JPH07110317A - 内燃機関の酸素センサ制御装置 - Google Patents
内燃機関の酸素センサ制御装置Info
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- JPH07110317A JPH07110317A JP5254516A JP25451693A JPH07110317A JP H07110317 A JPH07110317 A JP H07110317A JP 5254516 A JP5254516 A JP 5254516A JP 25451693 A JP25451693 A JP 25451693A JP H07110317 A JPH07110317 A JP H07110317A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は内燃機関の酸素センサ制御装置に関
し、発振器が不要で酸素センサ温度を制御可能なことを
目的とする。 【構成】 差動回路（１１）は、酸素センサの出力電圧
と電圧発生回路の出力電圧とを夫々反転入力端子と非反
転入力端子に供給される。負帰還抵抗回路（Ｒ1）は、
差動回路出力を負帰還して酸素センサに流れる電流を制
御する。正帰還回路（Ｒ2 ）は、差動回路出力を正帰還
する。発振検出回路（１６）は、差動回路出力の発振を
検出する。通電制御回路（１７，Ｔr1）は、発振検出に
応じて上記ヒータの通電を停止させる。
し、発振器が不要で酸素センサ温度を制御可能なことを
目的とする。 【構成】 差動回路（１１）は、酸素センサの出力電圧
と電圧発生回路の出力電圧とを夫々反転入力端子と非反
転入力端子に供給される。負帰還抵抗回路（Ｒ1）は、
差動回路出力を負帰還して酸素センサに流れる電流を制
御する。正帰還回路（Ｒ2 ）は、差動回路出力を正帰還
する。発振検出回路（１６）は、差動回路出力の発振を
検出する。通電制御回路（１７，Ｔr1）は、発振検出に
応じて上記ヒータの通電を停止させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の酸素センサ制
御装置に関し、内燃機関の空燃比を検出するのに利用さ
れる限界電流型の酸素センサの制御装置に関する。
御装置に関し、内燃機関の空燃比を検出するのに利用さ
れる限界電流型の酸素センサの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、酸素濃度量を測定する酸素セ
ンサの出力値は検知部の温度に応じても変化するため、
該温度を一定にするヒータ制御を行なうことが知られて
いる。このヒータ制御を行なうためには検知部の温度を
測定する必要がある。この検知部の温度測定方法の一つ
として、特公平４−２４６５７号公報に記載の如く、限
界電流型の酸素センサの両端電極間に交流電圧を重畳し
た直流電圧を印加し、酸素センサに流れる電流の大きさ
を検出して酸素センサのインピーダンスと比例関係にあ
る酸素センサ温度を推定し、酸素センサを加熱するヒー
タの通電制御を行なっている。この方法は、温度センサ
を新たに設けずにヒータ通電制御を行なうことができる
装置である。
ンサの出力値は検知部の温度に応じても変化するため、
該温度を一定にするヒータ制御を行なうことが知られて
いる。このヒータ制御を行なうためには検知部の温度を
測定する必要がある。この検知部の温度測定方法の一つ
として、特公平４−２４６５７号公報に記載の如く、限
界電流型の酸素センサの両端電極間に交流電圧を重畳し
た直流電圧を印加し、酸素センサに流れる電流の大きさ
を検出して酸素センサのインピーダンスと比例関係にあ
る酸素センサ温度を推定し、酸素センサを加熱するヒー
タの通電制御を行なっている。この方法は、温度センサ
を新たに設けずにヒータ通電制御を行なうことができる
装置である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来装置では、酸素セ
ンサの温度を計測するのに必要な直流電圧に重畳する交
流電圧の発生源として交流発生器が必要であり、かつ交
流発生器の交流振幅と出力値の交流振幅を精度良く比較
する必要があるため、回路が煩雑でコストアップにつな
がるという問題があった。
ンサの温度を計測するのに必要な直流電圧に重畳する交
流電圧の発生源として交流発生器が必要であり、かつ交
流発生器の交流振幅と出力値の交流振幅を精度良く比較
する必要があるため、回路が煩雑でコストアップにつな
がるという問題があった。
【０００４】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
差動回路出力を正帰還して酸素センサ出力に含まれる内
燃機関の排気ガス変動による酸素濃度変動又は温度変動
による抵抗変化やヒータのオンオフ信号による抵抗変化
