[发明专利]空燃比传感器的控制器和异常检测方法

说明书

技术领域

在此讨论的实施例涉及空燃比传感器的控制器和异常检测方法。

背景技术

众所周知一种反馈控制，其使得空燃比(其是从内燃机排出的废气中的空气与燃料的比率)接近目标空燃比，以便提高车辆的燃料效率，并且该空燃比由空燃比传感器(A/F传感器)检测。

对于空燃比传感器，已知存在一种控制与气体传感器元件连接的多个端子的电流和电压以便检测空燃比的空燃比传感器。关于这种空燃比传感器，提出了一种基于与气体传感器元件连接的端子的电压来检测这些端子的接地故障(ground fault)和天空故障(sky fault)等异常的技术(例如，日本特开2005-291991号公报)。

然而，当以预定时间间隔对与气体传感器元件连接的端子的电压状态进行采样以检测接地故障或天空故障等异常时，用于检测异常的负荷变大。

鉴于上述情况而形成一个实施例的一个方面，并且该实施例的一个目标是提供一种空燃比传感器的控制器和异常检测方法，其能够在减小负荷的同时以高准确度执行用于检测与气体传感器元件连接的端子的接地故障和天空故障等异常的过程。

发明内容

根据一个实施例的一方面，一种空燃比传感器的控制器包括控制单元、电压异常检测单元、以及短路异常检测单元。所述控制单元通过与气体传感器元件连接的多个端子来控制所述气体传感器元件的电流和电压。所述电压异常检测单元在所述多个端子的电压中的至少一者超出预定范围时更改输出电压的电压电平。所述短路异常检测单元在所述输出电压的所述电压电平从第一电压变成第二电压时使所述控制单元在预定时间内持续执行抑制从所述控制单元到所述多个端子的电流的保护操作，以及在所述保护操作被解除之后所述输出电压的所述电压电平为所述第二电压时检测短路异常。

根据一个实施例的一方面，能够提供一种空燃比传感器的控制器和异常检测方法，其能够在减小负荷的同时以高准确度执行用于检测与气体传感器元件连接的端子的接地故障和天空故障等异常的过程。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，可以更易于理解以及更完整地了解所公开的技术及其附带的许多优点，这些附图是：

图1是示出根据一个实施例的空燃比传感器的配置实例的图；

图2是示出图1所示的气体传感器元件的配置实例的图；

图3是示出图1所示的控制器的配置实例的图；

图4是示出电压异常检测单元的配置实例的图；

图5是示出短路异常检测单元的配置实例的图；

图6是示出当发生端子的天空故障时的端子电压和输出电压的变化的图；以及

图7是示出由短路异常检测单元执行的短路异常检测过程的一个实例的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细地描述空燃比传感器(A/F传感器)的控制器和异常检测方法的一个实施例。此外，所公开的技术不限于下面描述的实施例。

1.空燃比传感器的配置

图1是示出根据本公开的实施例的空燃比传感器的配置实例的图。如图1所示，空燃比传感器100包括气体传感元件1和控制器2，以检测例如废气中的氧浓度(空燃比)。

气体传感器元件1包括泵单元4，其将氧泵入和泵出气体检测室(未示出)；以及检测单元5，其用于检测气体检测室的氧浓度。控制器2包括端子Tip、端子Tcom、端子Tvs、控制单元10、电压异常检测单元20、以及短路异常检测单元30。

端子Tip与泵单元4的一端连接，端子Tcom与泵单元4的另一端以及检测单元5的一端连接，端子Tvs与检测单元5的另一端连接。控制单元10通过端子Tip、端子Tcom、以及端子Tvs来控制气体传感器元件1的电流和电压。

例如，控制单元10输出电压，以使得端子Tcom的电压Vcom为恒定电压，并将电流Ip从端子Tip供应到气体传感器元件1的泵单元4，从而使得端子Tvs的电压Vs为预定电压。控制单元10基于到泵单元4的电流Ip计算空燃比(下文中称为“A/F值”)。

当多个端子Tip、Tcom和Tvs(下文中可以统称为“端子T”)的电压中的至少一者超出预定范围时，电压异常检测单元20更改输出电压Vd的电压电平。接地故障是指端子T例如与基准电势(例如地电势)发生短路，天空故障是指端子T例如与电源电势发生短路。

短路异常检测单元30基于从电压异常检测单元20输出的输出电压Vd的电压电平的变化以及后续状态来检测端子T中的每一者的接地故障或天空故障等异常(下文中可以称为“短路异常”)。