JP4031503B2 - ガス濃度検出ユニットの異常診断方法及びガス濃度検出ユニットの異常診断装置 - Google Patents
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そこで、このタイプのガスセンサを有する空燃比システムとして、共通配線の異常の有無を診断するものが知られている(例えば特許文献1参照)。
また、共通配線の断線が生じた場合であっても、3つの出力信号の組み合わせが必ずしも事前に設定した組み合わせにならないケースもあり、診断結果に誤差が生じるおそれがあった。
なお、「制御手段と前記各セルの各電極とを接続する接続点のうち、共通配線が接続される接続点を除く一つの接続点」としては、酸素濃度検知セルのうち、測定室に面する側の電極とは反対側に位置する電極と制御手段との接続点であっても良いし、酸素ポンプセルのうち、測定室に面する側の電極とは反対側に位置する電極と制御手段との接続点であっても良い。
なお、上記しきい値と比較されることになる端子電圧としては、そのままの電圧値を用いるものに限定されず、分圧回路を用いて端子電圧を分圧した分圧値を用いても良く、また所定の増幅度で端子電圧を増幅して電圧値を用いるようにしても良い。
なお、上記第1しきい値及び第2しきい値と比較されることになる端子電圧としては、そのままの電圧値を用いるものに限定されず、分圧回路を用いて端子電圧を分圧した分圧値を用いても良く、また所定の増幅度で端子電圧を増幅して電圧値を用いるようにしても良い。
図2に示すように、センサ制御回路50は、センサ素子10を構成する酸素ポンプセル14及び酸素濃度検知セル24の駆動制御を行うセンサ駆動回路52を有する。さらにセンサ制御回路50は、酸素濃度検知セル24の多孔質電極13bとセンサ駆動回路52との接続点であるVs+端子の電圧を入力し、予め設定された第1しきい値(4.2V)を上回ったらローレベル信号を出力し、第1しきい値よりも小さい第2しきい値(3.6V)を下回ったらハイレベル信号を出力する異常検出回路53、異常検出回路53からのハイレベル信号の出力回数をカウントし、その出力回数が所定の時間内に所定回数(本実施形態では、32回)に達したか否かを判定する演算処理回路54等から構成されている。なお、センサ駆動回路52、異常検出回路53、演算処理回路54を有するセンサ制御回路50は、例えば、特定用途向集積回路(ASIC:Application Specific IC)で実現されている。
また、定電圧源48は、Ip電流を制御する制御目標となる電圧(450mV)を、オペアンプ38を介してPID制御回路56に供給するものである。
まず、異常検出回路53は、コンパレータ61を備え、このコンパレータ61の反転入力端子にVs+端子(酸素濃度検知セル24の多孔質電極13aとセンサ制御回路50との接続点)の電圧が入力されるようになっている。そして、このコンパレータ61に対して抵抗器62、63、電圧源64が適宜接続されて、公知のヒステリシス付きコンパレータを構成している。このコンパレータ61の出力端子は、バッファ65を介して演算処理部54に接続されている。なお、このヒステリシス付きコンパレータでは、出力端子よりハイレベル信号が出力されると、コンパレータ61の非反転入力端子に4.2Vの電圧が入力され、且つ出力端子からローレベル信号が出力されると、非反転入力端子に3.6Vの電圧が入力されるように、抵抗器62、63、電圧源64の大きさが予め調整されている。
上述したように、センサ制御回路50(より具体的には、センサ駆動回路52)では、酸素濃度検知セル24の出力電圧Vsを帰還電圧として酸素ポンプセル24に通電するポンプ電流Ipのフィードバック制御を行っている。そして、Vcent端子ないしCOM端子に接続されている共通配線42がセンサ素子10とセンサ駆動回路52との間(図中a点)で断線したり、センサ素子10の内部で共通配線42に接続されている部分が断線したりした場合には、ポンプ電流Ipの正常なフィードバック制御が行われなくなり、センサ制御回路50は、Ip+端子−Vs+端子間で発振を起こす。この発振状態を図3に示す。図3は、センサ素子10とセンサ駆動回路52とを結ぶ共通配線42を図2に示すa点で断線させた場合のVs+端子における電圧波形と、COM端子における電圧波形をデジタルオシロスコープにて記録したものである。
このようにして、本実施の形態の演算処理部54は、センサ素子10とセンサ駆動回路52とを結ぶ共通配線42に異常が発生しているか否かの診断(異常判定処理)を、Vs+端子の端子電圧の変動状態に基づいて繰り返し実行する。
例えば、上記の実施形態では、異常検出回路53にてVs+端子の端子電圧を異なる値のしきい値(3.6Vと4.2Vのしきい値)を用いて比較するようにしたが、しきい値を1つのみにしてVs+端子の端子電圧と比較するようにしても良い。但し、耐ノイズ性の観点より、しきい値については、上記実施形態のように2つの異なる値のしきい値を用いることが好ましい。
10 センサ素子
11a、11c 固体電解質体
12a、12b、13a、13b 多孔質電極
14 酸素ポンプセル
20 測定室
24 酸素濃淡検知セル
32 オペアンプ
41、43 配線
42 共通配線
47 検出抵抗器
50 センサ制御回路
52 センサ駆動回路
53 異常検出回路
54 演算処理部
56 PID制御回路
61 コンパレータ
70 セラミックヒータ
Claims (8)
- 固体電解質体を挟んで一対の電極が配設された酸素ポンプセルと、固体電解質体を挟んで一対の電極が配設された酸素濃度検知セルとを含み、各セルの電極の一方が被測定ガスを導入可能な測定室に面するように配設されたガスセンサと、
前記各セルの各電極に電気的に接続され、前記酸素濃度検知セルの出力電圧が一定値となるように前記酸素ポンプセルに流す電流の電流制御を行うことにより、前記測定室の酸素濃度を一定に制御する制御手段と、
を備え、前記各セルの前記測定室に面した各電極が共通配線を介して前記制御手段に接続されたガス濃度検出ユニットにおいて、前記共通配線の異常を診断する異常診断方法であって、
前記制御手段と前記各セルの各電極とを接続する接続点のうち、前記共通配線が接続される接続点を除く一つの接続点における端子電圧の変動状態に基づいて、前記共通配線の異常診断を行う
ことを特徴とするガス濃度検出ユニットの異常診断方法。 - 請求項1に記載のガス濃度検出ユニットの異常診断方法であって、
前記異常診断は、前記共通配線が接続される接続点を除く一つの接続点における端子電圧の発振の有無に基づいて、異常発生の有無を判定する
ガス濃度検出ユニットの異常診断方法。 - 請求項1または請求項2に記載のガス濃度検出ユニットの異常診断方法であって、
前記異常診断は、前記端子電圧が予め設定されたしきい値を上回り且つそれに続いて当該しきい値を下回ったときに検出カウントを1ずつ累積し、あるいは前記端子電圧が前記しきい値を下回り且つそれに続いて当該しきい値を上回ったときに検出カウントを1ずつ累積し、所定の時間内に前記検出カウントが所定の値に達したときに異常発生と判定する
ガス濃度検出ユニットの異常診断方法。 - 請求項1または請求項2に記載のガス濃度検出ユニットの異常診断方法であって、
前記異常診断は、前記端子電圧が予め設定された第1しきい値を上回り且つそれに続き当該第1しきい値よりも小さい第2しきい値を下回ったときに検出カウントを1ずつ累積し、あるいは前記第2しきい値を下回り且つそれに続いて前記第1しきい値を上回ったときに検出カウントを1ずつ累積し、所定の時間内に前記検出カウントが所定の値に達したときに異常発生と判定する
ガス濃度検出ユニットの異常診断方法。 - 固体電解質体を挟んで一対の電極が配設された酸素ポンプセルと、固体電解質体を挟んで一対の電極が配設された酸素濃度検知セルとを含み、各セルの電極の一方が被測定ガスを導入可能な測定室に面するように配設されたガスセンサと、
前記各セルの各電極に電気的に接続され、前記酸素濃度検知セルの出力電圧が一定値となるように前記酸素ポンプセルに流す電流の電流制御を行うことにより、前記測定室の酸素濃度を一定に制御する制御手段と、
を備え、前記各セルの前記測定室に面した各電極が共通配線を介して前記制御手段に接続されたガス濃度検出ユニットにおいて、前記共通配線の異常を診断する異常診断装置であって、
前記制御手段と前記各セルの各電極とを接続する接続点のうち、前記共通配線が接続される接続点を除く一つの接続点における端子電圧の変動状態に基づいて、前記共通配線の異常診断を行う異常診断手段を有する
ことを特徴とするガス濃度検出ユニットの異常診断装置。 - 請求項5に記載のガス濃度検出ユニットの異常診断方法であって、
前記異常診断手段は、
前記共通配線が接続される接続点を除く一つの接続点における端子電圧の発振の有無に基づいて、異常発生の有無を判定する
ガス濃度検出ユニットの異常診断装置。 - 請求項5または請求項6に記載のガス濃度検出ユニットの異常診断装置であって、
前記異常診断手段は、
前記端子電圧が予め設定されたしきい値を上回り且つそれに続いて当該しきい値を下回ったときに検出カウントを1ずつ累積し、あるいは前記端子電圧が前記しきい値を下回り且つそれに続いて当該しきい値を上回ったときに検出カウントを1ずつ累積するカウント手段と、
所定の時間内に前記検出カウントが所定の値に達したか否かを判定し、前記検出カウントが前記所定の値に達したときに異常発生と判定する判定手段と、
を有する
ガス濃度検出ユニットの異常診断装置。 - 請求項5または請求項6に記載のガス濃度検出ユニットの異常診断装置であって、
前記異常判定手段は、
前記端子電圧が予め設定された第1しきい値を上回り且つそれに続いて当該第1しきい値よりも小さい第2しきい値を下回ったときに検出カウントを1ずつ累積し、あるいは前記端子電圧が前記第2しきい値を下回り且つそれに続いて前記第1しきい値を上回ったときに検出カウントを1ずつ累積するカウント手段と、
所定の時間内に前記検出カウントが所定の値に達したか否かを判定し、前記検出カウントが前記所定の値に達したときに異常発生と判定する判定手段と、
を有する
ガス濃度検出ユニットの異常診断装置。
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