JP3265896B2 - 空燃比センサのヒータ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は空燃比センサのヒータ制
御装置に関し、特に、機関始動後の空燃比フィードバッ
ク制御開始条件の成立時に空燃比センサの活性化が完了
するようにヒータへの供給電力を制御する空燃比センサ
のヒータ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】排気ガス中の酸素濃度を検出するための
酸素濃度検出器として例えばジルコニアからなり、検出
素子を流れる電流値が酸素濃度に応じて変化する空燃比
センサが公知である。ところがこの空燃比センサはセン
サ素子温度を６５０℃から７５０℃程度に維持しないと
作動せず、従って通常空燃比センサはセンサ素子温度を
６５０℃から７５０℃に維持するために例えば白金から
なるヒータを内蔵している。このようにヒータを具えた
空燃比センサではヒータへの供給電力を増大すればセン
サ素子温度を高めることができる。またヒータへの供給
電力を制御することによってセンサ素子温度を制御する
ことができる。

【０００３】ところでヒータの温度とヒータの抵抗値は
比例し、従ってヒータの抵抗値からヒータの温度を知る
ことができる。そこでヒータの抵抗値を検出し、機関高
負荷運転から機関低負荷運転に移行後、所定期間におい
てヒータの抵抗値がヒータ温度が例えば１１００℃を越
える限界抵抗値よりも大きくなったときには基本電力を
小さくするようにしたヒータ制御装置が公知である（特
開平１−１５８３３５号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平１−１５８３３５号公報に開示されたヒータ制御装
置は機関始動後の暖機状態ではヒータを上限温度まで加
熱しその後その上限温度を保持するように制御するが、
機関の空燃比フィードバック制御を開始する条件が成立
するより早くに空燃比センサが活性化する場合があり、
この場合空燃比センサの活性化が完了してから空燃比フ
ィードバック制御の開始条件が成立するまでの間にヒー
タに無駄な通電がなされヒータの劣化を促進し、さらに
はヒータ発熱部付近にある空燃比センサの電極等にも悪
影響を及ぼすという問題がある。

【０００５】それゆえ本発明は前記問題を解決し、機関
始動後の空燃比フィードバック制御開始条件の成立時に
空燃比センサの活性化が完了するようにヒータへの供給
電力を制御することにより、ヒータによる無駄な電力消
費をなくし、ヒータへの過剰通電によるヒータや空燃比
センサの劣化を抑制する空燃比センサのヒータ制御装置
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の基本ブロ
ック構成図である。前記目的を達成する本発明による空
燃比センサのヒータ制御装置は、内燃機関の排気系に設
けられた空燃比センサ１５の活性状態を維持するように
空燃比センサ１５を加熱するヒータへ供給する電力を制
御する空燃比センサのヒータ制御装置において、空燃比
センサ１５が活性化したか否かを判断するセンサ活性判
断手段Ａと、内燃機関の空燃比フィードバック制御を開
始する条件が成立したか否かを判断するフィードバック
開始判断手段Ｂと、内燃機関の始動から空燃比センサ１
５が活性化するまでの時間が、内燃機関の始動から空燃
比フィードバック制御の開始条件が成立するまでの時間
と等しくなるように、内燃機関の暖機時のヒータ１７へ
の供給電力を学習するヒータ供給電力学習手段Ｃと、ヒ
ータ供給電力学習手段Ｃにより学習して得られた供給電
力に従ってヒータ１７へ供給する電力を制御するヒータ
供給電力制御手段Ｄと、を備えたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明の空燃比センサのヒータ制御装置は、セ
ンサ活性判断手段により空燃比センサが活性化したか否
かを判断し、内燃機関の始動から空燃比センサが活性化
するまでの時間Ｔ１を記憶し、フィードバック開始判断
手段により内燃機関の空燃比フィードバック制御を開始
する条件が成立したか否かを判断し、内燃機関の始動か
ら空燃比フィードバック制御の開始条件が成立するまで
の時間Ｔ２を記憶し、ヒータ供給電力学習手段Ｃによ
り、これらの時間Ｔ１、Ｔ２が等しくなるように、すな
わちＴ１＞Ｔ２のときは次回の内燃機関暖機時のヒータ
への供給電力を所定量減少させ、Ｔ１＜Ｔ２のときは次
回の内燃機関暖機時のヒータへの供給電力を所定量増加
させるようにヒータへの供給電力を学習し、ヒータ供給
電力学習手段により学習して得られた供給電力に従って
ヒータ供給電力制御手段によりヒータへ供給する電力を
制御する。それゆえ、内燃機関始動後の空燃比フィード
バック制御開始条件の成立時に空燃比センサの活性化が
完了するようにヒータへの供給電力が制御される。

【０００８】

【実施例】図２は内燃機関の実施例の全体構成図であ
る。本図において１は機関本体、２はピストン、３は燃
焼室、４は点火栓、５は吸気弁、６は吸気ポート、７は
排気弁、８は排気ポートを夫々示す。吸気ポート６は対
応する枝管９を介してサージタンク１０に連結され、枝
管９には対応する吸気ポート６内に向けて燃料噴射を行
うための燃料噴射弁１１が取付けられる。点火栓４によ
る点火時期および燃料噴射弁１１からの燃料噴射量や燃
料噴射時期は電子制御ユニット２０の出力信号により制
御される。サージタンク１０は吸気ダクト１２を介して
図示しないエアクリーナに連結され、吸気ダクト１２内
にはスロットル弁１３が配置される。一方、排気ポート
８は排気マニホルド１４に連結され、排気マニホルド１
４内には酸素濃度より機関の空燃比を検出する空燃比セ
ンサ１５が配置される。図２にはこの空燃比センサ１５
の拡大図も同時に示してある。この拡大図からわかるよ
うに空燃比センサ１５は例えばジルコニアからなるセン
サ素子１６と、このセンサ素子１６を加熱するためにセ
ンサ素子１６に隣接配置されたヒータ１７とを具備す
る。

【０００９】電子制御ユニット２０はディジタルコンピ
ュータからなり、双方向性バス２１によって相互に接続
されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２２、ＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ）２３、ＣＰＵ（マイクロプロセ
ッサ）２４、入力ポート２５および出力ポート２６を具
備する。ＣＰＵ２４にはバックアップＲＡＭ２７がバス
２８を介して接続される。サージタンク１０内にはサー
ジタンク１０内の絶対圧ＰＭに比例した出力電圧を発生
する圧力センサ１８が配置され、圧力センサ１８の出力
電圧はＡＤ変換器２９を介して入力ポート２５に入力さ
れる。スロットル弁１３にはスロットル弁１３がアイド
リング開度にあることを示す出力信号を発生するスロッ
トルスイッチ１９が連結され、このスロットルスイッチ
１９の出力信号が入力ポート２５に入力される。

【００１０】空燃比センサ回路３０には定電圧電源３１
から一定電圧が供給され、空燃比センサ１５のセンサ素
子１６には空燃比センサ回路３０から電圧が印加され
る。センサ素子１６からは機関の排気ガス中の酸素濃度
に比例した、即ち混合気の空燃比に比例した電流が流
れ、この電流値に比例した電圧がＡＤ変換器３２を介し
て入力ポート２５に入力される。従ってこのＡＤ変換器
３１の出力電圧から混合気の空燃比を知ることができ
る。また空燃比センサ回路３０にはセンサ素子１６の内
部抵抗を測定する回路が設けられており、測定した内部
抵抗に比例した電圧がＡＤ変換器３３を介して入力ポー
ト２５に入力される。このセンサ素子１６の内部抵抗に
比例する電圧からセンサ素子１６の温度を知ることがで
きる（特開昭５７−１９２８５２号公報参照）。

【００１１】更に入力ポート２５には機関回転数ＮＥを
表わす出力信号を発生する回転数センサ３４および車速
Ｓを表わす出力信号を発生する車速センサ３５が接続さ
れる。一方、出力ポート２６は空燃比センサ１５のヒー
タ１７への通電を制御する通電制御回路３６が接続され
る。このヒータ１７への通電作用は出力ポート２６から
出力される制御信号に基いてデューティー比制御され
る。また、ヒータ１７と通電制御回路３６との間にはヒ
ータ電圧検出回路３７およびヒータ電流検出回路３８が
設けられる。ヒータ電圧検出回路３７はヒータ１７の端
子間電圧を表わす出力電圧を発生しこの出力電圧が入力
ポート２５に入力される。一方、ヒータ電流検出回路３
８はヒータ１７に供給される電流値を表わす出力電圧を
発生し、この出力電圧が入力ポート２５に入力される。
電子制御ユニット２０において、燃料噴射制御、点火時
期制御および空燃比センサのヒータ制御等が実行され
る。

【００１２】図３〜５は第１実施例による空燃比センサ
のヒータ制御ルーチンのフローチャートである。本図に
示すヒータ制御ルーチンは、冷間時デューティ比補正量
の学習値（デューティ学習値）Ｄ_g を学習すると共にヒ
ータ１７への供給電力を算出する。本ヒータ制御ルーチ
ンは所定時間、例えば１００msec毎の割込周期で実行さ
れる。なお、本ルーチンを実行する前に図示しないが車
両のイグニッションスイッチがオンしたときイニシャラ
イズ処理として、タイマＴ、Ｔ１タイマ記憶フラグＴ１
ＦＬＧ、Ｔ２タイマ記憶フラグＴ２ＦＬＧが全て０にセ
ットされ、デューティ比の初期値Ｄ_initが９０％にセッ
トされる。ヒータ１７への通電は機関の運転状態、空燃
比センサ１５の活性状態およびヒータ１７の温度に応じ
て図２に示すようにヒータ用電源３９から通電制御回路
３６を介して行われる。通電制御回路３６はヒータ１７
への通電量をデューティ制御により調節する。このルー
チンが開始されると、まずステップ３０１にて図２を用
いて説明した各センサや検出回路からの信号に基づき、
機関回転数ＮＥ、吸気管圧力ＰＭ、機関水温ＴＨＷ、ヒ
ータ電圧Ｖ_h 、ヒータ電流Ｉ_h 、センサ素子１６の内部
抵抗ＲＳ、等の各種パラメータを読み込み、始動時の水
温ＴＨＷ１をＲＡＭ２３に記憶して、続くステップ３０
２に進む。

【００１３】ステップ３０２ではステップ３０１にて読
み込まれたセンサ素子１６の内部抵抗ＲＳおよびセンサ
素子の内部抵抗と温度の関係を示すマップ（図示せず）
からセンサ素子１６の温度ＴＳを算出する。なおこのマ
ップのデータは予めＲＯＭ２２に記憶されている。ステ
ップ３０３ではステップ３０２で算出したセンサ素子１
６の温度ＴＳが６５０°Ｃ以上か否かを判別してセンサ
素子１６が活性状態になったか否かを判断する。ステッ
プ３０３の判別結果がＹＥＳのときはステップ３０４へ
進み、センサ活性判断フラグＴ１ＦＬＧが１か否かを判
別し、Ｔ１ＦＬＧが１のときはステップ４０１へ進み、
Ｔ１ＦＬＧが０のときはステップ３０５へ進んでＴ１Ｆ
ＬＧを１にセットし、その時の機関始動後からの時間Ｔ
１をＲＡＭ２３に記憶してステップ４０１へ進む。一
方、ステップ３０３の判別結果がＮＯのときはステップ
３０６へ進む。

【００１４】ステップ３０６においてはステップ３０１
にて読み込まれたヒータ電圧Ｖ_h 及びヒータ電流Ｉ_h と
からヒータ抵抗値ＲＨを算出する。なお、ヒータ１７の
素子として上述のように白金を用いた場合、抵抗値とヒ
ータの温度の関係は図６に示されるようにほぼリニアな
関係にあり、ヒータによってばらつきがあることが判
る。

【００１５】次にステップ３０７ではステップ３０６で
読み込まれたヒータ抵抗値ＲＨと空燃比センサ１５の暖
機時のヒータ抵抗上限を定めるヒータ抵抗ガード値ＢＲ
Ｈとを比較し、ＲＨ＜ＢＲＨのときはステップ３０８へ
進み、ＲＨ≧ＢＲＨのときはステップ３１１へ進む。

【００１６】ステップ３０８ではステップ３０１にて読
み込まれた機関水温ＴＨＷ１が暖機完了を判別する温度
３０°Ｃ未満か否かを判別し、ＴＨＷ１≧３０°Ｃのと
きはステップ３０９へ進み、ヒータ１７へ供給する電力
のデューティ比Ｄを初期値Ｄ _initに設定する。ＴＨＷ１
＜３０°Ｃのときはステップ３１０へ進み、ヒータ１７
へ供給する電力のデューティ比Ｄを（Ｄ_init−Ｄ_g ）に
設定する。ここで、Ｄ _g は初期値が０％のデューティ学
習値であり後で説明する。一方、ステップ３１１ではヒ
ータ１７へ供給する電力のデューティ比Ｄを所定値α
％、例えば１％だけ減らし、これによりヒータ１７を加
熱し過ぎないようにする。ステップ３０９〜３１１でデ
ューティ比Ｄを設定した後、ステップ４０５へ進み、設
定されたデューティ比Ｄに従ってヒータ１７への通電を
行う。

【００１７】ステップ４０１〜４０４は空燃比センサ１
５が活性状態と判断された後にヒータ１７へ供給する電
力のデューティ比Ｄを算出する処理を示す。ステップ４
０１では、上記ステップ３０１にて読み込まれたヒータ
電圧Ｖ_h 及びヒータ電流Ｉ_hとから、所定時間、例えば
１００m sec の間、ヒータ１７を通電した場合の電力
量、つまりデューティ比１００％の電力量Ｐ_A を算出す
る処理を実行し、ステップ４０２に進む。以下、電力量
については全て１００m sec 当たりの電力量とする。

【００１８】次にステップ４０２では、上記ステップ３
０１にて求められた機関回転数ＮＥ及び吸気管圧力ＰＭ
とをパラメータとする例えば図７に示す如きＲＯＭ２２
内に記憶されているマップあるいは演算式からヒータ１
７の基本電力量Ｐ_B を求め、続くステップ４０３に進
む。ここで、このマップにおいては、図７から明らかな
ように吸気管圧力ＰＭが大きい場合、あるいは機関回転
数ＮＥが大きい場合には、当然機関への燃料噴射量が多
くなり排気温度が上昇して排気によってセンサ素子１６
が加熱できることからヒータ１７への供給電力は小さく
するように設定され、一方機関回転数ＮＥが小さい場
合、あるいは吸気管圧力ＰＭが小さい場合には、排気温
度が下がり排気によってセンサ素子１６が加熱できなく
なることからヒータ１７への供給電力は大きくするよう
に設定されている。

【００１９】次にステップ４０３では、上記ステップ４
０２で求めた基本電力量Ｐ_B とステップ３０９、３１０
または３１１で求めた冷間時電力補正量Ｐ_coldにより実
際にヒータ１７に供給する目標電力量Ｐ_C を次式から算
出する。 Ｐ_C ＝Ｐ_B ＋α ここで、αは発進時電力補正量または過昇温電力補正
量、等の補正量を示す。発進時電力補正量はアイドル運
転状態から車両が発進した直後に排気ガス温が充分に暖
まっていないのでセンサ素子１６が冷えてしまうのを防
止するための増量分である。一方、過昇温電力補正量は
車両の高速走行直後に排気ガス温が高温となりセンサ素
子１６が過昇温となることを防止するための減量分であ
る。

【００２０】このようにして目標電力量Ｐ_C が求められ
ると続くステップ４０４では、この目標電力量Ｐ_C と上
記ステップ４０１にて求められたデューティ比１００％
の電力量Ｐ_A とをパラメータとする次式 Ｄ＝（Ｐ_C ／Ｐ_A ）×１００ を用いてヒータ１７に目標電力量Ｐ_C を供給するための
デューティ比Ｄを算出する。

【００２１】そして続くステップ４０５にて、上記求め
られたデューティ比Ｄのパルス信号を通電制御回路３６
に送出し、ヒータ１７への供給電力を制御する処理が実
行され、本ヒータ制御ルーチンを終了する。ここで、例
えばデューティ比１００％の電力量Ｐ_A が５０〔ｗ・１
００m sec.〕、目標電力量Ｐ_C が２５〔ｗ・１００mse
c.〕であるとすると、デューティ比Ｄは５０〔％〕とな
り、通電制御回路３６に送出されるパルス信号は、図８
の実線で示す如きものとなる。

【００２２】そして続くステップ５０１にて、ステップ
３０１にて読み込まれた機関水温ＴＨＷ１が温度３０°
Ｃ以上か否かを判別し、ＴＨＷ１≧３０°Ｃのときはこ
のルーチンを終了し、ＴＨＷ１＜３０°Ｃのときはステ
ップ５０２へ進む。ステップ５０２では機関の空燃比フ
ィードバック制御を実行開始する条件が成立しているか
否かを判別し、その判別結果がＹＥＳのときはステップ
５０３へ進み、ＮＯのときはこのルーチンを終了する。
なお、上記の空燃比フィードバック制御は、始動時でな
いこと、エンジン冷却水温により暖機が完了している状
態（水温７０℃以上）であると判断されること、始動後
増量、暖機増量、高負荷増量、及び加速増量等の燃料の
増量制御が実行されていない状態であること、燃料カッ
トが実行されていない状態であること、及び空燃比セン
サ１５が活性状態と判断されていることの全ての条件が
満たされている場合に実行される。

【００２３】ステップ５０３では空燃比フィードバック
制御を実行開始する条件が成立したことを示すフラグＴ
２ＦＬＧが１にセットされているか否かを判別し、その
判別結果がＹＥＳのときはこのルーチンを終了し、その
判別結果がＮＯのときはステップ５０４へ進み、フラグ
Ｔ２ＦＬＧを１にセットし、その時の機関始動からの時
間Ｔ２を記憶してステップ５０５へ進む。次いでステッ
プ５０５ではステップ３０５で記憶した時間Ｔ１とステ
ップ５０４で記憶した時間Ｔ２との大小判別をし、Ｔ１
＞Ｔ２のときはステップ５０６へ進み、初期値は０であ
る冷間時デューティ補正量学習値（デューティ学習値）
Ｄ_g に所定量β、例えば１〜２％を減算してデューティ
学習値Ｄ_g を更新してこのルーチンを終了し、Ｔ１＝Ｔ
２のときはデューティ学習値Ｄ_g を更新せずにこのルー
チンを終了し、Ｔ１＜Ｔ２のときはステップ５０７へ進
みデューティ学習値Ｄ_g に所定量βを加算してデューテ
ィ学習値Ｄ_g を更新してこのルーチンを終了する。この
デューティ学習値Ｄ_g はバックアップＲＡＭ２７に記憶
され機関停止により制御回路２５の電源が切れても消去
されず保持され、次の機関始動後のステップ３１０にお
いてデューティ比Ｄの更新に用いられる。この学習によ
り機関始動から空燃比フィードバック制御を実行開始す
る条件が成立するまでの時間Ｔ２と機関始動からセンサ
素子１６が活性状態になるまでの時間Ｔ１とを丁度等し
くすることができる。

【００２４】図９〜１１は第２実施例による空燃比セン
サのヒータ制御ルーチンのフローチャートである。本図
に示すヒータ制御ルーチンは、冷間時電力補正量の学習
値（電力学習値）Ｐ_g を学習すると共にヒータ１７への
供給電力を算出する。本ヒータ制御ルーチンは所定時
間、例えば１００msec毎の割込周期で実行される。な
お、本ルーチンを実行する前に図示しないが車両のイグ
ニッションスイッチがオンしたときイニシャライズ処理
として、タイマＴ、Ｔ１タイマ記憶フラグＴ１ＦＬＧ、
Ｔ２タイマ記憶フラグＴ２ＦＬＧが全て０にセットさ
れ、デューティ比の初期値Ｄ_initが９０％にセットされ
る。ヒータ１７への通電は機関の運転状態、空燃比セン
サ１５の活性状態およびヒータ１７の温度に応じて図２
に示すようにヒータ用電源３９からヒータ１７への通電
量をデューティ制御により調節する。このルーチンが開
始されると、まずステップ９０１にて図２で説明した各
センサや検出回路からの信号に基づき、機関回転数Ｎ
Ｅ、吸気管圧力ＰＭ、機関水温ＴＨＷ、ヒータ電圧
Ｖ_h 、ヒータ電流Ｉ_h 、センサ素子１６の内部抵抗Ｒ
Ｓ、等の各種パラメータを読み込み、始動時の水温ＴＨ
Ｗ１をＲＡＭ２３に記憶して、続くステップ９０２に進
む。

【００２５】ステップ９０２ではステップ９０１にて読
み込まれたセンサ素子１６の内部抵抗ＲＳおよびセンサ
素子の内部抵抗と温度の関係を示すマップ（図示せず）
からセンサ素子１６の温度ＴＳを算出する。なおこのマ
ップのデータは予めＲＯＭ２２に記憶されている。ステ
ップ９０３ではステップ９０２で算出したセンサ素子１
６の温度ＴＳが６５０°Ｃ以上か否かを判別してセンサ
素子１６が活性状態になったか否かを判断する。ステッ
プ９０３の判断結果がＹＥＳのときはステップ９０４へ
進み、センサ活性判断フラグＴ１ＦＬＧが１か否かを判
別し、Ｔ１ＦＬＧが１のときはステップ１００１へ進
み、Ｔ１ＦＬＧが０のときはステップ９０５へ進んでＴ
１ＦＬＧを１にセットし、その時の機関始動後からの時
刻Ｔ１をＲＡＭ２３に記憶する。次いでステップ９０６
では冷間時電力補正量Ｐ_coldg を０に設定し、ステップ
ステップ１００１へ進む。一方、ステップ９０３の判断
結果がＮＯのときはステップ９０７へ進む。

【００２６】ステップ９０７においてはステップ９０１
にて読み込まれたヒータ電圧Ｖ_h 及びヒータ電流Ｉ_h と
からヒータ抵抗値ＲＨを算出する。なお、ヒータ１７の
素子として上述のように白金を用いた場合、抵抗値とヒ
ータの温度の関係は図６に示されるようにほぼリニアな
関係にあり、ヒータによってばらつきがあることが判
る。

【００２７】次にステップ９０８ではステップ９０７で
読み込まれた今回処理サイクルのヒータ抵抗値ＲＨと空
燃比センサ１５の暖機時のヒータ抵抗上限を定めるヒー
タ抵抗ガード値ＢＲＨとを比較し、ＲＨ＜ＢＲＨのとき
はステップ９０９へ進み、ＲＨ≧ＢＲＨのときはステッ
プ９１４へ進む。

【００２８】ステップ９０９ではヒータ抵抗上限値ＢＲ
Ｈから今回処理サイクルのヒータ抵抗値ＲＨを減算して
Ｒ_SUB （＝ＢＲＨ−ＲＨ）を算出する。次いでステップ
９１０では冷間時電力補正量Ｐ_coldを図１２に示すマッ
プからＰ_coldを算出する。ステップ９１１ではステップ
９０１にて読み込まれた機関水温ＴＨＷ１が暖機完了を
判別する温度３０°Ｃを越えたか否かを判別し、ＴＨＷ
１≧３０°Ｃのときはステップ９１２へ進み、ヒータ１
７へ供給する冷間時電力補正量Ｐ_coldg を初期値Ｐ_cold
に設定する。ＴＨＷ１＜３０°Ｃのときはステップ９１
３へ進み、ヒータ１７へ供給する冷間時電力補正量Ｐ
_coldg を（Ｐ_coldg −Ｐ_g ）に設定する。ここで、Ｐ_g
は後述する初期値が０の冷間時電力補正量Ｐ_coldg の学
習値（電力学習値）である。一方ステップ９１４ではヒ
ータ１７へ供給する冷間時電力補正量Ｐ_coldg を所定値
０に設定する。ステップ９１２〜９１４で冷間時電力補
正量Ｐ_coldg を設定した後、ステップ１００１へ進む。

【００２９】ステップ１００１〜１００４は空燃比セン
サ１５が活性状態と判断された後にヒータ１７へ供給す
る電力のデューティ比Ｄを算出する処理を示す。ステッ
プ１００１では、上記ステップ９０１にて読み込まれた
ヒータ電圧Ｖ_h 及びヒータ電流Ｉ_h とから、所定時間、
例えば１００m sec の間、ヒータ１７を通電した場合の
電力量、つまりデューティ比１００％の電力量Ｐ_A を算
出する処理が実行され、ステップ１００２に進む。以
下、電力量については全て１００m sec 当たりの電力量
とする。

【００３０】次にステップ１００２では、上記ステップ
９０１にて求められた機関回転数ＮＥ及び吸気管圧力Ｐ
Ｍとをパラメータとする例えば図７に示す如きＲＯＭ２
２内に記憶されているマップあるいは演算式からヒータ
１７の基本電力量Ｐ_B を求め、続くステップ１００３に
進む。ここで、このマップにおいては、図７から明らか
な如く吸気管圧力ＰＭが大きい場合、あるいは機関回転
数ＮＥが大きい場合には、当然機関への燃料噴射量が多
くなり排気温度が上昇して排気によってセンサ素子１６
が加熱できることから、ヒータ１７への供給電力は小さ
くするように設定され、一方機関回転数ＮＥが小さい場
合、あるいは吸気管圧力ＰＭが小さい場合には、排気温
度が下がりセンサ素子１６が加熱できなくなることから
ヒータ１７への供給電力を大きくするように設定されて
いる。

【００３１】次にステップ１００３では、上記ステップ
１００２で求めた基本電力量Ｐ_B とステップ９１２、９
１３または９１４で求めた冷間時電力補正量Ｐ_coldg お
よび図４のステップ４０３で説明した発進時電力補正量
または過昇温電力補正量、等の補正量αにより実際にヒ
ータ１７に供給する目標電力量Ｐ_C を次式から算出す
る。 Ｐ_C ＝Ｐ_B ＋Ｐ_coldg ＋α

【００３２】このようにして目標電力量Ｐ_C が求められ
ると続くステップ１００４では、この目標電力量Ｐ_C と
上記ステップ１００１にて求められたデューティ比１０
０％の電力量Ｐ_A とをパラメータとする次式 Ｄ＝（Ｐ_C ／Ｐ_A ）×１００ を用いてヒータ１７に目標電力量Ｐ_C を供給するための
デューティ比Ｄを算出する。

【００３３】そして続くステップ１００５にて、上記求
められたデューティ比Ｄのパルス信号を通電制御回路３
６に送出し、ヒータ１７への供給電力を制御する処理が
実行され、本制御処理ルーチンを終了する。

【００３４】そして続くステップ１１０１にて、ステッ
プ９０１にて読み込まれた機関水温ＴＨＷ１が温度３０
°Ｃ以上か否かを判別し、ＴＨＷ１≧３０°Ｃのときは
このルーチンを終了し、ＴＨＷ１＜３０°Ｃのときはス
テップ１１０２へ進み、ステップ１１０２では機関の空
燃比フィードバック制御を実行開始する条件が成立して
いるか否かを判別し、その判別結果がＹＥＳのときはス
テップ１１０３へ進み、ＮＯのときはこのルーチンを終
了する。なお、上記の空燃比フィードバック制御を実行
開始する条件はステップ５０２と同じであるので説明は
省略する。

【００３５】ステップ１１０３では空燃比フィードバッ
ク制御を実行開始する条件が成立したことを示すフラグ
Ｔ２ＦＬＧが１にセットされているか否かを判別し、そ
の判別結果がＹＥＳのときはこのルーチンを終了し、そ
の判別結果がＮＯのときはステップ１１０４へ進み、フ
ラグＴ２ＦＬＧを１にセットし、その時の機関始動から
の時間Ｔ２を記憶してステップ１１０５へ進む。次いで
ステップ１１０５ではステップ９０５で記憶した時間Ｔ
１とステップ１１０４で記憶した時間Ｔ２との大小判別
をし、Ｔ１＞Ｔ２のときはステップ１１０６へ進み、電
力学習値Ｐ_g に所定量γ、例えば０．１〜０．３Ｗ（ワ
ット）を減算して電力学習値Ｐ_g を更新してこのルーチ
ンを終了し、Ｔ１＝Ｔ２のときは電力学習値Ｐ_g を更新
せずにこのルーチンを終了し、Ｔ１＜Ｔ２のときはステ
ップ１１０７へ進み、電力学習値Ｐ_g に所定量γを加算
して電力学習値Ｐ_g を更新してこのルーチンを終了す
る。この電力学習値Ｐ_g はバックアップＲＡＭ２７に記
憶され機関停止により制御回路２５の電源が切れても消
去されず保持され、次の機関始動後のステップ９１３に
おいて冷間時電力補正量Ｐ_coldg の更新に用いられる。
この学習により機関始動から空燃比フィードバック制御
を実行開始する条件が成立するまでの時間Ｔ２と機関始
動からセンサ素子１６が活性状態になるまでの時間Ｔ１
とを丁度等しくすることができる。

【００３６】図１３は機関始動後のヒータ温度の変化を
示す図である。本図に示すように曲線ａ（実線）は機関
始動から空燃比フィードバック制御を実行開始する条件
が成立する時刻Ｔ２より早い時刻Ｔ１にセンサ素子１６
が活性状態となる例を示す。曲線ｂ（一点鎖線）は機関
始動から空燃比フィードバック制御を実行開始する条件
が成立する時刻Ｔ２にセンサ素子１６が丁度活性状態と
なる例を示す。曲線ｃ（二点鎖線）は機関始動から空燃
比フィードバック制御を実行開始する条件が成立する時
刻Ｔ２より遅い時刻Ｔ３にセンサ素子１６が活性状態と
なる例を示す。曲線ａは時刻Ｔ１からＴ２までの時間だ
けヒータを加熱する電力が無駄となり、曲線ｃは時刻Ｔ
２から時刻Ｔ３までの間は空燃比フィードバック制御を
実行できないのでドライバビリティや排気ガスの浄化性
が悪化する虞がある。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の空燃比セン
サのヒータ制御装置によれば、ヒータによる無駄な電力
消費がなくなり、ヒータへの過剰通電が防止されるので
ヒータや空燃比センサの耐久性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本ブロック構成図である。

【図２】内燃機関の実施例の全体構成図である。

【図３】第１実施例によるヒータ制御ルーチンのフロー
チャートである。

【図４】第１実施例によるヒータ制御ルーチンのフロー
チャートである。

【図５】第１実施例によるヒータ制御ルーチンのフロー
チャートである。

【図６】ヒータ温度とヒータ抵抗値との関係を示す特性
図である。

【図７】基本電力量を求めるマップを示す図である。

【図８】通電制御回路に出力される制御信号を示すタイ
ムチャートである。

【図９】第２実施例によるヒータ制御ルーチンのフロー
チャートである。

【図１０】第２実施例によるヒータ制御ルーチンのフロ
ーチャートである。

【図１１】第２実施例によるヒータ制御ルーチンのフロ
ーチャートである。

【図１２】冷間時電力補正量Ｐ_coldを算出するマップを
示す図である。

【図１３】機関始動後のヒータ温度の変化を示す図であ
る。

【符号の説明】

１３…スロットル弁 １４…排気マニホルド １５…空燃比センサ １６…センサ素子 １７…ヒータ Ａ…センサ活性化判断手段 Ｂ…フィードバック開始判断手段 Ｃ…ヒータ供給電力学習手段 Ｄ…ヒータ供給電力制御手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気系に設けられた空燃比セ
   ンサの活性状態を維持するように該空燃比センサを加熱
   するヒータへ供給する電力を制御する空燃比センサのヒ
   ータ制御装置において、 前記空燃比センサが活性化したか否かを判断するセンサ
   活性判断手段と、 前記内燃機関の空燃比フィードバック制御を開始する条
   件が成立したか否かを判断するフィードバック開始判断
   手段と、 前記内燃機関の始動から前記空燃比センサが活性化する
   までの時間が、前記内燃機関の始動から前記空燃比フィ
   ードバック制御の開始条件が成立するまでの時間と等し
   くなるように、前記内燃機関の暖機時の前記ヒータへの
   供給電力を学習するヒータ供給電力学習手段と、 前記ヒータ供給電力学習手段により学習して得られた供
   給電力に従って前記ヒータへ供給する電力を制御するヒ
   ータ供給電力制御手段と、を備えたことを特徴とする空
   燃比センサのヒータ制御装置。