JP2019074360A - Gas sensor control device - Google Patents
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Abstract
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.
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.
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
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(ZrO2)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
The
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
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
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
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
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
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
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
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
[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
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
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
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
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
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
The reference
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
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
The voltage across the
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
The heater control
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Specifically, not only detecting that any one of the
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
On the other hand, in S210, the supply of the minute current Icp is stopped.
In S220, the pump
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
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
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
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
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
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
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
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
The terminal monitoring unit 67 acquires the potentials of the
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
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
(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
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
(1c) In the gas sensor control device 7 described above, the connection determination unit monitors the potential drop of the
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
(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
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
(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
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
[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
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 ...
Claims (5)
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
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.
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.
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.
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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