JPH0815216A - Oxygen content determining device - Google Patents

Oxygen content determining device

Info

Publication number
JPH0815216A
JPH0815216A JP6149098A JP14909894A JPH0815216A JP H0815216 A JPH0815216 A JP H0815216A JP 6149098 A JP6149098 A JP 6149098A JP 14909894 A JP14909894 A JP 14909894A JP H0815216 A JPH0815216 A JP H0815216A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
detected
oxygen concentration
oxygen sensor
voltage
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.)
Withdrawn
Application number
JP6149098A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jun Hasegawa
純 長谷川
Shigenori Isomura
磯村  重則
Asamichi Mizoguchi
朝道 溝口
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.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso 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 NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
Priority to JP6149098A priority Critical patent/JPH0815216A/en
Priority to US08/480,239 priority patent/US5547552A/en
Priority to GB9512441A priority patent/GB2290618B/en
Priority to DE19522178A priority patent/DE19522178A1/en
Publication of JPH0815216A publication Critical patent/JPH0815216A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y02T10/47

Abstract

PURPOSE:To increase the period of time when the oxygen content can be determined by reducing the time required for detecting the oxygen content after positive bias is applied in an oxygen content determining device. CONSTITUTION:At the time of determining the temperature of the sensor main body 20, at one time before the end of increasing an electric current flowing through the sensor main body 20 after the sensor main body 20 is negative biased by a bias control circuit 40, according to a detected current of a current detecting circuit 50 at this time, a microcomputer 70 estimates its saturation current to determine the temperature of the sensor main body 20. Immediately after the lapse of the above one time, the sensor main body 20 is positive-biased by the bias control circuit 40, and at one time before the end of decreasing a current flowing through the sensor main body 20, according to a detected current at this time, the microcomputer 70 estimates a limiting current after convergence to determine the air-fuel ratio according to the estimated limiting current.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の排気ガス中の
空燃比、即ち酸素濃度等を判定する酸素濃度判定装置に
係り、特に、限界電流式酸素センサを活用して酸素濃度
を判定するに適した酸素濃度判定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an oxygen concentration determination device for determining the air-fuel ratio in the exhaust gas of an internal combustion engine, that is, the oxygen concentration, and in particular, it determines the oxygen concentration by utilizing a limiting current type oxygen sensor. The present invention relates to an oxygen concentration determination device suitable for.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の酸素濃度判定装置におい
ては、例えば、特開昭59ー163556号公報に示さ
れているように、限界電流式酸素センサの内部抵抗が温
度に応じて変化すること、及び同酸素センサの温度即ち
内部抵抗を特定する電流ー電圧特性が原点を通ることに
着目し、酸素センサを、正電圧により第1期間の間正バ
イアスする一方、負電圧により第2期間の間負バイアス
し、第1及び第2の期間にて、酸素センサを流れる収束
後の電流を検出し、第1期間での検出電流に基づき酸素
濃度を検出し、一方、第2期間での検出電流に基づき酸
素センサの内部抵抗を検出する。そして、この検出内部
抵抗がほぼ一定になるように酸素センサを加熱すること
により、酸素センサを活性領域内に維持するように高精
度に温度制御した上で、上述の検出酸素濃度に基づき空
燃比を安定的に判定する。
2. Description of the Related Art Conventionally, in this type of oxygen concentration determination device, as shown in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 163556/1984, the internal resistance of a limiting current type oxygen sensor changes with temperature. And that the current-voltage characteristic that specifies the temperature of the oxygen sensor, that is, the internal resistance passes through the origin, the oxygen sensor is positively biased for a first period by a positive voltage, while it is second biased by a negative voltage. Negatively biased during the first and second periods, the converged current flowing through the oxygen sensor is detected, and the oxygen concentration is detected based on the detected current in the first period. The internal resistance of the oxygen sensor is detected based on the detected current. Then, by heating the oxygen sensor so that the detected internal resistance becomes almost constant, the temperature of the oxygen sensor is controlled with high accuracy so as to maintain the oxygen sensor in the active region, and the air-fuel ratio is determined based on the detected oxygen concentration. Is determined stably.

【0003】また、特公平1−28905号公報、特公
平1−25419号公報に示されているように、酸素セ
ンサの内部抵抗と温度とが一対一に対応することに着目
し、酸素センサの内部抵抗を検出し、この検出値に応じ
て酸素センサに印加する電圧を計算して、この計算に基
づいて酸素センサに電圧を印加することにより、使用温
度範囲や酸素濃度測定可能範囲の制約を取り除く。
Further, as shown in Japanese Patent Publication Nos. 1-28905 and 1-25419, attention is paid to the fact that the internal resistance and the temperature of the oxygen sensor have a one-to-one correspondence. By detecting the internal resistance, calculating the voltage applied to the oxygen sensor according to this detected value, and applying the voltage to the oxygen sensor based on this calculation, the operating temperature range and oxygen concentration measurable range are restricted. remove.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような構
成においては、検出電流が収束するのに十分な時間に設
定された上述の第1の期間及び第2の期間が画一的に繰
り返されるため、空燃比を安定的に判定できる状態にあ
っても、常に、検出電流が収束するのに十分な時間に設
定された第1の期間及び第2の期間の経過後でなけれ
ば、空燃比を判定し得ず、同空燃比の判定可能時期が遅
延するという不具合が生ずる。また、上述の第2期間
は、酸素センサの温度低下とは無関係に繰り返し設定さ
れるため、負電圧の酸素センサに対する印加時期は、酸
素センサの温度低下開始時期と一致するとは限らない。
従って、一旦、空燃比を安定的に判定できる状態になっ
た後に、酸素センサの温度が、次の負電圧の印加時期ま
でに下がり過ぎると、酸素センサの温度に対する応答性
が遅いために、同負電圧の印加により上述のような温度
制御を行っても、空燃比を安定的に判定できるようにな
るまでには長期間を要することになる。かかる場合、上
述の第1の期間及び第2の期間が酸素センサの内部抵抗
が安定する(検出電流が収束する)に要する時間に設定
されているため、空燃比の判定可能時期がより一層遅延
する原因となっている。
However, in such a configuration, the above-described first period and second period, which are set to a time sufficient for the detection current to converge, are uniformly repeated. Therefore, even if the air-fuel ratio can be stably determined, the air-fuel ratio must always be set after the elapse of the first period and the second period set to a time sufficient for the detected current to converge. Therefore, there is a problem in that the determination time of the air-fuel ratio is delayed. Further, since the above-mentioned second period is repeatedly set regardless of the temperature decrease of the oxygen sensor, the application timing of the negative voltage to the oxygen sensor does not always coincide with the temperature decrease start timing of the oxygen sensor.
Therefore, if the temperature of the oxygen sensor drops too much by the time when the next negative voltage is applied after the air-fuel ratio can be stably determined, the response of the oxygen sensor to the temperature is slow, Even if the above temperature control is performed by applying a negative voltage, it takes a long time before the air-fuel ratio can be stably determined. In such a case, the first period and the second period described above are set to the time required for the internal resistance of the oxygen sensor to stabilize (the detected current converges), so that the time when the air-fuel ratio can be determined is further delayed. Is causing

【0005】そこで、本発明は、このようなことに対処
すべく、正バイアスを印加してからの収束途中の電流値
で収束後の電流値を予測して酸素濃度を短時間で判定す
ることにより、酸素濃度判定装置において、酸素濃度を
判定できない時間を大幅に短縮ことを目的とするもので
ある。
Therefore, in order to cope with such a situation, the present invention predicts the current value after convergence with the current value during convergence after applying the positive bias and determines the oxygen concentration in a short time. Therefore, it is an object of the present invention to significantly reduce the time during which the oxygen concentration determination device cannot determine the oxygen concentration.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題の解決にあた
り、本発明においては、図1にて例示するごとく、限界
電流式酸素センサと、この酸素センサに正電圧を印加す
ると共に所定期間負電圧に切り換えて印加する電圧印加
手段と、前記電圧の印加により前記酸素センサに流れる
電流を検出する電流検出手段と、前記負電圧が前記酸素
センサに所定期間印加されている時の前記検出電流に基
づき前記酸素センサの直流インピーダンスを検出するイ
ンピーダンス検出手段と、前記正電圧を前記酸素センサ
に印加してからの収束途中の前記検出電流により収束後
の限界電流を予測する限界電流予測手段と、前記予測さ
れた限界電流に基づき酸素濃度を判定する酸素濃度判定
手段と、を備えることを特徴とする酸素濃度判定装置を
提供することにある。
To solve the above-mentioned problems, in the present invention, as illustrated in FIG. 1, a limiting current type oxygen sensor, a positive voltage is applied to the oxygen sensor, and a negative voltage is applied for a predetermined period. A voltage applying unit that switches and applies the voltage, a current detecting unit that detects a current flowing in the oxygen sensor by applying the voltage, and the negative current based on the detected current when the negative voltage is applied to the oxygen sensor for a predetermined period. Impedance detecting means for detecting the direct current impedance of the oxygen sensor, limiting current predicting means for predicting the limiting current after convergence by the detected current in the middle of convergence after applying the positive voltage to the oxygen sensor, and the predicted And an oxygen concentration determination means for determining the oxygen concentration based on the limiting current, the oxygen concentration determination device is provided.

【0007】[0007]

【作用】このように本発明を構成したことにより、電圧
印加手段によって、酸素センサに正電圧を印加すると共
に所定期間負電圧に切り換えて印加し、電圧の印加によ
り酸素センサに流れる電流を電流検出手段により検出す
ると共に、負電圧が酸素センサに所定期間印加されてい
る時の検出電流に基づきインピーダンス検出手段により
酸素センサの直流インピーダンスを検出する。そして、
正電圧を酸素センサに印加してからの収束途中の検出電
流により収束後の限界電流を限界電流予測手段により予
測し、この予測された限界電流に基づき酸素濃度判定手
段により酸素濃度を判定する。
According to the present invention, the voltage applying means applies a positive voltage to the oxygen sensor and switches it to a negative voltage for a predetermined period of time to apply the voltage, and detects the current flowing through the oxygen sensor by applying the voltage. The impedance detector detects the DC impedance of the oxygen sensor based on the detected current when the negative voltage is applied to the oxygen sensor for a predetermined period. And
The limiting current predicting means predicts the limiting current after convergence by the detection current in the middle of convergence after applying the positive voltage to the oxygen sensor, and the oxygen concentration determining means determines the oxygen concentration based on the predicted limiting current.

【0008】[0008]

【実施例】【Example】

〔第1実施例〕以下、本発明の第1実施例を図面により
説明すると、図2は、内燃機関10に適用された本発明
に係る酸素濃度判定装置の一例を示している。酸素濃度
判定装置は、限界電流式酸素センサSを備えており、こ
の酸素センサSは、内燃機関10の機関本体10aから
延出する排気管11内に取り付けられている。酸素セン
サSは、センサ本体20と、断面コ字状のカバー30と
によって構成されており、センサ本体20は、その基端
部にて、排気管11の周壁の一部に穿設した取り付け穴
部11a内に嵌着されて、同排気管11の内部に向け延
出している。
[First Embodiment] A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 shows an example of an oxygen concentration determination device according to the present invention applied to an internal combustion engine 10. The oxygen concentration determination device is provided with a limiting current type oxygen sensor S, and this oxygen sensor S is attached inside an exhaust pipe 11 extending from an engine body 10a of the internal combustion engine 10. The oxygen sensor S is composed of a sensor body 20 and a cover 30 having a U-shaped cross section, and the sensor body 20 has a mounting hole formed in a part of the peripheral wall of the exhaust pipe 11 at the base end thereof. It is fitted in the portion 11 a and extends toward the inside of the exhaust pipe 11.

【0009】センサ本体20は、断面カップ状の拡散抵
抗層21を有しており、この拡散抵抗層21は、その開
口端部21aにて、排気管11の取り付け穴部11a内
に嵌着されている。拡散抵抗層21は、ZrO2 等のプ
ラズマ溶射法等により形成されている。また、センサ本
体20は、固体電解質層22を有しており、この固体電
解質層22は、酸素イオン伝導性酸化物焼結体により断
面カップ状に形成されて、断面カップ状の排気ガス側電
極層23を介し抵抗拡散層21の内周壁に一様に嵌着さ
れており、この固体電解質層22の内表面には、大気側
電極層24が断面カップ状に一様に固着されている。か
かる場合、排気側電極層23及び大気側電極層24は、
共に、白金等の触媒活性の高い貴金属を化学メッキ等に
より十分ポーラスに形成されている。また、排気ガス側
電極層23の面積及び厚さは、10〜100mm2及び
0.5〜2.0μ 程度となっており、一方、大気側電
極層24の面積及び厚さは、10mm2以上及び0.5
〜2.0μ程度となっている。
The sensor body 20 has a diffusion resistance layer 21 having a cup-shaped cross section, and the diffusion resistance layer 21 is fitted into the mounting hole portion 11a of the exhaust pipe 11 at the opening end portion 21a thereof. ing. The diffusion resistance layer 21 is formed by a plasma spraying method using ZrO 2 or the like. Further, the sensor body 20 has a solid electrolyte layer 22, and the solid electrolyte layer 22 is formed of an oxygen ion conductive oxide sintered body in a cup-shaped cross section, and an exhaust gas side electrode having a cup-shaped cross section. It is evenly fitted to the inner peripheral wall of the resistance diffusion layer 21 via the layer 23, and the atmosphere-side electrode layer 24 is uniformly fixed to the inner surface of the solid electrolyte layer 22 in a cup-shaped cross section. In this case, the exhaust side electrode layer 23 and the atmosphere side electrode layer 24 are
In both cases, a precious metal having a high catalytic activity such as platinum is formed sufficiently porous by chemical plating or the like. The area and the thickness of the exhaust-side electrode layer 23 is a 10 to 100 mm 2 and 0.5~2.0μ about, whereas, the area and the thickness of the atmosphere-side electrode layer 24 is 10 mm 2 or more And 0.5
It is about 2.0 μ.

【0010】このように構成したセンサ本体20は、理
論空燃比点にて濃淡起電力を発生し、理論空燃比点より
リーン領域の酸素濃度に応じた限界電流を発生する。か
かる場合、酸素濃度に対応する限界電流は、排気ガス側
電極層23の面積、拡散抵抗層21の厚さ、気孔率及び
平均孔径により決まる。また、このセンサ本体20は酸
素濃度を直線的特性にて検出し得るものであるが、この
センサ本体20を活性化するのに約650℃以上の高温
が必要とされるとともに、同センサ本体20の活性温度
範囲が狭いため、内燃機関の排気ガスのみによる加熱で
は活性領域を制御できない。このため、後述するヒータ
26の加熱制御を活用する。なお、理論空燃比よりもリ
ッチ側の領域では、未燃ガスである一酸化炭素(CO)
の濃度が空燃比に対してほぼリニアに変化して、これに
応じた限界電流が発生する。
The sensor body 20 thus constructed generates a concentration electromotive force at the stoichiometric air-fuel ratio point and a limiting current corresponding to the oxygen concentration in the lean region from the stoichiometric air-fuel ratio point. In such a case, the limiting current corresponding to the oxygen concentration is determined by the area of the exhaust gas side electrode layer 23, the thickness of the diffusion resistance layer 21, the porosity and the average pore diameter. Further, although the sensor body 20 can detect the oxygen concentration with a linear characteristic, a high temperature of about 650 ° C. or higher is required to activate the sensor body 20, and the sensor body 20 has a high temperature. Since the active temperature range of the internal combustion engine is narrow, the active region cannot be controlled by heating only the exhaust gas of the internal combustion engine. Therefore, the heating control of the heater 26 described later is utilized. In the region richer than the stoichiometric air-fuel ratio, carbon monoxide (CO) which is unburned gas
Changes almost linearly with respect to the air-fuel ratio, and a limiting current corresponding to this is generated.

【0011】ここで、センサ本体20の温度をパラメー
タとする同センサ本体20の電圧ー電流特性について説
明すると、この電流ー電圧特性は、酸素センサSの検出
酸素濃度(空燃比)に比例するセンサ本体20の固体電
解質層22への流入電流と同固体電解質層22への印加
電圧との関係が直線的であることを示す。そして、セン
サ本体20が温度T=T1 にて活性状態にあるとき、図
3(B)にて実線により示すごとき特性グラフL1 でも
って安定した状態を示す。かかる場合、特性グラフL1
の電圧軸Vに平行な直線部分がセンサ本体20の限界電
流を特定する。そして、この限界電流の増減は、空燃比
の減増(即ち、リーン・リッチ)に対応する。また、セ
ンサ本体20の温度TがT1よりも低いT2にあるとき、
電流ー電圧特性は、図3(B)の破線により示すごとき
特性グラフL2 でもって特定される。かかる場合、特性
グラフL2の電圧軸Vに平行な直線部分がT=T2におけ
るセンサ本体20の限界電流を特定するもので、この限
界電流は、特性グラフL1 による限界電流とほぼ一致し
ている。
The voltage-current characteristic of the sensor body 20 with the temperature of the sensor body 20 as a parameter will now be described. The current-voltage characteristic is proportional to the oxygen concentration (air-fuel ratio) detected by the oxygen sensor S. It is shown that the relationship between the current flowing into the solid electrolyte layer 22 of the main body 20 and the voltage applied to the solid electrolyte layer 22 is linear. Then, when the sensor body 20 is in the active state at the temperature T = T1, a stable state is shown by the characteristic graph L1 as shown by the solid line in FIG. 3 (B). In such a case, the characteristic graph L1
The straight line portion parallel to the voltage axis V specifies the limit current of the sensor body 20. Then, the increase / decrease in the limit current corresponds to the increase / decrease in the air-fuel ratio (that is, lean / rich). When the temperature T of the sensor body 20 is at T2 lower than T1,
The current-voltage characteristic is specified by the characteristic graph L2 as shown by the broken line in FIG. In such a case, the straight line portion parallel to the voltage axis V of the characteristic graph L2 specifies the limiting current of the sensor main body 20 at T = T2, and this limiting current substantially matches the limiting current according to the characteristic graph L1.

【0012】そして、特性グラフL1 において、センサ
本体20の固体電解質層22に正の印加電圧Vposを印
加すれば、センサ本体20に流れる電流が限界電流Ipo
s(図3(B)にて点P1 参照)となる。また、センサ
本体20の固体電解質層22に負の印加電圧Vneg を印
加すれば、センサ本体20に流れる電流が、酸素濃度に
依存せず温度のみに比例する点P2で特定される負の温
度電流Inegとなる。従って、このときの温度電流Ineg
を活用してヒータ26の加熱制御を行うことによりセ
ンサ本体20の内部抵抗(直流インピーダンス)をほぼ
一定にして同センサ本体20を活性状態に維持すること
が可能となる。
Then, in the characteristic graph L1, if a positive applied voltage Vpos is applied to the solid electrolyte layer 22 of the sensor body 20, the current flowing through the sensor body 20 becomes the limiting current Ipo.
s (see point P1 in FIG. 3B). Further, if a negative applied voltage Vneg is applied to the solid electrolyte layer 22 of the sensor body 20, the negative temperature current specified by the point P2 in which the current flowing in the sensor body 20 is proportional to only the temperature without depending on the oxygen concentration. It becomes Ineg. Therefore, the temperature current Ineg at this time
It is possible to maintain the internal state of the sensor body 20 in an active state by making the internal resistance (DC impedance) of the sensor body 20 almost constant by controlling the heating of the heater 26 by utilizing the above.

【0013】また、センサ本体20は、ヒータ26を有
しており、このヒータ26は、大気側電極層24内に収
容されて、その発熱エネルギーにより、大気側電極層2
4、固体電解質層22、排気ガス側電極層23及び拡散
抵抗層21を加熱する。かかる場合、ヒータ26は、セ
ンサ本体20を活性化するに十分な発熱容量を有する。
カバー30は、センサ本体20を覆蓋して、その開口部
にて、排気管11の周壁の一部に嵌着されており、この
カバー30の周壁の一部には、小孔31が、カバー30
の外部を同カバー30の内部と連通させるべく、穿設さ
れている。これにより、カバー30は、センサ本体20
の排気ガスとの直接接触を防止しつつ、同センサ本体2
0の保温を確保する。
Further, the sensor body 20 has a heater 26, which is housed in the atmosphere-side electrode layer 24, and the heat energy generated by the heater 26 causes the atmosphere-side electrode layer 2 to be heated.
4. The solid electrolyte layer 22, the exhaust gas side electrode layer 23 and the diffusion resistance layer 21 are heated. In such a case, the heater 26 has a heat generation capacity sufficient to activate the sensor body 20.
The cover 30 covers the sensor main body 20 and is fitted into a part of the peripheral wall of the exhaust pipe 11 at the opening thereof, and a small hole 31 is provided in a part of the peripheral wall of the cover 30. Thirty
Is provided so that the outside of the container communicates with the inside of the cover 30. As a result, the cover 30 is attached to the sensor body 20.
The sensor body 2 while preventing direct contact with exhaust gas of
Secure 0 insulation.

【0014】また、酸素濃度判定装置は、図2にて示す
ごとく、バイアス制御回路40を備えており、このバイ
アス制御回路40は、正バイアス用直流電源41、負バ
イアス用直流電源42及び切り換えスイッチ回路43に
よって構成されている。直流電源41は、その負側電極
にて、導線41aを介し排気ガス側電極層23の一端に
接続されており、一方、直流電源42は、その正側電極
にて、導線41aを介し排気ガス側電極層23の一端に
接続されている。切り換えスイッチ回路43は、その第
1切り換え状態にて、直流電源41の正側電極のみを電
流検出回路50の入力端子51に接続し、一方、その第
2切り換え状態にて、直流電源42の負側電極のみを電
流検出回路50の入力端子51に接続するようになって
おり、入力端子51から電流検出回路50を介しさらに
導線42aを介して大気側電極層24に接続されてい
る。従って、切り換えスイッチ回路43が第1切り換え
状態にあるとき、直流電源41が固体電解質層22を正
バイアスし同固体電解質層22に電流を正方向に流す。
一方、切り換えスイッチ回路43が第2切り換え状態に
あるとき、直流電源42が固体電解質層22を負バイア
スし同固体電解質層22に電流を負方向に流す。かかる
場合、各直流電源41、42の端子電圧は、上述の印加
電圧Vpos及びVnegにそれぞれ相当する。
As shown in FIG. 2, the oxygen concentration determination device also includes a bias control circuit 40. The bias control circuit 40 includes a positive bias DC power supply 41, a negative bias DC power supply 42, and a changeover switch. It is configured by the circuit 43. The DC power supply 41 has its negative electrode connected to one end of the exhaust gas side electrode layer 23 via a lead wire 41a, while the DC power supply 42 has its positive electrode connected to the exhaust gas via a lead wire 41a. It is connected to one end of the side electrode layer 23. In the first switching state, the changeover switch circuit 43 connects only the positive electrode of the DC power supply 41 to the input terminal 51 of the current detection circuit 50, while in the second switching state, the negative side of the DC power supply 42 is connected. Only the side electrode is connected to the input terminal 51 of the current detection circuit 50, and is connected to the atmosphere side electrode layer 24 from the input terminal 51, the current detection circuit 50, and the lead wire 42a. Therefore, when the changeover switch circuit 43 is in the first changeover state, the DC power supply 41 positively biases the solid electrolyte layer 22 to cause a current to flow in the solid electrolyte layer 22 in the positive direction.
On the other hand, when the change-over switch circuit 43 is in the second change-over state, the DC power supply 42 negatively biases the solid electrolyte layer 22 to cause a current to flow in the solid electrolyte layer 22 in the negative direction. In this case, the terminal voltages of the DC power supplies 41 and 42 correspond to the above-mentioned applied voltages Vpos and Vneg, respectively.

【0015】電流検出回路50は、センサ本体20の大
気側電極層24から切り換えスイッチ回路43へ流れる
電流又はその逆方向へ流れる電流、つまり、固体電解質
層22を流れる電流を検出し、A−D変換器60に出力
する。このA−D変換器60は、電流検出回路50から
の検出電流をディジタル変換してマイクロコンピュータ
70に出力する。マイクロコンピュータ70は、コンピ
ュータプログラムを、図4にて示すフローチャートに従
いA−D変換器60との協働により実行し、この実行中
において、加熱制御回路80及び燃料噴射制御装置(以
下、EFIという)90を駆動制御するに必要な演算処
理を行う。但し、上述のコンピュータプログラムはマイ
クロコンピュータ70のROMに予め記憶されている。
また、加熱制御回路80は、マイクロコンピュータ70
による制御のもとに、酸素センサSの素子温に応じてヒ
ータ26の加熱制御を行う。なお、EFI90は、マイ
クロコンピュータ70による制御のもとに、内燃機関1
0の排気ガス量、回転数、吸入空気流量、吸気管負圧や
冷却水温等の内燃機関情報に応じて燃料噴射制御を行
う。
The current detection circuit 50 detects a current flowing from the atmosphere-side electrode layer 24 of the sensor body 20 to the changeover switch circuit 43 or a current flowing in the opposite direction, that is, a current flowing in the solid electrolyte layer 22, and A-D Output to the converter 60. The AD converter 60 digitally converts the detected current from the current detection circuit 50 and outputs it to the microcomputer 70. The microcomputer 70 executes the computer program in cooperation with the AD converter 60 according to the flowchart shown in FIG. 4, and during this execution, the heating control circuit 80 and the fuel injection control device (hereinafter referred to as EFI). The arithmetic processing required to drive and control 90 is performed. However, the computer program described above is stored in advance in the ROM of the microcomputer 70.
Further, the heating control circuit 80 is the microcomputer 70.
The heating of the heater 26 is controlled according to the element temperature of the oxygen sensor S under the control of. The EFI 90 is controlled by the microcomputer 70 under the control of the internal combustion engine 1
Fuel injection control is performed according to internal combustion engine information such as zero exhaust gas amount, rotational speed, intake air flow rate, intake pipe negative pressure and cooling water temperature.

【0016】このように構成した本第1実施例におい
て、内燃機関10の作動のもとにマイクロコンピュータ
70が、図4のフローチャートに従いコンピュータプロ
グラムをステップ100にて実行開始した後、同コンピ
ュータプログラムの実行を繰り返し行っているものとす
る。また、現段階においては、酸素センサSが活性状態
にあり安定しているものとする。そして、ステップ10
1にて、内燃機関の暖機状態や運転状態に基づいて温度
検出周期を可変設定した後、次のステップ102におい
てステップ101で可変設定された温度検出周期か否か
を判別し、温度検出周期でなければステップ102にて
「NO」との判別が繰り返されている。
In the first embodiment constructed as described above, after the microcomputer 70 starts executing the computer program in step 100 according to the operation of the internal combustion engine 10 in accordance with the flowchart of FIG. It is assumed that the execution is repeated. At the present stage, it is assumed that the oxygen sensor S is in an active state and stable. And step 10
At 1, the temperature detection cycle is variably set based on the warm-up state and the operating state of the internal combustion engine, and then at step 102, it is determined whether or not the temperature detection cycle is variably set at step 101. If not, the determination of “NO” is repeated in step 102.

【0017】そして、このような状態においては、マイ
クロコンピュータ70がコンピュータプログラムを図4
のステップ121及びステップ123以後に進め、ステ
ップ121にて、センサ本体20に対し正の印加電圧V
posを印加するに要する正バイアス指令をバイアス制御
回路40の切り換えスイッチ回路43に出力する。ここ
で、印加電圧Vposは一定値でもよいが、図3(B)に
示すごとく酸素センサSの素子温や酸素濃度に応じて限
界電流を検出するのに必要な印加電圧Vposが変化する
ため、素子温や酸素濃度に応じて印加電圧Vposを変化
させる(素子温が低い時には高い時より印加電圧Vpos
を高い値に設定し、酸素濃度が濃い(空燃比がリーン)
時には薄い(空燃比がリッチ)の時より印加電圧Vpos
を高い値に設定する)のが好ましい。すると、この切り
換えスイッチ回路43が、マイクロコンピュータ70か
らの正バイアス指令に応答して、第1切り換え状態とな
り、直流電源41の正側電極を電流検出回路50の入力
端子51に接続する。このため、直流電源41からの電
流Ipos が、電流検出回路50、導線42a、大気側電
極24、固体電解質層22、排気ガス側電極23及び導
線41aを通り限界電流として流れる。
In such a state, the microcomputer 70 executes the computer program shown in FIG.
Of step 121 and step 123, and in step 121, the positive applied voltage V to the sensor body 20 is applied.
The positive bias command required to apply pos is output to the changeover switch circuit 43 of the bias control circuit 40. Here, the applied voltage Vpos may be a constant value, but as shown in FIG. 3B, the applied voltage Vpos necessary for detecting the limiting current changes according to the element temperature of the oxygen sensor S and the oxygen concentration. The applied voltage Vpos is changed according to the element temperature and the oxygen concentration (when the element temperature is low, the applied voltage Vpos is higher than when it is high).
Is set to a high value and the oxygen concentration is high (air-fuel ratio is lean)
The applied voltage Vpos is sometimes smaller than when the air-fuel ratio is thin (rich air-fuel ratio).
Is set to a high value). Then, the change-over switch circuit 43 enters the first change-over state in response to the positive bias command from the microcomputer 70, and connects the positive side electrode of the DC power supply 41 to the input terminal 51 of the current detection circuit 50. Therefore, the current Ipos from the DC power supply 41 flows as a limiting current through the current detection circuit 50, the conductor 42a, the atmosphere side electrode 24, the solid electrolyte layer 22, the exhaust gas side electrode 23 and the conductor 41a.

【0018】ついで、電流検出回路50がその流入電流
Iposを検出し、A−D変換器60が、同検出流入電流
Iposをディジタル変換しマイクロコンピュータ70に
出力する。すると、マイクロコンピュータ70が、同変
換電流Iposをステップ123にて入力されて、収束後
の限界電流Iposaを推測してセットし、ステップ124
にて、図5にて示す酸素濃度ー限界電流データに基づき
推定された限界電流Iposaに応じて酸素濃度即ち空燃比
を判定する。但し、図5の酸素濃度ー限界電流データ
は、温度T=T1 における排気ガス中の酸素濃度即ち空
燃比とセンサ本体20の限界電流との直線的関係を特定
するデータとしてマイクロコンピュータ70のROMに
予め記憶されている。このようにして空燃比が判定され
ると、マイクロコンピュータ70が、ステップ125に
て、同判定空燃比を考慮してEFI90の燃料噴射制御
に要する演算処理をする。このため、EFI90が、同
演算処理に基づき内燃機関10への燃料噴射制御を行
う。
Next, the current detection circuit 50 detects the inflow current Ipos, and the AD converter 60 digitally converts the detected inflow current Ipos and outputs it to the microcomputer 70. Then, the microcomputer 70 inputs the same conversion current Ipos at step 123, estimates and sets the limit current Iposa after convergence, and sets it at step 124.
At, the oxygen concentration, that is, the air-fuel ratio is determined according to the limiting current Iposa estimated based on the oxygen concentration-limiting current data shown in FIG. However, the oxygen concentration-limit current data of FIG. 5 is stored in the ROM of the microcomputer 70 as data for specifying the linear relationship between the oxygen concentration in the exhaust gas at the temperature T = T1, that is, the air-fuel ratio and the limit current of the sensor body 20. It is stored in advance. When the air-fuel ratio is determined in this way, the microcomputer 70 performs the arithmetic processing required for the fuel injection control of the EFI 90 in step 125 in consideration of the determined air-fuel ratio. Therefore, the EFI 90 controls the fuel injection to the internal combustion engine 10 based on the same calculation process.

【0019】このような状態において、ステップ101
で設定された温度検出周期との判断のもとに、マイクロ
コンピュータ70が、ステップ102にて「YES」と
判別し、ステップ112にて、センサ本体20に対し負
の印加電圧Vneg を印加するに要する負バイアス指令を
バイアス制御回路40の切り換えスイッチ回路43に出
力する(図6参照)。すると、この切り換えスイッチ回
路43が、マイクロコンピュータ70からの負バイアス
指令に応答して、第2切り換え状態となり、直流電源4
2の負側電極を電流検出回路50の入力端子51に接続
する。このため、直流電源42からの電流Ineg(図6
にて図示実線参照)が、導線41a、センサ本体20の
排気ガス側電極23、固体電解質層22、大気側電極2
4、導線42a及び電流検出回路50を通り流れ始め
る。
In such a state, step 101
Based on the determination of the temperature detection cycle set in step 2, the microcomputer 70 determines “YES” in step 102, and applies negative voltage Vneg to the sensor body 20 in step 112. The required negative bias command is output to the changeover switch circuit 43 of the bias control circuit 40 (see FIG. 6). Then, the changeover switch circuit 43 responds to the negative bias command from the microcomputer 70, and enters the second changeover state, and the DC power supply 4
The negative electrode of No. 2 is connected to the input terminal 51 of the current detection circuit 50. Therefore, the current Ineg from the DC power source 42 (see FIG.
Indicates a conducting wire 41a, an exhaust gas side electrode 23 of the sensor body 20, a solid electrolyte layer 22, an atmosphere side electrode 2
4, start to flow through the conductor 42a and the current detection circuit 50.

【0020】上述のようなステップ112での演算処理
後、マイクロコンピュータ70が、ステップ115に
て、A−D変換器60からの変換電流Inegから電流In
egaを設定して、同電流Inegaに応じて、電流Inegと印
加電圧Vnegとの関係を表す過渡現象方程式に基づき収
束後の飽和温度電流Inegsを推測する。かかる場合、上
記過渡現象方程式は、センサ本体20の負バイアス時期
を初期条件として構成されて、マイクロコンピュータ7
0のROMに予め記憶されている。然る後、マイクロコ
ンピュータ70が、ステップ116にて、推測飽和電流
Inegsに応じて推測飽和電流ー温度特性データに基づき
センサ本体20の温度を判定する。但し、上述の推測飽
和電流ー温度特性データは、推測飽和電流|Inegs|と
センサ本体20の温度との間の正比例的関係を表すデー
タとしてマイクロコンピュータ70のROMに予め記憶
されている。
After the arithmetic processing in step 112 as described above, in step 115, the microcomputer 70 converts the conversion current Ineg from the AD converter 60 into the current In.
By setting ega, the saturated temperature current Inegs after the convergence is estimated based on the transient phenomenon equation representing the relationship between the current Ineg and the applied voltage Vneg according to the same current Inega. In such a case, the transient equation is constructed with the negative bias timing of the sensor body 20 as the initial condition, and the microcomputer 7
0 ROM is stored in advance. Thereafter, in step 116, the microcomputer 70 determines the temperature of the sensor body 20 based on the estimated saturation current-temperature characteristic data according to the estimated saturation current Inegs. However, the above-mentioned estimated saturation current-temperature characteristic data is stored in advance in the ROM of the microcomputer 70 as data representing a direct proportional relationship between the estimated saturation current | Inegs | and the temperature of the sensor body 20.

【0021】このようにしてセンサ本体20の温度が判
定されると、マイクロコンピュータ70が、ステップ1
17にて、ステップ116での判定温度を温度T1(特
性グラフL1参照)に上昇維持するようにヒータ26を
加熱制御すべく演算処理をする。このため、加熱制御回
路80が、同マイクロコンピュータ70の加熱制御演算
処理に基づきヒータ26を加熱制御する。これにより、
センサ本体20の温度が一時的に低下しても逸速く温度
T1に復帰する。
When the temperature of the sensor main body 20 is determined in this way, the microcomputer 70 makes a determination in step 1
In step 17, an arithmetic process is performed to control the heating of the heater 26 so as to maintain the determination temperature in step 116 at the temperature T1 (see the characteristic graph L1). Therefore, the heating control circuit 80 controls the heating of the heater 26 based on the heating control calculation process of the microcomputer 70. This allows
Even if the temperature of the sensor body 20 is temporarily lowered, it quickly returns to the temperature T1.

【0022】このため、マイクロコンピュータ70が、
ステップ120にて、空燃比の安定な判定可能状態との
判断のもとに「YES」と判別し、コンピュータプログ
ラムをステップ121以後に進める。しかして、マイク
ロコンピュータ70が、ステップ121にて、センサ本
体20に対し正の印加電圧Vposを印加するに要する正
バイアス指令をバイアス制御回路40に出力する。する
と、同バイアス制御回路40が、上述と同様に直流電源
41からの印加電圧Vposをセンサ本体20に印加す
る。このことは、素子温検出のための所定期間t1の経
過直後に印加電圧Vposのセンサ本体20への印加が行
われることを意味する。このため、直流電源41からの
電流Iposが、所定期間t1の経過直後から、導線41
a、センサ本体20の排気ガス側電極23、固体電解質
層22、大気側電極24、導線42a及び電流検出回路
50を通り限界電流として流れ始める。換言すれば、図
6にて示すように、センサ本体20を流れていた電流I
negが、所定期間t1の経過直後に図示実線により示すご
とく反転して立ち上がって電流Iposとなり以後指数関
数的に減少し始めることとなる。
Therefore, the microcomputer 70 is
In step 120, "YES" is determined based on the determination that the air-fuel ratio is stable and the computer program proceeds to step 121 and subsequent steps. Then, in step 121, the microcomputer 70 outputs to the bias control circuit 40 a positive bias command required to apply the positive applied voltage Vpos to the sensor body 20. Then, the bias control circuit 40 applies the applied voltage Vpos from the DC power supply 41 to the sensor body 20 as described above. This means that the applied voltage Vpos is applied to the sensor body 20 immediately after the elapse of the predetermined period t1 for detecting the element temperature. For this reason, the current Ipos from the DC power supply 41 causes the conductor 41
a, the exhaust gas side electrode 23 of the sensor body 20, the solid electrolyte layer 22, the atmosphere side electrode 24, the lead wire 42a, and the current detection circuit 50, and starts flowing as a limiting current. In other words, as shown in FIG. 6, the current I flowing through the sensor body 20
Immediately after the elapse of the predetermined period t1, neg negates and rises as shown by the solid line in the figure to become the current Ipos, and thereafter starts to decrease exponentially.

【0023】〔飽和電流推測ステップ115の詳細〕次
に、飽和電流推測ステップ115の詳細を図7において
説明する。この実施例は、電流Inegの増加過程中の一
時期の値Inegaを3回測定して当該電流Inegの飽和電
流Inegsを推測するようにしたことにあり、このように
することにより、正確に飽和電流Inegsが推測できるよ
うになる。
[Details of Saturation Current Estimating Step 115] Next, details of the saturation current estimating step 115 will be described with reference to FIG. 7. In this embodiment, the value Inega of one period during the increasing process of the current Ineg is measured three times to estimate the saturation current Inegs of the current Ineg. By doing so, the saturation current is accurately measured. Inegs will be able to guess.

【0024】図6はセンサ本体20に印加する電圧V
と、そのときセンサ20に流れる電流Iを示した図であ
る。図6において、印加電圧VをVposからVnegに切り
換えたときに流れる電流Inegは、ピーク電流値I0、飽
和電流値(収束電流値)Inegsおよび時定数Tとする、
次の数1に示すように指数関数的に変化する。
FIG. 6 shows the voltage V applied to the sensor body 20.
FIG. 3 is a diagram showing a current I flowing in the sensor 20 at that time. In FIG. 6, the current Ineg flowing when the applied voltage V is switched from Vpos to Vneg has a peak current value I 0 , a saturation current value (converging current value) Inegs, and a time constant T.
It changes exponentially as shown in the following formula 1.

【0025】[0025]

【数1】Ineg=Inegs+(I0−Inegs)e-t/T ここで、ピーク電流値I0、飽和電流値(収束電流値)
Inegsおよび時定数Tがそれぞれ未知数である場合は、
Inegsを求めるためには、Ineg曲線上の3点の検出電
流値、Inega1、Inega2およびInega3を検出する必要
がある。そして、この検出した3点の検出電流値、Ine
ga1、Inega2およびInega3より次の数2の連立方程式
に基づき、その解、即ち、Inegsを求める。
[Equation 1] Ineg = Inegs + (I 0 −Inegs) e −t / T where peak current value I 0 and saturation current value (convergence current value)
If Inegs and time constant T are unknowns,
In order to obtain Inegs, it is necessary to detect the detected current values at three points on the Ineg curve, Inega1, Inega2 and Inega3. Then, the detected current values of the three detected points, Ine
From ga1, Inega2, and Inega3, the solution thereof, that is, Inegs, is obtained based on the following simultaneous equations of equation 2.

【0026】[0026]

【数2】Inega1=Inegs+(I0−Inegs)e-t1a/T Inega2=Inegs+(I0−Inegs)e-t1b/T Inega3=Inegs+(I0−Inegs)e-t1c/T ここで、Inega1、Inega2およびInega3はそれぞれ印
加電圧VをVposからVnegに切り換えてからt1a、t1b
およびt1c時間後の電流値Inegの値である。例えば、
計算を簡単にするために、t1a=0、t1b=t1c−t1b
とすると、これらの値を数2に代入してInegsを求める
と、Inegsは次の数3のように求められる。
[Number 2] Inega1 = Inegs + (I 0 -Inegs ) e -t1a / T Inega2 = Inegs + (I 0 -Inegs) e -t1b / T Inega3 = Inegs + (I 0 -Inegs) e -t1c / T where, Inega1 , Inega2 and Inega3 are t1a and t1b after switching the applied voltage V from Vpos to Vneg, respectively.
And the current value Ineg after t1c time. For example,
To simplify the calculation, t1a = 0, t1b = t1c-t1b
Then, by substituting these values into Equation 2 to obtain Inegs, Inegs is obtained as in the following Equation 3.

【0027】[0027]

【数3】Inegs=(Inega22−Inega3・Inega1)/
(2Inega2−Inega3−Inega1) 次いで、この実施例の動作について、図7のフローチャ
ートに基づいて説明する。
[Equation 3] Inegs = (Inega2 2 −Inega3 · Inega1) /
(2Inega2-Inega3-Inega1) Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0028】ステップ112での演算処理後、マイクロ
コンピュータ70が、ステップ113aにて、所定時間
t1aの間、時間待ちする。ステップ113aにおける時
間待ちが終了すると、マイクロコンピュータ70が、ス
テップ114aにて、電流値を検出し、A−D変換器6
0からの変換電流Inegを電流Inega1と設定する。その
後、マイクロコンピュータ70が、ステップ113bに
て、所定時間t1bの間、時間待ちする。ステップ113
bにおける時間待ちが終了すると、マイクロコンピュー
タ70が、ステップ114bにて、電流値を検出し、A
−D変換器60からの変換電流Inegを電流Inega2と設
定する。次いで、マイクロコンピュータ70が、ステッ
プ113cにて、所定時間t1cの間、時間待ちする。
After the arithmetic processing in step 112, the microcomputer 70 waits for a predetermined time t1a in step 113a. When the time waiting in step 113a is completed, the microcomputer 70 detects the current value in step 114a, and the microcomputer 70 detects the current value.
The converted current Ineg from 0 is set as the current Inega1. After that, the microcomputer 70 waits for a predetermined time t1b in step 113b. Step 113
When the time waiting in b is completed, the microcomputer 70 detects the current value in step 114b,
The converted current Ineg from the -D converter 60 is set as the current Inega2. Then, the microcomputer 70 waits for a predetermined time t1c in step 113c.

【0029】ステップ113cにおける時間待ちが終了
すると、マイクロコンピュータ70が、ステップ114
cにて、電流値を検出し、A−D変換器60からの変換
電流Inegを電流Inega3と設定する。その後、ステップ
115aにて、数2の連立方程式に基づいて飽和電流I
negsを演算する。かかる場合、上記数2の連立方程式
は、センサ本体20の負バイアス時期を初期条件として
構成されて、マイクロコンピュータ70のROMに予め
記憶されている。然る後、マイクロコンピュータ70
が、ステップ116にて、ステップ115aにて求めた
飽和電流Inegsに応じて飽和電流ー温度特性データに基
づきセンサ本体20の温度を判定する。
When the time waiting in step 113c is completed, the microcomputer 70 causes the step 114 to proceed.
At c, the current value is detected, and the converted current Ineg from the AD converter 60 is set as the current Inega3. Then, in step 115a, the saturation current I is calculated based on the simultaneous equations of Equation 2.
Calculate negs. In such a case, the simultaneous equations of the above equation 2 are configured with the negative bias timing of the sensor main body 20 as an initial condition, and are stored in advance in the ROM of the microcomputer 70. After that, the microcomputer 70
However, in step 116, the temperature of the sensor body 20 is determined based on the saturation current-temperature characteristic data according to the saturation current Inegs obtained in step 115a.

【0030】以上説明したように、図7の実施例におい
ては、電流Inegの増加過程中の一時期の値Inegaを3
回測定して当該電流Inegの飽和電流Inegsを推測する
ようにしたことにあり、このようにすることにより、正
確に飽和電流Inegsが推測できるようになる。さらに、
センサ本体20の温度判定を行うにあたっては、センサ
本体20を印加電圧Vnegにより負バイアスした後同セ
ンサ本体20に流れる電流Inegが上昇し終える前の一
時期(所定時間t1の経過時)に、この時期の電流Ineg
aでもって飽和電流Inegsを推測し、これによってセン
サ本体20の温度判定を行うようにしたので、その後の
空燃比の判定可能時期を逸早く実現できる。
As described above, in the embodiment of FIG. 7, the value Inega of one period during the increasing process of the current Ineg is 3
This is because the saturation current Inegs of the current Ineg is estimated by performing the measurement once, and by doing so, the saturation current Inegs can be accurately estimated. further,
When the temperature of the sensor body 20 is determined, this time is set at a certain time (when the predetermined time t1 has elapsed) before the current Ineg flowing through the sensor body 20 is negatively biased after being negatively biased by the applied voltage Vneg. Current Ineg
Since the saturation current Inegs is estimated with a, and the temperature of the sensor body 20 is determined by this, the subsequent air-fuel ratio determinable timing can be realized abruptly.

【0031】〔限界電流推測ステップ123の詳細1〕
次に、限界電流推測ステップ123の詳細1を図8にお
いて説明する。この実施例は、電流Iposの減少過程中
の一時期の値Iposを3回測定して当該電流Iposの限界
電流Iposaを推測するようにしたことにあり、このよう
にすることにより、正確に限界電流Iposaが推測できる
ようになる。
[Details 1 of Limit Current Estimation Step 123]
Next, detail 1 of the limiting current estimation step 123 will be described with reference to FIG. In this embodiment, the value Ipos at one time during the decrease process of the current Ipos is measured three times to estimate the limiting current Iposa of the current Ipos. By doing so, the limiting current can be accurately obtained. Iposa can be guessed.

【0032】図6において、印加電圧VをVnegからVp
osに切り換えたときに流れる電流Iposは、ピーク電流
値I0'、飽和電流値(収束限界電流値)Iposaおよび時
定数Tとする、次の数4に示すように指数関数的に変化
する。
In FIG. 6, the applied voltage V is changed from Vneg to Vp.
The current Ipos flowing when switched to os changes exponentially as shown in the following Equation 4, which is the peak current value I 0 ′, the saturation current value (convergence limit current value) Iposa, and the time constant T.

【0033】[0033]

【数4】Ipos=Iposa+(I0'−Iposa)e-t/T ここで、ピーク電流値I0'、飽和電流値(収束限界電流
値)Iposaおよび時定数Tがそれぞれ未知数である場合
は、Iposaを求めるためには、Ipos曲線上の3点の検
出電流値、Ipos1、Ipos2およびIpos3を検出する必要
がある。そして、この検出した3点の検出電流値、Ipo
s1、Ipos2およびIpos3より次の数5の連立方程式に基
づき、その解、即ち、Iposaを求める。
[Equation 4] Ipos = Iposa + (I 0 '−Iposa) e −t / T Here, when the peak current value I 0 ′, the saturation current value (convergence limit current value) Iposa, and the time constant T are unknowns, respectively. , Iposa, it is necessary to detect the detected current values at three points on the Ipos curve, Ipos1, Ipos2, and Ipos3. Then, the detected current values of the three detected points, Ipo
The solution, that is, Iposa, is obtained from s1, Ipos2, and Ipos3 on the basis of the following simultaneous equations of equation 5.

【0034】[0034]

【数5】Ipos1=Iposa+(I0'−Iposa)e-t2a/T Ipos2=Iposa+(I0'−Iposa)e-t2b/T Ipos3=Iposa+(I0'−Iposa)e-t2c/T ここで、Ipos1、Ipos2およびIpos3はそれぞれ印加電
圧VをVnegからVposに切り換えてからt2a、t2bおよ
びt2c時間後の電流値Iposの値である。
[Number 5] Ipos1 = Iposa + (I 0 ' -Iposa) e -t2a / T Ipos2 = Iposa + (I 0' -Iposa) e -t2b / T Ipos3 = Iposa + (I 0 '-Iposa) e -t2c / T here Then, Ipos1, Ipos2, and Ipos3 are values of the current value Ipos after t2a, t2b, and t2c time after switching the applied voltage V from Vneg to Vpos, respectively.

【0035】例えば、計算を簡単にするために、t2a=
0、t2b=t2c−t2bとすると、これらの値を数5に代
入してIposaを求めると、Iposaは次の数6のように求
められる。
For example, to simplify the calculation, t2a =
Assuming that 0 and t2b = t2c-t2b, these values are substituted into Equation 5 to obtain Iposa, and Iposa is obtained as in Equation 6 below.

【0036】[0036]

【数6】Iposa=(Ipos22−Ipos3・Ipos1)/(2
Ipos2−Ipos3−Ipos1) 次いで、この実施例の動作について、図8のフローチャ
ートに基づいて説明する。ステップ121での演算処理
後、マイクロコンピュータ70が、ステップ122aに
て、センサ本体20に負バイアスの電圧を印加してから
所定時間t11(負バイアス時間t1 +正バイアスの電圧
を印加してから検出電流が収束するに十分な所定時間に
設定されている)または正バイアスの電圧を印加してか
らt11−t1 の所定時間経過したか判断し、「YES」
の場合には、検出電流が収束しているとしてステップ1
22bにて、A−D変換器60からの変換電流Iposを
そのまま限界電流Iposaとセットする。ステップ122
aにて「NO」の場合にはステップ123a以降に進ん
で収束途中の検出電流より収束後の限界電流を推定す
る。
[Equation 6] Iposa = (Ipos2 2 −Ipos3 · Ipos1) / (2
Ipos2-Ipos3-Ipos1) Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. After the calculation processing in step 121, the microcomputer 70 applies a negative bias voltage to the sensor body 20 in step 122a and then detects a predetermined time t11 (negative bias time t1 + positive bias voltage and then detects). The current is set to a predetermined time sufficient for the current to converge) or a predetermined time t11-t1 has elapsed after the positive bias voltage was applied, and "YES" is determined.
In case of, step 1
At 22b, the conversion current Ipos from the AD converter 60 is set as it is as the limiting current Iposa. Step 122
If “a” is “NO”, the process proceeds to step 123a and thereafter, and the limiting current after the convergence is estimated from the detected current during the convergence.

【0037】即ち、ステップ123aにて、所定時間t
2aの間、時間待ちする。ステップ123aにおける時間
待ちが終了すると、マイクロコンピュータ70が、ステ
ップ123bにて、電流値を検出し、A−D変換器60
からの変換電流Iposを電流Ipos1と設定する。その
後、マイクロコンピュータ70が、ステップ123cに
て、所定時間t2bの間、時間待ちする。ステップ123
cにおける時間待ちが終了すると、マイクロコンピュー
タ70が、ステップ123dにて、電流値を検出し、A
−D変換器60からの変換電流Iposを電流Ipos2と設
定する。次いで、マイクロコンピュータ70が、ステッ
プ123eにて、所定時間t2cの間、時間待ちする。
That is, in step 123a, the predetermined time t
Wait 2 hours. When the time waiting in step 123a is completed, the microcomputer 70 detects the current value in step 123b and the A / D converter 60 is detected.
The converted current Ipos from is set as the current Ipos1. After that, the microcomputer 70 waits for a predetermined time t2b in step 123c. Step 123
When the time waiting in c is completed, the microcomputer 70 detects the current value in step 123d, and A
The converted current Ipos from the −D converter 60 is set as the current Ipos2. Then, the microcomputer 70 waits for a predetermined time t2c in step 123e.

【0038】ステップ123eにおける時間待ちが終了
すると、マイクロコンピュータ70が、ステップ123
fにて、電流値を検出し、A−D変換器60からの変換
電流Iposを電流Ipos3と設定する。その後、ステップ
123gにて、数5の連立方程式に基づいて飽和限界電
流Iposaを演算する。かかる場合、上記数5の連立方程
式は、センサ本体20の正バイアス時期を初期条件とし
て構成されて、マイクロコンピュータ70のROMに予
め記憶されている。その後、ステップ122cにてステ
ップ123gで推定された飽和限界電流Iposaを限界電
流Iposaとしてセットする。然る後、マイクロコンピュ
ータ70が、ステップ124にて、ステップ122bま
たはステップ122cでセットされた限界電流Iposaに
応じて図5にて示す酸素濃度ー限界電流データに基づき
推定された限界電流Iposaに応じて酸素濃度即ち空燃比
を判定する。
When the time waiting in step 123e ends, the microcomputer 70 causes the step
At f, the current value is detected, and the converted current Ipos from the AD converter 60 is set as the current Ipos3. Then, in step 123g, the saturation limit current Iposa is calculated based on the simultaneous equations of Equation 5. In such a case, the simultaneous equations of the equation 5 are configured with the positive bias timing of the sensor main body 20 as an initial condition, and are stored in advance in the ROM of the microcomputer 70. Then, in step 122c, the saturation limit current Iposa estimated in step 123g is set as the limit current Iposa. Then, in step 124, the microcomputer 70 responds to the limiting current Iposa estimated based on the oxygen concentration-limiting current data shown in FIG. 5 according to the limiting current Iposa set in step 122b or step 122c. Oxygen concentration, that is, the air-fuel ratio is determined.

【0039】以上説明したように、図8の実施例におい
ては、電流Iposの減少過程中の一時期の値を3回測定
して当該電流Iposの限界電流Iposaを推測するように
したことにあり、このようにすることにより、正確に限
界電流Iposaが推測できるようになる。また、センサ本
体20に正バイアスの電圧を印加後、検出電流が収束す
るに十分な時間経過後は、収束後の検出電流をそのまま
限界電流として、正バイアスの電圧が印加されている間
繰り返してセットして、酸素濃度、即ち空燃比を判定し
続けるから、検出電流が収束した後は、酸素濃度の変化
に応じて繰り返して正確に酸素濃度を判定することがで
きる。
As described above, in the embodiment of FIG. 8, the value of the current Ipos at one time during the decreasing process is measured three times to estimate the limiting current Iposa of the current Ipos. By doing so, the limiting current Iposa can be accurately estimated. Further, after the positive bias voltage is applied to the sensor body 20 and after a time sufficient for the detected current to converge, the converged detected current is directly used as the limit current and repeated while the positive bias voltage is applied. Since the set value is set and the oxygen concentration, that is, the air-fuel ratio is continuously determined, after the detection current converges, the oxygen concentration can be accurately determined repeatedly according to the change in the oxygen concentration.

【0040】また、所定時間t1の経過直後にセンサ本
体20を印加電圧Vposにより正バイアスし、この正バ
イアスによりセンサ本体20に流れる電流Iposが減少
し終える収束時期である所定時間(t11−t1)の経過
時より前の収束途中のt33の時期に、この時期までの電
流Ipos1〜Ipos3でもって空燃比を判定するようにした
ので、従来に比べて空燃比を逸早く判定できる。かかる
場合、上述のごとく、本実施例の場合の電流Iposの立
ち上がりピークレベルは、従来の場合の電流Iposの立
ち上がりピークレベルに比べて比較的低く維持され、か
つ、本実施例の場合の電流Iposは、従来の場合の電流
Iposに比べて急激に減少して行くので、空燃比の判定
をより一層早く行い得る。
Further, immediately after the elapse of the predetermined time t1, the sensor body 20 is positively biased by the applied voltage Vpos, and a predetermined time (t11-t1) which is a convergence time at which the current Ipos flowing through the sensor body 20 is completely reduced by this positive bias. Since the air-fuel ratio is determined based on the currents Ipos1 to Ipos3 up to this time at the time t33 in the middle of convergence before the elapse of time, the air-fuel ratio can be determined earlier than in the conventional case. In such a case, as described above, the rising peak level of the current Ipos in the present embodiment is maintained relatively lower than the rising peak level of the current Ipos in the conventional case, and the current Ipos in the case of the present embodiment. Is rapidly decreased as compared with the current Ipos in the conventional case, so that the air-fuel ratio can be judged much earlier.

【0041】なお、前記第1実施例においては、所定時
間t1の経過直後に印加電圧Vposによりセンサ本体20
を正バイアスするようにしたが、これに限らず、所定時
間t1の経過後所定時間t11の経過前に、印加電圧Vpos
によりセンサ本体20を正バイアスするようにして実施
してもよい。 〔限界電流推定ステップ123の詳細2〕次に、限界電
流推測ステップ123の詳細2を図9において説明す
る。この実施例は、図8の実施例に対し、ステップ12
2aを省略し、その代わりにステップ123gの後にス
テップ122dを追加し、このステップ122dにて検
出電流Iposの前回値と今回値とが略等しいと判断した
時には検出電流が収束したものとしてステップ122b
に進んで、収束後の今回の検出電流をそのまま限界電流
としてセットし、ステップ122dにて検出電流Ipos
の前回値と今回値とが等しくないと判断した時には検出
電流が収束途中であるとしてステップ122cに進ん
で、ステップ123gで推定した値を限界電流としてセ
ットするようにしたものである。この実施例において
も、図8と同等の効果が得られる。
In the first embodiment, the sensor body 20 is applied with the applied voltage Vpos immediately after the elapse of the predetermined time t1.
However, the present invention is not limited to this, and the applied voltage Vpos is not limited to this but after the predetermined time t1 has elapsed and before the predetermined time t11 has elapsed.
Therefore, the sensor body 20 may be positively biased. [Detail 2 of Limit Current Estimation Step 123] Next, detail 2 of the limit current estimation step 123 will be described with reference to FIG. This embodiment differs from the embodiment of FIG. 8 in step 12
2a is omitted, and instead step 122d is added after step 123g, and when it is determined in this step 122d that the previous value and the current value of the detected current Ipos are substantially equal, it is assumed that the detected current has converged to step 122b.
Then, the current detection current after convergence is set as it is as the limit current, and the detection current Ipos is set in step 122d.
When it is determined that the previous value and the current value of are not equal to each other, it is determined that the detected current is in the process of converging, the process proceeds to step 122c, and the value estimated in step 123g is set as the limiting current. Also in this embodiment, the same effect as in FIG. 8 can be obtained.

【0042】〔温度検出周期可変設定手ステップ101
の詳細〕次に、前述の温度検出周期可変設定手ステップ
101の詳細を図10において説明する。まず、ステッ
プ151で内燃機関の始動後、機関温度が安定する所定
時間ta 経過したか(または素子温が安定する所定値以
上か)判別し、所定時間ta 経過していない場合には、
ステップ152へ進んで、図4のステップ116で判定
した酸素センサSの素子温の変化量ΔTを検出した後、
ステップ153へ進んで図11のマップ1に示すごと
く、機関暖機状態のうちの1つである素子温変化量ΔT
と検出周期とがマイクロコンピュータ70のROMに予
め記憶されているマップ1より、素子温変化量ΔTに対
応する検出周期を決定する。このマップ1は素子温変化
量ΔTが大きくなる程、検出周期が短くなるように設定
されている。また、内燃機関の始動後所定時間ta 経過
している場合には、ステップ154へ進んで、内燃機関
の吸入空気量Qの変化量ΔQを検出した後、ステップ1
55へ進んで図11のマップ2に示すごとく、機関運転
状態変化のうちの1つである吸入空気量Qの変化量ΔQ
と検出周期とがマイクロコンピュータ70のROMに予
め記憶されているマップ2より、吸入空気量Qの変化量
ΔQに対応する検出周期を決定する。このマップ2はマ
ップ1に比較して検出周期が長くなるように設定されて
いると共に、吸入空気量Qの変化量ΔQが大きくなる
程、検出周期が長くなるように設定されている。
[Temperature detection cycle variable setting step 101
Details of Next] The details of the temperature detection cycle variable setting step 101 will be described with reference to FIG. First, in step 151, after the internal combustion engine is started, it is determined whether a predetermined time ta in which the engine temperature stabilizes (or a predetermined value or more in which the element temperature stabilizes) has passed. If the predetermined time ta has not elapsed,
After proceeding to step 152 and detecting the variation amount ΔT of the element temperature of the oxygen sensor S determined in step 116 of FIG. 4,
As shown in the map 1 of FIG. 11, the routine proceeds to step 153, where the element temperature change amount ΔT which is one of the engine warm-up states.
The detection period corresponding to the element temperature change amount ΔT is determined from the map 1 which is stored in advance in the ROM of the microcomputer 70. This map 1 is set so that the detection cycle becomes shorter as the element temperature change amount ΔT becomes larger. If the predetermined time ta has elapsed after the start of the internal combustion engine, the routine proceeds to step 154, where the change amount ΔQ of the intake air amount Q of the internal combustion engine is detected, and then step 1
As shown in the map 2 of FIG. 11, proceeding to 55, the change amount ΔQ of the intake air amount Q which is one of the engine operating state changes.
The detection period corresponding to the change amount ΔQ of the intake air amount Q is determined from the map 2 which is stored in advance in the ROM of the microcomputer 70. The map 2 is set to have a longer detection cycle than the map 1, and the map 2 is set to have a longer detection cycle as the change amount ΔQ of the intake air amount Q increases.

【0043】これによって、図12に示すごとく、素子
温変化量ΔTが比較的大きな、始動後所定時間ta の間
は、マップ1の素子温変化量ΔTに対応する素子温検出
周期が優先され、素子温変化量ΔTが多い程、素子温検
出頻度が多くなって、素子温変化に迅速に追従して素子
温を検出できるようになる。また、始動後所定時間ta
経過後は素子温変化量ΔTが比較的小さいため、マップ
2の吸入空気量Qの変化量に対応する素子温度検出周期
が優先されて空燃比の変化が多い時には素子温検出頻度
が少なくなって、空燃比の変化に迅速に追従して空燃比
を検出できるようになる。
As a result, as shown in FIG. 12, the element temperature detection period corresponding to the element temperature change amount ΔT in the map 1 is prioritized during the predetermined time ta after the start when the element temperature change amount ΔT is relatively large. As the element temperature change amount ΔT increases, the element temperature detection frequency increases, and the element temperature can be detected quickly by following the element temperature change. Also, a predetermined time ta after the start
Since the element temperature change amount ΔT is relatively small after the elapse, the element temperature detection period corresponding to the change amount of the intake air amount Q in the map 2 is prioritized, and the element temperature detection frequency decreases when the air-fuel ratio changes a lot. Therefore, it becomes possible to detect the air-fuel ratio by quickly following changes in the air-fuel ratio.

【0044】ここで、図11のマップ1において、暖機
状態としては、素子温変化量ΔTの代わりに内燃機関の
冷却水温の変化量を用いるようにしてもよい。この場
合、図11のステップ152において、素子温変化量Δ
Tの代わりに内燃機関の冷却水温の変化量を検出するよ
うにすることは勿論である。また、図11のマップ2に
おいて、運転状態変化量としては、吸入空気量Qの変化
量の代わりに、空燃比A/Fの変化量ΔA/F、吸気管
圧力Pmの変化量ΔPm、機関回転数Neの変化量ΔN
e、燃料噴射量TAUの変化量ΔTAU、スロットル開
度の変化量、車速の変化量のうちいずれか1つを用いる
ようにしてもよい。この場合、図11のステップ154
において、吸入空気量Qの変化量の代わりに、空燃比A
/Fの変化量ΔA/F、吸気管圧力Pmの変化量ΔP
m、機関回転数Neの変化量ΔNe、燃料噴射量TAU
の変化量ΔTAU、スロットル開度の変化量、車速の変
化量のうちいずれか1つを検出するようにすることは勿
論である。
Here, in the map 1 of FIG. 11, as the warm-up state, the change amount of the cooling water temperature of the internal combustion engine may be used instead of the element temperature change amount ΔT. In this case, in step 152 of FIG. 11, the element temperature change amount Δ
It goes without saying that instead of T, the amount of change in the cooling water temperature of the internal combustion engine is detected. Further, in the map 2 of FIG. 11, as the operation state change amount, instead of the change amount of the intake air amount Q, the change amount ΔA / F of the air-fuel ratio A / F, the change amount ΔPm of the intake pipe pressure Pm, the engine rotation speed Change amount ΔN of several Ne
Any one of e, the change amount ΔTAU of the fuel injection amount TAU, the change amount of the throttle opening, and the change amount of the vehicle speed may be used. In this case, step 154 of FIG.
In place of the change in the intake air amount Q, the air-fuel ratio A
/ F change amount ΔA / F, intake pipe pressure Pm change amount ΔP
m, change amount ΔNe of engine speed Ne, fuel injection amount TAU
It is needless to say that any one of the change amount ΔTAU, the change amount of the throttle opening, and the change amount of the vehicle speed is detected.

【0045】〔その他の実施例〕なお、図7のステップ
115aにおいて、数2の解より飽和温度電流Inegsを
求め、図8および図9のステップ123gにおいて、数
5の解より限界電流Iposaを求めるようにしたが、検出
電流の絶対値変化量からROMのマップにより飽和温度
電流Inegsや限界電流Iposaを求めるようにしてもよ
い。ここで、限界電流Iposaをマップで求める例につい
て述べる。まず、(Ipos1−Ipos2)=ΔI1 及び(I
pos2−Ipos3)=ΔI2 を求め、この結果より|ΔI1
−ΔI2 |または(|ΔI1 −ΔI2 |)/|ΔI1 |
の絶対値変化量(変化率)を求め、図13に示すごと
く、ROMにマップにより予め記憶された|ΔI1 −Δ
I2 |または(|ΔI1 −ΔI2 |)/|ΔI1 |とI
pos3からIposaまでの偏差i(図6参照)特性(絶対値
変化量が多い程偏差iが多くなるように設定されてい
る)に基づき、偏差iを求め、Iposa=Ipos3−iの演
算により限界電流Iposaを求める。これにより、検出電
流の収束の傾きが1つに決まっていなくても、複雑な数
式の演算をすることなく正確に限界電流Iposaを推測す
ることができる。ここで、検出電流の収束の傾きが1つ
に決まっている場合には、(Ipos1−Ipos2)=ΔI1
の絶対値変化量のみを用いて、ROMのマップによりΔ
I1 に対するIpos2からIposaまでの偏差i特性に基づ
き、偏差iを求め、Iposa=Ipos2−iの演算により限
界電流Iposaを求めることもできる。また、上述した実
施例においては、検出電流が収束後も次の温度検出タイ
ミングになるまで限界電流Iposaを繰り返して検出する
ようにしたが、図6のt33の一定周期で負バイアスと正
バイアスとの交互電圧をセンサ本体20に印加するよう
にして、常時、収束途中の検出電流により限界電流Ipo
saを推測するようにして、収束後の限界電流Iposaは検
出しないようにすることもできる。この場合には、図8
のステップ122a、122bや図9のステップ122
d、122bを省略できるが、このようにすると、収束
後の検出電流により限界電流Iposaが全く検出されず、
収束途中の検出電流により限界電流Iposaを推測するの
みとなるため、推測した限界電流と収束後の実際の限界
電流との間にずれがあっても、それを考慮することがで
きない。
Other Embodiments In step 115a of FIG. 7, the saturation temperature current Inegs is obtained from the solution of equation 2, and in step 123g of FIGS. 8 and 9, the limiting current Iposa is obtained from the solution of equation 5. However, the saturation temperature current Inegs and the limit current Iposa may be obtained from the ROM map from the absolute value change amount of the detected current. Here, an example of obtaining the limit current Iposa by a map will be described. First, (Ipos1−Ipos2) = ΔI1 and (I
pos2-Ipos3) = ΔI2, and from this result | ΔI1
-ΔI2 | or (| ΔI1 -ΔI2 |) / | ΔI1 |
The absolute value change amount (change rate) of is calculated as shown in FIG. 13, and | ΔI 1 −Δ
I2 | or (| ΔI1 −ΔI2 |) / | ΔI1 | and I
The deviation i is determined based on the deviation i from pos3 to Iposa (see FIG. 6) characteristic (the deviation i is set to increase as the amount of change in absolute value increases), and the limit is calculated by calculating Iposa = Ipos3−i. The current Iposa is obtained. As a result, even if the slope of convergence of the detected current is not determined to be one, the limiting current Iposa can be accurately estimated without performing a complicated mathematical operation. Here, when the slope of convergence of the detected current is determined to be one, (Ipos1−Ipos2) = ΔI1
Using only the absolute value change amount of
It is also possible to obtain the deviation i based on the characteristic of the deviation i from Ipos2 to Iposa with respect to I1 and to obtain the limiting current Iposa by calculating Iposa = Ipos2-i. Further, in the above-described embodiment, the limit current Iposa is repeatedly detected until the next temperature detection timing even after the detected current converges. However, a negative bias and a positive bias are applied at a constant cycle of t33 in FIG. Alternating voltage is applied to the sensor body 20 so that the limit current Ipo
It is also possible to estimate sa and not detect the limiting current Iposa after convergence. In this case,
122a and 122b of FIG. 9 and step 122 of FIG.
Although d and 122b can be omitted, if this is done, the limiting current Iposa is not detected at all due to the detected current after convergence,
Since the limit current Iposa is only estimated by the detected current in the middle of convergence, even if there is a deviation between the estimated limit current and the actual limit current after convergence, it cannot be considered.

【0046】また、本発明の実施にあたっては、内燃機
関10の排気ガス中の酸素濃度の判定に限ることなく、
各ガス中の酸素濃度の判定にあたり、本発明を適用して
実施いてもよい。
In carrying out the present invention, the determination of the oxygen concentration in the exhaust gas of the internal combustion engine 10 is not limited to
The present invention may be applied to the determination of the oxygen concentration in each gas.

【0047】[0047]

【発明の効果】これにより、正電圧が印加されてからの
収束途中の検出電流により収束後の限界電流を予測して
この予測された限界電流に基づき酸素濃度を判定するた
め、正電圧が印加されてから酸素濃度を判定するまでの
時間を短くすることができて、酸素濃度を判定できない
時間を大幅に短縮することができるという優れた効果が
ある。
As described above, since the limiting current after the convergence is predicted by the detection current in the middle of the convergence after the positive voltage is applied and the oxygen concentration is determined based on the predicted limiting current, the positive voltage is applied. There is an excellent effect that the time from when the oxygen concentration is determined to the determination of the oxygen concentration can be shortened, and the time when the oxygen concentration cannot be determined can be significantly reduced.

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

【図1】特許請求の範囲の記載に対する対応図である。FIG. 1 is a diagram corresponding to the description in the claims.

【図2】本発明の第1実施例を示すブロック回路図であ
る。
FIG. 2 is a block circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図3】(A)は図2の酸素センサのセンサ本体の拡大
断面図であり、(B)は当該酸素センサので限界電流ー
電圧特性を温度をパラメータとして示すグラフである。
3A is an enlarged cross-sectional view of a sensor body of the oxygen sensor of FIG. 2, and FIG. 3B is a graph showing a limiting current-voltage characteristic of the oxygen sensor with temperature as a parameter.

【図4】図2のマイクロコンピュータの作用を示すフロ
ーチャートである。
4 is a flowchart showing the operation of the microcomputer of FIG.

【図5】酸素センサの酸素濃度と限界電流との関係を示
すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the oxygen concentration of an oxygen sensor and the limiting current.

【図6】負バイアス及び正バイアス時のセンサ本体への
印加電圧及び同センサ本体を流れる電流の波形を示すタ
イムチャートである。
FIG. 6 is a time chart showing waveforms of a voltage applied to the sensor main body and a current flowing through the sensor main body when a negative bias and a positive bias are applied.

【図7】上記実施例における飽和電流推測ステップの詳
細を示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing details of a saturation current estimation step in the above embodiment.

【図8】上記実施例における限界電流推測ステップの詳
細1を示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing a detail 1 of a limiting current estimation step in the above embodiment.

【図9】上記実施例における限界電流推測ステップの詳
細2を示すフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart showing the detail 2 of the limiting current estimation step in the above embodiment.

【図10】上記実施例における温度検出周期可変設定ス
テップの詳細を示すフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart showing details of a temperature detection cycle variable setting step in the above embodiment.

【図11】暖機状態に対する検出周期マップ1と運転状
態に対する検出周期マップ2を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a detection cycle map 1 for a warm-up state and a detection cycle map 2 for an operating state.

【図12】図10の作動説明に供するタイムチャートで
ある。
12 is a time chart used to explain the operation of FIG.

【図13】検出電流の絶対値変化量に対する限界電流偏
差iマップを示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a limiting current deviation i map with respect to an absolute value change amount of a detected current.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

S 酸素センサ 20 センサ本体 40 バイアス制御回路 50 電流検出回路 70 マイクロコンピュータ S Oxygen sensor 20 Sensor body 40 Bias control circuit 50 Current detection circuit 70 Microcomputer

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 限界電流式酸素センサと、 この酸素センサに正電圧を印加すると共に所定期間負電
圧に切り換えて印加する電圧印加手段と、 前記電圧の印加により前記酸素センサに流れる電流を検
出する電流検出手段と、 前記負電圧が前記酸素センサに所定期間印加されている
時の前記検出電流に基づき前記酸素センサの直流インピ
ーダンスを検出するインピーダンス検出手段と、 前記正電圧を前記酸素センサに印加してからの収束途中
の前記検出電流により収束後の限界電流を予測する限界
電流予測手段と、 前記予測された限界電流に基づき酸素濃度を判定する酸
素濃度判定手段と、を備える酸素濃度判定装置。
1. A limiting current type oxygen sensor, voltage applying means for applying a positive voltage to the oxygen sensor and switching to a negative voltage for a predetermined period, and detecting a current flowing through the oxygen sensor by applying the voltage. Current detection means, impedance detection means for detecting a DC impedance of the oxygen sensor based on the detected current when the negative voltage is applied to the oxygen sensor for a predetermined period, and the positive voltage is applied to the oxygen sensor. An oxygen concentration determination device comprising: a limiting current predicting unit that predicts a limiting current after convergence based on the detected current that is being converged afterward; and an oxygen concentration determining unit that determines an oxygen concentration based on the predicted limiting current.
【請求項2】 前記正電圧を前記酸素センサに印加して
から収束後の前記検出電流を限界電流として検出する限
界電流検出手段を備え、 前記限界電流検出手段により収束後の前記検出電流を限
界電流として検出した後は前記予測された限界電流に変
えて前記収束後の検出電流に基づき前記酸素濃度判定手
段により酸素濃度を判定する請求項1記載の酸素濃度判
定装置。
2. A limit current detection unit that detects the detected current after convergence as a limit current after applying the positive voltage to the oxygen sensor, and limits the detected current after convergence by the limit current detection unit. The oxygen concentration determination device according to claim 1, wherein after being detected as a current, the oxygen concentration determination unit determines the oxygen concentration based on the detected current after the convergence instead of the predicted limit current.
【請求項3】 前記限界電流検出手段は、前記正電圧を
前記酸素センサに印加してから前記検出電流が収束する
に十分な所定時間経過後の前記検出電流を前記収束後の
限界電流として前記正電圧が印加されている間繰り返し
て検出する手段を含む請求項2記載の酸素濃度判定装
置。
3. The limiting current detecting means sets the detected current after a lapse of a predetermined time sufficient for the detected current to converge after applying the positive voltage to the oxygen sensor, as the limited current after the convergence. The oxygen concentration determination device according to claim 2, further comprising means for repeatedly detecting while the positive voltage is being applied.
【請求項4】 前記限界電流検出手段は、前記電圧を前
記酸素センサに印加してから前記検出電流が実質的に変
化しなくなった時の前記検出電流を前記収束後の限界電
流として検出する手段を含む請求項2記載の酸素濃度判
定装置。
4. The limiting current detecting means detects the detected current when the detected current is substantially unchanged after the voltage is applied to the oxygen sensor, as the limited current after the convergence. The oxygen concentration determination device according to claim 2, further comprising:
【請求項5】 前記負電圧を前記酸素センサに印加して
からの収束途中の前記検出電流により収束後の前記酸素
センサに流れる電流を予測する温度電流予測手段を備
え、 前記インピーダンス検出手段は前記温度電流予測手段に
より予測された電流に基づき前記直流インピーダンスを
検出する手段を含む請求項1〜4のうちいずれか1つに
記載の酸素濃度判定装置。
5. A temperature / current predicting unit that predicts a current flowing through the oxygen sensor after convergence by the detected current that is being converged after the negative voltage is applied to the oxygen sensor, and the impedance detecting unit includes the impedance detecting unit. The oxygen concentration determination device according to claim 1, further comprising means for detecting the DC impedance based on the current predicted by the temperature / current prediction means.
【請求項6】 前記酸素センサを加熱するヒータと、 前記インピーダンス検出手段により検出された前記直流
インピーダンスに基づき前記ヒータの加熱を制御する加
熱制御手段とを備える請求項1〜5のうちいずれか1つ
に記載の酸素濃度判定装置。
6. A heater for heating the oxygen sensor, and a heating control unit for controlling heating of the heater based on the DC impedance detected by the impedance detection unit. The oxygen concentration determination device described in 1.
【請求項7】 前記インピーダンス検出手段により検出
された前記直流インピーダンスに基づき前記酸素センサ
への印加電圧を可変する印加電圧可変手段を備える請求
項1〜6のうちいずれか1つに記載の酸素濃度判定装
置。
7. The oxygen concentration according to any one of claims 1 to 6, further comprising: an applied voltage varying unit that varies a voltage applied to the oxygen sensor based on the DC impedance detected by the impedance detecting unit. Judgment device.
JP6149098A 1994-06-20 1994-06-30 Oxygen content determining device Withdrawn JPH0815216A (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6149098A JPH0815216A (en) 1994-06-30 1994-06-30 Oxygen content determining device
US08/480,239 US5547552A (en) 1994-06-20 1995-06-07 Oxygen concentration detecting apparatus
GB9512441A GB2290618B (en) 1994-06-20 1995-06-19 Oxygen concentration detecting apparatus
DE19522178A DE19522178A1 (en) 1994-06-20 1995-06-19 Detection device for an oxygen concentration

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6149098A JPH0815216A (en) 1994-06-30 1994-06-30 Oxygen content determining device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0815216A true JPH0815216A (en) 1996-01-19

Family

ID=15467658

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6149098A Withdrawn JPH0815216A (en) 1994-06-20 1994-06-30 Oxygen content determining device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0815216A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5547552A (en) Oxygen concentration detecting apparatus
JP3684686B2 (en) Oxygen concentration determination device
US6453724B1 (en) Gas concentration sensing apparatus
JP3467808B2 (en) Oxygen concentration determination device
JP2002267633A (en) Method of heating gas sensor, and gas sensor
JP4954185B2 (en) Gas sensor system and gas sensor control method
US7776194B2 (en) Gas concentration measuring apparatus designed to compensate for output error
JP4016790B2 (en) Gas concentration detector
JPS59163556A (en) Oxygen concentration detecting apparatus
US6651639B2 (en) Heater control apparatus for a gas concentration sensor
JP2000055861A (en) Apparatus for diagnosing abnormality of gas concentration sensor
JP2001074693A (en) Heater control device for gas concentration sensor
JP3475494B2 (en) Oxygen concentration determination device
JP2002048761A (en) Heater control device of gas concentration sensor
JP3500775B2 (en) Oxygen sensor deterioration judgment device
JPH0815216A (en) Oxygen content determining device
JP3404892B2 (en) Oxygen concentration determination device
JP3563941B2 (en) Method and apparatus for detecting state of deterioration of full-range air-fuel ratio sensor
JPH0627508B2 (en) Air-fuel ratio controller
JPH10206371A (en) Abnormality detecting device for oxygen sensor
JP3736444B2 (en) Gas concentration detection device for internal combustion engine
JPH11271264A (en) Temperature control unit for gas concentration sensor
JP3869629B2 (en) Air-fuel ratio sensor activity determination device
JP2002048762A (en) Heater control device of gas concentration sensor
JP2001317400A (en) Activity judging device for air-fuel ratio sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20010904