JP6379000B2 - Gas sensor system - Google Patents

Gas sensor system Download PDF

Info

Publication number
JP6379000B2
JP6379000B2 JP2014203303A JP2014203303A JP6379000B2 JP 6379000 B2 JP6379000 B2 JP 6379000B2 JP 2014203303 A JP2014203303 A JP 2014203303A JP 2014203303 A JP2014203303 A JP 2014203303A JP 6379000 B2 JP6379000 B2 JP 6379000B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
terminal
gas sensor
oxygen
circuit
cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014203303A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016070883A (en
Inventor
雄三 樋口
雄三 樋口
朋典 上村
朋典 上村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Spark Plug Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP2014203303A priority Critical patent/JP6379000B2/en
Publication of JP2016070883A publication Critical patent/JP2016070883A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6379000B2 publication Critical patent/JP6379000B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

本発明は、酸素ポンプセル及び酸素濃度検知セルを有するガスセンサと、このガスセンサを制御するセンサ制御部とを備えるガスセンサシステムに関する。   The present invention relates to a gas sensor system including a gas sensor having an oxygen pump cell and an oxygen concentration detection cell, and a sensor control unit that controls the gas sensor.

従来より、酸素ポンプセル及び酸素濃度検知セルの2つのセルを有する全領域空燃比センサや、上記2つのセルに、NOxガス濃度を検知するセルを加えた3つのセルを有するNOxセンサなどのガスセンサが知られており、これを制御するセンサ制御部と共にガスセンサシステムを構成して、車両等に搭載される。   Conventionally, gas sensors such as an all-region air-fuel ratio sensor having two cells, an oxygen pump cell and an oxygen concentration detection cell, and a NOx sensor having three cells in which a cell for detecting NOx gas concentration is added to the above two cells, are available. A gas sensor system is configured together with a sensor control unit that controls the gas sensor system and is mounted on a vehicle or the like.

ところで、このようなガスセンサシステムでは、ガスセンサに通電した際に、酸素ポンプセルや酸素濃度検知セルに過大な電圧がかかると、固体電解質セラミック(ジルコニア)からの酸素イオンの喪失によるセルの黒化現象(いわゆるブラックニング)等が生じて、ガスセンサの特性劣化を生じる場合がある。特にガスセンサが活性化する前において、このような現象が生じやすい。
このため、従来より、ガスセンサが活性化するまでの間、ガスセンサに対する通電状態を、所定の活性前の通電状態とし、活性後に、通電状態を切り替えて、ガス濃度を測定するガス濃度測定用の通電状態とすることが行われている(例えば、特許文献1)。
By the way, in such a gas sensor system, when an excessive voltage is applied to the oxygen pump cell or the oxygen concentration detection cell when the gas sensor is energized, the cell blackening phenomenon due to the loss of oxygen ions from the solid electrolyte ceramic (zirconia) ( In some cases, so-called blackening) or the like occurs and the characteristics of the gas sensor deteriorate. In particular, such a phenomenon is likely to occur before the gas sensor is activated.
For this reason, conventionally, until the gas sensor is activated, the energization state for the gas sensor is set to the energization state before the predetermined activation, and after activation, the energization state is switched to measure the gas concentration. A state is performed (for example, Patent Document 1).

特開2008−70194号公報JP 2008-70194 A

しかしながら、ガスセンサが活性化する前の状態のうち、初期の段階では、ガスセンサの温度が低く、酸素濃度検知セルや酸素ポンプセルの素子インピーダンス(内部抵抗)が高い状態である。このため、セルに微小な電流を流したり、電荷が発生するだけで、セルの両端には、大きな電位差が生じることとなる。特に、酸素ポンプセルに、セルの両端に大きな電位差が生じた状態で電流を流し続けると、ブラックニングが生じやすいという問題があった。   However, in the initial stage before the gas sensor is activated, the temperature of the gas sensor is low, and the element impedance (internal resistance) of the oxygen concentration detection cell and the oxygen pump cell is high. Therefore, a large potential difference is generated between both ends of the cell only by passing a minute current through the cell or generating charges. In particular, there is a problem that blackening is likely to occur when an oxygen pump cell continues to pass a current in a state where a large potential difference is generated between both ends of the cell.

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、ガスセンサが活性化する前の段階で、ガスセンサの酸素ポンプセルのブラックニングの発生を抑制できるガスセンサシステムを提供する。   The present invention has been made in view of such problems, and provides a gas sensor system capable of suppressing the occurrence of blackening of an oxygen pump cell of a gas sensor before the gas sensor is activated.

その一態様は、第1端子及び第2端子に電気的に導通する酸素ポンプセル、並びに、上記第2端子及び第3端子に電気的に導通する酸素濃度検知セルを有するガスセンサと、上記第1端子、上記第2端子及び上記第3端子を通じて上記ガスセンサを制御するセンサ制御部と、を備えるガスセンサシステムであって、上記センサ制御部は、上記第1端子と上記第2端子との間を断続可能に接続し、上記酸素ポンプセルに酸素イオン伝導性が発現していない状態における上記酸素ポンプセルの内部抵抗よりも小さく、上記ガスセンサの活性状態における上記酸素ポンプセルの内部抵抗よりも大きい抵抗値を有する第1回路と、上記ガスセンサが活性化するまでの活性待ち期間内に、上記第1端子と上記第2端子とを上記第1回路を介して接続する1−2端子間接続手段と、を備え、前記ガスセンサは、被測定ガスが導入される測定室を内部に有し、前記酸素ポンプセルは、上記測定室外に配置されて前記第1端子に導通する第1ポンプ電極、及び、上記測定室に面して配置されて前記第2端子に導通する第2ポンプ電極を有し、前記センサ制御部は、上記第1端子を通じて上記酸素ポンプセルに、ポンプ電流を流すポンプ電流出力回路と、上記ポンプ電流出力回路から上記第1端子を通じて上記酸素ポンプセルへ流す上記ポンプ電流をオンオフするポンプ電流スイッチと、前記活性待ち期間のうち、前記1−2端子間接続手段により上記第1端子と上記第2端子とを前記第1回路を介して接続している間、上記ポンプ電流スイッチをオフにする第1遮断手段と、を備えるガスセンサシステムである。 One aspect thereof includes an oxygen pump cell electrically connected to the first terminal and the second terminal, a gas sensor having an oxygen concentration detection cell electrically connected to the second terminal and the third terminal, and the first terminal. A gas sensor system comprising: a sensor control unit that controls the gas sensor through the second terminal and the third terminal, wherein the sensor control unit is capable of intermittently connecting between the first terminal and the second terminal. connected to said oxygen pump cell rather smaller than the internal resistance of the oxygen pump cell in a state in which the oxygen ion conductivity is not expressed, the first having a higher resistance than the internal resistance of the oxygen pump cell in the active state of the gas sensor One circuit and the first terminal and the second terminal are connected via the first circuit within an activation waiting period until the gas sensor is activated. It includes -2 and the inter-terminal connection unit, wherein the gas sensor has a measuring chamber in which the measurement gas is introduced into said oxygen pump cell includes a first conductive to the first terminal is arranged in the measuring outdoor 1 pump electrode and a second pump electrode arranged facing the measurement chamber and conducting to the second terminal, and the sensor control unit supplies a pump current to the oxygen pump cell through the first terminal. A pump current output circuit for flowing, a pump current switch for turning on and off the pump current flowing from the pump current output circuit to the oxygen pump cell through the first terminal, and the connection terminal between the 1-2 terminals in the active waiting period the while the first terminal and a said second terminal is connected via the first circuit, the gas sensor cis Ru comprising a first shut-off means for turning off the pump current switch, the It is a non.

このガスセンサシステムでは、ガスセンサが活性化するまでの活性待ち期間内に、第1端子と第2端子とを第1回路を介して接続する。この間、酸素ポンプセルの両端の電極間(第1端子と第2端子との間)が、第1回路を介して接続される。   In this gas sensor system, the first terminal and the second terminal are connected via the first circuit within the activation waiting period until the gas sensor is activated. During this time, the electrodes (between the first terminal and the second terminal) at both ends of the oxygen pump cell are connected via the first circuit.

第1回路の抵抗値は、酸素ポンプセルに酸素イオン伝導性が発現していない状態における酸素ポンプセルの内部抵抗よりも小さい値としてある。
セルの温度が低く、酸素イオン伝導性が発現していない状態における酸素ポンプセルの内部抵抗は、例えば100kΩ以上の高抵抗である。そこで、第1回路の抵抗値を、例えば、1kΩ〜10kΩ程度とすると、活性待ち期間のうち、酸素ポンプセルの内部抵抗が第1回路の抵抗値よりも大きい状態では、酸素ポンプセルに電荷が発生しても、発生した電荷は、第1回路を介して放電される。このため、活性待ち期間において、酸素ポンプセルに発生した電荷を第1回路を介して放電することができる。
また、酸素ポンプセルの内部抵抗が第1回路の抵抗値よりも大きい状態では、酸素ポンプセルに電流を流そうとしても、その多くが第1回路を流れ、酸素ポンプセルに生じる電圧降下も小さくなる。
これにより、酸素ポンプセルの両端間に生じる電圧差が小さくなり、酸素ポンプセルのブラックニングの発生を抑制することができる。
一方、酸素ポンプセルの内部抵抗が第1回路の抵抗値と同じあるいはこれよりも小さくなると、酸素ポンプセルに発生した電荷は、酸素ポンプセルの内部抵抗と第1回路とで放電される。このため、活性待ち期間において、酸素ポンプセルに発生した電荷を酸素ポンプセルの内部抵抗または第1回路を介して放電することができる。
加えて、このガスセンサシステムでは、活性待ち期間のうち、第1端子と第2端子とを第1回路を介して接続している間、酸素ポンプセルへ流すポンプ電流を遮断している。このため、活性待ち期間において、ポンプ電流による電圧降下が酸素ポンプセルに生じないので、酸素ポンプセルのブラックニングの発生をより確実に抑制することができる。
The resistance value of the first circuit is smaller than the internal resistance of the oxygen pump cell in a state where oxygen ion conductivity is not expressed in the oxygen pump cell.
The internal resistance of the oxygen pump cell in a state where the cell temperature is low and oxygen ion conductivity is not expressed is, for example, a high resistance of 100 kΩ or more. Therefore, if the resistance value of the first circuit is, for example, about 1 kΩ to 10 kΩ, electric charge is generated in the oxygen pump cell when the internal resistance of the oxygen pump cell is larger than the resistance value of the first circuit during the activation waiting period. Even so, the generated charge is discharged through the first circuit. For this reason, the charge generated in the oxygen pump cell can be discharged through the first circuit during the activation waiting period.
In addition, in a state where the internal resistance of the oxygen pump cell is larger than the resistance value of the first circuit, even if a current is passed through the oxygen pump cell, most of the current flows through the first circuit, and the voltage drop generated in the oxygen pump cell is reduced.
Thereby, the voltage difference produced between the both ends of an oxygen pump cell becomes small, and generation | occurrence | production of the blackening of an oxygen pump cell can be suppressed.
On the other hand, when the internal resistance of the oxygen pump cell is equal to or smaller than the resistance value of the first circuit, the charge generated in the oxygen pump cell is discharged by the internal resistance of the oxygen pump cell and the first circuit. For this reason, the charge generated in the oxygen pump cell can be discharged through the internal resistance of the oxygen pump cell or the first circuit during the activation waiting period.
In addition, in this gas sensor system, the pump current flowing to the oxygen pump cell is interrupted while the first terminal and the second terminal are connected via the first circuit during the activation waiting period. For this reason, the voltage drop due to the pump current does not occur in the oxygen pump cell during the activation waiting period, so that the blackening of the oxygen pump cell can be more reliably suppressed.

さらに、上述のガスセンサシステムであって、前記センサ制御部は、前記第2端子に接続して、所定の基準電位を印加する基準電位回路と、前記活性待ち期間のうち、前記1−2端子間接続手段により前記第1端子と前記第2端子とを前記第1回路を介して接続している間、上記基準電位回路により上記第2端子に上記基準電位を印加する活性前基準電位印加手段と、を備えるガスセンサシステムとすると良い。   Furthermore, in the gas sensor system described above, the sensor control unit is connected to the second terminal and applies a predetermined reference potential, and between the 1-2 terminals in the activation waiting period. Pre-activation reference potential applying means for applying the reference potential to the second terminal by the reference potential circuit while the first terminal and the second terminal are connected via the first circuit by the connecting means; A gas sensor system comprising

このガスセンサシステムでは、活性待ち期間のうち、1−2端子間接続手段により第1端子と第2端子とを第1回路を介して接続している間、第2端子に基準電位を印加する。これにより、酸素ポンプセルをブラックニングから保護しつつ、ガスセンサの各端子の電位を安定した電位で保持できる。   In this gas sensor system, the reference potential is applied to the second terminal while the first terminal and the second terminal are connected via the first circuit by the 1-2 terminal connecting means during the activation waiting period. Thereby, the potential of each terminal of the gas sensor can be held at a stable potential while protecting the oxygen pump cell from blackening.

さらに、上述のいずれかのガスセンサシステムであって、前記ガスセンサは、被測定ガスが導入される測定室、及び、基準酸素雰囲気とされる基準酸素室を内部に有し、前記酸素濃度検知セルは、上記基準酸素室に配置されて前記第3端子に導通する第1検知電極、及び、上記測定室に面して配置されて前記第2端子に導通する第2検知電極を有し、前記センサ制御部は、上記第3端子を通じて上記酸素濃度検知セルに、上記基準酸素室に酸素を汲み入れる定電流を流す定電流出力回路と、前記活性待ち期間に、上記定電流出力回路により上記酸素濃度検知セルに上記定電流を流して上記基準酸素室に酸素を供給する活性前定電流出力手段と、を備えるガスセンサシステムとするのが好ましい。   Furthermore, in any one of the gas sensor systems described above, the gas sensor includes therein a measurement chamber into which a gas to be measured is introduced and a reference oxygen chamber in which a reference oxygen atmosphere is provided, and the oxygen concentration detection cell includes A first sensing electrode disposed in the reference oxygen chamber and conducting to the third terminal; and a second sensing electrode disposed facing the measurement chamber and conducting to the second terminal; The control unit includes a constant current output circuit for supplying a constant current for pumping oxygen into the reference oxygen chamber to the oxygen concentration detection cell through the third terminal, and the oxygen concentration by the constant current output circuit during the activation waiting period. Preferably, the gas sensor system comprises a pre-activation constant current output means for supplying oxygen to the reference oxygen chamber by supplying the constant current to the detection cell.

このガスセンサシステムでは、ガスセンサが活性化する前の活性待ち期間に、酸素濃度検知セルに定電流を流して基準酸素室に酸素を供給しているので、ガスセンサが活性化した後、速やかにガス濃度の測定を開始することができる。   In this gas sensor system, since the constant current is supplied to the oxygen concentration detection cell and oxygen is supplied to the reference oxygen chamber during the activation waiting period before the gas sensor is activated, the gas concentration is quickly supplied after the gas sensor is activated. Measurement can be started.

さらに、上述のガスセンサシステムであって、前記センサ制御部は、前記酸素濃度検知セルに流す前記定電流に一時的な変化を生じさせて、この変化に応答して前記第1検知電極と前記第2検知電極との間に生じる電圧の応答変化量を検出する変化量検出手段と、上記応答変化量に基づいて、上記酸素濃度検知セルの内部抵抗を検知する内部抵抗検知手段と、上記内部抵抗に基づいて、前記ガスセンサが活性化したか否かを判別する活性化判別手段と、を備えるガスセンサシステムとするのが好ましい。   Furthermore, in the gas sensor system described above, the sensor control unit causes a temporary change in the constant current flowing through the oxygen concentration detection cell, and in response to the change, the first detection electrode and the first detection electrode. A change amount detecting means for detecting a response change amount of a voltage generated between the two sensing electrodes, an internal resistance detecting means for detecting an internal resistance of the oxygen concentration detection cell based on the response change amount, and the internal resistance Preferably, the gas sensor system includes an activation determination unit that determines whether or not the gas sensor is activated.

このガスセンサシステムでは、酸素濃度検知セルに定電流を流しつつ、この定電流に一時的な変化を生じさせることで、酸素濃度検知セルの内部抵抗を検知している。そして、この検知した内部抵抗に基づいて、ガスセンサが活性化したか否かを判別している。これにより、ガスセンサが活性化したか否かを適切に判別することできる。   In this gas sensor system, the internal resistance of the oxygen concentration detection cell is detected by causing a temporary change in the constant current while flowing a constant current through the oxygen concentration detection cell. Based on the detected internal resistance, it is determined whether or not the gas sensor is activated. Thereby, it can be determined appropriately whether or not the gas sensor is activated.

さらに、上述のガスセンサシステムであって、前記ガスセンサは、前記酸素ポンプセル及び前記酸素濃度検知セルを含むセンサ素子部を加熱するヒータ部を有し、前記センサ制御部は、前記内部抵抗検知手段で検知した前記内部抵抗が目標抵抗値となるように、上記ヒータ部への通電をフィードバック制御するヒータ通電制御手段を備えるガスセンサシステムとするのが好ましい。   Further, in the gas sensor system described above, the gas sensor has a heater unit for heating a sensor element unit including the oxygen pump cell and the oxygen concentration detection cell, and the sensor control unit is detected by the internal resistance detection unit. It is preferable that the gas sensor system includes a heater energization control unit that feedback-controls energization to the heater unit so that the internal resistance becomes a target resistance value.

このガスセンサシステムでは、ヒータ部への通電をフィードバック制御することにより、ガスセンサのセンサ素子部を一定の素子温度に維持することができる。   In this gas sensor system, it is possible to maintain the sensor element portion of the gas sensor at a constant element temperature by feedback control of energization to the heater portion.

実施形態に係るガスセンサシステムを車両の内燃機関の制御に用いた場合の全体構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the whole structure at the time of using the gas sensor system which concerns on embodiment for control of the internal combustion engine of a vehicle. 実施形態に係るガスセンサシステムの概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the gas sensor system which concerns on embodiment. 実施形態に係るガスセンサシステムのうち、ガスセンサの構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of a gas sensor among the gas sensor systems which concern on embodiment. 実施形態に係るガスセンサシステムの全体の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the whole process of the gas sensor system which concerns on embodiment. 実施形態に係るガスセンサシステムのうち、デジタルシグナルプロセッサの活性待ち処理における処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing operation in the active waiting process of a digital signal processor among the gas sensor systems which concern on embodiment.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図1は、本実施形態に係るガスセンサシステム1を車両の内燃機関の制御に用いた場合の全体構成を示す図である。また、図2は、ガスセンサシステム1の概略構成を示す図である。
このガスセンサシステム1は、車両(図示しない)の内燃機関ENG(エンジン)の排気管EPに装着されるガスセンサ2と、これを制御するセンサ制御部40を備える。
なお、ガスセンサ2は、排気ガスEG(被測定ガス)中の酸素濃度(空燃比)をリニアに検知して、内燃機関における空燃比フィードバック制御に用いる空燃比センサ(全領域空燃比センサ)である。このガスセンサ2は、図2に示すように、酸素濃度を検知するセンサ素子部3、及びセンサ素子部3を加熱するヒータ部80を有する。
センサ制御部40は、このガスセンサ2に接続され、これを制御する。また、ガスセンサシステム1は、接続バス101を介して、車両のCANバス102に接続され、ECU100との間でデータの送受信が可能とされている。センサ制御部40は、ASIC(Application Specific IC)により構成されており、ガスセンサ2のセンサ素子部3を制御する回路のほか、デジタルシグナルプロセッサ30と、ヒータ部80を制御するヒータ部制御回路70とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration when a gas sensor system 1 according to the present embodiment is used for controlling an internal combustion engine of a vehicle. FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the gas sensor system 1.
The gas sensor system 1 includes a gas sensor 2 mounted on an exhaust pipe EP of an internal combustion engine ENG (engine) of a vehicle (not shown), and a sensor control unit 40 that controls the gas sensor 2.
The gas sensor 2 is an air-fuel ratio sensor (full-range air-fuel ratio sensor) used for air-fuel ratio feedback control in an internal combustion engine by linearly detecting the oxygen concentration (air-fuel ratio) in the exhaust gas EG (measured gas). . As shown in FIG. 2, the gas sensor 2 includes a sensor element unit 3 that detects an oxygen concentration and a heater unit 80 that heats the sensor element unit 3.
The sensor control unit 40 is connected to the gas sensor 2 and controls it. The gas sensor system 1 is connected to the CAN bus 102 of the vehicle via the connection bus 101, and can transmit and receive data to and from the ECU 100. The sensor control unit 40 is configured by an ASIC (Application Specific IC), in addition to a circuit for controlling the sensor element unit 3 of the gas sensor 2, a digital signal processor 30, a heater unit control circuit 70 for controlling the heater unit 80, and the like. It has.

まず、ガスセンサ2について説明する。図3は、ガスセンサ2の構成を示す概略構成図である。ガスセンサ2のうち、センサ素子部3は、酸素ポンプセル14と、多孔質層18と、酸素濃度検知セル24と、をこの順に積層した積層体である。そして、このセンサ素子部3に、さらにヒータ部80が積層されている。   First, the gas sensor 2 will be described. FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the gas sensor 2. In the gas sensor 2, the sensor element unit 3 is a stacked body in which the oxygen pump cell 14, the porous layer 18, and the oxygen concentration detection cell 24 are stacked in this order. A heater unit 80 is further stacked on the sensor element unit 3.

酸素ポンプセル14は、板状でジルコニアを主体とした酸素イオン伝導性を有する固体電解質体からなる電解質層14cを基体とし、その両面に多孔質の白金を主体とする一対の電極12,16(多孔質電極)が形成されている。具体的には、電解質層14cの一方の面(図中、上方)である外面14Eに第1ポンプ電極12が、他方の面(図中、下方)である内面14Iに第2ポンプ電極16が、それぞれ形成されている。
同様に、酸素濃度検知セル24は、板状でジルコニアを主体とした酸素イオン伝導性を有する固体電解質体からなる電解質層24cを基体とし、その両面に多孔質の白金を主体とする一対の電極22,28(多孔質電極)が形成されている。具体的には、電解質層24cの一方の面(図中、下方)である外面24Eに第1検知電極28が、他方の面(図中、上方)である内面24Iに第2検知電極22が、それぞれ形成されている。
The oxygen pump cell 14 has a plate-like electrolyte layer 14c made of a solid electrolyte body mainly composed of zirconia and having oxygen ion conductivity, and a pair of electrodes 12, 16 (porous) mainly composed of porous platinum on both surfaces thereof. Electrode). Specifically, the first pump electrode 12 is formed on the outer surface 14E which is one surface (upper in the drawing) of the electrolyte layer 14c, and the second pump electrode 16 is formed on the inner surface 14I which is the other surface (lower in the drawing). , Each is formed.
Similarly, the oxygen concentration detection cell 24 has a plate-like electrolyte layer 24c made of a solid electrolyte body mainly composed of zirconia and having oxygen ion conductivity, and a pair of electrodes mainly composed of porous platinum on both surfaces thereof. 22 and 28 (porous electrodes) are formed. Specifically, the first detection electrode 28 is formed on the outer surface 24E which is one surface (lower side in the drawing) of the electrolyte layer 24c, and the second detection electrode 22 is formed on the inner surface 24I which is the other surface (upper side in the drawing). , Each is formed.

酸素ポンプセル14の電解質層14cの内面14Iは、酸素濃度検知セル24の電解質層24cの内面24Iと対向し、電解質層14cと電解質層24cの間には、多孔質層18が挟まれている。多孔質層18は、電解質層14cの内面14I及び電解質層24cの内面24Iの縁に沿う多孔質壁部18cを有しており、多孔質層18の内部は、この多孔質壁部18cと電解質層14cと電解質層24cとによって囲まれ、排気ガスEGを導入可能な中空の測定室20を構成している。なお、多孔質層18は、測定室20内に排気ガスEGを流入させると共に、その流入速度を制限する。   The inner surface 14I of the electrolyte layer 14c of the oxygen pump cell 14 faces the inner surface 24I of the electrolyte layer 24c of the oxygen concentration detection cell 24, and the porous layer 18 is sandwiched between the electrolyte layer 14c and the electrolyte layer 24c. The porous layer 18 has a porous wall portion 18c along the edge of the inner surface 14I of the electrolyte layer 14c and the inner surface 24I of the electrolyte layer 24c, and the inside of the porous layer 18 includes the porous wall portion 18c and the electrolyte. A hollow measurement chamber 20 is formed which is surrounded by the layer 14c and the electrolyte layer 24c and into which the exhaust gas EG can be introduced. The porous layer 18 allows the exhaust gas EG to flow into the measurement chamber 20 and restricts the flow rate thereof.

この測定室20内には、酸素ポンプセル14の第2ポンプ電極16及び、酸素濃度検知セル24の第2検知電極22が露出している。これらの電極16,22は、互いに電気的に導通されると共に、センサ素子部3のCOM端子に接続している。また、酸素ポンプセル14の第1ポンプ電極12はセンサ素子部3のIp+端子に接続し、酸素濃度検知セル24の第1検知電極28はセンサ素子部3のVs+端子に接続している。   In the measurement chamber 20, the second pump electrode 16 of the oxygen pump cell 14 and the second detection electrode 22 of the oxygen concentration detection cell 24 are exposed. These electrodes 16 and 22 are electrically connected to each other and connected to the COM terminal of the sensor element unit 3. The first pump electrode 12 of the oxygen pump cell 14 is connected to the Ip + terminal of the sensor element unit 3, and the first detection electrode 28 of the oxygen concentration detection cell 24 is connected to the Vs + terminal of the sensor element unit 3.

また、酸素ポンプセル14の第1ポンプ電極12の全体は、第1ポンプ電極12の被毒を抑制する保護層15によって覆われている。保護層15は、多孔質のセラミック等によって形成されており、排気ガスEGの流れる流路中に配置されている。排気ガスEGは、保護層15を通じて、第1ポンプ電極12に到達し得る。   The entire first pump electrode 12 of the oxygen pump cell 14 is covered with a protective layer 15 that suppresses poisoning of the first pump electrode 12. The protective layer 15 is made of porous ceramic or the like, and is disposed in the flow path through which the exhaust gas EG flows. The exhaust gas EG can reach the first pump electrode 12 through the protective layer 15.

ヒータ部80は、酸素濃度検知セル24の電解質層24cの外面24Eに積層されており、導体で形成されたヒータ抵抗87を、一対のアルミナシート83,85で挟んだ構成を有している。ヒータ部80で、センサ素子部3の温度を高めることによって、センサ素子部3の電解質層14c,24cを活性化させる。これにより、酸素イオンが電解質層14c,24c中を移動できるようになる。   The heater unit 80 is laminated on the outer surface 24E of the electrolyte layer 24c of the oxygen concentration detection cell 24, and has a configuration in which a heater resistor 87 formed of a conductor is sandwiched between a pair of alumina sheets 83 and 85. By increasing the temperature of the sensor element unit 3 with the heater unit 80, the electrolyte layers 14c and 24c of the sensor element unit 3 are activated. Thereby, oxygen ions can move in the electrolyte layers 14c and 24c.

また、ヒータ部80のアルミナシート83は、酸素濃度検知セル24の第1検知電極28の全体を覆うことによって、第1検知電極28を封止している。なお、第1検知電極28(多孔質電極)の内部の空間(孔)は、基準酸素室26を構成しており、後述するように、内部酸素基準源として機能する。   In addition, the alumina sheet 83 of the heater unit 80 seals the first detection electrode 28 by covering the entire first detection electrode 28 of the oxygen concentration detection cell 24. A space (hole) inside the first detection electrode 28 (porous electrode) constitutes a reference oxygen chamber 26 and functions as an internal oxygen reference source, as will be described later.

次いで、図2を参照しつつ、ガスセンサシステム1について説明する。センサ制御部40は、前述したように、デジタルシグナルプロセッサ30(以下、単にプロセッサ30ともいう)を内蔵したASICにより構成されている。このセンサ制御部40は、第1端子T1、第2端子T2及び第3端子T3を備えており、これらの端子を通じて、ガスセンサ2のセンサ素子部3を制御する。なお、第1端子T1は、第1配線L1を介して、センサ素子部3のIp+端子に接続される。また、第2端子T2は、第2配線L2を介して、センサ素子部3のCOM端子に接続される。また、第3端子T3は、第3配線L3を介して、センサ素子部3のVs+端子に接続される。   Next, the gas sensor system 1 will be described with reference to FIG. As described above, the sensor control unit 40 is configured by an ASIC having a built-in digital signal processor 30 (hereinafter also simply referred to as the processor 30). The sensor control unit 40 includes a first terminal T1, a second terminal T2, and a third terminal T3, and controls the sensor element unit 3 of the gas sensor 2 through these terminals. The first terminal T1 is connected to the Ip + terminal of the sensor element unit 3 via the first wiring L1. The second terminal T2 is connected to the COM terminal of the sensor element unit 3 through the second wiring L2. The third terminal T3 is connected to the Vs + terminal of the sensor element unit 3 through the third wiring L3.

また、センサ制御部40は、第1端子T1、第2端子T2及び第3端子T3にそれぞれ接続するA/Dコンバータ41,42,43を有している。
A/Dコンバータ41は、第1端子T1の第1端子電位V1を検知し、これをA/D変換して、プロセッサ30に入力する。同様に、A/Dコンバータ42は、第2端子T2の第2端子電位V2を検知し、これをA/D変換して、プロセッサ30に入力する。また、A/Dコンバータ43は、第3端子T3の第3端子電位V3を検知し、これをA/D変換して、プロセッサ30に入力する。
なお、A/Dコンバータ41,42,43は、後述するポンプ電流IpのPID制御に用いられるほか、ガスセンサ2の短絡異常や断線異常の診断を行う際にも用いられる。また、後述するように、酸素濃度検知セル24の内部抵抗Rpvsを検知する際にも用いられる。
In addition, the sensor control unit 40 includes A / D converters 41, 42, and 43 connected to the first terminal T1, the second terminal T2, and the third terminal T3, respectively.
The A / D converter 41 detects the first terminal potential V <b> 1 of the first terminal T <b> 1, A / D converts this, and inputs it to the processor 30. Similarly, the A / D converter 42 detects the second terminal potential V <b> 2 of the second terminal T <b> 2, A / D converts this, and inputs it to the processor 30. Further, the A / D converter 43 detects the third terminal potential V3 of the third terminal T3, performs A / D conversion on this, and inputs it to the processor 30.
The A / D converters 41, 42, and 43 are used not only for PID control of the pump current Ip, which will be described later, but also for diagnosing a short circuit abnormality or disconnection abnormality of the gas sensor 2. Further, as will be described later, it is also used when detecting the internal resistance Rpvs of the oxygen concentration detection cell 24.

また、第1端子T1と第2端子T2との間には、第1抵抗器R1及び第1スイッチSW1からなる第1回路45が接続されている。第1抵抗器R1の第1抵抗値R1rは、R1r=1kΩであり、第1スイッチSW1は、第1端子T1と第2端子T2との間の第1抵抗器R1を介した接続を断続する。なお、第1スイッチSW1の抵抗値(オン抵抗)は、第1抵抗値R1rに対して無視できる大きさであり、本実施形態では、第1回路45の抵抗値R1c=第1抵抗値R1r=1kΩである。そして、この抵抗値R1c(=第1抵抗値R1r)を有する第1回路45によって、第1端子T1と第2端子T2との間を断続可能に接続する。
さらに、第2端子T2と第3端子T3との間には、第2抵抗器R2及び第2スイッチSW2からなる第2回路46が接続されている。第2抵抗器R2の第2抵抗値R2rは、R2r=1kΩであり、第2スイッチSW2は、第2端子T2と第3端子T3との間の第2抵抗器R2を介した接続を断続する。なお、第2スイッチSW2の抵抗値(オン抵抗)は、第2抵抗値R2rに対して無視できる大きさであり、第1回路45と同様に、本実施形態では、第2回路46の抵抗値R2c=第2抵抗値R2r=1kΩである。
これら第1回路45及び第2回路46は、ガスセンサ2の短絡異常の診断に用いる回路であり、ガスセンサ2の短絡異常の診断を行う際に、第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2をオンにする。一方、後述するように、ガスセンサ2の活性待ち処理の際には、第1スイッチSW1はオンとするが、第2スイッチSW2はオフとし、第2回路46は使用しない。また、ガスセンサ2の断線異常の診断時や、ガスセンサ2の通常の使用時には、第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2をいずれもオフとし、第1回路45及び第2回路46は使用しない。なお、第1回路45及び第2回路46を用いて行う短絡異常及び断線異常の診断については、説明を省略する。
Further, a first circuit 45 including a first resistor R1 and a first switch SW1 is connected between the first terminal T1 and the second terminal T2. The first resistance value R1r of the first resistor R1 is R1r = 1 kΩ, and the first switch SW1 interrupts the connection between the first terminal T1 and the second terminal T2 via the first resistor R1. . The resistance value (ON resistance) of the first switch SW1 is negligible with respect to the first resistance value R1r. In this embodiment, the resistance value R1c of the first circuit 45 = the first resistance value R1r = 1 kΩ. Then, the first circuit 45 having the resistance value R1c (= first resistance value R1r) connects the first terminal T1 and the second terminal T2 in an intermittent manner.
Further, a second circuit 46 including a second resistor R2 and a second switch SW2 is connected between the second terminal T2 and the third terminal T3. The second resistance value R2r of the second resistor R2 is R2r = 1 kΩ, and the second switch SW2 disconnects the connection through the second resistor R2 between the second terminal T2 and the third terminal T3. . Note that the resistance value (ON resistance) of the second switch SW2 is negligible with respect to the second resistance value R2r. Like the first circuit 45, in this embodiment, the resistance value of the second circuit 46 is set. R2c = second resistance value R2r = 1 kΩ.
The first circuit 45 and the second circuit 46 are circuits used for diagnosing a short circuit abnormality of the gas sensor 2, and turn on the first switch SW1 and the second switch SW2 when diagnosing the short circuit abnormality of the gas sensor 2. . On the other hand, as described later, in the activation waiting process of the gas sensor 2, the first switch SW1 is turned on, but the second switch SW2 is turned off, and the second circuit 46 is not used. Further, when diagnosing disconnection abnormality of the gas sensor 2 or during normal use of the gas sensor 2, both the first switch SW1 and the second switch SW2 are turned off, and the first circuit 45 and the second circuit 46 are not used. Note that the description of the short-circuit abnormality and the disconnection abnormality performed using the first circuit 45 and the second circuit 46 is omitted.

第1端子T1には、第3スイッチSW3を介して、プロセッサ30からの指示で酸素ポンプセル14にポンプ電流Ipを流すD/Aコンバータ(以下、「電流DAC」という)47の出力が接続している。第3スイッチSW3は、電流DAC47から第1端子T1を通じて酸素ポンプセル14へ流すポンプ電流Ipをオンオフする。
さらに、第2端子T2には、第4スイッチSW4を介して、+2.5Vの基準電位Vrefを出力する基準電位回路としてのオペアンプ44の出力が接続している。第4スイッチSW4は、オペアンプ44から第2端子T2への基準電位Vrefの印加をオンオフする。
また、第3端子T3には、第5スイッチSW5を介して、プロセッサ30からの指示で酸素濃度検知セル24に一定の微小電流Icp(=20μA)や、後述する内部抵抗Rpvsを検知するための内部抵抗検知電流Irpvsを流すD/Aコンバータ(電流DAC)48の出力が接続している。第5スイッチSW5は、電流DAC48から第3端子T3を通じて酸素濃度検知セル24へ流す微小電流Icpなどをオンオフする。
なお、ガスセンサ2の通常の使用時には、第3スイッチSW3〜第5スイッチSW5をオンにするが、初期設定後や、ガスセンサ2の短絡異常や断線異常を検知した場合などには、第3スイッチSW3〜第5スイッチSW5をオフにする。
An output of a D / A converter (hereinafter referred to as “current DAC”) 47 that supplies a pump current Ip to the oxygen pump cell 14 in accordance with an instruction from the processor 30 is connected to the first terminal T1 via the third switch SW3. Yes. The third switch SW3 turns on and off the pump current Ip that flows from the current DAC 47 to the oxygen pump cell 14 through the first terminal T1.
Furthermore, the output of the operational amplifier 44 as a reference potential circuit that outputs a reference potential Vref of +2.5 V is connected to the second terminal T2 via the fourth switch SW4. The fourth switch SW4 turns on / off the application of the reference potential Vref from the operational amplifier 44 to the second terminal T2.
In addition, the third terminal T3 detects a constant minute current Icp (= 20 μA) and an internal resistance Rpvs described later in the oxygen concentration detection cell 24 according to an instruction from the processor 30 via the fifth switch SW5. The output of the D / A converter (current DAC) 48 that flows the internal resistance detection current Irpvs is connected. The fifth switch SW5 turns on and off the minute current Icp that flows from the current DAC 48 to the oxygen concentration detection cell 24 through the third terminal T3.
During normal use of the gas sensor 2, the third switch SW3 to the fifth switch SW5 are turned on. However, after the initial setting or when a short circuit abnormality or disconnection abnormality of the gas sensor 2 is detected, the third switch SW3. -Turn off the fifth switch SW5.

また、酸素濃度検知セル24へ流す微小電流Icpは、酸素濃度検知セル24に対して、測定室20内の酸素を第1検知電極28(多孔質電極)に汲み入れる作用をする。これにより、基準酸素室26は内部酸素基準源として機能する。
さらに、プロセッサ30は、酸素濃度検知セル24にこのような一定の微小電流Icpを流しつつ、酸素濃度検知セル24の両端に発生する検知セル電圧Vs(A/Dコンバータ43で検知する第3端子電位V3とA/Dコンバータ42で検知する第2端子電位V2との差)が所定の電圧になるように、酸素ポンプセル14に流すポンプ電流Ipを制御する、いわゆるデジタル方式によるPID制御を行う。これにより、多孔質層18を通じて測定室20に導入された排気ガスEG中の酸素の汲み入れ及び汲み出しが行われる。
Further, the minute current Icp that flows to the oxygen concentration detection cell 24 acts to pump the oxygen in the measurement chamber 20 into the first detection electrode 28 (porous electrode) with respect to the oxygen concentration detection cell 24. Thereby, the reference oxygen chamber 26 functions as an internal oxygen reference source.
Further, the processor 30 supplies such a constant minute current Icp to the oxygen concentration detection cell 24 and detects the detection cell voltage Vs generated at both ends of the oxygen concentration detection cell 24 (a third terminal detected by the A / D converter 43). A so-called digital PID control is performed to control the pump current Ip flowing through the oxygen pump cell 14 so that the difference between the potential V3 and the second terminal potential V2 detected by the A / D converter 42 becomes a predetermined voltage. Thereby, oxygen in the exhaust gas EG introduced into the measurement chamber 20 through the porous layer 18 is pumped and pumped out.

そして、プロセッサ30のPID制御により制御される酸素ポンプセル14に流すポンプ電流Ipの電流値及び電流の方向は、多孔質層18を通じて測定室20内に導入される排気ガスEG中の酸素濃度(空燃比)に応じて変化する。これにより、ポンプ電流Ipに基づいて排気ガスEG中の酸素濃度を検知することができる。つまり、センサ制御部40は、酸素濃度検知セル24に発生する検知セル電圧Vsが所定の電圧になるように、酸素ポンプセル14に流すポンプ電流Ipをフィードバック制御することで、ガスセンサ2の駆動制御を行う。   Then, the current value and direction of the pump current Ip flowing through the oxygen pump cell 14 controlled by the PID control of the processor 30 is determined by the oxygen concentration (empty air) in the exhaust gas EG introduced into the measurement chamber 20 through the porous layer 18. It changes according to the fuel ratio. Thus, the oxygen concentration in the exhaust gas EG can be detected based on the pump current Ip. That is, the sensor control unit 40 controls the driving of the gas sensor 2 by feedback controlling the pump current Ip flowing through the oxygen pump cell 14 so that the detection cell voltage Vs generated in the oxygen concentration detection cell 24 becomes a predetermined voltage. Do.

また、センサ制御部40は、ヒータ部制御回路70に接続する第4端子T4及び第5端子T5を備えており、これら第4端子T4及び第5端子T5は、第4配線L4及び第5配線L5を介して、ガスセンサ2のヒータ部80に接続している。また、ヒータ部制御回路70は、プロセッサ30に接続されており、このプロセッサ30からの指示で、ヒータ部80への通電のオンオフがPWM制御される。また、このヒータ部80への通電制御にあたっては、酸素濃度検知セル24の内部抵抗(後述する応答変化量ΔVsに基づいた内部抵抗Rpvs)が検知され、内部抵抗が目標抵抗値となるようにフィードバック制御が行われる。
ここでは、プロセッサ30によるポンプ電流Ipのデジタル方式のPID制御や、ヒータ部80のPWM制御の詳細については、説明を省略する。
The sensor control unit 40 includes a fourth terminal T4 and a fifth terminal T5 connected to the heater unit control circuit 70. The fourth terminal T4 and the fifth terminal T5 are the fourth wiring L4 and the fifth wiring. It is connected to the heater part 80 of the gas sensor 2 via L5. Further, the heater unit control circuit 70 is connected to the processor 30, and on / off of energization to the heater unit 80 is PWM-controlled by an instruction from the processor 30. Further, in energization control to the heater unit 80, an internal resistance (an internal resistance Rpvs based on a response change amount ΔVs described later) of the oxygen concentration detection cell 24 is detected, and feedback is performed so that the internal resistance becomes a target resistance value. Control is performed.
Here, the details of the digital PID control of the pump current Ip by the processor 30 and the PWM control of the heater unit 80 are omitted.

なお、このガスセンサシステム1では、ヒータ部80によりガスセンサ2を加熱する前に、ガスセンサ2の短絡異常の診断を行う。そして、短絡異常が無い場合には、ヒータ部80への通電を開始して、ガスセンサ2を昇温させ、ガスセンサ2の活性化途中の段階で、ガスセンサ2の断線異常の診断を行う。さらに、断線異常が無い場合には、ガスセンサ2が活性化するまで、活性待ちの処理を行う。   In the gas sensor system 1, before the gas sensor 2 is heated by the heater unit 80, a short circuit abnormality of the gas sensor 2 is diagnosed. And when there is no short circuit abnormality, electricity supply to the heater part 80 is started, the gas sensor 2 is heated up, and the disconnection abnormality of the gas sensor 2 is diagnosed in the stage of the activation of the gas sensor 2. Furthermore, when there is no disconnection abnormality, the process of waiting for activation is performed until the gas sensor 2 is activated.

この活性待ちの処理では、第3スイッチSW3をオフとして、まだ、ポンプ電流IpのPID制御は行わず、酸素ポンプセル14にポンプ電流Ipを流さない状態としている。一方、酸素濃度検知セル24には、一定の微小電流Icpを流して、基準酸素室26に酸素を供給している。
また、所定のタイミングが経過する毎に微小電流Icpに一時的な変化を生じさせることで、酸素濃度検知セル24の内部抵抗を検知し、これを用いて、ヒータ部80への通電のフィードバック制御を行う。
In this active waiting process, the third switch SW3 is turned off, the PID control of the pump current Ip is not yet performed, and the pump current Ip is not supplied to the oxygen pump cell 14. On the other hand, a constant minute current Icp is supplied to the oxygen concentration detection cell 24 to supply oxygen to the reference oxygen chamber 26.
Further, the internal resistance of the oxygen concentration detection cell 24 is detected by causing a temporary change in the minute current Icp every time a predetermined timing elapses, and this is used to control feedback of energization to the heater unit 80. I do.

図4は、ガスセンサシステム1の全体の処理の流れを示すフローチャートである。この図4に示すように、このガスセンサシステム1では、システム1が起動されると、まず短絡異常の診断(ステップSA)を行う。次いで、断線異常の診断(ステップSB)を行い、さらに、活性待ちの処理(ステップSC)を行って、活性化後に、酸素濃度の検知処理(ステップSD)に移行する。なお、断線異常の診断(ステップSB)では、その途中で、ヒータ部80への通電、即ち、ガスセンサ2のセンサ素子部3(酸素ポンプセル14及び酸素濃度検知セル24)の加熱を開始する。
本明細書では、ガスセンサ2の短絡異常及び断線異常の診断(図4のステップSA及びステップSB)の詳細については説明を省略し、センサ制御部40によるガスセンサ2の活性待ちの処理(図4のステップSC)について、図2のほか、図5のプロセッサ30の処理動作を示すフローチャートを参照して説明する。
FIG. 4 is a flowchart showing the overall processing flow of the gas sensor system 1. As shown in FIG. 4, in the gas sensor system 1, when the system 1 is activated, first, a diagnosis of a short circuit abnormality (step SA) is performed. Next, a disconnection abnormality diagnosis (step SB) is performed, and an activation waiting process (step SC) is performed. After activation, the process proceeds to an oxygen concentration detection process (step SD). In the diagnosis of disconnection abnormality (step SB), energization of the heater unit 80, that is, heating of the sensor element unit 3 (the oxygen pump cell 14 and the oxygen concentration detection cell 24) of the gas sensor 2 is started midway.
In this specification, the details of the diagnosis of the short circuit abnormality and the disconnection abnormality of the gas sensor 2 (step SA and step SB in FIG. 4) are omitted, and the process of waiting for the activation of the gas sensor 2 by the sensor control unit 40 (in FIG. 4). Step SC) will be described with reference to the flowchart showing the processing operation of the processor 30 in FIG. 5 in addition to FIG.

断線異常の診断(図4のステップSB)において、断線異常が無い場合には、活性待ち処理(図4のステップSC)を開始し、ステップS1に進む(図5参照)。
ステップS1では、第2スイッチSW2及び第3スイッチSW3をオフにする一方、第1スイッチSW1、第4スイッチSW4及び第5スイッチSW5をオンにする。なお、第4スイッチSW4をオンとすることにより、オペアンプ44から第2端子T2に基準電位Vref(=+2.5V)を印加する。また、第5スイッチSW5をオンすることにより、電流DAC48の出力を第3端子T3に入力する。
In the diagnosis of disconnection abnormality (step SB in FIG. 4), when there is no disconnection abnormality, the activation waiting process (step SC in FIG. 4) is started, and the process proceeds to step S1 (see FIG. 5).
In step S1, the second switch SW2 and the third switch SW3 are turned off, while the first switch SW1, the fourth switch SW4, and the fifth switch SW5 are turned on. Note that the reference potential Vref (= + 2.5 V) is applied from the operational amplifier 44 to the second terminal T2 by turning on the fourth switch SW4. Also, by turning on the fifth switch SW5, the output of the current DAC 48 is input to the third terminal T3.

加えて、第1スイッチSW1をオンにすることにより、第1端子T1と第2端子T2との間、従って、酸素ポンプセル14の両端の電極12,16間を、第1回路45(第1抵抗器R1)を介して接続する。
なお、第1回路45の抵抗値R1c(=第1抵抗値R1r)は1kΩであるが、この値は、酸素ポンプセル14に酸素イオン伝導性が発現していない状態における酸素ポンプセル14の内部抵抗(100kΩ以上)よりも小さい。また、この第1回路45の抵抗値R1c(=第1抵抗値R1r=1kΩ)は、ガスセンサ2の活性状態における酸素ポンプセル14の内部抵抗(450Ω以下)よりも大きい値でもある。
In addition, by turning on the first switch SW1, the first circuit 45 (the first resistor) is connected between the first terminal T1 and the second terminal T2, and therefore between the electrodes 12 and 16 at both ends of the oxygen pump cell 14. Connected via the device R1).
The resistance value R1c (= first resistance value R1r) of the first circuit 45 is 1 kΩ, and this value is the internal resistance of the oxygen pump cell 14 in a state where the oxygen ion conductivity is not expressed in the oxygen pump cell 14 ( Less than 100 kΩ). The resistance value R1c (= first resistance value R1r = 1 kΩ) of the first circuit 45 is also larger than the internal resistance (450Ω or less) of the oxygen pump cell 14 in the active state of the gas sensor 2.

次いで、ステップS2では、電流DAC48から第3端子T3を通じて酸素濃度検知セル24に一定の微小電流Icp(=20μA)を流す。
続くステップS3では、酸素濃度検知セル24の内部抵抗を用いた、ヒータ部80への通電のフィードバック制御(Rpvs制御ともいう)を開始する。具体的には、図示しないヒータ通電制御ルーチンを別途実行して、次述する内部抵抗Rpvsが目標抵抗値となるように、ヒータ部80への通電をフィードバック制御する。なお、前述したように、断線異常の診断(図4のステップSB)において、ヒータ部80への通電によるガスセンサ2のセンサ素子部3の加熱は既に開始している。このため、断線異常の診断中に、酸素ポンプセル14及び酸素濃度検知セル24は、酸素イオン伝導性を発現しており、酸素ポンプセル14及び酸素濃度検知セル24の内部抵抗は、それぞれ100kΩ以下まで低下している。
さらに、続くステップS4では、時間を計測するタイマをスタートさせる。
Next, in step S2, a constant minute current Icp (= 20 μA) is supplied from the current DAC 48 to the oxygen concentration detection cell 24 through the third terminal T3.
In the subsequent step S3, feedback control (also referred to as Rpvs control) of energization to the heater unit 80 using the internal resistance of the oxygen concentration detection cell 24 is started. Specifically, a heater energization control routine (not shown) is separately executed, and energization to the heater unit 80 is feedback-controlled so that an internal resistance Rpvs described below becomes a target resistance value. As described above, in the diagnosis of disconnection abnormality (step SB in FIG. 4), heating of the sensor element unit 3 of the gas sensor 2 by energization of the heater unit 80 has already started. For this reason, during the diagnosis of the disconnection abnormality, the oxygen pump cell 14 and the oxygen concentration detection cell 24 exhibit oxygen ion conductivity, and the internal resistances of the oxygen pump cell 14 and the oxygen concentration detection cell 24 are reduced to 100 kΩ or less, respectively. doing.
Further, in the subsequent step S4, a timer for measuring time is started.

次いで、ステップS5では、現在のタイミングが内部抵抗検知タイミングであるか否かを判断する。内部抵抗検知タイミングの場合(Yes)には、ステップS6に進み、内部抵抗検知タイミングでない場合(No)には、ステップS6及びステップS7をスキップして、ステップS8に進む。   Next, in step S5, it is determined whether or not the current timing is an internal resistance detection timing. If it is the internal resistance detection timing (Yes), the process proceeds to step S6, and if it is not the internal resistance detection timing (No), the process skips steps S6 and S7 and proceeds to step S8.

ステップS6では、酸素濃度検知セル24に流している微小電流Icpを一時的に内部抵抗検知電流Irpvsに変化させて、この変化に応答して、酸素濃度検知セル24の第1検知電極28と第2検知電極22との間に生じる電圧の応答変化量ΔVs(検知セル電圧Vsの変化量)を検出する。ステップS7では、この応答変化量ΔVsに基づいて、酸素濃度検知セル24の内部抵抗Rpvsを検知(算出)する。   In step S6, the minute current Icp flowing in the oxygen concentration detection cell 24 is temporarily changed to the internal resistance detection current Irpvs, and in response to this change, the first detection electrode 28 and the first detection electrode 28 of the oxygen concentration detection cell 24 are changed. The voltage response change amount ΔVs (change amount of the detection cell voltage Vs) generated between the two detection electrodes 22 is detected. In step S7, the internal resistance Rpvs of the oxygen concentration detection cell 24 is detected (calculated) based on the response change amount ΔVs.

次いで、ステップS8に進み、検知した内部抵抗Rpvsが、ガスセンサ2(酸素ポンプセル14及び酸素濃度検知セル24)が活性化したか否かの基準である基準抵抗値Rref(=450Ω)よりも小さいか否かを判別する。即ち、ステップS8では、内部抵抗Rpvsに基づいて、ガスセンサ2が活性化したか否かを判別する。内部抵抗Rpvsが基準抵抗値Rref(=450Ω)よりも小さくなった場合(Yes)には、ガスセンサ2が活性化したと判別し、ステップS10に進む。一方、それ以外の場合(No)は、まだガスセンサ2が活性化していないと判別して、ステップS9に進む。   Next, the process proceeds to step S8, and whether the detected internal resistance Rpvs is smaller than a reference resistance value Rref (= 450Ω) that is a reference as to whether or not the gas sensor 2 (oxygen pump cell 14 and oxygen concentration detection cell 24) is activated. Determine whether or not. That is, in step S8, it is determined whether the gas sensor 2 has been activated based on the internal resistance Rpvs. When the internal resistance Rpvs becomes smaller than the reference resistance value Rref (= 450Ω) (Yes), it is determined that the gas sensor 2 is activated, and the process proceeds to step S10. On the other hand, in other cases (No), it is determined that the gas sensor 2 has not been activated yet, and the process proceeds to step S9.

ステップS9では、ステップS3でヒータ部80への通電のフィードバック制御(Rpvs制御)を開始し、ステップS4でタイマをスタートさせてから、所定時間TM(=30秒)が経過したか否かを判断する。所定時間TMが経過していない場合(No)には、ステップS5に戻り、ステップS5〜S9を繰り返す。   In step S9, feedback control (Rpvs control) of energization to the heater unit 80 is started in step S3, and it is determined whether or not a predetermined time TM (= 30 seconds) has elapsed since the timer was started in step S4. To do. If the predetermined time TM has not elapsed (No), the process returns to step S5, and steps S5 to S9 are repeated.

なお、酸素ポンプセル14の内部抵抗は、酸素濃度検知セル24の内部抵抗Rpvsとほぼ同じ値で推移すると考えられる。一方、第1抵抗器R1の第1抵抗値R1r(=1kΩ)は、基準抵抗値Rref(=450Ω)よりも大きい値に選択してある。
所定時間TMが経過しても、ステップS8でYesとならない場合には、ステップS9でYesとなり、ステップS11に進む。
It is considered that the internal resistance of the oxygen pump cell 14 changes at substantially the same value as the internal resistance Rpvs of the oxygen concentration detection cell 24. On the other hand, the first resistance value R1r (= 1 kΩ) of the first resistor R1 is selected to be larger than the reference resistance value Rref (= 450Ω).
Even if the predetermined time TM has elapsed, if it is not Yes in step S8, it is Yes in step S9 and proceeds to step S11.

ステップS11では、第1スイッチSW1〜第5スイッチSW5を全てオフする。次いで、ステップS12に進み、ヒータ部80への通電のフィードバック制御(Rpvs制御)を停止すると共に、ヒータ部80への通電をオフする。
さらに、ステップS13に進み、ガスセンサ2の活性不良と判定して、ECU100に異常内容(活性不良の判定結果)を報告する。その後、活性化後の酸素濃度の検知処理(図4のステップSD)には進まず、プロセッサ30の処理を終了する(システム終了)。
In step S11, all of the first switch SW1 to the fifth switch SW5 are turned off. Next, the process proceeds to step S12, and the feedback control (Rpvs control) of energization to the heater unit 80 is stopped and the energization to the heater unit 80 is turned off.
Furthermore, it progresses to step S13, determines with the active defect of the gas sensor 2, and reports abnormal content (determination result of active defect) to ECU100. Thereafter, the process does not proceed to the activated oxygen concentration detection process (step SD in FIG. 4), and the process of the processor 30 is terminated (system end).

一方、ステップS8でYesとなった場合、即ち、ガスセンサ2が活性化した場合は、ステップS10で、第1スイッチSW1をオフし、第3スイッチSW3をオンする。これにより、第1端子T1と第2端子T2との間に接続されていた第1抵抗器R1が切り離される。また、第3スイッチSW3をオンすることにより、電流DAC47から第1端子T1を通じて酸素ポンプセル14へポンプ電流Ipが流れるようにする。
その後、活性化後の処理である酸素濃度の検知処理(図4のステップSD)に移行する。
On the other hand, if Yes in step S8, that is, if the gas sensor 2 is activated, the first switch SW1 is turned off and the third switch SW3 is turned on in step S10. Thereby, the first resistor R1 connected between the first terminal T1 and the second terminal T2 is disconnected. Also, by turning on the third switch SW3, the pump current Ip flows from the current DAC 47 to the oxygen pump cell 14 through the first terminal T1.
Thereafter, the process proceeds to an oxygen concentration detection process (step SD in FIG. 4), which is a process after activation.

本実施形態において、センサ制御部40のうち、オペアンプ44が基準電位回路に相当し、第4スイッチSW4が基準電位スイッチに相当する。また、電流DAC47がポンプ電流出力回路に相当し、第3スイッチSW3がポンプ電流スイッチに相当する。また、酸素濃度検知セル24に流す一定の微小電流Icpが定電流に相当し、電流DAC48が定電流出力回路に相当する。   In the present embodiment, in the sensor control unit 40, the operational amplifier 44 corresponds to a reference potential circuit, and the fourth switch SW4 corresponds to a reference potential switch. The current DAC 47 corresponds to a pump current output circuit, and the third switch SW3 corresponds to a pump current switch. In addition, a constant minute current Icp flowing through the oxygen concentration detection cell 24 corresponds to a constant current, and a current DAC 48 corresponds to a constant current output circuit.

加えて、本実施形態において、ステップS1を実行しているプロセッサ30が、1−2端子間接続手段、活性前基準電位印加手段及び第1遮断手段に相当する。
また、ステップS2を実行しているプロセッサ30が、活性前定電流出力手段に相当する。
また、ステップS6を実行しているプロセッサ30が、変化量検出手段に相当し、ステップS7を実行しているプロセッサ30が、内部抵抗検知手段に相当する。さらに、ステップS8を実行しているプロセッサ30が、活性化判別手段に相当する。
また、センサ制御部40のヒータ部制御回路70並びにステップS3及び図示しないヒータ通電制御ルーチンを実行しているプロセッサ30が、ヒータ通電制御手段に相当する。
In addition, in the present embodiment, the processor 30 executing step S1 corresponds to the 1-2 terminal connecting means, the pre-activation reference potential applying means, and the first cutoff means.
The processor 30 executing step S2 corresponds to a pre-activation constant current output unit.
Further, the processor 30 executing step S6 corresponds to the change amount detecting means, and the processor 30 executing step S7 corresponds to the internal resistance detecting means. Further, the processor 30 executing step S8 corresponds to activation determination means.
Further, the heater unit control circuit 70 of the sensor control unit 40 and the processor 30 executing step S3 and a heater energization control routine (not shown) correspond to heater energization control means.

このように、本実施形態のガスセンサシステム1では、断線異常の診断で、酸素ポンプセル14及び酸素濃度検知セル24に酸素イオン伝導性が発現した後、ガスセンサ2が活性化するまでの活性待ち期間内の活性待ち処理で、第1端子T1と第2端子T2とを第1回路45(第1抵抗器R1)を介して接続する。この間、酸素ポンプセル14の両端の電極12,16間(第1端子T1と第2端子T2との間)が、第1回路45(第1抵抗器R1)を介して接続される。   As described above, in the gas sensor system 1 of the present embodiment, in the diagnosis of the disconnection abnormality, after the oxygen ion conductivity is developed in the oxygen pump cell 14 and the oxygen concentration detection cell 24, the activation wait period until the gas sensor 2 is activated. In the activation waiting process, the first terminal T1 and the second terminal T2 are connected via the first circuit 45 (first resistor R1). During this time, the electrodes 12 and 16 at both ends of the oxygen pump cell 14 (between the first terminal T1 and the second terminal T2) are connected via the first circuit 45 (first resistor R1).

第1回路45の抵抗値R1c(=第1抵抗値R1r=1kΩ)は、酸素ポンプセル14に酸素イオン伝導性が発現していない状態における酸素ポンプセル14の内部抵抗(100kΩ以上)よりも小さい値としてある。なお、第1回路45の抵抗値R1c(=第1抵抗値R1r=1kΩ)は、ガスセンサ2の活性状態における酸素ポンプセル14の内部抵抗(450Ω以下)よりも大きい値でもある。
これにより、活性待ち期間のうち、酸素ポンプセル14の内部抵抗が第1回路45の抵抗値R1c(=第1抵抗値R1r)よりも大きい状態では、酸素ポンプセル14に電荷が発生しても、発生した電荷は、主として第1回路45(第1抵抗器R1)を介して放電される。一方、酸素ポンプセル14の内部抵抗が第1回路45の抵抗値R1c(=第1抵抗値R1r)と同じあるいはこれよりも小さくなると、酸素ポンプセル14に発生した電荷は、酸素ポンプセル14の内部抵抗と第1回路45(第1抵抗器R1)とで放電される。このため、活性待ち期間において、酸素ポンプセル14に発生した電荷を酸素ポンプセル14の内部抵抗または第1回路45(第1抵抗器R1)を介して放電することができる。
また、酸素ポンプセル14の内部抵抗が第1回路45の抵抗値R1c(=第1抵抗値R1r)よりも大きい状態では、酸素ポンプセル14に電流を流そうとしても、その多くが第1回路45(第1抵抗器R1)を流れ、酸素ポンプセル14に生じる電圧降下も小さくなる。
これにより、酸素ポンプセル14の両端間に生じる電位差が小さくなり、酸素ポンプセル14のブラックニングの発生を抑制することができる。
The resistance value R1c (= first resistance value R1r = 1 kΩ) of the first circuit 45 is a value smaller than the internal resistance (100 kΩ or more) of the oxygen pump cell 14 in a state where the oxygen ion conductivity is not expressed in the oxygen pump cell 14. is there. The resistance value R1c (= first resistance value R1r = 1 kΩ) of the first circuit 45 is also larger than the internal resistance (450Ω or less) of the oxygen pump cell 14 in the active state of the gas sensor 2.
As a result, even if electric charge is generated in the oxygen pump cell 14 in the state where the internal resistance of the oxygen pump cell 14 is larger than the resistance value R1c (= first resistance value R1r) of the first circuit 45 during the activation waiting period, The generated electric charge is discharged mainly through the first circuit 45 (first resistor R1). On the other hand, when the internal resistance of the oxygen pump cell 14 is equal to or smaller than the resistance value R1c (= first resistance value R1r) of the first circuit 45, the charge generated in the oxygen pump cell 14 is reduced to the internal resistance of the oxygen pump cell 14. It is discharged by the first circuit 45 (first resistor R1). For this reason, the charge generated in the oxygen pump cell 14 can be discharged via the internal resistance of the oxygen pump cell 14 or the first circuit 45 (first resistor R1) during the activation waiting period.
Further, in a state where the internal resistance of the oxygen pump cell 14 is larger than the resistance value R1c (= first resistance value R1r) of the first circuit 45, many of the first circuit 45 ( The voltage drop generated in the oxygen pump cell 14 through the first resistor R1) is also reduced.
Thereby, the potential difference generated between both ends of the oxygen pump cell 14 is reduced, and the blackening of the oxygen pump cell 14 can be suppressed.

さらに、本実施形態のガスセンサシステム1では、活性待ち期間のうち、1−2端子間接続手段(ステップS1)により第1スイッチSW1をオンさせて、第1端子T1と第2端子T2とを第1回路45(第1抵抗器R1)を介して接続している間、第2端子T2に基準電位Vrefを印加する。これにより、酸素ポンプセル14をブラックニングから保護しつつ、ガスセンサ2の各端子の電位を安定した電位で保持できる。   Further, in the gas sensor system 1 of the present embodiment, during the activation waiting period, the first switch SW1 is turned on by the 1-2 terminal connecting means (step S1), and the first terminal T1 and the second terminal T2 are connected to the first terminal T1. While being connected through the one circuit 45 (first resistor R1), the reference potential Vref is applied to the second terminal T2. Thereby, the potential of each terminal of the gas sensor 2 can be held at a stable potential while protecting the oxygen pump cell 14 from blackening.

さらに、本実施形態のガスセンサシステム1では、活性待ち期間(活性待ち処理)のうち、第1スイッチSW1をオンさせて、第1端子T1と第2端子T2とを第1回路45(第1抵抗器R1)を介して接続している間(ステップS1からステップS9でYesとなるまで)、第3スイッチSW3をオフして酸素ポンプセル14へ流すポンプ電流Ipを遮断している。このため、活性待ち期間において、ポンプ電流による電圧降下が酸素ポンプセルに生じないので、酸素ポンプセル14のブラックニングの発生をより確実に抑制することができる。   Further, in the gas sensor system 1 of the present embodiment, during the activation waiting period (activation waiting process), the first switch SW1 is turned on to connect the first terminal T1 and the second terminal T2 to the first circuit 45 (first resistor). The third switch SW3 is turned off and the pump current Ip flowing to the oxygen pump cell 14 is shut off while being connected via the device R1) (until the result of step S1 to step S9 becomes Yes). For this reason, since the voltage drop due to the pump current does not occur in the oxygen pump cell during the activation waiting period, the blackening of the oxygen pump cell 14 can be more reliably suppressed.

さらに、本実施形態のガスセンサシステム1では、ガスセンサ2が活性化する前の活性待ち期間に(活性待ち処理の開始(ステップS2)から終了(ステップS10)まで)、酸素濃度検知セル24に微小電流Icp(定電流)を流して基準酸素室26に酸素を供給しているので、ガスセンサ2が活性化した後、速やかにガス濃度の測定を開始することができる。   Further, in the gas sensor system 1 of the present embodiment, during the activation waiting period before the gas sensor 2 is activated (from the start of the activation waiting process (step S2) to the end (step S10)), a small current is supplied to the oxygen concentration detection cell 24. Since oxygen is supplied to the reference oxygen chamber 26 by flowing Icp (constant current), measurement of the gas concentration can be started immediately after the gas sensor 2 is activated.

さらに、本実施形態のガスセンサシステム1では、酸素濃度検知セル24に微小電流Icp(定電流)を流しつつ、この微小電流Icpに一時的な変化を生じさせることで、酸素濃度検知セル24の内部抵抗Rpvsを検知している。そして、この検知した内部抵抗Rpvsに基づいて、ガスセンサ2が活性化したか否かを判別している。これにより、ガスセンサ2が活性化したか否かを適切に判別することできる。   Furthermore, in the gas sensor system 1 of the present embodiment, the microcurrent Icp (constant current) is allowed to flow through the oxygen concentration detection cell 24, and a temporary change is caused in the microcurrent Icp, so that the inside of the oxygen concentration detection cell 24 is increased. The resistance Rpvs is detected. Based on the detected internal resistance Rpvs, it is determined whether or not the gas sensor 2 is activated. Thereby, it can be determined appropriately whether or not the gas sensor 2 is activated.

さらに、本実施形態のガスセンサシステム1では、ヒータ部80への通電をフィードバック制御することにより、ガスセンサ2のセンサ素子部3を一定の素子温度に維持することができる。   Furthermore, in the gas sensor system 1 of the present embodiment, the sensor element unit 3 of the gas sensor 2 can be maintained at a constant element temperature by performing feedback control of energization to the heater unit 80.

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態では、ガスセンサ2として、排気ガスEG中の酸素濃度(空燃比)を検知する空燃比センサ(全領域空燃比センサ)を用いたが、「ガスセンサ」は、空燃比センサに限られず、窒素酸化物(NOx)の濃度を検知するNOxセンサなどであっても良い。
また、センサ制御部40は、ECU100に内蔵される形態で設けられても良い。
In the above, the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and it is needless to say that the present invention can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof.
For example, in the embodiment, an air-fuel ratio sensor (entire region air-fuel ratio sensor) that detects the oxygen concentration (air-fuel ratio) in the exhaust gas EG is used as the gas sensor 2, but the “gas sensor” is not limited to the air-fuel ratio sensor. Alternatively, a NOx sensor that detects the concentration of nitrogen oxide (NOx) may be used.
Further, the sensor control unit 40 may be provided in a form built in the ECU 100.

また、実施形態では、センサ制御部40が、デジタルシグナルプロセッサ30を内蔵したASICで構成され、ポンプ電流IpのPID制御をデジタル方式により行うガスセンサシステム1を示した。
しかし、アナログのPID回路を含むASICと、別途設けたマイクロプロセッサとで構成したセンサ制御部を備え、PID制御をアナログ方式により行うガスセンサシステムに本発明を適用しても良い。
Further, in the embodiment, the gas sensor system 1 in which the sensor control unit 40 is configured by an ASIC including the digital signal processor 30 and performs PID control of the pump current Ip by a digital method is shown.
However, the present invention may be applied to a gas sensor system that includes a sensor control unit configured by an ASIC including an analog PID circuit and a separately provided microprocessor and performs PID control in an analog manner.

また、実施形態では、酸素濃度検知セル24に流す微小電流Icp(定電流)に一時的な変化を生じさせて、応答変化量ΔVsを検出し、この応答変化量ΔVsに基づいて、酸素濃度検知セル24の内部抵抗Rpvsを検知するガスセンサシステム1を示した。しかし、他の手法により酸素濃度検知セル24の内部抵抗を検知するシステムに本発明を適用しても良い。
また、ガスセンサ2が活性化したか否かの判別は、実施形態のように酸素濃度検知セル24の内部抵抗Rpvsを用いるものに限定されず、酸素ポンプセル14の内部抵抗、あるいは、ヒータ部80のヒータ抵抗を活性判定するための基準値と比較して判断したり、ヒータ部80の積算通電時間に基づいて判断したりするようにしても良い。
Further, in the embodiment, a temporary change is generated in the minute current Icp (constant current) flowing through the oxygen concentration detection cell 24 to detect the response change amount ΔVs, and the oxygen concentration detection is performed based on the response change amount ΔVs. The gas sensor system 1 that detects the internal resistance Rpvs of the cell 24 is shown. However, the present invention may be applied to a system that detects the internal resistance of the oxygen concentration detection cell 24 by other methods.
Further, the determination of whether or not the gas sensor 2 is activated is not limited to the one using the internal resistance Rpvs of the oxygen concentration detection cell 24 as in the embodiment, but the internal resistance of the oxygen pump cell 14 or the heater unit 80. The determination may be made by comparing the heater resistance with a reference value for determining the activation, or based on the accumulated energization time of the heater unit 80.

ENG 内燃機関(エンジン)
EP 排気管
EG 排気ガス(被測定ガス)
100 ECU
1 ガスセンサシステム
2 ガスセンサ
3 センサ素子部
14 酸素ポンプセル
12 第1ポンプ電極
16 第2ポンプ電極
24 酸素濃度検知セル
28 第1検知電極
22 第2検知電極
20 測定室
26 基準酸素室
80 ヒータ部
Ip ポンプ電流
Icp 微小電流(定電流)
Irpvs 内部抵抗検知電流
T1 第1端子
T2 第2端子
T3 第3端子
L1 第1配線
L2 第2配線
L3 第3配線
V1 第1端子電位
V2 第2端子電位
V3 第3端子電位
Vref 基準電位
Vex 検査電位
30 デジタルシグナルプロセッサ
40 センサ制御部
41 A/Dコンバータ
42 A/Dコンバータ
43 A/Dコンバータ
44 オペアンプ(基準電位回路)
45 第1回路
R1 第1抵抗器
R1r 第1抵抗値
R1c 第1回路の抵抗値
SW1 第1スイッチ
46 第2回路
R2 第2抵抗器
R2r 第2抵抗値
R2c 第2回路の抵抗値
SW2 第2スイッチ
47 D/Aコンバータ(ポンプ電流出力回路)
48 D/Aコンバータ(定電流出力回路)
SW3 第3スイッチ(ポンプ電流スイッチ)
SW4 第4スイッチ
SW5 第5スイッチ
70 ヒータ部制御回路(ヒータ通電制御手段)
S1 1−2端子間接続手段,活性前基準電位印加手段,第1遮断手段
S2 活性前定電流出力手段
S3 ヒータ通電制御手段
S6 変化量検出手段
S7 内部抵抗検知手段
S8 活性化判別手段
ENG Internal combustion engine
EP Exhaust pipe EG Exhaust gas (measured gas)
100 ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas sensor system 2 Gas sensor 3 Sensor element part 14 Oxygen pump cell 12 1st pump electrode 16 2nd pump electrode 24 Oxygen concentration detection cell 28 1st detection electrode 22 2nd detection electrode 20 Measurement chamber 26 Reference | standard oxygen chamber 80 Heater part Ip Pump current Icp micro current (constant current)
Irpvs internal resistance detection current T1 first terminal T2 second terminal T3 third terminal L1 first wiring L2 second wiring L3 third wiring V1 first terminal potential V2 second terminal potential V3 third terminal potential Vref reference potential Vex inspection potential 30 Digital Signal Processor 40 Sensor Control Unit 41 A / D Converter 42 A / D Converter 43 A / D Converter 44 Operational Amplifier (Reference Potential Circuit)
45 1st circuit R1 1st resistor R1r 1st resistance value R1c 1st circuit resistance value SW1 1st switch 46 2nd circuit R2 2nd resistor R2r 2nd resistance value R2c 2nd circuit resistance value SW2 2nd switch 47 D / A converter (pump current output circuit)
48 D / A converter (constant current output circuit)
SW3 3rd switch (pump current switch)
SW4 Fourth switch SW5 Fifth switch 70 Heater control circuit (heater energization control means)
S1 1-2 terminal connection means, pre-activation reference potential application means, first cutoff means S2 pre-activation constant current output means S3 heater energization control means S6 change amount detection means S7 internal resistance detection means S8 activation discrimination means

Claims (2)

第1端子及び第2端子に電気的に導通する酸素ポンプセル、並びに、上記第2端子及び第3端子に電気的に導通する酸素濃度検知セルを有するガスセンサと、
上記第1端子、上記第2端子及び上記第3端子を通じて上記ガスセンサを制御するセンサ制御部と、を備える
ガスセンサシステムであって、
上記センサ制御部は、
上記第1端子と上記第2端子との間を断続可能に接続し、
上記酸素ポンプセルに酸素イオン伝導性が発現していない状態における上記酸素ポンプセルの内部抵抗よりも小さく、上記ガスセンサの活性状態における上記酸素ポンプセルの内部抵抗よりも大きい抵抗値を有する
第1回路と、
上記ガスセンサが活性化するまでの活性待ち期間内に、上記第1端子と上記第2端子とを上記第1回路を介して接続する1−2端子間接続手段と、を備え
前記ガスセンサは、
被測定ガスが導入される測定室を内部に有し、
前記酸素ポンプセルは、
上記測定室外に配置されて前記第1端子に導通する第1ポンプ電極、及び、上記測定室に面して配置されて前記第2端子に導通する第2ポンプ電極を有し、
前記センサ制御部は、
上記第1端子を通じて上記酸素ポンプセルに、ポンプ電流を流すポンプ電流出力回路と、
上記ポンプ電流出力回路から上記第1端子を通じて上記酸素ポンプセルへ流す上記ポンプ電流をオンオフするポンプ電流スイッチと、
前記活性待ち期間のうち、前記1−2端子間接続手段により上記第1端子と上記第2端子とを前記第1回路を介して接続している間、上記ポンプ電流スイッチをオフにする第1遮断手段と、を備え
ガスセンサシステム。
A gas sensor having an oxygen pump cell electrically connected to the first terminal and the second terminal, and an oxygen concentration detection cell electrically connected to the second terminal and the third terminal;
A gas sensor system comprising: a sensor control unit that controls the gas sensor through the first terminal, the second terminal, and the third terminal;
The sensor control unit
An intermittent connection between the first terminal and the second terminal,
The oxygen pump cell rather smaller than the internal resistance of the oxygen pump cell in a state in which the oxygen ion conductivity is not expressed in a first circuit having a larger resistance value than the internal resistance of the oxygen pump cell in the active state of the gas sensor,
A terminal-to-terminal connecting means for connecting the first terminal and the second terminal via the first circuit within an activation waiting period until the gas sensor is activated ,
The gas sensor
Has a measurement chamber into which the gas to be measured is introduced,
The oxygen pump cell is
A first pump electrode arranged outside the measurement chamber and conducting to the first terminal; and a second pump electrode arranged facing the measurement chamber and conducting to the second terminal;
The sensor control unit
A pump current output circuit for passing a pump current to the oxygen pump cell through the first terminal;
A pump current switch for turning on and off the pump current flowing from the pump current output circuit to the oxygen pump cell through the first terminal;
During the activation waiting period, the pump current switch is turned off while the first terminal and the second terminal are connected via the first circuit by the 1-2 terminal connecting means. gas sensor system Ru and a blocking means.
請求項1に記載のガスセンサシステムであって、
前記センサ制御部は、
前記第2端子に接続して、所定の基準電位を印加する基準電位回路と、
前記活性待ち期間のうち、前記1−2端子間接続手段により前記第1端子と前記第2端子とを前記第1回路を介して接続している間、上記基準電位回路により上記第2端子に上記基準電位を印加する活性前基準電位印加手段と、を備える
ガスセンサシステム。
The gas sensor system according to claim 1,
The sensor control unit
A reference potential circuit connected to the second terminal and applying a predetermined reference potential;
During the activation waiting period, while the first terminal and the second terminal are connected via the first circuit by the 1-2 terminal connecting means, the reference potential circuit connects the second terminal to the second terminal. A gas sensor system comprising: a pre-activation reference potential applying means for applying the reference potential.
JP2014203303A 2014-10-01 2014-10-01 Gas sensor system Active JP6379000B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014203303A JP6379000B2 (en) 2014-10-01 2014-10-01 Gas sensor system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014203303A JP6379000B2 (en) 2014-10-01 2014-10-01 Gas sensor system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016070883A JP2016070883A (en) 2016-05-09
JP6379000B2 true JP6379000B2 (en) 2018-08-22

Family

ID=55866624

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014203303A Active JP6379000B2 (en) 2014-10-01 2014-10-01 Gas sensor system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6379000B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6674842B2 (en) * 2016-05-24 2020-04-01 京セラ株式会社 Sensor substrate and sensor device
JP7144733B2 (en) * 2018-09-26 2022-09-30 株式会社デンソー Drive device for air-fuel ratio sensor
CN112955737B (en) * 2019-03-15 2023-02-21 日本特殊陶业株式会社 Gas sensor control device, gas sensor control system, and gas sensor system
DE102019216881A1 (en) * 2019-10-31 2021-05-06 Robert Bosch Gmbh Electronic control unit for operating a sensor for detecting at least one property of a measurement gas in a measurement gas space

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09274006A (en) * 1996-04-05 1997-10-21 Honda Motor Co Ltd Method and apparatus for degradation suppression and control of air-fuel ratio sensor
JP5213132B2 (en) * 2008-11-25 2013-06-19 日本特殊陶業株式会社 Gas sensor control device and gas sensor control method
JP5140005B2 (en) * 2009-01-07 2013-02-06 日本特殊陶業株式会社 Gas sensor control device and gas sensor control method
JP2012251795A (en) * 2011-05-31 2012-12-20 Yamaha Motor Co Ltd Activity determination system of oxygen sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016070883A (en) 2016-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4646129B2 (en) Abnormality diagnosis method for gas concentration measuring device and abnormality diagnostic device for gas concentration measuring device
JP4768796B2 (en) Gas sensor control device and gas sensor control method
US10451586B2 (en) Gas sensor system
JP6379000B2 (en) Gas sensor system
JP4093190B2 (en) Gas concentration detector
JP5062755B2 (en) Sensor control device
JP2008008667A (en) Gas sensor controller
JP2008102056A (en) Gas concentration detection device
JP6393141B2 (en) Gas sensor system
JP2006284358A (en) Gas sensor control device
JP5795998B2 (en) Gas sensor control device
JP4572735B2 (en) Gas concentration detector
JP2017181301A (en) Controller for gas sensor
JP6989282B2 (en) Abnormality determination device and control system
JP5041488B2 (en) Sensor control device
JP4898544B2 (en) Sensor control device
JP4669369B2 (en) Abnormality diagnosis method and abnormality diagnosis apparatus for gas sensor
JP4016964B2 (en) Gas concentration detector
JP4111169B2 (en) Gas concentration detector
JP2009198196A (en) Gas sensor control device
JP2019074360A (en) Gas sensor control device
JP4321409B2 (en) Gas concentration detector
JP2009014652A (en) Sensor control apparatus
JP2013064604A (en) Gas sensor control apparatus and gas sensor control method
JP6809927B2 (en) Gas sensor controller

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170407

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20171130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171226

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180223

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180703

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180730

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6379000

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250