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JPS60202350A - Control apparatus of heater for oxygen sensor - Google Patents

Control apparatus of heater for oxygen sensor

Info

Publication number
JPS60202350A
JPS60202350A JP59058399A JP5839984A JPS60202350A JP S60202350 A JPS60202350 A JP S60202350A JP 59058399 A JP59058399 A JP 59058399A JP 5839984 A JP5839984 A JP 5839984A JP S60202350 A JPS60202350 A JP S60202350A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heater
engine
change
oxygen sensor
rotational speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP59058399A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0568653B2 (en
Inventor
Koichi Hasegawa
光一 長谷川
Yoshiki Nakajo
中条 芳樹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP59058399A priority Critical patent/JPS60202350A/en
Publication of JPS60202350A publication Critical patent/JPS60202350A/en
Publication of JPH0568653B2 publication Critical patent/JPH0568653B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/4067Means for heating or controlling the temperature of the solid electrolyte
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N27/406Cells and probes with solid electrolytes
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

PURPOSE:To hold a proper temp. by avoiding the overheating of a heater, by changing the supply of power to a heater to a steady value after the change in an operative state after a delay time set by using the high rotary speed or the magnitude or succeeding time of an engine before the change in the operative state as a function. CONSTITUTION:An oxygen sensor 10 for detecting the concn. of oxygen in the exhaust gas of an engine is provided and the output thereof is supplied to an electronic control fuel injection computer 50 for controlling a fuel injection valve 94. The sensor 10 is heated by a heater 28. The computer 50 receives the supply of outputs of an air flow meter 44, a rotary speed sensor 46 and a throttle sensor 48 and changes the supply of power to the heater 28 to a steady value after the change in an operative state after a delay time, which is set by using the high rotary speed or the magnitude or succeeding time of the high load of the engine before the change in the operative state as a function, when the engine changes from a high rotary speed or high load to a low rotary speed or low load, and the supply of a current to the heater 28 is controlled by the signal of an output port 54. By this mechanism, the overheating of the heater is avoided and a proper temp. can be held.

Description

【発明の詳細な説明】 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。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heater control device that heats an oxygen sensor provided in an exhaust system for controlling the air-fuel ratio of an air-fuel mixture supplied to an engine.

背景技術 内燃機関の排気ガスの酸素濃度と空燃比は、理論空燃比
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l
農産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、電解質を通じて酸素を一方向に移動
させることができるが、通気性側定電・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、その電流をほぼ特定の値に維持することができ
る。
Background Art The oxygen concentration and air-fuel ratio of the exhaust gas of an internal combustion engine have a good correlation in the air-fuel ratio that is larger than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, in the region of lean mixture, so by measuring the oxygen concentration of the exhaust gas in this region, , the exhaust gas air-fuel ratio can be detected accurately. As an oxygen sensor for measuring the exhaust gas oxygen concentration in such a region, an air permeability measuring electrode provided on the side of the exhaust gas to be measured, a known oxygen
A sensor is used which includes a bottomed cylindrical sensor element consisting of a gas permeable counter electrode placed on the side of a reference gas containing agricultural products, such as the atmosphere, and a solid electrolyte, such as stabilized zirconia, located between the two electrodes. In such an oxygen sensor, when a current is passed between the two electrodes, oxygen can be moved in one direction through the electrolyte, but the micropores allow less oxygen to be delivered than the oxygen delivery capacity of the constant voltage electrode on the ventilated side. By covering this permeability measuring electrode with a diffused resistance layer, its current can be maintained at approximately a certain value over a certain applied voltage range.

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カスの酸素製置
に比例する電流値を出力させるためには、センサの素子
の温度をほぼ650°C以上に加熱して活性状態に維持
する必要がある。
This current value is called a limiting current value, and since it changes linearly almost in proportion to the oxygen concentration, the oxygen concentration can be continuously detected from changes in this current value. On the other hand, in order for this oxygen sensor to output a current value proportional to the amount of oxygen in the exhaust gas with a constant applied voltage, it is necessary to heat the sensor element to approximately 650°C or higher and maintain it in an active state. There is.

