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JP3006103B2 - Heater control device for oxygen concentration detection sensor - Google Patents

Heater control device for oxygen concentration detection sensor

Info

Publication number
JP3006103B2
JP3006103B2 JP3013565A JP1356591A JP3006103B2 JP 3006103 B2 JP3006103 B2 JP 3006103B2 JP 3013565 A JP3013565 A JP 3013565A JP 1356591 A JP1356591 A JP 1356591A JP 3006103 B2 JP3006103 B2 JP 3006103B2
Authority
JP
Japan
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heater
value
resistance value
sensor
oxygen concentration
Prior art date
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Application number
JP3013565A
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Inventor
忠 杉野
良明 山本
光一 水谷
敏男 末松
典明 栗田
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP3013565A priority Critical patent/JP3006103B2/en
Publication of JPH04248455A publication Critical patent/JPH04248455A/en
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  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は酸素濃度検出センサのヒ
ータ制御装置に係り、特に酸化物半導体型酸素濃度検出
センサに設置されたヒータの抵抗値を目標抵抗値となる
ようにヒータ供給電力を可変制御するヒータ制御装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heater control device for an oxygen concentration detecting sensor, and more particularly to a heater control device for controlling the heater supply power so that the resistance value of a heater installed in an oxide semiconductor type oxygen concentration detecting sensor becomes a target resistance value. The present invention relates to a heater control device that performs variable control.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子制御式燃料噴射装置では、吸入空気
量(又は吸気管負圧)と機関回転数とから算出した基本
燃料噴射時間を、内燃機関の排気通路内に設けた酸素濃
度検出センサ(以下、O2 センサともいう)の出力検出
信号に基づいて補正することにより、機関燃焼室内に供
給される混合気が予め定められた目標空燃比(例えば理
論空燃比)になるよう、空燃比フィードバック制御を行
なうことにより、ドライバビリティの向上、燃費の向
上、排気ガス浄化を図っている。このような制御を実行
する上で使用する酸素濃度検出センサとして、酸化物半
導体(例えばTiO 2 )の抵抗値が酸素濃度に応じて変
化する特性を利用した所謂酸化物半導体型酸素濃度検出
センサやジルコニア素子の両表面間に酸素濃度差がある
とそのジルコニア素子は電圧を発生するという特性を利
用した所謂濃淡電池型酸素濃度検出センサが知られてい
る。
2. Description of the Related Art In an electronically controlled fuel injection system, intake air
Basic calculated from the amount (or intake pipe negative pressure) and engine speed
The fuel injection time is controlled by the oxygen concentration provided in the exhaust passage of the internal combustion engine.
Degree detection sensor (hereinafter referred to as OTwoSensor output)
By making corrections based on the signal,
The supplied air-fuel mixture is adjusted to a predetermined target air-fuel ratio (for example,
Air-fuel ratio feedback control
This will improve drivability and improve fuel efficiency.
Above, it is purifying exhaust gas. Perform such control
Oxygen concentration sensor as an oxygen concentration detection sensor
Conductor (eg TiO Two) Changes depending on the oxygen concentration.
So-called oxide semiconductor type oxygen concentration detection utilizing changing characteristics
Oxygen concentration difference between both surfaces of sensor and zirconia element
And the zirconia element has the property of generating voltage.
A so-called concentration cell type oxygen concentration detection sensor used is known.
You.

【0003】ここで、酸化物半導体型酸素濃度検出セン
サの抵抗値RT は図13に示すように、酸素濃度が低い
時即ち空燃比がリッチの時にはIのような低抵抗特性を
示し、逆に、空燃比がリーンの時にはIIのような高抵抗
特性を示す。そして、その抵抗値の変化の検出方法の一
例としては、後述の図4の等価回路図に示すように、酸
化物半導体の抵抗RT の変化を直接検出するのではな
く、定抵抗R0 の分圧変化として検出し、空燃比がリッ
チのときはリーンのときに比べて大レベルの検出電圧V
OXを取り出す構成のものがある。
Here, as shown in FIG. 13, when the oxygen concentration is low, that is, when the air-fuel ratio is rich, the resistance value R T of the oxide semiconductor type oxygen concentration detection sensor exhibits a low resistance characteristic like I, In addition, when the air-fuel ratio is lean, a high resistance characteristic such as II is exhibited. And, as an example of a method for detecting changes in the resistance value, as shown in an equivalent circuit diagram of FIG. 4 which will be described later, instead of detecting the change in the R T resistor of the oxide semiconductor directly the constant resistance R 0 It is detected as a change in partial pressure. When the air-fuel ratio is rich, the detection voltage V is higher than when the air-fuel ratio is lean.
There is a configuration that takes out OX .

【0004】この場合、センサ出力電圧VOXは次式で表
わされる。VOX=VB ・R0 /(R0 +RT
(1)従って、空燃比がリッ
チのときはRT ≪R0 であるためVOX=VB (Hレベ
ル)となり、逆に空燃比がリーンのときはRT ≫R0
あるためVOX=0(V) (Lレベル)となる。
In this case, the sensor output voltage V OX is expressed by the following equation. V OX = V B · R 0 / (R 0 + R T )
(1) Therefore, when the air-fuel ratio is rich, V OX = V B (H level) because R T ≪R 0 , and conversely, when the air-fuel ratio is lean, V OX because R T ≫R 0. = 0 (V) (L level).

【0005】前述の2タイプのO2 センサのうち、後者
のタイプのO2 センサは、ジルコニア素子の両表面間の
酸素濃度差を検出するものであるため、素子の片面の酸
素濃度を固定する為に、O2 センサ内に大気導入部が設
けられている。
[0005] Of the above two types of O 2 sensors, the latter type O 2 sensor detects the oxygen concentration difference between both surfaces of the zirconia element, and thus fixes the oxygen concentration on one side of the element. For this purpose, an atmosphere introducing section is provided in the O 2 sensor.

【0006】それに対して、前者のタイプのO2 センサ
はこのような大気導入部が必要ないため、低コストであ
るという利点がある反面、酸化物半導体の抵抗値は酸素
濃度のみだけでなく、前述した図13から分かるよう
に、それ自体の温度(センサ温度)によっても変化する
という特性を持っている為、センサ温度を適温に正確に
制御する必要がある。従って、通常O2 センサ内部に酸
化物半導体を加熱するためのヒータを設けると共に、そ
のヒータの抵抗値がヒータ温度と一対の関係にあること
を利用して、ヒータ抵抗値が所定の目標抵抗値となるよ
うにヒータへの供給電力を制御することにより、センサ
温度を所望の温度に制御している。
[0006] On the other hand, the former type O 2 sensor does not require such an air introduction part, and therefore has the advantage of low cost. On the other hand, the resistance value of the oxide semiconductor is not only the oxygen concentration but also the oxygen concentration. As can be seen from FIG. 13 described above, it has a characteristic that it changes depending on its own temperature (sensor temperature), so it is necessary to control the sensor temperature appropriately and accurately. Therefore, a heater for heating the oxide semiconductor is usually provided inside the O 2 sensor, and the heater resistance value is set to a predetermined target resistance value by utilizing the fact that the resistance value of the heater has a paired relationship with the heater temperature. The sensor temperature is controlled to a desired temperature by controlling the power supplied to the heater such that

【0007】しかし、このようなヒータ制御では、ヒー
タ抵抗値が目標抵抗値となったとしても、ヒータ抵抗の
固体差により、目標抵抗値となったときのヒータ温度が
ヒータ毎に異なってしまうという問題がある。
However, in such heater control, even if the heater resistance value reaches the target resistance value, the heater temperature at the time when the heater resistance value reaches the target resistance value differs for each heater due to individual differences in heater resistance. There's a problem.

