JP2008202416A - ガスセンサ用ヒータの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 被水によりセンサ素子の素子割れが発生することを防止可能なガスセンサの制御装置を提供する。
【解決手段】 内燃機関５０の排気系２０に配設されたＡ／Ｆセンサ２３が備えるヒータ２３ｂを制御するためのＥＣＵ１Ａであって、排気ポート５２ｂの壁面に水分が付着しているときに、ヒータ２３ｂに対する通電を停止、或いはヒータ２３ｂに対して通電量を制限して通電させる特定通電制御手段を備える。特定通電制御手段は具体的には、排気ポート５２ｂの壁面温度Ｔｐが所定値以下であるときに、ヒータ２３ｂに対する通電を停止、或いはヒータ２３ｂに対して通電量を制限して通電させる。またこのとき通電量を制限して通電させるにあたっては、素子温を所定値以下に維持するように通電量を制限して通電させる。
【選択図】 図４

Description

本発明はガスセンサ用ヒータの制御装置に関し、特に内燃機関の排気系に配設されたガスセンサが備えるヒータを制御するためのガスセンサ用ヒータの制御装置に関する。

従来、内燃機関の排気系には酸素センサ、空燃比センサなどのガスセンサが取り付けられている。係るガスセンサは一般にヒータを備えており、このヒータによりセンサ素子を早期活性化させて、より早く意図通りの出力を得ることができるようになっている。ところが、センサ素子が昇温した状態で凝縮水などを被水すると、被水した部分の温度が急激に低下する結果、センサ素子に素子割れが発生してしまうことがある。このため従来から被水による素子割れを防止するための技術が提案されている（例えば特許文献１または２参照）。特許文献１が提案する技術は、排気通路の壁面に水分が付着していると判定したときにヒータの温度を通常よりも低温に維持すべく通電することで、仮にセンサ素子が被水してしまったときでも素子割れが発生することを防止しようとするものである。

特開２００３−８３１５２号公報 特開２００１−４１９２３号公報

例えば内燃機関が冷間始動した場合、排気ポートの壁面と、排気ポートよりも下流に形成された排気通路の壁面（例えば排気管が形成する排気通路の壁面）とでは温度の上昇速度が異なってくる。これは排気ポートを形成するシリンダヘッドのほうが排気通路を形成する排気管などに比して熱容量が大きいことや、シリンダヘッドが冷却水で冷却されることなどによる。このため内燃機関によっては冷間始動した場合に、排気通路の壁面温度が露点を超えた後でも排気ポートの壁面温度が露点に達していない状態が生じることがある。

図６は内燃機関始動後にセンサカバー内に存在する水による素子割れを防止すべく、ガスセンサのヒータをデューティ制御したときの様子の一例を示す図である。具体的には図６（ａ）はこのときのガスセンサの各部位の温度変化を、図６（ｂ）はこのときのＤＵＴＹの変化を、図６（ｃ）はこのときの排気ポート壁面の温度変化を、図６（ｄ）はこのときに排気ポート壁面で発生する凝縮水量の変化を夫々示している。なお、この例ではガスセンサが配設されている位置付近の排気通路の壁面温度はガスセンサのアウターカバー温とほぼ同等の温度になっていると考えることができる。

図６に示す例では、インナーカバー温が所定値（少なくとも１００℃）を超えるまでは、素子温を素子割れが発生しない上限温度（ここでは３００℃）以下に維持すべく、ＤＵＴＹが低く制限されている。このとき排気通路の壁面では凝縮水が発生することがあるが、この例では素子温が３００℃以下に維持されるため、センサ素子がこの凝縮水を被水して素子割れを起こすことが防止される。その後、センサ素子を活性化すべくＤＵＴＹの制限が緩和されるとヒータによる加熱度合いが大きくなることから、素子温が大きく上昇する。そして素子温が活性温度に達した後には、素子温を一定に維持するようにデューティ制御が行われる。

