JP2005264891A - Heater control device for oxygen sensor - Google Patents
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Abstract
【課題】 エンジン始動前において、加熱ヒータ付き酸素センサにバッテリ電圧の過剰な低下をさせることなく通電を行なう。
【解決手段】 メインスイッチがオン状態とされた直後(時点t0)に、加熱ヒータへの通電をデューティ比100%で開始する。バッテリ電圧をモニタし、その値が所定のヒータ停止判定電圧以下まで下がった場合(時点t1)に加熱ヒータへの通電を停止する。エンジンが始動されると同時(時点t2)に加熱ヒータへデューティ比100%で再び通電を開始する。エンジン始動後は、発電機の電力を加熱ヒータに供給する。
【選択図】 図3
PROBLEM TO BE SOLVED: To energize an oxygen sensor with a heater before starting an engine without excessively reducing a battery voltage.
Immediately after the main switch is turned on (time t0), energization of the heater is started at a duty ratio of 100%. The battery voltage is monitored, and when the value falls below a predetermined heater stop determination voltage (time t1), the energization to the heater is stopped. When the engine is started (at time t2), the heater is energized again at a duty ratio of 100%. After the engine is started, power from the generator is supplied to the heater.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、加熱ヒータ付き酸素センサの加熱制御に関し、特に内燃機関の排気系に設けられ、空燃比の制御に用いられる加熱ヒータ付き酸素センサの加熱制御に関する。 The present invention relates to heating control of an oxygen sensor with a heater, and more particularly to heating control of an oxygen sensor with a heater that is provided in an exhaust system of an internal combustion engine and is used for air-fuel ratio control.
一般に内燃機関では、排気中から酸素濃度を検出し、これに基づいて空燃比のフィードバック制御を行なう。酸素濃度を検出する酸素センサとしては、センサ部の活性状態を維持するために加熱ヒータを備えたものが広く用いられる。加熱ヒータは、例えば酸素センサが早期に活性化されるように、メインスイッチをオン状態(ECUへの通電を開始)するのと同時に100%のデューティ比で通電が行なわれ、この通電はセンサが所定温度に達するまでの間継続される(特許文献1)。また、メインスイッチがオン状態されてから一定時間エンジンが始動されない場合に、加熱ヒータへの通電を停止するものも知られている(特許文献2)。
しかし、メインスイッチをオン状態とした後、エンジンが始動されるまでの間、加熱ヒータにはバッテリからのみ電力が供給されるので、バッテリが上がってしまうことや、バッテリ電圧が過度に低下してエンジンの始動性を悪化させることがある。 However, until the engine is started after the main switch is turned on, power is supplied to the heater only from the battery, so that the battery may go up or the battery voltage may be excessively lowered. The startability of the engine may be deteriorated.
本発明は、酸素センサの加熱ヒータに対するエンジン始動前の通電において、バッテリ電圧の過剰な低下を防止することを目的としている。 An object of the present invention is to prevent an excessive decrease in battery voltage in energization before starting an engine to a heater of an oxygen sensor.
本発明の酸素センサ用加熱ヒータ制御装置は、エンジン排気中の酸素濃度を検出する酸素センサに設けられた加熱ヒータを制御するための酸素センサ用加熱ヒータ制御装置であって、バッテリ電圧を検知するバッテリ電圧検知手段と、加熱ヒータへの通電を制御する通電制御手段とを備え、通電制御手段がバッテリ電圧検知手段により検知されたバッテリ電圧値に基づいて加熱ヒータへの通電を制御することを特徴としている。 An oxygen sensor heater control apparatus according to the present invention is an oxygen sensor heater control apparatus for controlling a heater provided in an oxygen sensor that detects an oxygen concentration in engine exhaust, and detects a battery voltage. A battery voltage detection unit and an energization control unit for controlling energization to the heater are provided, and the energization control unit controls energization to the heater based on the battery voltage value detected by the battery voltage detection unit. It is said.
酸素センサ用加熱ヒータ制御装置は、例えばメインスイッチがオン状態とされた直後に、加熱ヒータへの通電を開始し、バッテリ電圧がヒータ停止判定電圧以下の場合に加熱ヒータへの通電を停止する。 The oxygen sensor heater control device starts energizing the heater immediately after the main switch is turned on, for example, and stops energizing the heater when the battery voltage is equal to or lower than the heater stop determination voltage.
また例えば前記通電制御手段は、加熱ヒータをパルス制御するパルス幅制御手段から構成される。またパルス幅制御手段は、加熱ヒータをデューティ制御するデューティ制御手段から構成され、デューティ制御手段は、メインスイッチがオン状態とされたときからエンジン始動までの間、バッテリ電圧に応じたデューティ比に基づいて加熱ヒータに通電する。 Further, for example, the energization control means is constituted by pulse width control means for pulse-controlling the heater. The pulse width control means is constituted by duty control means for duty-controlling the heater, and the duty control means is based on the duty ratio according to the battery voltage from when the main switch is turned on until the engine is started. To energize the heater.
このときデューティ制御手段は、メインスイッチがオン状態とされた直後から加熱ヒータに例えばデューティ比100%で通電し、バッテリ電圧がヒータ停止判定電圧以下の場合に加熱ヒータへの通電を停止する。また、デューティ制御手段は、エンジン始動後、加熱ヒータにデューティ比100%で通電する。 At this time, the duty control means energizes the heater with a duty ratio of 100%, for example, immediately after the main switch is turned on, and stops energizing the heater when the battery voltage is equal to or lower than the heater stop determination voltage. The duty control means energizes the heater at a duty ratio of 100% after starting the engine.
また例えば、メインスイッチがオン状態とされたときからエンジン始動までの間、バッテリ電圧が高いほどデューティ比が大きく設定されるとともに、バッテリ電圧の値がヒータ停止判定電圧以下のときにデューティ比が0%とされ、バッテリ電圧の値が加熱ヒータの駆動に十分な所定電圧以上のときにデューティ比が100%とされる。 Further, for example, the duty ratio is set to be larger as the battery voltage is higher from when the main switch is turned on to when the engine is started, and when the battery voltage value is equal to or lower than the heater stop determination voltage, the duty ratio is 0. The duty ratio is 100% when the value of the battery voltage is equal to or higher than a predetermined voltage sufficient for driving the heater.
以上のように、本発明によれば、酸素センサの加熱ヒータに対するエンジン始動前の通電において、バッテリ電圧の過剰な低下を防止することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to prevent an excessive decrease in the battery voltage in energization before starting the engine to the heater of the oxygen sensor.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の第1実施形態であるエンジン制御システムの概略を示すブロック図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of an engine control system according to the first embodiment of the present invention.
エンジン制御システム10は、電子制御ユニット(ECU)11を中心に、エンジン及び吸排気系各部に設けられる各種センサ、燃料噴射装置、点火装置、スロットル制御装置等から構成される。
The
シリンダヘッド12の各吸気ポートには、エアクリーナ13、スロットルボディ14、吸気マニホルド15を介して外気が導かれる。吸入された外気には、吸気ポートの手前で燃料噴射弁16から燃料が供給され、所定の空燃比の混合気とされ、各吸気ポートからシリンダ内に吸入される。なお、スロットルボディ14の上流側にはECU11に接続された流量センサ17が設けられる。また、スロットルバルブ14Bは、アクセル位置に連動して機械的(例えばワイヤ式)または電気的に開閉される。本実施形態では、スロットルバルブ14Bは例えばモータ14Mにより回動され、その開度はスロットル開度センサ14Sによって検知される。モータ14Mの回転はECU11により制御され、スロットル開度センサ14Sにおいて検知された開度はECU11に送られる。
Outside air is guided to each intake port of the
一方、シリンダヘッド12の各排気ポートには、排気マニホルド20が取り付けられ、排気マニホルド20を介してシリンダ内から排気されたガスは、触媒コンバータ21、マフラー22を介して外部へと排出される。また、排気マニホルド20には、第1酸素センサ23が、触媒コンバータ21の下流側には第2酸素センサ24が設けられ、第1及び第2酸素センサはそれぞれECU11に接続される。なお、自動二輪車では、第1酸素センサ23のみであり、第2酸素センサ24は用いられない。
On the other hand, an
なお、ECU11には、更に点火プラグ制御装置18、バッテリ19、アクセル等が接続されている。ECU11は、スロットル開度センサ14S、流量センサ17、第1及び第2酸素センサからの情報やバッテリ電圧、アクセルの操作情報に基づいて燃料噴射弁16からの燃料噴射量を調節し、混合ガスの空燃比を調整する。
The ECU 11 is further connected to a spark plug control device 18, a
図2は、第1及び第2酸素センサ23、24に用いられる加熱ヒータ付き酸素センサの側面図であり、そのセンサ部の一部は断面図として示される。センサ部30は、例えばジルコニア固体電解質の酸素イオン伝導性を利用した酸素センサであり、内側と外側に電極(図示せず)が設けられた中空のジルコニア固体電解質31の内部には、加熱ヒータ32が配置される。加熱ヒータ32にはケーブル33を介して電力が供給され通電時に発熱し、周囲のジルコニア固体電解質31を活性化温度(例えば350°C)まで加熱する。
FIG. 2 is a side view of an oxygen sensor with a heater used for the first and
次に図3を参照して、酸素センサ23、24に設けられた加熱ヒータ32の第1実施形態における通電制御について説明する。図3は、加熱ヒータ32への通電制御のタイミングチャートであり、図3(a)はメインスイッチのオン/オフ状態、図3(b)はエンジンの始動/停止状態、図3(c)は加熱ヒータ32への通電状態、図3(d)はバッテリ電圧の経時変化を示す。なお横軸は時間である。
Next, the energization control in the first embodiment of the
第1実施形態では、メインスイッチがオン状態とされると同時に加熱ヒータ32への通電がデューティ比100%で開始される(時点t0)。加熱ヒータ32、ECU11、燃料噴射弁16、点火プラグ制御装置18等にはエンジンが始動され、発電機による発電が開始されるまでの間、バッテリ19からのみ電力が供給される。したがって、バッテリ電圧はメインスイッチがオン状態とされた直後から漸次低下する。
In the first embodiment, energization of the
ECU11は、バッテリ19の電圧値をモニタし、バッテリ電圧が予め設定されたヒータ停止判定電圧V0にまで下がると(時点t1)、加熱ヒータ32への通電を停止する。その後エンジンが始動され(時点t2)、発電機からの電力供給が開始されると加熱ヒータ32にはデューティ比100%で通電が再開される。なお、エンジンが始動されるとバッテリは発電機により充電され、バッテリ電圧は漸次回復する。また、ヒータ停止判定電圧V0は、エンジンの始動性能に支障をきたさない最小電圧値を下限として設定される。
The
以上のように第1実施形態によれば、メインスイッチがオン状態とされてからエンジンが始動されるまでの間において、酸素センサの加熱ヒータへの通電によりバッテリ電圧が極度に低下することを防止でき、エンジンの始動性能等が悪化することを防止できる。また、エンジン始動前においても、バッテリ電圧がヒータ停止判定電圧に達するまで加熱ヒータには一定の通電が行なわれるので、エンジン始動までに酸素センサは一定の温度まで加熱されている。したがって、エンジン始動直後においても直に酸素センサを活性状態とすることができる。 As described above, according to the first embodiment, the battery voltage is prevented from extremely decreasing due to energization of the heater of the oxygen sensor after the main switch is turned on until the engine is started. This can prevent the engine starting performance from deteriorating. Even before the engine is started, the heater is energized until the battery voltage reaches the heater stop determination voltage, so that the oxygen sensor is heated to a constant temperature before the engine is started. Therefore, the oxygen sensor can be immediately activated immediately after the engine is started.
次に図4及び図5を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態のエンジン制御システムの電気的、機械的構成は第1実施形態と同様であり、その説明を省略する。第2実施形態の第1実施形態との違いは、通電制御方法のみであり、図4は、第1実施形態の図3に対応する加熱ヒータ32への通電制御のタイミングチャートである。すなわち、図4(a)にメインスイッチのオン/オフ状態、図4(b)にエンジンの始動/停止状態、図4(c)に加熱ヒータ32への通電状態、図4(d)にバッテリ電圧の経時変化が示される。また図5は、メインスイッチがオン状態とされてからエンジンが始動されるまでの間、加熱ヒータ32に供給される駆動信号の駆動デューティ比とバッテリ電圧との関係を示すグラフである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The electrical and mechanical configuration of the engine control system of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, and the description thereof is omitted. The difference of the second embodiment from the first embodiment is only the energization control method, and FIG. 4 is a timing chart of energization control to the
第2実施形態では、メインスイッチがオン状態とされると同時に加熱ヒータ32への通電が図5に示されるデューティ比に基づいて開始される(時点t0)。第1実施形態と同様に、エンジンが始動されるまでの間、加熱ヒータ32、ECU11、燃料噴射弁16、点火プラグ制御装置18等には、バッテリ19からのみ電力が供給されるので、バッテリ電圧はメインスイッチがオン状態とされた直後から漸次低下する。
In the second embodiment, energization of the
しかし、第2実施形態のデューティ制御では、図5に示されるように、バッテリ電圧に対応して加熱ヒータ32への通電制御のデューティ比が変更される。すなわち、メインスイッチがオン状態とされたときからエンジン始動までの間においては、バッテリ電圧が高いほどデューティ比が大きく設定される。例えばバッテリ電圧がヒータ停止判定電圧V0(例えば10V)よりも低い場合はデューティ比が0%に設定され(すなわち通電しない)、バッテリ電圧の値が加熱ヒータの駆動に十分な所定電圧(例えば14V)以上のときにはデューティ比が100%に設定される(すなわち連続的に通電)。なお、ヒータ停止判定電圧と加熱ヒータの駆動に十分な所定電圧との間においては、デューティ比はバッテリ電圧に対して単調増加となるように設定され、本実施形態では、例えば線形的に増大される。なお、この関係は、非連続的なステップ状の対応とされてもよく、非線形な対応とされてもよい。
However, in the duty control of the second embodiment, as shown in FIG. 5, the duty ratio of the energization control to the
これにより、第2実施形態では、バッテリ電圧の急激な低下を抑えられ、エンジンが始動されるまで(時点t2)加熱ヒータ32に通電を行なうことが可能となる。すなわち、メインスイッチがオン状態とされた直後においては、相対的に高いデューティ比で通電が行なわれ、バッテリ電圧が漸次低下するに伴って、デューティ比は相対的に低いデューティ比に漸次低減される。これにより、バッテリ電圧の急激な低下が抑えられ、デューティ比>0%のデューティ制御をエンジンが始動されるまで続けることが可能となる。なお、エンジン始動後は、第1実施形態と同様にデューティ比100%で通電が行われる。
Thereby, in 2nd Embodiment, the rapid fall of a battery voltage is suppressed and it becomes possible to supply with electricity to the
以上により、第2実施形態においても第1実施形態と同様の効果を得ることができる。また第2実施形態では、エンジンが始動されるまでの間継続して有効なデューティ制御(デューティ比>0%)を加熱ヒータに対して行なえるので、酸素センサをより効果的に加熱しておくことができる。 As described above, also in the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In the second embodiment, since the effective duty control (duty ratio> 0%) can be continuously performed on the heater until the engine is started, the oxygen sensor is heated more effectively. be able to.
なお、本実施形態では、デューティ制御を例に説明を行なったが、デューティ制御に替えてバッテリ電圧に応じた駆動電圧制御あるいは駆動電流制御を行なってもよい。また、本実施形態では、メインスイッチのオン/オフに連動して加熱ヒータへの通電のオン/オフを制御したが、更に他のスイッチのオン/オフとの組み合せて用いてもよい。例えば、メインスイッチがオンされるとともに手元スイッチがオンされたときに通電を開始するように構成してもよい。 In the present embodiment, the duty control is described as an example. However, the drive voltage control or the drive current control corresponding to the battery voltage may be performed instead of the duty control. Further, in the present embodiment, the on / off of the power supply to the heater is controlled in conjunction with the on / off of the main switch, but may be used in combination with the on / off of other switches. For example, it may be configured to start energization when the main switch is turned on and the hand switch is turned on.
10 エンジン制御システム
11 電子制御ユニット
19 バッテリ
23 第1酸素センサ
24 第2酸素センサ
32 加熱ヒータ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
バッテリ電圧を検知するバッテリ電圧検知手段と、
前記加熱ヒータへの通電を制御する通電制御手段とを備え、
前記通電制御手段が前記バッテリ電圧検知手段により検知されたバッテリ電圧値に基づいて前記加熱ヒータへの通電を制御する
ことを特徴とした酸素センサ用加熱ヒータ制御装置。 An oxygen sensor heater control device for controlling a heater provided in an oxygen sensor for detecting an oxygen concentration in engine exhaust,
Battery voltage detecting means for detecting the battery voltage;
An energization control means for controlling energization to the heater,
The oxygen sensor heater control apparatus, wherein the energization control unit controls energization to the heater based on a battery voltage value detected by the battery voltage detection unit.
The duty ratio is set to be larger as the battery voltage is higher from when the main switch is turned on to when the engine is started, and when the value of the battery voltage is equal to or lower than the heater stop determination voltage. 5. The oxygen sensor according to claim 4, wherein the duty ratio is set to 0% when the duty ratio is set to 0% and the value of the battery voltage is equal to or higher than a predetermined voltage sufficient for driving the heater. Heater control device.
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| KR20230090658A (en) * | 2021-12-15 | 2023-06-22 | 주식회사 현대케피코 | Method for controlling plural heater for vehicle |
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2004
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