【0008】そのため、本出願人は所定運転状態のとき
にヒータ抵抗値を目標抵抗値に一致させた時のヒータ供
給電力を検出し、そのヒータ供給電力の大きさの違いか
らヒータ抵抗値の温度特性のバラツキを把握し、そのバ
ラツキによるセンサ温度の目標値からのズレを無くすよ
う、目標抵抗値を学習制御するヒータ制御装置を提案し
た(例えば、実願昭63-132195 号、実願平1-88227
号)。
For this reason, the present applicant detects the heater supply power when the heater resistance value matches the target resistance value in the predetermined operation state, and determines the temperature of the heater resistance value based on the difference in the heater supply power. We have proposed a heater control device that learns and controls the target resistance value so as to grasp the variation in the characteristics and eliminate the deviation of the sensor temperature from the target value due to the variation. -88227
issue).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の本出
願人の提案になるヒータ制御装置では、例えば目標抵抗
値学習後、バッテリ交換等によりバッテリが一旦外され
ると、目標抵抗学習値を記憶しているメモリの記憶内容
が破壊されるため、バッテリ装着後、所定運転状態での
学習が完了するまでの学習期間中、ヒータ抵抗値の温度
特性のバラツキ等に起因するセンサ温度の目標値からの
極端なズレが発生し、空燃比が目標空燃比からずれ、エ
ミッション悪化などをもたらしてしまう。
However, in the heater control device proposed by the applicant of the present invention, for example, after the target resistance value is learned, if the battery is once removed by battery replacement or the like, the target resistance learning value is stored. Since the stored contents of the memory are destroyed, during the learning period after the battery is installed and until the learning in the predetermined operation state is completed, the target value of the sensor temperature due to the variation in the temperature characteristics of the heater resistance value or the like is not obtained. Extreme deviation occurs, the air-fuel ratio deviates from the target air-fuel ratio, and the emission deteriorates.

【0010】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
メモリの記憶内容が破壊されたときは、ヒータ供給電力
を一定とする制御を所定運転条件となるまで実行し、そ
の期間に算出したヒータ抵抗値のなまし処理値に基づい
た値を目標抵抗値の初期値としてヒータ抵抗の定抵抗制
御を開始することにより、上記の課題を解決した酸素濃
度検出センサのヒータ制御装置を提供することを目的と
する。
[0010] The present invention has been made in view of the above points,
When the contents stored in the memory are destroyed, the control for keeping the heater supply power constant is performed until a predetermined operating condition is satisfied, and the value based on the smoothed processing value of the heater resistance value calculated during the period is set to the target resistance value. It is an object of the present invention to provide a heater control device for an oxygen concentration detection sensor that solves the above-described problem by starting constant resistance control of a heater resistance as an initial value of.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明は図1の原理構成図に示すように、内燃機関11の
排気通路12に設置された、排気中の酸素濃度を検知す
る酸素検知素子13aと、その酸素検知素子13aを加
熱するヒータ13bとを備えた酸素濃度検出センサ13
と、検出したヒータ13bの抵抗値が目標抵抗値となる
ようにヒータ13bへの供給電力を可変制御するヒータ
制御手段14と、上記目標抵抗値を格納している読み書
き可能なメモリ15と、ヒータ制御手段14によるヒー
タ供給電力の値に応じてメモリ15内の目標抵抗値を学
習して更新する学習手段16とを有するヒータ制御装置
において、メモリ15の記憶内容が破壊されているか否
かを検出する検出手段17と、電力固定手段18と算出
手段19と制御手段20とを備えるよう構成したもので
ある。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides an oxygen sensor for detecting an oxygen concentration in exhaust gas, which is installed in an exhaust passage 12 of an internal combustion engine 11 as shown in FIG. An oxygen concentration detection sensor 13 including a detection element 13a and a heater 13b for heating the oxygen detection element 13a.
A heater control means 14 for variably controlling the power supplied to the heater 13b so that the detected resistance value of the heater 13b becomes the target resistance value; a readable / writable memory 15 storing the target resistance value; In the heater control device having learning means 16 for learning and updating the target resistance value in the memory 15 according to the value of the heater supply power by the control means 14, it is detected whether or not the storage contents of the memory 15 are destroyed. This is configured to include a detection unit 17, a power fixing unit 18, a calculation unit 19, and a control unit 20.

【0012】ここで、上記の電力固定手段18は検出手
段17によりメモリ15の記憶内容が破壊されているこ
とが検出されたときは所定運転状態になるまでヒータ制
御手段14からヒータ13bへの供給電力を固定する。
また、算出手段19は上記ヒータ供給電力固定時におけ
るヒータ抵抗値のなまし処理値を算出する。更に制御手
段20は上記所定運転状態検出時に上記なまし処理値に
基づいた値を前記目標抵抗値の初期値として前記ヒータ
制御手段14の定抵抗制御を開始させる。
When the detection means 17 detects that the contents stored in the memory 15 are destroyed, the power fixing means 18 supplies the power from the heater control means 14 to the heater 13b until a predetermined operation state is reached. Fix the power.
The calculating means 19 calculates a smoothed processing value of the heater resistance value when the heater supply power is fixed. Further, the control means 20 starts the constant resistance control of the heater control means 14 with the value based on the smoothing processing value as the initial value of the target resistance value when the predetermined operation state is detected.

【0013】[0013]

【作用】メモリ15内に格納されているはずの目標抵抗
値の学習値が消失している場合は、検出手段17により
制御手段18へメモリ15の記憶内容の破壊が通知さ
れ、これにより電力固定手段18が、所定運転状態にな
るまで、ヒータ制御手段14の動作を停止して固定のヒ
ータ供給電力を出力させる。このように、ヒータ抵抗値
のバラツキを補償する為の学習値が消失した際には、所
定運転状態になるまで、ヒータ抵抗値に基づく制御を中
止させるため、ヒータ抵抗値のバラツキに起因するセン
サ温度のバラツキを防止することができる。
When the learning value of the target resistance value stored in the memory 15 has disappeared, the detection means 17 notifies the control means 18 of the destruction of the stored contents of the memory 15 and thereby fixes the power. Until the means 18 enters the predetermined operation state, the operation of the heater control means 14 is stopped to output fixed heater supply power. As described above, when the learning value for compensating for the variation in the heater resistance value has disappeared, the control based on the heater resistance value is stopped until the predetermined operation state is reached. Variations in temperature can be prevented.

【0014】更に、本発明では、所定運転状態になるこ
とによりヒータ制御手段14の通常の動作を開始させる
際には、ヒータ供給電力固定時におけるヒータ抵抗値を
なました値を目標抵抗値の初期値としているため、ヒー
タ抵抗値を目標抵抗値とするように電力を制御するに際
して、目標抵抗値の初期値として、大きな学習値が急に
採用されることが防止できるようになり、その結果、ヒ
ータ供給電力のオーバーシュートが発生することが防止
できる。
Further, in the present invention, when the normal operation of the heater control means 14 is started by entering the predetermined operation state, the value obtained by forming the heater resistance value when the heater supply power is fixed is set to the target resistance value. Since the initial resistance is used as the initial value, it is possible to prevent a large learning value from being suddenly adopted as the initial value of the target resistance when controlling the power so that the heater resistance becomes the target resistance. In addition, the occurrence of overshoot of the heater supply power can be prevented.

【0015】[0015]

【実施例】図2は本発明の一実施例の構成図を示す。本
実施例は内燃機関11として自動車用エンジンに適用し
た例で、マイクロコンピュータによる電子制御装置21
により各部の動作が制御される。また、図1に示したヒ
ータ制御手段14は後述する如くヒータ制御回路22と
電子制御装置21のソフトウェア動作により、また学習
手段16,検出手段17及び制御手段18は後述の電子
制御装置21のソフトウェア動作によって実現される。
FIG. 2 is a block diagram showing one embodiment of the present invention. This embodiment is an example in which an internal combustion engine 11 is applied to an automobile engine.
Controls the operation of each unit. Further, the heater control means 14 shown in FIG. 1 is controlled by software operation of the heater control circuit 22 and the electronic control device 21 as described later, and the learning means 16, the detection means 17 and the control means 18 are controlled by software of the electronic control device 21 described later. It is realized by operation.

