JP2000235015A - Heater control device of air/fuel ratio sensor - Google Patents

Heater control device of air/fuel ratio sensor

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JP2000235015A
JP2000235015A JP11034859A JP3485999A JP2000235015A JP 2000235015 A JP2000235015 A JP 2000235015A JP 11034859 A JP11034859 A JP 11034859A JP 3485999 A JP3485999 A JP 3485999A JP 2000235015 A JP2000235015 A JP 2000235015A
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fuel ratio
heater
sensor
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俊成 永井
Naohide Izumitani
尚秀 泉谷
Koji Ide
宏二 井手
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To start the reloading to a heater at appropriate timing after an engine is started without causing deterioration of engine starting properties or an unstable state of idling operation, in the case of a heater control device having the function of preheating air/fuel ratio sensors. SOLUTION: When a sensor temperature T is below an activating temperature Te (step 154), the execution of air/fuel ratio feedback control is prohibited (step 158). A reference value NO is found based on the sensor temperature T (step 162), and if an engine speed NE is in excess of the reference value NO, the repowering of a heater 68 of air/fuel ratio sensors 58, 60 is permitted, and if the engine speed NE is less than the reference value NO, the repowering of the heater 68 is prohibited (steps 164, 160, 166).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、空燃比センサのヒ
ータ制御装置に関し、特に、機関始動前に空燃比センサ
をプリヒートする機能を有する空燃比センサのヒータ制
御装置に関する。
The present invention relates to a heater control device for an air-fuel ratio sensor, and more particularly to a heater control device for an air-fuel ratio sensor having a function of preheating the air-fuel ratio sensor before starting the engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関では、排気通路の空燃比に基づ
いて燃料噴射量を補正することにより、空燃比を理論空
燃比に向けて制御する空燃比フィードバック制御が実行
される。空燃比フィードバック制御によれば、触媒コン
バータによる排気ガスの浄化性能が高く維持されると共
に、燃費の悪化が防止される等の効果が得られる。かか
る空燃比フィードバック制御を実現すべく、排気通路に
は空燃比を検出する空燃比センサが設けられる。一般
に、空燃比センサは、数百度以上の活性化温度まで加熱
されて活性した状態で、酸素濃度に応じた信号を出力す
る特性を有している。このため、空燃比センサには、セ
ンサ素子を活性化温度まで加熱するためのヒータが内蔵
される。空燃比センサのヒータへの通電が開始された
後、センサ温度が活性化温度に達するまで、すなわち、
空燃比センサの出力信号に基づく空燃比フィードバック
制御が可能となるまでには、ある程度の時間が必要とさ
れる。そこで、従来より、内燃機関の始動直後から空燃
比フィードバック制御を開始できるように、機関始動前
にヒータへの通電を開始するプリヒートが行われてい
る。
2. Description of the Related Art In an internal combustion engine, air-fuel ratio feedback control for controlling the air-fuel ratio toward a stoichiometric air-fuel ratio is performed by correcting the fuel injection amount based on the air-fuel ratio of an exhaust passage. According to the air-fuel ratio feedback control, it is possible to obtain an effect that the purification performance of the exhaust gas by the catalytic converter is maintained at a high level, and the deterioration of the fuel efficiency is prevented. In order to realize such air-fuel ratio feedback control, an air-fuel ratio sensor for detecting the air-fuel ratio is provided in the exhaust passage. Generally, the air-fuel ratio sensor has a characteristic of outputting a signal corresponding to the oxygen concentration in an activated state heated to an activation temperature of several hundred degrees or more. For this reason, the air-fuel ratio sensor has a built-in heater for heating the sensor element to the activation temperature. After energization of the heater of the air-fuel ratio sensor is started, until the sensor temperature reaches the activation temperature,
It takes some time before the air-fuel ratio feedback control based on the output signal of the air-fuel ratio sensor becomes possible. Therefore, conventionally, preheating for starting energization of the heater before the start of the engine has been performed so that the air-fuel ratio feedback control can be started immediately after the start of the internal combustion engine.

【0003】例えば、特開平5−202785号公報に
開示される空燃比制御装置では、車両ドアのオープンが
検出された場合に内燃機関の始動を予測し、空燃比セン
サのヒータへのプリヒートを開始する。この空燃比制御
装置において、内燃機関の温度が低くなるほど、プリヒ
ートにおける目標温度は高く設定される。かかる手法に
よれば、低温始動時においても、始動後速やかにセンサ
温度を活性化温度まで上昇させることができる。
For example, in the air-fuel ratio control device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-202785, when the opening of the vehicle door is detected, the start of the internal combustion engine is predicted, and the preheating of the heater of the air-fuel ratio sensor is started. I do. In this air-fuel ratio control device, the lower the temperature of the internal combustion engine, the higher the target temperature in preheating is set. According to this method, even at the time of low-temperature start, the sensor temperature can be raised to the activation temperature immediately after the start.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、内
燃機関のクランキング始動が開始されると、セルモータ
への十分な供給電力を確保すべく、空燃比センサのヒー
タへの通電は停止される。ヒータへの通電が停止された
状態では空燃比センサが冷却されるため、機関始動後、
早期に空燃比フィードバック制御を開始する観点から
は、ヒータへの再通電を速やかに開始することが望まし
い。しかしながら、クランキングが完了しないうちにヒ
ータへの通電が再開されると、セルモータに供給される
電力が不足し、機関始動性が悪化してしまう。また、ク
ランキング始動の終了後であっても、機関運転状態が安
定化しないうちにヒータへの通電が開始されると、バッ
テリーの放電電力の増加によりオルタネータの負荷が増
大し、アイドル運転状態が不安定化してしまう。
Generally, when cranking of the internal combustion engine is started, energization of the heater of the air-fuel ratio sensor is stopped in order to secure sufficient power supply to the starter motor. Since the air-fuel ratio sensor is cooled when the power supply to the heater is stopped, after the engine is started,
From the viewpoint of starting the air-fuel ratio feedback control early, it is desirable to immediately start re-energizing the heater. However, if the power supply to the heater is restarted before the cranking is completed, the power supplied to the starter motor becomes insufficient, and the engine startability deteriorates. Further, even after the cranking start is completed, if the power supply to the heater is started before the engine operation state is stabilized, the load on the alternator increases due to an increase in the discharge power of the battery, and the idle operation state is reduced. It becomes unstable.

