JPH0277640A - Power control device of heater in oxygen concentration sensor - Google Patents

Power control device of heater in oxygen concentration sensor

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Publication number
JPH0277640A
JPH0277640A JP14237188A JP14237188A JPH0277640A JP H0277640 A JPH0277640 A JP H0277640A JP 14237188 A JP14237188 A JP 14237188A JP 14237188 A JP14237188 A JP 14237188A JP H0277640 A JPH0277640 A JP H0277640A
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JP
Japan
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heater
oxygen concentration
operating state
exhaust gas
power
Prior art date
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Pending
Application number
JP14237188A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidekazu Kato
秀和 加藤
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、酸素濃度センサに設けられたヒータの電力制
御装置、詳しくは内燃機関の排気中の酸素濃度を検出す
る酸素濃度センサにおけるヒータへの電力量を制御する
装置に関するものである。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention relates to a power control device for a heater provided in an oxygen concentration sensor, and more specifically, to a heater in an oxygen concentration sensor that detects the oxygen concentration in the exhaust gas of an internal combustion engine. The present invention relates to a device for controlling the amount of electric power.

[従来の技術] 従来、内燃機関の排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度
センサとして、例えば、ジルコニア等の固体電解質を用
いたものが知られている。この種の酸素濃度センサにお
いて、安定した検出信号を得るためには、検出素子をほ
ぼ一定の活性化温度に設定する必要があるが、排気から
の受熱量の変化により検出素子の温度が変わるので、ヒ
ータへの電力量を制御することにより検出素子の温度を
所定温度に維持する制御が行われている。
[Prior Art] Conventionally, as an oxygen concentration sensor for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas of an internal combustion engine, a sensor using a solid electrolyte such as zirconia is known. In this type of oxygen concentration sensor, in order to obtain a stable detection signal, it is necessary to set the detection element at a nearly constant activation temperature, but the temperature of the detection element changes due to changes in the amount of heat received from the exhaust gas. Control is performed to maintain the temperature of the detection element at a predetermined temperature by controlling the amount of power supplied to the heater.

こうした制御の一例として、例えば、特開昭60−12
5553号公報および特公昭63−1540号公報に記
載されているように、内燃機関の吸入空気量等の負荷状
態に基づいて間接的に排気温を予測してヒータへの通電
量を制御するものがある。
As an example of such control, for example, JP-A-60-12
As described in Japanese Patent No. 5553 and Japanese Patent Publication No. 63-1540, the exhaust temperature is indirectly predicted based on the load condition such as the amount of intake air of the internal combustion engine, and the amount of current applied to the heater is controlled. There is.

[発明が解決しようとする課題] しかし、このようなヒータ電力量の制fall装置を、
NOxの低減に有効な手段である排気再循環(以下EG
Rという。)付内燃機関に適用した場合には、以下に述
べるような問題が生じる。
[Problem to be solved by the invention] However, such a fall device for controlling the amount of heater power cannot be used.
Exhaust gas recirculation (EG) is an effective means of reducing NOx.
It's called R. ), the following problems arise when applied to an internal combustion engine.

すなわち、このタイプの内燃機関では、EGRをONす
ることにより不活性ガスのもつ熱容量により最高燃焼温
度が低下し、排気温度も変化する。
That is, in this type of internal combustion engine, when EGR is turned on, the maximum combustion temperature decreases due to the heat capacity of the inert gas, and the exhaust temperature also changes.

このため内燃機関の負荷状態から排気温度を推定する従
来の制御装置では、内燃機関の推定排気温度に誤差が生
じ、よって、素子温度を所定温度に精密に維持する制御
を行うことができない。
For this reason, in conventional control devices that estimate the exhaust gas temperature from the load state of the internal combustion engine, an error occurs in the estimated exhaust gas temperature of the internal combustion engine, and therefore it is not possible to perform control to precisely maintain the element temperature at a predetermined temperature.

特にリーン領域での空燃比の検出が可能なり−ンセンサ
を用いてリーン制御を行う場合には、検出素子の温度に
より限界電流の変化が大きいので空燃比の制御を精度よ
く行うことができないという不具合が発生する。
In particular, when lean control is performed using an air-fuel ratio sensor that can detect the air-fuel ratio in the lean region, the problem is that the air-fuel ratio cannot be controlled accurately because the limit current changes greatly depending on the temperature of the detection element. occurs.

本発明は、上記従来の技術の問題点を解消するためにな
されたもので、EGRのONおよびOFFにかかわらず
、酸素濃度センサの検出素子温を所定温度に維持し、正
確な酸素濃度を検出することができる酸素濃度センサに
設けられたヒータの電力制御装置を提供することを目的
とする。
The present invention has been made to solve the problems of the conventional technology described above, and maintains the temperature of the detection element of the oxygen concentration sensor at a predetermined temperature regardless of whether EGR is ON or OFF to accurately detect oxygen concentration. An object of the present invention is to provide a power control device for a heater provided in an oxygen concentration sensor.

