传感器控制装置和传感器控制系统

       创意无极限，仪表大发明。今天为大家介绍一项国家发明授权专利——传感器控制装置和传感器控制系统。该专利由日本特殊陶业株式会社申请，并于2017年4月12日获得授权公告。

       内容说明

       本发明涉及如下一种传感器控制装置和传感器控制系统，其中该传感器控制装置和传感器控制系统例如测量内燃机的诸如充气混合物等的对象测量气体中的特定成分的浓度，并且适合用于对氧传感器的输出信号进行补偿。

       发明背景

       在近年的内燃机中，为了提高燃料经济性并减少排气中所包含的有害物质的目的，通常进行针对作为燃料相对于进气的比率的空气燃料比的控制、特别是针对燃料相对于进气中所包含的氧的比率的控制。当进行该控制时，需要测量进气的体积。例如，已知有使用用于测量进气的体积的空气质量流量传感器的方法。该空气质量流量传感器用于配备有进气节流阀的内燃机中，并且可用于测量根据运转状态而改变的气缸内进气体积。
       
       另一方面，在柴油发动机和直喷式汽油发动机等中没有设置进气节流阀，并且气缸内进气体积基本恒定。此外，在具有用于使燃烧后的排气中的一部分再循环到进气内的排气再循环装置(以下称为“EGR装置”)的柴油发动机中，进气中所包含的氧的比率由于再循环用排气的量(以下称为“EGR量”)而改变。换句话说，气缸内氧进入量改变。

       在这种情况下，难以仅使用上述的空气质量流量传感器来对空气燃料比进行精确控制。也就是说，在仅使用空气质量流量传感器的空气燃料比的控制中，是在假定进气中所包含的氧的比率例如与空气中所包含的氧的比率相同的前提下来计算气缸内氧进入量。由于在配备有EGR装置的内燃机中进气中所包含的氧的比率改变，因此可能无法精确地计算气缸内氧进入量。

       发明内容

       已知，在如上所述使用氧传感器的情况下，需要补偿例如由于该氧传感器的劣化所引起的输出值的变化。特别地，在氧传感器仅配置在进气系统内的情况下，需要高的氧传感器精度。此外，与氧传感器配置在进气系统和非进气系统内的情况相比，补偿的必要性提高。由于该原因，JP-A-H02-221647中所公开的技术还在内燃机停止之后对氧传感器的输出值进行补偿。

       然而，在对氧传感器的输出值进行补偿的情况下总是消耗电力，并且在车辆的情况下，该电力是从所安装的电池供给的。当如JP-A-H02-221647中所公开的、在内燃机停止之后进行补偿的情况下电池的电力不足时，担心无法以精确状态进行补偿。更特别地，可能发生无法充分驱动氧传感器的加热器的情况、或者无法精确地控制感测元件的温度的情况。此外，即使在进行补偿的情况下，也担心由于消耗了电池的电力而导致该电池容易耗尽。
 
       因此，本发明的目的是提供如下一种传感器控制装置和传感器控制系统，其中该传感器控制装置和传感器控制系统能够在抑制连同内燃机一起安装的电池的电力消耗的情况下，抑制配备有加热器的氧传感器的测量精度劣化。

       在第一方面( 1 )中，已通过提供以下来实现本发明的上述目的：一种传感器控制装置，用于连接至氧传感器，所述氧传感器包括：感测元件，用于测量内燃机的进气中的氧浓度；以及加热器，用于对所述感测元件进行加热，所述传感器控制装置包括：检测单元，用于检测从所述感测元件输出的与所述氧浓度相对应的输出信号；以及计算单元，用于计算对所述氧浓度进行计算所使用的输出信号的补偿系数，其中，在所述内燃机处于运转中并且处于能够对所述进气中的氧浓度进行估计的特定运转状态的情况下，所述计算单元收集计算所述补偿系数时所使用的补偿信息。

       根据本发明的传感器控制装置，在内燃机处于运转中并且处于能够对进气中的氧浓度进行估计的特定运转状态的情况下，进行关于计算补偿系数所使用的补偿信息的收集。因此，可以计算和更新用于基于该补偿信息对感测元件的输出信号进行补偿的补偿系数。因而，即使在感测元件的输出信号的值和进气中的氧浓度之间的对应关系中、由于例如感测元件的劣化而发生偏差，也可以通过使用计算单元中所计算出的补偿系数对该输出信号进行补偿来消除该相应对应关系的偏差。另外，在本发明中，如上所述，在内燃机处于运转中的情况下，计算单元收集计算补偿系数所使用的补偿信息。计算单元计算和更新输出信号的补偿系数的时刻可以是内燃机处于运转中的时刻并且可以是内燃机处于非运转状态的时刻。没有特定限制该时刻。

       此外，在本发明的传感器控制装置中，由于在利用内燃机驱动发电机并且连同该内燃机一起安装的电池被充电的情况下、计算单元收集上述补偿信息，因此与在内燃机停止的情况下收集补偿信息的情况相比，可以抑制该电池的电力消耗。换句话说，能够对进气中的氧浓度进行估计的特定运转状态是预先存储在计算单元中的氧浓度和进气中的氧浓度相同的状态。此外，内燃机处于运转中的状态例如是指在钥匙不为熄火( OFF )状态的情况下驱动内燃机的状态(包括怠速运转状态)。此外，对内燃机驱动了特定时间段的情况下的状态包括在内燃机处于运转中的状态内，而与在该内燃机安装在车辆中的情况下该车辆是否行驶无关。

       在本发明的传感器控制装置( 1 )的优选实施例( 2 )中，所述特定运转状态是设置在排气再循环装置中的用于控制再循环用排气的量的控制阀的开度小于预定开度的状态，其中所述排气再循环装置用于使所述内燃机的排气中的一部分再循环至所述进气内，将所述控制阀的开度小于所述预定开度的情况下的所述进气中的氧浓度预先存储在所述计算单元中，以及在所述控制阀的开度小于所述预定开度的情况下，所述计算单元收集所述补偿信息。

       在第二方面中，还通过提供以下来实现本发明的上述目的：氧传感器，其包括：感测元件，用于测量内燃机的进气中的氧浓度，以及加热器，用于对所述感测元件进行加热；状态测量单元，用于输出与所述内燃机的运转状态相对应的状态信号；判断单元，用于基于所述状态信号来判断所述内燃机是否处于特定运转状态；以及根据上述第一方面( 1 )所述的传感器控制装置，其中，所述传感器控制装置的所述计算单元基于所述判断单元的判断结果来收集所述补偿信息。

       本发明的发明效果在于，根据本发明的传感器控制装置和传感器控制系统，可以在抑制连同内燃机一起安装的电池的电力消耗的情况下抑制配备有加热器的氧传感器的测量精度劣化。这是因为，基于在内燃机处于运转中并且处于能够对进气内的氧浓度进行估计的运转状态的情况下所收集的补偿信息来计算补偿系数。