JP2000249679A

JP2000249679A - 空燃比センサのヒータ制御装置

Info

Publication number: JP2000249679A
Application number: JP11055645A
Authority: JP
Inventors: Koji Ide; 宏二井手; Toshinari Nagai; 俊成永井; Naohide Izumitani; 尚秀泉谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-03-03
Filing date: 1999-03-03
Publication date: 2000-09-14
Anticipated expiration: 2019-03-03
Also published as: JP3680247B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、不必要にプリヒートが行われるの
を防止して、省電力化を図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。【解決手段】イグニッションキーのキーシリンダへの差
し込み、運転者の着座、ドアの開操作、及び、ドアロッ
クの解除の何れかが検出されると、内燃機関の始動が予
測され、プリヒートが開始される。例えば、イグニッシ
ョンキーのキーシリンダへの差し込みが検出される（ス
テップ１００）と、内燃機関が始動される可能性が非常
に高いと判断され、センサ温度Ｔの目標温度Ｔｃが最も
高いＴ１に設定される（ステップ１０２）。また、イグ
ニッションキーが差し込まれていない状態で運転者の着
座が検出された場合（ステップ１０４）には、センサ温
度Ｔの目標温度ＴｃがＴ１より低いＴ２に設定される
（ステップ１０８）。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、内燃機関の始動前に空燃比
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。

【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を行うことで触媒コ
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、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、内燃機関の始動前にヒータ
への通電を開始するプリヒートを行う装置が知られてい
る。

【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、始動直後に速やかに空
燃比センサの温度を活性化温度まで上昇させることがで
きる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、必ずしも車両
ドアのオープン操作後に内燃機関が始動されるとは限ら
ない。例えば、運転者が単に車両内の荷物を取り出すた
めにドアの開閉を行う場合には、内燃機関は始動されな
い。従って、上記従来例のように、車両ドアのオープン
が検出された時に、内燃機関の温度のみに応じた目標温
度を設定し、センサ温度Ｔが目標温度となるようにプリ
ヒートを開始する構成では、ドアのオープン操作後に内
燃機関が始動されない場合にプリヒートで消費する電力
が無駄になる。特に、上記従来例では、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
定されるので、内燃機関の温度が低くなるほど、内燃機
関が始動されない場合にプリヒートで無駄になる電力量
が大きくなる。

【０００５】本発明は、上記点に鑑みてなされたもので
あり、不必要にプリヒートが行われるのを防止して、省
電力化を図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。

【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
備えるヒータに対して機関始動前に通電を行うプリヒー
ト手段を有する空燃比センサのヒータ制御装置であっ
て、内燃機関が始動される可能性を推定する始動可能性
推定手段と、該推定された始動可能性に応じて前記プリ
ヒート手段による前記ヒータへの通電量を設定する通電
量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。

【０００７】請求項１記載の発明において、プリヒート
手段が機関始動前にヒータへの通電を開始することで、
空燃比センサは機関始動に先立ってヒータへの通電量に
応じた温度まで加熱される。始動可能性推定手段は、内
燃機関が始動される可能性を推定する。そして、通電量
設定手段は、内燃機関が始動される可能性の大きさに応
じてヒータへの通電量を設定する。本発明では、推定さ
れる機関始動の可能性に応じてヒータへの通電量が設定
されるので、不必要に大きな電力がヒータに供給される
ことが防止され、省電力化が達成される。

【０００８】内燃機関が始動される可能性がより正確に
推定されるようにするという観点から、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
置であって、前記始動可能性推定手段は、複数の始動準
備動作を検出する始動準備動作検出手段を有し、各始動
準備動作の有無に応じて始動可能性を推定する構成とし
てもよい。

【０００９】内燃機関の始動は、一連の複数の始動準備
動作が行われた後にイグニッションスイッチがオンポジ
ションとされることにより行われる。内燃機関が始動さ
れる可能性は、一連の始動準備動作が進行するほど高く
なる。そこで、始動可能性推定手段が各始動準備動作の
有無に応じて内燃機関が始動される可能性を推定する構
成にすることで、内燃機関が始動される可能性がより正
確に推定される。

【００１０】通常、内燃機関の始動は、ドアロックの解
除、ドアの開操作、運転者の着座、ドアの閉操作、及
び、キーシリンダへのイグニッションキーの差し込みと
いう一連の始動準備動作が行われた後にイグニッション
スイッチがオンポジションとされることにより行われ
る。そこで、上記複数の始動準備動作を特定するという
観点から、請求項３に記載する如く、請求項２記載の空
燃比センサのヒータ制御装置であって、前記複数の始動
準備動作は、車両ドアロックの解除、車両ドアの開操
作、運転者の運転席への着座、及び、キーシリンダへの
イグニッションキーの差し込みのうち、少なくとも二つ
の動作を含む構成としてもよい。

【００１１】内燃機関が始動される可能性は、各始動準
備動作が行われてから次の始動準備動作が行われるまで
の経過時間によっても異なる。例えば、車両ドアが開状
態とされた状態が所定時間τ以上経過した場合は、車両
ドアが開状態とされてからの経過時間がτ未満の場合に
比して、内燃機関が始動される可能性が低いと判断でき
る。そこで、請求項４に記載する如く、請求項２記載の
空燃比センサのヒータ制御装置であって、各始動準備動
作が検出された後の経過時間を測定する時間測定手段を
有し、前記始動可能性推定手段は、更に、検出された経
過時間に基づいて内燃機関が始動される可能性を推定す
る構成としてもよい。

【００１２】始動準備動作の検出後の経過時間を含めて
内燃機関が始動される可能性が推定されるので、より正
確に機関始動の可能性が推定される。

【００１３】

【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。

【００１４】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
２８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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】吸気管４４の上流側にはエアクリーナ５０
が配設されている。吸気管４４にはエアクリーナ５０に
より濾過された外気が流入する。一方、内燃機関の排気
ポート２６には、排気通路５２が連通している。排気通
路５２には、触媒コンバータ５４が配設されている。触
媒コンバータ５４は、排気ガスに含まれる炭化水素（Ｈ
Ｃ）、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５４の上流側及び下流側には、それぞれ、空燃比
センサ５６、５８が配設されている。本実施例では、空
燃比センサ５６、５８の構成は同一とされているが、異
なるものとしてもよい。

【００１８】内燃機関は、また、回転数センサ６０を備
えている。回転数センサ６０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６０の出力信号
に基づいて内燃機関の回転数を検出する。ＥＣＵ１０に
は、イグニッションスイッチセンサ６４、着座センサ６
５、ドアセンサ６６、ドアロックセンサ６７が接続され
ている。イグニッションスイッチセンサ６４は、イグニ
ッションスイッチのスイッチポジションに応じた信号を
出力する。ＥＣＵ１０は、イグニッションスイッチセン
サ６４の出力信号に基づき、イグニッションスイッチの
スイッチポジションを検出する。また、着座センサ６５
は、運転席のシートクッション内に配置され、シートに
対する荷重に応じた信号を出力する。ＥＣＵ１０は、着
座センサ６５の出力信号に基づき運転者の運転席への着
座を検出する。また、ドアセンサ６６は、車両ドアの開
閉状態に応じた信号を出力する。ＥＣＵ１０は、ドアセ
ンサ６６の出力信号に基づきドアの開閉状態を検出す
る。更に、ドアロックセンサ６７は、車両ドアのロック
状態に応じた信号を出力する。ＥＣＵ１０は、ドアロッ
クセンサ６７の出力信号に基づきドアのロック状態を検
出する。

【００１９】図２は、空燃比センサ５６、５８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５６、５８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６８
と、センサ素子６８を加熱するためのヒータ６９とを備
えている。センサ素子６８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７２を介して接地されている。かか
る状態でセンサ素子６８に流れる電流（以下、センサ電
流Ｉと称す）は、センサ素子６８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７００゜Ｃ）以上の場合に、図１に示す排気通
路５２内の酸素濃度に応じて変化する。ＥＣＵ１０に
は、センサ電流Ｉに応じた電圧が入力され、この入力電
圧に基づいて、排気ガス中の酸素濃度、すなわち、空燃
比が検出される。

【００２０】一方、ヒータ６９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６９への通電電流
をデューティ制御する。ヒータ６９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６９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６９に流
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６９の抵
抗値（以下、ヒータ抵抗Ｒと称す）を検出する。

【００２１】ＥＣＵ１０は、内燃機関の運転中に、セン
サ温度Ｔの値が、活性化温度Ｔｅ以上、かつ、センサ素
子６８に損傷を与えない程度の温度となるように、ヒー
タ６９への通電量を制御する。なお、ヒータ抵抗Ｒはヒ
ータ６９の温度に応じて変化する。そこで、ＥＣＵ１０
はヒータ抵抗Ｒに基づいてヒータ６９の温度を求め、こ
のヒータ温度をセンサ温度Ｔとして用いる。

【００２２】上述の如く、センサ温度Ｔが活性化温度Ｔ
ｅ以上に維持された状態では、センサ電流Ｉは、空燃比
に応じて変化する。従って、ＥＣＵ１０は、上記の如く
ヒータ６９への通電量を制御することで、センサ電流Ｉ
に基づいて空燃比を検出することができる。そして、Ｅ
ＣＵ１０は、検出した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。

【００２３】この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５４は、空
燃比が理論空燃比近傍である場合に、排気ガスに対して
高い浄化性能を発揮する。

【００２４】従って、空燃比フィードバック制御を実行
することにより、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、及び、ＮＯ
ｘを触媒コンバータ５４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。

【００２５】ところで、内燃機関の始動は、ドアロック
の解除、ドアの開操作、運転者の着座、ドアの閉操作、
及び、キーシリンダへのイグニッションキーの差し込み
という一連の動作（以下、始動準備動作と称す）が行わ
れた後にイグニッションスイッチがオンポジションとさ
れることにより行われる。本実施例では、何れかの始動
準備動作が検出された時に、センサ素子６８を活性化さ
せるための目標温度Ｔｃが設定され、センサ温度Ｔが目
標温度Ｔｃとなるように空燃比センサ５６、５８内のヒ
ータ６９への通電が開始される。以下、内燃機関の始動
前に行われるヒータ６９への通電をプリヒートと称す
る。始動準備動作の検出時にプリヒートを行う構成にす
ることで、内燃機関の冷間始動時であっても、プリヒー
トによってほぼ外気温まで低下したセンサ温度Ｔが目標
温度Ｔｃになるまで加熱されるので、内燃機関の始動直
後から空燃比フィードバック制御を実行することができ
る。

【００２６】しかし、必ずしも始動準備動作の実行後に
内燃機関が始動されるとは限らない。例えば、運転者が
単に車両内の荷物を取り出すためにドアの開閉を行う場
合や車両内で休憩するために運転席に着座する場合等に
は、内燃機関は始動されない。このため、始動準備動作
の検出時に、最初から高い目標温度Ｔｃを設定して、セ
ンサ温度Ｔが目標温度Ｔｃになるようにヒータ６９への
通電量を制御する構成にすると、内燃機関が始動されな
い場合にヒータ６９へ不必要に大きな電力が供給される
こととなり、消費電力量が大きくなる。

