專利名稱：用于排氣傳感器的老化檢測(cè)器和檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般地，本發(fā)明涉及車輛排氣傳感器中的老化4全測(cè)器和老化檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
有從汽車的內(nèi)燃機(jī)排出的排氣包含的NOx等(這里稱為"特定氣 體")的濃度要比限定量小的規(guī)定。因此，通過安裝在汽車上的氣體濃 度傳感器來監(jiān)測(cè)排氣。氣體濃度傳感器以固體電解質(zhì)器件的形式提供。 固體電解質(zhì)器件被加熱器加熱，以使其溫度上升到所述特定氣體的活 性溫度。如果加熱器性能老化，并且固體電解質(zhì)加熱不足或過度加熱， 則所述特定氣體不能保持在活性狀態(tài)，這使得難于精確地;險(xiǎn)測(cè)所述特 定氣體。
因此，期望能^f企測(cè)到加熱器性能的老化。如公開號(hào)為2002-155796 的日本公開專利中所公開的，作為這些檢測(cè)器，提出一種方案，在該 方案中比較加熱器的初始狀態(tài)和當(dāng)前狀態(tài)以檢測(cè)加熱器性能的老化。 在該方案中，比較氣體濃度傳感器和加熱器的初始狀態(tài)和當(dāng)前狀態(tài)。 如果它們顯著地改變，就確定為加熱器的性能老化。
然而，該方案監(jiān)測(cè)實(shí)際使用的氣體濃度傳感器和加熱器的內(nèi)阻作 為它們當(dāng)前的內(nèi)阻。實(shí)際使用的氣體濃度傳感器和加熱器的內(nèi)阻能夠 顯著地變化，因此當(dāng)前內(nèi)阻不能被反映或^^測(cè)到，并且不能實(shí)現(xiàn)與加 熱器的初始內(nèi)阻正確的比較。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一般的目的是提供一種在排氣傳感器中老化^r測(cè)器和檢測(cè) 方法，其可以精確地;險(xiǎn)測(cè)排氣傳感器的老化。
本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)在下面的描述中給出，部分特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將從 說明書和附圖中變得明顯，或者可以根據(jù)說明書中給出的教導(dǎo)通過本 發(fā)明的實(shí)踐獲知。本發(fā)明的目的以及其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將通過在說明書 中以全面、清楚、簡(jiǎn)潔和準(zhǔn)確的術(shù)語特別指出的信息記錄裝置及其方 法實(shí)現(xiàn)和獲得，以使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明。
為了實(shí)現(xiàn)這些和其它優(yōu)點(diǎn)并且根據(jù)本發(fā)明的目的，如同于此體現(xiàn) 和廣泛描述的，本發(fā)明如下設(shè)置。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，排氣傳感器的老化檢測(cè)器包括
第一加熱器電阻估計(jì)器，其基于所述排氣傳感器的器件電阻來估 計(jì)加熱所述排氣傳感器的加熱器的電阻；
加熱器電阻計(jì)算器，其基于所述加熱器的加熱器電流來計(jì)算所述 加熱器的電阻；及
老化確定器，其通過比較所述估計(jì)的所述加熱器的電阻和所述計(jì) 算出的所述加熱器的電阻來確定所述排氣傳感器是否老化。
根據(jù)本發(fā)明的又一方案，所述老化檢測(cè)器進(jìn)一步包括
器件溫度-器件電阻圖，其用于存儲(chǔ)所述器件的器件電阻和器件 溫度之間的關(guān)系；及
加熱器溫度-加熱器電阻圖，其用于存儲(chǔ)所述加熱器的溫度和所 述加熱器電阻之間的關(guān)系；
其中
所述第 一加熱器電阻估計(jì)器
基于所述排氣傳感器的器件電阻，從所述器件溫度-器件電阻圖
獲得器件溫度；
基于所述獲得的器件溫度來估計(jì)所述加熱器的溫度，及
基于所述估計(jì)的加熱器溫度，從所述加熱器溫度-加熱器電阻圖 獲得加熱器電阻。
根據(jù)本發(fā)明的又一方案，車輛排氣傳感器的老化檢測(cè)器包括
第二加熱器電阻估計(jì)器，其基于由設(shè)置在所述車輛的多個(gè)位置上 的溫度傳感器檢測(cè)到的一個(gè)或多個(gè)溫度來估計(jì)加熱所述排氣傳感器的 加熱器的電阻；
加熱器電阻計(jì)算器，其基于所述加熱器的加熱器電流來計(jì)算所述 加熱器的電阻；及
老化確定器，其通過比較所述估計(jì)的所述加熱器的電阻和所述計(jì) 算出的所述加熱器的電阻來確定所述排氣傳感器是否老化。
根據(jù)本發(fā)明的又一方案，所述老化檢測(cè)器進(jìn)一步包括
加熱器溫度-加熱器電阻圖，其用于存^f者所述加熱器的溫度和所 述加熱器電阻之間的關(guān)系； 其中
所述第二加熱器電阻估計(jì)器
