JP7769194B2 - Oxygen sensor unit and hot water supply control system - Google Patents
Oxygen sensor unit and hot water supply control systemInfo
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Description
本発明は、酸素センサユニット、酸素センサユニットを有する給湯制御システムに関する。 The present invention relates to an oxygen sensor unit and a hot water supply control system having an oxygen sensor unit.
給湯設備には、ガス給湯器から排出された燃焼ガスの酸素濃度をA/Fセンサ等の酸素センサによって検出しその検出結果(検出値)に基づいてガスの供給量等を調節することにより、燃焼の適正化が図られているものがある(例えば特許文献1参照)。 Some hot water supply systems use oxygen sensors such as A/F sensors to detect the oxygen concentration of the combustion gas emitted from a gas water heater, and adjust the amount of gas supplied based on the detection results (detected value) to optimize combustion (see, for example, Patent Document 1).
酸素センサについては、同じ酸素濃度の気体を計測しても個体差や経年劣化によって検出値に差が生じる。酸素濃度が一定(20.94%)である大気状態にて検出値を取得し、当該検出値と酸素濃度の基準値とに基づいて算出した補正値(補正係数)により検出値を随時補正することで、燃焼の更なる適正化が期待できる。 When measuring gases with the same oxygen concentration, differences in the detected values occur due to individual differences and deterioration over time. By obtaining detected values in atmospheric conditions where the oxygen concentration is constant (20.94%) and correcting the detected values as needed using a correction value (correction coefficient) calculated based on the detected value and the reference oxygen concentration, further optimization of combustion can be expected.
ここで、上述した酸素センサについては、検出機能を正しく発揮させる上でセンサ素子の温度を所定温度(例えばジルコニアの場合には750°C)となるように昇温させる(活性化させる)必要がある。故に、上述した補正値を適正に算出→設定するには、大気状態となっている状況下にてセンサ素子を所定温度まで昇温させる必要がある。 Here, for the oxygen sensor described above to properly function, the sensor element must be heated (activated) to a predetermined temperature (for example, 750°C in the case of zirconia). Therefore, to properly calculate and set the correction value described above, the sensor element must be heated to the predetermined temperature under atmospheric conditions.
センサ素子の昇温にはセンサ素子に併設されたヒータが用いられることが多い。ヒータからの熱の伝わりについては当該ヒータからの距離によって差が生じるため、センサ素子の推定温度や測定温度が所定温度となってもセンサ素子全体で温度が均一となるまでにある程度の時間を要する。このような事情から、センサ周辺の実際の酸素濃度が一定であるにも関わらず、所定温度に到達した後(所定温度に維持中)も酸素濃度の検出値が徐々に上昇するといった事象が発生し得る。仮にこのような上昇過程にて上記補正値が設定された場合には、燃焼の適正化を図る機能が上手く発揮されなくなると懸念される。 A heater attached to the sensor element is often used to raise the temperature of the sensor element. Because heat transfer from the heater varies depending on the distance from the heater, even if the estimated or measured temperature of the sensor element reaches a predetermined temperature, it takes some time for the temperature to become uniform across the entire sensor element. For this reason, even if the actual oxygen concentration around the sensor remains constant, the detected oxygen concentration may gradually increase even after reaching (maintaining) the predetermined temperature. If the above correction value were set during this temperature rise, there is a concern that the function of optimizing combustion may not be properly performed.
例えばヒータによる昇温を開始してから十分な時間が経過した後に補正値を設定する構成とすれば、上述した上昇過程にて補正値が設定されることを回避し得る。但し、昇温を開始してから上昇過程を経て温度均一となるまでの時間については、酸素センサの個体差や劣化具合い、酸素センサや周辺の温度、ヒータの個体差や劣化具合い等の様々な要因によって差が生じる。つまり、各種事情を考慮して待ち時間を規定しようとすれば、当該待ち時間が過度に長くなる。これは、以下の理由から好ましくない。すなわち、補正値の設定は大気状態の維持が前提となるため湯沸かしと並行して行うことは困難であり、湯沸かしと補正値の設定とには優先順が生じる。仮に湯沸かしを優先した場合には、補正値の設定機会が減ったり先送りとなったりすることで燃焼の更なる適正化の妨げとなり得る。他方で、補正値の設定を優先した場合には、湯沸かしの開始が遅れることとなり、ユーザの満足度が低下し得る。なお、一部の事情のみを考慮して待ち時間を規定した場合には、状況によっては待ち時間が不足し、結果として燃焼の更なる適正化が困難になると想定される。 For example, if the correction value is set after a sufficient amount of time has passed since the heater started heating, it would be possible to avoid setting the correction value during the temperature rise process described above. However, the time it takes from the start of heating until the temperature reaches a uniform level varies depending on various factors, such as individual differences and deterioration levels of oxygen sensors, the oxygen sensor and ambient temperatures, and individual differences and deterioration levels of the heater. In other words, if the waiting time is set while taking various factors into consideration, the waiting time would be excessively long. This is undesirable for the following reasons. Setting the correction value requires maintaining atmospheric conditions, making it difficult to set it in parallel with boiling water. Therefore, there is a priority between boiling water and setting the correction value. If boiling water were given priority, the opportunity to set the correction value would be reduced or postponed, which could hinder further optimization of combustion. On the other hand, if the setting of the correction value were given priority, the start of boiling water would be delayed, potentially reducing user satisfaction. Furthermore, if the waiting time were set while only considering certain factors, the waiting time would be insufficient in some situations, making further optimization of combustion difficult.
このように、酸素濃度の検出値を補正することにより燃焼の適正化を図る上で、補正値の設定に係る構成には未だ改善の余地がある。 As such, there is still room for improvement in the configuration related to setting the correction value when optimizing combustion by correcting the detected oxygen concentration value.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、酸素濃度の検出値を補正することにより燃焼の適正化を図る上で、様々な状況下にて補正値の設定精度の向上と補正値の設定に係る待ち時間の短縮とを実現できる酸素センサユニット及び給湯制御システムを提供することにある。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned problems, and its primary objective is to provide an oxygen sensor unit and hot water supply control system that can correct the detected oxygen concentration value to optimize combustion, thereby improving the accuracy of setting the correction value under various conditions and shortening the waiting time required to set the correction value.
以下、上記課題を解決するための手段について記載する。 The following describes the means to solve the above problems.
手段1.ガス給湯器に適用される酸素センサユニットであって、
前記ガス給湯器の排気管を通過する燃焼ガスの酸素濃度を検出可能な酸素センサと、
前記酸素センサが接続され、当該酸素センサから取得した前記酸素濃度の検出値を参照対象として設定された補正値を用いて補正し、補正した前記検出値を前記ガス給湯器の給湯制御装置へ出力するセンサ用制御部と、
前記酸素センサのセンサ素子を加熱するヒータと
を備え、
前記センサ用制御部は、
前記補正値を設定するための準備条件の成立を契機として前記センサ素子の加熱を開始し、前記センサ素子の温度が所定温度に達した後は当該センサ素子の温度を当該所定温度に維持するように前記ヒータの加熱制御を実行する加熱制御部と、
前記準備条件の成立を契機として前記ヒータにより前記センサ素子が加熱されており且つ前記ガス給湯器の排気管内が大気状態となっている状況下にて前記酸素センサから前記検出値を繰り返し取得し、前記検出値の変化が収束しているかを判定する収束判定部と、
前記収束判定部により前記検出値の変化が収束していると判定された場合に、前記酸素センサから取得された前記検出値と前記大気状態における酸素濃度を示す濃度基準値とに基づいて算出された前記補正値を前記参照対象として設定する補正値設定部と
を有している。
Means 1. An oxygen sensor unit applied to a gas water heater,
an oxygen sensor capable of detecting the oxygen concentration of combustion gas passing through an exhaust pipe of the gas water heater;
a sensor control unit connected to the oxygen sensor, correcting the detected value of the oxygen concentration obtained from the oxygen sensor using a correction value set as a reference, and outputting the corrected detected value to the hot water supply control device of the gas hot water heater;
a heater for heating a sensor element of the oxygen sensor,
The sensor control unit
a heating control unit that starts heating of the sensor element when a preparatory condition for setting the correction value is satisfied, and that executes heating control of the heater so as to maintain the temperature of the sensor element at a predetermined temperature after the temperature of the sensor element reaches the predetermined temperature;
a convergence determination unit that repeatedly obtains the detected value from the oxygen sensor under the condition that the sensor element is heated by the heater and the inside of the exhaust pipe of the gas water heater is in an atmospheric state upon establishment of the preparation condition, and determines whether the change in the detected value is converging;
The apparatus has a correction value setting unit that, when the convergence determination unit determines that the change in the detection value has converged, sets the correction value calculated based on the detection value acquired from the oxygen sensor and a concentration reference value that indicates the oxygen concentration in the atmospheric state as the reference object.
本特徴に示す構成では、準備条件が成立してセンサ素子が加熱され且つ排気管内が大気状態(酸素濃度=20.97%の状態)となっている状況下にて酸素センサから酸素濃度の検出値を繰り返し取得する。そして、検出値の変化が収束したと判定した場合、例えば変化量が所定時間に亘って閾値(定常時の誤差を想定した閾値)よりも小さくなった場合に補正値が設定される。このような構成によれば、検出値の上昇過程にて補正値設定となることを回避できる。そして、所定温度に達して温度が均一となり検出値が安定したタイミング(適正なタイミング)で補正値を設定することにより、当該補正値の確からしさを向上させることができる。所定温度に到達してから温度が均一となるまでの時間については、センサ素子の個体差や劣化具合い等の要因によって様々となり得る。この点、本特徴に示す構成によれば、適正なタイミングの見極めに際してそれらの要因の影響を加味した制御が不要であり、様々な状況にて各々の適正なタイミングを見極めることができる。これは、補正値の設定に係る構成が複雑になることを抑制する上で好ましい。以上詳述したように、補正値を適正なタイミングで設定可能な構成によれば、補正機能による燃焼の更なる適正化に寄与できる。 In this configuration, the oxygen concentration detection value is repeatedly acquired from the oxygen sensor under conditions where the preparatory conditions are met, the sensor element is heated, and the exhaust pipe is in an atmospheric state (oxygen concentration = 20.97%). Then, when it is determined that the change in the detection value has converged—for example, when the amount of change is smaller than a threshold value (a threshold value assuming steady-state error) for a predetermined period of time—a correction value is set. This configuration avoids setting a correction value while the detection value is still rising. The accuracy of the correction value can be improved by setting the correction value at the appropriate timing (when the temperature reaches a predetermined temperature, becomes uniform, and the detection value stabilizes). The time from when the temperature reaches a predetermined temperature to when the temperature becomes uniform can vary depending on factors such as individual differences in the sensor element and the degree of deterioration. In this regard, this configuration eliminates the need to take these factors into account when determining the appropriate timing, making it possible to determine the appropriate timing for each situation. This is advantageous in that it minimizes the complexity of the configuration involved in setting the correction value. As detailed above, a configuration that allows the correction value to be set at the appropriate timing can contribute to further optimizing combustion through the correction function.
補正値の設定については大気状態の維持が要件となるため、補正値の設定に係る準備を湯沸しと並行して行うことは困難であり、湯沸しと補正値の設定とには優先順が生じる。このような事情から、補正値の設定の係る時間が長くなることは、補正値の設定機会(例えば更新機会)の確保や湯沸しの開始遅れの抑制を図る上で妨げになる。この点、本特徴に示す構成によれば、検出値の変化が収束したと判定した場合に補正値が設定される。このような構成とすることで、センサ素子の温度が均一になってから補正値が設定されるまでの待ち時間の短縮に寄与できる。このようにして補正値設定までの待ち時間に配慮することは、湯沸し機能と補正値の設定(更新)機能との共存を図る上で好ましい。 Because maintaining atmospheric conditions is required for setting the correction value, it is difficult to prepare for setting the correction value in parallel with boiling water, and there is a priority order between boiling water and setting the correction value. For these reasons, the long time it takes to set the correction value hinders efforts to ensure opportunities to set (e.g., update) the correction value and to prevent delays in starting boiling water. In this regard, the configuration shown in this feature sets the correction value when it is determined that the change in the detection value has converged. This configuration contributes to shortening the wait time between the temperature of the sensor element becoming uniform and the correction value being set. Considering the wait time until the correction value is set in this way is advantageous for achieving coexistence between the water boiling function and the correction value setting (update) function.
<第1の実施形態>
以下、第1の実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は住宅等の建物に設置された給湯設備として具現化している。
First Embodiment
A first embodiment will be described below with reference to the drawings. This embodiment is embodied as a hot water supply system installed in a building such as a house.
図1に示すように、給湯設備10は、貯湯式のガス給湯器11と、当該ガス給湯器11の給湯制御を行う給湯制御装置12とを有してなる。ガス給湯器11には、湯を蓄える貯湯タンク21が設けられている。貯湯タンク21には当該貯湯タンク21の内部を上下に仕切る仕切りが設けられており、この仕切りよりも下側が燃焼室24、上側が貯湯室25となっている。貯湯室25の下部には給水管22が接続されており、この給水管22を通じて水道から水が供給される。貯湯室25の上部には風呂等の蛇口と当該貯湯室25とを繋ぐ給湯管23が接続されており、この給湯管23を通じて湯が供給される。 As shown in FIG. 1, the hot water supply system 10 comprises a hot water storage type gas water heater 11 and a hot water supply control device 12 that controls the hot water supply of the gas water heater 11. The gas water heater 11 is provided with a hot water storage tank 21 that stores hot water. The hot water storage tank 21 has a partition that separates the interior of the hot water storage tank 21 into upper and lower sections, with the combustion chamber 24 below this partition and the hot water storage chamber 25 above. A water supply pipe 22 is connected to the bottom of the hot water storage chamber 25, and water is supplied from the water main through this water supply pipe 22. A hot water supply pipe 23 that connects a faucet for a bath or the like to the hot water storage chamber 25 is connected to the top of the hot water storage chamber 25, and hot water is supplied through this hot water supply pipe 23.
燃焼室24には吸気管31が接続されており、この吸気管31には送風機32が配設されている。送風機32は給湯制御装置12による駆動制御の対象となっており、当該給湯制御装置12からの駆動信号に基づいて動作する。送風機32が動作することで外部の空気(大気)が吸気管31を通じて燃焼室24に供給される。吸気管31の途中位置にはガス供給管33のノズルが接続されている。ガス供給管33には制御弁が設けられており、この制御弁が給湯制御装置12によって駆動制御されることで吸気管31へのガスの供給量が調整される構成となっている。 An intake pipe 31 is connected to the combustion chamber 24, and a blower 32 is disposed in this intake pipe 31. The blower 32 is subject to drive control by the hot water supply control device 12 and operates based on a drive signal from the hot water supply control device 12. When the blower 32 operates, outside air (atmospheric air) is supplied to the combustion chamber 24 through the intake pipe 31. A nozzle of a gas supply pipe 33 is connected to a position midway through the intake pipe 31. A control valve is provided in the gas supply pipe 33, and this control valve is driven and controlled by the hot water supply control device 12 to adjust the amount of gas supplied to the intake pipe 31.
燃焼室24には、吸気管31を通じて燃焼室24に供給されたガスと空気との混合気体である燃焼用空気を燃焼させるバーナ34と点火プラグ35とが設けられている。燃焼室24にて生成された燃焼ガスは、燃焼室24に接続された排気管39(排気通路)を通じて燃焼室24から排出される。排気管39は、貯湯室25内を通過するようにして配設されており、当該貯湯室25内に蓄えらえた水と接している。燃焼ガスが排気管39を通じて排出される過程で、当該排気管39を介して燃焼ガスと水との間で熱交換が行われる。この熱交換によって貯湯タンク21内の水が温められ、湯が生成される。 The combustion chamber 24 is equipped with a burner 34 and a spark plug 35 that combust the combustion air, which is a mixture of gas and air supplied to the combustion chamber 24 through the intake pipe 31. The combustion gas generated in the combustion chamber 24 is discharged from the combustion chamber 24 through an exhaust pipe 39 (exhaust passage) connected to the combustion chamber 24. The exhaust pipe 39 is arranged to pass through the hot water storage chamber 25 and is in contact with the water stored in the hot water storage chamber 25. As the combustion gas is discharged through the exhaust pipe 39, heat exchange occurs between the combustion gas and the water via the exhaust pipe 39. This heat exchange heats the water in the hot water storage tank 21, producing hot water.
排気管39は貯湯タンク21から上方に突出しており、この突出部分に排気管39の出口が形成されている。排気管39(詳しくは出口付近)には、排気管39を通過する燃焼ガスの酸素濃度を検出するA/Fセンサ50(「酸素センサ」に相当)が配設されている。A/Fセンサ50は当該A/Fセンサ50用の制御基板であるセンサ基板60(「センサ制御部」に相当)とともにセンサユニット40を構築している。なお、センサ基板60は、排気管39から離れた位置、すなわちガス給湯器11の排熱の影響範囲外となる位置に配置されている。 The exhaust pipe 39 protrudes upward from the hot water storage tank 21, and an outlet for the exhaust pipe 39 is formed at this protruding portion. An A/F sensor 50 (corresponding to an "oxygen sensor") that detects the oxygen concentration of the combustion gas passing through the exhaust pipe 39 is disposed in the exhaust pipe 39 (specifically, near the outlet). The A/F sensor 50 forms a sensor unit 40 together with a sensor board 60 (corresponding to a "sensor control unit") that serves as a control board for the A/F sensor 50. The sensor board 60 is located away from the exhaust pipe 39, i.e., outside the range of influence of the exhaust heat from the gas water heater 11.
センサ基板60は上記給湯制御装置12に接続されており、給湯制御装置12ではセンサユニット40(センサ基板60)から入力される酸素濃度の検出値に基づいてガスの噴射量等を制御する。具体的には、空燃比が予め設定された値(理論空燃比)となるようにしてフィードバック制御を行う。これにより、ガス給湯器11の燃焼効率の向上が図られている。 The sensor board 60 is connected to the hot water supply control device 12, which controls the amount of gas injection and other factors based on the oxygen concentration detection value input from the sensor unit 40 (sensor board 60). Specifically, feedback control is performed to ensure that the air-fuel ratio is at a preset value (theoretical air-fuel ratio). This improves the combustion efficiency of the gas hot water heater 11.
ここで、図2(図1の部分拡大図)を参照して、A/Fセンサ50の構造について説明する。A/Fセンサ50は、ジルコニアからなるセンサ素子51と当該センサ素子51を収容するハウジング53とを有してなり、ハウジング53が排気管39の内部に突出するようにして当該排気管39に固定されている。ハウジング53には複数の貫通孔が形成されており、それら貫通孔を通じてハウジング53内に流入した燃焼ガスがセンサ素子51へ案内される構成となっている。 The structure of the A/F sensor 50 will now be described with reference to Figure 2 (a partially enlarged view of Figure 1). The A/F sensor 50 comprises a sensor element 51 made of zirconia and a housing 53 that houses the sensor element 51. The housing 53 is fixed to the exhaust pipe 39 so that it protrudes into the interior of the exhaust pipe 39. The housing 53 has multiple through-holes, and combustion gases that flow into the housing 53 through these through-holes are guided to the sensor element 51.
A/Fセンサ50の検出性能を正しく発揮させる上ではセンサ素子51を適正な温度(基準温度:本実施形態において750°C)とする必要がある。つまり、A/Fセンサ50の検出結果の確からしさを向上させて燃焼の適正化を図るには、センサ素子51を上記基準温度まで昇温させて、当該基準温度に維持する必要がある。このような事情に配慮して、A/Fセンサ50にはセンサ素子51を昇温させるための電気式のヒータとしてヒータ抵抗52(例えばセラミックヒータ)が設けられている。なお、本実施形態ではこの基準温度が「所定温度」に相当する。 In order for the A/F sensor 50 to properly perform its detection functions, the sensor element 51 must be at an appropriate temperature (reference temperature: 750°C in this embodiment). In other words, to improve the reliability of the A/F sensor 50's detection results and optimize combustion, the sensor element 51 must be heated to the above-mentioned reference temperature and maintained at that temperature. Taking this into consideration, the A/F sensor 50 is provided with a heater resistor 52 (e.g., a ceramic heater) as an electric heater for heating the sensor element 51. In this embodiment, this reference temperature corresponds to the "predetermined temperature."
ヒータ抵抗52はセンサ素子51に埋設されており、ヒータ抵抗52の熱がセンサ素子51に伝わることで当該センサ素子51が加熱される。ヒータ抵抗52については、上記センサ基板60(図1参照)に接続されており、当該センサ基板60(後述するCPU)により、電力が供給される通電状態(ヒータON)と電力が供給されない非通電状態(ヒータOFF)とに切替可能となっている。 The heater resistor 52 is embedded in the sensor element 51, and heat from the heater resistor 52 is transferred to the sensor element 51, heating the sensor element 51. The heater resistor 52 is connected to the sensor board 60 (see Figure 1), and can be switched by the sensor board 60 (CPU, described below) between a powered state (heater ON) in which power is supplied and a powered state (heater OFF) in which power is not supplied.
次に、図3を参照して、センサユニット40の電気的構成について説明する。 Next, the electrical configuration of the sensor unit 40 will be described with reference to Figure 3.
センサユニット40には、燃焼ガスの酸素濃度を検出する検出回路SCと、ヒータ抵抗52の温度制御を行う加熱回路HCとが設けられている。それら検出回路SC及び加熱回路HCは何れもA/Fセンサ50とセンサ基板60とに跨るように形成されており、センサ基板60には検出回路SCからの情報に基づいて加熱回路HCを制御する制御部としてのCPU61が設けられている。 The sensor unit 40 is equipped with a detection circuit SC that detects the oxygen concentration of the combustion gas and a heating circuit HC that controls the temperature of the heater resistor 52. Both the detection circuit SC and the heating circuit HC are formed to straddle the A/F sensor 50 and the sensor board 60, and the sensor board 60 is equipped with a CPU 61 that serves as a control unit that controls the heating circuit HC based on information from the detection circuit SC.
検出回路SCは、A/Fセンサ50のセンサ素子51と、センサ素子51からの信号をセンサ基板60に実装されたASIC62を介してCPU61に伝達する信号伝達経路である素子ラインSLとで構成されている。本実施形態に示すセンサ素子51には、燃焼ガスの酸素濃度に応じた起電力が生じる。ASIC62は、センサ素子51を流れる電流の電流値及び電圧値を各々取得し、取得した電流値及び電圧値をCPU61へ出力する。 The detection circuit SC is composed of the sensor element 51 of the A/F sensor 50 and an element line SL, which is a signal transmission path that transmits a signal from the sensor element 51 to the CPU 61 via an ASIC 62 mounted on the sensor board 60. In this embodiment, the sensor element 51 generates an electromotive force corresponding to the oxygen concentration of the combustion gas. The ASIC 62 acquires the current and voltage values of the current flowing through the sensor element 51 and outputs the acquired current and voltage values to the CPU 61.
CPU61では、A/Fセンサ50による酸素濃度の検出値を特定する。具体的には、CPU61に付属のメモリには、ASIC62にて取得される電圧値と酸素濃度との相関関係を示すテーブルが記憶されており、このテーブルとASIC62にて取得された電圧値(V)とに基づいて酸素濃度の検出値(%)を特定する。なお、本実施形態に示すセンサユニット40においては、酸素濃度が低い場合には電圧値が小(検出値が小)、酸素濃度が高い場合には電圧値が大(検出値が大)となる。 The CPU 61 determines the oxygen concentration detected by the A/F sensor 50. Specifically, a table showing the correlation between the voltage value acquired by the ASIC 62 and the oxygen concentration is stored in the memory attached to the CPU 61, and the detected oxygen concentration value (%) is determined based on this table and the voltage value (V) acquired by the ASIC 62. In the sensor unit 40 shown in this embodiment, when the oxygen concentration is low, the voltage value is small (the detected value is small), and when the oxygen concentration is high, the voltage value is large (the detected value is large).
CPU61は、酸素濃度の検出値を給湯制御装置12に送信する。給湯制御装置12では、当該検出値に基づいてガス給湯器11の燃焼制御(フィードバック制御)を行う。本実施形態では、給湯制御装置12及びセンサユニット40によって「給湯制御システム」が構築されている。なお、取得した電圧値を「検出値」として給湯制御装置12に送信する構成とすることも可能である。 The CPU 61 transmits the detected oxygen concentration value to the hot water supply control device 12. The hot water supply control device 12 performs combustion control (feedback control) of the gas hot water heater 11 based on the detected value. In this embodiment, the hot water supply control device 12 and the sensor unit 40 form a "hot water supply control system." It is also possible to configure the hot water supply control device 12 to transmit the acquired voltage value as a "detected value."
また、CPU61では、ASIC62から取得した電流値及び電圧値を用いてセンサ素子51の抵抗値を算出(推定)する。センサ素子51の抵抗値については、センサ素子51の温度と相関がある。具体的には、センサ素子51の温度が低くなることでセンサ素子51の抵抗が大きくなり、センサ素子51の温度が高くなることでセンサ素子51の抵抗が小さくなる。CPU61は算出した抵抗値に基づいてヒータ抵抗52の通電制御(通電状態/非通電状態の切り替え)を行う。 The CPU 61 also calculates (estimates) the resistance value of the sensor element 51 using the current and voltage values acquired from the ASIC 62. The resistance value of the sensor element 51 is correlated with the temperature of the sensor element 51. Specifically, as the temperature of the sensor element 51 decreases, the resistance of the sensor element 51 increases, and as the temperature of the sensor element 51 increases, the resistance of the sensor element 51 decreases. The CPU 61 controls the conduction of electricity to the heater resistor 52 (switching between a conducting state and a non-conducting state) based on the calculated resistance value.
加熱回路HCは、A/Fセンサ50のヒータ抵抗52と、センサ基板60に設けられた電力供給部65からヒータ抵抗52に電力を供給する電力供給経路であるヒータラインHLとを含む。ヒータラインHLにおいて、ヒータ抵抗52とグランド69との間にはN型のMOSFET66が配設されている。MOSFET66のドレイン側にヒータ抵抗52が接続され、ソース側にプルダウン抵抗67を介してグランド69が接続されている。MOSFET66のゲートにはCPU61が接続されており、CPU61は算出したセンサ素子51の抵抗値に基づいてゲートをON/OFFする。これにより、ヒータ抵抗52が通電状態/非通電状態に切り替わる。 The heating circuit HC includes the heater resistor 52 of the A/F sensor 50 and a heater line HL, which is a power supply path that supplies power to the heater resistor 52 from a power supply unit 65 provided on the sensor board 60. In the heater line HL, an N-type MOSFET 66 is disposed between the heater resistor 52 and ground 69. The heater resistor 52 is connected to the drain side of the MOSFET 66, and ground 69 is connected to the source side via a pull-down resistor 67. The gate of the MOSFET 66 is connected to a CPU 61, which turns the gate ON/OFF based on the calculated resistance value of the sensor element 51. This switches the heater resistor 52 between a conductive state and a non-conductive state.
ここで、CPU61によるヒータ抵抗52(センサ素子51)の温度制御処理について説明する。温度制御処理は、CPU61において定期処理の一環として実行される処理であり、CPU61にて当該温度制御処理を実行する機能が「加熱制御部」に相当する。 Here, we will explain the temperature control process of the heater resistor 52 (sensor element 51) performed by the CPU 61. The temperature control process is performed by the CPU 61 as part of its regular processing, and the function of the CPU 61 that executes this temperature control process corresponds to the "heating control unit."
温度調整処理においては先ず、センサ素子51を流れる電流の電流値及び電圧値を素子ラインSLから、詳しくはASIC62から取得し、それら電流値及び電圧値に基づいてセンサ素子51の抵抗値を算出する。本実施形態においては、センサ素子51の温度が上述した基準温度(750°C)である場合の当該センサ素子51の抵抗値(例えば38Ω)がCPU61に付属のメモリに基準抵抗値として記憶されており、算出した現在の抵抗値が基準抵抗値よりも大きいか否かを判定する。 In the temperature adjustment process, the current and voltage values of the current flowing through the sensor element 51 are first obtained from the element line SL, more specifically from the ASIC 62, and the resistance value of the sensor element 51 is calculated based on these current and voltage values. In this embodiment, the resistance value of the sensor element 51 when the temperature of the sensor element 51 is the above-mentioned reference temperature (750°C) (e.g., 38 Ω) is stored as the reference resistance value in memory attached to the CPU 61, and a determination is made as to whether the calculated current resistance value is greater than the reference resistance value.
現在の抵抗値が基準抵抗値よりも大きい場合には、センサ素子51の温度が基準温度に達していないと想定されるため、ヒータ抵抗52を通電状態(ヒータON)とした後、本温度調整処理を終了する。現在の抵抗値が基準抵抗値以下となっている場合には、センサ素子51の温度が基準温度に達していると想定されるため、ヒータ抵抗52を非通電状態(ヒータOFF)とした後、本温度調整処理を終了する。 If the current resistance value is greater than the reference resistance value, it is assumed that the temperature of the sensor element 51 has not reached the reference temperature, so the heater resistor 52 is energized (heater ON) and the temperature adjustment process is terminated. If the current resistance value is equal to or less than the reference resistance value, it is assumed that the temperature of the sensor element 51 has reached the reference temperature, so the heater resistor 52 is deenergized (heater OFF) and the temperature adjustment process is terminated.
つまり、センサ素子51の温度が基準温度に達していない場合にはヒータ抵抗52を通電状態とすることでセンサ素子51を加熱し、センサ素子51の温度が基準温度を超えている場合にはヒータ抵抗52を非通電状態とすることでセンサ素子51の温度を下げる。センサ素子51の温度が基準温度に達した後は、当該センサ素子51を基準温度に維持するために短い期間でヒータ抵抗52の通電状態(ON)/非通電状態(OFF)の切り替えを行う。これにより、センサ素子51の温度が基準温度に保たれることとなる。 In other words, if the temperature of the sensor element 51 has not reached the reference temperature, the heater resistor 52 is energized to heat the sensor element 51, and if the temperature of the sensor element 51 exceeds the reference temperature, the heater resistor 52 is de-energized to lower the temperature of the sensor element 51. After the temperature of the sensor element 51 reaches the reference temperature, the heater resistor 52 is switched between energized (ON) and de-energized (OFF) states in short intervals to maintain the sensor element 51 at the reference temperature. This maintains the temperature of the sensor element 51 at the reference temperature.
A/Fセンサ50については、同じ酸素濃度の気体を計測しても個体差や経年劣化によって酸素濃度の検出値に違いが生じ得る。つまり、酸素濃度が一定(基準酸素濃度:20.94%)である大気状態にて検出値を取得したとしても、検出値が必ず基準酸素濃度となるとは限らず、個体差や経年劣化によって誤差が生じる可能性がある。このような誤差は、空燃比の調整によって燃焼の適正化を図る上で妨げになると懸念される。なお、この基準酸素濃度が「濃度基準値」に相当する。 When measuring gas with the same oxygen concentration, the A/F sensor 50 may detect different oxygen concentrations due to individual differences and deterioration over time. In other words, even if a detected value is obtained under atmospheric conditions where the oxygen concentration is constant (reference oxygen concentration: 20.94%), the detected value may not necessarily be the reference oxygen concentration, and errors may occur due to individual differences and deterioration over time. There is a concern that such errors could hinder optimization of combustion by adjusting the air-fuel ratio. This reference oxygen concentration corresponds to the "concentration reference value."
本実施形態に示す給湯制御システムにおいては、排気管39内が大気状態となっている状況下にて取得した検出値と基準酸素濃度とを照らし合わせて補正係数を決定し、給湯時には取得した検出値を当該補正係数を用いて補正し、補正した検出値を給湯制御装置12に送信することで、上述した誤差の影響を抑えていることを特徴の1つとしている。具体的には、CPU61における制御モードとして、湯沸し中に酸素濃度の検出値を定期的に取得し、取得した検出値を補正係数を用いて補正してから給湯制御装置12に送信する通常モードと、補正係数を設定(更新)する補正係数設定モードとが設けられており、この補正係数設定モードにて補正係数が随時設定(更新)される構成となっている。以下、図4のフローチャートを参照して、CPU61にて定期処理の一環として実行される補正係数設定モード用処理について説明する。 One of the features of the hot water supply control system shown in this embodiment is that a correction coefficient is determined by comparing the detected value acquired when the inside of the exhaust pipe 39 is in an atmospheric state with a reference oxygen concentration. During hot water supply, the detected value is corrected using the correction coefficient, and the corrected detected value is transmitted to the hot water supply control device 12, thereby suppressing the influence of the above-mentioned error. Specifically, the CPU 61 has two control modes: a normal mode in which the detected oxygen concentration is periodically acquired while water is being boiled, corrected using the correction coefficient, and then transmitted to the hot water supply control device 12; and a correction coefficient setting mode in which the correction coefficient is set (updated), and the correction coefficient is set (updated) as needed in the correction coefficient setting mode. Below, the correction coefficient setting mode process executed by the CPU 61 as part of its periodic processing will be described with reference to the flowchart in Figure 4.
補正係数設定モード用処理においては先ず、ステップS101にて補正係数設定モードとなっているかを判定する。具体的には、CPU61に付属のメモリに補正係数設定モードフラグがセットされているかを判定する。補正係数設定モードとなっていない場合にはステップS102に進む。 In the correction coefficient setting mode process, first, in step S101, it is determined whether the correction coefficient setting mode is in effect. Specifically, it is determined whether a correction coefficient setting mode flag is set in the memory attached to the CPU 61. If the correction coefficient setting mode is not in effect, the process proceeds to step S102.
湯沸しが終了してから上記排気管39内の空気が自然換気によって入れ替わって大気状態となるまでにはある程度の時間を要する。言い換えれば、湯沸し終了後は少なくとも当該時間が経過するまで燃焼ガスが排気管39に残ることとなる。本実施形態では、このような事情に配慮した制限時間が規定されており、湯沸し終了から当該制限時間が経過するまでは補正係数設定モードへの切り替えが不可となるように構成されている。制限時間中である場合にはステップS102にて否定判定をしてそのまま本設定モード用処理を終了する。制限時間中でない場合にはステップS102にて肯定判定をしてステップS103に進む。 After the water boiling is completed, it takes some time for the air in the exhaust pipe 39 to be replaced by natural ventilation and return to atmospheric conditions. In other words, after the water boiling is completed, combustion gases will remain in the exhaust pipe 39 until at least this time has passed. In this embodiment, a time limit is specified taking this situation into consideration, and the system is configured so that switching to correction coefficient setting mode is not possible until this time limit has passed after the water boiling is completed. If the time limit has passed, a negative judgment is made in step S102 and the processing for this setting mode is terminated. If the time limit has not passed, a positive judgment is made in step S102 and the system proceeds to step S103.
ステップS103では、補正係数の設定準備を開始する条件(準備条件)が成立しているかを判定する。本実施形態では、(1)ユーザ等により補正係数の設定操作が行われた場合(例えば給湯制御装置12にて補正係数設定用のボタンが操作された場合)、(2)予定された日時となった場合に、上記準備条件が成立する。ステップS103にて否定判定をした場合には、そのまま本設定モード用処理を終了する。ステップS103にて肯定判定をした場合には、補正係数の設定準備処理を実行した後、本設定モード用処理を終了する。この準備処理においては先ず、ステップS104にてヒータ抵抗52を通電状態とすることで基準温度を目標としたセンサ素子51の加熱を開始する。続くステップS105では、メモリに補正係数設定モードフラグをセットする。これにより、CPU61の制御モードが通常モードから補正係数設定モードに切り替わる。 In step S103, it is determined whether the conditions for starting preparation for setting the correction coefficient (preparation conditions) are met. In this embodiment, the preparation conditions are met (1) when a user or other user performs an operation to set the correction coefficient (for example, when a button for setting the correction coefficient is operated on the hot water supply control device 12), or (2) when the scheduled date and time arrives. If a negative determination is made in step S103, the process for this setting mode ends. If a positive determination is made in step S103, the process for this setting mode ends after executing the preparation process for setting the correction coefficient. In this preparation process, first, in step S104, the heater resistor 52 is energized to begin heating the sensor element 51 with the reference temperature as the target. In the following step S105, a correction coefficient setting mode flag is set in memory. This switches the control mode of the CPU 61 from normal mode to correction coefficient setting mode.
なお、制限時間中に設定操作が行われた場合には当該操作は無効となる。また、本実施形態では1ヶ月毎に補正係数の設定が行われるように上記日時が規定されているが、制限時間中に予定の日時となった場合には、当該予定はキャンセルされる。 If a setting operation is performed during the time limit, that operation will be invalid. In this embodiment, the above date and time are specified so that the correction coefficient is set every month, but if the scheduled date and time arrives during the time limit, the scheduled date and time will be canceled.
ステップS101の説明に戻り、現在の制御モードが補正係数設定モードとなっている場合には、当該ステップS101にて肯定判定をしてステップS106に進む。ステップS106では、湯沸しが開始されたか否かを判定する。本実施形態では、補正係数の設定よりも湯沸しを優先することにより給湯の遅れを抑制している。ステップS106にて否定判定をした場合には、ステップS107に進む。ステップS107では、補正係数を設定する適正なタイミングとなっているかを判定すべく補正係数の設定タイミング判定用処理を実行する。詳細については後述するが、検出値の変化の収束を確認した場合には、当該判定用処理にてメモリに補正係数設定タイミングフラグがセットされる。 Returning to the explanation of step S101, if the current control mode is the correction coefficient setting mode, a positive judgment is made in step S101 and the process proceeds to step S106. In step S106, it is determined whether or not water heating has started. In this embodiment, delays in hot water supply are suppressed by prioritizing water heating over setting the correction coefficient. If a negative judgment is made in step S106, the process proceeds to step S107. In step S107, a correction coefficient setting timing judgment process is executed to determine whether it is the appropriate timing to set the correction coefficient. Details will be described later, but if it is confirmed that the change in the detection value has converged, a correction coefficient setting timing flag is set in memory in the judgment process.
続くステップS108では、補正係数設定タイミングフラグがセットされているかを判定する。補正係数設定タイミングフラグがセットされていない場合にはそのまま本設定モード用処理を終了し、補正係数設定タイミングフラグがセットされている場合には、ステップS109にて補正係数設定処理を実行した後、本補正係数設定モード用処理を終了する。ここで、図5のフローチャートを参照して、補正係数設定処理について説明する。 Then, in step S108, it is determined whether the correction coefficient setting timing flag is set. If the correction coefficient setting timing flag is not set, the processing for this setting mode is terminated. If the correction coefficient setting timing flag is set, the correction coefficient setting processing is executed in step S109, and then the processing for this correction coefficient setting mode is terminated. The correction coefficient setting processing will now be described with reference to the flowchart in Figure 5.
補正係数設定処理においては先ず、ステップS201にて、A/Fセンサ50から酸素濃度の検出値を取得するタイミングとなったかを判定する。具体的には、補正係数設定タイミングフラグがセットされてから最初にステップS201の判定を実行する場合には、当該ステップS201にて肯定判定をし、2回目以降である場合には先にステップS201にて肯定判定をしてからインターバル時間が経過した場合にステップS201にて肯定判定をし、インターバル時間が経過していない場合にステップS201にて否定判定をする。ステップS201にて否定判定をした場合にはそのまま本設定処理を終了する。ステップS201にて肯定判定をした場合にはステップS202に進み、A/Fセンサ50から酸素濃度の検出値を取得してメモリに記憶する。 In the correction coefficient setting process, first, in step S201, it is determined whether it is time to obtain the detected oxygen concentration value from the A/F sensor 50. Specifically, if this is the first time that step S201 is performed since the correction coefficient setting timing flag was set, a positive determination is made in step S201. If this is the second or subsequent time, a positive determination is made in step S201 if the interval time has elapsed since the previous positive determination in step S201, and a negative determination is made in step S201 if the interval time has not elapsed. If a negative determination is made in step S201, the setting process is terminated. If a positive determination is made in step S201, the process proceeds to step S202, where the detected oxygen concentration value is obtained from the A/F sensor 50 and stored in memory.
続くステップS203では、取得した検出値の数(個数)が第1規定数(例えば10)に達したかを判定する。第1規定数に達していない場合には、ステップS203にて否定判定をして、そのまま本設定処理を終了する。第1規定数に達している場合には、ステップS203にて肯定判定をして、ステップS204に進む。 In the following step S203, it is determined whether the number of acquired detection values has reached a first specified number (e.g., 10). If the first specified number has not been reached, a negative determination is made in step S203, and the setting process is terminated. If the first specified number has been reached, a positive determination is made in step S203, and the process proceeds to step S204.
ステップS204では、ステップS201~S203にて収集した第1規定数の検出値からそれら検出値の平均値を算出し、上記基準酸素濃度を当該平均値で除して補正係数を算出する。そして、算出した補正係数を参照対象として設定する。具体的には、算出した補正係数をメモリの参照対象記憶領域に保存する。以降は、A/Fセンサ50から取得した検出値が今回設定した補正係数(参照対象記憶領域に保存した補正係数)を用いて適宜補正されることとなる。 In step S204, the average value of the first specified number of detection values collected in steps S201 to S203 is calculated, and the reference oxygen concentration is divided by this average value to calculate a correction coefficient. The calculated correction coefficient is then set as the reference target. Specifically, the calculated correction coefficient is saved in the reference target storage area of memory. Thereafter, detection values obtained from the A/F sensor 50 are corrected as appropriate using the currently set correction coefficient (the correction coefficient saved in the reference target storage area).
続くステップS205では、ヒータ抵抗52を非通電状態として、センサ素子51の加熱を終了する。そして、ステップS206にてメモリにセットされている補正係数設定モードフラグ及び補正係数設定タイミングフラグを消去し、ステップS207にてメモリに記憶されている補正係数設定用の各種データ(収集した検出値)を消去した後、本設定用処理を終了する。 In the following step S205, the heater resistor 52 is de-energized, terminating heating of the sensor element 51. Then, in step S206, the correction coefficient setting mode flag and correction coefficient setting timing flag set in memory are erased, and in step S207, various data (collected detection values) for setting the correction coefficient stored in memory are erased, after which the setting process is terminated.
図4のステップS106の説明に戻り、補正係数設定モード中に湯沸し開始となった場合には、ステップS106にて肯定判定をしてステップS110に進む。ステップS110では、メモリにセットされている補正係数設定モードフラグ及び補正係数設定タイミングフラグを消去する。その後は、ステップS111にてメモリに記憶されている補正係数設定用の各種データ(収集した検出値)を消去して、本設定用処理を終了する。なお、ヒータ抵抗52によるセンサ素子51の温度調整については通常モードに引き継がれることとなる。 Returning to the explanation of step S106 in Figure 4, if boiling water is started during the correction coefficient setting mode, a positive determination is made in step S106 and the process proceeds to step S110. In step S110, the correction coefficient setting mode flag and correction coefficient setting timing flag set in memory are erased. Thereafter, in step S111, various data (collected detection values) for setting the correction coefficient stored in memory are erased, and the setting process ends. Note that temperature adjustment of the sensor element 51 by the heater resistor 52 is carried over to normal mode.
上述したようにA/Fセンサ50の検出機能を正しく発揮させる上ではセンサ素子51の温度を基準温度となるように昇温させて活性化させる必要がある。故に、補正係数を適正に設定する場合には、大気状態となっている状況下にてセンサ素子51を基準温度まで昇温させる必要がある。ヒータ抵抗52からの熱の伝わりについては当該ヒータ抵抗52からの距離によって差が生じる。このため、センサ素子51の推定温度が所定温度となっても実際にセンサ素子51全体で温度が均一(所定温度)となるまでにある程度の時間を要する。このような事情から、図6に例示しているように、実際の酸素濃度が一定であるにも関わらず、推定温度が基準温度に達したt1のタイミングの後(基準温度に維持中)も酸素濃度の検出値が徐々に上昇するといった事象が発生し得る。より詳しくは、加熱を開始したt0のタイミングからt1のタイミングまでと比べた場合に酸素濃度の検出値の上昇率は小さくなるものの、t1のタイミングからある程度の時間が経過したt2のタイミングとなるまで検出値が緩やかに上昇を続ける。仮にこのような上昇過程にて補正係数が設定された場合には、燃焼の適正化を図る機能が上手く発揮されなくなると懸念される。 As mentioned above, to properly perform the detection function of the A/F sensor 50, the sensor element 51 must be activated by heating it to a reference temperature. Therefore, to properly set the correction coefficient, the sensor element 51 must be heated to the reference temperature under atmospheric conditions. Heat transfer from the heater resistor 52 varies depending on the distance from the heater resistor 52. Therefore, even if the estimated temperature of the sensor element 51 reaches a predetermined temperature, it may take some time for the temperature throughout the sensor element 51 to actually become uniform (at the predetermined temperature). For this reason, as illustrated in Figure 6, even if the actual oxygen concentration remains constant, the detected oxygen concentration may gradually increase even after the estimated temperature reaches the reference temperature (while the temperature is maintained at the reference temperature) at time t1. More specifically, although the rate of increase in the detected oxygen concentration is smaller than between time t0 (when heating begins) and time t1, the detected oxygen concentration continues to increase gradually until time t2, a certain amount of time after time t1. If the correction coefficient were set during this rising process, there is a concern that the function of optimizing combustion may not be properly performed.
例えばヒータによる昇温を開始してから十分な時間が経過した後に補正係数を設定する構成とすれば、上述した上昇過程にて補正係数が設定されることを回避し得る。但し、昇温を開始してから上昇過程を経て温度均一となるまでの時間については、A/Fセンサ50(特にセンサ素子51)の個体差や劣化具合い、A/Fセンサ50や周辺の温度、加熱回路HC(特にヒータ抵抗52)の個体差や劣化具合い等の様々な要因によって差が生じる。つまり、各種事情を考慮して1の待ち時間を規定しようとすれば、当該待ち時間が過度に長くなる。補正係数の設定は大気状態の維持が前提となるため湯沸しと並行して行うことは困難であり、湯沸かしを優先した場合には、補正値の設定機会が減ったり先送りとなったりすることで燃焼の更なる適正化の妨げとなり得る。なお、一部の事情のみを考慮して待ち時間を規定した場合には、状況によっては待ち時間が不足し、結果として燃焼の更なる適正化が困難になると想定され、状況に応じて待ち時間を変化させようとした場合には、状況を把握するためのセンサ等の検出手段が必要となり、給湯制御システムが過度に複雑になると懸念される。 For example, if the correction coefficient is set after sufficient time has passed since the heater started heating, it would be possible to avoid setting the correction coefficient during the temperature rise process described above. However, the time it takes from the start of heating until the temperature reaches a uniform level varies depending on various factors, including individual differences and deterioration levels of the A/F sensor 50 (particularly the sensor element 51), the temperature of the A/F sensor 50 and its surroundings, and individual differences and deterioration levels of the heating circuit HC (particularly the heater resistor 52). In other words, if the wait time 1 is determined while taking various factors into consideration, the wait time would be excessively long. Setting the correction coefficient requires maintaining atmospheric conditions, making it difficult to perform the setting in parallel with the water heating process. If water heating is prioritized, the opportunity to set the correction value may be reduced or postponed, hindering further optimization of combustion. Furthermore, if the wait time is determined while only certain factors are considered, the wait time may be insufficient depending on the situation, making further optimization of combustion difficult. Changing the wait time depending on the situation would require a detection means, such as a sensor, to grasp the situation, which could lead to an excessively complex hot water supply control system.
本実施形態では、A/Fセンサ50による酸素濃度の検出値を用いて検出値の変化が収束するタイミング、具体的にはセンサ素子51の温度が均一となったタイミングを見極めることで、補正係数の確からしさを向上させつつ、補正係数の設定に係る時間が過度に長くなることを抑制する工夫がさなれていることを特徴の1つとしている。以下、図7を参照して、当該工夫に係る構成、具体的にはステップS107の補正係数の設定タイミング判定用処理について説明する。 One of the features of this embodiment is that the oxygen concentration detected by the A/F sensor 50 is used to determine the timing at which the change in the detected value converges, specifically the timing at which the temperature of the sensor element 51 becomes uniform, thereby improving the accuracy of the correction coefficient while preventing the time required for setting the correction coefficient from becoming excessively long. Below, with reference to Figure 7, the configuration related to this technique, specifically the process for determining the timing at which the correction coefficient is set in step S107, will be described.
補正係数の設定タイミング判定用処理においては先ず、ステップS301にて、A/Fセンサ50から酸素濃度の検出値を取得するタイミングとなったかを判定する。ステップS301にて否定判定をした場合にはそのまま本判定用処理を終了する。ステップS301にて肯定判定をした場合にはステップS302に進み、A/Fセンサ50から酸素濃度の検出値を取得してメモリに記憶する。具体的には、ステップS301では、(1)補正係数設定モードに切り替わってから最初にステップS301の処理を実行する場合、(2)前回の検出値の取得からインターバル時間が経過している場合に肯定判定をする。このインターバル時間についてはステップS201にて説明したインターバル時間と同じ長さとしてもよいし、ステップS201にて説明したインターバル時間よりも長い時間としてもよいし、短い時間としてもよい。例えば、長い時間とすることは、メモリの記憶容量の圧迫を抑制する上で好ましい。 In the correction coefficient setting timing determination process, first, in step S301, it is determined whether it is time to obtain the oxygen concentration detection value from the A/F sensor 50. If the determination in step S301 is negative, the determination process ends. If the determination in step S301 is positive, the process proceeds to step S302, where the oxygen concentration detection value is obtained from the A/F sensor 50 and stored in memory. Specifically, in step S301, a positive determination is made (1) if the process of step S301 is executed for the first time since switching to correction coefficient setting mode, or (2) if an interval time has elapsed since the previous detection value was obtained. This interval time may be the same length as the interval time described in step S201, or it may be longer or shorter than the interval time described in step S201. For example, a longer interval time is preferable in order to reduce pressure on memory storage capacity.
ステップS302にて検出値を保存した後は、ステップS303に進み、補正係数設定モードとなってから現在に至るまでに取得した検出値の数(個数)が第2規定数(例えば30)以上となっているかを判定する。第2規定数以上となっていない場合には、ステップS303にて否定判定をして、そのまま本設定タイミング判定用処理を終了する。第2規定数以上となっている場合には、ステップS303にて肯定判定をしてステップS304に進む。なお、第2規定数については任意であり、例えば第1規定数と同数としてもよいし、第1規定数よりも少なくしてもよい。 After the detection values are saved in step S302, the process proceeds to step S303, where it is determined whether the number of detection values obtained from the time the correction coefficient setting mode was entered until the present is equal to or greater than a second specified number (e.g., 30). If the number is not equal to or greater than the second specified number, a negative determination is made in step S303, and the process for determining the setting timing is terminated. If the number is equal to or greater than the second specified number, a positive determination is made in step S303, and the process proceeds to step S304. The second specified number is arbitrary and may, for example, be the same as the first specified number, or may be less than the first specified number.
ステップS304では、今回の検出値を含む直近N回分(例えば30回分)の検出値からそれら検出値の平均値である移動平均Aを算出し、算出した移動平均Aをメモリに保存する。その後は、ステップS305に進み、補正係数設定モードとなってから現在に至るまでに算出した移動平均Aの数(個数)が第3規定数(例えば50)以上となっているかを判定する。第3規定数以上となっていない場合にはそのまま本判定用処理を終了する。算出した移動平均Aの数が第3規定数以上となっている場合にはステップS306に進む。ステップS306では、比較する2つの移動平均Aをピックアップする。以下、図8を参照して、ピックアップする移動平均Aについて補足説明する。図8では、新たに算出した移動平均Aを「移動平均An」、過去に算出した移動平均Aを「移動平均Am」として区別している。なお、図8においては説明の便宜上、検出値の取得のインターバル時間(周期)を実際よりも拡大して記載している。 In step S304, a moving average A, which is the average of the most recent N (e.g., 30) detection values, including the current detection value, is calculated, and the calculated moving average A is stored in memory. Then, in step S305, a determination is made as to whether the number of moving averages A calculated from the time the correction coefficient setting mode was entered to the present is equal to or greater than a third specified number (e.g., 50). If the number is not equal to or greater than the third specified number, the determination process ends. If the number of calculated moving averages A is equal to or greater than the third specified number, the process proceeds to step S306. In step S306, two moving averages A to be compared are selected. The following provides additional information about the selected moving averages A, with reference to Figure 8. In Figure 8, a newly calculated moving average A is distinguished as "moving average An" and a previously calculated moving average A is distinguished as "moving average Am." For ease of explanation, the interval (period) for obtaining detection values is exaggerated in Figure 8.
補正係数設定モードへ切り替わった後のtnのタイミングでは、新たに取得した検出値を含む直近N回分の検出値の移動平均Anが算出されている。このtnのタイミングにおけるピックアップの対象は、移動平均Anと、tnのタイミングよりも前のtmのタイミングにて算出された移動平均Amとなる。移動平均Amは、tmのタイミングにて取得した検出値とその前に取得した直近N回分の検出値の平均値であり、移動平均Anの算出に用いられた検出値と、移動平均Amの算出に用いられた検出値とは非重複となる。より詳しくは、移動平均Amに係る最後の検出値を取得してから、移動平均An用に係る最初の検出値を取得するまでの時間については、移動平均Amに係る検出値を集める時間や移動平均Aに係る検出値を集める時間と比べて長くなっている。 At time tn after switching to correction coefficient setting mode, the moving average An of the most recent N detection values, including the newly acquired detection value, is calculated. The targets of selection at time tn are the moving average An and the moving average Am calculated at time tm, which precedes time tn. The moving average Am is the average of the detection value acquired at time tm and the most recent N detection values acquired before that, and the detection values used to calculate the moving average An do not overlap with the detection values used to calculate the moving average Am. More specifically, the time from acquiring the last detection value for the moving average Am to acquiring the first detection value for the moving average An is longer than the time to collect detection values for the moving average Am and the time to collect detection values for the moving average A.
tnのタイミングから上記インターバルが経過したtn+1のタイミングでは、新たに取得した検出値を含む直近N回分の検出値の移動平均An+1が算出されている。このtn+1のタイミングにおけるピックアップの対象は、移動平均An+1と、tn+1のタイミングよりも前、具体的にはtmのタイミングから上記インターバル時間が経過したtm+1のタイミングにて算出された移動平均Am+1となる。tn+1のタイミングから上記インターバルが経過したtn+2のタイミングでは、新たに取得した検出値を含む直近N回分の検出値の移動平均An+2が算出されている。このtn+2のタイミングにおけるピックアップの対象は、移動平均An+2と、tn+2のタイミングよりも前、具体的にはtm+1のタイミングから上記インターバル時間が経過したtm+2のタイミングにて算出された移動平均Am+2となる。 At time tn+1, when the above interval has elapsed since time tn, a moving average An+1 of the most recent N detection values, including the newly acquired detection value, is calculated. The targets of selection at time tn+1 are the moving average An+1 and the moving average Am+1 calculated before time tn+1, specifically at time tm+1, when the above interval has elapsed since time tm. At time tn+2, when the above interval has elapsed since time tn+1, a moving average An+2 of the most recent N detection values, including the newly acquired detection value, is calculated. The targets of selection at time tn+2 are the moving average An+2 and the moving average Am+2 calculated before time tn+2, specifically at time tm+2, when the above interval has elapsed since time tm+1.
図7の説明に戻り、ステップS306にて移動平均Aをピックアップした後は、ステップS307に進む。ステップS307では、ピックアップした2つの移動平均Aの差分の絶対値である差分Dを算出し、算出した差分Dをメモリに保存する。例えば、tnのタイミングで算出される差分Dである差分Dnは、(差分Dn)=|(移動平均An)-(移動平均Am)|となる。 Returning to the explanation of Figure 7, after moving average A is picked up in step S306, the process proceeds to step S307. In step S307, difference D, which is the absolute value of the difference between the two picked moving averages A, is calculated, and the calculated difference D is stored in memory. For example, difference Dn, which is the difference D calculated at timing tn, is (difference Dn) = |(moving average An) - (moving average Am)|.
その後は、ステップS308に進み、算出した差分Dの数(個数)が第4規定数(例えば10)を上回っているかを判定する。ステップS308にて否定判定をした場合には、そのまま本判定用処理を終了する。ステップS308にて肯定判定をした場合には、ステップS309に進む。ステップS309では、直近H回分(例えば10回分)の差分Dの最大値を特定し、続くステップS310では当該最大値が予め規定されている閾値よりも低くなっているかを判定する。この閾値については、大気状態且つセンサ素子51の温度=基準温度である状況下にてA/Fセンサ50から酸素濃度の検出値を繰り返し取得した場合に、当該A/Fセンサ50の仕様から想定される検出値の変動幅(上下幅)に基づいて規定されている。 Then, proceed to step S308 to determine whether the number of calculated differences D exceeds a fourth specified number (e.g., 10). If the determination in step S308 is negative, the determination process ends. If the determination in step S308 is positive, proceed to step S309. In step S309, the maximum value of the differences D for the most recent H times (e.g., 10 times) is identified, and in the following step S310, determine whether the maximum value is lower than a predetermined threshold. This threshold is determined based on the expected fluctuation range (upper and lower bound) of the detected value from the specifications of the A/F sensor 50 when oxygen concentration detection values are repeatedly obtained from the A/F sensor 50 under atmospheric conditions where the temperature of the sensor element 51 is equal to the reference temperature.
ステップS310にて否定判定をした場合にはそのまま本判定用処理を終了する。一方、ステップS310にて肯定判定をした場合には、ステップS310に進み、メモリに上記補正係数設定タイミングフラグをセットして、本判定用処理を終了する。つまり、直近H回分の差分Dが何れも閾値を下回っている場合に、検出値の変化が収束しているとして補正係数の設定を許可する。言い換えれば、検出値の変化が収束した場合に、補正係数の設定に適正なタイミングであると判定する。なお、「収束」については、センサ素子51の温度が均一となって長期的な上昇(緩やかな上昇傾向)が終わった状態を示す。 If a negative determination is made in step S310, the process for this determination ends. On the other hand, if a positive determination is made in step S310, the process proceeds to step S310, the correction coefficient setting timing flag is set in memory, and the process for this determination ends. In other words, if the differences D for the most recent H times are all below the threshold, it is determined that the change in the detected value has converged and the setting of the correction coefficient is permitted. In other words, if the change in the detected value has converged, it is determined that the timing is appropriate for setting the correction coefficient. Note that "convergence" refers to a state in which the temperature of the sensor element 51 has become uniform and the long-term increase (a gradual upward trend) has ended.
以上詳述した第1の実施形態によれば、以下の優れた効果が期待できる。 The first embodiment described above is expected to have the following excellent effects:
補正係数設定モードにおいてはセンサ素子51が加熱され且つ排気管39内が大気状態となっている状況下にてA/Fセンサ50から酸素濃度の検出値を繰り返し取得する。そして、検出値の変化が収束したと判定した場合に補正係数が設定される。このような構成によれば、センサ素子51の推定温度=基準温度となってから当該センサ素子51の温度が均一となるまでの期間、すなわち酸素濃度の検出値が微増となる上昇過程にて補正係数が設定されることを回避できる。そして、センサ素子51の温度が均一となって検出値が安定しているタイミング(適正なタイミング)にて補正係数を設定することにより、当該補正係数の確からしさを向上させることができる。 In the correction coefficient setting mode, the oxygen concentration detection value is repeatedly obtained from the A/F sensor 50 while the sensor element 51 is heated and the exhaust pipe 39 is in an atmospheric state. The correction coefficient is then set when it is determined that the change in the detection value has converged. This configuration prevents the correction coefficient from being set during the period from when the estimated temperature of the sensor element 51 equals the reference temperature until the temperature of the sensor element 51 becomes uniform, i.e., during the rising process when the oxygen concentration detection value increases slightly. Setting the correction coefficient at the appropriate timing when the temperature of the sensor element 51 has uniformed and the detection value has stabilized improves the accuracy of the correction coefficient.
センサ素子51の温度を基準温度まで引き上げて且つ基準温度で均一とするまでの時間は、センサ素子51の個体差や劣化具合い、センサ素子51やその周辺の温度、加熱回路HC(特にヒータ抵抗52)の個体差や劣化具合いによって左右される。この点、本実施形態に示した構成によれば、適正なタイミングの見極めに際してそれらの要因の影響を加味した制御が不要であり、様々な状況にて各々の適正なタイミングを見極めることができる。これは、補正係数の設定に係る構成が複雑になることを抑制する上で好ましい。 The time it takes for the temperature of the sensor element 51 to be raised to the reference temperature and then stabilize at the reference temperature depends on the individual differences and degree of deterioration of the sensor element 51, the temperature of the sensor element 51 and its surroundings, and the individual differences and degree of deterioration of the heating circuit HC (particularly the heater resistor 52). In this regard, the configuration shown in this embodiment does not require control that takes into account the influence of these factors when determining the appropriate timing, making it possible to determine the appropriate timing for each situation. This is advantageous in that it prevents the configuration related to setting the correction coefficient from becoming too complicated.
以上詳述したように、補正係数を適正なタイミングで設定可能な構成によれば、補正機能による燃焼の更なる適正化に寄与できる。 As described above in detail, a configuration that allows the correction coefficient to be set at the appropriate timing can contribute to further optimizing combustion through the correction function.
補正係数の設定については大気状態の維持が要件となる。このため、補正係数の設定に係る準備と湯沸しとを並行して行うことは困難であり、湯沸しと補正係数の設定とには優先順が生じる。本実施形態では湯沸しを優先しているが、このような構成においては、補正係数の設定機会(例えば更新機会)が減ったり当該機会が先送りとなったりすることで燃焼の更なる適正化の妨げとなることが懸念される。この点、本実施形態に示した構成によれば、検出値の変化が収束したと判定した場合に補正係数が設定される。このような構成とすることで、センサ素子51の温度が均一になってから補正係数が設定されるまでの待ち時間を極力短くすることができる。例えば上述した各種条件を加味して適正なタイミングとなるまでの時間を事前に一義的に定めておく構成と比較して、待ち時間が無駄に長くなることを抑制できる。このようにして補正係数設定までの待ち時間に配慮することは、湯沸し機能と上述した補正機能との共存を図る上で好ましい。 Setting the correction coefficient requires maintaining atmospheric conditions. Therefore, it is difficult to simultaneously perform preparations for setting the correction coefficient and boil water, and a priority order is imposed between boiling water and setting the correction coefficient. In this embodiment, boiling water is prioritized, but such a configuration may reduce or postpone opportunities to set the correction coefficient (e.g., update opportunities), potentially hindering further optimization of combustion. In this regard, the configuration shown in this embodiment sets the correction coefficient when it is determined that the change in the detection value has converged. This configuration minimizes the wait time between the temperature of the sensor element 51 becoming uniform and the correction coefficient being set. For example, compared to a configuration in which the time until the appropriate timing is determined in advance based on the various conditions described above, this configuration prevents unnecessary wait times. Considering the wait time for setting the correction coefficient in this way is advantageous for achieving coexistence between the boiling water function and the above-mentioned correction function.
図6に示した例では、実際の酸素濃度は一定となっており且つt2のタイミングにて酸素濃度の検出値の変化が収束している。但し、実際の酸素濃度が一定となっている場合であっても、A/Fセンサ50による酸素濃度の検出値についてはある程度の幅で上下し得る。つまり、実際の酸素濃度が一定となっている状況下にて検出値を取得した場合には、取得のタイミングによって検出値がばらつくこととなる。このため、異なるタイミングで取得した2つの検出値を比較しただけでは、収束前の状況下にて取得した2つの検出値の差がたまたま小さくなって収束していると誤判定したり、収束している状況下にて取得した2つの検出値の差がたまたま大きくなって未だ収束していないと誤判定したりする可能性が生じる。なお、検出値については検出回路SCに生じる起電力に相関があるが、この検出回路SCにノイズ等が生じることで、実際の酸素濃度が一定であるにもかかわらず、検出値が大きく変化する可能性もある。 In the example shown in Figure 6, the actual oxygen concentration is constant and the change in the detected oxygen concentration value converges at time t2. However, even when the actual oxygen concentration is constant, the detected oxygen concentration value by the A/F sensor 50 can fluctuate within a certain range. In other words, when a detected value is acquired under conditions where the actual oxygen concentration is constant, the detected value will vary depending on the timing of acquisition. For this reason, simply comparing two detected values acquired at different times may result in a false determination that convergence has occurred because the difference between the two detected values acquired under conditions before convergence happens to be small, or a false determination that convergence has not yet occurred because the difference between the two detected values acquired under conditions where convergence has occurred happens to be large. Note that the detected value is correlated with the electromotive force generated in the detection circuit SC, but noise, etc., occurring in this detection circuit SC may cause the detected value to fluctuate significantly even when the actual oxygen concentration is constant.
本実施形態では、複数の検出値から移動平均Aを算出し、前後の移動平均Aの差分Dを参照して検出値の変化が収束しているかを判定することにより、検出値のばらつきやノイズ等の影響による誤判定を抑制し、判定結果の確からしさを向上させている。ここで、図9には、補正係数設定モードとなった後の差分Dの変化を例示している。このように、差分Dについてもある程度のばらつきが生じる。この点、本実施形態では、前後の移動平均Aの差分DがH回連続して閾値を下回った場合に、検出値の変化が収束していると判定する構成としたことにより、補正係数の設定に適正なタイミングの見極める場合の確からしさを一層向上させることが可能である。 In this embodiment, a moving average A is calculated from multiple detection values, and the difference D between the preceding and following moving averages A is referenced to determine whether the change in the detection value has converged. This reduces erroneous determinations due to the influence of detection value variation and noise, and improves the reliability of the determination result. Figure 9 shows an example of the change in difference D after entering correction coefficient setting mode. As such, a certain degree of variation also occurs in difference D. In this regard, this embodiment is configured to determine that the change in the detection value has converged when the difference D between the preceding and following moving averages A falls below the threshold value H times consecutively, thereby further improving the reliability of determining the appropriate timing for setting the correction coefficient.
また、図8に示したように、比較対象とする2つの移動平均Aについては、各移動平均Aの算出に用いる検出値が非重複となるように構成した。具体的には、1の(先の)移動平均Aの算出時に参照する検出値と、他の(後の)移動平均Aの算出時に参照とする検出値との間に両移動平均Aにて非参照となる検出値が介在するようにしてブランクを設けた。このような構成とすれば、時間的に離れた検出値から各移動平均Aを算出することができるため、長期的な視点から変化の傾向を把握しやすくなる。 Furthermore, as shown in Figure 8, the two moving averages A being compared are configured so that the detection values used to calculate each moving average A do not overlap. Specifically, a blank is provided between the detection value referenced when calculating one (earlier) moving average A and the detection value referenced when calculating the other (later) moving average A, with a detection value not referenced by either moving average A. With this configuration, each moving average A can be calculated from detection values that are separated in time, making it easier to grasp trends in change from a long-term perspective.
<変形例1>
上記第1の実施形態では、比較対象となる2つの移動平均Aについて、先の移動平均Aの算出時に参照する検出値と後の移動平均Aの算出時に参照する検出値とが重複しないように分ける構成としたが、先の移動平均Aの算出時に参照する検出値と後の移動平均Aの算出時に参照する検出値とが一部重複する構成とすることも可能である。瞬間的に発生したノイズの影響が検出値に及ぶ場合であっても、当該ノイズが重複部分にて発生することで、前後の移動平均Aの両方に当該ノイズが反映されることとなる。つまり、ノイズの影響を受けた2つの移動平均Aの差分Dを算出した場合には、当該差分Dからノイズの影響が除去又は軽減できる。
<Modification 1>
In the first embodiment, the two moving averages A to be compared are configured to be separated so that the detection value referenced when calculating the earlier moving average A and the detection value referenced when calculating the later moving average A do not overlap. However, it is also possible to configure the detection value referenced when calculating the earlier moving average A and the detection value referenced when calculating the later moving average A to partially overlap. Even if the detection value is affected by instantaneous noise, the noise will occur in the overlapping portion, and the noise will be reflected in both the earlier and later moving averages A. In other words, when the difference D between two moving averages A affected by noise is calculated, the influence of the noise can be removed or reduced from the difference D.
また、比較対象となる各移動平均Aの算出時に参照する検出値の数(収集時間)よりも、比較対象となる両移動平均Aの間でそれら移動平均Aの算出時に非参照となる検出値の数(ブランクとなる時間)の方が多い(長い)構成に代えて、比較対象となる各移動平均Aの算出時に参照する検出値の数(収集時間)よりも、比較対象となる両移動平均Aの間でそれら移動平均Aの算出時に非参照となる検出値の数(ブランクとなる時間)の方が少ない(短い)構成としたり、各検出値の数(各時間)を揃える構成としたりすることも可能である。 In addition, instead of a configuration in which the number of detection values (blank time) between the two moving averages A to be compared that are not referenced when calculating those moving averages A is greater (longer) than the number of detection values (collection time) referenced when calculating those moving averages A, it is also possible to configure the number of detection values (blank time) between the two moving averages A to be compared that are not referenced when calculating those moving averages A is less (shorter) than the number of detection values (collection time) referenced when calculating those moving averages A, or to configure the number of detection values (each time) to be the same.
<変形例2>
A/Fセンサ50による酸素濃度の検出値については、補正係数の設定準備を開始してから上昇過程を経て安定することとなる。このような挙動に鑑みれば、今回の移動平均Aから過去の移動平均Aを引いて差分(絶対値ではない)を算出し、その差分が+側である場合の閾値と、-側である場合の閾値(第2閾値)とを分けることも可能である。この場合、上記挙動を考慮して、例えば-側の閾値の絶対値よりも+側の閾値の絶対値の方が大きくなるようにしてもよい。
<Modification 2>
The oxygen concentration detected by the A/F sensor 50 will rise after preparation for setting the correction coefficient begins and then stabilize. In view of this behavior, it is possible to calculate a difference (not an absolute value) by subtracting the past moving average A from the current moving average A, and to set a threshold value when this difference is on the positive side and a threshold value (second threshold value) when this difference is on the negative side. In this case, taking the above behavior into consideration, for example, the absolute value of the positive threshold value may be set to be greater than the absolute value of the negative threshold value.
<変形例3>
上記第1の実施形態では、今回の移動平均Aと過去の移動平均Aとの差分Dが閾値を下回った場合(詳しくはH回連続して下回った場合)に、補正係数の設定に適正なタイミングであると判定する構成としたが、これを変更し、補正係数の設定準備を開始してからそれまでに記憶された全検出値の平均値を随時算出し、今回の平均値と過去の平均値との差分を算出し、その差分が閾値を下回った場合(例えばH回連続して下回った場合)に、補正係数の設定に適正なタイミングであると判定する構成としてもよい。
<Modification 3>
In the first embodiment described above, when the difference D between the current moving average A and the previous moving average A falls below a threshold value (more specifically, when it falls below this threshold value H times in a row), it is determined that the timing is appropriate for setting the correction coefficient. However, this may be modified so that the average value of all detection values stored up to the time when preparation for setting the correction coefficient starts is calculated as needed, the difference between the current average value and the previous average value is calculated, and when this difference falls below a threshold value (for example, when it falls below this threshold value H times in a row), it is determined that the timing is appropriate for setting the correction coefficient.
<第2の実施形態>
上記第1の実施形態では、検出値の変化が収束しているか否かを移動平均Aの差分Dから判定する構成とした。本実施形態では、検出値の変化が収束しているか否かの判定に移動平均Aを用いている点では第1の実施形態と同様であるものの、当該判定に係る具体的な構成(補正係数の設定タイミング判定用処理(ステップS107))が第1の実施形態と異なっている。以下、図10を参照して、本実施形態における補正係数の設定タイミング判定用処理について説明する。なお、第1の実施形態と共通の構成については説明を適宜省略する。
Second Embodiment
In the first embodiment described above, whether or not the change in the detection value has converged is determined from the difference D of the moving average A. This embodiment is similar to the first embodiment in that the moving average A is used to determine whether or not the change in the detection value has converged, but the specific configuration related to this determination (process for determining the timing to set the correction coefficient (step S107)) is different from that of the first embodiment. Hereinafter, the process for determining the timing to set the correction coefficient in this embodiment will be described with reference to FIG. 10 . Note that the description of the configuration common to the first embodiment will be omitted as appropriate.
本実施形態における補正係数の設定タイミング判定用処理では、A/Fセンサ50から酸素濃度の検出値を取得するタイミングとなったかを判定する(ステップS401)。当該タイミングではない場合にはそのまま本判定用処理を終了する。酸素濃度の検出値を取得するタイミングである場合にはA/Fセンサ50から酸素濃度の検出値を取得してメモリに記憶し(ステップS402)、補正係数設定モードとなってから現在に至るまでに取得した検出値の数(個数)が第2規定数以上となっているかを判定する(ステップS403)。第2規定数以上となっていない場合にはそのまま本判定用処理を終了する。第2規定数以上となっている場合には、今回の検出値を含む直近N回分の検出値の平均値である移動平均Aを算出し、算出した移動平均Aをメモリに保存する(ステップS404)。なお、ステップS401~S404の各処理については上記ステップS301~S304の各処理と同様である。 In this embodiment, the correction coefficient setting timing determination process determines whether it is time to obtain an oxygen concentration detection value from the A/F sensor 50 (step S401). If it is not time, the determination process ends. If it is time to obtain an oxygen concentration detection value, the oxygen concentration detection value is obtained from the A/F sensor 50 and stored in memory (step S402). It then determines whether the number of detection values obtained since the correction coefficient setting mode was entered is equal to or greater than a second specified number (step S403). If it is not equal to or greater than the second specified number, the determination process ends. If it is equal to or greater than the second specified number, a moving average A, which is the average of the most recent N detection values including the current detection value, is calculated, and the calculated moving average A is stored in memory (step S404). Note that steps S401 to S404 are the same as steps S301 to S304 described above.
ステップS404にて移動平均Aを保存した後は、補正係数設定モードとなってから現在に至るまでに算出した移動平均Aの数(個数)が第5規定数以上となっているかを判定する(ステップS405)。第5規定数以上となっていない場合にはそのまま本判定用処理を終了する。第5規定数以上となっている場合には、今回の移動平均Aを含む直近M回分(例えば3回分)の移動平均Aからそれら移動平均Aの標準偏差SDを算出し、算出した標準偏差SDをメモリに保存する(ステップS406)。 After saving the moving average A in step S404, it is determined whether the number of moving averages A calculated from the time the correction coefficient setting mode was entered until the present is equal to or greater than a fifth specified number (step S405). If it is not equal to or greater than the fifth specified number, the determination process ends. If it is equal to or greater than the fifth specified number, the standard deviation SD of the moving averages A for the most recent M (e.g., three) moving averages A, including the current moving average A, is calculated, and the calculated standard deviation SD is saved in memory (step S406).
その後は、補正係数設定モードとなってから現在に至るまでに算出した標準偏差SDの数(個数)が第6規定数以上となっているかを判定する(ステップS407)。第6規定数以上となっていない場合には本判定用処理を終了する。第6規定数以上となっている場合には、今回の標準偏差SDを含む直近H回分の標準偏差SDの最大値を特定し(ステップS408)、当該最大値が予め規定されている閾値よりも小さくなっているかを判定する(ステップS409)。この閾値については、上記第1の実施形態に示した閾値と同様に、大気状態且つセンサ素子51の温度=基準温度である状況下にてA/Fセンサ50から酸素濃度の検出値を繰り返し取得した場合に、当該A/Fセンサ50の仕様から想定される検出値の変動幅(上下幅)に基づいて規定されている。 Then, it is determined whether the number of standard deviations SD calculated from the time the correction coefficient setting mode was entered until now is equal to or greater than a sixth specified number (step S407). If it is not equal to or greater than the sixth specified number, the determination process is terminated. If it is equal to or greater than the sixth specified number, the maximum value of the most recent H standard deviations SD, including the current standard deviation SD, is identified (step S408), and it is determined whether this maximum value is smaller than a predetermined threshold value (step S409). This threshold value, like the threshold value described in the first embodiment above, is determined based on the expected fluctuation range (upper and lower bound) of the detected value based on the specifications of the A/F sensor 50 when oxygen concentration detected values are repeatedly obtained from the A/F sensor 50 under atmospheric conditions where the temperature of the sensor element 51 is equal to the reference temperature.
最大値が閾値以上となっている場合にはそのまま本判定用処理を終了し、最大値が閾値を下回っている場合にはメモリに補正係数設定タイミングフラグをセット(ステップS410)して本判定用処理を終了する。つまり、直近H回分の標準偏差SDが何れも閾値を下回っている場合に、検出値の変化が収束しているとして補正係数の設定を許可する。 If the maximum value is equal to or greater than the threshold, the process for this determination ends. If the maximum value is below the threshold, a correction coefficient setting timing flag is set in memory (step S410) and the process for this determination ends. In other words, if the standard deviations SD for the most recent H times are all below the threshold, it is determined that the changes in the detected values have converged and the setting of a correction coefficient is permitted.
以上詳述したように、直近M個分の移動平均Aから算出した標準偏差SDに基づいて収束のタイミングを見極める構成とすれば、その確からしさを好適に向上させることができる。 As described above in detail, by determining the timing of convergence based on the standard deviation SD calculated from the most recent M moving averages A, the accuracy can be suitably improved.
<第3の実施形態>
上記第1及び第2の実施形態では、検出値の変化が収束しているかの判定に検出値の移動平均Aを用いる構成とした。本実施形態では、当該判定に係る具体的な構成(補正係数の設定タイミング判定用処理(ステップS107))が第1の実施形態等と異なっている。以下、図11を参照して、本実施形態における補正係数の設定タイミング判定用処理について説明する。なお、第1の実施形態等と共通の構成については説明を適宜省略する。
Third Embodiment
In the first and second embodiments, the moving average A of the detected values is used to determine whether the change in the detected values has converged. In this embodiment, the specific configuration related to this determination (processing for determining the timing to set the correction coefficient (step S107)) is different from that of the first embodiment, etc. Below, the processing for determining the timing to set the correction coefficient in this embodiment will be described with reference to FIG. 11 . Note that the description of the configuration common to the first embodiment, etc. will be omitted as appropriate.
本実施形態における補正係数の設定タイミング判定用処理では、A/Fセンサ50から酸素濃度の検出値を取得するタイミングとなったかを判定する(ステップS501)。当該タイミングではない場合にはそのまま本判定用処理を終了する。酸素濃度の検出値を取得するタイミングである場合にはA/Fセンサ50から酸素濃度の検出値を取得してメモリに記憶する(ステップS502)。なお、ステップS501~S502の各処理については上記ステップS301~S302の各処理と同様である。 In this embodiment, the process for determining the timing to set the correction coefficient determines whether it is time to obtain the detected oxygen concentration value from the A/F sensor 50 (step S501). If it is not time, the process for determining this is terminated. If it is time to obtain the detected oxygen concentration value, the detected oxygen concentration value is obtained from the A/F sensor 50 and stored in memory (step S502). Note that the processes in steps S501 to S502 are the same as those in steps S301 to S302 described above.
ステップS502にて検出値を保存した後は、メモリに設けられた検出回数カウンタiの値を「1」加算する(ステップS503)。検出回数カウンタiは、補正係数設定モードとなってから検出値を取得→保存した回数を記憶するためのカウンタであり、当該補正係数設定モードが終了する際に「0」クリアされる。 After the detection value is saved in step S502, the value of the detection count counter i stored in memory is incremented by "1" (step S503). The detection count counter i is a counter that stores the number of times that detection values have been acquired and saved since the correction coefficient setting mode was entered, and is cleared to "0" when the correction coefficient setting mode is terminated.
次に、今回の検出値が判定上限UL以下となっているかを判定する(ステップS504)。判定上限ULは検出値の変化の収束を判定するための閾値であり、それまでに取得した検出値に応じて変更される。具体的には、今回の検出値が判定上限ULを上回っている場合には、今回の検出値を新たな判定上限ULとして設定する(ステップS505)。そして、メモリに設けられた連続判定用カウンタTMに現在の検出回数カウンタiと同じ値をセットして(ステップS505)、本判定用処理を終了する。連続判定用カウンタTMは、判定上限ULを超えなかった連続回数を把握するためのカウンタであり、当該補正係数設定モードが終了する際に「0」クリアされる。 Next, it is determined whether the current detection value is equal to or less than the upper limit UL (step S504). The upper limit UL is a threshold used to determine whether the change in the detection value has converged, and is changed depending on the detection values obtained up to that point. Specifically, if the current detection value exceeds the upper limit UL, the current detection value is set as the new upper limit UL (step S505). Then, the consecutive determination counter TM stored in memory is set to the same value as the current detection count counter i (step S505), and this determination process ends. The consecutive determination counter TM is a counter used to track the number of consecutive times the upper limit UL has not been exceeded, and is cleared to "0" when the correction coefficient setting mode ends.
今回の検出値が判定上限UL以下となっている場合には、連続して判定上限UL以下となった回数が基準回数(例えば100回)以上となっているかを判定する(ステップS506)。具体的には、検出回数カウンタiの値から連続判定用カウンタTMの値を引いた値が基準回数以上となっているかを判定する。基準回数以上となっていない場合にはそのまま本判定用処理を終了する。基準回数以上となっている場合には、メモリに補正係数設定タイミングフラグをセットして、本判定用処理を終了する。 If the current detection value is below the upper judgment limit UL, it is determined whether the number of consecutive times the value has been below the upper judgment limit UL is a reference number (e.g., 100 times) or more (step S506). Specifically, it is determined whether the value obtained by subtracting the value of the consecutive judgment counter TM from the value of the detection count counter i is equal to or greater than the reference number. If it is not equal to or greater than the reference number, the determination process ends. If it is equal to or greater than the reference number, a correction coefficient setting timing flag is set in memory, and the determination process ends.
以上詳述したように、それまでに取得した検出値の最大値を判定上限ULとして設定する構成とすれば、安定前は検出値の最大値が徐々に増加することで判定上限ULの更新が繰り返される一方、安定時は検出値の最大値については基本的に判定上限ULよりも小さくなり、判定上限ULの更新が実質的に止まると想定される。判定上限ULの更新が止まった状態が続いた場合に検出値の変化が収束していると判定することで、補正係数の設定を適正なタイミングで行うことが可能となる。 As detailed above, if the maximum detected value obtained up to that point is configured to be set as the upper judgment limit UL, the maximum detected value will gradually increase before stabilization, causing the upper judgment limit UL to be repeatedly updated. However, once stable, the maximum detected value will generally be smaller than the upper judgment limit UL, and updates to the upper judgment limit UL will essentially stop. If updates to the upper judgment limit UL continue to stop, it can be determined that the changes in the detected values have converged, making it possible to set the correction coefficient at the appropriate time.
特に、判定上限ULについては、時間の経過によってセンサ素子51の温度が上昇し、検出値(最大値)がそれまでの判定上限ULを超えることで自動的に更新される。このような構成とすることで、検出値の収束を見極めるための情報の量を圧縮し、簡易な構成によって収束の見極めが可能となる。 In particular, the upper judgment limit UL is automatically updated when the temperature of the sensor element 51 rises over time and the detected value (maximum value) exceeds the previous upper judgment limit UL. This configuration reduces the amount of information required to determine the convergence of the detected value, making it possible to determine convergence with a simple configuration.
<変形例1>
上記第3の実施形態においては、検出値の上限を判定上限ULによって規定したが、これに加えて検出値の下限を判定下限として規定し、検出値がそれら判定上限UL及び判定下限の間に連続して収まっている場合に検出値の変化が収束していると判定する構成としてもよい。検出値の許容範囲を絞ることで、検出値が一時的に下振れする状況が続いた場合に検出値の変化が収束したと誤判定することを抑制できる。
<Modification 1>
In the third embodiment, the upper limit of the detection value is defined by the upper judgment limit UL, but in addition, the lower limit of the detection value may be defined as the lower judgment limit, and it may be determined that the change in the detection value has converged when the detection value is continuously between the upper judgment limit UL and the lower judgment limit. By narrowing the allowable range of the detection value, it is possible to prevent an erroneous determination that the change in the detection value has converged when a situation in which the detection value temporarily fluctuates downward continues.
なお、センサ素子51の加熱を開始することで検出値が大きく変化し、この変化についてはセンサ素子51の温度が基準温度となることで緩やかとなる。そこで、判定下限=基準温度に到達してから取得した検出値の最小値とすることで、上記抑制効果を一層好適に発揮させることができる。 Note that starting to heat the sensor element 51 causes a large change in the detected value, but this change becomes more gradual as the temperature of the sensor element 51 reaches the reference temperature. Therefore, by setting the judgment lower limit to the minimum detected value obtained after the reference temperature is reached, the above-mentioned suppression effect can be more effectively exerted.
<第4の実施形態>
本実施形態では、補正係数の設定に適正なタイミングを判定するための構成、具体的にはCPU61にて実行される補正係数の設定タイミング判定用処理(ステップS107)が上記第1~第3の実施形態と異なっている。以下、図12を参照して、本実施形態における補正係数の設定タイミング判定用処理について説明する。なお、第1の実施形態等と共通の構成については説明を適宜省略する。
<Fourth embodiment>
In this embodiment, the configuration for determining the appropriate timing for setting the correction coefficient, specifically, the correction coefficient setting timing determination process (step S107) executed by the CPU 61, is different from those of the first to third embodiments. The correction coefficient setting timing determination process in this embodiment will be described below with reference to Fig. 12. Note that the description of the configuration common to the first embodiment and the like will be omitted as appropriate.
本実施形態における補正係数の設定タイミング判定用処理では先ず、ステップS601にて、A/Fセンサ50から酸素濃度の検出値を取得するタイミングとなったかを判定する。本判定用処理では上述した補正係数設定処理とは別に定期的に補正係数を算出する構成となっており、当該判定用処理にて前回補正係数を算出してから所定の待機時間(例えば3sec)が経過したかを判定する。そして、当該所定の待機時間が経過した最初のタイミングである場合にはステップS601にて肯定判定をし、2回目以降は前回の検出値の取得からインターバル時間(例えば0.1sec)が経過している場合に肯定判定をする。そして、ステップS601においては取得した検出値の数(個数)が指定数(例えば20)となった後は、次に所定の待機時間が経過するまで否定判定を繰り返す。ステップS601にて否定判定をした場合にはそのまま本判定用処理を終了する。ステップS601にて肯定判定をした場合には、ステップS602に進み、A/Fセンサ50から酸素濃度の検出値を取得してメモリに記憶する。 In this embodiment, the correction coefficient setting timing determination process first determines in step S601 whether it is time to obtain a detected oxygen concentration value from the A/F sensor 50. This determination process is configured to periodically calculate a correction coefficient separately from the correction coefficient setting process described above, and determines whether a predetermined waiting time (e.g., 3 seconds) has elapsed since the previous calculation of the correction coefficient. If this is the first time the predetermined waiting time has elapsed, a positive determination is made in step S601. From the second time onwards, a positive determination is made if an interval time (e.g., 0.1 seconds) has elapsed since the previous detection value was obtained. After the number of obtained detection values reaches a specified number (e.g., 20), negative determinations are repeated until the next predetermined waiting time has elapsed in step S601. If a negative determination is made in step S601, the determination process terminates. If a positive determination is made in step S601, the oxygen concentration detection value is obtained from the A/F sensor 50 and stored in memory.
ステップS602にて検出値を保存した後は、ステップS603にて補正係数の算出タイミングであるかを判定する。具体的には、取得した検出値の数が上記指定数となったタイミングであるかを判定する。ステップS603にて否定判定をした場合にはそのまま本判定用処理を終了する。ステップS603にて肯定判定をした場合にはステップS604に進み、取得した指定数の検出値の平均値を算出し、上記基準酸素濃度を当該平均値で除して補正係数を算出する。補正係数を算出した後は、その元となった検出値を消去する。 After the detection values are saved in step S602, step S603 determines whether it is time to calculate a correction coefficient. Specifically, it determines whether the number of obtained detection values has reached the specified number. If a negative determination is made in step S603, the determination process ends. If a positive determination is made in step S603, the process proceeds to step S604, where the average of the specified number of obtained detection values is calculated, and the reference oxygen concentration is divided by this average to calculate a correction coefficient. After the correction coefficient is calculated, the detection values that were the basis for the calculation are erased.
続くステップS605では、ステップS604にて算出した補正係数が適正範囲内となっているかを判定する。適正範囲については、A/Fセンサ50の個体差や劣化により発生し得る誤差を考慮して予め定められた範囲であり、CPU61に付属のメモリに事前に記憶されている。ステップS605にて否定判定をした場合には、算出した補正係数を消去して本判定用処理を終了する。ステップS605にて肯定判定をした場合には、算出した補正係数を消去してステップS606に進む。ステップS606にてメモリに補正係数設定タイミングフラグをセットして本判定用処理を終了する。 In the following step S605, it is determined whether the correction coefficient calculated in step S604 is within an appropriate range. The appropriate range is a range that is predetermined taking into account errors that may occur due to individual differences and deterioration of the A/F sensor 50, and is pre-stored in memory associated with the CPU 61. If a negative determination is made in step S605, the calculated correction coefficient is erased and the main determination process ends. If a positive determination is made in step S605, the calculated correction coefficient is erased and the process proceeds to step S606. In step S606, a correction coefficient setting timing flag is set in memory and the main determination process ends.
センサ素子51の昇温を開始した直後はA/Fセンサ50による酸素濃度の検出値が急上昇する。この過程で算出した補正係数については、適正範囲から大きく乖離するものの、補正係数の算出が繰り返されることで同補正係数が徐々に適正範囲に近づくこととなる。そして、センサ素子51の温度が均一となって検出値の変化が収束することにより、補正係数が適正範囲に更に近づく。そして、補正係数が適正範囲内となった場合に、補正係数設定処理によって補正係数が算出→設定されることとなる。 Immediately after the temperature of the sensor element 51 begins to rise, the oxygen concentration detected by the A/F sensor 50 rises sharply. The correction coefficient calculated during this process deviates significantly from the appropriate range, but repeated calculation of the correction coefficient gradually brings the correction coefficient closer to the appropriate range. As the temperature of the sensor element 51 becomes uniform and the change in the detected value converges, the correction coefficient approaches the appropriate range even more. Once the correction coefficient falls within the appropriate range, the correction coefficient is calculated and set by the correction coefficient setting process.
以上詳述した構成によれば、補正係数の設定に適正なタイミングの見極めを簡易に実現できる。 The configuration described above makes it easy to determine the appropriate timing for setting the correction coefficient.
<変形例1>
本判定用処理における指定数については、補正係数設定処理にて補正係数を算出する場合に用いる検出値の数(例えば30)よりも少なくしたが、これに限定されるものではない。指定数を、補正係数設定処理にて補正係数を算出する場合に用いる検出値の数よりも多くしてもよいし、同数としてもよい。また、取得する検出値の数を同数とする場合には、検出値の取得~平均値の算出を実行するためのプログラムを補正係数設定処理と共用とするとよい。
<Modification 1>
The specified number in this determination process is set to be smaller than the number of detection values (e.g., 30) used when calculating the correction coefficients in the correction coefficient setting process, but is not limited to this. The specified number may be larger than or the same as the number of detection values used when calculating the correction coefficients in the correction coefficient setting process. Furthermore, if the number of detection values to be acquired is set to be the same, it is preferable to share the program for acquiring the detection values and calculating the average value with the correction coefficient setting process.
<第5の実施形態>
本実施形態では、補正係数の設定に適正なタイミングを判定するための構成、具体的にはCPU61にて実行される補正係数の設定タイミング判定用処理(ステップS107)が上記第4の実施形態と異なっている。以下、図13を参照して、本実施形態における補正係数の設定タイミング判定用処理について説明する。なお、第4の実施形態等と共通の構成については説明を適宜省略する。
Fifth Embodiment
In this embodiment, the configuration for determining the appropriate timing for setting the correction coefficient, specifically, the correction coefficient setting timing determination process (step S107) executed by the CPU 61, is different from that of the fourth embodiment. The correction coefficient setting timing determination process in this embodiment will be described below with reference to Fig. 13. Note that the description of the configuration common to the fourth embodiment will be omitted as appropriate.
本実施形態における補正係数の設定タイミング判定用処理では先ず、ステップS701にて、A/Fセンサ50から酸素濃度の検出値を取得するタイミングとなったかを判定する。ステップS701にて否定判定をした場合にはそのまま本判定用処理を終了する。ステップS701にて肯定判定をした場合には、ステップS702に進み、A/Fセンサ50から酸素濃度の検出値を取得してメモリに記憶する。ここで、ステップS701~ステップS702の処理について補足説明する。 In the correction coefficient setting timing determination process of this embodiment, first, in step S701, it is determined whether it is time to obtain the detected oxygen concentration value from the A/F sensor 50. If the determination in step S701 is negative, the determination process ends. If the determination in step S701 is positive, the process proceeds to step S702, where the detected oxygen concentration value is obtained from the A/F sensor 50 and stored in memory. Here, a supplementary explanation of the process in steps S701 and S702 is provided.
本判定用処理では上述した補正係数設定処理とは別に定期的に補正係数を算出する構成となっており、(1)当該判定用処理にて前回補正係数を算出してから第1の待機時間(例えば3sec)が経過したタイミングである場合、(2)第1の待機時間の経過後であって前回の検出値の取得からインターバル時間(例えば0.1sec)が経過している場合であって取得した検出値の数が指定数(例えば20)に達していない場合、(3)取得した検出値の数が指定数となり後述する補正係数の算出から更に第2の待機時間(例えば0.5sec)が経過した場合に、ステップS701にて肯定判定をして検出値を取得する。(1)~(3)の何れにも該当しない場合には検出値を取得することなく本判定用処理を終了する。 This determination process is configured to periodically calculate a correction coefficient separately from the correction coefficient setting process described above, and a positive determination is made in step S701 to acquire a detection value when: (1) a first waiting time (e.g., 3 seconds) has elapsed since the previous correction coefficient was calculated in this determination process; (2) the first waiting time has elapsed, an interval time (e.g., 0.1 seconds) has elapsed since the previous detection value was acquired, and the number of acquired detection values has not reached a specified number (e.g., 20); or (3) the number of acquired detection values reaches the specified number and a second waiting time (e.g., 0.5 seconds) has elapsed since the calculation of the correction coefficient described below. If none of (1) to (3) applies, this determination process ends without acquiring a detection value.
ステップS702にて検出値を保存した後は、ステップS703にて補正係数の算出タイミングであるかを判定する。具体的には、取得した検出値の数が上記指定数となったタイミングであるかを判定する。ステップS703にて肯定判定をした場合にはステップS704に進み、取得した指定数の検出値の平均値を算出し、上記基準酸素濃度を当該平均値で除して補正係数を算出する。そして、当該補正係数を仮設定し、補正係数を算出する元となった検出値を消去する。なお、仮設定された補正係数については本判定用処理内でのみ使用され、給湯制御装置12に送信する検出値の補正には使用されない。 After the detection values are saved in step S702, step S703 determines whether it is time to calculate a correction coefficient. Specifically, it determines whether the number of obtained detection values has reached the specified number. If a positive determination is made in step S703, the process proceeds to step S704, where the average of the specified number of obtained detection values is calculated and the reference oxygen concentration is divided by this average to calculate a correction coefficient. The correction coefficient is then provisionally set, and the detection values used to calculate the correction coefficient are erased. Note that the provisionally set correction coefficient is used only within this determination process and is not used to correct the detection values sent to the hot water supply control device 12.
続くステップS705では、CPU61に付属のメモリに補正係数を算出→仮設定したことを示すフラグとして算出フラグをセットする。 In the following step S705, the correction coefficient is calculated in the memory attached to the CPU 61, and a calculation flag is set to indicate that it has been provisionally set.
ステップS703の説明に戻り、補正係数の算出タイミングでない場合には当該ステップS703にて否定判定をしてステップS706に進む。ステップS706では、メモリに上記算出フラグがセットされているかを判定する。算出フラグがセットされていない場合には、そのまま本判定用処理を終了する。算出フラグがセットされている場合には、ステップS707に進む。ステップS707では、仮設定している補正係数が適正であるかを確認するタイミング、具体的には補正係数を算出してから上記第2の待機時間が経過したタイミングであるかを判定する。ステップS707にて否定判定をした場合には、そのまま本判定用処理を終了する。ステップS707にて肯定判定をした場合には、ステップS708に進み、第2の待機時間の経過時に新たに取得した検出値を仮設定している補正係数を用いて補正する。 Returning to the explanation of step S703, if it is not the time to calculate the correction coefficient, a negative judgment is made in step S703 and the process proceeds to step S706. In step S706, it is determined whether the calculation flag has been set in memory. If the calculation flag has not been set, the process proceeds to step S707. In step S707, it is determined whether it is the right time to check whether the provisionally set correction coefficient is appropriate, specifically, whether the second waiting time has elapsed since the correction coefficient was calculated. If a negative judgment is made in step S707, the process proceeds to step S708 and the newly acquired detection value is corrected using the provisionally set correction coefficient when the second waiting time has elapsed.
続くステップS709では、ステップS708の補正結果(補正後の検出値)が適正範囲内であるかを判定する。この適正範囲については、基準酸素濃度にA/Fセンサ50の個体差や劣化により発生し得る誤差を考慮して定められた範囲であり、CPU61に付属のメモリに事前に記憶されている。ステップS709にて肯定判定をした場合には、仮設定している補正係数を消去してステップS710に進む。ステップS710では、メモリに補正係数設定タイミングフラグをセットする。ステップS710の処理を実行した後、又はステップS709にて否定判定をした場合には、ステップS711に進み、上記算出フラグを消去して本判定用処理を終了する。 In the following step S709, it is determined whether the correction result of step S708 (the detected value after correction) is within an appropriate range. This appropriate range is determined by taking into account errors that may occur in the reference oxygen concentration due to individual differences and deterioration of the A/F sensor 50, and is pre-stored in memory associated with the CPU 61. If a positive determination is made in step S709, the provisionally set correction coefficient is erased and the process proceeds to step S710. In step S710, a correction coefficient setting timing flag is set in memory. After executing the processing of step S710, or if a negative determination is made in step S709, the process proceeds to step S711, where the calculation flag is erased and the process for this determination ends.
昇温によってセンサ素子51の推定温度=基準温度となった後も当該センサ素子51の温度が均一となるまで酸素濃度の検出値が徐々に上昇することとなる。この上昇過程にて、仮設定された補正係数を用いて検出値を補正した場合、当該補正係数を仮設定したタイミングでは補正後の検出値が基準酸素濃度と一致する。すなわち、基本的には補正後の検出値が適正範囲内となる。これに対して、検出値を取得するタイミングが補正係数の仮設定のタイミングから離れるほど補正後の検出値が基準酸素濃度から乖離する度合いが大きくなる。つまり、検出値の変化が収束していない場合には、補正後の検出値が適正範囲から外れることとなる。その後は、検出値の変化が収束することで仮設定された補正係数を用いて検出値を補正した場合に補正値が適正範囲内となる。このような構成とすることにより、補正係数を設定する適正なタイミングを好適に見極めることができる。 Even after the estimated temperature of the sensor element 51 becomes equal to the reference temperature due to temperature rise, the detected oxygen concentration value will gradually increase until the temperature of the sensor element 51 becomes uniform. If the detected value is corrected using a provisionally set correction coefficient during this increase, the corrected detected value will match the reference oxygen concentration at the time the correction coefficient was provisionally set. In other words, the corrected detected value will generally be within the appropriate range. However, the further away the timing of obtaining the detected value is from the timing of provisionally setting the correction coefficient, the greater the degree to which the corrected detected value will deviate from the reference oxygen concentration. In other words, if the change in the detected value has not converged, the corrected detected value will fall outside the appropriate range. After that, as the change in the detected value converges, if the detected value is corrected using the provisionally set correction coefficient, the corrected value will be within the appropriate range. This configuration makes it possible to efficiently determine the appropriate timing for setting the correction coefficient.
<変形例1>
上記第5の実施形態では、補正係数を仮設定してから第2の待機時間が経過したタイミングで検出値を補正し適正範囲内かの確認を行う構成とした。これを以下のように変更してもよい。すなわち、図14に示すように、補正係数の仮設定後も定期的に検出値の取得を繰り返し、各検出値に仮設定された補正係数を適用して適正範囲内となっているかを確認する構成とし、補正後の検出値が連続して適正範囲内となった回数が所定の回数となった場合に検出値の変化が収束したと判定する構成としてもよい。なお、適正範囲内である確認を繰り返している途中で適正範囲外となった場合には、それまで連続して適正範囲内となった回数が多いほど、次の補正係数の仮設定のタイミング(準備の開始タイミング)が早くなるように第1の待機時間を短縮してもよい。
<Modification 1>
In the fifth embodiment, the detection value is corrected and checked to see if it is within the appropriate range when the second waiting time has elapsed since the correction coefficient was provisionally set. This may be modified as follows. That is, as shown in FIG. 14 , the detection value may be periodically acquired again after the correction coefficient is provisionally set, and the provisionally set correction coefficient may be applied to each detection value to check whether it is within the appropriate range. The change in the detection value may be determined to have converged when the corrected detection value has fallen within the appropriate range a predetermined number of times in succession. If the detection value falls outside the appropriate range during the repeated checks to see if it is within the appropriate range, the first waiting time may be shortened so that the timing for provisionally setting the next correction coefficient (the start of preparation) becomes earlier the more times the detection value has fallen within the appropriate range.
<変形例2>
仮設定された補正係数が適正でない場合に、その判定までに収集済みのデータ(検出値)に基づいて新たに補正係数を仮設定する構成としてもよい。例えば、図15に示すように、補正係数設定モードとなった後の最初の補正係数の仮設定タイミングであるt0のタイミングではそれまでに収集した検出値に基づいて補正係数X0を仮設定する。その後も検出値の収集を継続し、その後のt1のタイミングでは、t0のタイミングからt1のタイミングまでの期間に収集した検出値の平均値に仮設定中の補正係数X0を適用する。その結果(補正後の検出値)が適正範囲内ではない場合にはt1のタイミングで取得した検出値又は上記平均値に基づいて新たな補正係数X1を仮設定する。その後のt2のタイミングでは、t1のタイミングからt2のタイミングまでの期間に収集した検出値の平均値に仮設定中の補正係数X1を適用する。その結果(補正後の検出値)が適正範囲内ではない場合にはt2のタイミングで取得した検出値又は上記平均値に基づいて新たな補正係数X2を仮設定する。以降は、補正後の検出値が適正範囲内となるまで補正係数の仮設定と適正範囲内かの確認とを繰り返す。このような構成とすれば、検出値の変動やノイズの影響による誤判定を抑制し、補正係数の設定に適正なタイミングを好適に見極めることができる。
<Modification 2>
If the provisionally set correction coefficient is inappropriate, a new correction coefficient may be provisionally set based on data (detection values) already collected up to that point. For example, as shown in FIG. 15 , at time t0, which is the first provisional correction coefficient setting timing after entering the correction coefficient setting mode, a correction coefficient X0 is provisionally set based on the detection values collected up to that point. Detection values continue to be collected thereafter, and at a subsequent time t1, the provisionally set correction coefficient X0 is applied to the average value of the detection values collected between time t0 and time t1. If the result (corrected detection value) is not within the appropriate range, a new correction coefficient X1 is provisionally set based on the detection value acquired at time t1 or the average value. At a subsequent time t2, the provisionally set correction coefficient X1 is applied to the average value of the detection values collected between time t1 and time t2. If the result (corrected detection value) is not within the appropriate range, a new correction coefficient X2 is provisionally set based on the detection value acquired at time t2 or the average value. Thereafter, the provisional setting of the correction coefficient and the confirmation of whether the corrected detection value is within the appropriate range are repeated until the corrected detection value is within the appropriate range. With this configuration, it is possible to suppress erroneous determinations due to fluctuations in the detected value or the influence of noise, and to suitably determine the appropriate timing for setting the correction coefficient.
<第6の実施形態>
上記第4及び第5の実施形態では、算出した補正係数を用いて補正係数の設定に適正なタイミングを判定する構成とした。本実施形態では、補正係数の設定に適正なタイミングを判定する場合の判定精度を向上させる工夫がなされていることを特徴の1つとしている。以下、図16を参照して、本実施形態における補正係数の設定タイミング判定用処理を、第4の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第4の実施形態等と共通の構成については説明を適宜省略する。
Sixth Embodiment
In the fourth and fifth embodiments, the calculated correction coefficient is used to determine the appropriate timing for setting the correction coefficient. One of the features of this embodiment is that it is designed to improve the accuracy of determining the appropriate timing for setting the correction coefficient. Hereinafter, with reference to FIG. 16 , the process for determining the timing for setting the correction coefficient in this embodiment will be described, focusing on the differences from the fourth embodiment. Note that the description of the components common to the fourth embodiment and the like will be omitted as appropriate.
本実施形態における補正係数の設定タイミング判定用処理におけるステップS801~S805の各処理については、第4の実施形態におけるステップS601~S605と同様である。 The processes in steps S801 to S805 in the process for determining the timing to set the correction coefficient in this embodiment are the same as steps S601 to S605 in the fourth embodiment.
ステップS805にて肯定判定をした場合、すなわち算出した補正係数が適正範囲内である場合には、ステップS806に進み、適正範囲内となった連続回数を把握するためのカウンタである連続成功回数カウンタCCを「1」加算して、本判定用処理を終了する。つまり、本実施形態では、補正係数が適正範囲となっている場合であっても、直ちに補正係数の設定に適正なタイミングであるとはならない。 If a positive determination is made in step S805, i.e., if the calculated correction coefficient is within the appropriate range, the process proceeds to step S806, where the consecutive success count counter CC, which is a counter used to track the number of consecutive successes within the appropriate range, is incremented by "1," and the determination process ends. In other words, in this embodiment, even if the correction coefficient is within the appropriate range, this does not immediately mean that it is an appropriate time to set the correction coefficient.
ステップS805にて否定判定をした場合、すなわち補正係数が適正範囲外である場合には、ステップS807に進む。ステップS807では、メモリにワーニングフラグをセットし、続くステップS808では連続成功回数カウンタCCを「0」クリアして、本判定用処理を終了する。ワーニングフラグは、補正係数が適正判定内であるか否かを特定するためのフラグである。 If the determination in step S805 is negative, i.e., if the correction coefficient is outside the appropriate range, proceed to step S807. In step S807, a warning flag is set in memory, and in the following step S808, the consecutive success counter CC is cleared to "0" and this determination process ends. The warning flag is a flag used to determine whether the correction coefficient is within the appropriate range.
ステップS803の説明に戻り、補正係数の算出タイミングではない場合には、ステップS809に進む。ステップS809では、後述する変換率の確認タイミングとなったを判定する。具体的には、ステップS804にて補正係数を算出してから予め設定された待機時間が経過した際にステップS809に肯定判定をし、それ以外の場合にはステップS809にて否定判定をする。ステップS809にて否定判定をした場合にはそのまま本判定用処理を終了する。ステップS809にて肯定判定をした場合には、ステップS810に進み、メモリにワーニングフラグがセットされているかを判定する。ワーニングフラグがセットされている場合には、ステップS811にて当該ワーニングフラグを消去して本判定用処理を終了する。ステップS810にて肯定判定をした場合には、ステップS812に進み、ステップS804にて算出した補正係数を用いて今回の検出値を補正し、補正後の検出値をメモリに記憶する。その後は、ステップS813に進み、補正後の検出値を補正前の検出値で除して今回の変換率を算出し、算出した変換率をメモリに保存する。 Returning to the explanation of step S803, if it is not the time to calculate the correction coefficient, the process proceeds to step S809. In step S809, it is determined whether it is time to check the conversion rate, which will be described later. Specifically, a positive determination is made in step S809 when a preset waiting time has elapsed since the correction coefficient was calculated in step S804; otherwise, a negative determination is made in step S809. If a negative determination is made in step S809, the process terminates. If a positive determination is made in step S809, the process proceeds to step S810, where it is determined whether a warning flag has been set in memory. If a warning flag has been set, the warning flag is cleared in step S811, and the process terminates. If a positive determination is made in step S810, the process proceeds to step S812, where the current detection value is corrected using the correction coefficient calculated in step S804, and the corrected detection value is stored in memory. Thereafter, the process proceeds to step S813, where the corrected detection value is divided by the uncorrected detection value to calculate the current conversion rate, and the calculated conversion rate is saved in memory.
続くステップS814では、連続成功回数カウンタCCの値が規定値(例えば2)よりも大きくなっているかを判定する。すなわち、算出した補正係数が適正範囲内となった連続回数が規定値よりも多くなっているかを判定する。ステップS814にて否定判定をした場合にはそのまま本判定用処理を終了する。ステップS814にて肯定判定をした場合には、ステップS815に進み、今回の補正係数による変換率と前回の補正係数による変換率との差(絶対値)を算出する。そして、ステップS816では、算出した変換率の差が基準値よりも小さくなっているかを判定する。ステップS816にて否定判定をした場合にはそのまま本判定用処理を終了し、ステップS816にて肯定判定をした場合には、ステップS817にて、メモリに補正係数設定タイミングフラグをセットして本判定用処理を終了する。このような構成とすることにより、補正係数を設定する適正なタイミングを好適に見極めることができる。 In the following step S814, it is determined whether the value of the consecutive success counter CC is greater than a specified value (e.g., 2). That is, it is determined whether the number of consecutive times the calculated correction coefficient fell within the appropriate range is greater than the specified value. If a negative determination is made in step S814, the process ends. If a positive determination is made in step S814, the process proceeds to step S815, where the difference (absolute value) between the conversion rate using the current correction coefficient and the conversion rate using the previous correction coefficient is calculated. Then, in step S816, it is determined whether the calculated difference in conversion rate is smaller than a reference value. If a negative determination is made in step S816, the process ends. If a positive determination is made in step S816, the process sets a correction coefficient setting timing flag in memory in step S817, and the process ends. This configuration makes it possible to appropriately determine the appropriate timing for setting the correction coefficient.
なお、本実施形態では、変換率を比較することで補正係数を設定する適正なタイミングの見極めの精度を向上させる構成を第4の実施形態に適用した場合について例示したが、この変換率に係る構成を第5の実施形態に適用することも可能である。 In this embodiment, an example has been given of a configuration applied to the fourth embodiment that improves the accuracy of determining the appropriate timing for setting the correction coefficient by comparing conversion rates, but this configuration related to conversion rates can also be applied to the fifth embodiment.
<第7の実施形態>
上記第4~第6の実施形態では、算出した補正係数を用いて補正係数の設定に適正なタイミングを判定する構成とした。本実施形態では、補正係数の設定に適正なタイミングを判定する場合の判定精度を向上させる工夫がなされていることを特徴の1つとしている。以下、図17~図18を参照して、本実施形態における補正係数の設定タイミング判定用処理を、第4の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第4の実施形態等と共通の構成については説明を適宜省略する。
Seventh Embodiment
In the fourth to sixth embodiments, the calculated correction coefficient is used to determine the appropriate timing for setting the correction coefficient. One of the features of this embodiment is that it is designed to improve the accuracy of determining the appropriate timing for setting the correction coefficient. Hereinafter, with reference to FIGS. 17 and 18, the process for determining the timing for setting the correction coefficient in this embodiment will be described, focusing on the differences from the fourth embodiment. Note that the description of the components common to the fourth embodiment and the like will be omitted as appropriate.
図17に示すように、本実施形態における補正係数の設定タイミング判定用処理においては先ず、ステップS901にて実行回数カウンタDCの値が「0」又は変換率が初期値(具体的には「0」)となっているかを判定する。実行回数カウンタDCは、補正係数設定処理により補正係数が設定された回数を把握するためのカウンタであり、初期値として「0」がセットされ補正係数が設定される度に「1」ずつ加算される。また、本実施形態では、本判定用処理にて仮設定された補正係数により検出値を補正した場合の変換率が記憶される構成となっており、ステップS901では記憶されている過去(直前)の変換率が0であるかを判定する。 As shown in FIG. 17, in the correction coefficient setting timing determination process of this embodiment, first, in step S901, it is determined whether the value of the execution count counter DC is "0" or the conversion rate is the initial value (specifically, "0"). The execution count counter DC is a counter for keeping track of the number of times a correction coefficient has been set by the correction coefficient setting process, and is set to "0" as its initial value and is incremented by "1" each time a correction coefficient is set. Furthermore, in this embodiment, the conversion rate when the detected value is corrected using the correction coefficient temporarily set in this determination process is stored, and in step S901 it is determined whether the stored past (immediately preceding) conversion rate is 0.
ステップS901にて否定判定をした場合には、ステップS902に進み、実行回数カウンタDCの値を、補正係数や後述する基準変換率の有効期間に対応した回数Lによって除した数が整数となっているかを判定する。ステップS901及びステップS902の何れかにて肯定判定をした場合には、ステップS903にて第1判定用処理を実行した後、本判定用処理を終了する。ステップS901及びステップS902の両方にて否定判定をした場合には、ステップS904にて第2判定用処理を実行した後、本判定用処理を終了する。つまり、補正係数の初回設定時や上記有効期間経過時は第1判定用処理が実行され、それ以外は第2判定用処理が実行される。 If a negative judgment is made in step S901, the process proceeds to step S902, where it is determined whether the number obtained by dividing the value of the execution count counter DC by the number of times L corresponding to the correction coefficient or the validity period of the reference conversion rate (described below) is an integer. If a positive judgment is made in either step S901 or step S902, the first judgment process is executed in step S903, and then this judgment process is terminated. If a negative judgment is made in both step S901 and step S902, the second judgment process is executed in step S904, and then this judgment process is terminated. In other words, the first judgment process is executed when the correction coefficient is initially set or when the validity period has elapsed, and the second judgment process is executed otherwise.
第1判定用処理については、基本的には第4~第6の実施形態に示した補正係数の設定タイミング判定用処理と同様であるものの、同処理の中でその後の基準となる基準変換率を設定する。具体的には、算出した補正係数を用いて検出値を補正した場合の変換率を算出し、当該変換率を基準変換率として保存する。以降の第2判定用処理においては、この基準変換率と都度の変換率とを比較して検出値の変化の収束を見極める。以下、図18を参照して第2判定用処理について補足説明する。なお、第2判定処理におけるステップS1001~S1004の各処理については、第4の実施形態におけるステップS601~S604と同様であるため説明を省略する。 The first determination process is basically the same as the correction coefficient setting timing determination process shown in the fourth to sixth embodiments, but a reference conversion rate is set during this process, which will serve as the reference for subsequent use. Specifically, the conversion rate when the detected value is corrected using the calculated correction coefficient is calculated, and this conversion rate is saved as the reference conversion rate. In the subsequent second determination process, this reference conversion rate is compared with the current conversion rate to determine whether the change in the detected value has converged. The second determination process will be further explained below with reference to Figure 18. Note that steps S1001 to S1004 in the second determination process are the same as steps S601 to S604 in the fourth embodiment, and therefore will not be explained here.
ステップS1004にて補正係数を算出した後は、ステップS100にてメモリに算出フラグをセットして、本第2判定用処理を終了する。ステップS1003の説明に戻り、当該ステップS1003にて否定判定をした場合、すなわち補正係数の算出タイミングではないと判定した場合には、ステップS1006に進む。ステップS1006では、変換率の確認タイミングとなったを判定する。具体的には、ステップS1004にて補正係数を算出してから予め設定された待機時間が経過した際にステップS1006に肯定判定をし、それ以外の場合にはステップS1006にて否定判定をする。ステップS1006にて否定判定をした場合にはそのまま本第2判定用処理を終了する。ステップS1006にて肯定判定をした場合には、ステップS1007に進み、メモリに算出フラグがセットされているかを判定する。算出フラグがセットされていない場合には、そのまま本第2判定用処理を終了する。算出フラグがセットされている場合には、ステップS1008に進み、ステップS1004にて算出した補正係数を用いて今回の検出値を補正し、補正後の検出値をメモリに記憶する。その後は、ステップS1009に進み、補正後の検出値を補正前の検出値で除して今回の変換率を算出し、算出した変換率をメモリに保存する。 After the correction coefficient is calculated in step S1004, a calculation flag is set in memory in step S100, and the second determination process is terminated. Returning to the explanation of step S1003, if a negative judgment is made in step S1003, i.e., if it is determined that it is not time to calculate the correction coefficient, the process proceeds to step S1006. In step S1006, it is determined that it is time to check the conversion rate. Specifically, a positive judgment is made in step S1006 when a preset waiting time has elapsed since the correction coefficient was calculated in step S1004; otherwise, a negative judgment is made in step S1006. If a negative judgment is made in step S1006, the second determination process is terminated. If a positive judgment is made in step S1006, the process proceeds to step S1007, and it is determined whether a calculation flag has been set in memory. If the calculation flag has not been set, the second determination process is terminated. If the calculation flag is set, proceed to step S1008, where the current detection value is corrected using the correction coefficient calculated in step S1004, and the corrected detection value is stored in memory. Then proceed to step S1009, where the corrected detection value is divided by the uncorrected detection value to calculate the current conversion rate, and the calculated conversion rate is stored in memory.
続くステップS1010では、今回の補正係数による変換率と現在の基準変換率との差(絶対値)を算出し、その差が基準値よりも小さくなっているかを判定する。ステップS1010にて否定判定をした場合にはそのまま本第2判定用処理を終了し、ステップS1010にて肯定判定をした場合にはステップS1011にて実行回数カウンタDCの値を「1」加算し、ステップS1012にて算出フラグを消去し、ステップS1013にてメモリに補正係数設定タイミングフラグをセットして本判定用処理を終了する。 In the following step S1010, the difference (absolute value) between the conversion rate using the current correction coefficient and the current reference conversion rate is calculated, and it is determined whether this difference is smaller than the reference value. If the determination in step S1010 is negative, the second determination process is terminated. If the determination in step S1010 is positive, the value of the execution count counter DC is incremented by "1" in step S1011, the calculation flag is cleared in step S1012, and a correction coefficient setting timing flag is set in memory in step S1013, thereby terminating the determination process.
現在の基準変換率と今回の変換率とを対比する構成とすれば補正係数を設定する適正なタイミングを簡易に見極めることができる。ここで、センサユニット40の劣化によって基準変換率自体が実際の変換率から徐々にずれる可能性がある。そこで、基準変換率についても随時更新することにより、上記判定の確からしさが低下することを抑制できる。 By comparing the current reference conversion rate with the current conversion rate, it is possible to easily determine the appropriate timing for setting the correction coefficient. However, deterioration of the sensor unit 40 may cause the reference conversion rate itself to gradually deviate from the actual conversion rate. Therefore, by updating the reference conversion rate as needed, it is possible to prevent a decrease in the reliability of the above judgment.
<その他の実施形態>
なお、上述した各実施形態の記載内容に限定されず例えば次のように実施してもよい。ちなみに、以下の各構成を個別に上記各実施形態に対して適用してもよく、一部又は全部を組み合わせて上記各実施形態に対して適用してもよい。また、上記各実施形態に示した各種構成の全て又は一部を任意に組み合わせることも可能である。この場合、組み合わせの対象となる各構成の技術的意義(発揮される効果)が担保されることが好ましい。実施形態の組み合わせからなる新たな構成に対して以下の各構成を個別に適用してもよく、一部又は全部を組み合わせて適用することも可能である。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiments, and may be implemented, for example, as follows. The following configurations may be applied individually to the above-described embodiments, or may be applied in combination with some or all of them. It is also possible to arbitrarily combine all or some of the various configurations shown in the above-described embodiments. In this case, it is preferable that the technical significance (effects to be achieved) of each configuration to be combined is ensured. The following configurations may be applied individually to a new configuration formed by combining the embodiments, or may be applied in combination with some or all of them.
・上記各実施形態では、センサユニット40にて酸素濃度の検出値を補正し、補正した検出値を給湯制御装置12に出力する構成としたが、これに限定されるものではない。取得した酸素濃度の検出値をそのまま(補正することなく)給湯制御装置12に出力し、給湯制御装置12にて当該検出値を補正する構成としてもよい。すなわち、検出値等のデータの保存、補正係数の設定に適正なタイミングの判定、補正係数の設定等の各種機能を給湯制御装置12が担う構成とすることも可能である。また、これらの機能をセンサユニット40と給湯制御装置12とで分担する構成とすることも可能である。なお、例えば図4に示した補正係数設定モード用処理に相当する制御を給湯制御装置12が担う構成とし、給湯制御装置12では、湯沸しの制御、センサ素子51の加熱の要否判定、補正時期の判定等の主たる制御を実行する上で、センサ素子51の加熱や酸素濃度の検出等をセンサユニット40に指示し、センサユニット40のCPU61では給湯制御装置12からの指示に応じてセンサ素子51の加熱や酸素濃度の検出を実行する構成とするとよい。 - In each of the above embodiments, the sensor unit 40 corrects the detected oxygen concentration value and outputs the corrected detected value to the hot water supply control device 12, but this is not limited to this. The acquired detected oxygen concentration value may be output directly (without correction) to the hot water supply control device 12, and the hot water supply control device 12 may correct the detected value. In other words, it is also possible to configure the hot water supply control device 12 to perform various functions such as storing data such as detected values, determining the appropriate timing for setting the correction coefficient, and setting the correction coefficient. It is also possible to configure these functions to be shared between the sensor unit 40 and the hot water supply control device 12. For example, the hot water supply control device 12 may be configured to handle control equivalent to the correction coefficient setting mode process shown in FIG. 4, and the hot water supply control device 12 may be configured to instruct the sensor unit 40 to heat the sensor element 51 and detect the oxygen concentration when performing main controls such as controlling the boiling of water, determining whether the sensor element 51 needs to be heated, and determining the timing of correction, and the CPU 61 of the sensor unit 40 may heat the sensor element 51 and detect the oxygen concentration in response to instructions from the hot water supply control device 12.
・上記各実施形態では、センサ素子51の加熱を開始した時点で補正係数の設定に適正なタイミングを判定するためのデータ(検出値)の取得を開始する構成としたが、これに限定されるものではない。酸素濃度の検出値についてはセンサ素子51が所定温度(750°C)となった後に安定する点に鑑みれば、センサ素子51の推定温度=基準温度となった時点で補正係数の設定に適正なタイミングを判定するためのデータ(検出値)の取得を開始する構成としてもよし、センサ素子51の推定温度=規定温度(基準温度よりも低い温度)となった時点で補正係数の設定に適正なタイミングを判定するためのデータ(検出値)の取得を開始する構成としてもよい。これらの構成とする場合には、補正係数の設定に適正なタイミングの判定についてはセンサ素子51の推定温度=基準温度となった時点又はその後に開始する構成とするとよい。 - In the above embodiments, the acquisition of data (detected values) for determining the appropriate timing for setting the correction coefficient is initiated when heating of the sensor element 51 begins, but this is not limited to this. Considering that the detected oxygen concentration value stabilizes after the sensor element 51 reaches a predetermined temperature (750°C), the acquisition of data (detected values) for determining the appropriate timing for setting the correction coefficient may be initiated when the estimated temperature of the sensor element 51 equals the reference temperature, or when the estimated temperature of the sensor element 51 equals a specified temperature (a temperature lower than the reference temperature). In these configurations, the determination of the appropriate timing for setting the correction coefficient may be initiated when the estimated temperature of the sensor element 51 equals the reference temperature or thereafter.
・上記各実施形態では、補正係数の設定に適正なタイミングとなった後に補正係数算出用に検出値を新たに取得し、それら新たに取得した検出値から補正係数を算出する構成としたが、これを以下のように変更してもよい。すなわち、補正係数の設定に適正なタイミングとなった場合には、取得済みの直近の検出値(例えば複数の検出値)から補正係数を算出する構成としてもよい。また、取得済みの直近の検出値(例えば複数の検出値)と新たに取得した検出値とから補正係数を算出する構成としてもよい。 - In the above embodiments, new detection values for calculating the correction coefficient are acquired after the appropriate timing for setting the correction coefficient has arrived, and the correction coefficient is calculated from these newly acquired detection values. However, this may be modified as follows. That is, when the appropriate timing for setting the correction coefficient has arrived, the correction coefficient may be calculated from the most recently acquired detection values (e.g., multiple detection values). Alternatively, the correction coefficient may be calculated from the most recently acquired detection values (e.g., multiple detection values) and a newly acquired detection value.
・上記各実施形態では、検出回路SCからの情報に基づいてセンサ素子51の温度を推定する構成としたが、温度計を用いてヒータ抵抗52やセンサ素子51の温度を計測する構成を否定するものではない。また、加熱回路HCからの情報に基づいてセンサ素子51の温度を推定する構成としてもよい。 - In the above embodiments, the temperature of the sensor element 51 is estimated based on information from the detection circuit SC, but this does not preclude a configuration in which a thermometer is used to measure the temperature of the heater resistor 52 or the sensor element 51. It is also possible to estimate the temperature of the sensor element 51 based on information from the heating circuit HC.
・上記各実施形態では、センサ素子51にヒータ抵抗52を埋設する構成とした。ヒータ抵抗52をセンサ素子51の外部から当該センサ素子51に当接させる構成であってもセンサ素子51の温度が均一となるまでにはある程度の時間を要することとなる。つまり、推定750°Cとなった後も温度が均一となるまでに検出値が変化(増加)し得る。故に、このようなセンサ構造についても上記実施形態に示した適正なタイミングを見極めるための構成を適用することで実用上好ましい構成を実現できる。 - In the above embodiments, the heater resistor 52 is embedded in the sensor element 51. Even if the heater resistor 52 is placed in contact with the sensor element 51 from outside, it will take some time for the temperature of the sensor element 51 to become uniform. In other words, even after the estimated temperature reaches 750°C, the detected value may change (increase) until the temperature becomes uniform. Therefore, a practically preferable configuration can be achieved even with such a sensor structure by applying the configuration for determining the appropriate timing shown in the above embodiments.
・上記各実施形態に示したように、A/Fセンサ50に係る補正係数の設定については、ガス給湯器11の排気管39内が大気状態となっている状況下にて実行される。排気管39内を空気については徐々に外気と入れ替わるため、湯沸し終了からある程度の時間を経過した場合に排気管39内が大気状態となるがこれにはある程度の時間を要する。例えば、パージによって外気を供給し排気管39内の空気を強制的に入れ替えることで当該排気管39内を大気状態とする構成としてもよい。この場合、補正係数の設定を行う場合にパージを行う構成としてもよいし、湯沸かし終了後にパージが行われていることを条件の1つとして補正係数の設定を行う構成としてもよい。 As shown in the above embodiments, the correction coefficient for the A/F sensor 50 is set when the exhaust pipe 39 of the gas water heater 11 is in an atmospheric state. Because the air in the exhaust pipe 39 is gradually replaced with outside air, the exhaust pipe 39 will be in an atmospheric state after a certain amount of time has passed since the water boiling has finished, but this takes some time. For example, the exhaust pipe 39 may be configured to be in an atmospheric state by supplying outside air through purging and forcibly replacing the air in the exhaust pipe 39. In this case, purging may be performed when setting the correction coefficient, or the correction coefficient may be set using purging after the water boiling has finished as one of the conditions.
・湯沸しの終了後や補正係数の設定(完了/中断を含む)後に、所定の継続条件を満たした場合にはセンサ素子51を基準温度に維持するための温度制御を継続する構成としてもよい。例えば、補正係数の設定後に湯沸しを開始する場合にはセンサ素子51の加熱制御を継続する構成としたり、湯沸し後に補正係数の設定を行う場合にはセンサ素子51の加熱制御を継続する構成としたりしてもよい。 - After boiling water has finished or the correction coefficient has been set (including completion/interruption), if a specified continuation condition is met, the temperature control for maintaining the sensor element 51 at the reference temperature may be continued. For example, the heating control of the sensor element 51 may be continued if boiling water is started after the correction coefficient has been set, or the heating control of the sensor element 51 may be continued if the correction coefficient is set after boiling water.
・上記各実施形態では、ガス給湯器11の湯沸しとA/Fセンサ50に係る補正係数の設定とのうち前者が優先的に実行される構成、具体的には補正係数の設定準備中に湯沸かしの要求が発生した場合には、補正係数の設定準備を中止して湯沸かしを開始する構成とした。これを変更し、ガス給湯器11の湯沸しとA/Fセンサ50に係る補正係数の設定とのうち後者が優先的に実行される構成、具体的には補正係数の設定準備中に湯沸かしの要求が発生した場合には、補正係数の設定が完了した後に湯沸かしを開始する構成としてもよい。 - In the above embodiments, the configuration is such that, between boiling water in the gas water heater 11 and setting the correction coefficient related to the A/F sensor 50, the former is executed with priority; specifically, if a request to boil water occurs while preparation for setting the correction coefficient is underway, preparation for setting the correction coefficient is stopped and boiling water is started. This can be modified to a configuration in which, between boiling water in the gas water heater 11 and setting the correction coefficient related to the A/F sensor 50, the latter is executed with priority; specifically, if a request to boil water occurs while preparation for setting the correction coefficient is underway, boiling water is started after setting the correction coefficient is completed.
・上記各実施形態に示したように、A/Fセンサ50から取得した酸素濃度の検出値を用いて補正係数を設定するタイミングを判定する構成においては、A/Fセンサ50の故障等の偶発的な理由によって、当該タイミングではないと判定される状況が続く可能性がある。そこで、判定機能にタイムアウト機能を追加し、当該判定されない状況が続いてタイムアウトとなった場合には、今回の設定をキャンセルする構成とすることも可能である。キャンセルとなった場合には、以前に設定された補正係数の使用を継続する一方、タイムアウトとなった旨をユーザに報知する構成とするとよい。 As shown in the above embodiments, in a configuration in which the timing to set a correction coefficient is determined using the detected oxygen concentration value obtained from the A/F sensor 50, there is a possibility that the timing may continue to be determined not to be right due to unforeseen reasons such as a malfunction of the A/F sensor 50. Therefore, it is possible to add a timeout function to the determination function, and configure the current setting to be canceled if the timing does not continue and a timeout occurs. If the setting is canceled, it is advisable to continue using the previously set correction coefficient, while notifying the user that a timeout has occurred.
・上記各実施形態では、検出値等のデータ等の取得回数がある回数となったことに基づいて算出や判定等の処理を実行する構成としたが、タイマカウンタやRTCを用いて経過時間を測定し、経過時間がある時間となったことに基づいて算出や判定等の処理を実行する構成としてもよい。 - In the above embodiments, calculation, judgment, and other processing is performed when a certain number of data such as detection values is acquired. However, it is also possible to measure the elapsed time using a timer counter or RTC, and perform calculation, judgment, and other processing when a certain amount of time has elapsed.
・ユーザによる設定操作や予定されたスケジュールに基づいて補正係数を設定(更新)する構成に代えて又は加えて、湯沸しの要求に応じた燃焼制御の開始前(直前)に補正係数の設定(更新)を行う構成とすることも可能である。例えば、湯沸し回数をカウントし、当該回数が予め設定された回数となった場合に、次の湯沸しに係る燃焼制御の開始前(直前)に補正係数の設定(更新)を行う構成としてもよい。 - Instead of or in addition to a configuration in which the correction coefficient is set (updated) based on user setting operations or a scheduled schedule, it is also possible to configure the correction coefficient to be set (updated) before (just before) the start of combustion control in response to a water boiling request. For example, the number of times water has been boiled may be counted, and when that number reaches a preset number, the correction coefficient may be set (updated) before (just before) the start of combustion control for the next water boiling.
・上記各実施形態では、貯湯式の給湯設備10に適用されたA/Fセンサ50について補正係数の設定に適正なタイミングを見極める構成を例示したが、この構成を瞬間湯沸かし式の給湯設備に適用されたA/Fセンサに適用することも可能である。また、上記各実施形態に示したA/Fセンサ50に係る補正係数の設定用の構成についてはガソリンエンジン等の内燃機関を有する他の機器(例えば自動車や発電機)に搭載されるA/Fセンサ50に適用してもよい。 - In the above embodiments, a configuration for determining the appropriate timing for setting a correction coefficient for an A/F sensor 50 applied to a storage-type hot water supply system 10 was exemplified, but this configuration can also be applied to an A/F sensor applied to an instantaneous hot water supply system. Furthermore, the configuration for setting the correction coefficient for the A/F sensor 50 shown in the above embodiments may also be applied to an A/F sensor 50 installed in other equipment having an internal combustion engine such as a gasoline engine (for example, an automobile or a generator).
<上記実施形態から抽出される発明群について>
以下、上記実施形態から抽出される発明群の特徴について、必要に応じて効果等を示しつつ説明する。なお以下においては、理解の容易のため、上記実施形態において対応する構成を括弧書き等で適宜示すが、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。
<Inventions extracted from the above embodiments>
The following describes the features of the inventions extracted from the above embodiments, while indicating, as necessary, their effects, etc. Note that, for ease of understanding, the corresponding configurations in the above embodiments are indicated in parentheses as appropriate, but the invention is not limited to the specific configurations indicated in parentheses.
特徴1.ガス給湯器(ガス給湯器11)に適用される酸素センサユニット(センサユニット40)であって、
前記ガス給湯器の排気管(排気管39)を通過する燃焼ガスの酸素濃度を検出可能な酸素センサ(A/Fセンサ50)と、
前記酸素センサが接続され、当該酸素センサから取得した前記酸素濃度の検出値を参照対象として設定された補正値(補正係数)を用いて補正し、補正した前記検出値を前記ガス給湯器の給湯制御装置(給湯制御装置12)へ出力するセンサ用制御部(センサ基板60)と、
前記酸素センサのセンサ素子(センサ素子51)を加熱するヒータ(ヒータ抵抗52)と
を備え、
前記センサ用制御部は、
前記補正値を設定するための準備条件(ユーザの設定操作やスケジュール)の成立を契機として前記センサ素子の加熱を開始し、前記センサ素子の温度が所定温度(例えば750°C)に達した後は当該センサ素子の温度を当該所定温度に維持するように前記ヒータの加熱制御を実行する加熱制御部(センサ基板60のCPU61にて温度調整用の処理を実行する機能)と、
前記準備条件の成立を契機として前記ヒータにより前記センサ素子が加熱されており且つ前記ガス給湯器の排気管内が大気状態(酸素濃度=20.97%である状態)となっている状況下にて前記酸素センサから前記検出値を繰り返し取得し、前記検出値の変化が収束しているかを判定する収束判定部(センサ基板60のCPU61にてステップS106の補正係数の設定タイミング判定用処理を実行する機能)と、
前記収束判定部により前記検出値の変化が収束していると判定された場合に、前記酸素センサから取得された前記検出値と前記大気状態における酸素濃度を示す濃度基準値とに基づいて算出された前記補正値を前記参照対象として設定する補正値設定部(センサ基板60のCPU61にてステップS201の処理を実行する機能)と
を有している酸素センサユニット。
Feature 1. An oxygen sensor unit (sensor unit 40) applied to a gas water heater (gas water heater 11),
an oxygen sensor (A/F sensor 50) capable of detecting the oxygen concentration of combustion gas passing through an exhaust pipe (exhaust pipe 39) of the gas water heater;
a sensor control unit (sensor board 60) to which the oxygen sensor is connected, which corrects the detected value of the oxygen concentration obtained from the oxygen sensor using a correction value (correction coefficient) set as a reference, and outputs the corrected detected value to the hot water supply control device (hot water supply control device 12) of the gas hot water heater;
a heater (heater resistor 52) for heating a sensor element (sensor element 51) of the oxygen sensor,
The sensor control unit
a heating control unit (a function of executing a temperature adjustment process in the CPU 61 of the sensor substrate 60) that starts heating of the sensor element when a preparatory condition for setting the correction value (a user setting operation or a schedule) is met, and that controls the heater so as to maintain the temperature of the sensor element at a predetermined temperature (e.g., 750°C) after the temperature of the sensor element reaches the predetermined temperature;
a convergence determination unit (a function that executes a process for determining the timing of setting the correction coefficient in step S106 in the CPU 61 of the sensor board 60) that repeatedly acquires the detected value from the oxygen sensor under the condition that the sensor element is heated by the heater and the inside of the exhaust pipe of the gas water heater is in an atmospheric state (a state in which the oxygen concentration is 20.97%) upon the establishment of the preparatory condition, and determines whether the change in the detected value has converged;
An oxygen sensor unit having a correction value setting unit (a function that executes the processing of step S201 in the CPU 61 of the sensor board 60) that sets the correction value calculated based on the detection value obtained from the oxygen sensor and a concentration reference value indicating the oxygen concentration in the atmospheric state as the reference object when the convergence determination unit determines that the change in the detection value has converged.
センサ素子の昇温時の熱の伝わり方にはヒータからの距離等に応じた差が生じる。このため、センサ素子の推定温度や測定温度が所定温度となってからセンサ素子全体で温度が均一となるまでにある程度の時間を要する。このような事情から、酸素センサ周辺の実際の酸素濃度が一定であるにも関わらず、所定温度に達した後(所定温度に維持中)も酸素濃度の検出値が徐々に上昇(微増)するといった事象が発生し得る。仮にこのような検出値の上昇過程(微増過程)にて上記補正値が設定(例えば更新)された場合には、燃焼の適正化を図る機能が上手く発揮されない可能性がある。 When the temperature of the sensor element rises, the way heat is transferred varies depending on factors such as the distance from the heater. For this reason, it takes some time for the temperature of the entire sensor element to become uniform after the estimated or measured temperature of the sensor element reaches a predetermined temperature. For these reasons, even if the actual oxygen concentration around the oxygen sensor remains constant, the detected oxygen concentration value may gradually increase (slightly increase) even after the predetermined temperature is reached (while the predetermined temperature is being maintained). If the above correction value were to be set (e.g., updated) during this process of increase (slight increase) in the detected value, the function of optimizing combustion may not be properly performed.
この点、本特徴に示す構成では、準備条件が成立してセンサ素子が加熱され且つ排気管内が大気状態となっている状況下にて酸素センサから酸素濃度の検出値を繰り返し取得する。そして、検出値の変化が収束したと判定した場合、例えば変化量が所定時間に亘って閾値(定常時の誤差を想定した閾値)よりも小さくなった場合に補正値が設定される。このような構成によれば、上記上昇過程にて補正値設定となることを回避できる。そして、所定温度に達して温度が均一となり検出値が安定したタイミング(適正なタイミング)で補正値を設定することにより、当該補正値の確からしさを向上させることができる。 In this regard, with this characteristic configuration, the oxygen concentration detection value is repeatedly obtained from the oxygen sensor under conditions where the preparatory conditions are met, the sensor element is heated, and the exhaust pipe is in an atmospheric state. Then, when it is determined that the change in the detection value has converged, for example, when the amount of change has become smaller than a threshold value (a threshold value that assumes steady-state error) for a predetermined period of time, a correction value is set. This configuration makes it possible to avoid setting a correction value during the temperature rise process. Then, by setting the correction value at the appropriate timing when the predetermined temperature has been reached, the temperature has become uniform, and the detection value has stabilized, the accuracy of the correction value can be improved.
また、所定温度に到達してから温度が均一となるまでの時間については、センサ素子の個体差や劣化具合い等の要因によって様々となり得る。この点、本特徴に示す構成によれば、適正なタイミングの見極めに際してそれらの要因の影響を加味した制御が不要であり、様々な状況にて各々の適正なタイミングを見極めることができる。これは、補正値の設定に係る構成が複雑になることを抑制する上で好ましい。 Furthermore, the time it takes for the temperature to become uniform after reaching a predetermined temperature can vary depending on factors such as individual differences in the sensor element and the degree of deterioration. In this regard, with this configuration, there is no need to take into account the influence of these factors when determining the appropriate timing, and it is possible to determine the appropriate timing for each situation. This is advantageous in that it prevents the configuration related to setting the correction value from becoming too complicated.
以上詳述したように、補正値を適正なタイミングで設定可能な構成によれば、補正機能による燃焼の更なる適正化に寄与できる。 As described above in detail, a configuration that allows the correction value to be set at the appropriate timing can contribute to further optimizing combustion through the correction function.
補正値の設定については大気状態の維持が要件となるため、補正値の設定に係る準備を湯沸しと並行して行うことは困難であり、湯沸しと補正値の設定とには優先順が生じる。このような事情から、補正値の設定の係る時間が長くなることは、補正値の設定機会(例えば更新機会)の確保や湯沸しの開始遅れの抑制を図る上で妨げになる。この点、本特徴に示す構成によれば、検出値の変化が収束したと判定した場合に補正値が設定される。このような構成とすることで、センサ素子の温度が均一になってから補正値が設定されるまでの待ち時間の短縮に寄与できる。このようにして補正値設定までの待ち時間に配慮することは、湯沸し機能と補正値の設定(更新)機能との共存を図る上で好ましい。 Because maintaining atmospheric conditions is required for setting the correction value, it is difficult to prepare for setting the correction value in parallel with boiling water, and there is a priority order between boiling water and setting the correction value. For these reasons, the long time it takes to set the correction value hinders efforts to ensure opportunities to set (e.g., update) the correction value and to prevent delays in starting boiling water. In this regard, the configuration shown in this feature sets the correction value when it is determined that the change in the detection value has converged. This configuration contributes to shortening the wait time between the temperature of the sensor element becoming uniform and the correction value being set. Considering the wait time until the correction value is set in this way is advantageous for achieving coexistence between the water boiling function and the correction value setting (update) function.
因みに、本特徴に示す「収束判定部」を「前記準備条件の成立を契機として前記ヒータにより前記センサ素子が加熱されており且つ前記ガス給湯器の排気管内が大気状態となっている状況下にて前記酸素センサから前記酸素濃度の検出値を繰り返し取得し、前記検出値の変化が収束した場合に前記補正値の設定タイミングとなったと判定するタイミング判定部」に変更し、「補正値設定部」に係る構成を「前記タイミング判定部により前記設定タイミングとなったと判定された場合に、前記酸素センサから取得した前記検出値と前記大気状態における酸素濃度を示す濃度基準値とに基づいて算出された前記補正値を前記参照対象として設定する」に変更してもよい。 Incidentally, the "convergence determination unit" in this feature may be changed to "a timing determination unit that repeatedly acquires the detected oxygen concentration value from the oxygen sensor under conditions in which the sensor element is heated by the heater and the inside of the exhaust pipe of the gas water heater is in an atmospheric state upon the fulfillment of the preparatory condition, and determines that the timing for setting the correction value has arrived when the change in the detected value has converged," and the configuration of the "correction value setting unit" may be changed to "when the timing determination unit determines that the setting timing has arrived, sets the correction value calculated based on the detected value acquired from the oxygen sensor and a concentration reference value indicating the oxygen concentration in the atmospheric state as the reference target."
特徴2.前記センサ用制御部は、前記センサ素子の温度を取得する温度取得部を有し、
前記補正値設定部は、前記温度取得部により取得した温度が前記所定温度(例えば750°C)となっている状況下にて、前記収束判定部により前記検出値の変化が収束していると判定された場合に、前記酸素センサから取得された前記検出値と前記大気状態における酸素濃度を示す濃度基準値とに基づいて算出された前記補正値を前記参照対象として設定する特徴1に記載の酸素センサユニット。
Feature 2. The sensor control unit has a temperature acquisition unit that acquires the temperature of the sensor element,
The oxygen sensor unit described in Feature 1 is configured such that, when the temperature acquired by the temperature acquisition unit is at the predetermined temperature (e.g., 750°C) and the convergence determination unit determines that the change in the detection value has converged, the correction value setting unit sets the correction value calculated based on the detection value acquired from the oxygen sensor and a concentration reference value indicating the oxygen concentration in the atmospheric state as the reference object.
本特徴に示すように、センサ素子が所定温度となっている状況下にて検出値の変化が収束した場合に補正値を設定する構成、すなわち所定温度となる前は偶発的な要因によってあたかも検出値の変化が収束しているかのような推移となった場合であっても補正値の設定が回避される構成とすることで、仮に収束の見極めが甘くなったとしても実際の補正値と理想的な補正値との乖離が過度に大きくなることを抑制できる。これは、補正値の確からしさを向上させる上で好ましい。 As shown in this feature, the correction value is set when the change in the detection value converges when the sensor element reaches a predetermined temperature. In other words, the setting of the correction value is avoided even if an unexpected factor causes the change in the detection value to appear as if it has converged before the predetermined temperature is reached. This prevents the deviation between the actual correction value and the ideal correction value from becoming excessively large, even if the convergence is not accurately determined. This is advantageous for improving the accuracy of the correction value.
なお、例えば「センサ用制御部」を「温度取得部により取得した温度が所定温度となった場合に収束判定部による検出値の変化が収束しているかの判定を許可する」構成や「温度取得部により取得した温度が所定温度となった場合に補正値の設定を許可する」構成とするとよい。 For example, the "sensor control unit" may be configured to "allow the convergence determination unit to determine whether the change in the detected value has converged when the temperature acquired by the temperature acquisition unit reaches a predetermined temperature" or "allow the setting of a correction value when the temperature acquired by the temperature acquisition unit reaches a predetermined temperature."
特徴3.前記収束判定部は、前記準備条件の成立を契機として前記ヒータにより前記センサ素子が加熱されており且つ前記ガス給湯器の排気管内が前記大気状態となっている状況下にて前記検出値を繰り返し取得し、新たに取得した前記検出値を含む複数の前記検出値から移動平均を算出し、新たに算出した前記移動平均とそれよりも前の前記移動平均とを含む複数の前記移動平均を対比し、前記検出値の変化が収束しているかをその対比結果に基づいて判定し、
前記補正値設定部は、前記収束判定部により前記検出値の変化が収束したと判定された場合に、前記酸素センサから取得した前記検出値と前記大気状態における酸素濃度を示す前記濃度基準値とに基づいて前記補正値を算出し、算出した前記補正値を前記参照対象として設定する特徴1又は特徴2に記載の酸素センサユニット。
Feature 3. The convergence determination unit repeatedly acquires the detection values under a condition in which the sensor element is heated by the heater and the inside of the exhaust pipe of the gas water heater is in the atmospheric state upon establishment of the preparatory condition, calculates a moving average from a plurality of the detection values including the newly acquired detection value, compares the newly calculated moving average with a plurality of the moving averages including the previous moving average, and determines whether the change in the detection value has converged based on the comparison result;
The oxygen sensor unit according to Feature 1 or Feature 2, wherein when the convergence determination unit determines that the change in the detection value has converged, the correction value setting unit calculates the correction value based on the detection value acquired from the oxygen sensor and the concentration reference value indicating the oxygen concentration in the atmospheric state, and sets the calculated correction value as the reference object.
本特徴に示す構成では、準備条件が成立してセンサ素子が加熱され且つ排気管内が大気状態となっている状況下にて酸素センサから酸素濃度の検出値を繰り返し取得する。そして、新たに取得した検出値を含む複数の検出値から移動平均を算出し、新たに算出した移動平均とそれよりも前の移動平均とを含む複数の前記移動平均を対比した対比結果から検出値の変化が収束したかを判定する。このような構成とすれば、特徴1等に示した技術的思想を好適に具現化できる。 In the configuration described in this feature, oxygen concentration detection values are repeatedly acquired from the oxygen sensor under conditions where the preparatory conditions are met, the sensor element is heated, and the exhaust pipe is in an atmospheric state. A moving average is then calculated from multiple detection values, including the newly acquired detection value, and a comparison result is obtained between the newly calculated moving average and multiple moving averages, including the previous moving average, to determine whether the change in the detection value has converged. This configuration effectively embodies the technical idea described in feature 1, etc.
検出値についてはセンサの性質上ある程度のばらつきが生じる。つまり、温度が均一となった後も一定にはならず、ある程度の幅で変動(上下)することとなる。また、ノイズ等の影響によって一時的に変動(上下)する可能性もある。上述した検出値については上昇過程(微増過程)を経て収束するため、当該収束を速やかに見極める上ではこのようなばらつきの影響を考慮(例えば除去又は軽減)する必要がある。 Due to the nature of the sensor, there will be a certain degree of variation in the detected value. In other words, even after the temperature has become uniform, the value will not remain constant, but will fluctuate (up and down) within a certain range. There is also the possibility of temporary fluctuations (up and down) due to the influence of noise, etc. The detected value described above will converge after an increasing process (a slight increase process), so the influence of such variation must be taken into account (for example, eliminated or reduced) in order to quickly determine this convergence.
この点、本特徴に示すように、複数の検出値の移動平均によってばらつきやノイズの影響を平滑化した(均した)上でそれら移動平均から検出値の収束を見極める構成とすれば、収束の傾向が上記ばらつき等によって埋没することを抑制できる。これにより、補正値を決定するまでの所要時間(待ち時間)を極力短くすることができる。以上詳述したように、補正値を適正なタイミングで算出(設定)することは、特徴1に示した効果を発揮させる上で好ましい。 In this regard, as shown in this feature, if the effects of variation and noise are smoothed (leveled) using a moving average of multiple detection values and then the convergence of the detection values is determined from that moving average, it is possible to prevent the convergence trend from being overwhelmed by the above-mentioned variation, etc. This makes it possible to minimize the time (wait time) required to determine the correction value. As described above in detail, calculating (setting) the correction value at the appropriate time is preferable for achieving the effect described in Feature 1.
特徴4.ガス給湯器(ガス給湯器11)に適用される酸素センサユニット(センサユニット40)であって、
前記ガス給湯器の排気管(排気管39)を通過する燃焼ガスの酸素濃度を検出可能な酸素センサ(A/Fセンサ50)と、
前記酸素センサが接続され、当該酸素センサから取得した前記酸素濃度の検出値を参照対象として設定された補正値(補正係数)を用いて補正し、補正した前記検出値を前記ガス給湯器の給湯制御装置(給湯制御装置12)へ出力するセンサ用制御部(センサ基板60)と、
前記酸素センサのセンサ素子(センサ素子51)を加熱するヒータ(ヒータ抵抗52)と
を備え、
前記センサ用制御部は、
前記補正値を設定するための準備条件(ユーザの設定操作やスケジュール)の成立を契機として前記センサ素子の加熱を開始し、前記センサ素子の温度が所定温度(例えば750°C)に達した後は当該センサ素子の温度を当該所定温度に維持するように前記ヒータの加熱制御を実行する加熱制御部(センサ基板60のCPU61にて温度調整用の処理を実行する機能)と、
前記準備条件の成立を契機として前記ヒータにより前記センサ素子が加熱されており且つ前記ガス給湯器の排気管内が大気状態(酸素濃度=20.97%である状態)となっている状況下にて前記酸素センサから前記検出値を繰り返し取得し、新たに取得した検出値を含む複数の前記検出値から移動平均を算出し、新たに算出した前記移動平均とそれよりも前の前記移動平均とを含む複数の前記移動平均を対比し、その対比結果に基づいて前記補正値の設定タイミングとなったかを判定するタイミング判定部(センサ基板60のCPU61にてステップS106の補正係数の設定タイミング判定用処理を実行する機能)と、
前記タイミング判定部により前記設定タイミングとなったと判定された場合に、前記酸素センサから取得した前記検出値と前記大気状態における酸素濃度を示す濃度基準値とに基づいて前記補正値を算出し、算出した前記補正値を前記参照対象として設定する補正値設定部(センサ基板60のCPU61にてステップS201の処理を実行する機能)と
を有している酸素センサユニット。
Feature 4. An oxygen sensor unit (sensor unit 40) applied to a gas water heater (gas water heater 11),
an oxygen sensor (A/F sensor 50) capable of detecting the oxygen concentration of combustion gas passing through an exhaust pipe (exhaust pipe 39) of the gas water heater;
a sensor control unit (sensor board 60) to which the oxygen sensor is connected, which corrects the detected value of the oxygen concentration obtained from the oxygen sensor using a correction value (correction coefficient) set as a reference, and outputs the corrected detected value to the hot water supply control device (hot water supply control device 12) of the gas hot water heater;
a heater (heater resistor 52) for heating a sensor element (sensor element 51) of the oxygen sensor,
The sensor control unit
a heating control unit (a function of executing a temperature adjustment process in the CPU 61 of the sensor substrate 60) that starts heating of the sensor element when a preparatory condition for setting the correction value (a user setting operation or a schedule) is met, and that controls the heater so as to maintain the temperature of the sensor element at a predetermined temperature (e.g., 750°C) after the temperature of the sensor element reaches the predetermined temperature;
a timing determination unit (a function that executes the process for determining the timing of setting the correction coefficient in step S106 in the CPU 61 of the sensor board 60) that repeatedly obtains the detection value from the oxygen sensor under the condition that the sensor element is heated by the heater and the inside of the exhaust pipe of the gas water heater is in an atmospheric state (a state in which the oxygen concentration is 20.97%) upon the establishment of the preparatory condition, calculates a moving average from a plurality of the detection values including the newly obtained detection value, compares the newly calculated moving average with a plurality of the moving averages including the previous moving average, and determines whether it is time to set the correction value based on the comparison result;
An oxygen sensor unit having a correction value setting unit (a function that executes the processing of step S201 in the CPU 61 of the sensor board 60) that, when the timing determination unit determines that the set timing has arrived, calculates the correction value based on the detection value obtained from the oxygen sensor and a concentration reference value that indicates the oxygen concentration in the atmospheric state, and sets the calculated correction value as the reference object.
本特徴に示す構成では、準備条件が成立してセンサ素子が加熱され且つ排気管内が大気状態となっている状況下にて酸素センサから酸素濃度の検出値を繰り返し取得する。そして、新たに取得した検出値を含む複数の検出値から移動平均を都度算出し、新たに算出した移動平均とそれよりも前の移動平均とを含む複数の前記移動平均に基づいて検出値の収束を確認した場合(例えば移動平均の差や標準偏差が閾値よりも小さくなった場合)に補正値の設定タイミングとなったと判定する。このような構成とすれば、検出値が上昇過程(微増過程)を経て温度が均一となるタイミングを見極めることができ、特徴1等に示した技術的思想を好適に具現化できる。 In the configuration described in this feature, oxygen concentration detection values are repeatedly acquired from the oxygen sensor under conditions where the preparatory conditions are met, the sensor element is heated, and the exhaust pipe is in an atmospheric state. A moving average is then calculated each time from multiple detection values, including the newly acquired detection value. When convergence of the detection values is confirmed based on the multiple moving averages, including the newly calculated moving average and the previous moving average (for example, when the difference between the moving averages or the standard deviation becomes smaller than a threshold value), it is determined that it is time to set a correction value. This configuration makes it possible to determine the timing when the temperature becomes uniform as the detection value increases (slight increase), thereby ideally realizing the technical concept described in feature 1, etc.
検出値についてはセンサの性質上ある程度のばらつきが生じる。つまり、温度が均一となった後も一定にはならず、ある程度の幅で変動(上下)することとなる。また、ノイズ等の影響によって一時的に変動(上下)する可能性もある。上述した検出値については上昇過程(微増過程)を経て収束するため、当該収束を速やかに見極める上ではこのようなばらつきの影響を考慮(例えば除去又は軽減)する必要がある。 Due to the nature of the sensor, there will be a certain degree of variation in the detected value. In other words, even after the temperature has become uniform, the value will not remain constant, but will fluctuate (up and down) within a certain range. There is also the possibility of temporary fluctuations (up and down) due to the influence of noise, etc. The detected value described above will converge after an increasing process (a slight increase process), so the influence of such variation must be taken into account (for example, eliminated or reduced) in order to quickly determine this convergence.
この点、本特徴に示すように、複数の検出値の移動平均によってばらつきやノイズの影響を平滑化した(均した)上でそれら移動平均から検出値の収束を見極める構成とすれば、収束の傾向が上記ばらつき等によって埋没することを抑制できる。これにより、補正値を決定するまでの所要時間(待ち時間)を極力短くすることができる。以上詳述したように、補正値を適正なタイミングで算出(設定)することは、特徴1に示した効果を発揮させる上で好ましい。 In this regard, as shown in this feature, if the effects of variation and noise are smoothed (leveled) using a moving average of multiple detection values and then the convergence of the detection values is determined from that moving average, it is possible to prevent the convergence trend from being overwhelmed by the above-mentioned variation, etc. This makes it possible to minimize the time (wait time) required to determine the correction value. As described above in detail, calculating (setting) the correction value at the appropriate time is preferable for achieving the effect described in Feature 1.
特徴5.前記移動平均については、1の移動平均を算出する場合に対象とした前記検出値と、他の移動平均を算出する場合に対象とした前記検出値とが非重複となるように規定されている特徴3又は特徴4に記載の酸素センサユニット。 Feature 5. An oxygen sensor unit according to Feature 3 or Feature 4, wherein the moving averages are specified so that the detected values used to calculate one moving average do not overlap with the detected values used to calculate another moving average.
本特徴に示すように、1の(先の)移動平均の算出時に参照する検出値と、他の(後の)移動平均の算出時に参照する検出値とを重複させない構成とすれば、時間的に離れた検出値により各移動平均を算出することができるため、長期的な視点から変化の傾向を把握しやすくなり、検出値の変化の収束を適切に判定することが可能となる。 As shown by this feature, if the detected values referenced when calculating one (earlier) moving average do not overlap with the detected values referenced when calculating other (later) moving averages, each moving average can be calculated using detected values that are separated in time, making it easier to grasp trends in change from a long-term perspective and enabling appropriate determination of the convergence of changes in detected values.
特徴6.前記収束判定部は、新たに算出した前記移動平均とそれよりも前に算出した前記移動平均との差が閾値よりも大きくなっている場合には前記検出値の変化が収束していないと判定し、今回算出した前記移動平均とそれよりも前に算出した前記移動平均との差が前記閾値よりも小さくなっている場合には前記検出値の変化が収束していると判定する特徴3又は特徴5に記載の酸素センサユニット。 Feature 6. An oxygen sensor unit according to Feature 3 or Feature 5, wherein the convergence determination unit determines that the change in the detection value has not converged if the difference between the newly calculated moving average and the previously calculated moving average is greater than a threshold value, and determines that the change in the detection value has converged if the difference between the currently calculated moving average and the previously calculated moving average is smaller than the threshold value.
センサ素子の温度が所定温度となった後は、時間の経過とともに前後の移動平均の差が小さくなる。つまり、移動平均の差は時間の経過とともに0に近づくこととなる。そこで、この差と閾値とを比較して、検出値の収束を見極める構成とすれば、簡易な構成によって特徴3等に示した効果を発揮させることができる。 After the temperature of the sensor element reaches a predetermined temperature, the difference between the previous and next moving averages becomes smaller over time. In other words, the difference between the moving averages approaches zero over time. Therefore, by comparing this difference with a threshold value to determine the convergence of the detected values, the effects described in Feature 3 and other features can be achieved with a simple configuration.
なお、本特徴に示す構成を特徴4に適用し、「前記タイミング判定部は、新たに算出した前記移動平均とそれよりも前に算出した前記移動平均との差が閾値よりも大きくなっている場合には前記設定タイミングとなっていないと判定し、今回算出した前記移動平均とそれよりも前に算出した前記移動平均との差が前記閾値よりも小さくなっている場合には前記設定タイミングとなったと判定する特徴4に記載の酸素センサユニット。」とすることも可能である。 The configuration of this feature can also be applied to feature 4, resulting in an oxygen sensor unit according to feature 4, in which "the timing determination unit determines that the set timing has not arrived if the difference between the newly calculated moving average and the previously calculated moving average is greater than a threshold value, and determines that the set timing has arrived if the difference between the currently calculated moving average and the previously calculated moving average is smaller than the threshold value."
特徴7.前記収束判定部は、新たに算出した前記差とその前に算出した所定数(例えば2つ)の前記差との少なくとも何れかが前記閾値よりも大きくなっている場合には前記検出値の変化が収束していないと判定し、新たに算出した前記差とその前に算出した前記所定数の前記差との何れもが前記閾値よりも小さくなっている場合には前記検出値の変化が収束していると判定する特徴6に記載の酸素センサユニット。 Feature 7. The oxygen sensor unit described in Feature 6, wherein the convergence determination unit determines that the change in the detection value has not converged if at least one of the newly calculated difference and a predetermined number (e.g., two) of the previously calculated differences is greater than the threshold value, and determines that the change in the detection value has converged if both the newly calculated difference and the predetermined number of the previously calculated differences are smaller than the threshold value.
上述の如く検出値にはある程度のばらつきが生じる。そこで、本特徴に示すように、新たに算出した差だけではなく、その前(過去)に算出した差を含めた複数の差について何れも閾値と比較する構成とすれば、検出値が安定していない状況下(上記上昇過程)にて補正値が決定(設定)されることを好適に抑制できる。 As mentioned above, there is a certain degree of variability in the detected values. Therefore, as shown in this feature, by configuring the system to compare not only the newly calculated difference but also multiple differences, including differences calculated previously (in the past), with a threshold value, it is possible to effectively prevent a correction value from being determined (set) when the detected value is not stable (during the rising process described above).
特徴8.前記収束判定部は、算出した複数の前記移動平均からそれら移動平均の標準偏差を都度算出し、新たに算出した前記標準偏差とその前に算出した所定数(例えば2つ)の前記標準偏差との少なくとも何れかが閾値よりも大きくなっている場合には前記検出値の変化が収束していないと判定し、新たに算出した前記標準偏差とその前に算出した前記所定数の前記標準偏差との何れもが前記閾値よりも小さくなっている場合には前記検出値の変化が収束していると判定する特徴3又は特徴5に記載の酸素センサユニット。 Feature 8. The oxygen sensor unit described in Feature 3 or Feature 5, wherein the convergence determination unit calculates the standard deviation of the multiple calculated moving averages each time, and determines that the change in the detected value has not converged if at least one of the newly calculated standard deviation and a predetermined number (e.g., two) of the previously calculated standard deviations is greater than a threshold value, and determines that the change in the detected value has converged if both the newly calculated standard deviation and the predetermined number of the previously calculated standard deviations are smaller than the threshold value.
本特徴に示すように、新たに算出した標準偏差とその前(過去)に算出した所定数の標準偏差との何れもが閾値よりも小さくなっている場合に設定タイミングであると判定する構成によれば、検出値が安定していない状況下(上記上昇過程)にて補正値が決定されることを好適に抑制できる。 As shown by this feature, by configuring the system to determine that it is time to set the standard deviation when both the newly calculated standard deviation and a predetermined number of previously calculated standard deviations are smaller than the threshold value, it is possible to effectively prevent a correction value from being determined when the detected value is not stable (during the above-mentioned rising process).
なお、過去の履歴を標準偏差として残す構成とすれば、検出値自体を残す構成と比較して収束を見極めるための情報の量を圧縮できる。これは、メモリの記憶容量の増大を抑制する上で好ましい。 Furthermore, if the configuration retains past history as standard deviation, the amount of information required to determine convergence can be reduced compared to a configuration that retains the detected values themselves. This is preferable in terms of preventing increases in memory storage capacity.
因みに、本特徴に示す構成を特徴4に適用し「前記タイミング判定部は、算出した複数の前記移動平均からそれら移動平均の標準偏差を都度算出し、新たに算出した前記標準偏差とその前に算出した所定数(例えば2つ)の前記標準偏差との少なくとも何れかが閾値よりも大きくなっている場合には前記設定タイミングではないと判定し、新たに算出した前記標準偏差とその前に算出した前記所定数の前記標準偏差との何れもが前記閾値よりも小さくなっている場合には前記設定タイミングであると判定する特徴4に記載の酸素センサユニット。」とすることも可能である。 Incidentally, the configuration described in this feature can be applied to feature 4 to produce an oxygen sensor unit described in feature 4, in which "the timing determination unit calculates the standard deviation of the multiple calculated moving averages each time, and determines that the set timing has not arrived if at least one of the newly calculated standard deviation and a predetermined number (e.g., two) of the previously calculated standard deviations is greater than a threshold value, and determines that the set timing has arrived if both the newly calculated standard deviation and the predetermined number of the previously calculated standard deviations are smaller than the threshold value."
特徴9.前記収束判定部は、それまでに取得した前記検出値の最大値を判定上限として設定し、現時点から遡って所定時間内に取得した複数の検出値が何れも前記判定上限よりも小さい場合に前記検出値が収束していると判定し、
前記補正値設定部は、前記収束判定部により前記検出値の変化が収束していると判定された場合に、前記酸素センサから取得した前記検出値と前記大気状態における酸素濃度を示す前記濃度基準値とに基づいて前記補正値を算出し、算出した前記補正値を前記参照対象として設定する特徴1又は特徴2に記載の酸素センサユニット。
Feature 9. The convergence determination unit sets a maximum value of the detection values acquired up to that point as a determination upper limit, and determines that the detection values have converged when a plurality of detection values acquired within a predetermined time period going back from the current point in time are all smaller than the determination upper limit,
The correction value setting unit calculates the correction value based on the detection value acquired from the oxygen sensor and the concentration reference value indicating the oxygen concentration in the atmospheric state when the convergence determination unit determines that the change in the detection value has converged, and sets the calculated correction value as the reference object.
酸素濃度の検出値については所定温度に達した後もセンサ素子の温度が均一となるまで緩やかに増加し、温度が均一となることで安定する。本特徴に示すように、それまでに取得した検出値の最大値を判定上限として設定する構成とすれば、安定前は検出値の最大値が徐々に増加することで判定上限の更新が繰り返される一方、安定時は検出値の最大値については基本的に判定上限よりも小さくなり、判定上限の更新が実質的に停止すると想定される。所定時間内に取得した複数の検出値が何れも判定上限よりも小さい場合に検出値の変化が収束していると判定する構成とすれば、特徴1に示した収束の見極めが可能となる。 After reaching a predetermined temperature, the detected oxygen concentration value continues to increase gradually until the temperature of the sensor element becomes uniform, and then stabilizes. As shown in this feature, if the maximum detected value obtained up to that point is set as the upper judgment limit, the maximum detected value will gradually increase before stabilization, causing the upper judgment limit to be repeatedly updated. However, once stable, the maximum detected value will basically be smaller than the upper judgment limit, and updating of the upper judgment limit will essentially stop. If the system is configured to determine that the change in the detected value has converged when multiple detected values obtained within a predetermined time are all smaller than the upper judgment limit, it becomes possible to determine the convergence described in Feature 1.
特に、判定上限については、時間の経過によってセンサ素子の温度が上昇し、検出値(最大値)がそれまでの判定上限を超えることで自動的に更新されることとなる。このような構成とすることで、検出値の収束を見極めるための情報の量を圧縮し、簡易な構成によって特徴1に示した効果を発揮させることができる。 In particular, the upper judgment limit is automatically updated when the temperature of the sensor element rises over time and the detected value (maximum value) exceeds the previous upper judgment limit. This configuration reduces the amount of information required to determine the convergence of the detected values, achieving the effect described in Feature 1 with a simple configuration.
なお、酸素センサにおける検出値のばらつきについては個体差等によって様々となり得るが、判定上限の更新及び複数回の確認によって当該ばらつきの収束判定への影響を好適に抑制できる。 Note that variations in detected values from oxygen sensors can vary depending on individual differences, but by updating the upper judgment limit and checking it multiple times, the impact of such variations on convergence judgment can be effectively suppressed.
因みに、本特徴に示す構成を特徴1に適用する場合、「収束判定部」に係る記載を「前記準備条件の成立を契機として前記ヒータにより前記センサ素子が加熱されており且つ前記ガス給湯器の排気管内が大気状態となっている状況下にて前記検出値を繰り返し取得し、それまでに取得した前記酸素濃度の検出値の最大値を判定上限として設定し、所定時間内に取得した複数の検出値が何れも前記判定上限よりも小さい場合に前記補正値の設定タイミングとなったと判定するタイミング判定部」に変更し、「補正値設定部」に係る記載を「前記タイミング判定部により前記設定タイミングとなったと判定された場合に、前記酸素センサから取得された前記検出値と前記大気状態における酸素濃度を示す濃度基準値とに基づいて算出された前記補正値を前記所定の記憶領域に設定する補正値設定部」に変更してもよい。 Incidentally, when the configuration described in this feature is applied to feature 1, the description of the "convergence determination unit" may be changed to "a timing determination unit that, when the preparatory condition is met, repeatedly acquires the detection value under conditions in which the sensor element is heated by the heater and the inside of the exhaust pipe of the gas water heater is in an atmospheric state, sets the maximum of the oxygen concentration detection values acquired up to that point as an upper determination limit, and determines that the timing to set the correction value has arrived when multiple detection values acquired within a predetermined time are all smaller than the upper determination limit," and the description of the "correction value setting unit" may be changed to "a correction value setting unit that, when the timing determination unit determines that the setting timing has arrived, sets in the predetermined memory area the correction value calculated based on the detection value acquired from the oxygen sensor and a concentration reference value indicating the oxygen concentration in the atmospheric state."
特徴10.前記収束判定部は、それまでに取得した前記検出値の最大値を判定上限として設定し且つそれまでに取得した前記検出値の最小値を判定下限として設定し、現時点から遡って所定時間内に取得した複数の検出値が何れも前記判定上限よりも小さく且つ前記判定下限よりも大きい場合に前記検出値の変化が収束していると判定する特徴9に記載の酸素センサユニット。 Feature 10. The oxygen sensor unit of Feature 9, wherein the convergence determination unit sets the maximum of the detected values acquired up to that point as an upper determination limit and the minimum of the detected values acquired up to that point as a lower determination limit, and determines that the change in the detected values has converged if all of the detected values acquired within a predetermined time period going back from the current point in time are smaller than the upper determination limit and larger than the lower determination limit.
特徴9に示した判定上限と本特徴に示す判定下限とによって検出値の範囲を規定することにより、検出値が大きく揺れている状況下にて補正値が算出されることを好適に抑制できる。 By defining the range of detection values using the upper judgment limit shown in Feature 9 and the lower judgment limit shown in this feature, it is possible to effectively prevent correction values from being calculated in situations where the detection values are fluctuating greatly.
なお、本特徴に示す構成を「前記センサ用制御部は、前記センサ素子の温度を取得する温度取得部を有し、前記収束判定部は、それまでに取得した前記検出値の最大値を判定上限として設定し且つ前記センサ素子の温度が所定温度となってから取得した前記検出値の最小値を判定下限として設定し、前記所定温度となった後に現時点から遡って所定時間内に取得した複数の検出値が何れも前記判定上限よりも小さく且つ前記判定下限よりも大きい場合に前記検出値の変化が収束していると判定する特徴9に記載の酸素センサユニット。」とすることも可能である。センサ素子の加熱を開始することで検出値が大きく変化する。この変化については温度取得部によって取得した温度が所定温度となる場合に緩やかとなる。そこで、判定下限=所定温度に到達してから取得した検出値の最小値とすることで、上記抑制効果を一層好適に発揮させることができる。 The configuration described in this feature can also be modified as follows: "The oxygen sensor unit described in feature 9, wherein the sensor control unit includes a temperature acquisition unit that acquires the temperature of the sensor element, and the convergence determination unit sets the maximum of the detected values acquired up to that point as an upper determination limit and the minimum of the detected values acquired after the temperature of the sensor element reaches a predetermined temperature as a lower determination limit, and determines that the change in the detected value has converged if multiple detected values acquired within a predetermined time period from the present time after the temperature reaches the predetermined temperature are all smaller than the upper determination limit and larger than the lower determination limit." The detected value changes significantly when heating of the sensor element begins. This change becomes gradual when the temperature acquired by the temperature acquisition unit reaches the predetermined temperature. Therefore, the above-mentioned suppression effect can be more effectively achieved by setting the lower determination limit equal to the minimum of the detected values acquired after the predetermined temperature is reached.
特徴11.前記補正値設定部は、前記収束判定部により前記検出値の変化が収束していると判定された場合に、前記収束判定部による今回の判定に際して取得された前記検出値の少なくとも一部を用いて前記補正値を算出する特徴1乃至特徴3、特徴5乃至特徴10のいずれか1つに記載の酸素センサユニット。 Feature 11. The oxygen sensor unit according to any one of Features 1 to 3 and Features 5 to 10, wherein, when the convergence determination unit determines that the change in the detection value has converged, the correction value setting unit calculates the correction value using at least a portion of the detection value acquired during the current determination by the convergence determination unit.
本特徴に示すように収束→補正値の設定となる場合には、収束の確認を行う過程で取得済みの検出値の少なくとも一部を用いて補正値を算出する構成とすることで、収束した後に新たに検出値を取得する構成と比較して、補正値の設定までの所要時間を短くすることができる。 As shown in this feature, when convergence is followed by setting a correction value, the correction value is calculated using at least some of the detection values already acquired during the convergence confirmation process, thereby shortening the time required to set the correction value compared to a configuration in which new detection values are acquired after convergence.
なお、本特徴に示す構成を特徴4に適用することも可能である。この場合「前記収束判定部により前記検出値の変化が収束していると判定された」との記載を「前記タイミング判定部により前記設定タイミングとなったと判定された」に変更するとよい。 The configuration described in this feature can also be applied to feature 4. In this case, the statement "The convergence determination unit determined that the change in the detection value has converged" should be changed to "The timing determination unit determined that the set timing has arrived."
特徴12.前記収束判定部は、前記準備条件の成立を契機として前記ヒータにより前記センサ素子が加熱されており且つ前記ガス給湯器の排気管内が前記大気状態となっている状況下にて前記酸素センサから前記酸素濃度の検出値を繰り返し取得し、取得した前記検出値と前記大気状態における酸素濃度を示す濃度基準値とに基づいて前記補正値を算出し、算出した前記補正値が閾値よりも小さい場合に前記検出値の変化が収束していると判定する特徴1又は特徴2に記載の酸素センサユニット。 Feature 12. The oxygen sensor unit described in Feature 1 or Feature 2, wherein the convergence determination unit, upon satisfaction of the preparatory condition, repeatedly acquires the detected oxygen concentration value from the oxygen sensor under conditions in which the sensor element is heated by the heater and the inside of the exhaust pipe of the gas water heater is in the atmospheric state, calculates the correction value based on the acquired detected value and a concentration reference value indicating the oxygen concentration in the atmospheric state, and determines that the change in the detected value has converged if the calculated correction value is smaller than a threshold value.
本特徴に示す構成によれば、準備条件が成立してセンサ素子が加熱され且つ排気管内が大気状態となっている状況下にて酸素センサから酸素濃度の検出値を繰り返し取得する。そして、取得した検出値と大気状態における酸素濃度を示す濃度基準値とに基づいて補正値を算出し、算出した補正値が閾値よりも小さい場合に検出値の変化が収束したと判定する。このように補正機能の一部(補正値)を利用して収束を判定する構成とすれば、収束の判定に係る構成が複雑になることを抑止しつつ特徴1に示した効果を発揮させることができる。 According to the configuration of this feature, when the preparatory conditions are met, the sensor element is heated, and the exhaust pipe is in an atmospheric state, the oxygen concentration detection value is repeatedly acquired from the oxygen sensor. A correction value is then calculated based on the acquired detection value and a concentration reference value that indicates the oxygen concentration in an atmospheric state, and it is determined that the change in the detection value has converged if the calculated correction value is smaller than a threshold value. By using part of the correction function (the correction value) in this way to determine convergence, the effect described in Feature 1 can be achieved while preventing the configuration related to the convergence determination from becoming too complex.
特徴13.前記補正値設定部は、前記収束判定部により検出値の変化が収束したと判定された場合に、前記収束判定部により算出された前記補正値を前記参照対象として設定する特徴12に記載の酸素センサユニット。 Feature 13. The oxygen sensor unit according to Feature 12, wherein the correction value setting unit sets the correction value calculated by the convergence determination unit as the reference value when the convergence determination unit determines that the change in the detected value has converged.
本特徴に示すように、収束の判定に用いた補正値をそのまま参照対象として設定することで、収束したと判定した際に新たに補正値を算出する構成と比較して設定完了までの所要時間を短縮できる。 As shown by this feature, by setting the correction value used to determine convergence as the reference value, the time required to complete the setting can be reduced compared to a configuration in which a new correction value is calculated when convergence is determined.
特徴14.ガス給湯器(ガス給湯器11)に適用される酸素センサユニット(センサユニット40)であって、
前記ガス給湯器の排気管(排気管39)を通過する燃焼ガスの酸素濃度を検出可能な酸素センサ(A/Fセンサ50)と、
前記酸素センサが接続され、当該酸素センサから取得した前記酸素濃度の検出値を参照対象として設定された補正値(補正係数)を用いて補正し、補正した前記検出値を前記ガス給湯器の給湯制御装置(給湯制御装置12)へ出力するセンサ用制御部(センサ基板60)と、
前記酸素センサのセンサ素子(センサ素子51)を加熱するヒータ(ヒータ抵抗52)と
を備え、
前記センサ用制御部は、
前記補正値を設定するための準備条件(ユーザの設定操作やスケジュール)の成立を契機として前記センサ素子の加熱を開始し、前記センサ素子の温度が所定温度(例えば750°C)に達した後は当該センサ素子の温度を当該所定温度に維持するように前記ヒータの加熱制御を実行する加熱制御部(センサ基板60のCPU61にて温度調整用の処理を実行する機能)と、
前記準備条件の成立を契機として前記ヒータにより前記センサ素子が加熱されており且つ前記ガス給湯器の排気管内が大気状態(酸素濃度=20.97%である状態)となっている状況下にて前記酸素センサから前記検出値を繰り返し取得し、取得した前記検出値と前記大気状態における酸素濃度を示す濃度基準値とに基づいて前記補正値を算出し、算出した前記補正値が閾値よりも小さい場合に前記補正値の設定タイミングとなったかを判定するタイミング判定部(センサ基板60のCPU61にてステップS106の補正係数の設定タイミング判定用処理を実行する機能)と、
前記タイミング判定部により前記設定タイミングとなったと判定された場合に、前記酸素センサから取得された前記検出値と前記大気状態における酸素濃度を示す濃度基準値とに基づいて算出された前記補正値を前記参照対象として設定する補正値設定部(センサ基板60のCPU61にてステップS201の処理を実行する機能)と
を有している酸素センサユニット。
Feature 14. An oxygen sensor unit (sensor unit 40) applied to a gas water heater (gas water heater 11),
an oxygen sensor (A/F sensor 50) capable of detecting the oxygen concentration of combustion gas passing through an exhaust pipe (exhaust pipe 39) of the gas water heater;
a sensor control unit (sensor board 60) to which the oxygen sensor is connected, which corrects the detected value of the oxygen concentration obtained from the oxygen sensor using a correction value (correction coefficient) set as a reference, and outputs the corrected detected value to the hot water supply control device (hot water supply control device 12) of the gas hot water heater;
a heater (heater resistor 52) for heating a sensor element (sensor element 51) of the oxygen sensor,
The sensor control unit
a heating control unit (a function of executing a temperature adjustment process in the CPU 61 of the sensor substrate 60) that starts heating of the sensor element when a preparatory condition for setting the correction value (a user setting operation or a schedule) is met, and that controls the heater so as to maintain the temperature of the sensor element at a predetermined temperature (e.g., 750°C) after the temperature of the sensor element reaches the predetermined temperature;
a timing determination unit (a function that executes the process for determining the timing of setting the correction coefficient in step S106 in the CPU 61 of the sensor board 60) that repeatedly acquires the detection value from the oxygen sensor under the condition that the sensor element is heated by the heater and the inside of the exhaust pipe of the gas water heater is in an atmospheric state (a state in which the oxygen concentration is 20.97%) upon the establishment of the preparatory condition, calculates the correction value based on the acquired detection value and a concentration reference value that indicates the oxygen concentration in the atmospheric state, and determines whether it is time to set the correction value when the calculated correction value is smaller than a threshold value;
An oxygen sensor unit having a correction value setting unit (a function that executes the processing of step S201 in the CPU 61 of the sensor board 60) that sets the correction value calculated based on the detection value obtained from the oxygen sensor and a concentration reference value indicating the oxygen concentration in the atmospheric state as the reference object when the timing determination unit determines that the set timing has arrived.
本特徴に示す構成によれば、準備条件が成立してセンサ素子が加熱され且つ排気管内が大気状態となっている状況下にて酸素センサから酸素濃度の検出値を繰り返し取得する。そして、取得した検出値と大気状態における酸素濃度を示す濃度基準値とに基づいて補正値を算出し、算出した補正値が閾値よりも小さい場合に検出値の変化が収束したと判定する。このように補正機能の一部(補正値)を利用して収束を判定する構成とすれば、収束の判定に係る構成が複雑になることを抑止しつつ特徴1に示した効果を発揮させることができる。 According to the configuration of this feature, when the preparatory conditions are met, the sensor element is heated, and the exhaust pipe is in an atmospheric state, the oxygen concentration detection value is repeatedly acquired from the oxygen sensor. A correction value is then calculated based on the acquired detection value and a concentration reference value that indicates the oxygen concentration in an atmospheric state, and it is determined that the change in the detection value has converged if the calculated correction value is smaller than a threshold value. By using part of the correction function (the correction value) in this way to determine convergence, the effect described in Feature 1 can be achieved while preventing the configuration related to the convergence determination from becoming too complex.
特徴15.前記収束判定部は、前記準備条件の成立を契機として前記ヒータにより前記センサ素子が加熱されており且つ前記ガス給湯器の排気管内が前記大気状態となっている状況下にて前記酸素センサから前記酸素濃度の検出値を繰り返し取得し、取得した前記検出値と前記大気状態における酸素濃度を示す前記濃度基準値とに基づいて前記補正値を算出し、前記補正値を算出してから所定の待機時間が経過した後に新たに取得した前記検出値を当該補正値を用いて補正し、その補正の結果が前記濃度基準値に基づいて定められた基準範囲内である場合に前記検出値の変化が収束していると判定する特徴1又は特徴2に記載の酸素センサユニット。 Feature 15. The oxygen sensor unit described in Feature 1 or Feature 2, wherein the convergence determination unit repeatedly acquires the detected oxygen concentration value from the oxygen sensor under conditions in which the sensor element is heated by the heater and the inside of the exhaust pipe of the gas water heater is in the atmospheric state upon establishment of the preparatory condition, calculates the correction value based on the acquired detected value and the concentration reference value indicating the oxygen concentration in the atmospheric state, corrects the newly acquired detected value using the correction value after a predetermined waiting time has elapsed since calculating the correction value, and determines that the change in the detected value has converged if the result of the correction is within a reference range established based on the concentration reference value.
検出値が上昇している状況下にて、補正値を算出してから所定の待機時間が経過した時点で取得した検出値を当該補正値を用いて補正した場合には、補正結果(補正後の検出値)が濃度基準値から大きく乖離することとなる。これに対して、検出値が収束(安定)している状況下にて、補正値を算出してから所定の待機時間が経過した時点で取得した検出値を当該補正値を用いて補正した場合には、補正結果(補正後の検出値)の濃度基準値からの乖離が抑制される。そこで、本特徴に示すように、補正結果が濃度基準値に基づいて定められた基準範囲内である場合に検出値の変化が収束していると判定する構成とすれば、特徴1等に示した技術的思想を好適に具現化できる。なお、検出値の補正については燃焼の適正化のために随時実行される。この補正の流れを収束の判定に転用することが可能となることは、制御プログラムの簡素化を図る上で好ましい。 If a detection value obtained after a predetermined waiting time has elapsed since the correction value was calculated is corrected using the correction value when the detection value is rising, the correction result (corrected detection value) will deviate significantly from the concentration reference value. In contrast, if a detection value obtained after a predetermined waiting time has elapsed since the correction value was calculated is corrected using the correction value when the detection value is converging (stable), the deviation of the correction result (corrected detection value) from the concentration reference value will be reduced. Therefore, as shown in this feature, if the correction result is determined to be converging when it is within a reference range established based on the concentration reference value, the technical concept described in feature 1 and others can be effectively realized. Note that correction of the detection value is performed as needed to optimize combustion. Being able to use this correction process to determine convergence is advantageous in simplifying the control program.
なお、「前記収束判定部は、前記補正の結果が前記基準範囲外となった場合には、前記補正値を新たに算出する一方、前記補正の結果が前記基準範囲内となった場合には現在の前記補正値を保持したまま、新たな検出値の取得と、前記補正値を用いた当該新たな検出値補正値の補正と、その補正の結果が前記基準範囲内であるかの判定とを繰り返し、前記補正の結果が連続して前記基準範囲内となった回数が所定回数となったことに基づいて前記補正値の決定タイミングとなったと判定する」構成とすることも可能である。このような構成とすれば、補正の結果が偶発的に基準範囲内となった場合に検出値の変化が収束していると誤判定することを好適に抑制できる。 It is also possible to configure the convergence determination unit so that, if the result of the correction falls outside the reference range, it newly calculates the correction value, but if the result of the correction falls within the reference range, it retains the current correction value and repeatedly acquires a new detection value, corrects the new detection value using the correction value, and determines whether the result of the correction falls within the reference range, and determines that the timing to determine the correction value has arrived based on the number of times the correction result has consecutively fallen within the reference range reaching a predetermined number of times. This configuration effectively prevents erroneous determination that the change in the detection value has converged when the correction result accidentally falls within the reference range.
特徴16.ガス給湯器(ガス給湯器11)に適用される酸素センサユニット(センサユニット40)であって、
前記ガス給湯器の排気管(排気管39)を通過する燃焼ガスの酸素濃度を検出可能な酸素センサ(A/Fセンサ50)と、
前記酸素センサが接続され、当該酸素センサから取得した前記酸素濃度の検出値を参照対象として設定された補正値(補正係数)を用いて補正し、補正した前記検出値を前記ガス給湯器の給湯制御装置(給湯制御装置12)へ出力するセンサ用制御部(センサ基板60)と、
前記酸素センサのセンサ素子(センサ素子51)を加熱するヒータ(ヒータ抵抗52)と
を備え、
前記センサ用制御部は、
前記補正値を設定するための準備条件(ユーザの設定操作やスケジュール)の成立を契機として前記センサ素子の加熱を開始し、前記センサ素子の温度が所定温度(例えば750°C)に達した後は当該センサ素子の温度を当該所定温度に維持するように前記ヒータの加熱制御を実行する加熱制御部(センサ基板60のCPU61にて温度調整用の処理を実行する機能)と、
前記準備条件の成立を契機として前記ヒータにより前記センサ素子が加熱されており且つ前記ガス給湯器の排気管内が前記大気状態となっている状況下にて前記酸素センサから前記酸素濃度の検出値を繰り返し取得し、取得した前記検出値と前記大気状態における酸素濃度を示す濃度基準値とに基づいて前記補正値を算出し、前記補正値を算出してから所定の待機時間が経過した後に新たに取得した前記検出値を当該補正値を用いて補正し、その補正の結果が前記濃度基準値に基づいて定められた基準範囲内である場合に前記補正値の設定タイミングとなったかを判定するタイミング判定部(センサ基板60のCPU61にてステップS106の補正係数の設定タイミング判定用処理を実行する機能)と、
前記タイミング判定部により前記設定タイミングとなったと判定された場合に、前記酸素センサから取得された前記検出値と前記大気状態における酸素濃度を示す濃度基準値とに基づいて算出された前記補正値を前記参照対象として設定する補正値設定部(センサ基板60のCPU61にてステップS201の処理を実行する機能)と
を有している酸素センサユニット。
Feature 16. An oxygen sensor unit (sensor unit 40) applied to a gas water heater (gas water heater 11),
an oxygen sensor (A/F sensor 50) capable of detecting the oxygen concentration of combustion gas passing through an exhaust pipe (exhaust pipe 39) of the gas water heater;
a sensor control unit (sensor board 60) to which the oxygen sensor is connected, which corrects the detected value of the oxygen concentration obtained from the oxygen sensor using a correction value (correction coefficient) set as a reference, and outputs the corrected detected value to the hot water supply control device (hot water supply control device 12) of the gas hot water heater;
a heater (heater resistor 52) for heating a sensor element (sensor element 51) of the oxygen sensor,
The sensor control unit
a heating control unit (a function of executing a temperature adjustment process in the CPU 61 of the sensor substrate 60) that starts heating of the sensor element when a preparatory condition for setting the correction value (a user setting operation or a schedule) is met, and that controls the heater so as to maintain the temperature of the sensor element at a predetermined temperature (e.g., 750°C) after the temperature of the sensor element reaches the predetermined temperature;
a timing determination unit (a function that executes the process for determining the timing of setting the correction coefficient in step S106 in the CPU 61 of the sensor board 60) that repeatedly obtains the detected value of the oxygen concentration from the oxygen sensor under the condition that the sensor element is heated by the heater and the inside of the exhaust pipe of the gas water heater is in the atmospheric state upon the establishment of the preparatory condition, calculates the correction value based on the obtained detected value and a concentration reference value that indicates the oxygen concentration in the atmospheric state, corrects the newly obtained detected value using the correction value after a predetermined waiting time has elapsed since the calculation of the correction value, and determines whether it is time to set the correction value if the result of the correction is within a reference range determined based on the concentration reference value;
An oxygen sensor unit having a correction value setting unit (a function that executes the processing of step S201 in the CPU 61 of the sensor board 60) that sets the correction value calculated based on the detection value obtained from the oxygen sensor and a concentration reference value indicating the oxygen concentration in the atmospheric state as the reference object when the timing determination unit determines that the set timing has arrived.
検出値が上昇している状況下にて、補正値を算出してから所定の待機時間が経過した時点で取得した検出値を当該補正値を用いて補正した場合には、補正結果(補正後の検出値)が濃度基準値から大きく乖離することとなる。これに対して、検出値が収束(安定)している状況下にて、補正値を算出してから所定の待機時間が経過した時点で取得した検出値を当該補正値を用いて補正した場合には、補正結果(補正後の検出値)の濃度基準値からの乖離が抑制される。そこで、本特徴に示すように、補正結果が濃度基準値に基づいて定められた基準範囲内である場合に補正値の設定タイミングとなったと判定する構成とすれば、特徴1等に示した技術的思想を好適に具現化できる。なお、検出値の補正については燃焼の適正化のために随時実行される。この補正の流れを収束の判定に転用することが可能となることは、制御プログラムの簡素化を図る上で好ましい。 If a detection value obtained after a predetermined waiting time has elapsed since the correction value was calculated is corrected using the correction value when the detection value is rising, the correction result (corrected detection value) will deviate significantly from the concentration reference value. In contrast, if a detection value obtained after a predetermined waiting time has elapsed since the correction value was calculated is corrected using the correction value when the detection value is converging (stable), the deviation of the correction result (corrected detection value) from the concentration reference value will be reduced. Therefore, as shown in this feature, if the correction result is determined to be within a reference range established based on the concentration reference value, the technical concept described in feature 1 and others can be effectively realized. Note that correction of the detection value is performed as needed to optimize combustion. The ability to use this correction process to determine convergence is advantageous in simplifying the control program.
特徴17.前記加熱制御部は、前記準備条件として成立頻度が相対的に低い第1準備条件及び成立頻度が相対的に高い第2準備条件の何れかが成立した場合に、前記ヒータの加熱制御を行う構成となっており、
前記収束判定部は前記第1準備条件が成立した場合に、前記検出値の変化が収束しているかを判定する第1判定部であり、
前記センサ用制御部は、前記第2準備条件の成立を契機として前記ヒータにより前記センサ素子が加熱されており且つ前記ガス給湯器の排気管内が大気状態(酸素濃度20.97%である状態)となっている状況下にて前記酸素センサから前記酸素濃度の検出値を繰り返し取得し、取得した前記検出値と前記大気状態における酸素濃度を示す濃度基準値とに基づいて前記補正値を算出し、当該補正値による前記検出値の変換率と前記補正値設定部により設定されている前記補正値による前記検出値の変換率との差が所定範囲内となった場合に前記検出値の変化が収束していると判定する特徴1乃至特徴16(特徴4、特徴14、特徴16を除く)のいずれか1つに記載の酸素センサユニット。
Feature 17. The heating control unit is configured to perform heating control of the heater when either a first preparation condition that is relatively infrequently met or a second preparation condition that is relatively frequently met is met as the preparation condition,
the convergence determination unit is a first determination unit that determines whether a change in the detection value has converged when the first preparation condition is satisfied,
The sensor control unit repeatedly acquires the detected oxygen concentration value from the oxygen sensor under the condition that the sensor element is heated by the heater when the second preparation condition is met and the exhaust pipe of the gas water heater is in an atmospheric state (a state in which the oxygen concentration is 20.97%), calculates the correction value based on the acquired detected value and a concentration reference value indicating the oxygen concentration in the atmospheric state, and determines that the change in the detected value has converged when the difference between the conversion rate of the detected value using the correction value and the conversion rate of the detected value using the correction value set by the correction value setting unit falls within a predetermined range.
本特徴に示す構成によれば、第1準備条件成立時の変換率に対して第2準備条件成立時の変換率の乖離の程度によって検出値の変化が収束しているかを見極める。このように収束の判定の基準を更新することにより、収束のタイミングを精度よく且つ迅速に見極めることができる。但し、酸素センサを長期間利用する場合には、安定している状態であっても経年劣化によって以前と比べて検出値が低くなったり高くなったりすると想定される。そこで、収束を見極めるための基準についても随時更新される構成とすることで、収束のタイミングを見極める機能が低下することを抑制できる。 This feature of the configuration determines whether the change in the detected value has converged based on the degree of deviation between the conversion rate when the first preparation condition is met and the conversion rate when the second preparation condition is met. By updating the criteria for determining convergence in this way, the timing of convergence can be determined accurately and quickly. However, when using an oxygen sensor for a long period of time, it is expected that the detected value will become lower or higher than before due to deterioration over time, even if it is in a stable state. Therefore, by configuring the criteria for determining convergence to be updated as needed, it is possible to prevent a deterioration in the ability to determine the timing of convergence.
特徴18.特徴1乃至特徴17のいずれか1つに記載の酸素センサユニットと前記給湯制御装置とを備えている給湯制御システム。 Feature 18. A hot water supply control system comprising the oxygen sensor unit described in any one of Features 1 to 17 and the hot water supply control device.
本特徴に示す給湯制御システムによれば、補正値を適正なタイミングで設定可能となり、補正機能による燃焼の更なる適正化に寄与できる。また、補正値が設定されるまでの待ち時間を極力短くすることができる。これは、湯沸し機能と上述した補正機能との共存を図る上で好ましい。 This hot water supply control system allows the correction value to be set at the appropriate time, contributing to further optimization of combustion through the correction function. It also minimizes the waiting time until the correction value is set. This is advantageous in terms of achieving coexistence of the water heating function and the above-mentioned correction function.
特徴19.ガス給湯器(ガス給湯器11)の排気管(排気管39)を通過する燃焼ガスの酸素濃度を検出可能な酸素センサ(A/Fセンサ50)と、
前記酸素センサにより検出された前記酸素濃度の検出値を、参照対象として設定された補正値(補正係数)を用いて補正する補正部(例えばセンサ基板60のCPU61における補正機能)と、
前記補正部により補正された前記検出値に基づいて前記ガス給湯器の燃焼を制御する給湯制御装置(給湯制御装置12)と
を備えている給湯制御システムであって、
前記酸素センサのセンサ素子(センサ素子51)を加熱するヒータ(ヒータ抵抗52)と、
前記補正値を設定するための準備条件(ユーザの設定操作やスケジュール)の成立を契機として前記センサ素子の加熱を開始し、前記センサ素子の温度が所定温度(例えば750°C)に達した後は当該センサ素子の温度を当該所定温度に維持するように前記ヒータの加熱制御を実行する加熱制御部(センサ基板60のCPU61にて温度調整用の処理を実行する機能)と、
前記準備条件の成立を契機として前記ヒータにより前記センサ素子が加熱されており且つ前記ガス給湯器の排気管内が大気状態(酸素濃度=20.97%である状態)となっている状況下にて前記酸素センサから前記検出値を繰り返し取得し、前記検出値の変化が収束しているかを判定する収束判定部(センサ基板60のCPU61にてステップS106の補正係数の設定タイミング判定用処理を実行する機能)と、
前記収束判定部により前記検出値の変化が収束していると判定された場合に、前記酸素センサから取得された前記検出値と前記大気状態における酸素濃度を示す濃度基準値とに基づいて算出された前記補正値を前記参照対象として設定する補正値設定部(センサ基板60のCPU61にてステップS201の処理を実行する機能)と
を備えている給湯制御システム。
Feature 19. An oxygen sensor (A/F sensor 50) capable of detecting the oxygen concentration of combustion gas passing through an exhaust pipe (exhaust pipe 39) of a gas water heater (gas water heater 11);
a correction unit (for example, a correction function in the CPU 61 of the sensor board 60) that corrects the detection value of the oxygen concentration detected by the oxygen sensor using a correction value (correction coefficient) set as a reference;
A hot water control system including a hot water control device (hot water control device 12) that controls combustion of the gas hot water heater based on the detection value corrected by the correction unit,
a heater (heater resistor 52) for heating a sensor element (sensor element 51) of the oxygen sensor;
a heating control unit (a function of executing a temperature adjustment process in the CPU 61 of the sensor substrate 60) that starts heating of the sensor element when a preparatory condition for setting the correction value (a user setting operation or a schedule) is met, and that controls the heater so as to maintain the temperature of the sensor element at a predetermined temperature (e.g., 750°C) after the temperature of the sensor element reaches the predetermined temperature;
a convergence determination unit (a function that executes a process for determining the timing of setting the correction coefficient in step S106 in the CPU 61 of the sensor board 60) that repeatedly acquires the detected value from the oxygen sensor under the condition that the sensor element is heated by the heater and the inside of the exhaust pipe of the gas water heater is in an atmospheric state (a state in which the oxygen concentration is 20.97%) upon the establishment of the preparatory condition, and determines whether the change in the detected value has converged;
A hot water supply control system that includes a correction value setting unit (a function that executes the processing of step S201 on the CPU 61 of the sensor board 60) that sets the correction value calculated based on the detection value obtained from the oxygen sensor and a concentration reference value indicating the oxygen concentration in the atmospheric state as the reference object when the convergence determination unit determines that the change in the detection value has converged.
本特徴に示す給湯制御システムによれば、補正値を適正なタイミングで設定可能となり、補正機能による燃焼の更なる適正化に寄与できる。また、補正値が設定されるまでの待ち時間を極力短くすることができる。これは、湯沸し機能と上述した補正機能との共存を図る上で好ましい。 This hot water supply control system allows the correction value to be set at the appropriate time, contributing to further optimization of combustion through the correction function. It also minimizes the waiting time until the correction value is set. This is advantageous in terms of achieving coexistence of the water heating function and the above-mentioned correction function.
10…給湯システム、11…ガス給湯器、12…給湯制御装置、39…排気管、40…センサユニット、50…A/Fセンサ、51…センサ素子、52…ヒータ抵抗、60…センサ基板、61…CPU。 10...Hot water supply system, 11...Gas water heater, 12...Hot water supply control device, 39...Exhaust pipe, 40...Sensor unit, 50...A/F sensor, 51...Sensor element, 52...Heater resistor, 60...Sensor board, 61...CPU.
Claims (8)
前記ガス給湯器の排気管を通過する燃焼ガスの酸素濃度を検出可能な酸素センサと、
前記酸素センサが接続され、当該酸素センサから取得した前記酸素濃度の検出値を参照対象として設定された補正値を用いて補正し、補正した前記検出値を前記ガス給湯器の給湯制御装置へ出力するセンサ用制御部と、
前記酸素センサのセンサ素子を加熱するヒータと
を備え、
前記センサ用制御部は、
前記補正値を設定するための準備条件の成立を契機として前記センサ素子の加熱を開始し、前記センサ素子の温度が所定温度に達した後は当該センサ素子の温度を当該所定温度に維持するように前記ヒータの加熱制御を実行する加熱制御部と、
前記準備条件の成立を契機として前記ヒータにより前記センサ素子が加熱されており且つ前記ガス給湯器の排気管内が大気状態となっている状況下にて前記酸素センサから前記検出値を繰り返し取得し、前記検出値の変化が収束しているかを判定する収束判定部と、
前記収束判定部により前記検出値の変化が収束していると判定された場合に、前記酸素センサから取得された前記検出値の数が第1規定数に達したか否かを判定し、前記検出値の数が前記第1規定数に達している場合に前記第1規定数の前記検出値の平均値を算出し、前記大気状態における酸素濃度を示す濃度基準値を前記平均値で除して補正値を算出し、算出した前記補正値を前記参照対象として設定する補正値設定部と
を有している酸素センサユニット。 An oxygen sensor unit applied to a gas water heater,
an oxygen sensor capable of detecting the oxygen concentration of combustion gas passing through an exhaust pipe of the gas water heater;
a sensor control unit connected to the oxygen sensor, correcting the detected value of the oxygen concentration obtained from the oxygen sensor using a correction value set as a reference, and outputting the corrected detected value to the hot water supply control device of the gas hot water heater;
a heater for heating a sensor element of the oxygen sensor,
The sensor control unit
a heating control unit that starts heating of the sensor element when a preparatory condition for setting the correction value is satisfied, and that executes heating control of the heater so as to maintain the temperature of the sensor element at a predetermined temperature after the temperature of the sensor element reaches the predetermined temperature;
a convergence determination unit that repeatedly obtains the detected value from the oxygen sensor under the condition that the sensor element is heated by the heater and the inside of the exhaust pipe of the gas water heater is in an atmospheric state upon establishment of the preparation condition, and determines whether the change in the detected value is converging;
an oxygen sensor unit having a correction value setting unit that, when the convergence determination unit determines that the change in the detection value has converged , determines whether the number of detection values obtained from the oxygen sensor has reached a first specified number; if the number of detection values has reached the first specified number, calculates an average value of the first specified number of detection values; calculates a correction value by dividing a concentration reference value indicating the oxygen concentration in the atmospheric state by the average value; and sets the calculated correction value as the reference object.
前記酸素センサにより検出された前記酸素濃度の検出値を、参照対象として設定された補正値を用いて補正する補正部と、
前記補正部により補正された前記検出値に基づいて前記ガス給湯器の燃焼を制御する給湯制御装置と
を備えている給湯制御システムであって、
前記酸素センサのセンサ素子を加熱するヒータと、
前記補正値を設定するための準備条件の成立を契機として前記センサ素子の加熱を開始し、前記センサ素子の温度が所定温度に達した後は当該センサ素子の温度を当該所定温度に維持するように前記ヒータの加熱制御を実行する加熱制御部と、
前記準備条件の成立を契機として前記ヒータにより前記センサ素子が加熱されており且つ前記ガス給湯器の排気管内が大気状態となっている状況下にて前記酸素センサから前記検出値を繰り返し取得し、前記検出値の変化が収束しているかを判定する収束判定部と、
前記収束判定部により前記検出値の変化が収束していると判定された場合に、前記酸素センサから取得された前記検出値の数が第1規定数に達したか否かを判定し、前記検出値の数が前記第1規定数に達している場合に前記第1規定数の前記検出値の平均値を算出し、前記大気状態における酸素濃度を示す濃度基準値を前記平均値で除して補正値を算出し、算出した前記補正値を前記参照対象として設定する補正値設定部と
を備えている給湯制御システム。 an oxygen sensor capable of detecting the oxygen concentration of combustion gas passing through the exhaust pipe of the gas water heater;
a correction unit that corrects the detected value of the oxygen concentration detected by the oxygen sensor using a correction value that is set as a reference;
A hot water control system including a hot water control device that controls combustion of the gas hot water heater based on the detection value corrected by the correction unit,
a heater for heating a sensor element of the oxygen sensor;
a heating control unit that starts heating of the sensor element when a preparatory condition for setting the correction value is satisfied, and that executes heating control of the heater so as to maintain the temperature of the sensor element at a predetermined temperature after the temperature of the sensor element reaches the predetermined temperature;
a convergence determination unit that repeatedly obtains the detected value from the oxygen sensor under the condition that the sensor element is heated by the heater and the inside of the exhaust pipe of the gas water heater is in an atmospheric state upon establishment of the preparation condition, and determines whether the change in the detected value is converging;
A hot water control system comprising: a correction value setting unit that, when the convergence determination unit determines that the change in the detection value has converged, determines whether the number of detection values obtained from the oxygen sensor has reached a first specified number; when the number of detection values has reached the first specified number, calculates the average value of the first specified number of detection values; calculates a correction value by dividing a concentration reference value indicating the oxygen concentration in the atmospheric state by the average value; and sets the calculated correction value as the reference object.
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