JPH0568653B2 - - Google Patents

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JPH0568653B2
JPH0568653B2 JP59058399A JP5839984A JPH0568653B2 JP H0568653 B2 JPH0568653 B2 JP H0568653B2 JP 59058399 A JP59058399 A JP 59058399A JP 5839984 A JP5839984 A JP 5839984A JP H0568653 B2 JPH0568653 B2 JP H0568653B2
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Japan
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heater
engine
oxygen sensor
air flow
intake air
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Koichi Hasegawa
Yoshiki Nakajo
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Toyota Motor Corp
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    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/4067—Means for heating or controlling the temperature of the solid electrolyte
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

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つているので、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、既知の酸素濃
度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、通気性測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。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ガスの酸素濃度に比例する
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℃以上に加熱して活性状態に維持す
る必要がある。
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 the oxygen concentration of the exhaust gas in this region is measured. This makes it possible to accurately detect the exhaust gas air-fuel ratio. An oxygen sensor for measuring exhaust gas oxygen concentration in such a region includes a gas permeability measurement electrode provided on the side of the exhaust gas to be measured, a gas permeability counter electrode provided on the side of a reference gas having a known oxygen concentration, for example, the atmosphere, and a gas permeability measurement electrode provided on the side of the exhaust gas to be measured. A sensor is used that includes a bottomed cylindrical sensor element made of a solid electrolyte, such as stabilized zirconia, between electrodes. When a current is passed between the electrodes in such an oxygen sensor, oxygen can move in one direction through the electrolyte, but the microporous diffusion resistance layer transports less oxygen than the oxygen delivery capacity of the air permeability measuring electrode. By coating this permeability measuring electrode with , it is possible to maintain its current at approximately a specific value over a certain applied voltage range. This current value is called the limiting current value, and since it changes linearly almost in proportion to the oxygen concentration,
Oxygen concentration can be continuously detected from changes in this current value. On the other hand, in this oxygen sensor,
In order to output a current value proportional to the oxygen concentration of 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.

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℃以上、すなわ
ちヒータ温度が1100℃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 installed in the center hole of the oxygen sensor to maintain the oxygen sensor at an active temperature. However, when the oxygen sensor temperature exceeds 850℃, that is, the heater temperature exceeds 1100℃, the heater heating element turns off. There are problems such as thermal deterioration and melting.

したがつてヒータへの供給電力は機関回転速
度、負荷、および車速等の運転パラメータに関係
して制御されているが、機関が吸入空気量の大で
ある状態から短時間で吸入空気流量の小である状
態に移行する場合にヒータへの供給電力が吸入空
気量の小である状態に相当する値に上昇すると、
ヒータ温度が1100℃以上になることがある。また
機関が吸入空気量の大である状態にある期間に、
スロツトル弁のアイドリング開度を検出するアイ
ドルスイツチがオンになるや否やヒータの通電を
中止すると、排気ガス温度の低下とともに酸素セ
ンサ温度が650℃以下になり、吸入空気量の大で
ある状態から吸入空気量の小である状態への移行
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 is controlled in relation to operating parameters such as engine speed, load, and vehicle speed. When the power supplied to the heater increases to a value corresponding to a state where the amount of intake air is small,
The heater temperature may exceed 1100℃. Also, during the period when the engine is in a state where the amount of intake air is large,
If the heater is de-energized as soon as the idle switch that detects the idling opening of the throttle valve is turned on, the oxygen sensor temperature will drop below 650°C as the exhaust gas temperature decreases, and the intake air will start from a state where the intake air amount is large. Immediately after transition to a state where the amount of air is small, it becomes difficult to accurately detect oxygen concentration.

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 It is an object of the present invention to avoid overheating of the heater while
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 a transient period.

