JPS58105056A - Controlling method for energization of electric heater for oxygen sensor - Google Patents

Controlling method for energization of electric heater for oxygen sensor

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Publication number
JPS58105056A
JPS58105056A JP56203678A JP20367881A JPS58105056A JP S58105056 A JPS58105056 A JP S58105056A JP 56203678 A JP56203678 A JP 56203678A JP 20367881 A JP20367881 A JP 20367881A JP S58105056 A JPS58105056 A JP S58105056A
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JP
Japan
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engine
heating element
electric heating
oxygen sensor
voltage
Prior art date
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Pending
Application number
JP56203678A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaaki Uchida
正明 内田
Kimitake Sone
曽根 公毅
Takeshi Kitahara
剛 北原
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.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS58105056A publication Critical patent/JPS58105056A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/4067Means for heating or controlling the temperature of the solid electrolyte

Abstract

PURPOSE:To eliminate disconnection of an electric heater, cracking of an oxygen sensor or the like by varying the voltage to be applied to the electric heater in an air-fuel ratio feedback control of the engine employing the oxygen sensor with the electric heater. CONSTITUTION:When the revolutions of the engine detected with a crank angle sensor 29 are below a specified low revolutions, a revolution judging section 44 feeds a logic signal ''0'' to one input side of an exclusive NOR circuit 42 from one output side thereof while feeding a signal ''0'' to one input side of an AND circuit 43 from the other output side thereof. The signal ''0'' is fed to the other input side of the AND circuit 43 when air intake is small. When the revolutions of the engine are below the specified low revolutions, the exclusive NOR circuit 42 moves to a logic value ''1'' on the output side thereof to conduct a transistor 41, causing a Zener diode 33 to be short-circuited. Only a Zener voltage of a Zener diode 32 is applied to the electric heater 3 of an oxygen sensor 1 as lower constant voltage than the specified voltage.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、酸素センサ用電熱体の通電制御方法に関す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for controlling energization of an electric heating element for an oxygen sensor.

空気と燃料と全混合燃焼させるエンジンの排ガス中の酸
素濃度または酸素濃度の変化を酸素センサによって検出
し、この検出結果を帰還することにより空気と・杷料と
の混合割合を最適状態にする空燃比帰還制御技術が近年
進歩してきている。
An oxygen sensor detects the oxygen concentration or changes in oxygen concentration in the exhaust gas of an engine that burns a complete mixture of air and fuel, and by feeding back the detection results, it optimizes the mixing ratio of air and soybean. Fuel ratio feedback control technology has advanced in recent years.

第1図はこの種の技術に使用可能な酸素センサの断面を
模式的に示すもので、この酸素センサ1は、基板2内に
加熱用の電熱体6を具えると共Vこ、基板2上に、第1
を極4、酸素イオン伝導性固体雷、解質5、第2電極6
を積層し、表面の全体に多孔質保護層7を被覆した構造
をなし、固体市、解質5の両表面における酸素分圧の差
に対応した起電力全ネルンストの式に従った値で発生す
る。このほかの酸素センサとしては、固体電解質を管状
型にしたものや、酸素分圧の変化によって抵抗値が変化
する酸化物半導体を用いたものなどがある。
FIG. 1 schematically shows a cross section of an oxygen sensor that can be used in this type of technology. on top, first
The pole 4, oxygen ion conductive solid lightning, solute 5, second electrode 6
are laminated and have a structure in which the entire surface is covered with a porous protective layer 7, and the electromotive force corresponding to the difference in oxygen partial pressure on both the surfaces of the solid city and the solute 5 is generated at a value according to the Nernst equation. do. Other oxygen sensors include those using a tubular solid electrolyte and those using an oxide semiconductor whose resistance value changes depending on changes in oxygen partial pressure.

このような酸素センサにおいては、固体電解質5や酸化
物半導体の最適作動温度が常温よりもかなり高いため、
排ガスによる加熱のみを利用した場合には常時安定した
動作特性を得ることができないので、第1図に示すよう
に、加熱用の電熱体6を設けることによって、安定化を
はかるようにすることが行われる。
In such an oxygen sensor, the optimum operating temperature of the solid electrolyte 5 and the oxide semiconductor is considerably higher than room temperature;
If only heating by exhaust gas is used, stable operating characteristics cannot be obtained at all times. Therefore, as shown in FIG. 1, stabilization can be achieved by providing an electric heating element 6 for heating. It will be done.

ところが、従来の場合には、電熱体乙に対していきなり
加熱用所定電圧を印加するようになっていたため、未だ
冷えている電熱体6はその抵抗値が正温度特性f有する
ことから最初に多大な電流が流れるので、電熱体3の小
断面積部分あるいは多孔部分があると、その部分におい
て異常な発熱金し破断を生ずることがあるという問題点
を有すると共に、電熱体乙の温度が急激に上昇すること
となるので、酸素センサに大きな熱応力を与えて割れ等
の早期劣化金きたすことがあるという問題点も有してい
た。
However, in the conventional case, since a predetermined voltage for heating was suddenly applied to the electric heating element 6, the electric heating element 6, which was still cold, was initially subjected to a large amount of heat because its resistance value had a positive temperature characteristic f. If there is a small cross-sectional area or porous part of the electric heating element 3, there is a problem that abnormal heat generation may occur in that area and breakage may occur. This also poses a problem in that large thermal stress may be applied to the oxygen sensor, leading to early deterioration such as cracking.

この発明は、上記したような従来の問題点に着目してな
されたもので、加熱用の電熱体を具えた酸素センサを用
いてエンジンの空燃比帰還制御を行うに際し、前記電熱
体に印加する電圧を変化させることによって、電熱体の
断線や酸素センサの割れ発生等の不具合をなくすように
することを目的としている。
This invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and when performing air-fuel ratio feedback control of an engine using an oxygen sensor equipped with an electric heating element for heating, it is difficult to apply an electric current to the electric heating element. By changing the voltage, the purpose is to eliminate problems such as disconnection of the electric heating element and cracking of the oxygen sensor.

この発明による酸素センサ用電熱体の通電制御方法は、
車両のキースイッチ操作直後は前記電熱体に対し加熱用
所定′電圧よりも低い電圧を印加し、所定時間経過後も
しくはエンジンの作動が所定状態にあるときに前記電熱
体に前記加熱用所定雷1圧を印加するようにしたこと全
特徴としている。
The method for controlling energization of an electric heating element for an oxygen sensor according to the present invention includes:
Immediately after the key switch of the vehicle is operated, a voltage lower than the predetermined voltage for heating is applied to the electric heating element, and after a predetermined period of time or when the engine is in a predetermined state, the predetermined heating voltage 1 is applied to the electric heating element. The main feature is that pressure is applied.

次に、この発明の実7Il!!i態様について説明する
Next, the fruit of this invention 7Il! ! The i-mode will be explained.

この発明の酸素センサ用電熱体の通電制御方法を実施す
る制御回路の一例をブロック図として示すと、第2図に
示すように、酸素センサ部11と、直列制御型トランジ
スタ定電圧回路12と、直流電源部16と、定電圧制御
部14とにより主として構成される。
An example of a control circuit for carrying out the method of controlling current flow of an electric heating element for an oxygen sensor according to the present invention is shown as a block diagram. As shown in FIG. 2, an oxygen sensor section 11, a series-controlled transistor constant voltage circuit 12, It is mainly composed of a DC power supply section 16 and a constant voltage control section 14.

この具体例を第3図に示すエンジンの吸排気系統図と共
に説明する。第3図において、15はエアクリーナ、1
6は吸気管、17はエアクリーナ−1’、18はスロッ
トルバルブ、19は燃料噴射弁、20はエンジンのシリ
ンダ、21けピストン、22は点火プラグ、26は排気
管、24は第1図に例示した酸素センサ1を保持した酸
素センサホルダ(v8は酸素センサ1の出力電圧を示す
)、25は触Hコンバータ、26はマフラ、27はクラ
ンクシャフト、28はクランクプーリ、29はクランク
角センサである。上記した酸素センサ部11は、電熱体
6を内蔵した酸素センサ1を有しており、第3図におい
ては理解しやすいように仮想線で重複して示している。
This specific example will be explained with reference to the intake and exhaust system diagram of the engine shown in FIG. In Fig. 3, 15 is an air cleaner;
6 is an intake pipe, 17 is an air cleaner 1', 18 is a throttle valve, 19 is a fuel injection valve, 20 is an engine cylinder, 21 is a piston, 22 is a spark plug, 26 is an exhaust pipe, and 24 is illustrated in FIG. 25 is a contact H converter, 26 is a muffler, 27 is a crankshaft, 28 is a crank pulley, and 29 is a crank angle sensor. . The oxygen sensor section 11 described above has an oxygen sensor 1 with a built-in electric heating element 6, which is shown overlappingly with imaginary lines in FIG. 3 for ease of understanding.

また、定電圧回路12U、NPN型トランジスタ31と
、直列接続のツェナダイオード62および36より構成
し、トランジスタ31は、そのエミッタを酸素センサ1
の電熱体6の一端に接続し、そのコレクタを直流電源部
16に接続し、そのベース衾上記直列接続のツェナダイ
オード62の陰極に接続している。
The constant voltage circuit 12U, an NPN transistor 31, and series-connected Zener diodes 62 and 36 are constructed, and the transistor 31 has its emitter connected to the oxygen sensor 1.
Its collector is connected to the DC power source 16, and its base is connected to the cathode of the Zener diode 62 connected in series.

また、トランジスタ610ペース・コレクタ間にはバイ
アス抵抗35′f:接続している。上記直列接続のツェ
ナダイオード66の陽極を前記酸素センサーの電熱体6
の他端に接地を介して接続している。したがって、電熱
体6とトランジスタ61とは直列接続配置となっている
。直流電源部16は、直流電源例えばバッテリ36と車
両のキースイッチ67とにより構成し、キースイッチ6
7をトランジスタ61のコレクタに接続し、バッテリ6
6の陰極を接地を介してツェナダイオード66の陽極お
よび電熱体ろの他端に接続している。さらに、定電圧制
御部14は、NPN型スイッチングトランジスタ41と
、排他的NOR回路42と、AND回路43と、クラン
ク角センサ29の出力を入力するエンジン回転数判断部
44より構成している。
Further, a bias resistor 35'f is connected between the pace and collector of the transistor 610. The anode of the series-connected Zener diode 66 is connected to the electric heating element 6 of the oxygen sensor.
Connected to the other end via ground. Therefore, the electric heating element 6 and the transistor 61 are connected in series. The DC power supply unit 16 includes a DC power supply, for example, a battery 36 and a vehicle key switch 67.
7 is connected to the collector of the transistor 61, and the battery 6 is connected to the collector of the transistor 61.
The cathode of 6 is connected to the anode of a Zener diode 66 and the other end of the electric heating element via ground. Furthermore, the constant voltage control section 14 includes an NPN switching transistor 41, an exclusive NOR circuit 42, an AND circuit 43, and an engine speed determination section 44 into which the output of the crank angle sensor 29 is input.

すなわち、ツェナダイオード66の両端にスイッチング
トランジスタ41のエミッタおよびコレクタを各々接続
してトランジスタ41によりツェナダイオード66を分
路しうるようにし、トランジスタ41のペースを排他的
NOR回路42の出力側にr1j続している。また、排
他的NOR回路42の一方の入力側をAND回路46の
出力側に接続すると共に他方の入力側をエンジン回転数
判断部44の一方の出力すなわち低回転信号S□の出力
側に接続している。さらに、AND回路43の一方の入
力側k +IS負荷信号S2の検出回路すなわちエアフ
ローメータ17に接続すると共に他方の入力側をエンジ
ン回転数判断部44の他方の出力すなわち高回転信号S
3の出力側に接続している。
That is, the emitter and collector of the switching transistor 41 are connected to both ends of the Zener diode 66, respectively, so that the Zener diode 66 can be shunted by the transistor 41, and the pace of the transistor 41 is connected to the output side of the exclusive NOR circuit 42. are doing. Further, one input side of the exclusive NOR circuit 42 is connected to the output side of the AND circuit 46, and the other input side is connected to one output of the engine rotation speed determining section 44, that is, the output side of the low rotation signal S□. ing. Furthermore, one input side of the AND circuit 43 is connected to the detection circuit for k+IS load signal S2, that is, the air flow meter 17, and the other input side is connected to the other output of the engine speed determination section 44, that is, the high rotation signal S.
Connected to the output side of 3.

さらにまた、エンジン回転数判断部44の入力側はクラ
ンク角センサ29に接続している。
Furthermore, the input side of the engine speed determination section 44 is connected to the crank angle sensor 29.

このように構成した回路のうち定電圧回路120作用ヲ
説明すると、運転者がキースイッチ37を操作してON
状態にしたときには、バッテリ66の電圧は定電圧回路
12、すなわちトランジスタ61のコレクタ・ペース接
合およびバイアス抵抗65の並列接続回路とツェナダイ
オード6266との直列接続回路に印加され、バイアス
抵抗65に1!流が流れてトランジスタ61會導通状態
にし、これによって直列陸続のツェナダイオード32.
63のツェナ電圧によって決まる定電圧が酸素センサ1
の電熱体6に印加されるようになる。
To explain the operation of the constant voltage circuit 120 among the circuits configured in this way, the driver operates the key switch 37 to turn it on.
When the battery 66 is in the 1! current flows, causing transistor 61 to conduct, thereby causing series connected Zener diode 32.
The constant voltage determined by the Zener voltage of 63 is the oxygen sensor 1.
is applied to the electric heating element 6.

今、仮に出力電圧すなわち電熱体6に対する印加電圧が
増加するものとすると、トランジスタ610ベース電圧
はツェナダイオード32.33により一定であるため、
エミッタ電圧は−1−負となってベース電流が減少し、
コレクタ電流はさらに減少してトランジスタ61のコレ
クターエミッタ間抵抗が増加したことになり、その結果
出力電圧は一定に保持されるようになる。このように、
定電圧回路12を使用することによって電熱体6に一定
の電圧を印加することができる。
Now, if the output voltage, that is, the voltage applied to the electric heating element 6 increases, the base voltage of the transistor 610 is constant due to the Zener diodes 32 and 33, so
The emitter voltage becomes -1- negative and the base current decreases,
The collector current decreases further and the collector-emitter resistance of transistor 61 increases, so that the output voltage is held constant. in this way,
By using the constant voltage circuit 12, a constant voltage can be applied to the electric heating element 6.

このとき、定電圧回路12のみによって通電制御した場
合には、所望の加熱温度に必要な値に相当する加熱用所
定電圧がキースイッチ67の操作と同時に電熱体3に印
加されることになるため、前述したように、電熱体3に
生ずる急激な温度上昇に伴って酸素セン□す1に多大な
熱応力が発生して亀裂を生じさせるおそれがあると同時
に、抵抗値の正温度特性を有する電熱体6自体に温度上
昇初期時に低温のために多量の電流が急激に流れ、その
結果電熱体6に断線を生ずるおそれがある。
At this time, if the energization is controlled only by the constant voltage circuit 12, a predetermined heating voltage corresponding to the value required for the desired heating temperature will be applied to the electric heating element 3 at the same time as the key switch 67 is operated. As mentioned above, there is a risk that a large amount of thermal stress will occur in the oxygen sensor 1 due to the rapid temperature rise that occurs in the electric heating element 3, causing cracks, and at the same time, the resistance value will have a positive temperature characteristic. Due to the low temperature, a large amount of current flows rapidly through the electric heating element 6 itself at the beginning of the temperature rise, and as a result, there is a risk that the electric heating element 6 may be disconnected.

そのため、この発明による通電制御方法においては、キ
ースイッチ67の操作直後には電熱体6の所定温度加熱
に必要な加熱用所定電圧よりも低い電圧を電熱体6に印
加し、抵抗値の正温度特性金有する電熱体6に温度上昇
初期時に多量の電流が急激に流れるのを防止し、同時に
電熱体6の急激な温度上昇をも防止して、電熱体6の断
線および酸素セ/す1の損傷の発生を防ぐようにしてい
る。
Therefore, in the energization control method according to the present invention, immediately after the key switch 67 is operated, a voltage lower than the predetermined heating voltage necessary for heating the electric heating element 6 to a predetermined temperature is applied to the electric heating element 6, and the positive temperature of the resistance value is applied to the electric heating element 6. It prevents a large amount of current from rapidly flowing into the electric heating element 6 having the characteristic metal at the initial stage of temperature rise, and at the same time prevents a sudden temperature rise of the electric heating element 6, thereby preventing disconnection of the electric heating element 6 and oxygen cell 1. Trying to prevent damage from occurring.

また、酸素センナ11に排気管23のエンジンに近い部
分に取付けると、エンジンが高回転でかつ高負荷の場合
には、排ガスの温度が酸素センサ1の最適加熱温度以上
の温度となるため、これによっても電熱体6が加熱され
るようになり、電熱体6自体の通電加熱が加わって過熱
されることにより電熱体3に断線音生ずるおそれがある
。し友がって、このような場合には電熱体3に対する印
加電圧を所定温度加熱に必要な加熱用所定電圧よりも低
くすることが望まれる。
Furthermore, if the oxygen sensor 11 is attached to the part of the exhaust pipe 23 close to the engine, the temperature of the exhaust gas will be higher than the optimum heating temperature of the oxygen sensor 1 when the engine is running at high speeds and under high load. As a result, the electric heating element 6 is heated, and the electric heating element 6 itself is heated by electricity and overheated, which may cause a disconnection sound in the electric heating element 3. Therefore, in such a case, it is desirable that the voltage applied to the electric heating element 3 be lower than the predetermined heating voltage necessary for heating to a predetermined temperature.

そこで、第3図に示すように、定電圧回路12のほかに
、定電圧制御部14を設けるようにしている。すなわち
、ツェナダイオード66をスイッチングトランジスタ4
1のエミッターコレクタ通路によって分略し、キースイ
ッチ67を操作した直後でエンジンが始動していないと
き、または低回転始動時のクランキング時(例えば30
0rpm)の状態にあるとき、あるいはエンジンが藁回
転高負荷の状態にあるときに、スイッチングトランジス
タ41f、導通状態にしてツェナダイオード36全短絡
し、これによって電熱体6に印加する電圧が加熱用所定
電圧よりも低い値となるようにしている。
Therefore, as shown in FIG. 3, in addition to the constant voltage circuit 12, a constant voltage control section 14 is provided. That is, the Zener diode 66 is connected to the switching transistor 4.
When the engine is not started immediately after the key switch 67 is operated, or when cranking at low rotation speed (for example, 30
0 rpm) or when the engine is under high load, the switching transistor 41f becomes conductive and the Zener diode 36 is completely short-circuited, thereby changing the voltage applied to the electric heating element 6 to a predetermined heating value. The value is set to be lower than the voltage.

以下、さらに詳細に説明する。This will be explained in more detail below.

第3図に示すクランク角センサ29によっテ検出したエ
ンジンの回転数が所定の低回転数以下(回転していない
場合も含む)である場合には、回転数判断部44の一方
の出力側から排他的NOR回路42の一方の入力側に論
理信号“O#(低回転信号)を供給し、回転数が所定の
低回転数を超えた場合には同じく論理信号″’1”を供
給する。
If the engine speed detected by the crank angle sensor 29 shown in FIG. A logic signal "O# (low rotation signal)" is supplied to one input side of the exclusive NOR circuit 42, and when the rotation speed exceeds a predetermined low rotation speed, a logic signal "'1" is also supplied. .

一方、エンジンの回転数が所定の高回転数v下の場合に
は回転数判断部44の他方の出力側からAND回路46
の一方の入力側に論理信号゛0#全供給し、回転数が所
定の高回転数を超える場合Vこは同じく論理信号゛1”
(高回転信号)を供給する。また、AND回路43の他
方の入力側には、高負荷信号S2例えばエアフローメー
タ17により検出した吸入空気量の信号を入力する。そ
して、吸入空気量が少ない場合(例えば下り坂等の場合
)には論理信号″0″を供給し、多い鳴合(例えば高速
走行等の高回転高負荷の場合)には論理信号“1”全供
給する。
On the other hand, when the engine speed is below the predetermined high speed v, the AND circuit 46
When the rotation speed exceeds a predetermined high rotation speed, the logic signal ``1'' is supplied to one input side of the
(high rotation signal) is supplied. Further, to the other input side of the AND circuit 43, a high load signal S2, for example, a signal representing the amount of intake air detected by the air flow meter 17 is input. Then, when the amount of intake air is small (for example, when driving downhill), a logic signal "0" is supplied, and when there is a lot of noise (for example, when the engine is running at high speed and under high load), a logic signal "1" is supplied. Full supply.

そこで、エンジンの回転数が所定の低回転数以下である
場合には、排他的NOR回路420両入力側は共に論理
値″0”となり、従って出力側は論理値″′1′となり
、これによってスイッチングトランジスタ41はそのペ
ースが高電位となって導通し、ツェナダイオード66を
短絡する。このため、酸素センサ1の電熱体6にはツェ
ナダイオード62のツェナ電、圧のみが加熱用所定電圧
よりも低い定電圧として印加されるようになる。したが
って、電熱体3には大′亀流が流れないため、温度上昇
は緩やかに行われるようになる。
Therefore, when the engine speed is below a predetermined low speed, both input sides of the exclusive NOR circuit 420 have a logic value of ``0'', and the output side has a logic value of ``1''. The switching transistor 41 becomes conductive as its pace becomes high potential and short-circuits the Zener diode 66. Therefore, in the electric heating element 6 of the oxygen sensor 1, only the Zener voltage and voltage of the Zener diode 62 are higher than the predetermined heating voltage. A low constant voltage is applied.Therefore, since no large current flows through the electric heating element 3, the temperature rises slowly.

次に、エンジンの回転数が所定の低回転数を超え、かつ
所定の高回転数以下である場合には、排他的NOR回路
42の一方の入力側は論理値lとなり、他方の入力側は
論理値″′θ″のままであるため、その出力側は論理値
゛0″となり、これによってスイッチングトランジスタ
41はそのペースが低電位となり、したがって非導通状
態となり、その結果電熱体6にはツェナダイオード62
および63の各ツェナ電圧の和の電圧が加熱用所定電圧
として印加されるようになる。このように、エンジンの
回転数が所定の低回転数を超えた時点で電熱体6に高電
圧が印加されても、この時点では電熱体6がすでに導度
上昇し、正温度特性を有する抵抗値が大きな値上なって
いるため、電熱体6に大きな電流が流れることはなく、
従って断線のおそれもなくなる。
Next, when the engine rotation speed exceeds a predetermined low rotation speed and is below a predetermined high rotation speed, one input side of the exclusive NOR circuit 42 becomes a logical value l, and the other input side becomes a logic value l. Since it remains at the logic value "'θ", its output side becomes the logic value "0", which causes the switching transistor 41 to have its pace at a low potential and therefore become non-conductive, as a result of which the heating element 6 has a zener. diode 62
and 63 Zener voltages are applied as the predetermined heating voltage. In this way, even if a high voltage is applied to the electric heating element 6 when the engine speed exceeds a predetermined low rotational speed, the electric heating element 6 has already increased its conductivity at this point and has become a resistor with positive temperature characteristics. Since the value has increased greatly, no large current flows through the electric heating element 6,
Therefore, there is no fear of wire breakage.

次に、エンジンの回転数が所定の高回転数を超え、かつ
吸入空気量が犬である高回転高負荷の状態になると、A
ND回路43の両入力側が共に論理値″′1″となるた
め、排他的NOR回路42の両入力側も共に論理値“1
″となり、その結果その出力側は論理値゛l″となり、
これによってスイッチングトランジスタ41はそのペー
スが高電位となって再び導通し、ツェナダイオード66
を再び短絡する。このため、電熱体6にはツェナダイオ
ード62のツェナ電圧のみが加熱用所定電圧よりも低い
定電圧として印加されるようになり、高回転高負荷状態
で排ガス温度が高くなったときに、電熱体乙による加熱
を小さくするため、成熟体3の過熱による損傷を防ぐこ
とができる。
Next, when the engine rotational speed exceeds a predetermined high rotational speed and the intake air amount reaches a high speed and high load condition, A
Since both input sides of the ND circuit 43 have a logic value of "1", both input sides of the exclusive NOR circuit 42 also have a logic value of "1".
'', and as a result, the output side becomes the logical value ``l'',
As a result, the switching transistor 41 becomes conductive again as its pace becomes high potential, and the Zener diode 66
short circuit again. Therefore, only the Zener voltage of the Zener diode 62 is applied to the electric heating element 6 as a constant voltage lower than the predetermined voltage for heating, and when the exhaust gas temperature becomes high in a high rotation and high load state, the electric heating element Since heating by B is reduced, damage to the mature body 3 due to overheating can be prevented.

第3図に示す制御回路において、具体的々数値例をもっ
て示すと、バッテリ66の電圧t12Vとし、両ツェナ
ダイオード32,33のツェナ電圧を各々5vとし、回
転数判断部44の所定の低回転数を当該エンジンのアイ
ドリンク回転数あるいはそれより低い回転数である3 
00 rpm 、所定の高回転数音4000 rpmと
する。このように設定した場合において、キースイッチ
67を操作した直後の状態でエンジンが始動していない
とき、およびエンジンを始動してもその回転数が30O
rpm以下のとき、さらKFiエンジンの回転数が40
00rpmi超えかつ吸入空気量が所定巌を超えたとき
に、上述したように排他的NOR回路42の両入力が同
じになってスイッチングトランジスタ41が導通し、ツ
ェナダイオード66が短絡されるために電熱体6にはツ
ェナダイオード62のツェナ電圧に相当する5vの電圧
のみが印加される。他方、エンジンの回転数が300 
rpmを超え4000 rpm以下の範囲であるときに
はスイッチングトランジスタ41が非導通状態となり、
その結果ツェナダイオード62および66の各ツェナ電
圧5vの和の電圧、すなわち10vの電圧が電熱体3に
印加され、これによって酸素センサ1の加熱が良好に行
われて安定した空燃比帰還制御が可能となる。
In the control circuit shown in FIG. 3, to give a concrete numerical example, the voltage of the battery 66 is set to t12V, the Zener voltage of both Zener diodes 32 and 33 is set to 5V, and the rotation speed determination section 44 is set to a predetermined low rotation speed. is the idling speed of the engine or a lower speed 3
00 rpm, and the predetermined high rotation speed sound is 4000 rpm. In this setting, when the engine has not started immediately after operating the key switch 67, and even when the engine is started, the rotation speed is 30O
When the rpm is below, the rotation speed of the KFi engine is 40
When the rotation speed exceeds 00 rpm and the intake air amount exceeds a predetermined value, as described above, both inputs of the exclusive NOR circuit 42 become the same, the switching transistor 41 becomes conductive, and the Zener diode 66 is short-circuited, so that the electric heating element Only a voltage of 5V corresponding to the Zener voltage of the Zener diode 62 is applied to the Zener diode 6. On the other hand, if the engine speed is 300
When the speed exceeds 4000 rpm and is below 4000 rpm, the switching transistor 41 becomes non-conductive,
As a result, a voltage equal to the sum of the Zener voltages of 5V from the Zener diodes 62 and 66, that is, a voltage of 10V, is applied to the electric heating element 3, whereby the oxygen sensor 1 is properly heated, and stable air-fuel ratio feedback control is possible. becomes.

−F述した実施態様においては、スイッチングトランジ
スタ41の導通および非導通制御にエンジンの回転数を
使用したが、この発明はこれに限定されるものではない
。すなわち、例えばスイッチングトランジスタ41を常
時1通状態とし、そのベースに供給する信号の制御回路
にタイマーまたは遅延回路を設け、これらタイマーまた
は遅延回路をキースイッチ67に連動して始動または作
動させ、所定時間経過後にスイッチングトランジスタ4
1を非導通状態とするようになすこともできる。そのほ
か、例えばスイッチングトランジスタ41の代わりにリ
レーの常閉接点を用い、タイマーまたは遅延回路の作動
による所定時間経過後に、あるいは上記排他的NOR回
路42の出力によって、リレーの常閉接点を開放させる
ようになすこともできる。
-F In the embodiment described above, the engine speed is used to control the conduction and non-conduction of the switching transistor 41, but the present invention is not limited thereto. That is, for example, the switching transistor 41 is always in one state, a timer or a delay circuit is provided in the control circuit for the signal supplied to its base, and these timers or delay circuits are started or operated in conjunction with the key switch 67 to keep the switching transistor 41 in one state for a predetermined period of time. After the switching transistor 4
1 can also be made non-conductive. In addition, for example, a normally closed contact of a relay may be used instead of the switching transistor 41, and the normally closed contact of the relay may be opened after a predetermined time has elapsed due to the operation of a timer or delay circuit, or by the output of the exclusive NOR circuit 42. You can also do it.

なお、一般にエンジン全始動するには、まずキースイッ
チを投入してからエンジン始動スイッチを投入する。し
たがって、キースイッチを投入してからエンジンが所定
状傅になるのには約1秒位経過するのが普通である。ま
た、エンジン始動直後はエンジンが冷えており、この状
態で空燃比帰還tflllωVするとエンジンが停+L
する場合があるので、回転が安定するまで、例えば数秒
間は空燃比i 一定にするような制御を行うと、酸素セ
ンサの出力は空燃比制御に利用されない。これらの点を
考慮すると、前記所定時間は1〜数秒と劣るのが好まし
い。そして、特に酸素センサが4 m X 4 mの大
きさで厚さ1簡のように小型の場合には電熱体として5
W位のものを用いる。このとき、電熱体に5vの電圧を
印加して2秒たてば、電熱体は300℃位になり、30
0℃から10vに電圧を変えるとやはり2秒位で正規の
温度例えば650℃になる。勿論、酸素センサ全体が6
50℃になるには1分位かかる。したがって、1〜数秒
間低電圧にすれば、電熱体は十分加温されており、この
後10Vに変化させても大電流が流れることはない。
Generally, to fully start the engine, first turn on the key switch and then turn on the engine start switch. Therefore, it usually takes about one second for the engine to reach a predetermined state after the key switch is turned on. In addition, the engine is cold immediately after starting, and if the air-fuel ratio is returned to tflllωV in this state, the engine will stop +L.
Therefore, if control is performed to keep the air-fuel ratio i constant for several seconds until the rotation stabilizes, for example, the output of the oxygen sensor will not be used for air-fuel ratio control. Taking these points into consideration, it is preferable that the predetermined time be as short as 1 to several seconds. In particular, if the oxygen sensor is small, such as 4 m x 4 m and 1 piece thick, it is necessary to use 5 mm as an electric heating element.
Use one with W rank. At this time, if a voltage of 5V is applied to the electric heating element and 2 seconds have elapsed, the electric heating element will reach a temperature of about 300℃.
When the voltage is changed from 0°C to 10V, the normal temperature, for example 650°C, is reached in about 2 seconds. Of course, the entire oxygen sensor is 6
It takes about 1 minute to reach 50℃. Therefore, if the voltage is set to a low voltage for one to several seconds, the electric heating element is sufficiently heated, and even if the voltage is changed to 10V thereafter, a large current will not flow.

以上説明してきたように、この発明によれば、車両のキ
ースイッチ操作直後は電熱体に加熱用所定電圧よりも低
い電圧を印加し、所定時間経過後もしくはエンジンの作
動が所定状態にあるときに前記電熱体に前記加熱用所定
電圧を印加するようにしたから、電熱体に通電した直後
に大電流が流れるのを防1トすることができ、大電流に
よる電熱体の断線や、電熱体の急激な温度上昇による酸
素センサの損傷を防ぐことが可能であり、所定時間経過
後もしくはエンジンの作動が所定状態にあるときには酸
素センサの作動を安定したものにして空燃比の帰還制御
を良好に行うことができるようにするなどのすぐれた効
果を有する。
As explained above, according to the present invention, a voltage lower than the predetermined heating voltage is applied to the electric heating element immediately after the key switch of the vehicle is operated, and after a predetermined time has elapsed or when the engine is in a predetermined state. Since the predetermined voltage for heating is applied to the electric heating element, it is possible to prevent a large current from flowing immediately after the electric heating element is energized, and to prevent disconnection of the electric heating element due to large current and It is possible to prevent damage to the oxygen sensor due to a sudden temperature rise, and after a predetermined period of time or when the engine is operating in a predetermined state, the operation of the oxygen sensor is stabilized and feedback control of the air-fuel ratio is performed effectively. It has excellent effects such as making it possible to

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

第1図はこの発明に適用しうる酸素センサの一構造例を
示す断面模式図、第2図はこの発明の一実施態様による
酸素センサ用電熱体の通電制御回路の概略ブロック図、
第3図は第2図の通電制御回路の構成をエンジンの吸排
気系統図と共に示す説明図である。 1・・・酸素センサ、6・・・電熱体、11・・・酸素
センサ部、12・・・定電圧回路、16・・・直流電源
部、14・・・定電圧制御部、31.41・・・トラン
ジスタ、32.33・・・ツェナダイオード、35・・
・バイアス抵抗、36・・・バッテリ、37・・・キー
スイッチ、42・・・排他的NOR回路、46・・・A
ND回路、44・・・エンジン回転数判断部。 特許出願人  日産自動車株式会社
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a structural example of an oxygen sensor applicable to the present invention, and FIG. 2 is a schematic block diagram of an energization control circuit for an electric heating element for an oxygen sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the configuration of the energization control circuit shown in FIG. 2 together with an engine intake/exhaust system diagram. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Oxygen sensor, 6... Electric heating element, 11... Oxygen sensor part, 12... Constant voltage circuit, 16... DC power supply part, 14... Constant voltage control part, 31.41 ...Transistor, 32.33...Zena diode, 35...
・Bias resistance, 36...Battery, 37...Key switch, 42...Exclusive NOR circuit, 46...A
ND circuit, 44...Engine speed determination section. Patent applicant Nissan Motor Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)加熱用の電熱体を具えた酸素センサを用いて車両
に塔載したエンジンの空燃比帰還制御を行うに際し、車
両のキースイッチ操作直後は前記電熱体に加熱用所定電
圧よりも低い電圧を印加し、所定時間経過後もしくはエ
ンジンの作動が所定状態にあるときに前記電熱体に前記
加熱用所定電圧を印加することを特徴とする酸素センサ
用電熱体の通電制御方法。
(1) When performing air-fuel ratio feedback control of an engine mounted on a vehicle using an oxygen sensor equipped with an electric heating element for heating, immediately after the key switch of the vehicle is operated, the voltage applied to the electric heating element is lower than the predetermined voltage for heating. A method for controlling energization of an electric heating element for an oxygen sensor, characterized in that the predetermined voltage for heating is applied to the electric heating element after a predetermined time has elapsed or when the engine is in a predetermined operating state.
(2)  エンジンの作動が所定状態にあるか否かの検
出要素をエンジンの回転数とする特許請求の範囲第(1
)項記載の酸素センサ用電熱体の通電制御方法。
(2) Claim No. 1 in which the engine rotational speed is used as a detection element for determining whether or not the engine is operating in a predetermined state.
) A method for controlling energization of an electric heating element for an oxygen sensor according to item 2.
(3)  エンジンの作動が所定状態にあるか否かの検
出要素をエンジンの回転数およびエンジンの吸入空気量
とし、エンジンの高回転・高負荷時をエンジンの作動が
所定状態外であるとする特許請求の範囲第(1)項記載
の酸素センサ用電熱体の通電制御方法。
(3) The detection factors for whether or not the engine operation is in a predetermined state are the engine rotation speed and the engine intake air amount, and the engine operation is outside the predetermined state when the engine is running at high speed and under high load. A method for controlling energization of an electric heating element for an oxygen sensor according to claim (1).
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4611562A (en) * 1984-05-07 1986-09-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method and system for internal combustion engine oxygen sensor heating control which provide sensor heating limited for reliable operation
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