JPS5882149A - 酸素濃度センサ内蔵ヒ−タの制御装置 - Google Patents

酸素濃度センサ内蔵ヒ−タの制御装置

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JPS5882149A
JPS5882149A JP56179708A JP17970881A JPS5882149A JP S5882149 A JPS5882149 A JP S5882149A JP 56179708 A JP56179708 A JP 56179708A JP 17970881 A JP17970881 A JP 17970881A JP S5882149 A JPS5882149 A JP S5882149A
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JP
Japan
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heater
oxygen concentration
engine
temperature
sensor
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Pending
Application number
JP56179708A
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English (en)
Inventor
Hiromasa Kubo
博雅 久保
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • 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

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関の空燃比制御に使用される・酸素濃
度センサにおいて、機関の杉1気経路内に設置されたセ
ンサ素子を加熱して該セ/す素子の活性化を促進するた
めの゛ヒータの通電開始時期を始動時機関温度に対応し
て適切に制御する酸素濃度センサ内蔵ヒータの制御装置
に関するものであるbヒータ内蔵酸素濃度でンサの代表
的な例(特公昭56−6504)を第1図および第2図
に示す図中、1は酸氷濃度検知用センサ素子、2は呈ラ
ミックヒータ、3はその発熱部である印刷抵抗体、4は
温度補償素子(サーミスタ)、5はリード線、6はセラ
ミック絶縁管、・7は充填材、8は封止材、9はホルダ
、10は保護ルーパ、11は酸素濃度セ/すが取付けら
れる機関の排気マニホールドである。
第1図の例は、雰囲気の酸素分圧と温度−に依存して電
気、抵抗値が変化する二酸ブヒチタン等の金属酸化物の
焼結体からなるセンサ素子1をセラミックヒータ2に°
よって囲まれた絶縁管6の先端凹部に配置し、排気ガス
中の酸素濃度をセンサ素子1の抵抗変化により検知する
もので、雰囲気温度に・□のみ依存して電気抵抗値が変
化する温度補償素子4をセンサ素子1に隣接して配置し
、この温度補償素子4をセンサ素子1と直列に接続して
、センイ素子の温度依存性を補償している。
第2図の例は、センサ素子1として内外両面にそれぞれ
白金電極(図示せず)が設けられたるつぼ形の酸化ジル
コニラ看焼結体を用い、その内面、が接する大気中の酸
素分圧と老の外面が接する排の酸素分圧との比に応じて
センサ素子1に発生する起電力′により排気ガス中の酸
素濃度を検知するもので、センサ素子1はその内側に位
置するセラミックヒータ2により加熱されるようになっ
ている。
従来、第1図、第2図のいずれの酸素濃度セフすにおい
ても内蔵ヒータへの電力の供給は第3図に示すような回
路構成によって行なわれ、機関始動時にスタータスイッ
チ12がON、になすると、空燃比制御装置の制御回路
13からの信号によってヒ・−タスイノチ14もONに
なり、機関始動と同時にセンサ素子1を定常状態とする
ために必要な規定の加熱用電力が電源15からヒータ2
に供給されていた。
しかし、このような従来の構成では、始動時機雷初期に
ヒータ2の発熱部である印刷抵抗体6の抵抗−値が小さ
くなっているだめ、過大電流が流れて印刷抵抗体の断線
等をひき起こし、またヒータ通電時には発熱部の温度が
短時間に800℃程度まで上昇するため、急激な温度変
化により抵抗体6を印刷したセラミック基材に異常な熱
衝撃が加、わって、極端な場合はセラミック基材に割れ
が生じることもあり(、酸素濃度センサの耐久性を損う
原因の一つになっていた。
始動時機関温度が所定値以下のときは、機開始動後所一
定時間遅らせて酸素濃度検知用センサ素子を定常状態と
するのに必要な規定の茄熱用電力をヒータに供給するよ
うに、始動時機関温度に応じてヒータの通電開始時期を
制御することにより、上記問題点を解決して酸素濃度セ
ンサの耐久性の向上を図ったものである。
以下、本発明の実施91を図面を用いて説明する。
第4図は本発明の一実施例を示す概要図である。
本実施例では、加熱用電源−16と酸素濃度センサ内蔵
ヒータ2の間にスイッチ素子として)ζワードランジス
タ17を設け、このパワートランジスタを介してヒータ
2に規定の加熱用電力を供給する制御回路18は、本例
では演算処理部19、メモリ20、T10ユニント21
を主体とするマイクロコンピュータ、1で構成されてお
り、イグニッションスイッチ22、スタータスイッチ2
3、機関回転数センサ24および機関温度を代表する冷
却水温を検知する温度センサ(冷却水温センサ)25か
らΩ信号を入力して演算処理し、T10ユニント21の
出力ポートPに抵抗26を介して接続されたパワートラ
ンジスタ17のベースにON。
OFF信号を与える。
演算処理部19はメモリ20に配憶されたプログラムに
従って次のような制御を行なう。第6図のフローチャー
トラ参照して説明すると、(27)でイグニッションス
イッチ22の状態を、(・28)でスタータスイッチ2
69状態を、(29)で機関回転数を、(60)で機関
冷却水温をそれぞれチェックする。イグニノンヨンスイ
ノチ22がONの状態でもスタータスイッチ?6がOF
Fのときは、(61)のようにT10ユニント2−1の
出カポ−)PをOFFレベルとする。しタカって、パワ
ートランジスタ17もOFFで、ヒータ2には電力が供
給され々い。スタータスイッチ23がONになり、機関
回転数センサ24で検知された機関回転数が設定値(本
例では10rpm )を越え、かつ冷却水、温七ンサ2
5で検知された始動時機関温度が所定温度(、本例では
。0℃)より高いときは、プログラムは(60)から(
35)に飛び、T10ユニント21の出、カポートPを
ONレベ化とする。これによりパワートランジスタ17
がONとなり、通常のように機関″始動と同時にヒータ
2に電圧■が印加されセンサ素子1を急速に加熱する。
しかし、始動時機関温度が所定温度以下のときは、(3
−2)のようにI10ユニット21の出力ポートPはO
F’Fレベルのままであり、機関始動後、つまりスター
タスイッチ26がONになり、機関回転数′が設定値を
越えた時点からの経過時間を(63−)、(3,4)の
ディジタルク、ロックにより計測して、所定時間経過後
、(35)でr10ユニット21の出力ポートpをON
レベルとするようにプログラムが組まれている。この時
、はじめてパワートランジス〜り17がONとなり−、
ヒータ2に電圧■が印加される。これにより、ヒータ2
はセンサ素子1を加熱して定常状態に至らしめ(66)
、(67)は、機関回転数が設定値以下になった時、I
10ユニット21の出力ポートPをOFFレベルにもど
すステップである。
以上のプログラムは、酸素濃度センサの出力に基づいて
空燃在制御を行なう電子制御燃料噴射装ろ。
始動時機関温度(冷却水温)と通電される壕での遅れ時
間の関係は、たとえば第7図の38または39で示等よ
うに設定される。38は水温0℃以下では一定時間(本
例では60SeC)通電を遅らすようにした場合、69
は水温−50℃で60sec、10℃でQ 、secと
水温に応じて遅れ時間を変化させた場合で、このような
水温と遅れ時間の関係をメモリ20に記憶させておき、
冷却水温セフ″j25から読み取°た水温に対応さ竺て
テーブルルックアノ、プ方式により所定時間通電を遅ら
せる。
この通電されるまでの所定時間中にセンサ素子とヒータ
は機関の排気熱により予熱されるだめ、ヒータ通電時に
印刷抵抗体に過大電流が流れたり、抵抗体を印刷したセ
ラミック基材に異蕪な熱衝撃が加わるのを防止できる。
第5図には本発明の他の実施例を示す。゛本実流側では
、電圧V1、■2の異なる2つの加熱用電源40.41
がそねぞねパワートランジスタ42.43を介してヒー
タ2に結合されている。制御回路18は前記実施例と同
様のプログラムに従って動作し、冷却水温センサ25か
ら読、み取った始動時機関温度が所定温度以下のとき、
第79図の58.69で示す遅れ時間に相当する所定時
間中は、■10ユニット21の出力ポートP1をOF 
Fレベル、出力ポートP2をONレベルとする。この時
パワートランジス夕42はOFF、パワートランジスタ
46はONとカリ、ヒータ2は通常の規定電圧■ より
低い電圧■2(■2は■1の約1/2とすす る)で予熱される。所定時間経過後は出力ポートP1が
ONレベル、出力ホードP2がOFFレベルとなる。こ
れによりパワートランジスタ42はON、パワートラン
ジスタ46はOFFとなり、ヒータ2に規定型“圧V 
が印加されるLこのよう 。
にヒータを低電圧で予熱することにより、極低温の状態
から機関を始動する際のヒータの温度上昇をより円滑に
行なわせることができる。
第5図には予熱用電源を別に設けた場合を示したが、1
つの電源を用いて、電源とヒータの間Vこ設けたパワー
トランジスタを制御回路の゛I10ユニットに内蔵した
発振器からの信号によって周期的にON、9 F F動
作させ、通電時間のデー−ティ比を変えろことにより、
第7図の38.39で示す遅れ時間に相当する所定時間
中は、ヒータへの印加電圧が一前記実施例のV2相当の
平均電圧となるように設定し、所定時間経過後はヒータ
印加電圧が前記実施例のv1相当の平均電圧となるよう
に設定しても前記実施例と同様の作用効果が得られる。
また、始動時機関温度としては冷却水温の代わりに潤滑
油温等をとってもよい。
以上説明したように本発明によれば、始動時機関温度が
所定温度以下のメきは、酸素濃度センサ内蔵ヒータを所
定の時間排気熱または低電力により予熱してから規定の
加熱用電力を供給する構成としたため、極低温始動時の
過大電流によろヒータ抵抗体のi線や異常な熱衝撃によ
るセラミック基材の割ね等をなくすことができ、寒冷地
での酸素濃度センサの耐久性を向上できるという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は酸素濃度センサの一例を示す図で、(E’)は
一部切断した側面図、(b)はルーバを除いす側断面図
、第6図は従来の酸素濃度センサ内蔵ヒータ制御装置の
概要図、第一図は本発明の一実要図、第6図は本発明の
一実施例における制御プログラムのフローチャート、第
7図は始動時機関温度(冷却水温)と通電されるまでの
遅れ時間の関係を示す図である。 1″・・・酸素濃度検知用センサ素子 2・・・ヒータ      3・・・印刷抵抗体、17
.42.43・・・スイッチ素子であるパワートランジ
スタ 18・・・制御回路    25・・・冷却永温センサ
代理人弁理士 中村純之助 大16図 岸 7 図 二令ip水温 (0C)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)内燃機関の排気経路内に設置された酸素濃度検知
    用センサ素子を加熱して該センサ素子の活性化を促進す
    るためのヒータを内蔵した酸素濃度センサにおいて、上
    記ヒータを加熱用電源に接稗するスイッチ素子と、機関
    塩九を検知する温度セ  。 励時゛機関温度−が所定温度以下のとぎは、機関始動後
    所定時間遅らせて上記センサ素子を定常状態とするのに
    必要な規定の加熱用電力を上記ヒータに供給するよう゛
    に上記スイッチ素子を作動させる制御回路を具備したこ
    とを特徴とする酸素濃度センサ内蔵ヒータの制御装置。
  2. (2)  前記加熱用電源力を規定電力供給電源と規定
    電力より低い電力を供“給すや電源とからなることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の酸素濃度センサ内
    蔵ヒータの制御装置。
JP56179708A 1981-11-11 1981-11-11 酸素濃度センサ内蔵ヒ−タの制御装置 Pending JPS5882149A (ja)

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