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、機関の吸入空気流量が大である状態から
小である状態へ変化した場合、この変化があつた
時から所定の遅延時間Td後にヒータへの供給電
力を変化後の定常値へ切換え、遅延時間Tdは変
化前における機関に吸入空気流量の関数とする。
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 engine intake air flow rate changes from a large state to a small state, the heater is The power supply is switched to the steady value after the change, and the delay time Td is made a function of the air intake flow rate to the engine before the change.

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、機関に吸入空
気流量が大でる状態から小である状態へ変化した
場合、この変化があつた時から所定に遅延時間
Td後にヒータへの供給電力を変化後の定常値へ
切換え、遅延時間Tdは変化前における機関の吸
入空気流量の大である状態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 exhaust gas of the engine is provided in the exhaust system,
In the oxygen sensor heater control device that controls the power supplied to the heater that heats the oxygen sensor in relation to engine operating parameters, when the intake air flow rate changes from a large state to a small state in the engine, A predetermined delay time is set from the time this change occurs.
After Td, the power supplied to the heater is switched to the steady value after the change, and the delay time Td is a function of the duration of the state in which the intake air flow rate of the engine is large before the change.

運転状態の変化前における機関吸入空気流量が
大であれば大である程、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
の生じる温度(臨界温度)以上に上昇する危険性
は高くなる。本発明では低吸入空気流量時のヒー
タへの供給電力の定常値へ切換えられる時刻が運
転状態の変化があつ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が運転状態の
変化前における機関吸入空気流量、または機関吸
入空気流量の継続時間の関数にされるので、吸入
空気流量が大である時の余熱がなお残つている間
はヒータの発熱量の増大が保留れ、発熱量の増大
が必要となつ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 intake air flow rate before the change in operating conditions, the more the oxygen sensor is sufficiently heated by the exhaust gas, and the heater may be thermally degraded due to the increase in power supply after the change in operating conditions. There is a high risk that the temperature will rise above the point at which such problems (critical temperature) occur. In the present invention, the time at which the power supplied to the heater is switched to a steady value at a low intake air flow rate is a predetermined delay time from the time when the operating state changes.
Since the delay time Td is made a function of the engine intake air flow rate before the change in operating conditions or the duration of the engine intake air flow rate, residual heat from when the intake air flow rate is large still remains. During this period, the increase in the amount of heat generated by the heater is suspended, and the power supplied to the heater is increased only when 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.

ヒータへの供給電力はヒータの駆動パルスのデ
ユーテイ比により制御するのが有利である。
Advantageously, the power supplied to the heater is controlled by the duty ratio of the heater drive pulse.

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
ン伝導性固体電解質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
質セラミツク層22が設けられている。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をもつ管状セラミツク
ヒータ28が絶縁ブシユ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に収納され、排気通路例えば排
気管の壁40を貫通して排気管へ突出している。
FIG. 1 shows an oxygen sensor 10 used in the present invention, in which a bottomed cylindrical oxygen ion conductive 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. A DC voltage is applied between lead wires 18 and 20, which are each covered with a gas-permeable platinum thin film electrode 16 and connected to these electrodes 14 and 16. A porous ceramic layer 22 is provided on the outer surface of the cathode 16 as a diffusion resistance layer. In order to heat the sensor element 24 thus formed, a tubular ceramic heater 28 having an air hole 26 in the center communicating with the atmosphere penetrates the insulating bushing 30 and protrudes into the sensor element 24, and is supplied with power via lead wires 32, 34. be done. The sensor element 24 is housed in a casing 38 having a number of holes 36 and projects into the exhaust pipe through a wall 40 of the exhaust passage, for example the exhaust pipe.

