專利名稱：用于控制加熱器的控制系統(tǒng)和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制系統(tǒng)和控制方法，用于控制在啟動發(fā)動機后加熱和激活設(shè)在內(nèi)燃機排氣通道中的氧濃度檢測器的加熱器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，上述類型的控制系統(tǒng)已經(jīng)被公開在諸如日本公開專利出版物(Kokai)No.H11-218044中。在該控制系統(tǒng)中，內(nèi)燃機啟動期間，用于加熱氧濃度傳感器(其作為氧濃度檢測器)的加熱器在以下所述的兩個階段進行負載控制(duty-controlled)。具體而言，在接通點火開關(guān)(以下稱為“IG·SW”)之后，將被輸入至加熱器的控制信號的負載比保持在最大值(100％)，直到經(jīng)過預(yù)定的時間段。這樣做的原因在于，因為在氧濃度傳感器完全激活之前，不能執(zhí)行基于氧濃度傳感器的檢測信號的適當?shù)目諝猓剂媳瓤刂?，因此需要盡可能快地將氧濃度傳感器加熱至激活溫度，以便防止廢氣排放增加。
接著，在接通IG·SW之后經(jīng)過預(yù)定的時間段后，計算根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)動速度(以下稱為“發(fā)動機速度”)和發(fā)動機上的負載而從圖(map)中檢索出的基本值，并且利用根據(jù)IG·SW接通之后所經(jīng)過的時間段而從表中檢索出的校正系數(shù)來校正基本值，通過這樣確定將被傳送至加熱器的控制信號的負載比。根據(jù)IG·SW接通時由發(fā)動機冷卻劑溫度傳感器檢測到的發(fā)動機的發(fā)動機冷卻劑溫度來查表，通過這樣設(shè)置執(zhí)行上述校正所經(jīng)過的校正執(zhí)行時間段，即，執(zhí)行上述校正所經(jīng)過的用于激發(fā)加熱器的激發(fā)時間段的一部分。估計IG·SW接通時氧濃度傳感器的溫度，并且根據(jù)估計的值設(shè)置控制信號的負載比以及加熱器的激發(fā)時間段，通過這樣來設(shè)置校正系數(shù)和校正執(zhí)行時間，從而防止由于加熱器對氧濃度傳感器的過度加熱而引起氧濃度傳感器的使用壽命變短。
在上述傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中，送至加熱器的控制信號的負載比僅在兩個階段受控，并且不管氧濃度傳感器的實際溫度是多少，加熱器都受控至最大負載比，直到接通IG·SW之后預(yù)定的時間段過去。因此，控制精度低。例如，即使發(fā)動機在當前啟動之前的停止時間周期短，且氧濃度傳感器已經(jīng)到達激活溫度時，加熱器也會受控達到最大負載比，這樣電源使用浪費，而且由于過度加熱還會使傳感器的使用壽命減少。此外，氧濃度傳感器所在的位置遠離用于檢測發(fā)動機的冷卻劑溫度的發(fā)動機冷卻劑溫度傳感器，而且氧濃度傳感器的與溫度相關(guān)的性質(zhì)(諸如比熱)不同于發(fā)動機冷卻劑的性質(zhì)，這樣在IG·SW斷開之后，氧濃度傳感器的實際溫度變化不同于發(fā)動機冷卻劑溫度。出于這個原因，在IG·SW斷開之后發(fā)動機的重新啟動時刻處的發(fā)動機冷卻劑溫度不能準確地反應(yīng)氧濃度傳感器的實際溫度狀態(tài)。因此，如果根據(jù)冷卻劑溫度控制加熱器，則控制精度會變低。例如，在重新啟動發(fā)動機之后，其溫度已經(jīng)達到激活溫度的氧濃度傳感器會被加熱器過度加熱，與上述情況相同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種控制系統(tǒng)和控制方法，其能以精確、有效且最優(yōu)的方式控制加熱氧濃度檢測器用的加熱器。
為了實現(xiàn)以上目的，在本發(fā)明的第一方面中，提供一種控制系統(tǒng)，用于在開啟發(fā)動機時，控制對設(shè)置在內(nèi)燃機的排氣通道中的氧濃度檢測器進行加熱的加熱器，所述控制系統(tǒng)包括檢測裝置，用于檢測發(fā)動機的啟動和停止；以及控制裝置，所述控制裝置通過將控制信號傳送至加熱器來控制加熱器，以及其中所述控制裝置包括第一設(shè)置裝置，用于在檢測裝置檢測到發(fā)動機的啟動之后，將控制信號的值設(shè)置為第一預(yù)定值，直到經(jīng)過第一預(yù)定時間段，第二設(shè)置裝置，用于在經(jīng)過第一預(yù)定值之后，將控制信號的值設(shè)置為小于第一預(yù)定值的第二預(yù)定值，直到經(jīng)過第二預(yù)定時間段，以及第三設(shè)置裝置，用于在經(jīng)過第二預(yù)定時間段之后，將控制信號的值設(shè)置為小于第二預(yù)定值的第三預(yù)定值。
