JP4520652B2

JP4520652B2 - Abnormality detection method for air-fuel ratio sensor

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Publication number: JP4520652B2
Application number: JP2001052309A
Authority: JP
Inventors: 典和家田; 雄二大井
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2001-02-27
Filing date: 2001-02-27
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2021-02-27
Also published as: JP2002257772A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空燃比センサの異常検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンに供給する混合気の空燃比を目標値に制御し、排気ガス中のＣＯ、ＮＯx 、ＨＣを軽減するために、排気系に酸素センサを設け、空燃比と相関関係を持つ排気中の酸素濃度に応じて、燃料供給量をフィードバック制御することが知られている。
【０００３】
このようなフィードバック制御に用いられる酸素センサとしては、特定の酸素濃度（特に理論空燃比雰囲気）で出力がステップ状に変化するλセンサと、リーン領域からリッチ領域まで連続的に出力が変化する全領域空燃比センサとが主に用いられている。全領域空燃比センサは、上述したように排気ガス中の酸素濃度を連続的に測定でき、フィードバック制御の速度及び精度を向上させ得るため、より高速で高精度な制御が要求される際に用いられている。
【０００４】
全領域空燃比センサは、酸素イオン伝導性固体電解質体の２つのセルを間隔を介して対向配設し、一方のセルを間隔内の酸素を周囲に汲み出すもしくは周囲から酸素を汲み込むポンプセルとして用い、また、他方のセルを酸素基準室と間隔との酸素濃度差によって電圧を生じる起電力セルとして用い、起電力セルの出力が一定になるようにポンプセルを動作させ、その時に該ポンプセルに流す電流を、測定酸素濃度比例値として測定する。この全領域空燃比センサの動作原理は、本出願人の出願に係る特開昭６２−１４８８４９号公報中に詳述されている。
【０００５】
一方、このような空燃比センサが正常に作動しているか否かを検出する空燃比センサの異常検出方法としては、本出願人の出願に係る特開平３−２７２４５２号公報の「空燃比センサの異常診断方法」等、様々なものが開示されている。そして、これらの多くは、ポンプセルの動作による起電力セルの起電圧Ｖｓが一定になることや、起電力セルの起電圧Ｖｓの変動によってポンプセルの電流Ｉｐが変化することを利用するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような起電力セルの起電圧Ｖｓを利用した異常診断方法によると、「ポンプセルの動作によって起電力セルの起電圧Ｖｓが一定になること」を利用したものでは、起電力セルの一方の端子電圧あるいは起電力セルの両端子間の電圧を測定している。そのため、起電力セルの他方の端子電圧が変動しても、その影響が測定している端子に直接現れなければ電圧が変動している他方の端子についてセンサの異常を検出することができないという問題がある。
【０００７】
また、「起電力セルの起電圧Ｖｓの変動によってポンプセルの電流Ｉｐが変化すること」を利用したものでは、センサ周囲のガス雰囲気によってはポンプセルの電流Ｉｐが変動することから、特定のガス雰囲気（例えばフューエルカット時のガス雰囲気）に固定した上でポンプセルの電流Ｉｐを測定する必要がある。そのため、このような特定のガス雰囲気以外では空燃比センサの異常を検出することができないという問題がある。
【０００８】
一方、空燃比センサに異常がある場合には、このような端子電圧が予定範囲を超えて変動することや、あるいはこのような端子に接続された配線が電源ラインやそのグランドに短絡していることがある。そのため、このような空燃比センサの異常は、空燃比センサを制御するセンサ制御回路にも悪影響を及ぼすおそれがあり、場合によってはセンサ制御回路の破損をも招くおそれがある。
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、いかなるガス雰囲気でもセンサ異常を検出し得る空燃比センサの異常検出方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の空燃比センサの異常検出方法では、
固体電解質体に一対の多孔質電極が設けられた２つのセルからなり、一方のセルを酸素をポンピングするポンプセルとし、他方のセルを酸素濃度測定セルとしてそれぞれ使用し、測定ガス中の空燃比を測定する空燃比センサの異常検出方法であって、
前記酸素濃度測定セルの一方の多孔質電極に接続された第１配線の電位と、前記酸素濃度測定セルの他方の多孔質電極と前記ポンプセルの一方の多孔質電極とに接続された第２配線の電位と、を測定することにより、前記空燃比センサの異常を検出することを技術的特徴とする。
【００１２】
また、請求項２の空燃比センサの異常検出方法では、請求項１において、
前記第１配線の電位または前記第２配線の電位が、所定範囲を超えた場合に異常を検出することを技術的特徴とする。
【００１４】
請求項１の発明では、第１配線の電位と第２配線の電位とを測定する。即ち、酸素濃度測定セルの両面に設けられた多孔質体電極にそれぞれ接続される第１配線の電位と第２配線の電位とを測定する。これにより、酸素濃度測定セルの一方または他方の多孔質電極の電圧が変動しても、このような電圧変動をも含めて第１、第２配線の異常を検出することができる。
【００１５】
請求項２の発明では、第１配線の電位または第２配線の電位が、所定範囲を超えた場合に異常を検出する。これにより、異常であるか否かを検出する電圧範囲を設定することができるので、一定電圧を基準とした一義的に異常検出をする場合に比べ、所定の幅を持たせた柔軟な検出をすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の空燃比センサの異常検出方法およびセンサ制御回路の保護方法の実施形態について図を参照して説明する。
まず、本発明の一実施態様に係る空燃比センサの構成と作動を図１に基づいて説明する。
【００１８】
図１に示すように、排気ガス系に配設されるセンサ素子１０は、２つのセルを接合して構成されており、３本の配線４１、４２、４３を介してセンサ制御回路５０に接続されている。このため、このセンサ制御回路５０では、通常、排気ガス中の酸素濃度測定とセンサ素子１０の温度測定とを主に行うが、その他にセンサ素子１０の２つのセルに接続された３本の配線４１、４２、４３の異常検出を行う機能も備えている。
【００１９】
このセンサ素子１０には、ヒータ制御回路６０にて制御されるヒータ７０が、セラミック系接合剤を介して取り付けられている。ヒータ７０は、絶縁材料としてアルミナ等のセラミックからなり、その内部にはヒータ配線７２が配設されている。ヒータ制御回路６０は、センサ制御回路５０により測定されるセンサ素子１０の温度を目標値に保つように、ヒータ７０へ電力を供給し、センサ素子１０の温度を目標値に維持するように機能する。
【００２０】
センサ素子１０は、ポンプセル１４、多孔質拡散層１８、起電力セル２４および補強板３０を積層することにより構成されている。
ポンプセル１４は、酸素イオン伝導性固体電解質材料である安定化または部分安定化ジルコニア（ＺｒＯ₂ ）により形成され、その表面と裏面のそれぞれに主として白金で形成された多孔質電極１２、１６を有している。測定ガスに晒される表面側の多孔質電極１２は、Ｉｐ電流を流すためにＩｐ＋電圧が印加されるのでＩｐ＋電極として参照する。また裏面側の多孔質電極１６は、Ｉｐ電流を流すためにＩｐ−電圧が印加されるのでＩｐ−電極として参照する。
なお、Ｉｐ＋電極には配線４３、Ｉｐ−電極には配線４２がそれぞれ接続されている。
【００２１】
起電力セル２４も同様に安定化または部分安定化ジルコニア（ＺｒＯ₂）により形成され、その表面と裏面のそれぞれに主として白金で形成された多孔質電極２２、２８を有している。ポンプセル１４と起電力セル２４との間には、多孔質拡散層１８により包囲された間隙２０が形成されている。
【００２２】
即ち、この間隙２０は、多孔質拡散層１８を介して測定ガス雰囲気と連通されている。間隙２０側に配設された多孔質電極２２は、起電力セル２４の起電力のマイナス電圧が生じるためＶｓ−電極として参照し、また基準酸素室２６側に配設された多孔質電極２８は、起電力セル２４の起電力のプラス電圧が生じるためＶｓ＋電極として参照する。基準酸素室２６の基準酸素は多孔質電極２２から一定量の酸素を多孔質電極２８にポンピングすることにより生成する。
なお、Ｖｓ＋電極には配線４１、Ｖｓ−電極には配線４２がそれぞれ接続されている。
【００２３】
ここで、測定ガスの酸素濃度と間隙２０の酸素濃度との差に応じた酸素が、間隙２０側に多孔質拡散層１８を介して拡散して行く。間隙２０内の雰囲気が理論空燃比に保たれるとき、ほぼ酸素濃度が一定に保たれている基準酸素室２６との間の酸素濃度差により、起電力セル２４のＶｓ＋電極２８とＶｓ−電極２２との間には、約４５０ｍＶの電位差が生じる。このため、センサ制御回路５０は、ポンプセル１４に流す電流Ｉｐを、上記起電力セル２４の起電圧Ｖｓが４５０ｍＶとなるように調整することで、間隙２０内の雰囲気を理論空燃比に保ち、この理論空燃比に保つためのポンプセル電流量Ｉｐに基づき、測定ガス中の酸素濃度を測定する。
【００２４】
このようにセンサ素子１０は、センサ制御回路５０により、通常、起電力セル電位２４の起電圧Ｖｓが４５０ｍＶとなるようにポンプセル１４に流す電流Ｉｐを調整している。そのため、このようなセンサ制御回路５０によるセンサ素子１０のＩｐ電流の電流制御の特徴を利用することによって、以下に説明するようなセンサ素子１０の配線４１、４２、４３の異常検出を行うことができる。
【００２５】
次に、本発明の一実施態様に係る空燃比センサの異常検出方法を適用したセンサ制御回路５０の構成を図２に基づいて説明する。
図２に示すように、センサ制御回路５０は、主に、Ｉｐドライバ５１、ＰＩＤ制御回路５２、オペアンプ５３、Ｒpvs 測定回路５４、Ｖｐリミッタ５５、自己診断回路５８等から構成されており、例えば本実施形態では特定用途向集積回路（ＡＳＩＣ； Application Specific IC）として実現されている。
【００２６】
Ｉｐドライバ５１は、センサ素子１０にＩｐ電流を流すためのオペアンプで、反転入力端子にはＡＳＩＣのＶcent端子、非反転入力端子には基準電圧３．６Ｖがそれぞれ接続されており、また出力端子にはＡＳＩＣのＩｐ＋端子が接続されている。そして、このようなＡＳＩＣのＶcent端子とＩｐ＋端子との間にセンサ素子１０のポンプセル１４が接続されている。これにより、Ｉｐドライバ５１は負帰還回路を構成するため、Ｖcent端子の電位が基準電圧（３．６Ｖ）を常に維持するように、Ｉｐ電流が制御される。このようにＶcent端子の電圧を基準電圧の３．６Ｖに保つように制御する必要があるのは、３．６Ｖを基準電位（疑似ＧＮＤ）にしてＡＳＩＣ内の各回路を動作させているためである。
【００２７】
なお、このＡＳＩＣは、ＶＢ端子に接続されるバッテリからの供給電力によって駆動されているが、バッテリにより印加される直流電圧（１２Ｖ〜１６Ｖ）により直接駆動されているのではなく、ＡＳＩＣに内蔵される定電圧回路から供給されるバッテリよりも低い電圧、例えば８Ｖにより駆動されている。この電圧はＶＣＣ８端子にも出力されている。
【００２８】
ＰＩＤ制御回路５２は、ＡＳＩＣのＰ１端子、Ｐ２端子およびＰ３端子に接続される抵抗やコンデンサとともに、ＡＳＩＣ内蔵のオペアンプ等からＰＩＤ演算回路を構成するものである。このＰＩＤ制御回路５２は、Ｖｓ制御目標値の４５０ｍＶに対する起電力セル２４の起電圧Ｖｓの偏差量ΔＶｓをＰＩＤ演算した電圧をＰout 端子に出力するもので、これによりＩｐドライバ５１によるＩｐ電流が制御される。
【００２９】
即ち、起電力セル２４の起電圧Ｖｓが４５０ｍＶよりも高い場合には、間隙２０の酸素濃度が酸素基準室２６の酸素濃度よりも低い状態、つまり理論空燃比に対して燃料供給過剰（リッチ）側の状態にあるので、その不足分の酸素をポンプセル１４により汲み込むためのＩｐ電流が流れるように偏差量ΔＶｓをＰＩＤ演算した電圧をＰout 端子に出力する。一方、起電力セル２４の起電圧Ｖｓが４５０ｍＶよりも低い場合には、間隙２０の酸素濃度が酸素基準室２６の酸素濃度よりも高い状態、つまり理論空燃比に対して燃料供給不足（リーン）側の状態にあるので、その過剰分の酸素をポンプセル１４により汲み出すためのＩｐ電流が流れるように偏差量ΔＶｓをＰＩＤ演算した電圧をＰout 端子に出力する。
【００３０】
なお、配線４２が接続されるＣＯＭ端子に、−１５μＡの定電流源が接続されているが、これはＩcp電流によるＰＩＤ演算の誤差を防止するためである。
即ち、ＶＳ＋端子には＋１５μＡの定電流源が接続されており、これにより起電力セル２４にＩcp電流を供給して酸素基準を作り出している。このため、ＣＯＭ端子に−１５μＡの定電流源を接続することにより、ＰＩＤ演算回路に流れ込む電流からこの１５μＡ分を差し引くことによって、Ｉcp電流による演算誤差を防止している。
【００３１】
また、ＶＳ＋端子とＰＩＤ制御回路５２との間に接続されるオペアンプ５３は、ボルテージフォロア回路を構成している。これにより、ＶＳ＋端子からはＰＩＤ制御回路５２側が高インピーダンスに見えるため、＋１５μＡの定電流源による供給電流がＰＩＤ制御回路５２に流れ込むことを抑制している。
【００３２】
Ｒpvs 測定回路５４は、センサ素子１０の内部抵抗Ｒpvs からセンサ素子１０の温度を測定するもので、オペアンプ、抵抗、コンデンサ等により構成されている。このＲpvs 測定回路５３では、所定時間毎に起電力セル２４に所定の測定電流を流すことにより起電力セル２４の起電圧Ｖｓを変化させ、これにより得られた起電圧Ｖｓの変化量を定数倍に演算増幅してＶＲpvs電圧としてＡＳＩＣのＶRPVS端子から出力する。
【００３３】
なお、Ｒpvs 測定回路５３による測定電流を起電力セル２４に流す際には、測定電流がＰＩＤ制御回路５２に流れ込まないようにＰＩＤ制御回路５２とオペアンプ５３との間に介在するＳＷにより両者間の接続を切断している。したがって、このＳＷによって、ＰＩＤ制御回路５２とオペアンプ５３との間が切断されている時間にＲpvs 測定回路５４による測定が行われる。
【００３４】
Ｖｐリミッタ５５は、ポンプセル１４のいわゆるブラックニングを防止するための回路で、ポンプセル１４の両端電圧Ｖｐが一定の範囲を超える場合に作動してＶｓ目標値をシフトさせるものである。なお、「ブラックニング」とは、酸素イオンの喪失によるポンプセルの表面黒化現象のことをいう。
【００３５】
自己診断回路５８は、主に、ウインドウコンパレータ５８ａ、５８ｂ、コンパレータ５８ｃおよびＯＲ回路５８ｄから構成されており、センサ素子１０の２つのセルに接続された３本の配線４１、４２、４３の異常検出等を行う。
【００３６】
即ち、ＡＳＩＣのＶＳ＋端子の電位が所定の範囲内にあるか否かをウインドウコンパレータ５８ａにより判断し、ＡＳＩＣのＣＯＭ端子の電位が所定の範囲内にあるか否かをウインドウコンパレータ５８ｂにより判断する。またＡＳＩＣのＶＳ＋端子、ＩＰ＋端子、Ｖcent端子、ＣＯＭ端子またはＰout 端子のうちのいずれか一つの端子の電位が所定値（所定電圧）を超えたか否かをコンパレータ５８ｃにより判断する。そして、これら３つのコンパレータによる判断結果の論理和をＯＲ回路５８ｄによりP/START情報として出力する。なお、このP/START情報は、ＡＳＩＣの出力信号端子であるＶＲpvs端子を介して外部に出力される。
【００３７】
例えばＶＳ＋端子では、その電位は、通常、ＣＯＭ端子の基準電圧３．６Ｖに起電力セル２４の起電圧Ｖｓ４５０ｍＶを加えた値である４．０５Ｖに保たれている。そのため、ウインドウコンパレータ５８ａの上限値を６．３５Ｖ、下限値を２．５Ｖに設定することにより、ＶＳ＋端子の電位が上限値の６．３５Ｖを超えて上昇したときには、ＶＳ＋端子あるいは配線４１がバッテリの電源ラインＢＡＴＴと短絡したものと判断し、ＶＳ＋端子の電位が下限値の２．５Ｖを超えて下降したときには、ＶＳ＋端子あるいは配線４１がバッテリのグランドＧＮＤと短絡したものと判断することができる。
【００３８】
また、ＣＯＭ端子では、その電位は、Ｉｐドライバ５１により常に基準電圧３．６Ｖになるように制御されている。そのため、ウインドウコンパレータ５８ｂの上限値を５．５Ｖ、下限値を２．５Ｖに設定することにより、ＣＯＭ端子の電位が上限値の５．５Ｖを超えて上昇したときには、ＣＯＭ端子あるいは配線４２がバッテリの電源ラインＢＡＴＴと短絡したものと判断し、ＣＯＭ端子の電位が下限値の２．５Ｖを超えて下降したときには、ＣＯＭ端子あるいは配線４２がバッテリのグランドＧＮＤと短絡したものと判断することができる。
【００３９】
これにより、いずれのウインドウコンパレータ５８ａ、５８ｂも、設定された所定の範囲内であれば論理値０に相当する信号を出力し、所定の範囲外であれば論理値１に相当する信号を出力する。そして、これらの２信号を入力するＯＲ回路５８ｄでは、論理和の結果をP/START情報として出力するので、ＶＳ＋端子あるいはＣＯＭ端子の電位、つまり配線４１、４２が電源ラインＢＡＴＴまたはグランドＧＮＤと短絡しているか否かをこのP/START情報により検出することができる。
【００４０】
なお、ウインドウコンパレータ５８ａの上限値および下限値は、ＡＳＩＣの製造ばらつきや５Ｖ電圧の変動などでＶｓ＋端子電圧やＣＯＭ電圧端子がばらつくことを考慮して、それぞれ設定されている。
【００４１】
このように本実施形態では、２つのウインドウコンパレータ５８ａ、５８ｂによって、それぞれＶＳ＋端子の電位、ＣＯＭ端子の電位を監視しているが、ＩＰ＋端子の電位も、この２つのウインドウコンパレータ５８ａ、５８ｂで監視することができる。
即ち、図２に示すように、センサ素子１０のポンプセル１４に接続されるＩＰ＋端子は、ポンプセル１４を介してＣＯＭ端子に、あるいはポンプセル１４と起電力セル２４を介してＶＳ＋端子に、接続されている。そのため、ＩＰ＋端子の電位をＣＯＭ端子またはＶＳ＋端子から検出することができるので、ＣＯＭ端子またはＶＳ＋端子の電位を監視しているウインドウコンパレータ５８ａ、５８ｂにより、ＶＳ＋端子の電位、ＣＯＭ端子の電位と同様にＩＰ＋端子の電位も監視することができる。
【００４２】
したがって、ＩＰ＋端子の電位を直接検出することなく、先に説明したウインドウコンパレータ５８ａ、５８ｂの上限値、下限値の範囲を超える電位の監視により、ＩＰ＋端子あるいは配線４３が電源ラインＢＡＴＴまたはグランドＧＮＤと短絡しているか否かを検出することができる。
【００４３】
一方、コンパレータ５８ｃでは、ＡＳＩＣのＶＳ＋端子、ＩＰ＋端子、Ｖcent端子、ＣＯＭ端子またはＰout 端子の各電位が、ＡＳＩＣ内の回路の駆動電圧である８Ｖを超えているか否かを判断している。そのため、これらの各端子は、駆動電源の電圧変動等を見込んだ値の９Ｖを上限値に設定したコンパレータ５８ｃによって監視されており、いずれかの端子の電位が９Ｖを超えて上昇したときには、その端子がバッテリの電源ラインＢＡＴＴに短絡しているものと判断して、論理値１に相当する信号をコンパレータ５８ｃから出力する。また９Ｖを超えていなければ論理値０に相当する信号をコンパレータ５８ｃより出力する。
【００４４】
そして、これらの各端子が、バッテリの電源ラインＢＡＴＴに短絡している場合には、つまりコンパレータ５８ｃにより論理値１に相当する信号が出力された場合には、ＡＳＩＣのＣＯＮＴ端子にＶＣＣ８端子を制御するための制御信号が出力される。これにより、次に説明する保護回路が作動するため、ＡＳＩＣ内の各回路素子等を保護することができる。
【００４５】
図３には、上述したセンサ制御回路５０に適用される、本発明の一実施態様に係るセンサ制御回路の保護方法を具現化した保護回路が示されている。
ＡＳＩＣのＶＢ端子には、前述したようにバッテリの電源ラインＢＡＴＴが接続されており、これにより電力供給がなされている。なおダイオードＤ１は、逆流防止目的のダイオードである。
ＶＢ端子とＶＣＣ８端子の間には、トランジスタＱ１が接続されており、そのベース端子はＡＳＩＣのＣＯＮＴ端子に接続されている。即ちこのＣＯＮＴ端子から出力されるＶＣＣ８端子の制御信号により、トランジスタＱ１のベース端子にターンオン電圧が印加されると、エミッタ−コレクタ間の導通が確保されるため、導通状態のトランジスタＱ１を介してＶＢ端子とＶＣＣ８端子との間を通電させ得るように構成されている。
【００４６】
このように保護回路を構成することによって、ＡＳＩＣのＶＳ＋端子、ＩＰ＋端子、Ｖcent端子、ＣＯＭ端子またはＰout 端子のいずれかの端子がバッテリの電源ラインＢＡＴＴに短絡すると、コンパレータ５８ｃからはＶＣＣ８端子の制御信号が出力されるので、トランジスタＱ１のベース端子にターンオン電圧が印加される。これにより、トランジスタＱ１は、遮断状態から導通状態に移行するため、エミッタに接続されるＶＢ端子とコレクタに接続されるＶＣＣ８端子とが通電状態になり、その結果、ＶＢ端子に印加されていた電源ラインＢＡＴＴによるバッテリ電圧がＶＣＣ８端子にも印加される。
【００４７】
したがって、ＡＳＩＣ、つまりセンサ制御回路５０の作動電圧ＶＣＣ８が電源ラインＢＡＴＴのバッテリ電圧と同電位になるので、電源ラインＢＡＴＴに短絡した端子からＶＣＣ８端子に向かってバッテリ電圧による電流が流れ込むことがない。よって両端子（電源ラインＢＡＴＴに短絡した端子とＶＣＣ８端子）間に介在する回路素子等の破損を回避することができる。
【００４８】
以上説明したように本実施形態に係る空燃比センサの異常検出方法によると、起電力セル２４に設けられた多孔質電極２２、２８にそれぞれ接続される配線４１の電位と配線４２の電位とを測定する。これにより、起電力セル２４の一方または他方の多孔質電極２２、２８の電圧が変動しても、このような電圧変動をも含めて配線４１、４２の異常を検出することができる。また配線４２は、ポンプセル１４の一方の多孔質電極１６にも接続されているので、配線４２の電位の測定により、ポンプセル１４を介してポンプセル１４の他方の多孔質電極１２に接続された配線４３の異常を検出することができる。したがって、センサ素子１０周囲のガス雰囲気に影響されるポンプセル１４の電流Ｉｐを測定することなく、配線４１、４２、４３の異常をそれぞれ検出することができるので、いかなるガス雰囲気でもセンサ異常を検出し得る効果がある。
【００４９】
また、本実施形態に係るに係るセンサ制御回路の保護方法によると、配線４１、４２、４３と、電源ラインＢＡＴＴとの短絡である場合には、センサ素子１０を制御するセンサ制御回路５０の作動電圧ＶＣＣ８を電源ラインＢＡＴＴの電圧と同電位にする。これにより、配線４１、配線４２または配線４３と電源ラインＢＡＴＴとが短絡して配線４１、配線４２または配線４３に電源ラインＢＡＴＴの電圧が印加されても、配線４１、配線４２または配線４３の電圧とセンサ制御回路５０の作動電圧ＶＣＣ８とは同電位であるので、両者間に接続される回路等に電流が流れない。したがって、このような特定のセンサ異常を検出した場合には、センサ制御回路５０の破損を回避し得る効果がある。
【００５０】
【発明の効果】
請求項１の発明では、第１配線の電位と第２配線の電位とを測定する。即ち、酸素濃度測定セルの両面に設けられた多孔質体電極にそれぞれ接続される第１配線の電位と第２配線の電位とを測定する。これにより、酸素濃度測定セルの一方または他方の多孔質電極の電圧が変動しても、このような電圧変動をも含めて第１、第２配線の異常を検出することができる。したがって、センサ周囲のガス雰囲気に影響されるポンプセルの電流Ｉｐを測定することなく、第１配線および第２配線の異常をそれぞれ検出することができるので、いかなるガス雰囲気でもセンサ異常を検出し得る効果がある。
【００５１】
請求項２の発明では、第１配線の電位または第２配線の電位が、所定範囲を超えた場合に異常を検出する。これにより、異常であるか否かを検出する電圧範囲を設定することができるので、一定電圧を基準とした一義的に異常検出をする場合に比べ、所定の幅を持たせた柔軟な検出をすることができる。したがって、第１配線および第２配線の異常検出に余裕を持たせる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る空燃比センサの異常検出方法を適用した空燃比センサ、センサ制御回路等を示す説明図である。
【図２】本実施形態に係る空燃比センサとセンサ制御回路との接続およびセンサ制御回路の構成概要を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るセンサ制御回路の保護方法を適用したセンサ制御回路の構成概要を示す説明図である。
【符号の説明】
１０センサ素子
１２、１６、２２、２８多孔質電極
１４ポンプセル
１８多孔質拡散層
２０間隙
２４起電力セル（酸素濃度測定セル）
２６酸素基準室
４１配線（第１配線）
４２配線（第２配線）
４３配線（第３配線）
５０センサ制御回路
５８自己診断回路
５８ａ、５８ｂウインドウコンパレータ
５８ｃコンパレータ
７０ヒータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an abnormality detection method for an air-fuel ratio sensor.
[0002]
[Prior art]
In order to control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine to the target value and reduce CO, NOx, and HC in the exhaust gas, an oxygen sensor is provided in the exhaust system, and oxygen in the exhaust gas having a correlation with the air-fuel ratio It is known to feedback control the fuel supply amount according to the concentration.
[0003]
The oxygen sensor used for such feedback control includes a λ sensor whose output changes stepwise at a specific oxygen concentration (especially the stoichiometric air-fuel ratio atmosphere), and all sensors whose output changes continuously from the lean region to the rich region. A region air-fuel ratio sensor is mainly used. The full-range air-fuel ratio sensor can continuously measure the oxygen concentration in the exhaust gas as described above, and can improve the speed and accuracy of feedback control. Therefore, it is used when higher speed and higher accuracy control is required. It has been.
[0004]
The full-range air-fuel ratio sensor is a pump cell in which two cells of an oxygen ion conductive solid electrolyte body are arranged to face each other with an interval, and one cell is pumped out of oxygen in the interval or pumps oxygen from the surroundings. In addition, the other cell is used as an electromotive force cell that generates a voltage due to an oxygen concentration difference between the oxygen reference chamber and the interval, and the pump cell is operated so that the output of the electromotive force cell becomes constant, and then the flow is caused to flow to the pump cell. The current is measured as a measured oxygen concentration proportional value. The operating principle of this full-range air-fuel ratio sensor is described in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-148849, filed by the present applicant.
[0005]
On the other hand, as an air-fuel ratio sensor abnormality detection method for detecting whether or not such an air-fuel ratio sensor is operating normally, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-272252 relating to the application of the present applicant discloses Various methods such as “abnormality diagnosis method” are disclosed. Many of these utilize the fact that the electromotive voltage Vs of the electromotive force cell due to the operation of the pump cell becomes constant, or the current Ip of the pump cell changes due to the variation of the electromotive voltage Vs of the electromotive force cell.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the abnormality diagnosis method using the electromotive voltage Vs of such an electromotive force cell, in the case of utilizing “the electromotive voltage Vs of the electromotive force cell becomes constant by the operation of the pump cell”, one of the electromotive force cells The voltage between the two terminals of the electromotive force cell is measured. Therefore, even if the voltage of the other terminal of the electromotive force cell fluctuates, it is impossible to detect an abnormality of the sensor for the other terminal whose voltage fluctuates unless the effect directly appears on the terminal being measured. There is.
[0007]
Further, in the case of utilizing the fact that “the pump cell current Ip changes due to the fluctuation of the electromotive voltage Vs of the electromotive force cell”, the pump cell current Ip varies depending on the gas atmosphere around the sensor. For example, it is necessary to measure the current Ip of the pump cell after fixing to a gas atmosphere at the time of fuel cut. Therefore, there is a problem that the abnormality of the air-fuel ratio sensor cannot be detected except in such a specific gas atmosphere.
[0008]
On the other hand, when there is an abnormality in the air-fuel ratio sensor, such a terminal voltage fluctuates beyond a predetermined range, or a wiring connected to such a terminal is short-circuited to a power supply line or its ground. Sometimes. Therefore, such an abnormality of the air-fuel ratio sensor may adversely affect the sensor control circuit that controls the air-fuel ratio sensor, and may possibly cause damage to the sensor control circuit.
[0009]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an abnormality detection method for an air-fuel ratio sensor capable of detecting an abnormality of a sensor in any gas atmosphere.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the abnormality detection method for an air-fuel ratio sensor according to claim 1,
It consists of two cells with a pair of porous electrodes on the solid electrolyte body. One cell is used as a pump cell for pumping oxygen, and the other cell is used as an oxygen concentration measurement cell. An abnormality detection method for an air-fuel ratio sensor to be measured,
The potential of the first wiring connected to one porous electrode of the oxygen concentration measuring cell, and the second wiring connected to the other porous electrode of the oxygen concentration measuring cell and one porous electrode of the pump cell It is a technical feature to detect abnormality of the air-fuel ratio sensor by measuring the potential of the air-fuel ratio.
[0012]
In the air-fuel ratio sensor abnormality detection method according to claim 2, in claim 1,
A technical feature is that an abnormality is detected when the potential of the first wiring or the potential of the second wiring exceeds a predetermined range.
[0014]
In the invention of claim 1, the potential of the first wiring and the potential of the second wiring are measured. That is, the potential of the first wiring and the potential of the second wiring connected to the porous body electrodes provided on both surfaces of the oxygen concentration measurement cell are measured. Thereby, even if the voltage of one or the other porous electrode of the oxygen concentration measurement cell fluctuates, it is possible to detect abnormality of the first and second wirings including such voltage fluctuation.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, an abnormality is detected when the potential of the first wiring or the potential of the second wiring exceeds a predetermined range. As a result, it is possible to set a voltage range for detecting whether or not there is an abnormality. Therefore, flexible detection with a predetermined width can be performed compared to the case where the abnormality is uniquely detected based on a constant voltage. can do.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of an air-fuel ratio sensor abnormality detection method and a sensor control circuit protection method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, the configuration and operation of an air-fuel ratio sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0018]
As shown in FIG. 1, the sensor element 10 disposed in the exhaust gas system is configured by joining two cells, and is connected to the sensor control circuit 50 via three wires 41, 42, and 43. Has been. For this reason, the sensor control circuit 50 usually mainly measures the oxygen concentration in the exhaust gas and the temperature of the sensor element 10, but in addition, three wires connected to the two cells of the sensor element 10. A function for detecting abnormalities 41, 42, and 43 is also provided.
[0019]
A heater 70 controlled by the heater control circuit 60 is attached to the sensor element 10 via a ceramic based bonding agent. The heater 70 is made of a ceramic such as alumina as an insulating material, and a heater wire 72 is disposed therein. The heater control circuit 60 functions to supply electric power to the heater 70 so as to keep the temperature of the sensor element 10 measured by the sensor control circuit 50 at the target value and to maintain the temperature of the sensor element 10 at the target value. .
[0020]
The sensor element 10 is configured by stacking a pump cell 14, a porous diffusion layer 18, an electromotive force cell 24, and a reinforcing plate 30.
The pump cell 14 is formed of stabilized or partially stabilized zirconia (ZrO ₂ ), which is an oxygen ion conductive solid electrolyte material, and has porous electrodes 12 and 16 mainly formed of platinum on the front and back surfaces thereof. ing. The porous electrode 12 on the surface side exposed to the measurement gas is referred to as an Ip + electrode because an Ip + voltage is applied to pass an Ip current. The porous electrode 16 on the back surface side is referred to as an Ip-electrode because an Ip-voltage is applied in order to pass an Ip current.
A wiring 43 is connected to the Ip + electrode, and a wiring 42 is connected to the Ip− electrode.
[0021]
Similarly, the electromotive force cell 24 is formed of stabilized or partially stabilized zirconia (ZrO ₂ ), and has porous electrodes 22 and 28 mainly formed of platinum on the front surface and the back surface, respectively. A gap 20 surrounded by the porous diffusion layer 18 is formed between the pump cell 14 and the electromotive force cell 24.
[0022]
In other words, the gap 20 communicates with the measurement gas atmosphere via the porous diffusion layer 18. The porous electrode 22 disposed on the gap 20 side is referred to as a Vs-electrode because a negative voltage of the electromotive force of the electromotive force cell 24 is generated, and the porous electrode 28 disposed on the reference oxygen chamber 26 side is Since the positive voltage of the electromotive force of the electromotive force cell 24 is generated, it is referred to as the Vs + electrode. The reference oxygen in the reference oxygen chamber 26 is generated by pumping a certain amount of oxygen from the porous electrode 22 to the porous electrode 28.
A wiring 41 is connected to the Vs + electrode, and a wiring 42 is connected to the Vs− electrode.
[0023]
Here, oxygen corresponding to the difference between the oxygen concentration of the measurement gas and the oxygen concentration in the gap 20 diffuses to the gap 20 side through the porous diffusion layer 18. When the atmosphere in the gap 20 is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio, the Vs + electrode 28 and the Vs− electrode of the electromotive force cell 24 are caused by an oxygen concentration difference from the reference oxygen chamber 26 in which the oxygen concentration is kept substantially constant. An electric potential difference of about 450 mV is generated with respect to 22. Therefore, the sensor control circuit 50 adjusts the current Ip flowing through the pump cell 14 so that the electromotive voltage Vs of the electromotive force cell 24 is 450 mV, thereby maintaining the atmosphere in the gap 20 at the stoichiometric air-fuel ratio. Based on the pump cell current amount Ip for maintaining the theoretical air-fuel ratio, the oxygen concentration in the measurement gas is measured.
[0024]
As described above, the sensor element 10 adjusts the current Ip that flows through the pump cell 14 by the sensor control circuit 50 so that the electromotive voltage Vs of the electromotive force cell potential 24 is usually 450 mV. Therefore, by utilizing the current control characteristics of the Ip current of the sensor element 10 by the sensor control circuit 50, it is possible to detect the abnormality of the wirings 41, 42, and 43 of the sensor element 10 as described below. it can.
[0025]
Next, the configuration of the sensor control circuit 50 to which the abnormality detection method for an air-fuel ratio sensor according to an embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, the sensor control circuit 50 mainly includes an Ip driver 51, a PID control circuit 52, an operational amplifier 53, an Rpvs measurement circuit 54, a Vp limiter 55, a self-diagnosis circuit 58, and the like. In the embodiment, it is realized as an application specific integrated circuit (ASIC).
[0026]
The Ip driver 51 is an operational amplifier for causing an Ip current to flow through the sensor element 10. The inverting input terminal is connected to the ASIC Vcent terminal, the non-inverting input terminal is connected to the reference voltage 3.6V, and the output terminal is connected to the output terminal. Is connected to the Ip + terminal of the ASIC. The pump cell 14 of the sensor element 10 is connected between the Vcent terminal and the Ip + terminal of such an ASIC. Thereby, since the Ip driver 51 constitutes a negative feedback circuit, the Ip current is controlled so that the potential of the Vcent terminal always maintains the reference voltage (3.6 V). The reason why it is necessary to control the voltage at the Vcent terminal so as to keep the reference voltage at 3.6 V is that each circuit in the ASIC is operated with 3.6 V as the reference potential (pseudo GND). is there.
[0027]
The ASIC is driven by power supplied from a battery connected to the VB terminal, but is not directly driven by a DC voltage (12V to 16V) applied by the battery, but is built in the ASIC. It is driven by a voltage lower than the battery supplied from the constant voltage circuit, for example, 8V. This voltage is also output to the VCC8 terminal.
[0028]
The PID control circuit 52 constitutes a PID arithmetic circuit from an ASIC built-in operational amplifier together with resistors and capacitors connected to the P1 terminal, P2 terminal and P3 terminal of the ASIC. The PID control circuit 52 outputs, to the Pout terminal, a voltage obtained by PID calculation of a deviation amount ΔVs of the electromotive voltage Vs of the electromotive force cell 24 with respect to 450 mV of the Vs control target value, thereby controlling the Ip current by the Ip driver 51. Is done.
[0029]
That is, when the electromotive voltage Vs of the electromotive force cell 24 is higher than 450 mV, the fuel concentration is excessive (rich) with respect to the stoichiometric air-fuel ratio in a state where the oxygen concentration in the gap 20 is lower than the oxygen concentration in the oxygen reference chamber 26. Therefore, a voltage obtained by PID calculation of the deviation amount ΔVs is output to the Pout terminal so that an Ip current for pumping the deficient oxygen by the pump cell 14 flows. On the other hand, when the electromotive voltage Vs of the electromotive force cell 24 is lower than 450 mV, the oxygen concentration in the gap 20 is higher than the oxygen concentration in the oxygen reference chamber 26, that is, the fuel supply is insufficient (lean) with respect to the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, a voltage obtained by PID calculation of the deviation amount ΔVs is output to the Pout terminal so that an Ip current for pumping out the excess oxygen by the pump cell 14 flows.
[0030]
A constant current source of −15 μA is connected to the COM terminal to which the wiring 42 is connected, in order to prevent an error in PID calculation due to the Icp current.
That is, a constant current source of +15 μA is connected to the VS + terminal, thereby supplying an Icp current to the electromotive force cell 24 to create an oxygen reference. Therefore, by connecting a constant current source of −15 μA to the COM terminal and subtracting this 15 μA from the current flowing into the PID calculation circuit, a calculation error due to the Icp current is prevented.
[0031]
The operational amplifier 53 connected between the VS + terminal and the PID control circuit 52 constitutes a voltage follower circuit. Thereby, since the PID control circuit 52 side looks high impedance from the VS + terminal, the supply current from the constant current source of +15 μA is prevented from flowing into the PID control circuit 52.
[0032]
The Rpvs measurement circuit 54 measures the temperature of the sensor element 10 from the internal resistance Rpvs of the sensor element 10, and is composed of an operational amplifier, a resistor, a capacitor, and the like. The Rpvs measurement circuit 53 changes the electromotive voltage Vs of the electromotive force cell 24 by causing a predetermined measurement current to flow through the electromotive force cell 24 every predetermined time, and the change amount of the electromotive voltage Vs obtained thereby is multiplied by a constant. And output as a VRpvs voltage from the VRPVS terminal of the ASIC.
[0033]
When the measurement current from the Rpvs measurement circuit 53 is supplied to the electromotive force cell 24, the SW interposed between the PID control circuit 52 and the operational amplifier 53 prevents the measurement current from flowing into the PID control circuit 52. The connection is broken. Therefore, measurement by the Rpvs measurement circuit 54 is performed by the SW during the time when the PID control circuit 52 and the operational amplifier 53 are disconnected.
[0034]
The Vp limiter 55 is a circuit for preventing so-called blacking of the pump cell 14, and operates when the voltage Vp across the pump cell 14 exceeds a certain range to shift the Vs target value. “Blackening” refers to the surface blackening phenomenon of the pump cell due to the loss of oxygen ions.
[0035]
The self-diagnosis circuit 58 mainly includes window comparators 58a and 58b, a comparator 58c and an OR circuit 58d, and detects abnormality of the three wires 41, 42 and 43 connected to the two cells of the sensor element 10. Etc.
[0036]
That is, the window comparator 58a determines whether the potential of the ASIC VS + terminal is within a predetermined range, and the window comparator 58b determines whether the potential of the ASIC COM terminal is within a predetermined range. The comparator 58c determines whether the potential of any one of the ASIC's VS + terminal, IP + terminal, Vcent terminal, COM terminal, or Pout terminal exceeds a predetermined value (predetermined voltage). Then, the OR of the judgment results by these three comparators is output as P / START information by the OR circuit 58d. The P / START information is output to the outside via a VRpvs terminal that is an output signal terminal of the ASIC.
[0037]
For example, at the VS + terminal, the potential is normally maintained at 4.05 V, which is a value obtained by adding the electromotive voltage Vs450 mV of the electromotive force cell 24 to the reference voltage 3.6 V of the COM terminal. Therefore, when the upper limit value of the window comparator 58a is set to 6.35V and the lower limit value is set to 2.5V, when the potential of the VS + terminal rises above the upper limit value of 6.35V, the VS + terminal or the wiring 41 is connected to the battery. When the potential of the VS + terminal drops below the lower limit of 2.5 V, it can be determined that the VS + terminal or the wiring 41 is short-circuited to the battery ground GND. .
[0038]
Further, the potential at the COM terminal is controlled by the Ip driver 51 so that the reference voltage is always 3.6V. Therefore, by setting the upper limit value of the window comparator 58b to 5.5V and the lower limit value to 2.5V, when the potential of the COM terminal rises above the upper limit value of 5.5V, the COM terminal or the wiring 42 is connected to the battery. When the potential of the COM terminal drops below the lower limit of 2.5 V, it can be determined that the COM terminal or the wiring 42 is short-circuited to the battery ground GND. .
[0039]
Accordingly, any of the window comparators 58a and 58b outputs a signal corresponding to the logical value 0 if it is within the set predetermined range, and outputs a signal corresponding to the logical value 1 if it is outside the predetermined range. . Since the OR circuit 58d that inputs these two signals outputs the logical sum as P / START information, the potential of the VS + terminal or the COM terminal, that is, the wirings 41 and 42 are short-circuited to the power supply line BATT or the ground GND. It can be detected from this P / START information.
[0040]
Note that the upper limit value and the lower limit value of the window comparator 58a are set in consideration of variations in the Vs + terminal voltage and the COM voltage terminal due to ASIC manufacturing variations, 5V voltage fluctuations, and the like.
[0041]
As described above, in the present embodiment, the potential of the VS + terminal and the potential of the COM terminal are monitored by the two window comparators 58a and 58b, respectively, but the potential of the IP + terminal is also monitored by the two window comparators 58a and 58b. can do.
That is, as shown in FIG. 2, the IP + terminal connected to the pump cell 14 of the sensor element 10 is connected to the COM terminal via the pump cell 14 or to the VS + terminal via the pump cell 14 and the electromotive force cell 24. Yes. Therefore, since the potential of the IP + terminal can be detected from the COM terminal or the VS + terminal, the window comparators 58a and 58b monitoring the potential of the COM terminal or the VS + terminal are similar to the potential of the VS + terminal and the potential of the COM terminal. In addition, the potential of the IP + terminal can also be monitored.
[0042]
Therefore, the IP + terminal or the wiring 43 is connected to the power supply line BATT or the ground GND by monitoring the potential exceeding the range of the upper limit value and the lower limit value of the window comparators 58a and 58b described above without directly detecting the potential of the IP + terminal. Whether it is short-circuited can be detected.
[0043]
On the other hand, the comparator 58c determines whether or not each potential of the ASIC's VS + terminal, IP + terminal, Vcent terminal, COM terminal, or Pout terminal exceeds 8V, which is the drive voltage of the circuit in the ASIC. Therefore, each of these terminals is monitored by a comparator 58c in which 9V which is a value considering the voltage fluctuation of the driving power supply is set as an upper limit value, and when the potential of any terminal rises above 9V, It is determined that the terminal is short-circuited to the battery power supply line BATT, and a signal corresponding to the logical value 1 is output from the comparator 58c. If the voltage does not exceed 9V, a signal corresponding to a logical value 0 is output from the comparator 58c.
[0044]
When these terminals are short-circuited to the battery power supply line BATT, that is, when a signal corresponding to a logical value 1 is output by the comparator 58c, the VCC8 terminal is controlled as the CONT terminal of the ASIC. A control signal for output is output. As a result, the protection circuit described below operates, so that each circuit element in the ASIC can be protected.
[0045]
FIG. 3 shows a protection circuit that embodies a protection method for a sensor control circuit according to an embodiment of the present invention, which is applied to the sensor control circuit 50 described above.
As described above, the power line BATT of the battery is connected to the VB terminal of the ASIC, thereby supplying power. The diode D1 is a diode for preventing backflow.
A transistor Q1 is connected between the VB terminal and the VCC8 terminal, and its base terminal is connected to the CONT terminal of the ASIC. That is, when a turn-on voltage is applied to the base terminal of the transistor Q1 by the control signal of the VCC8 terminal output from the CONT terminal, the conduction between the emitter and the collector is ensured. The terminal and the VCC8 terminal are configured to be energized.
[0046]
By configuring the protection circuit in this manner, when any of the VS + terminal, the IP + terminal, the Vcent terminal, the COM terminal, or the Pout terminal of the ASIC is short-circuited to the battery power line BATT, the comparator 58c controls the VCC8 terminal. Since a signal is output, a turn-on voltage is applied to the base terminal of the transistor Q1. Thereby, since the transistor Q1 shifts from the cut-off state to the conductive state, the VB terminal connected to the emitter and the VCC8 terminal connected to the collector are energized. As a result, the power supply applied to the VB terminal The battery voltage by line BATT is also applied to the VCC8 terminal.
[0047]
Accordingly, since the operating voltage VCC8 of the ASIC, that is, the sensor control circuit 50 becomes the same potential as the battery voltage of the power supply line BATT, current due to the battery voltage does not flow from the terminal shorted to the power supply line BATT toward the VCC8 terminal. Therefore, it is possible to avoid damage to circuit elements and the like interposed between both terminals (the terminal short-circuited to the power supply line BATT and the VCC8 terminal).
[0048]
As described above, according to the abnormality detection method of the air-fuel ratio sensor according to the present embodiment, the potential of the wiring 41 and the potential of the wiring 42 respectively connected to the porous electrodes 22 and 28 provided in the electromotive force cell 24 are obtained. taking measurement. Thereby, even if the voltage of one or the other porous electrodes 22 and 28 of the electromotive force cell 24 fluctuates, it is possible to detect the abnormality of the wirings 41 and 42 including such a voltage fluctuation. Further, since the wiring 42 is also connected to one porous electrode 16 of the pump cell 14, the wiring 43 connected to the other porous electrode 12 of the pump cell 14 through the pump cell 14 by measuring the potential of the wiring 42. Abnormalities can be detected. Therefore, the abnormality of the wirings 41, 42, and 43 can be detected without measuring the current Ip of the pump cell 14 that is affected by the gas atmosphere around the sensor element 10, so that the sensor abnormality can be detected in any gas atmosphere. There is an effect to get.
[0049]
Further, according to the protection method for the sensor control circuit according to the present embodiment, the operation of the sensor control circuit 50 that controls the sensor element 10 in the case of a short circuit between the wires 41, 42, 43 and the power supply line BATT. The voltage VCC8 is set to the same potential as the voltage of the power supply line BATT. Accordingly, even if the wiring 41, the wiring 42 or the wiring 43 and the power supply line BATT are short-circuited and the voltage of the power supply line BATT is applied to the wiring 41, the wiring 42 or the wiring 43, the voltage of the wiring 41, the wiring 42 or the wiring 43 Since the operating voltage VCC8 of the sensor control circuit 50 is at the same potential, no current flows through the circuit connected between them. Therefore, when such a specific sensor abnormality is detected, the sensor control circuit 50 can be prevented from being damaged.
[0050]
【The invention's effect】
In the invention of claim 1, the potential of the first wiring and the potential of the second wiring are measured. That is, the potential of the first wiring and the potential of the second wiring connected to the porous body electrodes provided on both surfaces of the oxygen concentration measurement cell are measured. Thereby, even if the voltage of one or the other porous electrode of the oxygen concentration measurement cell fluctuates, it is possible to detect abnormality of the first and second wirings including such voltage fluctuation. Therefore, since the abnormality of the first wiring and the second wiring can be detected without measuring the current Ip of the pump cell that is affected by the gas atmosphere around the sensor, the sensor abnormality can be detected in any gas atmosphere. There is.
[0051]
According to a second aspect of the present invention, an abnormality is detected when the potential of the first wiring or the potential of the second wiring exceeds a predetermined range. As a result, it is possible to set a voltage range for detecting whether or not there is an abnormality. Therefore, flexible detection with a predetermined width can be performed compared to the case where the abnormality is uniquely detected based on a constant voltage. can do. Therefore, there is also an effect of providing a margin for the abnormality detection of the first wiring and the second wiring.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an air-fuel ratio sensor, a sensor control circuit, and the like to which an abnormality detection method for an air-fuel ratio sensor according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a connection between an air-fuel ratio sensor and a sensor control circuit according to the present embodiment and a configuration outline of the sensor control circuit.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a sensor control circuit to which a sensor control circuit protection method according to an embodiment of the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Sensor element 12, 16, 22, 28 Porous electrode 14 Pump cell 18 Porous diffusion layer 20 Gap 24 Electromotive force cell (oxygen concentration measurement cell)
26 Oxygen reference chamber 41 Wiring (first wiring)
42 Wiring (second wiring)
43 Wiring (third wiring)
50 Sensor control circuit 58 Self-diagnosis circuit 58a, 58b Window comparator 58c Comparator 70 Heater

Claims

It consists of two cells with a pair of porous electrodes on the solid electrolyte body. One cell is used as a pump cell for pumping oxygen, and the other cell is used as an oxygen concentration measurement cell. An abnormality detection method for an air-fuel ratio sensor to be measured, comprising: a potential of a first wiring connected to one porous electrode of the oxygen concentration measurement cell; a second porous electrode of the oxygen concentration measurement cell; and a pump cell An abnormality detection method for an air-fuel ratio sensor, wherein an abnormality of the air-fuel ratio sensor is detected by measuring a potential of a second wiring connected to one porous electrode.

The abnormality detection method for an air-fuel ratio sensor according to claim 1, wherein an abnormality is detected when the potential of the first wiring or the potential of the second wiring exceeds a predetermined range.