JP5903992B2 - Oxygen sensor control device - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の空燃比制御に用いられる、酸素センサの制御装置に関する。 The present invention relates to an oxygen sensor control device used for air-fuel ratio control of an internal combustion engine.
内燃機関の空燃比制御に用いられる酸素センサの制御装置および制御方法が、特開2004−177178号公報(特許文献1)と特開昭61−26853号公報(特許文献2)に開示されている。 A control device and a control method for an oxygen sensor used for air-fuel ratio control of an internal combustion engine are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-177178 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-26853 (Patent Document 2). .
自動車の空燃比制御システムでは、酸素センサにより排気ガス中の酸素濃度を検出し、この検出値に基づいてエンジンに吸入する混合気の空燃比をフィードバック制御することで、触媒による排気ガス浄化性能を高めるようにしている。酸素センサは一般的に出力電圧の温度依存性が大きいため、酸素濃度の検出精度を良好に維持するためには、酸素センサの素子温度を適温(活性温度)に保つ必要がある。そのため、酸素センサにヒータを付設し、ヒータの発熱により、素子温度を活性温度(例えば約600℃以上)に保つように制御するものがある。また、ヒータへの通電をフィードバック制御するためには素子温度を検出する必要があるが、酸素センサに温度センサを配置すると大型化やコストアップ要因となる。このため、酸素センサのインピーダンス(素子抵抗)が素子温度に応じて変化することに着目し、該インピーダンスを検出して素子温度を算出する方法が提案されている。 In an automobile air-fuel ratio control system, the oxygen concentration in exhaust gas is detected by an oxygen sensor, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture sucked into the engine is feedback-controlled based on the detected value, thereby improving the exhaust gas purification performance by the catalyst. I try to increase it. Since the oxygen sensor generally has a large temperature dependency of the output voltage, it is necessary to keep the element temperature of the oxygen sensor at an appropriate temperature (active temperature) in order to maintain good detection accuracy of the oxygen concentration. For this reason, some oxygen sensors are provided with a heater, and the element temperature is controlled to be kept at the activation temperature (for example, about 600 ° C. or higher) by the heat generated by the heater. In addition, it is necessary to detect the element temperature in order to perform feedback control of energization to the heater. However, if a temperature sensor is arranged in the oxygen sensor, it becomes a factor of increase in size and cost. For this reason, focusing on the fact that the impedance (element resistance) of the oxygen sensor changes according to the element temperature, a method for detecting the impedance and calculating the element temperature has been proposed.
特許文献1には、上記した酸素センサのインピーダンス検出装置の一例が記載されている。また、図14(a)は、上記した酸素センサの素子温度とインピーダンスの関係の一例を示した図であり、図14(b)は、酸素センサのインピーダンス検出期間と酸素センサによる空燃比制御期間のフローの一例を示した図である。
図15(a)は、特許文献1と同様の従来の酸素センサ制御装置90で、その要部の回路構成を示した図である。また、図15(b)は、図15(a)の酸素センサ制御装置90において、インピーダンス計測切替回路20を構成している2つのトランジスタSW1,SW2のタイミングチャートを示した図である。
FIG. 15A is a diagram illustrating a circuit configuration of a main part of a conventional oxygen
図15(a)に示す酸素センサ制御装置90は、内燃機関の空燃比制御に用いられる酸素センサ10の制御装置である。
An oxygen
図15(a)の酸素センサ制御装置90は、酸素センサ10のインピーダンスZを検出して温度を制御するため、酸素センサ10に直列接続されるシャント抵抗Rsを有している。また、酸素センサ制御装置90は、電子制御装置(ECU)30からの信号を受けて、図15(b)に示す酸素センサ10のインピーダンス検出期間と酸素センサ10による空燃比制御期間とで、直列接続されたシャント抵抗Rsと酸素センサ10に流れる電流の値を切り替える、インピーダンス計測切替回路20を有している。図15(a)に示すインピーダンス計測切替回路20は、電源電位VCCと接地電位の間で直列された2つのトランジスタSW1,SW2で構成されている。そして、酸素センサ制御装置90においては、接続点P1で直列接続されたシャント抵抗Rsと酸素センサ10が、2つのトランジスタSW1,SW2の接続点P2と接地電位の間に挿入されている。酸素センサ10のインピーダンスZは、図15(b)の掃引期間において酸素センサ10に印加する電圧を掃引し、図15(a)中に示した算出式によって検出される。また、図15(b)の空燃比制御期間において酸素センサ10の起電力を分圧して読み出すための抵抗R1,R2が、接続点P2とシャント抵抗Rsの間に接続されている。
The oxygen
自動車等の内燃機関から排出される排ガスは、一般的に三元触媒によって浄化される。酸素センサ10は、理論空燃比(14.7:1)相当の酸素濃度(空気割合λ=1)付近を境に、起電力が大きく変化する。ECU30は、この酸素センサ10の起電力変化を読み取って、最適の空燃比となるようにインジェクタの燃料噴射時間を決定している。
Exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile is generally purified by a three-way catalyst. In the
一方、排ガスには、炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)等の種々のガス成分が含まれている。これら排ガスに含まれるガス成分のうち、HCとCOは空燃比が理論空燃比より燃料リッチ側(λ<1)になると浄化率が低下し、NOxは空燃比が理論空燃比よりリーン側(λ>1)になると浄化率が低下する。このため、HC,CO,NOxの各ガス成分について浄化率を最大とするためには、精密な空燃比の制御が必要になる。この酸素センサによる空燃比制御を精密に行うために、例えば、特許文献2に開示されているように、酸素センサから電流を引き込みまたは酸素センサへ電流を流し込みして、起電力が大きく変化する空燃比を所定の制御目標に移行させる方法が利用できる。
On the other hand, exhaust gas contains various gas components such as hydrocarbon (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxide (NOx). Of these gas components contained in the exhaust gas, the purification rate of HC and CO decreases when the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio (λ <1), and NOx is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (λ When it becomes> 1), the purification rate decreases. For this reason, in order to maximize the purification rate for each gas component of HC, CO, and NOx, precise control of the air-fuel ratio is required. In order to precisely perform the air-fuel ratio control by the oxygen sensor, for example, as disclosed in
図16は、上記した空気割合λ(空燃比)とHC,CO,NOxの各浄化率の関係、および酸素センサから電流を引き込み(−)または酸素センサへ電流を流し込み(+)した場合の空気割合λ(空燃比)に対する酸素センサの起電力変化について、まとめて示した図である。例えばNOxを安定的に除去するためには、図16において左向きの白抜き矢印で示したように酸素センサから300μAの電流を引き込んで、酸素センサの起電力が大きく変化する空燃比をλ=0.9705付近に移行させて、空燃比の制御を行う。 FIG. 16 shows the relationship between the above-described air ratio λ (air-fuel ratio) and the purification rates of HC, CO, and NOx, and air when current is drawn from the oxygen sensor (−) or current is flowed to the oxygen sensor (+). It is the figure which showed collectively about the electromotive force change of the oxygen sensor with respect to ratio (lambda) (air fuel ratio). For example, in order to stably remove NOx, as shown by the left-pointing white arrow in FIG. 16, a current of 300 μA is drawn from the oxygen sensor, and the air-fuel ratio at which the electromotive force of the oxygen sensor changes greatly is λ = 0. The air-fuel ratio is controlled in the vicinity of 9705.
酸素センサによる酸素濃度の検出精度を維持するためには、前述したように酸素センサのインピーダンスを正確に検出して、酸素センサの素子温度を適温に保つ必要がある。また、上述したように排ガスに含まれる各ガス成分について浄化率を最大とするためには、酸素センサによる精密な空燃比の制御が必要で、酸素センサから電流を引き込みまたは酸素センサへ電流を流し込みして、起電力が大きく変化する空燃比を所定の制御目標に正確に移行させる必要がある。 In order to maintain the detection accuracy of the oxygen concentration by the oxygen sensor, it is necessary to accurately detect the impedance of the oxygen sensor and maintain the temperature of the oxygen sensor at an appropriate temperature as described above. In addition, as described above, in order to maximize the purification rate for each gas component contained in the exhaust gas, precise control of the air-fuel ratio by the oxygen sensor is necessary, and current is drawn from the oxygen sensor or supplied to the oxygen sensor. Thus, it is necessary to accurately shift the air-fuel ratio at which the electromotive force greatly changes to a predetermined control target.
以上のように、酸素センサによる酸素濃度の検出精度維持と酸素センサによる空燃比制御の精密化については、それぞれ、個別の技術提案がなされてきている。しかしながら、これら2つの技術の具体的な組み合わせについては、まだ検討されていない。上記した2つの技術は、どちらも酸素センサに流れる電流の制御が必要であり、組み合わせに方よっては相互干渉が起きて、酸素濃度の検出精度や空燃比の制御精度に支障をきたしてしまう。 As described above, individual technical proposals have been made for maintaining the detection accuracy of the oxygen concentration by the oxygen sensor and refining the air-fuel ratio control by the oxygen sensor. However, a specific combination of these two technologies has not yet been studied. Both of the above-mentioned two techniques require control of the current flowing through the oxygen sensor, and depending on the combination, mutual interference occurs, which hinders the detection accuracy of the oxygen concentration and the control accuracy of the air-fuel ratio.
そこで本発明は、内燃機関の空燃比制御に用いられる酸素センサの制御装置であって、簡単な構成で酸素センサの正確なインピーダンス検出と酸素センサによる精密な空燃比制御を両立可能とし、排ガスの各ガス成分について高い浄化率の維持に寄与することのできる酸素センサの制御装置を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention is an oxygen sensor control device used for air-fuel ratio control of an internal combustion engine, which enables both accurate impedance detection of the oxygen sensor and precise air-fuel ratio control by the oxygen sensor with a simple configuration, It aims at providing the control apparatus of the oxygen sensor which can contribute to maintenance of a high purification rate about each gas component.
本発明に係る酸素センサ制御装置は、内燃機関の空燃比制御に用いられる酸素センサの制御装置であって、酸素センサのインピーダンスを検出して温度を制御するため、該酸素センサに直列接続されるシャント抵抗と、シャント抵抗の高電位側に接続され、酸素センサのインピーダンス検出期間と酸素センサによる空燃比制御期間とで、シャント抵抗に流れる電流を切り替えるインピーダンス計測切替回路と、酸素センサの温度が所定の温度よりも高くなる活性化状態において、酸素センサの起電力が急変する空燃比を理論空燃比からリッチ側またはリーン側に移行させて制御するため、酸素センサから引き込みまたは酸素センサへ流し込みする電流を所定の値に設定する定電流回路とを有している。そして、インピーダンス計測切替回路は、スイッチを介することなく酸素センサに接続され、前記定電流回路が、酸素センサの高電位側とインピーダンス計測切替回路の間に接続されてなる構成としている。 An oxygen sensor control apparatus according to the present invention is an oxygen sensor control apparatus used for air-fuel ratio control of an internal combustion engine, and is connected in series to the oxygen sensor in order to detect the impedance of the oxygen sensor and control the temperature. A shunt resistor, an impedance measurement switching circuit that is connected to the high potential side of the shunt resistor and switches the current flowing through the shunt resistor between the impedance detection period of the oxygen sensor and the air-fuel ratio control period of the oxygen sensor, and the temperature of the oxygen sensor is predetermined. In an activated state in which the temperature is higher than the temperature of the current, the current that is drawn in or flows into the oxygen sensor to control the air-fuel ratio at which the electromotive force of the oxygen sensor suddenly changes from the theoretical air-fuel ratio to the rich side or lean side is controlled. And a constant current circuit for setting the value to a predetermined value. The impedance measurement switching circuit is connected to the oxygen sensor without a switch, and the constant current circuit is connected between the high potential side of the oxygen sensor and the impedance measurement switching circuit.
上記酸素センサ制御装置は、酸素センサに直列接続されるシャント抵抗を有している。酸素センサは、一般的に出力電圧の温度依存性が大きく、酸素濃度の検出精度を良好に維持するためには、素子温度を適温(活性温度で、例えば約600℃以上)に保持する必要がある。該素子温度の制御は、通常、素子温度を検出して、酸素センサに付設されているヒータへの通電をフィードバック制御することで行う。 The oxygen sensor control device has a shunt resistor connected in series to the oxygen sensor. The oxygen sensor generally has a large temperature dependency of the output voltage, and it is necessary to maintain the element temperature at an appropriate temperature (active temperature, for example, about 600 ° C. or more) in order to maintain good detection accuracy of the oxygen concentration. is there. The element temperature is normally controlled by detecting the element temperature and performing feedback control of energization to the heater attached to the oxygen sensor.
シャント抵抗は、上記したフィードバック制御をするため酸素センサの素子温度を検出するもので、酸素センサのインピーダンス(抵抗)が素子温度により変化することを利用している。該シャント抵抗は、酸素センサに直列接続されており、該シャント抵抗の両端電位を測定することで、シャント抵抗(従って、酸素センサ)に流れる電流を算出することができ、酸素センサの両端電位と合わせてインピーダンスを検出することができる。この検出されたインピーダンスから、酸素センサの素子温度を算出する。 The shunt resistor detects the element temperature of the oxygen sensor in order to perform the feedback control described above, and utilizes the fact that the impedance (resistance) of the oxygen sensor varies with the element temperature. The shunt resistor is connected in series to the oxygen sensor, and by measuring the potential across the shunt resistor, the current flowing through the shunt resistor (and hence the oxygen sensor) can be calculated. In addition, the impedance can be detected. The element temperature of the oxygen sensor is calculated from the detected impedance.
また、上記酸素センサ制御装置は、シャント抵抗の高電位側に接続されるインピーダンス計測切替回路を有している。該インピーダンス計測切替回路は、酸素センサのインピーダンス検出期間と酸素センサによる空燃比制御期間とで、シャント抵抗に流れる電流を切り替えるものである。 Further, the oxygen sensor control device has an impedance measurement switching circuit connected to the high potential side of the shunt resistor. The impedance measurement switching circuit switches the current flowing through the shunt resistor between the impedance detection period of the oxygen sensor and the air-fuel ratio control period of the oxygen sensor.
酸素センサのインピーダンス検出期間においては、上記したように、直列接続されているシャント抵抗と酸素センサに電流を流すことによって、酸素センサの素子温度を検出することができる。一方、酸素センサは、理論空燃比(14.7:1、理論空燃比に必要な空気量に対する供給空気量の空気割合λ=1)相当の酸素濃度付近を境に起電力が大きく変化し、この酸素センサの起電力変化をECUが読み取って、最適の空燃比となるようにインジェクタの燃料噴射時間を決定している。従って、酸素センサによる空燃比制御期間においては、基本的には、酸素センサ(および直列接続されているシャント抵抗)に電流を流す必要はない。 In the impedance detection period of the oxygen sensor, as described above, the element temperature of the oxygen sensor can be detected by passing a current through the shunt resistor and the oxygen sensor connected in series. On the other hand, in the oxygen sensor, the electromotive force greatly changes around the oxygen concentration corresponding to the theoretical air-fuel ratio (14.7: 1, the air ratio λ = 1 of the supplied air amount to the air amount required for the theoretical air-fuel ratio) The ECU reads the change in electromotive force of the oxygen sensor, and determines the fuel injection time of the injector so that the optimum air-fuel ratio is obtained. Therefore, in the air-fuel ratio control period by the oxygen sensor, basically, it is not necessary to pass a current through the oxygen sensor (and the shunt resistor connected in series).
しかしながら、排ガスに含まれる各ガス成分について個別に浄化率を高めるためには、前述したように、酸素センサに電流を流して、起電力が大きく変化する空燃比を燃料リッチ側またはリーン側の所定の制御目標に正確に移行させる必要がある。この場合には、インピーダンス検出期間だけでなく、空燃比制御期間においても、酸素センサに所定の電流を流すことが必要になる。 However, in order to individually increase the purification rate for each gas component contained in the exhaust gas, as described above, an electric current is passed through the oxygen sensor, and the air-fuel ratio at which the electromotive force changes greatly is set to a predetermined value on the fuel rich side or the lean side. It is necessary to make an accurate transition to the control target. In this case, it is necessary to flow a predetermined current through the oxygen sensor not only in the impedance detection period but also in the air-fuel ratio control period.
上記酸素センサ制御装置は、前述したシャント抵抗とインピーダンス計測切替回路に加えて、酸素センサの起電力が急変する空燃比を理論空燃比からリッチ側またはリーン側に移行させるための定電流回路を有している。該定電流回路は、酸素センサから所定の値に設定された電流を引き込むことによって起電力が急変する空燃比をリッチ側に移行させ、あるいは酸素センサへ所定の値に設定された電流を流し込むことによって起電力が急変する空燃比をリーン側に移行させるものである。例えば、排ガスに含まれる炭化水素(HC)と一酸化炭素(CO)は、空燃比が理論空燃比よりリッチ側(λ<1)になると三元触媒による浄化率が低下するため、酸素センサへ電流を流し込んで、起電力が急変する空燃比をリーン側(λ>1)に移行させて制御する。一方、窒素酸化物(NOx)は、空燃比が理論空燃比よりリーン側なると浄化率が低下するため、酸素センサから電流を引き込むことによって、起電力が急変する空燃比をリーン側に移行させて制御する。 In addition to the shunt resistance and impedance measurement switching circuit described above, the oxygen sensor control device has a constant current circuit for shifting the air-fuel ratio at which the electromotive force of the oxygen sensor suddenly changes from the stoichiometric air-fuel ratio to the rich side or lean side. doing. The constant current circuit shifts the air-fuel ratio at which the electromotive force suddenly changes by drawing a current set to a predetermined value from the oxygen sensor to the rich side, or flows a current set to a predetermined value to the oxygen sensor. As a result, the air-fuel ratio at which the electromotive force changes suddenly is shifted to the lean side. For example, hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) contained in the exhaust gas have a reduction rate of purification by a three-way catalyst when the air-fuel ratio is richer than the theoretical air-fuel ratio (λ <1). Control is performed by flowing an electric current and shifting the air-fuel ratio at which the electromotive force changes suddenly to the lean side (λ> 1). On the other hand, since the purification rate of nitrogen oxide (NOx) decreases when the air-fuel ratio becomes leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, by drawing current from the oxygen sensor, the air-fuel ratio at which the electromotive force changes suddenly shifts to the lean side. Control.
以上のように、排ガスに含まれる各ガス成分について個別に浄化率を高めるためには、酸素センサのインピーダンス検出期間だけでなく、酸素センサによる空燃比制御期間においても、酸素センサに電流を流すことが必要である。一方、酸素センサのインピーダンス検出に必要な電流と、空燃比をリッチ側またはリーン側に移行させるために必要な電流とでは、電流値が大きく異なり、後者において数桁小さい電流値の制御が必要になる。 As described above, in order to individually increase the purification rate for each gas component contained in the exhaust gas, a current is supplied to the oxygen sensor not only during the oxygen sensor impedance detection period but also during the air-fuel ratio control period of the oxygen sensor. is necessary. On the other hand, the current required for the oxygen sensor impedance detection and the current required for shifting the air-fuel ratio to the rich side or lean side differ greatly, and the latter requires control of a current value several orders of magnitude smaller. Become.
以上に説明したインピーダンス(素子温度)検出による酸素センサの検出精度の維持、および酸素センサによる空燃比制御の精密化については、背景技術で説明したように、これまで個別の技術提案がなされてきている。しかしながら、これら2つの技術の組み合わせについては、これまで検討されてきていなかった。上記した2つの技術は、どちらも酸素センサに流れる電流の制御が必要であり、組み合わせに方よっては相互干渉が起きて、酸素濃度の検出精度や空燃比の制御精度に支障をきたしてしまう。 As described in the background art, individual technical proposals have been made to maintain the detection accuracy of the oxygen sensor by detecting the impedance (element temperature) described above and to refine the air-fuel ratio control by the oxygen sensor. Yes. However, the combination of these two techniques has not been studied so far. Both of the above-mentioned two techniques require control of the current flowing through the oxygen sensor, and depending on the combination, mutual interference occurs, which hinders the detection accuracy of the oxygen concentration and the control accuracy of the air-fuel ratio.
そこで、上記酸素センサ制御装置においては、酸素センサの正確なインピーダンス検出と酸素センサによる精密な空燃比制御を簡単な構成で両立させるため、空燃比をリッチ側またはリーン側に移行させるための定電流回路が、酸素センサの高電位側とインピーダンス計測切替回路の間に接続されてなる構成をとっている。 Therefore, in the oxygen sensor control device, a constant current for shifting the air-fuel ratio to the rich side or the lean side in order to achieve both accurate impedance detection of the oxygen sensor and precise air-fuel ratio control by the oxygen sensor with a simple configuration. The circuit is configured to be connected between the high potential side of the oxygen sensor and the impedance measurement switching circuit.
インピーダンス検出期間で酸素センサに流す電流と空燃比制御期間で酸素センサに流す電流は、それぞれ、必要な期間において、独立してON−OFF制御するようにしてもよい。しかしながら、上記酸素センサ制御装置では、上述した定電流回路の接続構成を採用して、インピーダンス検出期間と空燃比制御期間について、酸素センサに流れる電流値の切り替えをインピーダンス計測切替回路により同時に行わせるようにしている。これによって、簡単な回路構成で、酸素センサのインピーダンス検出と酸素センサによる空燃比制御の両立が可能となる。 The current that flows through the oxygen sensor during the impedance detection period and the current that flows through the oxygen sensor during the air-fuel ratio control period may be independently ON-OFF controlled in a necessary period. However, the oxygen sensor control device adopts the above-described constant current circuit connection configuration so that the impedance measurement switching circuit simultaneously switches the value of the current flowing through the oxygen sensor during the impedance detection period and the air-fuel ratio control period. I have to. This makes it possible to achieve both impedance detection of the oxygen sensor and air-fuel ratio control by the oxygen sensor with a simple circuit configuration.
上記酸素センサ制御装置は、特に、定電流回路が、シャント抵抗と酸素センサの間に接続されてなる構成をとることが好ましい。 In particular, the oxygen sensor control device preferably has a configuration in which a constant current circuit is connected between the shunt resistor and the oxygen sensor.
これによれば、空燃比制御期間においてシャント抵抗には定電流回路の電流が流れない構成となるため、酸素センサの起電力を検出するにあたって定電流回路の電流によるシャント抵抗の両端電圧を考慮する必要がなく、起電力の測定精度を高めることができる。 According to this, since the current of the constant current circuit does not flow through the shunt resistor during the air-fuel ratio control period, the voltage across the shunt resistor due to the current of the constant current circuit is taken into account when detecting the electromotive force of the oxygen sensor. This is unnecessary, and the measurement accuracy of electromotive force can be increased.
一方、上記酸素センサ制御装置は、例えば、定電流回路が、インピーダンス計測切替回路とシャント抵抗の間に接続されてなる構成をとることもできる。 On the other hand, the oxygen sensor control device can take a configuration in which, for example, a constant current circuit is connected between an impedance measurement switching circuit and a shunt resistor.
この場合には、空燃比制御期間においてシャント抵抗に定電流回路の電流が流れる構成となるため、酸素センサの起電力を検出するにあたって、定電流回路の電流によるシャント抵抗の両端電圧を差し引く必要がある。しかしながら、インピーダンス検出時には、シャント抵抗と酸素センサには同じ電流が流れて定電流回路の影響を受けにくいため、酸素センサのインピーダンスの測定精度が高められ、酸素センサをより正確に温度制御することができる。 In this case, since the current of the constant current circuit flows through the shunt resistor during the air-fuel ratio control period, it is necessary to subtract the voltage across the shunt resistor due to the current of the constant current circuit when detecting the electromotive force of the oxygen sensor. is there. However, when impedance is detected, the same current flows through the shunt resistor and the oxygen sensor and is not easily affected by the constant current circuit. Therefore, the impedance measurement accuracy of the oxygen sensor is improved, and the oxygen sensor can be temperature controlled more accurately. it can.
上記酸素センサ制御装置においては、定電流回路が、定電流源と、前記定電流源を電流入力ラインに有し、電流出力ラインに接続された酸素センサから電流を引き込みまたは酸素センサへ電流を流し込む、カレントミラー回路とで構成されてなることが好ましい。カレントミラー回路を用いる上記回路構成によれば、酸素センサからの電流の引き込みや酸素センサへの電流の流し込みを種々の回路パターンで実現することができる。 In the oxygen sensor control device, the constant current circuit has a constant current source and the constant current source in a current input line, draws current from the oxygen sensor connected to the current output line, or feeds current to the oxygen sensor. And a current mirror circuit. According to the above circuit configuration using the current mirror circuit, current drawing from the oxygen sensor and current flow into the oxygen sensor can be realized by various circuit patterns.
上記定電流回路の構成を採用する場合、定電流源の電流の値が、変更可能に構成されてなることが好ましい。これによれば、酸素センサから引き込みする電流や酸素センサへ流し込みする電流の値を適宜変更することで、酸素センサの起電力が急変する空燃比を精密に制御することができる。 When the configuration of the constant current circuit is adopted, it is preferable that the current value of the constant current source is configured to be changeable. According to this, the air-fuel ratio at which the electromotive force of the oxygen sensor suddenly changes can be precisely controlled by appropriately changing the current drawn from the oxygen sensor and the value of the current drawn into the oxygen sensor.
また、上記酸素センサ制御装置は、排ガスに含まれる任意のガス成分に対応できるよう、酸素センサからの電流の引き込みまたは酸素センサへの電流の流し込みが、変更可能に構成されてなることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the oxygen sensor control device is configured to be able to change the current draw from the oxygen sensor or the current flow to the oxygen sensor so as to cope with any gas component contained in the exhaust gas.
また、上記酸素センサ制御装置は、酸素センサのインピーダンス検出期間において、定電流回路による酸素センサからの電流の引き込みまたは酸素センサへの電流の流し込みを停止させる、停止回路を有してなることが好ましい。 Further, the oxygen sensor control device preferably has a stop circuit for stopping the current draw from the oxygen sensor or the current flow to the oxygen sensor by the constant current circuit during the impedance detection period of the oxygen sensor. .
これによれば、定電流回路をシャント抵抗と酸素センサの間に接続する場合であっても、インピーダンス検出期間において、シャント抵抗に流れる電流がそのまま直列接続された酸素センサに流れる電流となる。このため、定電流回路による酸素センサからの引き込みまたは酸素センサへの流し込み電流を考慮する必要がなく、酸素センサのインピーダンスの測定精度を高めることができる。 According to this, even when the constant current circuit is connected between the shunt resistor and the oxygen sensor, the current flowing through the shunt resistor becomes the current flowing through the oxygen sensor connected in series as it is during the impedance detection period. For this reason, it is not necessary to consider the current drawn from the oxygen sensor by the constant current circuit or the current drawn into the oxygen sensor, and the measurement accuracy of the impedance of the oxygen sensor can be improved.
停止回路は、例えば、カレントミラー回路を構成するトランジスタのゲートと電源電位または接地電位の間に挿入されたゲートトランジスタを有してなり、酸素センサのインピーダンス検出期間において、前記ゲートトランジスタがONして、カレントミラー回路を構成するトランジスタのゲートの電位を電源電位または接地電位に固定することにより、酸素センサからの電流の引き込みまたは酸素センサへの電流の流し込みを停止させる構成とすることができる。 The stop circuit includes, for example, a gate transistor inserted between a gate of a transistor constituting a current mirror circuit and a power supply potential or a ground potential, and the gate transistor is turned on during an impedance detection period of the oxygen sensor. In addition, by fixing the potential of the gate of the transistor constituting the current mirror circuit to the power supply potential or the ground potential, the current drawing from the oxygen sensor or the current feeding to the oxygen sensor can be stopped.
また、カレントミラー回路の電流出力ラインと酸素センサの間にダイオードが挿入されると共に、電流出力ラインに出力制御トランジスタが挿入されてなり、酸素センサのインピーダンス検出期間において、出力制御トランジスタがONまたはOFFすることにより、前記ダイオードを介して、酸素センサからの電流の引き込みまたは酸素センサへの電流の流し込みを停止させる構成とすることもできる。 In addition, a diode is inserted between the current output line of the current mirror circuit and the oxygen sensor, and an output control transistor is inserted into the current output line, and the output control transistor is turned on or off during the impedance detection period of the oxygen sensor. By doing so, it can also be set as the structure which stops drawing of the electric current from an oxygen sensor, or the flow of an electric current to an oxygen sensor via the said diode.
この場合には、所定の立ち上り時間を要する前述のゲートトランジスタを使用することなく、酸素センサからの電流の引き込みまたは酸素センサへの電流の流し込みを即時停止させることができる。 In this case, it is possible to immediately stop the drawing of the current from the oxygen sensor or the flowing of the current to the oxygen sensor without using the gate transistor that requires a predetermined rise time.
他にも、2つのカレントミラー回路の電流出力ラインが、直列に接続され、該接続点と酸素センサとが、1本の配線で接続されてなり、カレントミラー回路の一方の電流入力ラインに流れる電流の値が、変更可能に構成されてなり、酸素センサのインピーダンス検出期間において、2つのカレントミラー回路の電流出力ラインに流れる電流を等しくすることで、酸素センサからの電流の引き込みまたは酸素センサへの電流の流し込みを停止させる構成としてもよい。これによっても、酸素センサからの電流の引き込みまたは酸素センサへの電流の流し込みを即時停止させることができる。 In addition, the current output lines of the two current mirror circuits are connected in series, and the connection point and the oxygen sensor are connected by a single wire and flow to one current input line of the current mirror circuit. The current value is configured to be changeable, and the current flowing through the current output lines of the two current mirror circuits is equalized during the impedance detection period of the oxygen sensor, so that the current can be drawn from the oxygen sensor or supplied to the oxygen sensor. It may be configured to stop the flow of current. This also makes it possible to immediately stop drawing current from the oxygen sensor or flowing current to the oxygen sensor.
上記酸素センサ制御装置は、例えば、インピーダンス計測切替回路が、電源電位と接地電位の間で直列された2つのトランジスタで構成されてなり、直列接続されたシャント抵抗と酸素センサが、前記2つのトランジスタの接続点と接地電位の間に挿入されてなる構成とすることができる。 In the oxygen sensor control device, for example, the impedance measurement switching circuit is composed of two transistors in series between a power supply potential and a ground potential, and the shunt resistor and the oxygen sensor connected in series are the two transistors. It is possible to adopt a configuration in which the connection point is inserted between the connection point and the ground potential.
また、インピーダンス計測切替回路が、交流電圧を出力するアンプと、該アンプの出力をON−OFFする切替スイッチとで構成されてなり、直列接続されたシャント抵抗と酸素センサが、前記アンプの出力ラインに接続されてなる構成であってもよい。 The impedance measurement switching circuit is composed of an amplifier that outputs an AC voltage and a changeover switch that turns on and off the output of the amplifier. A shunt resistor and an oxygen sensor connected in series are connected to the output line of the amplifier. The structure formed by connecting to may be sufficient.
以上のようにして、上記した酸素センサ制御装置は、いずれも、内燃機関の空燃比制御に用いられる酸素センサの制御装置であって、簡単な構成で、酸素センサの正確なインピーダンス検出と酸素センサによる精密な空燃比制御が両立可能であり、排ガスの各ガス成分について高い浄化率の維持に寄与することのできる酸素センサの制御装置とすることができる。 As described above, each of the oxygen sensor control devices described above is a control device for an oxygen sensor used for air-fuel ratio control of an internal combustion engine. Therefore, it is possible to achieve an oxygen sensor control apparatus that can contribute to maintaining a high purification rate for each gas component of the exhaust gas.
以下、本発明を実施するための形態を、図に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1(a),(b)は、本発明に係る酸素センサ制御装置の要部の構成例を示した図で、それぞれ、酸素センサ制御装置100,110のブロック図である。また、図2(a),(b)は、それぞれ、図1(a),(b)の酸素センサ制御装置100,110を具体化した例で、酸素センサ制御装置101,111の回路構成を示した図である。尚、図1と図2に示す各酸素センサ制御装置100,110,101,111において、図15(a)に示した酸素センサ制御装置90と同様の部分については、同じ符号を付した。
FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a configuration example of a main part of the oxygen sensor control device according to the present invention, and are block diagrams of the oxygen
各酸素センサ制御装置100,110,101,111によるインピーダンス検出期間と空燃比制御期間のフロー図は、図14(b)と同様である。また、図2に示す酸素センサ制御装置101,111において、インピーダンス計測切替回路20を構成している2つのトランジスタSW1,SW2のタイミングチャートは、図15(b)と同様である。従って、以下では、図14(b)に示したフロー図と図15(b)に示したタイミングチャートも参照しながら、各酸素センサ制御装置100,110,101,111の動作を説明する。
The flowchart of the impedance detection period and the air-fuel ratio control period by the oxygen
図1と図2に示す酸素センサ制御装置100,110,101,111は、いずれも、内燃機関の空燃比制御に用いられる酸素センサ10の制御装置であって、シャント抵抗Rs、インピーダンス計測切替回路20、および定電流回路40を有している。
The oxygen
シャント抵抗Rsは、酸素センサ10のインピーダンスを検出して温度を制御するため、接続点P1で酸素センサ10に直列接続されている。インピーダンス計測切替回路20は、接続点P2でシャント抵抗Rsの高電位側に接続され、図14(b)と図15(b)に示した酸素センサ10のインピーダンス検出期間と酸素センサ10による空燃比制御期間とで、シャント抵抗Rsに流れる電流を切り替える。また、定電流回路40は、図16に示したように、酸素センサ10の起電力が急変する空燃比(空気割合λ)を理論空燃比(λ=1)からリッチ側またはリーン側に移行させて制御するため、酸素センサ10から引き込みまたは酸素センサ10へ流し込みする電流を所定の値に設定する。
The shunt resistor Rs is connected in series to the
尚、図1(a)および図2(a)の酸素センサ制御装置100,101と、図1(b)および図2(b)の酸素センサ制御装置101,111とでは、定電流回路40の接続位置が異なっている。図1(a),図2(a)の酸素センサ制御装置100,101は、定電流回路40がシャント抵抗Rsと酸素センサ10の間の接続点P1に接続された構成となっており、図1(b),図2(b)の酸素センサ制御装置110,111は、定電流回路40がインピーダンス計測切替回路20とシャント抵抗Rsの間の接続点P2に接続された構成となっている。
The oxygen
図1と図2に示す酸素センサ制御装置100,110,101,111は、いずれも、酸素センサ10に直列接続されるシャント抵抗Rsを有している。酸素センサ10は、一般的に出力電圧の温度依存性が大きく、酸素濃度の検出精度を良好に維持するためには、素子温度を適温(活性温度で、例えば約600℃以上)に保持する必要がある。素子温度の制御は、通常、酸素センサ10の素子温度を検出して付設されているヒータ(図示省略)への通電をフィードバック制御することで行う。
Each of the oxygen
シャント抵抗Rsは、上記したフィードバック制御をするために酸素センサ10の素子温度を検出するもので、図14(a)で例示したように、酸素センサ10のインピーダンス(抵抗)Zが素子温度により変化することを利用している。シャント抵抗Rsは、接続点P1で酸素センサ10に直列接続されており、図2に示すように、シャント抵抗Rsの両端電位(AD信号1とAD信号2)を測定する。これによって、シャント抵抗Rs(従って、酸素センサ10)に流れる電流を算出することができ、酸素センサ10の両端電位(AD信号1とGND)と合わせてインピーダンスZを検出することができる。この検出されたインピーダンスZから、図14(a)で例示した関係により、酸素センサ10の素子温度を算出することができる。
The shunt resistor Rs detects the element temperature of the
また、図1と図2に示す酸素センサ制御装置100,110,101,111は、いずれも、シャント抵抗Rsの高電位側に接続されるインピーダンス計測切替回路20を有している。インピーダンス計測切替回路20は、図14(b)および図15(b)に示した酸素センサ10のインピーダンス検出期間と酸素センサ10による空燃比制御期間とで、シャント抵抗Rsに流れる電流を切り替えるものである。
Further, each of the oxygen
インピーダンス検出期間においては、上記したように直列接続されているシャント抵抗Rsと酸素センサ10に電流を流すことで、酸素センサ10の素子温度を検出することができる。一方、酸素センサ10は、図16で例示したように、理論空燃比(14.7:1、理論空燃比に必要な空気量に対する供給空気量の空気割合λ=1)相当の酸素濃度付近を境に起電力が大きく変化し、この起電力変化をECU30が読み取って、最適の空燃比となるようにインジェクタ(図示省略)の燃料噴射時間を決定している。従って、空燃比制御期間においては、基本的には、酸素センサ10(および直列接続されているシャント抵抗Rs)に電流を流す必要はない。
In the impedance detection period, the element temperature of the
しかしながら、排ガスに含まれる各ガス成分について個別に浄化率を高めるためには、図16で例示したように、酸素センサ10に電流を流して、起電力が大きく変化する空燃比を燃料リッチ側またはリーン側の所定の制御目標に正確に移行させる必要がある。この場合には、インピーダンス検出期間だけでなく、空燃比制御期間においても酸素センサ10に所定の電流を流すことが必要になる。
However, in order to individually increase the purification rate for each gas component contained in the exhaust gas, as illustrated in FIG. 16, an electric current is passed through the
図1と図2に示す酸素センサ制御装置100,110,101,111は、いずれも、前述したシャント抵抗Rsとインピーダンス計測切替回路20に加えて、酸素センサ10の起電力が急変する空燃比を理論空燃比からリッチ側またはリーン側に移行させるための定電流回路40を有している。該定電流回路40は、酸素センサ10から所定の値に設定された電流を引き込むことによって起電力が急変する空燃比をリッチ側に移行させ、あるいは酸素センサ10へ所定の値に設定された電流を流し込むことによって起電力が急変する空燃比をリーン側に移行させるものである。
Each of the oxygen
例えば、図16に示したように、排ガスに含まれる炭化水素(HC)と一酸化炭素(CO)は、空燃比が理論空燃比よりリッチ側(λ<1)になると三元触媒による浄化率が低下するため、酸素センサ10へ電流を流し込んで(+)、起電力が急変する空燃比をリーン側(λ>1)に移行させて制御する。一方、窒素酸化物(NOx)は、空燃比が理論空燃比よりリーン側なると浄化率が低下するため、酸素センサ10から電流を引き込む(−)ことによって、起電力が急変する空燃比をリーン側に移行させて制御する。尚、図2(a),(b)に示す酸素センサ制御装置101,111は、窒素酸化物(NOx)の浄化率を高めるため、図中に矢印で示したように、酸素センサ10から所定の値に設定された電流I1を引き込む構成となっている。
For example, as shown in FIG. 16, the hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO) contained in the exhaust gas are purified by the three-way catalyst when the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio (λ <1). Therefore, an electric current is supplied to the oxygen sensor 10 (+), and the air-fuel ratio at which the electromotive force changes suddenly is shifted to the lean side (λ> 1) for control. On the other hand, since the purification rate of nitrogen oxide (NOx) decreases when the air-fuel ratio becomes leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio at which the electromotive force changes suddenly is reduced by drawing current from the oxygen sensor 10 (−). Control by shifting to. Note that the oxygen
以上のように、排ガスに含まれる各ガス成分について個別に浄化率を高めるためには、インピーダンス検出期間だけでなく、空燃比制御期間においても酸素センサ10に電流を流すことが必要である。一方、酸素センサ10のインピーダンス検出に必要な電流と空燃比をリッチ側またはリーン側に移行させるために必要な電流とでは、電流値が大きく異なり、後者において数桁小さい電流値の制御が必要になる。
As described above, in order to individually increase the purification rate for each gas component contained in the exhaust gas, it is necessary to flow current to the
以上に説明したインピーダンス(素子温度)検出による酸素センサ10の検出精度維持と酸素センサ10による空燃比制御の精密化については、背景技術で説明したように、これまで個別の技術提案がなされてきている。しかしながら、これら2つの技術の組み合わせについては、これまで検討されてきていなかった。上記した2つの技術は、どちらも酸素センサ10に流れる電流の制御が必要であり、組み合わせに方よっては、相互干渉が起きて酸素濃度の検出精度や空燃比の制御精度に支障をきたしてしまう。
Regarding the maintenance of the detection accuracy of the
そこで、図1と図2に示す酸素センサ制御装置100,110,101,111においては、酸素センサ10の正確なインピーダンス検出と酸素センサ10による精密な空燃比制御を簡単な回路で両立させるため、次の回路構成を採用している。すなわち、酸素センサ制御装置100,110,101,111では、空燃比をリッチ側またはリーン側に移行させるための定電流回路40が、酸素センサ10の高電位側とインピーダンス計測切替回路20の間に接続された回路構成をとっている。より詳しくは、図1(a),図2(a)の酸素センサ制御装置100,101では、定電流回路40がシャント抵抗Rsと酸素センサ10の間の接続点P1に接続された構成となっており、図1(b),図2(b)の酸素センサ制御装置101,111では、定電流回路40がインピーダンス計測切替回路20とシャント抵抗Rsの間の接続点P2に接続された構成となっている。
Therefore, in the oxygen
インピーダンス検出期間で酸素センサ10に流す電流と空燃比制御期間で酸素センサ10に流す電流は、それぞれ、必要な期間において、独立してON−OFF制御するようにしてもよい。しかしながら、図1(a),図2(a)の酸素センサ制御装置100,101および図1(b),図2(b)の酸素センサ制御装置101,111では、それぞれ上記した定電流回路40の接続構成を採用して、インピーダンス検出期間と空燃比制御期間について、酸素センサ10に流れる電流値の切り替えをインピーダンス計測切替回路20により同時に行わせる。これによって、簡単な回路構成で、酸素センサ10のインピーダンス検出と酸素センサ10による空燃比制御の両立が可能となる。
The current that flows to the
次に、図1(a),図2(a)に示す酸素センサ制御装置100,101と図1(b),図2(b)に示す酸素センサ制御装置110,111の違いについて説明する。
Next, the difference between the oxygen
前述したように、定電流回路40が酸素センサ10の高電位側とインピーダンス計測切替回路20の間に接続されていれば、簡単な回路構成で、酸素センサ10の正確なインピーダンス検出と酸素センサ10による空燃比制御が両立可能である。しかしながら、酸素センサ10の起電力の測定精度を高めるには、図1(a),図2(a)の酸素センサ制御装置100,101のように、定電流回路40が、シャント抵抗Rsと酸素センサ10の間に接続されてなる構成をとることが好ましい。これによれば、空燃比制御期間においてシャント抵抗Rsには定電流回路40の電流が流れない構成となるため、酸素センサ10の起電力を検出するにあたって定電流回路40の電流によるシャント抵抗Rsの両端電圧を考慮する必要がなく、起電力の測定精度を高めることができる。
As described above, if the constant
一方、酸素センサ10のインピーダンスZの測定精度を高めるため、図1(b),図2(b)の酸素センサ制御装置110,111のように、定電流回路40が、インピーダンス計測切替回路20とシャント抵抗Rsの間に接続されてなる構成をとることもできる。この場合には、空燃比制御期間においてシャント抵抗Rsに定電流回路40の電流が流れる構成となるため、酸素センサ10の起電力を検出するにあたって定電流回路40の電流によるシャント抵抗Rsの両端電圧を差し引く必要がある。しかしながら、酸素センサ10のインピーダンス検出時には、シャント抵抗Rsと酸素センサ10には同じ電流が流れて定電流回路40の影響を受けにくいため、インピーダンスZの測定精度が高められ、酸素センサ10をより正確に温度制御することができる。
On the other hand, in order to increase the measurement accuracy of the impedance Z of the
次に、図2(a),(b)に示す酸素センサ制御装置101,111の細部について説明する。
Next, details of the oxygen
図2の酸素センサ制御装置101,111においては、定電流回路40が、定電流源41と、定電流源41を電流入力ラインに有し、電流出力ラインに接続された酸素センサ10から電流を引き込む、カレントミラー回路C1とで構成されている。尚、以降に例示する各酸素センサ制御装置においても、定電流回路が、定電流源と、該定電流源を電流入力ラインに有し、電流出力ラインに接続された酸素センサから電流を引き込みまたは酸素センサへ電流を流し込む、カレントミラー回路とで構成された例となっている。カレントミラー回路を用いる上記回路構成によれば、酸素センサ10からの電流の引き込みや酸素センサ10への電流の流し込みを種々の回路パターンで実現することができる。
In the oxygen
また、図2の酸素センサ制御装置101,111は、図15の酸素センサ制御装置90と同様に、インピーダンス計測切替回路20が、電源電位VCCと接地電位の間で直列された2つのトランジスタSW1,SW2で構成されている。そして、直列接続されたシャント抵抗Rsと酸素センサ10が、2つのトランジスタSW1,SW2の接続点P2と接地電位の間に挿入されている。前述したように、酸素センサ10のインピーダンスZは、図15(b)の掃引期間において酸素センサ10に印加する電圧を掃引し、図15(a)中に示した算出式によって検出される。
2 is similar to the oxygen
図2の酸素センサ制御装置101,111は、図15の酸素センサ制御装置90と同様に、酸素センサ10の起電力を分圧して読み出すための抵抗R1,R2が、接続点P2とシャント抵抗Rsの間に接続されている。図15(b)の空燃比制御期間では、該抵抗R1,R2を介して酸素センサ10の起電力が読み出され、ECU30により最適の空燃比となるようにインジェクタの燃料噴射時間が決定される。
As in the oxygen
図2に示す酸素センサ制御装置101,111のインピーダンス計測切替回路20は、別の構成であってもよい。図3は、インピーダンス計測切替回路の別の構成例を示す図で、(a)は別構成のインピーダンス計測切替回路21を有する酸素センサ制御装置102の回路図であり、(b)は(a)の等価回路図と酸素センサ10のインピーダンスZの算出式を示す図である。尚、図3に示す酸素センサ制御装置102において、図1(a),図2(a)の酸素センサ制御装置100,101と同様の部分については、同じ符号を付した。
The impedance
図3(a)に示すインピーダンス計測切替回路21は、交流電圧を出力するアンプA1と、該アンプA1の出力をON−OFFする切替スイッチSW3とで構成されている。そして、直列接続されたシャント抵抗Rsと酸素センサ10が、接続点P2で、アンプA1の出力ラインに接続された構成となっている。酸素センサ制御装置102では、インピーダンス検出期間に切替スイッチSW3をONして、アンプA1からインピーダンス検出用の交流信号を出力し、シャント抵抗Rsと酸素センサ10の接続点P1の電位をモニタする。そして、図3(b)に示す算出式により、酸素センサ10のインピーダンスZを検出する。
The impedance
次に、図1と図2に示す酸素センサ制御装置100,110,101,111の変形例について説明する。
Next, modifications of the oxygen
図4(a)は、図1(a)に示した酸素センサ制御装置100の変形例で、酸素センサ制御装置100aのブロック図である。また、図4(b)は、図4(a)の酸素センサ制御装置100aを具体化した例で、酸素センサ制御装置103の回路構成を示した図である。また、図5は、図4に示した酸素センサ制御装置100a,103について、酸素センサ10のインピーダンス検出期間と酸素センサ10による空燃比制御期間のフローの一例を示した図である。
FIG. 4A is a block diagram of the oxygen
図4(a)に示す酸素センサ制御装置100aでは、図1(a)に示した酸素センサ制御装置100の回路構成に加えて、停止回路50を有する回路構成となっている。停止回路50は、酸素センサ10のインピーダンス検出期間において、定電流回路40による酸素センサ10からの電流の引き込みまたは酸素センサ10への電流の流し込みを停止させる。例えば、図5のフロー図に示すように、インピーダンス検出期間においてインピーダンス計測を開始する前に停止回路50をON動作させて、定電流回路40による酸素センサ10からの電流の引き込みまたは酸素センサ10への電流の流し込みを停止させる。そして、酸素センサ10による空燃比制御において空燃比計測を開始する前に停止回路50をOFF動作させて、定電流回路40による酸素センサ10から引き込みまたは酸素センサ10へ流し込みする電流値を設定する。
The oxygen
図4(b)に示す酸素センサ制御装置103の例では、停止回路51が、OR素子51aとNチャネルのゲートトランジスタ51bで構成されている。OR素子51aは、インピーダンス計測切替回路20を構成するトランジスタSW1,SW2のゲート入力と同じ信号を入力し、トランジスタSW1,SW2のいずれか一方がONする図15(b)のインピーダンス検出期間において、H信号を出力する。ゲートトランジスタ51bは、OR素子51aからのH信号を入力し、カレントミラー回路C1を構成するトランジスタのゲートをGNDに固定して、定電流回路40による酸素センサ10からの電流I1の引き込みを停止させる。
In the example of the oxygen
図4に示す酸素センサ制御装置100a,103のように、停止回路50,51を有する場合には、定電流回路40をシャント抵抗Rsと酸素センサ10の間に接続する場合であっても、インピーダンス検出期間において、シャント抵抗Rsに流れる電流がそのまま直列接続された酸素センサ10に流れる電流となる。このため、定電流回路40による酸素センサ10からの引き込みまたは酸素センサ10への流し込み電流を考慮する必要がなく、酸素センサ10のインピーダンスZの測定精度を高めることができる。
In the case where the
図6は、別の例で、酸素センサ制御装置104の回路構成を示した図である。
FIG. 6 is a diagram showing a circuit configuration of the oxygen
図6に示す酸素センサ制御装置104は、定電流源41aと5段で構成されたカレントミラー回路Ca1〜Ca5からなる定電流回路40aを有している。そして、該定電流回路40aにより、酸素センサ制御装置104は、排ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)と一酸化炭素(CO)のそれぞれのガス成分に対応して、酸素センサ10からの電流の引き込みまたは酸素センサ10への電流の流し込みが、変更可能に構成されている。
The oxygen
すなわち、図6に示す酸素センサ制御装置104は、NOx除去に適した空燃比の制御とCO除去に適した空燃比の制御を、制御ガス切替回路S1,S2で切り替える。制御ガス切替回路S1は、インバータ素子S1aとカレントミラー回路Ca3のゲートに接続するNチャネルのトランジスタS1bで構成されており、制御ガス切替回路S2は、インバータ素子S2aとカレントミラー回路Ca5のゲートに接続するPチャネルのトランジスタS2bで構成されている。そして、NOx除去に適した空燃比で制御するため、ECU30の端子NOx_SWからH信号が出ている状態で、制御ガス切替回路S1のトランジスタS1bのゲートには、インバータ素子S1aで反転されたL信号が印加される。このため、カレントミラー回路Ca3のゲート電位がGNDに固定されることなく、カレントミラー回路Ca1,Ca3により、酸素センサ10から右向き矢印の電流I1が引き込まれる。また、CO除去に適した空燃比で制御するため、ECU30の端子CO_SWからH信号が出ている状態で、制御ガス切替回路S2のトランジスタS2bのゲートには、インバータ素子S2aで反転されたL信号が印加される。このため、カレントミラー回路Ca5のゲート電位がVCCに固定されることなく、カレントミラー回路Ca2,Ca4,Ca5により、酸素センサ10に左向き矢印の電流I2が流し込まれる。
That is, the oxygen
尚、図6に示す酸素センサ制御装置104の例では、停止回路52が、NOR素子52aとPチャネルのゲートトランジスタ52bで構成されている。NOR素子52aは、インピーダンス検出期間において、L信号を出力する。ゲートトランジスタ52bは、NOR素子52aからのL信号を入力し、カレントミラー回路Ca1,Ca2を構成するトランジスタのゲートをVCCに固定して、定電流回路40aによる酸素センサ10からの電流I1の引き込みまたは酸素センサ10への電流I2の流し込みを停止させる。
In the example of the oxygen
また、図6の酸素センサ制御装置104において、定電流回路40aを構成している定電流源41aは、並列接続された3つの定電流源J1〜J3で構成され、定電流源41aの電流の値が、ECU30からの信号で変更可能になっている。従って、酸素センサ制御装置104では、切替回路S1によるNOx除去に適した空燃比、および切替回路S2によるCO除去に適した空燃比とHC除去に適した空燃比の各制御に対して、それぞれに適した電流値を設定することができる。
In the oxygen
以上のように、図6に示す酸素センサ制御装置104は、排ガスに含まれる任意のガス成分に対応できるよう、酸素センサ10からの電流の引き込みまたは酸素センサ10への電流の流し込みが変更可能に構成されている。また、酸素センサ10から引き込みする電流I1や酸素センサ10へ流し込みする電流I2の値も適宜変更することが可能で、酸素センサ10の起電力が急変する空燃比を精密に制御することができる。
As described above, the oxygen
図7(a),(b)は、図6の定電流回路40aを構成している各定電流源J1〜J3について、好ましい構成例を示した図で、それぞれ定電流源Ja,Jbの回路構成図である。 FIGS. 7A and 7B are diagrams showing a preferred configuration example for each of the constant current sources J1 to J3 constituting the constant current circuit 40a of FIG. 6, and the circuits of the constant current sources Ja and Jb, respectively. It is a block diagram.
図7(a)に示す定電流源Jaは、アンプA2とバンドギャップ基準電位(BGR)を用いた構成で、図中のV1=BGRとなる。図7(b)に示す定電流源Jbは、
PNPトランジスタT1とNPNトランジスタT2の両方を使うことで、PNPトランジスタT1とNPNトランジスタT2のVf温度特性がキャンセルされ、図中のV2≒BGRとなる。また、図7(a),(b)に示す定電流源Ja,Jbは、図中の抵抗Rv,Rwとして温度特性の少ない抵抗クロム−シリコン(Cr−Si)抵抗やポリシリコン抵抗を用いることで、温度特性が小さくなる。
A constant current source Ja shown in FIG. 7A has a configuration using an amplifier A2 and a band gap reference potential (BGR), and V1 = BGR in the figure. The constant current source Jb shown in FIG.
By using both the PNP transistor T1 and the NPN transistor T2, the Vf temperature characteristics of the PNP transistor T1 and the NPN transistor T2 are canceled, and V2≈BGR in the figure. In addition, the constant current sources Ja and Jb shown in FIGS. 7A and 7B use resistance chrome-silicon (Cr-Si) resistance or polysilicon resistance having low temperature characteristics as the resistances Rv and Rw in the figure. Thus, the temperature characteristic becomes small.
図8は、図6に示した酸素センサ制御装置104の変形例で、酸素センサ制御装置105の回路構成を示した図である。尚、図8の酸素センサ制御装置105において、図6に示した酸素センサ制御装置104と同様の部分については、同じ符号を付した。
FIG. 8 shows a circuit configuration of the oxygen
図8の酸素センサ制御装置105では、図6の酸素センサ制御装置104おける制御ガス切替回路S1,S2と停止回路52を、1つの停止回路53にまとめた構成となっている。すなわち、図8の酸素センサ制御装置105における停止回路53は、図のように接続されたNOR素子52aと2つのNAND素子53a,53b、およびカレントミラー回路Ca3のゲートに接続するNチャネルのゲートトランジスタ53dとカレントミラー回路Ca5のゲートに接続するPチャネルのゲートトランジスタ53cとで構成されている。これによって、図6に示した酸素センサ制御装置104と同様に、NOx除去に適した空燃比の制御とCO除去に適した空燃比の制御の切り替え機能、およびインピーダンス検出期間において定電流回路40bによる酸素センサ10からの電流I1の引き込みまたは酸素センサ10への電流I2の流し込みの停止機能を持たせることができる。
In the oxygen
また、図6の酸素センサ制御装置104では、酸素センサ10の低電位側がGND電位となっていた。これに対して、図8の酸素センサ制御装置105では、酸素センサ10の低電位側がアンプA3の出力に接続されて、所定の電位に持ち上げられている。このように、先に説明した各酸素センサ制御装置では、酸素センサ10の低電位側をGND電位から所定の電位だけ持ち上げて使用するようにしてもよい。
Further, in the oxygen
図9は、別の例で、酸素センサ制御装置106の回路構成を示した図である。
FIG. 9 is a diagram showing a circuit configuration of the oxygen
図9の酸素センサ制御装置106における定電流回路40cは、定電流源42、カレントミラー回路Cb1〜Cb5およびスイッチSb1〜Sb3で構成され、これらが以下のように接続されている。すなわち、カレントミラー回路Cb1〜Cb4は並列接続されており、これらの接続構成が、スイッチSb1〜Sb3により切り替えられる。また、カレントミラー回路Cb4とカレントミラー回路Cb5の電流出力ラインは、直列に接続されており、その接続点P3と酸素センサ10の高電位側(酸素センサ10とシャント抵抗Rsの接続点P1)とが、1本の配線で接続されている。
The constant current circuit 40c in the oxygen
尚、図9の酸素センサ制御装置106における停止回路52の構成は、図6に示した酸素センサ制御装置104と同様である。
The configuration of the
先に説明した各酸素センサ制御装置では、酸素センサ10からの電流I1の引き込みまたは酸素センサ10への電流I2の流し込みが、酸素センサ10の高電位側に接続する別々の配線を介して行われていた。これに対して、図9に示す酸素センサ制御装置106では、スイッチSb1〜Sb3によりカレントミラー回路Cb1〜Cb5の接続構成を切り替えて、酸素センサ10からの電流I1の引き込みまたは酸素センサ10への電流I2の流し込みを、酸素センサ10の高電位側に接続する同じ1本の配線を介して、以下のように行う。
In each of the oxygen sensor control devices described above, the current I1 is drawn from the
例えば、スイッチSb1〜Sb3が全てオープンの場合には、カレントミラー回路Cb4の電流出力ラインに入力ラインと同じI0の電流が流れ、カレントミラー回路Cb5には電流が流れないため、カレントミラー回路Cb4の電流出力ラインの電流I0が全て酸素センサ10へ流し込まれる(I2=I0)。また、例えば、スイッチSb1〜Sb3が全てクローズの場合には、カレントミラー回路Cb5の電流入力ラインに3×I0の電流が流れ、カレントミラー回路Cb5の電流出力ラインでは、カレントミラー回路Cb4からの電流I0が流れてくるため、不足分の電流2×I0が酸素センサ10から引き込まれる(I1=2×I0)。 For example, when all of the switches Sb1 to Sb3 are open, the current I0 that is the same as the input line flows through the current output line of the current mirror circuit Cb4, and no current flows through the current mirror circuit Cb5. All the current I0 of the current output line flows into the oxygen sensor 10 (I2 = I0). For example, when all of the switches Sb1 to Sb3 are closed, a current of 3 × I0 flows through the current input line of the current mirror circuit Cb5, and the current from the current mirror circuit Cb4 flows through the current output line of the current mirror circuit Cb5. Since I0 flows, the insufficient current 2 × I0 is drawn from the oxygen sensor 10 (I1 = 2 × I0).
一般的には、カレントミラー回路Cb5の電流入力ラインにあるトランジスタM1に流れる電流とカレントミラー回路Cb4の電流出力ラインにあるトランジスタM2に流れる電流について、次の関係が成り立つ。M1に流れる電流<M2に流れる電流とすることで、差分の電流I2が、酸素センサ10へ流し込まれる。また、M1に流れる電流>M2に流れる電流とすることで、差分の電流I1が、酸素センサ10から引き込まれる。
In general, the following relationship holds between the current flowing through the transistor M1 in the current input line of the current mirror circuit Cb5 and the current flowing through the transistor M2 in the current output line of the current mirror circuit Cb4. By setting the current flowing in M <b> 1 <the current flowing in M <b> 2, the difference current I <b> 2 is flowed into the
図10は、別の例で、酸素センサ制御装置107の回路構成を示した図である。
FIG. 10 is a diagram showing a circuit configuration of the oxygen
図10の酸素センサ制御装置107における定電流回路40dは、定電流源41a、およびカレントミラー回路Cc1〜Cc3で構成され、カレントミラー回路Cc3,Cc2の電流出力ラインと酸素センサ10の間には、それぞれ、ダイオードD1,D2が図の向きに挿入されている。また、酸素センサ制御装置107の停止回路54は、図のように接続されたNOR素子52a、AND素子54a、NAND素子54b、およびカレントミラー回路Cc2,Cc3の電流出力ラインにそれぞれ挿入された出力制御トランジスタ54c,54dとで構成されている。
The constant current circuit 40d in the oxygen
先に説明した酸素センサ制御装置の停止回路は、いずれも、カレントミラー回路を構成するトランジスタのゲートと電源電位または接地電位の間に挿入されたゲートトランジスタを有していた。そして、酸素センサ10のインピーダンス検出期間において、該ゲートトランジスタがONして、カレントミラー回路を構成するトランジスタのゲートの電位を電源電位または接地電位に固定することにより、酸素センサ10からの電流の引き込みまたは酸素センサ10への電流の流し込みを停止させていた。このゲートトランジスタによる停止回路の場合には、ゲートトランジスタがON状態となるまでに、所定の立ち上り時間を要する。このため、ゲートトランジスタを用いた停止回路では、酸素センサ10からの電流の引き込みまたは酸素センサ10への電流の流し込みを即時停止させることはできない。
Each of the stop circuits of the oxygen sensor control device described above has a gate transistor inserted between the gate of the transistor constituting the current mirror circuit and the power supply potential or the ground potential. Then, during the impedance detection period of the
これに対して、図10に示す酸素センサ制御装置107では、酸素センサのインピーダンス検出期間において、出力制御トランジスタ54d,54cがそれぞれONまたはOFFすることにより、ダイオードD1,D2を介して、酸素センサ10からの電流I1の引き込みまたは酸素センサ10への電流I2の流し込みを停止させる。
On the other hand, in the oxygen
例えば、NOx除去に適した空燃比で制御する場合、AND素子54aの一方の入力端子に、H信号が入力される。また、AND素子54aのもう一方の入力端子は、酸素センサ10による空燃比制御期間にH信号が入力され、酸素センサ10のインピーダンス検出期間にL信号が入力される。従って、カレントミラー回路Cc3の電流出力ラインに挿入されているPチャネルの出力制御トランジスタ54cは、空燃比制御期間にONして図の上方からの電流出力ラインが切断状態となり、I1=I0の電流が、ダイオードD1を介して酸素センサ10から引き込まれる。一方、インピーダンス検出期間には、出力制御トランジスタ54cがOFFして、カレントミラー回路Cc3の電流出力ラインが電源電位VCCに短絡される。このため、空燃比制御期間においてダイオードD1を介して酸素センサ10から引き込まれていたI1=I0の電流が停止して、同じI0の電流がVCCからGNDに流れる。
For example, when controlling at an air-fuel ratio suitable for NOx removal, an H signal is input to one input terminal of the AND
また、CO除去に適した空燃比で制御する場合、NAND素子54bの一方の入力端子に、H信号が入力される。NAND素子54bのもう一方の入力端子は、酸素センサ10による空燃比制御期間にH信号が入力され、酸素センサ10のインピーダンス検出期間にL信号が入力される。従って、カレントミラー回路Cc2の電流出力ラインに挿入されているNチャネルの出力制御トランジスタ54dは、空燃比制御期間にOFFして、I2=I0の電流が、ダイオードD2を介して酸素センサ10へ流し込まれる。一方、インピーダンス検出期間には、出力制御トランジスタ54dがONして、カレントミラー回路Cc2の電流出力ラインがGNDに短絡される。このため、空燃比制御期間においてダイオードD2を介して酸素センサ10へ流し込まれていたI2=I0の電流が停止して、同じI0の電流がVCCからGNDに流れる。
In addition, when control is performed with an air-fuel ratio suitable for CO removal, an H signal is input to one input terminal of the
以上説明したように、図10の酸素センサ制御装置107は、出力制御トランジスタ54c、54dとダイオードD1,D2組み合わせ、電流の流れる経路を切り替えて、空燃比制御期間において酸素センサ10に流れていた電流I1,I2を停止させる。これによれば、所定の立ち上り時間を要する前述のゲートトランジスタを使用することなく、酸素センサ10からの電流I1の引き込みまたは酸素センサ10への電流I2の流し込みを即時停止させることができる。
As described above, the oxygen
図11は、別の例で、酸素センサ制御装置108の回路構成を示した図である。
FIG. 11 is a diagram showing a circuit configuration of the oxygen
図11の酸素センサ制御装置108における定電流回路40eは、図のように接続された定電流源42、カレントミラー回路Cd1〜Cd7およびスイッチSb1〜Sb3で構成され、カレントミラー回路Cd6,Cd7の電流出力ラインと酸素センサ10の間には、それぞれ、ダイオードD1,D2が図の向きに挿入されている。また、酸素センサ制御装置108の停止回路55は、図のように接続されたNOR素子52a、インバータ素子55a、およびカレントミラー回路Cd7,Cd4の出力側トランジスタにそれぞれ並列接続された出力制御トランジスタ55b,55cとで構成されている。
The constant current circuit 40e in the oxygen
図11に示す酸素センサ制御装置108は、図9に示した酸素センサ制御装置106と図10に示した酸素センサ制御装置107を組み合わせた構成となっている。図11に示す酸素センサ制御装置108では、スイッチSb1〜Sb3によりカレントミラー回路Cd1〜Cd7の接続構成を切り替えて、酸素センサ10からの電流I1の引き込みまたは酸素センサ10への電流I2の流し込みと該電流I1,I2の停止を、ダイオードD1,D2を介して、以下のように行う。
An oxygen
図11の酸素センサ制御装置108では、空燃比制御期間に、出力制御トランジスタ55bがOFFして、出力制御トランジスタ55cがONする。逆に、インピーダンス検出期間には、出力制御トランジスタ55bがONして、出力制御トランジスタ55cがOFFする。例えば、スイッチSb1〜Sb3が全てオープンの場合には、カレントミラー回路Cd6,Cd7には電流が流れず、空燃比制御期間に、ダイオードD2を介して酸素センサ10へ電流I2が流し込まれる。そして、インピーダンス検出期間になると、カレントミラー回路Cd5の電流出力ラインが出力制御トランジスタ55bでGNDに短絡されるため、ダイオードD2を介した酸素センサ10への電流I2の流し込みが即時停止される。
In the oxygen
図12は、図9に示した酸素センサ制御装置106の変形例で、酸素センサ制御装置109の回路構成を示した図である。
FIG. 12 is a diagram showing a circuit configuration of the oxygen
図9に示した酸素センサ制御装置106の停止回路52は、図6に示した酸素センサ制御装置104と同様に、NOR素子52aとPチャネルのゲートトランジスタ52bで構成されていた。そして、図9の酸素センサ制御装置106では、該ゲートトランジスタ52bを用いて、カレントミラー回路Cb1〜Cb4を構成するトランジスタのゲートをVCCに固定して、酸素センサ10に流れる電流I1,I2を停止させる。
The
これに対して、図12の酸素センサ制御装置109における停止回路56は、NOR素子52a、およびスイッチSb1〜Sb3を切り替える図のように接続されたAND素子56a,56bとNAND素子56cとで構成されている。
On the other hand, the
図12の酸素センサ制御装置109では、例えば、空燃比制御期間においてスイッチSb1〜Sb3を全てクローズにして、I1=2×I0の電流を酸素センサ10から引き込む。また、インピーダンス検出期間には、スイッチSb3だけクローズにして、カレントミラー回路Cb5の電流出力ラインにあるトランジスタM3に流れる電流とカレントミラー回路Cb4の電流出力ラインにあるトランジスタM2に流れる電流を共にI0となるように等しくして、酸素センサ10からの電流の引き込みを停止する。
In the oxygen
図12の酸素センサ制御装置109で例示したように、一般的に、2つのカレントミラー回路の電流出力ラインが、直列に接続され、該接続点と酸素センサとが、1本の配線で接続されてなり、カレントミラー回路の一方の電流入力ラインに流れる電流の値が、変更可能に構成されてなり、酸素センサのインピーダンス検出期間において、2つのカレントミラー回路の電流出力ラインに流れる電流を等しくすることで、酸素センサからの電流の引き込みまたは前記酸素センサへの電流の流し込みを停止させることができる。これによっても、酸素センサからの電流の引き込みまたは酸素センサへの電流の流し込みを即時停止させることができる。
As illustrated in the oxygen
図13は、図6に示した酸素センサ制御装置104の変形例で、酸素センサ制御装置112の回路構成を示した図である。
FIG. 13 is a diagram showing a circuit configuration of the oxygen
図13の酸素センサ制御装置112における定電流回路40fは、図6に示した酸素センサ制御装置104の定電流回路40aと同じ構成を有しているが、酸素センサ10への接続位置が異なっている。図6の酸素センサ制御装置104では、定電流回路40aが、シャント抵抗Rsと酸素センサ10の間(接続点P1)に接続されていた。これに対して、図13の酸素センサ制御装置112では、図2(b)に示した酸素センサ制御装置111のように、定電流回路40fが、インピーダンス計測切替回路20とシャント抵抗Rsの間(接続点P2)に接続されている。従って、図6の酸素センサ制御装置104では、酸素センサ10の起電力の測定精度を高めることができ、図13の酸素センサ制御装置112では、酸素センサ10のインピーダンスZの測定精度を高めることができる。
The constant current circuit 40f in the oxygen
尚、図13の酸素センサ制御装置112は、図6の酸素センサ制御装置104における停止回路52を省いた回路構成となっている。図13の酸素センサ制御装置112のように、定電流回路40fをインピーダンス計測切替回路20とシャント抵抗Rsの間に接続する場合には、シャント抵抗Rsに流れる電流は、全て、直列接続された酸素センサ10に流れる。従って、図6の停止回路52を省いて定電流回路40fの電流が常に流れている状態であっても、酸素センサ10のインピーダンス測定精度が劣化することはない。
13 has a circuit configuration in which the
以上のようにして、上記した酸素センサ制御装置は、いずれも、内燃機関の空燃比制御に用いられる酸素センサの制御装置であって、簡単な構成で、酸素センサの正確なインピーダンス検出と酸素センサによる精密な空燃比制御が両立可能であり、排ガスの各ガス成分について高い浄化率の維持に寄与することのできる酸素センサの制御装置となっている。 As described above, each of the oxygen sensor control devices described above is a control device for an oxygen sensor used for air-fuel ratio control of an internal combustion engine. Therefore, the control device for the oxygen sensor can contribute to the maintenance of a high purification rate for each gas component of the exhaust gas.
90,100〜109,110〜112 酸素センサ制御装置
10 酸素センサ
Rs シャント抵抗
20,21 インピーダンス計測切替回路
30 ECU
40,40a〜40f 定電流回路
50〜56 停止回路
90, 100 to 109, 110 to 112 Oxygen
40, 40a-40f Constant current circuit 50-56 Stop circuit
Claims (12)
前記酸素センサのインピーダンスを検出して温度を制御するため、該酸素センサに直列接続されるシャント抵抗と、
前記シャント抵抗の高電位側に接続され、前記酸素センサのインピーダンス検出期間と前記酸素センサによる空燃比制御期間とで、前記シャント抵抗に流れる電流を切り替えるインピーダンス計測切替回路と、
前記酸素センサの温度が所定の温度よりも高くなる活性化状態において、前記酸素センサの起電力が急変する空燃比を理論空燃比からリッチ側またはリーン側に移行させて制御するため、前記酸素センサから引き込みまたは前記酸素センサへ流し込みする電流を所定の値に設定する定電流回路とを有してなり、
前記インピーダンス計測切替回路は、スイッチを介することなく前記酸素センサに接続され、
前記定電流回路が、前記酸素センサの高電位側と前記インピーダンス計測切替回路の間に接続されてなることを特徴とする酸素センサ制御装置。 A control device for an oxygen sensor used for air-fuel ratio control of an internal combustion engine,
In order to detect the impedance of the oxygen sensor and control the temperature, a shunt resistor connected in series to the oxygen sensor;
An impedance measurement switching circuit that is connected to the high potential side of the shunt resistor and switches the current flowing through the shunt resistor between an impedance detection period of the oxygen sensor and an air-fuel ratio control period of the oxygen sensor;
In the activated state where the temperature of the oxygen sensor is higher than a predetermined temperature, the oxygen sensor is controlled by shifting the air-fuel ratio at which the electromotive force of the oxygen sensor suddenly changes from the stoichiometric air-fuel ratio to the rich side or the lean side. A constant current circuit for setting the current drawn from or into the oxygen sensor to a predetermined value,
The impedance measurement switching circuit is connected to the oxygen sensor without a switch,
The oxygen sensor control device, wherein the constant current circuit is connected between a high potential side of the oxygen sensor and the impedance measurement switching circuit.
定電流源と、
前記定電流源を電流入力ラインに有し、電流出力ラインに接続された前記酸素センサから電流を引き込みまたは前記酸素センサへ電流を流し込む、カレントミラー回路とで構成されてなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の酸素センサ制御装置。 The constant current circuit is
A constant current source;
A current mirror circuit having the constant current source in a current input line and drawing current from the oxygen sensor connected to the current output line or flowing current into the oxygen sensor. Item 4. The oxygen sensor control device according to any one of Items 1 to 3.
前記酸素センサのインピーダンス検出期間において、前記ゲートトランジスタがONして、前記カレントミラー回路を構成するトランジスタのゲートの電位を電源電位または接地電位に固定することにより、前記酸素センサからの電流の引き込みまたは前記酸素センサへの電流の流し込みを停止させることを特徴とする請求項7に記載の酸素センサ制御装置。 The stop circuit includes a gate transistor inserted between a gate of a transistor constituting the current mirror circuit and a power supply potential or a ground potential;
In the impedance detection period of the oxygen sensor, the gate transistor is turned on, and the potential of the gate of the transistor constituting the current mirror circuit is fixed to the power supply potential or the ground potential, thereby drawing current from the oxygen sensor or The oxygen sensor control device according to claim 7, wherein the flow of current into the oxygen sensor is stopped.
前記酸素センサのインピーダンス検出期間において、前記出力制御トランジスタがONまたはOFFすることにより、前記ダイオードを介して、酸素センサからの電流の引き込みまたは酸素センサへの電流の流し込みを停止させることを特徴とする請求項7に記載の酸素センサ制御装置。 A diode is inserted between the current output line of the current mirror circuit and the oxygen sensor, and an output control transistor is inserted in the current output line,
In the impedance detection period of the oxygen sensor, when the output control transistor is turned on or off, current drawing from the oxygen sensor or current feeding to the oxygen sensor is stopped via the diode. The oxygen sensor control device according to claim 7.
前記カレントミラー回路の一方の電流入力ラインに流れる電流の値が、変更可能に構成されてなり、
前記酸素センサのインピーダンス検出期間において、前記2つのカレントミラー回路の電流出力ラインに流れる電流を等しくすることで、前記酸素センサからの電流の引き込みまたは前記酸素センサへの電流の流し込みを停止させることを特徴とする請求項7に記載の酸素センサ制御装置。 The current output lines of the two current mirror circuits are connected in series, and the connection point and the oxygen sensor are connected by a single wire,
The value of the current flowing in one current input line of the current mirror circuit is configured to be changeable,
In the impedance detection period of the oxygen sensor, the current flowing through the current output lines of the two current mirror circuits is made equal to stop the current draw from the oxygen sensor or the current flow to the oxygen sensor. 8. The oxygen sensor control device according to claim 7, wherein
直列接続された前記シャント抵抗と前記酸素センサが、前記2つのトランジスタの接続点と接地電位の間に挿入されてなることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の酸素センサ制御装置。 The impedance measurement switching circuit is composed of two transistors in series between a power supply potential and a ground potential,
The oxygen sensor according to any one of claims 1 to 10, wherein the shunt resistor and the oxygen sensor connected in series are inserted between a connection point of the two transistors and a ground potential. Control device.
直列接続された前記シャント抵抗と前記酸素センサが、前記アンプの出力ラインに接続されてなることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の酸素センサ制御装置。 The impedance measurement switching circuit is composed of an amplifier that outputs an alternating voltage, and a changeover switch that turns on and off the output of the amplifier.
11. The oxygen sensor control device according to claim 1, wherein the shunt resistor and the oxygen sensor connected in series are connected to an output line of the amplifier.
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