JP2007101207A - 空燃比センサのヒータ制御方法及びヒータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】センサ素子部の排気温度が従来方法における判定排気温度より低い場合であっても、センサ素子部の排気凝縮水が全て蒸発しているか否かを判定できるようにする。
【解決手段】フィルタ（４）の下流の排気管内に素子を露出させている空燃比センサ（１８）において、センサ素子部をある一定の排気温度に保持したとき、所定保持時間が経てばセンサ素子部の排気管壁温が１００℃に達する排気温度の最低値を基準温度として、排気温度センサ（１７）により検出されるセンサ素子部の排気温度がこの基準温度以上である状態が所定保持時間、連続して保持されたか否かを判定する判定処理手順と、この判定処理手順の結果、センサ素子部の排気温度がこの基準温度以上である状態が所定保持時間、連続して保持された場合に、空燃比センサ用ヒータ（１９）への通電を許可するヒータ通電許可処理手順とをエンジンコントローラ（１１）が含む。
【選択図】図１

Description

本発明は空燃比センサのヒータ制御方法及びヒータ制御装置、特に空燃比センサがディーゼルエンジンから排出されるパティキュレートを捕集するフィルタの下流に設けられるものに関する。

ディーゼルエンジンの排気規制強化に伴い、ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレートを捕集して堆積させるフィルタ下流の排気管内に、酸素濃度に応じた出力をするジルコニアなどのセンサ素子を露出させている空燃比センサを備えさせることが主流になりつつある。フィルタの下流に空燃比センサを設ける理由は、この空燃比センサにより検出される実空気過剰率が、予め定めている目標空気過剰率と一致するように燃料量や空気量をフィードバック制御したり学習制御したりすることにより、インジェクタの流量特性やエアフローメータの流量特性に生じる製作バラツキや経時劣化を補償する点にある。

この場合に、空燃比センサは活性状態にならないと正常な出力をしないので、排気管中に露出させる上記のセンサ素子を加熱し得るヒータを付加し、冷間始動時にこの空燃比センサ用ヒータへの通電を行えば直ぐに空燃比センサが活性状態となって、早期に上記のフィードバック制御や学習制御を開始することができる。

ただし、エンジンから排出される既燃ガス中に含まれる蒸気は排気通路を流れる過程で冷却され凝縮して水となり、この排気凝縮水がセンサ素子に付着したままエンジンが停止されると、次回運転時には排気凝縮水がセンサ素子に付着した状態でエンジンの始動を行うことなる。しかしながら、排気凝縮水がセンサ素子に付着したままヒータに通電されると、センサ素子内の温度勾配が大きくなってセンサ素子が割れることが知られている。

従って、このセンサ素子の割れを防ぐため、センサ素子部から排気凝縮水が完全になくなった後に空燃比センサ用ヒータへの通電を開始する必要がある。このため、センサ素子部の排気温度を推定し、その推定されるセンサ素子部の排気温度が所定排気温度になったら即座に空燃比センサ用ヒータへの通電を開始するものがある（特許文献１参照）。
特開平８−１５２１３号公報

ところで、ディーゼルエンジンの排気温度はガソリンエンジンと相違して元々低く、しかも空燃比センサはフィルタの下流側といったエンジン本体から遠く離れた位置に設けられるため、特に冷間始動時にあっては排気による昇温効果もあまり望めない。このため、従来方法においてセンサ素子部より排気凝縮水がなくなったと判定するための所定排気温度（この所定排気温度を、以下「従来方法における判定排気温度」という。）は高くなりがちである。

また、排気温度センサでセンサ素子部の排気温度を直接検出するとしても、温度センサには大きな検出誤差があるため、この点からも従来方法における判定排気温度はさらに余裕を持った高い温度（例えば３０５℃程度）に設定されることとなる。

しかしながら、ディーゼルエンジンではもともと排気温度が低いために、センサ素子部の排気温度が従来方法における判定排気温度に達するのが大きく遅れてしまう。従って、その間、上記のフィードバック制御が開始されないとすれば、インジェクタやエアフローメータの流量特性に生じる製作バラツキが露わになる。また、前回の運転時から今回の運転時までの車両の放置期間が長かった状態で上記の学習制御が開始されないとすれば、インジェクタやエアフローメータの流量特性に経時劣化による誤差が新たに生じる。このとき、実空気過剰率が目標空気過剰率の許容範囲を外れて小さくなったのでは、スモークの排出が多くなる。

特に、フィルタの下流端よりセンサ素子部までの排気管が鋳物で形成されることがあり、鋳物製排気管は板金製排気管と相違して熱容量が大きいことから、鋳物製排気管では、板金製排気管の場合よりセンサ素子部の排気温度は低いままとなり、センサ素子部の排気温度が従来方法における判定排気温度に達するのが一層大きく遅れてしまう。

そこで本発明は、センサ素子部の排気温度が従来方法における判定排気温度より低い場合であっても、センサ素子部の排気管壁温が１００℃に達し排気凝縮水が全て蒸発しているか否かを判定できるようにする空燃比センサのヒータ制御方法及びヒータ制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレートを捕集して堆積させるフィルタの下流の排気管内に素子を露出させている空燃比センサにおいて、このセンサ素子を加熱し得るヒータと、このセンサ素子部の排気温度を検出する排気温度センサとを備え、センサ素子部を所定排気温度に保持したとき時間が経てばセンサ素子部の排気管壁温が１００℃に達するその所定排気温度の最低値を基準温度として、前記排気温度センサにより検出されるセンサ素子部の排気温度がこの基準温度以上である状態が所定保持時間、連続して保持されたか否かを判定し、この判定の結果、センサ素子部の排気温度がこの基準温度以上である状態が所定保持時間、連続して保持された場合に、前記ヒータへの通電を許可するように構成する。

また、本発明は、ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレートを捕集して堆積させるフィルタと、フィルタ下流の排気管内に素子を露出させると共に、前記センサ素子を加熱し得るヒータとを備えた空燃比センサと、前記空然比センサ近傍の排気温度を検出する排気温度センサと、前記排気温度センサで検出される排気温度が所定温度を連続して上まわっている持続時間を計測するタイマとを備え、前記タイマが計測した持続時間が所定時間を上まわった場合に、前記ヒータヘの通電を許可するように構成する。

本発明によれば、センサ素子部を所定排気温度に保持したとき時間が経てばセンサ素子部の排気管壁温が１００℃に達するその所定排気温度の最低値を基準温度として、排気温度センサにより検出されるセンサ素子部の排気温度がこの基準温度以上である状態が所定保持時間、連続して保持されたか否かを判定し、この判定の結果、センサ素子部の排気温度がこの基準温度以上である状態が所定保持時間、連続して保持された場合に、空燃比センサ用ヒータへの通電を許可するので、また、排気温度センサで検出される排気温度が所定温度を連続して上まわっている持続時間を計測するタイマを備え、このタイマが計測した持続時間が所定時間を上まわった場合に、空燃比センサ用ヒータヘの通電を許可するので、次の効果が生じる。すなわち、センサ素子部の排気温度が従来方法における判定排気温度よりも低い温度域で、センサ素子部の排気管壁温が１００℃に達し排気凝縮水が全て蒸発しているか否かを判定できることから、もともと排気温度が低いディーゼルエンジンのフィルタ下流というエンジン本体から遠く離れた位置に空燃比センサが設けられる場合であって、しかも板金製排気管に較べ温度上昇が遅い鋳物排気管内にセンサ素子を露出させている空燃比センサの場合にも、従来方法よりも空燃比センサ用ヒータへの通電開始を早期に行うことができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は空燃比センサのヒータ制御方法の実施に直接使用する空燃比センサのヒータ制御装置を備えるディーゼルエンジンの概略構成図を示している。

図１において、１はディーゼルエンジンで、２は吸気通路、３は排気通路を示している。排気通路３には排気中のパティキュレートを捕集するフィルタ４を備える。フィルタ４のパティキュレートの捕集量（堆積量）が所定値に達すると、排気温度を上昇させてパティキュレートを燃焼除去する。

フィルタ４の圧力損失（フィルタ４の上流と下流の圧力差）を検出するためにフィルタ４をバイパスする差圧検出通路に差圧センサ１２（圧力損失検出手段）が設けられる。

この差圧センサ１２により検出されるフィルタ４の圧力損失は、クランク角センサ１３からの回転速度、アクセルセンサ１４からのアクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）、エアフローメータ１５からの吸入空気流量と共にエンジンコントローラ１１に送られ、主にマイクロプロセッサで構成されるエンジンコントローラ１１では、これらに基づいて燃料噴射制御とフィルタ４の再生処理を行う。

燃料噴射制御では、全負荷付近で多く発生するスモークを防止するため、エアフローメータ１５の出力から算出されるシリンダ吸入空気量とエンジン回転速度に応じて最大噴射量を定めており、アクセル開度に応じた基本燃料噴射量をこの最大噴射量で制限し、この制限後の燃料噴射量を最適な時期に燃料噴射装置（例えばサプライポンプ６、コモンレール７、インジェクタ８からなるコモンレール式噴射装置）を用いて噴射する。

ここで、本実施形態のディーゼルエンジンを搭載する車両では、エンジンルーム内のスペースが限定されており、フィルタ４の下流端に接続する排気管は、図示しないがほぼ直角に曲げて配置する必要があることから、この直角に曲げる排気管部分に、板金製排気管ではなく鋳物製排気管を採用している。これは、鋳物製排気管のほうが板金製排気管よりも形成の自由度が大きいためである。そして、この鋳物製排気管の下流端には板金製排気管を接続している。

また、フィルタ４のすぐ下流、つまりフィルタ下端に接続されている鋳物製排気管（図示しない）には空燃比センサ（以下「Ａ／Ｆセンサ」という。）１８を備える。このＡ／Ｆセンサ１８は、上記の鋳物製排気管内に、排気中の酸素濃度に応じた出力をするジルコニアなどのセンサ素子（図示しない）を露出させているセンサで、このＡ／Ｆセンサ１８の出力に基づいて燃料噴射量を学習制御している。

この場合、Ａ／Ｆセンサ１８は活性状態にならないと正常な出力をしないので、ヒータ１９を付加し、このヒータ１９により、鋳物製排気管中に露出させている上記のセンサ素子を加熱するようにしており、冷間始動時にはこのＡ／Ｆセンサ用ヒータ１９への通電制御を行う。

エンジンコントローラ１１で実行される上記の燃料噴射制御を図２のフローチャートに従ってまず説明する。

図２はＡ／Ｆセンサ１８の出力に基づいて燃料噴射量を学習制御するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。

図２においてステップ１ではクランク角センサ１３により検出されるエンジン回転速度Ｎｅ、基本燃料噴射量Ｑｆ０、燃料噴射量学習値ΔＱｆｇｋを読み込む。

ここで、基本燃料噴射量Ｑｆ０は図示しない燃料噴射量の算出ルーチンにおいて、アクセルセンサ１４により検出されるアクセル開度とエンジン回転速度Ｎｅとに基づいて算出されているので、その算出されている基本燃料噴射量Ｑｆ０をそのまま用いればよい。

燃料噴射量学習値ΔＱｆｇｋはインジェクタ８の流量特性に生じる製作バラツキや経時劣化に対処するための値である。燃料噴射量学習値ΔＱｆｇｋはエンジンの停止後もその値が消失しないようにＥＥＰＲＯＭなどに記憶している。

ステップ２ではＡ／Ｆセンサ１８が活性化しているか否かをみる。エンジンの冷間始動時でＡ／Ｆセンサ用ヒータ１９に通電がまだされていないときはＡ／Ｆセンサ１８が活性化していない状態であるので、ステップ１１に進み燃料噴射量学習値ΔＱｆを基本燃料噴射量Ｑｆ０に加算した値を最終の燃料噴射量Ｑｆとする。

Ａ／Ｆセンサ１８が活性化しているときにはステップ２よりステップ３、４に進んでＡ／Ｆセンサ１８の出力を読み込み、このＡ／Ｆセンサ１８の出力より実空燃比Ａ／Ｆｒｅａｌを検出する。このＡ／Ｆセンサ１８により検出される実空燃比は、ディーゼルエンジンにおいては通常、理論空燃比よりもずっとリーン側の値である。

ステップ５ではこの実空燃比Ａ／Ｆｒｅａｌより実空気過剰率λｒｅａｌを次式により計算する。

λｒｅａｌ＝Ａ／Ｆｒｅａｌ／１４．６ …（１）
ただし、１４．６：軽油の場合の理論空燃比、
ステップ６では基本燃料噴射量Ｑｆ０（エンジン負荷相当）とエンジン回転速度Ｎｅとから所定のマップを検索することにより目標空気過剰率λｍを算出する。目標空気過剰率λｍは１．０を大きく超える値であり、スモークが多く発生する高負荷域になると、スモーク限界の空気過剰率（例えば１．１〜１．２）へと近づいてゆく値である。

ステップ７では実空気過剰率λｒｅａｌとこの目標空気過剰率λｍの差の絶対値と許容値εを比較し、実空気過剰率λｒｅａｌと目標空気過剰率λｍの差の絶対値が許容値ε以下のときには実空気過剰率λｒｅａｌが目標空気過剰率λｍの許容範囲内（λｍ−ε≦λｒｅａｌ≦λｍ＋ε）にあると判断し、ステップ１１の操作を実行したあと、今回の処理を終了する。

実空気過剰率λｒｅａｌと目標空気過剰率λｍの差の絶対値が許容値εを超えているときにはステップ７よりステップ８に進み実空気過剰率λｒｅａｌと目標空気過剰率λｍを比較する。実空気過剰率λｒｅａｌが目標空気過剰率λｍより大きいときには、ステップ９に進み実空気過剰率λｒｅａｌが目標空気過剰率λｍの許容範囲に収まるように燃料噴射量学習値ΔＱｆに所定値ＤＱ（正の一定値）を加算した値を改めて燃料噴射量学習値ΔＱｆとして更新したあと、ステップ１１の操作を実行する。この逆に、実空気過剰率λｒｅａｌが目標空気過剰率λｍより小さいときには、ステップ８よりステップ１０に進み実空気過剰率λｒｅａｌが目標空気過剰率λｍの許容範囲に収まるように燃料噴射量学習値ΔＱｆから所定値ＤＱだけ減算した値を改めて燃料噴射量学習値ΔＱｆとして更新したあと、ステップ１１の操作を実行する。

実空気過剰率λｒｅａｌが目標空気過剰率λｍの許容範囲から外れる理由は、インジェクタ８の噴射量特性に製作バラツキや経時劣化があるためである。例えば、インジェクタ８からの燃料噴射量が仕様通りのインジェクタと同じであれば実空気過剰率λｒｅａｌが目標空気過剰率λｍの許容範囲内に収まるはずであり、従ってこのときの燃料噴射量学習値ΔＱｆｇｋはゼロである。ところが、製作バラツキにより、仕様通りのインジェクタより燃料噴射量が少ないインジェクタ８から燃料が噴射されると、燃料が不足して実空気過剰率λｒｅａｌが目標空気過剰率λｍの許容範囲を外れて大きくなる。このとき、燃料噴射量学習値ΔＱｆｇｋが所定値ＤＱだけ大きくなり、この正の値の学習値ΔＱｆｇｋによって燃料噴射量が増量される。それでも、実空気過剰率λｒｅａｌが目標空気過剰率λｍの許容範囲を外れて大きければ、燃料噴射量学習値ΔＱｆｇｋが所定値ＤＱだけさらに大きくなり、正の値で大きくなった学習値ΔＱｆｇｋによって燃料噴射量が増量される。こうしたプロセスを繰り返せばやがて、実空気過剰率λｒｅａｌが目標空気過剰率λｍの許容範囲に落ち着く。つまり、実空気過剰率λｒｅａｌが目標空気過剰率λｍの許容範囲に落ち着いたときの学習値ΔＱｆｇｋは、製作バラツキに伴う燃料量誤差を表すので、この学習値ΔＱｆｇｋを、エンジンの運転停止後もその値が消失しないように記憶しておき、この学習値ΔＱｆｇｋを次回運転時の始動当初より基本燃料噴射量Ｑｆに加算して用いることで、インジェクタ８の製作バラツキに伴う燃料量誤差が解消されることになるのである。

このようにして、Ａ／Ｆセンサ１８の出力に基づいて燃料噴射量を学習制御することで、インジェクタ８の噴射量特性に製作バラツキがあっても、またその後に経時劣化が生じても、実空気過剰率λｒｅａｌが目標空気過剰率λｍの許容範囲に収まるようにすることができる。

実空気過剰率λｒｅａｌが目標空気過剰率λｍの許容範囲内に収まるようにするための制御はこれに限られない。例えば、Ａ／Ｆセンサ１８の出力に基づいて燃料噴射量をフィードバック制御するようにしてもかまわない。

また、吸気コレクタの上流にスロットル弁を設けておき、このスロットル弁開度をフィードバック制御したり学習制御することでも、実空気過剰率λｒｅａｌが目標空気過剰率λｍの許容範囲内に収まるようにすることができる。例えば、実空気過剰率λｒｅａｌが目標空気過剰率λｍの許容範囲内を外れて大きいときには、スロットル弁開度のフィードバック量を小さくなる側に補正するかまたはスロットル弁開度の学習値が小さくなる側に更新し、スロットル弁開度を小さくして（空気量を減らして）実空気過剰率λｒｅａｌが目標空気過剰率λｍの許容範囲に収まるようにし、この逆に実空気過剰率λｒｅａｌが目標空気過剰率λｍの許容範囲内を外れて小さいときには、スロットル弁開度のフィードバック量を大きくなる側に補正するかまたはスロットル弁開度の学習値が大きくなる側に更新し、スロットル弁開度を大きくして（空気量を増やして）実空気過剰率λｒｅａｌが目標空気過剰率λｍの許容範囲に収まるようにする。

さて、ディーゼルエンジンでは、排気温度がガソリンエンジンと相違して元々低く、しかもＡ／Ｆセンサ１８はフィルタ４の下流側といったエンジン本体から遠く離れた位置に設けられるため、特に冷間始動時にあっては排気による昇温効果もあまり望めない。このため、従来方法によれば、従来方法における判定排気温度は高くなりがちである。また、排気温度センサ１７でセンサ素子部の排気温度を直接検出するとしても、温度センサ１７に大きな検出誤差があるため、この点からも従来方法における判定排気温度はさらに余裕を持った高い温度（例えば３０５℃程度）に設定されることとなる。

しかしながら、ディーゼルエンジンではもともと排気温度が低いために、センサ素子部の排気温度が従来方法における判定排気温度に達するのが大きく遅れてしまう。従って、その間、上記の学習制御が開始されないとすれば、前回の運転停止時から今回の運転開始時までのインジェクタ８の流量特性に生じている経時劣化が露わになる。このとき、実空気過剰率が目標空気過剰率の許容範囲を外れて小さくなったのでは、スモークの排出が多くなる。

特に、本実施形態では、フィルタ４の下流端よりＡ／Ｆセンサ１８のセンサ素子部までの排気管が鋳物で形成されており、鋳物製排気管は板金製排気管と相違して熱容量が大きいことから、鋳物製排気管では、板金製排気管の場合よりセンサ素子部の排気温度は低いままとなり、センサ素子部の排気温度が従来方法における判定排気温度に達するのが一層大きく遅れてしまう。

そこで本発明は、大気環境下において完全にクールダウンしたコールド状態から、センサ素子部を所定排気温度に保持したとき、所定保持時間が経てば、少なくともセンサ素子部の上流側における排気管壁温が１００℃に達するその所定排気温度の最低値を基準温度として、排気温度センサ１７により検出されるセンサ素子部の排気温度がこの基準温度以上である状態が所定保持時間、連続して保持されたか否かを判定し、この判定の結果、センサ素子部の排気温度がこの基準温度以上である状態が所定保持時間、連続して保持された場合に、Ａ／Ｆセンサ用ヒータ１９への通電を許可する。

エンジンコントローラ１１で実行されるこのＡ／Ｆセンサ用ヒータ１９への通電制御を図３、図４のフローチャートに従って説明する。

図３はヒータＯＮ許可フラグを設定するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。

図３においてステップ２１では排気温度センサ１７により検出される、鋳物製排気管中に露出しているセンサ素子部（以下単に「センサ素子部」という。）を流れる排気の温度Ｔｅｘｈを読み込む。

ステップ２２〜３０はセンサ素子部の排気温度Ｔｅｘｈが３つの温度域のいずれにあるのかを判定し、その判定した温度域毎にセンサ素子部の排気管壁温が１００℃に達しているか否かを判定する部分である。

上記の温度域は図７最上段に示したように分割している。図７において、左端の２１５℃は、この温度を長く保てばセンサ素子部の排気管壁温が１００℃に達する最低の温度（基準温度）である。従って、センサ素子部の排気温度が２１５℃未満のときには、いくら長くそのまま待ってもセンサ素子部の排気管壁温は１００℃に達しない。一方、右端にある３０５℃が従来方法における判定排気温度である。そして、本実施形態では、２１５℃以上の温度域を、２１５℃以上２３０℃未満の温度域（第１温度域）、２３０℃以上２４５℃未満の温度域（第２温度域）、２４５℃以上の温度域（第３温度域）の３つに分割している。すなわち、従来方法が対象とする温度域は３０５℃以上の温度域であるのに対して、本実施形態ではこの温度域よりも低温側の温度域（２１５℃以上３０５℃未満の温度域）が新たに対象として加わったことになる。

この場合、従来方法における判定排気温度よりも低い温度域を追加したことに伴って保持時間を導入する。例えば、センサ素子部の排気温度Ｔｅｘｈが２１５℃以上２３０℃未満の温度に保たれたとき、センサ素子部の排気管壁温が１００℃に達する最小の時間が適合により定まる。この時間が第１温度域での保持時間である。第１温度域での保持時間、第２温度域での保持時間、第３温度域での保持時間はこの順に短くなる。例えば、第１温度域での保持時間、第２温度域での保持時間、第３温度域での保持時間は、それぞれ３０７秒、１６４秒、１２３秒である。

図３に戻り、ステップ２２、２３ではセンサ素子部の排気温度Ｔｅｘｈが２４５℃以上の温度域（第３温度域）にあるか否か、またセンサ素子部の排気温度が２４５℃以上となっている状態が連続して１２３秒以上経過したか否かをみる。

ここで、２４５℃は従来方法における判定排気温度である３０５℃より低い温度である。この従来方法における判定排気温度より低い温度である２４５℃でも連続して長く保てばセンサ素子部の排気管壁温が１００℃に達して排気凝縮水が全て蒸発する。１２３秒は２４５℃以上の温度を保ったとき、センサ素子部の排気管壁温が１００℃に達して排気凝縮水が全て蒸発する最小の保持時間（第３保持時間）である。従って、２４５℃以上の温度を１２３秒未満保ったときにはセンサ素子部の排気管壁温は１００℃に達しない。

センサ素子部の排気温度Ｔｅｘｈが２４５℃以上の温度域にあっても、センサ素子部の排気温度が２４５℃以上となっている状態が連続して１２３秒以上経過する前にはステップ２４を飛ばし、センサ素子部の排気温度が２４５℃以上の温度域にある状態が連続して１２３秒以上経過したときにはセンサ素子部の壁温が１００℃に達している、つまりセンサ素子部から排気凝縮水が完全に無くなったと判断し、ステップ２３よりステップ２４に進んで、１００℃到達フラグ１（始動時にゼロに初期設定）＝１とする。

なお、センサ素子に付着している排気凝縮水の全てを蒸発させるには、センサ素子部の排気管壁温が１００℃に達した後にその付着している排気凝縮水に対して液体から気体への相変化に必要な気化熱を与える所定時間が必要であるが、ここではその所定時間は短いとして無視している。

ステップ２２でセンサ素子部の排気温度Ｔｅｘｈが２４５℃未満であるときには、ステップ２５、２６に進み、今度はセンサ素子部の排気温度Ｔｅｘｈが２３０℃以上２４５℃未満の温度域（第２温度域）にあるか否か、またセンサ素子部の排気温度が２３０℃以上２４５℃未満の温度となっている状態が連続して１６４秒以上経過したか否かをみる。

ここで、２３０℃以上２４５℃未満の温度域は上記の２４５℃以上の温度域よりも低い温度域であるから、この温度域での温度を保持してセンサ素子部の排気管壁温が１００℃に達するまでの時間は２４５℃以上の温度域での保持時間である上記の１２３秒より長くなる。つまり、１６４秒は２３０℃以上２４５℃未満の温度を保ったとき、センサ素子部の排気管壁温が１００℃に達する最小の保持時間（第２保持時間）である。従って、２３０℃以上２４５℃未満の温度を１６４秒未満保ったときにはセンサ素子部の排気管壁温は１００℃に達しない。

センサ素子部の排気温度Ｔｅｘｈが２３０℃以上２４５℃未満の温度域にあっても、センサ素子部の排気温度が２３０℃以上２４５℃未満の温度となっている状態が連続して１６４秒以上経過する前にはステップ２６を飛ばし、センサ素子部の排気温度が２３０℃以上２４５℃未満の温度となっている状態が連続して１６４秒以上経過したときにはセンサ素子部の壁温が１００℃に達している、つまりセンサ素子部から排気凝縮水が完全に無くなったと判断し、ステップ２６よりステップ２７に進んで、１００℃到達フラグ２（始動時にゼロに初期設定）＝１とする。

ステップ２５でセンサ素子部の排気温度Ｔｅｘｈが２３０℃未満であるときには、ステップ２８、２９に進み、センサ素子部の排気温度Ｔｅｘｈが２１５℃以上２３０℃未満の温度域（第１温度域）にあるか否か、またセンサ素子部の排気温度が２１５℃以上２３０℃未満の温度となっている状態が連続して３０７秒以上経過したか否かをみる。

ここで、２１５℃はこの温度を長く保てばセンサ素子部の壁温が１００℃に達する最低の温度である。従って、センサ素子部の排気温度が２１５℃未満のときには、いくら長くそのまま待ってもセンサ素子部の排気管壁温は１００℃に達しない。また、３０７秒はセンサ素子部の排気温度Ｔｅｘｈが２１５℃以上２３０℃未満の温度に保たれたとき、センサ素子部の排気管壁温が１００℃に達する最小の保持時間（第１保持時間）である。従って、２１５℃以上２３０℃未満の温度を３０７秒未満保ったときにはセンサ素子部の排気管壁温は１００℃に達しない。

センサ素子部の排気温度Ｔｅｘｈが２１５℃以上２３０℃未満の温度域にあっても、センサ素子部の排気温度が２１５℃以上２３０℃未満の温度となっている状態が連続して２１５秒以上経過する前にはステップ２９を飛ばし、センサ素子部の排気温度が２１５℃以上２３０℃未満の温度となっている状態が連続して３０７秒以上経過したときにはセンサ素子部の壁温が１００℃に達している、つまりセンサ素子部から排気凝縮水が完全に無くなったと判断し、ステップ２９よりステップ３０に進んで、１００℃到達フラグ３（始動時にゼロに初期設定）＝１とする。

ここで、ステップ２２、２３、２５、２６、２８、２９に示した温度域と保持時間の条件を設定するために用いた実験データを一つだけ図５に示すと、図５は冷間始動よりエンジンをアイドル状態に保持したときのものである。このとき、センサ素子部の排気管壁温と、フィルタ４出口温度（つまりセンサ素子部の排気温度）とはそれぞれ上昇していっている。

この場合に、センサ素子部の排気管壁温が１００℃に達するのはｔ２のタイミングである。一方、フィルタ出口温度の変化をみると、フィルタ出口温度の変化がほぼ落ち着くｔ１のタイミングより上記ｔ２のタイミングまでの時間間隔は例えば３００秒程度であり、この時間間隔でのフィルタ出口温度の平均値はほぼ２００℃である。これより、フィルタ出口温度つまりセンサ素子部の排気温度が２００℃である状態が連続して３００秒経過すれば、センサ素子部の排気管壁温が１００℃に達すると判断することができる。

このようにして、様々な運転条件を仮定し、その仮定した運転条件で図５に示したと同様のデータを求め、そうした各種のデータの中から、本実施形態では、ステップ２３、２５、２８に示したように、温度域を２４５℃以上、２３０℃以上２４５℃未満、２１５℃以上２３０℃未満の３つの温度域に分割すると共に、その各温度域での温度を保ったときにセンサ素子部の排気管壁温が１００℃に達するまでの保持時間を設定したものである。

このように、センサ素子部の排気温度Ｔｅｘｈを３つの温度域に分けることにしたのは、３つの運転条件を想定し、その各運転条件においてセンサ素子部の排気管壁温が１００℃に達したか否かを判定するためである。例えば、運転条件の相違により、センサ素子部の排気温度が２４５℃以上を保つこともあれば、センサ素子部の排気温度が２３０℃以上２４５℃未満の温度を保つこともあり、また２１５℃以上２３０℃未満の排気温度を保つこともある。この場合に、例えば、２４５℃以上の温度域だけを定めたのでは、センサ素子部の排気温度が２３０℃以上２４５℃未満の温度を保つときや、センサ素子部の排気温度が２１５℃以上２３０℃未満の温度を保つときに、センサ素子部の排気管壁温が１００℃に達しているか否かを判定できないのであるが、温度域を２４５℃以上の温度域、２３０℃以上２４５℃未満の温度域、２１５℃以上２３０℃未満の温度域の３つの温度域に分けていれば、センサ素子部の排気温度が２３０℃以上２４５℃未満の温度を保つときや、センサ素子部の排気温度が２１５℃以上２３０℃未満の温度を保つときにもセンサ素子部の排気管壁温が１００℃に達しているか否かを判定でき、これにより３つの異なる運転条件のいずれかに該当すればセンサ素子部の排気管壁温が１００℃に達しているか否かの判定を行うことができる。

ステップ３１では改めて３つのフラグ（１００℃到達フラグ１、１００℃到達フラグ２、１００℃到達フラグ３）をみる。３つのフラグが全てゼロであればステップ３３に進んでヒータＯＮ許可フラグ（始動時にゼロに初期設定）＝０とし、３つのフラグのいずれかが１になっていればステップ３２に進んでヒータＯＮ許可フラグ＝１とする。

図４はＡ／Ｆセンサ用ヒータ１９の通電を制御するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。図４のフローは図３のフローに続けて実行する。

図４において、ステップ４１では冷間始動時であるか否かをみる。これは例えば、水温センサにより検出される冷却水温と所定値の比較により、冷却水温が所定値以下である場合に冷間始動時であると判定させればよい。冷却水温が所定値を超えている、つまりホットリスタート時にはそのまま今回の処理を終了する。

冷間始動時であるときにはステップ４１よりステップ４２に進み、図３において設定されているヒータＯＮ許可フラグをみる。冷間始動直後にヒータＯＮ許可フラグ＝０であるときにはセンサ素子部に排気凝縮水が付着していると判断しステップ４４に進んでＡ／Ｆセンサ用ヒータ１９に通電しない。その後、ヒータＯＮ許可フラグ＝１となったとき、センサ素子部から排気凝縮水が完全に無くなったと判断し、ステップ４２よりステップ４３に進んでＡ／Ｆセンサ用ヒータ１９に通電信号を出力する。従って、センサ素子割れは生じない。

図６は所定の運転モードに対して本実施形態を適用したときに、どのタイミングでＡ／Ｆセンサ用ヒータ１９への通電が行われるのかを示したものである。

図６において、センサ素子部の排気温度が２４５℃となっている温度状態が連続して１２３秒経過するときをＡで、センサ素子部の排気温度が２３０℃となっている温度状態が連続して２３０秒経過するときをＢで、センサ素子部の排気温度が２１５℃となっている温度状態が連続して３０７秒経過するときをＣでそれぞれ書き入れている。

モード運転ではセンサ素子部の排気温度が図示のように変化するため、２１５℃以上２３０℃未満となっている温度状態が３０７秒以上経過することはなく、また２３０℃以上２４５℃未満となっている温度状態が１６４秒以上経過することもないが、２４５℃以上となっている温度状態が１２３秒以上経過しているため、本実施形態によれば、ｔ１１のタイミングでＡ／Ｆセンサ用ヒータ１９への通電が開始される。

これに対して、従来方法では、センサ素子部の排気温度が３０５℃に達したときにＡ／Ｆセンサ用ヒータ１９への通電が開始されるので、その通電開始タイミングはｔ１２である。従って本実施形態と従来方法とを比較すれば、本実施形態のほうが矢印で示した分だけＡ／Ｆセンサ用ヒータ１９への通電開始タイミングを早めることができる。

ここで、本実施形態の作用効果を説明する。

本実施形態（請求項１、８に記載の発明）によれば、フィルタ４の下流の排気管内に素子を露出させているＡ／Ｆセンサ１８において、このセンサ素子を加熱し得るヒータ１９と、このセンサ素子部の排気温度を検出する排気温度センサ１７とを備え、排気温度センサ１７により検出されるセンサ素子部の排気温度が２１５℃（基準温度）以上である状態が所定保持時間、連続して保持されたか否かを判定し（図３のステップ２２、２３、２５、２６、２８、２９参照）、この判定処理手順の結果、センサ素子部の排気温度がこの基準温度以上である状態が所定保持時間、連続して保持された場合に、ヒータ１９への通電を許可する（図３のステップ２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、図４のステップ４１、４２、４３参照）ので、また、本実施形態（請求項１５、２０に記載の発明）によれば、排気温度センサ１７で検出される排気温度Ｔｅｘｈが所定温度を連続して上まわっている持続時間を計測するタイマ（エンジンコントローラ１１内にソフト的に構成される）を備え、このタイマが計測した持続時間が所定時間を上まわった場合に、空燃比センサ用ヒータ１９ヘの通電を許可する（図３のステップ２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、図４のステップ４１、４２、４３参照）ので、次の効果が生じる。すなわち、センサ素子部の排気温度が従来方法における判定排気温度よりも低い温度域で、センサ素子部の排気管壁温が１００℃に達し排気凝縮水が全て蒸発しているか否かを判定できることから、もともと排気温度が低いディーゼルエンジンのフィルタ４下流というエンジン本体から遠く離れた位置にＡ／Ｆセンサ１８が設けられる場合であって、しかも板金製排気管に較べ温度上昇が遅い鋳物排気管内にセンサ素子を露出させている空燃比センサの場合にも、従来方法よりもＡ／Ｆセンサ用ヒータ１９への通電開始を早期に行うことができる。

本実施形態（請求項４、１１に記載の発明）によれば、２１５℃（基準温度）以上の温度域を、低温側より第１温度域と第２温度域と第３温度域との少なくとも３つの温度域に分割し、センサ素子部の排気温度が第１温度域にある状態が３０７秒（第１保持時間）、連続して保持されたか否かを、またセンサ素子部の排気温度が第２温度域にある状態が１６４秒（第１保持時間より短い第２保持時間）、連続して保持されたか否かを、またセンサ素子部の排気温度が第３温度域にある状態が１２３秒（第２保持時間より短い第３保持時間）、連続して保持されたか否かをそれぞれ判定し（図３のステップ２２、２３、２５、２６、２８、２９参照）、これらの判定の結果、センサ素子部の排気温度が第１温度域にある状態が３０７秒、連続して保持された場合に、センサ素子部の排気温度が第２温度域にある状態が１６４秒、連続して保持された場合にまたはセンサ素子部の排気温度が第３温度域にある状態が１２３秒、連続して保持された場合に、Ａ／Ｆセンサ用ヒータ１９への通電を許可する（図３のステップ２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、図４のステップ４１、４２、４３参照）と共に、第１温度域の温度幅と第２温度域の幅を１５℃と同じにする（図７最上段参照）ので、３つの異なる運転条件のいずれかに該当すればセンサ素子部の排気管壁温が１００℃に達し排気凝縮水が全て蒸発しているか否かの判定を行うことができる。

本実施形態（請求項６、１３に記載の発明）によれば、フィルタ４の下流端よりセンサ素子部までの排気管が鋳物製であるので、次の効果が生じる。すなわち、排気管が鋳物製であれば、板金製排気管のような溶接は廃止でき、より複雑な排気管形状が可能であり、大容量のフィルタを搭載させることが可能となる。大容量のフィルタを搭載できれば、アッシュの堆積にも余裕が生じ、フィルタ４の寿命を長くすることができる。

本実施形態（請求項７、１４に記載の発明）によれば、Ａ／Ｆセンサ用ヒータ１９への通電を許可した後にＡ／Ｆセンサ１８が活性状態となったとき、Ａ／Ｆセンサ１８の出力に基づいて実空気過剰率λｒｅａｌが目標空気過剰率λｍの許容範囲に収まるように燃料量（または空気量）を学習制御する（またはフィードバック制御する）ので（図２のステップ２〜１１参照）、次の効果が生じる。すなわち、冷間始動後早期に学習制御（フィードバック制御）を開始できるぶんだけ、空気過剰率のバラツキをより抑えることができる。

図７は第２、第３、第４、第５の実施形態の温度域の分割方法を示した図である。

図７最上段に示したように、第１実施形態第１実施形態は、従来方法に対して、対象とする温度域を２１５℃以上３０５℃未満の温度域まで拡大したものであった。

第２実施形態でも、対象とする温度域を２１５℃以上３０５℃未満の温度域まで拡大する点は第１実施形態と同じであるが、分割する温度域の数を第１実施形態の３つより７つへと増やしたものである。すなわち、図７第２段目に示したように、２１５℃以上の温度域を、２１５℃以上２３０℃未満の温度域（第１温度域）、２３０℃以上２４５℃未満の温度域（第２温度域）、２４５℃以上２６０℃未満の温度域（第３温度域）、２６０℃以上２７５℃未満の温度域（第４温度域）、２７５℃以上２９０℃未満の温度域（第５温度域）、２９０℃以上３０５℃未満の温度域（第６温度域）、３０５℃以上の温度域（第７温度域）の合計７つの温度域に分けたものである。

この場合、第１温度域での保持時間、第２温度域での保持時間は、第１実施形態と同じでそれぞれ３０７秒、１６４秒である。また、第３温度域での保持時間は、第２温度域での保持時間より短く、さらに第３温度域での保持時間、第４温度域での保持時間、第５温度域での保持時間、第６温度域での保持時間、第７温度域での保持時間はこの順に正の値で小さくなる。なお、第７温度域は従来方法が対象とする温度域であるので、従来方法と同じにする、つまり第７温度域での保持時間はゼロとする。

このように、第２実施形態の第１温度域〜第６温度域も、第１実施形態の第１温度域、第２温度域と同様に温度域の幅が１５℃ずつの等間隔としたものである。なお、第２実施形態において第３温度域〜第７温度域を簡易に１つの温度域にまとめたものが第１実施形態である、ともいえる。

第３実施形態は、図７第３段目に示したように、２１５℃以上の温度域を、２１５℃以上２２５℃未満の温度域（第１温度域）、２２５℃以上２４５℃未満の温度域（第２温度域）、２４５℃以上２７５℃未満の温度域（第３温度域）、２７５℃以上の温度域（第４温度域）について温度域の幅を低い温度側から１０℃、２０℃、３０℃、３０℃より大きい値と不等間隔としている。このように温度の低い側ほど温度域の幅を小さくしたのは、温度が低い側の温度域ほど長い保持時間が要求され、従ってセンサ素子部の排気管壁温が１００℃に達しているか否かの判定の機会が少なくなるので、判定の機会が少なくなる側の温度域ほど温度域の幅を狭くして判定の機会を増やすためである。

この場合、第１温度域での保持時間、第２温度域での保持時間、第３温度域での保持時間、第４温度域での保持時間はこの順に正の値で小さくなる。

低温側の温度域ほど保持時間が長くなるため、センサ素子部の排気管壁温が１００℃に達し排気凝縮水が全て蒸発しているか否かの判定の機会が減るのであるが、第３実施形態（請求項５、１２に記載の発明）によれば、第１温度域、第２温度域、第３温度域の順に温度域の幅を１０℃、２０℃、３０℃と大きくするので、３つの異なる運転条件のいずれかに該当すればセンサ素子部の排気管壁温が１００℃に達しているか否かの判定を行うことができるほか、第１温度域、第２温度域、第３温度域の各温度域の幅が同じである場合よりも、センサ素子部の排気管壁温が１００℃に達し排気凝縮水が全て蒸発しているか否かの判定の精度を増やすことができる。

第４実施形態は、図７第４段目に示したように２１５℃以上の温度域を簡単に１つとしたもの、第５実施形態は、図７第５段目に示したように２１５℃以上の温度域をこれも簡単に２つとしたものである。これら２つの実施形態の場合でも、従来方法に対しては対象とする温度域が２１５℃以上３０５℃未満の温度域にまで拡大している。なお、第５実施形態において、第２温度域での保持時間（第２保持時間）を第１温度域での保持時間（第１保持時間）よりも短くすることはいうまでもない。

第５実施形態（請求項３、１０に記載の発明）によれば、２１５℃（基準温度）以上の温度域を、低温側より第１温度域と第２温度域との少なくとも２つの温度域に分割し、センサ素子部の排気温度が第１温度域にある状態が第１保持時間、連続して保持されたか否かを、またセンサ素子部の排気温度が第２温度域にある状態が第１保持時間より短い第２保持時間、連続して保持されたか否かをそれぞれ判定し、これらの判定の結果、センサ素子部の排気温度が第１温度域にある状態が第１保持時間、連続して保持された場合に、またはセンサ素子部の排気温度が第２温度域にある状態が第１保持時間より短い第２保持時間、連続して保持された場合に、Ａ／Ｆセンサ用ヒータ１９への通電を許可するので、２つの異なる運転条件のいずれかに該当すればセンサ素子部の排気管壁温が１００℃に達し排気凝縮水が全て蒸発しているか否かの判定を行うことができる。

請求項１に記載の判定処理手順は図３のステップ２２、２３、２５、２６、２８、２９により、ヒータ通電許可処理手順は図３のステップ２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、図４のステップ４１、４２、４３によりそれぞれ果たされている。

請求項８に記載の判定手段の機能は図３のステップ２２、２３、２５、２６、２８、２９により、ヒータ通電許可手段の機能は図３のステップ２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、図４のステップ４１、４２、４３によりそれぞれ果たされている。

請求項１５に記載のタイマはエンジンコントローラにより、また、タイマが計測した持続時間が所定時間を上まわった場合に、ヒータヘの通電を許可する処理手順は、図３のステップ２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、図４のステップ４１、４２、４３によりそれぞれ果たされている。

請求項２０に記載のタイマはエンジンコントローラにより、また、タイマが計測した持続時間が所定時間を上まわった場合に、ヒータヘの通電を許可する手段の機能は図３のステップ２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、図４のステップ４１、４２、４３によりそれぞれ果たされている。

本発明の第１実施形態の空燃比センサのヒータ制御装置を備えるディーゼルエンジンの概略構成図。 燃料噴射量の学習制御を説明するためのフローチャート。 ヒータＯＮ許可フラグの設定を説明するためのフローチャート。 ヒータ通電制御を説明するためのフローチャート。 温度域と保持時間の条件を設定するために用いた実験データを示す波形図。 本実施形態を所定のモード運転に適用したときの作用を説明するための波形図。 第２、第３、第４、第５の実施形態の温度域の分割方法を示した図。

符号の説明

４ フィルタ
１１ エンジンコントローラ
１７ 排気温度センサ
１８ Ａ／Ｆセンサ（空燃比センサ）
１９ Ａ／Ｆセンサ用ヒータ

Claims (24)

1. ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレートを捕集して堆積させるフィルタの下流の排気管内に素子を露出させている空燃比センサにおいて、
   このセンサ素子を加熱し得るヒータと、
   このセンサ素子部の排気温度を検出する排気温度センサと
   を備え、
   センサ素子部をある一定の排気温度に保持したとき、所定保持時間が経てばセンサ素子部の排気管壁温が１００℃に達する排気温度の最低値を基準温度として、前記排気温度センサにより検出されるセンサ素子部の排気温度がこの基準温度以上である状態が所定保持時間、連続して保持されたか否かを判定する判定処理手順と、
   この判定の結果、センサ素子部の排気温度がこの基準温度以上である状態が所定保持時間、連続して保持された場合に、前記ヒータへの通電を許可するヒータ通電許可処理手順と
   を含むことを特徴とする空燃比センサのヒータ制御方法。
2. 前記基準温度以上の温度域は１つであることを特徴とする請求項１に記載の空燃比センサのヒータ制御方法。
3. 前記基準温度以上の温度域を、低温側より第１温度域と第２温度域との少なくとも２つの温度域に分割し、前記センサ素子部の排気温度が第１温度域にある状態が第１保持時間、連続して保持されたか否かを、また前記センサ素子部の排気温度が第２温度域にある状態が前記第１保持時間より短い第２保持時間、連続して保持されたか否かをそれぞれ判定し、これらの判定の結果、前記センサ素子部の排気温度が第１温度域にある状態が第１保持時間、連続して保持された場合に、または前記センサ素子部の排気温度が第２温度域にある状態が前記第１保持時間より短い第２保持時間、連続して保持された場合に、前記ヒータへの通電を許可することを特徴とする請求項１に記載の空燃比センサのヒータ制御方法。
4. 前記基準温度以上の温度域を、低温側より第１温度域と第２温度域と第３温度域との少なくとも３つの温度域に分割し、前記センサ素子部の排気温度が第１温度域にある状態が第１保持時間、連続して保持されたか否かを、また前記センサ素子部の排気温度が第２温度域にある状態が前記第１保持時間より短い第２保持時間、連続して保持されたか否かを、また前記センサ素子部の排気温度が第３温度域にある状態が前記第２保持時間より短い第３保持時間、連続して保持されたか否かをそれぞれ判定し、これらの判定の結果、前記センサ素子部の排気温度が第１温度域にある状態が第１保持時間、連続して保持された場合に、前記センサ素子部の排気温度が第２温度域にある状態が前記第１保持時間より短い第２保持時間、連続して保持された場合にまたは前記センサ素子部の排気温度が第３温度域にある状態が前記第２保持時間より短い第３保持時間、連続して保持された場合に、前記ヒータへの通電を許可すると共に、前記第１温度域の温度幅と前記第２温度域の幅を同じにすることを特徴とする請求項１に記載の空燃比センサのヒータ制御方法。
5. 前記基準温度以上の温度域を、低温側より第１温度域と第２温度域と第３温度域との少なくとも３つの温度域に分割し、前記センサ素子部の排気温度が第１温度域にある状態が第１保持時間、連続して保持されたか否かを、また前記センサ素子部の排気温度が第２温度域にある状態が前記第１保持時間より短い第２保持時間、連続して保持されたか否かを、また前記センサ素子部の排気温度が第３温度域にある状態が前記第２保持時間より短い第３保持時間、連続して保持されたか否かをそれぞれ判定し、これらの判定の結果、前記センサ素子部の排気温度が第１温度域にある状態が第１保持時間、連続して保持された場合に、前記センサ素子部の排気温度が第２温度域にある状態が前記第１保持時間より短い第２保持時間、連続して保持された場合にまたは前記センサ素子部の排気温度が第３温度域にある状態が前記第２保持時間より短い第３保持時間、連続して保持された場合に、前記ヒータへの通電を許可すると共に、前記第１温度域、前記第２温度域、前記第３温度域の順に温度域の幅を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の空燃比センサのヒータ制御方法。
6. 前記フィルタの下流端より前記センサ素子部までの排気管が鋳物製であることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載の空燃比センサのヒータ制御方法。
7. 前記ヒータへの通電を許可した後に前記空燃比センサが活性状態となったとき、前記空燃比センサの出力に基づいて実空気過剰率が目標空気過剰率の許容範囲に収まるように燃料量または空気量をフィードバック制御するかまたは学習制御することを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載の空燃比センサのヒータ制御方法。
8. ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレートを捕集して堆積させるフィルタの下流の排気管内に素子を露出させている空燃比センサにおいて、
   このセンサ素子を加熱し得るヒータと、
   このセンサ素子部の排気温度を検出する排気温度センサと
   を備え、
   センサ素子部をある一定の排気温度に保持したとき、所定保持時間が経てばセンサ素子部の排気管壁温が１００℃に達する排気温度の最低値を基準温度として、前記排気温度センサにより検出されるセンサ素子部の排気温度がこの基準温度以上である状態が所定保持時間、連続して保持されたか否かを判定する判定手段と、
   この判定の結果、センサ素子部の排気温度がこの基準温度以上である状態が所定保持時間、連続して保持された場合に、前記ヒータへの通電を許可するヒータ通電許可手段と
   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。
9. 前記基準温度以上の温度域は１つであることを特徴とする請求項８に記載の空燃比センサのヒータ制御装置。
10. 前記基準温度以上の温度域を、低温側より第１温度域と第２温度域との少なくとも２つの温度域に分割し、前記センサ素子部の排気温度が第１温度域にある状態が第１保持時間、連続して保持されたか否かを、また前記センサ素子部の排気温度が第２温度域にある状態が前記第１保持時間より短い第２保持時間、連続して保持されたか否かをそれぞれ判定し、これらの判定の結果、前記センサ素子部の排気温度が第１温度域にある状態が第１保持時間、連続して保持された場合に、または前記センサ素子部の排気温度が第２温度域にある状態が前記第１保持時間より短い第２保持時間、連続して保持された場合に、前記ヒータへの通電を許可することを特徴とする請求項８に記載の空燃比センサのヒータ制御装置。
11. 前記基準温度以上の温度域を、低温側より第１温度域と第２温度域と第３温度域との少なくとも３つの温度域に分割し、前記センサ素子部の排気温度が第１温度域にある状態が第１保持時間、連続して保持されたか否かを、また前記センサ素子部の排気温度が第２温度域にある状態が前記第１保持時間より短い第２保持時間、連続して保持されたか否かを、また前記センサ素子部の排気温度が第３温度域にある状態が前記第２保持時間より短い第３保持時間、連続して保持されたか否かをそれぞれ判定し、これらの判定の結果、前記センサ素子部の排気温度が第１温度域にある状態が第１保持時間、連続して保持された場合に、前記センサ素子部の排気温度が第２温度域にある状態が前記第１保持時間より短い第２保持時間、連続して保持された場合にまたは前記センサ素子部の排気温度が第３温度域にある状態が前記第２保持時間より短い第３保持時間、連続して保持された場合に、前記ヒータへの通電を許可すると共に、前記第１温度域の温度幅と前記第２温度域の幅を同じにすることを特徴とする請求項８に記載の空燃比センサのヒータ制御装置。
12. 前記基準温度以上の温度域を、低温側より第１温度域と第２温度域と第３温度域との少なくとも３つの温度域に分割し、前記センサ素子部の排気温度が第１温度域にある状態が第１保持時間、連続して保持されたか否かを、また前記センサ素子部の排気温度が第２温度域にある状態が前記第１保持時間より短い第２保持時間、連続して保持されたか否かを、また前記センサ素子部の排気温度が第３温度域にある状態が前記第２保持時間より短い第３保持時間、連続して保持されたか否かをそれぞれ判定し、これらの判定の結果、前記センサ素子部の排気温度が第１温度域にある状態が第１保持時間、連続して保持された場合に、前記センサ素子部の排気温度が第２温度域にある状態が前記第１保持時間より短い第２保持時間、連続して保持された場合にまたは前記センサ素子部の排気温度が第３温度域にある状態が前記第２保持時間より短い第３保持時間、連続して保持された場合に、前記ヒータへの通電を許可すると共に、前記第１温度域、前記第２温度域、前記第３温度域の順に温度域の幅を大きくすることを特徴とする請求項８に記載の空燃比センサのヒータ制御装置。
13. 前記フィルタの下流端より前記センサ素子部までの排気管が鋳物製であることを特徴とする請求項８から１２までのいずれか一つに記載の空燃比センサのヒータ制御装置。
14. 前記ヒータへの通電を許可した後に前記空燃比センサが活性状態となったとき、前記空燃比センサの出力に基づいて実空気過剰率が目標空気過剰率の許容範囲に収まるように燃料量または空気量をフィードバック制御するかまたは学習制御することを特徴とする請求項８から１３までのいずれか一つに記載の空燃比センサのヒータ制御装置。
15. ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレートを捕集して堆積させるフィルタと、
    フィルタ下流の排気管内に素子を露出させると共に、前記センサ素子を加熱し得るヒータとを備えた空燃比センサと、
    前記空然比センサ近傍の排気温度を検出する排気温度センサと、
    を備えたディーゼルエンジンの排気装置に設けられる空燃比センサのヒータ制御方法において、
    前記排気温度センサで検出される排気温度が所定温度を連続して上まわっている持続時間を計測するタイマを備え、
    前記タイマが計測した持続時間が所定時間を上まわった場合に、前記ヒータヘの通電を許可することを特徴とする空燃比センサのヒータ制御方法。
16. 前記所定温度と所定時間は、排気温度を所定温度に所定時間持続した場合に少なくとも空然比センサより上流側の排気管壁温が１００℃に達することに基づき決められた温度と時間であることを特徴とする請求項１５に記載の空燃比センサのヒータ制御方法。
17. 所定温度と所定時間は、大気環境下において完全にクールダウンしたコールド状態から排気温度を所定温度に所定時間持続した場合に、空然比センサより上流側の排気管内の凝縮水が蒸発して無くなることに基づき決められた温度と時間であることを特徴とする請求項１５に記載の空燃比センサのヒータ制御方法。
18. ヒータ通電を許可するための所定温度と所定時間を、異なる複数の組合せで設けることを特徴とする請求項１５から請求項１７までのいずれか一つに記載の空燃比センサのヒータ制御方法。
19. 前記異なる組合せは、所定温度が隣接している組合せ間の所定温度の差が、温度が低くなるほど小さくなるよう設けられていることを特徴とする請求項１８に記載の空燃比センサのヒータ制御方法。
20. ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレートを捕集して堆積させるフィルタと、
    フィルタ下流の排気管内に素子を露出させると共に、前記センサ素子を加熱し得るヒータとを備えた空燃比センサと、
    前記空然比センサ近傍の排気温度を検出する排気温度センサと、
    を備えたディーゼルエンジンの排気装置に設けられる空燃比センサのヒータ制御装置において、
    前記排気温度センサで検出される排気温度が所定温度を連続して上まわっている持続時間を計測するタイマを備え、
    前記タイマが計測した持続時間が所定時間を上まわった場合に、前記ヒータヘの通電を許可することを特徴とする空燃比センサのヒータ制御装置。
21. 前記所定温度と所定時間は、排気温度を所定温度に所定時間持続した場合に少なくとも空然比センサより上流側の排気管壁温が１００℃に達することに基づき決められた温度と時間であることを特徴とする請求項２０に記載の空燃比センサのヒータ制御装置。
22. 所定温度と所定時間は、大気環境下において完全にクールダウンしたコールド状態から排気温度を所定温度に所定時間持続した場合に、空然比センサより上流側の排気管内の凝縮水が蒸発して無くなることに基づき決められた温度と時間であることを特徴とする請求項２０に記載の空燃比センサのヒータ制御装置。
23. ヒータ通電を許可するための所定温度と所定時間を、異なる複数の組合せで設けることを特徴とする請求項２０から請求項２２までのいずれか一つに記載の空燃比センサのヒータ制御装置。
24. 前記異なる組合せは、所定温度が隣接している組合せ間の所定温度の差が、温度が低くなるほど小さくなるよう設けられていることを特徴とする請求項２３に記載の空燃比センサのヒータ制御装置。

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