JP4894948B2 - Exhaust gas sensor deterioration detection device - Google Patents

Exhaust gas sensor deterioration detection device Download PDF

Info

Publication number
JP4894948B2
JP4894948B2 JP2010230617A JP2010230617A JP4894948B2 JP 4894948 B2 JP4894948 B2 JP 4894948B2 JP 2010230617 A JP2010230617 A JP 2010230617A JP 2010230617 A JP2010230617 A JP 2010230617A JP 4894948 B2 JP4894948 B2 JP 4894948B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heater
resistance
temperature
exhaust gas
sensor
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
Application number
JP2010230617A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011017726A (en
Inventor
晴基 福田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2010230617A priority Critical patent/JP4894948B2/en
Publication of JP2011017726A publication Critical patent/JP2011017726A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4894948B2 publication Critical patent/JP4894948B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、内燃機関の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関する。   The present invention relates to an exhaust gas sensor deterioration detection device that detects deterioration of an exhaust gas sensor of an internal combustion engine.

車両の内燃機関から排出される排気ガスは、排気ガスに含まれるNOx等(以下、特定ガスという)の濃度が所定以下となるように規制されているため、車両にはガス濃度センサが搭載され排気ガス中の特定ガス濃度がモニタされている。ガス濃度センサは固体電解質素子に設けられるが、固体電解質素子が特定ガスの活性温度になるようにヒータにより加熱され温度制御が行われている。したがって、ヒータの性能が低下し固体電解質素子が過剰に加熱されたり、加熱が足りなかったりすると、特定ガスを所望の活性状態にできなくなり、特定ガスの精度よい検出が困難となる。   The exhaust gas discharged from the internal combustion engine of the vehicle is regulated so that the concentration of NOx or the like (hereinafter referred to as a specific gas) contained in the exhaust gas is not more than a predetermined value, so that the vehicle is equipped with a gas concentration sensor. The specific gas concentration in the exhaust gas is monitored. The gas concentration sensor is provided in the solid electrolyte element, and the temperature control is performed by heating the solid electrolyte element by a heater so that the activation temperature of the specific gas is reached. Therefore, if the performance of the heater is lowered and the solid electrolyte element is excessively heated or insufficiently heated, the specific gas cannot be brought into a desired active state, and it is difficult to detect the specific gas with high accuracy.

このため、ヒータの性能低下を検出することが要請され、かかる検出手段として、ヒータの初期状態と現在の状態とを比較して、ヒータの性能低下を検出する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1記載の検出方法では、ガス濃度センサ及びヒータの初期内部抵抗と現在の内部抵抗とを比較して、大きく変化している場合には性能が低下していると判定して所定の異常処理を行う。
特開2002−155796号公報
For this reason, it is required to detect the performance degradation of the heater, and as such detection means, a method for detecting the performance degradation of the heater by comparing the initial state of the heater with the current state has been proposed (for example, (See Patent Document 1). In the detection method described in Patent Document 1, the initial internal resistance of the gas concentration sensor and the heater and the current internal resistance are compared, and when there is a large change, it is determined that the performance has deteriorated and a predetermined abnormality is detected. Process.
JP 2002-15596A

しかしながら、特許文献1記載によるヒータ性能の低下の検出方法は、実際に使用している状態のガス濃度センサ及びヒータの内部抵抗を現在の内部抵抗として用いている。ところが、ガス濃度センサやヒータの内部抵抗は使用状況によって大きく変化する場合があるため、使用している状態のガス濃度センサ及びヒータの内部抵抗は、現在の内部抵抗を正確に検出していない場合がある。したがって、使用している状態におけるガス濃度センサ及びヒータの内部抵抗を現在の内部抵抗としてしまうと、ヒータの初期内部抵抗と正確に比較することが困難となる。   However, the method for detecting a decrease in heater performance described in Patent Document 1 uses the gas concentration sensor and the internal resistance of the heater in actual use as the current internal resistance. However, since the internal resistance of the gas concentration sensor and heater may vary greatly depending on the usage conditions, the current internal resistance of the gas concentration sensor and heater in use is not accurately detected. There is. Therefore, if the internal resistance of the gas concentration sensor and the heater in the state of use is the current internal resistance, it is difficult to accurately compare with the initial internal resistance of the heater.

本発明は、上記問題に鑑み、排ガスセンサの性能低下を精度よく検出する排ガスセンサの劣化検出装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a deterioration detection device for an exhaust gas sensor that accurately detects a decrease in the performance of the exhaust gas sensor.

上記課題に鑑み、本発明は、ヒータにより加熱される排ガスセンサの素子の素子抵抗を検出する素子抵抗検出回路と、前記素子抵抗検出回路が検出した素子抵抗に基づき該排ガスセンサを加熱する前記ヒータの電流を推定する第一ヒータ電流推定手段と、前記第一ヒータ電流推定手段により推定されたヒータ電流と、前記ヒータ電流検出手段により検出されたヒータ電流とを比較して当該排ガスセンサが劣化したか否かを判定する劣化判定手段と、を有することを特徴とする排ガスセンサの劣化検出装置を提供する。 In view of the above problems, the present invention, the heater for heating the element resistance detection circuit for detecting the element resistance of the element of the exhaust gas sensor is heated by a heater, the exhaust gas sensor based on the element resistance which the element resistance detection circuit detects The exhaust gas sensor has deteriorated by comparing the heater current estimated by the first heater current estimating means, the heater current estimated by the first heater current estimating means, and the heater current detected by the heater current detecting means. There is provided a deterioration detection device for an exhaust gas sensor, characterized by comprising deterioration determination means for determining whether or not.

排ガスセンサの性能低下を精度よく検出する排ガスセンサの劣化検出装置を提供することができる。   It is possible to provide an exhaust gas sensor deterioration detection device that accurately detects a reduction in performance of an exhaust gas sensor.

排ガスセンサの概略図である。It is the schematic of an exhaust gas sensor. 排ガスセンサの劣化検出装置における機能ブロック図である。It is a functional block diagram in the deterioration detection apparatus of an exhaust gas sensor. 素子温度−素子抵抗MAP及びヒータ温度−ヒータ抵抗MAPの一例である。It is an example of element temperature-element resistance MAP and heater temperature-heater resistance MAP. 排ガスセンサの劣化検出の手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the procedure of the deterioration detection of an exhaust gas sensor. ヒータ抵抗が閾値よりも大きく算出された、素子温度とヒータ抵抗の関係を示す一例である。It is an example which shows the relationship between element temperature and heater resistance by which heater resistance was calculated larger than a threshold value. 素子温度に基づいて、固体電解質素子の異常を検出する手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the procedure which detects abnormality of a solid electrolyte element based on element temperature. 排ガスセンサの劣化検出装置における機能ブロック図である。It is a functional block diagram in the deterioration detection apparatus of an exhaust gas sensor. ソーク時間に対する、外気温、A/Fセンサヒータの温度、サブOセンサヒータの温度、エンジン冷却水温及び吸気温、の関係の一例である。It is an example of the relationship between the outside air temperature, the temperature of the A / F sensor heater, the temperature of the sub O 2 sensor heater, the engine cooling water temperature, and the intake air temperature with respect to the soak time. ソーク時間の経過を利用してヒータの劣化を検出する手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the procedure which detects deterioration of a heater using progress of soak time.

以下、本発明の実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。本実施の形態では、排ガスセンサのヒータの抵抗値に基づき、ヒータの性能の劣化を検出する排ガスセンサの劣化検出装置100について説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, an exhaust gas sensor deterioration detection device 100 that detects deterioration of the heater performance based on the resistance value of the exhaust gas sensor heater will be described.

排ガスセンサについて簡単に説明する。図1は、排ガスセンサの概略図を示す。排ガスセンサ1は、固体電解質を含む一対の隔壁2,3の間に区画形成され排ガスが導入される排ガスチャンバ9と、隔壁2を挟んで配置され電圧の印加により排ガスチャンバ9内部の酸素イオンを排ガスチャンバ外部に放出する酸素ポンプ電極8と、隔壁3を挟んで配置され電圧の印加により排ガスチャンバ9内部のNOを分解し生成した酸素イオンを排ガスチャンバ外部に放出するとともに該酸素イオンを放出する際に生じる電流値からNO濃度が測定されるNO検知電極25と、を有する。 The exhaust gas sensor will be briefly described. FIG. 1 shows a schematic view of an exhaust gas sensor. The exhaust gas sensor 1 includes an exhaust gas chamber 9 which is formed between a pair of partition walls 2 and 3 including a solid electrolyte and into which exhaust gas is introduced, and is disposed with the partition wall 2 interposed therebetween. released oxygen pump electrodes 8 to release the exhaust gas outside the chamber, the oxygen ions with release of decomposition resulting oxygen ions exhaust gas chamber 9 inside of the NO X by applying a voltage is arranged to sandwich the partition wall 3 in the exhaust-gas chamber external has a NO X sensing electrode 25 NO X concentration is measured from a current value that occurs when the.

また、スペーサ26を介して隔壁3に対向するようにヒータ壁27が配置されている。ヒータ壁27はアルミナを材料として形成され、ヒータ壁27の内部には加熱用のヒータ28が複数個配置されている。ヒータ28は図示しない外部電源に接続され、このヒータ28によって排ガスセンサ1内が所定の温度に加熱されている。   A heater wall 27 is arranged so as to face the partition wall 3 with the spacer 26 interposed therebetween. The heater wall 27 is made of alumina, and a plurality of heaters 28 for heating are arranged inside the heater wall 27. The heater 28 is connected to an external power source (not shown), and the exhaust gas sensor 1 is heated to a predetermined temperature by the heater 28.

排ガスチャンバ9では、一対の隔壁2,3の間に形成された排ガスの流路に排ガスが導入される。排ガスチャンバ9は、少なくとも一対の隔壁2,3によって区画されると共に、拡散律速壁5とスペーサ6などにより同時に区画されて外界より遮蔽される。拡散律速壁5はアルミナ等の多孔体や、多孔体あるいは非多孔体に細孔が形成された、排ガスを所定の拡散律速抵抗をもって排ガスチャンバ9内部に導入可能な材料によって形成される。また、スペーサ6はアルミナ等の通常の材料によって形成する。   In the exhaust gas chamber 9, exhaust gas is introduced into the exhaust gas flow path formed between the pair of partition walls 2 and 3. The exhaust gas chamber 9 is partitioned by at least a pair of partition walls 2 and 3 and is simultaneously partitioned by the diffusion-controlling wall 5 and the spacer 6 to be shielded from the outside. The diffusion-controlling wall 5 is made of a porous material such as alumina, or a material in which pores are formed in a porous material or a non-porous material, which can introduce exhaust gas into the exhaust gas chamber 9 with a predetermined diffusion-controlling resistance. The spacer 6 is formed of a normal material such as alumina.

固体電解質としては、酸素イオン導電性を持つものを使用することができ、例えばジルコニア,酸化ビスマス,酸化セリウム、あるいはこれらの材料にイットリア、カルシア、セリア,マグネシア等を添加したものなどの通常の固体電解質を用いる。   As the solid electrolyte, one having oxygen ion conductivity can be used, for example, a normal solid such as zirconia, bismuth oxide, cerium oxide, or a material obtained by adding yttria, calcia, ceria, magnesia or the like to these materials. Use electrolyte.

酸素ポンプ電極8は、Ptあるいは酸素感受性を有する既知の合金等を用いる。酸素ポンプ電極8のうち、一方の電極4は隔壁2の排ガスチャンバ側表面に配置され、他方の電極7は排ガスチャンバ9の外側表面に配置されて酸素ポンプ電極8を構成する。したがって、この酸素ポンプ電極8に電圧を印加することにより、排ガスチャンバ内部の酸素は隔壁2の排ガスチャンバ側表面に配置された電極である内部側電極4に接し、隔壁2に含まれる固体電解質を介して排ガスチャンバ外部表面に配置されている外部側電極7に輸送されて排ガスチャンバ外部に放出される。この酸素ポンプ電極8の作用で排ガスチャンバ内部の酸素分圧は低下する。   The oxygen pump electrode 8 uses Pt or a known alloy having oxygen sensitivity. Among the oxygen pump electrodes 8, one electrode 4 is disposed on the exhaust gas chamber side surface of the partition wall 2, and the other electrode 7 is disposed on the outer surface of the exhaust gas chamber 9 to constitute the oxygen pump electrode 8. Therefore, by applying a voltage to the oxygen pump electrode 8, the oxygen in the exhaust gas chamber comes into contact with the internal electrode 4 which is an electrode disposed on the exhaust gas chamber side surface of the partition wall 2, and the solid electrolyte contained in the partition wall 2 is removed. Via the external electrode 7 disposed on the outer surface of the exhaust gas chamber, and discharged outside the exhaust gas chamber. The oxygen partial pressure inside the exhaust gas chamber is lowered by the action of the oxygen pump electrode 8.

酸素分圧が低下することで、排ガスチャンバ内部のNOよりNOが生成され、このNOはNO検知電極25によって検知される。また、酸素分圧が低下することで排ガスに含まれる酸素がNO検知電極25に接触することが低減され、酸素の干渉により生じるNO検知電極の測定誤差が低減される。 As the oxygen partial pressure decreases, NO is generated from NO x inside the exhaust gas chamber, and this NO is detected by the NO X detection electrode 25. The oxygen partial pressure of oxygen contained in the exhaust gas by reduction is reduced to be in contact to the NO X sensing electrode 25, the measurement error of the NO X sensing electrodes caused by the interference of the oxygen is reduced.

NO検知電極25は、NOの選択還元性のある、例えば、Pt/Rh電極等を用いる。NO検知電極25は、酸素ポンプ電極8と同様に、一方の電極である内部側NO検知極30が隔壁3の排ガスチャンバ側に配置され、他方の電極である外部検知電極20は排ガスチャンバ9の外部に配置されてNO検知電極を構成している。 As the NO X detection electrode 25, for example, a Pt / Rh electrode or the like having NO X selective reduction is used. Similarly to the oxygen pump electrode 8, the NO X detection electrode 25 has an internal NO X detection electrode 30 that is one electrode disposed on the exhaust gas chamber side of the partition wall 3, and the external detection electrode 20 that is the other electrode is an exhaust gas chamber. constitute the NO X sensing electrode disposed 9 external.

NO検知電極25に電圧が印加されると、上述した酸素ポンプの作用により生成した排ガスチャンバ内部のNOが内部側NO検知極30により分解されて酸素イオンが生じる。この酸素イオンは隔壁3に含まれる固体電解質を経て外部検知電極20に輸送されて排ガスチャンバ外部に放出され、このとき生じる電流値によってNO濃度が測定される。NO検知電極25は、排ガス流れの最下流側に、酸素ポンプ電極8と同程度の位置かさらに下流側に配置される。なお、NO検知電極25に限らず他の排ガス成分を検知するための各種電極を排ガスチャンバ内に同時に配置してもよい。 When a voltage is applied to the NO X detection electrode 25, the NO inside the exhaust gas chamber generated by the action of the oxygen pump described above is decomposed by the internal NO X detection electrode 30 to generate oxygen ions. The oxygen ions are transported to the external detection electrode 20 through the solid electrolyte contained in the partition wall 3 and released to the outside of the exhaust gas chamber, and the NO x concentration is measured by the current value generated at this time. The NO X detection electrode 25 is disposed on the most downstream side of the exhaust gas flow, at the same level as the oxygen pump electrode 8 or further downstream. Not only the NO X detection electrode 25 but also various electrodes for detecting other exhaust gas components may be simultaneously disposed in the exhaust gas chamber.

本実施例では、固体電解質素子(以下、単に素子という場合がある)の電気抵抗(以下、素子抵抗という)に基づき推定したヒータ28の抵抗値と、ヒータ28の電流値から算出したヒータ28の抵抗値と、に基づきヒータ28の劣化を検出する排ガスセンサ1の劣化検出装置100について説明する。   In this embodiment, the resistance value of the heater 28 calculated from the resistance value of the heater 28 estimated based on the electrical resistance (hereinafter referred to simply as element resistance) of the solid electrolyte element (hereinafter also referred to simply as element) and the current value of the heater 28. The deterioration detection device 100 of the exhaust gas sensor 1 that detects the deterioration of the heater 28 based on the resistance value will be described.

図2は、本実施例の排ガスセンサ1の劣化検出装置100における機能ブロック図を示す。排ガスセンサの劣化検出装置100は、排ガスセンサ劣化検出ECU(以下、単に劣化検出ECUという)10により制御される。劣化検出ECU10には、素子抵抗センサ11、ヒータ電流センサ12、バッテリ電圧センサ13が接続される。また、劣化検出ECU10は、第一ヒータ抵抗推定手段16、ヒータ抵抗算出手段17、劣化判定手段18、素子温度−素子抵抗MAP14とヒータ温度−ヒータ抵抗MAP15とを有するように構成される。   FIG. 2 is a functional block diagram of the deterioration detection device 100 for the exhaust gas sensor 1 according to the present embodiment. The exhaust gas sensor deterioration detection device 100 is controlled by an exhaust gas sensor deterioration detection ECU (hereinafter simply referred to as a deterioration detection ECU) 10. An element resistance sensor 11, a heater current sensor 12, and a battery voltage sensor 13 are connected to the deterioration detection ECU 10. Further, the deterioration detection ECU 10 is configured to include first heater resistance estimating means 16, heater resistance calculating means 17, deterioration determining means 18, element temperature-element resistance MAP14, and heater temperature-heater resistance MAP15.

素子抵抗センサ11は、印加電圧と電流との関係により、固体電解質素子の電気抵抗を検出して、電気抵抗の値に応じた信号を劣化検出ECU10に送出する。例えば、酸素ポンプ電極8をポンプとして制御することを一時的(数マイクロ秒〜数ミリ秒程度)に中断し、電圧V1を印可したときの電流I1及び電圧V2を印可したときの電流I2を計測し、(V1−V2)/(I1−I2)を素子抵抗として算出する。酸素ポンプ電極8がポンプとして制御されていない状態で素子抵抗を検出することで、固体電解質素子の内部抵抗変化の影響を受けずに素子抵抗を検出することができる。   The element resistance sensor 11 detects the electrical resistance of the solid electrolyte element based on the relationship between the applied voltage and the current, and sends a signal corresponding to the value of the electrical resistance to the deterioration detection ECU 10. For example, the control of the oxygen pump electrode 8 as a pump is temporarily suspended (several microseconds to several milliseconds), and the current I1 when the voltage V1 is applied and the current I2 when the voltage V2 is applied are measured. Then, (V1-V2) / (I1-I2) is calculated as the element resistance. By detecting the element resistance in a state where the oxygen pump electrode 8 is not controlled as a pump, the element resistance can be detected without being affected by the change in the internal resistance of the solid electrolyte element.

また、ヒータ電流センサ12は、複数のヒータ28に流れる電流のうち一以上のヒータ28の電流を検出して、電流値に応じた信号を劣化検出ECU10に送出する。また、バッテリ電圧センサ13は、ヒータ28に電力を供給するバッテリの電圧を検出して、検出した電圧の値に応じた信号を劣化検出ECU10に送出する。   The heater current sensor 12 detects the current of one or more heaters 28 among the currents flowing through the plurality of heaters 28 and sends a signal corresponding to the current value to the deterioration detection ECU 10. The battery voltage sensor 13 detects the voltage of the battery that supplies power to the heater 28 and sends a signal corresponding to the detected voltage value to the deterioration detection ECU 10.

素子温度−素子抵抗MAP14は、図3(a)に示すように素子温度と素子抵抗の関係を示したものである。したがって、素子温度−素子抵抗MAP14を参照することで、素子温度が検出されれば素子抵抗が抽出され、素子抵抗が検出されれば素子抵抗が抽出される。素子温度−素子抵抗MAP14は、予め所定の素子温度範囲に対して素子抵抗を計測しておくことで生成され、劣化検出ECU10は生成された当該素子温度−素子抵抗MAP14を保持する。   The element temperature-element resistance MAP14 shows the relationship between the element temperature and the element resistance as shown in FIG. Therefore, by referring to the element temperature-element resistance MAP14, the element resistance is extracted if the element temperature is detected, and the element resistance is extracted if the element resistance is detected. The element temperature-element resistance MAP14 is generated by measuring the element resistance in advance with respect to a predetermined element temperature range, and the deterioration detection ECU 10 holds the generated element temperature-element resistance MAP14.

また、ヒータ温度−ヒータ抵抗MAP15は、図3(b)に示すように正常なヒータ28のヒータ温度とヒータ抵抗の関係を示したものである。したがって、ヒータ温度−ヒータ抵抗MAP15を参照することで、ヒータ温度が検出されればヒータ抵抗が抽出され、ヒータ抵抗が検出されればヒータ温度が抽出される。ヒータ温度−ヒータ抵抗MAP15は、予め所定のヒータ温度範囲に対してヒータ抵抗を計測しておくことで生成される。   The heater temperature-heater resistance MAP15 indicates the relationship between the heater temperature of the normal heater 28 and the heater resistance, as shown in FIG. Therefore, by referring to the heater temperature-heater resistance MAP15, the heater resistance is extracted if the heater temperature is detected, and the heater temperature is extracted if the heater resistance is detected. The heater temperature-heater resistance MAP15 is generated by measuring the heater resistance with respect to a predetermined heater temperature range in advance.

なお、ヒータ温度とヒータ抵抗の関係においては、個体差によるばらつきがあるので、ヒータ温度−ヒータ抵抗MAP15に、個体差によるばらつきを考慮した幅を持たせることが好適である。図3(b)では、ヒータ温度に対して、低い抵抗を示す抵抗下限品、ほぼ中央の抵抗を示す抵抗中央品、及び、高い抵抗を示す抵抗上限品、の3つを例にヒータ温度とヒータ抵抗の関係を示している。ヒータ温度−ヒータ抵抗MAP15は、図3(b)のようなばらつきを考慮して生成されるので、下限品又は上限品の幅の間で正常な範囲のヒータ抵抗(又はヒータ温度)が抽出される。   Since the relationship between the heater temperature and the heater resistance varies depending on individual differences, it is preferable that the heater temperature-heater resistance MAP15 has a width that takes into account the variation due to individual differences. In FIG. 3B, the heater temperature and the resistance lower limit product showing a low resistance, the resistance center product showing a substantially central resistance, and the resistance upper limit product showing a high resistance with respect to the heater temperature are taken as an example. The relationship of heater resistance is shown. Since the heater temperature-heater resistance MAP15 is generated in consideration of the variation as shown in FIG. 3B, a normal range of heater resistance (or heater temperature) is extracted between the widths of the lower limit product and the upper limit product. The

第一ヒータ抵抗推定手段16は、排ガスセンサの素子抵抗に基づき、素子温度−素子抵抗マップ14から素子温度を抽出し、抽出した素子温度に基づきヒータ28の温度を推定し、推定したヒータ28の温度に基づき、ヒータ温度−ヒータ抵抗マップ15からヒータ28の抵抗を抽出する、ことで排ガスセンサの素子抵抗から排ガスセンサを加熱するヒータ28の抵抗値を推定する。また、ヒータ抵抗算出手段17は、ヒータ28の電流値とヒータ28に電力を供給しているバッテリの電圧に基づき、ヒータの抵抗値を算出する。また、劣化判定手段18は、第一ヒータ抵抗推定手段16とヒータ抵抗算出手段17により推定された二つの抵抗値を比較して当該排ガスセンサが劣化したか否かを判定する。   The first heater resistance estimating means 16 extracts the element temperature from the element temperature-element resistance map 14 based on the element resistance of the exhaust gas sensor, estimates the temperature of the heater 28 based on the extracted element temperature, and estimates the estimated heater 28 The resistance value of the heater 28 that heats the exhaust gas sensor is estimated from the element resistance of the exhaust gas sensor by extracting the resistance of the heater 28 from the heater temperature-heater resistance map 15 based on the temperature. The heater resistance calculation means 17 calculates the resistance value of the heater based on the current value of the heater 28 and the voltage of the battery supplying power to the heater 28. Further, the deterioration determining means 18 compares the two resistance values estimated by the first heater resistance estimating means 16 and the heater resistance calculating means 17 and determines whether or not the exhaust gas sensor has deteriorated.

以上の構成に基づき、ガスセンサの劣化検出装置100の作用について説明する。図4は、排ガスセンサの劣化検出の手順を示すフローチャート図を示す。排ガスセンサの劣化の検出は、例えば、自動車のエンジンが始動してからヒータや素子温度が安定する時間を見込んで行われる。   Based on the above configuration, the operation of the gas sensor deterioration detection apparatus 100 will be described. FIG. 4 is a flowchart showing a procedure for detecting deterioration of the exhaust gas sensor. The detection of the deterioration of the exhaust gas sensor is performed, for example, in anticipation of the time when the heater and the element temperature are stabilized after the automobile engine is started.

まず、素子抵抗センサ11は、固体電解質素子の電気抵抗を検出して、劣化検出ECU10に素子抵抗の値を送出する。劣化検出ECU10は、素子温度−素子抵抗MAP14を参照して、素子抵抗に対応する素子温度を抽出する(S11)。   First, the element resistance sensor 11 detects the electric resistance of the solid electrolyte element, and sends the value of the element resistance to the deterioration detection ECU 10. The deterioration detection ECU 10 refers to the element temperature-element resistance MAP14 and extracts the element temperature corresponding to the element resistance (S11).

ところで、隔壁3等の固体電解質素子は、ヒータ28により加熱されるので、素子温度はヒータ28の温度と同程度であると推定される。劣化検出ECU10は、抽出された素子温度からヒータ28のヒータ温度を推定する(S12)。   Incidentally, since the solid electrolyte element such as the partition wall 3 is heated by the heater 28, the element temperature is estimated to be approximately the same as the temperature of the heater 28. The deterioration detection ECU 10 estimates the heater temperature of the heater 28 from the extracted element temperature (S12).

ついで、劣化検出ECU10は、ヒータ温度−ヒータ抵抗MAP15を参照して、ヒータ温度に対応するヒータ抵抗を抽出する(S13)。なお、ヒータ温度−ヒータ抵抗MAP15は、正常な状態のヒータについて生成されたものであるので、ヒータ温度−ヒータ抵抗MAP15から抽出されるヒータ抵抗は、ヒータ28が正常な場合のヒータ抵抗となる。   Next, the deterioration detection ECU 10 refers to the heater temperature-heater resistance MAP15 and extracts the heater resistance corresponding to the heater temperature (S13). Since the heater temperature-heater resistance MAP15 is generated for the heater in a normal state, the heater resistance extracted from the heater temperature-heater resistance MAP15 is the heater resistance when the heater 28 is normal.

ヒータ抵抗を抽出したら劣化検出ECU10は、ヒータ28の個体差によるばらつき、ヒータ温度と素子温度のずれ、素子抵抗の計測等から生じる誤差が処理された、ヒータ抵抗(以下、素子抵抗から求められたヒータ抵抗をヒータ抵抗Aという)を算出する(S14)。   Once the heater resistance is extracted, the deterioration detection ECU 10 processes the heater resistance (hereinafter referred to as the element resistance) in which variations due to individual differences of the heaters 28, a difference between the heater temperature and the element temperature, and errors resulting from the measurement of the element resistance are processed. The heater resistance is referred to as heater resistance A) (S14).

次いで、ヒータ電流センサ12は、ヒータ28の電流値を検出し、劣化検出ECU10に送出する(S15)。また、劣化検出ECU10は、ヒータ28に電力を供給しているバッテリの電圧を検出し、バッテリ電圧とヒータ28の電流値とに基づき、ヒータ抵抗(以下、ヒータ電流から求められたヒータ抵抗をヒータ抵抗Bという)を算出する(S16)。   Next, the heater current sensor 12 detects the current value of the heater 28 and sends it to the deterioration detection ECU 10 (S15). Further, the deterioration detection ECU 10 detects the voltage of the battery that supplies power to the heater 28, and based on the battery voltage and the current value of the heater 28, the heater resistance (hereinafter referred to as the heater resistance obtained from the heater current) (Referred to as resistance B) (S16).

ヒータ抵抗Aとヒータ抵抗Bとが算出されると、劣化検出ECU10は、それらの差が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する(S17)。ヒータ抵抗Aは、ヒータ28が正常な場合のヒータ抵抗であり、ヒータ抵抗Bはヒータ電流センサ12により検出され、所定の手順で算出されたヒータ28のヒータ抵抗であるので、これらの差が所定の閾値よりも異なっていたら、ヒータ28に異常が生じたもの、本実施の形態では劣化したものと判定できる(ステップS17のYes)。   When the heater resistance A and the heater resistance B are calculated, the deterioration detection ECU 10 determines whether or not the difference between them is larger than a predetermined threshold (S17). The heater resistance A is a heater resistance when the heater 28 is normal, and the heater resistance B is the heater resistance of the heater 28 detected by the heater current sensor 12 and calculated by a predetermined procedure. If it is different from the threshold value, it can be determined that an abnormality has occurred in the heater 28 or has deteriorated in the present embodiment (Yes in step S17).

例えば、ヒータ28の性能が低下したり、断線していればヒータ抵抗Bは正常な状態よりも大きく算出される。この場合、素子が加熱されず低いヒータ温度が推定され(S12)、低いヒータ抵抗が抽出されても(S13)、ヒータ抵抗Aは正常な値の範囲であるので、劣化検出ECU10は、ヒータ28が劣化したことを検出できる。また、複数のヒータ28のうち一つの性能が低下したり断線した場合、素子は他の正常なヒータ28により加熱されるのでヒータ抵抗Aは正常な値の範囲となるが、ヒータ抵抗Bはヒータ抵抗Aよりも所定の閾値以上大きくなるので、劣化検出ECU10は、ヒータ28が劣化したことを検出できる。   For example, if the performance of the heater 28 deteriorates or is disconnected, the heater resistance B is calculated to be larger than in a normal state. In this case, even if the element is not heated and a low heater temperature is estimated (S12) and a low heater resistance is extracted (S13), the heater resistance A is in a normal value range, so that the deterioration detection ECU 10 Can be detected. When the performance of one of the plurality of heaters 28 is deteriorated or disconnected, the element is heated by another normal heater 28, so that the heater resistance A is within a normal value range. Since it becomes larger than the resistance A by a predetermined threshold or more, the deterioration detection ECU 10 can detect that the heater 28 has deteriorated.

また、例えば、ヒータ28がショートしたような場合、ヒータ抵抗Bは正常な状態よりも小さく算出される。この場合、素子が加熱される場合や加熱されない場合が起こりうるが、ヒータ温度に基づき抽出されるヒータ抵抗Aは正常な値の範囲であるので、劣化検出ECU10は、ヒータ28が劣化したことを検出できる。   For example, when the heater 28 is short-circuited, the heater resistance B is calculated to be smaller than the normal state. In this case, the element may be heated or not heated. However, since the heater resistance A extracted based on the heater temperature is within a normal value range, the deterioration detection ECU 10 indicates that the heater 28 has deteriorated. It can be detected.

図5は、ヒータ抵抗Bが大きく算出された場合の、素子温度とヒータ抵抗の関係を示すグラフ図である。図5では、素子温度(X軸)に対してヒータ抵抗(Y軸)がプロットされている。図5のラインaは、ヒータ抵抗Aを示し、ラインbはヒータ抵抗Bを示す。また、ラインaとbの間にあるラインcは、劣化したか否かを判定する閾値である。したがって、素子抵抗から検出された素子温度において、ヒータ抵抗Bがラインcよりも大きければ、当該ヒータ28は劣化したと判定される。   FIG. 5 is a graph showing the relationship between the element temperature and the heater resistance when the heater resistance B is largely calculated. In FIG. 5, the heater resistance (Y axis) is plotted against the element temperature (X axis). A line a in FIG. 5 indicates the heater resistance A, and a line b indicates the heater resistance B. A line c between the lines a and b is a threshold value for determining whether or not the line is deteriorated. Therefore, if the heater resistance B is larger than the line c at the element temperature detected from the element resistance, it is determined that the heater 28 has deteriorated.

なお、図5では、素子温度の所定範囲においてヒータ抵抗との関係が示されているが、劣化したヒータ28のヒータ抵抗Bは図5の温度範囲全域において閾値cよりも大きくなっていることから、素子温度に依存せずヒータ28の劣化を検出できる。また、図3(b)に示したようにヒータ28の個体差等による誤差を考慮して、閾値をラインdのように設けてもよい。個体差を考慮して閾値を小さく(ラインa寄りに設ける)設定すれば、個体差があってもヒータの劣化を早期に検出できる。   FIG. 5 shows the relationship with the heater resistance in a predetermined range of the element temperature, but the heater resistance B of the deteriorated heater 28 is larger than the threshold value c in the entire temperature range of FIG. The deterioration of the heater 28 can be detected without depending on the element temperature. Further, as shown in FIG. 3B, the threshold value may be provided as shown by a line d in consideration of errors due to individual differences of the heaters 28 or the like. If the threshold value is set small (provided closer to the line a) in consideration of individual differences, heater deterioration can be detected at an early stage even if there are individual differences.

以上のように、本実施例によれば、ヒータの性能が低下してヒータの抵抗が増大したような場合に、正常な状態のヒータ抵抗と比較できるので、劣化したヒータを正確に検出できる。また、正常な状態のヒータ抵抗は個体差等による誤差が処理されているので、ヒータの個体差による影響を低減して劣化を検出できる。また、ヒータ抵抗A及びBを算出する工程数が少なく、新たに追加する部品数も少ないので、コストを低減してヒータの劣化を検出できる。   As described above, according to the present embodiment, when the heater performance decreases and the heater resistance increases, the heater resistance in a normal state can be compared, so that a deteriorated heater can be detected accurately. Further, since errors due to individual differences are processed in the heater resistance in a normal state, it is possible to detect deterioration by reducing the influence due to individual differences in heaters. Further, since the number of steps for calculating the heater resistances A and B is small and the number of newly added parts is small, it is possible to detect the deterioration of the heater while reducing the cost.

なお、図4ではヒータ抵抗に基づいて劣化を判定したが、予め図3(b)のような、ヒータ温度とヒータ電流の関係を計測しヒータ温度とヒータ電流MAPを生成しておけば、ステップS17の比較をヒータ電流に基づいて行い、ヒータの劣化を検出できる。同様に、予めヒータ温度とヒータ電圧の関係を計測しておけば、ヒータ電圧に基づいてヒータの劣化を検出できる。   In FIG. 4, the deterioration is determined based on the heater resistance. However, if the relationship between the heater temperature and the heater current is previously measured and the heater temperature and the heater current MAP are generated as shown in FIG. The comparison of S17 is performed based on the heater current, and the deterioration of the heater can be detected. Similarly, if the relationship between the heater temperature and the heater voltage is measured in advance, the deterioration of the heater can be detected based on the heater voltage.

また、本実施例を適用すれば、ヒータ28の劣化だけでなく、固体電解質素子の異常を検出することもできる。図6は、素子温度に基づいて、固体電解質素子の異常を検出する手順を示すフローチャート図を示す。   If this embodiment is applied, not only the deterioration of the heater 28 but also the abnormality of the solid electrolyte element can be detected. FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for detecting an abnormality of the solid electrolyte element based on the element temperature.

まず、劣化検出ECU10は、ヒータ電流センサ12により検出されたヒータ電流とバッテリ電圧センサ13により検出されたバッテリ電圧に基づきヒータ抵抗Bを算出する(S101)。算出されたヒータ抵抗Bに基づき図3(b)のヒータ温度−ヒータ抵抗MAP15を参照して、ヒータ温度を抽出する(S102)。該ヒータ温度は、素子温度と同程度と推測されるので、該ヒータ温度に基づき素子温度(以下、素子温度Aという)が推定される(S103)。   First, the deterioration detection ECU 10 calculates the heater resistance B based on the heater current detected by the heater current sensor 12 and the battery voltage detected by the battery voltage sensor 13 (S101). Based on the calculated heater resistance B, the heater temperature is extracted with reference to the heater temperature-heater resistance MAP15 in FIG. 3B (S102). Since the heater temperature is estimated to be approximately the same as the element temperature, the element temperature (hereinafter referred to as element temperature A) is estimated based on the heater temperature (S103).

次いで、劣化検出ECU10は、固体電解質素子の電気抵抗に基づき、素子温度−素子抵抗MAP14を参照して、素子抵抗に対応する素子温度(以下、素子温度Bという)を抽出する(S104)。固体電解質素子に何らかの異常があれば抽出される素子温度Bは、素子温度Aと所定の閾値以上異なると予想されるので、劣化検出ECU10は、素子温度AとBとを比較することで、固体電解質素子の異常を検出することができる(S105)。   Next, the deterioration detection ECU 10 extracts an element temperature corresponding to the element resistance (hereinafter referred to as element temperature B) with reference to the element temperature-element resistance MAP14 based on the electric resistance of the solid electrolyte element (S104). If there is any abnormality in the solid electrolyte element, the extracted element temperature B is expected to be different from the element temperature A by a predetermined threshold or more. Therefore, the deterioration detection ECU 10 compares the element temperatures A and B to determine the solid temperature. Abnormality of the electrolyte element can be detected (S105).

本実施例では、吸気温又は外気温等に基づいて、ヒータの劣化を検出する排ガスセンサの劣化検出装置100について説明する。図7は、本実施例の排ガスセンサの劣化検出装置100における機能ブロック図を示す。なお、図7において、図2と同一構成部分には同一の符号を付しその説明は省略する。   In this embodiment, a description will be given of a deterioration detection device 100 for an exhaust gas sensor that detects deterioration of a heater based on an intake air temperature or an outside air temperature. FIG. 7 shows a functional block diagram of the exhaust gas sensor deterioration detection apparatus 100 of the present embodiment. In FIG. 7, the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

排ガスセンサの劣化検出装置100は、排ガスセンサ劣化検出ECU(以下、単に劣化検出ECUという)10により制御される。劣化検出ECU10には、ソークタイマ51、吸気温センサ52、A/Fセンサヒータ53、サブOセンサヒータ54、外気温センサ55、水温センサ56、が接続される。 The exhaust gas sensor deterioration detection device 100 is controlled by an exhaust gas sensor deterioration detection ECU (hereinafter simply referred to as a deterioration detection ECU) 10. A soak timer 51, an intake air temperature sensor 52, an A / F sensor heater 53, a sub O 2 sensor heater 54, an outside air temperature sensor 55, and a water temperature sensor 56 are connected to the deterioration detection ECU 10.

ソークタイマ51は、エンジンを停止してからの時間(以下、ソーク時間(コンポーネントの温度を環境温度に安定化させる時間)という)を計測し、計測している時間を劣化検出ECU10に送出する。また、吸気温センサ52は、エンジンが吸気するエアの温度を検出して、劣化検出ECU10に送出する。A/Fセンサヒータ53は、A/Fセンサを加熱するヒータであり、当該ヒータの温度を検出して劣化検出ECU10に送出する。また、サブOセンサヒータ54は、サブOセンサを加熱するヒータであり、当該ヒータの温度を検出して劣化検出ECU10に送出する。また、外気温センサ55と水温センサ56は、外気の温度とエンジン冷却水の温度をそれぞれ検出し劣化検出ECU10に送出する。 The soak timer 51 measures a time after the engine is stopped (hereinafter referred to as a soak time (a time for stabilizing the component temperature to the environmental temperature)), and sends the measured time to the deterioration detection ECU 10. Further, the intake air temperature sensor 52 detects the temperature of air taken in by the engine and sends it to the deterioration detection ECU 10. The A / F sensor heater 53 is a heater for heating the A / F sensor, detects the temperature of the heater, and sends it to the deterioration detection ECU 10. The sub O 2 sensor heater 54 is a heater that heats the sub O 2 sensor, detects the temperature of the heater, and sends the detected temperature to the deterioration detection ECU 10. The outside air temperature sensor 55 and the water temperature sensor 56 detect the temperature of the outside air and the temperature of the engine cooling water, respectively, and send them to the deterioration detection ECU 10.

ところで、エンジンが停止するとエンジンからの発熱や、ヒータへの電力供給が停止される。このため、エンジン停止後、時間の経過と共に、排ガスセンサ劣化検出装置100のヒータ28、及び、A/Fセンサヒータ、サブOセンサヒータの各ヒータの温度は、外気温や吸気温に漸近する。図8は、ソーク時間に対する、外気温、A/Fセンサヒータの温度、サブOセンサヒータの温度、エンジン冷却水温及び吸気温、の関係の一例を示す。なお、外気温のみ右側の軸に取り、外気温はほぼ一定の値を示している。 By the way, when the engine is stopped, heat generation from the engine and power supply to the heater are stopped. For this reason, the temperature of the heater 28 of the exhaust gas sensor deterioration detection device 100, the A / F sensor heater, and the sub O 2 sensor heater gradually approaches the outside air temperature and the intake air temperature as time elapses after the engine is stopped. . FIG. 8 shows an example of the relationship between the outside air temperature, the temperature of the A / F sensor heater, the temperature of the sub O 2 sensor heater, the engine cooling water temperature, and the intake air temperature with respect to the soak time. Only the outside air temperature is taken on the right axis, and the outside air temperature shows a substantially constant value.

図8によれば、t1分(例えば60分)経過後では、サブOセンサヒータの温度と外気温とが近接してきており、また、t2分(例えば120分)経過後では、A/Fセンサヒータの温度と吸気温が近接してきている。したがって、エンジン停止後からある程度の時間が経過すれば、A/Fセンサヒータの温度やサブOセンサヒータの温度は、外気温や吸気温と同程度になったものと推定できる。 According to FIG. 8, the temperature of the sub O 2 sensor heater and the outside air temperature are close to each other after elapse of t1 minutes (for example, 60 minutes), and A / F after elapse of t2 minutes (for example, 120 minutes). Sensor heater temperature and intake air temperature are close to each other. Therefore, when a certain amount of time has elapsed after the engine is stopped, it can be estimated that the temperature of the A / F sensor heater and the temperature of the sub O 2 sensor heater are approximately the same as the outside air temperature and the intake air temperature.

排ガスセンサ劣化検出装置100のヒータ28の温度も、A/Fセンサヒータの温度やサブOセンサヒータの温度と同様に、エンジン停止後からある程度の時間が経過すれば外気温や吸気温と同程度になったものと推定できる。したがって、ソーク時間とA/Fセンサヒータ等の温度との関係を用いれば、外気温、A/Fセンサヒータの温度、サブOセンサヒータの温度、エンジン冷却水温又は吸気温に基づき、ヒータ28の温度を推定できる。また、ヒータ28の温度が推定されれば、実施例1と同様にヒータ抵抗を抽出し、排ガスセンサの劣化を検出できる。図7の第二ヒータ抵抗推定手段19は、これら車両の各部位に備えられた温度センサにより検出された温度に基づき、排ガスセンサを加熱するヒータ28の抵抗値を推定する。 Similarly to the temperature of the A / F sensor heater and the temperature of the sub O 2 sensor heater, the temperature of the heater 28 of the exhaust gas sensor deterioration detection device 100 is the same as the outside air temperature and the intake air temperature after a certain period of time has elapsed after the engine is stopped. It can be presumed that the level has reached. Therefore, if the relationship between the soak time and the temperature of the A / F sensor heater is used, the heater 28 is based on the outside air temperature, the temperature of the A / F sensor heater, the temperature of the sub O 2 sensor heater, the engine cooling water temperature, or the intake air temperature. Can be estimated. If the temperature of the heater 28 is estimated, the heater resistance can be extracted in the same manner as in the first embodiment to detect the deterioration of the exhaust gas sensor. The second heater resistance estimation means 19 in FIG. 7 estimates the resistance value of the heater 28 that heats the exhaust gas sensor based on the temperature detected by the temperature sensor provided in each part of these vehicles.

図9は、所定のソーク時間経過後にヒータ28の劣化を検出する手順を示すフローチャート図である。図9の検出手順は、例えば、自動車のエンジンの停止直後からスタートする。図9の検出手順がスタートすると劣化検出ECU10は、ソーク時間が予め定められた時間TSを経過したか否かを判定する(S21)。時間TSは、外気温や季節に応じて図8のようなソーク時間とA/Fセンサヒータ等の温度の関係を計測することで予め定められている。劣化検出ECU10は、ソーク時間が時間TSになるまでステップS21の判定を繰り返す。   FIG. 9 is a flowchart showing a procedure for detecting the deterioration of the heater 28 after the elapse of a predetermined soak time. The detection procedure in FIG. 9 starts, for example, immediately after the automobile engine is stopped. When the detection procedure of FIG. 9 starts, the deterioration detection ECU 10 determines whether or not the soak time has passed a predetermined time TS (S21). The time TS is determined in advance by measuring the relationship between the soak time as shown in FIG. 8 and the temperature of the A / F sensor heater or the like according to the outside air temperature or the season. The deterioration detection ECU 10 repeats the determination in step S21 until the soak time reaches the time TS.

ソーク時間が時間TSを経過すると、劣化検出ECU10は、吸気温センサ52、A/Fセンサヒータ53、サブOセンサヒータ54、外気温センサ55、水温センサ56から、各センサの検出した温度を取得する(S22)。 When the soak time elapses time TS, the deterioration detection ECU 10 determines the temperature detected by each sensor from the intake air temperature sensor 52, the A / F sensor heater 53, the sub-O 2 sensor heater 54, the outside air temperature sensor 55, and the water temperature sensor 56. Obtain (S22).

劣化検出ECU10は、取得した各温度のうち、排ガスセンサ劣化検出装置100のヒータ28の温度を推定するのに適切な温度をヒータ28の温度として抽出する(S23)。そして抽出されたヒータ28の温度に基づき、図3(b)のヒータ温度−ヒータ抵抗MAPを参照し、ヒータ抵抗(以下、吸気温等から推定されたヒータ抵抗をヒータ抵抗Cという)を抽出する。   The deterioration detection ECU 10 extracts, as the temperature of the heater 28, a temperature suitable for estimating the temperature of the heater 28 of the exhaust gas sensor deterioration detection device 100 among the acquired temperatures (S23). Based on the extracted temperature of the heater 28, the heater resistance (hereinafter referred to as the heater resistance C estimated from the intake air temperature or the like) is extracted with reference to the heater temperature-heater resistance MAP in FIG. .

排ガスセンサ劣化検出装置100のヒータ28の温度を推定するのに適切な温度は、取得した各温度のうち最も低い温度を用いてもよいし、A/Fセンサヒータの温度又はサブOセンサヒータの温度のうち低い温度を用いてもよい。 As the temperature suitable for estimating the temperature of the heater 28 of the exhaust gas sensor deterioration detection device 100, the lowest temperature among the acquired temperatures may be used, the temperature of the A / F sensor heater or the sub O 2 sensor heater. A lower temperature may be used.

次いで、劣化検出ECU10は、ヒータ電流センサ12の検出したヒータ電流及びバッテリ電圧センサ13の検出したバッテリ電圧に基づき、ヒータ抵抗(以下、ヒータ電流から求められたヒータ抵抗をヒータ抵抗Dという)を算出する(S24)。   Next, the deterioration detection ECU 10 calculates a heater resistance (hereinafter, the heater resistance obtained from the heater current is referred to as a heater resistance D) based on the heater current detected by the heater current sensor 12 and the battery voltage detected by the battery voltage sensor 13. (S24).

ヒータ抵抗Cとヒータ抵抗Dとが算出されると、劣化検出ECU10はそれらを比較する(S25)。ヒータ抵抗Cは、ヒータ28以外のA/Fセンサヒータの温度やサブOセンサヒータの温度等から推定された抵抗値であるので、正常な状態のヒータ抵抗を示していると想定される。また、ヒータ抵抗Dはヒータ電流センサ12により検出され、所定の手順で算出されたヒータ28のヒータ抵抗であるので、これらの差が所定の閾値よりも異なっていたら(ステップS25のYes)、ヒータ28に異常が生じたもの、本実施の形態では劣化したものと判定できる(S26)。 When the heater resistance C and the heater resistance D are calculated, the deterioration detection ECU 10 compares them (S25). Since the heater resistance C is a resistance value estimated from the temperature of the A / F sensor heater other than the heater 28, the temperature of the sub-O 2 sensor heater, and the like, it is assumed that the heater resistance C indicates a normal heater resistance. Further, since the heater resistance D is the heater resistance of the heater 28 detected by the heater current sensor 12 and calculated in a predetermined procedure, if these differences are different from a predetermined threshold (Yes in step S25), the heater resistance It can be determined that an abnormality has occurred in 28, or has deteriorated in the present embodiment (S26).

例えば、ヒータ28の性能が低下したり断線した場合、ヒータ抵抗Dは正常な状態よりも大きく算出される。この場合、ヒータ抵抗CはA/Fセンサヒータ等他のヒータの温度から推定されているので、ヒータ抵抗Cは正常な値となる。したがって、ヒータ抵抗Dはヒータ抵抗Cよりも所定の閾値以上大きくなり、劣化検出ECU10は、ヒータ28が劣化したことを検出できる。   For example, when the performance of the heater 28 is degraded or disconnected, the heater resistance D is calculated to be larger than the normal state. In this case, since the heater resistance C is estimated from the temperature of another heater such as an A / F sensor heater, the heater resistance C becomes a normal value. Therefore, the heater resistance D is greater than the heater resistance C by a predetermined threshold or more, and the deterioration detection ECU 10 can detect that the heater 28 has deteriorated.

また、例えば、ヒータ28がショートしたような場合、ヒータ抵抗Dは正常な状態よりも小さく算出される。この場合、ヒータ抵抗Cは他の温度センサから推定されているので、ヒータ抵抗Cは正常な値となる。したがって、ヒータ抵抗Dはヒータ抵抗Cよりも所定の閾値以上小さくなり、劣化検出ECU10は、ヒータ28が劣化したことを検出できる。   For example, when the heater 28 is short-circuited, the heater resistance D is calculated to be smaller than the normal state. In this case, since the heater resistance C is estimated from another temperature sensor, the heater resistance C becomes a normal value. Accordingly, the heater resistance D is smaller than the heater resistance C by a predetermined threshold or more, and the deterioration detection ECU 10 can detect that the heater 28 has deteriorated.

ヒータ抵抗CとDの比較の結果、ヒータ抵抗CとDの差が閾値以上でなければ、ヒータ28は劣化していないと判定して、図9の検出手順は終了する。   As a result of the comparison between the heater resistances C and D, if the difference between the heater resistances C and D is not greater than or equal to the threshold value, it is determined that the heater 28 has not deteriorated, and the detection procedure of FIG.

本実施例によれば、ソークタイマ51を設けることでヒータ抵抗(ヒータ抵抗D)を求められ、該ヒータ抵抗とヒータ電流に基づき算出されたヒータ抵抗(ヒータ抵抗C)に基づき、正確にヒータ28の劣化を検出できる。また、ヒータ抵抗CやDを算出する工程数が少なく、新たに追加する部品数も少ないので、コストを低減してヒータの劣化を検出できる。   According to the present embodiment, the heater resistance (heater resistance D) is obtained by providing the soak timer 51, and the heater 28 (heater resistance C) calculated based on the heater resistance and the heater current is accurately determined. Deterioration can be detected. Further, since the number of steps for calculating the heater resistance C and D is small and the number of newly added parts is small, it is possible to detect the deterioration of the heater while reducing the cost.

以上のように、本実施の形態における排ガスセンサの劣化検出装置100によれば、ヒータ抵抗に基づきヒータの劣化を検出し、排ガスセンサの劣化を精度よく検出することができる。また、ヒータ抵抗だけでなく、ヒータ電流やヒータ電流に基づいて排ガスセンサの劣化を検出することができる。また、ヒータの劣化による排ガスセンサの劣化だけでなく、固体電解質素子の異常に基づいて排ガスセンサの劣化を検出することができる。   As described above, according to the exhaust gas sensor deterioration detection device 100 in the present embodiment, it is possible to detect the deterioration of the heater based on the heater resistance and accurately detect the deterioration of the exhaust gas sensor. Further, it is possible to detect the deterioration of the exhaust gas sensor based not only on the heater resistance but also on the heater current and the heater current. Further, not only the deterioration of the exhaust gas sensor due to the deterioration of the heater but also the deterioration of the exhaust gas sensor can be detected based on the abnormality of the solid electrolyte element.

1 排ガスセンサ
2,3 隔壁
5 拡散律速壁
8 酸素ポンプ電極
9 排ガスチャンバ
10 排ガスセンサ劣化検出ECU
11 素子抵抗センサ
12 ヒータ電流センサ
13 バッテリ電圧センサ
14 素子温度−素子抵抗MAP
15 ヒータ温度−ヒータ抵抗MAP
51 ソークタイマ
100 劣化検出装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust gas sensor 2,3 Partition 5 Diffusion-controlled wall 8 Oxygen pump electrode 9 Exhaust gas chamber 10 Exhaust gas sensor deterioration detection ECU
11 Element Resistance Sensor 12 Heater Current Sensor 13 Battery Voltage Sensor 14 Element Temperature-Element Resistance MAP
15 Heater temperature-Heater resistance MAP
51 Soak timer
100 Deterioration detection device

Claims (2)

ヒータにより加熱される排ガスセンサの素子の素子抵抗を検出する素子抵抗検出回路と
前記素子抵抗検出回路が検出した素子抵抗に基づき該排ガスセンサを加熱する前記ヒータの電流を推定する第一ヒータ電流推定手段と、
前記ヒータのヒータ電流を検出するヒータ電流検出手段と、
前記第一ヒータ電流推定手段により推定されたヒータ電流と、前記ヒータ電流検出手段により検出されたヒータ電流とを比較して当該排ガスセンサが劣化したか否かを判定する劣化判定手段と、
を有することを特徴とする排ガスセンサの劣化検出装置。
An element resistance detection circuit for detecting the element resistance of the element of the exhaust gas sensor heated by the heater ;
A first heater current estimating means for estimating the current of the heater in which the element resistance detection circuit heats the exhaust gas sensor based on the device resistance was detected,
Heater current detecting means for detecting a heater current of the heater;
A deterioration determining means for comparing the heater current estimated by the first heater current estimating means with the heater current detected by the heater current detecting means to determine whether or not the exhaust gas sensor has deteriorated;
A deterioration detection device for an exhaust gas sensor, comprising:
ヒータにより加熱される排ガスセンサの素子の素子抵抗を検出する素子抵抗検出回路と、
前記素子抵抗検出回路が検出した素子抵抗に基づき該排ガスセンサを加熱する前記ヒータの電圧を推定する第一ヒータ電圧推定手段と、
前記ヒータのヒータ電圧を検出するヒータ電圧検出手段と、
前記第一ヒータ電圧推定手段により推定されたヒータ電圧と、前記ヒータ電圧検出手段により検出されたヒータ電圧とを比較して当該排ガスセンサが劣化したか否かを判定する劣化判定手段と、
を有することを特徴とする排ガスセンサの劣化検出装置。
An element resistance detection circuit for detecting the element resistance of the element of the exhaust gas sensor heated by the heater;
A first heater voltage estimating means for estimating a voltage of the heater in which the element resistance detection circuit heats the exhaust gas sensor based on the device resistance was detected,
Heater voltage detecting means for detecting the heater voltage of the heater;
A deterioration determining means for comparing the heater voltage estimated by the first heater voltage estimating means with the heater voltage detected by the heater voltage detecting means to determine whether or not the exhaust gas sensor has deteriorated;
A deterioration detection device for an exhaust gas sensor, comprising:
JP2010230617A 2010-10-13 2010-10-13 Exhaust gas sensor deterioration detection device Expired - Fee Related JP4894948B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010230617A JP4894948B2 (en) 2010-10-13 2010-10-13 Exhaust gas sensor deterioration detection device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010230617A JP4894948B2 (en) 2010-10-13 2010-10-13 Exhaust gas sensor deterioration detection device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009007917A Division JP4715927B2 (en) 2009-01-16 2009-01-16 Exhaust gas sensor deterioration detection device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011017726A JP2011017726A (en) 2011-01-27
JP4894948B2 true JP4894948B2 (en) 2012-03-14

Family

ID=43595594

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010230617A Expired - Fee Related JP4894948B2 (en) 2010-10-13 2010-10-13 Exhaust gas sensor deterioration detection device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4894948B2 (en)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08110320A (en) * 1994-10-12 1996-04-30 Unisia Jecs Corp Diagnosis device for oxygen sensor heater
JP4329419B2 (en) * 2003-06-11 2009-09-09 トヨタ自動車株式会社 Heater control device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011017726A (en) 2011-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4375236B2 (en) Exhaust gas sensor deterioration detection device
JP4592570B2 (en) Sensor element deterioration determination device and sensor element deterioration determination method
US7872480B2 (en) Gas sensor control apparatus
US11035821B2 (en) Gas concentration detection apparatus
JP5438053B2 (en) Sensor control device, sensor control system, and sensor control method
JP5119305B2 (en) Gas sensor control device and gas sensor control method
JP4742133B2 (en) Particulate matter detection device and particulate matter detection method
JP2009168798A (en) Gas sensor control device and nitrogen oxide concentration detecting method
EP2518481B1 (en) Gas sensor apparatus and method for controlling the same
JP2009192289A (en) Gas concentration detection device
JP4715927B2 (en) Exhaust gas sensor deterioration detection device
US8187436B2 (en) Sensor deterioration judging apparatus and sensor deterioration judging method
US9074975B2 (en) Particulate matter detecting apparatus
JP2008233046A (en) Sensor control unit
CN110578588B (en) NOx sensor control device and NOx sensor control method
JP4894948B2 (en) Exhaust gas sensor deterioration detection device
JP7125281B2 (en) Ammonia detector
JP2009266743A (en) Abnormality detection device of steam sensor for fuel cell, steam sensor for fuel cell, and fuel cell system
JP5815482B2 (en) Sensor control device
JP6900937B2 (en) Control device
JP2000002678A (en) Method and apparatus for correcting dispersion in heating stage of heater
JP2019124185A (en) Control device
JP2009085649A (en) Control device of gas sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20101014

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110920

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111107

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: 20111129

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111212

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4894948

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150106

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees