氧浓度传感器的加热器控制装置制造方法
【专利摘要】本发明提供即使在冷启动后通过怠速停止控制使内燃机自动停止的情况下、也能在合适的时期开始对加热器通电的氧浓度传感器的加热器控制装置。其包括：模式温度计算部，该模式温度计算部计算氧浓度传感器周围的模式温度；热量累积部，该热量累积部将通过氧浓度传感器的设置位置的热量累积，计算出累积热量；通电指示部，该通电指示部在累积热量达到规定的通电开始阈值时开始对加热器通电；重置部，该重置部在内燃机的停止时或启动时重置累积热量和通电开始阈值，另一方面，在通过怠速停止控制使内燃机自动停止时和再启动时不重置累积热量和通电开始阈值；校正部，该校正部考虑到通过怠速停止控制使内燃机自动停止的过程中的散热的影响来校正累积热量或通电开始阈值。
【专利说明】氧浓度传感器的加热器控制装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及设置在内燃机的废气通路中的氧浓度传感器的加热器控制装置，该装置进行具有用于对传感器元件加热的加热器的氧浓度传感器的加热器控制。特别是涉及设置在能执行怠速停止控制的内燃机的废气通路中的氧浓度传感器的加热器控制装置。
【背景技术】
[0002]以往，在以柴油机为代表的内燃机的废气通路中设置氧浓度传感器，该氧浓度传感器用于检测氧浓度、相对于理论空燃比的过量空气系数(入值)。由氧浓度传感器检测出的信息例如用于燃料喷射量的偏差的校正、EGR量(废气再循环量)的偏差的校正、废气净化装置的异常诊断等。
[0003]作为氧浓度传感器，使用具有由氧化锆等固体电解质形成的传感器元件、并且具有用于将该传感器元件保持在规定的活性温度的加热器的氧浓度传感器。该氧浓度传感器利用加热器对传感器元件加热，当传感器元件达到活性温度以上时，能与废气中的氧浓度相对应地发出传感器信号。
[0004]这里，在内燃机的冷启动时，废气管内处于低温状态，因此废气中所含的水蒸气冷凝成水滴。虽然传感器元件被加热器加热至800度左右，但如果冷凝水与传感器元件接触，则传感器元件被急剧冷却，可能会因热冲击而发生元件开裂。因此，在内燃机的冷启动时，判定排气管内的冷凝水已全部蒸发后，再进行控制以使加热器工作。
[0005]作为在加热器控制中判定废气管内的冷凝水已蒸发的方法，着眼于传感器设置部位附近的热收支。例如公开了一种气体传感器的加热器控制装置，该装置中，由ECU基于内燃机和车辆的运转状态算出内燃机启动后的废气管的传感器设置部位附近的热收支的对应热量数据，并且基于该热量数据来进行废气管内的干燥判定，基于该干燥判定的结果来控制加热器的通电状态(例如参照专利文献I)。
[0006]现有技术文献 专利文献
专利文献1:日本专利特开2007-138832号公报。
【发明内容】
[0007]发明所要解决的课题
另外，近年来，在装载于车辆的内燃机中，为了减少怠速中的噪音和废气排放，构成为能执行在车辆的暂时停止过程中使内燃机自动停止的控制(以下将这样的控制称为“怠速停止控制”)的内燃机已经开始实用化。
[0008]上述专利文献I中记载的气体传感器的加热器控制装置在每次内燃机启动时，都会暂时重置热量累积值，再次开始进行热量累积。因此，在内燃机的冷启动后反复进行怠速停止控制的情况下，每次都要重置热量累积值，传感器设置部附近的温度一直被识别成较低的温度，废气管内的干燥判定延迟，其结果是，对加热器的通电可能会延迟。极端情况下，处于不会开始对加热器通电的状态。
[0009]本发明的发明人鉴于该问题，发现通过采用即使在通过怠速停止控制使内燃机自动停止时、也不将计算好的热量累积值和通电开始阈值重置、而是考虑到散热的影响来校正热量累积值和通电开始阈值这样的构成，能解决该问题，从而完成了本发明。即，本发明的目的是提供即使在冷启动后通过怠速停止控制使内燃机自动停止的情况下、也能在合适的时期开始对加热器通电的氧浓度传感器的加热器控制装置。
[0010]用于解决课题的手段
通过本发明，可提供氧浓度传感器的加热器控制装置，能解决上述问题；该氧浓度传感器的加热器控制装置控制氧浓度传感器中的加热器的通电，该氧浓度传感器安装在能执行在车辆的暂时停止过程中使内燃机自动停止的怠速停止控制的内燃机的废气管中，具有检测废气中的氧浓度的传感器元件和对所述传感器元件加热的所述加热器，该氧浓度传感器的加热器控制装置的特征在于，包括:模式温度计算部，该模式温度计算部计算所述氧浓度传感器周围的模式温度；热量累积部，该热量累积部将通过所述氧浓度传感器的设置位置的热量累积，计算出累积热量；通电指示部，该通电指示部在所述累积热量达到规定的通电开始阈值时开始对所述加热器通电；重置部，该重置部在所述内燃机的停止时或启动时重置所述累积热量和所述通电开始阈值，另一方面，在通过所述怠速停止控制使所述内燃机自动停止时和再启动时不重置所述累积热量和所述通电开始阈值；校正部，该校正部考虑到通过所述怠速停止控制使所述内燃机自动停止的过程中的散热的影响来校正所述累积热量或所述通电开始阈值。
[0011]即，本发明的氧浓度传感器的加热器控制装置的构成是:在通过怠速停止控制使内燃机自动停止时，不重置氧浓度传感器的设置位置上的累积热量或通电开始阈值，考虑到散热的影响来校正累积热量或通电开始阈值。因此，即使在内燃机启动后反复通过怠速停止控制使内燃机自动停止的情况下，也能在合适的时期开始对加热器通电。因此，能防止氧浓度传感器的元件开裂，并且能防止采用氧浓度传感器的传感器值的控制的开始延迟。
[0012]此外，本发明的氧浓度传感器的加热器控制装置中，优选所述热量累积部在所述模式温度达到规定的累积开始阈值时开始所述热量的累积。
[0013]通过如上所述计算累积热量，能计算出从生成的冷凝水开始蒸发的时期开始的累积热量，能以良好的精度推測冷凝水消失的时期。
[0014]此外，本发明的氧浓度传感器的加热器控制装置中，优选所述模式温度计算部基于所述氧浓度传感器的设置位置上的热量收支来计算所述模式温度，并且预先考虑到由外界干扰的影响导致的温度降低来设定所述累积开始阈值。
[0015]通过如上所述计算模式温度，并且如上所述设定累积开始阈值，能在模式温度的计算中考虑到很难重现的外界干扰的影响来决定累积热量的计算开始时期。
[0016]此外，本发明的氧浓度传感器的加热器控制装置中，优选所述校正部考虑到通过所述怠速停止控制使所述内燃机自动停止的过程中的所述氧浓度传感器的设置位置的假想温度低于所述内燃机的怠速状态下的假想温度的期间的散热的影响来进行所述校正。
[0017]通过如上所述进行累积热量或通电开始阈值的校正，在设定累积开始阈值时，能在产生了比已预先考虑的外界干扰的影响更大的散热的影响的状态下进行校正，能恰当地判定对加热器的通电开始时期。[0018]此外，本发明的氧浓度传感器的加热器控制装置中，优选所述校正部在通过所述怠速停止控制使所述内燃机自动停止后，考虑到所述模式温度低于规定的要校正阈值后的期間的散热的影响来进行所述校正。
[0019]通过如上所述进行累积热量或通电开始阈值的校正，在设定累积开始阈值时，能以较高的精度来掌握产生了比已预先考虑的外界干扰的影响更大的散热的影响的状态并开始进行校正，能恰当地判定对加热器的通电开始时期。
[0020]此外，本发明的氧浓度传感器的加热器控制装置中，优选所述校正部求出所述内燃机的怠速状态下的假想温度和通过所述怠速停止控制使所述内燃机自动停止的过程中的假想温度的差值，并且将与所述差值相当的热量从所述累积热量中减去或者与所述通电开始阈值相加。
[0021]通过如上所述进行累积热量或通电开始阈值的校正，在设定累积开始阈值时，能考虑到除去了已预先考虑的外界干扰的影响的散热的影响来进行校正，能更恰当地判定对加热器的通电开始时期。
[0022]此外，本发明的氧浓度传感器的加热器控制装置中，优选所述校正部在通过所述怠速停止控制使所述内燃机自动停止的过程中将与所述差值相当的热量累积，在所述内燃机再启动时将所述热量的累积值从所述累积热量中减去或者与所述通电开始阈值相加。
[0023]通过如上所述进行计算来反映出校正量，能实现内燃机自动停止时的控制装置的计算负担的减轻。
[0024]此外，本发明的氧浓度传感器的加热器控制装置中，优选在通过所述怠速停止控制使所述内燃机自动停止的过程中，当所述自动停止的持续时间达到规定的校正解除阈值以上时或者所述模式温度低于所述累积开始阈值时，所述校正部中止校正量的计算，并且将已经反映的校正量重置。
[0025]通过如上所述在内燃机的自动停止时间达到校正解除阈值以上时或者模式温度低于累积开始阈值时中止校正量的计算，并且将已经反映的校正量重置，在成为氧浓度传感器的设置位置的周围温度降低的状态时，能在下一次再启动以后、模式温度达到累积开始阈值以上后重新开始热量的累积，进行与通电开始阈值的比较，因此能在合适的时期对加热器通电，并同时能实现控制装置的负担的减轻。
[0026]此外，本发明的氧浓度传感器的加热器控制装置中，优选所述校正部在校正后的所述累积热量小于规定的下限值时或者校正后的所述通电开始阈值达到规定的上限值时停止后续的所述校正。
[0027]通过如上所述对累积热量设置下限或者对通电开始阈值设定上限，能防止偏离实际的冷凝水的产生状况来判定通电开始时期，能防止对加热器的通电开始时的延迟。
[0028]另外，本说明书中，如无特别说明，记载为“内燃机的自动停止”或“内燃机的再启动”的情况下，是指通过怠速停止控制使内燃机停止或启动，只是记载为“内燃机的停止”或“内燃机的启动”的情况下，是指不通过怠速停止控制使内燃机停止或启动。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是用于对具有氧浓度传感器的加热器控制装置的内燃机的排气系统的构成进行说明的图。[0030]图2是用于对氧浓度传感器的构成进行说明的图。
[0031]图3是用于对作为氧浓度传感器的加热器控制装置的电子控制装置的构成进行说明的图。
[0032]图4是表示氧浓度传感器的设置位置的周围温度的变化的图。
[0033]图5是表示氧浓度传感器的设置位置的周围温度的变化的图。
[0034]图6是用于对由第一实施方式的氧浓度传感器的加热器控制装置执行的加热器控制方法的主程序进行说明的流程图。
[0035]图7是用于对热量累积的开始时期的判定方法的程序进行说明的流程图。
[0036]图8是用于对累积热量的计算方法的程序进行说明的流程图。
[0037]图9是用于对校正量的计算方法的程序进行说明的流程图。
[0038]图10是用于对加热器控制方法进行说明的时序图。
[0039]图11是用于对由第二实施方式的氧浓度传感器的加热器控制装置执行的加热器控制方法的主程序进行说明的流程图。
[0040]图12是表示加热器释放(heater release)持续判定方法的程序的流程图。
【具体实施方式】
[0041]以下，基于附图对本发明的氧浓度传感器的加热器控制装置的相关实施方式进行具体说明。
[0042]另外，如无特别说明，各图中标以相同符号的均表示相同的构成要素，适当地省略说明。
[0043][第一实施方式]
图1是用于对具有氧浓度传感器的加热器控制装置的内燃机的排气系统的构成进行说明的图。图2是用于对氧浓度传感器的构成进行说明的图。图3是用于对作为氧浓度传感器的加热器控制装置的电子控制装置的构成进行说明的图。图4是表示氧浓度传感器的设置位置的周围温度的变化的图。图5是模式地表示氧浓度传感器的设置位置的周围温度的变化的图。图6是用于对由第一实施方式的氧浓度传感器的加热器控制装置执行的加热器控制方法的主程序进行说明的流程图。图7是用于对热量累积的开始时期的判定方法的程序进行说明的流程图。图8是用于对累积热量的计算方法的程序进行说明的流程图。图9是用于对校正量的计算方法的程序进行说明的流程图。图10是用于对加热器控制方法进行说明的时序图。
[0044]1.内燃机的排气系统的构成
图1中，内燃机I代表性的是柴油机，具有多个燃料喷射阀5，并且与供废气流通的废气管3连接。燃料喷射阀5由电子控制装置30进行通电控制，电子控制装置30基于机器转速和加速操作量及其它信息来计算燃料喷射量，并且基于算出的燃料喷射量来求出燃料喷射阀5的通电时期及通电时间，执行燃料喷射阀5的通电控制。
[0045]与内燃机I连接的废气管3具有废气净化构件11。废气净化构件11是用于将从内燃机I排出的废气净化的催化剂或过滤器，废气管3具有一个或多个催化剂或过滤器作为废气净化构件11。作为废气净化构件11，代表性地可例举氧化催化剂或微粒过滤器、NOx催化剂，但无特别限制。[0046]此外，废气净化构件11的上游侧设置有氧浓度传感器20。氧浓度传感器20的传感器信号输入至电子控制装置30。氧浓度传感器20的设置位置和废气净化构件11的设置位置的关系无特别限制，既可以在废气净化构件11的下游侧设置氧浓度传感器20，也可以在多个催化剂或过滤器之间设置氧浓度传感器20。
[0047]2.氧浓度传感器的构成
图2简要地表示氧浓度传感器20的构成。氧浓度传感器20具有包括第一电极21、第ニ电极22、保护层23、固体电解质层24的传感器兀件25。固体电解质层24配置在第一电极21和第二电极22之间。第一电极21被保护层23被覆，保护层23在废气管3内暴露在废气中。第二电极22配置在标准气室27内。
[0048]此外，将标准气室27夹在中间、位于固体电解质层24的相反侧的固体电解质体28具有加热器26。该加热器26以通过通电而发热的发热电阻体的形式构成，通过电子控制装置30来进行通电控制。传感器元件25在规定温度以上的状态下活化，能检测氧浓度，因此在内燃机I启动时将加热器26通电,对传感器兀件25加热。
[0049]3.电子控制装置(加热器控制装置)
(I)基本构成
图3用功能性模块来表示电子控制装置30的构成中与氧浓度传感器20的加热器控制相关的部分。该电子控制装置30具有作为氧浓度传感器的加热器控制装置的功能。
[0050]电子控制装置30以公知的微型计算机为中心构成，具有ISS工作检测部31、模式温度计算部33、热量累积部35、通电指示部37、重置部39、校正部41。具体而言，这些各方法通过用微型计算机执行程序来实现。
[0051]此外，电子控制装置30具有由RAM和ROM等存储元件构成的未图示的存储部、以及用于对氧浓度传感器20的加热器27进行通电的加热器驱动电路43。存储部中预先存储有控制程序及各种计算映射，并且写入上述各部的计算结果等。
[0052]ISS工作检测部31构成为检测由怠速停止控制产生的内燃机I的自动停止状态。具体而言，构成为检测从怠速停止条件成立到再启动条件成立为止的期间，将其作为内燃机I的自动停止状态。
[0053]模式温度计算部33构成为计算氧浓度传感器20的设置位置周围的模式温度Tmdl。具体而言，模式温度计算部33构成为以内燃机I启动时的初始温度TO为基础，基于氧浓度传感器20的设置位置周围的热量收支来推测周围温度的升降，从而计算模式温度Tmdl。周围温度例如可以是氧浓度传感器20的设置位置的废气管3的壁温。初始温度TO可以是由设置于内燃机I的进气系统和排气系统的温度传感器检测出的温度，除此之外也可以采用使用与氧浓度传感器20的设置位置的周围温度相关的信息来设定初始温度TO等各种方法。
[0054]热量累积部35构成为在通过怠速停止控制使内燃机I自动停止的过程中，在模式温度Tmdl在累积开始阈值Tmdl_thre以上的状态下，将通过氧浓度传感器20的设置位置的热量H累积起来，算出累积热量2H。具体而言，热量累积部35构成为判定由模式温度计算部33算出的模式温度Tmdl是否在累积开始阈值Tmdl_thre以上，当模式温度Tmdl达到累积开始阈值Tmdl_thre以上吋，开始热量H的累积。累积开始阈值Tmdl_thre用于判别氧浓度传感器20的设置位置的周围温度是否已达到冷凝水能够蒸发的温度，预先与内燃机I机器排气系统的形式等相对应地设定为最佳值。
[0055]这里，第一实施方式的电子控制装置30中，预先通过实验等求出初始温度TO和产生的冷凝水能够蒸发的标准温度(露点温度)的关系，并且将其与通过模式温度Tmdl的计算无法重现的外界干扰的影响所导致的温度降低量相加，作为累积开始阈值Tmdl_thre。即，第一实施方式的电子控制装置30中，风等外界干扰对氧浓度传感器20的设置位置的周围温度的影响不纳入模式温度Tmdl的计算，而是预先纳入累积开始阈值Tmdl_thre。累积开始阈值Tmdl_thre既可以是固定值，也可以是根据内燃机I的运转条件和排气系统周围的环境条件等而变动的值。
[0056]通电指示部37构成为当由热量累积部35算出的累积热量达到规定的通电开始阈值2H_thre时，将加热器释放状态设为开(on)，对加热器驱动电路43发出指示信号，从而对氧浓度传感器20中设置的加热器27进行通电。第一实施方式的电子控制装置30中，不通过怠速停止控制使内燃机I自动停止的情况下，通电开始阈值2H_thre是相当于从冷凝水开始蒸发到全部冷凝水的蒸发结束为止所需的热量的总量的值，可以预先通过实验等设定为最佳值。
[0057]重置部39构成为在点火开关打开时，将存储于存储部的模式温度Tmdl、累积热量 和通电开始阈值2H_thre暂时重置。这里，设定为在通过怠速停止控制使内燃机I自
动停止后的再启动时，不重置模式温度Tmdl、累积热量和通电开始阈值2H_thre。
[0058]校正部41构成为考虑到通过怠速停止控制使内燃机I自动停止的过程中的散热的影响来校正通电开始阈值2H_thre。
[0059]即，第一实施方式的电子控制装置30构成为在通过怠速停止控制使内燃机I自动停止和再启动的情况下，不重置模式温度Tmdl、累积热量和通电开始阈值2H_thre，而是考虑到自动停止过程中的散热的影响来校正通电开始阈值2H_thre，从而能在合适的时期开始对氧浓度传感器20的加热器27通电。
[0060]參照图4和图5，对由第一实施方式的电子控制装置30的校正部41执行的校正的概要进行详细说明。
[0061]第一实施方式的电子控制装置30的存储部中存储有与外界气体温度和内燃机I处于怠速状态或停止状态时的氧浓度传感器20的设置位置的周围温度相对应地预先通过实验等求出怠速状态下的周围温度的变化和内燃机I的停止状态下的周围温度的变化的信息。图4(a)?(c)分别示出外界气体温度为25°C、0°C、_25°C时的氧浓度传感器20的设置位置的周围温度的变化的一例。
[0062]由该图4(a)?(C)可以理解，在内燃机I处于怠速状态或停止状态后的规定期间，怠速状态下的温度降低量大于停止状态下的温度降低量。其原因在于，周围温度被低温的废气强制性地冷却。另ー方面，内燃机I处于怠速状态或停止状态后经过规定期间后，停止状态下的温度降低量大于怠速状态下的温度降低量。其原因在于，在周围温度有一定程度降低的状态下，比怠速状态的废气温度更低的外界气体温度所产生的散热的影响増大。
[0063]因此，第一实施方式的电子控制装置30的校正部41构成为将怠速状态下的假想温度和停止状态下的假想温度达到一致时的温度作为要校正阈值，通过怠速停止控制使内燃机I自动停止后，考虑到模式温度Tmdl低于要校正阈值后的期间的散热的影响来校正通电开始阈值2H_thre。[0064]具体而言，在模式温度Tmdl低于要校正阈值后，校正部41參照图4(a)?(C)中例举的温度降低量的信息，与自动停止后的经过时间相对应地求出怠速状态下的假想温度和停止状态下的假想温度的差值，并且将该温度的差值换算成热量。也可以不采用自动停止后的经过时间，而是采用低于要校正阈值后的经过时间。然后，校正部41在直到内燃机I再启动为止的期间持续进行热量的累积，作为用于校正通电开始阈值2H_thre的热量校正量。
[0065]图5模式地表示内燃机I处于怠速状态或停止状态后的氧浓度传感器20的设置位置的周围温度的变化。图5中，在tl的时刻，内燃机I成为怠速状态或停止状态，在t2的时刻，各状态解除。
[0066]在怠速状态下，周围温度暂时降低，但在第一实施方式的电子控制装置30中，关于因为该温度降低量而失去的热量(N斜线区域A)，将其作为设定累积开始阈值Tmdl_thre时的外界干扰的影响来考虑。即，只要不通过怠速停止控制使内燃机I处于自动停止状态，就无需校正通电开始阈值2H_thre。
[0067]另ー方面，在内燃机I的停止状态下，周围温度的降低量大于怠速状态下的温度降低量。第一实施方式的电子控制装置30的校正部41考虑到因为不作为外界干扰的影响考虑的温度降低量而进一歩失去的热量(N斜线区域B)来校正通电开始阈值2H_thre。
[0068](2)控制方法
接着，对由第一实施方式的电子控制装置30执行的加热器控制方法进行具体说明。
[0069](2-1)流程图
图6?图9表示由第一实施方式的电子控制装置30执行的加热器控制的流程图。另夕卜，加热器控制的程序在内燃机I启动时始终执行。
[0070]首先，在步骤SI中，如果点火开关打开，则在步骤S2中，将存储于存储部的模式温度Tmdl、累积热量和通电开始阈值2H_thre重置。接着，在步骤S3中，进行是否开始热量累积的判定。
[0071]图7是表示是否开始热量累积的判定方法的一例的流程图。该例中，首先在步骤S21中，基于进气温度传感器和废气温度传感器等传感器信息来设定初始温度TO后，在步骤S22中，计算出氧浓度传感器20的设置位置周围的模式温度Tmdl。模式温度Tmdl例如通过将氧浓度传感器20的设置位置上的受热量和散热量的热量收支換算成温度变化量、并且与初始温度TO相加来算出。
[0072]具体而言，使用预先存储于存储部等的映射信息等，根据废气温度、机器转速、燃料喷射量等信息计算出受热量，并且根据外界气体温度、车速等信息计算出散热量，将受热量减去散热量而算出的有效热量转换成温度变化量，从而求出単位周期的温度变化量。然后，将该温度变化量与初始温度TO相加，从而算出模式温度Tmdl。但是，模式温度Tmdl的计算方法不限定于该例。
[0073]如果在步骤S22中算出模式温度Tmdl，则接着在步骤S23中，可以判别模式温度Tmdl是否达到累积开始阈值Tmdl_thre。在步骤S23中，在模式温度Tmdl低于累积开始阈值Tmdl_thre的情况下(No的情况下)，返回至步骤S22,反复进行模式温度Tmdl的计算和判定，直至模式温度Tmdl达到累积开始阈值Tmdl_thre以上。另ー方面,在步骤S23中，在模式温度Tmdl在累积开始阈值Tmdl_thre以上的情况下(Yes的情况下)，结束是否开始热量累积的判定，前进至步骤S4，开始通过氧浓度传感器20的设置位置的热量的累积。
[0074]图8是表示累积热量的计算方法的一例的流程图。该例中，首先在步骤S31中，读取废气流量、燃料喷射量、废气温度、机器转速等信息。这些信息既可以是用传感器检测的信息，也可以是通过计算而推测出的信息。
[0075]接着，在步骤S32中，基于步骤S31中读取的信息，在本次计算周期中算出通过氧浓度传感器20的设置位置的热量H。具体而言，第一实施方式的电子控制装置30中，将设置有氧浓度传感器20的废气管的入口部分的废气温度减去露点温度(=累积开始阈值Tmdl_thre)，将其乘以废气的比热及废气质量流量，从而算出単位周期的通过热量H。然后，在步骤S33中，将步骤S32中求得的单位时间的热量H与已经存储好的累积热量2 H相加，从而将累积热量更新后，前进至步骤S5。废气的比热可以预先设定。
[0076]返回至图6，通过步骤S4求得累积热量后，在步骤S5中，判别累积热量2H是否在通电开始阈值2H_thre以上。累积热量2H小于通电开始阈值2H_thre的情况下(No的情况下)，前进至步骤S7，判别内燃机I是否通过怠速停止控制而成为自动停止状态。内燃机I未通过怠速停止控制而成为自动停止状态的情况下(No的情况下)，返回至步骤S4，反复进行热量H的累积以及累积热量和通电开始阈值2H_thre的比较。
[0077]另ー方面，在步骤S7中，在内燃机I通过怠速停止控制而成分自动停止状态的情况下(Yes的情况下)，前进至步骤S8，进行校正量的计算。
[0078]图9是表示校正量的计算方法的一例的流程图。该例中，首先在步骤S41中，判别氧浓度传感器20的设置位置周围的模式温度Tmdl是否在累积开始阈值Tmdl_thre以上。虽然在流程图上未体现，但模式温度Tmdl按照图7的步骤S21?步骤S22的顺序持续地计算。
[0079]模式温度Tmdl低于累积开始阈值Tmdl_thre的情况下(No的情况下)，产生冷凝水的可能性高，因此前进至步骤S46，重置存储于存储部的热量校正量、已经反映的热量校正量和累积热量2H，前进至步骤S9。此时，在内燃机I再启动时，与不通过怠速停止控制使内燃机I停止时同样，不开始热量累积，直到模式温度Tmdl达到累积开始阈值Tmdl_thre以上为止。
[0080]另ー方面，在步骤S41中，在模式温度Tmdl在累积开始阈值Tmdl_thre以上的情况下(Yes的情况下)，前进至步骤S42，判别通过怠速停止控制使内燃机I自动停止的持续时间是否小于校正解除阈值。持续时间在校正解除阈值以上的情况下(No的情况下)，氧浓度传感器20的设置位置的周围温度降低，产生冷凝水的可能性高，因此前进至步骤S46，重置存储于存储部的热量校正量、已经反映的热量校正量和累积热量2H，前进至步骤S9。此时，在内燃机I再启动时，也与不通过怠速停止控制使内燃机I停止时同样，不开始热量累积，直到模式温度Tmdl达到累积开始阈值Tmdl_thre以上为止。
[0081]另ー方面，在步骤S42中，在持续时间小于校正解除阈值的情况下(Yes的情况下)，前进至步骤S43，判别模式温度Tmdl是否低于要校正阈值。在模式温度Tmdl低于要校正阈值的情况下(No的情况下)，在本次计算周期中不进行热量校正量的计算，返回至步骤S9。
[0082]另ー方面，模式温度Tmdl低于要校正阈值的情况下(Yes的情况下)，前进至步骤S44，计算本次计算周期中的热量校正量。如果求出本次计算周期中的热量校正量，则接着在步骤S45中，将存储于存储部的热量校正量与本次计算周期中的热量校正量相加，更新热量校正量。
[0083]如果參照图4和图5对步骤S43?步骤S45中的热量校正量的累积进行说明，则如图4(a)?(C)所示，如果在内燃机I处于怠速状态或停止状态后经过规定期间，则停止状态下的温度降低量大于怠速状态下的温度降低量。因此，在步骤S43中，将怠速状态下的假想温度和停止状态下的假想温度达到一致时的温度作为要校正阈值，判别模式温度Tmdl是否低于要校正阈值。
[0084]此外，在步骤S44中，參照图4(a)?(C)中例举的温度降低量的信息，与自动停止后的经过时间相对应地求出怠速状态下的假想温度和停止状态下的假想温度的差值，并且将温度的差值换算成热量，作为本次计算周期的热量校正量。也可以不是自动停止后的经过时间，而是模式温度Tmdl达到要校正阈值后的经过时间。
[0085]然后，在步骤S45中，将热量校正量累积起来。该步骤S45中求得的热量校正量的累积值是从通过怠速停止控制使内燃机I自动停止时到本次计算周期为止的期间产生的、在设定通电开始阈值2H_thre时不考虑的散热量的总量。如果结束热量校正量的累积，则前进至步骤S9。
[0086]如果返回至图6，结束步骤S8中的校正量的计算流程，则前进至步骤S9，判别内燃机I的再启动条件是否成立。反复进行步骤S8的校正量的计算和步骤S9的再启动条件成立的判定，直到再启动条件成立为止。
[0087]在步骤S9中再启动条件成立的情况下(Yes的情况下)，前进至步骤S10，判别是否要重置在本次自动停止中计算出的热量校正量、已经反映在通电开始阈值2H_thre上的校正量和累积热量2 H。如果在重置结束的状态下(Yes的情况下)，则返回至步骤S3，与不通过怠速停止控制来使内燃机I停止时同样，重新从头开始计算。
[0088]另ー方面，未重置热量校正量等的情况下(No的情况下)，前进至步骤SI I，将步骤S8中求得的热量校正量与通电开始阈值2H_thre相加，更新通电开始阈值2H_thre。此时，优选预先对通电开始阈值2H_thre设定上限值，在更新后的通电开始阈值2H_thre超过上限值的情况下，将该上限值作为通电开始阈值2H_thre。通过对通电开始阈值2H_thre设定上限，能防止偏离实际的冷凝水的产生状况来判定通电开始时期，能防止对加热器27的通电开始的延迟。
[0089]求出通电开始阈值2H_thre后,返回至步骤S4,反复进行之前的步骤。然后,在步骤S5中，在累积热量达到通电开始阈值2H_thre的情况下(Yes的情况下)，推测在氧浓度传感器20的设置位置上所有冷凝水都已消失，因此前进至步骤S6，将加热器释放状态设为开，开始对氧浓度传感器20的加热器27通电后，结束该程序。
[0090]如果将这里所说明的加热器控制方法以时序图表示，则如图10所示。图10所示为表示内燃机I的运转状态、加热器27的通电状态、模式温度和累积热量的推移的时序图。
[0091]如果在tl的时刻启动内燃机1，则电子控制装置30从该时刻开始模式温度Tmdl的计算。接着，在t2的时刻,如果模式温度Tmdl达到累积开始阈值Tmdl_thre,则电子控制装置30开始进行累积热量2 H的计算。
[0092]接着，在t3的时刻，如果通过怠速停止控制使内燃机I处于自动停止状态，则中断累积热量SH的计算，直到再启动的t4的时刻为止。此外，在此过程中，虽然模式温度Tmdl降低，但电子控制装置30不校正累积热量2H，另ー方面，将在此过程中累积的散热量与再启动时的通电开始阈值2H_thre相加。
[0093]内燃机I再启动的t4的时刻以后，电子控制装置30重新开始累积热量的计算。然后，即使在通过怠速停止控制使内燃机I自动停止的t5?t6的期间，也同样地进行通电开始阈值2H_thre的校正。
[0094]然后，在t7的时刻，如果累积热量达到通电开始阈值2H_thre，则电子控制装置30开始对加热器27通电。
[0095]以上，第一实施方式的氧浓度传感器的加热器控制装置构成为在通过怠速停止控制使内燃机I自动停止时，不重置氧浓度传感器20的设置位置上的模式温度Tmdl、累积热量2 H、通电开始阈值2 H_thre，而是考虑到散热的影响来校正通电开始阈值2H_thre。因此，即使在内燃机I启动后反复通过怠速停止控制使内燃机I自动停止和再启动的情况下，也能在合适的时期开始对氧浓度传感器20的加热器27通电。因此，能防止氧浓度传感器20的元件开裂，并且能防止采用氧浓度传感器20的传感器值的控制的开始延迟。
[0096]此外，第一实施方式的氧浓度传感器的加热器控制装置中，热量累积部35在模式温度Tmdl达到累积开始阈值Tmdl_thre时开始热量的累积。因此，能计算出从生成的冷凝水开始蒸发的时期开始的累积热量，能以良好的精度推測冷凝水消失的时期。
[0097]此外，第一实施方式的氧浓度传感器的加热器控制装置中，模式温度计算部33基于氧浓度传感器20的设置位置上的热量收支来计算模式温度Tmdl，并且预先考虑到外界干扰的影响所导致的温度降低来设定累积开始阈值Tmdl_thre。因此，通过模式温度Tmdl的计算，能考虑到很难重现的外界干扰的影响来决定累积热量的计算开始时期。
[0098]此外，第一实施方式的氧浓度传感器的加热器控制装置中，校正部41考虑到通过怠速停止控制使内燃机I自动停止的过程中的氧浓度传感器20的设置位置的假想温度低于内燃机I的怠速状态下的假想温度的期间的散热的影响来进行校正。因此，在设定累积开始阈值Tmdl_thre吋，能在产生了比已预先考虑的外界干扰的影响更大的散热的影响的状态下进行校正，能恰当地判定对加热器27的通电开始时期。
[0099]此外，第一实施方式的氧浓度传感器的加热器控制装置中，校正部41在通过怠速停止控制使内燃机I自动停止后，考虑到温度Tmdl低于要校正阈值后的期间的散热的影响来进行校正。因此，在设定累积开始阈值Tmdl_thre时，能以较高的精度来掌握产生了比已预先考虑的外界干扰的影响更大的散热的影响的状态并开始进行校正，能恰当地判定对加热器27的通电开始时期。
[0100]此外，在第一实施方式的氧浓度传感器的加热器控制装置中，校正部41求出内燃机I的怠速状态下的假想温度和通过怠速停止控制使内燃机I自动停止的过程中的假想温度的差值，并且将温度的差值换算成热量，与通电开始阈值2H_thre相加。因此，在设定累积开始阈值Tmdl_thre时，能考虑到除去了已预先考虑的外界干扰的影响的散热的影响来进行校正，能更恰当地判定对加热器27的通电开始时期。
[0101]此外，在第一实施方式的氧浓度传感器的加热器控制装置中，校正部41在通过怠速停止控制使内燃机I自动停止的过程中，求出与怠速状态下的假想温度和停止状态下的假想温度的差值相当的热量，在内燃机I再启动时，将热量的累积值作为热量校正量，与通电开始阈值2H_thre相加。因此，能实现内燃机I的自动停止时的电子控制装置30的计算负担和合适的负担的减轻。
[0102]此外，第一实施方式的氧浓度传感器的加热器控制装置中，通过怠速停止控制使内燃机I自动停止的持续时间达到规定的校正解除阈值以上时以及模式温度Tmdl低于累积开始阈值Tmdl_thre时，校正部41中止校正量的计算，并且重置已经反映的校正量。因此，氧浓度传感器20的设置位置的周围温度降低、成为容易产生冷凝水的状态时，在下一次再启动时以后，当模式温度Tmdl达到累积开始阈值Tmdl_thre以上后，重新开始热量的累积，与通电开始阈值2H_thre进行比较，因此能在合适的时期对加热器通电，并同时能实现电子控制装置30的负担的减轻。
[0103]此外，第一实施方式的氧浓度传感器的加热器控制装置中，对通电开始阈值2H_thre设定上限，因此能防止偏离实际的冷凝水的产生状况来判定通电开始时期，能防止对加热器的通电开始时的延迟。
[0104][第二实施方式]
本发明的第二实施方式的氧浓度传感器的加热器控制装置中，直到开始对加热器通电为止的流程与第一实施方式的氧浓度传感器的加热器静置装置同样地构成。但是，第二实施方式的氧浓度传感器的加热器控制装置构成为暂时开始对加热器通电后，能考虑到通过怠速停止控制使内燃机自动停止的过程中的氧浓度传感器的设置位置的周围温度来停止对加热器通电。
[0105]图11是用于对由第二实施方式的氧浓度传感器的加热器控制装置执行的加热器控制方法的主程序进行说明的流程图。图12是表示加热器释放持续判定方法的程序的流程图。以下，沿着这些流程图对由第二实施方式的氧浓度传感器的加热器控制装置执行的加热器控制方法进行说明。对于排气系统的构成，可以与第一实施方式相同，因此參照图1和图2。
[0106]第二实施方式的加热器控制装置中，如图11的流程图所示，在内燃机I启动后，按照与第一实施方式的加热器控制装置同样的顺序来执行步骤Si?步骤Sll的各步骤，直到最初开始对氧浓度传感器20的加热器27通电为止。这里，从步骤S6中将加热器释放状态设为开、开始对加热器27通电的状态开始进行说明。
[0107]如果在步骤S6中开始对加热器27通电，则在步骤S51中，内燃机I通过怠速停止控制而处于自动停止状态。内燃机I未处于自动停止状态的情况下(No的情况下)，反复进行步骤S51的判定，直到通过怠速停止控制使内燃机I处于自动停止状态为止。
[0108]另ー方面，如果通过怠速停止控制使内燃机I处于自动停止状态，则前进至步骤S52，开始进行是否可以持续进行加热器释放的判定。
[0109]图12是表示加热器释放的持续判定方法的一例的流程图。该例中，首先在步骤S61中，判别模式温度Tmdl是否在累积开始阈值Tmdl_thre以上。虽然在流程图上未体现，但模式温度Tmdl按照图7的步骤S21?步骤S22的顺序持续地计算。在模式温度Tmdl在累积开始阈值Tmdl_thre以上的情况下(Yes的情况下)，前进至步骤S62，这一次是判别通过怠速停止控制使内燃机I自动停止的持续时间是否小于校正解除阈值。
[0110]持续时间小于校正解除阈值的情况下(Yes的情况下)，不可能在氧浓度传感器20的设置位置上产生冷凝水，因此前进至步骤S63，判定为可以持续对加热器27通电，结束加热器释放的持续判定，前进至步骤S53。[0111]另ー方面,在步骤S61中，在模式温度Tmdl低于累积开始阈值Tmdl_thre的情况下(No的情况下)，或者在步骤S62中，在内燃机I的自动停止的持续时间在校正解除阈值以上的情况下(No的情况下)，氧浓度传感器20的设置位置的周围温度降低，有可能产生冷凝水，因此前进至步骤S64，判定为不能持续对加热器27通电，结束加热器释放持续判定，前进至步骤S53。此时，将加热器释放状态设为关，并且也重置热量校正量和现在设定的通电开始阈值2H_thre。
[0112]返回至图12，在步骤S52中进行加热器释放持续判定后，在步骤S53中，判别再启动条件是否成立。如果再启动条件不成立(No的情况下)，则返回至步骤S52，反复进行加热器释放持续判定，直到再启动条件成立为止。
[0113]然后，在步骤S53中，在再启动条件成立的情况下(Yes的情况下)，前进至步骤S54，判别加热器释放状况是否为开。加热器释放状况不为开的情况下，返回至步骤S51，按照之前的顺序反复进行步骤S51?步骤S54。
[0114]另ー方面，在步骤S54中，在加热器释放状态为关的情况下(No的情况下)，返回至步骤S3，进行之后的各步骤，以便恰当地开始对加热器27的通电，使由冷凝水的附着导致的元件开裂不会发生。
[0115]以上，第二实施方式的氧浓度传感器的加热器控制装置即使在内燃机I启动后反复通过怠速停止控制使内燃机I自动停止和再启动的情况下，也能在合适的时期开始对加热器27通电，能得到与第一实施方式的氧浓度传感器的加热器控制装置同样的效果。
[0116]此外，第二实施方式的氧浓度传感器的加热器控制装置即使在暂时开始对加热器27通电后，也能考虑到通过怠速停止控制使内燃机I自动停止的过程中的氧浓度传感器20的设置位置的周围温度来停止对加热器27通电。因此，虽然在合适的时期开始对加热器27通电，但在随后通过怠速停止控制使内燃机I自动停止的影响下，能防止氧浓度传感器20的元件开裂的发生。
[0117][其它实施方式]
以上说明的第一实施方式和第二实施方式的氧浓度传感器的加热器控制装置表示本发明的一种形态，不对本发明构成限定，各实施方式均可在本发明的范围内任意地改变。第ー实施方式和第二实施方式的氧浓度传感器的加热器控制装置例如可以如下所述改变。
[0118](I)第一实施方式和第二实施方式中说明的构成内燃机的排气系统的各构成要素、电子控制装置30的设定值、设定条件只是一例，可以任意地改变。
[0119](2)第一实施方式和第二实施方式的氧浓度传感器的加热器控制装置是将通过怠速停止控制使内燃机I自动停止的过程中的热量校正量与通电开始阈值2H_thre相加，但也可以从累积热量中减去。通过如上所述进行校正，也能在合适的时期开始对加热器27通电。此时，为了对通电开始阈值2H_thre设定上限，通过预先对累积热量设定下限，能防止偏离实际的冷凝水的产生状况来判定通电开始时期，能防止对加热器27的通电开始的延迟。
[0120](3)第一实施方式和第二实施方式的氧浓度传感器的加热器控制装置在不通过怠速停止控制使内燃机I停止时，在下次的内燃机I启动时将模式温度Tmdl、通电开始阈值2H_thre和热量校正量重置，但也可以在内燃机I停止时重置。
[0121](4)第一实施方式和第二实施方式的氧浓度传感器的加热器控制装置是在通过怠速停止控制使内燃机I自动停止的过程中预先将热量校正量累积，在再启动时与通电开始阈值2H_thre相加，但也可以在自动停止的过程中随时与通电开始阈值2H_thre相加。
[0122](5)第一实施方式和第二实施方式的氧浓度传感器的加热器控制装置中，将通过热量收支的计算所无法彻底反映的外界干扰的影响纳入作为是否开始热量的累积的阈值的累积开始阈值Tmdl_thre，但也可以将外界干扰的影响纳入通电开始阈值2H_thre。
【权利要求】
1.氧浓度传感器的加热器控制装置， 该氧浓度传感器的加热器控制装置控制氧浓度传感器中的加热器的通电，该氧浓度传感器安装于能执行在车辆的暂时停止过程中使内燃机自动停止的怠速停止控制的内燃机的排气管，具有检测排气中的氧浓度的传感器元件和对所述传感器元件加热的所述加热器，该氧浓度传感器的加热器控制装置的特征在于，包括: 模式温度计算部，该模式温度计算部计算所述氧浓度传感器的设置位置的模式温度； 热量累积部，该热量累积部将通过所述氧浓度传感器的设置位置的热量累积，计算出累积热量； 通电指示部，该通电指示部在所述累积热量达到规定的通电开始阈值时开始对所述加热器通电； 重置部，该重置部在所述内燃机的停止时或启动时重置所述累积热量和所述通电开始阈值，另一方面，在通过所述怠速停止控制使所述内燃机自动停止时和再启动时不重置所述累积热量和所述通电开始阈值； 校正部，该校正部考虑到通过所述怠速停止控制使所述内燃机自动停止的过程中的散热的影响来校正所述累积热量或所述通电开始阈值。
2.权利要求1所述的氧浓度传感器的加热器控制装置，其特征在于，所述热量累积部在所述模式温度达到规定的累积开始阈值时开始所述热量的累积。
3.权利要求2所述的氧浓度传感器的加热器控制装置，其特征在于，所述模式温度计算部基于所述氧浓度传感器的设置位置上的热量收支来计算所述模式温度，并且预先考虑到由外界干扰的影响导致的温度降低来设定所述累积开始阈值。
4.权利要求3所述的氧浓度传感器的加热器控制装置，其特征在于，所述校正部考虑到通过所述怠速停止控制使所述`内燃机自动停止的过程中的所述氧浓度传感器的设置位置的假想温度低于所述内燃机的怠速状态下的假想温度的期间的散热的影响来进行所述校正。
5.权利要求3或4所述的氧浓度传感器的加热器控制装置，其特征在于，所述校正部在通过所述怠速停止控制使所述内燃机自动停止后，考虑到所述模式温度低于规定的要校正阈值后的期間的散热的影响来进行所述校正。
6.权利要求4或5所述的氧浓度传感器的加热器控制装置，其特征在于，所述校正部求出所述内燃机的怠速状态下的假想温度和通过所述怠速停止控制使所述内燃机自动停止的过程中的假想温度的差值，并且将与所述差值相当的热量从所述累积热量中减去或者与所述通电开始阈值相加。
7.权利要求6所述的氧浓度传感器的加热器控制装置，其特征在于，所述校正部在通过所述怠速停止控制使所述内燃机自动停止的过程中将与所述差值相当的热量累积，在所述内燃机再启动时将所述热量的累积值从所述累积热量中减去或者与所述通电开始阈值相加。
8.权利要求1~7中任一项所述的氧浓度传感器的加热器控制装置，其特征在于，在通过所述怠速停止控制使所述内燃机自动停止的过程中，当所述自动停止的持续时间达到规定的校正解除阈值以上时或者所述模式温度低于所述累积开始阈值时，所述校正部中止校正量的计算，并且将已经反映的校正量重置。
9.权利要求1~8中任一项所述的氧浓度传感器的加热器控制装置，其特征在于，所述校正部在校正后的所述累积热量小于规定 的下限值时或者校正后的所述通电开始阈值达到规定的上限值时停止后续的所述校正。
【文档编号】F02D45/00GK103562533SQ201280026856
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2012年3月29日 优先权日:2011年6月2日
【发明者】竹田惠一, 野口贤 申请人:博世株式会社