を利用して発振を起こすことにより、交流発生器が不要
で酸素センサ温度を制御可能な内燃機関の酸素センサ制
御装置を提供することを目的とする。
差動回路出力を正帰還して酸素センサ出力に含まれる内
燃機関の排気ガス変動による酸素濃度変動又は温度変動
による抵抗変化やヒータのオンオフ信号による抵抗変化
を利用して発振を起こすことにより、交流発生器が不要
で酸素センサ温度を制御可能な内燃機関の酸素センサ制
御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の内燃機関の酸素
センサ制御装置は、内燃機関の空燃比に応じて飽和電流
が変化する限界電流型酸素センサと、上記酸素センサの
起電力に相当する所定電圧を発生して上記酸素センサの
内部抵抗に相当する抵抗を通して出力する電圧発生回路
と、上記酸素センサの出力電圧と上記電圧発生回路の出
力電圧とを夫々反転入力端子と非反転入力端子に供給さ
れる差動回路と、上記差動回路出力を差動回路の酸素セ
ンサ出力の入力端子に負帰還して酸素センサに流れる電
流を制御する負帰還回路と、上記差動回路出力を差動回
路の電圧発生回路出力の入力端子に正帰還する正帰還回
路と、上記酸素センサを加熱するヒータと、上記差動回
路出力の発振を検出する発振検出回路と、上記発振検出
回路の発振検出に応じて上記ヒータの通電を停止させる
第１の通電制御回路とを有し、上記酸素センサに流れる
電流に応じた電流を上記差動回路より出力する。
センサ制御装置は、内燃機関の空燃比に応じて飽和電流
が変化する限界電流型酸素センサと、上記酸素センサの
起電力に相当する所定電圧を発生して上記酸素センサの
内部抵抗に相当する抵抗を通して出力する電圧発生回路
と、上記酸素センサの出力電圧と上記電圧発生回路の出
力電圧とを夫々反転入力端子と非反転入力端子に供給さ
れる差動回路と、上記差動回路出力を差動回路の酸素セ
ンサ出力の入力端子に負帰還して酸素センサに流れる電
流を制御する負帰還回路と、上記差動回路出力を差動回
路の電圧発生回路出力の入力端子に正帰還する正帰還回
路と、上記酸素センサを加熱するヒータと、上記差動回
路出力の発振を検出する発振検出回路と、上記発振検出
回路の発振検出に応じて上記ヒータの通電を停止させる
第１の通電制御回路とを有し、上記酸素センサに流れる
電流に応じた電流を上記差動回路より出力する。
【０００６】
【作用】本発明においては、差動回路出力を正帰還回路
を用いて差動回路に帰還して酸素センサ出力に含まれる
内燃機関の排気ガス変動による酸素濃度変動又は温度変
動による抵抗変化やモータのオンオフ信号による抵抗変
化を利用し発振を起こすため、交流発生器が不要とな
り、上記発振を検出したことに応じてヒータの通電を停
止させ、酸素センサのインピーダンスに応じた酸素セン
サ温度を略一定に制御できる。
を用いて差動回路に帰還して酸素センサ出力に含まれる
内燃機関の排気ガス変動による酸素濃度変動又は温度変
動による抵抗変化やモータのオンオフ信号による抵抗変
化を利用し発振を起こすため、交流発生器が不要とな
り、上記発振を検出したことに応じてヒータの通電を停
止させ、酸素センサのインピーダンスに応じた酸素セン
サ温度を略一定に制御できる。
【０００７】
【実施例】図２は本発明装置を適用したガソリンエンジ
ンの一実施例の構成図を示す。
ンの一実施例の構成図を示す。
【０００８】同図中、１はガソリンエンジン本体、２は
ピストン、３は点火プラグ、４は排気マニホールド、５
は吸気マニホールドであり、６は吸入空気の脈動を吸収
するサージタンク、７は吸入空気量を調節するスロット
ルバルブ、８は吸入空気量を測定するエアフローメータ
である。排気マニホールド４には排気ガス中の残存酸素
濃度を検出する酸素センサ３０が設けられ、吸気マニホ
ールド５にはガソリンエンジン本体１の吸入空気中に燃
料を噴射する燃料噴射弁１０が設けられている。吸気温
センサ１１は吸入空気の温度を検出し、スロットルセン
サ１２はスロットルバルブ７の開度を検出し、ノックセ
ンサ１３はシリンダブロック１４に取付けられ、ノッキ
ング駆動を検出する。
ピストン、３は点火プラグ、４は排気マニホールド、５
は吸気マニホールドであり、６は吸入空気の脈動を吸収
するサージタンク、７は吸入空気量を調節するスロット
ルバルブ、８は吸入空気量を測定するエアフローメータ
である。排気マニホールド４には排気ガス中の残存酸素
濃度を検出する酸素センサ３０が設けられ、吸気マニホ
ールド５にはガソリンエンジン本体１の吸入空気中に燃
料を噴射する燃料噴射弁１０が設けられている。吸気温
センサ１１は吸入空気の温度を検出し、スロットルセン
サ１２はスロットルバルブ７の開度を検出し、ノックセ
ンサ１３はシリンダブロック１４に取付けられ、ノッキ
ング駆動を検出する。
【０００９】また、イグナイタ１６は点火に必要な高電
圧を発生してディストリビュータ１７に供給し、ディス
