JPH0783428A - Oxygen sensor controller - Google Patents

Oxygen sensor controller

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JPH0783428A
JPH0783428A JP22696293A JP22696293A JPH0783428A JP H0783428 A JPH0783428 A JP H0783428A JP 22696293 A JP22696293 A JP 22696293A JP 22696293 A JP22696293 A JP 22696293A JP H0783428 A JPH0783428 A JP H0783428A
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sensor
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oxygen
oxygen sensor
control unit
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Takehiko Shigeoka
武彦 重岡
Kunihiro Tsuruta
邦弘 鶴田
Shigeru Murakami
村上  茂
Kazuhisa Morigami
和久 森上
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To provide controller that shortens the heat-up time of an oxygen sensor and reduces changes with time in characteristic of the oxygen sensor and a sensor heater. CONSTITUTION:This oxygen sensor controller comprises a heater controller 4 for holding a temperature of an oxygen sensor 1 at a predetermined value. The heater controller intermittently supplies a rated voltage to the sensor 1 to intermittently measure oxygen concentration. During the idle period, the heater controller keeps a sensor heater 3 in a range of temperature that does not adversely affect the life of the heater itself. Accordingly, a total measuring time of the sensor is shortened, and heat-up time of the sensor is also shortened. Further, since repetition of a heat cycle and a temperature difference of high and low temperature are reduced, its life can be prolonged.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は空気中或は排気ガス中の
酸素濃度を検出する酸素センサーの制御装置に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an oxygen sensor control device for detecting the oxygen concentration in air or exhaust gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、限界電流式の酸素センサー(以下
酸素センサーと記す)は、図4に示すように、ジルコニ
ア固体電解質20の両面に電極21、22を設け、その
両端に電圧23を印加して電流を流すと、陰極21、陽
極22で発生する酸素の注入、放出の電気化学反応が起
こる。この酸素の注入、放出の過程で酸素の供給を制限
することにより、図5に示すように電圧電流特性に飽和
電流特性が表れ、その大きさは雰囲気中の酸素濃度にほ
ぼ比例する。酸素センサーはこの特性を利用し、陰極へ
の酸素供給をガス拡散口24によって行い、この段階で
拡散速度を律速することにより供給酸素濃度に比例した
限界電流を得るものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in FIG. 4, a limiting current type oxygen sensor (hereinafter referred to as an oxygen sensor) is provided with electrodes 21 and 22 on both surfaces of a zirconia solid electrolyte 20, and a voltage 23 is applied to both ends thereof. Then, when an electric current is applied, an electrochemical reaction of injecting and releasing oxygen generated in the cathode 21 and the anode 22 occurs. By limiting the supply of oxygen in the process of injecting and releasing oxygen, a saturation current characteristic appears in the voltage-current characteristic as shown in FIG. 5, and its magnitude is almost proportional to the oxygen concentration in the atmosphere. The oxygen sensor utilizes this characteristic to supply oxygen to the cathode through the gas diffusion port 24, and at this stage the rate of diffusion is controlled to obtain a limiting current proportional to the oxygen concentration supplied.

【0003】この酸素センサーは安定性に優れ、長寿命
であるが、内部抵抗が大きいため、高温に加熱して動作
させなければならないという欠点を有する。このため、
この種の酸素センサーは酸素センサー部近傍にセンサー
加熱ヒータ25を取付け、所定の電圧26を印加して、
自己加熱して使用する。
This oxygen sensor is excellent in stability and has a long life, but has a drawback that it has to be operated by being heated to a high temperature because of its large internal resistance. For this reason,
In this type of oxygen sensor, a sensor heating heater 25 is attached in the vicinity of the oxygen sensor section, and a predetermined voltage 26 is applied to
Use after self-heating.

【0004】また、酸素センサーは、酸素センサーの構
成自体が酸素拡散速度を律速することにより供給酸素濃
度に比例した限界電流を得るものであるから、その大き
さも大変精密でかつ小さい形状になっており、またセン
サー加熱ヒータ25もそれに併せて密接して配設するた
め、大変小さい面積で加熱するように構成されている。
Further, since the oxygen sensor itself obtains a limiting current proportional to the oxygen concentration supplied by limiting the oxygen diffusion rate, the oxygen sensor itself has a very precise and small shape. In addition, since the sensor heating heater 25 is also arranged in close contact therewith, it is configured to heat in a very small area.

