JP2570443B2 - 酸素センサのヒータ制御装置 - Google Patents
酸素センサのヒータ制御装置Info
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- G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は酸素センサのヒータ制御装置に係り、特に目
標ヒータ抵抗（RT）を学習しながら酸素センサの温度を
制御し、酸素センサの出力安定化を図る酸素センサのヒ
ータ制御装置に関する。
標ヒータ抵抗（RT）を学習しながら酸素センサの温度を
制御し、酸素センサの出力安定化を図る酸素センサのヒ
ータ制御装置に関する。
内燃機関の出力向上、燃費低減、排気浄化をもたらす
運転制御のために不可欠とされている内燃機関の排気中
の酸素濃度を検出する酸素センサの要部は固体電解質や
半導体等により構成されており、その出力はその目的と
される機能を果すべく酸素濃度に応じて変化すると同時
にその温度によっても変化する。
運転制御のために不可欠とされている内燃機関の排気中
の酸素濃度を検出する酸素センサの要部は固体電解質や
半導体等により構成されており、その出力はその目的と
される機能を果すべく酸素濃度に応じて変化すると同時
にその温度によっても変化する。
例えばチタニア（TiO2）を用いた酸素センサでは、そ
れが内燃機関排気中の酸素の有無を検知することにより
理論空燃比近傍での空燃比を検出できる精度は、第６図
の曲線により示されている如く素子の温度によって大き
く影響され、かかる酸素センサを用いて内燃機関の空燃
比を理論空燃比近傍のa1とa2の間の或る狭い範囲に制御
しようとすれば、酸素センサの素子温度はT1とT2の間に
あるような制御されなければならない。そのため従来よ
り酸素センサにヒータを設け、酸素センサの素子温度を
制御することが知られている。また、ヒータ抵抗値を所
定の抵抗値となるようにヒータへの供給電力を制御する
構成としたものも知られている。
れが内燃機関排気中の酸素の有無を検知することにより
理論空燃比近傍での空燃比を検出できる精度は、第６図
の曲線により示されている如く素子の温度によって大き
く影響され、かかる酸素センサを用いて内燃機関の空燃
比を理論空燃比近傍のa1とa2の間の或る狭い範囲に制御
しようとすれば、酸素センサの素子温度はT1とT2の間に
あるような制御されなければならない。そのため従来よ
り酸素センサにヒータを設け、酸素センサの素子温度を
制御することが知られている。また、ヒータ抵抗値を所
定の抵抗値となるようにヒータへの供給電力を制御する
構成としたものも知られている。
酸素センサに組込まれるヒータの抵抗値は、各製品毎
にばらつきがあることが知られており、これに起因して
酸素センサの温度制御に誤差が発生してしまう。この抵
抗値のばらつきによる誤差の発生を無くするため、ヒー
タ抵抗値が目標値となるようにヒータへの供給電力を制
御すると共に、所定の安定運転状態の時に、上記目標値
を学習値として記憶装置（例えばバックアップ・ランダ
ム・アクセス・メモリ。以下、Ｂ−RAMと示す）に記憶
させ、これを逐時温度制御に反映させる構成とした酸素
センサ用ヒータ制御装置が本出願人により出願されてい
る（実願昭63−132195号公報）。
にばらつきがあることが知られており、これに起因して
酸素センサの温度制御に誤差が発生してしまう。この抵
抗値のばらつきによる誤差の発生を無くするため、ヒー
タ抵抗値が目標値となるようにヒータへの供給電力を制
御すると共に、所定の安定運転状態の時に、上記目標値
を学習値として記憶装置（例えばバックアップ・ランダ
ム・アクセス・メモリ。以下、Ｂ−RAMと示す）に記憶
させ、これを逐時温度制御に反映させる構成とした酸素
センサ用ヒータ制御装置が本出願人により出願されてい
る（実願昭63−132195号公報）。
上記の学習機能を有した酸素センサ用ヒータ制御装置
によれば、ヒータ抵抗の目標値を、ばらついた抵抗値を
有しているヒータに対応させて補正することにより、ヒ
ータ抵抗値のばらつきによらず適正な酸素センサの温度
制御を行なうことができ、かつ、補正されたヒータ抵抗
の目標値は学習され、その後逐時行なわれる温度制御に
反映されるため、より正確で安定した温度制御を行ない
得る。
によれば、ヒータ抵抗の目標値を、ばらついた抵抗値を
有しているヒータに対応させて補正することにより、ヒ
ータ抵抗値のばらつきによらず適正な酸素センサの温度
制御を行なうことができ、かつ、補正されたヒータ抵抗
の目標値は学習され、その後逐時行なわれる温度制御に
反映されるため、より正確で安定した温度制御を行ない
得る。
しかるに、上記した従来の酸素センサ用ヒータ制御装
置では、例えばバッテリ交換等によりＢ−RAMに記憶さ
れていた学習値が消滅し、ヒータ抵抗の目標値が初期値
状態となった場合、ヒータ抵抗値のばらつき及び経時変
化により酸素センサの温度にばらつきが発生し、これに
より正確な酸素濃度の検出ができなくなるという課題が
あった。酸素濃度の正確な検出ができなくなると、空燃
比のフィードバック制御において、空燃比を理論空燃比
近傍に設定することができなくなり、触媒排気臭が生じ
たりドライバビリティ低下等の不具合を生じてしまう。
置では、例えばバッテリ交換等によりＢ−RAMに記憶さ
れていた学習値が消滅し、ヒータ抵抗の目標値が初期値
状態となった場合、ヒータ抵抗値のばらつき及び経時変
化により酸素センサの温度にばらつきが発生し、これに
より正確な酸素濃度の検出ができなくなるという課題が
あった。酸素濃度の正確な検出ができなくなると、空燃
比のフィードバック制御において、空燃比を理論空燃比
近傍に設定することができなくなり、触媒排気臭が生じ
たりドライバビリティ低下等の不具合を生じてしまう。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、記憶
させておいた学習値が破壊された時、ヒータ抵抗値に基
づく制御を停止することによりヒータ抵抗値のばらつき
や経時変化がヒータ制御に反映されないようにした酸素
センサのヒータ制御装置を提供することを目的とする。
させておいた学習値が破壊された時、ヒータ抵抗値に基
づく制御を停止することによりヒータ抵抗値のばらつき
や経時変化がヒータ制御に反映されないようにした酸素
センサのヒータ制御装置を提供することを目的とする。
第１図は本発明の原理図である。
同図に示すように本発明では、 内燃機関（３）の排気中の酸素濃度を検出する酸素セ