[課題を解決するための手段] 上記課題を解決するためになされた本発明は、第1図に
示すように、 流量制御弁M1を有する通路M2を介して排気を吸気管
M3へ再循環させる排気再循環手段M4と、排気中の酸
素濃度を検出すゐ酸素濃度検出部M5およびこの検出部
M5を加熱するヒータM6を有する酸素濃度センサM7
と、内燃機関の少なくとも負荷状態を含む運転状態を検
出する運転状態検出手段M8とを備え、 酸素濃度センサM7からの検出信号および運転状態検出
手段M8の運転状態に基づいて流量制御弁M1の開度制
御および燃料噴!−j量の制御を行う内燃機関において
、 上記運転状態検出手段M8からの運転状態に基づいて流
量制御弁M1を開閉させるべく流量制御弁M1を駆動制
御する流量制御弁駆動手段M9と、運転状態検出手段M
8からの運転状態および流量制御弁駆動手段M9の出力
信号に基づいて、酸素濃度センサM7のヒータM6に供
給する電力を決定する目標電力決定手段MIOと、 目標電力決定手段MIOにて決定された目標電力に応じ
てヒータM6に供給する電力を制御する供給電力制御手
段Mllと、 を備えたことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] As shown in FIG. 1, the present invention, which has been made to solve the above problems, recirculates exhaust gas to the intake pipe M3 through a passage M2 having a flow control valve M1. an oxygen concentration sensor M7 having an exhaust gas recirculation means M4, an oxygen concentration detection section M5 for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas, and a heater M6 for heating the detection section M5;
and an operating state detection means M8 for detecting the operating state of the internal combustion engine, including at least the load state, and the flow control valve M1 is opened based on the detection signal from the oxygen concentration sensor M7 and the operating state of the operating state detection means M8. degree control and fuel injection! In an internal combustion engine that controls the quantity -j, a flow control valve drive means M9 drives and controls the flow control valve M1 to open and close the flow control valve M1 based on the operating state from the operating state detection means M8; Detection means M
Target power determining means MIO determines the power to be supplied to the heater M6 of the oxygen concentration sensor M7 based on the operating state from 8 and the output signal of the flow control valve driving means M9; A power supply control means Mll that controls power supplied to the heater M6 according to a target power.

[作用] 本発明の構成により、運転状態検出手段M8から出力さ
れる運転状態に基づいて流量制御弁駆動手段M9では、
流量制御弁M1の開閉について判断し、所定の条件が成
立したときには、流量制御弁M1を開いて排気を通路M
2を介して吸気管M3に還流させる排気再循環制御が行
われる。また、内燃機関の排気中の酸素濃度は、酸素濃
度センサM7の酸素濃度検出部M5により検出され、こ
の検出信号等に基づいて燃料噴射量制御が行われる。
[Operation] According to the configuration of the present invention, the flow control valve driving means M9 performs the following operations based on the operating state output from the operating state detecting means M8.
It is determined whether the flow rate control valve M1 is open or closed, and when a predetermined condition is met, the flow rate control valve M1 is opened to direct the exhaust gas to the passage M.
Exhaust gas recirculation control is performed to recirculate the exhaust gas to the intake pipe M3 through the exhaust gas. Further, the oxygen concentration in the exhaust gas of the internal combustion engine is detected by the oxygen concentration detection section M5 of the oxygen concentration sensor M7, and fuel injection amount control is performed based on this detection signal and the like.

この酸素濃度センサM7には、上記検出部M5を加熱す
るためのヒータM6が設けられており、このヒータM6
は、以下の手段により電力制御される。
This oxygen concentration sensor M7 is provided with a heater M6 for heating the detection section M5.
The power is controlled by the following means.

すなわち、運転状態検出手段M8からの運転状態は、目
標電力決定手段MIOに人力され、この運転状態がヒー
タM6に供給される目標電力が決定するためのパラメー
タとして用いられるのであるが、この他に流量制御弁駆
動手段M9からの開閉状態を示す出力信号も目標電力を
決定するためのパラメータとして用いられる。、運転状
態および流量制御弁M1の開閉状態に基づいて決定され
た目標電力は、供給電力制御手段Mllに人力され、こ
の手段MllによりヒータM6への電力供給の制御が行
われる。したがって、本発明では、酸素濃度センサM7
のヒータM6へ供給される電力が内燃機関の運転状態だ
けでなく、排気再循環手段M4の動作状態も要素として
算出されるので、排気の還流により排気温が変化しても
排気の還流量が反映された電力がヒータM6へ流れる。
That is, the operating state from the operating state detecting means M8 is manually input to the target power determining means MIO, and this operating state is used as a parameter for determining the target power to be supplied to the heater M6. An output signal indicating the open/closed state from the flow control valve driving means M9 is also used as a parameter for determining the target power. The target power determined based on the operating state and the opening/closing state of the flow rate control valve M1 is manually input to the power supply control means Mll, and the power supply to the heater M6 is controlled by this means Mll. Therefore, in the present invention, the oxygen concentration sensor M7
Since the electric power supplied to the heater M6 is calculated based not only on the operating state of the internal combustion engine but also on the operating state of the exhaust gas recirculation means M4, even if the exhaust temperature changes due to the recirculation of the exhaust gas, the amount of recirculation of the exhaust gas remains unchanged. The reflected power flows to heater M6.

よって、酸素)農産検出部M6の温度が一定に維持され
ることから、酸素濃度センサ7により正確な酸素濃度を
検出することができる。
Therefore, since the temperature of the oxygen/agricultural product detection section M6 is maintained constant, the oxygen concentration sensor 7 can accurately detect the oxygen concentration.

[実施例] 以下本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。[Example] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第2図は本発明が適用された実施例の内燃機関2および
その周辺装置の構成を示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing the configuration of an internal combustion engine 2 and its peripheral devices in an embodiment to which the present invention is applied.