トリビュータ１７はクランクシャフト（図示せず）の回
転に連動して上記高電圧を各気筒の点火プラグに分配供
給する。回転角センサ１８はディストリビュータ１７の
１回転即ちクランクシャフト２回転に２４パルスの回転
角信号ＮＥを出力し、気筒判別センサ１９はディストリ
ビュータ１７の１回転に１パルスの回転検出信号Ｇを出
力する。
圧を発生してディストリビュータ１７に供給し、ディス
トリビュータ１７はクランクシャフト（図示せず）の回
転に連動して上記高電圧を各気筒の点火プラグに分配供
給する。回転角センサ１８はディストリビュータ１７の
１回転即ちクランクシャフト２回転に２４パルスの回転
角信号ＮＥを出力し、気筒判別センサ１９はディストリ
ビュータ１７の１回転に１パルスの回転検出信号Ｇを出
力する。
【００１０】電子制御回路２０は各センサ検出データに
基づいて点火タイミング、燃料噴射量夫々を算出し、得
られた点火信号，燃料噴射信号がイグナイタ１６，燃料
噴射弁１０夫々に供給される。
基づいて点火タイミング、燃料噴射量夫々を算出し、得
られた点火信号，燃料噴射信号がイグナイタ１６，燃料
噴射弁１０夫々に供給される。
【００１１】図１は本発明の一実施例の回路図を示す。
同図中、一端を電源Ｖ0 に接続された限界電流型の酸素
センサ３０の他端は差動回路である演算増幅器（オペア
ンプ）３１の反転入力端子に接続され、オペアンプ３１
の非反転入力端子は抵抗ｒを介して電源Ｖ1 に接続さ
れ、電源Ｖ1 は電源Ｖ0 に接続されている。オペアンプ
３１の出力端子は負帰還抵抗Ｒ1 を介して反転入力端子
に接続されると共に正帰還抵抗Ｒ2 を介して非反転入力
端子に接続されている。オペアンプ３１の出力は低域フ
ィルタ３２を通して端子３５より出力される。また、オ
ペアンプ３１の出力はコンパレータ３６の非反転入力端
子に接続され、コンパレータ３６の反転入力端子には基
準電圧Ｖref1が印加されている。発振検出回路であるコ
ンパレータ３６はオペアンプ３１の出力を基準電圧と比
較して矩形波信号を出力し、この信号は積分回路３７で
積分されてＰＮＰトランジスタＴr1のベースに供給す
る。トランジスタＴr1はオン時に酸素センサ３０を加熱
するヒータ３８に通電を行ない、オフ時に通電を停止し
積分回路３７と共に通電制御回路を構成している。
同図中、一端を電源Ｖ0 に接続された限界電流型の酸素
センサ３０の他端は差動回路である演算増幅器（オペア
ンプ）３１の反転入力端子に接続され、オペアンプ３１
の非反転入力端子は抵抗ｒを介して電源Ｖ1 に接続さ
れ、電源Ｖ1 は電源Ｖ0 に接続されている。オペアンプ
３１の出力端子は負帰還抵抗Ｒ1 を介して反転入力端子
に接続されると共に正帰還抵抗Ｒ2 を介して非反転入力
端子に接続されている。オペアンプ３１の出力は低域フ
ィルタ３２を通して端子３５より出力される。また、オ
ペアンプ３１の出力はコンパレータ３６の非反転入力端
子に接続され、コンパレータ３６の反転入力端子には基
準電圧Ｖref1が印加されている。発振検出回路であるコ
ンパレータ３６はオペアンプ３１の出力を基準電圧と比
較して矩形波信号を出力し、この信号は積分回路３７で
積分されてＰＮＰトランジスタＴr1のベースに供給す
る。トランジスタＴr1はオン時に酸素センサ３０を加熱
するヒータ３８に通電を行ない、オフ時に通電を停止し
積分回路３７と共に通電制御回路を構成している。
【００１２】上記の酸素センサ３０は筒状の固体電解質
本体上の電極上に拡散律速層を形成したもので、直流印
加電圧に対する両端電極間の飽和電流（限界電流）値が
図３に示す如く空燃比（酸素濃度）に対して比例関係の
限界電流特性を持つ。また、交流印加電圧に対しては印
加電圧に比例した電流特性を示す。更に、交流に対する
酸素センサのインピーダンスＲＳは図４に示す如く酸素
センサの温度の上昇に従って低下する。
本体上の電極上に拡散律速層を形成したもので、直流印
加電圧に対する両端電極間の飽和電流（限界電流）値が
図３に示す如く空燃比（酸素濃度）に対して比例関係の
限界電流特性を持つ。また、交流印加電圧に対しては印
加電圧に比例した電流特性を示す。更に、交流に対する
酸素センサのインピーダンスＲＳは図４に示す如く酸素
センサの温度の上昇に従って低下する。
【００１３】オペアンプ３１の出力を抵抗Ｒ1 を介して
負帰還することにより、オペアンプ３１は酸素センサ３
０の両端電極間を設定電圧に維持した上で、上記酸素セ
ンサ３０を流れる電流（ポンプ電流）に応じた電流を取
り出す。
負帰還することにより、オペアンプ３１は酸素センサ３
０の両端電極間を設定電圧に維持した上で、上記酸素セ
ンサ３０を流れる電流（ポンプ電流）に応じた電流を取
り出す。
【００１４】また、電源Ｖ0 は酸素センサ３０の出力電
流が正となるようオフセットさせている。電源Ｖ1 は酸
素センサ３０の起電力に相当するもので、抵抗ｒはセン