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°C以上、すなわちヒータ温度が1
1008C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。
For this reason, a heater is provided in the center hole of the oxygen sensor to maintain the oxygen sensor at an active temperature, but if the oxygen sensor temperature is 850°C or higher, that is, the heater temperature
If the temperature exceeds 1008C, there is a problem that the heater heating element may be thermally deteriorated or fused.

したがってヒータへの供給電力は機関回転速度、負荷、
および車速等の車両の運転パラメータに関係して制御さ
れているが、機関が高回転速度ないし高負荷状態から短
時間でアイドリンク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
′tii+’+ 8が1100℃以上になることがある
。また機関が高回転速度あるいは高負荷状fm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否やヒータの通電を申出す
ると、排気ガス温度の低下とともに酸素センサ温度が6
50°C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仙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。
Therefore, the power supplied to the heater depends on the engine speed, load,
The power supplied to the heater is controlled in relation to vehicle operating parameters such as engine speed and vehicle speed, but when the engine shifts from a high rotational speed or high load state to an idle state in a short period of time, the power supplied to the heater is If the temperature rises to a value above 1100° C., heater 'tii+'+8 may reach a temperature of 1100°C or higher. Furthermore, if the engine is at high rotational speed or high load (fm) and the heater is energized as soon as the idle switch that detects the idling opening of the throttle valve is turned on, the oxygen sensor temperature will decrease as the exhaust gas temperature decreases. 6
It becomes difficult to accurately detect oxygen concentration immediately after the temperature drops to 50° C. or lower and the transition from high rotational speed or high load to low rotational speed or low load occurs.

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。
DISCLOSURE OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a control device for an oxygen sensor heater that can maintain an oxygen sensor within an appropriate temperature range even during transient conditions while avoiding overheating of the heater.

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仙荷へ変化
した場合、この変化があった時から所定の遅延時間Td
後にヒータへの供給電力を運転状態の変化後の定常値へ
切換え、遅延時間Tdは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の関数とする。
In order to achieve this object, according to the present invention, an oxygen sensor that detects the oxygen concentration in the exhaust gas of the engine is provided in the exhaust system, and the power supplied to the heater that heats the oxygen sensor is adjusted to the operating parameters of the engine. In the related control device for the oxygen sensor heater, when the operating state of the engine changes from high rotational speed or high load to low rotational speed or low load, a predetermined delay time Td is set from the time of this change.
Afterwards, the power supplied to the heater is switched to the steady value after the change in the operating state, and the delay time Td is made a function of the rotational speed of the engine or the magnitude of the load before the change in the operating state.

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、遊間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、この変化が
あった時から所定の遅延時間Td後にヒータへの供給電
力を運転状態の変化後の定常値へ切換え、遅延時間Td
は運転状態の変化前における機関の高回転速度あるいは
高負荷の継続時間の関数とする。
Further, according to the present invention, an oxygen sensor for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas of the engine is provided in the exhaust system, and the oxygen sensor for controlling the power supplied to the heater that heats the oxygen sensor in relation to the operating parameters of the engine. In the sensor heater control device, when the operating state of the idler changes from high rotational speed or high load to low rotational speed or low load, the power supply to the heater is stopped after a predetermined delay time Td from the time of this change. Switching to steady value after change in operating status, delay time Td
is a function of the duration of high engine speed or high load before the change in operating conditions.

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、運転状態の変化後の供給電
力の増大のためにヒータが熱劣化等の支障の生じる濡度
夕への供給電力の定常値へ切換えられる時刻が運転状態
の変化があった時刻から所定の遅延時間Tdだけ遅延さ
れ、この遅延時間Tdが運転状fillの変化1)tI
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の関数にさ
れるので、高回転速度時あるいは高負荷時の余熱がなお
残っている間はヒータの発熱量の増大が保留され、発熱
量の増大が必要となってからヒータへの供給電力が増大
される。こうしてヒータが臨界温度以上になるのを防止
しつつ、ヒータを活性温度に保持することができる。
The higher the engine rotational speed or load before the change in operating conditions, and the longer the high rotational speed or high load continues, the more the oxygen sensor is sufficiently heated by the exhaust gas, The time at which the power supply is switched to the steady value in wet conditions where the heater is subject to problems such as thermal deterioration due to an increase in the power supply after the change is delayed by a predetermined delay time Td from the time when the operating state changes. and this delay time Td corresponds to the change in operating condition 1) tI
This is a function of the engine rotational speed or the magnitude of the load, or the duration of high engine rotational speed or high load, so the heater generates less heat while residual heat remains at high rotational speed or high load. The increase in the amount of heat generated is suspended, and the power supplied to the heater is increased only after an increase in the amount of heat generated is required. In this way, the heater can be maintained at the activation temperature while preventing the heater from reaching a critical temperature or higher.