第2図はヒータ制御装置を兼ねる電子制御燃料
噴射装置のブロツク図である。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46は機関の回転速度を検出
し、スロツトルセンサ48はスロツトル開度を検
出する。電子制御燃料噴射コンピユータ50にお
いて入力ポート52、出力ポート54、ROM5
6、RAM58、およびMUP60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ツフア6
4およびA/D(アナログ/デジタル変換器)6
6を介して入力ポータ52へ送られ、回転速度セ
ンサ46およびスロツトルセンサ48の出力パル
スはそれぞれバツフア68,70を介して入力ポ
ート52へ送られる。バツテリ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10の出力電流はI/V(電流/
電圧変換器)76、増幅器78、およびA/D8
0を介して入力ポート52へ送られる。バツテリ
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
ワトランジスルタ82は出力ポート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は出力ポート54から
のデータをセツトされ、カウント数が0まで減少
するとSRフリツプフロツプ90をリセツトする。
SRフリツプフロツプ90のQ端子は増幅器92
を介して吸気ポートの燃料噴射弁94へ送られ
る。CLOCK96のクロツクパルスはMPU60、
ダウンカウンタ88、およびSRフリツプフロツ
プ90のS端子へ送られる。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フリツプフロツプ90がセツ
トされている期間だけ開状態に保持される。
FIG. 2 is a block diagram of an electronically controlled fuel injection device that also serves as a heater control device. An air flow meter 44 is provided in the intake passage to detect the intake air flow rate, a rotational speed sensor 46 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 ROM 5
6, RAM 58, and MUP 60 are connected to each other via address data bus 62. The analog output of the air flow meter 44 is buffer 6.
4 and A/D (analog/digital converter) 6
6 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. Output voltage of battery 72
Vb is sent to the input port 52 via the A/D 74, and the output current of the oxygen sensor 10 is I/V (current/
voltage converter) 76, amplifier 78, and A/D8
0 to input port 52. Battery 72 is connected to ground via heater 28, power transistor 82, and resistor 84. The power transistor 82 receives an on/off control signal from the output port 54, and receives a terminal voltage of the resistor 84.
Vr is sent to input port 52 via A/D 86. Down counter 88 is set with data from output port 54 and resets SR flip-flop 90 when the count decreases to zero.
The Q terminal of the SR flip-flop 90 is connected to the amplifier 92.
is sent to the fuel injection valve 94 of the intake port. The clock pulse of CLOCK96 is MPU60,
It is sent to the down counter 88 and the S terminal of the SR flip-flop 90. down counter 88
Data corresponding to the fuel injection amount is set in , and the fuel injection valve 94 is held open only while the SR flip-flop 90 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。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。
FIG. 3 shows the relationship between the intake air flow rate Ga and the basic power Po of the heater 28. 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イ比Doとの関係を示して
いる。ヒータ28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イ比により制御される。パツ
テリ72の電圧変動に伴つてヒータ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
ーテイ比Dを基本デユーテイ比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. The power supplied to the heater 28 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. The voltage Vh applied to the heater 28 also changes as the voltage of the battery 72 changes, but the duty ratio D 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・Ih =(Vb−Vt−Vr)・Vr/Rr ただし、Vh:ヒータ28の印加電圧 Ih:ヒータ28の印加電流 Vb:バツテリ72の電圧 Vt:トランジスタ82の両端電圧 Vr:抵抗84の両端電圧 Rr:抵抗84の抵抗値 なおVt,Rrは一定であり、Vb,Vrはそれぞ
れA/D74,86により検出される。
P=Vh・Ih=(Vb−Vt−Vr)・Vr/Rr Where, Vh: Applied voltage of heater 28 Ih: Applied current of heater 28 Vb: Voltage of battery 72 Vt: Voltage across transistor 82 Vr: Resistor 84 Rr: the resistance value of the resistor 84. Note that Vt and Rr are constant, and Vb and Vr are detected by A/Ds 74 and 86, respectively.

バツテリ82の電圧Vbの変動により、デユー
テイ比Dが等しくても、ヒータ28の供給電力P
が変化する。したがつて電源補正係数α=Po/
Pとし、デユーテイ比D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。
Due to fluctuations in the voltage Vb of the battery 82, even if the duty ratio D is the same, the power supplied to the heater 28 P
changes. Therefore, power supply correction coefficient α=Po/
By correcting the duty ratio D to D·α, the power P supplied to the heater 28 can be made accurate.