【0016】図2において、エアフローメータ23の下
流側にはスロットルバルブ24を介してサージタンク2
5が設けられている。スロットルポジションセンサ39
はスロットルボデーに取付けられ、スロットルバルブ2
4の動きを各種接点により検出する構造となっており、
スロットルバルブ24が全閉状態(アイドル位置)のと
きにそのIDL接点がオンとなる。
In FIG. 2, a surge tank 2 is provided downstream of an air flow meter 23 through a throttle valve 24.
5 are provided. Throttle position sensor 39
Is attached to the throttle body and the throttle valve 2
It has a structure to detect the movement of 4 by various contact points,
When the throttle valve 24 is fully closed (idle position), its IDL contact is turned on.

【0017】サージタンク25はインテークマニホルド
26を介してエンジンの燃焼室27に連通されている。
また、燃焼室27には吸気弁28,排気弁29が設けら
れ、また燃焼室27はエキゾーストマニホルド30(前
記排気通路12に相当)に連通している。31は燃料噴
射弁で、インテークマニホルド26を通る空気流中に電
子制御装置21により指示された時間、燃料を噴射す
る。32は点火プラグで、プラグギャップが燃焼室27
内に突出するように設けられている。33はピストン
で、図中、上下方向に往復運動する。
The surge tank 25 is connected to a combustion chamber 27 of the engine via an intake manifold 26.
The combustion chamber 27 is provided with an intake valve 28 and an exhaust valve 29, and the combustion chamber 27 communicates with an exhaust manifold 30 (corresponding to the exhaust passage 12). Reference numeral 31 denotes a fuel injection valve which injects fuel into the air flow passing through the intake manifold 26 for a time specified by the electronic control unit 21. 32 is a spark plug whose plug gap is
It is provided so as to protrude inside. A piston 33 reciprocates vertically in the figure.

【0018】かかる概略構成のエンジンには回転角セン
サ34,水温センサ35,吸気温センサ36,ヒータ付
酸素濃度検出センサ37,車速センサ38その他種々の
センサが設けられ、それらの出力検出信号は電子制御装
置21に夫々供給される。
The engine having such a schematic configuration is provided with a rotation angle sensor 34, a water temperature sensor 35, an intake air temperature sensor 36, an oxygen concentration detection sensor 37 with a heater, a vehicle speed sensor 38, and various other sensors. Each is supplied to the control device 21.

【0019】回転角センサ34はディストリビュータの
シャフトの回転数を検出してエンジン回転数を検出す
る。また、水温センサ35はエンジンブロックを貫通し
て一部がウォータジャケット内に突出するように設けら
れており、エンジン冷却水の水温を検出する。
The rotation angle sensor 34 detects the rotation speed of the distributor shaft to detect the engine rotation speed. Further, the water temperature sensor 35 is provided so as to penetrate the engine block and partially protrude into the water jacket, and detects the temperature of the engine cooling water.

【0020】吸気温センサ36はエアフローメータ23
の上流側の吸入空気温を測定する。車速センサ38は車
軸に連動し、車速に応じたパルス信号を出力する。更
に、後述するヒータ付酸素濃度検出センサ(O2 セン
サ)37はその一部がエキゾーストマニホルド30を貫
通突出するように配置され、三元触媒装置(図示せず)
に入る前の排気ガス中の酸素濃度を検出する。
The intake air temperature sensor 36 is connected to the air flow meter 23.
Measure the intake air temperature on the upstream side of. The vehicle speed sensor 38 outputs a pulse signal according to the vehicle speed in conjunction with the axle. Further, an oxygen concentration detection sensor (O 2 sensor) 37 with a heater, which will be described later, is arranged so that a part thereof protrudes through the exhaust manifold 30, and a three-way catalyst device (not shown)
The oxygen concentration in the exhaust gas before entering is detected.

【0021】電子制御装置21のハードウェア構成は従
来と同様であり、図3に示す如き構成とされている。同
図中、図2と同一構成部分には同一符号を付し、その説
明を省略する。図3において、電子制御装置21は中央
処理装置(CPU)40を有し、これに処理プログラム
を格納したリード・オンリ・メモリ(ROM)41,作
業領域として使用されるランダム・アクセス・メモリ
(RAM)42,エンジン停止後もデータを保持するバ
ックアップRAM43,入出力インタフェース回路45
及びA/D変換器46などが双方向のバスライン47を
介して接続されている。
The hardware configuration of the electronic control unit 21 is the same as the conventional one, and is configured as shown in FIG. 2, the same components as those of FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In FIG. 3, the electronic control unit 21 has a central processing unit (CPU) 40, a read only memory (ROM) 41 storing a processing program, and a random access memory (RAM) used as a work area. 42), a backup RAM 43 for retaining data even after the engine is stopped, and an input / output interface circuit 45
And an A / D converter 46 are connected via a bidirectional bus line 47.

【0022】上記のバックアップRAM(B−RAM)
43は前記したメモリ15を構成している。このB−R
AM43は揮発性メモリであるが、イグニッションスイ
ッチのオン、オフに関係なく常時バッテリから電源電圧
が印加されているため、イグニッションスイッチをオフ
とすることによりCPU40,ROM41,RAM42
などに電源電圧が印加されない機関停止中も記憶データ
を保持している。しかし、バッテリが交換などにより、
一旦外されるとB−RAM43への電源電圧が印加され
なくなるので、その後にバッテリが装着されてもB−R
AM43の記憶内容は消失してしまう。
The above backup RAM (B-RAM)
43 constitutes the memory 15 described above. This BR
The AM 43 is a volatile memory, but since the power supply voltage is constantly applied from the battery regardless of whether the ignition switch is on or off, the CPU 40, the ROM 41, and the RAM 42 are turned off by turning off the ignition switch.
For example, the stored data is retained even when the engine is stopped where no power supply voltage is applied. However, due to battery replacement etc.
Once the battery is removed, the power supply voltage to the B-RAM 43 is no longer applied.
The stored contents of the AM 43 are lost.

【0023】水温センサ35,吸気温センサ36,ヒー
タ付O2 センサ37,エアフローメータ23及びスロッ
トルポジションセンサ39からの各検出信号は、入力イ
ンタフェース回路44を介してマルチプレクサ付A/D
変換器46に供給され、ここでティジタルデータに変換
され、順次バスライン47へ供給される。
Each detection signal from the water temperature sensor 35, the intake air temperature sensor 36, the O 2 sensor 37 with heater, the air flow meter 23 and the throttle position sensor 39 is supplied via an input interface circuit 44 to an A / D with multiplexer.
The data is supplied to a converter 46, where the data is converted into digital data, and is sequentially supplied to a bus line 47.

【0024】一方、回転角センサ34からのエンジン回
転数検出信号、車速センサ38からの車速信号及び後述
するA/D変換器51からのヒータ抵抗値検出電圧は入
出力インタフェース回路45を介してバスライン47へ
送出される。また、CPU40からバスライン47及び
入出力インタフェース回路45を介して燃料噴射弁31
及び後述のスイッチングトランジスタ52の夫々へ制御
信号が送出される。
On the other hand, an engine speed detection signal from the rotation angle sensor 34, a vehicle speed signal from the vehicle speed sensor 38, and a heater resistance detection voltage from an A / D converter 51, which will be described later, are transmitted via a bus via an input / output interface circuit 45. Sent to line 47. Further, the fuel injection valve 31 is transmitted from the CPU 40 via the bus line 47 and the input / output interface circuit 45.
A control signal is sent to each of the switching transistors 52 described later.