同図において、4はエアクリーナ6を介して空気を吸入
する吸気管で、この吸気管4には、吸気温度を検出する
吸気温センサ8、スロットルバルブ10、およびスロッ
トルバルブ10の開度を検出するスロットルポジション
センサ12が備えろれている。また、吸気管4には、吸
気の脈動を抑えるためのサージタンク14が形成され、
このサージタンク14には、内部の圧力(吸気管圧力)
を検出する吸気圧センサ16が備えられている。
In the figure, reference numeral 4 denotes an intake pipe that sucks air through an air cleaner 6, and this intake pipe 4 includes an intake temperature sensor 8 that detects the intake air temperature, a throttle valve 10, and a sensor that detects the opening degree of the throttle valve 10. A throttle position sensor 12 is provided. In addition, a surge tank 14 is formed in the intake pipe 4 to suppress intake pulsation.
This surge tank 14 has internal pressure (intake pipe pressure)
An intake pressure sensor 16 is provided to detect the intake pressure.

一方、1日は吸気管で、排気中の酸素濃度から内燃機関
2に供給された燃料混合気の空燃比を検出する酸素濃度
センサ20や、排気を浄化するための三元触媒コンバー
タ22が備えられている。
On the other hand, the intake pipe is equipped with an oxygen concentration sensor 20 that detects the air-fuel ratio of the fuel mixture supplied to the internal combustion engine 2 from the oxygen concentration in the exhaust gas, and a three-way catalytic converter 22 that purifies the exhaust gas. It is being

また、この排気管1日には、排気をサージタンク14に
戻して排気再循環(EGR)を行う排気再循環装置24
が設けられている。
Also, on the first day of the exhaust pipe, an exhaust gas recirculation device 24 is used to return the exhaust gas to the surge tank 14 for exhaust gas recirculation (EGR).
is provided.

排気再循環装置24は、排気管1日とサージタンク14
とを結ぶ排気通路を開閉するEGRバルブ26と、この
EGRバルブ26に加える負圧を調整してEGR動作を
制御する調圧弁2日、およびこの調圧弁2日で調整され
EGRバルブ26に加えられる負圧の通路を開閉し、E
GRバルブ26のEGR動作を禁止または許可する゛E
GR許可バルブ30、から構成されている。
The exhaust gas recirculation device 24 includes an exhaust pipe and a surge tank 14.
an EGR valve 26 that opens and closes the exhaust passage connecting the EGR valve 26, a pressure regulating valve 26 that controls the EGR operation by regulating the negative pressure applied to the EGR valve 26, and a pressure regulating valve 26 that adjusts the negative pressure applied to the EGR valve 26 and applies the pressure to the EGR valve 26. Open and close the negative pressure passage,
Prohibiting or permitting EGR operation of GR valve 26゛E
It consists of a GR permission valve 30.

すなわち、EGRバルブ26の定圧室26aと排気管1
日、および弁室26bとサージタンク14、をそれぞれ
連通すると共に、弁室26bとダイヤフラム26cを介
して接続されるダイヤプラム室26dを、EGR許可バ
ルブ30を介して調圧弁28の上部室28aに接続する
ことにより、定r+、室26’aと弁室26bとの間に
設けられ、ダイヤフラム26cと接続された弁体26e
を、EGR許可バルブ30を介して調圧弁28から伝達
される負圧に応じて図中上下方向に移動させ、これによ
って吸気管18とサージタンク14との間の通路を開閉
するようにされているのである。
That is, the constant pressure chamber 26a of the EGR valve 26 and the exhaust pipe 1
The diaphragm chamber 26d, which is connected to the valve chamber 26b and the surge tank 14 via the valve chamber 26b and the diaphragm 26c, is connected to the upper chamber 28a of the pressure regulating valve 28 via the EGR permission valve 30. By connecting, the valve element 26e provided between the chamber 26'a and the valve chamber 26b and connected to the diaphragm 26c
is moved vertically in the figure in response to the negative pressure transmitted from the pressure regulating valve 28 via the EGR permission valve 30, thereby opening and closing the passage between the intake pipe 18 and the surge tank 14. There is.

なお、調圧弁2日は、EGR許可バルブ30を介してE
GRバルブ26のダイヤフラム室26dと連通されると
共にサージタンク14と連通される上部室28a、EG
Rバルブ26の定圧室26aと連通される定圧室28b
、および吸気管4のスロットルバルブ10の取付位置よ
り若干上流側に形成されたEGRボー)4aと連通され
るダイヤフラム室28c等、から構成され、スロットル
バルブ10の開度がEGRボー)4aの位置より小さい
ときにはダイヤフラム室28cが大気圧程度の大きな圧
力になって上部室28aとダイヤフラム室28cとを連
通し、逆にスロットルバルブ10の開度がEGRボー)
4aの位置より大きくなったときには吸気管4の負圧に
よってダイヤフラム室28cの圧力が低下して、上部室
28aとダイヤフラム室28cとを遮断する。
Note that on the second day of the pressure regulating valve, the EGR permission valve 30
An upper chamber 28a, EG that communicates with the diaphragm chamber 26d of the GR valve 26 and also communicates with the surge tank 14.
Constant pressure chamber 28b communicating with constant pressure chamber 26a of R valve 26
, and a diaphragm chamber 28c that communicates with the EGR bow 4a formed slightly upstream of the installation position of the throttle valve 10 in the intake pipe 4, and the opening degree of the throttle valve 10 corresponds to the position of the EGR bow 4a. When the pressure is smaller, the pressure in the diaphragm chamber 28c becomes as high as atmospheric pressure, communicating the upper chamber 28a and the diaphragm chamber 28c, and conversely, the opening degree of the throttle valve 10 increases (EGR bow).
When the pressure becomes larger than the position 4a, the pressure in the diaphragm chamber 28c decreases due to the negative pressure in the intake pipe 4, and the upper chamber 28a and the diaphragm chamber 28c are cut off.