第5図は吸入空気流量Gaと遅延時間Tdの関係
を示している。機関が吸入空気流量が大でる場
合、吸入空気流量および継続時間が測定される。
第5図ではGa20g/secの範囲を吸入空気流量
が大の範囲とし、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。スロツトル弁がアイドリング開度になるま
での、すなわちスロツトルセンサ48のアイドル
スイツチがオンになるまでの期間において各領域
Ga1,Ga2,……の合計時間(タイムカウンタの
カウント数Ta1,Ta2,……を測定する。こうし
てアイドルスイツチがオンになつた時、すなわち
機関の吸入空気流量が大である運転状態から小で
ある運転状態へ変化した時に、Ta1,Ta2,……
のうちの最大値Taxとその最大値Taxのあつた領
域Gaxとを求め、このGaxおよびTaxから遅延時
間Tdを求める。なおGa1つ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]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。遅延時間Tdは、GaxがGaの大きい
領域にある程、またTax大きい程、大きい値に設
定され、ヒータ28への供給電力を機関の吸入空
気流量の小である状態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。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、アイドルスイツチがオフからオンへ変化した
時におけるヒータ28の熱劣化を回避するための
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Gaxおよび
Taxの関数として定義することにより、ヒータ2
8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。また
アイドルスイツチがオフからオンになつた後もヒ
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10の不活性が防
止される。
FIG. 5 shows the relationship between the intake air flow rate Ga and the delay time Td. If the engine has a high intake air flow rate, the intake air flow rate and duration are measured.
In FIG. 5, the range of Ga20g/sec is defined as the range in which the intake air flow rate is large, and this range is divided into regions of Ga1, Ga2, . . . at regular intervals in ascending order of Ga. In each region during the period until the throttle valve reaches the idling opening, that is, until the idle switch of the throttle sensor 48 is turned on.
Measure the total time of Ga1, Ga2, ... (time counter counts Ta1, Ta2, ...).In this way, when the idle switch is turned on, that is, when the engine intake air flow rate changes from high to low. When changing to a certain operating state, Ta1, Ta2,...
The maximum value Tax and the area Gax where the maximum value Tax is located are determined, and the delay time Td is determined from this Gax and Tax. Note that if the region of one Ga, Ga2, ... is defined as a very narrow region, the characteristic line of the delay time Td will be expressed as an almost continuous line as shown in Fig. 5, but for Ga1, Ga2, ... 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. The delay time Td is set to a larger value as Gax is in a larger region of Ga and as Tax is larger, and the delay time Td is set to a larger value as Gax is in a larger region of Ga and as Tax is larger, and the delay time Td is set to a larger value. The time at which the switch is made is set to be a delay time Td after the change time. The oxygen sensor 10 is sufficiently heated by the exhaust gas as Gas and Tax are larger, and the amount of heat generated by the heater 28 is reduced to avoid thermal deterioration of the heater 28 when the idle switch changes from off to on. Need to keep it small. As shown in Figure 5, the delay time Td is set to Gax and
By defining it as a function of Tax, heater 2
It is possible to appropriately delay the increase in the amount of heat generated by heater 8 and prevent thermal deterioration and melting of heater 28. Further, even after the idle switch is turned on from off, the predetermined heat generation of the heater 28 is ensured, so that the oxygen sensor 10 is prevented 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が大である定常期間、(b)は定
常時のアイドリング期間、(c)はアイドルスイツチ
がオンになつた時刻から遅延時間Tdの過渡期間
内の波形である。(a),(b)の定常期間ではデユーテ
イ比Dは第4図に示されるように定義されるが、
(c)の場合には遅延時間Td内は変化後の定常値に
なるのを保留される。
FIG. 6 illustrates the waveform of the drive pulse for the heater 28. (a) is a waveform during a steady period when Ga is large, (b) is an idling period during steady state, and (c) is a waveform during a transient period with a delay time Td from the time when the idle switch is turned on. In the steady periods of (a) and (b), the duty ratio D is defined as shown in Figure 4.
In the case of (c), the steady state value after the change is suspended within the delay time Td.