機関の回転速度あるいは負荷は吸入空気流量とほぼ関数
関係にあるので、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負荷は吸入空気流量から検
出することができる。
Since the engine rotation speed or load has a nearly functional relationship with the intake air flow rate, the engine rotation speed and load size,
Alternatively, high rotational speeds and high loads can be detected from the intake air flow rate.

ヒータへの供給電力はヒータへ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。
It is advantageous to control the power supplied to the heater by the duty ratio of the drive pulse to the heater.

実施例 本発明を図面の実施例について説明する。Example The present invention will be described with reference to the embodiments shown in the drawings.

第1図は本発明で用いられる酸素センサ10を示し、ジ
ルコニアからなる有底円筒状の酸素イオン転環性固体電
解質12は、その内面および外面を陽極としての通気性
白金薄膜電極14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14および16
に接続されるリード線18.20間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
セラミック層22が設けられている。
FIG. 1 shows an oxygen sensor 10 used in the present invention, in which a bottomed cylindrical oxygen ion ring-transversing solid electrolyte 12 made of zirconia has an air-permeable platinum thin film electrode 14 as an anode and an air-permeable platinum thin film electrode 14 as a cathode on its inner and outer surfaces. These electrodes 14 and 16 are each coated with a breathable platinum thin film electrode 16 of
A DC voltage is applied between the lead wires 18 and 20 connected to the lead wires 18 and 20. A porous ceramic layer 22 is provided on the outer surface of the cathode 16 as a diffusion resistance layer.

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をもつ管状セラミックヒー
タ28が絶縁ブシュ30を貫通してセンサ素子24内へ
突出し、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、排気通路例えば排気管の壁40を貫通して排気管
内へ突出している。
In order to heat the sensor element 24 thus formed, a tubular ceramic heater 28 with an air hole 26 in the center leading to the atmosphere projects through the insulating bushing 30 into the sensor element 24 and is supplied with electrical power via leads 32,34. be done. The sensor element 24 is housed in a casing 38 having a number of holes 36 and projects through the wall 40 of the exhaust passageway, for example the exhaust pipe, and into the exhaust pipe.

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量を検出し、回転速度センサ4
6は機関の回転速度を検出し、スロットルセンサ48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において入力ポート52、出力ボート54、R
OM 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/デジタル変換器)66を介
して入力ポート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を介して入力ポート52へ送られる。バッ
テリ72の出力電圧vbはA/D74を介して入力ポー
ト52へ送られ、酸素センサ19の出力電流はI/V 
(電流/電圧変換器)76、増幅n78、およびA/D
80を介して入力ポート52へ送られる。バッテリ72
はヒータ28、パワトランジスタ82、および抵抗84
を介してアースへ接続されている。パワトランジスタ8
2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を介して入力ポー
ト52へ送られる。ダウンカウンタ88は出力ボート5
4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。SR
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。CLOCK96
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9oのS端子へ送られる。
FIG. 2 is a block diagram of an electronically controlled fuel injection device that also serves as a heater control device. The air flow meter 44 is provided in the intake passage to detect the intake air flow rate, and the rotation speed sensor 4
6 detects the rotational speed of the engine, and a throttle sensor 48 detects the throttle opening. In the electronically controlled fuel injection computer 50, the input port 52, the output port 54, and the R
OM 56 , RAM 58 , and MPU 60 are connected to each other via an address data bus 62 . The analog output of the air flow meter 44 is sent to the buffer 64.
and A/D (Analog/Digital Converter) 66 to input port 52, and the output pulses of rotational speed sensor 46 and throttle sensor 48 are sent to input port 52 via buffers 68 and 70, respectively. The output voltage vb of the battery 72 is sent to the input port 52 via the A/D 74, and the output current of the oxygen sensor 19 is I/V.
(current/voltage converter) 76, amplification n78, and A/D
80 to input port 52. battery 72
is a heater 28, a power transistor 82, and a resistor 84.
connected to ground via. power transistor 8
2 receives an on/off control signal from the output boat 54;
Terminal voltage Vr of resistor 84 is sent to input port 52 via A/D 86. Down counter 88 is output port 5
When the count number decreases to 0, the SR flip-flop 90 is reset. S.R.
The Q terminal of flip-flop 90 is sent via amplifier 92 to fuel injector 94 of the intake boat. CLOCK96
The clock pulse of MPU 60, down counter 88,
and is sent to the S terminal of the SR flip-flop 9o.

