TW200912297A - Gas sensor, air-fuel ratio controller, and transportation apparatus - Google Patents

Description

200912297 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於—種氣體感測器’尤有關於—種具備使氣 體檢測部升溫之加熱器之氣體感測器。此外，本發明亦關 於一種具備該種氣體感測器之空燃比控制裝置及輸送機 【先刖技術】 從環境問題及能源問題之觀點來看’係要求提升内辦機 之燃料消耗量，或減低内燃機之排氣氣體中所包含之規限 物質(職等)之排出量。因此’ 4 了可在總是最佳靖 下進行燃料之燃燒，需依據燃燒狀態適切地控制離空 氣，比率。空氣與燃料之比率係稱為空燃比叫在使 用二:觸媒之情形下’最佳之空燃比係為邏輯空燃比。所 §胃璉軏空燃比係為空氣與燃料恰當燃燒之空燃比。 一=燃::_之情形下，於排氣氣體中係包括 乳工然比較邏輯空燃比更小之情形下，換+ 之，在燃料之濃度相對較高之情 ^ 換s 量係比邏輯空燃比之情形 μ體中之氧氣 乳札里减少。另一太而 燃邏輯空燃比更大(燃料之濃度相對較低)之"广 排氣氣體中之氧氣量係增加。 _月 > 下， 之氧氣量或氧氣濃度，即可推.11由測量排氣氣體令 多少程度，而調整空燃比在比偏離了邏輯空燃比 式進行控制。 之條件下以燃料燃燒之方 為了測量排氣氣體中之氧氧 虱礼/辰度，係使用氧氣感測器。 133649.doc 200912297 為了使乳氣感測器較佳地動作，係需3〇〇以上之高溫， 因此在氧氣感測器係設有加熱器。茲將具備加熱器之氧氣 感測器之一例表示於圖14。另外，在圖14中，係為了易於 明瞭而將氧氣感測器5 1 0予以分解表示。 氧氣感測器5 10係具備：基板53 !，其由鋁等之絕緣體所 形成；及氣體檢測部501，其設於基板531之主面53u上。 氣體檢測部501係由氧化物半導體所形成，依據在氣體環 境中所含之氧氣之分壓而使其電阻值變化。在基板531之 主面53 la上，係以與氣體檢測部5〇1接觸之方式設有用以 檢測氣體檢測部501之電阻值之電極532 〇另外，氣體檢測 部501亦可非為上述之電阻型，而為使用固體電解質之電 動勢（electromotive force)型。 在基板53 1之背面53 1 b側，係於與氣體檢測部5〇丨對應之 位置配置有加熱器502。加熱器5〇2係為利用在電阻體通過 電流時之電阻損失而進行加熱之電阻加熱型之加熱元件。 若將特定之電壓施加於從加熱器5〇2拉長之電極533，則電 流流通於形成為特定之形狀之電阻體而使電阻體發熱，且 藉由此而進行加熱。加熱器5〇2係使用鉑等之金屬材料並 藉由網版印刷法等而形成。#由加熱器5〇2使氣體檢測部 501升溫，且藉由使氣體檢測部5〇1迅速活性化，即可提升 内燃機剛啟動之後之檢測精度。 此外，由於加熱器502之電阻值係依據其溫度而變化， 因此藉由測定加熱器5〇2之電阻值，即可推估加熱器5〇2之 /凰度及”隔較薄之絕緣體（基板53】）而與加熱器502熱性 I33649.doc 200912297 接觸之氣體檢測部501之溫度（以下亦稱「感測器溫度」）。 藉由根據所推估之感測器溫度，而控制加熱器5〇2之溫 度，即可將感測器溫度控制在適切之範圍内。 然而，加熱器502之電阻值，由於其線寬或厚度會依存 於製造過程中之尺寸精度而參差不齊，因此會有加熱器 502之電阻值從設計值偏離而參差不齊之情形。此外，加 熱器502之電阻值亦將因為電阻體之材料經時劣化而變 f

動。如此，加熱器502之電阻值即具有誤差（從設計值之偏 離）。 因此，若使用依照設計值之電阻值進行控制，會在每一 軋體感測器(亦即每一加熱器），或因為使用時間而會有在 電阻值-感測器溫度特性產生參差不齊，且在所推估之感 測态m•度與實際之感測器溫度產生偏離之情形。因此，會 產生無法將感測器溫度控制在所希望之範圍内之缺失。I 使用電阻型之氣體檢測部之情形下’由於感測器輸出之溫 度依存性較高，因此若產生此種缺失，則難以以高精度來 ^制空燃比。此外，在近年，由於要求要更高精度來控制 空燃比，因此對於使用電動勢型之氣體檢測部之情形，亦 希望正確地推估感測器溫度。再者，在實際之感測器溫度 較所推估之感測器溫度更高之情形下，即使例如以7〇(rc 成為一定之方式控制感測器溫度，實際之感測器溫度亦成 為其以上，因此會有氣體感測器之壽命變短之可能。 少例如，溫度T、與在該溫度τ之加熱器5〇2之電阻值R， 系使用加熱器502在0 C之電阻值R0、加熱器5〇2之電阻溫 133649.doc •10- 200912297 度係數（於電阻體材料固 為公式（1)所示。 有之係數）α、電阻值之 誤差δ表示 .·· (1) /显度τ(亦即真實之 溫度）係以

R=R〇*(l+6)»(l+a*T) 因此，誤差δ為零（δ=〇)時之 公式（2)來表示。 T={(R/R〇)-l }α ··. (2) 相對於此’誤細零_時之溫叫 錯誤之溫度）係以公式（3)來表示。 估之 T，= {R〇,(l+5)*(l+a*T)/R〇.1 j/a = {(1+δ)·(1+α·Τ)-1}/α =Τ+δ·(1/α+Τ) ... (3) 因此，溫度誤差ΛΤ係以公式（4)來表示。 ΔΤ—Τ,-Τ=δ·(1/α+Τ) .·· (4) 例如加熱器502之材料為麵時，電阻溫度係數《係為 〇骑，因此從公式⑷可明瞭，即使誤差§(例如起因於 製造過程之參差不齊’亦即加熱器502之個體差）為±5%左 右，在真實之溫度丁為戰之情形下，溫度誤差Δτ亦會變 仔非常大到士 35〇C。 為了將上述之推估溫度與實際溫度之偏離縮小，專利文 獻1係揭示一種以加熱器之電阻值成為按照設計值之電阻 值之方式’將修正電阻串聯或並聯連接於加熱器，或將加 熱益進行雷射微調（trimming)之技術。 此外，專利文獻2係揭示從剛施加電壓於加熱器之後流 通於加熱器之衝擊電流與施加電壓1出常溫中之加熱器 133649.doc -11 · 200912297 之電阻值，且根據所算出之電阻值而進行控制之技術。 [專利文獻1]日本特開2000_180406號公報 [專利文獻2]日本特開2000-2678號公報 【發明内容】 [發明所欲解決之問題]

而女口專利文獻i所揭示’對於每—氣體感測器施以 修正’將招致製造步驟之複雜化，而增加製造成本。此 外在使用專利文獻2所揭示之技術之情形下，係須設置 測罝衝擊電流之設備、及測量施加電壓之設備之兩方，此 外，實際上在測量此等之些微時間，加熱器溫度就會上 升，因此難以正確算出常溫中之加熱器之電阻值。 此外，雖可考慮將與分別依每—氣體感測器而不同之加 熱器之電阻值（常溫時之電阻值）對應之計算程式搭載於微 電腦，惟該種方法非常繁雜，不夠實際。 本發明係有鑑於上述問題而完成者，其目的在提供一種 可正確且簡便地補償加熱器之電阻值誤差之氣體感測器。 [解決問題之技術手段] 本發明之氣體感測器包含：氣體檢測部；加熱器，其係 電阻值依據溫度而變化；及控制部，其係控制前述加㈣ 之動作’且進行對於前述加熱器加熱用之通電；前㈣制 部包含：電流供給部，其係在停止對於前述加熱器加執用 t通電之期間將預先設定之大小之電流供給至前述：熱 2，電壓感測部，其係、感測從前述電流供給部供給電免至 前述加熱器時之前述加熱器之兩端電壓；及電流調整二 133649.doc -12- 200912297 其係在前述加熱器冷時’根據周圍之溫度及藉由前 感測部所感測之前述加熱器之兩端電壓，㈣從_ = 供給部所供給之電流大小。 *il 在某較佳之實施形態中，前述電流調整部為了依 之溫度所決定之目標電壓與前述加熱器之兩端電壓實質上 一致，而調整從前述電流供給部所供給之電流大小。 在某較佳之實施形態中，前述控制部進包含檢 圍溫度之周圍溫度檢測部。 、° 在某較佳之實施形態中’前述控制部係根據藉由 流：整部所調整之大小之電流供給至前述加熱器時所感:列 之：述加熱器之兩端電壓而決定前述加熱器之溫度，且為 了 ::述加熱器之溫度具有特定範圍内之值，而調節前述加 熱器之通電狀態。 ϋ 在某較佳之實施形態中’前述控制部係使用包括前述加 熱器之二次以上之電阻溫度係數之修正式而決定 器之溫度。 "、、 μ在某較佳之實施形態中’前述修正式係包括用以將溫度 秩差大致均等分成正負之修正係數。 在某較佳之實施形態中’前述氣體檢測部係檢測氧氣。 本發明之空燃比控制裝置包含具有上述構成之氣體感測 器。 在某較佳之實施形態中，本發明之空燃比控制裝置進一 步包含連接於前述氣體感測器之電子控制單元（unit)，前 逑電子控料元亦起作料為前述氣體感測器之前述控制 133649.doc •13- 200912297 部。 本發明之輸送機器包含：内燃機；及具有控制前述内燃 機空燃比之上述構成之空燃比控制裝置。 在某較佳之實施形態中，前述氣體感測器之前述加熱器 係以曝露於來自前述内燃機之排氣氣體之方式配置。 在某較佳之實施形態中，前述電流調整部係於前述内燃 機之啟動時執行電流調整。 本發明之氣體感測器包含控制加熱器之動作，且進行對 於加熱器加熱用之通電之控制部。對於加熱器加熱用之通 電係藉由交替重複導通（on)動作與切斷（off)動作而間歇性 地進行。由於控制部包含：在停止對於加熱器加熱用之通 電之期間將預先設定之大小之電流供給至加熱器之電流供 給部、及感測從電流供給部供給電流至加熱器時之加熱器 兩端電壓之電壓感測部，因此可依據藉由電壓感測部所感 測之電壓（由於依存於加熱器之電阻值而變化，因此成為 與加熱器之溫度對應之值）而控制加熱器之溫度。控制部 ‘係、進-步具有在加熱器之冷時，根據關之溫度及藉= 壓感測部所感測之加熱器兩端電壓，調整從電流供給部所 供給之電流大小之電流調整部，因此藉由此電流調整部， 謂從電流供給部所供給之電流大小調整成抵銷電阻值之 誤差(即不依靠電阻值之誤差大小而溫度與兩_具有 一定之關係換言之，藉由電流調整部，補償加熱器之 電阻值誤差(來自起因於製造時之偏差或經時劣化而變動 之設計值之偏離）。a此’即可進行不依存於加熱器之電 133649.doc 14 200912297 阻值誤差之正確溫度測定。 <電流調整部典型而言係依據周圍之溫度而決定某目標電 【為了此目標電壓與加熱器之兩端電壓實質上一致，而 調整從電流供給部所供給之電流大小。 控制。卩亦可包括檢測周圍溫度之周圍溫度檢測部。周圍 X檢測。卩（例如周圍溫度檢測電路）具體而言藉由測量用 二支撐氣體檢測部之基板溫度或内燃機之吸人空氣溫度 等，可檢測出周圍溫度。 控制部典型而言係根據藉由電流調整部所調整之大小之 2机供…至加熱器時所感測之兩端電壓而決定（推估）加熱 X且為了加熱器之溫度具有特定範圍内之值而調 郎加熱器之通電狀態。& 了進行更正確之溫度測定，最好 控制β使用包括加熱器之二次以上之電阻溫度係數之修正 式而決^加熱器之溫度，更好是修正式包㈣以將溫度誤 差大致均等分配至正負之修正係數。 本發月之氣體感測器適料例如氣體檢測部檢測氧氣之 氧氣感測器。 本么月之氣體感測器適用於控制内燃機空燃比之空燃比 控：裝置。此情形下，亦可採用空燃比控制裝置之電子控 制單元亦起作用作為氣體感測器之控制部之構成。 本發明之具備氣體感測器之空燃比控制裝置適合用於各 種輸运機器。在氣體感測器之加熱器配置成曝露於來自内 燃機之排氣氣體之構成中，由於加熱器之經時劣化劇烈， 因此使用本發明之意義極大。此外’電流調整部係於例如 133649.doc 200912297 内燃機之啟動時執行電流調整。 [發明之效果] 種可JL確且簡便地補償加熱器之電 依據本發明，提供— 阻值偏差之氣體感測器 【實施方式】 以下，一面參照圖式一 面說月本發明之實施形態。另 外，以下雖例示用以檢測氧 J< 氧軋感測器，惟本發 不限定於氧氣感測器，可適用#入加 隹尽知月並 感測器。 了相於全部具備有加熱器之氣體 圖1係為表不本實施飛能签^ 、、 、形心之虱軋感測器10之構成之電路 氧氣感測器1 〇係如圖1所干且供.γ 4 所不具備：氣體檢測部丨、 體檢測部1升溫之加埶骂2、 ’、 …、2及控制加熱器2之動作之控制 部3 〇 氣體檢測部1係檢測與氣體檢測部1相接之氣體環境中所 3之特疋之虱體之濃度或量。本實施形態之氣體檢測部1

係，謂電阻型，依據氣體環境中所含之料之氣體（在此 係氧軋）之分壓而使其電阻值變化。 、電阻型之氣體檢測部1係較佳從例如氧化物半導體形 成。具有多孔質結構之氧化物半導體係依據氣體環境之氧 氣刀壓而釋出或吸收氧氣。藉此，使氧化物半導體中之氧 氣濃度變A，且使氧化物半導體之電阻值變化。以氧化物 “導體而„係如可使用二氧化鈦（titania)(二氧化鈦）或二 氧化鈽（ceria)(二氧化鈽）。氧化物半導體係以包括5〇 w⑼ 以上之一氧化鈽為較佳。另外，以氣體檢測部1而言，亦 133649.doc 16 200912297 可使用使用了固體電解質之電動勢 1之氣體檢測部。電動 勢型之氣體檢測部係揭示於例如日太 H本特開平8-1 1 4571號公 報。 加熱器2係為利用電阻損失進 <〜那热之電阻加熱型之加 熱元件。加熱器2具體而言係由麵或鹤等之金屬材料、或 氧化銖(―)等之良導體氧化物所形成電阻體所構成。 藉由以加熱器2使氣體檢測部1弁、、w 列丨1升丨皿，即可使氣體檢測部1 迅速活性化。