【0025】次に図2及び図3に示すヒータ付酸素濃度
検出センサ(O2 センサ)37について説明する。ヒー
タ付O2 センサ37は、例えばアルミナを材質とする絶
縁基板の表面に膜状に形成されたチタニア(酸化チタ
ン;TiO2 )からなる酸化物半導体(図1の酸素検知
素子13aに相当)と、チタニアを加熱するヒータ37
b(図1のヒータ13bに相当)とからなる。チタニア
の電気抵抗値はチタニアに接触する排気ガス中の酸素濃
度に応じて変化するので、このチタニアの電気抵抗値の
変化を利用して酸素濃度を検出することができる。
Next, the oxygen concentration detection sensor (O 2 sensor) 37 with heater shown in FIGS. 2 and 3 will be described. The heater-equipped O 2 sensor 37 includes, for example, an oxide semiconductor (corresponding to the oxygen sensing element 13a in FIG. 1) made of titania (titanium oxide; TiO 2 ) formed in a film shape on the surface of an insulating substrate made of alumina. , Heater 37 for heating titania
b (corresponding to the heater 13b in FIG. 1). Since the electrical resistance value of titania changes according to the oxygen concentration in the exhaust gas that comes into contact with titania, the oxygen concentration can be detected using the change in the electrical resistance value of titania.

【0026】すなわち、排気ガス中の酸素濃度が希薄で
空燃比がリッチのときは酸化物半導体であるチタニアの
2 分子が外部へ放出される結果、チタニア内部の自由
電子が増加するため図13にIで示す如くチタニアの抵
抗値は小になり、逆に空燃比がリーンのときは図13に
IIで示す如くチタニアの抵抗値は大になる。
That is, when the oxygen concentration in the exhaust gas is low and the air-fuel ratio is rich, the O 2 molecules of titania, which is an oxide semiconductor, are released to the outside, and the free electrons inside the titania increase. As shown by I, the resistance value of titania becomes small, and conversely, when the air-fuel ratio is lean, FIG.
As shown by II, the resistance value of titania becomes large.

【0027】図4は上記のチタニアO2 センサ37の等
価回路図で、RT は上記チタニアの抵抗値で、酸素濃度
に応じて抵抗値が変化する。上記のチタニアの抵抗値R
T は定抵抗R0 を直列に介して電源電圧VB が印加され
る構成とされており、これにより、定抵抗R0 の両端か
ら前記(1) 式で表わされる酸素濃度検出信号(電圧)V
OXが取り出される。
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the titania O 2 sensor 37. RT is the resistance value of the titania, and the resistance value changes according to the oxygen concentration. The resistance value R of the above titania
T is configured to supply voltage V B is applied through a constant resistance R 0 in series, thereby, oxygen concentration sensing signal represented by the equation (1) from both ends of the constant resistor R 0 (voltage) V
OX is taken out.

【0028】このヒータ付O2 センサ37のヒータの供
給電力はヒータ制御回路22からのパルス信号により制
御される。
The power supplied to the heater of the O 2 sensor 37 with heater is controlled by a pulse signal from the heater control circuit 22.

【0029】図5はヒータ制御回路22の一実施例の回
路図を示す。同図中、50はバッテリで、その出力電圧
B をヒータ付O2 センサ37のヒータ37bの一端に
印加すると共に、A/D変換器51を介して電子制御装
置21に動作電源電圧として印加する。
FIG. 5 is a circuit diagram of one embodiment of the heater control circuit 22. In the figure, 50 is a battery, applies the output voltage V B is applied with the one end of the heater 37b of the heater with the O 2 sensor 37, as an operating power supply voltage to the electronic control device 21 via an A / D converter 51 I do.

【0030】また、ヒータ37bはその抵抗値Rhがヒ
ータ温度に対応して変化する。ヒータ37bの他端はス
イッチングトランジスタ52のコレクタ、エミッタを介
して抵抗53の一端に接続されている。抵抗53の他端
は接地されており、またその抵抗値は所定の抵抗値RC
に設定されている。54は増幅器で、抵抗53に生じた
電圧VC を増幅し、A/D変換器51へ供給する。
The resistance value Rh of the heater 37b changes according to the heater temperature. The other end of the heater 37b is connected to one end of a resistor 53 via a collector and an emitter of the switching transistor 52. The other end of the resistor 53 is grounded and has a predetermined resistance R C.
Is set to 54 is an amplifier, amplifies the voltage V C generated in the resistor 53, and supplies to the A / D converter 51.

【0031】かかる構成のヒータ制御回路22におい
て、スイッチングトランジスタ52のベースに電子制御
装置21からパルス信号が供給され、スイッチングトラ
ンジスタ52がスイッチング制御され、これによりヒー
タ37bの供給電力が制御される。
In the heater control circuit 22 having such a configuration, a pulse signal is supplied from the electronic control unit 21 to the base of the switching transistor 52, and the switching of the switching transistor 52 is controlled, whereby the power supplied to the heater 37b is controlled.

【0032】次に電子制御装置21によるヒータ付O2
センサ37のヒータ制御動作について説明する。図6乃
至図8はヒータ抵抗制御のメインルーチンの一実施例の
フローチャートを示す。図6において、まずステップ6
1でヒータ37bがオンか否か判定され、オフのときは
後述のステップ78へ進み、オンのときはステップ62
へ進んでA/D変換器51からのバッテリ電圧VB,図
5のスイッチングトランジスタ52のエミッタ電圧VC
の各値と既知の抵抗値RC とに基づいて、図5からわか
るように、Rh=RC ・{(VB /VC )−1}
(2)なる式に従ってヒータ抵抗値Rhを算出す
る。
Next, O 2 with a heater is controlled by the electronic control unit 21.
The heater control operation of the sensor 37 will be described. 6 to 8 show a flowchart of one embodiment of the main routine of the heater resistance control. In FIG. 6, first, Step 6
It is determined in step 1 whether the heater 37b is on. If the heater 37b is off, the process proceeds to step 78 described later.
The battery voltage V B from the A / D converter 51 and the emitter voltage V C of the switching transistor 52 in FIG.
5 and the known resistance value R C , as can be seen from FIG. 5, Rh = RC · {(V B / V C ) −1}.
(2) The heater resistance value Rh is calculated according to the following equation.

【0033】次にステップ63において内燃機関が所定
の運転状態(例えばアイドル運転状態)が2秒継続して
いるか否かの判定が行なわれ、所定運転状態が2秒継続
しているときはステップ64へ進みヒータ供給電力Ph
が次式に従って算出される。Ph={VC ・(VB −V
C )/RC }・{a/(a+b)} (3)上式
中、バッテリ電圧VB ,抵抗値RC は夫々一定である
が、後述の図10(B)のパルス信号のデューティ比a
/(a+b)は変化する。ここでは後述の如く(a+
b)は一定周期で512msであり、aは後述するフロー
カウンタの値Cが0からデューティカウンタの値Dに達
するまでの時間で、補正量に応じて変化する。このヒー
タ供給電力Phは前回の値Phnに加算されてヒータ供
給電力積算値Phnが更新される。なお、Phnはこの
制御ルーチン始動時に予めゼロにリセットされている。
Next, in step 63, it is determined whether or not a predetermined operating state (for example, an idle operating state) of the internal combustion engine has continued for 2 seconds. If the predetermined operating state has continued for 2 seconds, step 64 is performed. To heater supply power Ph
Is calculated according to the following equation. Ph = {V C · (V B −V
C ) / R C } · {a / (a + b)} (3) In the above equation, the battery voltage V B and the resistance value R C are respectively constant, but the duty ratio of the pulse signal shown in FIG. a
/ (A + b) changes. Here, (a +
b) is a fixed period of 512 ms, and a is a time from when a value C of a flow counter described below reaches 0 to a value D of a duty counter, which varies according to the correction amount. This heater supply power Ph is added to the previous value Phn to update the heater supply power integrated value Phn. Note that Phn has been reset to zero before starting the control routine.

【0034】続いて、このヒータ抵抗制御ルーチンが2
56回起動されたか判定され(ステップ65)、256
回起動されたときはその時点のヒータ供給電力積算値P
hnを“256”で除算してヒータ供給電力の平均値P
hmを算出し(ステップ66)、この平均値Phmから
ROM41に記憶されている図11に実線で示すマップ
を参照して△Rtを算出する(ステップ67)。この△
Rtは所定の内燃機関運転状態に対応するヒータ供給電
力平均値Phmの偏差から求められる、ヒータ抵抗値の
目標抵抗値Rtに対する修正値である。
Subsequently, this heater resistance control routine is performed in two steps.
It is determined whether it has been started 56 times (step 65), 256
When the heater has been activated twice, the heater supply power integrated value P at that time
hn by "256" to obtain the average value P of the heater supply power.
hm is calculated (step 66), and ΔRt is calculated from the average value Phm with reference to the map indicated by the solid line in FIG. 11 and stored in the ROM 41 (step 67). This △
Rt is a correction value of the heater resistance value to the target resistance value Rt, which is obtained from the deviation of the heater supply power average value Phm corresponding to a predetermined internal combustion engine operating state.

【0035】このようにPhmがPhoより大きくなる
程△Rtはより大きい負の値とされる。これはヒータ3
7bへの供給電力が標準値より大きくなる程ヒータ抵抗
の目標値Rtを下げ、ヒータへの電力の供給過剰を打消
す作用をなす。
As described above, as Phm becomes larger than Pho, ΔRt becomes a larger negative value. This is heater 3
The target value Rt of the heater resistance is decreased as the power supplied to the heater 7b becomes larger than the standard value, thereby canceling the excessive power supply to the heater.

【0036】なお、Phmに対する△Rtの変化率は、
図11に示すようにPhoの近傍にてのみ実線の如く比
較的低率とされ、PhmがPhoより大きく隔っている
時には図中破線にて示す如く大きくなるように修正され
てもよい。またこの場合特にPhmがPhoより小さ過
ぎる領域での変化率をPhmがPhoより大き過ぎる領
域での変化率より更に大きくし、ヒータの発熱不足が生
じないようにするのが好ましい。
The rate of change of ΔRt with respect to Phm is
As shown in FIG. 11, the rate may be relatively low only in the vicinity of Pho as indicated by the solid line, and may be modified so as to increase as shown by the broken line in the figure when Phm is farther than Pho. In this case, in particular, it is preferable that the rate of change in a region where Phm is smaller than Pho is even greater than that in a region where Phm is larger than Pho so that insufficient heating of the heater does not occur.

【0037】次に図6のステップ68において前回のヒ
ータ目標抵抗値Rtn-1 に上記修正値△Rtを加算して
今回のヒータ目標抵抗値Rtnの更新が行なわれる。こ
のヒータ目標抵抗値Rtn はB−RAM43に格納され
る。上記のステップ66〜68が前記学習手段16に相
当する。
Next, at step 68 in FIG. 6, the correction value ΔRt is added to the previous heater target resistance value Rt n−1 to update the current heater target resistance value Rt n . The heater target resistance Rt n is stored in the B-RAM 43. The above steps 66 to 68 correspond to the learning means 16.

【0038】続いてB−RAM43の記憶内容が破壊さ
れているか否かの判定がCPU40により行なわれる
(ステップ69)。ここで、B−RAM43は2バイト
の出力データのうち上位バイト又は下位バイトのデータ
が例えば目標抵抗値を示すデータとして用いられ、デー
タとして用いられない方の残りの1バイトのデータはデ
ータとして用いられる1バイトのデータと常に各ビット
反転した値として取り出されるようになされている。従
って、B−RAM43が正常なデータを出力していると
きには、上記のデータとして用いられる1バイトのデー
タとデータとして用いられない方の残りの1バイトのデ
ータとを加算すると16進数で「FF」なる値が得られ
る。そこで、上記ステップ69では上記の上位バイトと
下位バイトの加算を行なって「FF」なる加算結果が得
られないときB−RAM43の記憶内容が破壊されたと
判定し、「FF」が得られるときは破壊されていないと
判定する。
Subsequently, the CPU 40 determines whether or not the contents stored in the B-RAM 43 have been destroyed (step 69). Here, in the B-RAM 43, data of the upper byte or lower byte of the output data of 2 bytes is used as, for example, data indicating a target resistance value, and the remaining 1 byte of data that is not used as data is used as data. 1-byte data and a value obtained by inverting each bit at all times. Therefore, when the B-RAM 43 is outputting normal data, the 1-byte data used as the above data and the remaining 1-byte data not used as the data are added to be "FF" in hexadecimal. Is obtained. Then, in the above step 69, when the addition of the upper byte and the lower byte is performed and the addition result of "FF" is not obtained, it is determined that the storage content of the B-RAM 43 is destroyed. Judge that it is not destroyed.

【0039】B−RAM43の記憶内容が破壊されてい
ないと判定されたときは図7のステップ70以降の定抵
抗制御ルーチンが実行され、他方、上記記憶内容が破壊
されていると判定されたときは図8のステップ84以降
の固定デューティ比制御ルーチンが実行される。このス
テップ69が前記検出手段17に相当する。なお、ステ
ップ63で所定運転状態が2秒継続していないと判定さ
れたとき、及びステップ65で256回未満と判定され
たときにはジャンプしてステップ69へ進む。図7の定
抵抗制御ルーチンは、図6のステップ61〜65と共に
前記ヒータ制御手段14を実現し、ヒータ抵抗値Rhが
目標抵抗値Rtn に一致するように、ヒータ37bへの
供給電力を可変デューティ比のパルスに基づいて可変制
御する。
When it is determined that the stored content of the B-RAM 43 has not been destroyed, the constant resistance control routine from step 70 in FIG. 7 is executed. On the other hand, when it is determined that the stored content has been destroyed. The fixed duty ratio control routine after step 84 in FIG. 8 is executed. This step 69 corresponds to the detection means 17. When it is determined in step 63 that the predetermined operating state does not continue for 2 seconds, and when it is determined in step 65 that the predetermined operation state is less than 256 times, the process jumps to step 69. Constant resistance control routine of FIG. 7, to realize the heater control unit 14 with steps 61 through 65 in FIG. 6, as the heater resistance value Rh is equal to the target resistance value Rt n, varies the electric power supplied to the heater 37b Variable control is performed based on the duty ratio pulse.

【0040】すなわち、いまB−RAM43の記憶内容
が破壊されていないものとすると、図7のステップ7
0,71により上記更新後のヒータ目標抵抗値Rtn
現在のヒータ抵抗値Rhとの大小比較が行なわれる。R
h>Rtのときはデューティカウンタ値Dを“1”減算
し(ステップ72)、Rh<Rtのときはデューティカ
ウンタ値Dを“1”加算し(ステップ73)、Rh=R
tのときは後述のステップ78へ進む。
That is, assuming that the storage contents of the B-RAM 43 have not been destroyed, step 7 in FIG.
Comparison between the heater target resistance Rt n and the current heater resistance Rh after the update is performed by 0,71. R
When h> Rt, the duty counter value D is subtracted by "1" (step 72), and when Rh <Rt, the duty counter value D is added by "1" (step 73), and Rh = R
In the case of t, the process proceeds to step 78 described later.

【0041】ステップ72,73によるデューティカウ
ンタ値Dの加減算処理後は、デューティカウンタ値Dが
“256”より大きければ上限値“256”とし(ステ
ップ74,75)、“8”より小さければ下限値“8”
とする(ステップ76,77)。
After the duty counter value D is added or subtracted in steps 72 and 73, the upper limit value is set to "256" if the duty counter value D is larger than "256" (steps 74 and 75), and the lower limit value is set if it is smaller than "8". “8”
(Steps 76 and 77).

【0042】デューティカウンタ値Dは図10(A)に
一点鎖線で示すように、後述のステップ79でのフロー
カウンタ値Cとの大小比較によってヒータ制御回路22
に供給されるパルス信号(図10(B)に示す)のデュ
ーティ比を定める値であって、フローカウンタ値Cの最
大値が“256”であるから上限値は“256”に制限
され、また実用的なヒータ制御を目的として下限値が
“8”に制限されるのである。
As indicated by the dashed line in FIG. 10A, the duty counter value D is compared with the flow counter value C in step 79, which will be described later, to determine the magnitude of the duty counter value D.
Is a value that determines the duty ratio of the pulse signal (shown in FIG. 10 (B)) supplied thereto, and since the maximum value of the flow counter value C is “256”, the upper limit value is limited to “256”. The lower limit is limited to "8" for the purpose of practical heater control.

【0043】次にステップ78へ進みフローカウンタ値
Cは値が“8”だけ増加された後、ステップ79でデュ
ーティカウンタ値Dと大小比較され、C<Dのときはヒ
ータ37bをオンとするハイレベルの信号を送出し(ス
テップ80)、C≧Dのときはヒータ37bをオフとす
るローレベルの信号を送出する(ステップ81)。
Next, the process proceeds to step 78, where the value of the flow counter value C is increased by "8", and is compared with the duty counter value D in step 79. If C <D, the heater 37b is turned on. A level signal is transmitted (step 80). When C ≧ D, a low level signal for turning off the heater 37b is transmitted (step 81).

【0044】しかる後に、フローカウンタ値Cが最大値
“256”に達したか否かの判定が行なわれ(ステップ
82)、“256”に達したときはゼロに戻され(ステ
ップ83)、“256”未満のときはこのヒータ抵抗制
御ルーチンを終了する(ステップ90)。このようにし
て、フローカウンタ値Cは16ms毎にこの制御ルーチン
が起動される度に“8”ずつ増加され、その値が“25
6”に達するとゼロに戻るよう、図10(A)に実線で
示す如く周期的に(512ms毎に)変化する。そして、
デューティカウンタ値Dとフローカウンタ値Cとの大小
比較に応じて図10(B)に示すパルス信号が取り出さ
れ、図5のスイッチングトランジスタ52のベースに印
加される。
Thereafter, it is determined whether or not the flow counter value C has reached the maximum value "256" (step 82). When the value has reached "256", the flow counter value C is returned to zero (step 83). If it is less than 256 ", the heater resistance control routine ends (step 90). In this way, the flow counter value C is incremented by "8" every time the control routine is started every 16 ms, and the value is increased by "25".
It changes periodically (every 512 ms) as shown by the solid line in FIG. 10A so that it returns to zero when it reaches 6 ".
A pulse signal shown in FIG. 10B is taken out according to the magnitude comparison between the duty counter value D and the flow counter value C, and applied to the base of the switching transistor 52 in FIG.

【0045】上記のデューティカウンタ値Dはステップ
70〜73で説明したように、測定ヒータ抵抗値Rhが
ヒータ目標抵抗値Rtn に近付くように、それらの差に
応じて増減制御される結果、図10(A),(B)から
わかるようにパルス信号のデューティ比a/(a+b)
がRh>Rtのときは小に、Rh<Rtのときは大に、
そしてRh=Rtのときは前回と同じ値に制御され、ヒ
ータ供給電力が前記(3) 式に基づいて制御される(この
通常のヒータ定抵抗制御のときのO2 センサ37の素子
温度は例えば700℃程度である)。
[0045] As duty counter value D above as described in Step 70 to 73, as measured heater resistance Rh approaches the heater target resistance Rt n, increase or decrease being controlled result according to their difference, FIG. As can be seen from FIGS. 10 (A) and (B), the duty ratio a / (a + b) of the pulse signal
Is small when Rh> Rt, large when Rh <Rt,
When Rh = Rt, the heater supply power is controlled to the same value as the previous time, and the heater supply power is controlled based on the above equation (3) (the element temperature of the O 2 sensor 37 during the normal heater constant resistance control is, for example, About 700 ° C.).

【0046】この実施例におけるヒータ制御は、一般に
金属の電気抵抗値がその金属の温度によって変化するた
め、電気抵抗を一定に制御することがその金属の温度を
一定に制御することと等価であることに鑑み、ヒータ抵
抗値を目標抵抗値とするようにヒータ供給電力を制御す
ることによりなされている。
In the heater control in this embodiment, since the electric resistance of a metal generally changes depending on the temperature of the metal, controlling the electric resistance to be constant is equivalent to controlling the temperature of the metal to be constant. In view of this, the control is performed by controlling the heater supply power so that the heater resistance value becomes the target resistance value.

【0047】そのうえ本実施例においては、B−RAM
43の記憶内容が破壊されているとステップ69で判定
されたときは、図8のステップ84〜89の処理により
ヒータ供給電力を固定制御するものである。この図8の
ルーチンによって前記各手段18〜20を実現できる。
In this embodiment, the B-RAM
When it is determined in step 69 that the storage contents of 43 have been destroyed, the heater supply power is fixedly controlled by the processing of steps 84 to 89 in FIG. The above means 18 to 20 can be realized by the routine of FIG.

【0048】ステップ84ではCPU40が前記水温セ
ンサ35からの機関冷却水温検出信号に基づき、機関冷
却水温THWが70℃以上か否か判定する。機関冷却水
温THWが70℃以上の暖機時には、ステップ85へ進
み学習許可カウンタ値CIDLTMPの値が所定値K以
上か否か判定される。この学習許可カウンタ値CIDL
TMPは、図9に示す割込みルーチンによって算出され
る。
In step 84, the CPU 40 determines whether or not the engine cooling water temperature THW is 70 ° C. or higher based on the engine cooling water temperature detection signal from the water temperature sensor 35. When the engine cooling water temperature THW is warmed up at 70 ° C. or higher, the routine proceeds to step 85, where it is determined whether the value of the learning permission counter value CIDLTMP is equal to or higher than a predetermined value K. This learning permission counter value CIDL
TMP is calculated by the interrupt routine shown in FIG.

【0049】そこで、この割込みルーチンについて説明
するに、例えば2.62秒毎にこの割込みルーチンが起動さ
れると、まず前記したエアフローメータ23で検出され
た吸入空気量に基づく値QCに応じて、図12に示す2
次元マップから補正値△CIDLTMPが算出される
(ステップ91)。この補正値△CIDLTMPは図1
2からわかるように、QCが4.76 l/sec未満の小なる軽
負荷運転時やQCが14.00 l/sec 以上の大なる高負荷運
転時には負又はゼロの値であるのに対し、QCの値がそ
れらの中間の中負荷運転時には正の比較的大なる値に設
定されている。
The interrupt routine will be described. When the interrupt routine is started, for example, every 2.62 seconds, first, according to the value QC based on the intake air amount detected by the air flow meter 23, FIG. 2 shown in
A correction value △ CIDLTMP is calculated from the dimensional map (step 91). This correction value △ CIDLTMP is shown in FIG.
As can be seen from FIG. 2, the value of QC is negative or zero at the time of a small light load operation where QC is less than 4.76 l / sec or at the time of a large high load operation where QC is 14.00 l / sec or more. During intermediate load operation between them, the value is set to a relatively large positive value.

【0050】続いてステップ92に進んで、算出された
補正値△CIDLTMPを前回の学習許可カウンタ値C
IDLTMPに加算して、学習許可カウンタ値CIDL
TMPを更新し、処理を終了する。従って、図8のステ
ップ85の大小比較では、高負荷運転が続いて排気温が
高くなっている場合や、低負荷運転が続いて排気温が低
いときには、学習許可カウンタ値CIDLTMPが所定
値K以上とならず、中負荷運転が或る程度続いて排気温
が適当な温度となっている時にのみCIDLTMPが所
定値K以上となる。これは、O2 センサ37のセンサ温
度が排気温によって影響されるため、排気温が適当で安
定している中負荷運転時にのみヒータ抵抗値Rtn のな
まし処理値を算出するためである。
Then, the process proceeds to a step 92, wherein the calculated correction value △ CIDLTMP is replaced by the previous learning permission counter value C.
IDLTMP is added to the learning permission counter value CIDL
The TMP is updated, and the process ends. Therefore, in the magnitude comparison at step 85 in FIG. 8, when the high-load operation continues and the exhaust temperature is high, or when the low-load operation continues and the exhaust temperature is low, the learning permission counter value CIDLTMP is equal to or more than the predetermined value K. However, only when the middle load operation has continued to some extent and the exhaust gas temperature has reached an appropriate temperature, CIDLTMP becomes equal to or higher than the predetermined value K. This is because the sensor temperature of the O 2 sensor 37 is affected by the exhaust gas temperature, and therefore, the smoothed value of the heater resistance value Rt n is calculated only during the medium load operation in which the exhaust gas temperature is appropriate and stable.