通過控制加熱器的該控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，在檢測到發(fā)動機的啟動之后，將由控制裝置供至加熱器的控制信號的值被設(shè)置為第一預(yù)定值，直到經(jīng)過第一預(yù)定時間段，在經(jīng)過第一預(yù)定值之后，所述控制信號的值被設(shè)置為小于第一預(yù)定值的第二預(yù)定值，直到經(jīng)過第二預(yù)定時間段。并且，在經(jīng)過第二預(yù)定時間段之后，控制信號的值被設(shè)置為小于第二預(yù)定值的第三預(yù)定值。這樣，供至加熱器的控制信號的值被設(shè)置為至少以三個階段漸進地被減小，以便能以比傳統(tǒng)方式更精確的方式控制加熱氧濃度檢測器的加熱器。
優(yōu)選地是，控制裝置進一步包括停止時間段測量裝置，用于測量發(fā)動機停止之后所經(jīng)過的時間段；以及第一預(yù)定時間段設(shè)置裝置，用于根據(jù)停止時間段測量裝置在發(fā)動機啟動時刻測量到的所經(jīng)過的時間段來設(shè)置第一預(yù)定時間段。
通過該優(yōu)選實施例的設(shè)置，根據(jù)停止時間段測量裝置測量到的所經(jīng)過的時間段，即在當前啟動之前的發(fā)動機停止時間段來設(shè)置緊隨發(fā)動機啟動之后的第一預(yù)定時間段，即加熱器受控于控制信號最大值時所經(jīng)過的控制時間段。在這種情況下，由于發(fā)動機啟動之前的停止時間段適當?shù)胤从沉搜鯘舛葯z測器的實際溫度變化，因此能夠?qū)⒌谝活A(yù)定時間段設(shè)置為正好適合的、最優(yōu)的時間段，同時使氧濃度檢測器的實際溫度變化在其中得到反映。例如，當發(fā)動機的停止時間段較短，從而幾乎沒有使氧濃度檢測器的溫度降低時，可以根據(jù)短的停止時間段將控制時間段，即加熱器的操作時間段設(shè)置成較短的時間段。與傳統(tǒng)的方法相比，這樣能夠更有效、更優(yōu)化地控制加熱器，其中在傳統(tǒng)的方法中，加熱器的操作時間段被設(shè)置為固定的預(yù)定時間段(或者根據(jù)其溫度改變方式不同于氧濃度檢測器的實際溫度改變方式的發(fā)動機冷卻劑溫度，來設(shè)置加熱器操作時間段)。由于能夠更有效和更優(yōu)化地控制加熱器，因此能減少功率耗損，并且能延長加熱器的使用壽命。
優(yōu)選地是，控制裝置進一步包括停止時間段測量裝置，用于測量發(fā)動機停止之后所經(jīng)過的時間段；供給時間段測量裝置，用于測量在發(fā)動機啟動之后控制信號供至加熱器所經(jīng)過的供給時間段；以及第一預(yù)定時間段設(shè)置裝置，用于根據(jù)在發(fā)動機的上一個啟動期間由供給時間段測量裝置測量到的所經(jīng)過的供給時間段以及在發(fā)動機的當前啟動之前由停止時間段測量裝置測量到的所經(jīng)過的時間段，而在發(fā)動機的當前啟動時刻設(shè)置第一預(yù)定時間段。
通過該優(yōu)選實施例的設(shè)置，根據(jù)在發(fā)動機的上一個啟動期間所測量到的供給時間段以及在發(fā)動機的當前啟動之前所測量到的所經(jīng)過的時間段，而在發(fā)動機的當前啟動時刻設(shè)置第一預(yù)定時間段。由于在發(fā)動機啟動之前的停止時間段適當?shù)胤从沉搜鯘舛葯z測器的實際溫度變化，如前所述，以及在發(fā)動機的上一個啟動期間所測量到的供給時間段適當?shù)胤从沉税l(fā)動機啟動期間從加熱器供至氧濃度檢測器的熱量，即，氧濃度檢測器的溫度狀態(tài)，因此能夠有效地、最優(yōu)地設(shè)置第一預(yù)定時間段，同時使發(fā)動機停止之前的氧濃度檢測器的溫度狀態(tài)以及發(fā)動機停止之后的氧濃度檢測器的溫度變化在其中得到反映。與傳統(tǒng)的方法相比，這樣能夠更有效、更優(yōu)化地控制加熱器，其中在傳統(tǒng)的方法中，加熱器的操作時間段被設(shè)置為固定的預(yù)定時間段(或者根據(jù)其溫度改變方式不同于氧濃度檢測器的實際溫度改變方式的發(fā)動機冷卻劑溫度，來設(shè)置加熱器操作時間段)。由于能夠更有效和更優(yōu)化地控制加熱器，因此能減少功率耗損，并且能延長加熱器的使用壽命。
