JPS60202349A - 酸素センサ用ヒ−タの制御装置 - Google Patents
酸素センサ用ヒ−タの制御装置Info
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- JPS60202349A JPS60202349A JP59058398A JP5839884A JPS60202349A JP S60202349 A JPS60202349 A JP S60202349A JP 59058398 A JP59058398 A JP 59058398A JP 5839884 A JP5839884 A JP 5839884A JP S60202349 A JPS60202349 A JP S60202349A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
技術分野
本発明は、機関へ供給される混合気の空燃比制御のため
に排気系に設けられる酸素センサを加熱するヒータの制
御装置に関する。 青電技術 内燃機関の排気ガスの酸素濃度と空燃比は、Ｉ１１！論
空燃比より大きい空燃比すなわち希薄混合気の領域にお
いて良好な相関性をもっているので、この領域における
排気ガスの酸素濃度を測定することにより、排気ガス空
燃比を正確に検出することができる。このような領域に
おける排気ガス酸素濃度を測定する酸素センサとして、
被測定排気ガス側に設けられる通気性測定電極、既知の
酸素濃度を有する基準ガスたとえば大気の側に設けられ
る通気性対向電極および両電極間にある固体電解質例え
ば安定化ジルコニアからなる有底筒状センサ素子を含む
センサが用いられる。このような酸素センサにおいて両
電極間に電流を流すと、電解質を通して酸素を一方向に
移動させることができるが、通気性測定電極の酸素送出
能力より少ない酸素を送入する微細孔の拡散抵抗層でこ
の通気性測定電極を被覆することにより、ある印加電圧
範囲では、その電流をほば特定の値に維持することがで
きる。 この電流値は限界電流値と称され、酸素濃度にほぼ比例
して直線的に変化するために、この電流値の変化から酸
素濃度を連続的に検出することができる。一方この酸素
センサにおいて、一定の印加電圧で排気ガスの酸素濃度
に比例する電流値を出力させるためには、センサの素子
の温度をほば６５０°Ｃ以上に加熱して活性状態に維持
する必要゛がある。 このため、酸素センサの中心孔内にヒータを設け、酸素
センサをヒータにより活性温度に保持しているが、酸素
センサ温度が８５０℃以上、すなわちヒータ温度が１１
００°Ｃ以上になると、ヒータ発熱体が熱劣化したり、
溶断したりする不具合がある。 したがってヒータへの供給電力は機関回転速度、負荷、
および吸入空気流量等の機関の運転パラメータに関係し
て制御されているが、機関が高回転速度あるいは高負荷
状態から短時間でアイドリング状態に移行する場合には
ヒータへの供給電力がアイドリンク期間の値に上昇する
と、ヒータ副産が１＋００°Ｃ以上になることがある。 また機関か高回転速度あるいは高負荷状態にある期間に
、スロットル弁のアイドリング開度を検出するアイドル
スイッチがオンになるや杏やヒータの通電を中止すると
、排気ガス温度の低下とともに酸素センサ温度が６５０
’（以下になり、高回転速度あるいは高負荷から低回転
速度あるいは低負荷への移行直後では正確な酸素濃度の
検出が困難になる。 発明の開示 本発明の目的は、ヒータの過熱を回避しつつ、過渡時に
おいても酸素センサを適切な温度範囲に保持することが
できる酸素センサ用ヒータの制御装置を提供することで
ある。 この目的を達成するために本発明によれば、機関の排気
ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサが排気系に設け
られ、この酸素センサを加熱するヒータへの供給電力を
機関の運転パラメータに関係して制御する酸素センサ用
ヒータの制御装置において、機関の運転状態が高回転速
度あるいは高負荷から低回転速度あるいは低負荷へ変化
した場合、運転状態の変化前における機関の回転速度あ
るいは負荷の大きさに関係してヒータへの供給電力の増
大量を設定する。 また、本発明によれば、機関の排気ガス中の酸素濃度を
検出する酸素センサが排気系に設けられ、この酸素セン
サを加熱するヒータへの供給電力を機関の運転パラメー
タに関係して制御する酸素センサ用ヒータの制御装置に
おいて、機関の運転状態が高回転速度あるいは高負荷か
ら低回転速度あるいは低負荷へ変化した場合、運転状態
の変化前における機関の高回転速度あるいは高負荷の継
続時間に関係してヒータへの供給電力の増大量を設定す
る。 運転状態の変化前における機関の回転速度あるいは負荷
が大きければ大きい程、また、高回転速度あるいは高負
荷の継続時間が長ければ長い程、酸素センサは排気ガス
により十分に加熱されており、運り１状態の変化後の供
給電力の増大のためにヒ〜りが熱劣化等の支障の生しる
温度（臨界温度）以上に上昇する危険性は高くなる。本
発明ではヒータへの供給電力、すなわちヒータの発熱（
ｉｌが、運転状態の変化前における機関の回転速度ある
いは負荷の大きさ、または機関の高回転速度あるいは高
負荷の継続時間に関係して設定されるが、ヒータが臨界
温度以上になるのを防
に排気系に設けられる酸素センサを加熱するヒータの制
御装置に関する。 青電技術 内燃機関の排気ガスの酸素濃度と空燃比は、Ｉ１１！論
空燃比より大きい空燃比すなわち希薄混合気の領域にお
いて良好な相関性をもっているので、この領域における
排気ガスの酸素濃度を測定することにより、排気ガス空
燃比を正確に検出することができる。このような領域に
おける排気ガス酸素濃度を測定する酸素センサとして、
被測定排気ガス側に設けられる通気性測定電極、既知の
酸素濃度を有する基準ガスたとえば大気の側に設けられ
る通気性対向電極および両電極間にある固体電解質例え
ば安定化ジルコニアからなる有底筒状センサ素子を含む
センサが用いられる。このような酸素センサにおいて両
電極間に電流を流すと、電解質を通して酸素を一方向に
移動させることができるが、通気性測定電極の酸素送出
能力より少ない酸素を送入する微細孔の拡散抵抗層でこ
の通気性測定電極を被覆することにより、ある印加電圧
範囲では、その電流をほば特定の値に維持することがで
きる。 この電流値は限界電流値と称され、酸素濃度にほぼ比例
して直線的に変化するために、この電流値の変化から酸
素濃度を連続的に検出することができる。一方この酸素
センサにおいて、一定の印加電圧で排気ガスの酸素濃度
に比例する電流値を出力させるためには、センサの素子
の温度をほば６５０°Ｃ以上に加熱して活性状態に維持
する必要゛がある。 このため、酸素センサの中心孔内にヒータを設け、酸素
センサをヒータにより活性温度に保持しているが、酸素
センサ温度が８５０℃以上、すなわちヒータ温度が１１
００°Ｃ以上になると、ヒータ発熱体が熱劣化したり、
溶断したりする不具合がある。 したがってヒータへの供給電力は機関回転速度、負荷、
および吸入空気流量等の機関の運転パラメータに関係し
て制御されているが、機関が高回転速度あるいは高負荷
状態から短時間でアイドリング状態に移行する場合には
ヒータへの供給電力がアイドリンク期間の値に上昇する
と、ヒータ副産が１＋００°Ｃ以上になることがある。 また機関か高回転速度あるいは高負荷状態にある期間に
、スロットル弁のアイドリング開度を検出するアイドル
スイッチがオンになるや杏やヒータの通電を中止すると
、排気ガス温度の低下とともに酸素センサ温度が６５０
’（以下になり、高回転速度あるいは高負荷から低回転
速度あるいは低負荷への移行直後では正確な酸素濃度の
検出が困難になる。 発明の開示 本発明の目的は、ヒータの過熱を回避しつつ、過渡時に
おいても酸素センサを適切な温度範囲に保持することが
できる酸素センサ用ヒータの制御装置を提供することで
ある。 この目的を達成するために本発明によれば、機関の排気
ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサが排気系に設け
られ、この酸素センサを加熱するヒータへの供給電力を
機関の運転パラメータに関係して制御する酸素センサ用
ヒータの制御装置において、機関の運転状態が高回転速
度あるいは高負荷から低回転速度あるいは低負荷へ変化
した場合、運転状態の変化前における機関の回転速度あ
るいは負荷の大きさに関係してヒータへの供給電力の増
大量を設定する。 また、本発明によれば、機関の排気ガス中の酸素濃度を
検出する酸素センサが排気系に設けられ、この酸素セン
サを加熱するヒータへの供給電力を機関の運転パラメー
タに関係して制御する酸素センサ用ヒータの制御装置に
おいて、機関の運転状態が高回転速度あるいは高負荷か
ら低回転速度あるいは低負荷へ変化した場合、運転状態
の変化前における機関の高回転速度あるいは高負荷の継
続時間に関係してヒータへの供給電力の増大量を設定す
る。 運転状態の変化前における機関の回転速度あるいは負荷
が大きければ大きい程、また、高回転速度あるいは高負
荷の継続時間が長ければ長い程、酸素センサは排気ガス
により十分に加熱されており、運り１状態の変化後の供
給電力の増大のためにヒ〜りが熱劣化等の支障の生しる
温度（臨界温度）以上に上昇する危険性は高くなる。本
発明ではヒータへの供給電力、すなわちヒータの発熱（
ｉｌが、運転状態の変化前における機関の回転速度ある
いは負荷の大きさ、または機関の高回転速度あるいは高
負荷の継続時間に関係して設定されるが、ヒータが臨界
温度以上になるのを防
【Ｉニしつつ、ヒータを活性温度
に保持することができる。 機関の回転速度あるいは負荷が大きい場合程、吸入空気
流量は増大し、また冷却水温度は上昇している。したが
って機関の回転速度および負荷の大きさ、あるいは高回
転速度および高Ω荷は吸入空気流量あるいは冷却水温度
から検出することができる。 機関の運転状態が高回転速度あるいは高負荷から低回転
速度あるいは低負荷へ変化した場合、ヒータへの供給電
力は運転状態の変化後の定常値へ徐々に増大させるのが
好ましい。これにより供給’−１．；力の変化は円滑と
なり、ヒータ温度の変化を抑制することができる。 ヒータへの供給電力はヒータの駆動パルスのデユーティ
比により制御するのが有利である。 実施例 本発明を図面の実施例について説明する。 第１図は本発明で用いられる酸素センサｌＯを示し、ジ
ルコニアからなる有底円筒状の酸素イオン伝導性固体電
解質１２は、その内面および外面を陽極としての通気性
白金１ｔ９１１！ｉ！電極！４および陰極としての通気
性白金薄膜電極１６でそれぞれ被覆され、これら電極１
４および１６に接続されるリード線１８．２０同には直
流電圧が印加される。陰極１６の外面には拡散抵抗層と