此外，加熱器2係依據溫度而使其電阻值（電阻值）變 化。因此’藉由測定加執2之雷U日括 „ …斋2之電阻值，即可檢測加熱器2 之溫度。由於加熱器2與氣體檢測W係介隔較薄之絕緣體 (後述之基板）而熱性接觸，因此藉由檢測加熱器2之溫产， 亦可檢測氣體檢測部i之溫度。換言之，加熱器2不：：作 為使氣體檢測部1升溫之「加熱元件」來使用，亦可作為 檢測加熱器2或氣體檢測部丨之温度之「溫度檢測元件」來 使用。 圖2係為表示氣體檢測部丨及加熱器2與其附近之結構之 一例。氣體檢測部丨係如圖2所示，藉由基板31所支撐。基 板3 1係由氧化鋁或鎂等之絕緣體（較佳為陶瓷材料）所形 成基板31係具有彼此對向之主面31a及背面31b，而在主 面31a上係設有氣體檢測部（氧化物半導體層}1。 此外，在主面31a上係形成有用以檢測氣體檢測部丨之電 阻值之電極32。電極32係由具有導電性之材料所形成，例 如，由鉑或鉑铑合金、金等之金屬材料所形成。電極”係 133649.doc •17· 200912297 以可有效率地測量氣體檢測^之電阻值之變化之方式形 成為梳齒狀為較佳。 另外，在此雖未圖示，惟在氣體檢測部i上係設有觸媒 層。觸媒層係包括觸媒金屬，藉由觸媒金屬之觸媒作用， 將應檢測之氣體（換言之氧氣）以外之至少工種物質予以分 解。具體而言，係將對於藉由氣體檢測部陽測氧氣造成 不良影響之氣體或微粒子（例如在氣體環境為排氣氣體之 情形下不會完全燃燒之碳氫化合物或碳、氮氧化物等）予 以分解，而防止該種氣體或微粒子附著於氣體檢測部κ 表面。以觸媒金屬而言，係使用例如鉑。 在基㈣之背面31b側係設有加熱器2。加熱器2之兩端 係如圖2所示連接於電極33a及33b 1極仏及说係亦可 用於用以供給電力(加熱用之通電)至加熱器2,亦可用於用 以測定加熱器2之電阻值而檢測加熱器2之溫度。電極… 及33b係較佳為與加熱器2_體形成。如後所述在輸送機哭 ^置減感測器1〇之情形下，加熱器2係曝露於排氣㈣ 氣體％境，因此經時劣化更加劇烈。 接下來說明控制部3之功能。控制部3係進行對於加熱器 2之加熱用之通電。更且, _ 旯具體而§，控制部3係選擇性執行進 行對於加熱器2加熱用之通電之導通動作、及停止對於加 熱器2之加熱用之通電之切斷動作。藉由執行導通動作， 即可使加熱器2之溫度上升(加熱模式），藉由執行切斷動 作’即可使加熱器2之溫度降低(冷卻模式)。 態中，於加熱模式中，並不僅進行+丰貫絲 + 1皇進仃導通動作，切斷動作亦 I33649.doc •18· 200912297 週期性且短期性進行。 之加熱模式中週期性° ’，使加熱器2之溫度上升 在使加熱器2之溫产^ 與切斷動作之切換，且 通動作^勃又牛氏之冷卻模式中執行切斷動作。導 通動作之執行時間及切斷等 5咖至50峨左右 執錢間，係分別例如為 以非^ 另外，加熱器2之溫度之調節，可 乂非為早純之導通· 制# 工制二值控制），亦可多階段控 制對於加熱器2之施加電壓。

在加熱模式中執行切斷動作 係為了測疋在加熱模式中 “、器2之’皿度。本實施形態中之控制部3，係具有在執 π刀㈣作之期間（換言之停止對於加熱器2加熱用之通電 之期間)將預先設定之大小之電流供給至加熱器2之電流供 一（例如後述之定電流電路6)、及用以感測從電流供給部 供給電流至加熱器2時之加熱器2之兩端電壓之電壓感測部 (例如後述之兩端電壓感測電路7)。目此’控㈣部3係可藉 由供給電流至加熱器2，進行感測依存於加熱器2之電阻值 而I化之加熱器2之兩端電壓之動作(以下稱「電壓感測動 作」），而依據藉由此電壓感測動作所感測之電壓而控制 加熱器2之溫度。更具體而言，控制部3係可根據藉由電壓 感測動作所感測之電壓而決定加熱器2之溫度，且以加熱 器2之溫度具有特定範圍内之值之方式調節加熱器2之通電 狀態。 本實施形態之控制部3係進一步具有在加熱器2從處於常 溫時到導通動作開始之間（換言之加熱器2之冷間時），進行 用以補償加熱器2之電阻值之誤差（來自因為製造時之參差 133649.doc -19· 200912297 不齊或經時劣化夕鐵& I動所引起之設計值之偏 補償部。此補償邻< 偏離）之動作之 具體而言係根據周圍之溫度及萨由電壓 感測部所感測之加埶 -及藉由電[ 供认之… 益之兩端電壓而調整從電流供給部所 流調整部係例如整部，後述之控侧。電 ·、、、器2之兩端電壓與依據周圍之溫度 所決疋之目標電壓會暫 一致之方式，調整從電流供給部 所供給之電流$ 士 , 0 藉由使用以電流調整部之上述之動

C/ =(電机調整動作）所調整之大小之電流*進行電壓感測動 1即Γ進订不依存於加熱器2之電阻值之誤差之正確之 ’皿度測疋。以下說明藉由上述之電流調整動作而補償加埶 器2之電阻值之誤差之理由。 首先在加熱器2流通微弱之電流J(典㉟而言係用以將 加熱器2加熱之電流之1/3〇以了)時之加熱器2之兩端電壓 VR係使用加熱器2之溫度Τ、加熱器2在(TC之電阻值R〇、加 熱器2之電阻溫度係數（於電阻體材料固有之係數 >、加熱 器2之電阻值之误差（來自電阻值之設計值之偏離）δ而以公 式（5)來表示。 VR=I*R0.(i+§).(1+a.T) .·· (5) 在電流調整動作中，係與兩端電壓Vr依據周圍溫度（冷 間日守之溫度）Ta所設定目標電壓Vset 一致之方式，調整流通 於加熱器2之電流I之大小。目標電壓Vset係以公式（6)來表 示。 V set = V〇 + Va ...(6) 在此，VG係為周圍溫度Ta為〇它時之目標電壓，設定為 133649.doc •20· 200912297 電流ι成為十分微弱 ^係為與周圍溫度丁 ^之值（例如〇·1 V左右）。此外， 圍溫度3之高度對應之目標電壓之增量（從周 %時起之增I、。 茲設周圍溫度T為〇 vset=v〇,則從公式。時將兩端電壓vR設定為目標電壓 電壓Vo係表示為^ )可侍知，周圍溫度Ta為〇°C時之目標 ν〇=Ι·Ι10·(1+δ) ...⑺ 若將公式（5)所声_ 之目標電壓V，二之兩端電aVR設定成公式(6)所表示 ι、"，則導出公式（8卜 V〇+Va=I.R〇.(1+§).〇+a<Ta) (8) 係表示成V〇乘上電阻 =V〇.(i+a.Ta) 因此，增·§· V ι、 3係如公式（9)所示 溫度係數α與周圍溫度Ta之值。

Va=V〇*a-Ta ... (9) 因此’依據周圍溫度T所 Ο (10)所示，藉由v、雷標電廢Vset係如公式 一 〇電阻溫度係數α及周圍溫度Ta來表 7f> 0

Vset=V〇+Va=V0+v〇.a.Ta=V〇.(l+a.Ta)…⑽ 從上述公式群，結果，加熱器2之兩端電壓％係以僅包 與周圍溫度^對應之目標電壓V。（與加熱器2之實際之 電阻值無關而預先設定之值）、電 、 }电1且/皿度係數α、溫度T作 為參數，且不包括誤差§之公式（11)來表示。 VR=V〇*(l+a-Ta) ... (Π) 如上所述’藉由使用以電流調整動作所設定之大小之電 133649.doc •21 · 200912297 "IL而進仃包壓感測動作， ^ ^ ^ J進订不依存於加熱器2之電 F值之系差之正確之溫度 ^ , ^ 如此藉由電流調整動作補 鉍加熱态2之電阻值之誤差 係為了猎由電流調整動作， 使在电壓感測動作所使用雷、、ώ 電/瓜之大小以抵銷電阻值之誤 差6之方式（換言之不依貪雷 盥^山〇 依罪電阻值之誤差S之大小而使溫度丁 與兩知電壓^具有—定之關係之方式)調整之故。 接著說明執行上述之電流調整動作之時序。 =1具Μ擎（内燃機）之輪送機器搭載氧氣感測器 對岸1下’_職動作係與由操作者之引擎啟動動作 :應，換言之，在剛使引擎之主開關—nswitch)導通之 後’且在周圍溫度Ta(換言之排氣管 度時執行即可。在剛㈣敬 又m巧至/幻皿 使引擎之主開關切斷之後，或在立刻 再啟動時等m度Ta較高料執行亦可。 一圖3係為用以說明執行電流調整動作之時序之流程圓。 ::吏引擎啟動’則首先進行周圍溫度Ta之測量(步驟Sl)e 接耆’進行所測量之周圍溫度几與特定似(例如 比 步驟S2)。在周圍溫度&未達特定值wa)之情形 \仃電流調整動作(步驟S3)，且更新通電於加熱器2 之電流值（步驟S4)。另 ' ' )另一方面，周圍溫度Ta為特定值八以 3 —）之U形下，不執行電流調整動作。 乂另外’電流調整動作未必要每次啟動引擎時執行 Si流調整動作經過特定時間之後之引擎啟動時執行電 =㈣亦可，例如，以每週丨次或每月丨次左右： 疋d 1·生執仃亦可。啟動時不執行電流調整動作之情形下， 133649.doc *22- 200912297 執行電壓感測動作時之電 … 值/、要知用刖次之設定值 (或規疋值）即可。再者， ^ ^ 了加總引擎之運轉時間，依加 、，>“值母成為特定值即勃并 饤疋徂p執仃电流調整動作。藉由第—次 舂而補償加熱器2之電阻值因為製造過程所引起 i蒼差不齊。此外，拉士哲t 、 糟由第2次以後之電流調整動作， 補償加熱器2之電阻值之因盔p 因為！時劣化所引起之變動。 接下來’-面再度參照圖卜面說明控制部3之呈 Γ 成。在本實施形態中，輸送機器之引擎控制裝置雖亦發揮 :為氧氣感測器1〇之控制部3之功能，惟本發明當然不限 疋於此種構成。氣體檢測心係介隔電極32而電性連接於 控制部3,而加熱器2係纟隔電極…及別而電性連接於控 制部3。 控制部3係如圖1所示具備：周圍溫度檢測電路4、連接 於氣體檢測部1之電阻·電壓轉換電路5、連接於加轨考2之 定電流電路6及兩端電恩感測電路7、及接收周圍溫度檢測 〇 冑路4、電阻-電壓轉換電路5及兩端電壓感測電路7之輸出 之控制器8。本實施形態之控制器8係藉由i晶片微電腦所 構成。定電流電路6、兩端電壓感測電路7及控制器8係分 別發揮作為先前所述之電流供給部、電壓感測部及電流調 整部之功能。 控制部3係進一步具有連接於未圖示之各種感測器（節流 (throttle)感測器或水溫感測器等）之感測器輸入電路9，而 此感測器輸入電路9之輸出亦輸入於控制器8。此外，在控 制器8中係連接有致動器（actuat〇r)輸出電路丨1，藉由致動 133649.doc -23- 200912297 器輸出電路11之輸出而控制引擎各部之動作。

周圍酿度電路4係檢測氧氣感測器t q之周圍之溫度 L。周圍溫度檢測電路(周圍溫度檢測部)4係例如包括熱敏 電阻(themiSt〇r)，藉由測量基㈣之溫度或内燃機之吸入 空乳之溫度等，而可檢測周圍溫狂。另外，周圍溫度L 未必要以熱敏電阻來檢測，亦可使用測定内燃機之冷卻水 之 >皿度之水溫感測器或浪丨 > 尸 ^ 飞巧疋排軋軋體之溫度之排氣溫度感 測裔之輸出來檢測（換言之亦可使此等發揮作為周圍溫度 檢測部之功能）。 周圍/皿度才欢測電路4之輸出係介隔控制器8之選擇器 (^ tor)12而輸人於類比·數位轉換器（adc口$。從 Ο 13係將與周圍溫度檢測電路4之輸出（類比值）對應之數位值 (表丁周圍脈度Ta之值）輪出至控制器8内之資料匯流排線 (ta bus hne)14。控制器8係如先前所述由!晶片微電腦所 冓成〃備CPU(中央運算處理器件）15、r〇m(唯讀記憶 體）16、編(隨機存取記憶體）1 7及計時器（timer)】8、感测 器介面⑻F)電路19、致動器介面（aif)電路㈣。來自 cpu 15之指令或從R〇M 16所讀取之資料等之交換，係介 =資料匯流排線14來進行。SIF電路19係包括紙、計時 皁（P〇rt)等，且連接於感測器輸入電路9, AIF電路 20係包括DAC、計時器、埠口等’且連接於致動器輸出電 路11 〇 電阻-電塵轉換電路5係測量氣體檢測部卫之電阻值R 且將與所測量之電阻值Rg對應之電❹以輸㈣阻·電^ 133649.doc • 24· 200912297 轉換)。電阻-綱換電路5係在控制器8之内部 從埠口 21所供予之資料（例如2位元之資料）來控制。藉由以 電阻_電塵轉換電路5來測量氣體檢測部以電阻值 可求出氣體環境中之氧氣濃度。連接於氣體檢測^之電 阻-電壓轉換電路5之輸出(竭係介隔選擇器以輸入至 ADC 13。從ADC 13係將與電阻·電壓轉換電路化輸出⑽ 比值m應之數位值（表示氧氣漢度之值動於資料匯流排 線14。 兩端電壓感測電路7係《測在將特定之大小之電流工供給 至加熱器2時之加熱器2之兩端所施加之電壓(兩端電 壓）Vr °加熱器2之兩端電壓Vr係亦如公式⑴）所示依存於 溫度，因此從所感測之電壓之值可決定加熱器2之溫度： 由於加熱器2係介隔較薄之絕緣層（基板川而與氣體檢:部 1熱性接觸，因此只要檢測加熱器2之溫度而將加熱器2之 溫度控制在特定範圍，則氣體檢測部丨之溫度亦可控制在 適切之範圍内。 控制部3係具備將電流供給至加熱器2之定電流電路（電 流供給部）6，尚具備用以生成在控制部3内之各電子電路 之動作所需之電源電壓之電源電路22，而電源電路Μ係連 接於+ 12 V之電源（電池）。從電源供給至加熱器2之電流係 用以將加熱器2加熱所使用，相對於此，從定電流電路6供 給至加熱器2之電流，係用以測量加熱器2之電阻值所使 用。 加熱器2係藉由將控制器8之埠口 23介隔閘驅動器（gate 133649.doc •25- 200912297 3斷，而介隔 V之電源或定 雖係將加熱器2與電源連 係藉由半導體開關元件 drive)24而切換半導體開關元件25之導通•切斷 圖2所示之電極33&及331)選擇性地連接於+ 12 v之 電流電路6。將加熱器2加熱時，雖係將加熱器2 25 ’將加熱器2之連接目的地從電源切換為定電流電路6

性。從定電流電路6所供給之微弱之電流之大小，係藉由 數位-類比轉換器（DAC)27之輸出電壓來控制。定電流電路 6只要不藉由電流調整動作來調整電流之大小，則將一定 之大小之電流供給至加熱器2。 若加熱器2連接於定電流電路6，則具有特定之大小之電 流I即從定電流電路6介隔電極33b&33c*流通於加熱器 2，且藉由連接於電極33b&33e之兩端電壓感測電路7而感 測加熱器2之兩端電壓v R。從定電流電路6所供給之電流工 係為未實質將加熱器2加熱之大小（例如1 〇 mA以上5〇 mA 以下）之微弱者。兩端電壓Vr之感測係可以短時間（例如ι ms〜5 ms左右）來進行。在加熱器2之兩端電壓％與溫度之 間，係存在特定之關係，因此根據所感測之電壓之值，即 可推估加熱器2之溫度（亦與氣體檢測部丨之溫度對應）。 具體而言，係以ADC 13將差動放大（A倍）加熱器2之兩端 電壓VR與〇°C時之兩端電壓Vt之電壓vh進行類比_數位轉 換且以控制器8(I晶片微電腦）之程式來計算溫度。時 之兩端電壓vT係將控制器8之埠口 28之輸出電壓予以分壓 133649.doc -26- 200912297 所獲得。 另外，在本實施形態中，係藉由丨個ADC丨3，對於周圍 溫度檢測電路4、電阻-電壓轉換電路5及兩端電壓感測電 ^ 者之輸出亦把以類比_數位轉換。由於檢測周圍 溫度Ta之時序、測量氣體檢測部1之電阻值Rg之時序及感 測加熱益2之兩端電壓Vr之時序係相互偏離，因此藉由以 選擇器12之切換動作，即可使用H0ADC 13而效率良好地 進行各種類比-數位轉換。 () 在此，再度一面參照圖3—面更具體說明執行電流調整 動作之時序。若使引擎啟動，首先，藉由周圍溫度檢測電 路4進行周圍溫度Ta之測量（步驟川。周圍溫度檢測電路4 之輸出係介隔選擇器12而輸入至ADC 13 ,且從ADC 13係 將表不周圍溫度Ta之數位信號輸出至控制器8内之資料匯 流排線14。接著，藉由CPU 15,進行所測量之周圍溫度Ta ，特定值A(例如5G°C，記憶於R〇M 16)之比較（步驟S2)。 u 精由cpu u判斷周圍溫度Ta未達特定值A(Ta<A)之情形 下，執行藉由控制器8之電流調整動作（步驟S3)0若執行 =流調整動作’則對於記憶於RAM 17之加熱器2之通電電 流值被覆寫，而更新通電電流值（步驟S4)。另一方面，藉 由咖15判斷周圍溫度心為特定值八以上队_之情形 下，不執行電流調整動作。 接者，一面參照圖4一面更具體說明控制部3之電流 動作。 百先，在使引擎之主開關導通之時點，於開始對加熱器 133649.doc -27- 200912297 2加熱用之通電之前（換言之加熱器2之冷間時），將來自控 制器8之埠口 28之輸出電壓設定為〇 v，且將來自兩端電壓 感測電路7内之分壓器29之輸出電壓Vt設定為〇 v。此時， 來自兩端電壓感測電路7内之差動放大器3〇之輸出電壓vh 係使用流通於加熱器2之微弱電流〗、冷間時之加熱器2之 電阻值Rh及差動放大器30之放大度A而以公式（12)來表

TfN 0

Vh=A-I-Rh ... (12) 在此，冷間時之加熱器2之電阻值Rh係使用加熱器2之電 阻溫度係數α、加熱器2在〇°c之電阻值R〇、及周圍溫度几 而以公式（13)來表示。

Rh=R0.(i+a.Ta) …（13) 因此’來自差動放大器30之輸出電壓Vh係以公式（14)來 表示。

Vh=A.I.R0.(l+a.Ta) ... (14) 若藉由調整DAC 27之輸出，使屬於ν-Ι轉換電路（定電流 電路）6之輸出之微弱電流〗變化，而使來自差動放大器儿之 輸出電壓vh成為目標電壓Vset(換言之vh=Vset)，則該時之 電流I係以公式（15)來表示。 I==Vset/{A*R〇*(l+a.Ta)}…（15) 一面保持以此方式設定之微弱之電流I，一面使控制器8 之埠口 28之輸出電壓為電源電壓（Vdd)，且使在之Vh成 為0 V之方式開始對於加熱器2加熱用之通電’以進行溫度 控制及溫度測量（電壓感測動作）。 133649.doc -28- 200912297 電壓感測動作時之來自差動放大器3〇之輸出電壓Vh係以 公式（16)來表示。

Vh=A-(I.Rh-VT) =A*{I-R〇*(l+a*T)-VT} ... (16) 為了使〇°C時之Vh為0 V，分壓器29之分壓比D係須滿足 公式（17)之關係。 vt=Vdd-d=I*R0 ... (17) 因此，公式（丨6)係變形為公式（18)所示。 Vh=A*{I.R〇.(i+a.T)_I.R〇} =A-I.{R〇.(i+a.T)_R〇} [Vset{R〇*(l+a*T)-R0}]/{R〇.(-|+a.Ta^ …（18) 目標電壓vset係使用與周圍溫度Ta=〇對應之目標電壓 V〇、電阻溫度係數α及冷間時之周圍溫度凡而表示為公式 (ίο)所不，因此來自差動放大器3〇之輸出電壓係如公式 09)所示，僅包括v。、電阻溫度係數以、溫度τ作為參數 者。 υ

Vh=[V0.(l+a.Ta) -(Ro-d+a.^-Rojj/iR^d^.T^ =V〇*a*T ... (1 9) 如此，依據本實施形態之氧氣感測器1〇，於加熱器2之 冷間時藉由以電流調整部所進行之電流調整動作來補償加 熱器2之電阻值之誤差，因此可藉由電壓感測動作來推估 (決定）不會受加熱器2之電阻值之誤差影響之正確之溫产。 另外，所謂加熱器2之「冷…夺」係、如文字所示加献^未 充分冷卻時，且使加熱器2之溫度較氧氣感測器1〇之動作 133649.doc •29- 200912297 服度（乳體檢測部丨被充分活性化，而實際進行氧氣濃度之 檢'則之溫度）充分低之特定溫度以下（例如先前所例示之 5〇°C以下）之時。

Ο 炫將V-I轉換電路（定電流電路）6之具體之構成之一例表 不於圖5。圖5所示之V-I轉換電路6係由複數個電阻元件 R1〜R9、電容元件C1、放大元件A1及電晶體T1所構成。藉 由此等電路元件，V_;[轉換電路6係將來自DAC272輸入電 壓轉換為特定之大小之f流並透過二極_而輸出至加熱 田然，構成V_I轉換電路6之電路元件之種類及個 數、配置等並不限定於圖5所例示者。 圖6及圖7係表示目標電壓^之設定順序及電流調整動 作之執行順序之流程圖。 在設定目標電壓Vset之際，係如圖6所示，首先，進行周 圍溫度Ta之檢測（步驟S11)。接著，從所檢測出之周圍溫度

Ta根據目標電壓調整式（例如公式（1G))來決定目標電壓L 之值（步驟S12)。其後，保持所決定之目標電壓v如之值（步 驟 S 13) 〇 此外，在執行電流調整動作之際，係如圖7所示，首 先，將來自分壓器29之輸出電壓Vt設定為〇 v(步驟s叫， 且將調整次數N之計數設為丨（步驟S2〜接著，進行對於 加熱器2之通電（步驟S23)〇此時之電流之大小…係為最大 值 Imax 之之一半（Imax/2)。 接下來’測量來自差動放大器3〇之輸出電壓(以下亦稱 「加熱器電壓」）Vh(步驟S24)，將加熱器電壓_目標電 133649.doc •30- 200912297 壓vset進行比較（步驟S25)。加熱器電壓Vh未達目標電壓 Vset之情形下（Vh<VSet)，係將通電電流之大小ΔΙ增大相當 ;ΐΜΑχ/(2 N)(步驟S26)。另一方面，加熱器電壓Vh為目標 電壓vset以上之情形下（vhgVset)，係將通電電流之大小δι 減小相當於1μαχ/(2·Ν)(步驟S27)。 接著，將調整次數Ν之計數增加丨（步驟S28)，判定調整 线N是否為特定值^以上（步驟S29)。㈣次數n未達特 疋值Nset之情形下（N<Nset)，係重複從加熱器電壓之測量 (步驟S24)到言周整次數N與特定值队”之比較判定（步驟叫 之-連串之步驟。此外，調整线_特定值I以上之情 形下⑽Nset) ’係保持該時之通電電流之大小(步驟 幻〇)，且將來自分壓器29之輸出電壓Vt設定為特定值（在 〇 C之Vh成為0V之值）（步驟S31)。 若將通電電流之大小Μ之調整（步驟咖或步驟奶之增 減）進行例如8次（換言之若將特定值^設為8)，料使力曰口 熱器電請充分接近目標電壓^，因此電流調整動作係 可在數msec〜數十msec左右之非常短之時間完成。 在本實施形態之氧⑽測器1()中，係藉由上述之電流調 整動作來補償加熱器2之電阻值之誤差。因此，不須_ 利文獻1所揭示之方法’依每-氣體感測器個別施以修正 (與實際所製造之加熱器之電阻值對應之修正）。此外，在 專利文獻2所揭示之方法中，在衝擊電流及施加電遷之測 量中’加熱器，溫度將上升’因此難以進行正確之補償， 惟在本實施形邊之氧氣感測器1〇中’加熱器2之溫度幾乎 133649.doc -31 - 200912297 不會因為補償用之電流調整動作而上升，因此亦不會發生 該種問題。如此，在本實施形態之氧氣感測器ig中，係可 正確且簡便地補償加熱器2之電阻值之誤差㈣製造時之 參差不齊或經時劣化所導致之變動）。 接下來說明用以將加熱器2之溫度之推估誤差更減小之 方法。如先前所述，在本實施形態之氧氣感測器1〇中，係 藉由進行電流調整動作，而可減低因為加熱器2之電阻值 之誤差所引起之推估誤差。惟於所推估之溫度與實際之溫 度，會因為加熱器2之電阻值與溫度之關係要以何種方式 求出近似（換言之以何種關係式來表現），而產生多多少1 之誤差。藉由以下說明之方法’可將該種推估誤差減小。 加熱器2之電阻溫度係數係依存於溫度，因此加熱器二之 電阻值與溫度之關係並非直線性。因&，若將加熱器2之 電阻值單純以溫度之一次式來求出近似（換言之直線近 似），則會有推估誤差變大之情形。為了解決此問題，雖 可考慮將加熱器2之電阻值與溫度之關係以折線特性求出 近似（類比電路之情形）、或將加熱器2之電阻值與溫度之關 係詳細映射（maPPing)至非揮發性記憶體（數位電路之情 形），惟藉由使用以下說明之方法’可更簡單將推估誤^ 減小。 控制部3具體而言係以使用包括加熱器2之二次以上之電 阻溫度係數之修正式來決定加熱器2之溫度為較佳。藉由 以此方式來決定温度，即可將實際溫度與推估溫度之差減 小（例如士 5 °C以内）。以下更具體說明。 133649.doc -32· 200912297 一灶將加熱器2之溫度T與電阻值1〇1之關係，如公式（20)所 不以包括溫度Τ之一次項與二次項之多項式來表現。在公 式中，α係為加熱器2之一次電阻溫度係數，β係為加 熱器2之二次電阻溫度係數。以α、β而言，係可使用邏輯 值’亦可使用實測值。

Rh=R0.(1+a.T_p.T2) ... (2〇) 、口右將公式(20)轉換為來自差動放大器3〇之輸出電壓乂匕與 溫度丁之關係式，則成為公式（21)。 、

Vh I Α^κ〇·(1+α·Τ-β·Τ2)-Κ〇}=ν〇.(α.τ_β.Τ2^ ... (21) 另外，公式（21)中之V〇係為τ=〇。^之輸出 式（22)來表示。 “ V〇=I-A.R〇 ... (22) t 根據公式(2”，作成用以將輸出電壓㈣換為溫度丁之 逆函數。具體而言’如圖8所示，若將充分大之某溫度TP 之輸出電壓Vh設為Vp，且假想連結Vh=〇之點與％，之 點之直線，則此假想直線之傾融細公式（23)來表干。另 外，輸出電塵Vh與溫度T之實際之關係，係如⑸中所 不，並非直線性。 Κ=νρ/Τρ={ν〇·(α·Τρ·β·Τρ2)}/Τρ =ν〇·(α-β·Τρ) ... (23) 此外，此假想直線，若將以一次汰矣 打乂人式表現輪出電壓Vh與溫 度T之關係時之推估溫度設為τΕ，則以公式（2表示。 Vh=k«TE …（24) 若根據公式（2D、（23)及（24)作成從Te求出丁之公式，首 133649.doc -33· 200912297 先可獲得下述公式（25)。 ν〇·(α-β,Τρ)*ΤΕ=ν0·(α·Τ-β·Τ2) .·· (25) 從公式（25)之兩邊除V〇(公式（26))，若進一步變形則獲 得公式（27)。 (α-β.Τρ)·ΤΕ=(α·Τ-β·Τ2) …（26) Τ=[α-νΑ{α2-4·β· (α-β·Τρ)·ΤΕ}]/(2·β) = [1-/·{1-4·(β/α)·(1-(β/α).Τρ)·ΤΕ}]/{2.(β/α)} ... (27) 從公式（27) ’若以ΤΕ之多項式來表示τ，則成為公式 (28) 〇 Τ«[2.(β/α)·{1-(β/α)·Τρ}/{2·(β/α)}].ΤΕ + [2·(β/α)2·{1-(β/α)·Τρ}2/{2·((3/α)}]·τ^ + [4·(β/α)3.{ΐ.(β/α).Τρ}3/{2·(β/α)}].τΕ3 + ·.· = {1-(β/α)·Τρ}·ΤΕ+(β/α)·{1-(β/α)·Τρ}2.τΕ2 +2·(β/α)2·{1-(β/α).Τρ|3.ΤΕ3 + ... =ΤΕ-(β/α).(τρ-ΤΕ).ΤΕ-2.(β/α)2.(Τρ-ΤΕ)·ΤΕ2+δ …(28) 公式（28)之右邊之第丨項丁£係從單純之一次式（假想直線） 所推估之溫度，而第2項以後係修正項。公式⑺係意味在 第項t正第2項中之修正不足份。另外，由於丁=〇與τ% 夺U線與實際之特性曲線交會，因此誤差成為零。因 乂（Τρ ΤΕ)·ΤΕ及，（Τρ_Τε)·Τε2為多項式之變數。 由❹如公式（28)之修正相獲得之效果（模擬結 、不於圖9。從圖9可明瞭，不修正之情形下，換言之 )之右邊第2項)之情形下誤差變小，而追加三次修正項 I33649.doc -34- 200912297 (公式（28)之右邊第3jgw & 項）之情形下誤差變更小（具體而言係 成為5 °C以下）。 如上所述，控制部3係藉由使用包括加熱器2之二次以上 之電阻皿度係數之修正式來決定加熱器2之溫度，即可將 推估誤差更為減小。另夕卜，在上述之說明中，雖係例示除 修正式為-次之電阻溫度係數α之外尚包括二次之電阻溫 Γ Ο 度係數β之情形，，准亦可使用進一步包括三次以上之電阻 溫度係數之修正式。 此外，如圖9所示1正後之誤差係全部為正。因此， 右將仏正後之决差分配至正負即可將誤差更為減小。例 如，，若將誤差大致均等地分配至正負，即可使誤差為大約 一半 〇 為了將誤差刀配至正負’只要將二次修正項或三次修正 項=係數較原本增大進行過補償即可。例如，若使用包括 ^人‘正項之修正式，將三次修正項之係數設為大約 92。2倍’則如圖10所*，在0〜1〇〇旳之範圍可使誤差為 ±2 c以内。 如此’修正式藉由包括用以將溫度誤差大致均等分配至 :負之修正係數，即可將溫度之推估誤差更為減小。將公 =8)表示為公式(29)之情形下，三次修正項所含之修正 係數P具體而言係以2〜2.5為較佳。 T〜Ίν(β/α)·(Τρ_ΤΕ)·ΤΕ_ρ·⑽尸·汀p TeX …(μ) 小二予在公式(29)中，為了簡略化雖將公式㈣中之微 々予以痛略’為該程度係藉由修正係數p之調整來補 I33649.doc 35- 200912297 充。 圓η係表不上述之溫度誤差修正之執行順序之流程圖。 首先，取得丁⑽時之加熱器電遂（來自差動放大器30之輸 出電輯0之資料「0」（步驟S41)，接下來，取得丁=抓 時之加熱器電壓Vp之資料「p」（步驟S42)。 接著從所取得之資料〇、p，作成以直線近似推估溫度之 公式TE=Vh/k(將公式（24)予以變形者）（步驟s43卜接下

Ο 來，檢測某溫度時之加熱器電壓Vh(步驟S44)，且從公式 TE=Vh/k推估（算出）該時之溫度Te(步驟S45)。 其後，從TE、τρ、電阻溫度係數α、β實施溫度修正，瞀 出實際溫度Τ(步驟S46)。如此—來，即可實施溫度誤差: 修正。 接下來說明具備本實施形態之氧氣感測器1G ,以内燃機 為驅動源之車輛。圖12係模式性表示具備氧氣感測器此 機車300。 機車300係如圖12所示，具備本體框（如咖)3〇1與引擎 (内燃機）100。在本體框3〇1之前端設有頭管咖“ PiPe)302。在頭管302係於左右方向可搖動地設有前又 (front fork)3〇3。此外’在前又3〇3之下端可轉動地支樓有 前輪304。在頭管302之上端係安裝有把手（handie)3〇5。 以從本體框301之後端上部延伸於後方之方式安裝有座 椅導執（seat rai1)306。在本體框3〇1之上部係設有燃料箱 307,而於座椅導執306上設有主座椅（main seat)3〇8a及前 後座椅（tandem seat)308b。此外，在本體框3〇1之後端安裝 133649.doc •36- 200912297 有朝後方延伸之後臂（rear arm)309。在後臂309之後端可旋 轉地支撐有後輪310。 在本體框301之中央部係保持有引擎1〇〇。在引擎ι〇〇之 前部係安裝有散熱器（radiator)311。在引擎ι〇〇之排氣埠口 係連接有排氣管3 12。如以下詳細說明，在排氣管係以接 近引擎100之順序設有氧氣感測器1〇、三元系觸媒1〇4及消 音器106。氧氣感測器1〇之前端部係露出於排氣管312之排 氣氣體通過之通路内，而氧氣感測器1〇係用以檢測排氣氣 體中之氧氣。在氧氣感測器10係安裝有圖2等所示之加熱 器2，於引擎1 〇〇之啟動時藉由加熱器2使氣體檢測部〗升溫 (例如以5秒升溫到70(TC)，藉此而提高從氧化物半導體所 形成之氣體檢測部1之檢測靈敏度。 在引擎100係連結有變速機315，而變速機315之輸出軸 316係安裝於驅動鏈輪（叩1*0(^以)317。驅動鏈輪317係介隔 鏈條（chain)3 18而連結於後輪310之後輪鏈輪319。 圖13係表示引擎1〇〇之控制系統之主要之構成。在引擎 100之汽缸（cylindeOlOl係設有吸氣閥11〇、排氣閥1〇6及點 火塞108。此外設有測量將引擎冷卻之冷卻水之水溫之水 溫感測器116。吸氣閥11 〇係連接於具有空氣吸入口之吸氣 管122。在吸氣管122係設有空氣流量計（☆ fi_ meter) 112、節流閥Π4、節流感測器1丨4a及燃料噴射裝置 111。取代空氣流量計112，在節流閥丨14與吸氣閥丨1〇之間 設置負壓感測器測定吸氣量亦可。 空氣流里&十112、節流感測器114a、燃料噴射裝置111 133649.doc •37- 200912297 水溫感測器116、點火塞1〇8及氧氣感測器1〇係連接於 ECU(電子控制器件）118。在ECU 1 is係亦輸入表示機車 300之速度之車速信號12〇。 若騎士（rider)藉由未圖示之電池電動機（ceU m〇tor)啟動 引擎100，則ECU 118即根據從空氣流量計112、節流感測

Is 114a及水溫感測器】16所獲得之檢測信號及車速信號 120，計算最佳之燃料量，且根據計算結果，將控制信號 輸出至燃料噴射裝置111。從燃料噴射裝置丨丨丨所噴射之燃 料係與從吸氣管122所供給之空氣混合，且介隔以適切之 時序關閉之吸氣閥110而喷出至汽缸1〇1。在汽缸1〇1中喷 出之燃料係燃燒，成為排氣氣體而介隔排氣閥！ 〇6導入至 排氣管3 12。 氧氣感測器10係檢測排氣氣體中之氧氣，且將檢測信號 輸出至ECU H8。ECU 118係根據來自氧氣感測器1〇之信 號，判斷空燃比自理想空燃比偏離多少程度。再者，對於 藉由從空氣流量計112及節流閥1 Ua所獲得之信號所決定 之空氣量，以成為理想空燃比之方式控制從燃料噴射裝置 U 1噴出之燃料量。如此，藉由包括氧氣感測器1〇、及連 接於乳氣感測器1 〇之ECU 1 1 8之空燃比控制裝置，適切地 控制内燃機之空燃比。 另外，ECU 118係亦可發揮作為氧氣感測器1〇之控制部3 之功能。換言之，構成圖1等所示之控制部3之構成要素 (構成控制器8之微電腦等）係可為搭载於eCU丨18者。 在本實施形態之具備氧氣感測器1 〇之機車3〇〇中，係可 133649.doc -38- 200912297 正確測定感測器溫度，因此可將感測器溫度較佳控制在所 希望之範圍内。因此，氧氣感測器1〇之壽命較長，可長時 間以適切之空燃比混合燃料及空氣，且以最佳之條件使燃 料燃燒。此外，由於可在狹窄之範圍下控制感測器溫度， 因此即使是使用如電阻型之氣體檢測部丨之感測器特性之 溫度依存性較大之氣體檢測部之情形，亦可減小溫度變動 對於感測器特性所造成之影響，而檢測出正確之空燃比。 另外，在此雖係例示機車，惟本發明亦可較佳用於四輪 自動車等之其他輸送機器。此外，内燃機並不限定於汽油 引擎’亦可為柴油引擎。 再者，本發明並不限定氧氣感測器，可使用於各種氣體 感測器。例如，亦可較佳使用於氫感測器、ΝΟχ感測器、 碳氫化合物感測器、有機化合物感測器等。 [產業上之可利用性] 1/ 依據本發明，係提供—種可正確且簡便地補償加熱器之 心值之參差不齊之氣體感„。本發明係較佳使用於各 ，乳體感測器，本發明之氣體感測器係較佳使用於小汽 車卡車機車、托車、飛機、摩托M (motor* 二)、土木車輛等之各種輸送機器之空燃比控制裝置。 【圖式簡單說明】 圖1係為模式性表示本發明 器（氣體感測器）1〇之區塊圖。 之較佳實施形態之氧氣感測 之裁》體檢測部及加熱 圖2係為表示氧氣感測器〗〇所具備 器與其附近之結構之分解立體圖。 I33649.doc -39- 200912297 圖3係為用以說明執行電流調整動作之時序之流程圖。 圖4係為用以具體說明電流調整動作之圖。 圖5係為表示V _ ϊ轉換電路之具體之構成之一例之電路 圖。

圖6係為表示電流調整動作中目標電壓之設定順序 程圖。 /;IL 圖7係為表示電流調整動作之執行順序之流程圖。 f:' 圖8係為表不來自差動放大器之輸出電壓與溫度之關係 I 之曲線圖。 ’、 圖9係為表示使用較佳之修正式（包括加熱器之高次之電 阻溫度係數之修正式）而推估加熱器溫度之情形之誤差之 曲線圖。 圖10係為表示使用包括將溫度誤差大致均等分配至正負 之修正係數之修正式之情形之誤差之曲線圖。 圖11係為表示溫度誤差修正之執行順序之流程圖。 〇 圖12係為模式性表示具備氧氣感測器10之機車之例之 圖。 圖13係為模式性表示圖i 2所示之機車中之引擎之控制系 - 統之圖。 圖14係為模式性表示習知之氧氣感測器5〇〇之分解立 圖。 【主要元件符號說明】 1 氣體檢測部 2 加熱器 133649.doc -40- 200912297 3 控制部 4 周圍溫度檢測電路（周圍溫度檢測部） 5 電阻-電壓轉換電路 6 定電流電路（定電流供給部） 7 兩端電壓感測電路（電壓感測部） 8 控制器（電流調整部） 9 感測器輸入電路 10 氧氣感測器（氣體感測器） 11 致動器輸出電路 12 選擇器 13 類比-數位轉換器（ADC) 14 育料匯流排線 15 CPU(中央運算處理器件） 16 ROM(唯讀記憶體） 17 RAM(隨機存取記憶體） 18 計時！§' 19 感測器介面（SIF)電路 20 致動器介面（AIF)電路 21 、 23 ' 28 埠口 22 電源電路 24 閘驅動器 25 半導體開關元件 26 二極體 27 數位-類比轉換器（DAC) 133649.doc -41 - 200912297 29 分壓器 30 差動放大器

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Claims (1)

1. 200912297 十、申請專利範圍： 1. 一種氣體感測器，其包含·· 氣體檢測部； 力熱器，其係電阻值依據溫度而變化；及 控制。卩，其係控制前述加熱器之動作，且進行對於二 述加熱器加熱用之通電； 月1J 前述控制部包含： 包’爪供給部，其係在停止對於前述加熱器加熱用之 通電之期間，將預先設定之大小之電流供給至前述加熱 器； …、 ，電t感測邛，其係感測從前述電流供給部供給電茂 至蚋述加熱盗時之前述加熱器之兩端電壓；及 電/;IL調整部，其係在前述加熱器冷狀態時，根據周 圍之溫度及藉由前述電壓感測部所感測之前述加熱器之 兩端電壓，調整從前述電流供給部所供給之電流大小。 2·如請求項1之氣體感測器，其中 月J述電μ調整部調整從前述電流供給部所供給之電流 大小，已使依據周圍之溫度所決定之目標電壓與前述加 熱器之兩端電壓實質上一致。 3 ·如請求項1或2之氣體感測器，其中 两述控制部進一步包含檢測周圍溫度之周圍溫度檢測 部。 4·如印求項1至3中任一項之氣體感測器，其中 前述控制部係根據於藉由前述電流調整部所調整之大 133649.doc 200912297 小之電流供給至前述加熱器時所感測之前述加 端電壓而決定前述加熱、°° 益之，皿度且6周即則述加熱器之 值。-4 ’已使前述加熱器之溫度具有特定範圍内之 5. 如請求項4之氣體感測器，其申 前述控制部係使用包括前述加熱器之二次以 溫度係數之修正式而決定‘ 電阻 、阳决疋刖述加熱态之溫度。 6. 如請求項5之氣體感測器，其中 月述修正式係包括用以將溫度誤差大 之修正係數。 ^等刀成正負 7. 如請求項1至6中任一項之氣體感測器，其中 前述氣體檢測部係檢測氧氣。 8· —種空燃比控制裝置，其包含請求項丨 體感測器。 一項之氣 9.如請求項8之空燃比控制裝置，其中 進一步包含連接於前述氣體感測器之電子· 前述電子控制單元亦具有作為前述氣: 控制部之機能。 〃 a Ή器之前述 10· —種輸送機器，其包含： 内燃機；及 控制前述内燃機空燃比之如請求 裝置。 、或9之空燃比控制 11·如請求項10之輸送機器，其中 前述氣體感測器之前述加埶器佐、 …系从曝露於來自前述内 133649.doc 200912297 燃機之排氣氣體之方式配置。 12.如請求項10或11之輸送機器，其中 前述電流調整部係於前述内燃機之啟動時執行電流調 整。

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