為了實現(xiàn)以上目的，在本發(fā)明的第二方面中，提供一種控制加熱器的方法，其中所述加熱器在發(fā)動機啟動時加熱設(shè)置在內(nèi)燃機排氣通道中的氧濃度檢測器，所述方法包括步驟檢測發(fā)動機的啟動和停止；以及通過將控制信號傳送至加熱器來控制加熱器；以及其中，控制步驟包括步驟在檢測步驟中檢測到發(fā)動機的啟動之后，將控制信號的值設(shè)置為第一預(yù)定值，直到經(jīng)過第一預(yù)定時間段，在經(jīng)過第一預(yù)定值之后，將控制信號的值設(shè)置為小于第一預(yù)定值的第二預(yù)定值，直到經(jīng)過第二預(yù)定時間段，以及在經(jīng)過第二預(yù)定時間段之后，將控制信號的值設(shè)置為小于第二預(yù)定值的第三預(yù)定值。
優(yōu)選地是，控制步驟進一步包括步驟測量發(fā)動機停止之后所經(jīng)過的時間段；以及根據(jù)在發(fā)動機啟動時刻測量停止時間段的步驟中所測量到的所經(jīng)過的時間段，設(shè)置第一預(yù)定時間段。
優(yōu)選地是，控制步驟進一步包括步驟測量發(fā)動機停止之后所經(jīng)過的時間段；測量發(fā)動機啟動之后控制信號供至加熱器所經(jīng)過的供給時間段；以及根據(jù)發(fā)動機的上一個啟動期間在測量供給時間段的步驟中所測量到的供給時間段以及在發(fā)動機的當前啟動時刻測量停止時間段的步驟中所測量到的所經(jīng)過的時間段，來在發(fā)動機的當前啟動時刻設(shè)置第一預(yù)定時間段。
附圖簡述從以下參考附圖的詳細描述中，本發(fā)明的以上和其他目的、特征以及優(yōu)點將變得明顯。


圖1是簡圖，示意性示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的控制系統(tǒng)的設(shè)置以及設(shè)有氧濃度檢測器的內(nèi)燃機，其中所述氧濃度檢測器包括有控制系統(tǒng)應(yīng)用于其上的加熱器；圖2是用于執(zhí)行O2加熱器的負載控制的程序的流程圖；圖3是圖2流程圖的續(xù)圖；圖4是用于設(shè)置停止時間流逝標志的程序的流程圖。
圖5是簡圖，示出了用于計算校正系數(shù)的表的例子；圖6A至6C是時序圖，示出了啟動發(fā)動機期間所執(zhí)行操作的例子，其中圖6A示出了在發(fā)動機啟動時O2傳感器的溫度處于較低溫范圍內(nèi)時，被執(zhí)行的操作的例子；
圖6B示出了O2傳感器的溫度處于中間溫度范圍內(nèi)時，所執(zhí)行操作的例子；以及圖6C示出了O2傳感器的溫度處于高溫范圍內(nèi)時，所執(zhí)行操作的例子。
具體實施例方式
下面將參考示出本發(fā)明實施例的附圖，詳細描述本發(fā)明。圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的控制系統(tǒng)的設(shè)置以及設(shè)有氧濃度檢測器的內(nèi)燃機，所述氧濃度檢測器包括有控制系統(tǒng)應(yīng)用于其上的加熱器。如圖1所示，控制系統(tǒng)1包括ECU2，其執(zhí)行加熱器20和21的負載控制，如下所述。
內(nèi)燃機(以下簡單稱為“發(fā)動機”)3是安裝在車輛(未示出)上的汽油發(fā)動機。發(fā)動機3具有進氣管4，進氣管4具有插入其中的進氣管絕對壓力傳感器11，該傳感器11位于節(jié)流閥(未示出)的下游。例如由半導(dǎo)體壓力傳感器實現(xiàn)進氣管絕對壓力傳感器11，其檢測進氣管4中的進氣管絕對壓力PBA，并將指示檢測到的進氣管絕對壓力PBA的電信號傳送ECU2。
并且，進氣管4具有插入其中的噴射器5(圖中只示出一個)，該噴射器5位于進氣管絕對壓力傳感器11的下游。在發(fā)動機3操作期間由ECU2發(fā)送的控制信號控制每個噴射器5的燃料噴射量，所述燃料噴射量由所述噴射器5打開的時間段以及燃料噴射時間所控制。
例如由熱敏電阻形成的發(fā)動機冷卻劑溫度傳感器12安裝在發(fā)動機3的氣缸體中。發(fā)動機冷卻劑溫度傳感器12檢測發(fā)動機冷卻劑溫度TW，這個溫度是循環(huán)經(jīng)過發(fā)動機3氣缸體的發(fā)動機冷卻劑的溫度，并且發(fā)動機冷卻劑溫度傳感器12將指示檢測到的發(fā)動機冷卻劑溫度TW的信號傳送至ECU2。
曲柄角位置傳感器13(檢測裝置)為發(fā)動機3的曲柄軸(未示出)而設(shè)，用于根據(jù)曲柄軸的轉(zhuǎn)動將脈沖信號CRK信號傳送至ECU2。只要曲柄軸轉(zhuǎn)過預(yù)定的角度(例如30度)，就產(chǎn)生CRK信號的一個脈沖?；贑RK信號，ECU2確定發(fā)動機3的轉(zhuǎn)動速度(以下稱為“發(fā)動機速度”)NE。
并且，第一催化裝置7a和第二催化裝置7b沿著所述的順序以間隔的關(guān)系從上游至下游設(shè)置在發(fā)動機3的排氣管6(排氣通道)中。每一個催化裝置7a和7b均是NOx催化劑和三效尾氣凈化催化劑的組合物。
作為氧濃度檢測器的氧濃度傳感器(以下稱為“O2傳感器”)14插入第一和第二催化裝置7a和7b之間的排氣管6中。O2傳感器14由氧化鋯層和鉑電極組成，并且將電信號傳送至ECU2，其中所述電信號依賴于第一催化裝置7a的下游處的廢氣中所含氧氣的濃度。在其空氣－燃料比高于化學(xué)計量空氣－燃料比的空氣－燃料混合物燃燒時，電信號設(shè)為高電平電壓值(例如0.8V)，而在其空氣－燃料比低于化學(xué)計量空氣－燃料比的空氣燃料混合物燃燒時，電信號設(shè)為低電平電壓值(例如0.2V)。
O2傳感器14具有O2加熱器20(加熱器)。O2加熱器20用于在發(fā)動機3啟動時刻快速地激活O2傳感器14的傳感器元件，并且由稍后將詳細描述的ECU2對將由O2加熱器產(chǎn)生的熱量進行負載控制。
作為氧濃度檢測器的LAF傳感器15設(shè)置在排氣管6中并且位于第一催化裝置7a的上游。LAF傳感器15是與O2傳感器14相類似的傳感器以及諸如線性化電路等檢測電路的組合物，并且它檢測包含在廢氣中的氧濃度，其中所述濃度線性地覆蓋從富集區(qū)到貧乏區(qū)的較寬的空氣－燃料比率范圍，從而將與檢測到的氧濃度成正比的輸出傳送至ECU2?；贠2傳感器14和噴射器5，ECU2確定將被傳送至噴射器5的控制信號，從而對發(fā)動機3執(zhí)行空氣－燃料比控制。
LAF傳感器15具有LAF加熱器21(加熱器)。與O2加熱器20相類似，LAF加熱器21用于在發(fā)動機3的啟動時刻快速地激活LAF傳感器15的傳感器元件，并且由ECU2對將由LAF加熱器21產(chǎn)生的熱量進行負載控制。
電池電壓傳感器16和點火開關(guān)(以下稱為“IG·SW”)17連接至ECU2。電池電壓傳感器16檢測電池(未示出)的電池電壓VB，以將指示檢測到的電池電壓VB的信號傳送至ECU2。另一方面，IG·SW17(檢測裝置)通過點火鍵(未示出)而被接通和斷開，并且IG·SW17將指示其自身開/關(guān)狀態(tài)的信號傳送至ECU2。
用包括輸入/輸出接口(未示出)、CPU 2a、RAM 2b和ROM 2c的微機實現(xiàn)ECU2。由備用電源向RAM 2b提供電力，這樣即使在發(fā)動機3停止期間也能保存存儲在其中的數(shù)據(jù)。應(yīng)該注意到，在本實施例中，檢測裝置、控制裝置、第一至第三設(shè)置裝置、停止時間段測量裝置、第一預(yù)定時間段設(shè)置裝置以及供給時間段測量裝置是由ECU2形成的。
當發(fā)動機3開啟時，基于來自傳感器11至16的檢測信號和來自開關(guān)17的信號，ECU2執(zhí)行O2加熱器20和LAF加熱器21的負載控制，從而激活O2傳感器14和LAF傳感器15，這將在稍后詳細描述。
O2加熱器20和LAF加熱器21彼此相類似地進行負載控制，下面將參考圖2和3以例子的方式描述O2加熱器20的負載控制。在IG·SW17的接通狀態(tài)下以預(yù)定時間段(例如10毫秒)的間隔執(zhí)行程序，并且即使在IG·SW17斷開之后，也反復(fù)地執(zhí)行所述程序，直到經(jīng)過預(yù)定的時間段(例如600秒)。
在所述程序中，首先，在步驟1(在圖1中，簡化為“S1”；以下步驟也以簡化的方式示出)至步驟4中確定用于執(zhí)行負載控制的條件是否滿足。更具體地說，在步驟1至4中，當以下四個條件(a)至(d)全都滿足時，就能確定滿足用于執(zhí)行負載控制的條件。否則，就能確定不滿足用于執(zhí)行負載控制的條件(a)發(fā)動機停止標志F_MEOF等于0(b)發(fā)動機冷卻劑溫度TW高于預(yù)定值TWSHON(例如5℃)(c)電池電壓VB等于或者低于預(yù)定值VBSHON(例如16V)(d)失敗標志F_FSPSO2H等于0應(yīng)該注意到，在基于發(fā)動機速度NE和IG·SW17的開/關(guān)狀態(tài)所執(zhí)行的確定過程(未示出)中，當確定發(fā)動機3處于停止時，則將發(fā)動機停止標志F_MEOF設(shè)置為1，當在確定過程中確定發(fā)動機3處于運行狀態(tài)時，則將發(fā)動機停止標志F_MEOF設(shè)置為0。另一方面，失敗標志F_FSPSO2H在O2傳感器14和/或者O2加熱器20有故障時設(shè)置為1，反之設(shè)置為0。
如果步驟1至4中，條件(a)至(d)中至少有一個條件不滿足，即，如果發(fā)動機處于停止，發(fā)動機冷卻劑溫度TW低，電池電壓VB相當高，或者O2傳感器14和/或O2加熱器20有故障，則斷定用于執(zhí)行負載控制的條件不滿足，程序進行至步驟5，在該步驟中確定停止時間流逝標志F_SHWRMEND是否等于1。
在圖4所示的程序中設(shè)置停止時間流逝標志F_SHWRMEND。以預(yù)定的時間段間隔(例如100毫秒)執(zhí)行該程序，直到IG·SW17斷開從而使發(fā)動機3停止之后經(jīng)過預(yù)定的時間段(例如600秒)。
如圖4所示，在本程序中，在步驟30中確定用于計算發(fā)動機停止后所經(jīng)過的時間段的增序計數(shù)器的計數(shù)CENGSTP是否等于或大于預(yù)定值MSHWRM(例如4800)。應(yīng)該注意到，增序計數(shù)器是程序計數(shù)器。如果位于這個問題的回答是否定的(否)，即，如果在發(fā)動機停止之后沒有經(jīng)過對應(yīng)預(yù)定值TMSHWRM的時間段，則將停止時間流逝標志F_SHWRMEND設(shè)置在0(步驟31)。另一方面，如果對于步驟30中的問題的回答是肯定(是)，即，如果在發(fā)動機停止之后已經(jīng)經(jīng)過對應(yīng)預(yù)定值TMSHWRM的時間段，則將停止時間流逝標志F_SHWRMEND設(shè)置為1(步驟32)。應(yīng)該注意到，停止時間流逝標志F_SHWRMEND的值存儲在RAM2b中。
再次參考圖2，如果對于步驟5的問題的回答是肯定的(是)，即，如果在發(fā)動機停止之后已經(jīng)經(jīng)過對應(yīng)預(yù)定值TMSHWRM的時間段，則斷定O2傳感器14的溫度已降至顯著低于激活溫度的低溫范圍，并且程序進行至步驟6，在步驟6中高靈敏度傳感器溫度標志F_SO2HTHOT設(shè)置為0，用于指示O2傳感器14的溫度已經(jīng)降低的事實。
然后，程序進行至步驟7，在步驟7中減序型第一計時器的計時器值TSHON設(shè)置為預(yù)定值TMSHON(例如20秒)。第一計時器是程序計時器，用于計算控制信號提供至O2加熱器20所經(jīng)過的時間段，即O2加熱器20被操作的時間段。
其后，程序進行至步驟8，在步驟8中提供至O2加熱器20的控制信號的負載比DTYSHTMP設(shè)置為0。然后，在步驟9中，將控制執(zhí)行標志F_SO2THE設(shè)置為0，以指示用于執(zhí)行負載控制的條件不滿足，接著終止本程序。
另一方面，如果對于步驟5的問題的回答是否定的(否)，即，如果在發(fā)動機停止之后沒有經(jīng)過對應(yīng)預(yù)定值TMSHWRM的預(yù)定時間段，則程序進行至步驟10，在步驟10中確定高靈敏度傳感器溫度標志F_SO2HTHOT是否等于1。
如果對于這個問題的回答是否定的(否)，并且由此假設(shè)O2傳感器14的溫度低于激發(fā)溫度且在高于上述低溫范圍的中間溫度范圍內(nèi)，則程序進行至步驟11，在步驟11中第一計時器的計時器值TSHON設(shè)置為小于預(yù)定值TMSHON的預(yù)定值TMSHONM(例如10秒)。然后，執(zhí)行步驟8和9，隨后終止本程序。
另一方面，如果對于步驟10中的問題的回答是肯定的(是)，即，如果O2傳感器14的溫度在低于激活溫度但高于中間溫度范圍的高溫范圍內(nèi)，則第一計時器的計時器值TSHON在步驟12中被設(shè)置為0，并且第二計時器的計時器值TSHON2在步驟13中被設(shè)置為預(yù)定值TMSHON2(例如210秒)。與第一計時器相類似，第二計時器是程序計時器，其計算控制信號供至O2加熱器20所經(jīng)過的時間段。然后，執(zhí)行步驟8和9，隨后終止本程序。
另一方面，當在步驟1至4中(a)至(d)四個條件全都滿足時，斷定滿足了用于執(zhí)行負載控制的條件，這樣程序前進至圖3中的步驟14，在步驟14中根據(jù)電池電壓VB通過查圖5所示的表計算校正系數(shù)KVBSHT。在該表中，校正系數(shù)KVBSHT設(shè)置為隨著電池電壓VB的變高而變小的值。這是因為，在電池電壓VB較高時，O2加熱器20的溫度以較高的速度升高。
接著，程序進行至步驟15，在步驟15中確定第一計時器的時間值TSHON是否為0。如果對于該問題的回答是否定的(否)，則程序進行至步驟16，在步驟16中第二計時器的計時器值TSHON2設(shè)置為預(yù)定值TMSHON2。
接著，在步驟17中，供至O2加熱器20的控制信號的負載比DTYSHTMP設(shè)置為預(yù)定值DUTYSHTS(例如100％，第一預(yù)定值)，在步驟23中，控制執(zhí)行標志F_SO2THE設(shè)置為1，以指示用于執(zhí)行負載控制的條件滿足。這樣，帶有在步驟17中設(shè)置的負載比DTYSHTMP的控制信號被供至O2加熱器20，隨后終止程序。