サの内部抵抗（インピーダンスの実数部のみ）に相当す
る。低域フィルタ３２はオペアンプ３１出力の交流分を
遮断してポンプ電流に応じた電流を取り出し、帰還抵抗
Ｒ2 はポンプ電流に応じた電流を抵抗ｒに流し、オペア
ンプ３１の非反転入力端子電圧を上昇させる。これによ
り、酸素センサ３０の印加電圧を全空燃比にわたって飽
和領域を通過させ、限界電流の測定範囲を拡大してい
る。
流が正となるようオフセットさせている。電源Ｖ1 は酸
素センサ３０の起電力に相当するもので、抵抗ｒはセン
サの内部抵抗（インピーダンスの実数部のみ）に相当す
る。低域フィルタ３２はオペアンプ３１出力の交流分を
遮断してポンプ電流に応じた電流を取り出し、帰還抵抗
Ｒ2 はポンプ電流に応じた電流を抵抗ｒに流し、オペア
ンプ３１の非反転入力端子電圧を上昇させる。これによ
り、酸素センサ３０の印加電圧を全空燃比にわたって飽
和領域を通過させ、限界電流の測定範囲を拡大してい
る。
【００１５】以下、具体的に式を用いて説明する。オペ
アンプ３１の反転入力端子電圧をＶin、出力電圧をＶou
t とし、Ｖ1 ＋Ｖ0 ＝Ｖ1 ’とし、酸素センサ３０の起
電圧をＶ2 とすると、 Ｖin＝Ｖ1 ’＋（Ｖout −Ｖ1 ’）×ｒ／（Ｒ2 ＋ｒ） Ｖin＝Ｖ0 ＋Ｖ2 ＋（Ｖout −Ｖ0 −Ｖ2 ）×ＲＳ／
（Ｒ1 ＋ＲＳ） 上式において、微小変動分ΔＶin, ΔＶout ，ΔＶ2 を
取り出すと、Ｖ1 ’，Ｖ0 は定常であるので、 ΔＶin＝ΔＶout ×ｒ／（Ｒ2 ＋ｒ） ΔＶin＝（ΔＶout −ΔＶ2 ）×ＲＳ／（Ｒ1 ＋ＲＳ）
＋ΔＶ2 上式を解くと、
アンプ３１の反転入力端子電圧をＶin、出力電圧をＶou
t とし、Ｖ1 ＋Ｖ0 ＝Ｖ1 ’とし、酸素センサ３０の起
電圧をＶ2 とすると、 Ｖin＝Ｖ1 ’＋（Ｖout −Ｖ1 ’）×ｒ／（Ｒ2 ＋ｒ） Ｖin＝Ｖ0 ＋Ｖ2 ＋（Ｖout −Ｖ0 −Ｖ2 ）×ＲＳ／
（Ｒ1 ＋ＲＳ） 上式において、微小変動分ΔＶin, ΔＶout ，ΔＶ2 を
取り出すと、Ｖ1 ’，Ｖ0 は定常であるので、 ΔＶin＝ΔＶout ×ｒ／（Ｒ2 ＋ｒ） ΔＶin＝（ΔＶout −ΔＶ2 ）×ＲＳ／（Ｒ1 ＋ＲＳ）
＋ΔＶ2 上式を解くと、
【００１６】
【数１】
【００１７】ここで、酸素センサ３０の抵抗（つまり出
力）は内燃機関の排気ガスの酸素濃度変動や温度変動に
よって変化する。この変化によってインピーダンスＲＳ
は微小変動を起こし、上式でＲＳ×Ｒ2 ＝Ｒ1 ×ｒとな
ったとき発振が起こる。ＲＳ×Ｒ2 ＝Ｒ1 ×ｒとなると
きは、酸素センサ３０の温度が高いときであるように回
路の抵抗値を予め設定しておく。
力）は内燃機関の排気ガスの酸素濃度変動や温度変動に
よって変化する。この変化によってインピーダンスＲＳ
は微小変動を起こし、上式でＲＳ×Ｒ2 ＝Ｒ1 ×ｒとな
ったとき発振が起こる。ＲＳ×Ｒ2 ＝Ｒ1 ×ｒとなると
きは、酸素センサ３０の温度が高いときであるように回
路の抵抗値を予め設定しておく。
【００１８】酸素センサ３０の温度が低いときはインピ
ーダンスＲＳが大きく発振は起きない。このため、オペ
アンプ出力は基準電圧Ｖref1未満であり、コンパレータ
３６出力はローレベルを維持し、トランジスタＴr1はオ
ンでヒータ３８に通電が行なわれる。
ーダンスＲＳが大きく発振は起きない。このため、オペ
アンプ出力は基準電圧Ｖref1未満であり、コンパレータ
３６出力はローレベルを維持し、トランジスタＴr1はオ
ンでヒータ３８に通電が行なわれる。
【００１９】これにより、酸素センサ３０の温度が上昇
してインピーダンスＲS が低下してＲＳ×Ｒ1 ＝Ｒ1 ×
ｒを満足すると、発振が起きる。この発振により、オペ
アンプ出力の最大値が基準電圧Ｖref1を越えたときにコ
ンパレータ３６出力はハイレベルとなってコンパレータ
３６出力は連続するパルス波形となり、これが積分回路
３７で積分されるためにトランジスタＴr1はベース入力
がハイレベルとなってオフとなり、ヒータ３８への通電
が停止される。
してインピーダンスＲS が低下してＲＳ×Ｒ1 ＝Ｒ1 ×
ｒを満足すると、発振が起きる。この発振により、オペ
アンプ出力の最大値が基準電圧Ｖref1を越えたときにコ
ンパレータ３６出力はハイレベルとなってコンパレータ
３６出力は連続するパルス波形となり、これが積分回路
３７で積分されるためにトランジスタＴr1はベース入力
がハイレベルとなってオフとなり、ヒータ３８への通電
が停止される。
【００２０】酸素センサ３０の温度が低下するとインピ
ーダンスＲＳが増大して発振が停止する。この後、積分
回路３７の出力レベルが低下してトランジスタＴr1が導
通すると再びヒータ３８に通電が行なわれ、上記動作を
繰り返す。
ーダンスＲＳが増大して発振が停止する。この後、積分
回路３７の出力レベルが低下してトランジスタＴr1が導