このため、EGR許可バルブ30が動作し、上部室28
aとEGRバルブ26のダイヤフラム室26dとが連通
しており(排気再循環制御が許可されており)、スロッ
トルバルブ10が所定開度以上となっておれば、FGR
バルブのダイヤフラム室26dにはサージタンク14の
負圧が伝達され、これに応じて弁体26eが動作して、
排気の再循環量、すなわちEGR量が制御されることと
なる。
Therefore, the EGR permission valve 30 operates and the upper chamber 28
a communicates with the diaphragm chamber 26d of the EGR valve 26 (exhaust gas recirculation control is permitted), and if the throttle valve 10 is at a predetermined opening or higher, then the FGR
The negative pressure of the surge tank 14 is transmitted to the diaphragm chamber 26d of the valve, and the valve body 26e operates in response to this.
The amount of recirculation of exhaust gas, that is, the amount of EGR is controlled.

また、内燃機関2には、その運転状態を検出するための
運転状態検出手段として、上°述の吸気温センサ8、ス
ロ・ントルポジションセンサ12、吸気圧センサ16、
および酸素濃度センサ20のはか、ディストリビュータ
32のロータ32aの回転から内燃機関の回転数を検出
する回転数センサ34、同じくディストリビュータ32
の回転に応じて内燃機関2のクランク軸2回転に1回の
割でパルス信号を出力する気筒判別センサ36、および
内燃機関2の冷却水温を検出する水温センサ38、が備
えられている。なお、ディストリビュータ32はイグナ
イタ40から出力される高電圧を内燃機関2のクランク
角に同期して各気筒の点火プラグ42に配分するための
もので、点火プラグ42の点火タイミングはイグナイタ
40からの高電圧出力タイミングにより決定される。
The internal combustion engine 2 also includes the above-mentioned intake air temperature sensor 8, throttle position sensor 12, intake pressure sensor 16,
and a rotation speed sensor 34 that detects the rotation speed of the internal combustion engine from the rotation of the rotor 32a of the distributor 32;
A cylinder discrimination sensor 36 outputs a pulse signal once every two rotations of the crankshaft of the internal combustion engine 2 in accordance with the rotation of the cylinder, and a water temperature sensor 38 detects the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 2. The distributor 32 is for distributing the high voltage output from the igniter 40 to the spark plugs 42 of each cylinder in synchronization with the crank angle of the internal combustion engine 2, and the ignition timing of the spark plugs 42 is determined by the high voltage output from the igniter 40. Determined by voltage output timing.

そして、上記各センサからの検出信号は、マイクロコン
ピュータを中心とする論理演算回路として構成された電
子制御装置44に出力される。
Detection signals from each of the sensors are output to an electronic control unit 44 configured as a logic operation circuit centered on a microcomputer.

電子制御装置44は、第3図に示すように、CPtJ、
ROM、RAM等を内蔵し人出力ボートを備えたワンチ
ップマイクロコンピュータ46を中心に構成されている
。このワンチップマイクロコンピュータ46の人出力ボ
ートには、回転数センサ34、気筒判別センサ36、イ
グナイタ40が直接接続されているが、このほか、A/
D変換入力回路4日と、バッテリ50を電源として酸素
)農産センサ20のヒータ20bに通電する電力を制御
するヒータ通電制御回路52と、燃料噴射弁53を駆動
する駆動回路54とが接続されている。
As shown in FIG. 3, the electronic control device 44 includes CPtJ,
It is mainly composed of a one-chip microcomputer 46 that has built-in ROM, RAM, etc., and is equipped with a human output board. A rotation speed sensor 34, a cylinder discrimination sensor 36, and an igniter 40 are directly connected to the human output boat of this one-chip microcomputer 46.
The D conversion input circuit 4 is connected to a heater energization control circuit 52 that controls the power supplied to the heater 20b of the agricultural sensor 20 using the battery 50 as a power source, and a drive circuit 54 that drives the fuel injection valve 53. There is.

なお、酸素濃度センサ20の検出素子20aには、電圧
印加回路56が接続されており、検出素子20aに検出
用の所定の電圧USを印加する。
Note that a voltage application circuit 56 is connected to the detection element 20a of the oxygen concentration sensor 20, and applies a predetermined voltage US for detection to the detection element 20a.

