JP3113248B2 - 燃焼過程制御用電位差式電気加熱排気ガスセンサの診断装置 - Google Patents
燃焼過程制御用電位差式電気加熱排気ガスセンサの診断装置Info
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- JP3113248B2 JP3113248B2 JP11233970A JP23397099A JP3113248B2 JP 3113248 B2 JP3113248 B2 JP 3113248B2 JP 11233970 A JP11233970 A JP 11233970A JP 23397099 A JP23397099 A JP 23397099A JP 3113248 B2 JP3113248 B2 JP 3113248B2
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1493—Details
- F02D41/1495—Detection of abnormalities in the air/fuel ratio feedback system
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は酸素不足燃焼と酸素
過剰燃焼との間の周期的交代による燃焼過程制御用電位
差式電気加熱排気ガスセンサの診断装置に関するもので
ある。
過剰燃焼との間の周期的交代による燃焼過程制御用電位
差式電気加熱排気ガスセンサの診断装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】電位差式電気加熱排気ガスセンサはたと
えばドイツ特許公開第２９３７０４８号（米国特許第４
３１０４０１号）から既知である。このセンサはたとえ
ば加熱装置または自動車用内燃機関における燃焼過程の
制御に使用される。自動車に対して、各国の立法機関は
すべての排気ガス関連構成要素のオンボードモニタリン
グを要求している。排気ガス汚染を導くエラーは、検出
されかつエラーランプに指示されなければならない。こ
れに関連して、本発明はとくに排気ガスセンサの動作に
おける排気ガスセンサのすべての電気的エラーの診断に
関するものである。電気的エラーとして、とくにセンサ
の電気接続ラインの短絡、たとえばバッテリ電圧との短
絡、接地短絡、ケーブル破断等が問題となる。
えばドイツ特許公開第２９３７０４８号（米国特許第４
３１０４０１号）から既知である。このセンサはたとえ
ば加熱装置または自動車用内燃機関における燃焼過程の
制御に使用される。自動車に対して、各国の立法機関は
すべての排気ガス関連構成要素のオンボードモニタリン
グを要求している。排気ガス汚染を導くエラーは、検出
されかつエラーランプに指示されなければならない。こ
れに関連して、本発明はとくに排気ガスセンサの動作に
おける排気ガスセンサのすべての電気的エラーの診断に
関するものである。電気的エラーとして、とくにセンサ
の電気接続ラインの短絡、たとえばバッテリ電圧との短
絡、接地短絡、ケーブル破断等が問題となる。
【０００３】燃焼過程制御はしばしばいわゆる２点制御
方式で行われる。この場合、燃焼過程の排気ガスに露出
されているセンサは酸素過剰排気ガスと酸素不足排気ガ
スとを識別する。酸素過剰排気ガスにおいては、燃焼過
程に供給される燃料／空気混合物が燃料によりリッチ化
され、この結果得られる排気ガスは酸素不足となる。そ
れに続いて、燃料供給を低減することにより混合物のリ
ーン化が行われ、この結果排気ガス内に酸素過剰が発生
する。このようにして、燃焼する燃料／空気混合物の組
成が酸素不足と酸素過剰との間で周期的に変化される。
この場合、エラーのないセンサ動作においては、センサ
信号は高い信号値の第１の範囲（酸素不足）と低い信号
値の第２の範囲（酸素過剰）との間で交代する。両方の
範囲は第３の値範囲により分離されている。この第３の
値範囲は、エラーのないセンサ動作においてそれぞれ第
１の範囲と第２の範囲との間でセンサ信号が交代すると
きにきわめて急速に通過される。既知のセンサ診断は、
センサ信号が第３の範囲内にかなり長く停滞しているこ
とをエラーとして評価するように設計されている。その
理由は、この特性はセンサと制御装置との間の信号ライ
ンおよび接地ライン内の破断のような電気的エラーに対
する典型的な特性であるからである。この診断は特定の
センサタイプにおいてはきわめて信頼できることがわか
っているが、これに対し他のセンサタイプにおいては弱
点を示している。とくに、ドイツ特許公開第２９３７０
４８号から既知の平形λ＝１センサにおいては、テスト
動作においてケーブル破断が十分な信頼度で検出されな
かった。
方式で行われる。この場合、燃焼過程の排気ガスに露出
されているセンサは酸素過剰排気ガスと酸素不足排気ガ
スとを識別する。酸素過剰排気ガスにおいては、燃焼過
程に供給される燃料／空気混合物が燃料によりリッチ化
され、この結果得られる排気ガスは酸素不足となる。そ
れに続いて、燃料供給を低減することにより混合物のリ
ーン化が行われ、この結果排気ガス内に酸素過剰が発生
する。このようにして、燃焼する燃料／空気混合物の組
成が酸素不足と酸素過剰との間で周期的に変化される。
この場合、エラーのないセンサ動作においては、センサ
信号は高い信号値の第１の範囲（酸素不足）と低い信号
値の第２の範囲（酸素過剰）との間で交代する。両方の
範囲は第３の値範囲により分離されている。この第３の
値範囲は、エラーのないセンサ動作においてそれぞれ第
１の範囲と第２の範囲との間でセンサ信号が交代すると
きにきわめて急速に通過される。既知のセンサ診断は、
センサ信号が第３の範囲内にかなり長く停滞しているこ
とをエラーとして評価するように設計されている。その
理由は、この特性はセンサと制御装置との間の信号ライ
ンおよび接地ライン内の破断のような電気的エラーに対
する典型的な特性であるからである。この診断は特定の
センサタイプにおいてはきわめて信頼できることがわか
っているが、これに対し他のセンサタイプにおいては弱
点を示している。とくに、ドイツ特許公開第２９３７０
４８号から既知の平形λ＝１センサにおいては、テスト
動作においてケーブル破断が十分な信頼度で検出されな
かった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この背景から、ドイツ
特許公開第２９３７０４８号から既知のタイプのセン
サ、すなわち燃焼する燃料／空気混合物の組成を酸素不
足と酸素過剰との間で周期的に交代させる燃焼過程制御
用電位差式電気加熱排気ガスセンサにおける電気的エラ
ーの確実な診断を提供することが本発明の課題である。
特許公開第２９３７０４８号から既知のタイプのセン
サ、すなわち燃焼する燃料／空気混合物の組成を酸素不
足と酸素過剰との間で周期的に交代させる燃焼過程制御
用電位差式電気加熱排気ガスセンサにおける電気的エラ
ーの確実な診断を提供することが本発明の課題である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題は、燃焼する燃
料／空気混合物の組成を酸素不足と酸素過剰との間で周
期的に交代させる燃焼過程制御用電位差式電気加熱排気
ガスセンサの診断装置であって、センサ信号がエラーの
ないセンサ動作において高い信号値の第１の範囲（酸素
不足）と低い信号値の第２の範囲（酸素過剰）との間で
交代し、前記高い信号値の第１の範囲（酸素不足）と低
い信号値の第２の範囲（酸素過剰）とは第３の値範囲に
より分離されており、センサ信号が所定の最高時間より
長く第３の範囲内にあるときエラー情報を出力する前記
診断装置において、所定の最高時間内に電気加熱電流の
変化が発生しかつ前記最高時間内において加熱電流の変
化後にセンサ信号が第３の範囲から一時的に離脱したと
きもまたエラー信号が出力されることを特徴とする本発
明の燃焼過程制御用電位差式電気加熱排気ガスセンサの
診断装置により解決される。
料／空気混合物の組成を酸素不足と酸素過剰との間で周
期的に交代させる燃焼過程制御用電位差式電気加熱排気
ガスセンサの診断装置であって、センサ信号がエラーの
ないセンサ動作において高い信号値の第１の範囲（酸素
不足）と低い信号値の第２の範囲（酸素過剰）との間で
交代し、前記高い信号値の第１の範囲（酸素不足）と低
い信号値の第２の範囲（酸素過剰）とは第３の値範囲に
より分離されており、センサ信号が所定の最高時間より
長く第３の範囲内にあるときエラー情報を出力する前記
診断装置において、所定の最高時間内に電気加熱電流の
変化が発生しかつ前記最高時間内において加熱電流の変
化後にセンサ信号が第３の範囲から一時的に離脱したと
きもまたエラー信号が出力されることを特徴とする本発
明の燃焼過程制御用電位差式電気加熱排気ガスセンサの
診断装置により解決される。
【０００６】本発明は、平形λ＝１センサにおける上記
の問題点が平形チップ上のセンサヒータおよび測定電極
の配置に関連しているという知見に基づいている。この
場合、所定の動作状況においては、センサヒータとセン
サのネルンストセルとの間に望ましくない結合抵抗およ
び結合容量が発生することがある。ネルンストセルは電
極を備えた固体電解質からなり、この電極は片側が排気
ガスにそして反対側が基準ガスたとえば空気に露出され
ている。この場合、センサ電圧は妥当な電圧範囲内すな
わち上記の第３の範囲外にあり、したがって既知のセン
サ診断によってはエラーとして検出することができな
い。その結果のエラーとして、燃料／空気混合物の上記
の制御が燃料／空気混合物をリーン化し、これによりミ
スファイヤが発生するという危険性がある。極端な場
合、これにより、自動車に使用されている触媒が赤熱し
かつ自動車それ自身も火災となることがある。このよう
な混合物のリーン化は、その前に既に明らかにかつそれ
と認められるほどに走行特性を悪化させている。本発明
の利点は、電気的なセンサ診断において追加の機能拡張
を行い、平形センサにおいても発生するすべてのエラー
を確実に検出可能であり、したがって上記のエラーおよ
び走行特性の悪化がもはや発生することがないことにあ
る。
の問題点が平形チップ上のセンサヒータおよび測定電極
の配置に関連しているという知見に基づいている。この
場合、所定の動作状況においては、センサヒータとセン
サのネルンストセルとの間に望ましくない結合抵抗およ
び結合容量が発生することがある。ネルンストセルは電
極を備えた固体電解質からなり、この電極は片側が排気
ガスにそして反対側が基準ガスたとえば空気に露出され
ている。この場合、センサ電圧は妥当な電圧範囲内すな
わち上記の第３の範囲外にあり、したがって既知のセン
サ診断によってはエラーとして検出することができな
い。その結果のエラーとして、燃料／空気混合物の上記
の制御が燃料／空気混合物をリーン化し、これによりミ
スファイヤが発生するという危険性がある。極端な場
合、これにより、自動車に使用されている触媒が赤熱し
かつ自動車それ自身も火災となることがある。このよう
な混合物のリーン化は、その前に既に明らかにかつそれ
と認められるほどに走行特性を悪化させている。本発明
の利点は、電気的なセンサ診断において追加の機能拡張
を行い、平形センサにおいても発生するすべてのエラー
を確実に検出可能であり、したがって上記のエラーおよ
び走行特性の悪化がもはや発生することがないことにあ
る。
【０００７】以下に本発明の一実施形態を図面により説
明する。
明する。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１において参照番号１は電気加
熱排気ガスセンサの等価回路図を示す。この場合、参照
番号１．２はセンサ電源を、参照番号１．３はセンサ内
部抵抗を、参照番号１．４は電気ヒータであるセンサヒ
ータを、参照番号１．５は加熱電流供給ライン内の制御
可能なスイッチを示す。ヒータおよびセンサは相互に電
気的に分離されていることが理想的である。センサヒー
タとセンサ信号発生部とがきわめて接近している実際の
場合、参照番号１．２および１．３で示されているセン
サ信号発生部とセンサヒータとの間に希望しない抵抗結
合および容量結合が形成され、これらがそれぞれ参照番
号１．７および１．６で示される。参照番号１．８はセ
ンサ信号ラインの有り得る破断（断線）を示し、参照番
号１．９はセンサ接地ラインの有り得る破断（断線）を
示している。参照番号２は制御装置を示し、この制御装
置２は、本発明による診断装置２．３、センサ動作可能
状態検出装置２．４、制御器２．５、加熱制御装置２．
６、ならびに逆電圧電源２．１および抵抗２．２の形の
センサ信号動作可能化回路を有している。さらに、制御
装置２は、通常、たとえば内燃機関における点火、排気
ガス戻し、タンク通気等を制御するためのその他の機能
を有している。これらの機能は本発明を理解する上では
重要ではないので図から除かれている。診断装置２．３
は場合によりエラーランプ３を操作する。センサ装置４
はセンサ動作可能状態検出装置２．４および制御器２．
５に燃焼過程の運転条件に関する信号を供給し、制御器
２．５は、これから設定要素５たとえば内燃機関の燃料
噴射弁に対する操作信号を形成する。
熱排気ガスセンサの等価回路図を示す。この場合、参照
番号１．２はセンサ電源を、参照番号１．３はセンサ内
部抵抗を、参照番号１．４は電気ヒータであるセンサヒ
ータを、参照番号１．５は加熱電流供給ライン内の制御
可能なスイッチを示す。ヒータおよびセンサは相互に電
気的に分離されていることが理想的である。センサヒー
タとセンサ信号発生部とがきわめて接近している実際の
場合、参照番号１．２および１．３で示されているセン
サ信号発生部とセンサヒータとの間に希望しない抵抗結
合および容量結合が形成され、これらがそれぞれ参照番
号１．７および１．６で示される。参照番号１．８はセ
ンサ信号ラインの有り得る破断（断線）を示し、参照番
号１．９はセンサ接地ラインの有り得る破断（断線）を
示している。参照番号２は制御装置を示し、この制御装
置２は、本発明による診断装置２．３、センサ動作可能
状態検出装置２．４、制御器２．５、加熱制御装置２．
６、ならびに逆電圧電源２．１および抵抗２．２の形の
センサ信号動作可能化回路を有している。さらに、制御
装置２は、通常、たとえば内燃機関における点火、排気
ガス戻し、タンク通気等を制御するためのその他の機能
を有している。これらの機能は本発明を理解する上では
重要ではないので図から除かれている。診断装置２．３
は場合によりエラーランプ３を操作する。センサ装置４
はセンサ動作可能状態検出装置２．４および制御器２．
５に燃焼過程の運転条件に関する信号を供給し、制御器
２．５は、これから設定要素５たとえば内燃機関の燃料
噴射弁に対する操作信号を形成する。
【０００９】図２はセンサ電圧ＵＳの時間線図を示す。
常温においてはセンサの内部抵抗Ｒｉはきわめて高く、
したがってセンサ電圧ＵＳはたとえば４５０ｍＶの逆電
圧電源２．１の値により支配される。これは図２の左端
のセンサ信号線図に対応する。センサを約３００°Ｃに
加熱した後、時点ｔ１においてセンサ電圧は下限しきい
値ＵＳＲＥＭおよび上限しきい値ＵＳＲＥＦの間の値範
囲を離脱し、これを動作可能状態検出装置２．４が動作
可能なセンサ状態として評価する。センサが動作可能な
とき制御器２．５が投入され、制御器、被制御システム
およびセンサ特性の協働によりセンサ信号内に高い信号
値の第１の範囲と低い信号値の第２の範囲との間の周期
的交代が現れる。両方の値範囲はＵＳＲＥＦおよびＵＳ
ＲＥＭの間に存在する第３の値範囲により分離されてい
る。図示のセンサにおいて、センサ電圧ＵＳがリッチし
きい値ＵＳＲＥＦとリーンしきい値ＵＳＲＥＭとの間し
たがって逆電圧上に遅延時間ＴＲＳＡの間存在すると
き、信号ライン内のケーブル破断１．８を一義的かつ確
実に検出することができる。しかしながら、図示のλセ
ンサにおいてセンサ接地のケーブル破断１．９が発生し
た場合、センサヒータ１．４、結合抵抗１．７、結合容
量１．６、逆抵抗２．２および逆電圧電源２．１を介し
て電源の正極との間にアースとの結合が形成される。
常温においてはセンサの内部抵抗Ｒｉはきわめて高く、
したがってセンサ電圧ＵＳはたとえば４５０ｍＶの逆電
圧電源２．１の値により支配される。これは図２の左端
のセンサ信号線図に対応する。センサを約３００°Ｃに
加熱した後、時点ｔ１においてセンサ電圧は下限しきい
値ＵＳＲＥＭおよび上限しきい値ＵＳＲＥＦの間の値範
囲を離脱し、これを動作可能状態検出装置２．４が動作
可能なセンサ状態として評価する。センサが動作可能な
とき制御器２．５が投入され、制御器、被制御システム
およびセンサ特性の協働によりセンサ信号内に高い信号
値の第１の範囲と低い信号値の第２の範囲との間の周期
的交代が現れる。両方の値範囲はＵＳＲＥＦおよびＵＳ
ＲＥＭの間に存在する第３の値範囲により分離されてい
る。図示のセンサにおいて、センサ電圧ＵＳがリッチし
きい値ＵＳＲＥＦとリーンしきい値ＵＳＲＥＭとの間し
たがって逆電圧上に遅延時間ＴＲＳＡの間存在すると
き、信号ライン内のケーブル破断１．８を一義的かつ確
実に検出することができる。しかしながら、図示のλセ
ンサにおいてセンサ接地のケーブル破断１．９が発生し
た場合、センサヒータ１．４、結合抵抗１．７、結合容
量１．６、逆抵抗２．２および逆電圧電源２．１を介し
て電源の正極との間にアースとの結合が形成される。
【００１０】このエラーの場合にセンサヒータ２．４が
加熱制御装置２．６により所定のデューティ比で操作さ
れた場合、本発明者が確認したように、排気ガス温度が
ほぼＴａｂｇａｓ＝７００°Ｃにおいてヒータとセンサ
のネルンストセルとの間に結合コンデンサ１．６が形成
される。この結合コンデンサ１．６は、加熱操作の投入
勾配によりセンサ信号上に電圧ピークが発生するように
作用し、したがって、しきい値ＵＳＲＥＦおよびＵＳＲ
ＥＭが、超えられることになる。これが図３に示されて
いる。この電圧ピークは、センサ接地ライン内にケーブ
ル破断があるとき約５秒の診断時間Ｔ１を経過できない
ように作用する。その理由は、時限素子４．３の作動
（時間Ｔ１）が常に５秒の経過以前に遮断され、これに
よりセンサ接地方向のケーブル破断を検出できないから
である。約２０ｍｓの時間のこの電圧ピークは本発明に
よる診断においては解消される。このために、センサ電
圧ＵＳがしきい値ＵＳＲＥＭおよびＵＳＲＥＦの間の値
範囲内すなわち帯域幅内に存在するときに条件Ｂ１がセ
ットされ、この条件Ｂ１はセンサ信号が少なくとも約６
０ｍｓの時間Ｔ２の間前記帯域幅外に存在したときには
じめてリセットされる。しかしながら、センサ電圧は電
圧ピークの経過後すなわち約２０ｍｓ後には再び前記帯
域幅内に存在するので条件Ｂ１はリセットされず、した
がって時間Ｔ１を経過することができる。時間Ｔ１の経
過後、センサ動作可能状態ＢＢＳがリセットされかつケ
ーブル破断エラーＢＫＢがセットされ、これによりエラ
ーランプ３が操作される。逆にケーブル破断のない良好
なセンサの場合、前記帯域幅内で条件Ｂ１が常にセット
されるが、確認帯域を離脱した後は時間Ｔ２の経過後常
に再びリセットされ、したがってケーブル破断エラーが
診断されることはない。この機能の可能な形態が図４に
示されている。ブロック４．１は、センサ電圧ＵＳがし
きい値ＵＳＲＥＭおよびＵＳＲＥＦの間の前記帯域幅内
に存在するか否かを検査する。これが肯定のとき、ブロ
ック４．２が条件Ｂ１をセットする。この結果ブロック
４．３において時間計測が開始される。条件Ｂ１が所定
の時間Ｔ１より長い間セットされた状態のままである場
合、これはケーブル破断に対する信号として評価され、
ブロック４．４によりエラーランプ３が点灯される。同
時に、ブロック４．５およびブロック４．６によりセン
サ動作可能状態がリセットされる。加熱により生じる短
時間のノイズパルスの解消はブロック４．７、４．８お
よび４．９により行われる。ブロック４．７はブロック
４．１からの出力を反転する。言い換えると、ブロック
４．７は、センサ電圧ＵＳがブロック４．１において検
査される帯域幅から離脱したときにブロック４．８にお
ける時間計測を開始させる。信号がたとえば６０ｍｓの
所定の時間Ｔ２より長い間帯域幅外に存在する場合、ブ
ロック４．９において条件Ｂ１がリセットされ、したが
ってブロック４．３における時間計測は中断される。こ
のように、センサ動作が正常のとき、ブロック４．３に
おける時間計測は常に確実に再び中断される。これは誤
診により発生するケーブル破断メッセージを回避する。
しかしながら、センサ信号ＵＳが加熱により発生する短
時間のノイズパルスに基づいて帯域幅外に短時間のみ存
在する場合、センサ信号ＵＳが、ＵＳＲＥＭ＜ＵＳ＜Ｕ
ＳＲＥＦの範囲内に戻る前に時間Ｔ２が経過し終わるこ
とはない。したがって、短時間のノイズパルスが発生し
たときは条件Ｂ１はリセットされずかつ時間Ｔ１を経過
することができる。
加熱制御装置２．６により所定のデューティ比で操作さ
れた場合、本発明者が確認したように、排気ガス温度が
ほぼＴａｂｇａｓ＝７００°Ｃにおいてヒータとセンサ
のネルンストセルとの間に結合コンデンサ１．６が形成
される。この結合コンデンサ１．６は、加熱操作の投入
勾配によりセンサ信号上に電圧ピークが発生するように
作用し、したがって、しきい値ＵＳＲＥＦおよびＵＳＲ
ＥＭが、超えられることになる。これが図３に示されて
いる。この電圧ピークは、センサ接地ライン内にケーブ
ル破断があるとき約５秒の診断時間Ｔ１を経過できない
ように作用する。その理由は、時限素子４．３の作動
（時間Ｔ１）が常に５秒の経過以前に遮断され、これに
よりセンサ接地方向のケーブル破断を検出できないから
である。約２０ｍｓの時間のこの電圧ピークは本発明に
よる診断においては解消される。このために、センサ電
圧ＵＳがしきい値ＵＳＲＥＭおよびＵＳＲＥＦの間の値
範囲内すなわち帯域幅内に存在するときに条件Ｂ１がセ
ットされ、この条件Ｂ１はセンサ信号が少なくとも約６
０ｍｓの時間Ｔ２の間前記帯域幅外に存在したときには
じめてリセットされる。しかしながら、センサ電圧は電
圧ピークの経過後すなわち約２０ｍｓ後には再び前記帯
域幅内に存在するので条件Ｂ１はリセットされず、した
がって時間Ｔ１を経過することができる。時間Ｔ１の経
過後、センサ動作可能状態ＢＢＳがリセットされかつケ
ーブル破断エラーＢＫＢがセットされ、これによりエラ
ーランプ３が操作される。逆にケーブル破断のない良好
なセンサの場合、前記帯域幅内で条件Ｂ１が常にセット
されるが、確認帯域を離脱した後は時間Ｔ２の経過後常
に再びリセットされ、したがってケーブル破断エラーが
診断されることはない。この機能の可能な形態が図４に
示されている。ブロック４．１は、センサ電圧ＵＳがし
きい値ＵＳＲＥＭおよびＵＳＲＥＦの間の前記帯域幅内
に存在するか否かを検査する。これが肯定のとき、ブロ
ック４．２が条件Ｂ１をセットする。この結果ブロック
４．３において時間計測が開始される。条件Ｂ１が所定
の時間Ｔ１より長い間セットされた状態のままである場
合、これはケーブル破断に対する信号として評価され、
ブロック４．４によりエラーランプ３が点灯される。同
時に、ブロック４．５およびブロック４．６によりセン
サ動作可能状態がリセットされる。加熱により生じる短
時間のノイズパルスの解消はブロック４．７、４．８お
よび４．９により行われる。ブロック４．７はブロック
４．１からの出力を反転する。言い換えると、ブロック
４．７は、センサ電圧ＵＳがブロック４．１において検
査される帯域幅から離脱したときにブロック４．８にお
ける時間計測を開始させる。信号がたとえば６０ｍｓの
所定の時間Ｔ２より長い間帯域幅外に存在する場合、ブ
ロック４．９において条件Ｂ１がリセットされ、したが
ってブロック４．３における時間計測は中断される。こ
のように、センサ動作が正常のとき、ブロック４．３に
おける時間計測は常に確実に再び中断される。これは誤
診により発生するケーブル破断メッセージを回避する。
しかしながら、センサ信号ＵＳが加熱により発生する短
時間のノイズパルスに基づいて帯域幅外に短時間のみ存
在する場合、センサ信号ＵＳが、ＵＳＲＥＭ＜ＵＳ＜Ｕ
ＳＲＥＦの範囲内に戻る前に時間Ｔ２が経過し終わるこ
とはない。したがって、短時間のノイズパルスが発生し
たときは条件Ｂ１はリセットされずかつ時間Ｔ１を経過
することができる。
【００１１】排気ガス温度が高いとき、およびこれによ
りセンサ温度が高いとき、他の影響が注意されなければ
ならない。すなわち、排気ガス温度が７００°Ｃを超え
るとき、ヒータとネルンストセルとの間にさらに約１０
０ｋΩの範囲の結合抵抗１．７が形成される。この結合
抵抗は、測定ラインが破断したときにおいてもセンサ電
圧ＵＳがしきい値ＵＳＲＥＦを超える妥当な電圧範囲内
に存在するように作用する。センサが正常に作動してい
るとき、これはリッチな混合物すなわち燃料が多い混合
物に対応するであろう。この結果として、λ制御装置に
より、著しい混合物のリーン化が発生する。このことか
らミスファイヤが発生し、このミスファイヤの結果とし
て触媒内で未燃焼の燃料／空気混合物が二次反応を行う
ことになる。この場合、触媒の温度は許容できない高い
値をとることになる。これを回避するために迅速な診断
が必要であり、迅速診断はλ制御装置を中立値にセット
し、これにより許容できない高い混合物のリーン化を回
避することができる。このために、センサ電圧ＵＳおよ
び回路の既知の値から計算されたセンサの内部抵抗Ｒｉ
を使用することができる。この内部抵抗はケーブルが破
断したときに急激に上昇する。排気ガス温度がたとえば
Ｔ＿Ａｂｇａｓ＞６００°Ｃ（しきい値ＡＢＧＴ）であ
りかつ内部抵抗が約２０ｋΩのしきい値Ｒ１より大きい
場合、条件Ｂ２がセットされかつセンサ動作可能状態Ｂ
ＢＳがリセットされ、ならびにエラーランプ３によりケ
ーブル破断エラーＢＫＢが指示される。ケーブル破断エ
ラーが再び除去された場合、内部抵抗Ｒｉは再び低い抵
抗値をとり、これにより１ｋΩより小さいしきい値Ｒ２
において条件Ｂ２は再びリセットされかつ動作可能状態
も同様に再びリセットされ、そしてケーブル破断エラー
はもはや指示されることはない。これが図４においてブ
ロック４．１０ないし４．１４により形成される。この
場合、排気ガス温度は空間的にセンサに近接して測定さ
れた温度から決定されても、または燃焼過程の運転特性
値からモデル化により決定されてもよい。
りセンサ温度が高いとき、他の影響が注意されなければ
ならない。すなわち、排気ガス温度が７００°Ｃを超え
るとき、ヒータとネルンストセルとの間にさらに約１０
０ｋΩの範囲の結合抵抗１．７が形成される。この結合
抵抗は、測定ラインが破断したときにおいてもセンサ電
圧ＵＳがしきい値ＵＳＲＥＦを超える妥当な電圧範囲内
に存在するように作用する。センサが正常に作動してい
るとき、これはリッチな混合物すなわち燃料が多い混合
物に対応するであろう。この結果として、λ制御装置に
より、著しい混合物のリーン化が発生する。このことか
らミスファイヤが発生し、このミスファイヤの結果とし
て触媒内で未燃焼の燃料／空気混合物が二次反応を行う
ことになる。この場合、触媒の温度は許容できない高い
値をとることになる。これを回避するために迅速な診断
が必要であり、迅速診断はλ制御装置を中立値にセット
し、これにより許容できない高い混合物のリーン化を回
避することができる。このために、センサ電圧ＵＳおよ
び回路の既知の値から計算されたセンサの内部抵抗Ｒｉ
を使用することができる。この内部抵抗はケーブルが破
断したときに急激に上昇する。排気ガス温度がたとえば
Ｔ＿Ａｂｇａｓ＞６００°Ｃ（しきい値ＡＢＧＴ）であ
りかつ内部抵抗が約２０ｋΩのしきい値Ｒ１より大きい
場合、条件Ｂ２がセットされかつセンサ動作可能状態Ｂ
ＢＳがリセットされ、ならびにエラーランプ３によりケ
ーブル破断エラーＢＫＢが指示される。ケーブル破断エ
ラーが再び除去された場合、内部抵抗Ｒｉは再び低い抵
抗値をとり、これにより１ｋΩより小さいしきい値Ｒ２
において条件Ｂ２は再びリセットされかつ動作可能状態
も同様に再びリセットされ、そしてケーブル破断エラー
はもはや指示されることはない。これが図４においてブ
ロック４．１０ないし４．１４により形成される。この
場合、排気ガス温度は空間的にセンサに近接して測定さ
れた温度から決定されても、または燃焼過程の運転特性
値からモデル化により決定されてもよい。
【００１２】センサ接地ラインの破断の検出に追加し
て、平形センサにおいてセンサヒータを投入した後、セ
ンサがまだ冷えているときにヒータとネルンストセルと
の間の高い抵抗結合がセンサ動作可能状態を早めに出力
しないようにすることが考慮されることは有利である。
このような結合は約６秒の遅れ時間だけセンサ動作可能
状態メッセージが遅延されることにより抑制される。図
４においてこれがブロック４．１５および４．１６によ
り示される。
て、平形センサにおいてセンサヒータを投入した後、セ
ンサがまだ冷えているときにヒータとネルンストセルと
の間の高い抵抗結合がセンサ動作可能状態を早めに出力
しないようにすることが考慮されることは有利である。
このような結合は約６秒の遅れ時間だけセンサ動作可能
状態メッセージが遅延されることにより抑制される。図
４においてこれがブロック４．１５および４．１６によ
り示される。
【図１】本発明の技術的周辺図である。
【図２】エラーがある場合およびエラーがない場合のセ
ンサ信号の時間線図である。
ンサ信号の時間線図である。
【図３】加熱電流のセンサ信号への影響を示す時間線図
である。
である。
【図４】本発明の一実施形態の機能ブロック線図であ
る。
る。
１ 電位差式電気加熱排気ガスセンサの等価回路図 １．２ センサ電源 １．３ センサ内部抵抗 １．４ センサヒータ １．５ スイッチ １．６ 容量結合（結合容量） １．７ 抵抗結合（結合抵抗） １．８ センサ信号ラインの破断 １．９ センサ接地ラインの破断 ２ 制御装置 ２．１ 逆電圧電源 ２．２ 逆抵抗 ２．３ 診断装置 ２．４ センサ動作可能状態検出装置 ２．５ 制御器 ２．６ 加熱制御装置 ３ エラーランプ ４ センサ装置 ４．１ センサ電圧としきい値との比較ブロック ４．２ 条件（Ｂ１）セットブロック ４．３ 時間計測ブロック（時限素子） ４．４ エラーランプ点灯ブロック ４．５，４．６ センサ動作可能状態リセットブロック ４．７，４．８，４．９ ノイズパルス解消ブロック ４．１０，４．１１，４．１２，４．１３，４．１４
条件（Ｂ２）のセットおよびリセットブロック ４．１５，４．１６ センサ動作可能メッセージ遅延ブ
ロック ５ 設定要素
条件（Ｂ２）のセットおよびリセットブロック ４．１５，４．１６ センサ動作可能メッセージ遅延ブ
ロック ５ 設定要素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 平２−105158（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/409 G01N 27/26 361 G01N 27/26 391
Claims (10)
- 【請求項１】 燃焼する燃料／空気混合物の組成を酸素
不足と酸素過剰との間で周期的に交代させる燃焼過程制
御用電位差式電気加熱排気ガスセンサの診断装置であっ
て、センサ信号がエラーのないセンサ動作において高い
信号値の第１の範囲（酸素不足）と低い信号値の第２の
範囲（酸素過剰）との間で交代し、前記高い信号値の第
１の範囲（酸素不足）と低い信号値の第２の範囲（酸素
過剰）とは第３の値範囲により分離されており、センサ
信号が所定の最高時間より長く第３の範囲内にあるとき
エラー情報を出力する前記診断装置において、 所定の最高時間内に電気加熱電流の変化が発生しかつ前
記最高時間内において加熱電流の変化後にセンサ信号が
第３の範囲から一時的に離脱したときもまたエラー信号
が出力されることを特徴とする燃焼過程制御用電位差式
電気加熱排気ガスセンサの診断装置。 - 【請求項２】 前記第３の範囲が約４００ｍＶないし６
００ｍＶの値を含むことを特徴とする請求項１記載の診
断装置。 - 【請求項３】 前記最高時間が４ないし１０秒であるこ
とを特徴とする請求項１記載の診断装置。 - 【請求項４】 前記最高時間内における加熱電流の変化
後のセンサ信号の前記第３の範囲からの一時的離脱が１
００ｍｓより長く継続しないことを特徴とする請求項１
記載の診断装置。 - 【請求項５】 高いセンサ温度においては、前記診断装
置がセンサ信号から前記センサの内部抵抗に対する値を
決定し、このようにして決定された内部抵抗が第１の所
定値を超えたときにエラー信号を出力することを特徴と
する請求項１ないし４のいずれか一項に記載の診断装
置。 - 【請求項６】 センサ温度が空間的に近接して測定され
た温度から決定され、または燃焼過程の運転特性値から
モデル化により決定されることを特徴とする請求項５記
載の診断装置。 - 【請求項７】 前記第１の所定値として１５ｋΩより大
きい値および高いセンサ温度として６００°Ｃより大き
い温度値を特徴とする請求項５記載の診断装置。 - 【請求項８】 決定された内部抵抗が第２の所定値を下
回ったときにエラー信号がリセットされることを特徴と
する請求項５記載の診断装置。 - 【請求項９】 第２の所定値として３ｋΩより小さい値
を特徴とする請求項８記載の診断装置。 - 【請求項１０】 自動車における排気ガスセンサのオン
ボード診断への前記診断装置の使用を特徴とする請求項
１ないし９のいずれか一項に記載の診断装置。
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| US11636870B2 (en) | 2020-08-20 | 2023-04-25 | Denso International America, Inc. | Smoking cessation systems and methods |
| US11828210B2 (en) | 2020-08-20 | 2023-11-28 | Denso International America, Inc. | Diagnostic systems and methods of vehicles using olfaction |
| US11813926B2 (en) | 2020-08-20 | 2023-11-14 | Denso International America, Inc. | Binding agent and olfaction sensor |
| US11932080B2 (en) | 2020-08-20 | 2024-03-19 | Denso International America, Inc. | Diagnostic and recirculation control systems and methods |
| US11760169B2 (en) | 2020-08-20 | 2023-09-19 | Denso International America, Inc. | Particulate control systems and methods for olfaction sensors |
| US11760170B2 (en) | 2020-08-20 | 2023-09-19 | Denso International America, Inc. | Olfaction sensor preservation systems and methods |
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| JPS57212347A (en) * | 1981-06-25 | 1982-12-27 | Nissan Motor Co Ltd | Air-fuel ratio control system |
| JPS5830446A (ja) * | 1981-08-13 | 1983-02-22 | Honda Motor Co Ltd | 内燃エンジン用空燃比帰還制御装置の故障検出装置 |
| KR970010317B1 (ko) * | 1989-06-16 | 1997-06-25 | 니뽄 도꾸슈 도교오 가부시끼가이샤 | 공연비 제어장치 |
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| JP3733660B2 (ja) * | 1996-10-03 | 2006-01-11 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関における酸素センサの劣化診断装置 |
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-
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- 1998-08-24 DE DE19838334A patent/DE19838334B4/de not_active Expired - Lifetime
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1999
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- 1999-08-23 US US09/379,368 patent/US6245205B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-08-23 FR FR9910694A patent/FR2782558B1/fr not_active Expired - Fee Related
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