第7図はヒータ制御ルーチンのフローチヤート
である。このルーチンは4msec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48msec)に対応するカウント数Tci中、デユ
ーテイ比D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
ーテイ比Dが計算され、アイドルスイツチがオフ
である場合(ステツプ128)、および吸入空気流量
Gaの時間変化ΔGaが小さい場合(ステツプ132)、
デユーテイ比Dは第4図に従つて定義れ、アイド
ルスイツチがオンになつてから遅延時間Tdの対
応値としてのカウント数Tdx内はデユーテイ比D
は第4図においてGaxに対応する値に設定され
る。
FIG. 7 is a flowchart of the heater control routine. This routine is executed as a 4msec time interrupt routine. The heater 28 is energized by the count number Dx corresponding to the duty ratio D during the count number Tci corresponding to the period T of the drive pulse (for example, 48 msec). The duty ratio D is calculated for each period of the drive pulse, and if the idle switch is off (step 128), and the intake air flow rate is
If the time change ΔGa of Ga is small (step 132),
The duty ratio D is defined according to FIG.
is set to a value corresponding to Gax in FIG.

第7図の各ステツプを詳述する。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、
およびTa1,Ta2,……はエンジンスイツチがオ
ンになつた直後に実行される初期設定ルーチンよ
り初期値Tci,Dxiおよび0にそれぞれ設定され
る。ステツプ100では吸入空気流量GaをRAM5
8に書き込む。ステツプ102ではGaと所定値Gac
(第5図ではGacは20g/secに対応する。)とを比
較し、GaGacであれば、すなわち期間が吸入
空気流量が大である状態にあればステツプ104へ
進み、Ga<Gacであれば、すなわち機関の吸入
空気流量の小である状態にあればステツプ106へ
進む。ステツプ104ではその時のGaの領域Ganに
対応するカウンタの値Tanを1だけ増大する。ス
テツプ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ツプ
108へ進み、否であればステツプ118へ進む。ヒー
タ制御の実行条件として例えば冷却水温度が60℃
以上であること、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。ステツプ108では周
期カウンタの値Tcを1だけ減少させる。ステツ
プ110ではTcと0とを比較し、Tc0であれば、
すなわち周期が経過していればステツプ120へ進
み、Tc>0であれば、すなわち周期がなお経過
していなければステツプ112へ進む。ステツプ112
では通電カウンタの値Dxを1だけ減少させる。
ステツプ114ではDxと0とを比較し、Dx0で
あれば、すなわちヒータ28の通電時間を過ぎて
いれば、ステツプ116でDxに0を代入した後、ス
テツプ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、ステツプ150へ進んでヒータ28をオンにす
る。ステツプ120ではバツテリ72の電圧Vbおよ
びヒータ28の電流IhをRAM58に書き込む。
なおIhはVr/Rrから計算される。ステツプ122で
はヒータ28の実際の供給電力PをP=(Vb−
Vt−Vr)・Ihから計算する。ステツプ124では電
源補正係数αをα=Po/Pから計算する。ステ
ツプ126ではデユーテイ比DをDo・αから計算
し、Dの対応値をDxとする。ステツプ128ではア
イドルスイツチがオンかオフかを判定し、オンで
あれば、すなわち機関が吸入空気流量が小であれ
ばステツプ130へ進み、オフであればステツプ152
へ進む。ステツプ130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、ステツプ140へ進
み、また、F=0であれば、すなわちTdがなお
設定されていなければステツプ132へ進む。ステ
ツプ132では所定時間当たりの吸入空気流量Gaの
変化量ΔGaの絶対値|ΔGa|と所定値Cとを比
較し、|ΔGa|Cであれば、すなわち過渡期間
であればステツプ134へ進み、|ΔGa|<Cであ
ればステツプ150へ進む。ステツプ134ではTa1,
Ta2,……のうちの最大値Taxと、その最大値
Taxのあつた領域Gaxとを求める。ステツプ136
ではTaxとGaxとに基づいて第5図のグラフに従
つて遅延時間Taを計算し、カウント数としての
TdxにTdの対応値を代入する。ステツプ138では
Tdの設定フラグFをセツトし、かつTa1,Ta2,
……に0を代入する。ステツプ140ではTdxを1
だけ減少させる。ステツプ142ではTdxと0とを
比較し、Tdx0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ツプ144ヘ進み、
Tdx>0であれば、すなわち遅延時間Tdがなお
経過していなければステツプ146へ進む。ステツ
プ144ではTdの設定フラグFをリセツトし、ステ
ツプ150へ進む。ステツプ146では、ステツプ134
において求めたGaxに対応する基本電力Poを第
3図に従つて求め、Poとヒータ28の実際の供
給電力Pと比Po/Pから補正係数αxを求める。
ステツプ148ではGaxに対応する基本デユーテイ
比Do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。ステツプ150ではTc
にTciを代入する。ステツプ152ではヒータ28
をオンにする。
Each step in FIG. 7 will be explained in detail. In addition, Tc, Dx as values of the period counter and energization counter,
and Ta1, Ta2, . . . are set to initial values Tci, Dxi 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 RAM5.
Write in 8. In step 102, Ga and the predetermined value Gac are
(In Fig. 5, Gac corresponds to 20 g/sec.) If GaGac, that is, if the period is in a state where the intake air flow rate is large, proceed to step 104, and if Ga<Gac, proceed to step 104. , that is, if the intake air flow rate of the engine is small, the process advances to step 106. In step 104, the counter value Tan corresponding to the Ga area Gan at that time is increased by one. In step 106, it is determined whether the execution conditions for heater control are satisfied, and if the determination is positive, the step is executed.
Proceed to step 108, and if not, proceed to step 118. For example, the cooling water temperature is 60℃ as an execution condition for heater control.
This means that the warm-up operation has already been completed. In step 108, the value Tc of the period counter is decremented by one. In step 110, Tc is compared with 0, and if Tc is 0,
That is, if the period has elapsed, the process proceeds to step 120, and if Tc>0, that is, if the period has not yet elapsed, the process proceeds to step 112. step 112
Then, the value Dx of the energization counter is decreased by 1.
In step 114, Dx is compared with 0, and if Dx is 0, that is, if the energization time of the heater 28 has passed, 0 is assigned to Dx in step 116, and then the heater is turned off in step 118. If >0, that is, if the heater 28 is within the energization time, the process advances to step 150 and the heater 28 is turned on. In step 120, the voltage Vb of the battery 72 and the current Ih of the heater 28 are written into the RAM 58.
Note that Ih is calculated from Vr/Rr. In step 122, the actual power P supplied to the heater 28 is calculated as P=(Vb-
Calculated from Vt−Vr)・Ih. In step 124, a power supply correction coefficient α is calculated from α=Po/P. In step 126, the duty ratio D is calculated from Do·α, and the corresponding value of D is set as Dx. In step 128, it is determined whether the idle switch is on or off. If it is on, that is, if the engine has a small intake air flow rate, the process proceeds to step 130, and if it is off, the process proceeds to step 152.
Proceed to. In step 130, the value of the setting flag F for the delay time Td is determined, and if F=1, that is,
If Td has already been set, the process proceeds to step 140, and if F=0, that is, if Td has not yet been set, the process proceeds to step 132. In step 132, the absolute value of the amount of change ΔGa in the intake air flow rate Ga per predetermined time is compared with a predetermined value C. If |ΔGa|C, that is, it is a transient period, the process proceeds to step 134, and | If ΔGa|<C, proceed to step 150. In step 134, Ta1,
The maximum value Tax of Ta2, ... and its maximum value
Find the area where Tax is hot, Gax. step 136
Now, based on Tax and Gax, calculate the delay time Ta according to the graph in Figure 5, and calculate the delay time Ta as a count number.
Assign the corresponding value of Td to Tdx. In step 138
Set the setting flag F of Td, and set Ta1, Ta2,
Assign 0 to .... In step 140, Tdx is 1
decrease only. In step 142, Tdx is compared with 0, and if Tdx is 0, that is, the delay time is
If Td has already passed, proceed to step 144,
If Tdx>0, that is, if the delay time Td has not yet elapsed, the process advances to step 146. At step 144, the Td setting flag F is reset, and the process proceeds to step 150. In step 146, step 134
The basic power Po corresponding to the Gax obtained in step 1 is obtained according to FIG. 3, and the correction coefficient αx is obtained from Po, the actual power supply P of the heater 28, and the ratio Po/P.
In step 148, the product Do・αx of the basic duty ratio Do and αx corresponding to Gax is assigned to D, and this D
Assign the corresponding value of to Dx. Tc at step 150
Substitute Tci for . In step 152, the heater 28
Turn 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
置のブロツク図、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イ
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
タの駆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ヤートである。 10……酸素センサ、28……ヒータ、44…
…エアフローメータ、48……スロツトルセン
サ、72……バツテリ、82……パワトランジス
タ、84……抵抗。
Figure 1 is a configuration diagram of an oxygen sensor with a heater, Figure 2
The figure shows a block diagram of an electronically controlled fuel injection system that also serves as a heater control device. Figure 3 is a graph showing the relationship between the intake air flow rate and the basic power of the heater. Figure 4 shows the basic duty of the intake air flow rate and the heater drive pulse. Figure 5 is a graph showing the relationship between intake air flow rate and delay time, Figure 6 is a diagram showing an example waveform of the heater drive pulse, and Figure 7 is a flowchart of the heater control routine. It is. 10...Oxygen sensor, 28...Heater, 44...
...Air flow meter, 48...Throttle sensor, 72...Battery, 82...Power transistor, 84...Resistor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 機関の排気ガス中の酸素濃度を検出す酸素セ
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、機関の吸気空気流量が大である状態
から小である状態へ変化した場合、変化があつた
時から所定の遅延時間Td後にヒータへの供給電
力を変化後の定常値へ切換え、遅延時間Tdは変
化前における機関の吸入空気流量の関数とするこ
とを特徴とする、酸素センサ用ヒータの制御装
置。 2 機関の排気ガス中の酸素濃度を検出す酸素セ
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、機関の吸気空気流量が大である状態
から小である状態へ変化した場合、この変化があ
つた時から所定の遅延時間Td後にヒータへの供
給電力を変化後の定常値へ切換え、遅延時間Td
は変化前における機関の吸入空気流量が大である
状態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。
[Claims] 1. An oxygen sensor that detects the oxygen concentration in the 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 intake air flow rate of the engine changes from a large state to a small state, the power supplied to the heater is changed to the steady state after the change after a predetermined delay time Td from the time of the change. A control device for an oxygen sensor heater, characterized in that the delay time Td is a function of the intake air flow rate of the engine before the change. 2. An oxygen sensor heater control device that includes an oxygen sensor that detects the oxygen concentration in engine exhaust gas and that controls the power supplied to the heater that heats the oxygen sensor in relation to engine operating parameters. When the intake air flow rate of the engine changes from a large state to a small state, the power supplied to the heater is switched to the steady value after the change after a predetermined delay time Td from the time of this change, and the delay is Time Td
is characterized in that it is a function of the duration of the state in which the intake air flow rate of the engine is large before the change,
Control device for oxygen sensor heater.
JP59058399A 1984-03-28 1984-03-28 Control apparatus of heater for oxygen sensor Granted JPS60202350A (en)

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JPS60202350A JPS60202350A (en) 1985-10-12
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