上記A/D変換入力回路4日には、吸気圧センサ16、
スロットルポジションセンサ12、吸気温センサ8、水
温センサ38等のアナログ信号を出力するセンサが接続
されている。したがって、CP Uは、内燃機関2の運
転状態を反映した種々のパラメータを、A/D変換入力
回路4日を介して読み込み、逐次知ることができる。ま
た、このA/D変換入力回路4日には、酸素濃度センサ
20のヒータ20bに電圧を印加するヒータ通電制御回
路52の出力、電流検出用抵抗器5日の端子電圧を増幅
する増幅器60の出力および電流検出用抵抗器62の端
子が接続されており、ヒータ20bの印加電JnVn、
検出素子20aに流れる電流およびヒータ20bに流れ
る電流Inを検出することができる。
The A/D conversion input circuit 4 has an intake pressure sensor 16,
Sensors that output analog signals, such as a throttle position sensor 12, an intake air temperature sensor 8, and a water temperature sensor 38, are connected. Therefore, the CPU can read various parameters reflecting the operating state of the internal combustion engine 2 through the A/D conversion input circuit 4 and can know them one by one. In addition, on the 4th day of this A/D conversion input circuit, the output of the heater energization control circuit 52 that applies voltage to the heater 20b of the oxygen concentration sensor 20, and the terminal voltage of the current detection resistor on the 5th day are output to the amplifier 60. The terminals of the output and current detection resistor 62 are connected, and the applied voltage JnVn of the heater 20b,
The current flowing through the detection element 20a and the current In flowing through the heater 20b can be detected.

本電子制御装置44により、各種センサを用いて検出さ
れる内燃機関2の運転状態に応じて、燃料噴射弁53か
らの燃料噴射量の制御、イグナイタ40を介した点火時
間の制御、内燃機関の運転状態が排気再循環条件を満足
したか否かを判断し、排気再循環条件成立時には、上記
EGR許可バルブ30を駆動して排気再循環装置24を
動作させるEGR許可制御、および酸素濃度センサ20
のヒータ20bへの電力量の制御等が実行される。
The electronic control device 44 controls the fuel injection amount from the fuel injection valve 53, the ignition time via the igniter 40, and EGR permission control that determines whether the operating state satisfies exhaust gas recirculation conditions and, when the exhaust gas recirculation conditions are satisfied, drives the EGR permission valve 30 to operate the exhaust gas recirculation device 24; and the oxygen concentration sensor 20.
Control of the amount of electric power to the heater 20b, etc. is executed.

以下、本電子制御装置44により実行されるEGRの制
御について第4図を用い、さらに、酸素濃度センサ20
のヒータ20bへの電力量の制御について第5図を用い
て説明する。
Hereinafter, the EGR control executed by the electronic control device 44 will be described using FIG. 4, and the oxygen concentration sensor 20
Control of the amount of electric power to the heater 20b will be explained using FIG. 5.

まず、第4図に示すEGRの制御ルーチンについて説明
すると、本処理は、所定時間毎に繰り返し実施されるも
のである。最初のステップ100および続くステップ1
05は、現在内燃機関の運転状態がEGR条件を満足し
ているか否かを判定するための処理であって、水温セン
サ38からの検出信号に基づいた冷却水温THWが所定
値Kl(例えば、35℃)以上であるか否か、吸気圧セ
ンサ16からの検出信号に基づいた吸気管圧力PMが所
定値に2(例えば、35KPa)以上か否かを判断する
ものである。
First, the EGR control routine shown in FIG. 4 will be explained. This process is repeatedly executed at predetermined time intervals. First step 100 and subsequent step 1
05 is a process for determining whether or not the current operating state of the internal combustion engine satisfies the EGR condition, in which the cooling water temperature THW based on the detection signal from the water temperature sensor 38 is a predetermined value Kl (for example, 35 It is determined whether the intake pipe pressure PM based on the detection signal from the intake pressure sensor 16 is equal to or greater than a predetermined value by 2 (for example, 35 KPa).

ステップ100およびステップ105の各判断処理で肯
定判断されると、EGR条件が成立したとしてステ・ン
プ110に移行して、EGRのON指令を示すフラグF
 EGRを1にセットし、続くステ・ンプ115にてE
GR許可バルブ30をONL/てEGRを作動させ、一
方、いずれかの判断処理(ステップ100.105)に
て否定判断されると、EGR条件が成立していないと判
断して、ステップ120にてフラグF EGRを0にリ
セットし、その後ステップ125に移行してEΩR許可
バルブ30を0FFL、てEGRの動作を停止させる。
If an affirmative determination is made in each of the determination processes in step 100 and step 105, it is assumed that the EGR condition has been established, and the process proceeds to step 110, where a flag F indicating an EGR ON command is issued.
Set EGR to 1, and then press E at step 115.
The GR permission valve 30 is turned on/on to operate EGR. On the other hand, if a negative determination is made in any of the determination processes (steps 100 and 105), it is determined that the EGR condition is not satisfied, and the process proceeds to step 120. The flag FEGR is reset to 0, and then the process proceeds to step 125, where the EΩR permission valve 30 is set to 0FFL to stop the EGR operation.

すなわち、第4L!]の処理では公知のEGRの制御処
理によりEGRのON、OFFが実行されるとともに、
EGRの作動状態により、第5図の酸素潤度センサのヒ
ータ電力制御に用いられるフラグFEGRがセット・リ
セットされる。
In other words, the 4th L! ] In the process, EGR is turned on and off by a known EGR control process, and
Depending on the operating state of EGR, a flag FEGR used for controlling the heater power of the oxygen moisture sensor shown in FIG. 5 is set or reset.

