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JP7128090B2 - Sensor control device and sensor control method - Google Patents
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Description

本開示は、排気ガスに含まれる特定ガスの濃度を検出するガスセンサを制御するセンサ制御装置およびセンサ制御方法に関する。 The present disclosure relates to a sensor control device and a sensor control method for controlling a gas sensor that detects the concentration of a specific gas contained in exhaust gas.

特許文献1には、空燃比がリーン側である場合と、空燃比がリッチ側である場合との両方において、電流Ipの値に基づき、排気ガスに含まれる特定ガスの濃度を検出する装置が記載されている。 Patent Document 1 discloses a device that detects the concentration of a specific gas contained in exhaust gas based on the value of current Ip both when the air-fuel ratio is on the lean side and when the air-fuel ratio is on the rich side. Have been described.

特公平6-16025号公報Japanese Patent Publication No. 6-16025

しかし、電流Ipの値に基づいて特定ガスの濃度を検出する装置では、空燃比がリッチ側である場合において、排気ガスに含まれる特定ガスの濃度の検出精度が低下するという問題があった。 However, in the device that detects the concentration of the specific gas based on the value of the current Ip, there is a problem that the detection accuracy of the concentration of the specific gas contained in the exhaust gas decreases when the air-fuel ratio is on the rich side.

本開示は、空燃比がリッチ側である場合における特定ガスの濃度の検出精度を向上させることを目的とする。 An object of the present disclosure is to improve the detection accuracy of the specific gas concentration when the air-fuel ratio is on the rich side.

本開示の一態様は、内燃機関から排出される排気ガスに含まれる特定ガスの濃度を検出するガスセンサを制御するセンサ制御装置である。ガスセンサは、大気が導入される基準酸素室と、固体電解質体と、固体電解質体上に配置されて排気ガスに晒される排気ガス側電極と、固体電解質体上において基準酸素室に面して配置される大気側電極とを有するセルとを備える。 One aspect of the present disclosure is a sensor control device that controls a gas sensor that detects the concentration of a specific gas contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine. The gas sensor includes a reference oxygen chamber into which air is introduced, a solid electrolyte body, an exhaust gas side electrode disposed on the solid electrolyte body and exposed to the exhaust gas, and disposed on the solid electrolyte body facing the reference oxygen chamber. and a cell having an air-side electrode.

本開示のセンサ制御装置は、条件判断部と、電流供給部とを備える。条件判断部は、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さい条件下において、排気ガスの空燃比が所定の切替空燃比以下であるか否かを判断するように構成される。電流供給部は、特定ガスの濃度に応じて値が変動する濃度検知電流を、排気ガス側電極と大気側電極との間で流すように構成される。 A sensor control device according to the present disclosure includes a condition determination section and a current supply section. The condition determination unit is configured to determine whether the air-fuel ratio of the exhaust gas is equal to or less than a predetermined switching air-fuel ratio under a condition that the air-fuel ratio of the exhaust gas is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio. The current supply unit is configured to supply a concentration detection current, the value of which varies according to the concentration of the specific gas, between the exhaust gas side electrode and the atmosphere side electrode.

そして、排気ガスの空燃比が切替空燃比より大きいと条件判断部が判断した場合には、電流供給部は、濃度検知電流を排気ガス側電極と大気側電極との間で継続して流す。また、排気ガスの空燃比が切替空燃比以下であると条件判断部が判断した場合には、電流供給部は、排気ガス側電極と大気側電極との間で濃度検知電流を流す供給状態と、排気ガス側電極と大気側電極との間で濃度検知電流を流さない供給停止状態とを交互に繰り返す。 Then, when the condition determination unit determines that the air-fuel ratio of the exhaust gas is greater than the switching air-fuel ratio, the current supply unit continuously flows the concentration detection current between the exhaust gas side electrode and the atmosphere side electrode. Further, when the condition determination unit determines that the air-fuel ratio of the exhaust gas is equal to or lower than the switching air-fuel ratio, the current supply unit is in a supply state in which the concentration detection current is supplied between the exhaust gas side electrode and the atmosphere side electrode. , and a supply stop state in which no concentration detection current flows between the exhaust gas side electrode and the atmosphere side electrode are alternately repeated.

このように構成された本開示のセンサ制御装置は、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さいときにおいて上記の供給停止状態とすることにより、大気側電極から排気ガス側電極への酸素の移動を停止し、基準酸素室内の酸素濃度の低下を抑制することができる。そして、供給停止状態であるときに基準酸素室内に導入される大気によって、基準酸素室内に酸素が供給される。このため、本開示のセンサ制御装置は、上記の供給停止状態とすることにより、基準酸素室内の酸素を上昇させることができる。 The sensor control device of the present disclosure, configured in this manner, stops the supply of oxygen when the air-fuel ratio of the exhaust gas is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, thereby preventing oxygen from flowing from the atmosphere-side electrode to the exhaust gas-side electrode. It is possible to stop the movement and suppress the decrease in the oxygen concentration in the reference oxygen chamber. Oxygen is supplied into the reference oxygen chamber by the atmosphere introduced into the reference oxygen chamber when the supply is stopped. Therefore, the sensor control device of the present disclosure can increase the oxygen in the reference oxygen chamber by setting the supply stop state as described above.

これにより、本開示のセンサ制御装置は、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さいときにおいて上記の供給状態とすることにより、基準酸素室内において酸素が不足していない状態で濃度検知電流を流すことができ、濃度検知電流が特定ガスの濃度に応じた値にならない事態の発生を抑制することができる。このため、本開示のセンサ制御装置は、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さい場合における特定ガスの濃度の検出精度を向上させることができる。 As a result, the sensor control device of the present disclosure provides the above supply state when the air-fuel ratio of the exhaust gas is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a situation in which the concentration detection current does not correspond to the concentration of the specific gas. Therefore, the sensor control device of the present disclosure can improve the detection accuracy of the specific gas concentration when the air-fuel ratio of the exhaust gas is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio.

また、本開示の一態様では、電流供給部は、排気ガスの空燃比が切替空燃比以下であると条件判断部が判断した場合には、排気ガスの空燃比に応じて、供給停止状態が継続する時間を変化させるようにしてもよい。これにより、本開示のセンサ制御装置は、排気ガスの空燃比に応じた適切な期間が経過した後に濃度検知電流を流すことができ、特定ガスの濃度を検出できない期間が無駄に長くなるのを抑制することができる。 Further, in one aspect of the present disclosure, the current supply unit changes the supply stop state according to the air-fuel ratio of the exhaust gas when the condition determination unit determines that the air-fuel ratio of the exhaust gas is equal to or lower than the switching air-fuel ratio. You may make it change the time which continues. As a result, the sensor control device of the present disclosure can supply the concentration detection current after an appropriate period of time corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas has passed. can be suppressed.

また、本開示の一態様では、電流供給部は、排気ガスの空燃比が切替空燃比以下であると条件判断部が判断した場合には、排気ガスの空燃比に応じて、供給状態が継続する時間を変化させるようにしてもよい。これにより、本開示のセンサ制御装置は、濃度検知電流を流している間に基準酸素室内の酸素が不足して特定ガス濃度の検出精度が低下してしまう事態の発生を抑制することができる。 Further, in one aspect of the present disclosure, the current supply unit continues the supply state according to the air-fuel ratio of the exhaust gas when the condition determination unit determines that the air-fuel ratio of the exhaust gas is equal to or lower than the switching air-fuel ratio. You may make it change time to carry out. As a result, the sensor control device of the present disclosure can suppress the occurrence of a situation in which the detection accuracy of the specific gas concentration is lowered due to insufficient oxygen in the reference oxygen chamber while the concentration detection current is flowing.

また、本開示の一態様では、少なくとも、供給停止状態から供給状態に切り替わって予め設定された待機時間が経過した後に、濃度検知電流を利用するようにしてもよい。これにより、本開示のセンサ制御装置は、供給停止状態から供給状態に切り替わった直後で濃度検知電流の値が安定していないときにおける濃度検知電流の値を用いて特定ガスの濃度を算出してしまう事態の発生を抑制し、特定ガスの濃度の検出精度を更に向上させることができる。 Further, in one aspect of the present disclosure, the concentration detection current may be used at least after a preset waiting time has elapsed after switching from the supply stop state to the supply state. As a result, the sensor control device of the present disclosure calculates the concentration of the specific gas using the value of the concentration detection current when the value of the concentration detection current is not stable immediately after switching from the supply stop state to the supply state. It is possible to suppress the occurrence of a situation where the concentration of the specific gas is detected, and to further improve the detection accuracy of the concentration of the specific gas.

また、本開示の一態様では、切替空燃比は、12.2以下となる空燃比であるようにしてもよい。
本開示の別の態様は、内燃機関から排出される排気ガスに含まれる特定ガスの濃度を検出するガスセンサを制御するセンサ制御方法である。
Further, in one aspect of the present disclosure, the switching air-fuel ratio may be an air-fuel ratio of 12.2 or less.
Another aspect of the present disclosure is a sensor control method for controlling a gas sensor that detects the concentration of a specific gas contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine.

本開示のセンサ制御方法は、条件判断手順と、電流供給手順とを備える。条件判断手順は、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さい条件下において、排気ガスの空燃比が所定の切替空燃比以下であるか否かを判断する。電流供給手順は、特定ガスの濃度に応じて値が変動する濃度検知電流を、排気ガス側電極と大気側電極との間で流す。 A sensor control method of the present disclosure includes a condition determination procedure and a current supply procedure. The condition determination procedure determines whether or not the air-fuel ratio of the exhaust gas is equal to or less than a predetermined switching air-fuel ratio under the condition that the air-fuel ratio of the exhaust gas is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio. In the current supply procedure, a concentration detection current whose value varies according to the concentration of the specific gas is passed between the exhaust gas side electrode and the atmosphere side electrode.

そして、排気ガスの空燃比が切替空燃比より大きいと条件判断手順が判断した場合には、電流供給部は、濃度検知電流を排気ガス側電極と大気側電極との間で継続して流す。また、排気ガスの空燃比が切替空燃比以下であると条件判断手順が判断した場合には、電流供給手順は、排気ガス側電極と大気側電極との間で濃度検知電流を流す供給状態と、排気ガス側電極と大気側電極との間で濃度検知電流を流さない供給停止状態とを交互に繰り返す。 Then, when the condition determination procedure determines that the air-fuel ratio of the exhaust gas is greater than the switching air-fuel ratio, the current supply unit continues to flow the concentration detection current between the exhaust gas side electrode and the atmosphere side electrode. Further, when the condition determination procedure determines that the air-fuel ratio of the exhaust gas is equal to or lower than the switching air-fuel ratio, the current supply procedure changes to a supply state in which the concentration detection current flows between the exhaust gas side electrode and the atmosphere side electrode. , and a supply stop state in which no concentration detection current flows between the exhaust gas side electrode and the atmosphere side electrode are alternately repeated.

このように構成された本開示のセンサ制御方法は、本開示のセンサ制御装置にて実行される方法であり、当該方法を実行することで、本開示のセンサ制御装置と同様の効果を得ることができる。 The sensor control method of the present disclosure configured in this manner is a method executed by the sensor control device of the present disclosure, and by executing the method, the same effects as those of the sensor control device of the present disclosure can be obtained. can be done.

センサ制御装置を構成要素とするシステムの概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of a system including a sensor control device as a component; FIG. センサ制御装置とガスセンサの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a sensor control apparatus and a gas sensor. センサ素子の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a sensor element; スイッチ制御処理を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing switch control processing; オン/オフ制御処理を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing on/off control processing; ポンプ電流の時間変化を示すグラフである。4 is a graph showing changes in pump current over time;

以下に本開示の実施形態を図面とともに説明する。
本実施形態のセンサ制御装置1は、車両に搭載され、図1に示すように、ガスセンサ3を制御する。
Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings.
A sensor control device 1 of this embodiment is mounted on a vehicle and controls a gas sensor 3 as shown in FIG.

センサ制御装置1は、エンジン5を制御する電子制御装置9との間で通信線8を介して、データを送受信することが可能に構成されている。以下、電子制御装置9をエンジンECU9という。ECUは、Electronic Control Unitの略である。 The sensor control device 1 is configured to be able to transmit and receive data via a communication line 8 to and from an electronic control device 9 that controls the engine 5 . The electronic control unit 9 is hereinafter referred to as an engine ECU 9 . ECU is an abbreviation for Electronic Control Unit.

ガスセンサ3は、エンジン5の排気管7に取り付けられ、排気ガス中の酸素濃度を広域にわたって検出するものであり、リニアラムダセンサとも呼ばれる。
ガスセンサ3は、図2に示すように、センサ素子11と、ヒータ12とを備える。
The gas sensor 3 is attached to the exhaust pipe 7 of the engine 5 and detects the oxygen concentration in the exhaust gas over a wide range, and is also called a linear lambda sensor.
The gas sensor 3 includes a sensor element 11 and a heater 12, as shown in FIG.

センサ素子11は、ポンプセル13を備える。ポンプセル13は、部分安定化ジルコニアにより板状に形成された酸素イオン伝導性固体電解質体14と、その表面と裏面のそれぞれに主として白金で形成されたポンプ電極15,16とを備える。 The sensor element 11 comprises a pump cell 13 . The pump cell 13 includes an oxygen ion conductive solid electrolyte body 14 made of partially stabilized zirconia in the form of a plate, and pump electrodes 15 and 16 made mainly of platinum on the front and back surfaces thereof, respectively.

なお、センサ素子11は、センサ素子11の内部に、図3に示すように、測定室17と、基準酸素室18とを備える。ポンプ電極15は測定室17に対して露出し、ポンプ電極16は基準酸素室18に対して露出している。測定室17には、センサ素子11の外部から、多孔質拡散層19を介して測定対象ガスが導入される。基準酸素室18には、センサ素子11の外部から、基準ガスとしての大気が導入される。 The sensor element 11 includes a measurement chamber 17 and a reference oxygen chamber 18 inside the sensor element 11, as shown in FIG. Pump electrode 15 is exposed to measurement chamber 17 and pump electrode 16 is exposed to reference oxygen chamber 18 . A gas to be measured is introduced from the outside of the sensor element 11 into the measurement chamber 17 through the porous diffusion layer 19 . Air as a reference gas is introduced into the reference oxygen chamber 18 from the outside of the sensor element 11 .

センサ素子11は、いわゆる限界電流方式によって酸素濃度を検出する酸素センサ素子である。一対のポンプ電極15,16間に印加される電圧(以下、センサ素子電圧Vp)と、一対のポンプ電極15,16間に流れる電流(以下、ポンプ電流Ip)との関係を示す出力特性は、比例領域と、平坦領域とを有している。比例領域では、センサ素子電圧Vpの増加に比例してポンプ電流Ipが変化する。平坦領域では、センサ素子電圧Vpが変化してもポンプ電流Ipが実質的に変化せず一定の値を保つ。 The sensor element 11 is an oxygen sensor element that detects oxygen concentration by a so-called limiting current method. The output characteristic indicating the relationship between the voltage applied between the pair of pump electrodes 15 and 16 (hereinafter referred to as sensor element voltage Vp) and the current flowing between the pair of pump electrodes 15 and 16 (hereinafter referred to as pump current Ip) is It has a proportional area and a flat area. In the proportional region, the pump current Ip changes in proportion to the increase in the sensor element voltage Vp. In the flat region, even if the sensor element voltage Vp changes, the pump current Ip does not substantially change and keeps a constant value.

この平坦領域は、上記出力特性の電圧軸に対して平行で平坦な領域、すなわちポンプ電流Ipが一定となる限界電流の領域(以下、限界電流域)である。
この限界電流域におけるポンプ電流Ipは、酸素濃度に対応した値となり、酸素濃度が高くなるほど大きくなることが知られている。つまり、排気ガス中の酸素濃度が高くなるほど(すなわち、空燃比がリーン側になるほど)、ポンプ電流Ipの限界電流は増加し、排気ガス中の酸素濃度が低くなるほど(すなわち、空燃比がリッチ側になるほど)、限界電流は減少する。このため、センサ素子11のポンプセル13に対して、限界電流域に応じたセンサ素子電圧Vpを印加し、それによって得られるポンプ電流Ipを測定することで、排気ガス中の酸素濃度を検出することができる。
This flat area is a flat area parallel to the voltage axis of the output characteristics, that is, a limit current area where the pump current Ip is constant (hereinafter referred to as a limit current area).
It is known that the pump current Ip in this limit current region has a value corresponding to the oxygen concentration, and increases as the oxygen concentration increases. That is, the higher the oxygen concentration in the exhaust gas (that is, the leaner the air-fuel ratio is), the higher the limit current of the pump current Ip, and the lower the oxygen concentration in the exhaust gas (that is, the richer the air-fuel ratio is). ), the limiting current decreases. Therefore, the oxygen concentration in the exhaust gas can be detected by applying a sensor element voltage Vp corresponding to the limit current range to the pump cell 13 of the sensor element 11 and measuring the pump current Ip obtained thereby. can be done.

図2に示すように、ヒータ12は、アルミナを主体とする材料にて形成され、その内部には、白金を主体とする材料にて形成された発熱抵抗体を備えている。ヒータ12は、センサ制御装置1から供給される電力により、センサ素子11の温度が活性化温度となるように制御される。また、発熱抵抗体の両端は、センサ制御装置1に電気的に接続されている。なお、ガスセンサ3は、ヒータ12による加熱によりセンサ素子11が活性化することで、ガス検出が可能な状態となる。 As shown in FIG. 2, the heater 12 is made of a material mainly composed of alumina, and has a heating resistor inside which is made of a material mainly composed of platinum. The heater 12 is controlled by electric power supplied from the sensor control device 1 so that the temperature of the sensor element 11 becomes the activation temperature. Both ends of the heating resistor are electrically connected to the sensor control device 1 . The gas sensor 3 becomes capable of detecting gas when the sensor element 11 is activated by heating by the heater 12 .

センサ制御装置1は、CANインターフェース回路21(以下、CANI/F回路21)と、制御回路22と、マイクロコンピュータ23(以下、マイコン23)と、接続端子24,25,26,27と、スイッチ28とを備える。CANは、Controller Area Networkの略である。また、CANは登録商標である。 The sensor control device 1 includes a CAN interface circuit 21 (hereinafter, CAN I/F circuit 21), a control circuit 22, a microcomputer 23 (hereinafter, microcomputer 23), connection terminals 24, 25, 26, 27, and a switch 28. and CAN is an abbreviation for Controller Area Network. Also, CAN is a registered trademark.

CANI/F回路21は、CAN通信プロトコルに従って、通信線8を介してエンジンECU9との間でデータの送受信を行う。
制御回路22は、特定用途向集積回路(すなわち、ASIC)で実現されている。ASICは、Application Specific ICの略である。
The CAN I/F circuit 21 transmits and receives data to and from the engine ECU 9 via the communication line 8 according to the CAN communication protocol.
Control circuit 22 is implemented in an application specific integrated circuit (ie, an ASIC). ASIC is an abbreviation for Application Specific IC.

制御回路22は、基準電圧生成部31、電流印加部32、アナログデジタル変換部33(以下、AD変換部33)、PID演算部34、電流デジタルアナログ変換部35(以下、電流DA変換部35)、Rpvs演算部36、デューティ演算部37およびヒータ駆動部38を備える。また制御回路22は、ポンプ電流端子41(以下、Ip+端子41)、検出電圧端子42(以下、Vs+端子42)、共通端子43(以下、COM端子43)およびヒータ端子44(以下、HTR+端子44)を備える。 The control circuit 22 includes a reference voltage generation unit 31, a current application unit 32, an analog-digital conversion unit 33 (hereinafter referred to as AD conversion unit 33), a PID calculation unit 34, a current digital-analog conversion unit 35 (hereinafter referred to as current DA conversion unit 35). , Rpvs calculation unit 36 , duty calculation unit 37 and heater driving unit 38 . The control circuit 22 also includes a pump current terminal 41 (hereinafter referred to as Ip+ terminal 41), a detection voltage terminal 42 (hereinafter referred to as Vs+ terminal 42), a common terminal 43 (hereinafter referred to as COM terminal 43) and a heater terminal 44 (hereinafter referred to as HTR+ terminal 44). ).

Ip+端子41およびVs+端子42は、センサ制御装置1の接続端子25に接続されている。COM端子43は、センサ制御装置1の接続端子24に接続されている。そして、センサ素子11のポンプ電極15,16はそれぞれ、センサ制御装置1の接続端子24,25に接続されている。またHTR+端子44は、センサ制御装置1の接続端子26に接続されている。そして、ヒータ12の両端はそれぞれ、センサ制御装置1の接続端子26,27に接続されている。なお、接続端子27は接地されている。 The Ip+ terminal 41 and the Vs+ terminal 42 are connected to the connection terminal 25 of the sensor control device 1 . The COM terminal 43 is connected to the connection terminal 24 of the sensor control device 1 . The pump electrodes 15 and 16 of the sensor element 11 are connected to connection terminals 24 and 25 of the sensor control device 1, respectively. Also, the HTR+ terminal 44 is connected to the connection terminal 26 of the sensor control device 1 . Both ends of the heater 12 are connected to connection terminals 26 and 27 of the sensor control device 1, respectively. Incidentally, the connection terminal 27 is grounded.

基準電圧生成部31は、COM端子43に印加される基準電圧を発生させる。本実施形態では、基準電圧は2.7Vである。
電流印加部32は、ポンプセル13の内部抵抗値を検出するための微小電流Icpおよびパルス電流Irpvsを、Vs+端子42を介してセンサ素子11へ供給する。なお、電流印加部32は、微小電流Icpおよびパルス電流Irpvsを常時供給するのではなく、マイコン23からの指令に基づいて、微小電流Icpおよびパルス電流Irpvsをそれぞれの適切な時期に供給する。
The reference voltage generator 31 generates a reference voltage applied to the COM terminal 43 . In this embodiment, the reference voltage is 2.7V.
The current application unit 32 supplies the minute current Icp and the pulse current Irpvs for detecting the internal resistance value of the pump cell 13 to the sensor element 11 via the Vs+ terminal 42 . The current application unit 32 does not always supply the minute current Icp and the pulse current Irpvs, but supplies the minute current Icp and the pulse current Irpvs at appropriate times based on commands from the microcomputer 23 .

AD変換部33は、Vs+端子42から入力されるアナログ信号の電圧値をデジタルデータへ変換し、PID演算部34とRpvs演算部36へ出力する。
PID演算部34は、AD変換部33から入力されるデジタルデータに基づいて、Vs+端子42における電圧と、COM端子43における電圧との電圧差が、予め設定された制御基準電圧となるように、ポンプ電流IpをPID制御するためのPID演算を行う。本実施形態では、制御基準電圧は450mVである。PID演算部34は、PID演算によりポンプ電流Ipの値を算出し、この電流値を示すデジタルデータを電流DA変換部35へ出力する。
The AD converter 33 converts the voltage value of the analog signal input from the Vs+ terminal 42 into digital data, and outputs the digital data to the PID calculator 34 and the Rpvs calculator 36 .
Based on the digital data input from the AD conversion unit 33, the PID calculation unit 34 adjusts the voltage difference between the voltage at the Vs+ terminal 42 and the voltage at the COM terminal 43 to a preset control reference voltage. A PID calculation is performed for PID-controlling the pump current Ip. In this embodiment, the control reference voltage is 450 mV. PID calculation unit 34 calculates the value of pump current Ip by PID calculation, and outputs digital data indicating this current value to current DA conversion unit 35 .

電流DA変換部35は、PID演算部34から入力されるデジタルデータが示す電流値を有する電流を、Ip+端子41を介してセンサ素子11へ供給する。
Rpvs演算部36は、電流印加部32がパルス電流Irpvsを供給しているときにAD変換部33から入力されるデジタルデータに基づいて、ポンプセル13の内部抵抗値Rpvsを算出するための演算を実行し、この内部抵抗値Rpvsを示すデジタルデータをデューティ演算部37へ出力する。
The current DA converter 35 supplies a current having a current value indicated by the digital data input from the PID calculator 34 to the sensor element 11 via the Ip+ terminal 41 .
The Rpvs calculation unit 36 performs calculation for calculating the internal resistance value Rpvs of the pump cell 13 based on the digital data input from the AD conversion unit 33 while the current application unit 32 is supplying the pulse current Irpvs. Then, digital data indicating this internal resistance value Rpvs is output to the duty calculation section 37 .

デューティ演算部37は、Rpvs演算部36から入力されるデジタルデータに基づいて、センサ素子11の温度を予め設定されたセンサ目標温度に維持するために必要なヒータ発熱量を算出する。そしてデューティ演算部37は、算出したヒータ発熱量に基づいて、ヒータ12に供給する電力のデューティ比を算出する。さらにデューティ演算部37は、算出したデューティ比に応じたPWM制御信号を生成し、このPWM制御信号をヒータ駆動部38へ出力する。PWMは、Pulse Width Modulationの略である。 Based on the digital data input from the Rpvs calculation unit 36, the duty calculation unit 37 calculates the amount of heat generated by the heater required to maintain the temperature of the sensor element 11 at a preset sensor target temperature. Then, the duty calculation unit 37 calculates the duty ratio of the electric power supplied to the heater 12 based on the calculated amount of heat generated by the heater. Furthermore, the duty calculation unit 37 generates a PWM control signal according to the calculated duty ratio, and outputs this PWM control signal to the heater driving unit 38 . PWM is an abbreviation for Pulse Width Modulation.

ヒータ駆動部38は、デューティ演算部37から入力されるPWM制御信号に基づいて、ヒータ12の両端に供給される電圧VhをPWM制御してヒータ12を発熱させる。
マイコン23は、CPU51、ROM52、RAM53を備える。マイクロコンピュータの各種機能は、CPU51が非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、ROM52が、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。なお、センサ制御装置1を構成するマイクロコンピュータの数は1つでも複数でもよい。また、マイコン23が実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のIC等によりハードウェア的に構成してもよい。
The heater drive unit 38 PWM-controls the voltage Vh supplied to both ends of the heater 12 based on the PWM control signal input from the duty calculation unit 37 to cause the heater 12 to generate heat.
The microcomputer 23 has a CPU 51 , a ROM 52 and a RAM 53 . Various functions of the microcomputer are realized by the CPU 51 executing a program stored in a non-transitional substantive recording medium. In this example, the ROM 52 corresponds to the non-transitional substantive recording medium storing the program. Also, by executing this program, a method corresponding to the program is executed. Note that the number of microcomputers constituting the sensor control device 1 may be one or more. Also, part or all of the functions executed by the microcomputer 23 may be configured as hardware using one or a plurality of ICs or the like.

CPU51は、ROM52に記憶されたプログラムに基づいて、センサ素子11を制御する処理と、ポンプ電流Ipの流れる向きとポンプ電流Ipの大きさに基づいて酸素濃度を算出する処理とを実行する。 Based on the program stored in the ROM 52, the CPU 51 executes a process of controlling the sensor element 11 and a process of calculating the oxygen concentration based on the direction of flow of the pump current Ip and the magnitude of the pump current Ip.

スイッチ28は、Ip+端子41と接続端子25とを電気的に接続する通電経路上に配置される。そしてスイッチ28は、マイコン23からの制御信号に基づいて、Ip+端子41と接続端子25との間を電気的に接続するオン状態と、Ip+端子41と接続端子25との間を電気的に遮断するオフ状態との何れかの状態になるように駆動される。 The switch 28 is arranged on a conducting path that electrically connects the Ip+ terminal 41 and the connection terminal 25 . Based on the control signal from the microcomputer 23, the switch 28 electrically disconnects the Ip+ terminal 41 and the connection terminal 25 from the ON state in which the Ip+ terminal 41 and the connection terminal 25 are electrically connected. It is driven to be in either an off state or an off state.

また、マイコン23のCPU51は、スイッチ制御処理を実行する。スイッチ制御処理は、ヒータ12による加熱によりセンサ素子11が活性化した後に、開始される。
スイッチ制御処理が実行されると、CPU51は、図4に示すように、まずS10にて、連続オン制御を開始する。連続オン制御が開始されると、CPU51は、まず、スイッチ28をオン状態にする。そしてCPU51は、予め設定された取得周期(本実施形態では、例えば1ms)が経過する毎に、制御回路22から、ポンプ電流Ipの値(以下、ポンプ電流値)を示すデジタルデータを取得する。なお、連続オン制御を開始することにより、後述のオン/オフ制御が終了する。
Further, the CPU 51 of the microcomputer 23 executes switch control processing. The switch control process is started after the sensor element 11 is activated by heating by the heater 12 .
When the switch control process is executed, the CPU 51 first starts continuous ON control in S10 as shown in FIG. When continuous ON control is started, the CPU 51 first turns on the switch 28 . Then, the CPU 51 acquires digital data indicating the value of the pump current Ip (hereinafter referred to as the pump current value) from the control circuit 22 every time a preset acquisition period (eg, 1 ms in this embodiment) elapses. By starting the continuous ON control, the ON/OFF control, which will be described later, ends.

次にS20にて、排気ガスの空燃比が予め設定された切替空燃比(本実施形態では、例えば12.2)以下であるか否かを判断する。なお、空燃比が12.2である状態は、空気過剰率λが0.84である状態に対応する。また、混合気がエンジン5で燃焼することによりエンジン5から排気ガスが排出された場合において、この排気ガスが生成される起因となった混合気の空燃比を、「排気ガスの空燃比」という。例えば、空燃比が12.5である混合気がエンジン5で燃焼することにより排出された排気ガスの空燃比は、12.5である。また、空燃比が理論空燃比(すなわち、14.55)である混合気がエンジン5で燃焼することにより排出された排気ガスの空燃比は、理論空燃比である。 Next, in S20, it is determined whether or not the air-fuel ratio of the exhaust gas is equal to or lower than a preset switching air-fuel ratio (eg, 12.2 in this embodiment). Incidentally, the state in which the air-fuel ratio is 12.2 corresponds to the state in which the excess air ratio λ is 0.84. In addition, when the exhaust gas is discharged from the engine 5 due to the combustion of the air-fuel mixture in the engine 5, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture that caused the generation of this exhaust gas is referred to as the "air-fuel ratio of the exhaust gas". . For example, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the combustion of the air-fuel mixture with the air-fuel ratio of 12.5 in the engine 5 is 12.5. Further, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged by the combustion of the air-fuel mixture whose air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio (that is, 14.55) is the stoichiometric air-fuel ratio.

