JP2020085489A - センサ制御装置およびセンサ制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示の別の態様は、内燃機関から排出される排気ガスに含まれる特定ガスの濃度を検出するガスセンサを制御するセンサ制御方法である。
本実施形態のセンサ制御装置1は、車両に搭載され、図1に示すように、ガスセンサ3を制御する。
ガスセンサ3は、図2に示すように、センサ素子11と、ヒータ12とを備える。
この限界電流域におけるポンプ電流Ipは、酸素濃度に対応した値となり、酸素濃度が高くなるほど大きくなることが知られている。つまり、排気ガス中の酸素濃度が高くなるほど(すなわち、空燃比がリーン側になるほど)、ポンプ電流Ipの限界電流は増加し、排気ガス中の酸素濃度が低くなるほど(すなわち、空燃比がリッチ側になるほど)、限界電流は減少する。このため、センサ素子11のポンプセル13に対して、限界電流域に応じたセンサ素子電圧Vpを印加し、それによって得られるポンプ電流Ipを測定することで、排気ガス中の酸素濃度を検出することができる。
制御回路22は、特定用途向集積回路(すなわち、ASIC)で実現されている。ASICは、Application Specific ICの略である。
電流印加部32は、ポンプセル13の内部抵抗値を検出するための微小電流Icpおよびパルス電流Irpvsを、Vs+端子42を介してセンサ素子11へ供給する。なお、電流印加部32は、微小電流Icpおよびパルス電流Irpvsを常時供給するのではなく、マイコン23からの指令に基づいて、微小電流Icpおよびパルス電流Irpvsをそれぞれの適切な時期に供給する。
PID演算部34は、AD変換部33から入力されるデジタルデータに基づいて、Vs+端子42における電圧と、COM端子43における電圧との電圧差が、予め設定された制御基準電圧となるように、ポンプ電流IpをPID制御するためのPID演算を行う。本実施形態では、制御基準電圧は450mVである。PID演算部34は、PID演算によりポンプ電流Ipの値を算出し、この電流値を示すデジタルデータを電流DA変換部35へ出力する。
Rpvs演算部36は、電流印加部32がパルス電流Irpvsを供給しているときにAD変換部33から入力されるデジタルデータに基づいて、ポンプセル13の内部抵抗値Rpvsを算出するための演算を実行し、この内部抵抗値Rpvsを示すデジタルデータをデューティ演算部37へ出力する。
マイコン23は、CPU51、ROM52、RAM53を備える。マイクロコンピュータの各種機能は、CPU51が非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、ROM52が、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。なお、センサ制御装置1を構成するマイクロコンピュータの数は1つでも複数でもよい。また、マイコン23が実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のIC等によりハードウェア的に構成してもよい。
スイッチ制御処理が実行されると、CPU51は、図4に示すように、まずS10にて、連続オン制御を開始する。連続オン制御が開始されると、CPU51は、まず、スイッチ28をオン状態にする。そしてCPU51は、予め設定された取得周期(本実施形態では、例えば1ms)が経過する毎に、制御回路22から、ポンプ電流Ipの値(以下、ポンプ電流値)を示すデジタルデータを取得する。なお、連続オン制御を開始することにより、後述のオン/オフ制御が終了する。
また、S20は条件判断部および条件判断手順としての処理に相当し、S10,S30,S110,S150,S160,S170は電流供給部および電流供給手順としての処理に相当し、取得開始時間は待機時間に相当する。
例えば上記実施形態では、スイッチ28をオン状態にしてからオフ終了時間が経過した後にスイッチ28をオフ状態からオン状態に切り替える形態を示した。しかし、排気ガスの空燃比が切替空燃比以下である場合に、排気ガスの空燃比に応じて、オフ状態が継続する時間(すなわち、(オフ終了時間−オン終了時間)に相当する時間)を変化させるようにしてもよい。これにより、センサ制御装置1は、排気ガスの空燃比に応じた適切な期間が経過した後にポンプ電流Ipを流すことができ、酸素濃度を検出できない期間が無駄に長くなるのを抑制することができる。
Claims (6)
- 内燃機関から排出される排気ガスに含まれる特定ガスの濃度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、
大気が導入される基準酸素室と、
固体電解質体と、前記固体電解質体上に配置されて前記排気ガスに晒される排気ガス側電極と、前記固体電解質体上において前記基準酸素室に面して配置される大気側電極とを有するセルとを備え、
前記センサ制御装置は、
前記排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さい条件下において、前記排気ガスの空燃比が所定の切替空燃比以下であるか否かを判断するように構成された条件判断部と、
前記特定ガスの濃度に応じて値が変動する濃度検知電流を、前記排気ガス側電極と前記大気側電極との間で流すように構成された電流供給部とを備え、
前記排気ガスの空燃比が前記切替空燃比より大きいと前記条件判断部が判断した場合には、前記電流供給部は、前記濃度検知電流を前記排気ガス側電極と前記大気側電極との間で継続して流し、
前記排気ガスの空燃比が前記切替空燃比以下であると前記条件判断部が判断した場合には、前記電流供給部は、前記排気ガス側電極と前記大気側電極との間で前記濃度検知電流を流す供給状態と、前記排気ガス側電極と前記大気側電極との間で前記濃度検知電流を流さない供給停止状態とを交互に繰り返すセンサ制御装置。 - 請求項1に記載のセンサ制御装置であって、
前記電流供給部は、前記排気ガスの空燃比が前記切替空燃比以下であると前記条件判断部が判断した場合には、前記排気ガスの空燃比に応じて、前記供給停止状態が継続する時間を変化させるセンサ制御装置。 - 請求項1または請求項2に記載のセンサ制御装置であって、
前記電流供給部は、前記排気ガスの空燃比が前記切替空燃比以下であると前記条件判断部が判断した場合には、前記排気ガスの空燃比に応じて、前記供給状態が継続する時間を変化させるセンサ制御装置。 - 請求項1〜請求項3の何れか1項に記載のセンサ制御装置であって、
少なくとも、前記供給停止状態から前記供給状態に切り替わって予め設定された待機時間が経過した後に、前記濃度検知電流を利用するセンサ制御装置。 - 請求項1〜請求項4の何れか1項に記載のセンサ制御装置であって、
前記切替空燃比は、12.2以下となる空燃比であるセンサ制御装置。 - 内燃機関から排出される排気ガスに含まれる特定ガスの濃度を検出するガスセンサを制御するセンサ制御方法であって、
前記ガスセンサは、
大気が導入される基準酸素室と、
固体電解質体と、前記固体電解質体上に配置されて前記排気ガスに晒される排気ガス側電極と、前記固体電解質体上において前記基準酸素室に面して配置される大気側電極とを有するセルとを備え、
前記センサ制御方法は、
前記排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さい条件下において、前記排気ガスの空燃比が所定の切替空燃比以下であるか否かを判断する条件判断手順と、
前記特定ガスの濃度に応じて値が変動する濃度検知電流を、前記排気ガス側電極と前記大気側電極との間で流す電流供給手順とを備え、
前記排気ガスの空燃比が前記切替空燃比より大きいと前記条件判断手順が判断した場合には、前記電流供給部は、前記濃度検知電流を前記排気ガス側電極と前記大気側電極との間で継続して流し、
前記排気ガスの空燃比が前記切替空燃比以下であると前記条件判断手順が判断した場合には、前記電流供給手順は、前記排気ガス側電極と前記大気側電極との間で前記濃度検知電流を流す供給状態と、前記排気ガス側電極と前記大気側電極との間で前記濃度検知電流を流さない供給停止状態とを交互に繰り返すセンサ制御方法。
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