第5図のルーチンは、所定時間間隔、例えは、100m
5iに実行され、ヒータ用電源からヒータ20bへの電
力量を、エンジンの運転状態およびEGRの作動状態に
応じてデユーティ制御によって行うものである。
The routine of FIG.
5i, and the amount of electric power from the heater power supply to the heater 20b is controlled by duty according to the operating state of the engine and the operating state of EGR.

すなわち、処理が開始されると、最初のステ・ンプ20
0にて、回転数センサ34の検出信号に基づいたエンジ
ン回転数Ne、吸気圧センサ16に基づいた吸気管圧力
PM、およびヒータ電圧Vnやヒータ電流In等の各種
パラメータを読み込む。
That is, when processing starts, the first step 20
0, the engine rotation speed Ne based on the detection signal of the rotation speed sensor 34, the intake pipe pressure PM based on the intake pressure sensor 16, and various parameters such as the heater voltage Vn and the heater current In are read.

続くステップ205においては、ステップ200にて読
み込まれたヒータ電圧Vnおよびヒータ電流Inに基づ
いて、所定時間、例えは100m5の間、ヒータ20b
に通電した場合の電力量、すなわち、デユーティ比10
0%における電力量Aを算出する。なお、電力量につい
ては、すべて100m5(第6図のTtl−参照)当り
の算出量とする。
In the following step 205, based on the heater voltage Vn and heater current In read in step 200, the heater 20b is activated for a predetermined period of time, for example, 100 m5.
The amount of electricity when energized, that is, the duty ratio is 10
Calculate the electric energy A at 0%. Note that all electric power amounts are calculated per 100 m5 (see Ttl- in FIG. 6).

続くステップ210では、ステップ200で求めたエン
ジン回転数Neおよび吸気管圧力PMとをパラメータと
し、EGRが動作していない状態での基本電力量Bをマ
・ンブより求める。ここで、マツプの基本電力量臼の値
は、酸素濃度センサ20の検出素子20aが排気によっ
て加熱されるから素子温を所定値に保つために排気温度
の変化に応じて設定されている。なお、実際の排気温度
は吸気管圧力PMやエンジン回転数Ne等の運転状態の
変化に対して即応せずに少し遅れである程度平滑されて
変化するため、基本電力量Bを平滑補正したり、吸気管
圧力PMまたはエンジン回転数Neを平滑処理する手法
、および平滑処理を施した吸気管圧力PM’やエンジン
回転数Ne’をパラメータとしたマツプを用い、て検索
することが望ましい(特開昭60−235049号公報
、特′開昭59−87244号公報参照)。
In the subsequent step 210, the engine speed Ne and intake pipe pressure PM obtained in step 200 are used as parameters, and the basic power amount B in a state in which EGR is not operating is determined from the engine. Here, since the detection element 20a of the oxygen concentration sensor 20 is heated by the exhaust gas, the value of the basic power consumption value of the map is set according to changes in the exhaust gas temperature in order to maintain the element temperature at a predetermined value. Note that the actual exhaust temperature does not respond immediately to changes in operating conditions such as intake pipe pressure PM and engine speed Ne, but changes with a slight delay and is smoothed to some extent. It is desirable to search using a method of smoothing the intake pipe pressure PM or the engine speed Ne, and a map using the smoothed intake pipe pressure PM' or the engine speed Ne' as parameters (Japanese Patent Application Laid-Open No. (See Japanese Patent Publication No. 60-235049, Japanese Patent Publication No. 59-87244).

次のステップ215にて、EGRが動作している状態か
否かについて、第4図のステップ110および120で
セット・リセットされるフラグFEGRにより判定する
。このステップ215にてFEGR=1であれば、ステ
ップ220にてエンジン回転数Neおよび吸気管圧力P
Mをパラメータとするマツプにより補正電力量すを算出
し、一方、ステップ225にてFEGR=0であればス
テップ225にて補正電力量すを0にする。
In the next step 215, it is determined whether EGR is operating or not based on the flag FEGR that is set and reset in steps 110 and 120 in FIG. If FEGR=1 in this step 215, the engine speed Ne and the intake pipe pressure P are determined in step 220.
The corrected power amount S is calculated using a map using M as a parameter. On the other hand, if FEGR=0 in step 225, the corrected power amount S is set to 0 in step 225.

続くステップ230にて、ステ・ンブ210で求めた基
本電力量Bとステップ220または225で算出した補
正電力量すとを加算して、実際にヒータ20bに供給す
る目標電力量Cを算出する。
In the subsequent step 230, the basic power amount B determined in the step 210 and the corrected power amount S calculated in step 220 or 225 are added to calculate the target power amount C actually supplied to the heater 20b.

次のステップ235では、ステップ205およびステッ
プ230にて求められた電力量A、  Cをパラメータ
として、D= (C/A)XI 00の算出式を用いて
ヒータ通電制御回路52に送出するデユーティ比りを算
出する。その後、ステップ240にて、デユーティ比り
のパルス信号をヒータ通電制御回路52に送出し、つま
り、第6図に示すように、周其月T (100m5ec
)においてデユーティ比りに相当する時間tだけ通電し
て、本制御処理を終える。
In the next step 235, the duty ratio to be sent to the heater energization control circuit 52 is calculated using the calculation formula D=(C/A) Calculate the difference. Thereafter, in step 240, a pulse signal corresponding to the duty ratio is sent to the heater energization control circuit 52, that is, as shown in FIG.
), the current is applied for a time t corresponding to the duty ratio, and the present control process is completed.