【００２７】そこで、本実施例は、検出された始動準備
動作の内容に基づき、機関始動の可能性を推定し、機関
始動の可能性の大きさに応じたレベルの目標温度Ｔｃを
設定する点に特徴を有している。内燃機関が始動される
可能性は、上記した一連の始動準備動作が進行するほど
高くなる。例えば、ドアロック解除の検出時よりもイグ
ニッションキーの差し込みの検出時の方が、その後内燃
機関が始動される可能性は高い。本実施例では、より後
に行われる始動準備動作の検出時ほど、内燃機関が始動
される可能性がより高いと判断され、より高い目標温度
Ｔｃが設定される。以下、本実施例のプリヒートの際に
ＥＣＵ１０が実行するルーチンを説明する。

【００２８】図３は、プリヒートにおける目標温度Ｔｃ
を決定すべくＥＣＵ１０が実行するルーチンを説明する
ためのフローチャートである。図３に示すルーチンは、
例えば、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。図３に示すルーチンが起動されると、先ず、
ステップ１００の処理が実行される。ステップ１００で
は、キーシリンダにイグニッションキーが差し込まれて
いるか否かが判別される。この判別は、図１に示すイグ
ニッションスイッチセンサ６４の出力信号に基づいて行
われる。ステップ１００において、キーシリンダにイグ
ニッションキーが差し込まれていると判断される場合、
次に、ステップ１０２の処理が実行される。一方、ステ
ップ１００において、キーシリンダにイグニッションキ
ーが差し込まれていない場合、イグニッションキーが差
し込まれている場合に比して内燃機関が始動される可能
性が低いと判断され、次に、ステップ１０４の処理が実
行される。

【００２９】ステップ１０２では、プリヒートにおける
目標温度Ｔｃが最も高いＴ１に設定される。そして、次
に、ステップ１０６の処理が実行される。ステップ１０
４では、運転者が運転席に着座しているか否かが判別さ
れる。この判別は、図１に示す着座センサ６５の出力信
号に基づいて行われる。ステップ１０４において、運転
者が運転席に着座していると判断される場合、次に、ス
テップ１０８の処理が実行される。一方、ステップ１０
４において、運転者が運転席に着座していない場合、運
転者が着座している場合に比して内燃機関が始動される
可能性が低いと判断され、次に、ステップ１１０の処理
が実行される。

【００３０】ステップ１０８では、プリヒートにおける
目標温度ＴｃがＴ２（＜Ｔ１）に設定される。そして、
次に、ステップ１０６の処理が実行される。ステップ１
１０では、ドアが開状態（ドアオープン）であるか否
か、及び、所定時間内にドアの開操作が行われた履歴が
あるか否かの判別が行われる。これらの判別は、図１に
示すドアセンサ６６の出力信号に基づいて行われる。ス
テップ１１０において、ドアが開状態であると判断され
る場合、又は、ドアの開操作が行われた履歴があると判
断される場合、次に、ステップ１１２の処理が実行され
る。一方、ステップ１１０において、ドアが閉状態であ
り、かつ、所定時間内にドアの開操作が行われた履歴が
無い場合、ドアの開操作が行われた場合に比して内燃機
関が始動される可能性が低いと判断され、次に、ステッ
プ１１４の処理が実行される。

【００３１】ステップ１１２では、プリヒートにおける
目標温度ＴｃがＴ３（＜Ｔ２）に設定される。そして、
次に、ステップ１０６の処理が実行される。ステップ１
１４では、ドアロックが解除中であるか否か、及び、所
定時間内にドアロックが解除された履歴があるか否かの
判別が行われる。これらの判別は、図１に示すドアロッ
クセンサ６７の出力信号に基づいて行われる。ステップ
１１４において、ドアロックが解除中であると判断され
る場合、又は、所定時間内にドアロックが解除された履
歴があると判断される場合、次に、ステップ１１６の処
理が実行される。一方、ステップ１１４において、ドア
ロックがロック状態であり、かつ、所定時間内にドアロ
ックが解除された履歴が無い場合、内燃機関は始動され
ないと判断され、目標温度Ｔｃは設定されずに今回のル
ーチンは終了される。

【００３２】ステップ１１６では、プリヒートにおける
目標温度Ｔｃが最も低いＴ４（＜Ｔ３）に設定される。
そして、次に、ステップ１０６の処理が実行される。ス
テップ１０６では、プリヒート許可フラグＦが「１」に
セットされる。そして、今回のルーチンは終了される。
プリヒート許可フラグＦが「１」にセットされることで
プリヒートの実行が許可される。なお、プリヒート許可
フラグＦは図３「０」に初期化されているものとする。

【００３３】続いて、センサ温度Ｔを上記ルーチンで決
定された目標温度Ｔｃに向けて制御すべく行われるプリ
ヒートについて説明する。図４は、プリヒートを行うべ
くＥＣＵ１０が実行するルーチンのフローチャートであ
る。図４に示すルーチンが起動されると、先ず、ステッ
プ２００の処理が実行される。

【００３４】ステップ２００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。かかる判別は、プ
リヒート許可フラグＦの状態に基づき行われる。ステッ
プ２００において、プリヒート許可フラグＦが「０」に
セットされている場合、プリヒートの実行が許可されて
いないと判断され、次に、ステップ２０２の処理が実行
される。一方、プリヒート許可フラグＦが「１」にセッ
トされている場合、プリヒートの実行が許可されている
と判断され、次に、ステップ２０４の処理が実行され
る。

【００３５】ステップ２０２では、空燃比センサ５６、
５８のヒータ６９への通電制御におけるデューティ比Ｈ
Ｔdutyが「０」に設定されることで、ヒータ６９への通
電が停止される。ステップ２０２の処理が終了すると、
今回のルーチンは終了される。ステップ２０４では、ヒ
ータ抵抗Ｒに基づき現在のセンサ温度Ｔが検出される。
そして、次に、ステップ２０６の処理が実行される。

【００３６】ステップ２０６では、センサ温度Ｔが図３
のルーチンにより設定された目標温度Ｔｃを上回ってい
るか否かが判別される。この結果、Ｔ＞Ｔｃが成立する
ならば、次に、ステップ２０８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
６９への通電量が減少される。そして、今回のルーチン
は終了される。一方、ステップ２０６において、Ｔ＞Ｔ
ｃが不成立ならば、次に、ステップ２１０において、デ
ューティ比ＨＴdutyが所定値αだけ増加されることによ
り、ヒータ６９への通電量が増加される。そして、今回
のルーチンは終了される。ステップ２０８、２１０にお
いて、ヒータ６９への通電量が適宜増減されることによ
り、センサ温度Ｔが目標温度Ｔｃに収束していく。

【００３７】図３を用いて説明したように、本実施例で
は、より後で行われる始動準備動作の検出時ほど、機関
始動の可能性が高いと判断され、より高い目標温度Ｔｃ
が設定される。すなわち、内燃機関が始動される可能性
が低い時ほど、より低い目標温度Ｔｃが設定される。そ
して、図４を用いて説明したように、センサ温度Ｔが設
定された目標温度Ｔｃとなるようにヒータ６９への通電
量が制御される。このため、ヒータ６９に対して不必要
に大きな電力が供給されることが防止され、消費電力量
が低減する。この結果、バッテリー容量の削減、バッテ
リー寿命の延長、及び、省電力化による燃費向上等が実
現される。

【００３８】ところで、内燃機関が始動される可能性
は、各始動準備動作が行われてから次の始動準備動作が
行われるまでの経過時間によっても異なる。例えば、車
両ドアが開状態とされた状態が所定時間τ以上経過した
場合は、車両ドアが開状態とされてからの経過時間がτ
未満の場合に比して、内燃機関が始動される可能性が低
いと判断できる。そこで、始動準備動作の実行後の経過
時間を含めて内燃機関が始動される可能性の大きさを推
定し、内燃機関が始動される可能性の大きさに応じたレ
ベルの目標温度Ｔｃを設定する構成としてもよい。

【００３９】図５は、上記機能を実現すべく、ＥＣＵ１
０が実行するルーチンのフローチャートである。図５に
示すルーチンは、例えば、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。図５に示すルーチンが起動
されると、先ず、ステップ３００の処理が実行される。
ステップ３００では、イグニッションスイッチセンサ６
４の出力信号に基づきキーシリンダにイグニッションキ
ーが差し込まれているか否かが判別される。この判別の
結果、キーシリンダにイグニッションキーが差し込まれ
ていると判断される場合、次に、ステップ３０２の処理
が実行される。一方、ステップ３００において、キーシ
リンダにイグニッションキーが差し込まれていない場
合、イグニッションキーが差し込まれている場合に比し
て内燃機関が始動される可能性が低いと判断され、次
に、ステップ３０４の処理が実行される。

【００４０】ステップ３０４では、着座センサ６５の出
力信号に基づき運転者が運転席に着座しているか否かが
判別される。ステップ３０４において、運転者が運転席
に着座していると判断される場合、次に、ステップ３０
６の処理が実行される。一方、ステップ３０４におい
て、運転者が運転席に着座していない場合、運転者が着
座している場合に比して内燃機関が始動される可能性が
低いと判断され、次に、ステップ３０８の処理が実行さ
れる。

【００４１】ステップ３０６では、運転者が運転席に着
座してから時間τ１以上が経過したか否かが判別され
る。この判別の結果、運転者が運転席に着座してからの
経過時間がτ１未満であると判断される場合、次に、ス
テップ３０２の処理が実行される。一方、ステップ３０
６において、運転者が運転席に着座してから時間τ１以
上が経過している場合、運転者が着座してからの経過時
間がτ１未満の場合に比して内燃機関が始動される可能
性が低い判断され、次に、ステップ３１０の処理が実行
される。

【００４２】ステップ３０８では、ドアセンサ６６の出
力信号に基づきドアが開状態（オープン）であるか否か
の判別と、所定時間内にドアの開操作が行われた履歴が
あるか否かの判別が行われる。これらの判別の結果、ド
アが開状態であると判断される場合、又は、ドアの開操
作が行われた履歴があると判断される場合、次に、ステ
ップ３１２の処理が実行される。一方、ステップ３０８
において、ドアが閉状態であり、かつ、所定時間内にド
アの開操作が行われた履歴が無い場合、ドアの開操作が
行われた場合に比して内燃機関が始動される可能性が低
いと判断され、次に、ステップ３１４の処理が実行され
る。

【００４３】ステップ３１２では、ドアが開状態とされ
てから時間τ２以上が経過したか否かが判別される。こ
の判別の結果、ドアが開状態とされてからの経過時間が
τ２未満であると判断される場合、次に、ステップ３０
２の処理が実行される。一方、ステップ３１２におい
て、ドアが開状態とされてから時間τ２以上が経過して
いる場合、ドアが開状態とされてからの経過時間がτ２
未満の場合に比して内燃機関が始動される可能性が低い
と判断され、次に、ステップ３１６の処理が実行され
る。

【００４４】ステップ３１４では、ドアロックセンサ６
７の出力信号に基づきドアロックが解除中であるか否か
の判別と、所定時間内にドアロックが解除された履歴が
あるか否かの判別が行われる。これらの判別の結果、ド
アロックが解除中であると判断される場合、又は、所定
時間内にドアロックが解除された履歴があると判断され
る場合、次に、ステップ３１８の処理が実行される。一
方、ステップ３１４において、ドアロックがロック状態
であり、かつ、所定時間内にドアロックが解除された履
歴が無い場合、内燃機関は始動されないと判断され、目
標温度Ｔｃは設定されずに今回のルーチンは終了され
る。

【００４５】ステップ３１８では、ドアロックが解除さ
れてから時間τ３以上が経過したか否かが判別される。
この判別の結果、ドアロックが解除されてからの経過時
間がτ３未満であると判断される場合、次に、ステップ
３０２の処理が実行される。一方、ステップ３１８にお
いて、ドアロックが解除されてから時間τ３以上が経過
している場合、ドアロックが解除されてからの経過時間
がτ３未満の場合に比して内燃機関が始動される可能性
が低いと判断され、次に、ステップ３２０の処理が実行
される。

【００４６】ステップ３０２では、プリヒートにおける
目標温度Ｔｃが最も高いＴ１に設定される。そして、次
に、ステップ３２２の処理が実行される。ステップ３１
０では、プリヒートにおける目標温度ＴｃがＴ２（＜Ｔ
１）に設定される。そして、次に、ステップ３２２の処
理が実行される。ステップ３１６では、プリヒートにお
ける目標温度ＴｃがＴ３（＜Ｔ２）に設定される。そし
て、次に、ステップ３２２の処理が実行される。

【００４７】ステップ３２０では、プリヒートにおける
目標温度Ｔｃが最も低いＴ４（＜Ｔ３）に設定される。
そして、次に、ステップ３２２の処理が実行される。ス
テップ３２２では、プリヒート許可フラグＦが「１」に
セットされる。そして、今回のルーチンは終了される。
プリヒート許可フラグＦが「１」にセットされることで
プリヒートの実行が許可される。なお、プリヒート許可
フラグＦは「０」に初期化されているものとする。

【００４８】図５に示すルーチンの実行により目標温度
Ｔｃが決定されると、次に、図４に示すルーチンが実行
されることにより、センサ温度Ｔが目標温度Ｔｃとなる
ようにヒータ６９への通電量が制御される。以上のよう
に、本実施例では、実行された始動準備動作の経過時間
を含めて内燃機関が始動される可能性が推定される。こ
のため、機関始動の可能性がより正確に推定される。よ
り正確に推定された機関始動の可能性に応じてヒータ６
９への通電量が制御されるので、ヒータ６９へ不必要に
大きな電力が供給されることが防止され、消費電力量が
更に低減する。この結果、更なるバッテリー容量の削
減、バッテリー寿命の延長、及び、省電力化による燃費
向上等が実現される。

【００４９】なお、上記実施例では、ヒータ抵抗Ｒに基
づいてヒータ６9 の温度を求め、この温度をセンサ温度
Ｔとして用いることとしたが、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い。例えば、センサ素子
６８は、センサ温度Ｔが高くなるほど、インピーダンス
が低くなる特性を有している。このため、センサ素子６
８に所定周波数の交流電圧を印可し、その印可電圧と電
流との関係からセンサ素子６８のインピーダンスを測定
することによりセンサ温度Ｔを求めることとしてもよ
い。

【００５０】また、内燃機関の停止中は排気通路５８内
の酸素濃度は一定（大気圧中の酸素濃度に等しい値）に
維持されている。一方、酸素濃度が一定に維持された状
況化でのセンサ電流Ｉは、センサ温度Ｔが活性化温度に
達するまでは、センサ温度Ｔの上昇に応じて増加する。
従って、機関始動前のセンサ電流Ｉに基づいてセンサ温
度Ｔを求めることもできる。

【００５１】また、上記実施例では、センサ電流Ｉが空
燃比に応じて連続的に変化する空燃比センサ５６、５８
により酸素濃度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５６、５８の一方または両方
に変えて、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６９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
せることで通電量を制御してもよい。

【００５２】更に、ＥＣＵ１０が検出する始動準備動作
は、上記実施例のものに限らない。例えば、ＥＣＵ１０
がトランクフードの開閉、ＡＴシフトポジション、ブレ
ーキペダル操作、及び、クラッチペダル操作等を始動準
備動作として検出する構成としてもよい。上記実施例に
おいて、ＥＣＵ１０が図４のルーチンを実行することに
より特許請求の範囲に記載の「プリヒート手段」が、図
３のステップ１００、１０４、１１０、１１４、及び、
図５のステップ３００、３０４、３０６、３０８、３１
２、３１４、３１８の処理を実行することにより特許請
求の範囲に記載の「始動可能性推定手段」及び「始動準
備動作検出手段」が、それぞれ実現されている。また、
ＥＣＵ１０が図３のステップ１０２、１０８、１１２、
１１６、及び、図５のステップ３０２、３１０、３１
６、３２０の処理を実行することにより特許請求の範囲
に記載の「通電量設定手段」が、運転者の着座状態、ド
アの開状態、及び、ドアロックの解除の検出後のそれぞ
れの経過時間を測定する処理を実行することにより特許
請求の範囲に記載の「時間測定手段」が、それぞれ実現
されている。

【００５３】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明では、
内燃機関が始動される可能性が推定され、内燃機関が始
動される可能性の大きさに応じてヒータへの通電量が設
定される。このため、不必要に大きな電力がヒータに供
給されることが防止される。従って、本発明によれば、
省電力化を達成することができる。

【００５４】また、請求項２及び３記載の発明では、各
始動準備動作の有無に応じて内燃機関が始動される可能
性が推定される。このため、内燃機関が始動される可能
性がより正確に推定される。そして、不必要に大きな電
力がヒータに供給されることがより確実に防止される。
従って、本発明によれば、更なる省電力化を達成するこ
とができる。

【００５５】更に、請求項４記載の発明では、始動準備
動作の検出後の経過時間を含めて内燃機関が始動される
可能性が推定される。このため、内燃機関が始動される
可能性がより正確に推定される。そして、不必要に大き
な電力がヒータに供給されることがより確実に防止され
る。従って、本発明によれば、更なる省電力化を達成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【図３】プリヒートにおける目標温度を決定すべくＥＣ
Ｕが実行するルーチンを説明するためのフローチャート
である。

【図４】プリヒートを行うべくＥＣＵが実行するルーチ
ンのフローチャートである。

【図５】プリヒートにおける目標温度を決定すべくＥＣ
Ｕが実行するルーチンを説明するためのフローチャート
である。

【符号の説明】

１０ＥＣＵ５４触媒コンバータ５６、５８空燃比センサ６４イグニッションスイッチセンサ６５着座センサ６６ドアセンサ６７ドアロックセンサ６８センサ素子６９ヒータ７５車載バッテリー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者泉谷尚秀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 BL08 BM09 BM10 3G301 JA02 KA01 LC10 NA08 NB02 ND13 ND41 NE23 PA11Z PD05A PD09A PD09Z PD13A PD13Z PE01Z PE08Z PF00Z PF05Z PF16Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関に設けられた空燃比センサが備
えるヒータに対して機関始動前に通電を行うプリヒート
手段を有する空燃比センサのヒータ制御装置であって、内燃機関が始動される可能性を推定する始動可能性推定
手段と、該推定された始動可能性に応じて前記プリヒート手段に
よる前記ヒータへの通電量を設定する通電量設定手段と
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。
【請求項２】請求項１記載の空燃比センサのヒータ制
御装置であって、前記始動可能性推定手段は、複数の始動準備動作を検出
する始動準備動作検出手段を有し、各始動準備動作の有
無に応じて始動可能性を推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。
【請求項３】請求項２記載の空燃比センサのヒータ制
御装置であって、前記複数の始動準備動作は、車両ドアロックの解除、車
両ドアの開操作、運転者の運転席への着座、及び、キー
シリンダへのイグニッションキーの差し込みのうち、少
なくとも二つの動作を含むことを特徴とする空燃比セン
サのヒータ制御装置。
【請求項４】請求項２記載の空燃比センサのヒータ制
御装置であって、各始動準備動作が検出された後の経過時間を測定する時
間測定手段を有し、前記始動可能性推定手段は、更に、検出された経過時間
に基づいて内燃機関が始動される可能性を推定すること
を特徴とする空燃比センサのヒータ制御装置。