【0051】図8のステップ84及び85の運転条件の
いずれか一方でも満足しないときにはステップ86へ進
んで、図10(B)に示したパルス信号のデューティ比
を、その時点での電源電圧によりマップから求めてその
デューティ比に固定する。この固定されるデューティ比
は前記したO2 センサ37のセンサ温度が所定値(例え
ば700℃)付近になるように設定されており、例えば
電源電圧が14〜15V程度のときは60%に設定され
る。このとき、現在使用しているヒータの抵抗値がその
製造公差の中心値であるとみなして、そのような製造公
差に対して中心的なヒータが所定温度(例えば、700
℃)であるときのヒータ抵抗値を、目標抵抗値Rtとし
てB−RAM43に、セットする。
When either one of the operation conditions in steps 84 and 85 in FIG. 8 is not satisfied, the routine proceeds to step 86, where the duty ratio of the pulse signal shown in FIG. 10B is mapped by the power supply voltage at that time. And fixed at the duty ratio. The fixed duty ratio is set so that the sensor temperature of the O 2 sensor 37 becomes close to a predetermined value (for example, 700 ° C.). For example, when the power supply voltage is about 14 to 15 V, the duty ratio is set to 60%. You. At this time, the resistance value of the heater currently used is considered to be the center value of the manufacturing tolerance, and the heater central to such manufacturing tolerance is set to a predetermined temperature (for example, 700 ° C.).
C.) is set in the B-RAM 43 as the target resistance value Rt.

【0052】デューティ比を固定することにより、ヒー
タ37bへの供給電力は一定となる。続いてヒータ抵抗
のなまし処理値(平均値)RhAVn が次式に基づいて
算出される(ステップ87)。
By fixing the duty ratio, the power supplied to the heater 37b becomes constant. Smoothing process value of the heater resistance (average value) RhAV n is calculated using the following equation Subsequently (step 87).

【0053】[0053]

【数1】 ただし、上式中RhAVn-1 は前回算出したなまし処理
値で、その初期値はステップ62で算出したヒータ抵抗
値Rhである。上記のなまし処理値RhAVn 算出後、
このルーチンを終了する(ステップ90)。
(Equation 1) Here, RhAV n-1 in the above equation is the previously calculated annealing value, and the initial value is the heater resistance value Rh calculated in step 62. The above smoothing process value RhAV n After calculating,
This routine ends (step 90).

【0054】これにより、B−RAM43の記憶内容破
壊後、ヒータ37bには一定の電力が供給される固定デ
ューティ比制御が行なわれ続け、かつ、その期間中、ス
テップ87によりなまし処理値RhAVn が算出され続
ける。
Thus, after the stored contents of the B-RAM 43 are destroyed, the fixed duty ratio control for supplying a constant power to the heater 37b continues to be performed, and during that period, the smoothing processing value RhAV n is obtained in step 87. Is continuously calculated.

【0055】ここで、固定デューティ比制御で走行し続
けると、走行中に何らかの原因でO 2 センサ37のセン
サ温度が変化した場合、これに対応して空燃比を最適値
に可変できないため、排気エミッションの悪化や触媒排
気臭が発生する可能性がある。また、上記センサ温度は
排気温の影響を受け易い。従って、排気温が安定してい
る状態になった後は、固定デューティ比制御から定抵抗
制御に切換えてセンサ温度の目標値からのズレを無くす
ことが望ましい。
Here, the vehicle continues to run under the fixed duty ratio control.
When driving, O for some reason while driving TwoSensor 37
If the air temperature changes, the air-fuel ratio is adjusted to the optimal value
Exhaust emissions and catalyst emissions
Bad odor may occur. The sensor temperature is
It is easily affected by exhaust gas temperature. Therefore, the exhaust temperature is stable.
After changing to the fixed duty ratio control,
Switch to control to eliminate deviation of sensor temperature from target value
It is desirable.

【0056】そこで、本実施例では上記ステップ84及
び85の運転条件が両方共に満足されると、図8のステ
ップ88に進んで直前にステップ87で算出されたなま
し処理値RhAVn を目標抵抗値Rtn としてB−RA
M43に格納し、その後制御の安定のためにステップ8
9で2秒間の遅延時間をとってから図7のステップ70
へ進んでヒータ抵抗の定抵抗制御に移行する。
[0056] Therefore, if in this example the operating condition of step 84 and 85 are satisfied both the target resistance moderation process value RhAV n calculated in step 87 just before the routine proceeds to step 88 in FIG. 8 B-RA as the value Rt n
M43, and then step 8 for control stability.
After a delay time of 2 seconds is obtained in step 9, step 70 in FIG.
Then, the process proceeds to the constant resistance control of the heater resistance.

【0057】このように、本実施例によれば、B−RA
M43の記憶内容が破壊されたときにはステップ86に
よる所謂固定デューティ比制御によりヒータ制御が行な
われるため、B−RAM43に学習された目標抵抗値が
記憶されていないことによるヒータ供給電力の大幅な変
動を抑制することができる。
As described above, according to the present embodiment, the B-RA
When the stored content of M43 is destroyed, the heater control is performed by the so-called fixed duty ratio control in step 86. Therefore, a large fluctuation of the heater supply power due to the fact that the learned target resistance value is not stored in the B-RAM 43 is detected. Can be suppressed.

【0058】また、デューティ比固定制御からヒータ抵
抗の定抵抗制御へ切り換わる際に、ヒータ抵抗が公差限
界(上限又は下限)である場合などでは目標抵抗値の学
習値が大きく変化して前記パルス信号のデューティ比が
急変し、それによりヒータ供給電力が急変してセンサ温
度のオーバーシュート又はアンダーシュートが発生し、
空燃比にも影響が出る可能性がある。
When switching from the fixed duty ratio control to the constant resistance control of the heater resistance, if the heater resistance is at the tolerance limit (upper limit or lower limit), the learning value of the target resistance value greatly changes, and the pulse value becomes higher. The duty ratio of the signal changes abruptly, whereby the heater supply power changes abruptly, causing an overshoot or undershoot of the sensor temperature,
The air-fuel ratio may also be affected.

【0059】しかし、本実施例では固定デューティ比制
御からヒータ抵抗の定抵抗制御に移行した際の目標抵抗
値Rtn の初期値が、前記なまし処理値RhAVn であ
り、ヒータ抵抗値Rhのバラツキを考慮した値とされて
いるため、目標抵抗値が急激に変化することを防止で
き、その結果、ヒータ抵抗値が目標抵抗値となるように
ヒータ供給電力を制御したとしても、ヒータ供給電力が
オーバーシュートすることがなくなる。
[0059] However, the initial value of the target resistance Rt n at the time of transition from the fixed duty ratio control in the constant resistance control of the heater resistor in the present embodiment, is said smoothing processing value RhAV n, the heater resistance value Rh Since the value is set in consideration of the variation, it is possible to prevent the target resistance value from abruptly changing. As a result, even if the heater supply power is controlled so that the heater resistance value becomes the target resistance value, the heater supply power is reduced. Will not overshoot.

【0060】なお、ここで、なまし処理値とは一般的に
下記の式にて、算出されるものを示す。RhAVn
((m−a)×RhAVn-1 +a×Rh)/m (5)
このような処理を、a/mなましと呼ぶ(但し、m>
a)従って、m,aの値に関しては、(4) 式のm=4、
a=1に限らず、種々の値に設定することはできる。
Here, the averaging processing value generally indicates a value calculated by the following equation. RhAV n
((M−a) × RhAV n−1 + a × Rh) / m (5)
Such processing is called a / m smoothing (where m>
a) Therefore, regarding the values of m and a, m = 4 in the equation (4),
The value is not limited to a = 1 and can be set to various values.

【0061】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものではなく、例えば負荷状態を吸入空気量でなく吸気
管圧力から求めてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the load state may be obtained from the intake pipe pressure instead of the intake air amount.

【0062】[0062]

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、目標抵抗
値を格納しているメモリの記憶内容が破壊されているこ
とを検出した場合には、ヒータ抵抗の定抵抗制御を中止
して固定のヒータ供給電力によるヒータ制御を行ない、
目標抵抗値の大きな変動を抑制するようにしたため、メ
モリの記憶内容が破壊されている場合でもO2 センサ温
度の極端なバラツキをなくすことができ、また固定のヒ
ータ供給電力によるヒータ制御から定抵抗制御に移行し
た際の目標抵抗値の初期値をヒータ抵抗のバラツキを考
慮した値に設定できるため、ヒータ供給電力の急激な変
化を抑制することができ、よってセンサ温度のオーバー
シュートやアンダーシュートを防止することができる等
の特長を有するものである。
As described above, according to the present invention, when it is detected that the storage content of the memory storing the target resistance value is destroyed, the constant resistance control of the heater resistance is stopped. Perform heater control with fixed heater supply power,
By suppressing large fluctuations in the target resistance value, it is possible to eliminate extreme variations in the temperature of the O 2 sensor even when the memory contents are destroyed. Since the initial value of the target resistance value when shifting to control can be set to a value that takes into account the variation in the heater resistance, it is possible to suppress a rapid change in the heater supply power, thereby preventing the sensor temperature from overshooting or undershooting. It has features such as prevention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の原理構成図である。FIG. 1 is a principle configuration diagram of the present invention.

【図2】本発明の一実施例の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of one embodiment of the present invention.

【図3】図2中の電子制御装置のハードウェア構成を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a hardware configuration of an electronic control device in FIG. 2;

【図4】酸化物半導体型酸素濃度検出センサの等価回路
図である。
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the oxide semiconductor type oxygen concentration detection sensor.

【図5】図2中のヒータ制御回路の一例の回路図であ
る。
FIG. 5 is a circuit diagram of an example of a heater control circuit in FIG. 2;

【図6】本発明の要部をなすヒータ抵抗制御ルーチンの
一実施例を示すフローチャート(その1)である。
FIG. 6 is a flowchart (part 1) illustrating an embodiment of a heater resistance control routine that is a main part of the present invention.

【図7】本発明の要部をなすヒータ抵抗制御ルーチンの
一実施例を示すフローチャート(その2)である。
FIG. 7 is a flowchart (part 2) showing one embodiment of a heater resistance control routine which is a main part of the present invention.

【図8】本発明の要部をなすヒータ抵抗制御ルーチンの
一実施例を示すフローチャート(その3)である。
FIG. 8 is a flowchart (part 3) illustrating an embodiment of a heater resistance control routine that is a main part of the present invention.

【図9】図8のフローチャート中のカウンタ値の算出の
ための割込みルーチンを示すフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart showing an interrupt routine for calculating a counter value in the flowchart of FIG. 8;

【図10】図7のフローチャートの動作説明用タイムチ
ャートである。
FIG. 10 is a time chart for explaining the operation of the flowchart in FIG. 7;

【図11】図6のフローチャート中にて用いられるマッ
プの説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram of a map used in the flowchart of FIG. 6;

【図12】図9のフローチャート中にて用いられるマッ
プの説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram of a map used in the flowchart of FIG. 9;

【図13】酸化物半導体型酸素濃度検出センサのセンサ
温度とセンサ抵抗との関係を示す特性図である。
FIG. 13 is a characteristic diagram showing a relationship between a sensor temperature and a sensor resistance of the oxide semiconductor type oxygen concentration detection sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 内燃機関12 排気通路13 酸素濃度検出セン
サ13a 酸素検知素子13b ヒータ14 ヒータ制
御手段15 メモリ16 学習手段17 検出手段18
電力固定手段19 算出手段20 制御手段21 電
子制御装置22 ヒータ制御回路37 チタニアO2
ンサ40 中央処理装置(CPU)43 バックアップ
・ランダム・アクセス・メモリ(B−RAM)
Reference Signs List 11 internal combustion engine 12 exhaust passage 13 oxygen concentration detection sensor 13a oxygen detection element 13b heater 14 heater control means 15 memory 16 learning means 17 detection means 18
Power fixing means 19 Calculation means 20 Control means 21 Electronic control unit 22 Heater control circuit 37 Titania O 2 sensor 40 Central processing unit (CPU) 43 Backup random access memory (B-RAM)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 末松 敏男 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 栗田 典明 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−285245(JP,A) 特開 平4−242161(JP,A) 特開 平3−185350(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 27/12 G01N 27/409 G01N 27/419 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Toshio Suematsu 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Within Toyota Motor Corporation (72) Inventor Noriaki Kurita 1-1-1 Showacho, Kariya City, Aichi Prefecture Japan Denso Co., Ltd. (56) reference Patent flat 2-285245 (JP, a) JP flat 4-242161 (JP, a) JP flat 3-185350 (JP, a) (58 ) investigated the field (Int.Cl. 7 G01N 27/12 G01N 27/409 G01N 27/419

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 内燃機関の排気通路に設置された、排気
中の酸素濃度を検知する酸素検知素子と、その検知素子
を加熱するヒータとを備えた酸素濃度検出センサと、目
標抵抗値を格納している読み書き可能なメモリと、前記
ヒータの抵抗値を検出し、その検出ヒータ抵抗値が該メ
モリから読み出した目標抵抗値となるように該ヒータへ
の供給電力を可変制御するヒータ制御手段と、該ヒータ
制御手段によるヒータ供給電力の値に応じて前記メモリ
内の目標抵抗値を学習して更新する学習手段とを有する
ヒータ制御装置において、前記メモリの記憶内容が破壊
されているか否かを検出する検出手段と、該検出手段に
より該破壊が検出されたときは所定運転状態になるまで
前記ヒータ制御手段から取り出される前記ヒータへの供
給電力を固定する電力固定手段と、前記ヒータへの供給
電力固定時において前記ヒータ制御手段により検出され
るヒータ抵抗値のなまし処理値を算出する算出手段と、
前記所定運転状態検出時に、前記目標抵抗値の初期値を
前記なまし処理値として前記ヒータ制御手段の定抵抗制
御を開始させる制御手段とを具備することを特徴とする
酸素濃度検出センサのヒータ制御装置。
1. An oxygen concentration detection sensor provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and configured to detect an oxygen concentration in exhaust gas, a heater for heating the detection element, and a target resistance value are stored. A readable and writable memory, and heater control means for detecting the resistance value of the heater and variably controlling the power supplied to the heater so that the detected heater resistance value becomes the target resistance value read from the memory. Learning means for learning and updating a target resistance value in the memory in accordance with a value of heater supply power by the heater control means, wherein whether the storage content of the memory is destroyed or not is determined. Detecting means for detecting, and when the destruction is detected by the detecting means, an electric power for fixing power supplied to the heater taken out from the heater control means until a predetermined operating state is attained. Force fixing means, and calculating means for calculating a smoothing value of a heater resistance value detected by the heater control means when the supply power to the heater is fixed,
Control means for starting constant resistance control of the heater control means with an initial value of the target resistance value as the smoothing processing value when the predetermined operation state is detected. apparatus.
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