JP3734685B2 - Sensor element temperature detection device for air-fuel ratio sensor - Google Patents
Sensor element temperature detection device for air-fuel ratio sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP3734685B2 JP3734685B2 JP2000197020A JP2000197020A JP3734685B2 JP 3734685 B2 JP3734685 B2 JP 3734685B2 JP 2000197020 A JP2000197020 A JP 2000197020A JP 2000197020 A JP2000197020 A JP 2000197020A JP 3734685 B2 JP3734685 B2 JP 3734685B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heater
- air
- fuel ratio
- element temperature
- impedance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気系に装着される空燃比センサのセンサ素子インピーダンスに基づいてセンサ素子温度を検出する素子温度検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関の空燃比制御装置として、空燃比センサにより排気中の酸素濃度に基づいて実際の空燃比を目標空燃比に近づけるように機関への供給燃料量をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御が知られている。
【0003】
かかる空燃比フィードバック制御においては、空燃比センサが活性化していることが前提条件となる。
空燃比センサは素子温度が所定の活性温度に達することで活性化されるので、センサ素子の活性状態の判定、センサ素子加熱用のヒータ制御のために素子温度を検出することが従来から行われている。
【0004】
例えば、空燃比センサに備えられるセンサ素子加熱用のヒータを素子温度に基づいて制御することを目的として、センサ素子のインピーダンスが素子温度に依存していることから、センサ素子のインピーダンスを用いてセンサ素子温度を検出するものがある。
【0005】
具体的には、空燃比センサのセンサ素子に高周波の交流電圧を印加し、センサ素子に流れる電流値よりセンサ素子のインピーダンスを計測し、計測されたインピーダンスに基づいて素子温度を検出するようにしている。
【0006】
また、特開平11−344466号公報のように、センサ素子のインピーダンス又は素子温度を求め、センサ素子のインピーダンス又は素子温度が目標値になるようヒータ通電量をフィードバック制御しているものある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、センサ素子のインピーダンスを計測する場合に以下のような問題が生じてきた。
【0008】
すなわち、センサ素子を早期に活性化し、また、活性化状態を確実に維持する等のためにセンサ素子加熱用ヒータの容量アップ、センサ素子の小型化が進み、ヒータ通電に対するセンサ素子の温度追従性が向上してきた(センサ素子の熱容量が相対的に小さくなってきた)。このため、ヒータへの通電量の変化が速やかにセンサ素子の温度へと影響し、ヒータへの通電状態に対するセンサ素子温度の変動が従来に比べて顕著になってきた。
【0009】
特に、ヒータ通電のON・OFFをデューティ制御することによりヒータへの通電量を制御するものにあっては、そのON・OFFによってセンサ素子温度が瞬間的に変動し、それに伴い素子のインピーダンスも変動するため、インピーダンス計測の誤差が生じ易い。
【0010】
その結果、センサ素子温度(センサの活性化状態)の検出精度も低下してしまい、更に、素子温度に基づくヒータ制御が安定せず、インピーダンス計測誤差が増大し、空燃比フィードバック制御に影響を与えるなど悪循環を生じることとなる。
【0011】
本発明は、以上のような問題に鑑みなされたものであって、空燃比センサのセンサ素子温度を精度よく検出できる素子温度検出装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1に係る発明は、図1に示すように、内燃機関の排気系に装着され、センサ素子加熱用のヒータと、センサ素子のインピーダンスを計測するインピーダンス計測手段と、計測されたインピーダンスに基づいてセンサ素子温度を検出する素子温度検出手段と、前記ヒータの通電量を制御してセンサ素子温度を制御するヒータ制御手段とを含んで構成された空燃比センサの素子温度検出装置であって、
前記インピーダンス計測手段によるセンサ素子のインピーダンス計測中は、前記ヒータへの印加電圧を一定に維持するヒータ印加電圧制御手段を備えたことを特徴とする。
【0013】
請求項2に係る発明は、前記空燃比センサは、空燃比のリーン・リッチに応じた電圧を発生するネルンストセル部と、該ネルンストセル部により検出される空燃比のリーン・リッチに応じた方向に所定の電圧が印加されて空燃比に応じて電流値が連続的に変化するポンプセル部とを備えてなり、
前記インピーダンス計測手段は、前記ネルンストセル部に交流電圧を印加したときに前記ネルンストセル部に流れる電流値より前記ネルンストセル部のインピーダンスを計測するものであることを特徴とする。
【0014】
請求項3に係る発明は、前記ヒータ通電制御手段は、ヒータ通電のON・OFFをデューティ制御することによりヒータ通電量を制御するものであって、前記ヒータ印加電圧制御手段は、ヒータ通電をOFFに維持することを特徴とする。
【0015】
請求項4に係る発明は、前記ヒータ通電制御手段は、ヒータ通電のON・OFFをデューティ制御することによりヒータ通電量を制御するものであって、前記ヒータ印加電圧制御手段は、ヒータ通電をONに維持することを特徴とする。
【0016】
請求項5に係る発明は、前記ヒータ印加電圧制御手段は、機関の回転速度及び燃料噴射量に基づいて設定された電圧値を維持することを特徴とする。
【0017】
【発明の効果】
請求項1に係る発明によれば、センサ素子のインピーダンス計測中は、センサ素子加熱用のヒータへの印加電圧を一定とするので、ヒータ制御による印加電圧の変動により生じるセンサ素子温度の変動を防止して、インピーダンスを精度よく計測できる。その結果、センサ素子温度の検出精度も向上する。
【0018】
請求項2に係る発明によれば、空燃比センサがネルンストセル部とポンプセル部とを備えるものにあっては、ネルンストセル部に交流電圧を印加して、該ネルンストセル部に流れる電流値を計測することにより、ポンプセル部での空燃比検出に影響を与えることなく、インピーダンスを計測できる。
【0019】
請求項3に係る発明によれば、ヒータ通電のON・OFFをデューティ制御することによりヒータ通電量を制御するものにあっては、センサ素子のインピーダンス計測中は、ヒータ通電をOFFに維持することでヒータへの通電を停止するので、ON・OFFに伴うセンサ素子温度の瞬間的な変動を防止し、また、素子温度が排気温とほぼ同じ温度での測定となり、インピーダンスを精度よく計測できる。
【0020】
請求項4に係る発明によれば、センサ素子のインピーダンス計測中は、ヒータ通電をONに維持することにより、ON・OFFに伴うセンサ素子温度の瞬間的な変動を防止し、安定した状態でインピーダンスを計測できる。
【0021】
請求項5に係る発明によれば、ヒータ印加電圧制御手段は、機関の回転速度及び燃料噴射量に基づいて設定された電圧値を維持することにより、素子温度とほぼ同じ温度と推定される排気温の状態に応じた電圧値を設定できるので、インピーダンス計測中及びインピーダンス計測前後での素子温度の変化も最小限に抑えられ、インピーダンス計測精度をさらに向上させることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図2は、本発明の一実施形態における内燃機関のシステム構成図を示す。図2において、内燃機関1の吸気通路2には、吸入空気量Qaを検出するエアフローメータ3と吸入空気量Qaを制御するスロットル弁4が設けられている。
【0023】
各気筒毎に設けられた燃料噴射弁5は、マイクロコンピュータを内蔵したECM(エンジンコントロールモジュール)6からの噴射パルス信号により開弁駆動し、図示しない燃料ポンプから圧送されてプレッシャレギュレータにより所定圧力に制御された燃料を噴射供給する。
【0024】
排気通路7には、排気中の酸素濃度に応じて空燃比をリニアに検出する広域型の空燃比センサ8が設けられている。
更に、機関1の所定のクランク角毎にクランク角信号に出力するクランク角センサ9や機関1の冷却ジャケット内の冷却水温度Twを検出する水温センサ10が設けられている。
【0025】
前記ECM6は、例えば、吸入空気量Qaとクランク角センサ9からの信号に基づいて検出される機関回転速度Neからストイキ(λ=1)相当の基本燃料噴射量Tp=K×Qa×Ne(Kは定数)を演算し、これを目標空燃比tλ、空燃比センサ8からの信号に基づく空燃比フィードバック補正係数αにより補正して燃料噴射量Ti=Tp×(1/tλ)×αとして、このTiに対応する噴射パルスを、機関回転周期に同期して、前記燃料噴射弁5に出力する。
【0026】
図3は、前記空燃比センサ8の構造を示す。
図3において、センサ素子本体20は、酸素イオン導電性を有するジルコニア等の固体電解質材料で多孔質層に形成されており、その内部には、図で下側から、ヒータ21、大気室22、ガス拡散室23を備えている。
【0027】
ヒータ21は、これへの通電によりセンサ素子を加熱することができる。
大気室22は、排気通路外で、基準ガスである大気と連通するように形成されている。
【0028】
ガス拡散室23は、本体20の図で上面側より形成した排気導入孔24、γアルミナ等の保護層22を介して、排気と連通するように形成されている。
ここで、大気室22の上壁に設けた電極26Aと、ガス拡散室23の下壁に設けた電極26Bとで、ネルンストセル部26が構成される。
【0029】
また、ガス拡散室23の上壁に設けた電極27Aと、本体20の上壁に設け保護層28で覆った電極27Bとで、ポンプセル部27が構成される。
ネルンストセル部26は、ガス拡散室23内の酸素イオン濃度(酸素分圧)によって影響されるネルンストセル部電極26A、26B間の酸素分圧に応じて、電圧を発生するようになっているので、該電圧を検出することにより、空燃比がストイキ(λ=1)に対してリーンであるかリッチであるかを検出することができる。
【0030】
ポンプセル部27は、これに所定の電圧が印加されると、ガス拡散室23内の酸素イオンが移動して、ポンプセル部電極27A、27B間に電流が流れるようになっている。そして、ポンプセル部電極27A、27B間に所定の電圧を印加したときに流れる電流値(限界電流値)Ipは、ガス拡散室23内の酸素イオン濃度に影響されるので、該電流値Ipを検出することにより、排気の空燃比を検出することができる。
【0031】
すなわち、図4(A)に示すように、ポンプセル部27の電圧−電流特性は、空燃比λに応じて変化し、所定の電圧Vpを印加したときの電流値Ipにより排気の空燃比λを検出することができる。
【0032】
また、ネルンストセル部27でのリーン・リッチの出力に基づいて、ポンプセル部27に対する電圧の印加方向を反転させることで、リーン領域とリッチ領域との両方の空燃比領域において、図4(B)に示すように、ポンプセル部27を流れる電流値Ipに基づいて、広範囲な空燃比λの検出が可能となる。
【0033】
図5は、空燃比センサ及びセンサ素子加熱用ヒータに対する制御回路を示す。
ネルンストセル部26には、インピーダンス計測のため、マイコン30の制御の下に、交流電源31により交流電圧を印加し、これによりネルンストセル部26に流れる電流値Isを電流検出用抵抗32と検出アンプ33とにより電圧変換して検出する。
【0034】
検出アンプ33からの信号は、例えばハイパスフィルタと積分器とからなるインピーダンス検出回路34に入力することで、交流成分のみを取出して、その振幅からインピーダンスRiを検出する。これにより、ネルンストセル部26のインピーダンスRiを計測することができる。
【0035】
また、検出アンプ33からの信号は、ローパスフィルタ35に入力することで、直流成分のみを取出して、酸素濃度に応じてネルンストセル部26で発生する電圧を検出する。これにより、酸素濃度のリーン・リッチを検出することができる。
【0036】
ポンプセル部27には、マイコン30制御の下に、直流電源35により所定の電圧Vpを印加するが、印加方向はネルンストセル部26により検出される酸素濃度のリーン・リッチに応じて反転させ、これによりポンプセル部27に流れる電流Ipを電流検出用抵抗36と検出アンプ37とにより電圧変換して検出する。これにより、空燃比λを検出する。
【0037】
ヒータ21には、バッテリよりバッテリ電圧VBを印加するが、通電回路中にスイッチング素子39を設けてあるので、通常は、このスイッチング素子39のON・OFFをマイコン30によりデューティ制御することにより、ヒータ21への通電量を制御することができる。
【0038】
図6は、マイコン30により所定時間毎に実行される空燃比センサの素子温度検出を示すフローチャートである。
ステップ1(図にはS1と記す。以下同様)では、各種運転条件を読込む。
【0039】
ステップ2では、インピーダンス計測許可条件が成立しているか否かを判定する。ここで、インピーダンス計測許可条件が成立しているのは、排気流量の変化による熱引きの影響が少ない場合であり、例えば、機関の運転状態が所定の回転速度Ne及び所定の燃料噴射量Tp内にあることである。
【0040】
インピーダンス計測許可条件が成立していない場合は、ステップ1に戻る。
インピーダンス計測許可条件が成立している場合は、ステップ3に進み、ヒータデューティ(HDUTY)=0(%)に設定し、センサ素子加熱用ヒータへの通電を停止した後、ステップ4に進む。
【0041】
ステップ4では、センサ素子(ネルンストセル部)のインピーダンスを計測する。交流電源31によりネルンストセル部26に所定の交流電圧を印加し、その時の電流検出用抵抗32の端子電圧を読込み、これに基づいてネルンストセル部26のインピーダンスを計測する。
【0042】
すなわち、ヒータ制御手段による通常のデューティ制御を、図7(A)に示すように、インピーダンス計測中は、センサ素子加熱用のヒータへの通電をOFFとしてその状態を維持する。これが、ヒータ印加電圧制御手段に相当する。
【0043】
その後、ステップ5に進み、あらかじめ設定された素子温度とインピーダンス理論値のテーブル等により、ステップ4で計測したインピーダンスに基づいて素子温度を検出する。
【0044】
なお、ヒータへの通電は前記インピーダンス計測の終了後、ヒータ制御手段による通常のデューティ制御を再開する。
以上により、センサ素子のインピーダンス計測中は、センサ素子加熱用のヒータへの通電を停止すること(印加電圧を0Vとして一定に維持すること)によりセンサ素子温度の瞬間的な変動を防止しつつ、素子温度もその時の排気温とほぼ同じ温度でインピーダンスを計測できるので、センサ素子のインピーダンス計測精度が向上し、ひいては、センサ素子温度の検出精度が向上する。
【0045】
なお、前記の実施形態におけるステップ3において、ヒータ通電量を図7(B)に示すように、センサ素子のインピーダンス計測中は、ヒータデューティ(HDUTY)=100(%)と設定して、ヒータへの通電を常にONとすることによっても印加電圧を設定最大値として一定に維持し、センサ素子温度の瞬間的な変動を防止して、安定した状態でインピーダンスを計測できる。
【0046】
次に、本発明の第二の実施形態を説明する。
図8(A)は、第二の実施形態に係る空燃比センサのヒータに対する制御回路図である。通常時においては、前記第一の実施形態と同様にスイッチング素子39のON・OFFをマイコン30によりデューティ制御することによりヒータ21への通電量を制御し、インピーダンス計測中は、切換器40の抵抗調整により、あらかじめ設定された電圧値をヒータ21に印加するよう構成したものである。
【0047】
前記切換器40は、例えば、図8(B)に示すように複数の抵抗を任意に選択することにより、ヒータへの印加電圧値を設定する。
図9は、第二の実施形態における空燃比センサの素子温度検出を示すフローチャートである。
【0048】
ステップ11,12は前記第一の実施形態と同様であり、説明は省略する。ステップ12で、インピーダンス計測許可判定が成立していれば、ステップ13に進む。
【0049】
ステップ13では、インピーダンス計測中の目標ヒータ電圧を、読込んだ機関回転速度Ne及び燃料噴射量Tpに基づいてあらかじめ設定されたマップ等により決定する。これにより、素子温度とほぼ同じ温度と推定される排気温の状態に応じて適した印加電圧を決定できる。
【0050】
次いで、ステップ14では、前記切換器40の抵抗を調整して、ステップ13で決定した目標ヒータ電圧値に設定した後、ステップ15に進み、前記第一の実施形態と同様にしてインピーダンスを計測し、素子温度を検出する。
【0051】
以上により、インピーダンス計測中は、機関回転速度Neと燃料噴射量Tpとに基づいて設定される電圧値をヒータへ印加するので、素子温度の変動を防止するとともに、インピーダンス計測前後における素子温度の変化も最小限に抑えることができ、さらに精度よくインピーダンスを計測できる。
【0052】
なお、本発明は、前記第一、第二の実施形態にように、通常時におけるヒータ制御をデューティ制御により行うものに限るものではなく、その他の方法により制御するもの、例えば、ヒータへの印加電圧値を制御するものであっても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を示すブロック図。
【図2】本発明の一実施形態を示すシステム構成図。
【図3】空燃比センサのセンサ素子構造を示す図。
【図4】空燃比センサのセンサ素子の特性図。
【図5】空燃比センサ及びヒータに対する制御回路図。
【図6】本発明の第一の実施形態に係るセンサ素子温度検出のフローチャート。
【図7】インピーダンス計測中のデューティ制御を示す図。
【図8】空燃比センサのヒータに対する他の制御回路図。
【図9】本発明の第二の実施形態に係るセンサ素子温度検出のフローチャート。
【符号の説明】
1 … 内燃機関
6 … ECM
9 … 空燃比センサ
20… センサ素子本体
21… ヒータ
22… 大気室
23… ガス拡散室
24… 排気導入孔
25… 保護層
26… ネルンストセル部
27… ポンプセル部
28… 保護層
30… マイコン
31… 交流電源
32… 直流電源
39… スイッチング素子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an element temperature detection device that detects a sensor element temperature based on a sensor element impedance of an air-fuel ratio sensor mounted on an exhaust system of an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
As an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, air-fuel ratio feedback control is known in which an air-fuel ratio sensor controls the amount of fuel supplied to the engine so that the actual air-fuel ratio approaches the target air-fuel ratio based on the oxygen concentration in the exhaust gas. ing.
[0003]
In such air-fuel ratio feedback control, it is a precondition that the air-fuel ratio sensor is activated.
Since the air-fuel ratio sensor is activated when the element temperature reaches a predetermined activation temperature, it has been conventionally performed to detect the element temperature for determining the active state of the sensor element and controlling the heater for heating the sensor element. ing.
[0004]
For example , for the purpose of controlling a heater for heating a sensor element provided in an air- fuel ratio sensor based on the element temperature, the impedance of the sensor element depends on the element temperature. Some devices detect the element temperature .
[0005]
Specifically, a high-frequency AC voltage is applied to the sensor element of the air-fuel ratio sensor, the impedance of the sensor element is measured from the current value flowing through the sensor element, and the element temperature is detected based on the measured impedance. Yes.
[0006]
Further, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-344466, the impedance or element temperature of the sensor element is obtained, and the heater energization amount is feedback-controlled so that the impedance or element temperature of the sensor element becomes a target value.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, the following problems have arisen when measuring the impedance of a sensor element.
[0008]
That is, in order to activate the sensor element at an early stage and to reliably maintain the activated state, the capacity of the heater for heating the sensor element is increased and the sensor element is miniaturized, and the temperature followability of the sensor element with respect to heater energization (The heat capacity of the sensor element has become relatively small). For this reason, a change in the energization amount to the heater quickly affects the temperature of the sensor element, and the variation of the sensor element temperature with respect to the energization state of the heater has become more prominent than in the past.
[0009]
In particular, in the case of controlling the energization amount to the heater by duty control of heater energization ON / OFF, the sensor element temperature fluctuates instantaneously due to the ON / OFF, and the element impedance also varies accordingly. Therefore, impedance measurement errors are likely to occur.
[0010]
As a result, the detection accuracy of the sensor element temperature (sensor activation state) also decreases, heater control based on the element temperature is not stable, impedance measurement error increases, and air-fuel ratio feedback control is affected. A vicious circle will occur.
[0011]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an element temperature detection device that can accurately detect the sensor element temperature of an air-fuel ratio sensor.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, as shown in FIG. 1, the invention according to
During the impedance measurement of the sensor element by the impedance measuring means, a heater applied voltage control means for maintaining a constant applied voltage to the heater is provided.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, the air-fuel ratio sensor includes a Nernst cell unit that generates a voltage corresponding to the lean / rich air / fuel ratio, and a direction corresponding to the lean / rich air / fuel ratio detected by the Nernst cell unit. A predetermined voltage is applied to the pump cell unit, and the current value continuously changes according to the air-fuel ratio.
The impedance measuring means is for measuring the impedance of the Nernst cell part from a current value flowing in the Nernst cell part when an AC voltage is applied to the Nernst cell part.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, the heater energization control means controls the heater energization amount by duty-controlling ON / OFF of the heater energization, and the heater application voltage control means turns off the heater energization. It is characterized by maintaining to.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, the heater energization control means controls the heater energization amount by duty-controlling ON / OFF of the heater energization, and the heater application voltage control means turns on the heater energization. It is characterized by maintaining to.
[0016]
The invention according to claim 5 is characterized in that the heater applied voltage control means maintains a voltage value set based on the rotational speed of the engine and the fuel injection amount.
[0017]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the voltage applied to the heater for heating the sensor element is kept constant during the measurement of the impedance of the sensor element, thereby preventing fluctuations in the sensor element temperature caused by fluctuations in the applied voltage due to heater control. Thus, impedance can be measured with high accuracy. As a result, the detection accuracy of the sensor element temperature is also improved.
[0018]
According to the second aspect of the present invention, when the air-fuel ratio sensor includes a Nernst cell part and a pump cell part, an AC voltage is applied to the Nernst cell part, and a current value flowing through the Nernst cell part is measured. By doing so, the impedance can be measured without affecting the air-fuel ratio detection in the pump cell section.
[0019]
According to the invention of claim 3, in the case of controlling the heater energization amount by duty control of heater energization ON / OFF, the heater energization is maintained OFF during the impedance measurement of the sensor element. Since the heater is deenergized, instantaneous fluctuations in the sensor element temperature due to ON / OFF are prevented, and the element temperature is measured at substantially the same temperature as the exhaust temperature, so that the impedance can be accurately measured.
[0020]
According to the invention of claim 4, during the measurement of the impedance of the sensor element, the heater energization is kept ON to prevent instantaneous fluctuations in the sensor element temperature due to ON / OFF, and the impedance in a stable state. Can be measured.
[0021]
According to the fifth aspect of the present invention, the heater applied voltage control means maintains the voltage value set based on the engine speed and the fuel injection amount, so that the exhaust temperature estimated to be substantially the same as the element temperature. Since the voltage value according to the temperature state can be set, changes in the element temperature during impedance measurement and before and after impedance measurement can be minimized, and impedance measurement accuracy can be further improved.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 2 shows a system configuration diagram of the internal combustion engine in one embodiment of the present invention. In FIG. 2, the intake passage 2 of the
[0023]
The fuel injection valve 5 provided for each cylinder is driven to open by an injection pulse signal from an ECM (engine control module) 6 having a built-in microcomputer, and is pumped from a fuel pump (not shown) to a predetermined pressure by a pressure regulator. The controlled fuel is injected and supplied.
[0024]
The exhaust passage 7 is provided with a wide-range air-fuel ratio sensor 8 that linearly detects the air-fuel ratio according to the oxygen concentration in the exhaust gas.
Further, a crank angle sensor 9 that outputs a crank angle signal for each predetermined crank angle of the
[0025]
The
[0026]
FIG. 3 shows the structure of the air-fuel ratio sensor 8.
In FIG. 3, the
[0027]
The
The
[0028]
The
Here, the
[0029]
The
The
[0030]
In the
[0031]
That is, as shown in FIG. 4A, the voltage-current characteristic of the
[0032]
Further, by reversing the direction in which the voltage is applied to the
[0033]
FIG. 5 shows a control circuit for the air-fuel ratio sensor and the sensor element heater.
An AC voltage is applied to the
[0034]
The signal from the
[0035]
Further, the signal from the
[0036]
A predetermined voltage Vp is applied to the
[0037]
A battery voltage VB is applied to the
[0038]
FIG. 6 is a flowchart showing element temperature detection of the air-fuel ratio sensor executed by the
In step 1 (denoted as S1 in the figure, the same applies hereinafter), various operating conditions are read.
[0039]
In step 2, it is determined whether or not an impedance measurement permission condition is satisfied. Here, the impedance measurement permission condition is satisfied when there is little influence of heat absorption due to a change in the exhaust flow rate. For example, the operating state of the engine is within a predetermined rotational speed Ne and a predetermined fuel injection amount Tp. It is to be.
[0040]
If the impedance measurement permission condition is not satisfied, the process returns to step 1.
When the impedance measurement permission condition is satisfied, the process proceeds to step 3, the heater duty (HDUTY) is set to 0 (%), the energization to the sensor element heating heater is stopped, and then the process proceeds to step 4.
[0041]
In step 4, the impedance of the sensor element (Nernst cell part) is measured. A predetermined AC voltage is applied to the
[0042]
That is, during normal impedance control by the heater control means, as shown in FIG. 7A, during the impedance measurement, the power supply to the heater for heating the sensor element is turned off and the state is maintained. This corresponds to the heater applied voltage control means.
[0043]
Thereafter, the process proceeds to step 5 where the element temperature is detected based on the impedance measured in step 4 based on a preset element temperature and impedance theoretical value table.
[0044]
Note that energization of the heater resumes normal duty control by the heater control means after the impedance measurement is completed.
As described above, while measuring the impedance of the sensor element, the energization to the heater for heating the sensor element is stopped (the applied voltage is kept constant at 0 V) to prevent an instantaneous change in the sensor element temperature, Since the impedance can be measured at substantially the same temperature as the exhaust temperature at that time, the impedance measurement accuracy of the sensor element is improved, and consequently the detection accuracy of the sensor element temperature is improved.
[0045]
In step 3 in the above-described embodiment, as shown in FIG. 7B, the heater energization amount is set to heater duty (HDUTY) = 100 (%) during the impedance measurement of the sensor element, to the heater. Even when the current is always turned on, the applied voltage is kept constant as the set maximum value, the instantaneous fluctuation of the sensor element temperature is prevented, and the impedance can be measured in a stable state.
[0046]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8A is a control circuit diagram for the heater of the air-fuel ratio sensor according to the second embodiment. In a normal state, the amount of current supplied to the
[0047]
For example, the
FIG. 9 is a flowchart showing element temperature detection of the air-fuel ratio sensor in the second embodiment.
[0048]
[0049]
In step 13, the target heater voltage during impedance measurement is determined by a map or the like set in advance based on the read engine rotational speed Ne and fuel injection amount Tp. Thereby, an appropriate applied voltage can be determined according to the state of the exhaust temperature estimated to be substantially the same as the element temperature.
[0050]
Next, in step 14, after adjusting the resistance of the
[0051]
As described above, during impedance measurement, a voltage value set based on the engine rotational speed Ne and the fuel injection amount Tp is applied to the heater, so that fluctuations in element temperature are prevented and changes in element temperature before and after impedance measurement are performed. Can be minimized, and impedance can be measured with higher accuracy.
[0052]
Note that the present invention is not limited to the heater control that is normally performed by duty control as in the first and second embodiments, but is controlled by other methods, for example, application to the heater. Even if the voltage value is controlled, the same effect can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of the present invention.
FIG. 2 is a system configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a sensor element structure of an air-fuel ratio sensor.
FIG. 4 is a characteristic diagram of a sensor element of an air-fuel ratio sensor.
FIG. 5 is a control circuit diagram for an air-fuel ratio sensor and a heater.
FIG. 6 is a flowchart of sensor element temperature detection according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing duty control during impedance measurement.
FIG. 8 is another control circuit diagram for the heater of the air-fuel ratio sensor.
FIG. 9 is a flowchart of sensor element temperature detection according to the second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ...
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ... Air-
Claims (5)
前記インピーダンス計測手段によるセンサ素子のインピーダンス計測中は、前記ヒータへの印加電圧を一定に維持するヒータ印加電圧制御手段を備えたことを特徴とする空燃比センサの素子温度検出装置。A heater for heating the sensor element, mounted on an exhaust system of the internal combustion engine, an impedance measuring means for measuring the impedance of the sensor element, an element temperature detecting means for detecting the sensor element temperature based on the measured impedance, and the heater An element temperature detecting device for an air-fuel ratio sensor, comprising a heater control means for controlling a sensor element temperature by controlling an energization amount of
An element temperature detecting device for an air-fuel ratio sensor, comprising: heater applied voltage control means for maintaining a constant applied voltage to the heater during impedance measurement of the sensor element by the impedance measuring means.
前記インピーダンス計測手段は、前記ネルンストセル部に交流電圧を印加したときに前記ネルンストセル部に流れる電流値より前記ネルンストセル部のインピーダンスを計測するものであることを特徴とする請求項1に記載の空燃比センサの素子温度検出装置。The air-fuel ratio sensor includes a Nernst cell unit that generates a voltage corresponding to the lean / rich of the air-fuel ratio, and a predetermined voltage applied in a direction corresponding to the lean / rich of the air-fuel ratio detected by the Nernst cell unit. A pump cell unit in which the current value continuously changes according to the air-fuel ratio,
The impedance measuring means measures impedance of the Nernst cell part from a current value flowing through the Nernst cell part when an AC voltage is applied to the Nernst cell part. Element temperature detection device for air-fuel ratio sensor.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000197020A JP3734685B2 (en) | 2000-06-29 | 2000-06-29 | Sensor element temperature detection device for air-fuel ratio sensor |
US09/853,872 US6712054B2 (en) | 2000-05-17 | 2001-05-14 | Device and method for measuring element temperature of air-fuel ratio sensor, and device and method for controlling heater of air-fuel ratio sensor |
DE10124129A DE10124129A1 (en) | 2000-05-17 | 2001-05-17 | Device for measuring element temperature in air/fuel ratio sensor estimates voltage of air/fuel ratio sensor element pair from sensor output immediately before and after applying voltage |
US10/806,183 US7017567B2 (en) | 2000-05-17 | 2004-03-23 | Device and method for measuring element temperature of air-fuel ratio sensor, and device and method for controlling heater of air-fuel ratio sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000197020A JP3734685B2 (en) | 2000-06-29 | 2000-06-29 | Sensor element temperature detection device for air-fuel ratio sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002014079A JP2002014079A (en) | 2002-01-18 |
JP3734685B2 true JP3734685B2 (en) | 2006-01-11 |
Family
ID=18695409
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000197020A Expired - Fee Related JP3734685B2 (en) | 2000-05-17 | 2000-06-29 | Sensor element temperature detection device for air-fuel ratio sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3734685B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4835375B2 (en) | 2006-10-20 | 2011-12-14 | 株式会社デンソー | Gas concentration detector |
-
2000
- 2000-06-29 JP JP2000197020A patent/JP3734685B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002014079A (en) | 2002-01-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5021697B2 (en) | Gas concentration humidity detector | |
JPS59163556A (en) | Oxygen concentration detecting apparatus | |
US6341599B1 (en) | Power supply control system for heater used in gas concentration sensor | |
US8354016B2 (en) | Dual mode oxygen sensor | |
US7776194B2 (en) | Gas concentration measuring apparatus designed to compensate for output error | |
US6226861B1 (en) | Method and apparatus for gas concentration detection and manufacturing method of the apparatus | |
US7017567B2 (en) | Device and method for measuring element temperature of air-fuel ratio sensor, and device and method for controlling heater of air-fuel ratio sensor | |
JPS61195349A (en) | Device for detecting air fuel ratio for internal-combustion engine | |
US6576118B2 (en) | Correction device of air-fuel ratio detection apparatus | |
JPS60239664A (en) | Heating apparatus of oxygen sensor | |
JPH11344466A (en) | Heater control device of gas concentration sensor | |
JPH01313646A (en) | Controller for internal combustion engine | |
JP3734685B2 (en) | Sensor element temperature detection device for air-fuel ratio sensor | |
JP3869629B2 (en) | Air-fuel ratio sensor activity determination device | |
JP3764842B2 (en) | Heater control device for air-fuel ratio sensor | |
JP2002022699A (en) | Element temperature inferring device for air-fuel ratio sensor | |
JP3845998B2 (en) | Gas component concentration measuring device | |
JP3854040B2 (en) | Air-fuel ratio detection device for internal combustion engine | |
JP2001317400A (en) | Activity judging device for air-fuel ratio sensor | |
JP2505152B2 (en) | Engine air-fuel ratio detector | |
JP4051742B2 (en) | Gas component concentration measuring device | |
JPS62198750A (en) | Air-fuel ratio detecting device for engine | |
JP2001318074A (en) | Heater controller for air-fuel ratio sensor | |
JPS59211737A (en) | Air-fuel ratio control device | |
JPS59200040A (en) | Air-fuel ratio controller |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20041217 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050317 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050726 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050825 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20051004 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20051019 |
|
R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081028 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091028 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101028 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111028 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |