KR101747014B1 - 센서제어장치, 센서제어시스템 및 센서제어방법 - Google Patents

센서제어장치, 센서제어시스템 및 센서제어방법 Download PDF

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Abstract

센서제어장치는 검출부와 연산부가 설치되고, 검출부는 센서소자로부터 출력되는 산소농도에 대한 출력신호를 검출하며, 연산부는 배기가스 환류장치에 의한 흡입분위기 속으로의 배기가스의 환류가 정지되고, 또한, 내연기관의 아이들 스톱이 실행되고 있는 기간에 얻어지는 출력신호를 보정계수의 산출에 이용되는 보정정보로서 취득한다.

Description

센서제어장치, 센서제어시스템 및 센서제어방법{SENSOR CONTROL DEVICE, SENSOR CONTROL SYSTEM, AND SENSOR CONTROL METHOD}
본 발명은 센서제어장치, 센서제어시스템 및 센서제어방법에 관한 것이다.
[관련출원의 상호참조]
본 국제출원은 2012년 12월 4일에 일본국 특허청에 출원된 일본국 특허출원 제2012-265261호에 의거하는 우선권을 주장하는 것이며, 일본국 특허출원 제2012-265261호의 전체 내용을 본 국제출원에 원용한다.
내연기관에서는 연비의 향상이나, 배기가스에 포함되는 유해물질의 저감을 목적으로 하여, 흡입공기에 대한 연료의 비인 공연비를 제어하는 것, 더욱 구체적으로는 흡입공기에 포함되는 산소에 대한 연료의 비를 제어하는 것이 일반적으로 실행되고 있다. 이 제어를 실행하는데 있어서 흡입공기의 체적을 측정하는 것이 필요하게 된다. 예를 들면, 흡입공기의 체적을 측정하는 에어 매스 플로우 센서(air mass flow sensor)를 이용하는 방법이 알려져 있다. 에어 매스 플로우 센서는 흡입 스로틀 밸브를 구비하는 내연기관에 이용하는 것에 의해, 운전상태에 대응하여 변동하는 실린더로 흡입되는 흡입공기 체적의 측정을 실행할 수 있다.
그 한편으로, 디젤엔진이나, 직접 분사 가솔린 엔진 등에서는 흡기 스로틀 밸브가 설치되어 있지 않고, 실린더로 흡입되는 흡입공기 체적은 기본적으로 일정하다. 또한, 연소 후의 배기가스의 일부를 흡입공기에 환류시키는 배기가스 환류장치(이후, 「EGR장치」라고 표기한다. )를 가지는 디젤엔진 등에서는 환류되는 배기가스의 량(이후, 「EGR량」이라고 표기한다. )에 의해, 흡입공기에 포함되는 산소의 비율이 변화된다. 바꾸어 말하면, 실린더로 흡입되는 산소량이 변화된다.
이 경우, 상술의 에어 매스 플로우 센서만으로는 공연비를 정확하게 제어하는 것은 곤란했었다. 즉, 에어 매스 플로우 센서만을 이용한 공연비의 제어에서는 흡입공기에 포함되는 산소의 비율이, 예를 들면 대기에 포함되는 산소의 비율과 동일하다고 하는 가정하에, 실린더로 흡입되는 산소량이 산출되고 있다. EGR장치를 가지는 내연기관에서는 흡입공기에 포함되는 산소의 비율이 변화되기 때문에, 실린더로 흡입되는 산소량을 정확하게 산출할 수 없었다.
상술의 문제를 해결하기 위해, 흡입공기에 포함되는 산소농도를 측정하는 산소센서를 이용하여 실린더로 흡입되는 산소량을 산출하는 기술이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이 기술에서는 실린더로 흡입되는 흡입공기의 체적을 에어 매스 플로우 센서로 측정하고, 또한, 흡입공기의 산소농도를 산소센서로 측정함으로써, 실린더로 흡입되는 산소량이 산출된다. 공연비의 제어는 상술한 바와 같이 산출된 산소량에 대응하여 실린더 또는 흡기 포트에 분사되는 연료의 양을 제어하는 피드 포워드(feed forward) 제어가 좋다고 되어 있다.
특허문헌 1: 일본국 특개평2-221647호 공보
상술과 같이 산소센서를 이용하는 경우에는, 산소센서의 열화 등에 의한 출력값의 변화를 보정할 필요가 있는 것이 알려져 있다. 특히, 내연기관의 흡기계통에만 산소센서를 배치하는 경우에는, 흡기계통 및 배기계통에 산소센서를 배치하는 경우와 비교하여 산소센서의 출력에 높은 정밀도가 요구되어 보정의 필요성이 높게 되어 있다.
그로 인해, 특허문헌 1에 기재된 기술에 있어서도, 내연기관의 정지 후에, 산소센서의 출력값을 보정하는 내용이 개시되어 있다. 구체적으로는, 내연기관의 이그니션 키가 오프되면, 산소센서의 출력 판독 및 대기압의 검출이 실행되고, 산소센서의 출력의 보정에 이용되는 센서보정계수를 구하는 연산이 개시되어 있다.
상술과 같이 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 센서보정계수의 연산에 이용되는 데이터(산소센서의 출력이나 대기압)의 취득이 이그니션 키가 오프된 후에만 실행되고, 또한, 데이터의 취득타이밍이 1회밖에 없기 때문에, 센서보정계수의 정밀도를 유지하기 어렵다고 하는 문제가 있었다.
즉, 1회의 취득데이터에 의거하여 센서보정계수를 구하고 있기 때문에, 정확한 데이터의 취득을 실패하면, 취득에 실패한 데이터에 의거하여 센서보정계수를 구하는 것으로 되어 센서보정계수의 정밀도를 유지하기 어렵다고 하는 문제가 있었다. 또한, 이그니션 키가 오프된 후에만 데이터의 취득을 실행하기 때문에, 바꾸어 말하면 데이터의 취득빈도가 낮고 센서보정계수의 갱신빈도가 낮기 때문에, 정확한 데이터의 취득을 실패했을 때의 영향을 해소하기 어렵다고 하는 문제가 있었다.
본 발명의 일국면에 있어서는 산소센서의 측정 정밀도의 악화를 억제할 수 있는 센서제어장치, 센서제어시스템 및 센서제어방법을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 하나의 국면에 있어서의 센서제어장치는 배기가스 환류장치를 구비한 내연기관의 흡입분위기 속의 산소농도를 측정하는 센서소자를 구비하는 산소센서에 접속된다. 이 센서제어장치는 검출부와 연산부가 설치된다.
검출부는 상기 센서소자로부터 출력되는 상기 산소농도에 대응한 출력신호를 검출한다. 연산부는 산소농도를 산출할 때에 이용되는 출력신호의 보정계수의 산출을 실행한다.
또, 상기 연산부는 배기가스 환류장치에 의한 상기 흡입분위기 속으로의 배기가스의 환류가 정지되고, 또한, 상기 내연기관의 아이들(idle) 스톱이 실행되고 있는 기간에 얻어지는 상기 출력신호를 상기 보정계수의 산출에 이용되는 보정정보로서 취득한다.
본 발명의 다른 국면에 있어서의 센서제어방법은 배기가스 환류장치를 구비한 내연기관의 흡입분위기 속의 산소농도를 측정하는 센서소자를 구비하는 산소센서에 있어서의 센서제어방법이다. 이 센서제어방법은 검출스텝과, 조건판정스텝과, 환류정지스텝과, 아이들스톱스텝과, 취득스텝과, 산출스텝을 가진다.
검출스텝에서는 상기 센서소자로부터 출력되는 상기 산소농도에 대응한 출력신호를 검출한다. 조건판정스텝에서는 상기 내연기관이 아이들 스톱될 때의 조건이 성립되었는지 아닌지를 판정한다. 환류정지스텝에서는 배기가스 환류장치에 의한 상기 흡입분위기 속으로의 배기가스의 환류를 정지한다. 아이들스톱스텝에서는 상기 조건판정스텝 및 환류정지스텝의 각각이 실행된 후에, 상기 내연기관의 아이들 스톱을 실행한다. 취득스텝에서는 아이들 스톱이 실행되고 있는 기간에 얻어지는 상기 출력신호를 상기 보정계수의 산출에 이용되는 보정정보로서 취득한다. 산출스텝에서는 취득한 상기 보정정보에 의거하여 상기 보정계수의 산출을 실행한다.
이들의 센서제어장치 및 센서제어방법에 따르면, 센서소자의 출력신호를 보정하는 보정계수의 산출에 이용되는 보정정보를 취득하는 타이밍을 흡기(흡입분위기)로의 배기가스의 환류가 정지된 상태하에서 내연기관이 아이들 스톱하고 있는 기간으로 설정하고 있기 때문에, 특허문헌 1의 경우와 비교하여 보정정보를 취득하는 기회나, 취득하는 회수를 확보하기 쉽다.
즉, 아이들 스톱은 내연기관을 일반적인 운전상태에서 운전하고 있는 경우(예를 들면, 내연기관을 탑재하는 차량으로 시가를 주행하고 있는 경우), 높은 빈도로 발생할 수 있기 때문에, 이그니션 키의 오프에 의한 내연기관의 정지(수동정지)와 비교하여 보정정보를 취득할 기회를 확보하기 쉽고, 산소센서의 측정 정밀도의 악화를 억제하기 쉽다. 또, 아이들 스톱 중에 실행되는 보정정보의 취득 회수를 제한하지 않기 때문에, 더욱 많은 보정정보에 의거하여 정밀도가 높은 보정계수를 산출할 수 있어 산소센서의 측정 정밀도의 악화를 억제하기 쉽다. 그 외에도, 아이들 스톱 중에 얻어지는 센서소자의 출력신호를 보정정보로서 취득하고 있기 때문에, 흡기의 흐름(유속)의 의존성이 경감된 보정정보가 얻어지고, 나아가서는 정밀도가 좋은 보정계수를 산출할 수 있다.
또한, 보정정보의 취득시에는, 아이들 스톱에 더불어서, 흡기로의 배기가스의 환류가 정지되기 때문에, 센서소자로부터 출력되는 출력신호로부터 배기가스의 영향이 경감된다. 또한, 배기가스의 환류를 정지하고 나서 아이들 스톱을 실행할 경우에는, 배기가스의 환류를 정지하고 나서 소정의 대기시간 경과 후에 아이들 스톱을 실행하면 좋다. 이에 따라, 배기가스의 환류 정지의 직전까지 환류된 배기가스가 내연기관(실린더 내)으로 흡입되기 때문에, 센서소자 주위의 흡입분위기는 대기와 동일하게 되고, 센서소자로부터 출력되는 출력신호로부터 배기가스의 영향을 더욱 제외할 수 있다.
상기의 센서제어장치에 있어서는 상기 연산부는 상기 내연기관이 아이들 스톱하여 소정의 기간이 경과된 후에, 상기 보정정보의 취득을 실행해도 좋다.
상기의 센서제어방법에 있어서는 상기 아이들스톱스텝에 있어서, 상기 내연기관의 아이들 스톱이 실행된 후, 소정의 기간이 경과되었는지 아닌지를 판정하는 기간판정스텝을 더 가지며, 당해 기간판정스텝에 있어서, 상기 소정의 기간이 경과했다고 판정되었을 때에, 상기 취득스텝이 실행되어도 좋다.
이와 같이, 내연기관의 아이들 스톱의 기간 내이며, 당해 아이들 스톱을 개시하고 나서 소정의 기간을 경과하고 나서 보정정보의 취득을 실행함으로써, 산소센서의 측정 정밀도의 악화를 억제하기 쉬워진다. 즉, 흡기의 흐름이 실질적으로 정지된 후에 보정정보를 취득하여 보정계수를 산출하기 때문에, 흡기의 흐름(유속)의 의존성이 더욱 경감된 보정정보가 얻어지고, 나아가서는 더욱 정밀도가 좋은 보정계수를 산출할 수 있다.
상기의 센서제어장치에 있어서는 상기 연산부는 1회의 아이들 스톱의 기간에 있어서 상기 보정정보의 취득을 복수회 실행하고, 상기 1회의 아이들 스톱의 기간에 있어서 취득된 복수의 상기 보정정보의 평균인 제 1 평균값을 구하며, 당해 제 1 평균값을 이용하여 상기 보정계수의 산출을 실행해도 좋다.
상기의 센서제어방법에 있어서는 상기 취득스텝에 있어서, 1회의 아이들 스톱의 기간에 대해 복수의 상기 보정정보의 취득을 실행하고, 상기 1회의 아이들 스톱의 기간에 있어서 취득된 복수의 상기 보정정보의 평균인 제 1 평균값을 구하며, 상기 산출스텝에 있어서, 당해 제 1 평균값에 의거하여 상기 보정계수를 산출해도 좋다.
이와 같이 1회의 아이들 스톱 중에 보정정보를 복수회 취득하고, 이들 복수의 보정정보의 평균인 제 1 평균값을 이용하여 보정계수의 산출을 실행함으로써, 산소센서의 측정 정밀도의 악화를 더욱더 억제하기 쉬워진다. 즉, 개개의 보정정보와 비교하여 상술의 제 1 평균값은 평균처리를 실행함으로써 보정정보의 취득시에 포함되는 오차의 영향이 제외된다. 그로 인해, 제 1 평균값을 이용하여 산출된 보정계수에 의거하여 센서소자의 출력신호를 보정함으로써, 산소센서의 측정 정밀도의 악화를 더욱더 억제하기 쉬워진다.
상기의 센서제어장치에 있어서는 상기 연산부는 복수의 상기 제 1 평균값의 평균인 제 2 평균값을 구하고, 당해 제 2 평균값을 이용하여 상기 보정계수의 산출을 실행해도 좋다.
상기의 센서제어방법에 있어서는 상기 산출스텝에 있어서, 복수의 상기 제 1 평균값의 평균인 제 2 평균값을 구하고, 당해 제 2 평균값에 의거하여 상기 보정계수를 산출해도 좋다.
이와 같이 복수의 제 1 평균값의 평균인 제 2 평균값을 이용하여 보정계수의 산출을 실행함으로써, 산소센서의 측정 정밀도의 악화를 더욱더 억제하기 쉬워진다. 즉, 복수의 보정정보의 평균인 제 1 평균값을 더 평균한 제 2 평균값은, 제 1 평균값과 비교하여 보정정보의 취득시에 포함되는 오차의 영향이 더욱 제외된다. 그로 인해, 제 2 평균값을 이용하여 산출된 보정계수에 의거하여 센서소자의 출력신호를 보정함으로써, 산소센서의 측정 정밀도의 악화를 더욱더 억제하기 쉬워진다.
상기의 센서제어장치에 있어서는 상기 연산부는 복수의 상기 보정정보의 평균값을 구하고, 당해 평균값을 이용하여 상기 보정계수의 산출을 실행해도 좋다.
상기의 센서제어방법에 있어서는 상기 산출스텝에 있어서, 복수의 상기 보정정보의 평균값에 의거하여 상기 보정계수를 산출해도 좋다.
이와 같이 복수의 보정정보의 평균값을 이용하여 보정계수의 산출을 실행함으로써, 산소센서의 측정 정밀도의 악화를 더욱더 억제하기 쉬워진다. 즉, 복수의 보정정보를 평균함으로써, 개개의 보정정보와 비교하여 보정정보의 취득시에 포함되는 오차의 영향이 경감된다. 그로 인해, 상기 평균값을 이용하여 산출된 보정계수에 의거하여 센서소자의 출력신호를 보정함으로써, 산소센서의 측정 정밀도의 악화를 더욱더 억제하기 쉬워진다.
상기의 센서제어장치에 있어서는 상기 연산부는 상기 흡입분위기의 압력을 측정하는 흡기압 센서의 출력을 취득하고, 취득한 출력에 의거하여 상기 보정정보의 보정을 실행해도 좋다.
상기의 센서제어방법에 있어서는 상기 취득스텝에 있어서, 상기 내연기관의 흡기압력을 측정하는 흡기압 센서의 출력에 의거하여 상기 보정정보의 보정을 실행하고, 상기 산출스텝에 있어서, 보정 후의 상기 보정정보에 의거하여 상기 보정계수를 산출해도 좋다.
이와 같이 흡기압 센서의 출력에 의거하여 보정정보의 보정을 실행함으로써, 산소센서의 측정 정밀도의 악화를 더욱더 억제하기 쉬워진다. 즉, 보정정보는 흡기(흡입분위기)의 압력의 영향에 의한 오차가 포함되는 일이 있기 때문에, 흡기압 센서의 출력에 의거하여 보정정보의 보정을 실행하는 것에 의해, 보정정보로부터 압력의 영향에 의한 오차가 경감된다. 이 보정 후의 보정정보를 이용함으로써, 산소센서의 측정 정밀도의 악화를 더욱더 억제하기 쉬워진다.
상기의 센서제어장치에 있어서는 상기 연산부는 상기 흡입분위기의 압력을 측정하는 흡기압 센서의 출력을 취득하고, 상기 흡기압 센서의 출력변동량이 특정값 이하로 되었다고 판단하고 나서, 상기 보정정보의 취득을 개시해도 좋다.
이와 같이 내연기관의 아이들 스톱의 기간 내이며, 흡기압 센서의 출력변동량이 특정값 이하로 되었다고 판단하고 나서 보정정보의 취득을 실행함으로써, 산소센서의 측정 정밀도의 악화를 억제하기 쉬워진다. 즉, 흡기의 상태(흐름)가 안정된 것을 흡기압 센서의 출력에 의거하여 판단한 후에 보정정보를 취득하여 보정계수를 산출하기 때문에, 더욱 정밀도가 좋은 보정계수를 산출할 수 있다.
본 발명의 또 다른 국면에 있어서의 센서제어시스템은 산소센서와, 상태측정부와, 판정부와, 상기의 센서제어장치가 설치된다.
산소센서는 배기가스 환류장치를 구비한 내연기관의 흡입분위기 속의 산소농도를 측정하는 센서소자를 구비한다.
상태측정부는 상기 내연기관을 탑재한 차량의 운전상태에 대응한 상태신호를 출력한다.
판정부는 상기 상태신호에 의거하여 상기 내연기관의 아이들 스톱 조건이 만족되었는지 아닌지를 판정함과 아울러, 배기가스 환류장치에 의한 배기가스의 환류가 정지되었는지 아닌지를 판정하고, 그 판정결과에 의거하여 상기 내연기관의 아이들 스톱의 실행의 유무를 판정한다.
상기 센서제어장치는 상기 판정부에서 상기 아이들 스톱이 실행되고 있다고 판정되고 있는 기간에, 상기 보정정보의 취득을 실행한다.
이 센서제어시스템에 따르면, 상기의 센서제어장치를 이용하고 있기 때문에, 산소센서의 측정 정밀도의 악화를 억제하기 쉬워진다.
본 발명의 센서제어장치, 센서제어시스템 및 센서제어방법에 따르면, 배기가스의 환류가 정지되고, 또한, 내연기관의 아이들 스톱이 실행되고 있는 기간에 얻어지는 센서소자의 출력신호를 보정계수의 산출에 이용되는 보정정보로서 취득하고 있다. 그리고 그 보정정보를 이용하여 센서소자의 출력신호를 보정하기 위한 보정계수를 산출함으로써, 산소센서의 측정 정밀도의 악화를 억제할 수 있다고 하는 효과를 이룬다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 센서제어시스템의 전체 구성을 설명하는 모식도이다.
도 2는 도 1의 산소센서의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 3은 도 1의 센서제어시스템에 있어서의 보정계수의 보정처리를 설명하는 흐름도이다.
도 4는 도 1의 센서제어시스템에 있어서의 보정계수의 보정처리를 설명하는 흐름도이다.
도 5는 ECU에 있어서의 아이들 스톱을 실행하기 위한 처리를 설명하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시형태의 변형예에 관련되는 보정계수의 보정처리를 설명하는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시형태에 관련되는 센서제어시스템의 전체 구성을 설명하는 모식도이다.
[제 1 실시형태]
이 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 센서제어장치, 센서제어시스템 및 센서제어방법에 대해서 도 1∼도 5를 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 관련되는 센서제어시스템(1)의 전체 구성을 설명하는 모식도이다.
본 실시형태의 센서제어시스템(1)은 배기가스 환류장치인 EGR장치(50)를 구비하는 내연기관인 디젤엔진(이하, 「엔진」이라고 표기한다, 40)에 설치되는 것이며, 엔진(40)의 공연비 제어에 이용되는 흡입분위기 속의 산소농도를 측정하는 산소센서(10)로부터의 출력신호(Ip) 및 엔진·컨트롤·유닛(43)에 기억된 보정계수 (Ipcomp)에 의거하여 흡입분위기 속의 산소농도를 구하는 연산처리를 실행하는 것이다.
또한, 센서제어시스템(1)은 산소센서(10)를 구성하는 센서소자(11)의 열화 등에 의해, 연산처리에 의해 구해지는 산소농도의 정밀도가 저하된 경우에, 보정계수(Ipcomp)의 보정을 실행하고, 연산처리에 의해 구해지는 산소농도의 정밀도의 저하를 억제하는 것이다.
센서제어시스템(1)에는 산소센서(10)와, 산소센서(10) 주위의 흡입분위기의 압력을 측정하는 흡기압 센서(61)와, EGR장치(50)의 EGR밸브(53)의 개방도를 검출하는 EGR개방도센서(62)와, 차량의 주행속도를 검출하는 차속센서(상태측정부, 63)와, 시프트 레버 또는 시프트 레버의 선택위치를 검출하는 시프트센서(상태측정부, 64)와, 액셀의 조작을 검출하는 액셀센서(상태측정부, 65)와, 브레이크의 조작을 검출하는 브레이크센서(상태측정부, 66)가 주로 설치되어 있다.
산소센서(10)는 엔진(40)에 흡입되는 분위기가 흐르는 유로에 설치되는 것이며, 흡입분위기 속의 산소농도를 측정하는 센서이다. 더욱 구체적으로는, 산소센서 (10)는 엔진(40)에 흡입되는 대기(에어)와, EGR장치(50)에 의해 환류된 배기가스가 합류한 후의 흡입분위기가 흐르는 흡기 매니폴드(44)에 설치되는 것이다. 또한, 흡기 매니폴드(44)에 있어서의 에어만이 흐르는 영역, 바꾸어 말하면 상류영역에는 에어의 유량을 제어하는 스로틀 밸브(45)가 설치되어 있다.
또, 엔진(40)에는 흡입분위기와 연료의 혼합기체가 연소하는 복수의 실린더 (41)와, 각각의 실린더(41)에 연료를 분사하는 인젝터(42)와, 엔진(40)의 운전상태를 종합적으로 제어하는 엔진·컨트롤·유닛(43, 이하, 「ECU(43)」이라고 표기한다)이 설치되어 있다. 도 1에서는 4개의 실린더(41)를 구비하는 엔진(40)의 예가 나타내어져 있지만, 엔진(40)에 구비되는 실린더(41)의 수를 특별히 한정하는 것은 아니다.
엔진(40)에는, 상술의 흡기 매니폴드(44)가 장착되어 있음과 아울러, 실린더 (41)에 있어서 혼합기체가 연소한 후의 배기가스가 흐르는 배기 매니폴드(46)가 장착되어 있다. 배기 매니폴드(46)에는 배기가스에 포함되는 산소농도를 측정하는 배기산소센서(47)가 배치되어 있다.
흡기압 센서(61)는 산소센서(10)와 마찬가지로 엔진(40)에 흡입되는 분위기가 흐르는 유로에 설치되고, 산소센서(10) 주위의 분위기의 압력을 검출하는 센서이다. 또한, 흡기압 센서(61)로서는, 공지의 압력센서를 이용할 수 있으며, 특별히 그 형식을 한정하는 것은 아니다.
EGR장치(50)에는 배기 매니폴드(46)에서 흡기 매니폴드(44)로 배기가스의 환류를 가능하게 접속하는 EGR유로(51)와, EGR유로(51)를 환류하는 배기가스의 온도를 낮추는 EGR쿨러(52)와, EGR유로(51)를 환류하는 배기가스의 유량을 제어하는 EGR밸브(53)가 주로 설치되어 있다.
도 2는 도 1의 산소센서(10)의 구성을 설명하는 블록도이다.
산소센서(10)에는 도 2에 나타내는 바와 같이, 흡입분위기 속의 산소농도를 측정하는 센서소자(11)와, 센서소자(11)를 가열하기 위한 히터(17)와, 센서소자 (11)로부터 출력된 출력신호(Ip)의 보정을 실행하는 산소센서제어부(센서제어장치, 12)가 주로 설치되어 있다.
센서소자(11)는 흡입분위기 속의 산소농도에 대응하여 리니어(linear)로 출력신호(Ip)가 변화하는 것이며, 지르코니아를 주체로 한 산소이온 전도성의 고체전해질층의 표리면에 1쌍의 전극을 설정한 산소펌프 셀 및, 기전력 검출 셀을 적층한 2셀식의 구성을 이루는 것이다. 이 2셀식의 센서소자(11)는 공지이기 때문에 상세한 설명은 생략하지만, 개략은 이하와 같다.
산소펌프 셀과 기전력 검출 셀의 사이에 중공(中空)의 측정실과, 이 측정실로 흡입분위기를 거두어 들이기 위한 다공질의 확산률속부(擴散律速部)가 형성된 스페이서층을 개재시키고, 2개의 셀이 적층된다. 산소펌프 셀의 일방의 전극은 측정실 밖에 배치되고, 타방의 전극은 측정실 내에 배치된다. 또, 기전력 검출 셀의 일방의 전극은 측정실 내에 배치되고, 타방의 전극은 후술하는 히터(17)의 적층에 의해서 외부의 분위기로부터 차단되며, 기준이 되는 산소농도 분위기에 노출된다.
그리고 이 센서소자(11)는 산소센서제어부(12)에 의해 구동제어(통전제어)된다. 구체적으로는, 측정실 내의 산소농도에 의거하여 기전력 검출 셀에 발생하는 기전력(전압)이 목표값이 되도록, 산소펌프 셀에 공급하는 펌프전류의 통전상태를 제어한다. 이때, 산소펌프 셀에 흐르는 펌프전류가 출력신호(Ip)로서 출력되고, 이 출력신호(Ip)가 산소농도에 대응한 것이 된다.
또, 히터(17)는 센서소자(11)의 기전력 검출 셀측에 적층되어 있으며, 산소펌프 셀 및 기전력 검출 셀이 활성화되도록 가열된다. 이 히터(17)는 알루미나를 주체로 하는 2개의 절연층 사이에 발열저항체를 봉입한 공지의 구성을 가지고 있다.
센서소자(11) 및 히터(17)의 구동제어(통전제어) 등을 실행하는 산소센서제어부(12)는 산소센서(10)와 접속되는 것이지만, 본 실시형태에 있어서는, 산소센서제어부(12)는 센서소자(11) 및 히터(17)를 구비하는 산소센서(10)와 일체화되는 형태(구성)로 당해 산소센서(10)와 접속되어 있다.
또, 산소센서제어부(12)는 센서소자(11)로부터 출력되는 출력신호(Ip)와 흡입분위기 속의 산소농도의 대응관계에 변화가 발생했을 때에, 출력신호(Ip)의 보정에 이용되는 보정계수(Ipcomp)의 갱신을 실행하는 것에 의해, 당해 대응관계의 보정을 실행하는 것이다. 또한, 산소센서제어부(12)에 의한 센서소자(11), 히터(17)의 통전제어는 공지의 회로구성을 이용하여 실행하는 것이기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
이 산소센서제어부(12)에는 센서소자(11)로부터 출력된 출력신호(Ip)를 검출하는 검출부(13)와, ECU(판정부, 43)로부터 제어신호가 입력되는 입력부(14)와, 산소농도의 산출에 이용되는 출력신호(Ip)에 관련되는 보정처리를 실행하는 연산부 (15)와, 기입 가능한 불휘발성 메모리(EEPROM)인 기억부(16)가 주로 설치되어 있다.
검출부(13)는 센서소자(11)의 출력신호(Ip)를 검출하는 회로를 가지는 것이며, 예를 들면, 노이즈 등을 제거하는 필터회로 등을 가지는 것이다. 검출부(13)에 있어서 검출된 출력신호(Ip)는 연산부(15)에 입력되도록 되어 있다.
입력부(14)는 ECU(43)에 있어서 엔진(40)이 아이들 스톱했다고 판정되었을 때에 ECU(43)로부터 출력되는 제어신호가 입력되는 것이다. 또한, ECU(43)에 있어서의 아이들 스톱했는지 아닌지의 판정의 상세에 대해서는 후술한다.
또한, 본 실시형태에서는 검출부(13) 및 입력부(14)를 나누어 배치한 예에 적용하여 설명하고 있지만, 양자를 일체화한 인터페이스부로 해도 좋으며, 그 구성을 특별히 한정하는 것은 아니다.
연산부(15)는 CPU(중앙연산처리유닛), ROM, RAM, 입출력 인터페이스 등을 가지는 마이크로 컴퓨터이며, ROM에 기억되어 있는 제어프로그램을 실행함으로써, 센서소자(11)의 출력신호(Ip)에 관련되는 보정계수(Ipcomp)의 산출이나 갱신 등의 연산처리 등을 실행하는 것이다. 또한, 연산부(15)에 있어서의 연산처리에 대해서는 후술한다.
EGR개방도센서(62)는 EGR밸브(53)의 개방도를 검출하여 개방도 신호를 ECU (43)에 출력하는 센서이다. 차속센서(63)는 차량의 주행속도를 검출하여 차속신호를 ECU(43)에 출력하는 센서이다. 시프트센서(64)는 드라이브「D」나 중립「N」이나 주차「P」 등, 시프트 레버 등의 선택위치를 검출하여 선택신호를 ECU(43)에 출력하는 센서이다.
액셀센서(65)는 차량의 액셀 페달에 있어서의 밟는 양 등의 조작을 검출하는 센서이며, 검출신호를 ECU(43)에 출력하는 센서이다. 브레이크센서(66)는 차량의 풋 브레이크에 있어서의 밟는 양 등의 조작을 검출하는 센서이며, 검출신호를 ECU (43)에 출력하는 센서이다. 또한, 이들 센서로서는 공지의 센서를 이용할 수 있으며, 특별히 센서의 형식을 특정하는 것은 아니다.
다음에, 상기의 구성으로 이루어지는 센서제어시스템(1)의 산소센서제어부 (12)에 있어서의 센서소자(11)의 출력신호(Ip)로부터 보정계수(Ipcomp)를 갱신하는 보정처리에 대해서 도 3 및 도 4를 참조하면서 설명한다. 또한, 보정계수(Ipcomp)를 이용하여 센서소자(11)의 출력신호(Ip)로부터 산소농도를 산출하는 방법은 출력신호(Ip)에 보정계수(Ipcomp)를 곱하는 공지의 방법과 동일하기 때문에, 그 설명을 생략한다.
센서제어시스템(1)에 전력이 공급되어 보정계수(Ipcomp)의 보정처리가 개시되면, 연산부(15)는 도 3의 보정계수(Ipcomp)의 보정처리를 설명하는 흐름도에 나타내는 바와 같이, 출력신호(Ip) 평균값의 변수(z)의 값을 “1”로 리셋하는 처리를 실행함과 아울러, 출력신호(Ip) 샘플의 변수(n)의 값을 “1”로 리셋하는 처리를 실행한다(S10).
그리고 산소센서(10) 및 산소센서제어부(12)로의 통전을 개시하는 제어[히터 (17)의 구동 제어 등]를 실행한다(S11). 다음에, 연산부(15)의 기억부(16)에 기억되어 있는 최신의 보정계수(Ipcomp)를 판독하는 처리를 실행한다(S12). 또한, 센서제어시스템(1)이 초기상태에서는 사전에 설정된 보정계수가 최신의 보정계수 (Ipcomp)로서 기억부(16)에 기억되어 있다.
그 후, 산소센서(10)의 난기(暖氣)를 40초 정도 실행하여 당해 산소센서[10, 센서소자(11)]의 활성화를 기다리는 처리가 실행되며(S13), 이어서, 센서소자(11)로의 통전제어가 개시된다(S14). 여기서, 산소센서(10)의 난기란, 히터(17)로부터 열을 발생시켜서 센서소자(11)의 산소펌프 셀 및 기전력 검출 셀을 활성화하는 온도로 까지 가열하는 것이다. 또, 센서소자(11)로의 통전제어란, 측정실 내의 산소농도에 의거하여 기전력 검출 셀에 발생하는 기전력(전압)이 목표값이 되도록 산소펌프 셀에 공급하는 펌프전류의 통전상태를 제어하는 것이며, 이때 산소펌프 셀에 흐르는 펌프전류가 출력신호(Ip)로서 출력된다.
연산부(15)는 S12에 있어서 판독한 보정계수(Ipcomp)를 이용하여 센서소자 (11)로부터의 출력인 출력신호(Ip)를 보정하는 연산을 실행하고, 보정 후의 신호를 ECU(43)에 출력하는 처리를 실행한다(S15). 또한, 보정계수(Ipcomp)를 이용한 출력신호(Ip)의 보정연산은 공지의 연산을 이용할 수 있으며, 특별히 연산방법을 한정하는 것은 아니다. 또한, ECU(43)에 있어서, 보정된 출력신호(Ip)를 이용하여 산소농도를 산출하는 처리가 별도로 실행된다.
그리고 ECU(43)로부터 이그니션 키에 관한 신호를 수신하고, 이그니션 키가 오프되었는지 아닌지를 판정하는 처리가 실행된다(S16). 이그니션 키가 오프되어 있지 않다고 판정된 경우(NO인 경우)에는 ECU(43)로부터 입력되는 아이들 스톱 플래그가 “1”인지 아닌지를 판정하는 처리가 실행된다(S17).
여기서, ECU(43)에 있어서의, 엔진(40)이 아이들 스톱을 실행하기 위한 아이들 스톱 실행 처리에 대해서 도 5에 나타내는 흐름도를 참조하면서 설명한다. 우선, ECU(43)에서 아이들 스톱 실행 처리가 개시되면, 아이들 스톱 플래그를 “0”으로 세트한다(S20). 또한, 아이들 스톱 플래그는 산소센서제어부(12)에도 출력되며, 플래그가 “1”일 때에 아이들 스톱이 실행되어 있는 것을 나타내고, 플래그가 “0”일 때에 아이들 스톱이 실행되어 있지 않은 것을 나타내는 것으로 되어 있다. 이어서, 엔진(40)의 아이들 스톱 조건이 성립되어 있는지 아닌지를 판정하는 처리가 실행된다(조건판정스텝: S21).
구체적으로는, 차속센서(63)로부터 출력된 차속신호가 차속 0을 나타내고, 또한, 시프트센서(64)로부터 출력된 선택신호가 드라이브 「D」를 나타내며, 또한, 액셀센서(65)로부터 출력된 검출신호가 액셀페달의 조작이 이루어져 있지 않은(밟는 양이 0인) 것을 나타내고, 또한, 브레이크센서(66)로부터 출력된 검출신호가 풋 브레이크의 조작이 이루어져 있는(밟고 있다) 것을 나타내고 있는지 아닌지를 판정한다. 이들 조건 중, 하나라도 성립하고 있지 않은 경우에는, 아이들 스톱 조건이 성립하고 있지 않다(NO)고 판정되고, ECU(43)는 아이들 스톱을 실행하지 않는 처리를 실행한다(S22). 또한 ECU(43)는 EGR장치(50)에 대해서 엔진(40)이 운전되고 있을 때에 실행되는 통상의 제어를 실행하는 제어신호를 출력한다(S23). 더욱 구체적으로는, EGR밸브(53)에 대해서, 배기가스를 적절하게 환류시키기 위한 통상의 개폐제어를 실행하는 제어신호를 출력한다.
그 한편으로, S21의 판정에 있어서 모든 조건이 성립하고 있는 경우에는, 아이들 스톱 조건이 성립하고 있다(YES)고 판정되고, ECU(43)는 EGR장치(50)에 대해서 EGR밸브(53)를 폐쇄하는 제어신호를 출력한다(환류정지스텝: S24). 또한, ECU (43)는 EGR개방도센서(62)로부터 EGR밸브(53)가 폐쇄된 신호가 입력되고 나서 소정의 분위기 안정대기시간(소정의 대기시간)이 경과했는지 아닌지의 판정을 실행한다 (대기시간판정스텝: S25). 소정의 분위기 안정 대기시간으로서는 5초 정도에서 10초 정도까지의 시간을 예시할 수 있다.
EGR밸브(53)를 폐쇄함으로써 배기가스의 환류가 정지되고나서, 소정의 분위기 안정대기시간이 경과되면, EGR장치(50)에 의해서 환류된 배기가스는 엔진(40, 실린더 내)에 흡입되고, 흡기 매니폴드(44) 내는 대기와 대략 동등한 분위기가 된다.
S25의 판정에 있어서 소정의 분위기 안정대기시간이 경과하고 있지 않다고 판정된 경우(NO인 경우)에는, ECU(43)는 재차 S21로 되돌아가 상술의 처리를 반복 실행한다. 그 한편으로, 소정의 분위기 안정대기시간이 경과했다고 판정된 경우 (YES인 경우)에는, 엔진(40)에 대해서 아이들 스톱을 실행하는 제어신호를 출력한다(아이들스톱스텝: S26).
그리고 아이들 스톱 플래그를 “1”로 설정한다(S27). 한편, S21의 판정에 있어서, 아이들 스톱 조건이 성립하고 있지 않다(NO)고 판정될 경우에는, 엔진(40)에 대해서 아이들 스톱을 비실행으로 하는 제어신호를 출력하고(S22), 엔진(40)을 계속 구동, 혹은, 재시동시킨다. 그리고 상기한 S23의 처리를 실행하고, 아이들 스톱 플래그를 “0”으로 설정한다(S28).
아이들 스톱 플래그를 설정하는 S27 또는 S28의 처리 후, 이그니션 키가 오프되었는지 아닌지를 판정하는 처리가 실행된다(S29). S29에서 이그니션 키가 온 하고 있는 경우(NO인 경우)에는, 재차 S21의 처리로 되돌아가서 이후의 처리를 반복 실행한다. 한편, S29에서 이그니션 키가 오프하고 있다고 판정된(YES인 경우) 경우에는, 아이들 스톱 실행 처리를 종료한다.
그런데 도 3, 도 4에 나타내는 센서소자(11)의 출력신호(Ip)로부터 보정계수(Ipcomp)를 갱신하는 보정처리의 설명으로 되돌려서, S17에서 아이들 스톱 플래그가 “1”이라고(즉, 도 5에 나타내는 아이들 스톱 실행 처리에서 아이들 스톱이 실행된) 판정된 경우(YES의 경우)에는, 아이들 스톱 플래그=1로 최초로 판정되고 나서 소정의 센서출력 안정대기시간(소정의 기간)이 경과했는지 아닌지의 판정을 실행한다(기간판정스텝: S30).
소정의 센서출력 안정대기시간으로서는 10초 정도를 예시할 수 있다. 소정의 센서출력 안정대기시간이 경과하고 있지 않다고 판정된 경우(NO인 경우)에는, ECU (43)로부터 입력되는 아이들 스톱 플래그의 값이 1 그대로인지 아닌지의 판정을 실행한다(S31). S31의 판정에 있어서, 아이들 스톱 플래그의 값이 1 그대로라고 판정된 경우(YES인 경우)에는, 재차 S30으로 되돌아가서 상술의 처리가 실행된다.
그 한편으로 S31의 판정에 있어서, ECU(43)로부터 입력되는 아이들 스톱 플래그의 값이 0 이라고(즉, 아이들 스톱이 해제된) 판정된 경우(NO인 경우), 도 3의 S16으로 되돌아가서 상술의 처리가 반복 실행된다.
S30의 판정에 있어서, 센서출력 안정대기시간이 경과했다고 판정된 경우(YES인 경우)에는, 연산부(15)는 보정계수의 산출에 이용되는 출력신호(Ip)인 Ipn샘플(보정정보)의 취득처리를 실행한다(취득스텝: S41). Ipn샘플로서 취득되는 출력신호(Ip)는 센서소자(11)로부터 출력된 출력신호(Ip)이며, 이른바 생신호(生信號, raw signal)이다. 취득된 출력신호(Ip)에는 ECU(43)를 경유하여 입력되는 흡기압 센서(61)의 출력에 의거하여 산소센서(10) 주위의 분위기의 압력에 의한 오차를 제거하는 연산이 실행되고, 연산 후의 출력신호(Ip)는 Ipn샘플로서 기억부(16)에 기억된다.
그 후, 연산부(15)는 출력신호(Ip)샘플의 변수(n)의 값을 갱신하는 처리를 실행한다(S42). 구체적으로는, 변수(n)의 값을 1개 늘리는 처리를 실행한다. 변수 (n)의 값이 갱신되면, 연산부(15)는 변수(n)의 값이 11과 동일한지 아닌지의 판정처리를 실행한다(S43). 바꾸어 말하면, 출력신호(Ip)샘플의 취득회수가 10회에 도달했는지 아닌지의 판정처리를 실행한다. 변수(n)의 수가 11에 도달하고 있지 않은 경우(NO인 경우)에는, S44의 처리로 진행하여 아이들 스톱 플래그의 값이 1 그대로인지 아닌지의 판정이 실행된다.
S44에서 아이들 스톱 플래그의 값이 1 그대로라고 판정될 경우(YES인 경우)에는, 연산부(15)는 상술의 S41로 되돌아가서 상술의 처리를 반복 실행한다. 한편, S44에서 아이들 스톱 플래그의 값이 0 이라고 판정될(즉, 아이들 스톱이 해제될) 경우에는, S45로 진행하여 변수(n)의 수를 1로 리셋하고, 도 3의 S16으로 되돌아가서 상술의 처리가 반복 실행된다.
S43에서 변수(n)의 수가 11과 동일한 경우(YES인 경우)에는, 평균값(제 1 평균값, Ipavz)을 기억부(16)에 기억(스토어)하는 처리를 실행한다(S46). 구체적으로는 기억부(16)에 기억된 최신의 10개의 Ipn의 평균처리(상가평균처리)에 의해 평균값(Ipavz)을 구하고, 산출한 평균값(Ipavz)을 기억부(16)에 기억한다. 그 후, 연산부(15)는 출력신호(Ip) 평균값의 변수(z)를 1개 늘리는 처리를 실행한다(S47).
변수(z)의 갱신이 실행되면, 아이들 스톱 플래그의 값이 1 그대로인지 아닌지의 판정을 실행한다(S48). 아이들 스톱 플래그의 값이 1 그대로라고 판정된 경우 (YES인 경우), S48의 판정을 반복 실행한다. 그 한편으로, 아이들 스톱 플래그의 값이 0 이라고 판정된(즉, 아이들 스톱이 해제된) 경우(NO인 경우)에는 S45로 진행하여 변수(n)의 수를 1로 리셋하고, 그 후, 도 3의 S16으로 되돌아가서 상술의 처리가 반복 실행된다.
S16의 판정에 있어서, 이그니션 키가 오프되었다고 판정된 경우(YES인 경우)에는, 연산부(15)는 변수(z)의 값이 3보다도 큰지 아닌지의 판정을 실행한다(S51). 바꾸어 말하면, 기억부(16)에 기억된 평균값(Ipavz)의 산출(취득)회수가 3회를 초과했는지 아닌지의 판정처리를 실행한다. 변수(z)의 수가 3 이하인 경우(NO인 경우)에는, 연산부(15)는 보정계수(Ipcomp)의 갱신처리를 실행하지 않고, 본 보정처리를 종료한다.
그 한편으로, 변수(z)의 수가 3보다도 큰 경우(YES인 경우)에는 기억부(16)로부터 최신의 3개의 평균값(Ipavz)을 판독하고, 평균값(Ipavz)을 재차 평균처리(상가평균처리)한 평균값(제 2 평균값, Ipavzave)을 구하는 연산처리를 실행한다 (S52).
평균값(Ipavzave)이 산출되면, 연산부(15)는 그때까지 이용하여 온 보정계수 (Ipcomp)의 값을 갱신하는 처리를 실행한다(산출스텝: S53). 구체적으로는, 미리 연산부(15)에 기억된 기준값을 평균값(Ipavzave)으로 나눔으로써, 새로운 보정계수 (Ipcomp)를 산출하는 연산처리를 실행한다. 이 연산처리에 의해 얻어진 새로운 보정계수(Ipcomp)를 그 이후에 사용하는 보정계수(Ipcomp)로서 기억부(16)에 기억시키는(갱신한다) 처리를 실행한다. 이상에 의해, 산소센서제어부(12)에 있어서의 보정계수(Ipcomp)의 보정처리가 완료된다.
상기 구성의 센서제어시스템(1) 및 산소센서제어부(12)에 따르면, 센서소자 (11)의 출력신호(Ip)를 보정하는 보정계수(Ipcomp)의 산출에 이용되는 보정정보인 출력신호(Ip) 등을 취득하는 타이밍을 흡기(흡입분위기)로의 배기가스의 환류가 정지된 상태하에서 엔진(40)이 아이들 스톱하고 있는 기간으로 설정하고 있기 때문에, 특허문헌 1의 경우와 비교하여 보정정보인 출력신호(Ip) 등을 취득할 기회나, 취득할 회수를 확보하기 쉽다. 그 결과, 산소센서(10)의 측정 정밀도의 악화를 억제하기 쉬워진다.
즉, 아이들 스톱은 내연기관을 일반적인 운전상태에서 운전하고 있는 경우, 높은 빈도로 일어날 수 있기 때문에, 이그니션 키의 오프에 의한 엔진(40)의 정지(수동정지)와 비교하여 보정정보인 출력신호(Ip) 등을 취득할 기회를 확보하기 쉬워 산소센서(10)의 측정 정밀도의 악화를 억제하기 쉽다. 또, 아이들 스톱 중에 실행되는 보정정보인 출력신호(Ip) 등의 취득회수를 제한하지 않기 때문에, 더욱 많은 보정정보인 출력신호(Ip) 등에 의거하여 정밀도가 높은 보정계수(Ipcomp)를 산출할 수 있어 산소센서(10)의 측정 정밀도의 악화를 억제하기 쉽다. 그 밖에도, 아이들 스톱 중에 얻어지는 센서소자의 출력신호를 보정정보인 출력신호(Ip) 등으로 하여 취득하고 있기 때문에, 흡기의 흐름(유속)의 의존성이 경감된 보정정보가 얻어지며, 나아가서는 정밀도가 좋은 보정계수를 산출할 수 있다.
또한, 보정정보의 취득시에는, 아이들 스톱에 더불어서, 흡기로의 배기가스의 환류가 정지되기 때문에, 센서소자(11)로부터 출력되는 출력신호(Ip)로부터 배기가스의 영향이 경감된다. 또한, 배기가스의 환류를 정지하고 나서 아이들 스톱을 실행할 경우에는, 배기가스의 환류를 정지하고 나서 소정의 대기시간 경과 후에 아이들 스톱을 실행하면 좋다. 이에 따라, 배기가스의 환류 정지의 직전까지 환류된 배기가스가 엔진[40, 실린더(41) 내]으로 흡입되기 때문에, 센서소자(11) 주위의 흡입분위기는 대기와 동일하게 되고, 센서소자(11)로부터 출력되는 출력신호(Ip)로부터 배기가스의 영향을 더욱 제외할 수 있다.
엔진(40)의 아이들 스톱의 기간 내이며, 당해 아이들 스톱을 개시하고 나서 소정의 센서출력 안정대기시간을 경과하고 나서 보정정보인 출력신호(Ip) 등의 취득을 실행함으로써, 산소센서(10)의 측정 정밀도의 악화를 억제하기 쉬워진다. 즉, 흡기의 흐름이 실질적으로 정지된 후에 보정정보인 출력신호(Ip) 등을 취득하여 보정계수(Ipcomp)를 산출하기 때문에, 흡기의 흐름(유속)의 의존성이 더욱 경감된 보정정보가 얻어지며, 나아가서는 더욱 정밀도가 좋은 보정계수를 산출할 수 있다.
1회의 아이들 스톱 중에 보정정보인 출력신호(Ip) 등을 복수회 취득하고, 이들 복수의 보정정보인 출력신호(Ip) 등의 평균인 평균값(Ipavz)을 이용하여 보정계수(Ipcomp)의 산출을 실행함으로써, 산소센서(10)의 측정 정밀도의 악화를 더욱더 억제하기 쉬워진다. 즉, 개개의 보정정보인 출력신호(Ip) 등과 비교하여 상술의 평균값(Ipavz)은, 평균처리를 실행함으로써 보정정보인 출력신호(Ip) 등의 취득시에 포함되는 오차의 영향이 경감된다. 그로 인해, 평균값(Ipavz)을 이용하여 산출된 보정계수(Ipcomp)에 의거하여 센서소자(11)의 출력신호(Ip)를 보정함으로써, 산소센서(10)의 측정 정밀도의 악화를 더욱더 억제하기 쉬워진다.
복수의 평균값(Ipavz)의 평균인 평균값(Ipavzave)을 이용하여 보정계수 (Ipcomp)의 산출을 실행함으로써, 산소센서(10)의 측정 정밀도의 악화를 더욱더 억제하기 쉬워진다. 즉, 복수의 보정정보인 출력신호(Ip) 등의 평균인 평균값(Ipavz)을 재차 평균한 평균값(Ipavzave)은, 평균값(Ipavz)과 비교하여 보정정보인 출력신호(Ip) 등의 취득시에 포함되는 오차의 영향이 더욱더 경감된다. 그로 인해, 평균값(Ipavzave)을 이용하여 산출된 보정계수(Ipcomp)에 의거하여 센서소자(11)의 출력신호(Ip)를 보정함으로써, 산소센서(10)의 측정 정밀도의 악화를 더욱더 억제하기 쉬워진다.
이와 같이 흡기압 센서(61)의 출력에 의거하여 보정정보인 출력신호(Ip)의 보정을 실행함으로써, 산소센서(10)의 측정 정밀도의 악화를 더욱더 억제하기 쉬워진다. 즉, 보정정보인 출력신호(Ip)는 흡입분위기의 압력의 영향에 의한 오차가 포함되는 일이 있기 때문에, 흡기압 센서(61)의 출력에 의거하여 보정정보인 출력신호(Ip)의 보정을 실행하는 것에 의해, 보정정보인 출력신호(Ip)로부터 압력의 영향에 의한 오차가 경감된다. 이 보정 후의 출력신호(Ip)를 이용함으로써, 산소센서 (10)의 측정 정밀도의 악화를 더욱더 억제하기 쉬워진다.
또한, 상술의 실시형태와 같이, 2회(2단계)의 평균처리에 의해 구해진 평균값(Ipavzave)을 이용하여 보정계수(Ipcomp)를 보정해도 좋고, 1회의 평균처리에 의해 구해진 평균값을 이용하여 보정계수(Ipcomp)를 보정해도 좋다. 구체적으로는, 1회의 아이들 스톱에 있어서 취득된 복수의 출력신호(Ip)를 평균한 평균값(Ipavz)을 구하고, 재차, 복수의 평균값(Ipavz)을 평균한 평균값(Ipavzave)을 구하며, 평균값 (Ipavzave)을 이용하여 보정계수(Ipcomp)를 보정해도 좋고, 간이적으로, 1회, 혹은, 복수회의 아이들 스톱의 기간에 얻어지는 복수(예를 들면, 100개)의 출력신호 (Ip)를 평균한 평균값을 이용하여 보정계수(Ipcomp)를 보정해도 좋다.
[제 1 실시형태의 변형예]
다음에, 본 발명의 제 1 실시형태의 변형예에 관련되는 센서제어시스템에 대해서 도 6을 참조하여 설명한다. 본 실시형태의 센서제어시스템의 기본 구성은 제 1 실시형태와 마찬가지이지만, 제 1 실시형태와는 Ipn 샘플의 취득처리를 실행하는 타이밍이 다르다. 따라서, 본 실시형태에 있어서는 도 6을 이용하여 보정처리에 있어서의 Ipn 샘플의 취득처리를 실행하는 타이밍에 대해서만 설명하고, 그 외의 설명을 생략한다.
본 변형예의 센서제어시스템(1)은 제 1 실시형태의 센서제어시스템(1)과 같은 구성을 가지고 있기 때문에, 그 설명을 생략한다. 또, 센서소자(11)의 출력신호 (Ip)로부터 보정계수(Ipcomp)를 갱신하는 보정처리에 대해서도, S10에서 S17까지(도 3 참조) 및 S41에서 S53까지(도 3 및 도 4 참조)는 제 1 실시형태와 마찬가지이기 때문에, 그 설명을 생략한다. 또, ECU(43)에 있어서의, 엔진(40)이 아이들 스톱을 실행하기 위한 아이들 스톱 실행 처리(도 5 참조)에 대해서도 제 1 실시형태와 마찬가지이기 때문에, 그 설명을 생략한다.
여기서, 본 변형예의 특징인 센서소자(11)의 출력신호(Ip)로부터 보정계수 (Ipcomp)를 갱신하는 보정처리에 대해서 도 6을 참조하면서 설명한다.
S17에서 아이들 스톱 플래그가 “1”이라고 판정된 경우(YES인 경우)에는, 아이들 스톱 플래그=1로 최초로 판정되고 나서 흡기압 센서(61)의 출력변동량이 특정값 이하로 되었는지 아닌지의 판정을 실행한다(S130).
S130의 판정에 있어서, 흡기압 센서(61)의 출력변동량이 특정값 이하로 되어 있지 않다고 판정된 경우(NO인 경우)에는, ECU(43)로부터 입력되는 아이들 스톱 플래그의 값이 1 그대로인지 아닌지의 판정을 실행한다(S31). S31의 판정에 있어서, 아이들 스톱 플래그의 값이 1 그대로라고 판정된 경우(YES인 경우)에는, 재차 S130으로 되돌아가서 상술의 처리가 실행된다.
S130의 판정에 있어서, 흡기압 센서(61)의 출력변동량이 특정값 이하로 되어 있다고 판정된 경우(YES인 경우)에는, 연산부(15)는 보정계수의 산출에 이용되는 출력신호(Ip)인 Ipn 샘플(보정정보)의 취득처리를 실행한다(취득스텝: S41). 이후의 처리는 제 1 실시형태와 마찬가지이기 때문에 그 설명을 생략한다.
상기 구성의 센서제어시스템(1)에 따르면, 엔진(40)의 아이들 스톱의 기간 내이며, 흡기압 센서(61)의 출력변동량이 특정값 이하로 되었다고 판단하고 나서 출력신호(Ip)의 취득을 실행함으로써, 산소센서(10)의 측정 정밀도의 악화를 억제하기 쉬워진다. 즉, 흡기의 상태(흐름)가 안정된 것을 흡기압 센서(61)의 출력에 의거하여 판단한 후에 출력신호(Ip)를 취득하여 보정계수(Ipcomp)를 산출하기 때문에, 더욱 정밀도가 좋은 보정계수(Ipcomp)를 산출할 수 있다.
또한, 상술의 변형예와 같이, 흡기압 센서(61)의 출력변동량이 특정값 이하로 되었다고 판단하고 나서 출력신호(Ip)의 취득을 실행해도 좋고, 아이들 스톱을 개시하고 나서 소정의 센서출력 안정대기시간이 경과하는 것을 기다리며, 또한, 흡기압 센서(61)의 출력변동량이 특정값 이하로 되었다고 판단하고 나서 출력신호 (Ip)의 취득을 실행해도 좋고, 특별히 한정하는 것은 아니다.
[제 2 실시형태]
다음에, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련되는 센서제어시스템에 대해서 도 7을 참조하여 설명한다. 본 실시형태의 센서제어시스템의 기본 구성은 제 1 실시형태와 마찬가지이지만, 제 1 실시형태와는 산소센서제어부가 배치되는 위치가 다르다. 따라서, 본 실시형태에 있어서는 도 7을 이용하여 산소센서제어부의 배치에 대해서만 설명하고, 그 외의 설명을 생략한다.
센서제어시스템(101)에는 도 7에 나타내는 바와 같이, 흡입분위기 속의 산소농도를 측정하는 센서소자(11) 및 히터(17)를 구비하는 산소센서(110)와, 산소센서 (10) 주위의 흡입분위기의 압력을 측정하는 흡기압 센서(61)와, EGR장치(50)의 EGR밸브(53)의 개방도를 검출하는 EGR개방도센서(62)와, 차량의 주행속도를 검출하는 차속센서(63)와, 시프트 레버 또는 셀렉트 레버의 선택위치를 검출하는 시프트센서 (64)와, 액셀의 조작을 검출하는 액셀센서(65)와, 브레이크의 조작을 검출하는 브레이크센서(66)와, 센서소자(11)로부터 출력된 출력신호(Ip)의 보정을 실행하는 산소센서제어부(센서제어장치, 112)가 주로 설치되어 있다.
즉, 산소센서(10)와 일체로 된 형태로, 산소센서(10)에 산소센서제어부(12)가 접속되어 있던 제 1 실시형태에 대해서, 본 실시형태에서는 산소센서제어부 (112)가 산소센서(110)에 일체로 되어 있지 않은 점이 다르다. 본 실시형태에서는 산소센서제어부(112)가 엔진(40)을 제어하는 ECU(43)에 배치되어 있는 예에 적용하여 설명한다.
산소센서제어부(112)는 제 1 실시형태의 산소센서제어부(12)와 마찬가지로, 엔진(40)의 운전 중에 Ipn 샘플(보정정보)의 수집을 실행하는 것이다. 또, 산소센서제어부(112)는 보정계수(Ipcomp)의 보정처리를 실행하고, 산소농도를 정확하게 산출할 수 있도록 하는 것이다. 산소센서제어부(112)에는 센서소자(11), 히터(17)의 구동제어(통전제어)를 실행하는 회로구성 외, 출력신호(Ip)를 검출하는 검출부 (13)와, 입력부(14)와, 출력신호(Ip)에 관련되는 보정처리를 실행하는 연산부(15)와, 기억부(16)가 주로 설치되어 있다(도 2 참조).
상기의 구성으로 이루어지는 센서제어시스템(101)에 있어서의 보정계수 (Ipcomp)의 보정처리에 대해서는 제 1 실시형태의 센서제어시스템(1)에 있어서의 보정처리와 마찬가지이기 때문에, 그 설명을 생략한다.
또한, 산소센서제어부(12)는 제 1, 제 2 실시형태 외에, 산소센서(10) 및 ECU(43)와 별체로, 쌍방과 접속되는 인터페이스로서 설치하도록 해도 좋다.
1, 101: 센서제어시스템
10: 산소센서
11: 센서소자
12, 112: 산소센서제어부(센서제어장치)
13: 검출부
15: 연산부
17: 히터
40: 디젤엔진(내연기관)
43: ECU(판정부)
50: EGR장치(배기가스 환류장치)
61: 흡기압 센서
63: 차속센서(상태측정부)
65: 액셀센서(상태측정부)
66: 브레이크센서(상태측정부)
Ip: 출력신호
Ipcomp: 보정계수
Ipavz: 평균값(제 1 평균값)
Ipavzave: 평균값(제 2 평균값)
S21: 조건판정스텝
S24: 환류정지스텝
S25: 대기시간판정스텝
S26: 아이들스톱스텝
S30: 기간판정스텝
S41: 취득스텝
S53: 산출스텝

Claims (22)

  1. 배기가스 환류장치를 구비한 내연기관의 흡입분위기 속의 산소농도를 측정하는 센서소자를 구비하는 산소센서에 접속되는 센서제어장치로서,
    상기 센서소자로부터 출력되는 상기 산소농도에 대응한 출력신호를 검출하는 검출부와,
    상기 산소농도를 산출할 때에 이용되는 상기 출력신호의 보정계수의 산출을 실행하는 연산부가 설치되며,
    상기 연산부는 상기 배기가스 환류장치에 의한 상기 흡입분위기 속으로의 배기가스의 환류가 정지되고, 또한, 상기 내연기관의 아이들 스톱이 실행되고 있는 기간에 얻어지는 상기 출력신호를 상기 보정계수의 산출에 이용되는 보정정보로서 취득하는 것을 특징으로 하는 센서제어장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연산부는 상기 내연기관이 아이들 스톱하여 소정의 기간이 경과된 후에, 상기 보정정보의 취득을 실행하는 것을 특징으로 하는 센서제어장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 연산부는 1회의 아이들 스톱의 기간에 있어서 상기 보정정보의 취득을 복수회 실행하고,
    상기 1회의 아이들 스톱의 기간에 있어서 취득된 복수의 상기 보정정보의 평균인 제 1 평균값을 구하며, 당해 제 1 평균값을 이용하여 상기 보정계수의 산출을 실행하는 것을 특징으로 하는 센서제어장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 연산부는 1회의 아이들 스톱의 기간에 있어서 상기 보정정보의 취득을 복수회 실행하고,
    상기 1회의 아이들 스톱의 기간에 있어서 취득된 복수의 상기 보정정보의 평균인 제 1 평균값을 구하며, 당해 제 1 평균값을 이용하여 상기 보정계수의 산출을 실행하는 것을 특징으로 하는 센서제어장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 연산부는 복수의 상기 제 1 평균값의 평균인 제 2 평균값을 구하고, 당해 제 2 평균값을 이용하여 상기 보정계수의 산출을 실행하는 것을 특징으로 하는 센서제어장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 연산부는 복수의 상기 제 1 평균값의 평균인 제 2 평균값을 구하고, 당해 제 2 평균값을 이용하여 상기 보정계수의 산출을 실행하는 것을 특징으로 하는 센서제어장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 연산부는 복수의 상기 보정정보의 평균값을 구하고, 당해 평균값을 이용하여 상기 보정계수의 산출을 실행하는 것을 특징으로 하는 센서제어장치.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 연산부는 복수의 상기 보정정보의 평균값을 구하고, 당해 평균값을 이용하여 상기 보정계수의 산출을 실행하는 것을 특징으로 하는 센서제어장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 흡입분위기의 압력을 측정하는 흡기압 센서의 출력을 취득하고, 취득한 출력에 의거하여 상기 보정정보의 보정을 실행하는 것을 특징으로 하는 센서제어장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 흡입분위기의 압력을 측정하는 흡기압 센서의 출력을 취득하고, 상기 흡기압 센서의 출력변동량이 특정값 이하로 되었다고 판단하고 나서 상기 보정정보의 취득을 개시하는 것을 특징으로 하는 센서제어장치.
  11. 배기가스 환류장치를 구비한 내연기관의 흡입분위기 속의 산소농도를 측정하는 센서소자를 구비하는 산소센서와,
    상기 내연기관을 탑재한 차량의 운전상태에 대응한 상태신호를 출력하는 상태측정부와,
    상기 상태신호에 의거하여 상기 내연기관의 아이들 스톱 조건이 만족했는지 아닌지를 판정함과 아울러, 배기가스 환류장치에 의한 배기가스의 환류가 정지되었는지 아닌지를 판정하고, 그 판정결과에 의거하여 상기 내연기관의 아이들 스톱의 실행의 유무를 판정하는 판정부와,
    청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 센서제어장치가 설치되며,
    상기 센서제어장치는 상기 판정부에서 상기 아이들 스톱이 실행되고 있다고 판정되어 있는 기간에, 상기 보정정보의 취득을 실행하는 것을 특징으로 하는 센서제어시스템.
  12. 배기가스 환류장치를 구비한 내연기관의 흡입분위기 속의 산소농도를 측정하는 센서소자를 구비하는 산소센서와,
    상기 내연기관을 탑재한 차량의 운전상태에 대응한 상태신호를 출력하는 상태측정부와,
    상기 상태신호에 의거하여 상기 내연기관의 아이들 스톱 조건이 만족했는지 아닌지를 판정함과 아울러, 배기가스 환류장치에 의한 배기가스의 환류가 정지되었는지 아닌지를 판정하고, 그 판정결과에 의거하여 상기 내연기관의 아이들 스톱의 실행의 유무를 판정하는 판정부와,
    청구항 9에 기재된 센서제어장치가 설치되며,
    상기 센서제어장치는 상기 판정부에서 상기 아이들 스톱이 실행되고 있다고 판정되어 있는 기간에, 상기 보정정보의 취득을 실행하는 것을 특징으로 하는 센서제어시스템.
  13. 배기가스 환류장치를 구비한 내연기관의 흡입분위기 속의 산소농도를 측정하는 센서소자를 구비하는 산소센서와,
    상기 내연기관을 탑재한 차량의 운전상태에 대응한 상태신호를 출력하는 상태측정부와,
    상기 상태신호에 의거하여 상기 내연기관의 아이들 스톱 조건이 만족했는지 아닌지를 판정함과 아울러, 배기가스 환류장치에 의한 배기가스의 환류가 정지되었는지 아닌지를 판정하고, 그 판정결과에 의거하여 상기 내연기관의 아이들 스톱의 실행의 유무를 판정하는 판정부와,
    청구항 10에 기재된 센서제어장치가 설치되며,
    상기 센서제어장치는 상기 판정부에서 상기 아이들 스톱이 실행되고 있다고 판정되어 있는 기간에, 상기 보정정보의 취득을 실행하는 것을 특징으로 하는 센서제어시스템.
  14. 배기가스 환류장치를 구비한 내연기관의 흡입분위기 속의 산소농도를 측정하는 센서소자를 구비하는 산소센서에 있어서의 센서제어방법으로서,
    상기 센서소자로부터 출력되는 상기 산소농도에 대응한 출력신호를 검출하는 검출스텝과,
    상기 내연기관이 아이들 스톱될 때의 조건이 성립되었는지 아닌지를 판정하는 조건판정스텝과,
    배기가스 환류장치에 의한 상기 흡입분위기 속으로의 배기가스의 환류를 정지하는 환류정지스텝과,
    상기 조건판정스텝 및 상기 환류정지스텝의 각각이 실행된 후에, 상기 내연기관의 아이들 스톱을 실행하는 아이들스톱스텝과,
    아이들 스톱이 실행되고 있는 기간에 얻어지는 상기 출력신호를 보정계수의 산출에 이용되는 보정정보로서 취득하는 취득스텝과,
    취득한 상기 보정정보에 의거하여 상기 보정계수의 산출을 실행하는 산출스텝을 가지는 것을 특징으로 하는 센서제어방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 아이들스톱스텝에 있어서 상기 내연기관의 아이들 스톱이 실행된 후, 소정의 기간이 경과했는지 아닌지를 판정하는 기간판정스텝을 더 가지며,
    당해 기간판정스텝에 있어서, 상기 소정의 기간이 경과했다고 판정되었을 때에, 상기 취득스텝이 실행되는 것을 특징으로 하는 센서제어방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 취득스텝에 있어서, 1회의 아이들 스톱의 기간에 대해 복수의 상기 보정정보의 취득을 실행하고, 상기 1회의 아이들 스톱의 기간에 있어서 취득된 복수의 상기 보정정보의 평균인 제 1 평균값을 구하며,
    상기 산출스텝에 있어서, 상기 제 1 평균값에 의거하여 상기 보정계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 센서제어방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 취득스텝에 있어서, 1회의 아이들 스톱의 기간에 대해 복수의 상기 보정정보의 취득을 실행하고, 상기 1회의 아이들 스톱의 기간에 있어서 취득된 복수의 상기 보정정보의 평균인 제 1 평균값을 구하며,
    상기 산출스텝에 있어서, 상기 제 1 평균값에 의거하여 상기 보정계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 센서제어방법.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 산출스텝에 있어서, 복수의 상기 제 1 평균값의 평균인 제 2 평균값을 구하고, 당해 제 2 평균값에 의거하여 상기 보정계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 센서제어방법.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 산출스텝에 있어서, 복수의 상기 제 1 평균값의 평균인 제 2 평균값을 구하고, 당해 제 2 평균값에 의거하여 상기 보정계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 센서제어방법.
  20. 청구항 14에 있어서,
    상기 산출스텝에 있어서, 복수의 상기 보정정보의 평균값에 의거하여 상기 보정계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 센서제어방법.
  21. 청구항 15에 있어서,
    상기 산출스텝에 있어서, 복수의 상기 보정정보의 평균값에 의거하여 상기 보정계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 센서제어방법.
  22. 청구항 14 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 취득스텝에 있어서, 상기 내연기관의 흡기압력을 측정하는 흡기압 센서의 출력에 의거하여 상기 보정정보의 보정을 실행하고,
    상기 산출스텝에 있어서, 보정 후의 상기 보정정보에 의거하여 상기 보정계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 센서제어방법.
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