JPH1010075A - 空燃比センサのヒータ制御装置 - Google Patents
空燃比センサのヒータ制御装置Info
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- JPH1010075A JPH1010075A JP8163103A JP16310396A JPH1010075A JP H1010075 A JPH1010075 A JP H1010075A JP 8163103 A JP8163103 A JP 8163103A JP 16310396 A JP16310396 A JP 16310396A JP H1010075 A JPH1010075 A JP H1010075A
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- air
- heater
- ratio sensor
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- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1493—Details
- F02D41/1494—Control of sensor heater
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
- F01N11/007—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring oxygen or air concentration downstream of the exhaust apparatus
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
- F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
- F01N2560/025—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting O2, e.g. lambda sensors
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
- F01N2560/20—Sensor having heating means
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 空燃比センサが触媒から受ける輻射熱を加味
して空燃比センサのヒータへの電力供給を制御するこ
と。 【解決手段】 触媒（新品）の輻射熱の影響を受ける場
合と影響を受けない場合にヒータに供給すべき電力を運
転条件に応じてもとめたヒータ電力マップをそれぞれ作
成しておき、同一の運転条件における触媒の輻射熱の影
響を受ける場合にヒータに供給すべき電力Ｑ１ijと、触
媒の輻射熱の影響を受けない場合にヒータに供給すべき
電力Ｑ２ijとの差ΔＱij＝Ｑ２ij−Ｑ１ijをもとめる。
別途触媒の劣化度ＤＲをもとめ、それに応じてもとめた
係数αをΔＱijに掛け、Ｑ２ijから減算して、ヒータに
供給すべき電力Ｑijを求める。すなわち、Ｑij＝Ｑ２ij
−α×（Ｑ２ij−Ｑ１ij）でもとめる。
して空燃比センサのヒータへの電力供給を制御するこ
と。 【解決手段】 触媒（新品）の輻射熱の影響を受ける場
合と影響を受けない場合にヒータに供給すべき電力を運
転条件に応じてもとめたヒータ電力マップをそれぞれ作
成しておき、同一の運転条件における触媒の輻射熱の影
響を受ける場合にヒータに供給すべき電力Ｑ１ijと、触
媒の輻射熱の影響を受けない場合にヒータに供給すべき
電力Ｑ２ijとの差ΔＱij＝Ｑ２ij−Ｑ１ijをもとめる。
別途触媒の劣化度ＤＲをもとめ、それに応じてもとめた
係数αをΔＱijに掛け、Ｑ２ijから減算して、ヒータに
供給すべき電力Ｑijを求める。すなわち、Ｑij＝Ｑ２ij
−α×（Ｑ２ij−Ｑ１ij）でもとめる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、触媒が設けられた
内燃機関の排気通路に配設される空燃比センサに付設さ
れるヒータの制御装置に関する。
内燃機関の排気通路に配設される空燃比センサに付設さ
れるヒータの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】触媒が設けられた内燃機関の排気通路に
配設される空燃比センサを早期に活性状態にし、また活
性状態を維持するために空燃比センサにヒータを付設し
たものが公知でありすでに実用化されている。また、空
燃比センサの素子温度は排気ガスの温度の影響を受ける
ことから、機関運転状態に応じてヒータに供給する基本
電力を設定し、この設定された基本電力に基づきヒータ
への供給電力を制御することが提案されている（特開平
１−１５８３３５号公報参照）。
配設される空燃比センサを早期に活性状態にし、また活
性状態を維持するために空燃比センサにヒータを付設し
たものが公知でありすでに実用化されている。また、空
燃比センサの素子温度は排気ガスの温度の影響を受ける
ことから、機関運転状態に応じてヒータに供給する基本
電力を設定し、この設定された基本電力に基づきヒータ
への供給電力を制御することが提案されている（特開平
１−１５８３３５号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、触媒は数百
°Ｃの高温になるので、空燃比センサが触媒の近傍に設
けられた場合には、空燃比センサは触媒の輻射熱を受
け、その影響は無視できない。ところが上記公報の装置
では、ヒータへの供給電力に上記の触媒の輻射熱が考慮
されておらず、その結果、必要以上に空燃比センサを加
熱してしまい、ヒータの耐久性が悪化するという問題が
あった。
°Ｃの高温になるので、空燃比センサが触媒の近傍に設
けられた場合には、空燃比センサは触媒の輻射熱を受
け、その影響は無視できない。ところが上記公報の装置
では、ヒータへの供給電力に上記の触媒の輻射熱が考慮
されておらず、その結果、必要以上に空燃比センサを加
熱してしまい、ヒータの耐久性が悪化するという問題が
あった。
【０００４】本発明は上記問題に鑑み、空燃比センサが
受ける触媒の輻射熱を考慮して空燃比センサのヒータへ
の電力供給を制御する空燃比センサのヒータ制御装置を
提供することを目的とする。
受ける触媒の輻射熱を考慮して空燃比センサのヒータへ
の電力供給を制御する空燃比センサのヒータ制御装置を
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、触媒が設けられた内燃機関の排気通路に配設され機
関の排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサを加熱す
るヒータに供給する電力を制御する空燃比センサのヒー
タ制御装置であって、機関運転状態を検出する運転状態
検出手段と、運転状態検出手段が検出した運転状態に応
じて基本供給電力を演算する基本供給電力演算手段と、
触媒の輻射熱による空燃比センサの加熱分を補正する補
正電力を演算する補正電力演算手段と、前記基本供給電
力演算手段が演算した基本供給電力を前記補正電力演算
手段が演算した補正電力で補正してヒータへ供給する目
標供給電力を演算する目標供給電力演算手段と、前記目
標供給電力演算手段が演算した目標供給電力を供給する
ようにヒータへの供給電力を制御するヒータ供給電力制
御手段を具備することを特徴とする空燃比センサのヒー
タ制御装置が提供される。この様に構成された空燃比セ
ンサのヒータ制御装置では運転状態に応じて求めた基本
供給電力を、触媒の輻射熱による空燃比センサの加熱分
を補正する補正電力で補正した目標供給電力がヒータに
供給される。
ば、触媒が設けられた内燃機関の排気通路に配設され機
関の排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサを加熱す
るヒータに供給する電力を制御する空燃比センサのヒー
タ制御装置であって、機関運転状態を検出する運転状態
検出手段と、運転状態検出手段が検出した運転状態に応
じて基本供給電力を演算する基本供給電力演算手段と、
触媒の輻射熱による空燃比センサの加熱分を補正する補
正電力を演算する補正電力演算手段と、前記基本供給電
力演算手段が演算した基本供給電力を前記補正電力演算
手段が演算した補正電力で補正してヒータへ供給する目
標供給電力を演算する目標供給電力演算手段と、前記目
標供給電力演算手段が演算した目標供給電力を供給する
ようにヒータへの供給電力を制御するヒータ供給電力制
御手段を具備することを特徴とする空燃比センサのヒー
タ制御装置が提供される。この様に構成された空燃比セ
ンサのヒータ制御装置では運転状態に応じて求めた基本
供給電力を、触媒の輻射熱による空燃比センサの加熱分
を補正する補正電力で補正した目標供給電力がヒータに
供給される。
【０００６】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
において、前記補正電力演算手段は前記運転状態検出手
段が検出した運転状態に応じて補正電力を演算するよう
にした空燃比センサのヒータ制御装置が提供される。こ
の様に構成された空燃比センサのヒータ制御装置では補
正電力は機関運転状態に応じ決定される。
において、前記補正電力演算手段は前記運転状態検出手
段が検出した運転状態に応じて補正電力を演算するよう
にした空燃比センサのヒータ制御装置が提供される。こ
の様に構成された空燃比センサのヒータ制御装置では補
正電力は機関運転状態に応じ決定される。
【０００７】請求項３の発明によれば、請求項２の発明
において、さらに触媒の劣化度を検出する触媒劣化度検
出手段を具備し、触媒の劣化度に応じて前記補正電力を
演算するようにした空燃比センサのヒータ制御装置が提
供される。この様に構成された空燃比センサのヒータ制
御装置では補正電力が触媒劣化の程度に応じて決定され
る。
において、さらに触媒の劣化度を検出する触媒劣化度検
出手段を具備し、触媒の劣化度に応じて前記補正電力を
演算するようにした空燃比センサのヒータ制御装置が提
供される。この様に構成された空燃比センサのヒータ制
御装置では補正電力が触媒劣化の程度に応じて決定され
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下添付図面を用いて本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明を自動車用内燃機
関に適用した場合の実施の形態の全体の構成を概略的に
示す図である。図１において、１は内燃機関本体、２ａ
は機関１の各気筒の吸気ポートに接続された吸気マニホ
ールド、１１は各気筒の排気ポートに接続された排気マ
ニホールドをそれぞれ示している。
施の形態を説明する。図１は、本発明を自動車用内燃機
関に適用した場合の実施の形態の全体の構成を概略的に
示す図である。図１において、１は内燃機関本体、２ａ
は機関１の各気筒の吸気ポートに接続された吸気マニホ
ールド、１１は各気筒の排気ポートに接続された排気マ
ニホールドをそれぞれ示している。
【０００９】吸気マニホールド２ａは共通のサージタン
ク２ｂを介して吸気通路２に接続されている。３は機関
１の吸入空気量を検出するエアフローメータである。エ
アフローメータ３は、例えばポテンショメータを内蔵し
た可動ベーン式のものが使用され、吸入空気量に比例し
た電圧信号を発生する。
ク２ｂを介して吸気通路２に接続されている。３は機関
１の吸入空気量を検出するエアフローメータである。エ
アフローメータ３は、例えばポテンショメータを内蔵し
た可動ベーン式のものが使用され、吸入空気量に比例し
た電圧信号を発生する。
【００１０】７は吸気マニホールド２ａの各気筒の吸気
ポート近傍に配置された燃料噴射弁である。燃料噴射弁
７は、後述するエンジンコントロールユニット（以下Ｅ
ＣＵという）１０からの信号に応じて開弁し、加圧燃料
を各気筒の吸気ポート毎に噴射する。排気マニホールド
１１の直ぐ下流側にはフロント触媒コンバータ１２が接
続され、また、フロント触媒コンバータ１２の下流側に
は排気管１３が接続され、排気管１３の途中にはリア触
媒コンバータ１４が配設されている。
ポート近傍に配置された燃料噴射弁である。燃料噴射弁
７は、後述するエンジンコントロールユニット（以下Ｅ
ＣＵという）１０からの信号に応じて開弁し、加圧燃料
を各気筒の吸気ポート毎に噴射する。排気マニホールド
１１の直ぐ下流側にはフロント触媒コンバータ１２が接
続され、また、フロント触媒コンバータ１２の下流側に
は排気管１３が接続され、排気管１３の途中にはリア触
媒コンバータ１４が配設されている。
【００１１】フロント触媒コンバータ１２とリア触媒コ
ンバータ１４はともに三元触媒を内蔵し排気中のＨＣ，
ＣＯ，ＮＯX の３成分を同時に浄化することができる
が、フロント触媒コンバータ１２は機関１の排気ポート
に近いために暖まりやすく早期に活性化するので始動後
の暖機中の排気ガスの浄化をおこなうが、暖まりやすく
するために容量は小さくされているので、一般の走行中
の排気ガスの浄化は、フロント触媒コンバータ１２と容
量の大きなリア触媒コンバータ１４が共働しておこな
う。また、フロント触媒コンバータ１２の上流側、すな
わち排気マニホールド１１の集合部１１ａには上流側空
燃比センサ１５が配設され、一方、リア触媒コンバータ
１４の下流側の排気管１３には下流側空燃比センサ１６
が配設されている。上流側空燃比センサ１５は加熱用の
ヒータ１５ｂを備えている。
ンバータ１４はともに三元触媒を内蔵し排気中のＨＣ，
ＣＯ，ＮＯX の３成分を同時に浄化することができる
が、フロント触媒コンバータ１２は機関１の排気ポート
に近いために暖まりやすく早期に活性化するので始動後
の暖機中の排気ガスの浄化をおこなうが、暖まりやすく
するために容量は小さくされているので、一般の走行中
の排気ガスの浄化は、フロント触媒コンバータ１２と容
量の大きなリア触媒コンバータ１４が共働しておこな
う。また、フロント触媒コンバータ１２の上流側、すな
わち排気マニホールド１１の集合部１１ａには上流側空
燃比センサ１５が配設され、一方、リア触媒コンバータ
１４の下流側の排気管１３には下流側空燃比センサ１６
が配設されている。上流側空燃比センサ１５は加熱用の
ヒータ１５ｂを備えている。
【００１２】さらに、機関１の点火ディストリビュータ
４には、それぞれ機関クランク軸の一定回転毎にパルス
信号を発生する２つのクランク角センサ５、６が設けら
れている。本実施の形態では、クランク角センサ５は例
えば特定気筒が圧縮上死点に到達する毎に（すなわち７
２０°ＣＡ毎に）基準位置検出用パルス信号を出力し、
クランク角センサ６は例えば３０°ＣＡ毎にクランク回
転角検出用のパルス信号を出力する。
４には、それぞれ機関クランク軸の一定回転毎にパルス
信号を発生する２つのクランク角センサ５、６が設けら
れている。本実施の形態では、クランク角センサ５は例
えば特定気筒が圧縮上死点に到達する毎に（すなわち７
２０°ＣＡ毎に）基準位置検出用パルス信号を出力し、
クランク角センサ６は例えば３０°ＣＡ毎にクランク回
転角検出用のパルス信号を出力する。
【００１３】また、機関１のシリンダブロックのウォー
タジャケット８には機関冷却水温度に応じたアナログ電
圧を出力する冷却水温度センサ９が設けられている。Ｅ
ＣＵ１０は、例えば、入出力インターフェイス１０２、
ＣＰＵ１０３，ＲＯＭ１０４，ＲＡＭ１０５を相互に双
方向性バスで接続した公知のデジタルコンピュータとさ
れ、さらにＡＤ変換器１０１、電源に直接接続され機関
イグニッションスィッチがＯＦＦの状態でも記憶内容を
保持可能なバックアップＲＡＭ１０６、クロック発生回
路１０７、ダウンカウンタ１０８、フリップフロップ１
０９、駆動回路１１０等を備え、空燃比制御をともなう
機関の燃料噴射制御等の基本的な制御をおこなう。
タジャケット８には機関冷却水温度に応じたアナログ電
圧を出力する冷却水温度センサ９が設けられている。Ｅ
ＣＵ１０は、例えば、入出力インターフェイス１０２、
ＣＰＵ１０３，ＲＯＭ１０４，ＲＡＭ１０５を相互に双
方向性バスで接続した公知のデジタルコンピュータとさ
れ、さらにＡＤ変換器１０１、電源に直接接続され機関
イグニッションスィッチがＯＦＦの状態でも記憶内容を
保持可能なバックアップＲＡＭ１０６、クロック発生回
路１０７、ダウンカウンタ１０８、フリップフロップ１
０９、駆動回路１１０等を備え、空燃比制御をともなう
機関の燃料噴射制御等の基本的な制御をおこなう。
【００１４】これらの制御を実行するために、ＥＣＵ１
０にはＡＤ変換器１０１を介してエアフローメータ３か
らの機関吸入空気量信号、冷却水温度センサ９からの冷
却水温度信号、上流側空燃比センサ１５、下流側空燃比
センサ１６からの信号がそれぞれ入力されている他、入
出力インターフェイス１０２を介してクランク角センサ
５、６からのパルス信号等が入力される。
０にはＡＤ変換器１０１を介してエアフローメータ３か
らの機関吸入空気量信号、冷却水温度センサ９からの冷
却水温度信号、上流側空燃比センサ１５、下流側空燃比
センサ１６からの信号がそれぞれ入力されている他、入
出力インターフェイス１０２を介してクランク角センサ
５、６からのパルス信号等が入力される。
【００１５】なお、機関吸入空気量信号、冷却水温度信
号は、一定クランク時間毎に実行されるＡＤ変換ルーチ
ンによって取り込まれ、ＲＡＭ１０５の所定領域にそれ
ぞれ機関吸入空気量データＱ、冷却水温度データＴＨＷ
として格納される。また、クランク角センサ６のパルス
信号が入力する毎に、そのパルス間隔から図示しないル
ーチンにより機関回転速度が算出され、ＲＡＭ１０５の
所定領域に機関回転数データＮＥとして格納される。
号は、一定クランク時間毎に実行されるＡＤ変換ルーチ
ンによって取り込まれ、ＲＡＭ１０５の所定領域にそれ
ぞれ機関吸入空気量データＱ、冷却水温度データＴＨＷ
として格納される。また、クランク角センサ６のパルス
信号が入力する毎に、そのパルス間隔から図示しないル
ーチンにより機関回転速度が算出され、ＲＡＭ１０５の
所定領域に機関回転数データＮＥとして格納される。
【００１６】そして、本実施の形態では、ＥＣＵ１０
は、さらに、フロント触媒コンバータ１２の輻射熱の影
響を受ける上流側空燃比センサ１５のヒータ１５ｂへ供
給する電力を制御するためのヒータ制御用の回路を含む
センサ制御回路（以下ＳＣＣという）１２０を備えてい
る。図２は上流側空燃比センサ１５の内部構造、および
ＳＣＣ１２０を概念的に示したものである。図２におい
て、１５ａは検出素子を示し、１５ｂはヒータを示して
いる ＳＣＣ１２０内に示される１２１は素子駆動回路
であって、印加電源１２２から印加される所定の電圧に
より検出素子１５ａ内を流れる電流を検出するための抵
抗と、この抵抗における降下電圧を所定倍に増幅するた
めの増幅回路から成る。駆動回路１２２で変換された電
圧はＡＤ変換器１０１を介してＣＰＵ１０３に入力され
る。
は、さらに、フロント触媒コンバータ１２の輻射熱の影
響を受ける上流側空燃比センサ１５のヒータ１５ｂへ供
給する電力を制御するためのヒータ制御用の回路を含む
センサ制御回路（以下ＳＣＣという）１２０を備えてい
る。図２は上流側空燃比センサ１５の内部構造、および
ＳＣＣ１２０を概念的に示したものである。図２におい
て、１５ａは検出素子を示し、１５ｂはヒータを示して
いる ＳＣＣ１２０内に示される１２１は素子駆動回路
であって、印加電源１２２から印加される所定の電圧に
より検出素子１５ａ内を流れる電流を検出するための抵
抗と、この抵抗における降下電圧を所定倍に増幅するた
めの増幅回路から成る。駆動回路１２２で変換された電
圧はＡＤ変換器１０１を介してＣＰＵ１０３に入力され
る。
【００１７】１２３は上流側空燃比センサ１５のヒータ
１５ｂへの供給電力を制御するためのヒータ通電制御回
路であってＣＰＵ１０３からの制御信号に応じてヒータ
用電源１２４からヒータ１５ｂへの通電を制御する。１
２５はヒータ１５ｂに通電された時にヒータ１５ｂにか
かる電圧を検出するヒータ電圧検出回路であり、１２６
は同様にヒータ１５ｂに通電された時にヒータ１５ｂを
流れる電流を検出するヒータ電流検出回路である。
１５ｂへの供給電力を制御するためのヒータ通電制御回
路であってＣＰＵ１０３からの制御信号に応じてヒータ
用電源１２４からヒータ１５ｂへの通電を制御する。１
２５はヒータ１５ｂに通電された時にヒータ１５ｂにか
かる電圧を検出するヒータ電圧検出回路であり、１２６
は同様にヒータ１５ｂに通電された時にヒータ１５ｂを
流れる電流を検出するヒータ電流検出回路である。
【００１８】次に、上記のように構成された、本発明の
実施の形態の作動について説明するが始めにその考え方
を説明する。この実施の形態は上流側空燃比センサ１５
へのフロント触媒コンバータ１２の輻射熱の影響を補正
して常に上流側空燃比センサ１５が最適の温度になるよ
うに上流側空燃比センサ１５に付設されているヒータ１
５ｂを制御するものである。
実施の形態の作動について説明するが始めにその考え方
を説明する。この実施の形態は上流側空燃比センサ１５
へのフロント触媒コンバータ１２の輻射熱の影響を補正
して常に上流側空燃比センサ１５が最適の温度になるよ
うに上流側空燃比センサ１５に付設されているヒータ１
５ｂを制御するものである。
【００１９】ところで、上流側空燃比センサ１５に出入
りする熱は以下の通りである。まず入ってくる熱として
は、ヒータの発熱、触媒の輻射熱の他に、排気ガス温度
がセンサ温度よりも高い場合には排気ガスの熱がある。
一方、出ていく熱としては、伝導による冷却の他に、排
気ガス温度がセンサ温度よりも低い場合排気ガスによる
冷却がある。
りする熱は以下の通りである。まず入ってくる熱として
は、ヒータの発熱、触媒の輻射熱の他に、排気ガス温度
がセンサ温度よりも高い場合には排気ガスの熱がある。
一方、出ていく熱としては、伝導による冷却の他に、排
気ガス温度がセンサ温度よりも低い場合排気ガスによる
冷却がある。
【００２０】触媒の輻射熱が、触媒の状態、すなわち新
品の状態と劣化した状態とで変わらないものとすれば、
運転条件に応じて、常に、同じ輻射熱の影響を受けるも
のとして上流側空燃比センサ１５が触媒の輻射熱の影響
を受ける場合にヒータに供給すべき電力を運転条件に応
じてもとめたヒータ電力マップ（図３参照）を作成して
おき、運転条件毎にこのマップからもとめたヒータ電力
Ｑ１iiを供給すればよい。
品の状態と劣化した状態とで変わらないものとすれば、
運転条件に応じて、常に、同じ輻射熱の影響を受けるも
のとして上流側空燃比センサ１５が触媒の輻射熱の影響
を受ける場合にヒータに供給すべき電力を運転条件に応
じてもとめたヒータ電力マップ（図３参照）を作成して
おき、運転条件毎にこのマップからもとめたヒータ電力
Ｑ１iiを供給すればよい。
【００２１】ところが、触媒の輻射熱は触媒が劣化する
と減少する。そこで、上流側空燃比センサ１５が触媒の
輻射熱の影響を受けない場合、すなわちフロント触媒コ
ンバータ１２がない場合にヒータに供給すべき基本供給
電力となる電力を運転条件に応じてもとめたヒータ電力
マップ（図４参照）を別途に作成しておき、同一の運転
条件における新品の触媒の輻射熱の影響を受ける場合に
ヒータに供給すべき電力Ｑ１ijと、触媒の輻射熱の影響
を受けない場合にヒータに供給すべき電力をＱ２ijとの
差ΔＱij＝Ｑ２ij−Ｑ１ijをもとめる。
と減少する。そこで、上流側空燃比センサ１５が触媒の
輻射熱の影響を受けない場合、すなわちフロント触媒コ
ンバータ１２がない場合にヒータに供給すべき基本供給
電力となる電力を運転条件に応じてもとめたヒータ電力
マップ（図４参照）を別途に作成しておき、同一の運転
条件における新品の触媒の輻射熱の影響を受ける場合に
ヒータに供給すべき電力Ｑ１ijと、触媒の輻射熱の影響
を受けない場合にヒータに供給すべき電力をＱ２ijとの
差ΔＱij＝Ｑ２ij−Ｑ１ijをもとめる。
【００２２】この差ΔＱijは、新品の触媒の輻射熱によ
り上流側空燃比センサ１５に与えられる熱量に想当する
電力である。触媒が劣化していくと、触媒の劣化度に応
じて輻射熱は減少していく。そこで、触媒の劣化度ＤＲ
をもとめ、それに応じて図５に示すように予め定めた係
数αを前記ΔＱijに掛けることにより触媒の劣化度ＤＲ
に応じて触媒の輻射熱による上流側空燃比センサ１５の
加熱分を補正する補正電力をもとめる。したがって、ヒ
ータに供給すべき電力Ｑは下記の式で表すことができ
る。 Ｑij＝Ｑ２ij−α×ΔＱij ＝Ｑ２ij−α×（Ｑ２ij−Ｑ１ij）…（１） ここで、係数αは新品のときは１であり劣化度合いが大
きくなるにつれて減少する。
り上流側空燃比センサ１５に与えられる熱量に想当する
電力である。触媒が劣化していくと、触媒の劣化度に応
じて輻射熱は減少していく。そこで、触媒の劣化度ＤＲ
をもとめ、それに応じて図５に示すように予め定めた係
数αを前記ΔＱijに掛けることにより触媒の劣化度ＤＲ
に応じて触媒の輻射熱による上流側空燃比センサ１５の
加熱分を補正する補正電力をもとめる。したがって、ヒ
ータに供給すべき電力Ｑは下記の式で表すことができ
る。 Ｑij＝Ｑ２ij−α×ΔＱij ＝Ｑ２ij−α×（Ｑ２ij−Ｑ１ij）…（１） ここで、係数αは新品のときは１であり劣化度合いが大
きくなるにつれて減少する。
【００２３】図６は上記の考え方によるヒータへの供給
電力を制御するルーチンのフローチャートである。図６
のステップ１では各種パラメータを読み込み、ステップ
２では触媒の輻射熱の影響を受けない場合にヒータに供
給すべき基本供給電力となる電力Ｑ２ijを図４に示すヒ
ータ電力マップから計算し、ステップ３では新品の触媒
の輻射熱の影響を受ける場合にヒータに供給すべき電力
Ｑ１ijを図３に示すヒータ電力マップから計算し、ステ
ップ４では触媒の劣化度ＤＲを計算し、ステップ５では
ステップ４でもとめた触媒の劣化度ＤＲにもとづいて前
述の係数αを計算し、ステップ６で式（１）にもとづき
ヒータに供給すべき目標供給電力Ｑijを計算して終了す
る。
電力を制御するルーチンのフローチャートである。図６
のステップ１では各種パラメータを読み込み、ステップ
２では触媒の輻射熱の影響を受けない場合にヒータに供
給すべき基本供給電力となる電力Ｑ２ijを図４に示すヒ
ータ電力マップから計算し、ステップ３では新品の触媒
の輻射熱の影響を受ける場合にヒータに供給すべき電力
Ｑ１ijを図３に示すヒータ電力マップから計算し、ステ
ップ４では触媒の劣化度ＤＲを計算し、ステップ５では
ステップ４でもとめた触媒の劣化度ＤＲにもとづいて前
述の係数αを計算し、ステップ６で式（１）にもとづき
ヒータに供給すべき目標供給電力Ｑijを計算して終了す
る。
【００２４】次に、図６のフローチャートのステップ４
で実行される触媒の劣化度ＤＲの計算について説明す
る。図７は各種条件における空燃比センサの出力を比較
して示した図である。上流側空燃比センサ１５の出力Ｖ
ＯＭは、空燃比フィードバック中は図７（Ａ）に示す如
く変化し、また、新品触媒の場合には、下流側空燃比セ
ンサ１６の出力ＶＯＳは図７（Ｂ）の如く変化する。他
方、触媒が劣化すると、下流側空燃比センサ１６の出力
ＶＯＳは図７（Ｃ）の如く変化する。そこで、触媒の劣
化がある図７（Ｃ）の場合の所定期間に於ける下流側空
燃比センサ１６の出力ＶＯＳの軌跡長ＬＶＯＳは、触媒
劣化のない図７（Ｂ）の場合のそれよりは大きくなり、
劣化が進むにつれて増大することを利用して触媒の劣化
度ＤＲを計算する。
で実行される触媒の劣化度ＤＲの計算について説明す
る。図７は各種条件における空燃比センサの出力を比較
して示した図である。上流側空燃比センサ１５の出力Ｖ
ＯＭは、空燃比フィードバック中は図７（Ａ）に示す如
く変化し、また、新品触媒の場合には、下流側空燃比セ
ンサ１６の出力ＶＯＳは図７（Ｂ）の如く変化する。他
方、触媒が劣化すると、下流側空燃比センサ１６の出力
ＶＯＳは図７（Ｃ）の如く変化する。そこで、触媒の劣
化がある図７（Ｃ）の場合の所定期間に於ける下流側空
燃比センサ１６の出力ＶＯＳの軌跡長ＬＶＯＳは、触媒
劣化のない図７（Ｂ）の場合のそれよりは大きくなり、
劣化が進むにつれて増大することを利用して触媒の劣化
度ＤＲを計算する。
【００２５】図８〜図１０が触媒の劣化度ＤＲを計算す
るルーチンであって、所定時間毎に実行される。このル
ーチンは後述する軌跡長ＬＶＯＭが有効的に得られる場
合のみ、つまり、上流側空燃比センサ１５によるフィー
ドバック制御がおこなわれ、その出力ＶＯＭが図７
（Ａ）に示すように変化する場合のみ実行される。ステ
ップ１００１では、上流側空燃比センサ１５の出力ＶＯ
Ｍによる空燃比フィードバック制御中か否かを判別し、
ステップ１００２では、リーンモニタにより上流側空燃
比センサ１５の出力ＶＯＭがリーン側に所定期間以上張
り付いているか否かを判別し、ステップ１００３では、
リッチモニタにより上流側空燃比センサ１５の出力ＶＯ
Ｍがリッチ側に所定期間以上張り付いているか否かを判
別する。
るルーチンであって、所定時間毎に実行される。このル
ーチンは後述する軌跡長ＬＶＯＭが有効的に得られる場
合のみ、つまり、上流側空燃比センサ１５によるフィー
ドバック制御がおこなわれ、その出力ＶＯＭが図７
（Ａ）に示すように変化する場合のみ実行される。ステ
ップ１００１では、上流側空燃比センサ１５の出力ＶＯ
Ｍによる空燃比フィードバック制御中か否かを判別し、
ステップ１００２では、リーンモニタにより上流側空燃
比センサ１５の出力ＶＯＭがリーン側に所定期間以上張
り付いているか否かを判別し、ステップ１００３では、
リッチモニタにより上流側空燃比センサ１５の出力ＶＯ
Ｍがリッチ側に所定期間以上張り付いているか否かを判
別する。
【００２６】この結果、上流側空燃比センサ１５の出力
ＶＯＭによる空燃比フィードバック制御中であって、該
出力ＶＯＭがリーン側もしくはリッチ側に張り付いてい
ないときのみ、ステップ１００４以降に進み、触媒の劣
化度ＤＲの計算をおこなう。
ＶＯＭによる空燃比フィードバック制御中であって、該
出力ＶＯＭがリーン側もしくはリッチ側に張り付いてい
ないときのみ、ステップ１００４以降に進み、触媒の劣
化度ＤＲの計算をおこなう。
【００２７】なお、ステップ１００２，１００３を設け
たのは、たとえ上流側空燃比センサ１５の出力ＶＯＭに
よる空燃比フィードバック制御が行われても、上流側空
燃比センサ１５の出力ＶＯＭがリーン側かリッチ側かに
片寄っていると、後述の基準値となる軌跡長ＬＶＯＭが
有効的に得られないからである。
たのは、たとえ上流側空燃比センサ１５の出力ＶＯＭに
よる空燃比フィードバック制御が行われても、上流側空
燃比センサ１５の出力ＶＯＭがリーン側かリッチ側かに
片寄っていると、後述の基準値となる軌跡長ＬＶＯＭが
有効的に得られないからである。
【００２８】ステップ１００４では、図７（Ａ）に示す
ような上流側空燃比センサ１５の出力ＶＯＭの軌跡長Ｌ
ＶＯＭを、 ＬＶＯＭ←ＬＶＯＭ＋｜ＶＯＭ−ＶＯＭi-1 ｜ により演算する。そして、ステップ１００５では、次回
の実行に備え、ＶＯＭi-1 ←ＶＯＭと更新する。
ような上流側空燃比センサ１５の出力ＶＯＭの軌跡長Ｌ
ＶＯＭを、 ＬＶＯＭ←ＬＶＯＭ＋｜ＶＯＭ−ＶＯＭi-1 ｜ により演算する。そして、ステップ１００５では、次回
の実行に備え、ＶＯＭi-1 ←ＶＯＭと更新する。
【００２９】ステップ１００６では、図７（Ｂ）、
（Ｃ）に示すような下流側空燃比センサ１６の出力ＶＯ
Ｓの軌跡長ＬＶＯＳを、 ＬＶＯＳ←ＬＶＯＳ＋｜ＶＯＳ−ＶＯＳi-1 ｜ により演算する。そして、ステップ１００７では、次回
の実行に備え、ＶＯＳi-1 ←ＶＯＳと更新する。
（Ｃ）に示すような下流側空燃比センサ１６の出力ＶＯ
Ｓの軌跡長ＬＶＯＳを、 ＬＶＯＳ←ＬＶＯＳ＋｜ＶＯＳ−ＶＯＳi-1 ｜ により演算する。そして、ステップ１００７では、次回
の実行に備え、ＶＯＳi-1 ←ＶＯＳと更新する。
【００３０】ステップ１００８では、カウンタＣＴＩＭ
Ｅを＋１カウントアップし、ステップ１００９にて所定
値Ｃ0 を超えたか否かを判別する。なお、所定値Ｃ0 は
たとえば上流側空燃比センサ１５の反転回数５回分に相
当する約２０秒である。この時間を適切な値に設定する
ことにより、触媒劣化がないときに瞬間的なＶＯＳの変
化によりＶＯＳの振幅が大きくなっても、所定期間内の
軌跡長には大きくその影響が現れず、精度が向上するこ
とになる。この結果、ＣＴＩＭＥ＞Ｃ0 のときのみ、ス
テップ１０１０に進む。
Ｅを＋１カウントアップし、ステップ１００９にて所定
値Ｃ0 を超えたか否かを判別する。なお、所定値Ｃ0 は
たとえば上流側空燃比センサ１５の反転回数５回分に相
当する約２０秒である。この時間を適切な値に設定する
ことにより、触媒劣化がないときに瞬間的なＶＯＳの変
化によりＶＯＳの振幅が大きくなっても、所定期間内の
軌跡長には大きくその影響が現れず、精度が向上するこ
とになる。この結果、ＣＴＩＭＥ＞Ｃ0 のときのみ、ス
テップ１０１０に進む。
【００３１】そして、ステップ１０１０で上流側空燃比
センサ１５の出力ＶＯＭの軌跡長ＬＶＯＭに対する下流
側空燃比センサ１６の出力ＶＯＳの軌跡長ＬＶＯＳの比
から触媒の劣化度ＤＲを計算する。触媒の劣化度ＤＲの
計算終了後は、ステップ１０１１で、次回の触媒劣化度
ＤＲの計算に備え、ＣＴＩＭＥ，ＬＶＯＭ，ＬＶＯＳを
クリアしてこのルーチンを終了する。
センサ１５の出力ＶＯＭの軌跡長ＬＶＯＭに対する下流
側空燃比センサ１６の出力ＶＯＳの軌跡長ＬＶＯＳの比
から触媒の劣化度ＤＲを計算する。触媒の劣化度ＤＲの
計算終了後は、ステップ１０１１で、次回の触媒劣化度
ＤＲの計算に備え、ＣＴＩＭＥ，ＬＶＯＭ，ＬＶＯＳを
クリアしてこのルーチンを終了する。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、触媒から受ける輻射熱
による空燃比センサの加熱分を補正した電力が空燃比セ
ンサのヒータに供給され空燃比センサの過熱を防止でき
る。
による空燃比センサの加熱分を補正した電力が空燃比セ
ンサのヒータに供給され空燃比センサの過熱を防止でき
る。
【図１】本発明の実施の形態の全体の構成を示す図であ
る。
る。
【図２】空燃比センサの構成を概念的に示す図である。
【図３】空燃比センサが新品の触媒の輻射熱の影響を受
る場合にヒータに供給すべき電力を示すマップである。
る場合にヒータに供給すべき電力を示すマップである。
【図４】空燃比センサが触媒の輻射熱の影響を受けない
場合にヒータに供給すべき電力を示すマップである。
場合にヒータに供給すべき電力を示すマップである。
【図５】触媒の輻射熱による空燃比センサの加熱分を補
正する補正電力を触媒の劣化度に対応してもとめるため
の係数である。
正する補正電力を触媒の劣化度に対応してもとめるため
の係数である。
【図６】ヒータに供給する目標供給電力を計算するルー
チンのフローチャートである。
チンのフローチャートである。
【図７】空燃比センサの出力信号を示す図である。
【図８】触媒の劣化度を計算するルーチンのフローチャ
ートである。
ートである。
【図９】触媒の劣化度を計算するルーチンのフローチャ
ートである。
ートである。
【図１０】触媒の劣化度を計算するルーチンのフローチ
ャートである。
ャートである。
１…エンジン本体 ２…吸気管 ３…エアフローメータ １０…ＥＣＵ １１…排気マニホールド １２…フロント触媒コンバータ １３…排気管 １４…リア触媒コンバータ １５…上流側空燃比センサ １６…下流側空燃比センサ １２０…センサ制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｎ 27/41 Ｇ０１Ｎ 27/46 ３２５Ｑ 27/419 ３２７Ｑ 27/409 27/58 Ｂ
Claims (3)
- 【請求項１】 触媒が設けられた内燃機関の排気通路に
配設され機関の排気ガスの空燃比を検出する空燃比セン
サを加熱するヒータに供給する電力を制御する空燃比セ
ンサのヒータ制御装置であって、 機関運転状態を検出する運転状態検出手段と、 運転状態検出手段が検出した運転状態に応じて基本供給
電力を演算する基本供給電力演算手段と、 触媒の輻射熱による空燃比センサの加熱分を補正する補
正電力を演算する補正電力演算手段と、 前記基本供給電力演算手段が演算した基本供給電力を前
記補正電力演算手段が演算した補正電力で補正してヒー
タへ供給する目標供給電力を演算する目標供給電力演算
手段と、 前記目標供給電力演算手段が演算した電力を供給するよ
うにヒータへの供給電力を制御するヒータ供給電力制御
手段を具備することを特徴とする空燃比センサのヒータ
制御装置。 - 【請求項２】 前記補正電力演算手段は前記運転状態検
出手段が検出した運転状態に応じて補正電力を演算する
ことを特徴とする請求項１に記載の空燃比センサのヒー
タ制御装置。 - 【請求項３】 さらに触媒の劣化度を検出する触媒劣化
度検出手段を具備し、触媒の劣化度に応じて前記補正電
力を演算することを特徴とする請求項２に記載の空燃比
センサのヒータ制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8163103A JP3067646B2 (ja) | 1996-06-24 | 1996-06-24 | 空燃比センサのヒータ制御装置 |
| US08/879,347 US5816231A (en) | 1996-06-24 | 1997-06-20 | Controller for heater of air-fuel-ratio sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8163103A JP3067646B2 (ja) | 1996-06-24 | 1996-06-24 | 空燃比センサのヒータ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1010075A true JPH1010075A (ja) | 1998-01-16 |
| JP3067646B2 JP3067646B2 (ja) | 2000-07-17 |
Family
ID=15767236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8163103A Expired - Lifetime JP3067646B2 (ja) | 1996-06-24 | 1996-06-24 | 空燃比センサのヒータ制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5816231A (ja) |
| JP (1) | JP3067646B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3524373B2 (ja) * | 1998-03-17 | 2004-05-10 | 株式会社日立ユニシアオートモティブ | 空燃比センサのヒータ制御装置 |
| JP4295900B2 (ja) * | 2000-07-03 | 2009-07-15 | 三菱電機株式会社 | 排気ガスセンサ用ヒータ制御装置 |
| US7036982B2 (en) | 2002-10-31 | 2006-05-02 | Delphi Technologies, Inc. | Method and apparatus to control an exhaust gas sensor to a predetermined termperature |
| US6913571B2 (en) * | 2003-10-14 | 2005-07-05 | Datex-Ohmeda, Inc. | Direct heater control for infant care apparatus |
| JP4915256B2 (ja) * | 2007-03-06 | 2012-04-11 | トヨタ自動車株式会社 | 触媒の劣化診断装置及び劣化診断方法 |
| US9410509B2 (en) * | 2013-12-04 | 2016-08-09 | Delphi Technologies, Inc. | Adaptive individual-cylinder thermal state control using intake air heating for a GDCI engine |
| KR101734263B1 (ko) * | 2015-07-13 | 2017-05-11 | 현대자동차 주식회사 | 람다 센서의 피독 제거 장치 및 방법 |
| KR20170034132A (ko) * | 2015-09-18 | 2017-03-28 | 현대자동차주식회사 | 람다 센서의 피독 제거 장치 및 방법 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60214251A (ja) * | 1984-04-10 | 1985-10-26 | Nippon Denso Co Ltd | 酸素濃度センサ用ヒ−タの制御装置 |
| JPS60235050A (ja) * | 1984-05-07 | 1985-11-21 | Toyota Motor Corp | 酸素センサの電気ヒ−タの通電制御方法 |
| JPH07122627B2 (ja) * | 1987-12-16 | 1995-12-25 | 日本電装株式会社 | 酸素濃度センサ用ヒータの制御装置 |
| JPH01265148A (ja) * | 1988-04-18 | 1989-10-23 | Nippon Denso Co Ltd | 酸素濃度センサに備えられたヒータの電力制御装置 |
| JP3265895B2 (ja) * | 1995-02-20 | 2002-03-18 | トヨタ自動車株式会社 | 空燃比センサのヒータ制御装置 |
-
1996
- 1996-06-24 JP JP8163103A patent/JP3067646B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-06-20 US US08/879,347 patent/US5816231A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5816231A (en) | 1998-10-06 |
| JP3067646B2 (ja) | 2000-07-17 |
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