JPH07209245A - 加熱される電流測定形酸素センサのセンサ信号のための評価装置 - Google Patents
加熱される電流測定形酸素センサのセンサ信号のための評価装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 酸素センサ信号の老化に起因する測定誤差を
補償し、これにより老化酸素センサもさらに使用でき
る、加熱される電流測定形酸素センサのセンサ信号のた
めの評価装置を提供する。 【構成】 酸素センサに交流電圧を印加して酸素センサ
の内部抵抗を求めるように形成した抵抗測定装置と、酸
素センサの内部抵抗がほぼ一定のままであるように酸素
センサのヒータ装置を制御するように形成した閉ループ
制御装置と、補償装置とを設ける。
補償し、これにより老化酸素センサもさらに使用でき
る、加熱される電流測定形酸素センサのセンサ信号のた
めの評価装置を提供する。 【構成】 酸素センサに交流電圧を印加して酸素センサ
の内部抵抗を求めるように形成した抵抗測定装置と、酸
素センサの内部抵抗がほぼ一定のままであるように酸素
センサのヒータ装置を制御するように形成した閉ループ
制御装置と、補償装置とを設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関からの排気ガ
スの流れの中に配置されている加熱される電流測定形酸
素センサのセンサ信号のための評価装置に関する。
スの流れの中に配置されている加熱される電流測定形酸
素センサのセンサ信号のための評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】以下において酸素センサを略称する限界
電流形酸素センサの機能を、分かりやすいように図５に
基づいて燃料濃度の低い混合気の酸素含量に対して説明
する。所定動作温度においてポンプ電圧Ｕｐを横軸にと
ってポンプ電流ｉｐを縦軸にとってその関係が示されて
いる。この動作温度は例えば、１００Ωの内部抵抗のに
おいて８５０℃である。ポンプ電圧が酸素センサに印加
されると、ただちにセルの拡散室の中に侵入した排気ガ
スの中のＯ2分子がＯ2-イオンに還元され、Ｏ2-イオン
は、酸素センサ材料に印加されている電界によりこの電
界を通過して拡散室からポンピングされて排出される。
小さいポンプ電圧の場合には電流は抵抗のみにより制限
され、従ってｉｐ・Ｕｐ特性はまず初めに線形に経過す
る。しかし排気ガスの中に非常に僅かなＯ2分子しか存
在しなければ、比較的僅かなポンプ電圧でもすでにポン
プ電流は飽和状態になる。この場合が図５に、最低に位
置する実線曲線により示されている。飽和レベルが高け
れば高いほど、混合気の燃料濃度は低い。
電流形酸素センサの機能を、分かりやすいように図５に
基づいて燃料濃度の低い混合気の酸素含量に対して説明
する。所定動作温度においてポンプ電圧Ｕｐを横軸にと
ってポンプ電流ｉｐを縦軸にとってその関係が示されて
いる。この動作温度は例えば、１００Ωの内部抵抗のに
おいて８５０℃である。ポンプ電圧が酸素センサに印加
されると、ただちにセルの拡散室の中に侵入した排気ガ
スの中のＯ2分子がＯ2-イオンに還元され、Ｏ2-イオン
は、酸素センサ材料に印加されている電界によりこの電
界を通過して拡散室からポンピングされて排出される。
小さいポンプ電圧の場合には電流は抵抗のみにより制限
され、従ってｉｐ・Ｕｐ特性はまず初めに線形に経過す
る。しかし排気ガスの中に非常に僅かなＯ2分子しか存
在しなければ、比較的僅かなポンプ電圧でもすでにポン
プ電流は飽和状態になる。この場合が図５に、最低に位
置する実線曲線により示されている。飽和レベルが高け
れば高いほど、混合気の燃料濃度は低い。
【０００３】内燃機関からの排気ガスの流れの中でこの
ような酸素センサを実際に使用する場合、ポンプ電圧は
通常は、ポンプ電流が飽和領域内にある程度の大きい値
に予め設定されている。これによりこの電流は、酸素セ
ンサの拡散室の中に侵入した排気ガスの酸素含有量のた
めの直接の尺度となる。念のために、ポンプ電圧を酸素
含有量に依存して変化させる測定方法も存在する、すな
わち酸素量が小さいほど小さいポンプ電圧を使用する測
定方法も存在することを付記する。図５から確かに、よ
り小さい酸素含有量に対してより小さいポンプ電圧を使
用できるが、しかしそれでもなお、特性の飽和領域内で
測定を行うとの条件はまだ満足されていることが分か
る。本発明では、ポンプが一定に保持されるか、又は酸
素含有量に依存して変化されるかは重要でなく、従って
これに関する詳細は省く。
ような酸素センサを実際に使用する場合、ポンプ電圧は
通常は、ポンプ電流が飽和領域内にある程度の大きい値
に予め設定されている。これによりこの電流は、酸素セ
ンサの拡散室の中に侵入した排気ガスの酸素含有量のた
めの直接の尺度となる。念のために、ポンプ電圧を酸素
含有量に依存して変化させる測定方法も存在する、すな
わち酸素量が小さいほど小さいポンプ電圧を使用する測
定方法も存在することを付記する。図５から確かに、よ
り小さい酸素含有量に対してより小さいポンプ電圧を使
用できるが、しかしそれでもなお、特性の飽和領域内で
測定を行うとの条件はまだ満足されていることが分か
る。本発明では、ポンプが一定に保持されるか、又は酸
素含有量に依存して変化されるかは重要でなく、従って
これに関する詳細は省く。
【０００４】図５で実線により示されている特性は、新
状態の酸素センサにおいて成り立つとする。しかし、酸
素センサの老化とともにその内部抵抗は増加する。分か
りやすいように図５では、内部抵抗は、長い使用期間の
後にそれぞれ同一の温度において初期内部抵抗の１／２
にすぎないと仮定されている。この場合、図５で破線に
より示されているようにポンプ電流は非常に強く抵抗に
より制限され、ポンプ電流は、非常に低い燃料濃度の混
合気では、図５に垂直線により示されている実際の上の
使用で印加されるポンプ電圧においてまだその飽和値に
到達していない。従って、実際の酸素濃度により定まる
限界電流が測定されるのではなく、より低い電流が測定
され、これは、酸素濃度が誤って測定されることを意味
する。これを防止するために酸素センサは、電気化学セ
ルが一定の内部抵抗を保持するように閉ループ制御され
る。これにより、前述の特性の勾配は、酸素センサが老
化してもそのままであるが、しかし酸素センサ温度は、
酸素センサの老化とともに上昇する。
状態の酸素センサにおいて成り立つとする。しかし、酸
素センサの老化とともにその内部抵抗は増加する。分か
りやすいように図５では、内部抵抗は、長い使用期間の
後にそれぞれ同一の温度において初期内部抵抗の１／２
にすぎないと仮定されている。この場合、図５で破線に
より示されているようにポンプ電流は非常に強く抵抗に
より制限され、ポンプ電流は、非常に低い燃料濃度の混
合気では、図５に垂直線により示されている実際の上の
使用で印加されるポンプ電圧においてまだその飽和値に
到達していない。従って、実際の酸素濃度により定まる
限界電流が測定されるのではなく、より低い電流が測定
され、これは、酸素濃度が誤って測定されることを意味
する。これを防止するために酸素センサは、電気化学セ
ルが一定の内部抵抗を保持するように閉ループ制御され
る。これにより、前述の特性の勾配は、酸素センサが老
化してもそのままであるが、しかし酸素センサ温度は、
酸素センサの老化とともに上昇する。
【０００５】しかし、内部抵抗の外に、酸素センサの出
力信号の大きさは、温度にも強く依存する、何故ならば
拡散状態は温度とともに強く変化するからである。温度
に起因する測定誤差を除去するために、酸素センサのヒ
ータの内部抵抗の測定を介して一定の酸素センサ温度を
保持するように閉ループ制御する（米国特許第４７０８
７７７号明細書参照）か、又は酸素センサ温度を測定
し、酸素濃度を示す酸素センサ測定信号を、測定された
温度を用いて補正することが公知である（ドイツ特許第
３８４０２４８号明細書を参照）。
力信号の大きさは、温度にも強く依存する、何故ならば
拡散状態は温度とともに強く変化するからである。温度
に起因する測定誤差を除去するために、酸素センサのヒ
ータの内部抵抗の測定を介して一定の酸素センサ温度を
保持するように閉ループ制御する（米国特許第４７０８
７７７号明細書参照）か、又は酸素センサ温度を測定
し、酸素濃度を示す酸素センサ測定信号を、測定された
温度を用いて補正することが公知である（ドイツ特許第
３８４０２４８号明細書を参照）。
【０００６】前述のことは本質的に、ポンプセルを介し
てＯ2-イオンを拡散室からポンピングして流出又は流入
させて低い又は高い燃料濃度の混合気を測定できるよう
にする２セル形酸素センサにも当てはまる。ポンピング
は、酸素センサセルである第２のセルが常に所定の一定
電圧を示すように行われる。このような酸素センサも、
老化とともに内部抵抗が増加し、これにより、使用可能
なポンプ電圧が、実際に必要なＯ2-搬送全体を行うには
十分ではなくなくおそれがある。一定の内部抵抗を保持
するように閉ループ制御する場合にはこの困難は回避で
きるが、しかし前述のように温度上昇に起因する測定誤
差が発生する。
てＯ2-イオンを拡散室からポンピングして流出又は流入
させて低い又は高い燃料濃度の混合気を測定できるよう
にする２セル形酸素センサにも当てはまる。ポンピング
は、酸素センサセルである第２のセルが常に所定の一定
電圧を示すように行われる。このような酸素センサも、
老化とともに内部抵抗が増加し、これにより、使用可能
なポンプ電圧が、実際に必要なＯ2-搬送全体を行うには
十分ではなくなくおそれがある。一定の内部抵抗を保持
するように閉ループ制御する場合にはこの困難は回避で
きるが、しかし前述のように温度上昇に起因する測定誤
差が発生する。
【０００７】本発明の電流測定計酸素センサには、前述
の機能を有する１セル及び２セル形酸素センサがある。
の機能を有する１セル及び２セル形酸素センサがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、酸素
センサ信号の老化に起因する測定誤差を補償し、これに
より老化酸素センサも使用でき、しかもその際に有毒ガ
スの放出量が増加しない、内燃機関からの排気ガスの流
れの中に配置されている加熱される電流測定形酸素セン
サのセンサ信号のための評価装置を提供することにあ
る。
センサ信号の老化に起因する測定誤差を補償し、これに
より老化酸素センサも使用でき、しかもその際に有毒ガ
スの放出量が増加しない、内燃機関からの排気ガスの流
れの中に配置されている加熱される電流測定形酸素セン
サのセンサ信号のための評価装置を提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によ
り、酸素センサに交流電圧を印加して酸素センサの内部
抵抗を求めるように形成した抵抗測定装置を具備し、酸
素センサの内部抵抗がほぼ一定のままであるように酸素
センサのヒータ装置を制御するように形成した閉ループ
制御装置を具備し、補償装置を具備し、補償装置が、内
燃機関の所定の校正動作状態において内部抵抗を得るた
めに酸素センサの新状態で必要なヒータ電圧のための尺
度である新状態値を求め記憶するように形成した新状態
値検出装置を有し、内燃機関の校正動作状態において内
部抵抗を得るために酸素センサの瞬時状態で必要なヒー
タ電圧のための尺度である瞬時状態値を求めるように形
成した瞬時状態値検出装置を有し、新状態値に対する瞬
時状態値の変化から、測定信号を補正する補正値を求め
るように形成した補正値検出装置を有し、補正されてい
ない測定信号を補正値と数学的に論理結合して補正され
た測定信号を求めるように形成した補正装置を有するこ
とにより解決される。
り、酸素センサに交流電圧を印加して酸素センサの内部
抵抗を求めるように形成した抵抗測定装置を具備し、酸
素センサの内部抵抗がほぼ一定のままであるように酸素
センサのヒータ装置を制御するように形成した閉ループ
制御装置を具備し、補償装置を具備し、補償装置が、内
燃機関の所定の校正動作状態において内部抵抗を得るた
めに酸素センサの新状態で必要なヒータ電圧のための尺
度である新状態値を求め記憶するように形成した新状態
値検出装置を有し、内燃機関の校正動作状態において内
部抵抗を得るために酸素センサの瞬時状態で必要なヒー
タ電圧のための尺度である瞬時状態値を求めるように形
成した瞬時状態値検出装置を有し、新状態値に対する瞬
時状態値の変化から、測定信号を補正する補正値を求め
るように形成した補正値検出装置を有し、補正されてい
ない測定信号を補正値と数学的に論理結合して補正され
た測定信号を求めるように形成した補正装置を有するこ
とにより解決される。
【００１０】本発明の評価装置は、老化に起因する酸素
センサ信号の変化を補正値を用いて補償できるように内
燃機関の所定動作状態において常に繰返し新校正測定を
行う。この場合に非常に重要なのは、（ヒータではな
く）酸素センサが一定抵抗を保持するように常に閉ルー
プ制御され、このために前述の所定動作状態で必要なヒ
ータ電圧が、酸素センサの老化状態のための尺度として
用いられることである。このやり方では、酸素センサの
老化とともに酸素センサをより強く加熱して、内部抵抗
を一定保持しなければならず、従って一方では、測定信
号は内部抵抗の変化により狂わないが、しかし他方で
は、測定信号は、温度に起因する誤差を受ける。しか
し、温度に起因する誤差は、非常に正確にヒータ電圧の
変化から導出でき、従ってこの誤差は非常に簡単に補償
でき、その際に温度センサは不要である。
センサ信号の変化を補正値を用いて補償できるように内
燃機関の所定動作状態において常に繰返し新校正測定を
行う。この場合に非常に重要なのは、（ヒータではな
く）酸素センサが一定抵抗を保持するように常に閉ルー
プ制御され、このために前述の所定動作状態で必要なヒ
ータ電圧が、酸素センサの老化状態のための尺度として
用いられることである。このやり方では、酸素センサの
老化とともに酸素センサをより強く加熱して、内部抵抗
を一定保持しなければならず、従って一方では、測定信
号は内部抵抗の変化により狂わないが、しかし他方で
は、測定信号は、温度に起因する誤差を受ける。しか
し、温度に起因する誤差は、非常に正確にヒータ電圧の
変化から導出でき、従ってこの誤差は非常に簡単に補償
でき、その際に温度センサは不要である。
【００１１】
【実施例】図１は、内燃機関１３の排気管１２の中に配
置されている加熱される限界電流形酸素センサ１１のた
めの評価装置１０を示す。内燃機関の吸気管１４の中に
は絞り弁１５が配置され、絞り弁１５から負荷信号検出
装置１６により負荷信号Ｌが取出される。内燃機関の中
の回転数センサ１７は回転数信号ｎを供給する。
置されている加熱される限界電流形酸素センサ１１のた
めの評価装置１０を示す。内燃機関の吸気管１４の中に
は絞り弁１５が配置され、絞り弁１５から負荷信号検出
装置１６により負荷信号Ｌが取出される。内燃機関の中
の回転数センサ１７は回転数信号ｎを供給する。
【００１２】限界電流形酸素センサ１１は、加熱装置１
８と２つの測定電極１９．１及び１９．２と一緒に概念
的に示されており、測定電極１９．１及び１９．２には
前記のポンプ電圧Ｕｐが印加され、このポンプ電圧Ｕｐ
によりポンプ電流ｉｐが流れる。限界電流形酸素センサ
１１から出力され老化補償されない限界電流形酸素セン
サ信号Ｓ＿Ｎにより示されている。
８と２つの測定電極１９．１及び１９．２と一緒に概念
的に示されており、測定電極１９．１及び１９．２には
前記のポンプ電圧Ｕｐが印加され、このポンプ電圧Ｕｐ
によりポンプ電流ｉｐが流れる。限界電流形酸素センサ
１１から出力され老化補償されない限界電流形酸素セン
サ信号Ｓ＿Ｎにより示されている。
【００１３】図１の評価回路１０は内部抵抗測定装置２
０と、ヒータ電圧閉ループ制御装置２１と、補償装置２
２と乗算器の形の補正装置２３とを有する。補償装置２
２は、新状態値メモリ２４と、減算器２５と、特性曲線
段（特性データメモリ）２６と、補正値メモリ２７とか
ら成る。
０と、ヒータ電圧閉ループ制御装置２１と、補償装置２
２と乗算器の形の補正装置２３とを有する。補償装置２
２は、新状態値メモリ２４と、減算器２５と、特性曲線
段（特性データメモリ）２６と、補正値メモリ２７とか
ら成る。
【００１４】内部抵抗測定装置２０は、例えば１〜５ｋ
Ｈｚの領域内の交流電圧を限界電流形酸素センサ電極１
９．１及び１９．２に印加することにより限界電流形酸
素センサ１１の内部抵抗Ｒｓを測定する。内部抵抗測定
装置２０は、測定された抵抗値をヒータ電圧閉ループ制
御装置２１に出力し、ヒータ電圧閉ループ制御装置２１
でこの抵抗値は実際値として例えば１００Ωの限界電流
形酸素センサ内部抵抗目標値と比較される。ヒータ電圧
閉ループ制御装置は、測定された限界電流形酸素センサ
内部抵抗が可及的に正確に目標値に保持されるようなヒ
ータ電圧Ｕｈを出力する。
Ｈｚの領域内の交流電圧を限界電流形酸素センサ電極１
９．１及び１９．２に印加することにより限界電流形酸
素センサ１１の内部抵抗Ｒｓを測定する。内部抵抗測定
装置２０は、測定された抵抗値をヒータ電圧閉ループ制
御装置２１に出力し、ヒータ電圧閉ループ制御装置２１
でこの抵抗値は実際値として例えば１００Ωの限界電流
形酸素センサ内部抵抗目標値と比較される。ヒータ電圧
閉ループ制御装置は、測定された限界電流形酸素センサ
内部抵抗が可及的に正確に目標値に保持されるようなヒ
ータ電圧Ｕｈを出力する。
【００１５】限界電流形酸素センサの内部抵抗Ｒｓは、
限界電流形酸素センサの老化で例えば８５０℃のある特
定の温度において増加するが、しかし他方では限界電流
形酸素センサ内部抵抗Ｒｓは温度の上昇とともに減少す
るので、限界電流形酸素センサ内部抵抗をヒータ電圧閉
ループ制御装置２１を用いて一定に保持することは、限
界電流形酸素センサ温度が限界電流形酸素センサの老化
とともに上昇することを意味する。しかし限界電流形酸
素センサ温度の増加とともに、補償されていない限界電
流形酸素センサ信号Ｓ＿Ｎはますます狂う。この狂いは
補償されなければならず、このために、内部抵抗目標値
を調整するために内燃機関のある特定の動作状態で印加
されなければならないヒータ電圧Ｕｈが使用される。こ
の補償は、補償装置２２から前述の方法で実行される。
限界電流形酸素センサの老化で例えば８５０℃のある特
定の温度において増加するが、しかし他方では限界電流
形酸素センサ内部抵抗Ｒｓは温度の上昇とともに減少す
るので、限界電流形酸素センサ内部抵抗をヒータ電圧閉
ループ制御装置２１を用いて一定に保持することは、限
界電流形酸素センサ温度が限界電流形酸素センサの老化
とともに上昇することを意味する。しかし限界電流形酸
素センサ温度の増加とともに、補償されていない限界電
流形酸素センサ信号Ｓ＿Ｎはますます狂う。この狂いは
補償されなければならず、このために、内部抵抗目標値
を調整するために内燃機関のある特定の動作状態で印加
されなければならないヒータ電圧Ｕｈが使用される。こ
の補償は、補償装置２２から前述の方法で実行される。
【００１６】自動車の最初の作動の後、老化校正が、内
燃機関の所定の校正動作状態例えばアイドリング又はエ
ンジンブレーキ作動が設定されるとただちに行われる。
このような動作状態は限界電流形酸素センサ１１が、限
界電流形酸素センサヒータがスイッチオフの場合に例え
ば７００℃等から例えば数度のずれている非常に狭い温
度ずれ領域の中の温度をとる動作状態である。すなわち
この場合、限界電流形酸素センサの所定の内部抵抗を得
るために調整しなければならないヒータ電圧Ｕｈは、限
界電流形酸素センサの老化状態の尺度である。限界電流
形酸素センサの新状態ではこの電圧は例えば９Ｖであ
り、例えば１００Ωの所定内部抵抗に到達するために８
５０℃の温度を得る。この電圧Ｕｈ＿Ｏは新状態として
メモリ２４に記憶される。
燃機関の所定の校正動作状態例えばアイドリング又はエ
ンジンブレーキ作動が設定されるとただちに行われる。
このような動作状態は限界電流形酸素センサ１１が、限
界電流形酸素センサヒータがスイッチオフの場合に例え
ば７００℃等から例えば数度のずれている非常に狭い温
度ずれ領域の中の温度をとる動作状態である。すなわち
この場合、限界電流形酸素センサの所定の内部抵抗を得
るために調整しなければならないヒータ電圧Ｕｈは、限
界電流形酸素センサの老化状態の尺度である。限界電流
形酸素センサの新状態ではこの電圧は例えば９Ｖであ
り、例えば１００Ωの所定内部抵抗に到達するために８
５０℃の温度を得る。この電圧Ｕｈ＿Ｏは新状態として
メモリ２４に記憶される。
【００１７】自動車が後に実際に動作する際、校正動作
は、内燃機関が校正動作状態に到達する都度に新たに行
われる。限界電流形酸素センサ１１が老化するにつれ、
１００Ωの所定限界電流形酸素センサ内部抵抗に到達す
るために必要な温度が上昇する。内燃機関は校正動作状
態で常に同一の熱量を供給するので、より高い温度を得
るために必要な熱量は、ヒータ装置１８からより高いヒ
ータ電圧Ｕｈの印加により得なければならない。
は、内燃機関が校正動作状態に到達する都度に新たに行
われる。限界電流形酸素センサ１１が老化するにつれ、
１００Ωの所定限界電流形酸素センサ内部抵抗に到達す
るために必要な温度が上昇する。内燃機関は校正動作状
態で常に同一の熱量を供給するので、より高い温度を得
るために必要な熱量は、ヒータ装置１８からより高いヒ
ータ電圧Ｕｈの印加により得なければならない。
【００１８】実際の校正動作で測定されたヒータ電圧Ｕ
ｈ＿Ｍは、限界電流形酸素センサ１１の瞬時状態を示す
値である。この電圧から、メモリ２４に記憶されている
新状態値Ｕｈ＿Ｏが減算され、この差を用いて特性曲線
段２６から補正係数ＫＦ＿Ｍが読出され、補正係数ＫＦ
＿Ｍと、補正されていない限界電流形酸素センサ信号Ｓ
＿Ｎは乗算器２３で乗算され、これにより、補正された
限界電流形酸素センサ信号Ｓ＿Ｋが得られる。補正係数
ＫＦの瞬時値ＫＦ＿Ｍは、新状態の補正係数ＫＦ＿Ｏで
ある１より常に小さい、何故ならば限界電流形酸素セン
サの老化とともに、所定の限界電流形酸素センサ電圧を
維持するために限界電流形酸素センサ電圧を上昇しなけ
ればならず、限界電流形酸素センサ電圧が上昇するとと
もにそしてひいては限界電流形酸素センサ温度が上昇す
るとともに限界電流形酸素センサ信号値が、一定の酸素
濃度において上昇するからである。従って、補正されて
いない限界電流形酸素センサ信号は、補正係数により小
さくされなければならない。
ｈ＿Ｍは、限界電流形酸素センサ１１の瞬時状態を示す
値である。この電圧から、メモリ２４に記憶されている
新状態値Ｕｈ＿Ｏが減算され、この差を用いて特性曲線
段２６から補正係数ＫＦ＿Ｍが読出され、補正係数ＫＦ
＿Ｍと、補正されていない限界電流形酸素センサ信号Ｓ
＿Ｎは乗算器２３で乗算され、これにより、補正された
限界電流形酸素センサ信号Ｓ＿Ｋが得られる。補正係数
ＫＦの瞬時値ＫＦ＿Ｍは、新状態の補正係数ＫＦ＿Ｏで
ある１より常に小さい、何故ならば限界電流形酸素セン
サの老化とともに、所定の限界電流形酸素センサ電圧を
維持するために限界電流形酸素センサ電圧を上昇しなけ
ればならず、限界電流形酸素センサ電圧が上昇するとと
もにそしてひいては限界電流形酸素センサ温度が上昇す
るとともに限界電流形酸素センサ信号値が、一定の酸素
濃度において上昇するからである。従って、補正されて
いない限界電流形酸素センサ信号は、補正係数により小
さくされなければならない。
【００１９】次に前述の経過を図２〜図４を用いて補足
的に説明する。
的に説明する。
【００２０】図２では、自動車の初めての作動の後にス
テップｓ２．１で、内燃機関が初めて校正動作状態で作
動されているかどうかが常時調べられる。イエスの場
合、ステップｓ２．２で、所定の限界電流形酸素センサ
内部抵抗が設定された新状態値Ｕｈ＿Ｏが測定される。
この値はステップｓ２．３で記憶される。補正係数メモ
リ２７にはすでに補正係数ＫＦのための値１が記憶され
ている。
テップｓ２．１で、内燃機関が初めて校正動作状態で作
動されているかどうかが常時調べられる。イエスの場
合、ステップｓ２．２で、所定の限界電流形酸素センサ
内部抵抗が設定された新状態値Ｕｈ＿Ｏが測定される。
この値はステップｓ２．３で記憶される。補正係数メモ
リ２７にはすでに補正係数ＫＦのための値１が記憶され
ている。
【００２１】自動車の後での作動の際、ステップｓ３．
１で、内燃機関が校正動作状態に到達したかどうかが常
時調べられる。これは、負荷信号Ｌ及び回転数ｎの実際
値が所定値領域と比較されることにより調べられ、負荷
信号Ｌ及び回転数ｎの実際値が双方ともに、それぞれ所
属の値領域内にある場合には、これは、校正動作状態に
あることを意味する。校正動作状態にある場合すなわち
イエスの場合、ステップｓ３．２でヒータ電圧Ｕｈ＿Ｍ
が測定される。その際、ヒータ電圧閉ループ制御装置２
１が、非校正動作状態におけるように不変のままさらに
動作する、すなわち所定の限界電流形酸素センサ内部抵
抗が守られるように動作する。ステップｓ３．３で新状
態値Ｕｈ＿Ｏは瞬時状態値Ｕｈ＿Ｍから減算され、ステ
ップｓ３．４では、この差に所属の補正係数ＫＦが特性
曲線段２６から読出され、メモリ２７に記憶される。
１で、内燃機関が校正動作状態に到達したかどうかが常
時調べられる。これは、負荷信号Ｌ及び回転数ｎの実際
値が所定値領域と比較されることにより調べられ、負荷
信号Ｌ及び回転数ｎの実際値が双方ともに、それぞれ所
属の値領域内にある場合には、これは、校正動作状態に
あることを意味する。校正動作状態にある場合すなわち
イエスの場合、ステップｓ３．２でヒータ電圧Ｕｈ＿Ｍ
が測定される。その際、ヒータ電圧閉ループ制御装置２
１が、非校正動作状態におけるように不変のままさらに
動作する、すなわち所定の限界電流形酸素センサ内部抵
抗が守られるように動作する。ステップｓ３．３で新状
態値Ｕｈ＿Ｏは瞬時状態値Ｕｈ＿Ｍから減算され、ステ
ップｓ３．４では、この差に所属の補正係数ＫＦが特性
曲線段２６から読出され、メモリ２７に記憶される。
【００２２】内燃機関が、校正動作状態とは別の動作状
態で動作している場合、ステップｓ４．１で、補正され
ていない限界電流形酸素センサ信号Ｓ＿Ｎが、所定の限
界電流形酸素センサ内部抵抗において検出される。ステ
ップｓ４．２で補正係数ＫＦが補正係数メモリ２７から
読出され、乗算器２３で、補正されていない限界電流形
酸素センサ信号と乗算される。これにより、補正された
限界電流形酸素センサ信号Ｓ＿Ｋが得られる。
態で動作している場合、ステップｓ４．１で、補正され
ていない限界電流形酸素センサ信号Ｓ＿Ｎが、所定の限
界電流形酸素センサ内部抵抗において検出される。ステ
ップｓ４．２で補正係数ＫＦが補正係数メモリ２７から
読出され、乗算器２３で、補正されていない限界電流形
酸素センサ信号と乗算される。これにより、補正された
限界電流形酸素センサ信号Ｓ＿Ｋが得られる。
【００２３】前述の校正はとりわけ、一定の酸素濃度に
おいてヒータ電圧の変化と限界電流形酸素センサ信号の
変化との間に本質的に線形の関係が成り立つ場合に好適
である。これに対してこの関係が非線形である場合、変
形された特性曲線の中で縦軸座標値としての補正係数
を、差瞬時状態値−新状態値を横軸にとって表わすので
はなく、パーセント瞬時状態値／新状態値を横軸にとっ
て表わすと有利であることもある。この場合、減算器２
５の代りに除算器２５が設けられる。特性曲線段を、減
算器及び除算器の出力側で使用するのではなく、すでに
新状態値メモリ２４の入力側で使用することも可能であ
る。この場合にはこの特性曲線は、電圧差又は電圧商を
横軸にとるのではなく調整にヒータ電圧を横軸にとって
縦軸座標値として示される補償係数との関係を示す。こ
の特性曲線からすでに新状態のために補償係数が読出さ
れ記憶される。後の校正状態で、補正係数ＫＦを形成す
るために新状態値−補償係数により割られた新補償係数
が読出される。いかにして補正係数が具体的に定められ
るかとは無関係に補正係数が、補正されていない限界電
流形酸素センサ信号の、限界電流形酸素センサ内部抵抗
を補償するために必要なヒータ電圧上昇に起因する温度
上昇による変化を補正することが重要である。
おいてヒータ電圧の変化と限界電流形酸素センサ信号の
変化との間に本質的に線形の関係が成り立つ場合に好適
である。これに対してこの関係が非線形である場合、変
形された特性曲線の中で縦軸座標値としての補正係数
を、差瞬時状態値−新状態値を横軸にとって表わすので
はなく、パーセント瞬時状態値／新状態値を横軸にとっ
て表わすと有利であることもある。この場合、減算器２
５の代りに除算器２５が設けられる。特性曲線段を、減
算器及び除算器の出力側で使用するのではなく、すでに
新状態値メモリ２４の入力側で使用することも可能であ
る。この場合にはこの特性曲線は、電圧差又は電圧商を
横軸にとるのではなく調整にヒータ電圧を横軸にとって
縦軸座標値として示される補償係数との関係を示す。こ
の特性曲線からすでに新状態のために補償係数が読出さ
れ記憶される。後の校正状態で、補正係数ＫＦを形成す
るために新状態値−補償係数により割られた新補償係数
が読出される。いかにして補正係数が具体的に定められ
るかとは無関係に補正係数が、補正されていない限界電
流形酸素センサ信号の、限界電流形酸素センサ内部抵抗
を補償するために必要なヒータ電圧上昇に起因する温度
上昇による変化を補正することが重要である。
【００２４】本実施例では補正係数が求められる、すな
わち、補正されていない限界電流形酸素センサ信号Ｓ＿
Ｎと乗算される補正値が求められる。しかし、補正加数
を求め、この補正加数を限界電流形酸素センサ信号に加
算することも可能である。どのようにして補正値を求め
るか、どのようにして補正値を数学的に、補正されてい
ない測定信号と論理結合するかは、実際の上では限界電
流形酸素センサの特性と熱系統全体とに依存する。ただ
重要なのは、限界電流形酸素センサ内部抵抗を持続的に
一定に保持し、この措置に起因して発生する温度誤差
を、限界電流形酸素センサの老化にもかかわらず内部抵
抗を一定に保持するために必要なヒータ電圧変化を検出
することにより補償することにある。
わち、補正されていない限界電流形酸素センサ信号Ｓ＿
Ｎと乗算される補正値が求められる。しかし、補正加数
を求め、この補正加数を限界電流形酸素センサ信号に加
算することも可能である。どのようにして補正値を求め
るか、どのようにして補正値を数学的に、補正されてい
ない測定信号と論理結合するかは、実際の上では限界電
流形酸素センサの特性と熱系統全体とに依存する。ただ
重要なのは、限界電流形酸素センサ内部抵抗を持続的に
一定に保持し、この措置に起因して発生する温度誤差
を、限界電流形酸素センサの老化にもかかわらず内部抵
抗を一定に保持するために必要なヒータ電圧変化を検出
することにより補償することにある。
【００２５】本発明の評価装置により限界電流形酸素セ
ンサを老化にもかかわらず従来の技術に比して大幅に長
く使用でき、しかもその際に有毒ガスの放出量が増加し
ない。しかしこの場合でも限界電流形酸素センサを無限
界に長く使用することはできない。限界電流形酸素セン
サを交換しなければならない時点を検出するために、補
正係数を閾値と比較すると好適である。補正係数が閾値
を越えると、ただちに交換が必要であることが表示され
る。
ンサを老化にもかかわらず従来の技術に比して大幅に長
く使用でき、しかもその際に有毒ガスの放出量が増加し
ない。しかしこの場合でも限界電流形酸素センサを無限
界に長く使用することはできない。限界電流形酸素セン
サを交換しなければならない時点を検出するために、補
正係数を閾値と比較すると好適である。補正係数が閾値
を越えると、ただちに交換が必要であることが表示され
る。
【図１】加熱される限界電流形酸素センサの限界電流形
酸素センサ信号のための老化補償装置を有する評価装置
のブロック回路図である。
酸素センサ信号のための老化補償装置を有する評価装置
のブロック回路図である。
【図２】限界電流形酸素センサの新状態を示す値を求め
るための、図１の評価装置により行われる動作を説明す
るフローチャートである。
るための、図１の評価装置により行われる動作を説明す
るフローチャートである。
【図３】限界電流形酸素センサの老化状態を検出する動
作を説明するためのフローチャートである。
作を説明するためのフローチャートである。
【図４】図２及び図３のフローチャートにより検出され
た値を利用して限界電流形酸素センサの測定信号を補正
する動作を説明するためのフローチャートである。
た値を利用して限界電流形酸素センサの測定信号を補正
する動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】限界電流形酸素センサのための周知のポンプ電
流／ポンプ電圧線図である。
流／ポンプ電圧線図である。
１０ 評価装置 １１ 限界電流形酸素センサ １２ 排気管 １３ 内燃機関 １４ 吸気管 １５ 絞り弁 １６ 負荷信号検出装置 １７ 回転数センサ １８ ヒータ装置 １９．１及び１９．２ 電極 ２０ 内部抵抗測定装置 ２１ ヒータ電圧閉ループ制御装置 ２２ 補償装置 ２３ 補正装置 ２４ 新状態メモリ ２５ 減算器 ２６ 特性曲線 ２７ 補正値メモリ ｉｐ ポンプ電流 Ｋ＿Ｆ 補正係数 ＫＦ＿Ｍ 補正係数ＫＦの瞬時値 ＫＦ＿Ｏ 補正係数 Ｌ 負荷信号 ｎ 回転数 Ｓ＿Ｋ 補正された限界電流形酸素センサ信号 Ｓ＿Ｎ 補正されていない限界電流形酸素センサ信号 Ｕｈ ヒータ電圧 Ｕｈ＿Ｍ 瞬時状態ヒータ電圧値 Ｕｈ＿Ｏ 新状態値ヒータ電圧値 Ｕｐ ポンプ電圧
Claims (2)
- 【請求項１】 所定電圧を酸素センサ（１１）に印加し
て、酸素センサ（１１）を流れ酸素濃度の尺度を示す電
流量を補正されていない測定信号（Ｓ＿Ｎ）として求め
る酸素センサ信号測定装置を具備し、内燃機関（１３）
からの排気ガスの流れの中に配置されている加熱される
電流測定形酸素センサ（１１）のセンサ信号のための評
価装置（１０）において、 前記酸素センサ（１１）に交流電圧を印加して前記酸素
センサ（１１）の内部抵抗を求めるように形成した抵抗
測定装置（２０）を具備し、 前記酸素センサ（１１）の内部抵抗がほぼ一定のままで
あるように前記酸素センサ（１１）のヒータ装置（１
８）を制御するように形成した閉ループ制御装置（２
１）を具備し、 補償装置（２２）をさらに具備し、前記補償装置（２
２）が、 内燃機関の所定の校正動作状態において前記内部抵抗を
得るために前記酸素センサ（１１）の新状態で必要なヒ
ータ電圧のための尺度である新状態値（Ｕｈ＿Ｏ）を求
め記憶するように形成した新状態値検出装置を有し、 内燃機関の校正動作状態において前記内部抵抗を得るた
めに前記酸素センサ（１１）の瞬時状態で必要なヒータ
電圧のための尺度である瞬時状態値（Ｕｈ＿Ｍ）を求め
るように形成した瞬時状態値検出装置を有し、 新状態値に対する瞬時状態値の変化から、前記測定信号
を補正する補正値（ＫＦ）を求めるように形成した補正
値検出装置（２５，２６）を有し、 補正されていない測定信号を前記補正値と数学的に論理
結合して補正された測定信号（Ｓ＿Ｋ）を求めるように
形成した補正装置（２３）を有することを特徴とする加
熱される電流測定形酸素センサのセンサ信号のための評
価装置。 - 【請求項２】 補償値検出装置（２２）を、補正係数
（ＫＦ）を形成するように形成し、 補正装置が、補正されていない測定信号（Ｓ＿Ｎ）に補
正係数を乗算する乗算装置（２３）であることを特徴と
する請求項１に記載の加熱される電流測定形酸素センサ
のセンサ信号のための評価装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4344961.1 | 1993-12-30 | ||
| DE4344961A DE4344961B4 (de) | 1993-12-30 | 1993-12-30 | Auswertevorrichtung für das Signal einer Sauerstoffsonde |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07209245A true JPH07209245A (ja) | 1995-08-11 |
| JP3639626B2 JP3639626B2 (ja) | 2005-04-20 |
Family
ID=6506521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32572494A Expired - Fee Related JP3639626B2 (ja) | 1993-12-30 | 1994-12-27 | 加熱される電流測定形酸素センサのセンサ信号のための評価装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5524472A (ja) |
| JP (1) | JP3639626B2 (ja) |
| DE (1) | DE4344961B4 (ja) |
| FR (1) | FR2714729B1 (ja) |
| GB (1) | GB2285314B (ja) |
Cited By (1)
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| JP2000081415A (ja) * | 1998-07-16 | 2000-03-21 | Magneti Marelli Spa | 酸素線形センサ試験装置 |
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1993
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-
1994
- 1994-11-30 FR FR9414383A patent/FR2714729B1/fr not_active Expired - Fee Related
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