したがって、本実施例では、吸気管圧力PMやエンジン
回転数Neに基づいて基本電力量Bが求められるととも
に(ステップ210)、F’GRのONと判断された場
合には(ステップ215)、EGRの排気還流量に応じ
た補正電力量すが求められ(ステップ220)、この補
正電力量すを加算した目標電力量C(ステップ230)
に基づいたデユーティ比りにてヒータ20bへの電力量
が制御されることになる(ステップ235.240)。
Therefore, in this embodiment, the basic power amount B is determined based on the intake pipe pressure PM and the engine speed Ne (step 210), and when it is determined that F'GR is ON (step 215), the EGR A corrected power amount C is calculated according to the exhaust gas recirculation amount (step 220), and a target power amount C is obtained by adding this corrected power amount C (step 230).
The amount of power supplied to the heater 20b is controlled based on the duty ratio based on (steps 235 and 240).

このような制御の状態について第7図を用いて説明する
と、いま、時点tiにてEGRがOFFからONに切り
換えられると排気温は低下するが、これと同時に、基本
電力量Bに補正電力量すを加え°た電力量がヒータ20
bに通電される。これにより、ヒータ20bの温度が上
昇するので、排気温の低下による受熱量の減少を補う熱
量がヒータ20bから検出素子20aへ供給され、検出
素子20aの温度が所定温度に維持される。よって、酸
素濃度センサ20から安定した検出値を得ることができ
る。
To explain the state of such control using FIG. 7, when EGR is switched from OFF to ON at time ti, the exhaust temperature decreases, but at the same time, the correction power is added to the basic power B. The amount of electricity added to the heater 20
b is energized. As a result, the temperature of the heater 20b increases, so that the heater 20b supplies the detection element 20a with an amount of heat that compensates for the decrease in the amount of heat received due to the decrease in exhaust gas temperature, and the temperature of the detection element 20a is maintained at a predetermined temperature. Therefore, a stable detection value can be obtained from the oxygen concentration sensor 20.

以下、本発明の要旨を変更しない範囲内において、上述
した実施例の′構成要素の一部を置換し、または新たな
構成要素を加えた他の実施例によっても本発明を実現す
ることができる。
Hereinafter, the present invention can be realized by other embodiments in which some of the constituent elements of the above-described embodiments are replaced or new constituent elements are added within the scope of not changing the gist of the present invention. .

■ 第5図のステップ220にて、補正電力量すを吸気
管圧力PMおよびエンジン回転数Neをパラメータとし
たマツプを用いたが、精密な温度制御を必要としない場
合には、補正電力量すを一定値としてもよく、これによ
り、メモリ容量を低減することもできる。
■ In step 220 of Fig. 5, a map was used in which the intake pipe pressure PM and the engine speed Ne were used as parameters for the corrected electric energy, but if precise temperature control is not required, the corrected electric energy may be set to a constant value, thereby reducing the memory capacity.

■ 上記実施例では、基本電力量Bおよび補正電力量す
を求めるマツプに用いたパラメータとして、エンジン回
転数Neおよび吸気管圧力PMを用いたが、吸気管圧力
PMに変えて、スロットル開度TAや吸入空気量を用い
てもよく、また、単に、それらのうちの一つのパラメー
タ、例えば、エンジン回転数Neや吸気管圧力PM等の
1つを用いるだけでもよい。
■ In the above embodiment, the engine speed Ne and the intake pipe pressure PM were used as the parameters used in the map for determining the basic electric energy B and the corrected electric energy S, but instead of the intake pipe pressure PM, the throttle opening TA Alternatively, it is also possible to simply use one of these parameters, such as the engine speed Ne or the intake pipe pressure PM.

■ また、目標電力量Cは、基本電力量Bに補正電力量
すを加えて算出されているが、吸気管圧力PM、エンジ
ン回転数Neをパラメータとしたマツプを用いて補正係
数Kを求め、この補正係数■(を基本電力量Bに乗じて
目標電力量Cを算出するようにしてもよく、ざらにEG
RのON、OFFに応じ、かつ、吸気管圧力PMおよび
エンジン回転数Neをパラメータとする基本型カマツブ
を2つもち、これらに基づいて算出してもよい。
■Also, the target power amount C is calculated by adding the correction power amount S to the basic power amount B, but the correction coefficient K is calculated using a map with intake pipe pressure PM and engine speed Ne as parameters. The target power amount C may be calculated by multiplying the basic power amount B by this correction coefficient
It is also possible to have two basic types that correspond to ON and OFF of R and use intake pipe pressure PM and engine rotational speed Ne as parameters, and calculate based on these.

■ ヒータへの通電制御を100m5当りの通 。■ Control the power supply to the heater per 100m5.

電時間によるデユーティ制御に代えて、ヒータに印加す
る電圧をチョッパ制御等により可変制御してもよい。
Instead of duty control based on power time, the voltage applied to the heater may be variably controlled using chopper control or the like.

■ EGRのONにより排気温は直ちに低下せず、徐々
に低下するために、これに対応させるために遅延時間を
設けたり、徐々に補正をしてもよい。
(2) Since the exhaust gas temperature does not drop immediately when EGR is turned on, but gradually drops, a delay time may be provided or correction may be made gradually in order to cope with this.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、酸素濃度センサ
のヒータへの供給電力を、運転状態に応じて制御すると
ともに、ざらにEGRの動作状態によってヒータへの供
給電力を補正している。したがって、EGRがOFFか
らONに切り替わフても、排気の再循環量に応じたヒー
タへの電力が供給されるので、検出素子温を活性温度以
上に保持することができ、ヒータが劣化を引き起こすよ
うな温度にまで上昇したり、検出素子の活性状態が維持
できない程度まで低下することを防止できる。よって、
検出素子からは常に安定した出力信号を得ることができ
、酸素潤度センサの信頼性を向上することができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the power supplied to the heater of the oxygen concentration sensor is controlled according to the operating state, and the power supplied to the heater is roughly controlled depending on the operating state of EGR. It is being corrected. Therefore, even when EGR is switched from OFF to ON, power is supplied to the heater according to the amount of exhaust gas recirculated, so the detection element temperature can be maintained above the activation temperature, and the heater can prevent deterioration. It is possible to prevent the temperature from rising to such a level as to cause such a problem, or from falling to such a level that the active state of the detection element cannot be maintained. Therefore,
A stable output signal can always be obtained from the detection element, and the reliability of the oxygen moisture sensor can be improved.

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

第1図は本発明の基本的構成を示す構成図、第2図は本
発明の一実施例による内燃機関およびその周辺装置を示
す構成図、第3図は同実施例の制御回路図、第4図は同
実施例によるEGR制御処理を示すフローチャート、第
5図は同実施例によるヒータ電力量制御処理を示すフロ
ーチャート、第6図はヒータへの通電状態を説明する説
明図、第7図は同実施例の作用を説明するタイムチャー
トである。 Ml・・・流量制御弁  M2・・・通路M3・・・吸
気管  M4・・・排気再循環手段M5・・・酸素)震
度検出部 M6・・・ヒータM7・・・酸素濃度センサ M8・・・運転状態検出手段 M9・・・流量制御弁駆動手段 MIO・・・目標電力決定手段 Mll・・・供給電力制御手段 2・・・内燃機関 4・・・吸気管 16・・・吸気圧センサ 20・・・酸素濃度センサ2
0a・・・検出素子  20b・・・ヒータ26・・・
EGRバルブ 30・・・EGR許可バルブ34・・・
回転数センサ 44・・・電子制御装置 52・・・ヒータ通電制御回路 代理人  弁理士  足置 勉(ほか2名)第1図 Ml 第4図
FIG. 1 is a block diagram showing the basic structure of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an internal combustion engine and its peripheral equipment according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a control circuit diagram of the same embodiment. FIG. 4 is a flowchart showing the EGR control process according to the same embodiment, FIG. 5 is a flowchart showing the heater power amount control process according to the same embodiment, FIG. 6 is an explanatory diagram explaining the energization state to the heater, and FIG. It is a time chart explaining the effect|action of the same Example. Ml...Flow rate control valve M2...Passage M3...Intake pipe M4...Exhaust gas recirculation means M5...Oxygen) seismic intensity detection unit M6...Heater M7...Oxygen concentration sensor M8... - Operating state detection means M9...Flow rate control valve drive means MIO...Target power determination means Mll...Supply power control means 2...Internal combustion engine 4...Intake pipe 16...Intake pressure sensor 20 ...Oxygen concentration sensor 2
0a...Detection element 20b...Heater 26...
EGR valve 30...EGR permission valve 34...
Rotation speed sensor 44...Electronic control device 52...Heater energization control circuit Agent Patent attorney Tsutomu Ashioki (and 2 others) Fig. 1 Ml Fig. 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 流量制御弁を有する通路を介して排気を吸気管へ再循環
させる排気再循環手段と、排気中の酸素濃度を検出する
酸素濃度検出部およびこの検出部を加熱するヒータを有
する酸素濃度センサと、少なくとも内燃機関の負荷状態
を含む運転状態を検出する運転状態検出手段とを備え、 酸素濃度センサからの検出信号および運転状態検出手段
からの運転状態に基づいて流量制御弁の開度制御および
燃料噴射量の制御を行う内燃機関において、 上記運転状態検出手段からの運転状態に基づいて流量制
御弁を開閉させるべく流量制御弁を駆動制御する流量制
御弁駆動手段と、 運転状態検出手段からの運転状態および流量制御弁駆動
手段の出力信号に基づいて、酸素濃度センサのヒータに
供給する電力を決定する目標電力決定手段と、 目標電力決定手段にて決定された目標電力に応じてヒー
タに供給する電力を制御する供給電力制御手段と、 を備えたことを特徴とする酸素濃度センサに設けられた
ヒータの電力制御装置。
[Scope of Claims] Exhaust gas recirculation means for recirculating exhaust gas to the intake pipe through a passage having a flow rate control valve, an oxygen concentration detection section for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas, and a heater for heating this detection section. and an operating state detecting means for detecting an operating state including at least a load state of the internal combustion engine, the flow control valve is controlled based on the detection signal from the oxygen concentration sensor and the operating state from the operating state detecting means. In an internal combustion engine that controls opening degree and fuel injection amount, a flow control valve driving means drives and controls the flow control valve to open and close the flow control valve based on the operating state from the operating state detection means; target power determining means for determining the power to be supplied to the heater of the oxygen concentration sensor based on the operating state from the detection means and the output signal of the flow rate control valve driving means; A power control device for a heater provided in an oxygen concentration sensor, comprising: power supply control means for controlling power supplied to the heater.
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