基于由所述溫度傳感器檢測(cè)到的所述一個(gè)或多個(gè)溫度來估計(jì)當(dāng)均 熱時(shí)間超過預(yù)定值時(shí)的所述加熱器溫度；及
基于所述估計(jì)的加熱器電阻，從所述加熱器溫度-加熱器電阻圖
獲得加熱器溫度。
根據(jù)本發(fā)明的又一方案，在所述老化檢測(cè)器中，
所述第二加熱器電阻估計(jì)器基于進(jìn)氣溫度、A/F傳感器加熱器溫 度、副02傳感器加熱器溫度、大氣溫度或發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度中的一個(gè)
或多個(gè)來估計(jì)所述加熱器溫度。
根據(jù)本發(fā)明的又一方案，在排氣傳感器中的老化檢測(cè)方法包括如
下步驟
基于所述排氣傳感器的器件電阻來估計(jì)加熱所述排氣傳感器的加 熱器的電阻；
基于所述加熱器的加熱器電流來計(jì)算所述加熱器的電阻；及
通過比較所述估計(jì)的所述加熱器的電阻和所述計(jì)算出的所述加熱 器的電阻來確定所述排氣傳感器是否老化。
根據(jù)本發(fā)明的又一方案，所述老化檢測(cè)方法進(jìn)一步包括如下步驟
準(zhǔn)備用于存儲(chǔ)所述器件電阻和所述器件的溫度之間的關(guān)系的器件 溫度-器件電阻圖；及
準(zhǔn)備用于存儲(chǔ)所述加熱器的溫度和所述加熱器電阻之間的關(guān)系的 加熱器溫度-加熱器電阻其中
所述估計(jì)加熱器的電阻的步驟包括如下步驟
基于所述排氣傳感器的器件電阻，從所述器件溫度-器件電阻圖 獲得器件溫度；
基于所述獲得的器件溫度來估計(jì)所述加熱器的溫度，及
基于所述估計(jì)的加熱器溫度，從所述加熱器溫度-加熱器電阻圖 獲得加熱器電阻。
根據(jù)本發(fā)明的又一方案，車輛排氣傳感器中的老化檢測(cè)方法包括 如下步驟
基于由設(shè)置在所述車輛的多個(gè)位置上的溫度傳感器檢測(cè)到的 一個(gè) 或多個(gè)溫度來估計(jì)加熱所述排氣傳感器的加熱器的電阻；
基于所述加熱器的加熱器電流來計(jì)算所述加熱器的電阻；及
通過比4交所述估計(jì)的所述加熱器的電阻和所述計(jì)算出的所述加熱 器的電阻來確定所述排氣傳感器是否老化。
根據(jù)本發(fā)明的又一方案，所述老化檢測(cè)方法進(jìn)一步包括如下步驟
準(zhǔn)備用于存儲(chǔ)所述加熱器的溫度和所述加熱器電阻之間的關(guān)系的 加熱器溫度-加熱器電阻其中
所述估計(jì)加熱器的電阻的步驟包括如下步驟
基于由所述溫度傳感器檢測(cè)到的所述一個(gè)或多個(gè)溫度來估計(jì)當(dāng)均 熱時(shí)間超過預(yù)定值時(shí)的所述加熱器溫度，及
基于所述估計(jì)的加熱器電阻，從所述加熱器溫度_加熱器電阻圖 獲得加熱器溫度。
才艮據(jù)本發(fā)明的又一方案，在所述老化4全測(cè)方法中，
所述估計(jì)加熱器的電阻的步驟包括基于進(jìn)氣溫度、A/F傳感器加熱 器溫度、副02傳感器加熱器溫度、大氣溫度或發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度中的
一個(gè)或多個(gè)來估計(jì)所述加熱器溫度的步驟。


圖1為排氣傳感器的示意圖。
圖2為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的排氣傳感器的老化檢測(cè)器的功
能框圖。
圖3A為示出了器件溫度-器件電阻圖的圖。
圖3B為示出了加熱器溫度-加熱器電阻圖的圖。
圖4為圖示了用于;f企測(cè)排氣傳感器的老化的程序的流程圖。
圖5為示出了加熱器溫度和加熱器電阻之間的關(guān)系的圖。
圖6為圖示了用于基于器件溫度來檢測(cè)固體電解質(zhì)器件的異常的
程序的流程圖。
圖7為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的排氣傳感器老化檢測(cè)器的功能框圖。
圖8為示出了均熱時(shí)間與大氣溫度、A/F傳感器加熱器溫度、副 02傳感器加熱器溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度和進(jìn)氣溫度之間的關(guān)系的圖。
圖9為圖示了利用經(jīng)過的均熱時(shí)間來檢測(cè)加熱器的老化的程序的
流程圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，參照附圖描述本發(fā)明的最佳實(shí)施例。
參照?qǐng)D1到圖9說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于排氣傳感器的老 化檢測(cè)器。用于排氣傳感器的老化檢測(cè)器基于加熱器的電阻檢測(cè)排氣 傳感器中的加熱器的性能老化。
對(duì)排氣傳感器進(jìn)行簡(jiǎn)要說明。圖1示出了典型的排氣傳感器1的 示意圖。排氣傳感器1包括限定在一對(duì)包括固體電解質(zhì)的隔板2、 3之 間的排氣室9。排氣被引入到排氣室9中。排氣傳感器1進(jìn)一步包括氧 泵電極8和NOx檢測(cè)電極25。如圖1中所示，氧泵電極8位于隔板2 的兩個(gè)表面上，并且通過施加電壓將氧離子從排氣室9釋放到外部。 NCM企測(cè)電極25位于隔板3的兩個(gè)表面上，其分解排氣室9內(nèi)的NOx 并且將產(chǎn)生的氧離子釋放到排氣室的外部。NOx檢測(cè)電極25基于當(dāng)釋 放氧離子時(shí)產(chǎn)生的電流量來測(cè)量排氣室內(nèi)的NOx濃度。
加熱器壁27通過隔塊26與隔板3相對(duì)設(shè)置。加熱器壁27由氧化 鋁材料制成。多個(gè)加熱器28嵌入在加熱器壁27中。加熱器28連接到 外部電源(未示出)并且將排氣傳感器1加熱到預(yù)定溫度。 在排氣室9中，排氣被引入到在一對(duì)隔板2、 3之間形成的排氣流 動(dòng)路徑。排氣室9受到至少一對(duì)隔板2、 3,擴(kuò)散率確定壁5和隔塊6 的限定并與外部分離。擴(kuò)散率確定壁5由可以以預(yù)定的擴(kuò)散率確定阻 抗將排氣引入到排氣室9內(nèi)的材料制成。這樣的材料可以是，舉例來 說，諸如氧化鋁的多孔材料，或者與多微孔材料混合的多孔或非多孔 材料。隔塊6由諸如氧化鋁等普通材料制成。
具有氧離子傳導(dǎo)性的材料可以用作用于隔板2、 3的固體電解質(zhì)。 這樣的材料可以是，舉例來說，諸如氧化鋯、氧化鉍、氧化鈰或具有 添加的氧化釔、氧化鉤、二氧化鈰或氧化鎂等的這些材料的普通電解
氧泵電極8使用了具有氧敏感性的鉑或已知合金等。氧泵電極8 的電極4設(shè)置在隔板2的室內(nèi)側(cè)表面上。另一個(gè)電極7 i殳置在隔板2 的外側(cè)表面上以形成氧泵電極8。通過將電壓施加到氧泵電極8，在排 氣室9內(nèi)的氧與隔板2的內(nèi)電極4接觸，經(jīng)由包括在隔板2中的固體 電解質(zhì)被攜帶到外電極7，并且被釋放到排氣室9的外部。由于氧泵電 極8的這種操作，排氣室9中的氧分壓變低。
由于氧分壓的減小，在排氣室9內(nèi)從NOx產(chǎn)生NO。產(chǎn)生的NCM皮 NOx檢測(cè)電極25檢測(cè)到。由于氧分壓的減小，包括在排氣中的氧與 NOx檢測(cè)電極25的接觸將變得不太可能。因而，NOx檢測(cè)電極25具有 較少的由于氧的干擾而引起的測(cè)量錯(cuò)誤。
NOx檢測(cè)電極25使用了例如具有NOx選擇性還原特性的Pt/Rh電 極等。與氧泵電極8相似，作為NOx檢測(cè)電極25的一個(gè)電極的內(nèi)NOx
檢測(cè)電極30設(shè)置在隔板3的室側(cè)，而另一個(gè)電極，外檢測(cè)電極20設(shè)
置在隔板3的外側(cè)以形成N0X檢測(cè)電極25。
當(dāng)對(duì)NOx檢測(cè)電極25施加電壓時(shí)，由于上述氧泵送操作，排氣室 內(nèi)的NO被內(nèi)NOx檢測(cè)電極30分解以產(chǎn)生氧離子。產(chǎn)生的氧離子經(jīng)由 包括在隔板3中的固體電解質(zhì)被攜帶到外檢測(cè)電極20，并且釋放到排 氣室9的外部。此時(shí)產(chǎn)生電流，通過該產(chǎn)生的電流可以測(cè)量室內(nèi)的NOx 濃度。NOx檢測(cè)電極25設(shè)置在排氣流的最下游側(cè)。NOx檢測(cè)電極25 設(shè)置在與氧泵電極8相同或者更在其下游的流位置。不僅NOx檢測(cè)電中。
在該實(shí)施例中，加熱器28的電阻是基于固體電解質(zhì)器件(在這里 可以稱為"器件"的隔板2、 3中的固體電解質(zhì))的電阻(這里可以稱 為"器件電阻")來估計(jì)的。進(jìn)一步，加熱器28的電阻是基于加熱器 28的電流量來計(jì)算的。該實(shí)施例中的老化檢測(cè)器基于估計(jì)的加熱器28 的電阻和計(jì)算出的加熱器28的電阻來一企測(cè)加熱器28的老化，這在下 面說明。
圖2為根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例的排氣傳感器1的老化沖企測(cè)器的功 能框圖。排氣傳感器的老化檢測(cè)器由排氣傳感器老化檢測(cè)器ECU (在 這里稱為"老化檢測(cè)器ECU") IO控制。器件電阻傳感器ll、加熱器 電流傳感器12和電池電壓傳感器13連接到老化4全測(cè)器ECU 10。老化 檢測(cè)器ECU 10包括第一加熱器電阻估計(jì)器16、加熱器電阻計(jì)算器17、
老化確定器18、器件溫度-器件電阻圖14和加熱器溫度-加熱器電阻
圖15。
器件電阻傳感器11基于施加的電壓和電流之間的關(guān)系來檢測(cè)固體 電解質(zhì)器件的實(shí)際電阻，并將對(duì)應(yīng)于檢測(cè)到的實(shí)際電阻的信號(hào)提供給
老化檢測(cè)器ECUIO。例如，臨時(shí)停止(幾微秒-幾毫秒)作為泵的氧 泵電極8，并且器件電阻傳感器11測(cè)量當(dāng)在電極4和7之間施加電壓 V1時(shí)流動(dòng)的電流11 ，并且測(cè)量當(dāng)在電極4和7之間施加電壓V2時(shí)流 動(dòng)的電流I2。器件電阻傳感器11計(jì)算(VI - V2) /(II - 12)作為器件電 阻。以此方式，通過上述計(jì)算確定了實(shí)際的器件電阻，而沒有將氧泵 電極8作為泵來控制，因此，檢測(cè)器件的實(shí)際的器件電阻而不受固體 電解質(zhì)器件的內(nèi)阻變化的影響是可能的。
加熱器電流傳感器12檢測(cè)流過一個(gè)或多個(gè)加熱器28的電流，并 將對(duì)應(yīng)于檢測(cè)到的電流量的信號(hào)提供給老化檢測(cè)器ECU 10。
如圖3A中所示，器件溫度-器件電阻圖14表示器件溫度和器件 電阻之間的關(guān)系。如果器件溫度被檢測(cè)到，那么老化^^測(cè)器ECU 10能 夠通過參照器件溫度-器件電阻圖14基于檢測(cè)到的器件溫度來估計(jì)器 件電阻。如果器件電阻被檢測(cè)到，那么老化檢測(cè)器ECU 10能夠通過參 照器件溫度-器件電阻圖14基于檢測(cè)到的器件電阻來估計(jì)器件溫度。 器件溫度-器件電阻圖14可以通過在預(yù)定器件溫度范圍內(nèi)預(yù)先測(cè)量對(duì) 應(yīng)于器件溫度的正常器件電阻而創(chuàng)建。老化檢測(cè)器ECU IO持有創(chuàng)建的 器件溫度-器件電阻圖14。
如圖3B中所示，加熱器溫度-加熱器電阻圖15表示加熱器溫度 和正常加熱器28的加熱器電阻之間的關(guān)系。如果加熱器溫度一皮;險(xiǎn)測(cè)到，
那么老化檢測(cè)器ECU 10能夠通過參照加熱器溫度-加熱器電阻圖15
基于檢測(cè)到的加熱器溫度來估計(jì)加熱器電阻。如果加熱器電阻被檢測(cè)
到，那么老化^f企測(cè)器ECU 10能夠通過參照加熱器溫度_加熱器電阻圖 15基于檢測(cè)到的加熱器電阻來估計(jì)加熱器溫度。加熱器溫度-加熱器 電阻圖15可以通過在預(yù)定加熱器溫度范圍內(nèi)預(yù)先測(cè)量對(duì)應(yīng)于加熱器溫 度的正常加熱器電阻來創(chuàng)建。老化檢測(cè)器ECU IO持有創(chuàng)建的加熱器溫 度-加熱器電阻圖15。
加熱器溫度和加熱器電阻之間的關(guān)系因加熱器的不同而不同。 考慮到每一個(gè)加熱器的變化，加熱器溫度-加熱器電阻圖15具有確定 的寬度是所期望的。圖3B圖示了加熱器溫度和加熱器電阻之間的三種 關(guān)系。這些關(guān)系為用于具有對(duì)應(yīng)于預(yù)定加熱器溫度的最低電阻的最低 加熱器、具有中間電阻的中間加熱器和具有最高電阻的最高加熱器。 加熱器溫度-加熱器電阻圖15的創(chuàng)建考慮了圖3B中的變化，因此正 常加熱器電阻在最低加熱器和最高加熱器之間的范圍內(nèi)獲得。
第 一加熱器電阻估計(jì)器16基于檢測(cè)到的排氣傳感器的器件電阻從 器件溫度-器件電阻圖14獲得器件溫度，基于獲得的器件溫度來估計(jì) 加熱器28的溫度，并且基于估計(jì)的加熱器溫度從加熱器溫度-加熱器 電阻圖15獲得加熱器28的電阻。以此方式，第一加熱器電阻估計(jì)器 16能夠基于檢測(cè)到的排氣傳感器的器件電阻來估計(jì)加熱器28電阻。加 熱器電阻計(jì)算器17基于在加熱器28內(nèi)流動(dòng)的電流量和供給電能到加 熱器28的電池的電壓來計(jì)算加熱器電阻。老化確定器18 ^v第一加熱 器電阻估計(jì)器16接收估計(jì)的加熱器電阻，并且從加熱器電阻計(jì)算器17 接收計(jì)算出的加熱器電阻。老化確定器18比4交這兩個(gè)加熱器電阻以確 定排氣傳感器是否老化。
下面說明具有上述結(jié)構(gòu)的排氣傳感器的操作。圖4為圖示了排氣 傳感器的老化檢測(cè)程序的流程圖。在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后加熱器和器件 溫度變得穩(wěn)定之后執(zhí)行排氣傳感器的老化檢測(cè)。
首先，器件電阻傳感器ll檢測(cè)固體電解質(zhì)的電阻，并將檢測(cè)到的
電阻值傳輸給老化檢測(cè)ECU 10。老化檢測(cè)ECU 10參照器件溫度 - 器 件電阻圖14，并在步驟Sll提取或獲得對(duì)應(yīng)于檢測(cè)到的器件電阻的器
件溫度。
包括在隔板2、 3中的固體電解質(zhì)器件被加熱器28加熱，因此估 計(jì)出器件溫度與加熱器28的溫度基本相同。老化檢測(cè)ECU 10在步驟 S12基于獲得的器件溫度來估計(jì)加熱器28的溫度。
然后，老化檢測(cè)ECU 10參照加熱器溫度-加熱器電阻圖15，并 在步驟S13獲得或提取對(duì)應(yīng)于估計(jì)的加熱器溫度的加熱器電阻。由于 加熱器溫度-加熱器電阻圖15基于正常加熱器創(chuàng)建，因此從加熱器溫 度-加熱器電阻圖15獲得的加熱器電阻應(yīng)等于正常加熱器的加熱器電阻。
在獲得加熱器電阻之后，老化檢測(cè)ECU 10處理單獨(dú)的加熱器28 的變化，并處理加熱器溫度和器件溫度之間的差異，以及當(dāng)測(cè)量器件 電阻時(shí)的測(cè)量誤差?；谠撎幚恚匣瘷z測(cè)ECU10在步驟S14計(jì)算估 計(jì)的加熱器電阻A (基于器件電阻來計(jì)算)。
加熱器電流傳感器12檢測(cè)流過加熱器28的實(shí)際的電流量，并在 步驟S15將檢測(cè)到的電流量傳輸給老化檢測(cè)ECU 10。老化檢測(cè)ECU 10 從電池電壓傳感器13接收將電能供給加熱器28的電池的電壓。老化
檢測(cè)ECU IO在步驟S16計(jì)算實(shí)際的加熱器電阻B(基于實(shí)際的加熱器 電流來計(jì)算)。
在計(jì)算估計(jì)的加熱器電阻A和實(shí)際的加熱器電阻B之后，老化檢 測(cè)ECU 10在步驟S17確定估計(jì)的加熱器電阻A和實(shí)際的加熱器電阻B 之間的差是否大于閾值。估計(jì)的加熱器電阻A為正常加熱器28的加熱 器電阻。通過用加熱器電流傳感器12^^測(cè)加熱器電流并且計(jì)算預(yù)定的 公式來獲得實(shí)際的加熱器電阻B。如果這兩個(gè)加熱器電阻之間的差的 量級(jí)大于預(yù)定閾值，就確定加熱器28具有一些異常情況，即，加熱器 28老化(步驟S17中的是)。
在加熱器28中的一個(gè)處于性能老化或者燒壞(斷開)的情況下， 計(jì)算出的加熱器電阻B變得大于正常電阻。在該情況下，即使器件沒 有被很好地加熱，估計(jì)的加熱器溫度也變低(S12),并且獲得的加熱 器電阻變低(S13 )，老化檢測(cè)ECU 10仍可以檢測(cè)加熱器28的老化， 因?yàn)榧訜崞麟娮鐰落入正常范圍內(nèi)。在加熱器28中的一個(gè)處于老化或 者斷開的情況下，器件被其它正常加熱器28加熱，因此估計(jì)的加熱器 電阻A在正常范圍內(nèi)。即使在該情況下，老化檢測(cè)ECU 10仍可以檢 測(cè)加熱器28的老化，因?yàn)閷?shí)際的加熱器電阻B變得比加熱器電阻A 大了預(yù)定閾值。
另一方面，在加熱器28中的一個(gè)處于短路的情況下，計(jì)算出的加 熱器電阻B變得低于正常值。在該情況下，不管是否器件被加熱或沒 有被加熱，老化檢測(cè)ECU 10仍可以檢測(cè)加熱器28的老化，因?yàn)榛?加熱器溫度而獲得的估計(jì)的加熱器電阻A落入正常范圍內(nèi)。圖5為示出了在計(jì)算出的加熱器電阻B大的情況下加熱器溫度和
加熱器電阻之間的關(guān)系的圖。在圖5中，加熱器電阻(Y軸)是關(guān)于 器件溫度(X軸)來繪制的。曲線a表示加熱器電阻A,曲線b表示 加熱器電阻B。曲線a和b之間的線c為用于確定加熱器是否老化的閾 值。當(dāng)加熱器電阻B大于線c時(shí)，就確定加熱器28老化了。
在圖5中，器件溫度和器件電阻之間的關(guān)系在器件溫度的一定范 圍內(nèi)示出。老化的加熱器28的加熱器電阻B在整個(gè)溫度范圍內(nèi)的任何 地方都比閾值c大，因此檢測(cè)加熱器28的老化而不依賴于器件溫度是 可能的。考慮到如圖3B中所示的單獨(dú)的加熱器28的變化，閾值可以 設(shè)定得比c低，如d所示?？紤]到各個(gè)加熱器的變化，如果閾值設(shè)得 低，靠近曲線，那么可以檢測(cè)加熱器28的老化而不考慮單獨(dú)的加熱器 的變化。
根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，即使加熱器性能老化并且其電阻增大， 加熱器的電阻也可以與正常加熱器電阻比較，因此可以檢測(cè)加熱器的 老化。已經(jīng)考慮了單獨(dú)的正常加熱器電阻，并且它們的電阻變化已經(jīng) 經(jīng)過了誤差處理，因此可以;險(xiǎn)測(cè)老化而不管它們單獨(dú)的差別。用于計(jì) 算加熱器電阻A和B的步驟數(shù)量小，并且新增加的部件的lt量也小， 因此可以縮減的成本來^f企測(cè)加熱器老化。
在圖4中，加熱器的老化是基于加熱器電阻來檢測(cè)的。然而，如 果測(cè)量加熱器溫度和加熱器電流之間的正常關(guān)系，并且預(yù)先準(zhǔn)備了加 熱器溫度-加熱器電流圖，可以相對(duì)于加熱器電流執(zhí)行步驟S17中所 示的比較以4企測(cè)加熱器老化。同理，如果測(cè)量加熱器溫度和加熱器電 壓之間的正常關(guān)系，并且預(yù)先準(zhǔn)備了加熱器溫度-加熱器電壓圖，可 以相對(duì)于加熱器電壓執(zhí)行步驟S17中的比較以檢測(cè)加熱器老化。
根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，不僅可以檢測(cè)加熱器28的老化，而且可 以檢測(cè)固體電解質(zhì)器件的異常。圖6為圖示了用于基于器件溫度來檢 測(cè)固體電解質(zhì)器件的異常的程序的流程圖。
首先，老化 測(cè)ECU 10在步驟S101基于由加熱器電流傳感器12 檢測(cè)到的加熱器電流和由電池電壓傳感器13檢測(cè)到的電池電壓來計(jì)算 實(shí)際的加熱器電阻B。基于計(jì)算出的實(shí)際的加熱器電阻B，老化檢測(cè) ECU IO在步驟S102參照?qǐng)D3B中所示的加熱器溫度-加熱器電阻圖 15獲得或提取加熱器溫度。由于確信獲得的加熱器溫度與器件溫度基 本相同，在步驟S103可以基于加熱器溫度來估計(jì)器件溫度(器件溫度 A)。
然后，基于固體電解質(zhì)器件的電阻，老化檢測(cè)ECU10在步驟S104 參照器件溫度-器件電阻圖14獲得或提取器件溫度(器件溫度B )。 如果固體電解質(zhì)器件有任何異常，則預(yù)計(jì)器件溫度B將與器件溫度A 相差了閾值。因此，通過比較器件溫度A和器件溫度B，老化檢測(cè)ECU IO在步驟S105可以;險(xiǎn)測(cè)固體電解質(zhì)器件的異常。
在該實(shí)施例中，說明了排氣傳感器老化檢測(cè)器，其中加熱器老化 是基于進(jìn)氣或周圍環(huán)境溫度來被檢測(cè)的。圖7示出了根據(jù)該實(shí)施例的 排氣傳感器老化檢測(cè)器的功能框圖。在圖7中，為與圖2中所示的相 同的部件分配相同的附圖標(biāo)號(hào)，并且省略對(duì)它們的說明。
排氣傳感器老化檢測(cè)器由排氣傳感器老化檢測(cè)器ECU (在這里稱 為"老化檢測(cè)器ECU" ) 10控制。老化檢測(cè)器ECU 10連接到均熱計(jì)時(shí)
器51、進(jìn)氣溫度傳感器52、 A/F傳感器加熱器、副02傳感器加熱器、 大氣溫度傳感器55和水傳感器56。
均熱計(jì)時(shí)器51測(cè)量從發(fā)動(dòng)機(jī)停止開始的經(jīng)過時(shí)間。在這里所述經(jīng) 過時(shí)間稱為"均熱時(shí)間"，意味著用于將部件溫度穩(wěn)定到大氣溫度所需 要的時(shí)間。正被測(cè)量的經(jīng)過時(shí)間傳輸?shù)嚼匣瘷z測(cè)ECUIO。進(jìn)氣溫度傳 感器52檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣的溫度，并且將該進(jìn)氣的溫度傳輸給老化檢 測(cè)ECU 10。 A/F傳感器加熱器53加熱A/F傳感器，并且斗全測(cè)其自身的 溫度并將該溫度傳輸給老化檢測(cè)ECU 10。副02傳感器加熱器54加熱
10。大氣溫度傳感器55和水傳感器56分別4企測(cè)大氣溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)冷 卻水溫度，并將它們傳輸給老化檢測(cè)ECU 10。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱以及對(duì)加熱器的電力供應(yīng)停止。 因此，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)停止后時(shí)間的逝去，排氣傳感器老化檢測(cè)器的加熱 器28的溫度、A/F傳感器加熱器的溫度和副02傳感器加熱器54的溫 度變得逐漸接近大氣溫度或進(jìn)氣溫度。圖8示出了均熱時(shí)間與大氣溫 度、A/F傳感器加熱器溫度、副02傳感器加熱器溫度、發(fā)動(dòng)才幾冷卻水 溫度和進(jìn)氣溫度之間的關(guān)系。大氣溫度基本為常量。
參照?qǐng)D8,當(dāng)經(jīng)過時(shí)間為tl分鐘(例如60分鐘)時(shí)，副02傳感 器加熱器溫度接近大氣溫度。當(dāng)經(jīng)過時(shí)間為t2分鐘(例如120分鐘) 時(shí)，A/F傳感器加熱器溫度與進(jìn)氣溫度接近。因而，當(dāng)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)停止 經(jīng)過了預(yù)定時(shí)間時(shí)，可以假定A/F傳感器加熱器溫度和副02傳感器加 熱器溫度基本與大氣溫度和進(jìn)氣溫度相同。
與A/F傳感器加熱器溫度和副02傳感器加熱器溫度相似，還可以 假定當(dāng)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)停止經(jīng)過了預(yù)定時(shí)間時(shí)，排氣傳感器檢測(cè)器加熱器
28變得基本與大氣溫度和進(jìn)氣溫度相同。因而，通過利用大氣溫度、 A/F傳感器加熱器溫度和副02傳感器加熱器溫度與均熱時(shí)間和A/F傳 感器加熱器等的關(guān)系來估計(jì)所述大氣溫度、A/F傳感器加熱器溫度和副 02傳感器加熱器溫度是可能的。如果可以估計(jì)加熱器28的溫度，則可 以獲得加熱器電阻以;險(xiǎn)測(cè)排氣傳感器的老化，這與實(shí)施例1相似。第 二加熱器電阻估計(jì)器19基于由位于汽車的多個(gè)位置上的溫度傳感器檢 測(cè)到的溫度來估計(jì)加熱器28的電阻。
圖9為圖示了在經(jīng)過一定的均熱時(shí)間后4企測(cè)加熱器28的老化的程 序的流程圖。當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)圖9中所示的程序啟動(dòng)。在圖9中 所示的程序啟動(dòng)后，老化^r測(cè)ECU 10在步驟S21確定均熱時(shí)間是否超 過了預(yù)定時(shí)間Ts。時(shí)間Ts是依照大氣溫度或季節(jié)通過測(cè)量如圖8中所 示的均熱時(shí)間和A/F傳感器加熱器溫度等之間的關(guān)系而預(yù)先確定的。 老化檢測(cè)ECU0重復(fù)其確定步驟S21直到均熱時(shí)間變成時(shí)間Ts。
在均熱時(shí)間超過時(shí)間Ts之后，老化檢測(cè)ECU 10在步驟S22從進(jìn) 氣溫度傳感器52、 A/F傳感器加熱器53、副02傳感器加熱器54和大 氣溫度傳感器55獲得每一個(gè)檢測(cè)到的溫度。
從所獲得的溫度中，老化檢測(cè)ECU 10選擇適合于估計(jì)排氣傳感器 老化檢測(cè)器的加熱器28的溫度的溫度，并假定所選擇的溫度基本與加 熱器28的溫度相同?；谒俣ǖ募訜崞鳒囟龋匣瘷z測(cè)器ECU 10 參照?qǐng)D3B中所示的加熱器溫度-加熱器電阻圖獲得或提取加熱器電 阻(從進(jìn)氣溫度等獲得的加熱器電阻被稱為"加熱器電阻C，，)。
在所獲得的溫度中，適合于估計(jì)排氣傳感器老化檢測(cè)器的加熱器 溫度的溫度可以是最低溫度或者是A/F傳感器加熱器溫度或副02傳感
器加熱器溫度。
然后，基于由加熱器電流傳感器12檢測(cè)到的加熱器電流和由電池
傳感器13檢測(cè)到的電池電壓，老化檢測(cè)ECU IO在步驟S24計(jì)算加熱 器電阻(基于加熱器電流計(jì)算出的加熱器電阻稱為"加熱器電阻D")。
老化檢測(cè)ECU IO在計(jì)算加熱器電阻C和加熱器電阻D之后，在 步驟S25比較它們?？梢约俣訜崞麟娮鐲表示正常加熱器電阻，因 為它是從A/F傳感器加熱器溫度或副02傳感器加熱器溫度等而不是加 熱器28獲得的。加熱器電阻D為加熱器28的實(shí)際電阻，因?yàn)樗腔?于由加熱器電流傳感器12檢測(cè)到的值而計(jì)算出來的。如果這些加熱器 電阻C和D不同，則可以在步驟S26確定加熱器28已經(jīng)老化。
在加熱器28中的一個(gè)處于性能老化或者燒壞(斷開)的情況下， 計(jì)算出的加熱器電阻D變得大于正常電阻。即使在該情況下，加熱器 電阻C基本與正常加熱器電阻相同，因?yàn)樗腔谥T如A/F傳感器加 熱器等的其它加熱器溫度而估計(jì)出來的。即使在該情況下，老化檢測(cè) ECU 10仍可以;險(xiǎn)測(cè)加熱器28的老化，因?yàn)榧訜崞麟娮鐳變4尋比加熱 器電阻C大了預(yù)定閾值。
另一方面，在加熱器28中的一個(gè)處于短^各的情況下，計(jì)算出的加 熱器電阻D變得低于正常值。在該情況下，加熱器電阻C是基于其它 溫度傳感器而估計(jì)出來的，因此加熱器電阻C變?yōu)檎Ｖ怠Ｒ蚨?，?熱器電阻D變得比加熱器電阻C小了預(yù)定閾值，并且老化檢測(cè)ECU 10 可以4企測(cè)到加熱器28是老化的。
如果加熱器電阻C和D之間的差在閾值范圍內(nèi)，就確定加熱器28 沒有老化并且程序結(jié)束。
根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，加熱器電阻D可以通過均熱計(jì)時(shí)器51獲 得，并且加熱器28的老化可以在根據(jù)加熱器電流計(jì)算出的加熱器電阻 D和加熱器電阻C的基礎(chǔ)上被準(zhǔn)確地檢測(cè)。用于計(jì)算加熱器電阻C和 D的步驟的數(shù)量小，而且新增加的部件的數(shù)量也小，因此可以以縮減 的成本來檢測(cè)加熱器的老化。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，排氣傳感器老化檢測(cè)器可以 基于其電阻來檢測(cè)加熱器的老化，并且可以準(zhǔn)確地檢測(cè)排氣傳感器的 老化。不僅基于加熱器電阻，還基于加熱器電流和電壓來;^測(cè)排氣傳 感器的老化是可能。進(jìn)一步，不僅基于加熱器老化，還基于固體電解 質(zhì)器件的異常來檢測(cè)排氣傳感器的老化是可能的。
本發(fā)明以于2005年1月19日提交至日本專利局的申請(qǐng)?zhí)枮?005 -011572的日本在先申請(qǐng)為優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容引用在此作為參考。
權(quán)利要求
1、一種排氣傳感器的老化檢測(cè)器，包括第一加熱器電阻估計(jì)器，其基于所述排氣傳感器的器件電阻來估計(jì)加熱所述排氣傳感器的加熱器的電阻；加熱器電阻計(jì)算器，其基于所述加熱器的加熱器電流來計(jì)算所述加熱器的電阻；及老化確定器，其通過比較所述估計(jì)的所述加熱器的電阻和所述計(jì)算出的所述加熱器的電阻來確定所述排氣傳感器是否老化。
2、 如權(quán)利要求1所述的老化檢測(cè)器，進(jìn)一步包括器件溫度-器件電阻圖，其存儲(chǔ)所述器件的器件電阻和器件溫度 之間的關(guān)系；及加熱器溫度-加熱器電阻圖，其存儲(chǔ)所述加熱器的溫度和所述加 熱器電阻之間的關(guān)系；其中所述第 一加熱器電阻估計(jì)器基于所述排氣傳感器的器件電阻，從所述器件溫度-器件電阻圖 獲得器件溫度；基于所述獲得的器件溫度來估計(jì)所述加熱器的溫度；及基于所述估計(jì)的加熱器溫度，從所述加熱器溫度-加熱器電阻圖 獲得加熱器電阻。
3、 一種車輛排氣傳感器的老化檢測(cè)器，包括 第二加熱器電阻估計(jì)器，其基于由設(shè)置在所述車輛的多個(gè)位置上 的溫度傳感器檢測(cè)到的一個(gè)或多個(gè)溫度來估計(jì)加熱所述排氣傳感器的 加熱器的電阻；加熱器電阻計(jì)算器，其基于所述加熱器的加熱器電流來計(jì)算所述加熱器的電阻；及老化確定器，其通過比較所述估計(jì)的所述加熱器的電阻和所述計(jì) 算出的所述加熱器的電阻來確定所述排氣傳感器是否老化。
4、 如權(quán)利要求3所述的老化檢測(cè)器，進(jìn)一步包括加熱器溫度-加熱器電阻圖，其存儲(chǔ)所述加熱器的溫度和所述加 熱器電阻之間的關(guān)系；其中所述第二加熱器電阻估計(jì)器基于由所述溫度傳感器檢測(cè)到的所述一個(gè)或多個(gè)溫度來估計(jì)當(dāng)均 熱時(shí)間超過預(yù)定值時(shí)的所述加熱器溫度；及基于所述估計(jì)的加熱器電阻，從所述加熱器溫度-加熱器電阻圖 獲得加熱器溫度。
5、 如權(quán)利要求3所述的老化檢測(cè)器，其中所述第二加熱器電阻估計(jì)器基于進(jìn)氣溫度、A/F傳感器加熱器溫 度、副02傳感器加熱器溫度、大氣溫度或發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度中的一個(gè) 或多個(gè)來估計(jì)所述加熱器溫度。
6、 一種排氣傳感器中的老化檢測(cè)方法，包括如下步驟 基于所述排氣傳感器的器件電阻來估計(jì)加熱所述排氣傳感器的加熱器的電阻；基于所述加熱器的加熱器電流來計(jì)算所述加熱器的電阻；及通過比較所述估計(jì)的所述加熱器的電阻和所述計(jì)算出的所述加熱 器的電阻來確定所述排氣傳感器是否老化。
7、 如權(quán)利要求6所述的老化檢測(cè)方法，進(jìn)一步包括如下步驟準(zhǔn)備用于存儲(chǔ)所述器件電阻和所述器件的溫度之間的關(guān)系的器件 溫度-器件電阻圖；及準(zhǔn)備用于存儲(chǔ)所述加熱器的溫度和所述加熱器電阻之間的關(guān)系的 加熱器溫度-加熱器電阻圖；其中所述估計(jì)加熱器的電阻的步驟包括如下步驟基于所述排氣傳感器的器件電阻，從所述器件溫度-器件電阻圖 獲得器件溫度；基于所述獲得的器件溫度來估計(jì)所述加熱器的溫度，及基于所述估計(jì)的加熱器溫度，從所述加熱器溫度-加熱器電阻圖 獲得加熱器電阻。
8、 一種車輛排氣傳感器中的老化檢測(cè)方法，包括如下步驟基于由設(shè)置在所述車輛的多個(gè)位置上的溫度傳感器檢測(cè)到的一個(gè) 或多個(gè)溫度來估計(jì)加熱所述排氣傳感器的加熱器的電阻； 基于所述加熱器的加熱器電流來計(jì)算所述加熱器的電阻；及通過比較所述估計(jì)的所述加熱器的電阻和所述計(jì)算出的所述加熱 器的電阻來確定所述排氣傳感器是否老化。
9、 如權(quán)利要求8所述的老化檢測(cè)方法，進(jìn)一步包括如下步驟準(zhǔn)備用于存儲(chǔ)所述加熱器的溫度和所述加熱器電阻之間的關(guān)系的 加熱器溫度-加熱器電阻圖；^巾所述估計(jì)加熱器的電阻的步驟包括如下步驟基于由所述溫度傳感器檢測(cè)到的所述一個(gè)或多個(gè)溫度來估計(jì)當(dāng)均 熱時(shí)間超過預(yù)定值時(shí)的所述加熱器溫度，及基于所述估計(jì)的加熱器電阻，從所述加熱器溫度-加熱器電阻圖 獲得加熱器溫度。
10、 如權(quán)利要求8所述的老化檢測(cè)方法，其中所述估計(jì)加熱器的電阻的步驟包括基于進(jìn)氣溫度、A/F傳感器加熱 器溫度、副02傳感器加熱器溫度、大氣溫度或發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度中的 一個(gè)或多個(gè)來估計(jì)所述加熱器溫度的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種排氣傳感器的老化檢測(cè)器。所述檢測(cè)器包括第一加熱器電阻估計(jì)器(16)，其基于排氣傳感器的器件電阻來估計(jì)加熱排氣傳感器的加熱器的電阻；加熱器電阻計(jì)算器(17)，其基于加熱器的加熱器電流來計(jì)算加熱器的電阻；及老化確定器(18)，其通過比較估計(jì)的加熱器的電阻和計(jì)算出的加熱器的電阻來確定排氣傳感器是否老化。
文檔編號(hào)G01N27/417GK101103265SQ200580046940
公開日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2005年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月19日
發(fā)明者福田晴基 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社