ンサ（１）に設けられたヒータ（２）の抵抗値を検出す
る手段を有し、この抵抗値がその目的値となるように前
記ヒータ（２）へ制御された電力を供給する酸素センサ
のヒータ制御装置において、 内燃機関（３）が安定した運転状態にあることを検出
する運転状態検出手段（４）、 内燃機関（３）が前記安定した運転状態にあるとき前
記ヒータ（２）の抵抗値と前記ヒータ（２）へ供給され
る電力値を検出する抵抗・電力検出手段（５）と、 前記抵抗・電力検出手段（５）により検出された電力
値と前記安定した運転状態に対応するヒータの標準電力
値との差に応じて誤差を打消す方向に前記目標値を補正
する抵抗値補正手段（６）と、 前記抵抗値補正手段（６）により補正された前記目標
値に従って制御された電力を前記ヒータ（２）へ供給し
定抵抗制御を行なう電力制御手段（７）と、 上記補正された目標値を学習値として記憶する記憶手
段（８）と、 この記憶手段（８）に上記学習値が適正に記憶されて
いるかどうかを検出する記憶状態検出手段（９）と、 この記憶状態検出手段（９）により、上記学習値が記
憶手段（８）に適正に記憶されていないことを検知した
際、上記定抵抗制御を停止させる定抵抗制御停止手段
（10）と、 を設けたことを特徴とするものである。
ンサ（１）に設けられたヒータ（２）の抵抗値を検出す
る手段を有し、この抵抗値がその目的値となるように前
記ヒータ（２）へ制御された電力を供給する酸素センサ
のヒータ制御装置において、 内燃機関（３）が安定した運転状態にあることを検出
する運転状態検出手段（４）、 内燃機関（３）が前記安定した運転状態にあるとき前
記ヒータ（２）の抵抗値と前記ヒータ（２）へ供給され
る電力値を検出する抵抗・電力検出手段（５）と、 前記抵抗・電力検出手段（５）により検出された電力
値と前記安定した運転状態に対応するヒータの標準電力
値との差に応じて誤差を打消す方向に前記目標値を補正
する抵抗値補正手段（６）と、 前記抵抗値補正手段（６）により補正された前記目標
値に従って制御された電力を前記ヒータ（２）へ供給し
定抵抗制御を行なう電力制御手段（７）と、 上記補正された目標値を学習値として記憶する記憶手
段（８）と、 この記憶手段（８）に上記学習値が適正に記憶されて
いるかどうかを検出する記憶状態検出手段（９）と、 この記憶状態検出手段（９）により、上記学習値が記
憶手段（８）に適正に記憶されていないことを検知した
際、上記定抵抗制御を停止させる定抵抗制御停止手段
（10）と、 を設けたことを特徴とするものである。
上記構成とされた酸素センサのヒータ制御装置では、
記憶手段８に記憶されていた学習値が何らかの理由（例
えばバッテリの取換え）により破壊された時、記憶状態
検出手段９がこれを検知し、この検知信号に基づき定抵
抗制御停止手段10が電力制御手段７に信号を供給して定
抵抗制御を停止させる。
記憶手段８に記憶されていた学習値が何らかの理由（例
えばバッテリの取換え）により破壊された時、記憶状態
検出手段９がこれを検知し、この検知信号に基づき定抵
抗制御停止手段10が電力制御手段７に信号を供給して定
抵抗制御を停止させる。
学習値は学習が進む程、ヒータ抵抗のばらつき及び経
時変化を確実に補正できる値となる。しかるに上記のよ
うに学習値が破壊された直後における目標値は、ヒータ
抵抗のばらつきの補正が行なわれていないため、この目
標値に基づいてヒータ抵抗に電力供給を行なった場合、
ヒータ抵抗値のばらつきに起因して酸素センサ温度にば
らつきが生ずる虞れがある。
時変化を確実に補正できる値となる。しかるに上記のよ
うに学習値が破壊された直後における目標値は、ヒータ
抵抗のばらつきの補正が行なわれていないため、この目
標値に基づいてヒータ抵抗に電力供給を行なった場合、
ヒータ抵抗値のばらつきに起因して酸素センサ温度にば
らつきが生ずる虞れがある。
上記のように本発明では、学習値が破壊された時に電
力制御手段７によるヒータ２の定抵抗制御を停止するた
め、ばらつきの補正が十分行なわれていない目標値に基
づくヒータ制御が行なわれるのを防止でき、酸素センサ
温度が異常に高温となったり、逆に低温となるのを防止
できる。
力制御手段７によるヒータ２の定抵抗制御を停止するた
め、ばらつきの補正が十分行なわれていない目標値に基
づくヒータ制御が行なわれるのを防止でき、酸素センサ
温度が異常に高温となったり、逆に低温となるのを防止
できる。
次に本発明の実施例について図面と共に説明する。第
２図は本発明の一実施例である酸素センサ（以下、O2セ
ンサという）のヒータ制御装置11が組み込まれた内燃機
関３の全体構成図である。
２図は本発明の一実施例である酸素センサ（以下、O2セ
ンサという）のヒータ制御装置11が組み込まれた内燃機
関３の全体構成図である。
同図において、機関本体の吸気通路12にはエアフロー
メーター13,スロットル弁14,インジェクタ15がこの順に
吸気通路12の上流側か設けられている。エアフローメー
ター13は吸入空気量を直接計測するものであって、内蔵
されたポテンショメータより吸入空気量信号を出力す
る。スロットル弁14はアイドル運転時に閉弁し、機関負
荷が大きい程その開度が大きくなるものである。スロッ
トル弁14にはポテンショメータ16が内蔵されており、ス
ロットル弁14の開度に比例した電圧が出力されると共
に、スロットル弁14の全閉を検出するアイドルスイッチ
17が設けられている。また、インジェクタ15は吸気ポー
トに設けられており通電されると開弁して加圧燃料を吸
気ポートに供給する。
メーター13,スロットル弁14,インジェクタ15がこの順に
吸気通路12の上流側か設けられている。エアフローメー
ター13は吸入空気量を直接計測するものであって、内蔵
されたポテンショメータより吸入空気量信号を出力す
る。スロットル弁14はアイドル運転時に閉弁し、機関負
荷が大きい程その開度が大きくなるものである。スロッ
トル弁14にはポテンショメータ16が内蔵されており、ス
ロットル弁14の開度に比例した電圧が出力されると共
に、スロットル弁14の全閉を検出するアイドルスイッチ
17が設けられている。また、インジェクタ15は吸気ポー
トに設けられており通電されると開弁して加圧燃料を吸
気ポートに供給する。
水温センサ18は機関のシリンダブロックに取り付けら
れており、機関水温に比例したアナログ電圧を出力す
る。また、エキゾーストマニホールド19には排気ガス中
の酸素成分濃度に応じた電気信号を発生するO2センサ１
が設けられている。このO2センサ１にはヒータ２が設け
られており、このヒータ２には後述するヒータ制御装置
11により制御された電力が供給されるよう構成されてい
る。
れており、機関水温に比例したアナログ電圧を出力す
る。また、エキゾーストマニホールド19には排気ガス中
の酸素成分濃度に応じた電気信号を発生するO2センサ１
が設けられている。このO2センサ１にはヒータ２が設け
られており、このヒータ２には後述するヒータ制御装置
11により制御された電力が供給されるよう構成されてい
る。
バッテリ20は機関始動時にスタータモータを駆動する
電源となると共に、後述するＢ−RAMの電源ともなって
おり、よって機関停止中でもＢ−RAMに記憶された内容
は消えないように構成されている。また、車速センサ21
は、車輪に連結されたシャフトの回転を測定することに
より車両の速度を検出する構成とされている。
電源となると共に、後述するＢ−RAMの電源ともなって
おり、よって機関停止中でもＢ−RAMに記憶された内容
は消えないように構成されている。また、車速センサ21
は、車輪に連結されたシャフトの回転を測定することに
より車両の速度を検出する構成とされている。
上記構成の内、O2センサ1,ヒータ2,エアフローメータ
13,インジェクタ15,ポテンショメータ16,アイドルスイ
ッチ17,水温センサ18,バッテリ20,車速センサ21はマイ
クロコンピュータ22に接続されている。マイクロコンピ
ュータ22は、各種センサから供給される情報に基づき、
内燃機関３が適正運転を行なうよう各種制御動作を実行
するものである。
13,インジェクタ15,ポテンショメータ16,アイドルスイ
ッチ17,水温センサ18,バッテリ20,車速センサ21はマイ
クロコンピュータ22に接続されている。マイクロコンピ
ュータ22は、各種センサから供給される情報に基づき、
内燃機関３が適正運転を行なうよう各種制御動作を実行
するものである。
マイクロコンピュータ22のハードウェア構成を第３図
に示す。マイクロコンピュータ22は、中央処理装置（CP
U）23,処理プログラムを格納したリード・オンリ・メモ
リ（ROM24），作業領域として使用されるランダム・ア
クセス・メモリ（RAM）25,機関停止後もバッテリ20を電
源としてデータを保持するＢ−RAM26,これらを互いに接
続する双方向のバスライン27,アナログデジタル変換器
（A/D変換器）28,入力インタフェース回路29,出力イン
タフェース回路30,駆動回路31,32等より構成されてい
る。
に示す。マイクロコンピュータ22は、中央処理装置（CP
U）23,処理プログラムを格納したリード・オンリ・メモ
リ（ROM24），作業領域として使用されるランダム・ア
クセス・メモリ（RAM）25,機関停止後もバッテリ20を電
源としてデータを保持するＢ−RAM26,これらを互いに接
続する双方向のバスライン27,アナログデジタル変換器
（A/D変換器）28,入力インタフェース回路29,出力イン
タフェース回路30,駆動回路31,32等より構成されてい
る。
バッテリ20から出力される電源信号及び水温センサ18
から出力される水温検出信号はA/D変換器28でデジタル
信号に変換された後、入力インタフェース回路29を介し
てバスランス27に供給される。また、O2センサ１から出
力される酸素濃度検出信号、アイドルスイッチ17から出
力されるアイドル信号、車速センサ21から出力される車
速信号は入力インターフェース回路29を介してバスライ
ン27に供給される。一方、出力インタフェース回路30,
駆動回路31を介してO2センサ２に設けられたヒータ２に
は、後述するヒータ制御装置11により制御された電力が
供給されると共に、出力インターフェース回路30,駆動
回路32を介してインジェクタ15にはこれを駆動する燃料
噴射信号が供給される。
から出力される水温検出信号はA/D変換器28でデジタル
信号に変換された後、入力インタフェース回路29を介し
てバスランス27に供給される。また、O2センサ１から出
力される酸素濃度検出信号、アイドルスイッチ17から出
力されるアイドル信号、車速センサ21から出力される車
速信号は入力インターフェース回路29を介してバスライ
ン27に供給される。一方、出力インタフェース回路30,
駆動回路31を介してO2センサ２に設けられたヒータ２に
は、後述するヒータ制御装置11により制御された電力が
供給されると共に、出力インターフェース回路30,駆動
回路32を介してインジェクタ15にはこれを駆動する燃料
噴射信号が供給される。
かかるハードウェア構成のマイクロコンピュータ22
は、定抵抗制御手段5,記憶状態検出手段6,定抵抗制御停
止手段７をソフトウェア処理動作により実現するもので
あり、次にマイクロコンピュータ22の動作について第４
図と共に説明する。
は、定抵抗制御手段5,記憶状態検出手段6,定抵抗制御停
止手段７をソフトウェア処理動作により実現するもので
あり、次にマイクロコンピュータ22の動作について第４
図と共に説明する。
第４図はヒータ制御ルーチンであり、メインルーチン
の一部である。このルーチンは、例えば16ms毎に実行さ
れる。本ルーチンが起動すると、先ずステップ10におい
て、フラグYVTBがセットされているかどうかを判断す
る。このフラグYVTBは、例えばバッテリ20の取換え、バ
ッテリ20の能力低下、断線等によりバッテリ20の電源供
給が停止された時にリセットされるフラグであり、CPU2
3が有する判定機能のひとつである。よって、ステップ1
0でYVTB＝０であると判断されると、バッテリ20の電源
供給が停止された（一旦停止後、再び電源供給が開始さ
れた場合も含む）ことを意味している。機関停止状態で
かつバッテリ20の電源供給が停止されると、Ｂ−RAM26
に記憶されていた内容は破壊されてしまい、よって後述
する定抵抗フィードバック制御を実行することにより得
られる学習値は破壊されてしまう。
の一部である。このルーチンは、例えば16ms毎に実行さ
れる。本ルーチンが起動すると、先ずステップ10におい
て、フラグYVTBがセットされているかどうかを判断す
る。このフラグYVTBは、例えばバッテリ20の取換え、バ
ッテリ20の能力低下、断線等によりバッテリ20の電源供
給が停止された時にリセットされるフラグであり、CPU2
3が有する判定機能のひとつである。よって、ステップ1
0でYVTB＝０であると判断されると、バッテリ20の電源
供給が停止された（一旦停止後、再び電源供給が開始さ
れた場合も含む）ことを意味している。機関停止状態で
かつバッテリ20の電源供給が停止されると、Ｂ−RAM26