另一方面，如果對于步驟15中的問題的回答是肯定的(是)，即，如果計時器值TSHON等于0，則斷定O2傳感器14的溫度在高溫范圍內(nèi)，這樣程序進行至步驟18，在步驟18中將高靈敏度傳感器溫度標志F_SO2HTHOT設(shè)置為1，以指示O2傳感器14的溫度在高溫范圍內(nèi)。
然后，程序進行至步驟19，在步驟19中確定減速燃料切斷操作標志F_DECFC是否等于1。當發(fā)動機執(zhí)行用于減速的燃料切斷操作時，減速燃料切斷操作標志F_DECFC設(shè)置為1，當發(fā)動機不執(zhí)行用于減速的燃料切斷操作時，減速燃料切斷操作標志F_DECFC設(shè)置為0。如果對于問題的回答是否定的(否)，即，如果發(fā)動機3不執(zhí)行用于減速的燃料切斷操作，則程序進行至步驟20，在步驟20中確定第二計時器的計時器值TSHON2是否等于0。
如果對于這個問題的回答是否定的(否)，則程序進行至步驟21，在步驟21中根據(jù)發(fā)動機速度NE和進氣管絕對壓力PBA，通過查圖(未示出)計算負載比的第一基本值DUTYSHW。其后，程序進行至步驟22，在步驟22中將控制信號的負載比DTYSHTMP設(shè)置為第一基本值DUTYSHW和校正系數(shù)KVBSHT的乘積DUTYSHW·KVBSHT。然后，執(zhí)行步驟S23，隨后終止程序。應(yīng)該注意到，乘積DUTYSHW·KVBSHT(第二預(yù)定值)構(gòu)造為小于預(yù)定值DYTYSHTS。
另一方面，如果對于步驟20中的問題的回答是肯定的(是)，即，如果計時器值TSHON2等于0，則程序進行至步驟24，在步驟24中根據(jù)發(fā)動機速度NE和進氣管絕對壓力PBA，通過查圖(未示出)計算負載比的第二基本值DUTYSHTM。其后，程序進行至步驟25，在步驟25中將控制信號的負載比DTYSHTMP設(shè)置為第二基本值DUTYSHTM和校正系數(shù)KVBSHT的乘積DUTYSHTM·KVBSHT。然后，執(zhí)行步驟23，隨后終止程序。應(yīng)該注意到，乘積DUTYSHTM·KVBSHT(第三預(yù)定值)被構(gòu)造為小于乘積DUSTYSHW·KVBSHT。
另一方面，如果對于步驟19中的問題的回答是肯定的(是)，即，如果發(fā)動機3執(zhí)行用于減速的燃料切斷操作，則程序進行至步驟26，在步驟26中將控制信號的負載比DTYSHTMP設(shè)置為用于減速的燃料切斷操作的預(yù)定值DUTYSFC和校正系數(shù)KVBSHT的乘積DUTYSFC·KVBSHT。然后，執(zhí)行步驟23，隨后終止程序。
接著，將參考圖6A至6C描述控制系統(tǒng)的操作的例子，其中在發(fā)動機3不執(zhí)行用于減速的燃料切斷操作的情況下執(zhí)行O2加熱器20的負載控制。圖6A示出在發(fā)動機3啟動時刻O2傳感器14的溫度在低溫范圍內(nèi)時，執(zhí)行的控制系統(tǒng)的操作的例子，圖6B示出在發(fā)動機3啟動時刻O2傳感器14的溫度在中間溫度范圍內(nèi)時，執(zhí)行的控制系統(tǒng)的操作的例子，以及圖6C示出在發(fā)動機3啟動時刻O2傳感器14的溫度在高溫范圍內(nèi)時，執(zhí)行的控制系統(tǒng)的操作的例子。
在發(fā)動機3啟動時刻O2傳感器14的溫度在低溫范圍內(nèi)時(對于步驟5為“是”)，在發(fā)動機3的啟動時刻(時間t1)與第一計時器的計時器值TSHON等于0(步驟S17)的時間點之間的時間段(TMSHON第一預(yù)定時間段)中，供至O2加熱器20的控制信號的負載比DTYSHTMP保持在預(yù)定值DUTYSHTS，如圖6A所示。然后，在TSHON等于0的時間點(時間t2)與第二計時器的計時器值TSHON2等于0的時間點之間的時間段(TMSHON2第二預(yù)定時間段)中，負載比DTYSHTMP保持為乘積DUTYSHW·KVBSHT。并且，在TSHON2等于0的時間點(時間t3)之后，負載比DTYSHTMP保持為乘積DUTYSHTM·KVBSHT。應(yīng)該注意到，例如在這種情況下即在執(zhí)行如圖6A所示的控制操作期間，在時間t1和時間t2之間停止發(fā)動機3之后緊接著重新啟動發(fā)動機3，O2傳感器14的溫度值是在中間溫度范圍中，并且在這種情況下，如下執(zhí)行圖6B所示的控制操作。
更具體來說，在發(fā)動機3啟動時刻O2傳感器14的溫度在中間溫度范圍內(nèi)時(對于步驟10為“否”)，在發(fā)動機3啟動的時間點(時間t11)和第一計時器的計時器值TSHON等于0的時間點之間的時間段(TMSHONM第一預(yù)定時間段)中，負載比DTYSHTMP保持在預(yù)定值DUTYSHTS。然后，在TSHON等于0的時間點(時間t12)與第二計時器的計時器值TSHON2等于0的時間點之間的時間段(TMSHON2第二預(yù)定時間段)中以及TSHON2等于0的時間點(時間t13)之后負載比DTYSHTMP以與圖6A所示例子相同的方式被保持。應(yīng)該注意到，例如在這種情況下即在執(zhí)行圖6B所示的控制操作期間，在時間t11和時間t12之間停止發(fā)動機3之后緊接著重新啟動發(fā)動機3，O2傳感器14在發(fā)動機3的重新啟動時刻的溫度值也在中間溫度范圍內(nèi)，由此執(zhí)行上述的控制操作。
此外，例如在這種情況下即在執(zhí)行如圖6A所示的控制操作期間，在時間t2之后停止發(fā)動機3以后緊接著重新啟動發(fā)動機3，或者在這種情況下即在執(zhí)行如圖6B所示的控制操作期間，在時間t12之后停止發(fā)動機3以后緊接著重新啟動發(fā)動機3，O2傳感器14在發(fā)動機的重新啟動時刻的溫度值在高溫范圍內(nèi)(對于步驟10為“是”)。在這種情況下，在發(fā)動機3啟動的時間點(時間t21)與第二計時器的計時器值TSHON2的時間點之間的時間段中，由于第一計時器的計時器值TSHON設(shè)置為0(步驟12)，因此負載比DTYSHTMP保持為乘積DUTYSHW·KVBSHT，如圖6C所示，并且在TSHON2等于0的時間點(t22)之后設(shè)置為乘積DUTYSHTM·KVBSHT。應(yīng)該注意到，在執(zhí)行圖6C所示的控制操作期間，時間t21之后停止(中斷)發(fā)動機3時，O2傳感器14在發(fā)動機重新啟動時刻的溫度值也在高溫范圍內(nèi)，并且執(zhí)行上述控制操作。
如以上所述，根據(jù)本實施例的控制系統(tǒng)1，當O2傳感器14在發(fā)動機啟動時刻的溫度在低溫范圍或中間溫度范圍內(nèi)時，控制信號的負載比DTYSHTMP被設(shè)置成以三個階段(DUTYSHTS→DUTYSHW·KVBSHT→DUTYSHTM·KVBSHT)被降低的值，從而能夠以比傳統(tǒng)兩階段控制方法更精確的方式控制用于加熱O2傳感器14的O2加熱器20。
此外，根據(jù)發(fā)動機3在其當前啟動前的停止時間段以及在發(fā)動機3上一個啟動期間加熱器控制的執(zhí)行時間段，設(shè)置第一計時器的計時器值TSHON，這個值TSHON確定用于對負載比DTYSHTMP進行控制使其至最大值(預(yù)定值DUTYSHTS)的第一控制時間段。更具體地說，當發(fā)動機3在當前啟動之前的停止時間段很長時(對于步驟5為“是”)，計時器值TSHON被設(shè)置為預(yù)定值TMSHON，當發(fā)動機3在當前啟動之前的停止時間段較短，并且在上一個啟動期間加熱器控制的執(zhí)行時間段較短時(對于步驟5和10為“否”)，計時器值TSHON設(shè)置為小于預(yù)定值TMSHON的預(yù)定值TMSHONM。并且，當在上一個啟動期間加熱器控制的執(zhí)行時間段較長(步驟10為“是”)時，計時器值TSHON設(shè)置為0。發(fā)動機3在當前啟動前的停止時間段以及在上一個啟動期間加熱器控制的執(zhí)行時間段適當?shù)胤磻?yīng)了在當前啟動之前O2傳感器14的實際溫度變化。因此，第一控制時間段可以設(shè)置成能反應(yīng)O2傳感器14的實際溫度變化的充分且最優(yōu)的值。結(jié)果，與傳統(tǒng)方法相比，這樣能夠更有效和更優(yōu)化地控制O2加熱器20，而在傳統(tǒng)方法中，加熱器操作時間段被設(shè)置為固定的預(yù)定時間(或者根據(jù)其溫度改變方式不同于氧濃度檢測器的實際溫度改變方式的發(fā)動機冷卻劑溫度，來設(shè)置加熱器操作時間段)。由于能夠更有效和更優(yōu)化地控制O2加熱器20，因此能減少功率耗損，并且能延長O2加熱器20的使用壽命。
應(yīng)該注意到，本發(fā)明不局限于應(yīng)用在對設(shè)置在車輛的發(fā)動機3中的O2傳感器14和LAF傳感器15進行加熱的O2加熱器20和LAF加熱器21上的上述實施例，它可以應(yīng)用于能夠?qū)υO(shè)在內(nèi)燃機的排氣通道中的氧濃度檢測器進行加熱的任何裝置。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進一步理解，以上是本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并且在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以做出各種變化和改動。
權(quán)利要求
1.一種控制系統(tǒng)，用于在啟動發(fā)動機時控制對設(shè)置在內(nèi)燃機的排氣通道中的氧濃度檢測器進行加熱的加熱器，所述控制系統(tǒng)包括檢測裝置，用于檢測發(fā)動機的啟動和停止；以及控制裝置，所述控制裝置通過將控制信號傳送至加熱器來控制加熱器，以及其中，所述控制裝置包括第一設(shè)置裝置，用于將控制信號值設(shè)置為第一預(yù)定值，直到啟動發(fā)動機被所述檢測裝置檢測到之后，經(jīng)過第一預(yù)定時間段，第二設(shè)置裝置，用于在經(jīng)過第一預(yù)定值之后，將控制信號的值設(shè)置為小于第一預(yù)定值的第二預(yù)定值，直到經(jīng)過第二預(yù)定時間段，以及第三設(shè)置裝置，用于在經(jīng)過第二預(yù)定時間段之后，將控制信號的值設(shè)置為小于第二預(yù)定值的第三預(yù)定值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置進一步包括停止時間段測量裝置，用于測量發(fā)動機停止之后所經(jīng)過的時間段；以及第一預(yù)定時間段設(shè)置裝置，用于根據(jù)所述停止時間段測量裝置在發(fā)動機啟動時刻測量到的所經(jīng)過的時間段來設(shè)置第一預(yù)定時間段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置進一步包括停止時間段測量裝置，用于測量發(fā)動機停止之后所經(jīng)過的時間段；供給時間段測量裝置，用于測量在發(fā)動機啟動之后控制信號供至加熱器所經(jīng)過的供給時間段，以及第一預(yù)定時間段設(shè)置裝置，用于根據(jù)在發(fā)動機的直接在前期間由所述供給時間段測量裝置測量到的供給時間段，以及在發(fā)動機的當前啟動時刻由所述停止時間段測量裝置測量到的所經(jīng)過的時間段，而在發(fā)動機的當前啟動時刻設(shè)置第一預(yù)定時間段。
4.一種控制加熱器的方法，其中所述加熱器在發(fā)動機啟動時加熱設(shè)置在內(nèi)燃機排氣通道中的氧濃度檢測器，所述方法包括步驟檢測發(fā)動機的啟動和停止；以及通過將控制信號傳送至加熱器來控制加熱器；以及其中，控制步驟包括步驟在檢測步驟中檢測到發(fā)動機的啟動之后，將控制信號的值設(shè)置為第一預(yù)定值，直到經(jīng)過第一預(yù)定時間段，在經(jīng)過第一預(yù)定值之后，將控制信號的值設(shè)置為小于第一預(yù)定值的第二預(yù)定值，直到經(jīng)過第二預(yù)定時間段，以及在經(jīng)過第二預(yù)定時間段之后，將控制信號的值設(shè)置為小于第二預(yù)定值的第三預(yù)定值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，控制步驟進一步包括步驟測量發(fā)動機停止之后所經(jīng)過的時間段；以及根據(jù)在發(fā)動機啟動時刻測量停止時間段的步驟中所測量到的所經(jīng)過的時間段，設(shè)置第一預(yù)定時間段。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，控制步驟進一步包括步驟測量發(fā)動機停止之后所經(jīng)過的時間段；測量發(fā)動機啟動之后控制信號供至加熱器所經(jīng)過的供給時間段；以及根據(jù)在直接在前的發(fā)動機的啟動過程的測量供給時間段的步驟中所測量到的供給時間段，以及在發(fā)動機的當前啟動時刻測量停止時間段的步驟中所測量到所經(jīng)過的時間段，在發(fā)動機的當前啟動時刻設(shè)置第一預(yù)定時間段。
全文摘要
一種控制系統(tǒng)，能以更精確、更有效和更優(yōu)化的方式控制對氧濃度檢測器進行加熱的加熱器。當發(fā)動機啟動時，控制系統(tǒng)控制用于對設(shè)置在內(nèi)燃機排氣管中加熱O2傳感器的加熱器。在檢測到發(fā)動機的啟動之后，ECU將供至O2加熱器的控制信號的負載比設(shè)置為第一預(yù)定值，直到經(jīng)過第一預(yù)定時間段，并且在經(jīng)過第一預(yù)定值之后，將控制信號的負載比設(shè)置成小于第一預(yù)定值的第二預(yù)定值，直到經(jīng)過第二預(yù)定時間段。并且，在經(jīng)過第二預(yù)定時間段之后，ECU將控制信號的負載比設(shè)置為小于第二預(yù)定值的第三預(yù)定值。
文檔編號F01N13/02GK1536212SQ200410031779
公開日2004年10月13日 申請日期2004年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月3日
發(fā)明者豐嶋弘和, 豐 弘和, 人, 江崎達人 申請人:本田技研工業(yè)株式會社