通すると再びヒータ３８に通電が行なわれ、上記動作を
繰り返す。
【００２１】このように、差動回路出力を正帰還回路を
用いて差動回路に帰還して酸素センサ出力に含まれる内
燃機関の排気ガスによる酸素濃度変動又は温度変動によ
る抵抗変化やヒータのオンオフ信号による抵抗変化を利
用し発振を起こすため、交流発生器が不要となり、上記
発振を検出したことに応じてヒータの通電を停止させ、
酸素センサのインピーダンスに応じた酸素センサ温度を
略一定に制御できる。図５は本発明の他の実施例の回路
図を示す。同図中、図１と同一部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。
用いて差動回路に帰還して酸素センサ出力に含まれる内
燃機関の排気ガスによる酸素濃度変動又は温度変動によ
る抵抗変化やヒータのオンオフ信号による抵抗変化を利
用し発振を起こすため、交流発生器が不要となり、上記
発振を検出したことに応じてヒータの通電を停止させ、
酸素センサのインピーダンスに応じた酸素センサ温度を
略一定に制御できる。図５は本発明の他の実施例の回路
図を示す。同図中、図１と同一部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。
【００２２】図５において、積分回路３７の出力はコン
パレータ４０の反転入力端子に供給される。コンパレー
タ４０の非反転入力端子には基準電圧Ｖref2が印加され
ている。コンパレータ４０の出力端子はＮＰＮトランジ
スタＴr2のベースに接続されると共に、抵抗Ｒ3 を介し
て電源Ｖ1 と抵抗ｒとの接続点に接続されている。トラ
ンジスタＴr2のコレクタと電源＋Ｂとの間にヒータ３８
が接続されており、エミッタは抵抗Ｒ4 を介して接地さ
れると共に、積分回路４１に接続されている。積分回路
４１はトランジスタＴr2のエミッタ電圧を積分して出力
し、この出力は積分回路４０出力と加算されてコンパレ
ータ４０の反転入力端子に供給される。
パレータ４０の反転入力端子に供給される。コンパレー
タ４０の非反転入力端子には基準電圧Ｖref2が印加され
ている。コンパレータ４０の出力端子はＮＰＮトランジ
スタＴr2のベースに接続されると共に、抵抗Ｒ3 を介し
て電源Ｖ1 と抵抗ｒとの接続点に接続されている。トラ
ンジスタＴr2のコレクタと電源＋Ｂとの間にヒータ３８
が接続されており、エミッタは抵抗Ｒ4 を介して接地さ
れると共に、積分回路４１に接続されている。積分回路
４１はトランジスタＴr2のエミッタ電圧を積分して出力
し、この出力は積分回路４０出力と加算されてコンパレ
ータ４０の反転入力端子に供給される。
【００２３】ここで、酸素センサ３０の温度が低いとき
はインピーダンスＲＳが大きく発振は起きない。このた
め、オペアンプ出力は基準電圧Ｖref1未満であり、コン
パレータ３６出力は基準電圧Ｖref2未満のローレベルを
維持し、コンパレータ４０出力がハイレベルとなって、
トランジスタＴr2はオンでヒータ３８に通電が行なわれ
る。
はインピーダンスＲＳが大きく発振は起きない。このた
め、オペアンプ出力は基準電圧Ｖref1未満であり、コン
パレータ３６出力は基準電圧Ｖref2未満のローレベルを
維持し、コンパレータ４０出力がハイレベルとなって、
トランジスタＴr2はオンでヒータ３８に通電が行なわれ
る。
【００２４】これにより、酸素センサ３０の温度が上昇
してインピーダンスＲＳが低下して（１）式を満足する
と、発振が起きる。この発振により、オペアンプ出力の
最大値が基準電圧Ｖref1を越えたときにコンパレータ３
６出力はハイレベルとなってコンパレータ３６出力は連
続するパルス波形となり、積分回路３７出力が基準電圧
Ｖref2以上となってコンパレータ４０出力がローレベル
となるためにトランジスタＴr2はオフとなり、ヒータ３
８への通電が停止される。
してインピーダンスＲＳが低下して（１）式を満足する
と、発振が起きる。この発振により、オペアンプ出力の
最大値が基準電圧Ｖref1を越えたときにコンパレータ３
６出力はハイレベルとなってコンパレータ３６出力は連
続するパルス波形となり、積分回路３７出力が基準電圧
Ｖref2以上となってコンパレータ４０出力がローレベル
となるためにトランジスタＴr2はオフとなり、ヒータ３
８への通電が停止される。
【００２５】また、上記発振が起こらない場合も、積分
回路４１はトランジスタＴr2のエミッタ電圧を積分する
ことにより、ヒータ３８に流れる電流の時間平均を出し
ている。このヒータ電流平均が大きくなると積分回路４
１出力が上昇して基準電圧Ｖref2を越えることによりコ
ンパレータ４０出力がローレベルとなり、トランジスタ
Ｔr2をオフさせてヒータ３８の過電流を防止する。
回路４１はトランジスタＴr2のエミッタ電圧を積分する
ことにより、ヒータ３８に流れる電流の時間平均を出し