しての多孔質セラミック■２２が設けられている。 こうして形成されるセンサ素子２４を加熱するため、中
心に大気に通ずる空気孔２６をもつ管状セラミツ・クヒ
ータ２８が絶縁ブシュ３ｏを貫通してセンサ素子２４内
へ突呂し、リード線３２．３４を介して給電される。セ
ンサ素子２４は多数の穴３６をもつケーシング３８に収
容され、俳気辿路例えば排気管の壁４ｏをＨ通して排気
管内へ突出している。 第２図はヒータ制御装置を兼ねる電子制御燃料噴射装置
のブロック図である。エアフローメータ４４は吸気通路
に設けられて吸入空気流１１（を検出し、回転速度セン
サ４６は機関の回転速度を検出し、スロットルセンサ４
８はスロットル開度を検出する。電子制御燃料噴射コン
ピュータ５０において入力ボート５２、出力ボート５４
、ＲＯＭ ５６、ＲＡＭ ５８、およびＭＰＵ ６０は
アドレスデータバス６２を介して互いに接続されている
。 エアフローメータ４４のアナログ出力はバッファ６４お
よびＡ／Ｄ （アナログ／デジタル変換お）６６を介し
て入力ボート５２へ送られ、回転速度センサ４６および
スロットルセンサ４８の出力パルスはそれぞれバッファ
６８．７０を介して入力ボート５２へ送られる。バッテ
リ７２の出力電圧ｖｂはＡ／Ｄ７４を介して入力ボート
５２へ送られ、酸素センサ１０の出力電流はＩ／Ｖ （
電流／電圧変換ｆｊｇ）７６、増幅器７８、おヨヒＡ／
Ｄ８ｏヲ介シて入力ボート５２へ送られる。バッテリ７
２はヒータ２８、パワトランジスタ８２、および抵抗８
４を介してアースへ接続されている。パワトランジスタ
８２は出力ボート５４からオン、オフの制御信号を受け
、抵抗８４の端子電圧ＶｒはＡ／Ｄ８６を介して入力ボ
ート５２へ送られる。ダウンカウンタ８８は出力ボート
５４からのデータをセットされ、カウント数が０まで減
少するとＳＲフリップフロップ９０をリセットする。Ｓ
Ｒフリップフロップ９０のＱ端子は増幅器９２を介して
吸気ボートの燃料噴射弁９４へ送られる。ＣＬＯＣＫ９
６のクロックパルスはＭＰＵ６０、ダウンカウンタ８８
、およびＳＲフリップフロップ９０のＳ端子へ送られる
。ダウンカウンタ８８には燃料噴射量に対応するデータ
が設定され、燃料噴射９４はＳＲフリップフロップ９０
がセットされている期間だけ開状態に保持される。 第３図は吸入空気流量Ｇａとヒータ２８の基本電力ＰＯ
との関係を示している。機関の回転速度あるいは負荷が
増大するに連れて吸入空気流ｉ＋ｋＧａも増大するので
、機関の回転速度あるいは負荷は吸入空気流量Ｇａの関
数となる。したがって機関の回転速度あるいは負荷が増
大するに連れて、すなわち吸入空気流ＪｄＧａが増大す
るに連れて排気ガス温度が上昇するので、基本電力Ｐｏ
は吸入空気流ｆＡＧａが増大するに連れて減少する。 第４図は吸入空気流量Ｇａとヒータ２８の駆動パルスの
基本デユーティ比ＤＯとの関係を示し′ている。ヒータ
２８への供給電力は第２図のパワトランジスタ８２のオ
ン、オフにより、すなわち駆動パルスのデユーティ比に
より制御される。バッテリ７２の電圧変動に伴ってヒー
タ２８の印加電圧ｖｈも変動するが、ｖｈが基準電圧に
ある場合にヒータ２８へ基本電力ＰＯを供給するための
デユーティ比りを基本デユーティ比り。 と定義する。 第２図のヒータ２８の実際の供給電力Ｐは次式から計算
される。 Ｐ＝Ｖｈ・Ｉｈ ＝ （Ｖｂ−Ｖｔ−Ｖｒ）・Ｖｒ／Ｒｒただしｖｈ：ヒ
ータ２８の印加電圧 ■ｈ：ヒータ２８の印加電流 ■ｂ＝バッテリ７２の電圧 ■じトランジスタ８２の両端電圧 ｖｒ：抵抗８４の両端電圧 Ｒｒ：抵抗８４の抵抗値 なおＶｔ＋ Ｒｒは一定であり、Ｖｂ＋Ｖｒはそれぞれ
Ａ ／ Ｄ ７４．８６により検出される。 バッテリ８２の電圧ｖｂの変動により、デユーティ比り
が等しくても、ヒータ２８の供給電力Ｐが変化する。し
たがって電源補正係数α＝Ｐ。 ／Ｐとし、デユーティ比りをＤ・αに修正することによ
りヒータ２８の供給電力Ｐを正確なものにすることがで
きる。 第５図は吸入空気流量Ｇａとパラメータ補正係数βとの
関係を示している。機関が高回転速度あるいは高負荷の
状態にある場合、回転速度および負荷の大きさおよび継
続時間が測定される。第５図ではＧａ≧２０ｇ／ｓｅｃ
の範囲を高回転速度あるいは高負荷の範囲とし、この範
囲をＧａすなわちスロットルセンサ４８のアイドルスイ
ッチがオンになるまでの期間において各領域Ｇａ１＋Ｃ
ａ２＋・・・の合計時間（タイムカウンタのカウント数
Ｔａｌ＋Ｔａ２＋・・・）を測定する。こうしてアイド
ルスイッチがオンになった時、すなわち機関の運転状態
が高回転速度あるいは高負荷から低回転速度あるいは低
伯荷へ変化した時に、Ｔａｌ、Ｔａ２．・・・のうちの
最大値Ｔａｘとその最大値Ｔａｘのあった領域Ｇａｘと
をめ、ＧａｘおよびＴａｘからパラメータ補正係数βを
める。パラメータ補正係数βは、Ｃ，ａｘがＧａの大き
い領域にある程、また、Ｔａｘが大きい程、小さい値に
設定され、駆動パルスのデユーティ比りはｌ〕・β／β
０に修正される。酸素センサ１０は、ＧａｘおよびＴａ
ｘが大きい場合程、排気ガスにより十分に加熱されてお
り、アイドルスイッチがオフからオンへ変化した時にお
けるヒータ２８の熱劣化を回避するためのヒータ２８の
発熱量を小さく維持する必要がある。第５図のようにパ
ラメータ補正係数βをＧａｘおよびＴａｘの関数として
定義することにより、ヒータ２８の熱劣化および溶断を
防出することができる。また、アイドルスイッチがオフ
からオンになった後もヒータ２８の所定の発熱量が確保
されるので、排気ガス温度の低下に伴う酸素センサｌＯ
の不活性が防止される。 第６図はパラメータ補正係数βの時間変化を示している
。βはアイドルスイッチがオンになった時に第５図のよ
うに設定され、その後のアイドリンク開度期間では第６
図に示されるように徐々に増大してｌになる。このよう
にデユーティ比りが定常値に徐々に戻され、ヒータ２８
の供給電力の変化が円滑となり、ヒータ温度の急激な変
化が防出される。 第７図はヒータ２８の駆動パルスの波形を例示している
。（ａ）はＧａが大である定常期間、（ｂ）は定常時の
アイドリング期間、（Ｃ）はアイドルスイッチがオンに
なった直後の過渡期間における波形である。（ａ）、（
ｂ）の定常期間ではデユーティ比りは第４図に示される
ように定義されるが、（Ｃ）の過渡期間ではβにより修
正される結果、デユーティ比りは（ｂ）の場合より大き
く、徐々に（ｂ）の場合のデユーティ比りへ移行する。 第８図はヒータ制御ルーチンのフローチャートである。 このルーチンは４ ｍ５ｅｅの時間割込みルーチンとし
て実行される。駆動パルスの周期Ｔ （例えば４８ ｍ
５ｅｃ ）に対応するカウント数ＴｃＪ中、デユーティ
比りに対応するカウント数Ｏｘだけヒータ２８は通電さ
れる。駆動パルスの周期ごとにデユーティ比りが計算さ
れ、アイドルスイッチがオフである場合（ステップＩ２
８）、および吸入空気流ＱＩ Ｇａの時間変化ΔＧａが
小さい場合（ステップ１３４）、デユーティ比りは第４
図に従って定義され、アイドルスイッチがオンになって
から所定時間内はデユーティ比りは第５図で定義された
βに従って修正される。 第８図の各ステップを詳述する。なお周期カウンタおよ
び通電カウンタの値としてのＴｃ 、 Ｄｘ 。 およびＴａｌ＋Ｔａ２＋・・・はエンジンスイッチがオ
ンになった直後に実行される初期設定ルーチンにより初
期値Ｔｃｉ、Ｄｘｉおよび０にそれぞれ設定される。ス
テップ１００では吸入空気流量ＧａをＲＡＭ５８に書き
込む。ステップ＋０２ではＧａと所定値にａｃ （第５
図ではＧａｃは２０ｇ／ｓｅｅに対応する。）とを比較
し、Ｇａ≧Ｇａｃであれば、すなわち機関が高回転速度
あるいは高負荷の状態にあればステップ＋０４へ進み、
Ｇａ＜ＧａＣであれば、すなわち機関が低回転速度ある
いは低負荷の状態にあればステップ＋０６へ進む。ステ
ップ１０４ではその時のＧａの領域Ｃａｎに対応するカ
ウンタの値Ｔａｎを１だけ増大する。ステップ＋０６で
はヒータ制御の実行条件が成立しているか杏かを判定し
、判定が正であればステップ１０８へ進み、杏であれば
ステップ１」８へ進む。ヒータ制御の実行条件として例
えは冷却水温度が６０°Ｃ以上であること、すなイ〕ち
暖８！運転がすでに終了していることが挙げられる。ス
テップ１０８では周期カウンタの値Ｔｃを１だけ減少さ
せる。ステップ１１０ではｌ’ｃとＯとを比較し、’ｒ
ｃ≦０であれは、すなわち周期が経過していればステッ
プ】２０へ進み、Ｔｃ＞Ｏであれば、すなわち周期がな
お経過していなければステップ＋１２へ進む。ステップ
１１２では通電カウンタの値Ｄｘを１だけ減少させる。 ステップ１１４ではＤｘと０とを比較し、Ｄｘ≦Ｏであ
れば、すなわちヒータ２８の通電時間を過ぎていれば、
ステップ１１６でＤｘに０を代入した後、ステップ目８
でヒータをオフにし、また、Ｄｘ＞Ｏであれば、すなわ
ちヒータ２８が通電時間内であれば、ステップ１５０へ
進んでヒータ２８をオンにする。ステップ１２０ではバ
ッテリ７２の電圧ｖｂおよびヒータ２８の電流１ｈをＲ
ＡＭ ５８に書き込む。なおＩｈはＶｒ／Ｒｒから計算
される。ステップ１２２ではヒータ２８の実際の供給電
力Ｐをｐ ＝ （ｖｂ−ｖｔ −ｖｒ ） −１ｈから
計算する。ステップ＋２４では電源補正（ｆｉＭαをα
＝ Ｐｏ ／ Ｐから計算する。ステップ１２６ではデ
ユーティ比りをＤｏ・αからｉ′を算し、 １．、Ｄの
対応値を口Ｘとする。ステップ１２８ではアイドルスイ
ッチがオンかオフかを：Ｉ′ＪＩ 疋し、オンであれば
、すなわち機関が低回転速度あるいは低負荷であればス
テップ１３０へ進み、オフであればステップ１４８へ進
む。ステップ＋３０ではβの設定フラグＦの値を判定し
、Ｆ＝１であれば、すなわちβがすでに設定されていれ
ば、ステップ１４０へ進み、また、Ｆ＝０であれば、す
なわちβがなお設定されていなければステップ１３４へ
進む。ステップ＋３２では所定時間当たりの吸入空気流
量Ｇａの変化；１１ΔＧａの絶対値１ΔＧａｌと所定値
Ｃとを比較し、１ΔＣ，ａｌ≧Ｃであれば、すなわち過
渡期間であればステップ１３４へ進み、１ΔＣａｌ＜Ｃ
であればステップ１４８へ進む。ステップ＋３４ではＴ
ａｌ、Ｔａ２．・・・のうちの最大値Ｔａｘと、その最
大値Ｔａｘのあった領域Ｇａｘとをめる。ステップ１３
６ではＴａｘとＧａｘとに基づいて第５図のグラフに従
ってパラメータ補正係数βを計算する。ステップ１３８
ではβの設定フラグＦをセットし、かつＴａｌ＋Ｔａ２
＋・・・に０を代入する。ステップ１４０ではβを１だ
け増大する。ステップ１４２ではβと所定値β０とを比
較し、β≧β０であればステップ＋４６へ進み、βくβ
０であればステップ＋４８へ進む。ステップ１４４では
βの設定フラグＦをリセットする。ステップ１４６では
Ｄ・β／β０を新たなりとし、このＤの対応値にＯＸを
修正する。ステップ１４８ではＴｃにＴｃｉを代入する
。ステップ＋５０ではヒュータ２８をオンにする。
に保持することができる。 機関の回転速度あるいは負荷が大きい場合程、吸入空気
流量は増大し、また冷却水温度は上昇している。したが
って機関の回転速度および負荷の大きさ、あるいは高回
転速度および高Ω荷は吸入空気流量あるいは冷却水温度
から検出することができる。 機関の運転状態が高回転速度あるいは高負荷から低回転
速度あるいは低負荷へ変化した場合、ヒータへの供給電
力は運転状態の変化後の定常値へ徐々に増大させるのが
好ましい。これにより供給’−１．；力の変化は円滑と
なり、ヒータ温度の変化を抑制することができる。 ヒータへの供給電力はヒータの駆動パルスのデユーティ
比により制御するのが有利である。 実施例 本発明を図面の実施例について説明する。 第１図は本発明で用いられる酸素センサｌＯを示し、ジ
ルコニアからなる有底円筒状の酸素イオン伝導性固体電
解質１２は、その内面および外面を陽極としての通気性
白金１ｔ９１１！ｉ！電極！４および陰極としての通気
性白金薄膜電極１６でそれぞれ被覆され、これら電極１
４および１６に接続されるリード線１８．２０同には直
流電圧が印加される。陰極１６の外面には拡散抵抗層と
しての多孔質セラミック■２２が設けられている。 こうして形成されるセンサ素子２４を加熱するため、中
心に大気に通ずる空気孔２６をもつ管状セラミツ・クヒ
ータ２８が絶縁ブシュ３ｏを貫通してセンサ素子２４内
へ突呂し、リード線３２．３４を介して給電される。セ
ンサ素子２４は多数の穴３６をもつケーシング３８に収
容され、俳気辿路例えば排気管の壁４ｏをＨ通して排気
管内へ突出している。 第２図はヒータ制御装置を兼ねる電子制御燃料噴射装置
のブロック図である。エアフローメータ４４は吸気通路
に設けられて吸入空気流１１（を検出し、回転速度セン
サ４６は機関の回転速度を検出し、スロットルセンサ４
８はスロットル開度を検出する。電子制御燃料噴射コン
ピュータ５０において入力ボート５２、出力ボート５４
、ＲＯＭ ５６、ＲＡＭ ５８、およびＭＰＵ ６０は
アドレスデータバス６２を介して互いに接続されている
。 エアフローメータ４４のアナログ出力はバッファ６４お
よびＡ／Ｄ （アナログ／デジタル変換お）６６を介し
て入力ボート５２へ送られ、回転速度センサ４６および
スロットルセンサ４８の出力パルスはそれぞれバッファ
６８．７０を介して入力ボート５２へ送られる。バッテ
リ７２の出力電圧ｖｂはＡ／Ｄ７４を介して入力ボート
５２へ送られ、酸素センサ１０の出力電流はＩ／Ｖ （
電流／電圧変換ｆｊｇ）７６、増幅器７８、おヨヒＡ／
Ｄ８ｏヲ介シて入力ボート５２へ送られる。バッテリ７
２はヒータ２８、パワトランジスタ８２、および抵抗８
４を介してアースへ接続されている。パワトランジスタ
８２は出力ボート５４からオン、オフの制御信号を受け
、抵抗８４の端子電圧ＶｒはＡ／Ｄ８６を介して入力ボ
ート５２へ送られる。ダウンカウンタ８８は出力ボート
５４からのデータをセットされ、カウント数が０まで減
少するとＳＲフリップフロップ９０をリセットする。Ｓ
Ｒフリップフロップ９０のＱ端子は増幅器９２を介して
吸気ボートの燃料噴射弁９４へ送られる。ＣＬＯＣＫ９
６のクロックパルスはＭＰＵ６０、ダウンカウンタ８８
、およびＳＲフリップフロップ９０のＳ端子へ送られる
。ダウンカウンタ８８には燃料噴射量に対応するデータ
が設定され、燃料噴射９４はＳＲフリップフロップ９０
がセットされている期間だけ開状態に保持される。 第３図は吸入空気流量Ｇａとヒータ２８の基本電力ＰＯ
との関係を示している。機関の回転速度あるいは負荷が
増大するに連れて吸入空気流ｉ＋ｋＧａも増大するので
、機関の回転速度あるいは負荷は吸入空気流量Ｇａの関
数となる。したがって機関の回転速度あるいは負荷が増
大するに連れて、すなわち吸入空気流ＪｄＧａが増大す
るに連れて排気ガス温度が上昇するので、基本電力Ｐｏ
は吸入空気流ｆＡＧａが増大するに連れて減少する。 第４図は吸入空気流量Ｇａとヒータ２８の駆動パルスの
基本デユーティ比ＤＯとの関係を示し′ている。ヒータ
２８への供給電力は第２図のパワトランジスタ８２のオ
ン、オフにより、すなわち駆動パルスのデユーティ比に
より制御される。バッテリ７２の電圧変動に伴ってヒー
タ２８の印加電圧ｖｈも変動するが、ｖｈが基準電圧に
ある場合にヒータ２８へ基本電力ＰＯを供給するための
デユーティ比りを基本デユーティ比り。 と定義する。 第２図のヒータ２８の実際の供給電力Ｐは次式から計算
される。 Ｐ＝Ｖｈ・Ｉｈ ＝ （Ｖｂ−Ｖｔ−Ｖｒ）・Ｖｒ／Ｒｒただしｖｈ：ヒ
ータ２８の印加電圧 ■ｈ：ヒータ２８の印加電流 ■ｂ＝バッテリ７２の電圧 ■じトランジスタ８２の両端電圧 ｖｒ：抵抗８４の両端電圧 Ｒｒ：抵抗８４の抵抗値 なおＶｔ＋ Ｒｒは一定であり、Ｖｂ＋Ｖｒはそれぞれ
Ａ ／ Ｄ ７４．８６により検出される。 バッテリ８２の電圧ｖｂの変動により、デユーティ比り
が等しくても、ヒータ２８の供給電力Ｐが変化する。し
たがって電源補正係数α＝Ｐ。 ／Ｐとし、デユーティ比りをＤ・αに修正することによ
りヒータ２８の供給電力Ｐを正確なものにすることがで
きる。 第５図は吸入空気流量Ｇａとパラメータ補正係数βとの
関係を示している。機関が高回転速度あるいは高負荷の
状態にある場合、回転速度および負荷の大きさおよび継
続時間が測定される。第５図ではＧａ≧２０ｇ／ｓｅｃ