しかしながら、この例では排気ポートの壁面温度は上記のようにＤＵＴＹの制限が緩和されたときに、図６（ｃ）に示すように露点となる５４℃を下回っていることがわかる。したがってこのときにはＤＵＴＹの制限が緩和された後でも、依然として排気ガスに含まれる水分が排気ポートの壁面で結露することで、図６（ｄ）に示すように凝縮水が発生してしまう。すなわち、冷間始動した場合などには、内燃機関によっては排気通路の壁面に水分が付着していない場合でも排気ポートの壁面で凝縮水が発生し、これをセンサ素子が被水して素子割れを起こしてしまう虞があることがわかった。

そこで、本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、被水によりセンサ素子の素子割れが発生することを防止可能なガスセンサ用ヒータの制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は内燃機関の排気系に配設されたガスセンサが備えるヒータを制御するためのガスセンサ用ヒータの制御装置であって、前記排気ポートの壁面に水分が付着しているときに、前記ヒータに対する通電を停止、或いは前記ヒータに対して通電量を制限して通電させる特定通電制御手段を備えることを特徴とする。本発明によれば排気ポートの壁面に水分が付着しているときには、ヒータに対する通電を停止させたり、ヒータに対して通電量を制限して通電させたりすることで、素子温を素子割れが発生しない程度の温度に留めることができる。このため本発明によれば、排気ポートの壁面に付着した水分が飛散し、これをセンサ素子が被水してしまった場合でも素子割れが発生することを防止できる。

なお、水分が付着しているとき、とは、現に水分が付着しているときに限られず、水分が付着していると推定されるときや凝縮水の発生が推定されるときも含む意である。また前述した特許文献１の提案技術にあっては、排気通路が排気ポートを含む概念であるとも考えられるが、これに対して本発明は排気通路を排気ポートに特定することで、上記課題に対してもより確実に被水による素子割れを防止できるという新たな知見に基づくものであり、この点で本発明は有利な効果を有している。

また本発明はさらに前記特定通電制御手段が、前記排気ポートよりも下流側に形成されている排気通路の壁面に水分が付着しているときに、前記ヒータに対する通電を停止、或いは前記ヒータに対して通電量を制限して通電させてもよい。ここで内燃機関が停止した後は排気管などのほうがシリンダヘッドよりも温度が低下し易いことから、内燃機関の再始動時などには、排気通路の壁面温度のほうが排気ポートの壁面温度よりも低くなる状態が生じることもある。そしてこのときには排気通路の壁面で凝縮水が発生し、これをセンサ素子が被水してしまうことも発生し得る。これに対して本発明によれば、係る場合にも素子割れが発生することを防止できる。なお、排気通路の壁面は具体的には、ガスセンサが配設されている位置付近の壁面であることが好ましい。

また本発明は前記壁面に水分が付着しているときが、前記壁面の温度が所定値以下であるときであってもよい。具体的には例えば本発明のように壁面温度が所定値以下であるときに、壁面に水分が付着しているとすることが好ましい。

また本発明は前記特定通電制御手段が、前記ガスセンサが備えるセンサ素子の温度を所定値以下に維持するように、前記ヒータに対して通電量を制限して通電させてもよい。また通電量を制限するにあたっては、具体的には例えば本発明のように通電量を制限することが好適である。

本発明によれば、被水によりセンサ素子の素子割れが発生することを防止可能なガスセンサの制御装置を提供できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

図１はＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）１Ａで実現されている本実施例に係るガスセンサ用ヒータの制御装置を内燃機関システム１００とともに模式的に示す図である。内燃機関システム１００は吸気系１０と排気系２０と燃料噴射系３０と内燃機関５０とを有して構成されている。吸気系１０は内燃機関５０に空気を導入するための構成であり、吸気を濾過するためのエアクリーナ１１や、吸入空気量ＧＡを計測するエアフロメータ１２や、吸気の流量を調節するスロットル弁１３や、吸気を一時的に貯蔵するサージタンク１４や、吸気を内燃機関５０の各気筒に分配するインテークマニホールド１５や、これらの間に適宜配設される吸気管などを有して構成されている。

排気系２０はエキゾーストマニホールド２１と、三元触媒２２と、図示しない消音器と、これらの構成の間に適宜配設される吸気管などを有して構成されている。エキゾーストマニホールド２１は各気筒からの排気を合流させるための構成である。三元触媒２２は排気を浄化するための構成であり、炭化水素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯの酸化と窒素酸化物ＮＯｘの還元を行う。排気系２０には、排気中の酸素濃度に基づき空燃比をリニアに検出するためのＡ／Ｆセンサ２３が三元触媒２２の上流に配設されている。また排気系２０には、排気の温度を検知するための排気温センサ２４が、排気の流れ方向に対してＡ／Ｆセンサ２３とほぼ同じ位置に配設されている。

燃料噴射系３０は燃料を供給及び噴射するための構成であり、燃料噴射弁３１や燃料噴射ポンプ３２や燃料タンク３３などを有して構成されている。燃料噴射弁３１は燃料を噴射するための構成であり、ＥＣＵ１Ａの制御のもと、適宜の噴射時期に開弁されて燃料を噴射する。また燃料噴射量は、ＥＣＵ１Ａの制御のもと燃料噴射弁３１が閉弁されるまでの間の開弁期間の長さで調節される。燃料噴射ポンプ３２は燃料を加圧して噴射圧を発生させるための構成であり、ＥＣＵ１Ａの制御のもと噴射圧を適宜の噴射圧に調節する。

内燃機関５０はシリンダブロック５１と、シリンダヘッド５２と、ピストン５３と、点火プラグ５４と、吸気弁５５と、排気弁５６とを有して構成されている。本実施例に示す内燃機関５０は直列４気筒のガソリンエンジンである。但し内燃機関５０は本発明を実施可能な内燃機関であれば特に限定されず、例えば他の適宜の気筒配列構造及び気筒数を有していてもよく、ディーゼルエンジンや代替燃料を使用するエンジンなどであってもよい。また図１では内燃機関５０に関し、各気筒の代表としてシリンダ５１ａについて要部を示しているが本実施例では他の気筒についても同様の構造となっている。シリンダブロック５１には、略円筒状のシリンダ５１ａが形成されている。シリンダ５１ａ内には、ピストン５３が収容されている。シリンダブロック５１の上面にはシリンダヘッド５２が固定されている。燃焼室５７はシリンダブロック５１、シリンダヘッド５２及びピストン５３に囲まれた空間として形成されている。

シリンダヘッド５２には燃焼室５７に吸気を導くための吸気ポート５２ａのほか、燃焼したガスを燃焼室５７から排気するための排気ポート５２ｂが形成され、さらにこれら吸排気ポート５２ａ及び５２ｂを開閉するための吸排気弁５５及び５６が配設されている。またシリンダヘッド５２には図示しない可変バルブタイミング機構が配設されている。点火プラグ５４は、燃焼室５７の上方略中央に電極を突出させた状態でシリンダヘッド５２に配設されている。そのほか内燃機関５０には、回転数ＮＥに比例した出力パルスを発生するクランク角センサ７１や、内燃機関５０の水温を検出するための水温センサ７２などの各種のセンサが配設されている。

ＥＣＵ１Ａは主として内燃機関５０を制御するための構成であり、本実施例では空燃比センサ２３のヒータ２３ｂも制御している。ＥＣＵ１Ａにはこのヒータ５４のほか、可変バルブタイミング機構など各種の制御対象が駆動回路（図示省略）を介して接続されている。また、ＥＣＵ１Ａにはエアフロメータ１２や、温度センサ２４や、クランク角センサ７１や、水温センサ７２などの各種のセンサが接続されている。

次にＡ／Ｆセンサ２３の出力検出方法及びヒータ２３ｂの制御方法について詳述する。図２はＡ／Ｆセンサ２３をＥＣＵ１Ａとともに模式的に示す図である。Ａ／Ｆセンサ２３は具体的にはセンサ素子２３ａとヒータ２３ｂを有して構成されている。またＥＣＵ１Ａは具体的には図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成されるマイクロコンピュータ（以下、単にマイコンと称す）２Ａと、ローパスフィルタ（以下、単にＬＰＦと称す）３と、センサ回路４と、ヒータ制御回路５と、図示しないＡ／Ｄ変換器及びＤ／Ａ変換器などを有して構成されている。

Ａ／Ｆセンサ２３の出力検出にあたって、マイコン２Ａはセンサ素子２３ａに電圧を印加するための信号を出力する。この信号はＤ／Ａ変換器により矩形状のアナログ電圧に変換された後、ＬＰＦ３で高周波成分を除去された上でセンサ回路４に入力される。センサ回路４は入力されたアナログ電圧をもとにセンサ素子２３ａに電圧を印加する。この電圧印加時にマイコン２ＡはＡ／Ｆセンサ２３から、電圧印加に伴い排気中の酸素濃度に応じてセンサ素子２３ａに流れる電流をセンサ回路４及びＡ／Ｄ変換器を介して検出する。

一方、ヒータ２３ｂの制御にあたって、ヒータ制御回路５６はマイコン２Ａの制御のもと、ヒータ２３ｂへの通電を制御する。マイコン２Ａがヒータ２３ｂへの通電を行うようにヒータ制御回路５を制御すると、バッテリ６からヒータ２３ｂへ電力が供給される。同時にこのときヒータ制御回路５はマイコン２Ａの制御のもと、ヒータ２３ｂへの通電をデューティ制御する。またマイコン２Ａはこのときヒータ制御回路５及びＡ／Ｄ変換器を介してヒータ２３ｂの電流、電圧を検出するとともに、検出値に基づきアドミタンスを算出する。

図３は、ヒータ２３ｂの制御方法の一具体例を各種のパラメータを用いて説明する図である。図３は吸入空気量ＧＡの積算値が所定値を超えるまで突沸防止・カバー昇温モードでデューティ制御を行い、その後、素子温が６５０℃を超えるまで昇温モードでデューティ制御を行い、さらにその後アドミタンスＦ／Ｂ（フィードバック）モードでデューティ制御を行う場合の例を示している。なお、この例は内燃機関５０を−７℃で冷間始動させたときの例となっている。内燃機関５０が冷間始動したとき、マイコン２はヒータ通電開始許可フラグを突沸防止ＤＵＴＹ ＯＮにするとともに、このフラグに基づき通電を行うようにヒータ制御回路５を制御するとともに、突沸防止・カバー昇温モードでデューティ制御を行うようにヒータ制御回路５を制御する。このときヒータ制御回路５は、センサ素子２３ａが被水しても素子割れが発生しないような温度（ここでは３００℃）に素子温を昇温可能なＤＵＴＹ（ここでは１６％）でデューティ制御を行う。

その後、マイコン２は、吸入空気量ＧＡの積算値が所定値（ここではインナーカバー温が１００℃になるときに対応する値）を超えたときにヒータ通電開始フラグを昇温ＤＵＴＹ ＯＮにするとともに、このフラグに基づき昇温モードでデューティ制御を行うようにヒータ制御回路５を制御する。このときヒータ制御回路５は、センサ素子２３ａの活性化を図ることが可能なＤＵＴＹ（ここでは７０％）でデューティ制御を行う。さらにその後、マイコン２はセンサ素子２３ａが半活性状態を経て本活性状態になったか否かを判定し、本活性状態になったと判定したときにはアドミタンスＦ／Ｂモードでデューティ制御を行うようにヒータ制御回路５を制御する。このときヒータ制御回路５は、検出したアドミタンスを制御目標値（ここでは素子温の制御目標値７００℃に対応する値として設定された０．０１６）にＦ／Ｂ制御可能なＤＵＴＹでデューティ制御を行う。

なお、マイコン２は昇温モードでデューティ制御が行われているときに、センサ素子２３ａが半活性状態になったか否かを判定するとともに、半活性状態になったと判定したときには活性判定フラグを半活性ＯＮにする。センサ素子２３ａが半活性状態になったか否かは、例えばアドミタンスが所定値（ここでは素子温が５００℃のときに対応する値として設定された０．００１８）を超えたか否かで判定できる。同様に前述のセンサ素子２３ａが本活性状態になったか否かは、例えばアドミタンスが所定値（ここでは素子温が６５０℃のときに対応する値として設定された０．００９）を超えたか否かで判定できる。また、マイコン２はセンサ素子２３ａが活性状態になったと判定したときには活性判定フラグを活性ＯＮにする。

ところで図３に示したヒータ２３ｂの制御方法の一具体例に対して、本実施例に係るＥＣＵ１Ａは昇温モードでデューティ制御を行うようにヒータ制御回路５を制御するときの条件が異なっている点に特徴を有している。これに関連し、本実施例ではマイコン２ＡのＲＯＭが、内燃機関５０制御用プログラムやＡ／Ｆセンサ２３の出力検出用のプログラムやヒータ制御用のプログラムのほか、排気ポート５２ｂの壁面温度Ｔｐを検出するための壁面温度検出用プログラムや、排気ポート５２ｂの壁面に水分が付着しているか否かを判定するための付着判定用プログラムなども格納しており、さらにヒータ制御用のプログラムは特定通電制御用プログラムを有して構成されている。なお、これらのプログラムは内燃機関５０制御用プログラムの一部として構成されていてもよい。

壁面温度検出用プログラムは、本実施例では具体的には予め作成した壁面温度Ｔｐのマップデータや各種のパラメータに基づいて壁面温度Ｔｐを推定することで、壁面温度Ｔｐを検出するように作成されている。但しこれに限られず、例えば壁面温度Ｔｐを検知できる温度センサなどを備えるとともに、係るセンサの出力に基づいて、壁面温度Ｔｐを検出するように壁面温度検出用プログラムを作成してもよい。また付着判定用プログラムは、本実施例では具体的には検出された壁面温度Ｔｐに応じて、この壁面温度Ｔｐが所定値（例えば露点となる５４℃）以下であるときに排気ポート５２ｂの壁面に水分が付着していると判定するように作成されている。

また特定通電制御用プログラムは、排気ポート５２ｂの壁面に水分が付着していると判定されたときに、ヒータ２３ｂに対する通電を禁止或いはヒータ２３ｂに対して通電量を制限して通電させるように作成されている。さらにこの特定通電制御用プログラムは、通電量の制限については、素子温を所定値（例えば３００℃）以下に維持できる通電量に制限するように作成されている。本実施例ではマイコン２Ａと特定通電制御用プログラムとで特定通電制御手段が実現されている。

次にＥＣＵ１Ａで行われる処理を図４に示すフローチャートを用いて詳述する。ＥＣＵ１Ａは、ＣＰＵがＲＯＭに格納された上述の各種プログラムに基づき、フローチャートに示す処理を実行することでヒータ２３ｂを制御する。なお、本フローチャートは内燃機関５０始動時に開始される。ＣＰＵは吸入空気量ＧＡや燃料噴射量や点火時期やバルブ開閉タイミングや水温など各種のパラメータを読み込む処理を実行する（ステップＳ１１）。すなわちこれらのパラメータは排気ポート５２ｂの壁面温度Ｔｐと相関関係を有することから、本ステップでは壁面温度Ｔｐのマップデータを参照したり、参照して得られた壁面温度Ｔｐを補正したりするためにこれらのパラメータを読み込む処理を実行する。続いてＣＰＵは壁面温度Ｔｐを検出する処理を実行する（ステップＳ１２）。なお、本ステップで壁面温度Ｔｐを検出するにあたっては、さらに排気が排気ポート５２ｂに与える熱の伝熱係数なども利用される。続いてＣＰＵは壁面温度Ｔｐが所定値（ここでは露点となる５４℃）よりも大きいか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１３）。

否定判定であれば、すなわち壁面温度Ｔｐが所定値以下であれば、ＣＰＵはヒータ２３ｂに対する通電を停止或いはヒータ２３ｂに対して通電量を制限して通電させるための処理を実行する（ステップＳ１４）。これにより、素子温を素子割れが発生しない程度の温度に留めることができることから、排気ポート５２ｂの壁面で発生した凝縮水をセンサ素子２３ａが被水してしまった場合でも素子割れが発生することを防止できる。その後、ステップＳ１３で肯定判定されるまでの間は、ステップＳ１１からＳ１４までが繰り返される。

一方、ステップＳ１３で肯定判定であれば、ＣＰＵはヒータ２３ｂに対する通電を開始或いはヒータ２３ｂに対して通電量の制限を緩和して通電させるための処理を実行する（ステップＳ１５）。すなわち、本実施例では壁面温度Ｔｐが所定値以上になったときにヒータ制御回路５が昇温モードでデューティ制御を行うように制御される。なお、ステップＳ１４で通電を停止していた場合には、本ステップで通電が開始されることになり、同時にこのとき昇温モードでデューティ制御を行うようにヒータ制御回路５を制御できる。

続いてＣＰＵはヒータ通電時間をカウントする処理を実行し（ステップＳ１６）、カウント時間が所定値よりも大きいか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１７）。否定判定であればステップＳ１６に戻り、ステップＳ１７で肯定判定されるまでの間、ステップＳ１６及びＳ１７を繰り返す。一方ステップＳ１７で肯定判定であれば、ＣＰＵはヒータの通電制限を解除する処理を実行する（ステップＳ１８）。さらにＣＰＵはセンサ素子温を目標値に維持するための処理を実行する（ステップＳ１９）。すなわち、本実施例ではアドミタンスＦ／Ｂモードでデューティ制御を行うようにヒータ制御回路５を制御するときの条件も図３に示したヒータ２３ｂの制御方法の一具体例とは異なっているが、ステップＳ１８及びＳ１９の前にステップＳ１７に示すような条件を適用することもできる。以上により、被水によりセンサ素子２３ｂの素子割れが発生することを防止可能なＥＣＵ１Ａを実現できる。

本実施例に係るＥＣＵ１Ｂはマイコン２Ａの代わりにマイコン２Ｂを備えている点以外、実施例１に係るＥＣＵ１Ａと同一のものとなっている。またマイコン２ＢはＲＯＭに格納されている壁面温度検出用プログラム、付着判定用プログラム及び特定通電制御用プログラムが異なっている点以外、マイコン２Ａと同一のものとなっている。なお、ＥＣＵ１Ｂが適用されている内燃機関システム１００は、実施例１で前述したものと同一のものとなっている。壁面温度検出用プログラムは、本実施例ではさらにＡ／Ｆセンサ２３が配設されている位置付近の排気通路の壁面温度Ｔｑを検出するように作成されている点以外、実施例１に係る壁面温度検出用プログラムと同一のものとなっている。

この壁面温度検出用プログラムは壁面温度Ｔｑを検出するにあたって、本実施例では具体的には以下に示すように作成されている。すなわち、この壁面温度検出用プログラムは壁面温度Ｔｑを検出するにあたって、まず空燃比センサ２３付近の排気温Ｔ_EA1を、回転数ＮＥと吸入空気量ＧＡで定義された排気温Ｔ_EA1のマップデータから読み取るように作成されている。このマップデータは台上試験などで予め作成したものであり、排気温Ｔ_EA1はこのマップデータで回転数ＮＥが大きくなるほど、また吸入空気量ＧＡが大きくなるほど高くなるように設定されている。またこの壁面温度検出用プログラムは、読み取った排気温Ｔ_EA1と、エアフロメータ１２が備える図示しない吸気温センサの出力に基づいて検出した外気温Ｔ_0Aとから、次式に基づき壁面温度Ｔｑを算出することで、壁面温度Ｔｑを検出するように作成されている。
Ｔｑ＝α（Ｔ_EA1−Ｔ_0A）
ここで、αは定数である。なお、排気温Ｔ_EA1は例えば排気温センサ２４の出力に基づいて検出されてもよく、また壁面温度検出用プログラムはこれに限られず、壁面温度Ｔｑを適宜の方法で検出するように作成されてよい。

また付着判定用プログラムは、本実施例ではさらにＡ／Ｆセンサ２３が配設されている位置付近の排気通路の壁面（以下、単にセンサ壁面と称す）に水分が付着しているか否かを判定するように作成されている点以外、実施例１に係る付着判定用プログラムと同一のものとなっている。この付着判定用プログラムは上記判定をするにあたって、本実施例では具体的には検出された壁面温度Ｔｑに応じて、この壁面温度Ｔｑが所定値（例えば露点となる５４℃）以下であるときにセンサ壁面に水分が付着していると判定するように作成されている。

