JP2019094829A - Deterioration determination device of oxygen concentration detector - Google Patents

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Abstract

To provide a deterioration determination device of an oxygen concentration detector, capable of accurately determining deterioration of a heater element of an oxygen concentration detector with a heater in advance until the oxygen concentrate detector is activated after an internal combustion period starts, in simple configuration.SOLUTION: A deterioration determination device 1 of an oxygen concentration detector is configured such that a determination unit 86b determines deterioration of a heater element 2b on the basis of the magnitude relation between a resistance value of the heater element 2b and a predetermined threshold, in a case of passing a predetermined time enough to converge, to an atmospheric temperature of an oxygen concentration detector 2, a temperature of a sensor unit 2a heated and increased by one or both of the heater element 2b and exhaust gas.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、酸素濃度検出器の劣化判定装置に関し、特に、内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出器のヒータ素子の劣化を判定する酸素濃度検出器の劣化判定装置に関する。   The present invention relates to a deterioration determination device for an oxygen concentration detector, and more particularly to an oxygen concentration detector deterioration determination device for determining deterioration of a heater element of an oxygen concentration detector that detects oxygen concentration in exhaust gas of an internal combustion engine.

近年、自動車等の車両においては、その内燃機関の排気管に排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出器（以降の実施形態中でＯ２センサと記すことがある）が装着され、酸素濃度検出器が検出する排気ガス中の酸素濃度に基づいて内燃機関の空燃比を理論空燃比にフィードバック制御する電子制御装置が搭載されている。 In recent years, in vehicles such as automobiles, an oxygen concentration detector (sometimes referred to as an O 2 sensor in the following embodiments) for detecting the oxygen concentration in exhaust gas is attached to the exhaust pipe of the internal combustion engine. An electronic control unit is mounted to feedback-control the air-fuel ratio of the internal combustion engine to the stoichiometric air-fuel ratio based on the oxygen concentration in the exhaust gas detected by the concentration detector.

具体的には、かかる酸素濃度検出器は、内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出するセンサ部に加え、センサ部の温度が活性化温度に到達するようにセンサ部を加熱する抵抗素子からなるヒータ素子を備えており、センサ部は、排気ガスに接触するように排気管内に配置され、ヒータ素子は、かかるセンサ部の近傍に位置するように排気管内に配置されるものである。   Specifically, in addition to the sensor unit that detects the oxygen concentration in the exhaust gas of the internal combustion engine, such an oxygen concentration detector is a resistance element that heats the sensor unit so that the temperature of the sensor unit reaches the activation temperature. The sensor unit is disposed in the exhaust pipe so as to be in contact with the exhaust gas, and the heater element is disposed in the exhaust pipe so as to be located in the vicinity of the sensor unit.

また、かかる電子制御装置は、内燃機関の空燃比のフィードバック制御を実行する制御機能に加え、近年の法規制にも対応するように酸素濃度検出器のヒータ素子の劣化を判定する劣化判定機能をも有する場合がある。   In addition to the control function of performing feedback control of the air-fuel ratio of the internal combustion engine, the electronic control device also has a deterioration determination function of determining deterioration of the heater element of the oxygen concentration detector so as to correspond to recent regulations. May also have

かかる状況下で、特許文献１は、空燃比センサの診断装置に関し、内燃機関の運転開始後、ヒータ素子の電流値が所定値未満のときに、ヒータ素子が熱劣化していると判定し、空燃比センサが正常時に活性化する所定時間の経過後に、目標空燃比を所定量変化させ、この変化を空燃比センサが検出するまでの遅れ時間が所定時間以上のときに、ヒータ素子の熱劣化を原因として空燃比センサの活性化が遅れる故障を有していると診断する構成を開示する。   Under such circumstances, Patent Document 1 relates to a diagnostic device for an air-fuel ratio sensor, and determines that the heater element is thermally deteriorated when the current value of the heater element is less than a predetermined value after the start of operation of the internal combustion engine. The target air-fuel ratio is changed by a predetermined amount after a predetermined time when the air-fuel ratio sensor is normally activated, and when the delay time until the air-fuel ratio sensor detects this change is equal to or longer than the predetermined time, thermal degradation of the heater element Discloses a configuration for diagnosing that the activation of the air-fuel ratio sensor is delayed due to

特開２００１−２４１３５２号公報JP 2001-241352 A

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１の構成においては、ヒータ素子の電流値に着目してヒータ素子の熱劣化を判定するものであるが、ヒータ付き酸素濃度検出器のヒータ素子の劣化を判定する際には、ヒータ素子は金属製の抵抗線から構成されており、発熱による酸化等を主とするその劣化時には抵抗値が変化（増大）するものであるから、ヒータ素子の抵抗値の実測値と、ヒータ素子が劣化しておらずその抵抗値が本来呈するものである値に対応する所定の閾値と、の大小関係を直接的に判定して、その判定結果によりヒータ素子の劣化を判定することがより適切であると考えられる。   However, according to the study of the present inventor, in the configuration of Patent Document 1, although the thermal deterioration of the heater element is determined by paying attention to the current value of the heater element, the heater element of the oxygen concentration detector with a heater When determining the deterioration of the heater element, the heater element is composed of a metal resistance wire, and the resistance value changes (increases) at the time of its deterioration mainly due to oxidation due to heat generation. The magnitude relationship between the measured value of the resistance value and a predetermined threshold value corresponding to the value that the resistance value originally represents without deterioration of the heater element is directly determined, and the heater element is determined according to the determination result It is considered more appropriate to determine the deterioration of

また、本発明者の検討によれば、ヒータ素子の抵抗値が本来呈する値は、ヒータ素子が発熱していない状態であったり内燃機関が停止している場合であっても、ヒータ素子が置かれている排気管内の雰囲気温度の影響を受けるものであるため、その影響度合が既知となるような条件下で、ヒータ素子の抵抗値が本来呈する値を規定することが適切であると考えられる。   Further, according to the study of the present inventor, the value which the resistance value of the heater element originally exhibits is that the heater element is placed even when the heater element is not generating heat or when the internal combustion engine is stopped. Because it is affected by the ambient temperature in the exhaust pipe, it is considered appropriate to define the value that the resistance of the heater element originally exhibits under the condition that the degree of the influence is known. .

ここで、本発明者の検討によれば、内燃機関の運転を停止し、かつヒータ素子の通電を停止した後は、ヒータ素子の温度は、それが置かれている雰囲気温度に向かって減少していき、その内燃機関及びヒータ素子の状態を維持して所定時間が経過すると、ヒータ素子の温度は、それが置かれている雰囲気温度に収束して実質一致するものであるため、かかる雰囲気温度が分かれば、ヒータ素子の温度も分かることになる。つまり、ヒータ素子が置かれている雰囲気温度をヒータ素子の温度とみなすことができれば、かかるヒータ素子の温度からそれに対応してヒータ素子の抵抗値が本来呈するものである値を規定することが可能となることが分かる。このようにヒータ素子の抵抗値が本来的に呈するものである値が分かれば、その値に対応する所定の閾値を算出することが可能となり、この結果、ヒータ素子の抵抗値の実測値と、かかる所定の閾値と、の大小関係を直接的に判定することが可能となる。そして、その判定結果によりヒータ素子の劣化を判定することが可能となることが分かる。また、この際、ヒータ素子の抵抗値を求めるためにヒータ素子に流す電流は、酸素濃度検出器の素子割れが生じない程度の短時間だけ流せば足りるものである。   Here, according to the study of the inventor, after stopping the operation of the internal combustion engine and stopping the energization of the heater element, the temperature of the heater element decreases toward the ambient temperature where it is placed. When the predetermined time passes while maintaining the state of the internal combustion engine and the heater element, the temperature of the heater element converges to substantially match the atmosphere temperature in which it is placed, so that the atmosphere temperature The temperature of the heater element will also be known. In other words, if the ambient temperature in which the heater element is placed can be regarded as the temperature of the heater element, it is possible to define the value that the resistance value of the heater element inherently exhibits from the temperature of the heater element. It turns out that it becomes. As described above, if it is known that the resistance value of the heater element is inherently exhibited, it is possible to calculate a predetermined threshold value corresponding to the value, and as a result, the measured value of the resistance value of the heater element It is possible to directly determine the magnitude relationship between the predetermined threshold and the predetermined threshold. And it turns out that it becomes possible to judge degradation of a heater element by the judgment result. At this time, it is sufficient for the current to be supplied to the heater element to obtain the resistance value of the heater element for a short time as long as the element of the oxygen concentration detector is not broken.

本発明は、以上の検討経てなされたものであり、簡便な構成で、ヒータ付き酸素濃度検出器のヒータ素子の劣化を、内燃機関が始動して酸素濃度検出器が活性化するまでに予め精度よく判定することが可能な酸素濃度検出器の劣化判定装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made through the above study, and has a simple configuration, and the deterioration of the heater element of the heater-equipped oxygen concentration detector is accurate in advance before the internal combustion engine is started and the oxygen concentration detector is activated. An object of the present invention is to provide a deterioration determination device for an oxygen concentration detector that can be determined well.

以上の目的を達成するべく、本発明は、車両に搭載された内燃機関の排気ガス中の酸素濃度に応じた電圧を示す電気信号を活性化後に出力するセンサ素子及び前記センサ素子を活性化温度以上の温度になるように加熱するヒータ素子を有する酸素濃度検出器における前記ヒータ素子に通電を行う通電制御部と、前記ヒータ素子の劣化判定を行う判定部と、を備えた酸素濃度検出器の劣化判定装置であって、前記判定部は、前記ヒータ素子及び前記排気ガスの一方又は双方により加熱されて昇温した前記センサ素子の前記温度が前記酸素濃度検出器の雰囲気温度に収束するに足る所定時間が経過した場合に、前記ヒータ素子の抵抗値と所定の閾値との大小関係に基づいて、前記ヒータ素子の前記劣化判定を行うことを第１の局面とする。   In order to achieve the above object, according to the present invention, a sensor element for outputting after activation an electrical signal indicating a voltage corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas of an internal combustion engine mounted on a vehicle and a temperature for activating the sensor element An oxygen concentration detector comprising: an energization control unit which energizes the heater element in an oxygen concentration detector having a heater element which heats so as to reach the above temperature; and a determination unit which determines deterioration of the heater element. The deterioration determination device, wherein the determination unit is sufficient for the temperature of the sensor element heated and heated by one or both of the heater element and the exhaust gas to converge to the atmosphere temperature of the oxygen concentration detector. It is a first aspect that the deterioration determination of the heater element is performed based on the magnitude relationship between the resistance value of the heater element and a predetermined threshold when a predetermined time has elapsed.

また、本発明は、第１の局面に加えて、前記閾値は、前記雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出器により検出された前記雰囲気温度に基づいて算出されることを第２の局面とする。   In the second aspect of the present invention, in addition to the first aspect, the threshold value is calculated based on the ambient temperature detected by an ambient temperature detector that detects the ambient temperature.

また、本発明は、第１又は第２の局面に加えて、前記通電制御部は、前記劣化判定の結果が前記ヒータ素子の劣化を示す場合に、前記ヒータ素子の前記抵抗値の劣化量を補償するデューティ比で、前記ヒータ素子に対してパルス幅変調した電圧を印加して発熱させることを第３の局面とする。   Further, in the present invention, in addition to the first or second aspect, when the result of the deterioration determination indicates the deterioration of the heater element, the energization control unit determines the amount of deterioration of the resistance value of the heater element. It is a third aspect that a pulse width modulated voltage is applied to the heater element to generate heat with a compensating duty ratio.

以上の本発明の第１の局面にかかる酸素濃度検出器の劣化判定装置によれば、判定部が、ヒータ素子及び排気ガスの一方又は双方により加熱されて昇温したセンサ素子の温度が酸素濃度検出器の雰囲気温度に収束するに足る所定時間が経過した場合に、ヒータ素子の抵抗値と所定の閾値との大小関係に基づいて、ヒータ素子の劣化判定を行うものであるため、簡便な構成で、ヒータ付き酸素濃度検出器のヒータ素子の劣化を、内燃機関が始動して酸素濃度検出器が活性化するまでに予め精度よく判定することができる。   According to the deterioration determining apparatus for an oxygen concentration detector in accordance with the first aspect of the present invention as described above, the temperature of the sensor element heated by one or both of the heater element and the exhaust gas is increased. Since the heater element deterioration determination is performed based on the magnitude relationship between the resistance value of the heater element and the predetermined threshold when a predetermined time sufficient to converge on the atmosphere temperature of the detector has elapsed, a simple configuration is provided. Thus, the deterioration of the heater element of the heater-equipped oxygen concentration detector can be accurately determined in advance before the internal combustion engine is started and the oxygen concentration detector is activated.

また、本発明の第２の局面にかかる酸素濃度検出器の劣化判定装置によれば、閾値が、雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出器により検出された雰囲気温度に基づいて算出されるものであるため、適切かつ厳密な閾値によってヒータ素子の劣化を正確に判定することができる。   Further, according to the deterioration determination device of the oxygen concentration detector according to the second aspect of the present invention, the threshold value is calculated based on the atmosphere temperature detected by the atmosphere temperature detector that detects the atmosphere temperature. Therefore, the deterioration of the heater element can be accurately determined by an appropriate and strict threshold.

また、本発明の第３の局面にかかる酸素濃度検出器の劣化判定装置によれば、通電制御部が、劣化判定の結果がヒータ素子の劣化を示す場合に、ヒータ素子の抵抗値の劣化量を補償するデューティ比で、ヒータ素子に対してパルス幅変調した電圧を印加して発熱させるものであるため、ヒータ素子が劣化したとしてもヒータ素子を適切に発熱させることができ、酸素濃度検出器を正常に活性化することができる温度に昇温することができる。   Further, according to the deterioration determination device of the oxygen concentration detector according to the third aspect of the present invention, when the result of the deterioration determination indicates the deterioration of the heater element, the energization control unit degrades the resistance value of the heater element. Since the pulse width modulated voltage is applied to the heater element to generate heat with a duty ratio that compensates for this, the heater element can be appropriately heated even if the heater element is degraded, and the oxygen concentration detector Can be raised to a temperature at which it can be normally activated.

図１は、本発明の実施形態における酸素濃度検出器の劣化判定装置の概略構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a deterioration determination device for an oxygen concentration detector according to an embodiment of the present invention. 図２は、本実施形態における酸素濃度検出器の劣化判定装置が実行する劣化判定処理のタイムチャートの一例を示すと共に、ヒータ素子の抵抗値計測可能区間を示す図である。FIG. 2 is a view showing an example of a time chart of the deterioration determination processing performed by the deterioration determination device for an oxygen concentration detector in the present embodiment, and also showing a section where the resistance value of the heater element can be measured. 図３（ａ）は、本実施形態における酸素濃度検出器の劣化判定装置が実行する劣化判定処理のフローチャートの一例を示す図であり、図３（ｂ）は、本実施形態における酸素濃度検出器の劣化判定装置が実行する劣化判定処理で用いるヒータ素子の抵抗値の閾値の一例を示す図である。Fig.3 (a) is a figure which shows an example of the flowchart of the degradation determination processing which the degradation determination apparatus of the oxygen concentration detector in this embodiment performs, FIG.3 (b) is an oxygen concentration detector in this embodiment. It is a figure which shows an example of the threshold value of the resistance value of the heater element used by the degradation determination processing which the degradation determination apparatus of these performs. 図４は、本実施形態における酸素濃度検出器の劣化判定装置が実行する劣化判定処理後のヒータ素子への通電制御処理のフローチャートの一例を示す図である。FIG. 4 is a view showing an example of a flowchart of a control process of energizing the heater elements after the deterioration determination process performed by the deterioration determination apparatus of the oxygen concentration detector in the present embodiment.

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態における酸素濃度検出器の劣化判定装置につき、詳細に説明する。   Hereinafter, with reference to the drawings as appropriate, a deterioration determination device for an oxygen concentration detector in an embodiment of the present invention will be described in detail.

〔構成〕
まず、図１を参照して、本実施形態における酸素濃度検出器の劣化判定装置の構成について、詳細に説明する。 〔Constitution〕
First, the configuration of the deterioration determination device for an oxygen concentration detector in the present embodiment will be described in detail with reference to FIG.

図１は、本実施形態における酸素濃度検出器の劣化判定装置の概略構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a deterioration determination device for an oxygen concentration detector in the present embodiment.

図１に示すように、本実施形態における酸素濃度検出器の劣化判定装置１は、図示を省略する車両、典型的には自動二輪車等の鞍乗り型車両に搭載され、図示を省略する内燃機関としてのエンジンから排出される排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出器２のヒータ素子２ｂの劣化を判定するものである。   As shown in FIG. 1, the deterioration determination device 1 of the oxygen concentration detector in the present embodiment is mounted on a vehicle (not shown), typically a saddle-ride type vehicle such as a motorcycle, and an internal combustion engine (not shown) The deterioration of the heater element 2b of the oxygen concentration detector 2 for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas discharged from the engine is determined.

ここで、酸素濃度検出器２は、エンジンの燃焼室と連通してエンジンの排気ガスを外部に排気する排気管３に装着され、センサ部２ａと、ヒータ素子２ｂと、を備えている。センサ部２ａは、固体電解質であるジルコニア素子を一対の電極で挟んだＯ２センサにより構成されている。センサ部２ａは、排気ガス中の酸素濃度の高低を活性化後に検出し、このように検出した酸素濃度の高低に応じた電圧を示す電気信号を出力する。ヒータ素子２ｂは、抵抗素子によって構成され、センサ部２ａの近傍に位置するように排気管３内に配置されている。また、ヒータ素子２ｂは、車両に搭載されているバッテリ等の電源Ｖｃｃからの電力が印加されるのに応じてセンサ部２ａの温度が活性化温度に到達するようにセンサ部２ａを加熱する。 Here, the oxygen concentration detector 2 is mounted on an exhaust pipe 3 communicating with the combustion chamber of the engine and exhausting the exhaust gas of the engine to the outside, and includes a sensor unit 2a and a heater element 2b. The sensor unit 2a is constituted by an O 2 sensor in which a zirconia element which is a solid electrolyte is sandwiched between a pair of electrodes. The sensor unit 2a detects the level of the oxygen concentration in the exhaust gas after activation, and outputs an electrical signal indicating a voltage corresponding to the level of the oxygen concentration thus detected. The heater element 2 b is formed of a resistance element and is disposed in the exhaust pipe 3 so as to be located in the vicinity of the sensor unit 2 a. The heater element 2b heats the sensor unit 2a so that the temperature of the sensor unit 2a reaches the activation temperature in response to the application of power from the power supply Vcc such as a battery mounted on the vehicle.

なお、センサ部２ａとしては、このような高低の２値的な電圧を呈する電気信号を出力するＯ２センサに代えて、排気ガス中の酸素濃度に応じた連続的な出力電圧を呈する電気信号を出力するＡＦ（Ａｉｒ−Ｆｕｅｌ：空燃比）センサや、排気ガス中の酸素濃度に応じた連続的な線形の出力電圧を呈する電気信号を出力するＬＡＦ（Ｌｉｎｅａｒ Ａｉｒ−Ｆｕｅｌ）センサを用いて、排気ガス中の酸素濃度の検出精度を向上してもよい。 Note that, as the sensor unit 2a, instead of an O 2 sensor that outputs an electric signal exhibiting such a high and low binary voltage, an electric signal exhibiting a continuous output voltage corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas Using an AF (Air-Fuel) sensor that outputs a signal or an LAF (Linear Air-Fuel) sensor that outputs an electrical signal that exhibits a continuous linear output voltage according to the oxygen concentration in the exhaust gas. The detection accuracy of the oxygen concentration in the exhaust gas may be improved.

本実施形態における酸素濃度検出器の劣化判定装置１は、クランク角センサ４、スロットル開度センサ５、吸気圧センサ６、雰囲気温度検出器７、及びＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）８を備えている。   The deterioration determination device 1 of the oxygen concentration detector in the present embodiment includes a crank angle sensor 4, a throttle opening degree sensor 5, an intake pressure sensor 6, an ambient temperature detector 7, and an ECU (Electric Control Unit) 8.

クランク角センサ４は、エンジンのクランクシャフトの回転角度をクランク角として検出し、このように検出したクランク角を示す電気信号を、図示を省略する入力回路を介してＥＣＵ８に出力する。   The crank angle sensor 4 detects the rotation angle of the crankshaft of the engine as a crank angle, and outputs an electrical signal indicating the crank angle thus detected to the ECU 8 through an input circuit (not shown).

スロットル開度センサ５は、図示を省略する吸気管からエンジンに流入する外気の量を調整する図示を省略するスロットルバルブの開度をスロットル開度として検出し、このように検出したスロットル開度を示す電気信号を、図示を省略する入力回路を介してＥＣＵ８に出力する。   The throttle opening degree sensor 5 detects the opening degree of a throttle valve (not shown) that adjusts the amount of outside air flowing into the engine from an intake pipe (not shown) as a throttle opening degree, and thus detects the throttle opening degree The electric signal shown is output to the ECU 8 through an input circuit (not shown).

吸気圧センサ６は、吸気管からエンジンに流入する外気の圧力を吸気圧として検出し、このように検出した吸気圧を示す電気信号を、図示を省略する入力回路を介してＥＣＵ８に出力する。   The intake pressure sensor 6 detects the pressure of the outside air flowing from the intake pipe into the engine as an intake pressure, and outputs an electrical signal indicating the detected intake pressure to the ECU 8 via an input circuit (not shown).

雰囲気温度検出器７は、大気温センサ、水温センサ、油温センサ等の温度センサや、インジェクタやジェネレータのコイル等の温度に対する抵抗値の相関性を有する素子によって構成されている。雰囲気温度検出器７は、酸素濃度検出器２の雰囲気温度を検出し、このように検出した雰囲気温度を示す電気信号をＥＣＵ８に出力する。   The ambient temperature detector 7 is configured of a temperature sensor such as an atmospheric temperature sensor, a water temperature sensor, an oil temperature sensor, or an element having a correlation of resistance value with temperature, such as a coil of an injector or a generator. The ambient temperature detector 7 detects the ambient temperature of the oxygen concentration detector 2 and outputs an electrical signal indicating the detected ambient temperature to the ECU 8.

ＥＣＵ８は、マイクロコンピュータ等を含む演算処理装置であり、電源Ｖｃｃから電力が供給されて動作する。ＥＣＵ８は、分圧回路８１、ローサイドドライバ８２、電流読出回路８３、入力回路８４、タイマ８５、及びＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）８６を備えている。   The ECU 8 is an arithmetic processing unit including a microcomputer and the like, and operates by being supplied with power from the power supply Vcc. The ECU 8 includes a voltage dividing circuit 81, a low side driver 82, a current reading circuit 83, an input circuit 84, a timer 85, and a CPU (Central Processing Unit) 86.

分圧回路８１は、酸素濃度検出器２のヒータ素子２ｂに印加される電源Ｖｃｃの電圧を分圧し、分圧された電圧をＣＰＵ８６に供給する。   The voltage dividing circuit 81 divides the voltage of the power supply Vcc applied to the heater element 2 b of the oxygen concentration detector 2 and supplies the divided voltage to the CPU 86.

ローサイドドライバ８２は、酸素濃度検出器２のヒータ素子２ｂの下流側（負極側）に接続され、ＣＰＵ８６からの制御信号に従ってヒータ素子２ｂの下流側の通電を断続するようにスイッチング動作するトランジスタ素子である。   The low side driver 82 is a transistor element connected to the downstream side (negative electrode side) of the heater element 2b of the oxygen concentration detector 2 and performing switching operation so as to interrupt the energization on the downstream side of the heater element 2b according to a control signal from the CPU 86 is there.

電流読出回路８３は、ローサイドドライバ８２を介して酸素濃度検出器２のヒータ素子２ｂの下流側に接続されている。かかる電流読出回路８３は、ヒータ素子２ｂを流れる電流を検出し、このように検出した電流を示す電気信号をＣＰＵ８６に出力する。   The current readout circuit 83 is connected to the downstream side of the heater element 2 b of the oxygen concentration detector 2 via the low side driver 82. The current reading circuit 83 detects the current flowing through the heater element 2b, and outputs an electric signal indicating the detected current to the CPU 86.

入力回路８４は、酸素濃度検出器２のセンサ部２ａから出力された酸素濃度の高低に応じた電圧を示す電気信号をＣＰＵ８６に出力する。   The input circuit 84 outputs, to the CPU 86, an electrical signal indicating a voltage corresponding to the level of the oxygen concentration output from the sensor unit 2a of the oxygen concentration detector 2.

タイマ８５は、エンジンの運転が停止され、かつヒータ素子２ｂの通電が停止されたタイミングで計時処理を開始するタイマである。タイマ８５は、エンジンの運転が停止され、かつヒータ素子２ｂの通電が停止されたタイミングからの経過時間（ソーク（放置）時間）を計時する。   The timer 85 is a timer that starts clocking processing at the timing when the operation of the engine is stopped and the energization of the heater element 2b is stopped. The timer 85 counts an elapsed time (soak time) from the timing at which the operation of the engine is stopped and the energization of the heater element 2b is stopped.

ＣＰＵ８６は、図示を省略するメモリから必要な制御プログラム及び制御データを読み出して、制御プログラムを実行することによって、酸素濃度検出器の劣化判定装置１全体の動作を制御する。   The CPU 86 reads out necessary control programs and control data from a memory (not shown) and executes the control programs to control the overall operation of the deterioration determination device 1 of the oxygen concentration detector.

また、ＣＰＵ８６は、通電制御部８６ａ及び判定部８６ｂを機能ブロックとして備えている。通電制御部８６ａは、酸素濃度検出器２のヒータ素子２ｂへの通電を制御する。また、判定部８６ｂは、酸素濃度検出器２のヒータ素子２ｂの劣化判定を行う。なお、通電制御部８６ａ及び判定部８６ｂの各々の処理の詳細については、後述する。   Further, the CPU 86 includes an energization control unit 86a and a determination unit 86b as functional blocks. The energization control unit 86 a controls the energization of the heater element 2 b of the oxygen concentration detector 2. Further, the determination unit 86 b performs the deterioration determination of the heater element 2 b of the oxygen concentration detector 2. The details of processing of each of the energization control unit 86a and the determination unit 86b will be described later.

このような構成を有する酸素濃度検出器の劣化判定装置１は、以下に示す劣化判定処理を実行することにより、簡便な構成で、酸素濃度検出器２のヒータ素子２ｂの劣化を、エンジンが始動してセンサ部２ａが活性化するまでに予め精度よく判定する。以下、更に図２、図３（ａ）及び図３（ｂ）をも参照して、劣化判定処理を実行する際の酸素濃度検出器の劣化判定装置１の動作について、詳細に説明する。   The degradation determination device 1 of the oxygen concentration detector having such a configuration executes the degradation determination process shown below, whereby the engine starts the degradation of the heater element 2b of the oxygen concentration detector 2 with a simple configuration. Then, it is accurately determined in advance before the sensor unit 2a is activated. Hereinafter, the operation of the deterioration determination device 1 of the oxygen concentration detector at the time of executing the deterioration determination process will be described in detail with further reference to FIG. 2, FIG. 3 (a) and FIG. 3 (b).

〔劣化判定処理〕
まず、図２をも参照して、本実施形態における酸素濃度検出器の劣化判定装置１が実行する劣化判定処理の原理について、詳細に説明する。 [Deterioration determination processing]
First, with reference also to FIG. 2, the principle of the deterioration determination process performed by the deterioration determination device 1 of the oxygen concentration detector in the present embodiment will be described in detail.

図２は、本実施形態における酸素濃度検出器の劣化判定装置１が実行する劣化判定処理のタイムチャートの一例を示すと共に、ヒータ素子２ｂの抵抗値計測可能区間を示す図である。なお、図２において、ヒータ素子２ｂの通電（ヒータ素子ＯＮ）は、ヒータ素子２ｂへの結露等を防ぐために、車両のイグニッションスイッチのオンへの切り替え時点（時刻ｔ＝ｔ１及びｔ５：エンジン始動（エンジンＲＵＮ）時点）と同時に開始されるのではなく、エンジンのクランクシャフトが回転して排気工程を経て排気管３内が掃気された時点（時刻ｔ＝ｔ２及びｔ６）に開始されている。   FIG. 2 is a view showing an example of a time chart of the deterioration determination processing performed by the deterioration determination device 1 of the oxygen concentration detector in the present embodiment, and a diagram showing a section where the resistance value of the heater element 2b can be measured. In addition, in FIG. 2, the energization (heater element ON) of the heater element 2b turns on the ignition switch of the vehicle to prevent condensation on the heater element 2b (time t = t1 and t5: engine start ( The engine is not started at the same time as the engine RUN), but is started at a time (time t = t2 and t6) where the crankshaft of the engine is rotated and the exhaust pipe 3 is scavenged through the exhaust process.

図２に示すように、エンジンが始動すると共にヒータ素子２ｂの通電が開始されると、センサ部２ａの温度（ヒータ素子２ｂの温度に実質等しい）は、ヒータ素子２ｂ及び排気ガスにより加熱されて昇温しその雰囲気温度から活性化温度に到達する。そして、エンジンの運転を停止し、かつヒータ素子２ｂの通電を停止した後（時刻ｔ＝ｔ３）は、ヒータ素子２ｂの温度はそれが置かれている雰囲気温度に向かって減少していき、そのエンジン及びヒータ素子２ｂの状態を維持して所定時間が経過すると、ヒータ素子２ｂの温度はそれが置かれている雰囲気温度に収束して実質一致する（時刻ｔ＝ｔ４）。ここで、所定時間とは、センサ部２ａを加熱する排気ガスの排出が停止（エンジンの点火及び燃料供給が停止）されると共にセンサ部２ａを加熱するヒータ素子２ｂの通電が停止されてからの所定時間を意味し、実際にはイグニッションスイッチがオフ状態になってからの所定時間を意味する。   As shown in FIG. 2, when the engine is started and energization of the heater element 2b is started, the temperature of the sensor unit 2a (substantially equal to the temperature of the heater element 2b) is heated by the heater element 2b and the exhaust gas. The temperature rises to reach the activation temperature from the ambient temperature. Then, after stopping the operation of the engine and stopping the energization of the heater element 2b (time t = t3), the temperature of the heater element 2b decreases toward the ambient temperature where it is placed, and When a predetermined time elapses while maintaining the state of the engine and the heater element 2b, the temperature of the heater element 2b converges to substantially match the ambient temperature in which it is placed (time t = t4). Here, the predetermined time means that the exhaust of the exhaust gas for heating the sensor unit 2a is stopped (the ignition and fuel supply of the engine are stopped) and the energization of the heater element 2b for heating the sensor unit 2a is stopped. It means a predetermined time, and actually means a predetermined time after the ignition switch is turned off.

従って、かかる雰囲気温度が分かれば、ヒータ素子２ｂの温度も分かることになる。つまり、ヒータ素子２ｂが置かれている雰囲気温度をヒータ素子２ｂの温度とみなし、このように算出したヒータ素子２ｂの温度からそれに対応してヒータ素子２ｂの抵抗値が本来呈するものである値を規定することが可能となると共に、ヒータ素子２ｂの抵抗値が本来的に呈するものである値に対応する所定の閾値（詳細は後述する図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す閾値１及び閾値２）を算出することが可能となる。ここで、所定の閾値は、雰囲気温度検出器７によって検出された雰囲気温度に基づいて算出される。また、所定の閾値は、雰囲気温度として実用上想定される最低温度以上最高温度以下の範囲（例えば−１０℃以上＋４０℃以下の範囲）に対して一意に規定してもよいし、実測した雰囲気温度に対して個別に規定してもよい。   Therefore, if the atmosphere temperature is known, the temperature of the heater element 2b is also known. That is, the ambient temperature at which the heater element 2b is placed is regarded as the temperature of the heater element 2b, and from the temperature of the heater element 2b calculated in this way, a value that the resistance value of the heater element 2b inherently exhibits It is possible to specify a predetermined threshold value corresponding to the value that the resistance value of the heater element 2b is inherently exhibited (the threshold value 1 shown in FIG. 3 (a) and FIG. 3 (b) described later in detail) And threshold value 2) can be calculated. Here, the predetermined threshold is calculated based on the ambient temperature detected by the ambient temperature detector 7. In addition, the predetermined threshold may be uniquely defined for a range (for example, -10 ° C. or more and + 40 ° C. or less) which is assumed to be the lowest temperature or more and the highest temperature or less practically expected as the atmosphere temperature. The temperature may be individually defined.

この結果、エンジンの運転を停止し、かつヒータ素子２ｂの通電を停止した後からの経過時間（ソーク（放置）時間）を計測し、ソーク時間が所定時間以上になった後、ヒータ素子２ｂの温度がヒータ素子２ｂが置かれている雰囲気温度に収束して実質一致している区間（時刻ｔ＝ｔ４からｔ５：抵抗値計測可能区間）において、ヒータ素子２ｂの抵抗値の実測値とかかる所定の閾値との大小関係を直接的に判定することが可能となることから、その判定結果によりヒータ素子２ｂの劣化を判定することができることになる。また、この際、ヒータ素子２ｂの抵抗値を求めるためにヒータ素子２ｂに流す電流は、酸素濃度検出器２の素子割れが生じない程度の短時間だけ流せば足りるものである。   As a result, the elapsed time (soak time) after stopping the operation of the engine and stopping the energization of the heater element 2b is measured, and after the soak time becomes equal to or longer than the predetermined time, the heater element 2b is In a section where the temperature converges to substantially match the atmosphere temperature where the heater element 2b is placed (time t = t4 to t5: resistance value measurable section), the measured value of the resistance value of the heater element 2b and the predetermined value Since it is possible to directly determine the magnitude relationship with the threshold value, it is possible to determine the deterioration of the heater element 2b based on the determination result. At this time, it is sufficient for the current to be supplied to the heater element 2b to find the resistance value of the heater element 2b only for a short time such that no element breakage of the oxygen concentration detector 2 occurs.

次に、図３（ａ）及び図３（ｂ）をも参照して、本実施形態における酸素濃度検出器の劣化判定装置１が実行する劣化判定処理の流れについて、詳細に説明する。   Next, the flow of the deterioration determination process performed by the deterioration determination device 1 of the oxygen concentration detector according to the present embodiment will be described in detail with reference also to FIGS. 3 (a) and 3 (b).

図３（ａ）は、本実施形態における酸素濃度検出器の劣化判定装置１が実行する劣化判定処理のフローチャートの一例を示す図であり、図３（ｂ）は、本実施形態における酸素濃度検出器の劣化判定装置１が実行する劣化判定処理で用いるヒータ素子の抵抗値の閾値の一例を示す図である。   Fig.3 (a) is a figure which shows an example of the flowchart of the degradation determination processing which the degradation determination apparatus 1 of the oxygen concentration detector in this embodiment performs, FIG.3 (b) is an oxygen concentration detection in this embodiment. It is a figure which shows an example of the threshold value of the resistance value of the heater element used by the degradation determination processing which the degradation determination apparatus 1 of a device performs.

図３（ａ）に示す劣化判定処理はエンジンの運転を停止し、かつヒータ素子２ｂの通電を停止したタイミング（図２に示す時刻ｔ＝ｔ３）で開始となり、劣化判定処理はステップＳ１の処理に進む。かかる劣化判定処理は、典型的には、エンジンの運転が停止され、かつヒータ素子２ｂの通電が停止されたタイミング毎に、１回のみ実行されれば足りる。   The deterioration determination process shown in FIG. 3A starts at the timing when the operation of the engine is stopped and the energization of the heater element 2b is stopped (time t = t3 shown in FIG. 2), and the deterioration determination process is the process of step S1. Go to Such deterioration determination processing is typically performed only once at each timing when the operation of the engine is stopped and the energization of the heater element 2b is stopped.

ステップＳ１の処理では、判定部８６ｂが、タイマ８５の計時時間をソーク時間として取得する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、劣化判定処理はステップＳ２の処理に進む。   In the process of step S1, the determination unit 86b acquires the time measured by the timer 85 as a soak time. Thereby, the process of step S1 is completed, and the deterioration determination process proceeds to the process of step S2.

ステップＳ２の処理では、判定部８６ｂが、ステップＳ１の処理において取得したソーク時間が所定時間以上であるか否かを判別する。判別の結果、ソーク時間が所定時間以上である場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、判定部８６ｂは、劣化判定処理をステップＳ３の処理に進める。一方、ソーク時間が所定時間以上でない場合には（ステップＳ２：Ｎｏ）、判定部８６ｂは、今回の一連の劣化判定処理を終了する。   In the process of step S2, the determination unit 86b determines whether the soak time acquired in the process of step S1 is equal to or longer than a predetermined time. If it is determined that the soak time is equal to or longer than the predetermined time (step S2: Yes), the determination unit 86b advances the deterioration determination process to the process of step S3. On the other hand, when the soak time is not longer than the predetermined time (step S2: No), the determination unit 86b ends the current series of deterioration determination processes.

ステップＳ３の処理では、通電制御部８６ａが、酸素濃度検出器２の素子割れが生じない程度の短時間でのヒータ素子２ｂの通電を開始する（図２に示す時刻ｔ＝ｔ４からｔ５の期間）。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、劣化判定処理はステップＳ４の処理に進む。   In the process of step S3, the energization control unit 86a starts to energize the heater element 2b in such a short time that the element of the oxygen concentration detector 2 does not break (period from time t = t4 to time t5 shown in FIG. 2). ). Thus, the process of step S3 is completed, and the deterioration determination process proceeds to the process of step S4.

ステップＳ４の処理では、判定部８６ｂが、電流読出回路８３を介してヒータ素子２ｂに通電されている電流（ヒータ電流）を検出する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、劣化判定処理はステップＳ５の処理に進む。   In the process of step S4, the determination unit 86b detects the current (heater current) supplied to the heater element 2b via the current read circuit 83. Thereby, the process of step S4 is completed, and the deterioration determination process proceeds to the process of step S5.

ステップＳ５の処理では、判定部８６ｂが、分圧回路８１を介して通電時にヒータ素子２ｂに印加されている電圧（ヒータ電圧）を検出する。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、劣化判定処理はステップＳ６の処理に進む。   In the process of step S5, the determination unit 86b detects the voltage (heater voltage) applied to the heater element 2b at the time of energization through the voltage dividing circuit 81. Thereby, the process of step S5 is completed, and the deterioration determination process proceeds to the process of step S6.

ステップＳ６の処理では、通電制御部８６ａが、ヒータ素子２ｂの通電を停止する。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、劣化判定処理はステップＳ７の処理に進む。   In the process of step S6, the energization control unit 86a stops the energization of the heater element 2b. Thereby, the process of step S6 is completed, and the deterioration determination process proceeds to the process of step S7.

ステップＳ７の処理では、判定部８６ｂが、ステップＳ４の処理において検出されたヒータ電流とステップＳ５の処理において検出されたヒータ電圧とを用いて、具体的にはステップＳ５の処理において検出されたヒータ電圧をステップＳ４の処理において検出されたヒータ電流で除して、ヒータ素子２ｂの抵抗値（ヒータ抵抗値）を算出する。これにより、ステップＳ７の処理は完了し、劣化判定処理はステップＳ８の処理に進む。   In the process of step S7, the determination unit 86b uses the heater current detected in the process of step S4 and the heater voltage detected in the process of step S5, specifically, the heater detected in the process of step S5. The voltage is divided by the heater current detected in the process of step S4 to calculate the resistance value (heater resistance value) of the heater element 2b. Thereby, the process of step S7 is completed, and the deterioration determination process proceeds to the process of step S8.

ステップＳ８の処理では、判定部８６ｂが、ステップＳ７の処理において算出されたヒータ抵抗値が故障判定値（閾値１）以上であるか否かを判別する。ここで、故障判定値は、雰囲気温度においてヒータ素子２ｂが故障していると判定するために、実用上想定されるヒータ素子２ｂの雰囲気温度（ヒータ素子２ｂの温度）に対して、又は雰囲気温度検出器７によって検出されたヒータ素子２ｂの雰囲気温度に対して、ヒータ素子２ｂの抵抗値が本来的に呈するものである値に対応する値として算出されるものである。かかる故障判定値の算出は、ヒータ抵抗値が本来呈するものである値の算出を行うことなく、ヒータ素子２ｂの雰囲気温度及び故障判定値間のテーブルデータやヒータ素子２ｂの雰囲気温度及び故障判定値間の関係を規定した計算式によって直接的に行ってもよい。判別の結果、ヒータ抵抗値が故障判定値以上である場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、判定部８６ｂは、劣化判定処理をステップＳ１２の処理に進める。一方、ヒータ抵抗値が故障判定値未満である場合には（ステップＳ８：Ｎｏ）、判定部８６ｂは、劣化判定処理をステップＳ９の処理に進める。   In the process of step S8, the determination unit 86b determines whether the heater resistance value calculated in the process of step S7 is equal to or greater than the failure determination value (threshold 1). Here, in order to determine that the heater element 2b has a failure at the ambient temperature, the failure determination value is relative to the ambient temperature of the heater element 2b (temperature of the heater element 2b) assumed for practical use, or the ambient temperature With respect to the ambient temperature of the heater element 2b detected by the detector 7, the resistance value of the heater element 2b is calculated as a value corresponding to a value that is inherently exhibited. The calculation of the failure determination value is performed without calculating the value that the heater resistance value originally represents, the table temperature between the atmosphere temperature of the heater element 2b and the failure determination value, the atmosphere temperature of the heater element 2b, and the failure determination value It may be done directly by a formula that defines the relationship between If the heater resistance value is equal to or greater than the failure determination value as a result of the determination (step S8: Yes), the determination unit 86b advances the deterioration determination process to the process of step S12. On the other hand, if the heater resistance value is less than the failure determination value (step S8: No), the determination unit 86b advances the deterioration determination process to the process of step S9.

ステップＳ９の処理では、判定部８６ｂが、ステップＳ７の処理において算出されたヒータ抵抗値が劣化判定値（閾値２）以上であるか否かを判別する。ここで、劣化判定値は、雰囲気温度においてヒータ素子２ｂが劣化していると判定するために、実用上想定されるヒータ素子２ｂの雰囲気温度（ヒータ素子２ｂの温度）に対して、又は雰囲気温度検出器７によって検出されたヒータ素子２ｂの雰囲気温度に対して、ヒータ素子２ｂの抵抗値が本来的に呈するものである値に対応する値として算出されるものである。かかる劣化判定値の算出は、ヒータ抵抗値が本来呈するものである値の算出を行うことなく、ヒータ素子２ｂの雰囲気温度及び劣化判定値間のテーブルデータやヒータ素子２ｂの雰囲気温度及び劣化判定値間の関係を規定した計算式によって直接的に行ってもよい。判別の結果、ヒータ抵抗値が劣化判定値以上である場合（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、判定部８６ｂは、劣化判定処理をステップＳ１１の処理に進める。一方、ヒータ抵抗値が劣化判定値未満である場合には（ステップＳ９：Ｎｏ）、判定部８６ｂは、劣化判定処理をステップＳ１０の処理に進める。   In the process of step S9, the determination unit 86b determines whether the heater resistance value calculated in the process of step S7 is equal to or more than the deterioration determination value (threshold 2). Here, in order to determine that the heater element 2b is deteriorated at the ambient temperature, the deterioration determination value is relative to the ambient temperature of the heater element 2b (temperature of the heater element 2b) assumed for practical use, or the ambient temperature With respect to the ambient temperature of the heater element 2b detected by the detector 7, the resistance value of the heater element 2b is calculated as a value corresponding to a value that is inherently exhibited. The calculation of the deterioration determination value is performed without calculating the value that the heater resistance value originally represents, the table temperature between the atmosphere temperature of the heater element 2b and the deterioration determination value, the atmosphere temperature of the heater element 2b, and the deterioration determination value It may be done directly by a formula that defines the relationship between If the heater resistance value is equal to or greater than the deterioration determination value as a result of the determination (step S9: Yes), the determination unit 86b advances the deterioration determination process to the process of step S11. On the other hand, if the heater resistance value is less than the deterioration determination value (step S9: No), the determination unit 86b advances the deterioration determination process to the process of step S10.

ステップＳ１０の処理では、判定部８６ｂは、図３（ｂ）に示すように、ヒータ素子２ｂは正常であると判定し、ヒータ素子２ｂが正常であるか否かを示す正常判定フラグの値を１（正常）に設定する。これにより、ステップＳ１０の処理は完了し、今回の一連の劣化判定処理は終了する。   In the process of step S10, as shown in FIG. 3B, the determining unit 86b determines that the heater element 2b is normal, and the value of the normality determination flag indicating whether the heater element 2b is normal or not Set to 1 (Normal). Thereby, the process of step S10 is completed, and the series of deterioration determination processes of this time are completed.

ステップＳ１１の処理では、判定部８６ｂは、図３（ｂ）に示すように、ヒータ素子２ｂは劣化していると判定し、ヒータ素子２ｂが劣化しているか否かを示す劣化判定フラグの値を１（劣化）に設定する。これにより、ステップＳ１１の処理は完了し、今回の一連の劣化判定処理は終了する。   In the process of step S11, as shown in FIG. 3B, the determination unit 86b determines that the heater element 2b is degraded, and the value of the degradation determination flag indicating whether the heater element 2b is degraded or not. Is set to 1 (deterioration). Thus, the process of step S11 is completed, and the present series of deterioration determination processes are completed.

ステップＳ１２の処理では、判定部８６ｂは、図３（ｂ）に示すように、ヒータ素子２ｂは故障していると判定し、ヒータ素子２ｂが故障しているか否かを示す故障判定フラグの値を１（故障）に設定する。これにより、ステップＳ１２の処理は完了し、今回の一連の劣化判定処理は終了する。   In the process of step S12, the determination unit 86b determines that the heater element 2b is broken as shown in FIG. 3B, and the value of the failure judgment flag indicating whether the heater element 2b is broken or not. Is set to 1 (fault). Thus, the process of step S12 is completed, and the present series of deterioration determination processes are completed.

〔ヒータ通電処理〕
最後に、図４をも参照して、本実施形態における酸素濃度検出器の劣化判定装置１が実行する劣化判定処理後のヒータ素子２ｂへの通電制御処理の流れについて、詳細に説明する。 [Heater energization processing]
Finally, with reference to FIG. 4 as well, the flow of the control process of energizing the heater element 2b after the deterioration determination process performed by the deterioration determination apparatus 1 of the oxygen concentration detector in the present embodiment will be described in detail.

図４は、本実施形態における酸素濃度検出器の劣化判定装置１が実行する劣化判定処理後のヒータ素子への通電制御処理のフローチャートの一例を示す図である。図４に示すフローチャートは、図３（ａ）に示す劣化判定処理が終了したタイミングで開始となり、ヒータ素子２ｂへの通電制御処理（ヒータ通電処理）はステップＳ２１の処理に進む。   FIG. 4 is a view showing an example of a flowchart of a control process of energizing the heater elements after the deterioration determination process performed by the deterioration determination apparatus 1 of the oxygen concentration detector in the present embodiment. The flowchart shown in FIG. 4 starts at the timing when the deterioration determination process shown in FIG. 3A is finished, and the energization control process (heater energization process) to the heater element 2b proceeds to the process of step S21.

ステップＳ２１の処理では、通電制御部８６ａが、故障判定フラグの値が１であるか否かを判別することにより、ヒータ素子２ｂが故障していると判定されているか否かを判別する。判別の結果、ヒータ素子２ｂが故障していると判定されている場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、通電制御部８６ａは、ヒータ通電処理をステップＳ２７の処理に進める。一方、ヒータ素子２ｂが故障していると判定されていない場合には（ステップＳ２１：Ｎｏ）、通電制御部８６ａは、ヒータ通電処理をステップＳ２２の処理に進める。   In the process of step S21, the energization control unit 86a determines whether the value of the failure determination flag is 1 or not, thereby determining whether the heater element 2b is determined to be broken. If it is determined that the heater element 2b is broken as a result of the determination (step S21: Yes), the energization control unit 86a advances the heater energization process to the process of step S27. On the other hand, when it is not determined that the heater element 2b is broken (Step S21: No), the energization control unit 86a advances the heater energization process to the process of Step S22.

ステップＳ２２の処理では、通電制御部８６ａが、正常判定フラグ及び劣化判定フラグの値に基づいてヒータ素子２ｂの状態を判定済みであるか否かを判別する。判別の結果、ヒータ素子２ｂの状態を判定済みである場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、通電制御部８６ａは、ヒータ通電処理をステップＳ２３の処理に進める。一方、ヒータ素子２ｂの状態を判定済みでない場合には（ステップＳ２２：Ｎｏ）、通電制御部８６ａは、ヒータ通電処理をステップＳ２４の処理に進める。   In the process of step S22, the energization control unit 86a determines whether the state of the heater element 2b has been determined based on the values of the normality determination flag and the deterioration determination flag. If it is determined that the state of the heater element 2b has been determined (step S22: Yes), the energization control unit 86a advances the heater energization process to the process of step S23. On the other hand, when the state of the heater element 2b has not been determined (step S22: No), the energization control unit 86a advances the heater energization process to the process of step S24.

ステップＳ２３の処理では、通電制御部８６ａが、劣化判定フラグの値が１であるか否かを判別することにより、ヒータ素子２ｂが劣化していると判定されているか否かを判別する。判別の結果、ヒータ素子２ｂが劣化していると判定されている場合（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、通電制御部８６ａは、ヒータ通電処理をステップＳ２５の処理に進める。一方、ヒータ素子２ｂが劣化していると判定されていない場合には（ステップＳ２３：Ｎｏ）、通電制御部８６ａは、ヒータ通電処理をステップＳ２４の処理に進める。   In the process of step S23, the energization control unit 86a determines whether the heater element 2b is determined to be deteriorated by determining whether the value of the deterioration determination flag is one. If it is determined that the heater element 2b is degraded as a result of the determination (step S23: Yes), the energization control unit 86a advances the heater energization process to the process of step S25. On the other hand, when it is not determined that the heater element 2b is deteriorated (step S23: No), the energization control unit 86a advances the heater energization process to the process of step S24.

ステップＳ２４の処理では、通電制御部８６ａが、エンジンの負荷状態に応じてセンサ部２ａを活性化するのに最適なデューティ比でヒータ素子２ｂに対してパルス幅変調した電圧を印加する（ヒータ通常通電）。ここで、エンジンの負荷状態は、実車適合データに基づいて電源電圧（電源Ｖｃｃの電圧）、スロットル開度センサ５からの電気信号に基づくスロットル開度、クランク角センサ４からの電気信号に基づくエンジン回転数、及び吸気圧センサ６からの電気信号に基づく吸気圧等から決定することができる。これにより、ステップＳ２４の処理は完了し、今回の一連のヒータ通電処理は終了する。   In the process of step S24, the energization control unit 86a applies a pulse width modulated voltage to the heater element 2b at a duty ratio optimal to activate the sensor unit 2a according to the load condition of the engine (heater normal Energized). Here, the load condition of the engine is the power supply voltage (voltage of the power supply Vcc) based on the actual vehicle adaptation data, the throttle opening based on the electric signal from the throttle opening sensor 5, the engine based on the electric signal from the crank angle sensor 4. It can be determined from the rotational speed, the intake pressure based on the electrical signal from the intake pressure sensor 6, and the like. Thus, the process of step S24 is completed, and the current series of heater energization processes is completed.

ステップＳ２５の処理では、通電制御部８６ａが、劣化判定処理において算出されたセンサ活性時ヒータ抵抗値を標準のセンサ活性時ヒータ抵抗値で除算した値をヒータ素子２ｂの抵抗値の劣化量を補償するための抵抗値増加割合として算出する。これにより、ステップＳ２５の処理は完了し、ヒータ通電処理はステップＳ２６の処理に進む。   In the process of step S25, the energization control unit 86a compensates for the deterioration amount of the resistance value of the heater element 2b by dividing the sensor activation heater resistance value calculated in the deterioration determination process by the standard sensor activation heater resistance value. Calculated as the rate of increase in resistance value. Thus, the process of step S25 is completed, and the heater energization process proceeds to the process of step S26.

ステップＳ２６の処理では、通電制御部８６ａが、エンジンの負荷状態に応じてセンサ部２ａを活性化するのに最適なデューティ比にステップＳ２５の処理において算出された抵抗値増加割合を乗算したデューティ比でヒータ素子２ｂに対してパルス幅変調した電圧を印加する（ヒータ割増通電）。これにより、ステップＳ２６の処理は完了し、今回の一連のヒータ通電処理は終了する。   In the process of step S26, a duty ratio obtained by multiplying the duty ratio increasing rate calculated in the process of step S25 by the duty ratio optimal for activating the sensor unit 2a according to the load condition of the engine by the energization control unit 86a. The pulse width modulated voltage is applied to the heater element 2b (heater addition energization). Thus, the process of step S26 is completed, and the current series of heater energization processes is completed.

ステップＳ２７の処理では、通電制御部８６ａが、ヒータ素子２ｂへの通電を停止する。これにより、ステップＳ２７の処理は完了し、今回の一連のヒータ通電処理は終了する。   In the process of step S27, the energization control unit 86a stops the energization of the heater element 2b. Thus, the process of step S27 is completed, and the current series of heater energization processes is completed.

以上の説明から明らかなように、本実施形態における酸素濃度検出器の劣化判定装置１では、判定部８６ｂが、ヒータ素子２ｂ及び排気ガスの一方又は双方により加熱されて昇温したセンサ部２ａの温度が酸素濃度検出器２の雰囲気温度に収束するに足る所定時間が経過した場合に、ヒータ素子２ｂの抵抗値と所定の閾値との大小関係に基づいて、ヒータ素子２ｂの劣化判定を行うので、簡便な構成で、酸素濃度検出器２のヒータ素子２ｂの劣化を、エンジンが始動して酸素濃度検出器２が活性化するまでに予め精度よく判定することができる。   As apparent from the above description, in the deterioration determination device 1 of the oxygen concentration detector in the present embodiment, the determination unit 86b is heated by one or both of the heater element 2b and the exhaust gas, and the temperature of the sensor unit 2a is increased. When a predetermined time sufficient for the temperature to converge on the atmosphere temperature of the oxygen concentration detector 2 has elapsed, the deterioration determination of the heater element 2b is performed based on the magnitude relationship between the resistance value of the heater element 2b and the predetermined threshold. With a simple configuration, deterioration of the heater element 2b of the oxygen concentration detector 2 can be accurately determined in advance before the engine is started and the oxygen concentration detector 2 is activated.

また、本実施形態における酸素濃度検出器の劣化判定装置１では、所定の閾値が、雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出器７により検出された雰囲気温度に基づいて算出されるので、適切かつ厳密な閾値によってヒータ素子２ｂの劣化を正確に判定することができる。   Further, in the deterioration determination device 1 of the oxygen concentration detector in the present embodiment, the predetermined threshold value is calculated based on the ambient temperature detected by the ambient temperature detector 7 that detects the ambient temperature, so that the appropriate and strict Deterioration of the heater element 2b can be accurately determined by the threshold value.

また、本実施形態における酸素濃度検出器の劣化判定装置１では、通電制御部８６ａが、劣化判定の結果がヒータ素子２ｂの劣化を示す場合に、ヒータ素子２ｂの抵抗値の劣化量を補償するデューティ比で、ヒータ素子２ｂに対してパルス幅変調した電圧を印加して発熱させるので、ヒータ素子２ｂが劣化したとしてもヒータ素子２ｂを適切に発熱させることができ、酸素濃度検出器２を正常に活性化することができる温度に昇温することができる。   Further, in the deterioration determination device 1 of the oxygen concentration detector in the present embodiment, the energization control unit 86a compensates for the amount of deterioration of the resistance value of the heater element 2b when the result of the deterioration determination indicates the deterioration of the heater element 2b. Since a pulse width modulated voltage is applied to the heater element 2b to generate heat with a duty ratio, the heater element 2b can be appropriately heated even if the heater element 2b is degraded, and the oxygen concentration detector 2 is normal To a temperature that can be activated.

なお、本発明は、構成要素の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、かかる構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。   The present invention is not limited to the type, arrangement, number, and the like of the constituent elements described above, and such constituent elements may be appropriately replaced with ones having the same function and effect, etc. Of course, they can be changed as appropriate within the scope of the problem.

以上のように、本発明は、簡便な構成で、ヒータ付き酸素濃度検出器のヒータ素子の劣化を、内燃機関が始動して酸素濃度検出器が活性化するまでに予め精度よく判定することが可能な酸素濃度検出器の劣化判定装置を提供することができるものであり、その汎用普遍的な性格から自動車や二輪自動車等の車両に搭載されている酸素濃度検出器に広範に適用され得るものと期待される。   As described above, according to the present invention, deterioration of the heater element of the heater-equipped oxygen concentration detector can be accurately determined in advance by the start of the internal combustion engine and activation of the oxygen concentration detector with a simple configuration. It is possible to provide an apparatus for determining the deterioration of a possible oxygen concentration detector, which can be widely applied to an oxygen concentration detector mounted on a vehicle such as a car or a two-wheeled vehicle because of its universal character It is expected.

１…酸素濃度検出器の劣化判定装置
２…酸素濃度検出器
２ａ…センサ部
２ｂ…ヒータ素子
３…排気管
４…クランク角センサ
５…スロットル開度センサ
６…吸気圧センサ
７…雰囲気温度検出器
８…ＥＣＵ
８１…分圧回路
８２…ローサイドドライバ
８３…電流読出回路
８４…入力回路
８５…タイマ
８６…ＣＰＵ
８６ａ…通電制御部
８６ｂ…判定部
Ｖｃｃ…電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Deterioration judging device of an oxygen concentration detector 2 ... Oxygen concentration detector 2a ... Sensor part 2b ... Heater element 3 ... Exhaust pipe 4 ... Crank angle sensor 5 ... Throttle opening degree sensor 6 ... Intake pressure sensor 7 ... Atmosphere temperature detector 8 ... ECU
81 ... voltage dividing circuit 82 ... low side driver 83 ... current reading circuit 84 ... input circuit 85 ... timer 86 ... CPU
86a ... energization control unit 86b ... determination unit Vcc ... power supply

Claims (3)

車両に搭載された内燃機関の排気ガス中の酸素濃度に応じた電圧を示す電気信号を活性化後に出力するセンサ素子及び前記センサ素子を活性化温度以上の温度になるように加熱するヒータ素子を有する酸素濃度検出器における前記ヒータ素子に通電を行う通電制御部と、前記ヒータ素子の劣化判定を行う判定部と、を備えた酸素濃度検出器の劣化判定装置であって、
前記判定部は、前記ヒータ素子及び前記排気ガスの一方又は双方により加熱されて昇温した前記センサ素子の前記温度が前記酸素濃度検出器の雰囲気温度に収束するに足る所定時間が経過した場合に、前記ヒータ素子の抵抗値と所定の閾値との大小関係に基づいて、前記ヒータ素子の前記劣化判定を行うことを特徴とする酸素濃度検出器の劣化判定装置。 A sensor element for outputting after activation an electrical signal indicating a voltage corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas of an internal combustion engine mounted on a vehicle, and a heater element for heating the sensor element to a temperature higher than the activation temperature An oxygen concentration detector deterioration determination device comprising: an energization control unit that energizes the heater element in the oxygen concentration detector that has; and a determination unit that determines the deterioration of the heater element.
The determination unit is configured to determine that a predetermined time sufficient for the temperature of the sensor element heated and heated by one or both of the heater element and the exhaust gas to converge on the atmosphere temperature of the oxygen concentration detector has elapsed. A deterioration determining device of an oxygen concentration detector, wherein the deterioration determination of the heater element is performed based on a magnitude relation between a resistance value of the heater element and a predetermined threshold value. 前記閾値は、前記雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出器により検出された前記雰囲気温度に基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載の酸素濃度検出器の劣化判定装置。   The oxygen concentration detector deterioration determination device according to claim 1, wherein the threshold value is calculated based on the ambient temperature detected by an ambient temperature detector that detects the ambient temperature. 前記通電制御部は、前記劣化判定の結果が前記ヒータ素子の劣化を示す場合に、前記ヒータ素子の前記抵抗値の劣化量を補償するデューティ比で、前記ヒータ素子に対してパルス幅変調した電圧を印加して発熱させることを特徴とする請求項１又は２に記載の酸素濃度検出器の劣化判定装置。   The conduction control unit is a pulse width modulated voltage with respect to the heater element at a duty ratio that compensates for the amount of deterioration of the resistance value of the heater element when the result of the deterioration determination indicates the deterioration of the heater element. The degradation determination device of the oxygen concentration detector according to claim 1 or 2, characterized in that
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