサ部10f」を構成する。
The first solid electrolyte body 13 and the pair of first electrodes 21 and 22 provided on both surfaces thereof constitute a “detection cell 10b”. Among these, the 1st electrode 22 functions as an oxygen reference electrode which maintains the oxygen concentration used as the reference | standard for detecting the oxygen concentration in the measurement chamber 23. FIG. The first electrode 22 is exposed to a reference oxygen concentration atmosphere. For this reason, a voltage is generated between the first electrodes 21 and 22 of the detection cell 10b due to the difference between the oxygen ion concentration generated on the first electrode 21 and the oxygen ion concentration generated on the first electrode 22. .
Further, the pump cell 10c and the detection cell 10b constitute a “sensor unit 10f”.

また、絶縁基体17,18の間には、白金を主体とする発熱抵抗体26が埋設されている。絶縁基体17,18及び発熱抵抗体26は、センサ部10fを加熱して活性化させるための「ヒータ10d」を構成する。   A heating resistor 26 mainly composed of platinum is embedded between the insulating bases 17 and 18. The insulating substrates 17 and 18 and the heating resistor 26 constitute a “heater 10d” for heating and activating the sensor unit 10f.

次に、センサ1(センサ素子10)を制御するガスセンサ制御装置3について、詳細に説明する。
ガスセンサ制御装置3は、マイクロコンピュータ9及び電気回路部30を構成主体としている。マイクロコンピュータ9は、公知の構成のCPU6、ROM7、RAM8等を搭載したマイコンチップである。なお、ROM7には、CPU6に各処理を実行させるための制御プログラムなどが記憶されている。一方、電気回路部30は、ヒータ制御回路31、ポンプ電流制御回路32、電圧検知回路33、微小電流供給回路34、比較PID回路35、ポンプ電流検知回路36、及び内部抵抗検知回路37から構成される。
Next, the gas sensor control device 3 that controls the sensor 1 (sensor element 10) will be described in detail.
The gas sensor control device 3 includes a microcomputer 9 and an electric circuit unit 30 as constituent entities. The microcomputer 9 is a microcomputer chip on which a CPU 6, a ROM 7, a RAM 8, and the like having a known configuration are mounted. The ROM 7 stores a control program for causing the CPU 6 to execute each process. On the other hand, the electric circuit unit 30 includes a heater control circuit 31, a pump current control circuit 32, a voltage detection circuit 33, a minute current supply circuit 34, a comparison PID circuit 35, a pump current detection circuit 36, and an internal resistance detection circuit 37. The

このうち、ヒータ制御回路31は、発熱抵抗体26の両端に供給される電圧VhをPWM制御することで発熱抵抗体26を発熱させ、センサ部10f(第2固体電解質体11を含むポンプセル10c及び第1固体電解質体13を含む検知セル10b)の加熱制御を行う。詳細には、ヒータ制御回路31は、センサ部10fの温度Tが目標温度Tjとなるように、ヒータ10d(発熱抵抗体26)への通電を制御する。   Among these, the heater control circuit 31 causes the heating resistor 26 to generate heat by PWM-controlling the voltage Vh supplied to both ends of the heating resistor 26, and the sensor unit 10f (the pump cell 10c including the second solid electrolyte body 11 and the Heating control of the detection cell 10b) including the first solid electrolyte body 13 is performed. Specifically, the heater control circuit 31 controls energization to the heater 10d (the heating resistor 26) so that the temperature T of the sensor unit 10f becomes the target temperature Tj.

なお、第1目標温度Tj1は、センサ部10fが活性化する活性化温度Ta(本実施形態1では、620℃)よりも高い温度である。本実施形態1では、第1目標温度Tj1=830℃としている。
また、センサ部10fの「活性化」とは、センサ部10fを構成する第1固体電解質体13及び第2固体電解質体11において酸素イオン伝導性が生じて、センサ1用の素子として酸素濃度の検知に使用可能な状態になることをいう。
The first target temperature Tj1 is a temperature higher than the activation temperature Ta (620 ° C. in the first embodiment) at which the sensor unit 10f is activated. In the first embodiment, the first target temperature Tj1 = 830 ° C. is set.
In addition, “activation” of the sensor unit 10f means that oxygen ion conductivity occurs in the first solid electrolyte body 13 and the second solid electrolyte body 11 constituting the sensor unit 10f, and the oxygen concentration of the sensor 1 element is increased. It means that it can be used for detection.

なお、本実施形態では、センサ部10fに含まれる第1固体電解質体13の内部抵抗Rsを制御することで、センサ部10fの温度Tを制御する。具体的には、第1固体電解質体13は、自身の温度に応じて内部抵抗Rsが変動する特性を有しており、第1固体電解質体13の内部抵抗Rsは、自身の温度と相関関係を有している。そこで、内部抵抗検知回路37によって第1固体電解質体13の内部抵抗Rsを検知し、これに基づいて(第1固体電解質体13の温度をセンサ部10fの温度Tとみなして)、センサ部10fの温度Tを制御する。   In the present embodiment, the temperature T of the sensor unit 10f is controlled by controlling the internal resistance Rs of the first solid electrolyte body 13 included in the sensor unit 10f. Specifically, the first solid electrolyte body 13 has a characteristic that the internal resistance Rs varies according to its own temperature, and the internal resistance Rs of the first solid electrolyte body 13 is correlated with its own temperature. have. Therefore, the internal resistance detection circuit 37 detects the internal resistance Rs of the first solid electrolyte body 13, and based on this (assuming the temperature of the first solid electrolyte body 13 as the temperature T of the sensor section 10f), the sensor section 10f. To control the temperature T.

なお、第1固体電解質体13の内部抵抗Rsは、以下のようにして検知する。まず、内部抵抗検知回路37を構成する定電流源回路によって、検知セル10bの第1電極21,22間に定電流Iを一定時間流し、それに応答して変化する第1電極21,22間の電圧Vを内部抵抗検知回路37により測定する。そして、定電流Iを付与した際の電圧Vの変化量と定電流Iとに基づいて、マイクロコンピュータ9のCPU6において、内部抵抗Rsの値を演算する。より詳細には、内部抵抗検知回路37に含まれる定電流源回路によって定電流Iを検知セル10bに流す前の第1電極21,22間の電圧と、上記定電流源回路から定電流Iを検知セル10bに流してから一定時間経過後(例えば、60μs経過後)の第1電極21,22間の電圧を、内部抵抗検知回路37を通じてCPU6に入力する。そして、予め設定された計算式又はマップを用いて、入力した2つの電圧の差電圧(変化量)ΔVから、内部抵抗Rsの値を検知する。   The internal resistance Rs of the first solid electrolyte body 13 is detected as follows. First, a constant current I is allowed to flow between the first electrodes 21 and 22 of the detection cell 10b for a certain period of time by a constant current source circuit that constitutes the internal resistance detection circuit 37, and the first electrode 21 and 22 that changes in response thereto is passed. The voltage V is measured by the internal resistance detection circuit 37. The CPU 6 of the microcomputer 9 calculates the value of the internal resistance Rs based on the change amount of the voltage V when the constant current I is applied and the constant current I. More specifically, the voltage between the first electrodes 21 and 22 before the constant current I is supplied to the detection cell 10b by the constant current source circuit included in the internal resistance detection circuit 37, and the constant current I from the constant current source circuit. A voltage between the first electrodes 21 and 22 after a predetermined time has passed after flowing through the detection cell 10 b (for example, after 60 μs has elapsed) is input to the CPU 6 through the internal resistance detection circuit 37. And the value of internal resistance Rs is detected from the difference voltage (change amount) (DELTA) V of two input voltages using the preset formula or map.

従って、本実施形態1では、ガスセンサ制御装置3によるセンサ1の制御が開始されると、マイクロコンピュータ9のCPU6により、第1目標温度Tj1に対応する内部抵抗Rs(センサ部10fの温度Tが第1目標温度Tj1になったときの第1固体電解質体13の内部抵抗Rs、これを第1目標内部抵抗Rs1とする)が設定される。そして、第1固体電解質体13の内部抵抗Rsが第1目標内部抵抗Rs1になるように、ヒータ制御回路31が発熱抵抗体26への通電を制御する。これにより、センサ部10fの温度Tが第1目標温度Tj1に制御される。本実施形態1では、この制御を、第1ヒータ制御ということにする。
なお、本実施形態1では、ヒータ制御回路31及びマイクロコンピュータ9が、ヒータ制御手段に相当する。
Therefore, in the first embodiment, when the control of the sensor 1 by the gas sensor control device 3 is started, the CPU 6 of the microcomputer 9 causes the internal resistance Rs corresponding to the first target temperature Tj1 (the temperature T of the sensor unit 10f to be the first value). The internal resistance Rs of the first solid electrolyte body 13 when the target temperature Tj1 is reached is set as the first target internal resistance Rs1). Then, the heater control circuit 31 controls energization to the heating resistor 26 so that the internal resistance Rs of the first solid electrolyte body 13 becomes the first target internal resistance Rs1. Thereby, the temperature T of the sensor unit 10f is controlled to the first target temperature Tj1. In the first embodiment, this control is referred to as first heater control.
In the first embodiment, the heater control circuit 31 and the microcomputer 9 correspond to heater control means.

微小電流供給回路34は、検知セル10bの第1電極22から第1電極21側へ微小電流Icpを流すことにより、第1電極21側から第1電極22側に酸素イオンを移動させて、多孔質の第1電極22内に基準酸素濃度雰囲気を生成する。これにより、第1電極22は、排気ガスEG中の酸素濃度を検知するための基準となる酸素基準電極として機能する。   The minute current supply circuit 34 moves oxygen ions from the first electrode 21 side to the first electrode 22 side by causing a minute current Icp to flow from the first electrode 22 to the first electrode 21 side of the detection cell 10b. A reference oxygen concentration atmosphere is generated in the first electrode 22 of the quality. Thus, the first electrode 22 functions as an oxygen reference electrode that serves as a reference for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas EG.

電圧検知回路33は、検知セル10bの第1電極21,22間の電圧Vsを検知する。
比較PID回路35は、マイクロコンピュータ9のCPU6によって設定された目標電圧Vjと、電圧検知回路33にて検知した電圧Vsとの比較を行う。そして、その比較結果に基づいて、PID制御手法により、第1電極21,22間の電圧Vsが目標電圧Vjとなるように、ポンプセル10cの第2電極19,20間に流すポンプ電流Ipの大きさや向きを制御すべく、制御指示値をポンプ電流制御回路32に入力する。
The voltage detection circuit 33 detects the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 of the detection cell 10b.
The comparison PID circuit 35 compares the target voltage Vj set by the CPU 6 of the microcomputer 9 with the voltage Vs detected by the voltage detection circuit 33. Then, based on the comparison result, the pump current Ip flowing between the second electrodes 19 and 20 of the pump cell 10c is increased by the PID control method so that the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 becomes the target voltage Vj. In order to control the sheath direction, a control instruction value is input to the pump current control circuit 32.

ポンプ電流制御回路32は、比較PID回路35の指示に基づき、ポンプ電流Ipの大きさや向きを変更して、ポンプセル10cによる測定室23内への酸素の汲み入れや、測定室23からの酸素の汲み出しを行う。また、ポンプ電流検知回路36は、ポンプセル10cの第2電極19,20間に流れるポンプ電流Ipを検知する。   The pump current control circuit 32 changes the magnitude and direction of the pump current Ip based on an instruction from the comparison PID circuit 35, pumps oxygen into the measurement chamber 23 by the pump cell 10c, and supplies oxygen from the measurement chamber 23. Pump out. The pump current detection circuit 36 detects a pump current Ip flowing between the second electrodes 19 and 20 of the pump cell 10c.

本実施形態1では、比較PID回路35によって電圧Vsと比較される目標電圧Vjを、2つの目標電圧(第1目標電圧Vj1及び第2目標電圧Vj2)に設定することができる。具体的には、電気回路部30は、スイッチSW1を通じて比較PID回路35に接続された第1基準電源38及び第2基準電源39を有している。第1基準電源38の電圧は、第1目標電圧Vj1とされ、第2基準電源39の電圧は第2目標電圧Vj2とされている。このため、スイッチSW1を第1基準電源38側に接続しておくことで、目標電圧Vjを第1目標電圧Vj1に設定することができる。一方、スイッチSW1を第2基準電源39側に切り替えることで、目標電圧Vjを第2目標電圧Vj2に設定することができる。   In the first embodiment, the target voltage Vj compared with the voltage Vs by the comparison PID circuit 35 can be set to two target voltages (a first target voltage Vj1 and a second target voltage Vj2). Specifically, the electric circuit unit 30 includes a first reference power supply 38 and a second reference power supply 39 connected to the comparison PID circuit 35 through the switch SW1. The voltage of the first reference power supply 38 is the first target voltage Vj1, and the voltage of the second reference power supply 39 is the second target voltage Vj2. For this reason, the target voltage Vj can be set to the first target voltage Vj1 by connecting the switch SW1 to the first reference power supply 38 side. On the other hand, the target voltage Vj can be set to the second target voltage Vj2 by switching the switch SW1 to the second reference power supply 39 side.

なお、第1目標電圧Vj1は、電圧Vsが第1目標電圧Vj1となったときに、測定室23内の排気ガスEGに含まれる酸素ガスは第1電極21上で解離するが、排気ガスEGに含まれるH2Oガスは第1電極21上で実質的に解離しない電圧値(本実施形態1では、450mV)とされている。
一方、第2目標電圧Vj2は、電圧Vsが第2目標電圧Vj2となったときに、測定室23内の排気ガスEGに含まれる酸素ガスのみならず、H2Oガスも、第1電極21上で解離する電圧値(本実施形態1では、1000mV)とされている。
The first target voltage Vj1 is such that when the voltage Vs becomes the first target voltage Vj1, the oxygen gas contained in the exhaust gas EG in the measurement chamber 23 is dissociated on the first electrode 21, but the exhaust gas EG The H 2 O gas contained in is set to a voltage value that does not substantially dissociate on the first electrode 21 (450 mV in the first embodiment).
On the other hand, when the voltage Vs becomes the second target voltage Vj2, the second target voltage Vj2 includes not only oxygen gas contained in the exhaust gas EG in the measurement chamber 23 but also H 2 O gas from the first electrode 21. The voltage value dissociates above (1000 mV in the first embodiment).

本実施形態1では、ガスセンサ制御装置3によるセンサ1の制御が開始されると、前述の第1ヒータ制御が開始される。その後、センサ部10fの温度Tが活性化温度Ta(本実施形態1では、620℃)に達したと判断されると、マイクロコンピュータ9により、目標電圧Vjとして第1目標電圧Vj1が設定され、電気回路部30によって、第1電極21,22間の電圧Vsが第1目標電圧Vj1となるように、ポンプ電流Ipの制御(フィードバック制御)が開始される。これにより、ポンプ電流Ipに基づく排気ガスEG中の酸素濃度検知が開始される。   In the first embodiment, when the control of the sensor 1 by the gas sensor control device 3 is started, the first heater control described above is started. Thereafter, when it is determined that the temperature T of the sensor unit 10f has reached the activation temperature Ta (620 ° C. in the first embodiment), the microcomputer 9 sets the first target voltage Vj1 as the target voltage Vj, The electric circuit unit 30 starts the control (feedback control) of the pump current Ip so that the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 becomes the first target voltage Vj1. Thereby, detection of the oxygen concentration in the exhaust gas EG based on the pump current Ip is started.

なお、センサ部10fの温度Tが活性化温度Ta(本実施形態1では、620℃)に達したか否かの判断は、電気回路部30によって検知される第1固体電解質体13の内部抵抗Rsに基づいて、マイクロコンピュータ9により行われる。第1固体電解質体13の内部抵抗Rsが、活性化温度Ta(620℃)に対応する値(センサ部10fの温度Tが活性化温度Taになったときの第1固体電解質体13の内部抵抗Rsの値、これをRsaとする)に達したとき、マイクロコンピュータ9は、センサ部10fの温度Tが活性化温度Taに達したと判断する。   Whether or not the temperature T of the sensor unit 10f has reached the activation temperature Ta (620 ° C. in the first embodiment) is determined based on the internal resistance of the first solid electrolyte body 13 detected by the electric circuit unit 30. This is performed by the microcomputer 9 based on Rs. The internal resistance Rs of the first solid electrolyte body 13 is a value corresponding to the activation temperature Ta (620 ° C.) (the internal resistance of the first solid electrolyte body 13 when the temperature T of the sensor unit 10f becomes the activation temperature Ta). The microcomputer 9 determines that the temperature T of the sensor unit 10f has reached the activation temperature Ta.

さらに、マイクロコンピュータ9は、電気回路部30によって検知される第1固体電解質体13の内部抵抗Rsに基づいて、センサ部10fの温度Tが規定温度Tdに達したか否かを判断する。温度Tが規定温度Tdに達したと判断した場合、マイクロコンピュータ9は、目標電圧Vjが第1目標電圧Vj1から第2目標電圧Vj2に変更されることを許可する。一方、温度Tが規定温度Tdに達していないと判断した場合、マイクロコンピュータ9は、目標電圧Vjが第1目標電圧Vj1から第2目標電圧Vj2に変更されることを不可とする。   Further, the microcomputer 9 determines whether or not the temperature T of the sensor unit 10f has reached the specified temperature Td based on the internal resistance Rs of the first solid electrolyte body 13 detected by the electric circuit unit 30. When it is determined that the temperature T has reached the specified temperature Td, the microcomputer 9 allows the target voltage Vj to be changed from the first target voltage Vj1 to the second target voltage Vj2. On the other hand, when it is determined that the temperature T has not reached the specified temperature Td, the microcomputer 9 disables the target voltage Vj from being changed from the first target voltage Vj1 to the second target voltage Vj2.

なお、規定温度Tdは、活性化温度Taよりも高く且つ第1目標温度Tj1以下の温度である。本実施形態1では、規定温度Tdを、活性化温度Ta(620℃)と第1目標温度Tj1(830℃)との中央の温度(すなわち、725℃)に設定している。   The specified temperature Td is a temperature that is higher than the activation temperature Ta and lower than or equal to the first target temperature Tj1. In the first embodiment, the specified temperature Td is set to the center temperature (that is, 725 ° C.) between the activation temperature Ta (620 ° C.) and the first target temperature Tj1 (830 ° C.).

ポンプ電流検知回路36は、排気ガスEGの供給状況が規定ガス供給状況であり、第1電極21,22間の電圧Vsが第1目標電圧Vj1となった状態において、ポンプ電流Ipとして、第1ポンプ電流Ip1を検知する。マイクロコンピュータ9は、この第1ポンプ電流Ip1を読み込む。   In the pump current detection circuit 36, the supply status of the exhaust gas EG is the specified gas supply status, and the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 is the first target voltage Vj1, and the pump current Ip is The pump current Ip1 is detected. The microcomputer 9 reads this first pump current Ip1.

さらに、目標電圧Vjを第1目標電圧Vj1から第2目標電圧Vj2に変更することが許可されている場合には、マイクロコンピュータ9は、目標電圧Vjを第2目標電圧Vj2に変更する。その後、電圧Vsが第2目標電圧Vj2になった状態において、ポンプ電流検知回路36は、ポンプ電流Ipとして、第2ポンプ電流Ip2を検知する。マイクロコンピュータ9は、この第2ポンプ電流Ip2を読み込む。   Furthermore, when it is permitted to change the target voltage Vj from the first target voltage Vj1 to the second target voltage Vj2, the microcomputer 9 changes the target voltage Vj to the second target voltage Vj2. Thereafter, in a state where the voltage Vs becomes the second target voltage Vj2, the pump current detection circuit 36 detects the second pump current Ip2 as the pump current Ip. The microcomputer 9 reads this second pump current Ip2.

さらに、マイクロコンピュータ9は、第1ポンプ電流Ip1と第2ポンプ電流Ip2とに基づいて、排気ガスEG中のH2Oガス濃度を検知する。具体的には、第2ポンプ電流Ip2から第1ポンプ電流Ip1を差し引いた差分値ΔIp(mA)に基づいて、排気ガスEG中のH2Oガス濃度を検知する。
なお、本実施形態1では、ポンプ電流制御回路32、電圧検知回路33、及び比較PID回路35により、「電流制御手段」が構成される。
Further, the microcomputer 9 detects the H 2 O gas concentration in the exhaust gas EG based on the first pump current Ip1 and the second pump current Ip2. Specifically, the H 2 O gas concentration in the exhaust gas EG is detected based on a difference value ΔIp (mA) obtained by subtracting the first pump current Ip1 from the second pump current Ip2.
In the first embodiment, the pump current control circuit 32, the voltage detection circuit 33, and the comparison PID circuit 35 constitute a “current control unit”.

次に、本実施形態1にかかるセンサ1の制御の流れについて、以下に説明する。
なお、図2に示すように、センサ1では、微小電流供給回路34により、検知セル10bの第1電極22から第1電極21に向けて微小電流Icpを流すことで、第1電極21側から第1電極22側に、固体電解質体13を通じて排気ガスEG中の酸素が汲み込まれ、第1電極22が酸素基準電極として機能するようになっている。
Next, the control flow of the sensor 1 according to the first embodiment will be described below.
As shown in FIG. 2, in the sensor 1, the minute current supply circuit 34 causes the minute current Icp to flow from the first electrode 22 of the detection cell 10 b toward the first electrode 21. Oxygen in the exhaust gas EG is pumped into the first electrode 22 side through the solid electrolyte body 13, and the first electrode 22 functions as an oxygen reference electrode.

図3に示すように、エンジン101の始動と共に、ガスセンサ制御装置3によるセンサ1の制御が開始されると、ステップS1において、第1ヒータ制御を開始する。具体的には、まず、マイクロコンピュータ9のCPU6により、ヒータ制御回路31の目標内部抵抗Rsjとして、第1目標内部抵抗Rs1が設定される。そして、第1固体電解質体13の内部抵抗Rsが第1目標内部抵抗Rs1になるように、ヒータ制御回路31が発熱抵抗体26への通電制御(第1ヒータ制御)を開始する。   As shown in FIG. 3, when the control of the sensor 1 by the gas sensor control device 3 is started together with the start of the engine 101, the first heater control is started in step S1. Specifically, first, the CPU 6 of the microcomputer 9 sets the first target internal resistance Rs1 as the target internal resistance Rsj of the heater control circuit 31. Then, the heater control circuit 31 starts energization control (first heater control) to the heating resistor 26 so that the internal resistance Rs of the first solid electrolyte body 13 becomes the first target internal resistance Rs1.

次に、ステップS2に進み、センサ部10fの温度Tが活性化温度Ta(620℃)に達したか否かを判断する。
活性化温度Taに達した(YES)と判断された場合は、ステップS3に進み、マイクロコンピュータ9は、比較PID回路35で比較対象となる目標電圧Vjとして、第1目標電圧Vj1(450mV)を設定する。具体的には、スイッチSW1を第1基準電源38側に接続して、目標電圧Vjを第1目標電圧Vj1に設定する。
Next, it progresses to step S2 and it is judged whether the temperature T of the sensor part 10f reached the activation temperature Ta (620 degreeC).
If it is determined that the activation temperature Ta has been reached (YES), the process proceeds to step S3, and the microcomputer 9 sets the first target voltage Vj1 (450 mV) as the target voltage Vj to be compared in the comparison PID circuit 35. Set. Specifically, the switch SW1 is connected to the first reference power supply 38 side, and the target voltage Vj is set to the first target voltage Vj1.

次いで、ステップS4に進み、ポンプ電流Ipのフィードバック制御を開始する。具体的には、電圧検知回路33が、第1電極21,22間の電圧Vsを検知する。その後、比較PID回路35が、検知された電圧Vsを、第1目標電圧Vj1と比較する。さらに、その比較結果に基づいて、PID制御手法により、第1電極21,22間の電圧Vsが目標電圧Vjとなるように、ポンプセル10cの第2電極19,20間に流すポンプ電流Ipの大きさや向きを制御すべく、制御指示値をポンプ電流制御回路32に入力する。ポンプ電流制御回路32は、比較PID回路35の指示に基づき、ポンプ電流Ipの大きさや向きを変更して、ポンプセル10cによる測定室23内への酸素の汲み入れや、測定室23からの酸素の汲み出しを行う。   Subsequently, it progresses to step S4 and the feedback control of the pump current Ip is started. Specifically, the voltage detection circuit 33 detects the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22. Thereafter, the comparison PID circuit 35 compares the detected voltage Vs with the first target voltage Vj1. Further, based on the comparison result, the magnitude of the pump current Ip that flows between the second electrodes 19 and 20 of the pump cell 10c so that the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 becomes the target voltage Vj by the PID control method. In order to control the sheath direction, a control instruction value is input to the pump current control circuit 32. The pump current control circuit 32 changes the magnitude and direction of the pump current Ip based on an instruction from the comparison PID circuit 35, pumps oxygen into the measurement chamber 23 by the pump cell 10c, and supplies oxygen from the measurement chamber 23. Pump out.

なお、測定室23内に導入された排気ガスEGの空燃比がリッチであった場合、排気ガスEG中の酸素濃度が低いため、ポンプセル10cにおいて外部から測定室23内に酸素を汲み入れるように、第2電極19,20間に流すポンプ電流Ipが制御される。
一方、測定室23内に導入された排気ガスEGの空燃比がリーンであった場合、排気ガスEG中には多くの酸素が存在するため、ポンプセル10cにおいて測定室23から外部へ酸素を汲み出すように、第2電極19,20間に流すポンプ電流Ipが制御される。
When the air-fuel ratio of the exhaust gas EG introduced into the measurement chamber 23 is rich, the oxygen concentration in the exhaust gas EG is low, so that oxygen is pumped into the measurement chamber 23 from the outside in the pump cell 10c. The pump current Ip flowing between the second electrodes 19 and 20 is controlled.
On the other hand, when the air-fuel ratio of the exhaust gas EG introduced into the measurement chamber 23 is lean, a large amount of oxygen is present in the exhaust gas EG, so that oxygen is pumped from the measurement chamber 23 to the outside in the pump cell 10c. As described above, the pump current Ip flowing between the second electrodes 19 and 20 is controlled.

次いで、ステップS5に進み、マイクロコンピュータ9は、排気ガスEG中の酸素濃度の検知を開始する。具体的には、電圧Vsが第1目標電圧Vj1になった状態でポンプ電流検知回路36によって検知されたポンプ電流Ipの大きさと向きに基づいて、排気ガスEG中に含まれる酸素濃度を検知する。検知された酸素濃度の検知信号は、ECU5に向けて出力される。   Next, the process proceeds to step S5, and the microcomputer 9 starts detecting the oxygen concentration in the exhaust gas EG. Specifically, the oxygen concentration contained in the exhaust gas EG is detected based on the magnitude and direction of the pump current Ip detected by the pump current detection circuit 36 in a state where the voltage Vs becomes the first target voltage Vj1. . The detected oxygen concentration detection signal is output to the ECU 5.

次いで、ステップS6に進み、マイクロコンピュータ9は、センサ部10fの温度Tが規定温度Tdに達したか否かを判断する。
ステップS6において、温度Tが規定温度Tdに達した(YES)と判断された場合は、ステップS7に進み、マイクロコンピュータ9は、目標電圧Vjを第1目標電圧Vj1から第2目標電圧Vj2に変更するのを許可する。
一方、温度Tが規定温度Tdに達していない(NO)と判断された場合は、ステップS8に進み、目標電圧Vjを第1目標電圧Vj1から第2目標電圧Vj2に変更するのを不可とする。
Next, in step S6, the microcomputer 9 determines whether or not the temperature T of the sensor unit 10f has reached the specified temperature Td.
If it is determined in step S6 that the temperature T has reached the specified temperature Td (YES), the process proceeds to step S7, and the microcomputer 9 changes the target voltage Vj from the first target voltage Vj1 to the second target voltage Vj2. Allow to do.
On the other hand, if it is determined that the temperature T has not reached the specified temperature Td (NO), the process proceeds to step S8, where it is impossible to change the target voltage Vj from the first target voltage Vj1 to the second target voltage Vj2. .

このように、本実施形態1のガスセンサ制御装置3は、内燃機関100が始動すると、センサ1を用いて、温度Tが活性化温度Ta(620℃)に達した以降、排気ガスEGの酸素濃度の検知を行う。
但し、排気ガスEGの供給状況が規定ガス供給状況であると判断された場合には、このセンサ1を用いて、排気ガスEG中のH2Oガス濃度を検知する。
As described above, when the internal combustion engine 100 is started, the gas sensor control device 3 according to the first embodiment uses the sensor 1 to increase the oxygen concentration of the exhaust gas EG after the temperature T reaches the activation temperature Ta (620 ° C.). Detection is performed.
However, when it is determined that the supply status of the exhaust gas EG is the specified gas supply status, the sensor 1 is used to detect the H 2 O gas concentration in the exhaust gas EG.

そこで、ガスセンサ制御装置3において実行されるH2Oガス濃度検知について、図4を参照して説明する。
図4に示す各処理(H2Oガス濃度検知処理)を実行させるプログラムは、マイクロコンピュータ9のROM7(図2参照)に記憶されており、CPU6によって実行される。
なお、図4に示す各処理(H2Oガス濃度検知処理)は、前述の排気ガスEG中の酸素濃度の検知(ステップS5の処理)が開始された後、図3に示す処理を継続した状態で並行して実行される。
Therefore, the H 2 O gas concentration detection executed in the gas sensor control device 3 will be described with reference to FIG.
A program for executing each process (H 2 O gas concentration detection process) shown in FIG. 4 is stored in the ROM 7 (see FIG. 2) of the microcomputer 9 and is executed by the CPU 6.
Note that each process (H 2 O gas concentration detection process) shown in FIG. 4 continued the process shown in FIG. 3 after the detection of the oxygen concentration in the exhaust gas EG (the process of step S5) was started. Executed in parallel in the state.

前述の排気ガスEG中の酸素濃度の検知が開始(ステップS5)されると、マイクロコンピュータ9は、ステップW1において、排気ガスEGの供給状況が規定ガス供給状況であるか否かを判断する。具体的には、エンジン101からセンサ1へ排気ガスEG(被測定ガス)の供給状況が、継続して排気ガスEG中の酸素濃度が予め定めた規定値となる供給状況であるか否かを判断する。さらに具体的には、エンジン101が安定したアイドリング状態とされ、排気ガスEGが、継続して規定のA/F値(例えば、理論空燃比)の排気ガスEGとなってセンサ1に供給される状況であるか否かを判断する。   When the above-described detection of the oxygen concentration in the exhaust gas EG is started (step S5), the microcomputer 9 determines in step W1 whether or not the supply status of the exhaust gas EG is the specified gas supply status. Specifically, it is determined whether or not the supply status of the exhaust gas EG (measured gas) from the engine 101 to the sensor 1 is a supply status in which the oxygen concentration in the exhaust gas EG continuously becomes a predetermined specified value. to decide. More specifically, the engine 101 is in a stable idling state, and the exhaust gas EG is continuously supplied to the sensor 1 as an exhaust gas EG having a specified A / F value (for example, a theoretical air-fuel ratio). Determine whether the situation is true.

本実施形態1では、ECU5が、各種センサ等から入力された情報に基づいて、排気ガスEGの供給状況が、上記の「規定ガス供給状況」であるか否かを検知する。具体的には、例えば、自動車が駐車中で、シフトレンジポジションがDレンジとされ、自動車のエンジン101が起動直後であるが安定したアイドリング状態である場合、ECU5は、「規定ガス供給状況」であると判断し、「規定ガス供給状況」であることを示す信号を、マイクロコンピュータ9に送信する。
マイクロコンピュータ9は、この信号を受信した場合、規定ガス供給状況である(YES)と判断し、一方、信号を受信していない場合は、規定ガス供給状況でない(NO)と判断する。
In the first embodiment, the ECU 5 detects whether or not the supply status of the exhaust gas EG is the “specified gas supply status” based on information input from various sensors or the like. Specifically, for example, when the automobile is parked, the shift range position is set to the D range, and the automobile engine 101 is immediately after being started but is in a stable idling state, the ECU 5 is in the “specified gas supply status”. It is determined that there is a signal, and a signal indicating the “specified gas supply status” is transmitted to the microcomputer 9.
When the microcomputer 9 receives this signal, it determines that it is the specified gas supply status (YES). On the other hand, when it does not receive the signal, it determines that it is not the specified gas supply status (NO).

ステップW1において、排気ガスEGの供給状況が規定ガス供給状況でない(NO)と判断された場合は、H2Oガス濃度検知処理を行うことなく終了する。
一方、排気ガスEGの供給状況が規定ガス供給状況である(YES)と判断された場合は、ステップW2に進み、マイクロコンピュータ9は、目標電圧Vjを第1目標電圧Vj1から第2目標電圧Vj2に変更することが許可されているか否かを判断する。許可されていない(NO)と判断された場合は、再び、ステップW1に戻り、前述の処理を行う。
When it is determined in step W1 that the supply status of the exhaust gas EG is not the specified gas supply status (NO), the process ends without performing the H 2 O gas concentration detection process.
On the other hand, if it is determined that the supply status of the exhaust gas EG is the specified gas supply status (YES), the process proceeds to step W2, and the microcomputer 9 changes the target voltage Vj from the first target voltage Vj1 to the second target voltage Vj2. It is determined whether or not the change is permitted. If it is determined that it is not permitted (NO), the process returns to step W1 again and the above-described processing is performed.

ステップW2において、許可されている(YES)と判断された場合は、ステップW3に進み、ポンプ電流検知回路36から出力された第1ポンプ電流Ip1を読み込む。この読み込まれた第1ポンプ電流Ip1の値は、RAM8に記憶される。
なお、このとき、比較PID回路35の目標電圧Vjは、第1目標電圧Vj1(450mV)に設定されたままで、第1電極21,22間の電圧Vsは、第1目標電圧Vj1(450mV)になっている。従って、第1ポンプ電流Ip1は、電圧Vsが第1目標電圧Vj1(450mV)となった状態で検知される。
If it is determined in step W2 that the operation is permitted (YES), the process proceeds to step W3, and the first pump current Ip1 output from the pump current detection circuit 36 is read. The read value of the first pump current Ip1 is stored in the RAM 8.
At this time, the target voltage Vj of the comparison PID circuit 35 is set to the first target voltage Vj1 (450 mV), and the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 is set to the first target voltage Vj1 (450 mV). It has become. Therefore, the first pump current Ip1 is detected in a state where the voltage Vs is the first target voltage Vj1 (450 mV).

次いで、ステップW4に進み、マイクロコンピュータ9は、電気回路部30のスイッチSW1を切り替えて、比較PID回路35の目標電圧Vjを、第1目標電圧Vj1から第2目標電圧Vj2(本実施形態1では、1000mV)に変更する。これにより、これ以降、電気回路部30によって、電圧Vsが第2目標電圧Vj2となるように、ポンプ電流Ipの制御が開始される。   Next, the process proceeds to step W4, and the microcomputer 9 switches the switch SW1 of the electric circuit unit 30 to change the target voltage Vj of the comparison PID circuit 35 from the first target voltage Vj1 to the second target voltage Vj2 (in the first embodiment). , 1000 mV). Thereby, thereafter, the electric circuit unit 30 starts control of the pump current Ip so that the voltage Vs becomes the second target voltage Vj2.

その後、ステップW5に進み、マイクロコンピュータ9は、目標電圧Vjを第2目標電圧Vj2に変更してから規定時間が経過したか否かを判断する。ここで、規定時間は、目標電圧Vjを第2目標電圧Vj2に変更してから、ポンプ電流制御回路32によるポンプ電流Ipの制御によって、第1電極21,22間の電圧Vsが第2目標電圧Vj2に安定するまでに要する時間である。この規定時間は、予め試験により把握して、マイクロコンピュータ9のROM7に記憶させてある。   Thereafter, the process proceeds to step W5, and the microcomputer 9 determines whether or not a specified time has elapsed since the target voltage Vj was changed to the second target voltage Vj2. Here, during the specified time, the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 is changed to the second target voltage by controlling the pump current Ip by the pump current control circuit 32 after changing the target voltage Vj to the second target voltage Vj2. This is the time required to stabilize at Vj2. This specified time is grasped in advance by a test and stored in the ROM 7 of the microcomputer 9.

ステップW5において、規定時間が経過していない(NO)と判断された場合は、ステップW6に進み、先のステップW1と同様に、排気ガスEGの供給状況が規定ガス供給状況であるか否かを判断する。ステップW6において、規定ガス供給状況でない(NO)と判断した場合は、ステップW9に進み、電気回路部30のスイッチSW1を第1基準電源38側に切り替えて、目標電圧Vjを第1目標電圧Vj1に戻した後、一連の処理を終了する。一方、ステップW6において、規定ガス供給状況である(YES)と判断した場合は、再びステップW5に戻り、前述の処理を行う。   If it is determined in step W5 that the specified time has not elapsed (NO), the process proceeds to step W6, and whether or not the supply status of the exhaust gas EG is the specified gas supply status as in the previous step W1. Judging. If it is determined in step W6 that the specified gas supply state is not reached (NO), the process proceeds to step W9, the switch SW1 of the electric circuit unit 30 is switched to the first reference power supply 38 side, and the target voltage Vj is changed to the first target voltage Vj1. After returning to, the series of processing is terminated. On the other hand, if it is determined in step W6 that the specified gas supply status is (YES), the process returns to step W5 again and the above-described processing is performed.

ステップW5において、規定時間が経過した(YES)と判断された場合は、ステップW7に進み、マイクロコンピュータ9は、ポンプ電流検知回路36から出力された第2ポンプ電流Ip2の値を読み込み、RAM8に記憶する。
なお、このとき、第1電極21,22間の電圧Vsは、第2目標電圧Vj2に安定している。従って、第2ポンプ電流Ip2は、電圧Vsが第2目標電圧Vj2(1000mV)となった状態で検知される。
If it is determined in step W5 that the specified time has elapsed (YES), the process proceeds to step W7, and the microcomputer 9 reads the value of the second pump current Ip2 output from the pump current detection circuit 36 and stores it in the RAM 8. Remember.
At this time, the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 is stable at the second target voltage Vj2. Therefore, the second pump current Ip2 is detected in a state where the voltage Vs becomes the second target voltage Vj2 (1000 mV).

次いで、ステップW8に進み、マイクロコンピュータ9は、第1ポンプ電流Ip1と第2ポンプ電流Ip2とに基づいて、排気ガスEG中のH2Oガス濃度を検知する。具体的には、第2ポンプ電流Ip2から第1ポンプ電流Ip1を差し引いた差分値ΔIp(mA)に基づいて、排気ガスEG中のH2Oガス濃度を検知する。 Next, the process proceeds to step W8, and the microcomputer 9 detects the H 2 O gas concentration in the exhaust gas EG based on the first pump current Ip1 and the second pump current Ip2. Specifically, the H 2 O gas concentration in the exhaust gas EG is detected based on a difference value ΔIp (mA) obtained by subtracting the first pump current Ip1 from the second pump current Ip2.

なお、本実施形態1では、予め、試験により、排気ガスEG中のH2Oガス濃度(%)と差分値ΔIp(mA)との相関を把握して、マイクロコンピュータ9のROM7に、H2Oガス濃度(%)と差分値ΔIp(mA)との相関関数あるいはマップを記憶させている。従って、マイクロコンピュータ9のCPU6は、この相関関数あるいはマップを利用して、差分値ΔIp(mA)から排気ガスEG中のH2Oガス濃度を検知することができる。
その後、ステップW9に進み、目標電圧Vjを第1目標電圧Vj1に戻す。これにより、一連のH2Oガス濃度検知処理を終了する。
In the first embodiment, the correlation between the H 2 O gas concentration (%) in the exhaust gas EG and the difference value ΔIp (mA) is obtained in advance by testing, and the ROM 2 of the microcomputer 9 stores the H 2 A correlation function or map between the O gas concentration (%) and the difference value ΔIp (mA) is stored. Therefore, the CPU 6 of the microcomputer 9 can detect the H 2 O gas concentration in the exhaust gas EG from the difference value ΔIp (mA) using this correlation function or map.
Thereafter, the process proceeds to step W9, and the target voltage Vj is returned to the first target voltage Vj1. Thereby, a series of H 2 O gas concentration detection processing is completed.

ところで、第1ポンプ電流Ip1は、排気ガスEG中のH2Oガスが第1電極21上で実質的に解離しない状況下で検知された電流である。一方、第2ポンプ電流Ip2は、排気ガスEG中のH2Oガスが第1電極21上で解離する状況下(H2Oガス由来の酸素イオンが発生する状況下)で検知された電流である。つまり、第2ポンプ電流Ip2は、第1ポンプ電流Ip1に比べて、排気ガスEG中のH2Oガス由来の電流分だけ大きい。従って、第1ポンプ電流Ip1と第2ポンプ電流Ip2とに基づいて、排気ガスEG中のH2Oガス濃度を検知することができる。 By the way, the first pump current Ip1 is a current detected in a situation where the H 2 O gas in the exhaust gas EG is not substantially dissociated on the first electrode 21. On the other hand, the second pump current Ip2 is a current detected in a situation where the H 2 O gas in the exhaust gas EG is dissociated on the first electrode 21 (a situation where oxygen ions derived from the H 2 O gas are generated). is there. That is, the second pump current Ip2 is larger than the first pump current Ip1 by the current derived from the H 2 O gas in the exhaust gas EG. Therefore, the H 2 O gas concentration in the exhaust gas EG can be detected based on the first pump current Ip1 and the second pump current Ip2.

一方、第1電極21,22間に印加される電圧Vsを高くする(第1目標電圧Vj1から第2目標電圧Vj2に変更する)と、第2固体電解質体11においてブラックニングが生じやすくなる。また、第2固体電解質体11のブラックニングは、活性化温度Ta以上の温度範囲においては、温度が低いほど生じやすい。つまり、活性化温度Taであるときが最も生じやすく、これよりも高い温度ほど生じにくくなる。   On the other hand, if the voltage Vs applied between the first electrodes 21 and 22 is increased (changed from the first target voltage Vj1 to the second target voltage Vj2), blackening is likely to occur in the second solid electrolyte body 11. Further, the blackening of the second solid electrolyte body 11 is more likely to occur as the temperature is lower in the temperature range equal to or higher than the activation temperature Ta. That is, the activation temperature Ta is most likely to occur, and the higher the temperature, the less likely it is to occur.

このため、センサ部10fの温度Tが活性化温度Taに達した段階で、H2Oガス濃度を検知すべく、第1電極21,22間の電圧Vsを、第1目標電圧Vj1よりも高い第2目標電圧Vj2になるように制御すると、特に第2固体電解質体11のブラックニングが生じやすくなる。従って、第1電極21,22間の電圧Vsを上昇させる(第2目標電圧Vj2にする)にあたっては、センサ部10fの温度Tが酸素濃度検知を開始する活性化温度Taになった段階よりも、さらに高い温度になった時点で上昇を開始させたほうが、ブラックニングは生じにくくなる。 For this reason, the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 is higher than the first target voltage Vj1 in order to detect the H 2 O gas concentration when the temperature T of the sensor unit 10f reaches the activation temperature Ta. When the control is performed so as to be the second target voltage Vj2, blackening of the second solid electrolyte body 11 is particularly likely to occur. Accordingly, in increasing the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 (to the second target voltage Vj2), the temperature T of the sensor unit 10f is higher than the stage where the activation temperature Ta at which the oxygen concentration detection is started. When the temperature rises at a higher temperature, blackening is less likely to occur.

そこで、本実施形態1のガスセンサ制御装置3では、センサ部10fの温度Tが、規定温度Td(活性化温度Ta(620℃)よりも高い温度、本実施形態1では725℃)に達したと判断された場合に、目標電圧Vjを、第1目標電圧Vj1から第2目標電圧Vj2に変更するのを許可する。これにより、温度Tが活性化温度Taよりも高い規定温度Td以上になってから、第1電極21,22間の電圧Vsを、第1目標電圧Vj1から第2目標電圧Vj2に上昇させることができる。   Therefore, in the gas sensor control device 3 of the first embodiment, the temperature T of the sensor unit 10f has reached the specified temperature Td (temperature higher than the activation temperature Ta (620 ° C.), 725 ° C. in the first embodiment). If it is determined, the target voltage Vj is allowed to be changed from the first target voltage Vj1 to the second target voltage Vj2. As a result, the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 can be raised from the first target voltage Vj1 to the second target voltage Vj2 after the temperature T becomes equal to or higher than the specified temperature Td higher than the activation temperature Ta. it can.

かくして、本実施形態1では、被測定ガス中のH2Oガス濃度を検知するべく、第1電極21,22間の電圧Vsを第1目標電圧Vj1から第2目標電圧Vj2に上昇させても、第2固体電解質体11においてブラックニングが発生する可能性を低減することができる。特に、本実施形態1では、ガスセンサ1の起動から間もない場合など、センサ部10fの温度Tが第1目標温度Tj1よりも低い段階において、被測定ガス中のH2Oガ
ス濃度を検知するべく、第1電極21,22間の電圧Vsを第1目標電圧Vj1から第2
目標電圧Vj2に上昇させる場合においても、第2固体電解質体11においてブラックニングが発生する可能性を低減することができる。
Thus, in the first embodiment, even if the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 is increased from the first target voltage Vj1 to the second target voltage Vj2 in order to detect the H 2 O gas concentration in the gas to be measured. The possibility of blackening occurring in the second solid electrolyte body 11 can be reduced. In particular, in the first embodiment, the H 2 O gas concentration in the measurement gas is detected at a stage where the temperature T of the sensor unit 10f is lower than the first target temperature Tj1, such as when the gas sensor 1 has just started. Therefore, the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 is changed from the first target voltage Vj1 to the second voltage Vs1.
Even when the voltage is raised to the target voltage Vj2, the possibility of blackening occurring in the second solid electrolyte body 11 can be reduced.

なお、本実施形態1では、ヒータ制御回路31、及び、ステップS1の処理を行うマイクロコンピュータ9が、第1ヒータ制御手段に相当する。また、ステップS6の処理を行うマイクロコンピュータ9が、温度判断手段に相当する。また、ステップS7の処理を行うマイクロコンピュータ9が、許可手段に相当する。また、ステップW1,W6の処理を行うマイクロコンピュータ9が、供給状況判断手段に相当する。   In the first embodiment, the heater control circuit 31 and the microcomputer 9 that performs the process of step S1 correspond to first heater control means. The microcomputer 9 that performs the process of step S6 corresponds to a temperature determination unit. Further, the microcomputer 9 that performs the process of step S7 corresponds to a permission unit. The microcomputer 9 that performs the processes of steps W1 and W6 corresponds to a supply status determination unit.

また、比較PID回路35、スイッチSW1、第1基準電源38、ステップS3及びW9の処理を行うマイクロコンピュータ9が、第1電圧設定手段に相当する。また、比較PID回路35、スイッチSW1、第2基準電源39、及び、ステップW4の処理を行うマイクロコンピュータ9が、第2電圧設定手段に相当する。また、ポンプ電流検知回路36、及び、ステップW3の処理を行うマイクロコンピュータ9が、第1電流検知手段に相当する。また、ポンプ電流検知回路36、及び、ステップW7の処理を行うマイクロコンピュータ9が、第2電流検知手段に相当する。また、ステップW8の処理を行うマイクロコンピュータ9が、H2Oガス濃度検知手段に相当する。 Further, the comparison PID circuit 35, the switch SW1, the first reference power supply 38, and the microcomputer 9 that performs the processes of steps S3 and W9 correspond to the first voltage setting means. Further, the comparison PID circuit 35, the switch SW1, the second reference power supply 39, and the microcomputer 9 that performs the process of step W4 correspond to the second voltage setting means. The pump current detection circuit 36 and the microcomputer 9 that performs the process of step W3 correspond to the first current detection means. Further, the pump current detection circuit 36 and the microcomputer 9 that performs the process of step W7 correspond to a second current detection unit. Further, the microcomputer 9 that performs the process of step W8 corresponds to the H 2 O gas concentration detecting means.

(実施形態2)
次に、本発明の実施形態2について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態2の内燃機関200を構成するガスセンサ制御装置203は、実施形態1のガスセンサ制御装置3と比較して、マイクロコンピュータ9のROM7に記憶されている制御プログラムが異なり、その他は同等である。また、本実施形態2ガスセンサ制御装置203による制御は、実施形態1と比較して、H2Oガス濃度検知処理の一部のみが異なり、その他について同様である。従って、ここでは、実施形態1と異なる点を中心に説明し、同様な点については説明を省略する。
(Embodiment 2)
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. The gas sensor control device 203 constituting the internal combustion engine 200 according to the second embodiment is different from the gas sensor control device 3 according to the first embodiment in the control program stored in the ROM 7 of the microcomputer 9 and is otherwise the same. . Further, the control by the gas sensor control device 203 according to the second embodiment differs from the first embodiment only in part of the H 2 O gas concentration detection process, and is the same for the other. Therefore, here, the description will focus on the differences from the first embodiment, and the description of the same points will be omitted.

実施形態1では、排気ガスEGが規定ガス供給状況であるか否かに拘わらず、継続して、第1固体電解質体13及び第2固体電解質体11の温度Tが第1目標温度Tj1になるように、第1ヒータ制御を行った。従って、第1ポンプ電流Ip1及び第2ポンプ電流Ip2は、いずれも、第1ヒータ制御下で検知された。   In the first embodiment, the temperature T of the first solid electrolyte body 13 and the second solid electrolyte body 11 continues to be the first target temperature Tj1 regardless of whether or not the exhaust gas EG is in the specified gas supply status. Thus, the first heater control was performed. Accordingly, the first pump current Ip1 and the second pump current Ip2 are both detected under the first heater control.

これに対し、本実施形態2では、ECU5により、排気ガスEGが規定ガス供給状況であると判定された場合、第1ポンプ電流Ip1を検知した後、マイクロコンピュータ9により、第2目標温度Tj2に対応する内部抵抗Rs(センサ部10fの温度Tが第2目標温度Tj2になったときの第1固体電解質体13の内部抵抗Rs、これを第2目標内部抵抗Rs2とする)が設定される。そして、ヒータ制御回路31が、第1固体電解質体13の内部抵抗Rsが第2目標内部抵抗Rs2になるように、発熱抵抗体26への通電を制御する。これにより、センサ部10fの温度Tが第2目標温度Tj2になるように制御される。本実施形態2では、この制御を、第2ヒータ制御ということにする。
なお、第2目標温度Tj2は、第1目標温度Tj1(830℃)よりも高い温度(本実施形態2では、950℃)である。
On the other hand, in the second embodiment, when the ECU 5 determines that the exhaust gas EG is in the specified gas supply status, after detecting the first pump current Ip1, the microcomputer 9 sets the second target temperature Tj2. Corresponding internal resistance Rs (the internal resistance Rs of the first solid electrolyte body 13 when the temperature T of the sensor unit 10f becomes the second target temperature Tj2 is set as the second target internal resistance Rs2) is set. Then, the heater control circuit 31 controls energization to the heating resistor 26 so that the internal resistance Rs of the first solid electrolyte body 13 becomes the second target internal resistance Rs2. Thereby, the temperature T of the sensor unit 10f is controlled to be the second target temperature Tj2. In the second embodiment, this control is referred to as second heater control.
The second target temperature Tj2 is a temperature (950 ° C. in the second embodiment) higher than the first target temperature Tj1 (830 ° C.).

本実施形態2では、第1ポンプ電流Ip1は、第1ヒータ制御下で検知される。
一方、第2ポンプ電流Ip2は、第2ヒータ制御下で、しかも、センサ部10fの温度Tが第2目標温度Tj2となった状態で検知される。
In the second embodiment, the first pump current Ip1 is detected under the first heater control.
On the other hand, the second pump current Ip2 is detected under the control of the second heater and in a state where the temperature T of the sensor unit 10f is the second target temperature Tj2.

次に、本実施形態2のH2Oガス濃度検知について、図5を参照して説明する。
図5に示す各処理(H2Oガス濃度検知処理)を実行させるプログラムは、マイクロコンピュータ9のROM7(図2参照)に記憶されており、CPU6によって実行される。
なお、図5に示す各処理(H2Oガス濃度検知処理)は、実施形態1と同様に、図3に示すステップS1〜S5の処理が行われた後、図3に示す処理を継続した状態で並行して実行される。
Next, H 2 O gas concentration detection according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
A program for executing each process (H 2 O gas concentration detection process) shown in FIG. 5 is stored in the ROM 7 (see FIG. 2) of the microcomputer 9 and is executed by the CPU 6.
Each of the processes illustrated in FIG. 5 (H 2 O gas concentration detection process), similar to Embodiment 1, the processing of Step S1~S5 shown in FIG. 3 has been performed, and continues the process shown in FIG. 3 Executed in parallel in the state.

前述の排気ガスEG中の酸素濃度の検知が開始(ステップS5の処理が実行、図3参照)されると、マイクロコンピュータ9は、ステップU1において、排気ガスEGの供給状況が規定ガス供給状況であるか否かを判断する。具体的な判断手法は、実施形態1のステップW1と同様である。   When the above-described detection of the oxygen concentration in the exhaust gas EG is started (the process of step S5 is executed, see FIG. 3), the microcomputer 9 determines in step U1 that the supply status of the exhaust gas EG is the specified gas supply status. Judge whether there is. A specific determination method is the same as step W1 of the first embodiment.

規定ガス供給状況でない(NO)と判断された場合は、処理を終了する。
一方、規定ガス供給状況である(YES)と判断された場合は、ステップU2に進み、実施形態1のステップW2と同様に、マイクロコンピュータ9は、目標電圧Vjを第1目標電圧Vj1から第2目標電圧Vj2に変更することが許可されているか否かを判断する。許可されていない(NO)と判断された場合は、ステップU1に戻り、上述の処理を行う。
If it is determined that the specified gas supply status is not reached (NO), the process is terminated.
On the other hand, if it is determined that the specified gas supply status is (YES), the process proceeds to step U2, and similarly to step W2 of the first embodiment, the microcomputer 9 changes the target voltage Vj from the first target voltage Vj1 to the second. It is determined whether or not the change to the target voltage Vj2 is permitted. If it is determined that it is not permitted (NO), the process returns to step U1 to perform the above-described processing.

ステップU2において、許可されている(YES)と判断された場合は、ステップU3に進み、ポンプ電流検知回路36から出力された第1ポンプ電流Ip1を読み込む。この読み込まれた第1ポンプ電流Ip1の値は、RAM8に記憶される。   If it is determined in step U2 that it is permitted (YES), the process proceeds to step U3, and the first pump current Ip1 output from the pump current detection circuit 36 is read. The read value of the first pump current Ip1 is stored in the RAM 8.

次いで、ステップU4に進み、ヒータ制御回路31の目標内部抵抗Rsjを、第2目標内部抵抗Rs2に変更する。つまり、ヒータ制御回路31によるヒータ制御を、第2ヒータ制御に変更する。これにより、第1固体電解質体13及び第2固体電解質体11の温度Tが、第2目標温度Tj2に制御される。   Next, the process proceeds to step U4, and the target internal resistance Rsj of the heater control circuit 31 is changed to the second target internal resistance Rs2. That is, the heater control by the heater control circuit 31 is changed to the second heater control. Thereby, the temperature T of the first solid electrolyte body 13 and the second solid electrolyte body 11 is controlled to the second target temperature Tj2.

次に、ステップU5に進み、マイクロコンピュータ9は、センサ部10fの温度Tが第2目標温度Tj2(950℃)に達したか否かを判断する。具体的には、第1固体電解質体13の内部抵抗Rsが、第2目標内部抵抗Rs2にまで低下したか否かを判断する。   Next, proceeding to step U5, the microcomputer 9 determines whether or not the temperature T of the sensor unit 10f has reached the second target temperature Tj2 (950 ° C.). Specifically, it is determined whether or not the internal resistance Rs of the first solid electrolyte body 13 has decreased to the second target internal resistance Rs2.

ステップU5において、センサ部10fの温度Tが第2目標温度Tj2に達していない(NO)と判断された場合は、ステップUDに進み、排気ガスEGの供給状況が規定ガス供給状況であるか否かを判断する。具体的には、ECU5から継続して、「規定ガス供給状況」であることを示す信号を受信している場合には、規定ガス供給状況である(YES)と判断する。一方、「規定ガス供給状況」であることを示す信号の受信がない場合は、規定ガス供給状況でない(NO)と判断する。   In step U5, when it is determined that the temperature T of the sensor unit 10f has not reached the second target temperature Tj2 (NO), the process proceeds to step UD, and whether or not the supply status of the exhaust gas EG is the specified gas supply status. Determine whether. Specifically, if a signal indicating that “the specified gas supply status” is received continuously from the ECU 5, it is determined that the specified gas supply status is set (YES). On the other hand, if no signal indicating the “specified gas supply status” is received, it is determined that the specified gas supply status is not reached (NO).

規定ガス供給状況でない(NO)と判断した場合は、ステップUCに進み、ヒータ制御回路31の目標内部抵抗Rsjを、第1目標内部抵抗Rs1に変更する。これにより、ヒータ制御回路31によるヒータ制御を、第1ヒータ制御に変更する。その後、一連の処理を終了する。   If it is determined that the specified gas supply status is not reached (NO), the process proceeds to step UC, where the target internal resistance Rsj of the heater control circuit 31 is changed to the first target internal resistance Rs1. Thereby, the heater control by the heater control circuit 31 is changed to the first heater control. Thereafter, the series of processing is terminated.

一方、ステップUDにおいて、規定ガス供給状況である(YES)と判断した場合は、再び、ステップU5に戻り、センサ部10fの温度Tが第2目標温度Tj2(950℃)に達したか否かを判断する。このようにして、センサ部10fの温度Tが第2目標温度Tj2に達するのを待つ。   On the other hand, when it is determined in step UD that the specified gas supply status is (YES), the process returns to step U5 again, and whether or not the temperature T of the sensor unit 10f has reached the second target temperature Tj2 (950 ° C.). Judging. In this way, the process waits for the temperature T of the sensor unit 10f to reach the second target temperature Tj2.

ステップU5において、温度Tが第2目標温度Tj2に達した(YES)と判断された場合は、ステップU6に進み、実施形態1のステップW4と同様にして、比較PID回路35の目標電圧Vjを、第1目標電圧Vj1から第2目標電圧Vj2(1000mV)に変更する。   If it is determined in step U5 that the temperature T has reached the second target temperature Tj2 (YES), the process proceeds to step U6, and the target voltage Vj of the comparison PID circuit 35 is set in the same manner as in step W4 of the first embodiment. The first target voltage Vj1 is changed to the second target voltage Vj2 (1000 mV).

次に、ステップU7に進み、実施形態1のステップW5と同様に、目標電圧Vjを第2目標電圧Vj2に変更してから規定時間が経過したか否かを判断する。規定時間が経過していない(NO)と判断された場合は、ステップUEに進み、先のステップU1と同様に、排気ガスEGの供給状況が規定ガス供給状況であるか否かを判断する。ステップUEにおいて、規定ガス供給状況でない(NO)と判断した場合は、ステップUBに進み、電気回路部30のスイッチSW1を第1基準電源38側に切り替えて、目標電圧Vjを第1目標電圧Vj1に戻す。次いで、ステップUCに進み、ヒータ制御回路31の目標内部抵抗Rsjを、第1目標内部抵抗Rs1に変更した後、一連の処理を終了する。一方、ステップUEにおいて、規定ガス供給状況である(YES)と判断した場合は、再びステップU7に戻り、前述の処理を行う。   Next, the process proceeds to Step U7, and it is determined whether or not a specified time has elapsed since the target voltage Vj was changed to the second target voltage Vj2 as in Step W5 of the first embodiment. If it is determined that the specified time has not elapsed (NO), the process proceeds to step UE, and it is determined whether the supply status of the exhaust gas EG is the specified gas supply status, as in the previous step U1. If it is determined in step UE that the specified gas supply status is not (NO), the process proceeds to step UB, the switch SW1 of the electric circuit unit 30 is switched to the first reference power supply 38 side, and the target voltage Vj is changed to the first target voltage Vj1. Return to. Next, the process proceeds to step UC, where the target internal resistance Rsj of the heater control circuit 31 is changed to the first target internal resistance Rs1, and then a series of processes is terminated. On the other hand, if it is determined in step UE that the specified gas supply status is (YES), the process returns to step U7 again to perform the above-described processing.

ステップU7において、規定時間が経過した(YES)と判断された場合は、ステップU8に進み、マイクロコンピュータ9は、センサ部10fの温度Tが第2目標温度Tj2で安定しているか否かを判断する。具体的には、電気回路部30によって検知された第1固体電解質体13の内部抵抗Rsが、第2目標内部抵抗Rs2で安定しているか否かを判断する。   If it is determined in step U7 that the specified time has elapsed (YES), the process proceeds to step U8, and the microcomputer 9 determines whether or not the temperature T of the sensor unit 10f is stable at the second target temperature Tj2. To do. Specifically, it is determined whether or not the internal resistance Rs of the first solid electrolyte body 13 detected by the electric circuit unit 30 is stable at the second target internal resistance Rs2.

なお、本実施形態2では、センサ部10fの温度Tが、第2目標温度Tj2±10(deg)の温度範囲内の変動にとどまっている状態を、センサ部10fの温度Tが第2目標温度Tj2で安定した状態としている。この状態は、第1固体電解質体13の内部抵抗Rsが、第2目標内部抵抗Rs2±10(Ω)の範囲内の変動にとどまっている状態に相当する。従って、ステップU8では、内部抵抗Rsが、第2目標内部抵抗Rs2±10(Ω)の範囲内の変動にとどまっている状態であるか否かを判断する。   In the second embodiment, the temperature T of the sensor unit 10f remains in the variation within the temperature range of the second target temperature Tj2 ± 10 (deg), and the temperature T of the sensor unit 10f is the second target temperature. The state is stable at Tj2. This state corresponds to a state in which the internal resistance Rs of the first solid electrolyte body 13 remains within the range of the second target internal resistance Rs2 ± 10 (Ω). Therefore, in step U8, it is determined whether or not the internal resistance Rs remains in the range of the second target internal resistance Rs2 ± 10 (Ω).

ステップU8において、温度Tが第2目標温度Tj2で安定していない(NO)と判断された場合は、ステップUFに進み、先のステップU1と同様に、排気ガスEGの供給状況が規定ガス供給状況であるか否かを判断する。ステップUFにおいて、規定ガス供給状況でない(NO)と判断した場合は、ステップUBに進み、電気回路部30のスイッチSW1を第1基準電源38側に切り替えて、目標電圧Vjを第1目標電圧Vj1に戻す。次いで、ステップUCに進み、ヒータ制御回路31の目標内部抵抗Rsjを、第1目標内部抵抗Rs1に変更した後、一連の処理を終了する。一方、ステップUFにおいて、規定ガス供給状況である(YES)と判断した場合は、再びステップU8に戻り、前述の処理を行う。   If it is determined in step U8 that the temperature T is not stable at the second target temperature Tj2 (NO), the process proceeds to step UF, and the supply status of the exhaust gas EG is the specified gas supply as in step U1. Determine whether the situation is true. If it is determined in step UF that the specified gas supply state is not reached (NO), the process proceeds to step UB, the switch SW1 of the electric circuit unit 30 is switched to the first reference power supply 38 side, and the target voltage Vj is changed to the first target voltage Vj1. Return to. Next, the process proceeds to step UC, where the target internal resistance Rsj of the heater control circuit 31 is changed to the first target internal resistance Rs1, and then a series of processes is terminated. On the other hand, if it is determined in step UF that the specified gas supply status is (YES), the process returns to step U8 again to perform the above-described processing.

ステップU8において、温度Tが第2目標温度Tj2で安定している(YES)と判断した場合は、ステップU9に進み、マイクロコンピュータ9は、ポンプ電流検知回路36から出力された第2ポンプ電流Ip2の値を読み込み、RAM8に記憶する。
なお、このとき、第1電極21,22間の電圧Vsは、第2目標電圧Vj2に安定している。また、センサ部10fの温度Tは、第2目標温度Tj2で安定している。従って、第2ポンプ電流Ip2は、温度Tが第2目標温度Tj2(950℃)となり、電圧Vsが第2目標電圧Vj2(1000mV)となった状態で検知される。
If it is determined in step U8 that the temperature T is stable at the second target temperature Tj2 (YES), the process proceeds to step U9, and the microcomputer 9 outputs the second pump current Ip2 output from the pump current detection circuit 36. Is read and stored in the RAM 8.
At this time, the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 is stable at the second target voltage Vj2. Further, the temperature T of the sensor unit 10f is stable at the second target temperature Tj2. Accordingly, the second pump current Ip2 is detected in a state where the temperature T is the second target temperature Tj2 (950 ° C.) and the voltage Vs is the second target voltage Vj2 (1000 mV).

次いで、ステップUAに進み、マイクロコンピュータ9は、第1ポンプ電流Ip1と第2ポンプ電流Ip2とに基づいて、排気ガスEG中のH2Oガス濃度を検知する。具体的には、実施形態1と同様に、第2ポンプ電流Ip2から第1ポンプ電流Ip1を差し引いた差分値ΔIp(mA)に基づいて、排気ガスEG中のH2Oガス濃度を検知する。 Next, the process proceeds to step UA, and the microcomputer 9 detects the H 2 O gas concentration in the exhaust gas EG based on the first pump current Ip1 and the second pump current Ip2. Specifically, as in the first embodiment, the H 2 O gas concentration in the exhaust gas EG is detected based on the difference value ΔIp (mA) obtained by subtracting the first pump current Ip1 from the second pump current Ip2.

その後、ステップUBに進み、目標電圧Vjを第1目標電圧Vj1に戻す。さらに、ステップUCに進み、ヒータ制御回路31の目標内部抵抗Rsjを、第1目標内部抵抗Rs1に戻す。これにより、ヒータ制御回路31によるヒータ制御を、第1ヒータ制御に戻す。これにより、一連のH2Oガス濃度検知処理を終了する。 Thereafter, the process proceeds to step UB, where the target voltage Vj is returned to the first target voltage Vj1. In step UC, the target internal resistance Rsj of the heater control circuit 31 is returned to the first target internal resistance Rs1. Thereby, the heater control by the heater control circuit 31 is returned to the first heater control. Thereby, a series of H 2 O gas concentration detection processing is completed.

ところで、本実施形態2では、センサ部10fの温度Tを、第1目標温度Tj1よりも高い第2目標温度Tj2とした状態で、第2ポンプ電流Ip2を検知する。
このように、第2ポンプ電流Ip2を検知するにあたり、センサ部10fの温度Tを第1目標温度Tj1よりも高い第2目標温度Tj2とすることで、目標温度を変化させない場合(目標温度を第1目標温度Tj1としたままの場合。但し、第1電極21,22間の電圧Vsは同じ第2目標電圧Vj2とする)に比べて、排気ガスEG中のH2Oガスの解離を促進させることができる。さらには、後述するように、検知する第2ポンプ電流Ip2を安定させる(第2目標電圧Vj2に制御される電圧Vsの変動に伴う第2ポンプ電流Ip2の変動幅を小さくする)こともできる。
Incidentally, in the second embodiment, the second pump current Ip2 is detected in a state where the temperature T of the sensor unit 10f is set to the second target temperature Tj2 that is higher than the first target temperature Tj1.
As described above, when the second pump current Ip2 is detected, the temperature T of the sensor unit 10f is set to the second target temperature Tj2 that is higher than the first target temperature Tj1, so that the target temperature is not changed (the target temperature is the first temperature). In the case where the target temperature Tj1 remains unchanged, the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 is set to the same second target voltage Vj2, and the dissociation of the H 2 O gas in the exhaust gas EG is promoted. be able to. Further, as will be described later, the detected second pump current Ip2 can be stabilized (the fluctuation range of the second pump current Ip2 accompanying the fluctuation of the voltage Vs controlled to the second target voltage Vj2 can be reduced).

ここで、図6に、第1電極21,22間の電圧Vsとポンプ電流Ipとの相関関係を示す。なお、図6では、相対湿度80%の環境下で、A/Fを理論空燃比とし、センサ部10fの温度Tを830℃(第1目標温度Tj1)に保った状態での各測定値を△で示し、これらを結んだ曲線を破線で示している。一方、相対湿度80%の環境下で、A/Fを理論空燃比とし、温度Tを950℃(第2目標温度Tj2)に保った状態での各測定値を○で示し、これらを結んだ曲線を実線で示している。   FIG. 6 shows a correlation between the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 and the pump current Ip. In FIG. 6, each measured value in a state where A / F is the theoretical air-fuel ratio and the temperature T of the sensor unit 10f is maintained at 830 ° C. (first target temperature Tj1) in an environment with a relative humidity of 80%. A triangle is shown, and a curve connecting them is shown by a broken line. On the other hand, in an environment where the relative humidity is 80%, A / F is the stoichiometric air-fuel ratio, and each measured value in a state where the temperature T is maintained at 950 ° C. (second target temperature Tj2) is indicated by ○, and these are connected. The curve is shown as a solid line.

図6からわかるように、第1電極21,22間の電圧Vsを同じ1000mV(目標電圧Vj)とした場合(図6におけるA点とB点)で比べると、センサ部10fの温度Tを830℃(第1目標温度Tj1)としてポンプ電流Ipを検知した場合(A点)よりも、温度Tを950℃(第2目標温度Tj2)としてポンプ電流Ipを検知した場合(B点)のほうが、曲線の傾き(微分係数、変化率)が小さくなる。従って、電圧Vsが同じ1000mV(第2目標電圧Vj2)となった場合でも、温度Tを830℃(第1目標温度Tj1)としてポンプ電流Ipを検知した場合(A点)よりも、温度Tを950℃(第2目標温度Tj2)としてポンプ電流Ipを検知した場合(B点)のほうが、得られるポンプ電流Ipの測定値が安定する(電圧Vsの変動に伴うポンプ電流Ipの変動幅が小さくなる)といえる。   As can be seen from FIG. 6, when the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 is the same 1000 mV (target voltage Vj) (point A and point B in FIG. 6), the temperature T of the sensor unit 10f is 830. When the pump current Ip is detected at a temperature T of 950 ° C. (second target temperature Tj2) (point B) than when the pump current Ip is detected as ° C (first target temperature Tj1) (point A), The slope of the curve (differential coefficient, rate of change) becomes small. Accordingly, even when the voltage Vs is the same 1000 mV (second target voltage Vj2), the temperature T is set to be lower than when the pump current Ip is detected at the temperature T of 830 ° C. (first target temperature Tj1) (point A). When the pump current Ip is detected at 950 ° C. (second target temperature Tj2) (point B), the measured value of the obtained pump current Ip is more stable (the fluctuation range of the pump current Ip accompanying the fluctuation of the voltage Vs is smaller). It can be said.

このことから、目標温度を830℃(第1目標温度Tj1)としたままで、第1ポンプ電流Ip1に加えて、第2ポンプ電流Ip2をも検知する場合(温度Tを上昇させない場合)に比べて、目標温度を950℃(第2目標温度Tj2)に上昇させて第2ポンプ電流Ip2を検知する場合には、排気ガスEG中のH2Oガス濃度の検知精度を高めることができるといえる。かくして、本実施形態2によれば、排気ガスEG中のH2Oガス濃度をより適切に検知することができる。 Therefore, compared with the case where the second pump current Ip2 is detected in addition to the first pump current Ip1 while keeping the target temperature at 830 ° C. (first target temperature Tj1) (when the temperature T is not increased). Thus, when the second pump current Ip2 is detected by raising the target temperature to 950 ° C. (second target temperature Tj2), it can be said that the detection accuracy of the H 2 O gas concentration in the exhaust gas EG can be improved. . Thus, according to the second embodiment, the H 2 O gas concentration in the exhaust gas EG can be detected more appropriately.

また、前述のように、第1電極21,22間の電圧Vsを高くすると、第2固体電解質体11においてブラックニングが生じやすくなることがわかっている。
これに対し、本実施形態2のガスセンサ制御装置203では、センサ部10fの温度Tを高くする(第2目標温度Tj2とする)ことで、第1目標温度Tj1で第2ポンプ電流Ip2を検知する場合に比べて、第2ポンプ電流Ip2が安定する第1電極21,22間の電圧を低くすることが可能となる。
Further, as described above, it is known that blackening is likely to occur in the second solid electrolyte body 11 when the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 is increased.
In contrast, in the gas sensor control device 203 of the second embodiment, the second pump current Ip2 is detected at the first target temperature Tj1 by increasing the temperature T of the sensor unit 10f (set to the second target temperature Tj2). Compared to the case, the voltage between the first electrodes 21 and 22 at which the second pump current Ip2 is stabilized can be lowered.

ここで、図6を用いて具体的に説明する。図6によれば、目標温度を950℃とした場合において電圧Vs=1000mVとしたとき(B点)の曲線の傾き(微分係数、変化率)は、目標温度を830℃とした場合において電圧Vs=1100mVとしたとき(C点)の曲線の傾き(微分係数、変化率)と同等になることがわかる。従って、目標温度Tjを830℃(第1目標温度Tj1)とし、目標電圧Vjを1100mVとして、第2ポンプ電流Ip2を検知する場合と同等の検知精度を得るのであれば、目標温度Tjを950℃(第2目標温度Tj2)とした場合には、目標電圧Vj(第2目標電圧Vj2)を1000mVまで低下させることができることになる。   Here, it demonstrates concretely using FIG. According to FIG. 6, when the target temperature is 950 ° C. and the voltage Vs = 1000 mV (point B), the slope (derivative coefficient, rate of change) of the curve is the voltage Vs when the target temperature is 830 ° C. = 1100 mV (point C), the slope (differential coefficient, rate of change) of the curve is the same. Therefore, if the target temperature Tj is set to 830 ° C. (first target temperature Tj1), the target voltage Vj is set to 1100 mV, and the detection accuracy equivalent to the detection of the second pump current Ip2 is obtained, the target temperature Tj is set to 950 ° C. In the case of (second target temperature Tj2), the target voltage Vj (second target voltage Vj2) can be reduced to 1000 mV.

つまり、本実施形態2のガスセンサ制御装置203では、第1目標温度Tj1のままで第2ポンプ電流Ip2を検知する場合と同等の検知精度で良いとするならば、センサ部10fの温度Tを高い温度(第2目標温度Tj2)に制御することで、第1目標温度Tj1のままで第2ポンプ電流Ip2を検知する場合に比べて、電圧Vsの第2目標電圧Vj2を低くすることが可能となる。これにより、第2固体電解質体11におけるブラックニング発生の可能性を低減することができる。このようにした場合でも、排気ガスEG中のH2Oガス濃度をより適切に検知することができる。 That is, in the gas sensor control device 203 of the second embodiment, if the detection accuracy equivalent to the case of detecting the second pump current Ip2 with the first target temperature Tj1 is good, the temperature T of the sensor unit 10f is increased. By controlling to the temperature (second target temperature Tj2), it is possible to lower the second target voltage Vj2 of the voltage Vs compared to the case where the second pump current Ip2 is detected with the first target temperature Tj1 being maintained. Become. Thereby, the possibility of blackening occurring in the second solid electrolyte body 11 can be reduced. Even in this case, the H 2 O gas concentration in the exhaust gas EG can be detected more appropriately.

また、第2固体電解質体11のブラックニングは、活性化温度Ta以上の温度範囲においては、温度が高いほど生じにくくなる。
これに対し、本実施形態2では、ステップU5において、センサ部10fの温度Tが第2目標温度Tj2に達したことを確認した後に、ステップU6において、目標電圧Vjを第2目標電圧Vj2に設定している。これにより、センサ部10fの温度Tが第2目標温度Tj2に達した後に、第1電極21,22間の電圧Vsを、第2目標電圧Vj2に向けて上昇させることになる。従って、センサ部10fの温度Tが第2目標温度Tj2に達する前に目標電圧を第2目標電圧Vj2に設定する場合に比べて、第2固体電解質体13におけるブラックニング発生の可能性を低減することができる。
Further, the blackening of the second solid electrolyte body 11 is less likely to occur as the temperature is higher in the temperature range equal to or higher than the activation temperature Ta.
On the other hand, in Embodiment 2, after confirming that the temperature T of the sensor unit 10f has reached the second target temperature Tj2 in Step U5, the target voltage Vj is set to the second target voltage Vj2 in Step U6. doing. Accordingly, after the temperature T of the sensor unit 10f reaches the second target temperature Tj2, the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 is increased toward the second target voltage Vj2. Therefore, compared with the case where the target voltage is set to the second target voltage Vj2 before the temperature T of the sensor unit 10f reaches the second target temperature Tj2, the possibility of occurrence of blackening in the second solid electrolyte body 13 is reduced. be able to.

また、ステップU4以降の第2ヒータ制御によって、センサ部10fの温度Tを第2目標温度Tj2まで上昇させるにあっては、ハンチング(オーバーシュート)が生じて、センサ部10fの温度Tが第2目標温度Tj2に安定して制御されるまでに時間を要する場合がある。これに伴い、第2ポンプ電流Ip2が安定するまでに時間を要することがある。   Further, when the temperature T of the sensor unit 10f is raised to the second target temperature Tj2 by the second heater control after step U4, hunting (overshoot) occurs, and the temperature T of the sensor unit 10f is the second temperature T. There may be a case where time is required until the target temperature Tj2 is stably controlled. Accordingly, it may take time for the second pump current Ip2 to stabilize.

これに対し、本実施形態2では、ステップU8において、センサ部10fの温度Tが第2目標温度Tj2に安定したことを確認した後、ステップUBにおいて、第2ポンプ電流Ip2を検知している。すなわち、温度Tを第2目標温度Tj2まで上昇させた後でも、温度Tが第2目標温度Tj2に安定するのを待って、第2ポンプ電流Ip2を検知する。これにより、安定した第2ポンプ電流Ip2に基づいて、排気ガスEG中のH2Oガス濃度を検知することができるので、検知精度をより一層高めることができる。 On the other hand, in the second embodiment, after confirming that the temperature T of the sensor unit 10f is stabilized at the second target temperature Tj2 in Step U8, the second pump current Ip2 is detected in Step UB. That is, even after the temperature T is increased to the second target temperature Tj2, the second pump current Ip2 is detected after the temperature T is stabilized at the second target temperature Tj2. Thus, since the H 2 O gas concentration in the exhaust gas EG can be detected based on the stable second pump current Ip2, the detection accuracy can be further improved.

なお、本実施形態2では、ステップU1,UD,UE,UFの処理を行うマイクロコンピュータ9が、供給状況判断手段に相当する。また、比較PID回路35、スイッチSW1、第1基準電源38、ステップS3及びステップUBの処理を行うマイクロコンピュータ9が、第1電圧設定手段に相当する。また、比較PID回路35、スイッチSW1、第2基準電源39、及びステップU6の処理を行うマイクロコンピュータ9が、第2電圧設定手段に相当する。また、ステップS6の処理を行うマイクロコンピュータ9が、温度判断手段に相当する。また、ステップS7の処理を行うマイクロコンピュータ9が、許可手段に相当する。   In the second embodiment, the microcomputer 9 that performs the processes of steps U1, UD, UE, and UF corresponds to a supply status determination unit. Further, the comparison PID circuit 35, the switch SW1, the first reference power supply 38, and the microcomputer 9 that performs the processes of step S3 and step UB correspond to the first voltage setting means. Further, the comparison PID circuit 35, the switch SW1, the second reference power supply 39, and the microcomputer 9 that performs the process of step U6 correspond to the second voltage setting means. The microcomputer 9 that performs the process of step S6 corresponds to a temperature determination unit. Further, the microcomputer 9 that performs the process of step S7 corresponds to a permission unit.

また、ヒータ制御回路31とステップS1及びステップUCの処理を行うマイクロコンピュータ9とが、第1ヒータ制御手段に相当する。また、ヒータ制御回路31とステップU4の処理を行うマイクロコンピュータ9が、第2ヒータ制御手段に相当する。また、ポンプ電流検知回路36、及び、ステップU3の処理を行うマイクロコンピュータ9が、第1電流検知手段に相当する。また、ポンプ電流検知回路36、及び、ステップU9の処理を行うマイクロコンピュータ9が、第2電流検知手段に相当する。また、ステップUAの処理を行うマイクロコンピュータ9が、H2Oガス濃度検知手段に相当する。 The heater control circuit 31 and the microcomputer 9 that performs the processes of step S1 and step UC correspond to first heater control means. In addition, the heater control circuit 31 and the microcomputer 9 that performs the process of step U4 correspond to second heater control means. Further, the pump current detection circuit 36 and the microcomputer 9 that performs the process of step U3 correspond to the first current detection means. The pump current detection circuit 36 and the microcomputer 9 that performs the process of step U9 correspond to the second current detection means. Further, the microcomputer 9 that performs the process of step UA corresponds to the H 2 O gas concentration detecting means.

以上において、本発明を実施形態1,2に即して説明したが、本発明は上述の実施形態1,2に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態1,2では、センサ1とECU5との間にガスセンサ制御装置3を設けるとともに、センサ1とガスセンサ制御装置3,203とでガスセンサユニット4,204を構成した。しかしながら、ガスセンサ制御装置3,203の配設態様は適宜変更可能であり、例えば、ガスセンサ制御装置3,203をECU5内に組み込み、センサ1とECU5とによってガスセンサユニットを構成するようにしてもよい。
In the above, the present invention has been described with reference to the first and second embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described first and second embodiments, and can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof. Needless to say, it can be done.
For example, in the first and second embodiments, the gas sensor control device 3 is provided between the sensor 1 and the ECU 5, and the gas sensor units 4 and 204 are configured by the sensor 1 and the gas sensor control devices 3 and 203. However, the arrangement of the gas sensor control devices 3 and 203 can be changed as appropriate. For example, the gas sensor control devices 3 and 203 may be incorporated in the ECU 5 and the sensor 1 and the ECU 5 may constitute a gas sensor unit.

また、実施形態1,2では、規定温度Tdを、活性化温度Ta(620℃)から第1目標温度Tj1(830℃)までの温度範囲のうち中央の温度(すなわち、725℃)に設定した。しかしながら、規定温度Tdは、この温度に限らず、活性化温度よりも高く第1目標温度以下の範囲内の値であれば良く、好ましくは、活性化温度から第1目標温度までの温度範囲のうち中央の温度以上の温度である。   In the first and second embodiments, the specified temperature Td is set to the center temperature (ie, 725 ° C.) in the temperature range from the activation temperature Ta (620 ° C.) to the first target temperature Tj1 (830 ° C.). . However, the specified temperature Td is not limited to this temperature, and may be any value within a range that is higher than the activation temperature and lower than or equal to the first target temperature, and preferably within a temperature range from the activation temperature to the first target temperature. Of these, the temperature is above the center temperature.

また、実施形態1,2では、ガスセンサとして、排気管に装着されるガスセンサ(センサ1)を例示した。しかしながら、本発明は、例えば、EGR装置を備えるエンジンの吸気管に装着されて、吸気ガス中の特定ガス(例えば酸素)の濃度を検知するガスセンサ、及び、これを制御するガスセンサ制御装置にも適用することができる。   Moreover, in Embodiment 1, 2, the gas sensor (sensor 1) with which an exhaust pipe is mounted | worn was illustrated as a gas sensor. However, the present invention is also applied to, for example, a gas sensor that is mounted on an intake pipe of an engine including an EGR device and detects the concentration of a specific gas (for example, oxygen) in the intake gas, and a gas sensor control device that controls the gas sensor. can do.

1 全領域空燃比センサ(ガスセンサ)
3,203 ガスセンサ制御装置
4,204 ガスセンサユニット
5 ECU
9 マイクロコンピュータ(供給状況判断手段、温度判断手段、電圧設定手段、ヒータ制御手段、許可手段、H2Oガス濃度検知手段)
10 センサ素子
10b 検知セル
10c ポンプセル
10d ヒータ
10f センサ部
11 第2固体電解質体
13 第1固体電解質体
19,20 第2電極
21,22 第1電極
23 測定室
26 発熱抵抗体
30 電気回路部
31 ヒータ制御回路 (ヒータ制御手段)
32 ポンプ電流制御回路(電流制御手段)
33 電圧検知回路(電流制御手段)
35 比較PID回路(電流制御手段)
36 ポンプ電流検知回路(第1電流検知手段、第2電流検知手段)
37 内部抵抗検知回路
100,200 内燃機関
EG 排気ガス(被測定ガス)
Ip ポンプ電流
Ip1 第1ポンプ電流
Ip2 第2ポンプ電流
Vs 第1電極間の電圧
Ta 活性化温度
Td 規定温度
Vj 目標電圧
Vj1 第1目標電圧
Vj2 第2目標電圧
1 Full-range air-fuel ratio sensor (gas sensor)
3,203 Gas sensor control device 4,204 Gas sensor unit 5 ECU
9 Microcomputer (supply status judgment means, temperature judgment means, voltage setting means, heater control means, permission means, H 2 O gas concentration detection means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Sensor element 10b Detection cell 10c Pump cell 10d Heater 10f Sensor part 11 2nd solid electrolyte body 13 1st solid electrolyte body 19,20 2nd electrode 21,22 1st electrode 23 Measurement chamber 26 Heating resistor 30 Electric circuit part 31 Heater Control circuit (heater control means)
32 Pump current control circuit (current control means)
33 Voltage detection circuit (current control means)
35 Comparison PID circuit (current control means)
36 Pump current detection circuit (first current detection means, second current detection means)
37 Internal resistance detection circuit 100, 200 Internal combustion engine EG Exhaust gas (measured gas)
Ip Pump current Ip1 First pump current Ip2 Second pump current Vs Voltage between first electrodes Ta Activation temperature Td Specified temperature Vj Target voltage Vj1 First target voltage Vj2 Second target voltage

Claims (5)

第1固体電解質体及び当該第1固体電解質体上に形成された一対の第1電極を有し、当該一対の第1電極のうちの一方の電極が、被測定ガスが導入される測定室内に配置され、他方の電極が基準酸素濃度雰囲気に晒される検知セルと、
第2固体電解質体及び当該第2固体電解質体上に形成された一対の第2電極を有し、当該一対の第2電極のうちの一方の電極が、上記測定室内に配置されてなり、上記一対の第2電極間に流すポンプ電流に応じて、上記測定室に導入された上記被測定ガスに含まれる酸素の汲み出し又は汲み入れを行うポンプセルと、を有する
センサ部、及び、
上記センサ部を加熱するヒータ、を備える
ガスセンサを制御する
ガスセンサ制御装置であって、
上記一対の第1電極間の電圧が目標電圧となるように、上記一対の第2電極間に流すポンプ電流を制御する電流制御手段、
上記被測定ガスの供給状況が、継続して上記被測定ガス中の酸素濃度が予め定めた規定値となる規定ガス供給状況であるか否かを判断する供給状況判断手段、
上記ヒータを制御するヒータ制御手段であって、
上記センサ部の温度が、上記センサ部が活性化する活性化温度よりも高い第1目標温度になるように、上記ヒータを制御する第1ヒータ制御手段を含む
ヒータ制御手段、
上記目標電圧を設定する電圧設定手段であって、
上記被測定ガス中のH2Oガスが実質的に解離しない第1目標電圧に設定する第1電圧設定手段と、
上記供給状況判断手段により上記被測定ガスが上記規定ガス供給状況であると判定された場合に、上記目標電圧を、上記第1目標電圧よりも高く上記被測定ガス中のH2Oガスが解離する第2目標電圧に設定する第2電圧設定手段とを含む
電圧設定手段、
上記センサ部の温度が、上記活性化温度よりも高く上記第1目標温度以下の規定温度に達したか否かを判断する温度判断手段、
上記温度判断手段により、上記センサ部の温度が上記規定温度に達したと判断された場合に、上記電圧設定手段が上記目標電圧を上記第2目標電圧に設定するのを許可する許可手段、
上記被測定ガスの供給状況が上記規定ガス供給状況であり、上記一対の第1電極間の電圧が上記第1目標電圧となった状態において、上記一対の第2電極間に流れる第1ポンプ電流を検知する第1電流検知手段、
上記被測定ガスの供給状況が上記規定ガス供給状況であり、上記一対の第1電極間の電圧が上記第2目標電圧となった状態において、上記一対の第2電極間に流れる第2ポンプ電流を検知する第2電流検知手段、及び、
上記第1ポンプ電流と上記第2ポンプ電流とに基づいて、上記被測定ガス中のH2Oガス濃度を検知するH2Oガス濃度検知手段、を備える
ガスセンサ制御装置。
A first solid electrolyte body and a pair of first electrodes formed on the first solid electrolyte body, and one electrode of the pair of first electrodes is in a measurement chamber into which a gas to be measured is introduced. A sensing cell disposed and the other electrode exposed to a reference oxygen concentration atmosphere;
A second solid electrolyte body and a pair of second electrodes formed on the second solid electrolyte body, wherein one electrode of the pair of second electrodes is disposed in the measurement chamber; A pump cell that pumps or pumps oxygen contained in the measurement gas introduced into the measurement chamber in response to a pump current flowing between a pair of second electrodes, and a sensor unit; and
A gas sensor control device for controlling a gas sensor comprising a heater for heating the sensor unit,
Current control means for controlling a pump current flowing between the pair of second electrodes so that a voltage between the pair of first electrodes becomes a target voltage;
A supply status determination means for determining whether the supply status of the gas to be measured is a specified gas supply status in which the oxygen concentration in the gas to be measured is continuously a predetermined specified value;
Heater control means for controlling the heater,
Heater control means including first heater control means for controlling the heater so that the temperature of the sensor part becomes a first target temperature higher than an activation temperature at which the sensor part is activated;
Voltage setting means for setting the target voltage,
First voltage setting means for setting to a first target voltage at which H 2 O gas in the measurement gas does not substantially dissociate;
When the gas to be measured is determined to be in the specified gas supply status by the supply status judging means, the target voltage is set higher than the first target voltage, and the H 2 O gas in the gas to be measured is dissociated. Voltage setting means including second voltage setting means for setting to a second target voltage
Temperature determining means for determining whether the temperature of the sensor unit has reached a specified temperature higher than the activation temperature and lower than the first target temperature;
Permission means for allowing the voltage setting means to set the target voltage to the second target voltage when the temperature determination means determines that the temperature of the sensor unit has reached the specified temperature;
The first pump current flowing between the pair of second electrodes when the supply state of the gas to be measured is the specified gas supply state and the voltage between the pair of first electrodes is the first target voltage. First current detecting means for detecting
The second pump current that flows between the pair of second electrodes in a state where the supply state of the gas to be measured is the specified gas supply state and the voltage between the pair of first electrodes becomes the second target voltage. Second current detecting means for detecting
Based on the first pumping current and said second pumping current, the H 2 O gas concentration detection means for detecting H 2 O gas concentration in the measurement gas, the gas sensor control device comprising a.
請求項1に記載のガスセンサ制御装置であって、
前記規定温度が、前記活性化温度から前記第1目標温度までの温度範囲のうち、中央の温度以上の温度に設定されてなる
ガスセンサ制御装置。
The gas sensor control device according to claim 1,
The gas sensor control device in which the specified temperature is set to a temperature equal to or higher than a central temperature in a temperature range from the activation temperature to the first target temperature.
請求項1または請求項2に記載のガスセンサ制御装置であって、
前記ヒータ制御手段は、
前記規定ガス供給状況であり、上記第1電流検知手段により上記第1ポンプ電流が検知された後に、上記センサ部の温度が上記第1目標温度よりも高い第2目標温度となるように前記ヒータを制御する第2ヒータ制御手段を含み、
前記第2電流検知手段は、
上記第2ヒータ制御手段による上記ヒータの制御下で、上記センサ部の温度が上記第2目標温度となった状態において、前記一対の第2電極間に流れる前記第2ポンプ電流を検知する
ガスセンサ制御装置。
The gas sensor control device according to claim 1 or 2,
The heater control means includes
The heater is set so that the temperature of the sensor unit is a second target temperature higher than the first target temperature after the first pump current is detected by the first current detection unit in the specified gas supply state. Second heater control means for controlling
The second current detection means includes
Gas sensor control for detecting the second pump current flowing between the pair of second electrodes in a state where the temperature of the sensor unit reaches the second target temperature under the control of the heater by the second heater control means. apparatus.
請求項3に記載のガスセンサ制御装置であって、
前記第2電圧設定手段は、
前記第2ヒータ制御手段による前記ヒータの制御によって、前記センサ部の温度が前記第2目標温度に達した後に、前記目標電圧を前記第2目標電圧に設定する
ガスセンサ制御装置。
The gas sensor control device according to claim 3,
The second voltage setting means includes
A gas sensor control device that sets the target voltage to the second target voltage after the temperature of the sensor unit reaches the second target temperature by controlling the heater by the second heater control means.
請求項3または請求項4に記載のガスセンサ制御装置であって、
前記第2電流検知手段は、
前記第2ヒータ制御手段による前記ヒータの制御によって前記センサ部の温度が前記第2目標温度に安定した状態で、前記第2ポンプ電流を検知する
ガスセンサ制御装置。
The gas sensor control device according to claim 3 or 4, wherein
The second current detection means includes
A gas sensor control device that detects the second pump current in a state where the temperature of the sensor section is stabilized at the second target temperature by the control of the heater by the second heater control means.
JP2012125404A 2012-05-31 2012-05-31 Gas sensor control device Active JP5788834B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012125404A JP5788834B2 (en) 2012-05-31 2012-05-31 Gas sensor control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012125404A JP5788834B2 (en) 2012-05-31 2012-05-31 Gas sensor control device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013250166A true JP2013250166A (en) 2013-12-12
JP5788834B2 JP5788834B2 (en) 2015-10-07

Family

ID=49848987

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012125404A Active JP5788834B2 (en) 2012-05-31 2012-05-31 Gas sensor control device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5788834B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018179551A (en) * 2017-04-04 2018-11-15 株式会社デンソー Device for controlling air-fuel ratio sensor

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61128153A (en) * 1984-11-27 1986-06-16 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Sensor for detecting plural gases and its preparation and gas component concentration detection apparatus using said sensor and separating plural gases to detect the same
JPS6276447A (en) * 1985-09-30 1987-04-08 Honda Motor Co Ltd Oxygen concentration detector
JPS62175657A (en) * 1986-01-30 1987-08-01 Fujikura Ltd Method of measuring gas concentration
JPS6385351A (en) * 1986-09-30 1988-04-15 Ngk Insulators Ltd Apparatus for measuring moisture of high temperature gas
JPH06265516A (en) * 1993-03-16 1994-09-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Oxygen/humidity sensor
JP2010281732A (en) * 2009-06-05 2010-12-16 Ngk Spark Plug Co Ltd Device for detection of gas concentration humidity

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61128153A (en) * 1984-11-27 1986-06-16 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Sensor for detecting plural gases and its preparation and gas component concentration detection apparatus using said sensor and separating plural gases to detect the same
JPS6276447A (en) * 1985-09-30 1987-04-08 Honda Motor Co Ltd Oxygen concentration detector
JPS62175657A (en) * 1986-01-30 1987-08-01 Fujikura Ltd Method of measuring gas concentration
JPS6385351A (en) * 1986-09-30 1988-04-15 Ngk Insulators Ltd Apparatus for measuring moisture of high temperature gas
JPH06265516A (en) * 1993-03-16 1994-09-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Oxygen/humidity sensor
JP2010281732A (en) * 2009-06-05 2010-12-16 Ngk Spark Plug Co Ltd Device for detection of gas concentration humidity

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018179551A (en) * 2017-04-04 2018-11-15 株式会社デンソー Device for controlling air-fuel ratio sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JP5788834B2 (en) 2015-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5134065B2 (en) Sensor control device
JP5021697B2 (en) Gas concentration humidity detector
JP2000171439A (en) Gas concentration detector
JP5519571B2 (en) Gas sensor device and control method thereof
JP5767607B2 (en) Gas sensor control device
JP2008304454A (en) Sensor controller
US9890725B2 (en) Gas sensor control device
JP5021601B2 (en) Gas sensor system
JP4811131B2 (en) Exhaust gas sensor control device
JP5788834B2 (en) Gas sensor control device
JP2017053802A (en) Gas concentration humidity detection device and gas concentration humidity detection method
JP2001074693A (en) Heater control device for gas concentration sensor
US20180321183A1 (en) Sensor control apparatus and sensor control system
JP2002250710A (en) Method for diagnosing abnormality of gas concentration sensor
US10180111B2 (en) Gas sensor control device
JPH10185857A (en) Method and device for detecting degradation state of all region air/fuel ratio sensor
JP6455389B2 (en) Sensor control device
JP2008058121A (en) Apparatus and method for measuring exhaust-gas temperature
JP4069887B2 (en) Oxygen concentration detector
JPH11271264A (en) Temperature control unit for gas concentration sensor
JP2001317400A (en) Activity judging device for air-fuel ratio sensor
JP4321409B2 (en) Gas concentration detector
JP4033228B2 (en) Oxygen concentration detector
JP2017207444A (en) Sensor controller
JP2022015533A (en) Gas sensor unit, internal combustion engine system, and oxygen information acquisition method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140514

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150108

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150120

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150226

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150707

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150730

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5788834

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250