の範囲を高回転速度あるいは高負荷の範囲とし、この範
囲をＧａすなわちスロットルセンサ４８のアイドルスイ
ッチがオンになるまでの期間において各領域Ｇａ１＋Ｃ
ａ２＋・・・の合計時間（タイムカウンタのカウント数
Ｔａｌ＋Ｔａ２＋・・・）を測定する。こうしてアイド
ルスイッチがオンになった時、すなわち機関の運転状態
が高回転速度あるいは高負荷から低回転速度あるいは低
伯荷へ変化した時に、Ｔａｌ、Ｔａ２．・・・のうちの
最大値Ｔａｘとその最大値Ｔａｘのあった領域Ｇａｘと
をめ、ＧａｘおよびＴａｘからパラメータ補正係数βを
める。パラメータ補正係数βは、Ｃ，ａｘがＧａの大き
い領域にある程、また、Ｔａｘが大きい程、小さい値に
設定され、駆動パルスのデユーティ比りはｌ〕・β／β
０に修正される。酸素センサ１０は、ＧａｘおよびＴａ
ｘが大きい場合程、排気ガスにより十分に加熱されてお
り、アイドルスイッチがオフからオンへ変化した時にお
けるヒータ２８の熱劣化を回避するためのヒータ２８の
発熱量を小さく維持する必要がある。第５図のようにパ
ラメータ補正係数βをＧａｘおよびＴａｘの関数として
定義することにより、ヒータ２８の熱劣化および溶断を
防出することができる。また、アイドルスイッチがオフ
からオンになった後もヒータ２８の所定の発熱量が確保
されるので、排気ガス温度の低下に伴う酸素センサｌＯ
の不活性が防止される。 第６図はパラメータ補正係数βの時間変化を示している
。βはアイドルスイッチがオンになった時に第５図のよ
うに設定され、その後のアイドリンク開度期間では第６
図に示されるように徐々に増大してｌになる。このよう
にデユーティ比りが定常値に徐々に戻され、ヒータ２８
の供給電力の変化が円滑となり、ヒータ温度の急激な変
化が防出される。 第７図はヒータ２８の駆動パルスの波形を例示している
。（ａ）はＧａが大である定常期間、（ｂ）は定常時の
アイドリング期間、（Ｃ）はアイドルスイッチがオンに
なった直後の過渡期間における波形である。（ａ）、（
ｂ）の定常期間ではデユーティ比りは第４図に示される
ように定義されるが、（Ｃ）の過渡期間ではβにより修
正される結果、デユーティ比りは（ｂ）の場合より大き
く、徐々に（ｂ）の場合のデユーティ比りへ移行する。 第８図はヒータ制御ルーチンのフローチャートである。 このルーチンは４ ｍ５ｅｅの時間割込みルーチンとし
て実行される。駆動パルスの周期Ｔ （例えば４８ ｍ
５ｅｃ ）に対応するカウント数ＴｃＪ中、デユーティ
比りに対応するカウント数Ｏｘだけヒータ２８は通電さ
れる。駆動パルスの周期ごとにデユーティ比りが計算さ
れ、アイドルスイッチがオフである場合（ステップＩ２
８）、および吸入空気流ＱＩ Ｇａの時間変化ΔＧａが
小さい場合（ステップ１３４）、デユーティ比りは第４
図に従って定義され、アイドルスイッチがオンになって
から所定時間内はデユーティ比りは第５図で定義された
βに従って修正される。 第８図の各ステップを詳述する。なお周期カウンタおよ
び通電カウンタの値としてのＴｃ 、 Ｄｘ 。 およびＴａｌ＋Ｔａ２＋・・・はエンジンスイッチがオ
ンになった直後に実行される初期設定ルーチンにより初
期値Ｔｃｉ、Ｄｘｉおよび０にそれぞれ設定される。ス
テップ１００では吸入空気流量ＧａをＲＡＭ５８に書き
込む。ステップ＋０２ではＧａと所定値にａｃ （第５
図ではＧａｃは２０ｇ／ｓｅｅに対応する。）とを比較
し、Ｇａ≧Ｇａｃであれば、すなわち機関が高回転速度
あるいは高負荷の状態にあればステップ＋０４へ進み、
Ｇａ＜ＧａＣであれば、すなわち機関が低回転速度ある
いは低負荷の状態にあればステップ＋０６へ進む。ステ
ップ１０４ではその時のＧａの領域Ｃａｎに対応するカ
ウンタの値Ｔａｎを１だけ増大する。ステップ＋０６で
はヒータ制御の実行条件が成立しているか杏かを判定し
、判定が正であればステップ１０８へ進み、杏であれば
ステップ１」８へ進む。ヒータ制御の実行条件として例
えは冷却水温度が６０°Ｃ以上であること、すなイ〕ち
暖８！運転がすでに終了していることが挙げられる。ス
テップ１０８では周期カウンタの値Ｔｃを１だけ減少さ
せる。ステップ１１０ではｌ’ｃとＯとを比較し、’ｒ
ｃ≦０であれは、すなわち周期が経過していればステッ
プ】２０へ進み、Ｔｃ＞Ｏであれば、すなわち周期がな
お経過していなければステップ＋１２へ進む。ステップ
１１２では通電カウンタの値Ｄｘを１だけ減少させる。 ステップ１１４ではＤｘと０とを比較し、Ｄｘ≦Ｏであ
れば、すなわちヒータ２８の通電時間を過ぎていれば、
ステップ１１６でＤｘに０を代入した後、ステップ目８
でヒータをオフにし、また、Ｄｘ＞Ｏであれば、すなわ
ちヒータ２８が通電時間内であれば、ステップ１５０へ
進んでヒータ２８をオンにする。ステップ１２０ではバ
ッテリ７２の電圧ｖｂおよびヒータ２８の電流１ｈをＲ
ＡＭ ５８に書き込む。なおＩｈはＶｒ／Ｒｒから計算
される。ステップ１２２ではヒータ２８の実際の供給電
力Ｐをｐ ＝ （ｖｂ−ｖｔ −ｖｒ ） −１ｈから
計算する。ステップ＋２４では電源補正（ｆｉＭαをα
＝ Ｐｏ ／ Ｐから計算する。ステップ１２６ではデ
ユーティ比りをＤｏ・αからｉ′を算し、 １．、Ｄの
対応値を口Ｘとする。ステップ１２８ではアイドルスイ
ッチがオンかオフかを：Ｉ′ＪＩ 疋し、オンであれば
、すなわち機関が低回転速度あるいは低負荷であればス
テップ１３０へ進み、オフであればステップ１４８へ進
む。ステップ＋３０ではβの設定フラグＦの値を判定し
、Ｆ＝１であれば、すなわちβがすでに設定されていれ
ば、ステップ１４０へ進み、また、Ｆ＝０であれば、す
なわちβがなお設定されていなければステップ１３４へ
進む。ステップ＋３２では所定時間当たりの吸入空気流
量Ｇａの変化；１１ΔＧａの絶対値１ΔＧａｌと所定値
Ｃとを比較し、１ΔＣ，ａｌ≧Ｃであれば、すなわち過
渡期間であればステップ１３４へ進み、１ΔＣａｌ＜Ｃ
であればステップ１４８へ進む。ステップ＋３４ではＴ
ａｌ、Ｔａ２．・・・のうちの最大値Ｔａｘと、その最
大値Ｔａｘのあった領域Ｇａｘとをめる。ステップ１３
６ではＴａｘとＧａｘとに基づいて第５図のグラフに従
ってパラメータ補正係数βを計算する。ステップ１３８
ではβの設定フラグＦをセットし、かつＴａｌ＋Ｔａ２
＋・・・に０を代入する。ステップ１４０ではβを１だ
け増大する。ステップ１４２ではβと所定値β０とを比
較し、β≧β０であればステップ＋４６へ進み、βくβ
０であればステップ＋４８へ進む。ステップ１４４では
βの設定フラグＦをリセットする。ステップ１４６では
Ｄ・β／β０を新たなりとし、このＤの対応値にＯＸを
修正する。ステップ１４８ではＴｃにＴｃｉを代入する
。ステップ＋５０ではヒュータ２８をオンにする。
第１図はヒ〜り付き酸素センサの描成図、第２図はヒー
タ制御装置を兼ねる電子制御燃料噴射装置のブロック図
、第３図は吸入空気流量とヒータの基本電力との関係を
示すグラフ、第４図は吸入空気流量とヒータの駆動パル
スの基本デユーティ比との関係を示すグラフ、第５図は
吸入空気流量とパラメータ補正係数との関係を示すグラ
フ、第６図はパラメータ補正係数の時間変化を示す図、
第７図はヒータの駆動パルスの波形例を示す図、第８図
はヒータ制御ルーチンのフローチャートである。 ｌＯ・・・酸素センサ、２８・・・ヒータ、４４・・・
エアフローメータ、４８・・・スロットルセンサ、７２
・・・バッテリ、８２・・・パワトランジスタ、８４・
・・抵抗。 ！ ・Ｊ、７、 第４図 ［％］ □ 吸入空気流量Ｇ０ 第５図 パ 第６図 バ ラ ノ □時 間
タ制御装置を兼ねる電子制御燃料噴射装置のブロック図
、第３図は吸入空気流量とヒータの基本電力との関係を
示すグラフ、第４図は吸入空気流量とヒータの駆動パル
スの基本デユーティ比との関係を示すグラフ、第５図は
吸入空気流量とパラメータ補正係数との関係を示すグラ
フ、第６図はパラメータ補正係数の時間変化を示す図、
第７図はヒータの駆動パルスの波形例を示す図、第８図
はヒータ制御ルーチンのフローチャートである。 ｌＯ・・・酸素センサ、２８・・・ヒータ、４４・・・
エアフローメータ、４８・・・スロットルセンサ、７２
・・・バッテリ、８２・・・パワトランジスタ、８４・
・・抵抗。 ！ ・Ｊ、７、 第４図 ［％］ □ 吸入空気流量Ｇ０ 第５図 パ 第６図 バ ラ ノ □時 間
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｌ 機関の排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ
が排気系に設けられ、この酸素センサを加熱するヒータ
への供給電力を機関の運転パラメータに関係して制御す
る酸素センサ用ヒータの制御装置において、機関の運転
状態が高回転速度あるいは高負荷から低回転速度あるい
は低負荷へ変化した場合、運転状態の変化前における機
関の回転速度あるいは負荷の大きさに関係してヒータへ
の供給電力の増大量を設定することを特徴とする、酸素
センサ用ヒータの制？Ｍ装置。 ２ 機関の回転速度および負荷の大きさを吸入空気流１
．ｔｌあるいは冷却水温度から検出することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の制御装置４゜ ３ 運転状態の的記変化があった場合、ヒータへの供給
電力を運転状態の変化後の定常値へ徐々に増大させてい
くことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の制御装
置。 ４ ヒータへの供給電力をヒータの駆動パルスのデユー
ティ比により制御することを特徴とする特許請求の範囲
第３項記載の制御装置。 ５ 機関の排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ
が排気系に設けられ、この酸素センサを加熱するヒータ
への供給電力を機関の運転パラメータに関係して制御す
る酸素センサ用ヒータの制御装置において、機関の運転
状態が高回転速度あるいは高負荷から低回転速度あるい
は低負荷へ変化した場合、運転状態の変化前における機
関の高回転速度あるいは高酋荷の継続時間に関係してヒ
ータへの供給電力の増大量を設定することを特徴とする
、酸素センサ用ヒータの制御装置。 ６ 機関の高回転速度および高負荷を吸入空気流量、あ
るいは冷却水温度から検出することを特徴とする特許請
求の範囲第５項記載の制御装置。 ７ 運転状態の前記変化があった場合、ヒータへの供給
電力を運転状態の変化後の定常値へ徐々に増大させてい
くことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の制御装
置。 ８ ヒータへの供給電力をヒータの駆動パルスのデユー
ティ比により制御することを特徴とする特許請求の範囲
第７項Ｊ己載の制ａ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59058398A JPS60202349A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 酸素センサ用ヒ−タの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59058398A JPS60202349A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 酸素センサ用ヒ−タの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60202349A true JPS60202349A (ja) | 1985-10-12 |
| JPH0568652B2 JPH0568652B2 (ja) | 1993-09-29 |
Family
ID=13083242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59058398A Granted JPS60202349A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 酸素センサ用ヒ−タの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60202349A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4715343A (en) * | 1985-09-17 | 1987-12-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for controlling heater for heating air-fuel ratio sensor |
| JP2005189018A (ja) * | 2003-12-25 | 2005-07-14 | Nissan Motor Co Ltd | 酸素センサのヒータ制御装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56130650A (en) * | 1980-03-19 | 1981-10-13 | Nissan Motor Co Ltd | Control circuit of heater current |
| JPS5752649A (en) * | 1980-09-16 | 1982-03-29 | Nissan Motor Co Ltd | Oxygen sensor heating device |
| JPS5942963U (ja) * | 1982-09-14 | 1984-03-21 | トヨタ自動車株式会社 | 酸素センサの加熱制御装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2545383C3 (de) * | 1975-10-10 | 1978-03-23 | Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck Gmbh & Co Kg, 8400 Regensburg | Lastgetriebe mit Endstellungsentkupplung für den Antrieb von Stufenschaltern für Stufentransformatoren |
-
1984
- 1984-03-28 JP JP59058398A patent/JPS60202349A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56130650A (en) * | 1980-03-19 | 1981-10-13 | Nissan Motor Co Ltd | Control circuit of heater current |
| JPS5752649A (en) * | 1980-09-16 | 1982-03-29 | Nissan Motor Co Ltd | Oxygen sensor heating device |
| JPS5942963U (ja) * | 1982-09-14 | 1984-03-21 | トヨタ自動車株式会社 | 酸素センサの加熱制御装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4715343A (en) * | 1985-09-17 | 1987-12-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for controlling heater for heating air-fuel ratio sensor |
| JP2005189018A (ja) * | 2003-12-25 | 2005-07-14 | Nissan Motor Co Ltd | 酸素センサのヒータ制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0568652B2 (ja) | 1993-09-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |