JP2017207444A - Sensor controller - Google Patents

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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensor controller which can suppress a reduction in accuracy of gas detection in a case where control of a gas sensor element is resumed after an abnormal voltage is detected.SOLUTION: A sensor controller determines whether a gas sensor element needs to be adjusted (S190) based on history information of electromotive force Vs after a voltage value (electromotive force Vs) between a pair of first electrodes is determined to be lower than an abnormal voltage determination value Vth (S120). When determination that the gas sensor element needs to be adjusted is made, adjusting processing (S210) is executed before electric conduction of the gas sensor element is resumed. Execution of the adjusting processing by the sensor controller can make a state of the gas sensor element closer to a state in which a specific component can be detected, and a reduction in gas detection accuracy after the electric conduction is resumed can be suppressed.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、被検出ガス中の特定成分を検出するためのガスセンサを制御するセンサ制御装置に関する。   The present invention relates to a sensor control device that controls a gas sensor for detecting a specific component in a gas to be detected.

従来、ガスセンサとしては、被検出ガス中の特定成分の濃度に応じて電流が変化する特性を有するものが知られている。
例えば、自動車に使用される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、排ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサが知られている。この酸素センサは、セルを流れる電流の大きさが排ガス中の酸素濃度に応じて変化することを利用して、酸素濃度の検出、ひいては排ガスの空燃比を検出するものである。なお、セルは、例えば、固体電解質体および一対の電極を有して構成される。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a gas sensor, a gas sensor having a characteristic in which a current changes according to the concentration of a specific component in a detection gas is known.
For example, an oxygen sensor that is attached to an exhaust passage of an internal combustion engine such as an automobile engine and detects an oxygen concentration in exhaust gas is known as one of gas sensors used in automobiles. This oxygen sensor detects the oxygen concentration and thus detects the air-fuel ratio of the exhaust gas by utilizing the fact that the magnitude of the current flowing through the cell changes according to the oxygen concentration in the exhaust gas. The cell is configured to have, for example, a solid electrolyte body and a pair of electrodes.

このようなガスセンサ(酸素センサなど)の駆動を制御するセンサ制御装置は、ガスセンサ(詳細には、セル)を通電制御すると共に、ガスセンサに流れる電流を電圧変換して電子制御装置(ECU)に出力する機能を有している。ECUは、センサ制御装置からの出力を用いて排ガスの酸素濃度や空燃比を演算することができる。そして、ECUは、得られた排ガスの酸素濃度や空燃比を、燃料噴射量の調整等の空燃比フィードバック制御に利用することができる。   A sensor control device that controls the driving of such a gas sensor (such as an oxygen sensor) controls the energization of the gas sensor (specifically, a cell), converts the current flowing through the gas sensor into a voltage, and outputs the voltage to an electronic control unit (ECU). It has a function to do. The ECU can calculate the oxygen concentration and the air-fuel ratio of the exhaust gas using the output from the sensor control device. The ECU can use the obtained oxygen concentration and air-fuel ratio of the exhaust gas for air-fuel ratio feedback control such as adjustment of the fuel injection amount.

酸素センサとしては、一対の第1電極を有する固体電解質体を備えた酸素濃度検出セル(起電力セル)と、一対の第2電極を有する固体電解質体を備えたポンプセルと、を備えるものがある。このような酸素センサの駆動を制御するセンサ制御装置は、酸素濃度検出セルの一対の第1電極間に生じる電圧が制御目標電圧となるように、ポンプセルの一対の第2電極間に流れる電流を制御する。   Some oxygen sensors include an oxygen concentration detection cell (electromotive force cell) having a solid electrolyte body having a pair of first electrodes and a pump cell having a solid electrolyte body having a pair of second electrodes. . Such a sensor control device that controls the driving of the oxygen sensor is configured to reduce the current flowing between the pair of second electrodes of the pump cell so that the voltage generated between the pair of first electrodes of the oxygen concentration detection cell becomes the control target voltage. Control.

なお、ガスセンサへの通電経路の短絡異常などが発生して、酸素濃度検出セルおよびポンプセルに対して異常電圧が印加されると、異常電圧の印加によってガスセンサが故障あるいは破損する場合がある。例えば、異常電圧の印加により、ポンプセルの固体電解質体中の酸素が電流として引き抜かれて、ブラックニングが生じる場合がある。このブラックニングとは、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り、ブラックニングが発生すると固体電解質体の特性(特にイオン伝導性)が劣化してしまう。   If an abnormal voltage is applied to the oxygen concentration detection cell and the pump cell due to a short-circuit abnormality in the energization path to the gas sensor, the gas sensor may break down or be damaged by the application of the abnormal voltage. For example, when an abnormal voltage is applied, oxygen in the solid electrolyte body of the pump cell may be extracted as a current and blackening may occur. This blackening is a phenomenon in which a metal oxide contained in the solid electrolyte body is reduced to generate a metal. When blackening occurs, the characteristics (particularly ion conductivity) of the solid electrolyte body deteriorate.

これに対して、センサ制御装置は、酸素濃度検出セルおよびポンプセルのうち少なくとも一方に対して異常電圧が印加されたか否かを判定し、異常電圧を検出した場合には、酸素濃度検出セルおよびポンプセルに接続される各端子をHIインピーダンスにして、各セルへの電圧印加および電流通電を停止する。これにより、ガスセンサが異常電圧の印加によって故障あるいは破損することを抑制できる。   On the other hand, the sensor control device determines whether or not an abnormal voltage is applied to at least one of the oxygen concentration detection cell and the pump cell, and when detecting the abnormal voltage, the oxygen concentration detection cell and the pump cell. Each terminal connected to HI is set to HI impedance to stop voltage application and current application to each cell. Thereby, it can suppress that a gas sensor fails or is damaged by application of abnormal voltage.

特開2006−275911号公報JP 2006-275911 A

しかし、上記のセンサ制御装置は、酸素濃度検出セルおよびポンプセルのうち少なくとも一方に対する異常電圧の印加を検出し、ガスセンサへの電圧印加および電流通電を停止した後、ガスセンサの制御を再開する場合に、直ちに通常制御を実行するため、ガス検出精度が低下する可能性がある。   However, the sensor control device described above detects the application of an abnormal voltage to at least one of the oxygen concentration detection cell and the pump cell, and when the control of the gas sensor is resumed after stopping the voltage application and the current application to the gas sensor, Since normal control is immediately executed, gas detection accuracy may be reduced.

つまり、異常電圧の影響によってガスセンサ(詳細には、セル)の状態が正常でない場合には、センサ制御装置によるガスセンサの通常制御の開始時点から一定期間は、ガスセンサ(詳細には、セル)の状態が正常でないために、正常なガス検出ができず、ガス検出精度が低下する虞がある。   That is, when the state of the gas sensor (specifically, cell) is not normal due to the influence of the abnormal voltage, the state of the gas sensor (specifically, cell) for a certain period from the start of the normal control of the gas sensor by the sensor control device. Is not normal, normal gas detection cannot be performed, and gas detection accuracy may be reduced.

そこで、本発明は、異常電圧の検出により電圧印加および電流通電を停止した後にガスセンサの制御を再開する場合に、ガス検出精度の低下を抑制できるセンサ制御装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a sensor control device that can suppress a decrease in gas detection accuracy when the control of the gas sensor is resumed after the voltage application and the current application are stopped by detecting the abnormal voltage.

本発明の1つの局面は、被検出ガス中の特定成分を検出するガスセンサを制御するセンサ制御装置であって、異常判定部と、履歴情報記憶部と、調整処理要否判定部と、調整処理実行部と、を備える。   One aspect of the present invention is a sensor control device that controls a gas sensor that detects a specific component in a gas to be detected, and includes an abnormality determination unit, a history information storage unit, an adjustment process necessity determination unit, and an adjustment process. An execution unit.

ガスセンサは、起電力セルおよびポンプセルを有している。起電力セルは、第1固体電解質体および第1固体電解質体に形成された一対の第1電極を有し、特定成分の濃度差に応じて一対の第1電極間に起電力を発生するように構成されている。ポンプセルは、第2固体電解質体および第2固体電解質体に形成された一対の第2電極を有し、センサ制御装置からの印加電圧に応じて一対の第2電極間にて酸素をポンピングするように構成されている。   The gas sensor has an electromotive force cell and a pump cell. The electromotive force cell has a first solid electrolyte body and a pair of first electrodes formed on the first solid electrolyte body, and generates an electromotive force between the pair of first electrodes according to a concentration difference of a specific component. It is configured. The pump cell has a second solid electrolyte body and a pair of second electrodes formed on the second solid electrolyte body, and pumps oxygen between the pair of second electrodes according to an applied voltage from the sensor control device. It is configured.

異常判定部は、起電力セルの一対の第1電極間における電圧値である第1電極電圧値が予め定められた異常電圧値であるか否かを判定する。履歴情報記憶部は、第1電極電圧値に関する履歴情報を記憶する。   The abnormality determination unit determines whether or not a first electrode voltage value that is a voltage value between the pair of first electrodes of the electromotive force cell is a predetermined abnormal voltage value. The history information storage unit stores history information regarding the first electrode voltage value.

調整処理要否判定部は、異常判定部で第1電極電圧値が異常電圧値であると判定された後の履歴情報に基づいて、ガスセンサの状態を特定成分が検出可能な状態に近づけるための調整処理の要否を判定する。調整処理実行部は、調整処理要否判定部にて調整処理が必要と判定された場合に、ガスセンサへの通電再開前に調整処理を実行する。   The adjustment processing necessity determination unit is configured to bring the state of the gas sensor close to a state where the specific component can be detected based on the history information after the abnormality determination unit determines that the first electrode voltage value is the abnormal voltage value. The necessity of the adjustment process is determined. The adjustment process execution unit executes the adjustment process before resuming energization of the gas sensor when the adjustment process necessity determination unit determines that the adjustment process is necessary.

このようなセンサ制御装置は、一対の第1電極間の電圧値が異常と判定された後のその電圧値の履歴情報に基づいて、ガスセンサの調整処理の要否を判定し、調整処理が必要と判定された場合には、ガスセンサへの通電再開前に調整処理を実行する。調整処理を実行することで、ガスセンサの状態を特定成分が検出可能な状態に近づけることができ、通電再開後のガス検出精度の低下を抑制できる。   Such a sensor control device determines whether or not the gas sensor adjustment process is necessary based on the history information of the voltage value after the voltage value between the pair of first electrodes is determined to be abnormal, and the adjustment process is necessary. Is determined, the adjustment process is executed before resuming energization of the gas sensor. By executing the adjustment process, the state of the gas sensor can be brought close to a state where a specific component can be detected, and a decrease in gas detection accuracy after energization restart can be suppressed.

よって、このセンサ制御装置によれば、一対の第1電極間の電圧値が異常と判定された後において、特定成分を検出できない状態のガスセンサを用いて強制的にガス検出を実行することを抑制でき、通電再開後のガス検出精度の低下を抑制できる。   Therefore, according to this sensor control device, after the voltage value between the pair of first electrodes is determined to be abnormal, it is possible to suppress the forced gas detection using the gas sensor in a state where the specific component cannot be detected. It is possible to suppress a decrease in gas detection accuracy after resuming energization.

なお、センサ制御装置は、一対の第1電極間の電圧値が異常と判定された場合に、ガスセンサへの電圧印加および電流通電を停止することで、ガスセンサを保護するように構成してもよい。これにより、一対の第1電極間の電圧値が異常であることに起因して、ガスセンサが破損することを抑制できる。そして、電圧印加および電流通電を停止した時点から通電再開までに、調整処理を実行することで、通電再開後のガス検出精度の低下を抑制できる。   The sensor control device may be configured to protect the gas sensor by stopping the voltage application and the current application to the gas sensor when the voltage value between the pair of first electrodes is determined to be abnormal. . Thereby, it is possible to prevent the gas sensor from being damaged due to the abnormal voltage value between the pair of first electrodes. Then, by performing the adjustment process from the time when the voltage application and the current energization are stopped to the time when the energization is resumed, it is possible to suppress a decrease in gas detection accuracy after the energization is resumed.

また、ガスセンサが特定成分として酸素を検出するものであって、酸素基準部(酸素基準室、酸素基準電極など)を備える構成である場合には、調整処理として、ガスセンサの酸素基準部における酸素濃度を適切な値に戻す処理を実行することで、通電再開後のガス検出精度の低下を抑制できる。   When the gas sensor detects oxygen as a specific component and has an oxygen reference part (oxygen reference chamber, oxygen reference electrode, etc.), the oxygen concentration in the oxygen reference part of the gas sensor is used as an adjustment process. By performing the process of returning the value to an appropriate value, it is possible to suppress a decrease in gas detection accuracy after the energization is resumed.

次に、上述のセンサ制御装置においては、調整処理要否判定部は、履歴情報を用いて第1電極電圧値が予め定められた電圧基準値を下回る時間である異常継続時間を演算し、異常継続時間が予め定められた時間基準値よりも小さい場合には、調整処理が不要と判断し、異常継続時間が時間基準値以上である場合には、調整処理が必要と判断する構成であってもよい。   Next, in the above-described sensor control device, the adjustment process necessity determination unit calculates an abnormality continuation time that is a time during which the first electrode voltage value falls below a predetermined voltage reference value using the history information, When the duration is smaller than a predetermined time reference value, it is determined that adjustment processing is unnecessary, and when the abnormal duration is equal to or greater than the time reference value, it is determined that adjustment processing is necessary. Also good.

つまり、異常継続時間の長さに応じてガスセンサの状態が変化するため、異常継続時間と時間基準値との比較結果に基づいて調整処理の要否を判定することで、ガスセンサの状態に応じた適切な判定が可能となる。   That is, since the state of the gas sensor changes according to the length of the abnormal continuation time, it is determined according to the state of the gas sensor by determining whether adjustment processing is necessary based on the comparison result between the abnormal continuation time and the time reference value. Appropriate judgment is possible.

例えば、酸素を検出するガスセンサの場合には、異常継続時間の長さに応じて起電力セルにおける酸素基準部の酸素濃度(自己基準酸素濃度)が変化するため、異常継続時間と時間基準値との比較結果に基づいて調整処理の要否を判定することで、起電力セルの状態に応じた適切な判定が可能となる。   For example, in the case of a gas sensor that detects oxygen, since the oxygen concentration (self-reference oxygen concentration) of the oxygen reference portion in the electromotive force cell changes according to the length of the abnormal duration, the abnormal duration and time reference value By determining whether or not the adjustment process is necessary based on the comparison result, it is possible to make an appropriate determination according to the state of the electromotive force cell.

また、例えば、異常継続時間が長くなり起電力セルにおける酸素基準部の酸素濃度が適正値から逸脱した場合には、調整処理を行うことで、酸素濃度を適正値に近づけることができ、特定成分の検出に適した状態を作ることができる。なお、異常継続時間が短いときには、起電力セルにおける酸素基準部の酸素濃度が適正値から逸脱する可能性が低いため、調整処理を行うことなく、特定成分の検出を再開してもよい。   In addition, for example, when the abnormal continuation time becomes long and the oxygen concentration of the oxygen reference part in the electromotive force cell deviates from the appropriate value, the oxygen concentration can be brought close to the appropriate value by performing the adjustment process, and the specific component It is possible to create a state suitable for detection. When the abnormal duration is short, it is unlikely that the oxygen concentration of the oxygen reference portion in the electromotive force cell deviates from an appropriate value, so that the detection of the specific component may be resumed without performing adjustment processing.

次に、上述のセンサ制御装置においては、調整処理要否判定部は、履歴情報を用いて第1電極電圧値が予め定められた電圧基準値を下回るときの第1電極電圧値の積分値を演算し、積分値が予め定められた積分基準値よりも小さい場合には、調整処理が不要と判断し、積分値が積分基準値以上である場合には、調整処理が必要と判断する構成であってもよい。   Next, in the above-described sensor control device, the adjustment processing necessity determination unit uses the history information to calculate an integral value of the first electrode voltage value when the first electrode voltage value falls below a predetermined voltage reference value. When the integrated value is smaller than a predetermined integration reference value, it is determined that adjustment processing is unnecessary, and when the integration value is equal to or greater than the integration reference value, it is determined that adjustment processing is required. There may be.

つまり、積分値の大きさに応じてガスセンサの状態が変化するため、積分値と積分基準値との比較結果に基づいて調整処理の要否を判定することで、ガスセンサの状態に応じた適切な判定が可能となる。   In other words, since the state of the gas sensor changes according to the magnitude of the integral value, it is determined whether or not adjustment processing is necessary based on the comparison result between the integral value and the integral reference value. Judgment is possible.

例えば、酸素を検出するガスセンサの場合には、積分値の大きさに応じて起電力セルにおける酸素基準部の酸素濃度(自己基準酸素濃度)が変化するため、積分値と積分基準値との比較結果に基づいて調整処理の要否を決定することで、起電力セルの状態に応じた適切な判定が可能となる。   For example, in the case of a gas sensor that detects oxygen, the oxygen concentration of the oxygen reference portion (self-reference oxygen concentration) in the electromotive force cell changes according to the magnitude of the integrated value, so comparison between the integrated value and the integrated reference value By determining whether adjustment processing is necessary based on the result, it is possible to make an appropriate determination according to the state of the electromotive force cell.

また、例えば、積分値が大きくなり起電力セルにおける酸素基準部の酸素濃度が適正値から逸脱した場合には、調整処理を行うことで、酸素濃度を適正値に近づけることができ、特定成分の検出に適した状態を作ることができる。なお、積分値が小さいときには、起電力セルにおける酸素基準部の酸素濃度が適正値から逸脱する可能性が低いため、調整処理を行うことなく、特定成分の検出を再開してもよい。   Further, for example, when the integrated value becomes large and the oxygen concentration of the oxygen reference portion in the electromotive force cell deviates from the appropriate value, the oxygen concentration can be brought close to the appropriate value by performing the adjustment process. A state suitable for detection can be created. When the integrated value is small, it is unlikely that the oxygen concentration of the oxygen reference portion in the electromotive force cell deviates from the appropriate value, so that the detection of the specific component may be resumed without performing adjustment processing.

次に、上述のセンサ制御装置においては、調整処理実行部は、履歴情報に基づいて調整処理の内容を変更する構成であってもよい。
調整処理として常に同一内容の処理を実行するのではなく、ガスセンサの状態に応じて調整処理の内容を変更することで、ガスセンサの状態に応じた適切な調整処理を実行することが可能となる。そのため、調整処理実行部が履歴情報に基づいて調整処理の内容を変更する構成を採ることで、ガスセンサの状態に応じた適切な調整処理を実行することが可能となる。
Next, in the above-described sensor control device, the adjustment process execution unit may be configured to change the content of the adjustment process based on history information.
Instead of always executing the same processing as the adjustment processing, it is possible to execute appropriate adjustment processing according to the state of the gas sensor by changing the content of the adjustment processing according to the state of the gas sensor. Therefore, by adopting a configuration in which the adjustment process execution unit changes the content of the adjustment process based on the history information, it is possible to execute an appropriate adjustment process according to the state of the gas sensor.

例えば、調整処理としてガスセンサへの通電を行う場合には、履歴情報に基づいて通電時間を変更してもよい。これにより、ガスセンサの状態に応じて適切な調整処理を実行できる。   For example, when energizing the gas sensor as the adjustment process, the energization time may be changed based on the history information. Thereby, an appropriate adjustment process can be executed according to the state of the gas sensor.

本発明のセンサ制御装置においては、一対の第1電極間の電圧値が異常と判定された後において、特定成分を検出できない状態のガスセンサを用いて強制的にガス検出を実行することを抑制でき、通電再開後のガス検出精度の低下を抑制できる。   In the sensor control device of the present invention, forcibly performing gas detection using a gas sensor in a state where a specific component cannot be detected after the voltage value between the pair of first electrodes is determined to be abnormal can be suppressed. And the fall of the gas detection accuracy after energization resumption can be controlled.

センサ制御装置が取り付けられる内燃機関の概略的なシステム構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic system configuration | structure of the internal combustion engine to which a sensor control apparatus is attached. 全領域空燃比センサの概略的な構造を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of a full range air-fuel ratio sensor. ガスセンサ素子の概略構造、センサ制御装置の概略構成、およびガスセンサ素子とセンサ制御装置との電気的接続構成を表す図である。It is a figure showing the schematic structure of a gas sensor element, the schematic structure of a sensor control apparatus, and the electrical connection structure of a gas sensor element and a sensor control apparatus. センサ制御装置で実行される制御処理のフローチャートである。It is a flowchart of the control processing performed with a sensor control apparatus. 起電力セルにおける一対の第1電極間における電圧値(起電力Vs)の履歴情報を表した波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform showing the log | history information of the voltage value (electromotive force Vs) between a pair of 1st electrodes in an electromotive force cell.

以下、本発明を具体化したセンサ制御装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、以下では、本発明に係るセンサ制御装置の一例として、ガスセンサ素子の出力する検出信号に基づき、被検出ガス中の酸素濃度を検出することが可能なセンサ制御装置を例に説明する。また、ガスセンサ素子が備えられるガスセンサとしては、酸素濃度に応じてセンサ電流がリニアに変化する全領域空燃比センサ(酸素センサ)を例に説明する。
Embodiments of a sensor control device embodying the present invention will be described below with reference to the drawings.
Hereinafter, as an example of the sensor control device according to the present invention, a sensor control device capable of detecting the oxygen concentration in the gas to be detected based on the detection signal output from the gas sensor element will be described as an example. Further, as a gas sensor provided with a gas sensor element, a full-range air-fuel ratio sensor (oxygen sensor) in which the sensor current changes linearly according to the oxygen concentration will be described as an example.

[1.第1実施形態]
[1−1.全体構成]
まず、図1に基づいて、第1実施形態のセンサ制御装置1が取り付けられる内燃機関3の概略的なシステム構成について説明する。
[1. First Embodiment]
[1-1. overall structure]
First, a schematic system configuration of an internal combustion engine 3 to which the sensor control device 1 of the first embodiment is attached will be described with reference to FIG.

内燃機関3は、エンジン本体5と、排気管7と、を有しており、自動車に搭載されている。エンジン本体5は、自動車を駆動するための動力を発生する。排気管7は、エンジン本体5に接続されて、エンジン本体5から排出される排ガスを車外に放出する。   The internal combustion engine 3 has an engine body 5 and an exhaust pipe 7 and is mounted on an automobile. The engine body 5 generates power for driving the automobile. The exhaust pipe 7 is connected to the engine body 5 and discharges exhaust gas discharged from the engine body 5 to the outside of the vehicle.

排気管7の経路上には、全領域空燃比センサ9が配設されている。より詳細には、全領域空燃比センサ9は、排気管7の排気通路を流通する排ガス中の特定成分(第1実施形態では酸素)のガス濃度(酸素濃度)を検出するガスセンサである。全領域空燃比センサ9は、自身とは離れた位置に配設されるセンサ制御装置1とハーネス11を介して電気的に接続されており、センサ制御装置1によって通電制御されて酸素濃度を検出する。   A full-range air-fuel ratio sensor 9 is disposed on the path of the exhaust pipe 7. More specifically, the full-range air-fuel ratio sensor 9 is a gas sensor that detects a gas concentration (oxygen concentration) of a specific component (oxygen in the first embodiment) in the exhaust gas flowing through the exhaust passage of the exhaust pipe 7. The full-range air-fuel ratio sensor 9 is electrically connected to the sensor control device 1 disposed at a position distant from itself through a harness 11 and is energized by the sensor control device 1 to detect the oxygen concentration. To do.

センサ制御装置1は、バッテリ15から電力の供給を受けて駆動し、全領域空燃比センサ9を用いて検出した酸素濃度の検出信号をエンジン制御装置17(以下、ECU17ともいう)に出力する。ECU17は、センサ制御装置1から出力される検出信号に基づき、エンジン本体5の空燃比フィードバック制御を実行する。   The sensor control device 1 is driven by receiving power from the battery 15 and outputs an oxygen concentration detection signal detected by using the full-range air-fuel ratio sensor 9 to an engine control device 17 (hereinafter also referred to as ECU 17). The ECU 17 executes air-fuel ratio feedback control of the engine body 5 based on the detection signal output from the sensor control device 1.

なお、センサ制御装置1の配設態様は適宜変更可能であり、例えば、センサ制御装置1をECU17に組み込み、ECU17に組み込まれたセンサ制御装置1が全領域空燃比センサ9を制御する構成としてもよい。   In addition, the arrangement | positioning aspect of the sensor control apparatus 1 can be changed suitably, for example, the sensor control apparatus 1 is incorporated in ECU17, and the sensor control apparatus 1 incorporated in ECU17 controls the whole area air-fuel ratio sensor 9. Good.

第1実施形態では、エンジン本体5に燃料供給が行われているときは、上記のように排ガスが全領域空燃比センサ9の検出対象となる。一方、エンジン本体5への燃料供給が停止された状態(フューエルカット期間)では、排気管7内に大気が流通するため、排気管7内を流通する大気が全領域空燃比センサ9の検出対象となる。以下では、全領域空燃比センサ9の検出対象となる「被検出ガス」は、排ガス及び大気のいずれも包含するものとして説明する。   In the first embodiment, when the fuel is supplied to the engine body 5, the exhaust gas becomes the detection target of the entire region air-fuel ratio sensor 9 as described above. On the other hand, in a state where the fuel supply to the engine body 5 is stopped (fuel cut period), the atmosphere flows through the exhaust pipe 7, and therefore the atmosphere flowing through the exhaust pipe 7 is detected by the entire-range air-fuel ratio sensor 9. It becomes. In the following description, it is assumed that the “detected gas” to be detected by the full-range air-fuel ratio sensor 9 includes both exhaust gas and air.

[1−2.全領域空燃比センサ]
次に、図2に基づいて、全領域空燃比センサ9について簡単に説明する。
全領域空燃比センサ9は、筒状の主体金具23と、軸線O方向(図2の上下方向)に延びる板状形状のガスセンサ素子25と、ガスセンサ素子25の周囲を取り囲む筒状のセラミックスリーブ27と、ガスセンサ素子25の後端部(図2の上方)の周囲を取り囲む筒状の第1セパレータ31と、ガスセンサ素子25と第1セパレータ31との間に配置される複数個の接続端子33と、を備えている。
[1-2. Full range air-fuel ratio sensor]
Next, the full-range air-fuel ratio sensor 9 will be briefly described with reference to FIG.
The full-range air-fuel ratio sensor 9 includes a cylindrical metal shell 23, a plate-shaped gas sensor element 25 extending in the direction of the axis O (the vertical direction in FIG. 2), and a cylindrical ceramic sleeve 27 surrounding the gas sensor element 25. A cylindrical first separator 31 surrounding the periphery of the rear end (upper side in FIG. 2) of the gas sensor element 25, and a plurality of connection terminals 33 disposed between the gas sensor element 25 and the first separator 31. It is equipped with.

ガスセンサ素子25は、その先端側に、排ガスに含まれる酸素の濃度を検出する検出部35を備えており、後端側の外表面のうち表裏の位置関係となる各主面には、複数の電極パッド37が形成されている。   The gas sensor element 25 includes a detection unit 35 that detects the concentration of oxygen contained in the exhaust gas on the front end side, and a plurality of main surfaces that are in a positional relationship between the front and back sides of the outer surface on the rear end side have a plurality of An electrode pad 37 is formed.

複数の接続端子33は、ガスセンサ素子25の電極パッド37にそれぞれ電気的に接続されるとともに、外部から全領域空燃比センサ9の内部に配設される複数のリード線39にそれぞれ電気的に接続されている。なお、複数のリード線39は、ハーネス11(図1参照)の少なくとも一部を構成する。   The plurality of connection terminals 33 are electrically connected to the electrode pads 37 of the gas sensor element 25, respectively, and are also electrically connected to the plurality of lead wires 39 disposed inside the entire region air-fuel ratio sensor 9 from the outside. Has been. In addition, the some lead wire 39 comprises at least one part of the harness 11 (refer FIG. 1).

主体金具23は、貫通孔41に挿通されたガスセンサ素子25を保持するよう構成されている。つまり、主体金具23の貫通孔41には、ガスセンサ素子25の周囲を取り囲む状態で、セラミックホルダ43と滑石リング45、47とセラミックスリーブ27が積層されている。なお、主体金具23の先端側には、通気孔を有するプロテクタ49が取り付けられている。   The metal shell 23 is configured to hold the gas sensor element 25 inserted through the through hole 41. That is, the ceramic holder 43, the talc rings 45 and 47, and the ceramic sleeve 27 are laminated in the through hole 41 of the metal shell 23 so as to surround the periphery of the gas sensor element 25. A protector 49 having a ventilation hole is attached to the front end side of the metal shell 23.

一方、主体金具23の後端側外周には、外筒51が固定されており、外筒51の後端側にはグロメット53が配置され、グロメット53と第1セパレータ31との間には第2セパレータ55が配置されている。   On the other hand, an outer cylinder 51 is fixed to the outer periphery of the rear end side of the metal shell 23, and a grommet 53 is disposed on the rear end side of the outer cylinder 51. Two separators 55 are arranged.

[1−3.ガスセンサ素子]
次に、図3に基づいて、ガスセンサ素子25の構造について説明する。
ガスセンサ素子25は、ジルコニアを主体とする第1固体電解質体61、第2固体電解質体63と、アルミナを主体とする第1絶縁基体65、第2絶縁基体67、第3絶縁基体69、第4絶縁基体71と、を備えている。
[1-3. Gas sensor element]
Next, the structure of the gas sensor element 25 will be described with reference to FIG.
The gas sensor element 25 includes a first solid electrolyte body 61 and a second solid electrolyte body 63 mainly composed of zirconia, a first insulating base 65, a second insulating base 67, a third insulating base 69 and a fourth base mainly composed of alumina. And an insulating base 71.

なお、ガスセンサ素子25では、図3の下方より、第1絶縁基体65、第2絶縁基体67、第1固体電解質体61、第3絶縁基体69、第2固体電解質体63、第4絶縁基体71の順に積層されている。   In the gas sensor element 25, the first insulating base 65, the second insulating base 67, the first solid electrolyte body 61, the third insulating base 69, the second solid electrolyte body 63, and the fourth insulating base 71 are shown from below in FIG. Are stacked in this order.

第1固体電解質体61の両面(図3の上下方向)には、白金を主体とする一対の第1電極73、75がそれぞれ形成されている。そのうちの第1電極73は、第1固体電解質体61と第2絶縁基体67との間に挟まれて埋設されている。第2固体電解質体63の両面には、一対の第2電極77、79がそれぞれ形成されている。   A pair of first electrodes 73 and 75 mainly composed of platinum are formed on both surfaces (vertical direction in FIG. 3) of the first solid electrolyte body 61, respectively. Of these, the first electrode 73 is embedded between the first solid electrolyte body 61 and the second insulating base 67. A pair of second electrodes 77 and 79 are formed on both surfaces of the second solid electrolyte body 63, respectively.

なお、第1固体電解質体61、第2固体電解質体63および第1絶縁基体65、第2絶縁基体67、第3絶縁基体69、第4絶縁基体71は、いずれも図3の紙面に対する垂直方向に細長い板状に形成されており、図3ではその長手方向と直交する断面(即ち検出部35の断面)を示している。   The first solid electrolyte body 61, the second solid electrolyte body 63, the first insulating base 65, the second insulating base 67, the third insulating base 69, and the fourth insulating base 71 are all perpendicular to the paper surface of FIG. FIG. 3 shows a cross section orthogonal to the longitudinal direction (that is, a cross section of the detection unit 35).

第3絶縁基体69の長手方向の一端側(即ち検出部35)には、第1固体電解質体61および第2固体電解質体63のそれぞれを壁面としつつ、排ガスを導入可能な中空の検出室81が形成されている。検出室81の幅方向(図3の左右方向)の両端には、外部より検出室81の内部に排ガス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83が設けられている。   A hollow detection chamber 81 into which exhaust gas can be introduced while using the first solid electrolyte body 61 and the second solid electrolyte body 63 as wall surfaces at one end side in the longitudinal direction of the third insulating substrate 69 (that is, the detection unit 35). Is formed. At both ends of the detection chamber 81 in the width direction (left-right direction in FIG. 3), a porous diffusion rate controlling portion 83 is provided for regulating the amount of inflow when the exhaust gas is introduced into the detection chamber 81 from the outside. ing.

なお、第1固体電解質体61の上に形成された第1電極75と、第2固体電解質体63の上に形成された第2電極77とは、検出室81の内部にそれぞれ露出されている。
また、第1絶縁基体65と第2絶縁基体67との間には、白金を主体とする発熱抵抗体85が埋設されている。第1絶縁基体65、第2絶縁基体67および発熱抵抗体85は、第1固体電解質体61、第2固体電解質体63を加熱して活性化させるためのヒータとして機能する。
Note that the first electrode 75 formed on the first solid electrolyte body 61 and the second electrode 77 formed on the second solid electrolyte body 63 are respectively exposed inside the detection chamber 81. .
A heating resistor 85 mainly composed of platinum is embedded between the first insulating base 65 and the second insulating base 67. The first insulating substrate 65, the second insulating substrate 67, and the heating resistor 85 function as a heater for heating and activating the first solid electrolyte body 61 and the second solid electrolyte body 63.

第2固体電解質体63の上に形成された第2電極79は、セラミックス(例えば、アルミナ)で構成された多孔質性の保護層87によって表面が覆われている。つまり、排ガス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79が保護層87によって保護されている。なお、第2固体電解質体63に積層された第4絶縁基体71には、第2電極79を覆わないように開口89が設けられており、保護層87はその開口89の内部に配設されている。   The surface of the second electrode 79 formed on the second solid electrolyte body 63 is covered with a porous protective layer 87 made of ceramics (for example, alumina). That is, the second electrode 79 is protected by the protective layer 87 so as not to be deteriorated by poisoning components such as silicon contained in the exhaust gas. The fourth insulating base 71 laminated on the second solid electrolyte body 63 is provided with an opening 89 so as not to cover the second electrode 79, and the protective layer 87 is disposed inside the opening 89. ing.

このように構成されたガスセンサ素子25において、第1固体電解質体61とその両面に設けられた一対の第1電極73、75は、両第1電極73、75間の酸素濃度の差に応じて起電力を発生させる酸素濃度検出セル91(即ち、起電力セル91:以下、「Vsセル91」ともいう。)として機能する。なお、一方の第1電極73は、検出室81の内部の酸素濃度の検出の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。   In the gas sensor element 25 configured as described above, the first solid electrolyte body 61 and the pair of first electrodes 73 and 75 provided on both surfaces thereof are in accordance with the difference in oxygen concentration between the first electrodes 73 and 75. It functions as an oxygen concentration detection cell 91 that generates electromotive force (that is, electromotive force cell 91: hereinafter also referred to as “Vs cell 91”). One first electrode 73 functions as an oxygen reference electrode that maintains an oxygen concentration that serves as a reference for detecting the oxygen concentration inside the detection chamber 81.

同様に、第2固体電解質体63とその両面に設けられた一対の第2電極77、79は、外部から検出室81内に酸素を汲み入れ、あるいは検出室81から外部へ酸素を汲み出す酸素ポンプセル93(以下、「Ipセル93」ともいう。)として機能する。   Similarly, the second solid electrolyte body 63 and a pair of second electrodes 77 and 79 provided on both surfaces of the second solid electrolyte body 63 pump oxygen into the detection chamber 81 from the outside, or pump oxygen from the detection chamber 81 to the outside. It functions as a pump cell 93 (hereinafter also referred to as “Ip cell 93”).

[1−4.センサ制御装置]
次に、図3に基づいて、センサ制御装置1の構成について説明する。
センサ制御装置1は、マイクロコンピュータ101および電気回路部103を備えて構成されている。
[1-4. Sensor control device]
Next, the configuration of the sensor control device 1 will be described with reference to FIG.
The sensor control device 1 includes a microcomputer 101 and an electric circuit unit 103.

マイクロコンピュータ101は、例えば、公知の構成のCPU101a、ROM101b、RAM101c、不揮発性メモリ(図示せず)等を搭載したマイコンチップを用いて実現できる。なお、ROM101bには、CPU101aに各処理を実行させるための制御プログラムや、制御プログラムで利用する各種情報(例えば、数式、マップ情報、情報変換用テーブル)などが記憶されている。   The microcomputer 101 can be realized using, for example, a microcomputer chip on which a CPU 101a, a ROM 101b, a RAM 101c, a nonvolatile memory (not shown), and the like having a known configuration are mounted. The ROM 101b stores a control program for causing the CPU 101a to execute each process, and various information (for example, mathematical formulas, map information, information conversion tables) used by the control program.

電気回路部103は、ヒータ電圧供給回路105、微小電流供給回路109、電圧検出回路111、基準電圧比較回路113、ポンプ電流駆動回路115、ポンプ電流検出回路117を備えて構成される。   The electric circuit unit 103 includes a heater voltage supply circuit 105, a minute current supply circuit 109, a voltage detection circuit 111, a reference voltage comparison circuit 113, a pump current drive circuit 115, and a pump current detection circuit 117.

ヒータ電圧供給回路105は、発熱抵抗体85の両端に供給される電圧VhをPWM制御して発熱抵抗体85を発熱させ、Ipセル93及びVsセル91の加熱を行う。
微小電流供給回路109は、Vsセル91の一方の第1電極73から他方の第1電極75側へ微小電流Icpを流し、第1電極73側に酸素イオンを移動させて、ガス検出の基準となる酸素濃度雰囲気を第1電極73に生成する。これにより、第1電極73は、被検出ガス中の酸素濃度を検出するための基準となる酸素基準電極として機能する。
The heater voltage supply circuit 105 performs PWM control on the voltage Vh supplied to both ends of the heating resistor 85 to cause the heating resistor 85 to generate heat, and heats the Ip cell 93 and the Vs cell 91.
The minute current supply circuit 109 causes a minute current Icp to flow from one first electrode 73 of the Vs cell 91 to the other first electrode 75 side, moves oxygen ions to the first electrode 73 side, and serves as a reference for gas detection. An oxygen concentration atmosphere is generated in the first electrode 73. Thereby, the 1st electrode 73 functions as an oxygen reference electrode used as a standard for detecting oxygen concentration in gas to be detected.

電圧検出回路111は、酸素濃度を検出する際に、Vsセル91の一対の第1電極73、75間に生ずる起電力Vsを検出する。そして、その検出結果を基準電圧比較回路113に出力する。   The voltage detection circuit 111 detects an electromotive force Vs generated between the pair of first electrodes 73 and 75 of the Vs cell 91 when detecting the oxygen concentration. The detection result is output to the reference voltage comparison circuit 113.

基準電圧比較回路113は、予め定められた基準電圧Vaと、電圧検出回路111にて検出した起電力Vsとの比較を行い、比較結果をポンプ電流駆動回路115にフィードバックする。   The reference voltage comparison circuit 113 compares the predetermined reference voltage Va with the electromotive force Vs detected by the voltage detection circuit 111 and feeds back the comparison result to the pump current drive circuit 115.

ポンプ電流駆動回路115は、基準電圧比較回路113から得られた比較結果に基づき、Ipセル93の一対の第2電極77、79間に流すポンプ電流Ipの大きさや向きを制御する。これにより、Ipセル93による検出室81内への酸素の汲み入れや検出室81からの酸素の汲み出しが行われる。   The pump current drive circuit 115 controls the magnitude and direction of the pump current Ip that flows between the pair of second electrodes 77 and 79 of the Ip cell 93 based on the comparison result obtained from the reference voltage comparison circuit 113. As a result, oxygen is pumped into the detection chamber 81 and oxygen is pumped out of the detection chamber 81 by the Ip cell 93.

ポンプ電流検出回路117は、Ipセル93の一対の第2電極77、79間に流れるポンプ電流Ipを検出して電圧変換し、検出信号としてマイクロコンピュータ101に出力する。   The pump current detection circuit 117 detects the pump current Ip flowing between the pair of second electrodes 77 and 79 of the Ip cell 93, converts the voltage, and outputs it as a detection signal to the microcomputer 101.

第1実施形態では、酸素濃度を検出する際に基準電圧比較回路113によって起電力Vsと比較される基準電圧Vaが予め定められている。
つまり、酸素濃度を検出する場合には、起電力Vsが基準電圧Vaに近づくように、ポンプ電流駆動回路115の動作が制御される。これにより、ポンプ電流駆動回路115により制御されるポンプ電流Ipに基づいて、排ガス中の酸素濃度を演算できる。なお、基準電圧Vaは、検出室81の内部に導入された排ガス中の水分(HO )が実質的に解離しないような電圧値(例えば450mV)に設定される。
In the first embodiment, the reference voltage Va to be compared with the electromotive force Vs by the reference voltage comparison circuit 113 when detecting the oxygen concentration is predetermined.
That is, when detecting the oxygen concentration, the operation of the pump current drive circuit 115 is controlled so that the electromotive force Vs approaches the reference voltage Va. Thereby, the oxygen concentration in the exhaust gas can be calculated based on the pump current Ip controlled by the pump current drive circuit 115. The reference voltage Va is set to a voltage value (for example, 450 mV) such that moisture (H 2 O) in the exhaust gas introduced into the detection chamber 81 is not substantially dissociated.

[1−5.エンジン制御装置(ECU)]
次に、エンジン制御装置17(ECU17)の構成について説明する。
ECU17は、自動車のエンジン本体5の駆動等を電子的に制御するための装置である。ECU17は、公知の構成のCPU、ROM、RAM等を搭載したマイコンチップを用いて構成することができる。ECU17は、制御プログラムの実行にしたがって各種制御処理(燃料噴射タイミングの制御や点火時期の制御など)を実行する。
[1-5. Engine control unit (ECU)]
Next, the configuration of the engine control device 17 (ECU 17) will be described.
The ECU 17 is a device for electronically controlling driving of the engine body 5 of the automobile. The ECU 17 can be configured using a microcomputer chip on which a CPU, a ROM, a RAM, and the like having a known configuration are mounted. The ECU 17 executes various control processes (control of fuel injection timing, control of ignition timing, etc.) according to the execution of the control program.

かかる制御を行うための情報として、センサ制御装置1からECU17に対して、排ガス中の酸素濃度に応じた出力(検出信号)が送信される。また、その他の情報として、その他のセンサからの信号(例えば、エンジン本体5のピストン位置や回転数を検出できるクランク角、冷却水の水温、燃焼圧などの情報)も、ECU17に対して送信される。   As information for performing such control, an output (detection signal) corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas is transmitted from the sensor control device 1 to the ECU 17. Further, 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 body 5 can be detected, a coolant temperature, a combustion pressure, etc.) are also transmitted to the ECU 17. The

[1−6.酸素濃度検出]
次に、センサ制御装置1にて行われる酸素濃度検出方法について説明する。
全領域空燃比センサ9を用いて排ガスの酸素濃度(従って排ガスの空燃比)を検出する動作について説明する。
[1-6. Oxygen concentration detection]
Next, an oxygen concentration detection method performed by the sensor control device 1 will be described.
An operation for detecting the oxygen concentration of the exhaust gas (and hence the air-fuel ratio of the exhaust gas) using the full-range air-fuel ratio sensor 9 will be described.

酸素濃度を検出する場合には、図3に示す回路において、まず、微小電流供給回路109によりVsセル91の一方の第1電極73から他方の第1電極75に向けて微小電流Icpを流す。この通電より、他方の第1電極75側から一方の第1電極73側に、第1固体電解質体61を介して排ガス中の酸素が汲み込まれ、第1電極73が酸素基準電極として機能する。   In the case of detecting the oxygen concentration, in the circuit shown in FIG. 3, a minute current Icp is first caused to flow from one first electrode 73 to the other first electrode 75 of the Vs cell 91 by the minute current supply circuit 109. By this energization, oxygen in the exhaust gas is pumped from the other first electrode 75 side to the first electrode 73 side through the first solid electrolyte body 61, and the first electrode 73 functions as an oxygen reference electrode. .

そして、電圧検出回路111により両第1電極73、75間に発生する起電力Vsを検出し、この起電力Vsを基準電圧比較回路113で基準電圧Vaと比較する。ポンプ電流駆動回路115では、基準電圧比較回路113による比較結果に基づいて、起電力Vsが基準電圧Vaに近づくようにIpセル93の第2電極77、79間に流すポンプ電流Ipの大きさや向きを制御する。   Then, the voltage detection circuit 111 detects the electromotive force Vs generated between the first electrodes 73 and 75, and the reference voltage comparison circuit 113 compares the electromotive force Vs with the reference voltage Va. In the pump current driving circuit 115, based on the comparison result by the reference voltage comparison circuit 113, the magnitude and direction of the pump current Ip that flows between the second electrodes 77 and 79 of the Ip cell 93 so that the electromotive force Vs approaches the reference voltage Va. To control.

なお、検出室81に流入した排ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであった場合、排ガス中の酸素濃度が薄いため、Ipセル93において外部から検出室81に酸素を汲み入れるように、第2電極77、79間に流すポンプ電流Ipが制御される。一方、検出室81に流入した排ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであった場合、排ガス中には多くの酸素が存在するため、Ipセル93において検出室81から外部へ酸素を汲み出すように、第2電極77、79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 flowing into the detection chamber 81 is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen concentration in the exhaust gas is thin, so that oxygen is pumped into the detection chamber 81 from the outside in the Ip cell 93. The pump current Ip flowing between the second electrodes 77 and 79 is controlled. On the other hand, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the detection chamber 81 is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, a large amount of oxygen is present in the exhaust gas, so that oxygen is pumped out of the detection chamber 81 to the outside in the Ip cell 93. Thus, the pump current Ip flowing between the second electrodes 77 and 79 is controlled.

このときのポンプ電流Ipが、ポンプ電流検出回路117にて電圧変換されて全領域空燃比センサ9の出力(検出信号)としてマイクロコンピュータ101に出力される。マイクロコンピュータ101では、全領域空燃比センサ9から出力されるポンプ電流Ipの大きさと向きに基づいて、排ガス中に含まれる酸素濃度、ひいては排ガスの空燃比を特定できる。   The pump current Ip at this time is converted into a voltage by the pump current detection circuit 117 and output to the microcomputer 101 as the output (detection signal) of the full-range air-fuel ratio sensor 9. The microcomputer 101 can specify the concentration of oxygen contained in the exhaust gas and thus the air-fuel ratio of the exhaust gas based on the magnitude and direction of the pump current Ip output from the full-range air-fuel ratio sensor 9.

つまり、上述したように、第1実施形態では、全領域空燃比センサ9およびセンサ制御装置1が、排ガスの酸素濃度(排ガスの空燃比)の検出動作を行う。
[1−7.制御処理]
次に、センサ制御装置1のマイクロコンピュータ101において実行されるガス濃度検出処理について、図4のフローチャートを参照して説明する。
That is, as described above, in the first embodiment, the full-range air-fuel ratio sensor 9 and the sensor control device 1 perform the operation of detecting the oxygen concentration of the exhaust gas (the air-fuel ratio of the exhaust gas).
[1-7. Control processing]
Next, the gas concentration detection process executed in the microcomputer 101 of the sensor control apparatus 1 will be described with reference to the flowchart of FIG.

センサ制御装置1のマイクロコンピュータ101においては、先述のROM101bがガス濃度検出処理に関するプログラムを記憶しており、CPU101aがプログラムを読み込んでガス濃度検出処理を実行する。   In the microcomputer 101 of the sensor control apparatus 1, the ROM 101b described above stores a program related to the gas concentration detection process, and the CPU 101a reads the program and executes the gas concentration detection process.

エンジン本体5が始動されてマイクロコンピュータ101においてガス濃度検出処理が起動されると、まず、S110(Sは、ステップを表す)にて、ガス濃度検出に関する通常制御を実行する。なお、通常制御とは、上述の酸素濃度検出方法に基づいて、排ガスの酸素濃度を検出する制御処理である。   When the engine body 5 is started and the gas concentration detection process is started in the microcomputer 101, first, normal control related to gas concentration detection is executed in S110 (S represents a step). The normal control is a control process for detecting the oxygen concentration of the exhaust gas based on the above-described oxygen concentration detection method.

次のS120では、ガスセンサ素子25で異常が発生したか否かを判定しており、肯定判定するとS130に移行し、否定判定すると再びS110に移行する。
つまり、ガス濃度検出処理は、ガスセンサ素子25が正常の場合には、S110およびS120の処理を繰り返し実行することで酸素濃度の検出を継続し、ガスセンサ素子25で異常が発生した場合には、S130に移行する。
In next S120, it is determined whether or not an abnormality has occurred in the gas sensor element 25. If an affirmative determination is made, the process proceeds to S130, and if a negative determination is made, the process proceeds to S110 again.
That is, in the gas concentration detection process, when the gas sensor element 25 is normal, the processes of S110 and S120 are repeatedly executed to continue the detection of the oxygen concentration, and when an abnormality occurs in the gas sensor element 25, the process proceeds to S130. Migrate to

なお、S120では、起電力セル91における一対の第1電極73、75間における電圧値(換言すれば、起電力Vs)を検出し、起電力Vsと予め定められた異常電圧判定値Vth(ここでは、−50mV)とを比較する。S120では、起電力Vsが異常電圧判定値Vthよりも小さい場合に肯定判定し、起電力Vsが異常電圧判定値Vth以上である場合に否定判定する。   In S120, a voltage value (in other words, electromotive force Vs) between the pair of first electrodes 73 and 75 in the electromotive force cell 91 is detected, and the electromotive force Vs and a predetermined abnormal voltage determination value Vth (here) Then, -50 mV) is compared. In S120, an affirmative determination is made when the electromotive force Vs is smaller than the abnormal voltage determination value Vth, and a negative determination is made when the electromotive force Vs is greater than or equal to the abnormal voltage determination value Vth.

S120で肯定判定されてS130に移行すると、S130では、一対の第1電極73、75間における電圧値(換言すれば、起電力Vs)を記憶する処理(以下、電圧記憶処理ともいう)を開始する。この電圧記憶処理では、起電力Vsを繰り返し検出し、検出した起電力Vsを時系列にRAM101cに記憶させることで、異常発生後の起電力Vsの履歴情報をRAM101cに記憶させる。   When an affirmative determination is made in S120 and the process proceeds to S130, in S130, processing for storing a voltage value (in other words, electromotive force Vs) between the pair of first electrodes 73 and 75 is started (hereinafter also referred to as voltage storage processing). To do. In this voltage storage process, the electromotive force Vs is repeatedly detected, and the detected electromotive force Vs is stored in the RAM 101c in time series, whereby the history information of the electromotive force Vs after the occurrence of abnormality is stored in the RAM 101c.

次のS140では、センサ制御装置1の端子のうちガスセンサ素子25と接続される全ての端子をHiインピーダンスに設定する。これにより、ガスセンサ素子25に対するセンサ制御装置1からの電圧印加および電流通電が継続されるのを抑制することができ、ガスセンサ素子25を保護することができる。   In next S140, all terminals connected to the gas sensor element 25 among the terminals of the sensor control device 1 are set to Hi impedance. Thereby, it can suppress that the voltage application and electric current supply from the sensor control apparatus 1 with respect to the gas sensor element 25 are continued, and the gas sensor element 25 can be protected.

次のS150では、ECU17に対してガスセンサ素子25に異常が発生したことを通知するとともに、エンジン本体5を停止する処理を実行する。具体的には、センサ制御装置1からECU17に対して、異常通知信号およびエンジン停止指令が出力されて、ECU17がエンジン本体5の制御処理を停止する。   In the next S150, the ECU 17 is notified that an abnormality has occurred in the gas sensor element 25, and a process of stopping the engine body 5 is executed. Specifically, an abnormality notification signal and an engine stop command are output from the sensor control device 1 to the ECU 17, and the ECU 17 stops the control process of the engine body 5.

次のS160では、起電力Vsが異常電圧判定値Vthよりも大きいか否かを判定し、肯定判定するとS170に移行し、否定判定すると同ステップを繰り返し実行することで待機する。   In next S160, it is determined whether or not the electromotive force Vs is larger than the abnormal voltage determination value Vth. If an affirmative determination is made, the process proceeds to S170, and if a negative determination is made, the same step is repeatedly executed to stand by.

S160で肯定判定されてS170に移行すると、S170では、電圧記憶処理を停止して、一対の第1電極73、75間における電圧値(換言すれば、起電力Vs)を記憶する処理を停止する。   When an affirmative determination is made in S160 and the process proceeds to S170, the voltage storage process is stopped and the process of storing the voltage value (in other words, the electromotive force Vs) between the pair of first electrodes 73 and 75 is stopped in S170. .

次のS180では、起電力Vsの履歴情報を用いた異常情報の演算を実行する。具体的には、S120で異常発生と判定された後、起電力Vsが異常電圧判定値Vthよりも小さい状態となっていた時間(以下、異常継続時間Teともいう)を演算する。   In next S180, the calculation of abnormality information using the history information of the electromotive force Vs is executed. Specifically, after it is determined in S120 that an abnormality has occurred, the time during which the electromotive force Vs has been smaller than the abnormal voltage determination value Vth (hereinafter also referred to as an abnormal continuation time Te) is calculated.

図5に、起電力セル91における一対の第1電極73、75間における電圧値(換言すれば、起電力Vs)の履歴情報を表した波形の一例を示す。
図5では、時刻t1でガスセンサ素子25が異常状態(一対の第1電極73、75間における電圧値(起電力Vs)が異常電圧判定値Vthよりも低い電圧)となり、その後、時刻t2で起電力Vsが異常電圧判定値Vthよりも高い電圧となり、さらに、起電力Vsが徐々に0Vに近づいていく事例を示している。
FIG. 5 shows an example of a waveform representing history information of a voltage value (in other words, electromotive force Vs) between the pair of first electrodes 73 and 75 in the electromotive force cell 91.
In FIG. 5, the gas sensor element 25 is in an abnormal state at time t1 (the voltage value (electromotive force Vs) between the pair of first electrodes 73 and 75 is lower than the abnormal voltage determination value Vth), and thereafter at time t2. In this example, the electric power Vs is higher than the abnormal voltage determination value Vth, and the electromotive force Vs gradually approaches 0V.

図5に示す事例においては、時刻t1から時刻t2までの時間が異常継続時間Teに相当する。
なお、S180では、起電力Vsの履歴情報を用いて異常情報を演算するにあたり、異常継続時間Teに代えて、異常積分値Seを演算してもよい。異常積分値Seは、起電力Vsの波形のうち異常電圧判定値Vthを下回るときの積分値(図5では、斜線模様で示す領域の面積)である。
In the case shown in FIG. 5, the time from time t1 to time t2 corresponds to the abnormal continuation time Te.
In S180, when calculating the abnormality information using the history information of the electromotive force Vs, the abnormal integral value Se may be calculated instead of the abnormality duration time Te. The abnormal integral value Se is an integral value (the area of a region indicated by a hatched pattern in FIG. 5) when the waveform of the electromotive force Vs falls below the abnormal voltage determination value Vth.

次のS190では、S180で演算された異常情報に基づいてガスセンサ素子25の調整処理が必要であるか否かを判定し、肯定判定する場合にはS200に移行し、否定判定する場合にはS220に移行する。   In the next S190, it is determined whether or not the adjustment processing of the gas sensor element 25 is necessary based on the abnormality information calculated in S180. If an affirmative determination is made, the process proceeds to S200, and if a negative determination is made, S220. Migrate to

S190での判定処理は、例えば、異常情報が予め定められた調整要否判定条件を満たすか否かの判定結果に基づいて実行する。具体的には、異常情報としての異常継続時間Teと予め定められた時間基準値Tth(例えば、1.0msec)とを比較して、異常継続時間Teが時間基準値Tthよりも大きい場合に肯定判定し、異常継続時間Teが時間基準値Tth以下である場合に否定判定する。   The determination process in S190 is executed based on, for example, a determination result as to whether or not the abnormality information satisfies a predetermined adjustment necessity determination condition. Specifically, the abnormality duration time Te as the abnormality information is compared with a predetermined time reference value Tth (for example, 1.0 msec), and affirmative when the abnormality duration time Te is greater than the time reference value Tth. A negative determination is made when the abnormal duration Te is less than or equal to the time reference value Tth.

なお、S190では、異常情報としての異常積分値Seと予め定められた積分基準値Sthとを比較して、異常積分値Seが積分基準値Sthよりも大きい場合に肯定判定し、異常積分値Seが積分基準値Sth以下である場合に否定判定してもよい。   In S190, the abnormal integration value Se as the abnormality information is compared with a predetermined integration reference value Sth, and when the abnormal integration value Se is larger than the integration reference value Sth, an affirmative determination is made, and the abnormal integration value Se. The negative determination may be made when is less than or equal to the integration reference value Sth.

S190で肯定判定されてS200に移行すると、S200では、異常情報に基づいて調整処理の内容を決定する処理を実行する。具体的には、異常情報としての異常継続時間Teが長くなるほど調整処理の実行時間を長く設定し、異常継続時間Teが短くなるほど調整処理の実行時間を短く設定する。   When an affirmative determination is made in S190 and the process proceeds to S200, in S200, a process of determining the content of the adjustment process based on the abnormality information is executed. Specifically, the adjustment processing execution time is set longer as the abnormality duration time Te as the abnormality information becomes longer, and the adjustment processing execution time is set shorter as the abnormality duration time Te becomes shorter.

なお、S180において異常情報として異常積分値Seを演算する場合には、異常積分値Seが大きくなるほど調整処理の実行時間を長く設定し、異常積分値Seが小さくなるほど調整処理の実行時間を短く設定してもよい。   When calculating the abnormal integral value Se as abnormal information in S180, the adjustment processing execution time is set longer as the abnormal integration value Se increases, and the adjustment processing execution time is set shorter as the abnormal integration value Se decreases. May be.

次のS210では、S200で決定された内容に基づいて調整処理を実行する。
この実施形態では、ガスセンサ素子25の調整処理として、Vsセル91の一方の第1電極73から他方の第1電極75側へ微小電流Icpを流す処理を実行する。このように微小電流Icpを通電することで、第1電極73側に酸素イオンを移動させることができ、第1電極73を酸素基準電極として機能させるための準備処理を実現できる。なお、異常電圧の印加時間が長くなるほど第1電極73の酸素イオンがより多く失われるため、例えば、上述のように異常継続時間Teが長くなるほど調整処理の実行時間を長く設定することで、第1電極73側により多くの酸素イオンを移動させることができる。
In the next S210, adjustment processing is executed based on the content determined in S200.
In this embodiment, as the adjustment process of the gas sensor element 25, a process of causing a minute current Icp to flow from one first electrode 73 of the Vs cell 91 to the other first electrode 75 side is executed. By energizing the minute current Icp in this way, oxygen ions can be moved to the first electrode 73 side, and a preparation process for causing the first electrode 73 to function as an oxygen reference electrode can be realized. In addition, since the oxygen ion of the first electrode 73 is lost more as the application time of the abnormal voltage becomes longer, for example, by setting the execution time of the adjustment process longer as the abnormality duration time Te becomes longer as described above, More oxygen ions can be moved to the 1 electrode 73 side.

S190で否定判定されるか、S210の処理が終了してS220に移行すると、S220では、ECU17に対してガスセンサ素子25を用いたガス検出が可能であることを通知する。具体的には、センサ制御装置1からECU17に対して、ガス検出可能信号が出力される。   If a negative determination is made in S190 or if the process of S210 is completed and the process proceeds to S220, the ECU 17 is notified that gas detection using the gas sensor element 25 is possible in S220. Specifically, a gas detectable signal is output from the sensor control device 1 to the ECU 17.

ガス検出可能信号を受信したECU17は、そのほかのエンジン始動許可条件(使用者からの始動指令の受信、各種センサの正常状態確認完了など)が満たされたか否かを判定し、全てのエンジン始動許可条件が満たされた場合に、エンジン本体5を始動するとともに各種制御処理を開始する。   The ECU 17 that has received the gas detectable signal determines whether or not other engine start permission conditions (reception of a start command from the user, completion of normal state confirmation of various sensors, etc.) are satisfied, and all engine start permission is determined. When the condition is satisfied, the engine body 5 is started and various control processes are started.

次のS230では、エンジン本体5が始動したか否かを判定し、肯定判定する場合には再びS110に移行し、否定判定する場合には同ステップを繰り返し実行することで待機する。つまり、エンジン本体5が始動されるまでは待機し、エンジン本体5が始動されると、再びS110を実行することで、ガス濃度検出に関する通常制御を実行する。   In next S230, it is determined whether or not the engine main body 5 has been started. If the determination is affirmative, the process proceeds to S110 again. If the determination is negative, the same step is repeatedly executed to stand by. That is, it waits until the engine main body 5 is started, and when the engine main body 5 is started, the normal control relating to the gas concentration detection is executed by executing S110 again.

上述のように、このガス濃度検出処理においては、ガスセンサ素子25が正常の場合(S120で否定判定)には、酸素濃度の検出(S110)を継続し、ガスセンサ素子25で異常が発生した場合(S120で肯定判定)には、ガスセンサ素子25の制御を一旦中止する(S140)。   As described above, in the gas concentration detection process, when the gas sensor element 25 is normal (negative determination in S120), the detection of oxygen concentration (S110) is continued and an abnormality occurs in the gas sensor element 25 ( For affirmative determination in S120, the control of the gas sensor element 25 is temporarily stopped (S140).

このガス濃度検出処理では、ガスセンサ素子25に異常が発生してガスセンサ素子25の制御を一旦中止した後、ガスセンサ素子25の状態に応じて調整処理の要否を判定し(S190)、必要と判断した場合には調整処理(S210)を実行する。調整処理が不要と判定されるか(S190で否定判定)、調整処理(S210)が実行されると、ECU17に対してガス検出可能信号を送信する(S220)。その後、ECU17によりエンジン本体5が再度始動されると(S230で肯定判定)、ガスセンサ素子25を用いたガス検出(S110)を再開する。   In this gas concentration detection process, after an abnormality occurs in the gas sensor element 25 and the control of the gas sensor element 25 is temporarily stopped, it is determined whether or not an adjustment process is necessary according to the state of the gas sensor element 25 (S190). If so, the adjustment process (S210) is executed. If it is determined that the adjustment process is unnecessary (No in S190) or if the adjustment process (S210) is executed, a gas detectable signal is transmitted to the ECU 17 (S220). Thereafter, when the engine body 5 is started again by the ECU 17 (Yes in S230), gas detection using the gas sensor element 25 (S110) is resumed.

このガス濃度検出処理は、センサ制御装置1が停止するまで継続して実行される。
[1−8.効果]
以上説明したように、本実施形態のセンサ制御装置1は、マイクロコンピュータ101がガス濃度検出処理のS120を実行することで、起電力セル91における一対の第1電極73、75間における電圧値(起電力Vs)が異常電圧判定値Vthよりも低いか否かを判定し、その判定結果に基づいてガスセンサ素子25に異常が発生したか否かを判定している。
This gas concentration detection process is continuously executed until the sensor control device 1 is stopped.
[1-8. effect]
As described above, in the sensor control device 1 of the present embodiment, the microcomputer 101 executes S120 of the gas concentration detection process, whereby the voltage value between the pair of first electrodes 73 and 75 in the electromotive force cell 91 ( It is determined whether or not the electromotive force Vs) is lower than the abnormal voltage determination value Vth, and whether or not an abnormality has occurred in the gas sensor element 25 is determined based on the determination result.

センサ制御装置1は、マイクロコンピュータ101がS130で起動される電圧記憶処理を実行することで、一対の第1電極73、75間における電圧値(起電力Vs)に関する履歴情報をRAM101cに記憶させる。   The sensor control apparatus 1 causes the RAM 101c to store history information regarding the voltage value (electromotive force Vs) between the pair of first electrodes 73 and 75 by the microcomputer 101 executing the voltage storage process activated in S130.

センサ制御装置1は、マイクロコンピュータ101がS190を実行することで、起電力Vsに関する履歴情報に基づいて、ガスセンサ素子の状態をガス検出が可能な状態に近づけるための調整処理の要否を判定する。なお、S190では、起電力Vsに関する履歴情報として、S180で演算された異常情報を用いている。   The sensor control apparatus 1 determines whether or not adjustment processing is required to bring the state of the gas sensor element close to a state where gas detection is possible based on the history information regarding the electromotive force Vs by the microcomputer 101 executing S190. . In S190, the abnormality information calculated in S180 is used as the history information regarding the electromotive force Vs.

センサ制御装置1は、S190で調整処理が必要と判定された場合には、S210を実行することで、ガスセンサ素子25への通電再開前に調整処理を実行する。
このようなセンサ制御装置1は、一対の第1電極73、75間における電圧値(起電力Vs)が異常電圧判定値Vthよりも低いと判定された後の起電力Vsの履歴情報に基づいて、ガスセンサ素子25の調整処理の要否を判定する。そして、調整処理が必要と判定された場合には、センサ制御装置1は、ガスセンサ素子25への通電再開前に調整処理を実行する。センサ制御装置1は、調整処理を実行することで、ガスセンサ素子25の状態をガス検出可能な状態に近づけることができ、通電再開後のガス検出精度の低下を抑制できる。
If it is determined in S190 that the adjustment process is necessary, the sensor control device 1 executes the adjustment process before resuming energization of the gas sensor element 25 by executing S210.
Such a sensor control device 1 is based on the history information of the electromotive force Vs after it is determined that the voltage value (electromotive force Vs) between the pair of first electrodes 73 and 75 is lower than the abnormal voltage determination value Vth. Then, the necessity of the adjustment process of the gas sensor element 25 is determined. When it is determined that the adjustment process is necessary, the sensor control device 1 executes the adjustment process before resuming energization of the gas sensor element 25. By executing the adjustment process, the sensor control device 1 can bring the state of the gas sensor element 25 close to a state where gas can be detected, and can suppress a decrease in gas detection accuracy after energization is resumed.

よって、このセンサ制御装置1によれば、一対の第1電極73、75間における電圧値(起電力Vs)が異常と判定された後において、ガス検出が不可能な状態のガスセンサ素子25を用いて強制的にガス検出を実行することを抑制でき、通電再開後のガス検出精度の低下を抑制できる。   Therefore, according to this sensor control device 1, after it is determined that the voltage value (electromotive force Vs) between the pair of first electrodes 73 and 75 is abnormal, the gas sensor element 25 in a state where gas detection is impossible is used. Therefore, it is possible to suppress the forced gas detection, and it is possible to suppress a decrease in gas detection accuracy after the energization is resumed.

なお、センサ制御装置1は、一対の第1電極73、75間における電圧値(起電力Vs)が異常と判定された場合に、ガスセンサ素子25と接続される全ての端子をHiインピーダンスに設定する(S140)。これにより、ガスセンサ素子25に対するセンサ制御装置1からの電圧印加および電流通電が継続されるのを抑制することができ、ガスセンサ素子25を保護することができる。そして、センサ制御装置1は、電圧印加および電流通電を停止した時点から通電再開までに、調整処理(S210)を実行することで、通電再開後のガス検出精度の低下を抑制できる。   The sensor control device 1 sets all terminals connected to the gas sensor element 25 to Hi impedance when it is determined that the voltage value (electromotive force Vs) between the pair of first electrodes 73 and 75 is abnormal. (S140). Thereby, it can suppress that the voltage application and electric current supply from the sensor control apparatus 1 with respect to the gas sensor element 25 are continued, and the gas sensor element 25 can be protected. And the sensor control apparatus 1 can suppress the fall of the gas detection accuracy after energization resumption by performing adjustment processing (S210) from the time of stopping voltage application and electric current energization to energization resumption.

ガスセンサ素子25は、特定成分として酸素を検出するものであって、酸素基準部としての第1電極73(酸素基準電極)を備える構成である。このため、センサ制御装置1は、調整処理として、ガスセンサ素子25の第1電極73における酸素濃度を適切な値に戻す処理を実行することで、ガスセンサ素子25の状態をガス検出可能な状態に近づけることができ、通電再開後のガス検出精度の低下を抑制できる。   The gas sensor element 25 detects oxygen as a specific component, and includes a first electrode 73 (oxygen reference electrode) as an oxygen reference portion. For this reason, the sensor control apparatus 1 performs the process which returns the oxygen concentration in the 1st electrode 73 of the gas sensor element 25 to an appropriate value as an adjustment process, and brings the state of the gas sensor element 25 close to the state which can detect gas. Therefore, it is possible to suppress a decrease in gas detection accuracy after resuming energization.

次に、センサ制御装置1は、マイクロコンピュータ101がS180を実行することで、起電力Vsの履歴情報を用いて異常継続時間Teを演算する。そして、センサ制御装置1は、異常継続時間Teが時間基準値Tthよりも大きい場合に調整処理が必要と判定(S190で肯定判定)し、異常継続時間Teが時間基準値Tth以下である場合に調整処理が不要と判定(S190で否定判定)する。   Next, the sensor control apparatus 1 calculates the abnormal duration Te using the history information of the electromotive force Vs by the microcomputer 101 executing S180. Then, the sensor control device 1 determines that adjustment processing is necessary when the abnormal continuation time Te is greater than the time reference value Tth (positive determination in S190), and when the abnormal continuation time Te is equal to or less than the time reference value Tth. It is determined that the adjustment process is unnecessary (No determination in S190).

つまり、異常継続時間Teの長さに応じてガスセンサ素子25の状態が変化するため、異常継続時間Teと時間基準値Tthとの比較結果に基づいて調整処理の要否を判定することで、ガスセンサ素子25の状態に応じた適切な判定が可能となる。   That is, since the state of the gas sensor element 25 changes according to the length of the abnormal duration Te, the gas sensor is determined by determining whether adjustment processing is necessary based on the comparison result between the abnormal duration Te and the time reference value Tth. Appropriate determination according to the state of the element 25 is possible.

例えば、酸素を検出するガスセンサ素子25の場合には、異常継続時間Teの長さに応じて起電力セル91の第1電極73における酸素濃度(自己基準酸素濃度)が変化するため、異常継続時間Teと時間基準値Tthとの比較結果に基づいて調整処理の要否を判定することで、起電力セル91の状態に応じた適切な判定が可能となる。   For example, in the case of the gas sensor element 25 that detects oxygen, since the oxygen concentration (self-reference oxygen concentration) in the first electrode 73 of the electromotive force cell 91 changes according to the length of the abnormal duration Te, the abnormal duration time. By determining whether or not the adjustment process is necessary based on the comparison result between Te and the time reference value Tth, it is possible to make an appropriate determination according to the state of the electromotive force cell 91.

また、例えば、異常継続時間Teが長くなり起電力セル91における酸素濃度が適正値から逸脱した場合には、調整処理を行うことで、酸素濃度を適正値に近づけることができ、ガスセンサ素子25の状態をガス検出に適した状態に近づけることができる。なお、異常継続時間Teが短いときには、起電力セル91における酸素濃度が適正値から逸脱する可能性が低いため、調整処理を行うことなく、ガスセンサ素子25を用いたガス検出を再開してもよい。   Further, for example, when the abnormal continuation time Te becomes long and the oxygen concentration in the electromotive force cell 91 deviates from the appropriate value, the oxygen concentration can be brought close to the appropriate value by performing the adjustment process. The state can be brought close to a state suitable for gas detection. Note that when the abnormal duration Te is short, the oxygen concentration in the electromotive force cell 91 is unlikely to deviate from an appropriate value, and therefore gas detection using the gas sensor element 25 may be resumed without performing adjustment processing. .

次に、センサ制御装置1は、マイクロコンピュータ101がS180を実行するにあたり、起電力Vsの履歴情報を用いて異常積分値Seを演算する構成を採ることができる。そのような構成のセンサ制御装置1は、異常積分値Seが積分基準値Sthよりも大きい場合に調整処理が必要と判定(S190で肯定判定)し、異常積分値Seが積分基準値Sth以下である場合に調整処理が不要と判定(S190で否定判定)する構成を採ることができる。   Next, when the microcomputer 101 executes S180, the sensor control device 1 can adopt a configuration that calculates the abnormal integral value Se using the history information of the electromotive force Vs. The sensor control device 1 having such a configuration determines that adjustment processing is necessary when the abnormal integral value Se is larger than the integral reference value Sth (positive determination in S190), and the abnormal integral value Se is equal to or less than the integral reference value Sth. In some cases, it is possible to adopt a configuration in which it is determined that the adjustment process is unnecessary (No determination in S190).

つまり、異常積分値Seの大きさに応じてガスセンサ素子25の状態が変化するため、異常積分値Seと積分基準値Sthとの比較結果に基づいて調整処理の要否を判定することで、ガスセンサ素子25の状態に応じた適切な判定が可能となる。   That is, since the state of the gas sensor element 25 changes according to the magnitude of the abnormal integral value Se, the gas sensor is determined by determining whether adjustment processing is necessary based on the comparison result between the abnormal integral value Se and the integral reference value Sth. Appropriate determination according to the state of the element 25 is possible.

例えば、酸素を検出するガスセンサ素子25の場合には、異常積分値Seの大きさに応じて起電力セル91の第1電極73における酸素濃度(自己基準酸素濃度)が変化するため、異常積分値Seと積分基準値Sthとの比較結果に基づいて調整処理の要否を決定することで、起電力セル91の状態に応じた適切な判定が可能となる。   For example, in the case of the gas sensor element 25 that detects oxygen, the oxygen concentration (self-reference oxygen concentration) in the first electrode 73 of the electromotive force cell 91 changes according to the magnitude of the abnormal integral value Se. By determining whether or not adjustment processing is necessary based on the comparison result between Se and the integration reference value Sth, it is possible to make an appropriate determination according to the state of the electromotive force cell 91.

また、例えば、異常積分値Seが大きくなり起電力セル91における酸素濃度が適正値から逸脱した場合には、調整処理を行うことで、酸素濃度を適正値に近づけることができ、ガスセンサ素子25の状態をガス検出に適した状態に近づけることができる。なお、異常積分値Seが小さいときには、起電力セル91における酸素濃度が適正値から逸脱する可能性が低いため、調整処理を行うことなく、ガスセンサ素子25を用いたガス検出を再開してもよい。   For example, when the abnormal integral value Se increases and the oxygen concentration in the electromotive force cell 91 deviates from the appropriate value, the oxygen concentration can be brought close to the appropriate value by performing the adjustment process. The state can be brought close to a state suitable for gas detection. Note that when the abnormal integral value Se is small, the oxygen concentration in the electromotive force cell 91 is unlikely to deviate from the appropriate value, and therefore gas detection using the gas sensor element 25 may be resumed without performing adjustment processing. .

次に、センサ制御装置1は、マイクロコンピュータ101がS200を実行することで、一対の第1電極73、75間における電圧値(起電力Vs)の履歴情報(詳細には、S180の演算で得られた異常情報)に基づいて調整処理の内容を決定する。具体的には、異常情報としての異常継続時間Teが長くなるほど調整処理の実行時間を長く設定し、異常継続時間Teが短くなるほど調整処理の実行時間を短く設定する。   Next, the sensor control device 1 executes history information of the voltage value (electromotive force Vs) between the pair of first electrodes 73 and 75 (specifically, the calculation is performed in S180) by the microcomputer 101 executing S200. The content of the adjustment process is determined based on the abnormal information). Specifically, the adjustment processing execution time is set longer as the abnormality duration time Te as the abnormality information becomes longer, and the adjustment processing execution time is set shorter as the abnormality duration time Te becomes shorter.

このように、調整処理として常に同一内容の処理を実行するのではなく、ガスセンサ素子25の状態に応じて調整処理の実行時間を変更することで、ガスセンサ素子25の状態に応じた適切な調整処理を実行することが可能となる。   As described above, the adjustment process is not always performed with the same contents, but the adjustment process is performed according to the state of the gas sensor element 25, so that the appropriate adjustment process according to the state of the gas sensor element 25 is performed. Can be executed.

なお、S180において異常情報として異常積分値Seを演算する場合には、異常積分値Seが大きくなるほど調整処理の実行時間を長く設定し、異常積分値Seが小さくなるほど調整処理の実行時間を短く設定してもよい。   When calculating the abnormal integral value Se as abnormal information in S180, the adjustment processing execution time is set longer as the abnormal integration value Se increases, and the adjustment processing execution time is set shorter as the abnormal integration value Se decreases. May be.

[1−9.文言の対応関係]
ここで、本実施形態における文言の対応関係について説明する。
センサ制御装置1がセンサ制御装置の一例に相当し、全領域空燃比センサ9がガスセンサの一例に相当し、酸素濃度検出セル91(起電力セル91、Vsセル91)が起電力セルの一例に相当し、一対の第1電極73、75が一対の第1電極の一例に相当し、酸素ポンプセル93(Ipセル93)がポンプセルの一例に相当し、一対の第2電極77、79が一対の第2電極の一例に相当する。
[1-9. Correspondence of wording]
Here, the correspondence of words in the present embodiment will be described.
The sensor control device 1 corresponds to an example of a sensor control device, the full-range air-fuel ratio sensor 9 corresponds to an example of a gas sensor, and the oxygen concentration detection cell 91 (electromotive force cell 91, Vs cell 91) corresponds to an example of an electromotive force cell. The pair of first electrodes 73 and 75 corresponds to an example of a pair of first electrodes, the oxygen pump cell 93 (Ip cell 93) corresponds to an example of a pump cell, and the pair of second electrodes 77 and 79 includes a pair of This corresponds to an example of the second electrode.

S120を実行するマイクロコンピュータ101が異常判定部の一例に相当し、一対の第1電極73、75間における電圧値(起電力Vs)が第1電極電圧値の一例に相当し、「異常電圧判定値Vthよりも小さい電圧値」が異常電圧値の一例に相当する。   The microcomputer 101 that executes S120 corresponds to an example of an abnormality determination unit, and the voltage value (electromotive force Vs) between the pair of first electrodes 73 and 75 corresponds to an example of a first electrode voltage value. The “voltage value smaller than the value Vth” corresponds to an example of an abnormal voltage value.

電圧記憶処理を実行するマイクロコンピュータ101が履歴情報記憶部の一例に相当し、起電力Vsの履歴情報が第1電極電圧値に関する履歴情報の一例に相当する。
S190を実行するマイクロコンピュータ101が調整処理要否判定部の一例に相当し、異常継続時間Teが異常継続時間の一例に相当し、時間基準値Tthが時間基準値の一例に相当し、異常積分値Seが第1電極電圧値の積分値の一例に相当し、積分基準値Sthが積分基準値の一例に相当する。
The microcomputer 101 that executes the voltage storage process corresponds to an example of a history information storage unit, and the history information of the electromotive force Vs corresponds to an example of history information related to the first electrode voltage value.
The microcomputer 101 that executes S190 corresponds to an example of an adjustment processing necessity determination unit, the abnormal duration Te corresponds to an example of an abnormal duration, the time reference value Tth corresponds to an example of a time reference value, and abnormal integration The value Se corresponds to an example of an integral value of the first electrode voltage value, and the integration reference value Sth corresponds to an example of an integration reference value.

S200およびS210を実行するマイクロコンピュータ101が調整処理実行部の一例に相当する。
[2.他の実施形態]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
The microcomputer 101 that executes S200 and S210 corresponds to an example of an adjustment processing execution unit.
[2. Other Embodiments]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is possible to implement in various aspects.

例えば、上記の実施形態では、起電力Vsの履歴情報に基づいて調整処理の実行時間を決定する処理(S200)を実行する構成について説明したが、この処理は必ずしも必要な処理ではない。つまり、調整処理の実行時間を予め定められた固定値とすることで、S200の処理を省略してもよい。これにより、ガス濃度検出処理を実行する際のセンサ制御装置1の処理負荷の低減を図ることができる。   For example, in the above embodiment, the configuration for executing the process (S200) for determining the execution time of the adjustment process based on the history information of the electromotive force Vs has been described, but this process is not necessarily a necessary process. That is, the process of S200 may be omitted by setting the execution time of the adjustment process to a predetermined fixed value. Thereby, reduction of the processing load of the sensor control apparatus 1 at the time of performing a gas concentration detection process can be aimed at.

また、異常電圧判定値Vth、時間基準値Tthなどにおけるそれぞれの数値は、上記の数値に限られることはなく、センサ制御装置およびガスセンサ素子の仕様や用途などの各種条件に応じて、適切な値をそれぞれ設定してもよい。   In addition, the numerical values in the abnormal voltage determination value Vth, the time reference value Tth, etc. are not limited to the above numerical values, and are appropriate values according to various conditions such as the specifications and applications of the sensor control device and the gas sensor element. May be set respectively.

次に、上記実施形態では、被検出ガス中の特定成分を検出するガスセンサとして、被検出ガス中の酸素濃度を検出する全領域空燃比センサについて説明したが、本発明のセンサ制御装置の制御対象となるガスセンサは、全領域空燃比センサに限定されることはない。本発明のセンサ制御装置の制御対象となるガスセンサは、起電力セルおよびポンプセルを有するガスセンサであればよく、例えば、NOxセンサなどが挙げられる。   Next, in the above embodiment, as the gas sensor for detecting a specific component in the gas to be detected, the all-region air-fuel ratio sensor for detecting the oxygen concentration in the gas to be detected has been described, but the control target of the sensor control device of the present invention The gas sensor is not limited to the full-range air-fuel ratio sensor. The gas sensor to be controlled by the sensor control device of the present invention may be a gas sensor having an electromotive force cell and a pump cell, and examples thereof include a NOx sensor.

1…センサ制御装置、3…内燃機関、5…エンジン本体、7…排気管、9…全領域空燃比センサ、17…エンジン制御装置(ECU)、25…ガスセンサ素子、61…第1固体電解質体、63…第2固体電解質体、65…第1絶縁基体、67…第2絶縁基体、69…第3絶縁基体、71…第4絶縁基体、73…第1電極、75…第1電極、77…第2電極、79…第2電極、91…酸素濃度検出セル(起電力セル)、93…酸素ポンプセル、101…マイクロコンピュータ、101a…CPU、101b…ROM、101c…RAM、103…電気回路部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sensor control apparatus, 3 ... Internal combustion engine, 5 ... Engine main body, 7 ... Exhaust pipe, 9 ... Entire area air-fuel ratio sensor, 17 ... Engine control apparatus (ECU), 25 ... Gas sensor element, 61 ... 1st solid electrolyte body , 63 ... the second solid electrolyte body, 65 ... the first insulating base, 67 ... the second insulating base, 69 ... the third insulating base, 71 ... the fourth insulating base, 73 ... the first electrode, 75 ... the first electrode, 77 ... Second electrode, 79 ... Second electrode, 91 ... Oxygen concentration detection cell (electromotive force cell), 93 ... Oxygen pump cell, 101 ... Microcomputer, 101a ... CPU, 101b ... ROM, 101c ... RAM, 103 ... Electric circuit section .

Claims (4)

被検出ガス中の特定成分を検出するガスセンサを制御するセンサ制御装置であって、
前記ガスセンサは、起電力セルおよびポンプセルを有しており、前記起電力セルは、第1固体電解質体および前記第1固体電解質体に形成された一対の第1電極を有し、前記特定成分の濃度差に応じて前記一対の第1電極間に起電力を発生するように構成され、前記ポンプセルは、第2固体電解質体および前記第2固体電解質体に形成された一対の第2電極を有し、当該センサ制御装置からの印加電圧に応じて前記一対の第2電極間にて酸素をポンピングするように構成されており、
前記起電力セルの前記一対の第1電極間における電圧値である第1電極電圧値が予め定められた異常電圧値であるか否かを判定する異常判定部と、
前記第1電極電圧値に関する履歴情報を記憶する履歴情報記憶部と、
前記異常判定部で前記第1電極電圧値が前記異常電圧値であると判定された後の前記履歴情報に基づいて、前記ガスセンサの状態を前記特定成分が検出可能な状態に近づけるための調整処理の要否を判定する調整処理要否判定部と、
前記調整処理要否判定部にて前記調整処理が必要と判定された場合に、前記ガスセンサへの通電再開前に前記調整処理を実行する調整処理実行部と、
を備えるセンサ制御装置。
A sensor control device for controlling a gas sensor for detecting a specific component in a gas to be detected,
The gas sensor includes an electromotive force cell and a pump cell. The electromotive force cell includes a first solid electrolyte body and a pair of first electrodes formed on the first solid electrolyte body. The pump cell is configured to generate an electromotive force between the pair of first electrodes according to a concentration difference, and the pump cell includes a second solid electrolyte body and a pair of second electrodes formed on the second solid electrolyte body. And configured to pump oxygen between the pair of second electrodes in accordance with an applied voltage from the sensor control device,
An abnormality determining unit that determines whether or not a first electrode voltage value that is a voltage value between the pair of first electrodes of the electromotive force cell is a predetermined abnormal voltage value;
A history information storage unit for storing history information related to the first electrode voltage value;
Adjustment processing for bringing the state of the gas sensor close to a state where the specific component can be detected based on the history information after the abnormality determination unit determines that the first electrode voltage value is the abnormal voltage value. An adjustment processing necessity determination unit for determining whether or not
An adjustment process execution unit that executes the adjustment process before resuming energization of the gas sensor when the adjustment process is determined to be necessary by the adjustment process necessity determination unit;
A sensor control device comprising:
前記調整処理要否判定部は、前記履歴情報を用いて前記第1電極電圧値が予め定められた電圧基準値を下回る時間である異常継続時間を演算し、前記異常継続時間が予め定められた時間基準値よりも小さい場合には、前記調整処理が不要と判断し、前記異常継続時間が前記時間基準値以上である場合には、前記調整処理が必要と判断する、
請求項1に記載のセンサ制御装置。
The adjustment processing necessity determination unit calculates an abnormal duration that is a time during which the first electrode voltage value falls below a predetermined voltage reference value using the history information, and the abnormal duration is predetermined. If it is smaller than the time reference value, it is determined that the adjustment process is unnecessary, and if the abnormal duration is equal to or greater than the time reference value, it is determined that the adjustment process is necessary.
The sensor control device according to claim 1.
前記調整処理要否判定部は、前記履歴情報を用いて前記第1電極電圧値が予め定められた電圧基準値を下回るときの前記第1電極電圧値の積分値を演算し、前記積分値が予め定められた積分基準値よりも小さい場合には、前記調整処理が不要と判断し、前記積分値が前記積分基準値以上である場合には、前記調整処理が必要と判断する、
請求項1に記載のセンサ制御装置。
The adjustment process necessity determination unit calculates an integral value of the first electrode voltage value when the first electrode voltage value falls below a predetermined voltage reference value using the history information, and the integral value is When the integral reference value is smaller than a predetermined integral reference value, it is determined that the adjustment process is unnecessary, and when the integral value is equal to or greater than the integral reference value, it is determined that the adjustment process is necessary.
The sensor control device according to claim 1.
前記調整処理実行部は、前記履歴情報に基づいて前記調整処理の内容を変更する、
請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載のセンサ制御装置。
The adjustment process execution unit changes the content of the adjustment process based on the history information.
The sensor control apparatus as described in any one of Claims 1-3.
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