ている。このヒータ電流平均が大きくなると積分回路４
１出力が上昇して基準電圧Ｖref2を越えることによりコ
ンパレータ４０出力がローレベルとなり、トランジスタ
Ｔr2をオフさせてヒータ３８の過電流を防止する。
【００２６】ところで、酸素センサ３０の温度が低下し
てインピーダンスＲＳが増大し発振が停止した後、積分
回路３７の出力レベルが低下して、積分回路４１の出力
がローレベルのときコンパレータ４０出力がローレベル
となり、再びヒータ３８に通電が行なわれ、上記動作を
繰り返す。
てインピーダンスＲＳが増大し発振が停止した後、積分
回路３７の出力レベルが低下して、積分回路４１の出力
がローレベルのときコンパレータ４０出力がローレベル
となり、再びヒータ３８に通電が行なわれ、上記動作を
繰り返す。
【００２７】コンパレータ４０の出力端子を電源Ｖ1 と
抵抗ｒの接続点に接続しているため、オペアンプ３１の
非反転入力端子の電圧はコンパレータ４０出力がローレ
ベル、ハイレベル間で切換わるときに変動し、酸素セン
サ３０の出力信号に含まれる微小変動だけでは発振が生
じない場合つまり被測定気体が定常の場合つまりＶ2が
一定の場合を式で表わすと、前式と同様に、 Ｖin＝Ｖ1 ’＋（Ｖout −Ｖ1 ’）×ｒ／（Ｒ2 ＋ｒ） Ｖin＝Ｖ0 ＋Ｖ2 ＋（Ｖout −Ｖ0 −Ｖ2 ）×ＲＳ／
（Ｒ1 ＋ＲＳ） 上式において、Ｖ1 はコンパレータ４０出力に応じて変
動するので微小変動分ΔＶin, ΔＶout ，ΔＶ1 ’を取
り出すと、Ｖ0 及びＶ2 は定常であるので、 ΔＶin＝ΔＶ1 ’＋（ΔＶout −ΔＶ1 ’）×ｒ／（Ｒ
2 ＋ｒ） ΔＶin＝ΔＶout ×ＲＳ／（Ｒ1 ＋ＲＳ） 上式を解くと、
抵抗ｒの接続点に接続しているため、オペアンプ３１の
非反転入力端子の電圧はコンパレータ４０出力がローレ
ベル、ハイレベル間で切換わるときに変動し、酸素セン
サ３０の出力信号に含まれる微小変動だけでは発振が生
じない場合つまり被測定気体が定常の場合つまりＶ2が
一定の場合を式で表わすと、前式と同様に、 Ｖin＝Ｖ1 ’＋（Ｖout −Ｖ1 ’）×ｒ／（Ｒ2 ＋ｒ） Ｖin＝Ｖ0 ＋Ｖ2 ＋（Ｖout −Ｖ0 −Ｖ2 ）×ＲＳ／
（Ｒ1 ＋ＲＳ） 上式において、Ｖ1 はコンパレータ４０出力に応じて変
動するので微小変動分ΔＶin, ΔＶout ，ΔＶ1 ’を取
り出すと、Ｖ0 及びＶ2 は定常であるので、 ΔＶin＝ΔＶ1 ’＋（ΔＶout −ΔＶ1 ’）×ｒ／（Ｒ
2 ＋ｒ） ΔＶin＝ΔＶout ×ＲＳ／（Ｒ1 ＋ＲＳ） 上式を解くと、
【００２８】
【数２】
【００２９】よってＲＳ×Ｒ2 ＝Ｒ1 ×ｒとなったとき
発振が生じ、酸素センサ３０のヒータ制御を行なうこと
ができる。
発振が生じ、酸素センサ３０のヒータ制御を行なうこと
ができる。
【００３０】
【発明の効果】上述の如く、本発明の内燃機関の酸素セ
ンサ制御装置によれば、差動回路出力を正帰還して酸素
センサ出力に含まれる内燃機関の排気ガス変動又は温度
変動による抵抗変化やモータのオンオフ信号による抵抗
変化を利用して発振を起こすことにより、交流発生器が
不要で酸素センサ温度を制御可能となり、実用上きわめ
て有用である。
ンサ制御装置によれば、差動回路出力を正帰還して酸素
センサ出力に含まれる内燃機関の排気ガス変動又は温度
変動による抵抗変化やモータのオンオフ信号による抵抗
変化を利用して発振を起こすことにより、交流発生器が
不要で酸素センサ温度を制御可能となり、実用上きわめ
て有用である。
【図１】本発明装置の回路図である。
【図２】本発明装置を適用したガソリンエンジンの構成
図である。
図である。
【図３】酸素センサの酸素濃度・限界電流特性を示す図
である。
である。
【図４】酸素センサの温度・インピーダンス特性を示す
図である。
図である。
【図５】本発明装置の回路図である。
３０ 酸素センサ ３１ 演算増幅器（オペアンプ） ３２ 低域フィルタ ３６，４０ コンパレータ ３７，４１ 積分回路 ｒ，Ｒ1 〜Ｒ4 抵抗 Ｔr1，Ｔr2 トランジスタ
Claims (2)
- 【請求項１】 内燃機関の空燃比に応じて飽和電流が変
化する限界電流型酸素センサと、 上記酸素センサの起電力に相当する所定電圧を発生して
上記酸素センサの内部抵抗に相当する抵抗を通して出力
する電圧発生回路と、 上記酸素センサの出力電圧と上記電圧発生回路の出力電
圧とを夫々反転入力端子と非反転入力端子に供給される
差動回路と、 上記差動回路出力を差動回路の酸素センサ出力の入力端
子に負帰還して酸素センサに流れる電流を制御する負帰
還回路と、 上記差動回路出力を差動回路の電圧発生回路出力の入力
端子に正帰還する正帰還回路と、 上記酸素センサを加熱するヒータと、 上記差動回路出力の発振を検出する発振検出回路と、 上記発振検出回路の発振検出に応じて上記ヒータの通電
を停止させる通電制御回路とを有し、 上記酸素センサに流れる電流に応じた電流を上記差動回
路より出力することを特徴とする内燃機関の酸素センサ
制御装置。 - 【請求項２】 内燃機関の空燃比に応じて飽和電流が変
化する限界電流型酸素センサと、 上記酸素センサの起電力に相当する所定電圧を発生して
上記酸素センサの内部抵抗に相当する抵抗を通して出力
する電圧発生回路と、 上記酸素センサの出力電圧と上記電圧発生回路の出力電
圧とを夫々反転入力端子と非反転入力端子に供給される
差動回路と、 上記差動回路出力を差動回路の酸素センサ出力の入力端
子に負帰還して酸素センサに流れる電流を制御する負帰
還回路と、 上記差動回路出力を差動回路の電圧発生回路出力の入力
端子に正帰還する正帰還回路と、 上記酸素センサを加熱するヒータと、 上記差動回路出力の発振を検出する発振検出回路と、 上記発振検出回路の発振検出に応じて上記ヒータの通電
を停止させる通電制御回路と、 通電信号を周波数として上記差動回路に帰還させること
で上記差動回路出力で発振させる発振回路を有すること
を特徴とする内燃機関の酸素センサ制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5254516A JP3050019B2 (ja) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | 内燃機関の酸素センサ制御装置 |
| US08/318,103 US5461902A (en) | 1993-10-12 | 1994-10-05 | Apparatus for thermally controlling an oxygen sensor of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5254516A JP3050019B2 (ja) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | 内燃機関の酸素センサ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07110317A true JPH07110317A (ja) | 1995-04-25 |
| JP3050019B2 JP3050019B2 (ja) | 2000-06-05 |
Family
ID=17266135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5254516A Expired - Fee Related JP3050019B2 (ja) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | 内燃機関の酸素センサ制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5461902A (ja) |
| JP (1) | JP3050019B2 (ja) |
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| JPH09196889A (ja) * | 1996-01-16 | 1997-07-31 | Toyota Motor Corp | 空燃比検出装置 |
| DE19838223C2 (de) * | 1998-08-22 | 2003-02-06 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren zur Bestimmung des Ionenanteiles nach einem Verbrennungsvorgang in einer selbstzündenden Brennkraftmaschine |
| DE19838456C2 (de) * | 1998-08-25 | 2003-12-18 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Temperaturregelung eines Meßfühlers |
| EP2163889A1 (en) * | 1999-02-03 | 2010-03-17 | Denso Corporation | Gas concentration measuring apparatus compensating for error component of output signal |
| US6374817B1 (en) | 2000-04-12 | 2002-04-23 | Daimlerchrysler Corporation | Application of OP-AMP to oxygen sensor circuit |
| JP2004093289A (ja) * | 2002-08-30 | 2004-03-25 | Denso Corp | ガス濃度検出装置 |
| US8014930B2 (en) * | 2008-10-30 | 2011-09-06 | GM Global Technology Operations LLC | System and method for determining oxygen sensor heater resistance |
| JP6459788B2 (ja) * | 2015-06-12 | 2019-01-30 | 株式会社デンソー | センサの印加電圧制御装置 |
| DE102016220649A1 (de) * | 2016-10-20 | 2018-04-26 | Robert Bosch Gmbh | Steuereinheit zum Betrieb einer Lambdasonde |
| CN111398359B (zh) * | 2020-03-19 | 2024-11-29 | 江苏奥易克斯汽车电子科技股份有限公司 | 氧传感器信号处理电路及应用该电路的氧传感器加热闭环控制方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53143298A (en) * | 1977-05-19 | 1978-12-13 | Nohmi Bosai Kogyo Co Ltd | Carbon monoxide sensor element |
| DE2731541C2 (de) * | 1977-07-13 | 1992-04-23 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Verfahren und Einrichtung zur Steuerung einer Meßsonden-Heizung, insbesondere in Kraftfahrzeugen |
| DE3117790A1 (de) * | 1981-05-06 | 1982-11-25 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Verfahren und vorrichtung zur temperaturmessung bei sauerstoffsonden |
| JPS6017349A (ja) * | 1983-07-08 | 1985-01-29 | Nissan Motor Co Ltd | 空燃比制御装置 |
| JPS60235048A (ja) * | 1984-05-07 | 1985-11-21 | Toyota Motor Corp | 酸素センサの抵抗発熱式電気ヒ−タの通電制御方法 |
| JPH07119736B2 (ja) * | 1986-02-01 | 1995-12-20 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関における酸素濃度センサのヒ−タ通電制御装置 |
| JPH022915A (ja) * | 1988-06-11 | 1990-01-08 | Toyota Motor Corp | 空燃比検出装置 |
| JPH0424657A (ja) * | 1990-05-18 | 1992-01-28 | Mita Ind Co Ltd | 画像形成装置 |
| US5182519A (en) * | 1990-10-22 | 1993-01-26 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Heater control device for an air-fuel ratio sensor |
| DE4128385A1 (de) * | 1991-08-27 | 1993-03-04 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und vorrichtung zur ueberwachung der funktionsfaehigkeit einer sauerstoffmesssonden-heizung |
-
1993
- 1993-10-12 JP JP5254516A patent/JP3050019B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-10-05 US US08/318,103 patent/US5461902A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3050019B2 (ja) | 2000-06-05 |
| US5461902A (en) | 1995-10-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |