JP2013190296A - 酸素センサ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リーン状態とリッチ状態との相違に起因して、検知される内部抵抗に偏差が生じることによる影響を抑えて、検出素子の素子温度を適切に制御することができる酸素センサ制御装置を提供する。
【解決手段】内部抵抗検知手段Ｓ３と、被制御内部抵抗取得手段Ｓ４〜Ｓ１１と、ヒータ通電制御手段Ｓ１２とを備え、被制御内部抵抗取得手段は、内部抵抗Ｒ（ｎ）の検知タイミングがリーン期間ＴＬ中に到来したときは、検知された内部抵抗Ｒ（ｎ）を被制御内部抵抗Ｒｆとし、内部抵抗Ｒ（ｎ）の検知タイミングがリッチ期間ＴＲ中に到来したときは、最新リーン抵抗Ｒ（ｋ）に基づいて、検知された内部抵抗Ｒ（ｎ）から、これに含まれるリーン状態とリッチ状態との相違に起因する偏差を除く補正をした値を被制御内部抵抗Ｒｆとする酸素センサ制御装置１。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の排気ガス中の酸素濃度に感応し、空燃比に対するセンサ出力の特性が、理論空燃比を境にして、リーン状態とリッチ状態との間で急峻に変化する酸素センサを制御する酸素センサ制御装置に関する。

従来より、車両の内燃機関の排気管に設置され、排気ガス中の酸素濃度に感応して、内燃機関における空燃比のリッチ状態及びリーン状態を検出する酸素センサが知られている。この酸素センサの検出素子は、ジルコニア等の固体電解質体を主体に構成されており、内燃機関における空燃比に対する出力電圧（センサ出力）が、理論空燃比を境にして、二値的に急峻に変化するので、これを利用して、内燃機関における燃焼の空燃比を理論空燃比よりもリッチ側としたかリーン側としたかを検出することができる。なお、検出素子を構成する固体電解質体は、おおむね６００℃以上の高温状態（活性化状態）で良好な酸素イオン伝導性を示す。このため、酸素センサには、検出素子を加熱するヒータが設けられており、検出素子を活性化状態とするべく加熱を行う。さらに、検出素子の素子インピーダンス（内部抵抗）が、その素子温度に応じて変化することを利用して、検出素子を活性化状態内の一定温度に維持すべく、素子インピーダンス（内部抵抗）が目標インピーダンス（目標抵抗値）になるように、ヒータへの通電をフィードバック制御することが行われている。例えば、特許文献１には、このような検出素子とヒータとを有する酸素センサについて、ヒータへの供給電力をフィードバック制御することにより、検出素子の素子温度を制御する酸素濃度検出装置が開示されている。

特開平１０−２６５９９号公報

しかしながら、このような空燃比がリッチ状態であるかリーン状態であるかを検出する酸素センサにおいては、検出素子の素子温度を適切に制御する上で、検知される内部抵抗の値そのものが、空燃比の違いの影響を受けるという問題がある。具体的には、酸素センサのセンサ出力が内部抵抗の計測に影響し、リッチ状態のときに検知される内部抵抗の値は、リーン状態のときに検知される内部抵抗の値に比べて大きくなることが判っている。

このように、リーン状態とリッチ状態との相違に起因して、検知される内部抵抗に偏差が生じるため、検出素子の温度制御を行うにあたり、内部抵抗を用いて適切に制御を行うことは難しかった。即ち、同じ素子温度であっても、内部抵抗の検知タイミングの時点での空燃比がリーン状態であるかリッチ状態であるかにより、得られる内部抵抗の値が異なる。このため、得られた内部抵抗の値が目標抵抗値となるように制御しようとしても、適切に制御できなかった。

なお、検出素子の素子温度が高いほど内部抵抗は低くなるので、内部抵抗が一定となるようにヒータへの通電をフィードバック制御すると、リーン状態のタイミングで検知した場合に比して、リッチ状態で検知した場合の方が内部抵抗が高く検知され、素子温度を上げる方向に制御されてしまう。

さらに、検出素子が使用等により劣化すると、劣化前の検出素子に比して、同一温度とした場合の内部抵抗が相対的に高くなるが、これに加えて、リーン状態とリッチ状態との相違に起因する内部抵抗の偏差が、さらに大きくなることも判ってきた。

例えば、劣化前は、素子温度を７００℃とした場合に、リーン状態で約３０Ω、リッチ状態で約３５Ωの内部抵抗であった検出素子が、劣化後は、同じ７００℃で、リーン状態で約７０Ω、リッチ状態で約１１０Ωの内部抵抗となる。このように、劣化後の酸素センサでは、劣化による内部抵抗の増加に加えて、リッチ状態のタイミングでは、内部抵抗が特に大きく検知されるので、さらに制御が不安定になりやすい。
また、このようなリーン状態とリッチ状態における内部抵抗の偏差は、酸素センサの周囲の排気ガス温度が相違する場合にも確認されている。具体的には、排気ガス温度の相違に対応する内部抵抗の変化の度合いは、リーン状態よりもリッチ状態の方が大きい傾向にある。即ち、検知される内部抵抗の値について、リーン状態に比して、リッチ状態の方が、周囲の排気ガス温度の影響を受けやすい。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、リーン状態とリッチ状態との相違に起因する内部抵抗の偏差の影響を抑えて、検出素子の素子温度を適切に制御することができる酸素センサ制御装置を提供するものである。

その一態様は、固体電解質体からなる検出素子、及び、上記検出素子を加熱するヒータを有し、内燃機関の排気ガス中の酸素濃度に感応し、空燃比に対するセンサ出力が、理論空燃比を境にして、リッチ状態とリーン状態との間で急峻に変化する特性を有する酸素センサを制御する酸素センサ制御装置であって、上記検出素子の電極間の電圧または上記電極間を流れる電流について一時的な変化を生じさせると共に、この変化に応答して生じる電圧または電流の応答変化量に基づいて、上記検出素子の内部抵抗を検知する内部抵抗検知手段と、上記内部抵抗に基づいて、被制御内部抵抗を得る被制御内部抵抗取得手段と、上記被制御内部抵抗が目標抵抗値となるように、上記ヒータへの通電をフィードバック制御するヒータ通電制御手段と、を備え、上記被制御内部抵抗取得手段は、上記内部抵抗の検知タイミングが、上記センサ出力が上記リーン状態を示すリーン期間中に到来したときは、検知された上記内部抵抗を上記被制御内部抵抗とし、上記内部抵抗の検知タイミングが、上記センサ出力が上記リッチ状態を示すリッチ期間中に到来したときは、当該検知タイミングより前で上記リーン期間中に検知された上記内部抵抗のうち、最後に検知された最新リーン抵抗に基づいて、検知された上記内部抵抗から、これに含まれる上記リーン状態と上記リッチ状態との相違に起因する偏差を除く補正をした値を上記被制御内部抵抗とする酸素センサ制御装置である。

この酸素センサ制御装置では、内部抵抗の検知タイミングがリーン期間中に到来したときは、検知された内部抵抗を被制御内部抵抗とする。一方、内部抵抗の検知タイミングがリッチ期間中に到来したときは、補正した内部抵抗の値を被制御内部抵抗とする。検出素子の素子温度を一定に制御するなど、ヒータを適切に制御するためには、ヒータの温度変化状態の応答性に対して、検知タイミングの周期は十分早くする必要がある。このことから、検知タイミングの周期で数回分〜１０数回分程度の期間について見れば、検出素子の素子温度は概略一定であると考えられる。従って、この間における検出素子の内部抵抗も、本来はほぼ一定のはずである。つまり、リーン期間中の検知タイミングとこれに近いリッチ期間中の検知タイミングとでそれぞれ検知された内部抵抗の値の違いの多くは、リーン状態とリッチ状態との相違に起因する偏差であると考えられる。なお、前述したように、リッチ期間中は、リーン期間中よりも検知される内部抵抗の値が大きく検知されることに加え、検出素子が劣化すると、この内部抵抗がさらに大きく検知される。また、周囲の排気ガス温度の影響も受けやすい。そこで、リーン期間に検知された上述の最新リーン抵抗に基づいて、リッチ期間中に検知された内部抵抗を補正することで、この内部抵抗に含まれるリーン状態とリッチ状態との相違に起因する偏差を除く。これにより、リーン期間のみならず、リッチ期間中においても内部抵抗の偏差の影響を抑えて、ヒータへの通電制御を適切に行うことができ、検出素子の素子温度を適切に制御することができる。

検知した内部抵抗から「補正をした値」を得る手法としては、リーン期間中での内部抵抗検知の後に最初にリッチ期間中での内部抵抗検知をした場合に、このリーン期間内とリッチ期間内に検知された内部抵抗、即ち、上述の最新リーン抵抗と次述する第１リッチ抵抗との間に生じた偏差を除去するべく、第１リッチ抵抗の値を、最新リーン抵抗に一致させる補正を適用する手法が挙げられる。具体的な補正手法としては、例えば、第１リッチ抵抗と最新リーン抵抗との差分を取得しておき、その後続いてリッチ期間に内部抵抗を取得したときは、この内部抵抗からこの差分を差し引いて、「補正をした値」を得る手法が挙げられる。また、第１リッチ抵抗と最新リーン抵抗の比を取得しておき、その後のリッチ期間に得た内部抵抗をこの比で除して「補正をした値」を得る手法も挙げられる。

また、内部抵抗を検知するにあたり、検出素子の電極間に生じさせる一時的な変化としては、電圧の変化あるいは電流の変化のいずれも採用できる。また、この変化に応答する応答変化量として、電圧あるいは電流のいずれを利用しても良く、内部抵抗の検知の手法及びその回路構成は、適宜選択することができる。

具体的には、例えば、検出素子の一方の電極を基準電位に接続し、他方の電極を基準抵抗器及びスイッチング素子を介して電源電圧に接続して、検出素子と基準抵抗器で抵抗分圧回路を構成する。そして、スイッチング素子をオフからオンとして検出素子の電極間を流れる電流に一時的な変化を生じさせる。このとき、検出素子に電流が流れると、検出素子の内部抵抗に応じた電圧降下が生じるので、この変化に応答して生じる電圧の応答変化量（電圧変化量）は、内部抵抗を反映したものになる。つまり、この応答変化量から、検出素子の内部抵抗を検知できる。なお、この他、検出素子の電極間に一時的に定電流を流すことにより、内部抵抗に電圧降下を生じさせて、電圧の応答変化量を取得する手法も挙げられる。

さらに、上述の酸素センサ制御装置であって、前記被制御内部抵抗取得手段は、前記補正をした値として、前記最新リーン抵抗が検知された後で最初に検知された、前記リッチ期間中の前記内部抵抗である第１リッチ抵抗と、上記最新リーン抵抗との差分である抵抗差を、検知された上記内部抵抗から差し引いた値を得て、これを前記被制御内部抵抗とする酸素センサ制御装置とすると良い。

この酸素センサ制御装置では、「補正をした値」として、検知された内部抵抗から抵抗差を差し引いた値を得て、これを被制御内部抵抗とする。これにより、被制御内部抵抗の値は、最新リーン抵抗に、リッチ期間中に到来した各検知タイミングで検知した内部抵抗に含まれる、第１リッチ抵抗を基準とした内部抵抗の変動分を加えた値となる。従って、内部抵抗の変動に追従させつつ、検出素子の素子温度を適切に制御することができる。

他の態様は、固体電解質体からなる検出素子、及び、上記検出素子を加熱するヒータを有し、内燃機関の排気ガス中の酸素濃度に感応し、空燃比に対するセンサ出力が、理論空燃比を境にして、リッチ状態とリーン状態との間で急峻に変化する特性を有する酸素センサを制御する酸素センサ制御装置であって、上記検出素子の電極間の電圧または上記電極間を流れる電流について一時的な変化を生じさせると共に、この変化に応答して生じる電圧または電流の応答変化量に基づいて、上記検出素子の内部抵抗を検知する内部抵抗検知手段と、上記内部抵抗に基づいて、被制御内部抵抗を得る被制御内部抵抗取得手段と、上記被制御内部抵抗が目標抵抗値となるように、上記ヒータへの通電をフィードバック制御するヒータ通電制御手段と、を備え、上記被制御内部抵抗取得手段は、上記内部抵抗の検知タイミングが、上記センサ出力が上記リーン状態を示すリーン期間中に到来したときは、検知された上記内部抵抗を上記被制御内部抵抗とし、上記内部抵抗の検知タイミングが、上記センサ出力が上記リッチ状態を示すリッチ期間中に到来したときは、当該検知タイミングより前で上記リーン期間中に検知された上記内部抵抗のうち、最後に検知された最新リーン抵抗を上記被制御内部抵抗とする酸素センサ制御装置である。

この酸素センサ制御装置では、内部抵抗の検知タイミングがリーン期間中に到来したときは、検知された内部抵抗を被制御内部抵抗とする。一方、内部抵抗の検知タイミングがリッチ期間中に到来したときは、最新リーン抵抗を被制御内部抵抗とする。この手法では、内部抵抗の検知タイミングが連続してリッチ期間中に到来した場合には、この間に生じる内部抵抗の変動に対応した制御はできない。しかし、この間はリーン状態とリッチ状態との相違に起因する内部抵抗の偏差の影響を受けることなく、最新リーン抵抗を用いて検出素子の素子温度をほぼ一定に保つことができる。かくして、リーン状態とリッチ状態との相違に起因する内部抵抗の偏差の影響を抑えて、検出素子の素子温度を適切に制御することができる。

酸素センサ及び実施形態１に係る酸素センサ制御装置の概略構成を示す説明図である。 空燃比（リーン状態とリッチ状態）の変化の一例と、これに実施形態１に係る酸素センサ制御装置を適用した場合の内部抵抗の検知タイミング及び処理内容を示すタイミングチャートである。 実施形態１に係る酸素センサ制御装置のうち、マイクロプロセッサの動作を示すフローチャートである。 空燃比（リーン状態とリッチ状態）の変化の一例と、これに実施形態２に係る酸素センサ制御装置を適用した場合の内部抵抗の検知タイミング及び処理内容を示すタイミングチャートである。 実施形態２に係る酸素センサ制御装置のうち、マイクロプロセッサの動作を示すフローチャートである。

（実施形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態１に係る酸素センサ制御装置１の概略構成を示す図である。酸素センサ制御装置１は、図示しない内燃機関を備える車両（図示しない）に搭載され、酸素センサ２に接続して、これを制御し、内燃機関の排気ガス中の酸素濃度に感応して、内燃機関における空燃比を理論空燃比よりもリッチ側として燃焼させたかリーン側として燃焼させたかを検出する。

この酸素センサ２は、ジルコニアを主体とした酸素イオン伝導体である固体電解質体に一対の電極３Ｐ，３Ｎを形成した検出素子３と、この検出素子３を加熱するヒータ４を有している。より具体的には、有底筒状をなした固体電解質体からなる検出素子３の外周面に形成した一方の電極３Ｎは排気ガスに晒され、内周面に形成した他方の電極３Ｐは基準ガス（大気）に晒されている。そして、検出素子３の有底筒状の内部空間には、棒状のヒータ４を内挿して酸素センサ２が構成されている。この固体電解質体からなる検出素子３は、活性化状態となる６００℃を越える活性化温度に、ヒータ４で加熱されることで、良好な酸素イオン伝導性を示し、電極３Ｐ，３Ｎ間に、酸素濃度に応じた起電力を生じて、センサ出力Ｖｏｕｔを得る。そして、酸素センサ２は、酸素センサ制御装置１により、検出素子３が活性化温度内の一定温度を維持するように、ヒータ４への通電が制御される。
なお、酸素センサ２は、検出素子３が活性化温度とされたときに、センサ出力Ｖｏｕｔ（起電力）が、理論空燃比を境にして、リッチ状態とリーン状態との間で二値的に急峻に変化し、リーン状態では約０．０５Ｖ、リッチ状態では約０．９Ｖを示す特性を有する。

ヒータ４は、タングステンあるいは白金を主体とした発熱抵抗体５を有し、ヒータ制御回路１４に接続されている。また、ヒータ制御回路１４は、マイクロプロセッサ１０のＰＷＭ出力ポート１７に接続されており、ヒータ４は、このヒータ制御回路１４によって、ＰＷＭ制御による通電が行われ、これにより、検出素子３が加熱される。検出素子３を活性化温度内の一定温度に維持するにあたり、マイクロプロセッサ１０によるＰＩＤ制御またはＰＩ制御で、ＰＷＭ制御に用いるパルスのデューティ比が決定される。

検出素子３は、内部抵抗Ｒを有しており、その抵抗値は、検出素子３の温度が上昇すると低下する特性を有する。即ち、この内部抵抗Ｒと検出素子３の素子温度との間には、所定の相関関係があり、内部抵抗Ｒが目標抵抗値となるように制御することにより、素子温度を所定の温度に維持する。

また、検出素子３は、活性化温度において酸素イオン伝導性を示して酸素濃淡電池となり、電極３Ｎと電極３Ｐとの間の酸素濃度差に応じた起電力ＥＶを発生する。このため、検出素子３の等価回路は、図１に示すように、電極３Ｐ，３Ｎ間に、起電力ＥＶを発生する電池（酸素濃淡電池）と内部抵抗Ｒとが直列接続された回路とすることができる。

そして、検出素子３の電極３Ｐ，３Ｎは、出力検出回路１３に接続しており、この出力検出回路１３は、起電力ＥＶをセンサ出力Ｖｏｕｔと検知して、マイクロプロセッサ１０のＡ／Ｄ入力ポート１６に入力する。なお、検出素子３の電極３Ｐ，３Ｎのうち、一方の電極３Ｎは、出力検出回路１３の基準電位（ＧＮＤ）に接続されており、他方の電極３Ｐは、電極３Ｎよりも高電位となる。

また、検出素子３の電極３Ｐには、出力検出回路１３の他に、電極３Ｐを基準抵抗器Ｒ１及びスイッチング素子Ｔｒを介して電源電圧Ｖｃｃに接続する電圧シフト回路１２が接続している。この電圧シフト回路１２のスイッチング素子Ｔｒには、パルス信号出力回路１１が接続している。このパルス信号出力回路１１は、マイクロプロセッサ１０のＩ／Ｏポート１５に接続されており、マイクロプロセッサ１０からの指令により、電圧シフト回路１２を駆動して、検出素子３の電極３Ｐ，３Ｎ間を流れる電流に一時的な変化を生じさせる。具体的には、電圧シフト回路１２のスイッチング素子Ｔｒをオンすることにより、電源電圧Ｖｃｃから、基準抵抗器Ｒ１及び検出素子３に電流を流し、検出素子３の電極３Ｐ，３Ｎ間のセンサ出力Ｖｏｕｔを、検出素子３の内部抵抗Ｒに生じる電圧降下に応じて変化させる。

内部抵抗Ｒ及び基準抵抗器Ｒ１に流れる電流をＩとし、検出素子３がなす酸素濃淡電池の起電力をＥＶとすると、流れる電流Ｉの大きさは、次式（１）で与えられる。
Ｉ＝（Ｖｃｃ−ＥＶ）／（Ｒ１＋Ｒ） …（１）
また、電流Ｉによって内部抵抗Ｒに生じる電圧降下ＶＦは、次式（２）となる。
ＶＦ＝Ｒ×（Ｖｃｃ−ＥＶ）／（Ｒ１＋Ｒ） …（２）

ここで、電圧シフト回路１２のスイッチング素子Ｔｒをオンする前後で起電力ＥＶが同じであるとすると、起電力ＥＶは、スイッチング素子Ｔｒがオフのときのセンサ出力Ｖｏｕｔ(OFF)として、出力検出回路１３で測定できる（次式（３））。
Ｖｏｕｔ(OFF)＝ＥＶ …（３）
一方、スイッチング素子Ｔｒをオンしたときに出力検出回路１３で測定されるセンサ出力Ｖｏｕｔ(ON)は、内部抵抗Ｒに生じる電圧降下ＶＦと起電力ＥＶとの和となるので、次式（４）で与えられる。
Ｖｏｕｔ(ON)＝ＶＦ＋ＥＶ …（４）
これにより、センサ出力Ｖｏｕｔ(ON)とセンサ出力Ｖｏｕｔ(OFF)との差分、即ち、電圧の応答変化量ΔＶは、次式（５）で与えられる。
ΔＶ＝Ｖｏｕｔ(ON)−Ｖｏｕｔ(OFF)＝（ＶＦ＋ＥＶ）−ＥＶ＝ＶＦ …（５）
従って、この応答変化量ΔＶを取得し、式（２）及び式（５）から得られる次式（６）を用いて内部抵抗Ｒによる電圧降下を算出することにより、検出素子３の内部抵抗Ｒを検知することができる。
Ｒ＝Ｒ１×ΔＶ／（（Ｖｃｃ−ＥＶ）−ΔＶ） …（６）
なお、内部抵抗Ｒは、所定の検知タイミング毎に時系列として得られるので、以下では、内部抵抗Ｒ（ｎ）（ｎは、順序を示す整数）としても表す場合がある。

ところが、このようにして内部抵抗Ｒを検知すると、前述したように、リーン状態とリッチ状態とでは、得られる内部抵抗Ｒの値が異なるものとなる。具体的には、リッチ状態では、リーン状態に比して、検知される内部抵抗Ｒの値が大きく計測される。このようにリーン状態とリッチ状態とで、検知される内部抵抗Ｒの値に偏差が生じる理由は定かではないが、リーン状態とリッチ状態とで固体電解質体中を移動する酸素イオンの伝導度合いが異なることに起因していると推定される。

ところで、検出素子３の素子温度を一定に制御するなど、ヒータを適切に制御するためには、ヒータの温度変化状態の応答性に対して、検知タイミングの周期は十分早くする必要がある。このことから、検知タイミングの周期で数回分〜１０数回分程度の期間について見れば、検出素子３の素子温度は概略一定であると考えられる。従って、この間における検出素子３の内部抵抗Ｒも、本来はほぼ一定のはずである。つまり、リーン期間中の検知タイミングとこれに近いリッチ期間中の検知タイミングとでそれぞれ検知された内部抵抗Ｒの値の違いの多くは、リーン状態とリッチ状態との状態（測定ガス中の酸素濃度）の相違に起因する偏差であると考えられる。なお、既に述べたように、このリーン状態とリッチ状態とでの内部抵抗Ｒの偏差は、検出素子３の劣化によっても影響を受ける。このため、この劣化の影響を考慮すると、劣化に伴う内部抵抗Ｒの増加が小さいリーン期間内に検知した内部抵抗Ｒを基準とするのが好ましい。

そこで、本実施形態１の酸素センサ制御装置１では、リーン状態のときに内部抵抗Ｒの検知タイミングが到来した場合には、検知された内部抵抗Ｒの値を用いて、ヒータ４への通電を制御する。一方、リッチ状態のときに内部抵抗Ｒの検知タイミングが到来した場合には、検知された内部抵抗Ｒの値を、これより前のリーン状態のうち最後に検知された最新リーン抵抗に基づいて補正し、この補正した値を用いて、ヒータ４への通電を制御するようにした。このようにすることで、検知された内部抵抗Ｒの値について、これに含まれるリーン状態とリッチ状態との相違に起因する偏差を除くことができる。

この本実施形態１の酸素センサ制御装置１の制御方法について、さらに具体的に説明する。図２は、空燃比（リーン状態とリッチ状態）の変化の一例と、これに本実施形態１の酸素センサ制御装置１を適用した場合における、内部抵抗Ｒ（ｎ）の検知タイミング及び処理内容を示すタイミングチャートである。この図２では、センサ出力Ｖｏｕｔが（Ｖｏｕｔ＝約０．０５Ｖ）となって空燃比がリーン状態であることを示すリーン期間ＴＬと、センサ出力Ｖｏｕｔが（Ｖｏｕｔ＝約０．９Ｖ）となって空燃比がリッチ状態であることを示すリッチ期間ＴＲとが、不規則に交番して生じている。以下、この図２の例に基づき、本実施形態１について説明する。

図２中の上向き矢印は、所定の周期（本実施形態１では、５００ｍｓｅｃ毎）で実行される内部抵抗Ｒの検知タイミングを示す。また、これらの各検知タイミングのうち、ｎ番目のタイミングで検知された内部抵抗Ｒの計測値をＲ（ｎ）とする（以下、内部抵抗Ｒ（ｎ）と表す）。

図２では、まず、ｋ−１番目及びｋ番目の検知タイミングが、いずれもリーン期間ＴＬ中に到来し、各タイミングで内部抵抗Ｒ（ｎ）として、Ｒ（ｋ−１），Ｒ（ｋ）を検知したとする。
また、これに続くｋ＋１番目からｋ＋３番目の３回の検知タイミングは、いずれもリッチ期間ＴＲ中に到来し、各タイミングで内部抵抗Ｒ（ｎ）として、Ｒ（ｋ＋１），Ｒ（ｋ＋２），Ｒ（ｋ＋３）を検知したとする。
そして、続くｋ＋４番目の検知タイミングは、リーン期間ＴＬ中に到来し、内部抵抗Ｒ（ｎ）として、Ｒ（ｋ＋４）を検知したとする。

このうち、内部抵抗Ｒ（ｎ）の検知タイミングがリーン期間ＴＬ中に到来した場合、即ち、ｋ−１番目，ｋ番目及びｋ＋４番目の各検知タイミングでは、検知された内部抵抗Ｒ（ｎ）（Ｒ（ｋ−１），Ｒ（ｋ），Ｒ（ｋ＋４））を、そのまま被制御内部抵抗Ｒｆ（＝Ｒ（ｎ））として保存する。そして、酸素センサ制御装置１では、この被制御内部抵抗Ｒｆが目標抵抗値ＲＴとなるように、ＰＩＤ制御またはＰＩ制御によるヒータ４への通電制御行う。

一方、内部抵抗Ｒ（ｎ）の検知タイミングがリッチ期間ＴＲ中に到来した場合、即ち、ｋ＋１番目からｋ＋３番目までの各検知タイミングでは、検知された内部抵抗Ｒ（ｎ）を補正した値を被制御内部抵抗Ｒｆとする。具体的には、まず、検知タイミングがリーン期間ＴＬ中に到来して内部抵抗を検知した後（本例ではＲ（ｋ）を得た後）、リッチ期間ＴＲ中に到来した最初の検知タイミングであるｋ＋１番目の検知タイミングで内部抵抗Ｒ（ｋ＋１）（第１リッチ抵抗）が検知される。また、このｋ＋１番目の検知タイミングが到来した時点では、これより前でリーン期間ＴＬ中に検知された内部抵抗Ｒ（ｋ−１），Ｒ（ｋ）のうち、最後に検知された内部抵抗Ｒ（ｋ）（最新リーン抵抗）の値が、被制御内部抵抗Ｒｆとして保存されている。このｋ＋１番目の検知タイミングでは、これらを用いて、第１リッチ抵抗Ｒ（ｋ＋１）と最新リーン抵抗Ｒ（ｋ）との差分を抵抗差ΔＲ（＝Ｒ（ｋ＋１）−Ｒ（ｋ））として保存する。そして、このｋ＋１番目の検知タイミングを含め、リッチ期間ＴＲ中に到来したｋ＋１番目からｋ＋３番目までの各検知タイミングで検知されたＲ（ｋ＋１），Ｒ（ｋ＋２），Ｒ（ｋ＋３）については、これらから抵抗差ΔＲを差し引く補正をした値（Ｒ（ｎ）−ΔＲ）を被制御内部抵抗Ｒｆ（＝Ｒ（ｎ）−ΔＲ）とする。そして、この被制御内部抵抗Ｒｆを用いて、ヒータ制御を行う。
なお、被制御内部抵抗Ｒｆの算出に用いた抵抗差ΔＲ（＝Ｒ（ｋ＋１）−Ｒ（ｋ））は、ｋ＋１番目の検知タイミングの後、連続してリッチ期間ＴＲ中に到来したｋ＋２番目及びｋ＋３番目の検知タイミングでは更新しない。即ち、ｋ＋１番目の検知タイミングで保存された抵抗差ΔＲを、ｋ＋２番目及びｋ＋３番目の検知タイミングでも用いる。このようにして補正をした値（被制御内部抵抗Ｒｆ）は、最新リーン抵抗Ｒ（ｋ）に、リッチ期間ＴＲ中に到来した各検知タイミングにおける内部抵抗Ｒ（ｎ）（具体的には、Ｒ（ｋ＋１），Ｒ（ｋ＋２），Ｒ（ｋ＋３））に含まれる、第１リッチ抵抗Ｒ（ｋ＋１）を基準とした内部抵抗の変動分を加えた値となる。

次いで、本実施形態１に係る酸素センサ制御装置１のうち、マイクロプロセッサ１０の動作について、図３のフローチャートを参照して説明する。
図３に示す制御プログラムは、マイクロプロセッサ１０が実行するプログラムのうち、センサ出力Ｖｏｕｔの取得のほか、内部抵抗Ｒ（ｎ）を検知し、被制御内部抵抗Ｒｆを得て、ヒータ４の通電制御を行う処理のフローを示している。

先ず、ステップＳ１では、酸素センサ２のセンサ出力Ｖｏｕｔを１０ｍｓｅｃ毎に取得する。このセンサ出力Ｖｏｕｔによって、空燃比の制御がなされる。なお、前述したように、このセンサ出力Ｖｏｕｔは、検出素子３が活性化温度とされたときに、リーン状態で約０．０５Ｖ、リッチ状態で約０．９Ｖとなる。

次いで、ステップＳ２では、内部抵抗Ｒ（ｎ）の検知タイミングであるか否かを判断する。内部抵抗Ｒ（ｎ）の検知は、センサ出力Ｖｏｕｔの取得周期（１０ｍｓｅｃ）よりも長い周期（５００ｍｓｅｃ）で行うため、ステップＳ２でこの検知タイミングの到来を判断する。そして、検知タイミングでない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１２に進み、ヒータ４の通電制御を行う。なお、内部抵抗Ｒ（ｎ）の検知が一度もなされずに、ステップＳ１２に移行した場合には、マイクロプロセッサ１０に記憶されているデフォルト値を被制御内部抵抗Ｒｆとしてヒータ４の通電制御を行う。一方、検知タイミングが到来した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ３に進む。
ステップＳ３では、パルス信号出力回路１１、電圧シフト回路１２及び出力検出回路１３を用いて、検出素子３の内部抵抗Ｒ（ｎ）を取得する。

次いで、ステップＳ４では、センサ出力Ｖｏｕｔの大きさにより、検知タイミングが到来した時点における空燃比がリーン状態であるか否かを判断する。センサ出力Ｖｏｕｔが０．２Ｖよりも小さい場合（Ｙｅｓ）には、空燃比がリーン状態を示すリーン期間ＴＬ中に検知タイミングが到来したと判定し、ステップＳ６に進む。一方、それ以外の場合（Ｎｏ）は、ステップＳ５に進み、ここで、さらにセンサ出力Ｖｏｕｔの大きさによって、検知タイミングが到来した時点における空燃比がリッチ状態であるか否かを判断する。ステップＳ５で、センサ出力Ｖｏｕｔが０．６Ｖよりも大きい場合（Ｙｅｓ）には、空燃比がリッチ状態を示すリッチ期間ＴＲ中に検知タイミングが到来したと判断し、ステップＳ８に進む。それ以外の場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１２に進む。この場合、センサ出力Ｖｏｕｔは０．２Ｖ〜０．６Ｖであり、空燃比がリーン状態とリッチ状態との間のストイキ領域（理論空燃比付近）を示すストイキ期間中に検知タイミングが到来したことになる。

ステップＳ６では、ステップＳ３で取得したＲ（ｎ）を、後述するステップＳ１２でヒータ制御に用いる被制御内部抵抗Ｒｆとして記憶する（Ｒｆ＝Ｒ（ｎ））。続くステップＳ７では、後述する抵抗差ΔＲを取得済みであるか否かを示すフラグＡの値を０としてクリアする。その後、ステップＳ１２に進み、被制御内部抵抗Ｒｆが目標抵抗値ＲＴとなるように、ヒータ４の通電をフィードバック制御する。

一方、ステップＳ５でＹｅｓ、即ち、リッチ期間ＴＲ中に検知タイミングが到来したと判断されて、ステップＳ８に進んだ場合には、フラグＡの値が０であるか否かを判断する。Ａ＝０である場合（Ｙｅｓ）、即ち、抵抗差ΔＲを取得していない場合には、ステップＳ９に進む。

ステップＳ９では、ΔＲ＝Ｒ（ｎ）−Ｒｆとして、抵抗差ΔＲを算出する。なお、ここで用いるＲ（ｎ）は、リッチ期間ＴＲ中に検知タイミングが到来して、ステップＳ３で検知された最新の内部抵抗Ｒ（ｎ）であり、かつ、このときフラグＡの値が０であるので、次述するように、１つ前の検知タイミングはリッチ期間ＴＲ中に到来したものではない。このため、この内部抵抗Ｒ（ｎ）は、前述の第１リッチ抵抗Ｒ（ｋ＋１）に相当する。また、Ｒｆは、このリッチ期間ＴＲ中の検知タイミングより前で、リーン期間ＴＬ中に最後に取得した被制御内部抵抗ＲｆをステップＳ６で記憶したものであり、前述の最新リーン抵抗Ｒ（ｋ）に相当する（図２参照）。

続くステップＳ１０では、フラグＡの値を１として、抵抗差ΔＲを取得済みであることを示す。なお、これ以降に連続して、リッチ期間ＴＲ中に検知タイミングが到来した場合には、ステップＳ８でＮｏと判断されるので、ステップＳ９及びステップＳ１０が実行されることはない。即ち、ステップＳ９とステップＳ１０は、リッチ期間ＴＲ中に検知タイミングが到来して、かつ、前回の検知タイミングがリッチ期間ＴＲ中に到来してない場合のみ実行される。従って、ステップＳ９で算出された抵抗差ΔＲは、検知タイミングが連続してリッチ期間ＴＲ中に到来した場合には、更新されずに保持される。

ステップＳ１１では、抵抗差ΔＲを用いて、被制御内部抵抗ＲｆをＲｆ＝Ｒ（ｎ）−ΔＲにより算出し、記憶する。なお、ここで求めた被制御内部抵抗Ｒｆが、前述の補正をした値の被制御内部抵抗である。その後、ステップＳ１２に進み、被制御内部抵抗Ｒｆが目標抵抗値ＲＴとなるように、ヒータ４が通電制御される。

なお、本実施形態１では、ステップＳ５で、ストイキ期間中に検知タイミングが到来したと判断された場合（Ｎｏ）には、そのままステップＳ１２に進む。即ち、ストイキ期間中に検知タイミングが到来した場合は、ヒータ制御に用いる被制御内部抵抗Ｒｆの値を更新せず、リーン期間ＴＬ中またはリッチ期間ＴＲ中に到来した検知タイミングで最後に更新された被制御内部抵抗Ｒｆを用いたヒータ制御を継続する。

そして、ステップＳ１２に続くステップＳ１３では、ヒータ制御の終了指示が有るか否かを判断する。終了指示が無い場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１に戻り、センサ出力Ｖｏｕｔの取得から制御プログラムを再開する。一方、終了指示が有った場合は、本制御プログラムを終了する。

この本実施形態１において、パルス信号出力回路１１、電圧シフト回路１２、出力検出回路１３及びステップＳ３を実行しているマイクロプロセッサ１０が、内部抵抗検知手段に相当する。また、ヒータ制御回路１４及びステップＳ１２を実行しているマイクロプロセッサ１０が、ヒータ通電制御手段に相当する。また、ステップＳ４〜ステップＳ１１を実行しているマイクロプロセッサ１０が、被制御内部抵抗取得手段に相当する。そして、前述した通り、ステップＳ９で抵抗差ΔＲを算出する際に参照されるＲ（ｎ）が、第１リッチ抵抗Ｒ（ｋ＋１）に相当する。また、同じくステップＳ９で参照されるＲｆが、最新リーン抵抗Ｒ（ｋ）に相当する。さらに、リッチ期間ＴＲ（ステップＳ５でＹｅｓ）にステップＳ１１で、Ｒｆ＝Ｒ（ｎ）−ΔＲとして求めた被制御内部抵抗Ｒｆが、補正をした値である。

以上で説明したように、本実施形態１の酸素センサ制御装置１では、内部抵抗Ｒ（ｎ）の検知タイミングがリーン期間ＴＬ中に到来したときは、検知された内部抵抗Ｒ（ｎ）を被制御内部抵抗Ｒｆとして、ヒータ４への通電を制御する。一方、内部抵抗Ｒ（ｎ）の検知タイミングがリッチ期間ＴＲ中に到来したときは、検知した内部抵抗を補正をした値（Ｒ（ｎ）−ΔＲ）を被制御内部抵抗Ｒｆとして（ステップＳ１１）、ヒータ４への通電を制御する。ここで、補正をした値（被制御内部抵抗Ｒｆ）は、第１リッチ抵抗Ｒ（ｋ＋１）と最新リーン抵抗Ｒ（ｋ）との差分である抵抗差ΔＲを、新たに検知された内部抵抗Ｒ（ｎ）から差し引いて得た値である。このように、抵抗差ΔＲを用いて、リッチ期間ＴＲに得た内部抵抗Ｒ（ｎ）を補正することで、取得した内部抵抗Ｒ（ｎ）に含まれるリーン状態とリッチ状態との相違に起因する偏差を除くことができる。これにより、リーン期間ＴＬ中のみならず、リッチ期間ＴＲ中においても内部抵抗Ｒ（ｎ）の偏差の影響を抑えて、ヒータ４への通電制御を適切に行うことができ、検出素子３の素子温度を適切に制御することができる。また、補正をした値は、最新リーン抵抗Ｒ（ｋ）に、リッチ期間ＴＲ中に到来した各検知タイミングにおける第１リッチ抵抗Ｒ（ｋ＋１）に対する内部抵抗Ｒ（ｎ）の変動分を加えた値となるため、リッチ期間ＴＲにおける内部抵抗Ｒ（ｎ）の変動に追従して、検出素子３の素子温度を適切に制御することができる。

さらに、リッチ期間ＴＲにおいて、リーン状態とリッチ状態との相違に起因する内部抵抗Ｒ（ｎ）の偏差は、検出素子３が劣化した場合に、より顕著に現れるが、この劣化時の影響を抑えることもできる。

（実施形態２）
次いで、第２の実施の形態について説明する。実施形態１では、内部抵抗Ｒ（ｎ）の検知タイミングがリーン期間ＴＬ中に到来したときは、検知された内部抵抗Ｒ（ｎ）をそのまま被制御内部抵抗Ｒｆとし、ヒータ４への通電を制御した。一方、内部抵抗Ｒ（ｎ）の検知タイミングがリッチ期間ＴＲ中に到来したときは、検知した内部抵抗を補正をした値（Ｒ（ｎ）−ΔＲ）を被制御内部抵抗Ｒｆ（＝Ｒ（ｎ）−ΔＲ）とし、ヒータ４への通電を制御した。これに対し、本実施形態２では、内部抵抗Ｒ（ｎ）の検知タイミングがリッチ期間ＴＲ中に到来したときは、最新リーン抵抗Ｒ（ｋ）を被制御内部抵抗Ｒｆ（＝Ｒ（ｋ））とし、ヒータ４への通電を制御する点で異なる。それ以外については、図１に示す実施形態１の構成と同様である。そこで、異なる部分を中心に説明し、同様の部分については説明を省略あるいは簡略化する。

図４は、空燃比（リーン状態とリッチ状態）の変化の一例と、これに本実施形態２の酸素センサ制御装置１を適用した場合における、内部抵抗Ｒ（ｎ）の検知タイミング及び処理内容を示すタイミングチャートである。この図４では、実施形態１と同様に、センサ出力Ｖｏｕｔが（Ｖｏｕｔ＝約０．０５Ｖ）となって空燃比がリーン状態であることを示すリーン期間ＴＬと、センサ出力Ｖｏｕｔが（Ｖｏｕｔ＝約０．９Ｖ）となって空燃比がリッチ状態であることを示すリッチ期間ＴＲとが不規則に交番して生じている。以下、この図４の例に基づき、本実施形態２について説明する。

図４中の上向き矢印は、所定の周期（本実施形態２では、５００ｍｓｅｃ毎）で実行される内部抵抗Ｒの検知タイミングを示す。また、これらの各検知タイミングのうち、ｎ番目のタイミングで検知された内部抵抗Ｒの計測値をＲ（ｎ）とする（以下、内部抵抗Ｒ（ｎ）と表す）。

図２と同じく図４でも、まず、連続するｋ−１番目及びｋ番目の検知タイミングが、いずれもリーン期間ＴＬ中に到来し、各タイミングで内部抵抗Ｒ（ｎ）として、Ｒ（ｋ−１），Ｒ（ｋ）を検知したとする。また、これに続くｋ＋１番目からｋ＋３番目の３回の検知タイミングは、いずれもリッチ期間ＴＲ中に到来し、各タイミングで内部抵抗Ｒ（ｎ）として、Ｒ（ｋ＋１），Ｒ（ｋ＋２），Ｒ（ｋ＋３）を検知したとする。そして、続くｋ＋４番目の検知タイミングは、リーン期間ＴＬ中に到来し、内部抵抗Ｒ（ｎ）として、Ｒ（ｋ＋４）を検知したとする。

このうち、内部抵抗Ｒ（ｎ）の検知タイミングがリーン期間ＴＬ中に到来した場合、即ち、ｋ−１番目，ｋ番目及びｋ＋４番目の各検知タイミングでは、検知された内部抵抗Ｒ（ｎ）（Ｒ（ｋ−１），Ｒ（ｋ），Ｒ（ｋ＋４））を、そのまま被制御内部抵抗Ｒｆ（＝Ｒ（ｎ））として保存する。そして、酸素センサ制御装置１では、この被制御内部抵抗Ｒｆが目標抵抗値ＲＴとなるように、ＰＩＤ制御またはＰＩ制御によるヒータ４への通電制御を行う。

一方、内部抵抗Ｒ（ｎ）の検知タイミングがリッチ期間ＴＲ中に到来した場合、即ち、ｋ＋１番目からｋ＋３番目までの各検知タイミングでは、検知された内部抵抗Ｒ（ｎ）（具体的には、Ｒ（ｋ＋１），Ｒ（ｋ＋２），Ｒ（ｋ＋３））を、いずれもヒータ制御に用いない。本実施形態２では、これらリッチ期間ＴＲ中に到来したｋ＋１番目からｋ＋３番目までの各検知タイミングより前でリーン期間ＴＬ中に検知された内部抵抗Ｒ（ｋ−１），Ｒ（ｋ）のうち、最後に検知された内部抵抗Ｒ（ｋ）（最新リーン抵抗）を被制御内部抵抗Ｒｆ（＝Ｒ（ｋ））とする。具体的には、検知タイミングがリッチ期間中に到来した場合には、リーン期間ＴＬ中に到来した検知タイミングで保存された被制御内部抵抗Ｒｆを更新しない。これにより、リーン期間ＴＬ中で最後に検知された内部抵抗の値である最新リーン抵抗Ｒ（ｋ）が被制御内部抵抗Ｒｆに保存されたままとなる。そして、この被制御内部抵抗Ｒｆを用いて、ヒータ制御を行う。
なお、本実施形態２では、リッチ期間ＴＲ中に到来した各検知タイミングで内部抵抗Ｒ（ｎ）を検知したが、上述の通り、検知された内部抵抗Ｒ（ｎ）はヒータ制御に用いない。そこで、リッチ期間ＴＲ中に検知タイミングが到来した場合には、内部抵抗Ｒ（ｎ）を検知しない構成とすることも可能である。

次いで、本実施形態２に係る酸素センサ制御装置１のうち、マイクロプロセッサ１０の動作について、図５のフローチャートを参照して説明する。
図５に示す制御プログラムは、実施形態１と同様に、マイクロプロセッサ１０が実行するプログラムのうち、センサ出力Ｖｏｕｔの取得のほか、内部抵抗Ｒ（ｎ）を検知し、被制御内部抵抗Ｒｆを得て、ヒータ４の通電制御を行う処理のフローを示している。

先ず、ステップＳ２１では、酸素センサ２のセンサ出力Ｖｏｕｔを１０ｍｓｅｃ毎に取得する。このセンサ出力Ｖｏｕｔによって、空燃比の制御がなされる。なお、前述したように、このセンサ出力Ｖｏｕｔは、検出素子３が活性化温度とされたときに、リーン状態で約０．０５Ｖ、リッチ状態で約０．９Ｖとなる。

次いで、ステップＳ２２では、内部抵抗Ｒの検知タイミングであるか否かを判断する。内部抵抗Ｒの検知は、センサ出力Ｖｏｕｔの取得周期（１０ｍｓｅｃ）よりも長い周期（５００ｍｓｅｃ）で行うため、ステップＳ２２でこの検知タイミングの到来を判断する。そして、検知タイミングでない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ２６に進み、ヒータ４の通電制御を行う。一方、検知タイミングが到来した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ２３に進む。
ステップＳ２３では、パルス信号出力回路１１、電圧シフト回路１２及び出力検出回路１３を用いて、検出素子３の内部抵抗Ｒ（ｎ）を取得する。

次いで、ステップＳ２４では、センサ出力Ｖｏｕｔの大きさにより、検知タイミングが到来した時点における空燃比がリーン状態であるか否かを判断する。センサ出力Ｖｏｕｔが０．２Ｖよりも小さい場合（Ｙｅｓ）には、空燃比がリーン状態を示すリーン期間ＴＬ中に検知タイミングが到来したと判定し、ステップＳ２５に進む。一方、それ以外（リッチ期間ＴＲ中またはストイキ期間中に検知タイミングが到来）の場合（Ｎｏ）は、ステップＳ２６に進む。

ステップＳ２５では、ステップＳ２３で取得したＲ（ｎ）を、被制御内部抵抗Ｒｆとして記憶する（Ｒｆ＝Ｒ（ｎ））。その後、ステップＳ２６に進み、被制御内部抵抗Ｒｆが目標抵抗値ＲＴとなるように、ヒータ４の通電制御を継続する。

一方、ステップＳ２４でＮｏとされた場合、即ち、リッチ期間ＴＲ中またはストイキ期間中に検知タイミングが到来した場合は、そのままステップＳ２６のヒータ制御に進む。このため、リッチ期間ＴＲ中またはストイキ期間中に検知タイミングが到来した場合は、ヒータ制御に用いる被制御内部抵抗Ｒｆの値が更新されない。従って、これらの場合には、これよりも前のリーン期間ＴＬ中に取得した内部抵抗Ｒ（ｋ−１），Ｒ（ｋ）のうち、最後に取得した内部抵抗Ｒ（ｋ）を保持した被制御内部抵抗Ｒｆ（＝Ｒ（ｋ））を用いて、ステップＳ２６でのヒータ制御がなされる。つまり、最新リーン抵抗Ｒ（ｋ）を被制御内部抵抗Ｒｆとして用いる（図４参照）。

そして、ステップＳ２６に続くステップＳ２７では、ヒータ制御の終了指示が有るか否かを判断する。終了指示が無い場合には（Ｎｏ）、ステップＳ２１に戻り、センサ出力Ｖｏｕｔの取得から制御プログラムを再開する。一方、終了指示が有った場合は、本制御プログラムを終了する。

この本実施形態２では、パルス信号出力回路１１、電圧シフト回路１２、出力検出回路１３及びステップＳ２３を実行しているマイクロプロセッサ１０が、内部抵抗検知手段に相当する。また、ヒータ制御回路１４及びステップＳ２６を実行しているマイクロプロセッサ１０が、ヒータ通電制御手段に相当する。また、ステップＳ２４〜ステップＳ２５を実行しているマイクロプロセッサ１０が、被制御内部抵抗取得手段に相当する。