そして、S20では、CPU51は、混合気の空燃比を指示する空燃比指示情報をエンジンECU9から取得し、空燃比指示情報が示す空燃比が切替空燃比以下である場合に、排気ガスの空燃比が切替空燃比以下であると判断する。 Then, in S20, the CPU 51 acquires air-fuel ratio instruction information that instructs the air-fuel ratio of the air-fuel mixture from the engine ECU 9, and if the air-fuel ratio indicated by the air-fuel ratio instruction information is equal to or lower than the switching air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the exhaust gas is equal to or less than the switching air-fuel ratio.

ここで、排気ガスの空燃比が切替空燃比を超えている場合には、S20の処理を繰り返すことにより、排気ガスの空燃比が切替空燃比以下になるまで待機する。一方、排気ガスの空燃比が切替空燃比以下である場合には、S30にて、オン/オフ制御を開始する。これにより、CPU51は、後述のオン/オフ制御処理を開始する。なお、オン/オフ制御処理を開始することにより、連続オン制御が終了する。 Here, when the air-fuel ratio of the exhaust gas exceeds the switching air-fuel ratio, the process of S20 is repeated to wait until the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes equal to or lower than the switching air-fuel ratio. On the other hand, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is equal to or lower than the switching air-fuel ratio, the on/off control is started in S30. As a result, the CPU 51 starts on/off control processing, which will be described later. Note that the continuous ON control ends by starting the ON/OFF control process.

そしてS40にて、排気ガスの空燃比が切替空燃比を超えているか否かを判断する。ここで、排気ガスの空燃比が切替空燃比以下である場合には、S40の処理を繰り返すことにより、排気ガスの空燃比が切替空燃比を超えるまで待機する。一方、排気ガスの空燃比が切替空燃比を超えている場合には、S10に移行する。 Then, in S40, it is determined whether or not the air-fuel ratio of the exhaust gas exceeds the switching air-fuel ratio. Here, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is equal to or lower than the switching air-fuel ratio, the process of S40 is repeated to wait until the air-fuel ratio of the exhaust gas exceeds the switching air-fuel ratio. On the other hand, when the air-fuel ratio of the exhaust gas exceeds the switching air-fuel ratio, the process proceeds to S10.

次に、CPU51が実行するオン/オフ制御処理の手順を説明する。オン/オフ制御処理は、スイッチ制御処理においてCPU51がオン/オフ制御を開始した場合に実行される。 Next, the procedure of on/off control processing executed by the CPU 51 will be described. The on/off control process is executed when the CPU 51 starts on/off control in the switch control process.

オン/オフ制御処理が実行されると、CPU51は、図5に示すように、まずS110にて、スイッチ28をオン状態にする。そしてS120にて、S110でスイッチ28をオン状態にしてから予め設定された取得開始時間(本実施形態では、例えば200ms)が経過したか否かを判断する。ここで、取得開始時間が経過していない場合には、S120の処理を繰り返すことにより、取得開始時間が経過するまで待機する。一方、取得開始時間が経過した場合には、S130にて、ポンプ電流値を示すデジタルデータを制御回路22から取得する。 When the on/off control process is executed, the CPU 51 first turns on the switch 28 in S110, as shown in FIG. Then, in S120, it is determined whether or not a preset acquisition start time (for example, 200 ms in this embodiment) has elapsed since the switch 28 was turned on in S110. Here, if the acquisition start time has not elapsed, the process of S120 is repeated to wait until the acquisition start time has elapsed. On the other hand, if the acquisition start time has elapsed, digital data indicating the pump current value is acquired from the control circuit 22 in S130.

そしてS140にて、S130でデジタルデータを取得してから予め設定された取得周期(本実施形態では、例えば1ms)が経過したか否かを判断する。ここで、取得周期が経過していない場合には、S140の処理を繰り返すことにより、取得周期が経過するまで待機する。一方、取得周期が経過した場合には、S150にて、S110でスイッチ28をオン状態にしてから予め設定されたオン終了時間(本実施形態では、例えば300ms)が経過したか否かを判断する。 Then, in S140, it is determined whether or not a preset acquisition cycle (for example, 1 ms in this embodiment) has elapsed since the digital data was acquired in S130. Here, if the acquisition period has not elapsed, the process of S140 is repeated to wait until the acquisition period has elapsed. On the other hand, if the acquisition period has elapsed, it is determined in S150 whether or not a preset on end time (eg, 300 ms in this embodiment) has elapsed since the switch 28 was turned on in S110. .

ここで、オン終了時間が経過していない場合には、S130に移行する。一方、オン終了時間が経過した場合には、S160にて、スイッチ28をオフ状態にする。そしてS170にて、S110でスイッチ28をオン状態にしてから予め設定されたオフ終了時間(本実施形態では、例えば1000ms)が経過したか否かを判断する。 Here, if the ON end time has not elapsed, the process proceeds to S130. On the other hand, if the on end time has elapsed, the switch 28 is turned off in S160. Then, in S170, it is determined whether or not a preset OFF end time (for example, 1000 ms in this embodiment) has elapsed since the switch 28 was turned on in S110.

ここで、オフ終了時間が経過していない場合には、S170の処理を繰り返すことにより、オフ終了時間が経過するまで待機する。一方、オフ終了時間が経過した場合には、S110に移行する。 Here, if the OFF end time has not elapsed, the process of S170 is repeated to wait until the OFF end time has elapsed. On the other hand, when the OFF end time has elapsed, the process proceeds to S110.

図6は、空気過剰率λが0.82,0.83,0.84,0.85,0.89であるときにおいてセンサ素子11に流れるポンプ電流Ipの時間変化を示すグラフである。なお、空気過剰率λが小さくなるほど、空燃比がリッチ側になる。 FIG. 6 is a graph showing temporal changes in the pump current Ip flowing through the sensor element 11 when the excess air ratio λ is 0.82, 0.83, 0.84, 0.85 and 0.89. Note that the smaller the excess air ratio λ, the richer the air-fuel ratio becomes.

図6に示すように、空気過剰率λが0.85,0.89であるときのポンプ電流値は、排気ガス中の酸素濃度に応じた値を常時維持している。空気過剰率λが0.84であるときのポンプ電流値は、約5秒が経過するまで、排気ガス中の酸素濃度に応じた値を維持し、その後、変動する。空気過剰率λが0.83であるときのポンプ電流値は、約4秒が経過するまで、排気ガス中の酸素濃度に応じた値を維持し、その後、変動する。空気過剰率λが0.82であるときのポンプ電流値は、約3秒が経過するまで、排気ガス中の酸素濃度に応じた値を維持し、その後、変動する。 As shown in FIG. 6, the pump current value when the excess air ratio λ is 0.85 and 0.89 always maintains a value corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas. The pump current value when the excess air ratio λ is 0.84 maintains the value according to the oxygen concentration in the exhaust gas until about 5 seconds have passed, and then fluctuates. The pump current value when the excess air ratio λ is 0.83 maintains the value according to the oxygen concentration in the exhaust gas until about 4 seconds have passed, and then fluctuates. The pump current value when the excess air ratio λ is 0.82 maintains the value according to the oxygen concentration in the exhaust gas until about 3 seconds have passed, and then fluctuates.

このように、空気過剰率λが小さくなるほど、排気ガス中の酸素濃度に応じたポンプ電流値を維持する時間が短くなる。これは、空気過剰率λが小さくなるほど、酸素イオン伝導性固体電解質体14を介して基準酸素室18側から測定室17側へ移動する酸素の量が多くなり、基準酸素室18内の酸素が不足するまでの時間が短くなるためである。 Thus, the smaller the excess air ratio λ, the shorter the time for maintaining the pump current value corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas. This is because as the excess air ratio λ becomes smaller, the amount of oxygen that moves from the reference oxygen chamber 18 side to the measurement chamber 17 side via the oxygen ion conductive solid electrolyte body 14 increases, and the oxygen in the reference oxygen chamber 18 increases. This is because the time until the shortage is short.

このように構成されたセンサ制御装置1は、エンジン5から排出される排気ガスに含まれる酸素の濃度を検出するガスセンサ3を制御する。ガスセンサ3は、大気が導入される基準酸素室18と、酸素イオン伝導性固体電解質体14と、酸素イオン伝導性固体電解質体14上に配置されて排気ガスに晒されるポンプ電極15と、酸素イオン伝導性固体電解質体14上において基準酸素室18に面して配置されるポンプ電極16とを有するポンプセル13とを備える。 The sensor control device 1 configured in this way controls the gas sensor 3 that detects the concentration of oxygen contained in the exhaust gas discharged from the engine 5 . The gas sensor 3 includes a reference oxygen chamber 18 into which air is introduced, an oxygen ion conductive solid electrolyte body 14, a pump electrode 15 arranged on the oxygen ion conductive solid electrolyte body 14 and exposed to the exhaust gas, an oxygen ion a pump cell 13 having a pump electrode 16 disposed on a conductive solid electrolyte body 14 facing a reference oxygen chamber 18;

センサ制御装置1は、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さい条件下において、排気ガスの空燃比が所定の切替空燃比以下であるか否かを判断する。センサ制御装置1は、酸素の濃度に応じて値が変動するポンプ電流Ipを、ポンプ電極15とポンプ電極16との間で流す。 The sensor control device 1 determines whether the air-fuel ratio of the exhaust gas is equal to or less than a predetermined switching air-fuel ratio under the condition that the air-fuel ratio of the exhaust gas is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio. The sensor control device 1 causes a pump current Ip whose value varies according to the concentration of oxygen to flow between the pump electrodes 15 and 16 .

そして、排気ガスの空燃比が切替空燃比より大きいと判断した場合には、センサ制御装置1は、ポンプ電流Ipをポンプ電極15とポンプ電極16との間で継続して流す。また、排気ガスの空燃比が切替空燃比以下であると判断した場合には、センサ制御装置1は、ポンプ電極15とポンプ電極16との間でポンプ電流Ipを流す供給状態と、ポンプ電極15とポンプ電極16との間でポンプ電流Ipを流さない供給停止状態とを交互に繰り返す。 Then, when determining that the air-fuel ratio of the exhaust gas is higher than the switching air-fuel ratio, the sensor control device 1 continues to flow the pump current Ip between the pump electrodes 15 and 16 . Further, when it is determined that the air-fuel ratio of the exhaust gas is equal to or lower than the switching air-fuel ratio, the sensor control device 1 sets the supply state in which the pump current Ip flows between the pump electrodes 15 and 16, and the pump electrode 15 and the pump electrode 16 alternately repeat a supply stop state in which the pump current Ip does not flow.

このようにセンサ制御装置1は、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さいときにおいて上記の供給停止状態とすることにより、ポンプ電極16からポンプ電極15への酸素の移動を停止し、基準酸素室18内の酸素濃度の低下を抑制することができる。そして、供給停止状態であるときに基準酸素室18内に導入される大気によって、基準酸素室18内に酸素が供給される。このため、センサ制御装置1は、上記の供給停止状態とすることにより、基準酸素室18内の酸素濃度を上昇させることができる。 In this way, the sensor control device 1 stops the movement of oxygen from the pump electrode 16 to the pump electrode 15 by setting the above-described supply stop state when the air-fuel ratio of the exhaust gas is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio. A decrease in oxygen concentration in the oxygen chamber 18 can be suppressed. Oxygen is supplied into the reference oxygen chamber 18 by the atmosphere introduced into the reference oxygen chamber 18 in the supply stop state. Therefore, the sensor control device 1 can increase the oxygen concentration in the reference oxygen chamber 18 by setting the supply stop state as described above.

これにより、センサ制御装置1は、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さいときにおいて上記の供給状態とすることにより、基準酸素室18内において酸素が不足していない状態でポンプ電流Ipを流すことができ、ポンプ電流Ipが酸素の濃度に応じた値にならない事態の発生を抑制することができる。このため、センサ制御装置1は、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さい場合における酸素の濃度の検出精度を向上させることができる。 As a result, the sensor control device 1 maintains the supply state as described above when the air-fuel ratio of the exhaust gas is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a situation in which the pump current Ip does not reach a value corresponding to the oxygen concentration. Therefore, the sensor control device 1 can improve the detection accuracy of the concentration of oxygen when the air-fuel ratio of the exhaust gas is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio.

またセンサ制御装置1は、大気雰囲気中に晒されたガスセンサ3によって検出されるポンプ電流Ipの値(以下、大気Ip値)を大きくした場合であっても、リッチ側の空燃比の検出限界の低下を抑制することができる。なお、大気Ip値を大きくすることにより、酸素濃度の検出精度を向上させることができる。換言すると、ポンプ電流Ipの値がずれたときに、ポンプ電流Ipを空燃比に換算するときのズレを小さくすることができる。 Further, even when the value of the pump current Ip detected by the gas sensor 3 exposed to the atmospheric atmosphere (hereinafter referred to as the atmospheric Ip value) is increased, the sensor control device 1 does not exceed the detection limit of the air-fuel ratio on the rich side. Decrease can be suppressed. By increasing the atmospheric Ip value, it is possible to improve the detection accuracy of the oxygen concentration. In other words, when the value of the pump current Ip deviates, the deviation when converting the pump current Ip into the air-fuel ratio can be reduced.

またセンサ制御装置1は、少なくとも、供給停止状態から供給状態に切り替わって予め設定された取得開始時間が経過した後に、ポンプ電流Ipを利用する。本実施形態では、センサ制御装置1は、ポンプ電流Ipの利用として、ポンプ電流値を示すデジタルデータを制御回路22から取得する。これにより、センサ制御装置1は、供給停止状態から供給状態に切り替わった直後でポンプ電流Ipの値が安定していないときにおけるポンプ電流Ipの値を用いて酸素の濃度を特定してしまう事態の発生を抑制し、酸素の濃度の検出精度を更に向上させることができる。 Further, the sensor control device 1 uses the pump current Ip at least after a preset acquisition start time has elapsed after switching from the supply stop state to the supply state. In this embodiment, the sensor control device 1 acquires digital data indicating the pump current value from the control circuit 22 as the use of the pump current Ip. This prevents the sensor control device 1 from specifying the oxygen concentration using the value of the pump current Ip when the value of the pump current Ip is not stable immediately after switching from the supply stop state to the supply state. It is possible to suppress the generation and further improve the detection accuracy of the concentration of oxygen.

以上説明した実施形態において、酸素イオン伝導性固体電解質体14は固体電解質体に相当し、ポンプ電極15は排気ガス側電極に相当し、ポンプ電極16は大気側電極に相当し、ポンプセル13はセルに相当する。 In the embodiment described above, the oxygen ion conductive solid electrolyte body 14 corresponds to the solid electrolyte body, the pump electrode 15 corresponds to the exhaust gas side electrode, the pump electrode 16 corresponds to the atmosphere side electrode, and the pump cell 13 corresponds to the cell. corresponds to

また、エンジン5は内燃機関に相当し、酸素は特定ガスに相当し、ポンプ電流Ipは濃度検知電流に相当し、電流DA変換部35は電流供給部に相当する。
また、S20は条件判断部および条件判断手順としての処理に相当し、S10,S30,S110,S150,S160,S170は電流供給部および電流供給手順としての処理に相当し、取得開始時間は待機時間に相当する。
Further, the engine 5 corresponds to an internal combustion engine, oxygen corresponds to a specific gas, pump current Ip corresponds to a concentration detection current, and current DA conversion section 35 corresponds to a current supply section.
Further, S20 corresponds to processing as a condition determination unit and condition determination procedure, S10, S30, S110, S150, S160, and S170 correspond to processing as a current supply unit and current supply procedure, and the acquisition start time is the standby time. corresponds to

以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができる。
例えば上記実施形態では、スイッチ28をオン状態にしてからオフ終了時間が経過した後にスイッチ28をオフ状態からオン状態に切り替える形態を示した。しかし、排気ガスの空燃比が切替空燃比以下である場合に、排気ガスの空燃比に応じて、オフ状態が継続する時間(すなわち、(オフ終了時間-オン終了時間)に相当する時間)を変化させるようにしてもよい。これにより、センサ制御装置1は、排気ガスの空燃比に応じた適切な期間が経過した後にポンプ電流Ipを流すことができ、酸素濃度を検出できない期間が無駄に長くなるのを抑制することができる。
An embodiment of the present disclosure has been described above, but the present disclosure is not limited to the above embodiment, and can be implemented in various modifications.
For example, in the above-described embodiment, the switch 28 is switched from the off state to the on state after the off end time has elapsed since the switch 28 was turned on. However, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is equal to or lower than the switching air-fuel ratio, the time for which the off state continues (that is, the time corresponding to (off end time - on end time)) is changed according to the air-fuel ratio of the exhaust gas. You may make it change. As a result, the sensor control device 1 can supply the pump current Ip after an appropriate period of time corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas has elapsed, thereby preventing the period in which the oxygen concentration cannot be detected from becoming unnecessarily long. can.

上記実施形態では、スイッチ28をオン状態にしてからオン終了時間が経過した後にスイッチ28をオフ状態にする形態を示した。しかし、排気ガスの空燃比が切替空燃比以下である場合に、排気ガスの空燃比に応じて、オン終了時間を変化させるようにしてもよい。具体的には、排気ガスの空燃比が小さくなる程、オン終了時間が短くなるようにする。これにより、センサ制御装置1は、ポンプ電流Ipを流している間に基準酸素室18内の酸素が不足して酸素濃度の検出精度が低下してしまう事態の発生を抑制することができる。 In the above-described embodiment, the mode in which the switch 28 is turned off after the on end time has elapsed since the switch 28 was turned on has been described. However, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is equal to or lower than the switching air-fuel ratio, the ON end time may be changed according to the air-fuel ratio of the exhaust gas. Specifically, the ON end time is shortened as the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes smaller. As a result, the sensor control device 1 can suppress the occurrence of a situation in which the oxygen concentration in the reference oxygen chamber 18 runs short while the pump current Ip is flowing, and the detection accuracy of the oxygen concentration decreases.

上記実施形態では、エンジンECU9から取得した空燃比指示情報に基づいて、排気ガスの空燃比が切替空燃比以下であるか否かを判断する形態を示した。しかし、ガスセンサ3の検出結果に基づいて、排気ガスの空燃比が切替空燃比以下であるか否かを判断するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, it is determined whether or not the air-fuel ratio of the exhaust gas is equal to or lower than the switching air-fuel ratio based on the air-fuel ratio instruction information acquired from the engine ECU 9 . However, based on the detection result of the gas sensor 3, it may be determined whether the air-fuel ratio of the exhaust gas is equal to or lower than the switching air-fuel ratio.

供給停止状態から供給状態に切り替わって予め設定された待機時間が経過した後に、濃度検知電流を利用する動作の一例として、上記実施形態では、センサ制御装置1は、供給停止状態から供給状態に切り替わって予め設定された取得開始時間が経過した後に、ポンプ電流値を示すデジタルデータ(以下、ポンプ電流データ)を制御回路22から取得する形態を示した。しかし、センサ制御装置1は、供給停止状態から供給状態に切り替わって、ポンプ電流データを常時取得し続けるが、予め設定された時間が経過した後に、ガス濃度を演算するようにしてもよい。またセンサ制御装置1は、供給停止状態から供給状態に切り替わって、ポンプ電流データを常時取得し続け、更に、取得したポンプ電流データに基づいてガス濃度を演算するが、予め設定された時間が経過した後に、算出したガス濃度を示すガス濃度情報をエンジンECU9へ送信するようにしてもよい。またエンジンECU9は、予め設定された時間が経過した後に、センサ制御装置1からガス濃度情報を受信するようにしてもよい。また、センサ制御装置1および空燃比制御装置がエンジンECU9内に搭載されている場合には、センサ制御装置1は、ポンプ電流データを取得し、取得したポンプ電流データに基づいて算出したガス濃度情報を空燃比制御装置へ送信するようにしてもよい。そして、センサ制御装置1は、供給停止状態から供給状態に切り替わって、ポンプ電流データを取得し続け、更に、ガス濃度情報を空燃比制御装置へ送信し続け、更に、空燃比制御装置は、センサ制御装置1からのガス濃度情報を受信し続けるようにしてもよい。この場合において、センサ制御装置1は、予め設定した時間が経過した後に、空燃比制御装置に対して、空燃比制御のために、センサ制御装置1から受信したガス濃度情報を利用させるようにしてもよい。 In the above embodiment, the sensor control device 1 switches from the supply stop state to the supply state. A mode is shown in which digital data indicating a pump current value (hereinafter referred to as pump current data) is acquired from the control circuit 22 after a preset acquisition start time has elapsed. However, the sensor control device 1 may switch from the supply stop state to the supply state and continuously acquire the pump current data, but may calculate the gas concentration after a preset time has elapsed. Further, the sensor control device 1 switches from the supply stop state to the supply state, continuously acquires the pump current data, and calculates the gas concentration based on the acquired pump current data. After that, gas concentration information indicating the calculated gas concentration may be transmitted to the engine ECU 9 . Also, the engine ECU 9 may receive the gas concentration information from the sensor control device 1 after a preset time has elapsed. Further, when the sensor control device 1 and the air-fuel ratio control device are installed in the engine ECU 9, the sensor control device 1 acquires pump current data, and calculates gas concentration information based on the acquired pump current data. may be transmitted to the air-fuel ratio control device. Then, the sensor control device 1 switches from the supply stop state to the supply state, continues to acquire pump current data, and continues to transmit gas concentration information to the air-fuel ratio control device. The gas concentration information from the control device 1 may be continuously received. In this case, the sensor control device 1 causes the air-fuel ratio control device to use the gas concentration information received from the sensor control device 1 for air-fuel ratio control after a preset time has elapsed. good too.

また上記実施形態では、ガスセンサとして酸素センサを用いる形態を説明したが、酸素以外のガス(例えば、NOxなど)を検出するガスセンサであってもよい。また、センサとして酸素センサを用いる場合であっても、上記実施形態のように1つのセルを用いつつ限界電流方式によって酸素濃度を検出するセンサ素子に限定されない、例えば、一対の電極を有する酸素ポンプセルと、一対の電極を有する酸素濃度検出セルとの2つのセルとの間に測定室を介在させたセンサ素子に対して、本開示を適用してもよい。 Further, in the above embodiment, an oxygen sensor is used as a gas sensor, but a gas sensor that detects gases other than oxygen (for example, NOx) may be used. Further, even when an oxygen sensor is used as a sensor, it is not limited to a sensor element that detects the oxygen concentration by a limiting current method while using one cell as in the above embodiment. For example, an oxygen pump cell having a pair of electrodes. and an oxygen concentration detection cell having a pair of electrodes.

また、上記実施形態における1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。 Also, the function of one component in the above embodiment may be assigned to a plurality of components, or the function of a plurality of components may be performed by one component. Also, part of the configuration of the above embodiment may be omitted. Also, at least a part of the configuration of the above embodiment may be added, replaced, etc. with respect to the configuration of the other above embodiment.

上述したセンサ制御装置1の他、当該センサ制御装置1を構成要素とするシステム、当該センサ制御装置1としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した媒体、センサ制御方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。 In addition to the sensor control device 1 described above, there are various forms such as a system having the sensor control device 1 as a component, a program for causing a computer to function as the sensor control device 1, a medium recording this program, and a sensor control method. The present disclosure can also be realized in

1…センサ制御装置、3…ガスセンサ、5…エンジン、13…ポンプセル、14…酸素イオン伝導性固体電解質体、15,16…ポンプ電極、18…基準酸素室 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Sensor control apparatus 3... Gas sensor 5... Engine 13... Pump cell 14... Oxygen ion conductive solid electrolyte body 15, 16... Pump electrode 18... Reference oxygen chamber

Claims (6)

内燃機関から排出される排気ガスに含まれる特定ガスの濃度を検出するガスセンサを制御するセンサ制御装置であって、
前記ガスセンサは、
大気が導入される基準酸素室と、
固体電解質体と、前記固体電解質体上に配置されて前記排気ガスに晒される排気ガス側電極と、前記固体電解質体上において前記基準酸素室に面して配置される大気側電極とを有するセルとを備え、
前記センサ制御装置は、
前記排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さい条件下において、前記内燃機関から取得した空燃比情報が示す空燃比が所定の切替空燃比以下であるか否かを判断するように構成された条件判断部と、
前記特定ガスの濃度に応じて値が変動する濃度検知電流を、前記排気ガス側電極と前記大気側電極との間で流すように構成された電流供給部とを備え、
前記空燃比情報が示す空燃比が前記切替空燃比より大きいと前記条件判断部が判断した場合には、前記電流供給部は、前記濃度検知電流を前記排気ガス側電極と前記大気側電極との間で継続して流し、
前記空燃比情報が示す空燃比が前記切替空燃比以下であると前記条件判断部が判断した場合には、前記電流供給部は、前記排気ガス側電極と前記大気側電極との間で前記濃度検知電流を流す供給状態と、前記排気ガス側電極と前記大気側電極との間で前記濃度検知電流を流さない供給停止状態とを交互に繰り返すセンサ制御装置。
A sensor control device for controlling a gas sensor that detects the concentration of a specific gas contained in exhaust gas emitted from an internal combustion engine,
The gas sensor is
a reference oxygen chamber into which atmospheric air is introduced;
A cell having a solid electrolyte body, an exhaust gas side electrode disposed on the solid electrolyte body and exposed to the exhaust gas, and an atmosphere side electrode disposed on the solid electrolyte body facing the reference oxygen chamber. and
The sensor control device
It is configured to determine whether or not the air-fuel ratio indicated by the air-fuel ratio information acquired from the internal combustion engine is equal to or less than a predetermined switching air-fuel ratio under the condition that the air-fuel ratio of the exhaust gas is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio. a condition determination unit;
a current supply unit configured to supply a concentration detection current, the value of which varies depending on the concentration of the specific gas, between the exhaust gas side electrode and the air side electrode;
When the condition determination unit determines that the air-fuel ratio indicated by the air-fuel ratio information is greater than the switching air-fuel ratio, the current supply unit supplies the concentration detection current between the exhaust gas side electrode and the atmosphere side electrode. flowing continuously between
When the condition determination unit determines that the air-fuel ratio indicated by the air-fuel ratio information is equal to or less than the switching air-fuel ratio, the current supply unit causes the concentration A sensor control device that alternately repeats a supply state in which the detection current flows and a supply stop state in which the concentration detection current does not flow between the exhaust gas side electrode and the atmosphere side electrode.
請求項1に記載のセンサ制御装置であって、
前記電流供給部は、前記空燃比情報が示す空燃比が前記切替空燃比以下であると前記条件判断部が判断した場合には、前記排気ガスの空燃比に応じて、前記供給停止状態が継続する時間を変化させるセンサ制御装置。
The sensor control device of claim 1,
The current supply unit continues the supply stop state according to the air-fuel ratio of the exhaust gas when the condition determination unit determines that the air-fuel ratio indicated by the air-fuel ratio information is equal to or less than the switching air-fuel ratio. A sensor control device that changes the time to
請求項1または請求項2に記載のセンサ制御装置であって、
前記電流供給部は、前記空燃比情報が示す空燃比が前記切替空燃比以下であると前記条件判断部が判断した場合には、前記排気ガスの空燃比に応じて、前記供給状態が継続する時間を変化させるセンサ制御装置。
The sensor control device according to claim 1 or claim 2,
The current supply unit continues the supply state according to the air-fuel ratio of the exhaust gas when the condition determination unit determines that the air-fuel ratio indicated by the air-fuel ratio information is equal to or less than the switching air-fuel ratio. A sensor control device that changes time.
請求項1~請求項3の何れか1項に記載のセンサ制御装置であって、
少なくとも、前記供給停止状態から前記供給状態に切り替わって予め設定された待機時間が経過した後に、前記濃度検知電流を利用するセンサ制御装置。
The sensor control device according to any one of claims 1 to 3,
A sensor control device that utilizes the concentration detection current at least after a preset standby time has elapsed after switching from the supply stop state to the supply state.
請求項1~請求項4の何れか1項に記載のセンサ制御装置であって、
前記切替空燃比は、12.2以下の所定の空燃比であるセンサ制御装置。
The sensor control device according to any one of claims 1 to 4,
The sensor control device, wherein the switching air-fuel ratio is a predetermined air-fuel ratio of 12.2 or less.
内燃機関から排出される排気ガスに含まれる特定ガスの濃度を検出するガスセンサを制御するセンサ制御方法であって、
前記ガスセンサは、
大気が導入される基準酸素室と、
固体電解質体と、前記固体電解質体上に配置されて前記排気ガスに晒される排気ガス側電極と、前記固体電解質体上において前記基準酸素室に面して配置される大気側電極とを有するセルとを備え、
前記センサ制御方法は、
前記排気ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さい条件下において、前記内燃機関から取得した空燃比情報が示す空燃比が所定の切替空燃比以下であるか否かを判断する条件判断手順と、
前記特定ガスの濃度に応じて値が変動する濃度検知電流を、前記排気ガス側電極と前記大気側電極との間で流す電流供給手順とを備え、
前記空燃比情報が示す空燃比が前記切替空燃比より大きいと前記条件判断手順が判断した場合には、前記電流供給手順は、前記濃度検知電流を前記排気ガス側電極と前記大気側電極との間で継続して流し、
前記空燃比情報が示す空燃比が前記切替空燃比以下であると前記条件判断手順が判断した場合には、前記電流供給手順は、前記排気ガス側電極と前記大気側電極との間で前記濃度検知電流を流す供給状態と、前記排気ガス側電極と前記大気側電極との間で前記濃度検知電流を流さない供給停止状態とを交互に繰り返すセンサ制御方法。
A sensor control method for controlling a gas sensor that detects the concentration of a specific gas contained in exhaust gas emitted from an internal combustion engine, comprising:
The gas sensor is
a reference oxygen chamber into which atmospheric air is introduced;
A cell having a solid electrolyte body, an exhaust gas side electrode disposed on the solid electrolyte body and exposed to the exhaust gas, and an atmosphere side electrode disposed on the solid electrolyte body facing the reference oxygen chamber. and
The sensor control method includes:
a condition determination procedure for determining whether or not the air-fuel ratio indicated by the air-fuel ratio information obtained from the internal combustion engine is equal to or less than a predetermined switching air-fuel ratio under the condition that the air-fuel ratio of the exhaust gas is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio;
a current supply step of supplying a concentration detection current, the value of which varies depending on the concentration of the specific gas, between the exhaust gas side electrode and the air side electrode;
When the condition determination procedure determines that the air-fuel ratio indicated by the air-fuel ratio information is greater than the switching air-fuel ratio, the current supply procedure transfers the concentration detection current between the exhaust gas side electrode and the atmosphere side electrode. flowing continuously between
When the condition determination procedure determines that the air-fuel ratio indicated by the air-fuel ratio information is equal to or lower than the switching air-fuel ratio, the current supply procedure is to provide the concentration A sensor control method that alternately repeats a supply state in which a detection current flows and a supply stop state in which the concentration detection current does not flow between the exhaust gas side electrode and the atmosphere side electrode.
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