【0005】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、内燃機関を円滑に始動させると共に機関始動後
の安定な運転状態を実現しつつ、空燃比センサのヒータ
への再通電を開始することが可能な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。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and has been made to re-energize the heater of the air-fuel ratio sensor while smoothly starting the internal combustion engine and realizing a stable operation state after the engine is started. It is an object of the present invention to provide a heater control device for an air-fuel ratio sensor that can be started.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の目的は、請求項1
に記載する如く、内燃機関に設けられた空燃比センサが
備えるヒータへの通電を制御するヒータ制御装置であっ
て、機関始動前に前記ヒータへの通電を行うプリヒート
手段と、機関始動時に前記プリヒート手段による通電を
停止させる通電停止手段と、機関運転状態を検出する運
転状態検出手段と、前記機関運転状態に基づいて、機関
始動後の前記ヒータへの通電開始タイミングを設定する
通電タイミング設定手段と、を備える空燃比センサのヒ
ータ制御装置により達成される。
The above object is achieved by the present invention.
A heater control device for controlling energization of a heater included in an air-fuel ratio sensor provided in an internal combustion engine, wherein the preheating means energizes the heater before starting the engine; Energization stopping means for stopping energization by the means, operating state detecting means for detecting an engine operating state, and energizing timing setting means for setting energizing start timing to the heater after engine start based on the engine operating state. This is achieved by a heater control device for an air-fuel ratio sensor comprising:

【0007】請求項1記載の発明において、通電停止手
段は、機関始動時にプリヒート手段によるヒータへの通
電を停止する。機関始動後、ヒータへの再通電が行われ
ると、バッテリーの放電電力が増加する。このため、セ
ルモータへの供給電力が不足することで、内燃機関の始
動性が悪化し、又は、オルタネータの負荷が増大するこ
とで、内燃機関の運転状態は不安定側に変化する。これ
に対して、通電タイミング設定手段は、機関運転状態に
基づいて機関始動後のヒータへの通電開始タイミングを
設定する。従って、本発明によれば、ヒータへの通電開
始に伴って、機関始動性が悪化し、又は、機関始動後の
運転状態が不安定化することが防止される。
In the first aspect of the present invention, the power supply stopping means stops power supply to the heater by the preheating means when the engine is started. When the heater is re-energized after the engine is started, the discharged power of the battery increases. For this reason, when the power supplied to the starter motor is insufficient, the startability of the internal combustion engine is deteriorated, or the load on the alternator is increased, so that the operation state of the internal combustion engine is changed to an unstable state. On the other hand, the power supply timing setting means sets the power supply start timing to the heater after the engine is started based on the engine operation state. Therefore, according to the present invention, it is possible to prevent the engine startability from deteriorating due to the start of energization of the heater, or to prevent the operation state after the engine is started from becoming unstable.

【0008】また、上記の目的は、請求項2に記載する
如く、請求項1記載の空燃比センサのヒータ制御装置に
おいて、空燃比センサの温度を検出するセンサ温度検出
手段を備えると共に、前記通電タイミング設定手段は、
前記機関運転状態及び前記空燃比センサの温度に基づい
て、前記通電開始タイミングを設定する空燃比センサの
ヒータ制御装置によっても達成される。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a heater control apparatus for an air-fuel ratio sensor according to the first aspect, further comprising a sensor temperature detecting means for detecting a temperature of the air-fuel ratio sensor, The timing setting means is
The present invention is also achieved by a heater control device for an air-fuel ratio sensor that sets the energization start timing based on the engine operating state and the temperature of the air-fuel ratio sensor.

【0009】請求項2記載の発明において、通電停止手
段は機関始動時にプリヒート手段によるヒータへの通電
を停止するため、機関始動後、ヒータへの通電が開始さ
れるまで、空燃比センサの温度(センサ温度)は一時的
に低下する。この場合、通電が開始される際のセンサ温
度が高いほど、ヒータの消費電力は小さくなる。つま
り、機関始動後のセンサ温度が高いほど、ヒータへの通
電開始が機関始動性及び運転安定性へ及ぼす影響は小さ
くなるため、より早い時点からヒータへの通電を開始す
ることができる。従って、本発明によれば、通電タイミ
ング設定手段が、機関運転状態及びセンサ温度に基づい
て通電開始タイミングを設定することで、機関始動性の
悪化及び運転状態の不安定化を招かない範囲で、早期に
ヒータへの通電を開始して、空燃比センサの活性を速や
かに回復することができる。
According to the second aspect of the present invention, the power supply stopping means stops the power supply to the heater by the preheating means when the engine is started. Therefore, after the engine is started, the temperature of the air-fuel ratio sensor is maintained until the power supply to the heater is started. Sensor temperature) temporarily decreases. In this case, the higher the sensor temperature at the start of energization, the lower the power consumption of the heater. In other words, the higher the sensor temperature after the engine is started, the smaller the effect of the start of energization on the heater on the engine startability and operation stability becomes. Therefore, energization of the heater can be started earlier. Therefore, according to the present invention, the energization timing setting means sets the energization start timing based on the engine operation state and the sensor temperature, so that deterioration of the engine startability and instability of the operation state are not caused. By energizing the heater at an early stage, the activity of the air-fuel ratio sensor can be quickly restored.

【0010】この場合、請求項3に記載する如く、前記
機関運転状態として機関回転数を用いることとしてもよ
い。また、空燃比センサのインピーダンスは、センサ温
度に応じて変化する。従って、請求項4に記載する如
く、前記センサ温度検出手段は、前記空燃比センサのイ
ンピーダンスに基づいて前記空燃比センサの温度を検出
することとしてもよい。
In this case, an engine speed may be used as the engine operating state. Further, the impedance of the air-fuel ratio sensor changes according to the sensor temperature. Therefore, as described in claim 4, the sensor temperature detecting means may detect the temperature of the air-fuel ratio sensor based on the impedance of the air-fuel ratio sensor.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施例である
空燃比センサのヒータ制御装置が適用された内燃機関の
システム構成図を示す。本実施例の内燃機関は、電子制
御ユニット(以下、ECUと称す)10により制御され
る。図1に示す如く、内燃機関は、シリンダブロック1
2を備えている。シリンダブロック12の内部には、シ
リンダ14およびウォータジャケット16が形成されて
いる。ウォータジャケット16には、水温センサ18が
配設されている。水温センサ18はウォータジャケット
16の内部を流れる冷却水の温度(以下、水温THWと
称す)に応じた信号をECU10に向けて出力する。E
CU10は水温センサ18の出力信号に基づいて水温T
HWを検出する。
FIG. 1 is a system configuration diagram of an internal combustion engine to which a heater control device for an air-fuel ratio sensor according to an embodiment of the present invention is applied. The internal combustion engine of the present embodiment is controlled by an electronic control unit (hereinafter, referred to as ECU) 10. As shown in FIG. 1, the internal combustion engine includes a cylinder block 1
2 is provided. Inside the cylinder block 12, a cylinder 14 and a water jacket 16 are formed. The water jacket 16 is provided with a water temperature sensor 18. The water temperature sensor 18 outputs a signal corresponding to the temperature of the cooling water flowing inside the water jacket 16 (hereinafter, referred to as water temperature THW) to the ECU 10. E
The CU 10 determines the water temperature T based on the output signal of the water temperature sensor 18.
HW is detected.

【0012】シリンダ14の内部にはピストン20が配
設されている。ピストン20は、シリンダ14の内部
を、図1における上下方向に摺動することができる。シ
リンダブロック12の上部には、シリンダヘッド22が
固定されている。シリンダヘッド22には、吸気ポート
24および排気ポート26が形成されている。シリンダ
ヘッド22の底面、ピストン20の上面、およびシリン
ダ14の側壁は、燃焼室28を画成している。上述した
吸気ポート24および排気ポート26は、共に燃焼室2
8に開口している。燃焼室28には、点火プラグ30の
先端が露出している。点火プラグ30はECU10から
点火信号を供給されることにより、燃焼室28内の燃料
に点火する。
A piston 20 is provided inside the cylinder 14. The piston 20 can slide inside the cylinder 14 in the vertical direction in FIG. A cylinder head 22 is fixed to an upper portion of the cylinder block 12. An intake port 24 and an exhaust port 26 are formed in the cylinder head 22. The bottom surface of the cylinder head 22, the top surface of the piston 20, and the side wall of the cylinder 14 define a combustion chamber. The above-described intake port 24 and exhaust port 26 are both
8 is open. The tip of the ignition plug 30 is exposed in the combustion chamber 28. The ignition plug 30 ignites fuel in the combustion chamber 28 by receiving an ignition signal from the ECU 10.

【0013】内燃機関は、また、吸気弁34及び排気弁
36を備えている。吸気ポート24及び排気ポート26
の燃焼室28への開口部には、それぞれ、吸気弁34及
び排気弁36に対する弁座が形成されている。吸気弁3
4及び排気弁36は、各弁座に離着座することにより、
それぞれ吸気ポート24及び排気ポート26を開閉させ
る。
The internal combustion engine also has an intake valve 34 and an exhaust valve 36. Intake port 24 and exhaust port 26
A valve seat for the intake valve 34 and the exhaust valve 36 is formed at the opening to the combustion chamber 28, respectively. Intake valve 3
4 and the exhaust valve 36 are separated from and seated on each valve seat,
The intake port 24 and the exhaust port 26 are opened and closed, respectively.

【0014】吸気ポート24には、吸気マニホールド3
8が連通している。吸気マニホールド38には、燃料噴
射弁40が配設されている。燃料噴射弁40はECU1
0から付与される指令信号に応じて燃料を吸気マニホー
ルド38内に噴射する。吸気マニホールド38の上流側
には、サージタンク42が連通している。サージタンク
42の更に上流側には、吸気管44が連通している。吸
気管44には、スロットルバルブ46が配設されてい
る。スロットルバルブ46の近傍には、スロットル開度
センサ48が配設されている。
The intake port 24 has an intake manifold 3
8 are in communication. A fuel injection valve 40 is provided in the intake manifold 38. The fuel injection valve 40 is ECU1
Fuel is injected into the intake manifold 38 according to a command signal given from zero. A surge tank 42 communicates with the upstream side of the intake manifold 38. An intake pipe 44 communicates further upstream of the surge tank 42. The intake pipe 44 is provided with a throttle valve 46. In the vicinity of the throttle valve 46, a throttle opening sensor 48 is provided.

【0015】吸気管44の上流側にはエアフローメータ
50 が連通している。エアフローメータ50は吸気管4
4を通過する空気の流量に応じた信号をECU10に向
けて出力する。ECU10はエアフローメータ50の出
力信号に基づいて、内燃機関の吸入空気量を検出する。
エアフローメータ50の更に上流側にはエアクリーナ5
2が連通している。吸気管44にはエアクリーナ52に
より濾過された外気が流入する。
An air flow meter 50 communicates upstream of the intake pipe 44. The air flow meter 50 is connected to the intake pipe 4.
A signal corresponding to the flow rate of the air passing through 4 is output to ECU 10. The ECU 10 detects the intake air amount of the internal combustion engine based on the output signal of the air flow meter 50.
Further upstream of the air flow meter 50 is an air cleaner 5.
Two are communicating. The outside air filtered by the air cleaner 52 flows into the intake pipe 44.

【0016】一方、内燃機関の排気ポート26には、排
気通路54が連通している。排気通路54には、触媒コ
ンバータ56が配設されている。触媒コンバータ56
は、排気ガスに含まれる炭化水素(HC)、一酸化炭素
(CO)、及び酸化窒素(NOX )を反応させることに
より排気ガスを浄化する。触媒コンバータ56の上流側
及び下流側には、それぞれ、空燃比センサ58、60が
配設されている。空燃比センサ58、60は同様の構成
を有しており、これらの構成については後述する。な
お、本実施例では、空燃比センサ58、60が同一とさ
れているが、異なるものとしてもよい。
On the other hand, an exhaust passage 54 communicates with the exhaust port 26 of the internal combustion engine. A catalytic converter 56 is provided in the exhaust passage 54. Catalytic converter 56
Purifies the exhaust gas by reacting hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas. Air-fuel ratio sensors 58 and 60 are disposed upstream and downstream of the catalytic converter 56, respectively. The air-fuel ratio sensors 58 and 60 have the same configuration, and these configurations will be described later. In this embodiment, the air-fuel ratio sensors 58 and 60 are the same, but may be different.

【0017】内燃機関は、また、回転数センサ62を備
えている。回転数センサ62は内燃機関が所定のクラン
ク角だけ回転する毎にパルス信号をECU10に向けて
出力する。ECU10は、回転数センサ62の出力信号
に基づいて内燃機関の回転数(以下、機関回転数NEと
称す)を検出する。ECU10には、ドアスイッチ64
が接続されている。ドアスイッチ64は、車両ドアがオ
ープンされた場合にのみオン状態となるスイッチであ
る。ECU10は、ドアスイッチ64のオン/オフ状態
に基づいて、車両ドアのオープンを検出する。
The internal combustion engine also has a rotation speed sensor 62. The rotation speed sensor 62 outputs a pulse signal to the ECU 10 every time the internal combustion engine rotates by a predetermined crank angle. The ECU 10 detects a rotation speed of the internal combustion engine (hereinafter, referred to as an engine rotation speed NE) based on an output signal of the rotation speed sensor 62. The ECU 10 includes a door switch 64
Is connected. The door switch 64 is a switch that is turned on only when the vehicle door is opened. The ECU 10 detects the opening of the vehicle door based on the ON / OFF state of the door switch 64.

【0018】図2は、空燃比センサ58、60の内部構
成を、ECU10との接続回路と共に示す。図2に示す
如く、空燃比センサ58、60は、その内部に、例えば
ジルコニア等の材料により構成されたセンサ素子66
と、センサ素子66を加熱するヒータ68とを備えてい
る。センサ素子66の一方の端子は定電圧源70に接続
され、また、他方の端子はECU10に接続されている
と共に抵抗器71を介して接地されている。このように
センサ素子66に定電圧が印可された状態では、センサ
素子66に流れる電流(以下、センサ電流Iと称す)
は、センサ素子66の温度(以下、センサ温度Tと称
す)が所定の活性化温度Te(例えば650゜Cから7
00゜C)以上である場合に、排気通路54内の酸素濃
度に応じて変化する。ECU10には、このセンサ電流
Iに応じた電圧が入力される。
FIG. 2 shows an internal configuration of the air-fuel ratio sensors 58 and 60 together with a connection circuit with the ECU 10. As shown in FIG. 2, the air-fuel ratio sensors 58 and 60 have a sensor element 66 therein made of a material such as zirconia.
And a heater 68 for heating the sensor element 66. One terminal of the sensor element 66 is connected to the constant voltage source 70, and the other terminal is connected to the ECU 10 and grounded via the resistor 71. When the constant voltage is applied to the sensor element 66 in this manner, a current flowing through the sensor element 66 (hereinafter, referred to as a sensor current I)
Indicates that the temperature of the sensor element 66 (hereinafter referred to as the sensor temperature T) is a predetermined activation temperature Te (for example, from 650 ° C. to 7
When the temperature is equal to or greater than (00 ° C.), the pressure varies according to the oxygen concentration in the exhaust passage 54. A voltage corresponding to the sensor current I is input to the ECU 10.

【0019】センサ素子66は、また、インピーダンス
検出回路72を介してECU10に接続されている。イ
ンピーダンス検出回路72は、ECU10から供給され
る制御信号に応じて、センサ素子66に所定周波数の交
流電圧を印可すると共に、センサ素子66に流れる交流
電流の大きさに応じた信号をECU10に向けて出力す
る。ECU10は、インピーダンス検出回路72の出力
信号に基づいて、センサ素子66のインピーダンスを検
出する。センサ素子66は、センサ温度Tが高くなるの
に応じてインピーダンスが低くなる特性を有している。
そこで、ECU10は、センサ素子66のインピーダン
スに基づいてセンサ温度Tを検出する。
The sensor element 66 is connected to the ECU 10 via an impedance detection circuit 72. The impedance detection circuit 72 applies an AC voltage having a predetermined frequency to the sensor element 66 in response to a control signal supplied from the ECU 10, and sends a signal corresponding to the magnitude of the AC current flowing through the sensor element 66 to the ECU 10. Output. The ECU 10 detects the impedance of the sensor element 66 based on the output signal of the impedance detection circuit 72. The sensor element 66 has a characteristic that the impedance decreases as the sensor temperature T increases.
Therefore, the ECU 10 detects the sensor temperature T based on the impedance of the sensor element 66.

【0020】一方、ヒータ68は、通電制御回路74を
介してECU10に接続されている。通電制御回路74
はECU10から供給される制御信号に応じて、車載バ
ッテリー75を電源として、ヒータ68への通電電流を
デューティ制御する。ヒータ68には、また、ヒータ電
圧検出回路76及びヒータ電流検出回路78が接続され
ている。ヒータ電圧検出回路76は、ヒータ68に印可
される電圧に応じた信号をECU10に向けて出力す
る。また、ヒータ電流検出回路78は、ヒータ68を流
れる電流に応じた信号をECU10に向けて出力する。
ECU10は、これらの信号に基づいてヒータ68に印
可される電圧、及び、ヒータ68に供給される電流を検
出する。
On the other hand, the heater 68 is connected to the ECU 10 via a power supply control circuit 74. Energization control circuit 74
Performs duty control of a current supplied to the heater 68 using the vehicle-mounted battery 75 as a power supply in accordance with a control signal supplied from the ECU 10. A heater voltage detection circuit 76 and a heater current detection circuit 78 are connected to the heater 68. The heater voltage detection circuit 76 outputs a signal corresponding to the voltage applied to the heater 68 to the ECU 10. The heater current detection circuit 78 outputs a signal corresponding to the current flowing through the heater 68 to the ECU 10.
The ECU 10 detects a voltage applied to the heater 68 and a current supplied to the heater 68 based on these signals.

【0021】ECU10は、内燃機関の運転中に、セン
サ温度Tの温度が、活性化温度Te以上、かつ、センサ
素子66に損傷を与えない程度の温度となるように、ヒ
ータ68への通電量を制御する。上述の如く、センサ温
度Tが活性化温度Te以上に維持された状態では、セン
サ素子66に流れる電流は、酸素濃度に応じて変化す
る。従って、ECU10は、上記の如くヒータ68への
通電量を制御することで、センサ電流Iに基づいて、排
気通路54内の酸素濃度、すなわち、空燃比を検出する
ことができる。そして、ECU10は、空燃比に基づい
て燃料噴射量をフィードバック制御する空燃比フィード
バック制御を実行する。
During the operation of the internal combustion engine, the ECU 10 controls the amount of power supplied to the heater 68 so that the temperature of the sensor temperature T is equal to or higher than the activation temperature Te and at a level that does not damage the sensor element 66. Control. As described above, when the sensor temperature T is maintained at the activation temperature Te or higher, the current flowing through the sensor element 66 changes according to the oxygen concentration. Therefore, the ECU 10 can detect the oxygen concentration in the exhaust passage 54, that is, the air-fuel ratio, based on the sensor current I by controlling the amount of current supplied to the heater 68 as described above. Then, the ECU 10 executes air-fuel ratio feedback control for performing feedback control of the fuel injection amount based on the air-fuel ratio.

【0022】空燃比フィードバック制御では、空燃比が
理論空燃比よりもリッチ側である場合には燃料噴射量が
減量され、リーン側である場合には燃料噴射量が増量さ
れることにより、空燃比が理論空燃比近傍の所定範囲内
に維持される。上記した触媒コンバータ56は、空燃比
が理論空燃比近傍である場合に、高い浄化性能を発揮す
る。従って、空燃比フィードバック制御によれば、排気
ガス中のHC、CO、及びNOxを触媒コンバータ56
により効果的に除去することができる。また、空燃比フ
ィードバック制御によれば、空燃比が過度にリッチ又は
リーンになることがないため、燃費の悪化及び燃焼状態
の不安定化を共に防止することができる。
In the air-fuel ratio feedback control, when the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the fuel injection amount is reduced, and when the air-fuel ratio is leaner, the fuel injection amount is increased. Is maintained within a predetermined range near the stoichiometric air-fuel ratio. The above-described catalytic converter 56 exhibits high purification performance when the air-fuel ratio is near the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, according to the air-fuel ratio feedback control, HC, CO, and NOx in the exhaust gas are
Can be more effectively removed. Further, according to the air-fuel ratio feedback control, the air-fuel ratio does not become excessively rich or lean, so that it is possible to prevent both deterioration of the fuel efficiency and instability of the combustion state.

【0023】内燃機関の冷間始動時には、センサ温度T
はほぼ外気温まで低下しているため、センサ温度Tが活
性化温度Teまで加熱されるまでには、ある程度の時間
が必要となる。そこで、本実施例では、内燃機関の始動
後、速やかに空燃比フィードバックの実行を開始すべ
く、機関始動が予想される場合(例えば、車両ドアのオ
ープンが検出された場合)に、機関始動前から空燃比セ
ンサ58、60のヒータ68への通電を開始することと
している。以下、機関始動前に行われるヒータ68への
通電を、空燃比センサ58、60のプリヒートと称す
る。
During a cold start of the internal combustion engine, the sensor temperature T
Since the temperature has almost dropped to the outside temperature, it takes some time before the sensor temperature T is heated to the activation temperature Te. Therefore, in the present embodiment, in order to start the execution of the air-fuel ratio feedback immediately after the start of the internal combustion engine, if the engine start is predicted (for example, if the opening of the vehicle door is detected), , The power supply to the heater 68 of the air-fuel ratio sensors 58 and 60 is started. Hereinafter, energization of the heater 68 performed before the engine is started is referred to as preheating of the air-fuel ratio sensors 58 and 60.

【0024】なお、空燃比センサ58、60が異なる構
成とされ、例えば、空燃比センサ58にのみヒータ68
が備えられる場合には、プリヒートは空燃比センサ58
に対してのみ行われることとなる。プリヒートの実行中
は、車載バッテリー75の電力が消費される。従って、
本実施例では、クランキング始動が開始された時点で、
セルモータへの十分な供給電力を確保すべく、プリヒー
トを中止することとしている。この場合、機関始動後、
速やかに空燃比フィードバック制御を開始する観点から
は、ヒータ68への再通電をできるだけ早期に開始する
ことが望ましい。一方、クランキング始動が完了しない
うちに、ヒータ68への再通電が開始されると、セルモ
ータへの供給電力が不足することで、機関始動性が低下
してしまう。また、クランキング始動が完了した後であ
っても、アイドル運転状態が安定化しないうちにヒータ
68への再通電が開始されると、車載バッテリー75の
放電電力の増加によりオルタネータの負荷が大きくなる
ことで、アイドル運転状態は更に不安定化してしまう。
The air-fuel ratio sensors 58 and 60 have different structures. For example, only the air-fuel ratio sensor 58 has a heater 68.
Is provided, the preheat is performed by the air-fuel ratio sensor 58.
Will be performed only for During the execution of the preheating, the power of the vehicle battery 75 is consumed. Therefore,
In this embodiment, when the cranking start is started,
In order to secure sufficient power supply to the starter motor, preheating will be stopped. In this case, after starting the engine,
From the viewpoint of immediately starting the air-fuel ratio feedback control, it is desirable to start the re-energization of the heater 68 as early as possible. On the other hand, if the re-energization to the heater 68 is started before the cranking start is completed, the power supply to the starter motor becomes insufficient, and the engine startability is reduced. Further, even after the cranking start is completed, if re-energization to the heater 68 is started before the idling operation state is stabilized, the load on the alternator increases due to an increase in the discharge power of the vehicle-mounted battery 75. As a result, the idle operation state becomes more unstable.

【0025】これに対して、本実施例のシステムは、機
関始動時の機関回転数NE及びセンサ温度Tに基づいて
ヒータ68への通電再開タイミングを設定することで、
良好な機関始動性及びアイドル運転状態の安定性を確保
しつつ、早期に空燃比フィードバック制御を開始し得る
点に特徴を有している。図3は、センサ温度Tと、ヒー
タ68への通電を再開するための機関回転数NEの基準
値N0 との関係を表すマップを示す。本実施例において
は、図3に示すマップを参照して、センサ温度Tから基
準値N0 が求められ、機関回転数NEが基準値N0 を上
回った時点で、ヒータ68への再通電が開始される。セ
ンサ温度Tが高いほど、ヒータ68への通電を再開した
場合のヒータ68の消費電力(つまり、センサ温度Tを
活性化温度Te以上に上昇させるのに要する消費電力)
は小さいといえる。そこで、本実施例では、図3に示す
如く、センサ温度Tが高いほど、基準値N0 を小さな値
に設定することにより、機関回転数NEがより低い時点
から再通電を開始することとしている。
On the other hand, the system according to the present embodiment sets the restart timing of energization to the heater 68 based on the engine speed NE and the sensor temperature T at the time of starting the engine.
It is characterized in that the air-fuel ratio feedback control can be started early while ensuring good engine startability and stability in the idling operation state. FIG. 3 shows a map representing the relationship between the sensor temperature T and the reference value N0 of the engine speed NE for resuming the energization of the heater 68. In the present embodiment, a reference value N0 is determined from the sensor temperature T with reference to the map shown in FIG. 3, and when the engine speed NE exceeds the reference value N0, re-energization to the heater 68 is started. You. As the sensor temperature T increases, the power consumption of the heater 68 when the power supply to the heater 68 is restarted (that is, the power consumption required to raise the sensor temperature T to the activation temperature Te or higher).
Is small. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, as the sensor temperature T is higher, the reference value N0 is set to a smaller value, so that re-energization is started at a point in time when the engine speed NE is lower.

【0026】図4は、(A)空燃比センサ58、60の
プリヒートが開始された後のセンサ温度Tの時間変化、
(B)ヒータ68への通電のオン/オフ状態の時間変
化、及び(C)機関回転数NEの時間変化をそれぞれ例
示する。なお、図4(C)には、機関回転数NEが基準
値N0 に達しないうちにヒータ68への通電が開始され
た場合の機関回転数NEを一点鎖線で示している。
FIG. 4 shows (A) a time change of the sensor temperature T after the preheating of the air-fuel ratio sensors 58 and 60 is started,
(B) A time change of the ON / OFF state of energization to the heater 68 and (C) a time change of the engine speed NE are illustrated. In FIG. 4C, the engine speed NE when the power supply to the heater 68 is started before the engine speed NE reaches the reference value N0 is indicated by a dashed line.

【0027】図4(A)及び(B)に示す如く、クラン
キングが開始される時刻t1までは、空燃比センサ5
8、60のプリヒートが行われることで、センサ温度T
は目標温度Tcに向けて上昇する。時刻t1においてク
ランキングが開始されると、ヒータ68への通電が停止
されることで、以後、センサ温度Tは次第に低下し、活
性化温度Teを下回っている。一方、図4(C)に実線
で示す如く、時刻t1におけるクランキング開始に伴っ
て、機関回転数NEが立ち上がり、その後、時刻t2に
おいてクランキングが終了した後も、内燃機関の燃焼開
始により機関回転数NEは上昇し続ける。そして、時刻
t3において、機関回転数NEが基準値N0 を上回る
と、図4(B)に示す如く、ヒータ68への再通電が開
始され、図4(A)に示す如く、センサ温度Tcは上昇
に転ずる。
As shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B), the air-fuel ratio sensor 5
By performing preheating of 8, 60, the sensor temperature T
Rises toward the target temperature Tc. When the cranking is started at time t1, the power supply to the heater 68 is stopped, and thereafter, the sensor temperature T gradually decreases and falls below the activation temperature Te. On the other hand, as shown by the solid line in FIG. 4C, the engine speed NE rises with the start of cranking at time t1, and after the cranking ends at time t2, the engine starts to operate even after the combustion of the internal combustion engine starts. The rotation speed NE keeps increasing. Then, at time t3, when the engine speed NE exceeds the reference value N0, re-energization to the heater 68 is started as shown in FIG. 4B, and the sensor temperature Tc is reduced as shown in FIG. Turn to ascent.

【0028】上述の如く、ヒータ68への再通電が開始
されると車載バッテリー75の放電電力が増加する。こ
のため、図4(C)に一点鎖線で示す如く、機関回転数
NEが基準値N0 に達していない状態で再通電が開始さ
れた場合には、オルタネータの負荷が上昇することで、
機関回転数NEが十分に立ち上がらなくなってしまう。
また、再通電が開始されるタイミングがクランキング中
である場合には、上記の如く、セルモータへの供給電力
が不足することにより内燃機関の円滑な始動が実現でき
なくなる。
As described above, when re-energization of the heater 68 is started, the discharge power of the vehicle battery 75 increases. Therefore, as shown by the dashed line in FIG. 4C, when re-energization is started in a state where the engine speed NE has not reached the reference value N0, the load on the alternator increases,
The engine speed NE does not rise sufficiently.
Further, when the timing at which the re-energization is started is during cranking, as described above, the power supply to the starter motor is insufficient, so that the smooth start of the internal combustion engine cannot be realized.

【0029】これに対して、本実施例では、上述の如
く、機関回転数NEが基準値N0 を上回り、安定な運転
状態が確保されたと判断された時点で、再通電が開始さ
れる。従って、本実施例によれば、良好な機関始動性及
び安定なアイドル運転状態を確保しつつ、ヒータ68へ
の再通電を開始することができる。また、ヒータ温度T
が高いほど(つまり、ヒータ68への再通電の開始に伴
う電力消費が小さいほど)、基準値N0 が小さな値に設
定されることで、内燃機関の始動性及び運転安定性に影
響を与えない範囲において、可能な限り速やかなタイミ
ングで通電を開始することができる。すなわち、本実施
例によれば、内燃機関の良好な始動性及び安定なアイド
ル運転状態を確保しつつ、空燃比フィードバック制御を
早期に開始することが可能とされている。
On the other hand, in the present embodiment, as described above, the re-energization is started when it is determined that the engine speed NE exceeds the reference value N0 and a stable operation state is secured. Therefore, according to the present embodiment, re-energization to the heater 68 can be started while ensuring good engine startability and a stable idle operation state. Also, the heater temperature T
Is higher (that is, the power consumption associated with the start of re-energization of the heater 68 is smaller), the reference value N0 is set to a smaller value, so that the startability and operating stability of the internal combustion engine are not affected. Within the range, the energization can be started at a timing as quick as possible. That is, according to the present embodiment, it is possible to start the air-fuel ratio feedback control early, while ensuring good startability and a stable idle operation state of the internal combustion engine.

【0030】以下、本実施例においてECU10が実行
する具体的な処理の内容について説明する。図5は、空
燃比センサ58、60のプリヒートを行うべくECU1
0が実行するルーチンのフローチャートである。また、
図6は、ヒータ68への再通電を開始すべくECU10
が実行するルーチンのフローチャートである。なお、図
5及び図6に示すルーチンは、所定時間間隔で起動され
る定時割り込みルーチンである。先ず図5に示すルーチ
ンについて説明する。図5に示すルーチンが起動される
と、ステップ100の処理が実行される。
The details of the specific processing executed by the ECU 10 in this embodiment will be described below. FIG. 5 shows the ECU 1 that performs preheating of the air-fuel ratio sensors 58 and 60.
0 is a flowchart of a routine executed. Also,
FIG. 6 shows that the ECU 10 starts re-energizing the heater 68.
5 is a flowchart of a routine executed by the user. The routine shown in FIGS. 5 and 6 is a periodic interruption routine started at a predetermined time interval. First, the routine shown in FIG. 5 will be described. When the routine shown in FIG. 5 is started, the process of step 100 is executed.

【0031】ステップ100では、プリヒートの実行が
許可されているか否かが判別される。具体的には、ステ
ップ100では、車両ドアのオープンが検出された後、
内燃機関の始動前である場合、すなわち、内燃機関の始
動が予想される場合に、プリヒートの実行が許可されて
いると判別される。ステップ100において、プリヒー
トの実行が許可されていないと判別された場合は、次に
ステップ102の処理が実行される。一方、ステップ1
00において、プリヒートの実行が許可されている場合
は、次にステップ104の処理が実行される。
In step 100, it is determined whether or not execution of preheating is permitted. Specifically, in step 100, after the opening of the vehicle door is detected,
If the internal combustion engine is not started, that is, if the internal combustion engine is expected to be started, it is determined that the execution of the preheat is permitted. If it is determined in step 100 that the execution of the preheat is not permitted, the process of step 102 is executed next. Step 1
At 00, if execution of the preheat is permitted, the process of step 104 is executed next.

【0032】ステップ102では、空燃比センサ58、
60のヒータ68への通電制御におけるデューティ比H
Tdutyが「0」に設定される。従って、ステップ100
及び102の処理によれば、プリヒートの開始後、内燃
機関が始動された時点で、ヒータ68への通電は停止さ
れることになる。ステップ102の処理が終了すると、
今回のルーチンは終了される。
In step 102, the air-fuel ratio sensor 58,
Duty ratio H in energization control of heater 60
Tduty is set to “0”. Therefore, step 100
According to the processes of and 102, the energization of the heater 68 is stopped when the internal combustion engine is started after the start of the preheating. When the processing of step 102 ends,
This routine is ended.

【0033】ステップ104では、センサ素子66のイ
ンピーダンスに基づいてセンサ温度Tが検出される。ス
テップ104に続くステップ106では、センサ温度T
が目標温度Tcを上回っているか否かが判別される。そ
の結果、T>Tcが成立する場合は、次にステップ10
8において、デューティ比HTdutyが所定値αだけ減少
されることにより、ヒータ68への通電量が減少され
る。一方、ステップ106において、T>Tcが不成立
であれば、次にステップ110において、デューティ比
THdutyが所定値αだけ増加されることにより、ヒータ
68への通電量が増加される。ステップ106、10
8、及び110の処理によれば、センサ温度Tが目標温
度Tcに向けて制御される。ステップ108又は110
の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
In step 104, the sensor temperature T is detected based on the impedance of the sensor element 66. In step 106 following step 104, the sensor temperature T
Is higher than the target temperature Tc. As a result, if T> Tc is satisfied, then step 10
At 8, the amount of power to the heater 68 is reduced by reducing the duty ratio HTduty by the predetermined value α. On the other hand, if T> Tc is not satisfied in step 106, then in step 110, the duty ratio THduty is increased by a predetermined value α, so that the amount of power to the heater 68 is increased. Step 106, 10
According to the processes of 8 and 110, the sensor temperature T is controlled toward the target temperature Tc. Step 108 or 110
Is completed, the current routine ends.

【0034】なお、デューティ比HTdutyの変更幅αは
センサ温度Tと目標温度Tcとの差の大きさに基づいて
可変としてもよい。次に、図6に示すルーチンについて
説明する。図6に示すルーチンが起動されると、ステッ
プ150の処理が実行される。ステップ150では、機
関回転数NEが「0」であるか否かが判別される。その
結果、NE=0が成立する場合は、機関始動前であると
判断されて今回のルーチンは終了される。一方、ステッ
プ150において、NE=0が不成立であれば、次にス
テップ152の処理が実行される。
The change width α of the duty ratio HTduty may be variable based on the magnitude of the difference between the sensor temperature T and the target temperature Tc. Next, the routine shown in FIG. 6 will be described. When the routine shown in FIG. 6 is started, the processing of step 150 is executed. In step 150, it is determined whether or not the engine speed NE is "0". As a result, when NE = 0 is established, it is determined that the engine is not yet started, and the current routine is terminated. On the other hand, if NE = 0 is not satisfied in step 150, the process of step 152 is executed next.

【0035】ステップ152では、センサ素子66のイ
ンピーダンスに基づいてセンサ温度Tが検出される。ス
テップ152に続くステップ154では、センサ温度T
が活性化温度Te以上であるか否かが判別される。その
結果、T≧Teが成立する場合は、空燃比センサ58、
60が活性化していると判断され、次にステップ156
の処理が実行される。一方、ステップ154において、
T≧Teが不成立であれば、次にステップ158の処理
が実行される。
In step 152, the sensor temperature T is detected based on the impedance of the sensor element 66. In step 154 following step 152, the sensor temperature T
Is higher than or equal to the activation temperature Te. As a result, if T ≧ Te holds, the air-fuel ratio sensor 58,
60 is determined to be active, then step 156
Is performed. On the other hand, in step 154,
If T ≧ Te is not satisfied, the process of step 158 is executed next.

【0036】ステップ156では、F/B許可フラグF
1が「1」にセットされる。ECU10は、F/B許可
フラグF1が「1」にセットされている場合に、空燃比
フィードバック制御の実行を許可する。ステップ156
の処理が終了すると、ステップ160に進む。ステップ
160では、再通電許可フラグF2が「1」にセットさ
れる。ECU10は、再通電許可フラグF2が「1」に
セットされている場合に、ヒータ68への再通電を許可
し、センサ温度Tを活性化温度Te以上に維持すべくヒ
ータ68への通電制御を実行する。従って、ステップ1
60の処理により、空燃比センサ58、60の出力信号
に基づいて空燃比フィードバック制御が適正に実行され
ることが保証される。ステップ160の処理が終了する
と、今回のルーチンは終了される。
In step 156, the F / B permission flag F
1 is set to "1". The ECU 10 permits the execution of the air-fuel ratio feedback control when the F / B permission flag F1 is set to “1”. Step 156
When the process is completed, the process proceeds to step 160. In step 160, the re-energization permission flag F2 is set to "1". When the re-energization permission flag F2 is set to “1”, the ECU 10 permits re-energization to the heater 68 and controls energization to the heater 68 to maintain the sensor temperature T at or above the activation temperature Te. Execute. Therefore, step 1
The process of 60 guarantees that the air-fuel ratio feedback control is properly executed based on the output signals of the air-fuel ratio sensors 58 and 60. When the process of step 160 ends, the current routine ends.

【0037】一方、ステップ158では、フィードバッ
ク許可フラグF1が「0」にリセットされることによ
り、空燃比フィードバック制御の実行が禁止される。ス
テップ158の処理が終了すると、ステップ162へ進
む。ステップ162では、上記図3に示すマップを参照
することにより、センサ温度Tから基準値N0 が求めら
れる。
On the other hand, in step 158, the execution of the air-fuel ratio feedback control is prohibited by resetting the feedback permission flag F1 to "0". When the processing in step 158 ends, the flow advances to step 162. In step 162, a reference value N0 is obtained from the sensor temperature T by referring to the map shown in FIG.

【0038】ステップ162に続くステップ164で
は、機関回転数NEが基準値N0 を上回っているか否か
が判別される。その結果、NE>N0 が不成立であれ
ば、次にステップ166において、再通電許可フラグF
2が「0」にリセットされることによりヒータ68への
再通電が禁止された後、今回のルーチンは終了される。
一方、ステップ164において、NE>αが成立する場
合は、次に上記ステップ160において、再通電許可フ
ラグF2が「1」にセットされることによりヒータ68
への再通電が許可された後、今回のルーチンは終了され
る。
In step 164 following step 162, it is determined whether or not the engine speed NE exceeds the reference value N0. As a result, if NE> N0 is not satisfied, then in step 166, the re-energization permission flag F
This routine is terminated after re-energizing the heater 68 is prohibited by resetting 2 to “0”.
On the other hand, if NE> α is satisfied in step 164, then, in step 160, the re-energization permission flag F2 is set to “1”, so that the heater 68
After the re-energization of the power supply is permitted, the current routine ends.

【0039】上述の如く、本実施例によれば、機関回転
数NEが基準値N0 を上回った時点で、ヒータ68への
再通電が許可されることで、車載バッテリー75の放電
電力の増加に伴う始動性の悪化、又は、アイドル運転状
態の不安定化を防止することができる。また、基準値N
0 が上記図3に示すマップに従って、センサ温度Tが高
いほど基準値N0 が小さな値となるようにN0を設定す
ることで、機関始動性の悪化等を防止できる範囲で、速
やかにヒータ68への再通電を開始することができ、こ
れにより、空燃比フィードバック制御を早期に開始する
ことができる。
As described above, according to the present embodiment, when the engine speed NE exceeds the reference value N0, re-energization of the heater 68 is permitted, so that the discharge power of the vehicle battery 75 can be increased. Accordingly, it is possible to prevent the deterioration of the startability or the instability of the idling operation state. The reference value N
In accordance with the map shown in FIG. 3, 0 is set to N0 so that the higher the sensor temperature T, the smaller the reference value N0 becomes. Can be started again, whereby the air-fuel ratio feedback control can be started early.

【0040】なお、上記実施例においては、回転数セン
サ62が特許請求の範囲に記載した運転状態検出手段に
相当している。また、ECU10が図5に示すルーチン
を実行することにより特許請求の範囲に記載したプリヒ
ート手段が、図5に示すルーチンのステップ100及び
102の処理を実行することにより特許請求の範囲に記
載した通電停止手段が、図6に示すルーチンのステップ
152を実行することによりセンサ温度検出手段が、図
6に示すルーチンのステップ162、164、160、
及び166の処理を実行することにより特許請求の範囲
に記載した通電タイミング設定手段が、それぞれ実現さ
れている。
In the above embodiment, the rotation speed sensor 62 corresponds to the operating state detecting means described in the claims. The ECU 10 executes the routine shown in FIG. 5, and the preheating means described in the claims executes the processing of steps 100 and 102 in the routine shown in FIG. The stopping means executes step 152 of the routine shown in FIG. 6 so that the sensor temperature detecting means executes steps 162, 164, 160,
And 166, the energization timing setting means described in the claims is realized.

【0041】なお、上記実施例では、センサ素子66の
インピーダンスに基づいてセンサ温度Tを検出するもの
としたが、センサ温度Tを求める手法はこれに限られる
ものではなく、ヒータ抵抗Rに基づいてセンサ温度Tを
検出してもよい。すなわち、ヒータ68の温度が高くな
るのに応じてヒータ抵抗Rは増加するため、ヒータ抵抗
Rからヒータ温度を求め、このヒータ温度をセンサ温度
Tとして用いることとしてもよい。
In the above-described embodiment, the sensor temperature T is detected based on the impedance of the sensor element 66. However, the method for obtaining the sensor temperature T is not limited to this, and the method for obtaining the sensor temperature T is based on the heater resistance R. The sensor temperature T may be detected. That is, since the heater resistance R increases as the temperature of the heater 68 increases, the heater temperature may be obtained from the heater resistance R, and the heater temperature may be used as the sensor temperature T.

【0042】また、上記実施例では、酸素濃度に応じて
センサ電流Iが連続的に変化する特性を有する空燃比セ
ンサ58、60により空燃比を検出するものとしたが、
本発明はこれに限らず、空燃比センサ58、60の一方
又は双方に代えて、空燃比に応じてリッチ/リーンの2
段階の信号を出力するO2 センサを用いてもよい。ま
た、上記実施例では、ヒータ68への通電量をデューテ
ィ制御するものとしたが、これに限らず、電流値をリニ
アに変化させることにより通電量を制御してもよい。こ
の場合、上記図5に示すルーチンのステップ108及び
110では、それぞれ、通電電流を減少及び増加させる
こととすればよい。
In the above-described embodiment, the air-fuel ratio is detected by the air-fuel ratio sensors 58 and 60 having a characteristic that the sensor current I continuously changes according to the oxygen concentration.
The present invention is not limited to this. Instead of one or both of the air-fuel ratio sensors 58 and 60, the rich / lean 2
An O 2 sensor that outputs a step signal may be used. Further, in the above embodiment, the duty amount of the power supply to the heater 68 is controlled. However, the present invention is not limited to this, and the power supply amount may be controlled by changing the current value linearly. In this case, in steps 108 and 110 of the routine shown in FIG. 5, the energizing current may be decreased and increased, respectively.

【0043】更に、上記実施例では、機関回転数NEに
基づいてヒータ68への再通電の開始タイミングを設定
するものとしたが、これに限らず、例えば吸気管負圧を
検出する負圧センサを設け、吸気管負圧に基づいて再通
電の開始タイミングを設定することとしてもよい。
Furthermore, in the above embodiment, the start timing of re-energizing the heater 68 is set based on the engine speed NE. However, the present invention is not limited to this. For example, a negative pressure sensor for detecting an intake pipe negative pressure is used. And the start timing of re-energization may be set based on the intake pipe negative pressure.

【0044】[0044]

【発明の効果】上述の如く、請求項1記載の発明によれ
ば、良好な機関始動性、及び、機関始動後の安定な運転
状態を確保しつつ、機関始動後に空燃比センサのヒータ
への通電を再開することができる。また、請求項2記載
の発明によれば、良好な機関始動性、及び、機関始動後
の安定な運転状態を確保し得る範囲で、速やかにヒータ
への通電を開始することができ、これにより、空燃比セ
ンサの活性を早期に回復させることができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, it is possible to ensure good engine startability and a stable operation state after the engine is started, and to supply the heater of the air-fuel ratio sensor after the engine is started. The energization can be resumed. According to the second aspect of the present invention, it is possible to quickly start energizing the heater within a range in which a good engine startability and a stable operation state after the engine start can be ensured. Thus, the activity of the air-fuel ratio sensor can be recovered at an early stage.

【0045】また、請求項3記載の発明によれば、機関
回転数を機関運転状態として用いることができる。更
に、請求項4記載の発明によれば、空燃比センサのイン
ピーダンスに基づいてセンサ温度を検出することができ
る。
According to the third aspect of the invention, the engine speed can be used as the engine operating state. Furthermore, according to the invention described in claim 4, the sensor temperature can be detected based on the impedance of the air-fuel ratio sensor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の空燃比センサのヒータ制御装置が適用
された内燃機関のシステム構成図である。
FIG. 1 is a system configuration diagram of an internal combustion engine to which a heater control device for an air-fuel ratio sensor according to the present invention is applied.

【図2】本実施例のシステムが備える空燃比センサの内
部構成をECUとの接続回路と共に示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an internal configuration of an air-fuel ratio sensor included in the system of the present embodiment, together with a connection circuit with an ECU.

【図3】ヒータ温度Tと基準値N0 との関係を表すマッ
プである。
FIG. 3 is a map showing a relationship between a heater temperature T and a reference value N0.

【図4】図4(A)は、空燃比センサのプリヒートが開
始された後、内燃機関が始動されるまでのセンサ温度T
の時間変化を例示する図である。図4(B)は、空燃比
センサのヒータへの通電のオン/オフ状態の時間変化を
例示する図である。図4(C)は、機関回転数の時間変
化を例示する図である。
FIG. 4 (A) is a diagram showing a sensor temperature T from the start of preheating of an air-fuel ratio sensor to the start of an internal combustion engine.
FIG. 6 is a diagram illustrating a time change of the scalar. FIG. 4B is a diagram exemplifying a temporal change in an on / off state of energization to the heater of the air-fuel ratio sensor. FIG. 4C is a diagram illustrating a change over time of the engine speed.

【図5】本実施例において空燃比センサのプリヒートを
開始すべくECUが実行するルーチンのフローチャート
である。
FIG. 5 is a flowchart of a routine executed by an ECU to start preheating of an air-fuel ratio sensor in the embodiment.

【図6】本実施例において空燃比センサへの再通電を開
始すべくECUが実行するルーチンのフローチャートで
ある。
FIG. 6 is a flowchart of a routine executed by the ECU to start re-energizing the air-fuel ratio sensor in the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ECU 58、60 空燃比センサ 62 回転数センサ 68 ヒータ 72 インピーダンス検出回路 Reference Signs List 10 ECU 58, 60 Air-fuel ratio sensor 62 Rotation speed sensor 68 Heater 72 Impedance detection circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井手 宏二 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 2G004 BJ01 BK04 BK10 BL08 BL20 3G301 KA01 KA07 LC10 NA08 NC02 ND13 ND15 ND41 PA01Z PA07Z PA11Z PD05B PD05Z PD13Z PE01Z PF16Z PG01Z PG02Z  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Koji Ide 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation F-term (reference) 2G004 BJ01 BK04 BK10 BL08 BL20 3G301 KA01 KA07 LC10 NA08 NC02 ND13 ND15 ND41 PA01Z PA07Z PA11Z PD05B PD05Z PD13Z PE01Z PF16Z PG01Z PG02Z

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関に設けられた空燃比センサが備
えるヒータへの通電を制御するヒータ制御装置であっ
て、 機関始動前に前記ヒータへの通電を行うプリヒート手段
と、 機関始動時に前記プリヒート手段による通電を停止させ
る通電停止手段と、 機関運転状態を検出する運転状態検出手段と、 前記機関運転状態に基づいて、機関始動後の前記ヒータ
への通電開始タイミングを設定する通電タイミング設定
手段と、を備えることを特徴とする空燃比センサのヒー
タ制御装置。
1. A heater control device for controlling energization of a heater provided in an air-fuel ratio sensor provided in an internal combustion engine, comprising: preheating means for energizing the heater before starting the engine; Energization stopping means for stopping energization by the means, operating state detecting means for detecting an engine operating state, and energizing timing setting means for setting energizing start timing to the heater after starting the engine based on the engine operating state. And a heater control device for an air-fuel ratio sensor.
【請求項2】 請求項1記載の空燃比センサのヒータ制
御装置において、 空燃比センサの温度を検出するセンサ温度検出手段を備
えると共に、 前記通電タイミング設定手段は、前記機関運転状態及び
前記空燃比センサの温度に基づいて、前記通電開始タイ
ミングを設定することを特徴とする空燃比センサのヒー
タ制御装置。
2. The heater control device for an air-fuel ratio sensor according to claim 1, further comprising: a sensor temperature detecting unit that detects a temperature of the air-fuel ratio sensor, wherein the energization timing setting unit includes the engine operating state and the air-fuel ratio. A heater control device for an air-fuel ratio sensor, wherein the energization start timing is set based on a temperature of a sensor.
【請求項3】 前記機関運転状態は機関回転数であるこ
とを特徴とする請求項1又は2記載の空燃比センサのヒ
ータ制御装置
3. The heater control device for an air-fuel ratio sensor according to claim 1, wherein the engine operation state is an engine speed.
【請求項4】 前記センサ温度検出手段は、前記空燃比
センサのインピーダンスに基づいて前記空燃比センサの
温度を検出することを特徴とする請求項2記載の空燃比
センサのヒータ制御装置。
4. The heater control device for an air-fuel ratio sensor according to claim 2, wherein the sensor temperature detecting means detects the temperature of the air-fuel ratio sensor based on the impedance of the air-fuel ratio sensor.
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