また特定通電制御用プログラムは、本実施例ではさらに排気ポート５２ｂよりも下流に形成されたセンサ壁面に水分が付着していると判定されたときに、ヒータ２３ｂに対する通電を禁止或いは通電量を制限して通電させるように作成されている点以外、実施例１に係る特定通電制御用プログラムと同一のものとなっている。なお、このときの通電量の制限については、素子温を所定値（例えば３００℃）以下に維持できる通電量に制限するように作成されている。本実施例では上記の特定通電制御用プログラムとマイコン２Ｂとで特定通電制御手段が実現されている。

次にＥＣＵ１Ｂで行われる処理を図５に示すフローチャートを用いて詳述する。なお、図５に示すフローチャートはステップＳ２１、Ｓ２２及びＳ２３が追加されている点以外、図４に示すフローチャートと同一のものとなっている。このため本実施例では特にステップＳ２１、Ｓ２２及びＳ２３について詳述する。ステップＳ１３の肯定判定に続いてＣＰＵは壁面温度Ｔｑを検出する処理を実行し（ステップＳ２１）、さらに壁面温度Ｔｑが所定値（ここでは露点となる５４℃）よりも大きいか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ２２）。否定判定であれば、すなわち壁面温度Ｔｑが所定値以下であればステップＳ２３に進む。このステップＳ２３に示す処理は前述したステップＳ１４に示す処理と同じである。これにより内燃機関５０を再始動したときなどに排気通路で発生した凝縮水をセンサ素子５２が被水してしまった場合でも、素子割れが発生することを防止できる。以上により、被水によりセンサ素子５２の素子割れが発生することを防止可能なＥＣＵ１Ｂを実現できる。

上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。例えば本発明はＡ／Ｆセンサ２３に限られず、ヒータを備えるとともに、被水により素子割れが発生する虞があるガスセンサであれば、空燃比がリッチかリーンかを判定するＺ特性を有する酸素センサのほか、適宜のガスセンサに適用できる。

ＥＣＵ１Ａを内燃機関システム１００とともに模式的に示す図である。 Ａ／Ｆセンサ２３をＥＣＵ１Ａとともに模式的に示す図である。 ヒータ２３ｂの制御方法の一具体例を各種のパラメータを用いて説明する図である。 ＥＣＵ１Ａで行われる処理をフローチャートで示す図である。 ＥＣＵ１Ｂで行われる処理をフローチャートで示す図である。 内燃機関始動後にセンサカバー内に存在する水による素子割れを防止すべく、ガスセンサのヒータをデューティ制御したときの様子の一例を示す図である。

符号の説明

１ ＥＣＵ
２ マイコン
５ ヒータ制御回路
１０ 吸気系
２０ 排気系
２３ Ａ／Ｆセンサ
２３ａ センサ素子
２３ｂ ヒータ
２４ 排気温センサ
３０ 燃料噴射系
５０ 内燃機関
５２ｂ 排気ポート

Claims (4)

1. 内燃機関の排気系に配設されたガスセンサが備えるヒータを制御するためのガスセンサ用ヒータの制御装置であって、
   前記排気ポートの壁面に水分が付着しているときに、前記ヒータに対する通電を停止、或いは前記ヒータに対して通電量を制限して通電させる特定通電制御手段を備えることを特徴とするガスセンサ用ヒータの制御装置。
2. さらに前記特定通電制御手段が、前記排気ポートよりも下流側に形成されている排気通路の壁面に水分が付着しているときに、前記ヒータに対する通電を停止、或いは前記ヒータに対して通電量を制限して通電させることを特徴とする請求項１記載のガスセンサ用ヒータの制御装置。
3. 前記壁面に水分が付着しているときが、前記壁面の温度が所定値以下であるときであることを特徴とする請求項１または２記載のガスセンサ用ヒータの制御装置。
4. 前記特定通電制御手段が、前記ガスセンサが備えるセンサ素子の温度を所定値以下に維持するように、前記ヒータに対して通電量を制限して通電させることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載のガスセンサ用ヒータの制御装置。

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