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JPH0118378B2 - - Google Patents
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JPH0118378B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0118378B2
JPH0118378B2 JP55068995A JP6899580A JPH0118378B2 JP H0118378 B2 JPH0118378 B2 JP H0118378B2 JP 55068995 A JP55068995 A JP 55068995A JP 6899580 A JP6899580 A JP 6899580A JP H0118378 B2 JPH0118378 B2 JP H0118378B2
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JP
Japan
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temperature
oxygen sensor
heater
switch
power supply
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JP55068995A
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Inventor
Masaaki Uchida
Masao Ishitani
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、加熱用のヒータをそなえた酸素セ
ンサーの温度制御方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a temperature control method for an oxygen sensor equipped with a heater.

酸素センサーには、酸素イオン伝導性固体電解
質を用いて酸素濃淡電池の原理により酸素濃度を
検出するようにしたものや、酸化物半導体を用い
てその抵抗値変化により酸素濃度を検出するよう
にしたものなどがある。このような酸素センサー
では、それぞれの構成に応じて最も動作特性のす
ぐれた温度範囲が存在するため、前記酸素センサ
ーに加熱用のヒータを設けて安定した動作をおこ
なわしめるようにしたものが多い(特開昭54−
13396号公報)。そして、酸素濃淡電池の原理を応
用したものでは、ルツボ型の固体電解質を用いた
ものや、固体電解質を薄膜状にしたものなどがあ
る。
Oxygen sensors include those that use an oxygen ion conductive solid electrolyte to detect oxygen concentration using the principle of an oxygen concentration battery, and those that use an oxide semiconductor to detect oxygen concentration based on changes in its resistance. There are things etc. For these oxygen sensors, there is a temperature range in which they have the best operating characteristics depending on their configuration, so many oxygen sensors are equipped with a heater to ensure stable operation. Japanese Unexamined Patent Publication 1973-
Publication No. 13396). Examples of batteries that apply the principle of oxygen concentration batteries include those that use a crucible-type solid electrolyte and those that use a solid electrolyte in the form of a thin film.

第1図は従来の酸素センサーにおける温度制御
系統の一例を示し、酸素センサー1は加熱用のヒ
ータ2をそなえている。このヒータ2の一端側は
接地され、他端側はリレー3の接点3aを介して
電源4に接続されている。他方、リレー開閉器5
は電源4に接続されていると共に、リレー3のコ
イル3bを介して接地され、リレー3の開閉を制
御しうるようにしている。この場合、酸素センサ
ー1は車両用内燃機関の排気管に固定され、排ガ
ス中の酸素濃度を測定しうるようにしている。ま
た、電源4はバツテリである。さらに、リレー開
閉器5は、キースイツチ信号を入力する端子5a
と、酸素センサー1の温度を検出する温度検出素
子6の出力信号を入力する端子5bとを有してい
る。そして、リレー開閉器5は、キースイツチ信
号がオンの状態でかつ酸素センサー1の温度があ
らかじめ定めた温度以下である場合にのみオンと
なり、リレー3をオン作動させてヒータ2に対し
て電源4を供給する。また、酸素センサー1の温
度があらかじめ定めた温度以上になつた場合には
リレー開閉器5がオフとなり、リレー3をオフ作
動にしてヒータ2に対する電源4を遮断するとい
うようにして、酸素センサー1の温度があらかじ
め設定した温度付近で保持されるようにしてい
た。
FIG. 1 shows an example of a temperature control system in a conventional oxygen sensor, and the oxygen sensor 1 is equipped with a heater 2 for heating. One end of the heater 2 is grounded, and the other end is connected to a power source 4 via a contact 3a of a relay 3. On the other hand, relay switch 5
is connected to the power source 4 and grounded via the coil 3b of the relay 3, so that opening and closing of the relay 3 can be controlled. In this case, the oxygen sensor 1 is fixed to the exhaust pipe of a vehicle internal combustion engine so as to be able to measure the oxygen concentration in exhaust gas. Further, the power source 4 is a battery. Furthermore, the relay switch 5 has a terminal 5a for inputting a key switch signal.
and a terminal 5b into which the output signal of the temperature detection element 6 that detects the temperature of the oxygen sensor 1 is input. Then, the relay switch 5 turns on only when the key switch signal is on and the temperature of the oxygen sensor 1 is below a predetermined temperature, turning on the relay 3 and supplying the power source 4 to the heater 2. supply Further, when the temperature of the oxygen sensor 1 exceeds a predetermined temperature, the relay switch 5 is turned off, the relay 3 is turned off, and the power supply 4 to the heater 2 is cut off. The temperature was maintained around a preset temperature.

しかしながら、上述した従来の場合には、酸素
センサー1に対する設定温度付近で前記ヒータ2
に対する電源4の供給・遮断をおこなうようにし
ているため、酸素センサー1の温度が前記設定温
度付近になるような車両の走行状態では、前記設
定温度を中心にしてハンチングを生じ、上記設定
温度付近での電源4の供給・遮断が極めて頻繁に
おこなわれるようになり、リレー3等の開閉機構
の寿命を著しく低下させるおそれがあると同時
に、酸素センサー1の温度上昇・下降がかなり頻
繁に繰返されるため、酸素センサー1の早期劣化
をきたすおそれがあり、さらにはヒータ2の耐久
性を低下させるおそれがあるなどの欠点を有して
いた。
However, in the conventional case described above, the heater 2 is heated near the set temperature for the oxygen sensor 1.
Since the power source 4 is supplied/cut off to the oxygen sensor 1, when the vehicle is running in such a state that the temperature of the oxygen sensor 1 is close to the set temperature, hunting occurs around the set temperature, and the temperature is around the set temperature. The power supply 4 is being supplied and cut off extremely frequently, which may significantly shorten the life of the opening/closing mechanism such as the relay 3, and at the same time, the temperature rise and fall of the oxygen sensor 1 is repeated quite frequently. Therefore, the oxygen sensor 1 may deteriorate prematurely, and furthermore, the durability of the heater 2 may be reduced.

この発明の目的は、上述した従来技術の欠点を
解消し、簡単かつ安価な構成で酸素センサーの温
度制御を良好におこなうことができると共に、酸
素センサー加熱用のヒータに対する電源の供給・
遮断をおこなう開閉機構の寿命を増大することが
でき、加えて酸素センサーのヒータによる頻繁な
温度上昇・下降を防止してその早期劣化を回避す
ることが可能であり、ヒータの耐久性をも向上す
ることができる酸素センサーの温度制御方法を提
供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, to be able to perform good temperature control of an oxygen sensor with a simple and inexpensive configuration, and to supply power to a heater for heating the oxygen sensor.
It is possible to extend the life of the opening/closing mechanism that performs the shutoff, and in addition, it is possible to prevent frequent temperature rises and falls caused by the oxygen sensor heater, thereby avoiding early deterioration, and improving the durability of the heater. An object of the present invention is to provide a method for controlling the temperature of an oxygen sensor.

この発明は、加熱用のヒータをそなえた酸素セ
ンサーにおいて、前記ヒータに対する電源の供
給・遮断をおこなうに際し、前記酸素センサーの
温度が第一の所定温度を越えた際に前記ヒータに
対し電源が遮断されるようにし、前記酸素センサ
ーの温度が前記第一の所定温度よりも低く設定し
た第二の所定温度に達した際に前記ヒータに対し
電源が供給されるようにして、電源とヒータとの
断続時期にヒステリシス特性をもたせ、前記酸素
センサーの温度制御をおこなわしめるようにした
ことを特徴としている。
In an oxygen sensor equipped with a heater for heating, when supplying or cutting off power to the heater, the power is cut off to the heater when the temperature of the oxygen sensor exceeds a first predetermined temperature. and when the temperature of the oxygen sensor reaches a second predetermined temperature set lower than the first predetermined temperature, power is supplied to the heater, and the power supply and the heater are connected. The present invention is characterized in that a hysteresis characteristic is provided at the intermittent timing to control the temperature of the oxygen sensor.

以下、この発明の実施例をさらに詳細に説明す
る。
Examples of the present invention will be described in more detail below.

第2図はこの発明の一実施例における酸素セン
サーの温度制御系統図であつて、酸素センサー1
1は加熱用のヒータ12をそなえた構造をなして
いる。このヒータ12の一端側は接地され、他端
側は開閉器(図示例の場合はリレー)13の接点
13aを介して電源14に接続されている。他
方、温度検出器15は開閉器13のコイル13b
を介して電源14に接続されていると共に、内部
の温度検出演算機構を介して接地され、前記開閉
器13の開閉を制御しうるようにしている。さら
に、温度検出器15は、キースイツチ信号を入力
する端子15aと、酸素センサー11の温度を検
出する温度検出素子16の出力信号を入力する端
子15bとを有している。そして、温度検出器1
5は、キースイツチが切られていてオフである場
合には前記温度検出素子16からの出力信号の大
きさの如何にかかわらず制御信号を発生せず、開
閉器13を開いたままにしている。一方、車両の
始動・走行時等の如くキースイツチがオンである
場合には、前記温度検出素子16からの出力信号
の大きさによつて異なる制御信号を発生し、開閉
器13を開閉制御する。
FIG. 2 is a temperature control system diagram of an oxygen sensor according to an embodiment of the present invention.
1 has a structure equipped with a heater 12 for heating. One end of the heater 12 is grounded, and the other end is connected to a power source 14 via a contact 13a of a switch (relay in the illustrated example) 13. On the other hand, the temperature sensor 15 is connected to the coil 13b of the switch 13.
It is connected to the power supply 14 via the power source 14 and grounded via an internal temperature detection calculation mechanism, so that opening and closing of the switch 13 can be controlled. Further, the temperature detector 15 has a terminal 15a into which a key switch signal is input, and a terminal 15b into which an output signal of a temperature detection element 16 that detects the temperature of the oxygen sensor 11 is input. And temperature sensor 1
5, when the key switch is turned off, no control signal is generated regardless of the magnitude of the output signal from the temperature detection element 16, and the switch 13 is kept open. On the other hand, when the key switch is on, such as when starting or running the vehicle, different control signals are generated depending on the magnitude of the output signal from the temperature detection element 16 to control the opening and closing of the switch 13.

そこで、上記キースイツチがオンである場合に
おいて、酸素センサー11の温度に対応して変化
する温度検出素子16からの出力信号をもとにし
て前記ヒータ12に対する電源14の供給・遮断
をおこなうことにより酸素センサー11の温度制
御を実行させる態様について説明する。そこで、
車両の運転を開始すると酸素センサー11がヒー
タ12によつて加熱され、さらには排ガスによつ
ても加熱され、酸素センサー11の温度が上昇す
るにつれて温度検出素子16からの出力信号も変
化するが、この出力信号を温度検出器15に入力
し続けた状態において、前記酸素センサー11の
温度があらかじめ設定した第一の所定温度T1
越えた際に前記温度検出器15から第一の信号を
発生させ、開閉器13の接点13aを開いて前記
ヒータ12と電源14とを遮断させるようにし、
反対に酸素センサー11の温度が低下して前記第
一の所定温度T1よりも低く設定した第二の所定
温度T2に達した際に前記温度検出器15から第
二の信号を発生させ、開閉器13の接点13aを
閉じて前記ヒータ12と電源14とを接続するよ
うになす。すなわち、第3図に示すように、温度
検出器15および開閉器13の動作に基いて、前
記ヒータ12に対し電源14を遮断する第一の所
定温度T1と、前記ヒータ12に対し電源14を
供給する第二の所定温度T2とを異ならせ、ヒー
タ12に対する電源14の供給・遮断にヒステリ
シス特性をもたせるようにしている。
Therefore, when the key switch is on, oxygen is supplied and cut off to the heater 12 based on the output signal from the temperature detection element 16, which changes in accordance with the temperature of the oxygen sensor 11. The manner in which the temperature control of the sensor 11 is executed will be described. Therefore,
When the vehicle starts driving, the oxygen sensor 11 is heated by the heater 12 and further heated by the exhaust gas, and as the temperature of the oxygen sensor 11 rises, the output signal from the temperature detection element 16 also changes. While this output signal continues to be input to the temperature detector 15, when the temperature of the oxygen sensor 11 exceeds a preset first predetermined temperature T1, the temperature detector 15 generates a first signal. and open the contact 13a of the switch 13 to cut off the heater 12 and the power source 14,
On the contrary, when the temperature of the oxygen sensor 11 decreases and reaches a second predetermined temperature T2 set lower than the first predetermined temperature T1 , the temperature detector 15 generates a second signal, The contact 13a of the switch 13 is closed to connect the heater 12 and the power source 14. That is, as shown in FIG. 3, based on the operation of the temperature detector 15 and the switch 13, a first predetermined temperature T 1 is set to cut off the power supply 14 to the heater 12, and The second predetermined temperature T 2 at which the heater 12 is supplied is made different from the second predetermined temperature T 2 , so that the supply/cutoff of the power source 14 to the heater 12 has hysteresis characteristics.

第4図はこの発明のさらに具体的な一例を示す
酸素センサーの温度制御回路図であつて、11は
酸素センサー、12は加熱用のヒータ、13は開
閉器この場合はリレー型開閉器、14は電源であ
り、開閉器13のコイル13bにはダイオード
D1を並列に接続していると共に、前記コイル1
3bの一端側をトランジスタ17のコレクタ側に
接続し、トランジスタ17のエミツタ側を接地し
ている。
FIG. 4 is a temperature control circuit diagram of an oxygen sensor showing a more specific example of the present invention, in which 11 is an oxygen sensor, 12 is a heater, 13 is a switch, in this case a relay type switch, and 14 is a power supply, and a diode is connected to the coil 13b of the switch 13.
D 1 are connected in parallel, and the coil 1
One end of the transistor 3b is connected to the collector of the transistor 17, and the emitter of the transistor 17 is grounded.

一方、演算増幅器18は定電圧電源Vcにより
動作し、この定電圧電源Vcは前記キースイツチ
がオンである場合にのみ端子15aを介して供給
される。また、演算増幅器18のマイナス側端子
には、酸素センサー11の温度を検出する温度検
出素子16からの出力信号が端子15bを介して
印加される。この場合、温度検出素子16として
は、温度によつて抵抗値が変化するサーミスタ
や、出力電圧が変化する熱電対などを用いること
ができ、サーミスタを用いる場合においても、酸
素センサー11に別個のサーミスタ素子を設ける
ほか、上記酸素センサー11を構成するヒータ1
2、電極、固体電解質等の温度による抵抵値変化
をそのままサーミスタ素子として用いることもで
きる。そして、演算増幅器18のマイナス側端子
には、上記酸素センサー11の温度変化に対応し
て変化する出力電圧Vsとして入力する。そこで、
たとえばサーミスタを用いる場合には、サーミス
タと所定値抵抗とを直列に接続し、その両端に定
電圧を印加し、その結接点から両抵抗の分圧とし
て出力電圧Vsを取り出すようにすることによつ
て、サーミスタの温度による抵抗値変化を出力電
圧Vsの変化として取り出すことができる。なお、
サーミスタの温度による抵抗値変化は、サーミス
タ素子としてヒータ12あるいは電極を用いた場
合と、固体電解質を用いた場合とでは、逆特性に
なるので考慮する必要があるが、以後の説明にお
いては、酸素センサー11の温度上昇につれて出
力電圧Vsも増大する温度検出素子16を用いた
場合を例にとつて述べる。
On the other hand, the operational amplifier 18 is operated by a constant voltage power supply Vc , and this constant voltage power supply Vc is supplied through the terminal 15a only when the key switch is on. Further, an output signal from the temperature detection element 16 that detects the temperature of the oxygen sensor 11 is applied to the negative terminal of the operational amplifier 18 via the terminal 15b. In this case, as the temperature detection element 16, a thermistor whose resistance value changes depending on the temperature, a thermocouple whose output voltage changes, etc. can be used. Even when using a thermistor, a separate thermistor is used for the oxygen sensor 11. In addition to providing the element, a heater 1 constituting the oxygen sensor 11 is provided.
2. Changes in resistance value due to temperature of electrodes, solid electrolytes, etc. can also be used as they are as a thermistor element. The output voltage V s is inputted to the negative terminal of the operational amplifier 18 as an output voltage V s that changes in response to changes in the temperature of the oxygen sensor 11 . Therefore,
For example, when using a thermistor, the thermistor and a predetermined value resistor are connected in series, a constant voltage is applied to both ends, and the output voltage V s is extracted from the junction as a divided voltage of both resistors. Therefore, a change in the resistance value of the thermistor due to temperature can be extracted as a change in the output voltage Vs. In addition,
The resistance change due to temperature of the thermistor has opposite characteristics when using the heater 12 or an electrode as the thermistor element and when using a solid electrolyte, so it is necessary to take this into account. An example will be described in which a temperature detection element 16 is used in which the output voltage V s increases as the temperature of the sensor 11 increases.

また、演算増幅器18のプラス側端子には、基
準電圧Vtと出力端子電圧V0とを抵抗R1、R2で内
分した電圧Vpが印加される。すなわち、 Vp=(R1・V0+R2・Vt)/(R1+R2) ……(1) が印加される。さらに、出力端子電圧V0は抵抗
R3を介してトランジスタ17のベース側に入力
される。なお、R4は回路動作安定用抵抗である。
Further, a voltage V p obtained by internally dividing the reference voltage V t and the output terminal voltage V 0 by the resistors R 1 and R 2 is applied to the positive terminal of the operational amplifier 18 . That is, V p =(R 1 ·V 0 +R 2 ·V t )/(R 1 +R 2 )...(1) is applied. Furthermore, the output terminal voltage V 0 is the resistance
It is input to the base side of the transistor 17 via R3 . Note that R4 is a resistor for stabilizing circuit operation.

そこで、キースイツチがオフである場合には、
前述したように演算増幅器18に定電圧電源Vc
が供給されないので出力端子電圧V0=0であり、
トランジスタ17は非導通状態となるため開閉器
13の接点13aは常に開となつており、ヒータ
12に対して電源14は遮断されている。
So, if the key switch is off,
As mentioned above, the operational amplifier 18 is connected to a constant voltage power supply V c
is not supplied, so the output terminal voltage V 0 =0,
Since the transistor 17 is in a non-conductive state, the contact 13a of the switch 13 is always open, and the power source 14 is cut off to the heater 12.

また、キースイツチがオンである場合には演算
増幅器18に定電圧電源Vcが供給される。そし
て、酸素センサー11の温度が低く、温度検出素
子16からの出力電圧Vsが低い場合には、Vs
Vpであり、このときの出力電圧V0はV0=Vcとな
るため、電圧Vpは前記(1)式より、 Vp=(R1・Vc・R2・Vt)/ (R1+R2) ……(2) となる。そして、このときにはトランジスタ17
が導通状態であるため開閉器13のコイル13b
に電源14が通電されて励磁され、開閉器13の
接点13aを閉にしてヒータ12に対する電源1
4の供給をおこない、酸素センサー11の温度を
上昇させる。
Furthermore, when the key switch is on, the constant voltage power supply V c is supplied to the operational amplifier 18 . Then, when the temperature of the oxygen sensor 11 is low and the output voltage V s from the temperature detection element 16 is low, V s <
V p , and the output voltage V 0 at this time is V 0 = V c , so the voltage V p is calculated from equation (1) above, V p = (R 1 · V c · R 2 · V t ) / (R 1 + R 2 ) ...(2). At this time, the transistor 17
is in a conductive state, so the coil 13b of the switch 13
The power supply 14 is energized and excited, and the contact 13a of the switch 13 is closed, so that the power supply 14 for the heater 12 is turned on and excited.
4 to raise the temperature of the oxygen sensor 11.

次いで、酸素センサー11の温度が上昇するに
つれて温度検出素子16からの出力電圧Vsもそ
れに応じて高くなるが、前記酸素センサー11の
温度が第一の所定温度T1(第3図参照)を越えた
際に、前記出力電圧Vsが前記プラス側端子電圧
Vpよりも大きくなつて、 Vs>Vp=(R1・Vc+R2・Vt)/ (R1+R2) ……(3) となるとき、出力端子電圧VcはV0=0となり、
このときのプラス側端子電圧Vpは、前記(1)式よ
り、 Vp=R2・Vt/(R1+R2) ……(4) となる。そして、この状態ではトランジスタ17
が非導通状態となり、このときに第一の信号が発
生せしめられたこととなつてこれが開閉器13に
送出され、開閉器13のコイル13bに対する電
源14が遮断されて消磁され、接点13aが開と
なつてヒータ12に対し電源14が遮断される。
Next, as the temperature of the oxygen sensor 11 rises, the output voltage V s from the temperature detection element 16 increases accordingly, but when the temperature of the oxygen sensor 11 reaches the first predetermined temperature T 1 (see FIG. 3), When the output voltage V s exceeds the positive terminal voltage
When V p becomes larger than V p and V s > V p = (R 1 · V c + R 2 · V t ) / (R 1 + R 2 ) ...(3), the output terminal voltage V c becomes V 0 =0,
The positive terminal voltage V p at this time is determined from the above equation (1) as follows: V p =R 2 ·V t /(R 1 +R 2 ) (4). In this state, the transistor 17
becomes non-conductive, and at this time the first signal is generated and sent to the switch 13, the power supply 14 to the coil 13b of the switch 13 is cut off and demagnetized, and the contact 13a is opened. As a result, the power supply 14 to the heater 12 is cut off.

次に、酸素センサー11の温度が再度低下し、
温度検出素子16からの出力電圧Vsが低くなり、
前記第一の所定温度T1よりも低く設定した第二
の所定温度T2(第3図参照)に達した際に、前記
出力電圧Vsが前記プラス側端子電圧Vpよりも小
さくなつて、 Vs<Vp=R2・Vt/(R1+R2) ……(5) になると、出力端子電圧V0はV0=Vcとなり、プ
ラス側端子電圧Vpは再度、 Vp=(R1・Vc+R2・Vt)/ (R1+R2) ……(2)′ に戻ると同時に、トランジスタ17が導通状態と
なり、このときに第二の信号が発生せしめられた
こととなつてこれが開閉器13に送出され、開閉
器13のコイル13bに対し電源14が供給され
て励磁され、接点13aが閉となつてヒータ12
に対し再び電源14が供給されて発熱し、酸素セ
ンサー11の温度を上昇させる。
Next, the temperature of the oxygen sensor 11 decreases again,
The output voltage V s from the temperature detection element 16 becomes lower,
When the second predetermined temperature T 2 (see FIG. 3), which is set lower than the first predetermined temperature T 1 , is reached, the output voltage V s becomes smaller than the positive terminal voltage V p . , V s < V p = R 2 · V t / (R 1 + R 2 ) ...(5), the output terminal voltage V 0 becomes V 0 = V c , and the positive terminal voltage V p becomes V again. p = (R 1 · V c + R 2 · V t ) / (R 1 + R 2 ) ...At the same time as returning to (2)', the transistor 17 becomes conductive, and at this time, the second signal is generated. This is then sent to the switch 13, the power supply 14 is supplied to the coil 13b of the switch 13, and the coil 13b is energized, the contact 13a is closed and the heater 12 is turned on.
The power supply 14 is supplied again to generate heat, and the temperature of the oxygen sensor 11 increases.

このように、第4図に示す回路では、酸素セン
サー11の温度変化に対応して変化する温度検出
素子16からの出力電圧Vsが、演算増幅器8プ
ラス側端子電圧Vp; Vp=(R1・Vc+R2・Vt)/(R1+R2) よりも大きくなる時点でヒータ12に対し電源1
4が遮断される。その後、上記出力電圧Vsが演
算増幅器18のプラス側端子電圧Vp; Vp=R2・Vt/(R1+R2) よりも小さくなる時点でヒータ12に対し電源1
4が供給される。したがつて、第3図に示す特性
において、ヒータ12に対し電源14を遮断する
第一の所定温度T1における温度検出素子16か
らの出力電圧Vsは、Vp=(R1・Vc+R2・Vt)/
(R1+R2)に相当することとなり、ヒータ12に
対し電源14を供給する第二の所定温度T2にお
ける温度検出素子16からの出力電圧Vsは、Vp
=R2・Vt/(R1+R2)に相当することとなつて、
それぞれ異なつた値となり、ヒータ12に対する
電源14の供給・遮断にヒステリシス特性をもた
せることができる。
In this way, in the circuit shown in FIG. 4, the output voltage V s from the temperature detection element 16, which changes in response to the temperature change of the oxygen sensor 11, is the voltage at the positive terminal of the operational amplifier 8, V p ; V p =( When the voltage becomes larger than R 1・V c +R 2・V t )/(R 1 +R 2 ), the power supply 1
4 is blocked. After that, when the output voltage V s becomes smaller than the positive terminal voltage V p of the operational amplifier 18; V p = R 2 · V t / (R 1 + R 2 ), the power supply 1 is
4 is supplied. Therefore, in the characteristics shown in FIG. 3, the output voltage V s from the temperature detection element 16 at the first predetermined temperature T 1 at which the power supply 14 is cut off for the heater 12 is V p = (R 1 · V c + R2Vt )/
(R 1 +R 2 ), and the output voltage V s from the temperature detection element 16 at the second predetermined temperature T 2 at which the power supply 14 is supplied to the heater 12 is V p
= R 2 · V t / (R 1 + R 2 ), so
The values are different from each other, and a hysteresis characteristic can be provided to the supply/cutoff of the power supply 14 to the heater 12.

第5図は前記酸素センサー11の温度と開閉器
13の開閉状態との関係の一列を具体的な数値に
より示したものであつて、この場合、ヒータ12
に対し電源14を遮断する第一の所定温度T1
約750℃に相当し、ヒータ12に対し電源14を
供給する第二の所定温度T2が約550℃に相当して
いる。したがつて、酸素センサ素子11の温度が
約750℃を越える時点で電源14が遮断され、ヒ
ータ12が発熱しなくなるため、酸素センサー1
1の過昇温を防止することができる。反対に酸素
センサー11の温度が低下する過程において、そ
の温度が約550℃に達した時点で電源14が供給
されてヒータ12が発熱するため、酸素センサー
11の温度を再度上昇させて適正な温度に保持さ
せることができる。
FIG. 5 shows the relationship between the temperature of the oxygen sensor 11 and the opening/closing state of the switch 13 using specific numerical values.
On the other hand, the first predetermined temperature T 1 at which the power supply 14 is cut off corresponds to approximately 750°C, and the second predetermined temperature T 2 at which the power supply 14 is supplied to the heater 12 corresponds to approximately 550°C. Therefore, when the temperature of the oxygen sensor element 11 exceeds approximately 750°C, the power supply 14 is cut off and the heater 12 no longer generates heat.
1 can be prevented from excessive temperature rise. On the other hand, in the process of decreasing the temperature of the oxygen sensor 11, when the temperature reaches approximately 550°C, the power supply 14 is supplied and the heater 12 generates heat, so the temperature of the oxygen sensor 11 is raised again to reach the appropriate temperature. can be held.

したがつて、第5図に示す如く、酸素センサー
11の温度が約750℃まで上昇した際に開閉器1
3の接点13aが開となつて電源14が遮断さ
れ、酸素センサー11の温度が約550℃まで低下
した際に前記接点13aが閉となつて電源14が
再び供給されるようになるため、酸素センサー1
1の温度の微小変動によつて開閉器13の接点1
3aがその都度開閉するのを防止でき、該接点1
3aの開閉頻度を少なくすることができるので、
接点13aの耐久寿命を長くすることが可能であ
ると同時に、ヒータ12の頻繁な発熱・停止の繰
返しを回避することができるので、酸素センサー
11に対する頻繁な熱応力の繰返し付与に起因す
る劣化を防止することができ、あわせてヒータ1
2の耐久性を向上させることができる。換言すれ
ば、たとえば従来のようにヒータ12に対する電
源14の供給・遮断が同一温度(仮に650℃)で
おこなわれる場合、仮に酸素センサー11の温度
が650℃付近になるような運転条件で連続して走
行されたとすると、わずかな温度の変化の際にも
接点13aが極めて頻繁に開閉動作するため、接
点13a等の寿命低下を来たすと共に、ヒータ1
2の発熱・停止が極めて頻繁に繰返されることと
なるため、ヒータ12の耐久性を低下させると共
に、酸素センサー11に対して温度の上昇・下降
の繰返しがかなり頻繁におこなわれることにな
り、酸素センサー11の早期劣化を来たすことに
なる。
Therefore, as shown in FIG. 5, when the temperature of the oxygen sensor 11 rises to about 750°C, the switch 1
When the temperature of the oxygen sensor 11 drops to about 550°C, the contact 13a of the oxygen sensor 11 is closed and the power supply 14 is supplied again. sensor 1
Contact 1 of switch 13 due to minute fluctuations in temperature of switch 13
3a can be prevented from opening and closing each time, and the contact 1
Since the frequency of opening and closing of 3a can be reduced,
It is possible to lengthen the durable life of the contact 13a, and at the same time, it is possible to avoid frequent repetition of heat generation and stoppage of the heater 12, thereby preventing deterioration caused by frequent repeated application of thermal stress to the oxygen sensor 11. It can be prevented, and heater 1
2. Durability can be improved. In other words, for example, if the power source 14 is supplied and cut off to the heater 12 at the same temperature (assuming 650°C) as in the conventional case, if the temperature of the oxygen sensor 11 is around 650°C, If the vehicle is driven with a low temperature, the contact 13a will open and close extremely frequently even when there is a slight change in temperature, which will shorten the life of the contact 13a, etc., and also cause the heater 1 to
2 will be repeated extremely frequently, reducing the durability of the heater 12, and the temperature of the oxygen sensor 11 will be repeatedly raised and lowered, causing the oxygen This will cause early deterioration of the sensor 11.

前述の実施例においては、酸素センサー11が
酸素イオン伝導性固体電解質を用いたものに限定
されるものではない。
In the embodiments described above, the oxygen sensor 11 is not limited to one using an oxygen ion conductive solid electrolyte.

以上のように、この発明によれば、ヒータをそ
なえた酸素センサーの温度制御をおこなうにあた
り、簡単かつ安価な構成で酸素センサーの温度制
御を良好におこなうことができると共に、被測定
雰囲気温度が上昇または下降したときでも前記酸
素センサーの温度を適正な範囲に保持することが
可能であり、前記ヒータに対する電源の供給・遮
断をおこなう際における酸素センサーの温度をそ
れぞれ異ならせるようにしているため、酸素セン
サー加熱用のヒータと電源との間に介装した開閉
器類の頻繁な開閉動作をなくすことができ、該開
閉器類の寿命低下を防止することができるうえ
に、前記酸素センサーの頻繁な温度上昇・下降を
阻止することができるので、酸素センサーの早期
劣化を防ぐことが可能であり、さらにヒータの耐
久性も向上させることができるなどの非常にすぐ
れた効果をもたらしうる。
As described above, according to the present invention, when controlling the temperature of an oxygen sensor equipped with a heater, the temperature of the oxygen sensor can be well controlled with a simple and inexpensive configuration, and the temperature of the atmosphere to be measured increases. It is possible to maintain the temperature of the oxygen sensor within an appropriate range even when the temperature drops, and since the temperature of the oxygen sensor is different when power is supplied or cut off to the heater, the oxygen It is possible to eliminate the frequent opening and closing operations of the switches installed between the heater for heating the sensor and the power supply, and it is possible to prevent shortening of the life of the switches. Since it is possible to prevent temperature rises and falls, it is possible to prevent early deterioration of the oxygen sensor, and it is also possible to bring about very excellent effects such as being able to improve the durability of the heater.

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

第1図は従来の酸素センサーの温度制御系統
図、第2図はこの発明の一実施例における酸素セ
ンサーの温度制御系統図、第3図はこの発明の一
実施例における酸素センサーの温度と開閉器の開
閉状態との関係を示す説明図、第4図はこの発明
の一実施例における酸素センサーの温度制御回路
図、第5図は酸素センサーの温度と開閉器の開閉
状態との関係を具体的に例示する説明図である。 11……酸素センサー、12……ヒータ、13
……開閉器、14……電源、15……温度検出
器。
Fig. 1 is a temperature control system diagram of a conventional oxygen sensor, Fig. 2 is a temperature control system diagram of an oxygen sensor in an embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a diagram of temperature and opening/closing of an oxygen sensor in an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a temperature control circuit diagram of an oxygen sensor in an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram specifically showing the relationship between the temperature of the oxygen sensor and the open/close state of the switch. FIG. 11...Oxygen sensor, 12...Heater, 13
... Switch, 14 ... Power supply, 15 ... Temperature detector.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 車両に付設した酸素センサーに対して、該酸
素センサーに設けた酸素センサー加熱用のヒータ
と電源との間に介装した開閉器を開閉して前記酸
素センサーの温度を制御する方法において、前記
酸素センサーの温度を温度検出器で検出しつつ、
前記温度が第一の所定温度を越えた際に前記温度
検出器から第一の信号を発生させ、この第一の信
号を前記開閉器に送出して該開閉器を開かせ、前
記温度が前記第一の所定温度よりも低い第二の所
定温度に達した際に前記温度検出器から第二の信
号を発生させ、この第二の信号を前記開閉器に送
出して該開閉器を閉じさせるようにしたことを特
徴とする酸素センサーの温度制御方法。
1. A method for controlling the temperature of an oxygen sensor attached to a vehicle by opening/closing a switch interposed between a heater for heating the oxygen sensor provided in the oxygen sensor and a power source, While detecting the temperature of the oxygen sensor with a temperature detector,
When the temperature exceeds a first predetermined temperature, the temperature sensor generates a first signal, the first signal is sent to the switch to open the switch, and the temperature exceeds the first predetermined temperature. When a second predetermined temperature lower than the first predetermined temperature is reached, a second signal is generated from the temperature sensor, and this second signal is sent to the switch to close the switch. A temperature control method for an oxygen sensor, characterized in that:
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