JP6241385B2 - Air-fuel ratio sensor control device - Google Patents
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Description
本発明は、2セルタイプの空燃比センサを制御する空燃比センサ制御装置に関する。 The present invention relates to an air-fuel ratio sensor control device that controls a two-cell type air-fuel ratio sensor.
空燃比センサとしては、酸素濃淡電池である起電力セル(ネルンストセルとも呼ばれる)と酸素ポンプセルとを有した2セルタイプのものがある。2セルタイプの空燃比センサでは、起電力セルの出力電圧(ネルンスト電圧)が目標値となるように、酸素ポンプセルに流れるポンプ電流が制御される。そして、そのポンプ電流から空燃比及び酸素濃度が算出される。また、空燃比センサは、起電力セル及び酸素ポンプセルを加熱するためのヒータも備える(例えば、特許文献1参照)。 As an air-fuel ratio sensor, there is a two-cell type sensor having an electromotive force cell (also called a Nernst cell) which is an oxygen concentration cell and an oxygen pump cell. In the two-cell type air-fuel ratio sensor, the pump current flowing through the oxygen pump cell is controlled so that the output voltage (Nernst voltage) of the electromotive force cell becomes a target value. Then, the air-fuel ratio and oxygen concentration are calculated from the pump current. The air-fuel ratio sensor also includes a heater for heating the electromotive force cell and the oxygen pump cell (see, for example, Patent Document 1).
この種の空燃比センサを制御する装置は、センサ駆動用ICとマイコン(マイクロコンピュータ)とを備える。
センサ駆動用ICは、起電力セルの出力電圧を検出して、その検出値を目標値にするためのポンプ電流を決定し、その決定したポンプ電流を酸素ポンプセルに流す。起電力セルの出力電圧を検出して、その検出値からポンプ電流を決定する制御は、精密制御と呼ばれる。そして、センサ駆動用ICは、酸素ポンプセルに流すポンプ電流の値を、マイコンへ例えば通信によって通知する。
An apparatus for controlling this type of air-fuel ratio sensor includes a sensor driving IC and a microcomputer.
The sensor driving IC detects the output voltage of the electromotive force cell, determines a pump current for setting the detected value to a target value, and passes the determined pump current to the oxygen pump cell. Control for detecting the output voltage of the electromotive force cell and determining the pump current from the detected value is called precision control. Then, the sensor driving IC notifies the microcomputer of the value of the pump current passed through the oxygen pump cell, for example, by communication.
マイコンは、センサ駆動用ICから通知されるポンプ電流の値から、空燃比を算出する。算出された空燃比及び酸素濃度は、内燃機関に対する燃料噴射量を補正するために用いられる。算出された酸素濃度はEGR(Exhaust Gas Recirculation)バルブ開度の補正をするために用いられる。 The microcomputer calculates the air-fuel ratio from the pump current value notified from the sensor driving IC. The calculated air-fuel ratio and oxygen concentration are used to correct the fuel injection amount for the internal combustion engine. The calculated oxygen concentration is used to correct an EGR (Exhaust Gas Recirculation) valve opening.
更に、マイコンは、ヒータにPWM(パルス幅変調)信号の形式の駆動信号を出力するようになっており、その駆動信号のデューティ比によって、ヒータの発熱量を制御する。
ところで、センサ駆動用ICの状態は、精密制御を実施する状態と、精密制御を実施しない状態とに、交互に切り換わる。そして、センサ駆動用ICが精密制御を実施する期間(以下、精密制御期間という)中に、マイコンがヒータへの駆動信号を反転させてしまうと、センサ駆動用ICにおいて、起電力セルの出力電圧が正しく検出されず、その結果、空燃比の検出精度が悪化してしまう。尚、駆動信号の反転とは、ヒータに通電しない方の非アクティブレベルから通電する方のアクティブレベルへの反転と、アクティブレベルから非アクティブレベルへの反転との、両方である。
Further, the microcomputer outputs a drive signal in the form of a PWM (pulse width modulation) signal to the heater, and controls the amount of heat generated by the heater according to the duty ratio of the drive signal.
By the way, the state of the sensor driving IC is alternately switched between a state in which precise control is performed and a state in which precise control is not performed. If the microcomputer inverts the drive signal to the heater during the period in which the sensor drive IC performs the precision control (hereinafter referred to as the precision control period), the output voltage of the electromotive force cell in the sensor drive IC. Is not detected correctly, and as a result, the detection accuracy of the air-fuel ratio deteriorates. The inversion of the drive signal includes both inversion from the inactive level that does not energize the heater to the active level that energizes the heater and inversion from the active level to the inactive level.
このため、従来の空燃比センサ制御装置では、センサ駆動用ICからマイコンへ、ヒータへの駆動信号の反転許可/禁止を示す反転許可信号が出力されるようになっている。その反転許可信号は、ハイ又はローの2値信号であり、精密制御期間でなければ、駆動信号の反転許可を示す方のレベル(以下、反転許可レベルという)になる。逆に、精密制御期間であれば、反転許可信号は、駆動信号の反転禁止を示す方のレベル(以下、反転禁止レベルという)になる。 Therefore, in the conventional air-fuel ratio sensor control device, an inversion permission signal indicating permission / inhibition of inversion of the drive signal to the heater is output from the sensor driving IC to the microcomputer. The inversion permission signal is a high or low binary signal, and if it is not a precise control period, it becomes a level indicating permission of inversion of the drive signal (hereinafter referred to as inversion permission level). On the contrary, in the fine control period, the inversion permission signal is at a level indicating that the driving signal is not inverted (hereinafter referred to as an inversion prohibiting level).
そして、マイコンは、センサ駆動用ICからの反転許可信号を常時監視して、その反転許可信号が反転禁止レベルである場合には、駆動信号の反転を実施しない。具体的には、マイコンは、アクティブレベルにしている駆動信号を非アクティブレベルに反転させるオフタイミングが到来したときに、反転許可信号が反転禁止レベルであれば、反転許可信号が反転許可レベルに変わるまで、駆動信号の非アクティブレベルへの反転を延期する。同様に、マイコンは、非アクティブレベルにしている駆動信号をアクティブレベルに反転させるオンタイミングが到来したときに、反転許可信号が反転禁止レベルであれば、反転許可信号が反転許可レベルに変わるまで、駆動信号のアクティブレベルへの反転を延期する。 The microcomputer constantly monitors the inversion permission signal from the sensor driving IC, and does not invert the drive signal when the inversion permission signal is at the inversion prohibition level. Specifically, the microcomputer allows the inversion permission signal to change to the inversion permission level when the inversion permission signal is at the inversion prohibition level when the off timing for inverting the drive signal at the active level to the inactive level has arrived. Until the inversion of the drive signal to the inactive level is postponed. Similarly, if the inversion permission signal is the inversion prohibition level when the on timing for inverting the drive signal set to the inactive level to the active level has arrived, the microcomputer until the inversion permission signal changes to the inversion permission level. Postpones the inversion of the drive signal to the active level.
上記従来の空燃比センサ制御装置において、マイコンは、ヒータへの駆動信号を非アクティブレベルへ反転させるオフタイミングと、駆動信号をアクティブレベルへ反転させるオンタイミングとを、成り行きで遅らせるしかない。 In the above conventional air-fuel ratio sensor control device, the microcomputer has no choice but to delay the off timing at which the drive signal to the heater is inverted to the inactive level and the on timing at which the drive signal is inverted to the active level.
駆動信号のオフタイミングが遅れると、駆動信号の1周期において該駆動信号がアクティブレベルなっている時間(即ち、1周期中の通電時間であり、以下、オン時間ともいう)が、ヒータを制御するための要求値よりも長くなってしまう。よって、ヒータによるセルの過昇温(加熱し過ぎ)を招いてしまう。また、駆動信号のオンタイミングが遅れると、駆動信号の周期が長くなる。そして、駆動信号の周期が、その周期の許容範囲よりも長くなってしまうと、目標温度に対する実際の温度の追従性が悪化してしまう。 When the drive signal OFF timing is delayed, the time during which the drive signal is at an active level in one cycle of the drive signal (that is, the energization time in one cycle, hereinafter also referred to as the ON time) controls the heater. It will be longer than the required value. Therefore, the cell is excessively heated (heated too much) by the heater. In addition, when the on timing of the drive signal is delayed, the cycle of the drive signal becomes longer. And if the period of a drive signal becomes longer than the tolerance | permissible_range of the period, the followability of the actual temperature with respect to target temperature will deteriorate.
そこで、本発明は、2セルタイプの空燃比センサを制御する空燃比センサ制御装置において、ヒータへの駆動信号の反転を精密制御期間中に実施しないことと、ヒータの制御性能とを、両立させることを目的としている。 Therefore, the present invention achieves both the control performance of the heater and the non-inversion of the drive signal to the heater during the precision control period in the air-fuel ratio sensor control device that controls the two-cell type air-fuel ratio sensor. The purpose is that.
制御対象の空燃比センサは、起電力セル及び酸素ポンプセルと、その2つのセルを加熱するためのヒータと、を有した2セルタイプの空燃比センサである。そして、第1発明の空燃比センサ制御装置は、センサ駆動部とヒータ制御部とを備える。 The air-fuel ratio sensor to be controlled is a two-cell type air-fuel ratio sensor having an electromotive force cell and an oxygen pump cell, and a heater for heating the two cells. The air-fuel ratio sensor control device according to the first aspect of the present invention includes a sensor drive unit and a heater control unit.
センサ駆動部は、起電力セルの出力電圧を検出して、その検出値を目標値にするための酸素ポンプセルへのポンプ電流を決定する精密制御を実施し、その精密制御で決定したポンプ電流を酸素ポンプセルに流す。そして、センサ駆動部の状態は、精密制御を実施する状態と、精密制御を実施しない状態とに、交互に切り換わる。 The sensor driving unit detects the output voltage of the electromotive force cell, performs precise control for determining the pump current to the oxygen pump cell for setting the detected value to the target value, and determines the pump current determined by the precise control. Flow in oxygen pump cell. And the state of a sensor drive part switches alternately with the state which implements precise control, and the state which does not implement precise control.
ヒータ制御部は、ヒータにPWM信号の形式の駆動信号を出力するものであり、記憶手段と、タイミング決定手段と、信号出力手段とを備える。
記憶手段には、センサ駆動部が精密制御を実施する期間である精密制御期間と、センサ駆動部が精密制御を実施しない期間である非精密制御期間との、各々の時刻を示すスケジュール情報が記憶されている。
The heater control unit outputs a drive signal in the form of a PWM signal to the heater, and includes storage means, timing determination means, and signal output means.
The storage means stores schedule information indicating the respective times of a precision control period in which the sensor drive unit performs precise control and a non-precision control period in which the sensor drive unit does not perform precise control. Has been.
タイミング決定手段は、駆動信号のオンタイミングとオフタイミングとを、記憶手段内の前記スケジュール情報に基づいて、精密制御期間から外れるように(換言すれば、非精密制御期間内となるように)決定する。駆動信号のオンタイミングは、駆動信号をヒータに通電しない方の非アクティブレベルからヒータに通電する方のアクティブレベルへ反転させるタイミングである。駆動信号のオフタイミングは、駆動信号をアクティブレベルから非アクティブレベルへ反転させるタイミングである。 The timing determining means determines the on timing and the off timing of the drive signal so as to be out of the precise control period (in other words, within the non-precision control period) based on the schedule information in the storage means. To do. The ON timing of the drive signal is a timing at which the drive signal is inverted from the inactive level that does not energize the heater to the active level that energizes the heater. The off timing of the drive signal is a timing at which the drive signal is inverted from the active level to the inactive level.
信号出力手段は、タイミング決定手段により決定されたオンタイミングとオフタイミングとが指示される。そして、信号出力手段は、指示されたオンタイミングが到来すると駆動信号の出力レベルをアクティブレベルに反転させ、指示されたオフタイミングが到来すると駆動信号の出力レベルを非アクティブレベルに反転させる。以下の説明では、駆動信号を非アクティブレベルからアクティブレベルへ反転させることを、「オンさせる」とも言い、駆動信号をアクティブレベルから非アクティブレベルへ反転させることを、「オフさせる」とも言う。 The signal output means is instructed by the on timing and the off timing determined by the timing determining means. The signal output means inverts the output level of the drive signal to the active level when the instructed on timing arrives, and inverts the output level of the drive signal to the inactive level when the instructed off timing arrives. In the following description, inverting the drive signal from the inactive level to the active level is also referred to as “turning on”, and inverting the drive signal from the active level to the inactive level is also referred to as “turning off”.
第1発明の空燃比センサ制御装置では、センサ駆動部における精密制御期間と非精密制御期間とが、何時であるかを示すスケジュール情報を、ヒータ制御部に保有させている。
このため、ヒータ制御部は、駆動信号をオフさせる前に、そのオフタイミングを、精密制御期間から外れるように、しかも、駆動信号のオン時間がヒータを制御するための要求値より長くならないように、決定することができる。よって、従来装置のような過昇温を防ぐことができる。同様に、ヒータ制御部は、駆動信号をオンさせる前に、そのオンタイミングを、精密制御期間から外れるように、しかも、駆動信号の周期が該周期の許容範囲を超えないように(より好ましくは許容範囲に入るように)、決定することができる。よって、従来装置のような温度の追従性悪化を防ぐことができる。
In the air-fuel ratio sensor control device according to the first aspect of the invention, the heater control unit has schedule information indicating what time the precise control period and the non-precision control period in the sensor drive unit are.
For this reason, before turning off the drive signal, the heater control unit deviates the off timing from the precise control period, and the on time of the drive signal is not longer than the required value for controlling the heater. Can be determined. Therefore, it is possible to prevent overheating as in the conventional apparatus. Similarly, before turning on the drive signal, the heater control unit makes the on-timing deviate from the precise control period, and the cycle of the drive signal does not exceed the allowable range of the cycle (more preferably To be within the tolerance range). Therefore, it is possible to prevent the temperature follow-up deterioration as in the conventional apparatus.
よって、第1発明の空燃比センサ制御装置によれば、ヒータへの駆動信号の反転を精密制御期間中に実施しないことと、ヒータの制御性能とを、両立させることができる。
なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
Therefore, according to the air-fuel ratio sensor control apparatus of the first aspect of the invention, it is possible to achieve both the control performance of the heater and the inversion of the drive signal to the heater during the precision control period.
In addition, the code | symbol in the parenthesis described in the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later as one aspect, Comprising: The technical scope of this invention is limited is not.
本発明が適用された実施形態の電子制御装置について説明する。
本実施形態の電子制御装置(以下、ECUという)1は、例えば車両のエンジンを制御する装置であるが、ここでは、空燃比センサに関する部分について説明する。
An electronic control device according to an embodiment to which the present invention is applied will be described.
An electronic control device (hereinafter referred to as an ECU) 1 of the present embodiment is a device that controls, for example, an engine of a vehicle. Here, a part related to an air-fuel ratio sensor will be described.
図1示すように、ECU1には、空燃比を検出するための空燃比センサ3が接続される。
空燃比センサ3は、酸素濃淡電池である起電力セル3aと、酸素ポンプセル3bとの、2つのセル3a,3bを有した2セルタイプの空燃比センサである。空燃比センサ3は、排気ガスが導入される測定ガス空間と基準ガス空間との酸素濃度差に応じた起電力セル3aの出力電圧(ネルンスト電圧)が目標値となるように、酸素ポンプセル3bに流れるポンプ電流が制御されて、そのポンプ電流が空燃比を表すこととなるセンサである。
As shown in FIG. 1, an
The air-
更に、空燃比センサ3はヒータ3cも備える。ヒータ3cは、ECU1から出力されるPWM信号の形式の駆動信号(以下、ヒータ駆動信号ともいう)によって通電されることにより、セル3a,3bを加熱する。
Furthermore, the air-
ECU1は、空燃比センサ3を駆動するセンサ駆動部としてのセンサ駆動用IC5と、ヒータ3cに上記ヒータ駆動信号を出力するヒータ制御部7と、を備える。そして、ヒータ制御部7は、ヒータ3cの制御処理を含む各種処理を行うマイコン8と、マイコン8から出力されるPWM信号の形式の駆動指示信号に従って、ヒータ3cに通電電流としての上記ヒータ駆動信号を出力する出力回路9と、を備える。
The
センサ駆動用IC5は、図2に例示するように、起電力セル3aの出力電圧であるネルンスト電圧を検出して、その検出値を目標値(この例では基準電位(=0V))にするためのポンプ電流を決定する精密制御を実施し、その精密制御で決定したポンプ電流を酸素ポンプセル3bに流す。つまり、ネルンスト電圧が基準電位となるように、ポンプ電流を調節する。
As shown in FIG. 2, the
センサ駆動用IC5は、精密制御を実施する状態と、精密制御を実施しない状態とに、交互に切り換わるようになっている。センサ駆動用IC5が精密制御を実施する期間のことを、精密制御期間といい、センサ駆動用IC5が精密制御を実施しない期間のことを、非精密制御期間という。
The
図7における1段目に例示するように、精密制御期間と非精密制御期間とは交互に現れることとなる。尚、図7の1段目においては、ローの期間が精密制御期間で、ハイの期間が非精密制御期間である。このことは、後述する図9についても同様である。 As illustrated in the first stage in FIG. 7, the precise control period and the non-precise control period appear alternately. In the first stage of FIG. 7, the low period is the precise control period, and the high period is the non-precise control period. The same applies to FIG. 9 described later.
センサ駆動用IC5からマイコン8へは、酸素ポンプセル3bに流しているポンプ電流の値であるポンプ電流値が、例えばシリアル通信によって出力される。そして、マイコン8は、センサ駆動用IC5から取得したポンプ電流値を、空燃比及び酸素濃度に換算する。算出された空燃比は、エンジンへの燃料噴射量を補正するために用いられる。算出された酸素濃度はEGRバルブ開度の補正をするために用いられる。
From the
また、センサ駆動用IC5は、非精密制御期間において、起電力セル3aのインピーダンスを検出するための処理を行う。例えば、起電力セル3aにインピーダンス測定用の電流を印加し、その電流の印加前と印加後とで測定した起電力セル3aの両端電圧の差から、起電力セル3aのインピーダンスを算出する。そして、センサ駆動用IC5は、算出したインピーダンスの値も、マイコン8へ例えばシリアル通信によって出力する。
The
起電力セル3aのインピーダンスは、起電力セル3aの温度と相関があるため、マイコン8において、ヒータ3cを制御するために用いられる。
ヒータ3cの制御モード(以下、ヒータ制御モード、あるいは単に、モードという)としては、図3に示すように、結露乾燥制御と、急速昇温制御と、フィードバック(F/B)制御とがある。図3における縦軸の「ヒータ駆動デューティ」とは、ヒータ3cに出力するヒータ駆動信号のデューティ比のことである。
Since the impedance of the
As shown in FIG. 3, the control mode of the
結露乾燥制御は、結露による空燃比センサ3の割れを防止するための制御であり、ヒータ駆動信号のデューティ比をオープン制御により微小な値にしてヒータ3cに通電する制御である。
Condensation drying control is control for preventing the air-
急速昇温制御は、セル3a,3bの温度を、空燃比(酸素濃度)の検出に適した活性温度まで急速に上昇させるための制御であり、ヒータ駆動信号のデューティ比をオープン制御によって調節する制御である。
The rapid temperature increase control is a control for rapidly increasing the temperature of the
フィードバック制御は、セル3a,3bの温度を活性温度に維持するための制御であり、起電力セル3aのインピーダンスが目標値となるように(つまり、セル3a,3bの温度が目標温度となるように)、ヒータ駆動信号のデューティ比を調節する制御である。センサ駆動用IC5からマイコン8に出力されるインピーダンスの値は、このフィードバック制御に用いられる。
The feedback control is control for maintaining the temperature of the
センサ駆動用IC5からマイコン8へは、ヒータ制御モードを指示するモード情報信号が、専用の信号線あるいはシリアル通信によって出力される。そして、マイコン8は、ヒータ3cの制御に関して、そのモード情報信号によって指示されるモードの制御を実施する。ヒータ制御モードは、図3に示すように、「結露乾燥制御→急速昇温制御→フィードバック制御」の順に遷移する。また、各モードの切り替わりタイミングは、ヒータ駆動信号の周期の倍数のタイミングになっている。
A mode information signal instructing the heater control mode is output from the
マイコン8は、CPU11と、CPU11によって実行されるプログラム12が記憶されたROM13と、RAM14と、PWM回路15と、を備える。ROM13には、後述する期間テーブル17も記憶されている。
The
PWM回路15は、PWM信号である駆動指示信号を出力回路9に出力するタイマ回路である。
PWM回路15は、CPU11によって、駆動指示信号のオンタイミングとオフタイミングとが、設定されることにより指示される。駆動指示信号のオンタイミングとは、駆動指示信号をヒータ3cに通電しない方の非アクティブレベル(この例ではロー)からヒータ3cに通電する方のアクティブレベル(この例ではハイ)へ反転させるタイミングである。駆動指示信号のオフタイミングは、駆動指示信号をハイからローに反転させるタイミングである。
The
The
PWM回路15は、CPU11によって設定された(換言すれば、指示された)オンタイミングが到来すると、駆動指示信号の出力レベルをハイにする。そして、PWM回路15は、その後、CPU11によって設定された(換言すれば、指示された)オフタイミングが到来すると、駆動指示信号の出力レベルをローにする。PWM回路15は、オフタイミングとしては、例えばオンタイミングからの経過時間が設定される。
When the ON timing set by the CPU 11 (in other words, instructed) arrives, the
出力回路9は、マイコン8からの駆動指示信号がハイであれば、ヒータ3cに通電し、駆動指示信号がローであれば、ヒータ3cへの通電を停止する。ヒータ3cに通電することが、ヒータ駆動信号をアクティブレベル(この例ではハイ)にすることに相当し、ヒータ3cへの通電を停止することが、ヒータ駆動信号を非アクティブレベル(この例ではロー)にすることに相当する。
The
次に、ROM13に記憶された期間テーブル17について説明する。
期間テーブル17は、センサ駆動用IC5における精密制御期間と非精密制御期間との、各々の時刻を示すスケジュール情報である。
Next, the period table 17 stored in the
The period table 17 is schedule information indicating the respective times of the precision control period and the non-precision control period in the
本実施形態の期間テーブル17では、図4に示すように、各ヒータ制御モードについて、そのモードへの遷移時(開始時)を、基準時刻としてのスタート(0μs)とし、そのスタートからの経過時間によって、精密制御期間と非精密制御期間とを定義している。各モードにおいては、「非精密制御期間→精密制御期間→非精密制御期間→…」の繰り返しとなり、期間テーブル17には、その繰り返される各期間の時間が記録されている。 In the period table 17 of the present embodiment, as shown in FIG. 4, for each heater control mode, the transition time (start time) to the mode is set as the start (0 μs) as the reference time, and the elapsed time from the start. Defines a precision control period and a non-precision control period. In each mode, “non-precision control period → precision control period → non-precision control period →...” Is repeated, and the period table 17 records the time of each repeated period.
図4の例の期間テーブル17は、図5の内容を表すこととなる。
即ち、結露乾燥制御のモードにおいては、そのモードの開始時(スタート)から、時間T1(=6310μs)が経過するまでが、非精密制御期間であり、その後、時間T2(=1400μs)が経過するまでが、精密制御期間である。その後、時間T3(=640μs)が経過するまでが、非精密制御期間であり、その後、時間T4(=1640μs)が経過するまでが、精密制御期間である。以後は、この繰り返しである。また、急速昇温制御のモードにおいては、そのモードの開始時から、時間T5(=253μs)が経過するまでが、非精密制御期間であり、その後、時間T6(=413μs)が経過するまでが、精密制御期間である。以後は、この繰り返しである。同様に、フィードバック制御のモードにおいては、そのモードの開始時から、時間T7(=253μs)が経過するまでが、非精密制御期間であり、その後、時間T8(=413μs)が経過するまでが、精密制御期間である。以後は、この繰り返しである。
The period table 17 in the example of FIG. 4 represents the contents of FIG.
That is, in the condensation drying control mode, the time T1 (= 6310 μs) elapses from the start (start) of the mode, and then the time T2 (= 1400 μs) elapses. Until is the precision control period. After that, the time until the time T3 (= 640 μs) elapses is the non-precision control period, and then the time T4 (= 1640 μs) elapses is the precision control period. Thereafter, this is repeated. In the rapid temperature increase control mode, the time T5 (= 253 μs) elapses from the start of the mode is the non-precision control period, and thereafter the time T6 (= 413 μs) elapses. The precision control period. Thereafter, this is repeated. Similarly, in the feedback control mode, the time T7 (= 253 μs) elapses from the start of the mode is a non-precise control period, and then the time T8 (= 413 μs) elapses. It is a precision control period. Thereafter, this is repeated.
センサ駆動用IC5が精密制御を実施する精密制御期間中に、マイコン8がヒータ3cへのヒータ駆動信号を反転させてしまうと、センサ駆動用IC5において、起電力セル3aのネルンスト電圧が正しく検出されず、その結果、空燃比の検出精度が悪化してしまう。信号の反転とは、ローからハイへの反転と、ハイからローへの反転との、両方である。つまり、精密制御期間は、ヒータ駆動信号の反転が禁止される期間であり、非精密制御期間は、ヒータ制御信号の反転が許可される期間である。
If the
このため、マイコン8は、ヒータ駆動信号をローからハイに反転させるオンタイミングと、ヒータ駆動信号をハイからローに反転させるオフタイミングとを、上記期間テーブル17を用いて、精密制御期間から外れるように(換言すれば非精密制御期間内となるように)決定する。
For this reason, the
そこで次に、マイコン8がヒータ3cを制御するために行う処理内容について説明する。尚、マイコン8が行う処理は、CPU11がROM13内のプログラム12を実行することで実現されるため、CPU11を主体にして説明する。
Then, next, the processing content which the
[処理内容1:要求オン時間の算出]
CPU11は、ヒータ駆動信号をハイにしてからローにするまでのオン時間を、ヒータ3cの制御ロジックに基づいて算出する。ヒータ3cの制御ロジックは、プログラム12としてROM13に記憶されている。オン時間は、ヒータ駆動信号の1周期におけるハイ時間(即ち、1周期中の通電時間)である。ヒータ駆動信号(PWM信号)の1周期に対するオン時間の比率が、デューティ比である。ヒータ3cの制御ロジックに基づいて算出されるオン時間は、ヒータ3cを制御するために要求されるオン時間であることから、要求オン時間という。
[Processing content 1: Calculation of request on time]
The
例えば、要求オン時間は、結露乾燥制御のモードでは、一定の値に算出され、急速昇温制御のモードでは、そのモードの開始時からの経過時間に応じた値に算出される(図3参照)。また、フィードバック制御のモードでは、要求オン時間は、起電力セル3aのインピーダンスに応じて、そのインピーダンスを目標値にするための値に算出される。
For example, the required on-time is calculated to a constant value in the condensation drying control mode, and is calculated to a value corresponding to the elapsed time from the start of the mode in the rapid temperature increase control mode (see FIG. 3). ). In the feedback control mode, the required on-time is calculated as a value for setting the impedance to a target value according to the impedance of the
[処理内容2:要求オン期間−指示オン期間変換テーブルの作成]
CPU11は、各ヒータ制御モードについて、期間テーブル17を用いて、図6に示すような要求オン期間−指示オン期間変換テーブル(以下単に、オン期間変換テーブルという)を作成する。尚、要求オン期間とは、ヒータ駆動信号のオンタイミングから要求オン時間が経過するまでの期間のことである。また、指示オン期間とは、PWM回路15に指示するオンタイミングからオフタイミングまでの期間のことである。
[Processing content 2: Creation of request on period-instruction on period conversion table]
For each heater control mode, the
図6に示すように、オン期間変換テーブルは、モードの開始時を起点とした任意の時刻(具体的には、モードの開始時からの時間)を入力すると、精密制御期間に入っていない時刻が、出力時刻として得られるデータテーブルである。 As shown in FIG. 6, when an arbitrary time starting from the start of the mode (specifically, the time from the start of the mode) is input to the on-period conversion table, the time does not enter the precise control period. Is a data table obtained as an output time.
具体的には、オン期間変換テーブルでは、入力時刻が精密制御期間に入っていなければ(換言すれば、非精密制御期間に入っていれば)、その入力時刻が出力時刻となる。また、入力時刻が精密制御期間に入っていれば、その入力時刻が入っている精密制御期間の直前に存在する非精密制御期間の終了タイミングが、出力時刻となる。非精密制御期間の終了タイミングとは、当該テーブルにおいて、その非精密制御期間に入っている最小分解能での各時刻のうち、最終の時刻である。 Specifically, in the on-period conversion table, if the input time is not in the precise control period (in other words, if it is in the non-precision control period), the input time is the output time. If the input time is in the precise control period, the output timing is the end timing of the non-precision control period that exists immediately before the precise control period in which the input time is entered. The end timing of the non-precise control period is the final time among the times at the minimum resolution included in the non-precise control period in the table.
図6の横軸を入力時刻とし、図6の縦軸を出力時刻とすると、例えば、オン期間変換テーブルに非精密制御期間内の時刻t1を入力した場合には、その時刻t1が出力時刻となる。また例えば、オン期間変換テーブルに精密制御期間内の時刻t3を入力した場合には、その時刻t3が入っている精密制御期間の直前に存在する非精密制御期間の終了タイミング(この例では時刻t2)が、出力時刻となる。 If the horizontal axis in FIG. 6 is the input time and the vertical axis in FIG. 6 is the output time, for example, when the time t1 within the non-precision control period is input to the on-period conversion table, the time t1 is the output time. Become. Further, for example, when the time t3 within the precise control period is input to the on-period conversion table, the end timing of the non-precise control period existing immediately before the precise control period in which the time t3 is included (in this example, the time t2 ) Is the output time.
この例において、ヒータ駆動信号のオンタイミングが時刻t1であり、そのオンタイミングから要求オン時間だけ後のオフタイミングが時刻t3であるとする。つまり、図6における(1)の部分に示すように、時刻t1から時刻t3までの期間が要求オン期間であるとする。 In this example, it is assumed that the on-timing of the heater drive signal is time t1, and the off-timing after the requested on-time from the on-timing is time t3. That is, as shown in part (1) in FIG. 6, it is assumed that the period from time t1 to time t3 is the request on period.
この場合、2つの時刻t1,t3を、要求オン期間として、オン期間変換テーブルに入力すれば、時刻t1から時刻t2までの期間であって、オンタイミングとオフタイミングとの両方が精密制御期間から外れた期間が出力されることとなる。そして、図6における(2)の部分に示すように、その時刻t1から時刻t2までの期間は、PWM回路15に指示するオンタイミングからオフタイミングまでの期間(即ち、指示オン期間)とすることができる。このことから、図6のオン期間変換テーブルを、フルネームでは「要求オン期間−指示オン期間変換テーブル」と名付けている。オン期間変換テーブルは、要求オン期間を横軸にし、指示オン期間を縦軸にした場合、精密制御期間と非精密制御期間とのうち、精密制御期間において階段状になるグラフとなる。尚、図6における(2)の部分に記載している「指示オン時間」とは、指示オン期間の長さであり、PWM回路15に指示するオンタイミングからオフタイミングまでの時間のことである。
In this case, if two times t1 and t3 are input to the on-period conversion table as request on-periods, it is a period from time t1 to time t2, and both the on-timing and off-timing are from the precise control period. An out-of-period is output. As shown in part (2) in FIG. 6, the period from time t1 to time t2 is a period from the on timing to the off timing instructed to the PWM circuit 15 (that is, the designated on period). Can do. From this, the on-period conversion table in FIG. 6 is named “request on-period-instruction on-period conversion table” in the full name. The on-period conversion table is a graph that is stepped in the precise control period between the precise control period and the non-precise control period when the requested on-period is on the horizontal axis and the instruction on-period is on the vertical axis. The “instruction on time” described in the portion (2) in FIG. 6 is the length of the instruction on period, and is the time from the on timing to the off timing instructed to the
[処理内容3:ヒータ駆動信号のオンタイミングの決定]
CPU11は、ヒータ駆動信号をハイに反転させる前毎に、ヒータ駆動信号のオンタイミングを、前述の期間テーブル17に基づいて、下記〈1〉〜〈3〉の条件が成立するように決定する。尚、出力回路9がヒータ駆動信号をハイに反転させる前毎とは、換言すれば、PWM回路15が出力回路9への駆動指示信号をハイに反転させる前毎、ということでもある。また、CPU11は、処理の上では、PWM回路15に指示する駆動指示信号のオンタイミングを、ヒータ駆動信号のオンタイミングとして決定する。
[Processing content 3: Determination of heater drive signal ON timing]
The
〈1〉図7における点線の楕円内に示すように、今回決定するオンタイミングである今回オンタイミングが、精密制御期間から外れる。
〈2〉図7における点線の楕円内に示すように、今回オンタイミングと、前回決定したオンタイミングである前回オンタイミングとの間隔T0が、ヒータ駆動信号の周期の許容範囲(TCmin〜TCmaxまでの範囲であり、以下、周期許容範囲という)内である。尚、「TCmin」は、周期の許容最小値であり、「TCmax」は、周期の許容最大値である。
<1> As shown in the dotted ellipse in FIG. 7, the current on-timing, which is the on-timing determined this time, deviates from the precise control period.
<2> As shown in the dotted ellipse in FIG. 7, the interval T0 between the current on-timing and the previous on-timing that is the previously determined on-timing is within the allowable range (TCmin to TCmax) of the cycle of the heater drive signal Range, which is hereinafter referred to as a cycle tolerance). “TCmin” is an allowable minimum value of the cycle, and “TCmax” is an allowable maximum value of the cycle.
〈3〉図7における一点鎖線の楕円内に示すように、今回オンタイミングを起点にして周期許容範囲内の時間(この例ではT1,T2)ずつ後のN個(Nは1以上の整数であり、この例ではN=2)のタイミングが、精密制御期間から外れる。 <3> As shown in the dashed-dotted ellipse in FIG. 7, N times (N is an integer of 1 or more) after the time within the period allowable range (T1, T2 in this example) starting from the current on-timing In this example, the timing of N = 2) deviates from the precise control period.
CPU11は、前述の期間テーブル17に基づいて、各ヒータ制御モードの開始時(あるいは、最初のモードである結露乾燥制御の開始時)を基準とした時刻について、精密制御期間と非精密制御期間との何れに入っているかを判断することができる。このため、CPU11は、期間テーブル17に基づいて、上記〈1〉〜〈3〉の条件が成立するように、今回オンタイミングを決定することができる。
Based on the above-described period table 17, the
また例えば、CPU11は、各ヒータ制御モードの開始時から最初のオンタイミングは、上記〈1〉〜〈3〉の条件のうち、〈1〉の条件だけで決定する。例えば、ヒータ制御モードの開始時からみて最初の非精密制御期間内のタイミングを、最初のオンタイミングとして決定する。
Further, for example, the
尚、上記条件〈3〉を満たすN個のタイミングは、次回以降のオンタイミングとして採用し得るタイミングである。つまり、〈3〉の条件は、次回以降のN個のオンタイミングについても、上記〈1〉及び〈2〉の条件を満たすことができるための条件である。 Note that the N timings that satisfy the above condition <3> are timings that can be adopted as the next on timing. That is, the condition <3> is a condition for satisfying the conditions <1> and <2> also for N on-timings after the next time.
また、今回オンタイミングを決定するための条件から、上記〈3〉の条件を除くことも可能である。但し、今回オンタイミングを、上記〈1〉及び〈2〉の条件だけで決定するように構成すると、今回オンタイミングの選択マージンが広くなる。その結果、例えば、図7における「比較例」の段に例示するように、次回以降のオンタイミングを決定する際に、上記〈1〉及び〈2〉の条件を満たすタイミングが存在しなくなってしまう可能性がある。これに対し、今回オンタイミングを決定するための条件として、上記〈3〉の条件を含めれば、次回以降のオンタイミングを決定する際に、上記〈1〉及び〈2〉の条件を満たすタイミングが存在しなくなることを防止することができる。 It is also possible to remove the above condition <3> from the condition for determining the on-timing this time. However, if the current on-timing is configured to be determined only by the above conditions <1> and <2>, the selection margin for the current on-time is widened. As a result, for example, as illustrated in the stage of “Comparative Example” in FIG. 7, when determining the on timing after the next time, there is no timing that satisfies the conditions <1> and <2>. there is a possibility. On the other hand, if the condition <3> is included as a condition for determining the current on-timing, the timing satisfying the conditions <1> and <2> is determined when determining the on-timing after the next time. It can be prevented from disappearing.
[処理内容4:ヒータ駆動信号のオフタイミングの決定]
CPU11は、上記「処理内容3」で決定したオンタイミング(今回オンタイミング)から、上記「処理内容1」で算出した要求オン時間だけ後のタイミング(時刻)を、前述のオン期間変換テーブル(図6)に入力時刻として代入することで、ヒータ駆動信号のオフタイミングを決定する。尚、CPU11は、処理の上では、PWM回路15に指示する駆動指示信号のオフタイミングを、ヒータ駆動信号のオフタイミングとして決定する。
[Processing content 4: Determination of heater drive signal off timing]
The
このため、オンタイミングから要求オン時間だけ後のタイミングが、精密制御期間に入っていなければ、その要求オン時間だけ後のタイミングが、オフタイミングとして決定される。また、図6における(1)の部分に例示したように、オンタイミングから要求オン時間だけ後のタイミング(図6の例では時刻t3)が精密制御期間に入っていたとする。その場には、図6における(2)の部分に例示したように、オンタイミングから要求オン時間だけ後のタイミング(t3)が入っている精密制御期間の直前に存在する非精密制御期間の終了タイミング(図6の例では時刻t2)が、オフタイミングとして決定される。 For this reason, if the timing after the requested on-time from the on-timing is not within the precise control period, the timing after the requested on-time is determined as the off timing. Further, as exemplified in the part (1) in FIG. 6, it is assumed that the timing (time t3 in the example of FIG. 6) after the requested on-time has entered the precise control period. At that time, as illustrated in the part (2) in FIG. 6, the end of the non-precision control period existing immediately before the precision control period including the timing (t3) after the requested on-time from the on-timing. The timing (time t2 in the example of FIG. 6) is determined as the off timing.
尚、オフタイミングを決定するための要求オン時間は、後述する「処理内容5」の補正によって、増加補正される場合もある。
[処理内容5:要求オン時間の補正]
CPU11は、前回のオフタイミングを決定した際に、非精密制御期間の終了タイミングをオフタイミングとして決定した場合には、今回のオフタイミングを決定するために用いる要求オン時間に、補正値ΔTを加算する。その補正値ΔTは、前回のオフタイミングを決定するのに用いられた要求オン時間(以下、前回使用の要求オン時間という)と、前回のオンタイミングから前回のオフタイミングまでの時間(即ち、前回の指示オン時間であり、前回の実際のオン時間)との差分である。
Note that the requested on time for determining the off timing may be increased and corrected by correcting “processing
[Processing content 5: Correction of requested on-time]
When the
つまり、決定されたオンタイミングから要求オン時間だけ後のタイミングが、精密制御期間に入っていて、非精密制御期間の終了タイミングがオフタイミングとして決定された場合には、実際のオン時間が要求オン時間よりも短くなる。このため、その短くなった分の時間である補正値ΔTが、次のオフタイミングを決定するための要求オン時間に加算されるようにしている。 In other words, if the timing after the requested on-time from the determined on-timing is in the precise control period and the end timing of the non-precision control period is determined as the off-timing, the actual on-time is requested on Shorter than time. For this reason, the correction value ΔT, which is the shortened time, is added to the required on time for determining the next off timing.
[処理内容6:遅延補正]
出力回路9には動作遅延がある。つまり、マイコン8から出力回路9への駆動指示信号が反転してから、ヒータ駆動信号の出力レベルが反転するまでには、遅れがある。また、マイコン8内のPWM回路15から出力回路9への信号経路にも信号伝搬遅延がある。
[Processing content 6: Delay correction]
The
よって、ヒータ駆動信号を出力する信号出力手段に相当する部分(この例では、PWM回路15及び出力回路9)は、CPU11によって指示されたオンタイミングが到来してからヒータ駆動信号の出力レベルをハイに反転させるまでに第1の遅延時間Td1を有する。同様に、信号出力手段に相当する部分は、CPU11によって指示されたオフタイミングが到来してからヒータ駆動信号の出力レベルをローに反転させるまでに第2の遅延時間Td2を有する。尚、第1の遅延時間Td1と第2の遅延時間Td2とは、同じである場合もあり得るし、異なる場合もあり得る。また一般に、上記信号経路の信号伝搬遅延は、出力回路9の動作遅延と比べれば、無視できる程度に小さいため、遅延時間Td1,Td2は、出力回路9の動作の遅延時間とも言える。
Therefore, the portion corresponding to the signal output means for outputting the heater drive signal (in this example, the
このため、CPU11は、上記「処理内容3」で決定したオンタイミングを第1の遅延時間Td1だけ前にずらすと共に、上記「処理内容4」で決定したオフタイミングを第2の遅延時間Td2だけ前にずらす遅延補正を行う。そして、CPU11は、その遅延補正後のオンタイミングとオフオフタイミングとを、PWM回路15に指示する。尚、遅延時間Td1,Td2が無視できる程に小さい場合には、このような遅延補正は省略することができる。
For this reason, the
次に、CPU11がヒータ3cを制御するために行うヒータ制御処理について、図8を用い改めて説明する。
CPU11は、ECU1への電源投入に伴って動作を開始すると、図8のヒータ制御処理を実行する。
Next, a heater control process performed by the
The
CPU11は、ヒータ制御処理では、まずS110にて、「処理内容2」で説明したように、ROM13内の期間テーブル17を用いて、各ヒータ制御モードについてのオン期間変換テーブル(要求オン期間−指示オン期間変換テーブル)を作成する。尚、オン期間変換テーブルは、最初は、結露乾燥制御のモードに対応するものを作成し、その後、ヒータ制御モードが切り換わる毎に、切り換えられたモードに対応するものを作成しても良い。
In the heater control process, first, in step S110, the
CPU11は、次のS120にて、「処理内容3」で説明したように、ヒータ駆動信号の今回のオンタイミング(今回オンタイミング)を決定する。
CPU11は、次のS130にて、「処理内容5」で説明した要求オン時間の補正値ΔTを算出する。補正値ΔTは、前述したように、前回使用の要求オン時間から前回の指示オン時間を引いた値である。
In step S120, the
In the next S130, the
CPU11は、次のS140にて、「処理内容1」で説明したように、ヒータ3cの制御ロジックに基づいて要求オン時間を算出する。尚、要求オン時間は、図8とは別の処理で算出されるようになっていても良い。
In the next S140, the
CPU11は、次のS150にて、S140で算出された今回の要求オン時間に、S130で算出された補正値ΔTを加算した値を、オフタイミング決定用の要求オン時間として算出する。この処理は、「処理内容5」で説明した要求オン時間の補正に相当するが、実質的に補正が行われるのは、補正値ΔTが0でない場合である。
In the next S150, the
CPU11は、次のS160にて、「処理内容4」で説明した処理により、ヒータ駆動信号の今回のオフタイミングを決定する。具体的には、CPU11は、S120で決定した今回のオンタイミングから、S150で算出した要求オン時間だけ後のタイミングを、前述のオン期間変換テーブルに入力時刻として代入することで、今回のオフタイミングを決定する。S120で決定した今回のオンタイミングから、S150で決定した今回のオフタイミングまでの時間が、今回の指示オン時間となる。
In the next S160, the
尚、前回のS160において、オン期間変換テーブルに代入したタイミング(即ち、前回のオンタイミングから前回使用の要求オン時間だけ後のタイミング)が精密制御期間に入っていなければ、そのタイミングが、オフタイミングとして決定される。その場合には、前回使用の要求オン時間と前回の指示オン時間とが同じになる。よって、今回のS130では、補正値ΔTが0となり、今回のS150では、S140で算出された今回の要求オン時間が、そのままオフタイミング決定用の要求オン時間となる。つまり、要求オン時間の増加補正は実施されないこととなる。 If the timing assigned to the on-period conversion table in the previous S160 (that is, the timing after the previous on-timing required on-time) is not within the precise control period, the timing is the off-timing. As determined. In that case, the request on time of the previous use and the previous instruction on time are the same. Therefore, the correction value ΔT is 0 in the current S130, and the current request on time calculated in S140 is the request on time for determining the off timing as it is in S150. That is, the required on-time increase correction is not performed.
一方、前回のS160において、オン期間変換テーブルに代入したタイミングが精密制御期間に入っていたなら、そのタイミングが入っている精密制御期間の直前に存在する非精密制御期間の終了タイミングが、オフタイミングとして決定される。その場合には、前回使用の要求オン時間よりも前回の指示オン時間が短くなり、今回のS130で算出される補正値ΔTが0よりも大きい値となる。よって、今回のS150では、要求オン時間の増加補正が実施されることとなる。つまり、ヒータ3cの制御ロジックに基づく今回の要求オン時間に補正値ΔTを加算した値が、オフタイミング決定用の要求オン時間となる。
On the other hand, if the timing assigned to the on-period conversion table is in the precise control period in the previous S160, the end timing of the non-precise control period existing immediately before the precise control period in which the timing is entered is the off timing. As determined. In that case, the previous instruction on time is shorter than the request on time of the previous use, and the correction value ΔT calculated in S130 of this time becomes a value larger than zero. Therefore, in this S150, the required on-time increase correction is performed. That is, a value obtained by adding the correction value ΔT to the current required on-time based on the control logic of the
CPU11は、次のS170にて、「処理内容6」で説明したように、S120で決定した今回のオンタイミングを第1の遅延時間Td1だけ前にずらすと共に、S160で決定した今回のオフタイミングを第2の遅延時間Td2だけ前にずらす遅延補正を行う。そして、CPU11は、次のS180にて、S170で補正した後のオンタイミングとオフオフタイミングとを、PWM回路15に指示する。
In the next S170, the
すると、PWM回路15は、CPU11によって指示されたオンタイミングとオフタイミングとのうち、オンタイミングが到来すると、出力回路9への駆動指示信号をハイに反転させ、その後、オフタイミングが到来すると、駆動指示信号をローに反転させる。
Then, the
CPU11は、次のS190にて、PWM回路15による駆動指示信号がハイか否かを判定し、ハイであれば(つまり、S180でPWM回路15に指示したオフタイミングが未だ到来していなければ)、S140に戻る。PWM回路15に指示したオンタイミングが到来してからオフタイミングが到来するまでの間に、S140〜S180の処理を行うことで、オフタイミングを変更可能にしている。尚、S180にて、PWM回路15に既に経過したタイミングを指示しても、駆動指示信号の出力に影響はない。
In the next S190, the
CPU11は、S190にて、駆動指示信号がハイではない(即ちローである)と判定した場合には、S200に進み、ヒータ駆動停止条件が成立したか否かを判定する。ヒータ駆動停止条件は、例えば、エンジンが停止した場合に成立する。
If the
そして、CPU11は、S200にて、ヒータ駆動停止条件が成立していないと判定した場合には、S120に戻る。このため、CPU11は、PWM回路15による駆動指示信号がローになっている間に(換言すれば、ヒータ駆動信号をハイに反転させる前毎に)、S120〜S180の処理を行うこととなる。
If the
また、CPU11は、S200にて、ヒータ駆動停止条件が成立したと判定した場合には、当該ヒータ制御処理を終了する。
次に、ECU1の作用について、図9の例を用いて説明する。
If the
Next, the operation of the
図9の(2)の段において、「要求周期」は、ヒータ3cを制御する上で要求されるヒータ駆動信号の周期の標準値であり、周期許容範囲(TCmin〜TCmax)のセンター値である。そして、図9の(2)の段において、「要求オン時間」は、図8のS140で算出される要求オン時間(ヒータ3cを制御するために要求されるヒータ駆動信号のオン時間)である。また、図9の(2)の段において、「補正後の要求オン時間」は、図8のS150で補正値ΔTが加算されたオフタイミング決定用の要求オン時間である。
In the stage (2) of FIG. 9, the “request cycle” is a standard value of the cycle of the heater drive signal required for controlling the
また、図9の(3)の段は、図8のS120,S160で算出されるオンタイミング及びオフタイミングを表しており、図9の(4)の段は、図8のS170で遅延補正を行った後のオンタイミング及びオフタイミングを表している。図9の(3)及び(4)の各段においては、矩形波の立ち上がりタイミングが、オンタイミングであり、矩形波の立ち下がりタイミングが、オフタイミングである。そして、図9の(3)の段において、「指示周期」は、図8のS120で算出されるオンタイミングの間隔であり、その「指示周期」は、ヒータ駆動信号の実際の周期となる。また、図9の(3)の段において、「指示オン時間」は、前述の通り、PWM回路15に指示されるオンタイミングからオフタイミングまでの時間であり、その「指示オン時間」は、ヒータ駆動信号の実際のオン時間となる。
The stage (3) in FIG. 9 represents the on timing and the off timing calculated in steps S120 and S160 in FIG. 8, and the stage (4) in FIG. 9 performs delay correction in step S170 in FIG. The on-timing and off-timing after being performed are shown. In each stage of (3) and (4) in FIG. 9, the rising timing of the rectangular wave is the on timing, and the falling timing of the rectangular wave is the off timing. In the stage (3) of FIG. 9, the “instruction cycle” is the on-timing interval calculated in S120 of FIG. 8, and the “instruction cycle” is the actual cycle of the heater drive signal. Further, in the stage (3) of FIG. 9, the “instruction on time” is the time from the on timing to the off timing instructed to the
図9に示すように、非精密制御期間内の時刻t11が、図8のS120により、オンタイミングとして決定されたとする。そして、図8のS130で算出された補正値ΔTは0であるとし、図8のS140で算出された要求オン時間は「Tron1」であるとする。 As shown in FIG. 9, it is assumed that the time t11 within the non-precision control period is determined as the on timing by S120 in FIG. Then, it is assumed that the correction value ΔT calculated in S130 of FIG. 8 is 0, and the requested on-time calculated in S140 of FIG. 8 is “Tron1”.
この場合、図8のS150では、「Tron1」がオフタイミング決定用の要求オン時間として算出される(ΔT=0であるため)。そして、図8のS160では、オンタイミングである時刻t11から「Tron1」だけ後の時刻t13が、オン期間変換テーブルに代入される。この例において、時刻t13は、精密制御期間に入っているため、その時刻t13が入っている精密制御期間の直前に存在する非精密制御期間の終了タイミング(この例では時刻t12)が、オフタイミングとして決定されることとなる。よって、時刻t11から時刻t12までの時間(=Tson1<Tron1)が、今回の指示オン時間となる。 In this case, in S150 of FIG. 8, “Tron1” is calculated as the requested on-time for determining the off timing (because ΔT = 0). In S160 of FIG. 8, a time t13 that is “Tron1” after the time t11 that is the on timing is substituted into the on period conversion table. In this example, since the time t13 is in the precise control period, the end timing of the non-precise control period (time t12 in this example) existing immediately before the precise control period in which the time t13 is entered is the off timing. Will be determined. Therefore, the time from time t11 to time t12 (= Tson1 <Tron1) is the current instruction on time.
そして、図8のS170,S180により、図9の(4)の段に示すように、時刻t11を遅延時間Td1だけ前にずらしたタイミングと、時刻t12を遅延時間Td2だけ前にずらしたタイミングとが、PWM回路15にオンタイミング及びオフタイミングの各々として指示される。
Then, as shown in the stage (4) of FIG. 9, the timing when the time t11 is shifted by the delay time Td1 and the timing when the time t12 is shifted by the delay time Td2 by S170 and S180 of FIG. Is instructed to the
すると、図9の(5)の段に示すように、実際のヒータ駆動信号は、時刻t11でハイになり、時刻t12でローになる。つまり、ヒータ駆動信号は、遅延補正をする前のオンタイミングとオフタイミングとで反転することとなる。 Then, as shown in the stage (5) of FIG. 9, the actual heater drive signal becomes high at time t11 and becomes low at time t12. That is, the heater drive signal is inverted between the on timing and the off timing before delay correction.
次のオンタイミング及びオフタイミングを決定する動作を説明する。
図9において、時刻t11から「要求周期」だけ後の時刻t14は、本来ならば次のオンタイミングとなるべきである。しかし、この例において、時刻t14は、精密制御期間に入っている。このため、図8のS120により、時刻t14に最も近い非制御期間内の時刻t15が、時刻t11の次のオンタイミングとして決定されたとする。尚、時刻t11から時刻t15までの時間は、前述の「指示周期」であり、ヒータ駆動信号の実際の周期となるが、時刻t15は、その実際の周期が周期許容範囲内となるように決定される。
The operation for determining the next on-timing and off-timing will be described.
In FIG. 9, the time t <b> 14 after the “request period” from the time t <b> 11 should be the next on-timing. However, in this example, time t14 is in the precise control period. Therefore, it is assumed that the time t15 within the non-control period closest to the time t14 is determined as the next on-timing of the time t11 by S120 in FIG. The time from time t11 to time t15 is the above-described “instruction cycle”, which is the actual cycle of the heater drive signal, but at time t15, the actual cycle is determined to be within the cycle allowable range. Is done.
この場合、前回の指示オン時間(=Tson1)が前回使用の要求オン時間(=Tron1)よりも短いため、図8のS130で算出される補正値ΔTが0ではなくなる。
このため、図8のS140で算出された要求オン時間が「Tron2」であるとすると、図8のS150では、「Tron2+ΔT」がオフタイミング決定用の要求オン時間(補正後の要求オン時間)として算出される。
In this case, since the previous instruction on time (= Tson1) is shorter than the previous request on time (= Tron1), the correction value ΔT calculated in S130 of FIG.
Therefore, assuming that the request on-time calculated in S140 of FIG. 8 is “Tron2”, in S150 of FIG. 8, “Tron2 + ΔT” is used as the request on-time for determining the off timing (requested on-time after correction). Calculated.
そして、図8のS160では、今回のオンタイミングである時刻t15から「Tron2+ΔT」だけ後の時刻t16が、オン期間変換テーブルに代入される。この例において、時刻t16は、精密制御期間に入っていない(非精密制御期間に入っている)ため、その時刻t16が、オフタイミングとして決定されることとなる。よって、時刻t15から時刻t16までの時間(=Tson2=Tron2+ΔT)が、今回の指示オン時間となる。 Then, in S160 of FIG. 8, a time t16 that is “Tron2 + ΔT” after the time t15, which is the current on-timing, is substituted into the on-period conversion table. In this example, since the time t16 does not enter the precise control period (enters the non-precision control period), the time t16 is determined as the off timing. Therefore, the time from time t15 to time t16 (= Tson2 = Tron2 + ΔT) is the current instruction on time.
そして、図8のS170,S180により、図9の(4)の段に示すように、時刻t15を遅延時間Td1だけ前にずらしたタイミングと、時刻t16を遅延時間Td2だけ前にずらしたタイミングとが、PWM回路15にオンタイミング及びオフタイミングの各々として指示される。
Then, as shown in the stage (4) of FIG. 9, the timing at which the time t15 is shifted forward by the delay time Td1 and the timing at which the time t16 is shifted forward by the delay time Td2 by S170 and S180 in FIG. Is instructed to the
すると、図9の(5)の段に示すように、実際のヒータ駆動信号は、時刻t15でハイになり、時刻t16でローになる。ヒータ駆動信号は、遅延補正をする前のオンタイミングとオフタイミングとで反転することとなる。 Then, as shown in the stage (5) of FIG. 9, the actual heater drive signal becomes high at time t15 and becomes low at time t16. The heater drive signal is inverted between the on timing and the off timing before delay correction.
以上のようなECU1では、センサ駆動用IC5における精密制御期間と非精密制御期間とが、何時であるかを示す期間テーブル17を、ヒータ制御部7を成すマイコン8に保有させている。
In the
このため、マイコン8(詳しくはCPU11)は、ヒータ駆動信号をオフさせる(ローへ反転させる)前に、そのオフタイミングを、精密制御期間から外れるように、しかも、実際のオン時間が要求オン時間より長くならないように、決定することができる。よって、従来装置のような過昇温を防ぐことができる。同様に、マイコン8は、ヒータ駆動信号をオンさせる(ハイへ反転させる)前に、そのオンタイミングを、精密制御期間から外れるように、しかも、ヒータ駆動信号の周期が許容範囲に入るように、決定することができる。よって、従来装置のような温度の追従性悪化を防ぐことができる。
Therefore, before turning off the heater drive signal (reversing to low), the microcomputer 8 (specifically, the CPU 11) sets the off timing to be out of the precise control period, and the actual on time is the required on time. It can be decided not to be longer. Therefore, it is possible to prevent overheating as in the conventional apparatus. Similarly, the
このようなECU1によれば、ヒータ駆動信号の反転を精密制御期間中に実施しないことと、ヒータ3cの制御性能とを、両立させることができる。
また、「処理内容4」で説明したように、マイコン8のCPU11は、決定したオンタイミングから要求オン時間だけ後のタイミングが、精密制御期間に入っていなければ、その要求オン時間だけ後のタイミングを、オフタイミングとして決定する。一方、オンタイミングから要求オン時間だけ後のタイミングが精密制御期間に入っていれば、その要求オン時間だけ後のタイミングが入っている精密制御期間の直前に存在する非精密制御期間の終了タイミングを、オフタイミングとして決定する。
According to such an
Also, as described in “
このため、オフタイミングを精密制御期間から外しつつ、実際のオン時間を、要求オン時間以下で、且つ、その要求オン時間に最も近い時間にすることができる。よって、ヒータ3cの制御において、目標温度に対する温度の追従性能が良好となる。
For this reason, it is possible to make the actual on-time not more than the requested on-time and closest to the requested on-time while removing the off timing from the precise control period. Therefore, in the control of the
また、「処理内容5」で説明したように、CPU11は、前回のオフタイミングを決定した際に、非精密制御期間の終了タイミングをオフタイミングとして決定した場合には、今回のオフタイミングを決定するための要求オン時間に、前述の補正値ΔTを加算する。このため、複数回分の周期で見れば、実際のオン時間を要求オン時間に一致させることができる。よって、ヒータ3cの制御において、目標温度に対する温度追従性を一層良好にすることができる。
Further, as described in “
また、CPU11は、オンタイミングを、「処理内容3」で説明した〈1〉及び〈2〉の条件が成立するように決定する。このため、オンタイミングを、精密制御期間から外しつつ、オンタイミングの間隔がヒータ駆動信号の周期許容範囲に入るように、決定することができる。よって、ヒータ駆動信号の実際の周期を、周期許容範囲内にすることができる。
Further, the
更に、CPU11は、オンタイミングを、「処理内容3」で説明した〈3〉の条件も成立するように決定する。このため、ヒータ駆動信号の周期許容範囲を一層確実に守ることができる。
Furthermore, the
また、「処理内容6」で説明したように、CPU11は、決定したオンタイミングを遅延時間Td1だけ前にずらしたタイミングを、オンタイミングとしてPWM回路15に指示する。同様に、CPU11は、決定したオフタイミングを遅延時間Td2だけ前にずらしたタイミングを、オフタイミングとしてPWM回路15に指示する。
Further, as described in “Processing content 6”, the
このため、ヒータ駆動信号の実際の反転タイミングが、決定したオンタイミング及びオフタイミングよりも遅れて、その実際の反転タイミングが精密制御期間に入ってしまうことを防止することができる。つまり、精密制御期間を避けて決定したオンタイミングとオフタイミングとで、ヒータ駆動信号を確実に反転させることができる。 For this reason, it is possible to prevent the actual inversion timing of the heater drive signal from entering the precise control period after the determined on timing and off timing. That is, the heater drive signal can be reliably inverted at the on timing and the off timing determined while avoiding the precise control period.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得る。また、前述の数値も一例であり他の値でも良い。
例えば、ECU1のマイコン8から他のECUへ空燃比の検出結果が送られて、そのECUが燃料噴射の制御を実施しても良い。つまり、ECU1は、空燃比を検出するための専用装置であっても良い。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention can take a various form, without being limited to the said embodiment. The above-mentioned numerical values are also examples, and other values may be used.
For example, the detection result of the air-fuel ratio may be sent from the
また、上記実施形態における1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。また、上述したECUの他、当該ECUを構成要素とするシステム、当該ECUとしてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した媒体、空燃比センサの制御方法など、種々の形態で本発明を実現することもできる。 In addition, the functions of one component in the above embodiment may be distributed as a plurality of components, or the functions of a plurality of components may be integrated into one component. Further, at least a part of the configuration of the above embodiment may be replaced with a known configuration having the same function. Moreover, you may abbreviate | omit a part of structure of the said embodiment. In addition, all the aspects included in the technical idea specified by the wording described in the claims are embodiments of the present invention. In addition to the ECU described above, the present invention can be implemented in various forms such as a system including the ECU as a constituent element, a program for causing a computer to function as the ECU, a medium storing the program, and a control method for the air-fuel ratio sensor. It can also be realized.
3…空燃比センサ、3a…起電力セル、3b…酸素ポンプセル、3c…ヒータ、5…センサ駆動用IC(センサ駆動部)、7…ヒータ制御部、8…マイコン、9…出力回路、11…CPU、13…ROM、15…PWM回路、17…期間テーブル(スケジュール情報)
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記起電力セルの出力電圧を検出して、その検出値を目標値にするための前記酸素ポンプセルへのポンプ電流を決定する精密制御を実施し、その精密制御で決定したポンプ電流を前記酸素ポンプセルに流すセンサ駆動部(5)と、
前記ヒータにPWM信号の形式の駆動信号を出力するヒータ制御部(7(8,9))と、を備え、
前記センサ駆動部の状態は、前記精密制御を実施する状態と、前記精密制御を実施しない状態とに、交互に切り換わるようになっており、
前記ヒータ制御部は、
前記センサ駆動部が前記精密制御を実施する期間である精密制御期間と、前記センサ駆動部が前記精密制御を実施しない期間である非精密制御期間との、各々の時刻を示すスケジュール情報(17)が記憶された記憶手段(13)と、
前記駆動信号を前記ヒータに通電しない方の非アクティブレベルから前記ヒータに通電する方のアクティブレベルへ反転させるオンタイミングと、前記駆動信号を前記アクティブレベルから前記非アクティブレベルへ反転させるオフタイミングとを、前記スケジュール情報に基づいて、前記精密制御期間から外れるように決定するタイミング決定手段(11,S120,S160)と、
前記タイミング決定手段により決定された前記オンタイミングと前記オフタイミングとが指示され、前記指示されたオンタイミングが到来すると前記駆動信号の出力レベルを前記アクティブレベルに反転させ、前記指示されたオフタイミングが到来すると前記駆動信号の出力レベルを前記非アクティブレベルに反転させる信号出力手段(9,15)と、を備えること、
を特徴とする空燃比センサ制御装置。 An air-fuel ratio sensor control device for controlling an air-fuel ratio sensor (3) having an electromotive force cell (3a) and an oxygen pump cell (3b) and a heater (3c) for heating them,
A precise control for detecting an output voltage of the electromotive force cell and determining a pump current to the oxygen pump cell for setting the detected value to a target value is performed, and the pump current determined by the precise control is used as the oxygen pump cell. A sensor driving unit (5) to be passed through,
A heater control unit (7 (8, 9)) that outputs a drive signal in the form of a PWM signal to the heater;
The state of the sensor drive unit is alternately switched between a state in which the precise control is performed and a state in which the precise control is not performed.
The heater control unit
Schedule information (17) indicating respective times of a precise control period in which the sensor drive unit performs the precise control and a non-precise control period in which the sensor drive unit does not perform the precise control Storage means (13) in which is stored,
An on timing for inverting the drive signal from an inactive level that does not energize the heater to an active level that energizes the heater, and an off timing that inverts the drive signal from the active level to the inactive level. Timing determining means (11, S120, S160) for determining so as to be out of the precise control period based on the schedule information;
The on timing and the off timing determined by the timing determining means are instructed, and when the instructed on timing arrives, the output level of the drive signal is inverted to the active level, and the instructed off timing is Signal output means (9, 15) for inverting the output level of the drive signal to the inactive level when it arrives;
An air-fuel ratio sensor control device.
前記ヒータ制御部は、
前記駆動信号を前記アクティブレベルにしてから前記非アクティブレベルにするまでのオン時間を、前記ヒータの制御ロジックに基づいて算出するオン時間算出手段(11,S140)、を備え、
前記タイミング決定手段は、
前記駆動信号の前記オンタイミングを、前記スケジュール情報に基づいて、前記精密制御期間から外れるように決定する第1の決定手段(11,S120)と、
前記第1の決定手段により決定された前記オンタイミングと、前記オン時間算出手段により算出された前記オン時間と、前記スケジュール情報とに基づいて、前記駆動信号の前記オフタイミングを、前記精密制御期間から外れるように決定する第2の決定手段(11,S160)と、を備え、
前記第2の決定手段は、
前記第1の決定手段により決定された前記オンタイミングから前記オン時間だけ後のタイミングが、前記精密制御期間に入っていなければ、前記オン時間だけ後のタイミングを、前記オフタイミングとして決定し、前記オン時間だけ後のタイミングが前記精密制御期間に入っていれば、前記オン時間だけ後のタイミングが入っている前記精密制御期間の直前に存在する前記非精密制御期間の終了タイミングを、前記オフタイミングとして決定すること、
を特徴とする空燃比センサ制御装置。 In the air-fuel ratio sensor control device according to claim 1,
The heater control unit
An on-time calculating means (11, S140) for calculating an on-time from when the drive signal is set to the active level to when the drive signal is set to the inactive level, based on the control logic of the heater;
The timing determining means includes
First determination means (11, S120) for determining the on-timing of the drive signal so as to be out of the precise control period based on the schedule information;
Based on the on-timing determined by the first determining unit, the on-time calculated by the on-time calculating unit, and the schedule information, the off timing of the drive signal is changed to the precise control period. Second determining means (11, S160) for determining so as to deviate from
The second determining means includes
If the timing after the ON time after the ON timing determined by the first determining means is not within the precise control period, the timing after the ON time is determined as the OFF timing, If the timing after the ON time is in the precise control period, the end timing of the non-precision control period existing immediately before the precise control period after the ON time is set as the OFF timing. To decide as,
An air-fuel ratio sensor control device.
前記第2の決定手段が、前回の前記オフタイミングを決定した際に、前記非精密制御期間の終了タイミングを前記オフタイミングとして決定した場合には、前回の前記オフタイミングを決定するのに用いられた前記オン時間と、前回の前記オンタイミングから前回の前記オフタイミングまでの時間との差分を、前記第2の決定手段が今回の前記オフタイミングを決定するために用いる前記オン時間に加算するオン時間補正手段(11,S130,S150)、を備えること、
を特徴とする空燃比センサ制御装置。 The air-fuel ratio sensor control device according to claim 2,
When the second determining means determines the end timing of the non-precision control period as the off timing when the previous off timing is determined, it is used to determine the previous off timing. A difference between the ON time and the time from the previous ON timing to the previous OFF timing is added to the ON time used by the second determining means to determine the current OFF timing. Time correction means (11, S130, S150),
An air-fuel ratio sensor control device.
前記第1の決定手段は、前記オンタイミングの間隔が前記駆動信号の周期の許容範囲に入るように、前記オンタイミングを決定すること、
を特徴とする空燃比センサ制御装置。 In the air-fuel ratio sensor control device according to claim 2 or 3,
The first determining means determines the on-timing so that the on-timing interval falls within an allowable range of a period of the driving signal;
An air-fuel ratio sensor control device.
前記第1の決定手段は、前記信号出力手段が前記駆動信号の出力レベルを前記アクティブレベルに反転させる前毎に、前記オンタイミングを、下記〈1〉及び〈2〉の条件が成立するように決定すること、
を特徴とする空燃比センサ制御装置。
〈1〉今回決定する前記オンタイミングである今回オンタイミングが、前記精密制御期間から外れる。
〈2〉前記今回オンタイミングと前回決定した前記オンタイミングとの間隔が、前記許容範囲内である。 In the air-fuel ratio sensor control device according to claim 4,
The first determining means sets the ON timing so that the following conditions <1> and <2> are satisfied before the signal output means inverts the output level of the drive signal to the active level. To decide,
An air-fuel ratio sensor control device.
<1> The current on timing, which is the on timing determined this time, deviates from the precise control period.
<2> An interval between the current on-timing and the previously determined on-timing is within the allowable range.
前記第1の決定手段は、前記オンタイミングを、更に下記〈3〉の条件が成立するように決定すること、
を特徴とする空燃比センサ制御装置。
〈3〉前記今回オンタイミングを起点にして前記許容範囲内の時間ずつ後のN個(Nは1以上の整数)のタイミングが、前記精密制御期間から外れる。 In the air-fuel ratio sensor control device according to claim 5,
The first determining means determines the on-timing so that the following condition <3> is satisfied;
An air-fuel ratio sensor control device.
<3> N timings (N is an integer of 1 or more) after the time within the allowable range starting from the current on-timing deviate from the precise control period.
前記信号出力手段は、
前記指示されたオンタイミングが到来してから前記駆動信号の出力レベルを前記アクティブレベルに反転させるまでに第1の遅延時間を有し、前記指示されたオフタイミングが到来してから前記駆動信号の出力レベルを前記非アクティブレベルに反転させるまでに第2の遅延時間を有しており、
当該空燃比センサ制御装置は、
前記タイミング決定手段により決定された前記オンタイミングを前記第1の遅延時間だけ前にずらすと共に、前記タイミング決定手段により決定された前記オフタイミングを前記第2の遅延時間だけ前にずらす補正を行う遅延補正手段(11,S170)と、
前記遅延補正手段により補正された後の前記オンタイミングと前記オフタイミングとを、前記信号出力手段に指示する指示手段(11,S180)と、を備えること、
を特徴とする空燃比センサ制御装置。 The air-fuel ratio sensor control device according to any one of claims 1 to 6,
The signal output means includes
It has a first delay time from when the instructed on-timing arrives until the output level of the drive signal is inverted to the active level, and after the instructed off-timing has arrived, A second delay time until the output level is inverted to the inactive level;
The air-fuel ratio sensor control device
A delay for correcting the shift of the on-timing determined by the timing determination unit by the first delay time and the off-timing determined by the timing determination unit by the second delay time. Correction means (11, S170);
Instructing means (11, S180) for instructing the signal output means of the on timing and the off timing after being corrected by the delay correcting means,
An air-fuel ratio sensor control device.
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