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JP2019074360A - Gas sensor control device - Google Patents

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JP2019074360A JP2017199387A JP2017199387A JP2019074360A JP 2019074360 A JP2019074360 A JP 2019074360A JP 2017199387 A JP2017199387 A JP 2017199387A JP 2017199387 A JP2017199387 A JP 2017199387A JP 2019074360 A JP2019074360 A JP 2019074360A
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潤一郎 三ツ野
阿部 悟
Satoru Abe
悟 阿部
智洋 富松
Tomohiro Tomimatsu
智洋 富松
秀俊 牧野
Hidetoshi Makino
秀俊 牧野
朋典 上村
Tomonori Kamimura
朋典 上村
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Abstract

To apply a gas sensor control device for a gas sensor having two cells to a gas sensor having only one cell and allow the gas sensor control device to detect whether each terminal and the cell are connected normally.SOLUTION: In a sensor control device, a control supply unit supplies control current to a gas sensor element via a second terminal portion so that potential difference occurring to the gas sensor element via a first terminal portion becomes a target value. An initial supply unit supplies initial current to the gas sensor element via the first terminal portion before the control current is supplied. A potential acquisition unit acquires potential of the first terminal portion and second terminal portion. A connection determination unit uses the control current or initial current switched as determination current, compares potential of the first terminal portion and second terminal portion when the determination current is supplied, and thereby determines whether at least one of the first terminal portion and second terminal portion is electrically connected with the gas sensor element.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本開示は、ガスセンサを制御する技術に関する。   The present disclosure relates to technology for controlling a gas sensor.

下記の特許文献1には、検知セルおよび酸素ポンプセルの2つのセルを有するガスセンサを制御するとともに、ガスセンサの故障を診断する機能を備えたガスセンサ制御装置が提案されている。酸素ポンプセルはIP+端子とCOM端子とに接続され、検知セルはVS+端子とCOM端子とに接続されて構成される。   Patent Document 1 below proposes a gas sensor control device that controls a gas sensor having two cells, a detection cell and an oxygen pump cell, and has a function of diagnosing a failure of the gas sensor. The oxygen pump cell is connected to the IP + terminal and the COM terminal, and the detection cell is connected to the VS + terminal and the COM terminal.

特開2008−070194号公報JP, 2008-070194, A

上記のガスセンサ制御装置では2つのセルを有するガスセンサを制御するが、上記のガスセンサ制御装置を1つのセルのみを有するガスセンサの制御にも利用したいという要求がある。そこで、IP+端子とVS+端子とをショートさせ、この1つのセルを、COM端子とショートさせた端子とに接続する構成が考えられる。   Although the above gas sensor control device controls a gas sensor having two cells, there is a demand to use the above gas sensor control device for control of a gas sensor having only one cell. Therefore, a configuration is conceivable in which the IP + terminal and the VS + terminal are shorted and this one cell is connected to the COM terminal and the shorted terminal.

この構成では、IP+端子とVS+端子とが正常にショートできているか否か、すなわち各端子とセルとが正常に接続されているか否かを検知できることが求められる。
本開示の一側面では、2つのセルを有するガスセンサに対するガスセンサ制御装置を、1つのセルのみを有するガスセンサにて適用し、各端子とセルとが正常に接続されているか否かを検知できるようにすることが望ましい。
In this configuration, it is required to be able to detect whether or not the IP + terminal and the VS + terminal are normally short-circuited, that is, whether or not each terminal and the cell are normally connected.
In one aspect of the present disclosure, a gas sensor control device for a gas sensor having two cells is applied to a gas sensor having only one cell, so that it can be detected whether or not each terminal and cell are properly connected. It is desirable to do.

本開示の第1局面のセンサ制御装置は、第1端子部および第2端子部よりもガスセンサ素子側で第1端子部および第2端子部を電気的に接続した状態で、第1端子部および第2端子部を一対の電極のうちの一方に電気的に接続するとともに、第3端子部を一対の電極のうちの他方に電気的に接続するように構成され、電位設定部と、ポンプ供給部と、制御供給部と、初期供給部と、電位取得部と、接続判定部と、を備える。   In the sensor control device according to the first aspect of the present disclosure, the first terminal portion and the second terminal portion are electrically connected to each other on the gas sensor element side with respect to the first terminal portion and the second terminal portion. The second terminal portion is electrically connected to one of the pair of electrodes, and the third terminal portion is electrically connected to the other of the pair of electrodes. And a control supply unit, an initial supply unit, a potential acquisition unit, and a connection determination unit.

電位設定部は、第1端子部および第2端子部の電位を取得する。ポンプ供給部は、第1端子部と第3端子部との間に生じる電位が目標値となるように第2端子部を介してガスセンサ素子にポンプ電流を供給する。制御供給部は、第2端子部を介してガスセンサ素子に、前記ガスセンサ素子の状態を検知するためのテスト電流またはポンプ電流を表す制御電流を供給する。初期供給部は、制御電流が供給される前に、第1端子部を介してガスセンサ素子に初期電流を供給する。   The potential setting unit acquires the potentials of the first terminal unit and the second terminal unit. The pump supply unit supplies pump current to the gas sensor element via the second terminal portion such that the potential generated between the first terminal portion and the third terminal portion becomes a target value. The control supply unit supplies a control current representing a test current or a pump current for detecting the state of the gas sensor element to the gas sensor element via the second terminal portion. The initial supply unit supplies an initial current to the gas sensor element via the first terminal before the control current is supplied.

電位取得部は、第1端子部および第2端子部の電位を取得する。
接続判定部は、判定用電流として制御電流または初期電流が切替えられて用いられており、判定用電流が供給されたときの第1端子部および第2端子部の電位を比較することによって、第1端子部および第2端子部のうちの少なくとも一方とガスセンサ素子とが電気的に接続されているか否かを判定する。
The potential acquisition unit acquires the potentials of the first terminal unit and the second terminal unit.
The connection determination unit is used by switching the control current or the initial current as the determination current, and comparing the potentials of the first terminal and the second terminal when the determination current is supplied. It is determined whether or not at least one of the first terminal portion and the second terminal portion is electrically connected to the gas sensor element.

この構成において、電気的に接続されているはずの第1端子部および第2端子部が電気的に接続されていない場合には、第1端子部の電位と第2端子部の電位とが異なる電位になる可能性が高い。そこで、本開示のセンサ制御装置は、第1端子部の電位と第2端子部の電位とを比較し、第1端子部および第2端子部のうちの少なくとも一方とガスセンサ素子とが電気的に接続されているか否かを判定する。   In this configuration, when the first terminal portion and the second terminal portion, which should be electrically connected, are not electrically connected, the potential of the first terminal portion is different from the potential of the second terminal portion. Potential is high. Therefore, the sensor control device of the present disclosure compares the potential of the first terminal portion with the potential of the second terminal portion, and at least one of the first terminal portion and the second terminal portion and the gas sensor element are electrically connected. It is determined whether or not it is connected.

このようなセンサ制御装置によれば、少なくとも第1端子部および第2端子部のうちの何れかがガスセンサ素子と正常に接続されていないことを検知することができる。
本開示の第2局面のセンサ制御装置において、接続判定部は、初期電流を判定用電流として、判定用電流が供給されたときの第2端子部の電位が第1端子部の電位よりも低い場合に、第1端子部とガスセンサ素子とが電気的に接続されていないと判定するように構成される。
According to such a sensor control device, it can be detected that at least one of the first terminal portion and the second terminal portion is not properly connected to the gas sensor element.
In the sensor control device according to the second aspect of the present disclosure, the connection determination unit sets the initial current as the determination current, and the potential of the second terminal when the determination current is supplied is lower than the potential of the first terminal In this case, it is determined that the first terminal portion and the gas sensor element are not electrically connected.

このようなセンサ制御装置によれば、第1端子部とガスセンサ素子とが電気的に接続されているか否かを判定することができる。
本開示の第3局面のセンサ制御装置において、接続判定部は、初期電流が判定用電流として供給されている間、第1端子部および第2端子部の電位の降下を監視し、第1端子部の電位の降下速度が第2端子部の電位の降下速度よりも遅い場合に、第1端子部とガスセンサ素子とが電気的に接続されていないと判定するように構成される。
According to such a sensor control device, it can be determined whether or not the first terminal portion and the gas sensor element are electrically connected.
In the sensor control device according to the third aspect of the present disclosure, the connection determination unit monitors the potential drop of the first terminal unit and the second terminal unit while the initial current is supplied as the determination current, and the first terminal When the falling speed of the electric potential of the part is slower than the falling speed of the electric potential of the second terminal part, it is determined that the first terminal part and the gas sensor element are not electrically connected.

このようなセンサ制御装置によれば、電位の降下速度を継続的に監視するので、電位を一時的に比較する構成と比較して、第1端子部とガスセンサ素子とが電気的に接続されているか否かをより確実に判定することができる。   According to such a sensor control device, since the falling speed of the potential is continuously monitored, the first terminal portion and the gas sensor element are electrically connected as compared with the configuration in which the potential is temporarily compared. It can be determined more reliably whether it is present or not.

本開示の第4局面のセンサ制御装置は、第1端子部とガスセンサ素子とが電気的に接続されていないと判定された場合に、制御供給部により制御電流が供給されることを禁止するポンプ禁止部をさらに備える。   The sensor control device according to a fourth aspect of the present disclosure is a pump that prohibits the control supply portion from supplying a control current when it is determined that the first terminal portion and the gas sensor element are not electrically connected. It further has a prohibition part.

このようなセンサ制御装置によれば、異常がある場合にガスセンサ素子に制御電流が流されることを抑制するので、ガスセンサ素子を保護することができる。
本開示の第5局面のセンサ制御装置において、接続判定部は、制御電流を判定用電流として、判定用電流が供給されたときの第2端子部の電位が第1端子部の電位よりも高い場合に、第2端子部とガスセンサ素子とが電気的に接続されていないと判定するように構成される。
According to such a sensor control device, since the control current is prevented from flowing to the gas sensor element when there is an abnormality, the gas sensor element can be protected.
In the sensor control device according to the fifth aspect of the present disclosure, the connection determination unit sets the control current as the determination current, and the potential of the second terminal when the determination current is supplied is higher than the potential of the first terminal. In this case, it is determined that the second terminal portion and the gas sensor element are not electrically connected.