以上で説明したように、本実施形態２の酸素センサ制御装置１では、内部抵抗Ｒ（ｎ）の検知タイミングがリーン期間ＴＬ中に到来したときは、検知された内部抵抗Ｒ（ｎ）を被制御内部抵抗Ｒｆとして、ヒータ４への通電を制御している。一方、内部抵抗Ｒ（ｎ）の検知タイミングがリッチ期間ＴＲ中に到来したときは、最新リーン抵抗Ｒ（ｋ）を被制御内部抵抗Ｒｆとして、ヒータ４への通電を制御している。これにより、内部抵抗Ｒ（ｎ）の検知タイミングが連続してリッチ期間ＴＲ中に到来した場合には、この間に生じる内部抵抗Ｒ（ｎ）の変動に対応した制御はできない。しかし、この間はリーン状態とリッチ状態との相違に起因する内部抵抗Ｒ（ｎ）の偏差の影響を受けることなく、最新リーン抵抗Ｒ（ｋ）を用いて検出素子３の素子温度をほぼ一定に保つことができる。かくして、リーン状態とリッチ状態との相違に起因する内部抵抗Ｒ（ｎ）の偏差の影響を抑えて、検出素子３の素子温度を適切に制御することができる。

以上において、本発明を実施形態１及び２に即して説明したが、本発明は上述の実施形態１，２に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。

例えば、実施形態１では、第１リッチ抵抗Ｒ（ｋ＋１）と最新リーン抵抗Ｒ（ｋ）との差分である抵抗差ΔＲを、リッチ期間ＴＲにおいて検知した内部抵抗Ｒ（ｎ）から差し引いて、補正をした値（Ｒ（ｎ）−ΔＲ）を得た。しかし、第１リッチ抵抗Ｒ（ｋ＋１）と最新リーン抵抗Ｒ（ｋ）の比Ｒ（ｋ＋１）／Ｒ（ｋ）で、リッチ期間ＴＲにおいて得た内部抵抗Ｒ（ｎ）（例えば、Ｒ（ｋ＋２）など）を除して、補正をした値（例えば、Ｒ（ｋ＋２）／〔Ｒ（ｋ＋１）／Ｒ（ｋ）〕）を得ても良い。

また、実施形態１，２では、内部抵抗Ｒ（ｎ）を検知するにあたり、パルス信号出力回路１１及び電圧シフト回路１２（図１参照）を用いて、検出素子３の電極３Ｐ，３Ｎ間を流れる電流を一時的に変化させて、この変化に応答する電圧の応答変化量ΔＶを取得する構成とした。しかし、内部抵抗Ｒ（ｎ）の検知の手法及びその回路構成を適宜変更することにより、検出素子３の電極間３Ｐ，３Ｎ間の電圧を一時的に変化させて、この変化に応答する電流の応答変化量を取得する構成とすることもできる。

１ 酸素センサ制御装置
２ 酸素センサ
３ 検出素子
３Ｐ，３Ｎ 電極
４ ヒータ
Ｒ 内部抵抗
Ｖｏｕｔ センサ出力
１０ マイクロプロセッサ
１１ パルス信号出力回路（内部抵抗検知手段）
１２ 電圧シフト回路（内部抵抗検知手段）
１３ 出力検出回路（内部抵抗検知手段）
１４ ヒータ制御回路（ヒータ通電制御手段）
ＴＬ リーン期間
ＴＲ リッチ期間
Ｒ（ｎ） 内部抵抗（計測値）
Ｒｆ 被制御内部抵抗
ＲＴ 目標抵抗値
Ｒ（ｋ） 最新リーン抵抗
Ｒ（ｋ＋１） 第１リッチ抵抗
ΔＲ 抵抗差
Ｓ３，Ｓ２３ 内部抵抗検知手段
Ｓ１２，Ｓ２６ ヒータ通電制御手段
Ｓ４〜Ｓ１１，Ｓ２４〜Ｓ２５ 被制御内部抵抗取得手段

Claims (3)

1. 固体電解質体からなる検出素子、及び、上記検出素子を加熱するヒータを有し、内燃機関の排気ガス中の酸素濃度に感応し、空燃比に対するセンサ出力が、理論空燃比を境にして、リッチ状態とリーン状態との間で急峻に変化する特性を有する酸素センサを制御する酸素センサ制御装置であって、
   上記検出素子の電極間の電圧または上記電極間を流れる電流について一時的な変化を生じさせると共に、この変化に応答して生じる電圧または電流の応答変化量に基づいて、上記検出素子の内部抵抗を検知する内部抵抗検知手段と、
   上記内部抵抗に基づいて、被制御内部抵抗を得る被制御内部抵抗取得手段と、
   上記被制御内部抵抗が目標抵抗値となるように、上記ヒータへの通電をフィードバック制御するヒータ通電制御手段と、を備え、
   上記被制御内部抵抗取得手段は、
   上記内部抵抗の検知タイミングが、上記センサ出力が上記リーン状態を示すリーン期間中に到来したときは、検知された上記内部抵抗を上記被制御内部抵抗とし、
   上記内部抵抗の検知タイミングが、上記センサ出力が上記リッチ状態を示すリッチ期間中に到来したときは、当該検知タイミングより前で上記リーン期間中に検知された上記内部抵抗のうち、最後に検知された最新リーン抵抗に基づいて、検知された上記内部抵抗から、これに含まれる上記リーン状態と上記リッチ状態との相違に起因する偏差を除く補正をした値を上記被制御内部抵抗とする
   酸素センサ制御装置。
2. 請求項１に記載の酸素センサ制御装置であって、
   前記被制御内部抵抗取得手段は、
   前記補正をした値として、
   前記最新リーン抵抗が検知された後で最初に検知された、前記リッチ期間中の前記内部抵抗である第１リッチ抵抗と、上記最新リーン抵抗との差分である抵抗差を、検知された上記内部抵抗から差し引いた値を得て、これを前記被制御内部抵抗とする
   酸素センサ制御装置。
3. 固体電解質体からなる検出素子、及び、上記検出素子を加熱するヒータを有し、内燃機関の排気ガス中の酸素濃度に感応し、空燃比に対するセンサ出力が、理論空燃比を境にして、リッチ状態とリーン状態との間で急峻に変化する特性を有する酸素センサを制御する酸素センサ制御装置であって、
   上記検出素子の電極間の電圧または上記電極間を流れる電流について一時的な変化を生じさせると共に、この変化に応答して生じる電圧または電流の応答変化量に基づいて、上記検出素子の内部抵抗を検知する内部抵抗検知手段と、
   上記内部抵抗に基づいて、被制御内部抵抗を得る被制御内部抵抗取得手段と、
   上記被制御内部抵抗が目標抵抗値となるように、上記ヒータへの通電をフィードバック制御するヒータ通電制御手段と、を備え、
   上記被制御内部抵抗取得手段は、
   上記内部抵抗の検知タイミングが、上記センサ出力が上記リーン状態を示すリーン期間中に到来したときは、検知された上記内部抵抗を上記被制御内部抵抗とし、
   上記内部抵抗の検知タイミングが、上記センサ出力が上記リッチ状態を示すリッチ期間中に到来したときは、当該検知タイミングより前で上記リーン期間中に検知された上記内部抵抗のうち、最後に検知された最新リーン抵抗を上記被制御内部抵抗とする
   酸素センサ制御装置。

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