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、燃料噴射弁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。
Data corresponding to the fuel injection amount is set in the down counter 88, and the fuel injection valve 94 is connected to the SR flip-flop 90.
It remains open only for the period that is set.

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:mGa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量Ga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
入空気流量Gaが増大するに連れて減少する。
Figure 3 shows the intake air flow rate Ga and the basic power PO of the heater 28.
It shows the relationship between As the rotational speed or load of the engine increases, the intake air flow: mGa also increases, so
The rotational speed or load of the engine is a function of the intake air flow rate Ga. Therefore, as the rotational speed or load of the engine increases, that is, as the intake air flow rate Ga increases, the exhaust gas temperature increases, so the basic power PO decreases as the intake air flow rate Ga increases.

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2
8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DOと定義する。
FIG. 4 shows the relationship between the intake air flow rate Ga and the basic duty ratio DO of the drive pulse of the heater 28. Heater 2
The power supplied to the power transistor 8 is controlled by turning on and off the power transistor 82 shown in FIG. 2, that is, by the duty ratio of the drive pulse. Although the voltage vh applied to the heater 28 also changes as the voltage of the battery 72 changes, the duty ratio for supplying the basic power PO to the heater 28 when Vh is at the reference voltage is defined as the basic duty ratio DO.

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。
The actual power P supplied to the heater 28 in FIG. 2 is calculated from the following equation.

P : Vh −1h = (Vb−Vt−Vr)・Vr/Rrただし■h:ヒ
ータ28の印加電圧 lh:ヒータ28の印加電流 ■b:パツテリ72の電圧 なおVt t 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。
P: Vh -1h = (Vb-Vt-Vr)・Vr/Rr However, ■h: Applied voltage of heater 28 lh: Applied current of heater 28 ■b: Voltage of battery 72 Note that Vt t Rr is constant, and Vb+ Vr is detected by A/D 74.86 respectively.

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。
Due to fluctuations in the voltage vb of the battery 82, the power P supplied to the heater 28 changes even if the duty ratios are the same. Therefore, the power supply correction coefficient 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。
/P and correcting the duty ratio to D·α, the power P supplied to the heater 28 can be made accurate.

第5図は吸入空気流QGaと遅延時間Td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、回転速度あるいは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 > 20 g / s
ec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の小さい方から順に一定の間隔でGa1+
Ga2+・・・の領域に分割する。スロットル弁がアイ
ドリンク開度になるまでの、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Gal+Ga2+・・・の合計時間(タイムカ
ラシタのカウント数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負荷へ変化した時に、Ta1.T
a2.・・・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、このGaxとTaxとから
遅延時間Tdをめる。
FIG. 5 shows the relationship between the intake air flow QGa and the delay time Td. When the engine is at high rotational speed or high load, the magnitude and duration of the rotational speed or load is measured. In Figure 5, Ga > 20 g/s
The range of ec is defined as a high rotational speed or high load range, and this range is divided into Ga1+ at regular intervals starting from the lowest Ga value.
Divide into Ga2+... regions. In the period until the throttle valve reaches the idle link opening, that is, until the idle switch of the throttle sensor 48 is turned on, the total time of each region Gal+Ga2+ (count number Tal+Ta2+ of the time calculator) is measured. In this way, when the idle switch is turned on, that is, when the operating state of the engine changes from high rotation speed or high load to low rotation speed or low load, Ta1. T
a2. ...The maximum value Tax and its maximum value Tax
The delay time Td is calculated from this Gax and Tax.

なおCa I + Ga2+・・・の領域が非常に狭い
領域として定義される場合には遅延時間Tdの特性線は
′ 第5図に示されるようにほぼ連続線で表わされるが
、Ga1+Ga2+・・・の領域は所定の範囲を有する
ので、遅延時間Tdが各領域ごとに定義された場合には
実際の特性線は階段状に表わされる。
Note that when the region of Ca I + Ga2+... is defined as a very narrow region, the characteristic line of the delay time Td is expressed as an almost continuous line as shown in Fig. 5; Since the region has a predetermined range, if the delay time Td is defined for each region, the actual characteristic line will be expressed in a step-like manner.

遅延時間Tdは、GaxがGaの大きい領域にある程、
またTaxが大きい程、大きい値に設定され、ヒータ2
8への供給電力を機関の低回転速度あるいは低負荷への
変化後の定常値へ切換える時刻を、変化時刻から遅延時
間Tdだけ後とする。
The delay time Td increases as Gax is in a larger region of Ga.
Also, the larger Tax is, the larger the value is set, and the heater 2
The time at which the power supplied to the engine 8 is switched to a steady value after a change to a low rotational speed or a low load of the engine is set to be a delay time Td after the change time.

酸素センサ10は、GaxおよびTax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
熱劣化を回僻するためのヒータ28の発熱量を小さく維
持する必要がある。第5図のように遅延時間TdをGa
xおよびTaxの関数として定義することにより、ヒー
タ28の発熱量の増大を適当に遅らせ、ヒータ28の熱
劣化および溶断を防止することができる。
The oxygen sensor 10 is sufficiently heated by the exhaust gas when Gax and Tax are large, and the amount of heat generated by the heater 28 is increased to recover from thermal deterioration of the heater 28 when the idle switch changes from off to on. needs to be kept small. As shown in Figure 5, the delay time Td is
By defining it as a function of x and Tax, it is possible to appropriately delay the increase in the amount of heat generated by the heater 28 and prevent thermal deterioration and melting of the heater 28.

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の不活性が防上される。
Further, even after the idle switch is turned on from off, the predetermined heat generation of the heater 28 is ensured, thereby preventing the oxygen sensor lO from becoming inactive due to a drop in exhaust gas temperature.

第6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が犬である定常期間、(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
なった時刻から遅延時間Tdの過渡明間内の波形である
。(a)。
FIG. 6 illustrates the waveform of the drive pulse for the heater 28. (a) is a steady period when Ga is a dog, (b) is an idling period during steady state, and (c) is a waveform in a transient bright period with a delay time Td from the time when the idle switch is turned on. (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)の喝合には遅延時間Td
内は変化後の定常値になるのを保留される。
In the steady period (b), the duty ratio is defined as shown in Fig. 4, but in the steady period (C), the delay time Td
The value within is deferred from reaching the steady value after the change.

第7図はヒータ制御ルーチンのフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart of the heater control routine.

このルーチンは4m5ec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48m5e
c )に対応するカウント数Tci中、デユーティ比り
に対応するカウント数Dx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+28)
、および吸入空気流量Gaの時間変化ΔGaが小さい場
合(ステップ132)、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が延
時間Tdの対応値としてのカウント数T(IX内はデユ
ーティ比りは第4図においてGaxに対応する値に設定
される。
This routine is executed as a 4m5ec time interrupt routine. Drive pulse period T (for example, 48m5e
During the count Tci corresponding to c), the heater 28 is energized by the count Dx corresponding to the duty ratio. The duty ratio is calculated for each period of the drive pulse,
If the idle switch is off (step +28)
, and the time change ΔGa of the intake air flow rate Ga is small (step 132), the duty ratio is defined according to FIG. 4, and the count number T( The duty ratio in IX is set to a value corresponding to Gax in FIG.

第7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−。
Each step in FIG. 7 will be explained in detail. Note that Tc+Dx- is the value of the period counter and the energization counter.

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Tc i + Dx i、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RA
M58に冴き込む。ステップ+02ではGaと所定値G
ac (第5図ではGacは20g/sec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1
06へ進む。ステップ104ではその時のGaの領域G
anに対応するカウンタの値Tanをlだけ増大する。
and Tal+Ta2+ are set to initial values Tc i + Dx i and 0, respectively, by an initial setting routine executed immediately after the engine switch is turned on. In step 100, the intake air flow rate Ga is set to RA
Get familiar with M58. In step +02, Ga and the predetermined value G
ac (in Fig. 5, Gac corresponds to 20 g/sec), and if Ga≧Gac, that is, if the engine is in a high rotation speed or high load state, step +
Proceed to step 04, and if Ga < Gac, that is, if the engine is in a low rotational speed or low load state, proceed to step 1.
Proceed to 06. In step 104, the region G of Ga at that time
The counter value Tan corresponding to an is increased by l.

ステップ106ではヒータ制御の実行条件が成立してい
るか否かを判定し、判定が正であればステップ108へ
進み、否であればステップ118へ進む。
In step 106, it is determined whether or not the conditions for executing heater control are satisfied, and if the determination is positive, the process proceeds to step 108, and if not, the process proceeds to step 118.

ヒータ制御の実行条件として例えば冷却水温度が60°
C以」:であること、すなわち暖機運転がすでに終了し
ていることが挙げられる。ステップ・、4108では周
期カウンタの値Tcを1だけ減少させる。ステップ月O
ではTcと0とを比較し、Tc≦0であれば、すなわち
周期が経過していればステップ120へ進み、Tc>O
てあれば、すなわち周期がなお経過していなければステ
ップ112へ進む。ステップ112では通電カウンタの
値1)xを1だけ減少させる。ステップ+14ではDx
とOとを比較し、DX≦0であれば、すなわちヒータ2
8の通電時間を過ぎていれば、ステップ116でDxに
Oを代入した後、ステップ118でヒータをオフにし、
また、Dx>0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152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rhをRAM 58に書き込む
For example, the cooling water temperature is 60° as an execution condition for heater control.
C": In other words, the warm-up operation has already been completed. In step 4108, the value Tc of the period counter is decreased by 1. Step month O
Then, compare Tc and 0, and if Tc≦0, that is, if the period has elapsed, proceed to step 120, and Tc>O
If so, that is, if the period has not yet elapsed, the process advances to step 112. In step 112, the value 1)x of the energization counter is decreased by 1. Dx at step +14
and O, and if DX≦0, that is, heater 2
If the energization time of 8 has passed, O is substituted for Dx in step 116, and then the heater is turned off in step 118.
Further, if Dx>0, that is, if the heater 28 is within the energization time, the process advances to step 152 and the heater 28 is turned on. In step 120, the voltage vb of the battery 72
and the current rh of the heater 28 is written into the RAM 58.

なおIhはVr/Rrから計算される。ステップ+22
ではヒータ28の実際の供給電力PをP−(Vb−Vt
 −Vr )・rhから計算する。ステップ+24では
電諒補正係数αをα= Po / Pから計算する。
Note that Ih is calculated from Vr/Rr. Step +22
Then, the actual power P supplied to the heater 28 is P-(Vb-Vt
-Vr)・rh. In step +24, the digital correction coefficient α is calculated from α=Po/P.

ステップ+26ではデユーティ比りをDo・αから訂算
し、Dの対応値をDxとする。ステップ+28ではアイ
ドルスイッチがオンかオフかを判定し、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+50へ進む
。ステップ+30では遅延時間Tdの設定フラグFの値
を判定し、F=1であれば、すなわちTdがすでに設定
されていればステップ140へ進み、また、F:Olで
あれば、すなわちTdがなお設定されていなければステ
ップ132へ進む。ステップ+32では所定時間当たり
の吸入空気流u Caの変化量ΔGaの絶対値1ΔGa
 lと所定値Cとを比較し、1ΔGa1≧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、IΔ
Cal<Cであればステップ150へ進む。ステップ1
34ではTal、Ta2+・・・のうちの最大値Tax
と、その最大値Taxのあった領域Gaxとをめる。ス
テップ136ではTaxとCaxとに基づいて第5図の
グラフに従って遅延時間Taを計算し、カウント数とし
て 4のTdxにTdの対応値を代入する。ステップ1
38ではTdの設定フラグFをセットし、かつTa 1
 +1’ a 2 、+・・・にOを代入する。ステッ
プ140ではTdxを1だけ減少させる。ステップ14
2ではTdxと0とを比較し、Tdx≦0であれば、す
なわち遅延時間Tdがすでに経過していればステップ1
44へ進み、’l’dx > Qであれば、すなわち遅
延時間゛1゛dがなお経過していなければステップ14
6へ進む。ステップ+44ではTdの設定フラグFをリ
セットし、ステップ150へ進む。ステップ146では
、ステップ134においてめたGaxに対応する基本電
力POを第3図に従ってめ、Poとヒータ28の実際の
供給電力Pとの比Po/Pから補正係数αXをめる。ス
テップ148ではGaxに対応する基本デユーティ比D
OとαXとの積DO・αXをDに代入し、このDの対応
値をDxに代入する。ステップ150ではTcにTci
を代入する。ステップ152ではヒータ28をオンにす
る。
In step +26, the duty ratio is calculated from Do·α, and the corresponding value of D is set as Dx. In step +28, it is determined whether the idle switch is on or off, and if it is on,
That is, if the engine is at low rotation speed or low load, the process proceeds to step 130, and if the engine is off, the process proceeds to step +50. At step +30, the value of the setting flag F for the delay time Td is determined. If F=1, that is, Td has already been set, the process proceeds to step 140, and if F:Ol, that is, Td is still set. If it has not been set, the process advances to step 132. In step +32, the absolute value 1ΔGa of the amount of change ΔGa in the intake air flow uCa per predetermined time
Compare l with a predetermined value C, and if 1ΔGa1≧C,
That is, if it is a transition period, the process advances to step 134, and IΔ
If Cal<C, the process advances to step 150. Step 1
34, the maximum value Tax among Tal, Ta2+...
and the area Gax where the maximum value Tax was. In step 136, the delay time Ta is calculated based on Tax and Cax according to the graph of FIG. 5, and the corresponding value of Td is substituted for Tdx of 4 as the count number. Step 1
In step 38, the Td setting flag F is set, and Ta 1
Assign O to +1' a 2 , +... In step 140, Tdx is decreased by one. Step 14
In step 2, Tdx is compared with 0, and if Tdx≦0, that is, if the delay time Td has already passed, step 1 is executed.
If 'l'dx > Q, that is, if the delay time '1'd has not yet elapsed, the process proceeds to step 44.
Proceed to step 6. At step +44, the Td setting flag F is reset, and the process proceeds to step 150. In step 146, the basic power PO corresponding to Gax obtained in step 134 is determined according to FIG. 3, and a correction coefficient αX is calculated from the ratio Po/P of Po and the actual power supply P of the heater 28. In step 148, the basic duty ratio D corresponding to Gax is
The product DO·αX of O and αX is substituted into D, and the corresponding value of D is substituted into Dx. In step 150, Tc and Tci
Substitute. In step 152, heater 28 is turned on.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はヒータ付き酸素センサの構成図、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
吸入空気流量と遅延時間との関係を示すグラフ、第6図
はヒータのIJIl、動パルスの波形例を示す図、第7
図はヒータ制御ルーチンのフローチャートである。 10・・・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・
・・抵払。 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 lr 。 代 理 人 弁理士 中 平 治パ □ 吸入空気流量 G。 Do O204060[915e。] □ 吸入空気流量 G。 第5図 第6図 □時間
Figure 1 is a block diagram of an oxygen sensor with a heater, Figure 2 is a block diagram of an electronically controlled fuel injection device that also serves as a heater control device, Figure 3 is a graph showing the relationship between intake air flow rate and basic power of the heater, Figure 4 is a graph showing the relationship between the intake air flow rate and the basic duty ratio of the heater drive pulse, Figure 5 is a graph showing the relationship between the intake air flow rate and delay time, and Figure 6 is the graph showing the relationship between the heater IJIl and the driving pulse. Diagram showing example waveforms, No. 7
The figure is a flowchart of the heater control routine. 10...Oxygen sensor, 28...Heater, 44...
Air flow meter, 48... Throttle sensor, 72
...Battery, 82...Power transistor, 84.
...Repayment of mortgage. Patent applicant Toyota Motor Corporation lr. Agent Patent Attorney Haruka Nakahira □ Intake air flow rate G. Do O204060 [915e. ] □ Intake air flow rate G. Figure 5 Figure 6 □ Time

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
8態が高回転速度あるいは高負荷から低回転速度あるい
は低臼イ奇へ変化した場合、この変化があった時から所
定の遅延時間Td後にヒータへの供給電力を運転vS態
の変化後の定常値へ切換え、遅延時間Tdは運転状態の
変化前における機関の回転速度あるいは負荷の大きさの
関数とすることを特徴とする、酸素センサ用ヒータの制
御装置。 2 機関の回転速度および負荷の大きさを吸入空気流1
i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。 3 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2項記載の制御装置。 4 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M 
iE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、この変化があった時から
所定の遅延時間Td後にヒータへの供給電力を運転状態
の変化後の定常値へ切換え、遅延時間Tdは運転状態の
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
時間の関数とすることを特徴とする、酸素センサ用ヒー
タの制御装置。 5#+!関の高回転速度および高負荷を吸入空気流量か
ら検出することを特徴とする特許請求の範囲第4項記載
の制御装置。 6 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5項記載の制御装置。
[Scope of Claims] l An oxygen sensor that detects the oxygen concentration in exhaust gas of the engine is provided in the exhaust system, and an oxygen sensor that controls the power supplied to the heater that heats the oxygen sensor in relation to the operating parameters of the engine. In the sensor heater control device, when the eight operating states of the engine change from high rotational speed or high load to low rotational speed or low load, the heater is turned on after a predetermined delay time Td from the time of this change. Control of an oxygen sensor heater, characterized in that the supplied power is switched to a steady value after a change in the operating state, and the delay time Td is a function of the rotational speed of the engine or the magnitude of the load before the change in the operating state. Device. 2. Intake air flow 1 based on engine rotational speed and load size
2. The control device according to claim 1, wherein the control device detects from i. 3. The control device according to claim 2, wherein the power supplied to the heater is controlled by a duty ratio of a driving pulse of the heater. 4. An oxygen sensor heater control device that is provided in the exhaust system with an oxygen sensor that detects the oxygen concentration in the exhaust gas of the engine, and that controls the power supplied to the heater that heats the oxygen sensor in relation to the operating parameters of the engine. In, the engine M
When the iE state changes from high rotational speed or high load to low rotational speed or low load, the power supplied to the heater is switched to the steady value after the change in operating condition after a predetermined delay time Td from the time of this change. A control device for an oxygen sensor heater, characterized in that the delay time Td is a function of the duration of high rotational speed or high load of the engine before a change in operating conditions. 5#+! 5. The control device according to claim 4, wherein the high rotational speed and high load of the engine are detected from the intake air flow rate. 6. The control device according to claim 5, wherein the power supplied to the heater is controlled by a duty ratio of a drive pulse for the heater.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
US5067465A (en) * 1990-02-15 1991-11-26 Fujitsu Ten Limited Lean burn internal combustion engine
JP2005189018A (en) * 2003-12-25 2005-07-14 Nissan Motor Co Ltd Heater controller of oxygen sensor
WO2017086202A1 (en) * 2015-11-18 2017-05-26 株式会社デンソー Gas concentration detection device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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 (en) * 1982-09-14 1984-03-21 トヨタ自動車株式会社 Oxygen sensor heating control device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2545383C3 (en) * 1975-10-10 1978-03-23 Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck Gmbh & Co Kg, 8400 Regensburg Load gear with end position decoupling for driving tap changers for tap transformers

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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 (en) * 1982-09-14 1984-03-21 トヨタ自動車株式会社 Oxygen sensor heating control device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
US5067465A (en) * 1990-02-15 1991-11-26 Fujitsu Ten Limited Lean burn internal combustion engine
JP2005189018A (en) * 2003-12-25 2005-07-14 Nissan Motor Co Ltd Heater controller of oxygen sensor
WO2017086202A1 (en) * 2015-11-18 2017-05-26 株式会社デンソー Gas concentration detection device

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