このようなセンサ制御装置によれば、第2端子部とガスセンサ素子とが電気的に接続されているか否かを判定することができる。   According to such a sensor control device, it can be determined whether or not the second terminal portion and the gas sensor element are electrically connected.

実施形態のセンサ制御装置を備えるガス検知システムの全体構成図である。It is a whole block diagram of a gas detection system provided with a sensor control device of an embodiment. センサ素子の内部構造等を示す説明図である。It is an explanatory view showing an internal structure etc. of a sensor element. 端子オープン識別処理の処理内容を表したフローチャートである。It is a flow chart showing processing contents of terminal open identification processing. 端子オープン識別処理の処理内容を表したフローチャートである。It is a flow chart showing processing contents of terminal open identification processing. 端子オープン識別処理のタイミングを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the timing of terminal open identification processing.

以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
[1.実施形態]
[1−1.全体構成]
図1は、本開示の実施形態としてのガス検知システム1の全体構成図である。
Hereinafter, embodiments to which the present disclosure is applied will be described using the drawings.
[1. Embodiment]
[1-1. overall structure]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a gas detection system 1 as an embodiment of the present disclosure.

ガス検知システム1は、例えば、内燃機関(図示せず)の排気ガス中の特定ガス(本実施形態では、酸素)の濃度を検出する用途に用いられる。ガス検知システム1は、ガス検知装置3と、ガスセンサ5と、を備える。ガス検知装置3は、ガスセンサ制御装置7と、エンジン制御装置9と、を備える。   The gas detection system 1 is used, for example, for detecting the concentration of a specific gas (in this embodiment, oxygen) in the exhaust gas of an internal combustion engine (not shown). The gas detection system 1 includes a gas detection device 3 and a gas sensor 5. The gas detection device 3 includes a gas sensor control device 7 and an engine control device 9.

ガスセンサ制御装置7は、ガスセンサ5を駆動制御して、被測定ガス中の特定成分を測定する。特に、ガスセンサ制御装置7は、被測定ガス中の特定成分として、排気ガス中の酸素濃度を検出し、検出した酸素濃度をエンジン制御装置9に通知する。なお、ガスセンサ制御装置7の詳細については、後述する。   The gas sensor control device 7 drives and controls the gas sensor 5 to measure a specific component in the gas to be measured. In particular, the gas sensor control device 7 detects the oxygen concentration in the exhaust gas as a specific component in the gas to be measured, and notifies the engine control device 9 of the detected oxygen concentration. The details of the gas sensor control device 7 will be described later.

エンジン制御装置9は、内燃機関を制御するための各種制御処理を実行するマイクロコントローラであり、各種制御処理の1つとして、ガスセンサ制御装置7が検出した酸素濃度を用いて内燃機関の空燃比制御を行う。   The engine control device 9 is a microcontroller that executes various control processes for controlling the internal combustion engine, and performs air-fuel ratio control of the internal combustion engine using the oxygen concentration detected by the gas sensor control device 7 as one of the various control processes. I do.

[1−2.ガスセンサ]
次に、ガスセンサ5について、図2等に基づいて説明する。
ガスセンサ5は、酸素を検出する酸素センサである。このガスセンサ5は、内燃機関(エンジン)の排気管に設けられて、排気ガス中の酸素濃度を広域にわたって検出するものであり、リニアセンサとも呼ばれる。
[1-2. Gas sensor]
Next, the gas sensor 5 will be described based on FIG.
The gas sensor 5 is an oxygen sensor that detects oxygen. The gas sensor 5 is provided in an exhaust pipe of an internal combustion engine (engine) to detect oxygen concentration in exhaust gas over a wide area, and is also called a linear sensor.

このガスセンサ5は、ガスセンサ素子11とヒータ13とを備えた、いわゆる1セル構造のガスセンサである。
ガスセンサ素子11は、ポンプセル15を備えている。ポンプセル15は、部分安定化ジルコニア(ZrO)により形成された酸素イオン伝導性の固体電解質体17と、その表面と裏面のそれぞれに主として白金で形成された一対の多孔質電極19(19a、19b)と、を有している。
The gas sensor 5 is a so-called one-cell gas sensor provided with a gas sensor element 11 and a heater 13.
The gas sensor element 11 includes a pump cell 15. The pump cell 15 includes an oxygen ion conductive solid electrolyte body 17 formed of partially stabilized zirconia (ZrO 2 ), and a pair of porous electrodes 19 (19a, 19b) mainly formed of platinum on the front and back surfaces thereof. ) And.

ヒータ13は、外部からの通電により発熱する発熱抵抗体を備えている。ヒータ13は、ガスセンサ素子11(特に、ポンプセル15)を加熱して、ガスセンサ素子11を、ガス濃度の検出が可能な活性化状態にするために備えられる。   The heater 13 is provided with a heat generating resistor which generates heat by energization from the outside. The heater 13 is provided to heat the gas sensor element 11 (in particular, the pump cell 15) to bring the gas sensor element 11 into an activated state capable of detecting the gas concentration.

また、図2に示すように、ガスセンサ素子11は、自身の内部に、ポンプセル15における一対の多孔質電極19のうち一方(第1電極19a)が露出する測定室21と、他方(第2電極19b)が露出する基準酸素室23と、を備えている。   Further, as shown in FIG. 2, the gas sensor element 11 has a measurement chamber 21 in which one (first electrode 19 a) of the pair of porous electrodes 19 in the pump cell 15 is exposed and the other (second electrode) And 19b) a standard oxygen chamber 23 exposed.

測定室21には、外部からガスの拡散を律速する拡散律速部25を介して測定対象ガス(本実施形態では、排気ガス)が導入される。基準酸素室23には、外部から基準ガスとしての大気が導入される。   A gas to be measured (exhaust gas in the present embodiment) is introduced into the measurement chamber 21 through the diffusion rate control unit 25 that determines the diffusion of gas from the outside. The atmosphere as a reference gas is introduced into the reference oxygen chamber 23 from the outside.

なお、第1電極19aは、第1リード部27aを介して、ガス検知装置3との接続部である第1コネクタ29aに接続されている。第2電極19bは、第2リード部27bを介して、同様な第2コネクタ29bに接続されている。   The first electrode 19a is connected to a first connector 29a which is a connection portion with the gas detection device 3 via the first lead portion 27a. The second electrode 19 b is connected to the similar second connector 29 b via the second lead portion 27 b.

ガスセンサ素子11は、いわゆる限界電流方式によって酸素濃度を検出する酸素センサ素子である。ここで、限界電流方式について、簡単に説明する。
周知のように、ポンプセル15におけるポンプ電圧Vp(すなわち一対の多孔質電極19間の電圧)とポンプ電流Ipとの関係を示す出力特性としては、電圧軸に対して平行で平坦な領域、すなわちポンプ電流Ipが一定となる限界電流の領域(限界電流域)があることが知られている。なお、ポンプ電流Ipとは、ガスセンサ素子11の一対の電極間、に生じる電位差が目標値となるようにするための電流を表す。この平坦領域(限界電流域)は、ポンプ電圧Vpが変化してもポンプ電流Ipが実質的に変化せず一定の値(限界電流)を保つ領域である。
The gas sensor element 11 is an oxygen sensor element that detects an oxygen concentration by a so-called limit current method. Here, the limiting current method will be briefly described.
As well known, an output characteristic showing a relationship between pump voltage Vp (ie, voltage between a pair of porous electrodes 19) and pump current Ip in pump cell 15 is a flat region parallel to the voltage axis, ie, pump It is known that there is a limit current region (limit current region) in which the current Ip is constant. The pump current Ip represents a current for causing the potential difference generated between the pair of electrodes of the gas sensor element 11 to be a target value. This flat region (limit current region) is a region in which the pump current Ip does not substantially change even when the pump voltage Vp changes, and the constant value (limit current) is maintained.

この平坦領域は、酸素濃度(すなわち空燃比)に対応したポンプ電流Ipを示す限界電流域であり、限界電流の変化が、酸素濃度の変化に対応している。この限界電流域のポンプ電流Ipは、酸素濃度が高くなるほど大きくなることが知られている。   This flat area is a limit current area that indicates the pump current Ip corresponding to the oxygen concentration (i.e., air-fuel ratio), and the change in the limit current corresponds to the change in the oxygen concentration. It is known that the pump current Ip in this limit current region increases as the oxygen concentration increases.

このため、ガスセンサ素子11のポンプセル15に対して、限界電流域に応じたポンプ電圧Vpを設定し、そのポンプ電圧Vpとなるようにポンプ電流Ipを制御(例えばフィードバック制御)し、その制御したポンプ電流Ipを求めることによって、排気ガス中の酸素濃度を検出できる。   For this reason, a pump voltage Vp corresponding to the limit current range is set for the pump cell 15 of the gas sensor element 11, and the pump current Ip is controlled (for example, feedback control) to achieve the pump voltage Vp. By determining the current Ip, the oxygen concentration in the exhaust gas can be detected.

つまり、排気ガス中の酸素濃度が高くなるほど(空燃比がリーン側になるほど)、ポンプ電流Ipの限界電流は増加し、排気ガス中の酸素濃度が低くなるほど(空燃比がリッチになるほど)、限界電流は減少するので、ポンプ電圧を適切な目標電圧として設定することによって、限界電流に基づいて酸素濃度(空燃比)を検出することができる。   That is, as the oxygen concentration in the exhaust gas increases (the air-fuel ratio becomes lean), the limit current of the pump current Ip increases, and as the oxygen concentration in the exhaust gas decreases (the air-fuel ratio becomes rich), the limit Since the current decreases, the oxygen concentration (air-fuel ratio) can be detected based on the limit current by setting the pump voltage as an appropriate target voltage.

本実施形態では、ポンプセル15における一対の多孔質電極19間のポンプ電圧Vpとして、例えば400mVの目標電圧を設定し、一対の多孔質電極19間にポンプ電流Ipを流し、このポンプ電流Ipによって酸素をポンピングする(例えば、測定室21と基準酸素室23との間で酸素を移動させる)。そして、周知のように、ポンピング時のポンプ電流Ipが一定になった電流値(限界電流)に基づいて酸素濃度を検出する。   In the present embodiment, a target voltage of, for example, 400 mV is set as the pump voltage Vp between the pair of porous electrodes 19 in the pump cell 15, and the pump current Ip flows between the pair of porous electrodes 19. (Eg, move oxygen between the measurement chamber 21 and the reference oxygen chamber 23). Then, as is well known, the oxygen concentration is detected based on the current value (limit current) at which the pump current Ip at the time of pumping becomes constant.

[1−3.センサ制御装置]
次に、ガスセンサ制御装置7について、図1等に基づいて説明する。
ガスセンサ制御装置7は、ガスセンサ5を駆動制御して、排気ガス中の酸素濃度を検出し、検出した酸素濃度をエンジン制御装置9に通知するように構成されている。
[1-3. Sensor controller]
Next, the gas sensor control device 7 will be described based on FIG.
The gas sensor control device 7 is configured to drive-control the gas sensor 5 to detect the oxygen concentration in the exhaust gas and to notify the engine control device 9 of the detected oxygen concentration.

ガスセンサ制御装置7は、ASIC(ApplicationSpecificIC)により構成される。
図1では、ガスセンサ制御装置7については、機能ブロック図として表している。
The gas sensor control device 7 is configured of an ASIC (Application Specific IC).
In FIG. 1, the gas sensor control device 7 is shown as a functional block diagram.

ガスセンサ制御装置7は、AD変換部31(アナログデジタル変換部31)、PID演算部33、ポンプ電流演算部34、電流DA変換部35(電流デジタルアナログ変換部35)、ガス検出信号演算部37、電流供給部39、基準電位生成部41、ポンプ電圧判定部43、制御開始部45を備える。   The gas sensor control device 7 includes an AD conversion unit 31 (analog-digital conversion unit 31), a PID calculation unit 33, a pump current calculation unit 34, a current DA conversion unit 35 (current digital-analog conversion unit 35), a gas detection signal calculation unit 37, A current supply unit 39, a reference potential generation unit 41, a pump voltage determination unit 43, and a control start unit 45 are provided.

また、ガスセンサ制御装置7は、Rpvs演算部51、ヒータ制御量演算部53、ヒータドライバ57を備える。
さらに、ガスセンサ制御装置7は、ポンプ電流端子61(Ip+端子61)、検出電圧端子63(Vs+端子63)、基準電位端子65(COM端子65)、端子監視部67、異常検出部69、通信処理部71を備える。
Further, the gas sensor control device 7 includes an Rpvs computing unit 51, a heater control amount computing unit 53, and a heater driver 57.
Furthermore, the gas sensor control device 7 includes a pump current terminal 61 (Ip + terminal 61), a detection voltage terminal 63 (Vs + terminal 63), a reference potential terminal 65 (COM terminal 65), a terminal monitoring unit 67, an abnormality detection unit 69, and communication processing. A unit 71 is provided.

以下、各構成について説明する。
電流供給部39は、検出電圧端子63を介して、各種電流をガスセンサ素子11(詳細には、ポンプセル15)に供給するように構成されている。
Each component will be described below.
The current supply unit 39 is configured to supply various currents to the gas sensor element 11 (specifically, the pump cell 15) through the detection voltage terminal 63.

各種電流としては、例えば、パルス電流Irpvsや微小電流Icpなどが挙げられる。パルス電流Irpvsは、ガスセンサ素子11(詳しくはポンプセル15)の内部抵抗を検出するための電流である。   As various current, for example, pulse current Irpvs, minute current Icp and the like can be mentioned. The pulse current Irpvs is a current for detecting the internal resistance of the gas sensor element 11 (specifically, the pump cell 15).

また、微小電流Icpは、ポンプ電流Ipのフィードバック制御前に、検出電圧端子63と基準電位端子65との間に流される初期電流であり、ガスセンサ素子11(詳しくはポンプセル15)にて酸素をポンピングして酸素基準電極を生成するための微小な電流である。   The minute current Icp is an initial current which is flowed between the detection voltage terminal 63 and the reference potential terminal 65 before feedback control of the pump current Ip, and oxygen is pumped by the gas sensor element 11 (specifically, the pump cell 15). And a minute current to generate an oxygen reference electrode.

電流供給部39は、これらの電流を常時供給するのではなく、各電流をそれぞれの適切な時期に供給するように構成されている。
基準電位生成部41は、基準電位端子65の電位を所定電位に設定するものである。具体的には、内燃機関のグランド電位GNDを基準として基準設定電圧(本実施形態では、2.7V)を加えた電位を、基準電位端子65の電位として設定している。なお、本実施形態では、基準電位端子65の電位が、ガスセンサ素子11(ポンプセル15)を制御する際の基準電位に相当する。
The current supply unit 39 is configured not to always supply these currents, but to supply each current at the appropriate time.
The reference potential generation unit 41 sets the potential of the reference potential terminal 65 to a predetermined potential. Specifically, a potential obtained by adding a reference setting voltage (2.7 V in the present embodiment) with reference to the ground potential GND of the internal combustion engine is set as the potential of the reference potential terminal 65. In the present embodiment, the potential of the reference potential terminal 65 corresponds to the reference potential when controlling the gas sensor element 11 (pump cell 15).

AD変換部31は、検出電圧端子63の電位および基準電位端子65の電位に基づいてポンプセル15の両端電圧(ポンプ電圧Vp=検知電圧Vs)を検出し、検知電圧Vsを示すアナログ値をデジタル値に変換する。なお、ポンプセル15の両端電圧は、ポンプ電圧Vpと記すが、電圧を検知する等の説明の際には、検知電圧Vsと記すこともある。   The AD conversion unit 31 detects the voltage across the pump cell 15 (pump voltage Vp = detection voltage Vs) based on the potential of the detection voltage terminal 63 and the potential of the reference potential terminal 65, and converts the analog value indicating the detection voltage Vs into a digital value Convert to The voltage across the pump cell 15 is referred to as a pump voltage Vp, but may be referred to as a detection voltage Vs in the description of detecting a voltage or the like.

このAD変換部31は、変換後のデジタル値をガスセンサ制御装置7の各部、例えば、PID演算部33、ポンプ電圧判定部43、Rpvs演算部51などに通知する。
なお、ポンプセル15の両端電圧は、酸素濃度に応じて変化するセンサ出力信号Vs1として利用でき、パルス電流Irpvsの入力時には、ポンプセル15の内部抵抗に応じて変化する応答信号Vs2として利用できる。
The AD conversion unit 31 notifies each unit of the gas sensor control device 7, for example, the PID calculation unit 33, the pump voltage determination unit 43, the Rpvs calculation unit 51, etc., of the converted digital value.
The voltage across the pump cell 15 can be used as a sensor output signal Vs1 that changes according to the oxygen concentration, and can be used as a response signal Vs2 that changes according to the internal resistance of the pump cell 15 when the pulse current Irpvs is input.

PID演算部33は、ポンプ電流制御処理をデジタル処理により実行するように構成されている。ポンプ電流制御処理は、ポンプセル15の検知電圧Vs(センサ出力信号Vs1)が目標電圧(本実施形態では、例えば400mV)となるように、ポンプセル15に通電するポンプ電流Ipを制御するための制御処理(すなわちポンプ電流Ipのフィードバック制御)である。   The PID operation unit 33 is configured to execute pump current control processing by digital processing. The pump current control process is a control process for controlling the pump current Ip supplied to the pump cell 15 so that the detection voltage Vs (sensor output signal Vs1) of the pump cell 15 becomes the target voltage (for example, 400 mV in this embodiment). (Ie, feedback control of the pump current Ip).

ポンプ電流制御処理を実行するPID演算部33は、目標電圧(400mV)とポンプセル15の検知電圧Vs(センサ出力信号Vs1)との偏差ΔVsに基づいてPID演算し、偏差ΔVsが0に近づくように(換言すれば、検知電圧Vsが目標電圧に近づくように)ポンプセル15に通電するためのポンプ電流Ipの通電制御値(通電制御電流Tip)を演算する。   The PID operation unit 33 that executes the pump current control process performs PID operation based on the deviation ΔVs between the target voltage (400 mV) and the detection voltage Vs (sensor output signal Vs1) of the pump cell 15 so that the deviation ΔVs approaches zero. (In other words, the energization control value (energization control current Tip) of the pump current Ip for energizing the pump cell 15 is calculated so that the detection voltage Vs approaches the target voltage.

ポンプ電流演算部34は、PID演算部33で演算された通電制御電流Tipを表すデジタル信号から予め定められた第1遮断周波数(本実施形態では、100Hz)よりも高い周波数成分を減衰させてなるDAC制御信号S1(第1フィルタ信号S1)をデジタル演算により抽出する。   The pump current calculation unit 34 attenuates a frequency component higher than a predetermined first cutoff frequency (100 Hz in the present embodiment) from a digital signal representing the conduction control current Tip calculated by the PID calculation unit 33. The DAC control signal S1 (first filter signal S1) is extracted by digital operation.

ガス検出信号演算部37は、ポンプ電流演算部34で抽出されたDAC制御信号S1を表すデジタル信号から予め定められた第2遮断周波数(本実施形態では、50Hz)よりも高い周波数成分を減衰させてなるガス検出信号S2(第2フィルタ信号S2)をデジタル演算により抽出する。   The gas detection signal calculation unit 37 attenuates frequency components higher than a predetermined second cutoff frequency (50 Hz in the present embodiment) from the digital signal representing the DAC control signal S1 extracted by the pump current calculation unit 34. The resultant gas detection signal S2 (second filter signal S2) is extracted by digital operation.

このようなデジタル信号は、ポンプセル15のフィードバック制御に適した信号となるため、DAC制御信号S1に基づいて生成したポンプ電流Ipをポンプセル15に対して通電することで、ポンプセル15の検知電圧Vsにおける直近の変化状態に応じて、ポンプセル15による酸素のポンピング(汲み出し、汲み入れ)を適切に実行できる。   Such a digital signal is a signal suitable for feedback control of the pump cell 15, and therefore, by supplying the pump current Ip generated based on the DAC control signal S1 to the pump cell 15, the detected voltage Vs of the pump cell 15 is According to the latest change state, pumping of oxygen (pumping and pumping) by the pump cell 15 can be appropriately performed.

なお、DAC制御信号S1は、ポンプ電流Ipの通電制御値の電流値および通電方向(正方向、逆方向)に関する情報を含んだデジタル信号である。
電流DA変換部35は、ポンプ電流演算部34で演算されたDAC制御信号S1(デジタル値)を受信し、受信したDAC制御信号S1についてDA変換を行い、DA変換後のアナログ値としてのポンプ電流Ipをポンプセル15に対して、ガスセンサ素子11を制御するための制御電流を通電する。制御電流には、少なくともポンプ電流Ipおよび断線検知用電流Ipocが含まれる。
The DAC control signal S1 is a digital signal including information on the current value of the conduction control value of the pump current Ip and the conduction direction (forward direction, reverse direction).
The current DA conversion unit 35 receives the DAC control signal S1 (digital value) calculated by the pump current calculation unit 34, performs DA conversion on the received DAC control signal S1, and generates a pump current as an analog value after DA conversion. A control current for controlling the gas sensor element 11 is supplied to the pump cell 15 with Ip. The control current includes at least the pump current Ip and the disconnection detection current Ipoc.

また、この電流DA変換部35は、第1モードおよび第2モードを備えている。第1モードでは、電流DA変換部35は、ポンプ電流Ipのフィードバック制御を行う場合に、ポンプセル15にポンプ電流Ipを供給する。   Further, the current DA converter 35 has a first mode and a second mode. In the first mode, the current DA conversion unit 35 supplies the pump current Ip to the pump cell 15 when performing feedback control of the pump current Ip.

また、第1モードでは、電流DA変換部35は、ポンプ電流演算部34による演算値に基づいて、検出電圧端子63と基準電位端子65との間に生じる電位差、すなわち検知電圧Vsが目標値となるようにポンプ電流端子61を介してガスセンサ素子11にポンプ電流Ipを供給する。   In the first mode, the current D / A conversion unit 35 sets the potential difference between the detection voltage terminal 63 and the reference potential terminal 65 based on the calculation value by the pump current calculation unit 34, that is, the detection voltage Vs as the target value. Thus, the pump current Ip is supplied to the gas sensor element 11 through the pump current terminal 61.

また、第2モードでは、電流DA変換部35は、回路の断線の検知のために、ポンプセル15に対して30μA以下(例えば22μA)の微小な定電流(断線検知用電流Ipoc)を供給する。   Further, in the second mode, the current DA conversion unit 35 supplies a minute constant current (breakdown detection current Ipoc) of 30 μA or less (for example, 22 μA) to the pump cell 15 to detect a break in the circuit.

ガス検出信号S2は、DAC制御信号S1と比べて、フィルタ処理の回数が多いため、ポンプ電流Ipの通電制御電流Tipを示すデジタル信号であって、ポンプセル15の検知電圧Vsにおける長期間の変化状態が相対的に大きく反映されたデジタル信号となる。   The gas detection signal S2 is a digital signal indicating the energization control current Tip of the pump current Ip because the number of times of the filtering process is larger than that of the DAC control signal S1, and the change in the detection voltage Vs of the pump cell 15 for a long time Is a relatively large reflected digital signal.

このようなデジタル信号は、測定対象ガス(排気ガス)に含まれる特定成分(酸素)の検出に適した信号となる。このため、ガス検出信号S2を排気ガスに含まれる酸素濃度を検出するための信号として用いることで、ポンプセル15の検知電圧Vsにおける長期間の変化状態に基づいて、排気ガスに含まれる酸素濃度を検出することが可能となる。これにより、酸素濃度の検出精度を向上できる。   Such a digital signal is a signal suitable for detection of a specific component (oxygen) contained in the gas to be measured (exhaust gas). Therefore, by using the gas detection signal S2 as a signal for detecting the concentration of oxygen contained in the exhaust gas, the concentration of oxygen contained in the exhaust gas is detected based on the long-term change in the detection voltage Vs of the pump cell 15. It becomes possible to detect. Thereby, the detection accuracy of oxygen concentration can be improved.

通信処理部71は、SPI通信線72を介した通信により、エンジン制御装置9との間で各種情報の送受信を行うための通信制御処理を実行する。通信処理部71は、センサ制御に関する制御情報を少なくとも含む情報の送受信を行う。例えば、通信処理部71は、ガス検出信号S2をエンジン制御装置9に送信する。   The communication processing unit 71 executes communication control processing for transmitting and receiving various information to and from the engine control device 9 by communication via the SPI communication line 72. The communication processing unit 71 transmits and receives information including at least control information related to sensor control. For example, the communication processing unit 71 transmits the gas detection signal S2 to the engine control device 9.

エンジン制御装置9は、ガス検出信号S2に基づいて、排気ガス中の特定ガス(本実施形態では、酸素)の濃度を演算する。つまり、エンジン制御装置9は、測定室の酸素濃度が所定の目標濃度(例えば、理論空燃比相当の酸素濃度)になるようにポンプセル15に流したポンプ電流Ipの履歴データに基づいて、測定対象ガスに含まれていた酸素濃度を演算する。   The engine control device 9 calculates the concentration of a specific gas (oxygen in the present embodiment) in the exhaust gas based on the gas detection signal S2. That is, the engine control device 9 measures the object to be measured based on the history data of the pump current Ip supplied to the pump cell 15 so that the oxygen concentration in the measurement chamber becomes a predetermined target concentration (for example, the oxygen concentration equivalent to the theoretical air fuel ratio). Calculate the oxygen concentration contained in the gas.

なお、ガスセンサ制御装置7は、図示しないEEPROMおよびRAMを備えている。EEPROMは、制御処理の内容や制御処理に用いる各種パラメータなどを記憶する記憶部である。また、EEPROMは、制御対象となるガスセンサ8の種類や特性に応じて定められる各種情報(ポンプセル15の許容最大電流など)を記憶している。これらの情報は、ガスセンサ制御装置7の製造段階でEEPROMに記憶される。RAMは、各種制御処理に用いられる制御データ等を一時的に記憶する記憶部である。   The gas sensor control device 7 includes an EEPROM and a RAM (not shown). The EEPROM is a storage unit that stores the contents of control processing and various parameters used for the control processing. The EEPROM also stores various information (such as the maximum allowable current of the pump cell 15) which is determined according to the type and characteristics of the gas sensor 8 to be controlled. These pieces of information are stored in the EEPROM at the manufacturing stage of the gas sensor control device 7. The RAM is a storage unit that temporarily stores control data and the like used for various control processes.

Rpvs演算部51は、AD変換部31から通知された応答信号Vs2およびセンサ出力信号Vs1に基づいて、ポンプセル15の内部抵抗値Rpvsを演算する。
ヒータ制御量演算部53は、デジタル演算により、Rpvs演算部51で演算された内部抵抗値Rpvsに基づいてガスセンサ5(詳細には、ガスセンサ素子11のポンプセル15)の温度を演算し、演算された温度をセンサ目標温度に近づける、あるいは維持するために必要なヒータ発熱量を演算する。
The Rpvs calculator 51 calculates the internal resistance value Rpvs of the pump cell 15 based on the response signal Vs2 and the sensor output signal Vs1 notified from the AD converter 31.
The heater control amount calculation unit 53 calculates the temperature of the gas sensor 5 (specifically, the pump cell 15 of the gas sensor element 11) based on the internal resistance value Rpvs calculated by the Rpvs calculation unit 51 by digital calculation. The heater heating value necessary to bring the temperature close to or maintain the sensor target temperature is calculated.

ヒータ制御量演算部53は、演算したヒータ発熱量に基づいて、ヒータ26に供給するべき電力のDUTY比率を演算して、そのDUTY比率に応じたPWM制御信号を生成する。   The heater control amount calculation unit 53 calculates the duty ratio of the power to be supplied to the heater 26 based on the calculated heater calorific value, and generates a PWM control signal according to the duty ratio.

なお、センサ目標温度は、予め定められた値が記憶部(ROM、RAMなど)に記憶されている。ヒータ制御量演算部53は、記憶部から読み出したセンサ目標温度を利用して、PWM制御信号を生成する。   As the sensor target temperature, a predetermined value is stored in a storage unit (ROM, RAM, etc.). The heater control amount calculation unit 53 generates a PWM control signal using the sensor target temperature read from the storage unit.

ヒータドライバ57は、電源装置59から供給される電力を用いて、ヒータ制御量演算部53からのPWM制御信号に基づいてヒータ13への通電制御を行う。これにより、ヒータ13の発熱量は、ガスセンサ5の温度をセンサ目標温度に近づける、あるいは維持するために必要な発熱量となる。   The heater driver 57 controls the energization of the heater 13 based on the PWM control signal from the heater control amount calculation unit 53 using the power supplied from the power supply device 59. Thereby, the calorific value of the heater 13 becomes the calorific value necessary to bring the temperature of the gas sensor 5 close to or maintain the sensor target temperature.

ポンプ電流端子61および検出電圧端子63は、ガスセンサ素子11のポンプセル15における一対の多孔質電極19のうち一方(第1電極19a)に接続されており、基準電位端子65は、一対の多孔質電極19のうち他方(第2電極19b)に接続されている。ポンプ電流端子61は、ガス検知装置3の内部であって、検出電圧端子63およびポンプ電流端子61よりもガスセンサ素子11側で、検出電圧端子63と第2電極19bとの接続経路に接続されることで、第1電極19aと電気的に接続されている。   The pump current terminal 61 and the detection voltage terminal 63 are connected to one (first electrode 19 a) of the pair of porous electrodes 19 in the pump cell 15 of the gas sensor element 11, and the reference potential terminal 65 is a pair of porous electrodes It is connected to the other (second electrode 19 b) of the nineteen. The pump current terminal 61 is connected to the connection path between the detection voltage terminal 63 and the second electrode 19 b on the gas sensor element 11 side inside the gas detection device 3 with respect to the detection voltage terminal 63 and the pump current terminal 61. Thus, the first electrode 19a is electrically connected.

詳しくは、第1コネクタ29a(従って第1電極19a)は、第1導通部73aを介して、基準電位端子65に接続されている。第2コネクタ29b(従って第2電極19b)は、第2導通部73bを介して、検出電圧端子63に接続されている。ポンプ電流端子61は、第2導通部73bに接続されている。   Specifically, the first connector 29a (and thus the first electrode 19a) is connected to the reference potential terminal 65 through the first conduction portion 73a. The second connector 29b (and thus the second electrode 19b) is connected to the detection voltage terminal 63 via the second conduction portion 73b. The pump current terminal 61 is connected to the second conduction portion 73 b.

端子監視部67は、ポンプ電流端子61、検出電圧端子63、基準電位端子65のそれぞれの電位(アナログ値)を検出し、検出した各電位をAD変換して、変換後の各電位(デジタル値)を異常検出部69に送信する。   The terminal monitoring unit 67 detects each potential (analog value) of the pump current terminal 61, the detection voltage terminal 63, and the reference potential terminal 65, AD converts each detected potential, and converts each potential (digital value) ) To the abnormality detection unit 69.

異常検出部69は、ポンプ電流端子61、検出電圧端子63、基準電位端子65のそれぞれの電位が予め定められた正常範囲に含まれるか否かを判定し、電位が正常範囲を逸脱する端子を異常状態であると判定する。   The abnormality detection unit 69 determines whether or not each potential of the pump current terminal 61, the detection voltage terminal 63, and the reference potential terminal 65 is included in a predetermined normal range, and a terminal whose potential deviates from the normal range It determines that it is an abnormal state.

異常検出部69は、制御電流(ここでは断線検知用電流Ipoc)または初期電流(微小電流Icp)を判定用電流として、判定用電流が供給されたときの検出電圧端子63およびポンプ電流端子61の電位を比較することによって、検出電圧端子63およびポンプ電流端子61のうちの少なくとも一方とガスセンサ素子11とが電気的に接続されているか否かを判定する。   The abnormality detection unit 69 detects the detection voltage terminal 63 and the pump current terminal 61 when the determination current is supplied, using the control current (the disconnection detection current Ipoc in this case) or the initial current (minute current Icp) as the determination current. By comparing the potentials, it is determined whether or not at least one of the detection voltage terminal 63 and the pump current terminal 61 and the gas sensor element 11 are electrically connected.

すなわち、電気的に接続されているはずの検出電圧端子63およびポンプ電流端子61が電気的に接続されていない場合には、検出電圧端子63の電位とポンプ電流端子61の電位とが異なる電位になる可能性が高い。そこで、ガスセンサ制御装置7は、検出電圧端子63の電位とポンプ電流端子61の電位とを比較することで異常を判定する構成を採用する。   That is, when the detection voltage terminal 63 and the pump current terminal 61 which should be electrically connected are not electrically connected, the potential of the detection voltage terminal 63 and the potential of the pump current terminal 61 are different. It is likely to be Therefore, the gas sensor control device 7 adopts a configuration in which the abnormality is determined by comparing the potential of the detection voltage terminal 63 with the potential of the pump current terminal 61.

異常検出部69は、例えば、図3に示すマトリクスに従って検出電圧端子63の電位とポンプ電流端子61の電位とを比較することで、検出電圧端子63またはポンプ電流端子61がオープンであることを検出することができる。なお、オープンであるとは、端子がガスセンサ素子11に対して電気的に接続されていないことを示す。   The abnormality detection unit 69 detects that the detection voltage terminal 63 or the pump current terminal 61 is open, for example, by comparing the potential of the detection voltage terminal 63 with the potential of the pump current terminal 61 according to the matrix shown in FIG. can do. Note that being open means that the terminal is not electrically connected to the gas sensor element 11.

図3では、検出電圧端子(VSP端子)63がオープンであることを検出するには、微小電流Icpを流した状態(ON)とし、かつ断線検知用電流Ipocを流さない状態(OFF)として、各端子の電位を比較するとよいことを示す。また、ポンプ電流端子(IPP)61がオープンであることを検出するには、微小電流Icpを流さない状態(OFF)とし、かつ断線検知用電流Ipocを流す状態(ON)として、各端子の電位を比較するとよいことを示す。   In FIG. 3, in order to detect that the detection voltage terminal (VSP terminal) 63 is open, the minute current Icp is supplied (ON) and the disconnection detection current Ipoc is not supplied (OFF). It indicates that the potentials of the terminals should be compared. Further, in order to detect that the pump current terminal (IPP) 61 is open, the potential of each terminal is set to a state in which the minute current Icp is not supplied (OFF) and a state in which a disconnection detection current Ipoc is supplied (ON). Indicates that it is good to compare

つまり、検出電圧端子63およびポンプ電流端子61という異なる端子からそれぞれ電流を供給し、このときの各端子の電位を順次比較する。
具体的には、後述する端子オープン識別処理にて、電流を供給する端子を順次切り替えることによって、検出電圧端子63およびポンプ電流端子61の何れかがオープンであることを検出するだけでなく、検出電圧端子63およびポンプ電流端子61のうちの何れの端子がオープンであるかを特定する。
That is, current is supplied from different terminals such as the detection voltage terminal 63 and the pump current terminal 61, and the potentials of the respective terminals at this time are sequentially compared.
Specifically, not only detecting that any one of the detection voltage terminal 63 and the pump current terminal 61 is open but also detecting by switching the terminals for supplying current sequentially in terminal open identification processing described later It is specified which of the voltage terminal 63 and the pump current terminal 61 is open.

異常検出部69は、各端子のうち少なくとも1つを異常状態と判定した場合には、異常状態と判定された端子の情報を含む異常情報信号を、PID演算部33やヒータ制御量演算部53などに送信する。なお、端子がオープンであることは異常状態の一態様である。   When the abnormality detection unit 69 determines that at least one of the terminals is in an abnormal state, the PID calculation unit 33 or the heater control amount calculation unit 53 calculates an abnormality information signal including information of the terminal determined to be an abnormal state. Send to etc. The terminal being open is an aspect of the abnormal state.

PID演算部33およびヒータ制御量演算部53は、異常情報信号を受信すると、異常情報信号に応じて異常対応処理を実行する。例えば、PID演算部33は、異常対応処理として、ポンプセル15への通電を停止する処理を実行する。また、ヒータ制御量演算部53は、異常対応処理として、ヒータ26に供給する電力(換言すれば、ヒータに印加する電圧のDUTY比率)を低減する処理を実行する。   When receiving the abnormality information signal, the PID operation unit 33 and the heater control amount operation unit 53 execute the abnormality handling process according to the abnormality information signal. For example, the PID operation unit 33 executes a process of stopping energization of the pump cell 15 as the abnormality handling process. Further, the heater control amount calculation unit 53 executes a process of reducing the power supplied to the heater 26 (in other words, the duty ratio of the voltage applied to the heater) as the abnormality handling process.

また、異常状態と判定された端子が存在する場合には、異常検出部69は、異常状態と判定された端子の情報を含む異常情報信号を、通信処理部71を介してエンジン制御装置9に送信する。   If there is a terminal determined to be in an abnormal state, the abnormality detection unit 69 sends an abnormality information signal including information on the terminal determined to be in an abnormal state to the engine control device 9 via the communication processing unit 71. Send.

エンジン制御装置9は、異常情報信号の受信中にガスセンサ制御装置7から出力されるガス検出信号S2は正常値ではなく異常値であるとして、酸素濃度検出には利用しないように濃度検出処理を実行する。これにより、エンジン制御装置9は、ガスセンサ制御装置7からのガス検出信号S2に基づいて酸素濃度を検出するにあたり、検出精度の低下を抑制できる。   The engine control unit 9 executes concentration detection processing so that the gas detection signal S2 output from the gas sensor control unit 7 during reception of the abnormality information signal is not a normal value but an abnormal value and is not used for oxygen concentration detection. Do. As a result, when detecting the oxygen concentration based on the gas detection signal S2 from the gas sensor control device 7, the engine control device 9 can suppress a decrease in detection accuracy.

[1−4.端子オープン識別処理]
次に、ガスセンサ制御装置7で実行される端子オープン識別処理について、図4のフローチャートおよび図5のタイミングチャートを用いて説明する。この端子オープン識別処理とは、内燃機関の始動時に、ポンプ電流Ipのフィードバック制御(FB制御)の開始を判定するための処理である。
[1-4. Terminal open identification process]
Next, the terminal open identification process executed by the gas sensor control device 7 will be described using the flowchart of FIG. 4 and the timing chart of FIG. The terminal open identification process is a process for determining the start of feedback control (FB control) of the pump current Ip when the internal combustion engine is started.

例えば車両のイグニッションスイッチがオンとされて、内燃機関であるエンジンが始動された場合(時刻t1)には、ステップ(以下Sと記す)110にて、ヒータ13への通電が開始される。   For example, when the ignition switch of the vehicle is turned on and the engine as an internal combustion engine is started (time t1), energization to the heater 13 is started in step (hereinafter referred to as S) 110.

続くS120では、例えばヒータ13への通電とほぼ同時に、電流供給部39により、ポンプセル15の第2電極19bに対して、判定用電流として、微小電流Icpを供給する。この微小電流Icpは、例えば30μA以下(例えば17μA)の定電流である。   In the subsequent S120, for example, the current supply unit 39 supplies the minute current Icp as the determination current to the second electrode 19b of the pump cell 15 substantially simultaneously with the energization of the heater 13, for example. The minute current Icp is, for example, a constant current of 30 μA or less (for example, 17 μA).

続くS130では、端子監視部67によって、検出電圧端子63の電圧を認識する。なお、微小電流Icpを供給した直後は、固体電解質体17の抵抗値が大きいので、検出電圧端子63の電圧は、図5に示すように、上限値(ここでは例えば6V)に張り付いた状態となる。   In the subsequent S130, the terminal monitoring unit 67 recognizes the voltage of the detection voltage terminal 63. Since the resistance value of the solid electrolyte body 17 is large immediately after the minute current Icp is supplied, the voltage of the detection voltage terminal 63 is stuck to the upper limit value (for example, 6 V in this case) as shown in FIG. It becomes.

しかし、やがて固体電解質体17の抵抗値は小さくなり、これに伴って検出電圧端子63の電圧は低下する。S130−S160では、検出電圧端子63およびポンプ電流端子61の電位の降下を監視し、検出電圧端子63の電位の降下速度がポンプ電流端子61の電位の降下速度よりも遅い場合に、検出電圧端子63とガスセンサ素子11とが電気的に接続されていないと判定する。   However, the resistance value of the solid electrolyte body 17 eventually decreases, and the voltage of the detection voltage terminal 63 decreases accordingly. In S130 to S160, the potential drop of the detection voltage terminal 63 and the pump current terminal 61 is monitored, and the detection voltage pin 63 has a potential falling speed slower than that of the pump current terminal 61. It is determined that the gas sensor element 11 and the gas sensor element 11 are not electrically connected.

詳細には、続くS140では、異常検出部69によって、検出電圧端子63の電圧が所定の判定値Vth以上であるか否かを判定する。ここで肯定判断されるとS150に進み、一方否定判断されるとS210に進む。   Specifically, in the subsequent S140, the abnormality detection unit 69 determines whether the voltage of the detection voltage terminal 63 is equal to or higher than a predetermined determination value Vth. If an affirmative determination is made here, the process proceeds to S150, and if a negative determination is made, the process proceeds to S210.

この判定値Vthとは、微小電流Icpを供給してから固体電解質体17の温度が上昇して固体電解質体17の抵抗値が徐々に低下し、端子の電圧が低下したことを判定するための判定値である。検出電圧端子63がオープンであると、図5における破線[A]に示すように、端子の電圧が低下しないことが発生し得る。   The determination value Vth is for determining that the temperature of the solid electrolyte body 17 rises after the minute current Icp is supplied, the resistance value of the solid electrolyte body 17 gradually decreases, and the voltage at the terminal decreases. It is a judgment value. If the detection voltage terminal 63 is open, as indicated by the broken line [A] in FIG.

なお、本処理で用いる判定値としては、例えば4.2Vを採用するとよいが、この判定値は実験等に基づいて最適な値を適宜設定することができる。
続くS150では、端子監視部67によって、ポンプ電流端子61の電圧を認識する。なお、ポンプ電流端子61と検出電圧端子63とは電気的に接続されているため、検出電圧端子63から微小電流Icpが供給されると、ポンプ電流端子61の電圧は検出電圧端子63の電圧に追従するはずである。しかし、検出電圧端子63がオープンであると、図5における破線[B]に示すように、ポンプ電流端子61の電圧が上昇しないことが発生し得る。
Note that, for example, 4.2 V may be adopted as the determination value used in the present process, but this determination value can be set as appropriate based on experiments and the like.
At S150, the terminal monitoring unit 67 recognizes the voltage of the pump current terminal 61. Since pump current terminal 61 and detection voltage terminal 63 are electrically connected, when minute current Icp is supplied from detection voltage terminal 63, the voltage of pump current terminal 61 becomes the voltage of detection voltage terminal 63. It should follow. However, if the detection voltage terminal 63 is open, it may occur that the voltage of the pump current terminal 61 does not rise as shown by the broken line [B] in FIG.

そこで、続くS160では、異常検出部69によって、ポンプ電流端子61の電圧が所定の判定値Vth未満であるか否かを判定する。ここで肯定判断されるとS170に進み、一方否定判断されるとS120に戻る。なお、ある判定時間以上、S160にて否定判断される状況が繰り返される場合には、検出電圧端子63の電圧が低下しない状況であるため、後述するS180に進んでもよい。   Therefore, in the subsequent S160, it is determined by the abnormality detection unit 69 whether or not the voltage of the pump current terminal 61 is less than a predetermined determination value Vth. If an affirmative determination is made here, the process proceeds to S170, and if a negative determination is made, the process returns to S120. If the situation where the negative determination is made in S160 is repeated for a certain determination time or more, the voltage of the detection voltage terminal 63 does not decrease, so the process may proceed to S180 described later.

続くS170では、微小電流Icpの供給を停止させる。
続くS180では、異常検出部69によって、検出電圧端子63がオープンであることを確定させる。つまり、判定用電流が供給されたときのポンプ電流端子61の電位が検出電圧端子63の電位よりも低い場合、或いは、検出電圧端子63の電位の降下速度がポンプ電流端子61の電位の降下速度よりも遅い場合に、検出電圧端子63がオープンであると判定する。
In the subsequent S170, the supply of the minute current Icp is stopped.
In the subsequent S180, the abnormality detection unit 69 determines that the detection voltage terminal 63 is open. That is, when the potential of the pump current terminal 61 when the determination current is supplied is lower than the potential of the detection voltage terminal 63, or the falling speed of the potential of the detection voltage terminal 63 is the falling speed of the potential of the pump current terminal 61 If it is later than this, it is determined that the detection voltage terminal 63 is open.

この場合、異常検出部69は、検出電圧端子63についての異常情報信号を送信する。
一方S210では、微小電流Icpの供給を停止させる。
続くS220では、ポンプ電流演算部34および電流DA変換部35によって、判定用電流として断線検知用電流Ipocを供給する(図5の時刻t2)。
In this case, the abnormality detection unit 69 transmits an abnormality information signal about the detection voltage terminal 63.
On the other hand, in S210, the supply of the minute current Icp is stopped.
In S220, the pump current calculation unit 34 and the current DA conversion unit 35 supply the disconnection detection current Ipoc as the determination current (at time t2 in FIG. 5).

続くS230では、端子監視部67によって、ポンプ電流端子61の電圧を認識する。なお、ポンプ電流端子61と検出電圧端子63とは電気的に接続されているため、ポンプ電流端子61から断線検知用電流Ipocが供給されると、検出電圧端子63の電圧はポンプ電流端子61の電圧に追従するはずである。しかし、ポンプ電流端子61がオープンであると、図5における破線[C]に示すように、ポンプ電流端子61の電圧だけが上昇することが発生し得る。   In the subsequent S230, the terminal monitoring unit 67 recognizes the voltage of the pump current terminal 61. Note that, since the pump current terminal 61 and the detection voltage terminal 63 are electrically connected, when the disconnection detection current Ipoc is supplied from the pump current terminal 61, the voltage of the detection voltage terminal 63 becomes equal to that of the pump current terminal 61. Should follow the voltage. However, if the pump current terminal 61 is open, it may occur that only the voltage of the pump current terminal 61 rises, as shown by the broken line [C] in FIG.

そこで、続くS240では、異常検出部69によって、ポンプ電流端子61の電圧が所定の判定値Vth未満であるか否かを判定する。ここで肯定判断されるとS250に進み、一方否定判断されるとS120に戻る。   Therefore, in the subsequent S240, it is determined by the abnormality detection unit 69 whether or not the voltage of the pump current terminal 61 is less than a predetermined determination value Vth. If an affirmative determination is made here, the process proceeds to S250, and if a negative determination is made, the process returns to S120.

続くS250では、断線検知用電流Ipocの供給を停止させる。
続くS260では、異常検出部69によって、ポンプ電流端子61がオープンであることを確定させる。つまり、判定用電流が供給されたときのポンプ電流端子61の電位が検出電圧端子63の電位よりも高い場合に、ポンプ電流端子61がオープンであると判定する。この場合、異常検出部69は、ポンプ電流端子61についての異常情報信号を送信する。
In the subsequent S250, the supply of the disconnection detection current Ipoc is stopped.
In the subsequent S260, the abnormality detection unit 69 determines that the pump current terminal 61 is open. That is, when the potential of the pump current terminal 61 when the determination current is supplied is higher than the potential of the detection voltage terminal 63, it is determined that the pump current terminal 61 is open. In this case, the abnormality detection unit 69 transmits an abnormality information signal about the pump current terminal 61.

なお、S240において、ある判定時間以上、否定判断される状況が繰り返される場合には、本処理を終了するとよい。この場合、ポンプ電流Ipのフィードバック制御を開始するために、制御開始部45からPID演算部に対して、フィードバック制御に必要な演算に開始を指示する制御信号を出力する(図5の時刻t3)。   In addition, it is good to complete this process, when the condition by which negative determination is carried out more than a certain judgment time is repeated in S240. In this case, in order to start feedback control of the pump current Ip, the control start unit 45 outputs a control signal instructing the PID operation unit to start the operation necessary for feedback control (time t3 in FIG. 5). .

つまり、ポンプ電流Ipのフィードバック制御を開始するため条件が満たされたので、断線検知用電流Ipocの供給を停止し、ポンプ電流Ipのフィードバック制御を開始して、酸素濃度の検出を開始する。なお、ポンプ電流端子61または検出電圧端子63がオープンである場合には、ポンプ電流演算部34、電流DA変換部35によりポンプ電流が供給されることが禁止される。   That is, since the conditions for starting feedback control of the pump current Ip are satisfied, the supply of the disconnection detection current Ipoc is stopped, feedback control of the pump current Ip is started, and detection of the oxygen concentration is started. When the pump current terminal 61 or the detection voltage terminal 63 is open, the pump current calculator 34 and the current DA converter 35 prohibit the supply of the pump current.

また、S180またはS260の処理の後、端子オープン識別処理を終了する。
[1−3.効果]
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果を奏する。
Further, after the process of S180 or S260, the terminal open identification process is ended.
[1-3. effect]
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.

(1a)上記のガスセンサ制御装置7は、検出電圧端子63およびポンプ電流端子61よりもガスセンサ素子11側で検出電圧端子63およびポンプ電流端子61を電気的に接続した状態で、検出電圧端子63およびポンプ電流端子61を一対の電極のうちの一方に電気的に接続するとともに、基準電位端子65を一対の電極のうちの他方に電気的に接続するように構成され、ポンプ電流演算部34、電流DA変換部35と、電流供給部39と、端子監視部67と、異常検出部69と、を備える。   (1a) In the state where the detection voltage terminal 63 and the pump current terminal 61 are electrically connected on the gas sensor element 11 side with respect to the detection voltage terminal 63 and the pump current terminal 61, the gas sensor control device 7 described above The pump current terminal 61 is electrically connected to one of the pair of electrodes, and the reference potential terminal 65 is electrically connected to the other of the pair of electrodes. A DA conversion unit 35, a current supply unit 39, a terminal monitoring unit 67, and an abnormality detection unit 69 are provided.

ポンプ電流演算部34、電流DA変換部35は、ポンプ電流端子61を介してガスセンサ素子11に制御電流を供給する。制御電流には、テスト電流およびポンプ電流Ipが含まれる。なお、テスト電流とは、断線検知用電流Ipoc、パルス電流Irpvs等、ガスセンサ素子11の異常を検出するための電流を表す。また、ポンプ電流Ipとは、ガスセンサ素子11の一対の電極間、例えば基準電位端子65と検出電圧端子63との間、に生じる電位差が目標値となるようにするための電流を表す。   The pump current calculator 34 and the current DA converter 35 supply a control current to the gas sensor element 11 via the pump current terminal 61. The control current includes the test current and the pump current Ip. The test current represents a current for detecting an abnormality in the gas sensor element 11 such as the disconnection detection current Ipoc, the pulse current Irpvs, and the like. Further, the pump current Ip represents a current for causing a potential difference generated between a pair of electrodes of the gas sensor element 11, for example, between the reference potential terminal 65 and the detection voltage terminal 63, to be a target value.

電流供給部39は、制御電流が供給される前に、検出電圧端子63と基準電位端子65との間に初期電流を供給する。
端子監視部67は、検出電圧端子63およびポンプ電流端子61の電位を取得する。
The current supply unit 39 supplies an initial current between the detection voltage terminal 63 and the reference potential terminal 65 before the control current is supplied.
The terminal monitoring unit 67 acquires the potentials of the detection voltage terminal 63 and the pump current terminal 61.

異常検出部69は、制御電流または初期電流を判定用電流として、判定用電流が供給されたときの検出電圧端子63およびポンプ電流端子61の電位を比較することによって、検出電圧端子63およびポンプ電流端子61のうちの少なくとも一方とガスセンサ素子11とが電気的に接続されているか否かを判定する。   The abnormality detection unit 69 uses the control current or the initial current as the determination current, and compares the potentials of the detection voltage terminal 63 and the pump current terminal 61 when the determination current is supplied, thereby the detection voltage terminal 63 and the pump current It is determined whether at least one of the terminals 61 and the gas sensor element 11 are electrically connected.

このようなガスセンサ制御装置7によれば、少なくとも検出電圧端子63およびポンプ電流端子61のうちの何れかがガスセンサ素子11と正常に接続されていないことを検知することができる。   According to such a gas sensor control device 7, it can be detected that at least one of the detection voltage terminal 63 and the pump current terminal 61 is not properly connected to the gas sensor element 11.

(1b)上記のガスセンサ制御装置7において、接続判定部は、初期電流を判定用電流として、判定用電流が供給されたときのポンプ電流端子61の電位が検出電圧端子63の電位よりも低い場合に、検出電圧端子63とガスセンサ素子11とが電気的に接続されていないと判定するように構成される。   (1b) In the gas sensor control device 7 described above, the connection determination unit sets the initial current as the determination current, and the potential of the pump current terminal 61 when the determination current is supplied is lower than the potential of the detection voltage terminal 63 It is determined that the detection voltage terminal 63 and the gas sensor element 11 are not electrically connected.

このようなガスセンサ制御装置7によれば、検出電圧端子63とガスセンサ素子11とが電気的に接続されているか否かを判定することができる。
(1c)上記のガスセンサ制御装置7において、接続判定部は、初期電流が判定用電流として供給されている間、検出電圧端子63およびポンプ電流端子61の電位の降下を監視し、検出電圧端子63の電位の降下速度がポンプ電流端子61の電位の降下速度よりも遅い場合に、検出電圧端子63とガスセンサ素子11とが電気的に接続されていないと判定するように構成される。
According to such a gas sensor control device 7, it can be determined whether or not the detection voltage terminal 63 and the gas sensor element 11 are electrically connected.
(1c) In the gas sensor control device 7 described above, the connection determination unit monitors the potential drop of the detection voltage terminal 63 and the pump current terminal 61 while the initial current is supplied as the determination current, and the detection voltage terminal 63 It is determined that the detection voltage terminal 63 and the gas sensor element 11 are not electrically connected when the rate of drop of the potential is slower than the rate of drop of the potential of the pump current terminal 61.

このようなガスセンサ制御装置7によれば、電位の降下速度を継続的に監視するので、電位を一時的に比較する構成と比較して、検出電圧端子63とガスセンサ素子11とが電気的に接続されているか否かをより確実に判定することができる。   According to such a gas sensor control device 7, since the falling speed of the potential is continuously monitored, the detection voltage terminal 63 and the gas sensor element 11 are electrically connected as compared with the configuration in which the potential is temporarily compared. It can be determined more reliably whether or not it has been done.

(1d)上記のガスセンサ制御装置7は、検出電圧端子63とガスセンサ素子11とが電気的に接続されていないと判定された場合に、ポンプ電流演算部34、電流DA変換部35により制御電流が供給されることを禁止するポンプ禁止部をさらに備える。   (1d) When it is determined that the detection voltage terminal 63 and the gas sensor element 11 are not electrically connected, the gas sensor control device 7 described above is controlled by the pump current calculation unit 34 and the current DA conversion unit 35 It further has a pump prohibition part which forbids being supplied.

このようなガスセンサ制御装置7によれば、異常がある場合にガスセンサ素子11に制御電流が流されることを抑制するので、ガスセンサ素子11を保護することができる。
(1e)上記のガスセンサ制御装置7において、接続判定部は、制御電流を判定用電流として、判定用電流が供給されたときのポンプ電流端子61の電位が検出電圧端子63の電位よりも高い場合に、ポンプ電流端子61とガスセンサ素子11とが電気的に接続されていないと判定するように構成される。
According to such a gas sensor control device 7, since the control current is prevented from flowing to the gas sensor element 11 when there is an abnormality, the gas sensor element 11 can be protected.
(1e) In the gas sensor control device 7 described above, the connection determination unit sets the control current as the determination current, and the potential of the pump current terminal 61 when the determination current is supplied is higher than the potential of the detection voltage terminal 63 It is determined that the pump current terminal 61 and the gas sensor element 11 are not electrically connected.

このようなガスセンサ制御装置7によれば、ポンプ電流端子61とガスセンサ素子11とが電気的に接続されているか否かを判定することができる。
[3.他の実施形態]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
According to such a gas sensor control device 7, it can be determined whether or not the pump current terminal 61 and the gas sensor element 11 are electrically connected.
[3. Other embodiments]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, It is possible in the range which does not deviate from the summary of this invention to implement in various aspects.

(1)例えば、上記実施形態では、センサとして酸素センサを用いる実施形態について説明したが、酸素以外のガス(例えば、NOxなど)を検出するガスセンサであってもよい。また、センサはガスセンサに限られることはなく、素子部およびヒータを備えるセンサであれば、ガスセンサ以外のセンサであってもよい。   (1) For example, although the said embodiment demonstrated the embodiment which uses an oxygen sensor as a sensor, it may be a gas sensor which detects gas (for example, NOx etc.) other than oxygen. Further, the sensor is not limited to the gas sensor, and may be a sensor other than the gas sensor as long as the sensor includes the element portion and the heater.

(2)また、例えば内燃機関の始動時にポンプセルに対して供給する電流(すなわち電流値が微小な定電流)としては、上述した微小電流Icpや断線検知用電流Ipocに限定されるものではなく、始動時にポンプ電流の低下を検知できる各種の電流が挙げられる。   (2) Further, for example, the current supplied to the pump cell at the start of the internal combustion engine (that is, a constant current having a minute current value) is not limited to the minute current Icp or the disconnection detection current Ipoc described above, There are various types of current that can detect a drop in pump current at startup.

(3)フィードバック制御の開始の判定のために、センサ素子に電流を供給する電流供給部としては、上述したように、ポンプ電流供給部(例えば電流DA供給部35)と判定用電流供給部(例えば電流供給部39)を別にしてもよいし、ポンプ電流供給部が判定用電流供給部として機能しても良い。さらに、断線検知用電流Ipocの供給を、ポンプ電流供給部が行ってもよいし、判定用電流供給部が行ってもよい。   (3) As the current supply unit for supplying current to the sensor element to determine the start of feedback control, as described above, the pump current supply unit (for example, the current DA supply unit 35) and the determination current supply unit (for For example, the current supply unit 39) may be separately provided, or the pump current supply unit may function as a determination current supply unit. Furthermore, the pump current supply unit may supply the disconnection detection current Ipoc, or the determination current supply unit may supply the disconnection detection current Ipoc.

(4)また、第1端子部、第2端子部の何れかがガスセンサ素子と正常に接続されているか否かを判定する構成としてもよい。すなわち、前記接続判定部は、前記制御電流が前記判定用電流として供給されたときの前記第1端子部の電位および前記第2端子部の電位の比較結果と、前記初期電流が前記判定用電流として供給されたときの前記第1端子部の電位および前記第2端子部の電位の比較結果と、に基づいて、前記第1端子部と前記ガスセンサ素子とが電気的に接続されているか否かおよび前記第2端子部と前記ガスセンサ素子とが電気的に接続されているか否かを判定するように構成されていてもよい。
このようなセンサ制御装置によれば、第1端子部および第2端子部のうちのどちらかが、ガスセンサ素子と正常に接続されているか否かを検知することができる。また、正常に接続されていない端子部が、第1端子部および第2端子部のうちのどちらであるかを特定することができる。
(5)さらに、上記実施形態における1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を、省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
(4) Further, it may be determined whether or not any one of the first terminal portion and the second terminal portion is normally connected to the gas sensor element. That is, the connection determination unit compares the potential of the first terminal portion with the potential of the second terminal portion when the control current is supplied as the determination current, and the initial current is the determination current. Whether or not the first terminal portion and the gas sensor element are electrically connected based on the comparison result of the potential of the first terminal portion and the potential of the second terminal portion when supplied as And it may be constituted so that it may be judged whether the 2nd terminal area and the gas sensor element are electrically connected.
According to such a sensor control device, it can be detected whether or not one of the first terminal portion and the second terminal portion is normally connected to the gas sensor element. In addition, it is possible to specify which of the first terminal portion and the second terminal portion is the terminal portion that is not normally connected.
(5) Further, the function possessed by one component in the above embodiment may be shared by a plurality of components, or the function possessed by a plurality of components may be exerted by one component. In addition, part of the configuration of each of the above embodiments may be omitted. In addition, at least a part of the configuration of each of the above-described embodiments may be added to or replaced with the configuration of the other above-described embodiments. In addition, all the aspects contained in the technical thought specified from the wording as described in a claim are an embodiment of this indication.

(6)また、センサ制御装置は、上述のようなASICにより構成される形態に限られることなく、例えばマイクロコンピュータ(以下、マイコンともいう。)を備える形態であってもよい。マイコンは、CPU、ROM、RAMおよび信号入出力部を備える。このようなセンサ制御装置の各種機能は、CPUが非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。   (6) Further, the sensor control device is not limited to the form configured by the above-described ASIC, and may be configured to include, for example, a microcomputer (hereinafter also referred to as a microcomputer). The microcomputer includes a CPU, a ROM, a RAM, and a signal input / output unit. The various functions of such a sensor control device are realized by the CPU executing a program stored in a non-transitional tangible storage medium.

この例では、ROMが、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。このプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。信号入出力部は、外部機器との間で各種信号の送受信を行う。   In this example, the ROM corresponds to the non-transitional tangible storage medium storing the program. By executing this program, a method corresponding to the program is executed. The signal input / output unit transmits / receives various signals to / from an external device.

なお、マイコンを構成するCPU、ROM、RAMおよび信号入出力部のそれぞれの個数は、1つでも複数でもよい。また、マイコンが実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のIC等により、ハードウェア的に構成してもよい。   The number of CPUs, ROMs, RAMs and signal input / output units that constitute the microcomputer may be one or more. Further, part or all of the functions executed by the microcomputer may be configured as hardware by one or a plurality of ICs or the like.

(7)本開示は、上述したASIC、マイコンの他、当該マイコンを構成要素とするシステム、当該マイコンとしてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の記録媒体など、種々の形態で本開示を実現することもできる。   (7) The present disclosure relates to various systems such as a system having the microcomputer as a component, a program for causing a computer to function as the microcomputer, and a recording medium such as a semiconductor memory storing the program. The present disclosure can also be realized in a form.

[4.実施形態の構成と本開示の構成との対応関係]
上記の実施形態において、検出電圧端子63、ポンプ電流端子61、基準電位端子65、電流供給部39、端子監視部67、基準電位生成部41は、順に、本開示でいう第1端子部、第2端子部、第3端子部、初期供給部、電位取得部、電位設定部に相当する。また、上記の実施形態において、ポンプ電流演算部34、電流DA変換部35は、本開示でいう制御供給部に相当する。また、上記の実施形態において、PID演算部33、ポンプ電流演算部34、電流DA変換部35は、本開示でいうポンプ供給部に相当する。
[4. Correspondence between the configuration of the embodiment and the configuration of the present disclosure]
In the above embodiment, the detection voltage terminal 63, the pump current terminal 61, the reference potential terminal 65, the current supply unit 39, the terminal monitoring unit 67, and the reference potential generation unit 41 are sequentially referred to as a first terminal unit in the present disclosure, The second terminal unit corresponds to a third terminal unit, an initial supply unit, a potential acquisition unit, and a potential setting unit. Further, in the above embodiment, the pump current calculation unit 34 and the current DA conversion unit 35 correspond to the control supply unit in the present disclosure. Further, in the above-described embodiment, the PID operation unit 33, the pump current operation unit 34, and the current DA conversion unit 35 correspond to the pump supply unit in the present disclosure.

また、上記実施形態において端子オープン識別処理の概ね全般は、本開示でいう接続判定部に相当し、端子オープン識別処理のうちの、S140が肯定判定されることによりS220が未実施となる構成は、本開示でいうポンプ禁止部に相当する。   Further, in the above-described embodiment, substantially the whole of the terminal open identification processing corresponds to the connection determination unit in the present disclosure, and the configuration in which S220 is not performed due to the positive determination of S140 in the terminal open identification processing is , Corresponds to the pump prohibition portion in the present disclosure.

1…ガス検知システム、3…ガス検知装置、5…ガスセンサ、7…センサ制御装置、9…エンジン制御装置、11…センサ素子、13…ヒータ、15…ポンプセル、17…固体電解質体、19…多孔質電極、31…アナログデジタル変換部(AD変換部)、33…PID演算部、34…ポンプ電流演算部、35…電流デジタルアナログ変換部(電流DA変換部)、39…電流供給部、41…基準電位生成部、43…ポンプ電圧判定部、45…制御開始部、61…ポンプ電流端子(Ip+端子)、63…検出電圧端子(Vs+端子)、65…基準電位端子(COM端子)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas detection system, 3 ... Gas detection apparatus, 5 ... Gas sensor, 7 ... Sensor control apparatus, 9 ... Engine control apparatus, 11 ... Sensor element, 13 ... Heater, 15 ... Pump cell, 17 ... Solid electrolyte body, 19 ... Porosity Quality electrode 31 analog digital conversion unit (AD conversion unit) 33 PID operation unit 34 pump current operation unit 35 current digital analog conversion unit (current DA conversion unit) 39 current supply unit 41 Reference potential generation unit 43: Pump voltage determination unit 45: Control start unit 61: Pump current terminal (Ip + terminal) 63: Detection voltage terminal (Vs + terminal) 65: Reference potential terminal (COM terminal)

Claims (5)

固体電解質体および該固体電解質体に設けられた一対の電極を有するセルを備えるガスセンサ素子に電気的に接続される第1端子部、第2端子部、第3端子部を備えるガスセンサ制御装置であって、
当該ガスセンサ制御装置は、
前記第1端子部および前記第2端子部よりも前記ガスセンサ素子側で前記第1端子部および前記第2端子部を電気的に接続した状態で、前記第1端子部および前記第2端子部を前記一対の電極のうちの一方に電気的に接続するとともに、前記第3端子部を前記一対の電極のうちの他方に電気的に接続するように構成され、
前記第3端子部を基準電位に設定する電位設定部と、
前記第1端子部と前記第3端子部との間に生じる電位が目標値となるように前記第2端子部を介して前記ガスセンサ素子にポンプ電流を供給するポンプ供給部と、
前記第2端子部を介して前記ガスセンサ素子に、前記ガスセンサ素子の状態を検知するためのテスト電流または前記ポンプ電流を表す制御電流を供給する制御供給部と、
前記制御電流が供給される前に、前記第1端子部を介して前記ガスセンサ素子に初期電流を供給する初期供給部と、
前記第1端子部および前記第2端子部の電位を取得する電位取得部と、
判定用電流として前記制御電流または前記初期電流が切替えられて用いられており、前記判定用電流が供給されたときの前記第1端子部および前記第2端子部の電位を比較することによって、前記第1端子部および前記第2端子部のうちの少なくとも一方と前記ガスセンサ素子とが電気的に接続されているか否かを判定する接続判定部と、
を備えたセンサ制御装置。
A gas sensor control device comprising: a first terminal portion electrically connected to a gas sensor element including a solid electrolyte body and a cell having a pair of electrodes provided on the solid electrolyte body; a second terminal portion; and a third terminal portion ,
The gas sensor control device
The first terminal portion and the second terminal portion are electrically connected in a state in which the first terminal portion and the second terminal portion are electrically connected on the gas sensor element side with respect to the first terminal portion and the second terminal portion. It is configured to be electrically connected to one of the pair of electrodes, and to electrically connect the third terminal portion to the other of the pair of electrodes,
A potential setting unit that sets the third terminal unit to a reference potential;
A pump supply unit for supplying a pump current to the gas sensor element via the second terminal portion such that a potential generated between the first terminal portion and the third terminal portion becomes a target value;
A control supply unit that supplies a test current for detecting a state of the gas sensor element or a control current representing the pump current to the gas sensor element via the second terminal portion;
An initial supply unit that supplies an initial current to the gas sensor element via the first terminal before the control current is supplied;
A potential acquisition unit that acquires the potentials of the first terminal unit and the second terminal unit;
The control current or the initial current is switched and used as a determination current, and the potentials of the first terminal portion and the second terminal portion when the determination current is supplied are compared with each other. A connection determination unit that determines whether or not at least one of the first terminal unit and the second terminal unit is electrically connected to the gas sensor element;
Sensor control device equipped with
請求項1に記載のセンサ制御装置であって、
前記接続判定部は、前記初期電流を前記判定用電流として、前記判定用電流が供給されたときの前記第2端子部の電位が前記第1端子部の電位よりも低い場合に、前記第1端子部と前記ガスセンサ素子とが電気的に接続されていないと判定する
ように構成されたセンサ制御装置。
The sensor control device according to claim 1, wherein
The connection determination unit sets the initial current as the determination current, and when the potential of the second terminal when the determination current is supplied is lower than the potential of the first terminal. The sensor control apparatus comprised so that it might determine that the terminal part and the said gas sensor element are not electrically connected.
請求項1に記載のセンサ制御装置であって、
前記接続判定部は、前記初期電流が前記判定用電流として供給されている間、前記第1端子部および前記第2端子部の電位の降下を監視し、前記第1端子部の電位の降下速度が前記第2端子部の電位の降下速度よりも遅い場合に、前記第1端子部と前記ガスセンサ素子とが電気的に接続されていないと判定する
ように構成されたセンサ制御装置。
The sensor control device according to claim 1, wherein
The connection determination unit monitors a drop in the potential of the first terminal portion and the second terminal portion while the initial current is supplied as the determination current, and a drop rate of the potential of the first terminal portion The sensor control device is configured to determine that the first terminal portion and the gas sensor element are not electrically connected when the velocity of the second terminal portion is slower than the potential drop speed of the second terminal portion.
請求項2または請求項3に記載のセンサ制御装置であって、
前記第1端子部と前記ガスセンサ素子とが電気的に接続されていないと判定された場合に、前記制御供給部により前記制御電流が供給されることを禁止するポンプ禁止部
をさらに備えたセンサ制御装置。
A sensor control apparatus according to claim 2 or 3, wherein
Sensor control further comprising a pump inhibiting unit that inhibits the control supply unit from supplying the control current when it is determined that the first terminal unit and the gas sensor element are not electrically connected. apparatus.
請求項1〜請求項4の何れか1項に記載のセンサ制御装置であって、
前記接続判定部は、前記制御電流を前記判定用電流として、前記判定用電流が供給されたときの前記第2端子部の電位が前記第1端子部の電位よりも高い場合に、前記第2端子部と前記ガスセンサ素子とが電気的に接続されていないと判定する
ように構成されたセンサ制御装置。
The sensor control device according to any one of claims 1 to 4, wherein
The connection determination unit sets the control current as the determination current, and when the potential of the second terminal when the determination current is supplied is higher than the potential of the first terminal, The sensor control apparatus comprised so that it might determine that the terminal part and the said gas sensor element are not electrically connected.
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