に記憶されていた内容は破壊されてしまい、よって後述
する定抵抗フィードバック制御を実行することにより得
られる学習値は破壊されてしまう。
ステップ10においてフラグYVTB＝０であると判断され
ると、ステップ20でバッテリフラグfBATTをリセットす
ると共にステップ30でフラグYVTBをセットする。よっ
て、fBATT＝０の時はＢ−RAM26内の学習値は破壊された
ことを示しており、またfBATT＝１の時は学習値は適正
に記憶されていることを示している。尚、ステップ10で
YVTB＝１であると、換言すればバッテリ20からの電源供
給に異常がない場合は、ステップ20,30は実行されず処
理はステップ40に進む。
ると、ステップ20でバッテリフラグfBATTをリセットす
ると共にステップ30でフラグYVTBをセットする。よっ
て、fBATT＝０の時はＢ−RAM26内の学習値は破壊された
ことを示しており、またfBATT＝１の時は学習値は適正
に記憶されていることを示している。尚、ステップ10で
YVTB＝１であると、換言すればバッテリ20からの電源供
給に異常がない場合は、ステップ20,30は実行されず処
理はステップ40に進む。
ステップ40では、バッテリフラグfBATTがセットされ
ているかどうかを判断する。このステップ40で行なう判
断は、学習値がＢ−RAM26に適正に記憶されているかど
うかを検出するための処理である。ステップ40でfBATT
＝１であると、換言すればＢ−RAM26に学習値が適正に
記憶されていると判断されると、マイクロコンピュータ
22は通常行なう定抵抗フィードバック制御を実行する
（ステップ50）。ここで行なわれる定抵抗フィードバッ
ク制御は、例えば実願昭63−132195に開示された制御方
法である。この定抵抗フィードバック制御はバッテリ電
圧等からヒータ抵抗値Rhを求め、これが目標値Rtとなる
ようにヒータ２への供給電力を制御するものである。ま
た目標値Rtは機関の運転状態、換言すればO2センサ１の
環境状態変化に対応して変化する値であるため、ヒータ
電力等から修正値△Rtを求め、これを逐時目標値Rtにフ
ィードバックすることにより目標値Rtを更新し、運転状
態に対応した適正なヒータ制御が行なえるように構成さ
れている。これによりO2センサ１から出力される酸素濃
度信号の精度は向上し、空燃比制御を正確に行なうこと
ができる。
ているかどうかを判断する。このステップ40で行なう判
断は、学習値がＢ−RAM26に適正に記憶されているかど
うかを検出するための処理である。ステップ40でfBATT
＝１であると、換言すればＢ−RAM26に学習値が適正に
記憶されていると判断されると、マイクロコンピュータ
22は通常行なう定抵抗フィードバック制御を実行する
（ステップ50）。ここで行なわれる定抵抗フィードバッ
ク制御は、例えば実願昭63−132195に開示された制御方
法である。この定抵抗フィードバック制御はバッテリ電
圧等からヒータ抵抗値Rhを求め、これが目標値Rtとなる
ようにヒータ２への供給電力を制御するものである。ま
た目標値Rtは機関の運転状態、換言すればO2センサ１の
環境状態変化に対応して変化する値であるため、ヒータ
電力等から修正値△Rtを求め、これを逐時目標値Rtにフ
ィードバックすることにより目標値Rtを更新し、運転状
態に対応した適正なヒータ制御が行なえるように構成さ
れている。これによりO2センサ１から出力される酸素濃
度信号の精度は向上し、空燃比制御を正確に行なうこと
ができる。
具体的な△Rtの算出の方法としては電力の平均値Rhm
を算出し、これより記憶手段に予め記憶されている第７
図に示す如き関数関係に従って、当該所定の内燃機関運
転状態に対応するヒータ電力の標準値Phoに対するPhmの
偏差からヒータ抵抗目標値Rtに対する修正値ΔRtを求め
る。第７図のグラフに於ける直線状の実線はRhmのPhoか
らの偏差に対する△Rtの基本的な変化の態様を示す。こ
のようにPhmがPhoより大きくなる程△Rtはより大きい負
の値とされる。これはヒータへの供給電力が標準値より
大きくなる程ヒータ抵抗の目標値を下げ、ヒータへの電
力の供給過剰を打消す作用をなす。尚、Phmに対する△R
tの変化率は、Phoの近傍にてのみ実線の如く比較的低率
とされ、PhmがPhoより大きく隔っている時には図中破線
にて示す如く大きくなるように修正されてもよい。
を算出し、これより記憶手段に予め記憶されている第７
図に示す如き関数関係に従って、当該所定の内燃機関運
転状態に対応するヒータ電力の標準値Phoに対するPhmの
偏差からヒータ抵抗目標値Rtに対する修正値ΔRtを求め
る。第７図のグラフに於ける直線状の実線はRhmのPhoか
らの偏差に対する△Rtの基本的な変化の態様を示す。こ
のようにPhmがPhoより大きくなる程△Rtはより大きい負
の値とされる。これはヒータへの供給電力が標準値より
大きくなる程ヒータ抵抗の目標値を下げ、ヒータへの電
力の供給過剰を打消す作用をなす。尚、Phmに対する△R
tの変化率は、Phoの近傍にてのみ実線の如く比較的低率
とされ、PhmがPhoより大きく隔っている時には図中破線
にて示す如く大きくなるように修正されてもよい。
また車両製造直後で内燃機関３が一度も作動していな
い状態では学習は行なわれていないため、目標値Rtを予
め設定しておく必要がある。前記したようにO2センサ１
は個々の製品によりその抵抗値に大きなばらつきがある
ため、目標値はこのばらつきに起因してO2センサ１の温
度が異常に高くならないよう、また異常に低くならない
ように設定する必要がある。
い状態では学習は行なわれていないため、目標値Rtを予
め設定しておく必要がある。前記したようにO2センサ１
は個々の製品によりその抵抗値に大きなばらつきがある
ため、目標値はこのばらつきに起因してO2センサ１の温
度が異常に高くならないよう、また異常に低くならない
ように設定する必要がある。
第５図は内燃機関３と同一構成の内燃機関を用いた実
験により求められた素子温とヒータ抵抗との関係を示し
ており、図中矢印Ａは上限抵抗を、矢印Ｂは下限抵抗
を、矢印Ｃは平均抵抗を示している。上記のようにO2セ
ンサ１の抵抗値のばらつきにより素子音が異常に高くな
ったり低くなったりしないようにするには、定抵抗値は
平均抵抗から選定するのが望ましく、また温度も素子温
の上限値と下限値の略中間の温度に選定するのが望まし
く、例えば素子温700℃における平均抵抗の値である16.
2Ωが選定されている。この定抵抗値は予め求められROM
24内に格納されている。尚、ステップ50で行なわれる定
抵抗フィードバック制御の詳細については、前記した実
願昭63−132195を参照されたい。
験により求められた素子温とヒータ抵抗との関係を示し
ており、図中矢印Ａは上限抵抗を、矢印Ｂは下限抵抗
を、矢印Ｃは平均抵抗を示している。上記のようにO2セ
ンサ１の抵抗値のばらつきにより素子音が異常に高くな
ったり低くなったりしないようにするには、定抵抗値は
平均抵抗から選定するのが望ましく、また温度も素子温
の上限値と下限値の略中間の温度に選定するのが望まし
く、例えば素子温700℃における平均抵抗の値である16.
2Ωが選定されている。この定抵抗値は予め求められROM
24内に格納されている。尚、ステップ50で行なわれる定
抵抗フィードバック制御の詳細については、前記した実
願昭63−132195を参照されたい。
第４図に示すルーチンに戻りマイクロコンピュータ22
の動作説明を続ける。ステップ50で定抵抗フィードバッ
ク制御が実行されると、続いてステップ60で機関状態が
RT学習実行条件となっているかどうかを判断する。ここ
でRT学習条件とは、例えばアイドルスイッチ17がオンで
あり、車速センサ21により検出された車速が5km/h以下
であり、水温センサ18により検出された冷却水の温度が
70℃以上という条件によるアイドリング状態の如きもの
である。このように、内燃機関３が安定した状態をRT学
習条件とするのは、このような機関状態ではO2センサ１
の環境状態も安定しているからである。
の動作説明を続ける。ステップ50で定抵抗フィードバッ
ク制御が実行されると、続いてステップ60で機関状態が
RT学習実行条件となっているかどうかを判断する。ここ
でRT学習条件とは、例えばアイドルスイッチ17がオンで
あり、車速センサ21により検出された車速が5km/h以下
であり、水温センサ18により検出された冷却水の温度が
70℃以上という条件によるアイドリング状態の如きもの
である。このように、内燃機関３が安定した状態をRT学
習条件とするのは、このような機関状態ではO2センサ１
の環境状態も安定しているからである。
ステップ60でRT学習実行条件が満足されていると判断
されると、ステップ65でヒータ２へ供給されている電力
等から補正値△RTを算出し、これを前回の目標値RTに反
映させ、この新たな目標値RTを学習値としてＢ−RAM26
に格納する。よって、次回のヒータ制御ルーチンが実行
され再び定抵抗フィードバック制御が実行されたとする
と、その際の定抵抗フィードバック制御は前回学習され
た学習値に基づいて行なわれることになり、より正確な
ヒータ制御を行なうことができると共に、前記したヒー
タ２の抵抗値のばらつきによる影響を補正することがで
きる。ステップ65を終了すると本ルーチンは終了する。
されると、ステップ65でヒータ２へ供給されている電力
等から補正値△RTを算出し、これを前回の目標値RTに反
映させ、この新たな目標値RTを学習値としてＢ−RAM26
に格納する。よって、次回のヒータ制御ルーチンが実行
され再び定抵抗フィードバック制御が実行されたとする
と、その際の定抵抗フィードバック制御は前回学習され
た学習値に基づいて行なわれることになり、より正確な
ヒータ制御を行なうことができると共に、前記したヒー
タ２の抵抗値のばらつきによる影響を補正することがで
きる。ステップ65を終了すると本ルーチンは終了する。
一方、ステップ40でバッテリフラグfBATTがfBATT＝０
であると、換言すればＢ−RAM26に記憶されている学習
値が破壊されたと判断すると、マイクロコンピュータ22
はステップ70において定抵抗フィードバック制御を停止
させ、固定デューティ制御を実施する。
であると、換言すればＢ−RAM26に記憶されている学習
値が破壊されたと判断すると、マイクロコンピュータ22
はステップ70において定抵抗フィードバック制御を停止
させ、固定デューティ制御を実施する。
ここで固定デューティ制御とは次のようなヒータ制御
をいう。即ち、ヒータ２へ供給される電流はパルス式の
電流とされており、そのパルスの１周期の時間に対する
ヒータ２がオンとされている時間の比をパルス電流のデ
ューティ（DUTY）比というが、このデューティ比を一定
値として（固定して）ヒータ２を駆動させることを固定
デューティ制御という（尚、デューティ比はパーセント
表示がされデューティ比が100％の場合は通電が連続し
ている状態を示す）。
をいう。即ち、ヒータ２へ供給される電流はパルス式の
電流とされており、そのパルスの１周期の時間に対する
ヒータ２がオンとされている時間の比をパルス電流のデ
ューティ（DUTY）比というが、このデューティ比を一定
値として（固定して）ヒータ２を駆動させることを固定
デューティ制御という（尚、デューティ比はパーセント
表示がされデューティ比が100％の場合は通電が連続し
ている状態を示す）。
バッテリ20の交換等によりＢ−RAM26への電源供給が
停止され学習値が破壊された状態で定抵抗フィードバッ
ク制御を実行すると、目標値はO2センサ１のヒータ抵抗
値のばらつきが補正されていない状態に戻るため、ヒー
タ抵抗値のばらつきに起因して素子温のばらつきが発生
してしまうことは前述した通りである。よって、ステッ
プ70において定抵抗フィードバック制御を停止すること
により、ヒータ抵抗値のばらつきに起因してO2センサ１
が異常に高温となったり低温となることを防止すること
ができる。これによりO2センサ１が出力する酸素濃度信
号が実際の酸素濃度と極端に異なることを防止すること
ができる。
停止され学習値が破壊された状態で定抵抗フィードバッ
ク制御を実行すると、目標値はO2センサ１のヒータ抵抗
値のばらつきが補正されていない状態に戻るため、ヒー
タ抵抗値のばらつきに起因して素子温のばらつきが発生
してしまうことは前述した通りである。よって、ステッ
プ70において定抵抗フィードバック制御を停止すること
により、ヒータ抵抗値のばらつきに起因してO2センサ１
が異常に高温となったり低温となることを防止すること
ができる。これによりO2センサ１が出力する酸素濃度信
号が実際の酸素濃度と極端に異なることを防止すること
ができる。
上記のように固定デューティ制御では、デューティ比
をある一定の値に設定する必要がある。以下、この固定
デューティ比の決定の仕方及び固定デューティ制御とし
た理由について第５図を用いて説明する。
をある一定の値に設定する必要がある。以下、この固定
デューティ比の決定の仕方及び固定デューティ制御とし
た理由について第５図を用いて説明する。
同図中、a1,b1,c1で示す点はデューティ比が100％で
ある時の上限抵抗、下限抵抗、平均抵抗の値を示してい
る。同様にa2,b2,c2はデューティ比88％,a3,b3,c3はデ
ューティ比77％,a4,b4,c4はデューティ比50％の値を夫
々している。固定デューティ比を設定する場合も、前記
した定抵抗値を設定する時と同様に、素子温の上限値と
下限値の略中間の温度となるよう設定することが望まし
い。よって、700℃近傍におけるデューティ比を第５図
より捜すとデューティ比88％のa2,b2,c2が最も近い所に
位置している。よって、固定デューティ比は88％近傍に
設定すれば良い。この固定デューティ比は予めROM24に
記憶されている。
ある時の上限抵抗、下限抵抗、平均抵抗の値を示してい
る。同様にa2,b2,c2はデューティ比88％,a3,b3,c3はデ
ューティ比77％,a4,b4,c4はデューティ比50％の値を夫
々している。固定デューティ比を設定する場合も、前記
した定抵抗値を設定する時と同様に、素子温の上限値と
下限値の略中間の温度となるよう設定することが望まし
い。よって、700℃近傍におけるデューティ比を第５図
より捜すとデューティ比88％のa2,b2,c2が最も近い所に
位置している。よって、固定デューティ比は88％近傍に
設定すれば良い。この固定デューティ比は予めROM24に
記憶されている。
また、固定デューティ制御を行なうことにより、O2セ
ンサ１の素子温のばらつきを小さくすることができる。
今、仮に固定デューティ制御ではなく、ある一定のヒー
タ抵抗値を設定し（例えば定抵抗値に設定し）、これに
基づきヒータ２に所定電力を供給すると、素子温のばら
つきは図中T1で示す範囲で生ずることになる。これに対
し固定デューティ制御を行なった場合には、素子温のば
らつきは図中T2で示す範囲で生ずる。同図から明白なよ
うにT2の値はT1に比べて非常に小さく、よって固定デュ
ーティ制御によれば素子温のばらつきが小さくなること
が判る。このように、素子温のばらつきが小さくなるこ
とにより、O2センサ１が出力する酸素濃度信号と実際の
酸素濃度との差を小さくすることができ、よって空燃比
制御を極端に大きな誤差なく行なうことができる。
ンサ１の素子温のばらつきを小さくすることができる。
今、仮に固定デューティ制御ではなく、ある一定のヒー
タ抵抗値を設定し（例えば定抵抗値に設定し）、これに
基づきヒータ２に所定電力を供給すると、素子温のばら
つきは図中T1で示す範囲で生ずることになる。これに対
し固定デューティ制御を行なった場合には、素子温のば
らつきは図中T2で示す範囲で生ずる。同図から明白なよ
うにT2の値はT1に比べて非常に小さく、よって固定デュ
ーティ制御によれば素子温のばらつきが小さくなること
が判る。このように、素子温のばらつきが小さくなるこ
とにより、O2センサ１が出力する酸素濃度信号と実際の
酸素濃度との差を小さくすることができ、よって空燃比
制御を極端に大きな誤差なく行なうことができる。
再び第４図に戻って説明する。ステップ70において固
定デューティ制御が実行されると、続いてマイクロコン
ピュータ22はステップ80においてRT学習実行条件が満足
されているかどうかを判断する。ここで判断される内容
はステップ60と同じであるため、その説明は省略する。
定デューティ制御が実行されると、続いてマイクロコン
ピュータ22はステップ80においてRT学習実行条件が満足
されているかどうかを判断する。ここで判断される内容
はステップ60と同じであるため、その説明は省略する。
ステップ80でRT学習条件が満足されていると判断され
ると、マイクロコンピュータ22はステップ90において修
正値△RTを固定デューティ比等に基づいて算出すると共
に、この修正値△RTを目標値RTに反映させる。定抵抗フ
ィードバック制御においては、ステップ65で示した目標
値RTは前回の学習値であったが、固定デューティ制御が
実行される処理では学習値は破壊されている。よって、
ステップ90では目標値RTの値として前記した定抵抗値が
ROM24から引き出されるよう構成されている。この目標
値RTに修正値△RTを反映させて新たなRTを算出し、算出
された目標値RTを学習値としてＢ−RAM26に格納する。
ると、マイクロコンピュータ22はステップ90において修
正値△RTを固定デューティ比等に基づいて算出すると共
に、この修正値△RTを目標値RTに反映させる。定抵抗フ
ィードバック制御においては、ステップ65で示した目標
値RTは前回の学習値であったが、固定デューティ制御が
実行される処理では学習値は破壊されている。よって、
ステップ90では目標値RTの値として前記した定抵抗値が
ROM24から引き出されるよう構成されている。この目標
値RTに修正値△RTを反映させて新たなRTを算出し、算出
された目標値RTを学習値としてＢ−RAM26に格納する。
ここでＢ−RAM26に格納される学習値は、Ｂ−RAM26内
の学習値が破壊された後、はじめて格納される学習値で
あり、この学習値では学習不足でヒータ抵抗値のばらつ
きを十分に補正できない虞れがある。そこで、本実施例
ではステップ90による学習が所定回（Ｎ回）繰返される
までは、換言すれば学習が十分に行なわれるまでは、定
抵抗フィードバック制御は行なわれないよう構成されて
いる。このためステップ100でカウント値ｎが所定回数
Ｎとなっているかどうかを判断し、所定回数Ｎとなって
いない場合にはステップ110でカウント値ｎをカウント
アップして本ルーチンを終了する。またステップ100で
学習が所定回数行なわれたと判断すると、ステップ120
でカウント値ｎをクリアし、ステップ130でバッテリフ
ラグfBATTをセットし、本ルーチンを終了する。ステッ
プ100〜130の処理により、学習が十分に行なわれるまで
の所定期間は固定デューティ制御が実施され、学習が十
分に行なわれた後は通常の定抵抗フィードバック制御に
戻る構成となる。
の学習値が破壊された後、はじめて格納される学習値で
あり、この学習値では学習不足でヒータ抵抗値のばらつ
きを十分に補正できない虞れがある。そこで、本実施例
ではステップ90による学習が所定回（Ｎ回）繰返される
までは、換言すれば学習が十分に行なわれるまでは、定
抵抗フィードバック制御は行なわれないよう構成されて
いる。このためステップ100でカウント値ｎが所定回数
Ｎとなっているかどうかを判断し、所定回数Ｎとなって
いない場合にはステップ110でカウント値ｎをカウント
アップして本ルーチンを終了する。またステップ100で
学習が所定回数行なわれたと判断すると、ステップ120
でカウント値ｎをクリアし、ステップ130でバッテリフ
ラグfBATTをセットし、本ルーチンを終了する。ステッ
プ100〜130の処理により、学習が十分に行なわれるまで
の所定期間は固定デューティ制御が実施され、学習が十
分に行なわれた後は通常の定抵抗フィードバック制御に
戻る構成となる。
尚、上記した実施例ではＢ−RAM26内の学習値が破壊
されたことの検出を、CPU23の有するバッテリ電源の判
定機能に基づいて行なう構成としたが、これに限るもの
ではなく、例えばバッテリ20の電圧を測定する電圧計を
設け電圧計の出力値が所定レベルより低下した時、学習
値が破壊されたと判定しバッテリフラグfBATTをリセッ
トする構成としても良い。更に学習値にパリティビット
を設け、このパリティビットを検査することにより学習
値が破壊されたかどうかを判断する構成としてもよい。
されたことの検出を、CPU23の有するバッテリ電源の判
定機能に基づいて行なう構成としたが、これに限るもの
ではなく、例えばバッテリ20の電圧を測定する電圧計を
設け電圧計の出力値が所定レベルより低下した時、学習
値が破壊されたと判定しバッテリフラグfBATTをリセッ
トする構成としても良い。更に学習値にパリティビット
を設け、このパリティビットを検査することにより学習
値が破壊されたかどうかを判断する構成としてもよい。
上述の如く、本発明によれば、記憶手段に記憶されて
いた学習値が破壊された場合、定抵抗制御停止手段によ
り一定抵抗制御が停止されるため、酸素センサの温度が
大きくばらつくことを防止することができ、よって酸素
センサが出力する酸素濃度信号が実際の酸素濃度と大き
く異なることを防止でき、空燃比制御の極端な悪化を防
止することができる等の特長を有する。
いた学習値が破壊された場合、定抵抗制御停止手段によ
り一定抵抗制御が停止されるため、酸素センサの温度が
大きくばらつくことを防止することができ、よって酸素
センサが出力する酸素濃度信号が実際の酸素濃度と大き
く異なることを防止でき、空燃比制御の極端な悪化を防
止することができる等の特長を有する。
第１図は本発明になる酸素センサのヒータ制御装置の原
理図、第２図は本発明の一実施例であるヒータ制御装置
が適用された内燃機関の構成図、第３図はマイクロコン
ピュータのハードウェア構成を示す図、第４図はマイク
ロコンピュータの動作を説明するための図、第５図は素
子温とヒータ抵抗及びデューティ比の関係を示す図、第
６図はO2センサにおける温度と空燃比との間の関係を示
す図、第７図はモータへ供給される電力の目標値からの
偏差に対するヒータ抵抗値の修正量の関係を示すグラフ
である。 １……酸素センサ（O2センサ）、２……ヒータ、11……
ヒータ制御装置、15……インジェクタ、18……水温セン
サ、20……バッテリ、21……車速センサ、22……マイク
ロコンピュータ。
理図、第２図は本発明の一実施例であるヒータ制御装置
が適用された内燃機関の構成図、第３図はマイクロコン
ピュータのハードウェア構成を示す図、第４図はマイク
ロコンピュータの動作を説明するための図、第５図は素
子温とヒータ抵抗及びデューティ比の関係を示す図、第
６図はO2センサにおける温度と空燃比との間の関係を示
す図、第７図はモータへ供給される電力の目標値からの
偏差に対するヒータ抵抗値の修正量の関係を示すグラフ
である。 １……酸素センサ（O2センサ）、２……ヒータ、11……
ヒータ制御装置、15……インジェクタ、18……水温セン
サ、20……バッテリ、21……車速センサ、22……マイク
ロコンピュータ。
Claims (1)
- 【請求項１】内燃機関の排気中の酸素濃度を検出する酸
素センサに設けられたヒータの抵抗値を検出する手段を
有し該抵抗値がその目標値となるように前記ヒータへ制
御された電力を供給する酸素センサのヒータ制御装置に
おいて、 内燃機関が安定した運転状態にあることを検出する運転
状態検出手段と、 内燃機関が前記安定した運転状態にあるとき前記ヒータ
抵抗値と前記ヒータへ供給される電力値を検出する抵抗
・電力検出手段と、 前記抵抗・電力検出手段により検出された電力値と前記
安定した運転状態に対応するヒータの標準電力値との差
に応じて該差を打消す方向に前記目標値を補正する抵抗
値補正手段と、 前記抵抗値補正手段により補正された前記目標値に従っ
て制御された電力を前記ヒータへ供給し定抵抗制御を行
う電力制御手段と、 上記補正された目標値を学習値として記憶する記憶手段
と、 該記憶手段に上記学習値が適正に記憶されているかどう
かを検出する記憶状態検出手段と、 該記憶状態検出手段により、上記学習値が該記憶手段に
適正に記憶されていないことを検知した際、上記定抵抗
制御を停止させる定抵抗制御停止手段と、 を設けたことを特徴とする酸素センサのヒータ制御装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1325205A JP2570443B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 酸素センサのヒータ制御装置 |
| US07/625,897 US5214267A (en) | 1989-12-15 | 1990-12-11 | Apparatus for controlling heater for heating oxygen sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1325205A JP2570443B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 酸素センサのヒータ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03185350A JPH03185350A (ja) | 1991-08-13 |
| JP2570443B2 true JP2570443B2 (ja) | 1997-01-08 |
Family
ID=18174198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1325205A Expired - Fee Related JP2570443B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 酸素センサのヒータ制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5214267A (ja) |
| JP (1) | JP2570443B2 (ja) |
Families Citing this family (22)
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|---|---|---|---|---|
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| US5720293A (en) * | 1991-01-29 | 1998-02-24 | Baxter International Inc. | Diagnostic catheter with memory |
| US5553622A (en) * | 1991-01-29 | 1996-09-10 | Mckown; Russell C. | System and method for controlling the temperature of a catheter-mounted heater |
| DE4337272A1 (de) * | 1993-11-02 | 1995-05-04 | Bayerische Motoren Werke Ag | Verfahren zur Temperaturbestimmung eines Objekts |
| FR2712695B1 (fr) * | 1993-11-18 | 1996-04-12 | Siemens Automotive Sa | Procédé et dispositif de mesure de la température d'un pot catalytique placé dans la ligne des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. |
| JP3487009B2 (ja) * | 1994-08-05 | 2004-01-13 | 株式会社デンソー | 酸素センサのヒータ制御装置 |
| JP3711582B2 (ja) * | 1995-03-31 | 2005-11-02 | 株式会社デンソー | 酸素濃度検出装置 |
| GB9510086D0 (en) * | 1995-05-18 | 1995-07-12 | British Gas Plc | Internal combustion engine |
| JP3303638B2 (ja) * | 1995-12-05 | 2002-07-22 | トヨタ自動車株式会社 | 空燃比センサのヒータ制御装置 |
| JPH112153A (ja) * | 1997-04-16 | 1999-01-06 | Toyota Motor Corp | 吸気酸素センサのヒータ制御装置 |
| EP0994345B1 (en) * | 1998-10-13 | 2014-02-26 | Denso Corporation | Power supply control system for heater used in gas concentration sensor |
| DE19944181A1 (de) * | 1999-09-15 | 2001-04-12 | Bosch Gmbh Robert | Sensor zur Bestimmung der Konzentration von Gaskomponenten in Gasgemischen |
| JP3843881B2 (ja) * | 2001-05-31 | 2006-11-08 | 株式会社デンソー | ガス濃度センサのヒータ制御装置 |
| US6586711B2 (en) * | 2001-07-27 | 2003-07-01 | General Motors Corporation | Current control method for an oxygen sensor heater |
| JP3863467B2 (ja) * | 2002-07-22 | 2006-12-27 | 本田技研工業株式会社 | 排ガスセンサの温度制御装置 |
| FR2848608B1 (fr) * | 2002-12-17 | 2005-03-18 | Renault Sa | Procede de controle du fonctionnement d'une sonde associee a des moyens de purification des gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne et dispositif associe |
| JP4052281B2 (ja) * | 2004-04-28 | 2008-02-27 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置 |
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| DE102009053411A1 (de) * | 2009-11-14 | 2011-05-19 | Volkswagen Ag | Verfahren zum Verarbeiten eines gemessenen, ohmschen Widerstandes R(t) eines Messelementes mit temperaturabhängigem, ohmschen Widerstand |
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Family Cites Families (12)
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1990
- 1990-12-11 US US07/625,897 patent/US5214267A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
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| JPH03185350A (ja) | 1991-08-13 |
| US5214267A (en) | 1993-05-25 |
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