【0005】そして、酸素センサーは、室内環境測定用
として室内空気の酸素濃度を常に計測してその計測値を
出力するように用いるか、または燃焼機補正用として燃
焼器の排気経路に取り付け排気ガス中の酸素濃度を検出
して、その値を予め設定した値になるように空燃比目標
値と比較して燃焼用空気量あるいは燃料量の少なくとも
いずれか一方を制御してバーナ部の燃焼を安定させるよ
う用いる。
The oxygen sensor is used to measure the oxygen concentration in the room air for indoor environment measurement so as to output the measured value, or is attached to the exhaust path of the combustor to correct the exhaust gas. Detects the oxygen concentration in the air, compares it with a target value of the air-fuel ratio so that it becomes a preset value, and controls at least one of the combustion air amount and fuel amount to stabilize combustion in the burner section. Use to let.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の酸素センサーは、図6に示すように雰囲気温度が高
くなれば限界電流が増大し、温度が低くなれば減少する
という温度依存性を有するため、高温の所定温度に達す
るまで酸素センサーの所定の出力は得られない。
However, the above-mentioned conventional oxygen sensor has a temperature dependence that the limiting current increases as the ambient temperature increases and decreases as the ambient temperature decreases, as shown in FIG. However, the predetermined output of the oxygen sensor cannot be obtained until the predetermined high temperature is reached.

【0007】そのために、室内環境測定用として用いる
場合には、センサー加熱ヒータ25に通電してヒートア
ップした状態で保持するようにするが、センサー加熱ヒ
ータ25は常に通電され高温になったままであるから、
基板であるジルコニア電解質20の破損や電極21、2
2の剥離等が発生するなどして、酸素センサーおよびセ
ンサー加熱ヒータ25自身の寿命が短くなる問題があっ
た。
Therefore, when it is used for measuring the indoor environment, the sensor heater 25 is energized and held in a heated state, but the sensor heater 25 is always energized and remains at a high temperature. From
Damage to the zirconia electrolyte 20, which is the substrate, and electrodes 21, 2
There is a problem that the life of the oxygen sensor and the sensor heater 25 itself is shortened due to the occurrence of peeling of 2 and the like.

【0008】そこで間欠的に測定を行うようにすると、
センサー加熱ヒータ25による加熱のON/OFFの繰
り返し、つまり常温からいっきに高温に加熱、そして常
温と高温の極端なヒートサイクルにより、基板であるジ
ルコニア電解質20の破損や電極21、22の剥離等が
発生するなどして、結局は酸素センサーおよびセンサー
加熱ヒータ25自身の寿命を長くすることはできなかっ
た。
Therefore, if the measurement is performed intermittently,
Repeated ON / OFF of heating by the sensor heating heater 25, that is, heating from room temperature to high temperature at the same time, and extreme heat cycle between room temperature and high temperature, damage of the zirconia electrolyte 20 which is the substrate, peeling of the electrodes 21, 22 and the like occur. As a result, the life of the oxygen sensor and the sensor heater 25 itself could not be lengthened.

【0009】また、燃焼機の燃焼補正用として用いる場
合には、燃焼の点火・消火に併せて酸素センサーの電極
21、22及びセンサー加熱ヒータ25を通電するよう
にすると、酸素センサーのジルコニア電解質20の温度
の低い通電開始時では、センサー加熱ヒータ25による
酸素センサーのヒートアップ時間の間は、酸素センサー
の出力を用いることはできない。
When used for combustion correction of a combustor, if the electrodes 21, 22 of the oxygen sensor and the sensor heating heater 25 are energized in accordance with ignition / extinction of combustion, the zirconia electrolyte 20 of the oxygen sensor will be used. When the energization is started at a low temperature, the output of the oxygen sensor cannot be used during the heat-up time of the oxygen sensor by the sensor heater 25.

【0010】そこで前記ヒートアップ時間は酸素センサ
ーの出力を用いないようにすると、燃焼の点火、消火を
短時間で繰り返す場合には、酸素センサーの出力に基づ
いたバーナ部の燃焼の補正がほとんどできない問題があ
った。また、燃焼の点火、消火の繰り返しが多い場合に
は、センサー加熱ヒータ25による加熱のON/OFF
の繰り返し、つまり常温からいっきに高温に加熱、そし
て常温と高温の極端なヒートサイクルにより、基板であ
るジルコニア電解質20の破損や電極21、22の剥離
等が発生するなどして、上記と同様酸素センサーおよび
センサー加熱ヒータ25自身の寿命が短くなる問題が生
じていた。
Therefore, if the output of the oxygen sensor is not used for the heat-up time, it is almost impossible to correct the combustion of the burner portion based on the output of the oxygen sensor when the ignition and the extinction of combustion are repeated in a short time. There was a problem. When the ignition and extinguishing of combustion are repeated, the sensor heater 25 turns on / off the heating.
Repeatedly, that is, heating from room temperature to a high temperature, and an extreme heat cycle between room temperature and high temperature, the zirconia electrolyte 20 that is the substrate is damaged, the electrodes 21 and 22 are peeled off, etc. Also, there has been a problem that the life of the sensor heater 25 itself is shortened.

【0011】また、燃焼を停止した状態で放置した場
合、酸素センサーは温度の低い状態で保持されるため、
大気中の水分やほこり、その他成分が酸素センサーの電
極21、22及びセンサー加熱ヒータ25に付着してそ
の基板であるジルコニア電解質20表面や電極21、2
2表面を覆ったり、酸化させたりして、その特性を損な
わせる可能性もあった。
Further, if the combustion is left with the combustion stopped, the oxygen sensor is kept at a low temperature,
Water and dust in the atmosphere, and other components adhere to the electrodes 21 and 22 of the oxygen sensor and the sensor heater 25, and the surface of the zirconia electrolyte 20 and the electrodes 21 and 2 which are the substrates thereof.
2 The surface may be covered or oxidized to impair its properties.

【0012】またそこで、ヒートアップ回数を減らすた
め、バーナ部の非燃焼時にもセンサー加熱ヒータ25に
通電してヒートアップした状態で保持するようにする
と、センサー加熱ヒータ25は常に高温になった状態で
保持されるため、上述のように基板であるジルコニア電
解質20の破損や電極21、22の剥離等が発生するな
どして、酸素センサーおよびセンサー加熱ヒータ自身の
寿命が短くなる。
Therefore, in order to reduce the number of times of heat-up, if the sensor heating heater 25 is energized and held in a heated state even when the burner is not burning, the sensor heating heater 25 is always in a high temperature state. Therefore, the life of the oxygen sensor and the heater for heating the sensor itself is shortened by the damage of the zirconia electrolyte 20 which is the substrate and the peeling of the electrodes 21, 22 as described above.

【0013】このため従来は、排気ガスの水分やほこり
の影響を大きく受けない取付構成を考案したり、センサ
ー加熱ヒータ25の抵抗の選別、調整、また印加電圧の
調整でセンサー加熱ヒータ25の電力のばらつきを極端
に小さく抑え、センサー加熱ヒータ25の温度ばらつき
による寿命劣化をおさえるなど、設計面で大きく制約を
受けるものであった。
Therefore, conventionally, the electric power of the sensor heating heater 25 has been devised by devising a mounting structure which is not greatly affected by the moisture and dust of the exhaust gas, selecting and adjusting the resistance of the sensor heating heater 25, and adjusting the applied voltage. Of the sensor heater 25 is suppressed to an extremely small value, and the deterioration of the service life due to the temperature variation of the sensor heater 25 is suppressed.

【0014】本発明は上記課題を解決するもので、ヒー
トアップ時間を短縮させるとともに、酸素センサーおよ
びセンサー加熱ヒータの経年変化を低減し寿命を伸ばす
ことを目的としたものである。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to shorten the heat-up time and reduce the secular change of the oxygen sensor and the sensor heating heater to extend the service life.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、室内環境測定用として用いる場合には、酸
素濃度を検知する酸素センサーと、前記酸素センサーを
制御し酸素センサーの検知した酸素濃度に応じた値を出
力するセンサー制御部と、前記酸素センサーに密接して
配設し酸素センサーの温度を高温に保持するセンサー加
熱ヒータと、前記センサー加熱ヒータの温度が任意に設
定できるヒータ制御部とを備え、前記センサー制御部は
酸素濃度を間欠的に測定するように酸素センサーに定格
電圧を間欠的に供給しそれに併せてヒータ制御部はセン
サー加熱ヒータに定格電圧を間欠的に供給するととも
に、さらにヒータ制御部は非測定時にセンサー加熱ヒー
タの温度がセンサー加熱ヒータ自身の寿命を短くしない
範囲のレベルで高温に保つように加熱ヒータを制御する
ように構成し、かつ非測定時の間は、前回の酸素センサ
ーが検知した酸素濃度に応じた出力値を保持するセンサ
ー保持部を設けた構成としてある。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention uses an oxygen sensor for detecting the oxygen concentration and an oxygen sensor for controlling the oxygen sensor when used for measuring the indoor environment. A sensor control unit that outputs a value according to the oxygen concentration, a sensor heating heater that is arranged in close contact with the oxygen sensor and that keeps the temperature of the oxygen sensor at a high temperature, and a heater that can arbitrarily set the temperature of the sensor heating heater. The sensor control unit intermittently supplies a rated voltage to the oxygen sensor so that the oxygen concentration is intermittently measured, and the heater control unit intermittently supplies the rated voltage to the sensor heating heater. In addition, the temperature of the sensor heating heater is high at a level that does not shorten the life of the sensor heating heater itself during non-measurement. Configured to control the heater so as to maintain, and unmeasured o'clock has a configuration in which a sensor holding part for holding an output value corresponding to the oxygen concentration of the previous oxygen sensor has detected.

【0016】また、燃焼機の燃焼補正用として用いる場
合には、バーナの排気経路に設けた酸素濃度を検知する
酸素センサーと、前記酸素センサーからの出力を空燃比
目標設定部の空燃比目標値と比較して燃焼用空気量ある
いは燃料量の少なくともいずれか一方を制御する燃焼制
御部と、前記酸素センサーを制御し酸素センサーの検知
した酸素濃度に応じた値を出力するセンサー制御部と、
前記酸素センサーに密接して配設し酸素センサーの温度
を高温に保持するセンサー加熱ヒータと、前記センサー
加熱ヒータの温度が任意に設定できるヒータ制御部とを
備え、前記ヒータ制御部はバーナ部の非燃焼時にセンサ
ー加熱ヒータの温度がセンサー加熱ヒータ自身の寿命を
短くしない範囲のレベルで高温に保つよう加熱ヒータを
制御する構成としてある。
When used for the combustion correction of the combustor, an oxygen sensor provided in the exhaust path of the burner for detecting the oxygen concentration and the output from the oxygen sensor are used as the air-fuel ratio target value of the air-fuel ratio target setting section. A combustion control unit that controls at least one of the amount of combustion air and the amount of fuel in comparison with, and a sensor control unit that controls the oxygen sensor and outputs a value according to the oxygen concentration detected by the oxygen sensor,
A sensor heating heater which is disposed in close proximity to the oxygen sensor and holds the temperature of the oxygen sensor at a high temperature, and a heater control unit which can arbitrarily set the temperature of the sensor heating heater are provided, and the heater control unit is a burner unit. The heater is controlled so that the temperature of the sensor heater is maintained at a high level within the range where the life of the sensor heater itself is not shortened during non-combustion.

【0017】[0017]

【作用】本発明は上記構成によって、室内環境測定用と
して用いる場合には、酸素センサーは酸素濃度を間欠的
に測定するようになるので、酸素センサーのトータルの
測定時間は短くなり酸素センサーおよびセンサー加熱ヒ
ータが高温に保持される時間は短くなるとともに、非測
定時にセンサー加熱ヒータの温度がセンサー加熱ヒータ
自身の寿命を短くしない範囲のレベルで高温に保たれる
ので、酸素センサーのヒートアップ時間の短縮も図れ、
またセンサー加熱ヒータによるヒートサイクルの繰り返
しも高低の温度差も低減されるため、更に長寿命化も図
れるようになる。また非測定時の間においても、大気中
の水分やほこり、その他の成分が酸素センサーおよびセ
ンサー加熱ヒータに付着してその基板であるジルコニア
電解質表面や電極表面を覆ったり、酸化させたりして、
その特性を損なわせる可能性もなくなる。
When the present invention is used for measuring the indoor environment, the oxygen sensor intermittently measures the oxygen concentration, so that the total measuring time of the oxygen sensor is shortened and the oxygen sensor and the sensor are reduced. The heating heater is kept at a high temperature for a short time, and the temperature of the sensor heating heater is kept high at a level that does not shorten the life of the sensor heating heater itself during non-measurement. Can be shortened,
Further, since the heat cycle by the sensor heater is repeated and the temperature difference between high and low is reduced, the life can be further extended. In addition, even during non-measurement, moisture and dust in the atmosphere, other components adhere to the oxygen sensor and the sensor heating heater to cover or oxidize the zirconia electrolyte surface or electrode surface, which is its substrate,
It also eliminates the possibility of impairing its characteristics.

【0018】そしてまた、燃焼機補正用として用いる場
合には、上述と同様に、酸素センサーは非燃焼時には酸
素濃度を測定しなくなるので、酸素センサーのトータル
の測定時間は短くなり酸素センサーおよびセンサー加熱
ヒータが高温に保持される時間は短くなるとともに、非
測定時にセンサー加熱ヒータの温度がセンサー加熱ヒー
タ自身の寿命を短くしない範囲のレベルで高温に保たれ
るので、酸素センサーのヒートアップ時間の短縮も図
れ、またセンサー加熱ヒータによるヒートサイクルの繰
り返しも高低の温度差も低減されるため、更に長寿命化
も図れるようになる。また非測定時の間においても、大
気中の水分やほこり、その他の成分が酸素センサーおよ
びセンサー加熱ヒータに付着してその基板であるジルコ
ニア電解質表面や電極表面を覆ったり、酸化させたりし
て、その特性を損なわせる可能性もなくなる。
Further, when used for correcting the combustor, the oxygen sensor does not measure the oxygen concentration during non-combustion as described above, so that the total measuring time of the oxygen sensor is shortened and the oxygen sensor and sensor heating are reduced. The time the heater is kept at high temperature is shortened, and the temperature of the sensor heating heater is kept high at a level that does not shorten the life of the sensor heating heater itself during non-measurement, so the heat up time of the oxygen sensor is shortened. In addition, since the heat cycle by the sensor heater and the temperature difference between high and low are reduced, the life can be further extended. Even during non-measurement, moisture, dust, and other components in the atmosphere adhere to the oxygen sensor and sensor heater to cover or oxidize the zirconia electrolyte surface or electrode surface, which is the substrate, and its characteristics. It also eliminates the possibility of damage.

【0019】従って長寿命で、ヒートアップ時間の短い
応答性のよい、そして周囲環境の影響も受けにくくする
ことができ、取付構成面でも使い勝手のよいものとする
ことができる。
Therefore, the life is long, the heat-up time is short, the response is good, and the influence of the surrounding environment can be suppressed, and the mounting structure can be made easy to use.

【0020】[0020]

【実施例】以下本発明の実施例を図1〜図3を用いて説
明する。まず図1を用いて室内環境測定用として用いる
場合について説明する。1は酸素濃度を検知する酸素セ
ンサー、2は前記酸素センサー1を制御し酸素センサー
1の検知した酸素濃度に応じた値を出力するセンサー制
御部である。3は前記酸素センサー1に密接して配設し
酸素センサー1の温度を高温に保持するセンサー加熱ヒ
ータで、ヒータ制御部4によってセンサー加熱ヒータ3
の温度が任意に設定できるようになっている。5は前記
センサー制御部2とヒータ制御部4に酸素濃度を間欠的
に測定するように信号を送るタイマー制御部である。6
はセンサー制御部2から出力される酸素濃度出力に応じ
た出力値を次回の酸素濃度測定時まで保持するセンサー
測定値保持部で、その保持している酸素濃度を表示制御
部7に出力し、センサー表示部8で表示させるように構
成してある。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. First, the case of using for indoor environment measurement will be described with reference to FIG. Reference numeral 1 is an oxygen sensor that detects the oxygen concentration, and 2 is a sensor control unit that controls the oxygen sensor 1 and outputs a value according to the oxygen concentration detected by the oxygen sensor 1. Reference numeral 3 is a sensor heating heater which is arranged in close contact with the oxygen sensor 1 and maintains the temperature of the oxygen sensor 1 at a high temperature.
The temperature can be set arbitrarily. Reference numeral 5 is a timer control unit that sends a signal to the sensor control unit 2 and the heater control unit 4 so as to intermittently measure the oxygen concentration. 6
Is a sensor measurement value holding unit that holds an output value corresponding to the oxygen concentration output from the sensor control unit 2 until the next oxygen concentration measurement, and outputs the held oxygen concentration to the display control unit 7, The sensor display unit 8 is configured to display.

【0021】上記した構成において、タイマー制御部4
がタイムアップするまで、センサー加熱ヒータ3は、常
時ヒータ制御部4によって、酸素センサー1およびセン
サー加熱ヒータ3の耐熱的寿命を損なわない範囲の温度
レベル例えば定格電圧の80%の電圧が印加されてお
り、酸素センサー1およびセンサー加熱ヒータ3の温度
を高温に保持するようになっている。また、タイマー制
御部5がタイムアップして、タイマー制御部5より酸素
濃度測定開始の信号がセンサー制御部2およびヒータ制
御部4に出力されると、センサー制御部2およびヒータ
制御部4より酸素センサー1およびセンサー加熱ヒータ
3に定格電圧が印加される。そして、酸素センサー1の
出力が安定した状態になった時に、センサー制御部2に
より測定された酸素濃度に応じた値をセンサー測定保持
部6へ出力すると同時にタイマー制御部5へ測定終了の
信号が出力される。そして、タイマー制御部5は、セン
サー制御部2およびヒータ制御部4へ酸素濃度測定終了
の信号を出力すると同時に、タイマーカウントを再び開
始する。また、センサー加熱ヒータ3はヒータ制御部4
によって再び定格電圧の80%の電圧が印加されるよう
になる。以降同じ動作を繰り返し、酸素濃度の測定を繰
り返す。
In the above configuration, the timer control section 4
Until the time elapses, the sensor heating heater 3 is constantly applied by the heater control unit 4 with a temperature level within a range that does not impair the heat resistant life of the oxygen sensor 1 and the sensor heating heater 3, for example, 80% of the rated voltage. Therefore, the temperatures of the oxygen sensor 1 and the sensor heater 3 are kept at high temperatures. Further, when the timer control unit 5 times up and a signal for starting the oxygen concentration measurement is output from the timer control unit 5 to the sensor control unit 2 and the heater control unit 4, the oxygen is measured by the sensor control unit 2 and the heater control unit 4. The rated voltage is applied to the sensor 1 and the sensor heater 3. Then, when the output of the oxygen sensor 1 becomes stable, a value corresponding to the oxygen concentration measured by the sensor control unit 2 is output to the sensor measurement holding unit 6 and at the same time a measurement end signal is sent to the timer control unit 5. Is output. Then, the timer control unit 5 outputs a signal of the oxygen concentration measurement end to the sensor control unit 2 and the heater control unit 4, and at the same time, restarts the timer count. In addition, the sensor heater 3 has a heater controller 4
As a result, the voltage of 80% of the rated voltage is applied again. After that, the same operation is repeated and the measurement of oxygen concentration is repeated.

【0022】ここで、酸素センサー1はタイマー制御部
5により酸素濃度を間欠的に極短時間測定するようにな
るので、酸素センサー1およびセンサー加熱ヒータ3が
高温に保持される時間は短くなるとともに、通常の非測
定時にはセンサー加熱ヒータ3の温度がセンサー加熱ヒ
ータ3自身の寿命を短くしない範囲のレベルの高温に保
たれるので、酸素センサー1のヒートアップ時間の短縮
も図れ、またセンサー加熱ヒータ3によるヒートサイク
ルの繰り返しも高低の温度差も低減されるため、更に長
寿命化が図れる。また非測定時の間においても、大気中
の水分やほこり、その他の成分が酸素センサー1および
センサー加熱ヒータ3に付着してその基板であるジルコ
ニア電解質表面や電極表面を覆ったり、酸化させたりし
て、その特性を損なわせる可能性もなくなる。
Here, since the oxygen sensor 1 measures the oxygen concentration intermittently for a very short time by the timer control unit 5, the time period during which the oxygen sensor 1 and the sensor heater 3 are kept at high temperature is shortened. During normal non-measurement, the temperature of the sensor heating heater 3 is maintained at a high temperature within a range that does not shorten the life of the sensor heating heater 3 itself, so that the heat-up time of the oxygen sensor 1 can be shortened, and the sensor heating heater can also be shortened. Since the heat cycle by 3 and the temperature difference between high and low are reduced, the life can be further extended. Further, even during non-measurement, moisture and dust in the atmosphere, other components adhere to the oxygen sensor 1 and the sensor heating heater 3 to cover or oxidize the substrate surface of the zirconia electrolyte or the electrode, It also eliminates the possibility of impairing its characteristics.

【0023】次に図2、図3を用いて燃焼機補正用とし
て用いる場合について説明する。図2において、9は燃
料を燃焼させるバーナで、ポンプ10より燃料を供給さ
れ、バーナ送風機11より燃焼用空気を供給され、また
前記ポンプ10とバーナ送風機11は制御部12で制御
されている。13はバーナ10の排気経路9Aに設けバ
ーナ部9の酸素濃度を検知する酸素センサーユニット
で、酸素センサー14とセンサー加熱ヒータ15を有す
る。
Next, the case of use for correcting the combustor will be described with reference to FIGS. In FIG. 2, 9 is a burner for burning fuel, which is supplied with fuel from a pump 10 and is supplied with combustion air from a burner blower 11, and the pump 10 and burner blower 11 are controlled by a controller 12. Reference numeral 13 denotes an oxygen sensor unit that is provided in the exhaust passage 9A of the burner 10 and detects the oxygen concentration of the burner unit 9, and has an oxygen sensor 14 and a sensor heater 15.

【0024】図3は上記制御部12を示し、16は前記
酸素センサー14を制御し酸素センサー14の検知した
酸素濃度に応じた値を出力するセンサー制御部である。
17はセンサー加熱ヒータ16を制御するヒータ制御
部、18は前記センサー制御部15とヒータ制御部17
に酸素濃度を測定するように信号を送るタイマー制御
部、19は空燃比目標設定部、20は空燃比目標設定部
19の空燃比目標値と上記センサー制御部15からの出
力を比較してその差を縮めるように燃焼用空気量あるい
は燃焼量の少なくともいずれか一方を制御する燃焼制御
部である。
FIG. 3 shows the control unit 12, and 16 is a sensor control unit for controlling the oxygen sensor 14 and outputting a value corresponding to the oxygen concentration detected by the oxygen sensor 14.
Reference numeral 17 is a heater control unit for controlling the sensor heating heater 16, and 18 is the sensor control unit 15 and the heater control unit 17
A timer control unit that sends a signal to measure the oxygen concentration, 19 is an air-fuel ratio target setting unit, 20 is an air-fuel ratio target value of the air-fuel ratio target setting unit 19 and the output from the sensor control unit 15 is compared, and The combustion control unit controls at least one of the combustion air amount and the combustion amount so as to reduce the difference.

【0025】上記構成において、非燃焼時センサー加熱
ヒータ16は、常時ヒータ制御部17によって、酸素セ
ンサー15およびセンサー加熱ヒータ17の耐熱的寿命
を損なわない範囲の温度レベルたとえば定格電圧の80
%の電圧が印加されており、酸素センサー1およびセン
サー加熱ヒータ3の温度を高温に保持するようになって
いる。また、運転ボタンなどの信号により燃焼開始命令
が出されると、タイマー制御部18より酸素濃度測定開
始の信号がセンサー制御部15およびヒータ制御部17
に出力され、センサー制御部15およびヒータ制御部1
7より酸素センサー14およびセンサー加熱ヒータ16
に定格電圧が印加される。また同時に予め決められたシ
ーケンスに基づいて、ポンプ10およびバーナ送風機を
通電して燃焼を開始する。そして、酸素センサー14の
出力が安定した状態になった時に、センサー制御部15
より測定された酸素濃度に応じた値は燃焼制御部20へ
出力される。燃焼制御部20は、空燃比目標設定部19
の空燃比目標値と比較してその差を縮めるようポンプ1
0およびバーナ送風機11に出力し、ポンプ10および
バーナ送風機11の制御量を変更して燃焼用空気量と燃
焼量の比率を変化させる。
In the above structure, the non-combustion sensor heating heater 16 is constantly controlled by the heater control unit 17 to a temperature level within a range that does not impair the heat resistant life of the oxygen sensor 15 and the sensor heating heater 17, for example, a rated voltage of 80.
% Voltage is applied, and the temperatures of the oxygen sensor 1 and the sensor heater 3 are kept high. When a combustion start command is issued by a signal from the operation button or the like, the timer control unit 18 sends an oxygen concentration measurement start signal to the sensor control unit 15 and the heater control unit 17.
Is output to the sensor control unit 15 and the heater control unit 1.
Oxygen sensor 14 and sensor heater 16 from 7
The rated voltage is applied to. At the same time, the pump 10 and the burner blower are energized to start combustion based on a predetermined sequence. Then, when the output of the oxygen sensor 14 becomes stable, the sensor control unit 15
The value according to the oxygen concentration measured more is output to the combustion control unit 20. The combustion control unit 20 includes an air-fuel ratio target setting unit 19
Pump 1 to reduce the difference by comparing with the air-fuel ratio target value of
0 and the burner blower 11 to change the control amount of the pump 10 and the burner blower 11 to change the ratio of the combustion air amount and the combustion amount.

【0026】このように、酸素センサー14により測定
された酸素濃度に応じて空燃比目標値通りになるようポ
ンプ10およびバーナ送風機11の制御量を変更して燃
焼用空気量と燃焼量の比率を変化させるフィードバック
を繰り返す。
In this way, the control amounts of the pump 10 and the burner blower 11 are changed so that the air-fuel ratio target value is in accordance with the oxygen concentration measured by the oxygen sensor 14, and the ratio between the combustion air amount and the combustion amount is changed. Repeat changing feedback.

【0027】ここで、酸素センサー14は先の実施例と
同様センサー制御出力部15により酸素濃度を燃焼時の
み測定するようになるので、酸素センサー14およびセ
ンサー加熱ヒータ16が高温に保持される時間は短くな
るとともに、通常の非測定時にはセンサー加熱ヒータ1
6の温度がセンサー加熱ヒータ16自身の寿命を短くし
ない範囲のレベルで高温に保たれるので、酸素センサー
14のヒートアップ時間の短縮も図れ、またセンサー加
熱ヒータ16によるヒートサイクルの繰り返しも高低の
温度差も低減されるため、更に長寿命化も図れるように
なる。また非測定時の間においても、その温度が摂氏1
00度以上となるように設定しておけば大気中の水分や
ほこり、その他の成分が酸素センサー14およびセンサ
ー加熱ヒータ16に付着してその基板であるジルコニア
電解質表面や電極表面を覆ったり、酸化させたりして、
その特性を損なわせる可能性もなくなる。
Here, since the oxygen sensor 14 measures the oxygen concentration by the sensor control output unit 15 only during combustion, as in the previous embodiment, the time during which the oxygen sensor 14 and the sensor heating heater 16 are kept at a high temperature. Becomes shorter and the sensor heater 1
Since the temperature of 6 is kept at a high temperature within a range that does not shorten the life of the sensor heating heater 16 itself, the heat-up time of the oxygen sensor 14 can be shortened and the heat cycle of the sensor heating heater 16 can be repeated repeatedly. Since the temperature difference is also reduced, the life can be further extended. The temperature is 1 degree Celsius even during non-measurement.
If it is set to be 00 degrees or more, moisture and dust in the atmosphere, and other components adhere to the oxygen sensor 14 and the sensor heater 16 to cover the surface of the zirconia electrolyte or the electrode surface, which is the substrate, or to be oxidized. Or let me
It also eliminates the possibility of impairing its characteristics.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように本発明の酸素センサ
ー制御装置は、酸素センサー測定開始のヒートアップ時
間を短縮させるとともに、酸素センサーおよびセンサー
加熱ヒータの経年変化を低減し寿命を伸ばすことがで
き、酸素センサーを使い勝手のよい信頼性の高いものと
することができる。
As described above, the oxygen sensor control device of the present invention can shorten the heat-up time at the start of oxygen sensor measurement, reduce the secular change of the oxygen sensor and the sensor heating heater, and extend the service life. , The oxygen sensor can be used easily and with high reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例における酸素センサー制御装
置のブロック図
FIG. 1 is a block diagram of an oxygen sensor control device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の他の実施例における酸素センサー制御
装置を用いた燃焼装置の構成図
FIG. 2 is a configuration diagram of a combustion device using an oxygen sensor control device according to another embodiment of the present invention.

【図3】同燃焼装置の酸素センサー制御装置のブロック
FIG. 3 is a block diagram of an oxygen sensor control device of the combustion device.

【図4】本発明に用いた酸素センサーの動作原理図FIG. 4 is a diagram showing the operating principle of the oxygen sensor used in the present invention.

【図5】同センサーの代表特性図[Figure 5] Typical characteristics of the sensor

【図6】同センサーの温度特性図[Figure 6] Temperature characteristic diagram of the same sensor

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、14 酸素センサー 2、16 センサー制御部 3、15 センサー加熱ヒータ 4、17 ヒータ制御部 5、18 タイマー制御部 9 バーナ 19 空燃比目標設定部 20 燃焼制御部 1, 14 Oxygen sensor 2, 16 Sensor control unit 3, 15 Sensor heating heater 4, 17 Heater control unit 5, 18 Timer control unit 9 Burner 19 Air-fuel ratio target setting unit 20 Combustion control unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森上 和久 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Kazuhisa Morikami 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸素濃度を検知する酸素センサーと、前
記酸素センサーを制御し酸素センサーの検知した酸素濃
度に応じた値を出力するセンサー制御部と、前記酸素セ
ンサーに密接して配設し酸素センサーの温度を高温に保
持するセンサー加熱ヒータと、前記センサー加熱ヒータ
の温度が任意に設定できるヒータ制御部とを備え、前記
センサー制御部は酸素濃度を間欠的に測定するように酸
素センサーに定格電圧を間欠的に供給しそれに併せてヒ
ータ制御部はセンサー加熱ヒータに定格電圧を間欠的に
供給するとともに、さらにヒータ制御部は非測定時にセ
ンサー加熱ヒータの温度がセンサー加熱ヒータ自身の寿
命を短くしない範囲のレベルで高温に保つよう加熱ヒー
タを制御するように構成した酸素センサー制御装置。
1. An oxygen sensor for detecting an oxygen concentration, a sensor control unit for controlling the oxygen sensor to output a value according to the oxygen concentration detected by the oxygen sensor, and an oxygen sensor provided in close proximity to the oxygen sensor. A sensor heating heater that holds the temperature of the sensor at a high temperature and a heater control unit that can arbitrarily set the temperature of the sensor heating heater are provided, and the sensor control unit ratings the oxygen sensor to intermittently measure the oxygen concentration. The voltage is supplied intermittently, and the heater control unit also supplies the rated voltage to the sensor heating heater intermittently, and the temperature of the sensor heating unit shortens the life of the sensor heating unit itself when not measuring. An oxygen sensor control device configured to control the heater so as to keep the temperature at a high level within a range that does not.
【請求項2】 前記非測定時の間、前回の酸素センサー
が検知した酸素濃度に応じた出力値を保持するセンサー
保持部を設けた請求項1記載の酸素センサー制御装置。
2. The oxygen sensor control device according to claim 1, further comprising a sensor holding unit that holds an output value corresponding to the oxygen concentration detected by the previous oxygen sensor during the non-measurement time.
【請求項3】 バーナの排気経路に設けた酸素濃度を検
知する酸素センサーと、前記酸素センサーからの出力を
空燃比目標設定部の空燃比目標値と比較して燃焼用空気
量あるいは燃料量の少なくともいずれか一方を制御する
燃焼制御部と、前記酸素センサーを制御し酸素センサー
の検知した酸素濃度に応じた値を出力するセンサー制御
部と、前記酸素センサーに密接して配設し酸素センサー
の温度を高温に保持するセンサー加熱ヒータと、前記セ
ンサー加熱ヒータの温度が任意に設定できるヒータ制御
部とを備え、前記ヒータ制御部はバーナ部の非燃焼時に
センサー加熱ヒータの温度がセンサー加熱ヒータ自身の
寿命を短くしない範囲のレベルで高温に保つよう加熱ヒ
ータを制御する構成とした酸素センサー制御装置。
3. An oxygen sensor for detecting the oxygen concentration provided in the exhaust passage of the burner, and an output from the oxygen sensor is compared with an air-fuel ratio target value of an air-fuel ratio target setting section to determine the combustion air amount or the fuel amount. A combustion control unit that controls at least one of them, a sensor control unit that controls the oxygen sensor and outputs a value according to the oxygen concentration detected by the oxygen sensor, and an oxygen sensor that is disposed in close proximity to the oxygen sensor. A sensor heating heater that holds the temperature at a high temperature and a heater control unit that can arbitrarily set the temperature of the sensor heating heater are provided, and the heater control unit controls the temperature of the sensor heating heater when the burner unit is not burning. Oxygen sensor control device configured to control the heater so as to maintain the high temperature at a level that does not shorten the service life of the.
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