JP4860503B2 - センサ制御装置 - Google Patents
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そこで、本発明はこうした問題に鑑みなされたものであり、素子インピーダンス検出用信号をセンサ素子に接続される通電経路に与えたときに、ノイズの影響を抑制しつつ応答変化量を検出できるセンサ制御装置を提供することを目的とする。
ところで、応答変化量検出手段による応答変化量の検出に一定の時間を要する場合には、応答変化量検出手段の起動時期においてはノイズ発生時期ではないとしても、応答変化量の検出期間中において、ノイズが発生する場合がある。
そこで、本発明(請求項1)のセンサ制御装置においては、応答変化量検出手段による応答変化量の検出期間中において、通電経路に流れる電気信号を変動させるノイズ発生時期であるか否かを判定する検出時ノイズ判定手段と、応答変化量検出手段にて検出される応答変化量のうち、検出時ノイズ判定手段によりノイズ発生時期と判定される時期に検出される応答変化量を、素子インピーダンスの検出に使用するのを禁止する使用禁止手段と、を備えている。
つまり、応答変化量検出手段を起動して応答変化量の検出を開始した後、応答変化量の検出が終了する前にノイズ発生時期が到来した場合には、検出時ノイズ判定手段がノイズ発生時期であると判定する。そして、使用禁止手段は、この時期に検出される応答変化量について、素子インピーダンスの検出に使用することを禁止する。
これにより、応答変化量検出手段の起動から応答変化量の検出終了までにノイズが発生した場合であっても、そのノイズの影響を受けている応答変化量は、素子インピーダンスの検出に使用されない。
よって、本発明によれば、応答変化量検出手段の起動から応答変化量の検出終了までに発生するノイズの影響を抑制しつつ、応答変化量を検出できるとともに、素子インピーダンスの検出精度が低下することを抑制できる。
なお、検出時ノイズ判定手段にて判定するノイズ発生時期は、ノイズ発生時期判定手段にて判定するノイズ発生時期と同様に、少なくとも通電発熱手段に対する通電状態の切換時期または点火プラグにおける火花発生時期を含むように設定することができる。
まず、本発明が適用されたセンサ制御装置1の概略構成図を図1に示す。
センサ制御装置1は、各種制御処理を実行する中央演算処理装置2と、ガス濃度センサ素子8に接続されるセンサ特性検出回路3と、ヒータ制御回路60と、を備えている。
ガス濃度センサ素子8は、ポンプセル14と、多孔質拡散層18と、起電力セル24と、補強板30とを積層することにより構成されている。
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により包囲された拡散室20が形成されている。即ち、この拡散室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。なお、本実施態様では、多孔質物質を充填して成る多孔質拡散層18を用いるが、この代わりに小孔を配設することも可能である。
センサ特性検出回路3では、定電流源回路62より起電力セル24に一定の微小電流Icpを流しつつ、起電力セル24の両端に発生する電圧Vsが450mVになるように、ポンプセル14に流すポンプ電流Ipを制御して、拡散室20における酸素の汲み入れないし汲み出しを行う。つまり、起電力セル24の両端に発生する電圧Vsが450mVになるように、拡散室20の酸素濃度をポンプセル14を用いて調整するのである。
センサ特性検出回路3においては、第1オペアンプOP1は、第1コンデンサC1、第1スイッチSW1と共にサンプルホールド回路を形成している。このサンプルホールド回路は、起電力セル24のインピーダンス測定時に第1スイッチSW1をオンからオフ状態とし、起電力セル24の素子インピーダンス測定のための電流通電直前の起電力セル24の両端に発生する電圧Vsを保持することにより、素子インピーダンス測定直前の電圧VsをPID制御回路69に入力する役割を果たす。
第5オペアンプOP5は、第2コンデンサC2、第2スイッチSW2、抵抗R2と共に信号ホールド回路を形成している。この信号ホールド回路は、まず、起電力セル24のインピーダンス測定時に第2スイッチSW2がオフからオン状態になると、第3オペアンプOP3から電圧変化量ΔVsが入力される。そのあと、第2スイッチSW2がオンからオフ状態になると、この信号ホールド回路は、第2スイッチSW2がオン状態の時に第3オペアンプOP3から出力された電圧変化量ΔVsを第2コンデンサC2にて保持するとともに、電圧変化量ΔVsを表す素子インピーダンス信号Rpvsを素子インピーダンス信号出力端子41を介して中央演算処理装置2に対して出力する。
なお、制御部59は、CPU、RAM、ROM、I/Oインタフェース等を備えるマイクロコンピュータを主体として構成されている。そして、制御部59は、中央演算処理装置2からの指令に基づき、スイッチSW1,SW2,SW3の状態を制御するスイッチ制御処理を実行する。
まず、中央演算処理装置2にて実行される素子インピーダンス測定処理について説明する。素子インピーダンス測定処理の処理内容を表したフローチャートを、図3に示す。
素子インピーダンス測定処理が起動されると、まず、S110(Sはステップを表す。以下同様。)では、初期化処理を実行する。この初期化処理では、第1タイマTM1による時間カウントを開始する処理と、禁止フラグFPをリセットする処理と、を少なくとも実行する。
次のS160では、センサ特性検出回路3に対して、素子インピーダンス信号Rpvs(電圧変化量ΔVs)の測定を指示するための測定指令信号Srを出力する処理を実行する。
ここで、センサ特性検出回路3の制御部59で実行される電圧変化量測定処理について説明する。電圧変化量測定処理の処理内容を表したフローチャートを図4に示す。
S350で肯定判定されてS360に移行すると、S360では、第3スイッチSW3をオフ状態に設定することで、ガス濃度センサ素子8の起電力セル24に対する逆極性電流の通電を停止する処理と、時間計測タイマを起動する処理と、を実行する。
第1スイッチSW1をオン状態に設定することで、起電力セル24における端子Vs+の電位が第1オペアンプOP1に入力されるとともに、その電位が第1オペアンプOP1からPID制御回路69に入力される。そして、PID制御回路69は、第1オペアンプOP1を介して接続された起電力セル24の端子Vs+の電位とVcent点における電位との電位差が450mVとなるように、ポンプ電流Ipの大きさをPID制御する。
図3に示すように、S160にて測定指令信号Srの出力処理が行われた後、続くS170では、第2タイマTM2による時間カウントを開始する処理を行う。
S190で否定判定されてS200に移行すると、S200では、点火プラグによる点火時期(点火タイミング)であるか否かを判定し、肯定判定する場合にはS210に移行し、否定判定する場合にはS220に移行する。
S190で肯定判定されるか、S200で肯定判定されてS210に移行すると、S210では、禁止フラグFPをセットする処理を実行する。そして、S210での処理が終了すると、S120に移行する。
例えば、上記実施形態では、判定対象となるノイズ発生時期として、ヒータ70への通電切換時期、点火プラグの火花放電時期が挙げられているが、ノイズ発生時期はこれら2つに限られることはない。
Claims (3)
- 固体電解質体を備えるセンサ素子に接続される通電経路に素子インピーダンス検出用信号を与えるとともに、前記通電経路に前記素子インピーダンス検出用信号を与えたときの電圧または電流の応答変化量を検出する応答変化量検出手段と、
前記応答変化量に基づいて前記センサ素子の素子インピーダンスを検出する素子インピーダンス検出手段と、
を備えるセンサ制御装置であって、
前記通電経路に流れる電気信号を変動させるノイズ発生時期であるか否かを判定するノイズ発生時期判定手段と、
前記ノイズ発生時期判定手段においてノイズ発生時期ではないと判定される時期に、前記応答変化量検出手段を起動して前記応答変化量の検出を実行する検出実行手段と、
前記応答変化量検出手段による前記応答変化量の検出期間中において、前記通電経路に流れる電気信号を変動させるノイズ発生時期であるか否かを判定する検出時ノイズ判定手段と、
前記応答変化量検出手段にて検出される前記応答変化量のうち、前記検出時ノイズ判定手段によりノイズ発生時期と判定される時期に検出される応答変化量を、前記素子インピーダンスの検出に使用するのを禁止する使用禁止手段と、
を備えることを特徴とするセンサ制御装置。 - 前記センサ素子は、電力供給されることで発熱する通電発熱手段により前記固体電解質体が加熱される構成であり、
前記ノイズ発生時期判定手段は、少なくとも前記通電発熱手段に対する通電状態の切換時期をノイズ発生時期として判定すること、
を特徴とする請求項1に記載のセンサ制御装置。 - 前記センサ素子は、電力供給されることで火花を発生する点火プラグを有する内燃機関に備えられており、
前記ノイズ発生時期判定手段は、少なくとも前記点火プラグにおける火花発生時期をノイズ発生時期として判定すること、
を特徴とする請求項1または請求項2に記載のセンサ制御装置。
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