JP3833467B2 - 排ガスセンサの劣化検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の排ガス中の酸素濃度を検出する排ガスセンサの劣化検出装置、特に電熱ヒータが併用されて排ガスの検出精度を向上した形式の排ガスセンサであって、排ガスセンサの劣化および電熱ヒータの異常を総合的に検出することができる排ガスセンサの劣化検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術として、内燃機関の排ガス中の酸素濃度を検出し、内燃機関への供給混合気の空気／燃料比率をフィードバック制御して、排ガスの浄化や燃費の改善を行うことが一般的に知られている。
このフィードバック制御を行うためには、排ガスセンサを活性化領域に維持し、酸素濃度の検出特性を安定化する必要がある。そのために、排ガスセンサに内蔵されたセラミックヒータの通電を制御し、排ガスセンサの温度を一定にすることが行われている。
【０００３】
その基礎技術となる排ガスセンサの温度の検出は、例えば特開平９−２９２３６４号公報および特開平８−３１３４７７号公報に開示されているように、排ガスセンサの内部抵抗を測定し、これを基にして排ガスセンサ自身の温度を検出する方法が用いられている。また、特開平８−３１３４７６号公報および特開平９−４５０２号公報に示されるように、排ガスセンサに内蔵された電熱ヒータの抵抗値を測定することにより、排ガスセンサの周辺温度を検出する方法などが用いられている。
【０００４】
一方、排ガスセンサの劣化検出方法としては、特開平１０−３３１７００号公報や特開平８−１２１２２１号公報で見られるように、内燃機関の運転状態を意図的に変更し、これに対応した排ガスセンサの検出出力の応答変化速度や出力変動波形に注目する手段が提示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の技術を用いた場合、単に排ガスセンサの劣化を検出するために内燃機関の運転状態を変更するという大掛かりな手段を必要としていた。さらに排ガスセンサと一体化されている電熱ヒータの異常が検出できないという問題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、電熱ヒータの異常検出と合わせて排ガスセンサの内部抵抗の経年変化に注目するとい
う簡易な手段を用いて、電熱ヒータを含めた排ガスセンサの総合的な劣化検出を行う排ガスセンサの劣化検出装置を提供するものである。
また、この発明は、排ガスセンサや電熱ヒータの内部抵抗の製品間バラツキや温度依存性を考慮した上で、内部抵抗の経年変化を抽出する簡易な排ガスセンサの劣化検出装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明による排ガスセンサの劣化検出装置は、自動車用内燃機関の排気管に設けられ、電熱ヒータによって温度制御を行うように構成された排ガスセンサの劣化を検出する排ガスセンサの劣化検出装置において、上記排ガスセンサおよび上記電熱ヒータの初期内部抵抗を順次サンプリングして対比させ演算記憶する初期内部抵抗相関学習記憶手段、上記初期内部抵抗をサンプリングする期間を決定するためのデータ収集期間判定手段、上記自動車用内燃機関の運転開始の所定期間後において、上記排ガスセンサおよび上記電熱ヒータの現在内部抵抗を演算記憶するとともに、上記現在内部抵抗を上記初期内部抵抗と対比させることにより、上記現在内部抵抗が所定許容値より大きく変化したことを判定して異常処理を行う異常判定手段を備えたものである。
【０００８】
また、この発明による排ガスセンサの劣化検出装置は、上記のような構成において、初期内部抵抗相関学習記憶手段は、新たにサンプリングして演算測定された排ガスセンサおよび電熱ヒータの初期内部抵抗が、既に学習記憶された初期内部抵抗に対して近似している場合、新たにサンプリングされた上記初期内部抵抗と学習記憶された上記初期内部抵抗の値を平均化して更新記憶するものである。
【０００９】
さらに、この発明による排ガスセンサの劣化検出装置は、上記のような構成において、データ収集期間判定手段は、初期内部抵抗相関学習記憶手段に記憶された排ガスセンサまたは電熱ヒータの初期内部抵抗のサンプリング数が所定数以上であって、所定値以上の相関係数が確保されたことによりデータ収集期間の完了を判定するものである。
【００１０】
また、この発明による排ガスセンサの劣化検出装置は、上記のような構成において、異常判定手段は、排ガスセンサまたは電熱ヒータのいずれか一方の現在内部抵抗を初期内部抵抗と仮定した場合の他方の相関初期内部抵抗を演算する演算補間手段を備え、他方の相関初期内部抵抗と他方の現在内部抵抗を比較し、両者の差が所定許容値より大きく変化している場合に異常判定出力を発生するものである。
【００１１】
さらに、この発明による排ガスセンサの劣化検出装置は、上記のような構成に加え、データ収集期間判定手段、初期内部抵抗相関学習記憶手段、異常判定手段にそれぞれ記憶された記憶情報を、外部からのリセット信号に応動して初期化するリセット手段を備えたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１.
以下、この発明の実施の形態１による排ガスセンサの劣化検出装置について図１および図２を用いて説明する。図１は主に排ガスセンサの劣化検出装置の電気回路を示す電気回路図であり、図２は図１のように構成された排ガスセンサの劣化検出装置の動作を示すフローチャートである。
図１において、符号1 は例えば１２V 系の車載バッテリ２から電源スイッチ３を介して給電される劣化検出装置、２ａは車載バッテリ２の負側端子が接続された車体、４は端子４ａ、４ｂを介して劣化検出装置１に電気的に接続された電熱ヒータ、５は自動車用内燃機関の排気管に設けられ劣化検出装置１に端子を介して電気的に接続された排ガスセンサ、６は排ガスセンサ５の内部抵抗であり、電熱ヒータ４と排ガスセンサ５は近接配置された一体構造となっている。また、電熱ヒータ４によって排ガスセンサ５の温度制御が行われている。
【００１３】
なお、劣化検出装置１は単に排ガスセンサ５の劣化や電熱ヒータ４の異常を検出するだけでなく、例えば電熱ヒータ４による排ガスセンサ５の温度制御など様々の制御機能を内蔵した構造となっている。
７は劣化検出装置１に接続されたリセット入力スイッチ、７ａは劣化検出装置１に接続されたデータ設定装置であり、製品出荷時や部品交換時に劣化検出装置1 内の各種データ設定を行う。８は限流抵抗９を介して劣化検出装置１に接続される発光ダイオードなどの警報表示素子である。
【００１４】
次に、劣化検出装置１の内部の構成について説明する。
１０は電源スイッチ３を介して車載バッテリ２に接続された正の電源線、１１は例えばＤＣ５Ｖの定電圧出力を発生する定電圧電源装置であり、電源線１０に接続される。１２は定電圧電源装置１１から給電されるマイクロプロセッサである。また、電熱ヒータ４の一方の端子４ａは電源線１０に接続される。
【００１５】
Ｒ１、Ｒ２は電源線１０に接続された分圧抵抗であり、電源電圧の分圧値はマイクロプロセッサ１２のアナログからディジタルへの変換入力端子ＡＤ１に接続されて電源電圧を測定するようになっている。
ＡＭＰ１は排ガスセンサ５とマイクロプロセッサ１２のアナログからディジタルへの変換用入力端子ＡＤ２との間に接続された増幅器、ＴＲ１は排ガスセンサ５に対して負荷抵抗Ｒ３を接続するトランジスタ、Ｒ４はマイクロプロセッサ１２のパルス出力端子ＤＲ１に接続されトランジスタＴＲ１を周期的にＯＮ／ＯＦＦ駆動するベース抵抗、Ｒ５はトランジスタＴＲ１を確実にＯＦＦさせるための安定抵抗である。
【００１６】
ＴＲ２は電熱ヒータ４の他方の端子４ｂに接続されたトランジスタなどの開閉素子、Ｒ６は開閉素子ＴＲ２と直列接続された電流検出抵抗、Ｒ７はマイクロプロセッサ１２のパルス出力端子ＤＲ２に接続され開閉素子ＴＲ２を周期的にＯＮ／ＯＦＦ駆動するベース抵抗、Ｒ８は開閉素子ＴＲ２を確実にＯＦＦさせるための安定抵抗である。
【００１７】
Ｒ９、Ｒ１０は開閉素子ＴＲ２間に接続された分圧抵抗、ＡＭＰ２は分圧抵抗による分圧電圧を増幅し、マイクロプロセッサ１２のアナログからディジタルへ変換入力端子ＡＤ３に供給する増幅器であり、分圧抵抗などの抵抗値の配分は次の通りとなっている。
Ｒｈ＞＞Ｒｅ Ｒ９＞＞Ｒｈ…（１）
Ｒｈ：Ｒｅ≒Ｒ９：Ｒ１０…（２）
但し、Ｒｈは電熱ヒータ４の内部抵抗値、Ｒｅは電流検出抵抗Ｒ６の抵抗値、Ｒ９は分圧抵抗Ｒ９の抵抗値、Ｒ１０は分圧抵抗Ｒ１０の抵抗値をそれぞれ示している。
【００１８】
ＤＲ３はマイクロプロセッサ１２の出力端子であり、マイクロプロセッサ１２は限流抵抗９を介して発光ダイオード等の警報表示素子８を駆動する。ＲＳＴはリセット入力スイッチ７に接続されるマイクロプロセッサ１２の入力端子、Ｒ／Ｗはデータ設定装置７ａに接続されるマイクロプロセッサ１２のシリアル通信用端子であり、このシリアル通信用端子Ｒ／Ｗには製品出荷調整時や部品交換保守作業時などの特殊な状態においてのみデータ設定装置７ａが接続される。
【００１９】
次に、図１に示した電気回路の構成を有する排ガスセンサの劣化検出装置の動作を、図２のフローチャートを用いて説明する。
図２において、１０１は動作開始工程であり、自動車のエンジン始動直後に排ガスセンサの劣化検出の動作が開始する。工程１０１に続いて工程１０２に進み、この工程１０２ではリセットモード判定を行う。この工程１０２（リセットモード判定工程）ではリセット入力スイッチ７がＯＮされるか、あるいはデータ設定装置７ａからのリセット信号が入力されたときにリセットモードであると判定する。
【００２０】
工程１０２においてリセットモードではないと判定したときは、データ収集完了を判定する工程１０３に進み、この工程１０３では、後述の工程１０４（相関係数演算記憶手段）で演算記憶された相関係数が所定値に達したかどうかを判定する。相関係数は演算更新され順次１. ０に近づく１個のデータであり、この値が例えば０. ７（所定値）以上になればデータ収集完了となる。
【００２１】
工程１０３がデータ収集未完了であると判定した場合は、工程１０４に進み、この工程１０４では、後述の初期内部抵抗の相関テーブル作成記憶工程１０７（初期内部抵抗相関学習記憶手段に相当）で記憶された排ガスセンサ５対電熱ヒータ４の対をなす初期内部抵抗の相関係数を演算記憶する。この工程１０４は、後述の工程１０７で記憶された初期内部抵抗のサンプリング数が所定数以上となったときに演算実行される。
１０９は工程１０３と工程１０４を包含したデータ収集期間判定手段である。上述したように、データ収集期間判定手段１０９は、初期内部抵抗相関学習記憶手段（工程１０７に相当）に記憶された排ガスセンサまたは電熱ヒータの初期内部抵抗のサンプリング数が所定数以上であって、所定値以上の相関係数が確保されたことによりデータ収集期間の完了を判定する。
【００２２】
工程１０４に続いて、次は工程１０５（初期内部抵抗演算記憶手段）に進み、この工程１０５では排ガスセンサの内部抵抗を演算記憶する。この工程１０５においては図１に示す通り、まずマイクロプロセッサ１２のＤＲ１端子が論理レベルＬとなってトランジスタＴＲ１がＯＦＦであるときに、排ガスセンサ５の発生電圧ＥS がそのままＡＭＰ１を介してマイクロプロセッサ１２のＡＤ２端子に入力される。
続いて、マイクロプロセッサ１２のＤＲ１端子が論理レベルＨとなってトランジスタＴＲ１がＯＮであるときに、排ガスセンサ５の分圧電圧ＥがＡＭＰ１を介してマイクロプロセッサ１２のＡＤ２端子に入力される。
【００２３】
その結果、排ガスセンサ５の内部抵抗６の抵抗値ＲS は次式によって算出される。
Ｅ＝ＥS ×Ｒ３／（Ｒ３＋ＲS ） ∴ＲS ＝Ｒ３×（ＥS ／Ｅ−１）…（３）
但しＲ３は負荷抵抗Ｒ３の抵抗値である。
なお、排ガスセンサ５の内部抵抗６の抵抗値ＲS の実際の値は、排ガスセンサ５の形式によって大幅に違っているが、例えば、リニア方式の酸素濃度センサの一例では、雰囲気温度６００°Ｃ→７００°Ｃに対して９０Ω→３０Ωのように極めて大きな温度依存性を持っている。
【００２４】
工程１０５に続いて工程１０６（初期内部抵抗演算記憶手段）に進み、この工程１０６において電熱ヒータ４の内部抵抗を演算記憶する。この工程１０６においては図１に示す通り、まずマイクロプロセッサ１２のＤＲ２端子が論理レベルＬとなって開閉素子ＴＲ２がＯＦＦであるときに、分圧電圧ＥｏｆｆがＡＭＰ２を介してマイクロプロセッサ１２のＡＤ３端子に入力される。この分圧電圧Ｅｏｆｆは次式で示される。
Ｅｏｆｆ＝Ｅｂ×（Ｒ６＋Ｒ１０）／（Ｒｈ＋Ｒ９＋Ｒ１０＋Ｒ６）…（４）
但し、Ｅｂはマイクロプロセッサ１２のＡＤ１端子によって測定された電源電圧であり、Ｒ６は電流検出抵抗Ｒ６の抵抗値、Ｒ９、Ｒ１０は分圧抵抗Ｒ９、Ｒ１０のそれぞれの抵抗値、Ｒｈは電熱ヒータ４の内部抵抗値である。
【００２５】
（４）式によって算出される電熱ヒータ４の内部抵抗Ｒｈの値は、例えば雰囲気温度６００°Ｃ→７００°Ｃに対し２１. ５Ω→２３Ωのような温度依存性を持っている。
なお、電熱ヒータ４の内部抵抗はマイクロプロセッサ１２のＤＲ２端子が論理レベルＨとなって開閉素子ＴＲ２がＯＮである時に、分圧電圧ＥｏｎがＡＭＰ２を介してマイクロプロセッサ１２のＡＤ３端子に入力されることによって、次式によって算出することもできる。
Ｅｏｎ≒Ｅｂ×Ｒ６／（Ｒｈ＋Ｒ６）…（５）
しかし、電熱ヒータ４に通電されているときの電熱ヒータ４の温度と排ガスセンサ５の環境温度には温度差が生じるので、電熱ヒータ４が所定時間以上通電されていない状態で内部抵抗の測定を行うのが望ましい。
【００２６】
なお、新たにサンプリングして演算測定された排ガスセンサおよび電熱ヒータの初期内部抵抗が、既に学習記憶された初期内部抵抗に対して近似している場合、初期内部抵抗相関学習記憶手段（工程１０７に相当）において、新たにサンプリングされた初期内部抵抗と学習記憶された初期内部抵抗の値を平均化して更新記憶するようにし、無駄な近接情報を格納しないようにしてメモリ容量を低減するとともに、参照読み出しすべき情報量を削減してマイクロプロセッサ１２の高速処理を行えるようにしている。
【００２７】
工程１０６に続いて工程１０７に進み、この工程１０７において初期内部抵抗の相関テーブルを作成記憶する（相関テーブル学習記憶工程）。この工程１０７では様々な環境温度Ｔｉ（ｉ＝１、２、…ｎ）における電熱ヒータ４の内部抵抗Ｒｈｉ＝Ｆ（Ｔｉ）対排ガスセンサ５の内部抵抗Ｒｓｉ＝Ｇ（Ｔｉ）のテーブルが作成される。
ただし、媒介変数としての環境温度Ｔｉそのものは未知の値であってこのテーブル内には格納されておらず、あくまでもＲｓｉ＝Ｈ（Ｒｈｉ）の直接的な関数関係を知るためのテーブルとなっており、上記Ｆ、Ｇ、Ｈは関数記号を示している。
工程１０７に続いて工程１０８に進む。工程１０８は終了工程であり、例えば数分の時間をおいて再度開始工程１０１へ移行するように外部制御されている。
【００２８】
なお、工程１０５〜工程１０７において扱う内部抵抗は排ガスセンサ５や電熱ヒータ４の初品状態（一般に使用開始後の数ヶ月間）のものであって、製品間のバラツキが大きいために実際に接続使用されている排ガスセンサ５や電熱ヒータ４そのものの初期値を学習する必要があるものである。
【００２９】
工程１０３がデータ収集完了を判定した場合には工程１１０に進む。この工程１１０は、排ガスセンサ５の現在の内部抵抗Ｒｓを演算記憶する工程であり、その演算式は上記の（３）式の通りである。
工程１１０に続いて工程１１１に進む。この工程１１１は電熱ヒータ４の内部抵抗Ｒｈの演算記憶工程であり、その演算式は上記の（４）式の通りである。
工程１１１に続いて工程１１２に進む。この工程１１２は演算補間工程であり、この工程１１２では工程１０７において作成された初期内部抵抗の相関学習値Ｒｓｉ＝Ｈ（Ｒｈｉ）を用いて、工程１１１で測定された現在の内部抵抗Ｒｈに対応した論理内部抵抗Ｒｓ０＝Ｈ（Ｒｈ）を求める。
但し、Ｒｈｉ（ｉ＝１、２、…ｎ）の中に現在の内部抵抗Ｒｈと一致するものが無いときには内部抵抗Ｒｈの上下の値であるＲｈｊとＲｈｋ（Ｒｈｊ＜Ｒｈ＜Ｒｈｋ）の２点の内部抵抗から直線補間して、内部抵抗Ｒｈに対応した論理内部抵抗Ｒｓｏを算出するものである。
【００３０】
工程１１２に続いて工程１１３に進む。この工程１１３においては工程１１０で演算測定された内部抵抗Ｒｓ（現在抵抗）と工程１１２で算出された論理内部抵抗Ｒｓ０（初期抵抗）とを比較し、これが定められた許容変動値（所定許容値）より大きく変化しているかどうかを判定する。
工程１１３において所定許容値より大きな変化があったと判定した場合に、工程１１４に進む。この工程１１４は異常判定出力を発生する工程であり、この異常判定出力により警報表示素子８が点灯するように構成されている。
工程１１４の動作が終了したり、工程１１３が正常判定した場合には終了工程１０８へ進み、数分後には再度開始工程１０１へ進むように外部制御されている。１１５は工程１１０〜工程１１３を包含する異常判定手段である。
【００３１】
上述したように、異常判定手段１１５は、排ガスセンサ５または電熱ヒータ４のいずれか一方の現在内部抵抗を初期内部抵抗と仮定した場合の他方の相関初期内部抵抗を演算する演算補間手段（工程１１２）を備え、他方の相関初期内部抵抗と他方の現在内部抵抗を比較し、両者の差が所定許容値より大きく変化している場合に異常判定出力を発生する。従って、排ガスセンサ５、電熱ヒータ４のいずれか一方若しくは両方に異常が検出された場合、排ガスセンサ５と電熱ヒータ４が一体形成された部品を交換するタイミングを知ることが可能となる。
【００３２】
また、工程１０２がリセットモードであった場合は、工程１２０へ進み、この工程１２０では、データ収集期間判定手段１０９内の相関係数演算記憶手段（工程１０４）によって得た相関係数の演算記憶値をリセットするとともに収集回数もリセットする。
工程１２０に続いて工程１２１に進む。この工程１２１はテーブルリセット工程であり、相関テーブル作成記憶工程（工程１０７）で学習記憶された初期内部抵抗の相関記憶値がリセットされる。
工程１２１に続いて工程１２２へ進む。この工程１２２は異常警報リセット工程であり、異常判定出力手段（工程１１４）で発生した異常判定出力をリセットすることにより終了工程１０８へ移行する。なお、１２３は工程１０２、工程１２０〜工程１２２を包含するリセット手段である。
【００３３】
上述のように、リセット手段１２３は、データ収集期間判定手段１０９、初期内部抵抗相関学習記憶手段（工程１０７に相当）、異常判定手段１１５にそれぞれ記憶された記憶情報を、外部からのリセット信号に応動して初期化するため、一体形成された排ガスセンサ５と電熱ヒータ４を部品交換した後に実行することで、新たに組み込んだ排ガスセンサ５および電熱ヒータ４の特性に応じた劣化検出が可能となる。
【００３４】
上述のように、この発明による排ガスセンサの劣化検出装置は、排ガスセンサ５および電熱ヒータ４の初期内部抵抗を順次サンプリングして演算記憶する初期内部抵抗相関学習記憶手段（工程１０７に相当）、初期内部抵抗をサンプリングする期間を決定するためのデータ収集期間判定手段１０９、自動車用内燃機関の運転開始の所定期間後において排ガスセンサ５および電熱ヒータ４の現在内部抵抗を演算記憶するとともに、初期内部抵抗と対比することにより現在内部抵抗が所定許容値より大きく変化したことを判定して異常処理を行う異常判定手段１１５を備えている。従って、排ガスセンサ５の経年変化を監視することで、排ガスセンサ５の劣化を検出できるだけでなく、電熱ヒータ４が短絡状態になったり、あるいは開放状態になるなどの異常事態が発生した場合でも、異常判定出力（工程１１４）が発生し、電熱ヒータ４の異常も総合的に検出することが可能となる。
【００３５】
なお、図１に示した排ガスセンサは、非線形排気ガスセンサの事例であるが、２端子あるいは３端子のリニヤ形排気ガスセンサを用いてその内部抵抗を測定する形式のものであってもよく、検出酸素電圧信号や内部抵抗に比例した電圧信号を得るような集積回路部品をマイクロプロセッサ１２の外部に組み込むことも可能である。
また、図２の説明においては、工程１０７において学習記憶する初期内部抵抗の相関学習値は、電熱ヒータ４の内部抵抗Ｒｈｉを基準としてこれに対応した排ガスセンサ５の内部抵抗Ｒｓｉを求めることについて述べたが、どちらの内部抵抗を基準にしてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
この発明の排ガスセンサの劣化検出装置によれば、所定のサンプリング期間に得られた排ガスセンサおよび電熱ヒータの初期内部抵抗と、現在内部抵抗とを対比させることにより、現在内部抵抗が所定許容値より大きく変化した場合に異常処理を行うように構成されている。従って、排ガスセンサの劣化とともに電熱ヒータの異常も併せて検出できるものであり、一体形成された排ガスセンサと電熱ヒータの交換、修理などのタイミングを知ることができる。
【００３７】
また、この排ガスセンサの劣化検出装置によれば、初期内部抵抗を順次サンプリングして演算記憶する初期内部抵抗相関学習記憶手段において、新たにサンプリングされた初期内部抵抗が、既に学習記憶された値と近似している場合に、それらの内部抵抗を平均化して更新記憶するように構成されている。従って、無駄な近接情報を格納することがなく、メモリ容量を低減できるとともに、参照読み出しすべき情報量を削減しているため高速処理が可能である。
【００３８】
さらに、この発明の排ガスセンサの劣化検出装置によれば、初期内部抵抗をサンプリングする期間を決定するためのデータ収集期間判定手段は、初期内部抵抗相関学習記憶手段に記憶された排ガスセンサまたは電熱ヒータの初期内部抵抗のサンプリング数が所定数以上であって、所定値以上の相関係数が確保されたことによりデータ収集期間の完了を判定する構成となっている。従って、排ガスセンサや電熱ヒータの内部抵抗の製品間バラツキがあっても、使用現品そのものの初期値を学習記憶しておくことで、その後の変化が検出できるとともに、十分な点数のデータが得られたかどうかを確認してデータ収集期間を決定することができる。
【００３９】
また、この発明の排ガスセンサの劣化検出装置によれば、排ガスセンサと電熱ヒータの現在内部抵抗と初期内部抵抗とを対比して判定し異常処理を行う異常判定手段は、排ガスセンサまたは電熱ヒータのいずれか一方の現在内部抵抗を初期内部抵抗と仮定した場合の他方の相関初期内部抵抗を演算する演算補間手段を備え、他方の相関初期内部抵抗と他方の現在内部抵抗を比較し、両者の差が所定許容値より大きく変化している場合に異常判定出力を発生するように構成されている。従って、排ガスセンサや電熱ヒータの内部抵抗が環境温度によって大幅に変化していても、現在内部抵抗が経年変化によって変化したものであるか環境温度によって変化したものであるかを識別することができるものであって、記憶情報が少なくても正確な相関値が算出できるのでメモリ容量の低減が行えるものである。
【００４０】
さらに、この発明の排ガスセンサの劣化検出装置によれば、データ収集期間判定手段、初期内部抵抗相関学習記憶手段、異常判定手段にそれぞれ記憶された記憶情報を、外部からのリセット信号に応動して初期化するリセット手段を備えているため、劣化した排ガスセンサを新品に交換した場合においても、交換後の排ガスセンサの劣化検出を、新しい排ガスセンサに適した状態で行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による排ガスセンサの劣化検出装置の回路構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による排ガスセンサの劣化検出装置の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１. 劣化検出装置 ２. 車載バッテリ ２ａ. 車体
３. 電源スイッチ ４. 電熱ヒータ ４ａ、４ｂ. 端子
５. 排ガスセンサ ６. 内部抵抗 ７. リセット入力スイッチ
７ａ. データ設定装置 ８. 警報表示素子 ９. 限流抵抗
１０. 電源線１１. 定電圧電源装置 １２. マイクロプロセッサ
１０４. 相関係数演算記憶手段 １０５、１０６. 初期内部抵抗演算記憶手段
１０７. 相関テーブル作成記憶工程（初期内部抵抗相関学習記憶手段）
１０９. データ収集期間判定手段
１１０、１１１. 現在内部抵抗演算記憶手段 １１２. 演算補間手段
１１４. 異常判定出力手段 １１５. 異常判定手段
１２３. リセット手段。
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の排ガス中の酸素濃度を検出する排ガスセンサの劣化検出装置、特に電熱ヒータが併用されて排ガスの検出精度を向上した形式の排ガスセンサであって、排ガスセンサの劣化および電熱ヒータの異常を総合的に検出することができる排ガスセンサの劣化検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術として、内燃機関の排ガス中の酸素濃度を検出し、内燃機関への供給混合気の空気／燃料比率をフィードバック制御して、排ガスの浄化や燃費の改善を行うことが一般的に知られている。
このフィードバック制御を行うためには、排ガスセンサを活性化領域に維持し、酸素濃度の検出特性を安定化する必要がある。そのために、排ガスセンサに内蔵されたセラミックヒータの通電を制御し、排ガスセンサの温度を一定にすることが行われている。
【０００３】
その基礎技術となる排ガスセンサの温度の検出は、例えば特開平９−２９２３６４号公報および特開平８−３１３４７７号公報に開示されているように、排ガスセンサの内部抵抗を測定し、これを基にして排ガスセンサ自身の温度を検出する方法が用いられている。また、特開平８−３１３４７６号公報および特開平９−４５０２号公報に示されるように、排ガスセンサに内蔵された電熱ヒータの抵抗値を測定することにより、排ガスセンサの周辺温度を検出する方法などが用いられている。
【０００４】
一方、排ガスセンサの劣化検出方法としては、特開平１０−３３１７００号公報や特開平８−１２１２２１号公報で見られるように、内燃機関の運転状態を意図的に変更し、これに対応した排ガスセンサの検出出力の応答変化速度や出力変動波形に注目する手段が提示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の技術を用いた場合、単に排ガスセンサの劣化を検出するために内燃機関の運転状態を変更するという大掛かりな手段を必要としていた。さらに排ガスセンサと一体化されている電熱ヒータの異常が検出できないという問題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、電熱ヒータの異常検出と合わせて排ガスセンサの内部抵抗の経年変化に注目するとい
う簡易な手段を用いて、電熱ヒータを含めた排ガスセンサの総合的な劣化検出を行う排ガスセンサの劣化検出装置を提供するものである。
また、この発明は、排ガスセンサや電熱ヒータの内部抵抗の製品間バラツキや温度依存性を考慮した上で、内部抵抗の経年変化を抽出する簡易な排ガスセンサの劣化検出装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明による排ガスセンサの劣化検出装置は、自動車用内燃機関の排気管に設けられ、電熱ヒータによって温度制御を行うように構成された排ガスセンサの劣化を検出する排ガスセンサの劣化検出装置において、上記排ガスセンサおよび上記電熱ヒータの初期内部抵抗を順次サンプリングして対比させ演算記憶する初期内部抵抗相関学習記憶手段、上記初期内部抵抗をサンプリングする期間を決定するためのデータ収集期間判定手段、上記自動車用内燃機関の運転開始の所定期間後において、上記排ガスセンサおよび上記電熱ヒータの現在内部抵抗を演算記憶するとともに、上記現在内部抵抗を上記初期内部抵抗と対比させることにより、上記現在内部抵抗が所定許容値より大きく変化したことを判定して異常処理を行う異常判定手段を備えたものである。
【０００８】
また、この発明による排ガスセンサの劣化検出装置は、上記のような構成において、初期内部抵抗相関学習記憶手段は、新たにサンプリングして演算測定された排ガスセンサおよび電熱ヒータの初期内部抵抗が、既に学習記憶された初期内部抵抗に対して近似している場合、新たにサンプリングされた上記初期内部抵抗と学習記憶された上記初期内部抵抗の値を平均化して更新記憶するものである。
【０００９】
さらに、この発明による排ガスセンサの劣化検出装置は、上記のような構成において、データ収集期間判定手段は、初期内部抵抗相関学習記憶手段に記憶された排ガスセンサまたは電熱ヒータの初期内部抵抗のサンプリング数が所定数以上であって、所定値以上の相関係数が確保されたことによりデータ収集期間の完了を判定するものである。
【００１０】
また、この発明による排ガスセンサの劣化検出装置は、上記のような構成において、異常判定手段は、排ガスセンサまたは電熱ヒータのいずれか一方の現在内部抵抗を初期内部抵抗と仮定した場合の他方の相関初期内部抵抗を演算する演算補間手段を備え、他方の相関初期内部抵抗と他方の現在内部抵抗を比較し、両者の差が所定許容値より大きく変化している場合に異常判定出力を発生するものである。
【００１１】
さらに、この発明による排ガスセンサの劣化検出装置は、上記のような構成に加え、データ収集期間判定手段、初期内部抵抗相関学習記憶手段、異常判定手段にそれぞれ記憶された記憶情報を、外部からのリセット信号に応動して初期化するリセット手段を備えたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１.
以下、この発明の実施の形態１による排ガスセンサの劣化検出装置について図１および図２を用いて説明する。図１は主に排ガスセンサの劣化検出装置の電気回路を示す電気回路図であり、図２は図１のように構成された排ガスセンサの劣化検出装置の動作を示すフローチャートである。
図１において、符号1 は例えば１２V 系の車載バッテリ２から電源スイッチ３を介して給電される劣化検出装置、２ａは車載バッテリ２の負側端子が接続された車体、４は端子４ａ、４ｂを介して劣化検出装置１に電気的に接続された電熱ヒータ、５は自動車用内燃機関の排気管に設けられ劣化検出装置１に端子を介して電気的に接続された排ガスセンサ、６は排ガスセンサ５の内部抵抗であり、電熱ヒータ４と排ガスセンサ５は近接配置された一体構造となっている。また、電熱ヒータ４によって排ガスセンサ５の温度制御が行われている。
【００１３】
なお、劣化検出装置１は単に排ガスセンサ５の劣化や電熱ヒータ４の異常を検出するだけでなく、例えば電熱ヒータ４による排ガスセンサ５の温度制御など様々の制御機能を内蔵した構造となっている。
７は劣化検出装置１に接続されたリセット入力スイッチ、７ａは劣化検出装置１に接続されたデータ設定装置であり、製品出荷時や部品交換時に劣化検出装置1 内の各種データ設定を行う。８は限流抵抗９を介して劣化検出装置１に接続される発光ダイオードなどの警報表示素子である。
【００１４】
次に、劣化検出装置１の内部の構成について説明する。
１０は電源スイッチ３を介して車載バッテリ２に接続された正の電源線、１１は例えばＤＣ５Ｖの定電圧出力を発生する定電圧電源装置であり、電源線１０に接続される。１２は定電圧電源装置１１から給電されるマイクロプロセッサである。また、電熱ヒータ４の一方の端子４ａは電源線１０に接続される。
【００１５】
Ｒ１、Ｒ２は電源線１０に接続された分圧抵抗であり、電源電圧の分圧値はマイクロプロセッサ１２のアナログからディジタルへの変換入力端子ＡＤ１に接続されて電源電圧を測定するようになっている。
ＡＭＰ１は排ガスセンサ５とマイクロプロセッサ１２のアナログからディジタルへの変換用入力端子ＡＤ２との間に接続された増幅器、ＴＲ１は排ガスセンサ５に対して負荷抵抗Ｒ３を接続するトランジスタ、Ｒ４はマイクロプロセッサ１２のパルス出力端子ＤＲ１に接続されトランジスタＴＲ１を周期的にＯＮ／ＯＦＦ駆動するベース抵抗、Ｒ５はトランジスタＴＲ１を確実にＯＦＦさせるための安定抵抗である。
【００１６】
ＴＲ２は電熱ヒータ４の他方の端子４ｂに接続されたトランジスタなどの開閉素子、Ｒ６は開閉素子ＴＲ２と直列接続された電流検出抵抗、Ｒ７はマイクロプロセッサ１２のパルス出力端子ＤＲ２に接続され開閉素子ＴＲ２を周期的にＯＮ／ＯＦＦ駆動するベース抵抗、Ｒ８は開閉素子ＴＲ２を確実にＯＦＦさせるための安定抵抗である。
【００１７】
Ｒ９、Ｒ１０は開閉素子ＴＲ２間に接続された分圧抵抗、ＡＭＰ２は分圧抵抗による分圧電圧を増幅し、マイクロプロセッサ１２のアナログからディジタルへ変換入力端子ＡＤ３に供給する増幅器であり、分圧抵抗などの抵抗値の配分は次の通りとなっている。
Ｒｈ＞＞Ｒｅ Ｒ９＞＞Ｒｈ…（１）
Ｒｈ：Ｒｅ≒Ｒ９：Ｒ１０…（２）
但し、Ｒｈは電熱ヒータ４の内部抵抗値、Ｒｅは電流検出抵抗Ｒ６の抵抗値、Ｒ９は分圧抵抗Ｒ９の抵抗値、Ｒ１０は分圧抵抗Ｒ１０の抵抗値をそれぞれ示している。
【００１８】
ＤＲ３はマイクロプロセッサ１２の出力端子であり、マイクロプロセッサ１２は限流抵抗９を介して発光ダイオード等の警報表示素子８を駆動する。ＲＳＴはリセット入力スイッチ７に接続されるマイクロプロセッサ１２の入力端子、Ｒ／Ｗはデータ設定装置７ａに接続されるマイクロプロセッサ１２のシリアル通信用端子であり、このシリアル通信用端子Ｒ／Ｗには製品出荷調整時や部品交換保守作業時などの特殊な状態においてのみデータ設定装置７ａが接続される。
【００１９】
次に、図１に示した電気回路の構成を有する排ガスセンサの劣化検出装置の動作を、図２のフローチャートを用いて説明する。
図２において、１０１は動作開始工程であり、自動車のエンジン始動直後に排ガスセンサの劣化検出の動作が開始する。工程１０１に続いて工程１０２に進み、この工程１０２ではリセットモード判定を行う。この工程１０２（リセットモード判定工程）ではリセット入力スイッチ７がＯＮされるか、あるいはデータ設定装置７ａからのリセット信号が入力されたときにリセットモードであると判定する。
【００２０】
工程１０２においてリセットモードではないと判定したときは、データ収集完了を判定する工程１０３に進み、この工程１０３では、後述の工程１０４（相関係数演算記憶手段）で演算記憶された相関係数が所定値に達したかどうかを判定する。相関係数は演算更新され順次１. ０に近づく１個のデータであり、この値が例えば０. ７（所定値）以上になればデータ収集完了となる。
【００２１】
工程１０３がデータ収集未完了であると判定した場合は、工程１０４に進み、この工程１０４では、後述の初期内部抵抗の相関テーブル作成記憶工程１０７（初期内部抵抗相関学習記憶手段に相当）で記憶された排ガスセンサ５対電熱ヒータ４の対をなす初期内部抵抗の相関係数を演算記憶する。この工程１０４は、後述の工程１０７で記憶された初期内部抵抗のサンプリング数が所定数以上となったときに演算実行される。
１０９は工程１０３と工程１０４を包含したデータ収集期間判定手段である。上述したように、データ収集期間判定手段１０９は、初期内部抵抗相関学習記憶手段（工程１０７に相当）に記憶された排ガスセンサまたは電熱ヒータの初期内部抵抗のサンプリング数が所定数以上であって、所定値以上の相関係数が確保されたことによりデータ収集期間の完了を判定する。
【００２２】
工程１０４に続いて、次は工程１０５（初期内部抵抗演算記憶手段）に進み、この工程１０５では排ガスセンサの内部抵抗を演算記憶する。この工程１０５においては図１に示す通り、まずマイクロプロセッサ１２のＤＲ１端子が論理レベルＬとなってトランジスタＴＲ１がＯＦＦであるときに、排ガスセンサ５の発生電圧ＥS がそのままＡＭＰ１を介してマイクロプロセッサ１２のＡＤ２端子に入力される。
続いて、マイクロプロセッサ１２のＤＲ１端子が論理レベルＨとなってトランジスタＴＲ１がＯＮであるときに、排ガスセンサ５の分圧電圧ＥがＡＭＰ１を介してマイクロプロセッサ１２のＡＤ２端子に入力される。
【００２３】
その結果、排ガスセンサ５の内部抵抗６の抵抗値ＲS は次式によって算出される。
Ｅ＝ＥS ×Ｒ３／（Ｒ３＋ＲS ） ∴ＲS ＝Ｒ３×（ＥS ／Ｅ−１）…（３）
但しＲ３は負荷抵抗Ｒ３の抵抗値である。
なお、排ガスセンサ５の内部抵抗６の抵抗値ＲS の実際の値は、排ガスセンサ５の形式によって大幅に違っているが、例えば、リニア方式の酸素濃度センサの一例では、雰囲気温度６００°Ｃ→７００°Ｃに対して９０Ω→３０Ωのように極めて大きな温度依存性を持っている。
【００２４】
工程１０５に続いて工程１０６（初期内部抵抗演算記憶手段）に進み、この工程１０６において電熱ヒータ４の内部抵抗を演算記憶する。この工程１０６においては図１に示す通り、まずマイクロプロセッサ１２のＤＲ２端子が論理レベルＬとなって開閉素子ＴＲ２がＯＦＦであるときに、分圧電圧ＥｏｆｆがＡＭＰ２を介してマイクロプロセッサ１２のＡＤ３端子に入力される。この分圧電圧Ｅｏｆｆは次式で示される。
Ｅｏｆｆ＝Ｅｂ×（Ｒ６＋Ｒ１０）／（Ｒｈ＋Ｒ９＋Ｒ１０＋Ｒ６）…（４）
但し、Ｅｂはマイクロプロセッサ１２のＡＤ１端子によって測定された電源電圧であり、Ｒ６は電流検出抵抗Ｒ６の抵抗値、Ｒ９、Ｒ１０は分圧抵抗Ｒ９、Ｒ１０のそれぞれの抵抗値、Ｒｈは電熱ヒータ４の内部抵抗値である。
【００２５】
（４）式によって算出される電熱ヒータ４の内部抵抗Ｒｈの値は、例えば雰囲気温度６００°Ｃ→７００°Ｃに対し２１. ５Ω→２３Ωのような温度依存性を持っている。
なお、電熱ヒータ４の内部抵抗はマイクロプロセッサ１２のＤＲ２端子が論理レベルＨとなって開閉素子ＴＲ２がＯＮである時に、分圧電圧ＥｏｎがＡＭＰ２を介してマイクロプロセッサ１２のＡＤ３端子に入力されることによって、次式によって算出することもできる。
Ｅｏｎ≒Ｅｂ×Ｒ６／（Ｒｈ＋Ｒ６）…（５）
しかし、電熱ヒータ４に通電されているときの電熱ヒータ４の温度と排ガスセンサ５の環境温度には温度差が生じるので、電熱ヒータ４が所定時間以上通電されていない状態で内部抵抗の測定を行うのが望ましい。
【００２６】
なお、新たにサンプリングして演算測定された排ガスセンサおよび電熱ヒータの初期内部抵抗が、既に学習記憶された初期内部抵抗に対して近似している場合、初期内部抵抗相関学習記憶手段（工程１０７に相当）において、新たにサンプリングされた初期内部抵抗と学習記憶された初期内部抵抗の値を平均化して更新記憶するようにし、無駄な近接情報を格納しないようにしてメモリ容量を低減するとともに、参照読み出しすべき情報量を削減してマイクロプロセッサ１２の高速処理を行えるようにしている。
【００２７】
工程１０６に続いて工程１０７に進み、この工程１０７において初期内部抵抗の相関テーブルを作成記憶する（相関テーブル学習記憶工程）。この工程１０７では様々な環境温度Ｔｉ（ｉ＝１、２、…ｎ）における電熱ヒータ４の内部抵抗Ｒｈｉ＝Ｆ（Ｔｉ）対排ガスセンサ５の内部抵抗Ｒｓｉ＝Ｇ（Ｔｉ）のテーブルが作成される。
ただし、媒介変数としての環境温度Ｔｉそのものは未知の値であってこのテーブル内には格納されておらず、あくまでもＲｓｉ＝Ｈ（Ｒｈｉ）の直接的な関数関係を知るためのテーブルとなっており、上記Ｆ、Ｇ、Ｈは関数記号を示している。
工程１０７に続いて工程１０８に進む。工程１０８は終了工程であり、例えば数分の時間をおいて再度開始工程１０１へ移行するように外部制御されている。
【００２８】
なお、工程１０５〜工程１０７において扱う内部抵抗は排ガスセンサ５や電熱ヒータ４の初品状態（一般に使用開始後の数ヶ月間）のものであって、製品間のバラツキが大きいために実際に接続使用されている排ガスセンサ５や電熱ヒータ４そのものの初期値を学習する必要があるものである。
【００２９】
工程１０３がデータ収集完了を判定した場合には工程１１０に進む。この工程１１０は、排ガスセンサ５の現在の内部抵抗Ｒｓを演算記憶する工程であり、その演算式は上記の（３）式の通りである。
工程１１０に続いて工程１１１に進む。この工程１１１は電熱ヒータ４の内部抵抗Ｒｈの演算記憶工程であり、その演算式は上記の（４）式の通りである。
工程１１１に続いて工程１１２に進む。この工程１１２は演算補間工程であり、この工程１１２では工程１０７において作成された初期内部抵抗の相関学習値Ｒｓｉ＝Ｈ（Ｒｈｉ）を用いて、工程１１１で測定された現在の内部抵抗Ｒｈに対応した論理内部抵抗Ｒｓ０＝Ｈ（Ｒｈ）を求める。
但し、Ｒｈｉ（ｉ＝１、２、…ｎ）の中に現在の内部抵抗Ｒｈと一致するものが無いときには内部抵抗Ｒｈの上下の値であるＲｈｊとＲｈｋ（Ｒｈｊ＜Ｒｈ＜Ｒｈｋ）の２点の内部抵抗から直線補間して、内部抵抗Ｒｈに対応した論理内部抵抗Ｒｓｏを算出するものである。
【００３０】
工程１１２に続いて工程１１３に進む。この工程１１３においては工程１１０で演算測定された内部抵抗Ｒｓ（現在抵抗）と工程１１２で算出された論理内部抵抗Ｒｓ０（初期抵抗）とを比較し、これが定められた許容変動値（所定許容値）より大きく変化しているかどうかを判定する。
工程１１３において所定許容値より大きな変化があったと判定した場合に、工程１１４に進む。この工程１１４は異常判定出力を発生する工程であり、この異常判定出力により警報表示素子８が点灯するように構成されている。
工程１１４の動作が終了したり、工程１１３が正常判定した場合には終了工程１０８へ進み、数分後には再度開始工程１０１へ進むように外部制御されている。１１５は工程１１０〜工程１１３を包含する異常判定手段である。
【００３１】
上述したように、異常判定手段１１５は、排ガスセンサ５または電熱ヒータ４のいずれか一方の現在内部抵抗を初期内部抵抗と仮定した場合の他方の相関初期内部抵抗を演算する演算補間手段（工程１１２）を備え、他方の相関初期内部抵抗と他方の現在内部抵抗を比較し、両者の差が所定許容値より大きく変化している場合に異常判定出力を発生する。従って、排ガスセンサ５、電熱ヒータ４のいずれか一方若しくは両方に異常が検出された場合、排ガスセンサ５と電熱ヒータ４が一体形成された部品を交換するタイミングを知ることが可能となる。
【００３２】
また、工程１０２がリセットモードであった場合は、工程１２０へ進み、この工程１２０では、データ収集期間判定手段１０９内の相関係数演算記憶手段（工程１０４）によって得た相関係数の演算記憶値をリセットするとともに収集回数もリセットする。
工程１２０に続いて工程１２１に進む。この工程１２１はテーブルリセット工程であり、相関テーブル作成記憶工程（工程１０７）で学習記憶された初期内部抵抗の相関記憶値がリセットされる。
工程１２１に続いて工程１２２へ進む。この工程１２２は異常警報リセット工程であり、異常判定出力手段（工程１１４）で発生した異常判定出力をリセットすることにより終了工程１０８へ移行する。なお、１２３は工程１０２、工程１２０〜工程１２２を包含するリセット手段である。
【００３３】
上述のように、リセット手段１２３は、データ収集期間判定手段１０９、初期内部抵抗相関学習記憶手段（工程１０７に相当）、異常判定手段１１５にそれぞれ記憶された記憶情報を、外部からのリセット信号に応動して初期化するため、一体形成された排ガスセンサ５と電熱ヒータ４を部品交換した後に実行することで、新たに組み込んだ排ガスセンサ５および電熱ヒータ４の特性に応じた劣化検出が可能となる。
【００３４】
上述のように、この発明による排ガスセンサの劣化検出装置は、排ガスセンサ５および電熱ヒータ４の初期内部抵抗を順次サンプリングして演算記憶する初期内部抵抗相関学習記憶手段（工程１０７に相当）、初期内部抵抗をサンプリングする期間を決定するためのデータ収集期間判定手段１０９、自動車用内燃機関の運転開始の所定期間後において排ガスセンサ５および電熱ヒータ４の現在内部抵抗を演算記憶するとともに、初期内部抵抗と対比することにより現在内部抵抗が所定許容値より大きく変化したことを判定して異常処理を行う異常判定手段１１５を備えている。従って、排ガスセンサ５の経年変化を監視することで、排ガスセンサ５の劣化を検出できるだけでなく、電熱ヒータ４が短絡状態になったり、あるいは開放状態になるなどの異常事態が発生した場合でも、異常判定出力（工程１１４）が発生し、電熱ヒータ４の異常も総合的に検出することが可能となる。
【００３５】
なお、図１に示した排ガスセンサは、非線形排気ガスセンサの事例であるが、２端子あるいは３端子のリニヤ形排気ガスセンサを用いてその内部抵抗を測定する形式のものであってもよく、検出酸素電圧信号や内部抵抗に比例した電圧信号を得るような集積回路部品をマイクロプロセッサ１２の外部に組み込むことも可能である。
また、図２の説明においては、工程１０７において学習記憶する初期内部抵抗の相関学習値は、電熱ヒータ４の内部抵抗Ｒｈｉを基準としてこれに対応した排ガスセンサ５の内部抵抗Ｒｓｉを求めることについて述べたが、どちらの内部抵抗を基準にしてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
この発明の排ガスセンサの劣化検出装置によれば、所定のサンプリング期間に得られた排ガスセンサおよび電熱ヒータの初期内部抵抗と、現在内部抵抗とを対比させることにより、現在内部抵抗が所定許容値より大きく変化した場合に異常処理を行うように構成されている。従って、排ガスセンサの劣化とともに電熱ヒータの異常も併せて検出できるものであり、一体形成された排ガスセンサと電熱ヒータの交換、修理などのタイミングを知ることができる。
【００３７】
また、この排ガスセンサの劣化検出装置によれば、初期内部抵抗を順次サンプリングして演算記憶する初期内部抵抗相関学習記憶手段において、新たにサンプリングされた初期内部抵抗が、既に学習記憶された値と近似している場合に、それらの内部抵抗を平均化して更新記憶するように構成されている。従って、無駄な近接情報を格納することがなく、メモリ容量を低減できるとともに、参照読み出しすべき情報量を削減しているため高速処理が可能である。
【００３８】
さらに、この発明の排ガスセンサの劣化検出装置によれば、初期内部抵抗をサンプリングする期間を決定するためのデータ収集期間判定手段は、初期内部抵抗相関学習記憶手段に記憶された排ガスセンサまたは電熱ヒータの初期内部抵抗のサンプリング数が所定数以上であって、所定値以上の相関係数が確保されたことによりデータ収集期間の完了を判定する構成となっている。従って、排ガスセンサや電熱ヒータの内部抵抗の製品間バラツキがあっても、使用現品そのものの初期値を学習記憶しておくことで、その後の変化が検出できるとともに、十分な点数のデータが得られたかどうかを確認してデータ収集期間を決定することができる。
【００３９】
また、この発明の排ガスセンサの劣化検出装置によれば、排ガスセンサと電熱ヒータの現在内部抵抗と初期内部抵抗とを対比して判定し異常処理を行う異常判定手段は、排ガスセンサまたは電熱ヒータのいずれか一方の現在内部抵抗を初期内部抵抗と仮定した場合の他方の相関初期内部抵抗を演算する演算補間手段を備え、他方の相関初期内部抵抗と他方の現在内部抵抗を比較し、両者の差が所定許容値より大きく変化している場合に異常判定出力を発生するように構成されている。従って、排ガスセンサや電熱ヒータの内部抵抗が環境温度によって大幅に変化していても、現在内部抵抗が経年変化によって変化したものであるか環境温度によって変化したものであるかを識別することができるものであって、記憶情報が少なくても正確な相関値が算出できるのでメモリ容量の低減が行えるものである。
【００４０】
さらに、この発明の排ガスセンサの劣化検出装置によれば、データ収集期間判定手段、初期内部抵抗相関学習記憶手段、異常判定手段にそれぞれ記憶された記憶情報を、外部からのリセット信号に応動して初期化するリセット手段を備えているため、劣化した排ガスセンサを新品に交換した場合においても、交換後の排ガスセンサの劣化検出を、新しい排ガスセンサに適した状態で行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による排ガスセンサの劣化検出装置の回路構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による排ガスセンサの劣化検出装置の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１. 劣化検出装置 ２. 車載バッテリ ２ａ. 車体
３. 電源スイッチ ４. 電熱ヒータ ４ａ、４ｂ. 端子
５. 排ガスセンサ ６. 内部抵抗 ７. リセット入力スイッチ
７ａ. データ設定装置 ８. 警報表示素子 ９. 限流抵抗
１０. 電源線１１. 定電圧電源装置 １２. マイクロプロセッサ
１０４. 相関係数演算記憶手段 １０５、１０６. 初期内部抵抗演算記憶手段
１０７. 相関テーブル作成記憶工程（初期内部抵抗相関学習記憶手段）
１０９. データ収集期間判定手段
１１０、１１１. 現在内部抵抗演算記憶手段 １１２. 演算補間手段
１１４. 異常判定出力手段 １１５. 異常判定手段
１２３. リセット手段。
Claims (5)
- 自動車用内燃機関の排気管に設けられ、電熱ヒータによって温度制御を行うように構成された排ガスセンサの劣化を検出する排ガスセンサの劣化検出装置において、上記排ガスセンサおよび上記電熱ヒータの初期内部抵抗を順次サンプリングして対比させ演算記憶する初期内部抵抗相関学習記憶手段、上記初期内部抵抗をサンプリングする期間を決定するためのデータ収集期間判定手段、上記自動車用内燃機関の運転開始の所定期間後において、上記排ガスセンサおよび上記電熱ヒータの現在内部抵抗を演算記憶するとともに、上記現在内部抵抗を上記初期内部抵抗と対比させることにより、上記現在内部抵抗が所定許容値より大きく変化したことを判定して異常処理を行う異常判定手段を備えたことを特徴とする排ガスセンサの劣化検出装置。
- 初期内部抵抗相関学習記憶手段は、新たにサンプリングして演算測定された排ガスセンサおよび電熱ヒータの初期内部抵抗が、既に学習記憶された初期内部抵抗に対して近似している場合、新たにサンプリングされた上記初期内部抵抗と学習記憶された上記初期内部抵抗の値を平均化して更新記憶することを特徴とする請求項１記載の排ガスセンサの劣化検出装置。
- データ収集期間判定手段は、初期内部抵抗相関学習記憶手段に記憶された排ガスセンサまたは電熱ヒータの初期内部抵抗のサンプリング数が所定数以上であって、所定値以上の相関係数が確保されたことによりデータ収集期間の完了を判定することを特徴とする請求項１記載の排ガスセンサの劣化検出装置。
- 異常判定手段は、排ガスセンサまたは電熱ヒータのいずれか一方の現在内部抵抗を初期内部抵抗と仮定した場合の他方の相関初期内部抵抗を演算する演算補間手段を備え、他方の相関初期内部抵抗と他方の現在内部抵抗を比較し、両者の差が所定許容値より大きく変化している場合に異常判定出力を発生することを特徴とする請求項１記載の排ガスセンサの劣化検出装置。
- データ収集期間判定手段、初期内部抵抗相関学習記憶手段、異常判定手段にそれぞれ記憶された記憶情報を、外部からのリセット信号に応動して初期化するリセット手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の排ガスセンサの劣化検出装置。
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